JP4624239B2 - Ｒｆｉｄ通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグと通信を行うＲＦＩＤ通信装置に関する。

近年、微小な無線チップに情報を記憶し、読み取りおよび書き込み用のＲＦＩＤ通信装置（ＲＦＩＤリーダーライター）と高周波で通信を行うＲＦＩＤが実用化され、ユビキタスコンピューティングの中心的技術として注目を浴びている。現在、ＲＦＩＤは用途に合わせて様々な通信規格が標準化されており、それらの通信規格に準じた製品や、あるいは独自の通信規格に基づいた製品が多数販売されている。

このように、多くの種類のＲＦＩＤタグが販売されているが、それぞれの通信方式はＲＦＩＤタグによって周波数帯や変調方式がまったく異なることが多い。また、ＲＦＩＤはその用途に合わせて使い分ける必要があり、一種類の通信規格に統一するのは困難である。そのため、複数のＲＦＩＤタグと通信可能なＲＦＩＤ通信装置が望まれている。

複数のＲＦＩＤタグと通信可能な従来のＲＦＩＤ通信装置では、ＲＦＩＤごとに設計したハードウェアを組み合わせて実現するか、データ送受信以外の処理を全てソフトウェアで行うという方法が取られていた。なお、本出願に関する従来技術の参考文献として、非特許文献1および非特許文献2が知られている。
Klaus Finkenzeller（著）、ソフト工学研究所（翻訳）、「RFIDハンドブック―非接触ICカードの原理と応用」、日刊工業新聞社、２００４年５月、第２版、ｐ．２３−４６ Enrico Buracchini、"The Software Radio Concept," IEEE Communication Magazine, September 2000, pp. 138 - 143, Sept., 2000.

しかし、上記従来のＲＦＩＤ通信装置をハードウェアの組み合わせで行う場合は、ハードウェアの規模が大きくなり、また設計後では新たなＲＦＩＤタグに対応することができない。また、ソフトウェアでデータ送受信以外の全ての処理を行う場合は、変復調やコード化などの処理を行うときに比較的高性能のＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて処理する必要があり、消費電力が大きくなる。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数種類の通信規格に対応したＲＦＩＤタグと通信可能なＲＦＩＤ通信装置であって、しかもハードウェアの規模が小さく消費電力が小さいＲＦＩＤ通信装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、送信データを保持する送信データ保持手段と、ＲＦＩＤの複数の通信規格に対応した送信パターンを保持する送信パターン保持手段と、前記複数のＲＦＩＤの通信規格から一の通信規格を選択する通信規格選択手段と、前記送信パターン保持手段から、前記通信規格選択手段で選択した通信規格に対応した前記送信パターンを読み出す送信パターン読み出し手段と、前記読み出した送信パターンに基づいて、前記送信データ保持手段で保持する送信データをエンコードして送信データパターンを生成する送信データパターン生成手段と、前記生成された送信データパターンで搬送波を変調した上で無線送信する送信手段と、ＲＦＩＤタグからの信号を受信する受信手段と、前記受信した信号をデジタルデータに変換しサンプリングを行うサンプリング手段と、前記ＲＦＩＤの複数の通信規格で要求される複数のフィルタと、前記通信規格選択手段で選択した通信規格に対応した前記フィルタを選択するフィルタ選択手段と、前記サンプリング手段でサンプリング後のデジタルデータを、前記フィルタ選択手段で選択されたフィルタで整形するデジタルデータ整形手段と、前記ＲＦＩＤの複数の通信規格に対応した受信パターンであって、少なくとも前記デジタルデータに含まれるフレームの開始点を示し前記通信規格に対応する第１の波形パターンと、前記フレームの終了点を示し前記通信規格に対応する第２の波形パターンを含む前記受信パターンを保持する受信パターン保持手段と、前記デジタルデータから前記第１の波形パターンの検出を行う第１の検出手段と前記デジタルデータから前記第２の波形パターンの検出を行う第２の検出手段を含み、前記整形後のデジタルデータと前記受信パターン保持手段で保持する受信パターンと比較する際に、前記第１の検出手段が前記通信規格に対応する前記第１の波形パターンと前記整形後のデジタルデータとを比較し、前記第２の検出手段が前記通信規格に対応する前記第２の波形パターンと前記整形後のデジタルデータとを比較して、前記ＲＦＩＤの複数の通信規格に対応する受信パターンの検出を行う受信パターン検出手段と、を具備することを特徴とするＲＦＩＤ通信装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記デジタルデータ整形手段で整形後のデジタルデータに対してフレームの同期化を行いながら再度サンプリングを行う再サンプリング手段をさらに具備することを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記送信手段は、変調度が変更可能であることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記送信パターン保持手段が保持する送信パターンは、所定のパターン格納フォーマットを用いて圧縮されていることを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記パターン格納フォーマットは、前記送信パターンにおいて当該パターン格納フォーマットが連続して使用される回数を指定するサイクル数指定と、当該パターン格納フォーマットで表されるビットパターンの初期値と、前記初期値を繰り返す回数を指定する繰り返し回数指定と、前記初期値の繰り返しの際に論理を反転させながら繰り返すか否かを指定する反転指定と、前記送信パターンにおいて当該パターン格納フォーマットが最後のパターンであるか否かを指定する最終パターン指定と、から構成されることを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明において、前記受信パターンは、論理０と、論理１と、論理０及び論理１のどちらでもよいことを示す論理ｘとの３値で指定することを特徴としている。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発明において、前記受信パターンが、前記フレームにおけるデータの開始点を示す第３の波形パターンをさらに含み、前記受信パターン検出手段が、前記第３の波形パターンの検出を行う第３の検出手段を含み、前記第３の検出手段が前記通信規格に対応する前記第３の波形パターンと前記整形後のデジタルデータとを比較することを特徴とするＲＦＩＤ通信装置である。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明において、前記送信パターン保持手段が、前記通信規格に応じて追加される前記送信パターンを保持することを特徴とするＲＦＩＤ通信装置である。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の発明において、前記フィルタ選択手段が、複数のフィルタのうち前記通信規格に対応した前記フィルタを複数通るように選択し、前記サンプリング後のデジタルデータが、前記選択された複数の前記フィルタで前記デジタルデータが整形されることを特徴とするＲＦＩＤ通信装置である。

本発明によれば、様々な通信規格に対応したＲＦＩＤタグを一つのＲＦＩＤリーダーライター（ＲＦＩＤ通信装置）で扱うことが可能になる。また、未知の通信規格のＲＦＩＤに対しても柔軟に対応することができ、新たな通信規格のＲＦＩＤタグ導入時に当該ＲＦＩＤタグに対応したＲＦＩＤリーダーライターを購入する必要がない。

さらにまた、エンコードやデコードの負荷の大きい処理をハードウェアで実現することにより、コントローラの消費電力を抑えることができる。さらにまた、エンコードやデコードの処理を全ての通信規格に対して共通のハードウェアで行うため、ハードウェアの規模を小さくすることができる。

さらにまた、ＲＦＩＤタグのユーザは所持するＲＦＩＤタグの種類を意識することなく、ＲＦＩＤリーダーライターと通信することができる。さらにまた、ＲＦＩＤタグの設置者は、ＲＦＩＤタグを設置する場所やコストなどを考慮して、使用するＲＦＩＤの通信規格を自由に選択することが可能となるため、システムを構築する場合の幅が広がる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるＲＦＩＤリーダーライター（ＲＦＩＤ）の構成を示した構成図である。図１において、ホストインタフェース部１１は、ホストコンピュータ（図示せず）との間で通信を行うインタフェースである。

メインコントローラ１２（通信規格選択手段）は、ホストコンピュータとの通信やＲＦＩＤリーダーライター内の各部の制御を司るものである。ＲＦ回路制御ブロック１３は、ＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎにおけるキャリアのオン・オフの切り替え、および電子ボリュームによる変調度の変更等の制御を行うものである。本実施形態にかかるＲＦＩＤリーダーライター１は、ＲＦＩＤタグへの送信で使用するキャリアの周波数帯毎にＲＦ回路を備えている。

送信制御ブロック２０は、ＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎから送信するデータを生成するものである。受信制御ブロック３０は、ＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎで受信したデータの処理を行うものである。ＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎ（送信手段、受信手段）は、ＲＦＩＤタグ（図示せず）との間で無線通信を行うものである。

図２は、図１の送信制御ブロック２０の構成を示した構成図である。図２において、コントローラ２０１は、送信制御ブロック２０内の各部を制御するものである。送信データ読み出し制御部２０２は、送信データバッファ２０３が保持する送信データを通信規格ごとに定められた順序で読み出してパターン読み出し制御部２０８へ出力するものである。送信データバッファ２０３（送信データ保持手段）は、ＲＦＩＤタグへ送信するデータを保持するものである。

ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）生成部２０４は、送信データから誤り検出で用いるＣＲＣ値を計算するものである。セレクタ２０５は、ＲＦＩＤの通信規格に合わせて、ＣＲＣを使用するか否かを選択するものである。

パリティ生成部２０６は、送信データから誤り検出で用いるパリティを生成するものである。セレクタ２０７は、ＲＦＩＤの通信規格に合わせて、パリティを使用するか否かを選択するものである。

パターン読み出し制御部２０８（送信パターン読み出し手段）は、ＲＦＩＤの通信規格に合わせて、送信データのエンコードに使用するパターンをパターンバッファ２０９から読み出すものである。エンコードの処理では、２値で表されるデータの論理“０”および論理“１”をある決まったルールに基づいて波形で表現する。パターンバッファ２０９（送信パターン保持手段）は、各ＲＦＩＤの通信規格に対して、論理“０”に対応する波形パターンおよび論理“１”に対応する波形パターンを保持する。

パターン生成部２１０（送信データパターン生成手段）は、パターンバッファ２０９から読み出したエンコードパターンと前記送信データバッファ２０３からパターン読み出し制御部２０２を介して読み出した送信データとから、ＲＦＩＤタグへ送信する送信データパターンを生成し、図１のＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎへと出力するものである。

図３は、図１の受信制御ブロック３０の構成を示した構成図である。図３において、受信シーケンス制御部３０１は、受信制御ブロック３０内の各部を制御するものである。ＡＤＣ部３０２は、ＲＦブロック４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎから入力するアナログ信号をデジタルデータに変換するものである。

サンプリング部３０３（サンプリング手段）は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）部３０２から出力されるデジタルデータのサンプリングを行うものである。キャリア検出部３０４（キャリアセンス回路）は、サンプリング後のデータからキャリアを検出し、結果を受信シーケンス制御部３０１へ出力するものである。また、キャリア検出部３０４は、ＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎから送信を行う前に、通信フィールドに対して、キャリア信号の発生有無を調べるものである。フィルタ組み合わせブロック部３０５（デジタルデータ整形手段）は、サンプリング後のデータから雑音等を除去する目的でフィルタをかけるものである。

図４は、図３のフィルタ組み合わせブロック部３０５の構成を示した構成図である。図４において、セレクタ３５１、３５２、３５３および３５７（フィルタ選択手段）は、ＲＦＩＤの通信規格に応じて定められたフィルタをかけるように選択するものである。

エッジ検出フィルタ３５４は、ＲＦ入力データ中の高周波成分を強調するフィルタである。周波数分離フィルタ３５５は、ＲＦ入力データを複数の周波数成分に分離するフィルタである。Ｌｏｗパスフィルタ３５６は、ＲＦ入力データ中の低周波成分を取り出すフィルタである。

図３に戻って、再サンプリング部３０６（再サンプリング手段）は、フィルタ後のデータに対して再度サンプリングを行うものである。ＳＯＦ（Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｆｒａｍｅ）検出部３０７（受信パターン検出手段）は、ＲＦＩＤタグから受信したフレームの開始点を検出し、結果を受信シーケンス制御部３０１へ出力するものである。

ＳＹＮＣ検出部３０８（受信パターン検出手段）は、ＲＦＩＤタグから受信したフレーム内でデータが記された開始点を検出し、結果を受信シーケンス制御部３０１へ出力するものである。ＥＯＦ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｆｒａｍｅ）検出部３０９（受信パターン検出手段）は、ＲＦＩＤタグから受信したフレームの終了点を検出し、結果を受信シーケンス制御部３０１へ出力するものである。

コード変換部３１０は、再サンプリング後のデータをデコードするものである。ＣＲＣチェック部３１１は、デコード後のデータのＣＲＣ値を計算して誤りを検出し、結果を受信シーケンス制御部３０１へ出力するものである。パリティチェック部３１２は、デコード後のデータのパリティから誤りを検出し、結果を受信シーケンス制御部３０１へ出力するものである。

シリアル−パラレル変換部３１３は、デコード後のシリアルデータをパラレルデータに変換して受信バッファ３１４に保存するものである。受信バッファ３１４に保存されたパラレルデータは、受信シーケンス制御部３０１から外部のホストコンピュータへと送信される。

図５は、図１のＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…、４０ｎの構成を示した構成図である。図5において、発信回路４０１は、通信規格ごとに定められた周波数で発信を行う回路である。変調回路４０２は、図2のパターン生成部２１０で生成された送信データパターンを入力し、発信回路４０１で発信したキャリアを変調するものである。

現在のＲＦＩＤの通信規格では、変調方式としてＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）またはＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を用いることが多いため、振幅変調用のパラメータとキャリア周波数のパラメータを変更可能となるように変調回路４０２を設計する。

アンテナ駆動回路４０３は、変調回路４０２で変調後のキャリアをアンテナ４０４に出力して発信させるものである。アンテナ４０４は、変調後のキャリアをＲＦＩＤに無線送信し、また、ＲＦＩＤから無線送信された電波を受信するものである。

フィルタ回路４０５は、アンテナ４０４で受信したアナログ信号から雑音を除去するためのフィルタである。増幅器４０６は、フィルタ回路４０５から出力されたアナログ信号を増幅するものである。

次に、上述した実施形態の動作を図6から図8を参照して説明する。図６は、図１のＲＦＩＤリーダーライターでＲＦＩＤタグと通信する際の手順を示したフローチャートである。なお、本実施形態において、ＲＦＩＤタグへのデータ送信時に必要となる処理のうち、プロトコル処理はソフトウェアで行い、エンコードの処理、ＣＲＣ生成やパリティ生成、変調処理はハードウェアで行う。

図６において、ＲＦＩＤタグと通信を行う際は、まずメインコントローラ１２がＲＦＩＤの通信規格を一つ選択し、ＲＦ回路制御部１３、送信制御ブロック部２０内のコントローラ２０１および受信制御ブロック３０内の受信シーケンス制御部３０１へ選択した通信規格の情報を通知する。

送信制御ブロック部２０内のコントローラ２０１が通信規格の情報の通知を受けると、送信データ読み出し制御部２０２およびパターン読み出し制御部２０８へ当該通信規格の情報を出力する。

本実施形態では、全てのＲＦＩＤの通信規格に共通の基本送信フレームとして図７に示したフレームを使用する。図７において、ＳＯＦはフレームの開始点を示し、ＳＹＮＣはフレーム内に含まれるデータの開始点を示す。ＤＡＴＡはフレーム内に含まれるデータであり、ＣＲＣはＣＲＣ生成部２０４で生成されたＣＲＣ値である。ＥＯＦは、フレームの終了を示すものである。

ＲＦＩＤの通信規格によっては、ＳＹＮＣやＣＲＣを使用しないものがあり、そのような場合には、基本送信フレームの該当部分をパターン読み出し制御部２０８へ出力しないことで対応する。

続いて、送信制御ブロック部２０内の送信データ読み出し制御部２０２が送信データバッファ２０３で記憶された送信データを読み出し、通信規格で定められた順序にしたがって読み出した送信データを順次パターン読み出し制御部２０８へと出力する。このとき、送信データ読み出し制御部２０２は、使用するＲＦＩＤの通信規格に応じて、送信データからＣＲＣ生成およびまたはパリティ生成を行い、パターン読み出し制御部２０８へと出力する。

例えば、ＲＦＩＤの通信規格でＣＲＣおよびパリティの双方を使用する場合は、セレクタ２０５でＣＲＣ生成部２０４の出力を選択し、かつセレクタ２０７でパリティ生成部２０６の出力を選択してパターン読み出し制御部２０８へ出力する。このとき、送信データはＣＲＣ生成部２０４でＣＲＣ値が付加され、さらにパリティ生成部２０６でパリティ情報が付加された後に、パターン読み出し制御部２０８へと入力される。

一方、ＲＦＩＤの通信規格でパリティのみを使用する場合には、セレクタ２０５でＣＲＣ生成部２０４の出力を選択せず、セレクタ２０７でパリティ生成部２０６の出力を選択してパターン読み出し制御部２０８へ出力する。このとき、送信データはパリティ生成部２０６でパリティ情報が付加された後に、パターン読み出し制御部２０８へと入力される。

パターン読み出し制御部２０８は、上記入力した送信データをパターン生成部２１０へ出力すると共に、ＲＦＩＤの通信規格に対応した波形パターンをパターン生成部２１０に出力するようにパターンバッファ２０９へ指示する。

パターン生成部２１０は、パターンバッファ２０９から入力した波形パターンに基づいて、パターン読み出し制御部２０８より入力した送信データのエンコードを行い、送信データパターンを生成する。

エンコードの処理では、２値の論理で表された送信データの図７のＤＡＴＡに関しては、そのビットパターンの順序にしたがって、論理“０”に対応する波形パターンまたは論理“１”に対応する波形パターンを順次出力することで行う。図７に示したＳＯＦやＳＹＮＣ、ＥＯＦに関しては、通信規格で波形パターンが規定されているため、その波形パターンをパターンバッファ２０９で保持する。そして、パターン生成部２１０でのエンコード時にＳＯＦやＳＹＮＣ、ＥＯＦに対応する波形パターンをパターンバッファ２０９からパターン生成部２１０へと出力する。

このように、本実施形態では、通信規格ごとに定められた波形パターンをパターンバッファ２０９に保存し、エンコード時にパターンバッファ２０９から取り出して使用する方式である。そのため、波形パターンの異なる新たな通信方式に対応する場合は、その通信方式で使用される波形パターンをパターンバッファ２０９に追加すればよく、新しい通信方式に対して柔軟に対応できる。

一方、ＲＦ回路制御ブロック１３がメインコントローラ１２からＲＦＩＤの通信規格に関する情報を入力すると、その通信規格に対応したＲＦ回路（以下では、ＲＦ回路４０ａとして説明する。）のキャリアをオンにする。また、ＲＦ回路制御ブロック１３は、通信規格に定められた変調度となるように、ＲＦ回路４０ａ内の変調回路４０２の変調度を電子ボリュームで調整する。

本実施形態では、変調度の調整が可能であるため、キャリアの周波数帯が同じで変調度が異なる通信規格に対しては、同じＲＦ回路を用いることが可能である。そのため、ＲＦＩＤの通信規格ごとの回路を組み合わせる従来のＲＦＩＤリーダーライターと比較して、ＲＦ回路の回路規模を小さくすることが可能である。

図２のパターン生成部２１０で生成された送信データパターンは、使用するＲＦＩＤの通信規格に対応したＲＦ回路４０ａの変調回路４０２へと出力される。変調回路４０２では、発信回路４０１で生成されたキャリアに対して上記入力した送信データパターンで変調を行う。変調後の送信信号（以下、コマンドと呼ぶ）は、アンテナ駆動回路４０３を介してアンテナ４０４からＲＦＩＤタグへ送信される（ステップＳ６０１）。

アンテナ４０４からコマンドを送信した後、メインコントローラ１２は当該コマンドに対する応答（レスポンス）を受信したかどうかを確認する（ステップＳ６０２）。ＲＦＩＤタグの通信規格とＲＦＩＤリーダーライターでコマンドを送信する際に使用した通信規格とが異なっている場合、ＲＦＩＤタグは当該コマンドに対して応答することができない。

この場合、コマンド送信後の一定時間（ＲＦＩＤの通信規格で定められた時間）経過してもレスポンスを受信することができず（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、メインコントローラ１２は当該通信規格に対応したＲＦＩＤタグが存在しないと判断する（ステップＳ６０３）。

このとき、ＲＦＩＤリーダーライター１で対応している全ての通信規格のコマンドを送信していない場合は（ステップＳ６０５：Ｎｏ）、ステップＳ６０１に戻って別の通信規格のコマンド送信処理を行う。

一方、コマンド送信後の一定時間内に、ＲＦＩＤタグからのレスポンスを受信した場合には（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、メインコントローラ１２はＲＦＩＤタグを認識する（ステップＳ６０４）。

このように、本実施形態では、ＲＦＩＤリーダーライター１で対応している全ての通信規格のコマンドを自動的に順次送信し、ＲＦＩＤタグからの応答を受信したか否かでそのＲＦＩＤタグの通信規格を判定する。したがって、ＲＦＩＤリーダーライター１で対応されたＲＦＩＤタグを、ユーザがＲＦＩＤリーダーライター１の通信可能範囲内に接近させると、ＲＦＩＤリーダーライター１で自動的にＲＦＩＤタグの通信規格が認識され、通信が行われる。

以下では、図５のアンテナ４０４でＲＦＩＤタグからのレスポンス受信後の処理を詳細に説明する。なお、後述する受信処理で行われるコード検出、コード変換、ＣＲＣチェック、パリティチェックの各処理は、それぞれ専用のハードウェアブロックで行う。ここで、上記ハードウェアブロックは、全ての通信規格に共通である。

アンテナ４０４でＲＦＩＤタグからのレスポンスを受信すると、そのアナログ受信信号はフィルタ回路４０５を介して増幅器４０６で増幅される。増幅されたアナログ受信信号は、受信制御ブロック３０内のＡＤＣ部３０２へと出力される。

ＡＤＣ部３０２は、入力したアナログ受信信号をデジタルデータに変換し、サンプリング部３０３へ出力する。サンプリング部３０３は、入力したデジタルデータに対して所定の間隔でサンプリングを行う。サンプリング後のデジタルデータは、キャリア検出部３０４でキャリアの検出に使用されると共に、フィルタ組み合わせブロック３０５及び再サンプリング部３０６でコード検出が行われる。

コード検出の処理では、サンプリング後のデジタルデータが図４に示した３種類のフィルタのうち一つあるいは複数を通ることでデジタルデータの波形が整形される。ここで、使用するフィルタは、メインコントローラ１２から通知されたＲＦＩＤの通信規格情報に基づいて、受信シーケンス制御部３０１がセレクタ３５１、３５２、３５３、３５７を切り替えることで選択される。

フィルタ組み合わせブロック部３０５でデジタルデータの波形整形が終了すると、ＳＯＦ検出部３０７でＳＯＦの検出を行う。図８に、本実施形態で使用する基本受信フレームを示す。基本受信フレームにおいて、ＳＯＦ、ＳＹＮＣ、ＤＡＴＡ、ＣＲＣ、ＥＯＦは図７と同様である。

ＳＯＦ検出部３０７は、各通信規格に対応するＳＯＦの波形パターンを保持しており、その波形パターンと上記波形整形後のデジタルデータとを比較し、一致するパターンが存在したときにＳＯＦを検出する。

ＳＯＦの検出が終了すると、続いてＳＹＮＣ検出部３０８でＳＹＮＣの検出を行う。ＳＹＮＣ検出部３０８は、各通信規格に対応するＳＹＮＣの波形パターンを保持しており、その波形パターンと上記波形整形後のデジタルデータとを比較し、一致するパターンが存在したときにＳＹＮＣを検出する。なお、ＳＹＮＣを使用しない通信規格においては、ＳＹＮＣ検出の処理は行わない。

ＳＹＮＣの検出が終了すると、その後に続くのはＤＡＴＡとなる。ＤＡＴＡに対しては、再サンプリング部３０６で再びサンプリングを行うことも可能である。このように本実施形態では、複数種類のフィルタを通したり、複数回のサンプリングを行ったりことが可能であり、任意の波形に対応することができる。

再サンプリング部３０６でサンプリングされたデジタルデータは、続いてコード変換部３１０でデコードの処理を行う。デコードの処理は、図２のパターン生成部２１０で行ったエンコードの処理とは逆の処理である。入力したデジタルデータを前から順に処理し、論理“０”または論理“１”に対応する波形パターンを検出すると、対応する論理“０”または論理“１”を順次出力する。

ＤＡＴＡの処理が終了し、ＥＯＦ検出部３０９でＥＯＦが検出されると、ＲＦＩＤタグより受信したデータのコード検出処理およびデコード処理が終了する。ここで、ＥＯＦ検出部３０９は、各通信規格に対応するＥＯＦの波形パターンを保持しており、その波形パターンと上記波形整形後のデジタルデータとを比較し、一致するパターンが存在したときにＥＯＦを検出する。

デコード処理が終了すると、デコード後のデータに対してＣＲＣチェック部３１１でＣＲＣ値の確認を行い、さらにパリティチェック部３１２でパリティの確認を行う。ＣＲＣチェック及びパリティチェックで受信したデータにエラーがないと判定されると、シリアルーパラレル変換部３１３でパラレルデータに変換し、受信バッファ３１４に保存する。ＣＲＣチェックまたはパリティチェックでエラーが検出された場合は、ＲＦＩＤの通信規格にしたがって、ＲＦＩＤタグへ情報の再送を要求する等の処理を行う。

受信バッファ３１４に保存されたデータは、図１のメインコントローラ１２へと出力され、ホストインタフェース部１１を介して外部のホストコンピュータへと送信される。

以上、ＲＦＩＤリーダーライターでＲＦＩＤタグと通信する際の手順に関して詳細に説明したが、次に、図２のパターンバッファ２０９等で保持する波形パターンの圧縮方法を説明する。本実施形態では、ＲＦＩＤの通信規格ごとに定められた波形パターンをメモリに保存するため、圧縮を行わない場合にはメモリ消費量が多くなる。

図９に、図２のパターンバッファ２０９で保持する波形パターンの格納フォーマットを示す。図９において、サイクル数指定は、このフォーマットが繰り返し使用される回数を表す。繰り返し回数は、初期値で示される値が繰り返される回数を表す。

最終Ｗｏｒｄ（最終パターン指定）は、１つの波形パターンをこの格納フォーマットを複数用いて表す場合に、最後のフォーマットであるか否かを指定するものである。最後のフォーマットであるときには最終Ｗｏｒｄに１を指定し、それ以外は最終Ｗｏｒｄに０を指定する。

反転指定は、初期値で示される値を繰り返す際に、値を反転（０と１の入れ替え）しながら繰り返すか否かを指定するものである。１０１０１０・・・のように値を反転させながら繰り返す場合には反転指定に１を指定し、１１１１１・・・のように値を反転させずに繰り返す場合は反転指定に０を指定する。初期値は、この格納フォーマットで表現する波形パターンの最初の１ビット目を示す。

続いて、図１０を参照して、この格納フォーマットを用いた圧縮方法を具体的に説明する。図１０では、「１０１０１０１０００００」という１０ビットの波形パターンを図９のフォーマットで圧縮する。

前半の６ビット「１０１０１０１０」は、１を反転しながら８回繰り返すという操作を１回行うことになる。したがって、サイクル数は１、繰り返し回数は８、最終Ｗｏｒｄは０、反転は１、初期値は１となり、図９の格納フォーマットでは「１８０１１」である。

後半の４ビット「００００」は、０を反転しないで１階繰り返すという操作を４回行うことになる。したがって、サイクル数は４、繰り返し回数は１、最終ワードは１、反転は０、初期値は０となり、図９のフォーマットでは「４１１００」である。すなわち、「１０１０１０１０００００」という波形パターンは、「１８０１１」及び「４１１００」の二つの格納フォーマットで表現される。

一方、図１の受信制御ブロック３０で受信データとの比較の際に使用される受信パターンは、ＲＦＩＤタグからのデータ受信と同時に受信データの解析に使用される。そのため、受信パターンの圧縮を行っていると、受信データの解析時に受信パターンの伸張処理が必要となり、解析処理の高速化を妨げるだけでなく、受信制御ブロック３０の回路が複雑化することになる。

しかし、受信データ解析のためには、不特定多数の入力を想定して様々な組み合わせの受信パターンを準備する必要があり、これらの受信パターンを全てメモリに保存するとメモリの消費量が多くなる。

そこで、本実施形態では、受信パターンを“０”、“１”、“ｘ（ｄｏｎ’ｔ ｃａｒｅ）”の３値で受信パターンを指定する。ここで、“ｘ”は、“０”あるいは“１”のどちらでも良いことを意味する。そして、“０”を００、“１”を０１、“ｘ”を１０あるいは１１で表現してメモリに保存する。

例えば、図１１に示したように、“０１ｘ１０１ｘ０”という受信パターンは、「０００１１００１０００１１１００」とメモリに保存される。このように、“ｘ”を用いて受信パターンを指定することで、少ないパターン数で上記様々な組み合わせの受信パターンを表現することができ、保存に必要なメモリ量を節約することが可能である。

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、ＲＦＩＤタグと通信を行うＲＦＩＤリーダーライターに用いて好適である。

本発明の実施形態にかかるＲＦＩＤリーダーライター（通信装置）の構成を示した構成図である。 図１の送信制御ブロック２０の構成を示した構成図である。 図１の受信制御ブロック３０の構成を示した構成図である。 図３のフィルタ組み合わせブロック３０５の構成を示した構成図である。 図１のＲＦ回路４０ａ、４０ｂ、…４０ｎの構成を示した構成図である。 図１のＲＦＩＤリーダーライターでＲＦＩＤタグと通信する際の手順を示したフローチャートである。 図１のＲＦＩＤリーダーライターで使用する基本送信フレームを示した図である。 図１のＲＦＩＤリーダーライターで使用する基本受信フレームを示した図である。 図２のパターンバッファ２０９で保持する波形パターンの格納フォーマットを示した図である。 図９の格納フォーマットを使用した圧縮方法の具体例を示した図である。 図１の受信ブロック３０で使用される受信パターンの表現方法を示した図である。

符号の説明

１ … ＲＦＩＤリーダーライター（通信装置）
１１ … ホストインタフェース部
１２ … メインコントローラ（通信規格選択手段）
１３ … ＲＦ回路制御ブロック
２０ … 送信制御ブロック
３０ … 受信制御ブロック
４０ａ、４０ｂ、４０ｎ … ＲＦ回路（送信手段、受信手段）
２０１ … コントローラ
２０２ … 送信データ読み出し制御部
２０３ … 送信データバッファ（送信データ保持手段）
２０８ … パターン読み出し制御部（送信パターン読み出し手段）
２０９ … パターンバッファ（送信パターン保持手段）
２１０ … パターン生成部（送信データパターン生成手段）
３０１ … 受信シーケンス制御部
３０３ … サンプリング部（サンプリング手段）
３０４ … キャリア検出部（キャリアセンス回路）
３０５ … フィルタ組み合わせブロック（デジタルデータ整形手段）
３０６ … 再サンプリング部（再サンプリング手段）
３０７ … ＳＯＦ検出部（受信パターン検出手段）
３０８ … ＳＹＮＣ検出部（受信パターン検出手段）
３０９ … ＥＯＦ検出部（受信パターン検出手段）
３５１、３５２、３５３、３５７ … セレクタ（フィルタ選択手段）

Claims (9)

1. 送信データを保持する送信データ保持手段と、
   ＲＦＩＤの複数の通信規格に対応した送信パターンを保持する送信パターン保持手段と、
   前記複数のＲＦＩＤの通信規格から一の通信規格を選択する通信規格選択手段と、
   前記送信パターン保持手段から、前記通信規格選択手段で選択した通信規格に対応した前記送信パターンを読み出す送信パターン読み出し手段と、
   前記読み出した送信パターンに基づいて、前記送信データ保持手段で保持する送信データをエンコードして送信データパターンを生成する送信データパターン生成手段と、
   前記生成された送信データパターンで搬送波を変調した上で無線送信する送信手段と、
   ＲＦＩＤタグからの信号を受信する受信手段と、
   前記受信した信号をデジタルデータに変換しサンプリングを行うサンプリング手段と、
   前記ＲＦＩＤの複数の通信規格で要求される複数のフィルタと、
   前記通信規格選択手段で選択した通信規格に対応した前記フィルタを選択するフィルタ選択手段と、
   前記サンプリング手段でサンプリング後のデジタルデータを、前記フィルタ選択手段で選択されたフィルタで整形するデジタルデータ整形手段と、
   前記ＲＦＩＤの複数の通信規格に対応した受信パターンであって、少なくとも前記デジタルデータに含まれるフレームの開始点を示し前記通信規格に対応する第１の波形パターンと、前記フレームの終了点を示し前記通信規格に対応する第２の波形パターンを含む前記受信パターンを保持する受信パターン保持手段と、
   前記デジタルデータから前記第１の波形パターンの検出を行う第１の検出手段と前記デジタルデータから前記第２の波形パターンの検出を行う第２の検出手段を含み、前記整形後のデジタルデータと前記受信パターン保持手段で保持する受信パターンと比較する際に、前記第１の検出手段が前記通信規格に対応する前記第１の波形パターンと前記整形後のデジタルデータとを比較し、前記第２の検出手段が前記通信規格に対応する前記第２の波形パターンと前記整形後のデジタルデータとを比較して、前記ＲＦＩＤの複数の通信規格に対応する受信パターンの検出を行う受信パターン検出手段と、
   を具備することを特徴とするＲＦＩＤ通信装置。
2. 前記デジタルデータ整形手段で整形後のデジタルデータに対してフレームの同期化を行いながら再度サンプリングを行う再サンプリング手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ通信装置。
3. 前記送信手段は、変調度が変更可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＦＩＤ通信装置。
4. 前記送信パターン保持手段が保持する送信パターンは、所定のパターン格納フォーマットを用いて圧縮されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ通信装置。
5. 前記パターン格納フォーマットは、前記送信パターンにおいて当該パターン格納フォーマットが連続して使用される回数を指定するサイクル数指定と、当該パターン格納フォーマットで表されるビットパターンの初期値と、前記初期値を繰り返す回数を指定する繰り返し回数指定と、前記初期値の繰り返しの際に論理を反転させながら繰り返すか否かを指定する反転指定と、前記送信パターンにおいて当該パターン格納フォーマットが最後のパターンであるか否かを指定する最終パターン指定とから構成されることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤ通信装置。
6. 前記受信パターンは、論理０と、論理１と、論理０及び論理１のどちらでもよいことを示す論理ｘとの３値で指定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ通信装置。
7. 前記受信パターンは、
   前記フレームにおけるデータの開始点を示す第３の波形パターンをさらに含み、
   前記受信パターン検出手段は、
   前記第３の波形パターンの検出を行う第３の検出手段を含み、前記第３の検出手段が前記通信規格に対応する前記第３の波形パターンと前記整形後のデジタルデータとを比較することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ装置。
8. 前記送信パターン保持手段は、前記通信規格に応じて追加される前記送信パターンを保持することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ装置。
9. 前記フィルタ選択手段が、複数のフィルタのうち前記通信規格に対応した前記フィルタを複数通るように選択し、
   前記サンプリング後のデジタルデータが、前記選択された複数の前記フィルタで前記デジタルデータが整形されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ装置。

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