質問機、及び質問機の受信感度設定方法
【課題】目的とする応答機から確実に格納情報を読み出すことができるようにする。
【解決手段】ＩＣタグ５（応答機）に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路１２と、要求電波を受信した応答機５から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路１４とを有するＲＦＩＤのリーダライタ装置１０（質問機）に、受信回路１４の受信感度を設定するための感度設定回路１４１を設ける。
【解決手段】ＩＣタグ５（応答機）に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路１２と、要求電波を受信した応答機５から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路１４とを有するＲＦＩＤのリーダライタ装置１０（質問機）に、受信回路１４の受信感度を設定するための感度設定回路１４１を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＲＦＩＤのリーダ装置等の質問機、及び質問機の受信感度設定方法に関し、とくに目的とする応答機から確実に格納情報を読み出すための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で情報を読出すシステム（以下、情報読出システムという）に用いられるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）が利用する周波数帯は、現在、１３．５６ＭＨｚ帯や２．４５ＧＨｚ帯が主流である。昨今ではこれらに加えてＵＨＦ帯（通信距離３〜６ｍ）を用いたＲＦＩＤの導入が検討されており、わが国においても電波法の改正等、ＵＨＦ帯を用いたＲＦＩＤの導入に向けて各所で研究が行われている。ＵＨＦ帯を用いるＲＦＩＤは、従来の１３．５６ＭＨｚ帯（通信距離８０ｃｍ程度）や２．４５ＧＨｚ帯（通信距離１．５ｍ程度）等を用いた場合に比べて通信距離が長い（３〜６ｍ程度）という特徴がある。またＵＨＦ帯を用いるＲＦＩＤでは、複数の応答機（例えばＩＣタグ）に記録されている情報（以下、格納情報という）をリーダ装置（質問機）が一度に読み出すことが可能である。さらにリーダ装置から見えない場所にあるＩＣタグの情報を読み出すことも可能である。
【特許文献１】特開２００４−３８５７４号公報
【特許文献２】特開平９−１８３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、現状普及しているＲＦＩＤのリーダ装置の受信感度は、一般的な使用状態を想定して設定されて出荷されている。しかしながらリーダ装置からＩＣタグに向けて送信される電波（以下、要求電波という）や要求電波を受信したＩＣタグから送信されてくる電波（以下、応答電波という）の到達距離は、ＲＦＩＤ が適用される環境に左右され、リーダ装置の出荷時等において設定されている受信感度が、リーダ装置が使用される個々の現場において必ずしも適切な状態に設定されているとは限らない。このため、近接して配置されている複数のＩＣタグのうちの一つからそのＩＣタグに格納されている情報（以下、格納情報という）を読み出そうとする場合、リーダ装置の読み出し対象になっていないＩＣタグから送信されてくる応答電波を拾ってしまうことがあり、システムを誤動作させる要因となる。
【０００４】
例えば図９に示すように複数のリーダ装置１０が隣接して配置されるＲＦＩＤ を用いたシステムでは、第１のシステム９１のリーダ装置１０（１）についてはＩＣタグ５（１）の格納情報を読み出せればよいのだが、リーダ装置１０（１）が格納情報を読み出せる範囲（サービスエリア）が広すぎると、第２のシステム９２のＩＣタグ５（２）の格納情報まで読み出してしまうことになる。そしてこのような問題は、ＵＨＦ帯のようなサービスエリアの広い周波数帯を用いるＲＦＩＤシステムにおいてはとくに深刻である。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、目的とする応答機から確実に格納情報を読み出すことができる質問機、及び質問機の受信感度設定方法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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明のうちの第１の請求項に記載の発明は、応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有する質問機であって、前記受信回路の受信感度を設定するための感度設定回路を備えることとする。
【０００７】
このように、質問機に感度設定回路を設けることで、質問機の受信感度を自由に変化させることが可能となる。このため、質問機が対象としない応答機から送信されてくる応答電波を受信しないように設定することが可能になる。従って質問機が対象としている応答機のみから確実かつ安定して格納情報を読み出すようにすることが可能となる。またサービスエリアを必要な範囲に自在に設定することが可能となる。
【０００８】
本発明のうち第２の請求項に記載の発明は、請求項１に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記受信感度の指定を受け付けるユーザインタフェースを有し、前記感度設定回路は、前記ユーザインタフェースから受け付けた受信感度となるように、前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
ユーザはこのユーザインタフェースを利用して、受信回路の受信感度を容易に設定することができる。
【０００９】
本発明のうち第３の請求項に記載の発明は、請求項１に記載の質問機であって、前記応答電波に基づく受信信号の強度を示す信号を出力する信号強度測定回路を有し、前記感度設定回路は、前記信号強度測定回路から出力される前記信号に応じて、前記受信回路の前記受信感度を自動的に設定する回路を含むこととする。
このように、質問機が受信感度を自動的に設定する回路を備えることで、受信感度を設定するためのユーザの負担を軽減することができる。
【００１０】
本発明のうち第４の請求項に記載の発明は、請求項４に記載の質問機であって、前記受信感度を自動的に設定する回路は、前記受信回路の受信感度が、前記受信回路の受信信号に含まれる雑音の強度と復調部に要求される信号対雑音比との和から閾値を求め、前記信号強度測定回路によって測定される信号強度から前記閾値を差し引くことにより求められる値だけ、受信信号の信号強度を減衰させる回路を含むこととする。
このように、受信回路の受信信号に含まれる雑音強度と信号対雑音比との和から求まる閾値を求めて、各時点における信号強度から前記閾値を差し引いた値を減衰量とすることで、必要とされる減衰量を自動的に見積もることが可能となる。
【００１１】
本発明のうち第５の請求項に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路を含み、前記感度設定回路は前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
このように、受信感度の変更は、受信信号を低雑音増幅回路に通過させるかどうかを切り換えることにより行うことができる。
【００１２】
本発明のうち第６の請求項に記載の発明は、請求項５に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記低雑音増幅器の利得を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
このように、利得を制御することで、受信感度をきめ細かく設定することができる。
【００１３】
本発明のうち第７の請求項に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路を含み、前記感度設定回路は前記応答電波に基づく受信信号の前記アッテネータ回路による減衰を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
このように、受信感度の変更は、受信信号をアッテネータ回路に通過させるかどうかを切り換えることにより行うことができる。
【００１４】
本発明のうち第８の請求項に記載の発明は、請求項７に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記信号減衰回路による減衰量を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定することとする。
このように、減衰量を制御することで、受信感度をきめ細かく設定することができる。
【００１５】
本発明のうち第９の請求項に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、前記受信回路は、前記受信回路は前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含み、前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換える回路を含むこととする。
このように、感度設定回路が受信信号を低雑音増幅回路にのみ通過させるのか、アッテネータ回路にのみ通過させるのか、もしくはこれらのいずれも通過させないか、を切り換える回路を備えることで、受信感度を変化させることができる。これにより質問機が対象としている応答機のみから確実かつ安定して格納情報を読み出すようにすることが可能となる。
【００１６】
本発明のうち第１０の請求項に記載の発明は、請求項９に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御する回路を含むこととする。
このように、感度設定回路が低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御する回路を備えることで、感度設定回路は受信感度を低雑音増幅回路の最大利得からアッテネータ回路の最大減衰量までの範囲の連続的に変化させることができる。これにより質問機が対象としている応答機のみから確実かつ安定して格納情報を読み出すようにすることが可能となる。
【００１７】
本発明のうち第１１の請求項に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の質問機であって、前記応答機はＲＦＩＤにおけるＩＣタグであり、当該質問機は前記ＩＣタグから前記格納情報を読み出すＲＦＩＤのリーダ装置であることとする。
【００１８】
本発明のうち第１２の請求項に記載の発明は、請求項３に記載の質問機であって、前記信号強度測定回路はＲＳＳＩ（Radio Signal Strength Indicator）回路であることとする。
【００１９】
本発明のうち第１３の請求項に記載の発明は、請求項４に記載の質問機であって、前記閾値は、前記雑音の強度と信号対雑音比との和から求まる値に所定のオフセット値を加算した値であることとする。
このように、オフセット値を加味することで、質問機のサービスエリアが必要以上に狭くなってしまうのを防ぐことができる。
【００２０】
本発明のうち第１４の請求項に記載の発明は、応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有し、前記受信回路は、前記受信回路は前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含んで構成される質問機の受信感度設定方法であって、前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換えるとともに、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御することにより受信感度を設定することとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、目的とする応答機から確実に格納情報を読み出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態として説明する、ＲＦＩＤによるリーダ装置１０（質問機）のブロック構成である。同図に示すように、本実施形態のリーダ装置１０は、送信アンテナ１１、送信回路１２、受信アンテナ１３、受信回路１４、ベースバンド処理回路１５、及び演算回路１６等の構成を備えている。
【００２３】
送信回路１２は、ＩＣタグ５に格納されている情報（以下、格納情報という）をＩＣタグ５に送信させるための電波（以下、要求電波という）の元になる送信信号を生成して送信アンテナ１１に供給する。送信アンテナ１１から送信される要求電波の周波数は例えばＵＨＦ帯である。
【００２４】
送信回路１２は、ＢＢ（Base Band）アンプ１２１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２２、変調回路１２３、局部発振器１２４、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２５、パワーアンプ１２６、ローパスフィルタ１２７を用いて構成されている。ＢＢアンプ１２１は、ベースバンド処理回路１５から出力される送信データを増幅する。ローパスフィルタ１２２は、ベースバンド処理回路１５によって増幅された送信データを帯域制限する。変調回路１２３は帯域制限された送信データを変調し、要求電波の周波数の送信信号を生成する。バンドパスフィルタ１２５は、変調回路１２３から出力される送信信号を帯域制限する。パワーアンプ１２６は上記送信信号を所定の電力に増幅する。増幅された送信信号はローパスフィルタ１２７を通過して送信アンテナ１１に供給される。
【００２５】
受信回路１４はダイレクトコンバージョン方式の回路である。受信回路１４は、受信アンテナ１３によって受信される、要求電波を受信したＩＣタグ５から送信されてくる電波（以下、応答電波という）を復調する。応答電波の周波数は、例えばＵＨＦ帯である。受信回路１４にはフロントエンド回路１４１、直交検波回路１４２、復調回路１４３、ＲＳＳＩ（Radio Signal Strength Indicator）回路１４４等の回路が含まれる。
【００２６】
フロントエンド回路１４１には、受信回路１４の受信感度の設定を行うための回路（感度設定回路）が含まれる。フロントエンド回路１４１は、低雑音増幅回路１４１１（以下、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１４１１という）、スルー出力回路１４１２、アッテネータ回路１４１３（以下、ＡＴＴ（Attenuator）回路１４１３という）、及びスイッチ回路１４１４を含んで構成される。このうちＬＮＡ回路１４１１は受信回路１４の初段で受信アンテナ１３の受信信号（ＲＦ信号）を増幅し、受信回路１４のＳ／Ｎ（信号対雑音比）を向上させる。なお、ＬＮＡ回路１４１１は利得を制御するための回路（以下、利得制御回路という）を備える。ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いて構成したＬＮＡ回路１４１１の一例を図２に、またこのＬＮＡ回路１４１１のＦＥＴの第２のゲートへの印加電圧と利得との関係を図３に示す。このＬＮＡ回路１４１１では、利得はゲートＧ２に対する印加電圧を変化させることにより制御する。なお、図２において、Ｌ１〜Ｌ４は整合用素子である。スルー出力回路１４１２は、受信アンテナ１３の受信信号の増幅も減衰させずにそのまま後段の回路にスルー出力するための回路である。
【００２７】
ＡＴＴ回路１４１３は後段の回路に供給する受信信号の信号強度を減衰させる回路である。ＡＴＴ回路１４１３は、例えばＴ形、π形、ブリッジＴ形、反射形、バランス形等の回路によって実現される。ＡＴＴ回路１４１３は、減衰量を制御するための回路（以下、減衰量制御回路という）を備える。Ｔ形の回路を用いて構成した減衰量の制御が可能なＡＴＴ回路１４１３の一例を図４に示す。この回路は、Ｖ１は固定電圧とし、Ｖ２を可変電圧として用いる。この回路において、Ｖ１＞Ｖ２とした場合はＤ１を流れる電流が大（つまりＤ１は低抵抗値）となってＤ２を流れる電流は小（つまりＤ２は高抵抗値）となり、その結果ＡＴＴ回路１４１３による受信信号の減衰量は小となる。一方、Ｖ２＞Ｖ１とした場合はＤ１を流れる電流が小（つまりＤ１は高抵抗値）となってＤ２を流れる電流は大（つまりＤ２は低抵抗値）となり、その結果ＡＴＴ回路１４１３による受信信号の減衰量は大となる。
【００２８】
スイッチ回路１４１４は、ＬＮＡ回路１４１１、スルー出力回路１４１２、ＡＴＴ１４１３のうちのいずれの出力を後段の回路に供給するのかを切り換える。スイッチ回路１４１４は、例えばＦＥＴ又はＰＩＮダイオード等の素子を用いて構成されている。スイッチ回路１４１４は、その接点の状態として上記各回路からの出力に対応する「ＬＮＡ」、「スルー」、及び「ＡＴＴ」の３つのポジションを有する。スイッチ回路１４１４はまたユーザのマニュアル設定を受け付けるユーザインタフェース（不図示）を備えている。このスイッチ回路１４１４の具体的な機能や使用方法等の詳細については後述する。
【００２９】
受信回路１４を構成している回路のうち直交検波回路１４２は、スイッチ回路１４１４から出力される受信信号を検波してベースバンド信号を生成する回路である。直交検波回路１４２は、第１のＤＢＭ（Double Balanced Mixer）１４２１、第２のＤＢＭ１４２２、局部発振器１４２３、及びπ／２位相シフタ１４２４を含んで構成されている。なお、局部発振器１４２３は、送信回路１２の局部発振器１２４と共用することもできる。第１のＤＢＭ１４２１には、スイッチ回路１４１４から出力される受信信号、及び局部発振器１４２３の発振信号が入力され、第１のＤＢＭ１４２１はＩ（In-phase）信号を出力する。第２のＤＢＭ１４２２には、スイッチ回路１４１４から出力される受信信号、及びπ／２位相シフタ１４２４から出力される局部発振器１４２３の発振信号の位相を９０度（π／２）だけずらした信号が入力され、Ｑ（Quadrature-phase）信号を出力する。第１のＤＢＭ１４２１から出力されるＩ信号は、第１のフィルタ１４２５を通過した後、第１のアンプ回路１４２６で増幅されて復調回路１４３に入力される。一方、第２のＤＢＭ１４２２から出力されるＱ信号は、第２のフィルタ１４２７を通過した後、第２のアンプ回路１４２８で増幅されて復調回路１４３に入力される。
【００３０】
復調回路１４３は、直交検波回路１４２から入力されるＩ信号及びＱ信号のＡ／Ｄ変換、及び復調処理等を行って復調データを生成し、これをベースバンド処理回路１５に出力する。
【００３１】
ＲＳＳＩ回路１４４は、入力信号の強度に応じた電圧を出力する回路（信号強度測定回路）である。ＲＳＳＩ回路１４４には、第２のアンプ回路１４２８において増幅されたＱ信号の一部と第１のアンプ回路１４２６で増幅されたＩ信号の一部とを合成した信号（以下、合成信号という）が入力され、ＲＳＳＩ回路１４４は合成信号の強度に対応する電圧を演算回路１５に出力する。なお、ＲＳＳＩ回路１４４はＡ／Ｄコンバータを内蔵しており、ＲＳＳＩ回路１４４の出力電圧はデジタル値として演算回路１５に出力される。図５はＲＳＳＩ回路１４４の一例（Ａ／Ｄコンバータの部分を除く）であり、図６はこの回路に入力される合成信号（ＲＦ−ｉｎ）と出力電圧の関係である。入力信号は直列に接続されたリミッタ飽和ＲＦアンプ１４４１によって段階的に増幅され、各リミッタ飽和ＲＦアンプ１４４１の出力が各段に設けられている検波器１４４２によって振幅検波される。そして各検波器１４４２から出力される電圧を合成し、これをアンプ１４４３で増幅した電圧を出力としている。
【００３２】
ベースバンド処理回路１５は、受信回路１４から入力される復調データについてフレームの除去、データの組立て、フレーム同期、誤り制御等を行ってデジタルデータを生成し、これを演算回路１６に出力する。一方、ベースバンド処理回路１５は、演算回路１６から入力されるデジタルデータにフレームの追加や誤り制御符号の付加等を行って送信データを生成し、これを送信回路１２に出力する。
【００３３】
演算回路１６は、ＣＰＵ１６１、ＲＯＭ・ＲＡＭ等のメモリ１６２、キー入力パネルやスイッチ等の入力装置１６３、ＬＣＤ等の表示装置１６４等からなる。メモリ１６２には、リーダ装置１０が備える各種の機能を実現するプログラムやデータが記憶されている。演算回路１６は、要求電波の元になるデジタルデータをベースバンド処理回路１５に出力する。一方、演算回路１６は、ベースバンド処理回路１５から復調回路から入力されるデジタルデータを受信する。また演算回路１６には制御ラインを介してＬＮＡ１４１１の利得制御回路、ＡＴＴ１４１３の減衰量制御回路、スイッチ回路１４１４に接続されており、利得制御回路の利得制御、減衰量制御回路の減衰量制御、スイッチ回路１４１４のポジション切換等の処理を行う。
【００３４】
本実施形態のリーダ装置１０では、受信回路１４に設けられているスイッチ回路１４１４、ＬＮＡ１４１１の利得制御回路、及びＡＴＴ１４１３の減衰量制御回路により受信回路の感度を設定することが可能である。図７はこの設定のためにリーダ装置１０に設けられるユーザインタフェースの一例である。以下、図８に示すフローチャートとともに、上記ユーザインタフェースにより受信感度を設定する場合の処理手順について説明する。
【００３５】
受信感度の設定を行う場合、ユーザはまず、受信感度を手動で設定するのか、それとも自動で設定するのかを選択する（Ｓ８１１）。この選択は図７に示すユーザインタフェースのうち方式選択スイッチ７１を操作することにより行う。ここで手動を選択した場合には（Ｓ８１１：手動）、ユーザは次に機能選択スイッチ７２を操作してＬＮＡ１４１１によって受信感度を設定するのか（「ＬＮＡ」のポジション）、ＬＮＡ１４１１もＡＴＴ１４１３も使用しないのか（「ＴＨＲＵ」のポジション）、ＡＴＴ１４１３によって受信感度を設定するのか（「ＡＴＴ」のポジション）のいずれかを選択する（Ｓ８１２）。ここで「ＬＮＡ」のポジションを選択した場合には（Ｓ８１２：ＬＮＡ）、ユーザはさらに利得調節つまみ７３を操作してＬＮＡ１４１１の利得（ゲイン）を設定する（Ｓ８１３）。また「ＡＴＴ」のポジションを選択した場合には（Ｓ８１２：ＡＴＴ）、ユーザは減衰量調節つまみ７３を操作してＡＴＴ１４１３による減衰量を設定する（Ｓ８１５）。
【００３６】
ここで上記Ｓ８１２の処理における選択、ＬＮＡ１４１１の利得の設定、及びＡＴＴ１４１３の減衰量の設定に際し、ユーザはリーダ装置１０の受信感度が所望の状態となるように行う。すなわち、ユーザは、リーダ装置１０が目的とするＩＣタグ５のみから送信されてくる応答電波のみを受信するように設定する。これは例えば、設定を行っては実際にリーダ装置１０に応答電波を受信させて確認するといった作業を繰り返し行うことにより行われる。
【００３７】
一方、Ｓ８１１においてユーザが自動を選択した場合（Ｓ８１１：自動）には、ユーザはさらに計算ボタン７３を押して減衰量の計算指示を行う。演算回路１６は、計算ボタン７３が押されたことを検知すると（Ｓ８１６：ＹＥＳ）、ＲＳＳＩ１４４から信号強度を取得して（Ｓ８１７）減衰量を計算する（Ｓ８１８）。ここでの減衰量の計算は、例えば次のような手順で行われる。
【００３８】
すなわち、受信アンテナ１３における雑音が熱雑音によってのみ生成されると仮定すると、その雑音の強度Ｎは、Ｎ＝ｋＴＢＦ（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、Ｂ：通信に必要な帯域幅、Ｆ：受信回路１４の雑音指数）と求められる。ここで例えばリーダ装置１０とＩＣタグ５との間の通信で必要となる帯域幅が５００（kHz）、室温２５（℃）、雑音指数７（dB）とすると、受信信号に含まれる雑音強度Ｎは、
Ｎ＝１０log（１．３８×１０−２３（J/K））＋１０log（２９８（K））
＋１０log(５００×１０３（kHz）)＋７（dB）
＝−２２８．６(dBW)＋２４．７(dB)＋５７(dB)＋７(dB)
＝−１３９．９(dBW) ……式１
となる。この値はdBmに換算すると、
Ｎ＝−１３９．９(dBW)＋３０(dB)＝−１０９．９(dBm)≒−１１０(dBm) ……式２
である。
【００３９】
ここで受信回路１４がＩＣタグ５からの応答信号を復調するのに必要なＣ／Ｎ（信号対雑音比）が１３(dB)であるとすれば、受信回路１４が応答信号を復調するために必要となる信号強度は、
信号強度＝Ｎ＋Ｃ／Ｎ＝−１１０(dBm)＋１３(dB)＝−９７(dBm） ……式３
である。
【００４０】
以上の結果、この例では信号強度（以下、受信感度という）が−９７(dBm)（以下、これを閾値という）よりも大きければ、受信回路１４はＩＣタグ５からの応答信号を復調できることになり、従ってＳ８１８における減衰量を、Ｓ８１７でＲＳＳＩ１４４から取得した信号強度から次式によって求めることが可能となる。
減衰量＝取得した信号強度−閾値 ……式４
ここで例えばＲＳＳＩ１４４から取得した信号強度が−８２（dBm）である場合には、
減衰量＝−８２（dBm）−（−９７（dBm））＝１５（dB） ……式５
となる。また例えば、ＲＳＳＩ１４４から取得した信号強度が−６２（dbm）である場合には、
減衰量＝−６２−（−９７）＝３５（dB） ……式６
となる。
【００４１】
なお、閾値を厳密に設定し過ぎると、リーダ装置１０のサービスエリアを必要以上に狭くしてしまう可能性もある。そこで式３で求めた信号強度にオフセット値を加算した値を閾値とするようにしてもよい。
【００４２】
以上のようにして減衰量が求まると、次に演算回路１６は、スイッチ回路１４１４のポジションの切換や利得制御回路の利得制御、減衰量制御回路の減衰量制御を制御して、受信信号が減衰量だけ減衰されるようにする（Ｓ８１９）。なお、演算回路１６は、このような制御によって、減衰量を所定範囲で変化させることができる。例えばＬＮＡ１４１１の利得制御回路の制御によって利得を０〜１５（dB）の範囲で、ＡＴＴ１４１３の減衰量制御回路の減衰量を２５（dB）の範囲で夫々可変できる場合には、演算回路１６は、スイッチ回路１４１４のポジションとの関係で次のようにして４０（dB）の範囲で減衰量を変化させることができる。
０〜１５（dB） ： ポジションが「ＬＮＡ」
１５（dB） ： ポジションが「ＴＨＲＵ」
１５〜４０（dB） ： ポジションが「ＡＴＴ」
【００４３】
演算回路１６は、以上の制御を行うと、制御を実行した旨を示す情報を表示装置１６４に表示する（Ｓ８２０）。ユーザは、表示装置１６４にメッセージが表示されたことを確認すると、リーダ装置１０を試用して受信回路１４の受信感度が所望の値に設定されているかどうかを調べる。なお、表示装置１６４には、上記制御を実行した旨を示す情報とともに、演算回路１６が設定した減衰量も表示され、ユーザはこれを見て受信回路１４の感度が所望の値に設定されているかどうかを知ることもできる。
【００４４】
受信感度が所望の値に設定されていることを確認した場合、ユーザはライトボタン７５を押す。演算回路７５は、ライトボタン７５が押されたことを検知すると（Ｓ８２１）、Ｓ８１８の処理で求められている減衰量をメモリ１６２に書き込む（Ｓ８２２）。一方、受信感度が所望の値に設定されていない場合には、ユーザは再び計算ボタン７４を押して再び減衰量を設定し直す（Ｓ８１７からの処理を再び行う）。なお、この場合、ユーザは例えばリーダ装置１０とＩＣタグ５の位置関係を変更するなどしてリーダ装置１０によって計算される減衰量が前回と異なるようにする。ユーザは以上の作業を繰り返し行って、リーダ装置１０の受信感度が所望の値になるようにする。
【００４５】
上記実施形態において、リーダ装置１０の電源投入時等の起動時には、演算回路１６は前回動作時以前に既にメモリ１６２に記憶されている減衰量を読み出して、そのような減衰量となるように、自動的にスイッチ回路１４１４のポジションの切換や利得制御回路の利得の制御、減衰量制御回路の減衰量の制御を行うようにすることもできる。
【００４６】
なお、以上の実施形態の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えばリーダ装置１０はリーダライタ装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態によるリーダ装置１０のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＬＮＡ回路１４１１の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による図２に示すＬＮＡ回路１４１１におけるＦＥＴの第２のゲートへの印加電圧と利得との関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＡＴＴ回路１４１３の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＲＳＳＩ回路１４４の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による合成信号（ＲＦ−ｉｎ）と出力電圧との関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による受信感度の設定を行うためにリーダ装置１０に設けられるユーザインタフェースの一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるユーザインタフェースにより受信感度を設定する場合の処理手順を説明するフローチャートを示す図である。
【図９】従来のＲＦＩＤを用いたシステムを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ リーダ装置 １１ 送信アンテナ
１２ 送信回路
１２１ アンプ回路 １２２ ローパスフィルタ
１２３ 変調回路 １２４ 局部発振器
１３ 受信アンテナ １４ 受信回路
１４１ フロントエンド回路 １４２ 直交検波回路
１４３ 復調回路 １４４ ＲＳＳＩ回路
１４１１ 低雑音増幅回路 １４１２ スルー出力回路
１４１３ アッテネータ回路 １４１４ スイッチ回路
１５ ベースバンド処理回路 １６ 演算回路
１６１ ＣＰＵ １６２ メモリ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＲＦＩＤのリーダ装置等の質問機、及び質問機の受信感度設定方法に関し、とくに目的とする応答機から確実に格納情報を読み出すための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触で情報を読出すシステム（以下、情報読出システムという）に用いられるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）が利用する周波数帯は、現在、１３．５６ＭＨｚ帯や２．４５ＧＨｚ帯が主流である。昨今ではこれらに加えてＵＨＦ帯（通信距離３〜６ｍ）を用いたＲＦＩＤの導入が検討されており、わが国においても電波法の改正等、ＵＨＦ帯を用いたＲＦＩＤの導入に向けて各所で研究が行われている。ＵＨＦ帯を用いるＲＦＩＤは、従来の１３．５６ＭＨｚ帯（通信距離８０ｃｍ程度）や２．４５ＧＨｚ帯（通信距離１．５ｍ程度）等を用いた場合に比べて通信距離が長い（３〜６ｍ程度）という特徴がある。またＵＨＦ帯を用いるＲＦＩＤでは、複数の応答機（例えばＩＣタグ）に記録されている情報（以下、格納情報という）をリーダ装置（質問機）が一度に読み出すことが可能である。さらにリーダ装置から見えない場所にあるＩＣタグの情報を読み出すことも可能である。
【特許文献１】特開２００４−３８５７４号公報
【特許文献２】特開平９−１８３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、現状普及しているＲＦＩＤのリーダ装置の受信感度は、一般的な使用状態を想定して設定されて出荷されている。しかしながらリーダ装置からＩＣタグに向けて送信される電波（以下、要求電波という）や要求電波を受信したＩＣタグから送信されてくる電波（以下、応答電波という）の到達距離は、ＲＦＩＤ が適用される環境に左右され、リーダ装置の出荷時等において設定されている受信感度が、リーダ装置が使用される個々の現場において必ずしも適切な状態に設定されているとは限らない。このため、近接して配置されている複数のＩＣタグのうちの一つからそのＩＣタグに格納されている情報（以下、格納情報という）を読み出そうとする場合、リーダ装置の読み出し対象になっていないＩＣタグから送信されてくる応答電波を拾ってしまうことがあり、システムを誤動作させる要因となる。
【０００４】
例えば図９に示すように複数のリーダ装置１０が隣接して配置されるＲＦＩＤ を用いたシステムでは、第１のシステム９１のリーダ装置１０（１）についてはＩＣタグ５（１）の格納情報を読み出せればよいのだが、リーダ装置１０（１）が格納情報を読み出せる範囲（サービスエリア）が広すぎると、第２のシステム９２のＩＣタグ５（２）の格納情報まで読み出してしまうことになる。そしてこのような問題は、ＵＨＦ帯のようなサービスエリアの広い周波数帯を用いるＲＦＩＤシステムにおいてはとくに深刻である。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、目的とする応答機から確実に格納情報を読み出すことができる質問機、及び質問機の受信感度設定方法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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明のうちの第１の請求項に記載の発明は、応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有する質問機であって、前記受信回路の受信感度を設定するための感度設定回路を備えることとする。
【０００７】
このように、質問機に感度設定回路を設けることで、質問機の受信感度を自由に変化させることが可能となる。このため、質問機が対象としない応答機から送信されてくる応答電波を受信しないように設定することが可能になる。従って質問機が対象としている応答機のみから確実かつ安定して格納情報を読み出すようにすることが可能となる。またサービスエリアを必要な範囲に自在に設定することが可能となる。
【０００８】
本発明のうち第２の請求項に記載の発明は、請求項１に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記受信感度の指定を受け付けるユーザインタフェースを有し、前記感度設定回路は、前記ユーザインタフェースから受け付けた受信感度となるように、前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
ユーザはこのユーザインタフェースを利用して、受信回路の受信感度を容易に設定することができる。
【０００９】
本発明のうち第３の請求項に記載の発明は、請求項１に記載の質問機であって、前記応答電波に基づく受信信号の強度を示す信号を出力する信号強度測定回路を有し、前記感度設定回路は、前記信号強度測定回路から出力される前記信号に応じて、前記受信回路の前記受信感度を自動的に設定する回路を含むこととする。
このように、質問機が受信感度を自動的に設定する回路を備えることで、受信感度を設定するためのユーザの負担を軽減することができる。
【００１０】
本発明のうち第４の請求項に記載の発明は、請求項４に記載の質問機であって、前記受信感度を自動的に設定する回路は、前記受信回路の受信感度が、前記受信回路の受信信号に含まれる雑音の強度と復調部に要求される信号対雑音比との和から閾値を求め、前記信号強度測定回路によって測定される信号強度から前記閾値を差し引くことにより求められる値だけ、受信信号の信号強度を減衰させる回路を含むこととする。
このように、受信回路の受信信号に含まれる雑音強度と信号対雑音比との和から求まる閾値を求めて、各時点における信号強度から前記閾値を差し引いた値を減衰量とすることで、必要とされる減衰量を自動的に見積もることが可能となる。
【００１１】
本発明のうち第５の請求項に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路を含み、前記感度設定回路は前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
このように、受信感度の変更は、受信信号を低雑音増幅回路に通過させるかどうかを切り換えることにより行うことができる。
【００１２】
本発明のうち第６の請求項に記載の発明は、請求項５に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記低雑音増幅器の利得を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
このように、利得を制御することで、受信感度をきめ細かく設定することができる。
【００１３】
本発明のうち第７の請求項に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路を含み、前記感度設定回路は前記応答電波に基づく受信信号の前記アッテネータ回路による減衰を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むこととする。
このように、受信感度の変更は、受信信号をアッテネータ回路に通過させるかどうかを切り換えることにより行うことができる。
【００１４】
本発明のうち第８の請求項に記載の発明は、請求項７に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記信号減衰回路による減衰量を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定することとする。
このように、減衰量を制御することで、受信感度をきめ細かく設定することができる。
【００１５】
本発明のうち第９の請求項に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、前記受信回路は、前記受信回路は前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含み、前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換える回路を含むこととする。
このように、感度設定回路が受信信号を低雑音増幅回路にのみ通過させるのか、アッテネータ回路にのみ通過させるのか、もしくはこれらのいずれも通過させないか、を切り換える回路を備えることで、受信感度を変化させることができる。これにより質問機が対象としている応答機のみから確実かつ安定して格納情報を読み出すようにすることが可能となる。
【００１６】
本発明のうち第１０の請求項に記載の発明は、請求項９に記載の質問機であって、前記感度設定回路は、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御する回路を含むこととする。
このように、感度設定回路が低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御する回路を備えることで、感度設定回路は受信感度を低雑音増幅回路の最大利得からアッテネータ回路の最大減衰量までの範囲の連続的に変化させることができる。これにより質問機が対象としている応答機のみから確実かつ安定して格納情報を読み出すようにすることが可能となる。
【００１７】
本発明のうち第１１の請求項に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の質問機であって、前記応答機はＲＦＩＤにおけるＩＣタグであり、当該質問機は前記ＩＣタグから前記格納情報を読み出すＲＦＩＤのリーダ装置であることとする。
【００１８】
本発明のうち第１２の請求項に記載の発明は、請求項３に記載の質問機であって、前記信号強度測定回路はＲＳＳＩ（Radio Signal Strength Indicator）回路であることとする。
【００１９】
本発明のうち第１３の請求項に記載の発明は、請求項４に記載の質問機であって、前記閾値は、前記雑音の強度と信号対雑音比との和から求まる値に所定のオフセット値を加算した値であることとする。
このように、オフセット値を加味することで、質問機のサービスエリアが必要以上に狭くなってしまうのを防ぐことができる。
【００２０】
本発明のうち第１４の請求項に記載の発明は、応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有し、前記受信回路は、前記受信回路は前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含んで構成される質問機の受信感度設定方法であって、前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換えるとともに、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御することにより受信感度を設定することとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、目的とする応答機から確実に格納情報を読み出すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態として説明する、ＲＦＩＤによるリーダ装置１０（質問機）のブロック構成である。同図に示すように、本実施形態のリーダ装置１０は、送信アンテナ１１、送信回路１２、受信アンテナ１３、受信回路１４、ベースバンド処理回路１５、及び演算回路１６等の構成を備えている。
【００２３】
送信回路１２は、ＩＣタグ５に格納されている情報（以下、格納情報という）をＩＣタグ５に送信させるための電波（以下、要求電波という）の元になる送信信号を生成して送信アンテナ１１に供給する。送信アンテナ１１から送信される要求電波の周波数は例えばＵＨＦ帯である。
【００２４】
送信回路１２は、ＢＢ（Base Band）アンプ１２１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２２、変調回路１２３、局部発振器１２４、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２５、パワーアンプ１２６、ローパスフィルタ１２７を用いて構成されている。ＢＢアンプ１２１は、ベースバンド処理回路１５から出力される送信データを増幅する。ローパスフィルタ１２２は、ベースバンド処理回路１５によって増幅された送信データを帯域制限する。変調回路１２３は帯域制限された送信データを変調し、要求電波の周波数の送信信号を生成する。バンドパスフィルタ１２５は、変調回路１２３から出力される送信信号を帯域制限する。パワーアンプ１２６は上記送信信号を所定の電力に増幅する。増幅された送信信号はローパスフィルタ１２７を通過して送信アンテナ１１に供給される。
【００２５】
受信回路１４はダイレクトコンバージョン方式の回路である。受信回路１４は、受信アンテナ１３によって受信される、要求電波を受信したＩＣタグ５から送信されてくる電波（以下、応答電波という）を復調する。応答電波の周波数は、例えばＵＨＦ帯である。受信回路１４にはフロントエンド回路１４１、直交検波回路１４２、復調回路１４３、ＲＳＳＩ（Radio Signal Strength Indicator）回路１４４等の回路が含まれる。
【００２６】
フロントエンド回路１４１には、受信回路１４の受信感度の設定を行うための回路（感度設定回路）が含まれる。フロントエンド回路１４１は、低雑音増幅回路１４１１（以下、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１４１１という）、スルー出力回路１４１２、アッテネータ回路１４１３（以下、ＡＴＴ（Attenuator）回路１４１３という）、及びスイッチ回路１４１４を含んで構成される。このうちＬＮＡ回路１４１１は受信回路１４の初段で受信アンテナ１３の受信信号（ＲＦ信号）を増幅し、受信回路１４のＳ／Ｎ（信号対雑音比）を向上させる。なお、ＬＮＡ回路１４１１は利得を制御するための回路（以下、利得制御回路という）を備える。ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いて構成したＬＮＡ回路１４１１の一例を図２に、またこのＬＮＡ回路１４１１のＦＥＴの第２のゲートへの印加電圧と利得との関係を図３に示す。このＬＮＡ回路１４１１では、利得はゲートＧ２に対する印加電圧を変化させることにより制御する。なお、図２において、Ｌ１〜Ｌ４は整合用素子である。スルー出力回路１４１２は、受信アンテナ１３の受信信号の増幅も減衰させずにそのまま後段の回路にスルー出力するための回路である。
【００２７】
ＡＴＴ回路１４１３は後段の回路に供給する受信信号の信号強度を減衰させる回路である。ＡＴＴ回路１４１３は、例えばＴ形、π形、ブリッジＴ形、反射形、バランス形等の回路によって実現される。ＡＴＴ回路１４１３は、減衰量を制御するための回路（以下、減衰量制御回路という）を備える。Ｔ形の回路を用いて構成した減衰量の制御が可能なＡＴＴ回路１４１３の一例を図４に示す。この回路は、Ｖ１は固定電圧とし、Ｖ２を可変電圧として用いる。この回路において、Ｖ１＞Ｖ２とした場合はＤ１を流れる電流が大（つまりＤ１は低抵抗値）となってＤ２を流れる電流は小（つまりＤ２は高抵抗値）となり、その結果ＡＴＴ回路１４１３による受信信号の減衰量は小となる。一方、Ｖ２＞Ｖ１とした場合はＤ１を流れる電流が小（つまりＤ１は高抵抗値）となってＤ２を流れる電流は大（つまりＤ２は低抵抗値）となり、その結果ＡＴＴ回路１４１３による受信信号の減衰量は大となる。
【００２８】
スイッチ回路１４１４は、ＬＮＡ回路１４１１、スルー出力回路１４１２、ＡＴＴ１４１３のうちのいずれの出力を後段の回路に供給するのかを切り換える。スイッチ回路１４１４は、例えばＦＥＴ又はＰＩＮダイオード等の素子を用いて構成されている。スイッチ回路１４１４は、その接点の状態として上記各回路からの出力に対応する「ＬＮＡ」、「スルー」、及び「ＡＴＴ」の３つのポジションを有する。スイッチ回路１４１４はまたユーザのマニュアル設定を受け付けるユーザインタフェース（不図示）を備えている。このスイッチ回路１４１４の具体的な機能や使用方法等の詳細については後述する。
【００２９】
受信回路１４を構成している回路のうち直交検波回路１４２は、スイッチ回路１４１４から出力される受信信号を検波してベースバンド信号を生成する回路である。直交検波回路１４２は、第１のＤＢＭ（Double Balanced Mixer）１４２１、第２のＤＢＭ１４２２、局部発振器１４２３、及びπ／２位相シフタ１４２４を含んで構成されている。なお、局部発振器１４２３は、送信回路１２の局部発振器１２４と共用することもできる。第１のＤＢＭ１４２１には、スイッチ回路１４１４から出力される受信信号、及び局部発振器１４２３の発振信号が入力され、第１のＤＢＭ１４２１はＩ（In-phase）信号を出力する。第２のＤＢＭ１４２２には、スイッチ回路１４１４から出力される受信信号、及びπ／２位相シフタ１４２４から出力される局部発振器１４２３の発振信号の位相を９０度（π／２）だけずらした信号が入力され、Ｑ（Quadrature-phase）信号を出力する。第１のＤＢＭ１４２１から出力されるＩ信号は、第１のフィルタ１４２５を通過した後、第１のアンプ回路１４２６で増幅されて復調回路１４３に入力される。一方、第２のＤＢＭ１４２２から出力されるＱ信号は、第２のフィルタ１４２７を通過した後、第２のアンプ回路１４２８で増幅されて復調回路１４３に入力される。
【００３０】
復調回路１４３は、直交検波回路１４２から入力されるＩ信号及びＱ信号のＡ／Ｄ変換、及び復調処理等を行って復調データを生成し、これをベースバンド処理回路１５に出力する。
【００３１】
ＲＳＳＩ回路１４４は、入力信号の強度に応じた電圧を出力する回路（信号強度測定回路）である。ＲＳＳＩ回路１４４には、第２のアンプ回路１４２８において増幅されたＱ信号の一部と第１のアンプ回路１４２６で増幅されたＩ信号の一部とを合成した信号（以下、合成信号という）が入力され、ＲＳＳＩ回路１４４は合成信号の強度に対応する電圧を演算回路１５に出力する。なお、ＲＳＳＩ回路１４４はＡ／Ｄコンバータを内蔵しており、ＲＳＳＩ回路１４４の出力電圧はデジタル値として演算回路１５に出力される。図５はＲＳＳＩ回路１４４の一例（Ａ／Ｄコンバータの部分を除く）であり、図６はこの回路に入力される合成信号（ＲＦ−ｉｎ）と出力電圧の関係である。入力信号は直列に接続されたリミッタ飽和ＲＦアンプ１４４１によって段階的に増幅され、各リミッタ飽和ＲＦアンプ１４４１の出力が各段に設けられている検波器１４４２によって振幅検波される。そして各検波器１４４２から出力される電圧を合成し、これをアンプ１４４３で増幅した電圧を出力としている。
【００３２】
ベースバンド処理回路１５は、受信回路１４から入力される復調データについてフレームの除去、データの組立て、フレーム同期、誤り制御等を行ってデジタルデータを生成し、これを演算回路１６に出力する。一方、ベースバンド処理回路１５は、演算回路１６から入力されるデジタルデータにフレームの追加や誤り制御符号の付加等を行って送信データを生成し、これを送信回路１２に出力する。
【００３３】
演算回路１６は、ＣＰＵ１６１、ＲＯＭ・ＲＡＭ等のメモリ１６２、キー入力パネルやスイッチ等の入力装置１６３、ＬＣＤ等の表示装置１６４等からなる。メモリ１６２には、リーダ装置１０が備える各種の機能を実現するプログラムやデータが記憶されている。演算回路１６は、要求電波の元になるデジタルデータをベースバンド処理回路１５に出力する。一方、演算回路１６は、ベースバンド処理回路１５から復調回路から入力されるデジタルデータを受信する。また演算回路１６には制御ラインを介してＬＮＡ１４１１の利得制御回路、ＡＴＴ１４１３の減衰量制御回路、スイッチ回路１４１４に接続されており、利得制御回路の利得制御、減衰量制御回路の減衰量制御、スイッチ回路１４１４のポジション切換等の処理を行う。
【００３４】
本実施形態のリーダ装置１０では、受信回路１４に設けられているスイッチ回路１４１４、ＬＮＡ１４１１の利得制御回路、及びＡＴＴ１４１３の減衰量制御回路により受信回路の感度を設定することが可能である。図７はこの設定のためにリーダ装置１０に設けられるユーザインタフェースの一例である。以下、図８に示すフローチャートとともに、上記ユーザインタフェースにより受信感度を設定する場合の処理手順について説明する。
【００３５】
受信感度の設定を行う場合、ユーザはまず、受信感度を手動で設定するのか、それとも自動で設定するのかを選択する（Ｓ８１１）。この選択は図７に示すユーザインタフェースのうち方式選択スイッチ７１を操作することにより行う。ここで手動を選択した場合には（Ｓ８１１：手動）、ユーザは次に機能選択スイッチ７２を操作してＬＮＡ１４１１によって受信感度を設定するのか（「ＬＮＡ」のポジション）、ＬＮＡ１４１１もＡＴＴ１４１３も使用しないのか（「ＴＨＲＵ」のポジション）、ＡＴＴ１４１３によって受信感度を設定するのか（「ＡＴＴ」のポジション）のいずれかを選択する（Ｓ８１２）。ここで「ＬＮＡ」のポジションを選択した場合には（Ｓ８１２：ＬＮＡ）、ユーザはさらに利得調節つまみ７３を操作してＬＮＡ１４１１の利得（ゲイン）を設定する（Ｓ８１３）。また「ＡＴＴ」のポジションを選択した場合には（Ｓ８１２：ＡＴＴ）、ユーザは減衰量調節つまみ７３を操作してＡＴＴ１４１３による減衰量を設定する（Ｓ８１５）。
【００３６】
ここで上記Ｓ８１２の処理における選択、ＬＮＡ１４１１の利得の設定、及びＡＴＴ１４１３の減衰量の設定に際し、ユーザはリーダ装置１０の受信感度が所望の状態となるように行う。すなわち、ユーザは、リーダ装置１０が目的とするＩＣタグ５のみから送信されてくる応答電波のみを受信するように設定する。これは例えば、設定を行っては実際にリーダ装置１０に応答電波を受信させて確認するといった作業を繰り返し行うことにより行われる。
【００３７】
一方、Ｓ８１１においてユーザが自動を選択した場合（Ｓ８１１：自動）には、ユーザはさらに計算ボタン７３を押して減衰量の計算指示を行う。演算回路１６は、計算ボタン７３が押されたことを検知すると（Ｓ８１６：ＹＥＳ）、ＲＳＳＩ１４４から信号強度を取得して（Ｓ８１７）減衰量を計算する（Ｓ８１８）。ここでの減衰量の計算は、例えば次のような手順で行われる。
【００３８】
すなわち、受信アンテナ１３における雑音が熱雑音によってのみ生成されると仮定すると、その雑音の強度Ｎは、Ｎ＝ｋＴＢＦ（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、Ｂ：通信に必要な帯域幅、Ｆ：受信回路１４の雑音指数）と求められる。ここで例えばリーダ装置１０とＩＣタグ５との間の通信で必要となる帯域幅が５００（kHz）、室温２５（℃）、雑音指数７（dB）とすると、受信信号に含まれる雑音強度Ｎは、
Ｎ＝１０log（１．３８×１０−２３（J/K））＋１０log（２９８（K））
＋１０log(５００×１０３（kHz）)＋７（dB）
＝−２２８．６(dBW)＋２４．７(dB)＋５７(dB)＋７(dB)
＝−１３９．９(dBW) ……式１
となる。この値はdBmに換算すると、
Ｎ＝−１３９．９(dBW)＋３０(dB)＝−１０９．９(dBm)≒−１１０(dBm) ……式２
である。
【００３９】
ここで受信回路１４がＩＣタグ５からの応答信号を復調するのに必要なＣ／Ｎ（信号対雑音比）が１３(dB)であるとすれば、受信回路１４が応答信号を復調するために必要となる信号強度は、
信号強度＝Ｎ＋Ｃ／Ｎ＝−１１０(dBm)＋１３(dB)＝−９７(dBm） ……式３
である。
【００４０】
以上の結果、この例では信号強度（以下、受信感度という）が−９７(dBm)（以下、これを閾値という）よりも大きければ、受信回路１４はＩＣタグ５からの応答信号を復調できることになり、従ってＳ８１８における減衰量を、Ｓ８１７でＲＳＳＩ１４４から取得した信号強度から次式によって求めることが可能となる。
減衰量＝取得した信号強度−閾値 ……式４
ここで例えばＲＳＳＩ１４４から取得した信号強度が−８２（dBm）である場合には、
減衰量＝−８２（dBm）−（−９７（dBm））＝１５（dB） ……式５
となる。また例えば、ＲＳＳＩ１４４から取得した信号強度が−６２（dbm）である場合には、
減衰量＝−６２−（−９７）＝３５（dB） ……式６
となる。
【００４１】
なお、閾値を厳密に設定し過ぎると、リーダ装置１０のサービスエリアを必要以上に狭くしてしまう可能性もある。そこで式３で求めた信号強度にオフセット値を加算した値を閾値とするようにしてもよい。
【００４２】
以上のようにして減衰量が求まると、次に演算回路１６は、スイッチ回路１４１４のポジションの切換や利得制御回路の利得制御、減衰量制御回路の減衰量制御を制御して、受信信号が減衰量だけ減衰されるようにする（Ｓ８１９）。なお、演算回路１６は、このような制御によって、減衰量を所定範囲で変化させることができる。例えばＬＮＡ１４１１の利得制御回路の制御によって利得を０〜１５（dB）の範囲で、ＡＴＴ１４１３の減衰量制御回路の減衰量を２５（dB）の範囲で夫々可変できる場合には、演算回路１６は、スイッチ回路１４１４のポジションとの関係で次のようにして４０（dB）の範囲で減衰量を変化させることができる。
０〜１５（dB） ： ポジションが「ＬＮＡ」
１５（dB） ： ポジションが「ＴＨＲＵ」
１５〜４０（dB） ： ポジションが「ＡＴＴ」
【００４３】
演算回路１６は、以上の制御を行うと、制御を実行した旨を示す情報を表示装置１６４に表示する（Ｓ８２０）。ユーザは、表示装置１６４にメッセージが表示されたことを確認すると、リーダ装置１０を試用して受信回路１４の受信感度が所望の値に設定されているかどうかを調べる。なお、表示装置１６４には、上記制御を実行した旨を示す情報とともに、演算回路１６が設定した減衰量も表示され、ユーザはこれを見て受信回路１４の感度が所望の値に設定されているかどうかを知ることもできる。
【００４４】
受信感度が所望の値に設定されていることを確認した場合、ユーザはライトボタン７５を押す。演算回路７５は、ライトボタン７５が押されたことを検知すると（Ｓ８２１）、Ｓ８１８の処理で求められている減衰量をメモリ１６２に書き込む（Ｓ８２２）。一方、受信感度が所望の値に設定されていない場合には、ユーザは再び計算ボタン７４を押して再び減衰量を設定し直す（Ｓ８１７からの処理を再び行う）。なお、この場合、ユーザは例えばリーダ装置１０とＩＣタグ５の位置関係を変更するなどしてリーダ装置１０によって計算される減衰量が前回と異なるようにする。ユーザは以上の作業を繰り返し行って、リーダ装置１０の受信感度が所望の値になるようにする。
【００４５】
上記実施形態において、リーダ装置１０の電源投入時等の起動時には、演算回路１６は前回動作時以前に既にメモリ１６２に記憶されている減衰量を読み出して、そのような減衰量となるように、自動的にスイッチ回路１４１４のポジションの切換や利得制御回路の利得の制御、減衰量制御回路の減衰量の制御を行うようにすることもできる。
【００４６】
なお、以上の実施形態の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えばリーダ装置１０はリーダライタ装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態によるリーダ装置１０のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＬＮＡ回路１４１１の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による図２に示すＬＮＡ回路１４１１におけるＦＥＴの第２のゲートへの印加電圧と利得との関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＡＴＴ回路１４１３の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＲＳＳＩ回路１４４の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による合成信号（ＲＦ−ｉｎ）と出力電圧との関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による受信感度の設定を行うためにリーダ装置１０に設けられるユーザインタフェースの一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるユーザインタフェースにより受信感度を設定する場合の処理手順を説明するフローチャートを示す図である。
【図９】従来のＲＦＩＤを用いたシステムを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ リーダ装置 １１ 送信アンテナ
１２ 送信回路
１２１ アンプ回路 １２２ ローパスフィルタ
１２３ 変調回路 １２４ 局部発振器
１３ 受信アンテナ １４ 受信回路
１４１ フロントエンド回路 １４２ 直交検波回路
１４３ 復調回路 １４４ ＲＳＳＩ回路
１４１１ 低雑音増幅回路 １４１２ スルー出力回路
１４１３ アッテネータ回路 １４１４ スイッチ回路
１５ ベースバンド処理回路 １６ 演算回路
１６１ ＣＰＵ １６２ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有する質問機であって、前記受信回路の受信感度を設定するための感度設定回路を備えることを特徴とする質問機。
【請求項２】
請求項１に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記受信感度の指定を受け付けるユーザインタフェースを有し、前記感度設定回路は、前記ユーザインタフェースから受け付けた受信感度となるように、前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項３】
請求項１に記載の質問機であって、
前記応答電波に基づく受信信号の強度を示す信号を出力する信号強度測定回路を有し、
前記感度設定回路は、前記信号強度測定回路から出力される前記信号に応じて、前記受信回路の前記受信感度を自動的に設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項４】
請求項４に記載の質問機であって、
前記受信感度を自動的に設定する回路は、前記受信回路の受信感度が、前記受信回路の受信信号に含まれる雑音の強度と復調部に要求される信号対雑音比との和から閾値を求め、前記信号強度測定回路によって測定される信号強度から前記閾値を差し引くことにより求められる値だけ、受信信号の信号強度を減衰させる回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、
前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路を含み、前記感度設定回路は前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項６】
請求項５に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記低雑音増幅器の利得を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、
前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路を含み、前記感度設定回路は前記応答電波に基づく受信信号の前記アッテネータ回路による減衰を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項８】
請求項７に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記信号減衰回路による減衰量を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定することを特徴とする質問機。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、
前記受信回路は、前記受信回路は前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含み、
前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換える回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項１０】
請求項９に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の質問機であって、
前記応答機はＲＦＩＤにおけるＩＣタグであり、当該質問機は前記ＩＣタグから前記格納情報を読み出すＲＦＩＤのリーダ装置であることを特徴とする質問機。
【請求項１２】
請求項３に記載の質問機であって、
前記信号強度測定回路はＲＳＳＩ（Radio Signal Strength Indicator）回路であることを特徴とする質問機。
【請求項１３】
請求項４に記載の質問機であって、
前記閾値は、前記雑音の強度と信号対雑音比との和から求まる値に所定のオフセット値を加算した値であることを特徴とする質問機
【請求項１４】
応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有し、
前記受信回路が、前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含んで構成される質問機の受信感度設定方法であって、
前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換えるとともに、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御することにより受信感度を設定すること
を特徴とする質問機の受信感度設定方法。
【請求項１】
応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有する質問機であって、前記受信回路の受信感度を設定するための感度設定回路を備えることを特徴とする質問機。
【請求項２】
請求項１に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記受信感度の指定を受け付けるユーザインタフェースを有し、前記感度設定回路は、前記ユーザインタフェースから受け付けた受信感度となるように、前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項３】
請求項１に記載の質問機であって、
前記応答電波に基づく受信信号の強度を示す信号を出力する信号強度測定回路を有し、
前記感度設定回路は、前記信号強度測定回路から出力される前記信号に応じて、前記受信回路の前記受信感度を自動的に設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項４】
請求項４に記載の質問機であって、
前記受信感度を自動的に設定する回路は、前記受信回路の受信感度が、前記受信回路の受信信号に含まれる雑音の強度と復調部に要求される信号対雑音比との和から閾値を求め、前記信号強度測定回路によって測定される信号強度から前記閾値を差し引くことにより求められる値だけ、受信信号の信号強度を減衰させる回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、
前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路を含み、前記感度設定回路は前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項６】
請求項５に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記低雑音増幅器の利得を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、
前記受信回路は、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路を含み、前記感度設定回路は前記応答電波に基づく受信信号の前記アッテネータ回路による減衰を行うかどうかを切り換えることにより前記受信回路の受信感度を設定する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項８】
請求項７に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記信号減衰回路による減衰量を制御することにより前記受信回路の受信感度を設定することを特徴とする質問機。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の質問機であって、
前記受信回路は、前記受信回路は前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含み、
前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換える回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項１０】
請求項９に記載の質問機であって、
前記感度設定回路は、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御する回路を含むことを特徴とする質問機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の質問機であって、
前記応答機はＲＦＩＤにおけるＩＣタグであり、当該質問機は前記ＩＣタグから前記格納情報を読み出すＲＦＩＤのリーダ装置であることを特徴とする質問機。
【請求項１２】
請求項３に記載の質問機であって、
前記信号強度測定回路はＲＳＳＩ（Radio Signal Strength Indicator）回路であることを特徴とする質問機。
【請求項１３】
請求項４に記載の質問機であって、
前記閾値は、前記雑音の強度と信号対雑音比との和から求まる値に所定のオフセット値を加算した値であることを特徴とする質問機
【請求項１４】
応答機に格納されている格納情報を送信させる要求電波を送信する送信回路と、前記要求電波を受信した応答機から送信されてくる応答電波を受信して復調する受信回路とを有し、
前記受信回路が、前記応答電波に基づく受信信号を増幅する低雑音増幅回路と、前記応答電波に基づく受信信号を減衰させるアッテネータ回路とを含んで構成される質問機の受信感度設定方法であって、
前記感度設定回路は、前記応答電波に基づく受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅のみ行うか、前記応答電波に基づく受信信号を前記アッテネータにのみ通過させるのか、前記受信信号の前記低雑音増幅回路による増幅も前記アッテネータ回路による減衰も行わないようにするか、のいずれかの状態に切り換えるとともに、前記低雑音増幅回路の利得、及び前記アッテネータ回路の減衰量を制御することにより受信感度を設定すること
を特徴とする質問機の受信感度設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１２００９０（Ｐ２００６−１２００９０Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０９９３５（Ｐ２００４−３０９９３５）
【出願日】平成１６年１０月２５日（２００４．１０．２５）
【出願人】（５０４３８５７０８）マイティカード株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２５日（２００４．１０．２５）
【出願人】（５０４３８５７０８）マイティカード株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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