WO2006103834A1 - 無線タグ通信装置 - Google Patents

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WO2006103834A1
WO2006103834A1 PCT/JP2006/302188 JP2006302188W WO2006103834A1 WO 2006103834 A1 WO2006103834 A1 WO 2006103834A1 JP 2006302188 W JP2006302188 W JP 2006302188W WO 2006103834 A1 WO2006103834 A1 WO 2006103834A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
unit
phase
cancel
transmission
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/302188
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Katsuyuki Kuramoto
Original Assignee
Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Kogyo Kabushiki Kaisha filed Critical Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
Publication of WO2006103834A1 publication Critical patent/WO2006103834A1/ja
Priority to US11/858,667 priority Critical patent/US8089360B2/en

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/77—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for interrogation

Definitions

  • the present invention relates to a wireless tag communication device that performs communication with a wireless tag capable of wirelessly writing and reading information, and particularly to a technique for suppressing a sneak signal from a transmission side.
  • 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.
  • the RFID tag communication apparatus normally transmits a predetermined transmission signal from the antenna toward the RFID tag and receives a return signal returned from the RFID tag that has received the transmission signal through an antenna.
  • information is communicated with the wireless tag, but if the receiving antenna is in a positional relationship such that it receives the transmission signal, the transmission side power is applied to the reception signal received by the receiving antenna.
  • the signal-to-noise ratio was reduced due to mixing of strong sneak signals. Therefore, a technique for removing the sneak signal from the transmission side has been proposed. For example, this is the direct compatibility receiver described in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-102942
  • a homodyne detection circuit is suitably used as a reception unit as a reception circuit having a simple configuration.
  • the sneak signal of the transmission side force is included in the received signal, it is not possible to sufficiently prevent the DC component from being mixed into the detection output, and as a result, the signal-to-noise ratio is lowered. As a result, the communication distance was shortened. For this reason, the sneak signal from the transmission side is sent to the reception unit with a simple configuration.
  • the present invention has been made in the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless tag communication device that can sufficiently remove a sneak signal from a transmission side by a reception unit having a simple configuration. Is to provide.
  • the gist of the present invention is that a transmission signal is transmitted to a wireless tag and a reply signal returned from the wireless tag according to the transmission signal is transmitted.
  • a wireless tag communication device that receives and communicates information with the wireless tag, and includes an array antenna having a plurality of antenna element forces for receiving the reply signal, and the transmission signal resulting from the transmission signal.
  • a cancel signal generator for generating a cancel signal for removing the sneak signal generated in the array antenna, a cancel signal controller for controlling the phase and Z or amplitude of the cancel signal generated from the cancel signal generator,
  • a reception signal synthesis unit that synthesizes reception signals respectively received by the plurality of antenna elements, and a transmission process and a return signal of the transmission signal Performs reception processing at the same time, Ru der those characterized by combining said received signal is inputted before Symbol reception signal synthesizing section a cancel signal output from the cancellation signal generation section.
  • an array antenna having a plurality of antenna element forces for receiving the return signal and a sneak signal generated in the array antenna due to the transmission signal are removed.
  • the cancel signal generating unit for generating the cancel signal, the cancel signal control unit for controlling the phase and Z or amplitude of the cancel signal generated by the cancel signal generating unit, and the plurality of antenna elements are respectively received.
  • the present invention combines a received signal with the power of each antenna element of the array antenna.
  • the cancel signal output from the cancel signal generator is also input, it is not necessary to prepare a plurality of cancel signal generators, cancel signal controllers, and cancel cell signal synthesizers. According to the configuration, the sneak signal on the transmission side can be sufficiently removed by the reception unit.
  • the detection accuracy of the incoming radio wave direction obtained from the main lobe direction where the amplitude of the synthesized signal synthesized by the received signal synthesizing unit becomes the largest is improved.
  • the direction in which the wireless tag exists can be suitably detected based on the return signal returned from the wireless tag in response to the transmission signal.
  • the communication distance can be extended as much as possible by controlling the communication directivity with the wireless tag.
  • the directivity control unit controls the reception directivity by controlling the phase of each reception signal received by the plurality of antenna elements.
  • the communication distance can be extended as much as possible by controlling the reception directivity of the reply signal returned from the wireless tag.
  • the cancel signal control unit sets an initial value of the phase and Z or amplitude of the cancel signal based on the reception directivity of the reply signal determined by the directivity control unit. To do. In this way, the initial value of the phase and Z or amplitude of the cancel signal can be suitably determined.
  • combining is performed to amplify the combined signal combined by the reception signal combining unit.
  • An amplification factor setting unit that sets an amplification factor of the combined signal according to a detection output level detected by the output level detection unit, and the combined signal amplification unit is detected by the detection output level detection unit
  • the gain of the synthesized signal is set according to the detection output level.
  • the cancel signal control unit cancels the cancel signal every time interval less than the period of the modulation signal included in the reception signal.
  • the signal phase and Z or amplitude values are updated. In this way, in a stage where the effect of removing the sneak signal is relatively small, suitable control can be performed by using the sample value of each time as a DC component.
  • the cancel signal control unit cancels the cancel signal every time interval equal to or greater than a period of the modulation signal included in the reception signal when the amplification factor of the combined signal is a predetermined value or more.
  • the signal phase and Z or amplitude values are updated.
  • suitable control can be performed by calculating the DC component from the average value of the amplitude of the reflected wave component in the time interval equal to or longer than the period of the modulation signal. It can be carried out.
  • the combined signal amplification unit sets the amplification factor of the combined signal every time the phase and Z or amplitude values of the cancel signal are changed (updated). In this way, the resolution in the AZD converter or the like that digitally converts the demodulated signal can be increased as much as possible.
  • the demodulating unit converts the combined signal amplified by the combined signal amplifying unit into an I-phase signal and a Q-phase signal and demodulates them by orthogonal demodulation, and the cancel signal
  • the control unit performs the control based on the larger one of the I-phase signal and the Q-phase signal supplied from the demodulation unit or the combined output level thereof. In this way, the cancel signal can be controlled in a practical manner.
  • the cancel signal control unit performs the control so as to minimize the direct wave component of the detection output level detected by the detection output level detection unit. In this way, the cancellation signal can be controlled in a practical manner.
  • the cancel signal control unit first transmits a V and a carrier wave including one or more commands to the wireless tag, and returns the wireless tag power return according to the carrier wave.
  • the transmission signal including a predetermined command is transmitted to the wireless tag, and the wireless signal is transmitted according to the transmission signal.
  • This cancel signal is controlled based on a reply signal returned from the tagger. In this way, the wraparound signal can be more efficiently removed by performing temporary control of the cancel signal based on the detection output that does not require processing such as decoding prior to this control. .
  • the antenna has an array antenna that also has a plurality of antenna element forces for transmitting the transmission signal, and the directivity control unit transmits each of the transmission signals transmitted from the plurality of antenna elements.
  • the transmission directivity is controlled by controlling the phase. In this way, it is possible to extend the communication distance as much as possible by controlling the transmission directivity of the transmission signal.
  • the cancellation signal control unit sets an initial value of the phase and Z or amplitude of the cancellation signal based on the transmission directivity of the transmission signal determined by the directivity control unit. To do. In this way, the initial value of the phase and Z or amplitude of the cancel signal can be suitably determined.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wireless tag communication system in which the present invention is preferably used.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a wireless tag communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating in detail the configuration of a transmission / reception module provided in the RFID tag communication apparatus of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a wireless tag that is a communication target of the wireless tag communication device in FIG. 2. [FIG. It is a figure explaining.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a detection signal output from a homodyne detection unit in the RFID tag communication apparatus of FIG. 2 and converted into a digital signal.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating that direct wave components are suppressed by control of a cancel signal in the RFID tag communication apparatus of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining cancel signal control by the cancel signal control unit when the amplification factor of the combined signal in the combined signal amplification unit of the RFID tag communication apparatus in FIG. 2 is relatively low.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining cancel signal control by the cancel signal control unit when the composite signal amplification factor in the composite signal amplification unit of the RFID tag communication apparatus in FIG. 2 is relatively high.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating RFID communication control with the wireless tag in FIG. 3 by the wireless tag communication device in FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating cancel signal control which is a part of RFID communication control shown in FIG.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating gain adjustment of the combined signal amplifier that is part of the cancel signal control shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating another example of RFID communication control between the wireless tag communication device of FIG. 2 and the wireless tag of FIG.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating cancel signal temporary control that is part of the RFID communication control shown in FIG. 13.
  • FIG. 15 is a flowchart explaining cancel signal main control as part of the RFID communication control shown in FIG. 13.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining another example of gain adjustment in the combined signal amplification unit of the RFID tag communication apparatus of FIG.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining in detail the configuration of a homodyne detection unit provided in the RFID tag communication apparatus of FIG.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a radio tag communication system 10 in which the present invention is preferably used.
  • the RFID tag communication system 10 includes an RFID tag communication device 12 according to an embodiment of the present invention, and one or more (single in FIG. 1) RFID tags 14 to be communicated with the RFID tag communication device 12. It is a so-called RFID (Radio Frequency Identification) system, and the RFID tag communication device 12 functions as an interrogator of the RFID system, and the RFID tag 14 functions as a responder. That is, when the interrogation wave F (transmission signal) is transmitted from the radio tag communication device 12 toward the radio tag 14, the radio tag 14 that has received the interrogation wave F receives the interrogation wave F by a predetermined information signal (data). When the interrogation wave F is modulated and sent back as a response wave F (reply signal) to the RFID tag communication device 12, information communication is performed between the RFID tag communication device 12 and the RFID tag 14. Is called.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the RFID tag communication apparatus 12 according to the present embodiment. This is shown in Figure 2.
  • the wireless tag communication device 12 stores a transmission data generation unit 16 that generates transmission data (transmission information) to the wireless tag 14, and transmission data generated by the transmission data generation unit 16.
  • the transmission memory unit 18 that is a storage device and the interrogation wave F (transmission signal) are transmitted to the radio tag 14 and the response wave F (reply) is returned from the radio tag 14 in response to the interrogation wave F.
  • (3 in Fig. 2) transmit / receive antenna elements 20a, 20b, 20c (hereinafter simply referred to as transmit / receive antenna elements 20 unless otherwise specified).
  • the carrier wave generation unit 22 that generates the carrier wave of the interrogation wave F
  • the carrier wave amplification unit 24 that amplifies the carrier wave generated by the carrier wave generation unit 22, and the phase of the carrier wave output from the carrier wave amplification unit 24 Control and on
  • the response signal F is transmitted from the corresponding transmitting / receiving antenna element 20 after being modulated by the transmission data read from the transmission signal memory unit 18 as the interrogation wave F, and the response wave F is returned from the wireless tag 14 according to the interrogation wave F.
  • a plurality of (three in FIG. 2) transmission / reception modules 26a, 26b, and 26c (hereinafter simply referred to as transmission / reception modules 26 unless otherwise specified), which control the phase and supply the received signal synthesis unit 32 to each other. Yes.
  • cancel signal amplitude control unit 28 that controls the amplitude using the carrier wave generated by the carrier wave generation unit 22 as a cancel signal, and the phase of the cancel signal output from the cancel signal amplitude control unit 28 are controlled.
  • the cancellation signal phase control unit 30 supplied (input) to the reception signal synthesis unit 32, the reception signal output from the plurality of transmission / reception modules 26 and the cancellation signal output from the cancellation signal phase control unit 30 are combined (added).
  • the homodyne detection unit 36 that performs homodyne detection based on the carrier wave generated by 22 and the detection signal output from the homodyne detection unit 36
  • a first detection signal amplification unit 38 that amplifies the detected signal
  • a DC component removal unit 40 that removes the DC component (DC component) of the detection signal amplified by the first detection signal amplification unit 38, and the DC component removal unit 40
  • the first detection signal A ZD conversion unit 42 that converts the detection signal output from the digital signal into a digital signal, and a storage device that stores the detection signal converted into a digital signal by the first detection signal AZD conversion unit 42
  • a response data interpretation unit 46 for reading the stored detection signal and interpreting the response data from the wireless tag 14.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining the configuration of the homodyne detection unit 36 in detail.
  • the homodyne detection unit 36 performs IQ quadrature demodulation, that is, converts the input signal 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 synthesizing the I-phase signal and the Q-phase signal, and the I-phase converting unit 90 that converts the synthesized signal output from the synthesized signal amplifying unit 34 into an I-phase signal;
  • the I-phase BPF (Band-Pass Filter) 92 that passes the signal in the specified frequency range out of the I-phase signal converted by the I-phase converter 90 and the I-phase signal output from the I-phase BPF 92 are amplified.
  • a demodulated signal generator that generates a demodulated signal by combining the Q-phase amplifier 100 that amplifies the phase signal and the I-phase signal output from the I-phase amplifier 94 and the Q-phase signal output from the Q-phase amplifier 100.
  • the unit 102 is functionally provided.
  • the demodulated signal output from the demodulated signal generation unit 102 is input to the first detection signal amplifying unit 38.
  • the I-phase signal output from the I-phase conversion unit 90 is supplied to an I-phase detection signal amplification unit 48i described later, and the Q-phase signal output from the Q-phase conversion unit 96 is applied to a Q-phase detection signal amplification unit 48q described later. Will be entered in each! / Speak.
  • the RFID tag communication device 12 is connected to the I-phase detection signal amplification unit 48i that amplifies the I-phase signal supplied from the homodyne detection unit 36, and the I-phase detection signal amplification unit 48i.
  • I-phase detection signal AZD conversion unit 50i that converts the I-phase signal amplified by the above into a digital signal
  • Q-phase detection signal amplification unit 48q that amplifies the Q-phase signal supplied from the homodyne detection unit 36
  • Q-phase detection signal amplification unit Converts the Q-phase signal amplified by 48q into a digital signal Q-phase detection signal AZD conversion unit 50q and the above-mentioned I-phase detection signal AZD conversion unit 50i I-phase signal and Q-phase detection Signal AZD converter Q phase signal output from 50q
  • the detection level calculation unit 51 that calculates the larger one of them, or their combined output level, and the detection signal (signal indicating the detection level) from the detection level calculation unit 51 is canceled and stored for signal control.
  • the cancel signal control unit 54 that functions as a combined signal amplifying unit that controls the phase and Z or amplitude of the cancel signal and controls the amplification factor of the combined signal amplifying unit 34, and the plurality of transmission / reception modules 26 By controlling the settings, the phase of the transmission signal transmitted from each transmission / reception antenna element 20 and the phase of the reception signal received are controlled, and the transmission signal is transmitted.
  • a directivity control unit 56 that controls at least one of the transmission directivity and the reception directivity of the return signal.
  • the plurality of transmission / reception antenna elements 20 constitutes an array antenna 58 for both transmission and reception.
  • the cancel signal amplitude control unit 28 and the cancel cell signal phase control unit 30 generate a cancel signal for generating a cancel signal for removing a sneak signal generated in the array antenna 58 due to the transmission signal.
  • the signal AZD conversion unit 50q, the detection level calculation unit 51, the cancel control memory unit 52, and the cancel signal control unit 54 constitute a leakage carrier removal unit 62.
  • the cancel signal control unit 54 also functions as a detection output level detection unit that detects the detection output level of the detection signal (demodulation signal) output from the homodyne detection unit 36.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the transmission / reception module 26 in detail.
  • the transmission / reception module 26 outputs the transmission data DZA conversion unit 64 that converts the transmission data read from the transmission memory unit 18 into an analog signal, and the carrier wave amplification unit 24.
  • a carrier phase control unit 66 that controls the phase of the carrier wave according to the control signal from the directivity control unit 56, and the carrier wave output from the carrier phase control unit 66 is converted into an analog signal by the transmission data DZA conversion unit 64.
  • the modulation unit 68 that modulates the changed transmission data by the AM method, and the transmission signal output from the modulation unit 68 are transmitted.
  • a transmission / reception separation unit 70 that supplies the reception signal received by the transmission / reception antenna element 20 to the reception signal phase control unit 72 and a phase of the reception signal supplied from the transmission / reception separation unit 70.
  • a reception signal phase control unit 72 that controls the signal according to the control signal from the directivity control unit 56 and supplies the control signal to the reception signal synthesis unit 32 is provided.
  • a circulator or a directional coupler is preferably used as the transmission / reception separating unit 70.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the wireless tag 14.
  • the wireless tag 14 processes an antenna unit 74 for transmitting / receiving a signal to / from the wireless tag communication device 12, and a signal received by the antenna unit 74.
  • an IC circuit section 76 includes a rectification unit 78 that rectifies the interrogation wave (transmission signal) F received from the RFID tag communication device 12 received by the antenna unit 74, and the interrogation wave F rectified by the rectification unit 78.
  • the memory unit 84 that functions as a unit, the modulation / demodulation unit 86 that is connected to the antenna unit 74 and modulates and demodulates the signal, the rectification unit 78, the clock extraction unit 82, the modulation / demodulation unit 86
  • a control unit 88 for controlling the operation of the radio tag 14 is functionally included.
  • the control unit 88 performs control to store the predetermined information in the memory unit 84 by communicating with the RFID tag communication device 12, and transmits the interrogation wave F received by the antenna unit 74 to the modulation / demodulation unit 86. Then, basic control such as control of reflecting and returning the response wave (reply signal) F as the response wave (reply signal) F is executed after modulation based on the information signal stored in the memory unit 84.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an information signal used in an information return operation by the wireless tag 14.
  • the information signal (reply information) used in the information return operation by the wireless tag 14 is configured as, for example, a series of signals encoded by the FSK system having the 1 signal and 0 signal shown in FIG. 5 as elements. Then, based on the signal, the carrier wave from the radio tag communication device 12 is reflected and modulated and returned as a response wave F.
  • This information signal indicates, for example, identification information (ID) unique to the wireless tag 14.
  • ID identification information
  • ID identification information unique to the wireless tag 14.
  • ID identification information unique to the wireless tag 14
  • ID identification information unique to the wireless tag 14
  • ID identification information unique to the wireless tag 14
  • ID identification information unique to the wireless tag 14
  • ID identification information unique to the wireless tag 14
  • such information signal is detected by the homodyne detection unit 36 of the wireless tag communication device 12 and interpreted by the response data interpretation unit 46.
  • the 1 signal and 0 signal both have a
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a detection signal (detection output signal) output from the homodyne detection unit 36 and converted into a digital signal.
  • the detection signal shown in FIG. 6 is a detection output signal obtained by homodyne detection of the response wave F reflected and modulated based on the 1 signal and 0 signal shown in FIG. It can be seen that the direct wave component (DC component) is very large compared to the change in amplitude reflecting the signal and zero signal. This direct wave component is a sneak signal generated in the array antenna 58 as a receiving array antenna due to the transmission signal.
  • DC component direct wave component
  • the cancel signal The amplitude that reflects the modulation signal from the wireless tag 14 by suppressing (or removing) the direct wave component as much as possible while changing (updating) the phase and Z or amplitude of the cancellation signal by the control unit 54. It is necessary to relatively increase the change in.
  • the RFID tag communication device 12 simultaneously performs transmission processing of the transmission signal and reception processing of a return signal, and inputs a cancellation signal output from the cancellation signal generation unit 60 to the reception signal synthesis unit 32 to receive the reception signal. By combining with the signal, the direct wave component included in the received signal, that is, the sneak signal from the transmission side is suppressed.
  • the cancellation signal control unit 54 performs the cancellation until the steady state as shown after time t in FIG.
  • the settings of the cell signal amplitude control unit 28 and the cancel signal phase control unit 30 are updated.
  • the initial value of this setting is preferably the transmission signal determined by the directivity control unit 56. Is determined based on at least one of the transmission directivity and the reception directivity of the return signal.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method for controlling the amplification factor G of the combined signal in the combined signal amplifying unit 34.
  • the upper stage shows the output signal y from the detection level calculation unit 51, and the lower stage shows the combined signal.
  • the gain G in the signal amplifier 34 is shown.
  • control is performed to increase the amplification factor G of the combined signal in the combined signal amplification unit 34.
  • the resolution of the detection signal AZD converters 50i and 50q is increased.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the control of the cancel signal by the cancel signal control unit 54, and shows the output signal y from the detection level calculation unit 51.
  • the cancel signal control unit 54 when the composite signal amplification unit G in the composite signal amplification unit 34 is relatively low, the amplitude of the detection output is greater than a predetermined value In this case, the phase of the cancellation signal and the value of Z or amplitude are updated every time interval less than the period of the modulation signal included in the received signal (for example, one sample period Tsample).
  • the period of the modulation signal included in the reception signal is greater than or equal to (E.g. 1 bit period T)
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining RFID communication control with the wireless tag 14 by the wireless tag communication device 12, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • step (hereinafter, step is omitted) S 1 transmission data (command bit string) to be transmitted to the wireless tag 14 is generated by the transmission data generating unit 16 and encoded by the FSK method. After that, the data is written in the transmission memory unit 18.
  • step (S2) the transmission / reception maximum directivity direction ⁇ in the directivity control unit 56 is set to an initial value of 45 °.
  • step3 the initial value of the direct wave component amount DC is set to a sufficiently large value, and when DC is less than DC2 ′, it is set to the value DC ′ force ⁇ ) used for DC calculation.
  • initial values of the phase and amplitude of the cancellation signal are set based on the transmission / reception maximum directivity direction ⁇ .
  • an initial value of the amplification factor G in the combined signal amplification unit 34 is set.
  • the transmission data generated in S1 is read from the transmission memory unit 18, modulated by the transmission / reception module 26 in the AM system, and directed from the plurality of transmission / reception antenna elements 20 to the wireless tag 14 Sent.
  • SA cancel signal control shown in FIG. 11 is executed.
  • the detection signal homodyne detected by the homodyne detection unit 36 is read from the reception memory unit 44, and the response data interpretation unit 46 interprets the response data from the wireless tag 14 .
  • 15 ° is added to the transmission / reception maximum directivity direction ⁇ .
  • S9 it is determined whether or not the transmission / reception maximum directivity direction ⁇ force is greater than 5 °. If the determination of S9 is negative, the routine is terminated when the determination of the force S9 for executing the processing after S3 again is affirmed.
  • S2, S8, and S9 correspond to the operation of the directivity control unit 56.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating cancel signal control that is part of the RFID communication control shown in FIG.
  • the SA1 corresponding to the operation of the reception signal combining unit 32 outputs from the plurality of transmission / reception modules 26.
  • the received reception signal and the cancellation signal output from the cancellation signal phase control unit 30 are combined (added).
  • SA2 corresponding to the operation of the homodyne detection unit 36
  • the combined signal output from the received signal combining unit 32 and amplified in the combined signal amplification unit 34 is subjected to homodyne detection.
  • the detection output of SA2 is written into the cancel control memory 52 via the detection level calculation unit 51 and the like.
  • the detection output y is read from the cancel control memory 52.
  • processing below SB is executed.
  • SA5 determines whether or not the direct wave component amount DC is equal to or greater than the predetermined value DC2 ′.
  • DC is set as the detection output y in SA10.
  • SB the gain adjustment of the combined signal amplifier 34 (the combined signal amplifier) shown in FIG. 12 is executed.
  • SA11 the phase value and the amplitude value of the cancellation signal are updated by a well-known predetermined equation so that the direct wave component amount DC is minimized.
  • SA12 it is determined whether or not the phase value and the amplitude value have converged.
  • the determination of SA12 is negative, the power to execute the processes after SA1 again is positive.
  • the determination of SA12 is affirmative, the control returns to the RFID communication control shown in FIG.
  • the control shown in SA above corresponds to the operation of the cancel signal generator 60 and the cancel signal controller (detection output level detector) 54.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining gain adjustment of the composite signal amplifier, which is a part of the cancel signal control shown in FIG.
  • SB1 direct wave component DC
  • a predetermined value DC1 a force equal to or less than a predetermined value
  • an array antenna 58 composed of a plurality of transmission / reception antenna elements 20 for receiving the reply signal, and the array antenna 58 caused by the transmission signal are generated.
  • Cancel signal control unit 60 (SA) for generating a cancel signal for removing a sneak signal
  • a cancel signal control unit for controlling the phase and Z or amplitude of the cancel signal generated from the cancel signal generation unit 60 54 (SA) and a reception signal combining unit 32 (SA1) for combining the reception signals respectively received by the plurality of transmission / reception antenna elements 20, and transmitting the transmission signal and receiving the return signal Are simultaneously performed
  • the cancel signal output from the cancel signal generator 60 is input to the receive signal combiner 32 to be combined with the receive signal.
  • the signal-to-noise ratio of the detection output when demodulating the combined signal can be improved and the communication distance can be extended. That is, it is possible to provide the wireless tag communication device 12 that can sufficiently remove the sneak signal from the transmission side by the reception unit having a simple configuration.
  • the detection accuracy of the incoming radio wave direction obtained from the main lobe direction in which the amplitude of the synthesized signal synthesized by the received signal synthesizing unit 32 becomes the largest is improved. Accordingly, the direction in which the wireless tag 14 exists can be suitably detected based on the return signal returned from the wireless tag 14 in response to the transmission signal.
  • a directivity control unit 56 (S2, S8, and S9) that controls the reception directivity of the reply signal.
  • the communication distance can be extended as much as possible by controlling the communication directivity with the wireless tag 14.
  • the directivity control unit 56 controls the reception directivity by controlling the phase of each of the reception signals received by the plurality of transmission / reception antenna elements 20.
  • the communication distance can be extended as much as possible by controlling the reception directivity of the returned reply signal.
  • the cancellation signal control unit 54 is based on at least one of the transmission directivity of the transmission signal and the reception directivity of the return signal determined by the directivity control unit 56, and the phase and Z of the cancellation signal. Or because it sets the initial value of the amplitude, The initial value of the phase and z or amplitude of the cancel signal can be suitably determined.
  • a combined signal amplifying unit 34 for amplifying the combined signal combined by the received signal combining unit 32, and a homodyne functioning as a demodulating unit for demodulating the combined signal amplified by the combined signal amplifying unit 34
  • the detection unit 36 SA2
  • the detection output level detection unit for detecting the detection output level of the demodulated signal demodulated by the homodyne detection unit 36
  • the amplification factor G of the combined signal amplification unit are determined according to the detection output level.
  • a cancellation signal control unit 54 that also functions as an amplification factor setting unit to be set, and the composite signal amplification unit 34 is configured so that the amplification factor of the composite signal is controlled by the amplification factor setting unit of the cancel signal control unit 54. Since G is set, the amplification factor G of the combined signal can be set to a suitable value according to the detection output level, and the first detection signal AZD conversion unit 42 etc. that digitally converts the demodulated signal In It is possible to increase the kick-resolution as possible.
  • the cancel signal control unit 54 performs the cancellation of the cancel cell signal for each time interval less than the period of the modulation signal included in the reception signal. Since the phase and Z or amplitude values are updated, suitable control can be performed by using each sample value as a DC component at a stage where the effect of removing the wraparound signal is relatively small. .
  • the cancel signal control unit 54 determines whether the cancel cell signal Since the phase and Z or amplitude values are updated, the average value of the amplitudes of the reflected wave components in the time interval equal to or greater than the period of the modulation signal when the effect of removing the wraparound signal is relatively large. By calculating the force DC component, suitable control can be performed.
  • the homodyne detection unit 36 converts the combined signal amplified by the combined signal amplification unit 34 into an I-phase signal and a Q-phase signal and demodulates the signal by quadrature demodulation.
  • the unit 54 performs the control based on the larger one of the I-phase signal and the Q-phase signal supplied from the homodyne detection unit 36 or the combined output level thereof.
  • the cancel signal can be controlled.
  • the cancel signal control unit 54 is calculated by the detection output level calculation unit 51. Since the control is performed so as to make the direct wave component DC of the detected output level as small as possible, the cancel signal can be controlled in a practical manner.
  • an array antenna 58 including a plurality of antenna elements 20 for transmitting the transmission signal is provided, and the directivity control unit 56 includes a phase of each of the transmission signals transmitted from the plurality of antenna elements 20. Since the transmission directivity is controlled by controlling the transmission distance, the communication distance can be extended as much as possible by controlling the transmission directivity of the transmission signal.
  • the cancellation signal control unit 54 sets the initial value of the phase and Z or amplitude of the cancellation signal based on the transmission directivity of the transmission signal determined by the directivity control unit 56. Therefore, the initial value of the phase and Z or amplitude of the cancel signal can be suitably determined.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining another example of RFID communication control with the wireless tag 14 by the wireless tag communication device 12, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.
  • steps common to the control described above with reference to FIG. 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating cancel signal temporary control that is part of the RFID communication control shown in FIG.
  • SC1 the reception signals output from the plurality of transmission / reception modules 26 and the cancellation signals output from the cancellation signal phase control unit 30 are combined (added).
  • SC2 The synthesized signal output from the received signal synthesizer 32 and amplified by the synthesized signal amplifier 34 is subjected to homodyne detection.
  • SC3 the detection output of SC2 is written into the cancel control memory 52 via the detection level calculation unit 51 and the like.
  • the detection output y is read from the cancel control memory 52, and the direct wave component amount DC is set as the detection output y.
  • SB the gain adjustment of the composite signal amplifier shown in FIG. 12 is executed.
  • SC5 the phase value and amplitude value of the cancellation signal are updated by a well-known predetermined equation so that the direct wave component amount DC becomes the smallest.
  • SC6 it is determined whether or not the force is a convergence of the phase value and the amplitude value. If the determination of SC6 is negative, the power to execute the processing below SC1 again. If the determination of SC6 is positive, it returns to the RFID communication control shown in FIG.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining the cancel signal main control, which is a part of the RFID communication control shown in FIG.
  • the control shown in FIG. 15 first, in SD1, the reception signals output from the plurality of transmission / reception modules 26 and the cancellation signals output from the cancellation signal phase control unit 30 are combined (added).
  • SD2 the combined signal output from the received signal combining unit 32 and amplified in the combined signal amplification unit 34 is subjected to homodyne detection.
  • the detection output of SD2 is written into the cancel control memory 52 via the detection level calculation unit 51 and the like.
  • the detection output y is read from the cancel control memory 52.
  • SD5 after the detection output y is added to DC '
  • SD6 it is determined whether or not the force has passed one bit period T. If this SD6 decision is denied
  • the cancel signal control unit 60 (SC and SD) first transmits a carrier wave not including any command to the wireless tag 14, and transmits the carrier wave to the carrier wave.
  • the transmission signal including a predetermined command is transmitted to the wireless tag 14, and according to the transmission signal Since the main control of the cancel signal is performed based on a reply signal returned from the wireless tag 14, no processing such as decoding is required prior to the control, and based on the detection output, By performing temporary control of the cancellation signal, the sneak signal can be removed more efficiently.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining another example of the adjustment of the amplification factor G in the combined signal amplification unit 34.
  • the composite signal amplification unit 34 increases the amplification factor G of the composite signal every time the cancel signal control unit 54 updates the phase and Z or amplitude value of the cancel signal.
  • the detection output y demodulated by the homodyne detection unit 36 and output from the detection level calculation unit 51 may be controlled so as to be substantially constant. In this way, the resolution in the first detection signal AZD conversion unit 42 etc. for digitally converting the demodulated signal output from the homodyne detection unit 36 can always be increased as much as possible.
  • the homodyne detection unit 36, the cancel signal control unit 54, the directivity control unit 56, etc. are all provided as individual control devices.
  • the invention is not limited to this.
  • the invention comprises a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and follows a program stored in the ROM in advance using the temporary storage function of the RAM.
  • a control function of a DSP Digital Signal Proces sor
  • the homodyne detection unit 36, the cancel signal control unit 54, the directivity control unit 56, and the like are functionally included. It doesn't matter. Regardless of whether the control by these control units is digital signal processing or analog signal processing.
  • the wireless tag communication device 12 includes an array antenna 58 for both transmission and reception that transmits the transmission signal and receives a return signal returned from the wireless tag 14 according to the transmission signal.
  • an array antenna 58 for both transmission and reception that transmits the transmission signal and receives a return signal returned from the wireless tag 14 according to the transmission signal.
  • a transmission array antenna and a reception array antenna may be provided separately.

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Abstract

　送信側からの回り込み信号を簡単な構成の受信部により十分に除去し得る無線タグ通信装置を提供する。 　返信信号を受信するアレイアンテナ５８と、送信信号に起因してそのアレイアンテナ５８に発生する回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させるキャンセル信号発生部６０と、そのキャンセル信号発生部６０から発生させられるキャンセル信号の位相及び／又は振幅を制御するキャンセル信号制御部５４と、複数の送受信アンテナ素子２０によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号合成部３２とを、有し、前記送信信号の送信処理及び返信信号の受信処理を同時に行うと共に、前記キャンセル信号発生部６０から出力されるキャンセル信号を前記受信信号合成部３２に入力させて前記受信信号と合成するものであることから、前記合成信号を復調する際の検波出力の信号対雑音比が向上して通信距離を伸ばすことができる。

Description

明 細 書
無線タグ通信装置
技術分野
[0001] 本発明は、無線にて情報の書き込みや読み出しができる無線タグとの間で通信を 行う無線タグ通信装置に関し、特に、送信側からの回り込み信号の抑制技術に関す 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] 上記無線タグ通信装置は、通常、上記無線タグに向けて所定の送信信号をアンテ ナから送信すると共に、その送信信号を受信した無線タグから返信される返信信号を アンテナにより受信することでその無線タグとの間で情報の通信を行うが、受信用の アンテナが前記送信信号を受信するような位置関係にある場合、その受信用のアン テナにより受信された受信信号に送信側力 の強い回り込み信号が混入して信号対 雑音比が低下するという不具合があった。そこで、斯かる送信側からの回り込み信号 を除去する技術が提案されている。例えば、特許文献 1に記載されたダイレクトコンパ 一ジョン受信機がそれである。
[0004] 特許文献 1 :特開 2001— 102942号公報
[0005] ところで、前記無線タグ通信装置では、簡単な構成の受信回路としてホモダイン検 波回路が受信部に好適に用いられる。しかし、前記従来の技術によれば、受信信号 に送信側力 の回り込み信号が含まれる場合、検波出力に直流成分が混入するのを 十分には防止できず、その結果として信号対雑音比が低下して通信距離が短くなる という弊害があった。このため、送信側からの回り込み信号を簡単な構成の受信部に より十分に除去し得る無線タグ通信装置の開発が求められていた。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 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、 送信側からの回り込み信号を簡単な構成の受信部により十分に除去し得る無線タグ 通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
[0007] 斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、無線タグに向けて送 信信号を送信すると共に、その送信信号に応じてその無線タグから返信される返信 信号を受信してその無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通信装置であって 、前記返信信号を受信するための複数のアンテナ素子力 成るアレイアンテナと、前 記送信信号に起因してそのアレイアンテナに発生する回り込み信号を除去するため のキャンセル信号を発生させるキャンセル信号発生部と、そのキャンセル信号発生部 から発生させられるキャンセル信号の位相及び Z又は振幅を制御するキャンセル信 号制御部と、前記複数のアンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成す る受信信号合成部とを、有し、前記送信信号の送信処理及び返信信号の受信処理 を同時に行うと共に、前記キャンセル信号発生部から出力されるキャンセル信号を前 記受信信号合成部に入力させて前記受信信号と合成することを特徴とするものであ る。
発明の効果
[0008] このように、本発明によれば、前記返信信号を受信するための複数のアンテナ素子 力 成るアレイアンテナと、前記送信信号に起因してそのアレイアンテナに発生する 回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させるキャンセル信号発生部 と、そのキャンセル信号発生部力 発生させられるキャンセル信号の位相及び Z又 は振幅を制御するキャンセル信号制御部と、前記複数のアンテナ素子によりそれぞ れ受信される受信信号を合成する受信信号合成部とを、有し、前記送信信号の送信 処理及び返信信号の受信処理を同時に行うと共に、前記キャンセル信号発生部から 出力されるキャンセル信号を前記受信信号合成部に入力させて前記受信信号と合 成するものであることから、前記合成信号を復調する際の検波出力の信号対雑音比 が向上して通信距離を伸ばすことができる。すなわち、送信側からの回り込み信号を 簡単な構成の受信部により十分に除去し得る無線タグ通信装置を提供することがで きる。
[0009] また、アレイアンテナを構成する各アンテナ素子毎にキャンセル信号を発生させ、 受信信号に合成する場合と比較して、本発明ではアレイアンテナの各アンテナ素子 力もの受信信号を合成する合成部にキャンセル信号発生部から出力されるキャンセ ル信号をも入力させるため、キャンセル信号発生部、キャンセル信号制御部、及びキ ヤンセル信号合成部を複数用意する必要がなくなり、アレイアンテナを用いても簡単 な構成により送信側の回り込み信号を受信部により十分除去できる。
[0010] また、前記発明によれば、前記受信信号合成部により合成される合成信号の振幅 が最も大きくなるメインローブ方向から求められる到来電波方向の検出精度が向上 するという効果もある。これにより、前記送信信号に応じて前記無線タグから返信され る返信信号に基づいて、その無線タグの存在する方向を好適に検出することができ る。
[0011] ここで、好適には、前記返信信号の受信指向性を制御する指向性制御部を有する ものである。このようにすれば、前記無線タグとの通信指向性を制御することで通信 距離を可及的に伸ばすことができる。
[0012] また、好適には、前記指向性制御部は、前記複数のアンテナ素子により受信される 受信信号それぞれの位相を制御することにより受信指向性を制御するものである。こ のようにすれば、前記無線タグから返信される返信信号の受信指向性を制御すること で通信距離を可及的に伸ばすことができる。
[0013] また、好適には、前記キャンセル信号制御部は、前記指向性制御部により定められ る前記返信信号の受信指向性に基づいて前記キャンセル信号の位相及び Z又は振 幅の初期値を設定するものである。このようにすれば、前記キャンセル信号の位相及 び Z又は振幅の初期値を好適に定めることができる。
[0014] また、好適には、前記受信信号合成部により合成された合成信号を増幅する合成 信号増幅部と、その合成信号増幅部により増幅された合成信号を復調する復調部と 、その復調部により復調された復調信号の検波出力レベルを検出する検波出カレべ ル検出部と、その検波出力レベル検出部により検出される検波出力レベルに応じて 前記合成信号の増幅率を設定する増幅率設定部とを、有し、前記合成信号増幅部 は、前記検波出力レベル検出部により検出される検波出力レベルに応じて前記合成 信号の増幅率を設定するものである。このようにすれば、前記検波出力レベルを参照 しつつ前記合成信号の増幅率を好適な値に定めることができ、前記復調信号をディ ジタル変換する AZD変換部等における分解能を可及的に高めることができる。
[0015] また、好適には、前記キャンセル信号制御部は、前記合成信号の増幅率が所定値 未満の場合には、前記受信信号に含まれる変調信号の周期未満の時間間隔毎に前 記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行うものである。このようにす れば、前記回り込み信号の除去効果が比較的小さい段階において、毎回のサンプ ル値を直流成分とすることで好適な制御を行うことができる。
[0016] また、好適には、前記キャンセル信号制御部は、前記合成信号の増幅率が所定値 以上の場合には、前記受信信号に含まれる変調信号の周期以上の時間間隔毎に前 記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行うものである。このようにす れば、前記回り込み信号の除去効果が比較的大きい段階において、前記変調信号 の周期以上の時間間隔における反射波成分の振幅の平均値から直流成分を算出 することで好適な制御を行うことができる。
[0017] また、好適には、前記合成信号増幅部は、前記キャンセル信号の位相及び Z又は 振幅の値の変更 (更新)を行う毎に前記合成信号の増幅率を設定するものである。こ のようにすれば、前記復調信号をディジタル変換する AZD変換部等における分解 能を常に可及的に高めることができる。
[0018] また、好適には、前記復調部は、前記合成信号増幅部により増幅された合成信号 を I相信号及び Q相信号に変換して直交復調により復調するものであり、前記キャン セル信号制御部は、前記復調部から供給される I相信号及び Q相信号のうち何れか 大きい方又はそれらの合成出力レベルに基づいて前記制御を行うものである。このよ うにすれば、実用的な態様で前記キャンセル信号の制御を行うことができる。 [0019] また、前記キャンセル信号制御部は、前記検波出力レベル検出部により検出される 検波出力レベルの直接波成分を可及的に小さくするように前記制御を行うものである 。このようにすれば、実用的な態様で前記キャンセル信号の制御を行うことができる。
[0020] また、好適には、前記キャンセル信号制御部は、先ず、 1、かなるコマンドをも含まな V、搬送波を前記無線タグに向けて送信し、その搬送波に応じてその無線タグ力 返 信される返信信号に基づ!、て前記キャンセル信号の仮制御を行った後、所定のコマ ンドを含む前記送信信号を前記無線タグに向けて送信し、その送信信号に応じてそ の無線タグカゝら返信される返信信号に基づいて前記キャンセル信号の本制御を行う ものである。このようにすれば、本制御に先立って復号等の処理を必要としない検波 出力に基づいて前記キャンセル信号の仮制御を行うことで、より効率的に前記回り込 み信号を除去することができる。
[0021] また、好適には、前記送信信号を送信するための複数のアンテナ素子力も成るァレ イアンテナを有し、前記指向性制御部は、前記複数のアンテナ素子から送信される 送信信号それぞれの位相を制御することにより送信指向性を制御するものである。こ のようにすれば、前記送信信号の送信指向性を制御することで通信距離を可及的に 伸ばすことができる。
[0022] また、好適には、前記キャンセル信号制御部は、前記指向性制御部により定められ る前記送信信号の送信指向性に基づいて前記キャンセル信号の位相及び Z又は振 幅の初期値を設定するものである。このようにすれば、前記キャンセル信号の位相及 び Z又は振幅の初期値を好適に定めることができる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]本発明が好適に用いられる無線タグ通信システムを説明する図である。
[図 2]本発明の一実施例である無線タグ通信装置の構成を説明する図である。
[図 3]図 2の無線タグ通信装置に備えられた送受信モジュールの構成を詳しく説明す る図である。
[図 4]図 2の無線タグ通信装置の通信対象である無線タグの構成を説明する図である [図 5]図 4の無線タグによる情報の返信動作において用いられる情報信号について 説明する図である。
[図 6]図 2の無線タグ通信装置におけるホモダイン検波部から出力されてディジタル 信号に変換された検波信号を例示する図である。
[図 7]図 2の無線タグ通信装置におけるキャンセル信号の制御により直接波成分が抑 圧される説明する図である。
圆 8]図 2の無線タグ通信装置の合成信号増幅部における合成信号の増幅率が比較 的低い場合における、キャンセル信号制御部によるキャンセル信号の制御について 説明する図である。
圆 9]図 2の無線タグ通信装置の合成信号増幅部における合成信号の増幅率が比較 的高い場合における、キャンセル信号制御部によるキャンセル信号の制御について 説明する図である。
[図 10]図 2の無線タグ通信装置による図 3の無線タグとの間の RFID通信制御につい て説明するフローチャートである。
[図 11]図 10に示す RFID通信制御の一部であるキャンセル信号制御について説明 するフローチャートである。
[図 12]図 11に示すキャンセル信号制御の一部である合成信号アンプのゲイン調整 につ 、て説明するフローチャートである。
[図 13]図 2の無線タグ通信装置による図 3の無線タグとの間の RFID通信制御の他の 一例について説明するフローチャートである。
[図 14]図 13に示す RFID通信制御の一部であるキャンセル信号仮制御につ 、て説 明するフローチャートである。
[図 15]図 13に示す RFID通信制御の一部であるキャンセル信号本制御につ 、て説 明するフローチャートである。
[図 16]図 2の無線タグ通信装置の合成信号増幅部における増幅率の調整の他の一 例について説明する図である。
圆 17]図 2の無線タグ通信装置に備えられたホモダイン検波部の構成を詳しく説明 する図である。
符号の説明 [0024] 10：無線タグ通信システム、 12:無線タグ通信装置、 14：無線タグ、 16:送信データ 生成部、 18:送信メモリ部、 20:送受信アンテナ素子、 22:搬送波発生部、 24:搬送 波増幅部、 26:送受信モジュール、 28:キャンセル信号振幅制御部、 30:キャンセル 信号位相制御部、 32:受信信号合成部、 34:合成信号増幅部、 36:ホモダイン検波 部 (復調部)、 38:第 1検波信号増幅部、 40: DC成分除去部、 42:第 1検波信号 AZ D変換部、 44:受信メモリ部、 46:返答データ解釈部、 48:第 2検波信号増幅部、 50 ：第 2検波信号 AZD変換部、 52:キャンセル制御用メモリ部、 54:キャンセル信号制 御部 (検波出力レベル検出部、合成信号増幅部）、 56:指向性制御部、 58:アレイァ ンテナ、 60:キャンセル信号発生部、 62:漏れ搬送波除去部、 64:送信データ DZA 変換部、 66:搬送波位相制御部、 68:変調部、 70:送受信分離部、 72:受信信号位 相制御部、 74:アンテナ部、 76:IC回路部、 78:整流部、 80:電源部、 82:クロック抽 出部、 84:メモリ部、 86:変復調部、 88:制御部、 90:1相変換部、 92:I¾BPF、 94:1 相増幅部、 96 :Q相変換部、 98:ς^§ΒΡΡ、 100 :Q相増幅部、 102:復調信号生成 部
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
実施例 1
[0026] 図 1は、本発明が好適に用いられる無線タグ通信システム 10を説明する図である。
この無線タグ通信システム 10は、本発明の一実施例である無線タグ通信装置 12と、 その無線タグ通信装置 12の通信対象である単数乃至は複数（図 1では単数)の無線 タグ 14とから構成される所謂 RFID (Radio Frequency Identification)システムであり、 上記無線タグ通信装置 12はその RFIDシステムの質問器として、上記無線タグ 14は 応答器としてそれぞれ機能する。すなわち、上記無線タグ通信装置 12から質問波 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。
[0027] 図 2は、本実施例の無線タグ通信装置 12の構成を説明する図である。この図 2に示 すように、上記無線タグ通信装置 12は、上記無線タグ 14への送信データ（送信情報 )を生成する送信データ生成部 16と、その送信データ生成部 16により生成された送 信データを記憶する記憶装置である送信メモリ部 18と、上記無線タグ 14に向けて質 問波 F (送信信号)を送信すると共に、その質問波 Fに応じて上記無線タグ 14から 返信される応答波 F (返信信号)を受信するための送受信共用のアンテナ素子であ る複数（図 2では 3つ）の送受信アンテナ素子 20a、 20b、 20c (以下、特に区別しない 場合には単に送受信アンテナ素子 20と称する）と、上記質問波 Fの搬送波を発生さ せる搬送波発生部 22と、その搬送波発生部 22により発生させられた搬送波を増幅 する搬送波増幅部 24と、その搬送波増幅部 24から出力される搬送波の位相を制御 し、上記送信信号メモリ部 18から読み出される送信データにより変調した上で対応す る送受信アンテナ素子 20から質問波 Fとして送信すると共に、その質問波 Fに応じ て上記無線タグ 14から返信される応答波 Fの位相を制御して受信信号合成部 32に 供給する複数（図 2では 3つ）の送受信モジュール 26a、 26b、 26c (以下、特に区別 しない場合には単に送受信モジュール 26と称する）とを、備えている。
また、上記搬送波発生部 22により発生させられた搬送波をキャンセル信号としてそ の振幅を制御するキャンセル信号振幅制御部 28と、そのキャンセル信号振幅制御 部 28から出力されるキャンセル信号の位相を制御して受信信号合成部 32に供給（ 入力）するキャンセル信号位相制御部 30と、上記複数の送受信モジュール 26から出 力される受信信号及び上記キャンセル信号位相制御部 30から出力されるキャンセル 信号を合成 (加算)する受信信号合成部 32と、その受信信号合成部 32により合成さ れた合成信号を増幅する合成信号増幅部 34と、その合成信号増幅部 34から出力さ れた合成信号を上記搬送波発生部 22により発生させられた搬送波に基づいてホモ ダイン検波するホモダイン検波部 36と、そのホモダイン検波部 36から出力される検 波信号を増幅する第 1検波信号増幅部 38と、その第 1検波信号増幅部 38により増 幅された検波信号の DC成分 (直流成分)を除去する DC成分除去部 40と、その DC 成分除去部 40から出力される検波信号をディジタル信号に変換する第 1検波信号 A ZD変換部 42と、その第 1検波信号 AZD変換部 42によりディジタル信号に変換さ れた検波信号を記憶する記憶装置である受信メモリ部 44と、その受信メモリ部 44〖こ 記憶された検波信号を読み出して前記無線タグ 14による返答データを解釈する返 答データ解釈部 46とを、備えている。なお、上記 DC成分除去部 40は、後述する漏 れ搬送波除去部 62により除去しきれな力つた直接波成分を除去するための直流フィ ルタ等である。
[0029] 図 17は、上記ホモダイン検波部 36の構成を詳しく説明する図である。この図 17に 示すように、上記ホモダイン検波部 36は、 IQ直交復調すなわち入力信号を互いに 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相信号及び Q相信号を合成することにより前記受信信号の復調を行うもので あり、上記合成信号増幅部 34から出力された合成信号を I相信号に変換する I相変 換部 90と、その I相変換部 90により変換された I相信号のうち所定の周波数範囲の信 号を通過させる I相 BPF (Band-Pass Filter) 92と、その I相 BPF92から出力される I相 信号を増幅する I相増幅部 94と、上記合成信号増幅部 34から出力された合成信号 を Q相信号に変換する Q相変換部 96と、その Q相変換部 96により変換された Q相信 号のうち所定の周波数範囲の信号を通過させる Q相 BPF98と、その Q相 BPF98か ら出力される Q相信号を増幅する Q相増幅部 100と、上記 I相増幅部 94から出力され る I相信号及び Q相増幅部 100から出力される Q相信号を合成して復調信号を生成 する復調信号生成部 102とを、機能的に備えている。ここで、この復調信号生成部 1 02から出力される復調信号が上記第 1検波信号増幅部 38に入力される。また、上記 I相変換部 90から出力される I相信号が後述する I相検波信号増幅部 48iに、上記 Q 相変換部 96から出力される Q相信号が後述する Q相検波信号増幅部 48qにそれぞ れ入力されるようになって！/ヽる。
[0030] 図 2に戻って、前記無線タグ通信装置 12は、前記ホモダイン検波部 36から供給さ れる I相信号を増幅する I相検波信号増幅部 48iと、その I相検波信号増幅部 48iによ り増幅された I相信号をディジタル信号に変換する I相検波信号 AZD変換部 50iと、 前記ホモダイン検波部 36から供給される Q相信号を増幅する Q相検波信号増幅部 4 8qと、その Q相検波信号増幅部 48qにより増幅された Q相信号をディジタル信号に 変換する Q相検波信号 AZD変換部 50qと、上記 I相検波信号 AZD変換部 50iから 出力される I相信号及び Q相検波信号 AZD変換部 50qから出力される Q相信号のう ち何れか大き!/、方又はそれらの合成出力レベルを算出する検波レベル算出部 51と 、その検波レベル算出部 51からの検波信号 (検波レベルを示す信号)をキャンセル 信号制御用に記憶するキャンセル制御用メモリ部 52と、そのキャンセル制御用メモリ 部 52に記憶された検波信号を読み出し、その検波信号に基づいて上記キャンセル 信号振幅制御部 28及びキャンセル信号位相制御部 30の設定を制御することで、上 記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅を制御すると共に、上記合成信号増幅部 3 4の増幅率を制御する合成信号増幅部として機能するキャンセル信号制御部 54と、 上記複数の送受信モジュール 26の設定を制御することで、各送受信アンテナ素子 2 0から送信される送信信号及び受信される受信信号の位相を制御し、前記送信信号 の送信指向性及び返信信号の受信指向性の少なくとも一方を制御する指向性制御 部 56とを、備えている。ここで、上記複数の送受信アンテナ素子 20が送受信共用の アレイアンテナ 58を構成している。また、上記キャンセル信号振幅制御部 28及びキ ヤンセル信号位相制御部 30が前記送信信号に起因してそのアレイアンテナ 58に発 生する回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させるキャンセル信号 発生部 60を構成している。また、そのキャンセル信号発生部 60、受信信号合成部 3 2、合成信号増幅部 34、 I相検波信号増幅部 48i、 I相検波信号 AZD変換部 50i、 Q 相検波信号増幅部 48q、 Q相検波信号 AZD変換部 50q、検波レベル算出部 51、 キャンセル制御用メモリ部 52、及びキャンセル信号制御部 54が漏れ搬送波除去部 6 2を構成している。また、前記キャンセル信号制御部 54は、前記ホモダイン検波部 36 力 出力される検波信号 (復調信号)の検波出力レベルを検出する検波出力レベル 検出部としても機能する。
図 3は、前記送受信モジュール 26の構成を詳しく説明する図である。この図 3に示 すように、前記送受信モジュール 26は、前記送信メモリ部 18から読み出された送信 データをアナログ信号に変換する送信データ DZA変換部 64と、前記搬送波増幅部 24から出力された搬送波の位相を前記指向性制御部 56からの制御信号に応じて制 御する搬送波位相制御部 66と、その搬送波位相制御部 66から出力される搬送波を 上記送信データ DZA変換部 64によりアナログ信号に変化された送信データにより AM方式で変調する変調部 68と、その変調部 68から出力される送信信号を前記送 受信アンテナ素子 20に供給すると共に、その送受信アンテナ素子 20により受信され た受信信号を受信信号位相制御部 72に供給する送受信分離部 70と、その送受信 分離部 70から供給される受信信号の位相を前記指向性制御部 56からの制御信号 に応じて制御して前記受信信号合成部 32に供給する受信信号位相制御部 72とを、 備えて構成されている。ここで、上記送受信分離部 70としては、サーキユレータ若しく は方向性結合器等が好適に用いられる。
[0032] 図 4は、前記無線タグ 14の構成を説明する図である。この図 4に示すように、前記 無線タグ 14は、前記無線タグ通信装置 12との間で信号の送受信を行うためのアンテ ナ部 74と、そのアンテナ部 74により受信された信号を処理するための IC回路部 76と を、備えて構成されている。その IC回路部 76は、上記アンテナ部 74により受信され た前記無線タグ通信装置 12からの質問波 (送信信号) Fを整流する整流部 78と、そ の整流部 78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 80と、 上記アンテナ部 74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 88に 供給するクロック抽出部 82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 84と、上記アンテナ部 74に接続されて信号の変調及び復調を行う変復 調部 86と、上記整流部 78、クロック抽出部 82、及び変復調部 86等を介して上記無 線タグ 14の作動を制御するための制御部 88とを、機能的に含んでいる。この制御部 88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 84に上記所定 の情報を記憶する制御や、上記アンテナ部 74により受信された質問波 Fを上記変 復調部 86において上記メモリ部 84に記憶された情報信号に基づいて変調したうえ で応答波 (返信信号) Fとして上記アンテナ部 74から反射返信する制御等の基本的 な制御を実行する。
[0033] 図 5は、前記無線タグ 14による情報の返信動作において用いられる情報信号につ いて説明する図である。前記無線タグ 14による情報の返信動作において用いられる 情報信号 (リプライ情報）は、例えば、この図 5に示す 1信号及び 0信号を要素とする F SK方式にて符号化された一連の信号として構成され、その信号に基づ ヽて前記無 線タグ通信装置 12からの搬送波が反射変調されて応答波 Fとして返信される。この 情報信号とは、例えば、前記無線タグ 14に固有の識別情報 (ID)を示すものであり、 その無線タグ 14を特定するための通信では、斯カる情報信号が前記無線タグ通信 装置 12のホモダイン検波部 36にお 、て検波され、前記返答データ解釈部 46にて解 釈される。なお、上記 1信号及び 0信号は、何れも 1ビット等の所定のビット長 T を有
bit する情報である。
図 6は、前記ホモダイン検波部 36から出力されてディジタル信号に変換された検波 信号 (検波出力信号)を例示する図である。この図 6に示す検波信号は、前記無線タ グ 14において図 5に示す 1信号及び 0信号に基づいて反射変調された応答波 Fをホ モダイン検波した検波出力信号を示しているが、その 1信号及び 0信号を反映する振 幅の変化に比べて直接波成分 (DC成分）が極めて大きいことがわかる。この直接波 成分は、前記送信信号に起因して受信アレイアンテナとしての前記アレイアンテナ 5 8に発生する回り込み信号であり、前記無線タグ 14による変調に関する情報を好適 に読み出すためには、前記キャンセル信号制御部 54により前記キャンセル信号の位 相及び Z又は振幅を変更 (更新)しつつ、上記直接波成分を可及的に抑圧乃至は 除去することにより、前記無線タグ 14による変調信号を反映する振幅の変化を相対 的に大きくする必要がある。前記無線タグ通信装置 12は、前記送信信号の送信処理 及び返信信号の受信処理を同時に行うと共に、前記キャンセル信号発生部 60から 出力されるキャンセル信号を前記受信信号合成部 32に入力させて前記受信信号と 合成することで、前記受信信号に含まれる直接波成分すなわち送信側からの回り込 み信号を抑圧する。具体的には、検波出力レベル検出部として機能する前記キャン セル信号制御部 54により検出される検波出力レベルに応じて前記合成信号増幅部 34における合成信号の増幅率 Gを制御しつつ、よく知られた漸ィ匕式に従い前記キヤ ンセル信号振幅制御部 28及びキャンセル信号位相制御部 30の設定を制御すること により、前記キャンセル信号発生部 60から出力されるキャンセル信号の位相及び Z 又は振幅が収束するように制御する。図 7に示すグラフでは時間 tにおいて直接波
0
成分が収束し、その後は一様に低く抑圧されていることがわかる。前記キャンセル信 号制御部 54は、この図 7の時間 t以降に示すような定常状態になるまで前記キャン
0
セル信号振幅制御部 28及びキャンセル信号位相制御部 30の設定を更新する。この 設定の初期値は、好適には、前記指向性制御部 56により定められる前記送信信号 の送信指向性及び返信信号の受信指向性の少なくとも一方に基づいて定められる。
[0035] 図 8は、前記合成信号増幅部 34における合成信号の増幅率 Gの制御方法につい て説明する図であり、上段は前記検波レベル算出部 51からの出力信号 yを、下段は 前記合成信号増幅部 34における増幅率 Gをそれぞれ示している。この図 8に示すよ うに、前記検波レベル算出部 51からの出力信号 yが所定値 DC1未満になった場合 には、前記合成信号増幅部 34における合成信号の増幅率 Gを上げるように制御し、 前記検波信号 AZD変換部 50i、 50qの分解能が高くなるようにする。
[0036] 図 9は、前記キャンセル信号制御部 54による前記キャンセル信号の制御について 説明する図であり、前記検波レベル算出部 51からの出力信号 yを示している。この図 9に示すように、前記キャンセル信号制御部 54は、前記合成信号増幅部 34における 合成信号の増幅率 Gが比較的低い場合、検波出力の振幅が予め定められた所定値 以上である場合には、前記受信信号に含まれる変調信号の周期未満 (例えば、 1サ ンプル期間 Tsample)の時間間隔毎に前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅 の値の更新を行う。そして、前記合成信号増幅部 34における合成信号の増幅率 Gが 比較的高い場合、検波出力の振幅が予め定められた所定値以下である場合には、 前記受信信号に含まれる変調信号の周期以上 (例えば、 1ビット期間 T )の
bit 時間間 隔毎に前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行う。例えば、前記 検波レベル算出部 51からの出力信号 yが、前記合成信号増幅部 34における合成信 号の増幅率 Gを考慮して予め定められた値 DC2' ( = DC2ZG)以下になった後は 、 1ビット期間 T における反射波成分の振幅の平均値力 直接波成分を求めるよう
bit
に制御する。前記送信信号に起因して受信アレイアンテナとしての前記アレイアンテ ナ 58に発生する回り込み信号が十分に抑圧できていない状態では、直接波成分に 対して前記無線タグ 14による変調信号を反映する振幅の変化が小さいため、毎サン プル値を直接波成分量として用いることで、その直接波成分を可及的速やかに抑圧 していくことができる。また、前記送信信号に起因して受信アレイアンテナとしての前 記アレイアンテナ 58に発生する回り込み信号が十分に抑圧され始めた状態では、前 記無線タグ 14による変調信号を反映する振幅の変化が相対的に大きくなつてきてお り、前記受信信号に含まれる変調信号の周期以上の時間間隔毎に前記制御を行うこ とで、その変調信号が明確ィ匕した際に速やかに読み取ることができる。なお、図 8を 用いて説明した増幅率制御と、図 9を用いて説明したキャンセル信号制御とは、後述 するフローチャートに示すように合わせて行われるものである。
[0037] 図 10は、前記無線タグ通信装置 12による前記無線タグ 14との間の RFID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。
[0038] 先ず、ステップ (以下、ステップを省略する） S1にお 、て、前記送信データ生成部 1 6により上記無線タグ 14への送信データ（コマンドビット列）が生成されて FSK方式で 符号化された後、前記送信メモリ部 18に書き込まれる。次に、 S 2において、前記指 向性制御部 56における送受信最大指向性方向 Θが初期値である 45° とされる。 次に、 S3において、直接波成分量 DCの初期値が十分大きな値とされ、 DCが DC2 ' 未満の時に DCの計算に用いる値 DC' 力^)とされる。次に、 S4において、送受信 最大指向性方向 Θに基づいて前記キャンセル信号の位相及び振幅の初期値が設 定される。次に、 S5において、前記合成信号増幅部 34における増幅率 Gの初期値 が設定される。次に、 S6において、 S1にて生成された送信データが前記送信メモリ 部 18から読み出され、前記送受信モジュール 26により AM方式で変調されて前記 複数の送受信アンテナ素子 20から前記無線タグ 14に向けて送信される。次に、 SA において、図 11に示すキャンセル信号制御が実行される。次に、 S7において、前記 ホモダイン検波部 36によりホモダイン検波された検波信号が前記受信メモリ部 44か ら読み出され、前記返答データ解釈部 46において前記無線タグ 14からの返答デー タが解釈される。次に、 S8において、送受信最大指向性方向 Θに 15° が加算され る。次に、 S9において、送受信最大指向性方向 Θ力 5° より大きいか否かが判断さ れる。この S9の判断が否定される場合には、 S3以下の処理が再び実行される力 S 9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。以上の 制御において、 S2、 S8、及び S9が前記指向性制御部 56の動作に対応する。
[0039] 図 11は、図 10に示す RFID通信制御の一部であるキャンセル信号制御について 説明するフローチャートである。この図 11に示す制御では、先ず、前記受信信号合 成部 32の動作に対応する SA1において、前記複数の送受信モジュール 26から出 力される受信信号及び前記キャンセル信号位相制御部 30から出力されるキャンセル 信号が合成 (加算）される。次に、前記ホモダイン検波部 36の動作に対応する SA2 において、前記受信信号合成部 32から出力されて前記合成信号増幅部 34におい て増幅された合成信号がホモダイン検波される。次に、 S A3において、 SA2の検波 出力が前記検波レベル算出部 51等を介して前記キャンセル制御用メモリ 52に書き 込まれる。次に、 SA4において、前記キャンセル制御用メモリ 52から検波出力 yが読 み出される。次に、 SA5において、直接波成分量 DCが予め定められた所定値 DC2 ' 未満であるか否かが判断される。この SA5の判断が肯定される場合には、 SA6に おいて、 DC' に検波出力 yが加算された後、 SA7において、 1ビット期間 T が経過
bit した力否かが判断される。この SA7の判断が否定される場合には、 SA1以下の処理 が再び実行される力 SA7の判断が肯定される場合には、 SA8において、直接波成 分量 DCが DC' /Ύ (T 時間での平均値）とされ、 SA9において、 DC' 力^セット
bit bit
されて 0とされた後、 SB以下の処理が実行される。 SA5の判断が否定される場合、 すなわち直接波成分量 DCが所定値 DC2' 以上であると判断される場合には、 SA 10において、 DCが検波出力 yとされる。次に、 SBにおいて、図 12に示す合成信号 増幅部 34 (合成信号アンプ）のゲイン調整が実行される。次に、 SA11において、直 接波成分量 DCが最も小さくなるように前記キャンセル信号の位相値及び振幅値がよ く知られた所定の漸ィ匕式により更新される。次に、 SA12において、位相値及び振幅 値が収束した力否かが判断される。この SA12の判断が否定される場合には、 SA1 以下の処理が再び実行される力 SA12の判断が肯定される場合には、それをもつ て図 10に示す RFID通信制御に復帰させられる。以上の SAに示す制御が前記キヤ ンセル信号発生部 60及びキャンセル信号制御部 (検波出力レベル検出部） 54の動 作に対応する。
図 12は、図 11に示すキャンセル信号制御の一部である合成信号アンプのゲイン調 整について説明するフローチャートである。この図 12に示す制御では、先ず、 SB1に おいて、直接波成分 DCが所定値 DC1以下である力否かが判断される。この SB1の 判断が否定される場合には、それをもって図 11に示すキャンセル信号制御に復帰さ せられるが、 SB1の判断が肯定される場合には、 SB2において、前記合成信号増幅 部 34の増幅率 Gが所定値上げられた後、図 11に示すキャンセル信号制御に復帰さ せられる。
[0041] このように、本実施例によれば、前記返信信号を受信するための複数の送受信アン テナ素子 20から成るアレイアンテナ 58と、前記送信信号に起因してそのアレイアン テナ 58に発生する回り込み信号を除去するためのキャンセル信号を発生させるキヤ ンセル信号発生部 60 (SA)と、そのキャンセル信号発生部 60から発生させられたキ ヤンセル信号の位相及び Z又は振幅を制御するキャンセル信号制御部 54 (SA)と、 前記複数の送受信アンテナ素子 20によりそれぞれ受信される受信信号を合成する 受信信号合成部 32 (SA1)とを、有し、前記送信信号の送信処理及び返信信号の受 信処理を同時に行うと共に、前記キャンセル信号発生部 60から出力されるキャンセ ル信号を前記受信信号合成部 32に入力させて前記受信信号と合成するものである ことから、前記合成信号を復調する際の検波出力の信号対雑音比が向上して通信 距離を伸ばすことができる。すなわち、送信側からの回り込み信号を簡単な構成の受 信部により十分に除去し得る無線タグ通信装置 12を提供することができる。
[0042] また、前記受信信号合成部 32により合成される合成信号の振幅が最も大きくなるメ インローブ方向から求められる到来電波方向の検出精度が向上するという効果もあ る。これにより、前記送信信号に応じて前記無線タグ 14から返信される返信信号に基 づいて、その無線タグ 14の存在する方向を好適に検出することができる。
[0043] また、前記返信信号の受信指向性を制御する指向性制御部 56 (S2、 S8、及び S9
)を有するものであるため、前記無線タグ 14との通信指向性を制御することで通信距 離を可及的に伸ばすことができる。
[0044] また、前記指向性制御部 56は、前記複数の送受信アンテナ素子 20により受信され る受信信号それぞれの位相を制御することにより受信指向性を制御するものであるた め、前記無線タグから返信される返信信号の受信指向性を制御することで通信距離 を可及的に伸ばすことができる。
[0045] また、前記キャンセル信号制御部 54は、前記指向性制御部 56により定められる前 記送信信号の送信指向性及び返信信号の受信指向性の少なくとも一方に基づいて 前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の初期値を設定するものであるため、前 記キャンセル信号の位相及び z又は振幅の初期値を好適に定めることができる。
[0046] また、前記受信信号合成部 32により合成された合成信号を増幅する合成信号増 幅部 34と、その合成信号増幅部 34により増幅された合成信号を復調する復調部とし て機能するホモダイン検波部 36 (SA2)と、そのホモダイン検波部 36により復調され た復調信号の検波出力レベルを検出する検波出力レベル検出部及び、検波出カレ ベルに応じて合成信号増幅部の増幅率 Gを決定し設定する増幅率設定部としても機 能するキャンセル信号制御部 54とを、有し、前記合成信号増幅部 34は、前記キャン セル信号制御部 54の増幅率設定部により前記合成信号の増幅率 Gが設定されるも のであるため、前記検波出力レベルに応じて前記合成信号の増幅率 Gを好適な値 に定めることができ、前記復調信号をディジタル変換する第 1検波信号 AZD変換部 42等における分解能を可及的に高めることができる。
[0047] また、前記キャンセル信号制御部 54は、前記合成信号の増幅率 Gが所定値未満 の場合には、前記受信信号に含まれる変調信号の周期未満の時間間隔毎に前記キ ヤンセル信号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行うものであるため、前記回り込 み信号の除去効果が比較的小さい段階において、毎回のサンプル値を直流成分と することで好適な制御を行うことができる。
[0048] また、前記キャンセル信号制御部 54は、前記合成信号の増幅率 Gが所定値以上 の場合には、前記受信信号に含まれる変調信号の周期以上の時間間隔毎に前記キ ヤンセル信号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行うものであるため、前記回り込 み信号の除去効果が比較的大きい段階において、前記変調信号の周期以上の時 間間隔における反射波成分の振幅の平均値力 直流成分を算出することで好適な 制御を行うことができる。
[0049] また、前記ホモダイン検波部 36は、前記合成信号増幅部 34により増幅された合成 信号を I相信号及び Q相信号に変換して直交復調により復調するものであり、前記キ ヤンセル信号制御部 54は、前記ホモダイン検波部 36から供給される I相信号及び Q 相信号のうち何れか大きい方又はそれらの合成出力レベルに基づいて前記制御を 行うものであるため、実用的な態様で前記キャンセル信号の制御を行うことができる。
[0050] また、前記キャンセル信号制御部 54は、前記検波出力レベル算出部 51により算出 される検波出力レベルの直接波成分 DCを可及的に小さくするように前記制御を行う ものであるため、実用的な態様で前記キャンセル信号の制御を行うことができる。
[0051] また、前記送信信号を送信するための複数のアンテナ素子 20から成るアレイアン テナ 58を有し、前記指向性制御部 56は、前記複数のアンテナ素子 20から送信され る送信信号それぞれの位相を制御することにより送信指向性を制御するものであるた め、前記送信信号の送信指向性を制御することで通信距離を可及的に伸ばすことが できる。
[0052] また、前記キャンセル信号制御部 54は、前記指向性制御部 56により定められる前 記送信信号の送信指向性に基づいて前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅 の初期値を設定するものであるため、前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の 初期値を好適に定めることができる。
[0053] 続いて、本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
[0054] 図 13は、前記無線タグ通信装置 12による前記無線タグ 14との間の RFID通信制 御の他の一例について説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行さ れるものである。なお、この図 13に示す制御に関して、図 10を用いて前述した制御と 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。
[0055] 図 13に示す制御では、前述した S4の処理に続いて、 S10において、前記複数の 送受信アンテナ素子 20から 、かなるコマンドをも含まな 、搬送波が前記無線タグ 14 に向けて送信される。次に、 SCにおいて、図 14に示すキャンセル信号仮制御が実 行される。次に、前述した S5の処理が実行される。次に、 SDにおいて、図 15に示す キャンセル信号本制御が実行された後、前述した S7以下の処理が実行される。
[0056] 図 14は、図 13に示す RFID通信制御の一部であるキャンセル信号仮制御につい て説明するフローチャートである。この図 14に示す制御では、先ず、 SC1において、 前記複数の送受信モジュール 26から出力される受信信号及び前記キャンセル信号 位相制御部 30から出力されるキャンセル信号が合成 (加算）される。次に、 SC2にお いて、前記受信信号合成部 32から出力されて前記合成信号増幅部 34において増 幅された合成信号がホモダイン検波される。次に、 SC3において、 SC2の検波出力 が前記検波レベル算出部 51等を介して前記キャンセル制御用メモリ 52に書き込ま れる。次に、 SC4において、前記キャンセル制御用メモリ 52から検波出力 yが読み出 され、直接波成分量 DCがその検波出力 yとされる。次に、 SBにおいて、前述した図 12に示す合成信号アンプのゲイン調整が実行される。次に、 SC5において、直接波 成分量 DCが最も小さくなるよう前記キャンセル信号の位相値及び振幅値がよく知ら れた所定の漸ィ匕式により更新される。次に、 SC6において、位相値及び振幅値が収 束した力否かが判断される。この SC6の判断が否定される場合には、 SC1以下の処 理が再び実行される力 SC6の判断が肯定される場合には、それをもって図 13に示 す RFID通信制御に復帰させられる。
図 15は、図 13に示す RFID通信制御の一部であるキャンセル信号本制御につい て説明するフローチャートである。この図 15に示す制御では、先ず、 SD1において、 前記複数の送受信モジュール 26から出力される受信信号及び前記キャンセル信号 位相制御部 30から出力されるキャンセル信号が合成 (加算）される。次に、 SD2にお いて、前記受信信号合成部 32から出力されて前記合成信号増幅部 34において増 幅された合成信号がホモダイン検波される。次に、 SD3において、 SD2の検波出力 が前記検波レベル算出部 51等を介して前記キャンセル制御用メモリ 52に書き込ま れる。次に、 SD4において、前記キャンセル制御用メモリ 52から検波出力 yが読み出 される。次に、 SD5において、 DC' に検波出力 yが加算された後、 SD6において、 1 ビット期間 T が経過した力否かが判断される。この SD6の判断が否定される場合に
bit
は、 SD1以下の処理が再び実行される力 SD6の判断が肯定される場合には、 SD 7において、直接波成分量 DCが DC' /Ύ とされる。次に、 SD8において、 DC'
bit
力 Sリセットされて 0とされる。次に、 SBにおいて、前述した図 12に示す合成信号アン プのゲイン調整が実行される。次に、 SD9において、直接波成分量 DCが最も小さく なるよう前記キャンセル信号の位相値及び振幅値がよく知られた所定の漸ィ匕式により 更新される。次に、 SD10において、位相値及び振幅値が収束した力否かが判断さ れる。この SD10の判断が否定される場合には、 SD1以下の処理が再び実行される 力 SD10の判断が肯定される場合には、それをもって図 13に示す RFID通信制御 に復帰させられる。以上の SC及び SDに示す制御が前記キャンセル信号発生部 60 及びキャンセル信号制御部 (検波出力レベル検出部） 54の動作に対応する。また、 S C1及び SD1が前記受信信号合成部 32の動作に、 SC2及び SD2が前記ホモダイン 検波部 36の動作にそれぞれ対応する。
[0058] このように、本実施例によれば、前記キャンセル信号制御部 60 (SC及び SD)は、 先ず、いかなるコマンドをも含まない搬送波を前記無線タグ 14に向けて送信し、その 搬送波に応じてその無線タグ 14から返信される返信信号に基づいて前記キャンセル 信号の仮制御を行った後、所定のコマンドを含む前記送信信号を前記無線タグ 14 に向けて送信し、その送信信号に応じてその無線タグ 14から返信される返信信号に 基づ 、て前記キャンセル信号の本制御を行うものであるため、本制御に先立って復 号等の処理を必要としな 、検波出力に基づ 、て前記キャンセル信号の仮制御を行う ことで、より効率的に前記回り込み信号を除去することができる。
実施例 3
[0059] 図 16は、前記合成信号増幅部 34における増幅率 Gの調整の他の一例について説 明する図である。この図 16に示すように、前記合成信号増幅部 34は、前記キャンセ ル信号制御部 54により前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行 う毎に前記合成信号の増幅率 Gを設定することで、前記ホモダイン検波部 36により 復調されて前記検波レベル算出部 51から出力される検波出力 yが略一定となるよう に制御するものであってもよい。このようにすれば、前記ホモダイン検波部 36から出 力される復調信号をディジタル変換する前記第 1検波信号 AZD変換部 42等におけ る分解能を常に可及的に高めることができる。
[0060] 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。
[0061] 例えば、前述の実施例にお!、て、前記ホモダイン検波部 36、キャンセル信号制御 部 54、及び指向性制御部 56等は、何れも個別の制御装置として設けられていたが、 本発明はこれに限定されるものではなぐ例えば、 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つ 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 DSP (Digital Signal Proces sor)の制御機能として前記ホモダイン検波部 36、キャンセル信号制御部 54、及び指 向性制御部 56等を機能的に有するものであっても構わない。また、これらの制御部 による制御は、ディジタル信号処理であるとアナログ信号処理であるとを問わな 、。
[0062] また、前述の実施例にお！ヽて、前記無線タグ通信装置 12は、前記送信信号を送信 すると共に、その送信信号に応じて前記無線タグ 14から返信される返信信号を受信 する送受信共用のアレイアンテナ 58を備えたものであつたが、送信アレイアンテナ及 び受信アレイアンテナをそれぞれ別に備えたものであっても構わない。
[0063] 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] 無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該送信信号に応じて該無線タグか ら返信される返信信号を受信して該無線タグとの間で情報の通信を行う無線タグ通 信装置であって、
前記返信信号を受信するための複数のアンテナ素子力 成るアレイアンテナと、 前記送信信号に起因して該アレイアンテナに発生する回り込み信号を除去するた めのキャンセル信号を発生させるキャンセル信号発生部と、
該キャンセル信号発生部カゝら発生させられるキャンセル信号の位相及び Z又は振 幅を制御するキャンセル信号制御部と、
前記複数のアンテナ素子によりそれぞれ受信される受信信号を合成する受信信号 合成部と
を、有し、
前記送信信号の送信処理及び返信信号の受信処理を同時に行うと共に、前記キ ヤンセル信号発生部カゝら出力されるキャンセル信号を前記受信信号合成部に入力さ せて前記受信信号と合成することを特徴とする無線タグ通信装置。
[2] 前記返信信号の受信指向性を制御する指向性制御部を有するものである請求項 1 の無線タグ通信装置。
[3] 前記指向性制御部は、前記複数のアンテナ素子により受信される受信信号それぞ れの位相を制御することにより受信指向性を制御するものである請求項 2の無線タグ 通信装置。
[4] 前記キャンセル信号制御部は、前記指向性制御部により定められる前記返信信号 の受信指向性に基づいて前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の初期値を設 定するものである請求項 2又は 3の無線タグ通信装置。
[5] 前記受信信号合成部により合成された合成信号を増幅する合成信号増幅部と、 該合成信号増幅部により増幅された合成信号を復調する復調部と、
該復調部により復調された復調信号の検波出力レベルを検出する検波出力レベル 検出部と、
該検波出力レベル検出部により検出される検波出力レベルに応じて前記合成信号 の増幅率を設定する増幅率設定部と、
を、有し、
前記合成信号増幅部は、前記増幅率設定部により増幅率が設定されるものである 請求項 1から 4の何れかの無線タグ通信装置。
[6] 前記キャンセル信号制御部は、前記合成信号の増幅率が所定値未満の場合には 、前記受信信号に含まれる変調信号の周期未満の時間間隔毎に前記キャンセル信 号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行うものである請求項 5の無線タグ通信装置
[7] 前記キャンセル信号制御部は、前記合成信号の増幅率が所定値以上の場合には 、前記受信信号に含まれる変調信号の周期以上の時間間隔毎に前記キャンセル信 号の位相及び Z又は振幅の値の更新を行うものである請求項 5又は 6の無線タグ通 信装置。
[8] 前記合成信号増幅部は、前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の値の変更 を行う毎に前記合成信号の増幅率を設定するものである請求項 5の無線タグ通信装 置。
[9] 前記復調部は、前記合成信号増幅部により増幅された合成信号を I相信号及び Q 相信号に変換して直交復調により復調するものであり、前記キャンセル信号制御部 は、前記復調部から供給される I相信号及び Q相信号のうち何れか大き!ヽ方又はそ れらの合成出力レベルに基づいて前記制御を行うものである請求項 5から 8の何れか の無線タグ通信装置。
[10] 前記キャンセル信号制御部は、前記検波出力レベル検出部により検出される検波 出力レベルの直接波成分を可及的に小さくするように前記制御を行うものである請求 項 5から 9の何れかの無線タグ通信装置。
[11] 前記キャンセル信号制御部は、先ず、いかなるコマンドをも含まない搬送波を前記 無線タグに向けて送信し、該搬送波に応じて複数のアンテナ素子力 受信信号合成 部に伝送される受信信号に基づ 、て前記キャンセル信号の仮制御を行った後、所定 のコマンドを含む前記送信信号を前記無線タグに向けて送信し、該送信信号に応じ て該無線タグから返信される返信信号に基づいて前記キャンセル信号の本制御を行 うものである請求項 1から 10の何れかの無線タグ通信装置。
[12] 前記送信信号を送信するための複数のアンテナ素子力 成るアレイアンテナを有し
、前記指向性制御部は、前記複数のアンテナ素子力 送信される送信信号それぞれ の位相を制御することにより送信指向性を制御するものである請求項 2から 11の何れ かの無線タグ通信装置。
[13] 前記キャンセル信号制御部は、前記指向性制御部により定められる前記送信信号 の送信指向性に基づいて前記キャンセル信号の位相及び Z又は振幅の初期値を設 定するものである請求項 12の無線タグ通信装置。
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