JP4546852B2

JP4546852B2 - 照合システム

Info

Publication number: JP4546852B2
Application number: JP2005054153A
Authority: JP
Inventors: 英喜浅尾; 典生梅村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-02-28
Also published as: JP2006243779A

Description

この発明は、ＲＦＩＤ（Radio Frequncy Identity System）システムなどの照合システ
ムに関するものである。

この種の照合システムは、照合端末と情報担体を含み、照合端末から情報担体に向けて照合信号を送信し、情報担体がこの照合信号に応じて応答信号を照合端末へ向けて返信する。照合信号はコマンド信号とそれに続く搬送波信号を含む。コマンド信号は特定の情報担体を指定し、この指定された情報担体がその記憶情報により搬送波信号を変調した応答信号を照合端末に返信し、照合端末はこの応答信号に基づき、特定の情報担体の記憶情報を得ることができる。

特開平９−１８３８１号公報にＲＦＩＤシステムが開示されている。このＲＦＩＤシステムでは、読取装置と呼ばれる照合端末と、識別タグと呼ばれる情報担体が使用される。読取装置は、識別タグに向けて質問電波と呼ばれる照合信号を送信する。識別タグは、非電源方式の非接触識別タグであり、質問電波を電力に変換して制御回路に供給する。識別タグは質問電波からクロック信号を生成し、制御回路は識別情報を出力する。識別タグの送信回路は、質問電波を搬送波とし、これに識別情報を多重化することにより、応答電波と呼ばれる応答信号を読取装置に送信する。

また、前記先行技術の段落００１４には、読取装置から送出する質問電波を、電源用の第１周波数の質問電波と、信号通信用の第２周波数の質問電波の二種類とすることも開示されている。この質問電波を電源用の第１周波数の質問電波と、信号通信用の第２周波数の質問電波の二種類とするものは、電源用の第１周波数の質問電波と信号通信用の第２周波数の質問電波を分離するので、非電源方式の識別タグに、より大きな電源用の電力を供給するのに有効であると考えられる。

特開平９−１８３８１号公報、とくに段落００１４

しかし、非電源方式の情報担体に充分な電源を送信するには、質問電波を二種類とするだけでは、まだ充分とは言えない。

この発明は、非電源方式の情報担体に対して、より大きな電源を供給できるように改良された照合システムを提案するものである。

この発明による照合システムは、照合端末と非電源方式の情報担体群を含み、前記照合端末が、前記情報担体群に向かって特定の情報担体を指定するコマンド信号と、これに続く搬送波信号とを第１周波数を用いて送信し、前記コマンド信号により指定された特定の情報担体が、前記搬送波信号に基づいて応答信号を前記照合端末へ返信する照合システムであって、前記照合端末が、前記第１周波数と異なる第２周波数を用いて、先行給電波と後続給電波を情報担体群に向かって送信するように構成され、前記照合端末は、第１アンテナと第２アンテナを有し、前記第１アンテナは、前記コマンド信号と前記搬送波信号を送信するとともに前記応答信号を受信し、また前記第２アンテナは、前記先行給電波と後続給電波を送信し、前記先行給電波は、前記コマンド信号に先行して送信され、前記コマンド信号は、前記先行給電波の終了時点の後に送信が開始され、また前記後続給電波は、前記コマンド信号の終了時点の後に送信されることを特徴とする。

この発明による照合システムでは、照合端末が特定の情報担体を指定するコマンド信号と、これに続く搬送波信号とを第１周波数を用いて送信するとともに、第２周波数を用いて先行給電波と後続給電波とを送信するので、より大きな電源を情報担体に送信することができる。加えて、先行給電波はコマンド信号に先行して送信され、コマンド信号は先行給電波の終了時点の後に送信が開始され、また後続給電波は前記コマンド信号の終了時点の後に、搬送波信号と重なる期間に送信されるので、先行給電波および後続給電波とコマンド信号の差に周波数が周りの他の通信機器に妨害を与えることもない。

以下この発明による照合システムのいくつかの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明による照合システムの実施の形態１を示すシステム構成図、図２は実施の形態１における照合端末の構成を示すブロック図、図３は照合端末の動作を示すタイミングチャート、図４は実施の形態１における情報担体の構成を示すブロック図、図５は情報端末の動作を示すタイミングチャートである。

この発明による照合システムの実施の形態１は、ＲＦＩＤシステムである。この実施の形態１のＲＦＩＤシステムは、物流管理システム、金融における銀行カードシステム、交通における乗車カードシステム、ビルなどの入退管理システムなどに応用される。この実施の形態１のＲＦＩＤシステムは、図１に示すように、ネットワーク１０と、照合端末２０と、情報担体群３０とを含んでいる。情報担体群３０は、複数の情報担体３１、３２、・・・、３ｎを含む。

ネットワーク１０は、同軸ケーブル１１を用いて照合端末２０に接続される。ネットワーク１０は、同軸ケーブル１１を通じて照合端末２０へ制御信号ＣＳと直流電圧ＶＢを供給し、照合端末２０は、同軸ケーブル１１を通じてネットワーク１０へ読取出力ＯＳを供給する。

制御信号ＣＳは、照合端末２０に対する起動信号ＳＳと、特定の情報担体、例えば情報担体３１を指定するコマンド制御信号ＣＣと、給電制御信号ＶＣとを含む。起動信号ＳＳは照合端末２０を起動する信号であり、コマンド制御信号ＣＣは照合端末２０において照合信号ＳＱを発生させる。また給電制御信号ＶＣは、照合端末２０から情報担体群３０への給電波ＶＷの発生を制御する。読取出力ＯＳは、指定された情報担体３１からの応答信号ＳＲを照合端末２０において復調することにより得られる。

照合信号ＳＱは、第１周波数ｆ１の局部発振信号Ｓ０を用いて作られる。この照合信号ＳＱは、コマンド信号ＳＣと搬送波信号ＣＷを含む。コマンド信号ＳＣは情報担体群３０の中の特定の情報担体、例えば情報担体３１を指定する信号であり、局部発振信号Ｓ０をコマンド制御信号ＣＣに応じて、例えばＡＳＫ変調して作られる。搬送波信号ＣＷは、コマンド信号ＳＣに続いて発生される連続波であり、局部発振信号Ｓ０を変調せずに、そのまま送信する。

応答信号ＳＲは、指定された情報担体、例えば情報担体３１が、照合端末２０から受信した搬送波信号ＣＷを、その情報担体３１の付属対象の関連情報ＩＲに基づいてＡＳＫ変調することにより作られる。この応答信号ＳＲは、指定された情報担体、例えば情報担体３１の付属対象の関連情報ＩＲを含むので、この応答信号ＳＲを照合端末２０において復調することにより、照合端末２０において、その付属対象の関連情報ＩＲを得ることができる。この付属対象の関連情報ＩＲが読取出力ＯＳとしてネットワーク１０に供給される。

複数の情報担体３１、３２、・・・、３ｎは、それぞれ対応する物品、カード、人に付属せられ、この付属対象の関連情報ＩＲを記憶する。照合端末２０は、コマンド信号ＳＣにより指定された情報担体、例えば情報担体３１の付属対象の関連情報ＩＲを読取る。

図２において、照合端末２０は、制御回路２０１と、照合信号送信部２０２と、応答信号受信部２０３と、局部発振器２０４と、サーキュレータ２０５と、電力送信部２０６と、第１アンテナ２０７と、第２アンテナ２０８とを有する。制御回路２０１は、同軸ケーブル１１を介してネットワーク１０に接続される。この制御回路２０１は、ネットワーク１０からの直流電圧ＶＢと制御信号ＣＳを受ける。直流電圧ＶＢは、照合端末２０の各部に供給される。制御信号ＣＳに含まれる起動信号ＳＳは、照合端末２０を起動し、コマンド制御信号ＣＣはＡＳＫ変調信号として照合信号送信部２０２に供給され、また給電制御信号ＶＣは電力送信部２０６に供給される。

照合信号送信部２０２は、制御回路２０１と局部発振器２０４とサーキュレータ２０５とに接続される。制御回路２０１からはコマンド制御信号ＣＣが供給され、局部発振器２０４からは第１周波数ｆ１の局部発振信号Ｓ０が供給される。照合信号送信部２０２は、コマンド信号ＳＣと搬送波信号ＣＷを含む照合信号ＳＱを発生する。コマンド信号ＳＣは第１周波数ｆ１の局部発振信号Ｓ０を、コマンド制御信号ＣＣによりＡＳＫ変調したものである。搬送波信号ＣＷは、局部発振信号Ｓ０を変調することなく、そのまま発信する。搬送波信号ＣＷはコマンド信号ＳＣに続いて発生され、これらのコマンド信号ＳＣと搬送波信号ＣＷがサーキュレータ２０５に供給される。サーキュレータ２０５は照合信号ＳＱを第１アンテナ２０７へ供給する。

第１周波数ｆ１は、例えば９５０ＭＨｚの周波数が用いられる。したがって、照合信号ＳＱは、この第１周波数、すなわち９５０ＭＨｚの第１周波数を用いた信号である。コマンド信号ＳＣは、この第１周波数のＡＳＫ変調信号であり、搬送波信号ＣＷは第１周波数の連続波である。

応答信号受信部２０３は制御回路２０１とサーキュレータ２０５との間に接続され、局部発振器２０４から第１周波数ｆ１の局部発振信号Ｓ０を受ける。応答信号ＳＲは、第１アンテナ２０７で受信され、サーキュレータ２０５により応答信号受信部２０３に供給される。応答信号ＳＲは、搬送波信号ＣＷを指定された特定の情報担体、例えば情報担体３１の付属対象の関連情報ＩＲでＡＳＫ変調したものであり、第１周波数ｆ１の局部発振信号Ｓ０でこの応答信号ＳＲを復調することにより、その情報担体３１の付属対象の関連情報ＩＲが復調出力として得られる。この復調出力は、制御回路２０１に供給され、読取出力ＯＳとして、同軸ケーブル１１を介してネットワーク１０に供給される。

電力送信部２０６は制御回路２０１と第２アンテナ２０８の間に接続される。この電力送信部２０６は制御回路２０１から給電波制御信号ＶＣの供給を受ける。この電力送信部２０６は、第２周波数ｆ２の第２局部発振器を内蔵しており、この第２局部発振器は第２周波数ｆ２の局部発振信号を発生する。電力送信部２０６は、給電波制御信号ＶＣに基づき、この第２周波数ｆ２の給電波ＶＷを発生する。この給電波ＶＷは、先行給電波ＶＷ１と、後続給電波ＶＷ２とを含み、この給電波ＶＷが第２アンテナ２０８から送信される。この給電波ＶＷの第２周波数ｆ２には、例えば２．４ＧＨｚの周波数が使用される。

図３は照合端末２０の動作を示すタイミングチャートである。図３（ａ）は、照合端末２０から情報担体群３０に向けて送信される照合信号ＳＱを示し、図３（ｂ）は情報担体群３０の中の指定された特定の情報担体、例えば情報担体３１からの応答信号ＳＲを示し、さらに図３（ｃ）は照合端末２０から情報担体群３０に向けて送信される給電波ＶＷを示す。

図３の横軸は時間軸であり、３つの連続する期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が示される。期間Ｔ１の開始時点をｔ１、期間Ｔ２の開始時点をｔ２、期間Ｔ３の開始時点をｔ３、期間Ｔ３の終了時点をｔ４とする。期間Ｔ２の開始時点ｔ２は期間Ｔ１の終了時点と一致し、また期間Ｔ３の開始時点ｔ３は期間Ｔ２の終了時点と一致する。

照合信号ＳＱのコマンド信号ＳＣは、図３（ａ）に示すように、期間Ｔ２の開始時点ｔ２から送信が開始され、期間Ｔ３の開始時点ｔ３でその送信が終了する。照合信号ＳＱの搬送波信号ＣＷは、コマンド信号ＳＣの終了に伴ない、期間Ｔ３の開始時点ｔ３からその送信が開始され、期間Ｔ３の終了時点ｔ４でその送信が終了する。

応答信号ＳＲは、指定された例えば情報担体３１からの応答信号であり、搬送波信号ＣＷをＡＳＫ変調したものであるので、図３（ｂ）に示すように、期間Ｔ３において、期間Ｔ３の開始時点ｔ３から所定時間ｔｒだけ遅れた時点から受信が開始される。この応答信号ＳＲの受信は、期間Ｔ３の終了時点ｔ４で終了する。

給電波ＶＷの先行給電波ＶＷ１は、図３（ｃ）に示すように、期間Ｔ１の開始時点ｔ１から送信が開始され、この先行給電波ＶＷ１は、期間Ｔ２の開始時点ｔ２よりも所定時間ｔｖ１だけ先行する時点で、その送信が終了される。言い換えれば、コマンド信号ＳＣは、先行給電波ＶＷ１の終了時点の後に送信が開始される。先行給電波ＶＷ１とコマンド信号ＳＣはともにハイパワーで照合端末２０から放射され、それらが重なれば、それらの差の周波数ｆ２−ｆ１が他の通信機器、例えばＰＨＳ携帯電話などに妨害を与える恐れがあるが、この所定時間ｔｖ１により、先行給電波ＶＷ１がコマンド信号ＳＣと重なることはなく、妨害を与えることはない。

給電波ＶＷの後続給電波ＶＷ２は、図３（ｃ）に示すように、期間Ｔ３の開始時点ｔ３よりも所定時間ｔｖ２だけ遅れた時点から送信が開始される。言い換えれば、コマンド信号ＳＣの送信が終了した後に、この後続給電波ＶＷ２の送信が開始される。この後続給電波ＶＷ２もハイパワーであるが、この所定時間ｔｖ２により、この後続給電波ＶＷ２がコマンド信号ＳＣと重なることはなく、後続給電波ＶＷ２とコマンド信号ＳＣとの重なった場合に、それらの差の周波数ｆ２−ｆ１が他の他の通信機器への妨害を与えることもない。

この後続給電波ＶＷ２は、期間Ｔ３の終了時点ｔ３でその送信が終了される。所定時間ｔｖ２は、所定時間ｔｒよりも少し短いので、この後続給電波ＶＷ２は、搬送波信号ＣＷと重なり、また応答信号ＳＲとも重なる。しかし、後続給電波ＶＷ２と搬送波信号ＣＷとは周波数が相違するものの、ともに連続波であるので、それらの差の周波数ｆ２−ｆ１による他の通信機器への妨害はなく、また応答信号ＳＲは搬送波信号ＣＷに比べて減衰しているので、それらの差の周波数ｆ２−ｆ１が他の通信機器へ妨害を与える問題もない。

図４は実施の形態１における１つの情報担体、例えば情報担体３１の構成を示すが、すべての情報担体３１、３２、・・・、３ｎが、この図４のように構成される。各情報担体３１、３２、・・・、３ｎは、それぞれ図４に示すように、第１アンテナ３０１と、第２アンテナ３０２と、制御スイッチ３０３と、照合信号受信部３０４と、制御回路３０５と、給電波受信部３０６とを有する。

スイッチ３０３はスイッチａとスイッチｂを切換える切換スイッチである。この切換スイッチ３０３のスイッチａは、第１アンテナ３０１と照合信号受信部３０４とを接続する。切換スイッチ３０３のスイッチｂは、第１アンテナ３０１と基準電位（アース）とを接続する。スイッチａの出力点Ａは照合信号受信部３０４に接続されるが、出力点Ａの受信部３０３側は照合信号ＳＱの第１周波数ｆ１に対してインピーダンス整合されて、無反射終端回路となっている。

照合信号受信部３０４は、応答信号ＳＱのコマンド信号ＳＣを復調し、このコマンド信号ＳＣの復調出力は制御回路３０５に供給される。

制御回路３０５は、付属対象の関連情報を記憶する記憶したメモリと、このメモリを動作させる電源キャパシタを含む。このメモリに記憶された付属対象の関連情報ＩＲの特定の部分、例えばそのヘッド部分とコマンド信号ＳＣの復調出力が対比され、それらが一致した場合に、それぞれの情報担体は、照合信号ＳＱにより呼び出されたことを認識する。照合信号ＳＱは、情報担体群３０に向けて送信されるが、記憶した関連情報のヘッド部分と、受信したコマンド信号ＳＣの復調出力とが一致した情報担体、例えば情報担体３１が呼び出されたことを認識する。

制御回路３０５に含まれる電源キャパシタは、給電波受信部３０６により充電され、前記付属対象の関連情報ＩＲを記憶するメモリに動作電圧を供給する。呼び出しを認識した情報担体、例えば情報担体３１はコマンド信号ＳＣに続く搬送波信号ＣＷに基づき、付属対象の関連情報ＩＲを応答信号ＳＲとして返信する。この応答信号ＳＲは、搬送波信号ＣＷをＡＳＫ変調した信号である。具体的には、メモリに記憶された付属対象の関連情報ＩＲをメモリから読み出し、それに応じて切換スイッチ３０３を切換える。搬送波信号ＣＷは、スイッチａに切換えられたときには、無反射状態で終端されるが、スイッチｂに切換えられると、搬送波信号ＣＷの反射波が第１アンテナ３０１から返信される。

図５は情報担体の動作を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は受信される照合信号ＳＱを示し、図５（ｂ）は応答信号ＳＲを示し、図５（ｃ）は受信される給電波ＶＷを示し、図５（ｄ）は電源キャパシタの充電電圧ＶＣを示す。

図５の横軸も時間軸であり、図３と同じ３つの連続する期間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が示される。図３と同じに、期間Ｔ１の開始時点をｔ１、期間Ｔ２の開始時点をｔ２、期間Ｔ３の開始時点をｔ３、期間Ｔ３の終了時点をｔ４とする。期間Ｔ２の開始時点ｔ２は期間Ｔ１の終了時点と一致し、また期間Ｔ３の開始時点ｔ３は期間Ｔ２の終了時点と一致する。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す照合信号ＳＱ、応答信号ＳＲ、および給電波ＶＷの開始時点、および終了時点は、それぞれ図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した信号と同じ時点である。各情報担体３１、３２、・・・、３ｎの制御回路３０５に含まれる電源キャパシタは、給電波ＶＷにより充電され、図５（ｄ）に示すように変化する。なお、実施の形態１では、この電源キャパシタは、照合信号ＳＱによっては充電されることはない。

電源キャパシタの充電電圧ＶＣは、図５（ｄ）に示すように、期間Ｔ１において、先行給電波ＶＷ１により上昇し、この先行給電波ＶＷ１の終了後は次第に低下する。この電源キャパシタの充電電圧の低下は期間Ｔ２において継続し、期間Ｔ３において、後続給電波ＶＷ２の送信開始とともに再び上昇する。期間Ｔ３の開始時点ｔ３において、充分な充電電圧を持つようにすることにより、とくに応答信号ＳＲの返信時に充分な充電電圧を確保することができる。

期間Ｔ１の長さは、期間Ｔ２の長さと無関係に設定できる。この期間Ｔ１の長さを、期間Ｔ２の長さよりも長くすることは容易であり、Ｔ１＞Ｔ２に設定することにより、期間Ｔ３の開始時点ｔ３における充電電圧を、より大きくすることができ、とくに応答信号の返信時に充分な充電電圧ＶＣを確保することができる。

以上説明した実施の形態１では、照合端末２０が特定の情報担体を指定するコマンド信号ＳＣと、これに続く搬送波信号ＣＷとを第１周波数ｆ１を用いて送信するとともに、第２周波数ｆ２を用いて先行給電波ＶＷ１と後続給電波ＶＷ２とを送信するので、より大きな電源を情報担体に送信することができる。加えて、先行給電波ＶＷ１はコマンド信号ＳＣに先行して送信され、コマンド信号ＳＣは先行給電波ＶＷ１の終了時点の後に送信が開始され、また後続給電波ＶＷ２はコマンド信号ＳＣの終了時点の後に、搬送波信号ＣＷと重なる期間に送信されるので、先行給電波ＶＷ１および後続給電波ＶＷ２とコマンド信号ＳＣとの差の周波数が、周りの他の通信機器に妨害を与えることもない。

この発明による照合システムは、物流管理システム、金融における銀行カードシステム、交通における乗車カードシステム、ビルなどの入退管理システムなどに応用される。

この発明による照合システムの実施の形態１を示すシステム構成図。実施の形態１における照合端末の構成を示すブロック図。実施の形態１における照合端末の動作を示すタイミングチャート。実施の形態１における情報担体の構成を示すブロック図。実施の形態１における情報担体の動作を示すタイミングチャート。

１０：ネットワーク、１１：同軸ケーブル、２０：照合端末、２０１：制御回路、
２０２：照合信号送信部、２０３：局部発振器、２０４：サーキュレータ、
２０５：応答信号受信部、２０６：給電波送信部、２０７：第１アンテナ、
２０８：第２アンテナ、３０：情報担体群、３１、３２、・・・、３ｎ：情報担体、
３０１：第１アンテナ、３０２：第２アンテナ、３０３：切換スイッチ、
３０４：照合信号受信部、３０５：制御回路、３０７：給電波受信部。

Claims

照合端末と非電源方式の情報担体群を含み、前記照合端末が、前記情報担体群に向かって特定の情報担体を指定するコマンド信号とこれに続く搬送波信号とを第１周波数を用いて送信し、前記コマンド信号により指定された特定の情報担体が、前記搬送波信号に基づいて応答信号を前記照合端末へ返信する照合システムであって、
前記照合端末が、前記第１周波数と異なる第２周波数を用いて、先行給電波と後続給電波を前記情報担体群に向かって送信するように構成され、
前記照合端末は、第１アンテナと第２アンテナを有し、前記第１アンテナは、前記コマンド信号と前記搬送波信号を送信するとともに前記応答信号を受信し、また前記第２アンテナは、前記先行給電波と前記後続給電波を送信し、
前記先行給電波は、前記コマンド信号に先行して送信され、前記コマンド信号は、前記先行給電波の終了時点の後に送信が開始され、また前記後続給電波は、前記コマンド信号の終了時点の後に、前記搬送波信号と重なる期間に送信されることを特徴とする照合システム。
請求項１記載の照合システムであって、前記コマンド信号は、前記先行給電波の終了時点から所定時間後に送信が開始されることを特徴とする照合システム。
請求項１記載の照合システムであって、前記後続給電波は、前記コマンド信号の終了時点から所定時間後に送信が開始されることを特徴とする照合システム。
請求項１記載の照合システムであって、前記後続給電波の送信は、前記搬送波信号に終了時点で終了されることを特徴とする照合システム。
請求項１記載の照合システムであって、前記第２周波数は、前記第１周波数よりも高いことを特徴とする照合システム。
請求項１記載の照合システムであって、前記第１周波数が９５０ＭＨｚとされ、前記第２周波数が２．４ＧＨｚとされることを特徴とする照合システム。