JP4387399B2 - 無線識別タグの応答終点検出方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は無線識別タグの応答終点検出方法及び装置に関し、より詳細には無線識別システムの読み取り器（Ｒｅａｄｅｒ）からＲＦＩＤタグ（Ｔａｇ）にコマンド（Ｃｏｍｍａｎｄ）信号を送出した後、ＲＦＩＤタグから応答信号（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｉｇｎａｌ）を受信した場合に、一定時間内に次のコマンド信号を送出するために受信した応答信号の終点（Ｅｎｄ Ｏｆ Ｓｉｇｎａｌ）を検出することができるようにする、無線識別タグの応答終点検出方法及び装置に関する。

通常の典型的な無線周波数識別（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術は、１ｍ程度の短い距離内で、物理的な接触なくＲＦＩＤタグに保存されている情報を読み取り器を介して無線で受信して読取る技術を言う。
ＲＦＩＤタグは商品に取り付けられるチップの形でトランスポンダ（ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）の役割を行い、該当商品の生産、流通、保管、消費に至る全過程に対する情報を保存している。

読み取り器はアンテナを介してＲＦＩＤタグと無線で送受信を行うトランシーバ（Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）であって、ＲＦＩＤタグから前述の情報を受信して読み取る。
図１は、従来の読み取り器から送出されたコマンド信号とＲＦＩＤタグの応答信号を示す図面である。
同図に示すように、読み取り器から連続波（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）と共にコマンド信号１１０をＲＦＩＤタグに送信すると、ＲＦＩＤタグでは受信したコマンド信号に対して条件が合う場合、バックスキャッタリング（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）技術を用いて応答信号１２０を送信する。

ここで、既に公表された標準では、読み取り器がコマンド信号を送出した後、ＲＦＩＤタグから固定の長さを有するバックスキャッタリング（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ）された応答信号を所定時間内に受信する。
ところが、ＥＰＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｃｏｄｅ） Ｃ１Ｇ２（Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２）規格に準拠する無線識別システムでは、読み取り器がコマンド信号を送出した後、ＲＦＩＤタグに応じて異なる長さを有するバックスキャッタリングされた応答信号を、各々異なる時間内に受信するように構成される。また、読み取り器は応答信号を受信した後、所定時間内に次のコマンド信号をＲＦＩＤタグに送信しなければならない。

従って、読み取り器は次のコマンド信号の送信時点を計算するために、受信した応答信号の終点（ＥＯＳ）を短い時間内に認識しなければならない。
しかし、ＲＦＩＤタグから受信する応答信号が固定した長さでない場合、受信した応答信号の終点を短い時間内に認識するのは難しいという問題点がある。また、ＲＦＩＤタグは所定時間経過後にリセット状態に切り替わることから、読み取り器は応答信号の終点を一定時間内に認識できない場合には失敗（Ｆａｉｌｕｒｅ）と処理し、ＲＦＩＤタグ認識をリトライする必要があるという問題点がある。
米国特許出願公開第２００５／０９９２６９号明細書 米国特許出願公開第２００５／１１０６１２号明細書 米国特許出願公開第２００４／１９８２２２号明細書 特開平１１−１３６１６１号公報

本発明は前述の問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、無線識別システムの読み取り器からＲＦＩＤタグにコマンド信号を送出した後、ＲＦＩＤタグから応答信号を受信した場合、一定の時間内に次のコマンド信号を送出するために、受信した応答信号の終点（ＥＯＳ）を検出することができるようにする、無線識別タグの応答終点検出方法及び装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明に係る無線識別タグの応答終点検出方法は、無線識別タグにコマンド信号を送信した後、前記無線識別タグから受信した応答信号の終点を検出する無線識別タグの応答終点検出方法において、（ａ）前記応答信号のない区間において連続波に基づいて閾値を得るステップと、（ｂ）前記応答信号に対してスライディング・ウィンドウを移動させながら前記スライディング・ウィンドウ内のバリアンス値を測定するステップと、（ｃ）前記バリアンス値と前記閾値とを比較して、前記バリアンス値が前記閾値より小さい回数をカウントするステップと、（ｄ）前記カウントの回数が一定以上になる時間を前記応答信号の終点と判断するステップとを含むことを特徴とする。

前記（ａ）ステップの後、前記無線識別タグに前記コマンド信号を送信し、前記応答信号の応答時間をカウントするためのタイマーを作動させるように構成できる。
前記応答信号の応答時間が最大となる制限時間を経過する場合、前記応答信号は存在するが前記応答信号の終点（ＥＯＳ）の検出が不可能であると判断するように構成できる。
前記タイマーを通じた時間のカウントが一定時間を超え、前記カウントの回数が一定以上になる場合、前記応答信号は存在しないと判断するように構成できる。

前記バリアンス値は、

（ここでＬＦは無線識別タグから読み取り器までのリンク周波数）
に基づいて求めるように構成できる。
前記閾値は、

（ここでＶ(t)はバリアンス値のことを示す）
に基づいて求めるように構成できる。
前記（ａ）ステップにおいて、前記連続波（ＣＷ）の区間でバリアンス値を求め、前記バリアンス値を平均し、バリアンス平均値の２倍となる値を前記閾値として設定するように構成できる。

前記スライディング・ウィンドウは、前記バリアンス値を測定するための一定の時間区間の間隔で構成することができる。
また、本発明の他の目的に係る無線識別タグの応答終点検出装置は、無線識別タグから受信した応答信号に対してスライディング・ウィンドウを移動させながらバリアンス値を測定し、バリアンス値と閾値とを比較し、前記バリアンス値が前記閾値より小さい回数をカウントし、カウントの回数が一定以上になる時間に終点（ＥＯＳ）フラグ（Ｆｌａｇ）を出力する終点検出部と、前記無線識別タグからの前記応答信号のない区間において連続波に基づいて前記閾値を得て、前記閾値を前記終点検出部に提供し、前記無線識別タグの応答信号を受信した後、前記終点検出部から前記終点（ＥＯＳ）フラグを受信すると、次のコマンド信号を前記無線識別タグに送信するように制御する制御部とを含むことを特徴とするように構成できる。

前記制御部は、前記無線識別タグに前記コマンド信号を送信し、前記応答信号の応答時間をカウントするためのタイマーを作動させる。
前記終点検出部は、前記応答信号の応答時間が最大となる制限時間を経過する場合、前記応答信号は存在するが前記応答信号の終点（ＥＯＳ）の検出が不可能であることを前記制御部に伝達するように構成できる。

前記終点検出部は、前記タイマーを通じた時間のカウントが一定時間を超え、前記カウントの回数が一定以上になる場合、前記応答信号は存在しないことを前記制御部に伝達するように構成できる。
前記制御部は、前記連続波（ＣＷ）の区間でバリアンス値を求め、前記バリアンス値を平均し、バリアンス平均値の２倍となる値を前記閾値として設定するように構成できる。

本発明によると、信号対雑音比の性能が良くない環境においても応答信号を検出することができ、ＲＦＩＤタグから受信した応答信号の終点を短い時間内に容易に認識することができる。また、応答信号の終点を早い時間内に認識できるので、ＲＦＩＤタグ認識のリトライ動作を防止することができる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
＜実施形態１＞
まず、各図面の構成要素に参照符号を付す際に、同じ構成要素に対しては、他の図面上に表示されているものについても同一符号で示している。
また、本発明の説明において、係わる公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を妨げる場合、その詳細な説明は略する。

図２は、本発明の実施形態に係る無線識別タグの応答終点検出装置の構成を概略的に示す構成図である。
本発明に係る応答終点検出装置は、アンテナ２０２、変調部２０４、低域フィルタ（ＬｏｗＦｉｌｔｅｒ）２０６、基底帯域送信部（Ｂａｓｅｂａｎｄ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）２０８、局部発信器（Ｌｏｃａｌ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）２１０、復調部２１２、低域フィルタ２１４、基底帯域受信部（Ｂａｓｅｂａｎｄ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）２１６、応答終点検出部（ＥＯＳ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２１８、及び制御部２２０を含む構成を有する。

アンテナ２０２は無線信号を送受信する。変調部２０４は送信したデータを、例えばＡＳＫ方式に変調する。低域フィルタ２０６は低周波数帯域をフィルタリングする。基底帯域送信部２０８は送信するデータを基底帯域の周波数で低域フィルタ２０６に伝達する。局部発振器２１０はデータを送信するのに必要なキャリア周波数を生成する。復調部２１２はアンテナ２０２を介して受信したデータを復調する。低域フィルタ２１４は復調されたデータを低周波数帯域にフィルタリングする。基底帯域受信部２１６は受信データを基底帯域の周波数で制御部２２０に伝達する。

終点検出部２１８は、ＲＦＩＤタグから受信した応答信号に対して、スライディング・ウィンドウを移動させながらバリアンス値を測定し、バリアンス値と閾値とを比較し、バリアンス値が閾値より小さい回数をカウントして、カウントの回数が一定以上になる時間にＥＯＳフラグ（Ｆｌａｇ）を制御部２２０に出力する。
制御部２２０は、ＲＦＩＤタグからの応答信号のない区間において連続波（Ｃｏｎｔｉｎｏｕｓ Ｗａｖｅ）に基づいて閾値を得て、この閾値を終点検出部２１８に提供し、終点検出部２１８において閾値とバリアンス値とを比較するようにする。また、制御部２２０はＲＦＩＤタグの応答信号を受信した後、終点検出部２１８からＥＯＳフラグを受信すると、次のコマンド信号をＲＦＩＤタグに送信するように制御する。

図３は、本発明の実施形態に係る無線識別タグの応答終点検出方法において、閾値を求める地点と応答信号の終点を求める区間を示す図面である。
同図に示すように、制御部２２０はＲＦＩＤタグからの応答信号のない連続波（ＣＷ）のみである区間において、チャネル環境を検査して連続波区間内３１０で閾値を求める。
また、制御部２２０はＲＦＩＤタグにコマンド信号を送信した後、応答信号がある前の連続波区間３１２でチャネル環境を検査して閾値を求めるように構成できる。

また、制御部２２０は１番目の信号を送信し、ＲＦＩＤタグから固定の長さを有するバックスキャッタリングされた応答信号３２０を所定時間内に受信した後、２番目のコマンド信号を送信し、２番目の応答信号３３０を受信する以前の連続波区間３１４でチャネル環境を検査して閾値を求めるように構成できる。
制御部２２０が連続波区間３１０、３１２、３１４で求める閾値は次の数式に基づいて求めることができる。

ここで、Ｖ(t)はバリアンス値のことを示す。
制御部２２０はコマンド信号を送信した後、ＲＦＩＤタグが応答を開始する最小時間（ｍｉｎ Ｔ１）まで受信した応答信号内のバリアンス値の平均を求め、このバリアンス値の平均を用いて閾値を求める。例えば、閾値はバリアンス平均値の２倍（２×Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）とすることができる。

図４は、本発明の実施形態に係る無線識別タグの応答終点検出方法を示すフローチャートである。
まず、制御部２２０は、図３に示されたように、ＲＦＩＤタグからの応答信号のない連続波（ＣＷ）区間でバリアンス値に基づいて閾値を計算する（Ｓ４０２）。つまり、制御部２２０はバリアンス値を平均し、バリアンス平均値の２倍となる値を閾値として設定することができる。

次に、制御部２２０は計算した閾値を終点検出部２１８に伝達する。そして、ＲＦＩＤタグにコマンド信号を送信する（Ｓ４０４）。
制御部２２０はＲＦＩＤタグにコマンド信号を送信した後、タイマーとカウンターとを作動させる（Ｓ４０６）。ここで、タイマーとカウンターは制御部２２０の内部に含まれるか、制御部２２０の機能に含まれている。

一方、ＲＦＩＤタグから応答信号を受信すると、終点検出部２１８はＲＦＩＤタグから受信した応答信号に対してスライディング・ウィンドウを移動させながら、スライディング・ウィンドウ内のバリアンス値を測定する。ここで、スライディング・ウィンドウはバリアンス値を測定するための一定の時間区間の間隔からなるウィンドウのことをいう。
この時のバリアンス値は次の数式に基づいて求めることができる。

ここで、ＬＦはＲＦＩＤタグと読み取り器とのリンク周波数（Ｌｉｎｋ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を示す。
終点検出部２１８は、ウィンドウサイズをリンク周波数の２倍周期としてバリアンス値を測定する。次に、終点検出部２１８は、求めたバリアンス値と閾値とを比較し（Ｓ４０８）、バリアンス値が閾値より小さくなる場合の回数をカウントする。この時、バリアンス値が閾値より大きい場合にはカウンターの計数（Ｃｏｕｎｔｅｒ）値から１を減少し（Ｓ４１０）、バリアンス値が閾値より小さいか等しければカウンターの計数値に１を増加する（Ｓ４１２）。

そして、終点検出部２１８はタイマーを通じてカウントされた時間が制限時間（Ｔｉｍｅ Ｌｉｍｉｔ）より大きいか否かを比較する（Ｓ４１４）。比較結果、カウントされた時間が制限時間より大きい場合に、応答信号の終点の検出が不可能であることを制御部２２０に伝達する（Ｓ４１６）。ここで、制限時間は、ＲＦＩＤタグからの応答信号を受信した時間から応答信号が最大に存在する時間までのことを意味する。

一方、終点検出部２１８は、カウントされた時間が制限時間以内である場合、カウントされた時間に応答信号が存在するまでの間に、（ｍａｘＴ１）より大きいか否かを比較する（Ｓ４１８）。カウントされた時間が、ＲＦＩＤタグが応答を開始する最大時間（ｍａｘ Ｔ１）より大きい場合、終点検出部２１８は応答信号が存在しないことを制御部２２０に伝達する（Ｓ４２４）。

次に、終点検出部２１８はカウンターを通じてカウントされたカウント回数、すなわち、応答信号内のバリアンス値が閾値より小さい回数が一定基準値（２/ＬＦ）になるかを確認する（Ｓ４２０）。ここで、一定基準値はリンク周波数時間の２倍に該当する時間である。
従って、終点検出部２１８は、応答信号区間でスライディング・ウィンドウ内のバリアンス値が閾値より小さくなる回数をカウントし、このカウント値が一定基準値以上になる時間を終点（ＥＯＳ）に決定し、終点（ＥＯＳ）フラグを制御部２２０に伝達する。

制御部２２０は終点検出部２１８から終点フラグを受信すると、一定時間が経った後、ＲＦＩＤタグに次のコマンド信号を送信する（Ｓ４２２）。
従って、応答信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）による性能について、本発明に係る終点検出方法と既存のコーディングルール（Ｃｏｄｉｎｇ−Ｒｕｌｅ）による終点検出方法とを比較すると、図５Ａ及び図５Ｂに示すような結果が得られる。

図５Ａは本発明の終点検出方法による結果であり、図５Ｂは既存のコーディングルールによる結果である。すなわち、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、既存の方法によるとＳＮＲ性能が６ｄＢの状況まで、応答信号の終点を検出することができるが、本発明に係る終点検出方法によると、ＳＮＲ性能がよくない３ｄＢにおいても応答信号の終点を検出することができる。従って、信号対雑音比の性能が良くない環境においても応答信号を検出することができ、ＲＦＩＤタグの認識率を上げることができる。

前述のように、本発明によると無線識別システムの読み取り器からＲＦＩＤタグにコマンド信号を送出した後、ＲＦＩＤタグから応答信号を受信した場合、一定の時間内に次のコマンド信号を送出するために受信した応答信号の終点（ＥＯＳ）を検出することができる、無線識別タグの応答終点検出方法及び装置を実現することができる。
以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。

従来の読み取り器から送出されたコマンド信号とＲＦＩＤタグの応答信号を示す図面である。 本発明の実施形態に係る無線識別タグの応答終点検出装置の構成を概略的に示す構成図である。 本発明の実施形態に係る無線識別タグの応答終点検出方法において、閾値を求める地点と応答信号の終点を求める区間を示す図面である。 本発明の実施形態に係る無線識別タグの応答終点検出方法を示すフローチャートである。 本発明の終点検出方法による結果と、既存のコーディングルールによる結果を示す図面である。 本発明の終点検出方法による結果と、既存のコーディングルールによる結果を示す図面である。

符号の説明

２０４ 変調部
２０６ 低域フィルタ
２０８ 基底帯域送信部
２１０ 局部発振器
２１２ 復調部
２１４ 低域フィルタ
２１６ 基底帯域受信部
２１８ 応答終点検出部
２２０ 制御部
３１０〜３１４ 閾値を求める地点
３２０、３３０ 応答信号の終点を検出する区間

Claims (14)

1. 無線識別タグにコマンド信号を送信した後、前記無線識別タグから受信した応答信号の終点を検出する無線識別タグの応答終点検出方法において、
   (ａ)前記応答信号のない区間において連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）に基づいて閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を得るステップと、
   (ｂ)前記応答信号に対してスライディング・ウィンドウ（Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｗｉｎｄｏｗ）を移動させながら前記スライディング・ウィンドウ内のバリアンス（Ｖａｒｉａｎｃｅ）値を測定するステップと、
   (ｃ)前記バリアンス値と前記閾値とを比較して、前記バリアンス値が前記閾値より小さい回数をカウントするステップと、
   (ｄ)前記カウントの回数が一定以上になる時間を前記応答信号の終点と判断するステップと、
   を含むことを特徴とする無線識別タグの応答終点検出方法。
2. 前記（ａ）ステップの後、前記無線識別タグに前記コマンド信号を送信し、前記応答信号の応答時間をカウントするためのタイマーを作動させることを特徴とする請求項１に記載の無線識別タグの応答終点検出方法。
3. 前記応答信号の応答時間が最大となる制限時間（Ｔｉｍｅ Ｌｉｍｉｔ）を経過する場合、前記応答信号は存在するが前記応答信号の終点（ＥＯＳ）の検出が不可能であると判断することを特徴とする請求項２に記載の無線識別タグの応答終点検出方法。
4. 前記タイマーを通じた時間のカウントが一定時間を超え、前記カウントの回数が一定以上になる場合、前記応答信号は存在しないと判断することを特徴とする請求項２に記載の無線識別タグの応答終点検出方法。
5. 前記バリアンス値は、
   （ここでＬＦは無線識別タグから読み取り器までのリンク周波数（Ｌｉｎｋ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を示す）
   に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の無線識別タグの応答終点検出方法。
6. 前記閾値は、
   （ここでＶ(t)はバリアンス値のことを示す）
   に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の無線識別タグの応答終点検出方法。
7. 前記（ａ）ステップにおいて、前記連続波（ＣＷ）の区間でバリアンス値を求め、前記バリアンス値を平均し、バリアンス平均値の２倍となる値を前記閾値として設定することを特徴とする請求項１に記載の無線識別タグの応答終点検出方法。
8. 前記スライディング・ウィンドウは、前記バリアンス値を測定するための一定の時間区間の間隔からなることを特徴とする請求項１に記載の無線識別タグの応答終点検出方法。
9. 無線識別タグから受信した応答信号に対してスライディング・ウィンドウを移動させながらバリアンス値を測定し、バリアンス値と閾値とを比較し、前記バリアンス値が前記閾値より小さい回数をカウントし、カウントの回数が一定以上になる時間に終点（ＥＯＳ）フラグ（Ｆｌａｇ）を出力する終点検出部と、
   前記無線識別タグからの前記応答信号のない区間において連続波（Ｃｏｎｔｉｎｏｕｓ Ｗａｖｅ）に基づいて前記閾値を取得し、前記閾値を前記終点検出部に提供し、前記無線識別タグの応答信号を受信した後、前記終点検出部から前記終点（ＥＯＳ）フラグを受信すると、次のコマンド信号を前記無線識別タグに送信するように制御する制御部と、
   を含むことを特徴とする無線識別タグの応答終点検出装置。
10. 前記制御部は、前記無線識別タグに前記コマンド信号を送信し、前記応答信号の応答時間をカウントするためのタイマーを作動させることを特徴とする請求項９に記載の無線識別タグの応答終点検出装置。
11. 前記終点検出部は、前記応答信号の応答時間が最大となる制限時間（Ｔｉｍｅ Ｌｉｍｉｔ）を経過する場合、前記応答信号は存在するが前記応答信号の終点（ＥＯＳ）の検出が不可能であることを前記制御部に伝達することを特徴とする請求項９に記載の無線識別タグの応答終点検出装置。
12. 前記終点検出部は、前記タイマーを通じた時間のカウントが一定時間を超え、前記カウントの回数が一定以上になる場合、前記応答信号は存在しないことを前記制御部に伝達することを特徴とする請求項９に記載の無線識別タグの応答終点検出装置。
13. 前記制御部は、前記連続波（ＣＷ）の区間でバリアンス値を求め、前記バリアンス値を平均し、バリアンス平均値の２倍となる値を前記閾値として設定することを特徴とする請求項９に記載の無線識別タグの応答終点検出装置。
14. 無線識別タグにコマンド信号を送信した後、前記無線識別タグから受信した応答信号の終点を検出する方法を実行するためのプログラムを保存しているコンピューター読出し装置において、
    前記応答信号のない区間において連続波（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）に基づいて閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を得るステップと、
    前記応答信号に対してスライディング・ウィンドウ（Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｗｉｎｄｏｗ）を移動させながら前記スライディング・ウィンドウ内のバリアンス（Ｖａｒｉａｎｃｅ）値を測定するステップと、
    前記バリアンス値と前記閾値とを比較して、前記バリアンス値が前記閾値より小さい回数をカウントするステップと、
    前記カウントの回数が一定以上になる時間を前記応答信号の終点と判断するステップと、
    を含むことを特徴とするコンピューター読出し装置。