JP4265686B2 - 距離測定装置、距離測定方法、反射体、および通信システム - Google Patents

距離測定装置、距離測定方法、反射体、および通信システム Download PDF

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    • G01S13/38—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal wherein more than one modulation frequency is used

Description

本発明は、電波を介して反射体と無線通信を行う距離測定装置および距離測定方法、反射体、ならびに通信システムに関するものである。
近年、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ（無線タグ）の利用が普及し
つつある。ＲＦＩＤタグは、バーコードを代替す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、近い将来において広く普及することが予想されている。
現在、ＲＦＩＤタグ向けの周波数帯域としては、１３．５６ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ〜
９５０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯、２．４５ＧＨｚ帯などがある。このうち、ＵＨＦ
帯や２．４５ＧＨｚ帯の電波（radio Wave）は、１３．５６ＭＨｚ帯の電波に比べて通信
距離を伸長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。このため、ＵＨＦ帯の電波を利用するＲ
ＦＩＤタグおよびリーダライタの開発が進められている。
ＵＨＦ帯の電波を利用する場合、現在主流である１３．５６ＭＨｚ帯の電波を利用する
場合に比べて、リーダライタが無線タグと通信可能な距離を数１０ｃｍ程度から数ｍ程度
に伸長することができる。よって、ＵＨＦ帯の電波を利用すれば、リーダライタが無線タ
グと通信可能な空間領域である通信エリアを比較的広範囲に拡大することが可能となる。
一方、ＲＦＩＤタグの位置を推定するために、ＲＦＩＤタグと通信を行う通信局との距
離を測定する技術が提案されている。１つの例としては、ＲＦＩＤタグとしてのアクティ
ブＩＣタグからの信号を多数の基地局が受信し、それぞれの基地局での該アクティブＩＣ
タグからの受信信号に基づいて、距離および位置を推定する技術がある。この例では、各
基地局と該アクティブＩＣタグとの距離は、アクティブＩＣタグからの受信信号の強度に基づいて推定される。すなわち、受信信号の強度と距離との間に相関があることを利用して距離が推定される。また、位置が既知のアクセスポイントを設け、アクティブＩＣタグと該アクセスポイントとから同時に信号を送出させることによって、受信タイミングの遅延量を測定することによってアクティブＩＣタグの距離を推定する手法も採用されている。
また、特表２００４−５０７７１４号公報（２００４年３月１１日公開）（以下、特許文献１と称する）には、図２６に示すように、ＲＦ通信システムにおいて、リーダとしてのインターロゲータ３６からＲＦタグ３８に対して、互いに異なる周波数の信号４０・４２を送信し、この２つの信号を重ね合わせた合成波のヌル・ポイントの数をカウントすることによって、インターロゲータ３６とＲＦタグ３８との間の距離を推定する技術が開示されている。
ＵＨＦ帯の電波を利用したＲＦＩＤ通信システムを用いる場合、長距離通信が可能となることによって、処理を行う必要のない遠方のＲＦＩＤタグに対しても通信が可能となり、このようなＲＦＩＤタグに対する不要な処理が発生するという問題や、マルチパスの影響を受けることによる応答性能の劣化などの問題が生じる。これらの問題を解決するために、リーダライタが各ＲＦＩＤタグまでの距離を求めることによって、データ部の解析／書き換え等の処理を行うべき対象となるＲＦＩＤタグを分別する手法が考えられる。ここで、リーダライタとＲＦＩＤタグとの距離を求める手法として、上記した従来技術を用いた場合には、次のような問題がある。
まず、ＲＦＩＤタグからの信号の受信強度や、遅延時間に基づいて距離を推定する場合
、距離の測定精度が低いという問題がある。このような方式で距離を推定する場合の精度
は、実際にはおよそ１ｍ〜数ｍ程度となる。例えば物流管理システムなどに適用する場合
には、この程度の精度では実用的ではなく、より高い距離測定精度が必要となる。
また、特許文献１に開示されている技術では、互いに異なる周波数の２つの信号を重ね合わせた合成波のヌル・ポイントの数をカウントすることによって距離を推定しているので、距離の精度が非常に悪いという問題がある。より詳細には、特許文献１の段落［００２５］に記載されている例によれば、８８０ＭＨｚの第１信号と８８４ＭＨｚの第２信号を使用したとき、インターロゲータ３６から約３７．５ｍのところにヌル・ポイントが生じ、その後約７５ｍごとに追加のヌル・ポイントが生じる。例えば、インターロゲータ３６とＲＦタグ３８の間に３つのヌルがカウントされたとすると、推定されるインターロゲータ３６とＲＦタグ３８の距離は１８７．５ｍ以上２６２．５ｍ未満ということになり、誤差範囲は７５ｍとなる。マルチパスが生じていると、無線信号の伝播距離が長くなり、実際のＲＦＩＤタグの距離とは異なる距離が算出されるという問題がある。
また、ＥＰ１２３９６３４Ａ２（以下、特許文献２と称する）には、図２７に示すように、ＲＦＩＤタグと無線通信を行う通信装置１３８において、ＲＦＩＤタグからの反射信号をアンテナ１４０を介して受信し、サーキュレータ９２から入力された受信信号と、サーキュレータ９０及びスプリッタ９８から入力された搬送信号とをミキサ１００，１０２にて掛け合わせる事によりＩ信号およびＱ信号を生成し、このＩ信号およびＱ信号に基づいてＲＦＩＤタグからの反射信号の振幅および位相を算出する技術が開示されている。また、搬送信号とＲＦＩＤタグの反射信号との位相差を利用して、ＲＦＩＤタグまでの距離を求める事が開示されている。
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、ＲＦＩＤタグの距離を精度よく測定することを可能とする距離測定装置、距離測定方法、および通信システムを提供することにある。また、さらなる目的として、特殊なＲＦＩＤタグを用いずに、ＲＦＩＤタグの距離を測定することを可能とする距離測定装置、距離測定方法、反射体、および通信システムを提供することが挙げられる。
上記の課題を解決するために、本発明に係る距離測定装置は、異なる複数の搬送周波数の電波によりＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ連続搬送波で構成された１つのフレームからなる信号である要求信号および連続搬送波をアンテナから外部に送信する送信手段と、前記送信手段で送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受けながら反射されて発生した、前記要求信号の周波数に応じた周波数の１つのフレームからなる信号である反射信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、前記送信手段が送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得部と、前記位相情報取得部によって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬送周波数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体の間の距離を算出する距離算出部とを備えていることを特徴としている。
ここで、反射体は、例えば、無線通信用ＩＣ（Integrated Circuit) 、記憶部、およびアンテナなどを備えたＲＦＩＤタグである。ＲＦＩＤタグとしては、電池などの電源を有しておらず、リーダライタから電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタと無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグや、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグが含まれる。また、固有のＩＤ情報を有しているＲＦＩＤタグも含まれる。
また、本発明に係る距離測定方法は、異なる複数の搬送周波数の電波によりＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ連続搬送波で構成された１つのフレームからなる信号である要求信号および連続搬送波をアンテナから外部に送信する送信ステップと、前記送信ステップで送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受けながら反射されて発生した、前記要求信号の周波数に応じた周波数の１つのフレームからなる信号である反射信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、前記送信ステップで送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得ステップと、前記位相情報取得ステップによって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬送周波数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体の間の距離を算出する距離算出ステップとを備えていることを特徴としている。
上記の構成および方法では、反射体から互いに異なる複数の搬送周波数によって送信される反射信号が受信されるようになっている。ここで、互いに異なる複数の搬送周波数によって送信される反射信号において、各搬送周波数における信号の位相の状態は、該反射信号を送信した反射体と距離測定装置との距離に応じて異なっている。
また、上記の構成および方法によれば、反射信号の各搬送周波数における信号の位相変化量が取得され、この位相変化量と搬送周波数とによって上記距離が算出される。ここで、詳細は後述するが、複数の搬送周波数による信号の位相変化量と搬送周波数とが求められれば、精度良く距離を算出することが可能となる。すなわち、上記の構成および方法によれば、上記距離の算出を精度良く的確に行うことが可能な距離測定装置を提供することができる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記送信手段が、１つの要求信号を送信する期間内に複数の分割期間を設定し、各分割期間において互いに異なる搬送周波数となるように制御する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、上記送信ステップにおいて、１つの要求信号を送信する期間内に複数の分割期間を設定し、各分割期間において互いに異なる搬送周波数となるように制御する方法としてもよい。
上記の構成および方法によれば、１つの要求信号が、上記分割期間に応じて互いに異なる搬送周波数によって送信される。この場合、反射信号も、上記分割期間に対応して互いに異なる搬送周波数によって送信される。よって、距離算出部は、１つの反射信号における各分割期間における信号の状態を解析することによって距離の算出を行うことが可能となる。すなわち、１つの要求信号および１つの反射信号の送受信を行うのみによって距離の算出を行うことができるので、距離の算出を行うために必要とされる信号の送受信を低減することが可能となり、これにより通信効率を落とさずに距離算出を行うことができる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記送信手段が、上記要求信号が互いに異なる搬送周波数成分からなる１つの搬送周波数によって送信されるように制御する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、上記送信ステップにおいて、上記要求信号が互いに異なる搬送周波数成分からなる１つの搬送周波数によって送信されるように制御する方法としてもよい。
上記の構成および方法によれば、１つの要求信号が、互いに異なる搬送周波数成分からなる１つの搬送周波数によって送信される。この場合、反射信号も、上記互いに異なる搬送周波数成分からなる１つの搬送周波数によって送信される。よって、距離算出部は、１つの反射信号における各周波数成分における信号の状態を解析することによって距離の算出を行うことが可能となる。すなわち、１つの要求信号および１つの反射信号の送受信を行うのみによって距離の算出を行うことができるので、距離の算出を行うために必要とされる信号の送受信を低減することが可能となり、これにより通信効率を落とさずに距離算出を行うことができる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、反射体から、互いに異なる３つ以上の搬送周波数によって反射信号を受信するとともに、上記位相情報取得部が、各搬送周波数の信号のうち、信号の状態が距離を算出する上でより所定の基準を満たす２つの搬送周波数の信号を選択して、位相変化量を取得する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、反射体から、互いに異なる３つ以上の搬送周波数によって反射信号が送信されるとともに、上記位相情報取得ステップにおいて、各搬送周波数の信号のうち、信号の状態が距離を算出する上で所定の基準を満たす２つの搬送周波数の信号を選択して、位相変化量を取得する方法としてもよい。
反射信号において、搬送周波数によっては、例えばマルチパスが発生することなどにより信号の状態が距離の算出に適していない状態となっていることも考えられる。これに対して、上記の構成および方法によれば、互いに異なる３つ以上の搬送周波数のうち、信号の状態が距離を算出する上で所定の基準を満たしている２つの搬送周波数の信号が選択されて、これらに基づいて位相変化量の検知が行われるので、位相変化量の検知の精度を高めることが可能となる。よって、距離の算出の精度も高めることが可能となる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、受信された反射信号の周波数変換処理を行う周波数変換部を備え、上記周波数変換部が、上記タグ応答信号をＩ信号とＱ信号とに変換する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、受信された反射信号の周波数変換処理を行う周波数変換ステップを備え、上記周波数変換ステップにおいて、上記タグ応答信号をＩ信号とＱ信号とに変換する方法としてもよい。
上記の構成および方法によれば、受信された反射信号がＩ信号とＱ信号とに変換されることによって周波数変換が行われる。これにより、位相の検出を行うことが容易となる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記距離算出部が、高分解能スペクトラム解析法を用いて上記距離を算出する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、上記距離算出ステップにおいて、高分解能スペクトラム解析法を用いて上記距離を算出する方法としてもよい。
従来、高分解能スペクトラム解析法は、複数のアンテナ素子によって受信された受信信
号を入力とすることによって、電波の到来方向を推定する用途で用いられている。これに
対して、上記の構成および方法では、従来の高分解能スペクトラム解析法による到来方向
推定における各アンテナ素子からの受信信号を、上記の各搬送周波数の受信信号に置き換
え、高分解能スペクトラム解析法における適用モデルを変えることによって、上記距離の
推定を行うようになっている。
このような高分解能スペクトラム解析法では、推定対象の値を最も確からしい値で算出
することが可能であるので、たとえマルチパスが生じていたとしても、このマルチパスに
よる距離を除外することが可能となる。すなわち、上記の構成および方法によれば、マル
チパスが生じていても、的確に距離を算出することが可能となる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記距離算出部が、上記高分解能スペクトラム解析法としてＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法を用い、該ＭＵＳＩＣ法の入力として、互いに異なる複数の搬送周波数によって受信された反射信号を用い、モードベクトルを上記距離の関数としてＭＵＳＩＣ評価関数を求め、該ＭＵＳＩＣ評価関数のピーク値を求めることによって上記距離を算出する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、上記距離算出ステップにおいて、上記高分解能スペクトラム解析法としてＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法を用い、該ＭＵＳＩＣ法の入力として、互いに異なる複数の搬送周波数によって受信された反射信号を用い、モードベクトルを上記距離の関数としてＭＵＳＩＣ評価関数を求め、該ＭＵＳＩＣ評価関数のピーク値を求めることによって上記距離を算出する方法としてもよい。
ここで、ＭＵＳＩＣ評価関数のピーク値は通常一箇所にのみ表れるが、例えばマルチパ
スが生じている場合には、複数箇所にピーク値が表れることもある。この場合でも、マル
チパスに相当する距離は、算出すべき距離よりも長くなるので、ピークが生じている距離
のうち、最も小さい距離を算出すべき距離とすることによって、マルチパスが生じていて
も、的確に距離を算出することが可能となる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記距離算出部が、受信された反射信号の受信強度を併用して上記距離を算出する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、上記距離算出ステップにおいて、受信された反射信号の受信強度を併用して上記距離を算出する方法としてもよい。
上記の構成および方法によれば、距離の算出が、反射信号の受信強度にも基づいて行われるので、例えば距離の値の候補が複数ある場合に、受信強度を考慮することによって、的確な距離を選択するなどが可能となり、より正確に距離を算出することが可能となる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記反射信号に含まれるデータ部の情報を取得するとともに、上記距離算出部によって算出された上記距離情報と上記データ部の情報とを結びつけて外部に出力する受信制御部を備える構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、上記反射信号に含まれるデータ部の情報を取得するとともに、上記距離算出ステップにおいて算出された上記距離情報と上記データ部の情報とを結びつけて外部に出力する受信制御ステップを有する方法としてもよい。
上記の構成および方法によれば、上記反射信号に含まれるデータ部の情報によって、例えば該反射信号を送信した反射体を識別する情報などを認識することができる。また、受信制御部は、距離算出部によって測定された上記距離の情報と、上記データ部の情報とを結びつけてこれを認識する。これにより、距離測定装置が通信する反射体が複数存在した場合でも、各反射体の距離を区別して認識することが可能となる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記距離算出部が、上記反射信号に基づいて、該反射信号を送信した反射体の位置する方向を測定する構成としてもよい。
上記距離算出ステップにおいて、上記反射信号に基づいて、該反射信号を送信した反射体の位置する方向を測定する方法としてもよい。
上記の構成および方法によれば、反射体の距離とともに、その存在位置方向をも認識することが可能となる。これにより、該反射体の存在位置を認識することが可能となる。
また、本発明に係る距離測定装置は、上記の構成において、上記距離算出部が、上記反射体のプリアンブル部における信号を解析することによって上記距離を算出する構成としてもよい。
また、本発明に係る距離測定方法は、上記の方法において、上記距離算出ステップにおいて、上記反射信号のプリアンブル部における信号を解析することによって上記距離を算出する方法としてもよい。
上記の構成および方法によれば、反射信号のプリアンブル部における信号が解析されることによって上記距離が算出される。ここで、プリアンブル部は、反射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、全ての反射体に共通の所定のデータとなっている。したがって、プリアンブル部の長さは、どの反射体からの信号であっても同じになるので、信号の解析を確実に行うことが可能となる。また、プリアンブル部における信号は全て共通となるので、例えばＰＳＫ変調が行われる場合でも距離の算出を行うことが可能となる。
なお、本発明に係る距離測定装置が備える各手段は、コンピュータにより実現してもよい。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通信プログラムを該コンピュータに実行させることによって実現させることができる。
また、本発明に係る反射体は、上記本発明に係る距離測定装置から送信された要求信号に対して、前記要求信号の周波数に応じた周波数の１つのフレームからなる信号である反射信号を生成する信号生成部と、上記信号生成部によって生成された反射信号を、互いに異なる複数の搬送周波数によって送信されるように制御する周波数制御部とを備えることを特徴としている。
上記のような構成の反射体から送信される反射信号を、上記本発明に係る距離測定装置が受信することによって、該距離測定装置は、上記距離の算出を精度良く的確に行うことが可能となる。
また、本発明に係る反射体は、上記の構成において、上記周波数制御部が、１つの反射信号を送信する期間内に複数の分割期問を設定し、各分割期間において互いに異なる搬送周波数となるように制御する構成としてもよい。
上記の構成によれば、１つの反射信号の送信を行うのみによって距離の算出を行うことができるので、距離の算出を行うために必要とされる信号の送受信を低減することが可能となり、これにより通信効率を落とさずに距離算出を行うことができる。
また、本発明に係る反射体は、上記の構成において、上記周波数制御部が、上記反射信号が互いに異なる搬送周波数成分からなる１つの搬送周波数によって送信されるように制御する構成としてもよい。
上記の構成によれば、１つの反射信号の送信を行うのみによって距離の算出を行うことができるので、距離の算出を行うために必要とされる信号の送受信を低減することが可能となり、これにより通信効率を落とさずに距離算出を行うことができる。
また、本発明に係る通信システムは、上記本発明に係る距離測定装置と、上記距離測定装置と無線通信を行う少なくとも１つの反射体とを備えることを特徴としている。
上記の構成によれば、反射体との通信を管理する上で、少なくとも各反射体の距離に関する情報に関して認識することが可能なシステムを容易に構築することが可能となる。
また、本発明に係る通信システムは、上記本発明に係る距離測定装置と、上記距離測定装置によって上記反射体と通信が行われた結果に基づいて、該反射体と関連付けられている物品、人、および生物のうち少なくともいずれか１つを管理する管理装置とを備えていることを特徴としている。
上記の構成によれば、反射体と関連付けられている物品、人、および生物を管理する上で、その位置情報に関しても認識することが可能なシステムを容易に構築することが可能となる。
本発明に係る距離測定装置は、以上のように、反射体から、互いに異なる複数の搬送周波数によって送信された反射信号を受信する処理を行う距離測定装置において、上記反射体から送信された上記反射信号を解析することによって、該反射体と当該距離測定装置との距離を算出する距離算出部を備える構成である。これにより、反射体と距離測定装置との距離をより精度よく算出することが可能となるという効果を奏する。
また、本発明に係る通信システムは、上記本発明に係る距離測定装置と、上記距離測定装置と無線通信を行う少なくとも１つの反射体とを備える構成である。
これにより、反射体との通信を管理する上で、少なくとも各反射体の距離に関する情報に関して認識することが可能なシステムを容易に構築することが可能となるという効果を奏する。
また、本発明に係る通信システムは、上記本発明に係る距離測定装置と、上記距離測定装置によって上記反射体と通信が行われた結果に基づいて、該反射体と関連付けられている物品、人、および生物のうち少なくともいずれか１つを管理する管理装置とを備える構成である。
これにより、反射体と関連付けられている物品、人、および生物を管理する上で、その位置情報に関しても認識することが可能なシステムを容易に構築することが可能となるという効果を奏する。
本発明の一実施形態について図１ないし図２５に基づいて説明すると以下の通りである。
（リーダライタの構成）
図２は、本実施形態に係るＲＦＩＤタグとリーダライタとからなる通信システムの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、通信システムは、１つ以上のＲＦＩＤタグ１（反射体）…およびリーダライタ（距離測定装置）２を備えた構成となっている。
ＲＦＩＤタグ１は、各種物品に取り付けられるものであり、取り付けられている物品あるいはそれに関連する物や人に関する情報を記億するものである。このＲＦＩＤタグ１は、無線通信用ＩＣ（Integrated Circuit）、記憶部、およびアンテナなどを備えた構成となっている。
本実施形態においては、ＲＦＩＤタグ１として、電池などの電源を有しておらず、リーダライタ２から電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタ２と無線通信を行うパッシブタイプのＲＦＩＤタグを用いることが想定されている。なお、本実施形態において用いられるＲＦＩＤタグは、上記のようなパッシブタイプのＲＦＩＤタグに限定されるものではなく、電池などの電源を有するアクティブタイプのＲＦＩＤタグであっても構わない。
リーダライタ２は、各ＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行い、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み書きを行う装置である。なお、本実施形態では、リーダライタ２は、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み書きを行うものとしているが、これに限定されるものではなく、ＲＦＩＤタグ１に記憶されている情報の読み出しのみを行うＲＦＩＤリーダであってもよい。
本実施形態では、リーダライタ２が送受信する電波の周波数帯域は、８００ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ前後のいわゆるＵＨＦ帯としている。このような周波数帯域の電波を用いることにより、リーダライタ２は、数ｍ〜数１０ｍ程度の距離範囲内に位置するＲＦＩＤタグ１と通信可能となる。なお、本実施形態においては、ＵＨＦ帯を用いた通信を想定しているが、これに限定されるものではなく、ＲＦＩＤタグ向けの周波数帯域としての、１３．５６ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯などの周波数帯域を用いてもよく、さらには、無線による通信を行うことが可能なその他の周波数帯による通信が行われても構わない。
リーダライタ２は、送信アンテナ３、受信アンテナ４、送信処理部５、受信処理部６、通信制御部７、位置測定部８、外部通信部９，エリア判定部１０、およびエリア情報記憶部１１を備えた構成となっている。
送信アンテナ３は、ＲＦＩＤタグ１…に対して電波を送信するアンテナであり、受信アンテナ４は、ＲＦＩＤタグ１…から送られてきた電波を受信するアンテナである。この送信アンテナ３および受信アンテナ４は、例えばパッチアンテナやアレーアンテナなどによって構成される。なお、本構成例では、送信アンテナ３と受信アンテナ４とをそれぞれ別に設けているが、１つのアンテナを送信アンテナ３および受信アンテナ４の両方の機能を有するものとして用いる構成としてもよい。
送信処理部５は、送信アンテナ３から送信される送信信号の変調、増幅などの処理を行うブロックである。また、受信処理部６は、受信アンテナ４において受信された受信信号の増幅、復調などの処理を行うブロックである。
通信制御部７は、通信対象となるＲＦＩＤタグ１に対して、送信アンテナ３および／または受信アンテナ４を介して情報の読み出しおよび／または書き込み制御を行うブロックである。
位置測定部８は、ＲＦＩＤタグ１から受信した受信信号に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置を測定するブロックである。詳細は後述するが、ＲＦＩＤタグ１の位置の測定としては、リーダライタ２とＲＦＩＤタグ１との距離の測定、リーダライタ２から見た際のＲＦＩＤタグ１の方向の測定、および、ＲＦＩＤタグ１の空間的な位置の測定などが挙げられる。なお、リーダライタ２とＲＦＩＤタグ１との距離とは、厳密には、リーダライタ２における送信アンテナ３とＲＦＩＤタグ１との距離と、ＲＦＩＤタグ１と受信アンテナ４との距離の加算平均に相当する。なお、ＲＦＩＤタグ１がアクティブタイプの場合には、受信アンテナ４とＲＦＩＤタグ１との距離に相当する。
エリア判定部１０は、位置測定部８において測定された位置に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１が所定の空間領域（通信エリア）内に位置しているか否かを判定するブロックである。通信エリアがどのような空間領域であるかについてのエリア情報は、エリア情報記憶部１１に記憶されている。エリア判定部１０は、位置測定部８において測定された位置が、上記エリア情報で規定される通信エリア内に存在するか否かを判定することによって、該ＲＦＩＤタグ１が通信エリア内に存在しているかを判定する。
外部通信部９は、リーダライタ２において読み出されたＲＦＩＤタグ１の情報を外部装置に送信したり、外部装置からのＲＦＩＤタグ１に対する書き込み情報を受信したりするブロックである。外部装置と外部通信部９との間は、有線または無線によって通信接続されている。ここで、リーダライタ２によるＲＦＩＤタグ１に対する読み書き処理に基づいて動作する外部装置が、該リーダライタ２を内蔵する構成であっても構わない。
なお、エリア情報記憶部１１に記憶されているエリア情報は、リーダライタ２が設置される環境に応じて設定されることになる。このエリア情報の設定は、例えば外部通信部９を介して外部装置から行われるようになっていてもよいし、リーダライタ２に、エリア情報を入力するためのユーザインターフェースが備えられていてもよい。
なお、上記リーダライタ２が備える通信制御部７、位置測定部８、エリア判定部１０、および外部通信部９は、ハードウェアロジックによって構成されていてもよいし、ＣＰＵなどの演算手段が、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行することにより実現する構成となっていてもよい。
ＣＰＵなどの演算手段および記憶手段によって上記の各構成を構成する場合、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行することによって、通信制御部７、位置測定部８、エリア判定部１０、および外部通信部９の各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能および各種処理を実現することができる。
この記録媒体としては、コンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばＲＯＭのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。
また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。
また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。
さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別の記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。
（距離測定に関する構成）
次に、リーダライタ２において、ＲＦＩＤタグ１と当該リーダライタ２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。同図に示すように、送信処理部５は、周波数調整部としてのＰＬＬ（Phase Locked Loop）部５Ａ、変調部５Ｂ、電力増幅部５Ｃ、および発信器５Ｄを備えている。また、受信処理部６は、増幅部６Ａ、および周波数変換部６Ｂを備えている。また、位置測定部８は、位相情報取得部８Ａ、および距離算出部８Ｂを備えている。また、通信制御部７は、周波数制御部７Ａ、送信制御部７Ｂ、および受信制御部７Ｃを備えている。
送信処理部５において、ＰＬＬ部５Ａは、送信アンテナ３から送信される送信信号の搬送周波数を設定するブロックであり、ＰＬＬ回路によって構成される。変調部５Ｂは、ＰＬＬ部５Ａおよび発信器５Ｄ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５Ｂ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５Ｃは、送信信号の増幅を行うブロックである。
受信処理部６において、増幅部６Ａは、受信アンテナ４において受信された受信信号の増幅を行うブロックである。周波数変換部６Ｂは、増幅部６Ａ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ブロックである。
位置測定部８において、位相情報取得部８Ａは、周波数変換部６Ｂ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ブロックである。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。
より詳しくは、ＰＬＬ部５Ａから出力される搬送信号をsin2πf1tとすると、周波数変換部６Ｂはこの搬送信号sin2πf1tと増幅部６Ａから入力された受信信号D(t)Asin(2πf1t+φ)とを掛け合わせて求めた値（D(t)Acosφ）を位相情報取得部８Ａに送出する。位相情報取得部８Ａは、周波数変換部６Ｂ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５Ｂ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。
距離算出部８Ｂは、位相情報取得部８Ａ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１とリーダライタ２との距離を算出するブロックである。この距離の算出方法の詳細については後述する。
通信制御部７において、周波数制御部７Ａは、ＰＬＬ部５Ａによって設定される搬送信号の周波数を制御するブロックである。送信制御部７Ｂは、変調部５Ｂに対して、送信信号を変調すべきデータを入力するブロックである。受信制御部７Ｃは、距離算出部８Ｂによって算出された距離情報を通信制御部７が受信する処理を行うブロックである。
（距離測定の詳細）
次に、距離測定処理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２がＲＦＩＤタグ１に対してＲ／Ｗ要求信号（要求信号）を送信し、ＲＦＩＤタグ１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。この様子を図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す。図３（ａ）は、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間でＲ／Ｗ要求信号および応答信号の送受信が行われる状態を示す図である。図３（ｂ）は、リーダライタからＲＦＩＤタグへ送信される信号及びその搬送周波数を時間軸で示した図である。図３（ｃ）は、ＲＦＩＤタグからリーダライタへ送信される信号およびその搬送周波数を時間軸で示した図である。
リーダライタ２は、常に特定の信号（ＲＦＩＤタグ１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１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、図３（ｂ）に示すように、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２における送信制御部７Ｂ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５Ｂ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５Ｂを制御する。ＲＦＩＤタグ１は、常にリーダライタ２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。
より詳しくは、リーダライタ２は、Ｒ／Ｗ要求信号およびＣＷ（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１は、リーダライタ２からＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ（連続搬送波）を受け取ると、ＣＷ（連続搬送波）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２へ送信する。図３（ｂ）および（ｃ）では、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。
タグ応答信号は、図３（ｃ）に示すように、プリアンブル部とデータ部と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１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１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１に固有のＩＤ情報などが挙げられるが、ＲＦＩＤタグ１から送信すべき情報、例えばＲＦＩＤタグ１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。
そして、リーダライタ２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（連続搬送波））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２における周波数制御部７Ａ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５Ａ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５Ａを制御する。
図１および図３に示すように、第１の周波数ｆ１で送信されたＲ／Ｗ要求信号をＲＦＩＤタグ１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２では、位相情報取得部８Ａ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１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２では、位相情報取得部８Ａが受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解折することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示すφ２を検出する。
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。
以上のようにして、位相情報取得部８Ａ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８Ｂに伝送される。距離算出部８Ｂは、φ１およびφ２に基づいて、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタ２との距離を以下のように算出する。
まず、送信アンテナ３からＲＦＩＤタグｌまでの距離、および、受信アンテナ４からＲＦＩＤタグ１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、次の式で表される。

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、次の式で求められる。


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３からＲＦＩＤタグ１までの距離ｒを求めることができる。なお、ＲＦＩＤタグ１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１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。
なお、数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、次の式で表される。
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、数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。
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。
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２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。
（受信処理部の具体例）
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６の具体的な構成について、図４を参照しながら以下に説明する。この具体例では、受信処理部６は、受信信号をＩ信号とＱ信号とに分離して位置測定部８に入力することによって、位置測定部８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６は、増幅部６Ａとしての２つの増幅部６Ａ１・６Ａ２、周波数変換部６Ｂとしてのミキサ６Ｂ１・６Ｂ２および９０°移相部６Ｂ３を備えている。
受信アンテナ４で受信された受信信号は、２つの経路に分岐し、一方は増幅部６Ａ１に入力され、他方は増幅部６Ａ２に入力される。増幅部６Ａ１は、入力された受信信号を増幅してミキサ６Ｂ１に入力する。増幅部６Ａ２は、入力された受信信号を増幅してミキサ６Ｂ２に入力する。
ミキサ６Ｂ１は、増幅部６Ａ１から入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａ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８Ａに入力する。ミキサ６Ｂ２は、増幅部６Ａ２から入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａから出力され、９０°移相部６Ｂ３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８Ａに入力する。
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２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、次の式で表される。

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５Ｂ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６Ｂ１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６Ｂｌによって出力されるＱ信号の状態を示すＱ１（ｔ）は、次の式で表される。



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、次の式で求められる。
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、次の式で求められる。
以上のようにして、位相情報取得部８Ａ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８Ｂは、距離ｒを次の式によって算出する。


（距離測定処理の流れ）
次に、図５に示すフローチャートを参照しながら、リーダライタ２における上記の距離測定処理の流れについて説明する。
まず、距離測定処理が開始されると、ステップ１（以降、Ｓｌのように称する）において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号の周波数を第１の周波数ｆ１となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。
次に、送信制御部７Ｂが、Ｒ／Ｗ要求信号を示すデータを搬送信号に重畳させるように変調部５Ｂを制御する。そして、変調部５Ｂによって変調された送信信号が、電力増幅部５Ｃによって増幅された後に送信アンテナ３から出力される（Ｓ２）。Ｒ／Ｗ要求信号が送信されると続いてＣＷ（連続搬送波）が第１の周波数ｆ１で送信される（Ｓ３）。
ＲＦＩＤタグ１はＲ／Ｗ要求信号を検出すると、続いて検出したＣＷ（連続搬送波）の第１の周波数ｆ１に応じた搬送周波数からなるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信号を受信アンテナ４が受信し、受信処理部６が受信処理を行い（Ｓ４）、そして位相情報取得部８Ａが位相情報取得処理を行う（Ｓ５）。
すなわち、受信処理部６において、周波数変換部６Ｂは、上述の数４から６の数式に基づいて増幅部６Ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａから出力された搬送信号とを掛け合わせることによりＩ信号およびＱ信号を求める。位相情報取得部８Ａは、周波数変換部６ＢからＩ信号およびＱ信号を受け取ると、上述の数７から８の数式に基づいて、第１の周波数ｆ１の位相の変化量φ１およびφ２を算出し、搬送信号として使用された周波数（第１の周波数ｆ１）に対応させてテーブルに記憶する。
受信処理部６においてＲＦＩＤタグ１からのタグ応答信号の受信が終了すると（Ｓ６）、位相情報取得部８Ａは位相情報取得処理を終了する（Ｓ７）。その後、送信処理部５はＣＷ（連続搬送波）の送信、すなわち１フレームからなる信号の送信を終了する（Ｓ８）。受信制御部７Ｃは、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したか否かを判定し、全て受信していないと判定された場合（Ｓ９においてＮＯ）には、Ｓ１からの処理に戻る。ここで、上記の例では、受信信号の周波数としては、第１の周波数ｆ１および第２の周波数ｆ２が想定されているので、受信制御部７Ｃは、第１の周波数ｆ１および第２の周波数ｆ２の受信信号をともに受信したか否かを判定することになる。
この時点では、第１の周波数ｆ１の受信信号のみを受信しているので、Ｓｌからの処理が行われることになる。そして、２回目のＳ１の処理において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号（およびＣＷ（連続搬送波））の周波数を第２の周波数ｆ２となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。その後、Ｓ２〜Ｓ８の処理が行われ、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したと判定され（Ｓ９においてＹＥＳ）、Ｓ１０の処理に移行する。
Ｓ１０では、取得された位相情報に基づいて、距離算出部８ＢがＲＦＩＤタグ１とリーダライタ２との距離を上記した手法によって算出する。より詳しくは、距離算出部８Ｂは、前記テーブルから周波数毎の位相の変化量を取り出して、上述の数９の数式に基づいて距離ｒを算出する。算出された距離情報は、受信制御部７Ｃに伝送される。以上により、距離測定処理が完了する。
（多周波を用いた距離測定）
上記の例では、互いに異なる２つの周波数の受信信号を受信することによって距離を測定するようになっていたが、以下に示すように、互いに異なる３つ以上の周波数の受信信号を受信する構成としてもよい。
リーダライタ２とＲＦＩＤタグ１との間で信号が送受信される場合、基本的には、リーダライタ２から送信された信号が直接ＲＦＩＤタグ１に到達し、ＲＦＩＤタグ１から送信された信号が直接リーダライタ２に到達することになる。しかしながら、リーダライタ２とＲＦＩＤタグ１上の間で信号が直接到達するのではなく、周囲の何らかの物体に反射した上で到達する（マルチパス）ことが考えられる。この場合、リーダライタ２で受信される受信信号は、マルチパスによる影響を受けることによって、本来の位相の状態に対してノイズが混じり、Ｓ／Ｎが劣化することが考えられる。すなわち、位相に基づいて距離を算出する方法において、取得される位相情報の精度が悪くなることによって、算出される距離の精度も劣化することになる。
また、上記の例において、受信信号をＩ信号とＱ信号とに分離し、これらに基づいて位相の変化量を検出する手法を示したが、位相の状態によっては、Ｉ信号およびＱ信号のいずれかが著しく小さくなることがありうる。この場合、著しく小さくなっている方の信号の測定誤差の影響が、位相の算出に大きな影響を与えることになる。すなわち、Ｉ信号およびＱ信号のいずれかが著しく小さくなっている場合には、測定される位相の誤差が大きくなり、算出される距離の精度も劣化することになる。
そこで、次のような処理を行うことによって、上記の問題を解決することが可能である。すなわち、まず、リーダライタ２が、互いに異なる周波数からなる３つ以上のＲ／Ｗ要求信号を送信し、それぞれに対するタグ応答信号を受信する。そして、受信信号のうちで、Ｓ／Ｎがより高く、かつ、Ｉ信号・Ｑ信号のレベルがより高い受信信号を２つ選択し、この選択した２つの受信信号に基づいて位相の変化量検出および位置算出を行う。
（多周波を用いた距離測定処理の流れ）
次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、リーダライタ２における上記の多周波を用いた距離測定処理の流れについて説明する。
まず、距離測定処理が開始されると、Ｓ１１において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号の周波数を第１の周波数ｆ１となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。
次に、送信制御部７Ｂが、Ｒ／Ｗ要求信号を示すデータを搬送信号に重畳させるように変調部５Ｂを制御する。そして、変調部５Ｂによって変調された送信信号が、電力増幅部５Ｃによって増幅された後に送信アンテナ３から出力される（Ｓ１２）。Ｒ／Ｗ要求信号が送信されると続いてＣＷ（連続搬送波）が第１の周波数ｆ１で送信される（Ｓ１３）。
ＲＦＩＤタグ１がＲ／Ｗ要求信号を検出すると、続いて検出したＣＷ（連続搬送波）の第１の周波数ｆ１に応じた搬送周波数からなるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信号を受信アンテナ４が受信し、受信処理部６が受信処理を行い（Ｓｌ４）、そして位相情報取得部８Ａが位相情報取得処理を行う（Ｓ１５）。
すなわち、受信処理部６において、周波数変換部６Ｂは、上述の数４から６の数式に基づいて、増幅部６Ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａから出力された搬送信号とを掛け合わせることによりＩ信号およびＱ信号を求める。位相情報取得部８Ａは、周波数変換部６ＢからＩ信号およびＱ信号を受け取ると、上述の数７から８の数式に基づいて、第１の周波数ｆ１の位相の変化量φ１およびφ２を算出すると共に、下記の数１０の数式に基づき、信号レベルｓ（ｔ）を求める。そして、位相情報取得部８Ａは、求めた位相の変化量および信号レベルを、搬送信号として使用された周波数（第１の周波数ｆ１）に対応させてテーブルに記憶する。
受信処理部６においてＲＦＩＤタグ１からのタグ応答信号の受信が終了すると（Ｓ１６）、位相情報取得部８Ａは位相情報取得処理を終了する（Ｓ１７）。その後、送信処理部５はＣＷ（連続搬送波）の送信、すなわち、１フレームからなる信号の送信を終了する（Ｓ１８）。その後、受信制御部７Ｃは、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したか否かを判定し（Ｓ１９）、全て受信していないと判定された場合には、Ｓ１１からの処理に戻る。ここで、受信信号の周波数としては、第１〜第４の周波数を設定しているものとすると、受信制御部７Ｃは、第１〜第４の周波数の受信信号を全て受信したか否かを判定することになる。
この時点では、第１の周波数ｆ１の受信信号のみを受信しているので、Ｓ１１からの処理が行われることになる。そして、２回目のＳ１１の処理において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号（およびＣＷ（搬送周波数））の周波数を第２の周波数ｆ２となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。その後、Ｓ１２〜Ｓ１８の処理が行われ、これが第４の周波数ｆ４の受信信号の受信が全て確認されるまで繰り返される。そして、Ｓｌ９において、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したと判定された場合には、Ｓ２０の処理に移行する。
Ｓ２０では、位相情報取得部８Ａによる周波数選択処理、および距離算出部８Ｂによる距離算出処理が行われ、距離測定処理が終了する。
次に、図７に示すフローチャートを参照しながら、上記のＳ２０における位相情報取得部８Ａによる周波数選択処理、および距離算出部８Ｂによる距離算出処理の流れについて説明する。
まず、Ｓ２１において、位相情報取得部８Ａは、前記テーブルから受信した全ての周波数の受信信号の信号レベルを取得する。
次に、Ｓ２２において、位相情報取得部８Ａは、各周波数の受信信号の信号レベルが所定のしきい値を超えているか否かを判定する。この所定のしきい値は、距離算出において十分な精度を得ることが可能な最低限度の値として予め設定される。そして、位相情報取得部８Ａは、上記所定のしきい値を超えている受信信号の周波数の数が２未満であるか、２より大きいか、２であるかを判定する。
所定のしきい値を超えている受信信号の周波数の数が２未満であると判定された場合、Ｓ２３において、位相情報取得部８Ａは、他の周波数による受信信号を再取込するように、通信制御部７に対して他の周波数にてＲ／Ｗ要求信号を送信することを指示する。
一方、所定のしきい値を超えている受信信号の周波数の数が２より大きいと判定された場合、まずＳ２４において、位相情報取得部８Ａは、所定のしきい値を超えない受信信号の周波数を選択候補から削除する。そして、Ｓ２５において、位相情報取得部８Ａは、選択候補として残った受信信号の周波数のそれぞれについて、Ｉ信号およびＱ信号のうち、信号レベルが小さい方の成分を最小成分として抽出する。その後、Ｓ２５において、位相情報取得部８Ａは、各周波数の最小成分のうち、信号レベルが大きい方から２つ選択する。選択された２つの最小成分に対応する周波数の受信信号に関して、位相情報取得部８Ａは、前記テーブルから位相情報を取得し、これを距離算出部８Ｂに伝送する。そして、Ｓ２７において、距離算出部８Ｂが、受信した位相情報に基づいて距離算出処理を行う。
さらに一方、所定のしきい値を超えている受信信号の数が２であると判定された場合、位相情報取得部８Ａは、この２つの受信信号に関して位相情報を取得し、これを距離算出部８Ｂに伝送する。そして、Ｓ２７において、距離算出部８Ｂが、受信した位相情報に基づいて距離算出処理を行う。
図８は、上記の周波数選択処理の一例を模式的に示している。この例では、ｆ１〜ｆ４の周波数による受信信号を受信した場合を想定している。周波数ｆ１の受信信号におけるＩ信号成分をＩ１，Ｑ信号成分をＱ１、および受信信号レベルをＳ１とし、周波数ｆ２の受信信号におけるＩ信号成分をＩ２、Ｑ信号成分をＱ２、および受信信号レベルをＳ２とし、周波数ｆ３の受信信号におけるＩ信号成分をＩ３，Ｑ信号成分をＱ３、および受信信号レベルをＳ３とし、周波数ｆ４の受信信号におけるＩ信号成分をＩ４，Ｑ信号成分をＱ４、および受信信号レベルをＳ４としている。
まず、上記のＳ２２において、Ｓ１〜Ｓ４の信号レベルのうち、Ｓ２が所定のしきい値以下であると判定され、Ｓ２４の処理により、周波数ｆ２の受信信号が選択候補から削除されている。次に、Ｓ２５の処理により、最小成分として、周波数ｆ１はＱ１、周波数ｆ３はＩ３、周波数ｆ４はＱ４が選択されている。そして、Ｓ２５の処理により、Ｑ１，Ｉ３，Ｑ４のうち、信号レベルがより大きいＱ１，Ｉ３が選択されることによって、周波数ｆ１および周波数ｆ３の受信信号が選択されている。
以上の処理によって、距離算出に用いられる２つの周波数の受信信号を、マルチパスによる影響を受けることによってＳ／Ｎが劣化している受信信号や、Ｉ信号およびＱ信号のいずれかが著しく小さくなっている受信信号を排除して選択することが可能となる。これにより、距離算出の精度をどのような状況でも高い状態に保つことが可能となる。
（ＭＵＳＩＣ法を応用した距離算出方法）
次に、距離算出方法の他の例について説明する。上記の例では、２つの周波数における受信信号の位相の変化量を検出し、これらに基づいて上記数９の式によって距離ｒを算出している。これに対して、以下に示すように、高分解能スペクトラム解析法の１つであるＭＵＳＩＣ（MUltip1e SIgnal Classification）法の考え方を応用することによって距離
ｒを算出することが可能となる。
ＭＵＳＩＣ法とは、従来、電波の到来方向を推定する手法として広く知られている。このＭＵＳＩＣ法では、複数のアンテナ素子によって受信された受信信号を解析することによって、電波の到来方向を推定するようになっている。このＭＵＳＩＣ法において、到来方向推定における各アンテナ素子からの受信信号を、上記の各周波数の受信信号に置き換え、ＭＵＳＩＣ法における適用モデル（到来方向推定で用いられるモードベクトルａ（θi））（以下の数１１）を距離推定で用いられるモードベクトルａ（ｒi）（以下の数１２）に変えることによって、距離ｒの推定を行うことが可能となる。このように距離ｒの推定においてＭＵＳＩＣ法を応用することによって、以下に示すように、マルチパスの発生等のある実環境下において、マルチパスの影響をさらに低減することが可能となり、さらに精度を高めることができる。
すなわち、アレーアンテナの素子数をＫ、到来波の波長をλ、到来波数をＬ、第ｉ到来波の到来角をθi(i = 1…L)とすると、第ｉ到来波に対するアレーレスポンス・ベクトルａ（θｉ）はa(θi)=[exp{jΦ1(θi)}, …, exp{jΦK(θi)}]T; ΦN(θi )=-(2π/λ)dNsin(θi)(ΦN(θi)は第Ｎ番目のアンテナ素子における第ｉ波の受信位相、Ｔは転置、ｄＮはＮ番目のアンテナ素子位置)となる（数１１）。
そして、数１１において、Ｋ：アレーアンテナの素子数を使用する周波数の数（ｆ１、ｆ２、ｆ３…ｆＫ）に、第ｉ到来波の到来角θｉを第ｉ番目のタグまでの距離ｒｉ（ｒ１…ｒＬ）に、第ｉ到来波に対するアレーレスポンス・ベクトルａ（θｉ）を第ｉ番目のタグに対するアレーレスポンス・ベクトルａ（ｒｉ）に、第Ｎ番目のアンテナ素子における第ｉ波の受信位相ΦＮ（θｉ）を第Ｎ番目の周波数における第ｉ番目のタグからの信号の受信位相ΦＮ（ｒｉ）（ΦＮ(ri)=-2πfＮ・2ri/c、(c:光速(3x108))）にそれぞれ置き換えることにより、モードベクトルａ（ｒi）（数１２）が導かれる（図９(ｃ)参照）。


以下に、ＭＵＳＩＣ法を応用した距離測定処理（距離推定ＭＵＳＩＣ法と称する）の詳細について説明する。なお、以下で示す距離測定処理は、位置測定部８において行われる。
周波数ｆ１の受信信号において、Ｉ信号の状態を示すＩ１（ｔ）、および、Ｑ信号の状態を示すＱ１（ｔ）は、前記した数５および数６のように表される。ここで、周波数ｆ１の受信信号を複素表現で表したｘ１（ｔ）は、次の式で表される。
同様に、周波数ｆＮの受信信号を複素表現で表したｘＮ（ｔ）は、次の式で表される。
ここで、受信信号をＫ通りの周波数で受信した場合を考えると、周波数ｆ１〜ｆＫの受信信号に基づいて、以下に示される相関行列Ｒｘｘ が生成される。


上式において、Ｈは複素共役転置、Ｅ［］は時間平均を示している。次に、上記で求められた相関行列Ｒｘｘ の固有値分解を次式のように行う。
上式において、ｅｉはＲｘｘ の固有ベクトル、μｉは固有値、σ２は雑音電力を示している。これらより以下の関係が成り立つ。


上記より、距離推定ＭＵＳＩＣ法におけるモードベクトルおよびＭＵＳＩＣ評価関数ＰＭＵＳＩＣは以下のように与えられる。
上式において、ｒを変化させることによって、図９（ｂ）に示すようなグラフが得られる。このグラフにおいて、横軸をｒ、縦軸をＰＭＵＳｌＣとしている。このグラフに示すように、評価関数ＰＭＵＳＩＣにはピークが生じており、このピークが生じているｒの値が、算出すべき距離ｒに相当することになる。
なお、図９（ｂ）に示すグラフでは、評価関数ＰＭＵＳＩＣのピークは一箇所にのみ表れているが、他の箇所にもピークが表れることもある。これは、図９（ａ）に示すように、マルチパスの影響を受けた場合に、そのマルチパスに相当する距離の部分でピークが表れるからである。しかしながら、マルチパスに相当する距離は、算出すべき距離ｒよりも長くなるので、ピークが生じている距離のうち、最も小さいｒを算出すべき距離ｒとすることによって、マルチパスが生じていても、的確に距離ｒを算出することが可能となる。
なお、上記の例では、高分解能スペクトラム解析法としてのＭＵＳＩＣ法を距離測定に応用しているが、他の高分解能スペクトラム解析法、例えば、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ法、Ｃａｐｏｎ法、ＬＰ（Linear Prediction）法、Ｍｉｎ−Ｎｏｒｍ法、およびＥＳＰＲＩＴ法などを距離測定に応用してもよい。
（ＭＵＳＩＣ法を応用した距離測定処理の流れ）
次に、図１０および図１１に示すフローチャートを参照しながら、リーダライタ２における上記のＭＵＳＩＣ法を応用した距離測定処理の流れについて説明する。
まず、距離測定処理が開始されると、Ｓ３１において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号の周波数を第１の周波数ｆ１となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。
次に、送信制御部７Ｂが、Ｒ／Ｗ要求信号を示すデータを搬送信号に重畳させるように変調部５Ｂを制御する。そして、変調部５Ｂによって変調された送信信号が、電力増幅部５Ｃによって増幅された後に送信アンテナ３から出力される（Ｓ３２）。Ｒ／Ｗ要求信号が送信されると続いてＣＷ（連続搬送波）が第１の周波数ｆ１で送信される（Ｓ３３）。
ＲＦＩＤタグ１がＲ／Ｗ要求信号を検出すると、続いて検出したＣＷ（連続搬送波）の第１の周波数ｆ１に応じた搬送周波数からなるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信号を受信アンテナ４が受信し、受信処理部６が受信処理を行い（Ｓ３４）、そして位相情報取得部８Ａが位相情報取得処理を行う（Ｓ３５）。
すなわち、受信処理部６において、周波数変換部６Ｂは、上述の数４から６の数式に基づいて、増幅部６Ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａから出力された搬送信号とを掛け合わせることによりＩ信号およびＱ信号を求める。位相情報取得部８Ａは、周波数変換部６ＢからＩ信号およびＱ信号を受け取ると、上述の数１３から１４の数式に基づいて、第１の周波数ｆ１の受信信号を複素表現で表したｘ１（ｔ）を算出し、搬送信号として使用された周波数（第１の周波数ｆ１）に対応させてテーブルに記憶する。
受信処理部６においてＲＦＩＤタグ１からのタグ応答信号の受信が終了すると（Ｓ３６）、位相情報取得部８Ａは位相情報取得処理を終了する（Ｓ３７）。その後、送信処理部５はＣＷ（連続搬送波）の送信、すなわち、１フレームからなる信号の送信を終了する（Ｓ３８）。その後、受信制御部７Ｃは、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したか否かを判定し、全て受信していないと判定された場合には、Ｓ３１からの処理に戻る。ここで、受信信号の周波数としては、第１〜第Ｎの周波数を設定しているものとすると、受信制御部７Ｃは、第１〜第Ｎの周波数の受信信号を全て受信したか否かを判定することになる。
この時点では、第１の周波数ｆ１の受信信号のみを受信しているので、Ｓ３１からの処理が行われることになる。そして、２回目のＳ３１の処理において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号（およびＣＷ（連続搬送波））の周波数を第２の周波数ｆ２となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。その後、Ｓ３２〜Ｓ３８の処理が行われ、これが第Ｎの周波数の受信信号の受信が全て確認されるまで繰り返される。そして、Ｓ３９において、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したと判定された場合には、Ｓ４０の処理に移行する。
Ｓ４０では、位置測定部８が、前記テーブルから各周波数の受信信号ｘｎ（ｔ）を読み出し、各周波数の受信信号に基づいて相関行列Ｒｘｘを作成する。次に、位置測定部８が、相関行列Ｒｘｘの固有値分解を行い、雑音成分を分解し（Ｓ４１）、ＭＵＳＩＣ評価関数ＰＭＵＳＩＣのスペクトラムを作成することによって、ピーク値の探索を行う（Ｓ４２）。これにより、Ｓ４３において距離ｒが算出される。
（１フレーム内での周波数切り替え）
上記では、リーダライタ２は、Ｒ／Ｗ要求信号を複数回数送信し、各送信において搬送周波数を変化させることによって、それぞれ搬送信号の周波数が異なるタグ応答信号を受信するようになっている。これに対して、１フレームからなるＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ（連続搬送波）を送信する途中で搬送周波数を１回以上変化させることによって、途中で搬送周波数が１回以上変化する１フレームからなるタグ応答信号を受信し、これに基づいて距離測定を行う構成とすることが可能である。
図１２（ａ）に示すように、リーダライタ２は、常に特定の信号を送信している一方、ＲＦＩＤタグ１に対してタグ応答信号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。ここで、周波数制御部７Ａは、Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））を送信する期間内に複数の分割期間を設定し、各分割期間において互いに異なる搬送周波数となるように、ＰＬＬ部５Ａを制御する。図１２（ａ）に示す例では、３つの分割期間を設定し、第１の分割期間において周波数ｆ１、第２の分割期間において周波数ｆ２、第３の分割期間において周波数ｆ３となるように制御が行われている。
ＲＦＩＤタグ１は、常にリーダライタ２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。ここで、タグ応答信号は、Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））における搬送周波数の時間変化に応じて、搬送周波数が変化する。図１２（ｂ）に示す例では、タグ応答信号における第１の期間では周波数ｆ１、第２の期間では周波数ｆ２、第３の期間では周波数ｆ３となっている。
このようなタグ応答信号を受信することによって、位置測定部８は、互いに異なる複数の周波数における受信信号の状態を検知することが可能となる。なお、受信処理部６におけるタグ応答信号の周波数変換処理のタイミングは、Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））送信時における周波数切り替えタイミングに基づいて設定される。
ここで、タグ応答信号において、搬送周波数が切り替えられている期間は、プリアンブル部の期間内とすることが好ましい。これは、タグ応答信号において、データ部の長さは変動する一方、プリアンブル部の長さは固定であるので、搬送周波数が切り替えられている期間を確実に確保できるからである。
（１フレーム内での周波数切り替えを伴う距離測定処理の流れ）
次に、図１３に示すフローチャートを参照しながら、リーダライタ２における上記の１フレーム内での周波数切り替えを伴う距離測定処理の流れについて説明する。
まず、距離測定処理が開始されると、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））の周波数を上記複数の分割期間ごとに切り替えるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。そして、送信制御部７Ｂが、Ｒ／Ｗ要求信号を示すデータを搬送信号に重畳させるように変調部５Ｂを制御する。そして、変調部５Ｂによって変調された送信信号が、電力増幅部５Ｃによって増幅された後に送信アンテナ３から出力される（Ｓ５１）。Ｒ／Ｗ要求信号が送信されると続いてＣＷ（連続搬送波）が上記複数の分割期間ごとに異なる周波数で送信される（Ｓ５２、Ｓ５５、Ｓ５８）。これにより、各分割期間ごとに周波数が切り替えられたＲ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））が送信される。
ＲＦＩＤタグ１がＲ／Ｗ要求信号を検出すると、続いて検出したＣＷ（連続搬送波）の搬送周波数（周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３）の時間変化に応じて変化した搬送周波数（周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３）からなるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信号を受信アンテナ４が受信し、受信処理部６が受信処理を行い（Ｓ５３、Ｓ５６、Ｓ５９）、そして位相情報取得部８Ａが位相情報取得処理を行う（Ｓ５４、Ｓ５７、Ｓ６０）。ここで受信されるタグ応答信号は、Ｒ／Ｗ要求信号後のＣＷ（連続搬送波）における搬送周波数の時間変化に応じて、搬送周波数が変化していることになる。
すなわち、受信処理部６において、周波数変換部６Ｂは、タグ応答信号におけるプリアンブル部を認識し、上述の数４から６の数式に基づいて、このプリアンブル部における各分割期間の周波数に対するＩ信号およびＱ信号を求める。位相情報取得部８Ａは、周波数変換部６Ｂから各周波数のＩ信号およびＱ信号を受け取ると、上述の数７から８の数式に基づいて、各周波数の位相の変化量φ１およびφ２を算出し、搬送信号として使用された周波数に対応させてテーブルに記憶する。ここで、各分割期間の切り替えタイミングは、Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））送信時における周波数切り替えタイミングに基づいて設定される。
受信処理部６および位相情報取得部８Ａにおけるタグ応答信号のプレアンブル部における各分割期間の各周波数（周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３）に対する周波数変換および位相情報取得処理は、送信処理部５にて対応する周波数のＣＷ（連続搬送波）が送信されている間に行なわれる。例えば、送信処理部５が第１の周波数ｆ１にてＣＷ（連続搬送波）の送信を開始すると（Ｓ５２）、ＲＦＩＤタグ１はタグ応答信号のプリアンブル部における最初の分割期間の信号を第１の周波数ｆ１にて返信する。受信処理部６は該周波数ｆ１のタグ応答信号を受信し（Ｓ５３）、そして位相情報取得部８Ａは周波数ｆ１の位相情報を取得する（Ｓ５４）。一定時間が経過すると、送信処理部５は第２の周波数ｆ２にてＣＷ（連続搬送波）の送信を開始する（Ｓ５５）。ＲＦＩＤタグ１はこの第２の周波数ｆ２のＣＷ（連続搬送波）を受信すると、タグ応答信号のプリアンブル部における次の分割期間の信号を第２の周波数ｆ２にて送信する。受信処理部６は、該周波数ｆ２のタグ応答信号を受信し（Ｓ５６）、そして位相情報取得部８Ａは、周波数ｆ２の位相情報を取得する（Ｓ５７）。一定時間が経過すると、次に、第３の周波数ｆ３に対して送信処理部５、受信処理部６および位相情報取得部８Ａは同じ動作を繰り返す（Ｓ５８からＳ６０）。
受信処理部６においてＲＦＩＤタグ１からのタグ応答信号の受信が終了すると（Ｓ６１）、送信処理部５はＣＷ（連続搬送波）の送信、すなわち、１フレームからなる信号の送信を終了する（６２）。その後、上記テーブルに記憶された互いに異なる複数の周波数における位相情報に基づいて、距離算出部８Ｂが距離ｒを算出することにより処理が終了する（Ｓ６３）。
なお、上記の例では、位相に基づいて距離ｒを算出するようになっているが、上記したＭＵＳＩＣ法を応用した距離測定処理であっても、同様に適用することが可能である。また、Ｉ信号・Ｑ信号のレベルがより高い受信信号を２つ選択し、この選択した２つの受信信号に基づいて位相の変化量検出および位置算出を行うことも可能である。
（各ＲＦＩＤタグの距離の認識）
上記のように、タグ応答信号にはデータ部が含まれている。このデータ部に各ＲＦＩＤタグ１に固有のＩＤ情報が含まれている場合、タグ応答信号によって上記のように測定した距離を、該タグ応答信号を送信したＲＦＩＤタグ１と結びつけて認識することが可能となる。以下にこれを実現する構成について図１４を参照しながら説明する。
同図に示す構成は、前記した図４に示す構成において、受信処理部６にプリアンブル抽出部６Ｃが設けられている点で異なっている。その他の構成については図４に示す構成と同様であるのでここではその説明を省略する。
プリアンブル抽出部６Ｃは、ミキサ６Ｂ１およびミキサ６Ｂ２から出力されるＩ信号およびＱ信号を入力し、タグ応答信号におけるプリアンブル部を抽出してこれを位置測定部８に伝送するとともに、タグ応答信号におけるデータ部を受信フレームとして通信制御部７における受信制御部７Ｃに伝送する。位置測定部８は、プリアンブル部を解析することによって上記のように距離を測定し、測定した情報を上記受信制御部７Ｃに伝送する。
通信制御部７における受信制御部７Ｃは、プリアンブル抽出部６Ｃから受信したデータ部を解析することによって、該タグ応答信号を送信したＲＦＩＤタグ１のＩＤ情報を認識する。また、受信制御部７Ｃは、位置測定部８によって測定された該ＲＦＩＤタグ１の距離測定結果と、上記ＩＤ情報とを結びつけてこれを認識する。これにより、ＲＦＩＤタグ通信システムにおいて複数のＲＦＩＤタグ１が存在した場合でも、各ＲＦＩＤタグ１の距離を区別して認識することが可能となる。
なお、上記の距離の情報と結びつけて認識する情報としては、各ＲＦＩＤタグ１に固有のＩＤ情報に限定されるものではなく、タグ応答信号に含まれるデータ部によって示されている情報であれば、どのような情報であってもよい。
（各ＲＦＩＤタグを識別した距離測定処理の流れ）
次に、図１５に示すフローチャートを参照しながら、リーダライタ２における上記の各ＲＦＩＤタグを識別した距離測定処理の流れについて説明する。
まず、距離測定処理が開始されると、Ｓ７１において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号の周波数を第１の周波数ｆ１となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。
次に、送信制御部７Ｂが、Ｒ／Ｗ要求信号を示すデータを搬送信号に重畳させるように変調部５Ｂを制御する。そして、変調部５Ｂによって変調された送信信号が、電力増幅部５Ｃによって増幅された後に送信アンテナ３から出力される（Ｓ７２）。Ｒ／Ｗ要求信号が送信されると続いてＣＷ（連続搬送波）が第１の周波数ｆ１で送信される（Ｓ７３）。
ＲＦＩＤタグ１がＲ／Ｗ要求信号を検出すると、続いて検出したＣＷ（連続搬送波）の第１の周波数ｆ１に応じた搬送周波数からなるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信号を受信アンテナ４が受信し、受信処理部６が受信処理を行い（Ｓ７４）、そして位相情報取得部８Ａが位相情報取得処理を行う（Ｓ７５）。
すなわち、受信処理部６において、周波数変換部６Ｂは、上述の数４から６の数式に基づいて、増幅部６Ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａから出力された搬送信号とを掛け合わせることによりＩ信号およびＱ信号を求める。プリアンブル抽出部６Ｃは、受信したタグ応答信号（Ｉ信号およびＱ信号）におけるプリアンブル部を抽出してこれを位置測定部８に伝送するとともに、タグ応答信号におけるデータ部を受信制御部７Ｃに伝送する。位置測定部８は、プリアンブル抽出部６Ｃからプリアンブル部を受信すると、上述の数７から８の数式に基づいて、第１の周波数ｆ１の位相の変化量φ１およびφ２を算出し、搬送信号として使用された周波数（第１の周波数ｆ１）に対応させてテーブルに記憶する（Ｓ７５）。
受信処理部６においてＲＦＩＤタグ１からのタグ応答信号の受信が終了すると（Ｓ７６）、位置測定８は位相情報取得処理を終了する（Ｓ７７）。その後、送信処理部５はＣＷ（連続搬送波）の送信を終了する（Ｓ７８）。受信制御部７Ｃは、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したか否かを判定し、全て受信していないと判定された場合（Ｓ７９においてＮＯ）には、Ｓ７１からの処理に戻る。一方、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したと判定された場合（Ｓ７９においてＹＥＳ）、Ｓ８０の処理に移行する。
Ｓ８０では、位置測定部８は、上記テーブルから各周波数毎の位相情報を取り出し、距離を算出する（Ｓ８０）。なお、位置測定部８は、距離の算出を位相情報に基づいて行うだけでなく、上記したようにＭＵＳＩＣ法を応用した手法によって距離を算出してもよい。
一方、受信制御部７Ｃは、プリアンブル抽出部６Ｃからデータ部を受信すると、これに基づいて該タグ応答信号を送信したＲＦＩＤタグ１のＩＤ情報を確認する（Ｓ８１）。そして、受信制御部７Ｃは、位置測定部８から受信した距離情報とＲＦＩＤタグ１のＩＤ情報とを結びつけて登録する（Ｓ８２）。なお、ＲＦＩＤタグ１のＩＤ情報と距離とを組み合わせた情報は、通信制御部７内に設けられる図示しない記録部に登録した後に、図２に示す外部通信部９を介して外部装置に送信される。以上により、距離測定処理が完了する。
（位置推定処理）
上記では、各ＲＦＩＤタグ１の距離を測定することについて説明したが、さらに、リーダライタ２から見た際の各ＲＦＩＤタグ１の存在位置方向も測定するようにしてもよい。これを行うことによって、各ＲＦｌＤタグ１の距離と方向とを特定することができるので、各ＲＦＩＤタグ１の存在位置を特定することが可能となる。ＲＦＩＤタグ１の存在位置方向を推定する方法としては、受信アンテナ４のアンテナ素子を複数アレー状に並べて、各アンテナ素子で受信される信号の位相の差異を検出する方法がある．以下に、このＲＦＩＤタグ１の存在位置方向の推定処理について説明する。
図１６は、ＲＦＩＤタグ１の存在位置方向の推定処理を模式的に示す図である。同図において、受信アンテナ４は、第１アンテナ素子４Ａ、および第２アンテナ素子４Ｂの２つのアンテナ素子によって構成されている。また、θは、ＲＦＩＤタグ１の存在位置方向を示す角度である。このθは、第１アンテナ素子４Ａ、および第２アンテナ素子４Ｂにおける電波受信ポイントをともに含む平面の法線方向を０°とした場合の角度となっている。
第１アンテナ素子４Ａ、および第２アンテナ素子４Ｂにおける電波受信ポイント同士の間隔をｄとすると、第１アンテナ素子４Ａ、および第２アンテナ素子４Ｂで受信される信号の位相差△φは次の式で表される。


ここで、ｄ＝λ／２とすれば、位相差△φは次の式で表される。
よって、位相差△φに基づいて、存在位置方向θは次の式で表される。
すなわち、位相差△φを求めることによって、存在位置方向θを求めることができる。
図１７は、方向算出を行う場合のリーダライタ２の構成を示している。同図に示す構成は、前記した図４に示す構成において、位置測定部８に方向算出部８Ｃが設けられている点、および、受信処理部６にセレクタ６Ｄが設けられている点で異なっている。その他の構成については図４に示す構成と同様であるのでここではその説明を省略する。
セレクタ６Ｄは、受信アンテナ４における第１アンテナ素子４Ａにおいて受信された信号と第２アンテナ素子４Ｂにおいて受信された信号とを選択的に切り替えて増幅部６Ａ１および増幅部６Ａ２に伝送する。このセレクタ６Ｄの選択の制御は、受信制御部７Ｃによって行われる。
方向算出部８Ｃは、第１アンテナ素子４Ａにおいて受信された信号と、第２アンテナ素子４Ｂにおいて受信された信号との位相差についての情報を位相情報取得部８Ａから取得し、これに基づいて上記の処理によってＲＦＩＤタグ１の存在位置方向θを算出する。そして、受信制御部７Ｃは、距離算出部８Ｂによって算出された距離情報、および方向算出部８Ｃによって算出された存在位置方向情報を取得し、この情報を図２に示したエリア判定部１０に伝送する。
エリア判定部１０は、位置情報としての上記距離情報および存在位置方向情報に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１が所定の空問領域（通信エリア）内に位置しているか否かを判定する。この際に、エリア判定部１０は、エリア情報記憶部１１に記憶されているエリア情報に基づいて、ＲＦＩＤタグ１が通信エリア内に存在しているかを判定する。
なお、ＲＦＩＤタグ１の存在位置方向θを求める手法としては、上記の手法に限定されるものではなく、公知の様々な手法を用いることができる。例えば、電波の到来方向（ＤＯＡ（Direction Of Arrival）を推定する技術としては、Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ法、Ｃａｐｏｎ法、ＬＰ（Linear Prediction）法、Ｍｉｎ−Ｎｏｒｍ法、ＭＵＳＩＣ法、およびＥＳＰＲＩＴ法などが挙げられる。
（位置推定処理の流れ）
次に、図１８および図１９に示すフローチャートを参照しながら、リーダライタ２における上記の位置推定処理の流れについて説明する。
まず、位置推定処理が開始されると、Ｓ９１において、周波数制御部７Ａが、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する際の搬送信号の周波数を第１の周波数ｆ１となるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。
次に、送信制御部７Ｂが、Ｒ／Ｗ要求信号を示すデータを搬送信号に重畳させるように変調部５Ｂを制御する。そして、変調部５Ｂによって変調された送信信号が、電力増幅部５Ｃによって増幅された後に送信アンテナ３から出力される（Ｓ９２）。Ｒ／Ｗ要求信号が送信されると続いてＣＷ（連続搬送波）が第１の周波数ｆ１で送信される（Ｓ９３）。
その後、ＲＦＩＤタグ１がＲ／Ｗ要求信号を検出すると、続いて検出したＣＷ（連続搬送波）の第１の周波数ｆ１に応じた搬送周波数からなるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信号を受信アンテナ４が受信する。この時点では、セレクタ６Ｄは、第１アンテナ素子４Ａを選択しており、第１アンテナ素子４Ａで受信された信号に基づいて、受信処理部６が受信処理を行い（Ｓ９４）、そして位相情報取得部８Ａは位相情報取得処理を行う（Ｓ９５）。
すなわち、受信処理部６において、周波数変換部６Ｂは、上述の数４から６の数式に基づいて、増幅部６Ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａから出力された搬送信号とを掛け合わせることによりＩ信号およびＱ信号を求める。位相情報取得部８Ａは、周波数変換部６ＢからＩ信号およびＱ信号を受け取ると、上述の数７から８の数式に基づいて、第１の周波数ｆ１の位相の変化量φ１およびφ２を算出し、搬送信号として使用された周波数（第１の周波数ｆ１）に対応させてテーブルに記憶する（Ｓ９５）。
受信処理部６においてＲＦＩＤタグ１からのタグ応答信号の受信が終了すると（Ｓ９６）、位相情報取得部８Ａは位相情報取得処理を終了する（Ｓ９７）。その後、送信処理部５はＣＷ（連続搬送波）の送信、すなわち、１フレームからなる信号の送信を終了する（Ｓ９８）。受信制御部７Ｃは、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したか否かを判定し、全て受信していないと判定された場合（Ｓ９９においてＮＯ）には、Ｓ９１からの処理に戻る。一方、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したと判定された場合（Ｓ９９においてＹＥＳ）、距離算出部８Ｂにて距離演算が行なわれて（Ｓ１００）、Ｓ１０１の処理に移行する。なお、位置測定部８は、距離の算出を位相情報に基づいて行うだけでなく、上記したようにＭＵＳＩＣ法を応用した手法によって距離を算出してもよい。また、距離演算は、後述するＳ１１１、Ｓ１１２の前後に行なわれても良い。
Ｓ１０１では、セレクタ６Ｄが、第２アンテナ素子４Ｂを選択するように切り替えられる。そして、送信制御部７Ｂの制御に基づいて第１の周波数ｆ１によりＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ（連続搬送波）が送信される（Ｓ１０２からＳ１０４）。ＲＦＩＤタグ１がＲ／Ｗ要求信号を検出すると、続いて検出したＣＷ（連続搬送波）の第１の周波数ｆ１に応じた搬送周波数からなるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信号を受信アンテナ４が受信する。この時点では、セレクタ６Ｄは、第２アンテナ素子４Ｂを選択しており、第２アンテナ素子４Ｂで受信された信号に基づいて、受信処理部６が受信処理を行う（Ｓ１０５）。
すなわち、受信処理部６において、周波数変換部６Ｂは、上述の数４から６の数式に基づいて、増幅部６Ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部５Ａから出力された搬送信号とを掛け合わせることによりＩ信号およびＱ信号を求めて位相情報取得部８Ａに出力する。受信処理部６においてＲＦＩＤタグ１からのタグ応答信号の受信が終了すると（Ｓ１０６）、送信処理部５はＣＷ（連続搬送波）の送信、すなわち、１フレームからなる信号の送信を終了する（Ｓ１０７）。
次に、方向算出処理に関してＳ１０８からＳ１０９の処理が行われる。
Ｓ１０８では、位相情報取得部８Ａが、第１アンテナ素子４Ａによって受信された信号と、第２アンテナ素子４Ｂによって受信された信号との位相差を検出し、これに基づいて方向算出部８ＣがＲＦＩＤタグ１の存在位置方向（存在方向）を算出する（Ｓ１０９）。なお、上記のようにアンテナ素子間の位相差に基づいて方向推定を行う際には、ある（同一の）周波数での位相差を比較することが必要である。
その後、受信制御部７Ｃは、距離算出部８Ｂによって算出された距離情報、および方向算出部８Ｃによって算出された存在位置方向情報を取得し、この情報をエリア判定部１０に伝送する。エリア判定部１０は、上記距離情報および存在位置方向情報に基づいて、該ＲＦＩＤタグ１の位置を算出する（Ｓ１１０）。以上により、位置測定処理が完了する。
（１フレーム内での複数周波数同時送信）
上記では、リーダライタ２は、１フレームからなるＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ（連続搬送波）を送信する途中で搬送周波数を１回以上変化させることによって、途中で搬送周波数が１回以上変化する１フレームからなるタグ応答信号を受信し、これに基づいて距離測定を行うようになっている。これに対して、１フレームからなるＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ（連続搬送波）を送信する搬送周波数を複数の周波数成分から構成することによって、複数の周波数成分を持った搬送周波数の１フレームからなるタグ応答信号を受信し、これに基づいて距離測定を行う構成とすることが可能である。
図２０（ａ）に示すように、リーダライタ２は、常に特定の信号を送信している一方、ＲＦＩＤタグ１に対してタグ応答信号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。ここで、周波数制御部７Ａは、Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））の搬送周波数が、複数の周波数成分から構成されるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。図２０（ａ）に示す例では、搬送周波数が第１の周波数ｆ１、第２の周波数ｆ２、第３の周波数ｆ３から構成するように制御が行われている。
ＲＦＩＤタグ１は、常にリーダライタ２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。ここで、タグ応答信号は、Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））における複数の周波数成分からなる搬送周波数に応じた搬送周波数により送信される。図２０（ｂ）に示す例では、タグ応答信号における第１の期間では周波数ｆ１、第２の期問では周波数ｆ２、第３の期間では周波数ｆ３となっている。
このようなタグ応答信号を受信することによって、位置測定部８は、互いに異なる複数の周波数における受信信号の状態を検知することが可能となる。
以下にこれを実現する構成について図２１を参照しながら説明する。
同図に示す構成は、前記した図４に示す構成において、送信処理部５に各周波数に対応する発信器５Ｄ１・５Ｄ２・５Ｄ３および合成器５Ｅが設けられていると共に、受信処理部６に帯域通過フィルタ６Ｃ１・６Ｃ２・６Ｃ３および周波数変換部６Ｂとしてのミキサ６Ｂ３・６Ｂ４・６Ｂ５が設けられている点で異なっている。その他の構成については図４に示す構成と同様であるのでここではその説明を省略する。
通信制御部７において、周波数制御部７Ａは、Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ（連続搬送波））の搬送周波数が、複数の周波数成分から構成されるようにＰＬＬ部５Ａを制御する。ＰＬＬ部５Ａおよび発信器５Ｄ１・５Ｄ２・５Ｄによって生成された搬送信号は合成器５Ｅにて合成された後、変調部５Ｂおよび電力増幅部５Ｃを介して送信される。
受信アンテナ４で受信された受信信号は、増幅部６Ａを経由して、３つの経路に分岐し、帯域通過フィルタ６Ｃ１・６Ｃ２・６Ｃ３にそれぞれ入力される。各帯域通過フィルタ６Ｃ１・６Ｃ２・６Ｃ３は入力された受信信号から特定の周波数成分の信号を取り出し、ミキサ６Ｂ３・６Ｂ４・６Ｂ５に入力する。
ミキサ６Ｂ３・６Ｂ４・６Ｂ５にて求められた各周波数成分のＩ信号およびＱ信号は位相情報取得部８Ａに入力されて各周波数成分の位相の変化量およびそれに基づく距離算出が行なわれる。
上記図４および図１３の実施形態と同様に、受信処理部６は、送信処理部５がＣＷ（連続搬送波）を送信している間に、各周波数成分の位相の変化量の算出を行う。
なお、上記の例では、位相に基づいて距離ｒを算出するようになっているが、上記したＭＵＳＩＣ法を応用した距離測定処理であっても、同様に適用することが可能である。また、Ｉ信号・Ｑ信号のレベルがより高い受信信号を２つ選択し、この選択した２つの受信信号に基づいて位相の変化量検出および位置算出を行うことも可能である。
（アクティブタイプのＲＦＩＤタグ）
上記では、ＲＦＩＤタグ１がパッシブタイプである構成について説明したが、前記したように、ＲＦＩＤタグ１がアクティブタイプである構成であってもよい。この場合、ＲＦＩＤタグ１は、電源部を備えるとともに、タグ応答信号を生成する信号生成部と、上記信号生成部によって生成されたタグ応答信号を、互いに異なる複数の搬送周波数によって送信されるように制御する周波数制御部とを備えた構成とすることが考えられる。この場合、リーダライタ２において、Ｒ／Ｗ要求信号を送信する必要性をなくすことができる。
また、ＲＦＩＤタグ１における上記周波数制御部が、前記した周波数制御部７Ａと同様に、１つのタグ応答信号を送信する期間内に複数の分割期間を設定し、各分割期間において互いに異なる搬送周波数となるように制御するようにすることも可能であり、上記タグ応答信号の送信の回数毎にそれぞれ互いに異なる搬送周波数となるように制御するようにすることも可能である。また、搬送周波数が、複数の周波数成分から構成されるように制御することも可能である。
（ＲＦＩＤタグを用いた通信システムの適用例）
次に、本実施形態に係るＲＦＩＤタグを用いた通信システムを具体的なシステムに適用する例について説明する。図２２は、物品の流通が行われるシステムにおいて、流通される物品の検査確認などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示している。同図に示す例では、複数のベルトコンベアによって、ＲＦＩＤタグ１が取り付けられた物品が搬送されている。また、ベルトコンベアから離れた場所にも、ＲＦＩＤタグ１が貼り付けられた物品が積み上げられている。そして、ベルトコンベアによって搬送された物品を検査するために、リーダライタ２が各ＲＦＩＤタグ１と通信を行う。これにより、各物品の流通を管理することが可能となる。
なお、このようなＲＦＩＤタグを用いた通信システムでは、リーダライタ２と通信を行う上記外部装置として、流通物品の管理を行う管理装置が備えられることになる。
このようなシステムの場合、通信エリアが明確に設定されないＲＦＩＤタグを用いた通信システムであると、通信を行う必要のない、ベルトコンベアから離れた位置にあるＲＦＩＤタグ１とも通信を行ってしまうことになる。これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグを用いた通信システムによれば、リーダライタ２における処理によって名ＲＦｌＤタグ１の距離（もしくは位置）を検知することができるので、通信すべきＲＦＩＤタグ１とのみ通信を行うことが可能となる。
また、本実施形態に係るＲＦＩＤタグを用いた通信システムによれば、比較的高精度に各ＲＦＩＤタグ１の距離（もしくは位置）を検知できるので、どのベルトコンベアのラインに搬送されているＲＦＩＤタグ１であるかについても、リーダライタ２側で認識することが可能となる。
また、このような機能を有するＲＦＩＤタグを用いた通信システムを構築するためには、リーダライタ２を１台設置するだけでよいことになる。すなわち、例えば電波の届く範囲を制限するための部材を設ける必要性や、リーダライタ２を複数台設置する必要性などをなくすことができる。よって、本実施形態に係るＲＦＩＤタグを用いた通信システムによれば、設置環境によらずに容易にセッティングを行うことが可能となる。
図２３（ａ）は、店舗などにおいて、商品や在庫物品などの盗難監視などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示している。この例では、通信エリアを、対象となるＲＦＩＤタグ１が取り付けられた物品が本来存在しうる範囲に設定するとともに、この通信エリアから物品がなくなったことを検知することによって、該当物品の盗難が行われた可能性があると判定する。また、図２３（ｂ）は、窓やドアなどにＲＦＩＤタグ１を取り付け、このＲＦＩＤタグ１の位置を監視することによって、該窓やドアが開けられたことを検知する防犯システム適用例を示している。以上のような防犯システムを構築する際にも、対象物に従来から用いられているＲＦＩＤタグ１を取り付けるという簡単なセッティングを行うだけでよいことになる。また、様々な環境において柔軟にＲＦＩＤタグを用いた通信システムを構築することが可能となる。
なお、この例においても、ＲＦＩＤタグを用いた通信システムに、リーダライタ２と通信を行う上記外部装置として、防犯管理を行う管理装置が備えられることになる。
図２４は、例えば駅や映画館などの改札が必要となる場所に本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示している。昨今では、例えば駅の改札において、ＲＦＩＤタグを用いた改札を行うシステムが普及しているが、このシステムでは、ゲートにリーダライタを設けることによって改札を行っている。これに対して、本実施形態に係るＲＦＩＤタグを用いた通信システムによれば、改札が行われる通路の全体を通信エリアに設定することによって、ゲートを設けることなく改札を行うことが可能となる。なお、この場合には、ＲＦＩＤタグ１を利用者が所持する携帯電話機に内蔵させた構成としてもよい。
なお、この図２４に示すシステム適用例において、ＲＦＩＤタグ１との通信結果により、通過を許可できない利用者が存在した場合、その不許可利用者を特定する必要が生じることが考えられる。この場合、リーダライタ２によって特定された不許可利用者の位置に向けて監視カメラによる撮影を行うことによって、不許可利用者の特定およびその証拠を残すことが可能となる。
また、この例においても、ＲＦＩＤタグを用いた通信システムに、リーダライタ２と通信を行う上記外部装置として、通行許可管理を行う管理装置が備えられることになる。そして、この管理装置が、上記監視カメラの撮影制御を行うことになる。
図２５は、自動車などのキーレスエントリシステムに、本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示している。自動車の内部にリーダライタ２が設けられているとともに、利用者がＲＦＩＤタグ１を内蔵したキーを所持している。リーダライタ２は、利用者に所持されているキーに内蔵されているＲＦＩＤタグ１が自動車の周囲の所定範囲に入ったことを検知すると、キーのロックを解除するように指示を行う。これにより、利用者は、キーを所持した状態で自動車に近づくことのみによってロックを解除させることが可能となる。
なお、この例においても、ＲＦＩＤタグを用いた通信システムに、リーダライタ２と通信を行う上記外部装置として、キーの施錠状態を制御管理する管理装置が備えられることになる。
本発明は上述した実施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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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。
本発明に係る距離測定装置およびこれを備えた通信システムは、例えば上記した流通される物品の検査・確認などを行うシステム、店舗などにおいて、商品の盗難監視などを行うシステム、駅や映画館などの改札が必要となる場所に設置される改札システム、キーレスエントリシステムなどの用途に適用可能である。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2005年3月9日出願の日本特許出願（特願2005−066298）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本実施形態に係るＲＦＩＤタグを用いた通信システムが備えるリーダライタにおいて、ＲＦＩＤタグと当該リーダライタとの距離を測定するための構成の概略を示すブロック図である。 上記ＲＦＩＤタグを用いた通信システムの概略構成を示すブロック図である。 リーダライタとＲＦＩＤタグとの間でＲ／Ｗ要求信号およびタグ応答信号の送受信が行われる状態を示す図である。 リーダライタからＲＦＩＤタグへ送信される信号及びその搬送周波数を時間軸で示した図である。 ＲＦＩＤタグからリーダライタへ送信される信号およびその搬送周波数を時間軸で示した図である。 位相の検出を行うことを可能とする受信処理部の具体的な構成を含むリーダライタの概略構成を示すブロック図である。 距離測定処理の流れを示すフローチャートである。 多周波を用いた距離測定処理の流れを示すフローチャートである。 周波数選択処理、および距離算出処理の流れを示すフローチャートである。 周波数選択処理の一例を模式的に示す図である。 リーダライタとＲＦＩＤタグとの通信においてマルチパスが生じている状態を示す図である。 距離に対するＭＵＳＩＣ評価関数の変化を示すグラフである。 到来方向推定処理を説明するための図である。 ＭＵＳＩＣ法を応用した距離測定処理の流れの前半を示すフローチャートである。 ＭＵＳＩＣ法を応用した距離測定処理の流れの後半を示すフローチャートである。 １フレーム内での周波数を切り替える場合における、リーダライタからＲＦＩＤタグへ送信される信号及びその搬送周波数を時間軸で示した図である。 １フレーム内での周波数を切り替える場合における、ＲＦＩＤタグからリーダライタへ送信される信号およびその搬送周波数を時間軸で示した図である。 １フレーム内での周波数切り替えを伴う距離測定処理の流れを示すフローチャートである。 各ＲＦＩＤタグとその距離とを結びつけて認識することを可能とするリーダライタの概略構成を示すブロック図である。 各ＲＦＩＤタグを識別した距離測定処理の流れを示すフローチャートである。 ＲＦＩＤタグの存在位置方向の推定処理を模式的に示す図である。 方向算出を行う場合のリーダライタの概略構成を示すブロック図である。 位置推定処理の流れの前半を示すフローチャートである。 位置推定処理の流れの後半を示すフローチャートである。 １フレーム内での複数周波数を同時送信する場合における、リーダライタからＲＦＩＤタグへ送信される信号及びその搬送周波数を時間軸で示した図である。 １フレーム内での複数周波数を同時送信する場合における、ＲＦＩＤタグからリーダライタへ送信される信号およびその搬送周波数を時間軸で示した図である。 １フレーム内での複数周波数を同時送信する場合における、リーダライタの概略構成を示すブロック図である。 流通される物品の検査・確認などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示す図である。 商品や在庫物品などの盗難監視などを行うシステムに本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示す図である。 窓やドアなどにＲＦＩＤタグ１を取り付け、このＲＦＩＤタグ１の位置を監視することによって、該窓やドアが開けられたことを検知する防犯システム適用例を示す図である。 例えば駅や映画館などの改札が必要となる場所に本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示す図である。 自動車などのキーレスエントリシステムに、本ＲＦＩＤタグを用いた通信システムを適用した場合の例を示す図である。 従来技術のＲＦ通信システムの構成を示すブロック図である。 従来技術のＲＦＩＤタグと無線通信を行なう通信装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
１ ＲＦＩＤタグ
２ リーダライタ
３ 送信アンテナ
４ 受信アンテナ
４Ａ 第１アンテナ素子
４Ｂ 第２アンテナ素子
５ 送信処理部
５Ａ ＰＬＬ部
５Ｂ 変調部
５Ｃ 電力増幅部
６ 受信処理部
６Ａ・６Ａ１・６Ａ２ 増幅部
６Ｂ 周波数変換部
６Ｂ１・６Ｂ２ ミキサ
６Ｂ３ ９０°移相部
６Ｃ プリアンブル抽出部
６Ｄ セレクタ
７ 通信制御部
７Ａ 周波数制御部
７Ｂ 送信制御部
７Ｃ 受信制御部
８ 位置測定部
８Ａ 位相情報取得部
８Ｂ 距離算出部
８Ｃ 方向算出部
９ 外部通信部
ｌ０ エリア判定部
ｌ１ エリア情報記憶部

Claims (5)

  1. 互いに異なる３つ以上の搬送周波数の電波によりＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ連続搬送波で構成された１つのフレームからなる信号である要求信号および連続搬送波をアンテナから外部に送信する送信手段と、
    前記送信手段で送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受けながら反射されて発生した、前記要求信号の周波数に応じた周波数の１つのフレームからなる信号である反射信号を受信する受信手段と、
    前記受信手段が受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、前記送信手段が送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得部と、
    前記位相情報取得部によって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬送周波数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体の間の距離を算出する距離算出部と
    を備え、
    前記受信手段は、
    受信された反射信号の周波数変換処理を行う周波数変換部を備え、
    上記周波数変換部が、上記反射信号をＩ信号とＱ信号とに変換し、
    前記反射体から、互いに異なる３つ以上の搬送周波数によって反射信号が送信されるとともに、
    前記位相情報取得部が、各搬送周波数の信号のうち、信号の状態が距離を算出する上で、Ｓ／Ｎがより高く、かつ、前記Ｉ信号および前記Ｑ信号のうち、信号レベルが小さい方の成分を最小成分として抽出し、各搬送周波数の最小成分のうち信号レベルが大きい方から２つ選択し、選択された２つの最小成分に対応する搬送周波数の受信信号に関して、位相変化量を取得することを特徴とする距離測定装置。
  2. 互いに異なる３つ以上の搬送周波数の電波によりＲ／Ｗ要求信号およびＣＷ連続搬送波で構成された１つのフレームからなる信号である要求信号および連続搬送波をアンテナから外部に送信する送信ステップと、
    前記送信ステップで送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受けながら反射されて発生した、前記要求信号の周波数に応じた周波数の１つのフレームからなる信号である反射信号を受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、前記送信ステップで送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得ステップと、
    前記位相情報取得ステップによって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬送周波数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体の間の距離を算出する距離算出ステップと
    を備え、
    前記受信ステップは、
    受信された反射信号の周波数変換処理を行う周波数変換ステップを備え、
    上記周波数変換ステップにおいて、上記反射信号をＩ信号とＱ信号とに変換し、
    前記反射体から、互いに異なる３つ以上の搬送周波数によって反射信号が送信されるとともに、
    上記位相情報取得ステップにおいて、信号の状態が距離を算出する上で、Ｓ／Ｎがより高く、かつ、前記Ｉ信号および前記Ｑ信号のうち、信号レベルが小さい方の成分を最小成分として抽出し、各搬送周波数の最小成分のうち信号レベルが大きい方から２つ選択し、選択された２つの最小成分に対応する搬送周波数の受信信号に関して、位相変化量を取得することを特徴とする距離測定方法。
  3. 請求項１記載の距離測定装置から送信された要求信号に対して、前記要求信号の周波数に応じた周波数の１つのフレームからなる信号である反射信号を生成する信号生成部と、
    上記信号生成部によって生成された反射信号を、互いに異なる３つ以上の搬送周波数によって送信されるように制御する周波数制御部とを備えることを特徴とする反射体。
  4. 請求項１に記載の距離測定装置と、
    上記距離測定装置と無線通信を行う少なくとも１つの反射体とを備えることを特徴とする通信システム。
  5. 請求項１に記載の距離測定装置と、
    上記距離測定装置によって請求項３に記載の反射体と通信が行われた結果に基づいて、該反射体と関連付けられている物品、人、および生物のうち少なくともいずれか１つを管理する管理装置とを備えていることを特徴とする通信システム。
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