JP4577489B2 - Wireless receiver and reception control program - Google Patents
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Description
本発明は、外部の通信対象から無線通信にて送信された信号を受信する無線受信装置及びこれに用いる受信制御プログラムに関する。
The present invention relates to a wireless reception device that receives a signal transmitted from an external communication target through wireless communication, and a reception control program used therefor .
例えば、応答器としての小型の無線タグに対し、質問器としてのリーダ/ライタより非接触で問い合わせの送信及び返答の受信を行うことで、無線タグの情報の読み取り/書き込みを行うRFID(Radio Frequency Identification)システムが知られている。 For example, an RFID (Radio Frequency) that reads / writes information of a wireless tag by transmitting and receiving an inquiry and receiving a response from a reader / writer as an interrogator with respect to a small wireless tag as a responder Identification) system is known.
例えばラベル状の無線タグに備えられた無線タグ回路素子は、所定の無線タグ情報を記憶するIC回路部とこのIC回路部に接続されて情報の送受信を行うアンテナとを備えている。IC回路部は、上記アンテナで受信された信号を復調して解釈するとともに、メモリに記憶された情報信号に基づいて上記受信した搬送波を反射変調しアンテナを介して質問器へ返信する。 For example, a wireless tag circuit element included in a label-like wireless tag includes an IC circuit unit that stores predetermined wireless tag information and an antenna that is connected to the IC circuit unit and transmits / receives information. The IC circuit unit demodulates and interprets the signal received by the antenna, reflects and modulates the received carrier wave based on the information signal stored in the memory, and returns it to the interrogator via the antenna.
一方、上記質問器を含む無線受信装置一般において、上記のような無線通信における復調処理を高感度に行うために、従来、AAA(Adaptive Array Antenna)処理と称されるいわゆるアダプティブ制御の手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。この手法は、受信器における受信アンテナとして複数のアンテナ素子を設け、通信対象(送信器)から送信されこれら複数のアンテナ素子により受信されたそれぞれの受信信号にウェイト(加重値)を加え、このアダプティブ処理された受信信号を復調する。そして、この復調後の信号と参照信号との誤差が可及的に小さくなるようにウェイトを変更することにより、複数のアンテナ素子による指向性を送信側への受信感度が最適となるように変化させるものである。 On the other hand, in general radio receiving apparatuses including the interrogator, a so-called adaptive control technique called AAA (Adaptive Array Antenna) processing has been known in order to perform demodulation processing in the above-described wireless communication with high sensitivity. (For example, refer to Patent Document 1). In this method, a plurality of antenna elements are provided as receiving antennas in the receiver, and weights (weight values) are added to the received signals transmitted from the communication target (transmitter) and received by the plurality of antenna elements. Demodulate the processed received signal. Then, by changing the weight so that the error between the demodulated signal and the reference signal is as small as possible, the directivity by multiple antenna elements is changed so that the reception sensitivity to the transmission side is optimized. It is something to be made.
一方、上記同様、複数のアンテナ素子を介した指向性制御の他の例として、通信対象の位置を正確に知るため、複数のアンテナ素子による指向性を一つの方向のみ強くなるように保持しその方向を順次変化させることにより送信器の位置をサーチするいわゆるフェイズドアレイ制御も知られている。 On the other hand, as described above, as another example of directivity control via a plurality of antenna elements, in order to accurately know the position of a communication target, the directivity by a plurality of antenna elements is held so as to be strong in only one direction. So-called phased array control is also known in which the position of the transmitter is searched by sequentially changing the direction.
しかしながら、上記従来技術には以下の課題が存在する。 However, the following problems exist in the above-described conventional technology.
すなわち、実際の電波環境においては、送信器と受信器との間に種々の電波障害物や干渉物等が介在することも多々あり、例えば送信器からの送信波が直接受信器の受信アンテナに受信されるとともに、この直接波(所望波)とは別に送信器からの送信波がそれら障害物等に反射してその反射波も受信アンテナにて受信される場合がある。 That is, in an actual radio wave environment, various radio wave obstructions and interferences are often present between the transmitter and the receiver. For example, a transmission wave from the transmitter is directly applied to the receiving antenna of the receiver. In addition to being received, a transmission wave from the transmitter may be reflected by these obstacles separately from the direct wave (desired wave) and the reflected wave may be received by the receiving antenna.
このような場合、上記アダプティブアレイ制御においては、上記直接波と反射波との両方に分けて、複数のアンテナ素子の指向性を向けてしまう可能性があり、その分、本来高感度を得たい送信器からの直接波に対する受信感度が十分でなくなる。一方、上記フェイズドアレイ制御においては、上記直接波と反射波との受信時の振幅に大きな差がない場合には、反射波の方向を送信器の方向であると誤認し、本来の送信器の方向を迅速に決定できなくなる可能性がある。 In such a case, in the adaptive array control, there is a possibility that the directivity of a plurality of antenna elements is directed to both the direct wave and the reflected wave. The reception sensitivity for the direct wave from the transmitter is not sufficient. On the other hand, in the phased array control, when there is no large difference in amplitude when receiving the direct wave and the reflected wave, the direction of the reflected wave is mistaken as the direction of the transmitter, and the original transmitter The direction may not be determined quickly.
いずれにしても、従来技術においては、現実には、短時間のうちに所望の高い受信感度を得ることは困難であった。 In any case, in the prior art, it is actually difficult to obtain a desired high receiving sensitivity in a short time.
本発明の目的は、比較的短い時間で高い受信感度を得ることができる無線受信装置及び受信制御プログラムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a radio reception apparatus and a reception control program capable of obtaining high reception sensitivity in a relatively short time.
上記目的を達成するために、第1の発明は、通信対象からの送信波を無線通信を介して受信する複数のアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手段と、前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手段と、前記第1制御手段における指向性制御の結果に基づき、前記第2制御手段における受信状態最適化制御を行い、前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う指向性制御手段とを有し、前記指向性制御手段は、前記第1制御手段における指向性制御の結果に応じ、復調される合成出力信号が目標信号に近づくように重み付けを決定する重み付け決定手段と、この重み付け決定手段で決定された前記重み付けを用いて前記合成出力信号を生成する合成出力信号生成手段とを有し、かつ、前記合成出力信号生成手段で生成された前記合成出力信号を復調処理する復調手段を設け、さらに、前記指向性制御手段は、前記復調手段の復調結果に応じて、前記複数のアンテナ素子で受信した信号が前記通信対象からの送信波であるか否かを判別する判別手段を備え、前記重み付け決定手段は、この判別手段の判別結果に基づいて前記重み付けを決定することを特徴とする。
To achieve the above object, a first invention includes a plurality of antenna elements for receiving transmission waves from the communication target via wireless communication, to the plurality of antenna elements, their directivity predetermined single a first control means for performing a first control to sequentially change the single directivity direction while holding one direction, said the plurality of antenna elements, receiving state their tropism for the communication target is the best Second control means for performing second control to be changed, and directivity control in the second control means based on directivity control results in the first control means, and directivity of the plurality of antenna elements and a directional control means for controlling the sex, the directional control means, depending on the result of the directivity control in the first control means, weighted so that the resultant output signal to be demodulated to approach the target signal And a combined output signal generating unit that generates the combined output signal using the weight determined by the weight determining unit, and generated by the combined output signal generating unit. Demodulating means for demodulating the combined output signal is provided. Further, the directivity control means is configured such that signals received by the plurality of antenna elements are transmitted waves from the communication target according to a demodulation result of the demodulating means. It is characterized by comprising a discriminating means for discriminating whether or not there is present, wherein the weight determining means determines the weight based on a discrimination result of the discriminating means .
本願第1発明においては、指向性制御手段が、複数のアンテナ素子の指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御手段(フェイズドアレイ制御)と、受信信号を参照信号に近づけることにより通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御手段(アダプティブアレイ制御)とに基づき複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う。これにより、フェイズドアレイ制御による受信方向決定性能と、アダプティブアレイ制御による受信感度向上性能とを協働させることができるので、比較的短い時間で通信対象の方向を決定するとともにその方向に対する受信感度を向上させることができる。
In the first invention of this application, the directivity control means first changes the single directivity direction sequentially while maintaining the directivity of the plurality of antenna elements in a predetermined single direction (phased array control). And directivity control of the plurality of antenna elements is performed based on second control means (adaptive array control) that changes the reception state for the communication target to be optimal by bringing the reception signal close to the reference signal. As a result, the reception direction determination performance by phased array control and the reception sensitivity improvement performance by adaptive array control can be cooperated, so the direction of the communication target is determined in a relatively short time and the reception sensitivity for that direction is increased. Can be improved.
また、フェイズドアレイ制御による通信対象の方向決定に基づき、アダプティブアレイ制御でその方向の受信状態最適化制御を行うので、アダプティブアレイ制御のみの場合に比べて比較的短い時間で高い受信感度を得ることができる。
In addition, based on the determination of the direction of the communication target by phased array control, the reception state optimization control in that direction is performed by adaptive array control, so high reception sensitivity can be obtained in a relatively short time compared to the case of only adaptive array control. Can do.
また、フェイズドアレイ制御による指向性制御結果(=通信対象の方向決定)に基づき重み付け決定手段が重み付けを決定し、その重み付けを用いて合成出力信号生成手段が合成出力信号を生成することで、フェイズドアレイ制御の結果を活かしたアダプティブアレイ制御を実現することができる。この結果、比較的短い時間で高い受信感度を得ることができる。
Further, the weight determining means determines the weight based on the directivity control result (= direction determination of the communication target) by the phased array control, and the synthesized output signal generating means generates the synthesized output signal by using the weight. Adaptive array control utilizing the result of array control can be realized. As a result, high reception sensitivity can be obtained in a relatively short time.
また、アダプティブアレイ制御された合成出力信号又はこれに基づく信号を復調手段で復調処理することで、信号強度を大きくして受信信号を良好に復調し、送信波に含まれる情報を正確に得ることができる。
In addition, the demodulating means demodulates the combined output signal controlled by the adaptive array or a signal based on the combined output signal, so that the received signal can be demodulated well by increasing the signal strength, and the information included in the transmission wave can be accurately obtained. Can do.
そして、復調手段の復調結果に応じて、複数のアンテナ素子で受信した信号が前記通信対象からの送信波であるか否かを判別する判別手段を備え、重み付け決定手段は、この判別手段の判別結果に基づいて前記重み付けを決定することにより、通信対象からの送信波方向に対しては受信感度を大きく、送信波方向でない方向に対しては受信感度が小さくなるように重み付けを決定し、送信波に対する受信信号強度を迅速かつ確実に向上させることができる。
Then, according to the demodulation result of the demodulating means, there is provided discriminating means for discriminating whether or not the signals received by the plurality of antenna elements are transmission waves from the communication object, and the weight determining means is discriminated by the discriminating means. By determining the weighting based on the result, the weighting is determined so that the reception sensitivity is increased in the direction of the transmission wave from the communication target and the reception sensitivity is decreased in the direction other than the direction of the transmission wave. The received signal strength with respect to the wave can be improved quickly and reliably.
第2の発明は、上記第1発明において、前記重み付け決定手段は、前記判別手段で前記送信波であると判別された方向に前記受信感度が大きくなり、前記送信波でないと判別された方向に前記受信感度が小さくなるように、前記重み付けを決定することを特徴とする。
In a second aspect based on the first aspect , the weight determination means increases the reception sensitivity in the direction determined as the transmission wave by the determination means, and determines in the direction determined as not the transmission wave. The weighting is determined so that the reception sensitivity becomes small.
通信対象からの送信波方向に対しては受信感度を大きくして指向性が強くなり、送信波方向でない方向に対しては受信感度を小さくして指向性が弱くなるように重み付けを決定することにより、送信波に対する受信信号強度を迅速かつ確実に向上させる。この結果、比較的短い時間で通信対象からの送信波に対する高い受信信号強度を得ることができる。 For the direction of the transmission wave from the communication target, determine the weighting so that the reception sensitivity is increased and the directivity is strong, and for the direction that is not the transmission wave direction, the reception sensitivity is reduced and the directivity is weakened. As a result, the received signal strength with respect to the transmission wave is improved quickly and reliably. As a result, a high received signal strength with respect to a transmission wave from the communication target can be obtained in a relatively short time.
第3の発明は、上記第1又は第2発明のいずれか1つにおいて、前記指向性制御手段は、演算手段と、この演算手段からの位相制御信号に基づき、前記第1制御用の第1ウェイトを決定する第1ウェイト決定手段と、この第1ウェイト決定手段で決定された前記第1ウェイトを用いて前記第1制御用の第1合成出力信号を生成する第1合成出力信号生成手段と、前記演算手段からの位相・振幅制御信号に基づき、前記第2制御用の第2ウェイトを決定する第2ウェイト決定手段と、この第2ウェイト決定手段で決定された前記第2ウェイトを用いて前記第2制御用の第2合成出力信号を生成する第2合成出力信号生成手段とを有することを特徴とする。
According to a third invention, in any one of the first and second inventions, the directivity control means includes a computing means and a first control first control based on a phase control signal from the computing means. A first weight determining means for determining a weight; a first combined output signal generating means for generating a first combined output signal for the first control using the first weight determined by the first weight determining means; The second weight determining means for determining the second weight for the second control based on the phase / amplitude control signal from the calculating means, and the second weight determined by the second weight determining means. And a second synthesized output signal generating means for generating a second synthesized output signal for the second control.
演算手段の位相制御信号に基づき第1ウェイト決定手段が第1ウェイトを決定し、その第1ウェイトを用いて第1合成出力信号生成手段が第1合成出力信号を生成することで、フェイズドアレイ制御を実現することができる。同様に演算手段の位相・振幅制御信号に基づき第2ウェイト決定手段が第2ウェイトを決定し、その第2ウェイトを用いて第2合成出力信号生成手段が第2合成出力信号を生成することで、アダプティブアレイ制御を実現することができる。 Based on the phase control signal of the computing means, the first weight determining means determines the first weight, and the first combined output signal generating means generates the first combined output signal using the first weight, whereby the phased array control is performed. Can be realized. Similarly, the second weight determining means determines the second weight based on the phase / amplitude control signal of the calculating means, and the second combined output signal generating means generates the second combined output signal using the second weight. Adaptive array control can be realized.
また上記目的を達成するために、第4の発明は、通信対象からの送信波を無線通信を介して受信する複数のアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手段と、前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手段と、前記第1制御手段と前記第2制御手段とにより前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う指向性制御手段とを有し、前記指向性制御手段は、演算手段と、この演算手段からの位相制御信号に基づき、前記第1制御用の第1ウェイトを決定する第1ウェイト決定手段と、前記演算手段からの位相・振幅制御信号に基づき、前記第2制御用の第2ウェイトを決定する第2ウェイト決定手段と、前記第1ウェイト決定手段で決定された前記第1ウェイトを用いて前記第1制御用の第1合成出力信号を生成するとともに、前記第2ウェイト決定手段で決定された前記第2ウェイトを用いて前記第2制御用の第2合成出力信号を生成する、共通化した1つの合成出力信号生成手段と、この共通化した1つの合成出力信号生成手段に、前記第1又は第2ウェイト決定手段で決定されたウェイトを選択的に切り替え入力する切替手段と、所定の微小時間単位を第1時間区分と第2時間区分に分割し、前記第1時間区分においては前記第1ウェイト決定手段で決定されたウェイトを前記共通化した1つの合成出力信号生成手段に入力し、前記第2時間区分においては前記第2ウェイト決定手段で決定されたウェイトを前記共通化した1つの合成出力信号生成手段に入力するように、前記切替手段の切り替え動作を制御する切替制御手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the fourth invention provides a plurality of antenna elements that receive transmission waves from a communication target via wireless communication, and sets the directivity of these antenna elements to a predetermined value. The first control means for performing the first control for sequentially changing the single directivity direction while maintaining the single direction, and the reception state with respect to the communication target is optimum for the plurality of antenna elements. Second control means for performing second control to be changed, and directivity control means for controlling directivity of the plurality of antenna elements by the first control means and the second control means, The directivity control means includes a calculation means, a first weight determination means for determining a first weight for the first control based on a phase control signal from the calculation means, and a phase / amplitude control from the calculation means. Based on signal The second weight determining means for determining the second weight for the second control and the first composite output signal for the first control using the first weight determined by the first weight determining means. A common combined output signal generating unit that generates the second combined output signal for the second control using the second weight determined by the second weight determining unit, Switching means for selectively switching and inputting the weights determined by the first or second weight determining means to one combined output signal generating means, and a predetermined minute time unit for the first time segment and the second time In the first time section, the weight determined by the first weight determination means is input to the common combined output signal generation means, and in the second time section, the weight is determined by the first weight determination means. The weights determined in 2 weight determining means to enter into one composite output signal generating means and the common, characterized by comprising a switch control means for controlling the switching operation of said switching means.
合成出力信号生成手段をフェイズドアレイ制御とアダプティブアレイ制御とにおいてそれぞれ共通化して用いることにより、装置全体の構成を簡素化すると共にコスト低減を図ることができる。 By using the combined output signal generating means in common in phased array control and adaptive array control, the configuration of the entire apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
また、切替手段で第1又は第2ウェイト決定手段から共通合成出力信号生成手段への信号入力を切り替えることで、位相制御信号に基づく第1ウェイト決定手段からのウェイトを入力したときにはフェイズドアレイ制御用の合成出力信号生成手段として機能させ、位相・振幅制御信号に基づく第2ウェイト決定手段からのウェイトを入力したときにはアダプティブアレイ制御用の合成出力信号生成手段として機能させることができる。
Further, by switching the signal input from the first or second weight determining means to the common composite output signal generating means by the switching means, when the weight from the first weight determining means based on the phase control signal is input, it is for phased array control. When the weight from the second weight determining means based on the phase / amplitude control signal is input, it can function as a combined output signal generating means for adaptive array control.
そして、切替制御手段で切替手段の切り替え動作を制御し、第1時間区分には第1ウェイト決定手段からのウェイトに基づき共通の合成出力信号生成手段で第1制御用の第1合成出力信号を生成させてフェイズドアレイ制御を実現する一方、第2時間区分には第2ウェイト決定手段からのウェイトに基づき共通の合成出力信号生成手段で第2制御用の第2合成出力信号を生成させてアダプティブアレイ制御を実現することができる。
The switching control means controls the switching operation of the switching means, and the first synthesized output signal for the first control is supplied by the common synthesized output signal generating means based on the weight from the first weight determining means in the first time segment. While generating phased array control, the second synthesized output signal for the second control is generated by the common synthesized output signal generating means based on the weight from the second weight determining means in the second time interval, and is adaptive. Array control can be realized.
第5の発明は、上記第4発明において、前記切替制御手段は、前記第1時間区分及び第2時間区分を可変に設定可能であることを特徴とする。
According to a fifth invention, in the fourth invention, the switching control means can variably set the first time segment and the second time segment.
これにより、所定の微小時間単位に占める第1時間区分と第2時間区分との割合を可変に設定し、フェイズドアレイ制御とアダプティブアレイ制御との時間配分を自在に決定することができる。
また、上記目的を達成するために、第6の発明の受信制御プログラムは、通信対象からの送信波を無線通信を介して受信する複数のアンテナ素子を有する無線受信装置に備えられた制御部に対し、前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手順と、前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手順と、前記第1制御手順での指向性制御の結果に応じ、復調される合成出力信号が目標信号に近づくように重み付けを決定する重み付け決定手順、この重み付け決定手順で決定された前記重み付けを用いて前記合成出力信号を生成する合成出力信号生成手順、及び、前記合成出力信号生成手順で生成された前記合成出力信号の復調処理結果に応じて、前記複数のアンテナ素子で受信した信号が前記通信対象からの送信波であるか否かを判別する判別手順、を備え、前記重み付け決定手順で前記判別手順での判別結果に基づいて前記重み付けを決定することにより、前記第2制御手順における受信状態最適化制御を行って前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う、指向性制御手順とを実行させることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、第7の発明の受信制御プログラムは、通信対象からの送信波を無線通信を介して受信する複数のアンテナ素子を有する無線受信装置に備えられた制御部に対し、前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手順と、前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手順と、位相制御信号に基づき、前記第1制御用の第1ウェイトを決定する第1ウェイト決定手順と、位相・振幅制御信号に基づき、前記第2制御用の第2ウェイトを決定する第2ウェイト決定手順と、所定の微小時間単位を第1時間区分と第2時間区分に分割し、前記第1時間区分においては前記第1ウェイト決定手順で決定されたウェイトを入力し、当該前記第1ウェイトを用いて前記第1制御用の第1合成出力信号を生成するとともに、前記第2時間区分においては前記第2ウェイト決定手順で決定されたウェイトを入力し当該第2ウェイトを用いて前記第2制御用の第2合成出力信号を生成する、合成出力信号生成手順と、を実行させることを特徴とする。
Thereby, the ratio of the 1st time division and the 2nd time division which occupy for a predetermined minute time unit can be set variably, and time distribution with phased array control and adaptive array control can be determined freely.
In order to achieve the above object, a reception control program of a sixth invention is provided in a control unit provided in a wireless reception device having a plurality of antenna elements that receive a transmission wave from a communication target via wireless communication. On the other hand, for the plurality of antenna elements, a first control procedure for performing a first control for sequentially changing the single directivity direction while maintaining their directivities in a predetermined single direction, and the plurality of antennas The elements are demodulated according to the second control procedure for performing the second control for changing the directivity of the elements so that the reception state with respect to the communication target is optimal, and the result of the directivity control in the first control procedure. A weight determination procedure for determining weights so that the combined output signal approaches the target signal, and a composite output signal generator for generating the composite output signal using the weights determined in the weight determination procedure And determining whether or not signals received by the plurality of antenna elements are transmission waves from the communication target, in accordance with a result of demodulating the combined output signal generated in the combined output signal generating procedure. A determination procedure, and determining the weight based on the determination result in the determination procedure in the weight determination procedure, thereby performing reception state optimization control in the second control procedure and directing the plurality of antenna elements And a directivity control procedure for performing sex control.
In order to achieve the above object, a reception control program of a seventh invention is provided in a control unit provided in a wireless reception device having a plurality of antenna elements that receive a transmission wave from a communication target via wireless communication. On the other hand, for the plurality of antenna elements, a first control procedure for performing a first control for sequentially changing the single directivity direction while maintaining their directivities in a predetermined single direction, and the plurality of antennas A first weight for the first control is determined on the basis of a second control procedure for performing a second control for changing the directivity of the elements so that the reception state with respect to the communication target is optimal, and a phase control signal. A first weight determination procedure, a second weight determination procedure for determining a second weight for the second control based on a phase / amplitude control signal, a first minute and a second time segment for a predetermined minute time unit. In In the first time segment, the weight determined in the first weight determination procedure is input, the first combined output signal for the first control is generated using the first weight, and In a second time segment, a composite output signal generation procedure for inputting the weight determined in the second weight determination procedure and generating the second composite output signal for the second control using the second weight, It is made to perform.
本発明によれば、フェイズドアレイ制御による受信方向決定性能と、アダプティブアレイ制御による受信感度向上性能とを協働させることができるので、比較的短い時間で通信対象の方向を決定するとともにその方向に対する受信感度を向上させることができる。 According to the present invention, the reception direction determination performance by phased array control and the reception sensitivity improvement performance by adaptive array control can be cooperated, so that the direction of the communication target is determined in a relatively short time and Reception sensitivity can be improved.
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の適用対象である無線タグ通信システムの全体概略を表すシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing an overall outline of an RFID tag communication system to which this embodiment is applied.
図1において、この無線タグ通信システムSは、本実施形態の無線受信装置(無線通信装置)としての質問器100(1つのみ図示しているが、複数あってもよい)と、これに対応する応答器としての無線タグTとから構成されるいわゆるRFID(Radio Frequency Identification)通信システムである。 In FIG. 1, the RFID tag communication system S corresponds to an interrogator 100 (only one is shown, but there may be a plurality of interrogators) as a wireless reception device (wireless communication device) of the present embodiment. This is a so-called RFID (Radio Frequency Identification) communication system including a wireless tag T as a responder.
無線タグTは、アンテナ151とIC回路部150とを備えた無線タグ回路素子Toを有している。
The wireless tag T includes a wireless tag circuit element To including an
質問器100は、所定の平面内に指向性を有し最大電力で送信あるいは受信できる方向を可変であるように構成され、無線タグ回路素子Toの上記アンテナ151との間で無線通信により信号の送信・受信を行う、この例では1つの送信アンテナ1及び複数(ここでは3個。4個以上でもよい。以下同様)の受信アンテナ(アンテナ素子)2A,2B,2Cと、これらアンテナ1,2A〜2Cを介し上記無線タグ回路素子ToのIC回路部150へアクセスする(読み取り又は書き込みを行う)ために設けられ、送信信号(送信波Fc)をデジタル信号として出力したり、上記無線タグ回路素子Toからの返信信号(反射波Fr)を復調する等のデジタル信号処理を実行するBB(Base
Band)部10と、そのBB部10により出力された送信信号をアナログ信号に変換して送信アンテナ1に出力する送信信号D/A変換部11と、受信アンテナ2A〜2Cでの受信信号をデジタル信号に変換して上記BB部10に供給する受信信号A/D変換部12a,12b,12c(以下、特に区別しない場合には単に受信信号A/D変換部12と称する)とを有している。
The
Band)
上記質問器100より送信信号である送信波Fcが送信されると、その送信波Fcを受信した上記無線タグTの無線タグ回路素子Toにおいて所定の情報信号に基づいてその送信波Fcが変調されて返信信号である反射波Frとして返信され、上記質問器100によりその反射波Frが受信されて復調されることによって情報の送受が行われる。
When a transmission wave Fc, which is a transmission signal, is transmitted from the
図2は、上記無線タグTに備えられた無線タグ回路素子Toの機能的構成の一例を表すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the RFID circuit element To provided in the RFID tag T.
図2において、無線タグ回路素子Toは、上記質問器100側の上記アンテナ1,2A〜2CとUHF帯等の高周波を用いて非接触で上記送信波Fcの受信及び上記反射波Frの送信を行う上記アンテナ151と、このアンテナ151に接続されデジタル信号処理を行う上記IC回路部150とを有している。
In FIG. 2, the RFID circuit element To receives the transmission wave Fc and transmits the reflection wave Fr in a non-contact manner using the
IC回路部150は、アンテナ151により受信された搬送波を整流する整流部152と、この整流部152により整流された搬送波のエネルギを蓄積し駆動電源とするための電源部153と、上記アンテナ151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157に供給するクロック抽出部154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155と、上記アンテナ151に接続された変復調部156と、上記電源部153からの電源に基づき上記整流部152、クロック抽出部154、及び変復調部156等を介して上記無線タグ回路素子Toの作動を制御するための制御部157とを備えている。
The
変復調部156は、アンテナ151により受信された上記質問器100の送信アンテナ1からの通信信号の復調を行うと共に、上記制御部157からの返信信号に基づき、アンテナ1から受信された搬送波を反射変調する。
The
制御部157は、上記変復調部156により復調された受信信号を解釈し、上記メモリ部155において記憶された情報信号に基づいて返信信号を生成し、上記変復調部156により返信する制御等の基本的な制御を実行する。
The
なお、上記は副搬送波を用いないタイプの無線タグ回路素子Toを例にとって説明したが、これに限られず、副搬送波発振部及び副搬送波変調部(いずれも図示せず)を備え、その副搬送波発振部により発生させられた副搬送波を、上記制御部157を介して入力される所定の情報信号に基づき副搬送波変調部で変調し、アンテナ151より返信するようにしてもよい。
The above description has been made by taking the RFID tag circuit element To of the type that does not use a subcarrier as an example. However, the present invention is not limited to this, and a subcarrier oscillation unit and a subcarrier modulation unit (both not shown) are provided. The subcarrier generated by the oscillating unit may be modulated by the subcarrier modulating unit based on a predetermined information signal input via the
図3は、上記質問器100の機能的構成を表す機能ブロック図である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing a functional configuration of the
図3において、質問器100は、上記アンテナ1,2A〜2C、BB部10、送信信号D/A変換部11、及び受信信号A/D変換部12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13と、上記送信信号D/A変換部11によりアナログ信号に変換されたBB部10からの送信信号の周波数をその周波数変換信号出力部13から出力される周波数変換信号の周波数だけ高くし上記送信アンテナ1へ出力するアップコンバータ14と、各受信アンテナ2A,2B,2Cにより受信された受信信号の周波数を上記周波数変換信号出力部13から出力される周波数変換信号の周波数だけ低くし、上記受信信号A/D変換部12a、12b、12cへ出力するダウンコンバータ15a、15b、15c(以下、特に区別しない場合には単にダウンコンバータ15と称する)とを備えている。なおバンドパスフィルタをさらに用いてもよい。
In FIG. 3, the
上記BB部10は、CPU20、ROM(図示せず)、及びRAM(図示せず)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る。
The
このBB部10は、上記CPU20と、このCPUの制御信号に基づき、無線タグ回路素子Toへの送信信号をデジタル信号として出力する送信デジタル信号出力部16と、その送信デジタル信号出力部16から出力された送信デジタル信号を所定の情報信号(送信情報)に基づいて変調して上記送信信号D/A変換部11に供給する変調部17と、第1制御手段としてのフィズドアレイ制御部200と、このフェイズドアレイ制御部200で処理後の受信信号の振幅を検出し検出結果をCPU20へ入力する振幅検出部220と、第2制御手段としてのアダプティブアレイ制御部250と、上記受信アンテナ2A,2B,2Cによりそれぞれ受信され上記アダプティブアレイ制御部250で処理された受信信号を復調し、その受信信号に含まれる所定の情報信号(=無線タグ回路素子Toによる変調信号)を読み出しCPU20へ入力するAM復調部30及びFM復号部40とを備えている。
The
フェイズドアレイ制御部200は、CPU20により設定される、任意の方向に指向性を振る位相制御用の基本IF波テーブルであるIFテーブル201a,201b,201cと、CPU20からの位相制御信号を入力し、これに応じて上記IFテーブル201a,201b,201cの値を参照しつつ受信アンテナ2A,2B,2Cにおける受信電波信号の位相をそれぞれ可変に設定する移相器202a,202b,202cと、これら移送器202A〜2Cからの出力を合算し上記振幅検出部220へ出力する加算部203とを有する。
The phased
アダプティブアレイ制御部250は、上記受信信号が供給される乗算部251a,251b,251cと、これら乗算部251a〜cにおいて上記受信信号に与える重み付け(ウェイト)を決定(制御)する重み付け制御部(適応処理制御部)252と、上記乗算部251a〜cからの信号を加算し上記AM復調部30へ出力する加算部253と、予め定めされた参照信号(目標出力信号)rを生成し重み付け制御部252へ出力する参照信号生成部254とを備えている。
The adaptive
重み付け制御部252は、上記加算部253で合算された合成出力信号に関し、アンテナ2A〜2Cの受信感度が無線タグTの配置されている方向に対して最適になるように(=無線タグ回路素子Toによる変調成分の振幅を可及的に高くし上記参照信号rに近づくように)各アンテナ2A〜2Cにより受信された受信信号それぞれの振幅及び位相を変更し指向性を制御することで、AM復調部30による復調処理の精度を可及的に高める。そのために、重み付け制御部252から乗算部251a〜cへの位相制御信号において各アンテナ2A,2B,2Cごとに所定の重み付けを行い、この重み付け(加重値;ウェイト)を変動させながら送信・受信を繰り返し収束演算を行う。重み付け制御部252の制御信号により乗算部251a〜cでアダプティブ処理された受信信号は加算部253で合算された後、上記AM復調部30に出力される。
The
AM復調部30は、IQ直交復調、すなわちBB部10からの入力信号を互いに位相が90°異なるI相(In phase)及びQ相(Quadrature phase)信号に変換した後、それらI相合成信号Yi及びQ相合成信号Yqを合成することにより前記受信信号の復調を行う。
The
上記構成において、送信デジタル信号出力部16により送信デジタル信号が出力され、その信号が変調部17により所定の送信情報に基づいて変調された後、送信信号D/A変換部11によってアナログ信号に変換される。このアナログ信号に変換された送信信号の周波数が、アップコンバータ14によって、上記周波数変換信号出力部13から出力される周波数変換信号の周波数だけ高められて送信アンテナ1に供給され、送信波Fcとして無線タグ回路素子Toに向けて送信される。
In the above configuration, a transmission digital signal is output from the transmission digital
前記質問器100の送信アンテナ1からの送信波Fcが無線タグ回路素子Toのアンテナ151により受信されると、その送信波Fcが前記変復調部156に供給されて復調される。また、送信波Fcの一部は整流部152により整流され、電源部153にてエネルギ源(電源)とされる。この電源によって前記制御部155がメモリ部155の情報信号に基づき返信信号を生成し、この返信信号に基づき変復調部156が上記送信波Fcを変調し、前記アンテナ151から反射波Frとして前記質問器100に向けて返信される。
When the transmission wave Fc from the
前記無線タグ回路素子Toのアンテナ151からの反射波Frが質問器100の受信アンテナ2A〜2Cにより受信されると、その反射波Frがアンテナ2A〜2Cからダウンコンバータ15に供給され、各受信信号の周波数が、周波数変換信号出力部13から出力される周波数変換信号の周波数だけ低められる。それらダウンコンバートされた受信信号は対応する受信信号A/D変換部12によりデジタル信号に変換される。
When the reflected wave Fr from the
デジタル変換された受信信号はフェイズドアレイ制御部200及びアダプティブアレイ制御部150の両方に供給され、並列的に(詳細には後述のようにそれぞれの制御を連携しつつ切り替えながら)処理される。フェイズドアレイ制御部200では、上記受信アンテナ2A,2B,2Cに対し、それらの指向性を所定の方向に保持しつつその方向を順次変化させるフェイズドアレイ処理が行われ、処理後の信号は振幅検出部220でその振幅が検出され、検出結果がCPU20へ入力される。アダプティブアレイ制御部250では、上記アンテナ2A,2B,2Cに対し、それらの指向性を通信対象である無線タグTに対する受信状態が最適となるよう変化させるアダプティブアレイ処理が行われ、処理後の受信信号はAM復調部30へ導かれて復調信号が生成される。復調信号はAM復調波としてAM復調部30から出力され、更にFM復号部40によって復号されたデータがCPUへ入力される。
The digitally converted received signal is supplied to both the phased
上記基本構成及び動作である本実施形態の要部は、図4に示すようなアンテナ2A〜2Cに対しそれらの指向性を所定の方向に保持しつつその方向を順次変化させてスキャンするフェイズドアレイ制御と、アンテナ2A〜2Cに対し、それらの指向性を通信対象である無線タグ回路素子Toに対する受信状態が最適となるよう変化させるアダプティブアレイ制御とを並列的に用いて(選択的に切り換えて)制御を行うことにあり、特に、フェイズドアレイ制御による指向性制御結果(=通信対象の方向決定)に基づきアダプティブアレイ用の重み付け(ウェイト)を決定し合成出力信号を生成することにある。以下、その内容を詳細に説明する。
The main part of the present embodiment, which is the basic configuration and operation described above, is a phased array that scans the
図5は、上記動作の要部であるBB部10による受信信号処理動作の制御手順を表すフローチャートである。図示右側の流れがアダプティブアレイ制御部250で実行される手順を表し、図示左側の流れがフェイズドアレイ制御部200にで実行される手順を表す。
FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure of the received signal processing operation by the
まず、ステップS150において、CPU20の制御(指示)に基づき、まず、アダプティブアレイ制御部250の重み付け制御部252が、乗算部251a,251b,251cのおける位相及び振幅の初期値を設定する。
First, in step S150, based on the control (instruction) of the
その後、ステップS200において、CPU20の制御(指示)に基づき、アダプティブアレイ制御部250にてアダプティブアレイ処理が開始(詳細は後述)され、アンテナ2A,2B,2Cで生成される指向性がその受信信号強度が最大値すなわち最適感度となるように重み付け制御部252で重み付け(ウェイト)を変化させながら模索を開始する(詳細手順は後述の図6参照)。
Thereafter, in step S200, based on the control (instruction) of the
このようにしてアダプティブアレイ制御部250によるアダプティブ処理が開始されたら、CPU20により、ステップS100において、フェイズドアレイ制御部200において用いる、受信アンテナ2A,2B,2Cの(受信)指向性を単一方向に保持しつつその方向を変化させるとき(詳細は後述)におけるある基準位置からの指向性の角度(以下適宜、指向角という)θの初期値が設定される。
When the adaptive processing by the adaptive
その後、ステップS101において、上記指向角θの値に応じ、フェイズドアレイ制御部200のIFテーブル201a,201b,201cにおいて受信アンテナ2A,2B,2Cに係る位相を決定し、これに対応した位相制御信号を移送器202a,202b,202cに出力する。具体的には該受信電波の隣接するアンテナでの受信信号の位相差は、隣接する受信アンテナ間隔をd、受信電波の波長をλ、指向角をθとして(2・π・d・cosθ)/λであるから、これに対応する位相差がIFテーブル201a〜cより移送器202A〜2Cにそれぞれ与えられる。
Thereafter, in step S101, the phases related to the receiving
その後、ステップS102で、上記のようにアンテナ2A,2B,2Cの位相を設定した(言いかえれば指向角θを設定した)条件のもと、アンテナ1よりサーチ対象無線タグTに対する呼びかけ信号であるScrollID信号を出力させる。詳細には、CPU20からの制御信号に基づき送信デジタル信号生成部16で送信用デジタル信号を生成して変調部17に出力し、変調部17で対応する上記振幅変調が行われ「Scroll
ID」信号となり、D/A変換器11でアナログ変換された後、アップコンバータ14で高周波変換され、最終的にアンテナ1を介し送信され、サーチ対象である無線タグTの無線タグ回路素子Toからの返信を促す。
Thereafter, in step S102, the signal is a call signal from the
ID signal, analog-converted by the D /
その後、ステップS103で、上記「Scroll ID」信号に対応してサーチ対象の無線タグTの無線タグ回路素子Toから送信された返答信号(=リプライ信号;タグ識別情報等の無線タグ情報)をアンテナ2A,2B,2Cより受信し、フェイズドアレイ制御部200の移送器202a,202b,202cでその位相を制御し、加算部203より振幅検出部220へ取り込む。このとき振幅検出部220で受信信号の振幅が検出され、その値がCPU20に取り込まれる。
Thereafter, in step S103, a response signal (= reply signal; wireless tag information such as tag identification information) transmitted from the wireless tag circuit element To of the wireless tag T to be searched corresponding to the “Scroll ID” signal is sent to the antenna. 2A, 2B, and 2C, the phases are controlled by the
その後、ステップS104に移り、上記振幅が所定のしきい値以上であるか(アンテナ2A〜2Cの指向方向が無線タグTの方向に近づいたか)どうかが判定される。判定が満たされたらステップS105へ移る。
Thereafter, the process proceeds to step S104, and it is determined whether or not the amplitude is equal to or greater than a predetermined threshold value (whether the directivity direction of the
ステップS105では、アンテナ2A〜2Cの指向角θが無線タグTの方向に近づいたことを受けて、アダプティブ処理における上記ウェイトをこの指向角θに対応したものに更新すべき旨の指示がCPU20よりアダプティブアレイ制御部250の重み付け制御部252へ入力される。ステップS105が終了したら、ステップS106へ移る。なお、前述のステップS104の判定が満たされなかった場合もこのステップS106へ移る。
In step S105, in response to the directivity angle θ of the
ステップS106では、θが、予め指向角θを順次変化させるときの最終値として設定されたθEND(例えばθEND=180°)に等しくなったかどうかを判定する。最初はθは小さいから判定が満たされず、ステップS107で予め定められたθSTEP(例えばθSTEP=30°)だけ加え、ステップS101に戻り、同様の手順を繰り返す。 In step S106, it is determined whether or not θ is equal to θEND (for example, θEND = 180 °) set in advance as a final value when the directivity angle θ is sequentially changed. At first, θ is small, so the determination is not satisfied, and only θSTEP (for example, θSTEP = 30 °) predetermined in step S107 is added, and the process returns to step S101 and the same procedure is repeated.
こうしてステップS101〜ステップS107を繰り返してθの値にθSTEPを小刻みに加え、全アンテナ2A,2B,2Cによって生じる指向性を単一方向に保持しつつその指向角θを徐々に変化させながら、信号送信及び受信を繰り返しアンテナ2A〜2Cの指向角θが無線タグTの方向に近く比較的大きい振幅が得られた都度、ステップS105でウェイト更新指示が出力される。そしてθ=θENDになったらステップS106の判定が満たされ、フェイズドアレイ制御部200側でのフローを終了する。
In this way, steps S101 to S107 are repeated to add θSTEP to the value of θ in small increments, while maintaining the directivity generated by all the
一方、アダプティブアレイ制御部250では、前述のようにステップS200において既にアダプティブ処理が開始され実行中であるが、上記ステップS105の指示を受ける都度、ウェイトを対応する新たな値に更新し収束演算を続行する(ステップS200と同等のステップS200A)。更新されたウェイトによる収束演算が終了しステップS200Aのアダプティブアレイ処理が終了したら、ステップS151へ移る。
On the other hand, as described above, the adaptive
ステップS151では、上記収束結果に基づき無線タグTの存在する方向θTを推定する。このとき、無線タグTと同じ方向に妨害信号源がある場合など、タグ方向とアンテナの指向性にずれが生じる場合がある。また、複数の方向に極大を示す指向性となることもある。このため、タグの方向は、推定値あるいは確率値となる。以上のようにして、アンテナ2A〜2Cにより合成される指向性を無線タグ回路素子Toのアンテナ151に対する受信感度が最適となるよう変化させる、アダプティブアレイ制御が実行され、AM復調部30による復調処理の精度を可及的に高めて対象とする無線タグ回路素子Toを高感度で検出する。
その後、ステップS152において、アダプティブアレイ制御部250でアダプティブ処理された受信信号はAM復調部30で復調されさらにFM復号部40によって最終的に復号信号とされ、アンテナ2A〜2Cの受信信号に含まれる所定の無線タグ情報(例えばタグ識別情報;タグID)が解析されデータとしてCPU20へ入力されるとともに、適宜の記憶手段(メモリ)へ格納され(ステップS153)、アダプティブアレイ制御部250側でのフローを終了する。
In step S151, the direction θT in which the wireless tag T exists is estimated based on the convergence result. At this time, when there is an interference signal source in the same direction as the wireless tag T, the tag direction and the antenna directivity may deviate. Moreover, it may become directivity which shows maximum in several directions. For this reason, the direction of the tag is an estimated value or a probability value. As described above, adaptive array control is performed to change the directivity synthesized by the
Thereafter, in step S152, the reception signal adaptively processed by adaptive
図6は、上記アダプティブアレイ制御部250で実行するアダプティブアレイ処理の詳細手順を表すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a detailed procedure of adaptive array processing executed by the adaptive
図6において、上記図5のステップS102及びステップS103同様、ステップS201及びステップS202において、アンテナ1よりScrollID信号を出力させ、サーチ対象の無線タグTの無線タグ回路素子Toから送信された返答信号をアンテナ2A,2B,2Cより乗算部251a,251b,251cで受信し、加算器253を介し重み付け制御部252へ取り込む。
6, in step S201 and step S202, the ScrollID signal is output from the
その後、ステップS203で、上記加算器253から入力した受信信号の信号強度の値に応じ、アンテナ2A,2B,2Cに係る重み付けを決定し、その後ステップS204でこれに対応する位相及び振幅(ゲイン)を設定しこれに応じた位相制御信号を乗算部251a,251b,251cに出力する。
Thereafter, in step S203, the weights related to the
このときの重みの値は重み付け制御部252内(あるいはCPU20)に別途設けたメモリ(図示せず)に記憶されながらそれまでに記憶されたものとその大きさが比較されており、後述するようにステップS205の判定が満たされずステップS201に戻って演算を繰り返していくときにそれまでの記憶値に比べ変化が所定値以下とみなされると演算が収束したと判定される。すなわちアンテナ2A,2B,2Cで生成される指向性がその受信信号強度が最大値すなわち最適感度となるように模索する。また妨害信号が検出された場合はこの妨害信号が小さくなるようにさらに指向性が最適化される。重みの値がほぼ一定となり演算が収束した場合はステップS205の判定が満たされるが、それでない場合は判定が満たされず、ステップS201に戻って同様の演算手順を繰り返す。
The weight value at this time is stored in a memory (not shown) separately provided in the weight control unit 252 (or the CPU 20) and compared with the size stored so far, as will be described later. When the determination in step S205 is not satisfied and the calculation is repeated after returning to step S201, it is determined that the calculation has converged if the change is considered to be equal to or less than a predetermined value compared to the stored value. That is, the directivity generated by the
このようしてステップS201→ステップS202→ステップS203→ステップS204→ステップS205→ステップS201→…と繰り返してアンテナ2A,2B,2Cそれぞれについてその受信感度が最適となる指向性が見つかったら演算が終了してステップS205の判定が満たされ、このフローを終了する。
As described above, when the directivity with the optimum reception sensitivity is found for each of the
以上において、フェイズドアレイ制御部200、アダプティブアレイ制御部250、CPU20等を含むBB部10が、各請求項記載の、第1制御手段と第2制御手段とを選択的に切り換えて複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う指向性制御手段を構成し、そのうち、重み付け制御部252が、第1制御手段における指向性制御の結果に応じ、復調される合成出力信号が目標信号に近づくように重み付けを決定する重み付け決定手段を構成し、乗算部251a〜251c、加算部253、及び図示しないフィルタ処理部が、重み付け決定手段で決定された重み付けを用いて合成出力信号を生成する合成出力信号生成手段を構成する。
In the above, the
また、CPU20が、演算手段を構成し、IFテーブル201a〜201cが、演算手段からの位相制御信号に基づき、第1制御用の第1ウェイトを決定する第1ウェイト決定手段を構成し、移相器202a〜202cと加算部203とが、第1ウェイト決定手段で決定された第1ウェイトを用いて第1制御用の第1合成出力信号を生成する第1合成出力信号生成手段を構成する。また重み付け制御部252が、演算手段からの位相・振幅制御信号に基づき、第2制御用の第2ウェイトを決定する第2ウェイト決定手段を構成し、乗算部251a〜251c及び加算部253が、第2ウェイト決定手段で決定された第2ウェイトを用いて第2制御用の第2合成出力信号を生成する第2合成出力信号生成手段を構成する。
Further, the
また、AM復調部30が、合成出力信号生成手段で生成された合成出力信号又はこれに基づく信号を復調処理する復調手段を構成する。
Further, the
以上のように構成した本実施形態の質問器100においては、BB部100において、CPUからの制御信号に基づき、図5を用いて前述したように、フェイズドアレイ制御部200におけるアンテナ2A〜2Cの指向性を所定の方向に保持しつつその方向を順次変化させる第1制御(フェイズドアレイ制御)と、アダプティブアレイ制御部250におけるアンテナ2A〜2Cの受信信号を参照信号rに近づけることにより無線タグTに対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御(アダプティブアレイ制御)とを同時並行処理して選択的に切り換えながら、アンテナ指向性の制御を行う。
In the
これにより、フェイズドアレイ制御による受信方向決定性能と、アダプティブアレイ制御による受信感度向上性能とを協働させることができるので、比較的短い時間で無線タグTの方向を決定するとともにその方向に対する受信感度を向上させることができる。特に、フェイズドアレイ制御部200における指向性制御(フェイズドアレイ制御)の結果に基づき、アダプティブアレイ制御部250における受信状態最適化制御(アダプティブアレイ制御)を行うことにより、フェイズドアレイ制御による無線タグTの方向決定に基づき、アダプティブアレイ制御でその方向の受信状態最適化制御を行う。具体的には、フェイズドアレイ制御部200における指向性制御結果(=無線タグTの方向決定)に基づき重み付け制御部252が重み付け(ウェイト)を決定し(ステップS200AのステップS203)、その重み付けを用いて乗算部251a〜251cが合成出力信号を生成することで、フェイズドアレイ制御の結果を活かしたアダプティブアレイ制御を実現することができる。この結果、アダプティブアレイ制御のみの場合に比べて比較的短い時間で高い受信感度を得ることができる。
As a result, the reception direction determination performance by phased array control and the reception sensitivity improvement performance by adaptive array control can be cooperated, so that the direction of the wireless tag T is determined in a relatively short time and the reception sensitivity with respect to that direction is determined. Can be improved. In particular, by performing reception state optimization control (adaptive array control) in the adaptive
また本実施形態では、図5に示したようにフェイズドアレイ制御とアダプティブアレイ制御とを略同時進行にて実行させるが、通常、アダプティブアレイ処理は、収束するまでのループ計算は、妨害波の状況や、無線タグTの返答波の変調度により、数万回行う必要もある。そこで本実施形態では、フェイズドアレイ処理にてθを次々と変えて無線タグTからの返答波の到来方向を検出している時間を利用し、その間に同時にアダプティブ処理を行う(図5参照)ことにより、フェーズドアレイ処理を行うのに要する時間でアダプティブアレイ処理を十分に完了させ、時間を有効に活用し処理時間の増大を防止できる効果もある。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the phased array control and the adaptive array control are executed almost simultaneously. Normally, the loop calculation until convergence is performed in the adaptive array processing is the state of the interference wave. Or, depending on the modulation degree of the response wave of the wireless tag T, it is necessary to perform the operation several tens of thousands of times. Therefore, in this embodiment, θ is successively changed in the phased array process to use the time during which the arrival direction of the response wave from the wireless tag T is detected, and the adaptive process is simultaneously performed during that time (see FIG. 5). Thus, there is also an effect that the adaptive array processing can be sufficiently completed in the time required for performing the phased array processing, and the time can be effectively used to prevent the processing time from increasing.
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で、種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit and technical idea of the present invention. Hereinafter, such modifications will be described.
(1)フェイズドアレイ制御部とアダプティブアレイ制御部の一部共通化
上記実施形態のようにフェイズドアレイ制御部200とアダプティブアレイ制御部250とを別々に設けるのではなく、回路構成を一部共通化することも可能である。図7は、そのような変形例における質問器のBB部10′の詳細構成を表す機能ブロック図である。図3と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を簡略化又は省略する。
(1) Partial sharing of phased array control unit and adaptive array control unit Rather than separately providing phased
前述したように、このBB部10′では、フェイズドアレイ制御部200とアダプティブアレイ制御部250とで共通の構成として、受信アンテナ2A,2B,2Cにおける受信電波信号の位相及び振幅をそれぞれ可変に設定可能であり、図3における移相器202a,202b,202cの機能と乗算部251a,251b,251cの機能とを兼ねる乗算部301a,301b,301cと、上記周波数変換信号出力部13からの周波数変換信号(クロック信号SCLK)に基づき、それに同期して上記乗算部301a〜301cが上記2つの機能のうちいずれを実行するかを所定の微小時間区分ごとに(後述の図8参照)選択的に切り替えるセレクタ302a,302b,302cと、乗算部301a,301b,301cからの出力を合算する加算部303とを有している。また加算部303からの出力は、新たに設けられた切替スイッチ304へ供給される。切替スイッチ304は上記同様周波数変換信号出力部13からの周波数変換信号(クロック信号SCLK)が入力されており、これに同期して所定の微小時間区分ごとに(後述の図8参照)加算部303からの出力をAM復調部30若しくは振幅検出部220へ選択的に出力する。
As described above, in the
図8は、上記セレクタ302a〜302c及び切換スイッチ304における上記選択切替動作を表すタイムチャートである。図8に示すように、この例では、上記所定の時間区分として周波数変換信号出力部13からの周波数変換信号(A/D変換サンプリング用のクロック信号SCLK)に同期したA/D変換器12a〜12cのサンプリング時間を単位としており、このサンプリング時間を2つに時分割して、前半をアダプティブアレイ制御用のスロット(第2時間区分)、後半をフェイズドアレイ制御用のスロット(第1時間区分)とし、見かけ上フェイズドアレイ制御とアダプティブアレイ制御と同時処理を実現している。
FIG. 8 is a time chart showing the selection switching operation in the
すなわち、周波数変換信号出力部13からの周波数変換信号(クロック信号SCLK)が「LOW」信号であるときが、上記アダプティブアレイ制御用のスロットに相当し、セレクタ302a〜302cは、重み付け制御部252からのウェイトを選択して乗算部301a〜301cへ導く。また切換スイッチ304は、加算部303からの信号(SUM信号)をAM復調部30側へ導入するように切り替わる。
That is, when the frequency conversion signal (clock signal SCLK) from the frequency conversion
この結果、乗算部301a,301b,301cはアダプティブアレイ制御部250の機能として図3における乗算部251a,251b,251cと同等の機能を果たすようになる。すなわち、重み付け制御部252が、上記加算部303で合算された合成出力信号に関し、アンテナ2A〜2Cの受信感度が無線タグTの配置されている方向に対して最適になるように(=無線タグ回路素子Toによる変調成分の振幅を可及的に高くし上記参照信号rに近づくように)各アンテナ2A〜2Cにより受信された受信信号それぞれの振幅及び位相を変更し指向性を制御する。そのために、乗算部301a〜cへの位相制御信号において各アンテナ2A,2B,2Cごとに所定の重み付けを行い、この重み付け(ウェイト)を変動させながら繰り返し収束演算を行う。重み付け制御部252の制御信号により乗算部301a〜301cでアダプティブ処理された受信信号は加算部303で合算された後、切替スイッチ304を介して上記AM復調部30に入力される。
As a result, the
一方、周波数変換信号出力部13からの周波数変換信号(クロック信号SCLK)が「HIGH」信号であるときが、上記フェイズドアレイ制御用のスロットに相当し、セレクタ302a〜302cは、IFテーブル201a〜201cからの制御信号(ウェイト)を選択して乗算部301a〜301cへ導く。また切換スイッチ304は、加算部303からの信号(SUM信号)を振幅制御部220側へ導入するように切り替わる。
On the other hand, when the frequency conversion signal (clock signal SCLK) from the frequency conversion
この結果、乗算部301a,301b,301cはフェイズドアレイ制御部200の機能として図3における移相器202a,202b,202cと同等の機能を果たすようになる。すなわち、CPU20からの位相制御信号に応じた上記IFテーブル201a,201b,201cのデータ値が乗算部301a,301b,301cに入力され、乗算部301a〜cはそのデータを参照しつつ受信アンテナ2A,2B,2Cにおける受信電波信号の位相をそれぞれ可変に設定する。これにより、受信アンテナ2A,2B,2Cに対し、それらの指向性を所定の方向に保持しつつその方向を順次変化させるフェイズドアレイ処理が実行され、処理後の信号が加算部303で合算後に切替スイッチ304を介し振幅検出部220でその振幅が検出され、検出結果がCPU20へ入力される。
As a result, the
以上において、乗算部301a,301b,301cが、各請求項記載の、第1合成出力信号生成手段と第2合成出力信号生成手段とを共通化した1つの合成出力信号生成手段を構成し、セレクタ302a,302b,302cが、共通化した1つの合成出力信号生成手段に、前記第1又は第2ウェイト決定手段で決定されたウェイトを選択的に切り替え入力する切替手段を構成する。
In the above, each of the
本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。またこれに加え、乗算部301a〜301c及び加算部303等をフェイズドアレイ制御とアダプティブアレイ制御とにおいてそれぞれ共通化して用いることにより、装置全体の構成を簡素化すると共にコスト低減を図ることができる。
Also by this modification, the same effect as the above-mentioned embodiment is acquired. In addition, by using the
なお、上記においては、図8に示したように時間区分を固定し、各AD変換サンプリング時間の前半をアダプティブアレイ、後半をフェイズドアレイという配分としたが、これに限られず、この配分を可変としても良い。 In the above, the time division is fixed as shown in FIG. 8, and the first half of each AD conversion sampling time is an adaptive array and the latter half is a phased array. However, the distribution is not limited to this, and the distribution is variable. Also good.
図9は、そのような変形例における質問器のBB部10″の詳細構成を表す機能ブロック図である。図7と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を簡略化又は省略する。
FIG. 9 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the
このBB部10″では、新たに選択信号生成部305を設けている。選択信号生成部305は、上記周波数変換信号出力部13からの周波数変換信号(クロック信号SCLK)に同期しつつアダプティブアレイ処理とフェイズドアレイ処理の選択を行う選択信号(SELCK)を生成し、セレクタ302a,302b,302c及び切替スイッチ304は、この選択信号に応じて選択切替動作が制御される。
In this
図10は、上記選択信号生成部305における選択信号の生成態様を表す図である。図10において、選択信号生成部305は、前述の図8と同様、AD変換のサンプリング時間を単位として前半と後半の2つに時分割するが、上記選択信号を切り替えることにより、それぞれのスロットをアダプティブアレイスロットとするか、フェイズドアレイスロットとするかを自在に変更できる。
FIG. 10 is a diagram illustrating a generation mode of the selection signal in the selection
図10の例では、パターンAに示すものは既に述べたものと同じ切替態様であり、各AD変換サンプリング時間の前半はアダプティブアレイスロットで、セレクタ302a〜302cが重み付け制御部252からのウェイトを選択し乗算部301a〜301cへ導くとともに切換スイッチ304が加算部303からの信号をAM復調部30側へ導入するような選択信号を生成して出力する。また、各AD変換サンプリング時間の後半はフェイズドアレイスロットで、セレクタ302a〜302cがIFテーブル201a〜201cからの制御信号を選択して乗算部301a〜301cへ導くとともに切換スイッチ304が加算部303からの信号を振幅制御部220側へ導入するような選択信号を生成して出力する。この結果、図示のように、アダプティブアレイ制御及びフェイズドアレイ制御の処理の比率は、1:1となる。
In the example of FIG. 10, the pattern A shows the same switching mode as described above, the first half of each AD conversion sampling time is an adaptive array slot, and the
これに対し、一例としてパターンBに示すものは、3つのAD変換サンプリング時間を1つのサイクルとし、1番目のサンプリング時間(カウンタ値0に対応)は、上記同様、前半をアダプティブアレイスロットとして後半はフェイズドアレイスロットとするような選択信号を生成し、2番目のサンプリング時間(カウンタ値1に対応)は前半も後半もアダプティブアレイスロットとするような選択信号を生成し、3番目のサンプリング時間(カウンタ値2に対応)についても前半も後半もアダプティブアレイスロットとするような選択信号を生成し、このサイクルを繰り返す。この結果、図示のように、アダプティブアレイ制御及びフェイズドアレイ制御の処理の比率は、1:5となる。 On the other hand, in the pattern B as an example, three AD conversion sampling times are set as one cycle, and the first sampling time (corresponding to the counter value 0) is the first half as an adaptive array slot and the second half is the same as above. A selection signal for generating a phased array slot is generated, and a selection signal for generating an adaptive array slot for the first half and the second half is generated for the second sampling time (corresponding to the counter value 1), and the third sampling time (counter For the value 2), a selection signal is generated so that the first half and the second half are adaptive array slots, and this cycle is repeated. As a result, as shown in the figure, the processing ratio of adaptive array control and phased array control is 1: 5.
上記において、選択信号生成部305が、第1時間区分においては第1ウェイト決定手段で決定されたウェイトを共通化した1つの合成出力信号生成手段に入力し、第2時間区分においては第2ウェイト決定手段で決定されたウェイトを前記共通化した1つの合成出力信号生成手段に入力するように、切替手段の切り替え動作を制御する切替制御手段を構成する。
In the above, the selection
本変形例においては、選択信号生成部305で、前述のようにしてアダプティブアレイ制御及びフェイズドアレイ制御の処理の比率を変えることができる。なお、この比率は例えばCPU20からの指示信号により設定可能である。一般的には、アダプティブアレイ制御はフェイズドアレイ制御より処理時間がかかるのが通常であるため、アダプティブアレイ制御の比率を多くするほうが好ましい。
In the present modification, the selection
なお、上記のようにスロット幅を固定として配分のみを変えるのではなく、スロット幅自体を可変に設定できるようにしてもよい。この場合、AD変換のサンプリング時間単位に占める前半スロットと後半スロットとの割合を可変に設定し、フェイズドアレイ制御とアダプティブアレイ制御との時間配分をさらに自由自在に決定できる。 Note that the slot width itself may be variably set instead of changing the distribution only by fixing the slot width as described above. In this case, the ratio between the first half slot and the second half slot occupying the sampling time unit of AD conversion is variably set, and the time distribution between the phased array control and the adaptive array control can be determined more freely.
(2)フェイズドアレイ制御完了後、アダプティブアレイ制御を行う場合
上記実施形態では、図5に示したように、フェイズドアレイ制御部200におけるフェイズドアレイ制御とアダプティブアレイ制御部250におけるアダプティブアレイ制御とがほぼ同時並行して行われたが、これに限られず、フェイズドアレイ制御で無線タグTの方向を検知し制御完了した後、アダプティブアレイ制御で受信感度向上を図るようにしてもよい。
(2) When Adaptive Array Control is Performed After Completion of Phased Array Control In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the phased array control in phased
図11は、そのような変形例において、質問器のBB部10による受信信号処理動作の制御手順を表すフローチャートであり、上記図5に対応する図である。上記実施形態と同等の部分及び手順には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
FIG. 11 is a flowchart showing the control procedure of the received signal processing operation by the
図11において、まず図5と同様のステップS100において、CPU200により、フェイズドアレイ制御部200において用いる指向角θの初期値が設定された後、ステップS150において、アダプティブアレイ制御部250の重み付け制御部252が乗算部251a,251b,251cのおける位相及び振幅の初期値を設定する。
11, first, in step S100 similar to FIG. 5, the
その後ステップS101〜ステップS104は図5と同様の流れであり、指向角θの値に応じIFテーブル201a,201b,201cにおいて受信アンテナ2A,2B,2Cに係る位相を決定し対応した位相制御信号を移送器202a,202b,202cに出力し、アンテナ1よりScrollID信号を出力するとともに返答信号をアンテナ2A,2B,2Cより受信する。フェイズドアレイ制御部200の移送器202a,202b,202cはその受信信号の位相を制御し、振幅検出部220で受信信号の振幅が検出され、その振幅が所定のしきい値以上であるか(アンテナ2A〜2Cの指向方向が無線タグTの方向に近づいたか)どうかが判定される。
Thereafter, steps S101 to S104 are the same flow as in FIG. 5, and the phases related to the receiving
判定が満たされない場合は後述のステップS106へ移る。判定が満たされたらステップS200(詳細手順は図6参照)へ移り、上記同様、アダプティブアレイ制御部250にてアダプティブアレイ処理を行い、アンテナ2A,2B,2Cで生成される指向性がその受信信号強度が最大値すなわち最適感度となるように重み付け制御部252で重み付け(ウェイト)を変化させながら模索する(詳細手順は前述の図6参照)。このとき受信信号は前述したようにAM復調部30及びFM復号部40を介しCPU20へ入力されるが、次のステップS108ではCPU20にて、受信信号がFM復号部40にて正常に復号化できたかどうかが判定される。
When determination is not satisfy | filled, it moves to below-mentioned step S106. When the determination is satisfied, the process proceeds to step S200 (refer to FIG. 6 for the detailed procedure). Similarly to the above, the adaptive
もし復号化できた場合はステップS108の判定が満たされ、ステップS109に移って当該復号化した受信信号の方向は、受信したい通信対象(無線タグT)からの本来の信号(所望波)であると推定し、以降の制御でこの方向をいわゆるタグポイントとする(その旨のフラグをたてるようにしてもよい)。復号化できなかった場合はステップS108の判定が満たされず、ステップS110に移って当該復号化した受信信号の方向は、受信したい通信対象(無線タグT)とは異なる妨害波方向(例えば無線タグTまで届くことなく送信波が途中の別部材で反射して戻ってきた信号等)であると推定し、以降の制御でこの方向をいわゆるヌルポイントとする(その旨のフラグをたてるようにしてもよい)。 If the decoding is successful, the determination in step S108 is satisfied, and the process proceeds to step S109 where the direction of the decoded reception signal is the original signal (desired wave) from the communication target (wireless tag T) that is desired to be received. This direction is used as a so-called tag point in the subsequent control (a flag to that effect may be set). If the decoding cannot be performed, the determination in step S108 is not satisfied, and the process proceeds to step S110 where the direction of the decoded reception signal is a disturbing wave direction (for example, the wireless tag T) different from the communication target (wireless tag T) to be received. This signal is assumed to be a so-called null point in the subsequent control (such as setting a flag to that effect). Also good).
ステップS109又はステップS110が終了すると、図5と同様のステップS106に移り、θがθENDに等しくなったかどうかが判定される。判定が満たされない場合はステップS107でθSTEPを加え、ステップS101に戻り、同様の手順を繰り返す。 When step S109 or step S110 ends, the process proceeds to step S106 similar to FIG. 5, and it is determined whether or not θ is equal to θEND. If the determination is not satisfied, θSTEP is added in step S107, the process returns to step S101, and the same procedure is repeated.
こうしてステップS101〜ステップS107を繰り返してθの値にθSTEPを小刻みに加え、全アンテナ2A,2B,2Cによって生じる指向性を単一方向に保持しつつその指向角θを徐々に変化させながら、信号送信及び受信を繰り返しアンテナ2A〜2Cの指向角θが無線タグTの方向に近く比較的大きい振幅が得られている間は、ステップS200でアダプティブアレイ処理が行われ、しかもその都度ステップS108、ステップS109、ステップS110で所望波方向と妨害波方向を識別しつつ所望波方向を画定しつつ処理を続行する。そしてθ=θENDになったらステップS106の判定が満たされ、フェイズドアレイ制御部200側でのフローを終了してステップS200Bへ移る。
In this way, steps S101 to S107 are repeated to add θSTEP to the value of θ in small increments, while maintaining the directivity generated by all the
ステップS200Bでは、以上のようにしてあらかじめ所望波を概略画定した最適なウェイトを用い、ステップS200やステップS200Aと同様、さらに確実なアダプティブアレイ処理を行い、アンテナ2A,2B,2Cで生成される指向性がその受信信号強度が最大値すなわち最適感度となるように模索する
In step S200B, the optimum weights that roughly define the desired wave in advance as described above are used, and, as in steps S200 and S200A, more reliable adaptive array processing is performed, and the directivity generated by the
その後は図5と同様であり、ウェイトによる収束演算が終了しステップS200Aのアダプティブアレイ処理が終了したら、ステップS151へ移る。 Thereafter, the processing is the same as in FIG. 5, and when the convergence calculation by weight is completed and the adaptive array processing in step S200A is completed, the process proceeds to step S151.
ステップS151では、上記収束結果に基づき無線タグTの存在方向θTを推定し、ステップS152において受信信号の復調をAM復調部30で行いさらにFM復号部40で最終的に復号信号とされ、解析された無線タグ情報がCPU20へ入力されるとともに記憶手段へ格納され(ステップS153)、このフローを終了する。
In step S151, the existence direction θT of the RFID tag T is estimated based on the convergence result, and in step S152, the received signal is demodulated by the
以上において、ステップS108、ステップS109、及びステップS110が、各請求項記載の、復調手段の復調結果に応じて、複数のアンテナ素子で受信した信号が前記通信対象からの送信波であるか否かを判別する判別手段を構成する。 In the above, step S108, step S109, and step S110 indicate whether or not signals received by a plurality of antenna elements are transmission waves from the communication target, according to the demodulation result of the demodulator according to each claim. A discrimination means for discriminating is configured.
本変形例においても、上記実施形態と同様、フェイズドアレイ制御による受信方向決定性能とアダプティブアレイ制御による受信感度向上性能とを協働させ、フェイズドアレイ制御による無線タグTの方向決定に基づきアダプティブアレイ制御でその方向の受信状態最適化制御を行うので、比較的短い時間で無線タグTの方向を決定するとともにその方向に対する受信感度を向上させることができる。 Also in this modified example, similarly to the above-described embodiment, the reception direction determination performance by phased array control and the reception sensitivity improvement performance by adaptive array control cooperate, and adaptive array control is performed based on the direction determination of the RFID tag T by phased array control. Since the reception state optimization control in that direction is performed, the direction of the wireless tag T can be determined in a relatively short time and the reception sensitivity in that direction can be improved.
また、本変形例においては、ステップS108〜ステップS110で送信波か妨害波かを予め見分けた上でその後のステップS200Bでその結果を踏まえた最適なウェイトによって重み付けを行うので、図12に示すように、通信対象である無線タグTからの送信波方向に対しては受信感度を大きく、送信波方向でない方向(妨害波方向)に対しては受信感度が小さくなるように重み付けを決定し、送信波に対する受信信号強度を迅速かつ確実に向上させることができる。この結果、比較的短い時間で送信波に対する高い受信信号強度を得ることができる。 Further, in this modified example, the transmission wave or the interference wave is discriminated in advance in steps S108 to S110, and then weighting is performed with an optimum weight based on the result in the subsequent step S200B, as shown in FIG. In addition, the weighting is determined so that the reception sensitivity is increased in the direction of the transmission wave from the RFID tag T that is the communication target, and the reception sensitivity is decreased in the direction other than the transmission wave direction (interference wave direction). The received signal strength with respect to the wave can be improved quickly and reliably. As a result, a high received signal strength with respect to the transmission wave can be obtained in a relatively short time.
なお、上記変形例において、図DのステップS108において、AM復調部30及びFM復号部で復調・復号化ができたかどうかを判定するのに限られない。必ずしも復号化まで行わなくても、復号化前のパルスの状態で、そのパルス幅が予め想定された所定範囲(規格内)に入るかどうかによって所望波か妨害波かを判定しても良い。範囲外の場合は無線タグTからの信号ではないため、妨害波であるとみなすことができる。
In the above modification, it is not limited to determining whether the
なお、以上においては、1つのBB部10中に共通のCPU20の制御を元に動作するフェイズドアレイ制御部200とアダプティブアレイ制御部250とを設け、それら制御を選択的に切り換えたり、同時並行して制御することで処理を行ったが、これに限られない。すなわち、例えばそれらフェイズドアレイ制御部200とアダプティブアレイ制御部250とを独立した別々のCPUあるいは別々のハード回路等で構成し、完全に並列及び同時処理を行うようにしてもよい。この場合も、同様の効果を得る。
In the above, the phased
また、以上においては、AM復調部30、FM復号部40、アダプティブアレイ制御部200、フェイズドアレイ制御部260は、BB部10に設けられたものであったが、それらはBB部10とは別体としてそれぞれ独立の制御装置として設けられるものであっても構わない。
In the above description, the
また、以上において、質問器100には、無線タグ回路素子Toに向けて送信波Fcを送信する送信アンテナ1と、その無線タグ回路素子Toから返信される反射波Frを受信する受信アンテナ2A〜2Cが別体として設けられていたが、これにも限られず、無線タグ回路素子Toに向けて送信波Fcを送信すると共にその無線タグ回路素子Toから返信される反射波Frを受信する送受信アンテナを備えたものであっても構わない。この場合には、サーキュレータ等の送受信分離器がその送受信アンテナに対応して設けられる。
In the above, the
さらに、以上においては、上記質問器100は、図1の通信システムSにおける質問器として用いられていたが、これに限られず、本発明は、無線タグ回路素子Toに所定の情報を書き込み無線タグTを作成する無線タグ作成装置や、情報の読み出し及び書き込みを行う無線タグリーダ/ライタにも好適に適用されるものである。
Furthermore, in the above description, the
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。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
2A〜C アンテナ(アンテナ素子)
10 BB部(指向性制御手段)
20 CPU(演算手段)
30 AM復調部(復調手段)
200 フェイズドアレイ制御部(第1制御手段)
201a〜c IFテーブル(第1ウェイト決定手段)
202a〜c 移相器(第1合成出力信号生成手段)
203 加算部(第1合成出力信号生成手段)
250 アダプティブアレイ制御部(第2制御手段)
251a〜c 乗算部(第2合成出力信号生成手段、合成出力信号生成手段)
252 重み付け制御部(第2ウェイト決定手段、重み付け決定手段)
253 加算部(第2合成出力信号生成手段、合成出力信号生成手段)
301a〜c 乗算部(共通化した1つの合成出力信号生成手段)
302a〜c セレクタ(切替手段)
305 選択信号生成部(切替制御手段)
T 無線タグ(通信対象)
2A ~ C Antenna (antenna element)
10 BB section (directivity control means)
20 CPU (calculation means)
30 AM demodulator (demodulator)
200 Phased array controller (first control means)
201a-c IF table (first weight determining means)
202a-c phase shifter (first synthesized output signal generating means)
203 Adder (first synthesized output signal generating means)
250 Adaptive array controller (second control means)
251a-c Multiplier (second synthesized output signal generating means, synthesized output signal generating means)
252 Weighting control unit (second weight determining means, weight determining means)
253 Adder (second synthesized output signal generating means, synthesized output signal generating means)
301a-c Multiplying unit (one combined output signal generating means common)
302a-c selector (switching means)
305 Selection signal generator (switching control means)
T wireless tag (communication target)
Claims (7)
これら複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手段と、
前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手段と、
前記第1制御手段における指向性制御の結果に基づき、前記第2制御手段における受信状態最適化制御を行い、前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う指向性制御手段と
を有し、
前記指向性制御手段は、前記第1制御手段における指向性制御の結果に応じ、復調される合成出力信号が目標信号に近づくように重み付けを決定する重み付け決定手段と、この重み付け決定手段で決定された前記重み付けを用いて前記合成出力信号を生成する合成出力信号生成手段とを有し、
かつ、
前記合成出力信号生成手段で生成された前記合成出力信号を復調処理する復調手段を設け、
さらに、前記指向性制御手段は、前記復調手段の復調結果に応じて、前記複数のアンテナ素子で受信した信号が前記通信対象からの送信波であるか否かを判別する判別手段を備え、
前記重み付け決定手段は、この判別手段の判別結果に基づいて前記重み付けを決定する
ことを特徴とする無線受信装置。 A plurality of antenna elements for receiving transmission waves from a communication target via wireless communication;
First control means for performing a first control to sequentially change the single directivity direction for the plurality of antenna elements while maintaining their directivity in a predetermined single direction;
A second control means for performing a second control for changing the directivity of the plurality of antenna elements so that a reception state with respect to the communication target is optimal;
Directivity control means for performing reception state optimization control in the second control means based on directivity control results in the first control means, and controlling directivity of the plurality of antenna elements,
The directivity control means is determined by weight determination means for determining weights so that the demodulated synthesized output signal approaches the target signal according to the result of directivity control in the first control means, and the weight determination means. And a synthesized output signal generating means for generating the synthesized output signal using the weighting,
And,
Demodulating means for demodulating the combined output signal generated by the combined output signal generating means is provided,
Further, the directivity control means includes a determination means for determining whether or not signals received by the plurality of antenna elements are transmission waves from the communication target, according to a demodulation result of the demodulation means.
The radio weight receiving apparatus characterized in that the weight determining means determines the weight based on a determination result of the determining means.
前記重み付け決定手段は、前記判別手段で前記送信波であると判別された方向に前記受信感度が大きくなり、前記送信波でないと判別された方向に前記受信感度が小さくなるように、前記重み付けを決定することを特徴とする無線受信装置。 The wireless receiver according to claim 1,
The weight determination means performs the weighting so that the reception sensitivity increases in a direction determined as the transmission wave by the determination means, and the reception sensitivity decreases in a direction determined as not the transmission wave. A radio receiving apparatus characterized by determining.
前記指向性制御手段は、
演算手段と、
この演算手段からの位相制御信号に基づき、前記第1制御用の第1ウェイトを決定する第1ウェイト決定手段と、
この第1ウェイト決定手段で決定された前記第1ウェイトを用いて前記第1制御用の第1合成出力信号を生成する第1合成出力信号生成手段と、
前記演算手段からの位相・振幅制御信号に基づき、前記第2制御用の第2ウェイトを決定する第2ウェイト決定手段と、
この第2ウェイト決定手段で決定された前記第2ウェイトを用いて前記第2制御用の第2合成出力信号を生成する第2合成出力信号生成手段とを有することを特徴とする無線受信装置。 The wireless receiver according to claim 1 or 2,
The directivity control means includes
Computing means;
First weight determining means for determining a first weight for the first control based on a phase control signal from the calculating means;
First synthesized output signal generating means for generating a first synthesized output signal for the first control using the first weight determined by the first weight determining means;
Second weight determining means for determining a second weight for the second control based on a phase / amplitude control signal from the computing means;
And a second combined output signal generating unit configured to generate a second combined output signal for the second control using the second weight determined by the second weight determining unit.
これら複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手段と、
前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手段と、
前記第1制御手段と前記第2制御手段とにより前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う指向性制御手段と
を有し、
前記指向性制御手段は、
演算手段と、
この演算手段からの位相制御信号に基づき、前記第1制御用の第1ウェイトを決定する第1ウェイト決定手段と、
前記演算手段からの位相・振幅制御信号に基づき、前記第2制御用の第2ウェイトを決定する第2ウェイト決定手段と、
前記第1ウェイト決定手段で決定された前記第1ウェイトを用いて前記第1制御用の第1合成出力信号を生成するとともに、前記第2ウェイト決定手段で決定された前記第2ウェイトを用いて前記第2制御用の第2合成出力信号を生成する、共通化した1つの合成出力信号生成手段と、
この共通化した1つの合成出力信号生成手段に、前記第1又は第2ウェイト決定手段で決定されたウェイトを選択的に切り替え入力する切替手段と、
所定の微小時間単位を第1時間区分と第2時間区分に分割し、前記第1時間区分においては前記第1ウェイト決定手段で決定されたウェイトを前記共通化した1つの合成出力信号生成手段に入力し、前記第2時間区分においては前記第2ウェイト決定手段で決定されたウェイトを前記共通化した1つの合成出力信号生成手段に入力するように、前記切替手段の切り替え動作を制御する切替制御手段と
を備えることを特徴とする無線受信装置。 A plurality of antenna elements for receiving transmission waves from a communication target via wireless communication;
First control means for performing a first control to sequentially change the single directivity direction for the plurality of antenna elements while maintaining their directivity in a predetermined single direction;
A second control means for performing a second control for changing the directivity of the plurality of antenna elements so that a reception state with respect to the communication target is optimal;
Directivity control means for controlling directivity of the plurality of antenna elements by the first control means and the second control means;
The directivity control means includes
Computing means;
First weight determining means for determining a first weight for the first control based on a phase control signal from the calculating means;
Second weight determining means for determining a second weight for the second control based on a phase / amplitude control signal from the computing means;
The first combined output signal for the first control is generated using the first weight determined by the first weight determining means, and the second weight determined by the second weight determining means is used. A common combined output signal generating means for generating the second combined output signal for the second control;
Switching means for selectively switching and inputting the weights determined by the first or second weight determining means to the common combined output signal generating means;
A predetermined minute time unit is divided into a first time segment and a second time segment, and in the first time segment, the weight determined by the first weight determining unit is shared with the one combined output signal generating unit. Switching control for controlling the switching operation of the switching means so that the weight determined by the second weight determining means is input to the common combined output signal generating means in the second time interval A wireless receiver.
前記切替制御手段は、前記第1時間区分及び第2時間区分を可変に設定可能であることを特徴とする無線受信装置。 The wireless receiver according to claim 4, wherein
The radio receiving apparatus according to claim 1, wherein the switching control means can variably set the first time segment and the second time segment.
前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手順と、
前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手順と、
前記第1制御手順での指向性制御の結果に応じ、復調される合成出力信号が目標信号に近づくように重み付けを決定する重み付け決定手順、この重み付け決定手順で決定された前記重み付けを用いて前記合成出力信号を生成する合成出力信号生成手順、及び、前記合成出力信号生成手順で生成された前記合成出力信号の復調処理結果に応じて、前記複数のアンテナ素子で受信した信号が前記通信対象からの送信波であるか否かを判別する判別手順、を備え、前記重み付け決定手順で前記判別手順での判別結果に基づいて前記重み付けを決定することにより、前記第2制御手順における受信状態最適化制御を行って前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を行う、指向性制御手順と、
を実行させるための受信制御プログラム。 For a control unit provided in a wireless reception device having a plurality of antenna elements that receive a transmission wave from a communication target via wireless communication,
A first control procedure for performing a first control for sequentially changing the single directivity direction for the plurality of antenna elements while maintaining their directivity in a predetermined single direction;
A second control procedure for performing a second control for changing the directivity of the plurality of antenna elements so that a reception state with respect to the communication target is optimal;
In accordance with the directivity control result in the first control procedure, the weight determination procedure for determining the weight so that the demodulated synthesized output signal approaches the target signal, and using the weight determined in the weight determination procedure, In accordance with a composite output signal generation procedure for generating a composite output signal, and a demodulation processing result of the composite output signal generated in the composite output signal generation procedure, signals received by the plurality of antenna elements are transmitted from the communication target. A determination procedure for determining whether or not the transmitted wave is a transmission wave, and determining the weight based on the determination result in the determination procedure in the weight determination procedure, thereby optimizing the reception state in the second control procedure A directivity control procedure for performing control to control directivity of the plurality of antenna elements;
A reception control program for executing
前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を所定の単一方向に保持しつつその単一の指向性方向を順次変化させる第1制御を行う第1制御手順と、
前記複数のアンテナ素子に対し、それらの指向性を前記通信対象に対する受信状態が最適となるよう変化させる第2制御を行う第2制御手順と、
位相制御信号に基づき、前記第1制御用の第1ウェイトを決定する第1ウェイト決定手順と、
位相・振幅制御信号に基づき、前記第2制御用の第2ウェイトを決定する第2ウェイト決定手順と、
所定の微小時間単位を第1時間区分と第2時間区分に分割し、前記第1時間区分においては前記第1ウェイト決定手順で決定されたウェイトを入力し、当該前記第1ウェイトを用いて前記第1制御用の第1合成出力信号を生成するとともに、前記第2時間区分においては前記第2ウェイト決定手順で決定されたウェイトを入力し当該第2ウェイトを用いて前記第2制御用の第2合成出力信号を生成する、合成出力信号生成手順と、
を実行させるための受信制御プログラム。
For a control unit provided in a wireless reception device having a plurality of antenna elements that receive a transmission wave from a communication target via wireless communication,
A first control procedure for performing a first control for sequentially changing the single directivity direction for the plurality of antenna elements while maintaining their directivity in a predetermined single direction;
A second control procedure for performing a second control for changing the directivity of the plurality of antenna elements so that a reception state with respect to the communication target is optimal;
A first weight determining procedure for determining a first weight for the first control based on a phase control signal;
A second weight determining procedure for determining a second weight for the second control based on a phase / amplitude control signal;
A predetermined minute time unit is divided into a first time segment and a second time segment, and the weight determined in the first weight determination procedure is input in the first time segment, and the weight is determined using the first weight. A first composite output signal for the first control is generated, and the weight determined in the second weight determination procedure is input in the second time segment, and the second control second signal is used by using the second weight. 2 generating a composite output signal, generating a composite output signal;
A reception control program for executing
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