JP4835527B2 - Ｒｆｉｄタグシステム，タグリーダ，同期装置 - Google Patents

Description

本発明は、互いに異なる周波数のキャリアを送信することでＲＦＩＤタグと通信する複数のタグリーダと、これらのタグリーダがそれぞれＲＦＩＤタグと通信するタイミングを制御するための信号を送信する同期装置とで構成されるＲＦＩＤタグシステム，及びそのシステムに使用されるタグリーダ並びに同期装置に関する。

複数のリーダライタが近接した状態でＲＦＩＤタグと通信を行う環境では、互いの電波信号が干渉して通信効率が低下する場合がある。このような問題に対処するため、複数のリーダライタを通信ケーブルで接続して有線ネットワークを構成し、リーダライタの間で同期制御を行うようにして通信タイミングの重複を回避する技術がある。しかしながら、この方式では、何台のリーダライタが同時に使用されるのかに応じて予めシステムを構成する必要があり、使用するリーダライタを後で追加しようとすると、通信ケーブルなどの接続を変更してシステムを構成し直す必要がある。
また、特許文献１では、複数のリーダライタの間で無線通信を行って同期信号を送信し、その同期信号に基づき制御を行うようにしている。
特開２００６−６０３１０号公報

しかしながら、特許文献１のような構成では、リーダライタ同士が通信可能な距離に配置される必要がある。更に、各タグに記憶されている情報を読みるための配置も、リーダライタの配置に合わせて最適化しなければならない。加えて、ある程度の出力で無線信号を送信するため技術適合証明を取得する必要もあり、様々な制約がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のタグリーダを使用する場合の同期制御をより簡単に行うことができるＲＦＩＤタグシステム，及びそのシステムに使用されるタグリーダ並びに同期装置を提供することにある。

請求項１記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、複数のタグリーダと複数のＲＦＩＤタグとが通信を行う領域内に同期装置を配置する。その同期装置は、タグリーダより送信されるキャリアを受信すると、ＲＦＩＤタグと同様のバックスキャッタ方式で同期要求信号を返信し、複数のタグリーダは、返信された同期要求信号を検出すると同期開始モードに移行して無変調キャリアを連続送信する。そして、同期装置が同期要求信号を返信した後に制御開始用のトリガを与えると、各タグリーダは、ＲＦＩＤタグと通信するための制御を開始するので、同期装置より与えられるトリガに基づきＲＦＩＤタグとの通信制御に関する同期をとることが可能となる。したがって、複数のタグリーダの間を通信ケーブルで接続したり、或いは、タグリーダの間で直接無線通信を行う必要がなく、同期制御をより簡単に行うことができる。

請求項２記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、複数のタグリーダは、それぞれ異なる周期で同期要求信号の検出を行い、同期装置は、同期要求信号の返信を開始した時点から、複数のタグリーダにおいてそれぞれ設定されている同期要求信号の検出周期よりも長い時間が経過すると同期要求信号の返信を停止して、制御開始用のトリガを与える。すなわち、各タグリーダは、同期開始モードに移行した後、同期装置より送信される同期要求信号の送信が停止したことを検知して通信制御を開始する。したがって、極めて簡単な手順により、複数のタグリーダ間の通信を同期させることができる。

請求項３記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、同期装置は、制御開始用のトリガを与える場合、タグリーダに開始させる制御条件を指定する信号を送信し、タグリーダは、その条件指定信号の内容に応じて制御を開始する。したがって、各タグリーダ毎に、異なる条件で通信を実行させることができる。

請求項４記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、同期装置は、条件指定信号によって通信を開始するタイミングを指定するので、各タグリーダが異なるタイミング通信を開始するように指定できる。

請求項５記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、同期装置は、キャリアセンス部によってタグリーダより送信されるキャリアの周波数を検出し、その検出結果に応じて通信対象とするタグリーダを把握すると、同期要求信号を返信する場合に、応答対象とするタグリーダをキャリア周波数で順次指定する。そして、タグリーダは、指定されているキャリア周波数が自身のものに対応する場合は、同期モード開始信号を送信してから同期開始モードに移行し、同期装置は、把握した全てのタグリーダより同期モード開始信号が送信されると、制御開始用のトリガとして同期開始信号を送信する。したがって、同期装置は、実際に通信を行おうとしているタグリーダの数を把握した上で、同期制御を行うことができる。

請求項６記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、同期装置を、１つ以上の送受信アンテナと、直流検波回路と、反射回路と、タイミング生成回路及び／又は外部信号入力部とを備えて構成する。したがって、所謂パッシブ方式で構成されるＲＦＩＤタグと同様に、タグリーダより送信されるキャリアより電源供給を受けて動作すると共に、バックスキャッタ方式によってタグリーダに応答を返すことができる。そして、同期要求信号の返信を開始するタイミングを内部で生成したり、外部より入力される信号に応じて決定することができる。

請求項７記載のＲＦＩＤタグシステムによれば、同期装置を、動作用電源を内蔵して、セミパッシブ方式で動作するように構成するので、タグリーダとの通信距離をより長くすることができる。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、ＲＦＩＤタグシステムの構成を示すものである。このシステムでは、３台のリーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃが、それぞれＵＨＦ帯の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３のキャリアによってＲＦＩＤタグ２Ａ，２Ｂ，２Ｃと通信を行う場合、各リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの通信可能領域が重複している領域に、同期装置３を配置して構成されている。同期装置３は、リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃが通信を行う場合のタイミングについて同期制御を行うために使用される。また、上記周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３は、周波数９５２ＭＨｚ〜９５４ＭＨｚの帯域内で、２００ｋＨｚの間隔で設定される周波数の何れかに設定される。

図３は、同期装置３の構成を示す機能ブロック図である。同期装置３は、基本的な構成はＲＦＩＤタグ２と同様であり、アンテナ（送受信アンテナ）４を介して受信したキャリアを直流検波回路５で直流検波して動作用電力を生成し、動作する。ただし、リーダライタ１が送信したコマンドは受信しないため、復調回路は存在しない。制御回路６は、マイクロコンピュータで構成され、送信コマンドに応じて反射回路７を制御し、負荷変調によりキャリアを反射させてリーダライタ１に送信を行う（バックスキャッタ方式）。

また、制御回路６には、トリガ生成回路（タイミング生成回路）８によってトリガ信号が与えられると共に、外部より、外部インターフェイス（ＩＦ，外部信号入力部）９を介してトリガ信号が与えられるようになっている。このトリガ信号は、リーダライタ１に対して同期要求信号の送信を開始させるためのトリガを与えるタイミングを付与する信号であり、制御回路６の内部で両者の論理和条件が採られる。

図４は、リーダライタ（タグリーダ）の構成を示す機能ブロック図である。リーダライタ１については、構成的（ハードウエア的）な特徴はないため（制御部１０におけるソフトウエア的な処理内容に特徴がある）、概略的に示している。制御部１０は、マイクロコンピュータで構成され、クロック部１１より与えられる内部クロックの周期に応じて、同期装置３より返信される同期要求信号の検出を行うようになっている。キャリアの発生や、制御部１０により出力される送信コマンドに応じた変調処理、受信信号からの応答データの復調処理などは、ＲＦ部１２において行われる。そして、電波信号の送信は送信アンテナ１３を介して行われ、ＲＦＩＤタグ２からの応答信号の受信は、受信アンテナ１４を介して行われる。

次に、本実施例の作用について図２も参照して説明する。図２は、リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、同期装置３との間で行われる通信同期制御を示すシーケンス図である。リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、動作を開始すると、キャリアの送信を開始し、それぞれのクロック部１１において設定されている周期Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で、同期装置３からの同期要求信号の応答検出を行う。尚、この応答検出は、ＲＦＩＤタグ２に対して行う通常の質問信号の送信パターンと同様に行われる。

同期装置３は、リーダライタ１が送信するキャリアにより給電されて動作を開始する。そして、例えば外部のホスト等より送信されるトリガ信号が、外部インターフェイス９を介して制御回路６に与えられると、同期装置３は、同期要求信号の送信を開始する［（１）参照］。すると、その同期要求信号の応答を検出したリーダライタ１は、順次同期開始モードに移行して［（２）〜（４）参照］、無変調のキャリアを連続的に送信する。
同期装置３による同期要求信号の送信は、各リーダライタ１の検出周期Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の何れよりも長い期間Ｔだけ継続するように設定されており、期間Ｔが経過すると、同期装置３は同期要求信号の送信を停止する［（５）参照］。そして、各リーダライタ１は、同期要求信号の送信が停止されたことを検出すると同期モードに移行し、ＲＦＩＤタグ２との通信を開始する。

ここで、各リーダライタ１間の通信同期制御は、図２に示すように同時に通信を開始するものでも良いが（アプリケーションによって好ましい場合）、例えばリーダライタ１Ａは同期要求信号の送信が停止した直後に通信を開始し、リーダライタ１Ｂ，１Ｃは、遅延時間Ｔｄ１,Ｔｄ２が経過してから通信を開始するようにあらかじめ設定しておくようにしても良い。

以上のように本実施例によれば、リーダライタ１Ａ〜１ＣとＲＦＩＤタグ２Ａ〜２Ｃとが通信を行う領域内に同期装置３を配置し、同期装置３は、リーダライタ１より送信されるキャリアを受信すると同期要求信号を返信し、リーダライタ１は、返信された同期要求信号を検出すると同期開始モードに移行して無変調キャリアを連続送信する。そして、同期装置３が同期要求信号を返信した後に制御開始用のトリガを与えると、各リーダライタ１は、ＲＦＩＤタグ２と通信するための制御を開始するので、同期装置３より与えられるトリガに基づきＲＦＩＤタグ２との通信制御に関する同期をとることができる。したがって、複数のリーダライタ１Ａ〜１Ｃの間を通信ケーブルで接続したり、或いは、リーダライタ１の間で直接無線通信を行う必要がなく、同期制御をより簡単に行うことができる。

そして、複数のリーダライタ１Ａ〜１Ｃは、それぞれ異なる周期Ｔ１〜Ｔ３で同期要求信号の検出を行い、同期装置３は、同期要求信号の返信を開始した時点から、各リーダライタ１における検出周期Ｔ１〜Ｔ３よりも長い時間Ｔが経過すると同期要求信号の返信を停止して、制御開始用のトリガを与えるようにした。すなわち、各リーダライタ１は、同期開始モードに移行した後、同期要求信号の送信が停止したことを検知して通信制御を開始するので、極めて簡単な手順により、複数のリーダライタ１間の通信を同期させることができる。

また、同期装置３を、送受信アンテナ４と、直流検波回路５と、反射回路７と、トリガ生成回路８及び外部インターフェイス９とを備えて構成したので、パッシブ方式で構成されるＲＦＩＤタグ２と同様に、リーダライタ１より送信されるキャリアより電源供給を受けて動作すると共に、バックスキャッタ方式によってリーダライタ１に応答を返すことができる。そして、同期要求信号の返信を開始するタイミングを内部で生成したり、外部より入力される信号に応じて決定することができる。

（第２実施例）
図５及び図６は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例では、同期装置３は、同期要求信号の送信を停止した直後に、各リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対して同期開始信号を送信する。すると、各リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、その同期開始信号を同時に受信し、当該信号内において各自について指定される条件に応じてＲＦＩＤタグ２との通信を開始する。

図６は、同期開始信号のフレーム構成の一例を示すものである。同期開始信号は、データの冒頭であることを示すプリアンブルに続いて、リーダライタ１の何れかを指定するＩＤと、そのＩＤのリーダライタ１に、キャリア周波数，送信出力，アンテナポート（リーダライタ１が複数の送信アンテナを備えている場合），送信開始タイミングを指定するデータである。そして、（プリアンブルを除く）同じフォーマットのデータを、異なるＩＤについて異なる条件（必ずしも全てが異なる必要はない）を指定する。
したがって、各リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて、通信開始タイミングが異なるように設定されている場合は、図５に示すように、それぞれ異なるタイミングでＲＦＩＤタグ２との通信を開始する。

以上のように第２実施例によれば、同期装置３は、同期開始信号を送信する場合、リーダライタ１に開始させる制御の条件を指定する信号を送信し、リーダライタ１は、その条件指定信号の内容に応じて制御を開始するので、各リーダライタ１毎に、異なる条件で通信を実行させることができる。また、同期装置３は、条件指定信号によって通信を開始するタイミングを指定するので、各リーダライタ１が異なるタイミング通信を開始するように指定できる。

（第３実施例）
図７ないし図９は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分のみ説明する。図７は、同期装置２１の構成を示す図３相当図である。第３実施例の同期装置２１は、復調回路２２と、キャリアセンス回路（キャリアセンス部）２３とを備えている。復調回路２２は、ＲＦＩＤタグ２と同様にリーダライタ１より送信されたコマンドを復調して制御回路２４に与えるものであり、キャリアセンス回路２３は、同期装置２１のアンテナ４が受信したキャリアの周波数を検出し、その検出結果を制御回路２４に出力するものである。

次に、第３実施例の作用について図８及び図９も参照して説明する。図８において、リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、第１実施例と同様にそれぞれに設定された周期Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３で同期要求信号の検出を行っている。一方、同期装置２１は、同期要求信号を送信する前に、キャリアセンス回路２３によってリーダライタ１のキャリアセンス動作を行い［（１）参照］、受信したキャリアの周波数が何種類あるかによって通信可能なリーダライタ１が幾つ存在するかを特定する。

キャリアセンスを終えると、同期装置２１は同期要求信号を送信するが、図９に示すように、キャリア周波数を指定することで送信対象とするリーダライタ１を指定する。例えば、周波数ｆ１によってリーダライタ１Ａを指定する［（２）参照］。すると、その同期要求信号を受信したリーダライタ１Ａは自身宛の信号であることを確認し、同期装置２１に対して、自身が同期開始モードに移行することを示す同期開始モード信号を送信して応答する［（３）参照］。それから、第１実施例と同様に、無変調キャリアを連続送信して同期開始モードに移行する。

同期装置２１は、リーダライタ１Ａによって送信された同期開始モード信号を受信すると、リーダライタ１Ａが同期開始モードに移行したことを確認し、次にキャリア周波数ｆ２，ｆ３のリーダライタ１（Ｂ，Ｃ）に対しても同様に同期要求信号を送信し、同様の手順を経る［（４），（５）参照］。そして、全てのリーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃが同期開始モードに移行すると、同期装置２１は、第２実施例と同様に同期開始信号を送信する［（６）参照］。すると、各リーダライタ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは同期開始信号を受信して、各自について指定された条件に応じてＲＦＩＤタグ２との通信を開始する。

以上のように第３実施例によれば、同期装置２１は、キャリアセンス回路２３によってリーダライタ１より送信されるキャリアの周波数を検出し、その検出結果に応じて通信対象とするリーダライタ１を把握すると、同期要求信号を返信する場合に、応答対象とするリーダライタ１をキャリア周波数で順次指定する。そして、リーダライタ１は、指定されているキャリア周波数が自身のものに対応する場合は、同期モード開始信号を送信してから同期開始モードに移行し、同期装置２１は、把握した全てのリーダライタ１より同期モード開始信号が送信されると同期開始信号を送信する。したがって、同期装置２１は、実際に通信を行おうとしているリーダライタ１の数を把握した上で、同期制御を行うことができる。

（第４実施例）
図１０は、本発明の第４実施例を示すものである。第４実施例の同期装置３１は、直流検波回路５に替えて、バッテリ（動作用電源）３２を内蔵して構成されており、そのバッテリ３２より電源供給を受けて動作するようになっている。そして、リーダライタ１に対する応答方式は第１実施例と同様にバックスキャッタ方式で行う。すなわち、第４実施例の同期装置３１は、所謂セミパッシブ方式に対応した構成となっている。
以上のように構成される同期装置３１によれば、バッテリ３２を内蔵してセミパッシブ方式で動作するので、動作状態の制約が少なくなり、リーダライタ１との通信距離をより長くすることもできる。また、同期装置３１側より、リーダライタ１に対して同期制御を開始するための通信処理を開始することもできる。

本発明は上記し又は図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
タグリーダやＲＦＩＤタグの数は、２つでも、４つ以上であっても良い。
リーダライタ１は、送受信共通のアンテナを１つだけ備えていても良い。
同期装置３は、トリガ生成回路８，外部インターフェイス９の何れか一方だけを備えていても良い。
同期装置に送受信用のアンテナを、２つ以上配置しても良い。
通信周波数帯は、ＵＨＦ帯に限ることはない。

本発明の第１実施例であり、ＲＦＩＤタグシステムの構成を示す図 各リーダライタと、同期装置との間で行われる通信同期制御を示すシーケンス図 同期装置の構成を示す機能ブロック図 リーダライタの構成を示す機能ブロック図 本発明の第２実施例を示す図２相当図 同期開始信号のフレーム構成の一例を示す図 本発明の第３実施例を示す図３相当図 図２相当図 同期要求信号のフレーム構成の一例を示す図 本発明の第４実施例を示す図３相当図

符号の説明

図面中、１はリーダライタ（タグリーダ）、２はＲＦＩＤタグ、３は同期装置、４はアンテナ（送受信アンテナ）、５は直流検波回路、７は反射回路、８はトリガ生成回路（タイミング生成回路）、９は外部インターフェイス（外部信号入力部）、２１は同期装置、２３はキャリアセンス回路（キャリアセンス部）、３１は同期装置、３２はバッテリ（動作用電源）を示す。

Claims (11)

1. 互いに異なる周波数のキャリアを送信することでＲＦＩＤタグと通信する複数のタグリーダと、これら複数のタグリーダがそれぞれＲＦＩＤタグと通信するタイミングを制御するための信号を送信する同期装置とで構成されるＲＦＩＤタグシステムにおいて、
   前記同期装置は、前記タグリーダより送信されるキャリアを受信すると、前記ＲＦＩＤタグと同様のバックスキャッタ方式で同期要求信号を返信し、
   前記複数のタグリーダは、前記同期要求信号を検出すると同期開始モードに移行して無変調キャリアを連続送信し、
   前記同期装置は、前記同期要求信号を返信した後、前記複数のタグリーダに制御開始用のトリガを与え、
   前記複数のタグリーダは、前記トリガが与えられると、前記ＲＦＩＤタグと通信するための制御を開始することを特徴とするＲＦＩＤタグシステム。
2. 前記複数のタグリーダは、それぞれ異なる周期で前記同期要求信号の検出を行っており、
   前記同期装置は、前記同期要求信号の返信を開始した時点から、前記複数のタグリーダにおいてそれぞれ設定されている同期要求信号の検出周期よりも長い時間が経過すると前記返信を停止することで、前記トリガを与えることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグシステム。
3. 前記同期装置は、前記トリガを与える場合、前記タグリーダに開始させる制御の条件を指定する信号を送信し、
   前記タグリーダは、前記条件指定信号の内容に応じて制御を開始することを特徴とする請求項１又は２記載のＲＦＩＤタグシステム。
4. 前記条件指定信号は、通信を開始するタイミングを指定するものであることを特徴とする請求項３記載のＲＦＩＤタグシステム。
5. 前記同期装置は、前記タグリーダより送信されるキャリアの周波数を検出するキャリアセンス部を備え、前記キャリアセンス部の検出結果に応じて通信対象とするタグリーダを把握し、前記同期要求信号を返信する場合に、応答対象とするタグリーダをキャリア周波数によって順次指定し、
   前記タグリーダは、前記同期要求信号において指定されているキャリア周波数が自身のものに対応する場合は、同期モード開始信号を送信してから前記同期開始モードに移行し、
   前記同期装置は、把握した全てのタグリーダより前記同期モード開始信号が送信されると、前記トリガとして同期開始信号を送信することを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグシステム。
6. 前記同期装置は、
   １つ以上の送受信アンテナと、
   受信したキャリアを電力に変換する直流検波回路と、
   受信したキャリアをバックスキャッタ方式により反射させる反射回路と、
   前記タグリーダに、前記同期要求信号の返信を開始するタイミングを、内部で生成するためのタイミング生成回路，及び／又は外部より入力される信号で制御するための外部信号入力部とを備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステム。
7. 前記同期装置は、動作用電源を内蔵して、セミパッシブ方式で動作するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステム。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステムに使用されることを特徴とするタグリーダ。
9. 請求項１乃至７の何れかに記載のＲＦＩＤタグシステムに使用されることを特徴とする同期装置。
10. 互いに異なる周波数のキャリアを送信することでＲＦＩＤタグと通信する複数のタグリーダにより構成されるＲＦＩＤタグシステムに使用され、前記複数のタグリーダがそれぞれＲＦＩＤタグと通信するタイミングを制御するための信号を送信する同期装置において、
    前記タグリーダより送信されるキャリアを受信すると、前記ＲＦＩＤタグと同様のバックスキャッタ方式で同期要求信号を返信し、
    前記複数のタグリーダが前記同期要求信号を検出し、同期開始モードに移行して無変調キャリアを連続送信すると、前記同期要求信号を返信した後、前記複数のタグリーダに制御開始用のトリガを与えて、前記複数のタグリーダに前記ＲＦＩＤタグと通信するための制御を開始させることを特徴とする同期装置。
11. 互いに異なる周波数のキャリアを送信することでＲＦＩＤタグと通信する複数のタグリーダと、これら複数のタグリーダがそれぞれＲＦＩＤタグと通信するタイミングを制御するための信号を送信する同期装置とで構成されるＲＦＩＤタグシステムに使用されるタグリーダにおいて、
    前記同期装置が、前記タグリーダより送信されるキャリアを受信して前記ＲＦＩＤタグと同様のバックスキャッタ方式で返信した同期要求信号を検出すると、同期開始モードに移行して無変調キャリアを連続送信し、
    前記同期装置により、前記同期要求信号が返信された後、制御開始用のトリガが与え
    られると、前記ＲＦＩＤタグと通信するための制御を開始することを特徴とするタグリーダ。

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