JP2011249890A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信システムの設置の自由度の、反射物の存在による制限を解消する技術を提供する。
【解決手段】 反射物が存在する空間で無線機器と通信するために、少なくとも第１と第２の２つの異なる条件で電磁波を放射する。第１の条件での、電磁波の直接波と反射物による反射波との干渉によって生じるヌル領域にある無線機器と通信するために、第２の条件での電磁波の放射を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線機器と無線通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグをはじめとする無線機器と無線通信する無線通信システムが知られている。ＲＦＩＤタグと無線通信する無線通信システムは、例えば、バーコードの代替技術としての期待が持たれている。ＲＦＩＤタグと無線通信する無線通信システムは、一般にＲＦＩＤシステムと呼ばれる。ＲＦＩＤタグとの通信プロトコルには、国際標準規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００−６Ｃや、ＥＰＣ Ｇｌｏｂａｌ Ｃ１Ｇ２（Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２）等の規格がある。

ＲＦＩＤシステムのリーダ／ライタがアンテナを介して放射した読み取り電磁波が側壁面や床面で反射して生ずる反射波と、無線ＩＣタグに到達する直接波とが干渉を起こし、部分的に電界強度の低い場所が発生し、無線ＩＣタグの読み取りに失敗することが知られている。この直接波と反射波との干渉により部分的に電界強度が低くなることで無線機器との通信に失敗する場所は、デッドスポットやヌル領域と呼ばれる。かかる問題を解決するために、送信用アンテナの電磁波の放射方向を反射波が生じない方向へ変更する技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００９−７５９９８号公報

一般に無線通信システムのアンテナは任意の場所に設置できるわけではなく、設置場所には、建物の柱や壁、電源の位置、通路の確保、アンテナ設置による景観の問題や、既存の各種管理システムへの組み込みのための制約などがある。従って、ヌル領域の発生を防ぐために反射物の存在による反射波が生じない方向へ電磁波を放射していたのでは、無線通信システムの設置の自由度が制限され、無線通信システムの設置に不利となる。

本発明の目的は、無線通信システムの設置の自由度の、反射物の存在による制限を解消する技術を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

本発明では、反射物が存在する空間で無線機器と通信するために、少なくとも第１と第２の２つの異なる条件で電磁波を放射する。第１の条件での、電磁波の直接波と反射物による反射波との干渉によって生じるヌル領域にある無線機器と通信するために、第２の条件での電磁波の放射を行う。

本発明により、無線通信システムの設置の自由度の、反射物の存在による制限を解消することができる。

本発明の無線通信システムの実施例を示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、リーダ／ライタの内部構成の一例を示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、無線機器に到達する電磁波の振幅の模式図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、電界強度分布を説明するための図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、アンテナ選択のタイミングを示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例を示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、アンテナ選択のタイミングを示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例を示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、周波数選択のタイミングを示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例を示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、電磁波の伝搬を説明するための図である。 本発明の無線通信システムの実施例の、電界強度分布を説明するための図である。 本発明の無線通信システムの応用例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は、本発明のＲＦＩＤシステムの実施例を示す図である。図１に示すように、本実施例のＲＦＩＤシステム１０１は、リーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）１０２と、第１のアンテナ１０３と、第２のアンテナ１０４とを有する。反射物となる床面１０５の上にリーダ／ライタ１０２が設置され、床面１０５の上方に第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４とが設置される。第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４とは反射物である床面１０５の鉛直方向の位置を異ならせて配置される。リーダ／ライタ１０２と第１のアンテナ１０３とが接続され、リーダ／ライタ１０２と第２のアンテナ１０４とが接続されている。

本実施例では、反射物は床面１０５である。なお、反射物は床面に限られず、例えば、ＲＦＩＤシステム１０１は台の天板の上に設置されても良く、その場合には台の天板の上面が反射物となる。また、例えば、壁に沿うようにＲＦＩＤシステム１０１を設置する場合には、壁面が反射物となる。

ＲＦＩＤシステム１０１は、通信対象となる無線機器のＲＦＩＤタグ１０６と無線通信するために、反射物となる床面１０５が存在する空間へ、電磁波を放射する。具体的には、ＲＦＩＤシステム１０１は、電磁波として所定の周波数の電磁波を第１のアンテナ１０３または第２のアンテナ１０４を介して出力し、ＲＦＩＤタグ１０６はＲＦＩＤシステム１０１から放射された電磁波から電力を得て起動し、ＩＤなどの情報をリーダ／ライタ１０２に返す。所定の周波数は、例えば、３００ＭＨｚ乃至３ＧＨｚのマイクロ波領域の周波数であり、例えば、９５３ＭＨｚである。

リーダ／ライタ１０２は、図２の内部構成例に示すように、論理回路２０１と、送信回路２０２と、受信回路２０３と、サーキュレータ２０４と、アンテナ１０３とアンテナ１０４とを切り替える切替装置２０５とを有する。リーダ／ライタ１０２の動作は、まず論理回路２０１が、送信回路２０２に対して高周波信号の生成の命令と、切換装置２０５に対して選択するアンテナを命令する。送信回路２０２で生成された高周波信号は、サーキュレータ２０４と、切替装置２０５と、選択されたアンテナを介し、空間に送信される。尚、サーキュレータ２０４は、受信回路２０３へ高周波信号が送信されることを防ぐ。したがって、リーダ／ライタ１０２は、第１のアンテナ１０３を介する電磁波の出力と、第２のアンテナ１０４を介する電磁波の出力とを切り替えて行うことができる。

第１のアンテナ１０３を介して出力される電磁波は、ＲＦＩＤタグ１０６に向けて放射されるが、このときＲＦＩＤタグ１０６には、図１に示したように、直接波１０７と、反射物である床面１０５による反射波１０８とが到達する。ここで、第１のアンテナ１０３と反射物である床面１０５と通信対象である無線機器のＲＦＩＤ１０６の位置関係により、直接波１０７と反射波１０８とが干渉し、ＲＦＩＤタグ１０６のある場所での電磁波の電界の振幅を弱め合うと、ＲＦＩＤタグ１０６のある場所で電磁波の電界強度が弱くなる。干渉により電界強度が弱くなり、ＲＦＩＤタグ１０６の起動に十分な電力供給が出来ない状況などが生じるために、無線機器との通信に失敗する領域、すなわちヌル領域が生じる。

ここで、ＲＦＩＤシステム１０１では、上述のように、リーダ／ライタ１０２が第１のアンテナ１０３を介する電磁波の出力と、第２のアンテナ１０４を介する電磁波の出力とを切り替えて行うことができる切替装置２０５を備えており、ヌル領域にあるＲＦＩＤタグ１０６と通信するために、第１のアンテナ１０３からの電磁波の放射と切り替えて、第２のアンテナ１０４からＲＦＩＤタグ１０６に向けて電磁波を放射する。第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４とは反射物である床面１０５の鉛直方向の位置を異ならせて配置されているので、互いのヌル領域の位置は、ずれる。

これにより、無線通信システムであるＲＦＩＤシステム１０１が第１のアンテナ１０３を介しての電磁波の放射をヌル領域が生じる条件で行い、無線機器であるＲＦＩＤタグ１０６がヌル領域に存在しても、第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射に切り替えることより、ＲＦＩＤシステム１０１がＲＦＩＤタグ１０６と通信できる。このように、第１のアンテナ１０３を反射物による反射波が生じ、結果ヌル領域を生じる配置としても、第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射により無線機器のＲＦＩＤタグ１０６と通信できるので、無線通信システムの反射物の存在による設置の自由度の制限を解消できる。すなわち、第１のアンテナを介して電磁波を放射する第１の条件と、第２のアンテナを介して電磁波を放射する第２の条件とで、無線機器と通信することで、無線通信システムの反射物の存在による設置の自由度の制限を解消できる。

ＲＦＩＤシステム１０１の第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４の望ましい配置について、説明する。説明のために、床面１０５の鉛直方向、すなわち、高さ方向の位置をＡ、第１のアンテナ１０３の高さ方向の位置をＡ’、第２のアンテナ１０４の高さ方向の位置をＡ’’、ＲＦＩＤタグ１０６の高さ方向の位置をＡ’’’、第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４の床面１０５に水平な方向の位置をＢ、ＲＦＩＤタグ１０６の床面１０５に水平な方向の位置をＢ’とする。

なお、図１に示す例では、第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４の床面１０５に水平な方向の位置とが同じ位置Ｂとしている。これは、第１のアンテナ１０３のヌル領域は、第１のアンテナ１０３を中心として同心円状に発生するので、第２のアンテナ１０４の水平方向の位置を合わせることで、第２のアンテナ１０４のヌル領域が第１のアンテナ１０３を中心として同心円状に存在することになり、第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４の互いのヌル領域が重ならないように配置し易くなるからである。本実施例では、ＡＡ’間の距離は０．８ｍ、ＡＡ’’間の距離は０．９ｍから１．１ｍの間、ＡＡ’’’間の距離は１ｍ、ＢＢ’間の距離は１．６ｍとする。

本実施例のアンテナ配置の場合、第１のアンテナ１０３の直接波１０７のＲＦＩＤタグ１０６への伝送距離は、１．６１ｍであり、反射波１０８の第１のアンテナ１０３からＲＦＩＤタグ１０６への伝送距離は２．４１ｍとなる。したがって、直接波１０７と反射波１０８の伝搬距離差（ΔＤａ）は、０．８ｍとなる。なお、反射波１０８の伝送距離は、レイトレーシング法を用いて求めても良い。レイトレーシング法によれば、反射物となる床面１０５に対するＲＦＩＤタグ１０６の鏡像１１１と第１のアンテナ１０３の直線距離を反射波１０８の伝送距離とする。

本実施例のアンテナ配置での、ＲＦＩＤタグ１０６に到達する電磁波の電界の振幅を図３を用いて説明する。

リーダ／ライタ１０２が第１のアンテナ１０３を選択して電磁波を放射した場合、図３のグラフ３０１に示すように、ＲＦＩＤタグ１０６に到達する第１のアンテナ１０３からの電磁波の電界振幅は、直接波１０７の振幅３０２と反射波１０８の振幅３０３の合成波の振幅３０４となる。本実施例では、直接波１０７と反射波１０８とでは、伝搬距離差（ΔＤａ）が０．８ｍと２．５波長であるため、位相差（ΔＰａ）はπであり、直接波１０７と反射波１０８は互いに打ち消し合う。よって、合成波３０４の振幅は、直接波１０７と反射波１０８が打ち消しあって、直接波１０７の振幅３０２より小さくなり、ヌル領域の発生の原因となる。

一方、リーダライタ１０２が第２のアンテナ１０４を選択して電磁波を放射した場合、図３のグラフ３０５に示すように、第２のアンテナ１０４から放射されＲＦＩＤタグ１０６に到達する電磁波の電界振幅は、直接波１０９の振幅３０６と反射波１１０の振幅３０７の合成波の振幅３０８となる。直接波１０９と反射波１１０の位相差ΔＰｂは、直接波１０９と反射波１１０の伝搬距離差が、周波数９５３ＭＨｚでは、２．７５波長から３．２５波長の間になるために、−π／２からπ／２の間になる。なお、グラフ３０５では、位相差ΔＰｂが０の場合を示した。したがって、合成波の振幅３０８は、直接波１０９と反射波１１０が強めあって、直接波１０９の振幅３０６より大きくなる。すなわち、第１のアンテナ１０３を介して放射される直接波１０７と反射波１０８との干渉によって生じるヌル領域内に、第２のアンテナ１０４を介して放射される電磁波の直接波１０８と反射波１０９とが干渉によって強め合う点が含まれる。

次に、本実施例のＲＦＩＤシステム１０１から放射される電磁波の電界強度の第１のアンテナ１０３、第２のアンテナ１０４からの距離依存性を、図４に示した模式図を用いて説明する。図４の縦軸は、ＲＦＩＤシステム１０１から放射される電磁波の電界強度を示し、図４の横軸は、第１のアンテナ１０３、第２のアンテナ１０４からの距離を示す。破線４０１は、第１のアンテナ１０３からの電磁波の放射による電界強度を、点線４０２は、第２のアンテナ１０４からの電磁波の放射による電界強度を示す。また、縦軸には、ＲＦＩＤシステム１０１とＲＦＩＤタグ１０６の通信における、ＲＦＩＤタグ１０６が動作できる電力を与えられる電磁波の電界強度の下限４０３を示した。この下限となる強度４０３を下回る領域が、ヌル領域である。本実施例で示した第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４とＲＦＩＤタグ１０６の位置関係では、ＲＦＩＤタグ１０６が置かれている場所とその周辺は、前述の通り直接波１０７と反射波１０８とが干渉して電界振幅を弱め合うために、ヌル領域となる。

一方で、ＲＦＩＤタグ１０６が置かれる場所とその周辺のヌル領域内で、第２のアンテナ１０４からの電磁波の放射による電界強度が、下限４０３を超えるために、第２のアンテナ１０４からの電磁波の放射により、ＲＦＩＤシステム１０１とＲＦＩＤタグ１０６が通信できる。さらに本実施例のように、第２のアンテナ１０４を介して放射される電磁波の直接波１０９と反射波１１０が、第１のアンテナ１０３を介して放射される電磁波のヌル領域となる場所で、干渉により電界振幅を強め合う点を含むように、第２のアンテナ１０４を配置することで、図４に示すように、横軸のＲＦＩＤタグ１０６の位置のヌル領域内に、強度４０２では干渉により強くなる点を含むことで、その点および周辺において電界強度を高くすることができ、電界強度４０４として仮想的に図４に示した反射物が無いと仮定した場合の直接波１０７の場合と同程度、またはそれ以上の通信品質を得ることができる。

ＡＡ’’間の望ましい距離は、位相差ΔＰａがπとなる場所を計算により求め、計算により求めた位相差ΔＰａがπとなる場所で、直接波１０９と反射波１１０の位相差ΔＰｂが−π／２からπ／２の間となる第２のアンテナ１０４の位置を計算で求めることで得られる。すなわち、ＲＦＩＤシステム１０１の設置場所に応じて、計算により、ヌル領域を解消するための第２のアンテナの位置を求めることができ、容易にＲＦＩＤシステム１０１が設置できる。

ここで、位相差ΔＰａがπとなる位置を計算し、計算により求めた位相差ΔＰａがπとなる場所で、位相差ΔＰｂが０となる第２のアンテナ１０４の位置を計算して、計算により求めた第２のアンテナ１０４の位置に第２のアンテナ１０４を配置すれば、ヌル領域のおおよそ中心で第２のアンテナ１０４からの直接波１０９と反射波１１０とが干渉で最も強め合う配置とすることができ、より高品位なＲＦＩＤシステム１０１とＲＦＩＤタグ１０６間の通信を確保するための設置が可能となる。

図５に、ＲＦＩＤシステム１０１の、リーダ／ライタ１０２が、第１のアンテナ１０３からの電磁波の放射と第２のアンテナ１０４からの電磁波の放射を選択するタイミングの例を示す。すなわち、リーダ／ライタ１０２の切替装置２０５の切り替えのタイミングの例を示す。図５のタイミング例５０１では、リーダライタ１０２は、使用するアンテナを一定周期毎に変更する。これにより、ＲＦＩＤシステム１０１は、ＲＦＩＤタグ１０６の置かれる場所が第１のアンテナ１０３のヌル領域にあった場合でも、第２のアンテナ１０４を用いてＲＦＩＤタグ１０６と通信できる。

図５のタイミング例５０２では、リーダ／ライタ１０１が、使用するアンテナを一定周期毎に変更し、ＲＦＩＤタグ１０６のレスポンスを受信した場合に、使用中のアンテナを継続的に使用する。この継続使用により、ＲＦＩＤシステム１０１がＲＦＩＤタグ１０６と無線通信できる時間を長く取れる。

以上のように、本実施例のＲＦＩＤシステム１０１は、第２のアンテナ１０４の配置を上述のように調整することで、第１のアンテナ１０３を介しての電磁波の放射でヌル領域が生じても、第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射に切り替えることより、ヌル領域内に存在するＲＦＩＤタグ１０６と通信できる。すなわち、第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射により、無線通信システムの反射物の存在による設置の自由度の制限を解消できる。

図６に、実施例１のＲＦＩＤシステム１０１に加えて、さらに床面１０５に垂直な方向にも電磁波を放射する無線通信システム６０１を示す。図６に示す無線通信システムのＲＦＩＤシステム６０１では、リーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ)１０２を、さらに出力を追加したリーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）６０２に代えて、追加した出力に第３のアンテナ６０３を接続している。

第３のアンテナ６０３からは、図６に第３のアンテナからの直接波６０４として示したように、床面１０５に垂直な方向へ、電磁波が放射される。すなわち、第１のアンテナ１０３を介する電磁波の放射の方向および第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射の方向とは直交する方向に電磁波を放射する。これにより、通信対象の無線機器のＲＦＩＤタグ１０６に指向性があり、第１のアンテナ１０３を介する電磁波の放射と第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射では、ＲＦＩＤ１０６との通信が困難な場合でも、第３のアンテナ６０３を介する電磁波の放射により、ＲＦＩＤ１０６と通信が可能になる。

図７に、ＲＦＩＤシステム６０１のリーダ／ライタ６０２が、第１のアンテナ１０３を介する電磁波の放射と第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射と第３のアンテナ６０３を介する電磁波の放射とを切り替えて選択するタイミングを示す。図７のタイミング例７０１に示すように、リーダ／ライタ６０２は、使用するアンテナを一定周期毎に変更する。これにより、ＲＦＩＤシステム６０１は、ＲＦＩＤタグ１０６の置かれる場所が第１のアンテナ１０３のヌル領域にあった場合でも、実施例１と同様に第２のアンテナ１０４を用いてＲＦＩＤタグ１０６と通信でき、また、第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４では、ＲＦＩＤタグ１０６の指向性のために通信が困難な場合でも、第３のアンテナ６０３を用いてＲＦＩＤタグ１０６と通信できる。なお、図７では、第３のアンテナ６０３を介する電磁波の放射で、感度良くＲＦＩＤタグ１０６と通信できる場合の例を示した。

図８に、一つのアンテナで、第１の条件での電磁波の放射として、第１の周波数での電磁波の放射を行い、第２の条件での電磁波の放射として、第１の周波数とは異なる第２の周波数での電磁波の放射を行う実施例を示す。

図８のＲＦＩＤシステム８０１は、リーダ／ライタ８０２と、リーダ／ライタ８０２と接続されているアンテナ８０３とを備える。リーダ／ライタ８０２は床面１０５上に置かれる。アンテナ８０３は、床面１０５の上方に置かれる、リーダ／ライタ８０２は、第１の周波数と第２の周波数とを切り替えて出力できる送信回路を備えている。本実施例の場合、第１の周波数での電磁波の放射のときと、第２の周波数の電磁波の放射のときとで、ヌル領域の位置がずれるので、第１の周波数での電磁波の放射でのヌル領域にある無線通信機器のＲＦＩＤタグとは、第２の周波数での電磁波の放射によって無線通信することができる。

ＲＦＩＤシステム８０１における、アンテナ８０３の位置に対する、第１の周波数と第２の周波数の望ましい設定について説明する。説明のため、床面１０５の高さ方向の位置をＣ、アンテナ８０３の高さ方向の位置をＣ’、アンテナ８０３の水平方向の位置をＤ、ＲＦＩＤタグ１０６の水平方向の位置をＤ’とする。なお、図８に示す例では、アンテナ８０３と通信対象であるＲＦＩＤタグ１０６とが同じ高さＣ’にあるが、高さを同じにしたのは、発明を理解し易くするためであり、アンテナの配置にあたって、高さを同じにする必要はない。本実施例では、ＣＣ’間の距離は１ｍ、ＤＤ’間の距離は１ｍ、第１の周波数は８５０ＭＨｚとする。第２の周波数は９１０ＭＨｚから１０３２ＭＨｚの間の周波数とする。

本実施例のアンテナ配置の場合、アンテナ８０３を介して出力される電磁波の直接波８０４のＲＦＩＤタグ１０６への伝送距離は、１ｍであり、反射波８０５のアンテナ８０３からＲＦＩＤタグ１０６への伝送距離は、２．２ｍとなる。よって、直接波８０４と反射波８０５の伝送距離差ΔＤは、１．２ｍとなる。なお、反射波８０５の伝送距離は、レイトレーシング法を用いて求めても良い。

したがって、リーダ／ライタ８０２が、第１の周波数である８５０ＭＨｚを選択してアンテナ８０３から電磁波を放射した場合、ΔＤは、３．５波長分に相当する。従って、直接波８０４と反射波８０５との間の位相差はπとなり、直接波８０４と反射波８０５は干渉により打ち消し合い、ヌル領域の発生の原因となる。
一方、リーダ／ライタ８０２が、第２の周波数として９１０ＭＨｚから１０３２ＭＨｚを選択してアンテナ８０３から電磁波を放射した場合、ΔＤは、３．７５から４．２５波長の間の距離となる。従って、直接波８０４と反射波８０５との間の位相差は−１／２πから１／２πの間の位相差となり、直接波８０４と反射波８０５は干渉により強めあう。よって、第１の周波数での電磁波の放射によって、直接波８０４と反射波８０５が打ち消しあうことでヌル領域が発生しても、第２の周波数での電磁波の放射によって、直接波８０４と反射波８０５が干渉により強めあうことで、実施例１と同様に、無線通信システム８０１とＲＦＩＤタグ１０６とが高品位に通信できる。

図９に、ＲＦＩＤシステム８０１のリーダ／ライタ８０２が、第１の周波数での電磁波の放射と第２の周波数での電磁波の放射を選択するタイミング例９０１を示す。図９のタイミング例９０１に示すように、リーダ／ライタ８０２は、使用する周波数を一定周期毎に変更する。これにより、ＲＦＩＤシステム８０１は、リーダ／ライタ８０２が、第１の周波数を選択して電磁波を放射し、ＲＦＩＤタグ１０６の位置にヌル領域が発生する場合でも、第２の周波数を選択して電磁波を放射することによって、直接波８０４と反射波８０５の位相差が変化し、ＲＦＩＤタグ１０６と通信できる。

図１０に、実施例１のＲＦＩＤシステム１０１に、ＲＦＩＤタグ１０６よりさらに遠距離にあるＲＦＩＤタグ１００４とも無線通信できる無線通信システムを示す。

図１０に示す無線通信システムのＲＦＩＤシステム１００１では、リーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ)１０２を、さらに出力を追加したリーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）１００２に代えて、追加した出力に第３のアンテナ１００３を接続している。

第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４の配置は、実施例１と同様とし、説明を省略する。また、第３のアンテナ１００３を、第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４のヌル領域が重なる領域で、ＲＦＩＤシステム１００１とＲＦＩＤタグ１０６とが通信できるように、反射物である床面１０５の鉛直方向の位置を第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４とは異ならせて配置する。これにより、第３のアンテナ１００３のヌル領域は、第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４のヌル領域とずれるので、第１のアンテナ１０３を介する電磁波の放射および第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射でのヌル領域にある無線通信機器のＲＦＩＤタグとは、第３のアンテナ１００３を介する電磁波の放射によって無線通信することができる。

図１１にＲＦＩＤタグ１００４と通信する場合の電磁波の伝搬の様子を示した。第２のアンテナ１０４を介して放射される電磁波が、反射物である床面１０５に反射せずにＲＦＩＤタグ１００４に到達する直接波１００５の位相（Ｐ１ｂ）と、反射物である床面１０５に反射してＲＦＩＤタグ１００４に到達する反射波１００６の位相（Ｐ２ｂ）の差（ΔＰｂ）がπであるとする。すると、第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射によっても、ＲＦＩＤシステム１００１はＲＦＩＤタグ１００４と通信できない。ここで、第３のアンテナ１００３を介して放射される電磁波が、反射物である床面１０５に反射せずにＲＦＩＤタグ１００４に到達する直接波１００７の位相（Ｐ１ｃ）と、反射物である床面１０５に反射してＲＦＩＤタグ１００４に到達する反射波１００８の位相（Ｐ２ｃ）の差（ΔＰｃ）を−π／２からπ／２の間とすることで、直接波１００７と反射波１００８が干渉により強め合う。したがって、第３のアンテナ１００３を介して電磁波を放射することで、ＲＦＩＤシステム１００１とＲＦＩＤタグ１００４とが実施例１と同様に高品位に通信できる。

次に、本実施例のＲＦＩＤシステム１００１から放射される電磁波の電界強度の第１のアンテナ１０３、第２のアンテナ１０４、第３のアンテナ１００３からの距離依存性を、図１２に示した模式図を用いて説明する。図１２の縦軸は、ＲＦＩＤシステム１００１から放射される電磁波の電界強度の強度であり、図１２の横軸は、第１のアンテナ１０３、第２のアンテナ１０４、第３のアンテナ１００３からの距離である。破線４０１は、第１のアンテナ１０３を介しての電磁波の放射による電界強度を、点線４０２は、第２のアンテナ１０４を介しての電磁波の放射による電界強度を、一点鎖線４０５は、第３のアンテナ１００３を介しての電磁波の放射による電界強度を示す。また、縦軸には、ＲＦＩＤシステム１００１とＲＦＩＤタグ１００４の通信における、ＲＦＩＤタグ１００４が動作できる電力を与えられる電磁波の電界強度の下限４０３を示した。この下限となる強度４０３を下回る領域が、ヌル領域である。

図１２に示すように、第２のアンテナ１０４を介して電磁波を放射して、ＲＦＩＤタグ１００４の位置にヌル領域が発生する場合、第３のアンテナ１００３から電磁波を送信して、ＲＦＩＤタグ１００４の位置のヌル領域を解消できる。

本実施例のように、第２のアンテナ１０４のみでは対応できないヌル領域に通信対象であるＲＦＩＤタグがあったとしても、第３のアンテナ１００３を設けることで、ＲＦＩＤシステム１００１とＲＦＩＤタグとが通信できる。

図１３に、実施例１のＲＦＩＤシステム１０１を利用した例として、車両管理システム１３０１を示す。実施例１と同様に、リーダ／ライタ１０２が、第１のアンテナ１０３と第２のアンテナ１０４を介する電磁波の放射を切り替えて行い、車両１３０４の中のＲＦＩＤタグ１０６と無線通信する。そして、リーダ／ライタ１０２は、ＲＦＩＤタグ１０６の、例えば、固有ＩＤ等のメモリデータを取得して、制御装置（ＣＴＲ）１３０３へ転送する。そして、制御装置１３０３は、ＲＦＩＤタグ１０６のメモリデータに基づいて、ゲート１３０２を開けて車両１３０４を通過させても良いかを判断し、通過して良い場合のみゲート１３０２を開ける。そして、車両１３０４は、ゲート１３０２を通過する。本実施例の場合、路面１３０５が反射物となる。

以上より、車両管理システム１３０１は、路面１３０５による反射波が生じる条件であってもアンテナを配置することができる。したがって、ＲＦＩＤシステム１０１を用いることで、車両管理システム１３０１の設置の自由度が高くなる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１０１、６０１、８０１、１００１・・・ＲＦＩＤシステム、
１０２、６０２、８０２、１００２・・・リーダ／ライタ（Ｒ／Ｗ）、
１０３、８０３・・・第１のアンテナ、
１０４・・・第２のアンテナ、
６０３、１００３・・・第３のアンテナ、
６０４・・・第３のアンテナからの直接波
１０５・・・床、
１０６、１００４・・・ＲＦＩＤタグ、
１０７、８０４・・・第１のアンテナからの直接波、
１０８、８０５・・・第１のアンテナからの反射波、
１０９、１００５・・・第２のアンテナからの直接波、
１１０、１００６・・・第２のアンテナからの反射波、
１００７・・・第３のアンテナからの直接波、
１００８・・・第３のアンテナからの反射波、
１１１・・・ＲＦＩＤタグの鏡像、
２０１・・・論理回路、
２０２・・・送信回路、
２０３・・・受信回路、
２０４・・・サーキュレータ、
２０５・・・切替装置、
３０１、３０５・・・グラフ、
３０２、３０６・・・直接波の振幅、
３０３、３０７・・・反射波の振幅、
３０４、３０８・・・合成波の振幅、
４０１・・・第１のアンテナからの電磁波の放射による電界強度、
４０２・・・第２のアンテナからの電磁波の放射による電界強度、
４０３・・・ＲＦＩＤタグが動作できる下限となる電界強度、
４０４・・・反射の無い場合の電界強度、
４０５・・・第３のアンテナからの電磁波の放射による電界強度、
５０１、５０２、７０１・・・リーダ／ライタの使用アンテナの切替タイミング、
９０１・・・リーダ／ライタの使用周波数の切替タイミング、
１３０１・・・車両管理システム、
１３０２・・・ゲート、
１３０３・・・制御装置、
１３０４・・・車両。

Claims (20)

1. 反射物が存在する空間に電磁波を放射してＲＦＩＤタグと通信するＲＦＩＤシステムであって、
   第１のアンテナと、
   前記第１のアンテナに対して、前記反射物の反射面の鉛直方向の位置を異ならせて設けられている第２のアンテナと、
   前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとに接続され、前記第１のアンテナを介する電磁波の放射と前記第２のアンテナを介する電磁波の放射とを切り替えて行うリーダ／ライタとを有し、
   前記空間の内の、前記第１のアンテナを介して放射される前記電磁波の直接波と前記第１のアンテナを介して放射される前記電磁波の前記反射物による反射波との干渉によって生じるヌル領域に存在する前記ＲＦＩＤタグと、前記第２のアンテナを介して放射される前記電磁波によって通信することを特徴とするＲＦＩＤシステム。
2. 請求項１に記載のＲＦＩＤシステムであって、
   前記ヌル領域に、前記第２のアンテナを介して放射される前記電磁波の直接波と前記第２のアンテナを介して放射される前記電磁波の前記反射物による反射波とが干渉して強め合う点を含むことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
3. 請求項２に記載のＲＦＩＤシステムであって、
   前記振幅を強め合う点における、前記第２のアンテナを介して放射される前記電磁波の直接波と前記第２のアンテナを介して放射される前記電磁波の前記反射物による反射波との間の位相差が０であることを特徴とするＲＦＩＤシステム。
4. 請求項１に記載のＲＦＩＤシステムであって、
   前記反射物は、床面であることを特徴とするＲＦＩＤシステム。
5. 請求項１に記載のＲＦＩＤシステムであって、
   前記反射物は、路面であることを特徴とするＲＦＩＤシステム。
6. 請求項１に記載のＲＦＩＤシステムであって、
   前記電磁波はマイクロ波であることを特徴とするＲＦＩＤシステム。
7. 請求項１に記載のＲＦＩＤシステムであって、
   前記第１のアンテナを介して放射される前記電磁波の放射方向と直交する方向に前記電磁波を放射するための、第３のアンテナを有することを特徴とするＲＦＩＤシステム。
8. 反射物が存在する空間に電磁波を放射して無線機器と通信する無線通信システムであって、
   第１のアンテナと、
   前記第１のアンテナに対して、前記反射物の反射面の鉛直方向の位置を異ならせて設けられている第２のアンテナとを有し、
   前記第１のアンテナを介する電磁波の放射と、前記第２のアンテナを介する電磁波の放射とを切り替えて行うことを特徴とする無線通信システム。
9. 請求項８に記載の無線通信システムであって、
   前記第１のアンテナを介する前記電磁波の放射と前記第２のアンテナを介する前記電磁波の放射とを切り替え可能な切替装置を有することを特徴とする無線通信システム。
10. 請求項８に記載の無線通信システムであって、
    前記無線機器がＲＦＩＤタグであることを特徴とする無線通信システム。
11. 請求項８に記載の無線通信システムであって、
    前記反射物は、床面であることを特徴とする無線通信システム。
12. 請求項８に記載の無線通信システムであって、
    前記反射物は、路面であることを特徴とする無線通信システム。
13. 請求項８に記載の無線通信システムであって、
    前記電磁波はマイクロ波であることを特徴とする無線通信システム。
14. 反射物が存在する空間で電磁波を放射して無線機器と通信する無線通信方法であって、
    第１の条件と第２の条件とで条件を切り替えて前記電磁波を放射し、
    前記第１の条件で放射される前記電磁波の直接波と前記第１の条件で放射される前記電磁波の前記反射物による反射波との干渉によって生じるヌル領域に存在する前記無線機器と、前記第２の条件で放射される前記電磁波によって通信することを特徴とする無線通信方法。
15. 請求項１４に記載の無線通信方法であって、
    第１のアンテナと第２のアンテナとを準備し、
    前記第１の条件では前記第１のアンテナを介して前記電磁波が放射され、
    前記第２の条件では前記第２のアンテナを介して前記電磁波が放射されることを特徴とする無線通信方法。
16. 請求項１５に記載の無線通信方法であって、
    前記ヌル領域に、前記第２の条件で放射される前記電磁波の直接波と前記第２の条件で放射される前記電磁波の前記反射物による反射波とが干渉して強めあう点を含むことを特徴とする無線通信方法。
17. 請求項１６に記載の無線通信方法であって、
    前記第１の条件では第１の周波数で前記電磁波を放射し、
    前記第２の条件では前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で前記電磁波を放射することを特徴とする無線通信方法。
18. 請求項１４に記載の無線通信方法であって、
    前記無線機器がＲＦＩＤタグであることを特徴とする無線通信方法。
19. 請求項１４に記載の無線通信方法であって、
    前記反射物は、床面であることを特徴とする無線通信方法。
20. 請求項１４に記載の無線通信方法であって、
    前記反射物は、路面であることを特徴とする無線通信方法。

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