WO2006082612A1 - Ｒｆｉｄキャリアセンス方法及び，これを用いるｒｆｉｄシステム - Google Patents

Ｒｆｉｄキャリアセンス方法及び，これを用いるｒｆｉｄシステム Download PDF

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channel
antenna
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Yoshinori Tanaka
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Fujitsu Limited
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    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
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    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity

Definitions

  • the present invention relates to a radio frequency identification (RFID) carrier sensing method, an RFID reader / writer using the method, and an RFID system.
  • RFID radio frequency identification
  • Non-Patent Document 1 suggests the use of an RFID system using the 865 MHz-868 MHz band with power up to 2 W!
  • Fig. 1 is a diagram for explaining an example of a powerful state.
  • the signal transmitted by each reader / writer # 1 (# 2) becomes interference 3 with the other reader / writer # 2 (# 1), and reception by reader / writer # 1, # 2
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method using powerful carrier sense, and is a flow of reading tag information in each reader / writer in FIG.
  • each reader / writer # 1, # 2 is composed of a reader / writer body la and an antenna lb.
  • an initial channel (frequency band) is set in the reader / writer main unit la (step S1), and the level of the carrier received by the antenna lb in the set initial channel is determined by interference. Determine as a signal (step S2). If the level of the interference signal is greater than or equal to the threshold (step S3, N), the channel cannot be used, and the interference level in other channels is taken as the measurement target. That is, it is determined whether all channels have already been measured. If there are channels that have not been measured (step S4, N), the channels are switched sequentially (step S5), and the same interference level measurement (step S2) is performed. Return to).
  • step S6 If all channels have already been measured (step S4, Y), the waiting time is set randomly (step S6), and the initial channel setting (step) is performed again after the set waiting time has elapsed. Return to S1) and repeat the above process.
  • step S2 if the interference level is below the threshold (step S3, Y), a channel having the interference level below the threshold is determined (step S7), and the command signal is Send (step S8).
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a command signal radiated from the antenna lb of the reader / writer 2) and a response signal of the tag 2a (2b) force.
  • readers / writers # 1, # 2 transmit an unmodulated continuous wave CW and modulate this unmodulated continuous wave CW with a command signal. For example, transmission is performed with a fixed right-handed circularly polarized wave.
  • the tags 2a and 2b receive the command signals from the corresponding reader / writers # 1 and # 2, the tag 2a uses the characteristic information including the identification information (ID) of the article attached to the tag as the tag information.
  • ID the identification information
  • Continue Response by modulating carrier wave CW step S9: See Fig. 3 (B)).
  • the reader / writers # 1 and # 2 receive this response signal and terminate the communication (step S10).
  • Non-patent literature l Draft ETSI EN 302 208-1V1.1.1 (2003-12)
  • carrier sensing is performed to search for a frequency channel that is not used by other readers / writers, and if there is an empty channel, the former is used.
  • This method has a problem that the waiting time becomes longer when the number of readers / writers is large.
  • the latter method of centralized control by the control device is not effective when the number of readers and writers increases. There is a problem that the allocated communication time is shortened.
  • an object of the present invention is to increase the transmission timing waiting time of each reader / writer or to allocate the communication time even when a plurality of reader / writers exist in the RFID system.
  • the purpose is to reduce the effect of mutual interference that occurs when multiple reader / writers are close to each other.
  • a reader / writer main unit and a polarization-switchable antenna are provided, a reader / writer for transmitting a continuous carrier wave, and the continuous carrier wave as tag information.
  • a tag that modulates and returns a response signal to the reader / writer, and the reader / writer main unit determines a level of the received interference signal and sets the level of the interference signal to a threshold value or less.
  • a polarization direction is determined, and a response signal from the tag is received in the determined channel and polarization direction.
  • the polarization-switchable antenna is capable of switching between right-hand circular polarization and left-hand circular polarization.
  • the reader / writer main unit detects a channel in which the level of the received interference signal is below a threshold value in either the right-handed circularly polarized wave or the left-handed circularly polarized wave.
  • the polarization-switchable antenna is capable of switching between horizontal polarization and vertical polarization.
  • the main body of the writer detects a channel whose received interference signal level is below a threshold value in either the horizontal polarization or the vertical polarization.
  • a reader / writer main unit and a reader / writer that has a plurality of antennas each having a unique polarization and that transmits a continuous carrier wave
  • a tag that modulates a continuous carrier wave with tag information and returns a response signal to the reader / writer
  • the reader / writer main body is received by each of the plurality of antennas for each of the plurality of channels.
  • the level of the interference signal An empty channel and an antenna whose level of the interference signal is less than a threshold are determined, and the response signal of the tag power is received by the determined antenna on the determined channel.
  • the channel is divided into a plurality of divided frequency bands. It is characterized by being.
  • An RFID system that achieves the above-described object is, as a sixth aspect, according to any one of the first to fourth aspects, wherein the tag is connected in parallel to a notch antenna and the patch antenna, and the inductance component
  • An RFID system comprising an LSI having an interface unit having a resonant capacitance component.
  • a carrier sensing method in an RFID system that achieves the above-mentioned problems is, as its first mode, a reader / writer having a reader / writer main body and a polarization-switchable antenna, and transmitting a continuous carrier wave.
  • RFID that modulates the continuous carrier wave with tag information and returns a response signal to the reader / writer
  • the reader / writer measures the interference signal level sequentially on a specific channel for all switchable polarizations of the antenna, and when the measured interference signal level is equal to or higher than a threshold, the specific channel To the other channel and measure the interference signal level,
  • the measured interference signal level does not exceed the threshold value! / ⁇ channel and polarization direction are determined, and the determined channel and antenna polarization direction is returned from the tag.
  • Modulated with the tag information In an R FID system, characterized in that it is configured to receive a continuous carrier signal.
  • the reader / writer main unit has a plurality of antennas each having a different polarization direction, and a continuous carrier wave is detected.
  • a carrier sense method in an RFID system that performs a reader / writer to send and a tag that modulates the continuous carrier wave with tag information and returns a response signal to the reader / writer.
  • Antenna antenna For each polarization, the interference signal level is measured sequentially on a specific channel. When the measured interference signal level is equal to or higher than a threshold, the specific channel is switched to another channel and the interference signal level is measured. Measure the signal level and the measured interference signal level does not exceed the threshold value! /, Determine the antenna set in the channel and polarization direction, and set the determined channel and antenna to receive the continuous carrier wave modulated by the tag information returned from the tag. It is characterized by.
  • the first aspect of the reader / writer that achieves the above-described problem is an RFID that has a reader / writer main body and a polarization-switchable antenna, and transmits an I-subcarrier toward a tag.
  • a reader / writer in the system that determines a level of a received interference signal, determines a channel that makes the level of the interference signal equal to or less than a threshold, and a polarization direction of the antenna; A response signal generated by modulating the continuous carrier wave with tag information in the polarization direction and returning from the tag is received.
  • a second aspect of the reader / writer that achieves the above-described problem is that the reader / writer main unit and each of the reader / writer in the RFID system that has a plurality of inherently polarized antennas and sends a continuous carrier wave toward the tag
  • the reader / writer main body unit determines a level of an interference signal received by each of the plurality of antennas for each of the plurality of channels, and the level of the determined interference signal is equal to or less than a threshold value.
  • Vacant channels and antennas are determined, and a response signal generated by modulating the continuation carrier with tag information is received by the determined antenna using the determined channel, and a response signal returned from the tag is received.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a state when a plurality of readers / writers are operated in close proximity as an RFID system.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method of detecting an empty channel by carrier sense.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a command signal radiated from an antenna lb of reader / writer # 1 (# 2) and a response signal of tag 2a (2b) force.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the features of the present invention when a plurality of readers / writers # 1, # 2 are operated in close proximity as an RFID system.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram of a configuration example of a reader / writer to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of a configuration example of another reader / writer.
  • FIG. 7 is a conceptual block diagram of an embodiment of tag 2a (2b).
  • FIG. 8 is an operation flow of an embodiment according to the present invention based on the configuration of a reader / writer and a tag.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a command signal radiated from the antenna lb of the reader / writer # 1 (# 2) and a response signal of the tag 2a (2b) force.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the channel Chi-Ch 4 and the polarization direction 1 n determined by the embodiment flow of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a diagram showing an embodiment using a plurality of antennas each having a specific polarization direction set.
  • Fig. 4 shows a case where a plurality of readers / writers # 1 and # 2 are operated close to each other as an RFID system.
  • a characteristic of the present invention is that during carrier sense. , It has a function 4 that controls the polarization direction of the antenna lb of the reader / writer.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram of a configuration example of reader / writers # 1 and # 2 to which the present invention is applied.
  • the antenna lb includes an antenna element 10 and a polarization direction control unit 20.
  • the polarization direction control unit 20 shown in FIG. 5 has a function of switching the polarization direction of the antenna element 10 between right-hand circular polarization and left-hand circular polarization.
  • the antenna element 10 also has two dipole antenna forces orthogonal to each other.
  • the horizontal dipole antenna is connected to the switch 15, and the vertical dipole antenna is connected to the switch 16.
  • the reader / writer main unit la sends the transmission signal TXSIG to the transmission / reception switching switch 14 of the polarization direction control unit 20 and inputs the reception signal TRSIG from the transmission / reception switching switch 14. In addition, the reader / writer main unit la sends a polarization switching signal PWSW to the switch control unit 11 of the polarization direction control unit 20.
  • Each of the two hybrid circuits 12, 13 receives the transmission signal TXSIG and outputs a signal shifted in phase by 0 ° and 90 °.
  • Switch control unit 11 controls switching switches 14, 15, and 16 according to the polarization switching signal PWSW from reader / writer main unit la.
  • the switch control unit 11 when the polarization switching signal PW SW specifying right-handed circularly polarized wave is sent from the reader / writer main unit la to the switch control unit 11, the switch control unit 11 is connected to the output terminal ol, switch of the switch 14. Supply switch switching signal to switches 14, 15, 16 so that input terminal II to 15, 16 is valid.
  • a phase shift signal of 0 ° from switch 15 is supplied to the horizontal dipole antenna element of antenna 10, and a phase shift signal of 90 ° from switch 16 is supplied to the vertical direction of antenna 10.
  • a phase shift signal of 90 ° from switch 16 is supplied to the vertical direction of antenna 10.
  • a 90 ° phase-shifted signal from switch 15 is supplied to the horizontal dipole antenna element of antenna 10 and a 0 ° phase-shifted signal is supplied from switch 16 to the vertical dipole antenna element of antenna 10, Left-handed circular polarization.
  • Fig. 6 is a conceptual diagram of another configuration example of the reader / writer, which has a function of switching and controlling the polarization direction of the antenna 10 between horizontal polarization and vertical polarization.
  • the antenna lb includes an antenna element 10 and a polarization direction control unit 20 as in the embodiment of FIG.
  • the reader / writer main unit la sends the transmission signal TXSIG to the transmission / reception switching switch 14 of the polarization direction control unit 20, and inputs the reception signal TRSIG from the 14 transmission / reception switching switches. Further, the reader / writer main unit la sends a horizontal and vertical polarization direction switching signal PWSW to the switch control unit 11 of the polarization direction control unit 20.
  • the polarization direction of the antenna 10 is controlled to be switched to horizontal polarization or vertical polarization based on the polarization switching signal P WSW from the reader / writer main unit la. It is possible to configure more easily than the configuration shown in Fig. 5.
  • FIG. 7 is an example conceptual block diagram of the tag 2a (2b). It consists of an antenna 30 and an LSI chip 31.
  • the antenna unit 30 is composed of a patch antenna as an example, and has an inductance L as an equivalent circuit.
  • LSI LSI
  • Chip 31 has a capacitance component C at the interface!
  • the antenna unit 30 and the interface unit of the LSI chip 31 are connected in parallel. Therefore, if the inductance L of the antenna unit 30 and the interface component capacitance component C are in a resonance relationship, the continuous wave CW that is also sent by the reader / writer force is received, and the control unit CONT of the LSI chip 31 at the maximum power is received. Can be supplied to the side. [0045]
  • the control unit CONT of the LSI chip 31 uses the supplied power to modulate the continuous wave CW with the characteristic information including the identification information of the article attached to the stored tag and fix it from the antenna unit 30. It can be emitted to the reader / writer in the polarization direction (for example, horizontal polarization).
  • the reader / writer main unit la performs initial channel (frequency band) setting (step S1) and initial antenna polarization setting (step S11).
  • initial antenna polarization is right-handed circular polarization, as described above, in the embodiment shown in FIG. 5, the switch control unit 11 enables the output terminal ol of the switch 14, and the no. Enable the 0 ° phase-shifted output terminal of 12 and the input terminal II of switch 15. At the same time, the 90 ° phase-shifted output terminal of node No. 12 and the input terminal II of switch 16 are made valid.
  • the level of the carrier received by the antenna 10 is determined as an interference signal (step S2). If the level of the interference signal is above the threshold (step S3, N), the channel cannot be used! /.
  • step S12 the polarization direction (in this case, the left-handed circular polarization direction) is determined (step S12), and the antenna polarization is changed to the left-handed circular polarization.
  • step S13 the processing after the interference level measurement (step S2) is continued again in the switched polarization direction.
  • step S3, N if the level of the interference signal is equal to or higher than the threshold (step S3, N), the interference level in other channels is set as the measurement target. In other words, it is determined whether all channels have already been measured. If there are channels that have not been measured (step S4, N), the channels are switched sequentially (step S5), and the same interference level measurement ( Return to step S2).
  • step S4 If all channels have already been measured (step S4, Y), the waiting time is set randomly (step S6), and the initial channel setting (step) is performed again after the set waiting time has elapsed. Return to S1) and repeat the above process.
  • step S2 if the interference level is less than or equal to the threshold (step S3, Y), the used channel and antenna bias that are less than the threshold are used.
  • the wave direction is determined (step S7), and a command signal is transmitted (step S8).
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the command signal radiated from the antenna lb of the reader / writer 2) and the response signal of the tag 2a (2b) force.
  • readers # 1 and # 2 use the determined use channel and antenna polarization direction, for example, right-handed circularly polarized wave, and use continuous wave CW as the command.
  • the tags 2a and 2b receive the above command signals from the corresponding readers / writers # 1 and # 2, as shown in FIG. Similarly, the identification information is used as tag information, and the continuous wave CW is modulated by a frame signal having a preamble Pre and a check signal CRC before and after it, and reflected to the corresponding reader / writer # 1, # 2 side.
  • Reader / writers # 1 and # 2 receive this response signal and terminate communication (step S 10).
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the channel Chi-Ch 4 and the polarization direction 1 n determined by the embodiment flow of FIG. In Fig. 10, in the white band, the interference signal level is below the threshold, and the corresponding channel (frequency band) and polarization can be used in the reader / writer.
  • the reader / writer has one antenna lb and switches the polarization direction of the antenna.
  • the application of the present invention is limited to such a configuration. Absent. That is, as shown in Fig. 11, a plurality of antennas 101b-lOnb, each having a specific polarization direction, are connected to the reader / writer main unit la, and the polarization to be set by the reader / writer main unit la is supported. It is also possible to configure so that the specific antenna is selectively controlled to be effective.
  • each of the plurality of antennas 101b-onb is configured such that the polarization direction can be variably controlled as shown in FIG. 5 or FIG. 6, the degree of freedom is reduced with fewer antennas. Thus, searching for a communicable channel can be facilitated.
  • a usable channel can be used in a fixed polarization.
  • a state where the interference signal level is equal to or less than the threshold value is searched for by a combination of the channel and the polarization direction.

Abstract

　空きチャネルが検出される確率が高くなると共に、リーダ・ライタ間の干渉の影響を低減することが可能とするＲＦＩＤシステムは，リーダ・ライタ本体部と偏波切換え可能のアンテナを有し，継続搬送波を送出するリーダ・ライタと，前記継続搬送波をタグ情報で変調して前記リーダ・ライタに応答信号を返送するタグとを有し，前記リーダ・ライタ本体部は，受信される干渉信号のレベルを判定して前記干渉信号のレベルを閾値以下とするチャネル及び偏波方向を決定し，前記決定されたチャネル及び偏波方向で，前記タグからの応答信号を受信する。

Description

明 細 書
RFIDキャリアセンス方法及び，これを用いる RFIDシステム
技術分野
[0001] 本発明は，無線周波数 ID (RFID: Rdio Frequency Identification)キャリアセ ンス方法及び，これを用 ヽる RFIDリーダ ·ライタと RFIDシステムに関する。
背景技術
[0002] 近年，タグに記録された Iひ f青報の読み取りに，タグとの電磁結合を利用して読み取 りを行うシステム，あるいはタグ情報を，無線周波数を用いて読み取りを行う RFIDシ ステムが開発運用されている。
[0003] 後者の無線周波数を用いて読み取りを行う RFIDシステムについて，一例としてョ ~"口ッノヽ標準力 £TSI(European Telecommunications standards institute)により されている（非特許文献 1)。力かる非特許文献 1では，最大 2Wまでの電力で 865M Hz— 868MHz帯を用いる RFIDシステムの使用が提示されて!、る。
[0004] ここで， RFIDシステムとして，複数のリーダ'ライタが近接して運用される場合があ る。図 1は，力かる状態例を説明する図である。
[0005] 図 1において，それぞれのリーダ'ライタ # 1 ( # 2)が送信する信号が、他のリーダ' ライタ # 2 ( # 1)に対する干渉 3となり、リーダ ·ライタ # 1, # 2の受信性能が劣化する という問題がある。力かる問題に対処すべく，干渉 3による影響を低減するために送 信を行う前にキャリアセンスを行って、他のリーダ'ライタ # 2 ( # 1)に使用されていな い周波数チャネルをサーチする。そして，空きチャネルがあればこれを使用し、無け れば空きチャネルが見つ力るまで待つという方法が採用されている。
[0006] すなわち，図 2は，力かるキャリアセンスによる方法を説明する図であり，図 1におけ る個々のリーダ ·ライタにおけるタグ情報の読み取り動作フローである。
[0007] 図 2に従うと，それぞれのリーダ'ライタ # 1, # 2は，リーダ ·ライタ本体部 laと，アン テナ lbから構成されている。
[0008] 先ず，リーダ ·ライタ本体部 laで初期チャネル (周波数帯域)を設定し (ステップ S 1) ,設定した初期チャネルにおけるアンテナ lbで受信されるキャリアのレベルを，干渉 信号として側定する (ステップ S 2)。干渉信号のレベルが，閾値以上であれば (ステツ プ S3, N) ,当該チャネルは使用できないので，他のチャネルにおける干渉レベルを 測定対象とする。すなわち，既に全チャネルの測定が行われたかを判断し，測定が 行われていないチャネルがあれば (ステップ S4, N) ,順次チャネルを切換え (ステツ プ S5) ,同様の干渉レベル測定 (ステップ S2)に戻る。
[0009] 既に全チャネルの測定が行われて 、る場合 (ステップ S4, Y)は，ランダムに待ち時 間を設定し (ステップ S6) ,設定された待ち時間経過後に再び初期チャネル設定 (ス テツプ S1)に戻り，上記処理を繰り返す。
[0010] さらに，上記干渉レベル測定 (ステップ S2)において，干渉レベルが閾値以下であ れば (ステップ S3, Y) ,干渉レベルが閾値以下であるチャネルを決定し (ステップ S7 ) ,コマンド信号を送信する (ステップ S8)。
[0011] 図 3は，リーダ'ライタ 2)のアンテナ lbから放射されるコマンド信号とタグ 2a ( 2b)力もの応答信号を説明する図である。図 3 (A)に示すように，リーダ'ライタ # 1, # 2は，無変調の継続波 CWを送信し，この無変調の継続波 CWをコマンド信号によ り変調して例えば，アンテナ lbにより，例えば，固定した右旋円偏波により送信する。
[0012] タグ 2a, 2bは，対応するリーダ ·ライタ # 1, # 2からのコマンド信号を受信すると，タ グの付属する物品の識別情報 (ID)を含む特性情報をタグ情報として無変調の継続 搬送波 CWを変調して応答する (ステップ S9 :図 3 (B)参照)。リーダ'ライタ # 1, # 2 は，この応答信号を受信し，通信を終了する (ステップ S10)。
[0013] また，別の方法として、制御装置が複数のリーダ'ライタ # 1, # 2を集中制御し、そ れぞれのリーダ'ライタの送信タイミングを制御する方法などが用いられている。
非特許文献 l : Draft ETSI EN 302 208- 1V1.1.1(2003- 12)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 上記のように，キャリアセンスを行って、他のリーダ ·ライタに使用されていない周波 数チャネルをサーチし、空きチャネルがあればこれを使用するという図 2のフローに従 う，前者の方式は，リーダ ·ライタ数が多いと待ち時間が長くなるという問題がある。ま た，制御装置により集中制御するという後者の方法はリーダ，ライタ数が多くなると、割 り当てられる通信時間が短くなるという問題がある。
[0015] したがって，本発明の目的は， RFIDシステムにおいて、複数のリーダ'ライタが存 在する場合であっても，それぞれのリーダ'ライタの送信タイミング待ち時間が多くな る，あるいは割り当てられる通信時間が短くなるという問題をなくし，且つ複数のリー ダ 'ライタが近接する場合に発生するお互いの干渉の影響を低減することを目的とす る。
課題を解決するための手段
[0016] 上記課題を達成する RFIDシステムは，第 1の態様として，リーダ'ライタ本体部と偏 波切換え可能のアンテナを有し，継続搬送波を送出するリーダ イタと，前記継続 搬送波をタグ情報で変調して前記リーダ ·ライタに応答信号を返送するタグとを有し， 前記リーダ'ライタ本体部は，受信される干渉信号のレベルを判定して前記干渉信号 のレベルを閾値以下とするチャネル及び偏波方向を決定し，前記決定されたチヤネ ル及び偏波方向で，前記タグからの応答信号を受信することを特徴とする。
[0017] 上記課題を達成する RFIDシステムは，第 2の態様として，その第 1の態様において ,前記偏波切換え可能のアンテナは，右旋円偏波と左旋円偏波との切換えが可能で あり，前記リーダ ·ライタ本体部は，前記右旋円偏波と左旋円偏波のいずれかにおい て，受信される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とする
[0018] 上記課題を達成する RFIDシステムは，第 3の態様として，その第 1の態様において ,前記偏波切換え可能のアンテナは，水平偏波と垂直偏波との切換えが可能であり 前記リーダ ·ライタ本体部は，前記水平偏波と垂直偏波のいずれかにおいて，受信 される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とする。
[0019] 上記課題を達成する RFIDシステムは，第 4の態様として，リーダ'ライタ本体部とそ れぞれ固有の偏波のアンテナを複数有し，継続搬送波を送出するリーダ ·ライタと， 前記継続搬送波をタグ情報で変調して前記リーダ ·ライタに応答信号を返送するタグ とを有し，前記リーダ'ライタ本体部は，前記複数のチャネルのそれぞれについて前 記複数のアンテナのそれぞれで受信される干渉信号のレベルを判定し，前記判定さ れた干渉信号のレベルを閾値以下とする空きチャネル及びアンテナを決定し，前記 決定されたチャネルで，決定されたアンテナにより前記タグ力 の応答信号を受信す ることを特徴とする。
[0020] 上記課題を達成する RFIDシステムは，第 5の態様として，その第 1乃至 4の態様の いずれか〖こおいて，前記チャネルは，複数に分割された周波数帯のそれぞれの帯 域であることを特徴とする。
[0021] 上記課題を達成する RFIDシステムは，第 6の態様として，その第 1乃至 4の態様の いずれかにおいて，前記タグは，ノツチアンテナと，前記パッチアンテナに並列接続 され，前記インダクタンス成分と共振するキャパシタンス成分を有するインタフェース 部を有する LSIで構成されていることを特徴とする RFIDシステム。
[0022] 上記課題を達成する RFIDシステムにおけるキャリアセンス方法は，その第 1の態 様として，リーダ ·ライタ本体部と偏波切換え可能のアンテナを有し，継続搬送波を送 出するリーダ'ライタと，前記継続搬送波をタグ情報で変調して前記リーダ'ライタに応 答信号を返送するタグとをする RFID
システムにおけるキャリアセンス方法であって，
前記リーダ'ライタにおいて，前記アンテナの，切換え可能の全ての偏波について， 特定のチャネルで順次に前記干渉信号レベルを測定し，前記測定される干渉信号 レベルが閾値以上の時，前記特定のチャネルを他のチャネルに切換えて前記干渉 信号レベルを測定し，
前記測定された干渉信号レベルが，閾値を超えな!/ヽチャネル及び偏波方向を決定 し，前記決定されたチャネル及びアンテナの偏波方向で，前記タグから返送される， 前記タグ情報で変調された継続搬送波を受信するように設定することを特徴とする R FIDシステムにおける。
[0023] 上記課題を達成する RFIDシステムにおけるキャリアセンス方法は，その第 2の態 様として，リーダ ·ライタ本体部とそれぞれ異なる偏波方向が設定された複数のアンテ ナを有し，継続搬送波を送出するリーダ'ライタと，前記継続搬送波をタグ情報で変 調して前記リーダ ·ライタに応答信号を返送するタグとをする RFIDシステムにおける キャリアセンス方法であって， 前記リーダ'ライタにおいて，前記複数のアンテナのそ れぞれの偏波について，特定のチャネルで順次に前記干渉信号レベルを測定し，前 記測定される干渉信号レベルが閾値以上の時，前記特定のチャネルを他のチヤネ ルに切換えて前記干渉信号レベルを測定し，前記測定された干渉信号レベルが，閾 値を超えな！/、チャネル及び偏波方向に設定されたアンテナを決定し，前記決定され たチャネル及びアンテナで，前記タグから返送される，前記タグ情報で変調された継 続搬送波を受信するように設定することを特徴とする。
[0024] 上記課題を達成するリーダ'ライタの第 1の態様は，リーダ'ライタ本体部と偏波切換 え可能のアンテナを有し， «I続搬送波をタグに向けて送出する RFID
システムにおけるリーダ'ライタであって，受信される干渉信号のレベルを判定して前 記干渉信号のレベルを閾値以下とするチャネル及び前記アンテナの偏波方向を決 定し，前記決定されたチャネル及び偏波方向で，前記継続搬送波をタグ情報で変調 して生成され，前記タグから返送される応答信号を受信することを特徴とする。
[0025] 上記課題を達成するリーダ'ライタの第 2の態様は，リーダ'ライタ本体部とそれぞれ 固有の偏波のアンテナを複数有し，継続搬送波をタグに向けて送出する RFID システムにおけるリーダ ·ライタであって，前記リーダ'ライタ本体部は，前記複数のチ ャネルのそれぞれについて前記複数のアンテナのそれぞれで受信される干渉信号 のレベルを判定し，前記判定された干渉信号のレベルを閾値以下とする空きチヤネ ル及びアンテナを決定し，前記決定されたチャネルで，決定されたアンテナにより， 前記継続搬送波をタグ情報で変調して生成され，前記タグから返送される応答信号 を受信することを特徴とする。
[0026] 本発明の特徴は，以下に図面に従い説明される発明を実施するための最良の形 態から更に明らかになる。
発明の効果
[0027] 本発明により，空きチャネルが検出される確率が高くなると共に、リーダ'ライタ間の 干渉の影響を低減することが可能となる。 図面の簡単な説明
[0028] [図 1]RFIDシステムとして，複数のリーダ'ライタが近接して運用される場合の状態例 を説明する図である。 [図 2]キャリアセンスによる空きチャネル検出の方法を説明する図である。
[図 3]リーダ ·ライタ # 1 ( # 2)のアンテナ lbから放射されるコマンド信号とタグ 2a (2b) 力 の応答信号を説明する図である。
[図 4]RFIDシステムとして，複数のリーダ'ライタ # 1, # 2が近接して運用される場合 における本発明の特徴を説明する図である。
[図 5]本発明が適用されるリーダ ·ライタの一構成例概念図である。
[図 6]別のリーダ'ライタの構成例概念図である。
[図 7]タグ 2a (2b)の実施例概念ブロック図である。
[図 8]リーダ ·ライタ及びタグの構成を前提とする本発明に従う一実施例動作フローで ある。
[図 9]リーダ ·ライタ # 1 ( # 2)のアンテナ lbから放射されるコマンド信号とタグ 2a (2b) 力 の応答信号を説明する図である。
[図 10]図 8の実施例フローにより決定されるチャネル Chi— Ch4と偏波方向 1一 nの 関係を示す図である。
[図 11]それぞれ特定の偏波方向が設定された複数のアンテナを用いる実施例を示 す図である。
符号の説明
[0029] # 1, # 2 リーダ'ライタ
la リーダ ·ライタ本体
lb アンテナ
2a, 2b タグ
3 干渉
10 アンテナ素子
20 偏波方向制御部
30 パッチアンテナ
31 LSIチップ
発明を実施するための最良の形態
[0030] 以下に図面に従い，本発明の実施の形態例を説明する。以下に説明される実施の 形態例は，本発明の理解のためのものであり，本発明の技術的範囲がこれに限定さ れるものではない。
[0031] 図 4は， RFIDシステムとして，複数のリーダ'ライタ # 1, # 2が近接して運用される 場合を示し，図 1と対比される場合，本発明の特徴としてキャリアセンスの際に，リー ダ'ライタのアンテナ lbの偏波方向を制御する機能 4を有している。
[0032] 図 5は，本発明が適用されるリーダ'ライタ # 1, # 2の一構成例概念図である。
[0033] 図 5において，アンテナ lbは，アンテナ素子 10と偏波方向制御部 20を有している 。図 5に示される偏波方向制御部 20は，アンテナ素子 10の偏波方向を右旋円偏波 と左旋円偏波とを切換える機能を有している。アンテナ素子 10は，直交する 2つのダ イポールアンテナ力も成り，水平方向ダイポールアンテナは，スィッチ 15に接続され ,垂直方向ダイポールアンテナは，スィッチ 16に接続されている。
[0034] リーダ ·ライタ本体部 laは，偏波方向制御部 20の送受信切換えスィッチ 14に送信 信号 TXSIGを送り，送受信切換えスィッチ 14から受信信号 TRSIGを入力する。さら に，リーダ ·ライタ本体部 laは，偏波方向制御部 20のスィッチ制御部 11に偏波切換 え信号 PWSWを送る。
[0035] 2つのハイブリッド回路 12, 13のそれぞれは，送信信号 TXSIGを入力し， 0° 及び 90° 移相した信号を出力する。スィッチ制御部 11は，リーダ ·ライタ本体部 laからの 偏波切換え信号 PWSWに従い，切換えスィッチ 14, 15, 16を制御する。
[0036] すなわち，リーダ ·ライタ本体部 laから右旋円偏波を指定する偏波切換え信号 PW SWがスィッチ制御部 11に送られると，スィッチ制御部 11は，スィッチ 14の出力端子 ol,スィッチ 15, 16への入力端子 IIを有効とするようにスィッチ切換え信号をスイツ チ 14, 15, 16に供給する。
[0037] 反対に，リーダ'ライタ # 1から左旋円偏波を指定する偏波切換え信号 PWSWがス イッチ制御部 11に送られると，スィッチ制御部 11は，スィッチ 14の出力端子 o2,スィ ツチ 15, 16への入力端子 12を有効とするようにスィッチ切換え信号をスィッチ 14, 15 , 16に供給する。
[0038] したがって，スィッチ 15から 0° の移相信号がアンテナ 10の水平方向ダイポールァ ンテナ素子に供給され，スィッチ 16から 90° の移相信号がアンテナ 10の垂直方向 ダイポールアンテナ素子に供給されると，右旋円偏波となる。反対に，スィッチ 15か ら 90° の移相信号がアンテナ 10の水平方向ダイポールアンテナ素子に供給され， スィッチ 16から 0° の移相信号がアンテナ 10の垂直方向ダイポールアンテナ素子に 供給されると，左旋円偏波となる。
[0039] 図 6は，別のリーダ ·ライタの構成例概念図であり，アンテナ 10の偏波方向を水平 偏波と垂直偏波に切換え制御する機能を有している。
[0040] 図 6において，図 5の実施例と同様に，アンテナ lbは，アンテナ素子 10と偏波方向 制御部 20を有している。リーダ ·ライタ本体部 laは，偏波方向制御部 20の送受信切 換えスィッチ 14に送信信号 TXSIGを送り，送受信切換えスィッチ 14カゝら受信信号 T RSIGを入力する。さらに，リーダ'ライタ本体部 laは，偏波方向制御部 20のスィッチ 制御部 11に水平及び垂直の偏波方向の切換え信号 PWSWを送る。
[0041] リーダ ·ライタ本体部 laから水平偏波を指定する偏波切換え信号 PWSWがスイツ チ制御部 11に送られると，スィッチ制御部 11は，スィッチ 14の出力端子 olを有効と してアンテナ素子 10の水平方向ダイポールアンテナ素子に供給する。反対に，リー ダ ·ライタ本体部 laから垂直偏波を指定する偏波切換え信号 PWSWがスィッチ制御 部 11に送られると，スィッチ制御部 11は，スィッチ 14の出力端子 o2を有効としてアン テナ素子 10の垂直方向ダイポールアンテナ素子に供給する。
[0042] このように，図 6に示す実施例では，リーダ ·ライタ本体部 laから偏波切換え信号 P WSWに基づき，アンテナ 10の偏波方向を水平偏波又は，垂直偏波に切換え制御 することが可能であり，図 5に示す構成よりも簡易に構成できる。
[0043] 図 7は，タグ 2a (2b)の実施例概念ブロック図である。アンテナ部 30と， LSIチップ 3 1で構成される。アンテナ部 30は，一例としてパッチアンテナで構成され，等価回路 としてインダクタンス Lを有している。 LSI
チップ 31は，インタフェース部にキャパシタンス成分 Cを有して!/、る。
[0044] アンテナ部 30と LSIチップ 31のインタフェース部は並列接続されている。したがつ て，アンテナ部 30のインダクタンス Lとインタフェース部キャパシタンス成分 Cとが共振 関係に有れば，リーダ'ライタ力も送られる継続波 CWを受信し，最大電力で LSIチッ プ 31の制御部 CONT側に供給することができる。 [0045] LSIチップ 31の制御部 CONTは，供給される電力により，記憶しているタグの付属 する物品の識別情報を含む特性情報により継続波 CWを変調して，アンテナ部 30か ら固定した偏波方向（例えば，水平偏波）でリーダ ·ライタ側に放出することができる。
[0046] 力かるリーダ ·ライタ及びタグの構成を前提とする本発明に従う一実施例動作フロー をして，図 8に従い説明する。
[0047] 図 8において，先ず，リーダ'ライタ本体部 laで初期チャネル (周波数帯域)の設定 ( ステップ S1)と，初期アンテナ偏波の設定 (ステップ S 11)を行う。いま，初期アンテナ 偏波を右旋円偏波とすると，先に説明したように，図 5の実施例において，スィッチ制 御部 11は，スィッチ 14の出力端子 olを有効とし，ノ、イブリツド回路 12の 0° 移相出 力端子とスィッチ 15の入力端子 IIを有効とする。同時に，ノ、イブリツド回路 12の 90° 移相出力端子とスィッチ 16の入力端子 IIを有効とする。
[0048] このような設定において，アンテナ 10で受信されるキャリアのレベルを，干渉信号と して側定する (ステップ S 2)。干渉信号のレベルが，閾値以上であれば (ステップ S3, N) ,当該チャネルは使用できな!/、。
[0049] この時，チャネルを変えずに，未だ測定を行って ヽな 、偏波方向（この場合は，左 旋円偏波方向）を判断し (ステップ S12) ,アンテナ偏波を左旋円偏波方向へ切換え を行う（ステップ S13)。このように，切換えられた偏波方向で，再度干渉レベル測定（ ステップ S2)以降の処理を継続する。
[0050] このようにして，全偏波についての測定においても，干渉信号のレベルが閾値以上 であれば (ステップ S3, N) ,他のチャネルにおける干渉レベルを測定対象とする。す なわち，既に全チャネルの測定が行われたかを判断し，測定が行われていないチヤ ネルがあれば (ステップ S4, N) ,順次チャネルを切換え (ステップ S5) ,同様の干渉 レベル測定 (ステップ S 2)に戻る。
[0051] 既に全チャネルの測定が行われて 、る場合 (ステップ S4, Y)は，ランダムに待ち時 間を設定し (ステップ S6) ,設定された待ち時間経過後に再び初期チャネル設定 (ス テツプ S1)に戻り，上記処理を繰り返す。
[0052] さらに，上記干渉レベル測定 (ステップ S2)において，干渉レベルが閾値以下であ れば (ステップ S3, Y) ,干渉レベルが閾値以下である使用チャネル及びアンテナ偏 波方向を決定し (ステップ S 7) ,コマンド信号を送信する (ステップ S8)。
[0053] ここで，図 9は，リーダ'ライタ 2)のアンテナ lbから放射されるコマンド信号と タグ 2a (2b)力もの応答信号を説明する図である。
[0054] 図 9 (A)に示すように，リーダ イタ # 1, # 2は，決定された使用チャネル及びァ ンテナ偏波方向，例えば，右旋円偏波を用い，継続波 CWを，コマンド信号とその前 後にプリアンブル Preとチヱック信号 CRCを有するフレーム信号で変調して送信する
[0055] タグ 2a, 2bは，対応するリーダ'ライタ # 1, # 2からの上記のコマンド信号を受信す ると，図 9 (B)に示すように，タグの付属する物品の特性情報と識別情報をタグ情報と して同様にプリアンブル Preとチェック信号 CRCを前後に有するフレーム信号で継続 波 CWを変調して，対応するリーダ ·ライタ # 1, # 2側に反射する。
[0056] リーダ ·ライタ # 1, # 2は，この応答信号を受信し，通信を終了する (ステップ S10)
[0057] 図 10は，上記図 8の実施例フローにより決定されるチャネル Chi— Ch4と偏波方 向 1一 nの関係を示す図である。図 10において， 白抜きの帯域は，干渉信号レベル が閾値以下であり，リーダ'ライタにおいて対応するチャネル (周波数帯域)と偏波が 使用可能である。
[0058] なお，上記説明において，リーダ'ライタは，一つのアンテナ lbを有して，当該アン テナの偏波方向を切換える構成を示したが，本発明の適用は，かかる構成に限定さ れない。すなわち，図 11に示すように，それぞれ特定の偏波方向が設定された複数 のアンテナ 101b— lOnbをリーダ'ライタ本体 laに接続し，リーダ'ライタ本体 laによ り設定すべき偏波に対応した特定のアンテナを有効とするように選択制御するよう〖こ 構成することも可能である。
[0059] さらにまた，図 11において，複数のアンテナ 101b— lOnbのそれぞれを図 5又は図 6に示したように偏波方向を可変制御できる態様とすれば，より少ないアンテナで自 由度を持って通信可能チャネルの探索を容易とすることができる。
産業上の利用可能性
[0060] 上記に説明したように，従来方法では固定された偏波において，使用可能なチヤネ ルのみがサーチされる構成であるのに対し，本発明においては，チャネルと偏波方 向の組み合わせで，干渉信号レベルが閾値以下の状態がサーチされる。かかる構成 の特徴力も空きチャネルが検出される確率が高くなると共に、リーダ ·ライタ間の干渉 の影響を低減することが可能とする RFIDシステムが提供可能である。よって，本発 明により産業上寄与するところ大である。

Claims

請求の範囲
[1] リーダ ·ライタ本体部と偏波切換え可能のアンテナを有し，継続搬送波を送出するリ 一ダ'ライタと，
前記継続搬送波をタグ情報で変調して前記リーダ ·ライタに応答信号を返送するタ グとを有し，
前記リーダ ·ライタ本体部は，受信される干渉信号のレベルを判定して前記干渉信 号のレベルを閾値以下とするチャネル及び偏波方向を決定し，
前記決定されたチャネル及び偏波方向で，前記タグからの応答信号を受信する ことを特徴とする RFIDシステム。
[2] 請求項 1において，
前記偏波切換え可能のアンテナは，右旋円偏波と左旋円偏波との切換えが可能で あり，
前記リーダ ·ライタ本体部は，前記右旋円偏波と左旋円偏波のいずれかにおいて， 受信される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とする RF IDシステム。
[3] 請求項 1において，
前記偏波切換え可能のアンテナは，水平偏波と垂直偏波との切換えが可能であり 前記リーダ ·ライタ本体部は，前記水平偏波と垂直偏波のいずれかにおいて，受信 される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とする RFID システム。
[4] リーダ'ライタ本体部とそれぞれ固有の偏波のアンテナを複数有し，継続搬送波を 送出するリーダ'ライタと，
前記継続搬送波をタグ情報で変調して前記リーダ ·ライタに応答信号を返送するタ グとを有し，
前記リーダ ·ライタ本体部は，前記複数のチャネルのそれぞれにつ 、て前記複数の アンテナのそれぞれで受信される干渉信号のレベルを判定し，前記判定された干渉 信号のレベルを閾値以下とする空きチャネル及びアンテナを決定し， 前記決定されたチャネルで，決定されたアンテナにより前記タグ力 の応答信号を 受信する
ことを特徴とする RFIDシステム。
[5] 請求項 1もしくは 4において，
前記チャネルは，複数に分割された周波数帯のそれぞれの帯域であることを特徴と する RFIDシステム。
[6] 請求項 1もしくは 4において，
前記タグは，パッチアンテナと，前記パッチアンテナに並列接続され，前記インダク タンス成分と共振するキャパシタンス成分を有するインタフェース部を有する LSIで構 成されて!/ヽることを特徴とする RFIDシステム。
[7] リーダ ·ライタ本体部と偏波切換え可能のアンテナを有し，継続搬送波を送出するリ ーダ ·ライタと，前記継続搬送波をタグ情報で変調して前記リーダ ·ライタに応答信号 を返送するタグとを有する RFIDシステムにおけるキャリアセンス方法であって， 前記リーダ'ライタにおいて，
前記アンテナの，切換え可能の全ての偏波について，特定のチャネルで順次に前 記干渉信号レベルを測定し，
前記測定される干渉信号レベルが閾値以上の時，前記特定のチャネルを他のチヤ ネルに切換えて前記干渉信号レベルを測定し，
前記測定された干渉信号レベルが，閾値を超えな!/ヽチャネル及び偏波方向を決定 し，
前記決定されたチャネル及びアンテナの偏波方向で，前記タグからの応答信号を受 信するように設定する
ことを特徴とする RFIDシステムにおけるキャリアセンス方法。
[8] 請求項 7において，
前記偏波切換え可能のアンテナは，右旋円偏波と左旋円偏波との切換えが可能で あり，
前記リーダ'ライタ本体部は，前記右旋円偏波と左旋円偏波のいずれかにおいて， 受信される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とする RF IDシステムにおけるキャリアセンス方法。
[9] 請求項 7において，
前記偏波切換え可能のアンテナは，水平偏波と垂直偏波との切換えが可能であり 前記リーダ ·ライタ本体部は，前記水平偏波と垂直偏波のいずれかにおいて，受信 される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とする RFID システムキャリアセンス方法。
[10] リーダ ·ライタ本体部とそれぞれ異なる偏波方向が設定された複数のアンテナを有 し，継続搬送波を送出するリーダ イタと，前記継続搬送波をタグ情報で変調して前 記リーダ'ライタに応答信号を返送するタグとをする RFIDシステムにおけるキャリアセ ンス方法であって，
前記リーダ'ライタにおいて，
前記複数のアンテナのそれぞれの偏波にっ 、て，特定のチャネルで順次に前記干 渉信号レベルを測定し，
前記測定される干渉信号レベルが閾値以上の時，前記特定のチャネルを他のチヤ ネルに切換えて前記干渉信号レベルを測定し，
前記測定された干渉信号レベルが，閾値を超えな ヽチャネル及び偏波方向に設定 されたアンテナを決定し，
前記決定されたチャネル及びアンテナで，前記タグ力 の応答信号を受信するように 設定する
ことを特徴とする RFIDシステムにおけるキャリアセンス方法。
[11] 請求項 7もしくは 10において，
前記チャネルは，複数に分割された周波数帯のそれぞれの帯域であることを特徴と する RFIDシステム。
[12] 請求項 7もしくは 10において，
前記タグは，パッチアンテナと，前記パッチアンテナに並列接続され，前記インダク タンス成分と共振するキャパシタンス成分を有するインタフェース部を有する LSIで構 成されて!/ヽることを特徴とする RFIDシステム。
[13] リーダ ·ライタ本体部と偏波切換え可能のアンテナを有し，継続搬送波をタグに向け て送出する RFID
システムにおけるリーダ'ライタであって，
受信される干渉信号のレベルを判定して前記干渉信号のレベルを閾値以下とする チャネル及び前記アンテナの偏波方向を決定し，
前記決定されたチャネル及び偏波方向で，前記継続搬送波をタグ情報で変調して 生成され，前記タグから返送される応答信号を受信する
ことを特徴とするリーダ'ライタ。
[14] 請求項 13において，
前記偏波切換え可能のアンテナは，右旋円偏波と左旋円偏波との切換えが可能で あり，
前記リーダ ·ライタ本体部は，前記右旋円偏波と左旋円偏波のいずれかにおいて， 受信される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とするリー ダ 'ライタ。
[15] 請求項 13において，
前記偏波切換え可能のアンテナは，水平偏波と垂直偏波との切換えが可能であり 前記リーダ ·ライタ本体部は，前記水平偏波と垂直偏波のいずれかにおいて，受信 される干渉信号のレベルが閾値以下のチャネルを検出することを特徴とするリーダ' ライタ。
[16] リーダ'ライタ本体部とそれぞれ固有の偏波のアンテナを複数有し，継続搬送波を タグに向けて送出する RFID
システムにおけるリーダ'ライタであって，
前記リーダ ·ライタ本体部は，前記複数のチャネルのそれぞれにつ 、て前記複数の アンテナのそれぞれで受信される干渉信号のレベルを判定し，前記判定された干渉 信号のレベルを閾値以下とする空きチャネル及びアンテナを決定し，
前記決定されたチャネルで，決定されたアンテナにより，前記継続搬送波をタグ情 報で変調して生成され，前記タグから返送される応答信号を受信する ことを特徴とするリーダ'ライタ。
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