JP4732024B2 - Ｉｃタグ、リーダ・ライタ、それらを用いた通信方法及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣタグ、リーダ・ライタ、それを用いた通信方法及び通信システムに関し、特に、無線通信を行うＩＣタグ、リーダ・ライタ、それを用いた通信方法及び通信システムに関する。

近年、工場での物流管理、小売店での物品管理において、商品の固有情報を書き込んだＩＣを有するタグを貼り付けて、その情報を無線アンテナで読み取り、リアルタイムに商品の管理をするために、商品を自動認識する手段としてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に関する技術が注目されている。

前述のＲＦＩＤ用のＩＣタグ（以下、ＩＣタグという）は、電波により、リーダ・ライタとの間でデータの送受信を行うにあたって、電源電圧を電波により生成するため、電池を搭載しない。このようなＩＣタグは一般に"パッシブ型"と呼ばれ、ＩＣタグ内部の回路において、リーダ・ライタから送信される搬送波の一部を整流し、動作するために必要な電源電圧を生成する。この生成した電源電圧によって、ＩＣタグの半導体装置内部の制御用の論理回路、商品の固有情報等が書き込まれる不揮発性メモリ及びリーダ・ライタとのデータの送受信を行うために必要な通信回路等が動作する。

また、ＲＦＩＤでは、リーダ・ライタと複数のＩＣタグとの通信を可能にするためにアンチコリジョンと呼ばれる技術が用いられる。ＲＦＩＤでは、リーダ・ライタから送信された電波に対して、ＩＣタグがリーダ・ライタへ応答することで通信が行われる。このため、リーダ・ライタの通信可能範囲に複数のＩＣタグが存在すると、複数のＩＣタグからリーダ・ライタへ同時に信号が送信される。そうすると、複数のタグの信号が時間的に重なり、リーダ・ライタが正しい信号を受信できなくなってしまう。このような現象を信号の衝突（コリジョン）といい、この衝突を回避し、それぞれのＩＣタグと通信を行う技術がアンチコリジョンである。

ここで、アンチコリジョンの実現方法について説明する。アンチコリジョンでは、ＩＣタグの固有の識別子であるタグＩＤを複数のＩＣタグから同時に読み出し、信号の衝突が無い状態を探索する。このとき、信号の衝突を検出するため、通信する信号の符号にマンチェスタ符号が用いられる。

図１４は、タグＩＤをマンチェスタ符号により符号化した例である。マンチェスタ符号では、（０）ｂを（０１）ｂに符号化し、（１）ｂを（１０）ｂに符号化する。したがって、（１１）ｂに符号化されることがないため、（１１）ｂのデータを受信した場合に衝突を検出することができる。

例えば、タグａ，タグｂ，タグｃのタグＩＤをそれぞれ、（０００１）ｂ，（００１１）ｂ，（１０１１）ｂとする。尚、一般にタグＩＤは、１２８ビットであるが、ここでは簡単に説明するため４ビットとしている。これをマンチェスタ符号で符号化すると、タグａのタグＩＤ（０００１）ｂは（０１０１０１１０）ｂ、タグｂのタグＩＤ（００１１）ｂは（０１０１１０１０）ｂ、タグｃのタグＩＤ（１０１１）ｂは（１００１１０１０）ｂとなる。

図１５は、これらのマンチェスタ符号によって衝突を検出する例である。例えば、タグａ，タグｂ，タグｃから同時にタグＩＤを受信すると、３つの信号が重なるため、図１５（ａ）のように、リーダ・ライタでは（１１０１１１１０）ｂを受信することになる。符号化前のビット位置の１ビット目〜４ビット目をデータ１〜データ４とすると、この例では、データ１とデータ３が（１１）ｂであり、衝突していることが判る。

図１５（ａ）の状態からタグｃを除いて、タグａ，タグｂから同時にタグＩＤを受信すると、２つの信号が重なるため、図１５（ｂ）のように、リーダ・ライタでは（０１０１１１１０）ｂを受信することになる。この場合には、データ３が（１１）ｂであり、衝突していることが判る。

また、図１５（ａ）の状態からタグａを除いて、タグｂ，タグｃから同時にタグＩＤを受信すると、２つの信号が重なるため、図１５（ｃ）のように、リーダ・ライタでは（１１０１１０１０）ｂを受信することになる。この場合には、データ１が（１１）ｂであり、衝突していることが判る。

リーダ・ライタは、衝突を検出した場合、コマンドによって、衝突した部分が（１０）ｂもしくは（０１）ｂのいずれか一方のＩＣタグのみからタグＩＤを受信する。例えば、リーダ・ライタは、図１５（ａ）の状態になると、データ１が（１０）ｂのタグｃの通信を中断させ、タグａとタグｂのみからタグＩＤを受信する。そして、図１５（ｂ）の状態になると、データ３が（１０）ｂのタグｂの通信を中断させて、タグａのみからタグＩＤを受信する。その結果、特定のタグａとのみと通信が可能になり、信号の衝突を回避することができる。

図１６及び図１７は、従来のＩＣタグを用いた通信システムの通信方法を示すシーケンスである。このシーケンスは、リーダ・ライタが通信エリア内に存在するＩＣタグａ，ｂ，ｃと通信を行い、アンチコリジョンによってＩＣタグａ，ｂ，ｃのそれぞれを順に選択し所望のコマンドを実行する例である。尚、各ＩＣタグのタグＩＤ及び通信されるマンチェスタ符号は、図１４，図１５と同様とする。

まず、リーダ・ライタは、通信エリア内に存在するＩＣタグの内部状態をリセットするため、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへリセット信号を送信し、ＩＣタグａ，ｂ，ｃがリセットされて通信可能となる（Ｓ９０１）。次いで、リーダ・ライタは、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ９０２）。このＩＮＩＴコマンドは、通信エリア内に存在するＩＣタグを確認するためのコマンドであるとともに、ＩＣタグの通信状態を開始（再開）させるためのコマンドである。次いで、ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答をリーダ・ライタへ送信する（Ｓ９０３）。

次いで、リーダ・ライタは、Ｓ９０４〜Ｓ９１１においてＩＣタグａを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。すなわち、リーダ・ライタは、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９０４）、ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、リーダ・ライタへタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９０５）。このとき、リーダ・ライタは、図１５（ａ）に示したような受信データを受信して衝突を検出し、ＩＣタグｃへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ９０６）。ＩＳＯＬＡＴＩＯＮセット／リセットコマンドは、ＩＣタグの通信状態の中断／再開を切り替えるコマンドである。ＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを受信したＩＣタグｃは、通信を中断する。

そして、リーダ・ライタは、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９０７）、通信が中断されていないＩＣタグａ，ｂは、リーダ・ライタへタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９０８）。このとき、リーダ・ライタは、図１５（ｂ）に示したような受信データを受信して衝突を検出し、ＩＣタグｂへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ９０９）。ＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを受信したＩＣタグｂは、通信を中断する。

そしてさらに、リーダ・ライタは、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９１０）、通信が中断されていないＩＣタグａは、リーダ・ライタへタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９１１）。このとき、リーダ・ライタは、タグａのタグＩＤのみを受信するため、衝突が検出されず、アンチコリジョン処理が終了し、タグａとのみ通信が可能となる。

次いで、リーダ・ライタは、ＩＣタグａへリードコマンドもしくはライトコマンドを送信し（Ｓ９１２）、ＩＣタグａは、そのコマンドを実行して、実行結果をコマンド応答として送信する（Ｓ９１３）。

次いで、リーダ・ライタは、次のＩＣタグと通信するため、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ９１４）。そうすると、ＩＣタグｂ，ｃの通信が再開し、ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答をリーダ・ライタへ送信する（Ｓ９１５）。次いで、リーダ・ライタは、すでにコマンド実行が終了したＩＣタグａの通信を中断するため、ＩＣタグａへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ９１６）。

次いで、リーダ・ライタは、Ｓ９１７〜Ｓ９２１においてＩＣタグｂを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。すなわち、リーダ・ライタは、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９１７）、通信が中断されていないＩＣタグｂ，ｃは、リーダ・ライタへタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９１８）。このとき、リーダ・ライタは、図１５（ｃ）に示したような受信データを受信して衝突を検出し、ＩＣタグｃへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ９１９）。ＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを受信したＩＣタグｃは、通信を中断する。

そして、リーダ・ライタは、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９２０）、通信が中断されていないＩＣタグｂは、リーダ・ライタへタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９２１）。このとき、リーダ・ライタは、タグｂのタグＩＤのみを受信するため、衝突が検出されず、アンチコリジョン処理が終了し、タグｂとのみ通信が可能となる。

次いで、リーダ・ライタは、ＩＣタグｂへリードコマンドもしくはライトコマンドを送信し（Ｓ９２２）、ＩＣタグｂは、そのコマンドを実行して、実行結果をコマンド応答として送信する（Ｓ９２３）。

次いで、リーダ・ライタは、次のＩＣタグと通信するため、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ９２４）。そうすると、ＩＣタグａ，ｃの通信が再開し、ＩＣタグａ，ｂ，ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答をリーダ・ライタへ送信する（Ｓ９２５）。次いで、リーダ・ライタは、すでにコマンド実行が終了したＩＣタグａ，ｂの通信を中断するため、ＩＣタグａ，ｂへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ９２６）。

次いで、リーダ・ライタは、Ｓ９２７〜Ｓ９２８においてＩＣタグｃを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。すなわち、リーダ・ライタは、ＩＣタグａ，ｂ，ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ９２７）、通信が中断されていないＩＣタグｃは、リーダ・ライタへタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ９２８）。このとき、リーダ・ライタは、タグｃのタグＩＤのみを受信するため、衝突が検出されず、アンチコリジョン処理が終了し、タグｃとのみ通信が可能となる。

次いで、リーダ・ライタは、ＩＣタグｃへリードコマンドもしくはライトコマンドを送信し（Ｓ９２９）、ＩＣタグｃは、そのコマンドを実行して、実行結果をコマンド応答として送信する（Ｓ９３０）。

このように、ＩＣタグは、リーダ・ライタから受信する各コマンドに従って動作する。そして、パッシブ型のＩＣタグでは、これらのコマンドの実行に必要な電源電圧や動作クロックを、リーダ・ライタから受信する電波によって生成している。

このため、ＩＣタグとリーダ・ライタとの距離が遠い場合は、ＩＣタグで受信する電波が弱くＩＣタグの電源電圧はより低い電圧となり、ＩＣタグとリーダ・ライタとの距離が近い場合は、ＩＣタグで受信する電波が強く、ＩＣタグの電源電圧はより高い電圧となる。

一方、一般的にＩＣタグの半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されているため、動作可能な電源電圧の範囲内において、電源電圧が高いほど高速に動作することが知られている。

具体的に説明すると、例えば、ＭＯＳＦＥＴが多段に接続されている場合に、あるＭＯＳＦＥＴの出力が変化すると、その出力の変化は後段のＭＯＳＦＥＴへと次々に伝播される。この時、ＭＯＳＦＥＴのゲートやドレインには容量成分が存在するため、前段のＭＯＳＦＥＴの出力がロウレベルからハイレベルに変化すると、後段のＭＯＳＦＥＴのゲート容量がこの出力の変化により充電されていく。ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン・ソース間の電圧が上がるにしたがってドレイン電流が増加するので、電源電圧が高くなるほど、後段のＭＯＳＦＥＴのゲート容量を速く充電できるようになる。このため、電源電圧が高いほど出力の変化を速く後段に伝えることができ、結果として速く動作することができる。また、前段のＭＯＳＦＥＴの出力がハイレベルからロウレベルに変化した場合、後段のＭＯＳＦＥＴのゲート容量がこの出力の変化により放電されるが、前述と同様の理由で電源電圧が高いほど後段のＭＯＳＦＥＴのゲート容量を速く放電できるため、結果として速く動作することができる。すなわち、ＭＯＳＦＥＴは、電源電圧が高くなると流れる電流が増えるため、後段の持つ容量の充放電が速くなり、結果として出力の変化を速く伝播することができる。

したがって、ＩＣタグとリーダ・ライタ間の距離など環境の変化によって、電源電圧が高くなるため、より高速に動作できるような場合がある。

しかしながら、従来のＩＣタグを用いた通信システムでは、距離が近くタグの電源電圧が十分得られるような場合でも、常に同じ通信速度、動作速度で処理を行っていたため、環境に応じた最適な速度で動作することができなかった。

尚、従来のＩＣカードシステムとして特許文献１が知られている。特許文献１では、ＩＣカードの電力状態を、リーダ・ライタから専用の状態確認コマンドにより確認し、ＩＣカードの電力状態に応じた速度の切り替えを可能にしている。しかし、この方法では、新たに状態確認コマンドを追加する必要があるため、通信シーケンスや処理が複雑になるとともに、通信や処理の効率が悪くなってしまう。
特開２０００−２０６６３号公報

このように、従来のＩＣタグを用いた通信システムでは、ＩＣタグの動作速度を決定する通信速度を、ＩＣタグが十分高速に動作できるような場合などの環境に応じて切り替えるためには、新たなコマンドを追加する必要があるため、効率よく最適な通信速度に切り替えることができないという問題があった。

本発明にかかる通信システムは、受信する無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグと、前記ＩＣタグで実行されるコマンドを前記無線信号により送信するリーダ・ライタとを有する通信システムであって、前記ＩＣタグは、前記ＩＣタグの電源電圧の状態を示す電源電圧フラグを前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記リーダ・ライタへ送信し、前記リーダ・ライタは、前記電源電圧フラグに応じて前記ＩＣタグへ送信する無線信号の通信速度を切り替えるものである。

この通信システムによれば、ＩＣタグからコマンドに対する処理の応答に加えて電源電圧フラグを送信するため、新たなコマンドを追加することなく、リーダ・ライタでＩＣタグの電源電圧の状態を認識できるようになる。したがって、ＩＣタグの電源電圧に応じて通信速度を効率よく切り替え、最適な速度でＩＣタグを動作させることができる。

本発明にかかる通信方法は、受信する無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグと、前記ＩＣタグで実行されるコマンドを前記無線信号により送信するリーダ・ライタとの間における通信方法であって、前記ＩＣタグは、前記ＩＣタグの電源電圧の状態を示す電源電圧フラグを前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記リーダ・ライタへ送信し、前記リーダ・ライタは、前記電源電圧フラグに応じて前記ＩＣタグへ送信する無線信号の通信速度を切り替えるものである。

この通信方法によれば、ＩＣタグからコマンドに対する処理の応答に加えて電源電圧フラグを送信するため、新たなコマンドを追加することなく、リーダ・ライタでＩＣタグの電源電圧の状態を認識できるようになる。したがって、ＩＣタグの電源電圧に応じて通信速度を効率よく切り替え、最適な速度でＩＣタグを動作させることができる。

本発明にかかるリーダ・ライタは、受信する無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグに対し、前記ＩＣタグで実行されるコマンドを前記無線信号により送信するリーダ・ライタであって、前記ＩＣタグから前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記ＩＣタグの電源電圧の状態を示す電源電圧フラグを受信し、前記電源電圧フラグに応じて前記ＩＣタグへ送信する無線信号の通信速度を切り替えるものである。

このリーダ・ライタによれば、ＩＣタグからコマンドに対する処理の応答に加えて電源電圧フラグを受信するため、新たなコマンドを追加することなく、リーダ・ライタでＩＣタグの電源電圧の状態を認識できるようになる。したがって、ＩＣタグの電源電圧に応じて通信速度を効率よく切り替え、最適な速度でＩＣタグを動作させることができる。

本発明にかかるＩＣタグは、リーダ・ライタから受信する無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグであって、前記リーダ・ライタから前記ＩＣタグで実行するコマンドを受信し、前記ＩＣタグの電源電圧の状態を示す電源電圧フラグを前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記リーダ・ライタへ送信するものである。

このＩＣタグによれば、ＩＣタグからコマンドに対する処理の応答に加えて電源電圧フラグを送信するため、新たなコマンドを追加することなく、リーダ・ライタでＩＣタグの電源電圧の状態を認識できるようになる。したがって、ＩＣタグの電源電圧に応じて通信速度を効率よく切り替えが行われ、最適な速度でＩＣタグが動作することができる。

本発明によれば、ＩＣタグの電源電圧の状態を効率よく検出し、ＩＣタグの電源電圧の状態に応じて通信速度の切り替えが可能なＩＣタグ、リーダ・ライタ、それらを用いた通信方法及び通信システムを提供することができる。

発明の実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかるＩＣタグを用いた通信システムについて説明する。本実施形態にかかる通信システムは、ＩＣタグの電源電圧レベルを示す電圧判定フラグをＩＮＩＴコマンドの応答とともに送信し、リーダ・ライタがこの電圧判定フラグに応じて通信速度を切り替えることを特徴としている。

図１を用いて、本実施形態にかかるＩＣタグを用いた通信システムの構成について説明する。この通信システムは、図に示されるように、ＩＣタグ１とリーダ・ライタ２とを備えている。この通信システムでは、ＩＣタグ１とリーダ・ライタ２とが無線により通信を行う。例えば、複数のＩＣタグ１を設けることができ、アンチコリジョン機能によって、１つのリーダ・ライタ２と複数のＩＣタグ１との間で同時に通信可能である。この例では、１つのリーダ・ライタ２とＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃの３つのＩＣタグ１が設けられている。ＩＣタグ１ａ，１ｂは、リーダ・ライタ２から近い領域１０１の内側に配置され、ＩＣタグ１ｃは、リーダ・ライタ２から遠い領域１０２の内側に配置されている。

リーダ・ライタ２は、例えば、コンピュータ（不図示）と通信可能に接続されており、このコンピュータの指示に従ってＩＣタグ１へ電波でコマンドを送信することにより、ＩＣタグ１の記憶回路に所定のデータを書き込んだり、書き込まれたデータやタグＩＤ等をＩＣタグ１から読み出したりする。

ＩＣタグ１は、リーダ・ライタ２から受信する電波に応じた電源電圧を生成しており、この電源電圧は、ＩＣタグ１とリーダ・ライタ２間の距離に依存している。そして、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１の電源電圧のレベルに応じて、通信速度を切り替える。領域１０２は、リーダ・ライタ２とＩＣタグ１との距離が遠く、ＩＣタグ１で受信する電波が弱いため、ＩＣタグ１で生成される電源電圧がより低くなり、ＩＣタグ１が通常の速度で動作可能な領域である。領域１０１は、リーダ・ライタ２とＩＣタグ１との距離が近く、ＩＣタグ１で受信する電波が強いため、ＩＣタグ１で生成される電源電圧がより高くなり、ＩＣタグ１が高速な速度で動作可能な領域である。

次に図２を用いて、本実施形態にかかるリーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信される信号について説明する。図２（ａ）は、リーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信されるコマンド等のデータを符号化したデータ信号（符号化信号）の例を示している。図２（ｂ）（ｃ）は、図２（ａ）のデータ信号を変調し電波として送受信される変調信号の例を示している。

図２（ａ）に示されるように、データ信号は、送受信データを符号化したフレームから構成されている。送受信データの１ビットのデータ（データ「０」もしくは「１」）が、複数パルスを有する１フレーム（パルス列）に符号化される。また、送受信データの１ビットのデータの有無も含めてフレームに符号化されている。図では、１フレームが３パルスのパルス列からなり、例えば、３パルスのうちの１パルスは、パルス列の先頭を示しており、３パルスのうちの２パルスには、データの内容やデータの有無が符号化されている。

このフレームの１パルス目の信号（第１の信号）は、ＩＣタグ１の論理回路が動作するための基準クロックとなる基準信号（フレームパルス）である。フレームの２パルス目の信号（第２の信号）は、このデータ信号が１ビットのデータを有しているかどうか、すなわちデータの有無を示す識別信号である。この第２の信号が「１」（ハイレベル）であれば、データを有するフレームである。第２の信号が「０」（ロウレベル）であれば、基準信号（フレームパルス）のみのデータを有していないフレームである。そして、フレームの３パルス目の信号（第３の信号）は、データの内容を示すデータ識別信号である。第３の信号が「１」（ハイレベル）であれば、そのフレームは「１」（データ１）を意味し、第３の信号が「０」（ロウレベル）であれば、そのフレームは「０」（データ０）を意味する。

例えば、このデータ信号（３パルスのパルス列）を３ビットの「０」と「１」で表すと、データを有していないフレームパルスのみのフレームは「１００」、データの「０」を示すフレームは「１１０」、データの「１」を示すフレームは「１１１」となる。尚、このフレームと、データの内容やフレームパルスの組み合わせは、これに限らず、その他の組み合わせであってもよい。データの「０」をフレームの「１１１」、データの「１」をフレームの「１１０」としてもよいし、さらに、任意のビット長のフレームに割り当ててもよい。

図２（ｂ）（ｃ）に示されるように、データ信号のフレームの「１」（ハイレベル）と「０」（ロウレベル）に基づいて変調されて変調信号が生成され、この変調信号が送受信される。本実施形態では、例えば、ＩＣタグ１の回路構成をより単純にするために、ＡＳＫ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）変調が用いられる。ＡＳＫ変調とは、送信するデータに基づいて搬送波の振幅を変化させて送信する変調方式である。図の例は、ＡＳＫ変調１００％のＯＯＫ（ｏｎ−ｏｆｆ−ｋｅｙｉｎｇ）の例であり、データ信号が「１」のときオフして搬送波の振幅をロウレベルとし、データ信号が「０」のときオンして搬送波の振幅をハイレベルとしている。

ＩＣタグ１で受信する搬送波の振幅のレベルは、リーダ・ライタ２とＩＣタグ１とのの距離に依存し、リーダ・ライタ２から離れるにしたがって、振幅は小さくなる。例えば、リーダ・ライタ２から近い位置のＩＣタグ１ａ，１ｂでは、図２（ｂ）のように搬送波の振幅のレベルは大きく、リーダ・ライタ２から遠い位置のＩＣタグ１ｃでは、図２（ｃ）のように搬送波の振幅のレベルは小さくなる。

ＩＣタグ１では、変調信号から電源電圧を生成する場合、この搬送波を利用している。すなわち、ＩＣタグ１で生成される電源電圧の大きさは、搬送波の振幅の大きさ（強度）に依存している。したがって、図２（ｂ）のように搬送波の振幅が大きいと、単位時間当たりのエネルギー量が大きいため、ＩＣタグ１の電源電圧はより高い電圧となる。図２（ｃ）のように搬送波の振幅が小さいと、単位時間当たりのエネルギー量が小さいため、ＩＣタグ１の電源電圧はより低い電圧となる。

一般に電源電圧がより高いほどＩＣタグはより高速に動作が可能であるため、リーダ・ライタ２との距離が近いほど電源電圧が高くなることにより、高速に動作できるようになる。そこで、本実施形態では、ＩＣタグ１側で生成される電源電圧が高い場合には、ＩＣタグ１が高速に動作するように通信する電波を制御する。例えば、通信するフレームの周期（フレームパルスの周期）を短くして、単位時間当たりに通信するデータ量を多くし、通信速度を高速にしている。

尚、フレームの周期を短くした場合、変調信号において単位時間当たりにパルスが占める割合（搬送波が送信されない割合）が高くなると、単位時間当たりの平均的な振幅（エネルギー）が小さくなることから、ＩＣタグで生成される電源電圧も小さくなる。したがって、高速な通信速度とは、通信データ量を多くしても、ＩＣタグで動作可能な電圧が生成できるような範囲の速度であることが好ましい。また、通信速度を高速にした場合に、単位時間当たりの平均的な振幅の変動を抑止するために、パルス幅を短くしてもよいし、データ信号の「０」に対応する搬送波の振幅を大きく（ＡＳＫ変調の変調度を小さく）してもよい。

次に、図３のブロック図を用いて、本実施形態にかかるリーダ・ライタの構成について説明する。このリーダ・ライタ２は、図に示されるように、アンテナ２１、受信回路２２、送信回路２３、クロック生成回路２４及び制御回路２５を備えている。

アンテナ２１は、ＩＣタグ１と電波を送受信するアンテナであり、ＩＣタグ１と送受信する電波の周波数等に応じた特性を有している。

送信回路２３は、送信部として、制御回路２５によって生成されるデータ信号を変調し、図２（ｂ）に示すような変調信号に変換する。この変調信号は、電波としてアンテナ２１を介しＩＣタグ１へ送信される。送信回路２３で行われる変調方式は、例えば、上記のようなＡＳＫ変調であるが、ＩＣタグ１で復調可能なその他の方式でもよい。

受信回路２２は、アンテナ２１によって受信された電波の搬送波、副搬送波より、リーダ・ライタ２から送信されてくる信号を復調する。この復調された信号は、制御回路２５へ出力される。受信回路２２で行われる復調方式は、ＩＣタグ１の変調方式に合わせた方式であり、例えば、ＡＳＫ変調やＰＳＫ（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）変調である。

クロック生成回路２４は、ＩＣタグ１へ電波によってフレームパルスを送信するためのクロック信号（基準信号）を生成する基準信号生成部である。クロック生成回路２４は、例えば、発振器であり、これにより所定の周期のクロック信号を生成する。このクロック信号は、制御回路２５へ出力される。クロック信号は、ＩＣタグ１の基準クロックを規定するとともに、リーダ・ライタ２からＩＣタグ１へデータを送信するタイミングや通信速度を規定している。本実施形態では、クロック生成回路２４は、制御回路２５からのクロック制御信号に応じて、クロック信号の周期やパルス幅を変化させることができる。例えば、水晶発振器のクロックをＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）等により逓倍してより高い周波数としたり、水晶発振器のクロックを分周期により分周してより低い周波数のクロックを生成する。

制御回路２５は、例えば、クロック生成回路２４によって生成されたクロック信号や送信するコマンドの符号化を行ったり、受信回路２２によって生成された復調信号の復号化を行う。本実施形態では、ＩＣタグ１から受信したデータに基づいて通信速度を変化させるために、クロック生成回路２４へクロック制御信号を出力し、クロック生成回路２４から出力されるクロック信号を制御する。

次に、図４のブロック図を用いて、本実施形態にかかるリーダ・ライタに設けられる制御回路の構成について説明する。この制御回路２５は、図３に示したリーダ・ライタ２に設けられた制御回路である。制御回路２５は、図に示されるように、送信コマンド取得回路３１、データ信号生成回路３２、受信データ解析回路３３を備えている。

送信コマンド取得回路３１は、ＩＣタグ１へ送信するための送信コマンドをコンピュータ等から取得する。この送信コマンドは、例えば、ライトコマンドやリードコマンド等であり、ライトコマンドであれば、ライトデータ等も含まれる。尚、送信コマンドは、リーダ・ライタ２の内部において生成されてもよい。例えば、ＩＣタグ１から所定のデータを受信したときや、ＩＣタグ１へコマンド送信後の所定期間経過後に、送信コマンドを生成してもよい。

データ信号生成回路３２は、符号化部として、送信コマンド取得回路３１が取得した送信コマンドを符号化し、図２（ａ）に示すようなデータ信号に変換する。送信コマンドは、「０」と「１」からなる複数ビットのデータであり、このデータを１ビットずつ上述のフレームに変換し、データ信号として送信回路２３へ出力する。

本実施形態では、上述のようにクロック信号に基づくフレームパルスとともに送信コマンドをＩＣタグ１へ送信するため、クロック生成回路２４によって生成されたクロック信号のタイミングに合わせて符号化が行われる。例えば、クロック信号の１周期で、１ビットのデータに対応するフレーム（データ信号）が生成されるため、クロック信号の周波数が高くなるに従い、データの転送速度も高くなる。

受信データ解析回路３３は、受信回路２２によって生成された復調信号を復号化し、受信データを生成する。この受信データは、必要に応じてコンピュータ等へ出力される。また、受信データ解析回路３３は、受信データのフラグ（後述の電圧判定フラグ）の値やフラグの有無を判定し、判定結果に基づいて、クロック生成回路２４へクロック制御信号を出力する。すなわち、受信データ解析回路３３は、ＩＣタグで生成された電源電圧に基づいて、通信速度を変更する通信速度変更部である。

次に、図５のブロック図を用いて、本実施形態にかかるＩＣタグの構成について説明する。このＩＣタグ１は、図に示されるように、半導体装置１０、アンテナ１７を備えており、半導体装置１０とアンテナ１７とは、アンテナ端子１８を介して接続されている。また、半導体装置１０は、電源電圧発生回路１１、受信回路１２、送信回路１３、クロック生成回路１４、制御回路１５、記憶回路１６及び電源電圧検出回路１９を備えている。制御回路１５には、レジスタ１５１が設けられている。

アンテナ１７は、リーダ・ライタ２と電波を送受信するアンテナであり、リーダ・ライタ２が送信する電波の周波数等に応じた特性を有している。電源電圧発生回路１１は、アンテナ１７によって受信された電波を整流し、電波の振幅に基づいた電源電圧を生成する。この電源電圧は、受信回路１２や送信回路１３、クロック生成回路１４、制御回路１５、記憶回路１６、電源電圧検出回路１９等に供給される。

受信回路１２は、アンテナ１７によって受信された電波を復調し、復調信号に変換する。この復調信号は、クロック生成回路１４や制御回路１５へ出力される。

クロック生成回路１４は、受信回路１２によって生成された復調信号から、一定周期のフレームパルスを抽出し、フレームパルスに基づいたクロック信号を生成する。このクロック信号は、制御回路１５等に出力される。制御回路１５等は、このクロック信号に基づいて動作する。すなわち、制御回路１５等の動作速度は、受信したフレームパルス（クロック信号）の周波数（周期）に応じた速度となる。尚、クロック生成回路１４は、復調信号に限らず、アンテナ１７によって受信された電波から直接、フレームパルスを検出しクロック信号を生成してもよい。

電源電圧検出回路１９は、電源電圧発生回路１１で生成された電源電圧とあらかじめ決められた基準電圧との比較を行い、比較結果を制御回路１５へ出力する。この比較結果は、ＩＣタグ１の電源電圧の状態を示す電圧判定フラグである。この基準電圧は、半導体装置１０の動作可能電圧の範囲内の電圧であって、半導体装置１０の制御回路１５等がより速く動作できるような電圧である。基準電圧は、ＩＣタグが通常の速度（第１の動作速度）で動作できる電圧と、ＩＣタグが高速（第２の動作速度）で動作できる電圧との閾値電圧である、基準電圧は、半導体装置１０が動作できる最低の動作電圧よりも高い電圧であり、例えば、最低動作電圧が０．５Ｖに対し、基準電圧は１．５Ｖ程度である。

電源電圧検出回路１９は、電源電圧と基準電圧を比較し、基準電圧よりも大きければ電源電圧発生回路１１で生成された電源電圧は高速動作可能な電圧と判断し、電圧判定フラグとして「１」を出力し、基準電圧よりも電源電圧が小さければ生成された電源電圧は高速動作可能ではない電圧と判断し、電圧判定フラグとして「０」を制御回路１５へ出力する。例えば、電源電圧検出回路１９は、インバータで構成することができ、この場合、インバータの閾値が基準電圧となる。その他、電源電圧検出回路１９は、基準電圧を生成しうるようなレギュレータにより構成することもできる。

制御回路１５は、受信回路１２によって生成された復調信号を復号化してコマンドの抽出や解析を行い、このコマンドに基づいて記憶回路１６の書き込みや読み出しを行うコマンド実行部である。例えば、受信したコマンドに応じて、制御回路１５は、記憶回路１６の書き込み動作や読み出し動作を制御するためにライト制御信号やリード制御信号をオン／オフしたり、記憶回路１６のチャージポンプの動作を制御するためにチャージポンプ制御信号をオン／オフしたりする。また、制御回路１５は、記憶回路１６から読み出したデータ等に基づいたコマンド応答（実行結果）をリーダ・ライタ２へ送信するためのデータ信号を生成する。さらに、本実施形態では、制御回路１５は、記憶回路１６のデータ等に電源電圧検出回路１９の電圧判定フラグを付加してデータ信号を生成する。制御回路１５は、このデータ信号を送信回路１３へ出力する。

レジスタ１５１は、一時保持回路の一例であり、例えば、タグＩＤや電源電圧検出回路１９の電圧判定フラグ等のデータを一時的に保持する。記憶回路１６からデータを読み出す場合、リード制御信号のオン／オフ等、読み出し制御が必要であるが、レジスタ１５１からデータを取得する場合は、このような読み出し制御が必要ない。

記憶回路１６は、リーダ・ライタ２から受信したデータを記憶するメモリであり、例えば、不揮発性メモリである。記憶回路１６は、制御回路１５の制御に従って、データを記憶したり、記憶しているデータを出力したりする。例えば、記憶回路１６は、タグＩＤの記憶も可能である。記憶回路１６は、不揮発性メモリとして、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）やフラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ＲＡＭ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ＲＡＭ）、ＯＵＭ（Ｏｖｏｎｉｃ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｅｍｏｒｙ）等であってもよい。また、記憶回路１６は、チャージポンプ等の昇圧回路を備えており、データの書き込み時に、この昇圧回路によって、電源電圧を書き込みに必要な電圧まで昇圧する。

送信回路１３は、制御回路１５によって生成されたデータ信号を変調し、変調信号に変換する。データ信号には、上述のように、コマンド応答や電源電圧検出回路１９が生成した電圧判定フラグが含まれている。そして、この変調信号は、電波としてアンテナ１７を介しリーダ・ライタ２へ送信される。

次に、図６及び図７のシーケンスを用いて、本実施形態にかかる通信方法について説明する。図６及び図７は、リーダ・ライタ２が通信エリア（領域１０２）内に存在するＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃと通信を行い、アンチコリジョンによってＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃを順に選択し所望のコマンドを実行する例である。尚、各ＩＣタグのタグＩＤと通信するマンチェスタ符号は、図１４，図１５と同様とする。例えば、この通信開始前の通信速度は、通常の速度（遅い速度）に設定されているものとする。

まず、リーダ・ライタ２は、通信エリア内のＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへリセット信号を送信する（Ｓ１０１）。例えば、ＩＣタグ１ａ，１ｂが領域１０１に配置され、ＩＣタグ１ｃが領域１０２に配置された後、リーダ・ライタ２のデータ信号生成回路３２は、クロック生成回路２４のクロック信号に基づき、データを含まないフレームパルスのみフレーム（リセット信号）を生成し、ＩＣタグ１へ送信する。

次いで、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃは、リセット信号を受信し、電源電圧を生成する（Ｓ１０２）。すなわち、Ｓ１０１でリーダ・ライタ２から送信された電波は、ＩＣタグ１のアンテナ１７によって受信され、受信回路１２や電源電圧発生回路１１に入力され、電源電圧発生回路１１は、受信した電波に応じた電源電圧を生成する。また、このとき電源電圧発生回路１１で生成する電源電圧が、半導体装置１０の動作電圧以上になると、電源電圧発生回路１１から制御回路１５等の回路へリセット信号が出力され、内部回路の状態の初期化が行われ、通信可能な状態となる。

次いで、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃは、生成した電源電圧と所定の基準電圧とを比較する（Ｓ１０３）。すなわち、ＩＣタグ１の電源電圧検出回路１９は、Ｓ１０２で生成された電源電圧を基準電圧と比較する。

次いで、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃは、比較した結果に応じて電圧判定フラグをセットする（Ｓ１０４）。例えば、Ｓ１０３で比較した結果、電源電圧が基準電圧よりも大きければ電圧判定フラグを「１」にセットし、電源電圧が基準電圧よりも小さければ電圧判定フラグに「０」をセットする。

次いで、リーダ・ライタ２は、通信エリア内のＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ１０５）。ＩＮＩＴコマンドは、アンチコリジョン処理の前に送信される初期設定コマンドである。例えば、Ｓ１０１から所定の時間経過後、リーダ・ライタ２のデータ信号生成回路３２は、クロック生成回路２４のクロック信号に基づいて、ＩＮＩＴコマンドを符号化したフレームを生成し、ＩＣタグ１へ送信する。

次いで、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃは、リーダ・ライタ２へＩＮＩＴコマンドの応答とともに電圧判定フラグを送信する（Ｓ１０６）。すなわち、Ｓ１０５で送信されたＩＮＩＴコマンドは、ＩＣタグ１の受信回路１２で受信され、制御回路１５は、ＩＮＩＴコマンドを解析して実行する。そして、制御回路１５は、Ｓ１０４でセットした電圧判定フラグを取得し、ＩＮＩＴコマンドの応答とこの電圧判定フラグを含むデータ信号を生成し、リーダ・ライタ２へ送信する。このとき、コマンドの応答と電圧判定フラグは、マンチェスタ符号により符号化されて送信される。

次いで、リーダ・ライタ２は、受信した電圧判定フラグを判定し（Ｓ１０７）、この判定に応じて、ＩＣタグ１ｃへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信し（Ｓ１０８）、通信速度を切り替える（Ｓ１０９）。Ｓ１０７〜Ｓ１０９の処理については、後述する。例えば、リーダ・ライタ２は、異なる電圧判定フラグが混在であると判定した場合、電源電圧が低いＩＣタグ１ｃへ、ＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信してＩＣタグ１ｃの通信を中断し、電源電圧が高いＩＣタグ１ａ，１ｂと通信するため、通信速度を高速に切り替える。

次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ１１０〜Ｓ１１４においてＩＣタグ１ａを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。アンチコリジョン処理とは、複数のＩＣタグの中から１つのＩＣタグを特定する処理である。すなわち、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ１１０）、通信が中断されていないＩＣタグ１ａ，１ｂは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ１１１）。このとき、リーダ・ライタ２は、図１５（ｂ）に示したような受信データを受信して衝突を検出し、ＩＣタグ１ｂへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ１１２）。ＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを受信したＩＣタグ１ｂは、通信を中断する。

そして、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ１１３）、通信が中断されていないＩＣタグ１ａは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ１１４）。このとき、リーダ・ライタ２は、タグ１ａのタグＩＤのみを受信するため、衝突が検出されず、アンチコリジョン処理が終了し、タグ１ａとのみ通信が可能となる。尚、ＩＣタグが１個の場合には、タグＩＤの衝突が発生しないため、１回のタグＩＤリードコマンド及びコマンド応答によりＩＣタグが特定され、アンチコリジョン処理が終了する。

次いで、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ａへリード／ライトコマンドを送信する（Ｓ１１５）。すなわち、リーダ・ライタ２のデータ信号生成回路３２は、クロック生成回路２４のクロック信号に基づいて、リードコマンドもしくはライトコマンドを符号化したフレームを生成し、ＩＣタグ１へ送信する。

次いで、ＩＣタグ１ａは、そのコマンドを実行して、リーダ・ライタ２へ実行結果をコマンド応答として送信する（Ｓ１１６）。すなわち、Ｓ１１５で送信されたコマンドは、ＩＣタグ１ａの受信回路１２で受信され、制御回路１５は、受信したコマンドを解析して実行する。例えば、リードコマンドの場合、制御回路１５は、記憶回路１６からデータを読み出し、読み出したデータを含むデータ信号を生成し、リーダ・ライタ２へ送信する。

次いで、リーダ・ライタ２は、次のＩＣタグと通信するため、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ１１７）。このとき、リーダ・ライタ２は、全てのＩＣタグと通信するため、通信速度を通常の速度に切り替えて、ＩＮＩＴコマンドを送信する。そうすると、ＩＣタグ１ｂ，１ｃの通信が再開し、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答とともに電圧判定フラグをリーダ・ライタ２へ送信する（Ｓ１１８）。

次いで、リーダ・ライタ２は、すでにコマンド実行が終了したＩＣタグ１ａとの通信を中断するため、ＩＣタグ１ａへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ１１９）。

次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ１１８で受信した電圧判定フラグを判定し（Ｓ１２０）、この判定に応じて、ＩＣタグ１ｃへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信し（Ｓ１２１）、通信速度を切り替える（Ｓ１２２）。ここでは、上記Ｓ１０７〜Ｓ１０９と同様にして、通信速度を高速に切り替える。

次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ１２３〜Ｓ１２４においてＩＣタグ１ｂを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。すなわち、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ１２３）、通信が中断されていないＩＣタグ１ｂは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ１２４）。このとき、リーダ・ライタ２は、タグ１ｂのタグＩＤのみを受信するため、衝突が検出されず、アンチコリジョン処理が終了し、タグ１ｂとのみ通信が可能となる。

次いで、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ｂへリードコマンドもしくはライトコマンドを送信し（Ｓ１２５）、ＩＣタグ１ｂは、そのコマンドを実行して、実行結果をコマンド応答として送信する（Ｓ１２６）。

次いで、リーダ・ライタ２は、次のＩＣタグと通信するため、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ１２７）。このとき、リーダ・ライタ２は、全てのＩＣタグと通信するため、通信速度を通常の速度に切り替えて、ＩＮＩＴコマンドを送信する。そうすると、ＩＣタグ１ａ，１ｃの通信が再開し、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答とともに電圧判定フラグをリーダ・ライタ２へ送信する（Ｓ１２８）。

次いで、リーダ・ライタ２は、すでにコマンド実行が終了したＩＣタグ１ａ，１ｂとの通信を中断するため、ＩＣタグ１ａ，１ｂへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ１２９）。

次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ１２８で受信した電圧判定フラグを判定し（Ｓ１３０）、この判定に応じて、ＩＣタグ１ｃへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信し（Ｓ１３１）、通信速度を切り替える（Ｓ１３２）。ここでは、上記Ｓ１０７〜Ｓ１０９と同様にして、通信速度を高速に切り替える。

次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ１３３においてＩＣタグ１ｃを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。すなわち、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへタグＩＤリードコマンドを送信する（Ｓ１３３）。このとき、全てのＩＣタグの通信が中断されているため、ＩＣタグからリーダ・ライタ２へコマンドの応答が送信されない。

そうすると、リーダ・ライタ２は、所定の期間経過後、ＩＣタグからの応答がないことを検出する（Ｓ１３４）。このとき、リーダ・ライタ２は、応答がないことにより、電源電圧が高いＩＣタグの処理が終了したと判断する。

次いで、リーダ・ライタ２は、電源電圧の低いＩＣタグと通信するため、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへＩＮＩＴコマンドを送信する（Ｓ１３５）。このとき、リーダ・ライタ２は、全てのＩＣタグと通信するため、通信速度を通常の速度に切り替えて、ＩＮＩＴコマンドを送信する。そうすると、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃの通信が再開し、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃは、ＩＮＩＴコマンドの応答とともに電圧判定フラグをリーダ・ライタ２へ送信する（Ｓ１３６）。

次いで、リーダ・ライタ２は、すでにコマンド実行が終了したＩＣタグ１ａ，１ｂとの通信を中断するため、ＩＣタグ１ａ，１ｂへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ１３７）。尚、上記のＳ１０９やＳ１２２では、電圧判定フラグに基づいて通信速度を高速に切り替えたが、ここでは、電源電圧の高いＩＣタグの処理が終了し、残りの電源電圧の低いＩＣタグの処理を行うため、これ以降の全ての処理を通常の通信速度で行う。

次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ１３８〜Ｓ１３９においてＩＣタグ１ｃを特定するためのアンチコリジョン処理を行う。すなわち、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ａ，１ｂ，１ｃへタグＩＤリードコマンドを送信し（Ｓ１３８）、通信が中断されていないＩＣタグ１ｃは、リーダ・ライタ２へタグＩＤリードコマンドの応答としてタグＩＤを送信する（Ｓ１３９）。このとき、リーダ・ライタ２は、タグ１ｃのタグＩＤのみを受信するため、衝突が検出されず、アンチコリジョン処理が終了し、タグ１ｃとのみ通信が可能となる。

次いで、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１ｃへリードコマンドもしくはライトコマンドを送信し（Ｓ１４０）、ＩＣタグ１ｃは、そのコマンドを実行して、実行結果をコマンド応答として送信する（Ｓ１４１）。

次に、図８のフローチャートを用いて、本実施形態にかかる通信速度の切り替え処理について説明する。この処理は、リーダ・ライタ２において、ＩＣタグから電圧判定フラグを受信し、この電圧判定フラグに基づいて通信速度を切り替える処理である。図８は、主に、図６及び図７で示したＳ１０７〜Ｓ１０９，Ｓ１２０〜Ｓ１２２，Ｓ１３０〜Ｓ１３２の処理に対応している。

まず、リーダ・ライタ２は、全てのＩＣタグ１からＩＮＩＴコマンドの応答とともに電圧判定フラグを受信する（Ｓ２０１）。すなわち、リーダ・ライタ２は、図６のＳ１０６などでＩＣタグから送信されたＩＮＩＴコマンドの応答と電圧判定フラグを受信し、受信データ解析回路３３は、ＩＮＩＴコマンドの応答と電圧判定フラグを取得する。

この電圧判定フラグは、上記のようにＩＣタグによってマンチェスタ符号で符号化されている。例えば、電源電圧が基準電圧よりも高いことを示す電圧判定フラグ「１」は、「１０」に符号化され、電源電圧が基準電圧よりも低いことを示す電圧判定フラグ「０」は、「０１」に符号化されている。マンチェスタ符号で符号化することにより、図１５のように、「１０」と「０１」以外の「１１」を受信した場合には、「０１」と「１０」のＩＣタグが混在していることを検出することができる。

次いで、リーダ・ライタ２は、電圧判定フラグが「１０」かどうか判定する（Ｓ２０２）。すなわち、受信データ解析回路３３は、Ｓ２０１で受信した電圧判定フラグを解析する。例えば、電圧判定フラグが受信データの先頭の２ビットであれば、該当するビット位置のデータを参照し、この電圧判定フラグと「１０」とを比較する。

Ｓ２０２において、電圧判定フラグが「１０」であると判定された場合、リーダ・ライタ２は、通信速度を高速に設定する（Ｓ２０３）。すなわち、Ｓ２０２で解析した結果、電圧判定フラグが「１０」であれば、受信データ解析回路３３は、ＩＣタグ１の電源電圧が高速動作可能な電圧であると判断する。この場合、受信データ解析回路３３は、クロック生成回路２４のクロック周波数を高くして、通信速度を高速に設定する。そして、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグと高速な通信速度でアンチコリジョン処理やリード／ライトコマンドの通信を行う。

Ｓ２０２において、電圧判定フラグが「１０」ではないと判定された場合、リーダ・ライタ２は、さらに、電圧判定フラグが「０１」かどうか判定する（Ｓ２０４）。すなわち、ＩＣタグ１の電源電圧が十分なレベルに達していないかどうか判定する。例えば、受信データ解析回路３３は、Ｓ２０２と同様に、解析した電圧判定フラグと「０１」とを比較する。

Ｓ２０４において、電圧判定フラグが「０１」であると判定された場合、リーダ・ライタ２は、通信速度を通常の速度に設定する（Ｓ２０５）。すなわち、Ｓ２０４で解析した結果、電圧判定フラグが「０１」であれば、受信データ解析回路３３は、ＩＣタグ１の電源電圧が高速動作可能な電圧ではないと判断する。この場合、通信速度を変えずに、通信開始前と同じ遅い通信速度で通信を継続する。つまり、クロック生成回路２４のクロック周波数を変更しない。また、通信速度がすでに高速に設定されている状態のときに、電圧判定フラグが「０１」であれば、受信データ解析回路３３は、クロック生成回路２４のクロック周波数を低くして、通信速度を低速（通常の速度）に設定してもよい。そして、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグと通常の通信速度でアンチコリジョン処理やリード／ライトコマンドの通信を行う。

Ｓ２０４において、電圧判定フラグが「０１」ではないと判定された場合、リーダ・ライタ２は、電源電圧フラグ混在時の処理を行う（Ｓ２０６〜Ｓ２０９）。すなわち、Ｓ２０２の結果、電圧判定フラグが「１０」ではなく、かつ、Ｓ２０４で解析した結果、電圧判定フラグが「０１」ではない場合、受信データ解析回路３３は、高速動作可能なＩＣタグと高速動作不可能なＩＣタグとが混在していると判断する。

電源電圧フラグが混在している場合、全てのＩＣタグと通常の速度で通信を行ってもよいが、効率よく通信を行うため、電源電圧フラグ「１０」の全てのＩＣタグ、もしくは、電源電圧フラグ「０１」の全てのＩＣタグをまとめて処理することが好ましい。ここでは、電源電圧フラグ「１０」のＩＣタグ、すなわち、高速通信が可能なＩＣタグから処理を行い、その後、電源電圧フラグ「０１」のＩＣタグ、すなわち、通常速度の通信が可能なＩＣタグの処理を行う。電源電圧フラグ「１０」のＩＣタグの処理を先に行うことにより、高速通信が可能なＩＣタグの処理をより早く実行することができる。

まず、リーダ・ライタ２は、電圧判定フラグが「１０」のＩＣタグとのみ通信するため、電圧判定フラグが「０１」のＩＣタグへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信する（Ｓ２０６）。次いで、リーダ・ライタ２は、Ｓ２０３と同様に通信速度を高速に設定する（Ｓ２０７）。そして、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグと高速な通信速度でアンチコリジョン処理やリード／ライトコマンドの通信を行う。

その後、リーダ・ライタ２は、電圧判定フラグが「１０」のＩＣタグの処理が終了したかどうか判定する（Ｓ２０８）。例えば、図７のＳ１３４のように、アンチコリジョンのタグＩＤリードコマンドに対し、所定の期間経過しても応答がない場合に、電圧判定フラグ「１０」のＩＣタグの処理が終了したことを検出する。電圧判定フラグ「１０」のＩＣタグの処理が終了したと判定された場合、Ｓ２０５と同様に通信速度を通常の速度に設定する（Ｓ２０９）。そして、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグと通常の通信速度でアンチコリジョン処理やリード／ライトコマンドの通信を行う。

尚、ここでは、ＩＮＩＴコマンドの応答とともに、電圧判定フラグを受信し、通信速度の切り替えを行っているが、ＩＮＩＴコマンドの応答には電圧判定フラグをつけずに、タグＩＤリードコマンドの応答とともに電圧判定フラグを受信してもよい。例えば、Ｓ２０１において、アンチコリジョンの最初のタグＩＤリードコマンド時に電圧判定フラグを受信し、Ｓ２０２以降の処理を行って通信速度を切り替えることにより、次のタグＩＤリードコマンド以降の処理を高速に行うことができる。また、アンチコリジョンにおける全てのタグＩＤリードコマンドの応答とともに電圧判定フラグを受信してもよい。この場合、アンチコリジョン中にＩＣタグの電源電圧が変化しても、適切な速度で通信を行うことができる。

また、ＩＮＩＴコマンドの応答による電圧判定フラグに応じて通信速度の切り替えるとともに、さらに、タグＩＤリードコマンドの応答による電圧判定フラグに応じて通信速度を切り替えてもよい。図７では、Ｓ１３４のようにタグＩＤリードコマンドの応答が無い場合に、電源電圧の高いＩＣタグの処理の終了を検出しているため、無駄に応答を待つ必要がある。しかし、Ｓ１３１のように電源電圧の低いＩＣタグへＩＳＯＬＡＴＩＯＮセットコマンドを送信せずに、Ｓ１３３においてタグＩＤリードコマンドを通常の速度で送信し、タグＩＤリードコマンドの応答に付加された電圧判定フラグを受信することで、無駄に応答を待つことなく、電源電圧の高いＩＣタグの処理が終了していることを検出することができる。例えば、このとき受信した電圧判定フラグが「０１」であれば、電源電圧が十分生成できていないＩＣタグのみしか残っていないことがわかるので、それ以降の通信速度を全て通常の速度で行う。

次に、図９を用いて、本実施形態にかかる通信方法で用いられる波形について説明する。図９（ａ）はリーダ・ライタ２の内部のクロック信号の例を示しており、図９（ｂ）はリーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信される変調信号の例を示している。

図９では、（ｔ１）〜（ｔ２）をリーダ・ライタ２からＩＣタグ１へコマンドを送信するコマンド送信期間、（ｔ２）〜（ｔ３）をＩＣタグ１においてコマンドが実行されるコマンド実行期間、（ｔ３）〜（ｔ４）をＩＣタグ１からリーダ・ライタ２へコマンド応答が送信されるコマンド応答期間とする。尚、後述するように、コマンド送信期間には、実際にコマンドが送信されている期間に加えて、コマンド解析などＩＣタグが高速に動作可能な期間が含まれている。

ここでは、コマンド送信期間とコマンド応答期間のとき、高速な通信速度で通信を行うが、コマンド実行期間については、実行するコマンドによって、高速に通信する場合と通常の速度で通信する場合とがある。すなわち、リーダ・ライタは、送信するコマンドに応じて、コマンド実行期間の通信速度を高速もしくは通常の速度に切り替える。コマンド実行期間に高速に通信できるコマンドには、例えば、レジスタ１５１（論理回路）から読み出しを行うタグＩＤリードコマンドがある。本実施形態では、図６のＳ１０２において、ＩＣタグがリセット信号を受信した際に、制御回路１５は、記憶回路１６からタグＩＤを読み出し、レジスタ１５１へ保持しておく。タグＩＤリードコマンドは、このレジスタ１５１からタグＩＤを読み出すためのコマンドである。レジスタ１５１は論理回路で構成されており、読み出し時に記憶回路１６へのアクセスが不要であるため、レジスタ１５１からタグＩＤの読み出しを高速に行うことができる。ＩＣタグシステムでは、複数のＩＣタグが存在する場合には、ＩＣタグの認証（識別）が必ず必要であり、その識別作業（アンチコリジョン処理）にも時間がかかる。その識別作業にはタグＩＤ（個々のＩＣタグを識別するために付けられたユニークなもの）が用いられ、このタグＩＤは、前述のように不揮発性メモリ（記憶回路１６）に記憶されている。リセット信号時、タグＩＤをレジスタ１５１に格納しておくことにより、時間のかかる不揮発性メモリからの読出しではなく、高速動作が可能なレジスタからの読出しとなるため、アンチコリジョン処理を高速にすることができる。

コマンド実行期間に通常速度で通信するコマンドには、例えば、リードコマンドやライトコマンドがある。記憶回路１６が、不揮発性メモリの場合、書き込みや読み出しには、電圧を一定に保つレギュレータが使用されており、記憶回路１６は、電源電圧の変動によらず常に一定の電圧で動作している。したがって、制御回路１５からのアクセスに対しデータを読み出す時間しや書き込む時間は、電源電圧や通信速度によらず一定となるため、通常の速度でコマンドを実行する必要がある。ここでは一例として、リードコマンドを実行する例について説明する。

リーダ・ライタ２のクロック生成回路２４は、図９（ａ）に示すようなクロック信号を生成し出力している。このクロック信号は、通信速度が通常の場合はクロック周期が長く、通信速度が速い場合はクロック周期が短い。例えば、クロック生成回路２４は、コマンド送信開始の（ｔ１）に短いクロック周期に切り替え、コマンド送信に必要な所定のクロック数後の（ｔ２）に長いクロック周期に切り替え、さらにコマンド実行に必要な所定のクロック数後の（ｔ３）に短いクロック周期に切り替え、そしてさらにコマンド応答に必要な所定のクロック数後の（ｔ４）に長いクロック周期に切り替える。

図９（ｂ）は、図９（ａ）のクロック信号に基づいて生成された変調信号の例を示している。データ信号生成回路３２は、図９（ａ）のクロック信号のタイミングに合わせて、フレームパルスを生成するとともに送信コマンドを符号化し、図９（ｂ）に示すようなクロック信号と送信コマンドとに基づいた変調信号をリーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信する。例えば、図２と同様に、クロック信号がハイレベルのときは、変調信号の振幅はロウレベル、クロック信号がロウレベルのときは、変調信号の振幅はハイレベルの信号となる。図に示されるように、通信速度が遅い場合は、変調信号の振幅がハイレベルの期間が長く、通信速度が速い場合は、変調信号の振幅がハイレベルの期間が短い。この結果、リーダ・ライタからＩＣタグへコマンドが高速に送信され、ＩＣタグからリーダ・ライタへコマンド応答が高速に送信される。

次に、図１０のタイミングチャートを用いて、本実施形態にかかるＩＣタグの動作について説明する。図１０は、ＩＣタグ１が図９（ｂ）に示した変調信号を電波として受信した場合の信号を示している。図９と同様に、（ｔ１）〜（ｔ２）はリーダ・ライタ２からＩＣタグ１へコマンドが送信されるコマンド送信期間、（ｔ２）〜（ｔ３）はＩＣタグ１においてコマンドが実行されるコマンド実行期間、（ｔ３）〜（ｔ４）はＩＣタグ１からリーダ・ライタ２へコマンド応答を送信するコマンド応答期間である。

ＩＣタグ１は、図９（ｂ）の変調信号を受信すると、電源電圧発生回路１１による電源電圧の生成とともに、受信回路１２によって、受信した変調信号が図１０（ａ）に示すような復調信号に変換される。

クロック生成回路１４は、図１０（ａ）の復調信号に含まれるフレームパルスに基づいて、図１０（ｂ）に示すようなクロック信号を生成する。すなわち、通信速度が遅い場合は周期の長いクロック信号が生成され、通信速度が速い場合は周期の短いクロック信号が生成される。

制御回路１５は、コマンドを実行等の動作を、フレームパルスに基づいて生成したクロック信号に同期して行う。すなわち、クロック信号の周期が長い場合、制御回路１５は、より遅く動作し、クロック信号の周期が短い場合、制御回路１５は、より速く動作する。

次に、図１０（ｃ）に示すように、コマンド送信期間において、受信回路１２がリードコマンドを受信すると、制御回路１５は、内部ロジック制御信号をオンし、内部ロジックを動作させる。すなわち、制御回路１５は、内部ロジックによってコマンド解析やデータの読み出しに必要な準備動作を行う。このとき、コマンド送信期間の通信速度を高速にすることにより、受信回路１２における受信動作や制御回路１５における受信から記憶回路１６へアクセスするまでの内部ロジックの動作を高速にすることができる。

そして、図１０（ｄ）に示すように、コマンド実行期間において、制御回路１５は、リード制御信号をオンし、記憶回路１６にリード処理を行わせる。例えば、リード制御信号は、記憶回路１６からの読み出しを制御する信号の他、リードアドレス信号やリードデータ信号等を含んでいる。このとき、コマンド実行期間の通信速度を通常にすることにより、記憶回路１６のリード処理を通常の速度で実行する。

その後、図１０（ｃ）に示すように、コマンド応答期間において、制御回路１５は、内部ロジック制御信号をオンし、内部ロジックによって、記憶回路１６から読み出したデータからデータ信号を生成し、このデータ信号を送信回路１３から送信する。このとき、コマンド応答期間の通信速度を高速にすることにより、制御回路１５における記憶回路１６のリード完了から送信までの内部ロジックの動作や送信回路１３における送信動作を高速にすることができる。

また、リーダ・ライタ２は、図８のＳ２０２において受信した電圧判定フラグが「１０」であり、Ｓ２０３において通信速度を高速にする際、送信するコマンドに基づいてさらに通信速度を切り替える。送信するコマンドがリードコマンドもしくはライトコマンドの場合、リーダ・ライタ２は、コマンド送信期間（ｔ１〜ｔ２）を高速、コマンド実行期間（ｔ２〜ｔ３）を通常速度、コマンド応答期間（ｔ３〜ｔ４）を高速にする。送信するコマンドがレジスタ（論理回路）から読み出しを行うタグＩＤリードコマンドの場合、リーダ・ライタ２は、コマンド送信期間、コマンド実行期間、コマンド応答期間の全ての期間を高速にする。これにより、ＩＣタグで実行するコマンドに基づいて、ＩＣタグの動作をさらに高速にすることができる。

このように、本実施形態では、ＩＣタグで生成される電源電圧の状態をＩＮＩＴコマンドの応答とともにＩＣタグからリーダ・ライタへ送信することで、新たなコマンドを追加することなく、電源電圧の状態を効率よくリーダ・ライタへ通知することができる。また、電源電圧の状態を判定する基準値を、より高速に動作可能かどうかの閾値とすることで、リーダ・ライタは、ＩＣタグの動作速度を適切な速度に設定することができる。

ＩＣタグの電源電圧が高い場合、リーダ・ライタとＩＣタグの通信速度を速くすることにより、ＩＣタグの動作速度を高速にすることが可能になる。したがって、ＩＣタグの電源電圧に応じて、コマンドの実行時間を短縮することができる。特に、ＩＮＩＴコマンドの応答で電源電圧の状態を通知するため、アンチコリジョン以降の処理（アンチコリジョン、リードコマンド、ライトコマンド）を電源電圧に応じて高速に実行することができる。

例えば、複数のＩＣタグと通信する際、全てのＩＣタグの電源電圧が高い場合には、通信速度を高速に切り替えることにより、アンチコリジョン以降の処理を全て高速に実行することができる。また、電源電圧の高いＩＣタグと低いＩＣタグが混在している場合、電源電圧の高いＩＣタグとのみ高速に通信を行い、電源電圧の低いＩＣタグとは通常の速度で通信を行うことにより効率よく通信を行うことができる。特に、電源電圧の高いＩＣタグのみと高速に通信してアンチコリジョンを行うことにより、アンチコリジョン処理を高速に行うことができる。また、電源電圧の高いＩＣタグの処理を行った後に、電源電圧の低いＩＣタグの処理を行うことにより、電源電圧の高いＩＣタグの処理をより短時間で行うことができる。

アンチコリジョン処理では、１つのＩＣタグを特定するまでに、ＩＣタグの個数分だけタグＩＤの読み出しが行われ、さらに、タグＩＤが１２８ビットの場合、衝突が発生しているかどうかリーダ・ライタで最大１２８回の比較処理が必要となる。つまり、１０個のＩＣタグのアンチコリジョンを行う場合、１０回のタグＩＤ読み出しと、最大で１２８×（１０−１）回の比較が行われるため、ＩＣタグの個数が多いほどアンチコリジョン処理に非常に多くの時間がかかる。したがって、ＩＣタグの数が多いと、リーダ・ライタとＩＣタグ間で行われるコマンド処理のうち、アンチコリジョン処理の占める割合が大きいため、通信速度を切り替えてアンチコリジョンを高速に実行することにより、コマンド処理全体の時間を大幅に短縮することができる。

尚、前述した説明においては、簡単のため、リーダ・ライタとＩＣタグの位置関係は変わらないものとして説明したが、リーダ・ライタや複数のＩＣタグはそれぞれ時刻と共に位置が変化する場合があり、また外部の影響によりリーダ・ライタとＩＣタグの通信環境も変化する場合がある。すなわち、ＩＣタグで生成される電源電圧が変化し、電圧判定フラグが時間と共に変化する。そこで、本実施形態では、１回のアンチコリジョン処理につき最低１度は電圧判定フラグを読み出し、ＩＣタグの電圧生成状況を最新のものへと更新している。

従って、上記特許文献１の従来技術のように、専用の状態確認コマンドによって電圧判定フラグを読み出す場合には、アンチコリジョンの回数分、つまり、ＩＣタグの数が多くなればなるほど、専用の状態確認コマンドの送信が増加するという問題が生じる。しかし、本実施形態を適用すれば、専用の状態確認コマンドの送信は全く不要となるため、非常に多いＩＣタグとの通信（アンチコリジョン処理）であっても、電圧判定フラグを読み出すために通信回数を増加させることはない。

また、上述のように相互の位置関係が変化しうるＩＣタグシステムとは違い、リーダ・ライタ（質問器）とＩＣタグ（応答器）の位置関係が固定であったり、リーダ・ライタとＩＣタグが近距離で通信するため通信環境の変化が生じ難いようなシステムでは、一度電圧判定フラグの情報を取得してしまえば、何度も読み出す必要性がない。このような例として、ＩＣカードシステムがある。ＩＣカードでは電子マネーなど高い機密性が必要な情報が扱われており、リーダ・ライタから離れて複数のＩＣカードと通信すると、機密性を確保するのが困難となる。すなわち、ＩＣカードでは高信頼性が要求されることから、リーダ・ライタ１個に対し、ＩＣカード１枚と通信を行い、またその間の距離は固定であったり、或いは非常に近距離において確実に通信を行う方式であるのが一般的である。従って、ＩＣカードシステムでは、ＩＣカードで生成される電源電圧が変化し難く、専用の状態確認コマンドの送信回数が少なくても問題はないため、専用の状態確認コマンドの送信に起因する通信回数の増加という問題はそもそも考慮する必要性が低い。

この専用の状態確認コマンドの送信に起因する通信回数の増加という問題は、複数のＩＣタグとの通信を行うＩＣタグシステムにおいて、アンチコリジョンの回数分、つまり、ＩＣタグの数が多くなればなるほど、非常に顕著になり、専用の状態確認コマンドの送信を不要とする本実施形態は、非常に効果がある。

発明の実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２にかかるＩＣタグを用いた通信システムについて説明する。本実施形態にかかる通信システムは、アンチコリジョンによりＩＣタグが特定された後、すなわち、リーダ・ライタとＩＣタグが１対１で通信する際に、ＩＣタグの電源電圧レベルを示す電圧判定フラグを各コマンドの応答とともに送信し、リーダ・ライタがこの電圧判定フラグに応じて通信速度を切り替えることを特徴としている。尚、本実施形態にかかる通信システムは、図１と同様の構成であるため説明を省略し、ここでは通信方法について説明する。

図１１のシーケンスを用いて、本実施形態にかかる通信方法について説明する。通信開始から終了までの一連のシーケンスは図６及び図７と同様であり、ここでは、リード／ライトコマンドとコマンド応答（Ｓ１１５、Ｓ１１６等）の部分のみ説明する。図１１は、リーダ・ライタ２からＩＣタグ１へライトコマンドが送信される例を示している。

まず、リーダ・ライタ２は、ＩＣタグ１へライトアドレスを送信する（Ｓ４０１）。そして、ＩＣタグ１は、Ｓ１０３，Ｓ１０４と同様に、現在の電源電圧と基準電圧を比較し、現在の電圧判定フラグをセットする（Ｓ４０２）。さらに、ＩＣタグ１は、リーダ・ライタ２へライトアドレスの応答とともにＳ４０２でセットした電圧判定フラグを送信する（Ｓ４０３）。

次いで、リーダ・ライタ２は、受信した電圧判定フラグに応じて通信速度を切り替える（Ｓ４０４）。すなわち、リーダ・ライタ２は、図８と同様に、受信した電圧判定フラグを解析し、電源電圧が高速動作可能な電圧の場合、通信速度を高速に設定し、電源電圧が高速動作可能な電圧ではない場合、通信速度を通常速度に設定する。

次いで、リーダ・ライタ２は、切り替えた通信速度によりＩＣタグ１へライトデータを送信する（Ｓ４０５）。そして、Ｓ４０２，Ｓ４０３と同様に、ＩＣタグ１は、現在の電圧判定フラグをセットし、リーダ・ライタ２へライトデータの応答とともに電圧判定フラグを送信する（Ｓ４０６，Ｓ４０７）。

次いで、リーダ・ライタ２は、再度、受信した電圧判定フラグに応じて通信速度を切り替え（Ｓ４０４）、切り替えた通信速度によってライトコマンドの送信を行う（Ｓ４０８）。さらに、通信速度の切り替えを行う場合、現在の電圧判定フラグのセットし、ライトコマンドの応答とともに電圧判定フラグを送信する（Ｓ４０９，Ｓ４１０）。

このように、本実施形態では、ＩＣタグの電源電圧の状態を、ＩＣタグからリーダ・ライタへ送信される全てのコマンド応答により通知することで、常に、最新の状態を認識することができ、精度よく通信速度を切り替えることができる。

上記のように、ＩＣカードとリーダ・ライタの位置関係が変化しないＩＣカードシステムと異なり、ＩＣタグシステムでは、ＩＣタグとリーダ・ライタの位置関係が変化しうる。例えば、図１２のような、物流管理システムでは、ベルトコンベア１０２により、ＩＣタグ１が貼り付けられた物品１０１が、常時、移動している。このような環境では、通信中でも、リーダ・ライタ２とＩＣタグ１の距離が変化し、電源電圧も変化する。本実施の形態のように、コマンドごとに通信速度を切り替えることで、このような環境においても、適切な速度でＩＣタグを動作させることができる。

尚、リーダ・ライタ２で電圧判定フラグの履歴を保持しておき、現在の電圧判定フラグと、以前の時刻の電圧判定フラグに基づいて、電圧が増加傾向なら、速度をより高速にしたり、電圧が減少傾向なら、速度をより低速にしたりしてもよい。

発明の実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３にかかるＩＣタグを用いた通信システムについて説明する。本実施形態にかかる通信システムは、リーダ・ライタで通信速度を切り替える際、さらに電波の強度を切り替えることを特徴としている。尚、本実施形態にかかる通信システムは、図１と同様の構成であるため説明を省略し、ここでは通信方法で用いられる波形について説明する。

図１３は、図９と同様の波形であり、図１３（ａ）はリーダ・ライタ２の内部のクロック信号の例を示し、図１３（ｂ）と図１３（ｃ）はリーダ・ライタ２からＩＣタグ１へ送信される変調信号の例を示している。

図１３（ｂ）のように、図１３中（ｔ）の時点で通信速度が高速に変更された場合、フレーム周期を短くするとともに、搬送波の振幅を大きくする。例えば、リーダ・ライタ２のデータ信号生成回路３２は、図１３（ａ）のクロック信号からフレームパルスに基づいたフレームを生成し、送信回路２３で振幅の大きな搬送波によって変調されて、ＩＣタグ１へ送信される。

図１３（ｃ）のように、図１３中（ｔ）の時点で通信速度が高速に変更され、コマンドが送信される場合も、搬送波の振幅を大きくする。例えば、データ信号生成回路３２は、図１３（ａ）のクロック信号のタイミングに合わせて、送信コマンドのデータからフレームを生成し、送信回路２３で振幅の大きな搬送波によって変調されて、ＩＣタグ１へ送信される。

このように、本実施形態では、通信速度を切り替える際に、電波の強度（搬送波の振幅）を切り替えることにより、ＩＣタグで生成される電源電圧が不足するような場合でも、十分な電圧を生成し、所望の速度で動作することができる。例えば、ＩＣタグがリーダ・ライタから遠い位置に存在する場合でも、電波の強度を大きくすることにより、高速に動作させることができる。

尚、電波の強度を大きくする場合でも、電波法で認可された上限の範囲内の強度とする必要がある。リーダ・ライタは、通信距離を稼ぐために、電波の出力を電波法の上限に設定して動作しているのが一般的である。しかし、例えば電池で動作するハンディ型のように電池の消耗をなるべく防ぎたいリーダ・ライタである場合、通常は故意に低出力にしておき、本実施形態のように高出力に変更する使い方ができる。

その他の発明の実施の形態．
上述の例では、電源電圧を判定する基準電圧を１つとし、電源電圧に応じて通信速度を２段階に制御したが、これに限らず、より多くの基準電圧で判定し、より多くの通信速度に切り替えてもよい。

上述の例では、内部に電源を有しないパッシブ型のＩＣタグとして説明したが、これに限らず、内部に電源を有するアクティブ型のＩＣタグであってもよい。アクティブ型であれば、内部電源電圧が高い場合、高速に動作させ、内部電源電圧が低い場合、低速に動作させることができる。

このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形、実施が可能である。

本発明にかかるＩＣタグを用いた通信システムの構成図である。 本発明にかかる通信システムでリーダ・ライタからＩＣタグに送信される信号を示す図である。 本発明にかかるリーダ・ライタの構成を示すブロック図である。 本発明にかかるリーダ・ライタに設けられる制御回路の構成を示すブロック図である。 本発明にかかるＩＣタグの構成を示すブロック図である。 本発明にかかる通信方法を示すシーケンスである。 本発明にかかる通信方法を示すシーケンスである。 本発明にかかる通信方法を示すフローチャートである。 本発明にかかる通信方法で用いられる波形を示す図である。 本発明にかかるＩＣタグの動作を示すタイミングチャートである。 本発明にかかる通信方法を示すシーケンスである。 本発明にかかるＩＣタグを用いた通信システムの構成図である。 本発明にかかる通信方法で用いられる波形を示す図である。 ＩＣタグのタグＩＤの符号化方式を説明するための図である。 ＩＣタグのタグＩＤの衝突を説明するための図である。 従来の通信方法を示すシーケンスである。 従来の通信方法を示すシーケンスである。

符号の説明

１ ＩＣタグ
２ リーダ・ライタ
１０ 半導体装置
１１ 電源電圧発生回路
１２ 受信回路
１３ 送信回路
１４ クロック生成回路
１５ 制御回路
１６ 記憶回路
１７ アンテナ
１８ アンテナ端子
１９ 電源電圧検出回路
２１ アンテナ
２２ 受信回路
２３ 送信回路
２４ クロック生成回路
２５ 制御回路
３１ 送信コマンド取得回路
３２ データ信号生成回路
３３ 受信データ解析回路
１５１ レジスタ

Claims (13)

1. 受信する無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグと、前記ＩＣタグで実行されるコマンドを前記無線信号により送信するリーダ・ライタとを有する通信システムであって、
   前記ＩＣタグは、データが格納される不揮発性メモリを有し、
   前記リーダ・ライタから受信した無線信号に含まれる基準信号に基づいて生成したクロック信号により動作し、
   前記ＩＣタグの電源電圧と所定の基準電圧との比較結果を示す電源電圧フラグを前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記リーダ・ライタへ送信し、
   前記リーダ・ライタは、
   前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より小さいことを示している場合に、前記無線信号の通信速度を第１の通信速度とし、
   前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記不揮発性メモリに対するデータ読み出しコマンド及びデータ書き込みコマンドのうち少なくとも一方のコマンドを実行する場合に、前記無線信号の通信速度を前記第１の通信速度とし、
   前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記データ読み出しコマンド及び前記データ書き込みコマンドとは異なる他のコマンドを実行する場合に、前記無線信号の通信速度を前記第１の通信速度より高速な第２の通信速度とし、
   前記基準信号の周期を変更することにより前記通信速度を変更する
   通信システム。
2. 前記ＩＣタグは、タグＩＤが格納されるレジスタを有し、
   前記他のコマンドは、前記レジスタからのタグＩＤ読み出しコマンドを含む、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記リーダ・ライタは、前記データ読み出しコマンド及び前記データ書き込みコマンドを前記ＩＣタグに送信する場合に、前記無線信号の通信速度を前記第２の通信速度とする、請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記リーダ・ライタは、複数の前記ＩＣタグの中から通信する１つの前記ＩＣタグを特定するためのアンチコリジョン処理における通信速度を、前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグに応じて切り替える、
   請求項１乃至３のいずれか一つに記載の通信システム。
5. 前記ＩＣタグは、前記アンチコリジョン処理前に実行される初期設定コマンドに対する処理の応答に加えて前記電源電圧フラグを前記リーダ・ライタへ送信する、
   請求項４に記載の通信システム。
6. 前記ＩＣタグは、前記アンチコリジョン処理のためのタグＩＤ読み出しコマンドに対する処理の応答に加えて前記電源電圧フラグを前記リーダ・ライタへ送信する、
   請求項４又は５に記載の通信システム。
7. 前記ＩＣタグは、複数のデータ読み出しコマンド、もしくは、複数のデータ書き込みコマンドの応答を受信し、前記複数のデータ読み出しコマンド、もしくは、前記複数のデータ書き込みコマンドのそれぞれに対する処理の応答に加えて前記電源電圧フラグを送信する、
   請求項１乃至６のいずれか一つに記載の通信システム。
8. 前記リーダ・ライタは、前記電源電圧が前記基準電圧より大きい複数のＩＣタグと通信を行った後、前記電源電圧が前記基準電圧より小さい複数のＩＣタグと通信を行う、
   請求項１乃至７のいずれか一つに記載の通信システム。
9. 前記リーダ・ライタは、前記通信速度の切り替えるとき、前記無線信号の搬送波の振幅をさらに変更する、
   請求項１乃至８のいずれか一つに記載の通信システム。
10. 前記ＩＣタグは、受信した前記無線信号に基づいて電源電圧を生成し、
    前記電源電圧フラグは、前記生成した電源電圧の状態を示している、
    請求項１乃至９のいずれか一つに記載の通信システム。
11. 受信する無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグと、前記ＩＣタグで実行されるコマンドを前記無線信号により送信するリーダ・ライタとの間における通信方法であって、
    前記ＩＣタグは、
    前記リーダ・ライタから受信した無線信号に含まれる基準信号に基づいて生成したクロック信号により動作し、
    前記ＩＣタグの電源電圧と所定の基準電圧との比較結果を示す電源電圧フラグを前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記リーダ・ライタへ送信し、
    前記リーダ・ライタは、
    前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より小さいことを示している場合に、前記無線信号の通信速度を第１の通信速度とし、
    前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記ＩＣタグが有する不揮発性メモリに対するデータ読み出しコマンド及びデータ書き込みコマンドのうち少なくとも一方のコマンドを実行する場合に、前記無線信号の通信速度を前記第１の通信速度とし、
    前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記データ読み出しコマンド及び前記データ書き込みコマンドとは異なる他のコマンドを実行する場合に、前記無線信号の通信速度を前記第１の通信速度より高速な第２の通信速度とし、
    前記基準信号の周期を変更することにより前記通信速度を変更する
    通信方法。
12. データが格納される不揮発性メモリを有し、受信する無線信号に含まれる基準信号に基づいて生成したクロック信号により動作することによって、当該無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグに対し、前記ＩＣタグで実行されるコマンドを前記無線信号により送信するリーダ・ライタであって、
    前記ＩＣタグから前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記ＩＣタグの電源電圧と所定の基準電圧との比較結果を示す電源電圧フラグを受信し、
    前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より小さいことを示している場合に、前記無線信号の通信速度を第１の通信速度とし、
    前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記不揮発性メモリに対するデータ読み出しコマンド及びデータ書き込みコマンドのうち少なくとも一方のコマンドを実行する場合に、前記無線信号の通信速度を前記第１の通信速度とし、
    前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記データ読み出しコマンド及び前記データ書き込みコマンドとは異なる他のコマンドを実行する場合に、前記無線信号の通信速度を前記第１の通信速度より高速な第２の通信速度とし、
    前記基準信号の周期を変更することにより前記通信速度を変更する
    リーダ・ライタ。
13. 無線信号に含まれる基準信号の周期を変更することにより前記無線信号の通信速度を変更するリーダ・ライタから受信する無線信号の通信速度に基づいた動作速度で動作するＩＣタグであって、
    データが格納される不揮発性メモリを有し、
    前記リーダ・ライタから前記ＩＣタグで実行するコマンドを受信し、前記ＩＣタグの電源電圧と所定の基準電圧との比較結果を示す電源電圧フラグを前記コマンドに対する処理の応答に加えて前記リーダ・ライタへ送信し、
    前記リーダ・ライタが、前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より小さいことを示している場合に、通信速度を第１の通信速度とし、前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記不揮発性メモリに対するデータ読み出しコマンド及びデータ書き込みコマンドのうち少なくとも一方のコマンドを実行する場合に、通信速度を前記第１の通信速度とし、前記ＩＣタグから受信した応答に加えられた電源電圧フラグが、前記電源電圧が前記基準電圧より大きいことを示し、かつ前記データ読み出しコマンド及び前記データ書き込みコマンドとは異なる他のコマンドを実行する場合に、通信速度を前記第１の通信速度より高速な第２の通信速度とした無線信号を前記リーダ・ライタから受信して、受信した無線信号に含まれる基準信号に基づいて生成したクロック信号により動作する、
    ＩＣタグ。

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