JP4506725B2 - タグリーダ - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグとの間で非接触通信を行うタグリーダに関する。

ＲＦＩＤタグは、タグリーダに対して応答信号を返信する際に、応答信号の冒頭にあらかじめ決められたデータパターンの「プリアンブル」を配置するようになっている。そして、タグリーダは、上記プリアンブルが検出された場合に、ＲＦＩＤタグからの応答が返信されたと判定するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３１８３８５号公報

しかしながら、例えば図４に示すように、リーダ１の通信可能領域Ａ内に複数のＲＦＩＤタグ２が存在すると、それらのタグ２が略同時にリーダ１に対して応答を返すことが想定される。すると、リーダ１と各タグ２との位置関係などによっては、各応答信号の位相にずれが生じ、信号間に干渉が発生して信号波形が崩れ、リーダ１がプリアンブルを検出できなくなる場合がある。例えば、図５（ａ）には正常なプリアンブル信号の復調データ波形を、図５（ｂ）には干渉が発生した場合の同波形の一例を示す。その結果、リーダ１側ではタグ２の応答はなかったものと判定され、タグ２の存在が認識されず処理が進まなくなる場合があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＲＦＩＤタグによる応答信号に含まれるプリアンブルが検出し難い状況下でも、タグによる応答があったことを認識できるタグリーダを提供することにある。

請求項１記載のタグリーダによれば、復調した受信データ波形を平滑化したレベル信号を得る受信レベル検出手段を備える。そして、ＲＦＩＤタグとの通信を試行した結果、応答信号に含まれるプリアンブルを検出できなかった場合に、受信レベル検出手段により得られる受信レベルが所定のしきい値以上であれば、ＲＦＩＤタグによる応答があったと判断して通信を再試行する。
斯様に構成すれば、タグリーダは、少なくとも通信可能領域内にＲＦＩＤタグが存在していることを認識できる。従って、ノイズの干渉があったり、通信可能領域内に複数のＲＦＩＤタグが存在しているような状況下でタグからの応答信号に含まれるプリアンブルが検出し難い場合でも、存在を認識したＲＦＩＤタグとの通信を迅速に再試行することができ、処理効率を向上させることが可能となる。

請求項２記載のタグリーダによれば、受信レベル検出手段に設定するしきい値を、ＲＦＩＤタグの種類に応じて変更する。即ち、ＲＦＩＤタグは、どのような規格に準拠して構成されているかによって応答パターンが異なるため、タグリーダが応答要求コマンドを送信する際に定める通信対象タグの種類に応じてしきい値を設定することで、応答が返信されたか否かを適切に判定することができる。

請求項３記載のタグリーダによれば、通信を再試行する際に、応答再送要求コマンド，応答条件変更コマンドの何れかを送信する。即ち、応答再送要求コマンドを送信すれば、それに応じてＲＦＩＤタグは応答信号を再送するので、例えば、通信可能領域内に複数のＲＦＩＤタグが存在する場合に、それらの位置関係が変化するなどのように通信環境に変化が生じていれば、正常に通信を行うことが可能となる。また、応答条件変更コマンドを送信すれば、その変更した条件に該当するＲＦＩＤタグだけが応答を返すので、通信対象を限定して通信が正常に行われる可能性を向上させることができる。

請求項４記載のタグリーダによれば、通信の試行回数をカウントするカウンタのカウント値が所定値に達するまでは応答再送要求コマンドを送信し、前記カウント値が所定値に達した以降は応答条件変更コマンドを送信する。従って、ＲＦＩＤタグに応答を何回か再送させても通信が正常に行われなかった場合に、応答条件を変更して通信対象を限定し、通信が正常に行われるよう段階的に試行することができる。

以下、本発明の一実施例について図１乃至図３を参照して説明する。図１は、リーダライタ（タグリーダ）１１の電気的構成を示す機能ブロック図である。この図１において、リーダライタ１１はＣＰＵ１２を主体として構成されている。ＣＰＵ１２は、後述するようにＲＦＩＤタグ（データキャリア）２へ送信するコマンドの生成、ＲＦＩＤタグ２から受信したレスポンスの処理、高周波発振の周波数チャンネルを制御する機能などを有する。尚、ＲＦＩＤタグ２については、従来構成と変わる点はない。

送信回路側において、データ符号化回路１３は、ＣＰＵ１２より出力されたデータを変調用の信号（ベースバンド信号）に変換する。ＡＳＫ変調器１４は、受信回路側の高周波発振回路２１から出力される搬送波（例えば、ＵＨＦ帯の９５３ＭＨｚ）とデータ符号化回路７より出力されるベースバンド信号とを乗算することでＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調し、その変調した送信信号を出力する。高周波増幅回路１５は、ＡＳＫ変調器１４からの送信信号を増幅してフィルタ１６に出力する。
フィルタ１６は、高周波増幅回路１５からの信号のうち必要な周波数の信号だけを通過させ、不要な周波数の信号を減衰させる。サーキュレータ１７は、フィルタ１６からの高周波信号の逆方向への流れを防止する。つまり、送信回路側から入力した高周波信号をアンテナ１８へ出力し、当該アンテナ１８から入力した高周波信号を受信回路側に出力する。そして、アンテナ１８は、高周波信号を無線信号として送信する。

リーダライタ１１の受信回路側は、ＩＱ検波方式を実行するように構成されている。即ち、ＲＦＩＤタグ２から反射されてきた信号とＲＦＩＤタグ２に出力される搬送波との位相差により、ＲＦＩＤタグ２から反射されてきた信号が検出できなくなるのを回避するため、搬送波とその位相を９０°ずらした信号とで夫々検波する。
サーキュレータ１７からの信号は、フィルタ１９で周波数弁別されてからミキサー２０Ｉ，２０Ｑに出力される。高周波発振回路２１は、例えば、９５３ＭＨｚ程度の搬送波信号（基準信号）を生成し、送信回路側のＡＳＫ変調器１４に加えて受信回路側のミキサー２０Ｉ，２０Ｑに出力する。尚、ミキサー２０Ｑに出力される搬送波は、ミキサー２０Ｉに出力される搬送波に対して位相が９０°遅れている。以下、受信回路側におけるＩ，Ｑの２系列については対称に構成されているため、特に区別する必要がない限り符号にＩ，Ｑは付さない。
ミキサー２０は、高周波信号からＲＦＩＤタグ２の応答信号を同期検波して復調し、その復調信号は、フィルタ２２で周波数弁別されてから２値化回路２３に出力される。２値化回路２３は、復調されたＲＦＩＤタグ２からの信号を２値化してデジタル信号に変換し、データ復元回路２４は、２値化回路２３からのデジタルデータに基づいてＲＦＩＤタグ２のレスポンスを復元する。そして、ＣＰＵ１２は、２つのデータ復元回路２４Ｉ，２４Ｑより得られる受信データＩ，Ｑの内、正しく復元された方のデータを採用するようになっている。尚、データが正しく復元されたか否かは、受信データに含まれている、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Chord）のような誤り検出用のデータを利用して行なう。

また、フィルタ２２の出力端子には、絶対値回路２５，フィルタ２６及び２値化回路２７よりなる受信レベル検出回路（受信レベル検出手段）２８が接続されている。絶対値回路２５は、フィルタ２２により出力される（図５に示すような）データ信号波形の絶対値をとり、フィルタ２６は、絶対値波形を低域濾波したレベル信号を出力する。そして、２値化回路２７は、フィルタ２６より出力されるレベル信号をＣＰＵ１２により設定されたしきい値と比較した結果を応答判定として、ＣＰＵ１２に出力するようになっている。
即ち、受信レベル検出回路２８が、ＣＰＵ１２により設定されたしきい値を超える受信レベルを検出した場合は、応答データ波形に多少の乱れがあったとしても、何らかのデータの返信があったことは推定されるので、ＣＰＵ１２は、少なくともＲＦＩＤタグ２による応答信号の返信があったと判定することができる。

図２は、ＲＦＩＤタグ２の電気的構成を示す機能ブロック図である。この図２において、ＲＦＩＤタグ２は、アンテナ３１、電源再生回路３２、レギュレータ３３、ＣＰＵ／ロジック回路３４、復調変調回路３５、受信電力モニタ回路３６から構成されている。電源再生回路３２は、アンテナ３１が受信した搬送波信号を整流して電源電力を生成する。レギュレータ３３は、電源再生回路３２からの電源電力を安定化した状態でＣＰＵ／ロジック回路３４、復調変調回路３５、受信電力モニタ回路３６に出力する。

復調変調回路３５は、アンテナ３１が受信した搬送波信号に重畳されているリーダライタ１１からの送信データを復調してＣＰＵ／ロジック回路３４に出力する。受信電力モニタ回路３６は、電源再生回路３２が生成した電源電力の電圧をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ／ロジック回路３４に出力する。ＣＰＵ／ロジック回路３４は、リーダライタ１１にデータを送信する場合は、図示しないメモリに記憶されているデータを読み出して復調変調回路３５に出力する。また、リーダライタ１１よりライトコマンドが送信された場合は、そのコマンドと共に送信されたデータをメモリに書き込む。復調変調回路３５は、ＣＰＵ／ロジック回路３４が読み出したデータに応じて搬送波を負荷変調する（アンテナ３１のインピーダンスを変更する）。

次に、本実施例の作用について図３も参照して説明する。図３は、リーダライタ１１のＣＰＵ１２によって実行される処理内容を、本発明の要旨に係る部分について示すフローチャートである。ＣＰＵ１２は、先ず、通信対象とするＲＦＩＤタグの種類（例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣにより定められている標準規格など）に応じて、２値化回路２７にしきい値を設定し（ステップＳ１）、後述する通信の再試行に利用するためのリトライカウンタをクリアする（ステップＳ２）。それから、ＲＦＩＤタグ２に対して応答要求コマンドを送信し（ステップＳ３）、ＲＦＩＤタグ２からの応答信号を受信処理する（ステップＳ４）。

そして、ＣＰＵ１２は、応答信号に含まれているプリアンブルを検出できたか否かを判断し（ステップＳ５）、検出できた場合は（「ＹＥＳ」）続いてＲＦＩＤタグ２の応答データを復元処理する（ステップＳ６）。データを正しく復元できた場合は（ステップＳ７，「ＹＥＳ」）、応答を返したＲＦＩＤタグ２は認識できたタグとしてメモリに記憶させ（ステップＳ８）、そのＲＦＩＤタグ２に対しては、以降の通信において重ねて応答を返すことがないようにスリープさせるため、スリープコマンドを送信する（ステップＳ９）。それから、他に未認識のタグがあるか否かを判断し（ステップＳ１０）、未認識タグがあれば（「ＹＥＳ」）ステップＳ２に戻り、未認識タグがなければ（「ＮＯ」）そのまま処理を終了する。

尚、ステップＳ１０において、ＣＰＵ１２が「未認識タグがない」と判断するためには、後述する他の処理を実行する必要がある。従って、取り敢えず最初のタグとの通信が正常に行われ、そのタグを認識した場合は、暫定的に「未認識タグがある」としてステップＳ２から再実行する。

一方、ステップＳ５において、ＣＰＵ１２がプリアンブルを検出できなかった場合（「ＮＯ」）、ＣＰＵ１２は、受信レベル検出回路２８の出力結果（応答判定）を参照して、タグ応答信号を検出したか否かを判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１においてタグ応答信号が検出されない場合とは（「ＮＯ」）、実質的に応答受信がない場合、或いはＲＦＩＤタグ２以外の何かにより送信されたノイズを受信したような場合と推定できる。従って、ステップＳ１０に移行して「ＮＯ」と判断し、処理を終了する。

また、ステップＳ１１においてタグ応答信号を検出した場合は（「ＹＥＳ」）、図５（ｂ）に示すように複数のＲＦＩＤタグ２が略同時に応答を返したことなどにより、プリアンブルは正常なデータパターンとして検出されなかったが、少なくともＲＦＩＤタグ２が応答を返したことが認識できる。従って、ＣＰＵ１２は、その時点のリトライカウンタが、送信コマンドを変更するための設定値（例えば、「３」）未満であることを確認すると（ステップＳ１２，「ＹＥＳ」）、リトライカウンタをインクリメントしてから（ステップＳ１３）タグ応答再送要求コマンドを送信して通信を再試行し（ステップＳ１４）、ステップＳ４に移行する。
尚、ステップＳ７において応答データを正しく復元できなかった場合も（「ＮＯ」）、応答データの受信中に外来ノイズなどの影響を受けたようなケースであるから、通信を再試行するためステップＳ１２に移行する。

即ち、リーダライタ１１が応答再送要求コマンドを送信すれば、それに応じてＲＦＩＤタグ２は応答信号を再送する。従って、例えば、通信可能領域内におけるノイズの発生状況が変化した場合や、当該領域内に複数のＲＦＩＤタグ２が存在しておりそれらの位置関係が変化しているような場合には、次回以降の通信が正常に行われることが期待できる。そして、プリアンブルは正常に検出されないが、タグ応答信号は検出される状態が継続すると、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ１１〜Ｓ１４のループを繰り返してリトライカウンタの値が上昇する。その状態においてリトライカウンタが設定値に達し、ステップＳ１２で「ＮＯ」と判断すると、ＣＰＵ１２はリトライカウンタを一旦ゼロクリアし（ステップＳ１５）、今度はタグ応答条件変更コマンドを送信して（ステップＳ１６）ステップＳ４に移行する。

ここで、「タグ応答条件変更コマンド」とは、リーダライタ１１が送信した応答要求に対して、応答を返すＲＦＩＤタグ２の条件を変更するコマンドであり、例えば、各ＲＦＩＤタグ２に割り当てられているＩＤコードのＬＳＢが「１」であるものだけ応答を返すように指示するコマンドである。従って、リーダライタ１１の通信可能領域内に複数のＲＦＩＤタグ２が存在する場合には、それらの一部だけが応答を返すように限定することができるため、応答信号の干渉が発生する可能性を低下させることができる。
そして、ステップＳ１６の実行後は、リトライカウンタがクリアされているため、更にステップＳ１１で「ＹＥＳ」と判断される場合は、ステップＳ１２〜Ｓ１４を再実行することになる。

以上のように本実施例によれば、リーダライタ１１に、復調した受信データ波形を平滑化したレベル信号を得る受信レベル検出回路２８を備えて、ＲＦＩＤタグ２との通信を試行した結果、応答信号に含まれるプリアンブルを検出できなかった場合に、受信レベル検出回路２８により得られる受信レベルが所定のしきい値以上であれば、ＲＦＩＤタグ２による応答があったと判断して通信を再試行するようにした。従って、リーダライタ１１は、ノイズの干渉があったり通信可能領域内に複数のＲＦＩＤタグ２が存在するため、タグからの応答信号に含まれるプリアンブルが検出し難い場合でも、存在を認識したＲＦＩＤタグ２との通信を迅速に再試行することができ、処理効率を向上させることが可能となる。

そして、ＣＰＵ１２は、受信レベル検出回路２８に設定するしきい値を、ＲＦＩＤタグ２の種類に応じて変更するので、通信対象とするＲＦＩＤタグ２が準拠する規格等に応じてしきい値を適切に設定し、応答が返信されたか否かを確実に判定することができる。また、ＣＰＵ１２は、通信を再試行する際に、応答再送要求コマンド，応答条件変更コマンドの何れかを送信する。具体的には、リトライカウンタのカウント値が所定値に達するまでは応答再送要求コマンドを送信し、前記カウント値が所定値に達した以降は応答条件変更コマンドを送信するので、ＲＦＩＤタグ２に応答を何回か再送させても通信が正常に行われなかった場合は、応答条件を変更して通信対象を限定し、通信が正常に行われるよう段階的に試行することができる。

本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
通信を再試行する場合は、応答再送要求コマンド，応答条件変更コマンドの何れかのみを送信するようにしても良い。
通信対象とするＲＦＩＤタグの規格が固定である場合、ステップＳ１の処理は不要である。
リーダライタ１１の受信回路は、必ずしもＩ，Ｑの２系列を備えていなくても良い。
少なくともデータの読出し機能だけを有しているタグリーダに適用しても良い。

本発明の一実施例であり、リーダライタの電気的構成を示す機能ブロック図 ＲＦＩＤタグの電気的構成を示す機能ブロック図 リーダライタのＣＰＵによって実行される処理内容を、本発明の要旨に係る部分について示すフローチャート 従来技術を説明する、タグリーダと複数のＲＦＩＤタグとの通信状態を示す図 （ａ）は正常なプリアンブル信号の復調データ波形、（ｂ）は干渉が発生した場合の同波形の一例を示す図

符号の説明

図面中、２はＲＦＩＤタグ、１１はリーダライタ（タグリーダ）、１２はＣＰＵ、２８は受信レベル検出回路（受信レベル検出手段）を示す。

Claims (4)

1. ＲＦＩＤタグとの間で非接触通信を行うタグリーダにおいて、
   復調した受信データ波形を平滑化したレベル信号を得る受信レベル検出手段を備え、
   ＲＦＩＤタグとの通信を試行した結果、ＲＦＩＤタグより返信される信号に含まれるプリアンブルを検出できなかった場合、前記受信レベル検出手段により得られる受信レベルが所定のしきい値以上であればＲＦＩＤタグによる応答があったと判断し、前記通信を再試行することを特徴とするタグリーダ。
2. 前記受信レベル検出手段は、前記しきい値の設定を変更可能に構成されており、
   前記ＲＦＩＤタグの種類に応じて、前記しきい値を変更することを特徴とする請求項１記載のタグリーダ。
3. 前記通信を再試行する際に、応答再送要求コマンド，応答条件変更コマンドの何れかを送信することを特徴とする請求項１又は２記載のタグリーダ。
4. 前記通信の試行回数をカウントするカウンタを備え、
   前記カウント値が所定値に達するまでは前記応答再送要求コマンドを送信し、前記カウント値が所定値に達した以降は前記応答条件変更コマンドを送信することを特徴とする請求項３記載のタグリーダ。

Images