(57)【要約】 【課題】  通信範囲やＩＣタグの配置方法に対する適応範囲を拡大するためにアンテナを複数化する場合、アンテナ切替えスイッチとこれにかかる制御機能、制御ソフトを新たに用意する必要がなく、簡単な構成で上記の範囲の拡大の効果が得られる移動体識別装置を提供すること。【解決手段】  リーダライタ２０は無線信号を送受信する送受信部を構成する送信部２および受信部７と、アンテナ５、アンテナ６と、アンテナ５および６と送受信部との間に挿入された分波器４０とを有している。送信と受信を分離結合するサーキュレータ３を有し、サーキュレータ３は分波器４０に接続されている。制御部１には無線搬送波周波数を制御するホッピング制御部１３が設置され、ＩＣタグとの間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う。分波器４０により、搬送波周波数に応じてアンテナ５または６が選択される。【選択図】  図１
2008131221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
応答器との間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う質問器を有する移動体識別装置において、前記質問器は無線信号を送受信する送受信部と、複数のアンテナと、該複数のアンテナと前記送受信部との間に挿入された分波器とを有し、該分波器により前記無線信号の周波数に応じて前記送受信部に接続されるアンテナを切り替えることを特徴とする移動体識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣタグ等の移動情報通信体からなる応答器との間で無線通信を行う移動体識別装置に関し、特に周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う移動体識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップ及びアンテナを有するＩＣタグ（応答器）とリーダライタ（質問器）間の無線通信を用いた移動体識別装置やこれを用いたシステムは、流通、交通、医療等のさまざまな分野で実用化がはかられている。
【０００３】
このようなＩＣタグを用いたシステムにはさまざまな利用形態があるため、それぞれの目的に応じて異なった仕様が要求される。例えばベルトコンベア上を移送される製品にＩＣタグを添付し、ベルトコンベア側に固定したリーダライタのアンテナを用いてＩＣタグにデータを書き込んだり、データを読み出したりする場合には、これらＩＣタグの向きや、位置による読み取りエラーを回避するために、リーダライタに複数のアンテナを設置することにより、ＩＣタグの向きや、位置によるリーダライタとＩＣタグ間の通信機能の低下をカバーしている。
【０００４】
このように、複数アンテナを持つリーダライタでは、ＩＣタグの向きや位置に応じてアンテナをスイッチで切り替える必要があるが、このアンテナをスイッチで切替える方式を有するリーダライタについては数多く提案がなされている。
【０００５】
アンテナを複数持ち、これらを選択スイッチで切替えるリーダライタの代表的な例としては、特許文献１に記載の構成がある。アンテナ切替え方式として、最大受信レベルが得られるアンテナを選択するため、データ通信前にそれぞれのアンテナを切替えながら受信レベルを検出し、最大受信レベルを得たアンテナをアンテナ制御器からの信号により選択して接続し、また、受信レベルに閾値を儲け、受信レベルがその定めた閾値以下の場合に他のアンテナへ切替えを行うなどの方法が示されている。この方式では、アンテナを切替えるスイッチのほかに、受信レベルの検出器と、検出レベル、閾値の記憶部、それらのレベルの比較手段、スイッチ切替えタイミングの制御手段などの追加機能が必要になる。
【０００６】
一方、ＲＦＩＤシステムでは周波数ホッピング方式の使用が義務付けられている場合があり、これは広い周波数帯域の中の搬送波の周波数チャネルを一定の規則に従いながら一定の時間ごとに切り替えて使用する方式である。この方式では、特定の周波数チャネルで干渉（狭帯域干渉）が発生しても、別の周波数チャネルに切り替えることにより、狭帯域干渉を避けることができる利点がある。
【０００７】
図４は、従来のアンテナ切替方式を用いた周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う移動体識別装置のリーダライタと応答器であるＩＣタグの一例のブロック構成図である。図４において、リーダライタ２１は無線信号を送受信する送信部２および受信部７、送信と受信を分離制御するサーキュレータ３、サーキュレータ３に接続されたアンテナ５とアンテナ６およびそれらを切り替えるアンテナ切替えスイッチ４、無線信号の発生やアンテナ切替えの制御などをおこなう制御部１、受信レベルを検出する受信レベル検出部８からなり、制御部１には、アンテナの受信レベルを記憶し比較する受信レベル記憶部９と受信レベル比較部１０、それに基づいてアンテナ切替えスイッチ４を制御するスイッチ制御部１１とタイミング制御部１２、無線搬送波周波数を制御するホッピング制御部１３からなっている。一方、ＩＣタグ２２は情報が記録された記憶部１６、受信データの復調、送信データの変調を行う変復調部１５、アンテナ１４からなる。
【０００８】
リーダライタ２１の送信部２は、ホッピング制御部１３で決定され送出された周波数の搬送波を制御部１から受けた質問データにより変調し送信信号として出力する。
【０００９】
上記送信信号はサーキュレータ３を通り、アンテナ切替えスイッチ４でアンテナ５かアンテナ６を選択されて出力され、質問データを載せた質問電波としてＩＣタグ２２へ放射される。この質問電波はＩＣタグ２２のアンテナ１４で受信され、変復調器１５で復調された後、質問データに応じ、記憶部１６のデータ読み出しや書き込みなどの処理を行い、変復調器１５から再びアンテナ１４を介して応答データを載せた応答電波として送信される。
【００１０】
ＩＣタグ２２から送信された応答電波は、リーダライタ２１において、アンテナ切替えスイッチ４で選択されたアンテナ５かアンテナ６で受信され、この受信信号はサーキュレータ３を通り、受信部７で復調され、制御部１にその受信データが送られる。また、受信部７に接続された受信レベル検出部８では受信信号の受信レベルを検出し、それを記憶部９へ一時保管すると同時に、あらかじめ決められたアンテナ切替えを行うべき受信レベルの閾値と今回受信した受信レベルを受信レベル比較部１０にて比較を行い、アンテナを切替える必要があるかどうか判断し、切替える必要がある場合にはスイッチ制御部１１からアンテナ切替えスイッチ４へ切替え信号が送られ、アンテナを切替える。
【００１１】
また、上記構成でリーダライタ２１とＩＣタグ２２の通信を行う以前に最大受信感度のアンテナを選択しておく必要がある場合には、送受信の同期を得るためのプリアンブル信号を利用するなどの細かな制御や、通信プロトコルを考慮した切替えのアルゴリズムの導入が必要である。
【００１２】
上記従来例は、受信信号レベルに依存してアンテナ切替えスイッチを制御するため非常に回路が複雑となるが、受信信号レベルに依存せず、任意のタイミングで、ある時間内にすべてのアンテナを切替えて読取り領域をカバーすることにより、アンテナ切替えのアルゴリズムを簡易化している例もある。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−７５５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の方式では、上述のように、受信レベルによりアンテナを切替える場合にはアンテナ切替え動作のために受信レベルを監視、比較する手段などが必要であり、また、受信レベルを監視せず、アンテナ切替え動作を行う移動体識別装置においても、周波数ホッピングとアンテナ切替えのタイミングを測りながら切替え制御信号を送出する手段が必要で有り、ハードウェア面、ソフトウェア面のコスト増加は避けられない。
【００１５】
そこで、本発明の課題は、通信範囲やＩＣタグの配置方法に対する適応範囲を拡大するためにアンテナを複数化する場合、アンテナ切替えスイッチとこれにかかる制御機能、制御ソフトを新たに用意する必要がなく、簡単な構成で上記の範囲の拡大の効果が得られる移動体識別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を達成するため、本発明の移動体識別装置は、応答器との間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う質問器を有する移動体識別装置において、前記質問器は無線信号を送受信する送受信部と、複数のアンテナと、該複数のアンテナと前記送受信部との間に挿入された分波器とを有し、該分波器により前記無線信号の周波数に応じて前記送受信部に接続されるアンテナを切り替えることを特徴とする。
【００１７】
本発明は応答器との間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う複数アンテナを有する質問器において、周波数ホッピングを行う全周波数帯域を上記アンテナの数に応じた周波数帯域に分波する分波器を備え、その分波された周波数帯域に応じてそれぞれ異なるアンテナを動作させることにより前記課題を解決した。すなわち、質問器の送信信号はその周波数によって分波器により電気的に接続されるアンテナが選択されて質問電波が放射され、アンテナから受信された受信信号はその周波数によって受信部に電気的に接続されるアンテナが選択される。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の移動体識別装置では、通信範囲やＩＣタグの配置方法に対する適応範囲を拡大するためにアンテナを複数化する場合、アンテナ切替えスイッチとこれにかかる制御機能、制御ソフトを新たに用意する必要がなく、簡単な構成で上記の範囲の拡大の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明による移動体識別装置のリーダライタ（質問器）の一実施の形態を示すブロック構成図である。図１において、リーダライタ２０は無線信号を送受信する送受信部を構成する送信部２および受信部７と、アンテナ５、アンテナ６と、アンテナ５および６と送受信部との間に挿入された分波器４０とを有している。
【００２１】
また、従来のリーダライタと同様に送信と受信を分離制御するサーキュレータ３を有し、サーキュレータ３は分波器４０に接続されている。制御部１には無線搬送波周波数を制御するホッピング制御部１３が設置されている。本リーダライタ２０も図４に示したＩＣタグ２２との間で周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う。
【００２２】
また、本リーダライタ２０の分波器４０の特性例を図２に示す。縦軸が減衰量、横軸が周波数であり、分波器４０は周波数ホッピングを行う全周波数帯域４３をアンテナ５と６に応じた２つの周波数帯域であるＡ帯域４４とＢ帯域４５に分波する。分波特性４１はサーキュレータ３側の端子とアンテナ５側の端子間の減衰特性を示し、分波特性４２はサーキュレータ３側の端子とアンテナ６側の端子間の減衰特性を示す。本例では図２に示すようにＡ帯域４４の信号はアンテナ６側の経路は減衰が大きいためアンテナ５へ接続され、Ｂ帯域４５の信号はアンテナ５側の経路は減衰が大きいためアンテナ６へ接続されることになる。
【００２３】
したがって、本発明の移動体識別装置の本実施の形態のリーダライタの動作は以下の通りである。
【００２４】
図１において、従来と同様に、リーダライタ２０の送信部２は、ホッピング制御部１３で決定され送出された周波数の搬送波を制御部１から受けた質問データにより変調し送信信号として出力する。
【００２５】
上記送信信号はサーキュレータ３を通り、分波器４０に入射する。ここで、上記の搬送周波数がＡ帯域４４内にあれば送信信号はアンテナ５に送信され、搬送周波数がＢ帯域４５内にあれば送信信号はアンテナ６に送信され出力され、質問データを載せた質問電波としてＩＣタグへ放射される。この質問電波はＩＣタグで受信された後、質問データに応じ、データ読み出しや書き込みなどの処理を行った後、応答データを載せた応答電波としてＩＣタグからリーダライタ２０のアンテナ５および６に向けて送信される。
【００２６】
ＩＣタグから送信された応答電波はリーダライタ２０において、分波器４０に入射し、その周波数がＡ帯域４４にあればアンテナ５からの受信信号が、Ｂ帯域４５にあればアンテナ６からの受信信号がサーキュレータ３に入射し、受信部７で復調され、制御部１にその受信データが送られ処理される。
【００２７】
上述のように、アンテナ５またはアンテナ６のどちらを使用して応答器と通信を行うかは、その時の通信に使用する搬送波周波数によって決まり、図２のように搬送波周波数がＡ帯域４４（ｆ１〜ｆ２間）ではアンテナ５、Ｂ帯域４５（ｆ２〜ｆ３）間ではアンテナ６で通信することになる。
【００２８】
分波器４０は、厳密にはＡ帯域４４とＢ帯域４５の境目付近（図２においてｆ2ｍ〜ｆ2ｐ間）では通過特性の減衰または２つのアンテナでの送受信号の干渉が生じるため、送受信電力が十分でない場合も有りうるが、周波数ホッピング通信方式では、特定の周波数での一時的な送受信の障害があっても周波数が周期的に切り替わることによりその状態は回避されることから問題は生じない。また、１組の質問データ、応答データの送受を複数の周波数を切り替えて行うことにより、リーダライタとＩＣタグ間の通信環境が最適なアンテナが選択され得るので読み取りエラーが回避される。
【００２９】
また、上記実施の形態では、アンテナの数および分波器の分割周波数帯域が２つの場合の例を示したが、分波器を図３に示すように３つの周波数帯域に分波する分波器とすることも可能であり、またアンテナの数に応じて４つ以上に分波することも可能である。
【００３０】
また、上記実施の形態のリーダライタの構成はあくまで一例であって、リーダライタの構成を限定するものではなく、例えば、送受信の分離制御部であるサーキュレータを用いず、送信、受信それぞれの専用アンテナを別に持つ場合であっても、送信アンテナと送信部間および受信アンテナと受信部間にそれぞれ分波器を設置し、送信アンテナおよび受信アンテナを複数化することができる。また、送信アンテナか受信アンテナのどちらか一方の経路に分波器を設置してその一方のアンテナのみを複数化することも可能である。
【００３１】
以上のように、本発明によれば、通信範囲やＩＣタグの配置方法に対する適応範囲を拡大するためにアンテナを複数化する場合、従来から用いられているスイッチ切替えによる移動体識別装置に比較し、アンテナ切替えスイッチとこれにかかる制御機能、制御ソフトを新たに用意する必要がなく、簡単な構成で上記の範囲の拡大の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による移動体識別装置のリーダライタ（質問器）の一実施の形態を示すブロック構成図。
【図２】本実施の形態のリーダライタに使用する分波器の特性例を示す図。
【図３】３つの周波数帯域に分波する分波器の特性例を示す図。
【図４】従来のアンテナ切替方式を用いた周波数ホッピング通信方式を用いて無線通信を行う移動体識別装置のリーダライタと応答器であるＩＣタグの一例のブロック構成図。
【符号の説明】
【００３３】
１    制御部
２    送信部
３    サーキュレータ
４    アンテナ切替えスイッチ
５、６、１４    アンテナ
７    受信部
８    受信レベル検出部
９    受信レベル記憶部
１０    受信レベル比較部
１１    スイッチ制御部
１２    タイミング制御部
１３    ホッピング制御部
１５    変復調部
１６    記憶部
２０、２１    リーダライタ
２２    ＩＣタグ
４０    分波器
４１、４２、４７    分波特性
４３    全周波数帯域
４４    Ａ帯域
４５    Ｂ帯域
４６    Ｃ帯域
【図１】
2008131221.tif 000003
【図２】
2008131221.tif 000004
【図３】
2008131221.tif 000005
【図４】
2008131221.tif 000006