JP2011193298A - タグ通信装置、タグ通信装置の電波送信方法、およびタグ通信装置の電波送信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信領域内に通信不能部分が発生することにより、通信できないＲＦＩＤタグが発生することを抑制する。
【解決手段】本発明のＲＦＩＤリーダ／ライタ１は、送信信号を含む電波を分配する分配部１３と、分配部１３で分配された電波のうちの一方に対し、位相および振幅のすくなくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する位相制御部１８および減衰幅制御部１９と、位相制御部１８および減衰幅制御部１９の少なくともいずれか一方によって変更された電波を送信するアンテナ部１７と、分配部１３で分配された電波のうちの他方を送信するアンテナ部１６と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置、およびタグ通信装置の電波送信方法に関するものである。

近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ（無線タグ）に対し、リーダ／ライタであるタグ通信装置により無線で通信を行うＲＦＩＤ技術が利用されている。また、ＲＦＩＤタグは、バーコードに替わるものとして特に物流の分野において期待を集めており、近い将来において爆発的に普及することが予想されている。

ＲＦＩＤタグおよびタグ通信装置の間の通信方式としては、電磁誘導方式とマイクロ波方式とがある。電磁誘導方式は、１２５ｋ〜１３５ｋＨｚ帯や１３．５６ＭＨｚ帯の周波数帯域で利用されている。一方、マイクロ波方式は、２．４５ＧＨｚ帯などの周波数帯域で利用されており、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯での利用が考えられている。

一般に、電磁誘導方式よりもマイクロ波方式の方が通信距離を伸長し易いことと、周波数帯域が高くなるにつれて、ＲＦＩＤタグのアンテナの寸法を小さくすることができることとから、マイクロ波方式が普及してきている。

そして、特許文献１には、タグ通信装置において、受信時における受信半値角を送信時における送信半値角よりも小さくし、受信メインローブ方向が送信アンテナの電波到達範囲のうちの所定の範囲内となるように制御することによって、タグ通信装置と無線タグとの情報の送受信の確実性、信頼性を向上させる技術が記載されている。

また、特許文献２には、受信アンテナの指向性を通信対象に対する受信状態が最適となるように変化させることによって、高い受信感度を得る技術が記載されている。

また、特許文献３には、送受信用アンテナの送信指向性と受信指向性とを独立に制御することによって、無線タグと好適に通信する技術が開示されている。

また、特許文献４には、複数の受信アンテナで受信した受信信号それぞれに与えるウェイトを制御することにより、長い通信可能距離を実現する技術が記載されている。

特開２００７−２１９９２７号公報（２００７年８月３０日公開） 特開２００６−８６６７７号公報（２００６年３月３０日公開） 特開２００５−３２３２７４号公報（２００５年１１月１７日公開） 特開２００５−２６９４０３号公報（２００５年９月２９日公開）

一般的に、タグ通信装置のアンテナであるタグ通信用アンテナとしては、指向性の広いアンテナを利用する場合と、指向性の狭いアンテナを利用する場合とが考えられる。

指向性の広いアンテナを利用する場合、タグ通信装置からの直接波と床面や壁面にて反射した反射波とが干渉するいわゆるマルチパス干渉により、タグ通信装置がＲＦＩＤタグと通信できない通信不能領域（いわゆるヌルポイント）が通信領域内に発生してしまう。図８を用いて説明する。図８に示すように、ＲＦＩＤタグ８０３が受信する直接波８０４の電波強度と反射波８０５の電波強度とが同程度で、ＲＦＩＤタグ８０３の位置において、マルチパス干渉により直接波８０４と反射波８０５とが互いに弱め合う場合、ＲＦＩＤタグ８０３が受信する電波強度が著しく低くなり、リーダ／ライタ８０１との通信が不能となってしまう。この場合、通信領域内で通信できないＲＦＩＤタグが発生してしまう。

そこで、上述した特許文献１〜４のように指向性の狭いアンテナを用いることが考えられるが、指向性の狭いアンテナは、指向性の広いアンテナに比べて通信領域が狭いので、少数のアンテナで多数のＲＦＩＤタグを同時に読み書きできるシステムを構築することは困難である。よって、指向性の狭いアンテナで広い通信領域をカバーするには、多数のアンテナが必要となる。さらに、指向性の狭いアンテナは、指向性の広いアンテナに比べてアンテナの規模が大きくなる。したがって、タグ通信装置のアンテナ部分の規模が著しく増大することになってしまう。

また、上述した特許文献１〜４には、指向性の広いアンテナの場合において通信不能部分が発生することによる弊害を解消することについては、開示も示唆もなされていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、指向性の広いアンテナで、通信領域内に通信不能部分が発生することにより、通信できないＲＦＩＤタグが発生することを抑制するタグ通信装置等を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るタグ通信装置は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、送信信号を含む電波を分配する分配部と、上記分配部で分配された電波のうちの一方に対し、位相および振幅の少なくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する信号変更手段と、上記信号変更手段によって変更された電波を送信する第１アンテナと、上記分配部で分配された電波のうちの他方を送信する第２アンテナと、を備えていることを特徴としている。

また、本発明に係るタグ通信装置の電波送信方法は、電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うととともに、該電波を送信するアンテナを２本備えたタグ通信装置の電波送信方法であって、送信信号を含む電波を分配する分配ステップと、上記分配部で分配された電波のうちの一方に対し、位相および振幅の少なくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する信号変更ステップと、上記信号変更ステップによって変更された電波を上記２本のアンテナのうちの一方で送信する第１送信ステップと、上記分配ステップで分配された電波のうちの他方を、上記２本のアンテナのうちの他方で送信する第２送信ステップと、を含むことを特徴としている。

上記の構成または方法によれば、送信信号を含む電波が分配されるとともに、分配された一方の電波の位相および振幅の少なくともいずれか一方が所定のタイミングで変更され、位相および振幅の少なくともいずれか一方が変更された電波と変更されていない電波とが異なるアンテナから送信される。これにより、自装置の通信領域内の電場の状態を所定のタイミングで変化させることができる。よって、送信される電波の直接波と壁や地面等で反射した反射波とが干渉することによって生じる通信不能領域の位置を所定のタイミングで変更させることができ、ある状態で通信不能領域となる位置にＲＦＩＤタグが存在していたとしても、当該ＲＦＩＤタグと通信することを可能にすることができる。

また、上記の構成によれば、第１アンテナと第２アンテナとの位置に関わらず、上記の効果を奏することができるので、アンテナの配置を考慮する必要がなく、設置場所の制約を受けることを減らすことができる。

本発明に係るタグ通信装置では、上記信号変更手段は、上記分配部で分配された電波の双方に対し、位相または振幅の少なくともいずれか一方を、上記分配部で分配されたそれぞれの電波で異なるように、所定のタイミングで変更するものであってもよい。

上記の構成によれば、分配部で分配された電波のそれぞれの位相または振幅が異なるように所定のタイミングで変更されるので、自装置の通信領域内の電場の状態を所定のタイミングで変更することができる。

これにより、送信される電波の直接波と壁や地面等で反射した反射波とが干渉することによって生じる通信不能領域の位置を所定のタイミングで変更させることができ、ある状態で通信不能領域となる位置にＲＦＩＤタグが存在していたとしても、当該ＲＦＩＤタグと通信することを可能にすることができる。

本発明に係るタグ通信装置では、上記信号変更手段は、電波の位相を変更する位相変更手段と、電波の振幅を変更する振幅変更手段とを備え、上記振幅変更手段は、上記位相変更手段によって位相を変更された電波の振幅を変更し、上記第１アンテナは、上記振幅変更手段によって振幅が変更された電波を送信するものであってもよい。

上記の構成によれば、送信信号を含む電波が分配されるとともに、分配された一方の電波の位相が所定のタイミングで変更されるとともに振幅が所定のタイミングで変更され、位相および振幅が所定のタイミングで変更される電波と変更されない電波とが異なるアンテナから送信される。これにより、送信される電波の直接波と壁や地面等で反射した反射波とが干渉することによって生じる通信不能領域の位置を所定のタイミングで変更させるとともに、該通信不能領域の大きさを変更させるので、ある状態で通信不能領域となる位置に存在しているＲＦＩＤタグとの通信をより確実に可能とすることができる。

本発明に係るタグ通信装置では、上記所定のタイミングは、自装置から上記ＲＦＩＤタグにコマンドを送信し、応答信号を受信すべき時間の終了時点であることが好ましい。

上記の構成によれば、位相変更手段は、自装置からＲＦＩＤタグにコマンドを送信し、応答信号を受信すべき時間の終了時点に合わせて位相を変更する。また、振幅変更手段も、自装置からＲＦＩＤタグにコマンドを送信し、応答信号を受信すべき時間の終了時点に合わせて振幅を変更する。よって、自装置とＲＦＩＤタグとのコマンドの送受信の途中で位相が変更されることがない。これにより、自装置がＲＦＩＤタグにコマンドを送信し、応答信号を受信している途中であるにもかかわらず、送信される電波の一方の位相および振幅の少なくともいずれか一方が変更されることにより当該ＲＦＩＤタグが通信不能領域に入り、通信が途切れてしまうということを防止することができる。

本発明に係るタグ通信装置では、上記ＲＦＩＤタグから受信した電波の受信レベルが閾値を超えているか否かを判定する受信レベル判定手段と備え、上記位相変更手段は、上記受信レベル判定手段が電波の受信レベルが閾値を超えていると判定したとき、そのときの位相で固定し、上記振幅変更手段は、上記受信レベル判定手段が電波の受信レベルが閾値を超えていると判定したとき、そのときの振幅で固定するものであってもよい。

上記の構成によれば、受信レベル判定手段が、ＲＦＩＤタグから受信した電波の受信レベルが閾値を超えているか否かを判定し、位相変更手段は、上記受信レベル判定手段が電波の受信レベルが閾値を超えていると判定したとき、そのときの位相で固定する。また、振幅変更手段は、上記受信レベル判定手段が電波の受信レベルが閾値を超えていると判定したとき、そのときの振幅で固定する。

そして、ＲＦＩＤタグから受信した電波の受信レベルが閾値を超えているときとは、ＲＦＩＤタグが通信不能領域には存在しないことを示している。よって、このときの位相で送信する電波の位相を固定し、このときの振幅で送信する電波の振幅を固定することにより、確実に自装置とＲＦＩＤタグとの通信を行うことができる。

本発明に係るタグ通信装置では、上記第１アンテナは、上記第２アンテナと対向する位置に存在する壁の、該第２アンテナから送信される電波の進行方向と壁とが直角となる位置に配置されているものであってもよい。

自装置から送信した直接波が壁に当たった場合、自装置から送信した直接波と、該直接波が壁に反射した反射波とが干渉し、直接波の進行方向と壁とが直角となるときの該直接波の進行方向となる領域は、空間上に定在波が現れ、その節の部分が通信不能領域となってしまう。

上記の構成によれば、第１アンテナが、第２アンテナと対向する位置に存在する壁の、該第２アンテナから送信される電波の進行方向と壁とが直角となる位置に配置されているので、空間の定在波を操作することができ、上記通信不能領域を狭めることができる。

なお、上記タグ通信装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記タグ通信装置をコンピュータにて実現させるタグ通信装置の電波送信プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

以上のように、本発明に係るタグ通信装置は、送信信号を含む電波を分配する分配部と、上記分配部で分配された電波のうちの一方に対し、位相および振幅の少なくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する信号変更手段と、上記信号変更手段によって変更された電波を送信する第１アンテナと、上記分配部で分配された電波のうちの他方を送信する第２アンテナと、を備えている構成である。

また、本発明に係るタグ通信装置の電波送信方法は、送信信号を含む電波を分配する分配ステップと、上記分配部で分配された電波のうちの一方に対し、位相および振幅の少なくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する信号変更ステップと、上記信号変更ステップによって変更された電波を２本のアンテナのうちの一方で送信する第１送信ステップと、上記分配ステップで分配された電波のうちの他方を、上記２本のアンテナのうちの他方で送信する第２送信ステップと、を含む方法である。

これにより、自装置の通信領域内の電場の状態を所定のタイミングで変化させることができる。よって、送信される電波の直接波と壁や地面等で反射した反射波とが干渉することによって生じる通信不能領域の位置を所定のタイミングで変更させることができ、ある状態で通信不能領域となる位置にＲＦＩＤタグが存在していたとしても、当該ＲＦＩＤタグと通信することを可能にすることができるという効果を奏する。

また、上記の構成によれば、第１アンテナと第２アンテナとの位置に関わらず、上記の効果を奏することができるので、アンテナの配置を考慮する必要がなく、設置場所の制約を受けることを減らすことができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態を示すものであり、ＲＦＩＤリーダ／ライタの要部構成を示すブロック図である。 上記実施の形態の概要を示す説明図である。 上記ＲＦＩＤリーダ／ライタからＲＦＩＤタグに対するコマンドの送受信時間と、位相調整部が位相を変更するタイミングとを示す図である。 上記ＲＦＩＤリーダ／ライタにおける処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態を示すものであり、ＲＦＩＤタグの要部構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態を示すものであり、ＲＦＩＤリーダ／ライタの要部構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施の形態を示すものであり、２本のアンテナの配置を示す図である。 本発明の課題を説明するための図である。

〔実施の形態１〕
（ＲＦＩＤリーダ／ライタの構成）
本発明の一実施の形態について図１から図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施の形態に係るＲＦＩＤリーダ／ライタ（タグ通信装置）１は、ＲＦＩＤタグ３に対し、無線通信を行ってデータの読み書きを行うものである。

本実施の形態では、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１が送信する電波の周波数帯域は、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯である。これにより、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１がＲＦＩＤタグ３と通信可能な領域は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１のアンテナから数ｍ程度となる。一般に、ＵＨＦ帯や２．４５ＧＨｚ帯の電波（radio wave）を利用するマイクロ波方式は、１２５ｋ〜１３５ｋＨｚ帯や１３．５６ＭＨｚ帯の電磁誘導を利用する電磁誘導方式に比べて、通信距離を拡大し易いという利点がある。また、ＵＨＦ帯の電波は、２．４ＧＨｚ帯の電波に比べて、物陰に回り込み易いという利点がある。

ＲＦＩＤタグ３は、無線通信ＩＣ（Integrated Circuit）およびアンテナを備える構成である。一般的なＲＦＩＤタグ３は、電池などの電源を有しておらず、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１から電波で送電された電力によって回路が動作し、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１と無線通信を行う。

ＵＨＦ帯の電波を送信する場合、当該電波の波長は約３０ｃｍであり、鋭い（狭い）指向性のアンテナにすると、アンテナが大型化してしまう。そこで、アンテナの大きさを半波長程度とすることが考えられるが、アンテナをこの大きさにすると指向性が広くなってしまう。指向性の広いアンテナから送信された電波は、直接波と壁等に反射した反射波とが干渉してしまうということが生じる。そして、直接波と反射波とが干渉することにより、通信不能領域が発生してしまうという問題が生じる。

これらの問題点を回避するため、本実施の形態のＲＦＩＤリーダ／ライタ１は、２つのアンテナ（第２アンテナ）１６０、アンテナ（第１アンテナ）１７０を備え、それぞれのアンテナから送信される電波の位相を所定の周期で変えることにより、上記通信不能領域の位置が固定されないようにし、通信領域内に存在するＲＦＩＤタグ３との通信を確実に行えるようにするものである。

具体的に図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態の概要を示す説明図である。図２に示すように、ＲＦＩＤタグ３に対しアンテナ１６０から直接送信される直接波２０１と、床面にて反射して送信される反射波２０２とがある場合、マルチパス干渉により直接波２０１と反射波２０２とが互いに弱め合うと、ＲＦＩＤタグ３が受信する電波強度が著しく低くなって、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１との通信が不能となってしまう。

そこで、本実施の形態では、アンテナ１７０から位相を変化させて電波を送信することにより、ＲＦＩＤタグ３が存在している位置において、直接波２０１と反射波２０２とで互いに弱めあったとしても、位相を変化させる直接波２０３を送信することで、ＲＦＩＤタグ３が存在している位置の電場に影響を与え、ＲＦＩＤタグ３が受信する電波強度が低くならないようにするものである。

また、アンテナ１７０から送信する電波の位相を所定の周期で変更することにより、直接波２０１と反射波２０２とにより電波強度が著しく弱くなってしまう位置を周期的に変更し、ＲＦＩＤタグ３が存在している位置が、常に電波強度が著しく弱くなる位置とならないようにしている。

以上のように、マルチパス干渉による通信不能領域が適宜変更されることにより、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１とＲＦＩＤタグ３との通信が可能となる。したがって、通信不能領域にＲＦＩＤタグ３が存在することにより、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１とＲＦＩＤタグ３との通信が不可能となってしまうことを抑制することができる。また、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３に特別な変更を施す必要がない。

以下、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１およびＲＦＩＤタグ３の具体的な構成について、図１〜図５に基づいて説明する。

図１は、本実施の形態に係るＲＦＩＤリーダ／ライタ１のブロック図である。図１に示すように、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１は、制御部１０、記憶部１１、無線処理部１２、分配部１３、位相調整部１４、減衰部１５、アンテナ部１６、アンテナ部１７、および外部Ｉ／Ｆ部２１を含む構成である。なお、位相調整部１４および減衰部１５は、少なくともいずれか一方を備える構成であればよい。また、本実施の形態では、アンテナ部１６およびアンテナ部１７の２つのアンテナ部を備える構成として説明するが、アンテナ部は複数であればよく、２つに限られるものではない。

制御部１０は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１内における動作を統括的に制御するものである。制御部１０は、例えばＰＣ（Personal Computer）ベースのコンピュータによって構成される。そして、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行われる。このプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどのリムーバブルメディアに記録されているものを読み込んで使用する形態であってもよいし、ハードディスクなどにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよい。また、外部Ｉ／Ｆ部２１を介して上記プログラムをダウンロードしてハードディスクなどにインストールして実行する形態などであってもよい。

また、制御部１０は、位相制御部（信号変更手段、位相変更手段）１８および減衰幅制御部（信号変更手段、振幅変更手段）１９を備える構成である。位相制御部１８は、位相調整部１４による無線信号の位相の変更を制御するものである。具体的には、位相調整部１４に対し、所定の角度、所定の周期で無線信号の位相を変更するように制御する。

ここで、所定の角度の例としては、３０°、４５°、６０°等を挙げることができる。また、所定の周期については、ＲＦＩＤタグ３に対するコマンドの送受信時間（すなわち、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１の通信領域内にＲＦＩＤタグ３が存在した場合にＲＦＩＤタグ３にコマンドを送信し、ＲＦＩＤタグ３からコマンドに対する返信を受信するまでの時間）を挙げることができる。ＲＦＩＤタグ３に対するコマンドの送受信時間毎に位相を変化させれば、ＲＦＩＤタグ３に対するコマンドを送信し、受信を待っている途中で位相が変化してしまうことにより、ＲＦＩＤタグ３との通信が不安定になることを防止できるためである。図３を用いて説明する。

図３は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からＲＦＩＤタグ３に対するコマンドの送信時間および該コマンドに対するＲＦＩＤタグ３からの応答を受信すべき時間と、位相調整部１４が位相を変更するタイミングとを示す図である。また、図３に示す位相差とは、分配部１３で分配された一方の無線信号と、位相調整部１４で位相が変更された無線信号との位相差を示すものである。図３に示すように、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からＲＦＩＤタグ３に対するコマンドの送信時間３０１、およびＲＦＩＤリーダ／ライタ１の通信領域内にＲＦＩＤタグ３が存在する場合にＲＦＩＤタグ３からコマンドに対する返信を受信する時間３０２が、経過する毎に位相調整部１４が位相を変更する。これにより、上述した効果を奏することができる。なお、ＲＦＩＤタグ３からの返信を受信した場合は、そのときの位相で無線信号の位相を固定するものであってもよい。

減衰幅制御部１９は、減衰部１５による無線信号の振幅の変更を制御するものである。具体的には、減衰部１５に対し、所定の幅、所定の周期で無線信号の振幅を変更するように制御する。なお、所定の幅とは特に限定されるものではなく、どのような幅であってもよい。また、所定の周期については、位相調整部１４と同様であるのでその説明は省略する。なお、上述したように減衰部１５は必須の構成ではなく、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１が減衰部１５を備えていない場合は、減衰幅制御部１９を備える必要はない。

また、減衰部１５および減衰幅制御部１９のように振幅を減衰させるものではなく、振幅増幅させる増幅部および増幅制御部を備える構成であってもよい。

記憶部１１は、上記したハードディスクなどの不揮発性の記憶装置によって構成される。記憶部１１に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、ＯＳ（operating system）プログラム、およびその他各種プログラム、ならびに各種データが挙げられる。本実施の形態では、記憶部１１には、アンテナ部１７から送信する電波の位相を変更する角度、周期等のデータが記憶されている。

無線処理部１２は、制御部１０から受信したデータを無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号を分配部１３に送信するとともに、外部からアンテナ部１６を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部１０に送信するものである。無線処理部１２には、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。

分配部１３は、無線処理部１２から取得した無線信号を分配し、アンテナ部１６および位相調整部１４へ送信するものである。なお、分配部１３が、アンテナ部１６と位相調整部１４とへ分配する無線信号の分配率は特に限定されるものではなく、例えば、１：１、１：１／２、１：１／３、１：１／４等、どのような分配率であってもよい。また、分配率を変更できるものであってもよい。

位相調整部１４は、位相制御部１８の指示に基づいて、分配部１３から取得した無線信号の位相を所定の角度および所定の周期で変更するものである。そして、位相を変更した無線信号を減衰部１５へ送信する。なお、位相を変更するタイミングは周期的でなくてもよい。

減衰部１５は、減衰幅制御部１９の指示に基づいて、位相調整部１４から取得した無線信号の振幅を減衰するものである。減衰部１５による無線信号の振幅の減衰幅、および減衰する周期については、位相調整部１４における位相の変更と同様であるので、その説明は省略する。なお、上述したように減衰部１５は必須の構成ではない。

アンテナ部１６は、分配部１３からの無線信号を電波として外部に送信するとともに、外部から受信した電波を無線信号に変換して無線処理部１２に送信するものである。

アンテナ部１７は、減衰部１５からの無線信号を電波として外部に送信するものである。なお、アンテナ１７０の指向性をアンテナ１６０と異ならせてもよい。

また、アンテナ１７０に指向性の狭いアンテナを使用することにより、特定の領域の電場に影響を与えることができるので、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１の通信可能領域を維持したまま、特定の領域に存在するＲＦＩＤタグ３との通信を可能にすることができる。

外部Ｉ／Ｆ部２１は、ＰＣなどの外部のデバイスと通信を行うものである。外部Ｉ／Ｆ部２１のインタフェース規格としては、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、などが挙げられる。

（ＲＦＩＤリーダ／ライタにおける処理の流れ）
次に、図４を用いてＲＦＩＤリーダ／ライタ１における処理の流れを説明する。図４に示すように、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１においては、まず無線処理部１２において送信波を生成する（Ｓ１）。そして、分配部１３が、無線処理部１２から取得した送信波を分配する（Ｓ２、分配ステップ）。次に位相調整部１４は、無線処理部１２が分配した一方の送信波の位相を周期的に変更する（Ｓ３、位相変更ステップ）。ここで、減衰部１５が備えられている場合は、減衰部１５は、位相が変更された電波の振幅を減衰する（振幅変更ステップ）。そして、アンテナ部１６は、分配部１３によって位相調整部１４に分配されなかった送信波を外部に送信し、アンテナ部１７は、位相調整部１４によって位相が変更された送信波を送信する（Ｓ４、第１送信ステップ、第２送信ステップ）。その後、一連の送受信シーケンスが終了すると（Ｓ５でＹＥＳ）、ステップＳ３に戻り、位相調整部１４は送信波の位相を所定の角度だけ変更する。なお、一連の送受信シーケンスの終了の例としては、ＲＦＩＤタグ３の読み取り完了や、ＲＦＩＤタグ３からの無応答レスポンス等を挙げることができる。以上が、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１における処理の流れである。

（ＲＦＩＤタグの構成）
図５は、ＲＦＩＤタグ３の概略構成を示している。図５に示すように、ＲＦＩＤタグ３は、アンテナ部３０および無線通信ＩＣ３１を備える構成である。

アンテナ部３０は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からの電波を、無線通信ＩＣ３１を動作させる電力源として受け取るものである。また、アンテナ部３０は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１から受信した電波を無線信号に変換して無線通信ＩＣ３１に送信するとともに、無線通信ＩＣ３１からの無線信号を電波に変換してＲＦＩＤリーダ／ライタ１に送信するものである。アンテナ部３０には、アンテナ、共振回路などが使用される。

無線通信ＩＣ３１は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からアンテナ部３０を介して受信した信号に基づいて、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からのデータを記憶したり、記憶されたデータをアンテナ部３０を介してＲＦＩＤリーダ／ライタ１に送信したりするものである。図５に示すように、無線通信ＩＣ３１は、電源部３２、無線処理部３３、制御部３４、およびメモリ部３５を備える構成である。

電源部３２は、アンテナ部３０が電波を受信することにより発生する誘起電圧を整流回路にて整流し、電源回路にて所定の電圧に調整した後、無線通信ＩＣ３１の各部に供給するものである。電源部３２には、ブリッジダイオード、電圧調整用コンデンサなどが使用される。

無線処理部３３は、外部からアンテナ部３０を介して受信した無線信号を元の形式に変換し、変換したデータを制御部３４に送信するとともに、制御部３４から受信したデータを無線送信に適した形式に変換し、変換した無線信号をアンテナ部３０を介して外部に送信するものである。無線処理部３３には、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換回路、変復調回路、ＲＦ回路などが使用される。

制御部３４は、無線通信ＩＣ３１内における動作を統括的に制御するものである。制御部３４は、論理演算回路、レジスタなどを備え、コンピュータとして機能する。そして、動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行われる。このプログラムは、例えばメモリ部３５のＲＯＭ（Read Only Memory）などにインストールされたものを読み込んで使用する形態であってもよいし、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からアンテナ部３０および無線処理部３３を介して上記プログラムをダウンロードしてメモリ部３５にインストールして実行する形態であってもよい。

また、制御部３４は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からアンテナ部３０および無線処理部３３を介して受信したデータに基づいて、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１からのデータをメモリ部３５に記憶したり、メモリ部３５に記憶されたデータを読み出して、無線処理部３３およびアンテナ部３０を介してＲＦＩＤリーダ／ライタ１に送信したりする。

メモリ部３５は、上記したＲＯＭや、ＳＲＡＭ（Static RAM）、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ）などの半導体メモリによって構成される。このメモリ部３５に記憶される内容としては、上記した制御プログラム、およびその他各種のプログラム、ならびに各種データが挙げられる。なお、無線通信ＩＣ３１は、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１から送信される電波を電力源としているため、ＲＯＭなどの不揮発性メモリや、ＳＲＡＭ、ＦｅＲＡＭなどの消費電力の少ないメモリを利用することが望ましい。

以上のように、本実施の形態では、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１に２つのアンテナ１６０、１７０を備え、一方のアンテナから送信される電波の位相を他方のアンテナから送信される電波の位相と周期的に異ならせることにより、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１の通信領域内であるにもかかわらず、ＲＦＩＤタグ３と通信できない通信不能領域領域（ヌルポイント）を周期的に移動させ、通信不能領域に存在するＲＦＩＤタグ３との通信を可能とするものである。

なお、上述した実施の形態では、アンテナ１７０から送信される電波の位相のみを変更したが、アンテナ１６０から送信される電波とアンテナ１７０から送信される電波との位相が異なればよく、双方の電波の位相を変更するものであってもよい。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記の実施の形態１において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態に係るＲＦＩＤリーダ／ライタ１は、上記実施の形態１に記載したＲＦＩＤリーダ／ライタ１に対し、さらに、制御部１０に受信レベル判定部（受信レベル判定手段）２０を備えるものである。

受信レベル判定部２０は、アンテナ部１６が受信した電波の受信レベルを判定し、受信レベルが閾値以上であれば、ＲＦＩＤタグ３から信号を的確に受信できていると判定し、そのとき送信している電波の位相を固定するように、位相制御部１８へ指示を送るものである。

これにより、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１の通信領域内に存在しているＲＦＩＤタグ３との通信が可能となる位相に、アンテナ１７０から送信される電波の位相を固定することができる。

なお、ＲＦＩＤタグ３が複数存在する場合は、全てのＲＦＩＤタグ３から受信した電波の受信レベルが閾値以上のときに、位相を固定すればよい。

〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、上記の実施の形態１および２において示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１が、壁に囲まれた空間に設置されている場合に、アンテナ１７０がアンテナ１６０と対向する位置に存在する壁の、アンテナ１６０から送信される電波の進行方向と壁とが直角となる位置に配置されている。

これにより、アンテナ１６０から送信される電波が壁に反射することにより発生する反射波と干渉することにより発生する通信不能領域を狭めることができる。図７を用いて説明する。図７（ｂ）に示すように、アンテナ１６０から送信された電波が壁７０３に向かい壁７０３によって反射し、反射波７０２が存在すると、送信波７０１と反射波７０２とによって定在波が発生し、当該定在波の節の部分が通信不能領域となってしまう。

ここで、アンテナ１７０を、アンテナ１６０から送信される電波の進行方向と壁とが直角となる位置である位置７０４に設置すれば、アンテナ１６０から壁７０３に送信波７０１が進む方向にあたる領域の電場を変更することができる。よって、アンテナ１６０が１本備えられた構成であれば、アンテナ１６０から壁７０３に送信波７０１が進む方向にあたる領域に存在する通信不能領域が固定してしまうところ、位置７０４にアンテナ１７０を設置することで、当該通信不能領域の位置を変更することができる。

本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

（ソフトウェアによる構成）
最後に、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１およびＲＦＩＤタグ３の各ブロック、特にＲＦＩＤリーダ／ライタ１の制御部１０（位相制御部１８、減衰幅制御部１９、受信レベル判定部２０）およびＲＦＩＤタグ３の制御部３４は、集積回路（ＩＣチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現していてもよいし、ＣＰＵ（central processing unit）を用いてソフトウェア的に実現してもよい。

後者の場合、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１およびＲＦＩＤタグ３は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるＲＦＩＤリーダ／ライタ１およびＲＦＩＤタグ３の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記のＲＦＩＤリーダ／ライタ１およびＲＦＩＤタグ３に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ（microprocessor unit））が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ（compact disc read-only memory）／ＭＯ（magneto-optical）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（digital versatile disk）／ＣＤ−Ｒ（CD Recordable）等の光ディスクを含むディスク類、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（erasable programmable read-only memory）／ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable and programmable read-only memory）／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ類、あるいはＰＬＤ（Programmable logic device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。

また、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１およびＲＦＩＤタグ３を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ（local area network）、ＩＳＤＮ（integrated services digital network）、ＶＡＮ（value-added network）、ＣＡＴＶ（community antenna television）通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、ＩＥＥＥ（institute of electrical and electronic engineers）１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ（asynchronous digital subscriber loop）回線等の有線でも、ＩｒＤＡ（infrared data association）やリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＨＤＲ（high data rate）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＤＬＮＡ（Digital Living Network Alliance）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。

ＲＦＩＤリーダ／ライタの通信不能領域を変更することができるので、固定された位置に配置されているＲＦＩＤタグと通信を行う必要があるＲＦＩＤリーダ／ライタに好適である。

１ ＲＦＩＤリーダ／ライタ（タグ通信装置）
３ ＲＦＩＤタグ
１０ 制御部
１１ 記憶部
１２ 無線処理部
１３ 分配部
１４ 位相調整部
１５ 減衰部
１６ アンテナ部
１７ アンテナ部
１８ 位相制御部（信号変更手段、位相変更手段）
１９ 減衰幅制御部（信号変更手段、振幅変更手段）
２０ 受信レベル判定部（受信レベル判定手段）
２１ 外部Ｉ／Ｆ部
１６０ アンテナ（第２アンテナ）
１７０ アンテナ（第１アンテナ）
７０４ 壁

Claims (8)

1. 電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うタグ通信装置であって、
   送信信号を含む電波を分配する分配部と、
   上記分配部で分配された電波のうちの一方に対し、位相または振幅の少なくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する信号変更手段と、
   上記信号変更手段によって変更された電波を送信する第１アンテナと、
   上記分配部で分配された電波のうちの他方を送信する第２アンテナと、を備えていることを特徴とするタグ通信装置。
2. 上記信号変更手段は、上記分配部で分配された電波の双方に対し、位相または振幅の少なくともいずれか一方を、上記分配部で分配されたそれぞれの電波で異なるように、所定のタイミングで変更することを特徴とする請求項１に記載のタグ通信装置。
3. 上記信号変更手段は、電波の位相を変更する位相変更手段と、電波の振幅を変更する振幅変更手段とを備え、
   上記振幅変更手段は、上記位相変更手段によって位相を変更された電波の振幅を変更し、上記第１アンテナは、上記振幅変更手段によって振幅が変更された電波を送信することを特徴とする請求項１または２に記載のタグ通信装置。
4. 上記所定のタイミングは、自装置から上記ＲＦＩＤタグにコマンドを送信し、応答信号を受信すべき時間の終了時点であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタグ通信装置。
5. 上記ＲＦＩＤタグから受信した電波の受信レベルが閾値を超えているか否かを判定する受信レベル判定手段を備え、
   上記位相変更手段は、上記受信レベル判定手段が電波の受信レベルが閾値を超えていると判定したとき、そのときの位相で固定し、
   上記振幅変更手段は、上記受信レベル判定手段が電波の受信レベルが閾値を超えていると判定したとき、そのときの振幅で固定することを特徴とする請求項３または４に記載のタグ通信装置。
6. 上記第１アンテナは、上記第２アンテナと対向する位置に存在する壁の、該第２アンテナから送信される電波の進行方向と壁とが直角となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタグ通信装置。
7. 電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うととともに、該電波を送信するアンテナを２本備えたタグ通信装置の電波送信方法であって、
   送信信号を含む電波を分配する分配ステップと、
   上記分配ステップで分配された電波のうちの一方に対し、位相および振幅の少なくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する信号変更ステップと、
   上記信号変更ステップによって変更された電波を上記２本のアンテナのうちの一方で送信する第１送信ステップと、
   上記分配ステップで分配された電波のうちの他方を、上記２本のアンテナのうちの他方で送信する第２送信ステップと、を含むことを特徴とするタグ通信装置の電波送信方法。
8. 電波を介してＲＦＩＤタグと無線通信を行うととともに、該電波を送信するアンテナを２本備えたタグ通信装置を動作させるための電波送信プログラムであって、
   送信信号を含む電波を分配する分配ステップと、
   上記分配ステップで分配された電波のうちの一方に対し、位相および振幅の少なくともいずれか一方を所定のタイミングで変更する信号変更ステップと、
   上記信号変更ステップによって変更された電波を上記２本のアンテナのうちの一方で送信する第１送信ステップと、
   上記分配ステップで分配された電波のうちの他方を、上記２本のアンテナのうちの他方で送信する第２送信ステップと、をコンピュータに実行させるためのタグ通信装置の電波送信プログラム。

Images