無線タグ通信装置
【課題】マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出する無線タグ通信装置を提供する。
【解決手段】送信アレイアンテナの指向性を制御する送信ＰＡＡ制御部５８と、受信アレイアンテナの指向性を制御する受信ウェイト処理部６０と、送信アレイアンテナの指向性及び／又は受信アレイアンテナの指向性を変化させて無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいて無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部６４と、送信アレイアンテナの指向性の中心方向が方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御すると共に、受信アレイアンテナの指向性を変化させて無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて無線タグの方向を本検出する方向検出部６６とを、備えたものであることから、対象となる無線タグとの間で確実な通信を実現しつつその方向を好適に検出することができる。
【解決手段】送信アレイアンテナの指向性を制御する送信ＰＡＡ制御部５８と、受信アレイアンテナの指向性を制御する受信ウェイト処理部６０と、送信アレイアンテナの指向性及び／又は受信アレイアンテナの指向性を変化させて無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいて無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部６４と、送信アレイアンテナの指向性の中心方向が方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御すると共に、受信アレイアンテナの指向性を変化させて無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて無線タグの方向を本検出する方向検出部６６とを、備えたものであることから、対象となる無線タグとの間で確実な通信を実現しつつその方向を好適に検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【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、通信対象である無線タグの方向を検出する技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）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おいて実用が期待されている。
【０００３】
斯かる無線タグ通信装置の一利用形態として、通信対象である無線タグとの通信の指向性を変化させることによりその無線タグの方向を検知する技術が知られている。例えば、一般的なＢＦＡ（Beam Forming Antenna）処理や、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法等を用いた方向検知技術がそれである。しかし、ＢＦＡ処理による方向検知では計算量が少なくて済む反面、分解能が低く通信対象である無線タグの方向を詳細に検出できないという不具合があった。また、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法等、分解能が高い方向検知では、処理が複雑であり計算量が多くなるという弊害があった。そこで、通信感度が極小となる方向に基づいて電波の到来方向を推定するヌル走査方式を用いた技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたタグ通信装置がそれである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０３４５号公報
【０００５】
ところで、前記無線タグ通信システムが適用される環境によっては、障害物に起因する反射や回折等により複数の電波受信経路が形成される所謂マルチパス（multipass）が発生する可能性がある。しかし、前記従来の技術では、前記無線タグ通信装置により斯かるマルチパスによる電波すなわち反射波が受信された場合、その反射波と直接波との信号強度の差が小さいことから、対象となる無線タグの方向検出が困難になるという弊害があった。また、ヌル走査方式により無線タグの存在する方向を検出する場合、ヌル方向においては通信感度が比較的低下することから、対象となる無線タグとの間で好適な通信を行うことができなくなり、複数の方向が検出される可能性があった。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出す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】
【発明が解決しようとする課題】
【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、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出す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、複数のアンテナ素子を有する送信アレイアンテナにより所定の無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その無線タグから返信される返信信号を複数のアンテナ素子を有する受信アレイアンテナにより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、前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出する方向検出部とを、備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出する方向検出部とを、備えたものであることから、予備検出された無線タグの存在する方向に送信指向性を向けると共に、その方向に対応して受信指向性におけるヌル走査を行うことで、対象となる無線タグが確実に動作した状態を保ったまま、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。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出する無線タグ通信装置を提供することができる。
【０００９】
ここで、好適には、前記受信アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向予備検出部は、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出するものであり、前記方向検出部は、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で対象となる無線タグの存在する方向の予備検出及び本検出を行うことができる。
【００１０】
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により前記無線タグとの通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、マルチパスが形成された場合であっても、パスが最も短く返答信号が強い直接波方向に指向性ヌル方向が向くため、好適に無線タグの方向を検出することができる。
【００１１】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを指定してその無線タグとの間で通信を行うものである。このようにすれば、通信の重畳が発生するのを好適に防止することができる。
【００１２】
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により複数の無線タグが検出された場合には、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを順次指定して前記複数の無線タグとの間で通信を行うものである。このようにすれば、通信の重畳が発生するのを好適に防止できると共に、予備検出された複数の無線タグそれぞれの存在する方向を好適に検出することができる。
【００１３】
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により少なくとも１つの無線タグが検出された場合にのみ、その無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させるものである。このようにすれば、不要なヌル走査が行われるのを避けることができる。
【００１４】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、その受信アレイアンテナに備えられた複数のアンテナ素子のうち２つのアンテナ素子により対象となる無線タグとの間の通信を行うものである。このようにすれば、受信指向性制御の自由度が１となり、受信信号が最も大きい方向にのみ指向性を向けることができる。
【００１５】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものである。このようにすれば、例えばディジタル信号に変換された受信信号をメモリに記憶しておき、その受信信号を読み出して処理を行うことで、対象となる無線タグとの間で繰り返し通信を行うことなく好適にヌル走査を行うことができる。
【００１６】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものである。このようにすれば、予備検出と本検出とで送信信号の周波数を略等しくすることでマルチパスの状態に変化が生じず、タグが確実に応答する状態で本検出が行なえることから、対象となる無線タグの存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００１７】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、その周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、それら第１の通信結果及び第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、マルチパス状態の変化に起因して対象となる無線タグが応答しない可能性を踏まえて、その無線タグの存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００１８】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものである。このようにすれば、予備検出よりも送信出力を大きくすることで、本検出における対象となる無線タグからの応答をより確実なものとすることができる。
【００１９】
また、好適には、前記送信アレイアンテナ及び受信アレイアンテナは、一部乃至は全部のアンテナ素子を共有するものである。このようにすれば、装置の構成を可及的に簡単なものとすることができる。
【００２０】
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】
【００２１】
図１は、本発明の無線タグ通信装置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Ｆc（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Ｆc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Ｆcが変調され、応答波Ｆr（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。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。
【００２２】
図２は、上記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２は、上記無線タグ１４に対する情報の読み書きや、その無線タグ１４の方向検知等を実行するためにその無線タグ１４との間で情報の通信を行うものであり、送信データをディジタル信号として出力したり、上記無線タグ１４からの返信信号に基づいてその無線タグ１４からの応答データを読み出す等のディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）１６と、上記質問波Ｆcの送信及び応答波Ｆrの受信に共用される複数（図２では４つ）のアンテナ素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子１８と称する）と、それら複数のアンテナ素子１８の一部乃至は全部から構成される送信アレイアンテナ２２（図４を参照）から上記質問波Ｆcを送信するための送信処理を行うと共に、上記複数のアンテナ素子１８の一部乃至は全部から構成される受信アレイアンテナ２４（図６を参照）により受信される受信信号の受信処理を行う送受信回路２０とを、備えて構成されている。
【００２３】
上記送受信回路２０は、前記質問波Ｆcの搬送波に対応する所定の周波数信号を出力させる搬送波出力部２６と、各アンテナ素子１８に対応してその搬送波出力部２６から出力された周波数信号に上記ＤＳＰ１６から供給される送信データを乗算する複数（図２では４つ）の送信データ乗算部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送信データ乗算部２８と称する）と、上記ＤＳＰ１６から供給される指令値に応じて各送信データ乗算部２８から出力される信号の位相を制御する複数（図４では４つ）の送信移相部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送信移相部３０と称する）と、各送信移相部３０から出力される信号を増幅する複数（図４では４つ）の送信増幅部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送信増幅部３２と称する）と、各送信増幅部３２から出力される信号を対応するアンテナ素子１８に供給すると共に、各アンテナ素子１８により受信された受信信号を対応する直交変換部３８へ供給する複数（図２では４つ）の送受信分離部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送受信分離部３４と称する）と、各アンテナ素子１８と対応する送受信分離部３４との間に設けられて所定の周波数帯域の信号を通過させる複数（図２では４つ）のフィルタ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ（以下、特に区別しない場合には単にフィルタ３６と称する）とを、備えている。なお、上記送受信分離部３４としては、通常、方向性結合器又はサーキュレータ等が好適に用いられる。
【００２４】
また、前記送受信回路２０は、各アンテナ素子１８により受信された受信信号をＩ相信号（同相成分）及びＱ相信号（直交成分）に変換する複数（図２では４つ）の直交変換部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ（以下、特に区別しない場合には単に直交変換部３８と称する）と、各直交変換部３８から出力されるＩ相信号を増幅する複数（図２では４つ）のＩ相増幅部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＩ相増幅部４０と称する）と、各Ｉ相増幅部４０から出力されるＩ相信号をディジタル信号に変換して前記ＤＳＰ１６へ供給する複数のＩ相Ａ／Ｄ変換部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＩ相Ａ／Ｄ変換部４２と称する）と、各直交変換部３８から出力されるＱ相信号を増幅する複数（図２では４つ）のＱ相増幅部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＱ相増幅部４４と称する）と、各Ｑ相増幅部４４から出力されるＱ相信号をディジタル信号に変換して前記ＤＳＰ１６へ供給する複数のＱ相Ａ／Ｄ変換部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＱ相Ａ／Ｄ変換部４６と称する）とを、備えている。
【００２５】
前記ＤＳＰ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から成り、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータであり、各Ｉ相Ａ／Ｄ変換部４２及びＱ相Ａ／Ｄ変換部４６から供給される信号を記憶する受信メモリ部４８を備えている。また、前記無線タグ１４との間の情報の通信制御及びその無線タグ１４の方向検出制御等を行うための制御機能として、送信ビット列生成部５０、符号化部５２、復号部５４、返答ビット列解釈部５６、送信ＰＡＡ（Phased Array Antenna）制御部５８、受信ウェイト処理部６０、信号強度検出部６２、方向予備検出部６４、方向検出部６６、及び搬送波制御部６８を備えている。
【００２６】
上記送信ビット列生成部５０は、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列を生成する。また、上記符号化部５２は、上記送信ビット列生成部５０により生成されたビット列をＦＳＫ方式等により符号化して各送信データ乗算部２８へ供給する。また、上記復号部５４は、上記受信ウェイト処理部６０によってウェイトが処理された受信信号をＦＳＫ方式等により復号する。また、上記返答ビット列解釈部５６は、上記復号部５４により復号された信号を解釈して前記無線タグ１４の変調に関する情報信号（応答データ）を読み出す。
【００２７】
前記送信ＰＡＡ制御部５８は、前記複数の送信移相部３０へ指令値を供給して各送信移相部３０における移相量を制御する。斯かる指令値により、それら送信移相部３０を介して各アンテナ素子１８に供給される信号の位相を制御することで、それらアンテナ素子１８の一部乃至は全部（好適には全部）から成る送信アレイアンテナ２２のフェイズドアレイ制御を行う。すなわち、前記送信ＰＡＡ制御部５８は、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性を制御する送信指向性制御部として機能する。
【００２８】
前記受信ウェイト処理部６０は、前記受信メモリ部４８から読み出される各アンテナ素子１８により受信された受信信号に対応するＩ相信号及びＱ相信号の位相及び／又は振幅を制御することにより、前記複数のアンテナ素子１８の一部乃至は全部（好適には２つ）から成る受信アレイアンテナ２４のアダプティブアレイ制御又はフェイズドアレイ制御を行う。すなわち、前記受信ウェイト処理部６０は、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性をディジタル信号処理により制御する受信指向性制御部として機能する。
【００２９】
前記信号強度検出部６２は、前記受信アレイアンテナ２４により受信される受信信号の信号強度を検出する。具体的には、前記受信メモリ部４８から読み出されて前記受信ウェイト処理部６０により位相及び／又は振幅が制御されたＩ相信号及びＱ相信号に基づいて、斯かるＩ相信号及びＱ相信号に対応する受信信号の信号強度を算出する。
【００３０】
前記方向予備検出部６４は、前記送信ＰＡＡ制御部５８及び／又は受信ウェイト処理部６０により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出する。また、前記方向検出部６６は、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向（メインローブ方向）が前記方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出する。これら方向予備検出部６４による前記無線タグ１４の方向の予備検出制御及び方向検出部６６による前記無線タグ１４の方向の本検出制御については、図４乃至図７等を用いて後述する。
【００３１】
前記搬送波制御部６８は、前記搬送波出力部２６による搬送波の出力を制御する。具体的には、斯かる搬送波出力部２６に指令値を供給することで、その搬送波出力部２６から出力される搬送波の周波数及び／又は強度を制御する。この搬送波の周波数及び強度は、前記送信アレイアンテナ２２から送信される送信信号の周波数及び強度に対応するものであるため、前記搬送波制御部６８は、換言すれば、前記送信アレイアンテナ２２から送信される送信信号の周波数及び／又は強度を制御するものである。
【００３２】
図３は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子７２の構成を説明する図である。この図３に示すように、斯かる無線タグ回路素子７２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に接続されて前記無線タグ通信装置１２との間の情報通信処理を行うための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Ｆc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Ｆc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から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回路素子７２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Ｆc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Ｆr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４は、前記送信ＰＡＡ制御部５８による前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性制御について説明する図であり、θを送信アレイアンテナ２２の正面方向と成す角度として、θ＝４０［°］の方向に通信対象である無線タグ１４が位置する場合を例示している。この図４に示すように、前記送信アレイアンテナ２２は、好適には、４つの前記アンテナ素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄから構成されるものであり、前記送信ＰＡＡ制御部５８は、フェイズドアレイ処理により所定の角度毎（図４では３０°毎）に送信指向性を変化させる。このような指向性パターンにおいて一般に、通信感度が最大となる部分をメインローブ、その他の極大部分をサイドローブ(図示せず)、ローブ間の極小点（図６を参照）をヌル点とそれぞれ称する。すなわち、前記送信ＰＡＡ制御部５８は、フェイズドアレイ処理により所定の角度毎に送信指向性のメインローブ方向の角度θを変化させる。
【００３４】
前記方向予備検出部６４は、好適には、上述のように前記送信ＰＡＡ制御部５８により所定角度毎に前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出する。更に好適には、各送信指向性に対応して前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を予備検出する。例えば、予め定められたウェイトを順次各送信移相部３０に適用することで、図４に示すように、−６０乃至６０［°］の間で３０［°］ずつメインローブ方向を５回変化させて、各メインローブ方向における受信信号強度を検出する。図５は、斯かるメインローブ方向の制御による前記無線タグ１４の方向予備検出において、前記送信ＰＡＡ制御５８により制御される送信指向性方向と、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度との関係を示す図である。この図５に示すように、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度は、θ＝３０［°］において最大となっていることがわかる。ここで、上述したように、通信対象である無線タグ１４は、実際にはθ＝４０［°］の方向に位置する。すなわち、メインローブを制御することによる方向検知では、分解能が低く通信対象である無線タグ１４の方向を詳細に検出することは困難であるが、比較的短時間でのその無線タグ１４の有無及び大まかな方向検知すなわち予備検出では好適に利用できる。なお、前記方向予備検出部６４は、前記受信ウェイト処理部６０により所定角度毎に前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出するものであってもよい。この場合、前記受信アレイアンテナ２４の各アンテナ素子１８で受信した受信信号に対し、前記受信ウェイト処理部６０において各方向毎に定められたウェイトを乗算した後足し合わせることで受信指向性が変更される。更には、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び受信アレイアンテナ２４の受信指向性を共に変化させて対象となる無線タグ１４の方向を予備検出するものであってもよい。
【００３５】
図６は、前記受信ウェイト処理部６０によりヌルを制御する様子について説明する図であり、図４と同様にθ＝４０［°］の方向に通信対象である無線タグ１４が位置する場合を例示している。この図６に示すように、前記受信アレイアンテナ２４は、好適には、２つの前記アンテナ素子１８ｂ、１８ｃ（或いは１８ａ、１８ｄ）から構成されるものであり、前記受信ウェイト処理部６０は、アダプティブアレイ処理により斯かる受信アレイアンテナ２４の受信指向性におけるヌル方向を所定角度毎（例えば１０°毎）に制御する。２つのアンテナ素子１８から成る受信アレイアンテナ２４では、受信指向性制御の自由度が１となり、ヌル点の方向が１つに定まる。このため、前記受信ウェイト処理部６０による受信指向性のヌル方向の制御すなわち前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる制御に際しては、前記複数のアンテナ素子１８のうち２つのアンテナ素子１８により受信アレイアンテナ２４を構成するのが好ましい。なお、本実施例において、斯かる受信アレイアンテナ２４は、前記受信メモリ部４８に記憶された各アンテナ素子１８（４つのアンテナ素子１８）それぞれに対応する受信信号のうち、対象となるアンテナ素子１８（例えば、アンテナ素子１８ｂ、１８ｃ）に対応する受信信号を読み出すことにより構成される。
【００３６】
前記方向検出部６６は、好適には、上述のように前記受信ウェイト処理部６０により所定角度毎に前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本検出する。更に好適には、各受信指向性に対応して前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を本検出する。また、この本検出における対象となる無線タグ１４との間の通信に際して、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向（メインローブ方向）が前記方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御する。例えば、図６に示すように、前記方向予備検出部６４による予備検出において通信感度が最大であったθ＝３０［°］が送信信号の送信指向性のメインローブ方向となるように制御しつつ、その角度を中心として２０乃至４０［°］の間(予備検出での誤差範囲)で前述した予備検出による変化角度よりも小さい角度毎、例えば１０［°］ずつ角度θを変化(乗算するウェイトを変える)させて前記受信ウェイト処理部６０による受信指向性におけるヌル制御を３回行い、通信対象である無線タグ１４の詳細な方向を検出する。一般にヌルの特性はメインローブに比べて非常に急峻で狭いため、斯かるヌル方向を制御することにより比較的高い分解能が得られる。この受信指向性のヌル方向の制御に際して、送信指向性のメインローブ方向がそのヌル走査の角度範囲の中心角度方向とされていることで、対象となる無線タグ１４との間で確実な通信を実現しつつ詳細にその無線タグ１４の存在する方向を検出することができる。図７は、ヌルを制御することによる前記無線タグ１４の方向検出において、前記受信ウェイト処理部６０により制御される受信指向性方向と、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度との関係を示す図である。この図７に示すように、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度は、θ＝４０［°］において極小（最小）となっていることがわかり、この方向は通信対象である無線タグ１４の位置する方向と一致する。
【００３７】
ここで、前記方向検出部６６は、好適には、前記方向予備検出部６４により前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出する。また、好適には、前記方向予備検出部６４により複数の無線タグ１４が検出された場合には、それら無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる際、通信の重畳が発生するのを防ぐため、対象となる無線タグ１４を順次指定してそれら複数の無線タグ１４との間で通信を行う。また、好適には、不要なヌル走査が行われるのを避けるため、前記方向予備検出部６４により少なくとも１つの無線タグ１４が検出された場合にのみ、その無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる。換言すれば、前記方向予備検出部６４による予備検出において１つの無線タグ１４も検出されなかった場合には、前記方向検出部６６によるヌルによる方向検出（本検出）は実行しない。
【００３８】
また、前記方向検出部６６は、好適には、予備検出と本検出とでマルチパスの状態を変えないようにするために、対象となる無線タグ１４との間の通信に用いられる搬送波を制御する。具体的には、本検出すなわち前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いる。すなわち、前記搬送波制御部６８を介して、前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の周波数を予備検出と本検出とで略等しくなるように制御する。好適には、本検出に際しての通信において、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、その周波数と等しい周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を本検出する。また、好適には、本検出における対象となる無線タグからの応答をより確実なものとするために、本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いる。すなわち、前記搬送波制御部６８を介して、本検出に際して前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の強度が予備検出における強度よりも大きなものとなるように制御する。
【００３９】
図８は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の要部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。
【００４０】
先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性が制御されると共に前記無線タグ１４との間の通信が行われ、対象となる無線タグ１４の予備検出が行われる。次に、Ｓ２において、Ｓ１による予備検出において対象となる無線タグ１４が検出されたか否かが判断される。このＳ２の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、Ｓ２の判断が肯定される場合には、Ｓ３において、Ｓ１の予備検出における前記無線タグ１４との通信において受信信号の信号強度が極大となった方向が検出される。次に、ＳＡにおいて、後述する図９に示すようなヌル走査制御が行われる。次に、ＳＢにおいて、後述する図１０に示すようなタグ方向決定制御が行われた後、本ルーチンが終了させられる。
【００４１】
図９は、上述した図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の要部を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＡ１において、ＩmaxがＳ２にて検出された極大方向の数とされると共に、ｉが１とされる。次に、ＳＡ２において、対象となる無線タグ１４が指定されてその無線タグ１４との間で情報の通信（情報の読み出し）が行われ、その通信における各アンテナ素子１８に対応する受信信号（Ｉ相信号及びＱ相信号）が前記受信メモリ部４８に記憶される。この際の無線タグ１４との間の通信において、送信信号の送信指向性のメインローブ方向が上述したＳ２において検出された極大方向となるように制御される。次に、ＳＡ２′において、予備検出一方向内における分割数を示すｊを０に設定する。次に、ＳＡ３において、ｉ番目の極大方向におけるｊ番目の領域にヌルを向ける受信ウェイトが選択される。次に、ＳＡ４において、ＳＡ３にて選択された受信ウェイトを適用した場合における受信信号強度（合成信号強度）が算出される。次に、ＳＡ４′においてｊがＪmaxより大きいか否かが判断される。このＳＡ４′の判断が否定される場合には、ＳＡ４″において、ｊに１が加算された後、ＳＡ３以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ４′の判断が肯定される場合は、ＳＡ５において、ｉがＩmaxより大きいか否かが判断される。このＳＡ５の判断が否定される場合には、ＳＡ６において、ｉに１が加算された後、ＳＡ２′以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ５の判断が肯定される場合には、それをもって図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。
【００４２】
図１０は、前述した図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の要部を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＢ１において、ＳＡ４において算出された受信信号強度が最小となるときのヌル方向が検出される。次に、ＳＢ２において、ＳＢ１にて検出されたヌル方向に対応する方向が対象となる無線タグ１４の存在する方向として検出された後、図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。以上の制御において、Ｓ１乃至Ｓ３が前記方向予備検出部６４の動作に対応する。
【００４３】
図１１は、前述した図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。なお、以下の説明において、実施例相互に共通の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。この制御では、先ず、前述したＳＡ２の処理が行われた後、ＳＡ７において、Ｊ１maxが所定の振幅走査数とされると共に、Ｊ１が１とされる。次に、ＳＡ８において、Ｊ２maxが所定の位相走査数とされると共に、Ｊ２が１とされる。次に、ＳＡ９において、前記受信アレイアンテナ２４を構成するアンテナ素子１８に対応するウェイトがＪ１∠Ｊ２すなわち振幅Ｊ１及び位相Ｊ２で定義されるウェイトとされる。次に、前述したＳＡ４の処理が行われた後、ＳＡ１０において、Ｊ２がＪ２maxより大きいか否かが判断される。このＳＡ１０の判断が否定される場合には、ＳＡ１１において、Ｊ２に１が加算された後、ＳＡ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ１０の判断が肯定される場合には、ＳＡ１２において、Ｊ１がＪ１maxより大きいか否かが判断される。このＳＡ１２の判断が否定される場合には、ＳＡ１３において、Ｊ１に１が加算された後、前述したＳＡ８以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ１２の判断が肯定される場合には、それをもって図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。以上の制御において、ＳＡ３及びＳＡ４が前記受信ウェイト処理部６０の動作に対応する。
【００４４】
図１２は、前述した図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、上述した図１１のヌル走査制御に対応して実行されるものである。この制御では、前述したＳＢ１の処理に続いて、ＳＢ３において、ＳＢ１にて検出されたウェイトを用いた放射パターンが算出される。次に、ＳＢ４において、ＳＢ３にて算出された放射パターンのヌル方向が対象となる無線タグ１４の存在する方向として検出された後、図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。このとき、ＳＢ１の処理は、所謂ＰＩＡＡ（Power Inversion Adaptive Array）の処理に相当する。
【００４５】
図１３は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の他の一例の要部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。この制御では、前述したＳ３の処理に続いて、Ｓ４において、ＮmaxがＳ２にて検出された極大方向の数とされると共に、ｎが１とされる。次に、Ｓ５において、Ｓ２にて検出された極大方向のうちｎ番目の極大方向が送信信号の指向性のメインローブ方向となるように制御される。次に、前述したＳＡの処理が実行された後、Ｓ６において、ｎに１が加算される。次に、Ｓ７において、ｎがＮmaxより大きいか否かが判断される。このＳ７の判断が否定される場合には、上述したＳ５以下の処理が再び実行されるが、Ｓ７の判断が肯定される場合には、前述したＳＢの処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４６】
図１４は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部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。この制御では、前述したＳ２の判断が肯定される場合、すなわち対象となる無線タグ１４が検出された場合には、Ｓ８において、Ｍmaxが検出された無線タグ１４の個数とされると共に、ｍが１とされる。次に、Ｓ９において、ｍ番目の無線タグ１４に対応する受信信号の信号強度が極大となった方向が検出される。次に、Ｓ１０において、Ｎmax_mがｍ番目の無線タグ１４に対応して検出された極大方向の数とされると共に、ｎが１とされた後、前述したＳ５以下の処理が実行される。また、前述したＳＢの処理に続いて、Ｓ１１において、ｍに１が加算される。次に、Ｓ１２において、ｍがＭmaxより大きいか否かが判断される。このＳ１２の判断が否定される場合には、上述したＳ９以下の処理が再び実行されるが、Ｓ１２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。
【００４７】
図１５は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部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。この制御では、前述したＳ３の処理に続いて、Ｓ１４において、ｋが１とされた後、上述したＳ４以下の処理が実行される。また、前述したＳ７の判断が肯定される場合、すなわちｎがＮmaxより大きいと判断される場合には、Ｓ１５において、ｋが２であるか否かが判断される。このＳ１５の判断が否定される場合には、Ｓ１６において、ｋが２とされた後、Ｓ１３において、目的の無線タグ１４との間の通信に用いられる周波数すなわち前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の周波数が変更された後、Ｓ４以下の処理が実行されるが、Ｓ１５の判断が肯定される場合には、前述したＳＢ以下の処理が実行される。
【００４８】
図１６は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部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。この制御では、前述したＳ３の処理に続いて、Ｓ１７において、目的の無線タグ１４との間の通信における送信出力すなわち前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の強度が変更（増加）させられた後、前述したＳ４以下の処理が実行される。以上の制御において、Ｓ１、Ｓ５、及びＳＡ２が前記送信ＰＡＡ制御部５８の動作に、Ｓ３及びＳ９が前記信号強度検出部６２の動作に、Ｓ１３及びＳ１７が前記搬送波制御部６８の動作に、Ｓ４乃至Ｓ１２、Ｓ１４乃至Ｓ１６、ＳＡ、及びＳＢが前記方向検出部６６の動作にそれぞれ対応する。
【００４９】
このように、本実施例によれば、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性を制御する送信指向性制御部としての送信ＰＡＡ制御部５８（Ｓ１、Ｓ５、及びＳＡ２）と、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を制御する受信指向性制御部としての受信ウェイト処理部６０（ＳＡ３及びＳＡ４）と、前記送信ＰＡＡ制御部５８及び／又は受信ウェイト処理部６０により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出する方向予備検出部６４（Ｓ１乃至Ｓ３）と、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出する方向検出部６６（Ｓ４乃至Ｓ１２、Ｓ１４乃至Ｓ１６、ＳＡ、及びＳＢ）とを、備えたものであることから、予備検出された無線タグ１４の存在する方向に送信指向性を向けると共に、その方向に対応して受信指向性におけるヌル走査を行うことで、対象となる無線タグ１４との間で確実な通信を実現しつつその無線タグ１４の存在する方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグ１４の方向を検出する無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００５０】
また、前記受信アレイアンテナ２４により受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部６２（Ｓ３及びＳ９）を備え、前記方向予備検出部６４は、前記送信ＰＡＡ制御部５８及び／又は受信ウェイト処理部６０により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出するものであり、前記方向検出部６６は、前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグ１４の方向を本検出するものであるため、実用的な態様で対象となる無線タグ１４の存在する方向の予備検出及び本検出を行うことができる。
【００５１】
また、前記方向検出部６６は、前記方向予備検出部６４により前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出するものであるため、マルチパスが形成された場合であっても好適に無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５２】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出において、対象となる無線タグ１４を指定してその無線タグ１４との間で通信を行うものであるため、通信の重畳が発生するのを好適に防止することができる。
【００５３】
また、前記方向検出部６６は、前記方向予備検出部６４により複数の無線タグ１４が検出された場合には、それら無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出において、対象となる無線タグ１４を順次指定して前記複数の無線タグ１４との間で通信を行うものであるため、通信の重畳が発生するのを好適に防止できると共に、予備検出された複数の無線タグ１４それぞれの存在する方向を好適に検出することができる。
【００５４】
また、前記方向検出部６６は、前記方向予備検出部６４により少なくとも１つの無線タグ１４が検出された場合にのみ、その無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出を行うものであるため、不要なヌル走査が行われるのを避けることができる。
【００５５】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出において、その受信アレイアンテナ２４に備えられた複数のアンテナ素子１８のうち２つのアンテナ素子１８により対象となる無線タグ１４との間の通信を行うものであるため、受信指向性制御の自由度が１となり、受信信号が最も大きい方向にのみ指向性を向けることができる。
【００５６】
また、前記方向検出部６６は、前記受信アレイアンテナ２４により受信された受信信号を記憶する受信メモリ部４８を備え、その受信メモリ部４８から読み出された受信信号に基づいて前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものであるため、対象となる無線タグ１４との間で繰り返し通信を行うことなく好適にヌル走査を行うことができる。
【００５７】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものであるため、予備検出と本検出とで送信信号の周波数を略等しくすることでマルチパスの状態に変化を生じさせることなく、対象となる無線タグ１４が確実に動作する状況で本検出を行なえることから、対象となる無線タグ１４の存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００５８】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信において、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、その周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、それら第１の通信結果及び第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を本検出するものであるため、マルチパス状態の変化に起因して対象となる無線タグ１４が応答しない可能性を踏まえて、その無線タグ１４の存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００５９】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものであるため、予備検出よりも送信出力を大きくすることで、本検出における対象となる無線タグ１４からの応答をより確実なものとすることができる。
【００６０】
また、前記送信アレイアンテナ２２及び受信アレイアンテナ２４は、一部乃至は全部のアンテナ素子１８を共有するものであるため、装置の構成を可及的に簡単なものとすることができる。
【００６１】
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が、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００６２】
例えば、前述の実施例において、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返信信号を受信するための送受信共用のアンテナ素子１８を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記送信信号を送信するための送信アンテナ素子と返信信号を受信するための受信アンテナ素子とをそれぞれ個別に備えたものであっても構わない。
【００６３】
また、前述の実施例において、送信ＰＡＡ制御部５８、受信ウェイト処理部６０、信号強度検出部６２、方向予備検出部６４、方向検出部６６、及び搬送波制御部６８等の制御機能は、何れも前記ＤＳＰ１６に機能的に備えられたものであったが、これらはそれぞれ個別の制御装置として設けられるものであってもよい。また、それらの制御は、ディジタル信号処理によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。
【００６４】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２は、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性をアナログ信号処理により制御すると共に、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性をディジタル信号処理により制御するものであったが、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性をディジタル信号処理により制御する態様、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性をアナログ信号処理により制御する態様も考えられる。
【００６５】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２は、複数の送信データ乗算部２８を持つ構造であったが、単一の送信データ乗算部２８の出力を複数の送信アンテナの送信移相部３０に分配するようにしてもよい。
【００６６】
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】
【００６７】
【図１】本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる通信システムを説明する図である。
【図２】本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４】図２の送信ＰＡＡ処理部により送信アレイアンテナの送信指向性のメインローブを制御する様子について説明する図である。
【図５】図４に示す構成においてメインローブを制御することによる無線タグの方向検出における受信指向性方向と受信信号強度との関係を示す図である。
【図６】図２の受信ウェイト処理部により受信アレイアンテナの受信指向性のヌルを制御する様子について説明する図である。
【図７】図６に示す構成においてヌルを制御することによる無線タグの方向検出における受信指向性方向と受信信号強度との関係を示す図である。
【図８】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の要部について説明するフローチャートである。
【図９】図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の要部を説明するフローチャートである。
【図１０】図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の要部を説明するフローチャートである。
【図１１】図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１２】図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、図１１のヌル走査制御に対応して実行されるものである。
【図１３】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の他の一例の要部について説明するフローチャートである。
【図１４】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部について説明するフローチャートである。
【図１５】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部につい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ＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１２：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
１８：アンテナ素子
２２：送信アレイアンテナ
２４：受信アレイアンテナ
５８：送信ＰＡＡ制御部（送信指向性制御部）
６０：受信ウェイト処理部（受信指向性制御部）
６２：信号強度検出部
６４：方向予備検出部
６６：方向検出部
【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、通信対象である無線タグの方向を検出する技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の情報が記憶された小型の無線タグ（応答器）から所定の無線タグ通信装置（質問器）により非接触にて情報の読み出しを行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）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おいて実用が期待されている。
【０００３】
斯かる無線タグ通信装置の一利用形態として、通信対象である無線タグとの通信の指向性を変化させることによりその無線タグの方向を検知する技術が知られている。例えば、一般的なＢＦＡ（Beam Forming Antenna）処理や、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法等を用いた方向検知技術がそれである。しかし、ＢＦＡ処理による方向検知では計算量が少なくて済む反面、分解能が低く通信対象である無線タグの方向を詳細に検出できないという不具合があった。また、ＭＵＳＩＣ法やＥＳＰＲＩＴ法等、分解能が高い方向検知では、処理が複雑であり計算量が多くなるという弊害があった。そこで、通信感度が極小となる方向に基づいて電波の到来方向を推定するヌル走査方式を用いた技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載されたタグ通信装置がそれである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０３４５号公報
【０００５】
ところで、前記無線タグ通信システムが適用される環境によっては、障害物に起因する反射や回折等により複数の電波受信経路が形成される所謂マルチパス（multipass）が発生する可能性がある。しかし、前記従来の技術では、前記無線タグ通信装置により斯かるマルチパスによる電波すなわち反射波が受信された場合、その反射波と直接波との信号強度の差が小さいことから、対象となる無線タグの方向検出が困難になるという弊害があった。また、ヌル走査方式により無線タグの存在する方向を検出する場合、ヌル方向においては通信感度が比較的低下することから、対象となる無線タグとの間で好適な通信を行うことができなくなり、複数の方向が検出される可能性があった。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出す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】
【発明が解決しようとする課題】
【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、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出す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、複数のアンテナ素子を有する送信アレイアンテナにより所定の無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、その無線タグから返信される返信信号を複数のアンテナ素子を有する受信アレイアンテナにより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、前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出する方向検出部とを、備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出する方向検出部とを、備えたものであることから、予備検出された無線タグの存在する方向に送信指向性を向けると共に、その方向に対応して受信指向性におけるヌル走査を行うことで、対象となる無線タグが確実に動作した状態を保ったまま、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。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグの方向を検出する無線タグ通信装置を提供することができる。
【０００９】
ここで、好適には、前記受信アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向予備検出部は、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいてその無線タグの方向を予備検出するものであり、前記方向検出部は、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、実用的な態様で対象となる無線タグの存在する方向の予備検出及び本検出を行うことができる。
【００１０】
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により前記無線タグとの通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、マルチパスが形成された場合であっても、パスが最も短く返答信号が強い直接波方向に指向性ヌル方向が向くため、好適に無線タグの方向を検出することができる。
【００１１】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを指定してその無線タグとの間で通信を行うものである。このようにすれば、通信の重畳が発生するのを好適に防止することができる。
【００１２】
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により複数の無線タグが検出された場合には、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを順次指定して前記複数の無線タグとの間で通信を行うものである。このようにすれば、通信の重畳が発生するのを好適に防止できると共に、予備検出された複数の無線タグそれぞれの存在する方向を好適に検出することができる。
【００１３】
また、好適には、前記方向検出部は、前記方向予備検出部により少なくとも１つの無線タグが検出された場合にのみ、その無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させるものである。このようにすれば、不要なヌル走査が行われるのを避けることができる。
【００１４】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、その受信アレイアンテナに備えられた複数のアンテナ素子のうち２つのアンテナ素子により対象となる無線タグとの間の通信を行うものである。このようにすれば、受信指向性制御の自由度が１となり、受信信号が最も大きい方向にのみ指向性を向けることができる。
【００１５】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものである。このようにすれば、例えばディジタル信号に変換された受信信号をメモリに記憶しておき、その受信信号を読み出して処理を行うことで、対象となる無線タグとの間で繰り返し通信を行うことなく好適にヌル走査を行うことができる。
【００１６】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものである。このようにすれば、予備検出と本検出とで送信信号の周波数を略等しくすることでマルチパスの状態に変化が生じず、タグが確実に応答する状態で本検出が行なえることから、対象となる無線タグの存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００１７】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、その周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、それら第１の通信結果及び第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグの方向を本検出するものである。このようにすれば、マルチパス状態の変化に起因して対象となる無線タグが応答しない可能性を踏まえて、その無線タグの存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００１８】
また、好適には、前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものである。このようにすれば、予備検出よりも送信出力を大きくすることで、本検出における対象となる無線タグからの応答をより確実なものとすることができる。
【００１９】
また、好適には、前記送信アレイアンテナ及び受信アレイアンテナは、一部乃至は全部のアンテナ素子を共有するものである。このようにすれば、装置の構成を可及的に簡単なものとすることができる。
【００２０】
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】
【００２１】
図１は、本発明の無線タグ通信装置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Ｆc（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Ｆc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Ｆcが変調され、応答波Ｆr（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。この無線タグ通信システム１０は、例えば、所定の通信領域内における物品の管理等に用いられるものであり、上記無線タグ１４は、好適には、管理対象である物品に貼られる等してその物品と一体的に設けられている。
【００２２】
図２は、上記無線タグ通信装置１２の構成を説明する図である。この図２に示すように、本実施例の無線タグ通信装置１２は、上記無線タグ１４に対する情報の読み書きや、その無線タグ１４の方向検知等を実行するためにその無線タグ１４との間で情報の通信を行うものであり、送信データをディジタル信号として出力したり、上記無線タグ１４からの返信信号に基づいてその無線タグ１４からの応答データを読み出す等のディジタル信号処理を実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）１６と、上記質問波Ｆcの送信及び応答波Ｆrの受信に共用される複数（図２では４つ）のアンテナ素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ（以下、特に区別しない場合には単にアンテナ素子１８と称する）と、それら複数のアンテナ素子１８の一部乃至は全部から構成される送信アレイアンテナ２２（図４を参照）から上記質問波Ｆcを送信するための送信処理を行うと共に、上記複数のアンテナ素子１８の一部乃至は全部から構成される受信アレイアンテナ２４（図６を参照）により受信される受信信号の受信処理を行う送受信回路２０とを、備えて構成されている。
【００２３】
上記送受信回路２０は、前記質問波Ｆcの搬送波に対応する所定の周波数信号を出力させる搬送波出力部２６と、各アンテナ素子１８に対応してその搬送波出力部２６から出力された周波数信号に上記ＤＳＰ１６から供給される送信データを乗算する複数（図２では４つ）の送信データ乗算部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送信データ乗算部２８と称する）と、上記ＤＳＰ１６から供給される指令値に応じて各送信データ乗算部２８から出力される信号の位相を制御する複数（図４では４つ）の送信移相部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送信移相部３０と称する）と、各送信移相部３０から出力される信号を増幅する複数（図４では４つ）の送信増幅部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送信増幅部３２と称する）と、各送信増幅部３２から出力される信号を対応するアンテナ素子１８に供給すると共に、各アンテナ素子１８により受信された受信信号を対応する直交変換部３８へ供給する複数（図２では４つ）の送受信分離部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ（以下、特に区別しない場合には単に送受信分離部３４と称する）と、各アンテナ素子１８と対応する送受信分離部３４との間に設けられて所定の周波数帯域の信号を通過させる複数（図２では４つ）のフィルタ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ（以下、特に区別しない場合には単にフィルタ３６と称する）とを、備えている。なお、上記送受信分離部３４としては、通常、方向性結合器又はサーキュレータ等が好適に用いられる。
【００２４】
また、前記送受信回路２０は、各アンテナ素子１８により受信された受信信号をＩ相信号（同相成分）及びＱ相信号（直交成分）に変換する複数（図２では４つ）の直交変換部３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ（以下、特に区別しない場合には単に直交変換部３８と称する）と、各直交変換部３８から出力されるＩ相信号を増幅する複数（図２では４つ）のＩ相増幅部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＩ相増幅部４０と称する）と、各Ｉ相増幅部４０から出力されるＩ相信号をディジタル信号に変換して前記ＤＳＰ１６へ供給する複数のＩ相Ａ／Ｄ変換部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＩ相Ａ／Ｄ変換部４２と称する）と、各直交変換部３８から出力されるＱ相信号を増幅する複数（図２では４つ）のＱ相増幅部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＱ相増幅部４４と称する）と、各Ｑ相増幅部４４から出力されるＱ相信号をディジタル信号に変換して前記ＤＳＰ１６へ供給する複数のＱ相Ａ／Ｄ変換部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ（以下、特に区別しない場合には単にＱ相Ａ／Ｄ変換部４６と称する）とを、備えている。
【００２５】
前記ＤＳＰ１６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等から成り、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行う所謂マイクロコンピュータであり、各Ｉ相Ａ／Ｄ変換部４２及びＱ相Ａ／Ｄ変換部４６から供給される信号を記憶する受信メモリ部４８を備えている。また、前記無線タグ１４との間の情報の通信制御及びその無線タグ１４の方向検出制御等を行うための制御機能として、送信ビット列生成部５０、符号化部５２、復号部５４、返答ビット列解釈部５６、送信ＰＡＡ（Phased Array Antenna）制御部５８、受信ウェイト処理部６０、信号強度検出部６２、方向予備検出部６４、方向検出部６６、及び搬送波制御部６８を備えている。
【００２６】
上記送信ビット列生成部５０は、前記無線タグ１４への送信信号に対応するコマンドビット列を生成する。また、上記符号化部５２は、上記送信ビット列生成部５０により生成されたビット列をＦＳＫ方式等により符号化して各送信データ乗算部２８へ供給する。また、上記復号部５４は、上記受信ウェイト処理部６０によってウェイトが処理された受信信号をＦＳＫ方式等により復号する。また、上記返答ビット列解釈部５６は、上記復号部５４により復号された信号を解釈して前記無線タグ１４の変調に関する情報信号（応答データ）を読み出す。
【００２７】
前記送信ＰＡＡ制御部５８は、前記複数の送信移相部３０へ指令値を供給して各送信移相部３０における移相量を制御する。斯かる指令値により、それら送信移相部３０を介して各アンテナ素子１８に供給される信号の位相を制御することで、それらアンテナ素子１８の一部乃至は全部（好適には全部）から成る送信アレイアンテナ２２のフェイズドアレイ制御を行う。すなわち、前記送信ＰＡＡ制御部５８は、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性を制御する送信指向性制御部として機能する。
【００２８】
前記受信ウェイト処理部６０は、前記受信メモリ部４８から読み出される各アンテナ素子１８により受信された受信信号に対応するＩ相信号及びＱ相信号の位相及び／又は振幅を制御することにより、前記複数のアンテナ素子１８の一部乃至は全部（好適には２つ）から成る受信アレイアンテナ２４のアダプティブアレイ制御又はフェイズドアレイ制御を行う。すなわち、前記受信ウェイト処理部６０は、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性をディジタル信号処理により制御する受信指向性制御部として機能する。
【００２９】
前記信号強度検出部６２は、前記受信アレイアンテナ２４により受信される受信信号の信号強度を検出する。具体的には、前記受信メモリ部４８から読み出されて前記受信ウェイト処理部６０により位相及び／又は振幅が制御されたＩ相信号及びＱ相信号に基づいて、斯かるＩ相信号及びＱ相信号に対応する受信信号の信号強度を算出する。
【００３０】
前記方向予備検出部６４は、前記送信ＰＡＡ制御部５８及び／又は受信ウェイト処理部６０により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出する。また、前記方向検出部６６は、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向（メインローブ方向）が前記方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出する。これら方向予備検出部６４による前記無線タグ１４の方向の予備検出制御及び方向検出部６６による前記無線タグ１４の方向の本検出制御については、図４乃至図７等を用いて後述する。
【００３１】
前記搬送波制御部６８は、前記搬送波出力部２６による搬送波の出力を制御する。具体的には、斯かる搬送波出力部２６に指令値を供給することで、その搬送波出力部２６から出力される搬送波の周波数及び／又は強度を制御する。この搬送波の周波数及び強度は、前記送信アレイアンテナ２２から送信される送信信号の周波数及び強度に対応するものであるため、前記搬送波制御部６８は、換言すれば、前記送信アレイアンテナ２２から送信される送信信号の周波数及び／又は強度を制御するものである。
【００３２】
図３は、前記無線タグ１４に備えられた無線タグ回路素子７２の構成を説明する図である。この図３に示すように、斯かる無線タグ回路素子７２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に接続されて前記無線タグ通信装置１２との間の情報通信処理を行うための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Ｆc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Ｆc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から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回路素子７２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Ｆc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Ｆr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４は、前記送信ＰＡＡ制御部５８による前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性制御について説明する図であり、θを送信アレイアンテナ２２の正面方向と成す角度として、θ＝４０［°］の方向に通信対象である無線タグ１４が位置する場合を例示している。この図４に示すように、前記送信アレイアンテナ２２は、好適には、４つの前記アンテナ素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄから構成されるものであり、前記送信ＰＡＡ制御部５８は、フェイズドアレイ処理により所定の角度毎（図４では３０°毎）に送信指向性を変化させる。このような指向性パターンにおいて一般に、通信感度が最大となる部分をメインローブ、その他の極大部分をサイドローブ(図示せず)、ローブ間の極小点（図６を参照）をヌル点とそれぞれ称する。すなわち、前記送信ＰＡＡ制御部５８は、フェイズドアレイ処理により所定の角度毎に送信指向性のメインローブ方向の角度θを変化させる。
【００３４】
前記方向予備検出部６４は、好適には、上述のように前記送信ＰＡＡ制御部５８により所定角度毎に前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出する。更に好適には、各送信指向性に対応して前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を予備検出する。例えば、予め定められたウェイトを順次各送信移相部３０に適用することで、図４に示すように、−６０乃至６０［°］の間で３０［°］ずつメインローブ方向を５回変化させて、各メインローブ方向における受信信号強度を検出する。図５は、斯かるメインローブ方向の制御による前記無線タグ１４の方向予備検出において、前記送信ＰＡＡ制御５８により制御される送信指向性方向と、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度との関係を示す図である。この図５に示すように、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度は、θ＝３０［°］において最大となっていることがわかる。ここで、上述したように、通信対象である無線タグ１４は、実際にはθ＝４０［°］の方向に位置する。すなわち、メインローブを制御することによる方向検知では、分解能が低く通信対象である無線タグ１４の方向を詳細に検出することは困難であるが、比較的短時間でのその無線タグ１４の有無及び大まかな方向検知すなわち予備検出では好適に利用できる。なお、前記方向予備検出部６４は、前記受信ウェイト処理部６０により所定角度毎に前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出するものであってもよい。この場合、前記受信アレイアンテナ２４の各アンテナ素子１８で受信した受信信号に対し、前記受信ウェイト処理部６０において各方向毎に定められたウェイトを乗算した後足し合わせることで受信指向性が変更される。更には、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び受信アレイアンテナ２４の受信指向性を共に変化させて対象となる無線タグ１４の方向を予備検出するものであってもよい。
【００３５】
図６は、前記受信ウェイト処理部６０によりヌルを制御する様子について説明する図であり、図４と同様にθ＝４０［°］の方向に通信対象である無線タグ１４が位置する場合を例示している。この図６に示すように、前記受信アレイアンテナ２４は、好適には、２つの前記アンテナ素子１８ｂ、１８ｃ（或いは１８ａ、１８ｄ）から構成されるものであり、前記受信ウェイト処理部６０は、アダプティブアレイ処理により斯かる受信アレイアンテナ２４の受信指向性におけるヌル方向を所定角度毎（例えば１０°毎）に制御する。２つのアンテナ素子１８から成る受信アレイアンテナ２４では、受信指向性制御の自由度が１となり、ヌル点の方向が１つに定まる。このため、前記受信ウェイト処理部６０による受信指向性のヌル方向の制御すなわち前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる制御に際しては、前記複数のアンテナ素子１８のうち２つのアンテナ素子１８により受信アレイアンテナ２４を構成するのが好ましい。なお、本実施例において、斯かる受信アレイアンテナ２４は、前記受信メモリ部４８に記憶された各アンテナ素子１８（４つのアンテナ素子１８）それぞれに対応する受信信号のうち、対象となるアンテナ素子１８（例えば、アンテナ素子１８ｂ、１８ｃ）に対応する受信信号を読み出すことにより構成される。
【００３６】
前記方向検出部６６は、好適には、上述のように前記受信ウェイト処理部６０により所定角度毎に前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本検出する。更に好適には、各受信指向性に対応して前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を本検出する。また、この本検出における対象となる無線タグ１４との間の通信に際して、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向（メインローブ方向）が前記方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御する。例えば、図６に示すように、前記方向予備検出部６４による予備検出において通信感度が最大であったθ＝３０［°］が送信信号の送信指向性のメインローブ方向となるように制御しつつ、その角度を中心として２０乃至４０［°］の間(予備検出での誤差範囲)で前述した予備検出による変化角度よりも小さい角度毎、例えば１０［°］ずつ角度θを変化(乗算するウェイトを変える)させて前記受信ウェイト処理部６０による受信指向性におけるヌル制御を３回行い、通信対象である無線タグ１４の詳細な方向を検出する。一般にヌルの特性はメインローブに比べて非常に急峻で狭いため、斯かるヌル方向を制御することにより比較的高い分解能が得られる。この受信指向性のヌル方向の制御に際して、送信指向性のメインローブ方向がそのヌル走査の角度範囲の中心角度方向とされていることで、対象となる無線タグ１４との間で確実な通信を実現しつつ詳細にその無線タグ１４の存在する方向を検出することができる。図７は、ヌルを制御することによる前記無線タグ１４の方向検出において、前記受信ウェイト処理部６０により制御される受信指向性方向と、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度との関係を示す図である。この図７に示すように、前記信号強度検出部６２により検出される受信信号強度は、θ＝４０［°］において極小（最小）となっていることがわかり、この方向は通信対象である無線タグ１４の位置する方向と一致する。
【００３７】
ここで、前記方向検出部６６は、好適には、前記方向予備検出部６４により前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出する。また、好適には、前記方向予備検出部６４により複数の無線タグ１４が検出された場合には、それら無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる際、通信の重畳が発生するのを防ぐため、対象となる無線タグ１４を順次指定してそれら複数の無線タグ１４との間で通信を行う。また、好適には、不要なヌル走査が行われるのを避けるため、前記方向予備検出部６４により少なくとも１つの無線タグ１４が検出された場合にのみ、その無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる。換言すれば、前記方向予備検出部６４による予備検出において１つの無線タグ１４も検出されなかった場合には、前記方向検出部６６によるヌルによる方向検出（本検出）は実行しない。
【００３８】
また、前記方向検出部６６は、好適には、予備検出と本検出とでマルチパスの状態を変えないようにするために、対象となる無線タグ１４との間の通信に用いられる搬送波を制御する。具体的には、本検出すなわち前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いる。すなわち、前記搬送波制御部６８を介して、前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の周波数を予備検出と本検出とで略等しくなるように制御する。好適には、本検出に際しての通信において、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、その周波数と等しい周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を本検出する。また、好適には、本検出における対象となる無線タグからの応答をより確実なものとするために、本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いる。すなわち、前記搬送波制御部６８を介して、本検出に際して前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の強度が予備検出における強度よりも大きなものとなるように制御する。
【００３９】
図８は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の要部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。
【００４０】
先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性が制御されると共に前記無線タグ１４との間の通信が行われ、対象となる無線タグ１４の予備検出が行われる。次に、Ｓ２において、Ｓ１による予備検出において対象となる無線タグ１４が検出されたか否かが判断される。このＳ２の判断が否定される場合には、それをもって本ルーチンが終了させられるが、Ｓ２の判断が肯定される場合には、Ｓ３において、Ｓ１の予備検出における前記無線タグ１４との通信において受信信号の信号強度が極大となった方向が検出される。次に、ＳＡにおいて、後述する図９に示すようなヌル走査制御が行われる。次に、ＳＢにおいて、後述する図１０に示すようなタグ方向決定制御が行われた後、本ルーチンが終了させられる。
【００４１】
図９は、上述した図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の要部を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＡ１において、ＩmaxがＳ２にて検出された極大方向の数とされると共に、ｉが１とされる。次に、ＳＡ２において、対象となる無線タグ１４が指定されてその無線タグ１４との間で情報の通信（情報の読み出し）が行われ、その通信における各アンテナ素子１８に対応する受信信号（Ｉ相信号及びＱ相信号）が前記受信メモリ部４８に記憶される。この際の無線タグ１４との間の通信において、送信信号の送信指向性のメインローブ方向が上述したＳ２において検出された極大方向となるように制御される。次に、ＳＡ２′において、予備検出一方向内における分割数を示すｊを０に設定する。次に、ＳＡ３において、ｉ番目の極大方向におけるｊ番目の領域にヌルを向ける受信ウェイトが選択される。次に、ＳＡ４において、ＳＡ３にて選択された受信ウェイトを適用した場合における受信信号強度（合成信号強度）が算出される。次に、ＳＡ４′においてｊがＪmaxより大きいか否かが判断される。このＳＡ４′の判断が否定される場合には、ＳＡ４″において、ｊに１が加算された後、ＳＡ３以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ４′の判断が肯定される場合は、ＳＡ５において、ｉがＩmaxより大きいか否かが判断される。このＳＡ５の判断が否定される場合には、ＳＡ６において、ｉに１が加算された後、ＳＡ２′以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ５の判断が肯定される場合には、それをもって図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。
【００４２】
図１０は、前述した図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の要部を説明するフローチャートである。この制御では、先ず、ＳＢ１において、ＳＡ４において算出された受信信号強度が最小となるときのヌル方向が検出される。次に、ＳＢ２において、ＳＢ１にて検出されたヌル方向に対応する方向が対象となる無線タグ１４の存在する方向として検出された後、図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。以上の制御において、Ｓ１乃至Ｓ３が前記方向予備検出部６４の動作に対応する。
【００４３】
図１１は、前述した図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。なお、以下の説明において、実施例相互に共通の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。この制御では、先ず、前述したＳＡ２の処理が行われた後、ＳＡ７において、Ｊ１maxが所定の振幅走査数とされると共に、Ｊ１が１とされる。次に、ＳＡ８において、Ｊ２maxが所定の位相走査数とされると共に、Ｊ２が１とされる。次に、ＳＡ９において、前記受信アレイアンテナ２４を構成するアンテナ素子１８に対応するウェイトがＪ１∠Ｊ２すなわち振幅Ｊ１及び位相Ｊ２で定義されるウェイトとされる。次に、前述したＳＡ４の処理が行われた後、ＳＡ１０において、Ｊ２がＪ２maxより大きいか否かが判断される。このＳＡ１０の判断が否定される場合には、ＳＡ１１において、Ｊ２に１が加算された後、ＳＡ２以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ１０の判断が肯定される場合には、ＳＡ１２において、Ｊ１がＪ１maxより大きいか否かが判断される。このＳＡ１２の判断が否定される場合には、ＳＡ１３において、Ｊ１に１が加算された後、前述したＳＡ８以下の処理が再び実行されるが、ＳＡ１２の判断が肯定される場合には、それをもって図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。以上の制御において、ＳＡ３及びＳＡ４が前記受信ウェイト処理部６０の動作に対応する。
【００４４】
図１２は、前述した図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、上述した図１１のヌル走査制御に対応して実行されるものである。この制御では、前述したＳＢ１の処理に続いて、ＳＢ３において、ＳＢ１にて検出されたウェイトを用いた放射パターンが算出される。次に、ＳＢ４において、ＳＢ３にて算出された放射パターンのヌル方向が対象となる無線タグ１４の存在する方向として検出された後、図８の無線タグ方向検出制御へ復帰させられる。このとき、ＳＢ１の処理は、所謂ＰＩＡＡ（Power Inversion Adaptive Array）の処理に相当する。
【００４５】
図１３は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の他の一例の要部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。この制御では、前述したＳ３の処理に続いて、Ｓ４において、ＮmaxがＳ２にて検出された極大方向の数とされると共に、ｎが１とされる。次に、Ｓ５において、Ｓ２にて検出された極大方向のうちｎ番目の極大方向が送信信号の指向性のメインローブ方向となるように制御される。次に、前述したＳＡの処理が実行された後、Ｓ６において、ｎに１が加算される。次に、Ｓ７において、ｎがＮmaxより大きいか否かが判断される。このＳ７の判断が否定される場合には、上述したＳ５以下の処理が再び実行されるが、Ｓ７の判断が肯定される場合には、前述したＳＢの処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４６】
図１４は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部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。この制御では、前述したＳ２の判断が肯定される場合、すなわち対象となる無線タグ１４が検出された場合には、Ｓ８において、Ｍmaxが検出された無線タグ１４の個数とされると共に、ｍが１とされる。次に、Ｓ９において、ｍ番目の無線タグ１４に対応する受信信号の信号強度が極大となった方向が検出される。次に、Ｓ１０において、Ｎmax_mがｍ番目の無線タグ１４に対応して検出された極大方向の数とされると共に、ｎが１とされた後、前述したＳ５以下の処理が実行される。また、前述したＳＢの処理に続いて、Ｓ１１において、ｍに１が加算される。次に、Ｓ１２において、ｍがＭmaxより大きいか否かが判断される。このＳ１２の判断が否定される場合には、上述したＳ９以下の処理が再び実行されるが、Ｓ１２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。
【００４７】
図１５は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部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。この制御では、前述したＳ３の処理に続いて、Ｓ１４において、ｋが１とされた後、上述したＳ４以下の処理が実行される。また、前述したＳ７の判断が肯定される場合、すなわちｎがＮmaxより大きいと判断される場合には、Ｓ１５において、ｋが２であるか否かが判断される。このＳ１５の判断が否定される場合には、Ｓ１６において、ｋが２とされた後、Ｓ１３において、目的の無線タグ１４との間の通信に用いられる周波数すなわち前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の周波数が変更された後、Ｓ４以下の処理が実行されるが、Ｓ１５の判断が肯定される場合には、前述したＳＢ以下の処理が実行される。
【００４８】
図１６は、前記無線タグ通信装置１２のＤＳＰ１６による無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部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。この制御では、前述したＳ３の処理に続いて、Ｓ１７において、目的の無線タグ１４との間の通信における送信出力すなわち前記搬送波出力部２６から出力される搬送波の強度が変更（増加）させられた後、前述したＳ４以下の処理が実行される。以上の制御において、Ｓ１、Ｓ５、及びＳＡ２が前記送信ＰＡＡ制御部５８の動作に、Ｓ３及びＳ９が前記信号強度検出部６２の動作に、Ｓ１３及びＳ１７が前記搬送波制御部６８の動作に、Ｓ４乃至Ｓ１２、Ｓ１４乃至Ｓ１６、ＳＡ、及びＳＢが前記方向検出部６６の動作にそれぞれ対応する。
【００４９】
このように、本実施例によれば、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性を制御する送信指向性制御部としての送信ＰＡＡ制御部５８（Ｓ１、Ｓ５、及びＳＡ２）と、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を制御する受信指向性制御部としての受信ウェイト処理部６０（ＳＡ３及びＳＡ４）と、前記送信ＰＡＡ制御部５８及び／又は受信ウェイト処理部６０により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出する方向予備検出部６４（Ｓ１乃至Ｓ３）と、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部６４により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出する方向検出部６６（Ｓ４乃至Ｓ１２、Ｓ１４乃至Ｓ１６、ＳＡ、及びＳＢ）とを、備えたものであることから、予備検出された無線タグ１４の存在する方向に送信指向性を向けると共に、その方向に対応して受信指向性におけるヌル走査を行うことで、対象となる無線タグ１４との間で確実な通信を実現しつつその無線タグ１４の存在する方向を好適に検出することができる。すなわち、マルチパスの発生し得る環境において好適に無線タグ１４の方向を検出する無線タグ通信装置１２を提供することができる。
【００５０】
また、前記受信アレイアンテナ２４により受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部６２（Ｓ３及びＳ９）を備え、前記方向予備検出部６４は、前記送信ＰＡＡ制御部５８及び／又は受信ウェイト処理部６０により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性及び／又は受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を予備検出するものであり、前記方向検出部６６は、前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記信号強度検出部６２により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグ１４の方向を本検出するものであるため、実用的な態様で対象となる無線タグ１４の存在する方向の予備検出及び本検出を行うことができる。
【００５１】
また、前記方向検出部６６は、前記方向予備検出部６４により前記無線タグ１４との通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信ＰＡＡ制御部５８により前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させて前記無線タグ１４との通信感度が極小となる方向に基づいてその無線タグ１４の方向を本検出するものであるため、マルチパスが形成された場合であっても好適に無線タグ１４の方向を検出することができる。
【００５２】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出において、対象となる無線タグ１４を指定してその無線タグ１４との間で通信を行うものであるため、通信の重畳が発生するのを好適に防止することができる。
【００５３】
また、前記方向検出部６６は、前記方向予備検出部６４により複数の無線タグ１４が検出された場合には、それら無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出において、対象となる無線タグ１４を順次指定して前記複数の無線タグ１４との間で通信を行うものであるため、通信の重畳が発生するのを好適に防止できると共に、予備検出された複数の無線タグ１４それぞれの存在する方向を好適に検出することができる。
【００５４】
また、前記方向検出部６６は、前記方向予備検出部６４により少なくとも１つの無線タグ１４が検出された場合にのみ、その無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出を行うものであるため、不要なヌル走査が行われるのを避けることができる。
【００５５】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出において、その受信アレイアンテナ２４に備えられた複数のアンテナ素子１８のうち２つのアンテナ素子１８により対象となる無線タグ１４との間の通信を行うものであるため、受信指向性制御の自由度が１となり、受信信号が最も大きい方向にのみ指向性を向けることができる。
【００５６】
また、前記方向検出部６６は、前記受信アレイアンテナ２４により受信された受信信号を記憶する受信メモリ部４８を備え、その受信メモリ部４８から読み出された受信信号に基づいて前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものであるため、対象となる無線タグ１４との間で繰り返し通信を行うことなく好適にヌル走査を行うことができる。
【００５７】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものであるため、予備検出と本検出とで送信信号の周波数を略等しくすることでマルチパスの状態に変化を生じさせることなく、対象となる無線タグ１４が確実に動作する状況で本検出を行なえることから、対象となる無線タグ１４の存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００５８】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信において、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、その周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、それら第１の通信結果及び第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグ１４の方向を本検出するものであるため、マルチパス状態の変化に起因して対象となる無線タグ１４が応答しない可能性を踏まえて、その無線タグ１４の存在する方向を更に好適に検出することができる。
【００５９】
また、前記方向検出部６６は、前記無線タグ１４との通信感度が極小となるように前記受信ウェイト処理部６０により前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性を変化させる本検出に際しての通信においては、前記方向予備検出部６４による前記無線タグ１４との間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものであるため、予備検出よりも送信出力を大きくすることで、本検出における対象となる無線タグ１４からの応答をより確実なものとすることができる。
【００６０】
また、前記送信アレイアンテナ２２及び受信アレイアンテナ２４は、一部乃至は全部のアンテナ素子１８を共有するものであるため、装置の構成を可及的に簡単なものとすることができる。
【００６１】
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が、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００６２】
例えば、前述の実施例において、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返信信号を受信するための送受信共用のアンテナ素子１８を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記送信信号を送信するための送信アンテナ素子と返信信号を受信するための受信アンテナ素子とをそれぞれ個別に備えたものであっても構わない。
【００６３】
また、前述の実施例において、送信ＰＡＡ制御部５８、受信ウェイト処理部６０、信号強度検出部６２、方向予備検出部６４、方向検出部６６、及び搬送波制御部６８等の制御機能は、何れも前記ＤＳＰ１６に機能的に備えられたものであったが、これらはそれぞれ個別の制御装置として設けられるものであってもよい。また、それらの制御は、ディジタル信号処理によるものであるとアナログ信号処理によるものであるとを問わない。
【００６４】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２は、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性をアナログ信号処理により制御すると共に、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性をディジタル信号処理により制御するものであったが、前記送信アレイアンテナ２２の送信指向性をディジタル信号処理により制御する態様、前記受信アレイアンテナ２４の受信指向性をアナログ信号処理により制御する態様も考えられる。
【００６５】
また、前述の実施例において、前記無線タグ通信装置１２は、複数の送信データ乗算部２８を持つ構造であったが、単一の送信データ乗算部２８の出力を複数の送信アンテナの送信移相部３０に分配するようにしてもよい。
【００６６】
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】
【００６７】
【図１】本発明の無線タグ通信装置が好適に用いられる通信システムを説明する図である。
【図２】本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４】図２の送信ＰＡＡ処理部により送信アレイアンテナの送信指向性のメインローブを制御する様子について説明する図である。
【図５】図４に示す構成においてメインローブを制御することによる無線タグの方向検出における受信指向性方向と受信信号強度との関係を示す図である。
【図６】図２の受信ウェイト処理部により受信アレイアンテナの受信指向性のヌルを制御する様子について説明する図である。
【図７】図６に示す構成においてヌルを制御することによる無線タグの方向検出における受信指向性方向と受信信号強度との関係を示す図である。
【図８】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の要部について説明するフローチャートである。
【図９】図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の要部を説明するフローチャートである。
【図１０】図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の要部を説明するフローチャートである。
【図１１】図８の無線タグ方向検出制御におけるヌル走査制御の他の一例の要部を説明するフローチャートである。
【図１２】図８の無線タグ方向検出制御におけるタグ方向決定制御の他の一例の要部を説明するフローチャートであり、図１１のヌル走査制御に対応して実行されるものである。
【図１３】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の他の一例の要部について説明するフローチャートである。
【図１４】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部について説明するフローチャートである。
【図１５】図２の無線タグ通信装置のＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部につい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ＤＳＰによる無線タグ方向検出制御の更に別の一例の要部について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１２：無線タグ通信装置
１４：無線タグ
１８：アンテナ素子
２２：送信アレイアンテナ
２４：受信アレイアンテナ
５８：送信ＰＡＡ制御部（送信指向性制御部）
６０：受信ウェイト処理部（受信指向性制御部）
６２：信号強度検出部
６４：方向予備検出部
６６：方向検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有する送信アレイアンテナにより所定の無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該無線タグから返信される返信信号を複数のアンテナ素子を有する受信アレイアンテナにより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、
前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、
前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、
前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいて該無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、
前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本検出する方向検出部と
を、備えたものであることを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項２】
前記受信アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向予備検出部は、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいて該無線タグの方向を予備検出するものであり、前記方向検出部は、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグの方向を本検出するものである請求項１の無線タグ通信装置。
【請求項３】
前記方向検出部は、前記方向予備検出部により前記無線タグとの通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本検出するものである請求項１又は２の無線タグ通信装置。
【請求項４】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを指定して該無線タグとの間で通信を行うものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項５】
前記方向検出部は、前記方向予備検出部により複数の無線タグが検出された場合には、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを順次指定して前記複数の無線タグとの間で通信を行うものである請求項４の無線タグ通信装置。
【請求項６】
前記方向検出部は、前記方向予備検出部により少なくとも１つの無線タグが検出された場合にのみ、該無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させるものである請求項１から５の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項７】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、該受信アレイアンテナに備えられた複数のアンテナ素子のうち２つのアンテナ素子により対象となる無線タグとの間の通信を行うものである請求項１から６の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項８】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものである請求項１から７の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項９】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものである請求項１から８の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１０】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、該周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、それら第１の通信結果及び第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグの方向を本検出するものである請求項１から８の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１１】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものである請求項１から１０の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１２】
前記送信アレイアンテナ及び受信アレイアンテナは、一部乃至は全部のアンテナ素子を共有するものである請求項１から１１の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１】
複数のアンテナ素子を有する送信アレイアンテナにより所定の無線タグに向けて送信信号を送信すると共に、該無線タグから返信される返信信号を複数のアンテナ素子を有する受信アレイアンテナにより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、
前記送信アレイアンテナの送信指向性を制御する送信指向性制御部と、
前記受信アレイアンテナの受信指向性を制御する受信指向性制御部と、
前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極大となる方向に基づいて該無線タグの方向を予備検出する方向予備検出部と、
前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が前記方向予備検出部により予備検出された方向となるように制御すると共に、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本検出する方向検出部と
を、備えたものであることを特徴とする無線タグ通信装置。
【請求項２】
前記受信アレイアンテナにより受信される受信信号の信号強度を検出する信号強度検出部を備え、前記方向予備検出部は、前記送信指向性制御部及び／又は受信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性及び／又は受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極大となる方向に基づいて該無線タグの方向を予備検出するものであり、前記方向検出部は、前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記信号強度検出部により検出される受信信号の信号強度が極小となる方向に基づいて前記無線タグの方向を本検出するものである請求項１の無線タグ通信装置。
【請求項３】
前記方向検出部は、前記方向予備検出部により前記無線タグとの通信感度が極大となる方向が複数検出された場合には、前記送信指向性制御部により前記送信アレイアンテナの送信指向性の中心方向が順次それら複数の方向となるように制御すると共に、それぞれの方向に対応して前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させて前記無線タグとの通信感度が極小となる方向に基づいて該無線タグの方向を本検出するものである請求項１又は２の無線タグ通信装置。
【請求項４】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを指定して該無線タグとの間で通信を行うものである請求項１から３の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項５】
前記方向検出部は、前記方向予備検出部により複数の無線タグが検出された場合には、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、対象となる無線タグを順次指定して前記複数の無線タグとの間で通信を行うものである請求項４の無線タグ通信装置。
【請求項６】
前記方向検出部は、前記方向予備検出部により少なくとも１つの無線タグが検出された場合にのみ、該無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させるものである請求項１から５の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項７】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際、該受信アレイアンテナに備えられた複数のアンテナ素子のうち２つのアンテナ素子により対象となる無線タグとの間の通信を行うものである請求項１から６の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項８】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる制御を、ディジタル信号処理により行うものである請求項１から７の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項９】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と略等しい周波数の送信信号を用いるものである請求項１から８の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１０】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信において、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信と等しい周波数の送信信号を用いての第１の通信と、該周波数とは異なる周波数の送信信号を用いての第２の通信とを行い、それら第１の通信結果及び第２の通信結果に基づいて対象となる無線タグの方向を本検出するものである請求項１から８の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１１】
前記方向検出部は、前記無線タグとの通信感度が極小となるように前記受信指向性制御部により前記受信アレイアンテナの受信指向性を変化させる際の通信においては、前記方向予備検出部による前記無線タグとの間の通信よりも強度の大きな送信信号を用いるものである請求項１から１０の何れかの無線タグ通信装置。
【請求項１２】
前記送信アレイアンテナ及び受信アレイアンテナは、一部乃至は全部のアンテナ素子を共有するものである請求項１から１１の何れかの無線タグ通信装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−１９９３１６（Ｐ２００８−１９９３１６Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２６３３（Ｐ２００７−３２６３３）
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１３日（２００７．２．１３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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