JP4519476B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば非接触ＩＣカードなどの通信対象との間で無線通信を行なって各種データ処理をする無線通信装置に関する。

従来、無線通信装置として、複数のループアンテナを同一面内に並設した２組のアンテナ組立体を通信対象となる無線タグが通過する経路を挟んで対向配置したアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このアンテナ装置は、複数のループアンテナのうち特定のループアンテナを定期的に切り換えて位相反転することにより、無線タグを検出できない不検出領域を最小化することを特徴としている。尚、この種のアンテナ装置として、例えば万引き防止のためのゲートなどに利用されているものがある。

しかし、この種の従来のアンテナ装置では、無線タグを備えた物体が一対のアンテナ組立体間を通過する際、アンテナ装置の通信可能エリア内に無線タグが比較的ゆっくりとした速度で進入すると、無線タグ内部に生じる電圧の立ち上がりが緩やかになり、無線タグのパワーオンリセット機能が正常に動作しない不具合が生じる場合がある。この場合、アンテナ装置と無線タグとの間の通信が確立しなくなり、アンテナ装置の信頼性が低下する問題が生じる。

また、上述した従来のアンテナ装置のように、特定のループアンテナを定期的に位相反転する場合、複数のループアンテナから通信のための搬送波を送出したままの状態で、位相反転のためのリレースイッチ等を切り換える必要があるため、通電状態のままスイッチを何度も切り換えることになり、スイッチの接点に負荷がかかり接点寿命が短くなる問題があった。
特開２００２−２３７７２０号公報（要約書、図１）

この発明の目的は、通信対象の状態に拘わらず通信対象との間で良好な通信状態を確立でき、信頼性を高めることができる無線通信装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の無線通信装置は、通信対象との間で無線通信するためのアンテナと、このアンテナを基点とした通信可能エリア内の上記通信対象に対して通信のための電力を生出させるための搬送波を上記アンテナを介して送出する搬送波送出部と、この搬送波送出部から送出する搬送波を定期的にＯＦＦ／ＯＮ制御するＯＦＦ／ＯＮ制御部と、上記通信対象に対するコマンドデータを上記搬送波に乗せて送信するコマンド送信部と、上記通信可能エリア内の上記通信対象から上記搬送波に応答して返信される応答信号を上記アンテナを介して受信する信号受信部と、を備え、上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部は、上記コマンド送信部が上記搬送波に乗せてポーリングコマンドを送信してから一定時間後に上記信号受信部が上記応答信号を受信しない場合に搬送波を一旦ＯＦＦにすることを特徴とする。

また、本発明の無線通信装置は、通信対象との間で無線通信するための複数のアンテナと、これら複数のアンテナを切り換える切換部と、この切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象に対して通信のための電力を生出させるための搬送波を当該アンテナを介して送出する搬送波送出部と、この搬送波送出部から送出する搬送波を定期的にＯＦＦ／ＯＮ制御するＯＦＦ／ＯＮ制御部と、上記切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象から上記搬送波に応答して返信される応答信号を当該アンテナを介して受信する信号受信部と、を備え、上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部は、上記切り換えられたアンテナを介して上記搬送波送出部が搬送波を送出してから一定時間後に上記信号受信部が上記応答信号を受信しない場合に搬送波を一旦ＯＦＦにし、上記切換部は、上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部が搬送波をＯＦＦにしている状態のときに上記複数のアンテナを切り換えることを特徴とする。
さらに、本発明の無線通信装置は、通信対象との間で無線通信するための複数のアンテナと、これら複数のアンテナを切り換える切換部と、この切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象に対して通信のための電力を生出させるための搬送波を当該アンテナを介して送出する搬送波送出部と、この搬送波送出部から送出する搬送波を定期的にＯＦＦ／ＯＮ制御するＯＦＦ／ＯＮ制御部と、上記通信対象に対するコマンドデータを上記搬送波に乗せて送信するコマンド送信部と、上記切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象から上記搬送波に応答して返信される応答信号を当該アンテナを介して受信する信号受信部と、を備え、上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部は、上記切り換えられたアンテナを介して上記コマンド送信部が上記搬送波に乗せてポーリングコマンドを送信してから一定時間後に上記信号受信部が上記応答信号を受信しない場合に搬送波を一旦ＯＦＦにし、上記切換部は、上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部が搬送波をＯＦＦにしている状態のときに上記複数のアンテナを切り換えることを特徴とする。

上記発明によると、通信対象に電力を生出させるための搬送波を定期的にＯＦＦ／ＯＮ制御することにより、通信対象との間の接続に失敗した場合であっても、通信対象のパワーオンリセット機能を正常に動作させることができる。

この発明の無線通信装置は、上記のような構成および作用を有しているので、通信対象の状態に拘わらず通信対象との間で良好な通信状態を確立でき、信頼性を高めることができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置１の概略ブロック図を示してある。この無線通信装置１は、有線或いは無線により接続された上位装置２およびリーダライタ４を有する。本実施の形態では、リーダライタ４が単一のアンテナ１１を有することを特徴としている。

無線通信装置１の上位装置２は、リーダライタ４に対して信号伝送に関する種々のコマンドデータを送信するとともに、通信対象としての非接触ＩＣカード６（以下、単に、ＩＣカード６と称する）からの応答結果をリーダライタ４から受信する。

リーダライタ４は、通信可能エリア内にあるＩＣカード６との間で無線通信するための単一のアンテナ１１を有する。また、リーダライタ４は、本発明の搬送波送出部およびコマンド送信部として機能する送信回路１６、本発明の信号受信部として機能する受信回路１７、および本発明のＯＦＦ／ＯＮ制御部として機能する制御回路１８を有する。尚、送信回路１６は、キャリア信号送信回路１２、変調回路１３、および送信ドライバ１４を有する。

送信回路１６のキャリア信号送信回路１２は、ＩＣカード６の図示しないＬＳＩに電力を生出させるためのキャリア信号（搬送波）を送出する。変調回路１３は、制御回路１８を介して上位装置２から送信されるコマンドデータに基づいて上記キャリア信号を変調する。そして、送信ドライバ１４は、このようにしてコマンドデータを乗せたキャリア信号をアンテナ１１を介して送信する。尚、キャリア信号送信回路１２は、制御回路１８から与えられるキャリア信号の送信／停止コマンドに従って、キャリア信号を送信および停止する機能を有する。

受信回路１７は、キャリア信号に応答したＩＣカード６から返信される応答信号をアンテナ１１を介して受信し、この応答信号を復調して応答結果として制御回路１８へ送出する。そして、制御回路１８は、この復調された応答結果に関するデータを上位装置２へ返信する。尚、制御回路１８は、キャリア信号送信回路１２から送出するキャリア信号を定期的にＯＦＦ／ＯＮする機能を有する。

以下、上記構造の無線通信装置１による動作について図２および図３を参照して説明する。図２には、上述した制御回路１８によるキャリア信号のＯＦＦ／ＯＮ制御のタイミングを説明するためのタイミングチャートを示してある。また、図３には、制御回路１８によるキャリア信号のＯＦＦ／ＯＮ動作を説明するためのフローチャートを示してある。

上位装置２から送出されたポーリングコマンドをリーダライタ４が受信（図３；ステップ１）すると、制御回路１８は、送信回路１６に送信するキャリア制御信号をＯＮ（ステップ２）にして、上位装置２からのコマンドデータを載せたキャリア信号を送信回路１６から送出させる（図２；タイミング１）。

また、このとき、制御回路１８は、ＩＣカード６で規定されるキャリア受信からポーリングコマンド受付け可能となるまでの時間以上の待ち時間後、ポーリングコマンドを送出する（タイミング２、ステップ３）。このポーリングコマンドは、キャリア信号に乗せてアンテナ１１を介して送出される。

そして、制御回路１８は、アンテナ１１を基点とした通信可能エリア内にあるＩＣカード６からの応答を待つためのタイマー（図示せず）をセット（ステップ４）して予め設定した時間だけ待ち（ステップ５、６）、この時間内に受信回路１７がＩＣカード６からの応答信号を受信しない（ステップ５；ＮＯ、ステップ６；ＹＥＳ）ことを条件に、送信回路１６を制御してキャリア信号を極めて短い時間だけ一旦ＯＦＦにする（タイミング３、ステップ７）。

或いは、制御回路１８は、ポーリングコマンドを送出してから予め設定した時間内に受信回路１７がＩＣカード６からの応答信号を受信した（タイミング４、ステップ５；ＹＥＳ）ことを条件に、キャリア信号をＯＦＦにすることなく以降の通信処理を実行し（ステップ８）、通信処理が正常に完了した後（タイミング５、ステップ９；ＹＥＳ）、キャリア信号をＯＦＦにする（タイミング６、ステップ７）。通信処理が正常に終了しなかった場合（ステップ９；ＮＯ）には、制御回路１８は、図示しない表示部を介してエラー表示をする（ステップ１０）。

そして、制御回路１８は、上述したステップ７の処理でキャリア信号をＯＦＦにした後、予め設定した極めて短い時間だけ待ち、ステップ２の処理に戻って、再度キャリア信号を送出して前述した処理動作を繰り返す。

以上のように、本実施の形態の無線通信装置１によると、リーダライタ４からのポーリングコマンドに対してＩＣカード６が何らかの要因によって応答に失敗した場合、キャリア信号を上述したタイミングでＯＦＦ／ＯＮ制御するようにした。このため、ＩＣカード６がポーリングの応答に失敗しても、ＩＣカード６のＬＳＩに生出する電圧の急激な立ち上がりにより、ＩＣカード６を確実にパワーオンリセットでき、リーダライタ４との間で良好な通信状態を確立できる。

つまり、図４に示すようにＩＣカード６をリーダライタ４のアンテナ１１を基点とした通信可能エリア内に進入させる際、通常の速度でＩＣカード６をエリア内に進入させれば図５に示すようにＩＣカード６のＬＳＩに生出する電圧の立ち上がりを急激にしてパワーオンリセット機能を正常に働かせることができるが、比較的ゆっくりとした速度でＩＣカード６をエリア内に進入させると、図６に示すようにＬＳＩに生出する電圧の立ち上がりが緩やかになりパワーオンリセット機能が正常に動作しない不具合が生じる場合がある。この場合、ＩＣカード６が応答に失敗した状態となって接続が確立しなくなるが、本実施の形態のようにキャリア信号をＯＦＦ／ＯＮ制御することにより、ＬＳＩに生出する電圧の立ち上がりを急激にでき、パワーオンリセット機能を正常に働かせることができ、リーダライタ４との間で良好な通信状態を確立できる。

次に、この発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置２０について、図７および図８を参照して説明する。この無線通信装置２０は、複数のアンテナを有することを特徴としている。尚、ここでは、上述した第１の実施の形態の無線通信装置１と同様に機能する構成要素については同一符号を付してその詳細な構成および機能についての説明を省略する。

図７に示すように、本実施の形態の無線通信装置２０は、リーダライタ４が、ＩＣカード６と無線通信するための４つのアンテナ２１、２２、２３、２４、およびこれら４つのアンテナを切り換える切換部２５を有する点において、上述した第１の実施の形態の無線通信装置１と異なる。尚、切換部２５は、各アンテナ２１〜２４にそれぞれ対応して図示しない複数のリレースイッチを有する。また、切換部２５は、制御回路１８に接続されており、制御回路１８からのコマンドに従って複数のリレースイッチが切り換えられるようになっている。

そして、リーダライタ４が上位装置２からのポーリングコマンドを受信すると、図８に示すように、制御回路１８が例えばアンテナ２１を選択し、対応するリレースイッチの切換信号をＯＮにする（図８；タイミングＴ１）。続いて、制御回路１８は、送信回路１６を制御し、選択したアンテナ２１を介してキャリア信号を送出する（タイミングＴ２）。

この後、制御回路１８は、送信回路１６を制御して、アンテナ２１を介してポーリングコマンドを送信し（タイミングＴ３）、ＩＣカード６からの応答を待つためのタイマをセットする。そして、予め設定したタイムアウト時間内にＩＣカード６からの応答が無い場合、制御回路１８は、送信回路１６を制御してキャリア信号をＯＦＦにし（タイミングＴ４）、その後、切換部２５を制御してアンテナ２１をアンテナ２２に切り換えるようにリレースイッチを切り換える（タイミングＴ５）。

さらにこの後、制御回路１８は、次のアンテナ２２を介して、同様に、ポーリングコマンドを含むキャリア信号を送出し、ポーリングコマンドに対するＩＣカード６からの応答が無い場合、さらに次のアンテナ２３に切り換える。すなわち、制御回路１８は、ＩＣカード６からの応答があるまで（タイミングＴ６）上述した切換動作を繰り返す。そして、制御回路１８は、ＩＣカード６からの応答があった場合、キャリア信号をＯＦＦにすることなく且つアンテナを切り換えることなく通信処理を実行する。尚、図８の例では、アンテナを２１、２２、２３、２４と切り換えた後、さらにアンテナ２１に切り換えたとき、ＩＣカード６からの応答があった場合を例示してある。

以上のように、本実施の形態によると、アンテナを切り換える度にキャリア信号をＯＦＦ／ＯＮ制御するようにしたため、上述した第１の実施の形態と同様に、ＩＣカード６が一度応答に失敗した場合であってもパワーオンリセット機能を正常に働かせることができ、
良好な通信状態を確立できる。

また、本実施の形態によると、切換部２５のリレースイッチの通電状態を解除した状態でアンテナを切り換えるようにしたため、リレースイッチの接点に負荷がかかることを防止でき、結果としてリレースイッチの使用寿命を延長できる。このため、信頼性の高い通信処理を実行できる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、通信対象として非接触ＩＣカード６を適用した場合について説明したが、これに限らず、無線タグなどの他の通信対象との間の通信に本発明を適用しても良い。

この発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置の概略構成を示すブロック図。 図１の装置におけるキャリア信号のＯＦＦ／ＯＮ動作のタイミングを示すタイミングチャート。 図２とともにキャリア信号のＯＦＦ／ＯＮ動作を説明するためのフローチャート。 図１の装置のアンテナを基点とした通信可能エリア内にＩＣカードが進入する状態を示す図。 図４においてＩＣカードを比較的速い速度で通信可能エリア内に進入させた場合にＩＣカード内に生出する電圧の変化とパワーオンリセット信号の関係を示すタイミング図。 本発明を適用した場合において、ＩＣカードを比較的遅い速度で通信可能エリア内に進入させた場合にＩＣカード内に生出する電圧の変化とパワーオンリセット信号の関係を示すタイミング図。 この発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置の概略構成を示すブロック図。 図７の装置におけるアンテナの切換タイミングとキャリア信号のＯＦＦ／ＯＮ動作のタイミングの関係を説明するためのタイミングチャート。

符号の説明

１、２０…無線通信装置、２…上位装置、４…リーダライタ、６…非接触ＩＣカード、１１、２１、２２、２３、２４…アンテナ、２５…切換部。

Claims (3)

1. 通信対象との間で無線通信するためのアンテナと、
   このアンテナを基点とした通信可能エリア内の上記通信対象に対して通信のための電力を生出させるための搬送波を上記アンテナを介して送出する搬送波送出部と、
   この搬送波送出部から送出する搬送波を定期的にＯＦＦ／ＯＮ制御するＯＦＦ／ＯＮ制御部と、
   上記通信対象に対するコマンドデータを上記搬送波に乗せて送信するコマンド送信部と、
   上記通信可能エリア内の上記通信対象から上記搬送波に応答して返信される応答信号を上記アンテナを介して受信する信号受信部と、を備え、
   上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部は、上記コマンド送信部が上記搬送波に乗せてポーリングコマンドを送信してから一定時間後に上記信号受信部が上記応答信号を受信しない場合に搬送波を一旦ＯＦＦにすることを特徴とする無線通信装置。
2. 通信対象との間で無線通信するための複数のアンテナと、
   これら複数のアンテナを切り換える切換部と、
   この切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象に対して通信のための電力を生出させるための搬送波を当該アンテナを介して送出する搬送波送出部と、
   この搬送波送出部から送出する搬送波を定期的にＯＦＦ／ＯＮ制御するＯＦＦ／ＯＮ制御部と、
   上記切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象から上記搬送波に応答して返信される応答信号を当該アンテナを介して受信する信号受信部と、を備え、
   上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部は、上記切り換えられたアンテナを介して上記搬送波送出部が搬送波を送出してから一定時間後に上記信号受信部が上記応答信号を受信しない場合に搬送波を一旦ＯＦＦにし、
   上記切換部は、上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部が搬送波をＯＦＦにしている状態のときに上記複数のアンテナを切り換えることを特徴とする無線通信装置。
3. 通信対象との間で無線通信するための複数のアンテナと、
   これら複数のアンテナを切り換える切換部と、
   この切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象に対して通信のための電力を生出させるための搬送波を当該アンテナを介して送出する搬送波送出部と、
   この搬送波送出部から送出する搬送波を定期的にＯＦＦ／ＯＮ制御するＯＦＦ／ＯＮ制御部と、
   上記通信対象に対するコマンドデータを上記搬送波に乗せて送信するコマンド送信部と、
   上記切換部によって切り換えられたアンテナを基点とした通信可能エリア内の通信対象から上記搬送波に応答して返信される応答信号を当該アンテナを介して受信する信号受信部と、を備え、
   上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部は、上記切り換えられたアンテナを介して上記コマンド送信部が上記搬送波に乗せてポーリングコマンドを送信してから一定時間後に上記信号受信部が上記応答信号を受信しない場合に搬送波を一旦ＯＦＦにし、
   上記切換部は、上記ＯＦＦ／ＯＮ制御部が搬送波をＯＦＦにしている状態のときに上記複数のアンテナを切り換えることを特徴とする無線通信装置。

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