JP2007060144A - 無線タグ通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現する無線タグ通信装置を提供する。
【解決手段】 無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更するＰＡＡウェイト制御部４６（Ｓ３乃至Ｓ８、及びＳ１０）を有することから、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、例えば単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に限定することができる。すなわち、簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現する無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【選択図】 図２４

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に関し、特に、その無線タグとの間の通信指向性の制御技術の改良に関する。

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。

上記無線タグ通信装置では、通信感度を高めるために通信指向性の制御が行われることが多く、斯かる通信指向性を好適に制御するために種々の技術が用いられる。例えば、特許文献１に記載されたレーダ装置の指向性制御技術がそれである。この技術によれば、複数のアンテナ素子を備えてフェイズドアレイ制御を行うアレイアンテナにおいて、それら複数のアンテナ素子のうち通信に用いるアンテナ素子を選択的に切り換えてアンテナ素子の相互間隔を変更することで指向性特性を制御することができ、最大距離及び最大感度を低下させることなく、検索すべき全領域に対して受信感度を適合させることができるとされている。

特開平６−１７４８２３号公報

しかし、前記従来の技術のように、複数のアンテナ素子を備えたアレイアンテナによる指向性制御において、そのメインローブの幅を狭めて比較的鋭い通信指向性を実現するためにはアンテナ素子の数を増やす必要があり、装置が大型化するという弊害があった。このため、簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現する無線タグ通信装置の開発が求められていた。

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、簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現す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、所定の無線タグに向けて質問波を送信すると共に、その無線タグから返信される応答波を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、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性を変更する指向性制御部を有することを特徴とするものである。

このようにすれば、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性を変更する指向性制御部を有することから、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、例えば単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に限定することができる。すなわち、簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現する無線タグ通信装置を提供することができる。

ここで、好適には、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性を、その送信指向性に対応する有効通信範囲が変更前後で一部が重なるように変更するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に限定することができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲が、変更前の送信指向性に対応する有効通信範囲及び変更後の送信指向性に対応する有効通信範囲の和よりも狭くなるように送信指向性を変更するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を実用的な態様で定めることができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲を制御し得るものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を通信形態に合わせて任意に定めることができる。

また、好適には、前記質問波は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うためのコマンドを含むコマンド部と、コマンドを含まない非コマンド部とを有するものである。このようにすれば、一般的な質問波を用いた前記無線タグとの間の情報の通信に関して、簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現することができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記コマンド部の送信開始から送信終了までの間に前記質問波の送信指向性を変更するものである。このようにすれば、前記コマンド部を始めから終わりまで受信した無線タグのみから応答波が返信されるため、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信可能エリアすなわち有効通信範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記コマンド部の送信後、前記非コマンド部の送信開始から送信終了までの間に前記質問波の送信指向性を変更するものである。このようにすれば、前記コマンド部を始めから終わりまで受信した上で非コマンド部を電力供給源として受信した無線タグのみから応答波が返信されるため、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記コマンド部と非コマンド部とが切り替わる時点において前記質問波の送信指向性を変更するものである。このようにすれば、前記コマンド部を始めから終わりまで受信した上で非コマンド部を電力供給源として受信した無線タグのみから応答波が返信されるため、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができることに加え、切り換えに伴うノイズなどの悪影響を受けにくい。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から所定時間経過後にその質問波の送信指向性を変更するものである。このようにすれば、前記所定時間を好適に定めることで、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性のメインローブ方向を変更するものである。このようにすれば、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を実用的な態様で任意に定めることができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性特性を変更するものである。このようにすれば、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を実用的な態様で任意に定めることができる。

また、好適には、前記無線タグ通信装置は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信電力を変更するものである。このようにすれば、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を実用的な態様で任意に定めることができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に所定の基準方向を軸として線対称にその質問波の送信指向性方向を切り換えるものである。このようにすれば、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を、所定の方向を基準として実用的な態様で定めることができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記質問波に応じて前記無線タグから返信される応答波の受信指向性のメインローブ方向を前記基準方向として前記質問波の送信指向性方向を切り換えるものである。このようにすれば、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を、前記無線タグからの応答波の受信指向性方向を基準として実用的な態様で定めることができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に所定の基準方向を軸として線対称にその質問波の送信指向性方向を切り換えるものであり、通信を行う毎にその基準方向を変更するものである。このようにすれば、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を、所定の方向を基準として実用的な態様で定めることができると共に、その基準となる方向を順次振ってゆくことで、対象となる無線タグの存在する方向を好適に特定できる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記質問波に応じて前記無線タグから返信される応答波の受信開始以降は前記送信指向性のメインローブが前記基準方向となるように前記質問波の送信指向性を制御するものである。このようにすれば、検索している方向に存在する無線タグに対して前記送信指向性のメインローブを向けるため、その無線タグに好適に電力を供給することができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、前記質問波に応じて前記無線タグから返信される応答波の受信開始以降は前記送信指向性のメインローブが単位となる通信において前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲と略一致するように質問波の送信指向性を制御するものである。このようにすれば、検索している方向に存在する無線タグに対して前記送信指向性のメインローブを向けるため、その無線タグに好適に電力を供給することができる。

また、好適には、前記指向性制御部は、単位となる通信における変更前後の送信指向性のメインローブの重なり合う範囲が通信を行う毎に狭くなるように制御するものである。このようにすれば、前記無線タグとの間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を順次狭めてゆくことで、その無線タグの存在する方向を好適に特定できる。

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、本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システム１０について説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の通信対象である単数乃至は複数（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。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。

図２は、前記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、前記無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列を生成するコマンドビット列生成部２０と、そのコマンドビット列生成部２０から出力されたディジタル信号をパルス幅変調等により符号化する符号化部２２と、その符号化部２２により符号化された信号をＡＭ方式で変調して送信メモリ部２６に供給（記憶）するＡＭ変調部２４と、その送信メモリ部２６に記憶された送信信号を随時読み出して所定の送信ウェイト（送信ＰＡＡウェイト）を掛算する送信ＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理部である送信ウェイト掛算部２８とを、備えている。

また、前記無線タグ１４へ向けて前記質問波Ｆ_ｃを送信すると共に、その質問波Ｆ_ｃに応じてその無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒを受信する送受信共用の複数（図２では３つ）のアンテナ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子３０と称する）と、所定の局発信号を出力する局部発振器３２と、その局部発振器３２から出力される局発信号に応じて上記送信ウェイト掛算部２８から出力される送信信号をアップコンバートして上記複数のアンテナ素子３０から前記質問波Ｆ_ｃとして送信すると共に、それら複数のアンテナ素子３０によりそれぞれ受信される受信信号を上記局部発振器３２から出力される局発信号に応じてダウンコンバートして受信メモリ部３６に供給（記憶）する複数（図２では３つ）の高周波送受信部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に高周波送受信部３４と称する）とを、備えている。

また、上記受信メモリ部３６に記憶された受信信号を随時読み出して所定の受信ウェイト（受信ＰＡＡウェイト）を掛算する受信ＰＡＡ処理部である受信ウェイト掛算部３８と、その受信ウェイト掛算部３８から出力される受信信号をＡＭ方式で復調してＡＭ復調波を検出するＡＭ復調部４０と、そのＡＭ復調部４０により復調されたＡＭ復調波をＦＳＫ方式等により復号する復号部４２と、その復号部４２により復号された復号信号を解釈して前記無線タグ１４の変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部４４と、前記送信ウェイト掛算部２８において掛算される送信ウェイト及び受信ウェイト掛算部３８において掛算される受信ウェイトを制御（算出）するＰＡＡウェイト制御部４６とを、備えている。このＰＡＡウェイト制御部４６は、後述するように、前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号を随時読み出して、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる送信信号の送信開始から送信終了までの間にその送信信号に対応する質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更する指向性制御部として機能する。

図３は、前記送信ウェイト掛算部２８の構成を詳しく説明する図である。この図３に示すように、前記送信ウェイト掛算部２８は、前記送信メモリ部２６から読み出される送信信号に前記ＰＡＡウェイト制御部４６から供給される送信ＰＡＡウェイトをそれぞれ掛け合わせて各高周波送受信部３４に供給する複数（図３では３つ）の掛算器４８ａ、４８ｂ、４８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器４８と称する）を備えている。ここで、上記掛算器４８ａが高周波送受信部３４ａに、掛算器４８ｂが高周波送受信部３４ｂに、掛算器４８ｃが高周波送受信部３４ｃに、それぞれ対応しており、各掛算器４８からの出力が対応する高周波送受信部３４に供給されるようになっている。

図４は、前記高周波送受信部３４の構成を詳しく説明する図である。この図４に示すように、前記高周波送受信部３４は、前記送信ウェイト掛算部２８から供給される送信信号をアナログ信号に変換する送信信号Ｄ／Ａ変換器５０と、その送信信号Ｄ／Ａ変換器５０によりアナログ変換された送信信号の周波数を前記局部発振器３２から出力される局発信号の周波数だけ高くするアップコンバータ５２と、そのアップコンバータ５２によりアップコンバートされた送信信号を後述するＰＡＡウエイト制御部４６から設定される増幅率で増幅する可変増幅器である送信信号増幅器５４と、その送信信号増幅器５４から出力される送信信号を対応するアンテナ素子３０に供給すると共に、そのアンテナ素子３０から供給される受信信号を受信信号増幅部５８に供給する方向性結合器５６と、その方向性結合器５６から供給される受信信号を増幅する受信信号増幅器５８と、その受信信号増幅器５８から出力される受信信号の周波数を前記局部発振器３２から出力される局発信号の周波数だけ低くするダウンコンバータ６０と、そのダウンコンバータ６０によりダウンコンバートされた受信信号をディジタル信号に変換して前記受信メモリ部３６に供給する受信信号Ａ／Ｄ変換器６２とを、備えている。

図５は、前記受信ウェイト掛算部３８の構成を詳しく説明する図である。この図５に示すように、前記受信ウェイト掛算部３８は、前記受信メモリ部３６から読み出される受信信号それぞれに前記ＰＡＡウェイト制御部４６から供給される所定の受信ＰＡＡウェイトを掛け合わせる複数（図５では３つ）の掛算器６４ａ、６４ｂ、６４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に掛算器６４と称する）と、それら掛算器６４から出力される信号を合成して前記ＡＭ復調部４０に供給する合成器６６とを、備えている。ここで、上記掛算器６４ａが高周波送受信部３４ａに、掛算器６４ｂが高周波送受信部３４ｂに、掛算器６４ｃが高周波送受信部３４ｃに、それぞれ対応している。

図６は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子７０の構成を説明する図である。この図６に示すように、上記無線タグ回路素子７０は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部７２と、そのアンテナ部７２により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部７４とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部７４は、上記アンテナ部７２により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆ_ｃを整流する整流部７６と、その整流部７６により整流された質問波Ｆ_ｃのエネルギを蓄積するための電源部７８と、上記アンテナ部７２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８６に供給するクロック抽出部８０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８２と、上記アンテナ部７２に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部８４と、上記整流部７６、クロック抽出部８０、及び変復調部８４等を介して上記無線タグ回路素子７０の作動を制御するための制御部８６とを、機能的に含んでいる。この制御部８６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８２に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部７２により受信された質問波Ｆ_ｃを上記変復調部８４において上記メモリ部８２に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆ_ｒとして上記アンテナ部７２から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。

続いて、前記無線タグ通信装置１２による前記無線タグ１４との間の情報の通信について詳述する。図７は、前記無線タグ回路素子７０との通信に用いられるコマンドを例示する図である。この図７に示すように、前記無線タグ回路素子７０との通信では、複数種類のコマンドのうち目的により所定のコマンドが用いられ、例えば通信対象となる前記無線タグ回路素子７０を特定する通信では、その無線タグ回路素子７０に記憶された情報を読み出すための「PING」及び「SCROLL ID」等のコマンドが用いられる。また、前記無線タグ回路素子７０に情報を書き込むための通信では、その無線タグ回路素子７０に記憶された情報を初期化するための「ERASE ID」、情報を書き込むための「PROGRAM ID」、書き込まれた情報を確認するための「VERIFY」、新たな情報の書き込みを禁止するための「LOCK」等のコマンドが用いられる。

図８は、前記無線タグ通信装置１２にて作成されるコマンドフレーム構造を詳しく説明する図である。このコマンドフレームは、Ｔ_０を１ビットの情報を送信するための時間として、２Ｔ_０の送信パワーオフである「GAP」、５Ｔ_０の送信パワーオンである「PREAMBL」、２０箇の０信号を送信してクロック同期を行う「CLKSYNC」、コマンドの内容である「COMMAND」、８Ｔ_０の送信パワーオンである「SET UP」、及び１箇の１信号を送信する「SYNC」から成る。前記無線タグ回路素子７０により解釈される部分である「COMMAND」は、コマンドの開始を示す「SOF」、図７に示す個々のコマンド「CMD」、書き込み対象となる無線タグ回路素子７０のメモリ位置を指定するポインタである「PTR」、情報の長さを示す「LEN」、送信する情報の内容である「VAL」、上記「PTR」、「LEN」、及び「VAL」のパリティ情報である「P」、及びコマンドの終了を示す「EOF」から成る。

前記コマンドフレームは、図９に示す０信号、１信号、及び所定時間の連続した送信パワーオン・オフを要素として構成される。情報の書き込み対象となる前記無線タグ回路素子７０の特定動作や、情報の書き込み動作では、このコマンドフレームに基づく変調情報である信号が前記無線タグ通信装置１２のコマンドビット列生成部２０により生成され、前記符号化部２２による符号化及びＡＭ変調部２４による変調が行われた後、前記アンテナ素子３０から前記無線タグ１４に向けて送信される。その信号が対象である無線タグ１４のアンテナ部７２により受信され、その無線タグ回路素子７０へ供給されると、前記制御部８６によりコマンドに対応する前記メモリ部８２への情報の書き込みや、情報の返信動作等が行われる。

前記無線タグ回路素子７０による情報の返信動作において、以下に詳細に説明するリプライ情報は、図１０に示す０信号及び１信号を要素とする例えばＦＭ符号化された一連の信号として構成され、その信号に基づいて搬送波が反射変調されて前記無線タグ通信装置１２へ返信される。例えば、情報の書き込み対象となる前記無線タグ回路素子７０の特定動作では、図１１に示すようなその無線タグ回路素子７０に固有のＩＤを示す信号により変調された反射波が返信される。

図１２は、前記無線タグ回路素子７０のメモリ構成を示す図である。この図１２に示すように、前記無線タグ回路素子７０のメモリ部８２には、前述したＣＲＣ符号の計算結果、その無線タグ回路素子７０に固有のＩＤ、及び「LOCK」コマンド等に用いられるパスワードが予め記憶されている。上記リプライ情報は、これらの情報に基づいて作成されるものであり、例えば、図１３に示すように、「SCROLL ID」コマンドを含む信号が受信された場合には、０ｘＦＥで表される８ビットの「PREAMBLE」信号と、前記メモリ部８２に記憶されたＣＲＣ符号の計算結果である「CRC」、及びその無線タグ回路素子７０のＩＤを示す「ID」から成るリプライ信号が作成される。

前述した図７の「PING」コマンドは、複数の前記無線タグ回路素子７０に対して各無線タグ回路素子７０のメモリ部８２に記憶された情報に対応して、図１２に示すメモリ上の位置を指定して応答させるためのコマンドであり、図１４に示すように、開始アドレスポインタ「PTR」、データ長「LEN」、及び値「VAL」の情報を含む。例えば、図１５に示すように、前記メモリ部８２に記憶された情報のうち「PTR」番目から後ろ「LEN」個のデータが「VAL」と等しい場合、「PTR+LEN+1」番目以降８ビットのデータがリプライ信号となる。前記メモリ部８２に記憶された情報のうち「PTR」番目から後ろ「LEN」個のデータが「VAL」と等しくない場合には、返信対象となっていないためリプライ信号は生成されない。

また、前記無線タグ回路素子７０の「PING」コマンドに対する返信タイミングは、リプライ信号の上位３ビットによって決まり、前記無線タグ通信装置１２から「PING」に続けて送られるＢＩＮパルスによって区分される「bin0」乃至「bin7」のうち何れかの区間でリプライ信号が返される。例えば、図１５（ａ）に示すように、「PING」コマンドとして「PTR=0」、「LEN=1」、「VAL=0」が送られてきた場合、前記メモリ部８２に記憶された情報のうち１ビット目が「VAL」と一致する「0」である無線タグ回路素子７０では、図１５（ｂ）に示すような信号が抽出されてリプライ信号に組み込まれ、そのリプライ信号の上位３ビットが「011」であれば、「PING」コマンドに対するリプライの中の区間「bin3」においてそのリプライ信号が返信される。

ここで、本実施例の無線タグ通信装置１２において前記無線タグ１４へ送信される質問波Ｆ_ｃの送信指向性を制御する指向性制御部として機能する前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる送信信号に対応する質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更する。この単位となる送信信号とは、前記無線タグ１４との間で所定の情報通信を行うための一纏まりの信号をいい、例えば、前述した図８に示すような、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うためのコマンドを含むコマンド部と、コマンドを含まない非コマンド部とを有する一連のコマンドフレームに基づく信号に相当する。

図１６及び図１７は、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間における前記ＰＡＡウェイト制御部４６による送信指向性の変更について説明する図であり、図１６は、変更前の送信指向性のメインローブを、図１７は、変更後の送信指向性のメインローブをそれぞれ示している。これらの図に示すように、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブ方向を変更するものであり、更に好適には、その単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間に所定の基準方向（図１６及び図１７では０°方向）を軸として線対称にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性方向を切り換えるものである。図１６及び図１７では、変更前後におけるこの基準方向からの偏差は±１５°とされているが、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、この偏差を制御することによりその変更前後で重なる有効通信範囲を任意に制御し得る。ここで、前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブは、その質問波Ｆ_ｃに応じて無線タグ１４が応答波Ｆ_ｒを返信できる範囲、すなわち有効通信範囲に対応するものであるため、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、換言すれば、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間に前記無線タグ１４との有効通信範囲を変更する有効通信範囲変更手段である。

図２９は、前記無線タグ１４に対して送信されるコマンドフレーム、その無線タグ１４より受信されるリプライフレームと送信される質問波Ｆ_ｃのウェイトの切替タイミングを示した図であり、コマンドフレームが送信され、前記無線タグ１４からの応答が終わるまでの間に少なくとも１回ウェイトを切り換える様子を示している。この図２９に示すように、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、コマンドフレームとリプライフレームの切り換えタイミングに合わせてウェイトを切り替えている。このようにすることで、切り換えに伴うノイズなどの悪影響を受けにくい。

図１８は、前記ＰＡＡウェイト制御部４６による前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間における送信指向性の変更前後でのメインローブの重なりを説明する図であり、その重なりを斜線範囲で示している。この図１８に示すように、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性を、変更前後で重なるメインローブの範囲が変更前のメインローブ及び変更後のメインローブの和よりも狭くなるように、且つそれらのメインローブが変更前後で一部が重なるように変更する。また、上述のように、送信指向性のメインローブは、前記質問波Ｆ_ｃの到達可能範囲すなわち有効通信範囲に対応するものであるため、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、換言すれば、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性を、変更前後で重なる有効通信範囲が変更前の送信指向性に対応する有効通信範囲及び変更後の送信指向性に対応する有効通信範囲の和よりも狭くなるように、且つそれら有効通信範囲が変更前後で一部が重なるように変更する。

図８乃至図１５を用いて前述したように、前記無線タグ１４は、前記無線タグ通信装置１２から送信される一連のコマンドビット列に対応する質問波Ｆ_ｃに応じて所定の応答波Ｆ_ｒを返信する。すなわち、前記単位となる質問波Ｆ_ｃを最初から最後まで受信しきってはじめてその応答波Ｆ_ｒを返信するのであり、途中までしか受信されなかった場合や、途中からしか受信されなかった場合には応答波Ｆ_ｒは返信されない。前記ＰＡＡウェイト制御部４６により前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間に質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブを図１６に示すものから図１７に示すものに変更した場合を考えると、図１８の斜線範囲で示す変更前後でメインローブが重なる範囲に設置された無線タグ１４には前記単位となる質問波Ｆ_ｃが最初から最後まで届けられるが、それ以外の範囲に設置された無線タグ１４には前記単位となる質問波Ｆ_ｃが完全には届けられないため、前記斜線範囲で示す変更前後でメインローブが重なる範囲に設置された無線タグ１４のみから前記単位となる質問波Ｆ_ｃに応じた応答波Ｆ_ｒが返信される。このように、本実施例の無線タグ通信装置１２では、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信可能エリアすなわち有効通信範囲を、前記単位となる通信における変更前後の送信指向性のメインローブの重なり合う範囲に限定することができる。この変更前後の送信指向性のメインローブの重なり合う範囲は、変更前の送信指向性のメインローブ及び変更後の送信指向性のメインローブの和よりも狭いものであるため、斯かる制御により比較的鋭い通信指向性を実現することができる。

前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記コマンド部すなわち前述した図８に示す「COMMAND」に対応するビット列の送信開始から送信終了までの間に前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更するものである。このコマンド部を始めから終わりまで受信した無線タグ１４のみから応答波Ｆ_ｒが返信されるため、このようにすることで、前記無線タグ１４との間の情報通信における有効通信範囲を、前記単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記コマンド部の送信後、前記非コマンド部すなわち「SET UP」や「SYNC」乃至はそれに続く所定長の搬送波の送信開始から送信終了までの間に前記質問波の送信指向性を変更するものである。この所定長の搬送波は、前記無線タグ１４が応答波Ｆ_ｒを返信するために必要十分な電力を供給し得る長さの搬送波であり、このようにすることで、前記コマンド部を始めから終わりまで受信した上で非コマンド部を電力供給源として受信した無線タグ１４のみから応答波が返信されるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における有効通信範囲を、前記単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｒの送信開始から所定時間経過後にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更するものである。この所定時間は、例えば前記コマンド部の送信開始から送信終了までの間、或いは前記コマンド部の送信後、前記非コマンド部の送信開始から送信終了までの間に前記送信指向性の変更が行われるように定められる。このようにすることで、前記無線タグ１４との間の情報通信における有効通信範囲を、前記単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記質問波Ｆ_ｃに応じて前記無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒの受信開始以降は、例えば図１８に対応して図１９に示すように、前記送信指向性のメインローブが前記基準方向となるように前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を制御する。換言すれば、前記質問波Ｆ_ｃに応じて前記無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒの受信開始以降は、前記送信指向性のメインローブが、前記単位となる通信において前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲と略一致するように質問波Ｆ_ｃの送信指向性を制御する。前記無線タグ１４の検索に際して前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を絞るのは、例えばその検索対象である無線タグ１４の詳細な位置を特定するためであり、コマンド部送信完了後は送信指向性のメインローブをその方向に向けることで、その方向に存在する無線タグ１４が応答波Ｆ_ｒを返信する期間に好適に電力を供給することができるのである。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記単位となる通信における変更前後の送信指向性のメインローブの重なり合う範囲が通信を行う毎に狭くなるように制御する。前述したように、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記送信指向性の変更前後で送信指向性のメインローブの重なり合う範囲（重なり合う有効通信範囲）を制御し得るものであり、例えば、その変更前後における前記基準方向からの偏差を制御することでそのメインローブの重なり合う範囲を任意に変更できる。前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、例えば、前記単位となる通信を行う毎にこの基準方向からの偏差を大きくしていくことで、変更前後の送信指向性のメインローブの重なり合う範囲を順次狭めていく。これにより、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲もまた順次狭まっていくため、その無線タグ１４の存在する方向乃至は位置を詳しく検出することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、好適には、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性特性を変更する。更に好適には、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブ方向を変更すると共に、その送信指向性特性を変更する。図２０は、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブ方向を変更するのと同時にその送信指向性特性を変更した際の変更前後でのメインローブの重なりを説明する図であり、その重なりを斜線範囲で示している。この図２０に示すように、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性特性を変更した例では、その変更前後でメインローブの重なり合う範囲が図１８に示した変更前後でのメインローブの重なり合う範囲よりも狭くなっていることがわかる。このように、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性特性を変更することで、その変更前後におけるメインローブの重なり合う範囲すなわち実効ある通信範囲を任意に変更することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記送信信号増幅部５４の増幅率を制御して、好適には、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にメインローブ方向の制御とタイミングを合わせてその質問波Ｆ_ｃの送信電力を変更する。更に好適には、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブ方向を変更すると共に、その送信電力を変更する。図２１は、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブ方向を変更するのと同時にその送信電力を変更した際の変更前後でのメインローブの重なりを説明する図であり、その重なりを斜線範囲で示している。この図２１に示すように、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指電力を変更した例では、その変更前後でメインローブの重なり合う範囲が図１８に示した変更前後でのメインローブの重なり合う範囲よりも狭く（小さく）なっていることがわかる。このように、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指電力を変更することで、その変更前後におけるメインローブの重なり合う範囲すなわち実効ある通信範囲を任意に変更することができる。

また、前記無線タグ通信装置１２は、好適には、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間における前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性の変更に際してその質問波Ｆ_ｃの搬送波の周波数も徐々に変化させる。本実施例のように、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間において前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更する場合、図２２に示すように、その送信指向性（ウェイト）の変化点付近において波形が不連続となり、高調波が発生して妨害を与える等の弊害が生じるおそれがある。そこで、この送信指向性の変化点付近において前記質問波Ｆ_ｃの搬送波の周波数を一時的に徐々に変化させることで、図２３に示すように、その変化点付近においても波形が滑らかに連続し、上記弊害の発生を好適に防止することができる。

図２４は、前記無線タグ通信装置１２によるタグ検索制御を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。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記コマンドビット列生成部２０により検索対象である無線タグ１４への送信信号としてのコマンドビット列が生成され、前記符号化部２２により符号化される。次に、Ｓ２において、Ｓ１にて符号化された送信信号が前記ＡＭ変調部２４により変調され、前記送信メモリ部２６に記憶される。次に、Ｓ３において、送信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝−１５°に対応するパターン１に設定される。次に、Ｓ４において、受信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝０°に対応する所定値に設定される。次に、Ｓ５において、Ｓ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号がその送信メモリ部２６から順次読み出され、Ｓ３にて設定された送信ＰＡＡウェイトが前記送信ウェイト掛算部２８において乗算された後、前記複数の高周波送受信部３４を介してそれぞれ対応するアンテナ素子３０から質問波Ｆ_ｃとして送信される。次に、Ｓ６において、送信中の送信信号に関してコマンド部の所定部分まで送信された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、Ｓ５以下の処理が再び実行されるが、Ｓ６の判断が肯定される場合には、Ｓ７において、送信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝１５°に対応するパターン２に設定される。次に、Ｓ８において、Ｓ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号のうち未だ送信されていない残りの送信信号がその送信メモリ部２６から順次読み出され、Ｓ７にて設定された送信ＰＡＡウェイトが前記送信ウェイト掛算部２８において乗算された後、前記複数の高周波送受信部３４を介してそれぞれ対応するアンテナ素子３０から質問波Ｆ_ｃとして送信される。次に、Ｓ９において、前記複数のアンテナ素子３０により受信された受信信号がそれぞれ対応する前記高周波送受信部３４を介して前記受信メモリ部３６に記憶される。次に、Ｓ１０において、Ｓ９にて前記受信メモリ部３６に記憶された受信信号がその受信メモリ部３６から読み出され、Ｓ４にて設定された受信ＰＡＡウェイトが前記受信ウェイト掛算部３８において乗算されると共に合成される。次に、Ｓ１１において、Ｓ１０にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部４０により復調される。次に、Ｓ１２において、Ｓ１１にて検波された復調波が前記復号部４２により復号される。次に、Ｓ１３において、Ｓ１２にて復号された復号信号が前記返答ビット列解釈部４４により解釈され、復号データは正常であるか否かが判断される。このＳ１３の判断が肯定される場合には、Ｓ１４において、所定の無線タグ１４が発見（検索）されたことが確認された後、本ルーチンが終了させられるが、Ｓ１３の判断が否定される場合には、Ｓ１５において、前記無線タグ１４が発見されなかったことが確認された後、本ルーチンが終了させられる。以上の制御において、Ｓ３乃至Ｓ８、及びＳ１０が前記ＰＡＡウェイト制御部４６の動作に対応する。

図２５は、前記無線タグ通信装置１２によるタグ検索制御の他の一例を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。なお、この図２５で示す制御に関して、前述した図２４で示す制御と共通するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２５の制御では、前述したＳ４の処理に続くＳ１６において、前述したＳ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号に対応する質問波Ｆ_ｃの送信開始から所定時間が経過したか否かが判断される。このＳ１６の判断が否定される場合には、Ｓ１８以下の処理が実行されるが、Ｓ１６の判断が肯定される場合には、Ｓ１７において、その時点における送信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝−１５°に対応するパターン１である場合にはメインローブ方向θ＝１５°に対応するパターン２に、パターン２である場合にはパターン１に変更される。次に、Ｓ１８において、前述したＳ３又はＳ１７にて設定された送信ＰＡＡウェイトが前記送信ウェイト掛算部２８において乗算された後、前記複数の高周波送受信部３４を介してそれぞれ対応するアンテナ素子３０から質問波Ｆ_ｃとして送信される。次に、Ｓ１９において、前述したＳ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号に対応する質問波Ｆ_ｃの送信が終了したか否かが判断される。このＳ１９の判断が否定される場合には、Ｓ１６以下の処理が再び実行されるが、Ｓ１９の判断が肯定される場合には、前述したＳ９以下の処理が実行される。以上の制御において、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ１６乃至Ｓ１９、及びＳ１０が前記ＰＡＡウェイト制御部４６の動作に対応する。

図２６は、前記無線タグ通信装置１２によるタグ検索制御の更に別の一例を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。なお、この図２５で示す制御に関して、前述した図２４で示す制御と共通するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２６の制御では、前述したＳ４の処理に続くＳ２０において、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間における送信指向性の変更偏差角度を定める値αが初期値である零とされる。次に、ＳＳにおいて、図２７に示すタグとの通信制御が実行される。次に、Ｓ２１において、前記無線タグ１４から応答があったか否かが判断される。このＳ２１の判断が否定される場合には、Ｓ２２において、前記無線タグ１４は発見（検索）されなかったことが確認された後、本ルーチンが終了させられるが、Ｓ２１の判断が肯定される場合には、Ｓ２３において、応答した無線タグ１４は単数であるか否かが判断される。このＳ２３の判断が肯定される場合には、Ｓ２４において、通信の行われた無線タグ１４が特定された後、本ルーチンが終了させられるが、Ｓ２３の判断が否定される場合には、Ｓ２５において、上記送信指向性の変更偏差角度を定める値αに５が加算された後、ＳＳにおいて、図２７に示すタグとの通信制御が実行される。次に、Ｓ２６において、前記無線タグ１４から応答があったか否かが判断される。このＳ２６の判断が肯定される場合には、Ｓ２３以下の処理が再び実行されるが、Ｓ２６の判断が否定される場合には、Ｓ２７において、通信の行われた無線タグ１４を特定できないことが確認された後、本ルーチンが終了させられる。なお、以上の制御において、変更偏差角度を定める値αが大きいほど、メインローブ方向変更前後のメインローブ相互の角度差が大きくなり、有効通信範囲であるメインローブの重なる範囲が狭くなる。これにより、通信指向性を鋭くできる。

図２７は、図２６のタグ検索制御の一部であるタグとの通信制御について説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＳ１において、送信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝−１５−α°に対応するパターン１に設定される。次に、ＳＳ２において、前述したＳ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号がその送信メモリ部２６から順次読み出され、ＳＳ１にて設定された送信ＰＡＡウェイトが前記送信ウェイト掛算部２８において乗算された後、前記複数の高周波送受信部３４を介してそれぞれ対応するアンテナ素子３０から質問波Ｆ_ｃとして送信される。次に、ＳＳ３において、送信中の送信信号に関してコマンド部の所定部分まで送信されたか否かが判断される。このＳＳ３の判断が否定される場合には、ＳＳ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＳ３の判断が肯定される場合には、ＳＳ４において、送信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝１５＋α°に対応するパターン２に設定される。次に、ＳＳ５において、前述したＳ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号のうち未だ送信されていない残りの送信信号がその送信メモリ部２６から順次読み出され、ＳＳ４にて設定された送信ＰＡＡウェイトが前記送信ウェイト掛算部２８において乗算された後、前記複数の高周波送受信部３４を介してそれぞれ対応するアンテナ素子３０から質問波Ｆ_ｃとして送信される。次に、ＳＳ６において、前記複数のアンテナ素子３０により受信された受信信号がそれぞれ対応する前記高周波送受信部３４を介して前記受信メモリ部３６に記憶される。次に、ＳＳ７において、ＳＳ６にて前記受信メモリ部３６に記憶された受信信号がその受信メモリ部３６から読み出され、前述したＳ４にて設定された受信ＰＡＡウェイトが前記受信ウェイト掛算部３８において乗算されると共に合成される。次に、ＳＳ８において、ＳＳ７にて合成された合成信号が前記ＡＭ復調部４０により復調される。次に、ＳＳ９において、ＳＳ８にて検波された復調波に基づいて前記無線タグ１４からの応答が確認された後、上述した図２６のタグ検索制御に復帰させられる。以上の制御において、Ｓ４、Ｓ２５、ＳＳ１乃至ＳＳ５、及びＳＳ７が前記ＰＡＡウェイト制御部４６の動作に対応する。

図２８は、前記無線タグ通信装置１２によるタグ検索制御の更に別の一例を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。なお、この図２８で示す制御に関して、前述した図２４で示す制御と共通するステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２８の制御では、先ず、Ｓ２８において、前記単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその送信指向性を変更する上での基準となる基準方向に対応する角度θ_０が初期値である−３０°とされた後、前述したＳ１以下の処理が実行される。また、前述したＳ２の処理に続くＳ２９において、送信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝θ_０−１５°に対応するパターン１に設定される。次に、Ｓ３０において、受信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝θ_０°に対応する所定値に設定される。次に、Ｓ３１において、前述したＳ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号がその送信メモリ部２６から順次読み出され、Ｓ２９にて設定された送信ＰＡＡウェイトが前記送信ウェイト掛算部２８において乗算された後、前記複数の高周波送受信部３４を介してそれぞれ対応するアンテナ素子３０から質問波Ｆ_ｃとして送信される。次に、Ｓ３２において、送信中の送信信号に関してコマンド部の所定部分まで送信されたか否かが判断される。このＳ３２の判断が否定される場合には、Ｓ３１以下の処理が再び実行されるが、Ｓ３２の判断が肯定される場合には、Ｓ３３において、送信ＰＡＡウェイトがメインローブ方向θ＝θ_０＋１５°に対応するパターン２に設定される。次に、Ｓ３４において、前述したＳ２にて前記送信メモリ部２６に記憶された送信信号のうち未だ送信されていない残りの送信信号がその送信メモリ部２６から順次読み出され、Ｓ３３にて設定された送信ＰＡＡウェイトが前記送信ウェイト掛算部２８において乗算された後、前記複数の高周波送受信部３４を介してそれぞれ対応するアンテナ素子３０から質問波Ｆ_ｃとして送信される。また、前述したＳ１５の処理に続くＳ３５において、前記基準方向に対応する角度θ_０に１０が加算される。次に、Ｓ３６において、前記基準方向に対応する角度θ_０が所定値θ_limより大きいか否かが判断される。このＳ３６の判断が否定される場合には、前述したＳ１以下の処理が再び実行されるが、Ｓ３６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。以上の制御において、Ｓ１０、及びＳ２８乃至Ｓ３６が前記ＰＡＡウェイト制御部４６の動作に対応する。

以上、図２８のように基準方向を順次変化させ、更に目的の無線タグ１４を検出したらさらに図２６、図２７のように指向性を鋭くすることにより、目的の無線タグ１４の方向を精度良く特定することができる。このとき、図２６のように応答タグが単数とならなくとも、αが所定の大きさ（所定の指向性の鋭さ）になったら処理を終了してもよい。また、目的の無線タグ１４が検出されるよう、αを大きくする毎に基準方向を所定の範囲内で微調整して常に目的の無線タグ１４を補足するようにしてもよい。

このように、本実施例によれば、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更する指向性制御部であるＰＡＡウェイト制御部４６（Ｓ３乃至Ｓ８、及びＳ１０）を有することから、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、例えば単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に限定することができる。すなわち、簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現す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ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性を、その送信指向性に対応する有効通信範囲が変更前後で一部が重なるように変更するものであるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に限定することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲が、変更前の送信指向性に対応する有効通信範囲及び変更後の送信指向性に対応する有効通信範囲の和よりも狭くなるように送信指向性を変更するものであるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を実用的な態様で定めることができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲を制御し得るものであるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を通信形態に合わせて任意に定めることができる。

また、前記質問波Ｆ_ｃは、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うためのコマンドを含むコマンド部と、コマンドを含まない非コマンド部とを有するものであるため、一般的な質問波Ｆ_ｃを用いた前記無線タグ１４との間の情報の通信に関して、簡単な構成にて比較的鋭い通信指向性を実現することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記コマンド部の送信開始から送信終了までの間に前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更するものであるため、前記コマンド部を始めから終わりまで受信した無線タグ１４のみから応答波Ｆ_ｒが返信されるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信可能エリアすなわち有効通信範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記コマンド部の送信後、前記非コマンド部の送信開始から送信終了までの間に前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更するものであるため、前記コマンド部を始めから終わりまで受信した上で非コマンド部を電力供給源として受信した無線タグ１４のみから応答波Ｆ_ｒが返信されるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記コマンド部と非コマンド部とが切り替わる時点において前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を変更するものであるため、前記コマンド部を始めから終わりまで受信した上で非コマンド部を電力供給源として受信した無線タグ１４のみから応答波Ｆ_ｒが返信されるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができることに加え、切り換えに伴うノイズなどの悪影響を受けにくい。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ１６乃至Ｓ１９、及びＳ１０）は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｒの送信開始から所定時間経過後にその質問波Ｆ_ｒの送信指向性を変更するものであるため、前記所定時間を好適に定めることで、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲に実用的な態様で限定することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性のメインローブ方向を変更するものであるため、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を実用的な態様で任意に定めることができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性特性を変更するものであるため、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を実用的な態様で任意に定めることができる。

また、前記無線タグ通信装置１２は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間にその質問波Ｆ_ｃの送信電力を変更するものであるため、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を実用的な態様で任意に定めることができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間に所定の基準方向を軸として線対称にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性方向を切り換えるものであるため、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を、所定の方向を基準として実用的な態様で定めることができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記質問波Ｆ_ｃに応じて前記無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒの受信指向性のメインローブ方向を前記基準方向として前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性方向を切り換えるものであるため、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を、前記無線タグ１４からの応答波Ｆ_ｒの受信指向性方向を基準として実用的な態様で定めることができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６（Ｓ１０、Ｓ２８乃至Ｓ３６）は、前記無線タグ１４との間で情報の通信を行うための単位となる質問波Ｆ_ｃの送信開始から送信終了までの間に所定の基準方向を軸として線対称にその質問波Ｆ_ｃの送信指向性方向を切り換えるものであり、通信を行う毎にその基準方向を変更するものであるため、単位となる通信における変更前後の送信指向性の重なり合う範囲を、所定の方向を基準として実用的な態様で定めることができると共に、その基準となる方向を順次振ってゆくことで、対象となる無線タグ１４の存在する方向を好適に特定できる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記質問波Ｆ_ｃに応じて前記無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒの受信開始以降は前記送信指向性のメインローブが前記基準方向となるように前記質問波Ｆ_ｃの送信指向性を制御するものであるため、検索している方向に存在する無線タグ１４に対して前記送信指向性のメインローブを向けるため、その無線タグ１４に好適に電力を供給することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６は、前記質問波Ｆ_ｃに応じて前記無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒの受信開始以降は前記送信指向性のメインローブが単位となる通信において前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲と略一致するように質問波Ｆ_ｃの送信指向性を制御するものであるため、検索している方向に存在する無線タグ１４に対して前記送信指向性のメインローブを向けるため、その無線タグ１４に好適に電力を供給することができる。

また、前記ＰＡＡウェイト制御部４６（Ｓ４、Ｓ２５、ＳＳ１乃至ＳＳ５、及びＳＳ７）は、単位となる通信における変更前後の送信指向性のメインローブの重なり合う範囲が通信を行う毎に狭くなるように制御するものであるため、前記無線タグ１４との間の情報通信における実効ある通信指向性の範囲を順次狭めてゆくことで、その無線タグ１４の存在する方向を好適に特定できる。

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、前記送信ウェイト掛算部２８、受信ウェイト掛算部３８、及びＰＡＡウェイト制御部４６等は、それぞれ個別の制御装置として備えられたものであったが、これらの制御機能は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んでディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）等に機能的に備えられたものであってもよい。また、これらの制御機能による制御動作は、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、前述の実施例では、前記送信ウェイト掛算部２８に所定の送信ＰＡＡウェイトを供給すると共に、前記受信ウェイト掛算部３８に所定の受信ＰＡＡウェイトを供給する送受信共用のＰＡＡウェイト制御部４６が設けられていたが、送信ＰＡＡウェイトを設定する送信ＰＡＡウェイト制御部と、受信ＰＡＡウェイトを設定する受信ＰＡＡウェイト制御部とが別々に設けられたものであってもよい。

また、前述の実施例では、ＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理により前記無線タグ１４との間の通信指向性を制御する態様について説明したが、例えば、ＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）処理等により前記無線タグ１４との通信指向性を制御し得る無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用されるものである。

また、前述の実施例では、前記無線タグ１４に向けて送信信号を送信すると共に、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に用いられる送受信共用のアンテナ素子３０を備えた無線タグ通信装置１２等について説明したが、前記送信信号を送信するための送信アンテナ及び受信信号を受信するための受信アンテナが別々に設けられた無線タグ通信装置にも本発明は好適に適用される。

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。

本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる無線タグ通信システムについて説明する図である。 本発明の一実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。 図２の無線タグ通信装置に備えられた送信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。 図２の無線タグ通信装置に備えられた高周波送受信部の構成を詳しく説明する図である。 図２の無線タグ通信装置に備えられた受信ウェイト掛算部の構成を詳しく説明する図である。 図２の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグに備えられた無線タグ回路素子の構成を説明する図である。 図６の無線タグ回路素子との通信に用いられるコマンドを例示する図である。 図２の無線タグ通信装置にて作成されるコマンドフレーム構造を詳しく説明する図である。 図８のコマンドフレームの構成要素である０信号及び１信号について説明する図である。 図６の無線タグ回路素子からのリプライ信号の作成に用いられる０信号及び１信号について説明する図である。 図６の無線タグ回路素子に固有のＩＤを示す信号を例示する図である。 図６の無線タグ回路素子のメモリ構成を示す図である。 図６の無線タグ回路素子において「SCROLL ID」コマンドを含む信号が受信された場合に返信される「SCROLL ID Reply」について説明する図である。 図６のメモリ部に記憶された情報の一部である「LEN」に続く情報が抽出される様子を説明する図である。 図１３の「SCROLL ID Reply」について詳しく説明する図である。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部による、単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間における送信指向性の変更について説明する図であり、変更前の送信指向性のメインローブを示している。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部による、単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間における送信指向性の変更について説明する図であり、変更後の送信指向性のメインローブを示している。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部による、単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間における送信指向性の変更前後でのメインローブの重なりを説明する図であり、その重なりを斜線範囲で示している。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部により、図１８に示すような送信指向性の変更に対応して定められる、図６の無線タグからの応答波の受信指向性のメインローブの一例を示す図である。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部による、単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性のメインローブ方向を変更するのと同時にその送信指向性特性を変更した際の変更前後でのメインローブの重なりを説明する図であり、その重なりを斜線範囲で示している。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部による、単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性のメインローブ方向を変更するのと同時にその送信電力を変更した際の変更前後でのメインローブの重なりを説明する図であり、その重なりを斜線範囲で示している。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部により単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性を変更した際に、その変化点付近において波形が不連続となっている例を示す図である。 図２の無線タグ通信装置のＰＡＡウェイト制御部により単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間にその質問波の送信指向性を変更した際に、その変化点付近において搬送波の周波数を高めることにより波形が連続となる様子を説明する図である。 図２の無線タグ通信装置によるタグ検索制御を説明するフローチャートである。 図２の無線タグ通信装置によるタグ検索制御の他の一例を説明するフローチャートである。 図２の無線タグ通信装置によるタグ検索制御の更に別の一例を説明するフローチャートである。 図２６のタグ検索制御の一部であるタグとの通信制御について説明するフローチャートである。 図２の無線タグ通信装置によるタグ検索制御の更に別の一例を説明するフローチャートである。 図６の無線タグ回路素子に対して送信されるコマンドフレーム、その無線タグにより受信されるリプライフレームと送信される質問波のウェイトの切替タイミングを示した図である。

符号の説明

１２：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
４６：ＰＡＡウェイト制御部（指向性制御部）

Claims (18)

1. 所定の無線タグに向けて質問波を送信すると共に、該無線タグから返信される応答波を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、
   前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に該質問波の送信指向性を変更する指向性制御部を有することを特徴とする無線タグ通信装置。
2. 前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に該質問波の送信指向性を、該送信指向性に対応する有効通信範囲が変更前後で一部が重なるように変更するものである請求項１の無線タグ通信装置。
3. 前記指向性制御部は、前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲が、変更前の送信指向性に対応する有効通信範囲及び変更後の送信指向性に対応する有効通信範囲の和よりも狭くなるように送信指向性を変更するものである請求項２の無線タグ通信装置。
4. 前記指向性制御部は、前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲を制御し得るものである請求項２又は３の無線タグ通信装置。
5. 前記質問波は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うためのコマンドを含むコマンド部と、コマンドを含まない非コマンド部とを有するものである請求項１から４の何れかの無線タグ通信装置。
6. 前記指向性制御部は、前記コマンド部の送信開始から送信終了までの間に前記質問波の送信指向性を変更するものである請求項５の無線タグ通信装置。
7. 前記指向性制御部は、前記コマンド部の送信後、前記非コマンド部の送信開始から送信終了までの間に前記質問波の送信指向性を変更するものである請求項５の無線タグ通信装置。
8. 前記指向性制御部は、前記コマンド部と非コマンド部とが切り替わる時点において前記質問波の送信指向性を変更するものである請求項５の無線タグ通信装置。
9. 前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から所定時間経過後に該質問波の送信指向性を変更するものである請求項１から８の何れかの無線タグ通信装置。
10. 前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に該質問波の送信指向性のメインローブ方向を変更するものである請求項１から９の何れかの無線タグ通信装置。
11. 前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に該質問波の送信指向性特性を変更するものである請求項１から１０の何れかの無線タグ通信装置。
12. 前記無線タグ通信装置は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に該質問波の送信電力を変更するものである請求項１から１１の何れかの無線タグ通信装置。
13. 前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に所定の基準方向を軸として線対称に該質問波の送信指向性方向を切り換えるものである請求項１から１２の何れかの無線タグ通信装置。
14. 前記指向性制御部は、前記質問波に応じて前記無線タグから返信される応答波の受信指向性のメインローブ方向を前記基準方向として前記質問波の送信指向性方向を切り換えるものである請求項１３の無線タグ通信装置。
15. 前記指向性制御部は、前記無線タグとの間で情報の通信を行うための単位となる質問波の送信開始から送信終了までの間に所定の基準方向を軸として線対称に該質問波の送信指向性方向を切り換えるものであり、通信を行う毎に該基準方向を変更するものである請求項１から１２の何れかの無線タグ通信装置。
16. 前記指向性制御部は、前記質問波に応じて前記無線タグから返信される応答波の受信開始以降は前記送信指向性のメインローブが前記基準方向となるように前記質問波の送信指向性を制御するものである請求項１３から１５の何れかの無線タグ通信装置。
17. 前記指向性制御部は、前記質問波に応じて前記無線タグから返信される応答波の受信開始以降は前記送信指向性のメインローブが単位となる通信において前記送信指向性の変更前後で重なる有効通信範囲と略一致するように質問波の送信指向性を制御するものである請求項２から１６の何れかの無線タグ通信装置。
18. 前記指向性制御部は、単位となる通信における変更前後の送信指向性のメインローブの重なり合う範囲が通信を行う毎に狭くなるように制御するものである請求項１から１７の何れかの無線タグ通信装置。

Images