TWI279574B

TWI279574B - Distance measuring apparatus, distance measuring method, reflector and communication system

Info

Publication number: TWI279574B
Application number: TW094130209A
Authority: TW
Inventors: Hideyuki Ohara; Takehiro Kawai; Keisuke Saito; Kosuke Hayama
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-04-21
Also published as: CN101142758B; JP2009080133A; KR20070110064A; JP4265694B2; EP1863190A4; WO2006095463A1; CN101142758A; EP1863190A1; US7649491B2; JPWO2006095463A1; US7903022B2; TW200632354A; EP1863190B1; US20100076722A1; US20080150699A1; KR101038617B1; JP4265686B2

Description

1279574 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於經由電波而與反射體施行無線通信之距離測定裝置、距離測定方法、反射體及通信系統。【先前技術】近年來，RFID (Radio Frequency Identification，·無線頻率識別）標籤（無線標籤）之利用逐漸普及。尤其在流通業之領域中，RFID標籤作為取代條碼者頗受期待，在近期之將來，預料將廣為普及。目前，適合於RFID標籤之頻帶，有13.56 MHz帶、800 MHz〜950 MHz左右之所謂UHF帶、2.45 GHz帶等。其中UHF 帶、2.45 GHz帶之電波（radio Wave)比13.56 MHz帶之電波具有容易延伸通信距離之優點。且UHF帶之電波比2.4 GHz 帶之電波具有容易進入到遮蔽處之優點。因此，利用UHF 帶之電波之RFID標籤及讀寫機之開發不斷地在進行之中。利用UHF帶之電波之情形，與利用目前主流之13.56 MHz 帶之電波之情形相比，讀寫機可與無線標籤通信之距離可由數十公分延長至數公尺程度。故，利用UHF帶之電波時，可將讀寫機可與無線標籤通信之空間區域擴大至較廣之範圍。另一方面，為推定RFID標籤之位置，已有測定與RFID標籤通信之通信台之距離之技術之提案。作為1例，已有1個技術可利用複數之基地台接收來自作為RFID標籤之主動1C 標籤之信號，依據各基地台之來自該主動1C標籤之接收信 104683.doc Ϊ279574 就推定距離及位置。在此例中，各基地台與該主動IC標籤之距離係依據來自主動1C標籤之接收信號之強度加以推定。即，利用接收信號之強度與距離之間具有之相關推定距離。另外，也有採用下列方法推定距離：即設定已知位置之存取點，由主動…標籤與該存取點同時送出信號，藉由測定接收時間之延遲量推定主動IC標籤之距離。另外，在曰本特表200‘507714號公報（2004年3月11曰公開）（以下稱專利文獻1)中，如圖26所示，曾揭示在rF通信系統中，由作為讀取機之詢問器“對^^標籤38發送互異頻率之信號40、42，藉由計算此2個信號重疊之合成波之空點數推定詢問器36與RF標籤38間之距離之技術。【發明所欲解決之問題】使用利用UHF帶之電波之RFID通信系統之情形，由於可也行長距離通#’即使對不必施行處理之遠方i 標籤也可以通#，因而會有發生不需要之對此種RFID標籤之處理之問題、及受到多路徑之影響而引起之回應性能惡化等 =題為解決此等問題，可考慮由讀寫機求出至各rfid 籤之距離’ ϋ以區別應執行資料部之分析/改寫等之處理之對，之RFID標籤之方法。·在此，使用上述先前技術作為求出靖寫機至RFID標籤之距離之方法之情形時，有如問題：、, 依據來自RFID標籤之信號之接收強度或延遲時間推定距離之彳♦來@ 、 7寻’有距離之測定精度較低之問題。以此方式推疋距離之情形之精度實際上約為1公尺〜數公尺程 104683.doc 1279574 度。例如適用於流通管理系統等之情形時，此程度之精度不符合實用，需要更高之距離測定精度。又’在專利文獻1所揭示之技術中，由於係藉由計算互異頻率之2個信號重疊之合成波之空點數推定距離，故有距離精度非常差之問題。更詳言之，依據專利文獻1之段落[〇〇25] 所載之例，使用880 MHz之第1信號與884 MHz之第2信號時’在距離詢問器36約375 m之處會產生空點，其後每隔約75 m會產生追加之空點。例如，假設在詢問器“與]^^標鐵38間產生3個空點時，所推定之詢問器刊與^^標籤38之距離為187.5 m以上262.5 m以下，誤差範圍為75 m。發生多路控時’無線信號之距離會延長，而有所算出之距離異於實際之RFID標籤之問題。又’在EP123 9634 A2 (以下稱專利文獻2)中，圖27所示，曾揭示在與RFID標籤施行無線通信之通信裝置13 8中，經由天線140接收來自RFID標籤之反射信號，將由循環器92輸入之接收信號與由循環器90及分裂器98輸入之載波信號在混波器100、102相加而產生I信號與Q信號，依據此I信號與q 信號算出來自RFID標籤之反射信號之振幅及相位之技術。且揭示利用載波信號與RFID標籤之反射信號之相位差，求出至RFID標籤之距離。本發明係鑑於上述問題所研發而成，其目的在於提供可高精度地測定RFID標籤之距離之距離測定裝置、距離測定方法及通信系統。又，更進一步之目的在於提供不必使用特殊之RFID標籤，即可測定RFID標籤之距離之距離測定裝 104683.doc 1279574 置、距離測定方法、反射體及通信系統。【發明内容】為解決上述課題，本發明之距離測定裝置之特徵在於包 3么送機構，其係藉相異之複數之载波頻率之電波將作為1 吼框所構成之^唬之要求信號由天線向外部發送者；接收機構，其係接收前述發送機構所發送之前述要求信號一面被反射體特定調變，_面反射而產生之作為丨訊框所構成之 ^虎之反射信號者；相位資訊取得部，其係依照前述發送機：發送之各載波頻率算出前述接收機構接收之反射信號與前述要求信號間之相位變化量者；及距離算出部，其係依據則述相位貧訊取得部所取得之各載波頻率之相位變化里與載波頻率，算出前述天線與前述反射體間之距離者。 •在此，反射體力如係包含無線通信用IC Clrcult，積體電路）、記憶部及天線等之rfid標鐵。作為奸1〇標籤，包含不具有電池等電源，藉讀窝機以電波所送電之 =而使其電路執行動作，與_寫機施行無線通信之尺㈣標纖、及具有電池等電源之主動型之RFm標籤。且亦包含具有固有之ID資訊之RFID標籤。又二本發明之距離測定方法之特徵在於包含發送步驟，其，猎相異之複數之載波頻率之電波將作為】訊框所構成之仏號之要求信號由天線向外部發送者；接收步驟，其係 ^ 前述發送機構所發送之前述要求信號一面被反射體特 :馮一面反射而產生之作為1訊框所構成之信號之反射㈣者；相位資訊取步驟，其係依照前述發送步驟發送之 104683.doc 1279574 各載波頻率算出前述接收步驟接收之反射信號與前述要求信號間之相位變化量者；及距離算出步驟，其係依據前述相位資訊取得步驟所取得之各載波頻率之相位變化量與載波頻率’异出前述天線與前述反射體間之距離者。在上述構成及方法中，可接收由反射體被互異之複數之载波頻率所發送之反射信號。在此，在被互異之複數之載波頻率所發送之反射信號中，各載波頻率之信號之相位之狀恶因發送該反射信號之反射體與距離測定裝置之距離而異。又，依據上述構成及方法，可取得反射信號之各載波頻率之信號之相位變化量，利用此相位變化量與載波頻率算出上述距離。詳見後述，在此，若求出複數之載波頻率之 ^唬之相位變化I與載波頻率，即可高精度地算出距離。即，依據上述構成及方法，可提供可高精度而確實地算出上述距離之距離測定裝置。又，本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用可在上述發送機構發送i個要求信號之期間内設定複數之分割期間，並控制在各分割期間呈現互異之載波頻率之構成。又，本發明之距離測定方法也可在上述方法中，在上述發送步驟中，採用可在發送丨個要求信號之期間内設定複數之分割期間，並控制在各分割期間呈現互異之載波頻率之方法。依據上述構成及方法，i個要求信號可對應於上述分割期間而被互異之載波頻率所發送。此情形，反射信號也可對 104683.doc -10- 1279574 應於上述分割期間而被互異之載波頻率所發送。故距離算出部可藉分析在1個反射信號之各分割期間之信號狀態，施仃距離之算出。即，僅需要施行1個要求信號及1個反射信號之發送與接收，即可施行距離之算出，故可降低施行距離之异出所需之信號之發送與接收，藉此，可在不降低通信效率下，施行距離之算出。又，本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用控 • 制上述發送機構使其可藉互異之載波頻率成分構成之1個載波頻率發送上述要求信號之構成。又，本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採用控制上述發送步驟使其可藉互異之載波頻率成分構成之“固載波頻率發送上述要求信號之方法。依據上述構成及方法，i個要求信號可被互異之載波頻率成分構成之1個載波頻率所發送。此情形，反射信號也可被上述互異之載波頻率成分構成之1個载波頻率所發送。故距瞻離算出部可藉分析在i個反射信號之各頻率成分之信號狀悲，施行距離之算出。即，僅需要施行i個要求信號及i個反射信號之發送與接收，即可施行距離之算出，故可降低施行距離之算出所需之信號之發送與接收，藉此，可在不降低通信效率下，施行距離之算出。又’本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用由反射體，藉互異之3個以上載波頻率而接收反射信號，利用上述相位貧訊取得部在各載波頻率之信號中，選擇信號狀恶在距離之算出上更能滿足特定基準之2個載波頻率之信 104683.doc 1279574 號而取彳f相位變化量之構成。又，本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採用由反射體，藉互異之3個以上載波頻率而發送反射信號，在上述相位資讯取得步驟中，在各載波頻率之信號中，選擇作號狀態在距離之算出上更能滿足特定基準之2個載波頻^ 之信號而取得相位變化量之方法。在反射信號中，也可能因載波頻率，例如因發生多路徑

等而呈現信號狀態不適合於算出距離之狀態。對此，依據上述構成及方法，由於可在互異之3個以上載波頻率中，選擇信號狀態在距離之算出上更能滿足特定基準之2個载波頻率之#號，依據此等信號施行相位變化量之檢知，因此，可提高相位變化量之檢知精度。故亦可提高距離算出之精度0 又，本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用包含施行所接收之反射信號之頻率變換處理之頻率變換部^ 由上述頻率變換部將上述標籤回應信號變換成⑽號與辦號之構成。 ' ° 又，本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採用包含施行所接收之反射信號之頻率變換處理之頻專變換= 驟’在上述頻率變換步驟中，將上述標籤回應信號變換成^ 信號與Q信號之方法。依據上述構成及方法’可藉將所接收之反射信號變換成1 信號與Q信號，以施行頻率變換1此，可較容易施行相位之檢測。 104683.doc -12- 1279574 …又’本發明之距離測U置也可在上述構成中，述距離算出部利用高解析頻譜分析法算出成。離之構又’本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採用上述距離算出步驟利用高解析頻譜分析法算出上述距離之方法0 以往，高解析頻譜分析法係使用於藉輸入複數之天線元

件所接收之接收信號推定電波之來向之用4。對此，在上料成及方法中’將以往之高解析頻譜分析法之來向之推定中來自各天線元件之接收信號，置換成上述載波頻率之接收信號’藉改變高解析頻譜分析法之適用模型，以施行上述距離之推定。在此種高解析頻譜分析法中，由於可利用最確切之值算出推定對象之值’故即使發生多路徑，也可將此多路徑算出之距離加以排除。即，依據上述構成及方法，即使發生多路徑，也可確實算出距離。、、又’本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用上述距離异出部利用MUSIC 叫』

ClaSsification ;多重信號分類）法作為上述高解析頻譜分析法，使用藉互異之載波頻率而接收之反射信號作為該 MUSIC法之輸人，以模向量作為上述距離之函數而求出 MUSIC評估函數，藉求出該MUSIC評估函數之峰值而算出上述距離之構成。又，本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採用在 104683.doc -13- 1279574 a ^ t , #|J Music (MultipUe 法二：Γ互：重信號分 9 '、之載波頻率而接收之反射信號作為兮 _。法之輸入，以模向量作為上述距離之函數= 顧崎估函數，藉求出祕職評估函數之峰值而算出上述距離之方法。

在此MUSIC坪估函數之峰值通常僅顯示於一處，但例如發生多路徑之情形，峰值也有可能顯示於多處。此情形，也由於相當於多路徑之距離比應算出之距離長，故從產生學值之距離中’選擇最小之距離作為應算出之距離時，即使發生多路徑，也可確實算出距離。又，本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用上述距離算出部併用所接收之反射信號之接收強度而算出上述距離之構成。又，本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採甩在上=距離算出步驟中’併用所接收之反射信號之接收強度而异出上述距離之方法。依據上述構成及方法，距離之算出也可依據反射信號之接收強度，例如距離之值之候補者有複數個之情形，可考慮反射信號之接收強度，而選擇確實之距離，故可更正確地算出距離。又，本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用包含取付上述反射#號所含之資料部之資訊，且結合上述距離异出部所算出之上述距離資訊與上述資料部之資訊而將其 104683.doc •14- 1279574 輸出至外部之接收控制部之構成。又，本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採用包含取得上述反射信號所含之資料部之資訊，且結合上述距離异出步驟所算出之上述距離資訊與上述資料部之資訊而將其輸出至外部之接收控制步驟之方法。依據上述構成及方法，可藉上述反射信號所含之資料部之資訊，辨識例如識別發送該反射信號之反射體之資訊等。 _ 又，接收控制部係結合距離算出部所測定之上述距離資訊與上述資料部之資訊而加以辨識。藉此，即使距離測定裝置所通#之反射體有複數存在之情形，也可區別各反射體之距離而加以辨識。又’本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用上述距離算出部依據上述反射信號測定發送該反射信號之反射體之位置之方向之構成。在上述距離算出步驟中，也可採用依據上述反射信號測定發送該尽射信號之反射體之位置之方向之方向之方法。依據上述構成及方法，也可與反射體之距離同時，辨識其存在位置方向。藉此，可辨識該反射體之存在位置。又’本發明之距離測定裝置也可在上述構成中，採用上述距離算出部藉分析上述反射體之前置部之信號而算出上述距離之構成。又’本發明之距離測定方法也可在上述方法中，採用在上述距離算出步驟中，藉分析上述反射信號之前置部之信號而异出上述距離之方法。 104683.doc -15- 1279574 依據上述構成及方法，可藉分析反射信號之前置部之信號而异出上述距離。在此，前置部係表示反射信號之開始之貧料，只要屬於同一規格（例如EPC)内，所有反射體皆為共 l之特疋ί料。因此，不管是來自任何反射體之信號，前置部之長度皆相同，故可確實施行信號之分析。且因前置部之仍唬全部共通，故例如在施行PSK調變之情形，也可施行距離之算出。 _ 又，本發明之距離測定裝置所包含之各機構也可藉電腦予以實現。此情形，可藉使該電腦執行作為上述各機構之動作之通信程式而予以實現。又，本發明之反射體之特徵在於包含信號產生部，其係對上述本發明之距離測定裝置所發送之要求信號，產生作為i 訊框所構成之信號之反射信號者；及頻率控制部，其係以藉互異之複數之載波頻率而發送上述信號產生部所產生之反射信號之方式執行控制者。參上述本發明之距離測定裝置接收如上述構成之反射體所發送之反射信號時，該距離測定裝置可高精度而確實地施行上述距離之算出。又，本發明之反射體也可在上述構成中，採用可在上述頻率控制部發送1個反射信號之期間内設定複數之分割期間，並控制在各分割期間呈現互異之載波頻率之構成。依據上述構成，僅需要施行i個反射信號之發送，即可施行距離之算出，故可降低施行距離之算出所需之信號之發送與接收，藉此，可在不降低通信效率下，施行距離之算 104683.doc -16- 1279574 出。又，本發明之反射體也可在上述構成中，採用上述頻率控制部可藉互異之載波頻率成分構成之丨個載波頻率發送上述反射信號之構成。依據上述構成，僅需要施行1個反射信號之發送，即可施行距離之算出，故可降低施行距離之算出所需之信號之發送與接收，藉此，可在不降低通信效率下，施行距離之算出。又本舍明之通彳曰糸統之特徵在於包含上述本發明之距離測定裝置、及與上述距離測定裝置施行無線通信之至少】個反射體者。依據上述構成，在管理與反射體之通信上，容易構建至少可辨識有關各反射體之距離之資訊之系統。又本I明之通k糸統之特徵在於包含上述本發明之距離測定裝置、及依據藉上述距離測定裝置而與上述反射體知行通信之結果，管理與該反射體有關連之物品、人及生物中至少其中一個之管理裝置。依據上述構成，在管理與反射體有關連之物品、人及生物上’容易構建亦可辨識有關其位置資訊之系統。發明之效果本發明之距離測定裝置如以上所述，係採用在施行由反射體接收被互異之複數之載波頻率所發送之反射信號之處理之距離測定裝置中，包含藉分析上述反射體所發送之上述反射k號’以算出該反射體與該距離測定裝置之距離之 104683.doc -17- 1279574 距離算出部之構成。藉此，可發揮可更高精度地算出反射體與距離測定裝置之距離之效果。又本么明之通“系統係採用包含上述本發明之距離測疋波置及與上述距離測定裝置施行無線通信之至少1個反射體之構成。藉此，可發揮在管理與反射體之通信上，容易構建至少可辨識有關各反射體之距離之資訊之系統之效果。本备月之通“系統係採用包含上述本發明之距離測定裝置、及依據藉上述距離測定裝置而與上述反射體施行通信之結果，管理與該反射體有關連之物品、人及生物中至少其中一個之管理裝置之構成。藉此，可發揮在管理與反射體有關連之物品、人及生物上，容易構建亦可辨識有關其位置資訊之系統之效果。【實施方式】依據圖1至圖25說明有關本發明之一實施型態時，如以下所述。 (讀寫機之構成）圖2係表示本實施型態之RnD標籤與讀寫機所構成之通 L系、、先之概略構成之區塊圖。如圖所示，通信系統係呈現 ‘個X上之籤1 (反射體）· · •及讀寫機2(距離測定裝置）之構成。 RFID標籤1係安裝於各個物品，記憶著其所安裝之物品或與其有關連之物或人之資訊、此RFID標籤丨係呈現包含無線通L用IC (Integrated Circuit;積體電路）、記憶部及天線 104683.doc -18- 1279574 之構成。在本實施型態中，作為RFID標籤1，係假想使用不具有電池等電源，藉讀寫機2以電波所送電之電力而使其電路執行動作’與讀寫機2施行無線通信之被動型之標鐵。又，在本實施型態中所使用之RFID標籤並不限定於如上述之被動型之RFID標籤，使用具有電池等電源之主動型之 RFID標籤也無妨。讀寫機2係在與各RFID標籤丨之間施行無線通信，並施行讀寫RFID標籤1所記憶之資訊之裝置。又，在本實施型態中’讀寫機2雖施行讀寫rFID標籤1所記憶之資訊，但並不限定於此，也可為僅施行讀出RFID標籤丨所記憶之資訊之 RFID讀寫機。在本實施型態中，讀寫機2所收發之電波之頻率為8〇〇 MHz〜950 MHz左右之所謂17111?帶。使用此種頻帶之電波，項寫機2可與位於數m〜數十m程度之距離範圍内之尺耵^^標鐵1通信。又，在本實施型態中，雖假想使用UHF帶之通仏’ ’但並不限定於此，也可使用作為適合於rFID標籤之頻帶之13.56 MHz帶、2.45 GHz帶等之頻率，甚至於施行可施行利用無線之通信之其他頻帶之通信也無妨。讀寫機2係呈現包含發送天線3、接收天線4、發送處理部 5、接收處理部6、通信控制部7、位置測定部8、外部通信部9、區域判定部10、及區域資訊記億部^之構成。發送天線3係對RFID標籤1發送電波之天線，接收天線4 係接收RFID標籤1發送之電波之天線。此發送天線3及接收 104683.doc ，19- 1279574 天線4例如係利用接合天線或陣列天線等所構成。又，在本構成例中，雖分別獨立設置發送天線3與接收天線4，但也可採用使用1個天線作為具有發尸淘心迗天線3及接收天線4雙方之機能之添線之構成。天線3所發送之發送信號，接收處理部6係施行接收解調等處理之區塊。之調天線發送處理部5係施行發送變、放大等處理之區塊。又 4所接收之接收信號之放大、通信控制部7係對作為通信對象之RFm標鐵i，經由發送天線3及/或接收天線4施行資訊之讀出及/或寫人控製之區塊0 嚴札而σ，相當於I買寫機2之發送天線3與RFID標籤1之距離、和趟〇標心與接收天線4之距離之相加平均^ RFID‘籤！為主動型之情形，則相當於接收天線4與 RFID標籤1之距離。位置測定部8係依據咖標籤】所接收之接收信號測定 RFID標戴1之位置之區塊。詳見後述，作為及刚標籤王之位置之敎’可列舉讀寫機2細ID標籤丨之距離之測定、由讀寫機2觀察之際之RFm標籤丨之方向之測定、及娜標鐵 1之工間的位置之測定等。又，所謂讀寫機2與刪〇標藏1 區域判疋部1〇係依據在位置測定部8所測定之位置，判定 4 RFID&籤i是否位於特定之空間區域（通信區域）内之區塊二有關通信區域為何個空間區域之區域資訊係記憶於區域貝Λ。己fe'部11。區域判定部1〇係藉判定在位置測定部8所、!}定之位置疋否存在於上述區域資訊所規定之通信區域 104683.doc -20- 1279574 内’而判定該RFID標籤1存在於通信區域内。外部通信部9係將讀寫機2所讀出之RFID標籤丨之資訊發送至外部裝置，或接收由外部裝置對RFIr)標籤j之寫入資气之區塊。外部裝置與外部通信部9之間係藉有線或無線通信 _ 連接。在此，依據讀寫機2對RFH>標籤丨之讀寫處理而執^ 動作之外部裝置採用内建讀寫機2之構成亦無妨。又，區域資訊記憶部11所記憶之區域資訊係依據設置讀 Φ 寫機2之環境而設定。此區域資訊之設定例如既可經由外部通信部9而由外部裝置設定，亦可設置將區域資訊輸入至讀寫機2用之用戶介面。又，上述讀寫機2所具有之通信控制部7、位置測定部8、區域判定部10及外部通信部9既可由硬體邏輯元件所構成，亦可構成由cpu等運算裝置執行R0M (Read 〇niy

Memory :唯讀記憶體）及RAM等記憶裝置所記憶之程式之方式實現。籲利用CPU等運算裝置及記憶裝置構成上述各構成之情形’可由具有此等裝置之電腦讀去記錄上述程式之記錄媒體，藉執行該程式而實現通信_部7、4立置測定部8、區域判定部10及外部通信部9之各個機能及各個處理。又，將 • j述程式記錄於可移動之記錄媒體時，可在任意之電腦上貝現上述之各個機能及各個處理。作為此C錄媒體，以電腦執行處理之未圖示之記憶體， :列如ROM既可使用程式媒體，也可設置未圖示之程式讀取裝置作為外部記憶裝置，而使用可將記錄媒體插入該處而 104683.doc -21 · 1279574 予以讀取之程式媒體。又，在任何情形下，最好採用所儲存之程式可由微處理益存取而執打之構成。另外，最好採用讀出程式，且讀出之程式被下載至微電腦之程式印柃F A ^ 狂式记憶區域以執行該程式之方若採用可連接含網際網路之通信網路之系統構成，最好使用可以從通信網路下载程式方式流動性地載入程式之記錄媒體。 ° 式。又，假設此下載用之程式係事先已被儲接本體裝置。

另外，如此，從通信網路下载程式之情形，其下載用之紅式最好事先儲存於本體裝置，或由別的記錄媒體安農。 (有關距離測定之構成）其次，一面參照圖1，一面說明有關在讀寫機2中，测定 RFID標籤1與該讀寫機2之距離用之構成。如同圖所示，發送處理部5具有PLL (Phase Locked Loop ;鎖相環路）部5八、調變部5B、功率放大部5C及振盪器5〇。又，接收處理部6 具有放大部6 A及頻率變換部6B。又，位置測定部8具有相位資訊取得部8A、及距離算出部8B。又，通信控制部了具有頻率控制部7A、發送控制部7B、及接收控制部7C。在發送處理部5中，PLL部5A係設定發送天線3所發送之發送彳§號之載波頻率之區塊，由PLL電路所構成。調變部5B 係施行將PLL部5 A及振盪器5D所產生之載波信號加以調 ’史’而使資料重疊於發送信號之處理。在本實施型態中， 5周變部5B係藉ASK (Amplitude Shift Keying ;振幅變換）令周變產生發送信號。又，作為發送信號之調變方式，並不限 104683.doc -22- 1279574 定於上述ASK調變，也可採用FSK (Frequency讥出

Keying’·頻移鍵控）調變、PSK(phaseShiftKeying;移相鍵才工）调k等其他之數位調變方式。功率放大部5C係施行發送 k號之放大之區塊。在接收處理部6中，放大部6入係施行接收天線4所接收之接收信號之放大之區塊。頻率變換部6B係施行變換放大部 6A所放大之接收信號之頻率，而將其變換成更低頻信號之處理之區塊。在位置測疋σ卩8中，相位資訊取得部$ a係檢測被頻率變換部6B變換頻率之接收信號之相位變化量，取得此量作為相位資訊之區塊。又，所謂接收信號之相位變化量，係表示違接收#號傳播特定距離所產生之相位變化量。更詳言之’假設由PLL部5A輸出之載波信號為sin2万& 時，頻率變換部6B將此載波信號sin2；rfit與放大部6a所輸入之接收信號D⑴Asin (2 7Γ f〗t+ 0 )相加而求得之值 (D(t)Acos 0 )送出至相位資訊取得部μ。相位資訊取得部 8A依據頻率變換部犯所送出之值算出相位變化量必。在此，t表示時間，D⑴表示在調變部5]5施行ASK調變之情形之基帶信號，A表示載波信號本身之振幅，0表示在來回2r 之距離中傳播而產生之相位變化量。距離异出部8 B係依據相位資訊取得部§ a所取得之相位變化量資訊，算出該RFID標籤1與讀寫機2之距離之區塊。此距離之算出方法容後再述。在通信控制部7中，頻率控制部7A係控制PLL部5 A所設定 104683.doc -23- 1279574 之載波信號之頻率之區塊。發送控制部7B係對調變部π輸入應調變發送信號之資料之區塊。接收控制部7C係施行= 信控制部7接收距離算出部沾所算出之距離資訊之處理之區塊。 (距離測定之詳細）其次，說明有關距離測定處理之詳細。在本實施型態中，讀寫機2對RFID標籤〗發送R/w要求信號（要求信號），rfid 標籤1對應於此，回覆回應信號（接收信號）。此情形如圖 3(a)〜圖3(c)所示。圖3(a)係表示在讀寫機與rf][d標籤之間施行R/W要求#娩及回應信號之信號收發之狀態之圖。圖 3(b)係以時間軸表不由讀寫機向RFID標籤發送之信號及其載波頻率之圖。圖3(c)係以時間軸表示由RFm標籤向讀寫機發送之信號及其載波頻率之圖。項寫機2經常發送特定之信號（施行對RFID標籤丨之供電用之信號），另一方面，對RFID標籤丨要求發送回應信號（以下稱標籤回應信號）時，如圖3(b)所示，發送要求回覆標籤回應信號之R/W要求信號。即，讀寫機2之發送控制部7B係在正常狀態下控制調變部化以發送表示正常狀態之資料，在要求私籤回應信號之際，控制調變部5B以發送構成R/w 要求信號之資料。RFID標籤丨經常監視由讀寫機2送來之信唬在彳欢知接收到R/w要求信號時，以回應該信號之型式發送標籤回應信號。更洋5之，讀寫機2發送由R/w要求信號及cW (連續載波）組成之1訊框信號。當1^1£)標籤讀寫機2接收到R/w 】04683.doc -24 - 1279574 dr=cw (連續載波）時，向讀寫機2發送對應於 (，，載波）之頻率之载波頻率£1構成之標籤回應信號。頻二()：(:)中’ R/w要求信號及cw(連續載波)係被载波所2所發送，且對應於此，標細應信號係被载波頻率斤所發送。標細應信號如圖3(c)所示，係由前置部與資料部所構則置部係表示標籤回應信號之開始之資料， :-規：―内，所咖所^ 接續在前置部後發送之資料，表示標籤i 达之貫質的資訊之資料。作為此資料部所含之資訊，例如可列舉具有各RFID標籤i固有錢資訊，但亦可包含 =咖標籤！發送之資訊，例如儲存㈣出標籤！内之記隐。卩之各個資訊等。而讀^機2發送2次卿要求信號，並使各r/w要求信號二5之，為接續於R/w要求信號後之cw(連續載波》之二之載波頻率互異。即，讀寫機2之頻率控制部Μ在發 =i次R/W要求信號時，控制PLL部5 A而利用第i頻率！】 ^出载波信號，在發送第2次卿要求信號時，控制似部而利用異於第1頻率fl之第2頻率f2%出載波信號。如圖1及圖3所示’當刪標籤1接收到以第i頻率fl發送之卿要求信號時’同樣以p頻率⑼覆標籤回應信號。而’在讀寫機2中’藉由分析相位資訊取得部8A所接收之栌 =應信號之前置部’以檢測表示標籤回應信號之相位變化置6。同樣地’當刪標鐵i接收到以第2頻率^發送之 104683.doc -25- 1279574 R/w要求信號時’同樣以第2頻率込回覆標籤回應信號。而，在頃寫機2中，藉由分析相位資訊取得部8八所接收之標籤回應L號之刖置部’以檢測表示標籤回應信號之相位變化量 Φ 1。又，在上述之例中，標籤回應信號之相位變化量係藉由分析前置部而加以檢測，但不限定於此，既可包含資料部而檢測相位變化量，亦可在資料部中檢測相位變化量。但，調變方式為PSK之情形，難以依據内容可變化之資料部檢測隨著距離而發生之相位變化量，故最好在内容固定之前置部中檢測相位變化量。相位育訊取得部8入以如以上方式檢測相位變化量0 1及彳2時，此相位變化量之資訊會被傳送至距離算出部8B。距離算出部8B依據0丨及必2，利用以下方式算出讀寫機2與 RFID標籤1之距離：首先，假定由發送天線3至尺耵;〇標籤丨之距離、及由接收天線4至RFID標籤丨之距離相等，以此作為距離[。被第^頻率f]及第2頻率4所輸送之信號在來回以之距離中傳輸所生之相位變化量必1及02可利周下式表示： [數1] 在上式中，C表示光速。依據上述2式，可由下式求得距離 r ·· ' 104683.doc •26- 1279574 [數2] 4务/2丨 ·/ △# =戎一么利用以上方式’可依據相位變化量01及02求得由發送天線3至RFID標籤1之距離r。又，在RFm標籤丨中，在接收到R/W要求信號後至發送標籤回應信號之間，預料會發生相位差，此相位差在被第！頻率fi及第2頻率f2所輸送之信號中之任一方均同量。故在RFID標籤1中發送或接收信號時發生相位差對上述距離之算出不造成影響。又，在數2中，0 2在之冗以上之情形，不能確實算出距離 r。即，可測定之距離丨之最大值啦狀為^必=2冗之時，可利用下式表示： [數3] rmax = —^_ 2·|/】- ΛΙ 在此’例如第1頻率f!與第2頻率f2之差為5 MHz之情形，由數3 ’最大距離⑽狀為3〇 m程度。又，同樣地，第1頻率 fi與第2頻率f2之差為2 MHz之情形，由數3，最大距.rmax 為75 m程度。在利用UHF帶之RFID通信系統中，假想之最大通信距離為10 m程度，故可知如上述之測定在實用上無問題。又’即使在需要測定上述之最大距離rmax以上之情形， 104683.doc -27- 1279574 例如也可併用接收信號之接收強度之測定，以施行距離r之 /則& °具體上，有△ 0 2在2 π以上之可能性之情形，距離r 之候補r’成為r’=r+n · rmax⑶為〇以上之整數）。故可利用距離Γ愈長時接收信號之接收強度愈小之現象，特定上述之η 值。又，使用主動型之RFID標籤之情形，也可不由讀寫機2 側發送R/W要求信號，而依據由RFID標籤側主動地送出之標籤回應信號施行距離之測定。 (接收處理部之具體例）在以上之距離測定中，施行檢測接收信號之相位變化 ϊ，以下，一面參照圖4，一面說明有關可施行此相位變化量之檢測之接收處理部6之具體的構成。在此具體例中，接收處理部6將接收信號分離成〗信號與Q信號而輸入至位置測定部8，藉此可施行位置測定部8之相位變化量之檢測處理。如同圖所示，接收處理部6具有作為放大部6八之2個放大部6A卜6A2、作為頻率變換部⑸之混波器6B1、沾2、及90°移相部6B3。接收天線4所接收之接收信號分歧成2條路徑，一方被輸入至放大部6A1，他方被輸入至放大部6A2。放大部6幻將輸入之接收信號放大而輸入至混波器犯1。放大部6a2將輸入之接收信號放大而輸入至混波器6B2。混波器6B1將由放大部6A1輸入之接收信號、與由卩认部 5A輸出之載波信號相加而輸出j信號，將此Γ信號輸入至相位資訊取得部8Α。混波器6Β2將由放大部6Α2輸入之接收信 I04683.doc -28- 1279574 號、與由PLL部5A輸出而經由9〇。移相部6B3將相位變化9〇。之載波信號相加而輸出q信號，將此Q信號輸入至相位資訊取得部8A。以下說明有關在以上之構成中施行之接收處理與距離『之算出處理。假设載波#號之頻率為h時，在來回2r之距離中傳播而在讀寫機2所接收之信號可利用下式表示： [數4] s^t)^ D{t) · A sin(2^/；/ + φ]) 上式中，t表示時間，Sl⑴表示頻率fi之載波信號所傳送之#號狀恶，D⑴表示在調變部化被施行ASK調變之情形之基帶信號，A表示載波信號本身之振幅，01表示在來^ 2r之距離中傳播而產生之相位變化量。此情形，表示混波器6B1所輸出之I信號之狀態之l⑴及混波器6B1所輸出之q 信號之狀態之Q〗（t)可利用下式表示： [數5] /, (t) = D(i) * A sin(2^/ + ^ ) * sin => D(t) · cos ^ [數6] (/) = Z)(/) · A sin(2^/j/ ) * cos 2^/jr => D(t) · sin φλ 由以上，依據I信號及Q信號頻率fi之載波信號所發生 104683.doc -29- 1279574 之相位變化量0 i可由下式求得·· [數7] φλ = tan**

Ml Λ(0 同樣地，頻率f2之載波信號所發生之相位變化量0 2可由下式求得· [數8]

Ml 利用如以上之方式，相位資訊取得部8A可依據輸入之工仏號及Q信號取得相位變化量0 1及0 2。而，距離算出部8B 可依據下式算出距離r : [數9] c-Αφ 7 4市〗-/2| Ίφϋ (距離測定處理之流程）其次，一面參照圖5所示之流程圖，一面說明讀寫機2之上述距離測定處理之流程。首先，開始距離測定處理時，在步驟丨（以下稱s丨），頻率控制部7A控制PLL部5A，使發送R/w要求信號之際之載波信號之頻率成為第i頻率fi。 104683.doc -30- 1279574 其次，發送控制部7B控制調變部5B，使表示R/w要求信號之資料重疊於載波信號。而，利用功率放大部5C放大被調變部5B調變之發送信號後由發送天線3加以輸出發送R/w要求信號時，接著，以第！頻率fi發送cw(連續載波)(S3)。 ' RFID標籤丨檢測到R/w要求信號時，接著，回覆對應於所檢測之CW (連續載波）之第i頻率6之載波頻率所構成之標籤回應信號。接收天線4接收到此標籤回應信號後，接收處理部6施行接收處理（S4)，而後，相位資訊取得部8a施行2 位負§孔取付處理（S 5)。即，在接收處理部6 ’頻率變換部6B依據上述數4至6之數式將放大部6A所輸入之接收信號與PLI^p5A所輸出之載波信號相加，以求信號及Q信號。相位資訊取得部8a由頻率變換部6B接到I信號及q信號時，依據上述數7至8之數式，算出第丨頻率fl之相位變化量01及必厂對應於使用作為載波信號之頻率（第1頻率f〗）而將其記憶於表中。在接收處理部6,來自RFID標籤丨之標籤回應信號之接收結束時（S6)，相位資訊取得部8入結束相位資訊取得處理 (S7)。其後，發送處理部5結束cw (連續载波）之發送，即結束1訊框構成之信號之發送（S8)。接收控制部7(：判定是否已接收到應接收之所有頻率之接收信號，判定未完全接收之情形（S9中之NO)，返回由S1開始之處理。在此，在上述之例中，作為接收信號之頻率，係假想使用第】頻率&及第2 頻率心，故接收控制部7C判定是否同時接收到第〗頻率匕及 104683.doc -31 - 1279574 第2頻率f2之接收信號。在此時點，由於僅接收到第丨頻率fi之接收信號，故需施仃由si開始之處理。而，在第2次之81之處理中，頻率控制部7A控制PLL部5A，使發送R/W要求信號之際之載波信號之頻率（及cw(連續載波）)成為第2頻率&。其後，施行S2〜S8 之處理，判疋已接收到應接收之所有頻率之接收信號（Μ中之YES) ’轉移至s 1 〇之處理。在S10中，依據取得之相位資訊，距離算出部⑶利用上述之方法算出RFID標籤1與讀寫機2之距離。更詳言之，距離算出部8B由前述表中取出各頻率之相位變化量，依據上述之數9之數式算出距。所算出之距離資訊被傳送至接收控制邛7C。利用以上處理而完成距離測定處理。 (使用多頻率之距離測定）在上述之例中，係利用接收互異之2個頻率之接收信號，以測疋距離，但如以下所示，也可採用接收互異之3個以上之頻率之接收信號之構成。仏唬在RFID標籤1與讀寫機2之間被發送與接收之情幵y基本上，由碩寫機2發送之信號會直接到達RFID標籤i，由RFID標籤1發送之信號會直接到達讀寫機：。但，有時在靖寫機2與RFID標籤1之間，信號並非直接到達，而可能在受到周圍之某些物體反射之後才到達（多路徑）。此情形，讀寫機2所接收之接收信號會受到多路徑之影響，而可能對本來之相位狀態混入雜訊，導致，劣化。即，在依據相位算出距離之方法中，由於所取得之相位資訊之精度不良，也 104683.doc 1279574 可能導致所算出之距離精度劣化。上又’在上述之例中’雖揭示將接收信號分離成工信號與9 信號，依據此等信號檢測相位變化量之方法，但因某些相位狀悲，1½號與Q信號中之一方有可能變得顯著地小。此情形，變得顯著地小之一方之信號之測定誤差之影響會對相位之算出造成大影響β即]信號及Q信號中之—方變得顯著地小之情形，所測定之相位誤差會增大，算出之距離精度也會劣化。因此，可藉施行如下之處理而解決上述之問^即，讀寫機2發送互異之頻率構成之3個以上之R/W要求信號，並接收對各R/W要求信號之標藏回應信號。而，在接收信號。中4擇S/N更南且ϊ信號· Q信號之位準更高之2個接收信说’依據所選擇之2個接收信號施行相位變化量檢測及位置算出。 (使用多頻率之距離測定處理之流程）其一人，一面參照圖6所示之流程圖，一面說明讀寫機2之上述使用多頻率之距離測定處理之流程。首先，開始距離測定處理時，在S11，頻率控制部7a控制 PLL部5A’使發送R/w要求信號之際之载波信號之頻率成為第1頻率6。其次，發送控制部7B控制調變部5B，使表示R/w要求信號之資料重疊於載波信號。而，利用功率放大部5C放大^ 調變部5B調變之發送信號後由發送天線3加以輸出⑻2)。 4 kR/W要求仏號冑’接著，以第j頻率&發送⑽（連續載 I04683.doc -33- 1279574 波）(S13)。 RFID標籤1檢測到R/w要求信號時，接著，回覆對應於所檢測之CW (連續载波）之第1頻率fi之載波頻率所構成之標籤回應信號。接收天線4接收到此標籤回應信號後，接收處理部6施行接收處理（S14)，而後，相位資訊取得部8A施行相位資訊取得處理（S15)。即，在接收處理部6，頻率變換部6B依據上述數4至6之數式將放大部6A所輸入之接收信號與PLL部5A所輸出之載波仏號相加，以求出j信號及q信號。相位資訊取得部8 A由頻率、麦換。卩6B接到I#號及q信號時，依據上述數7至$之數式，算出第1頻率fl之相位變化量01及02,並依據後述數 1 〇之數式求得信號位準s(t)。而，相位資訊取得部8 A係對應於使用作為載波信號之頻率（第i頻率f〇而將其記憶於表中0 [數 10]

在接收處理部6，來自RFID標籤1之標籤回應信號之接收結束時（S16)，相位資訊取得部8八結束相位資訊取得處理 (S17P其後’發送處理部5結束cw (連續載波）之發送，即結^曰訊框構成之信號之發送（S18)。其後，接收控制部％判疋疋=已接收到應接收之所有頻率之接收信號（S 19 中）判疋未凡全接收之情形，返回由s丨丨開始之處理。在 104683.doc -34- Ϊ279574 此，假設設定第1〜第4頻率作為接收信號之頻率時，接收护制部7C判定是否同時接收到第丨〜第4頻率之接收信號。工在此時點，由於僅接收到第1頻率fl之接收信號，故需施行由S11開始之處理。而，在第2次之S11之處理中，頻率控制部7A控制PLL部5 A，使發送R/W要求信號之際之載波作號之頻率（及CW (連續載波））成為第2頻率心。其後，施行 S12〜S18之處理，並重複此處理直到完全確認第4頻率心之接收為止。而，在S19中，判定已接收到應接收之所有頻率之接收信號之情形，轉移至S20之處理。在S20中，施行相位資訊取得部8八之頻率選擇處理及距離算出部8 B之距離算出處理而而完成距離測定處理。其次，-面參照圖7所示之流程，一面說明有關在上述s 2 〇之相位資訊取得部8A之頻率選擇處理及距離算出部犯之距離算出處理之流程。首先，在S21，相位資訊取得部8八取得由前述表所接收之所有頻率之接收信號之信號位準。其次，在S22，相位資訊取得部8八判斷各頻率之接收信號之信號位準是否超過特定之臨限值。此特定之臨限值係預先被設定作為在距離算出中可獲得充分精度之最低限度之值。而，相位資訊取得部8A判定超過上述特定之臨限值之接收信號之頻率數在2以下，或大於2或為2。主判疋超過特定之臨限值之接收信號之頻率數在2以下之 ,在S23相位為訊取得部8A指示通信控制部7以其他頻率發送R/W要求信號，以便再取人其他頻率之接收信號。 104683.doc -35- 1279574 J;之判定超過特定之臨限值之接收信號之頻率數中刪_月^先在似’相位資訊取得部8A由選擇候補二。4 ,定之臨限值之接收信號之頻率。而，在S25，訊Γ得部8騎別對作為選擇候補之剩下之接收信號 '、μ 77別在1信號及Q信號中，抽出信號位準較小之一其後’在826,相位資訊取得部8Α 谷頭羊之最小成分t由信號位準較大之—方選擇2 成分。就對應於所選擇之2個最小成分之頻率之接收作號’相位資訊取得部8A由前述表中取得相位資訊，將盆傳達至距離算出部犯。而，在S27，距離算出部沾依據所接收之相位資訊施行距離算出處理。又另-方面，判定超過特定之臨限值之接㈣號之頻率數之情形，相位資訊取得部8騎此2個接收信號取得相位資訊，將其傳達至距離算出部8B。而，在S27，距離算出部8B依據所接收之相位資訊施行距離算出處理。圖8係表示上述頻率選擇處理之一例之模式圖。在本例中，假想接收6〜仏之頻率之接收信號之情形。&之頻率之接收信號之I信號成分為h、Q信號成分為Qi、接收信號位準為S1，&之頻率之接收信號之丨信號成分為匕、q信號成分為 Q2接收k唬位準為S2 ;匕之頻率之接收信號之以言號成分為込、Q信號成分為A、接收信號位準為心；心之頻率之接收信號之I信號成分為u、Q信號成分為q4、接收信號位準首先，在上述S22中，S〗〜S4之信號位準中，判定S2在特 104683.doc -36- 1279574 定之臨限值以下’藉S24之處理’由選擇候補中删除頻率f2 之接收信號。其次’ HS25之處理，作為最小成分，頻率^ 選擇Q,，頻率f3選擇l3，頻率f4選擇Q4。藉S25之處理，作為最小成分，頻率fl選擇Q1，頻率f3選擇13’頻率選擇心而，藉S25之處s，從Qdu選擇信號位準較大之Qi、 I3，藉以選擇頻率f〗及頻率fs之接收信號。 1 利用以上之處理，可排出受到多路徑之影響而S/N劣化之接收信號及I信號與Q信號中之一方變得顯著地小之接收传號’而選擇使用於距離算出之2個頻率之純信號。藉此，可在任何狀況下’將距離算出之精度保持於較高狀態。 (應用MUSIC法之距離算出方法）其次，說明有關距離算出方法之另一例。在上述之例中，利用檢測2個頻率之接收信號之相位變化量，依據此等相位變化量，利用上述數9之式算出距離r。對此，如以下所示，可應用作為高解析頻譜分析法之i之MUSIC (Muhipiie

Signal Classification ;多重信號分類）法之想法算出距離r。所謂MUSIC法，以往作為推定電波之來向之方法，廣為一般所詳知。在此MUSIC法中，可藉分析複數之天線元件所接收之接收信號推定電波之來向。在KMUSIC法中，將來自推定來向之各天線元件之接收信號置換成上述各頻率之接收信號，將MUSIC法之適用模型（用來推定來向之模向量4 Θ丨））（以下之數u)改變成用來推定距離之模向量 a(r!)(以下之數12)，藉以施行距離r之推定。在此種距離『之推定中應用MUSIC法時，如以下所示，在有可能發生多路 104683.doc -37- 1279574 徑之實際環境下，可進一步降低多路徑之影響，進一步提高精度。即，假設陣列天線之元件數為K、來波之波長為λ、來波數為L、第χ來波之來角為0 i(i=1 _L)時，對第丨來波之陣列回應向量 a(D 為 a(⑹，χρυΦι(θΊ)}，· · ·，6χρ{】φι^ί)}]τ; Φ ν( 0七-(2 Π /又）dNsin( Θ丨)（0 Ν( 0丨)）係第Ν天線元件之第 1波之接收相位，τ係轉置，dN係第Ν天線元件位置（數u)。

而，在數11中，對使用K··陣列天線之元件數之頻率數 (f!、込、込· · · fK)，將第i來波之來角0 i置換成至第丨標籤之距離rKrl· · ·Λ)，將對第i來波之陣列回應向量a(0i) 置換成對第1標籤之陣列回應向量a(r])，將對第^^天線元件之第i波之接收相位φΝ(0 〇置換成來自第^^頻率之第i標籤之信號之接收相位φ N(i*i)( φ Ν(π) = -2 Π fN · 2ri/c、（c :光速 (3x108))) ’藉以導出模向量a(ri)(數i2)(參照圖9(c))。 [數 11]

哪卜7亨4 sing

a{^i)= [數 12] 吨): exp -何】 ,· · · exp 2r^ 以下，說明有關應用MUSIC法之距離測定處理（稱為距離推定MUSIC法）之詳細情形。又，以下所示之距離測定處理 104683.doc -38- 1279574 係在位置測定部8中進行。

/頻率fl之接收㈣中，表示I信號之狀態之Il(t)及表示Q i*號之狀悲之(^⑴係如前述之數5及數6所示。在此，以複表示法表示頻率匕之接收信號之&⑴可利用下式表示： [數 13] 同樣地’以複表示法表示頻率&之接收信號之知⑴ 用下式表示： [數 14] xn (0 = D(t) · A(In (/) + jQN (/)) 在此，考慮以K個頻率接收接收信號之情形時，依據頻率

Α〜頻率fK之接收信號，可產生如以下所示之相關行列 [數 15] XX

RtXX E[X(t)X(〇Y ···邱)=h (0,6 (4...,½ (/)] 在上式中，Η表示複共軛，E[]表示時間平均。其次，利用下式執行上述所求得之相關行列Rxx之固有值分解： [數 16] 104683.doc -39- 1279574 在上式中，ei表示Rxx之固有向童，/Zi表示固有值，σ2 表示雜訊功率。由此等可成立以下之關係： [數 17] efa(r)^〇

l^i<L

[數 18]

由上述，距離測定MUSIC法之模向量及MUSIC評估函數 PMUSIC可由如以下方式求得·· [數 19] ^MUSJc(r): r〇(r) /=L+] Σ\<<〇)\ = Γα.1 * 在上式中，改變^夺，可獲得如圖9(b)所示之曲線圖。在此曲線圖中，検軸為r，縱軸為PMUSIC。在此曲線圖中， .平估函數PMUSIC產生峰值，產生此峰值之『值相當於應算出之距離r 〇又在圖9(b)所不之曲線圖巾，評估函數？觀训之峰值僅顯示於1處，但在i妯旁 /、他處也有可能顯示峰值。此係由於圖 9(a)所示，受到多路徑之^之情形，在相當於該多路徑之 104683.doc 1279574 距離=部分會顯示峰值之故。但，相當於多路徑之距離長於應算出之距離r，故在產生峰值之距離中，以最小之『作為應算出之距離r時，即使產生多路徑，亦可確實算出距離p 又’上述之例中，雖將料高解析頻譜分析法UUsic 法應用於距離測^，但亦可將其他之高解析頻譜分析法，例如Beamf〇rmer (聚束）法、Cap〇n (卡奔）法、Lp灿加 Prediction ’線性推异）法、Min_N〇rm法、及EspRiT法等應用於距離測定。 ^ (應用MUSIC法之距離測定處理之流程）其次，-面參照圖1〇及圖u所示之流程，一面說明有關在讀寫機2應用MUSIC法之距離測定處理之流程。首先，開始距離測定處理時，在S31，頻率控制部仏控制PLL部5A，使發送R/w要求信號之際之载波信號之頻率成為第1頻率fl。其次，發送控制部7B控制調變部5B，使表示R/w要求信號之資料重疊於載波信號。而，利用功率放大部5C放大被調變部5B調變之發送信號後由發送天線3加以輸出（s32)。發运R/W要求信號時，接著，以第丨頻率f】發送cw(連續載波）(S33) 〇 RFID標籤i檢測到R/W要求信號時，接著’回覆對應於所檢測之CW (連續載波）之第！頻率心之载波頻率所構成之標籤回應信號。接收天線4接收到此標籤回應信號後，接收處理部6施行接收處理（S34)，而後，相位資訊取得部8A施行相位資訊取得處理（S35)。 104683.doc -41 - 1279574 、即，在接收處理部6，頻率變換部6B依據上述數4至6之數式將放大^ 6 A所輸入之接收信號與PLL部5 A所輸出之載波 ^ 力以求出以吕號及Q信號。相位資訊取得部8 A由頻帛又換^仙接到1信號及Q信號時，依據上述數13至14之數式，算出以複表示法表示第1頻率fi之接收信號之Xl⑴，對應於使用作為載波信號之頻率（第1頻率f!)而將其記憶於表中。 • 社在接收處理部6，來自RFID標籤1之標籤回應信號之接收、，口束夺（S36) ’相位資訊取得部8八結束相位資訊取得處理 (S37)。其後，發送處理部5結束cw(連續載波）之發送，即結2訊框構成之信號之發送（S38)。錢，接收控制部％判疋是否已接收到應接收之所有頻率之接收信號，判定未完全接收之情形，返回由S31開始之處理。在此，假設設定第1第N頻率作為接收信號之頻率時，接收控制部7C判定是否同時接收到第1〜第;^頻率之接收信號。 • 在此時點，由於僅接收到第1頻率G之接收信號，故需施行由S31開始之處理。而，在第2次之S31之處理中，頻率控制邛7A控制PLL部5A，使發送R/W要求信號之際之载波信號（及CW (連續載波））之頻率成為第2頻率込。其後，施行 S32〜S38之處理，並重複此處理直到完全確認第n頻率:: 收為止。而，在S39中，判定已接收到應接收之所有頻率之接收#號之情形，轉移至S4〇之處理。在S40中，位置測定部8由前述表讀出各頻率之接收信號 χη⑴，依據各頻率之接收信號作成相關行列Rxx。其次，位b 104683.doc •42· 1279574 置測定部8施行相關行列Rxx之固有值分解，分解雜訊成分 (S41)，作成MUSIC評估函數PMUSIC之頻譜，以施行峰值之探索（S42)。藉此，在S43中算出距離r。 (在1訊框内之頻率頻率切換）

在上述中，讀寫機2發送多次R/W要求信號，在各發送中，藉改變載波頻率，以接收載波信號之頻率各異之標籤回應信號。對此，在發送}訊框構成之R/w要求信號及cw(連續載波）之途中，可藉由改變載波頻率丨次以上，以接收在途中改變載波頻率1次以上之丨訊框構成之標籤回應信號，據此構成，可施行距離測定。如圖12(a)所示，讀寫機2經常發送特定之信號，另一方面，對RFID標籤1要求發送標籤回應信號時，發送要求回覆標籤回應信號之卿要求信號。在此，頻率控制部7A在發送R/W要求信號（更詳言之，發送接續在R/w要求信號後之 CW(連縯載波））之期間内，設定複數之分割期間，並控制 PLL部5A，以便在各分割期間呈現互異之載波頻率。在圖 12(a)所不之例中’設定3個分割期間，並控制在第工分割期間中呈現頻率fl，在第2分割期間中呈現頻率f2，在第3分割期間中呈現頻率f3。 RFID標籤1經常監視由讀寫機2送來之信號，在檢知接收到娜要求信料，以㈣該㈣之型式發送標籤回應信唬在此’ &籤回應信號之載波頻率因R/W要求信號（更詳言之’指接續在R/W要求信號後之cw (連續率之時間變化而變化。在円1?心戰/践在圖12(b)所示之例中，在標籤回應 104683.doc -43 - χ279574 信號之第1期間中呈現頻率f 第3期間中呈現頻率f3。在第2期間中呈現頻“，在數種標鐵回應信號時，位置測定部8可檢知互里變換信號之狀態。又’在接收處理部6中:頻率接續在卿要求信號後之cw (連續之，發送間加以設^。（,载波)）時之頻率切換時在此，在標籤回應信號中，切換載前番如戰皮頻率之期間最好在月間内。此係由於在標籤回應信號中，資料部之 ::變動，另一方面，前置部之長度固定，故可確實切換载波頻率之故。 (附帶有在1訊框内之頻率切換之距離測定處理之流程）冷其次，-面參照圖13所示之流程圖，一面說明附帶有在頃寫機2之上述！訊框内之頻率切換之距離測定處理之流程〇首先，開始距離測定處理時，頻率控制部7A控制pLL部 5A，以便在上述複數之分割期間之各期間切換發送r/w要长t號（更。羊δ之’係發送接續在R/w要求信號後之(連績載波）之頻率。而，發送控制部7B控制調變部5B，使表示 R/W要求信號之資料重疊於載波信號。而，利用功率放大部5C放大被調變部5]5調變之發送信號後由發送天線3加以輸出（S51)。發送R/w要求信號時，接著，以因上述複數之分割期間而異之頻率發送CW (連續載波）（S53、S55、S58)。藉此’發送在各分割期間被切換頻率之R/W要求信號（更詳 104683.doc -44- 1279574 吕之，係發送接續在R/W要求信號後之cw(連續載波）。 RFID標籤1檢測到R/w要求信號時，帛著，回覆對應於所檢測之cw (連續載波）之载波頻率（頻率fif2、f3)之時間變化而變化之載波頻率（頻率flf2、f3)所構成之標籤回應信號。接收天線4接收到此標籤回應信號後，接收處理部6施行接收處理（S53、S56、S59)，而後，相位資訊取得部8A施行相位資訊取得處理（S54、S57、S6G)e在此所接收之標鐵回應信號之載波頻率會對應於R/w要求信號後之cw (連續载波）之载波頻率之時間變化而變化。义即，在接收處理部6,頻率變換部6B辨識標籤回應信號之前置部，依據上述數4至6之數式，求出對此前置部之各分 d期間之頻率之！信號及q信號。相位資訊取得部Μ由頻率變換部6B接料頻率之j信號及Q信號時，依據上述數7至8 之數式’算出各頻率之相位變化量0 4 0 2，對應較用作為載波信號之頻率而將其記憶於表中。在此，各分割期間 ^切換㈣係依據發送R/w要求㈣（更詳言之，係發送^ 只在R/W要求號後之c w (連續载波）時之冑率切換時加以設定。對接收處理部6及相位資訊取得部8A之標鐵回應信號之前置部之各分割期間之各頻率（頻率& &、h)之頻率變換及相'資訊取得處理係在發送處理部5發送對應之頻率之⑽ (連續載波）)之期間施行。例如，發送處理部5以第〗頻率^ 開始cw (連續載波）之發送時（S52)，rfid標鐵^以第境率 f!回覆標籤回應信號之前置部之最初之分割期間之信號。接 104683.doc -45- 1279574 收處理部6接收該頻率f!之標籤回應信號（853)，而，相位資訊取得部8A取得頻率f!之相位資訊（S54)。經過一定時間時’發送處理部5以第2頻率f2開始CW (連續載波）之發送時 (S55) ’ RFID標籤1以此第2頻率込回覆標籤回應信號之前置部之最初之其次之分割期間之信號。接收處理部6接收該頻率込之標籤回應信號（S56)，而，相位資訊取得部8A取得頻率f2之相位資訊（S57)。經過一定時間時，其次，對第3頻率込，發送處理部5、接收處理部6及相位資訊取得部8A重複施行相同動作（S5 8至S60)。在接收處理部6,來自RFID標籤1之標籤回應信號之接收結束時（S61)，發送處理部5結束cw (連續载波）之發送，即結束1訊框構成之信號之發送（S62)。其後，距離算出部依據記憶於上述表之互異之複數之頻率之相位資訊算出距離r，而結束處理（S63)。又，上述之例中，係依據相位算出距離r，但採用應用上述MUSIC法之距離測定處理，也同樣可適用。又，也可選擇I信號· Q信號之位準更高之2個接收信號，依據此選擇之 2個接收信號施行相位變化量檢測及位置算出。 (各RFID標籤之距離之辨識）如上所述，標籤回應信號含有資料部。此資料部包含固有之ID資訊之情形，可藉標籤回應信號，與發送該標鐵回應信號之RFID標籤1結合而辨識以如上所示方式測定之距離。以下，-面參照圖14，—面說明有關實現此之構成。同圖所示之構成係在前述圖4所示之構成中，在㈣處理 104683.doc -46 - 1279574 部6設置前置抽出部6C之點相異。其他之構成與圖4所示之構成相同，故在此省略其說明。

前置抽出部6C係輸入由混波器6B丨及混波器6B2輸出之工信號及Q信號，抽出在標籤回應信號之前置部而將其傳達至位置測定部8，並將在標籤回應信號之資料部傳達至通信控制部7之接收控制部7C，以作為所接收之訊框。位置測定部 8係藉分析前置部而以如上述方式測定距離，將測定之距離傳達至上述接收控制部7C。通信控制部7之接收控制部7C係藉分析由前置抽出部6c 所接收之資料部，以辨識發送該標籤回應信號之rfid標籤i 之ID資訊。又，接收控制部7C係結合位置測定部8所測定之腿叫票❸之距離測定結果與上述⑴資訊而加以辨識。因此，在RFID標籤通信系統中，即使有複數之rfid標籤}存在，亦可區別各RFID標籤1之距離而加以辨識。又，作為與上述距離之資訊結合而辨識之資訊，並不限定於各RFID標籤i固有之IDf訊，只要屬於可藉標鐵回應信號所含之資料部表示之資訊，任何資訊皆可。 (辨識各RFID標籤1之距離測定處理之流程）其次，-面參照圖15所示之流程，一面說明有關讀寫機2 之上述各RFID標籤1之距離測定處理之流程。首先，開始距離測定處理時，在S71，頻率控制部7a_ 制虹部5八，使發送講要求信號之際之載波信號之頻為第1頻率匕。、其次，發送控制部7B控制調變部5β，使表示R/w要求信 104683.doc -47- 1279574 遽之資料重疊於載波信號。而，利用功率放大部5C放大被调變部5B調變之發送信號後由發送天線3加以輸出（S72)。發送R/W要求信號時，接著，以第1頻率fi發送cw(連續載波）(S73) 〇 RFID標籤1檢測到R/w要求信號時，接著，回覆對應於所檢測之CW (連續載波）之第1頻率匕之載波頻率所構成之標籤回應信號。接收天線4接收到此標籤回應信號後，接收處理部6施行接收處理（S74)，而後，相位資訊取得部8a施行相位資訊取得處理（S75)。即，在接收處理部6,頻率變換部6B依據上述數4至6之數式將放大部6A所輸入之接收信號與PLI^p5A所輸出之載波信號相加，以求信號及Q信號。前置抽出部6(：抽出在所接收之標籤回應信號（1信號及q信號）之前置部而將其傳送至位置測定部8，並將標籤回應信號之資料部傳送至接收控制部7C。位置測定部8由前置抽出部6C接收到前置部時，依據上述數7至8之數式，算出第丨頻率fi之相位變化量少！及0 2，對應於使用作為載波信號之頻率（第i頻率而將其記憶於表中（S75)。在接收處理部6，來自RFID標籤丨之標籤回應信號之接收結束時（S76) ’位置測定部8結束相位資訊取得處理π??)。其後’發送處理部5結束cw(連續載波）之發送（S78)。接收控制部7C判定是否已接收到應接收之所有頻率之接收信號，判定未完全接收之情形（S79iN〇)，返回由S7i開始之處理。另-方面’判定已接收到應接收之所有頻率之接收 104683.doc -48- 1279574 信號之情形（S79之YES)，轉移至S80之處理。 —在S80中，位置測定部8由上述表取出各頻率之相位資訊出巨離（S80)。又，位置測定部8不僅依據相位資訊算出距離，且如上所示，也可利用應用Music法算出距離。立另一方面，接收控制部7C由由前置抽出部…接收到資料邛時，可據此確認發送該標鐵回應信號2RFID標籤工之出資訊（S81)。而，接收控制部7C結合由位置測定部8接收之距離育訊與RFID標籤1之ID資訊而加以登錄（S82)。又，組合RFID標籤丨之10資訊與距離之資訊在登錄於設於通信控制部7内之未圖示之登錄部後，經由圖2所示之外部通信部9 發送至外部裝置。利用以上，完成距離測定處理。 (位置推定處理）在上述中，係說明有關測定各RFID標籤1之距離之情形另外，也可測定由讀寫機2觀察之際之rfid標籤丨之存在位置方向。施行此測定，可特定各尺打13標籤丨之距離與方向故可特疋RFID標籤1之存在位置。作為推定尺^10標籤j 之存在位置之方法，有將接收天線4之複數之天線元件排列成陣列狀，以檢測各天線元件所接收之信號之信號相位之差異之方法。以下，說明有關此尺打!)標籤}之存在位置方向之推定處理。圖16係表示RFID標籤丨之存在位置方向之推定處理之模式圖。在同圖中，接收天線4係由第i天線元件4人、及第2 天線元件4B之2個天線元件所構成。又，0係表示RFIE^ 籤1之存在位置方向之角度。此Θ係將同時含第丨天線元件 104683.doc -49- 1279574 4A '及第2天線元件4B之電波接收點之平面之法線方向設定為〇。之情形之角度。第1天線元件4 A、及第2天線元件4B之電波接收點彼此之間隔為d時，第1天線元件4A、及第2天線元件4]5所接收之信號之信號相位差△ 0可用下式表示·· [數 20] sinθ

λ 在此，假設d=又/2，相位差△ 0可用下式表示： [數 21] = ηύϊΐ Θ 故依據相位差，存在位置方向θ可用下式表示： [數 22] Θ Αφ 即，可藉求出相位差“，而求得存在位置方向θ。所圖係表心订方向算出之情形之讀寫機2之構成。同圖不之構成係在前述圖4所示之槿占 μ ϋ所不之構成中，在位置測定部8中合又置方向异出部8 C、芬产位^各 ^ .甘及在接收處理部6設置選擇器6D之點相〃、°其他之構成與圖明。 ’、構成相同，故在此省略其說 104683.doc -50- 1279574 遥擇器6D係選擇地切換接收天線4之第1天線元件4八所接收之信號與第2天線元件4B所接收之信號而傳送至放大部6A1及放大部6A2。此選擇器6D之選擇之控制係由接收控制部7C負責。方向异出部8C係由相位資訊取得部8A取得有關第1天線元件4A所接收之信號與第2天線元件4B所接收之信號之相位差之資訊，據此，利用上述之處理算出RFID標籤丨之存在 φ 位置方向0。而，接收控制部7C係取得距離算出部8B算出之距離資訊、及方向算出部8C算出之存在位置方向資訊，將此資訊傳送至圖2所示之區域判定部1 〇。區域判定部10係依據作為位置資訊之上述距離資訊及存在位置方向資訊，判定該RFID標籤1是否位於特定之空間區域（通信區域）内。此際，區域判定部1〇係依據記憶於區域資訊記憶部11之通信區域，判SRFID標籤i是否存在於通信區域内。 φ 又，作為求出RFID標籤1之存在位置方向（9之方法，並

不限定於上述之方法，可使用習知之各個方法。例如，作為推疋電波之來向（DOA (Direction Of Arrival))之技術，可列舉 Beamformer (聚束）法、capon (卡奔）法、lP (Linear Prediction，線性推 #)法、;Min-Norm法、MUSIC 法及 ESPRIT 法等。 (位置推定處理之流程）其次’一面參照圖1 8及圖19所示之流程，一面說明有關辨識在讀寫機2之上述位置推定處理之流程。 104683.doc 51 1279574 首先，開始位置推定處理時，在S91，頻率控制部7八控制PLL部5A，使發送R/W要求信號之際之載波信號之頻率成為第1頻率f i。其次，發送控制部7B控制調變部5B，使表示R/w要求信號之負料重$於載波#號。而，利用功率放大部$ c放大被調變部5B調變之發送信號後由發送天線3加以輸出（s92)。發送R/W要求信號時，接著，以第）頻率fi發送cw(連續載波）(S93)。其後，RFID標籤1檢測到R/W要求信號時，接著，回覆對應於所檢測之CW (連續載波）之第丨頻率匕之載波頻率所構成之標籤回應信號。接收天線4接收到此標籤回應信號。在此時點，遥擇器6Ό選擇第1天線元件4A，依據第〗天線元件 4A接收之化號，接收處理部6施行接收處理（§94)，而後，相位資§fL取得部8A施行相位資訊取得處理（S95)。即，在接收處理部6，頻率變換部6B依據上述數4至6之數式將放大部6A所輸入之接收信號與PLI^p 5a所輸出之载波信號相加，以求信號及Q信號。相位資訊取得部8a由頻率變換部6B接到信號及q信號時，依據上述數7至8之數式，算出第1頻率fl之相位變化量0 0 2，對應於使用作為載波信號之頻率（第i頻率fl)而將其記憶於表中a%)。在接收處理部6，來自RFID標籤丨之標籤回應信號之接收結束時（S96)，相位資訊取得部8八結束相位資訊取得處理 (S97)。其後，發送處理部5結束cw (連續載波）之發送，即、、Ό束1 Λ框構成之信號之發送（S 9 8)。接收控制部7 ^判定是 104683.doc -52- 1279574 否已接收到應接收之所有頻率之接收信號，判定未完全接收之情形（S99之NO)，返回由S91開始之處理。另一方面，判定已接收到應接收之所有頻率之接收信號之情形（s99之 • YES)，在距離算出部8B施行距離運算（sl〇〇)，轉移至si〇i • 之處理。又，位置測定部8不僅依據相位資訊算出距離，且如上所示，也可利用應用MUSIC法算出距離。又，距離運异也可在後述之Sill、S112之前後進行。 _ 在8101，選擇器6D切換選擇第2天線元件4B。而，依據發送控制部7B之控制，利用第i頻率f!發送R/w要求信號及 cw (連讀載波）（8102至S104)。RFID標籤測到r/w要求信號時，接著，回覆對應於所檢測2CW(連續載波）之第」頻率之載波頻率所構成之標籤回應信號。接收天線4接收到此標籤回應信號。在此時點，選擇器6D選擇第2天線元件 4B，依據第2天線元件4B接收之信號，接收處理部6施行接收處理（S105)， φ 即，在接收處理部6,頻率變換部6B依據上述數4至6之數式將放大部6A所輸入之接收信號與PLL部5 a所輸出之載波信號相加，以求出I信號及Q信號而由相位資訊取得部8八輸出。在接收處理部6，來自RFID標籤1之標籤回應信號之接收結束時（S 106)，發送處理部5結束CW (連續載波）之發送，即結束1訊框構成之信號之發送（S 1〇7)。其次’關於方向算出處理，施行8108至sl〇9之處理。在S108，相位資訊取得部8八取得有關第1天線元件‘A所接收之#號與第2天線元件4B所接收之信號之相位差之資 104683.doc -53 - 1279574 訊，據此，方向算出部8C算出RFID標籤1之存在位置方向（存在方向）（S109)。又，如上所述，依據天線元件間之相位差施行方向推定之際，需要在比較某（同一）頻率之相位差。其後，接收控制部7C取得距離算出部犯算出之距離資訊、及方向算出部8C算出之存在位置方向資訊，將此資訊傳送至區域判定部1〇。區域判定部1〇係依據上述距離資訊及存在位置方向資訊，算出RFID標籤i之位置（Su〇)。利用以上’完成位置測定處理。 (在1訊框内之複數之頻率同時發送）在以上说明中，讀寫機2在發送j訊框構成之R/w要求信號及CW(連續載波）之途中，藉由改變載波頻率丨次以上，以接收在途中改變載波頻率丨次以上之2訊框構成之標籤回應信號，據此構成，施行距離測定。對此，可藉由複數之頻率成分構成發送1訊框構成之R/w要求信號及cw (連續載波）之載波頻率，以接收具有複數之頻率成分之1訊框構成之私籤回應信號，據此，構成施行距離測定。如圖20(a)所示，讀寫機2經常發送特定之信號，另一方面，對RFID標籤丨要求發送回應信號時，發送要求回覆標籤回應佗唬之R/W要求信號。在此，頻率控制部7A控制pLL 、便由複數之頻率成分構成R/W要求信號（更詳言之、，/系構成接續在R/w要求信號後之CW (連續載波）之載波頻率。在圖2G⑷所示之例中，載波頻率係被控制成由第i 頻率fl、第2頻率f2、第3頻率f3所構成。枯籤1經吊監視由讀寫機2送來之信號，在檢知接收 104683.doc -54- 1279574 要求信號時’以回應該信號之型式發送標籤回應信〜。〃此，標籤回應信號係被對應於R/w要求信號（更詳言之係構成接續在R/w要求信號後之cw(連續賴）之複^ '頁^成”構成之載波頻率所發送。在圖20⑻所示之例巾鐵回應信號在第1期間，為頻率4，在第2期間，為頻率f2，在弟3期間，為頻率&。藉由接收此種標籤回應信號，位置測定部8即可檢知在互 φ 異之複數之頻率之接收信號之狀態。以下，一面參照圖21，一面說明實現此動作之構成。同圖所示之構成係在前述圖4所示之構成中，在發送處理部5設置對應於各頻率之振盪器5m · 5D2· 5]〇3及合成器 5E，並在接收處理部6設置帶通濾波器6Cl· 6C2· 6c3及作為頻率變換部6B之混波器6B3 · 6Β4 · 6B5之點相異。其他之構成與圖4所示之構成相同，故在此省略其說明。在通信控制部7中，頻率控制部7A控制PLL部5A ,以便由 • 複數之頻率成分構成R/w要求信號（更詳言之，係構成接續在R/W要求信號後之Cw (連續載波）之載波頻率。藉pLL = 5A及振蘯||5D1 · 5D2· 5D3產生之载波信號被合成器合成後’經由調變部5B及功率放大部5C被發送。接收天線4所接收之接收信號經由放大部6a被分歧成3條經路，分別被輸入至帶通濾波器6C1 · 6C2· 6C3。各帶通濾波器6C1 · 6C2 · 6C3由輸入之接收信號中取出特定之頻率成分之信號，將其輸入至混波器6B3 · 6B4 · 6B5。在混波器6B3 · 6B4 · 6B5所求得之各頻率成分信號 104683.doc -55- 1279574 及Q信號係被輸入至相位資訊取得部8A，而被施行各頻率成分之相位變化量之取得及依據此之距離之算出。與上述圖4及圖13知實施型態同樣地，接收處理部6係在發送處理部5發送CW(連續載波）之期間，施行各頻率成分之相位變化量之算出。又，在上述之例中，係依據相位算出距離r，但採用應用上述MUSIC法之距離測定處理，也同樣可適用。又，也可選擇I信號· Q信號之位準更高之2個接收信號，依據此選擇之2個接收信號施行相位變化量檢測及位置算出。 (主動型之RFID標籤）在上述中，係說明RFID標籤i採用被動型之構成，但如前所述，RFID標籤1也可採用主動型之構成。此情形，rfid 標籤1可考慮採用具有電源部，並設有產生標籤回應信號之 #號產生部、及控制上述信號產生部所產生之標籤回應信號，使其被互異之複數之載波頻率所發送之頻率控制部之構成。此情形，在讀寫機2中，可消除發送R/w要求信號之必要性。 RFID標籤1之上述頻率控制部也與前述頻率控制部7 a同樣地，在發送1個標籤回應信號之期間内，設定複數之分割期間，並控制在各分割期間呈現互異之載波頻率，且可控制在上述標籤回應信號之每丨次發送時呈現互異之载波頻率。又，可控制由複數之頻率成分構成載波頻率。 (使用RFID&戴之通信系統之適用例）其次，說明有關將使用本實施型態之RFID標籤之通信系 104683.doc -56- 1279574 統適用於具體的糸統之例。圖2 2係表示在施行物品之流通之系統中，在施行流通之物品之檢查確認等之系統適用使用本RFID標籤之通信系統之情形之例。在同圖所示之例中，利用複數之皮帶輸送機輸送安裝RFID標籤1之物品。又，在離開皮帶輸送機之場所也堆積著貼上RFID標籤！之物品。而’為檢查皮帶輸送機所輸送之物品，利用讀寫機2 與各RFID標籤1施行通信，藉此，可管理各物品之流通。又’在使用此種RFID標籤通信系統中，設有施行流通物品之管理之管理裝置作為與讀寫機2施行通信之上述外部裝置。此種系統之情形’採用未明確設定通信區域之使用rFID 才示籤之通#系統時，有可能也會與無必要施行通信之位於遠離皮帶輸送機之位置之RFID標籤1通信。對此，依據本實施型態之使用RFID標籤之通信系統，由於可藉讀寫機2之處理而檢知各RFID標籤1之距離（或位置），故可僅與應通信之 RFID標籤1施行通信。又，依據使用本實施型態之RFID標籤之通信系統，由於可較高精度地檢知RFID標籤1之距離（或位置），故也可在讀寫機2側辨識RFID標籤1係被哪一皮帶輸送機之輸送線所輸送之RFID標籤1。又，為構建使用具有此機能之RFID標籤之通信系統，只要設置1台讀寫機2即可。即，可消除設置例如用來限制電波到達範15之構件之必要性及設置多台讀寫機2之必要性等。故依據使用具有此機能之本實施型態之11耵〇標籤之通 104683.doc -57- 1279574 m不$設置環境之影響，可容易地進行安置。二（:)係表不在商店等，在施行商品及庫存物品等之防 =視等之系統適用使用本RFID標鐵之通信系統之情形之 Γ °在本例中’冑通信區域設置於安裝作為對象之RFm標 = 之物品本來可存在之範圍，在檢知此物品已由通信區域 / 0’ ’判定該物品有遭竊之可能性。又，圖23(b)係表示

:叫籤1女褒於門窗等，藉監視此RFID標籤】之位置以檢知該Η窗已被打開之防盜系統適_。在構建如以上之防f監視之際’只要施行在對象物上裝上以往使用之RFID 標戴1之簡單之安置動作即可。且可在各個環境下，彈性地構建使用RFID標籤之通信系統。在本例中，在使用RFID標籤之通信系統會設置施行防止犯非官理之管理裝置，以作為與讀寫機2施行通信之上述外部裝置。圖24係表示將使用RFn^f籤之本通信系統適用於例如車站及電影院等需要剪票之場所之情形之例。最近，例如在車站之剪票中施行使用RFID標籤之剪票之系統逐漸普及，在此系統中，係將讀寫機設置於門上以施行剪票。對此，依據本實施型態之使用11打1)標籤之通信系統，只要將轭行剪7K之整個通路設定為通信區域，不必設置檢測門即可施行剪票。且此情形也可採用將11打]〇標籤丨内建於利用者持有之手機中之構成。又，在此圖24所示之系統適用例中，在有因與RFID標籤 1之通信結果而不被許可通過之利用者存在之情形，可能有 104683.doc -58- 1279574 必要特別規定該不被許吁了之利用者。此情形，可向由讀寫斤特疋之不破許可之利用者之位置施行利用監視攝影认攝心藉此可執打不被許可之利用者之特定及留下其證據。、又，在此例中行通行許可管理上述外部裝置。機之攝影控制。，在使用RFID標籤之通信系統也會設置施之官理裝置，以作為與讀寫機2施行通信之而，此管理裝置可施行利用上述監視攝影圖25係表示在汽車#之無鑰起進人系統適用使用本 RFID標籤之通信系統之情形之例。錢車㈣設有讀寫機 2 ’並由利用者持有内建RFI_籤1之錄匙。當讀窝機2檢知 j於利用者持有之鑰起之灯出標籤i進人汽車周圍之特定範圍時，即可施行指示以解除鑰匙之鎖定。藉此，僅在利用者持有祕之狀態接近汽車時，才可解除鎖定。又’在此例巾，在使用腿!)標籤之通信系統也會設置施行控制管理鑰匙之上鎖狀態之管縣置，以作為與讀寫機2 施行通信之上述外部裝置。本發明並不僅限定於上述實施型態、，在求項所示之範圍内可施行個個變更。，將在請求項所示範圍適宜變更之技術的手段組合所得之實施型態也包含於本發明之技術的範圍。本申請案係以2005年3月9曰提出之曰本專利申請案（特願2005-066298號公報）為基礎，其内容可經由參照方式引用於本案。 104683.doc -59- 1279574 【產業上之可利用性】本發明之距離測定裝置及具備其之通信系統可在例如施行上述流通之物品之檢查•確認等之系統、在商店等施行商品之防盜監視等之系統、設置於車站及電影院等需要剪票之場所之剪票系統、在無鑰匙進入系統等之用圖。以上，已參照詳細且特定之實施態樣說明本發明，但對同業業者而言，在不脫離本發明之精神與範圍之情況下，春顯然可施行個個變更或加以修正。本申請案係以2005年3月9曰提出之曰本專利申請案（特願2005-066298號公報）為基礎，其内容可經由參照方式引用於本案。【圖式簡單說明】圖1係表示在具有使用本實施型態之RFID標籤之通信系統之讀寫機中測定RFID標籤與該讀寫機之距離用之構成之概略之區塊圖。 _ ® 2係表示使用上述RFm標籤之通信系統之概略構成之區塊圖。圖3(a)係表示在讀寫機與RFID標籤之間施行要求信號及枯籤回應信號之信號收發之狀態之圖。圖3(b)係以時間軸表*由讀寫機向RFm標籤發，及其載波頻率之圖。現圖3⑷係以時間軸表示由RFm標鐵向讀寫機發送之及其載波頻率之圖。 °〜圖4係表示包含可施行相位之檢測之接收處理部之具體 104683.doc -60- I279574 的構成之讀寫機之概略構成之區塊圖。圖5係表示距離測定處理之流程之流程圖。

圖6係表示使用多頻之距雜：| A ^ 離〆貝】疋處理之流程之流程圖。圖7係表示頻率選擇處地見汉距離异出處理之流程之流程圖8係表示頻率選擇處理之一例之模式圖。

圖9⑷係表示在讀寫機與灯①標鐵之通信中發生多路經之狀態之圖。圖9(b)係表示對距離之Μττςγρ 1 ]£雕之MUSIC砰估函數之變化之曲線圖〇圖9(c)係表示來向推定處理之說明圖。圖_表示應用MUSIC法之距離測定處理之流程之前半之流程圖。圖U係表示應用MUSIC法之距離測定處理之流程之後半之流程圖。圖l2(a)係以時間軸表示切換在丨訊框内之頻率之情形之由讀寫機向RFID標籤發送之信號及其載波頻率之圖。圖i2(b)係以時間軸表示切換在1訊框内之頻率之情形之由RFID標籤向讀寫機發送之信號及其载波頻率之圖。圖13係表示附帶有在〗訊框内之頻率切換之距離測定處理之流程之流程圖。圖Μ係表示可結合各]11?1〇標籤與其距離而辨識之讀寫機之概略構成之區塊圖。圖15係表示識別各RFID標籤之距離測定處理之流程之 104683.doc -61 - 1279574 流程圖。圖1 6係表示R F1D標籤之存在纟置方向之推定處理之模式圖。、圖17係表示施行方向算奴情形之讀寫機之概略構成之區塊圖。圖18係表示位置推定處理之流程之前半之流程圖。圖19係表示位置推定處理之流程之後半之流程圖。 • …圖7(a)係以時間軸表示同時發送在1訊框内之複數之頻率之情形之由讀寫機向灯1]3標籤發送之信號及其載波頻率之圖。圖歸）係以時間軸表示同時發送在i訊框内之複數之頻率之情形之由RFID標籤向讀寫機發送之信號及其載波頻率之圖。圖2 1係表示同時發送在丨訊框内之複數之頻率之情形之讀寫機之概略構成之區塊圖。 _ 圖22係表示在施行流通之物品之檢查•確認等之系統適用使用本RFID標籤之通信系統之情形之例之圖。圖2 3 (a)係表示在施行商品及庫存物品防適用使用本贿D標藏之通信系統之情形之例之圖4 ^ 圖23(b)係表示將灯①標籤i安裝於門窗等，藉監視此 RFID標籤！之位置以檢知該門窗已被打開之防盜系統適用例之圖。圖24係表示將使用犯1〇標籤之本通信系統適用於例如車站及電景> 院等需要剪票之場所之情形之例之圖。 104683.doc -62- 1279574 圖25係表示在汽車等之無鑰匙進入系統適用 RFID# ^ ^ % ^ ^ ^ ^ ^ « 0 本圖26係表示先前技術之RF通信系統之構成之區塊圖。圖27係表示施行先前技術之RFID標籤與無線通信之通仏裝置之構成之區塊圖。【主要元件符號說明1

1 RFID標籤 2 讀寫機 3 發送天線 4 接收天線 4A 第1天線元件 4B 第2天線元件 5 發送處理部 5A PLL部 5B 調變部 5C 功率放大部 6 接收處理部 6A、6A1、6A2 放大部 6B 頻率變換部 6B1 、 6B2 混波器 6B3 90 °移相部 6C 鈿置抽出部 6D 選擇器 7 通信控制部 104683.doc -63- 1279574 7A 頻率控制部 7B 發送控制部 7C 接收控制部 8 位置測定部 8A 相位資訊取得部 8B 距離算出部 8C 方向算出部 9 外部通信部 10 區域判定部 11 區域資訊記憶部 104683.doc -64-

Claims

1279574 十、申請專利範圍： 1· 一個距離測定裝置，其特徵在於包含發送機構，其係藉相異之複數之載波頻率之電波心含1訊框之信號即要求信號由天線向外部發送者； G 接收機構’其係接收反射信號，該反射信號係前述發送機構所發送之前述要求信號—面藉反射體受到特㈣變，一面被反射而產生之包含丨訊框之信號者；相位資訊取得部，其係對每個前述發送機構發送波頻率算出前述接收機構接收之反射信號與前述要求信號間之相位變化量者；及 " 距離算出部，其係依據前述相位資訊取得部所取得之每個載波頻率之相位變化量與载波頻率，算出前述天線與前述反射體間之距離者。 2. '如請求们之距離測定裝置’其中上述發送機構係於發送 1個要求信號之期間内設定複數之分割期間，並控制使各分割期間為互異之載波頻率者。 3. 如請求们之距離測定裝置，其中上述發送機構係控制使上述要求信號藉由包含互異之載波頻率成分之】個載波頻率發送者。 4. 如請求項1之距離測定裝置，其中由前述反射體，藉互異之3個以上載波頻率而發送反射信號；上述相位資訊取得部係在各載波頻率之信號中，選擇信號狀態在距離之算出上滿足特定基準之2個載波頻率 104683.doc 1279574 之信號而取得相位變化量者。 5·如凊求項丨之距離測定裝置，其中前述接收機構係 έ知行所接收之反射#號之頻率變換處理之頻率變換部； ' I 上述頻率變換部係將上述反射信號變換成丨信號與號者。。

=請求項1之距離測定裝置，其中上述距離算出部係利用高解析頻譜分析法算出上述距離者。如請求項6之距離測定裝置，其中上述距離算出部係利用 MUSIC(MUltipile Signal Classification ;多重信夢分類）法作為上述高解析頻譜分析法，使用藉互異之複數之載波頻率而接收之反射信號作為該MUSIC法之輸入，以模向量作為上述距離之函數而求AMlJSIC評估函數，藉求出δ玄MUSIC評估函數之峰值而算出上述距離者。如請求項1之距離測定裝置，其中上述距離算出部係併用所接收之反射信號之接收強度而算出上述距離者。如請求項1之距離測定裝置，其中包含接收控制部，其係取得上述反射信號所含之資料部之資訊，且結合上述距離算出部所算出之上述距離資訊與上述資料部之資訊而將其輸出至外部者。 ι〇·如請求項1之距離測定裝置，其中上述距離算出部係依據上述反射信號測定發送該反射信號之反射體之位置之方向者。 11·如請求項1之距離測定裝置，其中上述距離算出部係藉分 104683.doc 1279574 析上述反射信號之前置部之信號而算出上述距離者。 I2.—個距離測定方法，其特徵在於包含發送步驟，其係藉相異之複數之載波頻率之電波將包 δ 1 Λ框之“號即要求信號由天線向外部發送者；、、接收步驟，其係接收反射信號，該反射信號係前述發送步驟所發达之前述要求信號一面藉反射體接受特定調變，一面反射而產生之包含丨訊框之信號；相位資訊取得步驟，其係對前述發送步驟發送之各載波頻率算出前述接收步驟接收之反射信號與前述要求信號間之相位變化量者；及距離算出步驟，其係依據前述相位資訊取得步驟所取得之各載波頻率之相位變化量與載波頻率，算出前述天線與前述反射體間之距離者。 &如請求項12之距離測定方法，其中在上述發送步驟，於發送！個要求信號之期間内設定複數之分割期間，並控制使在各分割期間為互異之載波頻率。 Η.如請求項12之距離測定方法，其中上述發送步驟中，控制使藉包含互異之載波頻率成分之i個载波頻率發送上述要求信號。 1 5 ·如請求項丨2之距離測定方法，其中由前述反射體，藉互異之3個以上載波頻率而發送反射信號；並於上述相位資訊取得步驟在各載波頻率之信號中，選擇信號狀態在距離之算出上能滿基準之2個載波 104683.doc 1279574 頻率之信號而取得相位變化量。 16. 如請求項12之距離測定方法，其中前述接收步驟係包含施行所接收之反射信號之頻率變換處理之頻率料換步驟；、μ文於上述頻率變換步驟將上述反射信號變換成丨信號與信號。、 17. 如請求項丨2之距離測定方法，其中在上述距離算出步驟中’利用高解析頻譜分析法算出上述距離。 18·如請求項17之距離測定方法，其中在上述距離算出步驟中，利用 MUSIC (MUltipile SIgnal classificati〇n ;多 ^ 信號刀類）法作為上述咼解析頻譜分析法，使用藉互異之載波頻率而接收之反射信號作為該MUSIC法之輸入，以模向量作為上述距離之函數而求出MUSIC評估函數，藉求出該MUSIC評估函數之峰值而算出上述距離。 19·如請求項12之距離測定方法，其中在上述距離算出步驟中，併用所接收之反射信號之接收強度而算出上述距離。 20·如請求項12之距離測定方法，其中包含接收控制步驟，其係取得上述反射信號所含之資料部之資訊，且結合上述距離异出步驟中所算出之上述距離資訊與上述資料部之資訊而將其輸出至外部。 21·如請求項12之距離測定方法，其中在上述距離算出步驟中’依據上述反射信號測定發送該反射信號之反射體之位置之方向。 22·如請求項12之距離測定方法，其中在上述距離算出步驟 104683.doc 1279574 中離藉分析上述反射信號之前置部之#號而算出上述距 23·種反射體，其特徵在於包含信號產生部’其係對如請求項1之距離測定裝置所發送之要求信號’產生包含1訊框之信號即反射信號者；及、、頻率控制部’其係控制使藉互異之複數之載波頻率發运上述信號產生部所產生之反射信號者。 •如明求項23之反射體’其甲上述頻率控制部係於發送㈣反射信號之期間内設定複數之分割期間，並控制使各分割期間為互異之載波頻率者。 25.如請求項23之反射體，其中上述頻率控制部係控制使藉包含互異之載波頻率成分之丨個載波頻率發送上述反射信號者。 26· —種通信系統，其特徵在於包含如請求項1至11之距離測定裝置；及與上述距離測定裝置施行無線通信之至少1個反射體者0 2 7 · —種通信系統，其特徵在於包含如請求項1至11之距離測定裝置；及管理裝置，其係依據藉上述距離測定裝置而與上述反射體施行通信之結果，管理與該反射體有關連之物品、人及生物中至少其中一個者。 104683.doc