JP5022151B2 - 無線ｉｃタグ読み取りシステム - Google Patents

Description

本発明は、無線ＩＣタグ読み取りシステムに関し、より詳しくはいわゆる無線ＩＣタグ（電子タグ、ＲＦＩＤともいう）を読み取るための無線ＩＣタグ読み取りシステムに関する。

いわゆる無線ＩＣタグの読み取り装置は、他の読み取り装置が近傍に存在すると双方の読み取り装置、或いは本来応答すべきではない読み取り装置と無線ＩＣタグとの間において干渉が起こる可能性があり、読み取り装置からの読み取り電波の放射、又はその反射された電波が干渉する場合があり、正常な無線ＩＣタグの読み取りができなくなるおそれがある。

かかる不都合を回避する技術の一つとして、読み取り装置にＬＢＴ（Listen before Talk）機能の実装が必須となっている（例えば、非特許文献１）。ＬＢＴ機能とは、読み取り装置が電波を発射しようとする単位無線チャネル（キャリアセンス帯域）に対して、ある一定の時間（キャリアセンス時間）、他の読み取り装置やその他の無線局から一定以上の強さ（キャリアセンスレベル）の電波が送信されていないことを確認した上で電波を発射することで、読み取り装置や無線局間の干渉を回避する方式である。

また、他の読み取り装置から放射された電波と読み取り用電波が互いに干渉することにより正常な無線ＩＣタグの読み取りができなくなることを回避するため、無線ＩＣタグ読み取り装置に割り当てられた帯域を複数のチャネルに分割してチャネル単位で読み取り用電波の送信を行うことも一般的に行われている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
"情報通信審議会 情報通信技術分科会 省電力無線システム委員会 報告（案）"、［online］、［平成１８年１１月８日検索］、インターネット＜http://www.soumu.go.jp/s-news/2005/pdf/051005_2_2.pdf＞ 特開２０００−２０６５１号公開公報 特開２００３−６０６５２号公開公報

しかし、無線ＩＣタグ読み取り装置に割り当てられた無線帯域が制限されている場合、チャネル数が限られる。例えば、米国では、９０２ＭＨｚ〜９２８ＭＨｚ（帯域幅２６ＭＨｚ）という帯域が無線ＩＣタグ読み取り装置に割り当てられるのに対して、日本では、９５０ＭＨｚ〜９５６ＭＨｚ（帯域幅６Ｍｚ）、韓国では９１０ＭＨｚ〜９１４ＭＨｚ（帯域幅４ＭＨｚ）であり、実際には両端の周波数帯域は隣接周波数帯域との干渉防止のためのガードバンドとされるためさらに帯域幅が制限されている。

このような環境において、多数の無線ＩＣタグ読み取り装置が互いの通信可能範囲内に配置されるような場合(例えば、同一倉庫内に複数の無線ＩＣタグ装置が配置される場合）には、チャネルごとの通信の衝突も頻繁に起こるおそれがある。

本発明の目的は、無線ＩＣタグ読み取り装置が使用可能な複数のチャネルのそれぞれをほぼリアルタイムで監視して、常時各チャネルの使用状況をモニタしながら無線ＩＣタグ読み取りに使用するチャネルの選択を適切に行うことが可能な無線ＩＣタグ読み取り技術を提供することにある。

本発明の代表的な一つの態様は、複数の単位無線チャネルを使用可能な、無線ＩＣタグの読み取りを行う無線ＩＣタグ読み取りシステムとして提案される。

この無線ＩＣタグ読み取りシステムは、無線ＩＣタグとの送受信に使用する単位無線チャネルに応じた周波数の信号を生成する第１の発振手段（例えば、リーダ／ライタの第一周波数可変発振部）と、第１の発振手段が生成した信号を用いて無線ＩＣタグとの送受信を行う送受信手段（例えば、リーダ／ライタの送信部、及び受信部）と、前記複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける使用の可否を示す情報に基づいて、前記送受信手段に使用させる単位無線チャネルを決定する制御手段（例えば、リーダ／ライタ制御装置）と、複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける受信電波強度を所定期間ずつ順番に継続して繰り返して測定し、測定結果を示す情報（例えば、ＲＳＳＩ）を出力するキャリアセンス手段（例えば、リーダ／ライタのチャネル別キャリアセンス実行部）と、を有し、前記制御手段は、キャリアセンス手段が測定した受信電波強度に基づいて、複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける使用の可否を示す情報（例えば、キャリアセンス結果テーブル）を生成し、記憶させる第１の制御手段（例えば、リーダ／ライタ制御装置のキャリアセンス制御部）と、複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける使用の可否を示す情報に基づいて、送受信手段に使用させる単位無線チャネルに応じた周波数の信号を生成するように第１の発振手段を制御する第２の制御手段（例えば、リーダ／ライタ制御装置の送受信制御部）と、を含み、前記第２の制御手段は、前記送受信手段に読み取り動作を行わせるために、前記無線ＩＣタグを受信状態にし、無線ＩＣタグに電源供給し続けるための搬送波の送信、及び質問コマンドを載せた変調波の送信の送信を実行するように命令し、前記送受信手段は、前記第２の制御手段からの制御命令を受け取り、該制御命令を解釈して搬送波及びコマンドを乗せた変調波を送信させ、該変調波に反応する無線ＩＣタグからの応答信号をデータ化して前記制御手段に送信し、連続送信可能時間終了後さらに続けて送信を行う必要がある場合には、前記連続送信可能時間終了時まで継続的行われていた前記キャリアセンス手段による最新の測定結果を参照して、空きチャネルとなっている単位無線チャネルを探し、空きチャネルとなっている単位無線チャネルがあれば、その単位無線チャネルに移行させすることを特徴としている。
なお、ここで「同時」とは、一方の実行が他の実行を妨げることがないことを意味し、必ずしも同時刻に実行されなければならないことを意味するものではない。例えば、各チャネル別キャリアセンス実行部が０．１ｍｓｅｃおきにタイミングをずらせながら受信電波強度の測定及びその測定結果の出力を行うこともここにいう「同時」に含まれる。

本発明によれば、すべての単位無線チャネルの使用可否状態を継続しても監視することができるため、空きチャネルが生じている場合に迅速に、かつ効果的にその空きチャネルの使用をすることができる。

上記の無線ＩＣタグ読み取りシステムにおいて、キャリアセンス手段は、単位無線チャネルごとに設けられる、複数のチャネル別キャリアセンス手段からなり、それぞれのチャネル別キャリアセンス手段が対応する単位無線チャネルにおける受信電波強度を示す情報を出力する構成としてもよい。

上記構成によれば、各単位無線チャネルについて個別にキャリアセンスを行うことが可能であるため、単一のキャリアセンス手段を用いて全単位無線チャネルを行う場合に比べて、各単位無線チャネルでのキャリアセンスの実行間隔を短くし、チャネルの使用可否の常時監視を図ることが可能となる。
これまでは、ＬＢＴ等の技術を使う際に、一般的にチャネルの選択方法は、順次隣のチャネルへの移行か、又は乱数等によるチャネルの移行が行われている。このようなチャネルの選択方法（アルゴリズム）に加え、各単位チャネル毎のキャリアセンス結果をリアルタイムに反映させる事で、すでに他の読み取り装置が使用しているチャネルを、一旦選択し、ＬＢＴ動作させるという無駄な時間を排除できる為に、効果的に、かつ適切にチャネル選択が可能となる。

上記の無線ＩＣタグ読み取りシステムにおいて、キャリアセンス結果を記憶格納するキャリアセンス結果記憶手段をさらに備えており、前記第１の制御手段は、前記キャリアセンスによってキャリアセンスが実行されるごとに、前記キャリアセンス結果記憶手段に記憶したキャリアセンス結果の内容を最新の情報に書き換える構成としてもよい。
前記送受信手段は、待機時間中においてもキャリアセンスを継続的且つ循環的に実行し続ける構成としてもよい。
上記の無線ＩＣタグ読み取りシステムにおいて、複数の無線ＩＣタグ読み取り装置を備えている。

本発明によれば、常時各チャネルの使用状況をモニタしながら無線ＩＣタグ読み取りに使用するチャネルの選択を適切に、高速に行うことが可能な無線ＩＣタグ読み取り技術を提供できる。

まず、本実施の形態における無線ＩＣタグ読み取りシステムの基本的構成の例を説明する。

［１．無線ＩＣタグ読み取りシステム］
図１は、本発明の一実施の形態である無線ＩＣタグ読み取りシステムの基本的構成の例を示す機能ブロック図である。

無線ＩＣタグ読み取りシステム１は、リーダ／ライタ制御装置１０と、このリーダ／ライタ制御装置１０に接続されたリーダ／ライタ２０と、リーダ／ライタ２０に接続されたアンテナユニット３０とで構成される。以下、無線ＩＣタグ読み取りシステム１の各構成要素について説明する。

［１．１．リーダ／ライタ制御装置］
リーダ／ライタ制御装置１０は、リーダ／ライタ２０の読み取り処理、すなわち無線ＩＣタグ４０との送受信処理、これに伴う送信時間制御、及びキャリアセンス（ＬＢＴ）の結果に基づく空きチャネルの有無判定、送受信に使用する単位無線チャネルの決定及び指令などを行う。すなわち、リーダ／ライタ制御装置１０は、リーダ／ライタ２０に読み取り動作（無線ＩＣタグを受信状態にするための搬送波などの送信、質問コマンドを載せた変調波の送信、無線ＩＣタグに電源供給し続けるための搬送波等の送信、無線ＩＣタグからの応答の受信）を実行する様に命令し、また、リーダ／ライタ２０に無線ＩＣタグ４０から読み取ったデータを送信する様に命令し、リーダ／ライタ２０から受け取ったデータを記憶し、所定の情報処理（例えば、無線ＩＣタグのユニークＩＤの一覧リストの生成）を行う機能を有するとともに、リーダ／ライタ２０が送受信に使用する単位無線チャネルの指定、及びキャリアセンスの実行結果の記憶、キャリアセンス結果に基づく使用チャネルの決定及び送信時間制御を行う。

リーダ／ライタ制御装置１０は、ＣＰＵなどの演算処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの記憶装置を備えた情報処理装置であって、例えば、コンピュータや各種コントローラなどである。図２は、リーダ／ライタ制御装置１０のハードウエア構成例を示すブロック図である。図２に示す構成例において、リーダ／ライタ制御装置１０は、ＣＰＵ２０１と、一時記憶手段であるＲＡＭ２０２と、プログラムや固定データを記憶するＲＯＭ２０３と、キーボードやポインティングデバイスなど利用者の入力を信号化してＣＰＵ２０１に提供する入力装置２０４と、ＣＰＵ２０１の処理結果を利用者に示すための画面表示装置２０５（例えば、液晶ディスプレイ装置）と、リーダ／ライタ２０と通信を行うための通信制御装置２０６（例えば、ＬＡＮボードなど）とを有している。

図３は、リーダ／ライタ制御装置の機能ブロック図である。リーダ／ライタ制御装置１０は、リーダ／ライタ２０の送信及び受信動作を制御するとともに、リーダ／ライタ２０が無線ＩＣタグ４０との送受信を行う際に使用する単位無線チャネル（すなわち、搬送波の周波数）を指定する送受信制御部２１１と、リーダ／ライタ２０からキャリアセンスの結果を受け取り、これを記憶させるとともに、キャリアセンスの対象とする単位無線チャネル（周波数）を指示するキャリアセンス制御部２１２と、キャリアセンス結果を記憶格納するキャリアセンス結果記憶部２１３とを有する。

図４は、キャリアセンス結果記憶部２１３の記憶内容の例を示す図である。図４は、キャリアセンス結果記憶部の記憶内容であるキャリアセンス結果テーブルのデータ構成例を示している。この例では、キャリアセンス結果テーブル４００は、リーダ／ライタ２０の使用可能周波数帯として割り当てられた各単位無線チャネルについて、一つずつレコード４０１を有し、各レコード４０１はフラグ記憶フィールド４０２を有する。フラグ記憶フィールド４０２には、当該単位無線チャネルが使用可能であるか否かを示す情報、例えば、当該単位無線チャネルにおける干渉波電波の強さが所定値未満若しくは以下であるか否かを示す情報が書き込まれる。例えば、キャリアセンス制御部２１２が受け取った測定結果が、その単位無線チャネルの干渉波電波の強さが所定値の−７４ｄＢｍ以下であることを示していれば、キャリアセンス制御部２１２は、該当するレコード４０１のフラグ記憶フィールド４０２に当該単位無線チャネルの使用可を示すフラグである「０」を格納する。一方、キャリアセンス制御部２１２が受け取った測定結果が、その単位無線チャネルの干渉波電波の強さが所定値の−７４ｄＢｍを超えていることを示していれば、該当するレコード４０１のフラグ記憶フィールド４０２に当該単位無線チャネルの使用不可を示すフラグである「１」を格納する。フラグ記憶フィールド４０２に書き込まれる情報は、その単位無線チャネルにおける直近のキャリアセンスの結果であって、当該単位無線チャネルにおけるキャリアセンスが実行されるごとに最新の情報に書き換えられる。

また、本実施の形態においては、キャリアセンス結果テーブル４００は、各リーダ／ライタ２０についてそれぞれ設けられる。
なお、リーダ／ライタ制御装置１０のこれら各部２１１〜２１３及びリーダ／ライタ制御装置１０の動作については、後述する。

［１．２．リーダ／ライタ］
次に、本実施の形態にかかるリーダ／ライタ２０を説明する。
リーダ／ライタ２０は、無線により無線ＩＣタグ４０と送受信を行い、無線ＩＣタグ４０が記憶する情報（例えば、ユニークＩＤ）を読み取る装置である。また、リーダ／ライタ２０は、無線ＩＣタグ４０と送受信を行う場合に、使用可能な複数の単位無線チャネル（周波数帯域）を選択的に用いることができるようになっている。例えば、いわゆる高出力型９５０ＭＨｚ帯パッシブタグを読み取るリーダ／ライタを例にとると、送受信に割り当てられた無線帯域９５２〜９５４ＭＨｚを２００ＫＨｚ幅で分割した９つの単位無線チャネルを、このリーダ／ライタ２０は選択的に用いることができる。

また、リーダ／ライタ２０は、上記単位無線チャネルのそれぞれについて、別のリーダ／ライタなど他の無線局による周波数帯域の使用の有無を監視するため、これら複数の単位無線チャネルを継続してキャリアセンスする。例えば、本実施の形態にかかるリーダ／ライタ２０において、各単位無線チャネルにおけるキャリアセンス時間は、各単位無線チャネルについて、１ｍｓごとにキャリアセンスを行う。

リーダ／ライタ２０は、無線ＩＣタグ４０の読み取りのための電波送信中及び送信後の停止時間中であってもキャリアセンスを継続的且つ循環的に実行し続ける。もちろん送信時間及び停止時間以外（例えば、待機時間中）においてもキャリアセンスを継続的且つ循環的に実行し続ける。

リーダ／ライタ２０は、上記のキャリアセンスの結果をリーダ／ライタ制御装置１０に渡す。リーダ／ライタ２０からキャリアセンスの結果を受けたリーダ／ライタ制御装置１０は、各単位無線チャネルの使用可否を示すデータであるキャリアセンス結果テーブル４００を記録する。

リーダ／ライタ２０は、無線ＩＣタグ４０の読み取りを行う場合には、上記のキャリアセンスの結果に応じてリーダ／ライタ制御装置１０、より詳しくは送受信制御部２１１からの制御命令に応じて、指定された単位無線チャネルを使用して無線ＩＣタグ４０とのコマンド／データの送受信を行う。

リーダ／ライタ２０は、各単位無線チャネルのキャリアセンスを行う一方、リーダ／ライタ制御装置１０からの指令に応じて指定された単位無線チャネルにおいて無線ＩＣタグ４０の読み取りのための送受信を行う。この送受信は、最長で連続送信可能時間まで継続して行うことができる。この連続送信可能時間終了後さらに続けて送信を行う必要がある場合には、リーダ／ライタ２０は、連続送信可能時間終了時まで継続的行われていたキャリアセンスの最新結果を参照して、空きチャネルとなっている単位無線チャネルを探し、空きチャネルとなっている単位無線チャネルがあれば、その単位無線チャネルに移行して当該単位無線チャネルにおいて送信停止時間、キャリアセンス時間、バックオフ時間の経過を待つことなく直ちに送信を継続して行う。

図５に、リーダ／ライタ２０の構成例を示すブロック図を掲げる。以下、図５を参照しながらリーダ／ライタ２０の構成例を説明する。リーダ／ライタ２０は、送信部５０１と、受信部５０２と、第一周波数可変発振部５０３と、単位無線チャネルごとに設けられるチャネル別キャリアセンス実行部５０４と、主制御部５０６と、通信制御部５０７とを有している。

この実施の形態では、９つの単位無線チャネルであるチャネル１（ＣＨ１）からチャネル９（ＣＨ９）までのそれぞれについて一つのチャネル別キャリアセンス実行部５０４を有する。もちろん、１つのキャリアセンス実行部を、一定の時間毎にチャネルを切り替えながら、キャリアセンスを実行する方法でも可能である事は言うまでもない。

［１．２．１．送信部］
送信部５０１は、アンテナユニット３０を介して無線ＩＣタグ４０へ搬送波や変調波を無線により送信する。図５は、送信部５０１の回路構成例を示すブロック図である。以下、図６を参照しながら送信部５０１の構成例について説明する。

図６に示す構成例では、送信部５０１は変調回路６０１と、変調回路６０１の出力側に接続された増幅回路６０２と、増幅回路６０２の出力に接続された第１のローパスフィルタ６０３と、第１のローパスフィルタ６０３の出力に接続されたカプラ６０４と、カプラ６０４の出力に接続された第２のローパスフィルタ６０５と、カプラ６０４の別の出力に接続されたパワー・ディテクタ６０６とを有している。

変調回路６０１は、主制御部５０６から出力されたコマンドなどをベースバンド信号として、第一周波数可変発振部５０３から出力された搬送波信号を所定の変調方式（例えば、Direct UP Converter方式）で変調し、変調波を出力する。増幅回路６０２は、変調波を変調回路６０１から受け取り、この変調波を空中放射できるレベルまで増幅する。第１のローパスフィルタ６０３、第２のローパスフィルタ６０５は、増幅された変調波に含まれるスプリアス信号を除去する役目を有する。カプラ６０４は、増幅された変調波を第１のローパスフィルタ６０３から受け取り、この変調波を分配してパワー・ディテクタ６０６に出力する。パワー・ディテクタ６０６は分配された変調波を受け取り、送信出力を検出して主制御部５０６に出力する。また、このパワー・ディテクタ６０６は、電波送出時の、アンテナの接続の有無によって、検出値に違いがでるので、間接的にアンテナの接続がなされているかを知る事が可能となる。この違いを、主制御部５０６にて判断して、アンテナ未接続時の大電力での出力を抑制する事や、読み取り装置を制御している上位側に通知する事も可能である。（図は省略）
また変調回路６０１には前記第一周波数可変発振部５０３の出力が接続され、第一周波数可変発振部５０３から出力された信号を搬送波として変調を行う。

［１．２．２．受信部］
つぎに、受信部５０２について説明する。図７に、受信部５０２の回路構成例を示すブロック図を掲げる。図７に示す受信部５０２は、復調回路７０１と、増幅回路７０２とを有している。復調回路７０１には、アンテナユニットが受信した電波が供給される。また、復調回路７０１には、第一周波数可変発振部５０３の出力が接続されており、送信部が用いている単位無線チャネルと同一の単位無線チャネルを使用して無線ＩＣタグ４０からの応答を受信する。復調回路７０１は、例えばダイレクトコンバージョン方式を用いるデモジュレータで構成される。

増幅回路７０２は、復調回路７０１の出力を、アナログ信号をデジタル変換可能なレベルまで増幅する。例えば、増幅回路７０２は、復調回路７０１の出力に接続される第１の差動アンプ、これに接続されるアクティブ・フィルタ、さらにアクティブ・フィルタの出力に接続される第２の差動アンプによって構成される。増幅回路７０２の出力はＡＤコンバータ（図略）を介してデジタル信号に変換され、主制御部５０６に渡される。

［１．２．３．第一周波数可変発振部］
第一周波数可変発振部５０３は、リーダ／ライタ制御装置１０によって指定された単位無線チャネルに対応する周波数の搬送波信号を生成し、これを送信部５０１及び受信部５０２に供給する。第一周波数可変発振部５０３は、例えば、ＰＬＬ（Phase Lock Loop）ＩＣ及びＶＣＯ（Voltage Control Oscillator）ＩＣを搭載したモジュールである。

［１．２．４．チャネル別キャリアセンス実行部］
各チャネル別キャリアセンス実行部５０４は、そのチャネル別キャリアセンス実行部５０４に対応する単位無線チャネル（以下、「担当単位無線チャネル」と呼ぶ）のキャリアセンスを行い、対応する単位無線チャネルにおける受信電波（干渉電波）の信号強度を測定し出力する。図８に、チャネル別キャリアセンス実行部５０４の回路構成例を示す。

図８に示す構成例では、チャネル別キャリアセンス実行部５０４は、アンテナユニット３０が受信した受信信号と、第二周波数発振部８０４から出力される基準信号（指定された単位無線チャネルの中心周波数）とを混合してＩＦ信号を出力するミキサ８０１と、ミキサ８０１の出力から基準信号（ＰＬＬ＿ＬＯ信号）やノイズを取り除くローパスフィルタ８０２と、ローパスフィルタ８０２の出力をＤＣレベルで変換可能にするまで増幅する増幅回路（例えば、ログアンプ）８０３と、担当単位無線チャネルの中心周波数に応じた基準信号を生成する第二周波数発振部８０４から構成される。

この増幅回路８０３の出力はＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）として、主制御部５０６に渡される。

［１．２．５．主制御部］
図５に戻り、リーダ／ライタ２０の構成要素の説明を続ける。
主制御部５０６は、リーダ／ライタ制御装置１０からの制御命令を受け取り、これを解釈して送信部に無変調の搬送波やコマンドを乗せた変調波を送信させ、またこの送信した変調波に反応する無線ＩＣタグ４０からの応答信号を受信した受信部５０２の出力をデータ（ユニークＩＤ）にしてリーダ／ライタ制御装置１０に渡す。また、主制御部５０６は、第一周波数可変発振部５０３に基準信号の周波数を部別個に指示する。また主制御部５０６は、各チャネル別キャリアセンス実行部５０４から出力されるＲＳＳＩを受け取り、これをリーダ／ライタ制御装置１０に渡して、前述したキャリアセンス実行結果として記憶させる。

［１．２．７．通信制御部］
通信制御部５０７は、リーダ／ライタ制御装置１０と通信を行う装置であって、例えばＬＡＮボードなどである。

［１．３．アンテナユニット］
図１に戻り、本実施の形態における無線ＩＣタグ読み取りシステム１の構成要素の説明を続ける。
アンテナユニット３０は、リーダ／ライタ２０、より詳しくは送信部５０１から受け取った搬送波又は変調波を空中に放射し、これら搬送波又は変調波を無線ＩＣタグ４０に向けて放射すると共に、無線ＩＣタグ４０からの応答を受信し、この応答をリーダ／ライタ２０、より詳しくは受信部５０２に供給する。また、アンテナユニット３０は、受信信号（干渉電波を含む）をリーダ／ライタ２０，より詳しくはキャリアセンス実行部５０４に供給する。

アンテナユニット３０は、一例としては、送信用アンテナ、受信用アンテナ（例えば、ポールアンテナ、パッチアンテナなど）とこれを収納保護するためのケース（例えば、樹脂成形ケース）で構成されている。本実施の形態では、アンテナユニット３０は、リーダ／ライタ２０とは別体の装置になっており、アンテナユニット３０はリーダ／ライタ２０とはＬＡＮケーブルなどで接続される。従って、アンテナユニット３０は、リーダ／ライタ２０から離れた場所であっても設置できる様になっている。

また、アンテナユニット３０が備える送信用アンテナ、受信用アンテナは別体型（送信用アンテナ、受信用アンテナを別個に設けている）であってもよいし、一体型（一つのアンテナを送信用及び受信用として用いる）のいずれであってもよい。

また、本発明が採用しうる別の構成例としては、アンテナユニット３０をリーダ／ライタ２０と別体とはせずに、複数のアンテナユニット３０全体、若しくは送信アンテナ／受信アンテナをリーダ／ライタ２０内に組み込む構成としても本実施の形態は成立する。

また、リーダ／ライタ２０に接続するアンテナユニット３０の数は一つに制限されない。一つのリーダ／ライタ２０に複数のアンテナユニット３０を接続し、リーダ／ライタ２０はこれら複数のアンテナユニット３０を切り替えながら送受信処理、キャリアセンス実行処理を行うような構成としてもかまわない。例えば、ある倉庫のような閉鎖空間内の四方にそれぞれアンテナ／ユニット３０を設置し、これら４つのアンテナユニット３０を一つのリーダ／ライタ２０にケーブルなどを介して接続する。リーダ／ライタ２０はこれら４つのアンテナユニット３０をスイッチなどの切り替え手段で切り替えて接続し、４つの異なる方向及び位置から送受信、及び／又はキャリアセンスを行うようにしてもよい。

［１．５．無線ＩＣタグ］
次に、無線ＩＣタグ４０の一般的な構成例を説明する。
無線ＩＣタグ４０は、メモリ４１と、制御部４２と、送受信部４３と、アンテナ４４とを有している。メモリ４１は、商品情報、発送者情報などの識別コードなど、読み取り対象となる情報を記憶している記憶装置である。制御部４２は、リーダ／ライタ２０からのコマンド、リクエスト、命令などを解釈し、これに応答する動作を実行する。送受信部４３は、変調部（図略）、復調部（図略）を有しており、リーダ／ライタ２０と交信を行うために信号の変調／復調を行う。アンテナ４４はリーダ／ライタ２０からの搬送波を受信し、これを送受信部４３に給電すると共に、送受信部４３からの変調信号を受け取り、これをリーダ／ライタ２０に受信させる様、空中に放射する。
以上で、無線ＩＣタグ読み取りシステム１の構成例の説明を終了する。

［２．無線ＩＣタグ読み取りシステムの動作例］
つぎに、上記の無線ＩＣタグ読み取りシステム１の動作例について説明する。
［２．１．送受信（読み取り）処理］
リーダ／ライタ制御装置１０は、リーダ／ライタ２０に無線ＩＣタグ４０の読み取りを要求する際、最新のキャリアセンス実行結果であるキャリアセンス結果テーブル４００を参照して、他の無線局（リーダ／ライタを含む）によって使用されていない単位無線チャネルを選択して、この単位無線チャネルを使用して無線ＩＣタグ４０の読み取りを行うようリーダ／ライタ２０に指令を送る。リーダ／ライタ２０はこの指令に従って、指定された単位無線チャネルを使用して無線ＩＣタグ４０の読み取りを行う。この読み取りは、所定の連続送信可能時間内（例えば、４秒以内）で行われる。この所定の連続送信可能時間内で無線ＩＣタグ４０の読み取りが完了しない場合には、リーダ／ライタ２０はその単位無線チャネルでの送受信を終了し、リーダ／ライタ制御装置１０に使用可能な単位無線チャネルを問い合わせるか、リーダ／ライタ制御装置１０からの指令を待つ。

リーダ／ライタ制御装置１０は、そのリーダ／ライタ２０が使用していた単位無線チャネルを除いた他の単位無線チャネルで使用可能なチャネル（空きチャネル）があるか否かを、キャリアセンス結果記憶部２１３に記憶されているキャリアセンス実行結果を参照して判定する。その判定の結果、使用可能な単位無線チャネル（すなわち、空きチャネル）があれば、その空きチャネルである単位無線チャネルを使用して送受信を継続するように、そのリーダ／ライタ２０に指令する。

なお、本発明にかかる無線ＩＣタグ読み取りシステム１は、連続送信可能時間の到来による使用単位無線チャネルの変更は、できる限り時間間隔を発生させないで行う。例えば、リーダ／ライタ２０がある単位無線チャネルを使用して無線ＩＣタグの読み取りを開始し、その後連続送信可能時間が満了した場合、そのリーダ／ライタ２０は満了後、送信停止時間、キャリアセンス時間、バックオフ時間の経過を待つことなく、直ちに他の空きチャネルである別の単位無線チャネルを使用して無線ＩＣ４０タグの読み取りを再開するように動作する。

従来のリーダ／ライタにおいては、連続送信可能時間が到来すると、リーダ／ライタは、所定の送信停止時間（例えば、５０ｍ秒）、その後のその単位無線チャネルの使用可否を判定するためのキャリアセンス時間（例えば、５ｍ秒）、その後のバックオフ時間（キャリアセンス時間経過後の送信衝突を避けるための時間であって、キャリアセンス時間経過後、乱数などによってランダムに決定される長さの期間（例えば、０〜５ｍ秒））の間はその単位無線チャネルにおいて送受信を停止している、すなわち無線ＩＣタグ４０の読み取り動作を中止する。その結果、これら送信停止時間、キャリアセンス時間、バックオフ時間の間は無線ＩＣタグ４０の読み取りを行うことができなくなり、無線ＩＣタグ４０の読み取り効率（単位時間あたりの無線ＩＣタグの読み取り個数）が低下してしまうのであるが、本発明にかかる無線ＩＣタグ読み取りシステム１はそのようなタイムロスをすることなく無線ＩＣタグ４０の読み取りを、タイムロスを挿入することなく継続することができる。

図９は、本実施の形態にかかる無線ＩＣタグ読み取りシステム１の送受信（読み取り）処理の例を示すフローチャートである。
まず、無線ＩＣタグ読み取りシステム１において、無線ＩＣタグ４０の読み取りを行う場合、リーダ／ライタ制御装置１０はリーダ／ライタ２０に送受信（読み取り）開始を命令する。このとき、リーダ／ライタ制御装置１０は送受信に使用する単位無線チャネルの指定を行う。この単位無線チャネルの指定は、後述するキャリアセンス処理の結果得られたキャリアセンス実行結果（具体的には、キャリアセンス結果テーブル４００）に基づいてリーダ／ライタ制御装置１０が選択、決定する。

この送受信開始命令を受けたリーダ／ライタ２０は、指定された単位無線チャネルを使用して送受信処理実行を開始する（Ｓ９０１）。すなわち、リーダ／ライタ２０は第一周波数可変発振部５０３により、指定された単位無線チャネルの中心周波数に応じた周波数の基準波を生成し、送信部５０１に供給する。送信部５０１では基準波を用いてこの周波数帯の搬送波、及びこの搬送波を変調した変調波を生成し、搬送波、変調波をアンテナユニット３０に供給する。また、無線ＩＣタグ４０からの応答もこの基準波に基づいて受信部５０２によって復調され、復調の結果得られたデータはリーダ／ライタ制御装置１０に渡される。

次に、無線ＩＣタグ読み取りシステム１は、送受信処理開始から連続送信可能時間が経過したか否かを判定する（Ｓ９０２）。この判定は、データはリーダ／ライタ制御装置１０によって行うようにしてもよいし、リーダ／ライタ２０の主制御部５０６によって行うようにしてもよい。

連続送信可能時間が経過したか否かの判定の結果、連続送信可能時間が満了していないと判定した場合（Ｓ９０２、Ｎｏ）、無線ＩＣタグ読み取りシステム１はステップＳ９０１に戻り送受信処理を継続する。一方、連続送信可能時間が満了したと判定した場合（Ｓ９０２、Ｙｅｓ）、リーダ／ライタ２０は送受信処理を停止する（Ｓ９０３）。この送受信停止後、無線ＩＣタグ読み取りシステム１は送受信終了条件が成立したか否かを判定する（Ｓ９０４）。送受信成立条件としては、送受信処理の繰り返しが所定回数に達したこと、読み取りに成功した無線ＩＣタグの個数が想定工数に達したことなどが考えられる。どのような送受信終了条件にするかは、その無線ＩＣタグ読み取りシステム１の運用により自由に決定できる、本発明においてどのような終了条件を用いるかについて制限はない。

リーダ／ライタ２０が送受信終了条件が成立したと判定した場合（Ｓ９０４，Ｙｅｓ）は、無線ＩＣタグ読み取りシステム１は送受信処理を終了する。一方、リーダ／ライタ２０が送受信終了条件が成立していないと判定した場合（Ｓ９０４，Ｎｏ）は、無線ＩＣタグ読み取りシステム１は、リーダ／ライタ制御装置１０のキャリアセンス結果記憶部２１３に記憶されるキャリアセンス結果テーブル４００を参照する（Ｓ９０５）。

次に、無線ＩＣタグ読み取りシステム１はキャリアセンス結果テーブル４００の内容に基づいて、使用可能な単位無線チャネルがあるか否かを判定する（Ｓ９０６）。その結果、使用可能な単位無線チャネルが存在していないと判定した場合には、無線ＩＣタグ読み取りシステム１はステップＳ９０５に戻り、キャリアセンス結果テーブルに未使用の単位無線チャネルが記憶されるのを待つ。一方、未使用の単位無線チャネルが存在していると判定した場合には、無線ＩＣタグ読み取りシステム１はその使用可能な単位無線チャネルを使用して送受信処理の続きを継続するように、リーダ／ライタ２０に指令する（Ｓ９０７）。

この後、無線ＩＣタグ読み取りシステム１はステップＳ９０１に戻り、指定された使用可能な単位無線チャネルを使用して送受信処理を継続する。

上述の送受信処理により、本発明にかかる無線ＩＣタグ読み取りシステム１は、連続送信時間の時間満了後も、送信停止時間、キャリアセンス時間、バックオフ時間の経過を待つことなく直ちに送受信処理を継続することができるようになる。

［２．２．キャリアセンス処理］
次に、本実施の形態にかかるキャリアセンス処理について説明する。無線ＩＣタグ読み取りシステム１は、各単位無線チャネルにおけるキャリアセンスをリアルタイムに実行する方法を採用する。

チャネル別キャリアセンス実行部５０４のそれぞれは、担当単位無線チャネルのキャリアセンスを所定期間（例えば、１ｍｓｅｃ）ごとに実行し、実行結果であるＲＳＳＩを出力する。各チャネル別キャリアセンス実行部５０４からＲＳＳＩを受信した主制御部５０６は、各無線単位チャネルについてのＲＳＳＩ或いはＲＳＳＩの値に応じた情報（例えば、使用可否フラグ「０」又は「１」）を通信制御部５０７を介してリーダ／ライタ制御装置１０に送信する。

各単位無線チャネルについてのＲＳＳＩキャリアセンス制御部２１２は、その単位無線チャネルについて「使用中」又は「使用不可」を示すフラグを、そのリーダ／ライタ２０に対応するキャリアセンス結果テーブル４００に記憶させる。

上記キャリアセンス処理によれば、各単位無線チャネルについて常に継続的にチャネルに使用可否をモニタでき、直ちに使用できる使用可（空き）チャネルを把握することが可能となる。このキャリアセンスの結果は、キャリアセンス結果記憶部２１３に記憶されることとなり、キャリアセンス制御部２１２はキャリアセンス結果記憶部２１３の記憶内容を参照することにより、リーダ／ライタ２０が、送信停止時間、キャリアセンス時間、バックオフ時間により送受信を停止することなく、送受信の開始若しくは継続を直ちに行うことのできる単位無線チャネルを指示することが可能となる。

［３．変形例］
上記の実施の形態では、それぞれが対応する単位無線チャネルに応じた基準信号を発振する第二周波数発振部８０４を複数個有するリーダ／ライタ２０を用いた構成としたが、一つのキャリアセンス実行部ですべての単位無線チャネルについてキャリアセンス処理を行うリーダ／ライタ２０を用いた構成としても本発明は成立する。

図１０に、一つのキャリアセンス実行部ですべての単位無線チャネルについてキャリアセンス処理を行うリーダ／ライタ２０Ａの構成例を示す。

リーダ／ライタ２０Ａは、上記実施の形態において説明したリーダ／ライタ２０とほぼ同様の構成であり、同一の構成要素については同一の参照符号を付してそれらの詳細な説明は省略する。

リーダ／ライタ２０Ａは、キャリアセンス処理のために、高速で基準信号の周波数切り替え可能な第二周波数可変発振部５０５と、この第二周波数可変発振部５０５から基準信号を受信し、基準信号に対応した単位無線チャネルにおけるキャリアセンスを実行するキャリアセンス実行部５０４Ａを有する。

第ニ周波数可変発振部５０５は、各単位無線チャネルに対応する周波数で基準信号（ＰＬＬ＿ＬＯ信号）を生成し、これをキャリアセンス実行部５０４に供給する。第二周波数可変発振部５０５は、例えば、ＰＬＬ（Phase Lock Loop）ＩＣ及びＶＣＯ（Voltage Control Oscillator）ＩＣを搭載したモジュールである。

主制御部５０６は、第ニ周波数可変発振部５０５に、各単位無線チャネルに対応する周波数の基準信号を切り替えながら出力させるよう指示を行う。例えば、主制御部５０６は、周波数を変更するタイミングを指示するタイミング信号を第ニ周波数可変発振部５０５に出力するようにしてもよいし、或いは単位無線チャネルを指定するチャネル番号指定信号を出力するようにしてもよい。或いはまた、主制御部５０６に代えて別に設けるカウンタやタイマなどによって、周波数を変更するタイミングを指示するタイミング信号を生成させ、第ニ周波数可変発振部５０５に出力させる構成としてもかまわない。

なお、リーダ／ライタ制御装置１０、アンテナユニット３０については先に説明した実施の形態のものと同一である。

無線ＩＣタグ読み取りシステムの構成例を示すブロック図 リーダ／ライタ制御装置のハードウエア構成例を示すブロック図 リーダ／ライタ制御装置の機能ブロック図 キャリアセンス結果テーブルの例を示す図 リーダ／ライタの構成例を示すブロック図 リーダ／ライタの送信部の回路構成例を示すブロック図 リーダ／ライタの受信部の回路構成例を示すブロック図 リーダ／ライタのキャリアセンス実行部の回路構成例を示すブロック図 無線ＩＣタグ読み取りシステムが実行する送受信処理の例を示すフローチャート 変形例にかかるリーダ／ライタの構成例を示すブロック図

符号の説明

１…無線ＩＣタグ読み取りシステム
１０…リーダ／ライタ制御装置
２０…リーダ／ライタ
３０…アンテナユニット
４０…無線ＩＣタグ
５０１…送信部
５０２…受信部
５０３…第一周波数可変発振部
５０４…チャネル別キャリアセンス実行部
５０６…主制御部

Claims (5)

1. 複数の単位無線チャネルを使用可能な、無線ＩＣタグの読み取りを行う無線ＩＣタグ読み取りシステムであって、
   無線ＩＣタグとの送受信に使用する単位無線チャネルに応じた周波数の信号を生成する第１の発振手段と、
   前記第１の発振手段が生成した信号を用いて無線ＩＣタグとの送受信を行う送受信手段と、
   前記複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける使用の可否を示す情報に基づいて、前記送受信手段に使用させる単位無線チャネルを決定する制御手段と、
   前記複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける受信電波強度を同時に且つ繰り返して測定し、測定結果を示す情報を出力するキャリアセンス手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記キャリアセンス手段が測定した受信電波強度に基づいて、前記複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける使用の可否を示す情報を生成し、記憶させる第１の制御手段と、
   前記複数の単位無線チャネルのそれぞれにおける使用の可否を示す情報に基づいて、前記送受信手段に使用させる単位無線チャネルに応じた周波数の信号を生成するように第１の発振手段を制御する第２の制御手段と
   を含み、
   前記第２の制御手段は、前記送受信手段に読み取り動作を行わせるために、前記無線ＩＣタグを受信状態にし、無線ＩＣタグに電源供給し続けるための搬送波の送信、及び質問コマンドを載せた変調波の送信の送信を実行するように命令し、
   前記送受信手段は、
   前記第２の制御手段からの制御命令を受け取り、該制御命令を解釈して搬送波及びコマンドを乗せた変調波を送信させ、該変調波に反応する無線ＩＣタグからの応答信号をデータ化して前記制御手段に送信し、
   連続送信可能時間終了後さらに続けて送信を行う必要がある場合には、前記連続送信可能時間終了時まで継続的行われていた前記キャリアセンス手段による最新の測定結果を参照して、空きチャネルとなっている単位無線チャネルを探し、空きチャネルとなっている単位無線チャネルがあれば、その単位無線チャネルに移行させることを特徴とする無線ＩＣタグ読み取りシステム。
2. 前記キャリアセンス手段は、単位無線チャネルごとに設けられる、複数のチャネル別キャリアセンス手段からなり、それぞれのチャネル別キャリアセンス手段が対応する単位無線チャネルにおける受信電波強度を示す情報を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣタグ読み取りシステム。
3. 前記キャリアセンス手段によるキャリアセンス結果を記憶格納するキャリアセンス結果記憶手段をさらに備えており、
   前記第１の制御手段は、前記キャリアセンス手段によってキャリアセンスが実行されるごとに、前記キャリアセンス結果記憶手段に記憶されたキャリアセンス結果の内容を最新の情報に書き換えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線ＩＣタグ読み取りシステム。
4. 前記送受信手段は、待機時間中においてもキャリアセンスを継続的且つ循環的に実行し続けることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線ＩＣタグ読み取りシステム。
5. 複数の無線ＩＣタグ読み取り装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線ＩＣタグ読み取りシステム。

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