(57)【要約】 【課題】  簡略な構成で良好な通信状態を保つ移動体通信装置を提供する。【解決手段】  無線通信手段として、周波数ホッピング通信方式を採用し、質問器２０には偏波面が異なるアンテナ５、アンテナ６を配置して、周波数ホッピング制御部１３によりホッピングタイミングに同期させて、スイッチ４によりアンテナ５、アンテナ６を順次切替えて信号の送受信を行う。【選択図】  図１
2006303939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質問器、応答器間を周波数ホッピング通信方式により無線通信する移動体識別装置であって、前記質問器は複数のアンテナを有し、前記周波数ホッピング通信方式の周波数ホッピングタイミングに同期して、前記複数のアンテナを切替える手段を有することを特徴とする移動体識別装置。
【請求項２】
質問器、応答器間を周波数ホッピング通信方式により無線通信する移動体識別装置であって、前記質問器は複数の偏波面が重複しないように配置された複数のアンテナを有し、前記周波数ホッピング通信方式の周波数ホッピングタイミングに同期して、前記複数のアンテナを切替える手段を有することを特徴とする移動体識別装置。
【請求項３】
前記質問器において、前記複数のアンテナの各々は、同一の信号を少なくとも１回以上連続して送信するよう、順次切替えられることを特徴とする移動体識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動情報通信体と無線通信を行う移動体識別装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
無線周波数帯域を使用し、ＩＣチップおよびアンテナを有するｌＣタグとリーダライタを用いた移動体識別装置やこれを用いたシステムは、流通、交通、医療等のさまざまな分野で実用化が図られている。
【０００３】
このような移動体識別装置では、一般的にアンテナを介して、リーダライタ（質問器）からｌＣタグ（応答器）ヘ電力の伝送供給を行うとともに、相互にデータ通信を行っている。また、前記システムに用いられるｌＣタグは、ｌＣタグの小型化、構造の簡略化のために直線偏波アンテナを有するものが多い。しかし、直線偏波アンテナを用いた場合、実用に供されているＩＣタグのアンテナコイルの向きは状況に応じて変化し、必ずしも常に一定方向を向いているとは限らない。従って、リーダライタとｌＣタグとのアンテナ偏波面にズレが生じて、無線通信範囲が狭くなり、場合によっては通信不能となることもあった。
【０００４】
前述のようなリーダライタとｌＣタグの偏波面のずれによる通信品質劣化を解決する手段としては、リーダライタ側に複数のアンテナを設け、最適なアンテナを選択させて、送受信を行うダイバーシチ方式が用いられている。特に、前述のように、ｌＣタグの向きが変化する場合は、偏波の異なるアンテナを切替える偏波ダイバーシチ方式が有効である。なお、偏波ダイバーシチ方式はアンテナダイバーシチ方式の一つである。
【０００５】
図３はアンテナダイバーシチ方式の代表的な受信部構成を説明するブロック図である。第１のアンテナ３１と前記第１のアンテナ３１に接続される第１の受信機３３、第２のアンテナ３２と前記第２のアンテナに接続される第２の受信機３４を有し、受信機３３および受信機３４の各々の受信機出力をダイバーシチ合成部３５にて合成し、復調部３６で復調する。この構成によれば、アンテナ毎に受信機が必要となり、受信性能を向上させるためにアンテナ数を増やすと、対応して受信機をも増やす必要があり、回路規模が増大する。
【０００６】
一方、前述のように、アンテナ数の増加に対応させて受信機を増やすことなくアンテナダイバーシチを行う方法として、アンテナ選択スイッチを用いる方法も提案されている。
【０００７】
図４は、アンテナ選択スイッチを用いた受信部構成を説明するブロック図である。受信部７にアンテナ切替え用のスイッチ４を介して、第１のアンテナ５および第２のアンテナ６を配し、通信前に、最大受信レベルのアンテナ選択を行うべく、各々のアンテナを切替えながら受信レベル検出部８で受信レベルを検出、保持し、最大受信レベルを得たアンテナを制御部１からの信号により選択する。さらに、受信レベルに閾値を設け、前記受信レベルが定めた閾値以下の場合に他のアンテナヘ切替える。このような方式の一例としては、特許文献１がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−７５５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のアンテナ切替え技術によれば、切替えるアンテナの数に応じて受信機が増加し回路全体が複雑となっていた。また、アンテナ切替えスイッチを用いた場合は、アンテナの数が増加しても受信機は１系統で済むが、受信レベルの検出手段と、検出レベル、閾値の記憶手段、前記レベルの比較手段、スイッチ切替えタイミングの制御手段などの追加手段が必要となり、回路構成が複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明の技術的課題は、簡易な構成で応答器の偏波状態に関わらず良好な通信状態を得ることのできる移動体識別装置を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の移動体識別装置は、無線通信手段として、周波数ホッピング通信方式を採用する。質問器には偏波面が異なる複数のアンテナを配置して、質問器の周波数ホッピングタイミングに同期させて、前記偏波面の異なる複数のアンテナを順次切替えて信号の送受信を行う。また、質問器は、少なくとも、前記複数のアンテナの数だけ、同一の信号を繰り返し送信し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。さらに前記質問器は、前記複数のアンテナから順次同一信号を送信するステップを複数回繰り返し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。
【００１２】
このような構成とすることにより、従来、良好な受信状態のアンテナを選択するために必要であった質問器の受信レベル検出回路、受信レベルの比較部、タイミング制御部、事前の最大受信レベルのアンテナ切替え等に必要であった複雑なアルゴリズムを不要とし、簡便な構成で、応答器の偏波状態に関わらず良好な通信状態を得ることのできる偏波切替え手段を備えた移動体識別装置を実現するものである。
【００１３】
本発明によれば、質問器、応答器間を周波数ホッピング通信方式により無線通信する移動体識別装置であって、前記質問器は複数のアンテナを有し、前記周波数ホッピング通信方式の周波数ホッピングタイミングに同期して、前記複数のアンテナを切替える手段を有することを特徴とする移動体識別装置が得られる。
【００１４】
本発明によれば、質問器、応答器間を周波数ホッピング通信方式により無線通信する移動体識別装置であって、前記質問器は複数の偏波面が重複しないように配置された複数のアンテナを有し、前記周波数ホッピング通信方式の周波数ホッピングタイミングに同期して、前記複数のアンテナを切替える手段を有することを特徴とする移動体識別装置が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記質問器において、前記複数のアンテナの各々は、同一の信号を少なくとも１回以上連続して送信するよう、順次切替えられることを特徴とする移動体識別装置が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、受信レベル検出手段、受信レベル比較手段、スイッチ切替え手段等に伴うアルゴリズム付与を不要とすることで、ハードウェア、ソフトウェアリソースの増大を抑え、簡単な構成で通信精度が向上した移動体識別装置の提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による移動体識別装置は、特性の異なる複数のアンテナを用いるにもかかわらず、質問器に周波数ホッピング通信方式を用い、かつ周波数ホッピングタイミングに同期させてアンテナの切替えを行うことによって、従来のようなアンテナを切替えるための複雑な制御手段を用いることなく、簡略な回路構成によって、通信精度を向上するものである。
【００１８】
本発明に用いる質問器に接続するアンテナの数は限定されず、１以上であればいくつでもよい。また、アンテナの形態は、水平偏波アンテナ、垂直偏波アンテナをはじめとして、必要に応じて、さらに細かく偏波面の角度を変えたアンテナを組み合わせて用いてもよい。装置全体の構成の簡略化を考慮した場合、質問器に接続するアンテナは２つが好ましく、アンテナの形態は、一方を水平偏波アンテナとし他方を垂直偏波アンテナとするのがより好ましい。
【００１９】
また、質問器は、少なくとも、前記複数のアンテナの数だけ、同一の信号を繰り返し送信し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。さらに前記質問器は、前記複数のアンテナから順次同一信号を送信するステップを複数回繰り返し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。質問器から送信される信号の回数、同一質問信号を送信するステップ数は任意に設定可能であるが、通信効率や応答速度他を考慮すれば、いずれも１〜２回が好ましい。
【００２０】
前述のアンテナ本数、偏波面の角度、質問信号の繰り返し回数、繰り返しステップ数の組み合わせは必要に応じて任意に設定するのが好ましい。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の移動体識別装置の質問器および応答器の構成を説明するブロック図である。
【００２２】
（実施例１）
質問器２０は制御部１、送信部２、サーキュレータ３、アンテナ切替え用のスイッチ４、第１のアンテナ５、第２のアンテナ６、受信部７、スイッチ制御部１１、ホッピング制御部１３からなる。応答器２２は記憶部１６、変調器１５、アンテナ１４からなる。質問器２０と応答器２２はアンテナ５またはアンテナ６と、アンテナ１４を介して、通信する。なお、アンテナ５は垂直偏波アンテナ、アンテナ６は水平偏波アンテナである。
【００２３】
アンテナ５とアンテナ６は、応答器２２の状態、つまり応答器２２からの応答信号の受信レベルに関わらず、単に周波数ホッピングのタイミングで順次切替わる。質問器２０は、応答器２２の個体識別データ（以下ｌＤ）が読み取り可能な領域にある。また、応答器２２は、上記範囲内で常に移動している。
【００２４】
第１ステップで、質問器２０の送信部２は、制御部１から受けたデータを変調し、ホッピング制御部１３の制御にしたがって搬送波である無線周波数をホッピングし、送信波を出力した。送信波はサーキュレータ３を通り、スイッチ４が選択した、垂直偏波型のアンテナ５を介して質問信号を送信した。応答器２２は、アンテナ偏波面が一致せず、この信号を受信できなかった。従って、質問器２０もその応答信号を一定のレベル以上で受信することができずに、通信は正常に行われなかった。
【００２５】
第２ステップで、質問器２０のスイッチ４は、次の周波数ホッピングタイミングに同期して自動的に水平偏波型のアンテナ６への接続に切替わり、質問器２０は、アンテナ６を介して第１ステップで送信した質問信号と同一の質問信号を送信した。質問器２０のアンテナの偏波面が変わっていることから、応答器２２は、質問信号をアンテナ１４で受信し、変調部１５で復調された後、質問信号に応じ、記憶部１６のデータ読み出しおよび書き込み処理を行い、変調部１５から再びアンテナ１４を介して、質問器２０に対して応答信号を送信した。質問器２０はこの応答信号を一定のレベル以上で受信し、正常に通信が行われた。
【００２６】
第３ステップで質問器２０のスイッチ４は、次の周波数ホッピングタイミングに同期して自動的に垂直偏波型のアンテナ５への接続に切替わり、質問器２０は、アンテナ５を介して第１および第２ステップで送信した質問信号と異なる質問信号を送信した。応答器２２は、この信号を受信し、質問器２０に対して応答信号を送信した。質問器２０はこの応答信号を一定のレベル以上で受信し、正常に通信が行われた。
【００２７】
第４ステップで質問器２０のスイッチ４は、次の周波数ホッピングタイミングに同期して自動的に水平偏波型のアンテナ６への接続に切替わり、質問器２０は、アンテナ６を介して第３ステップで送信した質問信号と同一の質問信号を送信した。応答器２２は、この信号を受信し、質問器２０に対して応答信号を送信した。質問器２０はこの応答信号を一定のレベル以上で受信し、正常に通信が行われた。
【００２８】
これ以降、質問器２０は、上記第１乃至第４ステップの動作を繰り返し、移動する応答器２２は、質問器２０から２回づつ繰り返し送信される質問信号のうち少なくとも１回は必ず一定のレベル以上で受信し、全体として正常に通信が行われた。
（比較例）
【００２９】
図２は比較例のダイバーシチ方式を採用した移動体識別装置を説明するブロック図である。質問器２１は制御部１、送信部２、サーキュレータ３、アンテナ切替え用のスイッチ４、第１のアンテナ５、第２のアンテナ６、受信部７、受信レベル検出部８、記憶部９、受信レベル比較部１０、スイッチ制御部１１、タイミング制御部１２、ホッピング制御部１３からなる。なお、第１のアンテナ５は垂直偏波アンテナ、第２のアンテナ６は、水平偏波アンテナである。応答器２２は記憶部１６、変調部１５、アンテナ１４からなる。質問器２１は、応答器２２の個体識別データ（以下ｌＤ）が読み取り可能な領域にある。また、応答器２２は、上記範囲内で常に移動している。
【００３０】
第１ステップで、質問器２１の送信部２は、制御部１から受けたデータを変調し、ホッピング制御部１３の制御にしたがって搬送波である無線周波数をホッピングし、送信波を出力した。送信波はサーキュレータ３を通り、スイッチ４が選択した、垂直偏波型のアンテナ５を介して質問信号を送信した。応答器２２は、この信号を一定レベルで受信できなかった。従って、質問器２１もその応答信号を一定レベルで受信することができずに、通信は正常に行われなかった。
【００３１】
第２ステップとして、応答器２２が送信した一定のレベルに満たない前記応答信号は、質問器２１のアンテナ５、サーキュレータ３を介して、受信部７で受信された。質問器２１の制御部１は、前記受信部７からデータを受け取り、応答信号の受信レベルを受信レベル検出部８で検出し、記憶部９へ一次保管しつつ、あらかじめ決められた受信レベルの値、つまりアンテナ切替えの閾値と、今受信した応答信号の信号レベルを受信レベル比較部１０にて比較を行った。この応答信号は、一定のレベルすなわちアンテナ切替えの閾値に満たなかったため、スイッチ制御部１１から、スイッチ４へアンテナ切替え信号が送られ、アンテナは、水平偏波アンテナ６に切り替えられた。
【００３２】
第３ステップで、質問器２１は、アンテナ６を介して第１ステップで送信した質問信号と同一の質問信号を送信した。質問器２１のアンテナの偏波面が変わっていることから、応答器２２は、質問信号をアンテナ１４で受信し、変調器１５で復調された後、質問信号に応じ、記憶部１６のデータ読み出しおよび書き込み処理を行い、変調器１５から再びアンテナ１４を介して、質問器２１に対して応答信号を送信した。質問器２１はこの応答信号を受信し、第２ステップと同様のルーチンで応答信号を検出、記憶、レベル比較を行った結果、一定の受信レベルに達していた。
【００３３】
第３ステップにおいて質問器２１は、応答器２２からの応答信号を一定の受信レベルで受信したので、通信は正常に行われたものと見なされ、アンテナの切替えを行うことなく、質問器２１は次の第１および第２の質問信号とは異なる質問信号を送信した。
【００３４】
これ以降、質問器２１は、上記第１乃至第２ステップの動作を繰り返し、移動する応答器２２は、質問器２１から正常に通信が成立するまで繰り返し送信される同一質問信号を１回ずつ一定のレベル以上で受信し、全体として正常に通信が行われた。
【００３５】
（実施例２）
実施例１と同様の移動体識別装置であって、質問器２０のアンテナ５およびアンテナ６に加えて、偏波面が４５°間隔で異なる４つのアンテナを有する質問器および実施例と同一の応答器を用意した。実施例１と同様の条件で実験を行った結果、実施例１と同様の良好な通信結果が得られた。なお、実施例１に比べて、アンテナ本数が増加した分、異なる質問信号を多く送信することができ、通信の応答性が向上した。
【００３６】
（実施例３）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、各質問信号を各ステップで３回以上送信するよう任意に設定可能な質問器および実施例と同一の応答器を用意した。実施例１と同様の条件で質問器から送信する同一質問信号の繰り返し送信回数を各々３回、４回、５回と変化させて、実施例１と同様の条件で実験を行った結果、実施例１と同様の良好な通信結果が得られた。なお、繰り返し送信回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００３７】
（実施例４）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、第１のステップから第４のステップまでを、各々３回以上繰り返して動作するよう任意に設定可能な質問器および実施例と同一の応答器を用意した。実施例１と同様の条件で第１ステップから第４ステップまでの繰り返し回数を各々３回、４回、５回と変化させて、実施例１と同様の条件で実験を行った結果、実施例１他と同様の良好な通信結果が得られた。なお、繰り返し回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００３８】
（実施例５）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、質問器２０のアンテナ５およびアンテナ６に加えて、偏波面が４５°間隔で異なる４つのアンテナを有し、各質問信号を各ステップで３回以上送信するよう任意に設定可能な質問器および実施例１と同一の応答器を用意した。実施例２および３と同様の条件で実験を行った結果、実施例１他と同様の良好な通信結果が得られた。なお、実施例２と同様に、アンテナ本数が増加した分、異なる質問信号を多く送信することができ、通信の応答性が向上した。また、実施例３と同様に、繰り返し送信回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００３９】
（実施例６）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、質問器２０のアンテナ５およびアンテナ６に加えて、偏波面が４５°間隔で異なる４つのアンテナを有し、第１のステップから第４のステップまでを、各々３回以上繰り返して動作するよう任意に設定可能な質問器および実施例１と同一の応答器を用意した。実施例２および４と同様の条件で実験を行った結果、実施例１他と同様の良好な通信結果が得られた。なお、実施例２と同様に、アンテナ本数が増加した分、異なる質問信号を多く送信することができ、通信の応答性が向上した。また、実施例４と同様に、繰り返し回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００４０】
前述の各実施例と比較例を対比する。本発明を示した図１と比較例を示した図２の各ブロック図から明白なように、比較例ではダイバーシチ動作でアンテナ切替えを行っているために、例えば受信レベルを監視する手段、比較する手段等を含む数々のアルゴリズムが不可欠であり、複雑なブロック構成となっている。
【００４１】
一方、本発明の各実施例では、図１に示したように制御部１内には、スイッチ制御部およびホッピング周波数制御部を有するのみの簡便な構成で、比較例と同様の効果を奏している。
【００４２】
また、例えば、複数の応答器が異なる向きで質問器との通信範囲に存在した場合、比較例のように受信レベルの値をアンテナ切替えの閾値として用いると、アンテナ偏波がいずれか一つの応答器には良好に通信可能であっても、他の応答器に対しては、受信感度が悪い場合もあり、すべての応答器の存在を認識できないという事態も想定される。
【００４３】
上記現象を回避するためには、アンテナ偏波を切替えながら応答器毎の状態をすべて記憶し、前記各状態に合わせたアンテナ偏波面の切替えを行う手段がさらに必要となるため、より一層複雑なアルゴリズムが必要となる。このように複雑なアルゴリズムが必要になると、前述のようにハードウェアやソフトウェア等の負荷が増加し、ブロック構成が複雑になるばかりか、データ処理速度も低下する。
【００４４】
また、質問器において、最大受信感度のアンテナを選択する他の方法として、送受信の同期を得るためのプリアンブル信号を利用する手段も考えられるが、比較例以上に、細かな制御や通信プロトコルを含めたアルゴリズムを導入する必要があり、同様にハードウェア、ソフトウェアのリソースをより一層増加させることになる。  
【００４５】
以上、実施例を用いてこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、この実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、なしえるであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００４６】
本発明は、ｌＣタグ等のいわゆるＲＦＩＤを利用して個体識別を行う物品等の管理システム全般に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の移動体識別装置の質問器および応答器の構成を説明するブロック図。
【図２】比較例の移動体識別装置の質問器および応答器の構成を説明するブロック図。
【図３】従来のダイバーシチ方式の受信部を説明するブロック図。
【図４】従来のダイバーシチ方式の受信部を説明するブロック図。
【符号の説明】
【００４８】
１    制御部
２    送信部
３    サーキュレータ
４    スイッチ
５，６，１４，３１，３２    アンテナ
７    受信部
８    受信レベル検出部
９    記憶部
１０    受信レベル比較部
１１    スイッチ制御部
１２    タイミング制御部
１３    ホッピング制御部
１５    変調部
１６    記憶部
２０，２１    質問器
２２    応答器
３３，３４    受信機
３５    ダイバーシチ合成部
３６    復調部
【図１】
2006303939.tif 000003
【図２】
2006303939.tif 000004
【図３】
2006303939.tif 000005
【図４】
2006303939.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月9日(2005.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動情報通信体と無線通信を行う移動体識別装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
無線周波数帯域を使用し、ＩＣチップおよびアンテナを有するＩＣタグとリーダライタを用いた移動体識別装置やこれを用いたシステムは、流通、交通、医療等のさまざまな分野で実用化が図られている。
【０００３】
このような移動体識別装置では、一般的にアンテナを介して、リーダライタ（質問器）からＩＣタグ（応答器）ヘ電力の伝送供給を行うとともに、相互にデータ通信を行っている。また、前記システムに用いられるＩＣタグは、ＩＣタグの小型化、構造の簡略化のために直線偏波アンテナを有するものが多い。しかし、直線偏波アンテナを用いた場合、実用に供されているＩＣタグのアンテナコイルの向きは状況に応じて変化し、必ずしも常に一定方向を向いているとは限らない。従って、リーダライタとＩＣタグとのアンテナ偏波面にズレが生じて、無線通信範囲が狭くなり、場合によっては通信不能となることもあった。
【０００４】
前述のようなリーダライタとＩＣタグの偏波面のずれによる通信品質劣化を解決する手段としては、リーダライタ側に複数のアンテナを設け、最適なアンテナを選択させて、送受信を行うダイバーシチ方式が用いられている。特に、前述のように、ＩＣタグの向きが変化する場合は、偏波の異なるアンテナを切替える偏波ダイバーシチ方式が有効である。なお、偏波ダイバーシチ方式はアンテナダイバーシチ方式の一つである。
【０００５】
図３はアンテナダイバーシチ方式の代表的な受信部構成を説明するブロック図である。第１のアンテナ３１と前記第１のアンテナ３１に接続される第１の受信機３３、第２のアンテナ３２と前記第２のアンテナに接続される第２の受信機３４を有し、受信機３３および受信機３４の各々の受信機出力をダイバーシチ合成部３５にて合成し、復調部３６で復調する。この構成によれば、アンテナ毎に受信機が必要となり、受信性能を向上させるためにアンテナ数を増やすと、対応して受信機をも増やす必要があり、回路規模が増大する。
【０００６】
一方、前述のように、アンテナ数の増加に対応させて受信機を増やすことなくアンテナダイバーシチを行う方法として、アンテナ選択スイッチを用いる方法も提案されている。
【０００７】
図４は、アンテナ選択スイッチを用いた受信部構成を説明するブロック図である。受信部７にアンテナ切替え用のスイッチ４を介して、第１のアンテナ５および第２のアンテナ６を配し、通信前に、最大受信レベルのアンテナ選択を行うべく、各々のアンテナを切替えながら受信レベル検出部８で受信レベルを検出、保持し、最大受信レベルを得たアンテナを制御部１からの信号により選択する。さらに、受信レベルに閾値を設け、前記受信レベルが定めた閾値以下の場合に他のアンテナヘ切替える。このような方式の一例としては、特許文献１がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−７５５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のアンテナ切替え技術によれば、切替えるアンテナの数に応じて受信機が増加し回路全体が複雑となっていた。また、アンテナ切替えスイッチを用いた場合は、アンテナの数が増加しても受信機は１系統で済むが、受信レベルの検出手段と、検出レベル、閾値の記憶手段、前記レベルの比較手段、スイッチ切替えタイミングの制御手段などの追加手段が必要となり、回路構成が複雑になるという問題があった。
【００１０】
本発明の技術的課題は、簡易な構成で応答器の偏波状態に関わらず良好な通信状態を得ることのできる移動体識別装置を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の移動体識別装置は、無線通信手段として、周波数ホッピング通信方式を採用する。質問器には偏波面が異なる複数のアンテナを配置して、質問器の周波数ホッピングタイミングに同期させて、前記偏波面の異なる複数のアンテナを順次切替えて信号の送受信を行う。また、質問器は、少なくとも、前記複数のアンテナの数だけ、同一の信号を繰り返し送信し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。さらに前記質問器は、前記複数のアンテナから順次同一信号を送信するステップを複数回繰り返し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。
【００１２】
このような構成とすることにより、従来、良好な受信状態のアンテナを選択するために必要であった質問器の受信レベル検出回路、受信レベルの比較部、タイミング制御部、事前の最大受信レベルのアンテナ切替え等に必要であった複雑なアルゴリズムを不要とし、簡便な構成で、応答器の偏波状態に関わらず良好な通信状態を得ることのできる偏波切替え手段を備えた移動体識別装置を実現するものである。
【００１３】
本発明によれば、質問器、応答器間を周波数ホッピング通信方式により無線通信する移動体識別装置であって、前記質問器は複数のアンテナを有し、前記周波数ホッピング通信方式の周波数ホッピングタイミングに同期して、前記複数のアンテナを切替える手段を有することを特徴とする移動体識別装置が得られる。
【００１４】
本発明によれば、質問器、応答器間を周波数ホッピング通信方式により無線通信する移動体識別装置であって、前記質問器は複数の偏波面が重複しないように配置された複数のアンテナを有し、前記周波数ホッピング通信方式の周波数ホッピングタイミングに同期して、前記複数のアンテナを切替える手段を有することを特徴とする移動体識別装置が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記質問器において、前記複数のアンテナの各々は、同一の信号を少なくとも１回以上連続して送信するよう、順次切替えられることを特徴とする移動体識別装置が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、受信レベル検出手段、受信レベル比較手段、スイッチ切替え手段等に伴うアルゴリズム付与を不要とすることで、ハードウェア、ソフトウェアリソースの増大を抑え、簡単な構成で通信精度が向上した移動体識別装置の提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による移動体識別装置は、特性の異なる複数のアンテナを用いるにもかかわらず、質問器に周波数ホッピング通信方式を用い、かつ周波数ホッピングタイミングに同期させてアンテナの切替えを行うことによって、従来のようなアンテナを切替えるための複雑な制御手段を用いることなく、簡略な回路構成によって、通信精度を向上するものである。
【００１８】
本発明に用いる質問器に接続するアンテナの数は限定されず、１以上であればいくつでもよい。また、アンテナの形態は、水平偏波アンテナ、垂直偏波アンテナをはじめとして、必要に応じて、さらに細かく偏波面の角度を変えたアンテナを組み合わせて用いてもよい。装置全体の構成の簡略化を考慮した場合、質問器に接続するアンテナは２つが好ましく、アンテナの形態は、一方を水平偏波アンテナとし他方を垂直偏波アンテナとするのがより好ましい。
【００１９】
また、質問器は、少なくとも、前記複数のアンテナの数だけ、同一の信号を繰り返し送信し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。さらに前記質問器は、前記複数のアンテナから順次同一信号を送信するステップを複数回繰り返し、応答器から送信される複数の同一応答信号のうち、良好な通信状態で受信した信号を採用する。質問器から送信される信号の回数、同一質問信号を送信するステップ数は任意に設定可能であるが、通信効率や応答速度他を考慮すれば、いずれも１〜２回が好ましい。
【００２０】
前述のアンテナ本数、偏波面の角度、質問信号の繰り返し回数、繰り返しステップ数の組み合わせは必要に応じて任意に設定するのが好ましい。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の移動体識別装置の質問器および応答器の構成を説明するブロック図である。
【００２２】
（実施例１）
質問器２０は制御部１、送信部２、サーキュレータ３、アンテナ切替え用のスイッチ４、第１のアンテナ５、第２のアンテナ６、受信部７、スイッチ制御部１１、ホッピング制御部１３からなる。応答器２２は記憶部１６、変調器１５、アンテナ１４からなる。質問器２０と応答器２２はアンテナ５またはアンテナ６と、アンテナ１４を介して、通信する。なお、アンテナ５は垂直偏波アンテナ、アンテナ６は水平偏波アンテナである。
【００２３】
アンテナ５とアンテナ６は、応答器２２の状態、つまり応答器２２からの応答信号の受信レベルに関わらず、単に周波数ホッピングのタイミングで順次切替わる。質問器２０は、応答器２２の個体識別データ（以下ＩＤ）が読み取り可能な領域にある。また、応答器２２は、上記範囲内で常に移動している。
【００２４】
第１ステップで、質問器２０の送信部２は、制御部１から受けたデータを変調し、ホッピング制御部１３の制御にしたがって搬送波である無線周波数をホッピングし、送信波を出力した。送信波はサーキュレータ３を通り、スイッチ４が選択した、垂直偏波型のアンテナ５を介して質問信号を送信した。応答器２２は、アンテナ偏波面が一致せず、この信号を受信できなかった。従って、質問器２０もその応答信号を一定のレベル以上で受信することができずに、通信は正常に行われなかった。
【００２５】
第２ステップで、質問器２０のスイッチ４は、次の周波数ホッピングタイミングに同期して自動的に水平偏波型のアンテナ６への接続に切替わり、質問器２０は、アンテナ６を介して第１ステップで送信した質問信号と同一の質問信号を送信した。質問器２０のアンテナの偏波面が変わっていることから、応答器２２は、質問信号をアンテナ１４で受信し、変調部１５で復調された後、質問信号に応じ、記憶部１６のデータ読み出しおよび書き込み処理を行い、変調部１５から再びアンテナ１４を介して、質問器２０に対して応答信号を送信した。質問器２０はこの応答信号を一定のレベル以上で受信し、正常に通信が行われた。
【００２６】
第３ステップで質問器２０のスイッチ４は、次の周波数ホッピングタイミングに同期して自動的に垂直偏波型のアンテナ５への接続に切替わり、質問器２０は、アンテナ５を介して第１および第２ステップで送信した質問信号と異なる質問信号を送信した。応答器２２は、この信号を受信し、質問器２０に対して応答信号を送信した。質問器２０はこの応答信号を一定のレベル以上で受信し、正常に通信が行われた。
【００２７】
第４ステップで質問器２０のスイッチ４は、次の周波数ホッピングタイミングに同期して自動的に水平偏波型のアンテナ６への接続に切替わり、質問器２０は、アンテナ６を介して第３ステップで送信した質問信号と同一の質問信号を送信した。応答器２２は、この信号を受信し、質問器２０に対して応答信号を送信した。質問器２０はこの応答信号を一定のレベル以上で受信し、正常に通信が行われた。
【００２８】
これ以降、質問器２０は、上記第１乃至第４ステップの動作を繰り返し、移動する応答器２２は、質問器２０から２回づつ繰り返し送信される質問信号のうち少なくとも１回は必ず一定のレベル以上で受信し、全体として正常に通信が行われた。
（比較例）
【００２９】
図２は比較例のダイバーシチ方式を採用した移動体識別装置を説明するブロック図である。質問器２１は制御部１、送信部２、サーキュレータ３、アンテナ切替え用のスイッチ４、第１のアンテナ５、第２のアンテナ６、受信部７、受信レベル検出部８、記憶部９、受信レベル比較部１０、スイッチ制御部１１、タイミング制御部１２、ホッピング制御部１３からなる。なお、第１のアンテナ５は垂直偏波アンテナ、第２のアンテナ６は、水平偏波アンテナである。応答器２２は記憶部１６、変調部１５、アンテナ１４からなる。質問器２１は、応答器２２の個体識別データ（以下ＩＤ）が読み取り可能な領域にある。また、応答器２２は、上記範囲内で常に移動している。
【００３０】
第１ステップで、質問器２１の送信部２は、制御部１から受けたデータを変調し、ホッピング制御部１３の制御にしたがって搬送波である無線周波数をホッピングし、送信波を出力した。送信波はサーキュレータ３を通り、スイッチ４が選択した、垂直偏波型のアンテナ５を介して質問信号を送信した。応答器２２は、この信号を一定レベルで受信できなかった。従って、質問器２１もその応答信号を一定レベルで受信することができずに、通信は正常に行われなかった。
【００３１】
第２ステップとして、応答器２２が送信した一定のレベルに満たない前記応答信号は、質問器２１のアンテナ５、サーキュレータ３を介して、受信部７で受信された。質問器２１の制御部１は、前記受信部７からデータを受け取り、応答信号の受信レベルを受信レベル検出部８で検出し、記憶部９へ一次保管しつつ、あらかじめ決められた受信レベルの値、つまりアンテナ切替えの閾値と、今受信した応答信号の信号レベルを受信レベル比較部１０にて比較を行った。この応答信号は、一定のレベルすなわちアンテナ切替えの閾値に満たなかったため、スイッチ制御部１１から、スイッチ４へアンテナ切替え信号が送られ、アンテナは、水平偏波アンテナ６に切り替えられた。
【００３２】
第３ステップで、質問器２１は、アンテナ６を介して第１ステップで送信した質問信号と同一の質問信号を送信した。質問器２１のアンテナの偏波面が変わっていることから、応答器２２は、質問信号をアンテナ１４で受信し、変調器１５で復調された後、質問信号に応じ、記憶部１６のデータ読み出しおよび書き込み処理を行い、変調器１５から再びアンテナ１４を介して、質問器２１に対して応答信号を送信した。質問器２１はこの応答信号を受信し、第２ステップと同様のルーチンで応答信号を検出、記憶、レベル比較を行った結果、一定の受信レベルに達していた。
【００３３】
第３ステップにおいて質問器２１は、応答器２２からの応答信号を一定の受信レベルで受信したので、通信は正常に行われたものと見なされ、アンテナの切替えを行うことなく、質問器２１は次の第１および第２の質問信号とは異なる質問信号を送信した。
【００３４】
これ以降、質問器２１は、上記第１乃至第２ステップの動作を繰り返し、移動する応答器２２は、質問器２１から正常に通信が成立するまで繰り返し送信される同一質問信号を１回ずつ一定のレベル以上で受信し、全体として正常に通信が行われた。
【００３５】
（実施例２）
実施例１と同様の移動体識別装置であって、質問器２０のアンテナ５およびアンテナ６に加えて、偏波面が４５°間隔で異なる４つのアンテナを有する質問器および実施例と同一の応答器を用意した。実施例１と同様の条件で実験を行った結果、実施例１と同様の良好な通信結果が得られた。なお、実施例１に比べて、アンテナ本数が増加した分、異なる質問信号を多く送信することができ、通信の応答性が向上した。
【００３６】
（実施例３）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、各質問信号を各ステップで３回以上送信するよう任意に設定可能な質問器および実施例と同一の応答器を用意した。実施例１と同様の条件で質問器から送信する同一質問信号の繰り返し送信回数を各々３回、４回、５回と変化させて、実施例１と同様の条件で実験を行った結果、実施例１と同様の良好な通信結果が得られた。なお、繰り返し送信回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００３７】
（実施例４）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、第１のステップから第４のステップまでを、各々３回以上繰り返して動作するよう任意に設定可能な質問器および実施例と同一の応答器を用意した。実施例１と同様の条件で第１ステップから第４ステップまでの繰り返し回数を各々３回、４回、５回と変化させて、実施例１と同様の条件で実験を行った結果、実施例１他と同様の良好な通信結果が得られた。なお、繰り返し回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００３８】
（実施例５）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、質問器２０のアンテナ５およびアンテナ６に加えて、偏波面が４５°間隔で異なる４つのアンテナを有し、各質問信号を各ステップで３回以上送信するよう任意に設定可能な質問器および実施例１と同一の応答器を用意した。実施例２および３と同様の条件で実験を行った結果、実施例１他と同様の良好な通信結果が得られた。なお、実施例２と同様に、アンテナ本数が増加した分、異なる質問信号を多く送信することができ、通信の応答性が向上した。また、実施例３と同様に、繰り返し送信回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００３９】
（実施例６）
実施例１と同様の応答器移動体識別装置であって、質問器２０のアンテナ５およびアンテナ６に加えて、偏波面が４５°間隔で異なる４つのアンテナを有し、第１のステップから第４のステップまでを、各々３回以上繰り返して動作するよう任意に設定可能な質問器および実施例１と同一の応答器を用意した。実施例２および４と同様の条件で実験を行った結果、実施例１他と同様の良好な通信結果が得られた。なお、実施例２と同様に、アンテナ本数が増加した分、異なる質問信号を多く送信することができ、通信の応答性が向上した。また、実施例４と同様に、繰り返し回数が増す毎に、同一質問信号に対する同一応答信号の一定レベル以上の受信回数が増加し、通信の信頼性がより一層向上した。
【００４０】
前述の各実施例と比較例を対比する。本発明を示した図１と比較例を示した図２の各ブロック図から明白なように、比較例ではダイバーシチ動作でアンテナ切替えを行っているために、例えば受信レベルを監視する手段、比較する手段等を含む数々のアルゴリズムが不可欠であり、複雑なブロック構成となっている。
【００４１】
一方、本発明の各実施例では、図１に示したように制御部１内には、スイッチ制御部およびホッピング周波数制御部を有するのみの簡便な構成で、比較例と同様の効果を奏している。
【００４２】
また、例えば、複数の応答器が異なる向きで質問器との通信範囲に存在した場合、比較例のように受信レベルの値をアンテナ切替えの閾値として用いると、アンテナ偏波がいずれか一つの応答器には良好に通信可能であっても、他の応答器に対しては、受信感度が悪い場合もあり、すべての応答器の存在を認識できないという事態も想定される。
【００４３】
上記現象を回避するためには、アンテナ偏波を切替えながら応答器毎の状態をすべて記憶し、前記各状態に合わせたアンテナ偏波面の切替えを行う手段がさらに必要となるため、より一層複雑なアルゴリズムが必要となる。このように複雑なアルゴリズムが必要になると、前述のようにハードウェアやソフトウェア等の負荷が増加し、ブロック構成が複雑になるばかりか、データ処理速度も低下する。
【００４４】
また、質問器において、最大受信感度のアンテナを選択する他の方法として、送受信の同期を得るためのプリアンブル信号を利用する手段も考えられるが、比較例以上に、細かな制御や通信プロトコルを含めたアルゴリズムを導入する必要があり、同様にハードウェア、ソフトウェアのリソースをより一層増加させることになる。  
【００４５】
以上、実施例を用いてこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、この実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、なしえるであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００４６】
本発明は、ＩＣタグ等のいわゆるＲＦＩＤを利用して個体識別を行う物品等の管理システム全般に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の移動体識別装置の質問器および応答器の構成を説明するブロック図。
【図２】比較例の移動体識別装置の質問器および応答器の構成を説明するブロック図。
【図３】従来のダイバーシチ方式の受信部を説明するブロック図。
【図４】従来のダイバーシチ方式の受信部を説明するブロック図。
【符号の説明】
【００４８】
１    制御部
２    送信部
３    サーキュレータ
４    スイッチ
５，６，１４，３１，３２    アンテナ
７    受信部
８    受信レベル検出部
９    記憶部
１０    受信レベル比較部
１１    スイッチ制御部
１２    タイミング制御部
１３    ホッピング制御部
１５    変調部
１６    記憶部
２０，２１    質問器
２２    応答器
３３，３４    受信機
３５    ダイバーシチ合成部
３６    復調部