無線タグ及び無線タグシステム
【課題】ＵＷＢ技術を用いた通信方式を採用する無線タグ及び無線システムにおいて、コストの低減および消費電力の低減を図ることのできる無線タグ及び無線タグシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】無線タグ２のタグ信号生成部２３は、無線タグリーダ１から受信した変調ビーコン信号を、タグＩＤを用いて変調することにより、タグＩＤ変調信号を生成し、出力する。このタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を経由して、無線タグリーダ１へ送信される。このように、無線タグリーダ１から受信した復調ビーコン信号自体を、タグＩＤを用いて変調するので、復調器やパルス信号発生器等を無線タグ２に設ける必要がなくなり、コストの低減及び消費電力の低減を図ることができる。
【解決手段】無線タグ２のタグ信号生成部２３は、無線タグリーダ１から受信した変調ビーコン信号を、タグＩＤを用いて変調することにより、タグＩＤ変調信号を生成し、出力する。このタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を経由して、無線タグリーダ１へ送信される。このように、無線タグリーダ１から受信した復調ビーコン信号自体を、タグＩＤを用いて変調するので、復調器やパルス信号発生器等を無線タグ２に設ける必要がなくなり、コストの低減及び消費電力の低減を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ
Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：超広帯域）技術を用いた通信方式によりデータ送受を可能とする無線タグ及び無線タグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場や倉庫で行われる物品等の保管・輸送管理等に、無線タグ（ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を用いる手法が提案されている。無線タグとは、ＩＤを記憶した小型の発信器（タグ）の動きを受信器（無線タグリーダ）で検知するものであり、タグ寸法が微小であり安価なことからその普及が見込まれている。例えば、特開２００４−０９９２７６号公報（特許文献１）には、コンテナ等の容器単位で無線タグを実装し、この無線タグからの情報を無線タグリーダにて受け取ることにより、必要な物品の所在位置を特定し、大量の物量の管理を容易化する技術が開示されている。
【０００３】
一方、近年、次世代無線通信技術として、ＵＷＢ技術を用いた通信方式が開発されている。この通信方式は、データを１ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して、搬送波を使わずにパルスにデータを重畳させて送受信を行なうものである。それぞれの周波数帯に送信されるデータはノイズ程度の強さしかないため、同じ周波数帯を使う無線機器と混信することがなく、消費電力も少ないという利点を有している。また、このＵＷＢは、位置測定、レーダ等にも応用が利き、非常に幅広い分野での活用が期待されている。
例えば、特開２００４−３３６７６４号公報（特許文献２）には、ＵＷＢ技術を用いた通信装置として以下のような構成が開示されている。
【０００４】
図１２に、上記特許文献２に開示されている超広帯域無線通信装置の一構成例を示す。この図に示されるように、超広帯域無線通信装置は、送信モジュールと受信モジュールとを備えて構成されている。送信モジュールは、データをチャンネルコーディングしてビットストリームを生成するチャンネルエンコーダ２１０と、チャンネルエンコーダ２１０で生成されたビットストリームをＵＷＢ信号に変調する変調部２２０と、変調されたＵＷＢ信号を無線で送信するためのＲＦモジュール４００を備えている。また、受信モジュールは、無線で転送されるＵＷＢ信号を受信するためのＲＦモジュール４００と、ＲＦモジュール４００で受信したＵＷＢ信号を復調してビットストリームを生成する復調部３２０と、ビットストリームでデータを復元するチャンネルデコーダ３１０とを備えて構成されている。そして、これらの各部が所定の動作を行うことにより、データの送受信を可能にしている。
【特許文献１】特開２００４−０９９２７６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３６７６４号公報（第５−６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ＵＢＷ技術は、同じ周波数帯を使う無線機器と混信することがないという利点を有しているため、上記特許文献１等に開示されるような物品管理等に利用される無線タグ等に応用することが期待できる。また、無線タグにＵＷＢ技術を適用することにより、無線タグが定常的に発している電波をタグリーダが受信することにより情報を取得していた従来の通信形態から、タグリーダからの信号を受けて無線タグが返答を行うというアクティブ形態の通信が可能となるというメリットがある。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に開示されているような従来の超広帯域無線通信装置は、図１２からもわかるように、部品点数が多く、構成が複雑であるため、これをそのまま無線タグに適用すると、コストの増大を招くという問題があった。更に、従来の無線タグに比べて消費電力が増大してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ＵＷＢ技術を用いた通信方式を採用する無線タグ及び無線システムにおいて、コストの低減および消費電力の低減を図ることのできる無線タグ及び無線タグシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調することにより、タグ信号を生成するタグ信号生成手段と、前記タグ信号を送信する送信手段とを具備する無線タグを提供する。
【０００９】
上記構成によれば、無線タグリーダから受信した信号自体を提供情報により変調し、送信するので、復調手段やパルス発生手段等が不要となる。このように、構成を簡素化することが可能となるので、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。具体的には、消費電力を２００ｍＷ以下に抑えることができる。
上記提供情報は、例えば、無線タグに個別に割り当てられているタグＩＤである。
上記変調方式としては、例えば、２相位相変調方式（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ
Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、パルス波形変調方式（ＰＳＮ：Ｐｕｌｓｅ
Ｓｈａｐｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等を採用することが可能である。
また、上記送信手段は、情報を送信するために必要となる最低限の構成をいい、例えば、アンテナ、フィルタ等が挙げられる。
【００１０】
上記無線タグは、前記無線タグリーダが信号を送信する信号送信周期に応じて、電源をオンオフする電源制御手段を備えるようにしても良い。
【００１１】
上記構成によれば、電源制御手段により、無線タグリーダの信号送信周期に応じて電源がオンオフされるので、消費電力を更に低減させることが可能となる。
【００１２】
上記無線タグは、前記信号送信周期に、前記信号を送信する信号送信時間を加算した第１の期間と、前記信号送信周期から前記信号送信時間を減算した第２の期間とを交互に繰り返し計時する計時手段を更に備え、前記電源制御手段は、前記第１の期間において前記電源をオンし、前記第２の期間において前記電源をオフするようにしても良い。
【００１３】
上記構成によれば、信号送信周期に信号送信時間を加算した第１の期間において電源がオン状態とされた後、信号送信周期から信号送信時間を減算した第２の期間において電源がオフ状態とされるという電源のオンオフ動作が繰り返し行われるので、オン期間のうち、２回に１度は無線タグリーダからの信号を受信することが可能となる。これにより、定期的にデータ送受信を行いながらも、電力消費を約半分に減らすことができる。
【００１４】
本発明は、無線タグリーダと、前記無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、該タグ信号を送信する無線タグとを具備する無線タグシステムを提供する。
【００１５】
本発明は、３つの無線タグリーダと、３つの前記無線タグリーダから受信した信号を、各前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、生成した前記タグ信号を前記信号の送信元である前記無線タグリーダへそれぞれ送信する無線タグと、３つの前記無線タグリーダが前記無線タグに対して前記信号を送信したタイミングと前記無線タグから前記信号に対応する前記タグ信号を受信したタイミングとに基づいて、各前記無線タグリーダと前記無線タグとの間の距離を測定し、測定した前記距離を用いて前記無線タグの位置を特定する位置特定手段とを具備する無線タグシステムを提供する。
【００１６】
上記構成によれば、３つの無線タグリーダから信号が無線タグに送られる。無線タグは、受信した信号を各無線タグリーダへ提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、このタグ信号を前記信号の送り元である無線タグリーダに対して送信する。これにより、３つの無線タグリーダに対してタグ信号が送信されることとなる。そして、位置特定手段は、各無線タグリーダが無線タグに対して信号を送信したタイミングと、その信号に対応するタグ信号を無線タグから受信したタイミングとの時間のずれ及び無線タグにおける処理時間（の統計値）から各無線タグリーダと無線タグとの間の距離を測定する。これにより、各無線タグリーダと無線タグとの間の距離をそれぞれ得ることができる。そして、この３つの距離に基づいて、無線タグの位置を特定する。
【００１７】
ここで、無線タグは、無線タグリーダから受信した信号自体を提供情報により変調し、送信するので、復調手段やパルス発生手段等が不要となる。このように、構成を簡素化することが可能となるので、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。具体的には、消費電力を２００ｍＷ以下に抑えることができる。上記提供情報は、例えば、無線タグに個別に割り当てられているタグＩＤである。上記変調方式としては、例えば、２相位相変調方式（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ
Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、パルス波形変調方式（ＰＳＮ：Ｐｕｌｓｅ
Ｓｈａｐｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等を採用することが可能である。
上記位置特定手段は、上記３つの無線タグリーダのうちのいずれか一つが備えていても良いし、３つの無線タグリーダとは別個の装置として、独立して設けられていても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無線タグおよび無線タグシステムによれば、コストの低減および消費電力の低減を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の無線タグシステムの実施形態について、第１の実施形態から第６の実施形態について、順に図面を参照して説明する。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムについて説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、２相位相変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ
Ｋｅｙｉｎｇ）方式を用いてデータを変調する変調器を備えた無線タグを適用している。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示したブロック図である。
図１に示すように、無線タグシステムは、無線タグリーダ１及び無線タグ２を備えて構成されている。
無線タグリーダ１は、アンテナ１１、アンテナ１１を介して送受信される信号のうち、所定の周波数範囲の周波数の信号だけを通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ
Ｆｉｌｔｅｒ）１２、送信モジュール１３、及び受信モジュール１４を備えている。
【００２１】
送信モジュール１３は、例えば、コード拡散器１３１、パルス発生器１３２、及びＢＰＭ（Ｂi Phase Modulation）変調器１３３を備えて構成されている。また、受信モジュール１４は、例えば、パルス発生器１４１、乗算器１４２、相関器１４３、テンプレートコード１４４を備えて構成されている。
【００２２】
一方、無線タグ２は、アンテナ２１、アンテナ２１を介して送受信される信号のうち、所定の周波数範囲の周波数の信号だけを通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ
Ｆｉｌｔｅｒ）２２、無線タグリーダ１から受信した信号を、無線タグリーダ１に提供する提供情報（例えば、タグＩＤ）を用いて変調することにより、タグＩＤ変調信号（タグ信号）を生成するタグ信号生成部（タグ信号生成手段）２３を備えている。
【００２３】
次に、上記構成を備える無線タグシステムにおける作用について図２を参照して説明する。
図２は、上記各部により生成される信号のタイミングチャートを示した図である。
まず、無線タグリーダ１内の送信モジュール１３により、無線タグ２へ送信する信号が生成される。具体的には、まず、コード拡散器１３１は、図示しない制御部により生成されたデータレート１Ｍｂｐｓのビーコン信号（図２（ａ）参照）と、例えば、１Ｇｂｐｓ、コード周期１ＭＨｚの拡散コード（図２（ｂ）参照）とを積算することにより、帯域幅１ＧＨｚの拡散ビーコン信号を生成する。例えば、ビーコン信号が「０」の場合には、拡散コードをそのまま拡散ビーコン信号として出力し、ビーコン信号が「１」の場合には、拡散コードを反転させた信号を拡散ビーコン信号として出力する（図２（ｃ）参照）。
【００２４】
この拡散ビーコン信号は、ＢＰＭ変調器１３３に供給される。ＢＰＭ変調器１３３は、この拡散ビーコン信号と、パルス発生器１３２から供給される１ＧＨｚのパルス信号（図２（ｄ）参照）とを積算することにより、バイフェーズ（Bi−Phase）変調ビーコン信号（以下「変調ビーコン信号」という。）を生成する（図２（ｅ）参照）。そして、ＢＰＭ変調器１３３により生成された変調ビーコン信号は、バンドパスフィルタ１２を経由することにより所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、アンテナ１１を介して無線タグ２へ送信される。
【００２５】
無線タグ２のアンテナ２１を介して受信された上記変調ビーコン信号は、無線タグ２が備えるバンドパスフィルタ２２を経由することにより、所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、タグ信号生成部２３に供給される。ここで、タグ信号生成部２３に供給される信号を「受信変調ビーコン信号」という（図２（ｆ）参照）。なお、無線タグリーダ１から変調ビーコン信号が送信されてから無線タグ２が受信するまでに時間遅延Ｔ１が生じている。タグ信号生成部２３は、ＢＰＳＫ方式を採用した変調器を備えており、受信変調ビーコン信号を無線タグリーダ１に対して提供する情報、例えば、自己に割り当てられているタグＩＤデータ（図２（ｇ）参照）を用いて変調する。具体的には、タグ信号生成部２３は、無線タグ２に内蔵されているメモリ（図示略）からタグＩＤを読み出し、このタグＩＤに基づいて受信変調ビーコン信号の極性反転を行うことにより、ＩＤ変調信号（タグ信号）を生成する（図２（ｈ）参照）。タグ信号生成部２３により生成されたタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２を経由することにより、所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、アンテナ２１を介して無線タグリーダ１へ送信される。このようにして、無線タグリーダ１から受信した信号である受信変調ビーコン信号に、アナログ的にタグＩＤが重畳された信号が無線タグリーダ１へ返信されることとなる。
【００２６】
無線タグリーダ２のアンテナ１１を介して受信された上記タグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ１２を経由することにより、所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、受信モジュール１４内の乗算器１４２に供給される。ここで、乗算器１４２に供給される信号を「受信タグＩＤ変調信号」という（図２（ｉ）参照）。なお、無線タグ２からタグＩＤ変調信号が送信されてから無線タグリーダ１の乗算器１４２が受信するまでに時間遅延Ｔ２が生じている。
【００２７】
乗算器１４２は、この受信タグＩＤ変調信号と、パルス発生器１４１から供給される１ＧＨｚのパルス信号（図２（ｊ）参照）とを積算することにより復調を行い、復調拡散タグＩＤデータ（図２（ｋ）参照）を生成する。乗算器１４１にて生成された復調拡散タグＩＤデータは、相関器１４３に供給される。相関器１４３は、この復調拡散タグＩＤデータとテンプレートコード（図２（ｌ）参照）１４４との相関値計算を行うことにより、タグＩＤを復元する。ここで、復元されたタグＩＤを復調タグＩＤデータという（図２（ｍ）参照）。
【００２８】
また、相関器１４３では、無線タグリーダ１が変調ビーコン信号（図２（ｅ）参照）を送信してから、この変調ビーコン信号に対応するタグＩＤ変調信号（図２（ｈ）参照）が無線タグリーダ１に受信されるまでの時間遅延から無線タグリーダ１と無線タグ２との間の距離Ｄを算出する。具体的には、拡散コード（図２（ｂ）参照）に対するテンプレートコード（図２（ｌ）参照）の時間遅延Ｔｇ及び無線タグにおける処理時間（の統計値）から無線タグリーダ１と無線タグ２との間の距離Ｄを算出する。そして、相関器１４３により復元された復元タグＩＤデータ及び距離Ｄは、図示しない制御部へ供給されることにより、所定の後続処理が行われる。
【００２９】
以上説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムに適用される無線タグ２は、無線タグリーダ１から受信した信号自体をタグＩＤを用いて変調したタグＩＤ変調信号を生成し、このタグＩＤ変調信号を無線タグリーダ１に対して送信する。これにより、復調器やパルス発生器等を備える必要がなくなるため、構成を簡素化することが可能となり、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。
【００３０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る無線タグシステムについて、図３を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、パルス波形変調方式（ＰＳＮ：Ｐｕｌｓｅ Ｓｈａｐｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を用いてデータを変調する無線タグを適用したものである。また、上述した無線タグリーダ１においては、ＵＷＢインパルス信号として、１ＧＨｚのパルス信号を利用していたが、本実施形態においては、この１ＧＨｚのパルス信号に代わって、修正エルミートパルス（MHP:Modified Hermite Pluse）を使用する。このＭＨＰは、異なる次数の波形が互いに直交するＵＷＢインパルス信号である。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００３１】
図３において、コード拡散器１３１により生成された拡散ビーコン信号は、ＢＰＭ変調器１５１に供給される。ＢＰＭ変調器１５１は、次数ｎの修正エルミートパルス（ＭＨＰ）信号と拡散ビーコン信号とを積算することにより、バイフェーズ変調されたＭＨＰビーコン信号を生成する。生成されたＭＨＰビーコン信号は、バンドパスフィルタ１２、アンテナ１１を介して無線タグ１へ送信される。無線タグ２のアンテナ２１、バンドパスフィルタ２２を介して受信されたＭＨＰビーコン信号（以下、受信されたＭＨＰビーコン信号を「受信ＭＨＰビーコン信号」という。）は、本実施形態に係るタグ信号生成部２４へ供給される。タグ信号生成部２４は、図示しないメモリに格納されているタグＩＤに応じて受信ＭＨＰビーコン信号の次数を変えることにより、タグＩＤ変調信号（タグ信号）を生成する。
【００３２】
具体的には、本実施形態に係るタグ信号生成部２４は、増幅器２４１、切替器２４２、微分回路２４３、及びバイパス経路Ｐを備えて構成されている。
このようなタグ信号生成部２４において、受信ＭＨＰビーコン信号は、まず増幅器２４１により増幅された後、切替器２４２へ供給される。切替器２４２は、図示しないメモリに格納されているタグＩＤに応じて、接続先を切り替える。例えば、切替器２４２は、タグＩＤが「１」のときは、微分回路２４３に接続し、タグＩＤが「０」のときは、微分回路をバイパスする経路Ｐに接続する。
【００３３】
これにより、タグＩＤが「１」のときには、増幅器２４１から出力された受信ＭＨＰビーコン信号が、微分回路２４３を経由することによりその次数が１大きい信号波形へと変形され、一方、タグＩＤが「０」のときには、微分回路２４３をバイパスする経路Ｐを経由することにより、その次数が変化しない信号とされ、ｎ次又はｎ＋１次の波形からなるタグＩＤ変調信号（タグ信号）が生成される。
このようにして生成されたタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を介して送信される。
【００３４】
このタグＩＤ変調信号は、無線タグリーダ２のアンテナ１１、バンドパスフィルタ１２を介して、受信モジュール１６内の乗算器１６１及び１６２に供給される（以下、ここで供給される信号を「受信タグＩＤ変調信号」という。）。乗算器１６１は、ＭＨＰ発生器１６３から供給されるｎ次のＭＨＰ信号と受信タグＩＤ変調信号とを積算して出力する。一方、乗算器１６２は、ＭＨＰ発生器１６４から供給されるｎ＋１次のＭＨＰ信号と受信タグＩＤ変調信号とを積算して出力する。乗算器１６１及び１６２からの積算出力は、比較器１６５に供給され、積算出力の大きい信号が選択されて、復調拡散タグＩＤデータとして相関器１４３へ供給される。相関器１４３は、テンプレートコード１４４と復調拡散タグＩＤデータとの相関値計算を行うことにより、タグＩＤデータを復元する。そして、復元したタグＩＤデータを復調タグＩＤデータとして、図示しない制御部へ供給する。また、相関器１４３は、上述の第１の実施形態と同様の手法により、無線タグリーダ１と無線タグ２との間の距離Ｄを算出し、この距離Ｄを図示しない制御部へ供給する。
【００３５】
以上説明してきたように、本実施形態に係る無線タグ２によれば、無線タグリーダ１から受信した信号自体をタグＩＤを用いて変調したタグＩＤ変調信号を生成し、このタグＩＤ変調信号を無線タグリーダ１に対して送信する。これにより、復調器やパルス発生器等を備える必要がなくなるため、構成を簡素化することが可能となり、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態においては、無線タグ２のタグ信号生成部２４が、１つの微分回路２４３を備える場合について説明したが、微分回路２４３の個数を増やすことによりさまざまな次数のタグＩＤ変調信号を生成することが可能となる。
また、上述した実施形態においては、無線タグリーダ１と、１つの無線タグ２とからなる無線タグシステムについて説明してしたが、無線タグ２の数については限定されない。例えば、無線タグリーダ１が複数の無線タグ２とデータの送受信を行う場合には、各無線タグが備える微分回路２４３の数をユニークに変えることにより、各無線タグから返信されるタグＩＤ変調信号の次数を異ならせることが可能となる。このように、異なる次数のＭＨＰを返信させることにより、複数タグの混在環境下における他局間干渉を軽減させることができる。
【００３７】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る無線タグシステムについて、図４を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、上記第１の実施形態に係る無線タグ２に、タイマ（計時手段）及び電源制御部（電源制御手段）を更に備えた構成をとる。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００３８】
図４に示すように、本実施形態に係る無線タグリーダ１は、信号送信周期Ｔframeを計時するタイマ１３４と、タイマ１３４による計時に基づいて、図示しない制御部から供給されるビーコン信号をコード拡散器１３１へ供給するスイッチ１３５を更に備えている。これにより、ビーコン信号は、信号送信周期Ｔframeでコード拡散器１３１に供給されることとなるので、図５（ａ）に示すように、信号送信周期Ｔframeで、無線タグ１に対して変調ビーコン信号（図２（ｅ）参照）が送信されることとなる。なお、図５（ａ）において、変調ビーコン信号が送信されている期間は、信号送信時間Ｔbeaconとして示し、それ以外の期間は、受信モードとして表している。
【００３９】
一方、無線タグ２は、無線タグリーダ１が変調ビーコン信号を送信する信号送信周期Ｔframeに応じて、電源をオンオフする電源制御部（電源制御手段）２６を備えている。具体的には、無線タグ２は、信号送信周期Ｔframeに、変調ビーコン信号が送信される信号送信時間Ｔbeaconを加算した第１の期間と、信号送信周期Ｔframeから信号送信時間Ｔbeaconを減算した第２の期間とを交互に繰り返し計時するタイマ（計時手段）２５を備えており、電源制御部２６はタイマ２５により計時された第１の期間において電源をオンにし、第２の期間において電源をオフにする。これにより、図５（ｂ）に示すように、電源オンの期間と、電源オフの期間とが繰り返されることとなる。そして、図５（ｃ）に示すように、電源オンの期間に、無線タグ２において変調ビーコン信号が受信されると、タグ信号生成部２３により、変調ビーコン信号がタグＩＤに基づいて変調されてタグＩＤ変調信号が生成され、このタグＩＤ変調信号が無線タグリーダ２へ送信されることとなる。これにより、図５（ｄ）に示すように、無線タグリーダ２の受信モードにおいて、タグＩＤ変調信号が受信されることとなる。
【００４０】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る無線タグによれば、信号送信周期Ｔframeに信号送信時間Ｔbeaconを加算した第１の期間において電源がオン状態とされた後、信号送信周期Ｔframeから信号送信時間Ｔbeaconを減算した第２の期間において電源がオフ状態とされるという電源のオンオフ動作が繰り返し行われるので、オン期間のうち、２回に１度は無線タグリーダからの信号を受信することが可能となる。これにより、定期的にデータ送受信を行いながらも、電力消費を約半分に減らすことができるという効果を奏する。なお、本実施形態に係る電源オンオフの機能については、図３に示した第２の実施形態に係る無線タグシステムにも適用可能である。
【００４１】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る無線タグシステムについて、図を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、無線タグリーダ又は無線タグの周辺に複数の通信機器が存在する場合であっても特定の無線タグリーダと無線タグとの間の通信を安定して行うための機能を図１に示した無線タグシステムに更に付加した構成をとる。
【００４２】
具体的には、本実施形態に係る無線タグリーダ１は、図１に示した無線タグリーダ１と構成を略同じくするが、図６に示すように、受信モジュール１４とバンドパスフィルタ１２とをつなぐ受信経路に、復調器群５０及び比較器５１をこの順で、更に備える点で異なる。また、本実施形態に係る無線タグ２についても、図１に示した無線タグ２と構成を略同じくするが、バンドパスフィルタ２２とタグ信号生成部２３とをつなぐ受信経路の間に、直交マッチドフィルタ群２７を備え、また、タグ信号生成部２３とバンドパスフィルタ２２とをつなぐ送信経路の間にコード拡散器２８を備える点で異なる。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００４３】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
まず、無線タグリーダ１の送信モジュール１３により生成された変調ビーコン信号（図２（ｅ））は、バンドパスフィルタ１２、アンテナ１１を介して送信される。この変調ビーコン信号は、無線タグ２の周辺に存在する他の通信機器が発する信号と干渉されて無線タグ２のアンテナ２１により受信され、バンドパスフィルタ２２を経由し、更に、図示しない所定の通信回路により受信ベースバンド信号に変換された後、直交マッチドフィルタ群２７に供給される。
【００４４】
ここで、直交マッチドフィルタ群２７は、図７に示すように、複数のマッチドフィルタＭＦ1からＭＦNと、ＬＣ（Linear Ｃombiner）重み制御部２７２、減算器２７３、及びビーコン信号抽出部２７４を備えている。
直交マッチドフィルタ群２７において、受信ベースバンド信号は、図７に示すマッチドフィルタＭＦ1乃至ＭＦNに供給される。各マッチドフィルタＭＦ1乃至ＭＦNにおいて、受信ベースバンド信号と各拡散コードＰＮ1乃至ＰＮNとの相関が取られる。ここで、マッチドフィルタＭＦ1は、取得したい希望信号の拡散コードＰＮ1に対応する拡散コードＣ１を保有するものであり、それ以外のマッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNは、希望信号の拡散コードＰＮ1と完全に直交する拡散コードＣi（i=２〜Ｎ）を保有している。なお、この拡散コードＣi（i=２〜Ｎ）は、希望信号の拡散コードＰＮ1から作成することができ、例えば、Ｇｒａｍ−Ｓｃｈｍｉｄｔの直交化法を用いて作成することが可能である。
【００４５】
この結果、マッチドフィルタＭＦ1の出力には希望信号の成分及び他のタグリーダ−タグ間通信からの干渉成分及び雑音成分が含まれる。一方、他のマッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNにおいて、受信ベースバンド信号は、個々のコードＣi（i=２〜Ｎ）との相関がとられ、その出力がＬＣ重み制御部２７２に出力される。ここで、マッチドフィルタＭＦ2からＭＦNにおいて用いられる各拡散コードＣi（i=２〜Ｎ）は、希望信号の拡散コードＰＮ1と完全に直交しているため、マッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNの出力には、希望信号の成分は現れないこととなる。
【００４６】
ＬＣ重み制御部２７２では、マッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNの出力β2乃至βNに、対応する重みＷ2乃至ＷNをそれぞれ乗算し、更に、その結果を足し合わせることにより、他局間干渉成分を算出し、この他局間干渉成分を減算器２７３に出力する。ここでＬＣ重み制御部２７２は、ＬＣ重み制御部２７２の出力が、ＭＦ1の出力における他局間干渉成分の大きさと等しくなるように重みを制御する。この制御アルゴリズムは、データ判定の平均自乗誤差が最小になるようにＬＭＳ等の適応アルゴリズムを用いることが可能である。
【００４７】
減算器２７３は、マッチドフィルタＭＦ1の出力β1から、重み制御部２７２から供給された他局間干渉成分を差し引くことにより、希望信号の成分のみを抽出し、出力する。希望信号の成分は硬判定部２７４を経由して、後段に設けられているタグ信号生成部２３（図６参照）へ供給される。
図６において、タグ信号生成部２３は、直交マッチドフィルタ群２７から供給された希望信号（つまり、無線タグリーダ１から送信された変調ビーコン信号）を自己が保有するタグＩＤにより変調し、このタグＩＤ変調信号を出力する。タグＩＤ変調信号は、コード拡散器２８に供給され、ここで、各拡散コードＰＮｎ（ｎ=２〜Ｎ）で拡散された後、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を経由して送信される。
このように、本実施形態では、無線タグリーダ１において拡散コードＰＮ１を用いたコード化が行われることにより変調ビーコン信号が生成され、更に、無線タグ２においてビーコン信号が復調された後、再び拡散コードＰＮｉ（ｉ＝２乃至Ｎ）を用いたコード化が行われることによりタグＩＤ変調信号が生成されることとなる。
【００４８】
無線タグ２から送信された拡散後のタグＩＤ変調信号は、他のタグが発する信号に干渉されて無線タグリーダ１のアンテナ１１により受信され、バンドパスフィルタ１２を経由して、復調器群５０に供給される。具体的には、復調器群５０を構成する各復調器ＤＥＭ2乃至ＤＥＭN（図８参照）に供給される。各復調器ＤＥＭｉ（ｉ＝２〜Ｎ）は、図８に示すように、同期回路５０１、相関器５０２、各復調器に対応するテンプレートコード５０３、ローパスフィルタ５０４、及び硬判定部５０５を備えて構成されている。
【００４９】
このような構成からなる復調器群５０において、受信信号は、各復調器ＤＥＭ2乃至ＤＥＭNに供給されることにより、各拡散ビーコン信号ＰＮｎ（ｎ＝２〜Ｎ）との逆拡散が施された後、ローパスフィルタ５０４、硬判定部５０５を経て、出力される。このようにして、各復調器ＤＥＭ2乃至ＤＥＭNから出力された信号は、後段に設けられている比較器５１にそれぞれ供給される。比較器５１は、供給された各信号の中から最大の出力を選択し、選択した信号を後段に設けられている受信モジュール１４（図１参照）に出力する。これにより、上述した第１の実施形態と同様の手法により、タグＩＤ並びに距離Ｄが算出され、この結果が図示しない制御部へ供給される。
【００５０】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムによれば、無線タグ２が直交マッチドフィルタ群２７等を備えるので、他局間干渉を軽減することが可能となる。これにより、複数のタグリーダ及びタグが存在し、通信リンクが混在する環境においても確実に所望の信号のみを抽出することが可能となるので、特定の無線タグリーダとの安定した通信を実現させることができる。
【００５１】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係る無線タグシステムについて、図を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、上述した第４の実施形態に係る無線タグシステムの他の実施例であり、周辺に複数の通信機器が存在する場合であっても特定の無線タグリーダと無線タグとの間の通信を安定して行うための機能を図１に示した無線タグシステムに更に付加した構成をとる。
【００５２】
具体的には、本実施形態に係る無線タグリーダ１は、図１に示した無線タグリーダ１と構成を略同じくするが、図９に示すように、受信モジュール１４とバンドパスフィルタ１２とをつなぐ受信経路に干渉キャンセラ６０を更に備える点で異なる。また、本実施形態に係る無線タグ２についても、図１に示した無線タグ２と構成を略同じくするが、タグＩＤを各拡散コードＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）でコード化した信号をタグ信号生成部２３に対して供給するコード拡散器７０を更に備える点で異なる。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００５３】
図９は、本発明の第５の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
まず、無線タグリーダ１の送信モジュール１３により生成された変調ビーコン信号（図２（ｅ）参照）は、バンドパスフィルタ１２、アンテナ１１を介して送信される。この変調ビーコン信号は、無線タグリーダ固有の拡散コードＰＮによってコード化されている。この変調ビーコン信号は、無線タグ２の周辺に存在する他の通信機器が発する信号と干渉されて無線タグ２のアンテナ２１により受信され、バンドパスフィルタ２２、増幅器を経由して、タグ信号生成部２３に供給される（以下、このようにしてタグ信号生成部２３に供給された信号を「受信変調ビーコン信号」という。）。
【００５４】
一方、コード拡散器７０は、タグＩＤ及び送信時刻データを低速な拡散コードＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）により拡散変調し、この拡散変調したタグＩＤ及び送信時刻データをタグ信号生成部２３へ供給する。
タグ信号生成部２３は、上記受信変調ビーコン信号とコード拡散器７０から供給されるタグＩＤ及び送信時刻データとを積算することによって、具体的には、極性反転させることによりタグＩＤ変調信号を生成し、出力する。タグ信号生成部２３から出力されたタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を介して送信される。
このように、本実施形態では、無線タグリーダ１において拡散コードＰＮ１を用いたコード化が行われることにより変調ビーコン信号が生成され、更に、無線タグ２において低速なコードＣｉ（ｉ＝１乃至Ｎ）を用いたタグＩＤ及び送信時刻データの拡散変調が行われることによりタグＩＤ変調信号が生成されることとなる。
【００５５】
無線タグ２から送信されたタグＩＤ変調信号は、無線タグ２の周辺に存在する他の通信機器が発する信号と干渉されて無線タグリーダ１のアンテナ１１により受信され、バンドパスフィルタ１２を経由して、干渉キャンセラ６０に供給される。
干渉キャンセラ６０は、図１０に示すように、複数のフィルタバンクＦＢ1乃至ＦＢNを備えている。ここで、Ｎ−１個のフィルタバンクＦＢ2乃至ＦＢNは、最大の残留他局間干渉が大きい順に、シリアルに接続されている。各フィルタバンクＦＢi（i＝１〜Ｎ）は、それぞれ復調器ＤＥＭi（i＝１〜Ｎ）、変調器ＭＯＤi（i＝１〜Ｎ）、適応ディジタルフィルタＡＤＦi（Adaptive Digital Filter）（i＝１〜Ｎ）を備えて構成されている。
【００５６】
上記復調器ＤＥＭi（i＝１〜Ｎ）は、例えば、図８に示した復調器と略同様の構成を有するが、本実施形態においては、拡散コードとしてＰＮ×Ｃｉを用いる。また、図示していないが、変調器ＭＯＤi（i＝１〜Ｎ）は、対応する復調器ＤＥＭi（i＝１〜Ｎ）が備えるテンプレートコードで用いた拡散コードＰＮ×Ｃｉを利用して変調を行うコード拡散器を備えている。
【００５７】
このような構成を備える干渉キャンセラ６０では、まず、受信信号は、フィルタバンクＦＢ2の復調器ＤＥＭ2に供給され、ここで拡散ビーコン信号ＰＮ及び拡散コードＣ2との相関をとることで復調が行われる。このとき、相関結果をフィードバックさせることにより、同期を正確にとることができる。また、相関結果によりデータ判定を行い、判定したデータシンボルを後段に設けられている変調器ＭＯＤ2に供給する。変調器ＭＯＤ2は、供給されたデータシンボルに対して、再度拡散ビーコン信号ＰＮ及び拡散コードＣ2を用いて拡散変調をかけ、干渉するタグからの送信信号を再現する。この送信信号は、適応ディジタルフィルタＡＤＦ2に供給され、ここで通信路特性が付加される。これにより、受信信号に含まれる干渉信号成分が再現されることとなる。
【００５８】
再現された干渉信号成分は、減算器に供給される。減算器は、受信信号からフィルタバンクＦＢ2により再現された干渉信号成分を差し引くことにより、干渉除去を行い、除去後の受信信号を次段のフィルタバンクＦＢ3に出力する。そして、同様の動作が個々のフィルタバンクＦＢ3乃至ＦＢNにおいて順次行われることにより、受信信号から干渉信号成分が除々に除去され、最終的に、フィルタバンクＦＢ1に供給されることにより、受信信号に含まれていた最小の残留他局間干渉が除去される。これにより、受信信号から全ての干渉信号成分が除去されることとなる。
また、各フィルタバンクＦＢ1乃至ＦＢNと並列に遅延回路６１が設けられており、この遅延回路６１により時間遅延が求められる。
【００５９】
このようにして求められた干渉信号成分が除去された受信信号及び時間遅延は、後段に設けられる受信モジュール１４（図９参照）に供給され、ここで、無線タグ２のタグＩＤ及び無線タグ２と無線タグリーダ１との間の距離Ｄが求められることとなる。
【００６０】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムによれば、無線タグリーダ１側に干渉キャンセラ６０を備えるので、複数タグが存在する場合でも、特定のタグＩＤを持つ無線タグとのみ通信を行うことが可能となる。また、これにより、無線タグまでの距離を測ることが可能となる。
更に、干渉キャンセラ６０において、複数のフィルタバンクをシリアルに接続することにより、電力の大きな干渉成分から順に除去することが可能となる。これにより、タグ間の電力制御が不可能な環境化での遠近問題に対処することができる。
【００６１】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態に係る無線タグシステムについて、図１１を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃと、無線タグ２と、位置特定装置１００とを備えて構成されている。ここで、無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ、上述した第１の実施形態に係る無線タグリーダ１と同一の構成からなる。
【００６２】
このような構成を備える無線タグシステムにおいて、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃから変調ビーコン信号が無線タグ２に送られると、無線タグ２は、受信した変調ビーコン信号を各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃへ提供する提供情報、つまり自己のタグＩＤを用いて変調してタグＩＤ変調信号を生成し、このタグＩＤ変調信号を各変調ビーコン信号の送り元である無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃに対してそれぞれ送信する。なお、この送受信の過程については、上述した第１の実施形態と同様である。
【００６３】
これにより、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃに対してタグＩＤ変調信号が送信されることとなる。各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃは、受信したタグＩＤ変調信号を用いてタグＩＤを復調するとともに、無線タグ２までの距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３をそれぞれ算出し、算出した距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を位置特定装置１００に対して情報伝達媒体を介して送信する。なお、このときの送信手法については、無線、有線を問わない。
【００６４】
位置特定装置１００は、無線タグリーダ１ａの位置情報（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、無線タグリーダ１ｂの位置情報（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、無線タグリーダ１ｃの位置情報（ｘ３，ｙ３，ｚ３）を予め保有しており、これら位置情報と、各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃから送信されてきた上記距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３とを用いて、無線タグ２の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を特定する。
具体的には、以下の３つの連立方程式（式（１）〜式（３））を解くことにより、無線タグ２の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
【００６５】
（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２＋（ｚ−ｚ１）２＝Ｄ１２ （１）
（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２＋（ｚ−ｚ２）２＝Ｄ２２ （２）
（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２＋（ｚ−ｚ３）２＝Ｄ３２ （３）
【００６６】
以上説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムによれば、無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃにより求められた距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を有効に利用して無線タグ２の３次元座標を特定することが可能となる。
なお、上記実施形態において、距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃによりそれぞれ求められていたが、これに代わって、位置特定装置１００が一元的に求めるようにしても良い。
また、上記実施形態においては、位置特定装置１００を独立した装置として設けた例について説明したが、位置特定装置１００は、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃのいずれかが備えるようにしても良い。
また、上述した実施形態では、第１の実施形態に係る無線タグリーダ１と無線タグとを適用した場合について説明したが、これらの例に限られず、第２乃至第５の実施形態に係る無線タグリーダ、無線タグを適用しても良い。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、無線タグリーダ１又は無線タグ２の周辺に存在する通信装置による干渉を除去するための機能は、上述した第４又は第５の実施形態において説明した手法に限られることなく、公知のノイズ除去手法を適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムにおいて生成される各種信号を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る無線タグシステムにおける無線タグリーダ及び無線タグの電源オンオフのタイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した直交マッチドフィルタ群の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図６に示した復調器群を構成する各復調器の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示した干渉キャンセラの概略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の超広帯域無線通信装置の一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 無線タグリーダ
２ 無線タグ
１３ 送信モジュール
１４ 受信モジュール
２３、２４ タグ信号生成部
２７ 直交マッチドフィルタ群
６０ 干渉キャンセラ
１００ 位置特定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ
Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：超広帯域）技術を用いた通信方式によりデータ送受を可能とする無線タグ及び無線タグシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場や倉庫で行われる物品等の保管・輸送管理等に、無線タグ（ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を用いる手法が提案されている。無線タグとは、ＩＤを記憶した小型の発信器（タグ）の動きを受信器（無線タグリーダ）で検知するものであり、タグ寸法が微小であり安価なことからその普及が見込まれている。例えば、特開２００４−０９９２７６号公報（特許文献１）には、コンテナ等の容器単位で無線タグを実装し、この無線タグからの情報を無線タグリーダにて受け取ることにより、必要な物品の所在位置を特定し、大量の物量の管理を容易化する技術が開示されている。
【０００３】
一方、近年、次世代無線通信技術として、ＵＷＢ技術を用いた通信方式が開発されている。この通信方式は、データを１ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して、搬送波を使わずにパルスにデータを重畳させて送受信を行なうものである。それぞれの周波数帯に送信されるデータはノイズ程度の強さしかないため、同じ周波数帯を使う無線機器と混信することがなく、消費電力も少ないという利点を有している。また、このＵＷＢは、位置測定、レーダ等にも応用が利き、非常に幅広い分野での活用が期待されている。
例えば、特開２００４−３３６７６４号公報（特許文献２）には、ＵＷＢ技術を用いた通信装置として以下のような構成が開示されている。
【０００４】
図１２に、上記特許文献２に開示されている超広帯域無線通信装置の一構成例を示す。この図に示されるように、超広帯域無線通信装置は、送信モジュールと受信モジュールとを備えて構成されている。送信モジュールは、データをチャンネルコーディングしてビットストリームを生成するチャンネルエンコーダ２１０と、チャンネルエンコーダ２１０で生成されたビットストリームをＵＷＢ信号に変調する変調部２２０と、変調されたＵＷＢ信号を無線で送信するためのＲＦモジュール４００を備えている。また、受信モジュールは、無線で転送されるＵＷＢ信号を受信するためのＲＦモジュール４００と、ＲＦモジュール４００で受信したＵＷＢ信号を復調してビットストリームを生成する復調部３２０と、ビットストリームでデータを復元するチャンネルデコーダ３１０とを備えて構成されている。そして、これらの各部が所定の動作を行うことにより、データの送受信を可能にしている。
【特許文献１】特開２００４−０９９２７６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３６７６４号公報（第５−６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ＵＢＷ技術は、同じ周波数帯を使う無線機器と混信することがないという利点を有しているため、上記特許文献１等に開示されるような物品管理等に利用される無線タグ等に応用することが期待できる。また、無線タグにＵＷＢ技術を適用することにより、無線タグが定常的に発している電波をタグリーダが受信することにより情報を取得していた従来の通信形態から、タグリーダからの信号を受けて無線タグが返答を行うというアクティブ形態の通信が可能となるというメリットがある。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に開示されているような従来の超広帯域無線通信装置は、図１２からもわかるように、部品点数が多く、構成が複雑であるため、これをそのまま無線タグに適用すると、コストの増大を招くという問題があった。更に、従来の無線タグに比べて消費電力が増大してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ＵＷＢ技術を用いた通信方式を採用する無線タグ及び無線システムにおいて、コストの低減および消費電力の低減を図ることのできる無線タグ及び無線タグシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調することにより、タグ信号を生成するタグ信号生成手段と、前記タグ信号を送信する送信手段とを具備する無線タグを提供する。
【０００９】
上記構成によれば、無線タグリーダから受信した信号自体を提供情報により変調し、送信するので、復調手段やパルス発生手段等が不要となる。このように、構成を簡素化することが可能となるので、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。具体的には、消費電力を２００ｍＷ以下に抑えることができる。
上記提供情報は、例えば、無線タグに個別に割り当てられているタグＩＤである。
上記変調方式としては、例えば、２相位相変調方式（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ
Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、パルス波形変調方式（ＰＳＮ：Ｐｕｌｓｅ
Ｓｈａｐｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等を採用することが可能である。
また、上記送信手段は、情報を送信するために必要となる最低限の構成をいい、例えば、アンテナ、フィルタ等が挙げられる。
【００１０】
上記無線タグは、前記無線タグリーダが信号を送信する信号送信周期に応じて、電源をオンオフする電源制御手段を備えるようにしても良い。
【００１１】
上記構成によれば、電源制御手段により、無線タグリーダの信号送信周期に応じて電源がオンオフされるので、消費電力を更に低減させることが可能となる。
【００１２】
上記無線タグは、前記信号送信周期に、前記信号を送信する信号送信時間を加算した第１の期間と、前記信号送信周期から前記信号送信時間を減算した第２の期間とを交互に繰り返し計時する計時手段を更に備え、前記電源制御手段は、前記第１の期間において前記電源をオンし、前記第２の期間において前記電源をオフするようにしても良い。
【００１３】
上記構成によれば、信号送信周期に信号送信時間を加算した第１の期間において電源がオン状態とされた後、信号送信周期から信号送信時間を減算した第２の期間において電源がオフ状態とされるという電源のオンオフ動作が繰り返し行われるので、オン期間のうち、２回に１度は無線タグリーダからの信号を受信することが可能となる。これにより、定期的にデータ送受信を行いながらも、電力消費を約半分に減らすことができる。
【００１４】
本発明は、無線タグリーダと、前記無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、該タグ信号を送信する無線タグとを具備する無線タグシステムを提供する。
【００１５】
本発明は、３つの無線タグリーダと、３つの前記無線タグリーダから受信した信号を、各前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、生成した前記タグ信号を前記信号の送信元である前記無線タグリーダへそれぞれ送信する無線タグと、３つの前記無線タグリーダが前記無線タグに対して前記信号を送信したタイミングと前記無線タグから前記信号に対応する前記タグ信号を受信したタイミングとに基づいて、各前記無線タグリーダと前記無線タグとの間の距離を測定し、測定した前記距離を用いて前記無線タグの位置を特定する位置特定手段とを具備する無線タグシステムを提供する。
【００１６】
上記構成によれば、３つの無線タグリーダから信号が無線タグに送られる。無線タグは、受信した信号を各無線タグリーダへ提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、このタグ信号を前記信号の送り元である無線タグリーダに対して送信する。これにより、３つの無線タグリーダに対してタグ信号が送信されることとなる。そして、位置特定手段は、各無線タグリーダが無線タグに対して信号を送信したタイミングと、その信号に対応するタグ信号を無線タグから受信したタイミングとの時間のずれ及び無線タグにおける処理時間（の統計値）から各無線タグリーダと無線タグとの間の距離を測定する。これにより、各無線タグリーダと無線タグとの間の距離をそれぞれ得ることができる。そして、この３つの距離に基づいて、無線タグの位置を特定する。
【００１７】
ここで、無線タグは、無線タグリーダから受信した信号自体を提供情報により変調し、送信するので、復調手段やパルス発生手段等が不要となる。このように、構成を簡素化することが可能となるので、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。具体的には、消費電力を２００ｍＷ以下に抑えることができる。上記提供情報は、例えば、無線タグに個別に割り当てられているタグＩＤである。上記変調方式としては、例えば、２相位相変調方式（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ
Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、パルス波形変調方式（ＰＳＮ：Ｐｕｌｓｅ
Ｓｈａｐｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等を採用することが可能である。
上記位置特定手段は、上記３つの無線タグリーダのうちのいずれか一つが備えていても良いし、３つの無線タグリーダとは別個の装置として、独立して設けられていても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無線タグおよび無線タグシステムによれば、コストの低減および消費電力の低減を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の無線タグシステムの実施形態について、第１の実施形態から第６の実施形態について、順に図面を参照して説明する。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムについて説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、２相位相変調（ＢＰＳＫ：Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ
Ｋｅｙｉｎｇ）方式を用いてデータを変調する変調器を備えた無線タグを適用している。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示したブロック図である。
図１に示すように、無線タグシステムは、無線タグリーダ１及び無線タグ２を備えて構成されている。
無線タグリーダ１は、アンテナ１１、アンテナ１１を介して送受信される信号のうち、所定の周波数範囲の周波数の信号だけを通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ
Ｆｉｌｔｅｒ）１２、送信モジュール１３、及び受信モジュール１４を備えている。
【００２１】
送信モジュール１３は、例えば、コード拡散器１３１、パルス発生器１３２、及びＢＰＭ（Ｂi Phase Modulation）変調器１３３を備えて構成されている。また、受信モジュール１４は、例えば、パルス発生器１４１、乗算器１４２、相関器１４３、テンプレートコード１４４を備えて構成されている。
【００２２】
一方、無線タグ２は、アンテナ２１、アンテナ２１を介して送受信される信号のうち、所定の周波数範囲の周波数の信号だけを通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ−Ｐａｓｓ
Ｆｉｌｔｅｒ）２２、無線タグリーダ１から受信した信号を、無線タグリーダ１に提供する提供情報（例えば、タグＩＤ）を用いて変調することにより、タグＩＤ変調信号（タグ信号）を生成するタグ信号生成部（タグ信号生成手段）２３を備えている。
【００２３】
次に、上記構成を備える無線タグシステムにおける作用について図２を参照して説明する。
図２は、上記各部により生成される信号のタイミングチャートを示した図である。
まず、無線タグリーダ１内の送信モジュール１３により、無線タグ２へ送信する信号が生成される。具体的には、まず、コード拡散器１３１は、図示しない制御部により生成されたデータレート１Ｍｂｐｓのビーコン信号（図２（ａ）参照）と、例えば、１Ｇｂｐｓ、コード周期１ＭＨｚの拡散コード（図２（ｂ）参照）とを積算することにより、帯域幅１ＧＨｚの拡散ビーコン信号を生成する。例えば、ビーコン信号が「０」の場合には、拡散コードをそのまま拡散ビーコン信号として出力し、ビーコン信号が「１」の場合には、拡散コードを反転させた信号を拡散ビーコン信号として出力する（図２（ｃ）参照）。
【００２４】
この拡散ビーコン信号は、ＢＰＭ変調器１３３に供給される。ＢＰＭ変調器１３３は、この拡散ビーコン信号と、パルス発生器１３２から供給される１ＧＨｚのパルス信号（図２（ｄ）参照）とを積算することにより、バイフェーズ（Bi−Phase）変調ビーコン信号（以下「変調ビーコン信号」という。）を生成する（図２（ｅ）参照）。そして、ＢＰＭ変調器１３３により生成された変調ビーコン信号は、バンドパスフィルタ１２を経由することにより所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、アンテナ１１を介して無線タグ２へ送信される。
【００２５】
無線タグ２のアンテナ２１を介して受信された上記変調ビーコン信号は、無線タグ２が備えるバンドパスフィルタ２２を経由することにより、所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、タグ信号生成部２３に供給される。ここで、タグ信号生成部２３に供給される信号を「受信変調ビーコン信号」という（図２（ｆ）参照）。なお、無線タグリーダ１から変調ビーコン信号が送信されてから無線タグ２が受信するまでに時間遅延Ｔ１が生じている。タグ信号生成部２３は、ＢＰＳＫ方式を採用した変調器を備えており、受信変調ビーコン信号を無線タグリーダ１に対して提供する情報、例えば、自己に割り当てられているタグＩＤデータ（図２（ｇ）参照）を用いて変調する。具体的には、タグ信号生成部２３は、無線タグ２に内蔵されているメモリ（図示略）からタグＩＤを読み出し、このタグＩＤに基づいて受信変調ビーコン信号の極性反転を行うことにより、ＩＤ変調信号（タグ信号）を生成する（図２（ｈ）参照）。タグ信号生成部２３により生成されたタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２を経由することにより、所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、アンテナ２１を介して無線タグリーダ１へ送信される。このようにして、無線タグリーダ１から受信した信号である受信変調ビーコン信号に、アナログ的にタグＩＤが重畳された信号が無線タグリーダ１へ返信されることとなる。
【００２６】
無線タグリーダ２のアンテナ１１を介して受信された上記タグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ１２を経由することにより、所定の周波数範囲以外の周波数の信号が減衰され、受信モジュール１４内の乗算器１４２に供給される。ここで、乗算器１４２に供給される信号を「受信タグＩＤ変調信号」という（図２（ｉ）参照）。なお、無線タグ２からタグＩＤ変調信号が送信されてから無線タグリーダ１の乗算器１４２が受信するまでに時間遅延Ｔ２が生じている。
【００２７】
乗算器１４２は、この受信タグＩＤ変調信号と、パルス発生器１４１から供給される１ＧＨｚのパルス信号（図２（ｊ）参照）とを積算することにより復調を行い、復調拡散タグＩＤデータ（図２（ｋ）参照）を生成する。乗算器１４１にて生成された復調拡散タグＩＤデータは、相関器１４３に供給される。相関器１４３は、この復調拡散タグＩＤデータとテンプレートコード（図２（ｌ）参照）１４４との相関値計算を行うことにより、タグＩＤを復元する。ここで、復元されたタグＩＤを復調タグＩＤデータという（図２（ｍ）参照）。
【００２８】
また、相関器１４３では、無線タグリーダ１が変調ビーコン信号（図２（ｅ）参照）を送信してから、この変調ビーコン信号に対応するタグＩＤ変調信号（図２（ｈ）参照）が無線タグリーダ１に受信されるまでの時間遅延から無線タグリーダ１と無線タグ２との間の距離Ｄを算出する。具体的には、拡散コード（図２（ｂ）参照）に対するテンプレートコード（図２（ｌ）参照）の時間遅延Ｔｇ及び無線タグにおける処理時間（の統計値）から無線タグリーダ１と無線タグ２との間の距離Ｄを算出する。そして、相関器１４３により復元された復元タグＩＤデータ及び距離Ｄは、図示しない制御部へ供給されることにより、所定の後続処理が行われる。
【００２９】
以上説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムに適用される無線タグ２は、無線タグリーダ１から受信した信号自体をタグＩＤを用いて変調したタグＩＤ変調信号を生成し、このタグＩＤ変調信号を無線タグリーダ１に対して送信する。これにより、復調器やパルス発生器等を備える必要がなくなるため、構成を簡素化することが可能となり、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。
【００３０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る無線タグシステムについて、図３を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、パルス波形変調方式（ＰＳＮ：Ｐｕｌｓｅ Ｓｈａｐｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を用いてデータを変調する無線タグを適用したものである。また、上述した無線タグリーダ１においては、ＵＷＢインパルス信号として、１ＧＨｚのパルス信号を利用していたが、本実施形態においては、この１ＧＨｚのパルス信号に代わって、修正エルミートパルス（MHP:Modified Hermite Pluse）を使用する。このＭＨＰは、異なる次数の波形が互いに直交するＵＷＢインパルス信号である。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００３１】
図３において、コード拡散器１３１により生成された拡散ビーコン信号は、ＢＰＭ変調器１５１に供給される。ＢＰＭ変調器１５１は、次数ｎの修正エルミートパルス（ＭＨＰ）信号と拡散ビーコン信号とを積算することにより、バイフェーズ変調されたＭＨＰビーコン信号を生成する。生成されたＭＨＰビーコン信号は、バンドパスフィルタ１２、アンテナ１１を介して無線タグ１へ送信される。無線タグ２のアンテナ２１、バンドパスフィルタ２２を介して受信されたＭＨＰビーコン信号（以下、受信されたＭＨＰビーコン信号を「受信ＭＨＰビーコン信号」という。）は、本実施形態に係るタグ信号生成部２４へ供給される。タグ信号生成部２４は、図示しないメモリに格納されているタグＩＤに応じて受信ＭＨＰビーコン信号の次数を変えることにより、タグＩＤ変調信号（タグ信号）を生成する。
【００３２】
具体的には、本実施形態に係るタグ信号生成部２４は、増幅器２４１、切替器２４２、微分回路２４３、及びバイパス経路Ｐを備えて構成されている。
このようなタグ信号生成部２４において、受信ＭＨＰビーコン信号は、まず増幅器２４１により増幅された後、切替器２４２へ供給される。切替器２４２は、図示しないメモリに格納されているタグＩＤに応じて、接続先を切り替える。例えば、切替器２４２は、タグＩＤが「１」のときは、微分回路２４３に接続し、タグＩＤが「０」のときは、微分回路をバイパスする経路Ｐに接続する。
【００３３】
これにより、タグＩＤが「１」のときには、増幅器２４１から出力された受信ＭＨＰビーコン信号が、微分回路２４３を経由することによりその次数が１大きい信号波形へと変形され、一方、タグＩＤが「０」のときには、微分回路２４３をバイパスする経路Ｐを経由することにより、その次数が変化しない信号とされ、ｎ次又はｎ＋１次の波形からなるタグＩＤ変調信号（タグ信号）が生成される。
このようにして生成されたタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を介して送信される。
【００３４】
このタグＩＤ変調信号は、無線タグリーダ２のアンテナ１１、バンドパスフィルタ１２を介して、受信モジュール１６内の乗算器１６１及び１６２に供給される（以下、ここで供給される信号を「受信タグＩＤ変調信号」という。）。乗算器１６１は、ＭＨＰ発生器１６３から供給されるｎ次のＭＨＰ信号と受信タグＩＤ変調信号とを積算して出力する。一方、乗算器１６２は、ＭＨＰ発生器１６４から供給されるｎ＋１次のＭＨＰ信号と受信タグＩＤ変調信号とを積算して出力する。乗算器１６１及び１６２からの積算出力は、比較器１６５に供給され、積算出力の大きい信号が選択されて、復調拡散タグＩＤデータとして相関器１４３へ供給される。相関器１４３は、テンプレートコード１４４と復調拡散タグＩＤデータとの相関値計算を行うことにより、タグＩＤデータを復元する。そして、復元したタグＩＤデータを復調タグＩＤデータとして、図示しない制御部へ供給する。また、相関器１４３は、上述の第１の実施形態と同様の手法により、無線タグリーダ１と無線タグ２との間の距離Ｄを算出し、この距離Ｄを図示しない制御部へ供給する。
【００３５】
以上説明してきたように、本実施形態に係る無線タグ２によれば、無線タグリーダ１から受信した信号自体をタグＩＤを用いて変調したタグＩＤ変調信号を生成し、このタグＩＤ変調信号を無線タグリーダ１に対して送信する。これにより、復調器やパルス発生器等を備える必要がなくなるため、構成を簡素化することが可能となり、消費電力の低減、並びに装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、上述した実施形態においては、無線タグ２のタグ信号生成部２４が、１つの微分回路２４３を備える場合について説明したが、微分回路２４３の個数を増やすことによりさまざまな次数のタグＩＤ変調信号を生成することが可能となる。
また、上述した実施形態においては、無線タグリーダ１と、１つの無線タグ２とからなる無線タグシステムについて説明してしたが、無線タグ２の数については限定されない。例えば、無線タグリーダ１が複数の無線タグ２とデータの送受信を行う場合には、各無線タグが備える微分回路２４３の数をユニークに変えることにより、各無線タグから返信されるタグＩＤ変調信号の次数を異ならせることが可能となる。このように、異なる次数のＭＨＰを返信させることにより、複数タグの混在環境下における他局間干渉を軽減させることができる。
【００３７】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る無線タグシステムについて、図４を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、上記第１の実施形態に係る無線タグ２に、タイマ（計時手段）及び電源制御部（電源制御手段）を更に備えた構成をとる。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００３８】
図４に示すように、本実施形態に係る無線タグリーダ１は、信号送信周期Ｔframeを計時するタイマ１３４と、タイマ１３４による計時に基づいて、図示しない制御部から供給されるビーコン信号をコード拡散器１３１へ供給するスイッチ１３５を更に備えている。これにより、ビーコン信号は、信号送信周期Ｔframeでコード拡散器１３１に供給されることとなるので、図５（ａ）に示すように、信号送信周期Ｔframeで、無線タグ１に対して変調ビーコン信号（図２（ｅ）参照）が送信されることとなる。なお、図５（ａ）において、変調ビーコン信号が送信されている期間は、信号送信時間Ｔbeaconとして示し、それ以外の期間は、受信モードとして表している。
【００３９】
一方、無線タグ２は、無線タグリーダ１が変調ビーコン信号を送信する信号送信周期Ｔframeに応じて、電源をオンオフする電源制御部（電源制御手段）２６を備えている。具体的には、無線タグ２は、信号送信周期Ｔframeに、変調ビーコン信号が送信される信号送信時間Ｔbeaconを加算した第１の期間と、信号送信周期Ｔframeから信号送信時間Ｔbeaconを減算した第２の期間とを交互に繰り返し計時するタイマ（計時手段）２５を備えており、電源制御部２６はタイマ２５により計時された第１の期間において電源をオンにし、第２の期間において電源をオフにする。これにより、図５（ｂ）に示すように、電源オンの期間と、電源オフの期間とが繰り返されることとなる。そして、図５（ｃ）に示すように、電源オンの期間に、無線タグ２において変調ビーコン信号が受信されると、タグ信号生成部２３により、変調ビーコン信号がタグＩＤに基づいて変調されてタグＩＤ変調信号が生成され、このタグＩＤ変調信号が無線タグリーダ２へ送信されることとなる。これにより、図５（ｄ）に示すように、無線タグリーダ２の受信モードにおいて、タグＩＤ変調信号が受信されることとなる。
【００４０】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る無線タグによれば、信号送信周期Ｔframeに信号送信時間Ｔbeaconを加算した第１の期間において電源がオン状態とされた後、信号送信周期Ｔframeから信号送信時間Ｔbeaconを減算した第２の期間において電源がオフ状態とされるという電源のオンオフ動作が繰り返し行われるので、オン期間のうち、２回に１度は無線タグリーダからの信号を受信することが可能となる。これにより、定期的にデータ送受信を行いながらも、電力消費を約半分に減らすことができるという効果を奏する。なお、本実施形態に係る電源オンオフの機能については、図３に示した第２の実施形態に係る無線タグシステムにも適用可能である。
【００４１】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る無線タグシステムについて、図を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、無線タグリーダ又は無線タグの周辺に複数の通信機器が存在する場合であっても特定の無線タグリーダと無線タグとの間の通信を安定して行うための機能を図１に示した無線タグシステムに更に付加した構成をとる。
【００４２】
具体的には、本実施形態に係る無線タグリーダ１は、図１に示した無線タグリーダ１と構成を略同じくするが、図６に示すように、受信モジュール１４とバンドパスフィルタ１２とをつなぐ受信経路に、復調器群５０及び比較器５１をこの順で、更に備える点で異なる。また、本実施形態に係る無線タグ２についても、図１に示した無線タグ２と構成を略同じくするが、バンドパスフィルタ２２とタグ信号生成部２３とをつなぐ受信経路の間に、直交マッチドフィルタ群２７を備え、また、タグ信号生成部２３とバンドパスフィルタ２２とをつなぐ送信経路の間にコード拡散器２８を備える点で異なる。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００４３】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
まず、無線タグリーダ１の送信モジュール１３により生成された変調ビーコン信号（図２（ｅ））は、バンドパスフィルタ１２、アンテナ１１を介して送信される。この変調ビーコン信号は、無線タグ２の周辺に存在する他の通信機器が発する信号と干渉されて無線タグ２のアンテナ２１により受信され、バンドパスフィルタ２２を経由し、更に、図示しない所定の通信回路により受信ベースバンド信号に変換された後、直交マッチドフィルタ群２７に供給される。
【００４４】
ここで、直交マッチドフィルタ群２７は、図７に示すように、複数のマッチドフィルタＭＦ1からＭＦNと、ＬＣ（Linear Ｃombiner）重み制御部２７２、減算器２７３、及びビーコン信号抽出部２７４を備えている。
直交マッチドフィルタ群２７において、受信ベースバンド信号は、図７に示すマッチドフィルタＭＦ1乃至ＭＦNに供給される。各マッチドフィルタＭＦ1乃至ＭＦNにおいて、受信ベースバンド信号と各拡散コードＰＮ1乃至ＰＮNとの相関が取られる。ここで、マッチドフィルタＭＦ1は、取得したい希望信号の拡散コードＰＮ1に対応する拡散コードＣ１を保有するものであり、それ以外のマッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNは、希望信号の拡散コードＰＮ1と完全に直交する拡散コードＣi（i=２〜Ｎ）を保有している。なお、この拡散コードＣi（i=２〜Ｎ）は、希望信号の拡散コードＰＮ1から作成することができ、例えば、Ｇｒａｍ−Ｓｃｈｍｉｄｔの直交化法を用いて作成することが可能である。
【００４５】
この結果、マッチドフィルタＭＦ1の出力には希望信号の成分及び他のタグリーダ−タグ間通信からの干渉成分及び雑音成分が含まれる。一方、他のマッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNにおいて、受信ベースバンド信号は、個々のコードＣi（i=２〜Ｎ）との相関がとられ、その出力がＬＣ重み制御部２７２に出力される。ここで、マッチドフィルタＭＦ2からＭＦNにおいて用いられる各拡散コードＣi（i=２〜Ｎ）は、希望信号の拡散コードＰＮ1と完全に直交しているため、マッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNの出力には、希望信号の成分は現れないこととなる。
【００４６】
ＬＣ重み制御部２７２では、マッチドフィルタＭＦ2乃至ＭＦNの出力β2乃至βNに、対応する重みＷ2乃至ＷNをそれぞれ乗算し、更に、その結果を足し合わせることにより、他局間干渉成分を算出し、この他局間干渉成分を減算器２７３に出力する。ここでＬＣ重み制御部２７２は、ＬＣ重み制御部２７２の出力が、ＭＦ1の出力における他局間干渉成分の大きさと等しくなるように重みを制御する。この制御アルゴリズムは、データ判定の平均自乗誤差が最小になるようにＬＭＳ等の適応アルゴリズムを用いることが可能である。
【００４７】
減算器２７３は、マッチドフィルタＭＦ1の出力β1から、重み制御部２７２から供給された他局間干渉成分を差し引くことにより、希望信号の成分のみを抽出し、出力する。希望信号の成分は硬判定部２７４を経由して、後段に設けられているタグ信号生成部２３（図６参照）へ供給される。
図６において、タグ信号生成部２３は、直交マッチドフィルタ群２７から供給された希望信号（つまり、無線タグリーダ１から送信された変調ビーコン信号）を自己が保有するタグＩＤにより変調し、このタグＩＤ変調信号を出力する。タグＩＤ変調信号は、コード拡散器２８に供給され、ここで、各拡散コードＰＮｎ（ｎ=２〜Ｎ）で拡散された後、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を経由して送信される。
このように、本実施形態では、無線タグリーダ１において拡散コードＰＮ１を用いたコード化が行われることにより変調ビーコン信号が生成され、更に、無線タグ２においてビーコン信号が復調された後、再び拡散コードＰＮｉ（ｉ＝２乃至Ｎ）を用いたコード化が行われることによりタグＩＤ変調信号が生成されることとなる。
【００４８】
無線タグ２から送信された拡散後のタグＩＤ変調信号は、他のタグが発する信号に干渉されて無線タグリーダ１のアンテナ１１により受信され、バンドパスフィルタ１２を経由して、復調器群５０に供給される。具体的には、復調器群５０を構成する各復調器ＤＥＭ2乃至ＤＥＭN（図８参照）に供給される。各復調器ＤＥＭｉ（ｉ＝２〜Ｎ）は、図８に示すように、同期回路５０１、相関器５０２、各復調器に対応するテンプレートコード５０３、ローパスフィルタ５０４、及び硬判定部５０５を備えて構成されている。
【００４９】
このような構成からなる復調器群５０において、受信信号は、各復調器ＤＥＭ2乃至ＤＥＭNに供給されることにより、各拡散ビーコン信号ＰＮｎ（ｎ＝２〜Ｎ）との逆拡散が施された後、ローパスフィルタ５０４、硬判定部５０５を経て、出力される。このようにして、各復調器ＤＥＭ2乃至ＤＥＭNから出力された信号は、後段に設けられている比較器５１にそれぞれ供給される。比較器５１は、供給された各信号の中から最大の出力を選択し、選択した信号を後段に設けられている受信モジュール１４（図１参照）に出力する。これにより、上述した第１の実施形態と同様の手法により、タグＩＤ並びに距離Ｄが算出され、この結果が図示しない制御部へ供給される。
【００５０】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムによれば、無線タグ２が直交マッチドフィルタ群２７等を備えるので、他局間干渉を軽減することが可能となる。これにより、複数のタグリーダ及びタグが存在し、通信リンクが混在する環境においても確実に所望の信号のみを抽出することが可能となるので、特定の無線タグリーダとの安定した通信を実現させることができる。
【００５１】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係る無線タグシステムについて、図を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、上述した第４の実施形態に係る無線タグシステムの他の実施例であり、周辺に複数の通信機器が存在する場合であっても特定の無線タグリーダと無線タグとの間の通信を安定して行うための機能を図１に示した無線タグシステムに更に付加した構成をとる。
【００５２】
具体的には、本実施形態に係る無線タグリーダ１は、図１に示した無線タグリーダ１と構成を略同じくするが、図９に示すように、受信モジュール１４とバンドパスフィルタ１２とをつなぐ受信経路に干渉キャンセラ６０を更に備える点で異なる。また、本実施形態に係る無線タグ２についても、図１に示した無線タグ２と構成を略同じくするが、タグＩＤを各拡散コードＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）でコード化した信号をタグ信号生成部２３に対して供給するコード拡散器７０を更に備える点で異なる。
以下、本実施形態の無線タグシステムについて、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素については、同一符号を付している。
【００５３】
図９は、本発明の第５の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
まず、無線タグリーダ１の送信モジュール１３により生成された変調ビーコン信号（図２（ｅ）参照）は、バンドパスフィルタ１２、アンテナ１１を介して送信される。この変調ビーコン信号は、無線タグリーダ固有の拡散コードＰＮによってコード化されている。この変調ビーコン信号は、無線タグ２の周辺に存在する他の通信機器が発する信号と干渉されて無線タグ２のアンテナ２１により受信され、バンドパスフィルタ２２、増幅器を経由して、タグ信号生成部２３に供給される（以下、このようにしてタグ信号生成部２３に供給された信号を「受信変調ビーコン信号」という。）。
【００５４】
一方、コード拡散器７０は、タグＩＤ及び送信時刻データを低速な拡散コードＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）により拡散変調し、この拡散変調したタグＩＤ及び送信時刻データをタグ信号生成部２３へ供給する。
タグ信号生成部２３は、上記受信変調ビーコン信号とコード拡散器７０から供給されるタグＩＤ及び送信時刻データとを積算することによって、具体的には、極性反転させることによりタグＩＤ変調信号を生成し、出力する。タグ信号生成部２３から出力されたタグＩＤ変調信号は、バンドパスフィルタ２２、アンテナ２１を介して送信される。
このように、本実施形態では、無線タグリーダ１において拡散コードＰＮ１を用いたコード化が行われることにより変調ビーコン信号が生成され、更に、無線タグ２において低速なコードＣｉ（ｉ＝１乃至Ｎ）を用いたタグＩＤ及び送信時刻データの拡散変調が行われることによりタグＩＤ変調信号が生成されることとなる。
【００５５】
無線タグ２から送信されたタグＩＤ変調信号は、無線タグ２の周辺に存在する他の通信機器が発する信号と干渉されて無線タグリーダ１のアンテナ１１により受信され、バンドパスフィルタ１２を経由して、干渉キャンセラ６０に供給される。
干渉キャンセラ６０は、図１０に示すように、複数のフィルタバンクＦＢ1乃至ＦＢNを備えている。ここで、Ｎ−１個のフィルタバンクＦＢ2乃至ＦＢNは、最大の残留他局間干渉が大きい順に、シリアルに接続されている。各フィルタバンクＦＢi（i＝１〜Ｎ）は、それぞれ復調器ＤＥＭi（i＝１〜Ｎ）、変調器ＭＯＤi（i＝１〜Ｎ）、適応ディジタルフィルタＡＤＦi（Adaptive Digital Filter）（i＝１〜Ｎ）を備えて構成されている。
【００５６】
上記復調器ＤＥＭi（i＝１〜Ｎ）は、例えば、図８に示した復調器と略同様の構成を有するが、本実施形態においては、拡散コードとしてＰＮ×Ｃｉを用いる。また、図示していないが、変調器ＭＯＤi（i＝１〜Ｎ）は、対応する復調器ＤＥＭi（i＝１〜Ｎ）が備えるテンプレートコードで用いた拡散コードＰＮ×Ｃｉを利用して変調を行うコード拡散器を備えている。
【００５７】
このような構成を備える干渉キャンセラ６０では、まず、受信信号は、フィルタバンクＦＢ2の復調器ＤＥＭ2に供給され、ここで拡散ビーコン信号ＰＮ及び拡散コードＣ2との相関をとることで復調が行われる。このとき、相関結果をフィードバックさせることにより、同期を正確にとることができる。また、相関結果によりデータ判定を行い、判定したデータシンボルを後段に設けられている変調器ＭＯＤ2に供給する。変調器ＭＯＤ2は、供給されたデータシンボルに対して、再度拡散ビーコン信号ＰＮ及び拡散コードＣ2を用いて拡散変調をかけ、干渉するタグからの送信信号を再現する。この送信信号は、適応ディジタルフィルタＡＤＦ2に供給され、ここで通信路特性が付加される。これにより、受信信号に含まれる干渉信号成分が再現されることとなる。
【００５８】
再現された干渉信号成分は、減算器に供給される。減算器は、受信信号からフィルタバンクＦＢ2により再現された干渉信号成分を差し引くことにより、干渉除去を行い、除去後の受信信号を次段のフィルタバンクＦＢ3に出力する。そして、同様の動作が個々のフィルタバンクＦＢ3乃至ＦＢNにおいて順次行われることにより、受信信号から干渉信号成分が除々に除去され、最終的に、フィルタバンクＦＢ1に供給されることにより、受信信号に含まれていた最小の残留他局間干渉が除去される。これにより、受信信号から全ての干渉信号成分が除去されることとなる。
また、各フィルタバンクＦＢ1乃至ＦＢNと並列に遅延回路６１が設けられており、この遅延回路６１により時間遅延が求められる。
【００５９】
このようにして求められた干渉信号成分が除去された受信信号及び時間遅延は、後段に設けられる受信モジュール１４（図９参照）に供給され、ここで、無線タグ２のタグＩＤ及び無線タグ２と無線タグリーダ１との間の距離Ｄが求められることとなる。
【００６０】
以上、説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムによれば、無線タグリーダ１側に干渉キャンセラ６０を備えるので、複数タグが存在する場合でも、特定のタグＩＤを持つ無線タグとのみ通信を行うことが可能となる。また、これにより、無線タグまでの距離を測ることが可能となる。
更に、干渉キャンセラ６０において、複数のフィルタバンクをシリアルに接続することにより、電力の大きな干渉成分から順に除去することが可能となる。これにより、タグ間の電力制御が不可能な環境化での遠近問題に対処することができる。
【００６１】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態に係る無線タグシステムについて、図１１を参照して説明する。本実施形態に係る無線タグシステムは、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃと、無線タグ２と、位置特定装置１００とを備えて構成されている。ここで、無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ、上述した第１の実施形態に係る無線タグリーダ１と同一の構成からなる。
【００６２】
このような構成を備える無線タグシステムにおいて、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃから変調ビーコン信号が無線タグ２に送られると、無線タグ２は、受信した変調ビーコン信号を各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃへ提供する提供情報、つまり自己のタグＩＤを用いて変調してタグＩＤ変調信号を生成し、このタグＩＤ変調信号を各変調ビーコン信号の送り元である無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃに対してそれぞれ送信する。なお、この送受信の過程については、上述した第１の実施形態と同様である。
【００６３】
これにより、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃに対してタグＩＤ変調信号が送信されることとなる。各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃは、受信したタグＩＤ変調信号を用いてタグＩＤを復調するとともに、無線タグ２までの距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３をそれぞれ算出し、算出した距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を位置特定装置１００に対して情報伝達媒体を介して送信する。なお、このときの送信手法については、無線、有線を問わない。
【００６４】
位置特定装置１００は、無線タグリーダ１ａの位置情報（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、無線タグリーダ１ｂの位置情報（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、無線タグリーダ１ｃの位置情報（ｘ３，ｙ３，ｚ３）を予め保有しており、これら位置情報と、各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃから送信されてきた上記距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３とを用いて、無線タグ２の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を特定する。
具体的には、以下の３つの連立方程式（式（１）〜式（３））を解くことにより、無線タグ２の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。
【００６５】
（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２＋（ｚ−ｚ１）２＝Ｄ１２ （１）
（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２＋（ｚ−ｚ２）２＝Ｄ２２ （２）
（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２＋（ｚ−ｚ３）２＝Ｄ３２ （３）
【００６６】
以上説明してきたように、本実施形態に係る無線タグシステムによれば、無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃにより求められた距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を有効に利用して無線タグ２の３次元座標を特定することが可能となる。
なお、上記実施形態において、距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、各無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃによりそれぞれ求められていたが、これに代わって、位置特定装置１００が一元的に求めるようにしても良い。
また、上記実施形態においては、位置特定装置１００を独立した装置として設けた例について説明したが、位置特定装置１００は、３つの無線タグリーダ１ａ、１ｂ、１ｃのいずれかが備えるようにしても良い。
また、上述した実施形態では、第１の実施形態に係る無線タグリーダ１と無線タグとを適用した場合について説明したが、これらの例に限られず、第２乃至第５の実施形態に係る無線タグリーダ、無線タグを適用しても良い。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、無線タグリーダ１又は無線タグ２の周辺に存在する通信装置による干渉を除去するための機能は、上述した第４又は第５の実施形態において説明した手法に限られることなく、公知のノイズ除去手法を適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る無線タグシステムにおいて生成される各種信号を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る無線タグシステムにおける無線タグリーダ及び無線タグの電源オンオフのタイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示した直交マッチドフィルタ群の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図６に示した復調器群を構成する各復調器の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示した干渉キャンセラの概略構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る無線タグシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図１２】従来の超広帯域無線通信装置の一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ 無線タグリーダ
２ 無線タグ
１３ 送信モジュール
１４ 受信モジュール
２３、２４ タグ信号生成部
２７ 直交マッチドフィルタ群
６０ 干渉キャンセラ
１００ 位置特定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調することにより、タグ信号を生成するタグ信号生成手段と、
前記タグ信号を送信する送信手段と
を具備する無線タグ。
【請求項２】
前記無線タグリーダが信号を送信する信号送信周期に応じて、電源をオンオフする電源制御手段を備える請求項１に記載の無線タグ。
【請求項３】
前記信号送信周期に、前記信号を送信する信号送信時間を加算した第１の期間と、前記信号送信周期から前記信号送信時間を減算した第２の期間とを交互に繰り返し計時する計時手段を備え、
前記電源制御手段は、前記第１の期間において前記電源をオンし、前記第２の期間において前記電源をオフする請求項２に記載の無線タグ。
【請求項４】
無線タグリーダと、
前記無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、該タグ信号を送信する無線タグと
を具備する無線タグシステム。
【請求項５】
３つの無線タグリーダと、
３つの前記無線タグリーダから受信した信号を、各前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、生成した前記タグ信号を前記信号の送信元である前記無線タグリーダへそれぞれ送信する無線タグと、
３つの前記無線タグリーダが前記無線タグに対して前記信号を送信したタイミングと前記無線タグから前記信号に対応する前記タグ信号を受信したタイミングとに基づいて、各前記無線タグリーダと前記無線タグとの間の距離を測定し、測定した前記距離を用いて前記無線タグの位置を特定する位置特定手段と
を具備する無線タグシステム。
【請求項１】
無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調することにより、タグ信号を生成するタグ信号生成手段と、
前記タグ信号を送信する送信手段と
を具備する無線タグ。
【請求項２】
前記無線タグリーダが信号を送信する信号送信周期に応じて、電源をオンオフする電源制御手段を備える請求項１に記載の無線タグ。
【請求項３】
前記信号送信周期に、前記信号を送信する信号送信時間を加算した第１の期間と、前記信号送信周期から前記信号送信時間を減算した第２の期間とを交互に繰り返し計時する計時手段を備え、
前記電源制御手段は、前記第１の期間において前記電源をオンし、前記第２の期間において前記電源をオフする請求項２に記載の無線タグ。
【請求項４】
無線タグリーダと、
前記無線タグリーダから受信した信号を、前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、該タグ信号を送信する無線タグと
を具備する無線タグシステム。
【請求項５】
３つの無線タグリーダと、
３つの前記無線タグリーダから受信した信号を、各前記無線タグリーダに対して提供する提供情報を用いて変調してタグ信号を生成し、生成した前記タグ信号を前記信号の送信元である前記無線タグリーダへそれぞれ送信する無線タグと、
３つの前記無線タグリーダが前記無線タグに対して前記信号を送信したタイミングと前記無線タグから前記信号に対応する前記タグ信号を受信したタイミングとに基づいて、各前記無線タグリーダと前記無線タグとの間の距離を測定し、測定した前記距離を用いて前記無線タグの位置を特定する位置特定手段と
を具備する無線タグシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２１５０８５（Ｐ２００７−２１５０８５Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４９８０（Ｐ２００６−３４９８０）
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
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