WO2006011195A1

WO2006011195A1 - Rfidシステムにおいて使用される質問器

Info

Publication number: WO2006011195A1
Application number: PCT/JP2004/010644
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Tanaka
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-02
Also published as: DE602004031054D1; US20070052524A1; EP1772971A1; US8164425B2; JP4323521B2; JPWO2006011195A1; EP1772971B1; EP1772971A4

Abstract

　複数のリーダ／ライタを備えるＲＦＩＤシステムにおいて、通信スループットを低下させることなくリーダ／ライタ間の干渉を低減する。複数のリーダ／ライタ１０は、それぞれ対応するＲＦタグ３０と無線信号を送受信する。リーダ／ライタ１０間で動作状態を通知することにより、各リーダ／ライタ１０は、ＲＦタグ３０との通信のためのチャネルの使用状態を認識する。リーダ／ライタ１０は、選択したチャネルが他のリーダ／ライタにより長時間に渡って占有されるときは、他のチャネルを選択する。選択したチャネルが他のリーダ／ライタにより一時的に使用されているときは、そのチャネルが解放されるのを待つ。

Description

明細書

RFIDシステムにおいて使用される質問器

技術分野

[0001] 本発明は、複数の質問器を備える RFIDシステムに係わり、特に、それら複数の質問器間の干渉による影響を低減する技術に係わる。

背景技術

[0002] 従来より、微小な ICチップに書き込まれている Iひ f青報を非接触で読み取って利用するシステムが実用化されている。この種のシステムは、通常、無線周波数帯の電波を利用して信号を送受信するので、 RFID (Radio Frequency Identification)システムと呼ばれている。

[0003] RFIDシステムは、質問器（Interrogator)および応答器 (Transponder )から構成される。質問器は、応答器としての ICチップにアクセスし、その ICチップに書き込まれている情報 (例えば、 HD情報）を読み取る。また、質問器は、しばしば、その ICチップに情報を書き込む。よって、以下では、質問器のことを「リーダ Zライタ」と呼ぶことにする。また、応答器は、固有の情報が書き込まれた icチップであり、 icタグ、無線 I

Cタグ、 RFIDタグ、電子タグ、無線タグなどの様々な名称で呼ばれている力以下では、「RFタグ」と呼ぶことにする。

[0004] RFIDシステムにお、て、リーダ Zライタは、質問情報を伝送する無線信号 (電波）を RFタグへ送信する。 RFタグは、その質問情報により要求された情報をリーダ Zライタへ返送する。あるいは、 RFタグは、その質問情報とともに送られてきた情報をメモリに書き込む。なお、 RFタグは、通常、リーダ Zライタからの無線信号力電力を生成する機能を備えている。ただし、電池を内蔵する RFタグも知られている。

[0005] 上述のように、 RFIDシステムでは、リーダ Zライタと RFタグとの間で無線信号が送受信される。特に、リーダ Zライタが送信する無線信号を利用して RFタグにおいて電力が生成される形態では、リーダ Zライタ力も送信される無線信号の電力を力なり大きくする必要がある。このため、複数のリーダ Zライタが互いに近接して設けられる RF IDシステムでは、リーダ Zライタ間で干渉が発生し、データの読取り性能が低下してしまうおそれがある。ここで、「リーダ Zライタ間の干渉」とは、複数のリーダ Zライタが同じ周波数を利用する環境下で、あるリーダ Zライタにおいて、自分の質問エリア内の RFタグ力の信号が、他のリーダ Zライタ力送信される信号の影響を受けることをいう。

[0006] この問題を解決する技術として、例えば、特許文献 1には、複数のリーダ Zライタの通信タイミングが互いに重ならな、ように時分割制御を行う方式が記載されて、る。ところが、この方式では、リーダ Zライタ間の干渉を回避することはできるが、複数のリーダ Zライタが同時に通信を行うことができな、ので、システム全体としてスループットが低下してしまう。また、特許文献 1では、リーダ Zライタと RFタグとの間のチャネル力 S1つのみのシステムを想定している。

[0007] また、特許文献 2には、リーダ Zライタが事前に干渉波 (外来ノイズ)を検出し、その結果に応じて通信を制御する構成が記載されている。ただし、この文献には、干渉波の検出方法については詳しい記載がある力干渉波が検出されたときにその影響をどのようにして排除するのかにつ、ての具体的な記載がな!、。

[0008] その他、周波数ホッピング方式を導入することによりリーダ Zライタ間の干渉を回避する方策も考えられる。しかし、周波数ホッピング方式は広い帯域を必要とするので、日本や欧州では適用が困難な場合がある。例えば、欧州では、 RFIDのために割り当てられている帯域は、 0. 25MHz (UHF帯の 869. 4—869. 65MHz)である。また、指向性アンテナを使用する構成や、電波遮蔽を工夫する構成も考えられるが、いずれも低コストィ匕の妨げになってしまう。

特許文献 1 :特開 2003— 283367号公報（段落 0002— 0010、 08)

特許文献 2：特開 2004-48288号公報 (段落 0013、要約）

発明の開示

[0009] 本発明は、複数のリーダ/ライタを備える RFIDシステムにおいて、通信スループットを低下させることなくリーダ Zライタ間の干渉を回避することを目的とする。

本発明の質問器は、 RFタグと無線通信を行うためのチャネルの使用状態を表示する使用状態情報が複数の質問器間で転送される RFIDシステムにおいて使用される。そして、上記 RFIDシステムにおいて使用可能な複数のチャネルの中力も使用すべきチャネルを選択する選択手段と、上記選択手段により選択されたチャネルについての干渉レベルを検出する干渉レベル検出手段と、他の質問器力通知される上記選択手段により選択されたチャネルについての使用状態情報および上記干渉レベル検出手段により検出された干渉レベルに基づ、て、上記選択されたチャネルが使用可能か否かを判断する判断手段と、上記選択されたチャネルが使用可能であつたときにその選択されたチャネルを利用して RFタグと無線通信を行う通信手段と、上記選択されたチャネルが使用可能でな力つたときに上記選択手段に他のチャネルを選択させるチャネル変更手段、を有する。

[0010] この発明によれば、各質問器は、質問器間で転送される使用状態情報により、各チャネルの状態を認識する。そして、各質問器は、 RFタグとの通信のためのチャネルを選択すると、そのチャネルについての干渉レベルだけでなぐ他の質問器から通知されるそのチャネルの使用状態も考慮して、そのチャネルを使用できる力否かを判断する。よって、質問器は、そのチャネルを使用すべき力否かを効率的に判断できる。

[0011] 使用状態情報は、例えば、チャネルが長時間に渡って継続的に占有されることを表示する第 1の通信状態、チャネルが一時的に使用されることを表示する第 2の通信状態、非通信状態を識別するようにしてもよい。この場合、選択手段が選択したチヤネルが第 1の状態であれば、そのチャネルが解放されるまでの待ち時間が長くなると見込まれるので、そのチャネルが解放されるのを待つことなく即座に他のチャネルに切り替える。また、選択手段が選択したチャネルが第 2の状態であれば、そのチャネルが解放されるまでの待ち時間が短いと見込まれるので、そのチャネルが解放されるのを待つ。これにより、チャネルサーチの効率が向上し、通信スループットが改善される

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の実施形態の RFIDシステムの構成図である。

[図 2]リーダ Zライタの構成図である。

[図 3A]運転モード情報の例である。

[図 3B]リーダ Zライタ間で送受信されるパケットの実施例である。

[図 4]状態管理テーブルの実施例である。 [図 5]RFタグの構成図である。

[図 6]リーダ Zライタの動作を示すフローチャートである。

[図 7A]干渉測定処理の詳細フローチャートである。

[図 7B]通信処理の詳細フローチャートである。

[図 8]リーダ Zライタの他の動作例を示すフローチャートである。

[図 9]各リーダ Zライタが図 6のフローチャートの処理を実行した場合の RFIDシステムの動作タイムチャートである。

[図 10]各リーダ Zライタが図 8のフローチャートの処理を実行した場合の RFIDシステムの動作タイムチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 図 1は、本発明の実施形態に係る RFIDシステムの構成図である。実施形態の RFI D (Radio Frequency Identification)システム 1は、複数のリーダ Zライタ 10 (10A、 10 B、 10C)、及びそれら複数のリーダ Zライタ 10を接続する LAN100を備える。また、各リーダ Zライタ 10は、それぞれ、対応する RFタグ 30 (30a—30c、 30d— 30f、 30 g— 30i)との間で無線信号を送受信する。

[0014] リーダ Zライタ 10は、質問器 (Interrogator)であり、 RFタグ 30に対して質問情報を送信し、対応する情報 (例えば、各 RFタグ 30に付与されている HD情報）の返送を要求する。また、リーダ Zライタ 10は、 RFタグ 30に所定の情報を書き込むこともできる。一方、 RFタグ 30は、メモリを備える応答器 (Transponder )であり、リーダ Zライタ 10 力もの質問情報に従ってメモリから対応する情報を取り出して返送する。また、 RFタグ 30は、リーダ/ライタ 10から与えられた情報をメモリに書き込むこともできる。

[0015] RFIDシステム 1は、リーダ/ライタ 10A— 10Cと RFタグ 30a— 30iとの間の無線通信のために、複数のチャネルを提供する。各チャネルには、互いに異なる無線周波数が割り当てられている。そして、各リーダ Zライタ 10は、それぞれ複数のチャネルの中力も任意の空きチャネルの 1つを選択し、そのチャネルを利用して RFタグ 30と通信を行う。ただし、国または地域にもよるが、一般に、 RFIDのために使用可能な周波数帯域は狭い。このため、リーダ Zライタと RFタグとの間の通信のために提供可能なチャネル数は比較的少なくなる。したがって、多数のリーダ/ライタを備える RFIDシステム（すなわち、リーダ Zライタの数がチャネル数よりも多い RFIDシステム）においては、 1つのチャネルを複数のリーダ Zライタで共用する必要がある。以下では、 1つのチャネルを複数のリーダ Zライタで共用する必要がある RFIDシステムを想定する

[0016] 各リーダ Zライタ 10は、 LAN100を利用して、それぞれ自分の動作状態を他のリーダ Zライタに通知する。なお、 LAN100は、有線ネットワークであってもよいし、無線ネットワークであってもよいし、それらが混在していてもよい。また、 LAN100上の通信プロトコルは、特に限定されるものではな、。

[0017] 図 2は、リーダ Zライタ 10の構成図である。リーダ Zライタ 10は、 LAN100に接続されると共に、無線通信回線 (すなわち、チャネル)を介して RFタグ 30との間で信号を送受信する。

[0018] プロセッサ 11は、メモリ 12に格納されているプログラムを実行することにより、 RFタグ 30に送信すべき質問情報 (ある、は、 RFタグ 30に書き込むべき情報）を作成すると共に、 RFタグ 30から受信した情報をメモリ 12に格納する（あるいは、 LAN100を介して不図示のホストコンピュータへ転送する）。また、プロセッサ 11は、 RFIDシステム 1が提供する複数のチャネルの中から、 RFタグ 30との間で信号を送受信するためのチャネルを選択する。さらに、プロセッサ 11は、 LAN 100を介して他のリーダ Zライタおよび不図示のホストコンピュータと情報を送受信する。

[0019] メモリ 12は、不揮発性メモリ領域及び RAM領域を含む。不揮発性メモリ領域には、リーダ Zライタ 10の動作を記述したプログラム等が格納されている。 RAM領域は、プ口セッサ 11の作業領域として使用されると共に、後述する運転モード情報および状態管理テーブルを保持する。

[0020] フィルタ 13は、プロセッサ 11の出力力も不要な成分を除去する。変調器 14は、発振器 15により生成されるクロック信号を利用してフィルタ 13の出力を変調する。増幅器 16は、変調器 14により変調された信号を増幅する。共用器 17は、増幅器 16により増幅された信号をアンテナ 18に導く。そして、この信号は、アンテナ 18を介して RFタグ 30に送信される。ここで、発振器 15は、可変周波数発振器であり、プロセッサ 11により選択されたチャネルに対応する周波数のクロック信号を生成する。よって、リーダ Zライタ 10は、プロセッサ 11が選択したチャネルに割り当てられて!/、る周波数で無線信号を送信することができる。

[0021] 一方、アンテナ 18を介して受信した信号は、共用器 17により増幅器 19に導かれる。増幅器 19は、受信信号を増幅する。直交ミキサ 20は、発振器 15により生成されるクロック信号を利用して、受信信号から対応する信号成分を取り出す。ここで、発振器 15はプロセッサ 11により選択されたチャネルに対応する周波数のクロック信号を生成する。よって、プロセッサ 11が選択したチャネルに対して割り当てられている周波数の信号が直交ミキサ 20により抽出されることになる。直交ミキサ 20の出力は、フィルタ 21を介して復調器 22に送られる。復調器 22は、フィルタ 21の出力を復調して RFタグ 30から受信した情報を再生する。

[0022] なお、プロセッサ 11は、選択したチャネルに対して割り当てられている周波数について受信電波の電力を検出することができる。この場合、例えば、直交ミキサ 20またはフィルタ 21の出力を AZD変換することにより得られるデジタルデータに基づ!/、て受信電波の電力が検出されるようにしてもょ、。

[0023] このように、リーダ Zライタ 10は、 RFIDシステム 1が提供する複数のチャネルの中カゝら選択したチャネルを利用して RFタグ 30との間で無線信号を送受信する。

リーダ Zライタ 10は、様々な用途で使用され得る。例えば、生産ラインのベルトコンベアを流れる商品に付されている RFタグを読み取る用途においては、リーダ Zライタ 10は、そのベルトコンベアが動作している期間継続して RFタグを読み取る必要がある。すなわち、この場合、リーダ Zライタ 10は、 RFタグと無線通信するためのチヤネルを長時間に渡って占有し続ける必要がある。一方、例えば、商品棚に積まれている商品に付されている RFタグを読み取るような用途においては、リーダ Zライタ 10は、 RFタグと無線通信するためのチャネルを一時的に占有するだけでょ、。

[0024] ところで、 RFIDシステム 1では、複数のチャネルが複数のリーダ Zライタ 10により共用される力この実施例では、リーダ Zライタ 10の台数は、 RFIDシステム 1が提供するチャネル数よりも多い。このため、各リーダ/ライタ 10は、 RFタグ 30との間の通信開始時に空きチャネルをサーチする必要がある。

[0025] ところが、あるリーダ Zライタ（要求リーダ Zライタ）が通信を開始するためにあるチヤネルにアクセスしたとき、仮に、そのチャネルが他のリーダ Zライタにより長時間継続的に占有される用途で使用されていたとすると、要求リーダ Zライタは、しばらくの間そのチャネルを取得することができない。すなわち、この場合、要求リーダ Zライタは、そのチャネルが解放されるのを待つことなく即座に他のチャネルにアクセスした方が有利である。一方、要求リーダ Zライタがあるチャネルにアクセスしたとき、仮に、そのチャネルが他のリーダ zライタにより一時的に占有される用途で使用されていたとすると、要求リーダ Zライタは、比較的短時間のうちにそのチャネルを取得することができる。すなわち、この場合、要求リーダ Zライタは、他のチャネルにアクセスしないでそのチャネルが解放されるのを待った方が有利である。このように、あるリーダ zライタが通信を開始するためにあるチャネルにアクセスしたときに、そのチャネルの使用状態がわ力つていれば、チャネルのサーチを効率的に行うことが出来る。そこで、本発明の実施形態の RFIDシステム 1にお!/、ては、リーダ Zライタ 10間でチャネルの使用状態を相互に通知することにより、チャネルサーチの効率ィ匕を図っている。

[0026] 図 3Aは、各リーダ Zライタ 10に設定される運転モード情報の例である。運転モード情報は、永続的運転モードまたは一時的運転モードを表示する。ここで、永続的運転モードは、 RFタグ 30と通信するためのチャネルを長時間に渡って占有し続ける運転モードである。また、一時的運転モードは、 RFタグ 30と通信するためのチャネルを一時的に占有する運転モードである。そして、各リーダ Zライタ 10は、チャネルを使用する際には、この運転モード情報に従って、自装置の動作状態 (すなわち、チヤネルの使用状態）を他のリーダ Zライタに通知する。なお、各リーダ Zライタ 10の運転モードは、それぞれ RFIDシステム 1のユーザにより決定され、それぞれ、例えば、メモリ 12に設定される。また、運転モードは、固定的に設定されるようにしてもよいし、必要に応じて変更できるようにしてもよい。

[0027] 図 3Bは、リーダ Zライタ間で送受信されるパケットの実施例である。なお、このパケットは、 LAN100を介して転送される。

「チャネル番号」は、リーダ Zライタ 10が RFタグ 30との通信のために占有しているチャネルまたは干渉レベル測定のためにアクセスして、るチャネルを識別する。「状態情報」は、「チャネル番号」によって識別されるチャネルの使用状態を表示する。チャネルの使用状態としては、通常ビジー状態、永続的ビジー状態、または測定ビジー状態が表示される。「通常ビジー状態」は、一時的運転モードが設定されているリーダ Zライタ 10が RFタグ 30との通信のためにそのチャネルを占有している状態を表わす。一方、「永続的ビジー状態」は、永続的運転モードが設定されているリーダ Zライタ 10が RFタグ 30との通信のためにそのチャネルを占有している状態を表わす。また、「測定ビジー状態」は、リーダ Zライタ 10がチャネルサーチのためにそのチャネルにアクセスしている状態を表わす。ただし、リーダ Zライタ 10がいずれのチャネルも使用 (または、アクセス)していないときは、「状態情報」として「非通信状態」が設定される。「リーダ Zライタ ID」は、各リーダ Zライタ 10に対して付与されている識別番号を表示する。

[0028] 上記パケットは、各リーダ/ライタ 10から LAN100を介して他のリーダ/ライタへ同報される。これにより、各リーダ Zライタ 10は、それぞれ各チャネルの個々の使用状態を認識できる。

[0029] 図 4は、状態管理テーブルの実施例である。状態管理テーブルは、 RFIDシステム

1が提供する各チャネルの状態を管理するテーブルであり、各リーダ Zライタ 10のメモリ 12上に作成される。また、この状態管理テーブルは、図 3Bに示すパケットにより通知される情報によって更新される。

[0030] 図 4に示す例では、例えば、チャネル 1については「リーダ Zライタ（001)により使用されており、通常ビジー状態である。」を表わす情報が登録されている。また、チヤネル 2については「リーダ Zライタ（005)により使用されており、永続的ビジー状態である。」を表わす情報が登録されている。さらに、チャネル 3については「リーダ Zライタ（009)によりチャネルサーチのためにアクセスされている状態である。」を表わす情報が登録されている。したがって、各リーダ/ライタ 10は、それぞれ RFIDシステム 1 が提供する各チャネルの状態を認識することができる。

[0031] 図 5は、 RFタグ 30の構成図である。 RFタグ 30は、無線通信回線 (すなわち、チヤネル)を介してリーダ Zライタ 10との間で信号を送受信する。

電源回路 31は、整流回路を含み、アンテナ 36を介して受信した電波 (無線信号）を整流して直流電力を生成する。この電力は、復調器 32、論理部 33、メモリ 34、変調器 35に供給される。復調器 32は、リーダ Zライタ 10から送信された無線信号を復調する。論理部 33は、復調された信号を解析し、対応する処理を実行する。例えば、リーダ Zライタ 10から質問情報を受信したときは、メモリ 34に格納されている ID情報を読み出す。なお、論理部 33は、ハードウェア回路で実現されてもよいし、予め記述されたプログラムを実行するソフトウェア回路で実現されてもよい。メモリ 34は、不揮発性メモリであり、各 RFタグに一意に付される情報を保持している。なお、メモリ 3 4は、リーダ Zライタ 10から受信した情報を書き込むこともできる。変調器 35は、メモリ 34から読み出した情報を表す信号を変調する。この変調信号は、アンテナ 36を介してリーダ/ライタ 10へ送信される。

[0032] このように、 RFタグ 30は、リーダ/ライタ 10からの質問に応じて、その RFタグ 30に一意に付されて、る情報を返送する。

次に、リーダ Zライタ 10の動作を説明する。ただし、以下では、 RFタグと無線信号を送受信するためのチャネルを取得する手順を中心に説明する。

[0033] 図 6は、リーダ Zライタ 10の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、リーダ Zライタ 10の電源が投入されることにより開始され、プロセッサ 11により実行される。

[0034] ステップ S1では、 RFIDシステム 1が提供する複数のチャネルの中力も任意のチヤネルを選択する。ステップ S 2では、図 4に示した状態管理テーブルを参照し、ステツプ S 1で選択されたチャネルまたは後述するステップ S 14で選択されたチャネルがチャネルサーチ状態であるか否かを調べる。なお、以下では、ステップ S1または S14で選択されたチャネルのことを「選択チャネル」と呼ぶ。そして、その選択チャネルがチャネルサーチ状態でなければ、ステップ S3に進む。一方、その選択チャネルがチヤネルサーチ状態であれば、他のリーダ Zライタがチャネルサーチのためにそのチヤネルにアクセスしているものと判断し、そのサーチ処理が終了するのを待つ。従って、複数のリーダ/ライタにより同じチャネルについて同時にチャネルサーチ (すなわち、干渉レベル測定）が行われることが回避される。これにより、チャネルの衝突が回避される。すなわち、仮に、複数のリーダ Zライタが同じチャネルについて同時に干渉レベルを測定し、いずれのリーダ Zライタにおいてもその干渉レベルが閾値以下であつたとすると、それら複数のリーダ Zライタは、そのチャネルを利用して同時に通信を開始してしまい、通信エラーが発生してしまうおそれがある。これに対して、ステップ S2 の手順が導入されれば、複数のリーダ Zライタ 10が同一のチャネルを使用して同時に通信を開始してしまうことはないので、通信スループットの低下が回避される。

[0035] ステップ S3— S4では、選択チャネルについて干渉レベルを検出する。そして、干渉レベルが予め決められている閾値を越えていたときは、ステップ S 11に進み、干渉レベルがその閾値以下であれば、ステップ S21に進む。

[0036] 図 7Aは、ステップ S3の干渉測定処理の詳細フローチャートである。ステップ S31では、チャネルサーチを開始する旨を他のリーダ Zライタに通知するためのパケットを作成して送信する。このパケットは、図 3Bにおいて、「チャネル番号」として選択チヤネルを識別する番号を設定し、「状態情報」として「測定ビジー」と設定することにより得られる。ステップ S32では、選択チャネルの周波数についての受信電力を検出する。そして、ステップ S33では、チャネルサーチを終了する旨を他のリーダ Zライタに通知するためのパケットを作成して送信する。このパケットは、図 3Bにおいて、「チヤネル番号」として選択チャネルを識別する番号を設定し、「状態情報」として「非通信状態」を設定することにより得られる。

[0037] ステップ S11— S13の処理は、選択チャネルについての干渉レベルが閾値を越えていたときに実行される。ここで、この干渉レベルが閾値を越えている状態は、選択チャネルが他のリーダ Zライタにより使用されているとき、または RFIDシステム 1と無関係な外的なノイズが存在するときに発生し得る。

[0038] ステップ S11では、図 4に示した状態管理テーブルを参照し、選択チャネルの状態を調べる。そして、その選択チャネル力 ^永続的ビジー状態」または「非通信状態」であれば、ステップ S14に進む。そして、ステップ S14において、 RFIDシステム 1が提供する複数のチャネルの中力も次のチャネルを選択してステップ S2に戻る。すなわち、選択チャネル力 ^永続的ビジー状態」であれば、そのチャネルは他のリーダ Zライタにより長時間継続的に占有されるものと推定されるので、即座に次のチャネルを選択する。また、選択チャネル力 ^非通信状態」であるにもかかわらず干渉レベルが高いときは、 RFIDシステム 1と無関係な外的な要因により干渉が発生しているものと推定される。そして、その外的な要因が取り除かれない限りは、その選択チャネルを使用できない。したがって、この場合も、即座に次のチャネルを選択する。このように、選択チャネルが長時間使用できな、と見込まれるときは、即座に次のチャネルが選択されるので、使用可能なチャネルが取得できるまでに要する時間が短縮される。

[0039] ステップ S 11にお、て選択チャネルが「通常ビジー状態」であれば、選択チャネルは他のリーダ Zライタにより一時的に占有されているに過ぎないものと推定し、ステツプ S 12— S 13の処理を実行する。ステップ S 12— S 13では、選択チャネルが所定時間内に解放されるか否力 (すなわち、ビジー状態が終了する力否か)をモニタする。なお、他のリーダ Zライタがその選択チャネルの使用を終了すると、「状態情報」として「非通信状態」が設定されたパケットが LAN100を介して同報されるので、そのパケットを受信することにより選択チャネルが解放されたことを検出できる。そして、所定時間内にその選択チャネルが解放されると、ステップ S23に進んで RFタグ 30との通信を行う。一方、所定時間内にその選択チャネルが解放されなければ、ステップ S 14 に進んで次のチャネルを選択する。

[0040] 選択チャネルについての干渉レベルが閾値以下であったとき（ステップ S4 : No)はステップ S21の処理が実行される。ステップ S21では、図 4に示した状態管理テープルを参照し、選択チャネルは「ビジー状態 (通常ビジーおよび永続的ビジーを含む)」であるか否かを調べる。そして、その選択チャネルが「ビジー状態」でなければ、選択チャネルが!/、ずれのリーダ Zライタによっても使用されて、な、ものと判断し、ステツプ S23に進んで RFタグ 30との通信を行う。一方、選択チャネルが「ビジー状態」であつたときは、他のリーダ Zライタがその選択チャネルを使用しているものの、干渉レべル自体は低、ので、ステップ S 22にお!/、てそのビジー状態を無視する処理を行う。

[0041] 例えば、図 1に示すリーダ Zライタ 10Aが図 6のフローチャートを実行するものとする。また、リーダ/ライタ 10A、 10Bは互いに近接して設けられている力リーダ/ライタ 10A、 10Cは互いに近接していないものとする。なお、 RFIDシステム 1と無関係な外的なノイズは存在しな!、ものとする。

[0042] この場合、リーダ Zライタ 10Aがあるチャネルを選択してその選択チャネルについてステップ S2以降の処理を実行したときに、リーダ/ライタ 10Bがその選択チャネルを既に使用していたものとすると、ステップ S4において「Yes」と判断され、上述したステツプ S11— S13が実行される。また、リーダ/ライタ 10B、 IOCがいずれもその選択チャネルを使用していなければ、ステップ S4および S21の双方で「No」と判断され、即座に RFタグ 30との通信が開始される。さらに、リーダ Zライタ 10Cがその選択チヤネルを既に使用していたものとすると、ステップ S4において「No」と判断された後、ステツプ S21が実行される。この場合、他のリーダ Zライタ (すなわち、リーダ Zライタ 10 C)がその選択チャネルを既に使用しているものの、リーダ Zライタ 10A、 IOCは互いに近接していないので、リーダ/ライタ 10Aにおいては、リーダ/ライタ 10Cが出力する電波の影響は小さい (ステップ S21 : Yes)。よって、この場合、リーダ Zライタ 10 Aは、他のリーダ Zライタがその選択チャネルを使用していたとしても、それを使用することができる。すなわち、複数のリーダ Zライタが同時に同じチャネルを使用することができ、通信スループットが向上する。

[0043] 図 7Bは、ステップ S23の通信処理の詳細フローチャートである。ステップ S41では、図 3Aに示した運転モード情報を確認する。ステップ S42では、 RFタグ 30との通信を開始する旨を他のリーダ Zライタに通知するためのパケットを作成して送信する。このパケットは、図 3Bにおいて、「チャネル番号」として選択チャネルを識別する番号を設定し、「状態情報」として「一時的運転モード」または「永続的運転モード」を設定することにより得られる。ステップ S43では、 RFタグ 30との間で無線信号を送受信する。ステップ S44では、 RFタグ 30との通信を終了する旨を他のリーダ Zライタに通知するためのパケットを作成して送信する。このパケットは、図 3Bにおいて、「チャネル番号」として選択チャネルを識別する番号を設定し、「状態情報」として「非通信状態」を設定することにより得られる。なお、 RFタグ 30と通信が出来ない場合 (たとえば、 RFタグ 30から応答が返ってこない場合や、通信エラーが発生する場合など）は、その選択チャネルでの通信をあきらめて、ステップ S 14で次のチャネルを選択する。

[0044] ステップ S24— S25は、 RFタグ 30との通信を再開する場合に実行される。すなわち、ステップ S24では、図 4に示した状態管理テーブルを参照し、ステップ S23の通信処理で使用したチャネルと同じチャネルの使用状態を調べる。そして、そのチヤネルが「非通信状態」であれば、ステップ S23に進んで RFタグ 30との通信を再開する。一方、そのチャネルが「永続的ビジー状態」であれば、ステップ S14に進んで次のチャネルを選択する。また、そのチャネルが「通常ビジー状態」であれば、そのチャネルが所定時間内に「非通信状態」に移行するか否力をモニタする。そして、所定時間内にそのチャネルが「非通信状態」に移行すればステップ S23に進んで RFタグ 30との通信を行ヽ、タイムアウトした場合はステップ S 14に進んで次のチャネルを選択する。

[0045] このように、 RFIDシステム 1では、各リーダ Zライタ 10がそれぞれ自律的に図 6に示すフローチャートの処理を実行することにより、複数のリーダ Zライタ 10が RFタグ 3 0との通信のための複数のチャネルを共有する。このとき、各リーダ/ライタ 10はそれぞれ自律的に使用すべきチャネルをサーチする。また、 2以上のリーダ Zライタ 10が並列〖こステップ S23— S25を実行すること〖こより、 1つのチャネルがそれらのリーダ Z ライタ 10により時分割方式で共用されることになる。すなわち、空きチャネルサーチおよびチャネルの時分割制御の双方力各リーダ Zライタによる自律的な動作により実現される。そして、これにより、リーダ Zライタ間の干渉制御を効率的に行うことが可能になる。

[0046] また、 RFIDシステム 1では、各チャネルの使用状態に係わるより詳細な情報がリーダ Zライタ間で通知される。そして、その通知によりあるチャネルがあるリーダ Zライタにより長時間に渡って継続的に占有されると推定されるときは、他のリーダ Zライタは、そのチャネルが解放されることを待たずに他のチャネルにアクセスする。よって、時分割制御にぉ、て無駄な時間が生じることはなぐ効率的なチャネルサーチが実現される。

[0047] なお、上述の実施例では、チャネルの使用状態として「通常ビジー」および「永続的ビジー」を定義した。ここで、「通常ビジー」を通常状態とすると、「永続的ビジー」は優先順位の高いリーダ Zライタにより使用されている状態と考えることができる。そうすると、 RFIDシステム 1は、優先順位の高いリーダ Zライタがそれぞれ 1つのチャネルを占有する一方で、優先順位の低ヽリーダ Zライタ間でチャネルが時分割方式で共用される構成といえる。そして、本発明では、各リーダ Zライタ 10がそれぞれ自律的に動作をすることでこの構成が実現される。このとき、各リーダ Zライタ 10は、選択したチャネルが自分よりも優先順位の高いリーダ zライタにより使用されていた場合には他のチャネルを選択し、選択したチャネルが自分と同じ又は低い優先順位のリーダ

Zライタにより使用されていた場合にはチャネルを切り替えることなくビジー状態が終了するのを待つようにしてもよい。

[0048] また、各リーダ Zライタ 10は、図 4に示す状態管理テーブルを参照することにより各チャネルの使用状態を検出することができる。よって、各リーダ Zライタ 10は、図 6に示すフローチャートのステップ S1にお、て、「非通信状態」となって!/、るチャネルの中力も使用すべきチャネルを選択するようにしてもよい。そして、このような手順を導入すれば、選択したチャネルが使用できずに他のチャネルを選択し直す手間が不要になり、チャネルサーチを効率的に行うことができる。

[0049] しかし、 RFIDシステム 1が提供するチャネル数よりもリーダ Zライタ 10の台数の方が多い場合には、すべてのチャネルがビジー状態になっている可能性がある。また、ステップ S21— S22に関連して説明したように、干渉レベルによっては、 1つのチヤネルを同時に複数のリーダ Zライタ 10が使用することができる。よって、実施形態のシステムでは、ステップ S1において、ビジー状態のチャネルも使用すべきチャネルの候補として選択されるようになって、る。

[0050] ただし、チャネルサーチをより効率的に行うためには、ステップ S1または S14にお V、てチャネルを選択する際、各チャネルの使用状態に応じて優先順位を決めるようにしてもよい。この場合、まず、「非通信状態」のチャネルが存在する場合にはそれらの中からチャネルを選択する。そして、「非通信状態」のチャネルの中から実際に使用すべきチャネルが得られな力つたときは、「通常ビジー状態」のチャネルの中カもチャネルを選択する。さらに、「通常ビジー状態」のチャネルの中からも実際に使用すベきチャネルが得られな力つたときは、「永続的ビジー状態」のチャネルの中力もチヤネルを選択する。

[0051] 図 8は、リーダ Zライタ 10の他の動作例を示すフローチャートである。このフローチヤートの処理は、基本的な流れは図 6に示した処理と同じである。しかし、ステップ S1 1にお、て選択チャネルが「通常ビジー状態」であると判断された後の手順、およびステツプ S23の通信処理が終了した後の手順が異なっている。

[0052] 図 8に示す例では、ステップ SI 1にお、て選択チャネルが「通常ビジー状態」であると判断されると、ステップ S51で計時される所定時間、その選択チャネルについて干渉レベルを繰り返し検出する。そして、その所定時間内に干渉レベルが閾値以下に低下すればステップ S21に進み、そうでない場合はステップ S 14において次のチヤネルを選択する。この手順を導入すれば、チャネルサーチを行っている途中で干渉レベルが低下すると、その選択チャネルを介して RFタグ 30との通信を開始できるので、サーチ時間が短縮される。

[0053] また、図 8に示す例では、ステップ S23の通信処理が終了した後、先に使用したチャネルで RFタグ 30との通信を再開する場合であっても、そのチャネルにつ、て再度干渉レベルを検出する。したがって、最新の干渉レベルに基づいてチャネルを使用できるカゝ否かを判断できる。

[0054] 図 9は、各リーダ Zライタ 10が図 6のフローチャートの処理を実行した場合の RFID システム 1の動作を示すタイムチャートである。ここでは、 RFIDシステム 1は、互いに近接して設けられた 2台のリーダ Zライタ 10A、 10Bを備えているものとする。

[0055] リーダ Zライタ 10Aは、チャネル CH1についての干渉レベルの測定 A1を行う。この期間、チャネル CH1は、測定ビジー状態 A2である。そして、この測定の結果、干渉レベルが閾値以下であることが検出されると、リーダ Zライタ 10Aは、 RFタグ 30と無線信号を送受信する通信処理 A3を行う。この期間、チャネル CH1は、通常ビジー状態 A4である。また、チャネル CH1の使用状態は、他のリーダ Zライタ (すなわち、リーダ Zライタ 10B)に通知される。

[0056] リーダ Zライタ 10Bも、チャネル CH1についての干渉レベルの測定 B1を行う。この期間、チャネル CH1は、測定ビジー状態 B2である。このとき、チャネル CH1はリーダ Zライタ 10Aにより使用されているので、干渉レベルは閾値を越えてしまう。したがつて、リーダ Zライタ 10Bは、 RFタグ 30との通信を開始することができない。ところが、リーダ Zライタ 10Aにより使用されているチャネル CH1は、永続的ビジー状態ではなく、通常ビジー状態である。よって、図 6のステップ S 12— S 13のビジー終了待ちループが実行される。

[0057] リーダ Zライタ 10Aは、時刻 T1において通信処理 A3を終了すると、その旨をリーダ Zライタ 10Bに通知する。そして、リーダ Zライタ 10Bは、その通知によりチャネル C HIが非通信状態に移ったことを検出すると、そのチャネル CH1を使用して RFタグ 3 0との通信処理 B3を行う。これにより、チャネル CH1は、通常ビジー状態 B4になる。また、チャネル CH1の使用状態は、他のリーダ Zライタ (すなわち、リーダ Zライタ 10 A)に通知される。

[0058] 同様に、リーダ Zライタ 10Bは、時刻 T2において通信処理 B3を終了すると、その旨をリーダ Zライタ 10Aに通知する。そして、リーダ Zライタ 10Aは、その通知によりチャネル CH1が非通信状態に移ったことを検出すると、そのチャネル CH1を使用して RFタグ 30との通信処理 A5を行う。これにより、チャネル CH1は、通常ビジー状態 A6になる。

[0059] ここで、通信処理 A5は、予め決められている所定時間を越えて継続するものとする。そうすると、リーダ Zライタ 10Bにおいて図 6のステップ S12— S13のビジー終了待ちループを実行すると、タイムアウトが発生する。そうすると、リーダ Zライタ 10Bは、チャネル CH1の解放待ちを終了する。そして、チャネル CH2について干渉レベルの測定 B5を行い、その後、そのチャネル CH2を使用して通信処理 B7を行う。なお、チャネル CH2は、測定 B5が行われている期間は測定ビジー状態 B6となり、通信処理 B7が行われている期間は通常ビジー状態 B8となる。

[0060] このように、チャネル CH1は、リーダ Zライタ 10A、 10Bにより時分割で共用される力ビジー終了待ちループにおいてタイムアウトが発生するとチャネル CH2が使用される。したがって、資源 (すなわち、リーダ Zライタと RFタグとの間のチャネル)を有効に利用しながら、そのチャネルを取得するための待ち時間を抑えることができる。

[0061] なお、例えば、リーダ Zライタ 10の運転モードとして「永続的運転モード」が設定されているものとすると、リーダ Zライタ 10Aがチャネル CH1を使用して通信処理 A3を行うと、そのチャネル CH1は永続的ビジー状態になる。そうすると、リーダ Zライタ 10 Bは、リーダ Zライタ 10Aによる通信処理 A3の終了を待つことなぐ即座にチャネル CH2にアクセスして干渉測定を実行する。

[0062] 図 10は、各リーダ Zライタ 10が図 8のフローチャートの処理を実行した場合の RFI Dシステム 1の動作を示すタイムチャートである。

リーダ Zライタ 10Aは、図 9に示した例と同様に、チャネル CH1について干渉レべルの測定 Alを行った後、通信処理 A3行う。リーダ Zライタ 10Bも同様に、チャネル C HIについて干渉レベルの測定 B1を行う。このとき、チャネル CH1はリーダ Zライタ 1 OAにより使用されているので、干渉レベルは閾値を越えてしまう。また、チャネル CH 1は、通常ビジー状態 A4である。したがって、図 8のフローチャートのステップ S11において「通常ビジー」と判断されるので、処理はステップ S2に戻る。そして、チャネル CH1が解放されるまで、干渉レベルの測定 (Bl l、 B13)を繰り返し実行する。このとき、チャネル CH1はそれぞれ測定ビジー状態 (B 12、 B14)になる。そして、時刻 T1 においてリーダ Zライタ 10Aの通信処理 A3が終了し、測定 B13においてチャネル C H 1の干渉レベルが閾値以下に低下すると、リーダ Zライタ 1 OBは通信処理 B 15を開始する。これにより、チャネル CH1は、通常ビジー状態 B16になる。

[0063] リーダ Zライタ 10Aは、同様に、チャネル CH1が使用できる状態になるまで、干渉レベルの測定 (Al l、 A13、 A15)を繰返し実行する。このとき、チャネル CH1は、それぞれ測定ビジー状態 (A12、 A14、 A16)になる。そして、時刻 T2においてリーダ Zライタ 10Bの通信処理 B15が終了し、測定 A15においてチャネル CH1の干渉レベルが閾値以下に低下すると、リーダ Zライタ 10Aは通信処理 A17を開始する。これにより、チャネル CH1は、通常ビジー状態 A18になる。

[0064] さらに、リーダ Zライタ 10Bは、 RFタグ 30との通信を再開するために、チャネル CH 1についての干渉レベルの測定 B17、 B19を実行する。このとき、チャネル CH1は、それぞれ測定ビジー状態 B18、 B20になる。ところが、この例では、リーダ Zライタ 10 Aによる通信処理 A17が終了した後、チャネル CH 1の周波数上で外部ノイズが発生している。そうすると、図 8に示すフローチャートのステップ S4で「Yes」と判断され、さらにステップ S11で「非通信状態」と判断される。したがって、この場合、リーダ Zライタ 10Bは、使用すべきチャネルを即座にチャネル CH1からチャネル CH2に切り替える。そして、リーダ Zライタ 10Bは、チャネル CH2について干渉レベルの測定 B21を行い、その後そのチャネル CH2について通信処理 B23を行う。なお、チャネル CH2 は、測定 B21が行われている期間は測定ビジー状態 B22となり、通信処理 B23が行われて、る期間は通常ビジー状態 B24となる。

[0065] このように、この実施例では、チャネルが解放されるのを待っている期間にそのチヤネルの干渉レベルが周期的に繰り返し測定され、その結果に応じてチャネル切替えを行うか否かが判断される。よって、そのチャネルが外的な要因で使用できない状態になった場合には、即座に他のチャネルへの切替えを行うことができる。したがって、チャネルを取得するための待ち時間を抑えることができる。

[0066] また、この実施例においても、他のリーダ Zライタによる通信処理に起因する永続的ビジーを検出すると、その通信処理の終了を待つことなく即座に使用すべきチヤネルを切り替える。

[0067] なお、図 2—図 10を参照しながら説明した実施例では、リーダ Zライタ 10が RFタグ 30と通信を行っている期間におけるチャネルの使用状態として「通常ビジー」および「永続的ビジー」の 2つのみを定義した力本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、 3以上の状態を定義し、その優先順位に応じてチャネルサーチを制御するようにしてちょい。

Claims

請求の範囲

[1] RFタグと無線通信を行うためのチャネルの使用状態を表示する使用状態情報が複数の質問器間で転送される RFIDシステムにおいて使用される質問器であって、上記 RFIDシステムにおいて使用可能な複数のチャネルの中力使用すべきチヤネルを選択する選択手段と、

上記選択手段により選択されたチャネルについての干渉レベルを検出する干渉レベル検出手段と、

他の質問器力通知される上記選択手段により選択されたチャネルについての使用状態情報および上記干渉レベル検出手段により検出された干渉レベルに基づいて、上記選択されたチャネルが使用可能か否かを判断する判断手段と、

上記選択されたチャネルが使用可能であったときに、その選択されたチャネルを利用して RFタグと無線通信を行う通信手段と、

上記選択されたチャネルが使用可能でな力つたときに、上記選択手段に他のチヤネルを選択させるチャネル変更手段、

を有する質問器。

[2] 請求項 1に記載の質問器であって、

上記使用状態情報は、第 1の通信状態、その第 1の通信状態よりも優先順位の低い第 2の通信状態、非通信状態を識別する。

[3] 請求項 1に記載の質問器であって、

上記使用状態情報は、チャネルが長時間に渡って継続的に占有されることを表示する第 1の通信状態、チャネルが一時的に使用されることを表示する第 2の通信状態、非通信状態を識別する。

[4] 請求項 2または 3に記載の質問器であって、

上記判断手段は、上記選択手段により選択されたチャネルの干渉レベルが所定値を超えており、且つ上記選択手段により選択されたチャネルが上記第 1の通信状態であったときは、その選択されたチャネルが使用不可であると判断する。

[5] 請求項 2または 3に記載の質問器であって、

上記判断手段は、上記選択手段により選択されたチャネルの干渉レベルが所定値を超えており、且つ上記選択手段により選択されたチャネルが非通信状態であつたときは、その選択されたチャネルが使用不可であると判断する。

[6] 請求項 2または 3に記載の質問器であって、

上記選択手段により選択されたチャネルの干渉レベルが所定値を超えており、且つ上記選択手段により選択されたチャネルが上記第 2の通信状態であったときに、その選択されたチャネルが所定時間内に非通信状態に移行する力否かをモニタするモニタ手段、をさらに有し、

上記判断手段は、その選択されたチャネルが上記所定時間内に非通信状態に移行すればその選択されたチャネルが使用可能であると判断し、その選択されたチヤネルが上記所定時間内に非通信状態に移行しなければその選択されたチャネルが使用不可であると判断する。

[7] 請求項 2または 3に記載の質問器であって、

上記判断手段は、上記選択手段により選択されたチャネルの干渉レベルが所定値以下であったときは、そのチャネルの使用状態にかかわらず、その選択されたチヤネルが使用可能であると判断する。

[8] 請求項 2または 3に記載の質問器であって、

上記干渉レベル検出手段は、上記選択手段により選択されたチャネルの干渉レべルが所定値を超えており、且つ上記選択手段により選択されたチャネルが上記第 2 の通信状態であったときに、その選択されたチャネルにつ、ての干渉レベルが所定時間内に上記所定値以下に低下する力否かをモニタし、

上記判断手段は、その選択されたチャネルにつ、ての干渉レベルが上記所定時間内に上記閾値以下に低下すればその選択されたチャネルが使用可能であると判断し、その選択されたチャネルについての干渉レベルが上記所定時間内に上記閾値以下に低下しなければその選択されたチャネルが使用不可であると判断する。

[9] 請求項 1に記載の質問器であって、

上記使用状態情報は、チャネルサーチのために質問器によりアクセスされる測定状態または非通信状態を識別する。

[10] 複数の質問器を備える RFIDシステムにおいて使用される質問器であって、上記 RFIDシステムにお!/、て RFタグと通信を行うための複数のチャネルの中力も使用すべきチャネルを選択する選択手段と、

上記選択されたチャネルが他の質問器により長時間に渡って継続的に占有されると見込まれるときに、上記選択手段に他のチャネルを選択させるチャネル変更手段と上記選択されたチャネルが他の質問器により一時的に使用されていると見込まれるときに、その選択されたチャネルを上記他の質問器と時分割で共用しながら RFタグと無線通信を行う通信手段、

を有する質問器。

複数のチャネルを利用して RFタグと無線通信を行う複数の質問器を備える RFID システムであって、

上記複数の質問器を接続するネットワークと、

各質問器の動作状態を表わす動作状態情報を上記ネットワークを介して相互に通知する通知手段を有し、

各質問器は、それぞれ、

複数のチャネルの中から使用すべきチャネルを選択する選択手段と、

上記選択手段により選択されたチャネルの干渉レベルを検出する干渉レベル検出手段と、

他の質問器力通知される他の質問器の動作状態および上記干渉レベル検出手段により検出された干渉レベルに基づ、て、上記選択されたチャネルを使用できるか否かを判断する判断手段と、

上記選択されたチャネルが使用可能でな力つたときに、上記選択手段に他のチヤネルを選択させるチャネル変更手段、を有する

ことを特徴とする RFIDシステム。