JP6682995B2 - 交信装置、交信装置を備えるシステムおよびプログラム - Google Patents

Description

本発明はＲＦ（Radio Frequency）タグと非接触で交信する交信装置、交信装置を備えるシステムおよびプログラムに関する。

従来から、非接触でデータをやり取りする近距離無線通信技術が各種の分野で利用されている。典型的には、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）と称される近距離無線技術が普及している。一般的なＲＦＩＤを用いたシステムは、管理対象の物品（以下、ワークともいう）またはその物品を支持もしくは収容する物体（パレット、コンテナなど）に取付けられたＲＦタグと、ＲＦタグとの間でデータをやり取りする交信装置（以下、「リーダライタ」とも称す。）と、リーダライタを制御する上位機器とを含む。

上記のＲＦタグとリーダライタとの無線通信は決められた周波数帯域の中でチャネルを割り当てて通信している。また、工場などの生産現場および物流管理の現場においては、多くのリーダライタが存在し得る。したがって、比較的接近して配置されたリーダライタどうしが、同じ周波数帯域を使用する、または隣接する周波数帯域を使用するケースが有りえる。その場合には、交信したいリーダライタとタグ間の通信(所望波)が、周囲の他のリーダライタから送信された電波(干渉波)の影響を受けることになる。

しかし、所望波と同一周波数で到来する干渉波を除去するために、例えばリーダライタの回路内のフィルタによって受信信号レベルを減らすことが考えられる。しかし、この場合には、干渉波とともに所望波の信号レベルも減らすことになる。そのためユーザは、ＲＦタグの設置環境の調整を行って所望波(Ｓ)対干渉波(Ｎ)のレベル差(Ｓ／Ｎ比)を増やす必要が有った。設置環境の調整としては、例えば、リーダライタどうしの設置間隔を大きくする(Ｎを低減する)、または、干渉波の送信出力を減らす(Ｎを低減する)、またはリーダライタとＲＦタグの距離を短くする(Ｓを増加させる)。しかし、これらの方法はユーザによる細かな調整や設置環境の変更が必要となり、非常に煩わしい作業となる。

干渉波の影響を防止するために、従来、周波数チャネルを切替る方法が提案されている。この方法では、交信したいリーダライタがタグへ信号を送信する前に、交信したいリーダライタの周囲で通信しているチャネルをモニタリングして、干渉の少ないチャネルを選択して信号を送信する。

このような周波数チャネルの切替方法によれば、国によっては、使用できるチャネル数が少ない地域が有り、チャネル数切替だけでは干渉を回避できないとの課題が残る。例えば、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤ(９２０ＭＨｚ帯)の日本では３個のチャンネルまでしか使用できず、チャネル切替だけでは不十分である。

また、ＬＢＴ（Listen Before Talk）による方法が提案されている。ＬＢＴの方法では、交信したいリーダライタがタグへ信号を送信する前に、交信したいリーダライタの周囲で通信しているチャネルをモニタリングして、干渉があれば送信を一定時間待機する。したがって、モニタリングする度に干渉波が存在すると、交信したいリーダライタはいつまでも送信待機状態を続けるため、干渉の多い環境の場合にはタグとの通信ができない時間が長くなる、との課題が残る。

また、所望波と干渉波のチャネルが異なっていても、互いのチャネルの周波数が近い場合には、交信したいリーダライタは干渉波の影響でタグの読取ができなくなるリスクが有る。

このような背景に鑑みた干渉波の影響を防止するための方法が、例えば、特開２０１２−１９９７２０号公報（以下、特許文献１という）と特開２０１０−１７７９９９号公報（以下、特許文献２という）により提案されている。

特許文献１は、基地局装置と複数の端末装置との間の通信において、基地局装置へ送信信号が届く端末装置に関して以下の割合１〜３うちの２つをもとに、データパケットを送信していない時間(＝間欠時間)を求めている。

（割合１）曝し端末(＝無線通信端末)のいずれか１つからのみ基地局へデータパケットが送信されている曝し通信時間の割合、（割合２）曝し端末の少なくとも２つから基地局へデータパケットが送信されている曝し衝突時間の割合、および（割合３）曝し端末のいずれも基地局装置へデータパケットを送信していない曝し待機時間の割合、である。

特許文献１では、上記の間欠時間に対してＰＥＲの予測値を算出し、再送する回数の閾値を設定する。基地局装置は端末装置からデータパケットを受信すると曝し端末装置の数と待機時間をもとに確認応答パケットを端末装置へ送信する。

また、特許文献２は、無線通信エリアネットワークの通信を制御するコーディネータから受信したビーコン信号に含まれている通信局固有情報を基に、エリアネットワーク内に含まれている通信局の数を判定し、通信局の数からバックオフ期間（通信時に衝突が発生したときに次の送信までの待ち時間）を決めている。

特開２０１２−１９９７２０号公報 特開２０１０−１７７９９９号公報

特許文献１と２に開示された技術を、ＲＦＩＤに応用した場合には、リーダライタ間の通信が必要とされるため、リーダライタ間で通信を行うための機構を、タグ通信とは別に設ける必要がある。また、特許文献１では、基地局−端末間で通信を行いながら環境に合わせて間欠時間を導出するため、計算を行う機構(予測ＰＥＲ計算部)および通信状態を記憶するための機構を追加する必要がある。したがって、特許文献１または２に開示の技術をＲＦＩＤに応用する場合には、リーダライタの複雑化、コストの増加、および交信処理にかかる負荷の増大につながり現実的ではない。

したがって、簡単な構成で干渉波の影響を防止し得る構成が要望される。

この開示のある局面に従う交信装置は、ＲＦタグと非接触で交信する交信部と、交信部を制御する制御部と、を備え、制御部は、交信部の交信信号と干渉する信号を送信する他の交信装置の台数と、当該交信の再試行を繰返すべき時間とを取得し、台数と時間との相関関係から、再試行を繰返す間隔を決定する。

したがって、上記の干渉する信号を送信する他の交信装置の台数と再試行を繰返す時間とを取得して、干渉波を送信し得る他の交信装置の台数を用いて相関関係から再試行の間隔が決定され得る。これにより、構成を複雑化することなく干渉波の影響を防止し得る再試行の間隔が決定される。

好ましくは、制御部は、交信の成功確率が予め定めた確率となるように、相関関係から、上記の再試行を繰返す間隔を決定する。

したがって、上記の干渉波の影響を防止し得る間隔は、交信の成功確率が予め定めた確率となるような間隔として決定され得る。

好ましくは、相関関係は、Ｒ＝関数ｆ（Ｄ，ＴＷ，Ｎ）で示されて、Ｒは予め定めた確率、ＴＷは上記の間隔、Ｄは固定のデータ長、Ｎは上記の台数をそれぞれ示す。

したがって、上記の干渉波の影響を防止し得る間隔は、この式に従い算出することができる。

好ましくは、交信には、複数のチャネルを使用可能であって、制御部は、各チャネルについて信号のノイズを検出し、閾値を超えるノイズが検出されるチャネル数から上記の台数を決定する。

したがって、各チャネルのノイズレベルから、上記の台数を自動的に取得することができる。

この発明の他の局面に従うシステムは、交信装置および上位機器を備えて、交信装置は、ＲＦタグと非接触で交信する交信部と、上位機器と通信する通信部と、交信部および通信部を制御する制御部と、を含む。制御部は、交信部の交信信号と干渉する信号を送信する他の交信装置の台数と、当該交信の再試行を繰返すべき時間とを取得し、取得される台数と時間との相関関係から、再試行を繰返す間隔を決定する。

好ましくは、上記のシステムでは、制御部は、上記の台数と時間とを、通信部を介して上位機器から受信する。

したがって、交信装置は、上記の台数と時間とを上位機器から取得することができる。
この発明のさらに他の局面に従うプログラムは、交信装置に、交信の方法を実行させるためのプログラムであって、この交信装置は、ＲＦタグと非接触で交信する交信部と、
プロセッサと、を備える。プログラムは、交信装置のプロセッサに、交信部の交信信号と干渉する信号を送信する他の交信装置の台数と、当該交信の再試行を繰返すべき時間とを取得するステップと、台数と時間との相関関係から、再試行を繰返す間隔を決定するステップとを実行させる。

実施の形態によれば簡単な構成で干渉波の影響を防止し得る。

実施の形態に係る工場の生産ラインに導入されたＲＦＩＤシステムの構成を概略的に示す図である。 実施の形態に従う機器１００の概略構成図である。 実施の形態に係るリーダライタ２００の構成図である。 実施の形態に係るＲＦタグ３００の構成図である。 実施の形態に係る複数のリーダライタ２００が配置された状態を模式的に示す図である。 実施の形態に係る間欠時間ＴＷの決定方法を模式的に示す図である。 実施の形態に係る交信処理のフローチャートである。 実施の形態に係る交信成功確率の算出シミュレーション結果を模式的に示す図である。 実施の形態に係る間欠時間ＴＷを登録したテーブルＴＢの一例を示す図である。 実施の形態に係る最適な間欠時間ＴＷと決定と交信処理のフローチャートである。 実施の形態に係る表示画面の一例を示す図である。 実施の形態に係るチャネルとノイズの閾値との関係を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

以下の説明では、近距離無線通信を行なう交信装置を含むシステムの典型例として、ＲＦＩＤシステムについて説明する。一般的なＲＦＩＤシステムにおいて、交信装置は、その機能に着目して「リーダライタ」と称されることが多い。したがって以下の説明においても、交信装置を「リーダライタ」と称する。なお、交信装置においてＲＦタグからデータを読出す機能（リーダ機能）、および、ＲＦタグへのデータ書込の機能（ライタ機能）の両方が備わっていることは必須ではなく、少なくとも一方の機能のみが備わっているものであってもよい。

ＲＦタグは、ＩＣタグまたはＲＦＩＤタグと称されることがあるが、以下の説明では、「ＲＦタグ」という用語を用いる。

リーダライタとＲＦタグとの間の通信を「交信」と称し、交信に関するリーダライタ側で実施される処理を「交信処理」と称する。「交信」は、リーダ機能またはライタ機能に関するコマンドの通信と、リーダ機能またはライタ機能に関するデータの通信とを含む。

リーダライタとＲＦタグとの交信には、複数のチャネルを使用することが可能である。実施の形態では、「干渉」とは、各チャネルについて、当該チャネルの信号に検出されるノイズが閾値を超えるこという。なお、交信装置に起因したノイズであるかは、例えば交信タイミングから判別することが可能である。

近距離無線通信の典型例として、ＲＦＩＤを説明するが、これに限定されるものではなく、たとえば、ＲＦＩＤの技術をベースとして改良された新たな方式などであっても、本件発明の技術的範囲に包含され得る。また、ＲＦＩＤの通信にはＵＨＦ帯の信号を用いるが、信号帯域はＵＨＦ帯に限定されず、他の信号帯域であっても、本件発明の技術的範囲に包含され得る。

［概要］
実施の形態では、交信成功確率の調整対象であるリーダライタ（以下、対象リーダライタとも称す。）について、対象リーダライタの交信部の信号と干渉する信号を送信する他のリーダライタ（以下、干渉リーダライタとも称す。）の台数と、対象リーダライタが交信に失敗した場合に当該交信の再試行を繰返す時間とを取得する。取得された台数および時間との予め定められた相関関係から、上記の再試行を繰返す間隔を決定する。当該相関関係から、交信成功確率を最大する時間間隔が決定され得る。

したがって、干渉リーダライタが近くにあっても安定した交信を簡単な構成で実現することができる。これにより、リーダライタどうしの設置間隔によらずに、交信の成功確率を高めることができる。

［システムの概略構成]
図１は、実施の形態に係る工場の生産ラインに導入されたＲＦＩＤシステムの構成を概略的に示す図である。図１を参照してＲＦＩＤシステムは、複数のＲＦタグ３００、リーダライタ２００および上位機器（パーソナルコンピュータまたはプログラマブル・ロジック・コントローラ）に相当する機器１００を含む。各ＲＦタグ３００は、それぞれワークＷを支持するパレットＰに取付けられる。リーダライタ２００は、ＲＦタグ３００がパレットＰおよびワークＷとともにベルト状のコンベアＣ上を移動する間に、タグ３００に対する情報の読み書き処理を実行する。

リーダライタ２００は、回路特性の異なる複数種類の中から選択されたアンテナ部と、各機種に共通する交信制御装置とを、備え、ケーブル３０により機器１００に接続される。なお、リーダライタ２００は、ケーブル３０の有線に代えて、無線により機器１００に接続されてもよい。

リーダライタ２００は、コンベアＣの周囲に配置される。リーダライタ２００がＲＦタグ３００と交信可能な領域内にパレットＰが入ると、リーダライタ２００とＲＦタグ３００との間で、交信が開始される。交信は、ＲＦタグ３００（以下、対象ＲＦタグ３００とも称する。）を識別するためのＩＤリード処理と、リーダ機能またはライタ機能を用いたリードライト処理とを含む。

（機器１００の構成）
図２は、実施の形態に従う機器１００の概略構成図である。図２を参照して、機器１００は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０と、記憶部としてのメモリ１１２およびハードディスク１１４と、時間を計時し計時データをＣＰＵ１１０に出力するタイマ１１３と、入力インターフェイス１１８と、表示コントローラ１２０と、通信インターフェイス１２４と、データリーダ／ライタ１２６とを含む。これらの各部は、バス１２８を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ１１０は、ハードディスク１１４に格納されたプログラム（コード）を実行することで、各種の演算を実施する。メモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク１１４から読み出されたプログラム・データに加えて、リーダライタ２００から受信したデータ、およびワークデータなどが格納される。

入力インターフェイス１１８は、ＣＰＵ１１０とキーボード１０４、マウス（図示せず）１０３、タッチパネル（図示せず）などの入力装置との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェイス１１８は、ユーザが入力装置を操作することで与えられる操作命令を受付ける。

表示コントローラ１２０は、表示装置の典型例であるディスプレイ１０２と接続され、ＣＰＵ１１０における処理の結果などを表示することでユーザに通知する。

通信インターフェイス１２４は、ＬＡＮを介してＣＰＵ１１０とリーダライタ２００と間のデータ伝送を仲介する。データリーダ／ライタ１２６は、ＣＰＵ１１０と記録媒体であるメモリカード１０６との間のデータ伝送を仲介する。

また、機器１００には、必要に応じて、プリンタなどの他の出力装置が接続されてもよい。

（リーダライタ２００とＲＦタグ３００の構成）
図３は、実施の形態に係るリーダライタ２００の構成図である。図４は、実施の形態に係るＲＦタグ３００の構成図である。実施の形態では、図４のＲＦタグ３００は、電源を内蔵せず、リーダライタ２００からの送信波により生じた起電力によって動作する、いわゆるパッシブタイプのもので、制御部３３１および半導体メモリ３３２を含むタグＩＣ回路３３０および通信部を備える。通信部は、アンテナ３１０およびインピーダンス調整回路３２０を含む。なお、制御部３３１はコンピュータのほか、リーダライタ２００との通信信号を変調または復調するためのモデム回路等も含む。なお、適用されるＲＦタグ３００はパッシブタイプに限定されず、電源を内蔵するタイプであってもよい。

図３を参照してリーダライタ２００は、ＲＦタグ３００と交信するための交信部、交信部に接続されるアンテナ１４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４１およびタイマ２４２を含む制御部２４０、機器１００と通信するための通信部、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性または不揮発性の記憶媒体である記憶部２７０、数値表示器や複数の表示灯（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等を含む表示部２８０、外部ネットワークと通信するための通信インターフェイス２９０、およびインターフェイス２９１を備える。

交信部は、送信部２１０、受信部２２０、周波数シンセサイザ２１６およびサーキュレータ１３を含む。通信部は、通信モジュールである上位インターフェイス２６０を含む。制御部２４０は、交信部および通信部を制御する。

インターフェイス２９１は、ＣＰＵ２４１と記録媒体であるメモリカード２９２との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、メモリカード２９２には、リーダライタ２００で実行されるプログラムなどが格納された状態で流通し、インターフェイス２９１は、メモリカード２９２からプログラムを読み出す。また、インターフェイス２９１は、ＣＰＵ２４１の内部命令に応答して、機器１００またはＲＦタグ３００との通信に関する処理結果などをメモリカード２９２へ書き込む。なお、メモリカード２９２は、ＣＦ（Compact Flash）、ＳＤ（Secure Digital）などの汎用的な半導体記憶デバイスや、フレキシブルディスク（Flexible Disk）などの磁気記憶媒体や、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記憶媒体等を含む。

制御部２４０はコンピュータに相当する機能を有する。具体的には、ＣＰＵ２４１は、記憶部２７０等のメモリに格納されたプログラムに基づき、機器１００との通信処理、ＲＦタグ３００との交信処理を含む各種のデータ処理を実行する。また、制御部２４０は、ＲＦタグ３００との交信処理に関し、コマンドを表すパルス信号を出力する（以下、この出力信号を「コマンド」ともいう）。

記憶部２７０は、各種データ処理のためのプログラムおよびデータを格納する。この記憶部２７０には、交信処理を実施する場合にＣＰＵ２４１により読出し/書込みされるデータが格納される。

まず、受信部２２０が、単側波帯（ＳＳＢ、Single Side Band）受信を行なう場合について説明する。図３を参照して、リーダライタ２００は、送信部２１０と、受信部２２０と、送信部２１０からの送信信号をアンテナ１４へ導き、アンテナ１４で受信したＲＦタグ３００からの受信信号を受信部２２０へ導くサーキュレータ１３と、送信部２１０および受信部２２０に搬送波を供給する周波数シンセサイザ２１６と、送信部２１０および受信部２２０を制御する制御部２４０とを含み、アンテナ１４を介してＲＦタグ３００との送受信を行なう。

送信部２１０は、制御部２４０からのデジタル信号（コマンド信号を含む）をアナログ信号に変換するＤＡ変換器２１１と、ＤＡ変換器２１１に接続され、送信ベースバンド信号を受けて周波数シンセサイザ２１６からの搬送波を変調する変調器２１２と、パワーアンプ２１３とを含み、パワーアンプ２１３の出力がサーキュレータ１３に入力される。

受信部２２０はサーキュレータ１３からの受信信号の帯域を制限する帯域制限フィルタ（ＢＰＦ,Band Pass Filter）２２１と、帯域制限フィルタ２２１に接続されたローノイズアンプ２２２と、ローノイズアンプ２２２からの出力信号と周波数シンセサイザ２１６からの搬送波とを受けて、相互に９０度位相のずれた信号を出力する直交復調器２２４とを含む。直交復調器２２４は、乗算器２２３ａ，２２３ｂと、相互に直交する信号を復調するために相互の位相をずらせるためのπ／２位相器２２３ｃとを含む。直交復調器２２４から復調された信号は、それぞれをＩ信号およびＱ信号として増幅およびデジタル信号に変換するための増幅器２２５ａ，２２５ｂと、ＡＤ変換器２２６ａ，２２６ｂとを経て、Ｉ信号とＱ信号とが一体化されて制御部２４０へ入力される。また、直交復調器２２４、増幅器２２５ａ，２２５ｂ、ＡＤ変換器２２６ａ，２２６ｂ、および、制御部２４０内の復調信号処理部（図示せず）が復調機能を構成する。

（交信動作）
図３と図４に示すリーダライタ２００とＲＦタグの交信動作において、ＲＦタグ３００はリーダライタ２００からデータを読み出す場合、書き込む場合のいずれにおいても、機器１００から受信したコマンドをＲＦタグ３００に送信し、ＲＦタグ３００からそのコマンドに対するレスポンス（応答）を受信すると、受信した応答内容を機器１００へ送信する。また、交信時には、ＲＦタグ３００は内部電源を持たないことから、アンテナ１４からの送信波によりＲＦタグ３００側のアンテナ３１０に起電力を発生させて、ＲＦタグ３００内の制御回路を駆動するようにしている。

交信において、リーダライタ２００の制御部２４０は、適宜、所定ビット数からなるコマンドを出力する。送信部２１０において搬送波をコマンド信号により変調することによって、コマンド信号が搬送波に重畳される。

上記の動作によりアンテナ１４から搬送波が送出されると、この搬送波により交信領域内のＲＦタグ３００に起電力が生じ、ＲＦタグ３００側の制御部３３１が起動する。この状態下でアンテナ１４からコマンドが重畳された搬送波が送信されると、ＲＦタグ３００の制御部３３１は、コマンドを解読して指示された処理を実行した後に、応答データを表すレスポンス（応答信号）を生成し、リーダライタ２００に返信する。

リーダライタ２００の受信部２２０は、ＲＦタグ３００から返信を受信する。受信部２２０において、受信信号はノイズが除去されて復調され、その後、デジタルデータに変換されて制御部２４０に出力される。ＣＰＵ２４１は復調されたデジタルデータからＲＦタグ３００の応答内容を解読し、この解読データを含む交信結果データを出力する。例えば、機器１００に送信し、または記憶部２７０に格納し、または表示部２８０に表示し、またはＬＥＤを点灯などする。

本実施形態ではＲＦタグ３００に電源を内蔵しないパッシブタグを使用しているため、リーダライタ２００とＲＦタグ３００との間の通信方式は半二重方式であり、アンテナを送信用と受信用とで共用し、送信信号と受信信号を分離している。

図５は、実施の形態に係る複数のリーダライタ２００が配置された状態を模式的に示す図である。図６は、実施の形態に係る間欠時間ＴＷの決定方法を模式的に示す図である。図５を参照して、機器１００と通信する複数のリーダライタ２００は限られた領域内に配置されている。複数のリーダライタ２００は、対象リーダライタ２００Ｃと、干渉リーダライタ２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｄおよび２００Ｅを含む。

対象リーダライタ２００Ｃは、図５の領域内において、ＲＦタグ３００との交信を成功させる確率（以下、交信成功確率と称する）を最大にする間欠時間ＴＷを調整（決定）する。この間欠時間ＴＷについて、図６を参照して説明する。

図６には、データ長Ｄ、間欠時間ＴＷ、およびタイムアウト時間ＴＯが関連付けて示される。データ長Ｄは、対象リーダライタ２００ＣがＲＦタグ３００と交信する時間の長さに相当する。この時間の長さは、対象リーダライタ２００Ｃが、ＲＦタグ３００との間で交信するコマンドのデータ量から決定される。

間欠時間ＴＷは、対象リーダライタ２００ＣがＲＦタグ３００とのコマンドの交信または交信に失敗してから「リトライ」を開始するまでの待ち時間を示す。「リトライ」は、交信に失敗した場合に、再度、対象リーダライタ２００Ｃが当該ＲＦタグ３００との間で行う交信または交信処理を示す。実施の形態では、「リトライ」は再試行とも称する。

タイムアウト時間ＴＯは、「リトライ」を実施する場合にリトライの繰返し実施を許容する最大の時間の長さを示す。

図７は、実施の形態に係る交信処理のフローチャートである。このフローチャートに従うプログラムは、予め記憶部２７０に格納される。ＣＰＵ２４１は、プログラムを記憶部２７０から読出し、実行する。

図７を参照して、処理が開始されると、対象リーダライタ２００ＣのＣＰＵ２４１は、ＲＦタグ３００に対し任意のデータ長Ｄ（コマンド）を送信する交信処理を実施する（ステップＳ１）。ＣＰＵ２４１はＲＦタグ３００からの応答を基に交信が成功（正常に完了）したか否かを判断する（ステップＳ３）。成功と判断されると（ステップＳ３で“交信成功”）、対象リーダライタ２００ＣはＲＦタグ３００との交信処理を終了する（ステップＳ１１）。

一方、交信が成功しないと判断されると（ステップＳ３で“交信失敗”）、ＣＰＵ２４１は、ステップＳ３の交信のリトライを実施開始する（ステップＳ５）。このとき、タイマ２４２によりタイムアウト時間ＴＯの計時が開始される。

ＣＰＵ２４１は、ステップＳ５のリトライによるＲＦタグ３００からの応答を基に交信に成功したか否かを判断する（ステップＳ７）。成功と判断されると（ステップＳ７で“交信成功”）、交信処理を正常に終了し（ステップＳ１１）、成功しないと判断されると（ステップＳ７で“交信失敗”）、ＣＰＵ２４１は、ステップＳ３，Ｓ５と同様に交信を繰り返す。

このようなリトライを含む交信処理のルーチンＲＴが、タイマ２４２の計時によりタイムアウト時間ＴＯが満了と判定されるまで実施されて、“交信失敗”と判断された場合は、ＣＰＵ２４１は交信ＮＧと判定する（ステップＳ９）。

実施の形態では、基本的に、タイマ２４２によりタイムアウト時間ＴＯが計時されるまで、すなわちリトライ開始からタイムアウト時間ＴＯが終了するまで、「リトライ」が繰返される。ただし、リトライにより、タイムアウト時間ＴＯが終了前に交信に成功した場合には、タイムアウト時間ＴＯが終了前であってもリトライは終了する（ステップＳ１１を参照）。また、タイムアウト時間ＴＯ内に交信に成功しなかった場合には、リーダライタ２００は交信ＮＧと判定する（ステップＳ９を参照）。

（間欠時間ＴＷの決定）
図７のルーチンＲＴにおいて、タイムアウト時間ＴＯ内において交信成功確率を最大にする間欠時間ＴＷが存在する。実施の形態では、ＲＦＩＤシステムの使用環境に応じて交信成功確率を最適にする（より特定的には交信成功確率を最大にする）間欠時間ＴＷを決定する。

再び、図６を参照して、間欠時間ＴＷは、タイムアウト時間ＴＯ内のリトライにおいて、データ長Ｄのｎ回目のリトライ終了後から、次の当該データ長Ｄの（ｎ＋１）回目のリトライ開始までの待ち時間を示す。したがって、間欠時間ＴＷが短い場合には、タイムアウト時間ＴＯ内における対象リーダライタ２００Ｃおよび干渉リーダライタの交信（電波送信）頻度が比較的に高くなり得る。それに伴い、図５の破線の領域内の電波の密度は高くなって干渉が発生する確率が高い状況となり得る。これに対して、間欠時間ＴＷが長い場合には、図５の破線の領域内の電波の密度は低くなり得て、干渉の発生確率は低い状況となり得る。したがって、交信成功確率は、間欠時間ＴＷに依存する。

また、データ長Ｄが長いほど当該データ長Ｄの信号が干渉に曝され得る確率が高くなるが、データ長Ｄが短い場合には干渉に曝される確率は低くなり得る。したがって、交信成功確率は、データ長Ｄにも依存する。

また、対象リーダライタ２００Ｃの周囲に干渉リーダライタ（図５のリーダライタ２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｄおよび２００Ｅ）の台数Ｎが多いほど干渉が発生する確率は高くなり得て、また台数Ｎが少ないほど干渉が発生する確率は低くなり得る。したがって、交信成功確率は、干渉リーダライタ２００の台数Ｎにも依存する。

上記に述べたように交信成功確率は、データ長Ｄ、間欠時間ＴＷおよび干渉リーダライタの台数Ｎに相関するとの関係を有する。実施の形態では、この相関関係からＲＦＩＤの交信成功確率を（式１）〜（式３）により算出する。（式３）では、１回の交信で成功する確率は、上記の相関関係に基づく関数ｆ（Ｄ，ＴＷ，Ｎ）を用いて算出される。関数ｆのパラメータは、交信成功確率との相関関係を有するデータ長Ｄ，間欠時間ＴＷおよび干渉リーダライタの台数Ｎである。

交信成功確率＝１-（交信に成功しない確率）・・・（式１）
交信成功確率＝１-（１回の交信で成功しない確率)＾(リトライ回数)・・・（式２）
交信成功確率＝１-（１-ｆ（Ｄ，ＴＷ，Ｎ））^（ＴＯ/（Ｄ+ＴＷ））・・・（式３）
例えば、関数ｆは、ｆ＝（Ｄ＋ＴＷ−２＊Ｄ＊Ｎ）/（Ｄ+ＴＷ）と規定することができるが、これは一例であって、上記の関数ｆ（Ｄ，ＴＷ，Ｎ）に従う相関関係を示す式であればよく、この（式１）〜（式３）に限定されない。

図８は、実施の形態に係る交信成功確率の算出シミュレーション結果を模式的に示す図である。発明者らはシミュレーションにより、適当なタイムアウト時間ＴＯとして１５秒を固定に設定した条件において、（データ長Ｄ＋可変長の間欠時間ＴＷ）の長さを２５００ｍｓ以下で変化させるとともに、干渉リーダライタ２００の台数Ｎを１台〜５台の間で変化させた場合において、上記の式に従い交信成功確率を算出した。

なお、データ長Ｄは一定（例えば８４ｍｓｅｃ）であり、交信処理はＵＩＤ（Unique Identifier）リード処理である。ＵＩＤは、ＲＦタグ３００に固有の識別子であって、製造時などに半導体メモリ３３２に格納される。図８には、シミュレーションによる算出結果が干渉リーダライタ２００の台数Ｎ毎にグラフＧ１〜Ｇ５で示される。

図８のシミュレーション結果から、発明者らは、間欠時間ＴＷが予め定めた時間を超えて長くなると、交信成功確率が低下するとの知見を得た。また、この交信成功確率の低下は、間欠時間ＴＷが長くなったことでタイムアウトＴＯ内において実施されるリトライの回数が少なくなり、その結果、間欠時間ＴＷが長い状態でタイムアウト時間ＴＯが終了してしまうことに起因するとの知見を得た。したがって、間欠時間ＴＷは、タイムアウト時間ＴＯに基づく予め定めた時間を超えて長くならない時間とするべきであるとの知見を得た。

（テーブルＴＢの構成）
図９は、実施の形態に係る間欠時間ＴＷを登録したテーブルＴＢの一例を示す図である。図９を参照して、記憶部２７０に格納されたテーブルＴＢには、タイムアウト時間ＴＯと干渉リーダライタ２００の台数Ｎの各「組」に関連付けて、間欠時間ＴＷの値Ｃｉ（ｉ＝１，２，３・・・）が予め登録されている。値Ｃｉは、関連付けされた「組」の値に基づき、例えば上記の関数ｆ（Ｄ，ＴＷ，Ｎ）および上記の（式１）〜（式３）のパラメータに当該「組」の各値を代入して算出された値である。

（処理フロー）
図１０は、実施の形態に係る最適な間欠時間ＴＷの決定と交信処理のフローチャートである。図１１は、実施の形態に係る表示画面の一例を示す図である。図１０のフローチャートに従うプログラムは、予め記憶部２７０（メモリ１１２）に格納される。ＣＰＵ２４１（ＣＰＵ１１０）は、プログラムを記憶部２７０（メモリ１１２）から読出し、実行する。

図１０を参照して、まず、機器１００のＣＰＵ１１０は、ＲＦＩＤシステムの環境に応じてタイムアウト時間ＴＯと干渉リーダライタ２００の台数Ｎの指定をガイドするための画面（図１１参照）を、ディスプレイ１０２に表示する（ステップＴ１）。図１１を参照して、画面にはタイムアウト時間ＴＯを入力するためのボックス１０Ａ、干渉リーダライタ２００の台数Ｎを入力するためのボックス１０Ｂ、およびメッセージボックス１０Ｃが表示される。ユーザは、キーボード１０４を操作してタイムアウト時間ＴＯおよび干渉リーダライタ２００の台数Ｎを入力する（ステップＴ３）。

ＣＰＵ１１０は、ステップＴ３において入力されたタイムアウト時間ＴＯおよび台数Ｎを対象リーダライタ２００に送信する。

対象リーダライタ２００のＣＰＵ２４１は、機器１００から受信したタイムアウト時間ＴＯおよび台数Ｎに基づきテーブルＴＢを検索し、ユーザが入力した（タイムアウト時間ＴＯと台数Ｎ）の「組」に関連付けられている値Ｃｉを、テーブルＴＢから読出す。読出された値Ｃｉは最適な間欠時間ＴＷとして決定される（ステップＴ５）。

間欠時間ＴＷが決定すると、ＣＰＵ２４１は決定の通知を機器１００に送信する。機器１００は、通知を受信すると、画面のメッセージボックス１０Ｃに、間欠時間ＴＷの設定が完了した旨のメッセージを表示する。

その後は、図７の交信処理のルーチンＲＴが、データ長Ｄ、図１１の画面で入力されたタイムアウト時間ＴＯ、およびステップＴ５で決定された間欠時間ＴＷに従い実施される。なお、図１０では、間欠時間ＴＷの決定の後に続いて交信処理が実施される順番としたが、間欠時間ＴＷが交信処理に先立って決定されていればよく、順番はこれに限定されない。

また、図７の交信処理ごとに間欠時間ＴＷを決定する必要はなく、ＲＦＩＤシステムの変更（台数Ｎ、データ長Ｄ、タイムアウト時間ＴＯの変更など）があったときに間欠時間ＴＷを再度、決定する、または、定期的に間欠時間ＴＷを決定するとしてもよい。

したがって、図５の対象リーダライタ２００Ｃは、周囲の干渉リーダライタ２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｄおよび２００Ｅの台数、設置間隔によらず干渉による読取不可の発生を回避することができて、高い成功確率による安定した交信処理を実施することが可能となる。

（間欠時間ＴＷの他の決定方法）
実施の形態では、テーブルＴＢを検索して間欠時間ＴＷを決定したが、決定方法はこれに限定されない。例えばステップＴ５において、ＣＰＵ２４１は、テーブルＴＢの検索に代えて、上記の式に従い間欠時間ＴＷを算出することにより、決定するとしてもよい。

また、ステップＴ３では、対象リーダライタ２００Ｃは、タイムアウト時間ＴＯおよび台数Ｎを、機器１００から受信することにより取得したが、取得経路はこれに限定されない。例えば、対象リーダライタ２００Ｃにおいて図８の画面を表示部２８０に表示して、ユーザ入力を受付けることで取得するとしてもよい。

（干渉リーダライタ台数の他の決定方法）
ＣＰＵ２４１は、受信チャネルを切替えながら、各チャネル（中心周波数帯域、隣接チャネルの周波数帯域等）の受信信号から、ノイズレベルを検出し、検出したノイズレベルの大きさから、当該チャネルを使用する他のリーダライタ（すなわち干渉リーダライタ）の台数を推定するとしてもよい。この場合には、図１２に示されるように、ノイズレベルの閾値ＴＨを設定し、閾値ＴＨを超えたノイズが検出されたチャネルについて、当該チャネルを使用する他のリーダライタを干渉リーダライタ２００としてカウントするとしてもよい。

上記のキャリアセンスと、このノイズレベル検出とを組み合わせて台数Ｎを決定してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１３ サーキュレータ、１４ アンテナ、１００ 機器、１０２ ディスプレイ、１０４ キーボード、２２００，２００Ａ〜２００Ｅ リーダライタ、２１０ 送信部、２１３ パワーアンプ、２１６ 周波数シンセサイザ、２２０ 受信部、２４０，３３１ 制御部、２６０ 上位インターフェイス、３００ ＲＦタグ、３１０ アンテナ、３２０ インピーダンス調整回路、ＴＨ 閾値、ＴＯ タイムアウト時間、ＴＷ 間欠時間、Ｗ ワーク、ｆ 関数。

Claims (7)

1. ＲＦタグと非接触で交信する交信部と、
   前記交信部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記交信部の交信信号と干渉する信号を送信する他の交信装置の台数と、当該交信の再試行を繰返すべき時間とを取得し、
   前記台数及び前記再試行を繰返すべき時間と、前記再試行を繰返す間隔との相関関係から、前記交信部における前記再試行を繰返す間隔を決定する、交信装置。
2. 前記相関関係に示される前記再試行を繰返す間隔は、
   交信の成功確率が予め定めた確率となる間隔である、請求項１に記載の交信装置。
3. 前記相関関係に示される前記再試行を繰返す間隔は、
   前記交信の成功確率と、
   １回の交信での成功確率Ｒ＝関数ｆ（Ｄ，ＴＷ，Ｎ）、前記再試行を繰返すべき時間、データ長、及び再試行を繰返す間隔と、
   の関係を示す式に基づいて算出され、ＴＷは前記間隔、Ｄは１回の試行で送信されるデータ長、Ｎは前記台数をそれぞれ示す、請求項２に記載の交信装置。
4. 前記交信には、複数のチャネルを使用可能であって、
   前記制御部は、各チャネルについて信号のノイズを検出し、閾値を超えるノイズが検出されるチャネル数から前記台数を決定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の交信装置。
5. 交信装置および上位機器を備えるシステムであって、
   前記交信装置は、
   ＲＦタグと非接触で交信する交信部と、
   前記上位機器と通信する通信部と、
   前記交信部および前記通信部を制御する制御部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記交信部の交信信号と干渉する信号を送信する他の交信装置の台数と、当該交信の再試行を繰返すべき時間とを取得し、
   前記台数及び前記再試行を繰返すべき時間と、前記再試行を繰返す間隔との相関関係から、前記交信部における前記再試行を繰返す間隔を決定する、システム。
6. 前記制御部は、前記台数と前記時間とを、前記通信部を介して前記上位機器から受信する、請求項５に記載のシステム。
7. 交信装置に、交信の方法を実行させるためのプログラムであって、
   前記交信装置は、
   ＲＦタグと非接触で交信する交信部と、
   プロセッサと、を備え、
   前記プログラムは、前記プロセッサに、
   前記交信部の交信信号と干渉する信号を送信する他の交信装置の台数と、当該交信の再試行を繰返すべき時間とを取得するステップと、
   前記台数及び前記再試行を繰返すべき時間と、前記再試行を繰返す間隔との相関関係から、前記交信部における前記再試行を繰返す間隔を決定するステップとを実行させる、プログラム。

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