JP4984774B2 - Ｒｆタグリーダ及び再送制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦタグ及びＲＦタグリーダ間の無線通信に関連し、特にＲＦタグリーダ及びＲＦタグリーダで使用される方法に関連する。

近年、ＲＦタグを利用するシステムが注目されており、このシステムはＲＦタグ及びＲＦリーダ（又はリーダ／ライタ装置）を含む。リーダ／ライタ装置は、ＲＦタグからの情報を読み取る又はそこへ情報を書き込むことができる。リーダ／ライタ装置は質問器(interrogator)とも呼ばれる。ＲＦタグは、無線タグ、ＲＦＩＤ、ＲＦＩＤタグ、ＩＣタグ、電子タグ等と言及される。

ＲＦタグには一般に能動型（アクティブ型）と受動型（パッシブ型）がある。アクティブ型のＲＦタグは、自ら電力を用意することができ、ＲＦタグリーダ側の装置構成を簡単にすることができる。後者は、自ら電力を用意することはできず、外部からエネルギーを受けることによって、ＩＤ情報の送信等の動作が行なわれる。パッシブ型は、ＲＦタグを安価にする等の観点から好ましく、将来的に特に有望である。

使用する信号の周波数帯域の観点からは、電磁結合方式と電磁波方式とがある。前者は数キロヘルツ程度の周波数帯域や、13.5MHｚ程度の周波数帯域等を使用する。後者は、ＵＨＦ帯（例えば950MHｚ）や、2.45GHｚのような高い周波数帯域を使用する。通信可能な距離を増やす等の観点からは高い周波数の信号を使用することが望ましい。

ＲＦタグを利用するシステムでは、ＲＦタグを通じて何らかの識別情報（ＵＩＤ）のようなデータが読み書きされ、製品や荷物の管理等が行われる。ＲＦタグは、製品等の管理だけでなく、適切な様々な用途に使用されてよい。例えばＲＦタグにチケットやポイントのような何らかの価値を示す情報が読み書きされてもよい。単なる製品管理だけでなく、次世代交通システム用の電子チケットや交通乗車券、更には電子マネー等を含む様々な用途に利用されてもよい。

一般に、ＲＦタグ及びＲＦタグリーダ間の通信は一対一で行われ、多数のＲＦタグとの通信は時分割多重（ＴＤＭ）方式で行われる（各時間スロットで、一対一の通信が行われる。）。個々のＲＦタグとの通信では、先ずＲＦタグリーダがＲＦタグに応答要求信号を送信し、それに応じてＲＦタグがＵＩＤを含むパケットを返す。ＲＦタグリーダはそのパケットについて誤りの有無を判定し、誤りがなければ受信した情報を更に処理し、次のＲＦタグとの通信を開始する。受信したパケットに誤りが検出された場合は、そのパケットを再送するようにＲＦタグリーダはＲＦタグに再送要求信号を送信する。ＲＦタグは再送要求信号に応じてＵＩＤを含むパケットを改めて送り直す。このようにして全てのＲＦタグから適切な情報が個々に集められる。ＲＦタグ及びＲＦタグリーダ間の通信で誤り検出及び再送が行われることについては、例えば非特許文献１（標準規格）に記載されている。
ＩＳＯ／ＩＥＣ ＦＤＩＳ １８０００−６：２００４（Ｅ）

ところで、管理対象体に同伴又は同行するＲＦタグ各自が記憶及び送信する識別情報(UID)には、ISOヘッダ、ICメーカーコード、企業コード、製品コード、製品のシリアル番号等が含まれている。一般に、UIDは全体的には個々の管理対象体に固有であるが、ある種の管理対象体に関するUIDの一部は共通しているかもしれない。例えば、用途によっては、ISOヘッダ、ICメーカーコード、企業コード及び製品コードの１以上が多数の管理対象体について同じかもしれない。そのような状況で、多数の管理対象体に共通する情報（例えば、企業コード）がＲＦタグリーダで誤って受信されたとしても、シリアル番号が正しく受信されていたならば製品管理を正しく行うこと自体は可能なはずである。企業コード等は多数の管理対象体に共通し、それをもって製品を区別することはないからである。何らかの信号処理で企業コード等が必要であったとしても、それらは既知なので必要に応じて用意することは困難でない。

しかしながら上記の再送制御では、識別情報(UID)中のどの情報が誤っていたとしても再送がなされる。上記の例では、企業コードの誤りに起因してＲＦタグリーダはＲＦタグに再送を要求し、それに応じてＲＦタグはUIDを含むパケット全体を送り直す。言い換えれば、個々の製品の区別に必要な情報が適切に受信できていたとしても、製品の区別に不要な情報が１つでも誤っていると、パケット全ての再送がなされてしまう。このため、真に再送を要しないパケットについても一律に再送がなされ、ＲＦタグ当たりの情報読取時間が長期化し、スループットの悪化が懸念される。

本発明の課題は、ＲＦタグリーダがＲＦタグにパケットの再送を要求する回数を減らすことである。

開示される発明によるＲＦタグリーダは、
ＲＦタグが同伴する特定の管理対象体に固有の個体情報と、不特定の管理対象体に共通する個体分類情報とを有する識別情報が含まれているデータを前記ＲＦタグから受信する手段と、
情報を記憶する記憶手段と、
前記固体分類情報を、前記記憶手段に予め記憶されている所定の情報で置換する手段と、
前記所定の情報を含む置換後の識別情報について誤り検査を実行することで誤りの有無を判定する手段と、
誤りが検出された場合に、前記ＲＦタグに再送要求信号を送信する手段と、
を有することを特徴とするＲＦタグリーダである。

本発明によれば、ＲＦタグリーダがＲＦタグにパケットの再送を要求する回数を減らすことができる。

本発明の一形態によるＲＦタグリーダは、ＲＦタグから受信した識別情報(UID)の一部を所定の情報で置換した後の識別情報に、誤りが有るか否かを判定する。所定の情報の部分に起因して誤りが検出されて再送が行われることはないので、再送要求回数は従来よりも減ることが期待できる。

識別情報には、ＲＦタグが同伴する特定の管理対象体に固有の個体情報と、不特定の管理対象体に共通する個体分類情報とが含まれ、所定の情報は個体分類情報で構成されてよい。管理対象体を識別することについては、識別情報の中で個体情報がもっぱら活躍する。個体情報以外はＲＦタグリーダで既知であり、管理対象体の識別には影響しない。このような情報の役割に着目し、個体分類情報の誤りに起因する再送を抑制することで、必須でない再送を控えることができる。

個体情報分類に何が含まれるかは用途により又はユーザにより適宜決められてよく、置換される個体分類情報のビット数は可変でもよい。ＲＦタグから受信した個体分類情報の全部又は一部が所定の情報で置換されてよい。ＲＦタグから受信した識別情報中の一連の又は断続的なビット系列が、所定の情報で置換されてもよい。これらは本発明を様々な用途に広く適用する観点から好ましい。

本発明による手法は、ハードウエアで、ソフトウエアで又はそれら双方で実現されてもよい。本手法を実際のシステムに導入するには、ＲＦタグリーダだけが改善されればよい。このことは本手法を簡易に実現する観点から好ましい。

図１は、本発明の一実施例によるリーダライタ装置（又はＲＦタグリーダ）の機能ブロック図を示す。図１には、アンテナ１０２、周波数共用器１０４、増幅器１０６、復調器１０８、局部発振器１１０、復号器１１２、置換部１１４、置換データ生成／保存部１１６、受信データ置換部１１８、ＣＲＣ判定部１２０、制御回路１２２、ＣＲＣ付加部１２４、符号器１２６、変調器１２８及び増幅器１３０が描かれている。

周波数共用器１０４はアンテナ１０２を介して通信される送信信号及び受信信号を分離する。

増幅器１０６はリーダライタから受信した受信信号の電力を適切に調整する。

復調器１０８は受信信号に対する周波数変換、復調及びフィルタリング等を行う。

局部発振器１１０は局部発振周波数を復調器１０８及び変調器１１０に供給する。

復号器１１２は符号化された受信信号を復号する。

置換部１１４は置換データ生成／保存部１１６及び受信データ置換部１１８を含む。置換データ生成／保存部１１６は、所定の置換データを記憶する又は生成する。所定の置換データはリーダライタが使用される用途に応じて適宜設定される。一例として、ISOヘッダ、ICメーカーコード、企業コード及び製品コードの１以上が所定の置換データに使用されてよい。受信データ置換部１１８は、受信信号中のデータの一部を置換データで置換する。置換部１１４の動作の詳細については後述される。

ＣＲＣ判定部１２０は、置換データを含む受信信号について誤りの有無を判定する。誤りの有無は、本実施例では巡回冗長検査（ＣＲＣ）法で判定されるが、適切な如何なる誤り検査法が使用されてもよい。

制御回路１２２は、リーダライタ中の各要素の動作を制御する。リーダライタ中の要素の１以上はソフトウエアで、ハードウエアで又はそれら双方で実現されてもよい。

ＣＲＣ付加部１２４は、送信信号にＣＲＣチェックビットを付加する。ＣＲＣ以外の誤り検査法が使用される場合は、その方法に適した誤り検査用の付加的な情報が付加される。

符号器１２６は送信信号を符号化する。

変調器１２８は送信信号に対する周波数変換、変調及びフィルタリング等を行う。

増幅器１３０は送信信号の電力を適切に調整する。

図２は本発明の一実施例によるリーダライタの動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、リーダライタは近辺のＲＦタグに応答要求信号を送信する。ＲＦタグ及びリーダライタ間の通信は一対一で行われる。多数のＲＦタグとの通信は時分割多重方式で行われ、各時間スロットの中では一対一の通信が行われる。

ステップＳ２では、応答要求信号に応じてＲＦタグにより送信された信号（データ）が、リーダライタで受信される。

図３はＲＦタグが送信する信号の一例を示す。この信号フォーマットでは、信号はプリアンブルビット、識別情報（ＵＩＤ）及びＣＲＣビットを含み、図示の例ではそれらはプリアンブルビットを除いて１６進数で表現されている。プリアンブルビットは使用される通信プロトコルで決められるオーバーヘッドに関する情報を含む。識別情報は、ＩＳＯヘッダ、ＩＣメーカーコード、企業コード、製品コード及びシリアル番号を含む。このような識別情報は単なる一例に過ぎず、本発明は適切な他の如何なる信号フォーマットを利用してもよい。ＩＣメーカーコードは、ＲＦタグを構成する集積回路（ＬＳＩ）の製造元を示す。企業コードは、ＲＦタグを利用して製品管理を行う者を示す。製品コードは、ＲＦタグが同伴する管理対象体の種類を区別する。管理対象体は例えば、テレビジョン、パーソナルコンピュータその他の何らかの管理がなされる如何なるものでもよい。シリアル番号は、例えば製品の製造番号のような、管理対象体個々に固有の情報を示す。ＣＲＣビットは、誤り検査用に付加されたビットである。本実施例では、識別情報（ＵＩＤ）を表す６４ビットの全体について或る演算が行われ、その演算結果がＣＲＣビットとして付加されている。言い換えれば誤り検査の対象は識別情報（ＵＩＤ）の全体である。

図４はリーダライタで受信された信号の一例を示す。図示の例では、識別情報（ＵＩＤ）中のシリアル番号は適切に受信されているが、ＩＣメーカーコード、企業コード及び製品コードが無線環境での外乱に起因して適切に受信されなかったことが想定されている。

図２のステップＳ３では、受信データの一部が所定のデータで置換される。本実施例では、ＲＦタグが同伴する管理対象体は或る企業の或る特定の製品（例えば、Ａ社が販売するテレビジョン）であり、ＩＳＯヘッダ、ＩＣメーカーコード、企業コード及び製品コードは全ての管理対象体に共通し、シリアル番号だけが個々の管理対象体で異なる。説明の便宜上、ＲＦタグが同伴する特定の管理対象体に固有の情報は「個体情報」と呼ばれ、不特定の管理対象体に共通する情報は「個体分類情報」と呼ばれる。上記の例では、ＩＳＯヘッダ、ＩＣメーカーコード、企業コード及び製品コードが個体分類情報であり、シリアル番号が個体情報である。或いは、書籍の在庫管理等の場合には、国際標準図書番号(ISBN: International Standard Book Number)のような情報で個体分類情報が構成され、在庫管理を行う店舗で独自に書籍に付与した番号で個体情報が構成されてもよい。個体分類情報はリーダライタで既知であり、図１の置換データ生成／保存部１１６に既知データとして保存されているものとする。なお、個体分類情報は事前に既知情報として記憶されていてもよいし、何らかの手法を用いて別途生成されてもよい。

図５は受信データ中の個体分類情報がリーダライタで用意されている置換データで置き換えられた後の受信データを示す。置換後の受信データは、図１の受信データ置換部１１８の出力信号に相当する。

図２のステップＳ４では、修正後の受信データの識別情報（ＵＩＤ）全体について誤り検査が行われる。より具体的には、修正後の識別情報（ＵＩＤ）（図５）を表す６４ビットの全体について、リーダライタで既知の或る演算が行われ、その演算結果が受信したＣＲＣビットと符合するか否かを判定することで、誤り検出が行われる。誤りが検出されたならば、フローはステップＳ５に進む。本実施例では、識別情報（ＵＩＤ）のうち、シリアル番号以外の個体分類情報が誤っていたことに起因してＣＲＣ検査結果がＮＧになることはない。その部分はステップＳ３で適切な情報に強制的に変えられているからである。従ってフローがステップＳ５に進んだということは、シリアル番号が誤って受信されていることを意味し、そのままではＲＦタグのシリアル番号が不明であり、それは製品管理できないことを意味する。

ステップＳ５では、そのような場合にＲＦタグが識別情報（ＵＩＤ）を再送するように、リーダライタが再送要求信号を送信する。ＲＦタグはこれに応じて再送を行い、フローはステップＳ２に戻る。以後説明済みの同様な手順が反復される。

ステップＳ６では、ステップＳ４で誤りが検出されなかった場合に、全てのＲＦタグから識別情報が得られたか否かが確認される。未処理のＲＦタグが未だ残っていたならば、フローはステップＳ１に進み、未処理のＲＦタグについて、説明済みの同様な処理がなされる。未処理のＲＦタグが残っていなかったならば、フローは終了する。

図６は本実施例と従来例の相違を説明するための図である。本実施例に関する部分は図２の手順と実質的に同じである。先ず、リーダライタからタグへＵＩＤを要求する信号が送信される。これに応じてタグはＵＩＤを送信する。図示の例では、ＵＩＤ中の個体分類情報を送信している間に、外乱が生じ、それらが誤ってリーダライタで受信されたと仮定している。従来例の場合は、受信データについてそのままＣＲＣチェックが行われる。ＵＩＤのどこに誤りが生じてもＣＲＣチェック結果はエラー（ＮＧ）になる。このため、ＣＲＣエラーが発生しやすく、再送要求もされやすくなる。上述したように必須でない再送がなされるおそれが高い。これに対して本実施例では、受信データの一部が既知データ（個体分類情報）で置換され、置換後のデータについてＣＲＣチェックが行われる。置換された部分は決して誤りを生じさせないので、ＣＲＣチェック結果はＯＫになりやすい。ＣＲＣチェック結果がＮＧになるのは、個体情報が誤って受信されていることが原因なので、その場合は真に再送が必要な場合である。このため、本実施例では再送がされにくくなり、されたとしてもそれは真に必要な再送である。

上記の例では、ＵＩＤのうち、ＩＳＯヘッダ、ＩＣメーカーコード、企業コード及び製品コードは全ての管理対象体に共通し、それらが個体分類情報を構成する一方、シリアル番号だけが個々の管理対象体で異なり、それが個体情報を構成していた。しかしながら個体分類情報及び個体情報の構成法はこれに限定されない。例えば、Ａ社のテレビジョン及びパーソナルコンピュータが多数存在する状況では、ＩＳＯヘッダ、ＩＣメーカーコード及び企業コードが個体分類情報を構成し、製品コード及びシリアル番号が個体情報を構成してもよい。また、個体分類情報及び個体情報の内容が不変であることは必須でなく、状況に応じて又はユーザに応じて適宜変更されてよい。置換される個体分類情報のビット数は、リーダライタが使用される用途、期間、リーダライタを使用するユーザその他の要因に応じて変えられてもよい。一般に、様々な情報を正確に識別する観点からは、個体分類情報のビット数を小さくする（極端な場合は０ビットにする）ことが好ましいが、再送回数は増えてしまう。逆に、再送回数を減らす観点からは、個体分類情報のビット数がなるべく多くなるようにすることが好ましい。更に、「企業コード」や「製品コード」のような情報項目が一括して置換されることも本発明に必須ではない。例えば製品コードの上位２ビットが多数の管理対象体に共通しているかもしれない。シリアル番号でさえ、そのうちの何ビットかが多数の管理対象体に共通しているかもしれない。従って識別情報の内置換されるビット数は、情報項目毎だけでなく、ビットレベルで様々に設定されてもよい。

図７に示されるように、上記の例では、ＲＦタグから受信した識別情報中の一連のビット系列が、所定の情報で置換されている。しかしながら、図８に示されるように、ＲＦタグから受信した識別情報中の断続的なビット系列が、所定の情報で置換されてもよい。このように本実施例は、様々なフォーマットの信号にも適用可能である。

以下、本発明により教示される手段を例示的に列挙する。

（付記１）
少なくとも識別情報を含むデータをＲＦタグから受信する手段と、
前記識別情報の一部を所定の情報で置換する手段と、
置換後の識別情報を含むデータについて、誤りの有無を判定する手段と、
誤りが検出された場合に、前記ＲＦタグに再送要求信号を送信する手段と、
を有することを特徴とするＲＦタグリーダ。

（付記２）
ＲＦタグが同伴する特定の管理対象体に固有の個体情報と、不特定の管理対象体に共通する個体分類情報とが前記識別情報に少なくとも含まれている
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。

（付記３）
ＲＦタグから受信した個体分類情報の全部又は一部が所定の情報で置換される
ことを特徴とする付記２記載のＲＦタグリーダ。

（付記４）
置換される個体分類情報のビット数が可変である
ことを特徴とする付記３記載のＲＦタグリーダ。

（付記５）
ＲＦタグから受信した識別情報中の一連のビット系列が、所定の情報で置換される
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。

（付記６）
ＲＦタグから受信した識別情報中の断続的なビット系列が、所定の情報で置換される
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。

（付記７）
前記所定の情報が、メモリに記憶された既知情報を有する
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。

（付記８）
前記所定の情報が、当該ＲＦタグリーダで生成された情報を有する
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。

（付記９）
誤りの有無の検査が、巡回冗長検査（ＣＲＣ）法で行われる
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。

（付記１０）
前記識別情報は、管理対象体のシリアル番号、管理対象体の種別及び企業コードを少なくとも含む
ことを特徴とする付記１記載のＲＦタグリーダ。

（付記１１）
ＲＦタグリーダで使用される方法であって、
少なくとも識別情報を含むデータをＲＦタグから受信するステップと、
前記識別情報の一部を所定の情報で置換するステップと、
置換後の識別情報を含むデータについて、誤りの有無を判定するステップと、
誤りが検出された場合に、前記ＲＦタグに再送要求信号を送信するステップと、
を有することを特徴とするＲＦタグリーダで使用される方法。

（付記１２）
ＲＦタグが同伴する特定の管理対象体に固有の個体情報と、不特定の管理対象体に共通する個体分類情報とが前記識別情報に少なくとも含まれている
ことを特徴とする付記１１記載の方法。

（付記１３）
ＲＦタグから受信した個体分類情報の全部又は一部が所定の情報で置換される
ことを特徴とする付記１２記載の方法。

（付記１４）
置換される個体分類情報のビット数が、データを受信する環境に応じて変えられる
ことを特徴とする付記１３記載の方法。

本発明の一実施例によるリーダライタの機能ブロック図を示す。 本発明の一実施例によるリーダライタの動作を示すフローチャートである。 ＲＦタグが送信する信号の一例を示す図である。 リーダライタで受信された信号の一例を示す図である。 置換データで修正された後の信号を示す図である。 本実施例と従来例の相違を説明するための図である。 識別情報中の一連のビット系列が所定の情報で置換される様子を示す図である。 識別情報中の断続的なビット系列が所定の情報で置換される様子を示す図である。

符号の説明

１０２ アンテナ
１０４ 周波数共用器
１０６ 増幅器
１０８ 復調器
１１０ 局部発振器
１１２ 復号器
１１４ 置換部
１１６ 置換データ生成／保存部
１１８ 受信データ置換部
１２０ ＣＲＣ判定部
１２２ 制御回路
１２４ ＣＲＣ付加部
１２６ 符号器
１２８ 変調器
１３０ 増幅器

Claims (6)

1. ＲＦタグが同伴する特定の管理対象体に固有の個体情報と、不特定の管理対象体に共通する個体分類情報とを有する識別情報が含まれているデータを前記ＲＦタグから受信する手段と、
   情報を記憶する記憶手段と、
   前記固体分類情報を、前記記憶手段に予め記憶されている所定の情報で置換する手段と、
   前記所定の情報を含む置換後の識別情報について誤り検査を実行することで誤りの有無を判定する手段と、
   誤りが検出された場合に、前記ＲＦタグに再送要求信号を送信する手段と、
   を有することを特徴とするＲＦタグリーダ。
2. 置換される前記個体分類情報のビット数が可変である
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
3. 前記誤り検査が、巡回冗長検査（ＣＲＣ）法で行われる
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＦタグリーダ。
4. ＲＦタグと通信するＲＦタグリーダが実行する再送制御方法であって、
   前記ＲＦタグが同伴する特定の管理対象体に固有の個体情報と、不特定の管理対象体に共通する個体分類情報とを有する識別情報が含まれているデータを前記ＲＦタグから受信するステップと、
   前記固体分類情報を、前記ＲＦタグリーダの記憶手段に予め記憶されている所定の情報で置換するステップと、
   前記所定の情報を含む置換後の識別情報について誤り検査を実行することで誤りの有無を判定するステップと、
   誤りが検出された場合に、前記ＲＦタグに再送要求信号を送信するステップと、
   を有することを特徴とする再送制御方法。
5. 置換される前記個体分類情報のビット数が、データを受信する環境に応じて変えられる
   ことを特徴とする請求項４記載の再送制御方法。
6. 前記誤り検査が、巡回冗長検査（ＣＲＣ）法で行われる
   ことを特徴とする請求項４記載の再送制御方法。

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