(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを通じて受信されるＲＦ信号を検出するＲＦ信号検出部と、
前記ＲＦ信号検出部が検出したＲＦ信号のレベルと予め設定された信号レベルとを比較する比較器と、
前記比較器の比較結果に応じてスイッチング制御信号を発生するマイクロプロセッサーと、
前記アンテナを通じて受信されるＲＦ信号に対する応答信号を伝送するＲＦ送受信器と、
前記スイッチング制御信号に応じて前記アンテナを前記ＲＦ送受信器またはＲＦ信号検出部と連結するスイッチ部と、を含み、
前記マイクロプロセッサーは、前記ＲＦ信号が入力される周期より短い周期で前記ＲＦ信号検出部を所定の時間だけ駆動するための駆動信号を生成し、前記比較器が比較した結果、検出したＲＦ信号のレベルが前記予め設定された信号レベル以上の場合、前記検出したＲＦ信号を有効なウェイク・アップ信号として判断し、スリープ状態の前記ＲＦ送受信器を駆動状態に転換させ、前記アンテナを前記ＲＦ送受信器と連結する前記スイッチング制御信号を生成することを特徴とする能動型ＲＦＩＤタグ。
【請求項２】
前記ＲＦ送受信器は、
受信されるＲＦ信号がコマンド信号の場合、前記コマンド信号に対する応答信号を前記アンテナを通じて出力することを特徴とする請求項１に記載の能動型ＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサーは、前記ＲＦ送受信器がコマンド信号に対する応答信号を出力した後に、前記スイッチ部と前記ＲＦ信号検出部を連結するためのリセット信号を生成し、スリープ状態となることを特徴とする請求項２に記載の能動型ＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記マイクロプロセッサーの所定の時間は約１ｍｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載の能動型ＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記スイッチ部は、
初期のセッティングモードで前記ＲＦ信号検出部と前記アンテナは連結されていることを特徴とする請求項１に記載の能動型ＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
ＲＦ信号内に含まれているウェイク・アップ信号を検出するためのＲＦ信号検出部と、
前記ＲＦ信号に応答する応答信号を出力するＲＦ送受信器と、
前記ウェイク・アップ信号の検出結果に応じてＲＦ送受信器を制御するマイクロプロセッサーと、
アンテナを通じて伝えられる前記ＲＦ信号を前記ＲＦ信号検出部または前記ＲＦ送受信器に伝えるためのスイッチング部と、を備え、
前記マイクロプロセッサーは、前記ＲＦ信号が入力される周期より短い周期で前記ＲＦ信号検出部が所定の時間だけ検出動作を行えるように、前記ＲＦ信号検出部を制御し、前記ＲＦ信号のウェイク・アップ信号の検出結果に応答して前記スイッチング部が前記アンテナと前記ＲＦ送受信器を連結するように前記スイッチング部を制御することを特徴とする能動型ＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
前記マイクロプロセッサーは、前記ＲＦ送受信器が前記応答信号を提供した後に、前記スイッチング部が前記アンテナと前記ＲＦ信号検出部に連結されるように前記スイッチング部を制御することを特徴とする請求項６に記載の能動型ＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
前記ＲＦ信号検出部から検出したＲＦ信号のレベルが所定の信号レベル以上であるか否かを比較して前記マイクロプロセッサーに提供するための比較器をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の能動型ＲＦＩＤタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)タグ(tag)に係り、より詳しくは、内部電力供給装置の電力消耗を低減できる能動型ＲＦＩＤタグに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)システムは、判読・解読機能を有するＲＦＩＤリーダ(Reader)、固有のタグ情報を内蔵するＲＦＩＤタグ、運用ソフトウェア及びネットワークで構成される。
【０００３】
ＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤタグを認識するためのＲＦ信号をアンテナを通じて出力する。これにより、ＲＦＩＤタグはアンテナが送出するＲＦ信号を受信する。ＲＦＩＤタグは受信された信号に応答してタグ情報を含むＲＦ信号をアンテナへ伝送し、ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグのタグ情報を受信するようになる。
【０００４】
ここで、ＲＦＩＤタグは半導体で製作されたトランスポンダーチップ(Transponder chip)とアンテナで構成され、動作電源が供給される特性に応じて受動型と能動型とに分けられる。受動型ＲＦＩＤタグは、内部の電源なしにＲＦＩＤリーダの電波信号からエネルギーが供給されて動作する。能動型ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグ用の電池を内蔵し、その内蔵したＲＦＩＤタグ用の電池から動作電源が供給される。
【０００５】
これにより、能動型ＲＦＩＤタグは内蔵している電池の電力消耗を低減して使用可能な期間を延ばす必要がある。
【０００６】
図１は能動型ＲＦＩＤシステムの構成を示したブロック図である。
【０００７】
基本的な構成はＲＦＩＤリーダと多数の能動型ＲＦＩＤタグ群であり、リーダとタグとの通信は無線チャンネルを通じて行われる。能動型ＲＦＩＤタグは管理しようとする資産に取り付けられて資産の情報及び位置などをＲＦＩＤリーダのコマンドに応じて適切に応答する。
【０００８】
図２は能動型ＲＦＩＤシステムの通信メッセージの構成を示す。
【０００９】
リーダとタグとの通信は常にリーダから始まる。能動型ＲＦＩＤタグの電流消耗を最小化するために、タグは通信しない時間の大部分をスリープ(sleep)状態にある。スリープ状態にあるタグをリーダのメッセージが受信可能なモードに切り換えるために、リーダは送信しようとするメッセージの前に２.４〜４.８ｓ（秒）に当たるウェイク・アップ信号
を付けて送出する。ウェイク・アップ信号を認識した能動型ＲＦＩＤタグは、スリープ状態から受信状態に切り換え、引き続き入るリーダの送信メッセージを分析して該当応答を送信した後に、スリープ状態に戻る。
【００１０】
図３は従来の能動型ＲＦＩＤタグの構成を示したブロック図である。
【００１１】
図３を参照すれば、能動型ＲＦＩＤタグはアンテナ１００、マイクロプロセッサー１０４及びＲＦ送受信器１０６で構成され、電力供給装置１０２であるバッテリー(Battery)を内蔵し、そのバッテリーから電力が供給される。
【００１２】
マイクロプロセッサー１０４は所定の周期ごとにＲＦ送受信器１０６が受信モードで動作するように、ＲＦ送受信器１０６を制御する。通常は２.４〜４.８ｓの周期でＲＦ送受信器１０６が受信モードとして駆動される。これは、ＲＦＩＤリーダ(図示せず）が能動型ＲＦＩＤタグを駆動状態に変換するためのウェイク・アップ信号を最小２.４ｓの間一定した形態として送信するので、ＲＦＩＤリーダが送信するウェイク・アップ信号を検出するためである。
【００１３】
ＲＦ送受信器１０６はマイクロプロセッサー１０４の制御に応じて受信モードとして動作してアンテナ１００を通じてＲＦＩＤリーダが送信するＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号が有効なウェイク・アップ信号であるか否かを判断する。その判断結果、有効なウェイク・アップ信号の場合、アンテナ１００を通じて受信されるＲＦ信号を分析し、その分析結果に応じてＲＦ信号に対する応答信号をアンテナ１００を通じてＲＦＩＤリーダに送信する。
【００１４】
より詳しく説明すれば、ＲＦＩＤリーダは一定した形態のウェイク・アップ信号を最小２.４ｓの間送信し、その後に通信プロトコルを決定するためのプリアンブル(preamble)信号を送信し、タグ情報要請のためのコマンド(command)信号を送信する。
【００１５】
これに対して、能動型ＲＦＩＤタグのＲＦ送受信器１０６は、マイクロプロセッサー１０４の制御に応じて受信モードとして動作する。この受信モードでアンテナ１００を通じて受信されるＲＦ信号がなければ、マイクロプロセッサー１０４と共にスリープ状態となる。仮に、アンテナ１００を通じてＲＦＩＤリーダが送信するウェイク・アップ信号を受信する場合、その後にＲＦＩＤリーダが送信するプリアンブル信号を受信して相互通信のための通信プロトコルを決め、コマンド信号を受信する場合にタグ情報を含むＲＦ信号をアンテナ１００を通じてＲＦＩＤリーダに送信する。
【００１６】
このように能動型ＲＦＩＤタグは、ウェイク・アップ信号を検出するためにマイクロプロセッサーとＲＦ送受信器とが一定の時間ごとにスリープ状態から駆動状態に変わるので、ウェイク・アップ信号を検出するために能動型ＲＦＩＤタグが多くの電力を消耗するという問題点がある。かかる電力消耗は能動型ＲＦＩＤタグが消耗する全体電力消耗の５０%以上を占める。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明は前記問題点を解決するためにウェイク・アップ信号を検出するための別途の構成を備えて最小の電力でウェイク・アップ信号を検出できる能動型ＲＦＩＤタグを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の能動型ＲＦＩＤタグは、入力される駆動信号により動作されてアンテナを通じて受信されるＲＦ信号を検出するＲＦ信号検出部と、前記ＲＦ信号検出部がＲＦ信号を検出する場合、検出したＲＦ信号のレベルが所定の信号レベル以上であるか否かを比較する比較器と、前記ＲＦ信号検出部を駆動する駆動信号を出力し、前記比較器の比較結果、検出したＲＦ信号のレベルが所定の信号レベル以上の場合、スイッチング制御のためのスイッチング制御信号を発生するマイクロプロセッサーと、初期に前記ＲＦ信号検出部と連結して前記マイクロプロセッサーが発生するスイッチング制御信号に応じてスイッチングするスイッチ部と、前記スイッチ部のスイッチングにより受信されるＲＦ信号を分析し、その分析結果に応じて前記ＲＦ信号に対する応答信号を前記アンテナを通じて出力するＲＦ送受信器と、を含む。
【００１９】
また、本発明はＲＦ信号内に含まれているウェイク・アップ信号を検出するためのＲＦ信号検出部と、前記ＲＦ信号に応答する応答信号を出力するＲＦ送受信器と、前記ウェイク・アップ信号の検出結果に応じてＲＦ送受信器を制御するマイクロプロセッサーと、を備える能動型ＲＦＩＤタグを提供する。また、本発明の能動型ＲＦＩＤタグは、アンテナを通じて伝えられる前記ＲＦ信号を前記ＲＦ信号検出部または前記ＲＦ送受信器に伝えるためのスイッチング部をさらに備える。また、前記マイクロプロセッサーは、前記ＲＦ信号のウェイク・アップ信号検出結果に応答して前記スイッチング部が前記アンテナと前記ＲＦ送受信器を連結するように前記スイッチング部を制御する。また、前記マイクロプロセッサーは、前記ＲＦ送受信器が前記応答信号を提供した後に前記スイッチング部が前記アンテナと前記ＲＦ検出部に連結されるように前記スイッチング部を制御する。また、前記マイクロプロセッサーは、前記ＲＦ信号が入力される周期より小さい周期で前記ＲＦ検出部が検出動作を行うように前記ＲＦ信号検出部を制御する。また、本発明の能動型ＲＦＩＤタグは、ＲＦ信号検出部から検出したＲＦ信号のレベルが所定の信号レベル以上であるか否かを比較して前記マイクロプロセッサーに提供するための比較器をさらに備える。
【００２０】
また、本発明は、アンテナを通じて入力されるＲＦ信号に応答する応答信号を出力するＲＦ送受信器と、前記ＲＦ信号内に含まれているウェイク・アップ信号の検出結果に応答して、前記ＲＦ送受信器がスリープ状態を脱するように制御するスリープ状態脱出感知部と、を備える能動型ＲＦＩＤタグを提供する。本発明の能動型ＲＦＩＤタグは、アンテナと前記ＲＦ送受信器または前記スリープ状態脱出感知部を選択的に連結するためのスイッチング部をさらに備える。前記スリープ状態脱出感知部は、前記ＲＦ信号内に含まれているウェイク・アップ信号の検出結果を感知するためのウェイク・アップ信号検出部と、前記ウェイク・アップ信号検出部の検出結果に対応して前記ＲＦ送受信器を制御するマイクロプロセッサーと、を備える。
【００２１】
また、本発明は、入力されるＲＦ信号のウェイク・アップ信号を検出するステップと、前記検出結果に応じてスリープ状態を脱するステップと、前記ＲＦ信号に対応する応答信号を出力するステップと、を含む能動型ＲＦＩＤタグの駆動方法を提供する。前記ウェイク・アップ信号を検出するステップは、前記ＲＦ信号が入力される周期より小さい周期で検出動作を行う。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の能動型ＲＦＩＤタグによれば、スイッチ部、ＲＦ信号検出部及び比較器をさらに備えてウェイク・アップ信号を検出するために、ＲＦ信号検出部がマイクロプロセッサーの駆動信号に応じて、ごく短い時間動作してＲＦ信号の有無を判断する。また、ＲＦ信号検出部がＲＦ信号を検出すれば、比較器で前記検出されたＲＦ信号が有効な信号であるか否かを判断する。その結果、有効なウェイク・アップ信号の場合、スイッチ部を通じてマイクロプロセッサーとＲＦ送受信器が動作する。
【００２３】
これにより、能動型ＲＦＩＤタグの電力消耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の能動型ＲＦＩＤタグの構成を示したブロック図である。
【図２】能動型ＲＦＩＤシステムの通信メッセージの構成を示す。
【図３】従来の能動型ＲＦＩＤタグの構成を示したブロック図である。
【図４】本発明による能動型ＲＦＩＤタグの構成を示した図である。
【図５】従来のタグの動作順序図と本発明による能動型ＲＦＩＤタグの動作順序図を比較した図である。
【図６】本発明により制作された能動型ＲＦＩＤタグと従来の技術による能動型ＲＦＩＤタグの動作電流消耗を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【００２６】
本発明の説明において、関連した公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明確にすると判断される場合、それに対する詳細な説明を省略する。
【００２７】
図４は本発明による能動型ＲＦＩＤタグの構成を示した図面である。
【００２８】
図４を参照すれば、能動型ＲＦＩＤタグは、アンテナ２００、スイッチ部２０４、ＲＦ信号検出部２０６、ＲＦ送受信器２０８、比較器２１０及びマイクロプロセッサー２１２で構成され、電力供給装置２０２であるバッテリーを含む。これにより、各部はバッテリーから電力が供給されて動作する。
【００２９】
スイッチ部２０４は、アンテナ２００を通じて受信されるＲＦ信号をスイッチング制御信号に応じてＲＦ信号検出部２０６またはＲＦ送受信器２０８に選択的に出力する。初期ではＲＦ信号検出部２０６と連結されているが、スイッチング制御信号が入力される場合にスイッチングしてＲＦ送受信器２０８に連結される。
【００３０】
ＲＦ信号検出部２０６は駆動信号が入力される場合に、アンテナ２００を通じてＲＦ信号を検出する。このＲＦ信号は、能動型ＲＦＩＤタグの状態をスリープ状態から駆動状態に切り換えるウェイク・アップ信号に当たる。ＲＦ信号検出部２０６は駆動信号により約１ｍｓ以下の時間駆動してＲＦ信号の有無を判断することを特徴とする。すなわち、ごく短い時間動作してＲＦ信号の有無を判断することによって、電力供給装置２０２の電力消耗が低減する。
【００３１】
ＲＦ送受信器２０８はアンテナ２００を通じて受信されるＲＦ信号を分析し、その分析結果に応じてＲＦ信号に対する応答信号をアンテナ２００を通じてＲＦＩＤリーダへ送信する。
【００３２】
本発明によるＲＦ送受信器２０８は、ＲＦ信号検出部２０６を通じてウェイク・アップ信号が検出されて有効なウェイク・アップ信号の場合のみに限定して動作する。スイッチ部２０４を通じてアンテナ２００と連結されれば、アンテナ２００を通じて受信されるＲＦ信号を分析してプリアンブル信号の場合にＲＦＩＤリーダと通信するための通信プロトコルを決定する。その後、タグ情報要請信号に当たるコマンド信号が受信される場合、そのコマンド信号に対する応答信号(タグ情報を含む信号)を生成し、生成された応答信号をアンテナ２００を通じて出力する。
【００３３】
比較器２１０はＲＦ信号検出部２０６がＲＦ信号を検出する場合、検出したＲＦ信号のレベルが所定の信号レベル以上であるか否かを判断して所定の信号レベル以上の場合にインタラプト信号（割り込み信号）を発生し、発生したインタラプト信号をマイクロプロセッサー２１２に伝える。
【００３４】
マイクロプロセッサー２１２はスリープ状態から所定の時間ごとに駆動状態(約１ｍｓ以下)に変換されてＲＦ信号検出部２０６を駆動する駆動信号を出力する。マイクロプロセッサー２１２は２ｓごとに駆動信号を発生するが、これはＲＦＩＤリーダが最小２.４ｓの間一定した形態のウェイク・アップ信号を送信するので、ＲＦＩＤリーダが発生するウェイク・アップ信号を検出するである。
【００３５】
また、マイクロプロセッサー２１２は比較器２１０の比較結果、検出したＲＦ信号のレベルが所定の信号レベル以上の場合、そのＲＦ信号を有効なウェイク・アップ信号と判断する。これにより、マイクロプロセッサー２１２は駆動状態に変換されてスイッチ部２０４がＲＦ送受信器２０８に連結されるようにスイッチング制御信号を発生してＲＦ送受信器２０８が受信モードで動作可能にする。
【００３６】
次いで、マイクロプロセッサー２１２はＲＦ送受信器２０８がコマンド信号に対する応答信号を送出した後に、ＲＦ送受信器２０８と共に駆動状態からスリープ状態になるが、スリープ状態になる前にスイッチング部２０４にリセット信号を伝えてスイッチング部２０４とＲＦ信号検出部２０６とが連結されるようにする。これにより、ＲＦ信号検出部２０６はアンテナを通じて受信されるＲＦ信号を検出する。
【００３７】
図５は従来のタグの動作順序図と本発明による能動型ＲＦＩＤタグの動作順序図とを比較した図である。
【００３８】
図５を参照すれば、既存のタグはマイクロプロセッサーに内蔵されているタイマーを一定の時間（本発明では２ｓ）と設定した後、その設定時間に達する度ごとにマイクロプロセッサーを能動モード(Active Mode)に切り換え、ＲＦ送受信器を受信モードに変更して有効なウェイク・アップ信号が受信されているかを判断するべきであった。ＲＦ送受信器を受信モードに切り換える前に、マイクロプロセッサーを能動モードに切り換えることは、マイクロプロセッサーが能動モードの場合のみ、ＲＦ送受信器のモードが制御できるからである。この場合、所定の時間間隔でＲＦ送受信器を受信モードに切り換える部分で多くの電力消耗が発生した。
【００３９】
本発明の能動型ＲＦＩＤタグは、タイマーを用いて所定の時間ごとにマイクロプロセッサーが能動モードに切り換わることは同じであるが、ＲＦ送受信器を受信モードに切り換えることなく、ＲＦ信号検出部のみを駆動させてウェイク・アップ信号の有無を判断する。仮に、有効なウェイク・アップ信号と判断されれば、直ちにＲＦ送受信器を受信モードに切り換え、スイッチング部を制御してリーダからの入力信号がアンテナを通じてＲＦ送受信器に伝送されるようにする。実際のフィールドに適用した製品の場合、リーダからメッセージを受信し、これに対する応答を伝送する動作を行うことより、リーダから伝送されるウェイク・アップ信号の有無を判断するために所定の時間ごとに受信モードに切り換えた後、またスリープ状態に戻る動作のほうがはるかに頻繁に発生するので、この部分の電力消耗を最小化することが能動型ＲＦＩＤタグの全体電力消耗を最小化することと直結する。
【００４０】
図６は本発明により制作された能動型ＲＦＩＤタグと従来の技術による能動型ＲＦＩＤタグの動作電流消耗を示した図である。マイクロプロセッサーが能動モードである状態で、スリープ状態のＲＦ送受信器を受信モードに切り換えるためには、途中でＩＤＬＥモードを経るべきである。この際、ＲＦ送受信器は他のモードに切り換えるときに発生するTransition Timeがあるので、実際の受信モードでウェイク・アップ信号の有無を判断する時間が１ｍｓであるとしても、従来のタグはその状態に切り換えるためにより多い時間がかかるという短所がある。本発明の能動型ＲＦＩＤタグは、ＲＦ送受信器はスリープ状態とし、ＲＦ信号検出部のみを駆動するので、時間と電流消耗の両方ともはるかに有利な方法と言える。実際では２秒に一回ずつウェイク・アップ信号の有無を判断し、再びスリープ状態に戻る場合を仮定して１年間の消耗電力を比較してみると、本発明の能動型ＲＦＩＤタグは従来のタグ電流消耗量の約３７％に過ぎないということがわかる。
【００４１】
図７は本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【００４２】
図７に示したように、本実施例による能動型ＲＦＩＤタグは、アンテナ３００を通じて入力されるＲＦ信号に応答する応答信号を出力するＲＦ送受信器４００と、ＲＦ信号に含まれているウェイク・アップ信号の検出結果に応答して、ＲＦ送受信器がスリープ状態を脱するように制御するスリープ状態脱出感知部５００と、を備える。また、本実施例による能動型ＲＦＩＤタグは、アンテナ３００とＲＦ送受信器４００またはスリープ状態脱出感知部５００を選択的に連結するためのスイッチング部６００をさらに備える。
【００４３】
また、スリープ状態脱出感知部５００は、ＲＦ信号内に含まれているウェイク・アップ信号の検出結果を感知するためのウェイク・アップ信号検出部５１０と、ウェイク・アップ信号検出部５１０の検出結果に対応してＲＦ送受信器４００を制御するマイクロプロセッサー５２０と、を備える。
【００４４】
図７に示した能動型ＲＦＩＤタグの動作を調べると、ウェイク・アップ信号検出部５１０で入力されるＲＦ信号のウェイク・アップ信号を検出する。この検出結果に応じてマイクロプロセッサー５２０はＲＦ送受信器４００がスリープ状態を脱するように制御する。ＲＦ送受信器４００はＲＦ信号に対応する応答信号をアンテナ３００を通じて出力する。ここで、ウェイク・アップ信号検出部５１０がウェイク・アップ信号を検出する動作は、ＲＦ信号が入力される周期より小さい周期で検出動作を行う。
【００４５】
マイクロプロセッサー５２０は図４のマイクロプロセッサー２１２に対応し、ウェイク・アップ信号検出部５１０は図４のＲＦ信号検出部２０６と対応することができる。スイッチング部６００も図４のスイッチ２０４と対応が可能である。したがって、対応するユニットはその動作が類似しているため、詳しい動作説明は省略する。
【００４６】
上述したように、本発明を特定の好適な実施例を通じて説明してきたが、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者は、上述した実施例に対して本発明の範囲を逸脱しない限り、様々に改造及び変更が可能であるということが容易にわかる。したがって、本発明の権利範囲は上述した実施例に制限されることでなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。
【符号の説明】
【００４７】
２００：アンテナ部
２０２：電力供給装置
２０４：スイッチ部
２０６：ＲＦ信号検出部
２０８：ＲＦ送受信器
２１０：比較器
２１２：マイクロプロセッサー
【図１】
0005047208.tif 000002
【図２】
0005047208.tif 000003
【図３】
0005047208.tif 000004
【図４】
0005047208.tif 000005
【図５】
0005047208.tif 000006
【図６】
0005047208.tif 000007
【図７】
0005047208.tif 000008