JP4645061B2

JP4645061B2 - 無線タグ通信装置

Info

Publication number: JP4645061B2
Application number: JP2004141144A
Authority: JP
Inventors: 拓也永井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-05-11
Also published as: JP2005323274A

Description

本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置の改良に関する。

所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。

そのような無線タグ通信装置の通信可能範囲を広げるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたミリ波情報読み取りシステムがそれである。この技術によれば、複数のアンテナ素子により構成される送受信共用のアレイアンテナ（array antenna）を備え、各アンテナ素子から送信される送信信号それぞれの位相を制御すると共に、各アンテナ素子により受信される受信信号それぞれの位相を制御すること、すなわち送信動作及び受信動作の何れもフェイズドアレイ（Phased Array）処理を行うことにより、通信可能範囲を広げることができる。

特開平５−１２８２８９号公報

しかし、前記従来の技術では、送受信の方向を一致させて比較的強い指向性の制御を行うものであるため、前記無線タグ通信装置と無線タグとが相対的に移動している場合には、通信の途中でその無線タグが無線タグ通信装置の通信範囲から外れてしまい、その通信が成立しなくなる可能性があった。また、通信対象となる無線タグではない他の無線タグからの比較的強い返信信号が同一方向に存在する場合には、その返信信号に通信対象となる無線タグからの返信信号が埋もれてしまう可能性があった。すなわち、通信対象である無線タグとの相対位置関係や通信環境によらず好適な通信を行い得る無線タグ通信装置は、未だ開発されていないのが現状である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、通信対象である無線タグとの相対位置関係や通信環境によらず好適な通信を行い得る無線タグ通信装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、無線タグに向けて所定の送信信号を複数の送信用アンテナ素子から送信すると共に、その送信信号に応じて無線タグから返信される返信信号を複数の受信用アンテナ素子により受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、前記複数の送信用アンテナ素子から送信される送信信号それぞれの位相を制御することで送信指向性を制御する送信制御手段と、前記複数の受信用アンテナ素子により受信された受信信号それぞれの位相を制御することで受信指向性を制御する受信制御手段と、その受信制御手段により制御された前記複数の受信用アンテナ素子それぞれに対応する受信信号を合成する受信信号合成部と、その受
信信号合成部により前記複数の受信用アンテナ素子それぞれに対応する受信信号が合成されることによって定まる受信信号に基づいて、その受信信号のエラー率及び信号強度を検出する受信品質検出手段とを、含み、前記送信制御手段及び／又は受信制御手段は、その受信品質検出手段により検出された受信信号のエラー率及び信号強度に基づいてそれぞれ独立に前記制御を行うものであって、前記送信制御手段は、前記受信品質検出手段により検出された受信信号のエラー率が第一所定値以上であり且つ信号強度が第二所定値以上である場合には、前記送信指向性がより狭角になるように前記制御を行うことを特徴とするものである。

このようにすれば、前記複数の送信用アンテナ素子から送信される送信信号それぞれの位相を制御することで送信指向性を制御する送信制御手段と、前記複数の受信用アンテナ素子により受信された受信信号それぞれの位相を制御することで受信指向性を制御する受信制御手段と、その受信制御手段により制御された前記複数の受信用アンテナ素子それぞれに対応する受信信号を合成する受信信号合成部と、その受信信号合成部により前記複数の受信用アンテナ素子それぞれに対応する受信信号が合成されることによって定まる受信信号に基づいて、その受信信号のエラー率及び信号強度を検出する受信品質検出手段とを、含み、前記送信制御手段及び／又は受信制御手段は、その受信品質検出手段により検出された受信信号のエラー率及び信号強度に基づいてそれぞれ独立に前記制御を行うものであって、前記送信制御手段は、前記受信品質検出手段により検出された受信信号のエラー率が第一所定値以上であり且つ信号強度が第二所定値以上である場合には、前記送信指向性がより狭角になるように前記制御を行うことから、相対的に移動する無線タグとの間で情報の通信を行う場合や、通信対象となる無線タグではない他の無線タグからの比較的強い返信信号が存在する場合等であっても、送信指向性及び受信指向性をそれぞれ独立に制御することで好適な通信を実現できる。すなわち、通信対象である無線タグとの相対位置関係や通信環境によらず好適な通信を行い得る無線タグ通信装置を提供することができる。

また、前記受信品質検出手段は、前記受信信号の品質としてその受信信号のエラー率を検出するものである。このようにすれば、通信環境における妨害波や壁面反射波の存在等を反映する受信信号のエラー率に基づいて送信指向性及び／又は受信指向性を制御することができる。

また、前記受信品質検出手段は、前記受信信号の品質としてその受信信号の信号強度を検出するものである。このようにすれば、通信対象である無線タグとの相対位置関係等を反映する受信信号の信号強度に基づいて送信指向性及び／又は受信指向性を制御することができる。

また、前記送信制御手段は、前記受信品質検出手段により検出された受信信号のエラー率が第一所定値以上であり且つ信号強度が第二所定値以上である場合には、前記送信指向性がより狭角になるように前記制御を行うものである。このようにすれば、前記送信信号に起因する壁面反射波が存在する場合等に送信指向性をより狭角として送信範囲を狭くすることで、好適な通信を成立させることができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が好適に適用される通信システム１０の構成を説明する図である。この通信システム１０は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置１２と、単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆ_ｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆ_ｃを受信した上記無線タグ１４において所定の情報信号（データ）によりその質問波Ｆ_ｃが変調され、応答波Ｆ_ｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。

図２は、上記無線タグ通信装置１２の電気的構成を説明する図である。この図２に示すように、上記無線タグ通信装置１２は、上記送信信号の主搬送波を発生させるための主搬送波発生部１６と、その主搬送波発生部１６により発生させられた主搬送波を後述する送信データ生成手段３９により生成される送信情報信号（送信データ）により変調して上記送信信号を生成する送信信号変調部１８と、その送信信号変調部１８により変調された送信信号を上記無線タグ１４に向けて送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための送受信共用の複数（図２では３本）の送受信用アンテナ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送受信用アンテナ素子２０と称する）と、それら複数の送受信用アンテナ素子２０から送信される送信信号の送信指向性を制御すると共に、それら複数の送受信用アンテナ素子２０により受信される受信信号の受信指向性を制御するための指向性制御部２２と、その指向性制御部２２から供給される送信信号を各送受信用アンテナ素子２０に供給すると共に、それら送受信用アンテナ素子２０により受信された受信信号をその指向性制御部２２に供給する複数（図２では３つ）の送受信分離部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送受信分離部２４と称する）と、所定の周波数の局所信号を発生させる局所信号発生部２６と、上記指向性制御部２２から供給される受信信号それぞれにその局所信号発生部２６により発生させられる局所信号を掛け合わせることでダウンコンバートする複数（図２では３つ）のダウンコンバータ２８ａ、２８ｂ、２８ｃと、それらダウンコンバータ２８によりダウンコンバートされた受信信号の復調処理をはじめとする上記無線タグ通信装置１２の動作を制御する制御部３０とを、備えて構成されている。ここで、上記送受信分離部２４としては、サーキュレータ若しくは方向性結合器等が好適に用いられる。

上記指向性制御部２２は、上記送信信号変調部１８から供給される送信信号それぞれの位相を制御する複数（図２では３つ）の送信信号位相制御部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送信信号位相制御部３２と称する）と、それぞれの振幅を制御する複数（図２では３つ）の送信信号振幅制御部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送信信号振幅制御部３４と称する）とを、備えており、それら送信信号位相制御部３２及び送信信号振幅制御部３４を介して上記複数の送受信用アンテナ素子２０から送信される送信信号それぞれの位相及び振幅を制御することでその送信信号の送信指向性を制御する。また、上記複数の送受信分離部２４から供給される受信信号それぞれの位相を制御する複数（図２では３つ）の受信信号位相制御部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（以下、特に区別しない場合には単に受信信号位相制御部３６と称する）と、それぞれの振幅を制御する複数（図２では３つ）の受信信号振幅制御部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に受信信号振幅制御部３８と称する）とを、備えており、それら受信信号位相制御部３６及び受信信号振幅制御部３８を介して上記複数の送受信用アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれの位相及び振幅を制御することでその受信信号の受信指向性を制御する。

前記制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を含んで構成され、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータであり、送信データの生成、送信信号位相制御部３２及び送信信号振幅制御部３４の制御量の決定、受信信号位相制御部３６及び受信信号振幅制御部３８の制御量の決定、前記無線タグ１４に向けて前記送信信号を送信する送信制御、その送信信号に応じて前記無線タグ１４から返信される返信信号を受信する受信制御、受信された受信信号を復調する復調制御、及びその受信信号の品質を検出する受信品質検出制御等を実行する。斯かる制御を実行するため、送信データ生成手段３９、送信制御手段４０、受信制御手段４２、受信信号合成手段４４、受信信号復調手段４６、受信エラー率検出手段４８、及び受信信号強度検出手段５０を機能的に含んでいる。

送信データ生成手段３９は、前記送信信号を変調するための所定の送信情報信号である送信データを生成して前記送信信号変調部１８に供給する。送信制御手段４０は、前記複数の送受信用アンテナ素子２０から送信される送信信号それぞれの位相（及び必要に応じて振幅）を制御することで送信指向性を制御する。すなわち、前記指向性制御部２０を介して各送信信号の位相を制御することにより前記複数の送受信用アンテナ素子２０から成る送信アンテナを送信用フェイズドアレイアンテナ（Phased Array Antenna）として制御する。或いは、前記指向性制御部２０を介して各送信信号の位相及び振幅を受信信号の品質が向上するように制御することにより前記複数の送受信用アンテナ素子２０から成る送信アンテナを送信用アダプティブアレイアンテナ（Adaptive Array Antenna）として制御する。好適には、後述する受信信号合成手段４４における前記受信信号の合成量が可及的に大きくなるように前記送信信号の送信指向性を定める。

受信制御手段４２は、前記複数の送受信用アンテナ素子２０により受信される受信信号それぞれの位相（及び必要に応じて振幅）を制御することによりその受信信号の受信指向性を制御する。すなわち、前記指向性制御部２０を介して各受信信号の位相を制御することにより前記複数の送受信用アンテナ素子２０から成る受信アンテナを受信用フェイズドアレイアンテナとして制御する。或いは、前記指向性制御部２０を介して各受信信号の位相及び振幅を受信信号の品質が向上するように制御することにより前記複数の送受信用アンテナ素子２０から成る受信アンテナを受信用アダプティブアレイアンテナとして制御する。好適には、後述する受信信号合成手段４４における前記受信信号の合成量が可及的に大きくなるように前記受信信号の受信指向性を定める。

受信信号合成手段４４は、前記複数の送受信用アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を合成する。上記受信制御手段４２により前記指向性制御部２２を介してそれぞれ位相及び振幅が制御された受信信号がこの受信信号合成手段４４により合成されることで、前記複数の送受信用アンテナ素子２０から成る受信アンテナの受信指向性が定まる。

受信信号復調手段４６は、上記信号合成手段４４により合成された前記複数の送受信用アンテナ素子２０からの受信信号を復調する。好適には、ＡＭ方式により受信信号をＡＭ復調した後、その復調信号をＦＭ復号化して前記無線タグ１４による変調に関する情報信号を読み出す。

受信エラー率検出手段４８は、前記受信制御手段４２により制御された受信信号の品質を検出する受信品質検出手段として機能するものであり、斯かる受信信号の品質としてその受信信号のエラー率を検出する。好適には、受信信号のＢＥＲ（Bit Error Rate）又はＦＥＲ（Frame Error Rate）を検出する。

受信信号強度検出手段５０は、前記受信制御手段４２により制御された受信信号の品質を検出する受信品質検出手段として機能するものであり、斯かる受信信号の品質としてその受信信号の信号強度すなわちＲＳＳＩ（Recieved Signal Strength Indicator）を検出する。

図３は、前記無線タグ１４の構成を説明する図である。この図３に示すように、前記無線タグ１４は、前記無線タグ通信装置１２に備えられた複数の送受信用アンテナ素子２０から成るアンテナとの間で、或いはその無線タグ通信装置１２とは異なる質問器との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部５２と、そのアンテナ部５２により受信された搬送波を整流する整流部５４と、その整流部５４により整流された搬送波のエネルギを蓄積するための電源部５６と、上記アンテナ部５２により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部６４に供給するクロック抽出部５８と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部６０と、上記アンテナ部５２に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部６２と、上記整流部５４、クロック抽出部５８、及び変復調部６２等を介して上記無線タグ１４の作動を制御するための制御部６４とを、備えて構成されている。この制御部６４は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部６０に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部５２により受信された搬送波を上記変復調部６２において上記メモリ部６０に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで反射波として上記アンテナ部５２から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。上記アンテナ部５２は、好適には、一対の線状エレメントから成る半波長ダイポールアンテナである。

図４は、前記送信制御手段４０や受信制御手段４２により形成される指向性パターンについて説明する図である。本実施例では、ダイポールアンテナ等の棒状アレイアンテナである３本の送受信用アンテナ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃが同一平面（図４のｙ軸に垂直を成す平面）内に互いに平行を成すように且つ等間隔で配設された態様における指向性制御を説明する。図４は、指向性方向（メインローブ方向）の角度θ＝２０°である３種類の指向性パターンを示しており、比較的幅員が狭い狭角（ナロー）である指向性パターンＡを太い実線で、幅員が中程度である指向性パターンＢを太い破線で、比較的幅員が広い広角（ブロード）である指向性パターンＣを太い一点鎖線でそれぞれ示している。このように、指向性方向の角度が共通であっても形、メインローブの広がり、サイドローブ、ヌル点等の異なる様々な指向性パターンが考えられ、前記送信制御手段４０及び／又は受信制御手段４２は、前記受信品質検出手段により検出された受信信号の品質に基づいてそれぞれ独立に斯かる指向性パターンを形成する制御を行う。

図５は、前記複数の送受信用アンテナ素子２０に対して通信対象である無線タグ１４が移動している場合における好適な指向性パターンについて説明する図である。例えば、図５に示すように、前記複数の送受信用アンテナ素子２０に対して通信対象である無線タグ１４がｘ軸方向に移動している場合には、上記指向性パターンＡのように狭角の指向性にて前記送信信号を送信するうちにその無線タグ１４がパターンの外に移動し、前記返信信号を返信させるために十分な電力を供給できなくなるおそれがある。ここで、前記送信指向性及び受信指向性を共に上記指向性パターンＢ又はＣのように広角に変更すると、それまで拾わずに済んでいた雑音（妨害波）や通信対象となる無線タグ１４ではない他の無線タグ１４からの比較的強い返信信号を拾うようになり、受信信号の品質が劣化することが考えられ、必ずしも適切ではない。従って、前記受信指向性は狭角に維持したまま、前記送信指向性がより広角となるように制御するのが好ましい。前記複数の送受信用アンテナ素子２０に対して通信対象である無線タグ１４が移動している場合には、前記受信信号のエラー率が比較的高くなると共に、受信信号強度が比較的低くなる傾向にある。前記送信制御手段４０は、好適には、前記受信エラー率検出手段４８により検出された受信信号のエラー率が所定値以上であり且つ受信信号強度検出手段５０により検出された信号強度が所定値未満である場合には、前記送信指向性がより広角になるように前記制御を行う。

図６は、通信対象である無線タグ１４の近傍に前記送信信号や返信信号を反射し得る反射物が存在する場合における好適な指向性パターンについて説明する図である。この反射物としては、図６に示すように通信対象である無線タグ１４に対して位置固定に存在する壁６８の他、その無線タグ１４に対して移動する人間や荷物を積んだカート等、様々なものが想定される。例えば、図６に示すように、通信対象である無線タグ１４の近傍に前記送信信号や返信信号を反射し得る反射物である壁６８が存在する場合には、上記指向性パターンＣのように広角の指向性にて前記送信信号を送信することで、その送信信号が壁６８により反射され、図に細い一点鎖線矢印に示すように雑音となって前記複数の送受信用アンテナ素子２０により受信されるおそれがある。ここで、前記送信指向性及び受信指向性を共に上記指向性パターンＡ又はＢのように狭角に変更すると、図に細い実線矢印で示すそれまで好適に受信できていた前記無線タグ１４からの返信信号を受信できなくなることが考えられ、必ずしも適切ではない。従って、前記受信指向性は広角に維持したまま、前記送信指向性がより狭角となるように制御するのが好ましい。通信対象である無線タグ１４の近傍に前記送信信号や返信信号を反射し得る反射物が存在する場合には、前記受信信号のエラー率及び受信信号強度が共に比較的高くなる傾向にある。前記送信制御手段４０は、好適には、前記受信エラー率検出手段４８により検出された受信信号のエラー率が所定値以上であり且つ受信信号強度検出手段５０により検出された信号強度が所定値以上である場合には、前記送信指向性がより狭角になるように前記制御を行う。

図７は、前記無線タグ通信装置１２の制御部３０による前記無線タグ１４との間の通信における送受信指向性制御について説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

前記無線タグ通信装置１２が前記無線タグ１４との間で通信を開始する場合には、先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記無線タグ１４との通信における指向性方向及び送受信共通の初期ウェイトが設定される。次に、Ｓ２において、前記受信信号位相制御部３６及び受信信号振幅制御部３８を介して各受信信号の位相及び振幅が制御され、受信ウェイトが設定される。次に、Ｓ３において、前記送信信号位相制御部３２及び送信信号振幅制御部３４を介して各送信信号の位相及び振幅が制御され、送信ウェイトが設定される。次に、Ｓ４において、前記無線タグ１４を検出するための通信動作が行われ、前記複数の送受信用アンテナ素子２０によりそれぞれ受信された受信信号が合成されて復調されると共に、斯かる受信信号のエラー率ＢＥＲ及び受信信号強度ＲＳＳＩが検出される。次に、Ｓ５において、前記無線タグ１４との間の通信が終了であるか否かが判断される。このＳ５の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、Ｓ５の判断が否定される場合には、Ｓ６において、Ｓ４にて検出された前記受信信号のエラー率ＢＥＲが所定値Ｔｈ_ＢＥＲ１より大きいか否かが判断される。このＳ６の判断が否定される場合には、Ｓ１０において、Ｓ４にて検出された前記受信信号のエラー率ＢＥＲが所定値Ｔｈ_ＢＥＲ２より小さいか否かが判断されるが、Ｓ６の判断が肯定される場合には、Ｓ７において、Ｓ４にて算出されたＲＳＳＩが所定値Ｔｈ_ＲＳＳＩより大きいか否かが判断される。このＳ７の判断が肯定される場合には、Ｓ８において、前記送信信号位相制御部３２及び送信信号振幅制御部３４を介して各送信信号の位相及び振幅が制御され、前記送信指向性がより狭角となるように送信ウェイトが制御された後、Ｓ３以下の処理が再び実行されるが、Ｓ８の判断が否定される場合には、Ｓ９において、前記送信信号位相制御部３２及び送信信号振幅制御部３４を介して各送信信号の位相及び振幅が制御され、前記送信指向性がより広角となるように送信ウェイトが制御された後、Ｓ３以下の処理が再び実行される。Ｓ１０の判断が否定される場合、すなわちＳ４にて検出された前記受信信号のエラー率ＢＥＲが所定値Ｔｈ_ＢＥＲ２以上であると判断される場合には、Ｓ４以下の処理が再び実行されるが、Ｓ１０の判断が肯定される場合、すなわちＳ４にて検出された前記受信信号のエラー率ＢＥＲが所定値Ｔｈ_ＢＥＲ２より小さいと判断される場合には、Ｓ１１において、前記受信信号位相制御手段３６及び受信信号振幅制御手段３８を介して各受信信号の位相及び振幅が制御され、前記送信ウェイト及び受信ウェイトが等しくなるように制御された後、Ｓ４以下の処理が再び実行される。以上の制御において、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ８、及びＳ９が前記送信制御手段４０の動作に、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、及びＳ１１が前記受信制御手段４２の動作に、Ｓ４が前記受信信号合成手段４４、受信信号復調手段４６、受信エラー率検出手段４８、及び受信信号強度検出手段５０の動作にそれぞれ対応する。

このように、本実施例によれば、前記複数の送受信用アンテナ素子２０から送信される送信信号それぞれの位相を制御することで送信指向性を制御する送信制御手段４０（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ８、及びＳ９）と、前記複数の送受信用アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれの位相を制御することで受信指向性を制御する受信制御手段４２（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、及びＳ１１）と、その受信制御手段４２により制御された受信信号の品質を検出する受信品質検出手段である受信エラー率検出手段４８及び受信信号強度検出手段５０とを、含み、前記送信制御手段４０及び／又は受信制御手段４２は、それら受信エラー率検出手段４８及び受信信号強度検出手段５０により検出された受信信号の品質に基づいてそれぞれ独立に前記制御を行うものであることから、相対的に移動する無線タグ１４との間で情報の通信を行う場合や、通信対象となる無線タグ１４ではない他の無線タグ１４からの比較的強い返信信号が存在する場合等であっても、送信指向性及び受信指向性をそれぞれ独立に制御することで好適な通信を実現できる。すなわち、通信対象である無線タグ１４との相対位置関係や通信環境によらず好適な通信を行い得る無線タグ通信装置１２を提供することができる。

また、前記送信制御手段４０は、前記複数の送受信用アンテナ素子２０から送信される送信信号それぞれの振幅を制御し得るものであり、前記受信制御手段４２は、前記複数の送受信用アンテナ素子２０により受信された受信信号それぞれの振幅を制御し得るものであるため、前記送信指向性及び受信指向性を更に好適に定めることができる。

また、前記複数の送受信用アンテナ素子２０は、それら全部が送受信に共用されるものであるため、前記無線タグ通信装置１２を可及的に小型化できる。

また、前記受信品質検出手段は、前記受信信号の品質としてその受信信号のエラー率を検出する受信エラー率検出手段４８（Ｓ４）であるため、通信環境における妨害波や壁面反射波の存在等を反映する受信信号のエラー率に基づいて送信指向性及び／又は受信指向性を制御することができる。

また、前記受信品質検出手段は、前記受信信号の品質としてその受信信号の信号強度を検出する受信信号強度検出手段５０（Ｓ４）であるため、通信対象である無線タグ１４との相対位置関係等を反映する受信信号の信号強度に基づいて送信指向性及び／又は受信指向性を制御することができる。

また、前記送信制御手段４０は、前記受信エラー率検出手段４８により検出された受信信号のエラー率が所定値以上であり且つ受信信号強度検出手段５０により検出された受信信号強度が所定値未満である場合には、前記送信指向性がより広角になるように前記制御を行うものであるため、通信対象である無線タグ１４が相対的に移動した場合等に送信指向性をより広角として送信範囲を広くすることで、好適な通信を成立させることができる。

また、前記送信制御手段４０は、前記受信エラー率検出手段４８により検出された受信信号のエラー率が所定値以上であり且つ受信信号強度検出手段５０により検出された受信信号強度が所定値以上である場合には、前記送信指向性がより狭角になるように前記制御を行うものであるため、前記送信信号に起因する壁面反射波が存在する場合等に送信指向性をより狭角として送信範囲を狭くすることで、好適な通信を成立させることができる。

また、前記受信制御手段４２は、前記受信エラー率検出手段４８により検出された受信信号のエラー率が所定値以下である場合には、前記送信制御手段４０により制御された送信指向性と等しくなるように前記受信指向性を制御するものであるため、前記送信制御手段４０により好適化された指向性を受信側においても利用することができ、更に好適な通信を成立させることができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、前記送信制御手段４０、受信制御手段４２、受信信号合成手段４４、受信信号復調手段４６、受信エラー率検出手段４８、及び受信信号強度検出手段５０は、何れも前記制御部３０の制御機能として備えられたものであったが、それぞれ個別の制御装置として備えられたものであっても構わない。また、それらの制御は、ディジタル信号処理によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。

また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４に向けて前記送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じて無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための複数の送受信用アンテナ素子２０を備えたものであったが、前記無線タグ１４に向けて前記送信信号を送信するための複数の送信用アンテナ素子と、その送信信号に応じて無線タグ１４から返信される返信信号を受信するための複数の受信用アンテナ素子とを、それぞれ個別に備えたものであってもよい。また、送信用アンテナ素子及び受信用アンテナ素子のうち一部が送受信に共用されるものであっても構わない。このように、前記複数の送信用アンテナ素子及び複数の受信用アンテナ素子のうち少なくとも１本が送受信に共用されることにより、前記無線タグ通信装置１２を小型化できる。

また、前述の実施例において、前記送信制御手段４０は、前記複数の送受信用アンテナ素子２０から送信される各送信信号の位相及び振幅を制御することで前記送信指向性を制御するものであったが、各送信信号の位相のみを制御するものであってもよい。同様に、前記受信制御手段４２は、各受信信号の位相のみを制御することにより前記受信指向性を制御するものであっても構わない。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明が好適に適用される通信システムの構成を説明する図である。本発明の一実施例である無線タグ通信装置の電気的構成を説明する図である。図１の無線タグに含まれる無線タグ回路を説明するブロック線図である。図２の無線タグ通信装置の制御部に含まれる送信制御手段や受信制御手段により形成される指向性パターンについて説明する図である。図２の無線タグ通信装置の複数の送受信アンテナに対して通信対象である無線タグが移動している場合における好適な指向性パターンについて説明する図である。図２の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグの近傍に送信信号や返信信号を反射し得る反射物が存在する場合における好適な指向性パターンについて説明する図である。図２の無線タグ通信装置の制御部による無線タグとの間の通信における送受信指向性制御について説明するフローチャートである。

符号の説明

１２：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
２０：送受信用アンテナ素子
４０：送信制御手段
４２：受信制御手段
４８：受信エラー率検出手段（受信品質検出手段）
５０：受信信号強度検出手段（受信品質検出手段）

Claims

無線タグに向けて所定の送信信号を複数の送信用アンテナ素子から送信すると共に、該送信信号に応じて無線タグから返信される返信信号を複数の受信用アンテナ素子により受信して該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、
前記複数の送信用アンテナ素子から送信される送信信号それぞれの位相を制御することで送信指向性を制御する送信制御手段と、
前記複数の受信用アンテナ素子により受信された受信信号それぞれの位相を制御することで受信指向性を制御する受信制御手段と、
該受信制御手段により制御された前記複数の受信用アンテナ素子それぞれに対応する受信信号を合成する受信信号合成部と、
該受信信号合成部により前記複数の受信用アンテナ素子それぞれに対応する受信信号が合成されることによって定まる受信信号に基づいて、該受信信号のエラー率及び信号強度を検出する受信品質検出手段と
を、含み、
前記送信制御手段及び／又は受信制御手段は、該受信品質検出手段により検出された受信信号のエラー率及び信号強度に基づいてそれぞれ独立に前記制御を行うものであって、
前記送信制御手段は、前記受信品質検出手段により検出された受信信号のエラー率が第一所定値以上であり且つ信号強度が第二所定値以上である場合には、前記送信指向性がより狭角になるように前記制御を行うことを特徴とする無線タグ通信装置。