特開 2022-127763 ＲＦＩＤタグリーダライタ、通信方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022127763

(43)【公開日】2022-09-01

(54)【発明の名称】ＲＦＩＤタグリーダライタ、通信方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06K 7/10 20060101AFI20220825BHJP

   H04B 1/59 20060101ALI20220825BHJP

   H04B 17/309 20150101ALI20220825BHJP

【ＦＩ】

G06K7/10 176

G06K7/10 144

H04B1/59

H04B17/309

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021025930

(22)【出願日】2021-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000237639

【氏名又は名称】富士通フロンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 秀夫

(72)【発明者】

【氏名】川▲崎▼ 雄介

(57)【要約】      （修正有）

【課題】通信品質に応じて最適な通信速度でＲＦタグとの通信を行うことができるＲＦＩＤタグリーダライタを提供する。
【解決手段】ＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤタグリーダライタ１０であって、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定し、推定したノイズ量に基づいてＲＦタグとの通信品質を推定するノイズ量推定部６６と、ノイズ量推定部６６が推定した通信品質に基づき、ＲＦタグとの通信速度を決定する通信速度決定部７０と、備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤタグリーダライタであって、
前記ＲＦＩＤタグリーダライタは、
外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定するノイズ量推定部と、
前記ノイズ量推定部が推定した前記ノイズ量に基づいて前記ＲＦタグとの通信品質を推定する通信品質推定部と、
前記通信品質推定部により推定された前記通信品質に基づき、前記ＲＦタグとの通信速度を決定する通信速度決定部と、
を備えることを特徴とするＲＦＩＤタグリーダライタ。

【請求項2】

請求項１に記載の無線装置において、
前記通信品質推定部は、前記ＲＦタグとのリトライ回数に基づいて前記通信品質を推定する
ことを特徴とするＲＦＩＤタグリーダライタ。

【請求項3】

ＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤタグリーダライタで実行される通信方法であって、
前記ＲＦＩＤタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定し、
前記ノイズ量に基づいて前記ＲＦタグとの通信品質を推定し、
前記推定された前記通信品質に基づき、前記ＲＦタグとの通信速度を決定する
ことを特徴とする通信方法。

【請求項4】

ＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤタグリーダライタのコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
前記ＲＦＩＤタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定する処理と、
前記ノイズ量に基づいて前記ＲＦタグとの通信品質を推定する処理と、
前記推定された前記通信品質に基づき、前記ＲＦタグとの通信速度を決定する処理と、
を行うことを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦＩＤタグリーダライタ、通信方法およびプログラムに係わる。

【背景技術】

【0002】

近年、無線装置としてＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）を用いたＲＦＩＤタグリーダライタが用いられている。従来のＲＦＩＤタグリーダライタは、送信回路において生成された送信信号を、アンテナから空中へ放射する。そして、ＲＦＩＤタグリーダライタは、放射した信号に応答してタグから返信された応答信号をアンテナで受信し、受信回路で増幅し、復調してタグの応答を受信している。

【0003】

ＲＦＩＤタグリーダライタとＲＦタグとの通信速度は、上位装置から決定された設定に基づいて決定される。
このようなＲＦＩＤタグリーダライタとして、ＲＦＩＤタグリーダライタ周辺に発生しているノイズ量を取得し、取得したノイズ量に基づき算出したＳ／Ｎ比をもとに診断することができる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－１２１９３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のＲＦＩＤタグリーダライタでは、上位装置側で決定された通信速度でＲＦタグとの通信を行う場合には、他のＲＦＩＤタグリーダライタから発生される信号の反射、干渉、ノイズ等の影響により早い通信速度で通信すると、通信エラーが多発する可能性がある。一方で、ノイズ等の影響によっては、上位装置側で決定された通信速度よりも速い速度で通信を行うことができる場合もある。

【0006】

本発明の１つの側面に係わる目的は、通信品質に応じて最適な通信速度でＲＦタグとの通信を行うことができるＲＦＩＤタグリーダライタを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の１つの態様のＲＦＩＤタグリーダライタは、ＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤタグリーダライタであって、前記ＲＦＩＤタグリーダライタは、外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定するノイズ量推定部と、前記ノイズ量推定部が推定した前記ノイズ量に基づいて前記ＲＦタグとの通信品質を推定する通信品質推定部と、前記通信品質推定部により推定された前記通信品質に基づき、前記ＲＦタグとの通信速度を決定する通信速度決定部と、を備えることを特徴とする。

【0008】

本発明の１つの態様の通信方法は、ＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤタグリーダライタで実行される通信方法であって、前記ＲＦＩＤタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定し、前記ノイズ量に基づいて前記ＲＦタグとの通信品質を推定し、前記推定された前記通信品質に基づき、前記ＲＦタグとの通信速度を決定することを特徴とする。

【0009】

本発明の１つの態様のプログラムは、ＲＦタグと通信を行うＲＦＩＤタグリーダライタのコンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記ＲＦＩＤタグリーダライタが外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定する処理と、前記ノイズ量に基づいて前記ＲＦタグとの通信品質を推定する処理と、前記推定された前記通信品質に基づき、前記ＲＦタグとの通信速度を決定する処理と、を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

上述の態様によれば、通信品質に応じて最適な通信速度でＲＦタグとの通信を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態のＲＦＩＤタグリーダライタシステムの一例を示す図である。

【図2】第１の実施形態のＲＦＩＤタグリーダライタの一例を示す回路図である。

【図3】通信速度決定部により決定される通信速度の一例を示すテーブルである。

【図4】第２の実施形態のＲＦＩＤタグリーダライタの一例を示す回路図である。

【図5】第２の実施形態の通信品質推定処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態のＲＦＩＤタグリーダライタシステム１の一例を示す図である。ＲＦＩＤタグリーダライタシステム１は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０と、複数のＲＦタグ１００により構成されている。ＲＦタグ１００は、例えば、商品に貼付されて使用される。ＲＦタグ１００は、識別・管理の対象の物品に貼付される識別タグであり、図示しないアンテナを含んでいる。アンテナは、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０から送信される送信信号の周波数に整合するように形成され、例えば、アルミ箔によるアンテナパターンで作られた、ダイポールアンテナ等である。ＲＦタグ１００は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０から送信される送信信号を受け、バックスキャッタ方式にてＲＦＩＤタグリーダライタ１０へ応答信号を返送する。そして、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、ＲＦタグ１００からの応答信号を受信し、復調することで、ＲＦタグ１００との間で情報の通信が行われる。第１の実施形態に係るＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）３００からの指示に基づいて、ＲＦタグ１００の読取動作等を行う。ＰＣ３００は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０の上位装置の一例である。

【0013】

図２は、第１の実施形態のＲＦＩＤタグリーダライタ１０の一例を示す回路図である。
ＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、記憶部２１、送信回路３０、局部発信部４０、アンテナ５０、および受信回路６０を有している。

【0014】

ＣＰＵ２０は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０全体の制御を行う。この場合、ＣＰＵ２０はコンピュータとして機能する。ＣＰＵ２０は、記憶部２１に記憶されたプログラムに基づいて、以下に説明する各種制御や後述の通信処理を行う。ＣＰＵ２０は、制御部の一例である。記憶部２１は、ＣＰＵ２０による処理に必要な各種データ、ＣＰＵ２０に実行させるプログラム、アプリケーションプログラム等が格納される。ＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、コンピュータの機能を備えており、通信処理プログラムにしたがって後述する通信処理を実行する。ＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、例えば、ＰＣ３００との通信を行う通信回路等、図２に示していない回路構成を備えていてもよい。なお、アンテナ５０は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０の一部を構成する回路としているがこの限りではなく、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０とは異なる別の回路構成としてもよい。

【0015】

ＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、ＰＣ３００から読取コマンド発行の指示を受けると、ＣＰＵ２０がそのコマンドを解析し、送信回路３０に読取コマンド発行の指令である送信信号を出力する。また、ＣＰＵ２０は、通信処理時に所定の試験パターン信号を送信回路３０へ送信する。試験パターン信号は、任意の矩形波（方形波）の信号、タグの応答信号を模した信号、既知のパターンの信号等を採用することができる。試験パターン信号は、試験信号の一例である。

【0016】

局部発信部４０は、所定の発振周波数の局発信号を出力する。
送信回路３０は、ＤＡＣ（Digital to analog converter：デジタルアナログ変換回路）３１、送信ベースバンド処理回路３２、送信フィルタ３３、送信ミキサ３４、送信アンプ３５を有する。送信回路３０は、図２に示していない回路構成を備えていてもよい。以下、送信回路３０内の回路構成を「送信系」と呼ぶこともある。

【0017】

ＤＡＣ３１は、ＣＰＵ２０で生成されたデジタルの送信信号をアナログ信号に変換して送信ベースバンド処理回路３２へ出力する。

【0018】

送信ベースバンド処理回路３２は、ＤＡＣ３１から出力された送信信号から不要な周波数成分を除去する処理等の波形整形処理を行う。

【0019】

送信フィルタ３３は、送信ベースバンド処理回路３２によって波形整形された送信信号に対して、不要な周波数成分をフィルタリングする。

【0020】

送信ミキサ３４は、送信フィルタ３３によってフィルタリングされた送信信号に対して局部発信部４０から出力される局発信号を掛け合わせる。この結果、送信信号は局部発信部４０から出力される局発信号の周波数にアップコンバートされる。

【0021】

送信アンプ３５は、アップコンバートされた送信信号を所定の送信電力に増幅してアンテナ５０へ出力する。

【0022】

受信回路６０は、受信アンプ６１、受信ミキサ６２、受信フィルタ６３、受信ベースバンド処理回路６４、ＡＤＣ６５、ノイズ量推定部６６を有する。受信回路６０は、図２に示していない回路構成を備えていてもよい。以下、受信回路６０内の回路構成を「受信系」と呼ぶこともある。

【0023】

受信アンプ６１は、アンテナ５０が受信した受信信号を受信電力に増幅して受信ミキサ６２へ出力する。

【0024】

受信ミキサ６２は、受信アンプ６１によって増幅された受信信号に対して局部発信部４０から出力される局発信号を掛け合わせる。この結果、受信信号は局部発信部４０から出力される局発信号の周波数にダウンコンバートされる。

【0025】

受信ミキサ６２で掛け合わせる局発信号は、送信ミキサ３４で掛け合わせる局発信号と同一の周波数帯である。第１の実施形態において、受信ミキサ６２および送信ミキサ３４で掛け合わせる周波数帯は「920MHz帯」であるがこれに限られるものではない。例えば、「2.4GHz帯」、「13.56MHz帯」等であってもよい。

【0026】

受信フィルタ６３は、受信ミキサ６２でダウンコンバートされた信号から不要な周波数成分をフィルタリングする。

【0027】

受信ベースバンド処理回路６４は、受信フィルタ６３で不要な周波数成分をフィルタリングされた信号を復調して、ＡＤＣ６５に出力する。ＡＤＣ６５は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ２０に出力する。

【0028】

ノイズ量推定部６６は、ＲＦタグ１００との通信品質を推定する。ノイズ量推定部６６は、外部から受信した信号に基づいてノイズ量を推定する。ノイズ量推定部６６は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０付近のノイズに基づいて、ＲＦタグ１００とＲＦＩＤタグリーダライタ１０との間の通信品質を推定する。即ち、ノイズ量推定部６６は、推定したノイズ量に基づいてＲＦタグ１００との通信品質を推定する。ノイズ量推定部６６は、通信品質推定部の一例である。通信品質推定部の機能はノイズ量推定部６６に含まれていてもよい。

【0029】

ノイズ量推定部６６は、受信フィルタ６３から入力された入力信号をＬＰＦ（Low-pass filter）およびＨＰＦ（High-pass filter）により高域と低域のＤＣ成分をカットする。そして、ノイズ量推定部６６は、ＬＰＦおよびＨＰＦによりＤＣ成分がカットされた信号をアンプで増幅する。ノイズ量推定部６６は、アンプで増幅した信号を積分器により信号パワーを平均化したデータをノイズ量として推定する。

【0030】

即ち、ノイズ量推定部６６は、ＲＦタグ１００との通信を行っていない場合に、受信フィルタ６３で不要な周波数成分をフィルタリングされた信号のレベルを測定することにより、ノイズ量のレベルを算出する。ノイズ量推定部６６は、算出されたレベルを通信していない時のノイズ量として推定する。即ち、ノイズ量推定部６６は、ＲＦタグ１００との送受信を行っていない場合にＲＦＩＤタグリーダライタ１０の付近に発生している定常的なノイズ量を観測することができる。

【0031】

ＣＰＵ２０は、通信速度決定部７０を備える。通信速度決定部７０は、ノイズ量推定部６６により推定された通信品質に基づいてＲＦタグ１００との通信速度を決定する。ＣＰＵ２０は、通信速度決定部７０により決定された通信速度に基づいて、ＲＦタグ１００との通信に先立って、QueryコマンドをＲＦタグ１００へ送る。ＲＦタグ１００とＲＦＩＤタグリーダライタ１０との間の通信速度の情報は、Queryコマンドの先頭に、決められた固定の波形（プリアンブル波形）に規定することにより、お互い共有することができる。

【0032】

なお、Queryコマンドを送る前に、ノイズ量推定部６６により周囲環境の通信品質は推定されている。即ち、通信品質の推定は、Queryコマンドを送る前に先立って、何も通信していないときのノイズ量に基づき推定される。

【0033】

図３（１）（２）は、通信速度決定部７０により決定される通信速度の一例を示すテーブルである。図３（１）（２）に示す通信速度決定部７０により決定される通信速度の一例を示すテーブルは記憶部２１に記憶される。図３に示すテーブルは、上位装置であるＰＣ３００に記憶されていてもよい。

【0034】

図３（１）（２）には、ＲＦＩＤタグリーダライタからＲＦタグ１００へのキャリブレーション(RTcal)、及びＲＦタグ１００からＲＦＩＤタグリーダライタ１０へのキャリブレーション（TRcal）が複数の段階で設けられる。TRcalとDR(Divide Ratio)により、ＲＦタグ１００からＲＦＩＤタグリーダライタ１０への送信速度（Tag→Rw）が決定される。RTcalによりＲＦＩＤタグリーダライタ１０からＲＦタグ１００への送信速度（RW→Tag）が決定される。

【0035】

第１の実施形態においては、通信速度決定部７０は、ノイズ量推定部６６により推定された通信品質に基づいて、図３のテーブルを参照して、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０とＲＦタグ１００との間の通信速度を決定する。通信速度決定部７０は、複数の段階に設けられた通信速度のうち、一の通信速度を決定する。

【0036】

例えば、通信品質が悪い場合、即ち、他のＲＦＩＤタグリーダライタの信号の反射、干渉、ノイズ等の影響が多いような環境では、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０とＲＦタグ１００との間の通信速度を１段階低くして低速にする。一方で、通信品質がよい場合、即ち、通信環境がよい場合には、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０とＲＦタグ１００との間の通信速度を１段階高くして高速で通信する。これにより、通信エラーを低減することができるとともに、現在の環境に最適な通信速度でＲＦタグとの通信を行うことができる。

【0037】

なお、ＲＦタグ１００との通信を行っていない時のノイズ量として、ＲＦタグ１００に対してQueryコマンドを送る前に推定したノイズ量を採用することができる。また、直近の１０回分のノイズ量の平均をノイズ量として推定してもよい。

【0038】

＜第２の実施形態＞
図４は、第２の実施形態のＲＦＩＤタグリーダライタ１０の一例を示す回路図である。第２の実施形態のＲＦＩＤタグリーダライタ１０は、第１の実施形態とＲＦＩＤタグリーダライタ１０とほぼ同様の構成を備える。第２の実施形態のＣＰＵ２０は、通信速度決定部７０に加えて、更に、リトライ回数計数部７１を備える点で相違する。

【0039】

リトライ回数計数部７１は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０によるアンチコリジョンのリトライ回数を計数する。リトライ回数計数部７１は、計数したアンチコリジョンの回数を記憶部２１に記憶する。

【0040】

アンチコリジョンは、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０とＲＦタグ１００との間の通信状況が悪い時に発生する。このため、リトライ回数計数部７１は、アンチコリジョンの回数に基づき通信品質を推定することができる。即ち、リトライ回数計数部７１は、ＲＦタグ１００との通信品質を推定する通信品質推定部の一例である。通信速度決定部７０は、リトライ回数計数部７１により計数されたアンチコリジョンの回数に基づき推定された通信品質に基づき、ＲＦタグ１００との通信速度を決定する。

【0041】

図５は、第２の実施形態の通信品質推定処理の一例を示すフローチャートである。通信品質推定処理は、ＲＦＩＤタグリーダライタ１０によるＲＦタグ１００の読み取り処理とは別に、別個独立に実行される。

【0042】

リトライ回数計数部７１は、前回のアンチコリジョンのリトライ回数をＡにセットする（ステップＳ１１）。通信速度決定部７０は、セットしたリトライ回数Ａが閾値ａより大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。

【0043】

セットしたリトライ回数Ａが閾値ａより大きい場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、即ち閾値ａを超えた場合には、通信速度決定部７０は、図３のテーブルを参照して、１段階遅い通信速度に決定し（ステップＳ１２），この処理が終了となる。

【0044】

セットしたリトライ回数Ａが閾値ａ以下である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、即ち閾値ａを超えていない場合には、通信速度決定部７０は、ノイズ量推定部６６により推定されたノイズ測定（量）をＮにセットする（ステップＳ１４）。

【0045】

通信速度決定部７０は、セットしたＮが閾値ｎより大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。セットしたＮが閾値ｎよりも大きい場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）には、図３のテーブルを参照して、通信速度決定部７０は、１段階遅い通信速度に決定し（ステップＳ１２），この処理が終了となる。

【0046】

セットしたＮが閾値ｎ以下である場合（ステップＳ１５：ＮＯ）には、通信速度決定部７０は、図３のテーブルを参照して、１段階速い通信速度に決定し（ステップＳ１６），この処理が終了となる。

【0047】

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

【0048】

上述の実施形態においては、通信速度決定部７０は、ノイズ量推定部６６により推定されたノイズ量に基づき推定された通信品質に基づき、通信速度を決定しているがこれに限られない。例えば、ＲＳＳＩ（受信信号強度）と算出したノイズ量に基づいてＳ／Ｎ比を算出し、算出したＳ／Ｎ比に基づいて通信速度を決定してもよい。この場合、Ｓ／Ｎ比はノイズ量の一種に含まれる。

【符号の説明】

【0049】

１ ：ＲＦＩＤタグリーダライタシステム
１０ ：ＲＦＩＤタグリーダライタ
２０ ：ＣＰＵ
２１ ：記憶部
３０ ：送信回路
３２ ：送信ベースバンド処理回路
３３ ：送信フィルタ
３４ ：送信ミキサ
３５ ：送信アンプ
４０ ：局部発信部
５０ ：アンテナ
６０ ：受信回路
６１ ：受信アンプ
６２ ：受信ミキサ
６３ ：受信フィルタ
６４ ：受信ベースバンド処理回路
６６ ：ノイズ量推定部
７０ ：通信速度決定部
７１ ：リトライ回数計数部
１００ ：ＲＦタグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】