無線ＩＣタグ読み取り装置の制御装置
【課題】通信障害が発生する可能性が低い無線チャネルを優先的に使用し、各周波数帯の有効利用を図る。
【解決手段】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リーダ／ライタを制御するリーダ／ライタ制御装置は、前記無線ＩＣタグ読み取り装置が測定した各単位無線チャネルにおけるＲＳＳＩを受け取り、これに基づいて使用可否フラグを記憶させるキャリアセンス制御部と、各単位無線チャネルの使用可否フラグに基づいて、通信可能比率を算出し、この通信可能比率に基づいてリーダ／ライタに使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを決定するチャネル評価部と、前記優先使用チャネルを前記無線ＩＣタグ読み取り装置に指示する送受信制御部とを有する。
【解決手段】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リーダ／ライタを制御するリーダ／ライタ制御装置は、前記無線ＩＣタグ読み取り装置が測定した各単位無線チャネルにおけるＲＳＳＩを受け取り、これに基づいて使用可否フラグを記憶させるキャリアセンス制御部と、各単位無線チャネルの使用可否フラグに基づいて、通信可能比率を算出し、この通信可能比率に基づいてリーダ／ライタに使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを決定するチャネル評価部と、前記優先使用チャネルを前記無線ＩＣタグ読み取り装置に指示する送受信制御部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＩＣタグ読み取り装置の制御装置に関し、より詳しくはいわゆる無線ＩＣタグ（電子タグ、ＲＦＩＤともいう）を読み取るための読み取り機能を有する無線ＩＣタグ読み取り装置（例えば、リーダ／ライタ）を制御する制御装置（例えば、リーダ／ライタ制御装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる無線ＩＣタグの読み取り装置は、使用する無線チャネルが、同一チャネルを使用する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タグとの間に置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、又は反射など電波が干渉しあうことにより、正常な無線ＩＣタグの読み取りができなくなるおそれがある。
【０００３】
かかる不都合を回避する技術の一つとして、複数の無線チャネルを選択的に用いて、ノイズの少ない周波数を選択して送信する技術が提案されている。さらに、単一の無線チャネルを連続して使用し続けた場合、他の無線装置の動作開始などによる干渉電波の発生により通信に障害が発生したりするおそれがある。この不都合を回避する技術として、複数の無線チャネルを次々に切り替えながら使用することにより、連続的な通信の障害発生を回避しようとする周波数ホッピング技術が提案された（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３０３３７９号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、倉庫のような限られた空間内に複数の無線ＩＣタグ読み取り装置を配置しなければならない場合のように、無線ＩＣタグ読み取り装置が互いに他の無線ＩＣタグ読み取り装置の読み取り電波到達範囲内に存在する場合に、ある特定の無線チャネルが継続して他の無線ＩＣタグ読み取り装置に使用されていたり、フロアノイズや飛び込み電波の影響により使用に適さない無線チャネルが発生することがあり、周波数ホッピングによりランダムに無線チャネルの切り替えが行われる場合に、このような使用に適さない無線チャネルへ周波数ホッピングにより使用無線チャネルが切り替えられると、読み取りが困難になったり、不可能になったりするおそれがあり、効率よく無線ＩＣタグの読み取りを行えない場合があった。
【０００５】
また、使用に適さない無線チャネルは何らかの理由で間欠的に使用に適さない状況が生ずることもあり、このような場合にその無線チャネルをまったく使用しないとすれば、無線チャネルの利用効率を低下させてしまうという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、一定の時間軸の中で、他のリーダ／ライタが無線ＩＣタグの読み取りに使用する無線チャネルの使用状況や、フロアノイズや電波の反射、飛び込み電波の影響などから、通信障害が発生する頻度を計測し、一定の時間軸の中で通信障害の発生が低い無線チャネルを優先的に使用し、各無線チャネルの効率の良い利用方法の無線ＩＣタグ読み取り技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、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タグ読み取り装置（例えば、リーダ／ライタ）を制御する制御装置（例えば、リーダ／ライタ制御装置）として提案される。この制御装置は、前記無線ＩＣタグ読み取り装置が測定した各単位無線チャネルにおける受信電波強度を示す情報（例えばＲＳＳＩ）を受け取り、これに基づいて各単位無線チャネルの使用可否を示す情報（例えば、使用可否フラグ）を記憶させるキャリアセンス制御手段（例えば、キャリアセンス制御部）と、前記各単位無線チャネルの使用可否を示す情報に基づいて、タイムスロットにおける通信可否状態を示す情報を算出し、この通信可否状態を示す情報に基づいて前記無線ＩＣタグ読み取り装置に使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを決定する評価手段（例えば、チャネル評価部）と、前記優先使用チャネルを前記無線ＩＣタグ読み取り装置に指示する送受信制御手段（例えば、送受信制御部）とを有することを特徴としている。
上記制御装置によれば、通信障害が発生する可能性が低い無線チャネルを優先的に使用し、各無線チャネルの効率の良い利用方法の無線ＩＣタグの読み取りを図ることが可能となる。
【０００８】
上記の制御装置において、前記通信可否状態を示す情報は、一定の時間軸の範囲毎の当該タイムスロットにおける通信不可時間により定まる通信不可能比率としてもよい。
また、上記の制御装置において、前記通信可否状態を示す情報は、当該タイムスロットにおける通信可能時間により定まる通信不可能比率としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、通信障害が発生する可能性が低いと予想される無線チャネルを優先的に使用し、各無線チャネルの有効利用を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
［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タグを受信可能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などの送信、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。
【００１３】
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。
【００１４】
図３は、リーダ／ライタ制御装置１０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との送受信及びキャリアセンス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、キャリアセンス結果記憶部２１３の記憶内容に基づいて、周波数ホッピングにおいて使用する単位無線チャネルを決定するチャネル評価部２１４とを有する。
【００１５】
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。キャリアセンス結果テーブル４００は、そのリーダ／ライタ制御装置１０が管理するリーダ／ライタ２０ごとに設けられている。
【００１６】
この例では、それぞれのキャリアセンス結果テーブル４００は、リーダ／ライタ２０の使用可能無線チャネル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。本実施の形態では、各リーダ／ライタ２０はチャネル１（ＣＨ１）からチャネル９（ＣＨ９）までの９つの単位無線チャネルを使用することが可能であり、その結果、各キャリアセンス結果テーブル４００は、チャネル１（ＣＨ１）からチャネル９（ＣＨ９）までの９つの単位無線チャネルに対応する９つのレコード４０１を有する。
【００１７】
各レコード４０１の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電波の強さが所定の値未満若しくは以下であるか否かを示す情報（チャネル使用可否フラグと呼ぶ）が書き込まれる。このチャネル使用可否フラグの書き込みは一定時間ごとに行われる。
【００１８】
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力が所定値のー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にチャネル使用可否フラグとして「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力が所定値のー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にチャネル使用可否フラグとして「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が追加して記憶される。
【００１９】
チャネル評価部２１４は、キャリアセンス結果記憶部２１３の記憶内容に基づいて、対応するリーダ／ライタ２０が今後の送受信に使用すべき単位無線チャネルを決定する機能を有する。チャネル評価部２１４により決定された単位無線チャネル（「優先使用チャネル」と呼ぶ）は送受信制御部２１１により、対応するリーダ／ライタ２０に優先しようチャネルを指定するメッセージ若しくはコマンドが送信され、これを受信したリーダ／ライタ２０は主制御部５０６によりメッセージ若しくはコマンドを解釈し、解釈結果に従って第一周波数可変発振部５０３に優先使用チャネルに応じた周波数の基準波を発振させる。
なお、リーダ／ライタ制御装置１０のこれら各部２１１〜２１４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。
【００２０】
［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周波数帯域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。
【００２１】
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単位無線チャネル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所定期間ずつ順番に継続してキャリアセンスする。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、例えばそのリーダ／ライタが従わなければならない規格・基準で定められた時間と同等とし、例えば前述の高出力型９５０ＭＨｚ帯パッシブタグのためのリーダ／ライタであれば、各単位無線チャネルについて５ｍｓずつキャリアセンスを行う。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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いずれかの単位無線チャネルを選択し、その単位無線チャネルにおいて無線ＩＣタグ４０とのコマンド／データの送受信を行う。
【００２５】
リーダ／ライタ２０は、各単位無線チャネルを順番に切り替えながらキャリアセンスを行う一方、リーダ／ライタ制御装置１０から指令に応じて指定された優先使用チャネルを用いて無線ＩＣタグ４０の読み取りのための送受信を行う。なお、リーダ／ライタ２０は周波数ホッピングを行う場合には、優先使用チャネルを用いて周波数ホッピングを行う。
【００２６】
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、キャリアセンス実行部５０４と、第二周波数可変発振部５０５と、主制御部５０６と、通信制御部５０７とを有している。
【００２７】
［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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
［１．２．２．受信部］
次に、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。
【００３１】
増幅回路７０２は、復調回路７０１の出力の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。
【００３２】
［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、若しくは優先使用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。
【００３３】
［１．２．４．キャリアセンス実行部］
キャリアセンス実行部５０４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のキャリアセンスを行い、指定された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、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、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、第二周波数可変発振部５０５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とで構成される。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。
【００３４】
［１．２．５ ．第二周波数可変発振部］
第ニ周波数可変発振部５０５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。
【００３５】
［１．２．６．主制御部］
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未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、及び第二周波数可変発振部５０５に基準信号の周波数を個別に指示する。また主制御部５０６は、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。
【００３６】
［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。
【００３７】
［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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、アンテナユニット３０全体、若しくは送信アンテナ／受信アンテナの一方をリーダ／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。
【００４１】
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。
【００４２】
［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。
【００４３】
［２．無線ＩＣタグ読み取りシステムの動作例］
次に、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、優先使用チャネルを決定し、この優先使用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、優先使用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に新たな優先使用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。
【００４４】
また、優先使用チャネルは必ずしも一つの単位無線チャネルでなくともよく、複数の単位無線チャネルを優先使用チャネルとして使用するようにしてもかまわない。例えば、リーダ／ライタ２０が周波数ホッピングを行いながら無線ＩＣタグ４０の読み取りを行う場合には、リーダ／ライタ制御装置１０が複数の優先使用チャネルを指定した場合に、リーダ／ライタ２０はこの優先使用チャネル間で単位無線チャネルを切り替えながら送受信を行うようにして周波数ホッピングを実行するようにしてよい。
【００４５】
［２．２．チャネル評価処理］
優先使用チャネルの決定は、リーダ／ライタ制御装置１０のチャネル評価処理部２１４が行うチャネル評価処理によって行われる。
図９は、チャネル評価処理の例を示すフローチャートである。以下、図９を参照しながらチャネル評価処理について説明する。チャネル評価処理は、空きチャネルが複数ある場合に、過去のキャリアスキャン結果からみて空き状態である期間が長い単位無線チャネルを優先使用チャネルとして選択する処理である。
【００４６】
チャネル評価処理を開始すると、リーダ／ライタ制御装置１０，より詳しくはチャネル評価部２１４は、キャリアセンス結果テーブル４００を参照して各単位無線チャネルについて通信可能比率を算出する（Ｓ９０１）
【００４７】
「通信可能比率」とは、ある期間（タイムスロットと呼ぶ）において、当該単位無線チャネルが使用可となっている期間の合計Ｙと、そのタイムスロットの長さＸとによって定まる値であって、通信可能比率をＲとすると、
Ｒ＝Ｙ／Ｘ
によって通信可能比率が算出される。
【００４８】
この通信可能比率及び各単位無線チャネルの使用可否に基づいて、リーダ／ライタ２０に使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを選択し、選択した優先使用チャネルをリーダ／ライタ２０に指示する（Ｓ９０２）。
【００４９】
図１０は、あるリーダ／ライタ２０周辺における単位無線チャネルＣＨ１からＣＨ９の使用状況を示した図である。この図では、斜線ハッチングで示した部分が当該単位無線チャネルの干渉電波の強さが所定値を超えた期間を示している。図に示すように、各無線単位チャネルでの干渉電波の強さが所定値を超える期間はそれぞれ独自のパターンを形成しているものとする。また、時刻ｔ０からｔ４の間隔は均等であるものとする。
【００５０】
ここで、時刻ｔ３において通信可能比率の算出を行うものとする。時刻ｔ３において、単位無線チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ８、ＣＨ９において干渉電波の強さが所定値を超えており、キャリアセンスの結果は使用不可チャネルとなる。一方、時刻ｔ３において、単位無線チャネルＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７においてキャリアセンスの結果は空きチャネルとなる。
【００５１】
ここで時刻ｔ３において通信可能比率を算出するタイムスロットは時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間とする。キャリアセンス結果記憶部２１３のキャリアセンス結果テーブル４００は、図１０に示す各単位無線チャネルの干渉電波の状況を記憶している。
【００５２】
チャネル評価部２１４は、キャリアセンス結果テーブル４００から時刻ｔ０から時刻ｔ３までのタイムスロットにおける当該単位無線チャネルが使用可となっている期間の合計Ｙを算出し、これに基づいて各単位無線チャネルの通信可能比率Ｒを算出する。
【００５３】
図１１（ａ）は、図１０に示す時刻ｔ０から時刻ｔ３をタイムスロットとした場合の、チャネル評価部２１４が生成する、各単位無線チャネルの通信可能比率Ｒを算出するためのテーブルの一例である。このテーブルには、各単位無線チャネルについて、一つのレコードを有し、各レコードは、チャネル番号、時刻ｔ３における使用不可フラグ、タイムスロットにおける空き時間合計Ｙ、及び使用可能比率Ｒを格納するフィールドを有している。
【００５４】
チャネル評価部２１４は、図１１（ａ）に示すテーブルから、使用可否フラグが「０」であるものであって、通信可能比率が所定条件を満たすものを優先使用チャネルとして選択する。例えば所定条件として、通信可能比率が５０％を超えることが設定されているとすれば、チャネル評価部２１４は、チャネル番号２、４、５、６を優先使用チャネルとして選択し、送受信制御部２１１に通知する。チャネル番号７については、通信可能比率が５０％を下回る４４．４％であるため、この例においては優先使用チャネルから除外している。この単位無線チャネルを使用すると、干渉電波により障害が発生する可能性が高いためである。また、チャネル番号８については、時刻ｔ３において使用不可となっているため、通信可能比率は１００％であるが優先使用チャネルとはしない。
【００５５】
また、チャネル評価部２１４は、優先使用チャネルについて優先順位を付けるようにしてもよい。優先順位は通信可能比率が高さに応じて高い順位とするように定める。送受信制御部２１１は、リーダ／ライタ２０に優先使用チャネルのチャネル番号とともにその優先順位を送信するようにしてもよい。リーダ／ライタ２０は優先順位の高い優先使用チャネルを優先して使用して送受信を行うようにする。
【００５６】
また、リーダ／ライタ２０が周波数ホッピングにより送受信を行う場合には、優先使用チャネルとして指定された複数の単位無線チャネルを使用するが、優先順位の高いものをより多く使用するようにしてもよい。かかる処理によりより通信がフロアノイズや干渉電波により妨害される可能性を低減させることが可能となる。
【００５７】
さて、時刻ｔ３の後に時刻ｔ４が到来すると、チャネル評価部２１４は、同様にチャネル評価処理を実行する。図１０に示すように、時刻ｔ４におけるタイムスロットは時刻ｔ１から時刻ｔ４となる。図１１（ｂ）は、時刻ｔ１から時刻ｔ４までをタイムスロットとした場合の、各単位無線チャネルの通信可能比率Ｒを算出するためのテーブルの一例であって、そのデータ構成は図１１（ａ）に示したテーブルと同様である。
【００５８】
本実施の形態によれば、過去のチャネル使用状況に基づいて、フロアノイズや干渉電波による障害が発生するおそれの少ない単位無線チャネルを用いて、リーダ／ライタ２０に無線ＩＣタグ４０の読み取りのための送受信を行わせることが可能となり、無線ＩＣタグ４０の読み取りの効率化、高速化を図ることが可能となる。
【００５９】
［３．変形例］
（１）上記の実施の形態では、各単位無線チャネルの通信可能比率を算出するタイムスロットについて、同一の始点、終点を用いたが、単位無線チャネルごとにタイムスロットの長さを決定したり、タイムスロットの時間的位置を変更するようにしてもかまわない。例えば、図１０に示した例において、単位無線チャネルＣＨ１については、時刻ｔ０から時刻ｔ３までのタイムスロットで通信可能比率を算出し、ＣＨ２については時刻ｔ１から刻ｔ２から時刻ｔ３までのタイムスロットで通信可能比率を算出するようにしてもかまわない。
【００６０】
（２）上記の実施の形態では、通信可能比率を用いて優先使用チャネルを決定するものとしたが、通信不可能時間の合計をタイムスロットの長さで割って求められる通信不可能比率を、通信可能比率の変わりに用いるようにしても本発明は成立する。この場合、通信不可能比率が低いものほど優先順位の高い優先使用チャネルとして扱われることとなる。
【００６１】
（３）なお、タイムスロットの長さを各単位無線チャネルについて同一にしている場合には、通信可能比率の代わりに通信可能時間の合計値を、通信不可能比率の合計の代わりに通信不可能時間の合計値を使用できることはいうまでもない。
（４）その他本発明の本質を変更しない限りにおいて、変更、置換、代替を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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
【図２】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
【図３】リーダ／ライタ制御装置の機能ブロック図
【図４】キャリアセンス結果テーブルの例を示す図
【図５】リーダ／ライタの構成例を示すブロック図
【図６】リーダ／ライタの送信部の回路構成例を示すブロック図
【図７】リーダ／ライタの受信部の回路構成例を示すブロック図
【図８】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
【図９】無線ＩＣタグ読み取りシステムが実行するチャネル評価処理の例を示すフローチャート
【図１０】単位無線チャネルＣＨ１からＣＨ９の使用状況を示した図
【図１１】（ａ）は、図１０に示す時刻ｔ０からｔ３までのタイムスロットにおける通信可能比率を算出するテーブルの例を示した図、（ｂ）は、図１０に示す時刻ｔ１からｔ４までのタイムスロットにおける通信可能比率を算出するテーブルの例を示した図、
【符号の説明】
【００６３】
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
２１１…送受信制御部
２１２…キャリアセンス制御部
２１４…チャネル評価部
５０１…送信部
５０２…受信部
５０３…第一周波数可変発振部
５０４…キャリアセンス実行部
５０５…第二周波数可変発振部
５０６…主制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＩＣタグ読み取り装置の制御装置に関し、より詳しくはいわゆる無線ＩＣタグ（電子タグ、ＲＦＩＤともいう）を読み取るための読み取り機能を有する無線ＩＣタグ読み取り装置（例えば、リーダ／ライタ）を制御する制御装置（例えば、リーダ／ライタ制御装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる無線ＩＣタグの読み取り装置は、使用する無線チャネルが、同一チャネルを使用する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タグとの間に置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、又は反射など電波が干渉しあうことにより、正常な無線ＩＣタグの読み取りができなくなるおそれがある。
【０００３】
かかる不都合を回避する技術の一つとして、複数の無線チャネルを選択的に用いて、ノイズの少ない周波数を選択して送信する技術が提案されている。さらに、単一の無線チャネルを連続して使用し続けた場合、他の無線装置の動作開始などによる干渉電波の発生により通信に障害が発生したりするおそれがある。この不都合を回避する技術として、複数の無線チャネルを次々に切り替えながら使用することにより、連続的な通信の障害発生を回避しようとする周波数ホッピング技術が提案された（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−３０３３７９号公開公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、倉庫のような限られた空間内に複数の無線ＩＣタグ読み取り装置を配置しなければならない場合のように、無線ＩＣタグ読み取り装置が互いに他の無線ＩＣタグ読み取り装置の読み取り電波到達範囲内に存在する場合に、ある特定の無線チャネルが継続して他の無線ＩＣタグ読み取り装置に使用されていたり、フロアノイズや飛び込み電波の影響により使用に適さない無線チャネルが発生することがあり、周波数ホッピングによりランダムに無線チャネルの切り替えが行われる場合に、このような使用に適さない無線チャネルへ周波数ホッピングにより使用無線チャネルが切り替えられると、読み取りが困難になったり、不可能になったりするおそれがあり、効率よく無線ＩＣタグの読み取りを行えない場合があった。
【０００５】
また、使用に適さない無線チャネルは何らかの理由で間欠的に使用に適さない状況が生ずることもあり、このような場合にその無線チャネルをまったく使用しないとすれば、無線チャネルの利用効率を低下させてしまうという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、一定の時間軸の中で、他のリーダ／ライタが無線ＩＣタグの読み取りに使用する無線チャネルの使用状況や、フロアノイズや電波の反射、飛び込み電波の影響などから、通信障害が発生する頻度を計測し、一定の時間軸の中で通信障害の発生が低い無線チャネルを優先的に使用し、各無線チャネルの効率の良い利用方法の無線ＩＣタグ読み取り技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、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タグ読み取り装置（例えば、リーダ／ライタ）を制御する制御装置（例えば、リーダ／ライタ制御装置）として提案される。この制御装置は、前記無線ＩＣタグ読み取り装置が測定した各単位無線チャネルにおける受信電波強度を示す情報（例えばＲＳＳＩ）を受け取り、これに基づいて各単位無線チャネルの使用可否を示す情報（例えば、使用可否フラグ）を記憶させるキャリアセンス制御手段（例えば、キャリアセンス制御部）と、前記各単位無線チャネルの使用可否を示す情報に基づいて、タイムスロットにおける通信可否状態を示す情報を算出し、この通信可否状態を示す情報に基づいて前記無線ＩＣタグ読み取り装置に使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを決定する評価手段（例えば、チャネル評価部）と、前記優先使用チャネルを前記無線ＩＣタグ読み取り装置に指示する送受信制御手段（例えば、送受信制御部）とを有することを特徴としている。
上記制御装置によれば、通信障害が発生する可能性が低い無線チャネルを優先的に使用し、各無線チャネルの効率の良い利用方法の無線ＩＣタグの読み取りを図ることが可能となる。
【０００８】
上記の制御装置において、前記通信可否状態を示す情報は、一定の時間軸の範囲毎の当該タイムスロットにおける通信不可時間により定まる通信不可能比率としてもよい。
また、上記の制御装置において、前記通信可否状態を示す情報は、当該タイムスロットにおける通信可能時間により定まる通信不可能比率としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、通信障害が発生する可能性が低いと予想される無線チャネルを優先的に使用し、各無線チャネルの有効利用を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
［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タグを受信可能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などの送信、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。
【００１３】
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。
【００１４】
図３は、リーダ／ライタ制御装置１０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との送受信及びキャリアセンス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、キャリアセンス結果記憶部２１３の記憶内容に基づいて、周波数ホッピングにおいて使用する単位無線チャネルを決定するチャネル評価部２１４とを有する。
【００１５】
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。キャリアセンス結果テーブル４００は、そのリーダ／ライタ制御装置１０が管理するリーダ／ライタ２０ごとに設けられている。
【００１６】
この例では、それぞれのキャリアセンス結果テーブル４００は、リーダ／ライタ２０の使用可能無線チャネル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。本実施の形態では、各リーダ／ライタ２０はチャネル１（ＣＨ１）からチャネル９（ＣＨ９）までの９つの単位無線チャネルを使用することが可能であり、その結果、各キャリアセンス結果テーブル４００は、チャネル１（ＣＨ１）からチャネル９（ＣＨ９）までの９つの単位無線チャネルに対応する９つのレコード４０１を有する。
【００１７】
各レコード４０１の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電波の強さが所定の値未満若しくは以下であるか否かを示す情報（チャネル使用可否フラグと呼ぶ）が書き込まれる。このチャネル使用可否フラグの書き込みは一定時間ごとに行われる。
【００１８】
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力が所定値のー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にチャネル使用可否フラグとして「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力が所定値のー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にチャネル使用可否フラグとして「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が追加して記憶される。
【００１９】
チャネル評価部２１４は、キャリアセンス結果記憶部２１３の記憶内容に基づいて、対応するリーダ／ライタ２０が今後の送受信に使用すべき単位無線チャネルを決定する機能を有する。チャネル評価部２１４により決定された単位無線チャネル（「優先使用チャネル」と呼ぶ）は送受信制御部２１１により、対応するリーダ／ライタ２０に優先しようチャネルを指定するメッセージ若しくはコマンドが送信され、これを受信したリーダ／ライタ２０は主制御部５０６によりメッセージ若しくはコマンドを解釈し、解釈結果に従って第一周波数可変発振部５０３に優先使用チャネルに応じた周波数の基準波を発振させる。
なお、リーダ／ライタ制御装置１０のこれら各部２１１〜２１４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。
【００２０】
［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周波数帯域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。
【００２１】
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単位無線チャネル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所定期間ずつ順番に継続してキャリアセンスする。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、例えばそのリーダ／ライタが従わなければならない規格・基準で定められた時間と同等とし、例えば前述の高出力型９５０ＭＨｚ帯パッシブタグのためのリーダ／ライタであれば、各単位無線チャネルについて５ｍｓずつキャリアセンスを行う。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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いずれかの単位無線チャネルを選択し、その単位無線チャネルにおいて無線ＩＣタグ４０とのコマンド／データの送受信を行う。
【００２５】
リーダ／ライタ２０は、各単位無線チャネルを順番に切り替えながらキャリアセンスを行う一方、リーダ／ライタ制御装置１０から指令に応じて指定された優先使用チャネルを用いて無線ＩＣタグ４０の読み取りのための送受信を行う。なお、リーダ／ライタ２０は周波数ホッピングを行う場合には、優先使用チャネルを用いて周波数ホッピングを行う。
【００２６】
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、キャリアセンス実行部５０４と、第二周波数可変発振部５０５と、主制御部５０６と、通信制御部５０７とを有している。
【００２７】
［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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
［１．２．２．受信部］
次に、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。
【００３１】
増幅回路７０２は、復調回路７０１の出力の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。
【００３２】
［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、若しくは優先使用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。
【００３３】
［１．２．４．キャリアセンス実行部］
キャリアセンス実行部５０４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のキャリアセンスを行い、指定された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、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、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、第二周波数可変発振部５０５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とで構成される。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。
【００３４】
［１．２．５ ．第二周波数可変発振部］
第ニ周波数可変発振部５０５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。
【００３５】
［１．２．６．主制御部］
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未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、及び第二周波数可変発振部５０５に基準信号の周波数を個別に指示する。また主制御部５０６は、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。
【００３６】
［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。
【００３７】
［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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、アンテナユニット３０全体、若しくは送信アンテナ／受信アンテナの一方をリーダ／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。
【００４１】
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。
【００４２】
［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。
【００４３】
［２．無線ＩＣタグ読み取りシステムの動作例］
次に、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、優先使用チャネルを決定し、この優先使用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、優先使用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に新たな優先使用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。
【００４４】
また、優先使用チャネルは必ずしも一つの単位無線チャネルでなくともよく、複数の単位無線チャネルを優先使用チャネルとして使用するようにしてもかまわない。例えば、リーダ／ライタ２０が周波数ホッピングを行いながら無線ＩＣタグ４０の読み取りを行う場合には、リーダ／ライタ制御装置１０が複数の優先使用チャネルを指定した場合に、リーダ／ライタ２０はこの優先使用チャネル間で単位無線チャネルを切り替えながら送受信を行うようにして周波数ホッピングを実行するようにしてよい。
【００４５】
［２．２．チャネル評価処理］
優先使用チャネルの決定は、リーダ／ライタ制御装置１０のチャネル評価処理部２１４が行うチャネル評価処理によって行われる。
図９は、チャネル評価処理の例を示すフローチャートである。以下、図９を参照しながらチャネル評価処理について説明する。チャネル評価処理は、空きチャネルが複数ある場合に、過去のキャリアスキャン結果からみて空き状態である期間が長い単位無線チャネルを優先使用チャネルとして選択する処理である。
【００４６】
チャネル評価処理を開始すると、リーダ／ライタ制御装置１０，より詳しくはチャネル評価部２１４は、キャリアセンス結果テーブル４００を参照して各単位無線チャネルについて通信可能比率を算出する（Ｓ９０１）
【００４７】
「通信可能比率」とは、ある期間（タイムスロットと呼ぶ）において、当該単位無線チャネルが使用可となっている期間の合計Ｙと、そのタイムスロットの長さＸとによって定まる値であって、通信可能比率をＲとすると、
Ｒ＝Ｙ／Ｘ
によって通信可能比率が算出される。
【００４８】
この通信可能比率及び各単位無線チャネルの使用可否に基づいて、リーダ／ライタ２０に使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを選択し、選択した優先使用チャネルをリーダ／ライタ２０に指示する（Ｓ９０２）。
【００４９】
図１０は、あるリーダ／ライタ２０周辺における単位無線チャネルＣＨ１からＣＨ９の使用状況を示した図である。この図では、斜線ハッチングで示した部分が当該単位無線チャネルの干渉電波の強さが所定値を超えた期間を示している。図に示すように、各無線単位チャネルでの干渉電波の強さが所定値を超える期間はそれぞれ独自のパターンを形成しているものとする。また、時刻ｔ０からｔ４の間隔は均等であるものとする。
【００５０】
ここで、時刻ｔ３において通信可能比率の算出を行うものとする。時刻ｔ３において、単位無線チャネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ８、ＣＨ９において干渉電波の強さが所定値を超えており、キャリアセンスの結果は使用不可チャネルとなる。一方、時刻ｔ３において、単位無線チャネルＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６、ＣＨ７においてキャリアセンスの結果は空きチャネルとなる。
【００５１】
ここで時刻ｔ３において通信可能比率を算出するタイムスロットは時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間とする。キャリアセンス結果記憶部２１３のキャリアセンス結果テーブル４００は、図１０に示す各単位無線チャネルの干渉電波の状況を記憶している。
【００５２】
チャネル評価部２１４は、キャリアセンス結果テーブル４００から時刻ｔ０から時刻ｔ３までのタイムスロットにおける当該単位無線チャネルが使用可となっている期間の合計Ｙを算出し、これに基づいて各単位無線チャネルの通信可能比率Ｒを算出する。
【００５３】
図１１（ａ）は、図１０に示す時刻ｔ０から時刻ｔ３をタイムスロットとした場合の、チャネル評価部２１４が生成する、各単位無線チャネルの通信可能比率Ｒを算出するためのテーブルの一例である。このテーブルには、各単位無線チャネルについて、一つのレコードを有し、各レコードは、チャネル番号、時刻ｔ３における使用不可フラグ、タイムスロットにおける空き時間合計Ｙ、及び使用可能比率Ｒを格納するフィールドを有している。
【００５４】
チャネル評価部２１４は、図１１（ａ）に示すテーブルから、使用可否フラグが「０」であるものであって、通信可能比率が所定条件を満たすものを優先使用チャネルとして選択する。例えば所定条件として、通信可能比率が５０％を超えることが設定されているとすれば、チャネル評価部２１４は、チャネル番号２、４、５、６を優先使用チャネルとして選択し、送受信制御部２１１に通知する。チャネル番号７については、通信可能比率が５０％を下回る４４．４％であるため、この例においては優先使用チャネルから除外している。この単位無線チャネルを使用すると、干渉電波により障害が発生する可能性が高いためである。また、チャネル番号８については、時刻ｔ３において使用不可となっているため、通信可能比率は１００％であるが優先使用チャネルとはしない。
【００５５】
また、チャネル評価部２１４は、優先使用チャネルについて優先順位を付けるようにしてもよい。優先順位は通信可能比率が高さに応じて高い順位とするように定める。送受信制御部２１１は、リーダ／ライタ２０に優先使用チャネルのチャネル番号とともにその優先順位を送信するようにしてもよい。リーダ／ライタ２０は優先順位の高い優先使用チャネルを優先して使用して送受信を行うようにする。
【００５６】
また、リーダ／ライタ２０が周波数ホッピングにより送受信を行う場合には、優先使用チャネルとして指定された複数の単位無線チャネルを使用するが、優先順位の高いものをより多く使用するようにしてもよい。かかる処理によりより通信がフロアノイズや干渉電波により妨害される可能性を低減させることが可能となる。
【００５７】
さて、時刻ｔ３の後に時刻ｔ４が到来すると、チャネル評価部２１４は、同様にチャネル評価処理を実行する。図１０に示すように、時刻ｔ４におけるタイムスロットは時刻ｔ１から時刻ｔ４となる。図１１（ｂ）は、時刻ｔ１から時刻ｔ４までをタイムスロットとした場合の、各単位無線チャネルの通信可能比率Ｒを算出するためのテーブルの一例であって、そのデータ構成は図１１（ａ）に示したテーブルと同様である。
【００５８】
本実施の形態によれば、過去のチャネル使用状況に基づいて、フロアノイズや干渉電波による障害が発生するおそれの少ない単位無線チャネルを用いて、リーダ／ライタ２０に無線ＩＣタグ４０の読み取りのための送受信を行わせることが可能となり、無線ＩＣタグ４０の読み取りの効率化、高速化を図ることが可能となる。
【００５９】
［３．変形例］
（１）上記の実施の形態では、各単位無線チャネルの通信可能比率を算出するタイムスロットについて、同一の始点、終点を用いたが、単位無線チャネルごとにタイムスロットの長さを決定したり、タイムスロットの時間的位置を変更するようにしてもかまわない。例えば、図１０に示した例において、単位無線チャネルＣＨ１については、時刻ｔ０から時刻ｔ３までのタイムスロットで通信可能比率を算出し、ＣＨ２については時刻ｔ１から刻ｔ２から時刻ｔ３までのタイムスロットで通信可能比率を算出するようにしてもかまわない。
【００６０】
（２）上記の実施の形態では、通信可能比率を用いて優先使用チャネルを決定するものとしたが、通信不可能時間の合計をタイムスロットの長さで割って求められる通信不可能比率を、通信可能比率の変わりに用いるようにしても本発明は成立する。この場合、通信不可能比率が低いものほど優先順位の高い優先使用チャネルとして扱われることとなる。
【００６１】
（３）なお、タイムスロットの長さを各単位無線チャネルについて同一にしている場合には、通信可能比率の代わりに通信可能時間の合計値を、通信不可能比率の合計の代わりに通信不可能時間の合計値を使用できることはいうまでもない。
（４）その他本発明の本質を変更しない限りにおいて、変更、置換、代替を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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
【図２】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
【図３】リーダ／ライタ制御装置の機能ブロック図
【図４】キャリアセンス結果テーブルの例を示す図
【図５】リーダ／ライタの構成例を示すブロック図
【図６】リーダ／ライタの送信部の回路構成例を示すブロック図
【図７】リーダ／ライタの受信部の回路構成例を示すブロック図
【図８】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
【図９】無線ＩＣタグ読み取りシステムが実行するチャネル評価処理の例を示すフローチャート
【図１０】単位無線チャネルＣＨ１からＣＨ９の使用状況を示した図
【図１１】（ａ）は、図１０に示す時刻ｔ０からｔ３までのタイムスロットにおける通信可能比率を算出するテーブルの例を示した図、（ｂ）は、図１０に示す時刻ｔ１からｔ４までのタイムスロットにおける通信可能比率を算出するテーブルの例を示した図、
【符号の説明】
【００６３】
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
２１１…送受信制御部
２１２…キャリアセンス制御部
２１４…チャネル評価部
５０１…送信部
５０２…受信部
５０３…第一周波数可変発振部
５０４…キャリアセンス実行部
５０５…第二周波数可変発振部
５０６…主制御部
【特許請求の範囲】
【請求項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タグ読み取り装置を制御する制御装置であって、
前記無線ＩＣタグ読み取り装置が測定した各単位無線チャネルにおける受信電波強度を示す情報を受け取り、これに基づいて各単位無線チャネルの使用可否を示す情報を記憶させるキャリアセンス制御手段と
前記各単位無線チャネルの使用可否を示す情報に基づいて、タイムスロットにおける通信可否状態を示す情報を算出し、この通信可否状態を示す情報に基づいて前記無線ＩＣタグ読み取り装置に使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを決定する無線チャネル評価手段と、
前記優先使用チャネルを前記無線ＩＣタグ読み取り装置に指示する送受信制御手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記通信可否状態を示す情報は、当該タイムスロットにおける通信不可時間により定まる通信不可能比率であることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記通信可否状態を示す情報は、当該タイムスロットにおける通信可能時間とにより定まる通信不可能比率であることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項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タグ読み取り装置を制御する制御装置であって、
前記無線ＩＣタグ読み取り装置が測定した各単位無線チャネルにおける受信電波強度を示す情報を受け取り、これに基づいて各単位無線チャネルの使用可否を示す情報を記憶させるキャリアセンス制御手段と
前記各単位無線チャネルの使用可否を示す情報に基づいて、タイムスロットにおける通信可否状態を示す情報を算出し、この通信可否状態を示す情報に基づいて前記無線ＩＣタグ読み取り装置に使用させる単位無線チャネルである優先使用チャネルを決定する無線チャネル評価手段と、
前記優先使用チャネルを前記無線ＩＣタグ読み取り装置に指示する送受信制御手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記通信可否状態を示す情報は、当該タイムスロットにおける通信不可時間により定まる通信不可能比率であることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記通信可否状態を示す情報は、当該タイムスロットにおける通信可能時間とにより定まる通信不可能比率であることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−６５２７６（Ｐ２００９−６５２７６Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２９２８８（Ｐ２００７−２２９２８８）
【出願日】平成１９年９月４日（２００７．９．４）
【出願人】（５９８０９８５２６）アルゼ株式会社 (7,628)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月４日（２００７．９．４）
【出願人】（５９８０９８５２６）アルゼ株式会社 (7,628)
【Ｆターム（参考）】
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