JP5002904B2 - 無線タグ通信装置、その通信方法、及びその通信プログラム - Google Patents

無線タグ通信装置、その通信方法、及びその通信プログラム Download PDF

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Description

本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を行う無線タグ通信装置に関し、特に、無線タグ方向検知技術の改良に関する。
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。
上記無線タグ通信装置の一態様として、前記無線タグとの間で通信を行うことで、その無線タグの存在する方向を検出する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたＲＦＩＤ検索装置がそれである。この技術によれば、前記無線タグとの通信指向性を切り換えつつ、受信感度が最も良くなる方向を検出することにより、その無線タグの存在する方向を検出できるとされている。
特開２００２−２７１２２９号公報
しかし、前記従来の技術のように、前記無線タグとの通信指向性を切り換えつつ、受信感度が最も良くなる方向を検出する態様では、その受信感度が最も良くなる方向が必ずしも前記無線タグの存在する方向とは一致しないことから、無線タグ方向検知の精度向上には限界があった。このため、無線タグの存在する方向を精度良く検出し得る無線タグ通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、無線タグの存在する方向を精度良く検出し得る無線タグ通信装置、その通信方法、及びその通信プログラムを提供することにある。
斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、前記無線タグからの返信信号を受信するための複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、その受信アンテナにより受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調する復調部とを、備えた受信部と、その受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理部と、前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出部と、その変調成分抽出部により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出部とを、有し、前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅をその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、前記方向検出部は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部によりその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものであることを特徴とするものである。
また、前記目的を達成するために、本第２発明の要旨とするところは、無線タグからの返信信号を受信するための複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、その受信アンテナにより受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調する復調部とを、備えた受信部を有し、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置の通信方法であって、前記受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理過程と、前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出過程と、その変調成分抽出過程において抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出過程とを、含み、前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅をその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、前記方向検出過程は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部によりその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものであることを特徴とするものである。
また、前記目的を達成するために、本第３発明の要旨とするところは、無線タグからの返信信号を受信するための複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、その受信アンテナにより受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調する復調部とを、備えた受信部を有し、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信信号を受信してその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備えられたコンピュータを、前記受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理部、前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出部、及び、その変調成分抽出部により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出部として機能させるものであり、前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅をその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、前記方向検出部は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部によりその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものであることを特徴とする無線タグ通信装置の通信プログラムである。
このように、前記第１発明によれば、前記無線タグからの返信信号を受信するための複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、その受信アンテナにより受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調する復調部とを、備えた受信部と、その受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理部と、前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出部と、その変調成分抽出部により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出部とを、有し、前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅をその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、前記方向検出部は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部によりその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものであることから、前記無線タグからの反射波成分を参照することでその無線タグの存在する方向を詳細に求めることができる。すなわち、無線タグの存在する方向を精度良く検出し得る無線タグ通信装置を提供することができる。
また、前記第２発明によれば、前記受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理過程と、前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出過程と、その変調成分抽出過程において抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出過程とを、含み、前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅をその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、前記方向検出過程は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部によりその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものであることから、前記無線タグからの反射波成分を参照することでその無線タグの存在する方向を詳細に求めることができる。すなわち、無線タグの存在する方向を精度良く検出し得る無線タグ通信装置の通信方法を提供することができる。
また、前記第３発明によれば、前記無線タグ通信装置に備えられたコンピュータを、前記受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理部、前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出部、及び、その変調成分抽出部により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出部として機能させる通信プログラムであり、前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅をその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、前記方向検出部は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部によりその可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものであることから、前記無線タグからの反射波成分を参照することでその無線タグの存在する方向を詳細に求めることができる。すなわち、無線タグの存在する方向を精度良く検出し得る無線タグ通信装置の通信プログラムを提供することができる。
ここで、前記第１発明において、好適には、前記方向検出部は、前記変調成分抽出部により抽出される変調成分が最大となる方向を前記無線タグが存在する方向として検出するものである。このようにすれば、前記フェイズドアレイ処理部によりメインローブ方向を制御すること等により、前記無線タグの存在する方向を詳細に求めることができる。
また、好適には、前記送信信号に起因して前記受信部に発生する回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させ、前記受信信号にそのキャンセル信号を合成するキャンセル部を有するものである。このようにすれば、前記受信信号に含まれる回り込み信号を抑制して信号対雑音比を向上させることができ、通信距離を伸ばすことができる。
また、好適には、前記受信信号に含まれる前記無線タグによる変調成分の開始位置を検出する変調成分開始位置検出部を有し、前記変調成分抽出部は、その変調成分開始位置検出部により検出される開始位置から所定長の前記変調成分を抽出するものであり、前記方向検出部は、その変調成分抽出部により抽出される変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線タグの存在する方向を検出することができる。
また、好適には、前記変調成分抽出部は、前記受信部により受信された受信信号に含まれる前記無線タグによる変調成分のうち予め定められた所定長の変調成分を抽出するものであり、前記方向検出部は、その変調成分抽出部により抽出される変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線タグの存在する方向を検出することができる。
また、好適には、前記方向検出部は、前記Ｉ相成分及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分の絶対値の平均を振幅近似値として算出し、各振幅近似値の二乗の平方根が最大値をとる方向を前記無線タグが存在する方向として検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記無線タグの存在する方向を検出することができる。
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、本発明が好適に用いられる無線タグ通信システム１０を説明する図である。この無線タグ通信システム１０は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置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Ｆｃ（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Ｆｃ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Ｆｃが変調され、応答波Ｆｒ（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、本実施例の無線タグ通信装置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、所定の局部発振信号を出力する局部発振信号出力部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局部発振信号出力部２０から出力される局部発振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から出力される送信信号を増幅する送信信号増幅部２４と、その送信信号増幅部２４により増幅された送信信号を質問波Ｆｃ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２６と、その質問波Ｆｃに応じて無線タグ１４から返信される応答波Ｆｒ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２８ａ、２８ｂ、２８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に受信アンテナ素子２８と称する）を有する受信アンテナ３０と、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させ、上記複数の受信アンテナ素子２８により受信された受信信号それぞれに合成するキャンセル部３２と、そのキャンセル部３２においてキャンセル信号が合成された受信信号それぞれの周波数を上記局部発振信号出力部２０から出力される局部発振信号の周波数だけ低くする複数（図２では３つ）のダウンコンバータ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ（以下、特に区別しない場合には単にダウンコンバータ３４と称する）と、それらダウンコンバータ３４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増幅する増幅率Ｇ１、Ｇ０、Ｇ−１が可変である複数（図２では３つ）の可変増幅部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（以下、特に区別しない場合には単に可変増幅部３６と称する）と、それら複数の可変増幅部３６により増幅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３８ａ、３８ｂ、３８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に受信信号Ａ／Ｄ変換部３８と称する）と、それら受信信号Ａ／Ｄ変換部３８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受信信号記憶部であるメモリ部４０とを、備えて構成されている。
上記キャンセル部３２は、上記アップコンバータ２２から出力される送信信号をキャンセル信号として、その位相を制御する複数（図２では３つ）のキャンセル信号位相制御部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ（以下、特に区別しない場合には単にキャンセル信号位相制御部４２と称する）と、それら複数のキャンセル信号位相制御部４２によりそれぞれ位相が制御されたキャンセル信号の振幅を制御する複数（図２では３つ）のキャンセル信号振幅制御部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ（以下、特に区別しない場合には単にキャンセル信号振幅制御部４４と称する）と、それら複数のキャンセル信号振幅制御部４４によりそれぞれ振幅が制御されたキャンセル信号を上記複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信される受信信号に合成（加算）して上記複数のダウンコンバータ３４に供給する複数（図２では３つ）のキャンセル信号合成部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ（以下、特に区別しない場合には単にキャンセル信号合成部４６と称する）とを、備えて構成されている。上記キャンセル信号位相制御部４２及びキャンセル信号振幅制御部４４は、好適には、上記ＤＳＰ１６から出力される制御信号に応じてその移相量及び増幅率を変更し得るものである。
前記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送信ビット列（コマンドビット列）を生成する送信ビット列生成部４８と、その送信ビット列生成部４８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５０と、そのＦＳＫ符号化部５０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５２と、前記メモリ部４０から読み出される複数の受信信号それぞれに所定のウェイトを乗算することによりフェイズドアレイ処理を行うＰＡＡ（Phased Array Antenna）処理部５４と、そのＰＡＡ処理部５４によりフェイズドアレイ処理された受信信号をＡＭ方式で復調してＡＭ復調波を検出するＡＭ復調部５６と、そのＡＭ復調部５６により復調されたＡＭ復調波をＦＳＫ方式で復号化するＦＳＫ復号部５８と、そのＦＳＫ復号部５８により復号化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６０と、前記無線タグ１４が存在する方向を検出する方向検出部６２とを、機能的に備えて構成されている。ここで、上記受信アンテナ３０、キャンセル部３２、ダウンコンバータ３４、可変増幅部３６、メモリ部４０、及びＤＳＰ１６に機能的に備えられたＰＡＡ処理部５４、ＡＭ復調部５６、ＦＳＫ復号部５８、返答ビット列解釈部６０、及び方向検出部６２等から前記無線タグ通信装置１２の受信部が構成されている。
上記ＦＳＫ復号部５８は、前記受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分（反射波成分）の開始位置を検出する変調成分開始位置検出部としても機能するものであり、そのＦＳＫ復号部５８により検出された変調成分の開始位置を示す情報（タイミング情報）が上記方向検出部６２に供給されるようになっている。また、後述するＡＭ変調部５６におけるＩ相ＢＰＦ７６及びＱ相ＢＰＦ８２のうち何れか一方の出力を上記ＦＳＫ復号部５８に入力させるためのＩ，Ｑ切替指令をそのＡＭ変調部５６に供給する。
前記ＰＡＡ処理部５４は、前記受信アンテナ３０により受信される受信信号強度等に基づいて前記複数の受信アンテナ素子２８により受信された受信信号それぞれに与えるＰＡＡウェイトを算出するＰＡＡウェイト制御部６４と、そのＰＡＡウェイト制御部６４により算出されるＰＡＡウェイトを前記メモリ部４０から読み出される受信信号それぞれに乗算して上記ＡＭ復調部５６に供給する複数（図２では３つ）の受信ＰＡＡウェイト乗算部６６ａ、６６ｂ、６６ｃ（以下、特に区別しない場合には単に受信ＰＡＡウェイト乗算部６６と称する）とを、備えて構成されており、前記無線タグ１４との間の通信における受信指向性を制御する。すなわち、前記ＰＡＡ処理部５４は、前記受信アンテナ３０による受信指向性を制御する受信指向性制御部である。ここで、図２に示すように、前記送信アンテナ２６及び受信アンテナ３０が比較的近くに配設されている場合には、送信信号及び受信信号を分離するための送受分離手段(サーキュレータや方向性結合器／送信アンテナとは別体である受信アンテナ)が設けられるが、その送受信分離手段を介して送信側からの回り込み信号が混入する可能性がある。前記キャンセル部３２は、この送信側からの回り込み信号を抑制するためのものであるが、そのキャンセル部３２による抑制が十分でないうちは送信側からの回り込み信号を含む受信信号が前記ＤＳＰ１６に入力されることになり、前記ＰＡＡ処理部５４は、斯かる送信側からの回り込み信号を含んだ各受信信号に所定のウェイトを乗算して(或いは、少なくとも位相を所定量ずらして)受信指向性を制御するものである。
図３は、前記ＡＭ復調部５６の構成を詳しく説明する図である。この図３に示すように、前記ＡＭ復調部５６は、前記ＰＡＡ処理部５４から供給される受信信号それぞれのゲイン差すなわち前記複数の受信アンテナ素子２８相互間のゲイン差を補正する複数（図３では３つ）の素子間ゲイン差補正部６８ａ、６８ｂ、６８ｃ（以下、特に区別しない場合には単に素子間ゲイン差補正部６８と称する）と、それら複数の素子間ゲイン差補正部６８から出力される受信信号を合成する受信信号合成部７０と、その受信信号合成部７０により合成された合成信号に余弦波テーブル７４から読み出される余弦波を掛け合わせることによりＩ相信号に変換するＩ相変換部７２と、そのＩ相変換部７２から出力されるＩ相信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させるＩ相ＢＰＦ（Band Pass Filter）７６と、上記受信信号合成部７０により合成された合成信号に正弦波テーブル８０から読み出される余弦波を掛け合わせることによりＱ相信号に変換するＱ相変換部７８と、そのＱ相変換部７８から出力されるＱ相信号のうち所定の周波数帯域の信号のみを通過させるＱ相ＢＰＦ８２と、前記ＦＳＫ復号部５８から供給されるＩ，Ｑ切替指令に応じて上記Ｉ相ＢＰＦ７６及びＱ相ＢＰＦ８２のうち何れか一方の出力を前記ＦＳＫ復号部５８に供給するＩＱ選択部８４とを、備えて構成されている。なお、上記Ｉ相ＢＰＦ７６から出力されるＩ相信号及びＱ相ＢＰＦ８２から出力されるＱ相信号が前記方向検出部６２に供給されるようになっている。
上記複数の素子間ゲイン差補正部６８は、それぞれ減衰率１／Ｇ１′、１／Ｇ０′、１／Ｇ−１′にて各受信信号を減衰させる第２の可変増幅部（可変減衰部）として機能するものであり、その増幅率（減衰率）は、前記方向検出部６２から供給される制御指令に従って適宜設定される。例えば、減衰率を定める値Ｇ０′、Ｇ１′、Ｇ−１′が対応する前記可変増幅部３６の増幅率Ｇ０、Ｇ１、Ｇ−１と等しい値とされること、すなわちＧ０′＝Ｇ０、Ｇ１′＝Ｇ１、Ｇ−１′＝Ｇ−１とされることで、各素子間ゲイン差補正部６８からの出力レベルが対応する受信アンテナ素子２８により受信された受信信号のレベルと同等とされる。この設定にて出力される受信信号は、対象となる無線タグ１４の方向を検出するための制御に好適に用いられる。また、Ｇ０′＝Ｇ１′＝Ｇ−１′＝１とされることで、上記複数の素子間ゲイン差補正部６８の動作が無効とされる。この設定にて出力される受信信号は、対象となる無線タグ１４との間で情報の通信を行うための制御に好適に用いられる。このように、上記複数の素子間ゲイン差補正部６８は、前記方向検出部６２から供給される制御指令に従って、前記複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信された受信信号の振幅が略同一になるように増幅率を制御する第１のモードと、それら複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信された受信信号を同一の増幅率で増幅するように制御する第２のモードとを、切り換え得るものである。
図４は、前記方向検出部６２の構成を詳しく説明する図である。この図４に示すように、前記方向検出部６２は、前記ＡＭ復調部５６のＩ相ＢＰＦ７６から供給されるＩ相信号（Ｉ成分）に含まれる前記無線タグ１４による変調成分の振幅（近似計算により求められる値を含む、以下の説明において同じ）Ｉ′を検出する反射波Ｉ成分振幅検出部８６と、前記ＡＭ復調部５６のＱ相ＢＰＦ８２から供給されるＱ相信号（Ｑ成分）に含まれる前記無線タグ１４による変調成分の振幅Ｑ′を検出する反射波Ｑ成分振幅検出部８８と、上記反射波Ｉ成分振幅検出部８６により検出される反射波Ｉ成分の振幅Ｉ′及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により検出される反射波Ｑ成分の振幅Ｑ′から前記無線タグ１４による変調成分の振幅を検出する反射波振幅検出部９０と、前記ＰＡＡ処理部５４から供給される各受信信号に応じて前記複数の可変増幅部３６における増幅率Ｇ１、Ｇ０、Ｇ−１及び前記ＡＭ復調部の素子間ゲイン差補正部６８における増幅率（減衰率）１／Ｇ１′、１／Ｇ０′、１／Ｇ−１′を制御する増幅率制御部９２とを、備えて構成されている。すなわち、上記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８は、前記受信アンテナ３０により受信された受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分を抽出する変調成分抽出部として機能する。また、上記反射波振幅検出部９０が、上記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向を検出する実質的な方向検出部として機能する。
上記反射波Ｉ成分振幅検出部８６は、好適には、前記無線タグ１４からの応答データの応答期間（応答データビット区間）におけるＩ相信号の絶対値の平均を上記振幅Ｉ′として検出する。また、上記反射波Ｑ成分振幅検出部８８は、好適には、前記無線タグ１４からの応答データの応答期間におけるＱ相信号の絶対値の平均を上記振幅Ｑ′として検出する。また、上記増幅率制御部９２は、好適には、前記第１のモードにおいて、前記複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信された受信信号の振幅が略同一となるように前記素子間ゲイン差補正部６８それぞれの増幅率を定める値Ｇ０′、Ｇ１′、Ｇ−１′を対応する前記可変増幅部３６の増幅率Ｇ０、Ｇ１、Ｇ−１と等しい値とし、前記第２のモードにおいて、前記複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信された受信信号を同一の増幅率で増幅するように前記素子間ゲイン差補正部６８それぞれの増幅率を定める値Ｇ１′、Ｇ０′、Ｇ−１′を全て１とする。
図５は、前記無線タグ１４の構成を説明する図である。この図５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９４と、そのアンテナ部９４により受信された信号を処理するためのＩＣ回路部９６とを、備えて構成されている。そのＩＣ回路部９６は、上記アンテナ部９４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（送信信号）Ｆｃを整流する整流部９８と、その整流部９８により整流された質問波Ｆｃのエネルギを蓄積するための電源部１００と、上記アンテナ部９４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１０８に供給するクロック抽出部１０２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１０４と、上記アンテナ部９４に接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部１０６と、上記整流部９８、クロック抽出部１０２、及び変復調部１０６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１０８とを、機能的に含んでいる。この制御部１０８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１０４に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部９４により受信された質問波Ｆｃを上記変復調部１０６において上記メモリ部１０４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（返信信号）Ｆｒとして上記アンテナ部９４から反射返信する制御等の基本的な制御を実行する。
図６は、前記無線タグ１４からの返信信号に含まれる変調成分について説明する図であり、前記ＡＭ変調部５６にて変換されたＩ成分出力又はＱ成分出力の一例を示している。図５を用いて前述したように、前記無線タグ１４は、前記無線タグ通信装置１２から送信された質問波（搬送波）Ｆｃを前記メモリ部１０４に記憶された情報信号に基づいて変調した上で返信するものであることから、その無線タグ１４からの応答波Ｆｒは、その変調に関する変調成分を搬送波に乗せた信号になる。このため、前記Ｉ相ＢＰＦ７６から出力されるＩ相成分（或いは、Ｑ相ＢＰＦ８２から出力されるＱ相成分）は、受信信号の先頭位置から前記無線タグ１４による変調成分が始まるわけでは必ずしもなく、例えば図６に示すように、先頭位置から所定時間進んだ位置より前記無線タグ１４による変調成分が開始され、タグ応答期間分だけ継続して終了する信号になる。前記ＦＳＫ復号部５８は、前記受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分の開始位置を検出する変調成分開始位置検出部として機能するものであり、そのＦＳＫ復号部５８により検出された前記無線タグ１４による変調成分の開始位置を示すタイミング情報は、前記方向検出部６２の反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８に供給される。そして、それら反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８は、好適には、前記ＦＳＫ復号部５８により検出される開始位置から所定長の前記変調成分をそれぞれ抽出し、前記方向検出部６２は、それら反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分の振幅Ｉ′及びＱ′の平均値に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向を検出する。これに関して以下に詳述する。
図７は、前記無線タグ１４と、前記無線タグ通信装置１２の送信アンテナ２６及び受信アンテナ３０との相対位置関係を例示する図である。また、図８は、図７に示す受信アンテナ３０により受信された受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分からその無線タグ１４の方向を検知する方法について詳しく説明する図であり、送信１素子（送信アンテナ２６）、受信３素子（受信アンテナ素子２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）である場合の受信信号を複素平面にベクトル表示したものである。以下、ｎ＝０は受信アンテナ素子２８ｂ、ｎ＝１は受信アンテナ素子２８ａ、ｎ＝−１は受信アンテナ素子２８ｃに対応する信号を表す。この図８に示すように、各受信アンテナ素子２８により受信される受信信号ＯＡｎには、前記送信アンテナ２６からの直接波成分ＯＢｎと前記無線タグ１４からの反射波成分ＢｎＡｎとが含まれており、その受信信号ＯＡｎは、直接波成分ＯＢｎ及び反射波成分ＢｎＡｎを用いて次の（１）式で表される。前記ＰＡＡ処理部５４により各受信信号の位相を制御した上で合成した合成信号ＯＡＰＡは、次の（２）式で表されるＯＢＰＡと（３）式で表されるＢＰＡＡＰＡとを用いて次の（４）式で表される。前記方向検出部６２は、この（３）式で表されるＢＰＡＡＰＡの絶対値すなわち次の（５）式で表される｜ＢＰＡＡＰＡ｜に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向として検出するものである。具体的には、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により前記Ｉ相成分及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグ１４による変調成分の絶対値の平均を振幅近似値Ｉ′、Ｑ′として算出し、前記反射波振幅検出部９０により各振幅近似値Ｉ′、Ｑ′の二乗の平方根（＝｜ＢＰＡＡＰＡ｜）が最大値をとる方向を前記無線タグ１４が存在する方向として検出する。
ＯＡｎ＝ＯＢｎ＋ＢｎＡｎ ・・・（１）
ＯＢＰＡ＝ＯＢ０＋ＯＢ１′＋ＯＢ−１′ ・・・（２）
ＢＰＡＡＰＡ＝Ｂ０Ａ０＋Ｂ１′Ａ１′＋Ｂ−１′＋Ａ−１′ ・・・（３）
ＯＡＰＡ＝ＯＢＰＡ＋ＢＰＡＡＰＡ ・・・（４）
｜ＢＰＡＡＰＡ｜＝（Ｉ′２＋Ｑ′２）１／２ ・・・（５）
図９は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による前記無線タグ１４を対象とするＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）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）Ｓ１において、前記送信ビット列生成部４８により前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列が生成され、前記ＦＳＫ符号化部５０によりＦＳＫ方式にて符号化される。次に、Ｓ２において、Ｓ１にて符号化された信号が前記ＡＭ変調部５２によりＡＭ方式にて変調される。次に、Ｓ３において、Ｓ２にて変調された送信信号が前記送信信号Ｄ／Ａ変換部１８によりアナログ信号に変換され、前記アップコンバータ２２及び送信信号増幅部２４を介して前記送信アンテナ２６から前記無線タグ１４に向け質問波Ｆｃとして送信される。次に、前記キャンセル部３２の動作に対応するＳ４において、Ｓ３にて送信された質問波Ｆｃに応じて前記無線タグ１４から返信された返信信号が前記複数の受信アンテナ素子２８により受信され、それら受信信号にキャンセル信号が加算される。次に、Ｓ５において、前記複数の可変増幅部３６それぞれにおける増幅率Ｇ１、Ｇ０、Ｇ−１が調整される。次に、Ｓ６において、前記キャンセル部３２によりキャンセル信号が加算された受信信号が前記複数のダウンコンバータ３４及び可変増幅部３６を介して前記複数の受信信号Ａ／Ｄ変換部３８にそれぞれ入力され、それら受信信号Ａ／Ｄ変換部３８によりディジタル信号に変換された後、前記メモリ部４０に記憶される。次に、ＳＡにおいて、図１０に示すタグ検出制御が実行される。次に、ＳＢにおいて、図１１に示すタグ方向検出制御が実行される。そして、Ｓ７において、図示しない表示部にタグ検出結果が表示された後、本ルーチンが終了させられる。
図１０は、図９に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ検出制御について説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＡ１において、前記ＡＭ復調部５６の素子間ゲイン差補正部６８における増幅率を定める値（減衰量の分母）Ｇ１′、Ｇ０′、Ｇ−１′が全て１とされる。すなわち、素子間ゲイン差補正部６８の動作が無効とされる。次に、ＳＡ２において、メインローブ方向θMAIN＝−４５°として前記ＰＡＡ処理部５４の受信ＰＡＡウェイトレジスタの初期値が設定される。次に、ＳＡ３において、前記メモリ部４０から受信信号が読み出される。次に、ＳＡ４において、前記ＰＡＡ処理部５４によりＳＡ３にて読み出された受信信号に受信ＰＡＡウェイトレジスタから読み出された値が掛け合わされ、前記ＡＭ復調部５６の素子間ゲイン補正部６８を介して受信信号合成部７０から合成信号が出力されて、その合成出力Ｙが算出される。次に、ＳＡ５において、前記Ｉ相変換部７２及びＱ相変換部７８によりＳＡ４にて合成された合成信号がＩ成分（Ｉ相信号）及びＱ成分（Ｑ相信号）に変換される。次に、ＳＡ６において、前記ＩＱ選択部８４がＩ成分を通過させる設定とされ、前記ＦＳＫ復号部５８においてＩ成分がＦＳＫ方式で復号される。次に、ＳＡ７において、ＳＡ６にて復号された復号データが正常であるか否かが判断される。このＳＡ７の判断が肯定される場合には、ＳＡ８において、応答データすなわち前記無線タグ１４による変調成分の先頭位置が保存された後、図９に示すＲＦＩＤ制御に復帰させられるが、ＳＡ７の判断が否定される場合には、ＳＡ９において、前記ＩＱ選択部８４がＱ成分を通過させる設定とされ、前記ＦＳＫ復号部５８においてＱ成分がＦＳＫ方式で復号された後、ＳＡ１０において、ＳＡ９にて復号された復号データが正常であるか否かが判断される。このＳＡ１０の判断が肯定される場合には、ＳＡ８以下の処理が実行されるが、ＳＡ１０の判断が否定される場合には、ＳＡ１１において、前記ＰＡＡ処理部５４における受信ＰＡＡウェイトレジスタの値が、メインローブ方向θMAINに１５°加算した値に更新された後、ＳＡ１２において、θMAINが４５°より大きいか否かが判断される。このＳＡ１２の判断が否定される場合には、ＳＡ３以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ１２の判断が肯定される場合には、前記無線タグ１４は検出されなかったとしてエラー終了させられる。
図１１は、図９に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ方向検出制御について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、前記ＡＭ復調部５６の素子間ゲイン差補正部６８における増幅率を定める値Ｇ１′、Ｇ０′、Ｇ−１′が対応する前記可変増幅部３６の増幅率Ｇ１、Ｇ０、Ｇ−１と等しい値とされる。次に、ＳＢ２において、メインローブ方向θMAIN＝−４５°として前記ＰＡＡ処理部５４のウェイトレジスタに初期値が設定される。次に、ＳＢ３において、所定値ＡMAXが０とされる。次に、ＳＢ４において、前記メモリ部４０から受信信号が読み出され、前記ＰＡＡ処理部５４を介して前記ＡＭ復調部５６に入力されて、前記素子間ゲイン差補正部６８においてそれぞれ減衰させられる。ここで、ＳＢ１にて前記ＡＭ復調部５６の素子間ゲイン差補正部６８における増幅率を定める値Ｇ１′、Ｇ０′、Ｇ−１′が対応する前記可変増幅部３６の増幅率Ｇ１、Ｇ０、Ｇ−１と等しい値に設定されていることで、各素子間ゲイン差補正部６８から出力される受信信号は、各可変増幅部３６に入力される前の受信信号のレベルに戻される。次に、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６の動作に対応するＳＢ５において、前記受信信号合成部７０及びＩ相変換部７２等を経て前記方向検出部６２に入力されるＩ成分に含まれる前記無線タグ１４による変調成分（反射波成分）の振幅Ｉ′が検出される。次に、前記反射波Ｑ成分振幅検出部８８の動作に対応するＳＢ６において、前記受信信号合成部７０及びＱ相変換部７８等を経て前記方向検出部６２に入力されるＱ成分に含まれる前記無線タグ１４による変調成分の振幅Ｑ′が検出される。次に、前記反射波振幅検出部９０の動作に対応するＳＢ７において、ＳＢ５にて算出されたＩ成分の反射波の振幅Ｉ′及びＳＢ６にて算出されたＱ成分の反射波の振幅Ｑ′からそれらの二乗の平方根として反射波の振幅Ａ＝（Ｉ′２＋Ｑ′２）１／２が算出される。次に、ＳＢ８において、ＳＢ７にて算出された反射波の振幅Ａが所定値ＡMAXより大きいか否かが判断される。このＳＢ８の判断が肯定される場合には、ＳＢ９において、所定値ＡMAXがＡとされ、前記無線タグ１４の存在する方向を示すθTAGがθMAINとされた後、ＳＢ１０以下の処理が実行されるが、ＳＢ８の判断が否定される場合には、ＳＢ１０において、前記ＰＡＡ処理部５４における受信ＰＡＡウェイトレジスタの値が、メインローブ方向θMAINに１５°加算した値に更新された後、ＳＢ１１において、θMAINが４５°より大きいか否かが判断される。このＳＢ１１の判断が否定される場合には、ＳＢ４以下の処理が再び実行されるが、ＳＢ１１の判断が肯定される場合には、ＳＢ１２において、その時点におけるθTAGが前記無線タグ１４の存在する方向を示す値として決定された後、図９に示すＲＦＩＤ制御に復帰させられる。以上の制御において、ＳＡ２、ＳＡ４、ＳＡ１１、ＳＢ２、及びＳＢ１０が前記ＰＡＡ処理部５４の動作に、ＳＡ６、ＳＡ８、及びＳＡ９が前記ＦＳＫ復号部５８の動作に、ＳＡ４、ＳＡ５、及びＳＢ４が前記ＡＭ復調部５６の動作に、ＳＡ１及びＳＢが前記方向検出部６２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、前記無線タグ１４からの返信信号を受信するための複数の受信アンテナ素子２８を有する受信アンテナ３０と、その受信アンテナ３０により受信された送信側からの回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を制御することにより受信指向性を制御する受信指向性制御部として機能するＰＡＡ処理部５４（ＳＡ２、ＳＡ４、ＳＡ１１、ＳＢ２、及びＳＢ１０）と、前記受信アンテナ３０により受信された受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分を抽出する変調成分抽出部として機能する反射波Ｉ成分振幅検出部８６（ＳＢ６）及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８（ＳＢ７）と、それら反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向を検出する方向検出部６２（ＳＢ）とを、有することから、前記無線タグ１４からの反射波成分を参照することでその無線タグ１４の存在する方向を詳細に求めることができる。すなわち、無線タグ１４の存在する方向を精度良く検出し得る無線タグ通信装置１２を提供することができる。
また、前記方向検出部６２は、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分が最大となる方向を前記無線タグ１４が存在する方向として検出するものであるため、前記ＰＡＡ処理部５４によりメインローブ方向を制御すること等により、前記無線タグ１４の存在する方向を詳細に求めることができる。
また、前記送信信号に起因して前記受信部に発生する回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させ、前記受信信号にそのキャンセル信号を合成するキャンセル部３２（Ｓ４）を有するものであるため、前記受信信号に含まれる回り込み信号を抑制して信号対雑音比を向上させることができ、通信距離を伸ばすことができる。
また、各受信信号の増幅率を制御し得る可変増幅部３６を前記複数の受信アンテナ素子２８それぞれに対応して備えたものであるため、それら複数の受信アンテナ素子２８により受信された受信信号それぞれをディジタル信号に変換する受信信号Ａ／Ｄ変換部３８において分解能を可及的に高めることができる。
また、前記可変増幅部３６により増幅された受信信号の振幅をその可変増幅部３６の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部６８を前記複数の可変増幅部３６それぞれに対応して備えたものであるため、ノイズの影響を減少させられると共に、信号対雑音比を悪化させることなく精度の良い方向検知が可能とされる。
また、前記方向検出部６２は、前記複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信された受信信号の振幅が略同一となるように前記複数の素子間ゲイン差補正部６８それぞれの増幅率を制御するものであるため、振幅の略等しい複数の受信信号に基づいて前記無線タグ１４の存在する方向を検出することができる。
また、前記方向検出部６２は、前記複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信された受信信号の振幅が略同一になるように前記複数の素子間ゲイン差補正部６８それぞれの増幅率を制御する第１のモードと、それら複数の受信アンテナ素子２８によりそれぞれ受信された受信信号を同一の増幅率で増幅するように前記複数の素子間ゲイン差補正部６８を制御する第２のモードとを、切り換え得るものであるため、態様に応じて前記複数の素子間ゲイン差補正部６８のモードを切り換えることで、受信信号を好適に処理することができる。
また、前記受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分の開始位置を検出する変調成分開始位置検出部として前記ＦＳＫ復号部５８（ＳＡ６、ＳＡ８、及びＳＡ９）を有し、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８は、そのＦＳＫ復号部５８により検出される開始位置から所定長の前記変調成分を抽出するものであり、前記方向検出部６２は、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向を検出するものであるため、実用的な態様でその無線タグ１４の存在する方向を検出することができる。
また、前記受信アンテナ３０により受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調するＡＭ復調部５６（ＳＡ４、ＳＡ５、及びＳＢ４）を備えたものであり、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８は、それらＩ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグ１４による変調成分を抽出するものであり、前記方向検出部６２は、前記Ｉ相成分及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグ１４による変調成分の絶対値の平均を振幅近似値として算出し、各振幅近似値の二乗の平方根が最大値をとる方向を前記無線タグ１４が存在する方向として検出するものであるため、実用的な態様でその無線タグ１４の存在する方向を検出することができる。
続いて、前記無線タグ通信装置１２の他の動作を図１２乃至図１５に基づいて詳細に説明する。前述の実施例において、前記ＦＳＫ復号部５８は、前記受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分の開始位置を検出する変調成分開始位置検出部として機能するものであり、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８は、前記ＦＳＫ復号部５８により検出される開始位置から所定長の前記変調成分を抽出するものであり、前記方向検出部６２は、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向を検出するものであったが、前記無線タグ通信装置１２は、図１２に示すように、前記受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分のうち予め定められた所定の範囲（所定長）の変調成分を前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出し、その変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向を検出するものであってもよい。すなわち、必ずしも前記無線タグ１４による変調成分の開始位置から抽出するものでなくとも構わない。ここで、応答データの先頭位置は多少ばらつくことが考えられるため、上記所定長の範囲は、前記無線タグ１４による応答期間よりも短い期間とすることが好ましい。また、この態様において、好適には、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向が推測された後、前記ＦＳＫ復号部５８により受信信号の復号が行われる。また、斯かる復号時における前記ＰＡＡ処理部５４の受信ＰＡＡウェイトの値は、推測される前記無線タグ１４の方向に基づいて設定される。このようにしても、前記無線タグ１４の存在する方向を精度良く検出することができる。
図１３は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による前記無線タグ１４を対象とするＲＦＩＤ制御の他の一例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。この制御は、前述した図９の制御に対応するものであり、共通する処理に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。この図１３に示す制御では、前述したＳ６の制御に続いて、ＳＢ′において、図１４に示すタグ方向推測制御が実行される。次に、ＳＡ′において、図１５に示すタグ検出制御が実行された後、前述したＳ７以下の処理が実行される。
図１４は、図１３に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ方向推測制御について説明するフローチャートである。この制御は、前述した図１１の制御に対応するものであり、共通する処理に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。この図１４に示す制御では、前述したＳＢ４の処理に続いて、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６の動作に対応するＳＢ５′において、前記受信信号合成部７０及びＩ相変換部７２等を経て前記方向検出部６２に入力されるＩ成分に含まれる前記無線タグ１４による変調成分（反射波成分）のうち所定の範囲（所定長）における絶対値の平均が振幅Ｉ′として検出される。次に、前記反射波Ｑ成分振幅検出部８８の動作に対応するＳＢ６′において、前記受信信号合成部７０及びＱ相変換部７８等を経て前記方向検出部６２に入力されるＱ成分に含まれる前記無線タグ１４による変調成分のうち所定の範囲における絶対値の平均が振幅Ｑ′として検出された後、ＳＢ７以下の処理が実行される。そして、前述したＳＢ１１の処理に続いて、ＳＢ１２′において、その時点におけるθTAGが前記無線タグ１４の存在する推測方向として決定された後、図１３に示すＲＦＩＤ制御に復帰させられる。
図１５は、図１３に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ検出制御について説明するフローチャートである。この制御は、前述した図１０の制御に対応するものであり、共通する処理に関しては同一の符号を付してその説明を省略する。この図１５に示す制御では、前述したＳＡ１の制御に続いて、ＳＡ２′において、メインローブ方向θMAINを上述したＳＢ１２′にて決定された前記無線タグ１４の存在する推測方向θTAGとして前記ＰＡＡ処理部５４の受信ＰＡＡウェイトレジスタの値が設定された後、前述したＳＡ３以下の処理が実行される。また、前述したＳＡ７及びＳＡ１０の判断が肯定される場合は、何れもそれをもって図１５に示すＲＦＩＤ制御に復帰させられる。また、ＳＡ１０の判断が否定される場合には、前記無線タグ１４は検出されなかったとしてエラー終了させられる。
このように、本変形例によれば、前記反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８は、前記受信部により受信された受信信号に含まれる前記無線タグ１４による変調成分のうち予め定められた所定長の変調成分を抽出するものであり、前記方向検出部６２は、それら反射波Ｉ成分振幅検出部８６及び反射波Ｑ成分振幅検出部８８により抽出される変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグ１４が存在する方向を検出するものであるため、実用的な態様でその無線タグ１４の存在する方向を検出することができる。
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、前記ＰＡＡ処理部５４、ＡＭ復調部５６、ＦＳＫ復号部５８、及び方向検出部６２等は、何れも前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６に機能的に備えられたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、それらと等価な制御機能を有する制御装置をそれぞれ個別に備えたものであっても構わない。また、それら制御機能による処理は、ディジタル信号処理であるとアナログ信号処理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は、送信１素子、受信３素子の構成すなわち受信のみをアレイアンテナで行う構成であったが、複数の送信アンテナ素子を有する送信アンテナを備え、送受信共にアレイアンテナで行うものであってもよい。また、送受信に共用される複数の送受信アンテナ素子を有する送受信アレイアンテナを備え、その送受信アレイアンテナにより前記送信信号の送信及び無線タグ１４からの返信信号の受信を行うものであっても構わない。
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。
本発明が好適に用いられる無線タグ通信システムを説明する図である。 本実施例の一実施例である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に備えられたＡＭ復調部の構成を詳しく説明する図である。 図２の無線タグ通信装置に備えられた方向検出部の構成を詳しく説明する図である。 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５の無線タグからの返信信号に含まれる変調成分について説明する図であり、その先頭位置から変調成分を抽出する態様を例示している。 図２の無線タグ通信装置の送信アンテナ及び受信アンテナと図５の無線タグとの相対位置関係を例示する図である。 図７に示すような相対位置関係において受信アンテナにより受信された受信信号に含まれる図５の無線タグによる変調成分からその無線タグの方向を検知する方法について詳しく説明する図であり、その受信信号を複素平面にベクトル表示したものである。 図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる図５の無線タグを対象とするＲＦＩＤ制御について説明するフローチャートである。 図９に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ検出制御について説明するフローチャートである。 図９に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ方向検出制御について説明するフローチャートである。 図５の無線タグからの返信信号に含まれる変調成分について説明する図であり、そのうちの一部である所定長の期間を抽出する態様を例示している。 図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる図５の無線タグを対象とするＲＦＩＤ制御の他の一例について説明するフローチャートである。 図１３に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ方向推測制御について説明するフローチャートである。 図１３に示すＲＦＩＤ制御の一部であるタグ検出制御について説明するフローチャートである。
符号の説明
１２：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
２８：受信アンテナ素子
３０：受信アンテナ
３２：キャンセル部
３６：可変増幅部
５２：ＡＭ変調部
５４：ＰＡＡ処理部（受信指向性制御部）
５６：ＡＭ復調部
５８：ＦＳＫ復号部（開始位置検出部）
６２：方向検出部
６８：素子間ゲイン差補正部
８６：反射波Ｉ成分振幅検出部（変調成分抽出部）
８８：反射波Ｑ成分振幅検出部（変調成分抽出部）

Claims (8)

  1. 無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信して該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって、
    前記無線タグからの返信信号を受信するための複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、該受信アンテナにより受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調する復調部とを、備えた受信部と、
    該受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理部と、
    前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出部と、
    該変調成分抽出部により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出部と
    を、有し、
    前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を該可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、
    前記方向検出部は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部により該可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものである
    ことを特徴とする無線タグ通信装置。
  2. 前記方向検出部は、前記変調成分抽出部により抽出される変調成分が最大となる方向を前記無線タグが存在する方向として検出するものである請求項１の無線タグ通信装置。
  3. 前記送信信号に起因して前記受信部に発生する回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させ、前記受信信号に該キャンセル信号を合成するキャンセル部を有するものである請求項１又は２の無線タグ通信装置。
  4. 前記受信信号に含まれる前記無線タグによる変調成分の開始位置を検出する変調成分開始位置検出部を有し、
    前記変調成分抽出部は、該変調成分開始位置検出部により検出される開始位置から所定長の前記変調成分を抽出するものであり、
    前記方向検出部は、該変調成分抽出部により抽出される変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出するものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
  5. 前記変調成分抽出部は、前記受信部により受信された受信信号に含まれる前記無線タグによる変調成分のうち予め定められた所定長の変調成分を抽出するものであり、
    前記方向検出部は、該変調成分抽出部により抽出される変調成分の振幅の平均値に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出するものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
  6. 前記方向検出部は、前記Ｉ相成分及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分の絶対値の平均を振幅近似値として算出し、各振幅近似値の二乗の平方根が最大値をとる方向を前記無線タグが存在する方向として検出するものである請求項１から５の何れかの無線タグ通信装置。
  7. 無線タグからの返信信号を受信するための複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、該受信アンテナにより受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調する復調部とを、備えた受信部を有し、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信して該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置の通信方法であって、
    前記受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理過程と、
    前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出過程と、
    該変調成分抽出過程において抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出過程と
    を、含み、
    前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を該可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、
    前記方向検出過程は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部により該可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものである
    ことを特徴とする無線タグ通信装置の通信方法。
  8. 無線タグからの返信信号を受信するための複数のアンテナ素子を有する受信アンテナと、該受信アンテナにより受信された受信信号を互いに直交するＩ相信号及びＱ相信号に変換して直交復調する復調部とを、備えた受信部を有し、前記無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグから返信される返信信号を受信して該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備えられたコンピュータを、
    前記受信部により受信された、前記送信信号に起因して発生する回り込み信号を含み得る各受信信号の位相を前記複数のアンテナ素子毎に制御することにより受信指向性を制御するフェイズドアレイ処理部、
    前記受信アンテナにより受信された受信信号が前記復調部により変換された前記Ｉ相信号及びＱ相信号それぞれに含まれる前記無線タグによる変調成分を抽出する変調成分抽出部、
    及び、該変調成分抽出部により抽出される変調成分に基づいて前記無線タグが存在する方向を検出する方向検出部
    として機能させるものであり、
    前記受信部は、増幅率を制御し得る可変増幅部を前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して備えると共に、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を該可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させる素子間ゲイン差補正部を前記複数の可変増幅部それぞれに対応して備えたものであり、
    前記方向検出部は、前記無線タグの検出において、前記素子間ゲイン差補正部の動作を無効として受信処理を行う第１のモードで処理を行う一方、前記無線タグの方向検出において、前記可変増幅部により増幅された受信信号の振幅を前記素子間ゲイン差補正部により該可変増幅部の増幅率の逆数だけ変化させて受信処理を行う第２のモードで処理を行うものである
    ことを特徴とする無線タグ通信装置の通信プログラム。
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