JP4513413B2 - 無線通信システム、無線通信装置、および無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信装置、および無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。さらに、詳細には、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムを適用した通信構成において電力供給を行なう電池残量の検出、警告通知などを行なうことを可能とした無線通信システム、無線通信装置、および無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

マイクロ波を適用した無線通信方式を適用したシステムであるＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)は、近年、物流過程などで荷物の識別など、様々な分野で利用されている。ＲＦＩＤは、タグとリーダとから構成されるシステムで、タグに格納された情報をリーダで非接触に読み取るシステムである。

ＲＦＩＤでは、通信方式としてアクティブ（Ａｃｔｉｖｅ）方式とパッシブ（Ｐａｓｓｉｖｅ）方式とがある。アクティブ方式ではタグは自ら電波を送出しリーダにＩＤデータを送出する。一方、パッシブ方式ではタグはリーダから送出された電波（搬送波）を受けて、その搬送波を変調し、リーダにＩＤデータを送出する。この方式は、バックスキャッタ方式と呼ばれる。

アクティブ方式のＲＦＩＤシステムでは自ら電波を送出することが必要でありタグ自身に電源を必要とする。一方、パッシブ方式では、リーダから発せられる電波（搬送波）を受信して、受信波に基づいてタグ内で必要なエネルギーを生成するため、タグ自身に電源を必要としない。但し通信距離を長くする、通信速度を上げる、データ容量増やす、などの高機能化を図る場合にはタグ側に電源を設けることが必要となる場合もある。

図１に、タグ側に電源を構成した場合の従来のＲＦＩＤシステムにおけるタグ１１０とリーダ１２０の構成を示す。タグ１１０は、基本構成として、電源供給部１１１と、通信制御部１１２と、通信機能部１１３と、ＩＤ（識別子）情報記憶部としてのデータ格納部１１４とから構成される。

電源供給部１１１は、タグ１１０内の各機能部に対して電源を供給する。電源供給部１１１は、前述のようにアクティブ方式の場合では必ず必要となる。パッシブ方式の場合、軽易な通信（近距離、低速）を行う場合には、各機能部に対する電源はリーダ１２０からの受信波に基づいて生成する誘導起電力が利用されるので、電源供給部１１１は必須とはならない。しかしながら、前述のように通信の高機能化を図る場合には必要となる。電源供給部１１１は様々な製品に添付可能なタグ内に構成する必要があり、小型の電池を用いることが要求される。

通信制御部１１２は、ＲＦＩＤのベースバンド制御、プロトコル制御を行い、通信機能部１１３を介してリーダ１２０の通信機能部１２３に対して、データ格納部１１４に格納されたＩＤ情報を送信する。なお、通信の高機能化を図る場合には、通信制御部１１２は、誤り訂正コードの付与処理や高度な変調処理を実行する機能などが付加される。

通信機能部１１３は、ＲＦＩＤのＲＦ機能部、すなわちＩＤ送信部であり、アンテナ、スイッチ等のＲＦデバイスによって構成される。ベースバンド信号とＲＦ信号との変換を行い、ＩＤ情報をＲＦ信号としてリーダ１２０に送出する。

データ格納部１１４は、ＩＤ情報を格納するＲＯＭ／ＲＡＭである。不揮発性のＥ２ＰＲＯＭで提供されることが多い。

一方リーダ１２０は、電源供給部１２１と、通信制御部１２２と、通信機能部１２３と、表示部１２４とから構成される。電源供給部１２１は、他機能部に対して電源を供給する。パッシブ方式を適用した場合は、リーダ１２０は、タグ１１０側の電力源としての搬送波送出処理が必要となり、大きな電力を供給する電源供給部１２１を構成することが必要となる。

通信制御部１２２は、ＲＦＩＤのベースバンド制御、プロトコル制御を行い、タグ１１０から通信機能部１２３を介して受信したベースバンド信号からＩＤ情報を得る。通信機能部１２３は、タグ１１０の通信機能部１１３が出力するＲＦ信号を受信しベースバンド信号に変換する。パッシブ方式の場合は、タグ１１０に対し搬送波を送出し、タグ１１０側で変調されたＲＦ信号を受信する。表示部１２４は、通信制御部１２２によって取得されたＩＤ情報を表示するユーザインターフェースである。ディスプレイ表示が一般的である。

以上の構成によって、ＲＦＩＤの原理によってタグ１１０からリーダ１２０に対しＩＤ情報が通信され、リーダ１２０側で表示される。パッシブ方式で近距離、低速の通信ではタグ１１０側で電源を持つ必要がないが、アクティブ方式、あるいはパッシブ方式で通信の高機能化を図る場合には、タグ１１０側に電源を持つ必要がある。

前述したように、タグ１１０側に電源を構成する場合、タグ自体が小型であることから電源としては小型電池が使用するのが一般的である。電池には、電力消費による動作寿命が存在するが、一般的なＩＤ識別というタグ用途を考えると、タグに電池残量を示すユーザインターフェース（ＵＩ）を付加することはタグの大きさの制約、コストの制約等から困難である。そのためタグに設けた電池の残量が分からずタグが正常な通信動作が可能な状態にあるのか否かをユーザが知ることができないという問題点がある。

電池残量の有無を通知するため、タグにＬＥＤインジケータを構成し、ＬＥＤインジケータをＵＩとして電池残量がある場合にＬＥＤインジケータを発光させる構成も可能であるが、ＬＥＤインジケータを発光させるため電力を供給する必要が発生し、この構成によってタグの消費電力が増大してしまうという問題が発生する。また、特許文献１には、電池残量を検出し、検出情報に基づいて香料発生手段を動作させて香料を発生させることでユーザに通知する構成が示されている。しかし、この構成においても、香料発生手段を動作させて香料を発生させるため電力を供給する必要が発生する。従ってこのような構成を採用することはタグの動作寿命を短くしてしまうという問題点を生じさせることになり、好ましい解決手段とは言えない。
特開２００３−３０４６４５号公報

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムにおいて、タグ側の電源部の電源残量を検出し、残量が少ない場合にリーダに対して警告通知を行ない、リーダ側でタグの電源残量についての警告表示を可能とした無線通信システム、無線通信装置、および無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することを目的とするものである。

さらに、本発明は、タグに内蔵された電源部の電源残量を検知し、残量が少なくなった場合にはリーダに対し警告情報を送信する構成において、電源残量検知処理、通知処理を誘導起電力に基づいて実行する構成とすることで、タグ内電源の電力の消費を行なうことなく、電源残量減少についての警告通知を可能とした無線通信システム、無線通信装置、および無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することを目的とするものである。

本発明の第１の側面は、
ＲＦＩＤ出力手段としてのタグとＲＦＩＤ読み取り手段としてのリーダとからなる無線通信システムであり、
前記タグは、
電力供給手段としての電源供給部と、
前記電源供給部の電源残量を検知する電源残量検知部と、
前記電源残量検知部の検知した電源残量情報のリーダに対する出力制御を実行する通信制御部とを有し、
前記リーダは、
前記タグから電源残量情報を受信し、受信した残量情報を表示部に表示する処理を実行する構成を有することを特徴とする無線通信システムにある。

さらに、本発明の無線通信システムの一実施態様において、前記タグは、前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記電源残量検知部による前記電源供給部の電源残量を検知処理および検知情報のリーダに対する送信処理を実行する構成であることを特徴とする。

さらに、本発明の無線通信システムの一実施態様において、前記電源残量検知部は、定期的な前記電源供給部の電源残量検知処理を実行し、検知情報をデータ格納部に格納する処理を実行する構成であり、前記通信制御部は、前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記データ格納部に格納された電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする。

さらに、本発明の無線通信システムの一実施態様において、前記タグは、予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする。

さらに、本発明の無線通信システムの一実施態様において、前記タグは、予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に、ＩＤ送信を中止する構成であることを特徴とする。

さらに、本発明の第２の側面は、
ＲＦＩＤ出力手段として無線通信装置であり、
電力供給手段としての電源供給部と、
前記電源供給部の電源残量を検知する電源残量検知部と、
前記電源残量検知部の検知した電源残量情報のリーダに対する出力制御を実行する通信制御部と、
を有することを特徴とする無線通信装置にある。

さらに、本発明の無線通信装置の一実施態様において、前記無線通信装置は、前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記電源残量検知部による前記電源供給部の電源残量を検知処理および検知情報のリーダに対する送信処理を実行する構成であることを特徴とする。

さらに、本発明の無線通信装置の一実施態様において、前記電源残量検知部は、定期的な前記電源供給部の電源残量検知処理を実行し、検知情報をデータ格納部に格納する処理を実行する構成であり、前記通信制御部は、前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記データ格納部に格納された電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする。

さらに、本発明の無線通信装置の一実施態様において、前記無線通信装置は、予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする。

さらに、本発明の無線通信装置の一実施態様において、前記無線通信装置は、予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に、ＩＤ送信を中止する構成であることを特徴とする。

なお、本発明のコンピュータ・プログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能なコンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、ＣＤやＦＤ、ＭＯなどの記録媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なコンピュータ・プログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ・システム上でプログラムに応じた処理が実現される。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。

本発明の構成によれば、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムにおいて、タグ側の電源部の電源残量を検出し、残量が少ない場合にリーダに対して警告通知を行ない、リーダ側でタグの電源残量についての警告表示を行なう構成としたので、タグ側の電源の状態を知ることができ、ユーザは警告通知に基づいてタグの電池の入れ替えタイミングを誤ることなく正常なＩＤ出力を可能とするための電源の維持管理が可能となる。また、タグ側では電池残量を示すＵＩ機能が不要になり、その結果、タグ側のサイズの増大、消費電力の増大、コストの増大を防ぐことができる。

さらに、本発明の構成によれば、タグに内蔵された電源部の電源残量を検知し、残量が少なくなった場合にはリーダに対し警告情報を送信する構成において電源残量検知処理、通知処理を誘導起電力に基づいて実行する構成としたので、タグ内の電源の電力を消費することなく、電源残量の検知および警告通知が可能となる。

さらに、本構成の構成によれば、電源供給部に充電可能な２次電池を構成し、バックアップ電源として利用可能な構成としたので、１次電池が消耗された場合においても、２次電池を利用することでリーダからの読み取りに対して応答を返すことが可能であり、リーダからの読み取りに対する応答不能状態の発生を防止することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の無線通信システム、無線通信装置、および無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムの詳細について説明する。

以下に説明する実施例では、一例としてパッシブ（Ｐａｓｓｉｖｅ）方式のＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムに本発明を適用した例を説明する。ただし、本発明は、タグ内に電源を有し、タグ内の電源による電力供給に基づいてＲＦＩＤ出力を行なうアクティブ（Ａｃｔｉｖｅ）方式のＲＦＩＤシステム、およびリーダからの搬送波に基づいてＲＦＩＤ出力を行なうパッシブ（Ｐａｓｓｉｖｅ）方式、いずれの方式においても適用可能である。すなわち、本発明はタグ内に電源を有するＲＦＩＤシステムであれば適用可能である。

消費電力量を軽減した軽易なパッシブ方式によるＲＦＩＤでは、タグはリーダから受信する搬送波の変換によって生成するエネルギーのみで動作可能であり、タグ内の電源を必要としない。しかしながら通信距離を伸ばす、あるいは通信速度を上げる等の高機能化を図る場合や、通信データに対する高度な誤り訂正コード付与処理や変調処理を行なう場合には、多くの電力が必要となり、タグ内に電源を構成することが必要となる。

本発明の適用例としてパッシブ（Ｐａｓｓｉｖｅ）方式のＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)システムにおけるタグ、およびリーダの構成を図２に示す。図２は、ＲＦＩＤを出力するタグ２１０の構成と、タグ２１０からのＲＦＩＤを入力するリーダ２２０の構成を示している。

タグ２１０は、基本構成として、電源供給部２１１と、通信制御部２１２と、通信機能部２１３と、ＩＤ（識別子）情報記憶部としてのデータ格納部２１４、さらに電源残量検知部２１５を有する構成である。

電源供給部２１１は、タグ１１０内の各機能部に対して電源を供給する。電源供給部２１１は、アクティブ方式では必須となる。パッシブ方式の場合には必須ではないが、電力消費量の多い高機能型のタイプにおいては必要となる。タグ２１０は、小型であることが要請され、電源供給部２１１には小型の電池が用いられる。

通信制御部２１２は、ＲＦＩＤのベースバンド制御、プロトコル制御を行い、通信機能部２１３を介してリーダ２２０の通信機能部２２３に対して、データ格納部２１４に格納されたＩＤ情報を送信する。なお、通信制御部２１２は、高機能型システムでは、誤り訂正コードの付与処理や高度な変調処理を実行する構成となる。

通信機能部２１３は、ＲＦＩＤの出力部、すなわちＲＦＩＤ送信部であり、アンテナ、スイッチ等のＲＦデバイスによって構成される。ベースバンド信号とＲＦ信号との変換を行い、ＩＤ情報をＲＦ信号としてリーダ２２０に送出する。

本発明の無線通信システムは、タグ２１０において電源供給部２２１を構成する電池の残量状態、すなわち電源残量を検知し、その情報をリーダ２２０に送信し、リーダ２２０の表示部２２４に表示する構成を持つ。そのためにタグ２１０は、電源残量検知部２１５を有する。

電源残量検知部２１５は、電源供給部２１１を構成する電池の残量としての電源残量の検知処理を実行し、検知した残量情報を通信制御部２１２に出力するか、あるいはデータ格納部２１４に格納する。通信制御部２１２に出力された電源残量情報、またはデータ格納部２１４に格納された電源残量情報は、ＩＤ情報と同じようにリーダ２２０に出力される。リーダ２２０は、タグから受信した電源残量情報をリーダ２２０の表示部２２４に表示する。タグ２１０のデータ格納部２１４は、リーダ２２０に出力されるＩＤと、電源残量検知部２１５の検知した電源供給部２１１を構成する電池の残量データを格納するメモリであり、不揮発性のメモリ、例えばＥ２ＰＲＯＭで構成される。

電源残量検知部２１５における、電源供給部２１１を構成する電池の残量検知処理は、例えば、リーダ２２０からのＩＤ読み取り処理実行時にリーダ２２０からタグに入力する搬送波の受信をトリガとして実行される。あるいは、タグ２１０の電源残量検知部２１５が自律的に電源残量検出処理を常時あるいは定期的に実行し、検出結果データをデータ格納部２１４に格納する。これらの検出結果データは、通信制御部２１２の制御の下に通信機能部２１３を介してリーダ２２０に出力される。

リーダ２２０は、電源供給部２２１と、通信制御部２２２と、通信機能部２２３と、表示部２２４とから構成される。電源供給部２２１は、他機能部に対して電源を供給する。通信制御部２２２は、ＲＦＩＤのベースバンド制御、プロトコル制御を行い、タグ２１０から通信機能部２２３を介して受信したベースバンド信号からＩＤ情報を得る。通信機能部２２３は、タグ２１０の通信機能部２１３が出力するＲＦ信号を受信しベースバンド信号に変換する。

なお、パッシブ方式においては、リーダ２２０は、通信機能部２２３を介してタグ２１０側の電力源としての搬送波出力処理を行なう。表示部２２４は、通信制御部２２２によって取得されたＩＤ情報を表示するユーザインターフェースである。ディスプレイ表示が一般的である。さらに、表示部２２４は、タグ２１０側から受信する電源残量検出結果データを表示する。

以上のように、本発明の構成では、タグ２１０からリーダ２２０に対しＩＤ情報が出力されるとともに、タグ２１０側の電源供給部２２１を構成する電池の電源残量データが出力され、リーダ２２０の表示部２２４に、これらのデータを表示する構成であるので、ユーザはタグ２１０の電源残量を確認し、正常なＩＤ出力が可能な状態にあるか否かを判断することが可能となる。

次に、図３〜図５を参照して、タグ２１０およびリーダ２２０間において実行する通信処理シーケンスについて説明する。

図３は、タグ２１０の電源残量検知部２１５が、リーダ２２０からのＩＤ読み取り処理実行時にリーダ２２０からタグに入力される搬送波の受信をトリガとして電源残量検知処理を実行し、リアルタイムの検知情報をリーダ２２０に出力する処理シーケンスであり、図４および図５は、タグ２１０の電源残量検知部２１５が自律的に電源残量検出処理を常時あるいは定期的に実行し、検出結果データをデータ格納部２１４に格納する処理を行い、リーダ２２０からのＩＤ読み取り処理実行時にリーダ２２０からタグに入力される搬送波の受信をトリガとして、通信制御部２１２がデータ格納部２１４に格納された検出結果データを読み出して読み出し情報をリーダ２２０に出力する処理シーケンスである。

まず、図３に示すシーケンスの各ステップについて説明する。図３において処理例１は、電源残量検知部２１５による電源残量の検知結果が、［残量なし］である場合の処理を示しており、処理例２は、電源残量検知部２１５による電源残量の検知結果が、［残量あり］である場合の処理例を示している。

まず、処理例１について説明する。ステップＳ１１において、リーダ２２０はＩＤ読み取り操作に対応して搬送波をタグ２１０に送信する。タグ２１０は、通信機能部２１３を介し、通信制御部２１２で搬送波を検知する。

通信制御部２１２で搬送波を検知すると、ステップＳ１２において、通信制御部２１２は電源残量検知部２１５に対して残量検知処理の実行を指示する。電源残量検知部２１５は、通信制御部２１２からの残量検知処理の実行命令を入力すると、ステップＳ１３において、電源供給部２１１の電源残量検知処理を実行し、ステップＳ１４において、検知結果を通信制御部２１２に出力する。この処理例において、電源残量検知部２１５の電源残量検知処理の検知結果は［残量なし］であったとする。なお、［残量なし］とは、正確なＲＦＩＤ出力処理の実行が困難であるレベル以下の電源残量である場合である。電源残量検知部２１５は、電源残量レベルの閾値データを有しており、検知結果としての電源供給部２１１の電源残量データが閾値を下回るか否かに応じて［残量なし］あるいは［残量あり］の結果を出力する。

通信制御部２１２は、電源残量検知部２１５から、［残量なし］の検知結果を入力すると、リーダ２２０に対するＲＦＩＤの出力処理を取り止め、ステップＳ１５において、タグ２１０の電源供給部２１１の電源残量が少ないことを示す［残量なし］の応答データをリーダ２２０に対して出力する。リーダ２２０は、［残量なし］の応答データをリーダ２２０の通信機能部２２３を介して受信し、通信制御部２２２の制御の下に表示部２２４に対してタグの電源が［残量なし］の状態であることを示す表示データ、あるいは警告メッセージなどを出力する。

この処理例１においては、タグ２１０からリーダ２２０に出力されるのはタグのデータ格納部に格納されたＩＤ情報ではなく、電源残量検知部２１５の検知情報として通信制御部２１２が取得する［残量なし］のデータのみとなる。次に、電源残量検知部２１５による電源残量の検知結果が、［残量あり］である場合の処理例２のシーケンスについて説明する。

ステップＳ２１において、リーダ２２０はＩＤ読み取り操作に対応して搬送波をタグ２１０に送信する。タグ２１０は、通信機能部２１３を介し、通信制御部２１２で搬送波を検知する。

通信制御部２１２で搬送波を検知すると、ステップＳ２２において、通信制御部２１２は電源残量検知部２１５に対して残量検知処理の実行を指示する。電源残量検知部２１５は、通信制御部２１２からの残量検知処理の実行命令を入力すると、ステップＳ２３において、電源供給部２１１の電源残量検知処理を実行し、ステップＳ２４において、検知結果を通信制御部２１２に出力する。この処理例において、電源残量検知部２１５の電源残量検知処理の検知結果は［残量あり］であったとする。なお、［残量あり］とは、正確なＲＦＩＤ出力処理の実行が可能であるレベル以上の電源残量である。

通信制御部２１２は、電源残量検知部２１５から、［残量あり］の検知結果を入力すると、ステップＳ２５において、データ格納部２１４から出力用のＩＤを読み取り、ステップＳ２６において、通信機能部２１３を介してリーダ２２０に対して出力する。リーダ２２０は、ＩＤをリーダ２２０の通信機能部２２３を介して受信し、通信制御部２２２の制御の下に表示部２２４に受信ＩＤを表示する。

なお本例では、電池残量が少ない場合、タグ２１０からリーダ２２０に対する応答は、「残量なし」という警告情報のみを与え、ＩＤ情報は応答しない構成である。このことにより、ＩＤ情報を読み取るためには、電池交換を必ず行わなければならないようにユーザに促すことができる。

なお、図３を参照して説明した例では、タグからの応答は、［残量なし］または［ＩＤ］のいずれかの設定であるが、これらの応答の他に、タグからリーダに対して［電源残量レベル情報］を送信する構成としてもよい。また、［ＩＤ情報］の送信時に［電源残量情報］を併せて送信する構成としてもよい。

［電源残量レベル情報］を送信する構成においては、電源残量検知部２１５は、電源供給部２１１の電源残量レベルを検出し、この検出レベル情報を通信制御部２１２に出力し、通信制御部がレベル情報を通信機能部２１３を介して出力する構成となる。

次に、図４、図５を参照して、タグ２１０の電源残量検知部２１５が自律的に電源残量検出処理を常時あるいは定期的に実行し、検出結果データをデータ格納部２１４に格納し、リーダ２２０からのＩＤ読み取り処理実行時にリーダ２２０からタグに入力される搬送波の受信をトリガとして、通信制御部２１２がデータ格納部２１４に格納された検出結果データを読み出して読み出し情報をリーダ２２０に出力する処理シーケンスについて説明する。

図４は、電源残量検知部２１５による電源残量の検知結果が、ＩＤ送信可能な残量がある場合のシーケンスであり、図５は、ＩＤ送信可能な残量がない場合のシーケンスである。まず、図４のシーケンスについて説明する。

ステップＳ３１において、タグ２１０の電源残量検知部２１５は、自律的に電源供給部２１１の電源残量を検知し、ステップＳ３２において、検知結果として得られる残量情報をデータ格納部２１４に書き込む。

ステップＳ３３において、リーダ２２０はＩＤ読み取り操作に対応して搬送波をタグ２１０に送信する。タグ２１０は、通信機能部２１３を介し、通信制御部２１２で搬送波を検知する。通信制御部２１２で搬送波を検知すると、ステップＳ３４において、通信制御部２１２は、データ格納部２１４をアクセスしてデータ格納部２１４に格納されているＩＤ情報および残量情報を読み取る。

通信制御部２１２は、データ格納部２１４に格納されているＩＤ情報および残量情報を取得すると、ステップＳ３５において、通信機能部２１３を介してリーダ２２０に対してＩＤ情報および残量情報を出力する。リーダ２２０は、ＩＤ情報および残量情報をリーダ２２０の通信機能部２２３を介して受信し、通信制御部２２２の制御の下に表示部２２４に受信ＩＤおよび残量情報を表示する。なお、ここでの残量情報は、残量レベル情報、あるいは残量の有無情報のいずれを適用してもよい。ただし、正確なＩＤ送信に十分な電源残量がない場合は、ＩＤ情報の送信を中止し、残量情報のみの送信を行なう構成としてもよい。この処理シーケンスについて図５を参照して説明する。

ステップＳ４１において、タグ２１０の電源残量検知部２１５は、自律的に電源供給部２１１の電源残量を検知し、ステップＳ４２において、検知結果として得られる残量情報をデータ格納部２１４に書き込む。この書き込みデータは、正確なＩＤ送信に十分な電源残量レベル以下の残量情報であるとする。

ステップＳ４３において、リーダ２２０はＩＤ読み取り操作に対応して搬送波をタグ２１０に送信する。タグ２１０は、通信機能部２１３を介し、通信制御部２１２で搬送波を検知する。通信制御部２１２で搬送波を検知すると、ステップＳ４４において、通信制御部２１２は、データ格納部２１４をアクセスしてデータ格納部２１４に格納されている残量情報を読み取る。通信制御部２１２は、データ格納部２１４から読み取った残量情報が正確なＩＤ送信に十分な電源残量レベルに達しているか否かを判定し、残量情報が正確なＩＤ送信に十分な電源残量レベルに達していない場合、ＩＤの取得および送信処理を中止し、ステップＳ４５において、通信機能部２１３を介してリーダ２２０に対して残量情報のみを出力する。リーダ２２０は、残量情報をリーダ２２０の通信機能部２２３を介して受信し、通信制御部２２２の制御の下に表示部２２４に表示する。

ユーザは残量情報の表示に基づいて、タグ２１０の電源の残量が少ないことを知ることができ、本構成により電池交換を促すことができる。

図２を参照して説明したタグ２１０は、主に電源供給部２１１の電力供給によってＩＤ送信および電源残量情報の送信を行なう構成である。次に、図６を参照してリーダから受信する搬送波に基づいて、タグが電磁誘導効果による誘導起電力を生成し、生成した起電力により電源残量情報をリーダに対して出力するタグの構成例について説明する。

図６に示すタグ５００は、リーダから受信する搬送波に基づいて電磁誘導効果による誘導起電力を生成する誘導起電力供給部５２４と、電源供給部５２１とを有し、誘導起電力供給部５２４は、電源残量情報の検知および出力処理のための電力を生成し、電源供給部５２１は、ＩＤ情報の出力、その他の高機能化通信、例えば送信ＩＤのエラー訂正コード付与処理などの処理のための電源として使用される。

図６に示すタグ５００の構成について説明する。タグ５００は、電源供給部５２１と、通信制御部５１０と、通信機能部５２２と、ＩＤ（識別子）情報記憶部としてのデータ格納部５２３、電源残量検知部５３０、さらに誘導起電力供給部５２４を有する構成である。通信制御部５１０は、データ格納部５２３からＩＤデータを取得し通信機能部５２２を介して出力する制御を行なうデータ通信制御部５１２と、電源残量検知部５３０の検知した電源供給部５２１の電源残量情報の通信制御を実行する残量情報通信制御部５１１とを有する。

電源供給部５２１は、タグ５００内のデータ通信制御部５１２に電力を供給し、データ通信制御部５１２内でのＩＤ送信に伴う処理に必要となる電力を供給する。例えばデータ格納部からのデータ取得、送信するＲＦＩＤのベースバンド制御、プロトコル制御、エラー訂正コード付加、変調処理などの各種処理に必要となる電源として適用される。

誘導起電力供給部５２４は、リーダから通信機能部５２２を介して受信する搬送波に基づいて、電磁誘導効果による誘導起電力を生成する。生成した起電力は、電源残量検知部５３０と、残量情報通信制御部５１１に供給される。

電源残量検知部５３０は、誘導起電力供給部５２４から供給される電力に基づいて電源供給部２１１を構成する電池の残量の検知処理を実行し、検知した残量情報を残量情報通信制御部５１１に出力する。

残量情報通信制御部５１１は、誘導起電力供給部５２４から供給される電力に基づいて電源残量検知部５３０から入力した残量情報を通信機能部５２２を介してリーダに出力する制御を実行する。なお、出力残量情報は、残量レベル情報、あるいは正確なＩＤ出力可能な残量の有無を示す情報などが適用可能である。

通信制御部５１０のデータ通信制御部５１２は、電源供給部５２１からの電力供給に基づいて、データ格納部５２３に格納されたＩＤ情報の取得、ＩＤのベースバンド制御、プロトコル制御、エラー訂正コード付加、変調処理などの各種処理を実行し、ＩＤ情報を通信機能部５２２を介してリーダに出力する制御を実行する。

通信機能部５２２は、リーダからの搬送波受信、データ通信制御部５１２の制御に基づくＲＦＩＤの出力、残量情報通信制御部５１１の制御に基づく残量情報の出力処理を実行する。

本構成によれば、タグ５００は、電源供給部５２１の電源を電源残量の検出処理や送信処理に消費することなく、無電源で電源残量情報をリーダに通知することが可能となるのでＩＤ通信の寿命を損なうことのないＩＤ通知構成が実現される。

次に、図７を参照して、タグ内に構成する電源を充電可能な２次電池を持つ構成として例について説明する。

図７の構成において、タグ６００は、通信制御部６０１、通信機能部６０２、電源残量検知部６０３、データ格納部６０４、発電機能部６０５、電源供給部（１次電池）６１１、電源供給部（２次電池）６１２を有する。

通信制御部６０１、通信機能部６０２、電源残量検知部６０３、データ格納部６０４の構成、機能は、先に図２を参照して説明した構成、機能と同様であるので説明を省略する。

本実施例の構成では、電源部を電源供給部（１次電池）６１１と、電源供給部（２次電池）６１２との２つの電源構成としている。電源供給部（１次電池）６１１は充電処理に適さない電池であり、電源残量検知部６０３の電源残量検出処理の対象となり、前述の実施例において説明したと同様リーダに残量情報が通知される。

電源供給部（２次電池）６１２は、電源供給部（１次電池）６１１のバックアップ電源として作用し、電源供給部（１次電池）６１１の消耗によって電源供給部（１次電池）６１１からの供給電力のみでは正常動作が困難である場合に、各機能部に対して電力を供給する。

電源供給部（２次電池）６１２は、２次電池であり、例えば電気二重層キャパシタを使用する。電気二重層キャパシタとは、導体を電解液に浸し電流を与えたときに、導体と電解液の界面に電荷とイオンの二重層（電気二重層）が形成されることを利用したキャパシタ（コンデンサ）である。最近開発されているものは、Ｌｉイオンの２次電池には及ばないが、エネルギー密度が高く、高速充電性に優れ、形状の自由度も高いといった利点を持つ。電気二重層キャパシタによって構成される電源供給部（２次電池）６１２には、発電機能部６０５の発電処理により適宜、充電処理がなされる。

発電機能部６０５は、例えば、太陽光、温熱、振動、電磁誘導、マイクロ波等による発電機構の少なくともいずれかを備え、エネルギー変換処理により電気エネルギーを生成し、電源供給部（２次電池）６１２の充電を行なう。なお、マイクロ波によるエネルギー変換処理を行なう構成の場合には、リーダからの搬送波に基づく発電処理を実行する構成とすることが可能である。パッシブ方式のＲＦＩＤシステムでは、リーダはタグに対して搬送波を送信し、例えば２．４ＧＨｚ帯のＲＦＩＤでは、搬送波はマイクロ波に相当するので、タグ側でマイクロ波を受信したときに、発電機能部６０５がマイクロ波の電気変換処理を実行し、電源供給部（２次電池）６１２のキャパシタに充電することが可能である。

本構成によれば、電源供給部（１次電池）６１１の１次電池が消耗した場合においても、電源供給部（２次電池）６１２の２次電池をバックアップ的に使用することが可能となる。電源供給部（２次電池）６１２の２次電池は発電機能部６０５の発電機能によって充電されるので、１次電池が消耗された場合においても、リーダからの読み取りに対して応答を返すことが可能であり、リーダからの読み取りに対する応答不能状態の発生を防止することができる。

また、電源供給部（１次電池）６１１の１次電池が消耗した場合、警告を発する構成であり、警告に基づきユーザが電源供給部（１次電池）６１１の１次電池の取替えを行なうまでの間、電源供給部（２次電池）６１２の２次電池の電力による動作が可能な状態を継続することができ、動作不能状態を全く発生させることなく正確なＩＤ送信を維持することができる。

以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。

例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory)に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、ＬＡＮ(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。

なお、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。

以上、説明したように、本発明の構成によれば、ＲＦＩＤシステムにおいて、タグ側の電源部の電源残量を検出し、残量が少ない場合にリーダに対して警告通知を行ない、リーダ側でタグの電源残量についての警告表示を行なう構成としたので、タグ側の電源の状態を知ることができ、ユーザは警告通知に基づいてタグの電池の入れ替えタイミングを誤ることなく、正常なＩＤ出力を可能とするための電源の維持管理が可能となる。また、タグ側では電池残量を示すＵＩ機能が不要になり、その結果、タグ側のサイズの増大、消費電力の増大、コストの増大を防ぐことができる。

さらに、本発明の構成によれば、タグに内蔵された電源部の電源残量を検知し、残量が少なくなった場合にはリーダに対し警告情報を送信する構成において電源残量検知処理、通知処理を誘導起電力に基づいて実行する構成としたので、タグ内の電源の電力を消費することなく、電源残量の検知および警告通知が可能となる。

さらに、本構成の構成によれば、電源供給部に充電可能な２次電池を構成し、バックアップ電源として利用可能な構成としたので、１次電池が消耗された場合においても、２次電池を利用することでリーダからの読み取りに対して応答を返すことが可能であり、リーダからの読み取りに対する応答不能状態の発生を防止することができる。

無線通信システムを構成するタグおよびリーダの構成を示す図である。 本発明の無線通信システムを構成するタグおよびリーダの構成を示す図である。 本発明の無線通信システムを構成するタグおよびリーダ間で実行される通信シーケンスについて説明する図である。 本発明の無線通信システムを構成するタグおよびリーダ間で実行される通信シーケンスについて説明する図である。 本発明の無線通信システムを構成するタグおよびリーダ間で実行される通信シーケンスについて説明する図である。 電源供給部と誘導起電力供給部を有するタグの構成を示す図である。 電源供給部に充電可能な２次電池を備えたタグの構成を示す図である。

符号の説明

１１０ タグ
１１１ 電源供給部
１１２ 通信制御部
１１３ 通信機能部
１１４ データ格納部
１２０ リーダ
１２１ 電源供給部
１２２ 通信制御部
１２３ 通信機能部
１２４ 表示部
２１０ タグ
２１１ 電源供給部
２１２ 通信制御部
２１３ 通信機能部
２１４ データ格納部
２１５ 電源残量検知部
２２０ リーダ
２２１ 電源供給部
２２２ 通信制御部
２２３ 通信機能部
２２４ 表示部
５００ タグ
５１０ 通信制御部
５１１ 残量情報通信制御部
５１２ データ通信制御部
５２１ 電源供給部
５２２ 通信機能部
５２３ データ格納部
５２４ 誘導起電力供給部
５３０ 電源残量検知部
６００ タグ
６０１ 通信制御部
６０２ 通信機能部
６０３ 電源残量検知部
６０４ データ通信制御部
６０５ 発電機能部
６１１ 電源供給部（１次電池）
６１２ 電源供給部（２次電池）

Claims (10)

1. ＲＦＩＤ出力手段としてのタグとＲＦＩＤ読み取り手段としてのリーダとからなる無線通信システムであり、
   前記タグは、
   電力供給手段としての電源供給部と、
   前記電源供給部の電源残量を検知する電源残量検知部と、
   前記電源残量検知部における前記電源供給部の電源残量検出処理、および検出情報の送信処理に必要な電力を供給する誘導起電力供給部と、
   前記電源残量検知部の検知した電源残量情報のリーダに対する出力制御を実行する通信制御部とを有し、
   前記リーダは、
   前記タグから電源残量情報を受信し、受信した残量情報を表示部に表示する処理を実行する構成を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記タグは、
   前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記電源残量検知部による前記電源供給部の電源残量を検知処理および検知情報のリーダに対する送信処理を実行する構成であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記電源残量検知部は、
   定期的な前記電源供給部の電源残量検知処理を実行し、検知情報をデータ格納部に格納する処理を実行する構成であり、
   前記通信制御部は、
   前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記データ格納部に格納された電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記タグは、
   予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記タグは、
   予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に、ＩＤ送信を中止する構成であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
6. ＲＦＩＤ出力手段としての無線通信装置であり、
   電力供給手段としての電源供給部と、
   前記電源供給部の電源残量を検知する電源残量検知部と、
   前記電源残量検知部における前記電源供給部の電源残量検出処理、および検出情報の送信処理に必要な電力を供給する誘導起電力供給部と、
   前記電源残量検知部の検知した電源残量情報のリーダに対する出力制御を実行する通信制御部と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
7. 前記無線通信装置は、
   前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記電源残量検知部による前記電源供給部の電源残量を検知処理および検知情報のリーダに対する送信処理を実行する構成であることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
8. 前記電源残量検知部は、
   定期的な前記電源供給部の電源残量検知処理を実行し、検知情報をデータ格納部に格納する処理を実行する構成であり、
   前記通信制御部は、
   前記リーダからのＩＤ読み取り要求信号の入力をトリガとして、前記データ格納部に格納された電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
9. 前記無線通信装置は、
   予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に電源残量情報をリーダに送信する処理を実行する構成であることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
10. 前記無線通信装置は、
    予め設定された電源残量閾値データと、前記電源残量検知部が検出した前記電源供給部の検出電源残量データとを比較し、前記検出残量データが前記閾値を下回る場合に、ＩＤ送信を中止する構成であることを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。

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