WO2007091612A1 - 無線タグ通信システムの質問器 - Google Patents

無線タグ通信システムの質問器 Download PDF

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WO2007091612A1
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antenna
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rfid tag
transmission
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Katsuyuki Kuramoto
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Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10019—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves resolving collision on the communication channels between simultaneously or concurrently interrogated record carriers.
    • G06K7/10029—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves resolving collision on the communication channels between simultaneously or concurrently interrogated record carriers. the collision being resolved in the time domain, e.g. using binary tree search or RFID responses allocated to a random time slot
    • G06K7/10039—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves resolving collision on the communication channels between simultaneously or concurrently interrogated record carriers. the collision being resolved in the time domain, e.g. using binary tree search or RFID responses allocated to a random time slot interrogator driven, i.e. synchronous

Definitions

  • RFID Radio Frequency Identification
  • the number of identification slots prepared in advance is always constant. Therefore, when the number of RFID tag circuit elements to be communicated is large, the same identification slot is used. There may be multiple wireless circuit elements that respond to the network, which may cause a collision.On the other hand, if the number of RFID tag circuit elements to be communicated is small, the number of unused slots increases. The communication time is unnecessarily long. As a result, we were unable to perform efficient communication.
  • the central control unit 6 is a so-called microcomputer, and detailed illustration is omitted. However, the central control unit 6 includes a central processing unit such as a CPU, a ROM, and a RAM, and uses a temporary storage function of the RAM. Signal processing is performed according to a program stored in advance in the ROM.
  • a central processing unit such as a CPU, a ROM, and a RAM
  • the high-frequency circuit 2 includes a local oscillator 32 that outputs a predetermined local oscillation signal, a transmission amplification factor of two outer antenna elements and two inner antenna elements controlled by the central control unit 6.
  • the transmission output control unit 35 for setting the transmission amplification factor of each child, and the transmission output control by up-converting the transmission signal output from the transmission weight multiplication unit 28 according to the local oscillation signal output from the local oscillator 32 Amplifying with the transmission amplification factor set by the unit 35, transmitting it as the interrogation wave from the four antenna elements 1A to 1D, and receiving signals received respectively by the four antenna elements 1A to 1D with a predetermined amplification factor 4 high frequency transmitting / receiving units (transmitting means, receiving means) 34A, 34B, 34C, 3 downconverted according to the local oscillation signal output from the local oscillator 32 and supplied (stored) to the reception memory unit 36 With 4D.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing detailed functions of the reception weight multiplying unit 38.
  • the reception weight multiplication unit 38 multiplies each reception signal read from the reception memory unit 36 by a predetermined reception PAA weight supplied from the PAA weight control unit 46 (FIG. 5). 4) multipliers 64a, 64b, 64c, and 64d, and a combiner 66 that combines the signals output from the multipliers 64a to 64d and supplies them to the AM demodulator 40.
  • the interrogator 100 further transmits a slot count subtraction command, and waits for a response of the wireless tag T in a predetermined identification slot time frame provided immediately thereafter.
  • Each RFID tag T that has received the slot count subtraction command subtracts and holds its own slot count value S, and transmits a response signal including the identification slot tag ID when the slot count value S reaches 0. It is.
  • Modulation / demodulation unit 156 demodulates communication signals from antenna elements 1 A to 1 D of interrogator 100 received by antenna 151, and based on the return signal from control unit 157, antenna element 1 A ⁇ : Reflectively modulate the carrier wave received from the LD.
  • the most significant feature of the present embodiment is that when the interrogator 100 searches for a plurality of wireless tags T, the number of wireless tags T to be searched is changed by changing the communication conditions at that time. If it fluctuates, the number of identification slots, M, should be set variably according to changes in the communication conditions.
  • the details will be sequentially described.
  • the half-value angle it can be easily predicted that the number of RFID tags T to be searched (the number of RFID tags T that can be received in the search target area and receive the interrogation wave) will increase by increasing the width of the tag.
  • step S50 all normally received response signal power tag IDs are acquired, registered in the database 5 and displayed in a list on the display unit 4, and this flow is terminated.
  • the wireless tag T1 whose slot count value is generated to 0 by an random number transmits a response signal in the identification slot 1. .
  • each wireless tag T receives it by transmitting a count subtraction command, and subtracts 1 from each slot count value.
  • the RFID tag TO whose count value is 0 transmits a response signal in the next identification slot 2. If there is no wireless tag with a slot count value as shown in the example in the figure, there is no reply in the identification slot.
  • This modification has the same hardware configuration as that of the above embodiment, and only the control procedure for changing the directivity of the antennas 1A to 1D differs depending on the setting of communication power, which is one of the communication conditions. .
  • the different control procedures will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate (the same applies to the following modifications).
  • step S25 to step S45 and step S46 is the same procedure as in FIG.
  • FIG. 11 is a plan view showing changes in search target areas when communication power is set large and when communication power is set small in a modification in which the number of identification slots is set according to communication power. 12) A flowchart showing a control procedure executed by the central control unit of the interrogator in a modification in which the number of identification slots is set according to communication power.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a control procedure executed by the central control unit of the interrogator in a modification in which the number of identification slots is set according to the main lobe direction.

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Abstract

【課題】識別スロット数が多く無駄に通信時間が長くなることを防止し、通信時間を短くして効率のよい通信を行う。 【解決手段】ＩＣ回路部１５０及びアンテナ１５１を備えた複数の無線タグＴと情報送受信を行う質問器１００であって、ＩＣ回路部１５０の無線タグ情報を取得するための応答要求コマンドを生成するＡＭ変調部２４と、応答要求コマンドを無線タグＴに送信可能でかつ応答要求コマンドに応じて複数の無線タグＴから送信された応答信号を、複数の識別スロットに区分して受信可能な高周波送受信部３４Ａ～３４Ｄ及びアンテナ素子１Ａ～１Ｄと、無線タグＴと情報の送受信を行う通信条件を設定するステップＳ５の制御手順と、識別スロット数Ｍを通信条件に基づいて制御するスロット数制御部４７とを有する。

Description

明 細 書
無線タグ通信システムの質問器
技術分野
[0001] 本発明は、外部と情報の無線通信が可能な無線タグに対し情報の読み取り又は書 き込みを行う無線タグ通信システムの質問器に関する。
背景技術
[0002] 小型の無線タグに対し、リーダ Zライタより非接触で問い合わせの送信及び返答の 受信を行うことで、無線タグの情報の読み取り Z書き込みを行う RFID (Radio Freq uency Identification)システムが知られて 、る。
[0003] 例えばラベル状の無線タグに備えられた無線タグ回路素子は、所定の無線タグ情 報を記憶する IC回路部とこの IC回路部に接続されて情報の送受信を行うアンテナと を備えて 、る。質問器としてのリーダ/ライタの送信アンテナより応答器としての無線 タグに対し送信波の送信を行うと、無線タグ回路素子はその送信波の電波のもつェ ネルギを利用して返答の送信を行う。このような通信を行う質問器において、複数の 無線タグ回路素子に対し円滑に通信を行うための従来技術として、例えば特許文献 1記載のものがある。
[0004] この従来技術では、通信範囲にある複数の無線タグ回路素子に応答を促す際、複 数個に分割された受信用の時間区分 (識別スロット)を予め用意しておき、複数の無 線タグ回路素子それぞれからの応答信号を、所定の関連づけに応じて (例えばタグ 識別情報に対応した)該当する識別スロットへと時間的に分離しつつ収納し検出する ことで、各無線タグ回路素子力 の応答信号の衝突発生を抑制又は防止するように なっている。
[0005] 特許文献 1：特開 2004— 248310号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、上記従来技術においては、予め用意する識別スロットの数が常に一 定であるため、通信対象となる無線タグ回路素子の数が多い場合には同一識別スロ ットで応答する無線回路素子が複数となる場合があるので衝突が発生する恐れがあ る一方、通信対象となる無線タグ回路素子の数が少ない場合には使用されない空き スロット数が多くなり、無駄に通信時間が長くなる。この結果、効率のよい通信を行うこ とができな力 た。
[0007] 本発明の目的は、無駄な通信時間の発生を防止し、効率のよい通信を行える質問 器を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的を達成するために、第 1の発明は、情報を記憶する IC回路部及びこの IC 回路部に接続されたタグ側アンテナを備えた複数の無線タグ回路素子と情報送受信 を行う無線タグ通信システムの質問器であって、前記 IC回路部の前記無線タグ情報 を不確定な条件下で探索しつつ取得するための探索指令を生成する指令生成手段 と、この指令生成手段で生成した探索指令を前記無線タグ回路素子に送信可能な 送信手段と、前記指令生成手段で生成され前記送信手段から送信された前記探索 指令に応じて前記複数の無線タグ回路素子力 送信された応答信号を、複数の識 別スロットに区分して受信可能な受信手段と、この受信手段の前記識別スロットの数 を、前記無線タグ回路素子と情報の送受信を行う通信条件に基づいて制御するスロ ット制御手段とを有することを特徴とする。
[0009] 本願第 1発明においては、指令生成手段で生成された探索指令が送信手段より複 数の無線タグ回路素子に送信され、これに対応した複数の無線タグ回路素子からの 応答信号が受信手段で受信される。このとき、複数の識別スロットが備えられ、受信 手段は複数の無線タグ回路素子からの応答信号を (例えば時間差をもって)複数の 識別スロットに区分して受信する。そして本願第 1発明においては、この識別スロット の数が、スロット制御手段によって通信条件に応じて可変に制御される。これにより、 例えば通信範囲が大きく対象とする無線タグ回路素子の数が多くなる場合には識別 スロット数を多くする一方、通信範囲が小さく対象とする無線タグ回路素子の数が少 なくなる場合には識別スロット数を少なくすることが可能となる。したがって、本来必要 な数以上に識別スロット数が多く無駄に通信時間が長くなることを防止し、なるべく通 信時間を短くして効率のよい通信を行うことができる。 [0010] 第 2発明は、上記第 1発明において、前記スロット制御手段は、前記通信条件として 設定された、前記送信手段に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段に備え られた受信アンテナの指向性に応じて、前記識別スロットの数を可変に制御すること を特徴とする。
[0011] これにより、例えば通信対象となる無線タグ回路素子の数が多くなるような指向性と なる場合には識別スロット数を多くする一方、通信対象となる無線タグ回路素子の数 が少なくなるような指向性となる場合には識別スロット数を少なくすることで、無駄に通 信時間が長くなるのを防止可能となる。
[0012] 第 3発明は、上記第 2発明において、前記スロット制御手段は、前記通信条件として 設定された、前記送信手段に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段に備え られた受信アンテナの半値角の幅に応じて、前記識別スロットの数を可変に制御する ことを特徴とする。
[0013] これにより、例えば半値角幅が大きく通信対象となる無線タグ回路素子の数が多く なる場合には識別スロット数を多くする一方、半値角幅が小さく通信対象となる無線 タグ回路素子の数が少なくなる場合には識別スロット数を少なくすることで、無駄に通 信時間が長くなるのを防止可能となる。
[0014] 第 4発明は、上記第 3発明において、前記スロット制御手段は、前記送信手段に備 えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段に備えられた受信アンテナの半値角が 大きくなるほど、前記識別スロットの数を多く設定することを特徴とする。
[0015] 半値角幅が大きい場合通信対象となる無線タグ回路素子の数が多くなることから、 識別スロット数を多くすることによって、数多い無線タグ回路素子からの応答信号を 衝突を防止しつつ確実にもれなく受信することができる。
[0016] 第 5発明は、上記第 2発明において、前記スロット制御手段は、前記通信条件として 設定された、前記送信手段に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段に備え られた受信アンテナのメインローブの方向に応じて、前記識別スロットの数を可変に 制御することを特徴とする。
[0017] これにより、例えばメインローブが通信対象となる無線タグ回路素子の数が多くなる 方向に向く場合には識別スロット数を多くする一方、メインローブが通信対象となる無 線タグ回路素子の数が少なくなる方向に向く場合には識別スロット数を少なくすること で、無駄に通信時間が長くなるのを防止可能となる。
[0018] 第 6発明は、上記第 5発明において、前記送信手段又は前記受信手段により過去 に通信した無線タグ回路素子の数と対応する前記メインローブ方向との相関を格納 保持する記憶手段を有し、前記スロット制御手段は、前記記憶手段に格納された前 記相関に基づき、前記識別スロットの数を可変に制御することを特徴とする。
[0019] 過去の通信実績である無線タグ回路素子の数をメインローブ方向との相関の形で 記憶手段に格納保持し、スロット制御手段がこの過去実績に基づき識別スロット数を 可変制御することにより、識別スロット数の最適化をより確実にまた迅速に行うことが できる。
[0020] 第 7発明は、上記第 5又は第 6発明において、前記スロット制御手段は、前記メイン ローブの方向に応じた識別スロット数の可変制御の態様を、操作者が手動設定可能 に構成されて 、ることを特徴とする。
[0021] メインローブ方向に応じた識別スロット数の増減制御を操作者が適宜に手動設定 可能とすることで、利便性をさらに向上することができる。
[0022] 第 8発明は、上記第 2乃至第 7発明のいずれかにおいて、前記送信手段に備えら れた送信アンテナ若しくは前記受信手段に備えられた受信アンテナは、複数のアン テナ素子を備えたアレイアンテナであることを特徴とする。
[0023] これにより、例えば通信時に使用するアンテナ素子数を増減することで、より容易に アンテナの半値角幅を変化させて指向性や通信範囲を変化させることが可能となる。
[0024] 第 9発明は、上記第 8発明において、前記スロット制御手段は、前記通信条件として 設定された、前記送信手段に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段に備え られた受信アンテナの前記アンテナ素子のうち通信時において使用する前記アンテ ナ素子の数に応じて、前記識別スロットの数を可変に制御することを特徴とする。
[0025] これにより、例えば使用するアンテナ素子数が少なく半値角幅が広くなつて通信可 能範囲が比較的大きくなり通信対象となる無線タグ回路素子の数が多くなる場合に は識別スロット数を多くする一方、使用するアンテナ素子数が多く半値角幅が狭くな つて通信可能範囲が比較的小さくなり通信対象となる無線タグ回路素子の数が少な くなる場合には識別スロット数を少なくすることで、無駄に通信時間が長くなるのを防 止可能となる。
[0026] 第 10発明は、上記第 1乃至第 9発明のいずれかにおいて、前記スロット制御手段 は、前記通信条件として設定された前記送信手段の通信出力に応じて、前記識別ス ロットの数を可変に制御することを特徴とする。
[0027] これにより、例えば通信出力が大きく通信対象となる無線タグ回路素子の数が多く なる場合には識別スロット数を多くする一方、通信出力が小さく通信対象となる無線 タグ回路素子の数が少なくなる場合には識別スロット数を少なくすることで、無駄に通 信時間が長くなるのを防止可能となる。
[0028] 第 11発明は、上記第 1乃至第 10発明のいずれかにおいて、前記スロット制御手段 は、前記通信条件としての、前記送信手段に備えられた送信アンテナ若しくは前記 受信手段に備えられた受信アンテナの偏波方向に応じて、前記識別スロットの数を 可変に制御することを特徴とする。
[0029] これにより、例えば送信又は受信アンテナの偏波方向が無線タグ回路素子のタグ 側アンテナの偏波方向に近く応答する無線タグ回路素子の数が多くなる場合には識 別スロット数を多くする一方、送信又は受信アンテナの偏波方向が無線タグ回路素 子のタグ側アンテナの偏波方向と大きく異なり応答する無線タグ回路素子の数が少 なくなる場合には識別スロット数を少なくすることで、無駄に通信時間が長くなるのを 防止可能となる。
[0030] 第 12発明は、上記第 1乃至第 11発明のいずれかにおいて、前記スロット制御手段 は、前記通信条件としての、前記送信手段に備えられた送信アンテナ若しくは前記 受信手段に備えられた受信アンテナの種類に応じて、前記識別スロットの数を可変 に制御することを特徴とする。
[0031] これにより、例えば送信又は受信アンテナの種類が利得が大きぐ比較的高性能又 は通信範囲が広い等により応答する無線タグ回路素子の数が多くなる場合には識別 スロット数を多くする一方、送信又は受信アンテナの種類が比較的低性能又は通信 範囲が狭い等により応答する無線タグ回路素子の数が少なくなる場合には識別スロ ット数を少なくすることで、無駄に通信時間が長くなるのを防止可能となる。 [0032] 第 13発明は、上記第 12発明において、前記送信アンテナ又は前記受信アンテナ の種類を検出するアンテナ検出手段を有し、前記スロット制御手段は、前記通信条 件としての、前記アンテナ検出手段の検出結果に応じて、前記識別スロットの数を可 変に制御することを特徴とする。
[0033] アンテナ検出手段で送信又は受信アンテナの種類を検出し、その検出結果に基づ き、例えば送信又は受信アンテナの種類が比較的高性能 ·広い通信範囲となるもの である力 比較的低性能 ·狭い通信範囲となるものであるかに応じて識別スロット数を 自動的に増減制御することが可能となる。
発明の効果
[0034] 本発明によれば、無駄な通信時間の発生を防止して、効率のよ!、通信を行うことが できる。
発明を実施するための最良の形態
[0035] 以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
[0036] 図 1は、本実施形態の適用対象である無線タグ通信システムの全体概略を表すシ ステム構成図である。
[0037] 図 1において、この無線タグ通信システム Sは、本実施形態による質問器 100と、こ れに対応する応答器としての複数の無線タグ Tとから構成される。
[0038] 無線タグ Tは、アンテナ 151と IC回路部 150とを備えた無線タグ回路素子 Toを有し ている。
[0039] 質問器 100は、この例では後述する 4つのアンテナ素子 1A〜： LD (送信手段、受信 手段、送信アンテナ、受信アンテナ）で構成するアンテナユニット（アレイアンテナ） 1 と、このアンテナユニット 1を介して無線タグ回路素子 Toの IC回路部 150へアクセス する（この例では読み取りを行う）ための高周波回路 2と、無線タグ回路素子 To力 読 み出された信号を処理するための信号処理回路 3と、上記アンテナ 1と高周波回路 2 を介して無線タグ回路素子 Toから読み取った情報等を表示する表示部 4と、読み取 つた情報等を格納保持するデータベース (記憶手段；図中では DBと省略) 5と、操作 者が各種の設定又は指令を入力操作可能な適宜のボタン、キー等を備えた操作部 7と、上記信号処理回路 3を介し無線タグ回路素子 Toから読み出された信号を処理 するとともに表示部 4及びデータベース 5を介し質問器 100全体を制御するための中 央制御部 6とを有する。
[0040] アンテナユニット 1は、無線タグ回路素子 Toの上記アンテナ 151との間で無線通信 により搬送波を含む信号 (質問波)の送信と無線タグ Tがその信号に対する応答信号 (応答波）の受信を兼用して行う複数 (この例では 4つ）のアンテナ素子 (送信アンテ ナ手段、受信アンテナ手段） 1A, IB, 1C, 1Dを備えている。
[0041] 全てのアンテナ素子（図 1中では斜視で表している） 1A〜1Dはそれぞれ例えば略 直線状のダイポールアンテナで構成されており、この例では全て略平行に配置され て略同じ所定の間隔で並設されている。これら 4つのアンテナ素子 1A〜1Dが設置さ れてアレイ型のアンテナユニット 1を構成する。そして送信時には、後述する送信出 力制御により 4つ全てのアンテナ素子で送信する場合と内側の 2つのアンテナ素子 だけで送信する場合とに送信態様を切り替えることができ、また送信と受信のそれぞ れの場合で後述する指向性制御によりアンテナユニット 1全体としての指向性方向（ メインローブの方向）が電子的に制御されるように構成されて ヽる。
[0042] 中央制御部 6は、いわゆるマイクロコンピュータであり、詳細な図示を省略するが、 中央演算処理装置である CPU、 ROM、及び RAM等力 構成され、 RAMの一時記 憶機能を利用しつつ ROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うよう になっている。
[0043] 図 2は、質問器 100の詳細構成を表す機能ブロック図である。この図 2に示すように 、信号処理回路 3は、無線タグ Tへの送信信号に対応するコマンドビット列を生成す るコマンドビット列生成部 20と、そのコマンドビット列生成部 20から出力されたデイジ タル信号をパルス幅変調等の所定の公知の手法により符号ィ匕する符号ィ匕部 22と、こ の符号ィ匕部 22により符号ィ匕された信号を AM方式で変調して送信メモリ部 26に供給 (記憶)する AM変調部（指令生成手段） 24と、その送信メモリ部 26に記憶された送 信信号を随時読み出して所定の送信 PAAウェイトを掛算する送信 PAA (Phased Arr ay Antenna)処理部としての送信ウェイト掛算部 28とを有して ヽる。
[0044] 高周波回路 2は、所定の局発信号を出力する局部発振器 32と、中央制御部 6から の制御により外側の 2つのアンテナ素子の送信用増幅率と内側の 2つのアンテナ素 子の送信増幅率をそれぞれ設定する送信出力制御部 35と、局部発振器 32から出 力される局発信号に応じて上記送信ウェイト掛算部 28から出力される送信信号をァ ップコンバートして送信出力制御部 35から設定された送信増幅率で増幅し、上記 4 つのアンテナ素子 1A〜1Dから上記質問波として送信すると共に、 4つのアンテナ素 子 1A〜1Dによりそれぞれ受信される受信信号を所定の増幅率で増幅し上記局部 発振器 32から出力される局発信号に応じてダウンコンバートして受信メモリ部 36に 供給 (記憶)する 4つの高周波送受信部（送信手段、受信手段） 34A, 34B, 34C, 3 4Dとを有している。
[0045] また、一方、信号処理回路 3は、上記受信メモリ部 36と、この受信メモリ部 36に記憶 された受信信号を随時読み出して所定の受信 PAAゥ イトを掛算する受信 PAA処 理部としての受信ウェイト掛算部 38と、その受信ウェイト掛算部 38から出力される受 信信号を AM方式で復調して AM復調波を検出する AM復調部 40と、送信ウエイト 掛算部 28において掛算される送信 PAAウェイト、受信ウェイト掛算部 38において掛 算される受信 PAAウェイトを個別に制御 (算出）する PAAウェイト制御部 46も有して いる。
[0046] さらに、信号処理回路 3は、上記 AM復調部 40により復調された AM復調波を所定 の公知の手法により復号する復号部 42と、その復号部 42により復号された復号信号 を解釈して上記無線タグ Tの変調に関する情報信号を読み出す返答ビット列解釈部 44と、中央制御部 6が設定した識別スロット数を無線タグ Tへの送信信号に反映させ るよう上記コマンドビット列生成部 20を制御すると共に、同じ識別スロット数を無線タ グ Tからの受信信号に反映させるよう上記返答ビット列解釈部 44を制御するスロット 数制御部 (スロット制御手段;詳しくは後述する) 47も有している。なお、設定した識別 スロット数を指定する応答要求コマンド (探索指令)を中央制御部 6で生成し、上記コ マンドビット列生成部 20と返答ビット列解釈部 44のそれぞれに対応することで、中央 制御部 6がスロット数制御部 47の機能を兼ねるようにしてもょ 、。
[0047] 図 3は、送信ウェイト掛算部 28の詳細機能を表す機能ブロック図である。この図 3に 示すように、送信ウェイト掛算部 28は、送信メモリ部 26から読み出される送信信号に 上記 PAAウェイト制御部 46から供給される送信 PAAウェイトをそれぞれ掛算して各 高周波送信部 34A, 34B, 34Cに供給する複数（図 3では 4つ）の掛算器 48a, 48b , 48c, 48dを備えている。ここで、上記掛算器 48aが高周波送受信部 34Aに、上記 掛算器 48bが高周波送受信部 34Bに、上記掛算器 48cが高周波送受信部 34Cに、 上記掛算器 48dが高周波送受信部 34Dに、それぞれ対応しており、各掛算器 48a, 48b, 48c, 48d力らの出力力 S対応する高周波送信咅 34A, 34B, 34C, 34Dに供 給されるようになっている。
[0048] 図 4は、高周波送受信部 34A, 34B, 34C, 34Dの詳細機能を表す機能ブロック 図である。この図 4に示すように、高周波送受信部 34A, 34B, 34C, 34Dは、送信 ウェイト掛算部 28から供給される送信信号をアナログ信号に変換する送信信号 DZ A変翻50と、その送信信号 DZA変翻50によりアナログ変換された送信信号の 周波数を上記局部発振器 32から出力される局発信号の周波数だけ高くするアップコ ンバータ 52と、そのアップコンバータ 52によりアップコンバートされた送信信号を上 記送信出力制御部 35から設定される増幅率で増幅する送信信号増幅器 54と、その 送信信号増幅器 54から出力される送信信号を対応するアンテナ素子 1A〜： LDに供 給すると共に、そのアンテナ素子 1A〜1D力 供給される受信信号を受信信号増幅 器 58に供給する方向性結合器 56と、その方向性結合器 56から供給される受信信号 を所定の増幅率で増幅する受信信号増幅器 59と、その受信信号増幅器 59から出 力される受信信号の周波数を局部発振器 32から出力される局発信号の周波数だけ 低くするダウンコンバータ 61と、そのダウンコンバータ 61によりダウンコンバートされた 受信信号をディジタル信号に変換して上記受信メモリ部 36に供給する受信信号 AZ D変翻 63とを有して 、る。
[0049] 図 5は、受信ウェイト掛算部 38の詳細機能を表す機能ブロック図である。この図 5に 示すように、受信ウェイト掛算部 38は、受信メモリ部 36から読み出される受信信号そ れぞれに PAAウェイト制御部 46から供給される所定の受信 PAAウェイトを掛算する 複数（図 5では 4つ）の掛算器 64a、 64b、 64c, 64dと、それら掛算器 64a〜64d力ら 出力される信号を合成して AM復調部 40に供給する合成器 66とを有して 、る。ここ で、上記掛算器 64aが高周波送受信部 35Aに、掛算器 64bが高周波送受信部 35B に、掛算器 64cが高周波送受信部 35Cに、掛算器 64dが高周波送受信部 35Dに、 それぞれ対応している。
[0050] 以上の構成の質問器 100においては、中央制御部 6が設定した送信 PAAウェイト を順次変化させながら PAAウェイト制御部 46に出力することによって送受信時にお ける最大指向性方向（以下、メインローブ方向という）を順次対応する角度に変化さ せ、 4つのアンテナ素子 1A〜1Dによるメインローブ方向を、上記送信 PAAウェイト 又は上記受信 PAAウェイトに対応する一つの方向のみ強くなるように保持しつつそ の方向を順次変化させる、いわゆるフェイズドアレイ制御を行うことができる。
[0051] また、中央制御部 6の設定により送信出力制御部 35は、送信時において 4つ全て の高周波送受信部 34A〜34Dの送信信号増幅器 54に対し同じ増幅率を出力して 4 つ全てのアンテナ素子 1A〜： LDで送信を行わせる 4素子送信モードと、送信時にお いて内側の 2つの高周波送受信部 34B, 34Cの送信信号増幅器 54にだけ同じ増幅 率を出力して (外側の 2つの高周波送受信部 34A, 34Dには増幅率を 0とする）対応 する内側 2つのアンテナ素子 IB, 1Cだけで送信を行わせる 2素子送信モードとに切 り替えることができる。
[0052] ここで、上述したフェイズドアレイ制御のように指向性を持たせた場合（=指向性制 御時)の電波通信の一般的な特性として、使用するアンテナ素子が少ないほど有効 指向性幅を示す半値角（アンテナユニット 1全体の中央位置を中心とした周方向で上 記メインローブ方向を中心とした通信可能角度幅）が広くなり、逆に使用するアンテナ 素子が多いほど半値角が狭くなる性質がある。このため、上記構成のアンテナュ-ッ ト 1では 2素子送信モードに切り替えることにより比較的広い半値角の幅で送信するこ とができ、また 4素子送信モードに切り替えることにより比較的狭い半値角の幅で送 信することができる。
[0053] また、同様にフェイズドアレイ制御においては、送信時に通信電力（通信出力）を大 きく設定して電波信号を大きく増幅するほど、アンテナユ ット 1からの有効通信距離 が長くなり、一方、通信電力を小さく設定して電波信号を小さく増幅するほど、アンテ ナユニット iからの有効通信距離が短くなる。
[0054] そして、上記質問器 100は上記メインローブ方向と上記半値角と上記通信電力など の通信条件によりアンテナ指向性で形成される探索対象領域を決定し、この探索対 象領域に存在する複数の無線タグ Tに対してそれぞれの識別情報 (無線タグ情報； 以下、タグ IDという）を応答信号として発信させるよう要求する応答要求コマンド (探 索指令)を送信する。なおこの応答要求コマンドは、応答すると予想される無線タグ T の数が不確定な条件下において探索を行うための探索指令である。この応答要求コ マンドには、この例で 0から 15までのいずれかの値で指定するスロット数指定値 Qが 含まれており、質問器 100のアンテナユニットから応答要求コマンドが送信されると各 無線タグ Tは 0から 2Q— 1 (= 2の Q乗— 1)までのスロットカウント値 Sを乱数により生 成保持する。
[0055] また質問器 100は該コマンドを送信後、所定の識別スロットで無線タグ Tからの応答 を待ち受ける。無線タグ Tでスロットカウント値 Sとして値 0を生成したものはこのスロッ トで応答する。
[0056] その後、さらに質問器 100はスロットカウント減算コマンドを送信し、直後に設けられ た所定の識別スロット時間枠で無線タグ Tの応答を待つのである。スロットカウント減 算コマンドを受信した各無線タグ Tは自身のスロットカウント値 Sを減算し保持し、該ス ロットカウント値 Sが値 0になった時点の識別スロットタグ IDを含む応答信号を送信す るのである。
[0057] このように各無線タグ Tが異なる識別スロットでにより応答信号を返信することで、質 問器 100は混信を受けることなく一つ一つの無線タグ Tのタグ IDを明確に受信するこ とができる (詳細は後述する)。
[0058] 図 6は、上記無線タグ Tに備えられた無線タグ回路素子 Toの機能的構成の一例を 表すブロック図である。
[0059] 図 6において、無線タグ回路素子 Toは、上記質問器 100側の上記アンテナ素子 1 A〜1Dと短波帯 (例えば 13.56MHz)、 UHF帯、マイクロ波帯等の高周波を用いて非 接触で信号の送受信を行う上記アンテナ（タグ側アンテナ） 151と、このアンテナ 151 に接続された上記 IC回路部 150とを有して 、る。
[0060] IC回路部 150は、アンテナ 151により受信された搬送波を整流する整流部 152と、 この整流部 152により整流された搬送波のエネルギを蓄積し駆動電源とするための 電源部 153と、上記アンテナ 151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 157に供給するクロック抽出部 154と、無線タグ Tのタグ IDなどの所定の情 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 155と、上記アンテナ 151に 接続されて信号の変調及び復調を行う変復調部 156と、上記質問器 100からの上記 コマンドの受信時に当該無線タグ Tが応答信号 (リプライ信号)をどの識別スロットに 出力するかを決定するための乱数を発生させる乱数発生器 158 (詳細は後述）と、上 記整流部 152、クロック抽出部 154、変復調部 156、及び乱数発生器 158等を介し て上記無線タグ回路素子 Toの作動を制御するための制御部 157とを備えている。
[0061] 変復調部 156は、アンテナ 151により受信された上記質問器 100のアンテナ素子 1 A〜1Dからの通信信号の復調を行うと共に、上記制御部 157からの返信信号に基 づき、アンテナ素子 1A〜： LDより受信された搬送波を反射変調する。
[0062] 乱数発生器 158は、上記質問器 100からの上記応答要求コマンドに指定されてい るスロット数指定値 Qに対し、 0から 2Q— 1までの乱数を発生させる。
[0063] 制御部 157は、質問器 100と通信を行うことにより上記メモリ部 155に上記所定の 情報を記憶する制御や、上記アンテナ 151により受信された質問波を上記変復調部 156にお 、て上記メモリ部 155に記憶された情報信号に基づ 、て変調したうえで応 答波としこれを上記乱数発生器 158により発生させた乱数に対応する識別スロットで 上記アンテナ 151から応答波を反射返信する制御等の、基本的な制御を実行する。
[0064] クロック抽出部 154は受信した信号力もクロック成分を抽出して制御部 157にクロッ クを抽出するものであり、受信した信号のクロック成分の速度に対応したクロックを制 御部 157に供給する。
[0065] 以上において、本実施形態の最も大きな特徴は、質問器 100が複数の無線タグ T を探索する際に、そのときの通信条件を変化させることで探索対象となる無線タグ T の数が変動する場合、その通信条件の変化に応じて識別スロット数 Mを過不足ない よう可変的に設定することにある。以下、その詳細を順次説明する。
[0066] まず、本実施形態の例では、変化させる通信条件として 2素子送信モードと 4素子 送信モードの切り替えにより半値角の幅を変化させる場合について説明する。
[0067] 図 7は、 2素子送信モードと 4素子送信モードのそれぞれの場合の探索対象領域の 変化の様子を表す平面図である。この図 7において、上述したようにアンテナ素子 1A 〜1Dを多く使用した場合 (4素子送信モード）には半値角は狭くなり、すなわちメイン ローブ方向を中心とした探索対象領域の幅が比較的狭く形成される。また通信電力 を同じとしたままでアンテナ素子 1B〜： LCを少なく使用した場合 (2素子送信モード） には半値角は広くなり、すなわちメインローブ方向を中心とした探索対象領域の幅が 比較的広く形成される。
[0068] これにより、例えば図示するようにメインローブ方向に略直交する方向に沿って無 線タグ丁が（又は無線タグ Tが貼付された物品が）並べられて ヽる場合には、半値角 の幅を広くすることにより探索対象となる無線タグ Tの数 (探索対象領域内に取り込ん で質問波を受信させることのできる無線タグ Tの数)が増加することが容易に予想でき る。
[0069] そしてこのように通信条件の違いによる探索対象となる無線タグ Tの数の増減に応 じて、識別スロット数 M ( = 2の Q乗— 1)も適切に変化させる必要がある。つまり、探索 対象の無線タグ Tの数に対して識別スロット数 Mが少なすぎる場合には、複数の無線 タグ Tが同一の識別スロットを選択 (上述したようにこの例では乱数により選択)して応 答信号を混信 (衝突)させる恐れが高くなり、通信の安定性を低下させてしまう。また、 逆に識別スロット数 Mが多すぎる場合には、無線タグ Tからの応答の無い空のスロット の割合が増えるのですベての無線タグ Tを処理する時間が無意味に長くなつてしま い通信の効率を低下させてしまう。これに対して本実施形態では、通信条件の一つ である半値角の変化に応じて識別スロット数 Mを適切に変化させるよう設定するもの である。
[0070] 図 8は、上記構成の質問器 100の中央制御部 6によって実行される制御手順を表 すフローチャートである。なお、このフローチャートの例では、探索対象領域内に存在 する未知数個（実際には N個存在)の無線タグ Tを探索対象として、それらのタグ ID を取得し表示する制御手順を表している。また、半値角以外の通信条件であるメイン ローブ方向及び通信電力は変動させずに一定に固定するものとする。
[0071] この図 8において、操作部 7または特に図示しない PCなどの上位の制御手段により 、無線タグ Tの探索の開始が指令されるとこのフローが開始される。
[0072] まずステップ S5にお 、て、操作部 7を介した操作者力もの入力設定 (又はデータべ ース 5からの指定設定）により半値角の幅が設定され、それに対応して送信出力制御 部 35に対し 2素子送信モードか 4素子送信モードのいずれかに切り替えるよう制御 信号を出力する。また同時に、メインローブ方向、通信電力などの各通信条件を設定 する。このとき、これらの通信条件に対応する送信 PAAウェイト及び受信 PAAウェイ トが算出され、 PAAウェイト制御部 46を介し送信ウェイト掛算部 28及び受信ウェイト 掛算部 38に出力される。
[0073] そして次にステップ S10へ移り、上記ステップ S5で送信出力制御部 35が 2素子送 信モードに切り替えられている力否かを判定する。 2素子送信モードに切り替えられ ている場合、判定が満たされ、すなわち半値角の幅が広く設定されているとみなされ てステップ S 15へ移り、比較的多めの無線タグ Tを探索できるよう識別スロット数 Mを 多めに（あら力じめ定められた数に、例えば値 254に)設定してステップ S25へ移る。 また一方、上記ステップ S5で送信出力制御部 35が 4素子送信モードに切り替えられ ている場合、判定が満たされず、すなわち半値角の幅が狭く設定されているとみなさ れてステップ S20へ移り、比較的少なめの無線タグ Tを探索するよう識別スロット数 M を少なめに（あら力じめ定められた数に、たとえば値 15に）設定してステップ S25へ移 る。
[0074] ステップ S25では、上記設定された識別スロット数 Mに対応するスロット数指定値 Q
(本実施形態ではスロット数 254の場合は値 8を、スロット数 15の場合は 4を)を含ん で各無線タグ Tに応答要求コマンド信号として送信する。
[0075] 次にステップ S30へ移り、無線タグ Tからの応答信号を 1スロット分の時間（所定の 識別スロットの時間枠)だけ受信する。スロットカウント Sが値 0になった無線タグ Tがな ぐ応答信号が受信されない場合でも 1スロット分の時間は受信状態を維持する。こ れらステップ S25とステップ S30の手順で、識別スロット 1つ分の送受信制御が行わ れること〖こなる。
[0076] 次にステップ S35へ移り、通信の最初に応答要求コマンドで通知したスロット数指 定値 Qに対応した回数（2の Q乗— 1回）の識別スロットの受信を行ったかにより全て の識別スロットに対して受信制御を行った力否かを判定する。まだ全ての識別スロット に対して受信制御を行っていない場合、判定が満たされず、すなわちまだ受信制御 を行って!/ヽな 、識別スロットが残って 、るとみなされてステップ S40に移る。
[0077] ステップ S40では、スロットカウント減算コマンドを送信する。このスロットカウント減 算コマンドは、各無線タグ Tが応答信号を送信する識別スロットのタイミングを計るた めのスロットカウント値 S (後述の図 9参照）の値を 1だけ減算させるよう指令するコマン ドである。ステップ S40が完了したら、ステップ S30に戻り、同様の識別スロット 1つ分 の受信制御を繰り返す。
[0078] 一方、前述のステップ S35において、全ての識別スロットに対して受信制御が行わ れていた場合には判定が満たされ、ステップ S45へ移る。ステップ S45では、受信し た全ての応答信号が正常である力否力、すなわち 1つの識別スロットで同時に複数 の無線タグ Tが応答信号が衝突 *混信していないか、又は各応答信号の受信に失敗 して 、な 、か否かを公知の手法で判定する。受信した応答信号のうち一つでも正常 と認められないものがある場合、判定が満たされず、ステップ S25へ戻りあらためて応 答要求コマンドを送信し無線タグ Tの探索をやり直す。ここで好適にはスロット数指定 値 Qを大きくしてやり直す (ステップ S46)。衝突が発生したと 、うことは予想よりも多く の数の無線タグ Tが通信範囲に存在していたとみなされるからである。一方、受信し た応答信号が全て正常であると認められた場合、判定が満たされ、次のステップ S50 へ移る。
[0079] ステップ S50では、正常に受信した全ての応答信号力 タグ IDを取得し、それらを データベース 5に登録するとともに表示部 4に一覧表示してこのフローを終了する。
[0080] 図 9は、図 6に示した無線タグ回路素子 Toが備える制御部 125によって実行される 制御手順を表すフローチャートである。この図 9において、無線タグ Tが初期化コマン ド (詳細な説明を省略する）を受信してその初期信号により無線電力が与えられるとと もに制御部 157が初期化されと無線タグ回路素子 Toが起動し、このフローが開始さ れる。
[0081] まず、ステップ S 105で無線タグ回路素子 Toが起動した直後に応答要求コマンドの 命令内容を解釈するよう受信制御する。このとき、応答要求コマンドに含まれるスロッ ト数指定値 Qをメモリ部 155に記憶する。
[0082] 次にステップ S110へ移り、上記ステップ S105でメモリ部 155に記憶されたスロット 数指定値 Qに基づいて 0から 2Q— 1までの乱数を乱数発生器 158により発生させ、そ の値をカウント値とする。このカウント値は 0から識別スロット数 Mまで間の値となり、こ れによって当該無線タグ Tが応答信号を送信する識別スロットが決定される。
[0083] 次にステップ S 115へ移り、カウント値が 0であるか否かを判定する。カウント値が 0 でない場合、判定が満たされず、すなわちまだ応答信号を送信すべき識別スロットに 達して ヽな 、とみなされて次のステップ S 120へ移る。
[0084] ステップ S 120では、カウント減算コマンドを受信したか否かを判定し、受信するまで その時点の識別スロットの間受信制御を繰り返す。カウント減算コマンドを受信した場 合、判定が満たされて、次のステップ S 125へ移り、カウント値を 1減算してステップ S 115へ戻り同様の手順を繰り返す。
[0085] また一方、上記ステップ S 115においてカウント値が 0となっている場合、判定が満 たされ、すなわち当該無線タグ Tが応答信号を送信すべき識別スロットに達したとみ なされて次のステップ S 130へ移り、当該無線タグ Tのタグ IDを含む応答信号を所定 のタイミングで返信してこのフローを終了する。
[0086] 図 10は、上記図 8の制御手順を行う質問器 100と上記図 9の制御手順を行う N個 の無線タグ Tの間で送受される信号のタイムチャートを表す図である。この図 10にお いて、図中左側から右側に向かって時系列変化するものとし、質問器 100が応答要 求コマンドまたはカウント減算コマンドを送信して力 無線タグ Tの応答信号の受信が 1組になって各識別スロットが形成されている。
[0087] まず最初に、この例では、質問器 100から応答要求コマンドが送信された直後に乱 数によってスロットカウント値が 0に生成された無線タグ T1が識別スロット 1で応答信 号を送信する。そして質問器 100がその応答信号を受信した後に、カウント減算コマ ンドを送信することで各無線タグ Tがそれを受信してそれぞれのスロットカウント値を 1 減算する。その時点でカウント値が 0となった無線タグ TOが次の識別スロット 2で応答 信号を送信する。図示の例のようにスロットカウント値力^になった無線タグが無い場 合は当該識別スロットでの返信はない。質問器 100が識別スロット終了後に、また力 ゥント減算コマンドを送信し、無線タグ T1の応答スロットを経て識別スロットが終了す る。 [0088] 以上の手順を繰り返すことにより、 N個全ての無線タグ Tの応答信号を M個の識別 スロットで受信することができる。ここで、質問器 100側で用意する識別スロットの数 M が探索対象の無線タグ Tの個数 Nより大きく設定されて 、れば、各無線タグ Tのカウ ント値が乱数により発生されて 、るために、それぞれの無線タグ Tが応答信号を送信 する識別スロットが M個分の識別スロットに渡って均等かつ一意的に分布することが 期待できる。このようにして N個全ての無線タグ Tの応答信号を通信条件に基 、てス ロット数を設定することにより通信時間を無駄に長くすることなく受信することができる 。また本実施形態では、質問器 100側で用意する識別スロットの数 Mを (前述のよう にアンテナ素子数に対応させて)探索対象の無線タグ Tの個数 Nに対し必要以上に 大きくせず適度な値に設定することで、探索処理全体の時間を短くすることができ、 効率のよい通信を行うことができる。なお混信が生じた場合は、スロット数を増加させ て探索処理を最初力 やり直すようにすればよい（図 8のステップ S45、ステップ S46 参照)。
[0089] 以上において、上記図 8のステップ S5が、無線タグ回路素子 Toと情報の送受信を 行う通信条件を設定する通信条件設定手段として機能する。
[0090] 以上のように構成した本実施形態にお!、ては、識別スロット数 M力 スロット数制御 部 47によって通信条件 (この例ではアンテナ素子 1A〜D)に応じて可変に制御され 、アンテナ素子数が少なく通信範囲が大きいときにはその範囲内に存在する無線タ グ Tの数が多くなることに対応し識別スロット数 Mを多くする一方、アンテナ素子数が 多く通信範囲が小さいときにはその範囲内に存在する無線タグ Tの数が少なくなるこ とに対応し識別スロット数 Mを少なくする。したがって、本来必要な数以上に識別スロ ット数 Mが多く無駄に通信時間が長くなることを防止し、なるべく通信時間を短くして 効率のょ 、通信を行うことができる。
[0091] なお、本実施形態では応答要求コマンドの送信時に各アンテナ素子 1A〜1Dが送 信アンテナとして機能する際の指向性に応じて（=送信時に使用するアンテナ素子 数に応じて)識別スロット数 Mを制御している力 本発明はこれに限らず、各無線タグ Tからの応答信号の受信時で各アンテナ素子 1A〜1Dが受信アンテナとして機能す る際の指向性に応じて（=受信数に使用するアンテナ素子数に応じて)識別スロット 数 Mを制御してもよい。
[0092] また、この実施形態では特に、アンテナユニット 1が複数のアンテナ素子 1A〜1Dを 備えたアレイアンテナであることにより、例えば通信時に使用するアンテナ素子数を 増減することで、より容易に半値角幅を変化させてアンテナ 1A〜1Dの指向性や通 信範囲を変化させることが可能となる。
[0093] なお、本発明は、上記に限られるものではなぐその趣旨及び技術思想を逸脱しな い範囲で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
[0094] (1)通信電力に応じて識別スロット数を設定する場合
上記実施形態では、通信条件の一つである半値角の幅を可変に設定し、その半値 角の幅に応じて識別スロット数 Mを可変に設定していたが、本発明はこれに限らず、 例えば他の通信条件の一つである通信電力に応じて識別スロット数 Mを可変に設定 してちよい。
[0095] 本変形例は上記実施形態とハードウェア構成が同じであり、通信条件の一つである 通信電力の設定によりアンテナ 1A〜1Dの指向性を変化させる制御手順のみが異な るだけである。以下その相違する制御手順のみを説明し、同等の構成については同 じ符号を付して適宜説明を省略する (以下の各変形例についても同様)。
[0096] 図 11は、本変形例にお 、て通信電力を大きく設定した場合と小さく設定した場合 のそれぞれの探索対象領域の変化の様子を表す平面図であり、上記実施形態にお ける図 7に対応する図である。この図 11において、前述したように通信電力を大きく 設定して電波信号を大きく増幅するほど、アンテナユニット 1からの有効通信距離が 長くなり、すなわち探索対象領域が比較的広く形成される。一方、通信電力を小さく 設定して電波信号を小さく増幅するほど、アンテナユニット 1からの有効通信距離が 短くなり、すなわち探索対象領域が比較的狭く形成される。
[0097] これにより、例えば図示するようにメインローブ方向に略沿う方向に無線タグ Tが（又 は無線タグ Tが貼付された物品が）並べられている場合には、通信電力を大きく設定 することにより探索対象となる無線タグ Tの数が増加することが容易に予想できる。こ のように本変形例は、通信条件の一つである通信電力の設定に応じて識別スロット 数 Mを適切に変化させるよう設定するものである。なお、通信電力を変化させても、 図示するように半値角幅 Xは影響を受けずに変化しな 、ままとなる。
[0098] 図 12は、本変形例において質問器 100の中央制御部 6によって実行される制御手 順を表すフローチャートであり、上記実施形態における図 8に相当する図である。な お、このフローチャートの例では、通信電力以外の通信条件であるメインローブ方向 及び半値角幅は変動させずに一定に固定するものとする。この図 12のフローは概略 的に図 8のフローとほぼ同じであり、図 8のフローにおけるステップ S5及びステップ S1 0の各手順が異なって 、る。以下その相違する手順のみを説明する。
[0099] 図 12において、まず図 8のステップ S5に代えて行うステップ S5Aでは、操作部 7を 介した操作者力もの入力設定、又はデータベース 5からの指定設定により通信電力 が設定され、それに対応して送信出力制御部 35に対し制御信号を出力する。また同 時に、メインローブ方向、半値角幅などの各通信条件を設定する。このとき、これらの 通信条件に対応する送信 PAAウェイト及び受信 PAAウェイトが算出され、 PAAゥ イト制御部 46に出力される。
[0100] そして図 8のステップ S 10に代えて行うステップ S10Aでは、上記ステップ S5Aで通 信電力が通常よりも大きく設定されているか否かを判定する。通信電力が大きく設定 されている場合、判定が満たされ、すなわち探索対象領域が比較的広く形成されて いるとみなされ、ステップ S 15へ移り、比較的多めの無線タグ Tを探索できるよう識別 スロット数 Mを多めに（前述したように例えば値 254に)設定してステップ S25へ移る。 また一方、上記ステップ S5Aで通信電力が通常よりも小さく設定されている場合、判 定が満たされず、すなわち探索対象領域が比較的狭く形成されて!ヽるとみなされて ステップ S20へ移り、比較的少なめの無線タグ Tを探索するよう識別スロット数 Mを少 なめに（前述したように例えば値 15に)設定してステップ S25へ移る。
[0101] 以上において、上記図 12のステップ S5A力 無線タグ回路素子 Toと情報の送受 信を行う通信条件を設定する通信条件設定手段として機能する。
[0102] 以上のように構成した本変形例においては、スロット数制御部 47が、ステップ S5A で設定された通信電力に応じて識別スロット数 Mを可変に制御することにより、上記 実施形態と同様に無駄に通信時間が長くなるのを防止できる。
[0103] (2)メインローブ方向に応じて識別スロット数を設定する場合 本変形例では、通信条件の一つであるメインローブ方向を順次変化させるフェイズ ドアレイ制御を行 、、そのメインローブ方向に応じて識別スロット数 Mを可変に設定す る。
[0104] 本変形例も上記実施形態とハードウェア構成が同じであり、通信条件の一つである メインローブ方向を順次変化させるフェイズドアレイの制御手順と、データベース 5へ の履歴情報の格納保持を行う制御手順のみが異なるだけである。
[0105] 図 13は、本変形例においてメインローブ方向を順次変化させた場合のそれぞれの 探索対象領域の変化の様子を表す平面図であり、上記実施形態における図 7に対 応する図である。この図 13において、図示するように無線タグ Tを貼付した物品が多 数載置されている机 70に向力 メインローブ方向と、それ以外の方向に向力 メイン ローブ方向では明らかに探索対象となる無線タグ Tの数が異なることが容易に予想 できる。このように本変形例は、通信条件の一つであるメインローブ方向の変化に応 じてあら力じめ探索対象の無線タグ Tの数の増減が分力つて 、る場合に、それに応じ て識別スロット数 Mを適切に変化させるよう設定するものである。また、本変形例では 、過去の探索処理で通信した無線タグ Tの数と対応するメインローブ方向との相関を データベース 5に格納保持することにより、識別スロット数 Mの最適化をより確実にす るものである。
[0106] 図 14は、本変形例において質問器 100の中央制御部 6によって実行される制御手 順を表すフローチャートであり、上記実施形態における図 8に相当する図である。な お、このフローチャートの例では、メインローブ方向以外の通信条件である半値角幅 及び通信電力は変動させずに一定に固定するものとする。以下、主に図 8と異なる手 順について説明する。
[0107] 図 14において、まず図 8のステップ S5に代えて行うステップ S5Bでは、通信電力、 半値角幅及びメインローブ方向の初期値などの各通信条件を設定する。このとき、こ れらの通信条件に対応する送信 PAAウェイト及び受信 PAAウェイトが算出され、 PA Aウェイト制御部 46を介し送信ウェイト掛算部 28及び受信ウェイト掛算部 38に出力さ れる。このとき、探索処理を初めて行う場合 (または無線タグ Tの配置状況が大きく変 化した場合）には、操作部 7を介した操作者力ゝらの入力設定により、探索させる各メイ ンローブ方向にぉ 、てそれぞれ探索が予想される無線タグ Tの数を設定し、データ ベース 5に記憶させる。
[0108] 次にステップ S6へ移り、メインローブ方向を新たに設定、又は切り替える。ここで、 上記ステップ S5Bによりメインローブ方向が初期値のままである場合には切り替える 必要はなぐ後述するステップ S48の判定によりループのために戻ってきた場合に対 して次のメインローブ方向に切り替えを行う。
[0109] 次にステップ S8へ移り、現在設定されているメインローブ方向に対応して前回の探 索処理に応答信号を送信した無線タグ Tの数を DBから取得する。これにより、現在 のメインローブ方向に沿った探索対象領域にぉ 、て存在が予想される無線タグ丁の おおよその個数を取得できる。
[0110] 次に、図 8のステップ S10に代えて行うステップ S10Bでは、上記ステップ S8で取得 した無線タグ Tの予想存在個数が通常より多いか、すなわち現在のメインローブ方向 が無線タグ Tの多い方向である力否かを判定する。予想存在個数が多い場合、判定 が満たされ、ステップ S 15へ移り、比較的多めの無線タグ Tを探索できるよう識別スロ ット数 Mを多めに（あら力じめ定められた数、前述したように例えば値 254に)設定し てステップ S25へ移る。また一方、予想存在個数が少ない場合、判定が満たされず、 ステップ S20へ移り、比較的少なめの無線タグ Tを探索するよう識別スロット数 Mを少 なめに（あら力じめ定められた数、前述したように例えば値 15に)設定してステップ S2 5へ移る。なお、ステップ S15及びステップ S20は、それぞれ無線タグ Tの予想存在 個数に応じて、連続的に識別スロット数 Mを設定してもよい。
[0111] ステップ S25〜ステップ S45及びステップ S46の探索処理については、図 8と同様 の手順である。
[0112] そしてステップ S45で、全ての応答信号が正常であると判定された場合には、次に ステップ S47へ移り、現在のメインローブ方向に対応して今回の探索処理で応答した 無線タグ Tの数をデータベース 5に記録する。このとき、上記ステップ S25〜ステップ S45及びステップ S46までの探索処理で識別スロット数 Mが不足して応答信号の衝 突が多く発生して 、た場合には無線タグ Tの数を増加修正して記録し、また識別スロ ット数 Mが多すぎて必要以上に通信時間が長く要した場合には無線タグ Tの数を減 少修正して記録するようにしてもよ!、。
[0113] 次にステップ S48へ移り、全てのメインローブ方向に対して探索処理を行ったか否 かを判定する。全てのメインローブ方向に対して探索処理が終了していない場合、判 定が満たされず、ステップ S6に戻り、このステップ S6で次のメインローブ方向に切り 替えられて探索処理を繰り返す。一方、全てのメインローブ方向に対して探索処理が 終了した場合、判定が満たされ、ステップ S50へ移り、取得したタグ IDを全てデータ ベース 5に登録するとともに表示部 4に一覧表示してこのフローを終了する。
[0114] 以上において、上記図 14のステップ S5B力 無線タグ回路素子 Toと情報の送受信 を行う通信条件を設定する通信条件設定手段として機能する。
[0115] 以上のように構成した本変形例においては、スロット数制御部 47が、メインローブ方 向に応じて、識別スロット数 Mを可変に制御することにより、上記実施形態と同様に 無駄に通信時間が長くなるのを防止できる。
[0116] また、この変形例では特に、過去の通信実績である無線タグ Tの数をメインローブ 方向との相関の形でデータベース 5に格納保持し、スロット数制御部 47がこの過去 実績に基づき識別スロット数 Mを可変制御することにより、識別スロット数 Mの最適化 をより確実にまた迅速に行うことができる。
[0117] また、この変形例では特に、メインローブ方向に応じた識別スロット数 Mの増減制御 を操作者が操作部 7を介して適宜に手動設定可能とすることで、利便性をさらに向上 することができる。
[0118] (3)偏波方向に応じて識別スロット数を設定する場合
上記実施形態では、通信条件の一つである半値角の幅を可変に設定し、その半値 角の幅に応じて識別スロット数 Mを可変に設定していたが、本発明はこれに限らず、 例えば他の通信条件の一つとしてアンテナ 1A〜1Dの偏波面の方向（偏波方向）に 応じて識別スロット数 Mを可変に設定してもよ!/、。
[0119] 例えば、特に図示しないが、通常では書棚に立てかけて保管する包袋ファイルに 偏波面が上下方向に配置されるよう無線タグ Tが貼付されているとして、少数の包袋 ファイルが寝かせた状態で保管されているとする。この場合には、ほとんどの無線タ グ Tは偏波面方向が上下方向に向力う配置であるのに対し、偏波面が水平方向に向 力 配置の無線タグ Tが少数しか存在していないことが明らかに分かる。このような場 合でも、偏波方向を通信条件として設定し、他の通信条件 (半値角幅、通信電力又 はメインローブ方向）が変化しなくとも、この偏波方向に応じて識別スロット数 Μを可 変に設定することは有効である。
[0120] 以上のように構成した本変形例においては、スロット数制御部 47が、通信条件の 1 つである偏波方向に応じて識別スロット数 Μを可変に制御することにより、例えば質 問器 100側のアンテナ素子 1 A〜 1Dの偏波方向が無線タグ Τ側のアンテナ 151の 偏波方向に近く応答する無線タグ Τの数が多くなる場合には識別スロット数 Μを多く する一方、質問器 100側のアンテナ素子 1A〜1Dの偏波方向が無線タグ Τ側のアン テナ 151の偏波方向と大きく異なり応答する無線タグ Tの数が少なくなる場合には識 別スロット数 Mを少なくすることで、無駄に通信時間が長くなるのを防止可能となる。
[0121] (4)アンテナの種類に応じて識別スロット数を設定する場合
本変形例では、通信条件の一つとして質問器 100側のアンテナの種類に応じて識 別スロット数 Mを可変に設定する。
[0122] 例えば、特に図示しないが、上記実施形態で使用したダイポールアンテナ以外の 種類のアンテナ (例えば八木アンテナやその他各種アンテナ等）をアンテナ素子に 使用した場合でも指向性の違いによって探索対象領域が異なり、無線タグ Tの存在 個数に明らかに異なることが分力る場合がある。このような場合でも、アンテナの種類 に応じて識別スロット数 Mを可変に設定することは有効である。
[0123] 以上のように構成した本変形例においては、スロット数制御部 47は、アンテナの種 類に応じて、識別スロット数 Mを可変に制御することにより、例えば質問器 100側のァ ンテナの種類が利得が大きぐ比較的高性能又は通信範囲が広い等により応答する 無線タグ Tの数が多くなる場合には識別スロット数 Mを多くする一方、質問器 100側 のアンテナの種類が比較的低性能又は通信範囲が狭い等により応答する無線タグ T の数が少なくなる場合には識別スロット数 Mを少なくすることで、無駄に通信時間が 長くなるのを防止可能となる。
[0124] なお、この変形例において質問器 100側のアンテナの種類を検出する検出装置（ アンテナ検出手段)を備えることも有効である。すなわち、この検出装置により質問器 100側のアンテナの種類を検出し、その検出結果に基づき、例えば質問器 100側の アンテナの種類が比較的高性能 ·広い通信範囲となるものである力、比較的低性能- 狭い通信範囲となるものであるかに応じて識別スロット数 Mを自動的に増減制御する ことが可能となる。
[0125] また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み 合わせて利用しても良い。
[0126] 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。
図面の簡単な説明
[0127] [図 1]本発明の一実施形態の適用対象である無線タグ通信システムの全体概略を表 すシステム構成図である。
[図 2]質問器の詳細構成を表す機能ブロック図である。
[図 3]送信ウェイト掛算部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
圆 4]高周波送受信部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
[図 5]受信ウェイト掛算部の詳細機能を表す機能ブロック図である。
[図 6]無線タグに備えられた無線タグ回路素子の機能的構成の一例を表すブロック 図である。
[図 7]2素子送信モードと 4素子送信モードのそれぞれの場合の探索対象領域の変 化の様子を表す平面図である。
[図 8]質問器の中央制御部によって実行される制御手順を表すフローチャートである
[図 9]図 6に示した無線タグ回路素子が備える制御部によって実行される制御手順を 表すフローチャートである。
[図 10]図 8の制御手順を行う質問器と図 9の制御手順を行う N個の無線タグの間で送 受される信号のタイムチャートを表す図である。
[図 11]通信電力に応じて識別スロット数を設定する変形例において、通信電力を大 きく設定した場合と小さく設定した場合のそれぞれの探索対象領域の変化の様子を 表す平面図である。 圆 12]通信電力に応じて識別スロット数を設定する変形例において、質問器の中央 制御部によって実行される制御手順を表すフローチャートである。
[図 13]メインローブ方向に応じて識別スロット数を設定する変形例において、メイン口 ーブ方向を順次変化させた場合のそれぞれの探索対象領域の変化の様子を表す平 面図である。
[図 14]メインローブ方向に応じて識別スロット数を設定する変形例において、質問器 の中央制御部によって実行される制御手順を表すフローチャートである。
符号の説明
1 アンテナユニット（アレイアンテナ）
1A アンテナ素子 (送信アンテナ、受信アンテナ、送信手段、受信手段)
1B アンテナ素子 (送信アンテナ、受信アンテナ、送信手段、受信手段)
1C アンテナ素子 (送信アンテナ、受信アンテナ、送信手段、受信手段)
1D アンテナ素子 (送信アンテナ、受信アンテナ、送信手段、受信手段)
2 高周波回路
3 信号処理回路
4 表示部
5 データベース
6 中央制御部
7 操作部
24 AM変調部 (指令生成手段）
47 スロット数制御部 (スロット制御手段）
34A 高周波送受信部 (送信手段、受信手段）
34B 高周波送受信部 (送信手段、受信手段）
34C 高周波送受信部 (送信手段、受信手段）
34D 高周波送受信部 (送信手段、受信手段）
100 質問器
150 IC回路部
151 アンテナ (タブ側アンテナ） 無線タグ 無線タグ回路素子 識別スロット数

Claims

請求の範囲
[1] 情報を記憶する IC回路部（150)及びこの IC回路部（150)に接続されたタグ側ァ ンテナ（151)を備えた複数の無線タグ回路素子 (T)と情報送受信を行う無線タグ通 信システムの質問器（100)であって、
前記 IC回路部（150)の前記無線タグ情報を不確定な条件下で探索しつつ取得す るための探索指令を生成する指令生成手段 (24)と、
この指令生成手段 (24)で生成した探索指令を前記無線タグ回路素子 (T)に送信 可能な送信手段（34A； 34B； 34C； 34D)と、
前記指令生成手段（24)で生成され前記送信手段（34A; 34B； 34C； 34D)から送 信された前記探索指令に応じて前記複数の無線タグ回路素子 (T)から送信された応 答信号を、複数の識別スロットに区分して受信可能な受信手段（34A; 34B： 34C； 3 4D ; 1D ; 1B ; 1C ; 1D)と、
この受信手段（34A; 34B： 34C； 34D； 1D； 1B； 1C； 1D)の前記識別スロットの数 を、前記無線タグ回路素子 (T)と情報の送受信を行う通信条件に基づ!/、て制御する スロット制御手段 (47)と
を有することを特徴とする無線タグ通信システムの質問器（100)。
[2] 請求項 1記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお 、て、
前記スロット制御手段 (47)は、前記通信条件として設定された、前記送信手段 (34 A； 34B； 34C； 34D)に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段に備えられた 受信アンテナの指向性に応じて、前記識別スロットの数を可変に制御することを特徴 とする無線タグ通信システムの質問器（100)。
[3] 請求項 2記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお 、て、
前記スロット制御手段 (47)は、前記通信条件として設定された、前記送信手段 (34 A； 34B； 34C； 34D)に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段（34A； 34B： 34C； 34D； 1D； 1B； 1C； 1D)に備えられた受信アンテナの半値角の幅に応じて、前 記識別スロットの数を可変に制御することを特徴とする無線タグ通信システムの質問 器（100)。
[4] 請求項 3記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお 、て、 前記スロット制御手段 (47)は、前記送信手段（34八; 34 ；34じ；340)に備えられ た送信アンテナ若しくは前記受信手段（34A； 34B： 34C； 34D ; 1D ; 1B; 1C ; 1D) に備えられた受信アンテナの半値角が大きくなるほど、前記識別スロットの数を多く 設定することを特徴とする無線タグ通信システムの質問器（100)。
[5] 請求項 2記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお 、て、
前記スロット制御手段 (47)は、前記通信条件として設定された、前記送信手段 (34 A； 34B； 34C； 34D)に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段（34A； 34B： 34C； 34D； 1D； 1B； 1C； 1D)に備えられた受信アンテナのメインローブの方向に応 じて、前記識別スロットの数を可変に制御することを特徴とする無線タグ通信システム の質問器（100)。
[6] 請求項 5記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお 、て、
前記送信手段（34A； 34B； 34C； 34D)又は前記受信手段（34A； 34B： 34C； 34
D； 1D； 1B； 1C； 1D)により過去に通信した無線タグ回路素子 (T)の数と対応する前 記メインローブ方向との相関を格納保持する記憶手段（5)を有し、
前記スロット制御手段 (47)は、前記記憶手段（5)に格納された前記相関に基づき
、前記識別スロットの数を可変に制御することを特徴とする無線タグ通信システムの 質問器（100)。
[7] 請求項 5又は 6記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお 、て、
前記スロット制御手段 (47)は、前記メインローブの方向に応じた識別スロット数の 可変制御の態様を、操作者が手動設定可能に構成されていることを特徴とする無線 タグ通信システムの質問器（100)。
[8] 請求項 2乃至 7の 、ずれか 1項記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお いて、
前記送信手段（34A； 34B； 34C； 34D)に備えられた送信アンテナ若しくは前記受 信手段（34A; 34B： 34C； 34D； 1D； 1B； 1C； 1D)に備えられた受信アンテナは、複 数のアンテナ素子を備えたアレイアンテナであることを特徴とする無線タグ通信シス テムの質問器（100)。
[9] 請求項 8記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお 、て、 前記スロット制御手段 (47)は、前記通信条件として設定された、前記送信手段 (34 A； 34B； 34C； 34D)に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段（34A； 34B： 34C； 34D； 1D； 1B； 1C； 1D)に備えられた受信アンテナの前記アンテナ素子のうち 通信時において使用する前記アンテナ素子の数に応じて、前記識別スロットの数を 可変に制御することを特徴とする無線タグ通信システムの質問器（100)。
[10] 請求項 1乃至 9のいずれか 1項記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお いて、
前記スロット制御手段 (47)は、前記通信条件として設定された前記送信手段 (34 A； 34B； 34C； 34D)の通信出力に応じて、前記識別スロットの数を可変に制御する ことを特徴とする無線タグ通信システムの質問器（100)。
[11] 請求項 1乃至 10のいずれか 1項記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお いて、
前記スロット制御手段 (47)は、前記通信条件としての、前記送信手段（34A; 34B ； 34C； 34D)に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段（34A； 34B： 34C； 3 4D； 1D； 1B； 1C； 1D)に備えられた受信アンテナの偏波方向に応じて、前記識別ス ロットの数を可変に制御することを特徴とする無線タグ通信システムの質問器（ 100)
[12] 請求項 1乃至 11のいずれか 1項記載の無線タグ通信システムの質問器（100)にお いて、
前記スロット制御手段は、前記通信条件としての、前記送信手段（34A; 34B ; 34C ； 34D)に備えられた送信アンテナ若しくは前記受信手段（34A； 34B： 34C； 34D； 1 D ; IB ; 1C ; 1D)に備えられた受信アンテナの種類に応じて、前記識別スロットの数 を可変に制御することを特徴とする無線タグ通信システムの質問器（100)。
[13] 請求項 12記載の無線タグ通信システムの質問器（100)において、
前記送信アンテナ又は前記受信アンテナの種類を検出するアンテナ検出手段を 有し、
前記スロット制御手段 (47)は、前記通信条件としての、前記アンテナ検出手段の 検出結果に応じて、前記識別スロットの数を可変に制御することを特徴とする無線タ グ通信システムの質問器（100)。
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