JP4336969B2 - Ｒｆｉｄリーダ／ライタ装置 - Google Patents

Description

この発明は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ装置に関する。

従来、電磁波による書き込み／読み取り可能なＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグを物品に装着し、その物品に関する情報等を、装着したＲＦＩＤタグに記録しておく技術が開発されている。この技術では、ＲＦＩＤタグに対して情報を書き込む、あるいはＲＦＩＤタグから情報を読み取るリーダ／ライタ装置をＲＦＩＤタグに近づける。より具体的にはＲＦＩＤリーダ／ライタ装置のアンテナをＲＦＩＤタグに近づけることにより、ＲＦＩＤリーダ／ライタ装置とＲＦＩＤタグとが非接触であっても情報の書き込み／読み出しが可能となる。ただし、この技術では、情報の読み書きが可能となるＲＦＩＤリーダ／ライタ装置とＲＦＩＤタグとの距離が比較的小さいため、実際に情報の読み書きを行う際には、ＲＦＩＤリーダ／ライタ装置とＲＦＩＤタグとを近接させる必要がある。この種のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置は、当業者によく知られているように、種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２２４２０号公報

ＲＦＩＤタグ、ＲＦＩＤリーダ／ライタ装置によりシステムを構築した場合に、ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダ／ライタ装置との交信にエラーが発生すると、ＲＦＩＤリーダ／ライタ装置の表示部にエラー出力がなされたり、ＬＥＤの点灯によるエラー表示がなされる。

しかしながら、交信の安定性に影響を及ぼすノイズの状態について評価する手段が無かった。そのため、なぜ交信にエラーが発生しているのか判断することができなかった。

この発明は、このような従来の問題点に着目して成されたものであり、その目的とするところは、ノイズの状態について評価できるＲＦＩＤリーダ／ライタ装置を提供することにある。

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。

本発明のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置は、ＲＦＩＤタグに所定のデータを送信し、送信信号に対するＲＦＩＤタグの応答信号を受信し、読取りまたは書込みを行うことを前提としている。このＲＦＩＤリーダ／ライタ装置は、タグからの受信信号を受信して２値化データを生成する受信処理手段と、２値化データのパルス幅を計測する計測手段と、計測したパルス幅を、予め定められた正規のパルス幅と比較する比較手段と、比較結果を出力する出力手段とを備えている。

このような構成によれば、２値化データとして、あらかじめエラーのない正規のパルス幅を記憶しておき、正規のパルス幅と、計測したパルス幅とを比較するので、計測したパルス幅がどれだけ正常なものなのか定量的に評価することができる。そして、計測したパルス幅と正規のパルス幅との偏差がノイズに起因していることから、ノイズの状態について評価することができる。

本発明の実施形態においては、２値化データから、ワイド幅のパルスとナロー幅のパルスとを検出し、検出したワイド幅を正規のワイド幅と比較する、若しくは、検出したナロー幅を正規のナロー幅と比較するように構成してもよい。

このような構成によれば、ナロー幅のパルスの位置ではデータの切り替わりが起こらずに、ワイド幅のパルスの位置で０と１のデータの切り替わりが起こるので、検出したナロー幅若しくはワイド幅と、正規のナロー幅若しくは正規のワイド幅と比較することにより、ノイズの影響を評価することができる。

本発明の実施形態においては、受信信号における位相変化が１８０度であるタイミングを含むパルスのパルス幅を、立ち上がりを基点として計測し、該パルス幅を該タイミングの正規のパルス幅と比較するように構成してもよい。このような構成によれば、位相変化が１８０度であるタイミングを含むパルスは、位相変位キーイングによる復調により０と１のデータの切り替わりが起こる位置に当たるワイド幅のパルスであるので、このパルスをこのタイミングの正規のパルスと比較することにより、ノイズ状況を評価することができる。

本発明の実施形態においては、受信信号における位相変化が０度であるタイミングを含むパルスのパルス幅を、立ち上がりを基点として計測し、該パルス幅を該タイミングの正規のパルス幅と比較するように構成してもよい。このような構成によれば、位相変化が０度であるタイミングを含むパルスは、位相変位キーイングによる復調によりデータの切り替わりの起こらない位置に当たるナロー幅のパルスであるので、このパルスをこのタイミングの正規のパルスと比較することにより、ノイズ状況を評価することができる。

本発明の実施形態においては、２値化データから、パルス幅の最大値、最小値、平均値の少なくともいずれかを算出するように構成してもよい。このような構成によれば、ノイズの影響によりパルス幅が変化するので、パルス幅の最大値、最小値、平均値の少なくともいずれかによりノイズ状況を評価することができる。

本発明の実施形態においては、２値化データのパルス幅を、正規のパルス幅と比較し、所定の許容範囲を超えるパルス幅を修正するパルス幅修正処理を行うように構成してもよい。ノイズの影響により、測定したパルスが正規のパルス幅の許容範囲を超えるパルス幅を有する場合があるが、このような構成によれば、パルス幅を修正するので交信安定度を向上させることができる。

本発明の実施形態においては、パルス幅修正処理は、２値化データのパルス幅が所定のパルス幅を超える場合にパルスを分割するパルス分割処理であってもよい。ノイズの影響により、測定対象とするパルスが複数個分のパルス幅を有する場合が生じるが、このような構成によれば、正規のパルス幅のパルスに分割されて修正されるので、ノイズの影響を除去し、交信安定度を高めることができる。

本発明の実施形態においては、パルス幅修正処理は、２値化データのパルス幅が所定のパルス幅より小さい場合に当該パルスと隣接するパルスとを合成するパルス合成処理であってもよい。ノイズの影響により、測定対象とするパルスのパルス幅が正規のパルス幅に満たない場合が生じるが、このような構成によれば、合成により正規のパルス幅に修正されるので、ノイズの影響を除去し、交信安定度を高めることができる。

本発明の実施形態においては、パルス幅修正処理を行った回数を出力するように構成してもよい。このような構成によれば、周囲のノイズ状況によってパルス幅修正処理が行われる回数は変化するので、この回数によりノイズ状況を定量的に評価することができる。

本発明の実施形態においては、パルス幅修正処理を行っても正常にデコードできない場合、所定回数または所定時間になるまでタグとの交信を繰り返すように構成してもよい。このような構成によれば、デコードできない場合に従来のように単にエラー出力をするだけではなく、交信を繰り返すので、周囲のノイズ状況にかかわらず、交信安定度を高めることができる。

本発明の実施形態においては、デコードが成功するまでに行ったタグとの交信回数を出力するように構成してもよい。このような構成によれば、周囲のノイズ状況によってタグとの交信が行われる回数は変化するので、この回数によりノイズ状況を定量的に評価することができる。

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、計測したパルス幅を正規のパルス幅と比較することによりノイズの状態について評価することができるという利点を有する。

以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置（以下、リーダ／ライタと称す）１は、図１に示されるように、ＲＦＩＤタグ（以下、タグと称す）２と交信を行うものであって、制御回路３と、送信回路４と、受信回路５と、アンテナ６とを備えている。制御回路３は、リーダ／ライタ１における動作を総合的に制御するものである。制御回路３は、搬送波を生成して送信回路４に出力すると共に、送信用データを送信回路４に送る。また、制御回路３は、受信回路５から取得した受信データを解析して後述するように種々の処理を行う。

送信回路４は、変調回路７と、電力増幅回路８とを備えている。変調回路７は、制御回路２から送られてくるデータに基づいて、搬送波にデータを重畳させる変調処理を行う。搬送波に対してのデータの重畳は、ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying)によって搬送波を変調することによって行われる。電力増幅回路８は、変調回路７において変調された搬送波の電力を増幅する。電力増幅回路８の入力と出力には、それぞれ整合回路９，１０が設けられ、電力増幅回路８の入出力インピーダンスと整合をとり電力効率を上げている。

受信回路４は、ＢＰＦ１１と、検波回路１２と、フィルタ１３と、増幅回路１４と、ＡＤＣ１５とを備えている。ＢＰＦ（Band-Pass Filter）１１は、搬送波周波数および、搬送波にその１６分割の周波数成分をのせた受信信号成分の信号だけを通過させ，それ以外の周波数の信号を減衰させる。検波回路１２は、包絡線検波により周波数変換を行う。フィルタ１３はノイズを除去する。増幅回路１４は入力信号を増幅する。ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）１５は、アナログ信号を２値化処理してディジタル信号に変換する。

アンテナ６は、アンテナコイル１６と整合回路１７とを備えている。アンテナコイル１６は、整合回路１７で整合された搬送波を電波としてＲＦＩＤタグ２に向けて出力することによってデータの送信を行うとともに、ＲＦＩＤタグ２からの信号の受信を行う。

タグ２は、図２に示されるように、ＩＣ（Integrated Circuit）２１と、ＩＣ２１に接続されたコンデンサ２２と、データの送受信を行う際のアンテナとして機能するアンテナコイル２３とを備えている。アンテナコイル２３は、交信領域において、リーダ／ライタ１のアンテナコイル１６との間で電磁結合状態となる。

ＩＣ２１は、電源回路２４と、整流回路２５と、復調回路２６と、ロジック回路２７と、記憶部２８と、変調回路２９とを備えている。電源回路２４は、リーダ／ライタ１からアンテナコイル２３に対して電磁結合を介して供給される電気エネルギーに基づいて電力を発生する回路である。電源回路２４は、発生した電力をタグ２の各部、例えば復調回路２６、ロジック回路２７および変調回路２８を動作させるためにそれぞれに供給する。なお、リーダ／ライタ１からアンテナコイル２３に対して供給される電気エネルギーは、アンテナコイル１６に送信信号が送られた際に、電磁誘導によってアンテナコイル２３に流れる電流に基づくものである。整流回路２５は、リーダ／ライタ１からアンテナコイル２３に対して電磁結合を介して送信される信号を整流する。

復調回路２６は、整流された信号に基づいて、その信号が有するデータを復調してロジック回路２７に送る。ロジック回路２７は、タグ２におけるデータの送受信処理、および記憶部２８に対するデータ読み出し／書き込み処理を制御するものである。記憶部２８は、ロジック回路２７により書き込まれたデータを記憶する。記憶部２８に記憶したデータは、ロジック回路２７により読み取られる。記憶部２８は、例えばＦｅＲＡＭにて構成される。

変調回路２９は、ロジック回路２７からデータが送られてくるとそのデータを変調し、アンテナコイル２３を介してリーダ／ライタ１から読み取られるようにする。具体的には、変調回路２９は、ＬＳ（ロードスイッチ）方式によりデータを変調する。つまり、変調回路は、アンテナコイル２３に接続された電気的負荷をデータに基づいてＯＮ／ＯＦＦすることにより、リーダ／ライタ１のアンテナコイル１６からみたインピーダンスの変化としてデータを変調する。

次に、リーダ／ライタ１の送受信制御を説明する。

リーダ／ライタ１とタグ２との交信は、ＩＳＯ１４４４３ＴｙｐｅＢに規定された通信方式により行われる。リーダ／ライタ１の制御回路３は、タグ２との間でＲＦ通信を行う際に、データを搬送させるために用いる搬送波を発生すると共に、この搬送波にのせるデータを出力する。この搬送波としては、図３に参照符号ａで示される周波数１３．５６ＭＨｚ帯の波が用いられる。同図に参照符号ｂで示されるような送信データが制御回路２から変調回路７に送られてくると、変調回路７は、ＡＳＫにより搬送波に送信データを重畳させる変調処理を行い、同図に参照符号ｃで示されるような送信信号を生成する。このとき、変調度は１０％であり、同図に矢印で示す振幅Ａと振幅Ｂの比Ａ／Ｂは１１／９となる。この送信信号がアンテナコイル１６からタグ２に向けて送信される。

タグ２は、アンテナコイル１６によって発生した無線周波数（１３．５６ＭＨｚ）の磁界から、その動作に必要な電力を供給される。タグ２のロジック回路２７は、書き込むべきデータが送られてくると、そのデータを記憶部２８に書き込む。また、ロジック回路２７は、リーダ／ライタ１によるデータの読み取りの際には、記憶部２８からデータを読み出して変調回路２９へ送る。変調回路２９は、搬送波（１３．５６ＭＨｚ）を１６分割した周波数成分の副搬送波（８４７．５ｋＨｚ）を発生し、データをＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）により、副搬送波に重畳させる変調処理を行う。変調回路２９は、データ送信時、ＬＳ（ロードスイッチ）方式により、データに合わせて副搬送波を変化させる。このとき、負荷がオン／オフすることにより、タグ２のインピーダンスは変化する。交信領域において、リーダ／ライタ１のアンテナコイル１６と、タグ２のアンテナコイル２３とは結合状態にあるため、アンテナコイル１６のインピーダンスは、タグ２のインピーダンスの変化によって変化する。これより、アンテナコイル１６に流れる電流の変化を検出することにより、タグ２からの信号をリーダ／ライタ１で受信することができる。

リーダ／ライタ１の制御回路３は、図４に参照符号ａで示されるタグ２の送信信号をアンテナコイル１６に流れる電流の変化を検出することによって受信する。これをＰＳＫ（Phase shift keying）により復調することによって、図４に参照符号ｂで示される受信信号を取得する（１次復調）。この信号を２値化処理することにより図４に参照符号ｃで示される２値化データを取得する（２次復調）。

リーダ／ライタ１の受信信号の復調の流れが図５に示されている。リーダ／ライタ１の受信信号の周波数帯域は、１４．４０７５ＭＨｚ（１３．５６ＭＨｚ＋８４７．５ｋＨｚ）となる。受信回路５のＢＰＦ１１が１３．５６ＭＨｚおよび受信信号成分（１４．４０７５ＭＨｚ）の信号だけを通過させ，それ以外の周波数の信号を減衰させる。続いて、検波回路１２は、包絡線を検波し、１４．４０７５ＭＨｚを８４７．５ｋＨｚに周波数変換を行う（１次復調）。フィルタ１３により、不要な１３．５６ＭＨｚ成分とノイズが除去された後、増幅回路１４により、信号が２次復調の可能なレベルにまで増幅され、ＡＤＣでディジタル化される（２次復調）。

再び図４を参照して、参照符号ｃで示される２値化データは、制御回路３により、例えば参照符号ｄで示されるサブキャリアとのエクスクルーシブノア（ExNOR）をとることにより、参照符号ｅで示される受信データを生成する。ただし、符号化方式はＮＲＺ（non-return-to-zero）である。この取得されたデータは、リーダ／ライタ１に備えられた表示部（図示せず）に送られて表示されたり、リーダ／ライタ１に接続されたコンピュータ等（図示せず）に送られて適宜処理されることによって、その内容が利用者に確認されることとなる。

次に、リーダ／ライタ１のソフトウェア構成について説明する。

リーダ／ライタ１の制御回路３の処理を概略的に示すゼネラルフローチャートが図６に示されている。電源が投入されると、動作モードが運用モードなのか設定モードなのかが判定され（ステップ６０１）、運用モード処理（ステップ６０２）または設定モード処理（ステップ６０３）が実行される。

設定モード処理（ステップ６０３）は、図７に示されるように、処理が開始されると、受信信号パルスデータを展開するためのメモリ（図示しない）がクリアされ（ステップ７０１）、出力表示用のＬＥＤ処理がなされる（ステップ７０２）。ステップ７０３の上位通信初期化処理では、ボーレートなどが設定される。ステップ７０４の下位通信初期化処理では、例えば、下位通信のリトライを規定する指定時間がタイマ設定される。ステップ７０５にて、後述する各種動作パラメータが設定されて、処理を終了する。

運用モード処理（ステップ６０２）は、図８に示されるように、処理が開始されると、上位通信処理（ステップ８０１）が実行され、リード／ライト等のコマンドの送受信が行われる。次いで、下位通信処理（ステップ８０２）が実行され、タグ２との交信処理が行われる。次に、外部出力処理（ステップ８０３）が実行され、タグ２との交信結果の表示等がなされる。そして、再びステップ８０１に戻る。ステップ８０３の外部出力処理では、タグ２との交信結果に基づいて、例えば７セグメントＬＥＤ、バーＬＥＤ、マトリクスＬＥＤなどによって、所定の色で、所定回数または所定周期の点滅により、交信安定度またはノイズ状況が出力される。なお、ブザー、パトライトなどによってノイズ状況が出力されるようにしてもよい。

以下に、下位通信処理（ステップ８０２）を詳細に説明する。下位通信処理（ステップ８０２）の詳細フローチャートが図９に示されている。下位通信処理が開始されると、タグ２にリクエスト送信がなされる（ステップ９０１）。ステップ９０２においては、タグ２から応答があるか否か判別される。タグ２から応答があれば、ステップ９０３において、受信信号を２値化処理し、２値化データのパルス幅（時間）を制御回路３のメモリ（図示しない）に展開する（２値化データのメモリへの取り込み）。

ここで、図１０に参照符号ａで示される受信信号（１次復調）は、２値化処理されて、同図に参照符号ｂで示される２値化データが生成される。この２値化データの立ち上がりを基点としてパルス幅（時間）を計測し、同図に参照符号ｃで示されるメモリ内容が得られる。図１０の例では、パルス幅が正常にメモリ展開された様子が示されている。すなわち、ナロー幅は１６カウント、ワイド幅は２４カウントであり、ナロー幅は受信信号における位相変化が０度であるタイミングを含み、ワイド幅は受信信号における位相変化が１８０度であるタイミングを含んでいる。

一方、図１１に示される例では、参照符号ａで示されるように、受信信号（１次復調）は減衰している。これを２値化処理すると、同図に参照符号ｂで示される２値化データが得られる。この２値化データの立ち上がりを基点としてパルス幅（時間）をカウントすると、同図に参照符号ｃで示されるメモリ内容が得られる。図１１の例では、パルス幅のメモリ展開が正常に行われていない場合が示されている。すなわち、ナロー幅は正常な１６カウントの他に、１４カウントの場合もあり、ワイド幅は正常な２４カウントが存在せずに、２６カウントおよび３２カウントとなっている。

再び、図９に戻って、ステップ９０３のメモリ展開に続いて、後述するヘッダ検出処理（ステップ９０４）により、受信信号のヘッダ部が検出される。ステップ９０５において、受信信号のヘッダ部が検出できたか否かが判別される。受信信号のヘッダ部が検出できたならば、後述するパルス解析処理（ステップ９０６）により、受信信号のデータ部が解析される。続いて、受信信号をデコード処理してデータが取り出される（ステップ９０７）。そして、ステップ９０８において、デコードが正常に行われたか否かＣＲＣチェックにより判別される。デコードが正常に行われると下位通信処理を終了する。

上記ステップ９０２において、タグ２からの応答が無い場合には、タイマにより設定された指定時間になるまでステップ９０１に戻ってリクエスト送信をリトライする。そして、ステップ９０９において、指定時間であると判別された場合には下位通信処理を終了し、エラー出力を行う。また、ステップ９０５において、受信信号のヘッダ部が検出されない場合には、指定時間になるまでステップ９０１に戻ってリクエスト送信をリトライする。そして、ステップ９１０において、指定時間であると判別された場合には下位通信処理を終了し、エラー出力を行う。また、ステップ９０８において、受信信号のデコードが正常に行われない場合には、指定時間になるまでステップ９０１に戻ってリクエスト送信をリトライする。そして、ステップ９１１において、指定時間であると判別された場合には下位通信処理を終了し、エラー出力を行う。

次に、上記ヘッダ検出処理（ステップ９０４）を説明する。ヘッダ検出処理の詳細フローチャートが図１２に示されている。ヘッダ検出処理が開始されると、まず、後述するパルス幅判定処理が実行される（ステップ１２０１）。このパルス幅判定処理により、２値化データのパルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]に応じた判定データA[i]（０，１等から成る）が付与される。ステップ１２０２において、受信信号のヘッダデータ、すなわち、パルスの検出位置ｉにおける判定データA[i]と、正規のヘッダ基準データB[i]とが同一か否かが判別される。ここで、正規のヘッダ基準データB[i]は、２値化データがメモリへ正常に取り込まれた場合のナロー幅のパルス、およびワイド幅のパルスに対応して、０，１の２種類存在する。受信信号のヘッダデータA[i]と、ヘッダ基準データB[i]とが同一ならば、ステップ１２０３において、ヘッダ一致変数i_Syncを＋１だけ歩進する（インクリメントする）。ここでヘッダ一致変数i_Syncは、ヘッダ部の２値化データがメモリへ取り込まれたときの正常度を表している。

続いて、ヘッダ部の解析が終了したか否かが判別される。すなわち、ヘッダ一致変数i_Syncとヘッダ総数i_Headとが同一か否か判別される（ステップ１２０４）。ヘッダ一致変数i_Syncとヘッダ総数i_Headとが同一であれば、ヘッダ検出処理を終了する。このとき、ヘッダ部は正常であることが検出される。

一方、ヘッダ一致変数i_Syncとヘッダ総数i_Headとが異なる場合には、パルスの検出部が終了したか否かが判別される（ステップ１２０５）。すなわち、パルスの検出位置ｉと、ヘッダ検出終了位置i_endとが一致するか否かが判別される。パルスの検出位置ｉと、ヘッダ検出終了位置i_endとが一致した場合にはヘッダ検出処理を終了する。この場合には、ヘッダ部の検出が正常には行われなかったことになる。

ステップ１２０５にてパルスの検出位置ｉと、ヘッダ検出終了位置i_endとが異なる場合には、パルスの検出部をインクリメントする（ステップ１２０６）。すなわち、パルスの検出位置ｉを＋１だけ歩進する。続いて、ステップ１２０１に戻って、再びパルス幅判定処理を実行する。また、上記ステップ１２０２において、受信信号のヘッダデータA[i]と、ヘッダ基準データB[i]とが異なる場合にも、ステップ１２０５において、パルスの検出部が終了したか否かが判別される。

次に、上記パルス幅判定処理（ステップ１２０１）を説明する。パルス幅判定処理の詳細フローチャートが図１３に示されている。パルス幅判定処理が開始されると、パルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]が、ナロー幅範囲か否か判別される（ステップ１３０１）。ここで、ナロー幅範囲は、最小ナロー幅基準値X1_minより大きく、最大ナロー幅基準値X1_maxよりも小さい範囲のことである。図１０に示される例では、ナロー幅の正常値は１６カウントであり、最小ナロー幅基準値X1_minは例えば１３カウント、最大ナロー幅基準値X1_maxは例えば１９カウントなどに設定される。ステップ１３０１において、パルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]が、ナロー幅範囲にある場合には、ステップ１３０２において、判定データA[i]を０として（ナロー幅判定処理）、処理を終了する。

一方、ステップ１３０１において、パルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]の大きさが、ナロー幅範囲のものではない場合には、ワイド幅範囲か否か判別される（ステップ１３０３）。ここで、ワイド幅範囲は、最小ワイド幅基準値X2_minより大きく、最大ワイド幅基準値X2_maxよりも小さい範囲のことである。図１０に示される例では、ワイド幅の正常値は２４カウントであり、最小ワイド幅基準値X2_minは例えば２１カウント、最大ワイド幅基準値X2_maxは例えば２７カウントなどに設定される。

ステップ１３０３において、パルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]の大きさが、ワイド幅範囲にある場合には、ステップ１３０４において、判定データA[i]を１として（ワイド幅判定処理）、処理を終了する。一方、ステップ１３０３において、パルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]の大きさが、ワイド幅範囲のものではない場合には、ステップ１３０５において、判定データA[i]を−１として（エラー判定処理）、処理を終了する。

次に、上記パルス解析処理（ステップ９０６）を説明する。パルス解析処理の詳細フローチャートが図１４に示されている。パルス解析処理が開始されると、ヘッダ検出処理（ステップ９０４）の処理結果を活用して演算により、受信データのパルス幅の変化位置C[j]を算出する（ステップ１４０１）。例えば、図１５に参照符号ａで示される受信信号（参照符号ｂで示される２値化データ）は、４周期のパルスでデータ「１」または「０」を表している。変化位置C[j]は、このデータ「１」、「０」の切り替わり位置を表す。この場合、２値化データのパルス幅は、同図に参照符号ｃで示されるようにメモリに展開され、C[j]で切り替り位置のｉ（検出位置変数）を格納する。このとき、受信データのパルス幅の変化位置C[j]=i1は２４カウントのパルス幅の位置であり、同様に、C[j+1]=i2は２４カウントのパルス幅の位置、C[j+2]=i3は１６カウントのパルス幅の位置として検出される。

ステップ１４０１に続いて、ステップ１４０２において、受信データのパルス幅の変化位置C[j]に関して、データ部のパルス幅の検出位置ｉをインクリメントする（i1,i2,i3,・・・）。続いて、上述した図１３に示されるパルス幅判定処理を実行する（ステップ１４０３）。続いて、ステップ１４０４において、パルス幅が正常か否か判別する。パルス幅が正常（A[i]≠−１）の場合、すなわち、判定データA[i]が０か１の場合、誤差幅判定を行う（ステップ１４０５）。誤差幅判定では、検出位置の誤差値Gosa_iを求める。例えば正規の値が１６カウントで、検出位置ｉのパルス幅が１８カウントのときには、検出位置ｉの誤差値Gosa_i＝２となる。また、誤差値Gosa_iのｉについての総計Gosaをカウントする。

続いて、データ部の検出位置のパルスについての検出が終了したか否かを判別する（ステップ１４０６）。データ部の検出が終了したならば、パルス解析処理を終了する。データ部の検出が終了していないときには、ステップ１４０２に戻り、データ部のパルスの検出位置ｉをインクリメントする。

また、上記ステップ１４０４において、パルス幅が正常ではない場合、すなわち、判定データA[i]が−１の場合、後述するパルス幅修正処理（ステップ１４０７）を行ってから、ステップ１４０５の誤差幅判定処理を行う。

次に、上記パルス幅修正処理（ステップ１４０７）を説明する。パルス幅修正処理の詳細フローチャートが図１６に示されている。

パルス幅修正処理が開始されると、対象とするパルスの検出位置が確認される（ステップ１６０１）。ここでは、パルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]、パルス幅変化位置C[j]に応じて、対象とするパルスについての予め定められた基準値を確認する。この基準値は、パルス幅に関する最小基準幅X_minと最大基準幅X_maxである。

続いて、パルスの検出位置ｉにおけるパルス幅X[i]が最小基準幅X_minよりも小さいか否か判別される（ステップ１６０２）。

ここで、ノイズの影響により、パルス幅X[i]が最小基準幅X_minよりも小さくなる場合の一例が図１７に示されている。同図に参照符号ａで示されるように、受信信号における位相変化が１８０度であるタイミングでノイズが含まれると、同図に参照符号ｂで示される２値化データが得られる。この２値化データには、ノイズの影響が含まれてしまう。そのため、この２値化データの立ち上がりを基点としてパルス幅を計測すると、最小基準幅（例えば１０カウント）より小さな８カウントのパルス幅がメモリに取り込まれる。このような場合には、パルス幅修正処理において、対象とするパルスのメモリ内容と、対象とするパルスに隣接する次のパルスのメモリ内容とを合成するパルス合成処理を行う（ステップ１６０３）。図１７に示される例では、対象とするパルスの８カウントのメモリ内容と、次のパルスの１６カウントのメモリ内容とが足し合わされて２４カウントのワイド幅のパルスとしてメモリに展開されることとなる。

再び図１６に戻って、ステップ１６０３のパルス合成処理に続いて、補正数offsetをインクリメントして（ステップ１６０４）、パルス幅修正処理を終了する。上記ステップ１６０２において、パルス幅X[i]が最小基準幅X_minよりも小さくない場合、パルス幅X[i]が最大基準幅X_maxよりも大きいか否か判別される（ステップ１６０５）。パルス幅X[i]が最大基準幅X_maxよりも大きくない場合、パルス幅修正処理を終了する

一方、ノイズの影響により、パルス幅X[i]が最大基準幅X_maxよりも大きくなる場合がある。そのような一例が図１８に示されている。図１８に参照符号ａで示されるように、受信信号において波形の欠けが含まれると、同図に参照符号ｂで示される２値化データが得られる。この２値化データには、ノイズの影響が含まれており、２値化データの立ち上がりを基点としてパルス幅を計測すると、最大基準幅（例えば３０カウント）より大きな４０カウントのパルス幅がメモリに取り込まれる。このような場合には、パルス幅修正処理において、対象とするパルスのメモリ内容を、正常なパルス幅に分割するパルス分割処理を行う（ステップ１６０６）。図１８に示される例では、対象とするパルスの４０カウントのメモリ内容を、２４カウント（正常なワイド幅）のメモリ内容と、１６カウント（正常なナロー幅）のメモリ内容とに分割してメモリに取り込まれることとなる。再び図１６に戻って、ステップ１６０６のパルス分割処理に続いて、補正数offsetをインクリメントして（ステップ１６０４）、パルス幅修正処理を終了する。

上述した下位通信処理（ステップ８０２）に続いて、外部出力処理（ステップ８０３）では、タグ２との交信結果が出力される。出力される内容は、例えばパルス解析処理（ステップ９０６）で得られた誤差データの解析結果と、パルス幅修正処理（ステップ１４０７）に基づく補正数offsetと、デコードが成功するまでに行ったタグ２へのリクエスト送信のリトライ回数などである。誤差データの解析結果は、全データから範囲を指定して、指定した範囲における誤差データの最大値、最小値、平均値、誤差データの個数等を含む。これら誤差データの解析結果、補正数、リクエストのリトライ回数によって、タグ２との交信安定性を定量的に評価することが可能となる。なお、これらの出力内容を出力するタイミングは、常に出力可能な状態とするほか、交信異常が起こった時点、又は制御回路３に不図示の入力手段から出力命令が入力されたときであってもよい。

以上説明したように、本実施形態のリーダ／ライタ１によれば、タグ２からの受信信号を２値化処理した２値化データのパルス幅を計測し、計測したパルス幅を、予め定められた正規のパルス幅と比較することにより誤差を求め、ノイズの状態について評価することができる。また、パルス幅の補正数や、リクエスト送信のリトライ回数により、タグ２との交信安定性を評価することができる。

上記実施形態では、リーダ／ライタ１の制御回路３がタグ２との交信安定性を評価するものとしたが、リーダ／ライタにパソコンを接続し、パソコンで交信安定性を評価するものとしてもよい。この場合には、パソコンにインストールした評価ツールにより、リーダ／ライタ１が出力する誤差データ等を解析し、それに基づいて、画面に交信安定度を表示するように構成してもよい。図１９に交信安定度評価画面の一例が示されている。同図に示される画面上には、送信コマンド表示領域１９０１と、受信データ表示領域１９０２と、演算表示エリア１９０３とを有する。送信コマンド表示領域１９０１には、図２０に示されるように、例えば送信リードコマンド、ボーレート等が表示される。受信データ表示領域には、図２１に示されるように、例えば所定範囲の受信データにおけるメモリ内容のカウント数がグラフ表示される。このグラフは補正前と補正後について切替表示される。演算表示エリア１９０３には、図２２に示されるように、例えば、ナロー幅（１６カウント）、ワイド幅（２４カウント）のそれぞれのパルスについて、全受信データの最大値、最小値、平均値等の計算結果が表示される。

上記実施形態では、リーダ／ライタ１とタグ２との交信は、ＩＳＯ１４４４３ＴｙｐｅＢに規定された通信方式により行われるものとしたが、本発明のリーダ／ライタの通信方式はこれに限定されるものではない。ＩＳＯ１４４４３ＴｙｐｅＡに規定された通信方式の場合、図２３に示されるように、ワイド幅のパルスに続いてナロー幅のパルスが続く場合に「０」、ナロー幅のパルスに続いてワイド幅のパルスが続く場合に「１」を表す。このとき、パルスのワイド幅の正常値は７２カウント、ナロー幅の正常値は１６カウントとして設定される。

また、ＩＳＯ１５６９３に規定された通信方式（単一副搬送波）の場合、図２４に示されるように、ナロー幅のパルスに続いてワイド幅のパルスが続く場合に「０」、ワイド幅のパルスに続いてナロー幅のパルスが続く場合に「１」を表す。このとき、パルスのナロー幅の正常値は６４カウント、ワイド幅の正常値は２８８カウントとして設定される。

また、ＩＳＯ１５６９３に規定された通信方式（双副搬送波）の場合、図２５に示されるように、ワイド幅のパルスに続いてナロー幅のパルスが続く場合に「０」、ナロー幅のパルスに続いてワイド幅のパルスが続く場合に「１」を表す。このとき、パルスのワイド幅の正常値は６４カウント、ナロー幅の正常値は５６カウントとして設定される。

上記実施形態では、リーダ／ライタ１に、交信安定性の基準となるパルス幅（正規のパルス幅）を予め設定するものとしたが、基準となるデータを持ったタグ２ａをリーダ／ライタ１にリード／ライトさせてパルス幅を記憶させておき、対象とするタグ２ｂと交信させることにより、この対象とするタグ２ｂの交信安定性を評価するようにしてもよい。

上記実施形態では、下位通信処理において、タグ２からの応答が無い場合（ステップ９０２Ｎｏ）、受信信号のヘッダ部が検出されない場合（ステップ９０５Ｎｏ）、および受信信号のデコードが正常に行われない場合（ステップ９０８Ｎｏ）に、指定時間になるまでリクエスト送信をリトライするものとしたが、指定時間に代えて、指定回数になるまでリクエスト送信をリトライするものとしてもよい。

リーダ／ライタ装置の構成図である。 ＲＦＩＤタグの構成図である。 送信タイミングチャートである。 受信タイミングチャートである。 受信信号の復調の流れを示す図である。 リーダ／ライタのゼネラルフローチャートである。 設定モード処理のフローチャートである。 動作モード処理のフローチャートである。 下位通信処理のフローチャートである。 ２値化データのメモリへの取り込み例（正常）である。 ２値化データのメモリへの取り込み例（異常）である。 ヘッダ検出処理のフローチャートである。 パルス幅判定処理のフローチャートである。 パルス解析処理のフローチャートである。 受信データのパルス幅の変化位置の説明図である。 パルス幅修正処理のフローチャートである。 ノイズが影響した取り込み例である。 ノイズによる波形の欠けの例である。 交信安定度評価画面の一例である。 送信コマンド表示領域の表示例である。 受信データ表示領域の表示例である。 演算表示エリアの表示例である。 パルス幅評価例（１４４４３ＴｙｐｅＡ）である。 パルス幅評価例（１５６９３単一副搬送波）である。 パルス幅評価例（１５６９３双副搬送波）である。

符号の説明

１ ＲＦＩＤリーダ／ライタ装置（リーダ／ライタ）
２ ＲＦＩＤタグ（タグ）
３ 制御回路
４ 送信回路
５ 受信回路
６ アンテナ
７ 変調回路
８ 電力増幅回路
９，１０ 整合回路
１１ ＢＰＦ
１２ 検波回路
１３ フィルタ
１４ 増幅回路
１５ ＡＤＣ
１６ アンテナコイル
１７ 整合回路
２１ ＩＣ
２２ コンデンサ
２３ アンテナコイル
２４ 電源回路
２５ 整流回路
２６ 復調回路
２７ ロジック回路
２８ 記憶部
２９ 変調回路
１９０１ 送信コマンド表示領域
１９０２ 受信データ表示領域
１９０３ 演算表示エリア

Claims (12)

1. 搬送波に送信データを重畳してなる送信信号をＲＦＩＤタグへと無線送信すると共に、前記搬送波から生成された副搬送波にＢＰＳＫ信号を重畳してなる送信信号を前記ＲＦＩＤタグから無線受信し、前記無線受信される送信信号から前記副搬送波を除去することで前記ＢＰＳＫ信号を再生し、前記再生されたＢＰＳＫ信号を所定しきい値を基準にレベル弁別することで二値化データを生成し、前記生成された二値化データを前記ＲＦＩＤタグ側で採用されたエンコード方式に対応してデコードすることで、受信データを生成するようにしたＲＦＩＤリーダ／ライタ装置であって、
   前記無線受信されたタグからの送信信号に基づいて生成された二値化データの所定部分に含まれる一連のパルス列の各パルスのパルス幅を計測するパルス幅計測手段と、
   前記計測されたパルス幅の各々を予め定められた正規のパルス幅に対する許容範囲と比較し、前記許容範囲に収まっているか否かを判定する比較手段と、
   前記比較手段により正規のパルス幅の許容範囲に収まっていると判定されたとき、その計測されたパルス幅と正規のパルス幅との誤差を計測する誤差計測手段と、
   前記誤差計測手段にて計測された誤差を少なくとも含む交信安定性評価用データを出力する出力手段とを備える、ことを特徴とするＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
2. 前記比較手段が、前記２値化データに含まれる各パルスをワイド幅のパルスとナロー幅のパルスとに弁別し、弁別されたワイド幅のパルスについては正規のワイド幅と比較する、ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
3. 前記比較手段が、前記２値化データに含まれる各パルスをワイド幅のパルスとナロー幅のパルスとに弁別し、弁別されたナロー幅のパルスについては正規のナロー幅に対する許容範囲と比較する、ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
4. 前記比較手段が、前記再生されたＢＰＳＫ信号における位相変化が１８０度であるタイミングを含むパルスのパルス幅を、立ち上がりを基点として計測し、該パルス幅を該タイミングの正規のパルス幅に対する許容範囲と比較する、ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
5. 前記比較手段が、前記再生されたＢＰＳＫ信号における位相変化が０度であるタイミングを含むパルスのパルス幅を、立ち上がりを基点として計測し、該パルス幅を該タイミングの正規のパルス幅に対する許容範囲と比較することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
6. 前記出力手段が、パルス幅の最大値、最小値、平均値の少なくともいずれかを前記交信安定性評価用データとしてさらに出力することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
7. 前記２値化データのパルス幅を、正規のパルス幅と比較し、所定の許容範囲を超えるパルス幅を修正するパルス幅修正手段をさらに含む、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
8. 前記パルス幅修正手段が、２値化データのパルス幅が所定のパルス幅を超える場合にパルスを分割する、ことを特徴とする請求項７に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
9. 前記パルス幅修正手段が、２値化データのパルス幅が所定のパルス幅より小さい場合に当該パルスと隣接するパルスとを合成する、ことを特徴とする請求項７に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
10. 前記出力手段が、パルス幅修正処理を行った回数を前記交信安定性評価用データとしてさらに出力する、ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
11. 前記パルス幅修正手段が、パルス幅修正処理を行っても正常にデコードできない場合、所定回数または所定時間になるまでタグとの交信を繰り返す、ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。
12. 前記出力手段が、デコードが成功するまでに行ったタグとの交信回数を前記交信安定性評価用データとしてさらに出力する、ことを特徴とする請求項１１に記載のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置。

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