JP4282965B2

JP4282965B2 - Interrogator and radio wave arrival direction estimation device using the same

Info

Publication number: JP4282965B2
Application number: JP2002268566A
Authority: JP
Inventors: 隆深川; 正樹山本; 安直岡崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP2004108816A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として、無線を用いたタグ、移動体識別システムなど質問器、応答器から構成されるシステムにおいて、応答器からの電波の到来方向を質問器にて正確に推定する電波到来方向推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動体識別装置では、質問器と呼ばれる固定された送信装置周辺のエリア内に存在する、応答器がその固有のデータを送出して、質問器がその信号を受信することにより応答器を判別する。この場合、一般的に無線タグと呼ばれるような小さな応答器の場合、質問器から送出された電波を反射または吸収することにより質問器より送出された電波に対して振幅変調、または位相変調しデータを送出する。こうした移動体識別装置では、質問器のアンテナ指向性によりエリアを予め決定しておき、応答器がそのエリア内に入ってきた時に質問器よりの電波を検出した後データを送出するため、質問器では応答器が自エリア内に存在するかのみしか検知できない。応答器が、質問器の自エリア内においてどちらの方向に存在するかを検知するためには、電波の到来方向を推定する必要がある。
【０００３】
電波到来方向推定の方式の１つとしては、八木アンテナまたはパラボラアンテナの様な鋭い指向性を持つアンテナを物理的に回転させる方法がある。また他の方法としてはアレーアンテナを用いて高分解能到来方向推定アルゴリズムを用いる方法がある。これらの方式の場合、到来方向推定精度を向上させるためには、開口の大きなアンテナを用いる必要がある。この課題を解決する一つの方法として、アンテナ自体を物理的に移動させてデータを蓄積し、すべてのデータが揃った時点で到来方向推定を行うことにより、等価的にアレーアンテナの開口系を大きくし、測定精度向上を図ることが可能である。
【０００４】
しかし、アレーアンテナを用いて到来方向推定を行う方式において各アンテナブランチでの受信信号を同時にサンプリングして採取するのに対して、この方式の場合、同時にサンプリングをすることができないため、応答器からの電波の位相基準を質問器内に持ち、アンテナを動かす時間およびデータ採取時間における位相変化を質問器の内部で補正する必要がある。そして高精度を確保することは、この位相の補正がどの程度正確かに依存する。例えば、一般的に基準発振器として用いられる水晶発振器の精度を１ｐｐｍと仮定した場合、１ＧＨｚの電波では１秒間に１０００波長程度の位相不確定が生じ測定は不可能である。このためチャネルサウンダにおいては、送受信間の周波数を一致させるためルビジウム原子標準信号を用いて微調整を行っている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
関澤他著「仮想平面アレーを用いたマルチパス伝搬路の時空間特性測定システムの開発」電子情報通信学会論文誌2000年9月 Vol.J83-B No.9 pp.1303-1313
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、移動体識別装置、無線タグの応答器のような民生用機器にルビジウム原始標準信号を用いることはコストおよび消費電力の観点から非現実的であり、またすべての質問器と応答器間の間で微調整をすることは、経時変化の観点からも不可能である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、無線を用いたタグ、移動体識別システムなどにおいて簡易な構成で、応答器からの電波の到来方向を推定する際に、質問器にてアンテナを移動させ測定した場合においても、高精度の発振源を必要とせずに正確に推定する質問器と応答器から構成される電波到来方向推定装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、送信信号を発生する発振器と、前記発振器の発生した信号を送出するアンテナと、前記アンテナを順次移動するアンテナ順次移動手段と、前記アンテナが受信した受信信号と前記送信信号とを分離する送受信信号分離手段と、前記発振器の発生する送信信号を用いて前記送受信信号分離手段の出力である受信信号をベースバンド信号に直交復調する直交復調手段と、前記アンテナ順次移動手段がアンテナを移動する毎に前記直交復調手段の出力であるベースバンド信号を記憶する受信信号記憶手段と、前記受信信号記憶手段の記憶する複数組のベースバンド信号を用いて受信信号の電波の到来方向を推定する到来方向推定手段とを有することを特徴とする質問器であり、また、前記質問器の送出する送信信号を受信するアンテナと、固有の個別データを記憶する個別データ記憶手段と、前記個別データ記憶手段の出力を用いて前記アンテナの受信信号を反射または吸収することにより変調する信号反射吸収手段を有し、前記アンテナが前記信号反射吸収手段の出力を送出することを特徴とする応答器である。
【０００９】
すなわち、質問器において直交復調を行うためのローカル信号として送信信号と同じ信号を用いて行うため、質問器の発振器が同時に応答器からの送信信号の位相基準となり両者に高精度な発振器を持たずに到来方向推定が可能となる。これにより、アンテナ順次移動手段がアンテナ素子を移動するか、移動手段がアレーアンテナを移動することにより、等価的に開口系の大きなアレーアンテナで到来方向推定が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図１から図７を用いて説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態による電波到来方向推定装置である。図において１００は質問器、１０１は応答器、１０２は発振器、１０３はアンテナ、１０４は送受信信号分離手段、１０５は直交復調手段、１０６は受信信号記憶手段、１０７は到来方向推定手段、１０８はアンテナ、１０９は信号反射吸収手段、１１０は個別データ記憶手段、１１１はアンテナ順次移動手段である。
【００１２】
以上のように構成された電波到来方向推定装置に関して、以下に説明する。質問器１００の発振器１０２は、送出する高周波信号を発生させ、送信信号は、アンテナ１０３より放射される。応答器１０１には、個別データ記憶手段１１０があり、これは例として読み出し専用メモリーまたは不揮発性メモリーおよびマイクロコンピュータによって構成され応答器１０１が複数存在する場合の各応答器固有のＩＤ番号等が記憶されている。信号吸収反射手段１０９は、アンテナ１０８より入射した質問器１００の送信信号を、終端条件を変えることにより反射したり、吸収したりする。この具体例としては、スイッチにより５０オームの抵抗およびグランドへショート状態（またはオープン状態）に切り替える様に構成した場合、５０オームに接合の場合には、信号は抵抗で熱として吸収され、ショート状態の場合には反射して、アンテナ１０８より空中へと再放射される。また、ダイオードのバイアス電流を変えるによってインピーダンスを変化させ、反射する信号の位相を変化させることも可能である。前者の場合は、振幅変調（ＡＳＫ）に相当し、後者の場合は位相変調（ＰＳＫ）に相当する。個別データ記憶手段１１０は、記憶されている固有ＩＤ番号等のデータに従い、信号反射吸収手段１０９のスイッチを切り替えることによって、データを送出することができる。例えば振幅変調により送出する場合には、２値で記述されたＩＤについて、値が１の場合は信号を反射、値が０の場合は吸収することにより実現できる。応答器１０１のアンテナ１０８より再放射された信号は、再び質問器１００のアンテナ１０３で受信される。アンテナ１０３で受信された信号は、送受信信号分離手段１０４により発振器１０２より発生された送信信号と分離され、直交復調手段１０５に入力される。送受信信号分離手段１０４は、例えばフェライト等を用いたサーキュレータにより実現される。サーキュレータによれば、送信信号は、発振器１０２からアンテナ方向、受信信号はアンテナ１０３から直交復調手段１０５へと、信号の進行方向により分離される。直交復調手段１０５は、受信信号に対し発振器１０２の信号をローカル信号として直交復調を行いベースバンド信号を得る。この場合、例えば振幅変調の場合１に相当するところで、同相成分（Ｉ成分）、直交成分（Ｑ成分）が復調され、０に相当するところでは、Ｉ成分、Ｑ成分は０となる。Ｉ成分、Ｑ成分はローカル信号と受信信号の相対位相差を表すことになる。受信信号記憶手段１０６は、予め定められたサンプル数のＩ成分、Ｑ成分のベースバンドを記憶しておく。次に、アンテナ順次移動手段１１１は、例えばレール上またはアンテナを保持したアームを動かすことによりアンテナを移動する。アンテナ順次移動手段１１１は、仮想的な直線アレーアンテナ、平面アレーアンテナ、円形アレーアンテナ等の素子の配置されているところに、アンテナを移動する。例えば、仮想アンテナが代表的な半波長間隔Ｍ素子アレーの場合には、アンテナを半波長ごとにＭ−１回動かし、その度に送信信号送出、受信、直交復調手段１０５、受信信号記憶手段１０６へのベースバンド信号の記憶が行われる。すなわち、Ｍ−１回アンテナを動かし、受信信号記憶手段１０６に最後のベースバンド信号が記憶された後には、受信信号記憶手段１０６には、Ｍ組のベースバンド信号が記憶されていることになる。この後、到来方向推定手段１０７は、到来方向推定アルゴリズムを用いて電波到来方向を推定することができる。到来方向推定アルゴリズムとしては、受信信号記憶手段１０６に蓄積された複数組のベースバンドＩ成分、Ｑ成分の位相情報から受信信号の位相を変化させて指向性をスイープさせる方法、すなわちフーリエ変換により最大受信方向を検知するフーリエ法、受信信号記憶手段１０６のベースバンド信号の相関行列または共分散行列の固有ベクトルから到来方向を推定するＭＵＳＩＣ法等を用いることができる。ＭＵＳＩＣ法については、例えば菊間信良著「アレーアンテナによる適応信号処理」科学技術出版（１９９８年刊）に詳述されているが、概略を述べれば、受信信号より得られた相関行列または共分散行列の固有ベクトルを求めることにより、雑音部分空間を求め、電波の到来方向に対応するステアリングベクトルと、雑音部分空間が直交することを利用して電波の到来方向を推定する方法である。なお、ここで用いるステアリングベクトルは、通常の到来方向の推定に用いる場合、発信源からアレーアンテナへ電波の進む方向は一方向であるのに対して、質問器、応答器を電波が往復し行路長が倍となることを考慮して、実際のアンテナ素子間隔の倍のアレーのステアリングベクトルを用いる。
【００１３】
また、到来方向推定の方法としては、次のような方法を採用することも可能である。質問器１００と応答器１０１の距離が離れているときには、アンテナ順次移動手段１１１が等間隔に順次アンテナを移動した後、到来方向推定手段１０７が受信信号記憶手段１０６のすべてのベースバンド信号の相関行列または共分散行列を用いて電波の到来方向推定を行い、質問器１００と応答器１０１の距離が近い時にはアンテナ順次移動手段１１１がより少ない回数で等間隔に順次アンテナ１０３を移動させた後、到来方向推定手段１０７が電波の到来方向推定する。
【００１４】
これは質問器１００と応答器１０１の間隔が十分離れているときには、電磁波は遠方界となっているため到来方向と各アレー受信信号の位相関係は、ステアリングベクトルで表される関係が厳密に成り立つが、応答器１０１が質問器１００の等価的なアレーに近づくにつれてこの関係が厳密でなくなり、推定誤差が大きくなる。この影響を減少させるためにアンテナの移動回数を減らすことにより、等価的なアレーアンテナの素子数を減らし、誤長を減少させる。
【００１５】
また、応答器１０１の位置推定精度は、質問器１００、応答器１０１間距離と角度推定精度に依存するので、質問器１００、応答器１０１が遠い程には角度推定精度が要求される。また、ＭＵＳＩＣ法はフーリエ法に比較して、推定精度は高いが処理量が多い。この観点から、質問器１００と応答器１０１の距離が離れているときには、アンテナ順次移動手段１１１がアンテナを移動することにより得られた等価的アレーアンテナすべてについて、到来方向推定手段１０７が受信信号記憶手段１０６のすべてのベースバンド信号の相関行列または共分散行列を用いてＭＵＳＩＣにより電波の到来方向推定を行い、質問器１００と応答器１０１の距離が近い時には、アンテナ順次移動手段１１１が上記と同回数か少ない回数でアンテナ１０３を移動させた後、到来方向推定手段１０７がすべての受信信号の位相を変化させることにより指向性をスイープさせて受信信号の強度を検知するフーリエ法により電波の到来方向推定を行うことにより、処理量の観点から最適な電波の到来方向推定を行うことが可能となる。
【００１６】
以上のように本実施の形態によれば、アンテナ逐次移動手段によりアンテナを移動したときでも、内部の発振器をローカルとして用いることにより、ローカル信号を位相基準とすることができるので、高精度な基準信号を用いることなく、アレーアンテナと同様に精度良く電波の到来方向を推定することができる。
【００１７】
なお、本実施の形態では、アンテナの移動にアンテナ順次移動手段１１１を用いたが、実施の形態２における移動手段２１３などのような移動手段を用いてもよい。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態による発明の構成を示す図である。図において、２００は質問器、２０１は応答器、２０２は発振器、２０３は第１のアンテナ、２０４は第１の送受信信号分離手段、２０５は第１の直交復調手段、２０６は第Ｎのアンテナ、２０７は第Ｎの直交復調手段、２０８受信信号記憶手段、２０９は到来方向推定手段、２１０はアンテナ、２１１は信号反射手段、２１２は個別データ記憶手段、２１３は移動手段である。
【００１９】
以上のように構成された電波到来方向推定装置について、以下に説明する。
質問器の発振器２０２は、送出する高周波信号を発生させ、送信信号は第１のアンテナ２０３より空間に放射される。２０１の応答器を構成する２１０のアンテナ、２１１の信号反射吸収手段、２１２の個別データ記憶手段は、実施の形態１に記載の応答器１０１のアンテナ１０８、信号反射吸収手段１０９、個別データ記憶手段１１０と同様の動作を行う。応答器２０１のアンテナ２１０より再放射された信号は、アレーアンテナの数がＮである時に、質問器２００の第１のアンテナ２０３から第Ｎのアンテナ２０６で受信される。第１のアンテナ２０３から第Ｎのアンテナ２０６まで受信された信号は、第１のアンテナの受信信号は送受信信号分離手段２０４により発振器２０２より発生された送信信号と分離され、Ｎ−１個のアンテナの受信信号とともに、それぞれ第１の直交復調手段２０５から第Ｎの直交復調手段２０７に入力される。Ｎ個の直交復調器のローカル信号は、発振器２０２の出力を分配して同相になるように入力している。Ｎ個の直交復調手段の出力はそれぞれ、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）、直交成分（Ｑ成分）として出力され、受信信号記憶手段２０８に記憶される。到来方向推定手段２０９が推定する推定結果が予め規定される値より悪い場合には、移動手段２１３によりアレーアンテナがアレーアンテナ素子の並ぶ方向に移動し、改めて受信信号記憶手段２０８のベースバンド信号と直交復調手段２０５の出力であるベースバンド信号を用いて前記到来方向推定手段２０９が電波の到来方向を推定する。推定結果の判定は例えば、複数回の推定結果に対して推定結果の標準偏差を導出し標準偏差が規定値より大きい場合はアレーアンテナがアレーアンテナ素子の並ぶ方向に移動することにより開口系が等価的に増大することにより、より高い精度が得られる。標準偏差が規定値以内であれば、所望の精度が得られたとして１回目の推定結果を用いる。質問器２００が移動する移動時間における位相変化は、質問器２００が直交復調手段のローカル信号信号として、発振器の出力である送信信号を用いているため、ローカル信号を位相の基準として用いることができるため、質問器と応答器での周波数の厳密な調整は必要ない。
【００２０】
また、到来方向推定の方法としては、次のような方法を採用することも可能である。質問器２００と応答器２０１の距離が離れているときには、到来方向推定手段２０９がアレーアンテナすべて（第１のアンテナ２０３から第Ｎのアンテナ２０６まで）のベースバンド信号の相関行列または共分散行列を用いて電波の到来方向推定を行い、質問器２００と応答器２０１の距離が近い時に、到来方向推定手段２０９が一部のアレーアンテナの受信信号に対応するベースバンド信号を用いて電波の到来方向推定する。これは質問器２００と応答器２０１の間隔が十分離れているときには、電磁波は遠方界となっているため到来方向と各アレー受信信号の位相関係は、ステアリングベクトルで表される関係が厳密に成り立つが、応答器が質問器の等価的なアレーに近づくにつれてこの関係が厳密でなくなり、推定誤差が大きくなる。この影響を減少させるために到来方向推定に用いるアンテナ素子数を減らすことにより、誤差を減少させる。
【００２１】
また、応答器２０１の位置推定精度は、質問器２００、応答器間距離と角度推定精度に依存するので、質問器２００、応答器２０１が遠い程には角度推定精度が要求される。また、ＭＵＳＩＣ法はフーリエ法に比較して、推定精度は高いが処理量が多い。この観点から、質問器２００と応答器２０１の距離が離れているときには、アレーアンテナすべてについて、到来方向推定手段２０９がすべてのベースバンド信号の相関行列または共分散行列を用いてＭＵＳＩＣにより電波の到来方向推定を行い、質問器２００と応答器２０１の距離が近い時には、到来方向推定手段２０９がアレーアンテナのすべてまたは一部の受信信号の位相を変化させることにより指向性をスイープさせて受信信号の強度を検知するフーリエ法により電波の到来方向推定を行うことにより、処理量の観点から最適な電波の到来方向推定を行うことが可能となる。
【００２２】
以上のように本実施の形態による発明によれば、アレーアンテナを移動手段により移動し等価的な開口系を大きくとれることから、電波の到来方向推定精度が向上し、かつ直交復調器のローカル信号として発振器の送信信号を用いることができるため、これを位相基準として用いることができるため、質問器、応答器の周波数を厳密に調整することなく電波の到来方向推定が可能となる。
【００２３】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態による発明の構成を示す図である。図において、３００は質問器、３０１は応答器、３０２は発振器、３０３はＮ素子直線アレーアンテナ、３０４は送受信信号分離手段、３０５ａは第１の直交復調手段、３０５ｂは第２の直交復調手段、３０５ｃは第３の直交復調手段、３０７は受信信号記憶手段、３０８は到来方向推定手段、３０９はアンテナ、３１０は信号反射吸収手段、３１１は個別データ記憶手段である。
【００２４】
以上のように構成された電波到来方向推定装置について、以下に説明する。
【００２５】
質問器３００の発振器３０２は、送出する高周波信号を発生させ、送信信号は直線アレーアンテナ３０３のうち送受信信号分離手段３０４に接続されたアンテナ素子より空間に放射される。３０１の応答器を構成する３０９のアンテナ、３１０の信号反射吸収手段、３１１の個別データ記憶手段は、実施の形態１に記載の応答器１０１のアンテナ１０８、信号反射吸収手段１０９、個別データ記憶手段１１０と同様の動作を行う。応答器３０１のアンテナ３０９より再放射された信号は、質問器３００の直線アレーアンテナ３０３で受信される。ここでは、アレーアンテナの素子数を仮に３として説明するが、一般的なＮ素子アレーでも動作は同様である。受信された信号は、送受信信号分離手段３０４により発振器３０２より発生された送信信号と分離され、他の２個のアンテナでの受信信号とともにそれぞれ第１の直交復調手段３０５ａ、第２の直交復調手段３０５ｂ、第３の直交復調手段３０５ｃに入力される。３個の直交復調手段のローカル信号は、発振器３０２の出力を分配して同相になるように入力している。３個の直交復調手段の出力はそれぞれ、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）、直交成分（Ｑ成分）として出力され、受信信号記憶手段３０７に記憶される。ここで、予め定められたサンプル数のベースバンド信号が受信信号記憶手段３０７に記憶された段階で、直線アレーアンテナ３０３に設置された移動手段３１３が直線アレーアンテナ３０３のアレーアンテナ素子が並ぶ方向と直角に、決められた間隔移動させる。代表的な例として、直線アレーアンテナ３０３が半波長間隔に素子が並べられているときに、移動距離も半波長とする。直線アレーアンテナ３０３の移動が終了した段階で、再び信号を送出し、直交復調し、受信信号記憶手段３０７にベースバンド信号を記憶する、アンテナの移動を一組の処理として行う。この一組を処理を予め定められた回数を続けて行う。代表的な例では直線アレーアンテナ３０３の素子数がＮであるならば、Ｎ回の処理を行う。この後に到来方向推定手段３０８は、到来方向推定アルゴリズムを用いて、電波の到来方向推定を行う。これにより、本発明は直線アレーアンテナを、アレーアンテナ素子の並ぶ方向と直角に移動させることにより、等価的に２次元に配置された平面アレーアンテナを形成することができ、２次元の到来方向推定が可能となる。先の代表的な例においては、Ｎ×Ｎ素子平面アレーアンテナが等価的に形成される。
【００２６】
以上のように本実施の形態によれば、直線アレーアンテナを移動手段が移動させることにより、２次元の到来方向が正確に行え、かつ直交復調器のローカル信号として発振器の送信信号を用いることができるため、これを位相基準として用いることができるため、質問器、応答器の周波数を厳密に調整することなく電波の到来方向推定が可能となる。
【００２７】
（実施の形態４）
図４は本発明の第４の実施の形態による発明の構成を示す図である。図において、４００は質問器、４０１は応答器、４０２は発振器、４０３はアンテナ、４０４はアンテナ順次移動手段、４０５は送受信信号分離手段、４０６は拡散変調手段、４０７は直交復調手段、４０８は逆拡散手段、４０９は受信信号記憶手段、４１０は到来方向推定手段、４１１は信号反射吸収手段、４１２は個別データ記憶手段、４１３はアンテナ、４１４は応答器距離推定手段である。
【００２８】
以上のように構成された電波到来方向推定装置について以下に説明する。
【００２９】
質問器４００の発振器４０２は、送出する高周波信号を発生させ、拡散変調手段４０６は、疑似雑音信号（ＰＮ符号）を用いて、送信信号に対してスペクトル拡散変調を行う。スペクトル拡散された送信信号は第１のアンテナ４０３より空間に放射される。４０１の応答器を構成する４１０のアンテナ、４１１の信号反射吸収手段、４１２の個別データ記憶手段は、実施の形態１に記載の応答器１０１のアンテナ１０８、信号反射吸収手段１０９、個別データ記憶手段１１０と同様の動作を行う。この場合、応答器４０１は通常の質問器送信信号に対してと同様に、アンテナ４１３より受信されたスペクトル拡散変調された質問器信号に対して、信号反射吸収手段４１１が反射、吸収を行うことにより、個別データ記憶手段４１２に記憶された個別データに基づいた変調をかけ、アンテナ４１３から空中に送出される。
【００３０】
質問器４００では、アンテナ４０３により応答器４０１からの変調信号を受信し、送受信信号分離手段４０５により、受信信号のみ直交復調手段４０８に入力され、出力としてベースバンドＩ成分、Ｑ成分を得る。逆拡散手段４０８では拡散変調手段４０６で用いた疑似雑音符号の系列と同じものを用いて逆拡散を行う。一般のスペクトル拡散のシステムと異なり逆拡散するための疑似雑音符号は予め分かっているので、符号を時間シフトさせて相関が最大となるところを見つければよい。拡散変調手段４０６での符号生成時間と、逆拡散手段４０８での相関が最大となる時間の差は、質問器４００と応答器４０１の間を電波が往復して伝搬する時間すなわち、見通し伝搬環境においては質問器４００と応答器４０１の距離の２倍を伝搬する時間となる。実伝搬環境においては、複数の伝搬パスが存在するが符号をシフトさせたときの最初の大きな相関が得られる伝搬パスを主パスすなわち直接波に近い伝搬パスと見なす。これらより、応答器距離推定手段４１４は、主パスの伝搬時間から質問器４００と応答器４０１の距離を推定する。受信信号記憶手段４０９は、予め定められたサンプル数のＩ成分、Ｑ成分のベースバンドを記憶しておく。次に、アンテナ順次移動手段４０４は、例えばレール上またはアンテナを保持したアームを動かすことによりアンテナを移動する。アンテナ順次移動手段４０４は、仮想的な直線アレーアンテナ、平面アレーアンテナ、円形アレーアンテナ等の素子の配置されているところに、アンテナを移動する。例えば、仮想アンテナが代表的な半波長間隔Ｍ素子アレーの場合には、アンテナを半波長ごとにＭ−１回動かし、その度に送信信号送出、受信、直交復調手段４０７、受信信号記憶手段４０９へのベースバンド信号の記憶が行われる。すなわち、Ｍ−１回アンテナを動かし、受信信号記憶手段４０９に最後のベースバンド信号が記憶された後には、受信信号記憶手段４０９には、Ｍ組のベースバンド信号が記憶されていることになる。この後、到来方向推定手段４１０は、到来方向推定アルゴリズムを用いて電波到来方向を推定することができる。
【００３１】
以上のように本実施の形態によれば、応答器の位置を特定するために、応答器の距離および方向を推定するシステムにおいて、応答器距離推定手段が、距離推定をスペクトル拡散の符号と逆拡散の最大相関の時間差を用いて推定し、方向を推定する場合に、アンテナ逐次移動手段によりアンテナを移動したときでも、内部の発振器をローカルとして用いることにより、ローカル信号を位相基準とすることができるので、高精度な基準信号を用いることなく、アレーアンテナと同様に精度良く電波の到来方向を推定することができる。
【００３２】
（実施の形態５）
図５は本発明の第５の実施の形態による発明の構成を示す図である。図において、５００は質問器、５０１は応答器、５０２は発振器、５０３はアンテナ、５０４は送受信信号分離手段、５０５は直交復調手段、５０６は受信信号記憶手段、５０７は到来方向推定手段、５０８はアンテナ、５０９は信号反射吸収手段、５１０は個別データ記憶手段、５１２は帯域通過フィルタ、５１３はサブキャリア直交復調手段である。
【００３３】
以上のように構成された電波到来方向推定装置に関して、以下に説明する。質問器５００の発振器５０２は、送出する高周波信号を発生させ、送信信号は、アンテナ５０３より放射される。応答器５０１には、個別データ記憶手段５１０があり、これは例として読み出し専用メモリーまたは不揮発性メモリーおよびマイコンによって構成され応答器５０１が複数存在する場合の各応答器固有のＩＤ番号等が記憶されている。サブキャリア変調手段５０９は質問器５００の送信信号の周波数より低く、ベースバンド信号の最高周波数成分より高いサブキャリア周波数を発生させ、それに対して個別データ記憶手段５１０の出力で変調をかける。信号吸収反射手段５０９は、アンテナ５０８より入射した質問器５００の送信信号を、終端条件を変えることにより反射したり、吸収したりするが、これはサブキャリア変調手段５１１の出力に対して行われる。サブキャリア変調手段５１１により変調された信号は、アンテナ５０８より空間に送出される。質問器５００では、アンテナ５０３により応答器５０１からの変調信号を受信し、送受信信号分離手段５０５により、受信信号のみ直交復調手段５０８に入力され、出力としてベースバンドＩ成分、Ｑ成分を得る。このベースバンド信号に含まれる周波数成分は、直流成分と応答器５０１でサブキャリア変調された中心周波数がサブキャリア周波数となる成分である。直流成分は、応答器５０１からではない反射成分および送受信信号分離手段５０４で分離できない残留した送信信号である。応答器５０１からではない反射成分は、応答器周辺の建物、壁等の反射が主となり、送信信号の残留成分はサーキュレータ等の実際の部品のアイソレーションの性能による物である。これらは、応答器５０１でサブキャリア変調を行わない場合には、応答器５０１からの変調信号に乗重されるためベースバンドＩ成分、Ｑ成分に誤差を与える。サブキャリア変調された信号は、これら誤差要因となる信号が直流成分であるのに対して、サブキャリア周波数だけ離れているため、サブキャリア周波数を通過させる帯域通過フィルタ５１２により、誤差要因を除去できる。サブキャリア信号は、サブキャリア直交復調手段５１３によりベースバンド信号となり、受信信号記憶手段５０６は、予め定められたサンプル数のＩ成分、Ｑ成分のベースバンドを記憶しておく。次に、アンテナ順次移動手段５１０は、例えばレール上またはアンテナを保持したアームを動かすことによりアンテナを移動する。アンテナ順次移動手段５１０は、仮想的な直線アレーアンテナ、平面アレーアンテナ、円形アレーアンテナ等の素子の配置されているところに、アンテナを移動する。例えば、仮想アンテナが代表的な半波長間隔Ｍ素子アレーの場合には、アンテナを半波長ごとにＭ−１回動かし、その度に送信信号送出、受信、直交復調手段５０５、受信信号記憶手段５０６へのベースバンド信号の記憶が行われる。すなわち、Ｍ−１回アンテナを動かし、受信信号記憶手段５０６に最後のベースバンド信号が記憶された後には、受信信号記憶手段５０６には、Ｍ組のベースバンド信号が記憶されていることになる。この後、到来方向推定手段５０７は、到来方向推定アルゴリズムを用いて電波到来方向を推定することができる。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば,応答器にサブキャリア変調手段を有し周波数を変換するため、周辺の反射物からの反射波や質問器の送信信号の漏れ込みによる位相・振幅の誤差を質問器の帯域通過フィルタにより除去でき、方向を推定する場合に、アンテナ逐次移動手段によりアンテナを移動したときでも、内部の発振器をローカルとして用いることにより、ローカル信号を位相基準とすることができるので、高精度な基準信号を用いることなく、アレーアンテナと同様に精度良く電波の到来方向を推定することができる。
【００３５】
（実施の形態６）
図６は本発明の第６の実施の形態による発明の構成を示す図である。図において６００は質問器、６０１は応答器、６０２は発振器、６０３はアンテナ、６０４は送受信信号分離手段、６０５は直交復調手段、６０６は受信信号記憶手段、６０７は到来方向推定手段、６０８はアンテナ、６０９は信号反射吸収手段、６１０は個別データ記憶手段、６１１はアンテナ順次移動手段、６１２は送信一次停止手段、６１３は共通パイロット信号送出手段である。
【００３６】
以上のように構成された電波到来方向推定装置に関して、以下に説明する。
送信一次停止手段６１２および共通パイロット信号送出手段６１３以外の構成要素は実施の形態１に示す構成要素と同じ動作をする。すなわち、６０２の発振器は１０２の発振器、６０３のアンテナは１０３のアンテナ、６０４の送受信信号分離手段は１０４の送受信信号分離手段、６０５の直交復調手段は１０５の直交復調手段、６０６の受信信号記憶手段は１０６の受信信号記憶手段、６０７の到来方向推定手段は１０７の到来方向推定手段、６０８のアンテナは１０８のアンテナ、６０９の信号反射吸収手段は１０９の信号反射吸収手段、６１０の個別データ記憶手段は１１０の個別データ記憶手段、６１１のアンテナ順次移動手段は１１１のアンテナ順次移動手段である。
【００３７】
質問器６００の発振器６０２は、送出する高周波信号を発生させ、送信信号はアンテナ６０３より放射される。応答器６０１には、個別データ記憶手段６１０があり、応答器６０１が複数存在する場合の各応答器固有のＩＤ番号等が記憶されている。また、共通パイロット信号送出手段６１３は、個別データ記憶手段６１０のデータと交互に予め決められたパイロット信号または無変調信号を送出する。これらの個別データおよびパイロット信号は交互に、信号吸収反射手段６０９によりアンテナ６０８より入射した質問器６００の送信信号を、終端条件を変えることにより反射したり、吸収したりする。特に、応答器６０１より送出される信号が、位相変調信号（ＰＳＫ）である場合、反射するデータを構成する各シンボルの値により質問器６００の到来方向推定手段６０７が電波の到来方向を推定するために必要なの位相が不確定となるため、アンテナ順次移動手段６１１によりアンテナが移動して受信して得たベースバンド信号は、質問器６００の到来方向推定手段６０７においてすべてシンボルを合わせる必要がある。これに対して、応答器６０１より送出される予め定められたパイロット信号の部分を、アンテナが移動した時のすべての受信信号について用いて到来方向推定を行えば、この不確定性を除去することができる。
【００３８】
一方、送信一次停止手段６１２は、アンテナ順次移動手段６１１がアンテナを順次移動させ後、発振器６０２の出力を一時的に停止させ、一次的に停止させることにより応答器６０１の前個別データ記憶手段６１０のデータ送出を初期化し、すべてのベースバンド信号が採取された後、到来方向推定手段６０７が推定を行う。これは、応答器６０１は質問器６００より送出した送信信号を検出したとき、応答器６０１が質問器６００のエリア内に入ったとして、個別データ記憶手段６１０の個別データを送出する。すなわち、質問器６００の送信一次停止手段６１２が一時的に送信信号の送出を停止した後、送出を再開したとき、応答器６０１は新たに質問器６００のエリアに入ったと見なして、初期化され個別データを送出する。アンテナ順次移動手段６１１がアンテナを移動させた後、質問器６００の送信信号の停止、再開を行うことにより応答器６０１より常に同じデータが送出されるため、これを用いて到来方向推定手段６０７が電波の到来方向推定を行えば、位相の不確定性は除去される。
【００３９】
なお、送信一次停止手段６１２および共通パイロット信号送出手段６１３は、両者が備えられていても、どちらか片方が備えられていてもよい。
【００４０】
以上のように、実施の形態の発明によれば、位相変調（ＰＳＫ）のような変調方式を用いた場合、データの内容により位相が不確定になり得る場合にも、送信一次停止手段、共通パイロット信号送出手段を用いることにより位相の不確定性を除去し、アンテナ逐次移動手段によりアンテナを移動したときでも、内部の発振器をローカルとして用いることにより、ローカル信号を位相基準とすることができるので、高精度な基準信号を用いることなく、アレーアンテナと同様に精度良く電波の到来方向を推定することができる。
【００４１】
（実施の形態７）
図７は本発明の第６の実施の形態による発明の構成を示す図である。図において７００は質問器、７０１は応答器、７０２は発振器、７０３はアンテナ、７０４は送受信信号分離手段、７０５は直交復調手段、７０６は受信信号記憶手段、７０７は到来方向推定手段、７０８はアンテナ、７０９は変調器、７１０は個別データ記憶手段、７１１はアンテナ順次移動手段、７１３は共通パイロット信号送出手段、７１４は発振器、７１５はパイロット同期手段である。
【００４２】
以上のように構成された電波到来方向推定装置に関して、以下に説明する。
【００４３】
応答器７０１において、個別データ記憶手段７１０および共通パイロット信号送出手段７１３は、固有の個別データと交互に予め決められたパイロット信号共通パイロット信号を送出するために、発振器７１４の送信周波数信号に対して、変調器７０９により変調をかけ、７０８のアンテナより送出する。質問器７００では、アンテナ７０３により応答器７０１からの送信信号を受信した後、応答器７０１の送信信号と同じ周波数を発生する発振器７０２の信号をローカル信号として用い、直交復調手段７０５によりベースバンド信号を得る。厳密には、質問器７００と応答器７０１の周波数は異なるため、質問器７００ではパイロット同期手段７１５がパイロット信号より周波数を厳密に検出して、周波数基準として発振器７０２を調整する。以降、アンテナ順次移動手段７１１がアンテナを順次移動させ、ベースバンド信号を受信信号記憶手段７０６に記憶し、アンテナ移動終了後、到来方向推定手段７０７が電波の到来方向を推定する。
【００４４】
以上のように本発明の実施に形態によれば、アンテナ順次移動手段がアンテナを移動した際にも、パイロット同期手段により周波数の一致がなされるため、高精度な基準信号を用いることなく、アレーアンテナと同様に精度良く電波の到来方向を推定することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明では、質問器の発振器が同時に応答器からの送信信号の位相基準となり両者に高精度な発振器を持たずに到来方向推定ができるという効果を有し、アンテナ素子を移動するか、アレーアンテナを移動することにより、等価的に開口系の大きなアレーアンテナで到来方向推定ができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電波到来方向推定装置の構成を示す図
【図２】本発明の第２の実施の形態による電波到来方向推定装置の構成を示す図
【図３】本発明の第３の実施の形態による電波到来方向推定装置の構成を示す図
【図４】本発明の第４の実施の形態による電波到来方向推定装置の構成を示す図
【図５】本発明の第５の実施の形態による電波到来方向推定装置の構成を示す図
【図６】本発明の第６の実施の形態による電波到来方向推定装置の構成を示す図
【図７】本発明の第７の実施の形態による電波到来方向推定装置の構成を示す図
【符号の説明】
１００質問器
１０１応答器
１０２発振器
１０３アンテナ
１０４送受信信号分離手段
１０５直交復調手段
１０６受信信号記憶手段
１０７到来方向推定手段
１０８アンテナ
１０９信号反射吸収手段
１１０個別データ記憶手段
１１１アンテナ順次移動手段
２０３第１のアンテナ
２０４第１の送受信信号分離手段
２０５第１の直交復調手段
２０６第Ｎのアンテナ
２０７第Ｎの直交復調手段
３０３Ｎ素子直線アレーアンテナ
４０６拡散変調手段
４０８逆拡散手段
５１２帯域通過フィルタ
５１３サブキャリア直交復調手段
６１３共通パイロット信号送出手段
７１５パイロット同期手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a radio wave arrival direction estimation device for accurately estimating the arrival direction of a radio wave from a responder in a system composed of an interrogator and a responder such as a tag using a radio, a mobile object identification system, etc. It is about.
[0002]
[Prior art]
In the mobile unit identification device, a responder that exists in an area around a fixed transmission device called an interrogator transmits its own data, and the interrogator receives the signal to determine the responder. . In this case, in the case of a small transponder generally called a wireless tag, the data which is amplitude-modulated or phase-modulated with respect to the radio wave transmitted from the interrogator by reflecting or absorbing the radio wave transmitted from the interrogator Is sent out. In such a mobile object identification device, an area is determined in advance by the antenna directivity of the interrogator, and when the responder enters the area, the interrogator transmits data after detecting the radio wave from the interrogator. Then, it can only detect whether the transponder exists in its own area. In order to detect in which direction the transponder is present within the interrogator's own area, it is necessary to estimate the arrival direction of the radio wave.
[0003]
One method of estimating the arrival direction of radio waves is a method of physically rotating an antenna having a sharp directivity such as a Yagi antenna or a parabolic antenna. As another method, there is a method using a high-resolution arrival direction estimation algorithm using an array antenna. In these methods, it is necessary to use an antenna with a large aperture in order to improve the direction of arrival estimation accuracy. One way to solve this problem is to physically move the antenna itself, accumulate data, and estimate the direction of arrival when all the data is available, equivalently increasing the aperture system of the array antenna. Thus, it is possible to improve the measurement accuracy.
[0004]
However, in the method of estimating the direction of arrival using an array antenna, the received signal at each antenna branch is sampled and sampled at the same time. It is necessary to correct the phase change in the interrogator with the phase reference of the radio wave in the interrogator and the time to move the antenna and the data collection time. Ensuring high accuracy depends on how accurate this phase correction is. For example, assuming that the accuracy of a crystal oscillator generally used as a reference oscillator is 1 ppm, a phase uncertainty of about 1000 wavelengths per second occurs in a 1 GHz radio wave and measurement is impossible. For this reason, in the channel sounder, fine adjustment is performed using a rubidium atom standard signal in order to match the frequency between transmission and reception (for example, see Non-Patent Document 1).
[0005]
[Non-Patent Document 1]
Sekizawa et al. “Development of a system for measuring the spatio-temporal characteristics of multipath propagation paths using a virtual planar array” The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, September 2000 Vol.J83-B No.9 pp.1303-1313
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is impractical to use rubidium primitive standard signals for consumer devices such as mobile unit identification devices and RFID tag responders from the viewpoint of cost and power consumption, and between all interrogators and responders. It is impossible to make fine adjustments from the viewpoint of change over time.
[0007]
The present invention solves the above-mentioned problem. When estimating the arrival direction of a radio wave from a responder with a simple configuration in a wireless tag, a mobile object identification system, etc., an antenna is connected by an interrogator. An object of the present invention is to provide a radio wave arrival direction estimation device including an interrogator and a responder that accurately estimate without moving a high-precision oscillation source even when moved and measured.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, an oscillator for generating a transmission signal, an antenna for transmitting the signal generated by the oscillator, an antenna sequential moving means for sequentially moving the antenna, and a reception signal and the transmission signal received by the antenna are separated. Transmission / reception signal separation means for performing orthogonal demodulation on the received signal output from the transmission / reception signal separation means to a baseband signal using the transmission signal generated by the oscillator, and the antenna sequential movement means moving the antenna Each time, the reception signal storage means for storing the baseband signal as the output of the orthogonal demodulation means and a plurality of baseband signals stored in the reception signal storage means are used to estimate the arrival direction of the radio wave of the reception signal. An interrogator having a direction of arrival estimation means, and an antenna for receiving a transmission signal transmitted by the interrogator Individual data storage means for storing unique individual data; and signal reflection absorption means for modulating the antenna reception signal by reflecting or absorbing the received signal using the output of the individual data storage means, The transponder is characterized in that it outputs the output of the signal reflection absorbing means.
[0009]
In other words, since the interrogator uses the same signal as the transmission signal as a local signal for quadrature demodulation, the interrogator's oscillator becomes the phase reference of the transmission signal from the responder at the same time, and both do not have a high-precision oscillator. It is possible to estimate the direction of arrival. Thereby, the direction of arrival can be estimated with an array antenna having a large aperture system equivalently, when the antenna sequential moving means moves the antenna element or the moving means moves the array antenna.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0011]
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a radio wave arrival direction estimation apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, 100 is an interrogator, 101 is a responder, 102 is an oscillator, 103 is an antenna, 104 is a transmission / reception signal separation unit, 105 is a quadrature demodulation unit, 106 is a reception signal storage unit, 107 is an arrival direction estimation unit, and 108 is an antenna. 109 is a signal reflection absorbing means, 110 is an individual data storage means, and 111 is an antenna sequential moving means.
[0012]
The radio wave arrival direction estimation apparatus configured as described above will be described below. The oscillator 102 of the interrogator 100 generates a high-frequency signal to be transmitted, and the transmission signal is radiated from the antenna 103. The responder 101 has an individual data storage means 110, which includes, for example, a read-only memory or a non-volatile memory and a microcomputer, and stores a unique ID number and the like when there are a plurality of responders 101. Has been. The signal absorbing / reflecting means 109 reflects or absorbs the transmission signal of the interrogator 100 incident from the antenna 108 by changing the termination condition. As a specific example, when the switch is switched to a short state (or open state) to a resistor of 50 ohm and ground by a switch, in the case of joining to 50 ohm, the signal is absorbed as heat by the resistor, and the short state In this case, the light is reflected and re-radiated from the antenna 108 into the air. It is also possible to change the phase of the reflected signal by changing the impedance by changing the bias current of the diode. The former case corresponds to amplitude modulation (ASK), and the latter case corresponds to phase modulation (PSK). The individual data storage means 110 can send data by switching the switch of the signal reflection absorbing means 109 according to the stored data such as a unique ID number. For example, when transmitting by amplitude modulation, an ID described in binary can be realized by reflecting a signal when the value is 1 and absorbing when the value is 0. The signal re-radiated from the antenna 108 of the responder 101 is received by the antenna 103 of the interrogator 100 again. The signal received by the antenna 103 is separated from the transmission signal generated by the oscillator 102 by the transmission / reception signal separation unit 104 and input to the orthogonal demodulation unit 105. The transmission / reception signal separation means 104 is realized by, for example, a circulator using ferrite or the like. According to the circulator, the transmission signal is separated from the oscillator 102 to the antenna direction, and the reception signal is separated from the antenna 103 to the orthogonal demodulation means 105 according to the traveling direction of the signal. The quadrature demodulator 105 performs quadrature demodulation on the received signal using the signal of the oscillator 102 as a local signal to obtain a baseband signal. In this case, for example, in the case of amplitude modulation, the in-phase component (I component) and the quadrature component (Q component) are demodulated, and in the portion corresponding to 0, the I component and the Q component become 0. The I component and the Q component represent the relative phase difference between the local signal and the received signal. The reception signal storage means 106 stores a baseband of I components and Q components of a predetermined number of samples. Next, the antenna sequential moving means 111 moves the antenna by moving, for example, a rail or an arm holding the antenna. The antenna sequential moving means 111 moves the antenna to a place where an element such as a virtual linear array antenna, a planar array antenna, or a circular array antenna is arranged. For example, when the virtual antenna is a typical half-wavelength interval M-element array, the antenna is rotated by M-1 for each half wavelength, and transmission signal transmission, reception, quadrature demodulation means 105, reception signal storage means 106 each time. The baseband signal is stored in the memory. That is, after the antenna is moved M-1 times and the last baseband signal is stored in the reception signal storage means 106, M sets of baseband signals are stored in the reception signal storage means 106. . Thereafter, the arrival direction estimation means 107 can estimate the radio wave arrival direction using the arrival direction estimation algorithm. As an arrival direction estimation algorithm, a method of sweeping directivity by changing the phase of a received signal from phase information of a plurality of sets of baseband I and Q components accumulated in the received signal storage means 106, that is, a maximum by Fourier transform. The Fourier method for detecting the reception direction, the MUSIC method for estimating the arrival direction from the eigenvector of the correlation matrix or covariance matrix of the baseband signal in the reception signal storage means 106, and the like can be used. The MUSIC method is described in detail in, for example, Nobuyoshi Kikuma, “Adaptive Signal Processing Using Array Antennas” Science and Technology Publication (1998). In summary, the correlation matrix or covariance matrix obtained from the received signal is described. In this method, the noise subspace is obtained by obtaining the eigenvector, and the direction of arrival of the radio wave is estimated using the orthogonality of the steering vector corresponding to the direction of arrival of the radio wave and the noise subspace. When the steering vector used here is used to estimate the normal direction of arrival, the radio wave travels from the source to the array antenna in one direction, whereas the interrogator and the responder reciprocate the route. Considering that the length is doubled, an array steering vector that is twice the actual antenna element spacing is used.
[0013]
In addition, as a method for estimating the direction of arrival, the following method may be employed. When the distance between the interrogator 100 and the responder 101 is long, the arrival direction estimation means 107 correlates all baseband signals in the reception signal storage means 106 after the antenna sequential movement means 111 sequentially moves the antennas at equal intervals. The direction of arrival of radio waves is estimated using a matrix or a covariance matrix, and when the distance between the interrogator 100 and the responder 101 is close, the antenna sequential moving means 111 moves the antenna 103 sequentially at equal intervals with a smaller number of times, Arrival direction estimation means 107 estimates the arrival direction of radio waves.
[0014]
This is because when the distance between the interrogator 100 and the responder 101 is sufficiently far away, the electromagnetic wave is in the far field, and therefore, the phase relationship between the arrival direction and each array received signal is strictly the relationship represented by the steering vector. However, as the responder 101 approaches the equivalent array of the interrogator 100, this relationship becomes less precise and the estimation error increases. In order to reduce this influence, the number of movements of the antenna is reduced, thereby reducing the number of elements of the equivalent array antenna and reducing the error length.
[0015]
Further, since the position estimation accuracy of the responder 101 depends on the distance between the interrogator 100 and the responder 101 and the angle estimation accuracy, the farther the interrogator 100 and the responder 101 are, the more the angle estimation accuracy is required. In addition, the MUSIC method has a higher estimation accuracy but a larger amount of processing than the Fourier method. From this point of view, when the distance between the interrogator 100 and the responder 101 is long, the arrival direction estimating unit 107 stores the received signal for all equivalent array antennas obtained by the antenna sequential moving unit 111 moving the antenna. The direction of arrival of radio waves is estimated by MUSIC using the correlation matrix or covariance matrix of all baseband signals of means 106, and when the distance between the interrogator 100 and the responder 101 is short, the antenna sequential moving means 111 is the same as above. After moving the antenna 103 by a small number of times, the arrival direction estimation means 107 sweeps the directivity by changing the phase of all the received signals and detects the intensity of the received signals by the Fourier method. By performing estimation, it is possible to estimate the optimal direction of arrival of radio waves from the viewpoint of throughput. To become.
[0016]
As described above, according to the present embodiment, even when the antenna is moved by the antenna successive movement means, the local signal can be used as a phase reference by using the internal oscillator as a local reference. Without using a signal, it is possible to accurately estimate the direction of arrival of radio waves in the same manner as an array antenna.
[0017]
In this embodiment, the antenna sequential moving means 111 is used for moving the antenna, but a moving means such as the moving means 213 in the second embodiment may be used.
[0018]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the invention according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 200 is an interrogator, 201 is a responder, 202 is an oscillator, 203 is a first antenna, 204 is first transmission / reception signal separation means, 205 is first orthogonal demodulation means, 206 is an Nth antenna, Reference numeral 207 denotes an Nth orthogonal demodulation means, 208 received signal storage means, 209 an arrival direction estimation means, 210 an antenna, 211 a signal reflection means, 212 an individual data storage means, and 213 a movement means.
[0019]
The radio wave arrival direction estimation apparatus configured as described above will be described below.
The interrogator oscillator 202 generates a high-frequency signal to be transmitted, and the transmission signal is radiated from the first antenna 203 to the space. The antenna 210, the signal reflection absorption means 211, and the individual data storage means 212 constituting the responder 201 are the antenna 108, the signal reflection absorption means 109, and the individual data storage means 212 described in the first embodiment. The same operation as 110 is performed. The signal re-radiated from the antenna 210 of the responder 201 is received by the N-th antenna 206 from the first antenna 203 of the interrogator 200 when the number of array antennas is N. The signal received from the first antenna 203 to the Nth antenna 206 is separated from the transmission signal generated by the oscillator 202 by the transmission / reception signal separation means 204 from the reception signal of the first antenna, and N−1 antennas. Are respectively input from the first orthogonal demodulation means 205 to the Nth orthogonal demodulation means 207. The local signals of the N quadrature demodulators are input so as to be in phase by distributing the output of the oscillator 202. The outputs of the N quadrature demodulation units are output as in-phase components (I components) and quadrature components (Q components) of the baseband signal, respectively, and stored in the received signal storage unit 208. When the estimation result estimated by the arrival direction estimation unit 209 is worse than a predetermined value, the moving unit 213 moves the array antenna in the direction in which the array antenna elements are arranged, and the baseband signal of the reception signal storage unit 208 is again generated. The arrival direction estimation means 209 estimates the arrival direction of radio waves using the baseband signal that is the output of the orthogonal demodulation means 205. For example, the estimation result is determined by deriving the standard deviation of the estimation results for multiple estimation results. If the standard deviation is greater than the specified value, the array antenna is moved in the direction in which the array antenna elements are arranged, and the aperture system is equivalent. By increasing the speed, higher accuracy can be obtained. If the standard deviation is within the specified value, the first estimation result is used assuming that the desired accuracy is obtained. Regarding the phase change in the moving time during which the interrogator 200 moves, since the interrogator 200 uses the transmission signal that is the output of the oscillator as the local signal signal of the quadrature demodulating means, the local signal can be used as the phase reference. Therefore, it is not necessary to strictly adjust the frequency between the interrogator and the responder.
[0020]
In addition, as a method for estimating the direction of arrival, the following method may be employed. When the distance between the interrogator 200 and the responder 201 is long, the arrival direction estimation means 209 calculates the correlation matrix or covariance matrix of the baseband signals of all the array antennas (from the first antenna 203 to the Nth antenna 206). When the interrogator 200 and the responder 201 are close to each other, the arrival direction estimation means 209 uses the baseband signal corresponding to the reception signals of some array antennas to determine the arrival direction of the radio wave. presume. This is because when the distance between the interrogator 200 and the responder 201 is sufficiently far away, the electromagnetic wave is in the far field, so that the phase relationship between the arrival direction and each array received signal is exactly the relationship represented by the steering vector. However, as the transponder approaches the equivalent array of interrogators, this relationship becomes less precise and the estimation error increases. In order to reduce this influence, the error is reduced by reducing the number of antenna elements used for direction-of-arrival estimation.
[0021]
Further, since the position estimation accuracy of the responder 201 depends on the interrogator 200, the distance between the responders and the angle estimation accuracy, the farther the interrogator 200 and the responder 201 are, the more the angle estimation accuracy is required. In addition, the MUSIC method has a higher estimation accuracy but a larger amount of processing than the Fourier method. From this point of view, when the distance between the interrogator 200 and the responder 201 is long, the arrival direction estimation means 209 uses all the correlation matrices or covariance matrices of all baseband signals for all the array antennas. When direction estimation is performed and the distance between the interrogator 200 and the responder 201 is short, the arrival direction estimation means 209 sweeps the directivity by changing the phase of all or part of the received signals of the array antenna, thereby By estimating the direction of arrival of the radio wave by the Fourier method that detects the intensity, it is possible to estimate the optimal direction of arrival of the radio wave from the viewpoint of processing amount.
[0022]
As described above, according to the invention according to the present embodiment, since the array antenna is moved by the moving means and the equivalent aperture system can be made large, the arrival direction estimation accuracy of the radio wave is improved, and the local signal of the orthogonal demodulator is improved. Since the transmission signal of the oscillator can be used as this, it can be used as a phase reference, so that it is possible to estimate the arrival direction of the radio wave without strictly adjusting the frequency of the interrogator and the responder.
[0023]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the invention according to the third embodiment of the present invention. In the figure, 300 is an interrogator, 301 is a responder, 302 is an oscillator, 303 is an N-element linear array antenna, 304 is a transmission / reception signal separation unit, 305a is a first orthogonal demodulation unit, 305b is a second orthogonal demodulation unit, 305c is a third orthogonal demodulation unit, 307 is a reception signal storage unit, 308 is an arrival direction estimation unit, 309 is an antenna, 310 is a signal reflection absorption unit, and 311 is an individual data storage unit.
[0024]
The radio wave arrival direction estimation apparatus configured as described above will be described below.
[0025]
The oscillator 302 of the interrogator 300 generates a high-frequency signal to be transmitted, and the transmission signal is radiated to the space from the antenna element connected to the transmission / reception signal separation means 304 in the linear array antenna 303. The antenna 309, the signal reflection absorption means 310, and the individual data storage means 311 constituting the 301 responder are the antenna 108, signal reflection absorption means 109, and individual data storage means of the responder 101 described in the first embodiment. The same operation as 110 is performed. The signal re-radiated from the antenna 309 of the responder 301 is received by the linear array antenna 303 of the interrogator 300. Here, the number of elements of the array antenna is assumed to be 3, but the operation is the same in a general N-element array. The received signal is separated from the transmission signal generated from the oscillator 302 by the transmission / reception signal separation means 304, and the first orthogonal demodulation means 305a and the second orthogonal demodulation means, respectively, together with the reception signals from the other two antennas. 305b is input to the third orthogonal demodulation means 305c. The local signals of the three quadrature demodulating means are inputted so as to be in phase by distributing the output of the oscillator 302. The outputs of the three quadrature demodulation means are output as in-phase components (I components) and quadrature components (Q components) of the baseband signal, respectively, and stored in the received signal storage means 307. Here, when the baseband signal of the predetermined number of samples is stored in the reception signal storage unit 307, the moving unit 313 installed in the linear array antenna 303 has a direction in which the array antenna elements of the linear array antenna 303 are arranged. Move at right angles and at a fixed interval. As a typical example, when the linear array antenna 303 is arranged with elements at half wavelength intervals, the moving distance is also set to half wavelength. When the movement of the linear array antenna 303 is completed, the signal is transmitted again, orthogonally demodulated, and the baseband signal is stored in the received signal storage means 307. The antenna movement is performed as a set of processes. This set is processed for a predetermined number of times. In a typical example, if the number of elements of the linear array antenna 303 is N, processing is performed N times. Thereafter, the arrival direction estimation means 308 estimates the arrival direction of the radio wave using the arrival direction estimation algorithm. As a result, the present invention can form a planar array antenna equivalently arranged in two dimensions by moving the linear array antenna at right angles to the direction in which the array antenna elements are arranged. Is possible. In the above representative example, an N × N element planar array antenna is formed equivalently.
[0026]
As described above, according to the present embodiment, by moving the linear array antenna by the moving means, the two-dimensional arrival direction can be accurately performed, and the transmission signal of the oscillator can be used as the local signal of the quadrature demodulator. Since this can be used as a phase reference, the direction of arrival of radio waves can be estimated without strictly adjusting the frequency of the interrogator and responder.
[0027]
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the invention according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, 400 is an interrogator, 401 is a responder, 402 is an oscillator, 403 is an antenna, 404 is a means for sequentially moving antennas, 405 is a transmission / reception signal separation means, 406 is a spread modulation means, 407 is a quadrature demodulation means, and 408 is an inverse. Spreading means, 409 is a received signal storage means, 410 is an arrival direction estimation means, 411 is a signal reflection absorption means, 412 is an individual data storage means, 413 is an antenna, and 414 is a responder distance estimation means.
[0028]
The radio wave arrival direction estimation apparatus configured as described above will be described below.
[0029]
The oscillator 402 of the interrogator 400 generates a high-frequency signal to be transmitted, and the spread modulation unit 406 performs spread spectrum modulation on the transmission signal using a pseudo noise signal (PN code). The spectrum-spread transmission signal is radiated from the first antenna 403 to the space. 410 antennas constituting the responder 401, 411 signal reflection absorbing means, and 412 individual data storing means are the antenna 108, signal reflection absorbing means 109, and individual data storing means of the responder 101 described in the first embodiment. The same operation as 110 is performed. In this case, the transponder 401 reflects and absorbs the spread spectrum modulated interrogator signal received from the antenna 413 in the same manner as the normal interrogator transmission signal. Thus, modulation based on the individual data stored in the individual data storage means 412 is applied, and the data is transmitted from the antenna 413 to the air.
[0030]
In the interrogator 400, the modulation signal from the responder 401 is received by the antenna 403, and only the received signal is input to the orthogonal demodulation unit 408 by the transmission / reception signal separation unit 405, and baseband I component and Q component are obtained as output. The despreading unit 408 performs despreading using the same pseudo-noise code sequence used by the spread modulation unit 406. Unlike a general spread spectrum system, the pseudo-noise code for despreading is known in advance, so it is only necessary to find a place where the correlation is maximized by shifting the code in time. The difference between the code generation time at the spread modulation means 406 and the time at which the correlation at the despreading means 408 is maximized is the time that the radio wave propagates back and forth between the interrogator 400 and the responder 401, that is, the line-of-sight propagation environment. Is the time for propagation of twice the distance between the interrogator 400 and the responder 401. In an actual propagation environment, a propagation path that has a plurality of propagation paths but can obtain a first large correlation when the code is shifted is regarded as a main path, that is, a propagation path close to a direct wave. From these, the responder distance estimation means 414 estimates the distance between the interrogator 400 and the responder 401 from the propagation time of the main path. The reception signal storage means 409 stores a baseband of I components and Q components of a predetermined number of samples. Next, the antenna sequential moving means 404 moves the antenna by moving an arm holding the antenna, for example, on the rail. The antenna sequential moving means 404 moves the antenna to a place where an element such as a virtual linear array antenna, a planar array antenna, or a circular array antenna is arranged. For example, when the virtual antenna is a typical half-wavelength interval M-element array, the antenna is rotated by M-1 for each half wavelength, and transmission signal transmission, reception, quadrature demodulation means 407, reception signal storage means 409 each time. The baseband signal is stored in That is, after the antenna is moved M-1 times and the last baseband signal is stored in the received signal storage unit 409, M sets of baseband signals are stored in the received signal storage unit 409. . Thereafter, the arrival direction estimation means 410 can estimate the radio wave arrival direction using the arrival direction estimation algorithm.
[0031]
As described above, according to the present embodiment, in the system for estimating the distance and direction of the responder in order to specify the position of the responder, the responder distance estimation means reverses the distance estimation to the spread spectrum code. When estimating the direction using the time difference of the maximum correlation of diffusion and estimating the direction, even when the antenna is moved by the antenna successive moving means, the local signal can be used as a phase reference by using the internal oscillator as a local. Therefore, it is possible to estimate the arrival direction of radio waves with high accuracy without using a highly accurate reference signal, similarly to the array antenna.
[0032]
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the invention according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, 500 is an interrogator, 501 is a responder, 502 is an oscillator, 503 is an antenna, 504 is transmission / reception signal separation means, 505 is orthogonal demodulation means, 506 is reception signal storage means, 507 is arrival direction estimation means, and 508 is An antenna, 509 is a signal reflection absorption unit, 510 is an individual data storage unit, 512 is a band pass filter, and 513 is a subcarrier orthogonal demodulation unit.
[0033]
The radio wave arrival direction estimation apparatus configured as described above will be described below. The oscillator 502 of the interrogator 500 generates a high-frequency signal to be transmitted, and the transmission signal is radiated from the antenna 503. The responder 501 has individual data storage means 510, which includes, as an example, a read-only memory or a non-volatile memory and a microcomputer and stores ID numbers unique to each responder when there are a plurality of responders 501. ing. The subcarrier modulation means 509 generates a subcarrier frequency lower than the frequency of the transmission signal of the interrogator 500 and higher than the highest frequency component of the baseband signal, and modulates it at the output of the individual data storage means 510. The signal absorbing / reflecting unit 509 reflects or absorbs the transmission signal of the interrogator 500 incident from the antenna 508 by changing the termination condition. This is performed on the output of the subcarrier modulation unit 511. . The signal modulated by the subcarrier modulation means 511 is sent out from the antenna 508 to the space. In the interrogator 500, the modulation signal from the responder 501 is received by the antenna 503, and only the received signal is input to the orthogonal demodulation unit 508 by the transmission / reception signal separation unit 505, and the baseband I component and Q component are obtained as outputs. The frequency component included in the baseband signal is a component in which the DC component and the center frequency subcarrier-modulated by the responder 501 become the subcarrier frequency. The direct current component is a reflected component that is not from the responder 501 and a residual transmission signal that cannot be separated by the transmission / reception signal separation means 504. Reflective components that are not from the responder 501 are mainly reflected from buildings and walls around the responder, and the residual component of the transmission signal is due to the isolation performance of actual parts such as a circulator. When the subcarrier modulation is not performed by the responder 501, they are multiplied by the modulation signal from the responder 501, and therefore give an error to the baseband I component and Q component. In the subcarrier-modulated signal, the error factor signal is a direct current component, but is separated by the subcarrier frequency. Therefore, the error factor can be removed by the band pass filter 512 that passes the subcarrier frequency. . The subcarrier signal is converted into a baseband signal by the subcarrier quadrature demodulating means 513, and the received signal storage means 506 stores the baseband of the I component and Q component of a predetermined number of samples. Next, the antenna sequential moving means 510 moves the antenna, for example, by moving an arm holding the antenna on the rail. The antenna sequential moving means 510 moves the antenna to a place where elements such as a virtual linear array antenna, a planar array antenna, and a circular array antenna are arranged. For example, when the virtual antenna is a typical half-wavelength interval M-element array, the antenna is rotated by M-1 for each half wavelength, and transmission signal transmission, reception, orthogonal demodulation means 505, and reception signal storage means 506 each time. The baseband signal is stored in That is, after the antenna is moved M-1 times and the last baseband signal is stored in the received signal storage unit 506, M sets of baseband signals are stored in the received signal storage unit 506. . Thereafter, the arrival direction estimation means 507 can estimate the radio wave arrival direction using the arrival direction estimation algorithm.
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the transponder has the subcarrier modulation means to convert the frequency, so that the phase / amplitude of the reflected wave from the surrounding reflector or the transmission signal of the interrogator leaks. The error can be removed by the bandpass filter of the interrogator, and when the direction is estimated, the local signal can be used as the phase reference by using the internal oscillator as a local even when the antenna is moved by the antenna successive moving means. Therefore, it is possible to estimate the arrival direction of radio waves with high accuracy without using a highly accurate reference signal, similarly to the array antenna.
[0035]
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the invention according to the sixth embodiment of the present invention. In the figure, 600 is an interrogator, 601 is a responder, 602 is an oscillator, 603 is an antenna, 604 is transmission / reception signal separation means, 605 is orthogonal demodulation means, 606 is reception signal storage means, 607 is arrival direction estimation means, and 608 is antenna. , 609 is a signal reflection absorption means, 610 is an individual data storage means, 611 is an antenna sequential movement means, 612 is a primary transmission stop means, and 613 is a common pilot signal transmission means.
[0036]
The radio wave arrival direction estimation apparatus configured as described above will be described below.
Components other than the primary transmission stopping means 612 and the common pilot signal sending means 613 operate in the same manner as the constituent elements shown in the first embodiment. That is, the oscillator 602 is the oscillator 102, the antenna 603 is the antenna 103, the transmission / reception signal separation means 604 is the transmission / reception signal separation means 104, the orthogonal demodulation means 605 is the orthogonal demodulation means 105, and the received signal storage means 606 106 received signal storage means, 607 arrival direction estimation means 107 arrival direction estimation means 107, 608 antenna 108 antennas, 609 signal reflection absorption means 109 signal reflection absorption means 610 individual data storage means Is 110 individual data storage means, and 611 antenna sequential moving means is 111 antenna sequential moving means.
[0037]
The oscillator 602 of the interrogator 600 generates a high-frequency signal to be transmitted, and the transmission signal is radiated from the antenna 603. The responder 601 includes individual data storage means 610, and stores ID numbers unique to each responder when there are a plurality of responders 601. Further, the common pilot signal sending means 613 sends a pilot signal or a non-modulated signal alternately determined in advance with the data in the individual data storage means 610. These individual data and pilot signal alternately reflect or absorb the transmission signal of the interrogator 600 incident from the antenna 608 by the signal absorption reflection means 609 by changing the termination condition. In particular, when the signal transmitted from the responder 601 is a phase modulation signal (PSK), the arrival direction estimation means 607 of the interrogator 600 estimates the arrival direction of the radio wave based on the value of each symbol constituting the reflected data. Therefore, the baseband signal obtained when the antenna is moved by the antenna sequential moving unit 611 needs to be matched by the arrival direction estimating unit 607 of the interrogator 600. . On the other hand, if the direction of arrival estimation is performed by using a predetermined pilot signal portion transmitted from the responder 601 for all received signals when the antenna moves, this uncertainty can be removed. Can do.
[0038]
On the other hand, the transmission primary stop unit 612 temporarily stops the output of the oscillator 602 after the antenna sequential moving unit 611 sequentially moves the antenna, and temporarily stops the output, thereby temporarily stopping the output of the responder 601. After all the baseband signals are collected, the arrival direction estimating means 607 performs estimation. When the responder 601 detects the transmission signal transmitted from the interrogator 600, the responder 601 transmits the individual data in the individual data storage means 610, assuming that the responder 601 enters the area of the interrogator 600. That is, when the transmission primary stop means 612 of the interrogator 600 temporarily stops transmission of the transmission signal and then resumes transmission, the responder 601 is newly regarded as having entered the area of the interrogator 600 and initialized. Send individual data. After the antenna sequential moving means 611 moves the antenna, the same data is always sent from the responder 601 by stopping and restarting the transmission signal of the interrogator 600, so that the arrival direction estimating means 607 is used by using the same data. If the direction of arrival of radio waves is estimated, phase uncertainty is eliminated.
[0039]
Note that either the primary transmission stop means 612 and the common pilot signal transmission means 613 may be provided, or one of them may be provided.
[0040]
As described above, according to the embodiment of the present invention, when a modulation scheme such as phase modulation (PSK) is used, even when the phase may be uncertain due to the contents of data, Since the uncertainty of phase is removed by using the pilot signal sending means, and even when the antenna is moved by the antenna successive moving means, the local signal can be used as the phase reference by using the internal oscillator as local. The direction of arrival of radio waves can be estimated with high accuracy in the same manner as an array antenna without using a highly accurate reference signal.
[0041]
(Embodiment 7)
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the invention according to the sixth embodiment of the present invention. In the figure, 700 is an interrogator, 701 is a responder, 702 is an oscillator, 703 is an antenna, 704 is a transmission / reception signal separation means, 705 is a quadrature demodulation means, 706 is a received signal storage means, 707 is an arrival direction estimation means, and 708 is an antenna. 709, modulators, 710, individual data storage means, 711, antenna sequential movement means, 713, common pilot signal transmission means, 714, oscillator, and 715, pilot synchronization means.
[0042]
The radio wave arrival direction estimation apparatus configured as described above will be described below.
[0043]
In the responder 701, the individual data storage unit 710 and the common pilot signal transmission unit 713 perform transmission on the transmission frequency signal of the oscillator 714 in order to transmit a predetermined pilot signal common pilot signal alternately with unique individual data. The signal is modulated by the modulator 709 and transmitted from the antenna 708. In the interrogator 700, after receiving the transmission signal from the responder 701 by the antenna 703, the signal of the oscillator 702 that generates the same frequency as the transmission signal of the responder 701 is used as a local signal, and the baseband signal is output by the orthogonal demodulation means 705. Get. Strictly speaking, since the frequencies of the interrogator 700 and the responder 701 are different, in the interrogator 700, the pilot synchronization means 715 strictly detects the frequency from the pilot signal and adjusts the oscillator 702 as a frequency reference. Thereafter, the antenna sequential movement unit 711 sequentially moves the antenna, stores the baseband signal in the reception signal storage unit 706, and after the antenna movement is completed, the arrival direction estimation unit 707 estimates the arrival direction of the radio wave.
[0044]
As described above, according to the embodiment of the present invention, even when the antenna sequential moving means moves the antenna, the frequency is matched by the pilot synchronizing means, so that the array can be used without using a highly accurate reference signal. The arrival direction of radio waves can be estimated with high accuracy as with an antenna.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the interrogator's oscillator becomes the phase reference of the transmission signal from the responder at the same time, and it has the effect that the direction of arrival can be estimated without having a high-accuracy oscillator, and the antenna element is moved. Alternatively, by moving the array antenna, there is an effect that the direction of arrival can be estimated equivalently with an array antenna having a large aperture system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival direction estimating apparatus according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival direction estimating apparatus according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival direction estimating apparatus according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival direction estimating apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival direction estimating apparatus according to a fifth embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival direction estimating apparatus according to a sixth embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival direction estimating apparatus according to a seventh embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
100 interrogator
101 transponder
102 oscillator
103 Antenna
104 Transmission / reception signal separation means
105 Orthogonal demodulation means
106 Received signal storage means
107 Direction-of-arrival estimation means
108 Antenna
109 Signal reflection absorption means
110 Individual data storage means
111 Antenna sequential moving means
203 first antenna
204 First transmission / reception signal separation means
205 First orthogonal demodulation means
206 Nth antenna
207 Nth orthogonal demodulation means
303 N-element linear array antenna
406 Spreading modulation means
408 Despreading means
512 Bandpass filter
513 Subcarrier orthogonal demodulation means
613 Common pilot signal transmission means
715 Pilot synchronization means

Claims

An oscillator for generating a transmission signal;
A first antenna for transmitting a signal generated by the oscillator and receiving a signal from the outside;
N-1 antennas for receiving signals from outside;
Moving means for moving the first antenna and the N-1 antennas in a direction in which the N antennas are arranged;
A transmission / reception signal separating means for separating the reception signal received by the first antenna and the transmission signal;
N orthogonal demodulation means for orthogonally demodulating the output of the transmission / reception signal separation means and the reception signals of N-1 antennas to baseband signals using the transmission signal generated by the oscillator;
Received signal storage means for storing a baseband signal that is an output of the orthogonal demodulation means each time the moving means moves the antenna;
A plurality of sets of baseband signals stored in the received signal storage means, and an array steering vector that is twice the virtual array antenna element interval configured by moving the first antenna and the N-1 antennas. An interrogator having arrival direction estimation means for estimating the arrival direction of the radio wave of the received signal,
The interrogator that moves the first antenna and the N-1 antennas when the estimation result of the direction-of-arrival estimation unit is worse than a predetermined value;
An antenna for receiving a transmission signal transmitted by the interrogator;
Individual data storage means for storing unique individual data;
A responder having signal reflection absorbing means for modulating the received signal of the antenna by reflecting or absorbing using the output of the individual data storage means;
A radio wave arrival direction estimation device.

The interrogator is
Spread spectrum modulation means for performing spread spectrum modulation on a transmission signal which is an output of the oscillator;
Despreading means for spectrum despreading the output of the orthogonal demodulation means;
Responder distance estimating means for estimating the distance to the responder using the time difference between the time of the spreading code of the spreading modulation means and the time of maximum correlation in the despreading means;
The radio wave arrival direction estimation apparatus according to claim 1, further comprising:

The transponder further includes subcarrier modulation means for performing subcarrier modulation at a subcarrier frequency on the output of the individual data storage means,
The radio wave arrival direction estimation device according to claim 1, wherein the interrogator further includes a band limiting filter that uses the subcarrier frequency as a pass band.

The radio wave arrival direction estimation device according to claim 1, wherein the arrival direction estimation means performs radio wave arrival direction estimation using a correlation matrix or covariance matrix of a baseband signal.

When the distance between the interrogator and the responder is long, the arrival direction estimation means performs the direction of arrival estimation of radio waves using the correlation matrix or covariance matrix of all baseband signals,
When the distance between the interrogator and the transponder is short, the arrival direction estimation means estimates the arrival direction of radio waves using a correlation matrix or covariance matrix of baseband signals received by some antennas. The radio wave arrival direction estimation device according to any one of 1 to 4.

When the distance between the interrogator and the responder is long,
The moving means moves the antenna, the arrival direction estimation means performs the arrival direction estimation of radio waves using the correlation matrix or covariance matrix of all baseband signals of the received signal storage means,
When the distance between the interrogator and the responder is short,
It said moving means moves the antenna with less number of the arrival direction estimation unit DOA estimating apparatus according to any one of claims 1 performs DOA estimation of radio waves 4.

When the distance between the interrogator and the responder is long,
The direction-of-arrival estimation estimation uses the correlation matrix or covariance matrix of all baseband signals to estimate the direction of arrival of radio waves,
When the distance between the interrogator and the responder is short,
5. The arrival direction estimation according to any one of claims 1 to 4 , wherein the arrival direction estimation means sweeps the directivity by detecting the intensity of the reception signal by changing the phase of the reception signal of the antenna to detect the arrival direction of the radio wave. Radio wave arrival direction estimation device.

When the distance between the interrogator and the responder is long,
The moving means moves the antenna, the arrival direction estimation means performs the arrival direction estimation of radio waves using the correlation matrix or covariance matrix of all baseband signals of the received signal storage means,
When the distance between the interrogator and the responder is short,
2. The direction of arrival of radio waves is estimated by detecting the intensity of a received signal by sweeping directivity by moving the antenna by the moving means and changing the phase of the received signal by the arrival direction estimating means. The radio wave arrival direction estimation device according to any one of 4 to 4 .

The radio wave arrival direction estimating apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the moving means sequentially moves the antenna at equal intervals.

A transmission primary stop means for temporarily stopping the output of the oscillator;
After the moving means moves the antenna, the transmission primary stop means temporarily stops transmission immediately before the arrival direction estimation means performs estimation,
The radio wave arrival direction estimation device according to any one of claims 1 to 9, wherein data transmission of the individual data storage means of the responder is initialized.

The responder has a common pilot signal transmission means for transmitting a predetermined pilot signal or an unmodulated signal alternately with the data of the individual data storage means,
The radio wave arrival direction estimation device according to any one of claims 1 to 10, wherein the arrival direction estimation means of the interrogator performs radio wave arrival direction estimation using a predetermined pilot signal.

An oscillator for generating a transmission signal;
An antenna for transmitting a signal generated by the oscillator;
An antenna sequential moving means for sequentially moving the antenna;
A transmission / reception signal separation means for separating the reception signal received by the antenna and the transmission signal;
Orthogonal demodulation means for orthogonally demodulating a reception signal, which is an output of the transmission / reception signal separation means, with a baseband signal using a transmission signal generated by the oscillator;
Received signal storage means for storing a baseband signal that is an output of the orthogonal demodulation means each time the antenna sequential movement means moves the antenna;
An interrogator including arrival direction estimation means for estimating the arrival direction of radio waves of a reception signal using a plurality of sets of baseband signals stored in the reception signal storage means,
When the distance between the interrogator and the responder is long,
The antenna sequential movement means sequentially moves the antenna, and the arrival direction estimation means estimates the arrival direction of radio waves using the correlation matrix or covariance matrix of all baseband signals of the received signal storage means,
When the distance between the interrogator and the responder is short,
An interrogator in which the antenna sequential movement means sequentially moves the antennas less frequently, and the arrival direction estimation means estimates the arrival direction of radio waves.

An oscillator for generating a transmission signal;
An antenna for transmitting a signal generated by the oscillator;
An antenna sequential moving means for sequentially moving the antenna;
A transmission / reception signal separation means for separating the reception signal received by the antenna and the transmission signal;
Orthogonal demodulation means for orthogonally demodulating a reception signal, which is an output of the transmission / reception signal separation means, with a baseband signal using a transmission signal generated by the oscillator;
Received signal storage means for storing a baseband signal that is an output of the orthogonal demodulation means each time the antenna sequential movement means moves the antenna;
An interrogator including arrival direction estimation means for estimating the arrival direction of radio waves of a reception signal using a plurality of sets of baseband signals stored in the reception signal storage means,
When the distance between the interrogator and the responder is long,
The antenna sequential movement means sequentially moves the antenna, and the arrival direction estimation means estimates the arrival direction of radio waves using the correlation matrix or covariance matrix of all baseband signals in the received signal storage means,
When the distance between the interrogator and the responder is short,
The antenna sequential moving means sequentially moves the antenna, and the arrival direction estimating means sweeps the directivity by changing the phase of the received signal and detects the intensity of the received signal to estimate the arrival direction of the radio wave. Interrogator.