JP4814640B2 - Rfidリーダライタ - Google Patents
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Description
RFIDリーダライタのアンテナは、一般に、誘電体板13に金属の平板等で構成される放射エレメント10が取り付けられた構成となっている。放射エレメント10には、給電線11とRFIDリーダライタ本体との接続のためのコネクタ12が取り付けられている。誘電体板13の背面には、接地用の、金属板等で構成された裏面グランド14が取り付けられている。
RFIDタグはタグチップにダイポールアンテナをつけた代表的な形をしている。RFIDタグは物品などに取り付けられるために、RFIDリーダライタと通信するときに、どのような体勢にあるか分からない。たとえば、図16のように、タグAは横向きに、タグBは、縦向きになっていることもありうる。この場合、タグAのアンテナの放射パターンは、上下に広がった形となり、タグBのアンテナの放射パターンは、左右に広がった形となる。リーダライタ15のアンテナのエレメント面が紙面と平行であれば、図15に示した円偏波のリーダライタアンテナはタグAもタグBも読むことができる。ところが、図16のように、リーダライタ15のアンテナエレメント面が紙面に垂直な場合には、そのようにはならない。この場合、リーダライタ15がタグAと通信を行おうとする場合には、リーダライタのアンテナの向きが、図16のリーダライタアンテナ2のように、上を向いていなくてはならない。また、リーダライタ15がタグBと通信を行おうとする場合には、リーダライタのアンテナの向きが、図16のリーダライタアンテナ1のように、横を向いていなくてはならない。したがって、従来のRFIDリーダライタでは、2つ以上のアンテナを有し、随時アンテナを切り替えて、さまざまな体勢のRFIDタグの情報を読み取ったり、データを書き込んだりしていた。
図17に示されるように、リーダライタ本体17から高周波線路21が引き出されており、高周波スイッチ16には、アンテナ1と2が接続されている。リーダライタ本体17から出力される高周波は、高周波線路21を通り、高周波スイッチ16を介して、アンテナ1あるいはアンテナ2から放出される。リーダライタ本体17には、制御線20が接続されており、リーダライタ本体17から、高周波をいずれのアンテナから放出するかを指示する制御信号が高周波スイッチ16に入力される。
リーダライタ本体25からは自分に接続されたリーダライタアンテナ31、32に向かって切り替えコマンドが高周波に載せて送られる。コマンド解釈回路30は、そのコマンドを読み取り、切り替え情報を発生させる。すなわち、コマンド解釈回路30で解釈されたコマンドは、切り替え信号発生部28に入力される。切り替え信号発生部28では、コマンド解釈回路30でのコマンドの解釈結果より、切り替え信号を生成し、高周波スイッチ部29に入力する。高周波スイッチ部29は、入力された切り替え信号に従って、アンテナ31あるいは32の一方を選択し、高周波を送出させる。コマンド解釈回路30、切り替え信号発生部28、高周波スイッチ部29へは、電源生成部27が、リーダライタ本体25から送出される高周波から得た電力が供給される。
コマンド解釈部においては、まず、検波器35において、リーダライタ本体から送られてくる高周波を復調する。通常RFIDリーダライタは、ASK(Amplitude Shift Keying)変調された高周波を送信するので、検波器35には、ASK復調器を用いる。しかし、検波器35は、これに限定されるものではなく、リーダライタ本体が高周波の送信に用いる変調方式に対応した復調器を用いる。検波器35で検波された高周波は、フィルタ36を通って、余分な周波数成分が除去される。フィルタ36を通過後の高周波は、A/D変換器37によってデジタル信号に変換された後、DSP(Digital Signal Processor)38によって処理され、コマンドの解釈が実行される。
アンテナ切り替えコマンドは、リーダライタからタグへ送信するコマンド体系と同等のものを送信する。タグへのコマンドビット列のうち使用されていないものを割り当てることができ、アドレス部、やデータ部に切り換え情報をいれることができる。それぞれのリーダライタアンテナにタグと同様のアンテナのIDを割り当てれば、データの書き込みアドレスを設定する部分をアンテナのIDに置き換えることにより、切り換えるアンテナを識別できる。
図3に示されるコマンドフォーマットは、ISO-18000-6 Type B規格に規定されているものである。図3(a)のコマンドフォーマットによると、コマンドを送信するフレームは、Preamble Detect, Preamble, Delimiter, Command, Parameter, Data, CRC-16からなっている。Preamble Detectは、タグがリーダライタから高周波を受信したときに、この部分の高周波を使って、電力を取り出し、タグのICの電源を入れるために用意されたものであり、CW高周波を形成する部分である。Preambleは、リーダライタとタグがデータの授受を行えるように、リーダライタとタグの通信の同期をとるためのビットである。Delimiterは、この前の部分のPreamble部分と、後ろの部分のコマンド等との間の区切りを示すためのビットである。 Commandは、タグが実行すべきコマンドを設定する部分である。Parameterは、コマンドを実行するために必要なパラメータを設定する部分である。Dataは、書き込みコマンドを実行する場合などにおいて、書き込むべきデータを設定する部分である。CRC-16は、誤り訂正符号である。
ISO-18000-6 Type B規格では、コマンドは、図4のように、1バイトの文字列からなる。ここで、AD〜DFは、Customコマンドとし、10、14、16、E0〜FFは、Proprietaryコマンドとして定義されている。したがって、リーダライタのアンテナ制御コマンドには、これらのコマンド文字列が使用できる。Customコマンドを用いる場合は、それに続くパラメータ、データ、CRCのフォーマットを守らなければいけないが、Proprietaryコマンドを用いる場合は、その限りではない。たとえば、コマンドA0をアンテナ31に切り替える命令、コマンドA1をアンテナ32に切り替える命令とすることができる。この場合、コマンドの後のパラメータやデータは、省略する。
図5(a)は、コマンドのところにA0という文字列が設定されており、図5(b)は、コマンドのところにA1という文字列が設定されている。それぞれ、図5(a)の場合は、アンテナ1に、図5(b)の場合は、アンテナ2に切り替える命令として使用できる。
図6の構成において、リーダライタ本体40から送出された高周波は、電源生成部41において、電力に変換され、コマンド解釈及び切り替え信号発生部47及び高周波スイッチ部46に供給される。コマンド解釈及び切り替え信号発生部47は、高周波の受信回路42、制御回路43、論理回路44、メモリテーブル45からなる。リーダライタ本体40からの高周波は、受信回路42において受信される。受信された高周波からは、論理回路44によって、コマンドが取り出され、解釈される。メモリテーブル45には、ユニットIDとして、アドレス1がアンテナ1を示し、アドレス2がアンテナ2を示すことが設定されている。論理回路44は、受信したコマンドの内容から、切り替えるアンテナを特定し、メモリテーブルを参照して、アンテナのアドレスをアンテナのIDとして取得する。このIDを制御回路に与え、制御回路で高周波スイッチ部46への制御信号を生成させる。高周波スイッチ部46は、与えられた制御信号にしたがって、アンテナ1かアンテナ2を選択して切り替える。また、他のリーダライタからアンテナの切り替え命令が送られてくる場合、アンテナ1あるいはアンテナ2で受信された高周波は、リーダライタ40に送られると共に、受信回路42にも送られる。論理回路44はコマンドを解釈して、アンテナの切り替え命令であると判断されたときのみ、制御回路43に指示を出し、制御回路43からの制御信号を生成させて、高周波スイッチ部46でアンテナ切り替えを実行させる。
図7では、コマンド解釈及び切り替え信号発生部47−1〜47−3がそれぞれ設けられている。コマンド解釈及び切り替え信号発生部47−1は、自リーダライタ40からのアンテナ切り替え命令を受信し、高周波スイッチ部46を切り替える構成である。コマンド解釈及び切り替え信号発生部47−2は、アンテナ1で受信された他のリーダライタからのアンテナ切り替え命令を受信し、高周波スイッチ部46を制御するものである。コマンド解釈及び切り替え信号発生部47−3は、アンテナ2で受信された他のリーダライタからのアンテナ切り替え命令を受信し、高周波スイッチ部46を制御するものである。コマンド解釈及び切り替え信号発生部47−2と47−3には、ID格納メモリ50、51が設けられている。ID格納メモリ50、51には、アンテナのアドレスがIDとして格納されており、論理回路44は、このID格納メモリ50、51を参照して、それぞれのアンテナのIDがコマンドに設定されている場合に、高周波スイッチ部46の切り替え制御を行う。
図8(a)のように、パラメータ部にIDとアドレスが設定されるフォーマットを使用する場合、アンテナ制御コマンドを「A0」とし、Dataが「1」のときを、アンテナONとすると、図8(a)の下図のようにコマンドが設定されることになる。ここで、アドレスの「1」は、アンテナ1であることを示している。図8(a)は、図6の場合のコマンドの設定例である。図8(b)は、図7の場合のコマンドの設定例であり、図8(b)の上図のようなフォーマットを使用し、アンテナ制御コマンドを「A0」、Dataが「1」のときに、アンテナONとすると、コマンドは、図8(b)下図のようになる。ここで、IDは、ID格納メモリ50、51に格納されているIDを設定する。
自リーダライタは、他のリーダライタのアンテナから放射される電波の自アンテナへの干渉の大きさを測り、これが一定値以上大きい場合には、そのリーダライタにアンテナを切り替えるよう指示を送る。他のリーダライタからの漏れこみ電力の測定は接続されたリーダライタ内の受信器で行う。電力の測定には、たとえば、RSSI(Received Signal Strength Indicator)信号を用いる。通常のリーダライタには、図9に示すRSSI回路が標準で装備されており、他のリーダライタの電波の漏れこみ電力を計測できる構成となっている。したがって、この機能を用いて、他のリーダライタの電波の漏れこみ電力を計測し、漏れこみ電力が一定値以上大きい場合には、そのリーダライタにアンテナを切り替えるよう命令を送信するようにする。
図11及び図12においては、リーダライタ1がリーダライタ2を制御する場合を示している。まず、図11において、リーダライタ1は、アンテナ2に切り替えたとする(ステップS10)。そして、リーダライタ1は、ステップS11において、受信待機をしている。一方、リーダライタ2は、ステップS16において、アンテナ3に切り替えたとすると、ステップS17において、アンテナ3のIDを送出する。リーダライタ2は、IDを送出すると、ステップS18において、通常のタグ読み取りを行う。一方、リーダライタ2からのIDを受信したリーダライタ1は(ステップS12)、ステップS13において、RSSIが自リーダライタの通信を妨害するほどの干渉レベルか否かを判断する。ステップS13の判断がNoの場合には、ステップS15において、通常のタグ読み取りを行う。ステップS13の判断がYesの場合には、ステップS14において、IDを記憶し、図12の処理に進む。
図13及び図14は、コマンド解釈回路、切り替え信号発生部、高周波スイッチ部に電力を供給するための構成を説明する図である。
27 電源生成部
28 切り替え信号発生部
29 高周波スイッチ部
30 コマンド解釈回路
31、32 アンテナ
35 検波器
36 フィルタ
37 A/D変換器
38 DSP
40 リーダライタ本体
41 電源生成部
42 受信回路
43 制御回路
44 論理回路
45 メモリテーブル
46 高周波スイッチ部
47、47−1〜47−3 コマンド解釈及び切り替え信号発生部
50、51 ID格納メモリ
55 RSSI回路
Claims (3)
- RFIDタグと通信を行うRFIDリーダライタにおいて、
RFIDタグと異なる方向から通信するための複数のアンテナと、
アンテナの切り替えコマンドを設定して送信するコマンド送信手段と、
該コマンド送信手段から送信した該コマンドを解釈し、使用するアンテナを切り替えるアンテナ切り替え手段と、
各アンテナの識別情報を保持するアンテナ識別情報保持手段と、
を備え、
前記アンテナの識別情報は、異なるRFIDリーダライタ間で、各アンテナに予め与えられた固有の情報とし、前記アンテナ切り替えコマンドを用いて、自装置でないRFIDリーダライタのアンテナの切り替え指示を行うことを特徴とするRFIDリーダライタ。 - 前記コマンド送信手段は、RFIDタグと通信するためのデータフォーマットのデータにアンテナ切り替えコマンドを設定することを特徴とする請求項1に記載のRFIDリーダライタ。
- 自装置でないRFIDリーダライタの放射する電波の自装置への漏れこみ量を測定し、該漏れこみ量が所定値より大きい場合に、該自装置でないRFIDリーダライタのアンテナの切り替え指示を行うことを特徴とする請求項1に記載のRFIDリーダライタ。
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