JP2007292744A - Rfid tag distance measurement system and reader - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an RFID tag distance measurement system capable of measuring the distance to an RFID tag precisely under a multipath environment. <P>SOLUTION: The RFID tag distance measurement system includes a reader that outputs a prescribed carrier signal to a tag and receives the reflection signal of the carrier signal from the tag. The reader includes a signal output means for outputting signals having a plurality of mutually different frequencies as carrier signals; a transmission section for transmitting the signal outputted from the signal output means to the tag; a reception section for receiving a reflection signal to the plurality of mutually different frequencies from the tag; and an estimation means for estimating the distance between the tag and the reader, based on the amount of change in the phase between the reflection signal received by the reception section, and the carrier signal, and the frequency of the carrier signal. The transmission and reception sections include two pairs of transmission/reception antennas for obtaining a plurality of reception signals having different variations in the strength of the reflection signal when the reception section receives the reflection signal. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、リーダとRFID(Radio Frequency IDentification)タグとの距離を測定可能なRFIDタグ距離測定システムおよびリーダに関し、特に、リーダとRFIDタグとの距離を確実に測定可能なRFIDタグ距離測定システムおよびリーダに関する。   The present invention relates to an RFID tag distance measurement system and a reader that can measure the distance between a reader and an RFID (Radio Frequency IDentification) tag, and in particular, an RFID tag distance measurement system that can reliably measure the distance between the reader and the RFID tag. Regarding the reader.

従来の、RFIDタグからの距離を測定可能なリーダが、たとえば、EP1239634号公報(特許文献1)に開示されている。特許文献1によれば、リーダからの搬送信号に対するRFIDタグからの反射波の位相が、両者間の距離によって変化することを利用し、反射波を搬送信号と同位相および直交する位相を有するI信号とQ信号に分離して、RFIDタグからの反射波の大きさと位相を求め、その位相からRFIDタグからの距離を求めるという点を開示している。
EP1239634号公報(第7欄および図3等)
A conventional reader capable of measuring a distance from an RFID tag is disclosed in, for example, EP1233964 (Patent Document 1). According to Patent Document 1, using the fact that the phase of the reflected wave from the RFID tag with respect to the carrier signal from the reader changes depending on the distance between the two, the reflected wave has the same phase and a phase orthogonal to the carrier signal. It is disclosed that the signal is separated into a Q signal and the magnitude and phase of the reflected wave from the RFID tag is obtained, and the distance from the RFID tag is obtained from the phase.
EP1239634 (column 7 and FIG. 3 etc.)

従来のRFIDタグからの距離を測定可能なリーダは、上記のように構成されていた。リーダがRFIDタグからの直接反射波のみを受ける場合は、特許文献1に記載の方法で、リーダとRFIDタグとの間の距離を測定可能である。しかしながら、実際には、RFIDタグからの反射波としては、直接波だけに限らず、壁や、天井等によって反射された経路を通って到達する波もある。すなわち、RFIDタグからの反射波は、多くの経路を取る場合がある(この環境をマルチパス環境という)。このようなマルチパス環境においては、RFIDタグとの距離を求めるためにRFIDタグに、複数の異なる周波数の信号を送信しても、RFIDタグからの反射信号を受けられない場合が多い。しかしながら、従来は、このような点についての考慮はなされていなかった。   A conventional reader capable of measuring the distance from the RFID tag is configured as described above. When the reader receives only the direct reflected wave from the RFID tag, the distance between the reader and the RFID tag can be measured by the method described in Patent Document 1. However, actually, the reflected wave from the RFID tag is not limited to the direct wave, but may be a wave that reaches through a path reflected by a wall or a ceiling. That is, the reflected wave from the RFID tag may take many paths (this environment is referred to as a multipath environment). In such a multipath environment, even if signals having a plurality of different frequencies are transmitted to the RFID tag in order to obtain the distance from the RFID tag, a reflected signal from the RFID tag is often not received. Conventionally, however, such a point has not been considered.

この発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、マルチパス環境下において、RFIDタグとの距離を精度よく測定できる、RFIDタグ距離測定システムおよびリーダリーダライタを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and provides an RFID tag distance measuring system and a reader / writer that can accurately measure the distance to the RFID tag in a multipath environment. Objective.

この発明に係るRFIDタグ距離測定システムは、RFIDタグと、RFIDタグに対して所定の搬送信号を出力し、RFIDタグから搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含み、RFIDタグとリーダとの距離を推定する。リーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をRFIDタグに送信する送信部と、RFIDタグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、RFIDタグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む。   An RFID tag distance measuring system according to the present invention includes an RFID tag and a reader that outputs a predetermined carrier signal to the RFID tag and receives a reflected signal of the carrier signal from the RFID tag. Estimate distance. The reader includes a signal output means for outputting signals having a plurality of different frequencies as a carrier signal, a transmitter for transmitting the signal output from the signal output means to the RFID tag, and a plurality of different frequencies from the RFID tag. A receiving unit that receives a reflected signal from the receiver, and an estimation unit that estimates the distance between the RFID tag and the reader based on the amount of phase change between the reflected signal and the carrier signal received by the receiver and the frequency of the carrier signal The transmitting unit and the receiving unit include diversity means for obtaining a plurality of received signals having different ways of changing the intensity of the reflected signal when the receiving unit receives the reflected signal.

RFIDタグとリーダとの距離を推定するときに、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を用いて、強い反射信号を選択的に取得できる。   When estimating the distance between the RFID tag and the reader, it is possible to selectively acquire a strong reflected signal by using diversity means for obtaining a plurality of received signals having different ways of changing the intensity of the reflected signal.

その結果、マルチパス環境下において、フィールドホールを減らすことができるため、RFIDタグとの距離を確実に測定できる、RFIDタグ距離測定システムを提供できる。   As a result, field holes can be reduced in a multipath environment, and therefore an RFID tag distance measurement system that can reliably measure the distance to the RFID tag can be provided.

好ましくは、搬送信号の相互に異なる複数の周波数は相互に等間隔である。   Preferably, the plurality of different frequencies of the carrier signal are equally spaced from each other.

さらに好ましくは、送信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の送信アンテナと、受信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の受信アンテナとを含み、ダイバーシティ手段は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナの中から、送信および受信を行う1組の送信アンテナおよび受信アンテナを選択する、アンテナ選択手段を含む。   More preferably, the diversity means includes a plurality of transmitting antennas connected to the transmitting unit and having different mounting positions, and a plurality of receiving antennas connected to the receiving unit having different mounting positions. Antenna selection means for selecting one set of transmission antennas and reception antennas for transmission and reception from the plurality of reception antennas.

アンテナ選択手段は、選択された1組の送信アンテナおよび受信アンテナによって複数の周波数の信号の一部について受信部が前記RFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他の組のアンテナに切替えて、複数の周波数の信号をRFIDタグへ再度送信してもよいし、アンテナ選択手段は、1つのアンテナによって複数の周波数の信号の一部について受信部がRFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のアンテナに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をRFIDタグへ再度送信してもよい。   The antenna selecting means switches to another set of antennas when the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of signals of a plurality of frequencies by the selected set of transmitting antenna and receiving antenna. Thus, a plurality of frequency signals may be retransmitted to the RFID tag, and the antenna selecting means cannot receive a signal from the RFID tag with respect to a part of the plurality of frequency signals by one antenna. When switching to another antenna, a signal of a part of the frequency that could not be received may be transmitted to the RFID tag again.

この発明の一つの実施の形態においては、ダイバーシティ手段は、スキャンアンテナである。   In one embodiment of the present invention, the diversity means is a scan antenna.

好ましくは、スキャンアンテナを用いて送信された相互に異なる複数の周波数の信号について、受信部が前記RFIDタグからの反射波を受信するよう制御するスキャンアンテナ制御手段を含む。   Preferably, the apparatus includes a scan antenna control unit configured to control a reception unit to receive a reflected wave from the RFID tag for a plurality of mutually different signals transmitted using the scan antenna.

スキャンアンテナ制御手段は、1つのスキャンパターンによって複数の周波数の一部について受信部がRFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、複数の周波数の信号をRFIDタグへ再度送信してもよいし、スキャンアンテナ制御手段は、1つのスキャンパターンによって複数の周波数の信号の一部について受信部が前記RFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をRFIDタグへ再度送信してもよい。   When the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of a plurality of frequencies according to one scan pattern, the scan antenna control unit switches to another scan pattern to send the signals of the plurality of frequencies to the RFID tag. The scan antenna control means may transmit another scan pattern when the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of signals of a plurality of frequencies by one scan pattern. The signal of a part of the frequencies that could not be received may be transmitted again to the RFID tag.

この発明の他の実施の形態においては、ダイバーシティ手段は複数の異なる偏波を出力する偏波出力手段を含む。   In another embodiment of the present invention, the diversity means includes polarization output means for outputting a plurality of different polarizations.

好ましくは、偏波出力手段は、送信部から送信された相互に異なる複数の周波数の信号について、受信部が前記RFIDタグからの反射波を受信するよう制御する偏波出力制御手段を含む。   Preferably, the polarization output unit includes a polarization output control unit configured to control the reception unit to receive a reflected wave from the RFID tag with respect to signals having a plurality of mutually different frequencies transmitted from the transmission unit.

さらに好ましくは、偏波出力制御手段は、送信部によって複数の周波数の信号の一部について受信部がRFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のパターンの偏波に切替えて、複数の周波数の信号をRFIDタグへ再度送信する。   More preferably, the polarization output control means switches to another pattern of polarization when the receiver cannot receive a signal from the RFID tag for a part of the signals of a plurality of frequencies by the transmitter. The signal of the frequency is transmitted again to the RFID tag.

この発明の他の局面においては、RFIDタグに対して所定の搬送信号を出力し、RFIDタグから所定の搬送信号の反射信号を受信するリーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をRFIDタグに送信する送信部と、RFIDタグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、RFIDタグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む。   In another aspect of the present invention, a reader that outputs a predetermined carrier signal to the RFID tag and receives a reflected signal of the predetermined carrier signal from the RFID tag is a signal having a plurality of different frequencies as the carrier signal. The signal output means for outputting the signal, the transmission section for transmitting the signal output from the signal output means to the RFID tag, the reception section for receiving reflected signals from the RFID tag for a plurality of different frequencies, and the reception section Including an estimation means for estimating the distance between the RFID tag and the reader based on the amount of change in phase between the reflected signal and the carrier signal and the frequency of the carrier signal. The transmitter and the receiver are reflected by the receiver. Diversity means for obtaining a plurality of received signals having different ways of changing the intensity of the reflected signal when receiving the signal is included.

好ましくは、相互に異なる複数の信号の周波数は等間隔である。   Preferably, the frequencies of the plurality of different signals are equally spaced.

(1)第1実施の形態
(i)システムの構成
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図1はこの発明に係る、RFIDタグ距離測定システムに用いられるリーダライタの第1実施の形態の構成を示す図である。このリーダライタは、マルチパス環境下において、RFIDタグに対して所定の搬送信号を出力し、RFIDタグとの距離を推定する。
(1) First Embodiment (i) System Configuration Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a reader / writer used in an RFID tag distance measuring system according to the present invention. This reader / writer outputs a predetermined carrier signal to the RFID tag in a multipath environment, and estimates the distance from the RFID tag.

マルチパス環境下において、RFIDタグからの反射信号を確実に受けるため、この実施の形態においては、リーダライタは、RFIDタグからの反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の信号を受けるためのダイバーシティ手段を有している。この実施の形態ではダイバーシティ手段として、複数のアンテナを有している。なお、ここでは、リーダライタを例にあげているが、書込み機能を有しない、リーダであってもよい。   In this embodiment, in order to receive the reflected signal from the RFID tag reliably in a multipath environment, in this embodiment, the reader / writer receives a plurality of signals having different ways of changing the intensity of the reflected signal from the RFID tag. Diversity means. In this embodiment, a plurality of antennas are provided as diversity means. Here, a reader / writer is taken as an example, but a reader that does not have a writing function may be used.

図1を参照して、リーダライタ10は、リーダライタ10全体を制御するとともに、送信データを作成し、通信を制御するコントロール部11と、コントロール部11に接続された送信処理部12と、送信処理部12に接続された送信部となる第1および第2送信アンテナ17,18と、RFIDタグからの反射信号を受信するための受信部となる第1および第2受信アンテナ21,22と、第1および第2受信アンテナ21,22で受信した信号に対して所定の処理を行う受信処理部19と、受信処理部19に接続された位相算出比較距離推定部(推定手段)25とを含む。送信処理部12は、コントロール部11の指示によって、搬送信号を発信するPLL(Phase Lock Loop)部13と、PLL部13に
接続され、コントロール部11で生成された送信データを変調する変調部14と、変調部14に接続され、変調信号を増幅する電力増幅部15とを含む。なお、電力増幅部15で増幅された送信データをRFIDタグに送信するためのアンテナを第1および第2送信アンテナ17,18のいずれで送信するかを切替える、送信アンテナ切替えスイッチ16が設けられている。同様に、第1および第2受信アンテナ21,22を切替える受信アンテナ切替えスイッチ20が設けられている。
Referring to FIG. 1, the reader / writer 10 controls the entire reader / writer 10, creates transmission data and controls communication, a transmission processing unit 12 connected to the control unit 11, and a transmission First and second transmission antennas 17 and 18 serving as transmission units connected to the processing unit 12, and first and second reception antennas 21 and 22 serving as reception units for receiving a reflected signal from the RFID tag, A reception processing unit 19 that performs predetermined processing on signals received by the first and second reception antennas 21 and 22 and a phase calculation comparison distance estimation unit (estimation unit) 25 connected to the reception processing unit 19 are included. . The transmission processing unit 12 is connected to a PLL (Phase Lock Loop) unit 13 that transmits a carrier signal according to an instruction from the control unit 11, and a modulation unit 14 that is connected to the PLL unit 13 and modulates transmission data generated by the control unit 11. And a power amplifying unit 15 connected to the modulating unit 14 and amplifying the modulated signal. In addition, a transmission antenna changeover switch 16 is provided for switching which of the first and second transmission antennas 17 and 18 transmits an antenna for transmitting the transmission data amplified by the power amplifier 15 to the RFID tag. Yes. Similarly, a reception antenna changeover switch 20 that switches between the first and second reception antennas 21 and 22 is provided.

受信処理部19は、受信アンテナ21,22のいずれかからの受信信号を2つに分けて、それぞれ増幅する増幅部23a,23bと、増幅部23a,23bのそれぞれに接続され、増幅部23a,23bにおいて増幅された受信信号の周波数を変換して、より低周波の信号に変換する処理を行う周波数変換部24(後に説明する、ミキサ24a,24bと、90°位相シフト部24cとを含む)とを含む。   The reception processing unit 19 divides a reception signal from one of the reception antennas 21 and 22 into two parts and is connected to the amplification units 23a and 23b and the amplification units 23a and 23b, respectively. A frequency converter 24 (including mixers 24a and 24b and a 90 ° phase shift unit 24c, which will be described later) for converting the frequency of the reception signal amplified in 23b into a signal having a lower frequency. Including.

位相算出距離推定部25は、周波数変換部24からの信号を受信する位相情報取得部26と、位相情報取得部26の取得した位相情報に基づいて、RFIDタグからの距離を算出する距離算出部27を含む。   The phase calculation distance estimation unit 25 includes a phase information acquisition unit 26 that receives a signal from the frequency conversion unit 24, and a distance calculation unit that calculates a distance from the RFID tag based on the phase information acquired by the phase information acquisition unit 26. 27.

なお、第1送信アンテナ17で搬送波を搬送するときは、反射信号は第1受信アンテナ21で受信するようになっており、同様に、第2送信アンテナ18で送信するときは、第2受信アンテナ22で受信するようになっている。また、第1および第2の送信および受信アンテナの先端部の位置は、ダイバーシティ効果を得るためにそれぞれ異なっている。   When the carrier wave is carried by the first transmitting antenna 17, the reflected signal is received by the first receiving antenna 21, and similarly, when the carrier wave is transmitted by the second transmitting antenna 18, the second receiving antenna is used. 22 is received. Further, the positions of the tip portions of the first and second transmitting and receiving antennas are different from each other in order to obtain a diversity effect.

また、コントロール部11は、PLL部13と変調部14とともに、搬送信号として相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段を構成している。また、コントロール部11は、送信アンテナ17,18および受信アンテナ21,22を相互に切替えるためのアンテナ指定信号28をそれぞれのアンテナ切替えスイッチ16,20に送信するアンテナ選択手段として機能する。   The control unit 11 constitutes signal output means for outputting signals having a plurality of different frequencies as carrier signals together with the PLL unit 13 and the modulation unit 14. In addition, the control unit 11 functions as an antenna selection unit that transmits an antenna designation signal 28 for switching the transmission antennas 17 and 18 and the reception antennas 21 and 22 to the respective antenna switching switches 16 and 20.

(ii)距離の測定方法
次に、リーダライタ10において、RFIDタグと当該リーダライタ10との距離を測定するための構成について図1を参照しながら説明する。
(Ii) Distance Measuring Method Next, a configuration for measuring the distance between the RFID tag and the reader / writer 10 in the reader / writer 10 will be described with reference to FIG.

送信処理部12において、PLL部13は、送信アンテナ17または18から送信される送信信号の搬送周波数を設定するものであり、PLL回路によって構成される。変調部14は、PLL部13および発振器によって生成された搬送信号に変調を加えて送信信号にデータを重畳させる処理を行う。本実施形態においては、変調部14は、ASK(Amplitude Shift Keying)変調によって送信信号を生成する。なお、送信信号の変調方式としては、上記のASK変調に限定されるものではなく、FSK(Frequency Shift Keying)
変調、PSK(Phase Shift Keying)変調など、その他のデジタル変調方式を採用してもよい。電力増幅部15は、送信信号の増幅を行う。
In the transmission processing unit 12, the PLL unit 13 sets a carrier frequency of a transmission signal transmitted from the transmission antenna 17 or 18, and is configured by a PLL circuit. The modulation unit 14 performs a process of modulating the carrier signal generated by the PLL unit 13 and the oscillator and superimposing data on the transmission signal. In the present embodiment, the modulation unit 14 generates a transmission signal by ASK (Amplitude Shift Keying) modulation. The transmission signal modulation method is not limited to the above-described ASK modulation, but FSK (Frequency Shift Keying).
Other digital modulation methods such as modulation and PSK (Phase Shift Keying) modulation may be employed. The power amplifier 15 amplifies the transmission signal.

位相算出比較距離推定部25において、位相情報取得部26は、周波数変換部24によって周波数変換された受信信号の位相の変化量を検出し、これを位相情報として取得する。なお、受信信号の位相の変化量とは、該受信信号が所定の距離を伝播することによって生じる位相の変化量を示している。   In the phase calculation comparison distance estimation unit 25, the phase information acquisition unit 26 detects the amount of change in the phase of the received signal frequency-converted by the frequency conversion unit 24, and acquires this as phase information. Note that the amount of change in phase of the received signal indicates the amount of change in phase that occurs when the received signal propagates a predetermined distance.

より詳しくは、PLL部13から出力される搬送信号をsin2πf1tとすると、周波数変
換部24はこの搬送信号sin2πf1tと増幅部23a,23bから入力された受信信号D(t)Asin(2πf1 t+φ)とを掛け合わせて求めた値(D(t)Acosφ)を位相情報取得部26に送出
する。位相情報取得部26は、周波数変換部24から送出された値に基づいて位相の変化量φを算出する。ここで、tは時間、D(t)は変調部14においてASK変調が行われた場合のベースバンド信号、Aは搬送信号自体の振幅、φは往復2rの距離を伝搬することによる位相の変化量をそれぞれ示している。
More specifically, assuming that the carrier signal output from the PLL unit 13 is sin2πf1t, the frequency converter 24 receives the carrier signal sin2πf1t and the received signal D (t) Asin (2πf1 t + φ) input from the amplifiers 23a and 23b. The value obtained by multiplying (D (t) Acosφ) is sent to the phase information acquisition unit 26. The phase information acquisition unit 26 calculates the phase change amount φ based on the value sent from the frequency conversion unit 24. Here, t is time, D (t) is a baseband signal when ASK modulation is performed in the modulator 14, A is the amplitude of the carrier signal itself, and φ is a phase change caused by propagating a distance of 2r round-trip. Each amount is shown.

距離算出部27は、位相情報取得部26によって取得された位相の変化量情報に基づいて、該当RFIDタグとリーダライタ10との距離を算出する。この距離の算出方法の詳細については後述する。   The distance calculation unit 27 calculates the distance between the RFID tag and the reader / writer 10 based on the phase change information acquired by the phase information acquisition unit 26. Details of this distance calculation method will be described later.

コントロール部11は、PLL部13によって設定される搬送信号の周波数を制御するとともに、変調部14に対して、送信信号を変調すべきデータを入力する。   The control unit 11 controls the frequency of the carrier signal set by the PLL unit 13 and inputs data for modulating the transmission signal to the modulation unit 14.

次に距離測定方法の詳細について説明する。本実施形態においては、リーダライタ10が後に説明するように、RFIDタグに対してR/W要求信号(要求信号)を送信し、RFIDタグがこれに応じて応答信号(反射信号)を返信するようになっている。   Next, details of the distance measurement method will be described. In the present embodiment, as will be described later, the reader / writer 10 transmits an R / W request signal (request signal) to the RFID tag, and the RFID tag returns a response signal (reflection signal) accordingly. It is like that.

リーダライタ10は、常に特定の信号(RFIDタグへの電力供給を行うための信号)を送信している一方、RFIDタグに対して応答信号(以下、タグ応答信号とする)を送信することを要求する時に、タグ応答信号の返信を要求するR/W要求信号を送信する。すなわち、リーダライタ10における送信処理部12は、定常状態では定常状態を示すデータを送信するように変調部14を制御し、タグ応答信号を要求する際には、R/W要求信号を構成するデータを送信するように変調部14を制御する。RFIDタグは、常にリーダライタ10から送られてくる信号を監視し、R/W要求信号を受信したことを検知すると、それに応答する形でタグ応答信号を送信する。   The reader / writer 10 always transmits a specific signal (a signal for supplying power to the RFID tag), while transmitting a response signal (hereinafter referred to as a tag response signal) to the RFID tag. When making a request, an R / W request signal requesting a reply of the tag response signal is transmitted. That is, the transmission processing unit 12 in the reader / writer 10 controls the modulation unit 14 to transmit data indicating the steady state in the steady state, and forms an R / W request signal when requesting a tag response signal. The modulation unit 14 is controlled to transmit data. The RFID tag always monitors a signal sent from the reader / writer 10, and when it detects that an R / W request signal has been received, it transmits a tag response signal in response to it.

より詳しくは、リーダライタ10は、後に説明する、R/W要求信号およびCW(Continuous Wave、連続搬送波)からなる1フレームの信号を送信する。RFIDタグは、ーダライタ10からR/W要求信号およびCWを受け取ると、CWの周波数に応じた搬送周波数f1 からなるタグ応答信号をリーダライタ10へ送信する。たとえば、R/W要
求信号およびCW(連続搬送波)は搬送周波数f1によって送信され、また、これに応じてタグ応答信号は搬送周波数f1によって送信されている。
More specifically, the reader / writer 10 transmits a signal of one frame composed of an R / W request signal and CW (Continuous Wave) described later. When the RFID tag receives the R / W request signal and CW from the reader / writer 10, the RFID tag transmits a tag response signal consisting of a carrier frequency f 1 corresponding to the frequency of the CW to the reader / writer 10. For example, the R / W request signal and CW (continuous carrier wave) are transmitted by the carrier frequency f1, and the tag response signal is transmitted by the carrier frequency f1 accordingly.

タグ応答信号は、プリアンブル部とデータ部とを有するフレームによって構成されている。プリアンブル部は、タグ応答信号の始まりを示すデータを示しており、同一規格(例えばEPC)内であれば、全てのRFIDタグに共通の所定のデータとなっている。データ部は、プリアンブル部に引き続いて送信されるものであり、RFIDタグから送信される実質的な情報を示すデータを示している。このデータ部に含まれる情報としては、例えば各RFIDタグに固有のID情報などが挙げられるが、RFIDタグから送信すべき情報、例えばRFIDタグ内の記憶部に格納されている各種情報などを含んでいてもよい。   The tag response signal is composed of a frame having a preamble part and a data part. The preamble portion indicates data indicating the start of a tag response signal, and is predetermined data common to all RFID tags within the same standard (for example, EPC). The data portion is transmitted subsequent to the preamble portion, and indicates data indicating substantial information transmitted from the RFID tag. The information included in the data part includes, for example, ID information unique to each RFID tag, but includes information to be transmitted from the RFID tag, such as various information stored in the storage part in the RFID tag. You may go out.

そして、リーダライタ10は、R/W要求信号を2回送信するとともに、各R/W要求信号(より詳しくは、R/W要求信号に続くCW)の送信における搬送周波数を互いに異ならせている。すなわち、リーダライタ10におけるコントロール部11は、1回目のR/W要求信号の送信時には、第1の周波数f1で搬送信号を出力するようにPLL部13を制御し、2回目のR/W要求信号の送信時には、第1の周波数f1とは異なる第2の周波数f2で搬送信号を出力するようにPLL部13を制御する。   The reader / writer 10 transmits the R / W request signal twice, and also makes the carrier frequencies different in transmission of each R / W request signal (more specifically, CW following the R / W request signal). . That is, when the first R / W request signal is transmitted, the control unit 11 in the reader / writer 10 controls the PLL unit 13 so as to output the carrier signal at the first frequency f1, and the second R / W request. At the time of signal transmission, the PLL unit 13 is controlled so as to output the carrier signal at a second frequency f2 different from the first frequency f1.

すなわち、第1の周波数f1で送信されたR/W要求信号をRFIDタグが受信すると、同じく第1の周波数f1でタグ応答信号が返信される。そして、リーダライタ10では、位相情報取得部26が受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示すφ1を検出する。同様に、第2の周波数f2で送信されたR/W要求信号をRFIDタグ10が受信すると、同じく第2の周波数f2でタグ応答信号が返信される。そして、リーダライタ10では、位相情報取得部26が受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示すφ2を検出する。ここで述べる解析とは、タグ応答信号の位相の変化量を検出する処理のことである。   That is, when the RFID tag receives the R / W request signal transmitted at the first frequency f1, the tag response signal is also returned at the first frequency f1. Then, the reader / writer 10 detects φ1 indicating the amount of change in the phase of the tag response signal by analyzing the preamble portion of the tag response signal received by the phase information acquisition unit 26. Similarly, when the RFID tag 10 receives the R / W request signal transmitted at the second frequency f2, the tag response signal is also returned at the second frequency f2. Then, the reader / writer 10 detects φ2 indicating the amount of change in the phase of the tag response signal by analyzing the preamble portion of the tag response signal received by the phase information acquisition unit 26. The analysis described here is processing for detecting the amount of change in the phase of the tag response signal.

なお、上記の例では、タグ応答信号の位相の変化量は、プリアンブル部を解析することによって検出するようになっているが、これに限定されるものではなく、データ部をも含めて位相の変化量を検出してもよいし、データ部において位相の変化量を検出してもよい。ただし、変調方式がPSKである場合には、内容が変化しうるデータ部に基づいて、距離に伴う位相の変化量を検出することは困難となるので、内容が固定であるプリアンブル部において位相の変化量を検出することが好ましい。   In the above example, the amount of change in the phase of the tag response signal is detected by analyzing the preamble part. However, the present invention is not limited to this, and the phase change including the data part is also included. The amount of change may be detected, or the amount of phase change may be detected in the data portion. However, when the modulation method is PSK, it is difficult to detect the amount of change in phase with distance based on the data part whose contents can change. Therefore, in the preamble part whose contents are fixed, It is preferable to detect the amount of change.

以上のようにして、位相情報取得部26が位相の変化量φ1およびφ2を検出すると、この位相の変化量の情報が距離算出部27に伝送される。距離算出部27は、φ1およびφ2に基づいて、RFIDタグとリーダライタ10との距離を以下のように算出する。   As described above, when the phase information acquisition unit 26 detects the phase change amounts φ 1 and φ 2, information on the phase change amount is transmitted to the distance calculation unit 27. The distance calculation unit 27 calculates the distance between the RFID tag and the reader / writer 10 based on φ1 and φ2 as follows.

まず、送信アンテナ17,18のいずれかからRFIDタグまでの距離、および、受信アンテナ21,22のいずれかからRFIDタグまでの距離を等しいものと仮定し、これを距離rとする。第1の周波数f1および第2の周波数f2によって搬送される信号が往復2rの距離を伝搬することによって生じる位相の変化量φ1およびφ2は、次の式(1)で表される。   First, it is assumed that the distance from any one of the transmission antennas 17 and 18 to the RFID tag and the distance from any one of the reception antennas 21 and 22 to the RFID tag are equal, and this is the distance r. Phase variations φ1 and φ2 caused by the signals carried by the first frequency f1 and the second frequency f2 propagating through the distance of the round trip 2r are expressed by the following equation (1).

上式において、cは光速を表している。上記の2つの式に基づいて、距離rは、次の式(2)で求められる。   In the above formula, c represents the speed of light. Based on the above two formulas, the distance r is obtained by the following formula (2).

以上のようにして、位相の変化量φ1およびφ2に基づいて、送信アンテナ17または18からRFIDタグまでの距離rを求めることができる。なお、RFIDタグにおいて、R/W要求信号を受信してからタグ応答信号を送信する間に、位相のずれが生じることが予想されるが、この位相のずれは、第1の周波数f1および第2の周波数f2によって搬送される信号のどちらにおいても同じ量となる。よって、RFIDタグにおける信号の送受信時に生じる位相のずれは、上記の距離の算出に影響を与えることばない。   As described above, the distance r from the transmission antenna 17 or 18 to the RFID tag can be obtained based on the phase change amounts φ1 and φ2. In the RFID tag, a phase shift is expected to occur between the reception of the R / W request signal and the transmission of the tag response signal. This phase shift is caused by the first frequency f1 and the first frequency shift. The same is true for both signals carried by the two frequencies f2. Therefore, a phase shift that occurs during transmission / reception of a signal in the RFID tag does not affect the calculation of the distance.

なお、式(2)において、φ2が2π以上となっている場合には、距離rを的確に算出することができない。すなわち、測定可能な距離rの最大値rmaxは、Δφ=2πの時であり、次の式(3)で表される。   In Equation (2), when φ2 is 2π or more, the distance r cannot be calculated accurately. That is, the maximum value rmax of the distance r that can be measured is when Δφ = 2π, and is represented by the following equation (3).

ここで、例えば第1の周波数f1と第2の周波数f2との差を5MHzとした場合、数3より最大距離rmaxは30mとなる。また、同様に、第1の周波数f1と第2の周波数f2との差を2MHzとした場合、式(3)より最大距離rmaxは75mとなる。UHF帯を利用したRFID通信システムにおいて、想定される最大通信距離は10m程度であるので、上記のような測定は実用上問題がないことがわかる。   Here, for example, when the difference between the first frequency f1 and the second frequency f2 is 5 MHz, the maximum distance rmax is 30 m from Equation 3. Similarly, when the difference between the first frequency f1 and the second frequency f2 is 2 MHz, the maximum distance rmax is 75 m from Equation (3). In the RFID communication system using the UHF band, since the assumed maximum communication distance is about 10 m, it can be understood that the above measurement has no practical problem.

なお、上記の最大距離rmax以上の測定が必要となる場合であっても、例えば受信信号の受信強度の測定を併用することによって、距離rの測定を行うことが可能である。具体的には、Δφが2π以上となる可能性がある場合、距離rの候補r'は、r'=r+n・rmax(nは0以上の整数)となる。よって、受信信号の受信強度は、距離rが長くなる程小さくなることを利用することによって、上記のnの値を特定することが可能となる。   Even when the measurement of the maximum distance rmax or more is necessary, it is possible to measure the distance r by using, for example, measurement of the reception intensity of the received signal. Specifically, when Δφ may be 2π or more, the candidate r ′ for the distance r is r ′ = r + n · rmax (n is an integer of 0 or more). Therefore, it is possible to specify the value of n by using the fact that the reception intensity of the reception signal decreases as the distance r increases.

なお、アクティブタイプのRFIDタグを用いる場合には、リーダライタ10側からR/W要求信号を送信せずに、RFIDタグ側から能動的に送られるタグ応答信号に基づいて、距離の測定を行うようになっていてもよい。   When an active type RFID tag is used, the distance is measured based on the tag response signal actively sent from the RFID tag side without transmitting the R / W request signal from the reader / writer 10 side. It may be like this.

次に受信処理部19の具体例について説明する。以上の距離測定においては、受信信号の位相の変化量を検出する処理が行われているが、この位相の変化量の検出を行うことを可能とする受信処理部19の詳細な構成について、図1を参照して説明する。この具体例では、受信処理部19は、受信信号をI信号とQ信号とに分離して位相算出比較距離推定部25に入力することによって、位相算出比較距離推定部25における位相の変化量の検出処理を可能とさせるものとなっている。同図に示すように、受信処理部19は、上記したように、増幅部としての2つの増幅部23a、23b、周波数変換部24としてのミキサ24a,24bおよび90°移相シフト部24cを備えている。   Next, a specific example of the reception processing unit 19 will be described. In the distance measurement described above, processing for detecting the amount of change in the phase of the received signal is performed. The detailed configuration of the reception processing unit 19 that enables detection of the amount of change in phase is illustrated in FIG. Description will be made with reference to FIG. In this specific example, the reception processing unit 19 separates the received signal into an I signal and a Q signal and inputs the I signal and the Q signal to the phase calculation comparison distance estimation unit 25 so that the phase change amount in the phase calculation comparison distance estimation unit 25 is calculated. The detection process is made possible. As shown in the figure, the reception processing unit 19 includes the two amplifying units 23a and 23b as the amplifying units, the mixers 24a and 24b as the frequency converting unit 24, and the 90 ° phase shifter 24c as described above. ing.

受信アンテナ21,22のいずれかで受信された受信信号は、2つの経路に分岐され、一方は増幅部23aに入力され、他方は増幅部23bに入力される。増幅部23aは、入力された受信信号を増幅してミキサ24aに入力する。増幅部23bは、入力された受信信号を増幅してミキサ24bに入力する。   A reception signal received by one of the reception antennas 21 and 22 is branched into two paths, one being input to the amplification unit 23a and the other being input to the amplification unit 23b. The amplifying unit 23a amplifies the input received signal and inputs it to the mixer 24a. The amplifying unit 23b amplifies the input received signal and inputs it to the mixer 24b.

ミキサ24aは、増幅部23aから入力された受信信号と、PLL部13から出力された搬送信号とを掛け合わせることによってI信号を出力し、このI信号を位相情報取得部26に入力する。ミキサ24bは、増幅部23bから入力された受信信号と、PLL部13から出力され、90°移相シフト部24cを介して位相が90°変化させられた搬送信号とを掛け合わせることによってQ信号を出力し、このQ信号を位相情報取得部26に入力する。   The mixer 24 a outputs an I signal by multiplying the reception signal input from the amplification unit 23 a and the carrier signal output from the PLL unit 13, and inputs this I signal to the phase information acquisition unit 26. The mixer 24b multiplies the received signal input from the amplifying unit 23b with the carrier signal output from the PLL unit 13 and whose phase is changed by 90 ° via the 90 ° phase shifter 24c. The Q signal is input to the phase information acquisition unit 26.

以上の構成において行われる受信処理および距離rの算出処理の詳細について以下に説明する。往復2rの距離を伝搬してリーダライタ10において受信される信号は、搬送信号の周波数をf1とすると、次の式(4)で表される。   Details of the reception process and the distance r calculation process performed in the above configuration will be described below. A signal that is propagated through the distance 2r and received by the reader / writer 10 is represented by the following equation (4), where the frequency of the carrier signal is f1.

上式において、tは時間、s1(t)は周波数f1の搬送信号によって伝送される信号の状態、D(t)は変調部14においてASK変調が行われた場合のベースバンド信号、Aは搬送信号自体の振幅、φ1は往復2rの距離を伝搬することによる位相の変化量をそれぞれ示している。この場合、ミキサ24aによって出力されるI信号の状態を示すI1(t)、および、ミキサ24bによって出力されるQ信号の状態を示すQ1(t)は、次の式(5)および(6)で表される。   In the above equation, t is time, s1 (t) is the state of the signal transmitted by the carrier signal of frequency f1, D (t) is the baseband signal when ASK modulation is performed in the modulator 14, and A is the carrier The amplitude of the signal itself, φ1, indicates the amount of change in phase caused by propagating a distance of 2r round-trip. In this case, I1 (t) indicating the state of the I signal output by the mixer 24a and Q1 (t) indicating the state of the Q signal output by the mixer 24b are expressed by the following equations (5) and (6). It is represented by

以上より、I信号およびQ信号に基づいて、周波数f1の搬送信号による信号の位相の変化量φ1は、次の式(7)で求められる。   From the above, based on the I signal and the Q signal, the signal phase change φ1 due to the carrier signal having the frequency f1 is obtained by the following equation (7).

同様に、周波数f2の搬送信号による信号の位相の変化量φ2は、次の式(8)で求められる。   Similarly, the signal phase change amount φ2 due to the carrier signal of frequency f2 is obtained by the following equation (8).

以上のようにして、位相情報取得部26は、入力されたI信号およびQ信号に基づいて、位相の変化量φ1およびφ2を取得する。そして、距離算出部27は、距離rを次の式(9)によって算出する。   As described above, the phase information acquisition unit 26 acquires the phase change amounts φ1 and φ2 based on the input I signal and Q signal. Then, the distance calculation unit 27 calculates the distance r by the following equation (9).

なお、上記したRFIDタグとリーダライタ10との間の距離の推定方法は、以下の全ての実施の形態において共通である。
(iii)具体的なシステムの動作
次に、この実施の形態における、具体的な、リーダライタ10および図示のないRFIDタグの動作について説明する。上記では、f1およびf2の2つの周波数を用いて距離の算出を行ったが、ここでは、f1、f2だけでなく、f3を加えた3つの周波数を用いて両者間の測距を行う場合について説明する。なお、周波数f1〜f3は相互に異なる任意の周波数である。また、以下の図では、リーダライタ10をR/Wと、RFIDタグは、ICタグとして表している。
The above-described method for estimating the distance between the RFID tag and the reader / writer 10 is common to all the following embodiments.
(Iii) Specific System Operation Next, specific operations of the reader / writer 10 and an RFID tag (not shown) in this embodiment will be described. In the above description, the distance is calculated using the two frequencies f1 and f2. Here, not only f1 and f2 but also the distance between the two is measured using three frequencies including f3. explain. Note that the frequencies f1 to f3 are arbitrary different frequencies. In the following drawings, the reader / writer 10 is represented as R / W, and the RFID tag is represented as an IC tag.

図2は、リーダライタ10および図示のないRFIDタグの動作を模式的に示す図である。図2において、R/W→ICタグは、リーダライタ10からRFIDタグへの送信データを示し、矢印方向は時間の経過を示す。また、矢印の上段は、信号の内容を示し、下段のf1,f2等は、その送信周波数を示す。一方、ICタグ→R/Wは、RFIDタグからリーダライタ10への送信データを示す。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the operation of the reader / writer 10 and an RFID tag (not shown). In FIG. 2, R / W → IC tag indicates transmission data from the reader / writer 10 to the RFID tag, and the arrow direction indicates the passage of time. Further, the upper part of the arrow indicates the content of the signal, and the lower parts f1, f2, etc. indicate the transmission frequency. On the other hand, IC tag → R / W indicates transmission data from the RFID tag to the reader / writer 10.

図1および図2の(A)を参照して、リーダライタ10は、まず、第1送信アンテナ17を用いてRFIDタグに対して、周波数f1にて上記した読出し書込み要求信号(R/W要求信号)を出力し、無変調波CWを送信する。それに対して、RFIDタグから、周波数f1で無変調波が返送され、リーダライタ10はそれを受信する。次にリーダライタ10は、周波数f2で同様の送信を行う。しかしながら、今回は、RFIDタグからの応答はない。   Referring to FIG. 1 and FIG. 2A, the reader / writer 10 first uses the first transmission antenna 17 to read and write request signal (R / W request) at the frequency f1 to the RFID tag. Signal) and an unmodulated wave CW is transmitted. On the other hand, an unmodulated wave is returned from the RFID tag at the frequency f1, and the reader / writer 10 receives it. Next, the reader / writer 10 performs the same transmission at the frequency f2. However, there is no response from the RFID tag this time.

そこで、リーダライタ10は送信アンテナ切替えスイッチ16で送信アンテナを第2送信アンテナ18に切替えて、図2(B)に示すように、今度は第2送信アンテナ18を用いてRFIDタグに対して同様の送信を行う。今回は、3周波数全てについて応答が得られたものとする。したがって、リーダライタ10は、図2(C)に示すように、周波数変換部24でIQ復調信号を作成し、各周波数にて切り出し、位相算出比較距離推定部25へ送り、上記した式(9)を基に距離を求める。   Therefore, the reader / writer 10 switches the transmission antenna to the second transmission antenna 18 with the transmission antenna changeover switch 16, and this time, as shown in FIG. Send. This time, it is assumed that responses have been obtained for all three frequencies. Therefore, as shown in FIG. 2C, the reader / writer 10 creates an IQ demodulated signal by the frequency conversion unit 24, cuts it out at each frequency, sends it to the phase calculation comparison distance estimation unit 25, and calculates the above equation (9). ) To find the distance.

次に、この場合のコントロール部11の制御内容について説明する。図3(A)および(B)は、コントロール部11の制御内容を示すフローチャートである。図3(A)を参照して、リーダライタ10は、まず、第1送信アンテナ17を用いて、RFIDタグに対して、周波数f1にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信する(ステップS11、以下,ステップを省略する)。次に周波数f1の応答信号を受信できたか否かを判断し(S12)、受信できれば、位相算出距離推定部25で、周波数f1の基準信号(搬送信号)にてIQの直交信号を復調し、データを取り込む(S13)。そして、一定時間後、周波数f2に切替えて、同様に、RFIDタグに対して、周波数f2にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数f2の応答信号を受信できたか否かを判断する(S14およびS15)。S15で、周波数f2の応答信号を受信できれば、周波数f2の基準信号にて直交復調し、データを取り込む(S16)。そして、一定時間後、周波数f3に切替えて、同様に、RFIDタグに対して、周波数f3にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数f3の応答信号を受信できたか否かを判断する(S17およびS18)。S18で、周波数f3の応答信号を受信できれば、周波数f3の基準信号にて直交復調し、データを取り込む(S19)。このように図2(B)に示すように3周波数全ての信号に対して反射信号が得られたときは、位相算出距離推定部25は、図2(C)に示すように、各周波数f1〜f3のIQの直交信号から位相差を算出して、上記の式(9)を用いてRFIDタグとの距離を計算する(S20、S21)。   Next, the control contents of the control unit 11 in this case will be described. FIGS. 3A and 3B are flowcharts showing the control contents of the control unit 11. Referring to FIG. 3A, the reader / writer 10 first transmits a read / write request signal and an unmodulated wave to the RFID tag using the first transmission antenna 17 at the frequency f1 (step). S11, hereinafter, steps are omitted). Next, it is determined whether or not a response signal of frequency f1 has been received (S12), and if received, the phase calculation distance estimation unit 25 demodulates the IQ orthogonal signal with the reference signal (carrier signal) of frequency f1, Data is taken in (S13). Then, after a predetermined time, the frequency is switched to the frequency f2, and similarly, the read / write request signal and the non-modulated wave are transmitted to the RFID tag at the frequency f2, and the response signal of the frequency f2 is received. Judgment is made (S14 and S15). If a response signal of frequency f2 can be received in S15, quadrature demodulation is performed using the reference signal of frequency f2, and data is captured (S16). Then, after a predetermined time, the frequency is switched to the frequency f3, and similarly, the read / write request signal and the non-modulated wave are transmitted to the RFID tag at the frequency f3, and the response signal of the frequency f3 is received. Judgment is made (S17 and S18). If a response signal of frequency f3 can be received in S18, quadrature demodulation is performed using the reference signal of frequency f3, and data is captured (S19). In this way, when reflected signals are obtained for all three frequencies as shown in FIG. 2B, the phase calculation distance estimation unit 25, as shown in FIG. The phase difference is calculated from the IQ orthogonal signals of .about.f3, and the distance from the RFID tag is calculated using the above equation (9) (S20, S21).

図2(A)に示すように、S12,S15およびS18のいずれかで周波数f1、f2またはf3でのRFIDタグからの応答信号を受信できなかったときは、第2送信アンテナ18に切替えてS11に戻り、第2送信アンテナ18を用いて同様の処理を行う。   As shown in FIG. 2A, when the response signal from the RFID tag at the frequency f1, f2 or f3 cannot be received at any of S12, S15 and S18, the second transmission antenna 18 is switched to S11. Returning to FIG. 5, the same processing is performed using the second transmitting antenna 18.

以上のように、この実施の形態によれば、複数の送受信アンテナを用いて、RFIDタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にRFIDタグからの距離を知ることができる。また、3つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。   As described above, according to this embodiment, when a reflected signal is received from an RFID tag using a plurality of transmission / reception antennas, a plurality of reception signals having different strength variations are obtained. The distance from the RFID tag can be known with certainty. Further, since the distance is estimated by obtaining the phase difference between the three frequencies, the accuracy of the measurement can be improved.

次に、この場合のシミュレーション結果について説明する。図4および図5は、第1および第2の複数の送信および受信アンテナを用いた場合のマルチパス環境下におけるシミュレーション状況およびその結果を示す図である。図4に示すように、2つの送受信アンテナ(図中では、送信アンテナ17,受信アンテナ21のみを示す)とRFIDタグ50との間で送受信が行われる場合に、両者の間で、直接波(a1,b1で示す)による場合と、側面に存在する反射体(壁面)31によって反射された波(a2,b2で示す)による場合と、下面に存在する反射体(床面)32によって反射された波(a3,b3で示す)による場合の3波を用いてシミュレーションを行った。その結果を図5に示す。   Next, the simulation result in this case will be described. FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing a simulation situation and the result under a multipath environment when the first and second plural transmitting and receiving antennas are used. As shown in FIG. 4, when transmission / reception is performed between two transmission / reception antennas (in the figure, only the transmission antenna 17 and the reception antenna 21 are shown) and the RFID tag 50, a direct wave ( reflected by the reflector (floor surface) 32 present on the lower surface, and the case of the wave reflected by the reflector (wall surface) 31 present on the side surface (denoted by a2 and b2). The simulation was performed using three waves in the case of the waves (shown by a3 and b3). The result is shown in FIG.

図5(A)は第1送受信アンテナ17、21を用いた場合のリーダライタ10とRFIDタグとの間の距離と推定誤差との関係を示す図であり、図5(B)は第2送受信アンテナ18,22を用いた場合のリーダライタ10とRFIDタグとの間の距離の真値および目標値と、推定誤差との関係を示す図である。図5(A)および図5(B)に示すように、同じ周波数を用いた場合でも特性の異なるデータが得られるが、いずれの場合においても真値に近い同様の推定値が得られていることがわかる。また、一部の反射信号が受信できなかったときに、他のアンテナに切替えても同様の結果が得られることがわかる。   FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the distance between the reader / writer 10 and the RFID tag and the estimation error when the first transmission / reception antennas 17 and 21 are used, and FIG. It is a figure which shows the relationship between the true value and target value of the distance between the reader / writer 10 and RFID tag at the time of using the antennas 18 and 22, and an estimation error. As shown in FIGS. 5A and 5B, data having different characteristics can be obtained even when the same frequency is used. In any case, a similar estimated value close to the true value is obtained. I understand that. It can also be seen that the same result can be obtained even when switching to another antenna when some of the reflected signals cannot be received.

(2)第2実施の形態
次に、この発明の第2実施の形態について説明する。この実施の形態においては、リーダライタはダイバーシティ手段として、複数のアンテナではなく、スキャンアンテナを有している。
(2) Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the reader / writer has a scan antenna instead of a plurality of antennas as diversity means.

図6はスキャンアンテナを説明するための図である。図6(A)はスキャンアンテナの概要を示す図である。図6(A)に示すように、スキャンアンテナは複数のアンテナ素子41a〜41cを有し、各アンテナ素子41a〜41cへ給電する信号の位相差をスキャン制御部42で移相器43制御することにより、アンテナの指向性を変えることができる。   FIG. 6 is a diagram for explaining the scan antenna. FIG. 6A is a diagram showing an outline of the scan antenna. As shown in FIG. 6A, the scan antenna has a plurality of antenna elements 41a to 41c, and the phase shifter 43 is controlled by the scan control unit 42 with respect to the phase difference between the signals fed to the antenna elements 41a to 41c. Thus, the directivity of the antenna can be changed.

次にスキャンアンテナの特性について説明する。図6(B)は通常のパッチアンテナの電界強度分布を示す図であり、図6(C)はスキャンアンテナの電界強度分布を示す図である。図において、フィールドホール(Field Hole、通信できないエリア)44を、斜線を引いて示す。パッチアンテナにおいては、マルチパスの影響により、RFIDタグと通信できないフィールドホール44が多数発生するが、スキャンアンテナにおいては、そのようなことは生じない。   Next, the characteristics of the scan antenna will be described. FIG. 6B is a diagram showing the electric field strength distribution of a normal patch antenna, and FIG. 6C is a diagram showing the electric field strength distribution of the scan antenna. In the figure, a field hole 44 (area where communication is not possible) 44 is shown by hatching. In the patch antenna, a large number of field holes 44 that cannot communicate with the RFID tag are generated due to the influence of multipath. However, in the scan antenna, such a situation does not occur.

この実施の形態におけるリーダライタを図7に示す。図7を参照して、リーダライタ50は、リーダライタ本体51とダイバーシティ手段として作動するアンテナ部52とからなる。リーダライタ本体51は、一つのアンテナ部52を送信および受信に兼用するためにサーキュラ53を有する点、およびコントロール部11が、アンテナの指向性を変えるために、スキャン制御部にスキャン制御信号を送る点を除いて、その構成は基本的に図1に示した第1実施の形態と同様であるので、同じ部分に同じ参照符号を付して、その説明を省略する。   A reader / writer in this embodiment is shown in FIG. Referring to FIG. 7, a reader / writer 50 includes a reader / writer main body 51 and an antenna unit 52 that operates as diversity means. The reader / writer main body 51 has a circular 53 in order to share one antenna unit 52 for transmission and reception, and the control unit 11 sends a scan control signal to the scan control unit in order to change the directivity of the antenna. Except for this point, the configuration is basically the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore, the same reference numerals are given to the same portions and the description thereof is omitted.

アンテナ部52は、スキャン制御部42と、複数のアンテナ素子41a〜41cと、複数のアンテナ素子41a〜41cへの給電する信号の位相差をスキャン制御部42からの制御によって変更する移相器43と、サーキュラ53と移相器43との間に設けられ、送信時の電波を各アンテナ素子41に分配するとともに、各アンテナ素子41で受信した電波を合成する分配合成器45とを含む。   The antenna unit 52 includes a scan control unit 42, a plurality of antenna elements 41 a to 41 c, and a phase shifter 43 that changes a phase difference between signals supplied to the plurality of antenna elements 41 a to 41 c by control from the scan control unit 42. And a distribution synthesizer 45 that is provided between the circular 53 and the phase shifter 43 and distributes the radio wave at the time of transmission to each antenna element 41 and synthesizes the radio wave received by each antenna element 41.

ここでは、コントロール部11、スキャン制御部42および移相器43がスキャンアンテナ制御手段として機能する。   Here, the control unit 11, the scan control unit 42, and the phase shifter 43 function as scan antenna control means.

次に、この場合の、リーダライタ50および図示のないRFIDタグの動作について説明する。ここでは、先の実施の形態と同様に、3周波数を用いて測距を行う場合について説明する。図8は、この実施の形態における、第1実施の形態における図2に対応する図である。   Next, operations of the reader / writer 50 and an RFID tag (not shown) in this case will be described. Here, as in the previous embodiment, a case where distance measurement is performed using three frequencies will be described. FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the first embodiment in this embodiment.

図8を参照して、この実施の形態においても、基本的な動作は第1実施の形態の場合と同様であり、第1実施の形態の場合は、RFIDタグからの応答が得られなかった場合に、複数のアンテナを切替えていたのを、この実施の形態においては、スキャンアンテナの指向性を変化させている点が異なる。すなわち、図8(A)に示すように、たとえば、周波数f2でRFIDタグからの反射信号が得られなかったときは、アンテナ部52の指向性を変化させる。この状態で、図8(B)に示すように、全ての周波数に対して反射信号を受信できたときは、図8(C)に示すように、IQ復調信号を求め、位相差を算出して距離を求める。   Referring to FIG. 8, also in this embodiment, the basic operation is the same as that in the first embodiment, and in the case of the first embodiment, a response from the RFID tag was not obtained. In this case, a difference is that the directivity of the scan antenna is changed in this embodiment, although a plurality of antennas are switched. That is, as shown in FIG. 8A, for example, when the reflected signal from the RFID tag is not obtained at the frequency f2, the directivity of the antenna unit 52 is changed. In this state, as shown in FIG. 8 (B), when reflected signals can be received for all frequencies, an IQ demodulated signal is obtained and a phase difference is calculated as shown in FIG. 8 (C). To find the distance.

次に、この実施の形態におけるコントロール部11の制御内容について説明する。図9(A)および(B)は、第2実施の形態におけるコントロール部11の制御内容を示すフローチャートである。この実施の形態においても、基本的な動作は第1実施の形態の場合と同様であり、第1実施の形態の場合は、RFIDタグからの応答が得られなかった場合に、複数のアンテナを切替えていたのを、この実施の形態においては、スキャンアンテナの指向性を変化させて、フィールドホールを減らしている点が異なる。したがって、図9(A)のS31〜S41で示す内容は図3(A)と同じであり、図9(A)において、周波数f1,f2またはf3でのRFIDタグからの応答信号を受信できなかった場合に、図9(B)のS42に示すように、スキャンアンテナの指向性を変化させている点が異なる。したがって、その内容の詳細については、説明を省略する。   Next, the control contents of the control unit 11 in this embodiment will be described. FIGS. 9A and 9B are flowcharts showing the control contents of the control unit 11 in the second embodiment. Also in this embodiment, the basic operation is the same as that in the first embodiment. In the case of the first embodiment, when a response from the RFID tag is not obtained, a plurality of antennas are connected. This embodiment is different from the first embodiment in that the field holes are reduced by changing the directivity of the scan antenna. Therefore, the contents indicated by S31 to S41 in FIG. 9A are the same as those in FIG. 3A. In FIG. 9A, the response signal from the RFID tag at the frequency f1, f2 or f3 cannot be received. In this case, as shown in S42 in FIG. 9B, the directivity of the scan antenna is changed. Therefore, the description of the details is omitted.

以上のように、この実施の形態によれば、スキャンアンテナを用いて、RFIDタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にRFIDタグからの距離を知ることができる。また、3つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。   As described above, according to this embodiment, when a reflected signal is received from an RFID tag using a scan antenna, a plurality of received signals having different strength variations are obtained. The distance from the RFID tag can be known. Further, since the distance is estimated by obtaining the phase difference between the three frequencies, the accuracy of the measurement can be improved.

次に、この場合のシミュレーション結果について説明する。図10および図11は、スキャンアンテナを用いた場合のマルチパス環境下におけるシミュレーション状況およびその結果を示す図であり、第1実施の形態における、図4および図5に対応する。   Next, the simulation result in this case will be described. FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing a simulation situation and the result under a multipath environment when a scan antenna is used, and correspond to FIG. 4 and FIG. 5 in the first embodiment.

図10を参照して、ここでは、スキャンアンテナであるから、アンテナ部52は一つしか表示されていない。ここでも、アンテナ部52とRFIDタグ間の直接波、床面32からの反射波および壁面31からの反射波の3波のモデルでシミュレーションする。   Referring to FIG. 10, here, since it is a scan antenna, only one antenna portion 52 is displayed. Here, the simulation is also performed with a model of three waves of a direct wave between the antenna unit 52 and the RFID tag, a reflected wave from the floor surface 32 and a reflected wave from the wall surface 31.

図11(A)はアンテナ部52の指向性を変える前の状態を示し、図11(B)は、アンテナ部52の指向性を変更した後の状態を示す図である。図11(A)および(B)を参照して、図11(A)における推定距離の振幅よりも(B)における推定距離の振幅の方が、小さくなっており、精度の低下が改善されていることがわかる。   FIG. 11A shows a state before the directivity of the antenna unit 52 is changed, and FIG. 11B shows a state after the directivity of the antenna unit 52 is changed. Referring to FIGS. 11A and 11B, the amplitude of the estimated distance in (B) is smaller than the amplitude of the estimated distance in FIG. 11A, and the decrease in accuracy is improved. I understand that.

(3)第3実施の形態
次に、この発明のさらに他の実施の形態について説明する。上記実施の形態においては、スキャンアンテナを用いて、アンテナがある指向性を有するときに、すべての周波数でのRFIDタグからの応答が得られるように制御した。これに対して、この実施の形態においては、一部の周波数において応答が得られなかったときに、アンテナの指向性を変化させる。ここでも3つの周波数を用いた場合について説明する。
(3) Third Embodiment Next, still another embodiment of the present invention will be described. In the above embodiment, the scan antenna is used to control the response from the RFID tag at all frequencies when the antenna has a certain directivity. On the other hand, in this embodiment, when no response is obtained at some frequencies, the directivity of the antenna is changed. Here, the case where three frequencies are used will be described.

なお、この実施の形態におけるリーダライタの構成は、図7に示したものと同じである。   The configuration of the reader / writer in this embodiment is the same as that shown in FIG.

図12は、この実施の形態における図8に対応する図である。図12(A)を参照して、この実施の形態においては、周波数f1とf3においてRFIDタグから反射信号を受信しているが、周波数f2については、RFIDタグからの応答が得られていない。   FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 8 in this embodiment. Referring to FIG. 12A, in this embodiment, reflected signals are received from the RFID tag at frequencies f1 and f3, but no response from the RFID tag is obtained for frequency f2.

そこで、この実施の形態では、(B)に示すように、この得られなかった周波数f2についてのみ、再度RFIDタグも再送信している。(C)に示すように、このようにして全ての周波数についての反射信号を得た後、これを復調してIQ復調信号を生成し位相差を算出する。   Therefore, in this embodiment, as shown in (B), the RFID tag is retransmitted again only for the frequency f2 that has not been obtained. As shown in (C), after obtaining the reflection signals for all the frequencies in this way, this is demodulated to generate an IQ demodulated signal, and the phase difference is calculated.

図13および図14は、この場合のリーダライタの動作を示すフローチャートである。図13および図14を参照して、リーダライタ50は、まず、ある指向性を設定してアンテナ部52から、RFIDタグに対して、周波数f1にて読出し書込み要求信号を送信する(S51)。この実施の形態においては、最初に送信される周波数はf1に固定されている。次に、無変調波を送信する(S52)。その後、周波数f1の応答信号を受信できたか否かを判断し(S53)、受信できれば、位相算出比較距離推定部25で周波数f1の基準信号にてIQの直交信号を復調し、データを取り込む(S54)。そして、一定時間後、周波数f2に切替えて、同様に、RFIDタグに対して、周波数f2にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数f2の応答信号を受信できたか否かを判断する(S55およびS56)。なお、S53で周波数f1の応答信号を受信できなかったときも、S55へ進む。S56で、周波数f2の応答信号を受信できれば、周波数f2の基準信号にて直交復調し、データを取り込む(S57)。そして、一定時間後、周波数をf3に切替えて、同様に、RFIDタグに対して、周波数f3にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数f3の応答信号を受信できたか否かを判断する(S58およびS56)。なお、S59で周波数f2の応答信号を受信できなかったときも、S58へ進む。   13 and 14 are flowcharts showing the operation of the reader / writer in this case. 13 and 14, the reader / writer 50 first sets a certain directivity and transmits a read / write request signal from the antenna unit 52 to the RFID tag at the frequency f1 (S51). In this embodiment, the frequency transmitted first is fixed at f1. Next, an unmodulated wave is transmitted (S52). Thereafter, it is determined whether or not a response signal having the frequency f1 has been received (S53). If the response signal can be received, the phase calculation comparison distance estimation unit 25 demodulates the IQ orthogonal signal using the reference signal having the frequency f1 and captures data ( S54). Then, after a predetermined time, the frequency is switched to the frequency f2, and similarly, the read / write request signal and the non-modulated wave are transmitted to the RFID tag at the frequency f2, and the response signal of the frequency f2 is received. Judgment is made (S55 and S56). If the response signal having the frequency f1 cannot be received in S53, the process proceeds to S55. If a response signal of frequency f2 can be received in S56, quadrature demodulation is performed using the reference signal of frequency f2, and data is captured (S57). Then, after a certain time, the frequency is switched to f3. Similarly, whether the read / write request signal and the unmodulated wave are transmitted to the RFID tag at the frequency f3 and the response signal of the frequency f3 is received. Is determined (S58 and S56). If the response signal having the frequency f2 cannot be received in S59, the process proceeds to S58.

S59で、周波数f3の応答信号を受信できれば、周波数f3の基準信号にて直交復調し、データを取り込む(S60)。この段階で全ての周波数f1〜f3のIQの直交信号が得られたときは(S61でYES)、位相算出比較距離推定部25は、これらのデータから位相差を算出して距離を計算する(S62、S63)。なお、S59で周波数f3の信号を受信できなかったときもS61へ進む。   If a response signal of frequency f3 can be received in S59, quadrature demodulation is performed using the reference signal of frequency f3, and data is captured (S60). When IQ orthogonal signals of all frequencies f1 to f3 are obtained at this stage (YES in S61), the phase calculation comparison distance estimation unit 25 calculates a distance by calculating a phase difference from these data ( S62, S63). Note that the process also proceeds to S61 when the signal of the frequency f3 cannot be received in S59.

S61で全周波数のIQデータが取得できていなかったときは、図14のS71へ進み、アンテナ部の指向性を変更する。そして、周波数f1〜f3のいずれでIQデータが取得できていないかを判断し(S72、S76、S80)、取得できていない周波数において(S72、S76、S80でNO)、その周波数でRFIDタグへ送信し(S73、77、S81)、その応答信号が受信できたか否かを判断し(S74,S78,S82)、受信できれば(S74,S78,S82でYES)、その周波数の基準信号でIQ直交復調し、データを取込む(S75,S79,S83)。その周波数で応答信号が受信できなかったときは(S74,S78,S82でNO)、他の周波数でのIQデータの取得に進む。   If IQ data for all frequencies has not been acquired in S61, the process proceeds to S71 in FIG. 14 to change the directivity of the antenna unit. Then, it is determined which of the frequencies f1 to f3 has not been able to acquire IQ data (S72, S76, S80), and in the frequency that has not been acquired (NO in S72, S76, S80), to the RFID tag at that frequency It is transmitted (S73, 77, S81), and it is determined whether or not the response signal has been received (S74, S78, S82). Demodulate and take in data (S75, S79, S83). If a response signal cannot be received at that frequency (NO at S74, S78, S82), the process proceeds to acquisition of IQ data at another frequency.

そして、全ての周波数でIQ取得データを取得すると(S84でYES)、S62へ進み、各周波数のIQデータにより位相差を算出して上記と同様に距離を計算する(S63)。S84で、全ての周波数でIQデータを取得できたわけではないときは(S84でNO)、S71へ戻る。   When IQ acquisition data is acquired for all frequencies (YES in S84), the process proceeds to S62, where the phase difference is calculated from the IQ data of each frequency, and the distance is calculated in the same manner as described above (S63). If IQ data has not been acquired at all frequencies in S84 (NO in S84), the process returns to S71.

ここで、「アンテナの指向性」とは、電波の放射方向と放射強度との関係をいい、放射角と放射強度の関係をレーダチャートにした図で示されるものである。「アンテナの指向性を変化させる」とは、アンテナのメインローブ(放射が最大となる方向)を変化させることをいう。なお、このアンテナの指向性の変化の時間パターンを、「スキャンパターン」といい、アンテナ指向性の変化の時間パターンを切替えることを、「他のスキャンパターンに切替える」という。   Here, the “directivity of the antenna” refers to the relationship between the radiation direction of the radio wave and the radiation intensity, and is represented by a diagram showing the relationship between the radiation angle and the radiation intensity in a radar chart. “Changing the directivity of the antenna” means changing the main lobe (direction in which radiation is maximized) of the antenna. Note that this antenna directivity change time pattern is referred to as a “scan pattern”, and switching the antenna directivity change time pattern is referred to as “switching to another scan pattern”.

したがって、上記実施の形態における、スキャンアンテナの指向性を変化させるスキャンパターンは、任意に変更してもよい。   Therefore, the scan pattern for changing the directivity of the scan antenna in the above embodiment may be arbitrarily changed.

すなわち、1つのスキャンパターンによって複数の周波数の一部について受信部がRFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、複数の周波数の信号をRFIDタグへ再度送信するようにしてもよいし、1つのスキャンパターンによって複数の周波数の信号の一部について受信部がRFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をRFIDタグへ再度送信するようにしてもよい。   That is, when the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of a plurality of frequencies by one scan pattern, the signal is switched to another scan pattern and the signals of the plurality of frequencies are transmitted to the RFID tag again. Alternatively, when the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of signals of a plurality of frequencies according to one scan pattern, it is switched to another scan pattern and cannot be received. The signal of the frequency of the part may be transmitted again to the RFID tag.

(4)第4実施の形態
次にこの発明のさらに他の実施の形態について説明する。図15は、この発明のさらに他の実施の形態に係るリーダライタの構成を示すブロック図である。この実施の形態においては、リーダライタは、ダイバーシティ手段として、複数の異なる偏波を出力する偏波器を含む。すなわち、リーダライタは、1つのアンテナを有し、そのアンテナから、偏波器で生成された、異なる偏波パターンを有する信号をRFIDタグに出力する。
(4) Fourth Embodiment Next, still another embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a reader / writer according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the reader / writer includes a polarizer that outputs a plurality of different polarized waves as diversity means. That is, the reader / writer has one antenna, and outputs a signal having a different polarization pattern generated by the polarizer from the antenna to the RFID tag.

偏波方法を変えることにより、RFIDタグによっては、反射波の影響が変化する。すなわち、複数の偏波を用いることにより、ある偏波方法でRFIDタグからの応答がない場合でも、その偏波方法を変えることによりRFIDタグの応答を取得することが可能となる。そして、それぞれの偏波方法で取得した周波数の応答を組み合わせることによりRFIDタグまでの距離を測定可能になる。   By changing the polarization method, the influence of the reflected wave changes depending on the RFID tag. That is, by using a plurality of polarized waves, even if there is no response from the RFID tag by a certain polarization method, it is possible to acquire the response of the RFID tag by changing the polarization method. The distance to the RFID tag can be measured by combining the frequency responses acquired by the respective polarization methods.

図15は、この実施の形態におけるリーダライタ60を示すブロック図である。図15を参照して、この実施の形態におけるリーダライタ60は、基本的に図1に示したものと同様である。図1においては、複数のアンテナを用いたが、ここでは、アンテナ63のみで、送受信するために、サーキュラ62が設けられている点と、電力増幅部15とサーキュラ62との間に、コントロール部11からの偏波制御信号64に応じて、搬送波を偏波するための偏波器61が設けられている点が図1の場合と異なる。この偏波器61による偏波方法の変更は、コントロール部11からの指示によって行われる。したがって、コントロール部11と偏波器61は、偏波出力手段および偏波出力制御手段として機能する。   FIG. 15 is a block diagram showing the reader / writer 60 in this embodiment. Referring to FIG. 15, the reader / writer 60 in this embodiment is basically the same as that shown in FIG. In FIG. 1, a plurality of antennas are used, but here, the control unit is provided between the power amplifying unit 15 and the circular 62 between the point where the circular 62 is provided to transmit and receive only with the antenna 63. 11 is different from the case of FIG. 1 in that a polarizer 61 for polarizing a carrier wave is provided in accordance with a polarization control signal 64 from 11. The change of the polarization method by the polarizer 61 is performed by an instruction from the control unit 11. Therefore, the control unit 11 and the polarizer 61 function as a polarization output unit and a polarization output control unit.

次に、この実施の形態におけるリーダライタの動作について説明する。図16は、この実施の形態におけるリーダライタの動作を示す図2や図8に対応する図である。図16を参照して、この実施の形態においては、複数の周波数のうち、受信できなかったものがあったときに、偏波方法を変更する。具体的な処理内容は、図3に示したフローチャートにおいて、図3(B)のS22がアンテナの切替えではなく、偏波方法の変更となるだけであるので、図面およびその説明は省略する。   Next, the operation of the reader / writer in this embodiment will be described. FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 2 and FIG. 8 showing the operation of the reader / writer in this embodiment. Referring to FIG. 16, in this embodiment, when there is a frequency that cannot be received among a plurality of frequencies, the polarization method is changed. Specifically, in the flowchart shown in FIG. 3, S22 in FIG. 3B only changes the polarization method, not the antenna switching, and thus the drawing and description thereof are omitted.

以上のように、この実施の形態によれば、偏波器を用いて、RFIDタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にRFIDタグからの距離を知ることができる。また、3つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。   As described above, according to this embodiment, when a reflected signal is received from an RFID tag using a polarizer, a plurality of received signals having different strength variations are obtained. It is possible to know the distance from the RFID tag. Further, since the distance is estimated by obtaining the phase difference between the three frequencies, the accuracy of the measurement can be improved.

なお、上記実施の形態においては、複数の周波数の具体的な周波数について特に限定しなかったが、マルチパス環境において距離測定時の精度を高めるには、相互に等しい間隔を有する複数の周波数の位相情報を用いるMUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法のような高分解能アルゴリズムを用いるのが好ましい。   In the above-described embodiment, the specific frequency of the plurality of frequencies is not particularly limited. However, in order to increase the accuracy during distance measurement in a multipath environment, the phases of the plurality of frequencies having the same interval are used. It is preferable to use a high resolution algorithm such as the MUSIC (MUltiple SIgnal Classification) method using information.

したがって、上記した複数の周波数については、相互に等しい間隔を有する3つの周波数を用いるのが好ましい。   Therefore, it is preferable to use three frequencies having the same interval for the plurality of frequencies described above.

また、複数の周波数としては、3つに限らず4つ以上の周波数を用いてもよい。また、相互に等しい間隔を有する5つ以上の周波数f1〜f5を用いれば、たとえば、f2、f4の周波数の信号の反射信号が得られなかったとしても、f1,f3,f5の等間隔の3つの応答信号を得ることができる。   Further, the plurality of frequencies is not limited to three, and four or more frequencies may be used. Further, if five or more frequencies f1 to f5 having an equal interval are used, for example, even if a reflected signal of the frequency of f2 and f4 cannot be obtained, the equal interval 3 of f1, f3, and f5 is obtained. Two response signals can be obtained.

また、上記実施の形態においては、ダイバーシティ手段の一例として、スキャンアンテナを用いた場合に、RFIDタグからの反射信号を受けられなかった一部の周波数の信号についてのみ、再度指向性を変えて再送信する場合について説明したが、これに限らず、複数のアンテナを有する場合や、複数の偏波を用いる場合において、同様の処理を行ってもよい。   In the above embodiment, as an example of the diversity means, when a scan antenna is used, only the signals of some frequencies that cannot receive the reflected signal from the RFID tag are changed again and the directivity is changed again. Although the case of transmitting has been described, the present invention is not limited to this, and the same processing may be performed when a plurality of antennas are used or when a plurality of polarized waves are used.

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.

この発明に係るRFIDタグ距離測定システムは、マルチパス環境下において、ダイバーシティ手段を用いてフィールドホールを減らしているため、RFIDタグとの距離を確実に測定できる。したがって、RFIDタグ距離測定システムとして、有利に利用される。   Since the RFID tag distance measuring system according to the present invention reduces the number of field holes using diversity means in a multipath environment, the distance to the RFID tag can be reliably measured. Therefore, it is advantageously used as an RFID tag distance measuring system.

この発明の第1実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the reader / writer which concerns on 1st Embodiment of this invention. この発明の第1実施の形態に係るリーダライタとRFIDタグとの交信状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the communication state of the reader / writer and RFID tag which concern on 1st Embodiment of this invention. この発明の第1実施の形態に係るリーダライタの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the reader / writer based on 1st Embodiment of this invention. この発明の第1実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のシミュレーション環境を示す図である。It is a figure which shows the simulation environment at the time of using the reader / writer based on 1st Embodiment of this invention. この発明の第1実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のRFIDタグとの距離の推定結果を示す図である。It is a figure which shows the estimation result of distance with an RFID tag at the time of using the reader / writer based on 1st Embodiment of this invention. この発明の第2実施の形態に係るリーダライタの要部およびその場合の電界強度分布を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the reader / writer based on 2nd Embodiment of this invention, and the electric field strength distribution in that case. この発明の第2実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the reader / writer which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施の形態に係るリーダライタとRFIDタグとの交信状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the communication state of the reader / writer and RFID tag which concern on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施の形態に係るリーダライタの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the reader / writer based on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のシミュレーション環境を示す図である。It is a figure which shows the simulation environment at the time of using the reader / writer based on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のRFIDタグとの距離の推定結果を示す図である。It is a figure which shows the estimation result of distance with an RFID tag at the time of using the reader / writer based on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施の形態におけるリーダライタとRFIDタグとの交信状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the communication state of the reader / writer and RFID tag in 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施の形態におけるリーダライタの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the reader / writer in 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施の形態におけるリーダライタの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the reader / writer in 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part of the reader / writer which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第4実施の形態におけるリーダライタとRFIDタグとの交信状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the communication state of the reader / writer and RFID tag in 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10,50,60 リーダライタ、11 コントロール部、12 PLL部、13 変調部、14 電力増幅部、15 送信アンテナ切替えスイッチ、16 第1送信アンテナ、17 第2送信アンテナ、18 受信アンテナ切替えスイッチ、19 第1受信アンテナ、20 第2受信アンテナ、21 BPF、22 90°位相シフト部、23,24 ミキサー、25 位相算出距離推定部、42 スキャン制御部、43 移相器、45 分配合成部、51 リーダライタ本体、52 アンテナ部、53,62 サーキュラ。   10, 50, 60 Reader / writer, 11 Control unit, 12 PLL unit, 13 Modulation unit, 14 Power amplification unit, 15 Transmit antenna switch, 16 First transmit antenna, 17 Second transmit antenna, 18 Receive antenna switch, 19 1st receiving antenna, 20 2nd receiving antenna, 21 BPF, 22 90 ° phase shift unit, 23, 24 mixer, 25 phase calculation distance estimation unit, 42 scan control unit, 43 phase shifter, 45 distribution synthesis unit, 51 reader Writer body, 52 antenna section, 53, 62 circular.

Claims (14)

RFIDタグと、前記RFIDタグに対して所定の搬送信号を出力し、前記RFIDタグから前記搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含み、前記RFIDタグと前記リーダとの距離を推定するRFIDタグ距離測定システムであって、
前記リーダは、前記搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段の出力した信号をRFIDタグに送信する送信部と、
前記RFIDタグからの前記相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した反射信号と前記搬送信号との間の位相の変化量と前記搬送信号の周波数とに基づいて、前記RFIDタグと前記リーダとの距離を推定する推定手段とを含み、
前記送信部および前記受信部は、前記受信部が前記反射信号を受信するとき、前記反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む、RFIDタグ距離測定システム。
An RFID tag that includes an RFID tag and a reader that outputs a predetermined carrier signal to the RFID tag and receives a reflected signal of the carrier signal from the RFID tag, and estimates a distance between the RFID tag and the reader A distance measuring system,
The reader, as the carrier signal, signal output means for outputting signals of a plurality of different frequencies,
A transmitter for transmitting the signal output from the signal output means to the RFID tag;
A receiving unit that receives reflected signals from the RFID tag for the plurality of different frequencies;
An estimation unit that estimates a distance between the RFID tag and the reader based on a phase change amount between the reflected signal and the carrier signal received by the receiver and the frequency of the carrier signal;
The RFID tag distance measuring system, wherein the transmitting unit and the receiving unit include diversity means for obtaining a plurality of received signals having different ways of fluctuation of the intensity of the reflected signal when the receiving unit receives the reflected signal.
前記搬送信号の相互に異なる複数の周波数は相互に等間隔である、請求項1に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The RFID tag distance measurement system according to claim 1, wherein the plurality of different frequencies of the carrier signal are equally spaced from each other. 前記送信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の送信アンテナと、前記受信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の受信アンテナとを含み、
前記ダイバーシティ手段は、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナの中から、送信および受信を行う1組の送信アンテナおよび受信アンテナを選択する、アンテナ選択手段を含む、請求項1または2に記載のRFIDタグ距離測定システム。
A plurality of transmitting antennas connected to the transmitting unit and having different mounting positions; and a plurality of receiving antennas connected to the receiving unit having different mounting positions;
3. The diversity means according to claim 1, wherein the diversity means includes antenna selection means for selecting a set of transmission antennas and reception antennas that perform transmission and reception from the plurality of transmission antennas and the plurality of reception antennas. RFID tag distance measurement system.
前記アンテナ選択手段は、前記選択された1組の送信アンテナおよび受信アンテナによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記RFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他の組のアンテナに切替えて、前記複数の周波数の信号を前記RFIDタグへ再度送信する、請求項3に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The antenna selecting means may select another set when the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of the signals of the plurality of frequencies by the selected one set of transmitting antenna and receiving antenna. The RFID tag distance measurement system according to claim 3, wherein the antenna is switched to another antenna and signals of the plurality of frequencies are transmitted again to the RFID tag. 前記アンテナ選択手段は、1つのアンテナによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記RFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のアンテナに切替えて、前記受信できなかった一部の周波数の信号を前記RFIDタグへ再度送信する、請求項3に記載のRFIDタグ距離測定システム。 When the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of the signals of the plurality of frequencies by one antenna, the antenna selecting unit is switched to another antenna and cannot receive the signal. The RFID tag distance measurement system according to claim 3, wherein a signal having a certain frequency is transmitted to the RFID tag again. 前記ダイバーシティ手段は、スキャンアンテナである、請求項1または2に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The RFID tag distance measurement system according to claim 1 or 2, wherein the diversity means is a scan antenna. 前記スキャンアンテナを用いて送信された前記相互に異なる複数の周波数の信号について、前記受信部が前記RFIDタグからの反射波を受信するよう制御するスキャンアンテナ制御手段を含む、請求項6に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The scan antenna control unit according to claim 6, further comprising: a scan antenna control unit configured to control the reception unit to receive a reflected wave from the RFID tag for the signals having a plurality of different frequencies transmitted using the scan antenna. RFID tag distance measurement system. 前記スキャンアンテナ制御手段は、1つのスキャンパターンによって前記複数の周波数の一部について前記受信部が前記RFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、前記複数の周波数の信号を前記RFIDタグへ再度送信する、請求項7に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The scan antenna control means switches to another scan pattern when the receiving unit cannot receive a signal from the RFID tag for a part of the plurality of frequencies by one scan pattern, and the plurality of frequencies The RFID tag distance measurement system according to claim 7, wherein the signal is transmitted again to the RFID tag. 前記スキャンアンテナ制御手段は、1つのスキャンパターンによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記RFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、前記受信できなかった一部の周波数の信号を前記RFIDタグへ再度送信する、請求項7に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The scan antenna control means switches to another scan pattern when the receiver cannot receive a signal from the RFID tag for a part of the signals of the plurality of frequencies by one scan pattern, and receives the signal The RFID tag distance measurement system according to claim 7, wherein a signal of a part of the frequencies that could not be transmitted is transmitted again to the RFID tag. 前記ダイバーシティ手段は複数の異なる偏波を出力する偏波出力手段を含む、請求項1または2に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The RFID tag distance measuring system according to claim 1 or 2, wherein the diversity means includes polarization output means for outputting a plurality of different polarized waves. 前記偏波出力手段は、前記送信部から送信された前記相互に異なる複数の周波数の信号について、前記受信部が前記RFIDタグからの反射波を受信するよう制御する偏波出力制御手段を含む、請求項10に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The polarization output means includes polarization output control means for controlling the reception unit to receive a reflected wave from the RFID tag with respect to the signals having a plurality of different frequencies transmitted from the transmission unit, The RFID tag distance measuring system according to claim 10. 前記偏波出力制御手段は、前記送信部によって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記RFIDタグからの信号を受信できなかったときは、他のパターンの偏波に切替えて、前記複数の周波数の信号を前記RFIDタグへ再度送信する、請求項11に記載のRFIDタグ距離測定システム。 The polarization output control means, when the reception unit is unable to receive a signal from the RFID tag for a part of the signals of the plurality of frequencies by the transmission unit, switch to the polarization of another pattern, The RFID tag distance measurement system according to claim 11, wherein the plurality of frequency signals are transmitted again to the RFID tag. RFIDタグに対して所定の搬送信号を出力し、前記RFIDタグから前記所定の搬送信号の反射信号を受信するリーダであって、
前記搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段の出力した信号をRFIDタグに送信する送信部と、
前記RFIDタグからの前記相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した反射信号と前記搬送信号との間の位相の変化量と前記搬送信号の周波数とに基づいて、前記RFIDタグと前記リーダとの距離を推定する推定手段とを含み、
前記送信部および前記受信部は、前記受信部が前記反射信号を受信するとき、前記反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む、リーダ。
A reader that outputs a predetermined carrier signal to the RFID tag and receives a reflected signal of the predetermined carrier signal from the RFID tag,
As the carrier signal, signal output means for outputting signals having different frequencies from each other;
A transmitter for transmitting the signal output from the signal output means to the RFID tag;
A receiving unit that receives reflected signals from the RFID tag for the plurality of different frequencies;
An estimation unit that estimates a distance between the RFID tag and the reader based on a phase change amount between the reflected signal and the carrier signal received by the receiver and the frequency of the carrier signal;
The transmitting unit and the receiving unit are readers including diversity means for obtaining a plurality of received signals having different ways of changing the intensity of the reflected signal when the receiving unit receives the reflected signal.
前記相互に異なる複数の信号の周波数は等間隔である、請求項13に記載のリーダ。 The reader according to claim 13, wherein the frequencies of the plurality of different signals are equally spaced.
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