JP4534655B2

JP4534655B2 - 無線受信装置

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Publication number: JP4534655B2
Application number: JP2004230236A
Authority: JP
Inventors: 勝行倉本
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-08-06
Also published as: JP2006050368A

Description

本発明は、所定の通信対象から送信される信号を受信するための複数の受信アンテナ素子を備えた無線受信装置の改良に関する。

所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムが知られている。このＲＦＩＤシステムは、無線タグが汚れている場合や見えない位置に配置されている場合であっても無線タグ通信装置との通信によりその無線タグに記憶された情報を読み出すことが可能であることから、商品管理や検査工程等の様々な分野において実用が期待されている。

斯かる無線タグ通信装置の一態様として、通信対象である無線タグから送信される信号を受信するための複数の受信アンテナ素子を備え、その無線タグの方向に合わせて通信を行うために指向性制御を行うものが知られている。例えば、特許文献１に記載された無線装置がそれである。この無線装置によれば、複数のアンテナ素子を含むアレイアンテナと、それら複数のアンテナ素子により受信される受信信号それぞれにウェイトを乗算するアダプティブ処理部とを、備えていることから、上記アレイアンテナの指向性を好適に定めることができ、通信対象である無線タグとの間で好適な通信を行うことができる。

特開２００３−２８３４１１号公報

しかし、前記従来の技術のように、一般的なＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）処理による指向性制御では、複数のアンテナ素子それぞれに与えるウェイトを所定のアダプティブ処理アルゴリズムによって計算する必要があるため、計算量が多くなり処理に時間がかかるという弊害があった。すなわち、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置の開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、所定の通信対象から送信される信号を受信するための複数の受信アンテナ素子を備えた無線受信装置であって、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するフェイズドアレイ制御部と、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をアダプティブアレイ処理により制御するアダプティブアレイ制御部と、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号が所定の品質を有するか否かを判定する受信品質判定部と、前記フェイズドアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御し、前記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前記アダプティブアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える指向性制御切換部とを、含むことを特徴とするものである。

このようにすれば、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するフェイズドアレイ制御部と、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をアダプティブアレイ処理により制御するアダプティブアレイ制御部と、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号が所定の品質を有するか否かを判定する受信品質判定部と、先ず、前記フェイズドアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御し、前記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前記アダプティブアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える指向性制御切換部とを、含むことから、必要な場合にのみアダプティブアレイ処理を行うことにより不要な計算を行わずに済み、前記受信信号の処理時間を短縮することができる。すなわち、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置を提供することができる。

ここで、好適には、前記アダプティブアレイ制御部は、前記フェイズドアレイ制御部による制御結果に基づいて前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値を定めるものである。このようにすれば、アダプティブアレイ処理に要する時間を更に短縮することができる。

また、好適には、前記フェイズドアレイ制御部による前記受信信号の指向性制御に際して、その受信信号の信号強度が最大であるか否かを判定する受信信号強度判定部を備え、前記アダプティブアレイ制御部は、その受信信号強度判定部により前記受信信号の信号強度が最大であると判定された指向性に対応するウェイトを、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値として定めるものである。このようにすれば、前記受信信号の処理時間を実用的な態様で更に短縮することができる。

また、好適には、前記受信品質判定部は、前記受信信号に妨害波が含まれるか否かを判定する妨害波判定部であり、その妨害波判定部の判定が肯定される場合には、前記受信品質判定部の判定を否定するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記受信信号の品質を判定することができる。

また、好適には、前記受信信号を復号する復号部を含み、前記受信品質判定部は、前記復号部による前記受信信号の復号品質が所定範囲内であるか否かを判定するエラー判定部であり、そのエラー判定部の判定が否定される場合には、前記受信品質判定部の判定を否定するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記受信信号の品質を判定することができる。

また、好適には、前記通信対象は、所定の送信信号に応じて前記信号を返信し得る無線タグである。このようにすれば、前記無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置に関して、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の無線受信装置が好適に用いられる通信システム１０を説明する図である。この通信システム１０は、本発明の一実施例である無線受信装置６２が組み込まれた無線タグ通信装置１２と、その無線タグ通信装置１２の通信対象である単数乃至は複数（図１では単数）の無線タグ１４とから構成される所謂ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムであり、上記無線タグ通信装置１２はそのＲＦＩＤシステムの質問器として、上記無線タグ１４は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置１２から質問波Ｆ_ｃ（送信信号）が上記無線タグ１４に向けて送信されると、その質問波Ｆ_ｃを受信した上記無線タグ１４において所定の情報信号（データ）によりその質問波Ｆ_ｃが変調され、応答波Ｆ_ｒ（返信信号）として上記無線タグ通信装置１２に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置１２と無線タグ１４との間で情報の通信が行われる。

図２は、上記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、上記無線タグ通信装置１２は、上記無線タグ１４に対する情報の読み書きや、その無線タグ１４の方向検知等を実行するためにその無線タグ１４との間で情報の通信を行うものであり、送信信号をディジタル信号として出力したり、上記無線タグ１４からの返信信号を復調する等のディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）１６と、そのＤＳＰ１６により出力された送信信号をアナログ信号に変換する送信信号Ｄ／Ａ変換部１８と、所定の周波数変換信号を出力する周波数変換信号出力部２０と、上記送信信号Ｄ／Ａ変換部１８によりアナログ信号に変換された送信信号の周波数をその周波数変換信号出力部２０から出力される周波数変換信号の周波数だけ高くするアップコンバータ２２と、そのアップコンバータ２２によりアップコンバートされた送信信号を質問波Ｆ_ｃとして上記無線タグ１４に向けて送信するための送信アンテナ素子２４と、その質問波Ｆ_ｃに応じて無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒを受信するための複数（図２では３つ）の受信アンテナ素子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ（以下、特に区別しない場合には単に受信アンテナ素子２６と称する）と、それら受信アンテナ素子２６により受信される受信信号それぞれの周波数を上記周波数変換信号出力部２０から出力される周波数変換信号の周波数だけ低い周波数に変換する複数（図２では３つ）のダウンコンバータ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ（以下、特に区別しない場合には単にダウンコンバータ２８と称する）と、それらダウンコンバータ２８からそれぞれ出力されるダウンコンバートされた受信信号をディジタル信号に変換する複数（図２では３つ）の受信信号Ａ／Ｄ変換部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ（以下、特に区別しない場合には単に受信信号Ａ／Ｄ変換部３０と称する）と、それら受信信号Ａ／Ｄ変換部３０によりディジタル信号に変換された受信信号を記憶すると共に、上記ＤＳＰ１６からの指令に応じてそのＤＳＰ１６にそれら受信信号を出力させる記憶装置であるメモリ部３２とを、備えて構成されている。

上記ＤＳＰ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から成り、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータシステムであり、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列を生成する送信ビット列生成部３４と、その送信ビット列生成部３４から出力されたディジタル信号をＦＳＫ方式で符号化するＦＳＫ符号化部３６と、そのＦＳＫ符号化部３６により符号化された信号をＡＭ方式で変調して上記送信信号Ｄ／Ａ変換部１８に供給するＡＭ変調部３８と、ウェイト制御部５２により算出されるＰＡＡウェイト又はＡＡＡウェイトを前記複数の受信アンテナ素子２６により受信された受信信号それぞれに乗算する複数（図２では３つ）のウェイト乗算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ（以下、特に区別しない場合には単にウェイト乗算部４０と称する）と、それらウェイト乗算部４０によりそれぞれウェイトが乗算された受信信号を合成（加算）する受信信号合成部４２と、その受信信号合成部４２により合成された合成信号をＡＭ方式で復調してＡＭ復調波を検出するＡＭ復調部４４と、そのＡＭ復調部４４により復調されたＡＭ復調波をＦＳＫ方式で復号するＦＳＫ復号部４６と、そのＦＳＫ復号部４６により復号された復号信号を解釈して前記無線タグ１４の変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部４８と、上記ＡＭ復調部４４から出力されるＡＭ復調波に基づいて受信信号強度を検出する受信信号強度判定部５０と、上記複数のウェイト乗算部４０それぞれにおいて受信信号に乗算されるウェイトを制御するウェイト制御部５２と、そのウェイト制御部５２に含まれてＰＡＡ（Phased Array Antenna）ウェイトを制御するＰＡＡウェイト制御部５４と、上記ウェイト制御部５２に含まれてＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）ウェイトを制御するＡＡＡウェイト制御部５６と、そのＡＡＡウェイト制御部５６に参照信号を供給する参照信号発生部５８と、上記ＰＡＡウェイト制御部５４及びＡＡＡウェイト制御部５６のうち何れか一方により上記複数のウェイト乗算部４０に供給されるウェイトが制御されるように切り換える指向性制御切換部６０とを、機能的に備えている。斯かる無線タグ通信装置１２において、前記受信アンテナ素子２６、ダウンコンバータ２８、受信信号Ａ／Ｄ変換部３０、メモリ部３２、ウェイト乗算部４０、受信信号合成部４２、ＡＭ復調部４４、ＦＳＫ復号部４６、返答ビット列解釈部４８、受信信号強度判定部５０、ウェイト制御部５２、ＰＡＡウェイト制御部５４、ＡＡＡウェイト制御部５６、参照信号生成部５８、及び指向性制御切換部６０が無線受信装置６２を構成している。

図３は、前記無線タグ１４の構成を説明する図である。この図３に示すように、前記無線タグ１４は、前記無線タグ通信装置１２との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部６４と、そのアンテナ部６４により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部６６とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部６６は、上記アンテナ部６４により受信された前記無線タグ通信装置１２からの質問波Ｆ_ｃを整流する整流部６８と、その整流部６８により整流された質問波Ｆ_ｃのエネルギを蓄積するための電源部７０と、上記アンテナ部６４により受信された搬送波からクロック信号を抽出して制御部７８に供給するクロック抽出部７２と、所定の情報信号を記憶し得る情報記憶部として機能するメモリ部７４と、上記アンテナ部６４に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部７６と、上記整流部６８、クロック抽出部７２、及び変復調部７６等を介して上記無線タグ１４の作動を制御するための制御部７８とを、機能的に含んでいる。この制御部７８は、前記無線タグ通信装置１２と通信を行うことにより上記メモリ部７４に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部６４により受信された質問波Ｆ_ｃを上記変復調部７６において上記メモリ部７４に記憶された情報信号に基づいて変調したうえで応答波Ｆ_ｒとして上記アンテナ部６４から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。

図２に戻って、前記ＰＡＡウェイト制御部５４は、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するフェイズドアレイ制御部として機能する。また、前記ＡＡＡウェイト制御部５６は、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の指向性をアダプティブアレイ処理により制御するアダプティブアレイ制御部として機能する。また、前記受信信号強度判定部５０は、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号が所定の品質を有するか、すなわち受信信号の品質が十分であるか否かを判定する受信品質判定部として機能する。

前記指向性制御切換部６０は、先ず、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御するようにして、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御しても前記受信信号強度判定部５０の判定が否定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。換言すれば、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御するようにして、それで受信信号を正しく復号できないと判定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。

前記ＡＡＡウェイト制御部５６は、好適には、前記ＰＡＡウェイト制御部５４による制御結果に基づいて前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値を定める。例えば、前記ＰＡＡウェイト制御部５４によるフェイズドアレイ制御において前記受信信号強度判定部５０により検出される受信信号強度が最も大きかった角度に対応するウェイトを、アダプティブアレイ制御における前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値として定める。

図４は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による前記無線タグ１４との間の情報通信制御について説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）ＳＡ１において、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列が生成されてＦＳＫ方式で符号化され、ＡＭ方式で変調された後、前記送信信号Ｄ／Ａ変換部１８及びアップコンバータ２２を介して前記送信アンテナ素子２４から質問波Ｆ_ｃとして前記無線タグ１４に向けて送信される。次に、ＳＡ２において、ＳＡ１にて送信された質問波Ｆ_ｃに応じて前記無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒが前記複数の受信アンテナ素子２６により受信され、前記ダウンコンバータ２８及び受信信号Ａ／Ｄ変換部３０を介して前記メモリ部３２に記憶される。次に、図５に示すＰＡＡ制御が実行された後、ＳＡ３において、通信対象である無線タグ１４が検知されたか否かが判断される。このＳＡ３の判断が否定される場合には、通信対象である無線タグ１４は存在しないとして本ルーチンがエラー終了させられるが、ＳＡ３の判断が肯定される場合には、図６に示すＡＡＡ制御が実行された後、本ルーチンが終了させられる。

図５は、図４のＲＦＩＤ通信制御の一部であるＰＡＡ（Phased Array Antenna）制御を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＢ１において、ＰＡＡウェイトの設定値θ_PAAが初期値である−６０［°］に設定される。次に、ＳＢ２において、図４のＳＡ２にて記憶された前記複数の受信アンテナ素子２６にそれぞれ対応する受信信号が前記メモリ部３２から読み出される。次に、ＳＢ３において、ＳＢ２にて読み出された複数の受信信号にＰＡＡウェイトが掛け合わされ、前記受信信号合成部４２からの合成出力Ｙが算出される。次に、ＳＢ４において、前記受信信号合成部４２からの合成出力Ｙが前記ＡＭ復調部４４により復調される。次に、ＳＢ５において、ＳＢ３にて算出された合成出力Ｙに含まれる前記無線タグ１４からの応答波（反射波）成分が最大であるか否かが判断される。このＳＢ５の判断が肯定される場合には、ＳＢ６において、前記無線タグ１４の方向を示す角度θ_{REF_MAX}がθ_PAAとされた後、ＳＢ７以下の処理が実行されるが、ＳＢ５の判断が否定される場合には、ＳＢ７において、ＰＡＡウェイトの設定値θ_PAAに３０［°］が加算された後、ＳＢ８において、前記ＡＭ復調部４４から出力される復調信号が前記ＦＳＫ復号部４６により復号される。次に、ＳＢ９において、ＳＢ８における復号が正常に行われたか否かが返答ビット列解釈部４８において判断される。このＳＢ９の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、ＳＢ９の判断が否定される場合には、ＳＢ１０において、ＰＡＡウェイトの設定値θ_PAAが６０［°］より大きいか否かが判断される。このＳＢ１０の判断が否定される場合には、ＳＢ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＢ１０の判断が肯定される場合には、図４に示す制御に復帰させられる。以上の制御において、ＳＢ５及びＳＢ６が前記受信信号強度判定部５０の動作に、ＳＢ９が前記指向性制御切換部６０の動作に、ＳＢ１、ＳＢ７、及びＳＢ１０が前記ＰＡＡウェイト制御部５４の動作にそれぞれ対応する。

図６は、図４のＲＦＩＤ通信制御の一部であるＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）制御を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＣ１において、ＡＡＡウェイトの設定値が図５のＳＢ６にて定められた角度θ_{REF_MAX}に対応する値に設定される。次に、ＳＣ２において、図４のＳＡ２にて記憶された前記複数の受信アンテナ素子２６にそれぞれ対応する受信信号が前記メモリ部３２から読み出される。次に、ＳＣ３において、ＳＣ２にて読み出された複数の受信信号にＡＡＡウェイトが掛け合わされ、前記受信信号合成部４２からの合成出力Ｙが算出される。次に、ＳＣ４において、前記受信信号合成部４２からの合成出力Ｙが前記ＡＭ復調部４４により復調される。次に、ＳＣ５において、前記参照信号生成部５８から出力される参照信号とＳＣ３にて算出された前記受信信号合成部４２からの合成出力Ｙとの差である誤差信号が求められる。次に、ＳＣ６において、ＳＣ５にて算出された誤差信号がウェイト更新のための所定（例えば、ＲＬＳアルゴリズム）の漸化式に代入され、前記ウェイト乗算部４０において掛け合わされるウェイトの値Ｗ_０、Ｗ_１、Ｗ_−１が更新される。次に、ＳＣ７において、ＳＣ６にて算出されるウェイトが収束したか否かが判断される。このＳＣ７の判断が否定される場合には、ＳＣ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＣ７の判断が肯定される場合には、ＳＣ８において、前記ＡＭ復調部４４から出力される復調信号が前記ＦＳＫ復号部４６により復号された後、図４に示す制御に復帰させられる。以上の制御において、ＳＣ１及びＳＣ５乃至ＳＣ７が前記ＡＡＡウェイト制御部５６の動作に対応する。

このように、本実施例によれば、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するＰＡＡウェイト制御部５４（ＳＢ１、ＳＢ７、及びＳＢ１０）と、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の指向性をアダプティブアレイ処理により制御するＡＡＡウェイト制御部５６（ＳＣ１、及びＳＣ５乃至ＳＣ７）と、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号が所定の品質を有するか否かを判定する受信品質判定部として機能する受信信号強度判定部５０（ＳＢ５及びＳＢ６）と、先ず、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御し、前記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える指向性制御切換部６０（ＳＢ９）とを、含むことから、必要な場合にのみアダプティブアレイ処理を行うことにより不要な計算を行わずに済み、前記受信信号の処理時間を短縮することができる。すなわち、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置６２を提供することができる。

また、前記ＡＡＡウェイト制御部５６は、前記ＰＡＡウェイト制御部５４による制御結果に基づいて前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値を定めるものであるため、アダプティブアレイ処理に要する時間を更に短縮することができる。

また、前記受信品質判定部は、前記受信信号の信号強度が所定値以上であるか否かを判定する受信信号強度判定部５０であり、その受信信号強度判定部５０の判定が否定される場合には、前記判定を否定するものであるため、実用的な態様で前記受信信号の品質を判定することができる。

また、前記通信対象は、所定の送信信号に応じて前記信号を返信し得る無線タグ１４であるため、その無線タグ１４との間で情報の通信を行う無線タグ通信装置１２に関して、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置６２を提供することができる。

続いて、本発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、前述した実施例と共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図７は、本発明の他の実施例である無線受信装置８２が組み込まれた無線タグ通信装置８０の構成を説明する図である。この図７に示すように、上記無線タグ通信装置８０のＤＳＰ１６には、前記受信信号合成部４２から出力される合成信号に妨害波成分が含まれるか否かを判定する妨害波判定部であるＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部８４が機能的に備えられており、前記指向性制御切換部６０は、このＦＦＴ部８４の判定に基づいて前記ＰＡＡウェイト制御部５４及びＡＡＡウェイト制御部５６のうち何れか一方により前記複数のウェイト乗算部４０に供給されるウェイトが制御されるように切り換える。すなわち、上記ＦＦＴ部８４は、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の品質が十分であるか否かを判定する受信品質判定部として機能する。

図８は、発明者がシミュレーションにより得た実験データであり、上記ＦＦＴ部８４の判定が否定される場合、すなわち前記受信信号合成部４２から出力される合成信号に妨害波成分が含まれない場合の周波数と信号強度との関係を示している。この図８に示すように、前記合成信号に妨害波成分が含まれない場合には、前記質問波Ｆ_ｃの搬送波及び無線タグ１４からの応答波（反射波）Ｆ_ｒに相当する周波数成分にのみピークが現れる。一方、図９は、上記ＦＦＴ部８４の判定が肯定される場合、すなわち前記受信信号合成部４２から出力される合成信号に妨害波成分が含まれる場合の周波数と信号強度との関係を示している。この図９に示すように、前記合成信号に妨害波成分が含まれる場合には、前記質問波Ｆ_ｃの搬送波及び無線タグ１４からの応答波Ｆ_ｒに無関係な周波数成分にもピークが現れる。

前記指向性制御切換部６０は、先ず、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御するようにして、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御しても前記ＦＦＴ部８４の判定が肯定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。換言すれば、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御するようにして、それで受信信号を正しく復号できないと判定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。

図１０は、前記無線タグ通信装置８０のＤＳＰ１６による前記無線タグ１４との情報通信制御におけるＰＡＡ制御を説明するフローチャートであり、前述した図５の制御に相当するものである。なお、前記無線タグ通信装置８０のＤＳＰ１６による前記無線タグ１４との情報通信制御及びＡＡＡ制御は、前述した図４及び図６のフローチャートに従って実行されるものであるため、本実施例においてはその説明を省略する。また、図１０に示すＰＡＡ制御において、前述した図５の制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０の制御では、前述したＳＢ３の処理に続いて、ＳＢ１１において、前記受信信号合成部４２から出力される合成出力ＹがＦＦＴ処理される。次に、ＳＢ１２において、ＳＢ１１のＦＦＴ処理において妨害波成分が検出されたか否かが判断される。このＳＢ１２の判断が否定される場合には、前述したＳＢ４以下の処理が実行されるが、ＳＢ１２の判断が肯定される場合には、図４に示す制御に復帰させられ、前述したＳＡ３以下の処理が実行される。以上の制御において、ＳＢ１１及びＳＢ１２が前記ＦＦＴ部８４の動作に、ＳＢ１２が前記指向性制御切換部６０の動作にそれぞれ対応する。

このように、本実施例によれば、前記受信品質判定部は、前記受信信号に妨害波が含まれるか否かを判定するＦＦＴ部８４（ＳＢ１１及びＳＢ１２）であり、そのＦＦＴ部８４の判定が肯定される場合には、前記判定を否定するものであるため、実用的な態様で前記受信信号の品質を判定することができる。

図１１は、本発明の更に別の実施例である無線受信装置８８が組み込まれた無線タグ通信装置８６の構成を説明する図である。この図１１に示すように、上記無線タグ通信装置８６には、前記ＡＭ変調部３８により変調された送信信号を記憶すると共に、前記ＤＳＰ１６からの指令に応じてそのＤＳＰ１６にその送信信号を出力させる記憶装置であるメモリ部９０と、そのＤＳＰ１６から供給される指向性制御された送信信号をアナログ信号に変換する複数（図１１では３つ）の送信信号Ｄ／Ａ変換部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送信信号Ｄ／Ａ変換部１８と称する）と、それら送信信号Ｄ／Ａ変換部１８によりアナログ信号に変換された送信信号それぞれの周波数を前記周波数変換信号出力部２０から出力される周波数変換信号の周波数だけ高くする複数（図１１では３つ）のアップコンバータ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（以下、特に区別しない場合には単にアップコンバータ２２と称する）と、それらアップコンバータ２２によりそれぞれアップコンバートされた送信信号を質問波Ｆ_ｃとして前記無線タグ１４に向けて送信するための複数（図１１では３つ）の送信アンテナ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送信アンテナ素子２４と称する）とを、備えて構成されている。また、上記無線タグ通信装置８６のＤＳＰ１６には、前記ウェイト制御部５２により算出されるＰＡＡウェイト又はＡＡＡウェイトを送信信号に乗算する複数（図１１では３つ）の送信側ウェイト乗算部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ（以下、特に区別しない場合には単に送信側ウェイト乗算部９４と称する）とを、機能的に含んでいる。すなわち、本実施例の無線タグ通信装置８６は、送受信共に指向性制御を行い得る構成を備えている。

図１２は、上記無線タグ通信装置８６のＤＳＰ１６による前記無線タグ１４との間の情報通信制御について説明するフローチャートであり、前述した図４の制御に相当するものである。この図１２に示すＲＦＩＤ通信制御において、前述した図４の制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

図１２の制御では、前述した図５に示すＰＡＡ制御に続いて、ＳＡ４において、通信対象である無線タグ１４が検知されたか否かが判断される。このＳＡ４の判断が否定される場合には、図１３に示す第２のＰＡＡ制御が実行されるが、ＳＡ４の判断が肯定される場合には、前述した図６に示すＡＡＡ制御が実行された後、ＳＡ５において、前記返答ビット列解釈部４８により正常な復号が行われたか否かが判断される。このＳＡ５の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、ＳＡ５の判断が否定される場合には、図１３に示す第２のＰＡＡ制御が実行された後、ＳＡ６において、通信対象である無線タグ１４が検知されたか否かが判断される。このＳＡ６の判断が否定される場合には、通信対象である無線タグ１４は存在しないとして本ルーチンがエラー終了させられるが、ＳＡ６の判断が肯定される場合には、前述した図６に示すＡＡＡ制御が実行された後、本ルーチンが終了させられる。

図１３は、図１２のＲＦＩＤ通信制御の一部である第２のＰＡＡ制御を説明するフローチャートである。この図１３に示す第２のＰＡＡ制御において、前述した図５の制御と共通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。

図１３の制御では、前述したＳＢ１の処理に続いて、ＳＢ１１において、前記メモリ部９０から読み出された送信信号に前記ウェイト制御部５２により算出されるＰＡＡウェイトが乗算され、前記複数の送信信号Ｄ／Ａ変換部１８及びアップコンバータ２０を介して前記複数の送信アンテナ素子２０から質問波Ｆ_ｃとして前記無線タグ１４に向けて送信される。次に、ＳＢ１２において、ＳＢ１１にて送信された質問波Ｆ_ｃに応じて前記無線タグ１４から返信される応答波Ｆ_ｒが前記複数の受信アンテナ素子２６により受信され、前記複数のダウンコンバータ２８及び受信信号Ａ／Ｄ変換部３０を介して前記メモリ部３２に記憶された後、前述したＳＢ２以下の処理が実行される。

このように、前記無線タグ通信装置８６は、先ず、前記複数の送信アンテナ素子により送信される送信信号の指向性を初期設定のままとして、受信信号についてのみＰＡＡ処理及びＡＡＡ処理を行い、前記無線タグ１４から返信される返信信号が適切に復号されない場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記送信指向性及び受信指向性を制御し、更に前記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記送信指向性及び受信指向性を制御するように切り換えるものであるため、前記無線タグ１４との間で好適な情報通信を行うことができる。

図１４は、本発明の更に別の実施例である無線受信装置９８が組み込まれた無線タグ通信装置９６の構成を説明する図である。この図１４に示すように、上記無線タグ通信装置９６のＤＳＰ１６には、前記返答ビット列解釈部４８による前記受信信号の復号結果がエラーであるか否かを判定するエラー判定部１００が機能的に備えられており、前記指向性制御切換部６０は、このエラー判定部１００の判定に基づいて前記ＰＡＡウェイト制御部５４及びＡＡＡウェイト制御部５６のうち何れか一方により前記複数のウェイト乗算部４０に供給されるウェイトが制御されるように切り換える。すなわち、上記エラー判定部１００は、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の品質が十分であるか否かを判定する受信品質判定部として機能する。上記エラー判定部１００は、換言すれば、前記返答ビット列解釈部４８による前記受信信号の復号品質が所定範囲内であるか否かを判定するものであり、その復号品質が所定範囲外である場合には、前記受信信号の復号結果がエラーであると判定する。

前記指向性制御切換部６０は、先ず、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御するようにして、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御しても前記エラー判定部１００の判定が肯定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。換言すれば、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御するようにして受信信号を正しく復号できないと判定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。

このように、本実施例によれば、前記受信信号を復号するＦＳＫ復号部４６を含み、前記受信品質判定部は、前記返答ビット列解釈部４８による前記受信信号の復号結果がエラーであるか否かを判定するエラー判定部１００であり、そのエラー判定部１００の判定が肯定される場合には、前記判定を否定するものであるため、実用的な態様で前記受信信号の品質を判定することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、ＰＡＡ制御を行う前に、先ず前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の指向性を初期設定(例えば無指向性の状態)のままとしＰＡＡウェイト制御部５４及びＡＡＡウェイト制御部５６のどちらも動作しないようにして、前記受信品質判定部において判定を行い、否定される場合には、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御するように切り換えるようにしてもよい。そうすれば、無線タグが比較的近くにある可能性が高い場合などに更に処理時間を短縮することができる。

また、前述の実施例において、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の品質が十分であるか否かを判定する受信品質判定部は、前記受信信号強度判定部５０、ＦＦＴ部８４、及びエラー判定部１００のうち何れかであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、それらのうち何れか２つ乃至は全てを前記受信品質判定部として含み、複数の受信品質判定部の判定結果に応じて指向性制御を切り換えるものであってもよい。また、前述の実施例とは異なる態様により受信信号の品質が十分であるか否かを判定するものであってもよく、例えば、前記ＡＭ復調部４４による復調結果がエラーであるか否かを判定することで前記判定を行うものであっても構わない。

また、前述の実施例において、前記受信信号強度判定部５０、ウェイト制御部５２、ＰＡＡウェイト制御部５４、ＡＡＡウェイト制御部５６、及び指向性制御切換部６０等は、前記ＤＳＰ１６に機能的に備えられたものであったが、これらはそれぞれ個別の制御装置として設けられるものであってもよい。また、それらの制御は、ディジタル信号処理によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。

また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２等は、前記送信信号を送信するための送信アンテナ素子２４及び前記返信信号を受信するための受信アンテナ素子２６をそれぞれ個別に備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記送信信号を送信すると共に前記返信信号を受信するための送受信共用のアンテナ素子を備えたものであっても構わない。このようにすれば、前記無線タグ通信装置１２等の構成を可及的に簡単なものとすることができる。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明の無線受信装置が好適に用いられる通信システムを説明する図である。本発明の一実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ通信装置の構成を説明する図である。図２の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグの構成を説明する図である。図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる図３の無線タグとの間の情報通信制御について説明するフローチャートである。図４のＲＦＩＤ通信制御の一部であるＰＡＡ制御を説明するフローチャートである。図４のＲＦＩＤ通信制御の一部であるＡＡＡ制御を説明するフローチャートである。本発明の他の実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ通信装置の構成を説明する図である。図７の無線タグ通信装置において受信信号合成部から出力される合成信号に妨害波成分が含まれない場合の周波数と信号強度との関係を示す図である。図７の無線タグ通信装置において受信信号合成部から出力される合成信号に妨害波成分が含まれる場合の周波数と信号強度との関係を示す図である。図７の無線タグ通信装置のＤＳＰによる図３の無線タグとの情報通信制御におけるＰＡＡ制御を説明するフローチャートである。本発明の更に別の実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ通信装置の構成を説明する図である。図１１の無線タグ通信装置のＤＳＰによる図３の無線タグとの間の情報通信制御について説明するフローチャートである。図１２のＲＦＩＤ通信制御の一部である第２のＰＡＡ制御を説明するフローチャートである。本発明の更に別の実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ通信装置の構成を説明する図である。

符号の説明

１４：無線タグ（通信対象）
２６：受信アンテナ素子
４６：ＦＳＫ復号部
５０：受信信号強度判定部（受信品質判定部）
５４：ＰＡＡウェイト制御部（フェイズドアレイ制御部）
５６：ＡＡＡウェイト制御部（アダプティブアレイ制御部）
６０：指向性制御切換部
６２、８２、８８、９８：無線受信装置
８４：ＦＦＴ部（妨害波判定部、受信品質判定部）
１００：エラー判定部（受信品質判定部）

Claims

所定の通信対象から送信される信号を受信するための複数の受信アンテナ素子を備えた無線受信装置であって、
前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するフェイズドアレイ制御部と、
前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をアダプティブアレイ処理により制御するアダプティブアレイ制御部と、
前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号が所定の品質を有するか否かを判定する受信品質判定部と、
前記フェイズドアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御し、前記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前記アダプティブアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える指向性制御切換部と
を、含むことを特徴とする無線受信装置。
前記アダプティブアレイ制御部は、前記フェイズドアレイ制御部による制御結果に基づいて前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値を定めるものである請求項１の無線受信装置。
前記フェイズドアレイ制御部による前記受信信号の指向性制御に際して、該受信信号の信号強度が最大であるか否かを判定する受信信号強度判定部を備え、
前記アダプティブアレイ制御部は、該受信信号強度判定部により前記受信信号の信号強度が最大であると判定された指向性に対応するウェイトを、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値として定めるものである請求項１又は２の無線受信装置。
前記受信品質判定部は、前記受信信号に妨害波が含まれるか否かを判定する妨害波判定部であり、該妨害波判定部の判定が肯定される場合には、前記受信品質判定部の判定を否定するものである請求項１又は２の無線受信装置。
前記受信信号を復号する復号部を含み、前記受信品質判定部は、前記復号部による前記受信信号の復号品質が所定範囲内であるか否かを判定するエラー判定部であり、該エラー判定部の判定が否定される場合には、前記受信品質判定部の判定を否定するものである請求項１又は２の無線受信装置。
前記通信対象は、所定の送信信号に応じて前記信号を返信し得る無線タグである請求項１から５の何れかの無線受信装置。