WO2006095828A1 - 距離測定装置、距離測定方法、および通信システム - Google Patents

距離測定装置、距離測定方法、および通信システム Download PDF

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WO2006095828A1
WO2006095828A1 PCT/JP2006/304631 JP2006304631W WO2006095828A1 WO 2006095828 A1 WO2006095828 A1 WO 2006095828A1 JP 2006304631 W JP2006304631 W JP 2006304631W WO 2006095828 A1 WO2006095828 A1 WO 2006095828A1
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WO
WIPO (PCT)
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distance
signal
unit
output level
output
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/304631
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English (en)
French (fr)
Inventor
Koji Ando
Hideyuki Ohara
Takehiro Kawai
Keisuke Saito
Kosuke Hayama
Original Assignee
Omron Corporation
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Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2005080537A external-priority patent/JP4265554B2/ja
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Publication of WO2006095828A1 publication Critical patent/WO2006095828A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems

Definitions

  • the present invention relates to a distance measuring device, a distance measuring method, and a communication system that perform radio communication with a reflector via radio waves.
  • RFID tags Radio Frequency Identification tags
  • wireless tags wireless tags
  • RFID tags are attracting expectations especially in the field of logistics as an alternative to barcodes, and are expected to become widespread in the near future.
  • the frequency bands for RFID tags include the 13.56 MHz band, the so-called UHF band around 800 MHz to 950 MHz, and the 2.45 GHz band.
  • the UHF band and 2.45 GHz band radio waves have the advantage that they can easily extend the communication distance compared to the 13.56 MHz band radio waves.
  • UHF band radio waves have the advantage of being easier to sneak into the shadows than 2.4 GHz band radio waves. For this reason, RFID tags and reader / writers that use UHF band radio waves are being developed.
  • the distance that the reader / writer can communicate with the wireless tag is about several tens of centimeters to several meters compared to using the current mainstream 13.56 MHz band radio waves. Can stretch. Therefore, if UHF radio waves are used, it is possible to expand the communication area, which is a space area where the reader / writer can communicate with the wireless tag, to a relatively wide range.
  • a technique for measuring the distance from a communication station that communicates with the RFID tag has been proposed.
  • a number of base stations receive signals from an active IC tag as an RFID tag, and distance and position are estimated based on the received signals from the active IC tag at each base station.
  • the distance between each base station and the active IC tag is estimated based on the strength of the received signal from the active IC tag. That is, the distance is estimated using the correlation between the intensity of the received signal and the distance.
  • provide an access point with a known location to A method of estimating the distance of the active IC tag by measuring the amount of delay of reception timing by simultaneously sending signals from the IC tag and the access point is also adopted.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Gazette: Special Table 2004-507714 (published on March 11, 2004) (hereinafter referred to as Patent Document 1) describes a leader in an RF communication system as shown in FIG.
  • the intercom containing 136 transmits signals 14 0 and 142 of different frequencies to the RF tag 138, and counts the number of null points of the synthesized wave that is a combination of these two signals.
  • a technique for estimating the distance between the inter mouth gutta 136 and the RF tag 138 is disclosed.
  • EP1239634A2 receives a reflected signal from an RFID tag via an antenna 140 in a communication device 138 that performs wireless communication with the RFID tag, as shown in FIG.
  • the received signal input from the circulator 92 and the carrier signal input from the circulator 90 and the splitter 98 are multiplied by the mixers 100 and 102 to generate the I signal and the Q signal.
  • a technique for calculating the amplitude and phase of the reflected signal of the RFID tag based on the signal is disclosed. Further, it is disclosed that the distance to the RFID tag is obtained by using the phase difference between the portable transmission signal and the reflected signal of the RFID tag.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No. 11 154905 (published on June 8, 1999) (hereinafter referred to as Patent Document 3) describes a technology of a mobile phone system which is another wireless communication system.
  • the transmission power level (output level) is controlled according to the distance between the transmission side and the reception side.
  • the reception level is measured, and the output level is controlled according to the distance between the transmission side and the reception side using the measurement result.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication No. 2003-532203 (published on Oct. 28, 2003) (hereinafter referred to as Patent Document 4) As with the system, there is a technology related to output level control according to the reception level.
  • Output level control in a mobile phone terminal is performed in a range of 29 to 9 dBm, for example.
  • the dynamic range is 20 dB.
  • the communication distance between a noisy RFID tag and a reader / writer is usually within 5m. For this reason, the dynamic range of the output level of the reader / writer is within 3 dB.
  • Reader / writers that communicate with FID tags are required to have high-accuracy output level control.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize a distance measuring device capable of highly accurate output control.
  • the distance measuring device of the present invention includes a transmitting unit that transmits a request signal, which is a signal composed of one frame, from the antenna to the outside using radio waves having different carrier frequencies.
  • Receiving means for receiving a reflected signal which is a signal composed of one frame, which is generated when the request signal transmitted by the transmitting means is reflected by a reflector without being subjected to predetermined modulation
  • a phase information acquisition unit that calculates the amount of change in phase between the reflected signal received by the receiving unit and the request signal for each carrier frequency transmitted by the transmitting unit;
  • a distance calculation unit that calculates a distance between the antenna and the reflector based on a phase change amount and a carrier frequency for each carrier frequency acquired by the phase information acquisition unit, and a calculation by the distance calculation unit
  • an output control unit that controls the output level of the transmission signal based on the measured distance.
  • the distance measuring method of the present invention includes a transmission step of transmitting a request signal, which is a signal composed of one frame, by radio waves having a plurality of different carrier frequencies, from the antenna to the outside; A receiving step of receiving a reflected signal, which is a signal composed of one frame, generated by reflecting the request signal transmitted in the transmitting step while being subjected to predetermined modulation by a reflector;
  • a phase information acquisition step for calculating, for each carrier frequency transmitted in the transmission step, a phase change amount between the reflected signal received in the reception step and the request signal; and the carrier acquired by the phase information acquisition step
  • a distance calculating step for calculating a distance between the antenna and the reflector based on a phase change amount for each frequency and a carrier frequency
  • reflected signals transmitted from a reflector at a plurality of different carrier frequencies are received.
  • the phase state of the signal at each carrier frequency varies depending on the distance between the reflector that transmitted the reflected signal and the distance measuring device. ing.
  • This phase state changes very sensitively with distance. That is, by analyzing the reflected signals transmitted by a plurality of different carrier frequencies, the distance between the reflector and the distance measuring device can be calculated with higher accuracy.
  • the output level of the transmission signal is controlled based on the accurately calculated distance, highly accurate output control is possible. Since the output level is controlled according to the distance measurement result with high accuracy, the output level can be minimized so that it can communicate with the reflector to be read. As a result, power saving can be achieved. In particular, it can be operated for a long time when applied to a portable terminal. Furthermore, since it can be suppressed to the minimum required output level, interference with other systems can be reduced.
  • the distance measuring device of the present invention further includes an object information acquisition unit that acquires object information for specifying an object to which the reflector is attached, and the output control described above.
  • the unit may further control the output level based on the object information acquired by the object information acquisition unit.
  • Output level may be required depending on the object to which the reflector is attached. For example, an object having a large dielectric constant.
  • the output level is controlled based on the distance and the object information, so that it is possible to control the output level appropriate for the object. This ensures communication with the reflector to be read.
  • the distance measuring device of the present invention is configured so that the output control unit is configured so that the distance calculated by the distance calculating unit is a maximum distance that can be communicated.
  • the output level may be controlled.
  • the receiving unit receives reflected signals from a plurality of reflectors, and the output control unit is calculated by the distance calculating unit.
  • a configuration may be adopted in which the longest distance is extracted from the distances between the plurality of reflectors and the distance measuring device, and the output level is controlled so that the extracted distance is the maximum distance at which communication is possible. Les.
  • the output level is controlled to a minimum necessary level that allows communication with the reflector located farthest among the plurality of reflectors. As a result, communication with the reflector to be read is not lost, and power can be saved.
  • the output control unit controls the output level when acquiring an output level setting instruction, and then sets the output level.
  • the output level may be maintained.
  • the distance measuring device of the present invention stores an output information storage that stores information in which a distance from a reflector is associated with an output level that is predetermined according to the distance. It is good also as a structure provided with a part. According to said structure, the calculation process of the output level according to distance can be abbreviate
  • a communication system of the present invention includes the distance measuring device of the present invention and at least one reflector that performs wireless communication with the distance measuring device.
  • the distance measuring device of the present invention includes a receiving unit that receives a reflected signal transmitted from a reflector at a plurality of different carrier frequencies, and the reflected signal and the distance measurement by analyzing the reflected signal.
  • a distance calculation unit that calculates a distance to the device; and an output control unit that controls an output level of the transmission signal based on the distance calculated by the distance calculation unit.
  • a communication system includes the distance measuring device according to the present invention and at least one reflector that performs wireless communication with the distance measuring device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration for controlling an output level of a transmission signal in a reader / writer included in a communication system using an RFID tag according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication system using the RFID tag.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a storage example of an output table storage unit included in the reader / writer according to the first embodiment.
  • FIG. 4 (a) is a diagram showing a state where an R / W request signal and a tag response signal are transmitted and received between the reader / writer and the RFID tag.
  • FIG. 4 (b) is a diagram showing a transmission state of an R / W request signal and a transmission state of a tag response signal.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a flow of output level setting processing in the first embodiment. 6]
  • FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a reader / writer including a specific configuration of a reception processing unit that enables phase detection.
  • Fig. 7 (a)] is a diagram showing an example in which a communication system using this RFID tag is applied to a system for performing inspection and confirmation of goods to be distributed, and shows an output level setting time.
  • 7 (b)] is a diagram showing an example in which a communication system using this RFID tag is applied to a system that performs inspection / confirmation of articles to be distributed, and shows a state after setting an output level.
  • 8 (a)] is a diagram showing a state where multipath occurs in communication between the reader / writer and the RFID tag.
  • FIG. 8 (c)] is a diagram for explaining an arrival direction estimation process.
  • FIG. 9 A block diagram showing an outline of the configuration for controlling the output level of the transmission signal in the reader / writer according to the second embodiment.
  • FIG. 10 A diagram showing a storage example of the output table storage unit included in the reader / writer according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a flow of output level setting processing in the second embodiment.
  • FIG. 13 It is a block diagram showing a configuration of a communication device that performs wireless communication with a conventional RFID tag.
  • FIGS. 1 to 8 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 as follows.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication system including the RFID tag and the reader / writer according to the present embodiment.
  • the communication system includes one or more RFID tags 1 (reflectors)... And a reader / writer (distance measuring device) 2.
  • the RFID tag 1 is attached to various articles, and stores information related to the attached article or an object or a person related thereto.
  • the RFID tag 1 has a configuration including a wireless communication IC (Integrated Circuit), a storage unit, an antenna, and the like.
  • the RFID tag 1 does not have a power source such as a battery, and the circuit is operated by the electric power transmitted by the radio wave from the reader / writer 2 to perform passive communication with the reader / writer 2. It is assumed that tags will be used.
  • the RFID tag used in the present embodiment is not limited to the passive type RFID tag as described above, and may be an active type RFID tag having a power source such as a battery.
  • the reader / writer 2 is a device that performs wireless communication with each RFID tag 1 and reads / writes information stored in the RFID tag 1.
  • the reader / writer 2 reads and writes information stored in the RF ID tag 1, but the reader / writer 2 is not limited to this, and reads information stored in the RFID tag 1. It may be an RFID reader that only performs.
  • the frequency band of radio waves transmitted and received by the reader / writer 2 is a so-called UHF band around 800 MHz to 96 OMHz.
  • the reader / writer 2 can communicate with the RFID tag 1 located within a distance range of several meters to several tens of meters.
  • the power assumed for communication using the UHF band is not limited to this.
  • Frequency bands for RFID tags such as 13.56 MHz band, 2.45 GHz band, etc. Bands may be used, and further, communication using other frequency bands capable of wireless communication may be performed.
  • the reader / writer 2 includes a transmission antenna 3, a reception antenna 4, a transmission processing unit 5, a reception processing unit 6, a communication control unit 7, a position measurement unit 8, and an external communication unit 9. .
  • the transmitting antenna 3 is an antenna that transmits radio waves to the RFID tags 1...
  • the receiving antenna 4 is an antenna that receives radio waves transmitted from the RFID tags 1.
  • the transmission antenna 3 and the reception antenna 4 are configured by, for example, a patch antenna or an array antenna. In this configuration example, the transmitting antenna 3 and the receiving antenna 4 are provided separately.
  • One antenna is used for both the transmitting antenna 3 and the receiving antenna 4. It is good also as a structure used as what has a function.
  • the reception processing unit 6 is a block that performs processing such as amplification and demodulation of a reception signal received by the reception antenna 4.
  • the position measurement unit 8 is a block that measures the distance from the RFID tag 1 based on the received signal received from the RFID tag 1. Strictly speaking, the distance between the reader / writer 2 and the RFID tag 1 is equivalent to the average of the distance between the transmitting antenna 3 and the RFID tag 1 and the distance between the RFID tag 1 and the receiving antenna 4 in the reader / writer 2. To do. When the RFID tag 1 is an active type, this corresponds to the distance between the receiving antenna 4 and the RFID tag 1.
  • the communication control unit 7 controls reading and / or writing of information via the transmission antenna 3 and / or the reception antenna 4 and measurement by the position measurement unit 8 with respect to the RFID tag 1 to be communicated.
  • This is a block that controls the output level of the transmission signal in the transmission processing unit 5 in accordance with the measured distance.
  • the transmission processing unit 5 is a block that performs processing such as modulation and amplification of a transmission signal transmitted from the transmission antenna 3.
  • the communication control unit 7 controls the carrier frequency of the transmission signal and the output level of the transmission signal.
  • the external communication unit 9 is a block that transmits information of the RFID tag 1 read by the reader / writer 2 to an external device and receives write information to the RFID tag 1 from the external device. Communication between the external device and the external communication unit 9 is established by wired or wireless communication.
  • the external device that operates based on the read / write processing on the RFID tag 1 by the reader / writer 2 may be configured to incorporate the reader / writer 2.
  • the communication control unit 7, the position measurement unit 8, and the external communication unit 9 included in the reader / writer 2 may be configured by hardware logic, or an arithmetic unit such as a CPU may read ROM (Read (Only Memory) or RAM, etc., which can be realized by executing programs stored in storage means.
  • an arithmetic unit such as a CPU may read ROM (Read (Only Memory) or RAM, etc., which can be realized by executing programs stored in storage means.
  • the computer control unit When each of the above-described configurations is configured by a calculation unit such as a CPU and a storage unit, the computer control unit having these units reads the recording medium on which the program is recorded, and executes the program, whereby the communication control unit 7. Various functions and processing of the position measurement unit 8 and the external communication unit 9 can be realized.
  • the above program is By recording on a removable recording medium, the various functions and processes described above can be realized on any computer.
  • a memory such as a ROM for performing processing by a computer may be a program medium, or although not shown, the program may be read as an external storage device. It may be a program medium that is provided with a device and can be read by inserting a recording medium into the apparatus.
  • the stored program is preferably configured to be accessed and executed by a microprocessor. Further, it is preferable that the program is read out, and the read program is downloaded to the program storage area of the microcomputer and the program is executed. It is assumed that this download program is stored in the main unit in advance.
  • the recording medium is preferably a recording medium that fluidly carries the program so as to download the program from the communication network.
  • the download program may be stored in the main device in advance or installed from another recording medium. preferable.
  • the transmission processing unit 5 includes a PLL (Phase Locked Loop) unit 5A, a modulation unit 5B, a power amplification unit 5C, and a transmitter 5D as frequency adjustment units.
  • the reception processing unit 6 includes an amplification unit 6A and a frequency conversion unit 6B.
  • the position measurement unit 8 includes a phase information acquisition unit 8A and a distance calculation unit 8B.
  • the communication control unit 7 includes a frequency control unit 7A, a transmission control unit 7B, a reception control unit 7C, an output control unit 7D, and an output table storage unit (output information storage unit) 7E.
  • the amplification unit 6 A is a block that amplifies the reception signal received by the reception antenna 4.
  • the frequency converter 6B receives the signal amplified in the amplifier 6A. This block performs processing to convert the signal frequency to a lower frequency signal.
  • the phase information acquisition unit 8A is a block that detects the phase of the reception signal frequency-converted by the frequency conversion unit 6B and acquires this as phase information.
  • the amount of change in phase of a received signal indicates the amount of change in phase that occurs when the received signal propagates a predetermined distance.
  • the phase information acquisition unit 8 ⁇ calculates the phase change amount ⁇ based on the value sent from the frequency conversion unit 6 ⁇ .
  • t is time
  • D (t) is the baseband signal when ASK modulation is performed in the modulation unit 5B
  • A is the amplitude of the carrier signal itself
  • ⁇ is the phase change due to propagating the round trip distance 2r Each amount is shown.
  • the distance calculation unit 8B is a block that calculates the distance between the RFID tag 1 and the reader / writer 2 based on the phase information acquired by the phase information acquisition unit 8A. Details of this distance calculation method will be described later.
  • the frequency control unit 7A is a block for controlling the frequency of the portable transmission signal set by the PLL unit 5A.
  • the transmission control unit 7B is a block that inputs data for modulating a transmission signal to the modulation unit 5B.
  • the reception control unit 7C of the communication control unit 7 is a block that performs processing for the communication control unit 7 to receive the distance information calculated by the distance calculation unit 8B.
  • the reception control unit 7C outputs the received distance information to the output control unit 7D.
  • the output table storage unit 7E stores a table in which the distance between the RFID tag 1 and the reader / writer 2 is associated with the output level of the transmission signal having the distance as the maximum possible distance for communication. It is.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a table stored in the output table storage unit 7E.
  • the output table storage unit 7E includes, for example, a distance “1. Om” and an output level “21 dBm. Is stored in association with each other. In this case, the maximum distance that can be communicated at an output level of 21 dBm is 1. Om.
  • the output control unit 7D of the communication control unit 7 reads the output level corresponding to the longest distance from the received distance information of each RFID tag 1 from the output table storage unit 7E, and sets the read output level to the read output level.
  • This is a block for controlling the amplification factor of the power amplification unit 5C.
  • the output control unit 7D performs the setting process of the output level of the transmission signal in response to the output level setting change instruction input to the input unit (not shown), and then sets the output until receiving the next setting change instruction. Maintain level.
  • the PLL unit 5A is a block for setting a carrier frequency of a transmission signal transmitted from the transmission antenna 3, and is configured by a PLL circuit.
  • the modulation unit 5B performs a process of modulating the carrier signal generated by the PLL unit 5A and the transmitter 5D and superimposing data on the transmission signal.
  • the modulation unit 5B generates a transmission signal by ASK (Amplitude Shift Keying) modulation.
  • ASK Amplitude Shift Keying
  • the transmission signal modulation method is not limited to the above-described ASK modulation, and other digital modulation methods such as FSK (Frequency Shift Keying) modulation and PSK (Phase Shift Keying) modulation may be adopted. Good.
  • the power amplifying unit 5C of the transmission processing unit 5 is a block that amplifies a transmission signal.
  • the power amplification unit 5C amplifies the transmission signal so that the output level is set by the output control unit 7D of the communication control unit 7.
  • the reader / writer 2 transmits an R / W request signal (request signal) to the RFID tag 1, and the RFID tag 1 returns a response signal (reflection signal) in response thereto. Les. This situation is shown in Figs. 4 (a) to 4 (b).
  • FIG. 4 (a) is a diagram illustrating a state in which an R / W request signal and a response signal are transmitted and received between the reader / writer and the RFID tag.
  • the upper part of Fig. 4 (b) shows the signal transmitted from the reader / writer to the RFID tag and its carrier frequency on the time axis.
  • the lower part of Fig. 4 (b) shows the signal transmitted from the RFID tag to the reader / writer and its carrier frequency on the time axis. It is a figure.
  • the reader / writer 2 always transmits a specific signal (a signal for supplying power to the RFID tag 1), while a response signal to the RFID tag 1 (hereinafter referred to as a tag response signal).
  • a specific signal a signal for supplying power to the RFID tag 1
  • a response signal to the RFID tag 1 hereinafter referred to as a tag response signal.
  • the transmission control unit 7B in the reader / writer 2 controls the modulation unit 5B to transmit data indicating the steady state in the steady state, and when requesting the tag response signal, the transmission control unit 7B transmits the data constituting the RZW request signal. Control modulation section 5B to transmit.
  • the RFID tag 1 always monitors the signal sent from the reader / writer 2, and when it detects that it has received the R / W request signal, it sends a tag response signal in response.
  • the reader / writer 2 transmits a 1-frame signal composed of an R / W request signal and CW (continuous carrier wave).
  • the RFID tag 1 receives the R / W request signal and CW (continuous carrier wave) from the reader / writer 2, the RFID tag 1 transmits a tag response signal consisting of the carrier frequency f corresponding to the frequency of the CW (continuous carrier wave) to the reader / writer 2.
  • the R / W request signal and CW continuously carrier wave
  • the signal is transmitted at carrier frequency f.
  • the tag response signal is composed of a preamble part and a data part.
  • the preamble portion indicates data indicating the start of a tag response signal, and is predetermined data common to all RFID tags 1 within the same standard (for example, EPC (Electronic Product Code)).
  • the data part is transmitted subsequent to the preamble part, and indicates data indicating substantial information transmitted from the RFID tag 1. Examples of the information included in the data part include ro information unique to each RFID tag 1 and include object information for specifying an object to which the RFID tag 1 is attached. In addition, information to be transmitted from the RFID tag 1, for example, various information stored in a storage unit in the RFID tag 1 may be included.
  • the reader / writer 2 transmits the RZW request signal twice, and each RZW request signal, more specifically, the carrier frequency in the transmission of the CW (continuous carrier wave) following the R / W request signal is different from each other. It is That is, the frequency control unit 7A in the reader / writer 2 When transmitting the R / W request signal for the second time, the carrier signal should be output at the first frequency f.
  • the PLL unit 5A is controlled, and the PLL unit 5A is controlled so that the carrier signal is output at the second frequency f different from the first frequency f when the second R / W request signal is transmitted.
  • the writer 2 detects ⁇ indicating the amount of change in the phase of the tag response signal by analyzing the preamble portion of the tag response signal received by the phase information acquisition unit 8A. Similarly, when the RFID tag 1 receives the R / W request signal transmitted at the second frequency f, the second cycle is also performed.
  • a tag response signal is returned at wave number f.
  • the phase information acquisition unit 8 In the reader / writer 2, the phase information acquisition unit 8
  • ⁇ indicating the phase change amount of the tag response signal is detected.
  • the amount of change in the phase of the tag response signal is a force that is detected by analyzing the preamble portion, including the data portion that is not limited to this.
  • the amount of phase change can be detected, or the amount of phase change can be detected in the data section.
  • the modulation method is PSK
  • phase information acquisition unit 8A detects the phase change amounts ⁇ and ⁇
  • the distance calculation unit 8B calculates the distance between the RFID tag 1 and the reader / writer 2 based on the phase change amounts ⁇ and ⁇ as follows:
  • the distance from the transmission antenna 3 to the RFID tag 1 and the force of the reception antenna 4 are the same as the distance to the RFID tag 1, and this is the distance r.
  • the signal carried by the frequency f of 2 is generated by propagating a round trip distance of 2r.
  • phase change amounts ⁇ and ⁇ are expressed by the following equations.
  • the transmitting antenna 3 performs RFI.
  • the distance r to D tag 1 can be obtained.
  • the RFID tag 1 is a force that is expected to cause a phase shift between the reception of the R / W request signal and the transmission of the tag response signal. This phase shift is caused by the first frequency f and the first frequency f. Carried by a frequency f of 2.
  • the maximum distance rmax is 30 m from Equation 3.
  • the maximum distance rmax is 75 m from Equation 3.
  • the assumed maximum communication distance is about 10 m, so it can be seen that the above measurement has no practical problem.
  • the distance is determined based on the tag response signal actively sent from the RFID tag side without sending the R / W request signal from the reader / writer 2 side. Measurement may be performed.
  • step 1 when the distance measurement process is started, in step 1 (hereinafter referred to as S1), when an output level setting change instruction is input, the output control unit 7D sends power to the power amplification unit 5C. Set the output level to the initial value (usually the maximum output level).
  • the frequency control unit 7A controls the PLL unit 5A so that the frequency of the carrier signal when transmitting the R / W request signal becomes the first frequency f (S2).
  • the transmission control unit 7B controls the modulation unit 5B to superimpose data indicating the R / W request signal on the carrier signal. Then, the transmission signal modulated by the modulation unit 5B is amplified by the power amplification unit 5C and then output from the transmission antenna 3 (S3). When the RZW request signal is transmitted, CW (continuous carrier wave) is then transmitted at the first frequency f (S4).
  • the RFID tag 1 When the R / W request signal is detected, the RFID tag 1 returns a tag response signal having a carrier frequency force corresponding to the first frequency f of the detected CW (continuous carrier wave). This tag response signal
  • the reception antenna 4 receives the signal, the reception processing unit 6 performs reception processing (S5), and the phase information acquisition unit 8A performs phase information acquisition processing (S6).
  • the frequency conversion unit 6B multiplies the reception signal input from the amplification unit 6A and the carrier signal output from the PLL unit 5A based on the above mathematical expressions 4 to 6.
  • the phase information acquisition unit 8A calculates the phase change amounts ⁇ and ⁇ of the first frequency f based on the formulas 7 to 8 described above. Used as a carrier signal
  • the frequency is stored in a table corresponding to the frequency (first frequency f).
  • the phase information acquisition unit 8A ends the phase information acquisition process (S8). Thereafter, the transmission processing unit 5 finishes the transmission of CW (continuous carrier wave), that is, the transmission of a signal consisting of one frame (S9).
  • Reception control unit 7C determines whether or not reception signals of all frequencies to be received have been received. If it is determined that all signals have not been received (NO in S10), processing from S1 is performed.
  • the frequency of the received signal is the first frequency f and
  • the reception control unit 7C Since the first and second frequencies f are assumed, the reception control unit 7C
  • the frequency controller 7A power R / W request signal is transmitted so that the frequency of the carrier signal (and CW (continuous carrier wave)) becomes the second frequency f so that the PLL unit 5A To control.
  • the processing from S3 to S9 is performed and received. It is determined that received signals of all frequencies to be received have been received (YES at SI 0), and the process proceeds to SI 1.
  • the distance calculation unit 8B calculates the distance between the RFID tag 1 and the reader / writer 2 by the method described above. More specifically, the distance calculation unit 8B extracts the amount of phase change for each frequency from the table, and calculates the distance r based on the mathematical formula 9 described above. The calculated distance information is transmitted to the reception control unit 7C.
  • the output control unit 7D extracts the longest distance from the distance information corresponding to each RFID tag 1. That is, the output control unit 7D extracts the distance from the RFID tag 1 that is the farthest among the plurality of RFID tags 1 that are arranged.
  • the output control unit 7D reads the output level corresponding to the extracted longest distance from the output table storage unit 7E, and the output level of the transmission signal after amplification in the power amplification unit 5C is read. Set to output level. After that, the set output level is maintained until the next setting change instruction is received. That is, after setting the output level, it is possible to communicate only with the RFID tag 1 that is within the range of the distance from the RFID tag 1 that is farthest among the plurality of RFID tags 1 that are arranged. This completes the output level setting process.
  • the reception processing unit 6 separates the received signal into an I signal and a Q signal and inputs them to the position measurement unit 8, thereby enabling detection processing of the phase change amount in the position measurement unit 8. It has become a thing.
  • the reception processing unit 6 includes two amplifying units 6 ⁇ 1 ⁇ 6 ⁇ 2 as an amplifying unit 6A, a mixer 6 ⁇ 1 ⁇ 6 ⁇ 2 as a frequency converting unit 6 ⁇ , and a 90 ° phase shifting unit 6 ⁇ 3.
  • the received signal received by the receiving antenna 4 branches into two paths, one of which is input to the amplifying unit 6A1, and the other is input to the amplifying unit 6 ⁇ 2.
  • the amplifying unit 6A1 amplifies the input received signal and inputs it to the mixer 6B1.
  • the amplifying unit 6-2 amplifies the input received signal and inputs it to the mixer 6-2.
  • the mixer 6B1 outputs an I signal by multiplying the reception signal input from the amplification unit 6A1 and the transport signal output from the PLL unit 5A, and outputs the I signal to the phase information acquisition unit 8A. To enter.
  • the mixer 6B2 multiplies the received signal input from the amplification unit 6A2 and the carrier signal output from the PLL unit 5A force and whose phase is changed by 90 ° via the 90 ° phase shift unit 6B3. A signal is output, and this Q signal is input to the phase information acquisition unit 8A.
  • a signal that propagates a distance of 2r round-trip and is received by the reader / writer 2 is expressed by the following equation, where f is the frequency of the carrier signal.
  • t is time
  • si (t) is the state of the signal transmitted by the carrier signal of frequency f
  • D (t) is the baseband signal when ASK modulation is performed in the modulator 5B.
  • A is the amplitude of the carrier signal itself
  • ⁇ is the amount of phase change caused by propagating the distance of 2r round trip.
  • I (t) indicating the state of the I signal output by the mixer 6B1 and Q (t) indicating the state of the Q signal output by the mixer 6B2 are expressed by the following equations.
  • the phase information acquisition unit 8A acquires the phase change amounts ⁇ and ⁇ based on the input I signal and Q signal. Then, the distance calculation unit 8B converts the distance r into the following
  • Figures 7 (a) and 7 (b) show examples in which a communication system using this RFID tag is applied to a system that carries out inspection and confirmation of the distributed goods in a system where goods are distributed. ing.
  • the position measuring unit 8 of the reader / writer 2 measures the distance to each RFID tag 1 using received signals of two different frequencies. As a result, the distance can be measured with higher accuracy than the conventional distance measurement using the reception level strength.
  • the position measurement unit 8 obtains the distances 2m and 3m between the two RFID tags 1 arranged in advance in the assumed area as measurement results.
  • the output control unit 7D performs the longest distance from the distance information output from the position measurement unit 8.
  • the output control unit 7D sets the amplification factor in the power amplification unit 5C so that the read output level is obtained.
  • the reader / writer 2 is positioned within the assumed area when receiving an instruction to change the setting of the output level of the transmission signal. Communicating only with RFID tag 1 and communicating with RFID tag 1 placed outside the assumed area S is lost.
  • the position measurement unit 8 has two different frequencies. Since the distance to the RFID tag 1 is measured with higher accuracy than in the past by using the received signal, the reader / writer 2 can set the range of the assumed communication area with high accuracy.
  • the setting of the output level of the transmission signal in the reader / writer 2, that is, the communication of the reader / writer 2 is performed.
  • the possible range can be easily set. Thereby, the initial setting process when installing the reader / writer 2 in various systems can be performed in a short time.
  • the output level is set based on the distance measured using two different frequencies.
  • accuracy is improved compared to the distance measured based on the strength of the conventional received signal. Therefore, the accuracy is improved even when the output level is set.
  • the output control unit 7D reads from the output table storage unit 7E the output level that makes the maximum distance among the plurality of RFID tags 1 the maximum possible distance.
  • the output control unit 7D may calculate the output level from the longest distance according to the relational expression between the distance and the output level that uses the distance as the maximum distance that can be communicated.
  • the distance is measured based on the tag response signals of two different frequencies, and the output of the transmission signal is calculated based on the measured distance.
  • the label was set.
  • the following method may be used.
  • the reader / writer 2 transmits three or more R / W request signals having different frequencies and receives a tag response signal for each. Then, select two received signals with higher S / N power and higher I signal 'Q signal level. Based on the two received signals, phase detection and position calculation are performed.
  • the received signal of two frequencies used for distance calculation is either a received signal whose S / N is degraded due to the influence of multipath, or any of the I signal and Q signal. It is possible to select a signal that is significantly smaller than the received signal. As a result, the distance calculation accuracy can be kept high in any situation.
  • the distance r is calculated by the above equation (9).
  • the distance r can be calculated by applying the concept of the MUSIC (MUltiple Signal Classification) method, which is one of the high-resolution spectrum analysis methods.
  • MUSIC MUltiple Signal Classification
  • the MUSIC method has been widely known as a method for estimating the direction of arrival of radio waves.
  • This MUSIC method estimates the direction of arrival of radio waves by analyzing received signals received by multiple antenna elements.
  • the present inventor replaces the received signal from each antenna element in the conventional direction-of-arrival estimation by the MUSIC method with the received signal of each frequency described above, and applies an application model (used for direction-of-arrival estimation) in the MUSIC method.
  • the distance r can be estimated by changing the mode range £ ⁇ ( ⁇ )) (the following equation 10) to the mode vector a (r) (the following equation 11) used in the distance estimation. I found it possible.
  • Equation 11 K: Number of frequencies using the number of elements of the array antenna (f, f, f ••• f), the arrival angle ⁇ of the i-th incoming wave is the distance r (rl-rL) to the tag of the i-th arrival, and the i-th arrival
  • Array response to wave 'Vector a ( ⁇ ) is the array response vector a ( r ) for the i-th tag, and the i-th wave reception phase ⁇ ( ⁇ ) is the N-th antenna element.
  • H is the complex conjugate transposition
  • E is the time average.
  • a graph as shown in Fig. 8 (b) is obtained.
  • the horizontal axis is r and the vertical axis is PMUSIC.
  • the evaluation function PMUSIC has a peak, and the value of r at which this peak occurs corresponds to the distance r to be calculated.
  • the peak of the evaluation function PMUSIC appears only at one place, but the peak may appear at other places. This is because, as shown in Fig. 8 (a), when affected by multipath, a peak appears at the distance corresponding to the multipath. However, since the distance corresponding to the multipath is longer than the distance to be calculated, the distance r to be calculated is the smallest r among the distances where the peak occurs. By doing so, it is possible to accurately calculate the distance r even when multipath occurs.
  • the output control unit 7D controls the output level of the transmission signal based on the distance measured by the position measurement unit 8.
  • the output level of the appropriate transmission signal may differ depending on the object to which the RFID tag 1 is attached. For example, even if the actual physical distance force Sim is used, if the RFID tag 1 is attached to an object having a large dielectric constant, normal communication is not possible unless the output level is equivalent to a physical distance of 3 m. Sometimes.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the reader / writer 2a according to the present embodiment.
  • the reader / writer 2a is different from the reader / writer 2 in that a reception control unit (object information acquisition unit) 7Ca is replaced with an output control unit 7D instead of the reception control unit 7C.
  • the output control unit 7Da is replaced with an output table storage unit (output information storage unit) 7Ea instead of the output table storage unit 7E, and the reception processing unit 6 further includes a preamble extraction unit 6C. Since the other configuration is the same as the configuration shown in FIG. 1, its description is omitted here.
  • Preamble extraction unit (target information acquisition unit) 6C extracts the preamble part in the tag response signal output from mixer 6B and transmits it to position measurement unit 8, and also includes data in the tag response signal. Are transmitted as reception frames to the reception control unit 7Ca in the communication control unit 7.
  • the position measurement unit 8 measures the distance as described above by analyzing the preamble part, and transmits the measured information to the reception control unit 7Ca.
  • the reception control unit 7Ca recognizes the HD information of the RFID tag 1 that has transmitted the tag response signal by analyzing the data unit received from the preamble extraction unit 6C.
  • HD information Includes object information for specifying the object to be pasted. Further, the reception control unit 7Ca receives the distance information of the RFID tag 1 measured from the position measurement unit 8 in the same manner as the reception control unit 7C. The reception control unit 7Ca outputs the distance information and the object information to the output control unit 7Da.
  • the output table storage unit 7Ea transmits the object information, the physical distance between the RFID tag 1 and the communication that can be normally communicated with the RFID tag 1 when the object is located at this distance.
  • This memory stores the signal output level (appropriate output level) in association with each other.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a table stored in the output table storage unit 7Ea.
  • the output table storage unit 7Ea stores, for example, an object “empty cardboard”, a distance “1.5 m”, and an output level “25 dBm” in association with each other.
  • the output level force is 25 dBm or more at a position 1.5 m away from the reader / writer 2a and capable of communicating with the RFID tag 1 attached to the empty cardboard.
  • the output control unit 7Da reads the appropriate output level corresponding to the object information and distance information received from the reception control unit 7Ca from the output table storage unit 7Ea so that the transmission signal becomes the read appropriate output level. This block controls the power amplifier. When the output control unit 7Da receives distance information corresponding to the plurality of RFID tags 1 from the reception control unit 7Ca, the output control unit 7Da reads an appropriate output level corresponding to the longest distance and the object information.
  • the reception control unit 7Ca acquires the object information included in the information of the RFID tag 1, and outputs the acquired object information to the output control unit 7Da.
  • the output control unit 7Da outputs an appropriate output level corresponding to the longest distance among the distances measured in S39 and the object information received in S33, to the output table storage unit 7Ea Read from. Then, the output control unit 7Da controls the power amplification unit 5C so that the transmission signal becomes the read appropriate output level. This completes the output level setting process.
  • the output control unit 7Da is the object extracted from the data part of the received signal.
  • the appropriate output level was set based on the information.
  • the output control unit 7Da may acquire the object information from an input unit (not shown).
  • the power amplifying unit 5C can be controlled to achieve an appropriate output level.
  • the power amplifying unit 5C is controlled so as to have an appropriate output level according to the object information of the data part transmitted from the RFID tag 1 and the distance between the RF ID tag 1.
  • the output control unit 7Da may control the power amplification unit 5C so as to obtain an appropriate output level according to only the object information in the data part.
  • the output table storage unit 7Ea may store the object information and the output level appropriate for the object in association with each other.
  • the object information is, for example, information indicating whether the object to which the RFID tag 1 is attached is a liquid power / metal body or a dry object. As a result, the output level can be controlled according to the object.
  • the reader / writer 2a is configured to include the output table storage unit 7Ea that stores a table in which the distance between the object information and the RFID tag 1 and the appropriate output level are associated with each other.
  • the present invention is not limited to this, and in addition to the object information, a table in which a distance corresponding to the object and an appropriate output level are associated may be stored in the RFID tag 1.
  • the reader / writer 2a may read out a table in which the distance corresponding to the object and the appropriate output level are associated with each other from the received data portion, and set the output level according to the table.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
  • the distance measuring device, the distance measuring method, and the communication system equipped with the distance measuring device according to the present invention can be used to monitor theft of goods in a system, store, etc. It can be applied to applications such as ticket gate systems installed in places where ticket gates are required, such as stations and movie theaters, and keyless entry systems.

Landscapes

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Abstract

送信処理部７は、タグ応答信号の送信を要求するＲ／Ｗ要求信号を互いに異なる搬送周波数でＲＦＩＤタグ１に対して２回送信する。位相情報取得部８Ａは、互いに異なる搬送周波数で送信されたタグ応答信号の位相をそれぞれ検出し、この位相差に基づいて距離算出部８Ｂが、リーダライタ２とＲＦＩＤタグ１との距離を算出する。出力制御部７Ｄは、距離算出部８Ｂで算出された距離に基づいて送信信号の出力レベルを制御する。  

Description

明 細 書
距離測定装置、距離測定方法、および通信システム
技術分野
[0001] 本発明は、電波を介して反射体と無線通信を行う距離測定装置、距離測定方法、お よび通信システムに関するものである。
背景技術
[0002] 近年、 RFID (Radio Frequency Identification)タグ（無線タグ）の利用が普及しつつあ る。 RFIDタグは、バーコードを代替するものとして特に物流の分野において期待を 集めており、近い将来において広く普及することが予想されている。
[0003] 現在、 RFIDタグ向けの周波数帯域としては、 13. 56MHz帯、 800MHz〜950MH z前後のいわゆる UHF帯、 2· 45GHz帯などがある。このうち、 UHF帯や 2· 45GHz 帯の電波（radio Wave)は、 13. 56MHz帯の電波に比べて通信距離を伸長し易いと レ、う利点がある。また、 UHF帯の電波は、 2. 4GHz帯の電波に比べて、物陰に回り 込み易いという利点がある。このため、 UHF帯の電波を利用する RFIDタグおよびリ 一ダライタの開発が進められている。
[0004] UHF帯の電波を利用する場合、現在主流である 13. 56MHz帯の電波を利用する 場合に比べて、リーダライタが無線タグと通信可能な距離を数 10cm程度から数 m程 度に伸長することができる。よって、 UHF帯の電波を利用すれば、リーダライタが無 線タグと通信可能な空間領域である通信エリアを比較的広範囲に拡大することが可 能となる。
[0005] 一方、 RFIDタグの位置を推定するために、 RFIDタグと通信を行う通信局との距離を 測定する技術が提案されている。 1つの例としては、 RFIDタグとしてのアクティブ IC タグからの信号を多数の基地局が受信し、それぞれの基地局での該アクティブ ICタ グからの受信信号に基づいて、距離および位置を推定する技術がある。この例では 、各基地局と該アクティブ ICタグとの距離は、アクティブ ICタグからの受信信号の強 度に基づいて推定される。すなわち、受信信号の強度と距離との間に相関があること を利用して距離が推定される。また、位置が既知のアクセスポイントを設け、ァクティ ブ ICタグと該アクセスポイントとから同時に信号を送出させることによって、受信タイミ ングの遅延量を測定することによってアクティブ ICタグの距離を推定する手法も採用 されている。
[0006] また、 日本特許公報：特表 2004— 507714号公報（2004年 3月 11日公開）（以下、 特許文献 1と称する）には、図 12に示すように、 RF通信システムにおいて、リーダとし てのインター口グータ 136から RFタグ 138に対して、互いに異なる周波数の信号 14 0 · 142を送信し、この 2つの信号を重ね合わせた合成波のヌル 'ポイントの数をカウ ントすることによって、インター口グータ 136と RFタグ 138との間の距離を推定する技 術が開示されている。
[0007] また、 EP1239634A2 (以下、特許文献 2と称する）には、図 13に示すように、 RFID タグと無線通信を行う通信装置 138において、 RFIDタグからの反射信号をアンテナ 140を介して受信し、サーキユレータ 92から入力された受信信号と、サーキユレータ 9 0及びスプリツタ 98から入力された搬送信号とをミキサ 100, 102にて掛け合わせる 事により I信号および Q信号を生成し、この I信号および Q信号に基づレ、て RFIDタグ 力 の反射信号の振幅および位相を算出する技術が開示されている。また、搬送信 号と RFIDタグの反射信号との位相差を利用して、 RFIDタグまでの距離を求める事 が開示されている。
[0008] また、 日本特許公報：特開平 11 154905号公報（1999年 6月 8日公開）（以下、特 許文献 3と称する）には、別の無線通信システムである携帯電話システムの技術が開 示されておりでは、送信側と受信側との距離に応じた送信電力レベル（出力レベル） を制御している。例えば、受信レベルを測定し、その測定結果を利用して、送信側と 受信側との距離に応じた出力レベルの制御が行われている。
[0009] また、 日本特許公報：特表 2003— 532203号公報（2003年 10月 28日公表）（以下 、特許文献 4と称する）に開示されている RFIDタグのリーダライタにおいても上記の 携帯電話システムと同様に、受信レベルに応じた出力レベル制御に関する技術があ る。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0010] 携帯電話端末における出力レベル制御は、例えば、 29〜9dBmの範囲で行われて いる。つまり、ダイナミックレンジが 20dBである。
[0011] これに対して、ノ ッシブタイプの RFIDタグとリーダライタの通信距離は、通常 5m以内 である。そのためリーダライタの出力レベルのダイナミックレンジは 3dB以内である。
[0012] したがって、 ldBの出力レベル制御を行う場合、携帯電話端末では 1Z20の影響度 であるのに対し、 RFIDタグ用のリーダライタでは 1/3の影響度となる。そのため、 R
FIDタグと通信を行うリーダライタは、精度の高い出力レベル制御が要求される。
[0013] つまり、携帯電話システムや特許文献 4のように受信レベルによる出力レベル制御を 行う場合、 RFIDタグとリーダライタとの距離に応じた精度の高い出力レベル制御を行 うことができない。そのため、リーダライタは、本来読み込まなくてもよい遠い領域に存 在する不要な RFIDタグまで読み込んでしまうこととなる。
[0014] 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度の高い出 力制御が可能な距離測定装置を実現することにある。
課題を解決するための手段
[0015] 上記の課題を解決するために、本発明の距離測定装置は、異なる複数の搬送周波 数の電波により 1つのフレームからなる信号である要求信号をアンテナから外部に送 信する送信手段と、
前記送信手段で送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受けな 力 ¾反射されて発生した、 1つのフレームからなる信号である反射信号を受信する受 信手段と、
前記受信手段が受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、前 記送信手段が送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得部と、
前記位相情報取得部によって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬送周波 数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体との間の距離を算出する距離算出部と 、上記距離算出部によって算出された距離に基づいて、送信信号の出力レベルを制 御する出力制御部とを備えることを特徴としている。
[0016] また、本発明の距離測定方法は、異なる複数の搬送周波数の電波により 1つのフレ ームからなる信号である要求信号をアンテナから外部に送信する送信ステップと、 前記送信ステップで送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受 けながら反射されて発生した、 1つのフレームからなる信号である反射信号を受信す る受信ステップと、
前記受信ステップで受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、 前記送信ステップで送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得ステップと、 前記位相情報取得ステップによって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬 送周波数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体との間の距離を算出する距離算 出ステップと、
上記距離算出ステップによって算出された距離に基づいて、送信信号の出力レベル を制御する出力制御ステップとを含むことを特徴としている。
[0017] 上記の構成および方法では、反射体から互いに異なる複数の搬送周波数によって 送信される反射信号が受信されるようになっている。ここで、互いに異なる複数の搬 送周波数によって送信される反射信号において、各搬送周波数における信号の位 相の状態は、該反射信号を送信した反射体と距離測定装置との距離に応じて異なつ ている。この位相の状態は、距離に応じて極めて敏感に変化するものである。すなわ ち、互いに異なる複数の搬送周波数によって送信される反射信号を解析することに よって、反射体と距離測定装置との距離をより精度よく算出することが可能となる。
[0018] そして、精度よく算出された距離に基づいて送信信号の出力レベルを制御するため 、精度の高い出力制御が可能となる。そして、精度の高い距離測定結果に応じて出 カレベルの制御を行うため、読み込むべき反射体と通信可能な最小限の出力レベル にすることができる。その結果、省電力化を図ることができる。特に携帯型端末などに 適用した場合に長時間のバッテリ運用が可能となる。さらに、必要最小限の出カレべ ルに抑えることができるため、他のシステムとの干渉を低減することができる。
[0019] また、本発明の距離測定装置は、上記の構成に加えて、上記反射体が付けられた対 象物を特定する対象物情報を取得する対象物情報取得部を備え、上記出力制御部 は、さらに上記対象物情報取得部が取得した対象物情報に基づいて、上記出カレ ベルを制御する構成としてもよレ、。
[0020] 反射体が付けられる対象物によっては、実際の物理的な距離よりも長い距離に応じ た出力レベルを必要とする場合がある。例えば、誘電率の大きな対象物である。
[0021] し力しながら、上記の構成によれば、距離および対象物情報に基づいて出力レベル を制御するため、対象物に応じた適切な出力レベルの制御を行うことができる。これ により、読み込むべき反射体と確実に通信を行うことができる。
[0022] また、本発明の距離測定装置は、上記の構成に加えて、上記出力制御部は、上記 距離算出部によって算出された距離が通信可能な最大限度の距離となるように、上 記出力レベルを制御する構成としてもよい。
[0023] 上記の構成によれば、読み込むべき反射体よりも遠い位置に存在する反射体と通信 しないため、省電力化を図ることができる。また、不要な反射体を読み込む必要がな いため、処理速度が高速化できる。また、距離測定装置を設置する際、通信範囲に 反射体を配置するだけで、距離測定装置の出力レベルの制御を簡単に行うことがで きる。
[0024] また、本発明の距離測定装置は、上記の構成に加えて、上記受信手段が複数の反 射体から反射信号を受信し、上記出力制御部は、上記距離算出部によって算出され た上記複数の反射体と当該距離測定装置との距離の中から最長の距離を抽出し、 抽出した距離が通信可能な最大限度の距離となるように、上記出力レベルを制御す る構成としてもよレ、。
[0025] 上記の構成によれば、複数の反射体の中で最も遠い位置にある反射体と通信可能 な必要最小限の出力レベルに制御される。これにより、読み込むべき反射体と通信 できなくなることがないとともに、省電力化を図ることができる。
[0026] また、本発明の距離測定装置は、上記の構成に加えて、上記出力制御部は、出カレ ベルの設定指示を取得したときに上記出力レベルの制御を行レ、、その後、設定した 出力レベルを維持する構成としてもよい。
[0027] 上記の構成によれば、ー且出力レベルの制御を行った後は、設定された最適な出力 レベルが維持される。これにより、距離測定装置を設置した際に設定指示を出すだけ で出力レベルの制御を容易に行うことができる。
[0028] また、本発明の距離測定装置は、上記の構成に加えて、反射体との距離と、該距離 に応じて予め定められた出力レベルとを対応付けた情報を記憶する出力情報記憶 部を備える構成としてもよい。上記の構成によれば、距離に応じた出力レベルの算出 処理を省略することができる。
[0029] また、本発明の通信システムは、上記本発明の距離測定装置と、該距離測定装置と 無線通信を行う少なくとも 1つの反射体とを備えることを特徴としている。
[0030] 上記の構成によれば、反射体との通信を管理する上で、距離測定装置の出カレべ ルの制御を精度よく行うシステムを容易に構築することが可能となる。
発明の効果
[0031] 本発明の距離測定装置は、反射体から、互いに異なる複数の搬送周波数によって 送信された反射信号を受信する受信手段と、上記反射信号を解析することによって、 該反射体と当該距離測定装置との距離を算出する距離算出部と、上記距離算出部 によって算出された距離に基づいて、送信信号の出力レベルを制御する出力制御 部とを備える。これにより、精度の高い出力制御が可能となる。
[0032] また、本発明に係る通信システムは、上記本発明に係る距離測定装置と、該距離測 定装置と無線通信を行う少なくとも 1つの反射体とを備えることを特徴としている。
[0033] これにより、反射体との通信を管理する上で、少なくとも距離測定装置の出力レベル の制御を精度よく行うシステムを容易に構築することが可能となるという効果を奏する 図面の簡単な説明
[0034] [図 1]実施形態 1に係る RFIDタグを用いた通信システムが備えるリーダライタにおい て、送信信号の出力レベルを制御するための構成の概略を示すブロック図である。
[図 2]上記 RFIDタグを用いた通信システムの概略構成を示すブロック図である。
[図 3]実施形態 1に係るリーダライタが備える出力テーブル記憶部の一記憶例を示す 図である。
[図 4(a)]リーダライタと RFIDタグとの間で R/W要求信号およびタグ応答信号の送受 信が行われる状態を示す図である。
[図 4(b)]R/W要求信号の送信状態およびタグ応答信号の送信状態を示す図である [図 5]実施形態 1における出力レベルの設定処理の流れを示すフローチャートである 園 6]位相の検出を行うことを可能とする受信処理部の具体的な構成を含むリーダラ イタの概略構成を示すブロック図である。
園 7(a)]流通される物品の検查'確認などを行うシステムに本 RFIDタグを用いた通信 システムを適用した場合の例を示す図であり、出力レベルの設定時を示している。 園 7(b)]流通される物品の検查 ·確認などを行うシステムに本 RFIDタグを用いた通信 システムを適用した場合の例を示す図であり、出力レベルの設定後を示している。 園 8(a)]リーダライタと RFIDタグとの通信においてマルチパスが生じている状態を示 す図である。
園 8(b)]距離に対する MUSIC評価関数の変化を示すグラフである。
園 8(c)]到来方向推定処理を説明するための図である。
園 9]実施形態 2に係るリーダライタにおける、送信信号の出力レベルを制御するため の構成の概略を示すブロック図である。
園 10]実施形態 2に係るリーダライタが備える出力テーブル記憶部の一記憶例を示 す図である。
[図 11]実施形態 2における出力レベルの設定処理の流れを示すフローチャートであ る。
園 12]従来技術の RF通信システムの構成を示すブロック図である。
園 13]従来技術の RFIDタグと無線通信を行なう通信装置の構成を示すブロック図で ある。
符号の説明
1 RFIDタグ
2 - 2aリーダライタ
3送信アンテナ
4受信アンテナ
4A第 1アンテナ素子
4B第 2アンテナ素子
5送信処理部 5A PLL¾
5B変調部
5C電力増幅部
6受信処理部
6A- 6A1 - 6A2増幅部
6B周波数変換部
6B1 - 6B2ミキサ
6B3 90。 移相部
6Cプリアンブル抽出部
7通信制御部
7A周波数制御部
7B送信制御部
7C受信制御部
7Ca受信制御部 (対象物情報取得部）
7D - 7Da出力制御部
7Ε· 7Ea出力テーブル記憶部（出力情報記憶部）
8位置測定部
8A位相情報取得部
8B距離算出部
9外部通信部
発明を実施するための最良の形態
[0036] 〔実施形態 1〕
本発明の一実施形態について図 1ないし図 8に基づいて説明すると以下の通りであ る。
[0037] (リーダライタの構成）
図 2は、本実施形態に係る RFIDタグとリーダライタからなる通信システムの概略構成 を示すブロック図である。同図に示すように、通信システムは、 1つ以上の RFIDタグ 1 (反射体）…およびリーダライタ（距離測定装置） 2を備えた構成となっている。 [0038] RFIDタグ 1は、各種物品に取り付けられるものであり、取り付けられている物品あるい はそれに関連する物や人に関する情報を記憶するものである。この RFIDタグ 1は、 無線通信用 IC (Integrated Circuit)、記憶部、およびアンテナなどを備えた構成とな つている。本実施形態においては、 RFIDタグ 1として、電池などの電源を有しておら ず、リーダライタ 2から電波で送電された電力によって回路が動作し、リーダライタ 2と 無線通信を行うパッシブタイプの RFIDタグを用いることが想定されている。なお、本 実施形態において用いられる RFIDタグは、上記のようなパッシブタイプの RFIDタグ に限定されるものではなぐ電池などの電源を有するアクティブタイプの RFIDタグで あっても構わない。
[0039] リーダライタ 2は、各 RFIDタグ 1との間で無線通信を行レ、、 RFIDタグ 1に記憶されて レ、る情報の読み書きを行う装置である。なお、本実施形態では、リーダライタ 2は、 RF IDタグ 1に記憶されている情報の読み書きを行うものとしているが、これに限定される ものではなぐ RFIDタグ 1に記憶されている情報の読み出しのみを行う RFIDリーダ であってもよい。
[0040] 本実施形態では、リーダライタ 2が送受信する電波の周波数帯域は、 800MHz〜96 OMHz前後のいわゆる UHF帯としている。このような周波数帯域の電波を用いること により、リーダライタ 2は、数 m〜数 10m程度の距離範囲内に位置する RFIDタグ 1と 通信可能となる。なお、本実施形態においては、 UHF帯を用いた通信を想定してい る力 これに限定されるものではなぐ RFIDタグ向けの周波数帯域としての、 13· 56 MHz帯、 2. 45GHz帯などの周波数帯域を用いてもよぐさらには、無線による通信 を行うことが可能なその他の周波数帯による通信が行われても構わない。
[0041] リーダライタ 2は、送信アンテナ 3、受信アンテナ 4、送信処理部 5、受信処理部 6、通 信制御部 7、位置測定部 8、および外部通信部 9を備えた構成となっている。
[0042] 送信アンテナ 3は、 RFIDタグ 1…に対して電波を送信するアンテナであり、受信アン テナ 4は、 RFIDタグ 1…から送られてきた電波を受信するアンテナである。この送信 アンテナ 3および受信アンテナ 4は、例えばパッチアンテナやアレーアンテナなどによ つて構成される。なお、本構成例では、送信アンテナ 3と受信アンテナ 4とをそれぞれ 別に設けている力 1つのアンテナを送信アンテナ 3および受信アンテナ 4の両方の 機能を有するものとして用いる構成としてもよい。
[0043] 受信処理部 6は、受信アンテナ 4において受信された受信信号の増幅、復調などの 処理を行うブロックである。
[0044] 位置測定部 8は、 RFIDタグ 1から受信した受信信号に基づいて、該 RFIDタグ 1との 距離を測定するブロックである。なお、リーダライタ 2と RFIDタグ 1との距離とは、厳密 には、リーダライタ 2における送信アンテナ 3と RFIDタグ 1との距離と、 RFIDタグ 1と 受信アンテナ 4との距離の加算平均に相当する。また、 RFIDタグ 1がアクティブタイ プの場合には、受信アンテナ 4と RFIDタグ 1との距離に相当する。
[0045] 通信制御部 7は、通信対象となる RFIDタグ 1に対して、送信アンテナ 3および/また は受信アンテナ 4を介して情報の読み出しおよび/または書き込み制御、ならびに、 位置測定部 8によって測定された距離に応じて送信処理部 5における送信信号の出 カレベルの制御を行うブロックである。
[0046] 送信処理部 5は、送信アンテナ 3から送信される送信信号の変調、増幅などの処理を 行うブロックである。なお、送信処理部 5は、通信制御部 7によって、送信信号の搬送 周波数および送信信号の出力レベルが制御される。
[0047] 外部通信部 9は、リーダライタ 2において読み出された RFIDタグ 1の情報を外部装置 に送信したり、外部装置からの RFIDタグ 1に対する書き込み情報を受信したりするブ ロックである。外部装置と外部通信部 9との間は、有線または無線によって通信接続 されている。ここで、リーダライタ 2による RFIDタグ 1に対する読み書き処理に基づい て動作する外部装置が、該リーダライタ 2を内蔵する構成であっても構わない。
[0048] なお、上記リーダライタ 2が備える通信制御部 7、位置測定部 8、および外部通信部 9 は、ハードウェアロジックによって構成されていてもよいし、 CPUなどの演算手段が、 ROM (Read Only Memory)や RAMなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行 することにより実現する構成となってレ、てもよレ、。
[0049] CPUなどの演算手段および記憶手段によって上記の各構成を構成する場合、これ らの手段を有するコンピュータ力 上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、 当該プログラムを実行することによって、通信制御部 7、位置測定部 8、および外部通 信部 9の各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリ ムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機 能および各種処理を実現することができる。
[0050] この記録媒体としては、コンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えば R OMのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部 記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を揷入することに より読取り可能なプログラムメディアであっても良い。
[0051] また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスし て実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出され たプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そ のプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプロ グラムは予め本体装置に格納されているものとする。
[0052] また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通 信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する 記録媒体であることが好ましレ、。
[0053] さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、その ダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別の記録媒 体からインストールされるものであることが好ましい。
[0054] (出力レベル制御に関する詳細構成）
次に、リーダライタ 2における送信信号の出力レベル制御に関する詳細な構成につ レ、て図 1を参照しながら説明する。同図に示すように、送信処理部 5は、周波数調整 部としての PLL (Phase Locked Loop)部 5A、変調部 5B、電力増幅部 5C、および発 信器 5Dを備えている。また、受信処理部 6は、増幅部 6A、および周波数変換部 6B を備えている。また、位置測定部 8は、位相情報取得部 8A、および距離算出部 8Bを 備えている。また、通信制御部 7は、周波数制御部 7A、送信制御部 7B、受信制御部 7C、出力制御部 7D、および出力テーブル記憶部（出力情報記憶部） 7Eを備えてい る。
[0055] 受信処理部 6において、増幅部 6Aは、受信アンテナ 4において受信された受信信号 の増幅を行うブロックである。周波数変換部 6Bは、増幅部 6Aにおいて増幅された受 信信号の周波数を変換して、より低周波の信号に変換する処理を行うブロックである
[0056] 位置測定部 8において、位相情報取得部 8Aは、周波数変換部 6Bによって周波数 変換された受信信号の位相を検出し、これを位相情報として取得するブロックである
[0057] なお、受信信号の位相の変化量とは、該受信信号が所定の距離を伝播することによ つて生じる位相の変化量を示してレ、る。
[0058] より詳しくは、 PLL部 5Aから出力される搬送信号を sin2 π f tとすると、周波数変換 部 6Bはこの搬送信号 3ίη2 π ^と増幅部 6Aから入力された受信信号 D (t) Asin (2 π ϊ ί + φ )とを掛け合わせて求めた値 (D (t) Acos φ )を位相情報取得部 8Αに送出 する。位相情報取得部 8Αは、周波数変換部 6Βから送出された値に基づいて位相の 変化量 Φを算出する。ここで、 tは時間、 D (t)は変調部 5Bにおいて ASK変調が行 われた場合のベースバンド信号、 Aは搬送信号自体の振幅、 φは往復 2rの距離を 伝搬することによる位相の変化量をそれぞれ示している。
距離算出部 8Bは、位相情報取得部 8Aによって取得された位相情報に基づいて、 該当 RFIDタグ 1とリーダライタ 2との距離を算出するブロックである。この距離の算出 方法の詳細については後述する。
[0059] 通信制御部 7において、周波数制御部 7Aは、 PLL部 5Aによって設定される搬送信 号の周波数を制御するブロックである。送信制御部 7Bは、変調部 5Bに対して、送信 信号を変調すべきデータを入力するブロックである。
[0060] また、通信制御部 7の受信制御部 7Cは、距離算出部 8Bによって算出された距離情 報を通信制御部 7が受信する処理を行うブロックである。受信制御部 7Cは、受信した 距離情報を出力制御部 7Dに出力する。
[0061] さらに、出力テーブル記憶部 7Eは、 RFIDタグ 1とリーダライタ 2との距離と、その距離 を通信可能な最大限度距離とする送信信号の出力レベルとを対応付けたテーブル を記憶するものである。
[0062] 図 3は、出力テーブル記憶部 7Eが記憶するテーブルの一例を示す図である。図示さ れるように、出力テーブル記憶部 7Eは、例えば距離「1. Om」と出力レベル「21 dBm 」とを対応付けて記憶している。この場合、出力レベル 21dBmで通信可能な最大距 離が 1. Omであることを示している。
[0063] また、通信制御部 7の出力制御部 7Dは、受信した各 RFIDタグ 1の距離情報のうち 最も長い距離に対応する出力レベルを出力テーブル記憶部 7Eから読み出し、読み 出した出力レベルになるように電力増幅部 5Cの増幅率を制御するブロックである。出 力制御部 7Dは、図示しない入力部に入力された出力レベルの設定変更指示に応じ て、送信信号の出力レベルの設定処理を行い、その後、次の設定変更指示を受ける まで、設定した出力レベルを維持する。
[0064] 送信処理部 5において、 PLL部 5Aは、送信アンテナ 3から送信される送信信号の搬 送周波数を設定するブロックであり、 PLL回路によって構成される。変調部 5Bは、 P LL部 5Aおよび発信器 5Dによって生成された搬送信号に変調を加えて送信信号に データを重畳させる処理を行う。本実施形態においては、変調部 5Bは、 ASK (Ampli tude Shift Keying)変調によって送信信号を生成する。なお、送信信号の変調方式と しては、上記の ASK変調に限定されるものではなぐ FSK (Frequency Shift Keying) 変調、 PSK (Phase Shift Keying)変調など、その他のデジタル変調方式を採用しても よい。
[0065] また、送信処理部 5の電力増幅部 5Cは、送信信号の増幅を行うブロックである。電力 増幅部 5Cは、通信制御部 7の出力制御部 7Dによって設定された出力レベルになる ように送信信号の増幅を行う。
[0066] (距離測定の詳細）
次に、距離測定処理の詳細について説明する。本実施形態においては、リーダライ タ 2が RFIDタグ 1に対して R/W要求信号（要求信号）を送信し、 RFIDタグ 1がこれ に応じて応答信号 (反射信号)を返信するようになってレ、る。この様子を図 4 (a)〜図 4 (b)に示す。
[0067] 図 4 (a)は、リーダライタと RFIDタグとの間で R/W要求信号および応答信号の送受 信が行われる状態を示す図である。図 4 (b)の上部は、リーダライタから RFIDタグへ 送信される信号及びその搬送周波数を時間軸で示した図である。図 4 (b)の下部は、 RFIDタグからリーダライタへ送信される信号およびその搬送周波数を時間軸で示し た図である。
[0068] リーダライタ 2は、常に特定の信号 (RFIDタグ 1への電力供給を行なうための信号）を 送信している一方、 RFIDタグ 1に対して応答信号 (以下、タグ応答信号とする）を送 信することを要求する時に、図 4 (b)の上部に示すように、タグ応答信号の返信を要 求する R/W要求信号を送信する。すなわち、リーダライタ 2における送信制御部 7B は、定常状態では定常状態を示すデータを送信するように変調部 5Bを制御し、タグ 応答信号を要求する際には、 RZW要求信号を構成するデータを送信するように変 調部 5Bを制御する。 RFIDタグ 1は、常にリーダライタ 2から送られてくる信号を監視 し、 R/W要求信号を受信したことを検知すると、それに応答する形でタグ応答信号 を送信する。
[0069] より詳しくは、リーダライタ 2は、 R/W要求信号および CW (連続搬送波）からなる 1フ レームの信号を送信する。 RFIDタグ 1は、リーダライタ 2から R/W要求信号および C W (連続搬送波）を受け取ると、 CW (連続搬送波）の周波数に応じた搬送周波数 f か らなるタグ応答信号をリーダライタ 2へ送信する。図 4 (b)では、 R/W要求信号およ び CW (連続搬送波）は搬送周波数 f によって送信され、また、これに応じてタグ応答
1
信号は搬送周波数 f によって送信されている。
1
[0070] タグ応答信号は、図 4 (b)の下部に示すように、プリアンブル部とデータ部とによって 構成されている。プリアンブル部は、タグ応答信号の始まりを示すデータを示しており 、同一規格（例えば EPC (Electronic Product Code) )内であれば、全ての RFIDタグ 1に共通の所定のデータとなっている。データ部は、プリアンブル部に引き続いて送 信されるものであり、 RFIDタグ 1から送信される実質的な情報を示すデータを示して いる。このデータ部に含まれる情報としては、例えば各 RFIDタグ 1に固有の ro情報 などが挙げられ、 RFIDタグ 1が貼り付けられる対象物を特定する対象物情報が含ま れる。他に、 RFIDタグ 1から送信すべき情報、例えば RFIDタグ 1内の記憶部に格納 されてレ、る各種情報などを含んでレ、てもよレ、。
[0071] そして、リーダライタ 2は、 RZW要求信号を 2回送信するとともに、各 RZW要求信号 はり詳しくは、 R/W要求信号に続く CW (連続搬送波））の送信における搬送周波 数を互いに異ならせている。すなわち、リーダライタ 2における周波数制御部 7Aは、 1 回目の R/W要求信号の送信時には、第 1の周波数 f で搬送信号を出力するように
1
PLL部 5Aを制御し、 2回目の R/W要求信号の送信時には、第 1の周波数 f とは異 なる第 2の周波数 f で搬送信号を出力するように PLL部 5Aを制御する。
2
[0072] 図 1および図 4に示すように、第 1の周波数 f で送信された R/W要求信号を RFIDタ グ 1が受信すると、同じく第 1の周波数 f でタグ応答信号が返信される。そして、リーダ
1
ライタ 2では、位相情報取得部 8Aが受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析 することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示す φ を検出する。同様に、第 2 の周波数 f で送信された R/W要求信号を RFIDタグ 1が受信すると、同じく第 2の周
2
波数 f でタグ応答信号が返信される。そして、リーダライタ 2では、位相情報取得部 8
2
Aが受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析することによって、タグ応答信号 の位相の変化量を示す φ を検出する。
2
[0073] なお、上記の例では、タグ応答信号の位相の変化量は、プリアンブル部を解析するこ とによって検出するようになっている力 これに限定されるものではなぐデータ部をも 含めて位相の変化量を検出してもよいし、データ部において位相の変化量を検出し てもよレ、。ただし、変調方式が PSKである場合には、内容が変化しうるデータ部に基 づいて、距離に伴う位相の変化量を検出することは困難となるので、内容が固定であ るプリアンブル部において位相の変化量を検出することが好ましい。
[0074] 以上のようにして、位相情報取得部 8Aが位相の変化量 φ および φ を検出すると、
1 2
この位相の変化量の情報が距離算出部 8Bに伝送される。距離算出部 8Bは、位相の 変化量 Φ および φ に基づいて、 RFIDタグ 1とリーダライタ 2との距離を以下のように
1 2
算出する。
[0075] まず、送信アンテナ 3から RFIDタグ 1までの距離、および、受信アンテナ 4力も RFID タグ 1までの距離を等しいものと仮定し、これを距離 rとする。第 1の周波数 f および第
1
2の周波数 f によって搬送される信号が往復 2rの距離を伝搬することによって生じる
2
位相の変化量 Φ および φ は、次の式で表される。
1 2
[0076] [数 1] c c 上式において、 cは光速を表している。上記の 2つの式に基づいて、距離 rは、次の式 で求められる。
[0077] [数 2]
r一
Figure imgf000018_0001
··· Αφ = - ψ2
[0078] 以上のようにして、位相の変化量 φ および φ に基づいて、送信アンテナ 3から RFI
1 2
Dタグ 1までの距離 rを求めることができる。なお、 RFIDタグ 1において、 R/W要求 信号を受信してからタグ応答信号を送信する間に、位相のずれが生じることが予想さ れる力 この位相のずれは、第 1の周波数 f および第 2の周波数 f によって搬送され
1 2
る信号のどちらにおいても同じ量となる。よって、 RFIDタグ 1における信号の送受信 時に生じる位相のずれは、上記の距離の算出に影響を与えることはない。
[0079] なお、数 2において、 Δ φが 2 π以上となっている場合には、距離 rを的確に算出す ることができなレ、。すなわち、測定可能な距離 rの最大値 rmaxは、 Δ φ = 2 πの時で あり、次の式で表される。
[0080] [数 3] C
r max =
Figure imgf000019_0001
[0081] ここで、例えば第 1の周波数 f 1と第 2の周波数 f 2との差を 5MHzとした場合、数 3より 最大距離 rmaxは 30mとなる。また、同様に、第 1の周波数 f と第 2の周波数 f との差
1 2 を 2MHzとした場合、数 3より最大距離 rmaxは 75mとなる。 UHF帯を利用した RFI D通信システムにおいて、想定される最大通信距離は 10m程度であるので、上記の ような測定は実用上問題がないことがわかる。
[0082] なお、上記の最大距離 rmax以上の測定が必要となる場合であっても、例えば受信 信号の受信強度の測定を併用することによって、距離 rの測定を行うことが可能であ る。具体的には、 Δ φ力 S2 π以上となる可能性がある場合、距離 rの候補 r'は、 r' =r +n'rmax (nは 0以上の整数）となる。よって、受信信号の受信強度は、距離 rが長く なる程小さくなることを利用することによって、上記の nの値を特定することが可能とな る。
[0083] なお、アクティブタイプの RFIDタグを用いる場合には、リーダライタ 2側から R/W要 求信号を送信せずに、 RFIDタグ側から能動的に送られるタグ応答信号に基づいて 、距離の測定を行うようになっていてもよい。
[0084] (出力レベルの設定処理の流れ）
次に、図 5に示すフローチャートを参照しながら、入力部にレベル設定変更指示が入 力されたときの、リーダライタ 2における送信信号出力レベルの設定処理の流れにつ いて説明する。
[0085] まず、距離測定処理が開始されると、ステップ 1 (以降、 S1のように称する）において、 出力レベルの設定変更指示が入力されると、出力制御部 7Dは、電力増幅部 5Cに おける出力レベルを初期値 (通常、最大限の出力レベルとなっている）に設定する。 次に、周波数制御部 7Aが、 R/W要求信号を送信する際の搬送信号の周波数を第 1の周波数 f となるように PLL部 5Aを制御する（S2)。
1
[0086] 次に、送信制御部 7Bが、 R/W要求信号を示すデータを搬送信号に重畳させるよう に変調部 5Bを制御する。そして、変調部 5Bによって変調された送信信号が、電力増 幅部 5Cによって増幅された後に送信アンテナ 3から出力される（S3)。 RZW要求信 号が送信されると続いて CW (連続搬送波）が第 1の周波数 f で送信される（S4)。
1
[0087] RFIDタグ 1は R/W要求信号を検出すると、続いて検出した CW (連続搬送波）の第 1の周波数 f に応じた搬送周波数力 なるタグ応答信号を返信する。このタグ応答信
1
号を受信アンテナ 4が受信し、受信処理部 6が受信処理を行い（S5)、そして位相情 報取得部 8Aが位相情報取得処理を行う (S6)。
すなわち、受信処理部 6において、周波数変換部 6Bは、上述の数 4から 6の数式に 基づいて増幅部 6Aから入力された受信信号と、 PLL部 5Aから出力された搬送信号 とを掛け合わせることにより I信号および Q信号を求める。位相情報取得部 8Aは、周 波数変換部 6Bから I信号および Q信号を受け取ると、上述の数 7から 8の数式に基づ いて、第 1の周波数 f の位相の変化量 φ および φ を算出し、搬送信号として使用さ
1 1 2
れた周波数（第 1の周波数 f )に対応させてテーブルに記憶する。
[0088] 受信処理部 6において RFIDタグ 1からのタグ応答信号の受信が終了すると（S7)、 位相情報取得部 8Aは位相情報取得処理を終了する（S8)。その後、送信処理部 5 は CW (連続搬送波）の送信、すなわち 1フレームからなる信号の送信を終了する（S 9)。受信制御部 7Cは、受信すべき全ての周波数の受信信号を受信したか否かを判 定し、全て受信していないと判定された場合（S10において NO)には、 S1からの処 理に戻る。ここで、上記の例では、受信信号の周波数としては、第 1の周波数 f およ
1 び第 2の周波数 f が想定されているので、受信制御部 7Cは、第 1の周波数 f および
2 1 第 2の周波数 f の受信信号をともに受信したか否力、を判定することになる。
2
[0089] この時点では、第 1の周波数 f の受信信号のみを受信しているので、 S2からの処理
1
が行われることになる。そして、 2回目の S2の処理において、周波数制御部 7A力 R /W要求信号を送信する際の搬送信号 (および CW (連続搬送波） )の周波数を第 2 の周波数 f となるように PLL部 5Aを制御する。その後、 S3〜S9の処理が行われ、受 信すべき全ての周波数の受信信号を受信したと判定され (SI 0において YES)、 SI 1の処理に移行する。
[0090] S11では、取得された位相情報に基づいて、距離算出部 8Bが RFIDタグ 1とリーダラ イタ 2との距離を上記した手法によって算出する。より詳しくは、距離算出部 8Bは、前 記テーブルから周波数毎の位相の変化量を取り出して、上述の数 9の数式に基づい て距離 rを算出する。算出された距離情報は、受信制御部 7Cに伝送される。
[0091] 次に、 S12において、出力制御部 7Dは、各 RFIDタグ 1に対応する距離情報の中か ら、最長の距離を抽出する。つまり、出力制御部 7Dは、配置された複数の RFIDタグ 1の中で最も遠い位置にある RFIDタグ 1との距離を抽出する。
[0092] そして、 S13において、出力制御部 7Dは、抽出した最長距離に対応する出カレべ ルを出力テーブル記憶部 7Eから読み出し、電力増幅部 5Cにおける増幅後の送信 信号の出力レベルが読み出した出力レベルになるように設定する。その後、次の設 定変更指示を受けるまでの間、設定した出力レベルを維持する。すなわち、出カレ ベルの設定後、配置された複数の RFIDタグ 1の中で最も遠い位置にある RFIDタグ 1との距離以下の範囲にある RFIDタグ 1のみと通信可能となる。以上により、出カレ ベルの設定処理を終了する。
[0093] (受信処理部の具体例）
次に、増幅率の制御の基となる RFIDタグ 1との距離測定における受信信号の位相 の変化量を検出する処理を行う受信処理部 6の具体的な構成について、図 6を参照 しながら以下に説明する。この具体例では、受信処理部 6は、受信信号を I信号と Q 信号とに分離して位置測定部 8に入力することによって、位置測定部 8における位相 の変化量の検出処理を可能とさせるものとなっている。同図に示すように、受信処理 部 6は、増幅部 6Aとしての 2つの増幅部 6Α1 · 6Α2、周波数変換部 6Βとしてのミキサ 6Β1 · 6Β2および 90° 移相部 6Β3を備えている。
[0094] 受信アンテナ 4で受信された受信信号は、 2つの経路に分岐し、一方は増幅部 6A1 に入力され、他方は増幅部 6Α2に入力される。増幅部 6A1は、入力された受信信号 を増幅してミキサ 6B1に入力する。増幅部 6Α2は、入力された受信信号を増幅してミ キサ 6Β2に入力する。 [0095] ミキサ 6B1は、増幅部 6A1から入力された受信信号と、 PLL部 5Aから出力された搬 送信号とを掛け合わせることによって I信号を出力し、この I信号を位相情報取得部 8 Aに入力する。ミキサ 6B2は、増幅部 6A2から入力された受信信号と、 PLL部 5A力 ら出力され、 90° 移相部 6B3を介して位相が 90° 変化させられた搬送信号とを掛 け合わせることによって Q信号を出力し、この Q信号を位相情報取得部 8Aに入力す る。
[0096] 以上の構成において行われる受信処理および距離 rの算出処理の詳細について以 下に説明する。
[0097] 往復 2rの距離を伝搬してリーダライタ 2において受信される信号は、搬送信号の周波 数を f とすると、次の式で表される。
[0098] [数 4] ] ( = D(t) ' A sin(2 + φλ )
[0099] 上式において、 tは時間、 si (t)は周波数 f の搬送信号によって伝送される信号の状 態、 D (t)は変調部 5Bにおいて ASK変調が行われた場合のベースバンド信号、 Aは 搬送信号自体の振幅、 Φ は往復 2rの距離を伝搬することによる位相の変化量をそ
1
れぞれ示している。この場合、ミキサ 6B1によって出力される I信号の状態を示す I (t )、および、ミキサ 6B2によって出力される Q信号の状態を示す Q (t)は、次の式で表 される。
[0100] [数 5]
/, ( = D(t) ' A sin(2 + ^ ) ' sin 2
=> D(t - A cos φ]
[0101] [数 6] Qi (t) = D{t) · A sin(2 + φ ) - cos 2
= D{t) . A sin φ
[0102] 以上より、 I信号および Q信号に基づいて、周波数 ^の搬送信号による信号の位相の 変化量 Φ は、次の式で求められる。
[0103] [数 7]
Figure imgf000023_0001
[0104] 同様に、周波数 f の搬送信号による信号の位相の変化量 φ は、次の式で求められ
2 2
る。
[0105] [数 8]
Figure imgf000023_0002
[0106] 以上のようにして、位相情報取得部 8Aは、入力された I信号および Q信号に基づい て、位相の変化量 φ および φ を取得する。そして、距離算出部 8Bは、距離 rを次の
1 2
式によって算出する。
[0107] [数 9]
Figure imgf000024_0001
' Φ = Φ、 - Φΐ
[0108] (RFIDタグを用いた通信システムの適用例）
次に、本実施形態に係る RFIDタグを用いた通信システムの具体的な適用例につい て説明する。図 7 (a) (b)は、物品の流通が行われるシステムにおいて、流通される物 品の検查 '確認などを行うシステムに本 RFIDタグを用いた通信システムを適用した 場合の例を示している。
[0109] まず、リーダライタ 2を設置する際には、図 7 (a)に示されるように、 RFIDタグ 1が通過 すると想定される領域 (想定エリア）にのみ、 1つ以上の RFIDタグ 1を配置する。この とき、想定エリアにおいて、リーダライタ 2から最も遠い位置に RFIDタグ 1を配置する ことが好ましい。これにより、出力レベルを所望の値に設定できる。
[0110] そして、リーダライタ 2の位置測定部 8は、互いに異なる 2つの周波数の受信信号を用 いて、各 RFIDタグ 1との距離を測定する。これにより、従来の受信レベル強度を用い た距離測定に比べて、精度良く距離を測定することができる。なお、図 7 (a)では、位 置測定部 8は、想定エリアに予め配置された 2つの RFIDタグ 1との距離 2mおよび 3 mを測定結果として得てレ、る。
[0111] そして、出力制御部 7Dが、位置測定部 8から出力された距離情報の中から最長距離
(ここでは、 3m)を抽出し、抽出した最長距離が通信可能な最大限度距離となる出力 レベルを出力テーブル記憶部 7Eから読み出す。さらに、出力制御部 7Dは、読み出 した出力レベルになるように電力増幅部 5Cにおける増幅率を設定する。
[0112] これにより、図 7 (b)に示されるように、上記出力レベルの設定処理後において、リー ダライタ 2は、送信信号の出力レベルの設定変更指示を受けたときの想定エリア内に 位置する RFIDタグ 1のみと通信し、想定エリア外に配置された RFIDタグ 1と通信す ること力 Sなくなる。ここで、上述したように、位置測定部 8が互いに異なる 2つの周波数 の受信信号を用いることで従来よりも精度良く RFIDタグ 1との距離を測定しているた め、リーダライタ 2は、通信可能な想定エリアの範囲を精度良く設定することができる。
[0113] また、リーダライタ 2の通信可能な範囲を必要最小限に抑えることができるため、 RFI Dタグを用いた通信システムと他のシステムとの干渉が低減する。つまり、リーダライタ 間の干渉が低減され、携帯電話システムなどへの影響が低減される。
[0114] このように、本実施形態によれば、流通される物品の検查 ·確認などを行うシステムに おいて、リーダライタ 2における送信信号の出力レベルの設定、つまり、リーダライタ 2 の通信可能な範囲の設定を簡単に行うことができる。これにより、リーダライタ 2を様々 なシステムに設置する際の初期設定処理を短時間で行うことができる。
[0115] さらに、該出力レベルの設定が互いに異なる 2つの周波数を用いて測定された距離 に基づいて行われる。互いに異なる 2つの周波数を用いる場合、従来の受信信号の 強度を基に測定した距離と比べて精度が向上する。そのため、出力レベル設定にお いても精度が向上する。
[0116] (変形例）
本実施形態では、出力制御部 7Dが、複数の RFIDタグ 1の中の最長距離を通信可 能な最大限度距離とする出力レベルを、出力テーブル記憶部 7Eから読み出すもの とした。
しかしながら、これに限らず、出力制御部 7Dが、距離と該距離を通信可能な最大限 度距離とする出力レベルとの関係式により、最長距離から出力レベルを算出してもよ レ、。
[0117] また、本実施形態では、送信信号の増幅率を設定する際、互いに異なる 2つの周波 数のタグ応答信号を基に距離を測定し、測定された距離を基に送信信号の出カレべ ルを設定するものとした。この互いに異なる 2つの周波数のタグ応答信号を基に距離 を測定する方法として、以下の方法も用いてもよい。
[0118] 《多周波数を用いた距離測定》
まず、リーダライタ 2が、互いに異なる周波数からなる 3つ以上の R/W要求信号を送 信し、それぞれに対するタグ応答信号を受信する。そして、受信信号のうちで、 S/N 力はり高ぐかつ、 I信号 ' Q信号のレベルがより高い受信信号を 2つ選択し、この選択 した 2つの受信信号に基づいて位相検出および位置算出を行う。
[0119] 以上の処理によって、距離算出に用いられる 2つの周波数の受信信号を、マルチパ スによる影響を受けることによって S/Nが劣化している受信信号や、 I信号および Q 信号のいずれかが著しく小さくなつている受信信号を排除して選択することが可能と なる。これにより、距離算出の精度をどのような状況でも高い状態に保つことが可能と なる。
[0120] 《MUSIC法を応用した距離算出方法〉〉
上記の例では、 2つの周波数における受信信号の位相の変化量を検出し、これらに 基づいて上記数 9の式によって距離 rを算出している。これに対して、以下に示すよう に、高分解能スペクトラム解析法の 1つである MUSIC(MUltiple Signal Classification) 法の考え方を応用することによって距離 rを算出することが可能となる。
[0121] MUSIC法とは、従来、電波の到来方向を推定する手法として広く知られている。こ の MUSIC法では、複数のアンテナ素子によって受信された受信信号を解析するこ とによって、電波の到来方向を推定するようになっている。これに対して、本発明者は 、従来の MUSIC法による到来方向推定における各アンテナ素子からの受信信号を 、上記の各周波数の受信信号に置き換え、 MUSIC法における適用モデル (到来方 向推定で用レ、られるモードべ外ル £ΐ( θ )) (以下の数 10)を距離推定で用いられる モードベクトル a (r) (以下の数 11)に変えることによって、距離 rの推定を行うことが可 能となることを見いだした。
[0122] このように距離 rの推定において MUSIC法を応用することによって、以下に示すよう に、マルチパスの発生等のある実環境下において、マルチパスの影響をさらに低減 することが可能となり、さらに精度を高めることができる。
すなわち、アレーアンテナの素子数を K、到来波の波長をえ、到来波数を L、第 i到 来波の到来角を Θ (i = l—L)とすると、第 i到来波に対するアレーレスポンス-ベ クトノレ a( 0 ) fま a( 0 ) = [exp{j ( θ ) }， …， exp{jO ( θ ) }]τ; Φ ( θ ) =
i i 1 i Κ i Ν i
- (2π/λ)ά sin( 0 ) (Φ ( θ )は第 Ν番目のアンテナ素子における第 i波の受
N i N i
信位相、 Tは転置、 d は N番目のアンテナ素子位置)となる（数 11)。
N
そして、数 11において、 K:アレーアンテナの素子数を使用する周波数の数 (f 、 f 、 f •••f )に、第 i到来波の到来角 Θを第潘目のタグまでの距離 r (rl—rL)に、第 i到来
3 K i i
波に対するアレーレスポンス 'ベクトル a ( θ )を第 i番目のタグに対するアレーレスポン スベクトル a (r )に、第 N番目のアンテナ素子における第 i波の受信位相 Φ ( Θ )を第
i N i
N番目の周波数における第 i番目のタグからの信号の受信位相 Φ (r) (Φ (r) =-
N i N i
2πί .2r/c、（c：光速（3x108) ))にそれぞれ置き換えることにより、モードべクトノレ
N i
a(r) (数 12)が導かれる（図 8(c)参照）。
[0123] [数 10]
( 2π ヽ
,) exp —j—— d、 sin θί ； -
Figure imgf000027_0001
[0124] [数 11]
Figure imgf000027_0002
[0125] 以下に、 MUSIC法を応用した距離測定処理（距離推定 MUSIC法と称する）の詳細 について説明する。なお、以下で示す距離測定処理は、位置測定部 8において行わ れる。
[0126] 周波数 f の受信信号において、 I信号の状態を示す I (t)、および、 Q信号の状態を 示す Q (t)は、前記した数 5および数 6のように表される。ここで、周波数 f の受信信
1 1
号を複素表現で表した X (t)は、次の式で表される。
1
[0127] [数 12]
x](t) = D(t) A(I](t) + jQl(t))
[0128] 同様に、周波数 f の受信信号を複素表現で表した X (t)は、次の式で表される。 [0129] [数 13]
^( = D(t) A(IN (t) + jQN (t))
[0130] ここで、受信信号を K通りの周波数で受信した場合を考えると、周波数 f 〜f の受信
1 K 信号に基づいて、以下に示される相関行列 R が生成される。
[0131] [数 14]
Figure imgf000028_0001
··· ）二 ( ， )，…, ½(0]
[0132] 上式において、 Hは複素共役転置、 E口は時間平均を示している。次に、上記で求 められた相関行列 R の固有値分解を次式のように行う。
[0133] [数 15]
Figure imgf000028_0002
[0134] 上式において、 eは R の固有ベクトル、 μは固有値、 σ 2は雑音電力を示している。
これらより以下の関係が成り立つ。
[0135] [数 16]
Figure imgf000029_0001
l≤i≤L
[0136] [数 17]
Figure imgf000029_0002
[0137] 上記より、距離推定 MUSIC法におけるモードベクトルおよび MUSIC評価関数 PM
USICは以下のように与えられる。
[0138] [数 18]
Λ MUSIC (r) ~
Figure imgf000029_0003
[0139] 上式において、 rを変化させることによって、図 8 (b)に示すようなグラフが得られる。こ のグラフにおいて、横軸を r、縦軸を PMUSICとしている。このグラフに示すように、 評価関数 PMUSICにはピークが生じており、このピークが生じている rの値が、算出 すべき距離 rに相当することになる。
[0140] なお、図 8 (b)に示すグラフでは、評価関数 PMUSICのピークは一箇所にのみ表れ ているが、他の箇所にもピークが表れることもある。これは、図 8 (a)に示すように、マ ルチパスの影響を受けた場合に、そのマルチパスに相当する距離の部分でピークが 表れるからである。し力 ながら、マルチパスに相当する距離は、算出すべき距離は りも長くなるので、ピークが生じている距離のうち、最も小さい rを算出すべき距離 rと することによって、マルチパスが生じていても、的確に距離 rを算出することが可能と なる。
[0141] なお、他の高分解能スペクトラム解析法、例えば、 Beamformer法、 Capon法、 LP(Line ar Prediction)法、 Min_Norm法、および ESPRIT法などを距離測定に応用してもよい
[0142] 〔実施形態 2〕
上記実施形態 1では、出力制御部 7Dが位置測定部 8で測定された距離を基に、送 信信号の出力レベルを制御するものとした。ただし、 RFIDタグ 1が貼り付けられてい る対象物によって、適切な送信信号の出力レベルが異なる場合がある。例えば、実 際の物理的距離力 Simであったとしても、その RFIDタグ 1が誘電率の大きな対象物 に貼り付けられている場合、 3mの物理的距離に相当する出力レベルでないと正常 通信できないことがある。
[0143] 本実施形態は、距離だけではなぐ対象物によっても適切な出力レベルを制御できる 形態である。図 9は、本実施形態に係るリーダライタ 2aの構成を示すブロック図である
[0144] 図 9に示されるように、リーダライタ 2aは、上記リーダライタ 2と比較して、受信制御部 7 Cの代わりに受信制御部（対象物情報取得部） 7Caを、出力制御部 7Dの代わりに出 力制御部 7Daを、出力テーブル記憶部 7Eの代わりに出力テーブル記憶部（出力情 報記憶部） 7Eaを備え、さらに、受信処理部 6がプリアンブル抽出部 6Cを備える点で 異なる。その他の構成については図 1に示す構成と同様であるのでここではその説 明を省略する。
[0145] プリアンブル抽出部（対象物情報取得部） 6Cは、ミキサ 6Bから出力されるタグ応答信 号におけるプリアンブル部を抽出してこれを位置測定部 8に伝送するとともに、タグ応 答信号におけるデータ部を受信フレームとして通信制御部 7における受信制御部 7C aに伝送する。位置測定部 8は、プリアンブル部を解析することによって上記のように 距離を測定し、測定した情報を受信制御部 7Caに伝送する。
[0146] 受信制御部 7Caは、プリアンブル抽出部 6Cから受信したデータ部を解析することに よって、該タグ応答信号を送信した RFIDタグ 1の HD情報を認識する。なお、 HD情報 には、貼り付けられている対象物を特定する対象物情報が含まれている。また、受信 制御部 7Caは、上記受信制御部 7Cと同様に、位置測定部 8から測定された RFIDタ グ 1の距離情報を受ける。受信制御部 7Caは、上記距離情報と上記対象物情報とを 出力制御部 7Daに出力する。
[0147] 出力テーブル記憶部 7Eaは、対象物情報と、 RFIDタグ 1との物理的な距離と、この 対象物がこの距離に位置しているときの、 RFIDタグ 1と正常に通信可能な送信信号 の出力レベル (適切出力レベル）とを対応付けて記憶するメモリである。
[0148] 図 10は、出力テーブル記憶部 7Eaが記憶するテーブルの一例を示す図である。図 示されるように、出力テーブル記憶部 7Eaは、例えば、対象物「空段ボール」と距離「 1. 5m」と出力レベル「25dBm」とを対応付けて記憶している。この場合、リーダライタ 2aから 1. 5mだけ離れた位置にあり、空段ボールに貼り付けられた RFIDタグ 1と通 信可能な出力レベル力 25dBm以上であることを示している。
[0149] 出力制御部 7Daは、受信制御部 7Caから受けた対象物情報と距離情報とに対応す る適切出力レベルを出力テーブル記憶部 7Eaから読み出し、送信信号が読み出した 適切出力レベルになるように電力増幅部を制御するブロックである。なお、出力制御 部 7Daは、複数の RFIDタグ 1に対応する距離情報を受信制御部 7Caから受けた場 合、その中で最も長い距離と対象物情報とに対応する適切出力レベルを読み出す。
[0150] 次に、本実施形態における電力制御の処理手順の流れについて図 11のフローチヤ ートを参照しながら説明する。
[0151] まず、上記実施形態 1における S1から S12と同様の処理 S21から S32が行われる。
[0152] その後、 S33において、受信制御部 7Caは、 RFIDタグ 1の 情報に含まれる対象 物情報を取得し、取得した対象物情報を出力制御部 7Daに出力する。
[0153] 続いて、 S34において、出力制御部 7Daは、 S39で測定された距離の中で最も長い 距離と、 S33で受けた対象物情報とに対応する適切出力レベルを出力テーブル記 憶部 7Eaから読み出す。そして、出力制御部 7Daは、送信信号が読み出した適切出 カレベルになるように電力増幅部 5Cを制御する。以上により、出力レベルの設定処 理を終了する。
[0154] なお、上記説明では、出力制御部 7Daは、受信信号のデータ部から抽出した対象物 情報を基に、適切出力レベルを設定するものとした。しかしながら、出力制御部 7Da は、対象物情報を、図示しない入力部から取得していてもよい。これにより、 RFIDタ グ 1に対象物情報が含まれていない場合であっても、利用者が入力部に対象物情報 を入力することで、出力制御部 7Daは、対象物と距離に応じた適切出力レベルにな るように電力増幅部 5Cを制御することができる。
[0155] なお、上記実施形態 2では、 RFIDタグ 1から送信されるデータ部の対象物情報と RF IDタグ 1との距離とに応じた適切出力レベルになるように電力増幅部 5Cを制御した が、距離に応じた制御が不要である場合、出力制御部 7Daは、データ部の対象物情 報のみに応じた適切出力レベルになるように電力増幅部 5Cを制御してもよレ、。この 場合、出力テーブル記憶部 7Eaは、対象物情報と該対象物に適切な出力レベルとを 対応付けて記憶していればよい。なお、対象物情報は、例えば、 RFIDタグ 1が貼り 付けられた対象物が液体なの力 \金属体なのか、乾燥物なのか示す情報である。こ れにより、対象物に合せて出力レベルを制御することができる。
[0156] なお、上記説明では、リーダライタ 2aが対象物情報と RFIDタグ 1との距離と適切出 カレベルとを対応付けたテーブルを記憶する出力テーブル記憶部 7Eaを備える構成 とした。し力 ながら、これに限らず、 RFIDタグ 1内に、対象物情報の他に、該対象 物に応じた距離と適切出力レベルとを対応付けたテーブルが格納されていてもよい。 この場合、リーダライタ 2aは、受信したデータ部から、対象物に応じた距離と適切出 カレベルとを対応付けたテーブルを読み出し、該テーブルに応じて出力レベルの設 定を行えばよい。
[0157] 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなぐ請求項に示した範囲で種 々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜 組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
産業上の利用可能性
[0158] 本発明に係る距離測定装置、距離測定方法およびこれを備えた通信システムは、例 えば上記した流通される物品の検査 *確認などを行うシステム、店舗などにおいて、 商品の盗難監視などを行うシステム、駅や映画館などの改札が必要となる場所に設 置される改札システム、キーレスエントリシステムなどの用途に適用可能である。 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を 逸脱することなく様々な変更や修正をカ卩えることができることは当業者にとって明らか である。
本出願は、 2005年 3月 18曰出願の曰本特許出願（特願 2005— 080537)、 2005 年 3月 9日出願の日本特許出願（特願 2005— 066298)および 2005年 9月 1日出願 の国際特許出願 (PCT/JP2005Z016005)に基づくものであり、その内容はここ に参照として取り込まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 異なる複数の搬送周波数の電波により 1つのフレームからなる信号である要求信号 をアンテナから外部に送信する送信手段と、
前記送信手段で送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受け ながら反射されて発生した、 1つのフレームからなる信号である反射信号を受信する 受信手段と、
前記受信手段が受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、前 記送信手段が送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得部と、
前記位相情報取得部によって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬送周 波数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体との間の距離を算出する距離算出部 と、
上記距離算出部によって算出された距離に基づいて、送信信号の出力レベルを制 御する出力制御部とを備えることを特徴とする距離測定装置。
[2] 上記反射体が付けられた対象物を特定する対象物情報を取得する対象物情報取 得部を備え、
上記出力制御部は、さらに上記対象物情報取得部が取得した対象物情報に基づい て、上記出力レベルを制御することを特徴とする請求項 1に記載の距離測定装置。
[3] 上記出力制御部は、上記距離算出部によって算出された距離が通信可能な最大限 度の距離となるように、上記出力レベルを制御することを特徴とする請求項 1に記載 の距離測定装置。
[4] 上記受信手段が複数の反射体から反射信号を受信し、
上記出力制御部は、上記距離算出部によって算出された上記複数の反射体と当該 距離測定装置との距離の中力 最長の距離を抽出し、抽出した距離が通信可能な 最大限度の距離となるように、上記出力レベルを制御することを特徴とする請求項 1 に記載の距離測定装置。
[5] 上記出力制御部は、出力レベルの設定指示を取得したときに上記出力レベルの制 御を行い、その後、設定した出力レベルを維持することを特徴とする請求項 1に記載 の距離測定装置。
[6] 反射体との距離と、該距離に応じて予め定められた出力レベルとを対応付けた情報 を記憶する出力情報記憶部を備えることを特徴とする請求項 1に記載の距離測定装 置。
[7] 異なる複数の搬送周波数の電波により 1つのフレームからなる信号である要求信号 をアンテナから外部に送信する送信ステップと、
前記送信ステップで送信された前記要求信号が、反射体によって所定の変調を受 けながら反射されて発生した、 1つのフレームからなる信号である反射信号を受信す る受信ステップと、
前記受信ステップで受信した反射信号と前記要求信号との間の位相の変化量を、 前記送信ステップで送信した搬送周波数ごとに算出する位相情報取得ステップと、 前記位相情報取得ステップによって取得された搬送周波数ごとの位相変化量と搬 送周波数とに基づいて、前記アンテナと前記反射体の間の距離を算出する距離算 出ステップと、
上記距離算出ステップによって算出された距離に基づいて、送信信号の出カレべ ルを制御する出力制御ステップと
を備えていることを特徴とする距離測定方法。
[8] 請求項 1から 6のいずれか一項に記載の距離測定装置と、
上記距離測定装置と無線通信を行う少なくとも 1つの反射体とを備えることを特徴と する通信システム。
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