JP2010021684A - Ｒｆｉｄシステム、ｒｆｉｄリーダライタ、ｒｆｉｄタグおよびｒｆｉｄ通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】応答信号の周波数に干渉信号がある場合であっても通信品質の劣化を抑えることを目的とする。
【解決手段】ＲＦＩＤシステム１は、第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号を送信するＲＦＩＤリーダライタ４と、ＲＦＩＤリーダライタ４から送信されてくる質問信号を受信し、質問データ信号に対する応答データ信号をミラーサブキャリア方式により変調した応答信号をＲＦＩＤリーダライタ４に返信するＲＦＩＤタグ３とを備え、ＲＦＩＤリーダライタ４は、ミラーサブキャリア方式により変調された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定部５０と、干渉判定部５０により干渉信号があると判定されたときに送信部４５の搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替部５１とを有している。
【選択図】図７

Description

本発明は、ＲＦＩＤシステム、ＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤ通信方法に関する。

近年、物流、商品などの管理を効率化するために、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが利用され、さらに適用範囲の拡大が望まれている。ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグとを備え、ＲＦＩＤリーダライタから質問信号を電波でＲＦＩＤタグに送信し、ＲＦＩＤタグから応答信号を電波でＲＦＩＤリーダライタに返信していた。

従来のＲＦＩＤシステムでは、質問信号と応答信号を同一周波数で送受信するベースバンド方式を採用していたため、交信領域が重複する複数のＲＦＩＤリーダライタが同時に同じチャンネルの周波数で質問信号を発すると干渉していた。この干渉をなくすために、従来のＲＦＩＤシステムでは質問信号を送信する前に使用するチャンネルの周波数が他のリーダライタで先に使用されていないかどうかを一定時間受信して確認するＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ Ｂｅｆｏｒｅ Ｔａｌｋ）方式が用いられていた（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００７−１９３７７２号公報

従来のＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤリーダライタは質問信号を送信する度にＬＢＴを行うため、交信時間が長くなっていた。そこで、このＬＢＴを不要にする方式としてミラーサブキャリア（Ｍｉｌｌｅｒ−Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）方式が提案された。このミラーサブキャリア方式では、ＲＦＩＤリーダライタに周波数が連続する３つのチャンネルが割り当てられ、ＲＦＩＤリーダライタは真ん中の周波数のチャンネルを用いてＲＦＩＤタグに質問信号を送信し、ＲＦＩＤタグからの応答信号は質問信号とは周波数の異なる他の２つのチャンネルを用いて受信していた。これにより、ＲＦＩＤリーダライタはＬＢＴをすることなく質問信号をＲＦＩＤタグに送信することができるので、ＲＦＩＤタグとの間で高速な通信を行っていた。

しかしながら、ＲＦＩＤリーダライタがミラーサブキャリア方式により送受信を行う場合、応答信号の周波数に他のＲＦＩＤリーダライタによる干渉信号がある場合には妨害を受け、通信品質が低下するという課題があった。

そこで本発明は応答信号の周波数に干渉信号がある場合であっても通信品質の低下を抑えることを目的とする。

この目的を達成するために本発明のＲＦＩＤシステムは、第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号を送信するＲＦＩＤリーダライタと、ＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる質問信号を受信し、質問データ信号に対する応答データ信号をミラーサブキャリア方式により変調した応答信号をＲＦＩＤリーダライタに返信するＲＦＩＤタグとを備えたＲＦＩＤシステムであって、ＲＦＩＤリーダライタは、ミラーサブキャリア方式により変調された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定部と、干渉判定部により干渉信号があると判定されたときに搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替部とを有したことを特徴とする。このような構成により、所期の目的を達成するものである。

また、本発明のＲＦＩＤリーダライタは、第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調して質問信号を生成する変調部と、変調部で生成された質問信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、応答データ信号により第１の周波数の搬送波がミラーサブキャリア方式により変調されてＲＦＩＤタグから返信されてくる応答信号を受信する受信部と、受信部により受信された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定部と、干渉判定部により干渉信号があると判定されたときに送信部の搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替部とを備えたことを特徴とする。このような構成により、所期の目的を達成するものである。

また、本発明のＲＦＩＤタグは、第１の周波数の搬送波が質問データ信号により変調されてＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる質問信号を受信し、質問信号に対する応答データ信号で搬送波をミラーサブキャリア方式により変調してＲＦＩＤリーダライタに応答信号として返信するＲＦＩＤタグであって、ミラーサブキャリア方式により変調された応答信号の周波数で干渉信号があることをＲＦＩＤリーダライタにより判定されて、ＲＦＩＤリーダライタの搬送波の周波数が第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替えられたときに、第２の周波数の搬送波で応答信号を返信することを特徴とする。このような構成により、所期の目的を達成するものである。

また、本発明のＲＦＩＤ通信方法は、第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号をＲＦＩＤリーダライタから送信する質問ステップと、ＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる質問信号をＲＦＩＤタグで受信し、質問データ信号に対する応答データ信号をミラーサブキャリア方式により変調した応答信号をＲＦＩＤタグからＲＦＩＤリーダライタに返信する応答ステップとを備えたＲＦＩＤ通信方法であって、ミラーサブキャリア方式により変調された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定ステップと、干渉判定ステップにより干渉信号があると判定されたときにＲＦＩＤリーダライタの搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替ステップとを有したことを特徴とする。このような方法により、所期の目的を達成するものである。

本発明のＲＦＩＤシステムは、第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号を送信するＲＦＩＤリーダライタと、ＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる質問信号を受信し、質問データ信号に対する応答データ信号をミラーサブキャリア方式で変調した応答信号をＲＦＩＤリーダライタに返信するＲＦＩＤタグとを備え、ＲＦＩＤリーダライタにミラーサブキャリア方式で変調された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定部と、干渉判定部により干渉信号があると判定されたときに送信部の搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替部とを備えているので、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移って通信することができ、通信品質の低下を抑えることができる。

また、本発明のＲＦＩＤリーダライタは、第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調する変調部と、変調部により変調した質問信号を送信する送信部と、応答データ信号により第１の周波数の搬送波がミラーサブキャリア変調されてＲＦＩＤタグから返信されてくる応答信号を受信する受信部と、受信部により受信された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定部と、干渉判定部により干渉信号があると判定されたときに送信部の搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替部とを備えているので、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移って通信することができ、通信品質の低下を抑えることができる。

また、本発明のＲＦＩＤタグは、ミラーサブキャリア方式で変調された応答信号の周波数における干渉信号があることをＲＦＩＤリーダライタにより判定されて、ＲＦＩＤリーダライタにより出力される搬送波の周波数が第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替えられたときに、第２の周波数の搬送波で応答信号を返信するので、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移ってＲＦＩＤリーダライタと通信することができ、通信品質の低下を抑えることができる。

また、本発明のＲＦＩＤ通信方法は、ミラーサブキャリア方式で変調された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定ステップと、干渉判定ステップにより干渉信号があると判定されたときにＲＦＩＤリーダライタの搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替ステップとを有しているので、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移って通信することができ、通信品質の低下を抑えることができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態）
まず、図１〜図６を参照しながら、本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤ通信方法を用いたＲＦＩＤシステム１について説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１の使用形態を説明するための概略ブロック図、図２は同ＲＦＩＤシステム１のＲＦＩＤリーダライタ４とＲＦＩＤタグ３との間で送受信される信号の波形図、図３は同ＲＦＩＤシステム１において用いられる信号の周波数割り当て状態を示す説明図、図４は同ＲＦＩＤシステム１で干渉が発生した場合の状態を示す波形図、図５は同ＲＦＩＤシステム１において干渉が発生した場合の状態を示すスペクトラム図、図６は同ＲＦＩＤシステム１において干渉を回避した場合の状態を示すスペクトラム図である。

図１は本実施の形態のＲＦＩＤシステム１を物品２の製造工程に用いた例を示している。ＲＦＩＤシステム１は、物品２に取り付けられたＲＦＩＤタグ３と、このＲＦＩＤタグ３のタグ情報を読み取るＲＦＩＤリーダライタ４とを備えている。物品２には管理番号などを記憶保持しているＲＦＩＤタグ３が取り付けられている。また、製造工程の所定の位置にＲＦＩＤリーダライタ４が設置されている。

この製造工程において、ＲＦＩＤタグ３が取り付けられた物品２がベルトコンベアなどの搬送装置（図示していない）によって矢印の方向に搬送される。そして、この製造工程の全体を制御する中央制御装置５が設けられ、通信回線６を介してＲＦＩＤリーダライタ４を制御し、ＲＦＩＤリーダライタ４がＲＦＩＤタグ３と交信することにより物品２の管理番号を読み取るなどして、製造工程の管理を行う。

ＲＦＩＤリーダライタ４は、送信アンテナ７によってＲＦＩＤタグ３に質問信号を電波で送信し、ＲＦＩＤタグ３から返信されてきた応答信号を受信アンテナ８によって受信する。図１中に破線で示した領域９はそれぞれのＲＦＩＤリーダライタ４が交信可能な範囲を示す。複数のＲＦＩＤリーダライタ４が近接して設置された場合には、それぞれの交信可能な領域９どうしが重複することもある（詳細は後述する）。

ＲＦＩＤリーダライタ４は、ＲＦＩＤタグ３から返信されてきた応答信号を受信して、その物品２の管理番号を識別する。その識別した管理番号に応じて中央制御装置５で製造工程中の図示しない製造装置などを制御して、物品２に対して所定の加工、組み立てなどを行う。

図２に示すように、物品２が所定の位置に搬送されてくると、ＲＦＩＤリーダライタ４からＲＦＩＤタグ３に向けて管理番号を問い合わせる質問信号Ｑを送信する。この質問信号Ｑは、ＰＩＥ（Ｐｈａｓｅ−Ｉｎｔｅｒａｖａｌ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）符号化した質問コード信号によって所定のチャンネルの搬送波をＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調したものである。

その後一定期間の間、ＲＦＩＤリーダライタ４は無変調の連続搬送波Ｃを送信し、ＲＦＩＤタグ３に電力を供給する。

ＲＦＩＤタグ３は、質問信号Ｑを受信するとともに質問コード信号を復調し、質問に対応して、例えば物品２の管理番号などの応答信号Ｒを返信する。ＲＦＩＤタグ３は、ＲＦＩＤリーダライタ４から送信されてきた連続搬送波Ｃの電波を応答コード信号に応じてＲＦＩＤタグ３の後述するタグアンテナ部で反射するか否かの制御（このように電波の反射を制御することをバックスキャッタ制御ともいう）を行い、応答信号Ｒを返信する。

ＲＦＩＤシステム１には、ＲＦＩＤタグ３がＲＦＩＤリーダライタ４に応答信号を返信する方式によってベースバンド方式とミラーサブキャリア方式との２種類がある。ＲＦＩＤシステム１で用いられる規格は、例えば、ＥＰＣｇｌｏｂａｌ Ｃｌａｓｓ−１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ−２などに規定されている。

ベースバンド方式では、ＲＦＩＤリーダライタ４から送信されてくる質問信号と同じデータレートで搬送波を変調して応答信号を作成する。したがって、質問信号と同じチャンネルで応答信号を返信する。

一方、本実施の形態のＲＦＩＤリーダライタ４で用いられるミラーサブキャリア方式では、ＲＦＩＤタグ３で副搬送波成分を作成し、副搬送波（サブキャリア）を応答データ信号で変調して応答信号を作成する。したがって、ミラーサブキャリア方式では、ＲＦＩＤタグ３は質問信号とは異なる周波数、すなわち別のチャンネルで応答信号を返信する。

この副搬送波を作成するために、ＲＦＩＤタグ３では、まず、受信・復調した質問コード信号から作成したベースバンドのクロック信号を２倍（Ｍ＝２）、４倍（Ｍ＝４）、または８倍（Ｍ＝８）の周波数に逓倍する。ベースバンドの質問コード信号は通常４０ＫＨｚ、８０ＫＨｚ、１２０ＫＨｚのいずれかのデータレートで作成されているので、ミラーサブキャリア変調用の副搬送波として８０ＫＨｚ（＝４０ＫＨｚ×２）〜９６０ＫＨｚ（＝１２０ＫＨｚ×８）を作成する。

この副搬送波の周波数のクロックで応答コード信号をミラー符号化する。さらに、そのミラー符号化した信号でＲＦＩＤタグ３の後述するタグアンテナ部をバックスキャッタ制御する。これにより、ＲＦＩＤタグ３は、元の連続搬送波の周波数から副搬送波の周波数だけ上下に離れた周波数の位置を中心に、ミラーサブキャリア方式による応答信号Ｒを返信することができる。

次に、図３を参照しながら、ＲＦＩＤシステム１に用いられる周波数の使用状態の例を説明する。ここでは、９４２ＭＨｚ〜９４４ＭＨｚがＲＦＩＤ用に割り当てられ、その中に１チャンネル〜９チャンネルまでの９つのチャンネル（以下、チャンネルを「ＣＨ」ともいう）が２００ｋＨｚ間隔で設定されている。このうち、２ＣＨと８ＣＨがミラーサブキャリア方式用に割り当てられている。そして、ベースバンド方式のＲＦＩＤリーダライタ４は１ＣＨ〜９ＣＨのいずれのチャンネルでも使用することができる。

複数のＲＦＩＤリーダライタ４が近接して設けられていてそれらの交信可能領域が重複するような場合には、相互に信号が混信しないようにＲＦＩＤリーダライタ４毎に異なったチャンネルの信号が使用される。例えば、第１のＲＦＩＤリーダライタ４では５ＣＨを使い、隣接する第２のＲＦＩＤリーダライタ４では６ＣＨを使うというように設定される。この使用するチャンネルは、中央制御装置５で制御することができる。

所定の搬送波として、上記のようなＵＨＦ帯（例えば、９４２ＭＨｚ〜９４５ＭＨｚ）以外にも、マイクロ波帯（例えば、２．３５ＧＨｚ）、ＨＦ帯（例えば、１３．４６ＭＨｚ）の周波数を利用することもできる。

図３中に、ミラーサブキャリア方式の質問信号Ｑと応答信号Ｒの周波数分布の状態を示す。ＲＦＩＤリーダライタ４から送信される質問信号Ｑの搬送波を２ＣＨとすると、ＲＦＩＤタグ３から返信される応答信号Ｒは２ＣＨから副搬送波周波数分（「ＳＣ周波数」とも表記する）だけ上下に離れた周波数の信号となる。ここでは、応答信号の周波数が隣接する１ＣＨと３ＣＨの周波数帯域内に収まるように、副搬送波周波数を１６０ＫＨｚ（４０ＫＨｚ×４または８０ＫＨｚ×２）とした例を示しているので、応答信号Ｒの応答周波数は２ＣＨ±１６０ＫＨｚとなる。ＲＦＩＤタグ３が使用する副搬送波周波数は、ＲＦＩＤリーダライタ４からの質問信号Ｑに含まれる指示信号で指定される。

このように、ＲＦＩＤタグ３からＲＦＩＤリーダライタ４に返信する応答信号Ｒの周波数は、ＲＦＩＤリーダライタ４から送信される質問信号Ｑまたは無変調の連続搬送波Ｃから副搬送波周波数分だけ上下に離れた周波数になる。このため、ＲＦＩＤリーダライタ４ではベースバンド方式のように自ら送信する搬送波信号中に埋もれた応答信号を受信するのではなく、離れた周波数にある単独の応答信号を受信することができる。したがって、ＲＦＩＤタグ３からの応答信号Ｒが弱い信号であっても高品質に受信することができる。また、ＬＢＴが不要となるので交信時間を短縮して高速化できるとともに、ミラー符号化されているのでより正確に復調することができる。

このように、ミラーサブキャリア方式を用いれば、ＲＦＩＤリーダライタ４から離れた場所にあるＲＦＩＤタグ３の弱い応答信号も受信することができるので、使用範囲を拡張することができる。さらに、ＲＦＩＤリーダライタ４は、ＬＢＴが不要となるためＲＦＩＤタグ３との交信時間を短縮することができる。

このように、ミラーサブキャリア方式は効果の大きい方式であるが、ＲＦＩＤタグ３からの応答信号Ｒの周波数、すなわち副搬送波成分のある周波数に他のＲＦＩＤリーダライタ４からの質問信号などの干渉信号がある場合には、妨害を受け、通信品質が低下するといった問題がある。

図４および図５を用いて、ＲＦＩＤシステム１において干渉が発生した場合の状態について具体的に説明する。

図４は２ＣＨをＲＦＩＤリーダライタ４の質問信号Ｑとして用いてＲＦＩＤタグ３と交信するときの時間的な経過を示している。

時刻ｔ１からＲＦＩＤリーダライタ４が２ＣＨで質問信号Ｑを送信した後、時刻ｔ２からＲＦＩＤタグ３からの応答信号Ｒを１ＣＨと３ＣＨで受信する。このとき、１ＣＨと３ＣＨには干渉信号がないので、応答信号Ｒを良好に受信できる。

次に、時刻ｔ３からＲＦＩＤリーダライタ４が別の質問信号Ｑを送信し、次いで、時刻ｔ４から１ＣＨと３ＣＨで応答信号Ｒを受信しようとしたときに、近接する他のＲＦＩＤリーダライタ４から３ＣＨに質問信号などの干渉信号Ｄが発せられたとする。このとき、ＲＦＩＤタグ３からの応答信号Ｒは弱い信号であるため、強い干渉信号Ｄに干渉されてＲＦＩＤリーダライタ４で正常な受信ができない状態となる。このように、ＲＦＩＤリーダライタ４は、ミラーサブキャリア方式により通信を開始する際には干渉信号の有無を事前に判定することなく質問信号を送信する。

図５に、ＲＦＩＤシステム１において電波の干渉が発生した場合の状態のスペクトラムを示す。ＲＦＩＤタグ３からの応答信号Ｒの副搬送波周波数（２ＣＨ＋１６０ＫＨｚ）に他のＲＦＩＤリーダライタ４から３ＣＨを用いた質問信号などの強い干渉信号Ｄが出力されている。このように、ベースバンド方式により通信を行うＲＦＩＤリーダライタ４から出力されている質問信号が干渉信号Ｄとなる。

ＲＦＩＤリーダライタ４がＲＦＩＤタグ３からの応答信号Ｒを正常に受信できない場合としては、上記したような強い干渉信号Ｄに邪魔されている場合と、ＲＦＩＤリーダライタ４の交信可能範囲内にＲＦＩＤタグ３が存在しないために応答信号Ｒ自体が存在しない場合とがある。後者の場合には物品２が搬送されてきてＲＦＩＤタグ３がＲＦＩＤリーダライタ４の交信範囲に入ってくるまで待てばよい。しかし、前者の場合には、ＲＦＩＤタグ３から応答信号ＲがＲＦＩＤリーダライタ４に返信されているにもかかわらず、ＲＦＩＤリーダライタ４で正常に応答信号Ｒが受信されないので、放置していると必要な処理がなされないまま物品２が通過してしまうおそれがある。このような場合には、ＲＦＩＤリーダライタ４は干渉信号Ｄによる干渉を避けてＲＦＩＤタグ３と交信を確立しなければならない。

そこで、本実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１では、ＲＦＩＤリーダライタ４が応答信号Ｒの周波数における干渉信号Ｄの有無を判定し、干渉信号Ｄがあると判定した場合には、使用中のチャンネルを切り替えることにより干渉を回避するようにした。これにより、ＲＦＩＤシステム１では、干渉信号がある場合には速やかに他のチャンネルの周波数に移って通信することができ、通信品質の低下を抑えている。

すなわち、図４に示すように、ＲＦＩＤリーダライタ４は所定の閾値Ｌｖを決めてＲＦＩＤタグ３からの応答期間に応答信号Ｒの周波数における受信信号の大きさを監視する。応答信号Ｒの強度は非常に弱いので、応答期間中の受信信号の大きさが所定の閾値Ｌｖより小さければ、そのまま受信を継続する。しかし、強度の強い干渉信号Ｄが発生し、応答期間中に受信された受信信号が所定の閾値Ｌｖより大きくなっている場合には干渉信号Ｄがあると判定する。なお、所定の閾値Ｌｖは、ＲＦＩＤタグ３の応答信号を検知するためのキャリアセンスの値より大きくすればよい。さらに、所定の閾値Ｌｖは、他のベースバンド方式を用いている周辺のＲＦＩＤリーダライタ４からの出力（空中電力）の大きさに応じて調整してもよい。例えば、ＲＦＩＤリーダライタ４の送信アンテナ７における出力が１０ｍＷの場合には、−５４（ｄＢｍ）とする。また、例えば、ＲＦＩＤリーダライタ４の出力が１Ｗの場合には、−４４（ｄＢｍ）とする。

ＲＦＩＤリーダライタ４は、応答信号Ｒの周波数に干渉信号Ｄがあると判定した場合には、図６に示すように、質問に使用する搬送波の周波数を第１の周波数である２ＣＨからもう１つの許可されている第２の周波数である８ＣＨに切り替える。これに伴って、ＲＦＩＤタグ３が返信する応答信号Ｒの周波数も８ＣＨ±副搬送波周波数に自動的に切り替わる。

このように、ＲＦＩＤリーダライタ４は、応答信号Ｒの周波数における干渉信号Ｄの有無を判定し、干渉信号があると判定されたときには搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数（割り当て済みの周波数）に切り替えるので、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移って通信することができ、通信品質の低下を抑えることができる。

なお、ここでは、使用中の２ＣＨから別のチャンネルである８ＣＨに切り替える例を説明したが、この例に限定されるものでない。割り当てされたチャンネルが２つでなく、３つ以上あっても、そのチャンネルに切り替えることができる。例えば、第１の周波数と第２の周波数の他に第３の周波数と第４の周波数がさらに割り当て済みとする。この場合には、ＲＦＩＤリーダライタ４は、同様に、第１の周波数から第２の周波数、第２の周波数から第３の周波数、第３の周波数から第４の周波数に搬送波の周波数を順次に切り替えることができる。また、ＲＦＩＤリーダライタ４は、同様に、第１の周波数から第３の周波数、第１の周波数から第４の周波数にも切り替えることもできる。このように、ＲＦＩＤリーダライタ４は、応答信号Ｒの周波数における干渉信号Ｄの有無を判定し、干渉信号があると判定されたときには使用中の搬送波の周波数（これを第１の周波数としている）とは異なる別の周波数（これを第２の周波数としている）に切り替えるので、干渉信号がある場合には速やかに別の周波数（第２の周波数）に移って通信することができ、通信品質の低下を抑えることができる。

次に、図７および図８を参照しながら、本実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１の構成および動作について説明する。図７は本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステム１の構成を示すブロック図、図８は同ＲＦＩＤシステム１の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ＲＦＩＤシステム１において、ＲＦＩＤリーダライタ４がＲＦＩＤタグ３と交信を開始する状態から説明する。

ＲＦＩＤリーダライタ４は、中央制御装置５から制御されるとともに製造工程の所定の箇所に設置されている。中央制御装置５は、ＲＦＩＤリーダライタ４に対する制御信号を通信回線６、インターフェース（Ｉ／Ｆ）４１を介して制御部４２に伝える。

ＲＦＩＤリーダライタ４は、動作を開始すると、まずＲＦＩＤタグ３に、例えば「管理番号を返答せよ」という質問信号を送信する。このとき、制御部４２はメモリ部４３から質問のために必要なデータを読み出し、この質問データ信号により変調部４４で所定のチャンネル、ここでは２ＣＨの搬送波をＡＳＫ変調し、送信部４５で増幅し、送信アンテナ７を介して、ＲＦＩＤタグ３に向けて質問信号の電波として送信する（Ｓ１００）。

次に、ＲＦＩＤリーダライタ４は質問信号の送信を終了すると（Ｓ１０２）、続いて、制御部４２の制御により変調部４４、送信部４５を通じて無変調の連続搬送波を２ＣＨを使用して送信し（Ｓ１０４）、ＲＦＩＤタグ３からの応答待ちの状態に入る。

一方、ＲＦＩＤタグ３は、タグアンテナ部３１とタグＩＣチップ３２とを有し、タグアンテナ部３１で質問信号の電波を受信する。ＲＦＩＤタグ３は、この受信した質問信号をダイオード３３で整流して直流電圧（以下、「ＤＣ電圧」と記す）を生成する。このＤＣ電圧をコンデンサ３４に充電して動作用の電源としてタグＩＣチップ３２の各部に供給し、タグＩＣチップ３２を起動する。これによって、タグＩＣチップ３２各部が起動する。このように、パッシブ型のＲＦＩＤタグ３では電池などの電源を搭載していなくてもタグＩＣチップ３２を動作させることができる。

次に、ＲＦＩＤタグ３は、復調部３６により「管理番号を返答せよ」という質問データを質問信号から復調する。そして、制御部３５はメモリ部３８から記憶保持している管理番号のタグ情報を読み出す。

制御部３５は、メモリ部３８に記憶保持されたタグ情報、すなわち、物品２の管理番号が「管理番号Ａ」であった場合には、その質問に対して「管理番号Ａ」という応答データ信号を作成する。

一方、クロック部３９は、まず、復調部３６が復調したベースバンドの質問データ信号から基本周期の基本クロック信号を再生する。ここでは、基本クロック信号の周期が２５μｓｅｃ（周波数が４０ＫＨｚ）であるとする。その後、基本クロック信号を４逓倍して、１６０ＫＨｚの副搬送波用クロック信号を作成する。

ミラーサブキャリア変調部３７では、この副搬送波用クロック信号を用い、応答コード信号に対しＭ＝４のミラー符号化処理を行う。そして、ミラー符号化した応答コード信号により、タグアンテナ部３１に接続したスイッチング素子３７ａをオン、オフさせることによりバックスキャッタ制御をして応答信号を返信する。すなわち、スイッチング素子３７ａがオンすればタグアンテナ部３１の端子が短絡され、スイッチング素子３７ａがオフされればタグアンテナ部３１の端子が開放される。これによって、ＲＦＩＤリーダライタ４から送信されてきた無変調搬送波の電波をタグアンテナ部３１で反射するか否かを「管理番号Ａ」という応答データのミラー符号化信号に応じて制御する。このとき、ミラー符号化された信号はクロック周波数が１６０ＫＨｚであるので、バックスキャッタ制御された搬送波は応答コード信号で１６０ＫＨｚの副搬送波を変調したものとなり、Ｍ＝４のミラーサブキャリア方式の応答信号をＲＦＩＤリーダライタ４に返信することができる。

なお、ＲＦＩＤタグ３では、タグアンテナ部３１の端子を開放させたときに反射がおきないように、インピーダンスをマッチングさせるコンデンサ４０を有している。

次に、このようにしてＲＦＩＤタグ３から返信されてくるミラーサブキャリア方式の応答信号を受信するＲＦＩＤリーダライタ４の動作について説明する。

ＲＦＩＤリーダライタ４では、受信アンテナ８で受信した応答信号を受信部４６を介して復調部４７に伝達し応答データを復調する。この復調した応答データにより制御部４２で「管理番号Ａ」の存在を確認する。ＲＦＩＤリーダライタ４は、この「管理番号Ａ」の情報を制御部４２を介してメモリ部４３に記憶する。

このとき、まず、ＲＦＩＤリーダライタ４は２ＣＨの無変調搬送波を送信しながら、ＲＦＩＤタグ３からの応答信号を１ＣＨと３ＣＨで待って受信する（Ｓ１０６）。この応答待ち期間中に１ＣＨと３ＣＨの応答信号の大きさを干渉判定部５０で監視して、その応答信号の大きさが図４に示した所定の閾値Ｌｖを超えるか否かを検出する。これにより、干渉信号の有無を判定する（Ｓ１０８）。干渉信号がないと判定されれば、Ｓ１０４に戻って無変調の搬送波の送信を続ける。

ＲＦＩＤタグ３からの応答待ち期間が終了すれば、無変調の搬送波の送信（Ｓ１１４）を続けるとともに、１ＣＨと３ＣＨの応答信号の大きさを干渉判定部５０で監視して、干渉信号の有無を判定する（Ｓ１１６）。干渉信号がないと判定されれば、制御部４２により応答信号を復調した応答コードをデコード処理し、「管理番号Ａ」の情報を取り出してメモリ部４３に記憶する（Ｓ１１８）。一連の応答信号の受信処理を繰り返し、デコード処理を終了すれば（Ｓ１２０）、ＲＦＩＤタグ３の読み取り動作を終了する。

そして、メモリ部４３に記憶した「管理番号Ａ」の情報を中央制御装置５に転送する。中央制御装置５は、「管理番号Ａ」の情報に基づいて記憶部に記憶されているデータベース（図示せず）から製品情報を検索し、物品２に対する加工、組み立てなどを管理、制御する。なお、データベースには、物品２の製造に係る諸情報が管理情報として記憶されている。

しかし、Ｓ１０８、Ｓ１１６でＲＦＩＤタグ３からの応答信号を受信中あるいは待機中に応答信号の周波数に干渉信号があると判定された場合には、そのままではＲＦＩＤタグ３との通信品質が低下して、正常な交信ができなくなる。そこで、本実施の形態のＲＦＩＤリーダライタ４は、干渉判定部５０により干渉信号があると判定されたときには、使用しているチャンネル、ここでは２ＣＨを記憶する（Ｓ１１０）とともに、図６に示すように、周波数切替部５１により第１の周波数とは異なる第２の周波数のチャンネル、ここでは８ＣＨに自動的に切り替える（Ｓ１１２）。そして、Ｓ１００に戻り、ＲＦＩＤタグ３との交信をやり直す。

このように、ミラーサブキャリア方式で変調された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定ステップ（Ｓ１０８、Ｓ１１６）と、干渉判定ステップにより干渉信号があると判定されたときにＲＦＩＤリーダライタ４の搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替ステップ（Ｓ１１６）とを有しているので、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移って通信することができ、通信品質の低下を抑えることができる。

また、ＲＦＩＤリーダライタ４は、変調、同期を行うためのクロックを発生するクロック部３５と、各部に電源を供給するための電源部３４も備えている。

以上のように本実施の形態のＲＦＩＤシステム１によれば、ＲＦＩＤリーダライタ４は、第１の搬送波の周波数（２ＣＨ）で交信するときに他のＲＦＩＤリーダライタ４からの干渉信号が干渉判定部５０により検出されれば、周波数切替部５１により第２の搬送波の周波数（８ＣＨ）に自動的にチャンネルを切り替える。これにより、ＲＦＩＤリーダライタ４は、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移って通信することができる。これにより、通信品質の低下を抑えることができる。

なお、ＲＦＩＤリーダライタ４が干渉判定部５０により干渉信号があると判定し、周波数切替部５１により質問信号のチャンネルを切り替えた場合には、ＲＦＩＤリーダライタ４から送信されてきた搬送波の電波をタグアンテナ部３１で反射するＲＦＩＤタグ３も、応答用の副搬送波周波数がともに自動的に切り替えられるので、交信周波数の切り替えはスムーズに行われる。また、ＲＦＩＤタグ３がタグアンテナ部３１からの電波の反射により応答するものでない場合には、ＲＦＩＤリーダライタ４の搬送波の周波数に応じて応答用の副搬送波周波数を切り替えるようにしてもよい。このように、交信周波数を追従させることで、交信をスムーズに行うことができる。

また、本実施の形態では、ＲＦＩＤリーダライタ４がミラーサブキャリア方式の交信に用いる搬送波を２ＣＨと８ＣＨとしたが、他のチャンネルを使用してもよい。

また、ミラーサブキャリア方式で用いる副搬送波の周波数も、周辺のＲＦＩＤリーダライタ４の使用周波数などを考慮して、任意に設定することが可能である。

さらに、本実施の形態では、ＲＦＩＤシステム１を製造工程に応用した例について説明したが、この他にも、販売店における入出庫管理、レジ精算などの各種の用途に使用することが可能である。

以上のように本発明は、ＲＦＩＤリーダライタにより第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号を送信し、ＲＦＩＤタグによりＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる質問信号を受信し、質問データ信号に対する応答データ信号をミラーサブキャリア方式により変調した応答信号をＲＦＩＤリーダライタに返信する。そして、ＲＦＩＤリーダライタはミラーサブキャリア方式により変調された応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定し、干渉信号があると判定されたときに送信部の搬送波の周波数を第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替えるようにしたので、干渉信号がある場合には速やかに第２の周波数に移って通信することができる。

これにより、応答信号の周波数に干渉信号がある場合であっても通信品質の低下を抑えることを可能にするＲＦＩＤシステム、ＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤ通信方法として有用である。

本発明の実施の形態におけるＲＦＩＤシステムの使用形態を説明するための概略ブロック図 同ＲＦＩＤシステムのＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグとの間で送受信される信号の波形図 同ＲＦＩＤシステムにおいて用いられる信号の周波数割り当て状態を示す説明図 同ＲＦＩＤシステムで干渉が発生した場合の状態を示す波形図 同ＲＦＩＤシステムにおいて干渉が発生した場合の状態を示すスペクトラム図 同ＲＦＩＤシステムにおいて干渉を回避した場合の状態を示すスペクトラム図 同ＲＦＩＤシステムの構成を示すブロック図 同ＲＦＩＤシステムの動作を説明するためのフローチャート

符号の説明

１ ＲＦＩＤシステム
２ 物品
３ ＲＦＩＤタグ
４ ＲＦＩＤリーダライタ
５ 中央制御装置
６ 通信回線
７ 送信アンテナ
８ 受信アンテナ
３１ タグアンテナ部
３２ タグＩＣチップ
３３ ダイオード
３４，４０ コンデンサ
３５，４２ 制御部
３６，４７ 復調部
３７ ミラーサブキャリア変調部
３７ａ スイッチング素子
３８，４３ メモリ部
３９，４８ クロック部
４１ インターフェース（Ｉ／Ｆ）
４４ 変調部
４５ 送信部
４６ 受信部
４９ 電源部
５０ 干渉判定部
５１ 周波数切替部

Claims (13)

1. 第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号を送信するＲＦＩＤリーダライタと、
   前記ＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる前記質問信号を受信し、前記質問データ信号に対する応答データ信号をミラーサブキャリア方式により変調した応答信号を前記ＲＦＩＤリーダライタに返信するＲＦＩＤタグとを備えたＲＦＩＤシステムであって、
   前記ＲＦＩＤリーダライタは、前記ミラーサブキャリア方式により変調された前記応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定部と、
   前記干渉判定部により前記干渉信号があると判定されたときに前記搬送波の周波数を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替部とを有したことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
2. 前記干渉判定部は、前記応答信号と所定の閾値とを比較し、前記応答信号の大きさが前記所定の閾値より大きい場合に前記干渉信号があると判定し、前記応答信号の大きさが前記所定の閾値より小さい場合に前記干渉信号がないと判定することを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
3. 前記ＲＦＩＤリーダライタは、前記ミラーサブキャリア方式により通信を開始する際には前記干渉信号の有無を事前に判定することなく前記質問信号を送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＦＩＤシステム。
4. 前記干渉信号は、ベースバンド方式により通信を行うＲＦＩＤリーダライタにより出力された質問信号であること特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤシステム。
5. 第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号を生成する変調部と、
   前記変調部により生成された前記質問信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、
   応答データ信号により前記第１の周波数の搬送波がミラーサブキャリア方式により変調されて前記ＲＦＩＤタグから返信されてくる応答信号を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定部と、
   前記干渉判定部により前記干渉信号があると判定されたときに前記送信部の前記搬送波の周波数を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替部とを備えたことを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ。
6. 前記干渉判定部は、前記受信部により受信された前記応答信号と所定の閾値とを比較し、前記応答信号の大きさが前記所定の閾値より大きい場合に前記干渉信号があると判定し、前記応答信号の大きさが前記所定の閾値より小さい場合に前記干渉信号がないと判定することを特徴とする請求項５に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
7. 前記ミラーサブキャリア方式により通信を開始する際には前記干渉信号の有無を事前に判定することなく前記質問信号を送信することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
8. 前記干渉信号は、ベースバンド方式により通信を行うＲＦＩＤリーダライタにより出力された質問信号であること特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
9. 第１の周波数の搬送波が質問データ信号により変調されてＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる質問信号を受信し、前記質問信号に対する応答データ信号で搬送波をミラーサブキャリア方式により変調して前記ＲＦＩＤリーダライタに応答信号として返信するＲＦＩＤタグであって、
   前記ミラーサブキャリア方式により変調された前記応答信号の周波数で干渉信号があることを前記ＲＦＩＤリーダライタにより判定されて、前記ＲＦＩＤリーダライタにより出力される前記搬送波の周波数が前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替えられたときに、前記第２の周波数の搬送波で前記応答信号を返信することを特徴とするＲＦＩＤタグ。
10. 第１の周波数の搬送波を質問データ信号により変調した質問信号をＲＦＩＤリーダライタから送信する質問ステップと、
    前記ＲＦＩＤリーダライタから送信されてくる前記質問信号をＲＦＩＤタグで受信し、前記質問データ信号に対する応答データ信号をミラーサブキャリア方式により変調した応答信号を前記ＲＦＩＤタグから前記ＲＦＩＤリーダライタに返信する応答ステップとを備えたＲＦＩＤ通信方法であって、
    前記ミラーサブキャリア方式により変調された前記応答信号の周波数における干渉信号の有無を判定する干渉判定ステップと、
    前記干渉判定ステップにより前記干渉信号があると判定されたときに前記ＲＦＩＤリーダライタの前記搬送波の周波数を前記第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り替える周波数切替ステップとを有したことを特徴とするＲＦＩＤ通信方法。
11. 前記干渉判定ステップは、前記応答信号と所定の閾値とを比較し、前記応答信号の大きさが前記所定の閾値より大きい場合に前記干渉信号があると判定し、前記応答信号の大きさが前記所定の閾値より小さい場合に前記干渉信号がないと判定することを特徴とする請求項１０に記載のＲＦＩＤ通信方法。
12. 前記質問ステップは、前記ミラーサブキャリア方式により通信を開始する際には前記干渉信号の有無を事前に判定することなく前記質問信号を送信することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のＲＦＩＤ通信方法。
13. 前記干渉信号は、ベースバンド方式により通信を行うＲＦＩＤリーダライタにより出力された質問信号であること特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載のＲＦＩＤ通信方法。

Images