上記した非接触ID通信システムにおいて、リーダライタが受信を試みた際に、与干渉波によってデータが破損している場合がある。与干渉波は、例えば、返送波を受信するリーダライタの近傍に配置される他のリーダライタの搬送波の送信時に発生する。図10は、与干渉リーダの送信スペクトルが存在する場合におけるタグの送信スペクトルの一例を示す図である。図10を参照して、タグの送信スペクトル105aに与干渉リーダの送信スペクトル105cが重なると、タグの送信スペクトル105aのうち、重複した周波数帯域のエネルギー強度が高くなる。そうすると、このような場合にも、データが破損してしまうことになる。すなわち、コリジョンが発生していないにも関わらず、データが破損してしまうことになる。
特許文献1によると、データの受信が失敗した際のデータの破損を、コリジョンの発生回数の判定基準としている。しかし、データの破損の原因は、コリジョンの発生のみではなく、上記したように与干渉波によっても発生する。そうすると、与干渉波によってデータが破損している場合には、与干渉リーダの出力が停止するか、またはリーダライタの通信時間が終了するまでコリジョン判定を続けてしまい、通信効率を向上することができない。この場合、通信の開始前にスロット設定を行い、アンチコリジョン技術を活用したとしても、与干渉波に対しては効果を発揮しない。さらには、コリジョンの誤判定により、空間に存在するタグの予測が困難となり、通信効率を悪化させることになる。
すなわち、タグからの返送波が、上述した与干渉波のような何らかの阻害要因により正常な返送波でなくなった場合、受信装置がタグとの正常な交信を確保することが困難となる。この場合、正常な交信を阻害する要因が不明であれば、適切に阻害要因に対処することができず、上記した通信効率の低下やタグの読取り率の低下等が発生してしまう。
この発明の目的は、容易にタグとの正常な交信を確保することができる受信装置を提供することである。
この発明の他の目的は、受信効率を向上させた受信装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、通信効率を向上させたリーダライタを提供することである。
この発明のさらに他の目的は、通信効率を向上させた非接触ID通信システムを提供することである。
この発明のさらに他の目的は、受信効率を向上することができる受信装置の受信方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、タグの読取り率を向上させた受信装置を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、タグの読取り率を向上させたリーダライタを提供することである。
この発明のさらに他の目的は、タグの読取り率を向上させた非接触ID通信システムを提供することである。
この発明のさらに他の目的は、タグの読取り率を向上することができる受信装置の受信方法を提供することである。
この発明に係る受信装置は、RFIDタグからの所定の周波数帯域を有する返送波を受信する受信部と、受信部により受信した返送波のエネルギー強度を測定する測定部と、測定部により測定したエネルギー強度と返送波の有すべき所定のエネルギー強度とを比較して、返送波が正常であるか否かを判定する判定手段とを備える。
このように構成することにより、受信部により受信した返送波のエネルギー強度を測定し、これを返送波の有すべき所定のエネルギー強度と比較して、返送波が正常であるか否かを判定する。そうすると、受信装置とタグとが交信をする際において、正常な交信ができなかった場合、その要因が返送波の異常によるものか否かを判断することができる。したがって、受信装置とタグとの交信時における諸問題に対して、返送波の影響か否かを切り分けて対処することができる。その結果、容易に、タグとの正常な交信を確保することができる。
好ましくは、判定手段は、測定部により測定したエネルギー強度により、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定する。
このように構成することにより、受信部によって受信した所定の周波数帯域を有するRFIDタグからの返送波のうち、測定部によって測定された返送波のエネルギー強度によって、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定することができる。そうすると、受信装置がデータの破損によって返送波のデータ受信を失敗した場合に、与干渉波が原因であるか否かを判断することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができるため、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、受信効率を向上することができる。
好ましくは、判定手段は、測定部により測定したエネルギー強度と予め定められた返送波が有すべきエネルギー強度とが異なっていれば、返送波に与干渉波が含まれていると判定する。こうすることにより、測定部により測定したエネルギー強度と予め定められた返送波が有すべきエネルギー強度とを比較して、与干渉波が含まれているか否かを判断することができる。したがって、容易に、与干渉波の有無を判定することができる。ここで、予め定められた返送波が有すべきエネルギー強度とは、例えば、測定部により測定される周波数帯域の低周波側または高周波側の周波数帯域におけるエネルギー強度の状態から所定の範囲内で予め定められるエネルギー強度をいう。
さらに好ましくは、返送波は、その中心周波数に対して低周波帯域のエネルギー強度と、その中心周波数に対して高周波帯域のエネルギー強度とを有する。ここで、判定手段は、低周波帯域のエネルギー強度と高周波帯域のエネルギー強度とが異なっていれば、返送波に与干渉波が含まれていると判定する。こうすることにより、返送波のうち、その中心周波数帯域に対して低周波帯域のエネルギー強度とその中心周波数帯域に対して高周波帯域のエネルギー強度とを比較して、異なっていれば与干渉波が含まれていると判定することができる。したがって、返送波のエネルギー強度のみによって返送波に与干渉波が含まれていることを判定することができる。
さらに好ましくは、受信部は、所定の周波数帯域内の複数のチャネルのうち、いずれかのチャネルを用いて返送される返送波を受信する。ここで、複数のRFIDタグからの返送チャネルが同じチャネルであるか否かを判定するコリジョン判定手段を備える。こうすることにより、返送波のデータ受信が失敗した場合において、返送波に与干渉波が含まれていないと判定した際に、コリジョン判定を行い、コリジョンが発生していると判定すると、例えば、その結果を反映させることができる。したがって、このような場合においても、通信効率を向上することができる。
さらに好ましくは、所定の周波数帯域は、UHF帯である。このような周波数帯域は、波長が短いため、例えば、遠隔地における通信効率を向上することができる。
この発明の他の局面においては、リーダライタは、RFIDタグに送信コマンドを含んだ搬送波を送信する送信部と、上記したいずれかの受信装置とを含む。このようなリーダライタは、受信効率が向上した受信装置を含むため、通信効率を向上することができる。
さらに好ましくは、判定手段により返送波に与干渉波が含まれていると判定すれば、搬送波を送信するチャネルを変更するチャネル変更手段を備える。こうすることにより、タグからの返送波に与干渉波の影響があれば、チャネル変更手段により送信チャネルを変更して、与干渉波の影響を低減することができる。したがって、通信効率を向上することができる。
また、チャネル変更手段は、与干渉波の影響の少ないチャネルを選択する選択手段を含む。こうすることにより、さらに通信効率を向上することができる。
この発明のさらに他の局面においては、非接触ID通信システムは、上記したいずれかのリーダライタと、複数のRFIDタグとを含む。このような非接触ID通信システムは、通信効率の向上したリーダライタを含むため、複数のRFIDタグとの通信を効率的に行うことができる。
この発明のさらに他の局面においては、受信装置の受信方法は、RFIDタグからの所定の周波数帯域を有する返送波を受信する受信ステップと、受信した返送波のエネルギー強度を測定する測定ステップと、測定したエネルギー強度により、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定する判定ステップとを備える。
このような受信装置の受信方法は、受信ステップによって受信したタグからの所定の周波数帯域を有する返送波のうち、測定ステップによって返送波のエネルギー強度を測定し、これにより、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定ステップによって判定することができる。そうすると、受信装置が、データの破損によって返送波のデータ受信を失敗した場合に、与干渉波が原因であるか否かを判定することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができ、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、受信効率を向上することができる。
また、この発明に係る受信装置において、好ましくは、判定手段は、RFIDタグからのレスポンスの開始データを含むか否かを判定する。こうすることにより、RFIDタグのレスポンスの伝送速度のばらつき等に起因して返送波の波形が崩れた場合でも、返送波のエネルギー強度を基に、返送波中にレスポンス開始データがあるか否かを認識することができる。そうすると、RFIDタグの読取り率を向上させることができる。
さらに好ましくは、測定部は、返送波のうち、レスポンスの開始データを含む領域のFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)処理を行い、判定手段は、レスポンス開始データを含む領域のFFT処理の結果を基に算出された返送波の所定の周波数帯域のエネルギー強度が所定の値よりも大きければ、返送波に開始データが含まれていると判定する。こうすることにより、FFT処理の結果を基に算出されたエネルギー強度に基づいて、返送波に開始データが含まれているか否かを判定することができる。したがって、より確実に返送波に開始データが含まれているか否かを判定することができ、RFIDタグの読取り率をさらに向上させることができる。
さらに好ましくは、測定部は、返送波のうち、レスポンスの開始データを含む領域のFFT処理を行い、判定手段は、レスポンスの開始データを含む領域のFFT処理の結果を基に算出された返送波のベースの所定の周波数帯域のエネルギー強度と、返送波の所定の周波数帯域のエネルギー強度とを比較して判定する。こうすることにより、より正確に開始データを含むか否かを判定することができ、RFIDタグの読取り率をさらに向上させることができる。
また、この発明に係るリーダライタは、RFIDタグに送信コマンドを含んだ搬送波を送信する送信部と、上記したいずれかの受信装置とを含む。このようなリーダライタは、RFIDタグの読取り率を向上した受信装置を含むため、タグの読取り率を向上することができる。
また、この発明に係る非接触ID通信システムは、上記したリーダライタと、複数のRFIDタグとを含む。このような非接触ID通信システムは、タグの読取り率を向上したリーダライタを含むため、複数のタグとの通信において、タグの読取り率を向上させることができる。
また、この発明に係る受信装置の受信方法は、RFIDタグからの所定の周波数帯域を有する返送波を受信する受信ステップと、受信した返送波のエネルギー強度を測定する測定ステップと、測定したエネルギー強度により、返送波にRFIDタグからのレスポンス開始データが含まれているか否かを判定する判定ステップとを備える。
このような受信装置の受信方法は、受信ステップによって受信したタグからの所定の周波数帯域を有する返送波のうち、測定ステップによって返送波のエネルギー強度を測定し、これにより、タグからのレスポンス開始データが含まれているか否かを判定ステップによって判定することができる。そうすると、受信装置が、返送波の矩形形状の崩れにより返送波のレスポンス開始データを検出できなかった場合に、BLFのばらつきが原因であるか否かを判定することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができ、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、タグの読取り率を向上することができる。
このように構成することにより、受信部により受信した返送波のエネルギー強度を測定し、これを返送波の有すべき所定のエネルギー強度と比較して、返送波が正常であるか否かを判定する。そうすると、受信装置とタグとが交信をする際において、正常な交信ができなかった場合、その要因が返送波の異常によるものか否かを判断することができる。したがって、受信装置とタグとの交信時における諸問題に対して、返送波の影響か否かを切り分けて対処することができる。その結果、容易に、タグとの正常な交信を確保することができる。
また、このような受信装置は、受信部によって受信した所定の周波数帯域を有するRFIDタグからの返送波のうち、測定部によって測定された返送波のエネルギー強度によって、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定することができる。そうすると、受信装置がデータの破損によって返送波のデータ受信を失敗した場合に、与干渉波が原因であるか否かを判断することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができるため、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、受信効率を向上することができる。
また、このようなリーダライタは、受信効率が向上した受信装置を含むため、通信効率を向上することができる。
また、このような非接触ID通信システムは、通信効率の向上したリーダライタを含むため、複数のRFIDタグとの通信を効率的に行うことができる。
また、このような受信装置の受信方法は、受信ステップによって受信したタグからの所定の周波数帯域を有する返送波のうち、測定ステップによって返送波のエネルギー強度を測定し、これにより、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定ステップによって判定することができる。そうすると、受信装置が、データの破損によって返送波のデータ受信を失敗した場合に、与干渉波が原因であるか否かを判定することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができ、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、受信効率を向上することができる。
また、このような受信装置は、RFIDタグのレスポンスの伝送速度のばらつき等に起因して返送波の波形が崩れた場合でも、返送波のエネルギー強度を基に、返送波中にレスポンス開始データがあるか否かを認識することができる。そうすると、RFIDタグの読取り率を向上させることができる。
また、このようなリーダライタは、RFIDタグの読取り率を向上した受信装置を含むため、タグの読取り率を向上することができる。
また、このような非接触ID通信システムは、タグの読取り率を向上したリーダライタを含むため、複数のタグとの通信において、タグの読取り率を向上させることができる。
また、この発明に係る受信装置の受信方法は、受信ステップによって受信したタグからの所定の周波数帯域を有する返送波のうち、測定ステップによって返送波のエネルギー強度を測定し、これにより、タグからのレスポンス開始データが含まれているか否かを判定ステップによって判定することができる。そうすると、受信装置が、返送波の矩形形状の崩れにより返送波のレスポンス開始データを検出できなかった場合に、BLFのばらつきが原因であるか否かを判定することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができ、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、タグの読取り率を向上することができる。
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。この発明の一実施形態に係る非接触ID通信システムは、受信装置を含むリーダライタと、複数のタグとを含む。非接触ID通信システムにおいて、リーダライタは、複数のタグに対し、送信コマンドを含ませた搬送波を送信する。そうすると、複数のタグのうち、いずれかのタグは、送信コマンドに応答する。リーダライタは、いずれかのタグによって応答された返送波を受信し、応答したタグの情報を読取る。このようにして、非接触ID通信システムによる通信が行なわれる。
図1は、この発明の一実施形態に係る受信装置を含むリーダライタの要部を示すブロック図である。図1を参照して、リーダライタ11は、複数のタグ(図示せず)へ送信コマンドを含んだ搬送波を送信する送信部12と、タグからの所定の周波数帯域を有する返送波を受信する受信装置13とを含む。なお、図1中、送信部12は一点鎖線で、受信装置13は、点線で示している。
受信装置13は、受信ベースバンド信号をA/D変換するA/D変換部21と、受信信号のフィルタリングを行なう受信フィルタ22と、フィルタリングした受信信号の復調処理を行う復調処理部23と、受信信号のうち、周波数の成分を検出する周波数成分検出部24と、検出した周波数成分信号のうち、周波数帯域のエネルギー強度を測定する帯域エネルギー測定部25と、復調処理部23によって復調された復調信号および帯域エネルギー測定部25によって測定されたエネルギー強度を処理する信号制御部26とを含む。A/D変換部21、信号制御部26等は、受信部として作動する。受信部は、所定の周波数帯域内の複数のチャネルのうち、いずれかのチャネルを用いて返送される返送波を受信する。
送信部12は、タグへの送信コマンドを含む搬送波を送信する信号制御部26と、信号制御部26から送信信号を送信する際に変調処理を行う変調処理部28と、変調処理部28によって変調処理した送信信号をD/A変換し、送信ベースバンド信号にするD/A変換部27とを含む。
次に、データの受信時におけるリーダライタ11の動作について説明する。送信部12は、信号制御部26から変調処理部28により変調し、D/A変換部27によってD/A変換した送信ベースバンド信号を複数のタグに送信する。受信装置13は、複数のタグのうち、いずれかのタグによって応答された返送波の受信信号を、A/D変換部21等の受信部を通して受信ベースバンド信号として受信する。このようにして、タグの返送波に含まれるデータ信号から、タグの情報を読取る。なお、このようなリーダライタ11は、例えば、遠隔地における通信効率の向上の観点から、UHF(Ultra High Frequency:極超短波)の周波数帯域で使用されるのが好ましい。また、ここでは、リーダライタ11は、ダブルサイドバンド形式でデータの送受信を行なう。
次に、このようなリーダライタ11を用いて、データを受信する場合について、さらに詳細に説明する。図2は、上記したリーダライタ11を含む非接触ID通信システムにおける受信処理の流れを示すフローチャートである。
図1および図2を参照して、まず、リーダライタ11は、応答を要求するタグの通信用のスロット設定を行なう(図2において、ステップS11、以下、ステップを省略する)。次に、複数のタグに対して、送信コマンドを含ませた搬送波を送信する(S12)。その後、受信ステップとして、送信コマンドに応答するいずれかのタグからのレスポンス、すなわち、返送波のデータの受信を試みる(S13、S14)。
返送波のデータの受信が失敗すれば(S14において、NO)、受信信号のデータが破損しているか否かを判断する(S15)。データが破損していると判断すれば(S15において、YES)、測定ステップとして、返送波のうち、帯域エネルギー測定部25によって、その中心周波数に対して低周波帯域のエネルギー強度(以下、「第一のエネルギー強度」という)とその中心周波数に対して高周波帯域のエネルギー強度(以下、「第二のエネルギー強度」という)とを測定する。そして、測定された第一のエネルギー強度と第二のエネルギー強度とを信号制御部26に送信し、第一のエネルギー強度と第二のエネルギー強度とが異なるか否かを判断する(S16)。
図3は、与干渉リーダの送信スペクトルが存在する場合におけるタグの送信スペクトルおよび測定部により測定する周波数帯域の一例を示す図である。図3を参照して、与干渉リーダの送信スペクトル32は、タグの送信スペクトル31の高周波帯域33b側の一部に重なるように存在する。このような与干渉リーダの送信スペクトル32は、その一部がタグの送信スペクトル31と重なるため、フィルタによって除去できないものである。
この場合、応答チャネルの中心周波数よりも高周波帯域33b側においては、タグの送信スペクトル31は、与干渉リーダの送信スペクトル32と重なっている。一方、応答チャネルの中心周波数よりも低周波帯域33a側においては、タグの送信スペクトル31は、与干渉リーダの送信スペクトルと重なっていない。このような場合、第二のエネルギー強度は、第一のエネルギー強度よりも大きくなる。したがって、信号制御部26は、第一のエネルギー強度と第二のエネルギー強度とが異なっていると判断する。
第一のエネルギー強度と第二のエネルギー強度とが異なっていると判断すると(S16において、YES)、判定ステップとして、タグからの返送波に与干渉波が含まれていると判定する。ここで、信号制御部26は、判定手段として作動する。判定手段により、タグからの返送波に与干渉波が含まれていると判定すると、信号制御部26は、搬送波の送信チャネルを変更する(S17)。ここで、信号制御部26は、チャネル変更手段として作動する。この場合、チャネル変更手段として、与干渉波の影響の少ないチャネルを選択し、このチャネルに変更するようにしてもよい。すなわち、チャネル変更手段は、与干渉波の影響の少ないチャネルを選択する選択手段を含むことにしてもよい。ここで、信号制御部26は、選択手段として作動する。この場合、例えば、応答チャネルの隣接チャネルにさらに隣接するチャネルを選択するようにする。このようなチャネルは、与干渉波の影響が少ないと考えられるからである。
そして、チャネルを変更し、再度時間切れとなるまでコマンドを送信し、成功するまでデータの受信を試みる(S20等)。データの受信が成功すれば(S14において、YES)、スロット設定を終了し、受信を終了する(S21において、YES、S22において、YES)。
一方、第一のエネルギー強度と第二のエネルギー強度とが異なっていなければ(S16において、NO)、次に、複数のタグからの返送チャネルが同じチャネルであるか否かを判定する。ここで、信号制御部26は、コリジョン判定手段として作動する(S18)。次に、コリジョンが発生していると判定すれば(S18において、YES)、コリジョン発生結果を保存して、時間切れとなるまでデータの受信を試みる(S18、S19等)。こうすることにより、コリジョンの判定結果を反映させることができる。したがって、通信効率を向上することができる。
このように構成することにより、リーダライタ11に含まれる受信装置13は、受信部によって受信したタグからの所定の周波数帯域を有する返送波のうち、エネルギー強度測定部によって測定された第一のエネルギー強度と第二のエネルギー強度とが異なっていれば、返送波に与干渉波が含まれていると判定することができる。そうすると、データの破損による返送波のデータ受信の失敗を、与干渉波が原因であると判断することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができるため、チャネル変更等、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、受信効率を向上することができる。
すなわち、このように構成することにより、リーダライタ11に含まれる受信装置13により受信した返送波のエネルギー強度を測定し、これを返送波の有すべき所定のエネルギー強度と比較して、返送波が正常であるか否か、すなわち、与干渉波を含んでいるか否かを判定する。そうすると、受信装置13とタグとが交信をする際において、正常な交信ができなかった場合、その要因が返送波の異常によるものか否かを判断することができる。したがって、受信装置13とタグとの交信時における諸問題に対して、返送波の影響か否かを切り分けて対処することができる。その結果、容易に、タグとの正常な交信を確保することができる。
また、このようなリーダライタ11は、受信効率が向上した受信装置13を含むため、通信効率を向上することができる。
さらに、このような非接触ID通信システムは、通信効率の向上したリーダライタ11を含むため、複数のRFIDタグとの通信を効率的に行うことができる。
また、このような受信装置13の受信方法は、受信ステップによって受信したタグからの所定の周波数帯域を有する返送波のうち、測定ステップによって返送波のエネルギー強度を測定し、これにより、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定ステップによって判定することができる。そうすると、受信装置が、データの破損によって返送波のデータ受信を失敗した場合に、与干渉波が原因であるか否かを判定することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができ、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、受信効率を向上することができる。
図4は、この発明の一実施形態に係るリーダライタ11を用いて通信を行なった場合のシミュレーション結果を示すグラフである。図4中、縦軸は、タグの読取り時間(μs:マイクロ秒)を示し、横軸は、与干渉リーダの数を示している。また、図4中、実線および○印で示す部分は、この発明の一実施形態に係る非接触ID通信システムによって通信を行なった場合を示し、点線および×印で示す部分は、従来における非接触ID通信システムによって通信を行なった場合を示す。また、この場合における実験条件を、表1に示す。
図4および表1を参照して、与干渉リーダの数が1であった場合、従来の非接触IDシステムにおいては、読取り時間は、350900μsであったのに対し、この発明の一実施形態に係る非接触IDシステムにおいては、読取り時間は、64380μsである。与干渉リーダの数が2であった場合、従来の非接触IDシステムにおいては、読取り時間は、560900μsであったのに対し、この発明の一実施形態に係る非接触IDシステムにおいては、読取り時間は、225400μsである。与干渉リーダの数が3であった場合、従来の非接触IDシステムにおいては、読取り時間は800900μsであったのに対し、この発明の一実施形態に係る非接触IDシステムにおいては、読取り時間は625300μsである。
このように、与干渉リーダの数が1、2および3台のいずれの場合においても、この発明の一実施形態に係る非接触ID通信システムによるタグの読取り時間は、従来の非接触ID通信システムによるタグの読取り時間よりも短くなっている。すなわち、通信効率が向上している。
なお、上記の実施の形態においては、返送波のうち、帯域エネルギー測定部によって測定した低周波帯域のエネルギー強度と高周波帯域のエネルギー強度とが異なっていれば、返送波に与干渉波が含まれていると判定したが、これに限らず、帯域エネルギー測定部によって測定されたエネルギー強度と予め定められた返送波が有すべきエネルギー強度とが異なっていれば、返送波に与干渉波が含まれていると判定する構成にしてもよい。こうすることにより、例えば、帯域エネルギー測定部によって測定される周波数帯域の低周波側または高周波側の周波数帯域におけるエネルギー強度の状態から所定の範囲内で予め定められる返送波のエネルギー強度により、返送波に与干渉波が含まれていると判定することができる。
さらに、例えば、送信コマンドを含む搬送波を基に所定の範囲内で予め定められるエネルギー強度を基に、帯域エネルギー測定部により測定したエネルギー強度によって、返送波に与干渉波が含まれているか否かを判定することにしてもよい。
また、上記の実施の形態においては、非接触ID通信システムがダブルサイドバンド形式である場合について説明したが、これに限らず、非接触ID通信システムがシングルサイドバンド形式等、他のベースバンド形式である場合についても適用される。
なお、上記の実施の形態においては、所定の周波数帯域がUHFである場合について説明したが、これに限らず、所定の周波数帯域が他の周波数帯域である場合にも適用される。
また、上記の実施の形態においては、リーダライタは、非接触ID通信システムについて使用される場合について説明したが、これに限らず、他の形式のID通信システムについて使用される場合にも適用される。
次に、この発明の他の実施形態に係る非接触ID通信システムについて説明する。非接触IDシステムは、タグに送信コマンドを含んだ搬送波を送信する送信部および受信装置を含むリーダライタと、複数のタグとを含む。ここで、非接触ID通信システムに含まれるリーダライタの要部の基本的な構成については、上述と同じであるため、その説明を省略する。
このような非接触ID通信システムにおいて、リーダライタは、複数のタグのうち、読取可能なタグを検出する。ここで、リーダライタが、読取り可能なタグの存在、すなわち、応答可能なタグの有無を判定する場合について説明する。
まず、タグへの電源供給により、タグの電波出力をONの状態とする。そして、リーダライタからタグにコマンドを送信する。そうすると、タグはまず、レスポンスを開始するデータ(プリアンブル)を含む返送波を送信する。このプリアンブルを取得することにより、リーダライタは、読取可能なタグの有無を判定する。
この場合、複数のタグからの返送波が同時に送信され、増幅された返送波がリーダライタに受信される。ここで、個々のタグについて、プリアンブルを含む返送波のBLF(Bit Link Frequency:タグのレスポンスの伝送速度)がばらついていると、増幅された返送波の波形が崩れてしまうことになる。
ここで、まず、BLFについて説明する。図11(A)〜(D)は、波形単位と情報単位との関係を示す図である。図11(A)〜(D)において、縦軸は、電圧を示し、横軸は、時間を示す。また、点線で示す範囲は、情報単位、すなわち、1ビットの情報を示す。図11(A)は、点線で示す範囲内で、1つの波形単位、すなわち、電圧のパターンを検出して、1ビットの情報が0または1であることを示す。図11(B)は、2つの波形単位で1ビットの情報を示し、図11(C)は、4つの波形単位で1ビットの情報を示し、図11(D)は、8つの波形単位で1ビットの情報を示す。ここで、BLFは、波形単位の一周期Tの逆数、1/Tで表される。すなわち、図11(A)においては、1/T1、図11(B)においては、1/T2、図11(C)においては、1/T3、図11(D)においては、1/T4で表される。
次に、BLFのばらつきにより、増幅された返送波の波形が崩れる現象について、さらに具体的に説明する。図12は、リーダライタおよびタグの送受信信号の電波信号を空中で受信して生成した波形を示す図であり、BLFのばらつきが小さい場合を示す。図12に示す波形は、リーダライタおよびタグから独立した計測器で測定したものであり、リーダライタからの送信信号波形とタグからの返信信号波形とが連続した表示となっている。図12中、縦軸は、エネルギー強度を示し、横軸は、時間を示す。図12を参照して、まず、リーダライタから、プリアンブルを要求する信号として、そのパルスが一旦大きく下がる(図12のa領域)コマンドが発せられる。そして、タグが図12中のパルスの大きな立上り部43(コマンドの最終ビット)を検出すると、そのタイミングから所定の時間を経過した後(図12のb領域)、タグがプリアンブルを含む返送波を返送する(図12のc領域)。その後、データを含む返送波を発信する(図12のd領域)。上記した構成、すなわち、負方向の大きなパルスを基準のタイミングとして、各タグがプリアンブルの信号を返送する構成であるため、各タグからのプリアンブルの信号がほぼ同期してリーダライタに返送される。なお、コマンドには固定長のコマンドと可変長のコマンドがあるが、可変長コマンドの場合は、コマンドデータ内にビット長を示すデータが含まれるため、これをタグ側が読取って、データ長を判断する。
ここで、BLFのばらつきが小さい複数のタグにおいて、複数のプリアンブルの信号が重なって増幅された返送波41は、正常な矩形形状を有する。リーダライタは、返送波に含まれる正常な矩形形状の波形から、プリアンブルが含まれることを読取る。これにより、読取可能なタグの有無を判定する。
しかし、各タグのBLFのばらつきが大きい複数のタグにおいては、上記したタイミングを基準として各タグがプリアンブルの信号を含む返送波を返送しているにも関わらず、図13に示すように、複数のプリアンブルの信号が重なって増幅した返送波42において、その矩形形状が崩れてしまう。図13は、リーダライタおよびタグの送受信信号の電波信号を空中で受信して生成した波形を示す図であり、BLFのばらつきが大きい場合を示す。なお、図13は、図12に対応しており、図13における縦軸、横軸およびb〜dで示す領域は、図12と同じであり、図12中のaで示す領域については、図13では省略している。
これについて簡単に説明すると、図12に示す返送波の波形は、例えば、図14(A)および図14(B)に示すBLFのばらつきが小さいタグからのプリアンブルの信号が重なって、図14(C)に示すように増幅され、正常な矩形形状の返送波の波形となっている。一方、図13に示す返送波の波形は、例えば、図15(A)および図15(B)に示すBLFのばらつきが大きいタグからのプリアンブルの信号が重なって、図15(C)に示すように増幅され、矩形形状が崩れた返送波の波形となっている。
このような矩形形状が崩れた返送波では、適切にプリアンブルを検出することができない。そうすると、タグの存在検知ができなくなり、読取り率が低下することになる。
ここで、上記した図1に示す構成のリーダライタにおいて、測定部は、FFT処理を行い、信号制御部は、プリアンブルを含む領域のFFT処理の結果を基に算出された返送波のベースの所定の周波数帯域のエネルギー強度と、返送波の所定の周波数帯域のエネルギー強度とを比較して判定することにより、返送波にプリアンブルが含まれているか否かを判定するよう構成してもよい。
次に、このようなリーダライタを含む非接触ID通信システムにおいて、タグとの交信を行なう際の具体的な処理について説明する。図16は、送受信する電波の状態とリーダライタとの関係を示す概念図である。図16におけるS62、S73、S76は、後述するフローチャートにおけるステップに対応する。図17は、この場合におけるリーダライタの処理の流れを示すフローチャートである。
図16および図17を参照して、まず、タグの電波出力をONの状態とする(S61)。次に、受信ステップとして、タグからの所定の周波数帯域を有する返送波を受信し、シーケンスの初期、すなわち、タグへのコマンドを送信する前の段階において、返送波のNF(Noise Floor)値を取得する(S62)。NF値とは、返送波にデータがない、すなわち、返送波にデータを含んでいない状態(ベース状態)において、所定の周波数帯域のエネルギー強度を基に算出される値をいう。
ここで、NF値を取得する手順について説明する。図18は、NF値を取得するための手順を示すフローチャートである。図18を参照して、まず、返送波のベースのFFT処理を行う(S65)。図19は、FFT処理を行った返送波のベースのエネルギー強度と周波数の関係を示すグラフである。図19中、縦軸は、エネルギー強度を示し、横軸は、周波数を示す。また、図19中において、点線で示す部分は、所定の周波数帯域、ここでは、データを含んだ返送波についてFFT処理を行うと、スペクトルが出現するタグのレスポンス帯域である。
図19を参照して、ベースの返送波におけるエネルギー強度は、データを含んでいないため各周波数帯域において低い。次に、図19中の点線で示すタグのレスポンス帯域におけるNF値を算出する(S66)。ここで、NF値としては、この帯域における総エネルギー強度を求めてもよいし、帯域内のピーク、すなわち、最大のエネルギー強度の値を算出して求めてもよい。なお、この点線で示す幅については、設計値に依存する。そして、この計算結果を、リーダライタの内部に記憶しておく(S67)。このようにして、NF値を取得する。
再び図16および図17に戻って、次に、タグの交信処理を行う(S63)。ここで、タグの交信処理の詳細について説明する。図20は、この場合における処理の流れを示すフローチャートである。図20を参照して、まず、リーダライタからタグに対してコマンドを送信する(S71)。そして、受信ステップとして、タグのレスポンスを受信する(S72)。ここで、受信した返送波の波形から、タグのレスポンスがあるか否かを判定する(S73)。ここでの判定は、返送波にプリアンブルを含むか否か、すなわち、上記した図12に示す正常な矩形形状の返送波を検出できるか否かにより行なう。タグのレスポンスがあれば(S73において、YES)、タグ有りと判定し(S74)、タグの交信処理が完了するまで交信を続ける(S75)。
タグのレスポンスがなければ(S73において、NO)、すなわち、ここでは、正常な矩形形状の返送波の波形を検出できなければ、再度、タグのレスポンス有無の判定を行なう(S76)。再判定において、タグのレスポンスがあれば(S77において、YES)、そのまま上記と同様にタグ有りと判定し(S74)、タグの交信処理が完了するまで交信を続ける(S75)。
ここで、タグのレスポンスの再判定を行う方法について説明する。図21は、この場合における処理の流れを示すフローチャートである。図21を参照して、まず、測定ステップとして、返送波のうち、プリアンブルを含む領域のFFT処理を行う(S81)。タグがある場合におけるFFT処理の結果を、図22に示す。また、タグがない場合におけるFFT処理の結果を図23に示す。図22および図23中の縦軸および横軸は、図19と同じである。
図22を参照して、タグのレスポンスがある場合においては、FFT処理により、タグのレスポンス帯域にエネルギー強度のピークが生じる。図22においては、2つのピークが表れたものを示している。すなわち、BLFのばらつきにより返送波の矩形形状は、図13に示すように崩れていたが、この返送波の矩形形状の崩れは、所定の周波数帯域において2つの周波数のピークを有するプリアンブルが含まれていたことに起因するものであると認識できる。すなわち、複数のタグのBLFのばらつきによる返送波の異常により、正常な矩形形状の返送波の波形を検出できなかったと認識できる。一方、図23を参照して、プリアンブルがない場合には、FFT処理を行ってもエネルギー強度のピークは出現せず、各周波数帯域において、低いままである。
そして、タグのレスポンス帯域におけるエネルギー強度を算出する(S82)。この場合、上記したNF値と対応させる算出方法で算出する。すなわち、NF値をピーク値として算出した場合にはピーク値、NF値を総エネルギー強度として算出した場合には総エネルギー強度を算出する。
図21に戻って、算出結果値とS67で記憶されたNF値とを比較し(S83)、算出結果値が、NF値に測定誤差等を加味した所定の判定閾値を足し合わせた値よりも大きいか否かを判断する(S84)。または、タグのコリジョンによりプリアンブルを検出できなかったのか、他のノイズ、(他のリーダライタや、その他の外部ノイズ)によりプリアンブルを検出できなかったのを切り分けるために、NF値に測定誤差等を加味した際の最小の判定閾値を足し合わせた値よりも大きく、かつ、NF値に測定誤差等を加味した際の最大の判定閾値を足し合わせた値よりも小さいかを判断する。ここで、判定ステップとして、算出結果値が上記値よりも大きければ(S84において、YES)、タグ有りと判定する(S85)。一方、算出結果値が上記値よりも大きくなければ(S84において、NO)、タグ無しと判定する(S86)。その後、タグとの交信処理を完了する。
このように構成することにより、複数のタグのBLFのばらつき等に起因して返送波の波形が崩れた場合でも、FFT処理の結果を基に算出されたエネルギー強度に基づいて、返送波にプリアンブルが含まれているか否かを判定することができる。したがって、より確実に返送波にプリアンブルが含まれているか否かを判定することができ、タグの読取り率をさらに向上させることができる。
すなわち、この場合も、リーダライタに含まれる受信装置により受信した返送波のエネルギー強度を測定し、これを返送波が有すべき所定のエネルギー強度と比較して、返送波が正常であるか否か、すなわち、返送波の矩形形状の崩れは、BLFのばらつきが大きい複数のタグの返送波が重なったことに起因するものであるか否かを判定する。そうすると、受信装置とタグとが交信をする際において、正常な交信ができなかった場合、その要因が返送波の異常によるものか否かを判断することができる。したがって、受信装置とタグとの交信時における諸問題に対して、返送波の影響か否かを切り分けて対処することができる。その結果、容易に、タグとの正常な交信を確保することができる。
この場合、FFT処理の結果を基に算出された返送波のベースの所定の周波数帯域のエネルギー強度と、返送波の所定の周波数帯域のエネルギー強度とを比較して判定しているため、より正確にプリアンブルを含むか否かを判定することができ、タグの読取り率をさらに向上させることができる。
なお、上記の実施の形態においては、プリアンブルを含む領域のFFT処理の結果を基に算出された返送波のベースの所定の周波数帯域のエネルギー強度と、返送波の所定の周波数帯域のエネルギー強度とを比較して判定することにしたが、これに限らず、プリアンブルを含む領域のFFT処理の結果を基に算出された返送波の所定の周波数帯域のエネルギー強度が所定の値よりも大きければ、返送波にプリアンブルが含まれていると判定する。こうすることにより、FFT処理の結果を基に算出されたエネルギー強度に基づいて、返送波にプリアンブルが含まれているか否かを判定することができる。したがって、より確実に返送波にプリアンブルが含まれているか否かを判定することができ、タグの読取り率をさらに向上させることができる。
なお、上記の実施の形態において、NF値はシーケンス初期に取得することにしたが、これに限らず、NF値を適時取得することにしてもよい。すなわち、データを含まない返送波において、NF値の取得を随時行い、これを更新して記憶させることにしてもよい。こうすることにより、返送波のベースのエネルギー強度の変化に追随して、NF値を取得することができ、より適切に算出結果との比較を行うことができる。
また、このようなリーダライタは、RFIDタグの読取り率を向上した受信装置を含むため、タグの読取り率を向上することができる。
さらに、このような非接触ID通信システムは、タグの読取り率を向上したリーダライタを含むため、複数のタグとの通信において、タグの読取り率を向上させることができる。
また、この発明に係る受信装置の受信方法は、受信ステップによって受信したタグからの所定の周波数帯域を有する返送波のうち、測定ステップによって返送波のエネルギー強度を測定し、これにより、タグからのプリアンブルが含まれているか否かを判定ステップによって判定することができる。そうすると、受信装置が、返送波の矩形形状の崩れにより返送波のプリアンブルを検出できなかった場合に、BLFのばらつきが原因であるか否かを判定することができる。したがって、データ受信失敗時の原因を的確に把握することができ、データ受信失敗時の対策を適切に講じて、タグの読取り率を向上することができる。
なお、測定部によるエネルギー強度を測定する手段として、バンドパスフィルターを用いることにしてもよい。このようなバンドパスフィルターによっても、返送波の所定の周波数帯域におけるエネルギー強度を測定することができ、与干渉波の有無の判定や、タグのレスポンスの有無を行うことができる。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
11 リーダライタ、12 送信部、13 受信装置、21 A/D変換部、22 受信フィルタ、23 復調処理部、24 周波数成分検出部、25 帯域エネルギー測定部、26 信号制御部、27 D/A変換部、28 変調処理部、31,32 送信スペクトル、33a 低周波帯域、33b 高周波帯域、41,42 返送波、43 立上り部。