JP4979561B2

JP4979561B2 - 電子タグ装置、電子タグシステム及び電子タグの多元接続方法

Info

Publication number: JP4979561B2
Application number: JP2007322039A
Authority: JP
Inventors: 俊光椿; 雅史清水; 仁三次; 佑介川喜田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Keio University
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Keio University
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-12-13
Also published as: JP2009147612A

Description

本発明は、複数の電子タグからの無線通信における接続要求あるいはデータ送信を、読み取り装置で検出し、読み分ける際に用いて好適な電子タグ装置、電子タグシステム及び電子タグの多元接続方法に関する。

電子タグのシステムは、個体を唯一に識別できる識別子を付与された複数の電子タグと、その電子タグからの信号を無線通信によって受信して識別子の情報の読み出しなどを行う読み取り装置とを用いて構成されている。このようなシステムにおいて読み取り装置の読み取り範囲に複数の電子タグが存在する場合、多元接続の技術が重要となる。

なお、電子タグは、他に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ、ＲＦ（Radio Frequency）タグ、ＩＣ（Integrated Circuit）タグ、無線タグ等とも呼ばれている。また、電子タグは、内蔵電源の有無によって、自らの電源（電池等）を用いて自律的に信号を送信する能動型（アクティブタイプ）、読み取り装置から入力される電波の共振作用を利用して起電力を発生させて当該起電力により信号を送信する受動型（パッシブタイプ）、あるいは、通常は受動型として動作して読み取り装置からの呼び出しに応じて能動型として動作するセミアクティブ型に分類されている。また、電子タグの読み取り装置は、リーダと呼ばれる場合、電子タグへの情報の書き込み機能も備える場合にはリーダ・ライタなどと呼ばれる場合がある。

また、本願発明の背景技術を記載するものとして、非特許文献１〜４などがある。非特許文献1は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access；符号分割多元接続）のアップリングで、遠近問題を避けるための送信電力制御に二項分布する揺らぎを与えることで、キャプチャ効果を誘発し、リンク容量を向上させる方法を提案している。この技術では、送信電力制御目的であるため、二項分布を想定している。またランダム化の手法について言及していない。

非特許文献２は、ライスフェージング環境において、伝搬モデルが構築できた場合のキャプチャ効果による容量増大効果を定式化している。ただし、送信制御については言及していない。

非特許文献３に記載されているＣＤＰＡ（Capture-Division Packet Access）はマルチプルアクセス（多元接続）、ハンドオーバ、同一周波数通信を特徴とする通信方式であり、基本的にマルチプルアクセスはキャプチャ効果によって検出することを提案している。キャプチャ効果のみを期待するために遠近が問題となるため、距離差を考慮した送信電力制御を行うことを提案している。ただし、ランダム化の手法について言及していない。

そして、非特許文献４は、電子タグの送信インターバルを一定範囲(±480 msec)ランダム化することによって能動型電子タグの干渉を回避する技術仕様である。ただし、時間方向のランダム化のみで電力のランダム化について言及していない。
ZhiSen WANG, Eisuke KUDOH, Fumiyuki ADACHI, "Application of Random Transmit Power Control to DS-CDMA/TDD Packet Mobile Radio," IEICE Trans. Commun. , Vol. E87-B. NO. 10, OCT. 2004, pp. 3144-3149 Michele Zorzi, "Capture Probabilities in Random-Access Mobile Communications in the Presence of Rician Fading," Vehicular Technology, IEEE Transactions on Volume 46, Issue 1, Feb. 1997, pp. 96-101 Flaminio Borgonovo, Michele Zprzi, Luigi Fratta, Vittorio Trecordi and Giuseppe Bianchi, "Capture-Division Packet Access for Wireless Personal Communications," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, IEEE Volume 14, Issue 4, May 1996, pp. 609-622 INCITS 371.2（InterNational Committee for Information Technology Standards 371. 2; ANSI INCITS 371.2-2003, "Information technology - Real Time Locating Systems (RTLS) Part 2: 433 MHz Air Interface Protocol," American National Standards Institute, Inc., 2003）

電子タグは通常、無線通信によって読み取り装置にデータを通知する。複数の電子タグが読み取り装置の読み取り範囲に存在する場合には、それぞれの電子タグからの接続要求あるいはデータ送信を時間的、周波数的あるいは符号的に検出し、読み取り装置が正しくそれぞれの電子タグとのデータ通信を確保する必要がある。能動型電子タグ、受動型電子タグに関わらず一般的には、電子タグからの接続要求、データ送信を、時間的に分散させることが多い。この場合、平均的な送信時間間隔に対して電子タグの数が多いと、電子タグが受動的、能動的に関わらず発した無線通信パケットが衝突し、読み取り装置で正しく認識できなくなる。一方、平均的な電子タグの送信時間間隔が電子タグ数に対して長いと、どの電子タグも送信していない時間が増えるため、結果的に単位電子タグの読み取り時間が長くなるという課題がある。

一方、電子タグには、小型化、低消費電力化などの課題もあり、効率的な多元接続を行うための構成は、極力簡単なものにしたいという要求もある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、同じ送信時間間隔であっても読み取り装置が正しく認識できる電子タグ数を、電子タグ内部の回路規模に大きな増大を伴うことなく、増加させることができる電子タグ装置、電子タグシステム及び電子タグの多元接続方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、個体を唯一に識別できる識別子を付与された複数の電子タグ装置と、前記電子タグ装置の信号を無線通信によって受信し読み出しを行う読み取り装置とを有して構成される電子タグシステムにおける電子タグ装置において、自律的に、又は読み取り装置から入力される電波に基づくコイルの共振作用あるいは反射作用を利用して信号を送信する送信部と、前記送信部が信号を送信するタイミングを制御する制御部と、前記送信部の送信する信号の電力を調整する電力調整部とを具備し、前記制御部が、乱数を発生させる機能を具備し、信号を送信する際に、前記乱数の一部又は全部を用いて信号の送信タイミングを時間的に分散させるとともに、前記乱数の一部又は全部を用いて前記送信する信号の電力の調整値を決定し前記電力調整部を制御することによって前記信号を送信する電力を変化させることを特徴とする電子タグ装置である。

また、本発明は、上述の電子タグ装置において、前記制御部が自己の電子タグ装置に付与された識別子を乱数発生の際の初期値とすることを特徴とする。

また、本発明は、上述の電子タグ装置において、前記制御部が、前記電力調整部を制御する際に、所定の複数の設定値のいずれかを前記乱数を用いて選択することで前記送信する信号の電力の調整値を決定するものであって、各設定値を選択する確率に重み付けを行うことを特徴とする。

また、本発明は、上述の電子タグ装置において、前記制御部がシフトレジスタを利用して乱数を発生させる機能を具備し、前記シフトレジスタによって生成される上位ビット又は下位ビットをそれぞれ用いて、送信タイミング又は送信する信号の電力の調整値を決定することを特徴とする。

また、本発明は、上述の電子タグ装置において、前記制御部がシフトレジスタを利用して乱数を発生させる機能と、前記シフトレジスタの所定のビットの値を判定するビット判定回路と、前記シフトレジスタの所定のビットを入力とするＡＮＤ回路とを具備し、前記シフトレジスタ、前記ビット判定回路及び前記ＡＮＤ回を組み合わせることで前記確率の重み付けを行うことを特徴とする。

また、本発明は、上述の電子タグ装置において、信号の衝突の状況に応じて、前記確率の重み付けを行うことを特徴とする。

また、本発明は、上述の電子タグ装置において、前記電子タグ装置が自律的な送信を行う能動型電子タグ装置であり、前記制御部が、予め定められた最大送信電力を最大値として送信電力を制御することを特徴とする。

また、本発明は、個体を唯一に識別できる識別子を付与された複数の電子タグ装置と、前記電子タグ装置の信号を無線通信によって受信し読み出しを行う読み取り装置とを有して構成される電子タグシステムにおいて、前記電子タグ装置の少なくとも１つが、自律的に、又は読み取り装置から入力される電波に基づくコイルの共振作用あるいは反射作用を利用して信号を送信する送信部と、前記送信部が信号を送信するタイミングを制御する制御部と、前記送信部の送信する信号の電力を調整する電力調整部とを具備し、前記制御部が、乱数を発生させる機能を具備し、信号を送信する際に、前記乱数の一部又は全部を用いて信号の送信タイミングを時間的に分散させるとともに、前記乱数の一部又は全部を用いて前記送信する信号の電力の調整値を決定し前記電力調整部を制御することによって前記信号の送信する電力を変化させ、前記読み取り装置が、複数の前記電子タグ装置からの信号を同時に受信し、前記信号同士が一定の受信電力差を有している場合に、受信電力が高い信号を読み出すことを特徴とする電子タグシステムである。

また、本発明は、個体を唯一に識別できる識別子を付与された複数の電子タグ装置と、前記電子タグ装置の信号を無線通信によって受信し読み出しを行う読み取り装置とを有して構成される電子タグシステムにおける多元接続方法であって、前記電子タグ装置の少なくとも１つが、自律的に、又は読み取り装置から入力される電波に基づくコイルの共振作用あるいは反射作用を利用して信号を送信する送信部と、前記送信部が信号を送信するタイミングを制御する制御部と、前記送信部の送信する信号の電力を調整する電力調整部とを具備するものであり、前記制御部が、乱数を発生させる機能を具備するものであり、信号を送信する際に、前記乱数の一部又は全部を用いて信号の送信タイミングを時間的に分散させるとともに、前記乱数の一部又は全部を用いて前記送信する信号の電力の調整値を決定し前記電力調整部を制御することによって前記信号の送信する電力を変化させ、前記読み取り装置が、複数の前記電子タグ装置からの信号を同時に受信し、前記信号同士が一定の受信電力差を有している場合に、受信電力が高い信号を読み出すことを特徴とする多元接続方法である。

また、本発明は、上述の多元接続方法において、前記制御部が自己の電子タグ装置に付与された識別子を乱数発生の際の初期値とすることを特徴とする。

また、本発明は、上述の多元接続方法において、前記制御部が、前記電力調整部を制御する際に、所定の複数の設定値のいずれかを前記乱数を用いて選択することで前記送信する信号の電力の調整値を決定するものであって、各設定値を選択する確率に重み付けが行われていることを特徴とする。

また、本発明は、上述の多元接続方法において、信号の衝突の状況に応じて、前記確率の重み付けを行うことを特徴とする。

また、本発明は、上述の多元接続方法において、前記電子タグ装置が自律的な送信を行う能動型電子タグ装置であり、前記制御部が、予め定められた最大送信電力を最大値として送信電力を制御することを特徴とする。

本発明では、電子タグの送信電力あるいは反射電力を例えばランダムに変化させることおよび、そのランダムパターンを効率的に生成することを特徴とする。ランダムに変化することによって、同タイミングで送信された無線パケットであっても受信電力に十分な差異が生じやすくなり、これによって読み取り装置が強いほうの信号を正しく受信できる機能（キャプチャ効果）を積極的に利用することができる。また、１つの疑似乱数を分割するなどして例えばタイミングの生成手段を一部変更することで容易に電力を変化させる構成を実現することができるので、簡易な構成で本発明の特徴となる構成を実現することができる。したがって、本発明により、読み取り装置が、複数の電子タグ装置からの信号を同時に受信し、信号同士が一定の受信電力差を有している場合に、受信電力が高い信号を読み出すことになる。この結果、同じ送信時間間隔であっても読み取り装置が正しく認識できる電子タグ数を、電子タグ内部の回路規模に大きな増大を伴うことなく、増加させることができる。

以下、本発明の実施の形態の電子タグ並びにそれを用いたシステム及び多元接続方法を詳細に説明する。図１は、本発明による電子タグシステムの実施の形態の構成を示すブロック図である。図１に示す構成では、電子タグシステムが、読み取り装置１、制御装置２、電子タグ４及び５から構成されている。各電子タグ４及び５は、能動型、受動型又はセミアクティブ型の電子タグである。なお、以下では、セミアクティブ型が能動型に含まれるものとして説明を行う。

図１に示す構成において、電子タグ４が、本発明が特徴とする機能である信号の送信電力をランダムに変化させる機能を有するものである。すなわち、電子タグ４は、それが能動型である場合、電池などの自らの内部電源を用いて自律的に信号を送信する電力をランダムに変化させ、それが受動型である場合には読み取り装置１から入力される電波を反射する反射電力をランダムに変化させる機能を有するものである。なお「電波を反射する」とは、読み取り装置１からの電波を受信して、その電波の共振作用を利用してコイルアンテナで起電力を発生させ、さらにその起電力を用いてコイルアンテナに発生させた磁界により電波を発信する技術を表した表現である。ここでは、後の図２に示す能動型電子タグ４ａを主に対象に考えて電波の共振作用について説明したが、他にも後の図７に示す反射作用を利用する受動型電子タグ４ｂなどもある点を断っておく。一方、電子タグ５は、電力を変化させる機能を有していないものである。すなわち、本実施の形態の電子タグシステムでは、すべての電子タグが本発明の特徴を有する電子タグ４であってもよいし、本発明の特徴を有する電子タグ４と、有していない電子タグ５とが混在していてもよい。ただし、少なくとも１つの電子タグ４が存在しているものとする。

読み取り装置１は、読み取り装置１の読み取り範囲３（読み取り装置１から送信した電波に応じて電波を反射する電子タグが存在する範囲を示す）に存在する複数の電子タグ４及び５との間で所定の電波を送受信し、電子タグ４又は５から送信された信号を受信して、各電子タグ４及び５に付与されている識別子の情報６などを読み込み、コンピュータなどからなる制御装置２に出力する。ここで、読み取り装置１は、複数の電子タグ４又は５から同時に信号が送信された場合に、受信電力が大きい電子タグ４又は５の信号を正常に受信できる機能（キャプチャー効果）を有している。なお、読み取り装置１と制御装置２は、一体として構成したり、制御装置２の一部又は全部の機能を読み取り装置１に持たせたりすることができる。また、読み取り装置１は、電子タグに対してデータを書き込む機能を有していてもよい。

次に、図２を参照して、図１の電子タグ４が能動型電子タグである場合の電子タグ４ａの構成及び動作について説明する。送受信機能を具備する能動型電子タグ４ａにおける構成を図２に示す。図２に示す能動型電子タグ４ａは、制御部４１と、送受信器４２と、電力調整部４３とを備えている。送受信器４２は、自律的な送信によって信号を送信する機能と、読み取り装置１からの電波を受信する機能とを有している。この送受信器４２は送信機能と受信機能の両方を持つ場合であるが、後の図９に示す送信機能限定能動型電子タグ４ｃでは、送受信器４２に対応する箇所が送信器４８となっており、そのような実施の形態では送信機能のみの場合もあることを補足しておく。電力調整部４３は、送受信器４２の送信電力を調整する機能を有している。そして、制御部４１は、送受信器４２との間で送受信データを入出力しながら送受信器４２が信号を送信するタイミングを制御するとともに、電力調整部４３を送信電力制御信号によって制御することで送受信器４２の送信電力を変化させる機能を有している。この送信電力制御信号には、電力の調整値を指示する信号が含まれていて、電力調整部４３はこの調整値に基づいて送受信器４２の送信電力を変化させる。

能動型電子タグ４ａは、読み取り装置１に対して接続要求を送信したり、読み取り装置１から読み出し開始命令を受信した場合に識別子の情報６などのデータを送信したりする。能動型電子タグ４ａは、信号を送信する際に、送受信器４２において、制御部４１が出力した電力の調整値を指示する送信電力制御信号に基づいて送信電力を変化させる。

送信するデータを保持する能動型電子タグ４ａは、読み取り装置１の読み出し開始命令やビーコン信号によって送信が許容される時間間隔を知ることができる。たとえばIEEE802.15.4・2006（ＩＥＥＥ（米国電気電子学会）が定めた規格の一つ）では、読み取り装置（コーディネータ）１がビーコンを送信し、そのビーコンの時間間隔内で定められた一定数の時間スロットから送信するデータを保持する能動型電子タグ４ａが送信する方式となっている。一定数の時間スロットから送信するスロットを選択するためには、通常シフトレジスタを用いた擬似乱数が用いられる。擬似乱数発生機能は制御部４１あるいは送受信器４２に配備される。擬似乱数生成のためのシフトレジスタはたとえば図３に示す構成であり、シフトレジスタの段数を増減したり、生成多項式を適切に選択することによって繰り返し周期が長い乱数を生成したりすることが可能である。

図３は、５次のシフトレジスタ７の構成例を示すブロック図である。各１ビットのシフトレジスタ７０〜７４が直接に接続され、シフトレジスタ７４の出力が排他的論理和７５に入力され、排他的論理和７５の出力がシフトレジスタ７０に入力されている。排他的論理和７５のもう一方の入力にはシフトレジスタ７１の出力が入力されている。ここでシフトレジスタ７０〜７４の各出力をｂ０〜ｂ４とする。この場合、疑似乱数生成における生成多項式はＸ５＋Ｘ３＋１である。

ここで読み取り装置から通知された一定数の時間スロットを８と仮定すると、下位ビットであるシフトレジスタ７０、７１及び７２の出力ｂ０，ｂ１，ｂ２を用いることによって、時間スロットをランダムに選択することができる。本実施の形態ではさらに上位ビットであるシフトレジスタ７３及び７４の出力ｂ３，ｂ４を送信電力制御信号として用いることで２ビット（４通り）に送信電力を制御する。こうすることによって、別途送信電力制御用のシフトレジスタを準備することなく送信電力を変更することが可能である。

上記時間スロット割当と送信電力制御のフローを図４に示す。まず、制御部４１は、図３に示すシフトレジスタ７に対して疑似乱数生成の初期値を入力し（ステップＳ１１）、シフトレジスタ７によって乱数を生成する（ステップＳ１２）。生成された乱数を所定のビット毎に分割し（ステップＳ１３）、分割された一方のビット列である分割乱数Ａによってスロット割当を決定し（ステップＳ１４）、他方のビット列である分割乱数Ｂによって送信電力値（送信電力の調整値）を決定する（ステップＳ１５）。

なお、乱数の分割方法は、上記に限らず、上位ビットと下位ビットを逆にして用いたり、例えば一方に全部のビットを用いて他方に一部のビットを用いるようにしたり、あるいは両方に全部のビットを用いるようにしたり、さらにビットの並べ替えを行うようにしたりすることができる。このようにして分割した２つの乱数を用いる際には、一方の乱数を用いて信号の送信タイミングを時間的に分散させるとともに、他方の乱数を用いて電力調整部４３に指示する送信電力調整値を決定して送信電力を変化させるようにする。

また、送信電力の制御の別な方法として、例えば上記シフトレジスタ７２、７３及び７４の出力ｂ２，ｂ３，ｂ４の３ビットを用いる。このとき、送信電力の設定を３通りとする。図５に示すように、ｂ２のビット判定により（ステップＳ２１）、ｂ２＝１である場合（ステップＳ２２で「ｙｅｓ」）、設定する送信電力を最大送信電力（Ｐ１）とする（ステップＳ２３）。他方、ｂ２のビット判定により（ステップ２１）、ｂ２＝０である場合（ステップＳ２２で「ｎｏ」）、ｂ３とｂ４の出力をＡＮＤ回路へ入力することにより（ステップＳ２４）、その出力が０の場合（ステップＳ２５で「ｎｏ」）、設定する送信電力を中間送信電力（Ｐ２）とする（ステップＳ２７）。ＡＮＤ回路の出力が１の場合（ステップＳ２５で「ｙｅｓ」）、設定する送信電力を最小送信電力（Ｐ３）とする（ステップＳ２６）。このようにビット判定回路とＡＮＤ回路の組み合わせにより、送信電力の設定の確率に、上記の例の場合４：３：１の重みが加えられる。すなわち、制御部４１が、電力調整部４３を制御する際に、所定の複数の設定値（この場合、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）のいずれかを乱数を用いて選択することで送信電力の調整値を決定する場合に、各設定値を選択する確率に重み付けが行われる。具体的にはＰ１の送信電力に設定される確率が５０％、Ｐ２の送信電力に設定される確率が３７．５％、Ｐ３の送信電力に設定される確率か１２．５％とすることが可能である。このように送信電力に設定される確率に重みを加えることは、競合する電子タグの数が少ない場合に有効である。

なお、その重み付けは、信号の衝突の状況に応じて変化させるようにしてもよい。また、制御部４１は、送信電力の最大値（Ｐ１）が電波法令で定められた最大送信電力となるように制御することができる。

またシフトレジスタの初期値が同一である電子タグが複数存在する場合、選択するスロットも送信電力も同一値を繰り返してしまう。これを避けるために本実施の形態では、シフトレジスタの初期値として電子タグ４ａに唯一に割り当てている識別子あるいはその一部を用いる。識別子の唯一性により複数のタグが同一のパターンを繰り返すことを避けることができる。

初期値に電子タグの識別子を用いる場合のフローを図６に示す。まず、制御部４１は、図３に示すシフトレジスタ７に対して疑似乱数生成の初期値として当該電子タグ４ａの識別子を入力し（ステップＳ３１）、シフトレジスタ７によって乱数を生成する（ステップＳ３２）。生成された乱数を所定のビット毎に分割し（ステップＳ３３）、分割された一方のビット列である分割乱数Ａによってスロット割当を決定し（ステップＳ３４）、他方のビット列である分割乱数Ｂによって送信電力値（送信電力の調整値）を決定する（ステップＳ３５）。

次に、図７を参照して、図１の電子タグ４を受動型電子タグとする場合の構成及び動作について説明する。図７に示す受動型電子タグ４ｂは、制御部４４と、アンテナ４５と、インピーダンス調整器４６とを備えている。アンテナ４５は、読み取り装置１から送信された信号を受信する受信部として機能するとともに、読み取り装置１から入力される電波を反射（読み取り装置１からの電波を受信して、その電波の共振作用を利用してコイルアンテナで起電力を発生させ、さらにその起電力を用いてコイルアンテナに発生させた磁界により電波を発信する技術）することによって信号を送信する送信部として機能するものである。先にも共振作用の説明をした箇所で断っているが、共振作用の他にも反射作用を用いるものもある。インピーダンス調整器４６は、アンテナ４５のインピーダンスを調整することで、アンテナ４５で反射される信号の反射電力を調整する電力調整部として機能するとともに、入力される送信データに基づいてアンテナ４５が反射する信号を変調する機能を有している。そして、制御部４４は、アンテナ４５から受信データを入力し、またインピーダンス調整器４６に対して送信データを出力してアンテナ４５が反射によって信号を送信するタイミングを制御するとともに、インピーダンス調整器４６に対してインピーダンス制御信号を出力することでアンテナ４５から反射される信号の電力を変化させる。このインピーダンス制御信号には、反射電力の調整値を指示する信号が含まれていて、インピーダンス調整器４６はこの調整値に基づいてアンテナ４５からの信号の反射電力を変化させる。

受動型電子タグ４ｂは、読み取り装置１に対して接続要求を送信したり、読み取り装置１から読み出し開始命令を受信した場合に識別子の情報６などのデータを送信したりする。受動型電子タグ４ｂは、信号を反射する際に、ダイポールアンテナあるいはコイルなどからなるアンテナ４５において、制御部４４が出力した反射電力の調整値を指示するインピーダンス制御信号に基づいて反射電力を変化させる。

なお、図７に示す受動型電子タグ４ｂにおいて、反射によって信号を送信するタイミングと、反射電力の調整値とを設定、変化させる構成については、図３〜図６などを参照して説明した疑似乱数を用いる上記の構成・方法を用いることができる。

読み取り装置１からの読み出し開始命令によって受動型電子タグ４ｂが返答する時間スロット数を指定し、各電子タグが与えられた時間スロットからランダムに送信スロットを選択することが典型的な受動型電子タグの読み出し方式である（たとえばISO/IEC 18000-6 Type C）。読み取り装置１からの信号はアンテナ４５を通じて制御部４４に通知される。制御部４４は、電子タグ４ｂから信号を読み取り装置１に送る際、インピーダンス調整器４６を通して送信データを生成するとともに、インピーダンス制御信号によって基本送信パケットごとに反射電力を変化させる。インピーダンス調整器４６はたとえば図８のようにダイオードスイッチ４６３に流すバイアス電流を変化させる構成で実現可能である。

図８に示すインピーダンス調整器４６は、制御部４４から入力する送信データを示す送信信号とインピーダンス調整制御信号とを処理するロジックやラダー抵抗４６２を駆動する駆動回路などからなるインピーダンス調整回路４６１と、ラダー抵抗４６２と、ダイオードスイッチ４６３とから構成されている。この構成において、ラダー抵抗４６２の駆動回路との接続状態を変化させることで、ダイオードスイッチ４６３に流すバイアス電流を変化させることができる。

次に図１に示す電子タグ４を、能動型電子タグでかつ、受信器を有さない場合の構成を図９に示す。図９に示す能動型電子タグ４ｃは、制御部４７と、送信器４８と、電力調整部４９とを備えている。送信器４８は、自律的な送信によって信号を送信する機能を有している。先に説明している図２の電子タグ４ａにおける送受信器４２では、送信する機能に加えて受信する機能の両方の機能を持っていた。従って、図９の電子タグ４ｃでは受信機能がなく送信機能のみとなっている点を注意しておく。電力調整部４９は、送信器４８の送信電力を調整する機能を有している。そして、制御部４７は、送信器４８に対して送信データを出力して送信器４８が信号を送信するタイミングを制御するとともに、電力調整部４９を送信電力制御信号によって制御することで送信器４８の送信電力を変化させる機能を有している。この送信電力制御信号には、電力の調整値を指示する信号が含まれていて、電力調整部４９はこの調整値に基づいて送信器４８の送信電力を変化させる。

能動型電子タグ４ｃは、読み取り装置１に対して接続要求を送信したり、識別子の情報６などのデータを送信したりする。能動型電子タグ４ｃは、信号を送信する際に、送信器４８において、制御部４７が出力した電力の調整値を指示する送信電力制御信号に基づいて送信電力を変化させる。

なお、図９に示す能動型電子タグ４ｃにおいても、信号を送信するタイミングと、送信電力の調整値とを変化させる構成については、図３〜図６などを参照して説明した疑似乱数を用いる上記の構成を用いることができる。

このタイプの電子タグは通常、時間間隔をランダムに分散させて周期的に送信を行う。この際、制御部４７では送信タイミングを乱数発生によって分散させて他タグとの衝突を回避する。本実施の形態の送信限定能動型電子タグ４ｃでは送信タイミングの乱数発生と同時に、先に述べた方法等で送信電力制御信号も同時に発生する。こうすることによって万が一送信タイミングが同一となっても、送信電力信号が電子タグ４ｃごとに異なるため、電力の大きい信号は、読み取り装置で読み取ることが可能である。

以上のように、本発明の実施の形態では、電子タグ４の送信電力又は反射電力をランダム化することで、同一タイミングで複数の電子タグが信号送信した場合でも、読み取り装置１での受信電力に差が生じるためキャプチャ効果（補足効果）を利用して強い電力の信号を正しく受信することが可能となる。また、この電力のランダムパターンを、もともと送信タイミングを決めるために保持しているシフトレジスタを利用することで効率的に生成することができる。したがって、本発明によれば、読み取り装置１の読み取り範囲３内の電子タグ４又は５の数が変動した場合でも、送信データ同士の衝突による読み取り不可な状況や読み取り装置１の空き状況が発生せず、効率的に通信できるという効果を奏する。さらに、本発明は、電子タグ４内部の回路規模に大きな変更を伴うことがないという効果も有する。

本発明による電子タグシステムの実施の形態の構成を示すブロック図。図１の電子タグ４を能動型電子タグとする場合の構成例を示すブロック図。図２の制御部４１などに設けられる疑似乱数生成回路（シフトレジスタ）の構成例を示すブロック図。図２の能動型電子タグ４ａにおける乱数発生とランダムストロット割当及びランダム送信電力決定のフローを示す図。図２の能動型電子タグ４ａにおける他の送信電力値の設定フローを示す図。図２の能動型電子タグ４ａにおける他の乱数発生とランダムストロット割当及びランダム送信電力決定のフローを示す図。図１の電子タグ４を受動型電子タグとする場合の構成例を示すブロック図。図７のインピーダンス調整器４６の構成例を示すブロック図。図１の電子タグ４を送信限定の能動型電子タグとする場合の構成例を示すブロック図。

符号の説明

１読み取り装置
２制御装置
４電子タグ（本発明の電子タグ）
４ａ能動型電子タグ
４ｂ受動型電子タグ
４ｃ送信限定能動型電子タグ
６識別子の情報
７シフトレジスタ
４１、４４、４７制御部
４２送受信部
４５アンテナ
４８送信器
４３、４９電力調整部
４６インピーダンス調整器

Claims

個体を唯一に識別できる識別子を付与された複数の電子タグ装置と、前記電子タグ装置の信号を無線通信によって受信し読み出しを行う読み取り装置とを有して構成される電子タグシステムにおける電子タグ装置において、
自律的に、又は読み取り装置から入力される電波に基づくコイルの共振作用あるいは反射作用を利用して信号を送信する送信部と、
前記送信部が信号を送信するタイミングを制御する制御部と、
前記送信部の送信する信号の電力を調整する電力調整部と
を具備し、
前記制御部が、乱数を発生させる機能を具備し、信号を送信する際に、前記乱数の一部又は全部を用いて信号の送信タイミングを時間的に分散させるとともに、前記乱数の一部又は全部を用いて前記送信する信号の電力の調整値を決定し前記電力調整部を制御することによって前記信号を送信する電力を変化させる
ことを特徴とする電子タグ装置。
請求項１記載の電子タグ装置において、
前記制御部が自己の電子タグ装置に付与された識別子を乱数発生の際の初期値とする
ことを特徴とする電子タグ装置。
請求項１又は２記載の電子タグ装置において、
前記制御部が、前記電力調整部を制御する際に、所定の複数の設定値のいずれかを前記乱数を用いて選択することで前記送信する信号の電力の調整値を決定するものであって、各設定値を選択する確率に重み付けを行う
ことを特徴とする電子タグ装置。
請求項１又は２記載の電子タグ装置において、
前記制御部がシフトレジスタを利用して乱数を発生させる機能を具備し、
前記シフトレジスタによって生成される上位ビット又は下位ビットをそれぞれ用いて、送信タイミング又は送信する信号の電力の調整値を決定する
ことを特徴とする電子タグ装置。
請求項３記載の電子タグ装置において、
前記制御部がシフトレジスタを利用して乱数を発生させる機能と、
前記シフトレジスタの所定のビットの値を判定するビット判定回路と、
前記シフトレジスタの所定のビットを入力とするＡＮＤ回路とを具備し、
前記シフトレジスタ、前記ビット判定回路及び前記ＡＮＤ回を組み合わせることで前記確率の重み付けを行う
ことを特徴とする電子タグ装置。
請求項３記載の電子タグ装置において、
信号の衝突の状況に応じて、前記確率の重み付けを行う
ことを特徴とする電子タグ装置。
請求項１記載の電子タグ装置において、
前記電子タグ装置が自律的な送信を行う能動型電子タグ装置であり、
前記制御部が、予め定められた最大送信電力を最大値として送信電力を制御する
ことを特徴とする電子タグ装置。
個体を唯一に識別できる識別子を付与された複数の電子タグ装置と、前記電子タグ装置の信号を無線通信によって受信し読み出しを行う読み取り装置とを有して構成される電子タグシステムにおいて、
前記電子タグ装置の少なくとも１つが、
自律的に、又は読み取り装置から入力される電波に基づくコイルの共振作用あるいは反射作用を利用して信号を送信する送信部と、
前記送信部が信号を送信するタイミングを制御する制御部と、
前記送信部の送信する信号の電力を調整する電力調整部と
を具備し、
前記制御部が、乱数を発生させる機能を具備し、信号を送信する際に、前記乱数の一部又は全部を用いて信号の送信タイミングを時間的に分散させるとともに、前記乱数の一部又は全部を用いて前記送信する信号の電力の調整値を決定し前記電力調整部を制御することによって前記信号の送信する電力を変化させ、
前記読み取り装置が、複数の前記電子タグ装置からの信号を同時に受信し、前記信号同士が一定の受信電力差を有している場合に、受信電力が高い信号を読み出す
ことを特徴とする電子タグシステム。
個体を唯一に識別できる識別子を付与された複数の電子タグ装置と、前記電子タグ装置の信号を無線通信によって受信し読み出しを行う読み取り装置とを有して構成される電子タグシステムにおける多元接続方法であって、
前記電子タグ装置の少なくとも１つが、
自律的に、又は読み取り装置から入力される電波に基づくコイルの共振作用あるいは反射作用を利用して信号を送信する送信部と、
前記送信部が信号を送信するタイミングを制御する制御部と、
前記送信部の送信する信号の電力を調整する電力調整部と
を具備するものであり、
前記制御部が、乱数を発生させる機能を具備するものであり、信号を送信する際に、前記乱数の一部又は全部を用いて信号の送信タイミングを時間的に分散させるとともに、前記乱数の一部又は全部を用いて前記送信する信号の電力の調整値を決定し前記電力調整部を制御することによって前記信号の送信する電力を変化させ、
前記読み取り装置が、複数の前記電子タグ装置からの信号を同時に受信し、前記信号同士が一定の受信電力差を有している場合に、受信電力が高い信号を読み出す
ことを特徴とする多元接続方法。
請求項９記載の多元接続方法において、
前記制御部が自己の電子タグ装置に付与された識別子を乱数発生の際の初期値とする
ことを特徴とする多元接続方法。
請求項９又は１０記載の多元接続方法において、
前記制御部が、前記電力調整部を制御する際に、所定の複数の設定値のいずれかを前記乱数を用いて選択することで前記送信する信号の電力の調整値を決定するものであって、各設定値を選択する確率に重み付けが行われている
ことを特徴とする多元接続方法。
請求項１１記載の多元接続方法において、
信号の衝突の状況に応じて、前記確率の重み付けを行う
ことを特徴とする多元接続方法。
請求項９記載の多元接続方法において、
前記電子タグ装置が自律的な送信を行う能動型電子タグ装置であり、
前記制御部が、予め定められた最大送信電力を最大値として送信電力を制御する
ことを特徴とする多元接続方法。