ＲＦＩＤタグ距離測定システムおよびリーダ
【課題】 マルチパス環境下において、ＲＦＩＤタグとの距離を精度よく測定できる、ＲＦＩＤタグ距離測定システムを提供する。
【解決手段】 ＲＦＩＤタグ距離測定システムは、タグに対して所定の搬送信号を出力し、タグから搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含む。リーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をタグに送信する送信部と、タグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、タグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得る２対の送受信アンテナを含む。
【解決手段】 ＲＦＩＤタグ距離測定システムは、タグに対して所定の搬送信号を出力し、タグから搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含む。リーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をタグに送信する送信部と、タグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、タグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得る２対の送受信アンテナを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リーダとＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)タグとの距離を測定可能なＲＦＩＤタグ距離測定システムおよびリーダに関し、特に、リーダとＲＦＩＤタグとの距離を確実に測定可能なＲＦＩＤタグ距離測定システムおよびリーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、ＲＦＩＤタグからの距離を測定可能なリーダが、たとえば、ＥＰ１２３９６３４号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によれば、リーダからの搬送信号に対するＲＦＩＤタグからの反射波の位相が、両者間の距離によって変化することを利用し、反射波を搬送信号と同位相および直交する位相を有するＩ信号とＱ信号に分離して、ＲＦＩＤタグからの反射波の大きさと位相を求め、その位相からＲＦＩＤタグからの距離を求めるという点を開示している。
【特許文献１】ＥＰ１２３９６３４号公報（第７欄および図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＲＦＩＤタグからの距離を測定可能なリーダは、上記のように構成されていた。リーダがＲＦＩＤタグからの直接反射波のみを受ける場合は、特許文献１に記載の方法で、リーダとＲＦＩＤタグとの間の距離を測定可能である。しかしながら、実際には、ＲＦＩＤタグからの反射波としては、直接波だけに限らず、壁や、天井等によって反射された経路を通って到達する波もある。すなわち、ＲＦＩＤタグからの反射波は、多くの経路を取る場合がある（この環境をマルチパス環境という）。このようなマルチパス環境においては、ＲＦＩＤタグとの距離を求めるためにＲＦＩＤタグに、複数の異なる周波数の信号を送信しても、ＲＦＩＤタグからの反射信号を受けられない場合が多い。しかしながら、従来は、このような点についての考慮はなされていなかった。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、マルチパス環境下において、ＲＦＩＤタグとの距離を精度よく測定できる、ＲＦＩＤタグ距離測定システムおよびリーダリーダライタ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】
【０００５】
この発明に係るＲＦＩＤタグ距離測定システムは、ＲＦＩＤタグと、ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、ＲＦＩＤタグから搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含み、ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定する。リーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、ＲＦＩＤタグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む。
【０００６】
ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定するときに、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を用いて、強い反射信号を選択的に取得できる。
【０００７】
その結果、マルチパス環境下において、フィールドホールを減らすことができるため、ＲＦＩＤタグとの距離を確実に測定できる、ＲＦＩＤタグ距離測定システムを提供できる。
【０００８】
好ましくは、搬送信号の相互に異なる複数の周波数は相互に等間隔である。
【０００９】
さらに好ましくは、送信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の送信アンテナと、受信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の受信アンテナとを含み、ダイバーシティ手段は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナの中から、送信および受信を行う１組の送信アンテナおよび受信アンテナを選択する、アンテナ選択手段を含む。
【００１０】
アンテナ選択手段は、選択された１組の送信アンテナおよび受信アンテナによって複数の周波数の信号の一部について受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他の組のアンテナに切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよいし、アンテナ選択手段は、１つのアンテナによって複数の周波数の信号の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のアンテナに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよい。
【００１１】
この発明の一つの実施の形態においては、ダイバーシティ手段は、スキャンアンテナである。
【００１２】
好ましくは、スキャンアンテナを用いて送信された相互に異なる複数の周波数の信号について、受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御するスキャンアンテナ制御手段を含む。
【００１３】
スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよいし、スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の信号の一部について受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよい。
【００１４】
この発明の他の実施の形態においては、ダイバーシティ手段は複数の異なる偏波を出力する偏波出力手段を含む。
【００１５】
好ましくは、偏波出力手段は、送信部から送信された相互に異なる複数の周波数の信号について、受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御する偏波出力制御手段を含む。
【００１６】
さらに好ましくは、偏波出力制御手段は、送信部によって複数の周波数の信号の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のパターンの偏波に切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信する。
【００１７】
この発明の他の局面においては、ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、ＲＦＩＤタグから所定の搬送信号の反射信号を受信するリーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、ＲＦＩＤタグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む。
【００１８】
好ましくは、相互に異なる複数の信号の周波数は等間隔である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）第１実施の形態
（ｉ）システムの構成
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１はこの発明に係る、ＲＦＩＤタグ距離測定システムに用いられるリーダライタの第１実施の形態の構成を示す図である。このリーダライタは、マルチパス環境下において、ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、ＲＦＩＤタグとの距離を推定する。
【００２０】
マルチパス環境下において、ＲＦＩＤタグからの反射信号を確実に受けるため、この実施の形態においては、リーダライタは、ＲＦＩＤタグからの反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の信号を受けるためのダイバーシティ手段を有している。この実施の形態ではダイバーシティ手段として、複数のアンテナを有している。なお、ここでは、リーダライタを例にあげているが、書込み機能を有しない、リーダであってもよい。
【００２１】
図１を参照して、リーダライタ１０は、リーダライタ１０全体を制御するとともに、送信データを作成し、通信を制御するコントロール部１１と、コントロール部１１に接続された送信処理部１２と、送信処理部１２に接続された送信部となる第１および第２送信アンテナ１７，１８と、ＲＦＩＤタグからの反射信号を受信するための受信部となる第１および第２受信アンテナ２１，２２と、第１および第２受信アンテナ２１，２２で受信した信号に対して所定の処理を行う受信処理部１９と、受信処理部１９に接続された位相算出比較距離推定部（推定手段）２５とを含む。送信処理部１２は、コントロール部１１の指示によって、搬送信号を発信するＰＬＬ（Phase Lock Loop）部１３と、ＰＬＬ部１３に
接続され、コントロール部１１で生成された送信データを変調する変調部１４と、変調部１４に接続され、変調信号を増幅する電力増幅部１５とを含む。なお、電力増幅部１５で増幅された送信データをＲＦＩＤタグに送信するためのアンテナを第１および第２送信アンテナ１７，１８のいずれで送信するかを切替える、送信アンテナ切替えスイッチ１６が設けられている。同様に、第１および第２受信アンテナ２１，２２を切替える受信アンテナ切替えスイッチ２０が設けられている。
【００２２】
受信処理部１９は、受信アンテナ２１，２２のいずれかからの受信信号を２つに分けて、それぞれ増幅する増幅部２３ａ，２３ｂと、増幅部２３ａ，２３ｂのそれぞれに接続され、増幅部２３ａ，２３ｂにおいて増幅された受信信号の周波数を変換して、より低周波の信号に変換する処理を行う周波数変換部２４（後に説明する、ミキサ２４ａ，２４ｂと、９０°位相シフト部２４ｃとを含む）とを含む。
【００２３】
位相算出距離推定部２５は、周波数変換部２４からの信号を受信する位相情報取得部２６と、位相情報取得部２６の取得した位相情報に基づいて、ＲＦＩＤタグからの距離を算出する距離算出部２７を含む。
【００２４】
なお、第１送信アンテナ１７で搬送波を搬送するときは、反射信号は第１受信アンテナ２１で受信するようになっており、同様に、第２送信アンテナ１８で送信するときは、第２受信アンテナ２２で受信するようになっている。また、第１および第２の送信および受信アンテナの先端部の位置は、ダイバーシティ効果を得るためにそれぞれ異なっている。
【００２５】
また、コントロール部１１は、ＰＬＬ部１３と変調部１４とともに、搬送信号として相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段を構成している。また、コントロール部１１は、送信アンテナ１７，１８および受信アンテナ２１，２２を相互に切替えるためのアンテナ指定信号２８をそれぞれのアンテナ切替えスイッチ１６，２０に送信するアンテナ選択手段として機能する。
【００２６】
（ｉｉ）距離の測定方法
次に、リーダライタ１０において、ＲＦＩＤタグと当該リーダライタ１０との距離を測定するための構成について図１を参照しながら説明する。
【００２７】
送信処理部１２において、ＰＬＬ部１３は、送信アンテナ１７または１８から送信される送信信号の搬送周波数を設定するものであり、ＰＬＬ回路によって構成される。変調部１４は、ＰＬＬ部１３および発振器によって生成された搬送信号に変調を加えて送信信号にデータを重畳させる処理を行う。本実施形態においては、変調部１４は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調によって送信信号を生成する。なお、送信信号の変調方式としては、上記のＡＳＫ変調に限定されるものではなく、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying)
変調、ＰＳＫ(Phase Shift Keying)変調など、その他のデジタル変調方式を採用してもよい。電力増幅部１５は、送信信号の増幅を行う。
【００２８】
位相算出比較距離推定部２５において、位相情報取得部２６は、周波数変換部２４によって周波数変換された受信信号の位相の変化量を検出し、これを位相情報として取得する。なお、受信信号の位相の変化量とは、該受信信号が所定の距離を伝播することによって生じる位相の変化量を示している。
【００２９】
より詳しくは、ＰＬＬ部１３から出力される搬送信号をsin2πf1tとすると、周波数変
換部２４はこの搬送信号sin2πf1tと増幅部２３ａ，２３ｂから入力された受信信号D(t)Asin(2πf1 t+φ)とを掛け合わせて求めた値（D(t)Acosφ）を位相情報取得部２６に送出
する。位相情報取得部２６は、周波数変換部２４から送出された値に基づいて位相の変化量φを算出する。ここで、ｔは時間、Ｄ（ｔ）は変調部１４においてＡＳＫ変調が行われた場合のベースバンド信号、Ａは搬送信号自体の振幅、φは往復２ｒの距離を伝搬することによる位相の変化量をそれぞれ示している。
【００３０】
距離算出部２７は、位相情報取得部２６によって取得された位相の変化量情報に基づいて、該当ＲＦＩＤタグとリーダライタ１０との距離を算出する。この距離の算出方法の詳細については後述する。
【００３１】
コントロール部１１は、ＰＬＬ部１３によって設定される搬送信号の周波数を制御するとともに、変調部１４に対して、送信信号を変調すべきデータを入力する。
【００３２】
次に距離測定方法の詳細について説明する。本実施形態においては、リーダライタ１０が後に説明するように、ＲＦＩＤタグに対してＲ／Ｗ要求信号（要求信号）を送信し、ＲＦＩＤタグがこれに応じて応答信号（反射信号）を返信するようになっている。
【００３３】
リーダライタ１０は、常に特定の信号（ＲＦＩＤタグへの電力供給を行うための信号）を送信している一方、ＲＦＩＤタグに対して応答信号（以下、タグ応答信号とする）を送信することを要求する時に、タグ応答信号の返信を要求するＲ／Ｗ要求信号を送信する。すなわち、リーダライタ１０における送信処理部１２は、定常状態では定常状態を示すデータを送信するように変調部１４を制御し、タグ応答信号を要求する際には、Ｒ／Ｗ要求信号を構成するデータを送信するように変調部１４を制御する。ＲＦＩＤタグは、常にリーダライタ１０から送られてくる信号を監視し、Ｒ／Ｗ要求信号を受信したことを検知すると、それに応答する形でタグ応答信号を送信する。
【００３４】
より詳しくは、リーダライタ１０は、後に説明する、Ｒ／Ｗ要求信号およびＣＷ（Continuous Wave、連続搬送波）からなる１フレームの信号を送信する。ＲＦＩＤタグは、ーダライタ１０からＲ／Ｗ要求信号およびＣＷを受け取ると、ＣＷの周波数に応じた搬送周波数ｆ１ からなるタグ応答信号をリーダライタ１０へ送信する。たとえば、Ｒ／Ｗ要
求信号およびＣＷ（連続搬送波）は搬送周波数ｆ１によって送信され、また、これに応じてタグ応答信号は搬送周波数ｆ１によって送信されている。
【００３５】
タグ応答信号は、プリアンブル部とデータ部とを有するフレームによって構成されている。プリアンブル部は、タグ応答信号の始まりを示すデータを示しており、同一規格（例えばＥＰＣ）内であれば、全てのＲＦＩＤタグに共通の所定のデータとなっている。データ部は、プリアンブル部に引き続いて送信されるものであり、ＲＦＩＤタグから送信される実質的な情報を示すデータを示している。このデータ部に含まれる情報としては、例えば各ＲＦＩＤタグに固有のＩＤ情報などが挙げられるが、ＲＦＩＤタグから送信すべき情報、例えばＲＦＩＤタグ内の記憶部に格納されている各種情報などを含んでいてもよい。
【００３６】
そして、リーダライタ１０は、Ｒ／Ｗ要求信号を２回送信するとともに、各Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ）の送信における搬送周波数を互いに異ならせている。すなわち、リーダライタ１０におけるコントロール部１１は、１回目のＲ／Ｗ要求信号の送信時には、第１の周波数ｆ１で搬送信号を出力するようにＰＬＬ部１３を制御し、２回目のＲ／Ｗ要求信号の送信時には、第１の周波数ｆ１とは異なる第２の周波数ｆ２で搬送信号を出力するようにＰＬＬ部１３を制御する。
【００３７】
すなわち、第１の周波数ｆ１で送信されたＲ／Ｗ要求信号をＲＦＩＤタグが受信すると、同じく第１の周波数ｆ１でタグ応答信号が返信される。そして、リーダライタ１０では、位相情報取得部２６が受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示すφ１を検出する。同様に、第２の周波数ｆ２で送信されたＲ／Ｗ要求信号をＲＦＩＤタグ１０が受信すると、同じく第２の周波数ｆ２でタグ応答信号が返信される。そして、リーダライタ１０では、位相情報取得部２６が受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示すφ２を検出する。ここで述べる解析とは、タグ応答信号の位相の変化量を検出する処理のことである。
【００３８】
なお、上記の例では、タグ応答信号の位相の変化量は、プリアンブル部を解析することによって検出するようになっているが、これに限定されるものではなく、データ部をも含めて位相の変化量を検出してもよいし、データ部において位相の変化量を検出してもよい。ただし、変調方式がＰＳＫである場合には、内容が変化しうるデータ部に基づいて、距離に伴う位相の変化量を検出することは困難となるので、内容が固定であるプリアンブル部において位相の変化量を検出することが好ましい。
【００３９】
以上のようにして、位相情報取得部２６が位相の変化量φ１およびφ２を検出すると、この位相の変化量の情報が距離算出部２７に伝送される。距離算出部２７は、φ１およびφ２に基づいて、ＲＦＩＤタグとリーダライタ１０との距離を以下のように算出する。
【００４０】
まず、送信アンテナ１７，１８のいずれかからＲＦＩＤタグまでの距離、および、受信アンテナ２１，２２のいずれかからＲＦＩＤタグまでの距離を等しいものと仮定し、これを距離ｒとする。第１の周波数ｆ１および第２の周波数ｆ２によって搬送される信号が往復２ｒの距離を伝搬することによって生じる位相の変化量φ１およびφ２は、次の式（１）で表される。
【００４１】
【数１】
【００４２】
上式において、ｃは光速を表している。上記の２つの式に基づいて、距離ｒは、次の式（２）で求められる。
【００４３】
【数２】
【００４４】
以上のようにして、位相の変化量φ１およびφ２に基づいて、送信アンテナ１７または１８からＲＦＩＤタグまでの距離ｒを求めることができる。なお、ＲＦＩＤタグにおいて、Ｒ／Ｗ要求信号を受信してからタグ応答信号を送信する間に、位相のずれが生じることが予想されるが、この位相のずれは、第１の周波数ｆ１および第２の周波数ｆ２によって搬送される信号のどちらにおいても同じ量となる。よって、ＲＦＩＤタグにおける信号の送受信時に生じる位相のずれは、上記の距離の算出に影響を与えることばない。
【００４５】
なお、式（２）において、φ２が２π以上となっている場合には、距離ｒを的確に算出することができない。すなわち、測定可能な距離ｒの最大値ｒｍａｘは、Δφ＝２πの時であり、次の式（３）で表される。
【００４６】
【数３】
【００４７】
ここで、例えば第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との差を５ＭＨｚとした場合、数３より最大距離ｒｍａｘは３０ｍとなる。また、同様に、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との差を２ＭＨｚとした場合、式（３）より最大距離ｒｍａｘは７５ｍとなる。ＵＨＦ帯を利用したＲＦＩＤ通信システムにおいて、想定される最大通信距離は１０ｍ程度であるので、上記のような測定は実用上問題がないことがわかる。
【００４８】
なお、上記の最大距離ｒｍａｘ以上の測定が必要となる場合であっても、例えば受信信号の受信強度の測定を併用することによって、距離ｒの測定を行うことが可能である。具体的には、Δφが２π以上となる可能性がある場合、距離ｒの候補ｒ'は、ｒ'＝ｒ＋ｎ・ｒｍａｘ（ｎは０以上の整数）となる。よって、受信信号の受信強度は、距離ｒが長くなる程小さくなることを利用することによって、上記のｎの値を特定することが可能となる。
【００４９】
なお、アクティブタイプのＲＦＩＤタグを用いる場合には、リーダライタ１０側からＲ／Ｗ要求信号を送信せずに、ＲＦＩＤタグ側から能動的に送られるタグ応答信号に基づいて、距離の測定を行うようになっていてもよい。
【００５０】
次に受信処理部１９の具体例について説明する。以上の距離測定においては、受信信号の位相の変化量を検出する処理が行われているが、この位相の変化量の検出を行うことを可能とする受信処理部１９の詳細な構成について、図１を参照して説明する。この具体例では、受信処理部１９は、受信信号をＩ信号とＱ信号とに分離して位相算出比較距離推定部２５に入力することによって、位相算出比較距離推定部２５における位相の変化量の検出処理を可能とさせるものとなっている。同図に示すように、受信処理部１９は、上記したように、増幅部としての２つの増幅部２３ａ、２３ｂ、周波数変換部２４としてのミキサ２４ａ，２４ｂおよび９０°移相シフト部２４ｃを備えている。
【００５１】
受信アンテナ２１，２２のいずれかで受信された受信信号は、２つの経路に分岐され、一方は増幅部２３ａに入力され、他方は増幅部２３ｂに入力される。増幅部２３ａは、入力された受信信号を増幅してミキサ２４ａに入力する。増幅部２３ｂは、入力された受信信号を増幅してミキサ２４ｂに入力する。
【００５２】
ミキサ２４ａは、増幅部２３ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部１３から出力された搬送信号とを掛け合わせることによってＩ信号を出力し、このＩ信号を位相情報取得部２６に入力する。ミキサ２４ｂは、増幅部２３ｂから入力された受信信号と、ＰＬＬ部１３から出力され、９０°移相シフト部２４ｃを介して位相が９０°変化させられた搬送信号とを掛け合わせることによってＱ信号を出力し、このＱ信号を位相情報取得部２６に入力する。
【００５３】
以上の構成において行われる受信処理および距離ｒの算出処理の詳細について以下に説明する。往復２ｒの距離を伝搬してリーダライタ１０において受信される信号は、搬送信号の周波数をｆ１とすると、次の式（４）で表される。
【００５４】
【数４】
【００５５】
上式において、ｔは時間、ｓ１（ｔ）は周波数ｆ１の搬送信号によって伝送される信号の状態、Ｄ（ｔ）は変調部１４においてＡＳＫ変調が行われた場合のベースバンド信号、Ａは搬送信号自体の振幅、φ１は往復２ｒの距離を伝搬することによる位相の変化量をそれぞれ示している。この場合、ミキサ２４ａによって出力されるＩ信号の状態を示すＩ１（ｔ）、および、ミキサ２４ｂによって出力されるＱ信号の状態を示すＱ１（ｔ）は、次の式（５）および（６）で表される。
【００５６】
【数５】
【００５７】
以上より、Ｉ信号およびＱ信号に基づいて、周波数ｆ１の搬送信号による信号の位相の変化量φ１は、次の式（７）で求められる。
【００５８】
【数６】
【００５９】
同様に、周波数ｆ２の搬送信号による信号の位相の変化量φ２は、次の式（８）で求められる。
【００６０】
【数７】
【００６１】
以上のようにして、位相情報取得部２６は、入力されたＩ信号およびＱ信号に基づいて、位相の変化量φ１およびφ２を取得する。そして、距離算出部２７は、距離ｒを次の式（９）によって算出する。
【００６２】
【数８】
【００６３】
なお、上記したＲＦＩＤタグとリーダライタ１０との間の距離の推定方法は、以下の全ての実施の形態において共通である。
（ｉｉｉ）具体的なシステムの動作
次に、この実施の形態における、具体的な、リーダライタ１０および図示のないＲＦＩＤタグの動作について説明する。上記では、ｆ１およびｆ２の２つの周波数を用いて距離の算出を行ったが、ここでは、ｆ１、ｆ２だけでなく、ｆ３を加えた３つの周波数を用いて両者間の測距を行う場合について説明する。なお、周波数ｆ１〜ｆ３は相互に異なる任意の周波数である。また、以下の図では、リーダライタ１０をＲ／Ｗと、ＲＦＩＤタグは、ＩＣタグとして表している。
【００６４】
図２は、リーダライタ１０および図示のないＲＦＩＤタグの動作を模式的に示す図である。図２において、Ｒ／Ｗ→ＩＣタグは、リーダライタ１０からＲＦＩＤタグへの送信データを示し、矢印方向は時間の経過を示す。また、矢印の上段は、信号の内容を示し、下段のｆ１，ｆ２等は、その送信周波数を示す。一方、ＩＣタグ→Ｒ／Ｗは、ＲＦＩＤタグからリーダライタ１０への送信データを示す。
【００６５】
図１および図２の（Ａ）を参照して、リーダライタ１０は、まず、第１送信アンテナ１７を用いてＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ１にて上記した読出し書込み要求信号（Ｒ／Ｗ要求信号）を出力し、無変調波ＣＷを送信する。それに対して、ＲＦＩＤタグから、周波数ｆ１で無変調波が返送され、リーダライタ１０はそれを受信する。次にリーダライタ１０は、周波数ｆ２で同様の送信を行う。しかしながら、今回は、ＲＦＩＤタグからの応答はない。
【００６６】
そこで、リーダライタ１０は送信アンテナ切替えスイッチ１６で送信アンテナを第２送信アンテナ１８に切替えて、図２（Ｂ）に示すように、今度は第２送信アンテナ１８を用いてＲＦＩＤタグに対して同様の送信を行う。今回は、３周波数全てについて応答が得られたものとする。したがって、リーダライタ１０は、図２（Ｃ）に示すように、周波数変換部２４でＩＱ復調信号を作成し、各周波数にて切り出し、位相算出比較距離推定部２５へ送り、上記した式（９）を基に距離を求める。
【００６７】
次に、この場合のコントロール部１１の制御内容について説明する。図３（Ａ）および（Ｂ）は、コントロール部１１の制御内容を示すフローチャートである。図３（Ａ）を参照して、リーダライタ１０は、まず、第１送信アンテナ１７を用いて、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ１にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信する（ステップＳ１１、以下，ステップを省略する）。次に周波数ｆ１の応答信号を受信できたか否かを判断し（Ｓ１２）、受信できれば、位相算出距離推定部２５で、周波数ｆ１の基準信号（搬送信号）にてＩＱの直交信号を復調し、データを取り込む（Ｓ１３）。そして、一定時間後、周波数ｆ２に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ２にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ２の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ１４およびＳ１５）。Ｓ１５で、周波数ｆ２の応答信号を受信できれば、周波数ｆ２の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ１６）。そして、一定時間後、周波数ｆ３に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ３にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ３の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ１７およびＳ１８）。Ｓ１８で、周波数ｆ３の応答信号を受信できれば、周波数ｆ３の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ１９）。このように図２（Ｂ）に示すように３周波数全ての信号に対して反射信号が得られたときは、位相算出距離推定部２５は、図２（Ｃ）に示すように、各周波数ｆ１〜ｆ３のＩＱの直交信号から位相差を算出して、上記の式（９）を用いてＲＦＩＤタグとの距離を計算する（Ｓ２０、Ｓ２１）。
【００６８】
図２（Ａ）に示すように、Ｓ１２，Ｓ１５およびＳ１８のいずれかで周波数ｆ１、ｆ２またはｆ３でのＲＦＩＤタグからの応答信号を受信できなかったときは、第２送信アンテナ１８に切替えてＳ１１に戻り、第２送信アンテナ１８を用いて同様の処理を行う。
【００６９】
以上のように、この実施の形態によれば、複数の送受信アンテナを用いて、ＲＦＩＤタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にＲＦＩＤタグからの距離を知ることができる。また、３つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。
【００７０】
次に、この場合のシミュレーション結果について説明する。図４および図５は、第１および第２の複数の送信および受信アンテナを用いた場合のマルチパス環境下におけるシミュレーション状況およびその結果を示す図である。図４に示すように、２つの送受信アンテナ（図中では、送信アンテナ１７，受信アンテナ２１のみを示す）とＲＦＩＤタグ５０との間で送受信が行われる場合に、両者の間で、直接波（ａ１，ｂ１で示す）による場合と、側面に存在する反射体（壁面）３１によって反射された波（ａ２，ｂ２で示す）による場合と、下面に存在する反射体（床面）３２によって反射された波（ａ３，ｂ３で示す）による場合の３波を用いてシミュレーションを行った。その結果を図５に示す。
【００７１】
図５（Ａ）は第１送受信アンテナ１７、２１を用いた場合のリーダライタ１０とＲＦＩＤタグとの間の距離と推定誤差との関係を示す図であり、図５（Ｂ）は第２送受信アンテナ１８，２２を用いた場合のリーダライタ１０とＲＦＩＤタグとの間の距離の真値および目標値と、推定誤差との関係を示す図である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、同じ周波数を用いた場合でも特性の異なるデータが得られるが、いずれの場合においても真値に近い同様の推定値が得られていることがわかる。また、一部の反射信号が受信できなかったときに、他のアンテナに切替えても同様の結果が得られることがわかる。
【００７２】
（２）第２実施の形態
次に、この発明の第２実施の形態について説明する。この実施の形態においては、リーダライタはダイバーシティ手段として、複数のアンテナではなく、スキャンアンテナを有している。
【００７３】
図６はスキャンアンテナを説明するための図である。図６（Ａ）はスキャンアンテナの概要を示す図である。図６（Ａ）に示すように、スキャンアンテナは複数のアンテナ素子４１ａ〜４１ｃを有し、各アンテナ素子４１ａ〜４１ｃへ給電する信号の位相差をスキャン制御部４２で移相器４３制御することにより、アンテナの指向性を変えることができる。
【００７４】
次にスキャンアンテナの特性について説明する。図６（Ｂ）は通常のパッチアンテナの電界強度分布を示す図であり、図６（Ｃ）はスキャンアンテナの電界強度分布を示す図である。図において、フィールドホール（Field Hole、通信できないエリア）４４を、斜線を引いて示す。パッチアンテナにおいては、マルチパスの影響により、ＲＦＩＤタグと通信できないフィールドホール４４が多数発生するが、スキャンアンテナにおいては、そのようなことは生じない。
【００７５】
この実施の形態におけるリーダライタを図７に示す。図７を参照して、リーダライタ５０は、リーダライタ本体５１とダイバーシティ手段として作動するアンテナ部５２とからなる。リーダライタ本体５１は、一つのアンテナ部５２を送信および受信に兼用するためにサーキュラ５３を有する点、およびコントロール部１１が、アンテナの指向性を変えるために、スキャン制御部にスキャン制御信号を送る点を除いて、その構成は基本的に図１に示した第１実施の形態と同様であるので、同じ部分に同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７６】
アンテナ部５２は、スキャン制御部４２と、複数のアンテナ素子４１ａ〜４１ｃと、複数のアンテナ素子４１ａ〜４１ｃへの給電する信号の位相差をスキャン制御部４２からの制御によって変更する移相器４３と、サーキュラ５３と移相器４３との間に設けられ、送信時の電波を各アンテナ素子４１に分配するとともに、各アンテナ素子４１で受信した電波を合成する分配合成器４５とを含む。
【００７７】
ここでは、コントロール部１１、スキャン制御部４２および移相器４３がスキャンアンテナ制御手段として機能する。
【００７８】
次に、この場合の、リーダライタ５０および図示のないＲＦＩＤタグの動作について説明する。ここでは、先の実施の形態と同様に、３周波数を用いて測距を行う場合について説明する。図８は、この実施の形態における、第１実施の形態における図２に対応する図である。
【００７９】
図８を参照して、この実施の形態においても、基本的な動作は第１実施の形態の場合と同様であり、第１実施の形態の場合は、ＲＦＩＤタグからの応答が得られなかった場合に、複数のアンテナを切替えていたのを、この実施の形態においては、スキャンアンテナの指向性を変化させている点が異なる。すなわち、図８（Ａ）に示すように、たとえば、周波数ｆ２でＲＦＩＤタグからの反射信号が得られなかったときは、アンテナ部５２の指向性を変化させる。この状態で、図８（Ｂ）に示すように、全ての周波数に対して反射信号を受信できたときは、図８（Ｃ）に示すように、ＩＱ復調信号を求め、位相差を算出して距離を求める。
【００８０】
次に、この実施の形態におけるコントロール部１１の制御内容について説明する。図９（Ａ）および（Ｂ）は、第２実施の形態におけるコントロール部１１の制御内容を示すフローチャートである。この実施の形態においても、基本的な動作は第１実施の形態の場合と同様であり、第１実施の形態の場合は、ＲＦＩＤタグからの応答が得られなかった場合に、複数のアンテナを切替えていたのを、この実施の形態においては、スキャンアンテナの指向性を変化させて、フィールドホールを減らしている点が異なる。したがって、図９（Ａ）のＳ３１〜Ｓ４１で示す内容は図３（Ａ）と同じであり、図９（Ａ）において、周波数ｆ１，ｆ２またはｆ３でのＲＦＩＤタグからの応答信号を受信できなかった場合に、図９（Ｂ）のＳ４２に示すように、スキャンアンテナの指向性を変化させている点が異なる。したがって、その内容の詳細については、説明を省略する。
【００８１】
以上のように、この実施の形態によれば、スキャンアンテナを用いて、ＲＦＩＤタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にＲＦＩＤタグからの距離を知ることができる。また、３つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。
【００８２】
次に、この場合のシミュレーション結果について説明する。図１０および図１１は、スキャンアンテナを用いた場合のマルチパス環境下におけるシミュレーション状況およびその結果を示す図であり、第１実施の形態における、図４および図５に対応する。
【００８３】
図１０を参照して、ここでは、スキャンアンテナであるから、アンテナ部５２は一つしか表示されていない。ここでも、アンテナ部５２とＲＦＩＤタグ間の直接波、床面３２からの反射波および壁面３１からの反射波の３波のモデルでシミュレーションする。
【００８４】
図１１（Ａ）はアンテナ部５２の指向性を変える前の状態を示し、図１１（Ｂ）は、アンテナ部５２の指向性を変更した後の状態を示す図である。図１１（Ａ）および（Ｂ）を参照して、図１１（Ａ）における推定距離の振幅よりも（Ｂ）における推定距離の振幅の方が、小さくなっており、精度の低下が改善されていることがわかる。
【００８５】
（３）第３実施の形態
次に、この発明のさらに他の実施の形態について説明する。上記実施の形態においては、スキャンアンテナを用いて、アンテナがある指向性を有するときに、すべての周波数でのＲＦＩＤタグからの応答が得られるように制御した。これに対して、この実施の形態においては、一部の周波数において応答が得られなかったときに、アンテナの指向性を変化させる。ここでも３つの周波数を用いた場合について説明する。
【００８６】
なお、この実施の形態におけるリーダライタの構成は、図７に示したものと同じである。
【００８７】
図１２は、この実施の形態における図８に対応する図である。図１２（Ａ）を参照して、この実施の形態においては、周波数ｆ１とｆ３においてＲＦＩＤタグから反射信号を受信しているが、周波数ｆ２については、ＲＦＩＤタグからの応答が得られていない。
【００８８】
そこで、この実施の形態では、（Ｂ）に示すように、この得られなかった周波数ｆ２についてのみ、再度ＲＦＩＤタグも再送信している。（Ｃ）に示すように、このようにして全ての周波数についての反射信号を得た後、これを復調してＩＱ復調信号を生成し位相差を算出する。
【００８９】
図１３および図１４は、この場合のリーダライタの動作を示すフローチャートである。図１３および図１４を参照して、リーダライタ５０は、まず、ある指向性を設定してアンテナ部５２から、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ１にて読出し書込み要求信号を送信する（Ｓ５１）。この実施の形態においては、最初に送信される周波数はｆ１に固定されている。次に、無変調波を送信する（Ｓ５２）。その後、周波数ｆ１の応答信号を受信できたか否かを判断し（Ｓ５３）、受信できれば、位相算出比較距離推定部２５で周波数ｆ１の基準信号にてＩＱの直交信号を復調し、データを取り込む（Ｓ５４）。そして、一定時間後、周波数ｆ２に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ２にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ２の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ５５およびＳ５６）。なお、Ｓ５３で周波数ｆ１の応答信号を受信できなかったときも、Ｓ５５へ進む。Ｓ５６で、周波数ｆ２の応答信号を受信できれば、周波数ｆ２の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ５７）。そして、一定時間後、周波数をｆ３に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ３にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ３の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ５８およびＳ５６）。なお、Ｓ５９で周波数ｆ２の応答信号を受信できなかったときも、Ｓ５８へ進む。
【００９０】
Ｓ５９で、周波数ｆ３の応答信号を受信できれば、周波数ｆ３の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ６０）。この段階で全ての周波数ｆ１〜ｆ３のＩＱの直交信号が得られたときは（Ｓ６１でＹＥＳ）、位相算出比較距離推定部２５は、これらのデータから位相差を算出して距離を計算する（Ｓ６２、Ｓ６３）。なお、Ｓ５９で周波数ｆ３の信号を受信できなかったときもＳ６１へ進む。
【００９１】
Ｓ６１で全周波数のＩＱデータが取得できていなかったときは、図１４のＳ７１へ進み、アンテナ部の指向性を変更する。そして、周波数ｆ１〜ｆ３のいずれでＩＱデータが取得できていないかを判断し（Ｓ７２、Ｓ７６、Ｓ８０）、取得できていない周波数において（Ｓ７２、Ｓ７６、Ｓ８０でＮＯ）、その周波数でＲＦＩＤタグへ送信し（Ｓ７３、７７、Ｓ８１）、その応答信号が受信できたか否かを判断し（Ｓ７４，Ｓ７８，Ｓ８２）、受信できれば（Ｓ７４，Ｓ７８，Ｓ８２でＹＥＳ）、その周波数の基準信号でＩＱ直交復調し、データを取込む（Ｓ７５，Ｓ７９，Ｓ８３）。その周波数で応答信号が受信できなかったときは（Ｓ７４，Ｓ７８，Ｓ８２でＮＯ）、他の周波数でのＩＱデータの取得に進む。
【００９２】
そして、全ての周波数でＩＱ取得データを取得すると（Ｓ８４でＹＥＳ）、Ｓ６２へ進み、各周波数のＩＱデータにより位相差を算出して上記と同様に距離を計算する（Ｓ６３）。Ｓ８４で、全ての周波数でＩＱデータを取得できたわけではないときは（Ｓ８４でＮＯ）、Ｓ７１へ戻る。
【００９３】
ここで、「アンテナの指向性」とは、電波の放射方向と放射強度との関係をいい、放射角と放射強度の関係をレーダチャートにした図で示されるものである。「アンテナの指向性を変化させる」とは、アンテナのメインローブ（放射が最大となる方向）を変化させることをいう。なお、このアンテナの指向性の変化の時間パターンを、「スキャンパターン」といい、アンテナ指向性の変化の時間パターンを切替えることを、「他のスキャンパターンに切替える」という。
【００９４】
したがって、上記実施の形態における、スキャンアンテナの指向性を変化させるスキャンパターンは、任意に変更してもよい。
【００９５】
すなわち、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信するようにしてもよいし、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の信号の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信するようにしてもよい。
【００９６】
（４）第４実施の形態
次にこの発明のさらに他の実施の形態について説明する。図１５は、この発明のさらに他の実施の形態に係るリーダライタの構成を示すブロック図である。この実施の形態においては、リーダライタは、ダイバーシティ手段として、複数の異なる偏波を出力する偏波器を含む。すなわち、リーダライタは、１つのアンテナを有し、そのアンテナから、偏波器で生成された、異なる偏波パターンを有する信号をＲＦＩＤタグに出力する。
【００９７】
偏波方法を変えることにより、ＲＦＩＤタグによっては、反射波の影響が変化する。すなわち、複数の偏波を用いることにより、ある偏波方法でＲＦＩＤタグからの応答がない場合でも、その偏波方法を変えることによりＲＦＩＤタグの応答を取得することが可能となる。そして、それぞれの偏波方法で取得した周波数の応答を組み合わせることによりＲＦＩＤタグまでの距離を測定可能になる。
【００９８】
図１５は、この実施の形態におけるリーダライタ６０を示すブロック図である。図１５を参照して、この実施の形態におけるリーダライタ６０は、基本的に図１に示したものと同様である。図１においては、複数のアンテナを用いたが、ここでは、アンテナ６３のみで、送受信するために、サーキュラ６２が設けられている点と、電力増幅部１５とサーキュラ６２との間に、コントロール部１１からの偏波制御信号６４に応じて、搬送波を偏波するための偏波器６１が設けられている点が図１の場合と異なる。この偏波器６１による偏波方法の変更は、コントロール部１１からの指示によって行われる。したがって、コントロール部１１と偏波器６１は、偏波出力手段および偏波出力制御手段として機能する。
【００９９】
次に、この実施の形態におけるリーダライタの動作について説明する。図１６は、この実施の形態におけるリーダライタの動作を示す図２や図８に対応する図である。図１６を参照して、この実施の形態においては、複数の周波数のうち、受信できなかったものがあったときに、偏波方法を変更する。具体的な処理内容は、図３に示したフローチャートにおいて、図３（Ｂ）のＳ２２がアンテナの切替えではなく、偏波方法の変更となるだけであるので、図面およびその説明は省略する。
【０１００】
以上のように、この実施の形態によれば、偏波器を用いて、ＲＦＩＤタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にＲＦＩＤタグからの距離を知ることができる。また、３つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。
【０１０１】
なお、上記実施の形態においては、複数の周波数の具体的な周波数について特に限定しなかったが、マルチパス環境において距離測定時の精度を高めるには、相互に等しい間隔を有する複数の周波数の位相情報を用いるＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification)法のような高分解能アルゴリズムを用いるのが好ましい。
【０１０２】
したがって、上記した複数の周波数については、相互に等しい間隔を有する３つの周波数を用いるのが好ましい。
【０１０３】
また、複数の周波数としては、３つに限らず４つ以上の周波数を用いてもよい。また、相互に等しい間隔を有する５つ以上の周波数ｆ１〜ｆ５を用いれば、たとえば、ｆ２、ｆ４の周波数の信号の反射信号が得られなかったとしても、ｆ１，ｆ３，ｆ５の等間隔の３つの応答信号を得ることができる。
【０１０４】
また、上記実施の形態においては、ダイバーシティ手段の一例として、スキャンアンテナを用いた場合に、ＲＦＩＤタグからの反射信号を受けられなかった一部の周波数の信号についてのみ、再度指向性を変えて再送信する場合について説明したが、これに限らず、複数のアンテナを有する場合や、複数の偏波を用いる場合において、同様の処理を行ってもよい。
【０１０５】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
この発明に係るＲＦＩＤタグ距離測定システムは、マルチパス環境下において、ダイバーシティ手段を用いてフィールドホールを減らしているため、ＲＦＩＤタグとの距離を確実に測定できる。したがって、ＲＦＩＤタグ距離測定システムとして、有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【図３】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のシミュレーション環境を示す図である。
【図５】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のＲＦＩＤタグとの距離の推定結果を示す図である。
【図６】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタの要部およびその場合の電界強度分布を示す図である。
【図７】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。
【図８】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【図９】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のシミュレーション環境を示す図である。
【図１１】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のＲＦＩＤタグとの距離の推定結果を示す図である。
【図１２】この発明の第３実施の形態におけるリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【図１３】この発明の第３実施の形態におけるリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の第３実施の形態におけるリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図１５】この発明の第４実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。
【図１６】この発明の第４実施の形態におけるリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，５０，６０ リーダライタ、１１ コントロール部、１２ ＰＬＬ部、１３ 変調部、１４ 電力増幅部、１５ 送信アンテナ切替えスイッチ、１６ 第１送信アンテナ、１７ 第２送信アンテナ、１８ 受信アンテナ切替えスイッチ、１９ 第１受信アンテナ、２０ 第２受信アンテナ、２１ ＢＰＦ、２２ ９０°位相シフト部、２３，２４ ミキサー、２５ 位相算出距離推定部、４２ スキャン制御部、４３ 移相器、４５ 分配合成部、５１ リーダライタ本体、５２ アンテナ部、５３，６２ サーキュラ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リーダとＲＦＩＤ(Radio Frequency IDentification)タグとの距離を測定可能なＲＦＩＤタグ距離測定システムおよびリーダに関し、特に、リーダとＲＦＩＤタグとの距離を確実に測定可能なＲＦＩＤタグ距離測定システムおよびリーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、ＲＦＩＤタグからの距離を測定可能なリーダが、たとえば、ＥＰ１２３９６３４号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によれば、リーダからの搬送信号に対するＲＦＩＤタグからの反射波の位相が、両者間の距離によって変化することを利用し、反射波を搬送信号と同位相および直交する位相を有するＩ信号とＱ信号に分離して、ＲＦＩＤタグからの反射波の大きさと位相を求め、その位相からＲＦＩＤタグからの距離を求めるという点を開示している。
【特許文献１】ＥＰ１２３９６３４号公報（第７欄および図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のＲＦＩＤタグからの距離を測定可能なリーダは、上記のように構成されていた。リーダがＲＦＩＤタグからの直接反射波のみを受ける場合は、特許文献１に記載の方法で、リーダとＲＦＩＤタグとの間の距離を測定可能である。しかしながら、実際には、ＲＦＩＤタグからの反射波としては、直接波だけに限らず、壁や、天井等によって反射された経路を通って到達する波もある。すなわち、ＲＦＩＤタグからの反射波は、多くの経路を取る場合がある（この環境をマルチパス環境という）。このようなマルチパス環境においては、ＲＦＩＤタグとの距離を求めるためにＲＦＩＤタグに、複数の異なる周波数の信号を送信しても、ＲＦＩＤタグからの反射信号を受けられない場合が多い。しかしながら、従来は、このような点についての考慮はなされていなかった。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、マルチパス環境下において、ＲＦＩＤタグとの距離を精度よく測定できる、ＲＦＩＤタグ距離測定システムおよびリーダリーダライタ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】
【０００５】
この発明に係るＲＦＩＤタグ距離測定システムは、ＲＦＩＤタグと、ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、ＲＦＩＤタグから搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含み、ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定する。リーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、ＲＦＩＤタグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む。
【０００６】
ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定するときに、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を用いて、強い反射信号を選択的に取得できる。
【０００７】
その結果、マルチパス環境下において、フィールドホールを減らすことができるため、ＲＦＩＤタグとの距離を確実に測定できる、ＲＦＩＤタグ距離測定システムを提供できる。
【０００８】
好ましくは、搬送信号の相互に異なる複数の周波数は相互に等間隔である。
【０００９】
さらに好ましくは、送信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の送信アンテナと、受信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の受信アンテナとを含み、ダイバーシティ手段は、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナの中から、送信および受信を行う１組の送信アンテナおよび受信アンテナを選択する、アンテナ選択手段を含む。
【００１０】
アンテナ選択手段は、選択された１組の送信アンテナおよび受信アンテナによって複数の周波数の信号の一部について受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他の組のアンテナに切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよいし、アンテナ選択手段は、１つのアンテナによって複数の周波数の信号の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のアンテナに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよい。
【００１１】
この発明の一つの実施の形態においては、ダイバーシティ手段は、スキャンアンテナである。
【００１２】
好ましくは、スキャンアンテナを用いて送信された相互に異なる複数の周波数の信号について、受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御するスキャンアンテナ制御手段を含む。
【００１３】
スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよいし、スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の信号の一部について受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信してもよい。
【００１４】
この発明の他の実施の形態においては、ダイバーシティ手段は複数の異なる偏波を出力する偏波出力手段を含む。
【００１５】
好ましくは、偏波出力手段は、送信部から送信された相互に異なる複数の周波数の信号について、受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御する偏波出力制御手段を含む。
【００１６】
さらに好ましくは、偏波出力制御手段は、送信部によって複数の周波数の信号の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のパターンの偏波に切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信する。
【００１７】
この発明の他の局面においては、ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、ＲＦＩＤタグから所定の搬送信号の反射信号を受信するリーダは、搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、ＲＦＩＤタグからの相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、受信部が受信した反射信号と搬送信号との間の位相の変化量と搬送信号の周波数とに基づいて、ＲＦＩＤタグとリーダとの距離を推定する推定手段とを含み、送信部および受信部は、受信部が反射信号を受信するとき、反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む。
【００１８】
好ましくは、相互に異なる複数の信号の周波数は等間隔である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）第１実施の形態
（ｉ）システムの構成
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１はこの発明に係る、ＲＦＩＤタグ距離測定システムに用いられるリーダライタの第１実施の形態の構成を示す図である。このリーダライタは、マルチパス環境下において、ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、ＲＦＩＤタグとの距離を推定する。
【００２０】
マルチパス環境下において、ＲＦＩＤタグからの反射信号を確実に受けるため、この実施の形態においては、リーダライタは、ＲＦＩＤタグからの反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の信号を受けるためのダイバーシティ手段を有している。この実施の形態ではダイバーシティ手段として、複数のアンテナを有している。なお、ここでは、リーダライタを例にあげているが、書込み機能を有しない、リーダであってもよい。
【００２１】
図１を参照して、リーダライタ１０は、リーダライタ１０全体を制御するとともに、送信データを作成し、通信を制御するコントロール部１１と、コントロール部１１に接続された送信処理部１２と、送信処理部１２に接続された送信部となる第１および第２送信アンテナ１７，１８と、ＲＦＩＤタグからの反射信号を受信するための受信部となる第１および第２受信アンテナ２１，２２と、第１および第２受信アンテナ２１，２２で受信した信号に対して所定の処理を行う受信処理部１９と、受信処理部１９に接続された位相算出比較距離推定部（推定手段）２５とを含む。送信処理部１２は、コントロール部１１の指示によって、搬送信号を発信するＰＬＬ（Phase Lock Loop）部１３と、ＰＬＬ部１３に
接続され、コントロール部１１で生成された送信データを変調する変調部１４と、変調部１４に接続され、変調信号を増幅する電力増幅部１５とを含む。なお、電力増幅部１５で増幅された送信データをＲＦＩＤタグに送信するためのアンテナを第１および第２送信アンテナ１７，１８のいずれで送信するかを切替える、送信アンテナ切替えスイッチ１６が設けられている。同様に、第１および第２受信アンテナ２１，２２を切替える受信アンテナ切替えスイッチ２０が設けられている。
【００２２】
受信処理部１９は、受信アンテナ２１，２２のいずれかからの受信信号を２つに分けて、それぞれ増幅する増幅部２３ａ，２３ｂと、増幅部２３ａ，２３ｂのそれぞれに接続され、増幅部２３ａ，２３ｂにおいて増幅された受信信号の周波数を変換して、より低周波の信号に変換する処理を行う周波数変換部２４（後に説明する、ミキサ２４ａ，２４ｂと、９０°位相シフト部２４ｃとを含む）とを含む。
【００２３】
位相算出距離推定部２５は、周波数変換部２４からの信号を受信する位相情報取得部２６と、位相情報取得部２６の取得した位相情報に基づいて、ＲＦＩＤタグからの距離を算出する距離算出部２７を含む。
【００２４】
なお、第１送信アンテナ１７で搬送波を搬送するときは、反射信号は第１受信アンテナ２１で受信するようになっており、同様に、第２送信アンテナ１８で送信するときは、第２受信アンテナ２２で受信するようになっている。また、第１および第２の送信および受信アンテナの先端部の位置は、ダイバーシティ効果を得るためにそれぞれ異なっている。
【００２５】
また、コントロール部１１は、ＰＬＬ部１３と変調部１４とともに、搬送信号として相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段を構成している。また、コントロール部１１は、送信アンテナ１７，１８および受信アンテナ２１，２２を相互に切替えるためのアンテナ指定信号２８をそれぞれのアンテナ切替えスイッチ１６，２０に送信するアンテナ選択手段として機能する。
【００２６】
（ｉｉ）距離の測定方法
次に、リーダライタ１０において、ＲＦＩＤタグと当該リーダライタ１０との距離を測定するための構成について図１を参照しながら説明する。
【００２７】
送信処理部１２において、ＰＬＬ部１３は、送信アンテナ１７または１８から送信される送信信号の搬送周波数を設定するものであり、ＰＬＬ回路によって構成される。変調部１４は、ＰＬＬ部１３および発振器によって生成された搬送信号に変調を加えて送信信号にデータを重畳させる処理を行う。本実施形態においては、変調部１４は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調によって送信信号を生成する。なお、送信信号の変調方式としては、上記のＡＳＫ変調に限定されるものではなく、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying)
変調、ＰＳＫ(Phase Shift Keying)変調など、その他のデジタル変調方式を採用してもよい。電力増幅部１５は、送信信号の増幅を行う。
【００２８】
位相算出比較距離推定部２５において、位相情報取得部２６は、周波数変換部２４によって周波数変換された受信信号の位相の変化量を検出し、これを位相情報として取得する。なお、受信信号の位相の変化量とは、該受信信号が所定の距離を伝播することによって生じる位相の変化量を示している。
【００２９】
より詳しくは、ＰＬＬ部１３から出力される搬送信号をsin2πf1tとすると、周波数変
換部２４はこの搬送信号sin2πf1tと増幅部２３ａ，２３ｂから入力された受信信号D(t)Asin(2πf1 t+φ)とを掛け合わせて求めた値（D(t)Acosφ）を位相情報取得部２６に送出
する。位相情報取得部２６は、周波数変換部２４から送出された値に基づいて位相の変化量φを算出する。ここで、ｔは時間、Ｄ（ｔ）は変調部１４においてＡＳＫ変調が行われた場合のベースバンド信号、Ａは搬送信号自体の振幅、φは往復２ｒの距離を伝搬することによる位相の変化量をそれぞれ示している。
【００３０】
距離算出部２７は、位相情報取得部２６によって取得された位相の変化量情報に基づいて、該当ＲＦＩＤタグとリーダライタ１０との距離を算出する。この距離の算出方法の詳細については後述する。
【００３１】
コントロール部１１は、ＰＬＬ部１３によって設定される搬送信号の周波数を制御するとともに、変調部１４に対して、送信信号を変調すべきデータを入力する。
【００３２】
次に距離測定方法の詳細について説明する。本実施形態においては、リーダライタ１０が後に説明するように、ＲＦＩＤタグに対してＲ／Ｗ要求信号（要求信号）を送信し、ＲＦＩＤタグがこれに応じて応答信号（反射信号）を返信するようになっている。
【００３３】
リーダライタ１０は、常に特定の信号（ＲＦＩＤタグへの電力供給を行うための信号）を送信している一方、ＲＦＩＤタグに対して応答信号（以下、タグ応答信号とする）を送信することを要求する時に、タグ応答信号の返信を要求するＲ／Ｗ要求信号を送信する。すなわち、リーダライタ１０における送信処理部１２は、定常状態では定常状態を示すデータを送信するように変調部１４を制御し、タグ応答信号を要求する際には、Ｒ／Ｗ要求信号を構成するデータを送信するように変調部１４を制御する。ＲＦＩＤタグは、常にリーダライタ１０から送られてくる信号を監視し、Ｒ／Ｗ要求信号を受信したことを検知すると、それに応答する形でタグ応答信号を送信する。
【００３４】
より詳しくは、リーダライタ１０は、後に説明する、Ｒ／Ｗ要求信号およびＣＷ（Continuous Wave、連続搬送波）からなる１フレームの信号を送信する。ＲＦＩＤタグは、ーダライタ１０からＲ／Ｗ要求信号およびＣＷを受け取ると、ＣＷの周波数に応じた搬送周波数ｆ１ からなるタグ応答信号をリーダライタ１０へ送信する。たとえば、Ｒ／Ｗ要
求信号およびＣＷ（連続搬送波）は搬送周波数ｆ１によって送信され、また、これに応じてタグ応答信号は搬送周波数ｆ１によって送信されている。
【００３５】
タグ応答信号は、プリアンブル部とデータ部とを有するフレームによって構成されている。プリアンブル部は、タグ応答信号の始まりを示すデータを示しており、同一規格（例えばＥＰＣ）内であれば、全てのＲＦＩＤタグに共通の所定のデータとなっている。データ部は、プリアンブル部に引き続いて送信されるものであり、ＲＦＩＤタグから送信される実質的な情報を示すデータを示している。このデータ部に含まれる情報としては、例えば各ＲＦＩＤタグに固有のＩＤ情報などが挙げられるが、ＲＦＩＤタグから送信すべき情報、例えばＲＦＩＤタグ内の記憶部に格納されている各種情報などを含んでいてもよい。
【００３６】
そして、リーダライタ１０は、Ｒ／Ｗ要求信号を２回送信するとともに、各Ｒ／Ｗ要求信号（より詳しくは、Ｒ／Ｗ要求信号に続くＣＷ）の送信における搬送周波数を互いに異ならせている。すなわち、リーダライタ１０におけるコントロール部１１は、１回目のＲ／Ｗ要求信号の送信時には、第１の周波数ｆ１で搬送信号を出力するようにＰＬＬ部１３を制御し、２回目のＲ／Ｗ要求信号の送信時には、第１の周波数ｆ１とは異なる第２の周波数ｆ２で搬送信号を出力するようにＰＬＬ部１３を制御する。
【００３７】
すなわち、第１の周波数ｆ１で送信されたＲ／Ｗ要求信号をＲＦＩＤタグが受信すると、同じく第１の周波数ｆ１でタグ応答信号が返信される。そして、リーダライタ１０では、位相情報取得部２６が受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示すφ１を検出する。同様に、第２の周波数ｆ２で送信されたＲ／Ｗ要求信号をＲＦＩＤタグ１０が受信すると、同じく第２の周波数ｆ２でタグ応答信号が返信される。そして、リーダライタ１０では、位相情報取得部２６が受信したタグ応答信号のプリアンブル部を解析することによって、タグ応答信号の位相の変化量を示すφ２を検出する。ここで述べる解析とは、タグ応答信号の位相の変化量を検出する処理のことである。
【００３８】
なお、上記の例では、タグ応答信号の位相の変化量は、プリアンブル部を解析することによって検出するようになっているが、これに限定されるものではなく、データ部をも含めて位相の変化量を検出してもよいし、データ部において位相の変化量を検出してもよい。ただし、変調方式がＰＳＫである場合には、内容が変化しうるデータ部に基づいて、距離に伴う位相の変化量を検出することは困難となるので、内容が固定であるプリアンブル部において位相の変化量を検出することが好ましい。
【００３９】
以上のようにして、位相情報取得部２６が位相の変化量φ１およびφ２を検出すると、この位相の変化量の情報が距離算出部２７に伝送される。距離算出部２７は、φ１およびφ２に基づいて、ＲＦＩＤタグとリーダライタ１０との距離を以下のように算出する。
【００４０】
まず、送信アンテナ１７，１８のいずれかからＲＦＩＤタグまでの距離、および、受信アンテナ２１，２２のいずれかからＲＦＩＤタグまでの距離を等しいものと仮定し、これを距離ｒとする。第１の周波数ｆ１および第２の周波数ｆ２によって搬送される信号が往復２ｒの距離を伝搬することによって生じる位相の変化量φ１およびφ２は、次の式（１）で表される。
【００４１】
【数１】
【００４２】
上式において、ｃは光速を表している。上記の２つの式に基づいて、距離ｒは、次の式（２）で求められる。
【００４３】
【数２】
【００４４】
以上のようにして、位相の変化量φ１およびφ２に基づいて、送信アンテナ１７または１８からＲＦＩＤタグまでの距離ｒを求めることができる。なお、ＲＦＩＤタグにおいて、Ｒ／Ｗ要求信号を受信してからタグ応答信号を送信する間に、位相のずれが生じることが予想されるが、この位相のずれは、第１の周波数ｆ１および第２の周波数ｆ２によって搬送される信号のどちらにおいても同じ量となる。よって、ＲＦＩＤタグにおける信号の送受信時に生じる位相のずれは、上記の距離の算出に影響を与えることばない。
【００４５】
なお、式（２）において、φ２が２π以上となっている場合には、距離ｒを的確に算出することができない。すなわち、測定可能な距離ｒの最大値ｒｍａｘは、Δφ＝２πの時であり、次の式（３）で表される。
【００４６】
【数３】
【００４７】
ここで、例えば第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との差を５ＭＨｚとした場合、数３より最大距離ｒｍａｘは３０ｍとなる。また、同様に、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２との差を２ＭＨｚとした場合、式（３）より最大距離ｒｍａｘは７５ｍとなる。ＵＨＦ帯を利用したＲＦＩＤ通信システムにおいて、想定される最大通信距離は１０ｍ程度であるので、上記のような測定は実用上問題がないことがわかる。
【００４８】
なお、上記の最大距離ｒｍａｘ以上の測定が必要となる場合であっても、例えば受信信号の受信強度の測定を併用することによって、距離ｒの測定を行うことが可能である。具体的には、Δφが２π以上となる可能性がある場合、距離ｒの候補ｒ'は、ｒ'＝ｒ＋ｎ・ｒｍａｘ（ｎは０以上の整数）となる。よって、受信信号の受信強度は、距離ｒが長くなる程小さくなることを利用することによって、上記のｎの値を特定することが可能となる。
【００４９】
なお、アクティブタイプのＲＦＩＤタグを用いる場合には、リーダライタ１０側からＲ／Ｗ要求信号を送信せずに、ＲＦＩＤタグ側から能動的に送られるタグ応答信号に基づいて、距離の測定を行うようになっていてもよい。
【００５０】
次に受信処理部１９の具体例について説明する。以上の距離測定においては、受信信号の位相の変化量を検出する処理が行われているが、この位相の変化量の検出を行うことを可能とする受信処理部１９の詳細な構成について、図１を参照して説明する。この具体例では、受信処理部１９は、受信信号をＩ信号とＱ信号とに分離して位相算出比較距離推定部２５に入力することによって、位相算出比較距離推定部２５における位相の変化量の検出処理を可能とさせるものとなっている。同図に示すように、受信処理部１９は、上記したように、増幅部としての２つの増幅部２３ａ、２３ｂ、周波数変換部２４としてのミキサ２４ａ，２４ｂおよび９０°移相シフト部２４ｃを備えている。
【００５１】
受信アンテナ２１，２２のいずれかで受信された受信信号は、２つの経路に分岐され、一方は増幅部２３ａに入力され、他方は増幅部２３ｂに入力される。増幅部２３ａは、入力された受信信号を増幅してミキサ２４ａに入力する。増幅部２３ｂは、入力された受信信号を増幅してミキサ２４ｂに入力する。
【００５２】
ミキサ２４ａは、増幅部２３ａから入力された受信信号と、ＰＬＬ部１３から出力された搬送信号とを掛け合わせることによってＩ信号を出力し、このＩ信号を位相情報取得部２６に入力する。ミキサ２４ｂは、増幅部２３ｂから入力された受信信号と、ＰＬＬ部１３から出力され、９０°移相シフト部２４ｃを介して位相が９０°変化させられた搬送信号とを掛け合わせることによってＱ信号を出力し、このＱ信号を位相情報取得部２６に入力する。
【００５３】
以上の構成において行われる受信処理および距離ｒの算出処理の詳細について以下に説明する。往復２ｒの距離を伝搬してリーダライタ１０において受信される信号は、搬送信号の周波数をｆ１とすると、次の式（４）で表される。
【００５４】
【数４】
【００５５】
上式において、ｔは時間、ｓ１（ｔ）は周波数ｆ１の搬送信号によって伝送される信号の状態、Ｄ（ｔ）は変調部１４においてＡＳＫ変調が行われた場合のベースバンド信号、Ａは搬送信号自体の振幅、φ１は往復２ｒの距離を伝搬することによる位相の変化量をそれぞれ示している。この場合、ミキサ２４ａによって出力されるＩ信号の状態を示すＩ１（ｔ）、および、ミキサ２４ｂによって出力されるＱ信号の状態を示すＱ１（ｔ）は、次の式（５）および（６）で表される。
【００５６】
【数５】
【００５７】
以上より、Ｉ信号およびＱ信号に基づいて、周波数ｆ１の搬送信号による信号の位相の変化量φ１は、次の式（７）で求められる。
【００５８】
【数６】
【００５９】
同様に、周波数ｆ２の搬送信号による信号の位相の変化量φ２は、次の式（８）で求められる。
【００６０】
【数７】
【００６１】
以上のようにして、位相情報取得部２６は、入力されたＩ信号およびＱ信号に基づいて、位相の変化量φ１およびφ２を取得する。そして、距離算出部２７は、距離ｒを次の式（９）によって算出する。
【００６２】
【数８】
【００６３】
なお、上記したＲＦＩＤタグとリーダライタ１０との間の距離の推定方法は、以下の全ての実施の形態において共通である。
（ｉｉｉ）具体的なシステムの動作
次に、この実施の形態における、具体的な、リーダライタ１０および図示のないＲＦＩＤタグの動作について説明する。上記では、ｆ１およびｆ２の２つの周波数を用いて距離の算出を行ったが、ここでは、ｆ１、ｆ２だけでなく、ｆ３を加えた３つの周波数を用いて両者間の測距を行う場合について説明する。なお、周波数ｆ１〜ｆ３は相互に異なる任意の周波数である。また、以下の図では、リーダライタ１０をＲ／Ｗと、ＲＦＩＤタグは、ＩＣタグとして表している。
【００６４】
図２は、リーダライタ１０および図示のないＲＦＩＤタグの動作を模式的に示す図である。図２において、Ｒ／Ｗ→ＩＣタグは、リーダライタ１０からＲＦＩＤタグへの送信データを示し、矢印方向は時間の経過を示す。また、矢印の上段は、信号の内容を示し、下段のｆ１，ｆ２等は、その送信周波数を示す。一方、ＩＣタグ→Ｒ／Ｗは、ＲＦＩＤタグからリーダライタ１０への送信データを示す。
【００６５】
図１および図２の（Ａ）を参照して、リーダライタ１０は、まず、第１送信アンテナ１７を用いてＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ１にて上記した読出し書込み要求信号（Ｒ／Ｗ要求信号）を出力し、無変調波ＣＷを送信する。それに対して、ＲＦＩＤタグから、周波数ｆ１で無変調波が返送され、リーダライタ１０はそれを受信する。次にリーダライタ１０は、周波数ｆ２で同様の送信を行う。しかしながら、今回は、ＲＦＩＤタグからの応答はない。
【００６６】
そこで、リーダライタ１０は送信アンテナ切替えスイッチ１６で送信アンテナを第２送信アンテナ１８に切替えて、図２（Ｂ）に示すように、今度は第２送信アンテナ１８を用いてＲＦＩＤタグに対して同様の送信を行う。今回は、３周波数全てについて応答が得られたものとする。したがって、リーダライタ１０は、図２（Ｃ）に示すように、周波数変換部２４でＩＱ復調信号を作成し、各周波数にて切り出し、位相算出比較距離推定部２５へ送り、上記した式（９）を基に距離を求める。
【００６７】
次に、この場合のコントロール部１１の制御内容について説明する。図３（Ａ）および（Ｂ）は、コントロール部１１の制御内容を示すフローチャートである。図３（Ａ）を参照して、リーダライタ１０は、まず、第１送信アンテナ１７を用いて、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ１にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信する（ステップＳ１１、以下，ステップを省略する）。次に周波数ｆ１の応答信号を受信できたか否かを判断し（Ｓ１２）、受信できれば、位相算出距離推定部２５で、周波数ｆ１の基準信号（搬送信号）にてＩＱの直交信号を復調し、データを取り込む（Ｓ１３）。そして、一定時間後、周波数ｆ２に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ２にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ２の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ１４およびＳ１５）。Ｓ１５で、周波数ｆ２の応答信号を受信できれば、周波数ｆ２の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ１６）。そして、一定時間後、周波数ｆ３に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ３にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ３の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ１７およびＳ１８）。Ｓ１８で、周波数ｆ３の応答信号を受信できれば、周波数ｆ３の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ１９）。このように図２（Ｂ）に示すように３周波数全ての信号に対して反射信号が得られたときは、位相算出距離推定部２５は、図２（Ｃ）に示すように、各周波数ｆ１〜ｆ３のＩＱの直交信号から位相差を算出して、上記の式（９）を用いてＲＦＩＤタグとの距離を計算する（Ｓ２０、Ｓ２１）。
【００６８】
図２（Ａ）に示すように、Ｓ１２，Ｓ１５およびＳ１８のいずれかで周波数ｆ１、ｆ２またはｆ３でのＲＦＩＤタグからの応答信号を受信できなかったときは、第２送信アンテナ１８に切替えてＳ１１に戻り、第２送信アンテナ１８を用いて同様の処理を行う。
【００６９】
以上のように、この実施の形態によれば、複数の送受信アンテナを用いて、ＲＦＩＤタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にＲＦＩＤタグからの距離を知ることができる。また、３つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。
【００７０】
次に、この場合のシミュレーション結果について説明する。図４および図５は、第１および第２の複数の送信および受信アンテナを用いた場合のマルチパス環境下におけるシミュレーション状況およびその結果を示す図である。図４に示すように、２つの送受信アンテナ（図中では、送信アンテナ１７，受信アンテナ２１のみを示す）とＲＦＩＤタグ５０との間で送受信が行われる場合に、両者の間で、直接波（ａ１，ｂ１で示す）による場合と、側面に存在する反射体（壁面）３１によって反射された波（ａ２，ｂ２で示す）による場合と、下面に存在する反射体（床面）３２によって反射された波（ａ３，ｂ３で示す）による場合の３波を用いてシミュレーションを行った。その結果を図５に示す。
【００７１】
図５（Ａ）は第１送受信アンテナ１７、２１を用いた場合のリーダライタ１０とＲＦＩＤタグとの間の距離と推定誤差との関係を示す図であり、図５（Ｂ）は第２送受信アンテナ１８，２２を用いた場合のリーダライタ１０とＲＦＩＤタグとの間の距離の真値および目標値と、推定誤差との関係を示す図である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、同じ周波数を用いた場合でも特性の異なるデータが得られるが、いずれの場合においても真値に近い同様の推定値が得られていることがわかる。また、一部の反射信号が受信できなかったときに、他のアンテナに切替えても同様の結果が得られることがわかる。
【００７２】
（２）第２実施の形態
次に、この発明の第２実施の形態について説明する。この実施の形態においては、リーダライタはダイバーシティ手段として、複数のアンテナではなく、スキャンアンテナを有している。
【００７３】
図６はスキャンアンテナを説明するための図である。図６（Ａ）はスキャンアンテナの概要を示す図である。図６（Ａ）に示すように、スキャンアンテナは複数のアンテナ素子４１ａ〜４１ｃを有し、各アンテナ素子４１ａ〜４１ｃへ給電する信号の位相差をスキャン制御部４２で移相器４３制御することにより、アンテナの指向性を変えることができる。
【００７４】
次にスキャンアンテナの特性について説明する。図６（Ｂ）は通常のパッチアンテナの電界強度分布を示す図であり、図６（Ｃ）はスキャンアンテナの電界強度分布を示す図である。図において、フィールドホール（Field Hole、通信できないエリア）４４を、斜線を引いて示す。パッチアンテナにおいては、マルチパスの影響により、ＲＦＩＤタグと通信できないフィールドホール４４が多数発生するが、スキャンアンテナにおいては、そのようなことは生じない。
【００７５】
この実施の形態におけるリーダライタを図７に示す。図７を参照して、リーダライタ５０は、リーダライタ本体５１とダイバーシティ手段として作動するアンテナ部５２とからなる。リーダライタ本体５１は、一つのアンテナ部５２を送信および受信に兼用するためにサーキュラ５３を有する点、およびコントロール部１１が、アンテナの指向性を変えるために、スキャン制御部にスキャン制御信号を送る点を除いて、その構成は基本的に図１に示した第１実施の形態と同様であるので、同じ部分に同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７６】
アンテナ部５２は、スキャン制御部４２と、複数のアンテナ素子４１ａ〜４１ｃと、複数のアンテナ素子４１ａ〜４１ｃへの給電する信号の位相差をスキャン制御部４２からの制御によって変更する移相器４３と、サーキュラ５３と移相器４３との間に設けられ、送信時の電波を各アンテナ素子４１に分配するとともに、各アンテナ素子４１で受信した電波を合成する分配合成器４５とを含む。
【００７７】
ここでは、コントロール部１１、スキャン制御部４２および移相器４３がスキャンアンテナ制御手段として機能する。
【００７８】
次に、この場合の、リーダライタ５０および図示のないＲＦＩＤタグの動作について説明する。ここでは、先の実施の形態と同様に、３周波数を用いて測距を行う場合について説明する。図８は、この実施の形態における、第１実施の形態における図２に対応する図である。
【００７９】
図８を参照して、この実施の形態においても、基本的な動作は第１実施の形態の場合と同様であり、第１実施の形態の場合は、ＲＦＩＤタグからの応答が得られなかった場合に、複数のアンテナを切替えていたのを、この実施の形態においては、スキャンアンテナの指向性を変化させている点が異なる。すなわち、図８（Ａ）に示すように、たとえば、周波数ｆ２でＲＦＩＤタグからの反射信号が得られなかったときは、アンテナ部５２の指向性を変化させる。この状態で、図８（Ｂ）に示すように、全ての周波数に対して反射信号を受信できたときは、図８（Ｃ）に示すように、ＩＱ復調信号を求め、位相差を算出して距離を求める。
【００８０】
次に、この実施の形態におけるコントロール部１１の制御内容について説明する。図９（Ａ）および（Ｂ）は、第２実施の形態におけるコントロール部１１の制御内容を示すフローチャートである。この実施の形態においても、基本的な動作は第１実施の形態の場合と同様であり、第１実施の形態の場合は、ＲＦＩＤタグからの応答が得られなかった場合に、複数のアンテナを切替えていたのを、この実施の形態においては、スキャンアンテナの指向性を変化させて、フィールドホールを減らしている点が異なる。したがって、図９（Ａ）のＳ３１〜Ｓ４１で示す内容は図３（Ａ）と同じであり、図９（Ａ）において、周波数ｆ１，ｆ２またはｆ３でのＲＦＩＤタグからの応答信号を受信できなかった場合に、図９（Ｂ）のＳ４２に示すように、スキャンアンテナの指向性を変化させている点が異なる。したがって、その内容の詳細については、説明を省略する。
【００８１】
以上のように、この実施の形態によれば、スキャンアンテナを用いて、ＲＦＩＤタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にＲＦＩＤタグからの距離を知ることができる。また、３つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。
【００８２】
次に、この場合のシミュレーション結果について説明する。図１０および図１１は、スキャンアンテナを用いた場合のマルチパス環境下におけるシミュレーション状況およびその結果を示す図であり、第１実施の形態における、図４および図５に対応する。
【００８３】
図１０を参照して、ここでは、スキャンアンテナであるから、アンテナ部５２は一つしか表示されていない。ここでも、アンテナ部５２とＲＦＩＤタグ間の直接波、床面３２からの反射波および壁面３１からの反射波の３波のモデルでシミュレーションする。
【００８４】
図１１（Ａ）はアンテナ部５２の指向性を変える前の状態を示し、図１１（Ｂ）は、アンテナ部５２の指向性を変更した後の状態を示す図である。図１１（Ａ）および（Ｂ）を参照して、図１１（Ａ）における推定距離の振幅よりも（Ｂ）における推定距離の振幅の方が、小さくなっており、精度の低下が改善されていることがわかる。
【００８５】
（３）第３実施の形態
次に、この発明のさらに他の実施の形態について説明する。上記実施の形態においては、スキャンアンテナを用いて、アンテナがある指向性を有するときに、すべての周波数でのＲＦＩＤタグからの応答が得られるように制御した。これに対して、この実施の形態においては、一部の周波数において応答が得られなかったときに、アンテナの指向性を変化させる。ここでも３つの周波数を用いた場合について説明する。
【００８６】
なお、この実施の形態におけるリーダライタの構成は、図７に示したものと同じである。
【００８７】
図１２は、この実施の形態における図８に対応する図である。図１２（Ａ）を参照して、この実施の形態においては、周波数ｆ１とｆ３においてＲＦＩＤタグから反射信号を受信しているが、周波数ｆ２については、ＲＦＩＤタグからの応答が得られていない。
【００８８】
そこで、この実施の形態では、（Ｂ）に示すように、この得られなかった周波数ｆ２についてのみ、再度ＲＦＩＤタグも再送信している。（Ｃ）に示すように、このようにして全ての周波数についての反射信号を得た後、これを復調してＩＱ復調信号を生成し位相差を算出する。
【００８９】
図１３および図１４は、この場合のリーダライタの動作を示すフローチャートである。図１３および図１４を参照して、リーダライタ５０は、まず、ある指向性を設定してアンテナ部５２から、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ１にて読出し書込み要求信号を送信する（Ｓ５１）。この実施の形態においては、最初に送信される周波数はｆ１に固定されている。次に、無変調波を送信する（Ｓ５２）。その後、周波数ｆ１の応答信号を受信できたか否かを判断し（Ｓ５３）、受信できれば、位相算出比較距離推定部２５で周波数ｆ１の基準信号にてＩＱの直交信号を復調し、データを取り込む（Ｓ５４）。そして、一定時間後、周波数ｆ２に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ２にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ２の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ５５およびＳ５６）。なお、Ｓ５３で周波数ｆ１の応答信号を受信できなかったときも、Ｓ５５へ進む。Ｓ５６で、周波数ｆ２の応答信号を受信できれば、周波数ｆ２の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ５７）。そして、一定時間後、周波数をｆ３に切替えて、同様に、ＲＦＩＤタグに対して、周波数ｆ３にて読出し書込み要求信号と無変調波とを送信し、周波数ｆ３の応答信号を受信できたか否かを判断する（Ｓ５８およびＳ５６）。なお、Ｓ５９で周波数ｆ２の応答信号を受信できなかったときも、Ｓ５８へ進む。
【００９０】
Ｓ５９で、周波数ｆ３の応答信号を受信できれば、周波数ｆ３の基準信号にて直交復調し、データを取り込む（Ｓ６０）。この段階で全ての周波数ｆ１〜ｆ３のＩＱの直交信号が得られたときは（Ｓ６１でＹＥＳ）、位相算出比較距離推定部２５は、これらのデータから位相差を算出して距離を計算する（Ｓ６２、Ｓ６３）。なお、Ｓ５９で周波数ｆ３の信号を受信できなかったときもＳ６１へ進む。
【００９１】
Ｓ６１で全周波数のＩＱデータが取得できていなかったときは、図１４のＳ７１へ進み、アンテナ部の指向性を変更する。そして、周波数ｆ１〜ｆ３のいずれでＩＱデータが取得できていないかを判断し（Ｓ７２、Ｓ７６、Ｓ８０）、取得できていない周波数において（Ｓ７２、Ｓ７６、Ｓ８０でＮＯ）、その周波数でＲＦＩＤタグへ送信し（Ｓ７３、７７、Ｓ８１）、その応答信号が受信できたか否かを判断し（Ｓ７４，Ｓ７８，Ｓ８２）、受信できれば（Ｓ７４，Ｓ７８，Ｓ８２でＹＥＳ）、その周波数の基準信号でＩＱ直交復調し、データを取込む（Ｓ７５，Ｓ７９，Ｓ８３）。その周波数で応答信号が受信できなかったときは（Ｓ７４，Ｓ７８，Ｓ８２でＮＯ）、他の周波数でのＩＱデータの取得に進む。
【００９２】
そして、全ての周波数でＩＱ取得データを取得すると（Ｓ８４でＹＥＳ）、Ｓ６２へ進み、各周波数のＩＱデータにより位相差を算出して上記と同様に距離を計算する（Ｓ６３）。Ｓ８４で、全ての周波数でＩＱデータを取得できたわけではないときは（Ｓ８４でＮＯ）、Ｓ７１へ戻る。
【００９３】
ここで、「アンテナの指向性」とは、電波の放射方向と放射強度との関係をいい、放射角と放射強度の関係をレーダチャートにした図で示されるものである。「アンテナの指向性を変化させる」とは、アンテナのメインローブ（放射が最大となる方向）を変化させることをいう。なお、このアンテナの指向性の変化の時間パターンを、「スキャンパターン」といい、アンテナ指向性の変化の時間パターンを切替えることを、「他のスキャンパターンに切替える」という。
【００９４】
したがって、上記実施の形態における、スキャンアンテナの指向性を変化させるスキャンパターンは、任意に変更してもよい。
【００９５】
すなわち、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、複数の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信するようにしてもよいし、１つのスキャンパターンによって複数の周波数の信号の一部について受信部がＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、受信できなかった一部の周波数の信号をＲＦＩＤタグへ再度送信するようにしてもよい。
【００９６】
（４）第４実施の形態
次にこの発明のさらに他の実施の形態について説明する。図１５は、この発明のさらに他の実施の形態に係るリーダライタの構成を示すブロック図である。この実施の形態においては、リーダライタは、ダイバーシティ手段として、複数の異なる偏波を出力する偏波器を含む。すなわち、リーダライタは、１つのアンテナを有し、そのアンテナから、偏波器で生成された、異なる偏波パターンを有する信号をＲＦＩＤタグに出力する。
【００９７】
偏波方法を変えることにより、ＲＦＩＤタグによっては、反射波の影響が変化する。すなわち、複数の偏波を用いることにより、ある偏波方法でＲＦＩＤタグからの応答がない場合でも、その偏波方法を変えることによりＲＦＩＤタグの応答を取得することが可能となる。そして、それぞれの偏波方法で取得した周波数の応答を組み合わせることによりＲＦＩＤタグまでの距離を測定可能になる。
【００９８】
図１５は、この実施の形態におけるリーダライタ６０を示すブロック図である。図１５を参照して、この実施の形態におけるリーダライタ６０は、基本的に図１に示したものと同様である。図１においては、複数のアンテナを用いたが、ここでは、アンテナ６３のみで、送受信するために、サーキュラ６２が設けられている点と、電力増幅部１５とサーキュラ６２との間に、コントロール部１１からの偏波制御信号６４に応じて、搬送波を偏波するための偏波器６１が設けられている点が図１の場合と異なる。この偏波器６１による偏波方法の変更は、コントロール部１１からの指示によって行われる。したがって、コントロール部１１と偏波器６１は、偏波出力手段および偏波出力制御手段として機能する。
【００９９】
次に、この実施の形態におけるリーダライタの動作について説明する。図１６は、この実施の形態におけるリーダライタの動作を示す図２や図８に対応する図である。図１６を参照して、この実施の形態においては、複数の周波数のうち、受信できなかったものがあったときに、偏波方法を変更する。具体的な処理内容は、図３に示したフローチャートにおいて、図３（Ｂ）のＳ２２がアンテナの切替えではなく、偏波方法の変更となるだけであるので、図面およびその説明は省略する。
【０１００】
以上のように、この実施の形態によれば、偏波器を用いて、ＲＦＩＤタグから反射信号を受信するとき、その強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るようにしたため、確実にＲＦＩＤタグからの距離を知ることができる。また、３つの周波数間の位相差を得て距離を推定するため、測定の精度をあげることができる。
【０１０１】
なお、上記実施の形態においては、複数の周波数の具体的な周波数について特に限定しなかったが、マルチパス環境において距離測定時の精度を高めるには、相互に等しい間隔を有する複数の周波数の位相情報を用いるＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification)法のような高分解能アルゴリズムを用いるのが好ましい。
【０１０２】
したがって、上記した複数の周波数については、相互に等しい間隔を有する３つの周波数を用いるのが好ましい。
【０１０３】
また、複数の周波数としては、３つに限らず４つ以上の周波数を用いてもよい。また、相互に等しい間隔を有する５つ以上の周波数ｆ１〜ｆ５を用いれば、たとえば、ｆ２、ｆ４の周波数の信号の反射信号が得られなかったとしても、ｆ１，ｆ３，ｆ５の等間隔の３つの応答信号を得ることができる。
【０１０４】
また、上記実施の形態においては、ダイバーシティ手段の一例として、スキャンアンテナを用いた場合に、ＲＦＩＤタグからの反射信号を受けられなかった一部の周波数の信号についてのみ、再度指向性を変えて再送信する場合について説明したが、これに限らず、複数のアンテナを有する場合や、複数の偏波を用いる場合において、同様の処理を行ってもよい。
【０１０５】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
この発明に係るＲＦＩＤタグ距離測定システムは、マルチパス環境下において、ダイバーシティ手段を用いてフィールドホールを減らしているため、ＲＦＩＤタグとの距離を確実に測定できる。したがって、ＲＦＩＤタグ距離測定システムとして、有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【図３】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のシミュレーション環境を示す図である。
【図５】この発明の第１実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のＲＦＩＤタグとの距離の推定結果を示す図である。
【図６】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタの要部およびその場合の電界強度分布を示す図である。
【図７】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。
【図８】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【図９】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のシミュレーション環境を示す図である。
【図１１】この発明の第２実施の形態に係るリーダライタを用いた場合のＲＦＩＤタグとの距離の推定結果を示す図である。
【図１２】この発明の第３実施の形態におけるリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【図１３】この発明の第３実施の形態におけるリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の第３実施の形態におけるリーダライタの動作を示すフローチャートである。
【図１５】この発明の第４実施の形態に係るリーダライタの要部を示すブロック図である。
【図１６】この発明の第４実施の形態におけるリーダライタとＲＦＩＤタグとの交信状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０，５０，６０ リーダライタ、１１ コントロール部、１２ ＰＬＬ部、１３ 変調部、１４ 電力増幅部、１５ 送信アンテナ切替えスイッチ、１６ 第１送信アンテナ、１７ 第２送信アンテナ、１８ 受信アンテナ切替えスイッチ、１９ 第１受信アンテナ、２０ 第２受信アンテナ、２１ ＢＰＦ、２２ ９０°位相シフト部、２３，２４ ミキサー、２５ 位相算出距離推定部、４２ スキャン制御部、４３ 移相器、４５ 分配合成部、５１ リーダライタ本体、５２ アンテナ部、５３，６２ サーキュラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、前記ＲＦＩＤタグから前記搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含み、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダとの距離を推定するＲＦＩＤタグ距離測定システムであって、
前記リーダは、前記搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、
前記ＲＦＩＤタグからの前記相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した反射信号と前記搬送信号との間の位相の変化量と前記搬送信号の周波数とに基づいて、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダとの距離を推定する推定手段とを含み、
前記送信部および前記受信部は、前記受信部が前記反射信号を受信するとき、前記反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む、ＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項２】
前記搬送信号の相互に異なる複数の周波数は相互に等間隔である、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項３】
前記送信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の送信アンテナと、前記受信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の受信アンテナとを含み、
前記ダイバーシティ手段は、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナの中から、送信および受信を行う１組の送信アンテナおよび受信アンテナを選択する、アンテナ選択手段を含む、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項４】
前記アンテナ選択手段は、前記選択された１組の送信アンテナおよび受信アンテナによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他の組のアンテナに切替えて、前記複数の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項３に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項５】
前記アンテナ選択手段は、１つのアンテナによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のアンテナに切替えて、前記受信できなかった一部の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項３に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項６】
前記ダイバーシティ手段は、スキャンアンテナである、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項７】
前記スキャンアンテナを用いて送信された前記相互に異なる複数の周波数の信号について、前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御するスキャンアンテナ制御手段を含む、請求項６に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項８】
前記スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって前記複数の周波数の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、前記複数の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項７に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項９】
前記スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、前記受信できなかった一部の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項７に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１０】
前記ダイバーシティ手段は複数の異なる偏波を出力する偏波出力手段を含む、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１１】
前記偏波出力手段は、前記送信部から送信された前記相互に異なる複数の周波数の信号について、前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御する偏波出力制御手段を含む、請求項１０に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１２】
前記偏波出力制御手段は、前記送信部によって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のパターンの偏波に切替えて、前記複数の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項１１に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１３】
ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、前記ＲＦＩＤタグから前記所定の搬送信号の反射信号を受信するリーダであって、
前記搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、
前記ＲＦＩＤタグからの前記相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した反射信号と前記搬送信号との間の位相の変化量と前記搬送信号の周波数とに基づいて、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダとの距離を推定する推定手段とを含み、
前記送信部および前記受信部は、前記受信部が前記反射信号を受信するとき、前記反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む、リーダ。
【請求項１４】
前記相互に異なる複数の信号の周波数は等間隔である、請求項１３に記載のリーダ。
【請求項１】
ＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、前記ＲＦＩＤタグから前記搬送信号の反射信号を受信するリーダとを含み、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダとの距離を推定するＲＦＩＤタグ距離測定システムであって、
前記リーダは、前記搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、
前記ＲＦＩＤタグからの前記相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した反射信号と前記搬送信号との間の位相の変化量と前記搬送信号の周波数とに基づいて、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダとの距離を推定する推定手段とを含み、
前記送信部および前記受信部は、前記受信部が前記反射信号を受信するとき、前記反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む、ＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項２】
前記搬送信号の相互に異なる複数の周波数は相互に等間隔である、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項３】
前記送信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の送信アンテナと、前記受信部に接続された相互に取付け位置の異なる複数の受信アンテナとを含み、
前記ダイバーシティ手段は、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナの中から、送信および受信を行う１組の送信アンテナおよび受信アンテナを選択する、アンテナ選択手段を含む、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項４】
前記アンテナ選択手段は、前記選択された１組の送信アンテナおよび受信アンテナによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他の組のアンテナに切替えて、前記複数の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項３に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項５】
前記アンテナ選択手段は、１つのアンテナによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のアンテナに切替えて、前記受信できなかった一部の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項３に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項６】
前記ダイバーシティ手段は、スキャンアンテナである、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項７】
前記スキャンアンテナを用いて送信された前記相互に異なる複数の周波数の信号について、前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御するスキャンアンテナ制御手段を含む、請求項６に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項８】
前記スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって前記複数の周波数の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、前記複数の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項７に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項９】
前記スキャンアンテナ制御手段は、１つのスキャンパターンによって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のスキャンパターンに切替えて、前記受信できなかった一部の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項７に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１０】
前記ダイバーシティ手段は複数の異なる偏波を出力する偏波出力手段を含む、請求項１または２に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１１】
前記偏波出力手段は、前記送信部から送信された前記相互に異なる複数の周波数の信号について、前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの反射波を受信するよう制御する偏波出力制御手段を含む、請求項１０に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１２】
前記偏波出力制御手段は、前記送信部によって前記複数の周波数の信号の一部について前記受信部が前記ＲＦＩＤタグからの信号を受信できなかったときは、他のパターンの偏波に切替えて、前記複数の周波数の信号を前記ＲＦＩＤタグへ再度送信する、請求項１１に記載のＲＦＩＤタグ距離測定システム。
【請求項１３】
ＲＦＩＤタグに対して所定の搬送信号を出力し、前記ＲＦＩＤタグから前記所定の搬送信号の反射信号を受信するリーダであって、
前記搬送信号として、相互に異なる複数の周波数の信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段の出力した信号をＲＦＩＤタグに送信する送信部と、
前記ＲＦＩＤタグからの前記相互に異なる複数の周波数に対する反射信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した反射信号と前記搬送信号との間の位相の変化量と前記搬送信号の周波数とに基づいて、前記ＲＦＩＤタグと前記リーダとの距離を推定する推定手段とを含み、
前記送信部および前記受信部は、前記受信部が前記反射信号を受信するとき、前記反射信号の強さの変動の仕方が異なる複数の受信信号を得るダイバーシティ手段を含む、リーダ。
【請求項１４】
前記相互に異なる複数の信号の周波数は等間隔である、請求項１３に記載のリーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２９２７４４（Ｐ２００７−２９２７４４Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８５５０５（Ｐ２００７−８５５０５）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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