(57)【要約】【課題】物流システムなどにおけるＲＦタグは、ベルトコンベアなどの上を移動しているものであり、直接波や間接波が時間的に動的に変化するような複雑な電波環境下となっている。このような状況下では、電波環境の予測が困難なため、干渉の防止を実現することが困難である。【解決手段】質問器本体と、アンテナと、前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、利得や位相の制御する調整器と、を有する質問器を提供する。この調整器は、一例としては電圧制御型可変減衰器を利用することができる。そして、時間的にランダムに利得や位相の制御を行うことで、干渉を低減させ、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器。
【請求項２】
前記利得調整器は、
時刻情報を保持する時刻情報保持部と、
前記時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるための制御命令を出力する時刻対応利得制御手段を有する請求項１に記載の質問器。
【請求項３】
前記利得調整器は、
所定の乱数に応じて、送受信利得の大きさの制御命令を出力するランダム利得制御手段を有する請求項１又は２に記載の質問器。
【請求項４】
前記利得調整器は、制御命令に基づいて送受信利得の制御を行うための第一電圧制御型可変減衰回路を有する請求項１から３のいずれか一に記載の質問器。
【請求項５】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器。
【請求項６】
前記位相調整器は、
時刻情報を保持する時刻情報保持部と、
前記時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるための制御命令を出力する時刻対応位相制御手段を有する請求項５に記載の質問器。
【請求項７】
前記位相調整器は、
所定の乱数に応じて、送受信位相の位相変化量の制御命令を出力するランダム位相制御手段を有する請求項５又は６に記載の質問器。
【請求項８】
前記位相調整器は、制御命令に基づいて送受信位相の制御を行うための第二電圧制御型可変減衰回路を有する請求項５から７のいずれか一に記載の質問器。
【請求項９】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
請求項１から４のいずれか一に記載の利得調整器と、請求項５から８のいずれか一に記載の位相調整器と、を有する質問器。
【請求項１０】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるように制御する時刻対応利得制御ステップを実行する通信方法。
【請求項１１】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
所定の乱数に応じて送受信利得の大きさを制御するランダム利得制御ステップを実行する通信方法。
【請求項１２】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるように制御する時刻対応利得制御ステップと、
所定の乱数に応じて送受信利得の大きさを制御するランダム利得制御ステップと、
を実行する通信方法。
【請求項１３】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるように制御する時刻対応位相制御ステップを実行する通信方法。
【請求項１４】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量を制御するランダム位相制御ステップを実行する通信方法。
【請求項１５】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるように制御する時刻対応位相制御ステップと、
所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量を制御するランダム位相制御ステップと、を実行する通信方法。
【請求項１６】
ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、
ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、
前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を用いた通信方法であって、
請求項１０から１２のいずれか一に記載のステップと、請求項１３から１５のいずれか一に記載のステップと、を実行する通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムに関する。更に詳しくは、ＲＦタグと通信を行う質問器及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤシステムは、質問器となるリーダ／ライターと、応答器となるＲＦタグとの間で無線通信を行うことで、情報のやり取りを行うシステムである。図１は、従来行われているＲＦＩＤシステムの一例を示した図である。図１に示すように、質問器本体（１０１）と、この質問器本体に接続して電波の送受信を行うアンテナ（１０２）と、このアンテナ（１０２）からの電波に基づいて質問器と通信を行うＲＦタグ（１０３）と、から構成されている。
【０００３】
このようなＲＦＩＤシステムは、一例としては、工場における物流管理などに用いられている。即ち、商品となる物体にＲＦタグを貼り付け、そのタグが貼り付けられた物体をベルトコンベアなどの上に乗せて移動させ、その途中に設置した質問器によって、そのＲＦタグと通信をすることで商品の管理などが行われている。
【０００４】
図２は、工場における物流管理におけるＲＦＩＤシステムの一例を図示したものである。図２の質問器（２００）からは、通信を行うための電波が発せられている。ここで、例えばＲＦタグ（２０１Ｃ）が、質問器に対して応答する場合には、質問器に対して直接的に電波が伝わる直接波の他、他のＲＦタグや壁などに反射して質問器に電波が到達する間接波（マルチパス）や、あるいは、他のＲＦタグ（２０１Ａ）からの応答など、様々な電波が質問器（２００）に対して送られる。このように、質問器（２００）は様々な電波を受信するため、干渉が生じて通信を希望するタグと満足に通信を行うことができないという問題が生じている。
【０００５】
特許文献１には、複数の棚に配置されたそれぞれのループアンテナ間で電磁誘導に基づく干渉が生じることを防止する物品管理棚に関する発明が開示されている。この特許文献１の発明は、物品に取り付けられたＩＣカードと無線通信を行うリーダライタのアンテナ部に、供給電力を減衰させて複数の棚間で電磁誘導に基づく誤動作が生じるのを防止するためのアッテネータを設けることで、アンテナ同士の干渉の防止を実現している。
【特許文献１】特開２００１−３４８１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明は、あくまでもループアンテナ間の干渉防止に関する技術に過ぎず、複数のＲＦタグとの通信における干渉を回避することはできないという課題がある。即ち、物流システムなどにおけるＲＦタグは、ベルトコンベアなどの上を移動しているものであり、直接波や間接波が動的に変化するような複雑な電波環境下となっている。このような環境下では、電波環境の予測が困難なため、干渉の防止を実現することが困難であるという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、直接波や間接波などが混在した環境下において、干渉低減を図ることで所定のＲＦタグとの通信の実現性を向上させた質問器及び通信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】
【０００８】
そこで、本発明においては、かかる課題を解決するために、ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御する利得調整器と、を有する質問器を提供する。
【０００９】
また、他の発明としては、ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する質問器本体と、ＲＦタグと通信をするためのアンテナと、前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御する位相調整器と、を有する質問器を提供する。
【００１０】
利得調整器や、位相調整器は、時刻情報や所定の乱数などに基づいて利得などの制御を行ってもよい。また、利得調整器や位相調整器は、電圧制御型可変減衰回路を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、質問器本体とアンテナとの間に送受信利得や送受信位相を制御するための機器を挿入することにより、工場における物流管理などのように、直接波や間接波が予測できない状態で質問器に送られてくる場合であっても、干渉を低減させてＲＦタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。また、従来の質問器本体と、アンテナとの間に調整器を挿入することのみによってかかる機能を実現することができるため、低コストで干渉を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、各発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
【００１３】
なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。
実施形態１は、主に請求項１、２、４、１０、などについて説明する。実施形態２は、主に請求項３、１１などについて説明する。実施形態３は、主に請求項４、１２などについて説明する。実施形態４は、主に請求項５、６、１３などについて説明する。実施形態５は、主に請求項７、１４などについて説明する。実施形態６は、主に請求項８、１５などについて説明する。実施形態７は、主に請求項９、１６などについて説明する。
【００１４】
<<実施形態１>>
<実施形態１の概要>
本実施形態は、質問器本体とアンテナとの間に送受信利得の制御を行う利得調整器を設けた質問器に関するものである。
【００１５】
<実施形態１の構成>
図３は、実施形態１の機能ブロック図の一例を示すものである。図１に示すように、実施形態１の「質問器」（３００）は、「質問器本体」（３０１）と、「アンテナ」（３０２）と、「利得調整器」（３０３）と、を有する。図３は、図１で示した従来例に加えて、利得調整器（３０３）を有していることが特徴である。
【００１６】
「質問器本体」（３０１）は、ＲＦタグに対して信号を出力し、又はＲＦタグから信号を取得する。質問器本体は、一例としては、制御用プロセッサや、ＲＯＭやＲＡＭ、変調器、などから構成されているものであり、従来から利用されているリーダ／ライターと呼ばれる質問器を利用することができる。「ＲＦタグ」（３１０）は、質問器本体（３０１）と同様に、従来から用いられている非接触タグなどのＲＦタグを利用することができる。質問器本体（３０１）からＲＦタグに対して信号を出力したり、ＲＦタグから信号を取得したりする際には、質問器本体と給電点を有するアンテナ（３０２）を介して行うことになる。
【００１７】
「アンテナ」（３０２）は、ＲＦタグと通信をするためのものである。一例としては２．４５ＧＨｚ帯やＵＨＦ帯などの周波数を用いてＲＦタグと通信を行う。このアンテナも質問器本体やＲＦタグと同様に、従来より用いられているダイポールアンテナなどを利用することができる。
【００１８】
「利得調整器」（３０３）は、前記アンテナ（３０２）と質問器本体（３０１）との送受信経路中に配置して、送受信利得を制御するものである。「送受信利得」とは、送信の際の利得や、受信の際の利得のことであり、例えば電力利得や指向性利得などが挙げられる。このような送受信利得を制御することによって、時間的に動的に通信経路が変化する環境下においてもＲＦタグとの通信を適切に実現することができる。
【００１９】
既に説明したように、実施形態１は、図２で示したように、工場等の自動化された製造ラインでＲＦタグを用いる場合を一例として想定している。このように、製造ライン上のベルトコンベアを移動するＲＦタグからは、直接波のみならず、他の物体や工場の壁などに反射した間接波などが到来するため、質問器では受信電波の位相のずれに起因して、ＲＦタグと通信を行うことができない現象が発生してしまう。ここで、送受信利得を制御することで、かかる現象を回避することができる。例えば、可変減衰器などを用いてパワーコントロールを行うことにより、干渉を低減させて、質問器と任意のＲＦタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。詳細については後述する。
【００２０】
図４は、実施形態１における利得調整器の一例をより詳細に記載したブロック図である。図４で示すように、「利得調整器」（４０３）は、「時刻情報保持部」（４０４）と、「時刻対応利得制御手段」（４０５）と、を有している。
【００２１】
「時刻情報保持部」（４０４）は、時刻情報を保持するものである。時刻情報保持部の一例としては、利得調整器の内蔵時計が挙げられる。また、必ずしも時計機能を有している必要はなく、例えば所定のクロック周波数を発生するクロック回路が時刻情報保持部であってもよい。
【００２２】
「時刻対応利得制御手段」（４０５）は、前記時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるための制御命令を出力するものである。送受信利得を変化させる具体例としては、質問器から応答器に対する送信電力を変化させることが挙げられる。「時間的に変化」とは、例えば図５に示すように、時間の経過に応じて利得（図５では、送信電力）を変動させるそのタイミングを変化させることを意味するものである。なお、後述するように、利得の大きさの変化については、実施形態２で説明するランダム利得制御手段によって制御することが可能である。「制御命令」は、例えば利得調整器の内部に出力されて、この結果、送受信利得の変化の処理等が行われる。具体的には、制御命令は、電圧制御型可変減衰回路に対して出力される。即ち、図６に示すように、利得調整器（６１０）は、図４の構成に加えて第一電圧制御型可変減衰回路（６１１）を有していてもよい。「第一電圧制御型可変減衰回路」（６１１）は、制御命令に基づいて送受信利得の制御を行うためのものである。即ち、制御命令に基づいて、減衰量を変化させることで、利得の制御を行うことができる。このように電圧制御型可変減衰回路を有していることで、例えば制御命令としての制御電圧を変化させることにより、送信電力を変化させ、結果として、受信機側のＲＦタグの信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ＮＯＩＳＥ  ｒａｔｉｏ、Ｓ／Ｎ比）やＲＦタグの雑音指数（ＮＯＩＳＥ  Ｆｉｇｕｒｅ、ＮＦ）を変化させることができる。これは、通信回線の伝播損失を変化させたり、周囲の雑音を増減させたりすることと等価になる。このように、減衰量を時間的にランダムに制御することによって、所定のＲＦタグにのみ、直接波や間接波の形で電波が到来するため、質問器からの通信に応答するＲＦタグを実質的に特定し、他のＲＦタグから発せられる応答電波による干渉を低減することができる。図７は、この様子を模式的に示したグラフである。図７のように、減衰量を時間的にランダムに制御することによって、ＲＦタグのＳ／Ｎ比を変化させ、例えば図７のｔの時点においては、ＲＦタグＡはＳ／Ｎ比の劣化に伴い通信を行うことはできない一方、ＲＦタグＢについては、通信可能なＳ／Ｎ比であるため、このｔの時点においては、ＲＦタグＢとのみ通信を行うことが可能となる。
【００２３】
なお、従来技術のように、アッテネータ（減衰器）を利用して通信環境を調整することは、周囲の物体が静的である場合にのみ効果を有するが、本発明が想定するように、周囲の物体がベルトコンベア上を移動している場合などにおいては、通信経路が時間的に動的に変化するため、直接波や間接波などに変化が生じてしまう。そして、このような時間的に動的に変化する電波環境の予測は困難となる。さらに、電波の強度が一番強い場合に通信が適切に行えるとも限らない。このように、電波環境が時間的に動的に変化する状況においては、時刻情報に基づいて送受信利得を時間的に変化させるように制御することでＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。なお、かかる制御によって、絶対的にＲＦタグとの通信が可能になるわけではないが、ＲＦタグとの通信の実現可能性を向上させることができる。
【００２４】
付言すると、本発明の質問器は、特定のＲＦタグとの間でのみ通信を行う、という発明ではない。即ち、時間的、動的に電波環境が変化する状況下においては、質問器が通信を希望するＲＦタグにせよ、それ以外のＲＦタグにせよ、直接波や間接波などの影響によって、適切に通信を行うことができない問題が生じており、かかる問題を解決することが本発明の目的である。つまり、ＲＦタグとの通信が出来ない状況から、通信を可能にする状況を作り出すことを可能にしたことが本発明の特徴である。従って、所望のＲＦタグと通信を行っているか否かについては、本発明が直接的に解決する問題ではない。なお、所望のＲＦタグと通信を行っているか否かについては、質問器と接続しているホストコンピュータなどにおいて容易に判断することができる。
【００２５】
なお、実施形態１でいうところの利得調整器は、例えば具体的には、第一電圧制御型可変減衰回路としての電圧制御型可変減衰器と、時刻情報保持部、時刻対応利得制御手段、としての電圧発生器と、からなっているものである。
【００２６】
<実施形態１の処理の流れ>
図８は、実施形態１の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、ＲＦタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図８（ａ）で示すように、時刻情報保持部に保持されている時刻情報を取得する（Ｓ８０１）。なお、既に説明したように、所定のクロック周波数に基づいてこの時刻情報を取得するとしてもよい。次に、ステップＳ８０１で取得した時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるように制御する（Ｓ８１０）。ステップＳ８１０においては、例えば図８（ｂ）で示すように制御処理が行われる。即ち、ステップＳ８０１にて取得した時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に変化させるための制御命令を出力する（Ｓ８１１）。そして、ステップＳ８１１にて出力された制御命令に基づいて送受信利得の制御を実行する（Ｓ８１２）。図８（ｂ）で示す処理は、例えば可変減衰器に対する制御電圧を変動させることによって実現される。
【００２７】
<実施形態１の効果>
実施形態１の質問器は、質問器本体とアンテナとの間に、利得調整器を配置したことにより、直接波と間接波とが混在する複雑な電波環境下においても干渉を低減させ、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。また、送受信利得を時間的に変化させるように制御することで通信環境が動的に変化する場合においてもＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。
【００２８】
<<実施形態２>>
<実施形態２の概要>
実施形態２は、実施形態１で説明したものと同様に、利得調整器を有する質問器に関するものであるが、送受信利得の大きさを制御する点に特徴を有する。
【００２９】
<実施形態２の構成>
図９は、実施形態２の機能ブロック図の一例を示すものである。図２に示すように、実施形態２の「質問器」（９００）は、「質問器本体」（９０１）と、「アンテナ」（９０２）と、「利得調整器」（９０３）と、を有する。利得調整器（９０３）は、「ランダム利得制御手段」（９０４）を有する。「ランダム利得制御手段」（９０４）を除く各構成については実施形態１で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３０】
「ランダム利得制御手段」（９０３）は、所定の乱数の応じて、送受信利得の大きさの制御命令を出力するものである。「所定の乱数」とは、メルセンヌ・ツイスタのような乱数生成器などによって生成される乱数のことであり、この他、平方採中法、線形合同法、混合合同法などによって生成される乱数も含まれる。「送受信利得の大きさ」とは、実施形態１と同様に送信電力を例に挙げて説明すると、例えば図１０で示すように、送信電力の変動幅を示すものである。実施形態１で説明した制御は、時間軸上における送受信利得の変動タイミングの制御であったが、実施形態２では、送受信利得の大きさの制御をするものである。そして、この変動の大きさを乱数に応じて制御する命令を出力することにより、複雑な電波環境下においては、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。なお、制御命令は、例えば実施形態１で説明したように、電圧制御型可変減衰回路に対して出力される。
【００３１】
なお、送受信利得の一例として、電力利得に関する説明を行ってきたが、例えば、図１１に示すように、指向性利得を制御する機器として利得調整器を利用することも可能である。即ち、アンテナは一定の指向性を有しているものであるが、この指向性利得を制御することでＲＦタグと通信の実現性を向上させることも可能となる。図１１に示す利得調整器（１１０３）は、例えばアンテナ（１１０２）を回転可能に制御することにより、送受信利得の制御を実現しているものである。このアンテナ（１１０２）を、例えば所定の乱数に応じてランダムにその位置を回転等することにより、ＲＦタグ（１１１０）との通信の実現性を向上させているものである。
【００３２】
なお、実施形態２においては乱数に応じて送受信利得の大きさの制御を行うものとして説明を行ったが、例えば所定の規則に従って、その大きさを定量的に変化させてもよい。また、乱数に応じた制御と定量的な制御とを交互に行ってもよい。
【００３３】
<実施形態２の処理の流れ>
図１２は、実施形態２の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、ＲＦタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図１２（ａ）で示すように、所定の乱数を取得する（Ｓ１２０１）。次に、ステップＳ１２０１で取得した乱数に応じて、送受信利得の大きさを制御する（Ｓ１２１０）。ステップＳ１２１０においては、例えば図１２（ｂ）で示すような制御処理が行われる。即ち、ステップＳ１２０１にて取得した乱数に応じて、送受信利得の大きさの制御命令を出力する（Ｓ１２１１）。そして、ステップＳ１２１１にて出力された制御命令に基づいて送受信利得の制御を実行する（Ｓ１２１２）。
【００３４】
<実施形態２の効果>
実施形態２の質問器は、送受信利得の大きさをランダムに変化させるように制御することで通信環境が動的に変化する場合においても干渉を低減させ、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。
【００３５】
<<実施形態３>>
<実施形態３の概要>
実施形態３は、実施形態１及び２で説明した送受信利得の制御を併せた機能を有する質問器に関するものである。
【００３６】
<実施形態３の構成>
図１３は、実施形態３の機能ブロック図の一例を示すものである。図３に示すように、実施形態３の「質問器」（１３００）は、「質問器本体」（１３０１）と、「アンテナ」（１３０２）と、「利得調整器」（１３０３）と、を有する。利得調整器（１３０３）は、「時刻情報保持部」（１３０４）と、「時刻対応利得制御手段」（１３０５）と、「ランダム利得制御手段」（１３０６）と、「第一電圧制御型可変減衰回路」（１３０７）と、を有する。各構成については実施形態１又は２で説明したものと同様である。
【００３７】
実施形態３の利得調整器（１３０３）は、実施形態１で説明した送受信利得を時間的に変化させるための制御命令及び送受信利得の大きさの制御命令を出力することが可能な点が特徴である。即ち、送受信利得の大きさを時間的にランダムに変化させることが可能となるため、電波環境によっては、より一層干渉を低減させて、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。
【００３８】
なお、実施形態１から３に関しては、直接波と間接波とが混在して質問器に到来する電波環境における場合を例に挙げて説明を行ったが、例えば、間接波の影響がほとんどなく、直接波のみを受信するような場合には、可変減衰器等を利用して送受信利得を下げることで、遠方のＲＦタグからの信号を受信せず、近接のＲＦタグのみの信号を受信するということも可能となる。また、擬似的に通信回線の伝播損失や雑音指数（ＮＦ）を変化させることによって、当該質問器に近接した周辺に設置された他の質問器との、質問器同士での干渉問題を低減させることも可能となる。
【００３９】
このように、時間的にランダムに利得を調整することは、ＲＦタグシステムならではの干渉問題の解決方法である。即ち、ＲＦタグシステムでは、携帯電話などの無線通信と異なり、質問器からの電波を受信し、その電波を利用することによってパッシブ型のＲＦタグが応答する方式が一例として採られている。そして、低コストで簡便に利用可能とすることを目的とするＲＦタグにおいては、質問器に対する送信電力を制御するようなパワーコントロール機能を付加することは困難である。このような場合には、質問器からの送信電力を一方的に減衰させることで、一部のＲＦタグからの応答信号のみを受信することが可能となり、結果として干渉を低減することができる。
【００４０】
なお、ＲＦタグの取り付けられている物体などによっては、直接波よりも間接波の方が強い電波となる場合がある。また、工場などの複雑に電波環境が変化する環境下においては、その正確な予測は困難である。従って、定量的に送受信利得を制御するのではなく、時間的にランダムに送受信利得の大きさ等を変化させるように制御することによって、質問器にてＲＦタグとの通信の干渉を低減させ、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。
【００４１】
このように説明してきた実施形態３でいうところの利得調整器は、具体的には、例えば第一電圧制御型可変減衰回路としての電圧制御型可変減衰器と、時刻情報保持部、時刻対応利得制御手段、ランダム利得制御手段としてのランダム電圧発生器と、からなっているものである。
【００４２】
<実施形態３の処理の流れ>
図１４は、実施形態３の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、ＲＦタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図１４（ａ）で示すように、時刻情報を取得する（Ｓ１４１０）。次に、ステップＳ１４１０で取得した時刻情報に基づいて、送受信利得を時間的に制御する（Ｓ１４２０）。なお、ステップＳ１４２０は、実施形態１で説明したように図１４（ｂ）で示す処理を実行してもよい。そして、ステップＳ１４３０にて、所定の乱数を取得し、送受信利得の制御を行う（Ｓ１４４０）。なお、ステップＳ１４４０は、実施形態２で説明したように図１４（ｃ）で示す処理を実行してもよい。また、実施形態３の処理の流れは図１４（ａ）で示すものに限定されることはない。例えば、ステップＳ１４３０、Ｓ１４４０を最初に実行してもよい。
【００４３】
<実施形態３の効果>
実施形態３の質問器は、送受信利得の大きさをランダムに変化させたり、また、送受信利得を時間的に変化させたりするように制御することで、通信環境が動的に変化する場合においても干渉を低減させ、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。また、既存の質問器とアンテナとをそのまま利用することが可能であるため、少ないコストで干渉問題を回避することができる。
【００４４】
<<実施形態４>>
<実施形態４の概要>
実施形態４は、実施形態１から３のいずれかで説明した質問器が、利得の調整ではなく、位相の調整を行う点に特徴を有するものである。
【００４５】
<実施形態４の構成>
図１５は、実施形態４の質問器の機能ブロック図の一例を示す図である。図１５に示すように、実施形態４の質問器（１５００）は、「質問器本体」（１５０１）と、「アンテナ」（１５０２）と、「位相調整器」（１５０３）と、を有する。また、位相調整器（１５０３）は、「時刻情報保持部」（１５０４）と、「時刻対応位相制御手段」（１５０５）と、を有していてもよい。質問器本体（１５０１）と、アンテナ（１５０２）と、時刻情報保持部（１５０４）については、実施形態１で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４６】
「位相調整器」（１５０３）は、前記アンテナと質問器本体との送受信経路中に配置して、送受信位相を制御するものである。「送受信位相」とは、送信の際の位相や、受信の際の位相のことである。そもそも間接波は直接波に比べて位相のずれが生じ得る電波である。そして、間接波と直接波の両方を質問器にて受信した場合において、仮に間接波による位相のずれが発生しないときには、その波が合成されて振幅が増大されることになるが、逆に位相にずれが発生する場合には、お互いを打ち消しあってしまい適切に通信を行うことができなくなる。このように、間接波を受信した場合に位相のずれが発生しなくなる確立を高め、通信の実現性を向上させることが本実施形態の目指すところである。
【００４７】
そこで、実施形態２においては、位相調整器を用いて送受信位相の制御を行うことにより、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることが可能となる。これは、時間的に電波環境が変化する場合においては、位相を変化させることによって位相のずれが発生しなくなる確立を高め、一方で、直接波と間接波の合成によって信号を強めて受信感度を向上させる可能性を高めることができるからである。図１６は、位相調整器の一例として、可変移相器を有していることを示す図である。位相の制御は、例えば長さの異なる複数の伝送線路（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を用意して、制御電圧などに応じてスイッチ（ＳＷ）を切り替えることで送信時や受信時の位相を変えることが可能である。
【００４８】
「時刻対応位相制御手段」（１５０５）は、時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるための制御命令を出力するものである。時刻対応位相制御手段は、その制御の対象を位相としている点が実施形態１の時刻対応利得制御と異なっているものであるが、その他に関しては実施形態１で説明した時刻対応利得制御手段と同様である。
【００４９】
<実施形態４の処理の流れ>
図１７は、実施形態４の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、ＲＦタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図１７（ａ）で示すように、時刻情報保持部に保持されている時刻情報を取得する（Ｓ１７０１）。なお、既に説明したように、所定のクロック周波数に基づいてこの時刻情報を取得するとしてもよい。次に、ステップＳ１７０１で取得した時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるように制御する（Ｓ１７１０）。ステップＳ１７１０においては、例えば図１７（ｂ）で示すように制御処理が行われる。即ち、ステップＳ１７０１にて取得した時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に変化させるための制御命令を出力する（Ｓ１７１１）。そして、ステップＳ１７１１にて出力された制御命令に基づいて送受信位相の制御を実行する（Ｓ１７１２）。図１７（ｂ）で示す処理は、例えば可変移相器に対する制御電圧を変動させることによって実現される。また、後述するように可変減衰器に対する制御電圧を変動させることによって実現することもできる。
【００５０】
<実施形態４の効果>
実施形態４の質問器は、質問器本体とアンテナとの間に、位相調整器を配置したことにより、直接波と間接波とが混在する複雑な電波環境下においてもＲＦタグと適切に通信を行う可能性を向上させることができる。また、送受信位相を時間的に変化させるように制御することで通信環境が動的に変化する場合においてもＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。
【００５１】
<<実施形態５>>
<実施形態５の概要>
実施形態５の質問器は、実施形態４の質問器と同様に位相調整器を有しているものであり、位相変化量の制御を行うことが可能な点が特徴である。
【００５２】
<実施形態５の構成>
図１８は、実施形態５の機能ブロック図の一例を示すものである。図１８に示すように、実施形態５の「質問器」（１８００）は、「質問器本体」（１８０１）と、「アンテナ」（１８０２）と、「位相調整器」（１８０３）と、を有する。位相調整器（１８０３）は、「ランダム位相制御手段」（１８０４）を有する。「ランダム位相制御手段」（１８０４）を除く各構成については実施形態４で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００５３】
「ランダム位相制御手段」（１８０４）は、所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量の制御命令を出力するものである。「位相変化量」とは、位相をずらす際の移相量のことである。ランダム位相制御手段は、その制御の対象を位相としている点で実施形態１のランダム利得制御手段と異なっているものであるが、その他に関しては実施形態１で説明したランダム利得制御手段と同様である。
【００５４】
<実施形態５の処理の流れ>
図１９は、実施形態５の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、ＲＦタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図１９（ａ）で示すように、所定の乱数を取得する（Ｓ１９０１）。次に、ステップＳ１９０１で取得した乱数に応じて、送受信位相の位相変化量を制御する（Ｓ１９１０）。ステップＳ１９１０においては、例えば図１９（ｂ）で示す制御処理が行われる。即ち、ステップＳ１９０１にて取得した乱数に応じて、送受信位相の位相変化量の制御命令を出力する（Ｓ１９１１）。そして、ステップＳ１９１１にて出力された制御命令に基づいて送受信位相の制御を実行する（Ｓ１９１２）。
【００５５】
<実施形態５の効果>
実施形態５の質問器は、所定の乱数に応じて送受信位相の位相変化量をランダムに変化させるように制御することで、通信環境が動的に変化する場合においても干渉を低減させ、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。
【００５６】
<<実施形態６>>
<実施形態６の概要>
実施形態６の質問器は、実施形態４又は５で説明した位相の制御命令を受けて位相の調整を行う電圧制御型可変減衰回路を有する点が特徴である。
【００５７】
<実施形態６の構成>
図２０は、実施形態６の機能ブロック図の一例を示すものである。図６に示すように、実施形態６の「質問器」（２０００）は、「質問器本体」（２００１）と、「アンテナ」（２００２）と、「位相調整器」（２００３）と、を有する。位相調整器（２００３）は、「時刻情報保持部」（２００４）と、「時刻対応位相制御手段」（２００５）と、「ランダム位相制御手段」（２００６）と、「第二電圧制御型可変減衰回路」（２００７）と、を有する。「第二電圧制御型可変減衰回路」（２００７）を除く各構成については実施形態４又は５で説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００５８】
「第二電圧制御型可変減衰回路」（２００７）は、制御命令に基づいて送受信位相の制御を行うためのものである。実施形態４では、可変移相器を例に挙げて説明を行ったが、位相の制御を行う方法としては、電圧制御型可変減衰回路を利用することで、位相の変化を生じさせることができる。図２１は、制御電圧に応じて変化する減衰量と位相の変化の様子を示した図である。図２１に示すように、制御電圧を調整することで電力を減衰させることは位相を変化することと等価となる。つまり、一般的には、減衰器を配置した場合に、その位相の変化を修正するために可変移相器を配置すること等が行われているが、本実施形態の位相調整器は、その可変移相器を敢えて配置しないことによって、減衰による位相の変化を実現させている。そして、既に他の実施形態にて説明したように、時間的にランダムに減衰量を変化させることによって、位相の変化を生じさせ、結果として、直接波や間接波などが混在した電波環境下において、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。実施形態６の位相調整器は、具体的には第二電圧制御型可変減衰回路としての電圧制御型可変減衰器と、時刻情報保持部、時刻対応位相制御手段、ランダム位相制御手段としてのランダム電圧発生器と、から構成されているものである。
【００５９】
なお、図２０では、実施形態６の利得調整器（２００３）は、実施形態４及び５で説明した送受信位相を時間的に変化させるための制御命令と送受信位相の位相変化量の制御命令とを出力する構成であるとして説明を行ったが、いずれか一方の制御命令のみを出力する構成であってもよい。
【００６０】
<実施形態６の処理の流れ>
図２２は、実施形態６の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、ＲＦタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図２２（ａ）で示すように、時刻情報を取得する（Ｓ２２１０）。次に、ステップＳ２２１０で取得した時刻情報に基づいて、送受信位相を時間的に制御する（Ｓ２２２０）。なお、ステップＳ２２２０は、実施形態４で説明したように図２２（ｂ）で示す処理を実行してもよい。そして、ステップＳ２２３０にて、所定の乱数を取得し、送受信位相の位相変化量の制御を行う（Ｓ２２４０）。なお、ステップＳ２２４０は、実施形態５で説明したように図２２（ｃ）で示す処理を実行してもよい。また、実施形態６の処理の流れは図２２（ａ）で示すものに限定されることはない。例えば、ステップＳ２２３０、Ｓ２２４０を最初に実行してもよい。図２２（ｂ）、（ｃ）で示す処理は、例えば可変減衰器に対する制御電圧を変動させることによって実現される。
【００６１】
<実施形態６の効果>
実施形態６の質問器は、アンテナと質問器本体との送受信経路中に電圧制御型可変減衰器を配置し、送受信位相の位相変化量を時間的にランダムに制御することによって、干渉を低減させ、結果として所定のＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。
【００６２】
<<実施形態７>>
<実施形態７の概要>
本実施形態は、実施形態１から３のいずれかで説明した利得調整器と、実施形態４から６のいずれかで説明した位相調整器とを両方含む質問器に関するものである。
【００６３】
<実施形態７の構成>
図２３は、実施形態７における質問器の機能ブロック図を示すものである。図２３で示すように、本実施形態の質問器（２３００）は、「質問器本体」（２３０１）と、「アンテナ」（２３０２）と、「利得・位相調整器」（２３０３）と、を有する。「利得・位相調整器」（２３０３）は、「時刻情報保持部」（２３０４）と、「時刻対応利得制御手段」（２３０５）と、「ランダム利得制御手段」（２３０６）と、「第一電圧制御型可変減衰回路」（２３０７）と、「時刻対応位相制御手段」（２３０８）と、「ランダム位相制御手段」（２３０９）と、「第二電圧制御型可変減衰回路」（２３１０）と、を有する。
【００６４】
「利得・位相調整器」（２３０３）は、実施形態１から３のいずれかで説明した利得調整器と、実施形態３から６のいずれかで説明した位相調整器を両方含むものである。なお、図２３においては、利得調整器と位相調整器とを一体とさせ、時刻情報保持部を共通のものとして説明をしているが、それぞれが別個に時刻情報保持部を有していてもよい。
【００６５】
このように利得調整器と位相調整器とを両方含むことで、例えば指向性利得の調整を行いつつ、位相の調整を行うなど、様々な条件下において時間的にランダムにＲＦタグとの通信を行うため、さらに干渉低減を促進することが可能となる。また、逆に、例えば第一電圧制御型可変減衰回路と、第二電圧制御型可変減衰回路とを共用し、一の電圧制御型可変減衰器を用いることで、利得と位相の調整を行うこともできる。これは既に説明したように、送信電力を減衰することによって、利得と位相の両方の制御を実現することが可能となるからである。従って、本発明を比較的低コストにて実現する場合には、質問器本体と、アンテナとの間に、ランダム電圧発生器によって制御される電圧制御型可変減衰器を配置することにより、複雑に電波環境が変わる状況下においても干渉を低減させ、ＲＦタグとの通信の実現性を向上させることができる。
【００６６】
<実施形態７の処理の流れ>
図２４は、実施形態３の処理の流れの一例を示した図である。本実施形態の質問器は、ＲＦタグとの通信を行う際に、以下で示す処理を実行して通信を行う。まず、図２４（ａ）で示すように、時刻情報を取得する（Ｓ２４１０）。次に、ステップＳ２４１０で取得した時刻情報に基づいて、送受信利得及び送受信位相を時間的に制御する（Ｓ２４２０）。なお、ステップＳ２４２０は、実施形態１及び４で説明したように図２４（ｂ）で示す処理を実行してもよい。そして、ステップＳ２４３０にて、所定の乱数を取得し、送受信利得の大きさ及び送受信位相の位相変化量の制御を行う（Ｓ２４４０）。なお、ステップＳ２４４０は、実施形態２及び５で説明したように図２４（ｃ）で示す処理を実行してもよい。また、実施形態７の処理の流れは図２４（ａ）で示すものに限定されることはない。例えば、ステップＳ２４３０、Ｓ２４４０を最初に実行してもよい。また、図２４では、送受信利得と送受信位相とを同じステップにて実行しているが、異なるステップとして分けることももちろん可能である。
【００６７】
<実施形態７の効果>
実施形態７の質問器は、実施形態１から６のいずれかで説明した利得調整器、位相調整器を両方備えることにより、これらを組み合わせることができ、様々な条件下において利得や位相の調整を行うことができ、各種の通信環境を構築することが可能となる。このため、複雑に電波環境が変化する状況であっても干渉を低減させＲＦタグの通信の実現性を向上させることができる。また、利得調整器と、位相調整器とを共用することにより、低コストでＲＦタグとの通信時の干渉を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来のＲＦタグシステムの一例を示す図
【図２】本発明を利用環境の一例として、工場などにおける時間的に動的に直接波と間接波とが変化する様子を示す図
【図３】実施形態１の概要を示すブロック図
【図４】実施形態１の利得調整器の機能を明確にしたブロック図
【図５】送受信利得を時間的に変化させる一例を説明するための図
【図６】実施形態１の利得調整器の機能を明確にした第二のブロック図
【図７】Ｓ／Ｎ比の変動によってＲＦタグとの通信ができなくなることを示す図
【図８】実施形態１の処理の流れ一例を説明するための図
【図９】実施形態２を説明するための機能ブロック図
【図１０】所定の乱数に応じて送受信利得の大きさ変化させる一例を説明するための図
【図１１】指向性利得の制御を行う一例を示す図
【図１２】実施形態２の処理の流れの一例を説明するための図
【図１３】実施形態３を説明するための機能ブロック図
【図１４】実施形態３の処理の流れの一例を説明するための図
【図１５】実施形態４を説明するための機能ブロック図
【図１６】実施形態４の位相調整器の一例の可変移相器を示す図
【図１７】実施形態４の処理の流れを説明する図
【図１８】実施形態５を説明するための機能ブロック図
【図１９】実施形態５の処理の流れを説明するための図
【図２０】実施形態６を説明するための機能ブロック図
【図２１】制御電圧に応じて減衰量と位相変化が生じる様子を示す図
【図２２】実施形態６の処理の流れを説明するための図
【図２３】実施形態７を説明するための機能ブロック図
【図２４】実施形態７の処理の流れを説明する図
【符号の説明】
【００６９】
４００    質問器
４０１    質問器本体
４０２    アンテナ
４０３    利得調整器
４０４    時刻情報保持部
４０５    時刻対応利得制御手段
６１１    第一電圧制御型可変減衰回路
９０４    ランダム利得制御手段
【図１】
2007158546.tif 000003
【図２】
2007158546.tif 000004
【図３】
2007158546.tif 000005
【図４】
2007158546.tif 000006
【図５】
2007158546.tif 000007
【図６】
2007158546.tif 000008
【図７】
2007158546.tif 000009
【図８】
2007158546.tif 000010
【図９】
2007158546.tif 000011
【図１０】
2007158546.tif 000012
【図１１】
2007158546.tif 000013
【図１２】
2007158546.tif 000014
【図１３】
2007158546.tif 000015
【図１４】
2007158546.tif 000016
【図１５】
2007158546.tif 000017
【図１６】
2007158546.tif 000018
【図１７】
2007158546.tif 000019
【図１８】
2007158546.tif 000020
【図１９】
2007158546.tif 000021
【図２０】
2007158546.tif 000022
【図２１】
2007158546.tif 000023
【図２２】
2007158546.tif 000024
【図２３】
2007158546.tif 000025
【図２４】
2007158546.tif 000026