WO2006013677A1 - 無線受信装置 - Google Patents

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WO2006013677A1
WO2006013677A1 PCT/JP2005/010381 JP2005010381W WO2006013677A1 WO 2006013677 A1 WO2006013677 A1 WO 2006013677A1 JP 2005010381 W JP2005010381 W JP 2005010381W WO 2006013677 A1 WO2006013677 A1 WO 2006013677A1
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WO
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unit
signal
control
directivity
weight
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PCT/JP2005/010381
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English (en)
French (fr)
Inventor
Katsuyuki Kuramoto
Tomoyasu Fukui
Original Assignee
Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
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Priority claimed from JP2004267787A external-priority patent/JP4577489B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2216—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays

Definitions

  • the present invention relates to an improvement in a radio reception apparatus including a plurality of reception antenna elements for receiving a signal transmitted from a predetermined communication target.
  • An RFID (Radio Frequency Identification) system is known in which information is read out in a non-contact manner from a small-sized wireless tag (responder) in which predetermined information is stored by a predetermined wireless tag communication device (interrogator). ing.
  • This RFID system can read information stored in a wireless tag by communication with the wireless tag communication device even when the wireless tag is dirty or placed at an invisible position. Therefore, practical use is expected in various fields such as product management and inspection processes.
  • a plurality of receiving antenna elements for receiving a signal transmitted from a wireless tag that is a communication target are provided, and communication is performed in accordance with the direction of the wireless tag.
  • one that performs directivity control is known.
  • the wireless device described in Patent Document 1 and the directivity control method described in Patent Document 2 are examples thereof.
  • a plurality of antenna elements are provided as receiving antennas in the receiver, and weights (weighted values) are applied to the respective received signals transmitted from the communication target (transmitter) and received by the plurality of antenna elements. ) To demodulate the adaptively processed received signal.
  • the directivity by multiple antenna elements is optimized for the receiving sensitivity to the transmitting side.
  • the directivity of the array antenna can be suitably determined, and suitable communication can be performed with the wireless tag that is the communication target.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-283411
  • Patent Document 2 JP 2002-280945 A (paragraph numbers 0002 to 0035, 03)
  • the phased array control if there is no significant difference in the 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 transmission is performed.
  • the direction of the vessel may not be determined quickly. That is, there has been a demand for the development of a wireless receiver that can perform directivity control as quickly as possible.
  • the present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radio receiving apparatus capable of performing directivity control as quickly as possible.
  • the gist of the first invention is a wireless reception device including a plurality of reception antenna elements for receiving a signal transmitted with a predetermined communication target power.
  • a phased array control unit that controls the directivity of reception signals received by the plurality of reception antenna elements by a phased array process; and the directivity of reception signals received by the plurality of reception antenna elements.
  • Adaptive array control section controlled by the active array processing, and received signals received by the plurality of receiving antenna elements.
  • a reception quality determination unit that determines whether or not a signal has a predetermined quality and a phased array control unit that controls the directivity of the reception signal, and the determination of the reception quality determination unit is denied Includes a directivity control switching unit that switches so that the directivity of the received signal is controlled by the adaptive array control unit.
  • the gist of the second invention is that a plurality of antenna elements for receiving a transmission wave from a communication target via wireless communication, and the plurality of antenna elements.
  • the first control unit that performs the first control to sequentially change the direction while maintaining the directivity in a predetermined direction, and the directivity of the plurality of antenna elements with respect to the communication target
  • a second control unit that performs second control to change the reception state to be optimal, and a directivity control unit that controls directivity of the plurality of antenna elements by the first control unit and the second control unit.
  • a wireless receiver characterized by comprising: The invention's effect
  • the phased array control unit that controls the directivity of the received signal received by the plurality of receiving antenna elements by phased array processing, and the plurality of receiving antenna elements.
  • An adaptive array control unit that controls the directivity of received signals by adaptive array processing, and a reception quality determination that determines whether or not the received signals received by the plurality of receiving antenna elements have a predetermined quality
  • the phased array control unit controls the directivity of the received signal.
  • the adaptive array control unit Since it includes a directivity control switching unit that switches so as to control directivity, adaptive array processing is performed only when necessary. It requires unnecessary calculated without I row by a, it is possible to shorten the processing time of the received signal. That is, it is possible to provide a radio receiving apparatus that can perform directivity control as quickly as possible.
  • the adaptive array control unit is received by the plurality of receiving antenna elements based on a control result by the phased array control unit.
  • the initial value of the weight given to each received signal is determined. In this way, the time required for adaptive array processing can be further shortened.
  • the directivity control switching unit first includes the plurality of receiving antenna elements.
  • the directivity of the received signal received by the initial setting is set as an initial setting, and when the determination of the reception quality determination unit is negative, the phased array control unit switches so as to control the directivity of the received signal. is there. In this way, the processing time of the received signal can be further shortened.
  • the reception quality determination unit is a reception signal strength determination unit that determines whether or not the signal strength of the reception signal is equal to or higher than a predetermined value, and the reception signal strength determination unit includes: If the determination is negative, the determination is negative. In this way, the quality of the received signal can be determined in a practical manner.
  • the reception quality determination unit is an interference wave determination unit that determines whether or not the received signal includes an interference wave, and the determination of the interference wave determination unit is affirmed. Is to deny the determination. In this way, the quality of the received signal can be determined in a practical manner.
  • the reception quality determination unit determines whether or not the decoding quality of the reception signal by the decoding unit is within a predetermined range. If the determination by the error determination unit is negative, the determination is denied. In this way, the quality of the received signal can be set to half U in a practical manner.
  • the communication target is a wireless tag capable of returning the signal in response to a predetermined transmission signal.
  • a wireless reception device that can perform directivity control as quickly as possible for a wireless tag communication device that communicates information with the wireless tag.
  • a plurality of antenna elements that receive a transmission wave from a communication target via wireless communication, and the directivity of these antenna elements in a predetermined direction
  • a first control unit that performs first control to sequentially change the direction while holding the second control unit, and a second control unit that changes the directivity of the plurality of antenna elements so that a reception state with respect to the communication target is optimized. Since there is a second control unit that performs control, and a directivity control unit that controls directivity of the plurality of antenna elements by the first control unit and the second control unit, the directivity The control unit maintains the directivity of the plurality of antenna elements in a predetermined direction.
  • the first control unit phased array control
  • the second control unit adaptive control
  • the directivity of multiple antenna elements is controlled based on (array control).
  • the directivity control unit selectively switches between the first control unit and the second control unit to control directivity of the plurality of antenna elements. Is to do. In this way, by selectively switching between the first control unit and the second control unit, the reception direction determination performance by phased array control and the reception sensitivity improvement performance by adaptive array control are cooperated. Can work.
  • the directivity control unit performs reception state optimization control in the second control unit based on a directivity control result in the first control unit.
  • the adaptive array control performs reception state optimization control in that direction, so it is relatively short compared to the case of adaptive array control alone. High reception sensitivity can be obtained.
  • the directivity control unit determines weighting so that a composite output signal to be demodulated approaches a target signal according to a result of directivity control in the first control unit.
  • a combined output signal generation unit that generates the combined output signal using the weighting determined by the weighting determination unit.
  • the digital signal processing apparatus further includes a demodulation unit that demodulates the combined output signal generated by the combined output signal generation unit or a signal based on the combined output signal.
  • a demodulation unit that demodulates the combined output signal generated by the combined output signal generation unit or a signal based on the combined output signal.
  • the directivity control unit determines whether or not the signals received by the plurality of antenna elements are transmission waves of the communication target power according to a demodulation result of the demodulation unit.
  • a discriminating unit for discriminating is provided, and the weight determining unit determines the weight based on a discrimination result of the discriminating unit.
  • 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 reduced in the direction other than the transmission wave direction, and the received signal strength with respect to the transmission wave is increased. Improvements can be made quickly and reliably.
  • the weight determination unit increases the reception sensitivity in the direction determined by the determination unit as the transmission wave, and receives the reception in the direction determined as not the transmission wave.
  • the weighting is determined so as to reduce the sensitivity.
  • the directivity is increased by increasing the reception sensitivity for the direction of the transmitted wave of the communication target force, and the directivity is decreased by decreasing the reception sensitivity for the direction other than the direction of the transmission wave.
  • the directivity control unit includes a calculation unit and a first weight determination unit that determines a first weight for the first control based on a phase control signal from the calculation unit.
  • a first combined output signal generating unit that generates the first combined output signal for the first control using the first weight determined by the first weight determining unit, and a phase 'amplitude from the arithmetic unit Based on a control signal, a second weight determining unit that determines a second weight for the second control, and a second weight for the second control using the second weight determined by the second weight determining unit.
  • a second combined output signal generating unit for generating a combined output signal.
  • the first weight determination unit determines the first weight based on the phase control signal of the calculation unit, and the first combined output signal generation unit generates the first combined output signal using the first weight.
  • phased array control can be realized.
  • the phase / amplitude control signal of the calculation unit The second weight determining unit determines the second weight based on the second weight, and the second synthesized output signal generating unit generates the second synthesized output signal using the second weight, thereby realizing adaptive array control. be able to.
  • the first combined output signal generation unit and the second combined output signal generation unit are shared by one combined output signal generation unit, and the combined one combined output signal generation unit is:
  • the first or second combined output signal for the first or second control is generated using the weight determined by the first or second weight determining unit.
  • the combined output signal generator can be used in common in phased array control and adaptive array control, thereby simplifying the overall configuration of the apparatus and reducing costs. .
  • the directivity control unit selectively switches and inputs the weight determined by the first or second weight determination unit to the single combined output signal generation unit.
  • a switching unit is provided.
  • the weight of the first weight determination unit force based on the phase control signal is input by switching the signal input from the first or second weight determination unit to the common composite output signal generation unit at the switching unit.
  • the directivity control unit divides a predetermined minute time unit into a first time segment and a second time segment, and the first weight determination unit determines the first time segment.
  • the common weight is input to the common one composite output signal generation unit, and in the second time interval, the single weight output determined by the second weight determination unit is shared.
  • a switching control unit for controlling the switching operation of the switching unit so as to input to the unit. In this way, the switching control unit controls the switching operation of the switching unit, and in the first time segment, based on the weight of the first weight determination unit force, the common combined output signal generation unit generates the first control for the first control.
  • Synthetic output signal is generated to achieve phased array control, while the second time division is based on the weight of the second weight determination unit force in the second time segment, and the second combined output for the second control by the common combined output signal generation unit Adaptive signal generation Array control can be realized.
  • the switching control unit is capable of variably setting the first time segment and the second time segment.
  • the ratio between the first time segment and the second time segment in a predetermined minute time unit can be set variably, and the time allocation between phased array control and adaptive array control can be freely determined.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a communication system in which the radio reception apparatus of the first invention is preferably used.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of a wireless tag communication device incorporating a wireless reception device according to an embodiment of the first invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a wireless tag circuit element provided in a wireless tag that is a communication target of the wireless tag communication device in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining information communication control with the wireless tag of FIG. 3 by the DSP of the wireless tag communication apparatus of FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining PAA control which is a part of the RFID communication control of FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating AAA control that is a part of the RFID communication control of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of a wireless tag communication device incorporating a wireless reception device according to another embodiment of the first invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between frequency and signal strength when the interference signal component is not included in the combined signal output by the received signal combining unit in the RFID tag communication apparatus of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between frequency and signal strength when the interference signal component is included in the combined signal output by the received signal combining unit in the RFID tag communication apparatus of FIG. 7.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining PAA control in information communication control with the wireless tag of FIG. 3 by the DSP of the wireless tag communication device of FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of a wireless tag communication device incorporating a wireless reception device according to still another embodiment of the first invention.
  • 12 is a flowchart for explaining information communication control with the wireless tag in FIG. 3 by the DSP of the wireless tag communication device in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a flowchart explaining a second PAA control which is a part of the RFID communication control of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration of a wireless tag communication device incorporating a wireless reception device according to still another embodiment of the first invention.
  • FIG. 15 is a system configuration diagram showing an overall outline of an RFID tag communication system to which an embodiment of the second invention is applied.
  • FIG. 16 is a functional block diagram showing a functional configuration of the interrogator shown in FIG.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing the behavior of phased array control.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a control procedure of a received signal processing operation by the BB unit.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a detailed procedure of adaptive array processing executed by the adaptive array control unit.
  • FIG. 20 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the BB section of the interrogator in a modified example in which a part of the phased array control section and the adaptive array control section is shared.
  • 21 is a time chart showing a selection switching operation in the selector and the switching switch shown in FIG.
  • FIG. 22 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the BB section of the interrogator in a modified example in which the distribution of minute time segments is variable.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a generation mode of a selection signal in the selection signal generation unit illustrated in FIG.
  • FIG. 24 is a flowchart showing the control procedure of the received signal processing operation by the BB section of the interrogator, in a modified example in which adaptive array control is performed after completion of phased array control.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram showing the behavior of adaptive array control.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a communication system 10 in which the wireless reception apparatus of the present invention is preferably used.
  • the communication system 10 includes a wireless tag communication device 12 in which a wireless reception device 62 according to an embodiment of the present invention is incorporated, and a single communication target of the wireless tag communication device 12.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • the wireless tag communication device 12 is an interrogator of the RFID system.
  • Each functions as a responder. That is, when the interrogation wave F (transmission signal) is transmitted from the radio tag communication apparatus 12 to the radio tag 14, a predetermined information signal (data) is received in the radio tag 14 that has received the interrogation wave F. As a result, the interrogation wave F is modulated and sent back as a response wave F (reply signal) to the RFID tag communication device 12 so that information is transmitted between the RFID tag communication device 12 and the RFID tag 14. Communication takes place.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the wireless tag communication device 12.
  • the wireless tag communication device 12 exchanges information with the wireless tag 14 in order to read and write information with respect to the wireless tag 14 and detect the direction of the wireless tag 14.
  • DSP Digital Signal Processor
  • DZA conversion unit 18 that converts the received transmission signal into an analog signal
  • a frequency conversion signal output unit 20 that outputs a predetermined frequency conversion signal
  • the upconverter 22 increases the frequency of the signal by the frequency of the frequency conversion signal output from the frequency conversion signal output unit 20, and the upconverter 22 Transmitting antenna element 24 for transmitting the transmitted signal as interrogation wave F toward radio tag 14 and a response wave ⁇ returned from radio tag 14 in response to interrogation wave F
  • a plurality three in FIG.
  • a plurality of down converters 28a, 28b, 28c (three in Fig. 2) that convert the frequency of the above to the frequency lower by the frequency of the frequency conversion signal output from the frequency conversion signal output unit 20 (hereinafter, unless otherwise distinguished) are simply referred to as downconverters 28), and a plurality of (three in Fig. 2) receptions that convert the downconverted received signals respectively output from the downconverters 28 into digital signals.
  • AZD conversion unit 30a, 30b, 30c (hereinafter, simply received signal AZD when not particularly distinguished Conversion unit 30) and a storage device that stores the reception signal converted into a digital signal by the reception signal AZD conversion unit 30 and causes the DSP 16 to output the reception signal in response to a command from the DSP 16
  • the DSP 16 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and performs signal processing according to a program stored in advance in the ROM while using a temporary storage function of the RAM. This is a so-called microcomputer system, which generates a command bit string corresponding to a transmission signal to the wireless tag 14 and a digital signal output from the transmission bit string generation unit 34 is encoded by the FSK method.
  • multiplier weight A plurality (three in FIG. 2) of weight multipliers 40a, 40b, 40c
  • weight multiplication unit 40 reception signal synthesis unit 42 for synthesizing (adding) the received signals multiplied by weights by weight multiplication unit 40, and the received signal synthesis
  • An AM demodulating unit 44 that detects an AM demodulated wave by demodulating the synthesized signal synthesized by the unit 42 using the AM method
  • an FSK decoding unit 46 that decodes the AM demodulated wave demodulated by the AM demodulating unit 44 using the FSK method.
  • the received signal strength determination unit 50 that detects the received signal strength
  • the weight control unit 52 that controls the weight multiplied by the received signal in each of the plurality of weight multiplication units 40, and the weight control unit 52
  • PAA weight control unit 54 that controls PAA (Phased Array Antenna) weight
  • AAA weight control unit 56 that is included in the weight control unit 52 and controls AAA (Adaptive Array Antenna) weight
  • AAA weight control unit 56 Adaptive Array Antenna
  • a directivity control switching unit 60 that switches in this manner is functionally provided.
  • Such wireless tag communication device 12 Receiving antenna element 26, down converter 28, received signal AZD converter 30, memory 32, weight multiplier 40, received signal synthesizer 42, AM demodulator 44, FSK decoder 46, reply bit string interpreter 48, received signal strength determination unit 50, weight control unit 52, PAA weight control unit 54, AAA weight control unit 56, reference signal generation unit 58, and directivity control switching unit 60 constitute a wireless receiver 62. Speak.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the RFID circuit element 63 provided in the RFID tag 14.
  • the RFID circuit element 63 has an antenna unit 64 for transmitting / receiving a signal to / from the RFID tag communication apparatus 12 and a signal received by the antenna unit 64.
  • an IC circuit section 66 for performing the above operation.
  • the IC circuit unit 66 stores the energy of the interrogation wave F rectified by the rectification unit 68 and the rectification unit 68 that rectifies the interrogation wave F received from the RFID tag communication device 12 received by the antenna unit 64.
  • Power supply unit 70 a carrier wave force received by the antenna unit 64, a clock extraction unit 72 that extracts a clock signal and supplies the clock signal to the control unit 78, and a memory that functions as an information storage unit that can store a predetermined information signal Unit 74, modulation / demodulation unit 76 connected to the antenna unit 64 to modulate and demodulate signals, the RFID circuit element 63 via the rectification unit 68, the clock extraction unit 72, the modulation / demodulation unit 76, etc. And a control unit 78 for controlling the operation of the apparatus.
  • the control unit 78 performs control to store the predetermined information in the memory unit 74 by communicating with the RFID tag communication device 12, and the modulation / demodulation of the interrogation wave F received from the antenna unit 64. Based on the information signal stored in the memory unit 74, the unit 76 performs basic control such as control for reflecting and returning the response wave F as a response wave F from the antenna unit 64.
  • the PAA weight control unit 54 functions as a phased array control unit that controls the directivity of the received signal received by the plurality of receiving antenna elements 26 by phased array processing.
  • the AAA weight control unit 56 functions as an adaptive array control unit that controls the directivity of the received signals received by the plurality of reception antenna elements 26 by adaptive array processing.
  • the received signal strength determining unit 50 determines whether or not the received signals received by the plurality of receiving antenna elements 26 have a predetermined quality, that is, whether or not the received signal quality is sufficient. With the quality judgment unit And function.
  • the directivity control switching unit 60 first controls the directivity of the received signal by the PAA weight control unit 54 so that the directivity of the received signal is controlled by the PAA weight control unit 54. Even if the determination by the received signal strength determining unit 50 is negative, the AAA weight control unit 56 switches to control the directivity of the received signal. In other words, when the directivity of the received signal is controlled by the PAA weight control unit 54 and it is determined that the received signal cannot be correctly decoded, the AAA weight control unit 56 determines the received signal. Switch to control the directivity of.
  • the AAA weight control unit 56 sets an initial value of a weight to be given to each reception signal received by the plurality of reception antenna elements 26 based on a control result by the PAA weight control unit 54. Determine. For example, the weight corresponding to the angle at which the received signal strength detected by the received signal strength determining unit 50 in the phased array control by the PAA weight control unit 54 has the greatest strength is set as the plurality of weights in the adaptive array control. The initial value of the weight given to each received signal received by the receiving antenna element 26 is determined.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining information communication control with the wireless tag 14 by the DSP 16 of the wireless tag communication device 12 and is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • step (hereinafter, step is omitted) SA1 a command bit string corresponding to the transmission signal to the wireless tag 14 is generated, encoded by the FSK method, and modulated by the AM method.
  • the transmission signal is transmitted to the wireless tag 14 as the interrogation wave F from the transmission antenna element 24 via the DZA conversion unit 18 and the up-converter 22.
  • SA2 response waves returned from the wireless tag 14 in response to the interrogation wave F transmitted in SA1 are received by the plurality of receiving antenna elements 26, and the downconverter 28 and the received signal AZD conversion are received.
  • the data is stored in the memory unit 32 via the unit 30.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining PAA (Phased Array Antenna) control, which is a part of the RFID communication control of FIG.
  • PAA Principal Array Antenna
  • SB1 the PAA weight set value ⁇ is set to an initial value of 60 [°].
  • SB2 S in Figure 4
  • Received signals respectively corresponding to the plurality of receiving antenna elements 26 stored in A2 are read from the memory unit 32.
  • SB3 a plurality of received signals read out in SB2 are multiplied by a PAA weight, and a combined output Y from the received signal combining unit 42 is calculated.
  • SB 4 the combined output Y from the received signal combining unit 42 is demodulated by the AM demodulation unit 44.
  • SB5 it is determined whether or not the response wave (reflected wave) component from the wireless tag 14 included in the combined output Y calculated in SB3 is the maximum. If the determination of SB5 is affirmed, in SB6, after the angle ⁇ indicating the direction of the wireless tag 14 is set to ⁇ , the processing from SB7 onward is executed.
  • the signal is decoded by the FSK decoding unit 46.
  • the response bit string interpretation unit 48 determines whether or not the decoding in SB8 has been normally performed. If this determination of SB9 is affirmed, the force that will cause this routine to end with that. If the determination of SB9 is negative, the setting value of the PAA weight in SB10 0 Force 0 [°]
  • SB5 and SB6 are used for the operation of the received signal strength determination unit 50
  • SB9 is used for the operation of the directivity control switching unit 60
  • SB1, SB7, and SB10 are used for the operation of the PAA weight control unit 54. Each corresponds.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining AAA (Adaptive Array Antenna) control which is a part of the RFID communication control of FIG.
  • AAA Adaptive Array Antenna
  • SC1 the set value of the AAA weight is set to a value corresponding to the angle ⁇ determined in SB6 of FIG. next,
  • the plurality of receiving antenna elements 26 stored in SA2 in FIG. The corresponding received signal is read from the memory unit 32.
  • the plurality of received signals read out in SC2 are multiplied by the AAA weight, and the combined output Y from the received signal combining unit 42 is calculated.
  • the combined output Y from the received signal combining unit 42 is demodulated by the AM demodulation unit 44.
  • an error signal that is the difference between the reference signal output from the reference signal generator 58 and the combined output Y from the received signal combiner 42 calculated in SC3 is obtained.
  • the PAA weight control unit 54 (SB 1, SB7, and SB10 that controls the directivity of the received signal received by the plurality of receiving antenna elements 26 by phased array processing. ), AAA weight control unit 56 (SC1, SC5 to SC7) for controlling the directivity of the received signals received by the plurality of receiving antenna elements 26 by adaptive array processing, and the plurality of receiving antenna elements 26.
  • a received signal strength determining unit 50 (SB5 and SB6) that functions as a received quality determining unit that determines whether or not the received signal received by the receiver 26 has a predetermined quality, and first, the PAA weight control unit 54 performs the reception.
  • the AAA weight control unit 56 switches to control the directivity of the received signal.
  • Parts 60 and (SB9) because they contain, often without unnecessary calculations by performing Adaputibua ray processing only when necessary, it is possible to shorten the processing time of the received signal. That is, it is possible to provide the wireless reception device 62 that can perform directivity control as quickly as possible.
  • the AAA weight control unit 56 is controlled by the PAA weight control unit 54. Since the initial value of the weight given to each received signal received by the plurality of receiving antenna elements 26 is determined based on the above, the time required for adaptive array processing can be further shortened.
  • the reception quality determination unit is a reception signal strength determination unit 50 that determines whether or not the signal strength of the reception signal is equal to or higher than a predetermined value. When the result is negative, since the determination is negative, the quality of the received signal can be determined in a practical manner.
  • the wireless tag communication device 12 that communicates information with the wireless tag 14 relates to the wireless tag communication device 12.
  • the wireless reception device 62 capable of performing directivity control as much as possible in speed and force.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration of a wireless tag communication device 80 incorporating a wireless reception device 82 according to another embodiment of the present invention.
  • the DSP 16 of the RFID tag communication device 80 includes an interference wave determination unit that determines whether or not an interference wave component is included in the synthesized signal output from the reception signal synthesis unit 42.
  • the FFT (Fast Fourier Transform) unit 84 is functionally provided, and the directivity control switching unit 60 is based on the determination of the FFT unit 84, and the PAA weight control unit 54 and the AAA weight control unit 56.
  • the weights supplied to the plurality of weight multiplication units 40 are controlled by either one of them. That is, the FFT unit 84 functions as a reception quality determination unit that determines whether or not the quality of reception signals received by the plurality of reception antenna elements 26 is sufficient.
  • FIG. 8 shows experimental data obtained by the inventor through simulation.
  • the determination of the FFT unit 84 is negative, that is, the combined signal output from the received signal combining unit 42 has an interference wave component.
  • the relationship between the frequency and signal strength when not included is shown.
  • FIG. 9 shows the relationship between the frequency and the signal strength when the determination of the FFT unit 84 is affirmative, that is, when the combined signal output from the received signal combining unit 42 includes an interference wave component. Show.
  • FIG. 9 when an interference wave component is included in the synthesized signal, a peak also appears in a frequency component unrelated to the carrier wave of the interrogation wave F and the response wave F from the wireless tag 14.
  • the directivity control switching unit 60 first controls the directivity of the received signal by the PAA weight control unit 54 so that the directivity of the received signal is controlled by the PAA weight control unit 54. If the determination by the FFT unit 84 is affirmative, the AAA weight control unit 56 switches to control the directivity of the received signal. In other words, the directivity of the received signal is controlled by the PAA weight control unit 54, and if it is determined that the received signal cannot be correctly decoded! / ⁇ , the AAA weight control unit 56 Switching is performed so as to control the directivity of the received signal.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the PAA control in the information communication control with the wireless tag 14 by the DSP 16 of the wireless tag communication device 80, and corresponds to the control of FIG. 5 described above.
  • the information communication control and AAA control with the wireless tag 14 by the DSP 16 of the wireless tag communication device 80 are executed according to the flowcharts of FIGS. 4 and 6 described above. Is omitted.
  • the steps common to the control of FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • SB11 and SB12 correspond to the operation of the FFT unit 84
  • SB12 corresponds to the operation of the directivity control switching unit 60, respectively.
  • the reception quality determination unit is an FFT unit 84 (SB 11 and SB 12) that determines whether or not an interference wave is included in the received signal, If the determination by the FFT unit 84 is affirmed, the determination is denied, so the quality of the received signal can be determined in a practical manner.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of a wireless tag communication device 86 in which a wireless reception device 88 according to still another embodiment of the present invention is incorporated.
  • the wireless tag communication device 86 stores the transmission signal modulated by the AM modulation unit 38 and transmits the transmission signal to the DSP 16 in accordance with a command from the DSP 16.
  • Memory unit 90 which is a storage device that outputs signals, and multiple (three in Fig.
  • transmission signals that convert the directivity-controlled transmission signals supplied from DSP 16 into analog signals DZA converters 18a, 18b 18c (hereinafter simply referred to as “transmission signal DZA conversion unit 18” unless otherwise specified) and the frequency of each transmission signal converted into an analog signal by the transmission signal DZA conversion unit 18 is the frequency conversion signal output unit.
  • up-converters 22 A plurality (three in FIG.
  • the DSP 16 of the RFID tag communication device 86 has a plurality (three in FIG. 11) of transmission side weight multiplication units 94a that multiply the transmission signal by the PAA weight or AAA weight calculated by the weight control unit 52. 94b, 94c (hereinafter simply referred to as a transmission side weight multiplication unit 94 unless otherwise specified). That is, the RFID tag communication device 86 of this embodiment has a configuration that can perform directivity control for both transmission and reception! / Speak.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining information communication control with the wireless tag 14 by the DSP 16 of the wireless tag communication device 86, and corresponds to the control of FIG. 4 described above.
  • the steps common to the control of FIG. 4 described above are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • it is determined in SA4 following the PAA control shown in FIG. 5 described above, it is determined in SA4 whether or not the wireless tag 14 to be communicated has been detected. If the determination of SA4 is negative, the force to execute the second PAA control shown in FIG. 13 If the determination of SA4 is positive, the AAA control shown in FIG. 6 is executed.
  • the response bit string interpretation unit 48 determines whether or not normal decoding has been performed. If the determination of SA5 is affirmative, the determination of the force SA5 that terminates this routine is denied.If the determination of SA5 is negative, the second PAA control shown in FIG. It is determined whether or not the wireless tag 14 that is the communication target is detected. If the determination of SA6 is negative, the wireless tag 14 to be communicated does not exist and the routine is terminated with an error. However, if the determination of SA6 is affirmative, After the AAA control shown in Fig. 6 is executed, this routine is terminated.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the second PAA control which is a part of the RFID communication control of FIG.
  • the steps common to the control of FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the transmission signal read from the memory unit 90 is multiplied by the PAA weight calculated by the weight control unit 52.
  • a plurality of transmission signals are transmitted from the plurality of transmission antenna elements 20 to the wireless tag 14 as interrogation waves F via the DZA conversion unit 18 and the up-converter 20.
  • response waves F returned from the radio tag 14 in response to the interrogation wave F transmitted in SB11 are received by the plurality of reception antenna elements 26, and the plurality of down-converters 28 and After the received signal is stored in the memory unit 32 via the AZD conversion unit 30, the above-described processing after SB2 is executed.
  • the RFID tag communication device 86 first sets the directivity of the transmission signal transmitted by the plurality of transmission antenna elements as the initial setting, and performs the PA A process and AAA only for the received signal. If the reply signal returned from the wireless tag 14 is not properly decoded, the transmission directivity and reception directivity are controlled by the PAA weight control unit 54, and the reception quality is further improved. If the determination by the determination unit is negative, the AA A weight control unit 56 switches to control the transmission directivity and reception directivity. Therefore, suitable information communication can be performed with the wireless tag 14.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration of a wireless tag communication device 96 incorporating a wireless reception device 98 according to still another embodiment of the present invention.
  • the DSP 16 of the RFID tag communication device 96 has an error determination unit 96 that determines whether the decoding result of the received signal by the response bit string interpretation unit 48 is an error.
  • the directivity control switching unit 60 is functionally provided, and based on the determination of the error determination unit 96, either the PAA wait control unit 54 or the AAA wait control unit 56 A plurality of weights are switched so that the weights supplied to the multiplier 40 are controlled. That is, the error determination unit 96 functions as a reception quality determination unit that determines whether or not the quality of reception signals received by the plurality of reception antenna elements 26 is sufficient.
  • the error determination unit 96 determines whether or not the decoding quality of the received signal by the response bit string interpretation unit 48 is within a predetermined range, and the decoding quality is outside the predetermined range. In this case, it is determined that the decoding result of the received signal is an error.
  • the directivity control switching unit 60 first controls the directivity of the received signal by the PAA weight control unit 54, and controls the directivity of the received signal by the PAA weight control unit 54. If the determination by the error determination unit 96 is affirmative, the AAA wait control unit 56 switches to control the directivity of the received signal. In other words, when it is determined that the received signal cannot be correctly decoded by controlling the directivity of the received signal by the PAA weight controller 54, the AAA weight controller 56 performs the reception. Switch to control the directivity of the signal.
  • the FSK decoding unit 46 that decodes the received signal is included, and the reception quality judgment unit has an error in the decoding result of the received signal by the response bit string interpretation unit 48.
  • An error determination unit 96 that determines whether or not the power is, and when the determination of the error determination unit 96 is affirmative, the determination is negative, so the quality of the received signal is reduced in a practical manner. Can be determined.
  • the directivity of the reception signals received by the plurality of reception antenna elements 26 is initially set (for example, the state of omnidirectionality). State), the PAA weight control unit 54 and the AAA weight control unit 56 do not operate, and the reception quality determination unit makes a determination. Switching may be performed so that the directivity of the received signal is controlled by 54. By doing so, the processing time can be further shortened when the wireless tag is likely to be relatively close.
  • the reception quality determination unit that determines whether the quality of the reception signal received by the plurality of reception antenna elements 26 is sufficient is the reception signal strength determination unit 50,
  • the power of the FFT unit 84 and the error determination unit 96 is not limited to this.
  • any two or all of them are included as the reception quality determination unit, Directivity control may be switched according to the determination results of a plurality of reception quality determination units.
  • it may be determined whether or not the received signal quality is sufficient in a manner different from the above-described embodiment. For example, whether or not the demodulation result by the AM demodulating unit 44 is an error is determined. The determination may be performed by determining the above.
  • the received signal strength determination unit 50 the weight control unit 52, the PAA weight control unit 54, the AAA weight control unit 56, the directivity control switching unit 60, etc.
  • the force functionally provided in the DSP 16 may be provided as an individual control device. Moreover, it does not matter whether those controls are based on digital signal processing or analog signal processing.
  • the RFID tag communication device 12 and the like include a transmission antenna element 24 for transmitting the transmission signal and a reception antenna element for receiving the reply signal.
  • the present invention is not limited to this, and includes a transmission / reception antenna element for transmitting the transmission signal and receiving the return signal. It does not matter. In this way, the configuration of the wireless tag communication device 12 and the like can be made as simple as possible.
  • FIG. 15 is a system configuration diagram showing an overall outline of the RFID tag communication system S to which the embodiment of the second invention is applied.
  • the RFID tag communication system S of the present embodiment is an interrogator 100 (only one is shown) which is an embodiment of the wireless receiver (wireless communication apparatus) of the second invention.
  • a so-called RFID (Radio Frequency Identification) communication system composed of the wireless tag 14 as a responder corresponding thereto.
  • Interrogator 100 is configured to have a directivity within a predetermined plane and to be able to change the direction in which transmission or reception can be performed with the maximum power, and the above-described RFID circuit element 63 described above with reference to FIG.
  • one transmitting antenna 101 and a plurality of (in this case, three, four or more, and so on) receiving antennas (antenna elements) are used for transmitting and receiving signals by radio communication with the antenna 64.
  • 102A, 102B, 102C and these antennas 101, 102A to 102C are provided to access (read or write) the IC circuit part 66 of the RFID circuit element 63, and transmit signals (transmission waves) F) is output as a digital signal, or a BB (BaseBand) unit 110 that executes digital signal processing such as demodulating a return signal (reflected wave F) from the RFID circuit element 63, and output by the BB unit 110
  • the transmitted signal Transmission signal that is converted into a signal and output to the transmission antenna 101
  • DZA conversion unit 111 and reception signals that are received at the reception antennas 102A to 102C are converted into digital signals and supplied to the BB unit 110 AZD conversion units 112a and 112b , 112c (hereinafter simply referred to as a received signal AZD conversion unit 112 unless otherwise specified).
  • a transmission wave F that is a transmission signal is transmitted from the interrogator 100
  • the transmission wave F is received based on a predetermined information signal in the wireless tag circuit element 63 of the wireless tag 14 that has received the transmission wave F.
  • F is modulated and returned as a reflected wave F as a reply signal, and the interrogator 100 receives the reflected wave F and demodulates it, so that information is transmitted and received.
  • FIG. 16 is a functional block diagram showing a functional configuration of the interrogator 100.
  • the interrogator 100 includes the antennas 101, 102A to 102C, the BB unit 110, the transmission signal DZA conversion unit 111, and the reception signal AZD conversion unit 112, and a frequency conversion signal output that outputs a predetermined frequency conversion signal.
  • the frequency of the transmission signal from the BB unit 110 converted into the analog signal by the transmission signal DZA conversion unit 111 is increased by the frequency of the frequency conversion signal output from the frequency conversion signal output unit 113.
  • the frequency of the received signal received by the up-converter 114 that outputs to the transmitting antenna 101 and each of the receiving antennas 102A, 102B, and 102C is lowered by the frequency of the frequency converted signal output from the frequency converted signal output unit 113, Down-converters 115a, 115b, and 115c (hereinafter simply referred to as down-converter 115 unless otherwise specified) are provided to receive signal AZD converters 112a, 112b, and 112c.
  • a band pass filter may be further used.
  • the BB unit 110 includes a CPU 120, a ROM (not shown), a RAM (not shown), and the like, and performs signal processing according to a program stored in advance in the ROM while using a temporary storage function of the RAM. This is a so-called microcomputer system.
  • the BB unit 110 includes a transmission digital signal output unit 116 that outputs a transmission signal to the RFID circuit element 63 as a digital signal based on the control signal of the CPU 120 and the CPU 120, and the transmission digital signal output unit 116.
  • a modulation unit 117 that modulates the output transmission digital signal based on a predetermined information signal (transmission information) and supplies the modulated signal to the transmission signal DZA conversion unit 111; a squeezed array control unit 200 as a first control unit;
  • An AM demodulator 130 and an FM decoder 140 that read out the received signals and input them to the CPU 120.
  • Phased array control section 200 includes IF tables 201a, 201b, and 201c that are basic IF wave tables for phase control that sets directivity in an arbitrary direction set by CPU 120, and phase control signals from CPU 120. And the IF table 201a, 201b, Referring to the value of 201c, phase shifters 202a, 202b, 202c that variably set the phase of the received radio signals at the receiving antennas 102A, 102B, 102C, and the outputs from these transfer devices 202a, 202b, 202c And an adder 203 for outputting to the amplitude detector 220.
  • the adaptive array control unit 250 determines (controls) the multipliers 25 la, 251b, and 251c to which the received signal is supplied, and the weights (weights) that are given to the received signals in the multipliers 251a to 251c.
  • a reference signal generation unit 254 that outputs to the weighting control unit 252.
  • a predetermined weighting is performed for each antenna 102A, 102B, 102C in the phase control signal from the weighting control unit 252 to the multiplication unit 25 la to c, and transmission is performed while changing this weighting (weight value: weight).
  • weight value weight
  • the received signals adaptively processed by the multipliers 251a to 251c according to the control signal of the weighting controller 252 are added together by the adder 253 and then output to the AM demodulator 130.
  • the AM demodulator 130 performs IQ quadrature demodulation, that is, after converting the input signal from the BB unit 110 into an I phase (In phase) signal and a Q phase (Quadrature phase) signal that are 90 ° out of phase with each other.
  • the received signal is demodulated by combining the I-phase combined signal Yi and the Q-phase combined signal Yq.
  • a transmission digital signal is output by transmission digital signal output section 116, the signal is modulated based on predetermined transmission information by modulation section 117, and then transmitted by transmission signal DZA conversion section 111. Converted to analog signal. Convert to this analog signal The frequency of the transmitted signal is raised by the up-converter 114 by the frequency of the frequency converted signal output from the frequency converted signal output unit 113 and supplied to the transmitting antenna 1011, and the RFID circuit element 63 is transmitted as the transmitted wave F. Sent to.
  • the transmission wave F from the transmission antenna 101 of the interrogator 100 is received by the antenna 64 of the RFID circuit element 63, the transmission wave F is supplied to the modulation / demodulation unit 76 and demodulated.
  • a part of the transmission wave F is rectified by the rectifier 68 and is used as an energy source (power supply) by the power supply 70.
  • the control unit 78 With this power supply, the control unit 78 generates a reply signal based on the information signal of the memory unit 74, and the modulation / demodulation unit 76 modulates the transmission wave F based on the reply signal, and the interrogator as a reflected wave F from the antenna 64. Reply to 100.
  • the reflected wave F from the antenna 64 of the RFID circuit element 63 is received by the receiving antennas 102A to 102C of the interrogator 100, the reflected wave F is supplied to the down converter 115 from the antennas 102A to 102C.
  • the frequency of each received signal is lowered by the frequency of the frequency conversion signal output from the frequency conversion signal output unit 113.
  • the down-compacted received signals are converted into digital signals by the corresponding received signal AZD converter 112.
  • the digitally converted received signal is supplied to both the phased array control unit 200 and the adaptive array control unit 250, and processed in parallel (in detail, while switching the respective controls in cooperation as described later).
  • the In the phased array control unit 200 the receiving antennas 102A, 102B, and 102C are subjected to phased array processing that sequentially changes the direction while maintaining their directivities in a predetermined direction.
  • the amplitude detection unit 220 detects the amplitude and inputs the detection result to the CPU 120.
  • the adaptive array control unit 250 performs adaptive array processing that changes the directivity of the antennas 102A, 102B, and 102C so that the reception state with respect to the wireless tag 14 that is the communication target is optimized.
  • the received signal is guided to the AM demodulator 130 to generate a demodulated signal.
  • the demodulated signal is output from the AM demodulator 130 as an AM demodulated wave, and further the data decoded by the FM decoder 140 is input to the CPU.
  • the main part of this embodiment which is the basic configuration and operation described above, sequentially changes the direction of antennas 102A to 102C as shown in FIG. 17 while maintaining their directivity in a predetermined direction.
  • Phased array control that scans in parallel and adaptive array control that changes the directivity of antennas 102A to 102C so that the receiving state for RFID tag circuit element 63 that is the object of communication is optimized.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a control procedure of a received signal processing operation by BB unit 110 which is a main part of the above operation.
  • the flow on the right side of the figure represents the procedure executed by the adaptive array control unit 250, and the flow on the left side of the figure represents the procedure executed by the phased array control unit 200.
  • step S150 based on the control (instruction) of the CPU 120, first, initial values of the phase and amplitude in the weighting control unit 252 force multiplication unit 251a, 251b, 251c of the adaptive array control unit 250 are set.
  • step S200 based on the control (instruction) of CPU 120, adaptive array control section 250 starts adaptive array processing (details will be described later), and are generated by antennas 102A, 102B, and 102C.
  • the search is started while changing the weighting (weight) by the weighting control unit 252 so that the received signal strength of the directivity becomes the maximum value, that is, the optimum sensitivity (refer to FIG. 19 described later for the detailed procedure).
  • CPU 120 causes (receiving) directivity of receiving antennas 102A, 102B, and 102C used in phased array control unit 200 in step S100.
  • the directivity angle the initial value of the angle of directivity from a certain reference position (hereinafter referred to as the directivity angle) is set.
  • phased array control ⁇ 200 IF tape glues 201a, 201b, 201c according to the value of the above-mentioned directivity angle ⁇ ⁇ Determine the phase related to receiving antennas 102A, 102B, 102C Then, a phase control signal corresponding to this is output to the transfer devices 202a, 202b, 202c. Specifically, the phase difference of the received signal at the adjacent antenna of the received radio wave is expressed as (2. Since d-cos 0) ⁇ , the corresponding phase difference is given to the antennas 102A to 102C from the IF tables 201a to 201c, respectively.
  • step S102 the antennas 101A, 102B, and 102C are set in phase as described above (in other words, the directivity angle ⁇ is set).
  • the “Scroll ID” signal that is a call signal is output.
  • the transmission digital signal generation unit 116 generates a transmission digital signal and outputs it to the modulation unit 117.
  • the modulation unit 117 performs the corresponding amplitude modulation and performs the “Scroll ID” signal.
  • DZA conversion 111 high frequency conversion is performed by up-comparator 114, and finally transmitted via antenna 101, and a response from RFID tag circuit element 63 of RFID tag 14 to be searched is returned. Prompt.
  • the phase is controlled by the transfer devices 202a to 202b to 202c of the phased array control unit 200, and the phase is detected by the calorie calculation unit 203 to the amplitude detector 220.
  • the amplitude of the received signal is detected by the amplitude detector 220 and the value is taken into the CPU 120.
  • step S104 it is determined whether or not the above-described amplitude is greater than or equal to a predetermined threshold (whether the directivity direction of the antennas 102A to 102C is close to the direction of the wireless tag 14). Then go to step S105.
  • step S105 when the directivity angle ⁇ of the antennas 102A to 102C approaches the direction of the wireless tag 14, the weight in the adaptive processing should be updated to one corresponding to the directivity angle ⁇ .
  • An instruction to that effect is input from the CPU 120 to the weighting control unit 252 of the adaptive array control unit 250.
  • step S106 the process proceeds to step S106. It should be noted that if the determination in step S104 is not satisfied, the process proceeds to step S106.
  • Steps S101 to S107 are repeated to gradually change ⁇ STEP to the value of ⁇ , and gradually maintain the directivity generated by all antennas 102A, 102B, and 102C in a single direction while gradually changing the directivity angle ⁇ .
  • the signal is repeatedly transmitted and received while the direction angle ⁇ of the antennas 102A to 102C is close to the direction of the wireless tag 14, and a relatively large amplitude is output in step S105.
  • adaptive array control unit 250 has already started adaptive processing in step S200 and is currently executing. Every time the instruction in step S105 is received, the weight is changed to a new corresponding value. Update and continue the convergence calculation (step S200A, equivalent to step S200). When the convergence calculation with the updated weight is completed and the adaptive array processing in step S200A is completed, the process proceeds to step S151.
  • step S151 the direction ⁇ T in which the wireless tag 14 exists is estimated based on the convergence result.
  • the directivity may show maximums in multiple directions.
  • the direction of the tag is an estimated value or a probability value.
  • adaptive array control is executed to change the directivity synthesized by the antennas 102A to 102C so that the reception sensitivity of the RFID circuit element 63 with respect to the antenna 64 is optimized.
  • the target RFID circuit element 63 is detected with high sensitivity by increasing the accuracy of the demodulation processing by using as much as possible.
  • step S152 the reception signal adaptively processed by adaptive array control section 250 is demodulated by AM demodulation section 130 and finally converted to a decoded signal by FM decoding section 140, and is included in the reception signals of antennas 102A to 102C.
  • Predetermined RFID tag information for example, tag identification information; tag ID
  • tag ID is analyzed and input to the CPU 120 as data and stored in an appropriate storage unit (memory) (step S153), and an adaptive array The flow on the control unit 250 side is terminated.
  • FIG. 19 is a flowchart showing a detailed procedure of adaptive array processing executed by the adaptive array control unit 250.
  • the “Scroll ID” signal is output from the antenna 101 in steps S201 and S202 in the same manner as in steps S102 and S103 in FIG. 18, and the RFID circuit element 63 of the RFID tag 14 to be searched is output.
  • step S203 the weights related to the antennas 102A, 102B, and 102C are determined according to the signal strength value of the received signal input from the adder 253, and then in step S204, the corresponding phase and phase are determined.
  • the amplitude (gain) is set and the phase control signal corresponding to this is output to the multipliers 251a, 251b, 251c.
  • the value of the weight at this time is stored in a memory (not shown) separately provided in the weighting control unit 252 (or CPU 120), and the size is compared with that stored so far.
  • a memory not shown
  • the determination in step S205 is not satisfied and the operation is repeated after returning to step S201, it is determined that the operation has converged if the change is considered to be less than the predetermined value compared to the stored value so far.
  • the directivity generated by the antennas 102A, 102B, and 102C is sought so that the received signal strength becomes the maximum value, that is, the optimum sensitivity. If a jamming signal is detected, the directivity is further optimized so that the jamming signal is reduced. If the weight value is almost constant and the calculation converges, the determination in step S205 is satisfied. If not, the determination is not satisfied, and the process returns to step S201 and the same calculation procedure is repeated.
  • step S201 ⁇ step S202 ⁇ step S203 ⁇ step 3204 ⁇ step S205 ⁇ step S201 ⁇ ... are repeated, and the antennas 102A, 102B, and 102C each have the directivity with the optimum reception sensitivity. If the power is positive, the calculation ends, the determination in step S205 is satisfied, and the flow ends.
  • the BB unit 110 including the phased array control unit 200, the adaptive array control unit 240, the CPU 120, and the like includes the first control unit and the second control unit according to each claim.
  • the directivity control unit is configured to control the directivity of a plurality of antenna elements by selectively switching between, and the weighting control unit 252 is demodulated according to the directivity control result in the first control unit.
  • Weighting determination unit for determining weighting so that the combined output signal approaches the target signal
  • a combined output signal generating unit that generates a combined output signal using the weights determined by the multiplying units 251 & 251 to 251 adding unit 253 and the filter processing unit force weighting determining unit (not shown).
  • CPU 120 constitutes an arithmetic unit
  • IF tables 201a to 201c constitute a first weight determining unit that determines a first weight for first control based on a phase control signal from the arithmetic unit.
  • the phase shifters 202a to 202c and the adding unit 203 generate the first synthesized output signal for generating the first synthesized output signal for the first control using the first weight determined by the first weight determining unit.
  • the weighting control unit 252 constitutes a second weight determining unit that determines the second weight for the second control based on the phase 'amplitude control signal from the arithmetic unit, and the multiplying units 251a to 251c and the adding unit 253
  • the second 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 is configured.
  • the AM demodulator 130 constitutes a demodulator that demodulates the combined output signal generated by the combined output signal generator or a signal based thereon.
  • the BB unit 110 based on the control signal from the CPU, as described above with reference to FIG.
  • the first control phased array control
  • the antenna directivity is controlled while selectively switching the second control (adaptive array control) that changes the reception state for the wireless tag 14 so that the reception state to the optimum becomes close to the same time.
  • Weight control section 252 determines the weight (weight) (step S203 of step S200A) based on this direction, and multipliers 251a to 251c generate composite output signals using the weights to control phased array control.
  • Adaptive array control that makes use of the results can be realized. As a result, it is relatively short compared to the case of only adaptive array control, and it is possible to obtain a high reception sensitivity in time.
  • the power to execute phased array control and adaptive array control at substantially the same time Normally, in adaptive array processing, loop calculation until convergence is performed. Depending on the state of the interference wave and the modulation degree of the response wave of the wireless tag 14, it may be necessary to perform tens of thousands of times. Therefore, in this embodiment, ⁇ is changed one after another in the phased array processing, and the time for detecting the arrival direction of the response wave from the wireless tag 14 is used, and adaptive processing is simultaneously performed during that time (see FIG. 18). As a result, the adaptive array processing can be sufficiently completed in the time required to perform the phased array processing, and the time can be effectively used to prevent an increase in processing time.
  • FIG. 20 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the BB section 110 ′ of the interrogator in such a modification. Parts equivalent to those in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted as appropriate.
  • the phase and amplitude of the received radio wave signal at the receiving antennas 102A, 102B, and 102C. 16 can be set variably, and the multipliers 301a, 301b, and 301c in FIG. Based on the frequency conversion signal (clock signal SCLK) from the unit 113, the multipliers 301a to 301c The output from the selectors 302a, 302b, 302c and the multipliers 301a, 301b, 30 lc, which selectively switch the power to execute any of the two functions for each predetermined minute time interval (see FIG. 21 described later). And an adder 303 for adding.
  • the output from the adding unit 303 is supplied to a newly provided switching switch 304.
  • the switching switch 304 receives the frequency conversion signal (clock signal SCLK) from the frequency conversion signal output unit 113, and in synchronism with this, an adder unit is added for each predetermined minute time interval (see FIG. 21 described later).
  • the output from 303 is selectively output to AM demodulator 130 or amplitude detector 220.
  • FIG. 21 is a time chart showing the selection switching operation in the selectors 302a to 302c and the switching switch 304.
  • the A / D conversion 12a to 112c synchronized with the frequency conversion signal (clock signal SCLK for AZD conversion sampling) from the frequency conversion signal output unit 113 as the predetermined time section.
  • the sampling time is divided into two, and the first half is used as the adaptive array control slot (second time section), and the second half is used as the phased array control slot (first time section).
  • phased array control and adaptive array control and simultaneous processing are realized.
  • the frequency conversion signal (clock signal SCL K) from the frequency conversion signal output unit 113 is a “LOW” signal
  • the force corresponds to the adaptive array control slot
  • the selectors 302a to 302c The weight from the weighting control unit 252 is selected and led to the multiplication units 301a to 301c.
  • the switching switch 304 switches so as to introduce the signal (SUM signal) from the adding unit 303 to the AM demodulating unit 130 side.
  • the multiplication units 301a, 301b, and 301c function as the adaptive array control unit 250 in the same manner as the multiplication units 251a, 251b, and 251c in FIG.
  • a predetermined weight is assigned to each antenna 102A, 102B, 102C in the phase control signal to the multipliers 301a to 301c.
  • the convergence calculation is repeated while changing the weighting (weight).
  • the received signals adaptively processed by the multipliers 301a to 301c by the control signal of the weighting controller 252 are added together by the adder 303 and then input to the AM demodulator 130 via the switching switch 304.
  • the frequency conversion signal (clock signal SCLK) from the frequency conversion signal output unit 113 is a “HIGH” signal, it corresponds to the slot for phased array control, and the selectors 302a to 302c
  • the control signals (weights) from 201a to 201c are selected and guided to the multiplication units 301a to 301c.
  • the switching switch 304 switches so as to introduce the signal (SUM signal) from the adding unit 303 to the amplitude control unit 220 side.
  • the multiplication units 301a, 301b, and 301c perform the same functions as the phase shifters 202a, 202b, and 202c in FIG. 16 as the functions of the phased array control unit 200. That is, the data values of the IF tables 201a, 201b, and 201c corresponding to the phase control signal from the CPU 120 are input to the multipliers 301a, 301b, and 301c, and the multipliers 301a to 301c refer to the data and receive antennas. Set the phase of the received radio signal at 102A, 102B, and 102C to be variable.
  • phased array processing is performed for the receiving antennas 102A, 102B, and 102C while sequentially changing their directions while maintaining their directivities in a predetermined direction.
  • the amplitude is detected by the amplitude detector 220 via the switching switch 304 and input to the detection result force SCPU120.
  • each of the multiplication units 301a, 301b, and 301c includes one combined output signal generation unit that shares the first combined output signal generation unit and the second combined output signal generation unit according to each claim.
  • the selectors 302a, 302b, and 302c constitute a switching unit that selectively switches and inputs the weights determined by the first or second weight determination unit to a single combined output signal generation unit. .
  • This modification also provides the same effects as those of the above embodiment.
  • the multipliers 301a to 301c and the adder 303 are commonly used in phased array control and adaptive array control, thereby simplifying the overall configuration of the apparatus and reducing costs. it can.
  • the time division is fixed as shown in FIG.
  • the first half of the ring time is an adaptive array and the second half is a phased array.
  • the distribution is not limited to this, and the distribution may be variable.
  • Fig. 22 is a functional block diagram showing a detailed configuration of the BB section 110 "of the interrogator in such a modification.
  • the same parts as those in Fig. 20 are denoted by the same reference numerals, and the description will be simplified as appropriate. Or omitted.
  • a selection signal generation unit 305 is newly provided.
  • the selection signal generation unit 305 is synchronized with the frequency conversion signal (clock signal S CLK) from the frequency conversion signal output unit 113. Meanwhile, a selection signal (SELCK) for selecting between adaptive array processing and phased array processing is generated, and the selectors 302a, 302b, 302c and the switching switch 304 are controlled in accordance with the selection signal.
  • SELCK selection signal
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a selection signal generation mode in the selection signal generation unit 305.
  • the selection signal generation unit 305 performs time division into two parts, the first half and the second half, with the AD conversion sampling time as a unit, as in FIG. 21 described above. You can freely change the power to use the adaptive array slot and the phased array slot.
  • the pattern A is the same switching mode as described above, the first half of each AD conversion sampling time is an adaptive array slot, and the selectors 302a to 302c are weight control units. The weight from 252 is selected and led to the multipliers 301a to 301c, and the switching switch 304 generates and outputs a selection signal that introduces the signal from the adder 303 to the AM demodulator 130 side.
  • the second half of each AD conversion sampling time is a phased array slot, and the selectors 302a to 302c select the control signals from the IF tables 201a to 201c and guide them to the multipliers 301a to 301c, and the switching switch 304 from the adder 303.
  • a selection signal that introduces this signal to the amplitude control unit 220 side is generated and output.
  • the ratio of adaptive array control and phased array control processing is 1: 1.
  • the selection signal generation unit 305 inputs the weight determined by the first weight determination unit in the first time segment to one combined output signal generation unit, and in the second time segment, A switching control unit configured to control the switching operation of the switching unit is configured so that the weight determined by the second weight determining unit is input to the one combined output signal generation unit.
  • the selection signal generation unit 305 can change the ratio of adaptive array control and phased array control processing as described above. This ratio can be set by an instruction signal from the CPU 120, for example. In general, since adaptive array control usually requires more processing time than phased array control, it is preferable to increase the ratio of adaptive array control.
  • the slot width itself may be variably set instead of changing only the distribution with the slot width being fixed as described above.
  • the ratio between the first half slot and the second half slot in the AD conversion sampling time unit can be set to be variable, and the time allocation between phased array control and adaptive array control can be determined more freely.
  • the force that the phased array control in the phased array control unit 200 and the adaptive array control in the adaptive array control unit 250 are performed almost simultaneously is not limited to this.
  • the reception sensitivity may be improved by adaptive array control.
  • FIG. 24 is a flowchart showing the control procedure of the received signal processing operation by the BB unit 110 of the interrogator in such a modified example, and is a diagram corresponding to FIG. Parts and procedures equivalent to those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified as appropriate.
  • step S100 similar to FIG. 18, after the CPU 1200 sets the initial value of the directivity angle ⁇ used in the phased array control unit 200, in step S150, the adaptive array
  • the weighting control unit 252 of the control unit 250 sets initial values of phases and amplitudes in the multiplication units 2 51a, 251b, and 251c.
  • steps S101 to S104 follow the same flow as in FIG. 18, and the value of the directivity angle ⁇ [corresponding to the phase of the receiving antennas 102A, 102B, and 102C And the corresponding phase control signal is output from the transfer devices 202a, 202b, 202c, the “Scroll ID” signal is output from the antenna 101, and the response signal is received from the antennas 102A, 102B, 102C.
  • the transfer devices 202a, 202b, 202c of the phased array control unit 200 control the phase of the received signal, and the amplitude detection unit 220 detects the amplitude of the received signal, and the force whose amplitude is equal to or greater than a predetermined threshold ( Whether the pointing direction of the antennas 102A to 102C approaches the direction of the wireless tag 14) is determined.
  • Step S106 If the determination is not satisfied, the routine goes to Step S106 described later.
  • the process proceeds to step S200 (see FIG. 19 for the detailed procedure), and the adaptive array control unit 250 performs adaptive array processing as described above, and is generated by the antennas 102A, 102B, and 102C.
  • the directivity is searched for while changing the weight (weight) by the weight control unit 252 so that the received signal strength becomes the maximum value, that is, the optimum sensitivity (see FIG. 19 for the detailed procedure).
  • the received signal is input to the CPU 120 via the AM demodulator 130 and the FM decoder 140 as described above.
  • the CPU 120 can correctly decode the received signal at the FM decoder 140. It is determined whether the force is correct.
  • step S109 the direction of the received signal that has been decoded is the original signal from the communication target (wireless tag 14) that is desired to be received. (Desired wave) is estimated, and this direction is set as a so-called tag point in the subsequent control (a flag to that effect may be set).
  • step S110 the direction of the received signal decoded is a disturbing wave direction different from the communication target (wireless tag 14) to be received ( For example, it is estimated that the transmitted wave does not reach the wireless tag 14 and is reflected by another member on the way and returned. This direction is set as a so-called null point in descending control (make a flag to that effect).
  • step S109 or step S110 ends, the process proceeds to step S106 similar to FIG. 18, and it is determined whether 0 is equal to 0 END. If the determination is not satisfied, 0 STEP is added in step S107, the process returns to step S101, and the same procedure is repeated.
  • steps S101 to S107 are repeated, and ⁇ STEP is gradually increased to the value of ⁇ , and the directivity generated by all antennas 102A, 102B, and 102C is maintained in a single direction, and the directivity angle ⁇ is gradually increased.
  • adaptive array processing is performed in step S200. In each case, the processing is continued while defining the desired wave direction while identifying the desired wave direction and the disturbing wave direction in step S108, step S109, and step S110.
  • step S200B using the optimum weights that roughly define the desired wave as described above, similar to step S200 and step S200A, more secure adaptive array processing is performed, and antennas 102A and 102B are processed.
  • the directivity generated by 102C seeks the maximum received signal strength, that is, the optimum sensitivity.
  • step S151 the process is the same as in FIG. 18, and after the convergence calculation by weights is completed and the adaptive array process of step S200A is completed, the process proceeds to step S151.
  • step S151 the presence direction ⁇ T of the wireless tag 14 is estimated based on the convergence result, and in step S152, the received signal is demodulated by the AM demodulator 130! Further, the FM decoder In 140, it is finally converted into a decoded signal, and the analyzed RFID tag information is input to CPU 120 and stored in the storage unit (step S153), and this flow ends.
  • step S108, step S109, and step S110 force According to the demodulation result of the demodulator described in each claim, signals received by a plurality of antenna elements are transmitted waves from the communication target.
  • a determination unit is configured to determine whether or not there is.
  • the reception direction by phased array control Since the decision performance and the reception sensitivity improvement performance by adaptive array control are collaborated, the reception state optimization control in that direction is performed by adaptive array control based on the direction determination of the wireless tag 14 by phased array control. Relatively short! The direction of the wireless tag 14 can be determined by time and the reception sensitivity in the direction can be improved.
  • step S110 since it is discriminated in advance from step S108 to step S110 whether it is a transmission wave or an interference wave, weighting is performed by an optimal weight based on the result in subsequent step S200B. As shown in Fig. 25, weighting is applied so that the reception sensitivity is increased for the direction of the transmission wave from the wireless tag 14 to be communicated, and the reception sensitivity is increased for the direction other than the transmission wave direction (interference wave direction).
  • the received signal strength with respect to the transmitted wave can be improved quickly and reliably. As a result, a high received signal strength with respect to the transmitted wave can be obtained in a relatively short time.
  • phased array control unit 200 and the adaptive array control unit 250 that operate based on the control of the common CPU 120 are provided in one BB unit 110, and these controls are selectively performed. Processing was performed by switching or controlling in parallel, but is not limited to this. That is, for example, the phased array control unit 200 and the adaptive array control unit 250 may be configured with independent separate CPUs or separate hardware circuits, and may perform parallel and simultaneous processing completely. In this case, the same effect is obtained.
  • the AM demodulating unit 130, the FM decoding unit 140, the adaptive array control unit 200, and the phased array control unit 260 are those provided in the BB unit 110.
  • the BB unit 110 may be provided as a separate control device separately from the BB unit 110.
  • the interrogator 100 transmits the transmission wave F toward the RFID circuit element 63.
  • the power provided by the transmitting antenna 101 for transmitting and the receiving antennas 102A to 102C for receiving the reflected wave ⁇ returned from the RFID circuit element 63 is not limited to this. It is also possible to provide a transmission / reception antenna for transmitting the transmission wave F and receiving the reflected wave F returned from the RFID circuit element 63. In this case, a transmission / reception separator such as a circulator is provided corresponding to the transmission / reception antenna.
  • the interrogator 100 has been used as an interrogator in the communication system S of FIG. 15.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the information specified in the RFID circuit element 63.
  • the present invention is also suitably applied to a wireless tag creation device that creates a wireless tag 14 and a wireless tag reader Z writer that reads and writes information.

Abstract

　可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置を提供する。 　複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するＰＡＡウェイト制御部５４と、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号の指向性をアダプティブアレイ処理により制御するＡＡＡウェイト制御部５６と、前記複数の受信アンテナ素子２６により受信される受信信号が所定の品質を有するか否かを判定する受信信号強度判定部５０と、先ず、前記ＰＡＡウェイト制御部５４により前記受信信号の指向性を制御し、前記受信信号強度判定部５０の判定が否定される場合には、前記ＡＡＡウェイト制御部５６により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える指向性制御切換部６０とを、含むことから、必要な場合にのみアダプティブアレイ処理を行うことにより不要な計算を行わずに済む。

Description

無線受信装置
技術分野
[0001] 本発明は、所定の通信対象から送信される信号を受信するための複数の受信アン テナ素子を備えた無線受信装置の改良に関する。
背景技術
[0002] 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 Identificati on)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ぉ 、て実用が期待されて 、る。
[0003] 斯かる無線タグ通信装置の一態様として、通信対象である無線タグから送信される 信号を受信するための複数の受信アンテナ素子を備え、その無線タグの方向に合わ せて通信を行うために指向性制御を行うものが知られている。例えば、特許文献 1に 記載された無線装置や、特許文献 2に記載された指向性制御方法がそれである。斯 力る技術によれば、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、このァ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ゥ エ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ことで、上記アレイアンテナの指向性を好適に定める ことができ、通信対象である無線タグとの間で好適な通信を行うことができる。
[0004] また、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 V、わゆるフェイズドアレイ制御も知られて!/、る。 [0005] 特許文献 1：特開 2003— 283411号公報
特許文献 2：特開 2002— 280945号公報（段落番号 0002〜0035、 03)
[0006] しカゝし、前記従来の技術のように、一般的な AAA (Adaptive Array Antenna)処理 による指向性制御では、複数のアンテナ素子それぞれに与えるウェイトを所定のァダ プティブ処理アルゴリズムによって計算する必要があるため、計算量が多くなり処理 に時間が力かるという弊害があった。
[0007] また、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、例えば送信器力ゝ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 。このような場合、前記ァ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力も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。すなわち、可及的速やかに指向 性制御を行 、得る無線受信装置の開発が求められて 、た。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、 可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 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、所定の通信対象 力 送信される信号を受信するための複数の受信アンテナ素子を備えた無線受信装 置であって、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をフ ヱイズドアレイ処理により制御するフェイズドアレイ制御部と、前記複数の受信アンテ ナ素子により受信される受信信号の指向性をァダプティブアレイ処理により制御する ァダプティブアレイ制御部と、前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信 号が所定の品質を有する力否かを判定する受信品質判定部と、前記フェイズドアレ ィ制御部により前記受信信号の指向性を制御し、前記受信品質判定部の判定が否 定される場合には、前記ァダプティブアレイ制御部により前記受信信号の指向性を 制御するように切り換える指向性制御切換部とを、含むことを特徴とするものである。
[0010] 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、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方向に保持しつつその方向を順次変化さ せる第 1制御を行う第 1制御部と、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 御部と、前記第 1制御部と前記第 2制御部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部とを、有することを特徴とする無線受信装置である。 発明の効果
[0011] このように、前記第 1発明によれば、前記複数の受信アンテナ素子により受信される 受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するフェイズドアレイ制御部と、 前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をァダプティブァ レイ処理により制御するァダプティブアレイ制御部と、前記複数の受信アンテナ素子 により受信される受信信号が所定の品質を有するか否かを判定する受信品質判定 部と、先ず、前記フェイズドアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御し、前 記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前記ァダプティブアレイ制御部に より前記受信信号の指向性を制御するように切り換える指向性制御切換部とを、含む ことから、必要な場合にのみァダプティブアレイ処理を行うことにより不要な計算を行 わずに済み、前記受信信号の処理時間を短縮することができる。すなわち、可及的 速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置を提供することができる。
[0012] ここで、前記第 1発明にお 、て、好適には、前記ァダプティブアレイ制御部は、前記 フェイズドアレイ制御部による制御結果に基づいて前記複数の受信アンテナ素子に より受信される受信信号それぞれに与えるウェイトの初期値を定めるものである。この ようにすれば、ァダプティブアレイ処理に要する時間を更に短縮することができる。
[0013] また、好適には、前記指向性制御切換部は、先ず、前記複数の受信アンテナ素子 により受信される受信信号の指向性を初期設定とし、前記受信品質判定部の判定が 否定される場合には、前記フェイズドアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制 御するように切り換えるものである。このようにすれば、前記受信信号の処理時間を 更に短縮することができる。
[0014] また、好適には、前記受信品質判定部は、前記受信信号の信号強度が所定値以 上であるか否かを判定する受信信号強度判定部であり、その受信信号強度判定部 の判定が否定される場合には、前記判定を否定するものである。このようにすれば、 実用的な態様で前記受信信号の品質を判定することができる。
[0015] また、好適には、前記受信品質判定部は、前記受信信号に妨害波が含まれる力否 かを判定する妨害波判定部であり、その妨害波判定部の判定が肯定される場合には 、前記判定を否定するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記受信信号 の品質を判定することができる。
[0016] また、好適には、前記受信信号を復号する復号部を含み、前記受信品質判定部は 、前記復号部による前記受信信号の復号品質が所定範囲内である力否かを判定す るエラー判定部であり、そのエラー判定部の判定が否定される場合には、前記判定 を否定するものである。このようにすれば、実用的な態様で前記受信信号の品質を 半 U定することができる。
[0017] また、好適には、前記通信対象は、所定の送信信号に応じて前記信号を返信し得 る無線タグである。このようにすれば、前記無線タグとの間で情報の通信を行う無線タ グ通信装置に関して、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信装置を提供 することができる。
[0018] また、前記第 2発明によれば、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 方向に保持しつつその方向を順次変化させる第 1制御を行う第 1制御部と、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制御部と、前記第 1制御部と前記第 2制御 部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部とを、有す ることから、その指向性制御部が、複数のアンテナ素子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制御部 (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制御部（ァダブティブアレイ制御）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、ァダプテ イ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 V、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 ることがでさる。
[0019] また、前記第 2発明において、好適には、前記指向性制御部は、前記第 1制御部と 前記第 2制御部とを選択的に切り換えて前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を 行うものである。このようにすれば、第 1制御部と第 2制御部とを選択的に切り換えるこ とで、フェイズドアレイ制御による受信方向決定性能と、ァ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。
[0020] また、好適には、前記指向性制御部は、前記第 1制御部における指向性制御の結 果に基づき、前記第 2制御部における受信状態最適化制御を行うものである。このよ うにすれば、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、ァダプティブ 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、ァダプティブアレイ制御 のみの場合に比べて比較的短 、時間で高 、受信感度を得ることができる。
[0021] また、好適には、前記指向性制御部は、前記第 1制御部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 重み付け決定部と、この重み付け決定部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部とを有するものである。このようにす れば、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 き重み付け決定部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 部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力したァダプ 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。
[0022] また、好適には、前記合成出力信号生成部で生成された前記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部を有するものである。このようにすれば、ァダ 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部で復調処理 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。
[0023] また、好適には、前記指向性制御部は、前記復調部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力 の送信波である力否かを判 別する判別部を備え、前記重み付け決定部は、この判別部の判別結果に基づいて 前記重み付けを決定するものである。このようにすれば、通信対象からの送信波方向 に対しては受信感度を大きぐ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 させることがでさる。
[0024] また、好適には、前記重み付け決定部は、前記判別部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ものである。このようにすれ ば、通信対象力 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 、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。
[0025] また、好適には、前記指向性制御部は、演算部と、この演算部からの位相制御信 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ウェイト決定部と、この第 1 ウェイト決定部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合成出力信号生成部と、前記演算部からの位相'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ウェイト決定部と、この第 2 ウェイト決定部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合成出力信号生成部とを有するものである。このようにすれば 、演算部の位相制御信号に基づき第 1ウェイト決定部が第 1ウェイトを決定し、その第 1ウェイトを用いて第 1合成出力信号生成部が第 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。同様に演算部の位相 ·振幅制御信号 に基づき第 2ウェイト決定部が第 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 出力信号生成部が第 2合成出力信号を生成することで、ァダプティブアレイ制御を実 現することができる。
[0026] また、好適には、前記第 1合成出力信号生成部と前記第 2合成出力信号生成部を 1つの合成出力信号生成部に共通化し、この共通化した 1つの合成出力信号生成部 は、前記第 1又は第 2ウェイト決定部で決定されたウェイトを用いて前記第 1又は第 2 制御用の前記第 1又は第 2合成出力信号を生成するものである。このようにすれば、 合成出力信号生成部をフェイズドアレイ制御とァ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。
[0027] また、好適には、前記指向性制御部は、前記共通化した 1つの合成出力信号生成 部に、前記第 1又は第 2ウェイト決定部で決定されたウェイトを選択的に切り替え入力 する切替部を備えるものである。このようにすれば、切替部で第 1又は第 2ウェイト決 定部から共通合成出力信号生成部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ウェイト決定部力 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部として機能させ、位相 ·振幅制御信号に基づく第 2ウェイト決 定部からのウェイトを入力したときにはァダプティブアレイ制御用の合成出力信号生 成部として機能させることができる。
[0028] また、好適には、前記指向性制御部は、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ウェイト決定部で決定さ 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部に入力し、前記第 2時間 区分においては前記第 2ウェイト決定部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部に入力するように、前記切替部の切り替え動作を制御する切 替制御部を備えるものである。このようにすれば、切替制御部で切替部の切り替え動 作を制御し、第 1時間区分には第 1ウェイト決定部力 のウェイトに基づき共通の合成 出力信号生成部で第 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ウェイト決定部力 のウェイトに基づき共通 の合成出力信号生成部で第 2制御用の第 2合成出力信号を生成させてァダプティブ アレイ制御を実現することができる。
[0029] また、好適には、前記切替制御部は、前記第 1時間区分及び第 2時間区分を可変 に設定可能であるものである。このようにすれば、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ァダプティ 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。
図面の簡単な説明
[0030] [図 1]本第 1発明の無線受信装置が好適に用いられる通信システムを説明する図で ある。
[図 2]本第 1発明の一実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ通信装置 の構成を説明する図である。
[図 3]図 2の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグに備えられた無線タグ回路 素子の構成を説明する図である。
[図 4]図 2の無線タグ通信装置の DSPによる図 3の無線タグとの間の情報通信制御に っ 、て説明するフローチャートである。
[図 5]図 4の RFID通信制御の一部である PAA制御を説明するフローチャートである
[図 6]図 4の RFID通信制御の一部である AAA制御を説明するフローチャートである
[図 7]本第 1発明の他の実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ通信装 置の構成を説明する図である。
[図 8]図 7の無線タグ通信装置において受信信号合成部力 出力される合成信号に 妨害波成分が含まれない場合の周波数と信号強度との関係を示す図である。
[図 9]図 7の無線タグ通信装置において受信信号合成部力 出力される合成信号に 妨害波成分が含まれる場合の周波数と信号強度との関係を示す図である。
[図 10]図 7の無線タグ通信装置の DSPによる図 3の無線タグとの情報通信制御にお ける PAA制御を説明するフローチャートである。
[図 11]本第 1発明の更に別の実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ 通信装置の構成を説明する図である。 [図 12]図 11の無線タグ通信装置の DSPによる図 3の無線タグとの間の情報通信制 御について説明するフローチャートである。
[図 13]図 12の RFID通信制御の一部である第 2の PAA制御を説明するフローチヤ一 トである。
[図 14]本第 1発明の更に別の実施例である無線受信装置が組み込まれた無線タグ 通信装置の構成を説明する図である。
[図 15]本第 2発明の一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。
[図 16]図 15に示した質問器の機能的構成を表す機能ブロック図である。
[図 17]フェイズドアレイ制御の挙動を表す説明図である。
[図 18]BB部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 19]ァダプティブアレイ制御部で実行するァ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。
[図 20]フェイズドアレイ制御部とァダプティブアレイ制御部の一部を共通化した変形 例における質問器の BB部の詳細構成を表す機能ブロック図である。
[図 21]図 20に示したセレクタ及び切換スィッチにおける選択切替動作を表すタイム チャートである。
[図 22]微小時間区分の配分を可変とした変形例における質問器の BB部の詳細構成 を表す機能ブロック図である。
[図 23]図 22に示した選択信号生成部における選択信号の生成態様を表す図である
[図 24]フェイズドアレイ制御完了後、ァダプティブアレイ制御を行う変形例にぉ 、て、 質問器の BB部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 25]ァダプティブアレイ制御の挙動を表す説明図である。
符号の説明
10 :通信システム、 12、 80、 86、 96 :無線タグ通信装置、 14 :無線タグ (通信対象）、 16 : DSP、 18 :送信信号 DZA変換部、 20 :周波数変換信号出力部、 22 :アップコ ンバータ、 24 :送信アンテナ素子、 26 :受信アンテナ素子、 28 :ダウンコンバータ、 3 0:受信信号 AZD変換部、 32:メモリ部、 34:送信ビット列生成部、 36:FSK符号ィ匕 部、 38:AM変調部、 40:ウェイト乗算部、 42:受信信号合成部、 44:AM復調部、 4 6:FSK復号部、 48:返信ビット列解釈部、 50:受信信号強度判定部 (受信品質判定 部）、 52:ウェイト制御部、 54 :PAAウェイト制御部（フェイズドアレイ制御部）、 56: A AAウエイト制御部（ァダブティブアレイ制御部）、 58:参照信号生成部、 60:指向性 制御切換部、 62、 82、 88、 98:無線受信装置、 63:無線タグ回路素子、 64:アンテ ナ部、 66:IC回路部、 68:整流部、 70:電源部、 72:クロック抽出部、 74:メモリ部、 7 6:変復調部、 78:制御部、 84:FFT部 (妨害波判定部、受信品質判定部）、 90:メモ リ部、 94:送信側ウェイト乗算部、 96:エラー判定部 (受信品質判定部)、 100:質問 器 (無線受信装置）、 101:送信アンテナ、 102A〜C:アンテナ (アンテナ素子）、 11 0、 11( 、 110" ： BB部（指向性制御部）、 111:送信信号 DZA変換部、 112a〜c ：受信信号 AZD変換部、 113:周波数変換信号出力部、 114:アップコンバータ、 1 15:ダウンコンバータ、 116:送信デジタル信号出力部、 117:変調部、 120:CPU( 演算部）、 130: AM復調部 (復調部）、 140:FM復号部、 200：フェイズドアレイ制御 部（第 1制御部）、 201a〜c:IFテーブル (第 1ウェイト決定部）、 202a〜c:移相器 (第 1合成出力信号生成部)、 203:加算部 (第 1合成出力信号生成部)、 220:振幅検出 部、 250:ァダプティブアレイ制御部（第 2制御部）、 251a〜c:乗算部（第 2合成出力 信号生成部、合成出力信号生成部）、 252:重み付け制御部 (第 2ウェイト決定部、重 み付け決定部)、 253：加算部 (第 2合成出力信号生成部、合成出力信号生成部)、 254:参照信号生成部、 301a〜c:乗算部 (共通化した 1つの合成出力信号生成部） 、 302a〜c:セレクタ (切替部）、 303:加算部、 304:切替スィッチ、 305:選択信号生 成部 (切替制御部）、 S：無線タグ通信システム
発明を実施するための最良の形態
[0032] 以下、本第 1発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例 1
[0033] 図 1は、本発明の無線受信装置が好適に用いられる通信システム 10を説明する図 である。この通信システム 10は、本発明の一実施例である無線受信装置 62が組み 込まれた無線タグ通信装置 12と、その無線タグ通信装置 12の通信対象である単数 乃至は複数（図 1では単数）の無線タグ 14と力も構成される所謂 RFID (Radio Freque ncy Identification)システムであり、上記無線タグ通信装置 12はその RFIDシステム の質問器として、上記無線タグ 14は応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上 記無線タグ通信装置 12から質問波 F (送信信号)が上記無線タグ 14に向けて送信 されると、その質問波 Fを受信した上記無線タグ 14において所定の情報信号 (デー タ）によりその質問波 Fが変調され、応答波 F (返信信号)として上記無線タグ通信装 置 12に向けて返信されることで、その無線タグ通信装置 12と無線タグ 14との間で情 報の通信が行われる。
図 2は、上記無線タグ通信装置 12の構成を説明する図である。この図 2に示すよう に、上記無線タグ通信装置 12は、上記無線タグ 14に対する情報の読み書きや、そ の無線タグ 14の方向検知等を実行するためにその無線タグ 14との間で情報の通信 を行うものであり、送信信号をディジタル信号として出力したり、上記無線タグ 14から の返信信号を復調する等のディジタル信号処理を実行する DSP (Digital Signal Proc essor) 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 DZA変換部 18と、所定の周波数変換信号を出力する周波数変換信号出力部 20と、上記送信信号 DZA変換部 18によりアナログ信号に変換された送信信号の周 波数をその周波数変換信号出力部 20から出力される周波数変換信号の周波数だ け高くするアップコンバータ 22と、そのアップコンバータ 22によりアップコンバートされ た送信信号を質問波 Fとして上記無線タグ 14に向けて送信するための送信アンテ ナ素子 24と、その質問波 Fに応じて無線タグ 14から返信される応答波^を受信する ための複数（図 2では 3つ）の受信アンテナ素子 26a、 26b、 26c (以下、特に区別し ない場合には単に受信アンテナ素子 26と称する）と、それら受信アンテナ素子 26に より受信される受信信号それぞれの周波数を上記周波数変換信号出力部 20から出 力される周波数変換信号の周波数だけ低い周波数に変換する複数 (図 2では 3つ） のダウンコンバータ 28a、 28b、 28c (以下、特に区別しない場合には単にダウンコン バータ 28と称する）と、それらダウンコンバータ 28からそれぞれ出力されるダウンコン バートされた受信信号をディジタル信号に変換する複数 (図 2では 3つ)の受信信号 AZD変換部 30a、 30b、 30c (以下、特に区別しない場合には単に受信信号 AZD 変換部 30と称する）と、それら受信信号 AZD変換部 30によりディジタル信号に変換 された受信信号を記憶すると共に、上記 DSP16からの指令に応じてその DSP16に それら受信信号を出力させる記憶装置であるメモリ部 32とを、備えて構成されて!、る 上記 DSP16は、 CPU, ROM,及び RAM等から成り、 RAMの一時記憶機能を利 用しつつ ROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコ ンピュータシステムであり、前記無線タグ 14への送信信号に対応するコマンドビット 列を生成する送信ビット列生成部 34と、その送信ビット列生成部 34から出力された ディジタル信号を FSK方式で符号化する FSK符号化部 36と、その FSK符号化部 3 6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 DZA変換部 18に供 給する AM変調部 38と、ウェイト制御部 52により算出される PAAウェイト又は AAAゥ エイトを前記複数の受信アンテナ素子 26により受信された受信信号それぞれに乗算 する複数（図 2では 3つ）のウェイト乗算部 40a、 40b、 40c (以下、特に区別しない場 合には単にウェイト乗算部 40と称する）と、それらウェイト乗算部 40によりそれぞれゥ エイトが乗算された受信信号を合成 (加算)する受信信号合成部 42と、その受信信号 合成部 42により合成された合成信号を AM方式で復調して AM復調波を検出する A M復調部 44と、その AM復調部 44により復調された AM復調波を FSK方式で復号 する FSK復号部 46と、その FSK復号部 46により復号された復号信号を解釈して前 記無線タグ 14の変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部 48と、上記 AM復調部 44から出力される AM復調波に基づいて受信信号強度を検出する受信 信号強度判定部 50と、上記複数のウェイト乗算部 40それぞれにお 、て受信信号に 乗算されるウェイトを制御するウェイト制御部 52と、そのウェイト制御部 52に含まれて PAA (Phased Array Antenna)ウェイトを制御する PAAウェイト制御部 54と、上記ゥェ イト制御部 52に含まれて AAA (Adaptive Array Antenna)ウェイトを制御する AAAゥ イト制御部 56と、その AAAウェイト制御部 56に参照信号を供給する参照信号発生 部 58と、上記 PAAウェイト制御部 54及び AAAウェイト制御部 56のうち何れか一方 により上記複数のウェイト乗算部 40に供給されるウェイトが制御されるように切り換え る指向性制御切換部 60とを、機能的に備えている。斯カる無線タグ通信装置 12に おいて、前記受信アンテナ素子 26、ダウンコンバータ 28、受信信号 AZD変換部 30 、メモリ部 32、ゥ イト乗算部 40、受信信号合成部 42、 AM復調部 44、 FSK復号部 46、返答ビット列解釈部 48、受信信号強度判定部 50、ゥ イト制御部 52、 PAAゥ イト制御部 54、 AAAウェイト制御部 56、参照信号生成部 58、及び指向性制御切換 部 60が無線受信装置 62を構成して ヽる。
[0036] 図 3は、前記無線タグ 14に備えられた無線タグ回路素子 63の構成を説明する図で ある。この図 3に示すように、上記無線タグ回路素子 63は、前記無線タグ通信装置 1 2との間で信号の送受信を行うためのアンテナ部 64と、そのアンテナ部 64により受信 された信号を処理するための IC回路部 66とを、備えて構成されている。その IC回路 部 66は、上記アンテナ部 64により受信された前記無線タグ通信装置 12からの質問 波 Fを整流する整流部 68と、その整流部 68により整流された質問波 Fのエネルギを 蓄積するための電源部 70と、上記アンテナ部 64により受信された搬送波力もクロック 信号を抽出して制御部 78に供給するクロック抽出部 72と、所定の情報信号を記憶し 得る情報記憶部として機能するメモリ部 74と、上記アンテナ部 64に接続されて信号 の変調及び復調を行う変復調部 76と、上記整流部 68、クロック抽出部 72、及び変復 調部 76等を介して上記無線タグ回路素子 63の作動を制御するための制御部 78とを 、機能的に含んでいる。この制御部 78は、前記無線タグ通信装置 12と通信を行うこ とにより上記メモリ部 74に上記所定の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部 64〖こ より受信された質問波 Fを上記変復調部 76にお 、て上記メモリ部 74に記憶された 情報信号に基づ 、て変調したうえで応答波 Fとして上記アンテナ部 64から反射返信 する制御等の基本的な制御を実行する。
[0037] 図 2に戻って、前記 PAAウェイト制御部 54は、前記複数の受信アンテナ素子 26に より受信される受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御するフェイズドア レイ制御部として機能する。また、前記 AAAウエイト制御部 56は、前記複数の受信ァ ンテナ素子 26により受信される受信信号の指向性をァダプティブアレイ処理により制 御するァダプティブアレイ制御部として機能する。また、前記受信信号強度判定部 5 0は、前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される受信信号が所定の品質を有 するか、すなわち受信信号の品質が十分である力否かを判定する受信品質判定部と して機能する。
[0038] 前記指向性制御切換部 60は、先ず、前記 PAAゥヱイト制御部 54により前記受信 信号の指向性を制御するようにして、前記 PAAウェイト制御部 54により前記受信信 号の指向性を制御しても前記受信信号強度判定部 50の判定が否定される場合には 、前記 AAAウエイト制御部 56により前記受信信号の指向性を制御するように切り換 える。換言すれば、前記 PAAウェイト制御部 54により前記受信信号の指向性を制御 するようにして、それで受信信号を正しく復号できないと判定される場合には、前記 A AAウェイト制御部 56により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。
[0039] 前記 AAAウェイト制御部 56は、好適には、前記 PAAウェイト制御部 54による制御 結果に基づいて前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される受信信号それぞ れに与えるウェイトの初期値を定める。例えば、前記 PAAウェイト制御部 54によるフ エイズドアレイ制御において前記受信信号強度判定部 50により検出される受信信号 強度が最も大き力つた角度に対応するウェイトを、ァダプティブアレイ制御における前 記複数の受信アンテナ素子 26により受信される受信信号それぞれに与えるウェイト の初期値として定める。
[0040] 図 4は、前記無線タグ通信装置 12の DSP16による前記無線タグ 14との間の情報 通信制御について説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行される ものである。
[0041] 先ず、ステップ（以下、ステップを省略する） SA1にお 、て、前記無線タグ 14への送 信信号に対応するコマンドビット列が生成されて FSK方式で符号化され、 AM方式 で変調された後、前記送信信号 DZA変換部 18及びアップコンバータ 22を介して前 記送信アンテナ素子 24から質問波 Fとして前記無線タグ 14に向けて送信される。次 に、 SA2において、 SA1にて送信された質問波 Fに応じて前記無線タグ 14から返 信される応答波 が前記複数の受信アンテナ素子 26により受信され、前記ダウンコ ンバータ 28及び受信信号 AZD変換部 30を介して前記メモリ部 32に記憶される。次 に、図 5に示す PAA制御が実行された後、 SA3において、通信対象である無線タグ 14が検知されたか否かが判断される。この SA3の判断が否定される場合には、通信 対象である無線タグ 14は存在しないとして本ルーチンがエラー終了させられる力 S A3の判断が肯定される場合には、図 6に示す AAA制御が実行された後、本ルーチ ンが終了させられる。
[0042] 図 5は、図 4の RFID通信制御の一部である PAA (Phased Array Antenna)制御を 説明するフローチャートである。この制御では、先ず、 SB1において、 PAAウェイトの 設定値 Θ が初期値である 60 [° ]に設定される。次に、 SB2において、図 4の S
PAA
A2にて記憶された前記複数の受信アンテナ素子 26にそれぞれ対応する受信信号 が前記メモリ部 32から読み出される。次に、 SB3において、 SB2にて読み出された複 数の受信信号に PAAウェイトが掛け合わされ、前記受信信号合成部 42からの合成 出力 Yが算出される。次に、 SB4において、前記受信信号合成部 42からの合成出力 Yが前記 AM復調部 44により復調される。次に、 SB5において、 SB3にて算出された 合成出力 Yに含まれる前記無線タグ 14からの応答波 (反射波)成分が最大であるか 否かが判断される。この SB5の判断が肯定される場合には、 SB6において、前記無 線タグ 14の方向を示す角度 Θ が Θ とされた後、 SB7以下の処理が実行され
REF. AX PAA
る力 SB5の判断が否定される場合には、 SB7において、 PAAゥヱイトの設定値 Θ
PA
に 30[° ]が加算された後、 SB8において、前記 AM復調部 44から出力される復調
A
信号が前記 FSK復号部 46により復号される。次に、 SB9において、 SB8における復 号が正常に行われた力否かが返答ビット列解釈部 48において判断される。この SB9 の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられる力 SB9の 判断が否定される場合には、 SB10において、 PAAウェイトの設定値 0 力 0[° ]
PAA
より大きいか否かが判断される。この SB10の判断が否定される場合には、 SB2以下 の処理が再び実行される力 SB10の判断が肯定される場合には、図 4に示す制御 に復帰させられる。以上の制御において、 SB5及び SB6が前記受信信号強度判定 部 50の動作に、 SB9が前記指向性制御切換部 60の動作に、 SB1、 SB7、及び SB 10が前記 PAAウェイト制御部 54の動作にそれぞれ対応する。
[0043] 図 6は、図 4の RFID通信制御の一部である AAA (Adaptive Array Antenna)制御を 説明するフローチャートである。この制御では、先ず、 SC1において、 AAAウェイトの 設定値が図 5の SB6にて定められた角度 Θ に対応する値に設定される。次に、
REF. AX
SC2において、図 4の SA2にて記憶された前記複数の受信アンテナ素子 26にそれ ぞれ対応する受信信号が前記メモリ部 32から読み出される。次に、 SC3において、 S C2にて読み出された複数の受信信号に AAAウェイトが掛け合わされ、前記受信信 号合成部 42からの合成出力 Yが算出される。次に、 SC4において、前記受信信号 合成部 42からの合成出力 Yが前記 AM復調部 44により復調される。次に、 SC5にお いて、前記参照信号生成部 58から出力される参照信号と SC3にて算出された前記 受信信号合成部 42からの合成出力 Yとの差である誤差信号が求められる。次に、 S C6において、 SC5にて算出された誤差信号がウェイト更新のための所定 (例えば、 R LSアルゴリズム）の漸ィ匕式に代入され、前記ウェイト乗算部 40において掛け合わされ るウェイトの値 W、 W、 W が更新される。次に、 SC7において、 SC6にて算出され
0 1 - 1
るウェイトが収束したか否かが判断される。この SC7の判断が否定される場合には、 S C2以下の処理が再び実行される力 SC7の判断が肯定される場合には、 SC8にお いて、前記 AM復調部 44から出力される復調信号が前記 FSK復号部 46により復号 された後、図 4に示す制御に復帰させられる。以上の制御において、 SC1及び SC5 乃至 SC7が前記 AAAウェイト制御部 56の動作に対応する。
[0044] このように、本実施例によれば、前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される 受信信号の指向性をフェイズドアレイ処理により制御する PAAウェイト制御部 54 (SB 1、 SB7、及び SB10)と、前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される受信信 号の指向性をァダプティブアレイ処理により制御する AAAウェイト制御部 56 (SC1、 及び SC5乃至 SC7)と、前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される受信信号 が所定の品質を有するか否かを判定する受信品質判定部として機能する受信信号 強度判定部 50 (SB5及び SB6)と、先ず、前記 PAAウェイト制御部 54により前記受 信信号の指向性を制御し、前記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前 記 AAAウェイト制御部 56により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える 指向性制御切換部 60 (SB9)とを、含むことから、必要な場合にのみァダプティブァ レイ処理を行うことにより不要な計算を行わずに済み、前記受信信号の処理時間を 短縮することができる。すなわち、可及的速やかに指向性制御を行い得る無線受信 装置 62を提供することができる。
[0045] また、前記 AAAウェイト制御部 56は、前記 PAAウェイト制御部 54による制御結果 に基づいて前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される受信信号それぞれに 与えるウェイトの初期値を定めるものであるため、ァダプティブアレイ処理に要する時 間を更に短縮することができる。
[0046] また、前記受信品質判定部は、前記受信信号の信号強度が所定値以上であるか 否かを判定する受信信号強度判定部 50であり、その受信信号強度判定部 50の判 定が否定される場合には、前記判定を否定するものであるため、実用的な態様で前 記受信信号の品質を判定することができる。
[0047] また、前記通信対象は、所定の送信信号に応じて前記信号を返信し得る無線タグ 14であるため、その無線タグ 14との間で情報の通信を行う無線タグ通信装置 12に 関して、可及的速や力に指向性制御を行い得る無線受信装置 62を提供することが できる。
[0048] 続いて、本第 1発明の他の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお 、以下の説明に関して、前述した実施例と共通する部分については同一の符号を付 してその説明を省略する。
実施例 2
[0049] 図 7は、本発明の他の実施例である無線受信装置 82が組み込まれた無線タグ通 信装置 80の構成を説明する図である。この図 7に示すように、上記無線タグ通信装 置 80の DSP16には、前記受信信号合成部 42から出力される合成信号に妨害波成 分が含まれるか否かを判定する妨害波判定部である FFT (Fast Fourier Transform) 部 84が機能的に備えられており、前記指向性制御切換部 60は、この FFT部 84の判 定に基づいて前記 PAAウェイト制御部 54及び AAAウェイト制御部 56のうち何れか 一方により前記複数のウェイト乗算部 40に供給されるウェイトが制御されるように切り 換える。すなわち、上記 FFT部 84は、前記複数の受信アンテナ素子 26により受信さ れる受信信号の品質が十分であるか否かを判定する受信品質判定部として機能す る。
[0050] 図 8は、発明者がシミュレーションにより得た実験データであり、上記 FFT部 84の判 定が否定される場合、すなわち前記受信信号合成部 42から出力される合成信号に 妨害波成分が含まれない場合の周波数と信号強度との関係を示している。この図 8 に示すように、前記合成信号に妨害波成分が含まれない場合には、前記質問波 Fe の搬送波及び無線タグ 14からの応答波 (反射波) Fに相当する周波数成分にのみピ ークが現れる。一方、図 9は、上記 FFT部 84の判定が肯定される場合、すなわち前 記受信信号合成部 42から出力される合成信号に妨害波成分が含まれる場合の周波 数と信号強度との関係を示している。この図 9に示すように、前記合成信号に妨害波 成分が含まれる場合には、前記質問波 Fの搬送波及び無線タグ 14からの応答波 F に無関係な周波数成分にもピークが現れる。
[0051] 前記指向性制御切換部 60は、先ず、前記 PAAゥヱイト制御部 54により前記受信 信号の指向性を制御するようにして、前記 PAAウェイト制御部 54により前記受信信 号の指向性を制御しても前記 FFT部 84の判定が肯定される場合には、前記 AAAゥ エイト制御部 56により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。換言すれ ば、前記 PAAウェイト制御部 54により前記受信信号の指向性を制御するようにして、 それで受信信号を正しく復号できな!/ヽと判定される場合には、前記 AAAウェイト制御 部 56により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。
[0052] 図 10は、前記無線タグ通信装置 80の DSP16による前記無線タグ 14との情報通信 制御における PAA制御を説明するフローチャートであり、前述した図 5の制御に相当 するものである。なお、前記無線タグ通信装置 80の DSP16による前記無線タグ 14と の情報通信制御及び AAA制御は、前述した図 4及び図 6のフローチャートに従って 実行されるものであるため、本実施例においてはその説明を省略する。また、図 10に 示す PAA制御において、前述した図 5の制御と共通するステップについては同一の 符号を付してその説明を省略する。
[0053] 図 10の制御では、前述した SB3の処理に続いて、 SB11において、前記受信信号 合成部 42から出力される合成出力 Yが FFT処理される。次に、 SB12において、 SB 11の FFT処理において妨害波成分が検出された力否かが判断される。この SB12 の判断が否定される場合には、前述した SB4以下の処理が実行される力 SB12の 判断が肯定される場合には、図 4に示す制御に復帰させられ、前述した SA3以下の 処理が実行される。以上の制御において、 SB11及び SB12が前記 FFT部 84の動 作に、 SB12が前記指向性制御切換部 60の動作にそれぞれ対応する。 [0054] このように、本実施例によれば、前記受信品質判定部は、前記受信信号に妨害波 が含まれるか否かを判定する FFT部 84 (SB 11及び SB 12)であり、その FFT部 84 の判定が肯定される場合には、前記判定を否定するものであるため、実用的な態様 で前記受信信号の品質を判定することができる。
実施例 3
[0055] 図 11は、本発明の更に別の実施例である無線受信装置 88が組み込まれた無線タ グ通信装置 86の構成を説明する図である。この図 11に示すように、上記無線タグ通 信装置 86には、前記 AM変調部 38により変調された送信信号を記憶すると共に、前 記 DSP 16からの指令に応じてその DSP 16にその送信信号を出力させる記憶装置 であるメモリ部 90と、その DSP16から供給される指向性制御された送信信号をアナ ログ信号に変換する複数（図 11では 3つ）の送信信号 DZA変換部 18a、 18b、 18c ( 以下、特に区別しない場合には単に送信信号 DZA変換部 18と称する）と、それら 送信信号 DZA変換部 18によりアナログ信号に変換された送信信号それぞれの周 波数を前記周波数変換信号出力部 20から出力される周波数変換信号の周波数だ け高くする複数（図 11では 3つ）のアップコンバータ 22a、 22b、 22c (以下、特に区別 しない場合には単にアップコンバータ 22と称する）と、それらアップコンバータ 22によ りそれぞれアップコンバートされた送信信号を質問波 Fとして前記無線タグ 14に向け て送信するための複数（図 11では 3つ）の送信アンテナ素子 24a、 24b、 24c (以下、 特に区別しない場合には単に送信アンテナ素子 24と称する）とを、備えて構成され ている。また、上記無線タグ通信装置 86の DSP16には、前記ウェイト制御部 52によ り算出される PAAウェイト又は AAAウェイトを送信信号に乗算する複数（図 11では 3 つ）の送信側ウェイト乗算部 94a、 94b、 94c (以下、特に区別しない場合には単に送 信側ウェイト乗算部 94と称する）とを、機能的に含んでいる。すなわち、本実施例の 無線タグ通信装置 86は、送受信共に指向性制御を行!ヽ得る構成を備えて！/ヽる。
[0056] 図 12は、上記無線タグ通信装置 86の DSP16による前記無線タグ 14との間の情報 通信制御について説明するフローチャートであり、前述した図 4の制御に相当するも のである。この図 12に示す RFID通信制御において、前述した図 4の制御と共通する ステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。 [0057] 図 12の制御では、前述した図 5に示す PAA制御に続いて、 SA4において、通信 対象である無線タグ 14が検知されたか否かが判断される。この SA4の判断が否定さ れる場合には、図 13に示す第 2の PAA制御が実行される力 SA4の判断が肯定さ れる場合には、前述した図 6に示す AAA制御が実行された後、 SA5において、前記 返答ビット列解釈部 48により正常な復号が行われた力否かが判断される。この SA5 の判断が肯定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられる力 SA5 の判断が否定される場合には、図 13に示す第 2の PAA制御が実行された後、 SA6 において、通信対象である無線タグ 14が検知された力否かが判断される。この SA6 の判断が否定される場合には、通信対象である無線タグ 14は存在しな ヽとして本ル 一チンがエラー終了させられるが、 SA6の判断が肯定される場合には、前述した図 6 に示す AAA制御が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
[0058] 図 13は、図 12の RFID通信制御の一部である第 2の PAA制御を説明するフロー チャートである。この図 13に示す第 2の PAA制御において、前述した図 5の制御と共 通するステップについては同一の符号を付してその説明を省略する。
[0059] 図 13の制御では、前述した SB1の処理に続いて、 SB11において、前記メモリ部 9 0から読み出された送信信号に前記ウェイト制御部 52により算出される PAAウェイト が乗算され、前記複数の送信信号 DZA変換部 18及びアップコンバータ 20を介して 前記複数の送信アンテナ素子 20から質問波 Fとして前記無線タグ 14に向けて送信 される。次に、 SB12において、 SB11にて送信された質問波 Fに応じて前記無線タ グ 14から返信される応答波 Fが前記複数の受信アンテナ素子 26により受信され、前 記複数のダウンコンバータ 28及び受信信号 AZD変換部 30を介して前記メモリ部 3 2に記憶された後、前述した SB2以下の処理が実行される。
[0060] このように、前記無線タグ通信装置 86は、先ず、前記複数の送信アンテナ素子によ り送信される送信信号の指向性を初期設定のままとして、受信信号についてのみ PA A処理及び AAA処理を行 ヽ、前記無線タグ 14から返信される返信信号が適切に復 号されな ヽ場合には、前記 PAAウェイト制御部 54により前記送信指向性及び受信 指向性を制御し、更に前記受信品質判定部の判定が否定される場合には、前記 AA Aウェイト制御部 56により前記送信指向性及び受信指向性を制御するように切り換え るものであるため、前記無線タグ 14との間で好適な情報通信を行うことができる。 実施例 4
[0061] 図 14は、本発明の更に別の実施例である無線受信装置 98が組み込まれた無線タ グ通信装置 96の構成を説明する図である。この図 14に示すように、上記無線タグ通 信装置 96の DSP16には、前記返答 bit列解釈部 48による前記受信信号の復号結 果がエラーである力否かを判定するエラー判定部 96が機能的に備えられており、前 記指向性制御切換部 60は、このエラー判定部 96の判定に基づ 、て前記 PAAウェイ ト制御部 54及び AAAウェイト制御部 56のうち何れか一方により前記複数のウェイト 乗算部 40に供給されるウェイトが制御されるように切り換える。すなわち、上記エラー 判定部 96は、前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される受信信号の品質が 十分であるか否かを判定する受信品質判定部として機能する。上記エラー判定部 96 は、換言すれば、前記返答ビット列解釈部 48による前記受信信号の復号品質が所 定範囲内であるか否かを判定するものであり、その復号品質が所定範囲外である場 合には、前記受信信号の復号結果がエラーであると判定する。
[0062] 前記指向性制御切換部 60は、先ず、前記 PAAゥヱイト制御部 54により前記受信 信号の指向性を制御するようにして、前記 PAAウェイト制御部 54により前記受信信 号の指向性を制御しても前記エラー判定部 96の判定が肯定される場合には、前記 AAAウェイト制御部 56により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。換 言すれば、前記 PAAゥ イト制御部 54により前記受信信号の指向性を制御するよう にして受信信号を正しく復号できな 、と判定される場合には、前記 AAAウェイト制御 部 56により前記受信信号の指向性を制御するように切り換える。
[0063] このように、本実施例によれば、前記受信信号を復号する FSK復号部 46を含み、 前記受信品質判定部は、前記返答ビット列解釈部 48による前記受信信号の復号結 果がエラーである力否かを判定するエラー判定部 96であり、そのエラー判定部 96の 判定が肯定される場合には、前記判定を否定するものであるため、実用的な態様で 前記受信信号の品質を判定することができる。
[0064] 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力 本発明はこれ に限定されるものではなぐ更に別の態様においても実施される。 [0065] 例えば、前述の実施例にお!、て、 PAA制御を行う前に、先ず前記複数の受信アン テナ素子 26により受信される受信信号の指向性を初期設定 (例えば無指向性の状 態)のままとし PAAウェイト制御部 54及び AAAウェイト制御部 56のどちらも動作しな いようにして、前記受信品質判定部において判定を行い、否定される場合には、前 記 PAAウェイト制御部 54により前記受信信号の指向性を制御するように切り換えるよ うにしてもよい。そうすれば、無線タグが比較的近くにある可能性が高い場合などに 更に処理時間を短縮することができる。
[0066] また、前述の実施例において、前記複数の受信アンテナ素子 26により受信される 受信信号の品質が十分であるか否かを判定する受信品質判定部は、前記受信信号 強度判定部 50、 FFT部 84、及びエラー判定部 96のうち何れかであった力 本発明 はこれに限定されるものではなぐ例えば、それらのうち何れか 2つ乃至は全てを前 記受信品質判定部として含み、複数の受信品質判定部の判定結果に応じて指向性 制御を切り換えるものであってもよい。また、前述の実施例とは異なる態様により受信 信号の品質が十分である力否かを判定するものであってもよぐ例えば、前記 AM復 調部 44による復調結果がエラーである力否かを判定することで前記判定を行うもの であっても構わない。
[0067] また、前述の実施例にお!、て、前記受信信号強度判定部 50、ウェイト制御部 52、 P AAウェイト制御部 54、 AAAウェイト制御部 56、及び指向性制御切換部 60等は、前 記 DSP16に機能的に備えられたものであった力 これらはそれぞれ個別の制御装 置として設けられるものであってもよい。また、それらの制御は、ディジタル信号処理 によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。
[0068] また、前述の実施例にお!、て、前記無線タグ通信装置 12等は、前記送信信号を送 信するための送信アンテナ素子 24及び前記返信信号を受信するための受信アンテ ナ素子 26をそれぞれ個別に備えたものであつたが、本発明はこれに限定されるもの ではなぐ前記送信信号を送信すると共に前記返信信号を受信するための送受信共 用のアンテナ素子を備えたものであっても構わない。このようにすれば、前記無線タ グ通信装置 12等の構成を可及的に簡単なものとすることができる。
[0069] 続いて、本第 2発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以 下の説明に関して、前述した実施例と共通する部分については同一の符号を付して その説明を省略する。
実施例 5
[0070] 図 15は、本第 2発明の実施形態の適用対象である無線タグ通信システム Sの全体 概略を表すシステム構成図である。この図 15に示すように、本実施例の無線タグ通 信システム Sは、本第 2発明の無線受信装置 (無線通信装置)の一実施例である質問 器 100 (1つのみ図示している力 複数あってもよい）と、これに対応する応答器として 前記無線タグ 14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。
[0071] 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、図 3を用いて前述した無線タグ回路素子 63の上 記アンテナ 64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 101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） 102A、 102B、 102Cと、これらアンテナ 101、 102A〜102Cを 介し上記無線タグ回路素子 63の IC回路部 66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 F )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 63からの返信信号 (反射波 F )を復調する等のデジタル信号 処理を実行する BB (BaseBand)部 110と、その BB部 110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 101に出力する送信信号 DZA変換部 111 と、受信アンテナ 102A〜102Cでの受信信号をデジタル信号に変換して上記 BB部 110に供給する受信信号 AZD変換部 112a、 112b, 112c (以下、特に区別しない 場合には単に受信信号 AZD変換部 112と称する）とを有している。
[0072] 上記質問器 100より送信信号である送信波 Fが送信されると、その送信波 Fを受 信した上記無線タグ 14の無線タグ回路素子 63において所定の情報信号に基づい てその送信波 Fが変調されて返信信号である反射波 Fとして返信され、上記質問器 100によりその反射波 F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
[0073] 図 16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。この図 16に 示すように、質問器 100は、上記アンテナ 101、 102A〜102C、 BB部 110、送信信 号 DZA変換部 111、及び受信信号 AZD変換部 112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 113と、上記送信信号 DZA変換部 111によりアナ ログ信号に変換された BB部 110からの送信信号の周波数をその周波数変換信号出 力部 113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 101 へ出力するアップコンバータ 114と、各受信アンテナ 102A、 102B、 102C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 113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 AZD変換部 112a、 112b, 112c へ出力するダウンコンバータ 115a、 115b, 115c (以下、特に区別しない場合には 単にダウンコンバータ 115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。
[0074] 上記 BB部 110は、 CPU120、 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。この BB部 110は、上記 CP U120と、この CPU120の制御信号に基づき、無線タグ回路素子 63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 116と、その送信デジタル 信号出力部 116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 ヽて変調して上記送信信号 DZA変換部 111に供給する変調部 117と、第 1制 御部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 CPU120へ入力する振幅検出部 220と、第 2制御部としてのァダプティブアレイ制御部 250と、上記受信アンテナ 102A、 102B 、 102Cによりそれぞれ受信され上記ァ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 6 3による変調信号)を読み出し CPU120へ入力する AM復調部 130及び FM復号部 140とを備えている。
[0075] フェイズドアレイ制御部 200は、 CPU120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、 C PU120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 102A、 102B、 102C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 202 a、 202b, 202c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。
[0076] ァ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 25 la、 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 130へ出力する加算部 253と、予め定め 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。
[0077] 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 102A〜102Cの受信感度が無線タグ 14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 63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 102A〜102C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 130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 25 la〜c への位相制御信号において各アンテナ 102A、 102B、 102Cごとに所定の重み付け を行 ヽ、この重み付け (加重値；ゥヱイト）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でァダプティブ 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 130に出力さ れる。
[0078] AM復調部 130は、 IQ直交復調、すなわち BB部 110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。
[0079] 上記構成にお ヽて、送信デジタル信号出力部 116により送信デジタル信号が出力 され、その信号が変調部 117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 DZA変換部 111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 114によって、上記周波数変換信号 出力部 113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 01に供給され、送信波 Fとして無線タグ回路素子 63に向けて送信される。
[0080] 前記質問器 100の送信アンテナ 101からの送信波 Fが無線タグ回路素子 63のァ ンテナ 64により受信されると、その送信波 Fが前記変復調部 76に供給されて復調さ れる。また、送信波 Fの一部は整流部 68により整流され、電源部 70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 78がメモリ部 74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 76が上記送信波 Fを変調し、 前記アンテナ 64から反射波 Fとして前記質問器 100に向けて返信される。
[0081] 前記無線タグ回路素子 63のアンテナ 64からの反射波 Fが質問器 100の受信アン テナ 102A〜102Cにより受信されると、その反射波 Fがアンテナ 102A〜102Cから ダウンコンバータ 115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 113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。それらダウンコンパ一 トされた受信信号は対応する受信信号 AZD変換部 112によりデジタル信号に変換 される。
[0082] 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及びァダプティブァレ ィ制御部 250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 102A、 102B、 102C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、検出結果力CPU 120へ入力される。ァダプティ ブアレイ制御部 250では、上記アンテナ 102A、 102B、 102Cに対し、それらの指向 性を通信対象である無線タグ 14に対する受信状態が最適となるよう変化させるァダ 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 130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 130から出力され、更 に FM復号部 140によって復号されたデータが CPUへ入力される。
[0083] 上記基本構成及び動作である本実施形態の要部は、図 17に示すようなアンテナ 1 02A〜102C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 102A〜102C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 63に対する受信状態が最適となるよう 変化させるァ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）に基づきァダプティブアレイ用の重み付け（ウエイト）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。
[0084] 図 18は、上記動作の要部である BB部 110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。図示右側の流れがァ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。
[0085] まず、ステップ S150において、 CPU120の制御（指示）に基づき、まず、ァダプティ ブアレイ制御部 250の重み付け制御部 252力 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。
[0086] その後、ステップ S200において、 CPU120の制御（指示）に基づき、ァダプティブ アレイ制御部 250にてァダプティブアレイ処理が開始 (詳細は後述）され、アンテナ 1 02A、 102B、 102C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 19参照)。
[0087] このようにしてァダプティブアレイ制御部 250によるァダプティブ処理が開始された ら、 CPU120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 102A、 102B、 102C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。
[0088] 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 咅 200の IFテープノレ 201a、 201b, 201c【こお!ヽて受信アンテナ 102A、 102B、 10 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, 202 c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、受信電波の波長をえ、指向角を Θとして（2· π •d-cos 0 ) Ζ λであるから、これに対応する位相差が IFテーブル 201a〜cよりアンテ ナ 102A〜102Cにそれぞれ与えられる。
[0089] その後、ステップ S102で、上記のようにアンテナ 102A、 102B、 102C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 101よりサーチ対象 無線タグ 14に対する呼びかけ信号である「Scroll ID」信号を出力させる。詳細には、 CPU120からの制御信号に基づき送信デジタル信号生成部 116で送信用デジタル 信号を生成して変調部 117に出力し、変調部 117で対応する上記振幅変調が行わ れ「Scroll ID」信号となり、 DZA変 111でアナログ変換された後、アップコンパ一 タ 114で高周波変換され、最終的にアンテナ 101を介し送信され、サーチ対象であ る無線タグ 14の無線タグ回路素子 63からの返信を促す。
[0090] 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 14の無線タグ回路素子 63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 102A、 102B、 102Cより受信し、フェイズドアレイ制 御咅 200の移送器 202aゝ 202bゝ 202cでその位相を制御し、カロ算咅 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 CPU120に取り込まれる。
[0091] 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力 (アンテナ 102A〜102Cの指向方向が無線タグ 14の方向に近づいた力 どうかが判定される。 判定が満たされたらステップ S 105へ移る。
[0092] ステップ S105では、アンテナ 102A〜102Cの指向角 Θが無線タグ 14の方向に近 づぃたことを受けて、ァ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 CPU120よりァ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 S 104の判定が満たされなかった場合もこのステップ S 106へ 移る。
[0093] ステップ S106では、 Θ力 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 Θ END (例えば Θ END = 180° )に等しくなつ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 Θ STEP (例えば 0 STEP= 3O° )だけカロえ、ステップ S101に戻り、同様の手順を繰り返す。
[0094] こうしてステップ S101〜ステップ S107を繰り返して Θの値に Θ STEPを小刻みにカロ え、全アンテナ 102A、 102B、 102C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 10 2A〜102Cの指向角 Θが無線タグ 14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 = Θ ENDになったらス テツプ S 106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
[0095] 一方、ァ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 ァダプティブ処理が開始され実行中である力 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 ァダプティブアレイ処理が終了したら、ステップ S 151へ移る。
[0096] ステップ S151では、上記収束結果に基づき無線タグ 14の存在する方向 θ Tを推 定する。このとき、無線タグ 14と同じ方向に妨害信号源がある場合など、タグ方向とァ 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 102A〜102Cにより合成される指向性を無線タグ回路素子 63のァ ンテナ 64に対する受信感度が最適となるよう変化させる、ァダプティブアレイ制御が 実行され、 AM復調部 130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 63を高感度で検出する。その後、ステップ S152において、ァダプティ ブアレイ制御部 250でァダプティブ処理された受信信号は AM復調部 130で復調さ れさらに FM復号部 140によって最終的に復号信号とされ、アンテナ 102A〜102C 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 CPU 120へ入力されるとともに、適宜の記憶部 (メモリ）へ格納され (ス テツプ S 153)、ァダプティブアレイ制御部 250側でのフローを終了する。
[0097] 図 19は、上記ァダプティブアレイ制御部 250で実行するァ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。 [0098] 図 19において、上記図 18のステップ S102及びステップ S103同様、ステップ S20 1及びステップ S202において、アンテナ 101より「Scroll ID」信号を出力させ、サーチ 対象の無線タグ 14の無線タグ回路素子 63から送信された返答信号をアンテナ 102 A、 102B、 102Cより乗算部 251a、 251b, 251cで受信し、カロ算器 253を介し重み 付け制御部 252へ取り込む。
[0099] 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 102A、 102B、 102Cに係る重み付けを決定し、その後ステップ S2 04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。
[0100] このときの重みの値は重み付け制御部 252内（あるいは CPU120)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 S 205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 102A、 102B、 102C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。
[0101] 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 3204→ス テツプ S205→ステップ S201→…と繰り返してアンテナ 102A、 102B、 102C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力つたら演算が終了してステツ プ S205の判定が満たされ、このフローを終了する。
[0102] 以上にお!、て、フェイズドアレイ制御部 200、ァダプティブアレイ制御部 240、 CPU 120等を含む BB部 110が、各請求項記載の、第 1制御部と第 2制御部とを選択的に 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部を構成し、その うち、重み付け制御部 252が、第 1制御部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部 を構成し、乗算部251&〜251 加算部 253、及び図示しないフィルタ処理部力 重 み付け決定部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 号生成部を構成する。
[0103] また、 CPU120が、演算部を構成し、 IFテーブル 201a〜201cが、演算部からの 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ウェイト決定部を構 成し、移相器 202a〜202cと加算部 203とが、第 1ウェイト決定部で決定された第 1ゥ エイトを用いて第 1制御用の第 1合成出力信号を生成する第 1合成出力信号生成部 を構成する。また重み付け制御部 252が、演算部からの位相'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ウェイト決定部を構成し、乗算部 251a〜 251c及び加算部 253が、第 2ウェイト決定部で決定された第 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合成出力信号生成部を構成する。
[0104] また、 AM復調部 130が、合成出力信号生成部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部を構成する。
[0105] 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 110において、 CPUからの制御信号に基づき、図 18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 102A〜102C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、ァダプティブアレイ制御部 25 0におけるアンテナ 102A〜102C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 14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 (ァダブティブアレイ制 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。
[0106] 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、ァ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 14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、ァ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（ァ ダブティブアレイ制御）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 14の方 向決定に基づき、ァ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 14 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力したァ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、ァダプティブアレイ制御のみの場合に比べて 比較的短 、時間で高!、受信感度を得ることができる。
[0107] また本実施形態では、図 18に示したようにフェイズドアレイ制御とァダプティブァレ ィ制御とを略同時進行にて実行させる力 通常、ァ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 14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 14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 時にァダプティブ処理を行う（図 18参照）ことにより、フェーズドアレイ処理を行うのに 要する時間でァ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。
[0108] なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなぐ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。
[0109] (1)フェイズドアレイ制御部とァ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とァダプティブアレイ制御部 250 とを別々に設けるのではなぐ回路構成を一部共通化することも可能である。図 20は 、そのような変形例における質問器の BB部 110' の詳細構成を表す機能ブロック図 である。図 16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
[0110] 前述したように、この BB部 11( では、フェイズドアレイ制御部 200とァダプティブ アレイ制御部 250とで共通の構成として、受信アンテナ 102A、 102B、 102C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 16における 移ネ目器 202a、 202b, 202cの機會 と乗算咅 251a、 251b, 251cの機會 とを兼ねる 乗算部 301a、 301b, 301cと、上記周波数変換信号出力部 113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力を所定の微小時間区分ごとに (後述の図 21 参照）選択的に切り替えるセレクタ 302a、 302b, 302cと、乗算部 301a、 301b, 30 lc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ィッチ 304へ供給される。切替スィッチ 304は上記同様周波 数変換信号出力部 113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 21参照)加算部 303から の出力を AM復調部 130若しくは振幅検出部 220へ選択的に出力する。
[0111] 図 21は、上記セレクタ 302a〜302c及び切換スィッチ 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 21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 113からの周波数変換信号 (AZD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^ 12a〜 112c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、前半をァダプティ 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ァダプティブアレイ制御と同時処 理を実現している。
[0112] すなわち、周波数変換信号出力部 113からの周波数変換信号 (クロック信号 SCL K)が「LOW」信号であるとき力 上記ァ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 301 a〜301cへ導く。また切換スィッチ 304は、加算部 303からの信号（SUM信号）を A M復調部 130側へ導入するように切り替わる。
[0113] この結果、乗算部 301a、 301b, 301cはァダプティブアレイ制御部 250の機能とし て図 16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 102A〜102Cの受信感度が無線タグ 14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 63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 102A〜102C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 102A、 102B、 102C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でァ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、切替スィッチ 304を介して上記 AM復調部 130に 入力される。
[0114] 一方、周波数変換信号出力部 113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。また切換スィッチ 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。
[0115] 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 16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、 CPU120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 102A、 102B、 102C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 102A、 102B、 102C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 ィ処理が実行され、処理後の信号が加算部 303で合算後に切替スィッチ 304を介し 振幅検出部 220でその振幅が検出され、検出結果力 SCPU120へ入力される。
[0116] 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 号生成部と第 2合成出力信号生成部とを共通化した 1つの合成出力信号生成部を 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部に、 前記第 1又は第 2ウェイト決定部で決定されたウェイトを選択的に切り替え入力する切 替部を構成する。
[0117] 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ァ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。
[0118] なお、上記においては、図 21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ァダプティブアレイ、後半をフェイズドアレイと 、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。
[0119] 図 22は、そのような変形例における質問器の BB部 110" の詳細構成を表す機能 ブロック図である。図 20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。
[0120] この BB部 110" 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 113からの周波数変換信号 (クロック信号 S CLK)に同期しつつァ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及び切替スィッチ 304は、この 選択信号に応じて選択切替動作が制御される。
[0121] 図 23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 23において、選択信号生成部 305は、前述の図 21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ァダプティブアレイスロットとする力、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。
[0122] 図 23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ァダプティブアレイスロットで、セレクタ 302a〜30 2c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 切換スィッチ 304が加算部 303からの信号を AM復調部 130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ィッチ 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、ァ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。
[0123] 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、 前半をァ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）は前半も後半もァ ダブ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（力 ゥンタ値 2に対応）についても前半も後半もァ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、ァダプティブァレ ィ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。
[0124] 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 部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部に入力し、第 2時間 区分においては第 2ウェイト決定部で決定されたウェイトを前記共通化した 1つの合 成出力信号生成部に入力するように、切替部の切り替え動作を制御する切替制御部 を構成する。
[0125] 本変形例にお!、ては、選択信号生成部 305で、前述のようにしてァダプティブァレ ィ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 CPU120からの指示信号により設定可能である。一般的には、ァダプティ ブアレイ制御はフェイズドアレイ制御より処理時間が力かるのが通常であるため、ァダ プティブアレイ制御の比率を多くするほうが好ましい。
[0126] 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ぐスロット幅 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 とァ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。
[0127] (2)フェイズドアレイ制御完了後、ァダプティブアレイ制御を行う場合
上記実施形態では、図 18に示したように、フェイズドアレイ制御部 200におけるフエ ィズドアレイ制御とァダプティブアレイ制御部 250におけるァダプティブアレイ制御と がほぼ同時並行して行われた力 これに限られず、フェイズドアレイ制御で無線タグ 1 4の方向を検知し制御完了した後、ァ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。
[0128] 図 24は、そのような変形例において、質問器の BB部 110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 18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。
[0129] 図 24において、まず図 18と同様のステップ S100において、 CPU1200により、フ エ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、ステツ プ S150において、ァ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 2 51a、 251b, 251cのおける位相及び振幅の初期値を設定する。
[0130] その後ステップ S101〜ステップ S104は図 18と同様の流れであり、指向角 Θの値 【こ応じ IFテープノレ 201a、 201b, 201c【こお!ヽて受信アンテナ 102A、 102B、 102C 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〖こ出力し、 アンテナ 101より「Scroll ID」信号を出力するとともに返答信号をアンテナ 102A、 102 B、 102C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力 (アンテナ 102A〜102Cの指向方向が無線 タグ 14の方向に近づ 、たか）どうかが判定される。
[0131] 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 19参照）へ移り、上記同様、ァダプティブアレイ制御部 25 0にてァダプティブアレイ処理を行い、アンテナ 102A、 102B、 102C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 19参 照)。このとき受信信号は前述したように AM復調部 130及び FM復号部 140を介し CPU120へ入力される力 次のステップ S108では CPU120にて、受信信号が FM 復号部 140にて正常に復号ィ匕できた力どうかが判定される。
[0132] もし復号化できた場合はステップ S 108の判定が満たされ、ステップ S 109に移って 当該復号ィ匕した受信信号の方向は、受信したい通信対象 (無線タグ 14)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)。復号ィ匕できな力 た場合はステップ S1 08の判定が満たされず、ステップ S 110に移つ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 14)とは異なる妨害波方向（例えば無線タグ 14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 ちょい)。
[0133] ステップ S109又はステップ S110が終了すると、図 18と同様のステップ S106に移 り、 0が 0 ENDに等しくなつ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 0 STEPをカ卩え、ステップ S101に戻り、同様の手順を繰り返す。
[0134] こうしてステップ S101〜ステップ S107を繰り返して Θの値に Θ STEPを小刻みにカロ え、全アンテナ 102A、 102B、 102C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 10 2A〜102Cの指向角 Θが無線タグ 14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でァダプティブアレイ処理が行われ、し力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 = Θ END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 S2 OOBへ移る。
[0135] ステップ S200Bでは、以上のようにしてあら力じめ所望波を概略画定した最適なゥ エイトを用い、ステップ S200やステップ S200Aと同様、さらに確実なァダプティブァ レイ処理を行い、アンテナ 102A、 102B、 102C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
[0136] その後は図 18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のァ ダプティブアレイ処理が終了したら、ステップ S151へ移る。
[0137] ステップ S151では、上記収束結果に基づき無線タグ 14の存在方向 θ Tを推定し、 ステップ S 152にお!/、て受信信号の復調を AM復調部 130で行!、さらに FM復号部 1 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 CPU120へ入力されると ともに記憶部へ格納され (ステップ S 153)、このフローを終了する。
[0138] 以上において、ステップ S108、ステップ S109、及びステップ S110力 各請求項記 載の、復調部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部を構成する。
[0139] 本変形例にお!、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 決定性能とァ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 14の方向決定に基づきァ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!、時間で無線タグ 14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。
[0140] また、本変形例においては、ステップ S 108〜ステップ S 110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 25に示すように、通信対象である無線タグ 14からの 送信波方向に対しては受信感度を大きぐ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。
[0141] なお、上記変形例において、図 24のステップ S108において、 AM復調部 130及 び FM復号部 140で復調 ·復号ィ匕ができたかどうかを判定するのに限られない。必ず しも復号ィ匕まで行わなくても、復号ィ匕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つ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 14からの信号ではないため、妨害波であるとみなすこ とがでさる。
[0142] なお、以上においては、 1つの BB部 110中に共通の CPU120の制御を元に動作 するフェイズドアレイ制御部 200とァ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とァダプティブアレイ 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。
[0143] また、以上においては、 AM復調部 130、 FM復号部 140、ァ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 110に設けられたものであった力 そ れらは BB部 110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 つても構わない。
[0144] また、以上において、質問器 100には、無線タグ回路素子 63に向けて送信波 Fを 送信する送信アンテナ 101と、その無線タグ回路素子 63から返信される反射波^を 受信する受信アンテナ 102A〜102Cが別体として設けられていた力 これにも限ら れず、無線タグ回路素子 63に向けて送信波 Fを送信すると共にその無線タグ回路 素子 63から返信される反射波 F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、サーキユ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。
[0145] さらに、以上においては、上記質問器 100は、図 15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 63に所 定の情報を書き込み無線タグ 14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 Zライタにも好適に適用されるものである。
[0146] 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。

Claims

請求の範囲
[1] 所定の通信対象力 送信される信号を受信するための複数の受信アンテナ素子を 備えた無線受信装置であって、
前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をフェイズドアレ ィ処理により制御するフェイズドアレイ制御部と、
前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号の指向性をァダプティブ アレイ処理により制御するァダプティブアレイ制御部と、
前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号が所定の品質を有するか 否かを判定する受信品質判定部と、
前記フェイズドアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御し、前記受信品質 判定部の判定が否定される場合には、前記ァダプティブアレイ制御部により前記受 信信号の指向性を制御するように切り換える指向性制御切換部と
を、含むことを特徴とする無線受信装置。
[2] 前記ァダプティブアレイ制御部は、前記フェイズドアレイ制御部による制御結果に 基づいて前記複数の受信アンテナ素子により受信される受信信号それぞれに与える ウェイトの初期値を定めるものである請求項 1の無線受信装置。
[3] 前記指向性制御切換部は、先ず、前記複数の受信アンテナ素子により受信される 受信信号の指向性を初期設定とし、前記受信品質判定部の判定が否定される場合 には、前記フェイズドアレイ制御部により前記受信信号の指向性を制御するように切 り換えるものである請求項 1又は 2の無線受信装置。
[4] 前記受信品質判定部は、前記受信信号の信号強度が所定値以上であるか否かを 判定する受信信号強度判定部であり、該受信信号強度判定部の判定が否定される 場合には、前記判定を否定するものである請求項 1から 3の何れかの無線受信装置
[5] 前記受信品質判定部は、前記受信信号に妨害波が含まれるか否かを判定する妨 害波判定部であり、該妨害波判定部の判定が肯定される場合には、前記判定を否 定するものである請求項 1から 3の何れかの無線受信装置。
[6] 前記受信信号を復号する復号部を含み、前記受信品質判定部は、前記復号部に よる前記受信信号の復号品質が所定範囲内である力否かを判定するエラー判定部 であり、該エラー判定部の判定が否定される場合には、前記判定を否定するもので ある請求項 1から 3の何れかの無線受信装置。
[7] 前記通信対象は、所定の送信信号に応じて前記信号を返信し得る無線タグである 請求項 1から 6の何れかの無線受信装置。
[8] 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方向に保持しつつそ の方向を順次変化させる第 1制御を行う第 1制御部と、
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制御部と、
前記第 1制御部と前記第 2制御部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部と
を、有することを特徴とする無線受信装置。
[9] 前記指向性制御部は、前記第 1制御部と前記第 2制御部とを選択的に切り換えて 前記複数のアンテナ素子の指向性の制御を行うものである請求項 8の無線受信装置
[10] 前記指向性制御部は、前記第 1制御部における指向性制御の結果に基づき、前記 第 2制御部における受信状態最適化制御を行うものである請求項 8又は 9の無線受 信装置。
[11] 前記指向性制御部は、
前記第 1制御部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部と、
この重み付け決定部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部と
を、有するものである請求項 10の無線受信装置。
[12] 前記合成出力信号生成部で生成された前記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部を有するものである請求項 11の無線受信装置。
[13] 前記指向性制御部は、前記復調部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部を 備え、
前記重み付け決定部は、この判別部の判別結果に基づ 、て前記重み付けを決定 するものである請求項 12の無線受信装置。
[14] 前記重み付け決定部は、前記判別部で前記送信波であると判別された方向に受 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受信感度が小さくなるよ うに、前記重み付けを決定するものである請求項 13の無線受信装置。
[15] 前記指向性制御部は、
演算部と、
この演算部力も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ウェイト決定部と、
この第 1ウェイト決定部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合成出力信号生成部と、
前記演算部力もの位相 ·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ウェイト決定部と、
この第 2ウェイト決定部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合成出力信号生成部と
を、有するものである請求項 8から 10の何れかの無線受信装置。
[16] 前記第 1合成出力信号生成部と前記第 2合成出力信号生成部を 1つの合成出力 信号生成部に共通化し、
この共通化した 1つの合成出力信号生成部は、前記第 1又は第 2ウェイト決定部で 決定されたウェイトを用いて前記第 1又は第 2制御用の前記第 1又は第 2合成出力信 号を生成するものである請求項 15の無線受信装置。
[17] 前記指向性制御部は、前記共通化した 1つの合成出力信号生成部に、前記第 1又 は第 2ウェイト決定部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部を備 えるものである請求項 16の無線受信装置。
[18] 前記指向性制御部は、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ウェイト決定部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部に入力し、前記第 2時間区分においては 前記第 2ウェイト決定部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 生成部に入力するように、前記切替部の切り替え動作を制御する切替制御部を備え るものである請求項 17の無線受信装置。
前記切替制御部は、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 請求項 18の無線受信装置。
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