JP4517674B2 - 無線通信媒体処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、非常に少ない装置、機器構成で、広い範囲、もしくは異なる多数の場所において、単数もしくは複数の無線通信媒体と同時に読み、もしくは書き、もしくは読み書きを行ってＩＤコードなどの認識を同時に行うのに最適な無線通信媒体処理装置を提供することを目的とする。

認証や荷物の行き先振り分けなどのために、ＩＣカードやＩＣタグなどのＩＤコードをもった無線通信媒体と、この無線通信媒体のＩＤコード認証を行うための無線通信媒体処理装置が用いられることが多くなっている。通信搭載媒体が通信搭載媒体処理装置の通信範囲に存在すると、アンテナからの磁界により無線通信媒体が有するアンテナに誘起電圧が発生しこの電圧が整流され電力と送信データが供給される。電力が供給された無線通信媒体では搭載されたメモリ内から読み出されたデータに応じて、例えばアンテナに接続された負荷抵抗とスイッチとからなる変調回路にて、データの１、０に応じて、スイッチがオン、オフされる。このオン、オフにより、無線通信媒体の有するアンテナに対する負荷変動が生じ、この負荷変動が信号として通信媒体処理装置側のアンテナへ伝達される。伝達された信号は復調され、そのＩＤコード認証が実行される（例えば特許文献１参照）。

このとき、オフィスビルのフロアに存在する複数の出入り口においてＩＣタグやＩＣカードなどの無線通信媒体を用いて入出認証する場合、建物内部の多数の場所で無線通信媒体との通信によるＩＤ認証など、非常に広い範囲において、無線通信媒体との通信を実現する必要がある場合がある。

このため、例えば非常に広い場所において無線通信媒体との通信を行うには、非常に大型のアンテナを設置する方法がある。

あるいは、アンテナと読み書き部が組み合わされた無線通信媒体処理装置を多数設置して、これらを集中制御するホストに全て接続して処理する方式がある（例えば特許文献２参照）。

図１６は従来の技術における無線通信媒体処理装置の構成図である。

図１６から明らかな通り、この従来の無線通信媒体処理装置では、多数の読み書き部を必要とし、これらの間での同期制御などの種々の制御機構が必要とされるものである。

あるいは、複数のアンテナを多数の場所に設置して、ホストを兼用した読み書き部と、これらのアンテナの内、いずれのアンテナを接続するかを切り替えるアンテナ切り替えスイッチを介して、無線通信媒体との通信を行うアンテナを適宜排他的に切り替えて処理する方式が検討される。

また、用いられる技術分野は大きく異なるが、読み書き部に複数のアンテナを接続して、読み書き媒体との通信を行う際に、いずれのアンテナをアクティブにするかを切り替えるアンテナ切り替えスイッチを介して、通信できるアンテナを切り替えることが行われる（例えば特許文献３）。

図１７は従来の技術における無線通信媒体処理装置の構成図である。

図１７から明らかな通り、この従来の無線通信媒体処理装置では、接続されるアンテナを順次切り替えて使用する必要がある。

更に、複数のアンテナを、一つの読み書き部に接続して送信側の分配と、受信側の合成を行う機器などが提案されている。また、アンテナの通信範囲を拡張するために、複数のアンテナに一つの読み書き部を接続しているが、読み書き部には複数の復調部を有している装置なども提案されている。

図１８は従来の技術における無線通信媒体処理装置のブロック図である。

図１８には複数のアンテナを、送信分配器と受信合成器、ならびに読み書き部を接続した無線通信媒体処理装置の概念図が表されている。

読み書き部は表されていないが、送信信号であるＴＸが分配器である「ＳＰＬＩＴＴＥＲ」を介して分配されてアンテナに出力され、同様にアンテナからの信号が合成器である「ＣＯＭＢＩＮＥＲ」において合成されて読み書き部に対して出力されている。
特開２０００−１６３５２３号公報 特開２００１−４３３２６号公報 特開２００３−３０２８７１号公報

しかしながら、従来の無線通信媒体処理装置や無線通信媒体処理システムにおいては、オフィスビルや大型店舗などの非常に広い領域や、あるいはこの広い領域内の複数の場所において、無線通信媒体との通信を実現するための構成では、以下のような課題があった。

まず、非常に広い領域をカバーするために、アンテナの大きさを大きくした場合に、例えばオフィスビルのフロア全体をカバーする大きさのアンテナを形成することは、その製造、コスト、強度などの面において、非現実的であり、困難である問題があった。

例えば、図１６に記載の場合では、アンテナと読み書き部を組み合わせた装置を多数配置して、これを集中処理するホストに接続する場合には、高価である読み書き部を多数必要とするために、非常に高コストの無線通信媒体処理装置となってしまう問題がある。更に、各読み書き部はそれぞれ非同期かつ独立に動作するため各アンテナを介して無線通信媒体から読み取ったＩＤコードが、読み書き部からホストに通信される際に、同期が取れておらず、データの衝突による誤認識が生じるなどの問題があった。また、電子機器である読み書き部を複数設ける必要があるため、これらの読み書き部のいずれかが故障すると、ある場所においては、無線通信媒体との通信がまったくできなくなるなどの問題も生じていた。これらの同期処理（すなわち読み書き部相互での処理する信号の位相ずれ）などは送信においても復調において大きな問題で、多数の無線通信媒体を読む場合に衝突を起こすなどしてこれを回避するための多大な処理回路が必要となるなどの問題もあった。

更に、図１７に記載の場合では、複数のアンテナをアンテナ切り替えスイッチを介して読み書き部と接続する場合には、個々のアンテナを切り替えるために、アクティブとなって無線通信媒体との通信が可能となるアンテナが排他的に決まるために、全てのアンテナを同時動作させることができない問題があった。例えば、オフィスフロアに多数存在する出入り口に、各々アンテナを配置した場合であっても、同時に複数の出入り口での無線通信媒体との通信によるＩＤ認証ができない問題があった。これにより非常に不利不便をきたすシステムしか構成できない問題があった。

更に、アンテナ切り替えスイッチにおいて、同時に複数のアンテナをアクティブにした場合には、それぞれのアンテナで受信したＲＦ信号が衝突を起こして読み書き部において正確な復調ができない問題があり、逆に、読み書き部からの送信信号も衝突を起こして正確に各アンテナに伝達されないなどの問題があり、無線通信媒体との正確な通信ができないと言う問題があった。

更に、アンテナ切り替えスイッチによりアクティブとするアンテナを切り替える場合には、実際に、どのアンテナの通信範囲に無線通信媒体が存在するかわからないために、どこに存在するかわからない無線通信媒体との通信を実現するために、次々とアクティブとするアンテナを切り替える必要があるなど、処理が煩雑である。あるいは、無線通信媒体が移動する場合には、アクティブとするアンテナを次々と切り替えたとしても、いつまでも無線通信媒体が、アクティブとなっているアンテナの通信範囲に存在せず、延々と通信が実現できないなどの問題もあった。

更に、アンテナ切り替え時にノイズが発生する問題もあった。

次に、図１８に表されるように複数のアンテナと一つの読み書き部を、送信分配器と受信合成器で接続する概念は提案されているが、このような装置では次のような問題があった。

まず、図１８に記載のような構成では、アンテナで受信された信号を、その状態のまま、即ちＲＦ信号のままで合成して、読み書き部に出力している。このような構成では、受信合成器において、ＲＦ信号で合成する場合には、まずノイズに非常に弱い問題がある。ＲＦ信号は即ち検波前の信号であり、受信した場合での周波数であり高周波信号（例えばＲＦ−ＩＤにおいては１３．５６ＭＨｚやＩＳＭ帯域など）であり、合成時にノイズが発生し、復調での誤りの大きな原因となってしまう問題があった。特に、無線通信媒体処理装置では、そのコストなどから要請される簡便性から、誤り訂正などを復調側においてもつことはほとんどなく、ＲＦ信号のレベルでノイズが重畳されてしまうことは、正確な復調、即ち、正確なＩＤ認証にとっては致命的な問題となっていた。あるいは、ノイズのみでなく、多数のアンテナからのＲＦ信号が合成される際に、相互に位相や振幅のずれにより、本来の波形を崩してしまう問題があり、同様に正確な復調が困難であったという問題がある。特に、検波前であれば、未だ送受信周波数における高周波信号であって、ノイズや合成時の波形崩壊などは大きな問題であった。

更に、ＲＦ信号のままで合成する場合には、その電力ロスが大きいと言う問題もあった。ＲＦ信号のままでの合成は、アナログ的な合成となってしまうので、例えば２分配するときには半分の電力量、即ち３ｄＢのロスが発生するが、これは合成でも同じで、アナログ的な合成を行う場合には、接続されるアンテナの数だけ受信信号のロスが大きくなり、各アンテナでの受信レベルが下がったり、復調に必要となる信号のレベルのロスが大きくなって、やはり正確な復調ができないなどの問題があった。

また、ＲＦ信号で合成する場合には、多数のアンテナから信号線を引き回す場合には（アンテナが多数になったり、アンテナの設置場所をさまざまにしたりする場合には、当然ながら同軸ケーブルなどの信号線を、各アンテナと受信合成器あるいは送信分配器との間に引き回す必要がある。しかし、この場合には、当然ながら高周波であるＲＦ信号が送信と受信との間に流れているので、相互の干渉ノイズの影響が大きくなり、同様に受信信号の最終的な復調での正確性が大きく減ずることになる問題があった。

また、各アンテナや送信分配器などに、個別に電源を供給する必要があり、この電源線
を引き回すことでの、ノイズ発生の影響も大きい問題があった。

即ち、従来提案されている複数のアンテナと一つの読み書き部を、送信分配器と受信合成器を用いて接続する構成では未だ不十分なものであった。

あるいは、このようなＲＦ信号での合成の問題を回避するために、複数のアンテナには共通のＲＦ信号を分配して出力するが、受信においては、各アンテナ毎に復調するという方式をとるものも提案されていたが、この場合には、大きな回路規模を要する復調部を多数設ける必要があるなど、結局は小型化やコスト面の問題が解決されていなかった。

本発明は、上記の課題に鑑み、多数の出入り口での無線通信媒体を利用した入出認証や、広い領域に無作為に存在する無線通信媒体の認識などを非常に簡単な構成で実現し、送信分配や受信合成を行っても、ノイズやロスの影響を回避し、正確な復調を実現することのできる無線通信媒体処理装置および無線通信媒体処理システムを提供することを目的とし、従来の構成では正確な復調、即ちＩＤ認証ができなかった問題を十分に解析して、これらを多方面からの工夫により解決したものである。

本発明は、複数のアンテナと、複数のアンテナと、複数のアンテナの各々に直結されたアンテナ基板と、複数のアンテナおよびアンテナ基板とは別体で設けられ複数のアンテナからの信号を処理する受信部と、複数のアンテナと受信部とをアンテナ基板を介して接続する受信線と、アンテナ基板に設けられ複数のアンテナに受信される受信信号の周波数を低くし検波信号とする検波部とを有し、検波信号を受信線を介して受信部に送ることを特徴する。

これにより、他の受信線の引き回しとの間に起こるノイズの影響を回避して、正確な復調を行うことができ、確実なＩＤ認証が可能となる。

また、検波信号であるため、受信線の引き回しにおけるノイズ発生や、相互干渉を防止することができるメリットがある。

（実施の形態１）
図１、図２、図３、図５は本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の構成図であり、図４、図６、図７は本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の一部の構成図である。

１は無線通信媒体処理装置、２は読み書き部、３は送信分配器、４は受信合成器、５はアンテナ、６はアンテナ回路基板、７は送信線、８は受信線、９は送信幹線、１０は受信幹線、１１は無線通信媒体、１２はアップコンバージョン部、１３は検波部、１３ａはダウンコンバージョン部、１４は送信信号増幅器、１５は受信信号増幅器、１６は送信信号出力先切り替え部、１７は受信信号入力切り替え部、１８は送信信号電力切り替え部、１９はＡアンテナ、２０はＢアンテナ、２１はＣアンテナ、２２は受信電力算出部である。

最初に、図１を用いて各部の概要について説明し、その後に図２〜図７を用いて、各部の変形された態様や構成、機能について説明し、最後に実施の形態１における無線通信媒体処理装置の動作について説明する。

まず、無線通信媒体処理装置１について説明する。

無線通信媒体処理装置１は、ＩＣタグ、ＩＣカード、ＩＤカード、ＩＤタグ、などの非接触で通信を行うことのできる無線通信媒体１１との間で、データの書き、もしくは読み、もしくは読み書きを行うことのできる装置であり、いわゆる、リーダー、リーダーライターなどと総称されるものである。なお、図では内部構成が表されているが、必要に応じて筐体に格納されたり、種々のシステムを構成する建物内部、構造体に格納されたりするものである。

次に、読み書き部２について説明する。

読み書き部２は、いわゆる無線通信媒体処理装置１において、実際に無線通信媒体に対して書き込むデータを変調したり、あるいは無線通信媒体１１から受信したデータを復調して、そのＩＤコードを認証したりする。場合によっては、この読み書き部２をリーダーやリーダーライターと呼ぶ場合もある。また、読み書き部２は、電子部品や、集積回路（いわゆるＩＣやＬＳＩ）から構成され、全ての機能がハードウェアで構成されてもよく、あるいはＣＰＵを中心としてソフトウェアで構成されてもよく、それぞれが複合して構成されてもよいものである。また、読み書き部２においては、必要に応じて無線通信媒体１１からのＩＤコードの認識を行う際に、誤り検出や誤り訂正が行われたり、ＩＤコード認識の後に、その結果を表示する表示部や音声などによる報知手段が設けられたりしてもよいものである。

また、読み書き部２は、無線通信媒体処理装置１の全体の制御を行う制御部を有していてもよく、ユーザーが装置を動作させたり、種々の命令を与えたりするための、命令入力手段（例えばタッチパネルやキーボードなど）を備えていてもよいものである。また、装置全体の同期処理を行い、あるいは異常検出処理を行うなどの全体制御を行うことも好適
である。

また、読み書き部２においては、送信においては、無線通信媒体１１に対して電力を与えるためのデータが送信幹線９を経由して出力され、あるいは、無線通信媒体１１に対して書き込むデータが変調して、同様に送信幹線９を経由して出力される。

このため、読み書き部２には変調部、復調部などが含まれる。

次に、送信分配器３について説明する。

送信分配器３は読み書き部２から出力された送信信号を分配して、その先に接続されている複数のアンテナ５に分配して出力する。出力においては、送信線７を経由してアンテナ回路基板６に入力して、アンテナ５へ与えられる。送信信号がアンテナ５に出力されることにより、後で詳述するように、無線通信媒体１１に対して磁界が及ぼされて電力が与えられ、データの書き込みが行われる。

送信分配器３は接続されるアンテナ５に、通常状態においては、同一信号を出力する。このため、従来の技術と異なり、一つの読み書き部２であるにも係らず、多数のアンテナ５を同時に動作させることが可能であり、例えばアンテナ５が異なる別の場所に多数配置されている場合に、これらのいずれかの通信範囲に存在する無線通信媒体１１との通信が可能となるものである。あるいは、非常に広い通信範囲を実現することができるものである。

次に、受信合成器４について説明する。

受信合成器４は、接続される複数のアンテナ５からの受信信号を合成して、受信幹線１０を経由して読み書き部２に出力する。これにより、多数のアンテナ５で受信された、無線通信媒体１１からの受信信号の全てが、読み書き部２に集約されて受信されることになる。読み書き部２では、この合成された受信信号を復調してＩＤコードを復調して、そのＩＤコードを認識することができる。

このように、多数のアンテナからの受信信号を、受信合成器４を用いて合成することで、多数のアンテナを同時受信可能として、異なる場所に存在する多数のアンテナ５において、無線通信媒体１１がいずれの場所にあっても、常に通信を行って、そのＩＤコードを認識することが可能となる。

なお、このとき、受信合成器４においては、アンテナ５で受信されたＲＦ信号そのものではなく、検波された検波信号が合成される。検波については後で述べるように、受信信号がＡＳＫやＦＳＫなどで変調されていれば、整流器やダウンコンバージョン部などを用いたりすることで実現される。あるいは、ＰＳＫや多値変調や直交変調などが用いられていれば、さらに直交復調などが用いられて検波されることもある。

この検波信号を生成する検波部１３は、アンテナ５に直結されたアンテナ回路基板６に設けられても良く、あるいはアンテナ５と受信合成器４との間のいずれかの場所に設けられても良く、あるいは、受信合成器４内部に設けられても良い。しかしながら、アンテナ５に直結したアンテナ回路基板６に設けられることで、各アンテナ５から受信合成器４に対して引き回される受信線８には高周波のＲＦ信号ではなく、検波されて、周波数が低くなった（倍によっては、未だ連続性を持っているが、やや離散性をもったデジタル信号に近いベースバンド信号である）検波信号が流れるため、相互干渉がない。

また、低周波となっていることで、ノイズにも強くなり、合成時に余分なノイズの影響を受けにくくなり、従来のようにＲＦ信号のままでアナログ的に合成する場合に比べて、ノイズによる波形変動や合成時の波形崩れを防止することが可能である。

また、すでに検波信号となっているため、信号の合成も、単純な加算器を用いることですむため、アンテナの数に比例する信号電力ロスも生じない。このため、受信合成器４において合成され、読み書き部２に出力された信号の復調においては、合成の時点でのノイズや電力ロスが、従来の技術と異なりほぼ回避されているため、正確な復調が可能となり、ＩＤ認証における誤判定などの発生を非常に抑えることができる。

このため、大きな回路を必要とする誤り訂正などを必要とすることもなくなるメリットもあり、装置の小型化と、低コスト化の要求を満たすことができる。

また、従来の技術のように、復調部を複数持つ必要もなく、低コスト、小型化も実現される。

更に、このとき、従来の技術のように、多数の読み書き部２を用いる場合と異なり、読み書き部２間同士での同期処理などが不要となり、ＩＤコードの誤読などがなくなるメリットもある。あるいは、従来の技術のように、アンテナ切り替えスイッチにより、アクティブとなるアンテナ５を適宜切り替えることが不要なので、通信範囲は広く、当然ながら同時に全てのアンテナ５を用いた通信が実現される。

なお、送信分配器３、受信合成器４は、読み書き部２と別の場所に設置されてもよく、あるいは、同じ場所に設置されてもよく、同じ筐体に格納されてもよい。また、送信分配器３、受信合成器４は電子部品による組み合わせにより形成されてもよく、専用のＬＳＩにより形成されてもよく、ソフトウェアや、ハードウェアの組み合わせで構成されてもよいものである。ソフトウェアで構成されれば、種々の事後的な変更に対応する事が容易となり、ハードウェアで構成されれば、低消費電力化や小型化が促進されるものである。

次に、アンテナ５について説明する。

アンテナ５は、無線通信媒体１１と読み書き部２との中継となって、通信を実現し、無線通信媒体に磁界を付与する。

アンテナ５は、導体から形成されており、導体は単一金属から形成されてもよく、合金でもよく、セラミックや樹脂などに金属コーティングなどを施したものなど、さまざまなものであってよい。スチール、ステンレス、アルミニウムなどが好適であるが、他の材料であってもよい。また、遠方磁界を防止するために、電界漏洩防止板などをアンテナ５の周囲に配置することや、磁界を一定範囲に集中させるために、磁性体板を配置することも好適である。

また、アンテナ５は図１などでは、ループ形状を有するループアンテナが表されているが、ループアンテナ以外であっても、棒状のアンテナや板状のものであっても良い。また、二次元平面状に開口部を有するループアンテナのみでなく、３次元空間に開口部を形成する三次元形状のループアンテナとすることも好適である。この場合には、無線通信媒体１１の位置や向きに係らず、磁界を及ぼすことが可能となり、通信範囲の拡大が図られるものである。

また、アンテナ５の導体の任意の箇所に、伸縮部や折り曲げ部などを設けることで、アンテナ５の形状や大きさを、任意に変更可能とすることができ、使用態様や設置場所に適
切に対応できるアンテナ５を実現することができる。

このようなアンテナ５は例えば、オフィスフロアに存在する、多数の各出入り口に設置し、店舗の出入り口に設置するなどがある。

次に、アンテナ回路基板６について説明する。

アンテナ回路基板６はアンテナ５に接続されており、アンテナ回路基板６は、送信線７、受信線８と接続されて、その先に送信分配器３、受信合成器４と接続される。

アンテナ回路基板６には、アンテナ５に信号電流を給電する給電部、アンテナ５で受信した信号電流を受信線８に出力する受信部、インピーダンス整合を取るための整合回路、終端抵抗、送受信周波数を調整する共振回路などが実装される。

なお、これらは個別の電子部品として実装されてもよく、集積回路として実装されてもよく、同一基板に実装されても、別基板に実装されてもいずれでもよいものである。また、基板でなくとも、ディスクリートの電子部品を筐体に格納して形成されてもよく、アンテナ５を含んで格納されてもよいものである。

無線通信媒体１１は上記に説明したとおり、ＩＣタグ、ＩＣカード、ＩＤタグ、ＩＤカード、非接触カードなど、種々の非接触で無線通信を行って、そのＩＤコードなどを通信する媒体であり、通常は、アンテナ５からの磁界により発生する誘導電流により、電力が供給されるが、自ら電力を持つ無線通信媒体１１であってもよいものである。

以上が、図１に表されるように、実施の形態１における基本的な無線通信媒体処理装置１の基本的構成であり、従来の技術のように、多数の読み書き部２を必要とせず、非常に低コストの無線通信媒体処理装置が実現される。

次に、図２を用いて、送信線７や受信線８において、従来の技術のように、ＲＦ信号を伝達させていた場合に問題となっていたノイズを解消するために、ベースバンド信号を用いて、伝達させる方式について説明する。

アップコンバージョン部１２では読み書き部から出力された信号が送信幹線９においては、ノイズ耐性の高いベースバンド信号を、アンテナ５から無線通信媒体１１に対して送信する際には、規格などで定められた所定の高い周波数に増加させる処理が行われる。例えば、ミキサーやＶＣＯなどが用いられて、数ＫＨｚ〜数百ＫＨｚ程度のベースバンド信号を、アップコンバージョンすることで、ＭＨｚ単位の周波数に増加させて、アンテナ５から無線通信媒体１１への送信を、所望の周波数とすることが可能となる。例えば、ＲＦ−ＩＤの規格などで定まっている１３．５６ＭＨｚに増加させることなどである。

なお、このとき、不要な高調波成分をローパスフィルタで取り除くことも好適である（図示せず）。

アップコンバージョン部１２は、図４に示されるように、あらかじめ読み書き部２や送信分配器３などに実装されており、これにより送信周波数へ送信信号が周波数変換される。なお、アップコンバージョン部１２を用いず、他の方法によりアップコンバージョンしてもよいものである。

なお、ＲＦ−ＩＤの規格の一つであるＩＤＯＩＳＯ１５６９３においては、１３．５６ＭＨｚで通信することが規定されている。

次に検波部１３について説明する。

検波部１３は整流器やダウンコンバージョン部１３ａが用いられる。

検波部１３ではアンテナ５で無線通信媒体５から受信した受信信号の検波が行われる。

受信信号がＡＳＫやＦＳＫで変調されている場合には、整流器を用いることで、大体のなだらかな曲線を持つ波形を得ることができる。このとき変調方式がＡＳＫであればデータの「１」を表す部分は段々の山形をした波形に整流されるため、読み書き部２において、最終的に包絡線復調などでデジタルデータを復調することが可能となり、デジタルデータを取り出すことができる。

ＦＳＫの場合には、整流可能な周波数帯域を変えておくことで、整流後の波形を、周波数の高い部分と低い部分に分けて、これをクロックサンプリングやフィルタなどで分離して、データの「１」、「０」を分離して、デジタルデータを復調することができる。

また、ダウンコンバージョン部１３ａを用いて、一旦低い周波数に下げてから、処理を行うことも好適である。この場合にはノイズが少なくなる上に、低コストの回路での処理が可能となる。このときには、クロックサンプリングなどが有効に用いられて復調される。

ダウンコンバージョン部１３ａは、ミキサーやＶＣＯなどが用いられ、必要となる乗算器などは、アップコンバージョン部１２とダウンコンバージョン部１３ａと共用されてもよいものである。

アンテナ５で受信された受信信号は、ＲＦ−ＩＤの規格などで決まっている例えば１３．５６ＭＨｚの高い周波数を有する信号であり、これが、受信合成器４までに接続される受信線８や、読み書き部２に接続される受信幹線１０を伝達する信号が、高周波であることによるノイズの発生が問題となる。

このとき、ダウンコンバージョン部１３ａにおいて、数ＫＨｚ〜数百ＫＨｚなどの低周波であるベースバンド信号に周波数低減されていることで、ノイズ耐性が高まり、上記の問題が解決される。

特に、多数のアンテナ５が接続されて、一つの読み書き部２に集約される上、上り回線である送信側と、下り回線である受信側とが、複雑に絡み合う場合には、高周波では、ノイズの問題がシビアになるが、このように、アップコンバージョン部１２とダウンコンバージョン部１３ａにより、信号を低周波のベースバンド信号に落として伝達することで、これらのノイズ問題を解決することができるものである。これにより、従来はこれを回避するために、多数の読み書き部を設けて、コストを上昇させるか、同時動作を犠牲にするアンテナ切り替えスイッチを導入するかの必要があったのを回避することができるようになったものである。

なお、図２においては、検波部１３はアンテナ回路基板６に実装されているが、例えば送信分配器３や受信合成器４に実装されてもよく、別の筐体や基板に実装されてもよく、送信分配器３や受信合成器４、読み書き部２、などと共に全てが一つの筐体や基板に格納、実装されてもよいものであり、使用態様や設置場所において、適宜決定されればよいものである。

以上のように、多数のアンテナ５を一つの読み書き部２を基点に、送信分配器３と受信合成器４を用いて、同時動作させる際に問題となる、ノイズ発生やノイズの回り込みを防止し、さらに、ノイズを原因とする誤読や未読を防止することができるものである。

次に、図３を用いて、送信信号、受信信号の読み取り精度を向上させるために、増幅器を用いる場合について説明する。

送信信号増幅器１４は送信信号の伝達経路に実装されており、送信信号の電力を増幅するものである。

また、受信信号増幅器１５は受信信号の伝達経路に実装されており、受信信号の電力を増幅するものである。

送信信号増幅器１４はパワーアンプが用いられることが好適であり、受信信号増幅器１５はローノイズアンプが用いられることが好適である。

また、送信増幅器はアップコンバージョン部１２での周波数増加の後に実装されることがノイズ排除などの点から好ましいが、状況に応じて、送信分配器３や読み書き部２に設けてもよい。また、アンテナ５毎に、一つずつ送信信号増幅器１２を実装することでもよいが、コストの観点から、送信分配器３や読み書き部２などにおいて、アンテナ毎に信号を分配する前段に配置して、送信信号増幅器１２の個数を削減することも好適である。

同様に、受信増幅器は、図３のように検波部１３の出力後に配置されても、図５のように検波部１３の前に配置されても良い。また、受信合成器や読み書き部２での、受信信号が合成された後に配置されることでもよい。また、これらはディスクリートの素子でもよく、集積回路として、他の検波部１３やその他のインピーダンス整合回路などとまとめて集積されてもよく、この場合には、小型化や低消費電力化などが実現されるものである。

図４には、送信分配器３において、送信信号を分配する前に、アップコンバージョン部１２と送信信号増幅器１４が配置されている場合と、受信合成器４において、複数のアンテナ５からの受信信号が合成された後にダウンコンバージョン部１３ａと受信信号増幅器１５が配置されている場合とが示されている。もちろん、上記のように読み書き部２内部に配置、実装されてもよいものである。

なお、これらは一つの筐体に格納された装置に格納されてもよく、別体の筐体に別々に格納されて、フレキシブルに配置されてもよいものである。

以上は、読み書き部２から接続されている多数のアンテナ５を同時動作させて、これらのいずれかのアンテナ５の通信範囲に存在する無線通信媒体１１と、同時通信、あるいは複数の無線通信媒体１１との同時通信を、実現させるために、接続される全てのアンテナ５に送信信号を分配し、受信信号を合成する場合について説明されている。

次に、図５〜図７を用いて、使用態様により、複数のアンテナ５のうち、いずれか一部を適宜選択して動作させることについて説明する。

図５には、送信分配器３内部に、複数のアンテナ５のいずれか任意のものを（単数、あるいは複数）選択して送信信号を出力する送信信号出力先切り替え部１６が実装され、同様に、受信分配器４には複数のアンテナ５からの受信信号の内、任意のものを（単数、あるいは複数）選択して受信信号を出力する受信信号入力切り替え部１７が実装されている状態が表されている。

送信信号出力先切り替え部１６は、読み書き部２から出力された送信信号を、複数のアンテナ５のうち、いずれのアンテナに出力するかを切り替える動作を行う。例えば、スイッチや、減衰器などを用いて実現される。例えば、多数のアンテナ５が配置されている場合に、ある時間帯や、ある状態においては不必要な場所に配置されているアンテナ５の動作を停止させて、消費電力を削減する場合などに有効である。あるいは、図５に示される無線通信媒体処理装置１を、オフィスフロアの入出力管理などのセキュリティに用いる場合などに、特定の出入り口において、完全に入退出を遮断するために、そこに配置されたアンテナ５を停止させて、無線通信媒体１１の認証を完全に遮断する（すなわち、入退出を完全に遮断する）場合などに適切である。

このように、送信信号出力先切り替え部１６により、送信信号を出力するアンテナ５を適宜選択することで、必要とするアンテナのみをアクティブにして、特定のアンテナ５の通信範囲に置いてのみ、無線通信媒体との通信を可能とする。

一方、受信信号入力切り替え部においても、同様に、複数のアンテナ５で受信した受信信号のうち、任意のいずれかのアンテナ５からの受信信号のみを選択して、合成し、読み書き部２に出力する。

例えば、これも同様に、任意の場所に配置されているアンテナ５からの受信信号については、これの認識を遮断し、受信信号の合成対象外として選択されていないアンテナ５の通信範囲における無線通信媒体１１は、ＩＤ認証の対象外とすることで、セキュリティの向上や、ユーザーフレンドリーな装置を構成することができるメリットがあるものである。

次に、図６には、アンテナ５の形状などの相違に応じて、読み書き部２からアンテナ５に与えられる送信信号の電力を適宜変更する場合が示されている。

例えば、図６に示されるように、Ａアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１はそれぞれそのループ形状や開口部の大きさが相違するアンテナである。

これらは、例えば設置場所の大きさや形状の違い、あるいは、設置場所での所望の通信範囲の違いなどに依存して相違するものである。例えば、オフィスフロアや店舗に存在する複数の出入り口において、Ａアンテナ１９は中型のドアに設置され、Ｂアンテナ２０は窓に接地され、Ｃアンテナ２１はメインゲートに設置される場合などがある。

このように、アンテナの形状が相違する場合には、通信範囲も相違するため、与える送信信号（結果として無線通信媒体１１に与えられる）の必要とされる電力が相違する。このため、このように、アンテナの形状、大きさ、位置、配置、所望の通信範囲に応じて、送信信号電力切り替え部１８において、電力切り替えが行われる。例えば、異なる信号増幅器を用いて、電力を切り替えるなどで実現される。

これにより、必要に応じて適切な電力量を有した、送信信号が各アンテナに与えられることが可能となり、適切な通信範囲が確保され、無線通信媒体１１との通信の確実性の向上が図られる。

なお、このとき、あらかじめプログラムされた情報テーブルに、アンテナの形状や大きさをデータベース化しておくことで、このプログラムに従って、送信信号電力切り替え部１８における、出力信号電力を切り替えることも好適である。この場合には、事後的に、プログラムのみを変更することで、簡単に変更に対応することが可能となり、ユーザーフ
レンドリーの高い、無線通信媒体処理装置が実現される。

なお、もちろん、アンテナ回路基板６などにアンテナ情報を適宜入力して、これを送信信号電力切り替え部にフィードバックさせることで、適切な電力切り替えを実現することが可能となる。

次に、図７に示されるように、複数のアンテナごとの受信信号の受信電力を算出することで、更なるこまかなアンテナ選択制御を実現することについて、説明する。

受信電力算出部２２は、Ａアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１のそれぞれの受信電力を算出する。受信電力の算出は、単位時間当たりの、電力振幅量を積分するなどして、算出され、それぞれのアンテナでの受信信号の受信電力が算出される。このとき、例えば、Ａアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１が、それぞれ無作為に配置されていた場合に、いずれかのアンテナの近傍を無線通信媒体１１が存在する場合がある。このとき、例えばＢアンテナ２０が配置されている通信範囲ばかりに（例えば、Ｂアンテナ２０が配置されている出入り口のみばかりで、無線通信媒体１１が通過するなど）無線通信媒体１１が存在する場合には、Ｂアンテナ２０での受信電力のみが常に大きく、ほかは小さいか、ゼロであることになる。このような経験則が当てはまる状態になっている場合には、Ｂアンテナ２０のみからの受信信号を選択して読み書き部２で復調することが最も効率的であるし、送信においても、送信信号出力先切り替え部１６で、Ｂアンテナ２０のみを選択してアクティブにすることも、消費電力削減などの面から好適である。

あるいは、Ｂアンテナ２０のみの受信電力が大きいと判断される場合には、Ａアンテナ１９やＣアンテナ２１においては、無線通信媒体１１との距離が大きすぎて、通信が困難になっている可能性もある。このような場合には、送信信号電力切り替え部１８において、Ａアンテナ１９、Ｃアンテナ２１に対する送信電力を増加させて、無線通信媒体１１との通信精度を上げることも好適である。受信信号の復調においても同様である。

このように、複数のアンテナからの受信信号の受信電力を算出する受信電力算出部２２を設けることで、通信範囲の適切な限定による低消費電力化やセキュリティ強化、ユーザーの使用態様への適切な対応、あるいは、通信能力の適切な向上などが実現されるメリットがあり、よりユーザーフレンドリーな無線通信媒体処理装置が実現される。

次に、無線通信媒体処理装置１の動作について説明する。

読み書き部２から必要な送信信号が送信分配器３へ供給される。供給された送信信号は分配されて、各接続されるアンテナ５に出力する。アンテナ５の導体からは、この送信信号により磁界が発生する。このとき、アンテナ５の形状に従って、各ベクトル方向に磁界が発生する。

ここで、アンテナ５周辺にＩＣタグやＩＣカードなどの無線通信媒体１１が存在する場合には、この導体から発生する磁界を受けて、無線通信媒体１１に組み込まれている内部アンテナに誘導起電力が生じる。これにより無線通信媒体１１に組み込まれているＩＣに電力と信号データが供給される。電力が供給された無線通信媒体１１などではでは搭載メモリからのデータに応じてスイッチと負荷回路からなる変調回路において負荷変動が発生し、この負荷変動が相互インダクタンスによりアンテナ５へ伝達される。アンテナ５ではこの負荷変動を信号として受信して、受信信号として受信合成器４に伝達される。受信合成器４では、これらの複数あるいは単数のアンテナ５での受信信号を合成され（このとき、場合によってはすでに整流や、ダウンコンバージョンによりベースバンド信号となっている）読み書き部２に出力される。このとき、同じＩＤコードをもつ無線通信媒体１１で
あれば、これらの無線通信媒体１１が複数存在しても、その合成された波形は崩れない。また、無線通信媒体１１が単数であれば、複数のアンテナのうち、任意のアンテナ５で受信できた信号が合成されて、読み書き部２に伝達される。読み書き部２においてはこの信号が復調され、必要に応じて誤り検出なども行って信号が解析され、いわゆる「１」、「０」のデジタルデータが抽出される。この「１」、「０」データの列がＩＤコードなどを表し、これの解析の結果、無線通信媒体が有しているＩＤコードなどを認証することが可能となる。

もちろん、ＩＤコード以外の種々の情報（例えば、名称、所属、組織などの情報など）を得ることも可能である。

しかも、多数のアンテナを同時動作させることができるので、例えば、オフィスビルにある多数の入り口それぞれでの同時平行的な入出管理や、店舗での万引き防止などに効果を発揮し、しかも、読み書き部は通常一つですむので、非常に低コストであるし、同時に管理も可能で、適宜、不要なアンテナを閉じて、任意の出入り口を遮断することも可能である。

なお、もちろん、読み書き部２が単数の場合だけでなく、複数あって、いくつかの階層構造を有していてもよいものである。

以上のような構成の無線通信媒体処理装置１により、従来の技術と異なり、コストの高い多数の読み書き部を必要とせず、低コストで、多数のアンテナを多種多様な場所に配置できる無線通信媒体処理装置を実現でき、更に、読み書き部間での同期処理の不備による、誤読や誤認識などを防止することができる。

更に、アクティブとするアンテナを切り替えるアンテナ切り替えスイッチを用いる従来の技術と異なり、同時に全てのアンテナを同時動作させることができ、種々の場所に配置されたアンテナの通信範囲に無作為に存在する無線通信媒体１１との確実な通信が可能となる。特に、広域に多数のアンテナを配置した場合に、無線通信媒体が無相関に移動していても、これらを全て同時に通信可能とすることができ、アクティブになっているアンテナの通信範囲に存在することの偶然性に依存することが無くなるメリットがある。特に、時間待ちも無くなり、無線通信媒体１１が存在する場所を探索する必要もない。また、スイッチ切り替えによるノイズなどの問題も無くなり、正確な通信が十分に可能となる。

更に、受信電力などを基準として、アクティブにするアンテナを選択したり、送信信号の電力を選択したり、受信信号を選択したりして、使用態様に応じたユーザーフレンドリーな無線通信媒体処理装置を実現することが可能となる。

なお、送信線、受信線の信号などのいずれかに、あらかじめ直流成分を重畳して伝送することで、各アンテナやアンテナ回路基板、送信分配器、受信合成器に余分な電源や電源回路、電源線を引き回すことなく、電源を供給することができることも好適なメリットである。

以上のように、本発明では、従来の技術のように、複数の読み書き部を用いたり、あるいは、アンテナを一つずつ切り替えるというコスト高や使い勝手の悪さをなくして、一つの読み書き部に多数のアンテナを接続して、同時平行的に無線通信媒体との通信、及び復調処理などを実現することができた。

更に、従来の技術のように、ＲＦ信号により直接受信合成器４においてアンテナ５からの信号を合成することで発生する問題である、相互干渉でのノイズ、あるいは合成時のノ
イズ、あるいは合成時の電力ロスを起因とする、誤った復調と言う点に着目し、本発明では、一旦検波した信号を受信合成器４に入力することとし、これらの問題を解決して、多数のアンテナを接続した場合であっても、正確な復調ができるようにした画期的なものである。特に、アンテナ５に直結するアンテナ回路基板６に検波部１３を設けた場合には、引き回される受信線８相互においてもノイズや干渉が無く、オフィスフロアなどの非常に広い範囲において、本装置を適用する場合であっても問題のない動作を確保できるものである。

更に、これらに加えて送信線や受信線などに、あらかじめ直流電位を信号に重畳して出力することで、各アンテナ５やアンテナ回路基板６などに、余分に電源線を引き回す必要が無くなり、ノイズ原因として非常に大きな電源線の引き回しを排除できることで、上記とあいまって、やはり広い場所などに本装置を適用する場合などに、ノイズなどの影響を防止して、正確な復調を実現することができ、一つの読み書き部と複数のアンテナが接続されて同時平行的に無線通信媒体を処理できる、信頼性の高い無線通信媒体処理装置を実現することができることに至ったものである。

なお、変調、復調、ＩＤ認証や、これらの制御、あるいは結果の表示や命令の受付のための処理部やユーザーインターフェースを有した読み書き部、および検波部を有したアンテナ（形状などはさまざまでよい）、受信合成と送信分配が可能な中間装置（一つの基板や装置で構成されても良く、別体で攻勢されても良い）を、それぞれ独立させた状態で形成して提供することで、ユーザーの自由に組み合わせて、さまざまなシステムを構築することも可能であり、好適である。

（実施の形態２）
実施の形態２においては、複数の無線通信媒体、特に、同種認証されるＩＤコードを有する複数の無線通信媒体、もしくは異種認証されるＩＤコードを有する複数の無線通信媒体との通信を行う場合について説明する。

同種認証されるＩＤコード、異種認証されるＩＤコードについては、最初に説明したとおりである。

図８、図１０は、本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理装置の構成図、図９は図８の場合の動作タイミングチャート図、図１１は図１０の場合の動作タイミングチャート図であり、図１２は本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理の動作タイムスロット図である。

１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは無線通信媒体で、１１ｂと１１ｃは同種のＩＤコードを有する無線通信媒体であるが、１１ｄは異なるＩＤコードを有する無線通信媒体である。

２３は読み書きＩＤ切り替え部であり、２４は変調部、２５は復調部である。

変調部２４は、実施の形態１で説明したように、アンテナ５を経由して無線通信媒体１１ｂなどに書き込むデータを変調し、復調２５は、実施の形態１で説明したように、受信信号を復調して、「１」、「０」からなるデジタルデータの抽出を実現する。

読み書きＩＤ切り替え部２３は、一つの無線通信媒体処理装置１に接続される複数のアンテナ５の通信範囲に、相違するＩＤコードを有する無線通信媒体１１が存在する場合に、あるＩＤコードを有する無線通信媒体１１との通信を行う期間と、これとは別のＩＤコードを有する無線通信媒体１１との通信を行う期間とを切り替えて動作させるための切り替え部である。

この読み書きＩＤ切り替え部２３により、一つの無線通信媒体処理装置１の通信範囲の中に、相違する複数のＩＤコードを有する無線通信媒体が存在する場合であっても、これらに対応して、正確な読み取りができるものである。仮に、この切り替え部が無ければ、相違するＩＤコード、すなわち、無線通信媒体からの信号パターンが受信合成器４で合成されてしまい、正確なデジタルデータの復調ができなくなり、誤読や誤認識が生じるものである。これに対して、読み書きＩＤ切り替え部２３により、ＩＤコード毎に処理を分割して行うことができるため、正確なデジタルデータの復調が可能となるものである。

すなわち、同種のＩＤコードを有する無線通信媒体１１しか存在しないということが前提の無線通信媒体処理装置１であれば、読み書きＩＤコード切り替え部２３では、切り替えることなく、一定のままで設定しておけばよく、異なるＩＤコードを有する無線通信媒体処理装置１の場合には、例えば、一定時間毎にタイムスロットに分割して、読み書きするＩＤコードを読み書き実行期間を繰り返すことなどで、相違する複数のＩＤコードを有する無線通信媒体の正確なデジタルデータの復調が実現される。

まず、図８、図９を用いて、同種のＩＤコードを有する複数の無線通信媒体１１ｂ、１１ｃが通信範囲に存在する場合について説明する。

１１ｂ、１１ｃは同種のＩＤコードを有する異なる無線通信媒体であり、無線通信媒体１１ｂはＡアンテナ１９の通信範囲に属し、１１ｃはＣアンテナ２１の通信範囲に属している。Ｂアンテナ２０の通信範囲には無線通信媒体は存在していない。

ここで、Ａアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１の全てがアクティブになっており、読み書き部２を基点として送信信号が、各アンテナに伝達されて、無線通信媒体１１ｂ、１１ｃとのやり取りが実現される。

このため、複数の無線通信媒体１１ｂ、１１ｃが存在する場合であっても、それぞれの通信範囲のＡアンテナ１９とＣアンテナ２１がアクティブであるため、同時平行的に両方と通信して、両方のＩＤコードを読み取ることができ、従来の技術のように、アンテナを切り替えたりする場合と異なり、順番待ち（従来の技術では、必ずしもＡアンテナからＣアンテナ２１へと最短で切り替えることができるわけではなく、順番待ち時間も不要に長くなり、あるいは、いつまでも無線通信媒体１１ｂ、１１ｃのいずれかが読み取れない場合もある）が不要である。

図９のタイミングチャートを用いて、動作を説明する。

タイミングチャートにおいて、左側の上段から各信号が並べられている。横軸は時間方向での変化を表しており、線の形状が信号波形である。

信号は上段から、「読み書き部２からの出力信号」、「送信分配器３からの出力信号」、「Ａアンテナ１９での動作期間信号」、「Ｂアンテナ２０での動作期間信号」、「Ｃアンテナ２１での動作期間信号」、「Ａアンテナ１９での受信信号」、「Ｂアンテナ２０での受信信号」、「Ｃアンテナ２１での受信信号」、「受信合成器４での合成受信信号」、「復調されたデータ」、の順で並んでいる。

まず、読み書き部２から動作開始を許可する「ＡＣＫ信号」が出力され、送信分配器３を介して、Ａアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１の全てにこの「ＡＣＫ信号」が伝達されて、各アンテナにおいて動作が開始される。具体的には、各アンテナにおいて信号電流が流れ、これにより発生する磁界が無線通信媒体１１ｂ、１１ｃに及んで、無
線通信媒体１１ｂ、１１ｃに電力とデータが付与される。

また、「ＡＣＫ信号」と、「ＥＮＤ信号」により区切られる区間が各アンテナでの動作が許可された動作期間を表し、ＳＩＧ３、ＳＩＧ４、ＳＩＧ５に示されるように、Ａアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１でそれぞれ動作許可期間が設定される。

この動作許可期間においては、無線通信媒体１１ｂ、１１ｃには電力が供給されており、これに応じて、無線通信媒体１１ｂ、１１ｃ内部に存在するメモリに格納されているデータが、内部スイッチの切り替えなどに応じてＡアンテナ１９、Ｃアンテナ２１に対して、相互リアクタンスにより、その負荷変動を及ぼして、信号が受信される。ＳＩＧ６に表されるように、Ａアンテナ１９においては、波形変化が生じ、同様にＣアンテナ２１においても、波形変化が生じている。ここで、無線通信媒体１１ｂ、１１ｃはそれぞれ同じＩＤコードを有するために、同形状の波形変化を生じさせている。これに対して、Ｂアンテナ２０においてはその通信範囲に、無線通信媒体１１が存在しないため、波形変化が生じていない。

同一形状波形のＳＩＧ６とＳＩＧ８が受信合成器４において合成され（ここで、実施の形態１で説明したように、アンテナと無線通信媒体との送受信周波数のままの周波数信号でもよく、ノイズを低減させるために、整流やダウンコンバージョンなどの検波を行って、ベースバンド信号に変化させてから合成してもよく、受信信号増幅器を用いて、信号増幅を行っても良い）、ＳＩＧ９に示される信号波形が読み書き部２に出力される。同種ＩＤコードを有する無線通信媒体１１ｂ、１１ｃからの波形であるので、合成された合成波形ＳＩＧ９も、その波形崩壊がなく、これらのＩＤコードに対応した信号波形を維持したまま、読み書き部２に出力される。

読み書き部２においては、これを包絡線検波、周波数検波、同期検波などを行って復調し、デジタルデータを抽出する。ＤＡＴＡ１では「０１０１０１０１」の順に並べられたデジタルデータが復調されている。

この復調されたデジタルデータであるＤＡＴＡ１が、無線通信媒体１１ｂ、１１ｃのもつＩＤコードであり、読み書き部２において、ＩＤコードの適否認証などを行って、ＩＤ合致すれば、同じＩＤコードを持つ二つの無線通信媒体１１ｂ、１１ｃの両方が同時にＩＤ承認されたことになる。

例えば、同時に双方の無線通信媒体１１ｂ、１１ｃを所有する社員の入門が認められるなどの処理が行われる。あるいは、それぞれの無線通信媒体１１ｂ、１１ｃの商品が万引きではないと同時に判断されるなどに適用される。

逆に、ＩＤコードが適当でなければ、例えば、入出門は開かず、ゲートが閉じられたままになったり、商品に付されている場合には万引きとして、アラームが動作したりして、セキュリティなどへの応用時の適切な処理につながる。

また、図９には示していないが、無線通信媒体１１ｂ、１１ｃからの受信信号を合成する際に、Ａアンテナ１９〜Ｃアンテナ２１のいずれのアンテナからのものによるものであるかの情報も付加して合成し、読み書き部２に出力することで、読み書き部２においては、いずれのアンテナの通信範囲において、ＩＤ認証がなされたかを判断することができる。

例えば、オフィスフロアの入出セキュリティに応用している場合などは、Ａアンテナ１９とＣアンテナ２１が設置されているドアのみが開き、Ｂアンテナ２０が設置されている
ドアは閉じたままになるなどの処理が可能となる。

あるいは、無線通信媒体１１ｂ、１１ｃがＡアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１の通信範囲を移動した場合であっても、そのいずれかのアンテナの通信範囲において認識がなされるものである。

次に、図１０に示されるように、異種認証されるＩＤコードを有する無線通信媒体１１ｂ、１１ｄが存在する場合についての動作を説明する。

１１ｂと１１ｄは異種のＩＤコードを有している。このように、異なるＩＤコードを有する無線通信媒体が、同じ無線通信媒体処理装置に接続されたアンテナの通信範囲に存在して、これらのＩＤコードを認証する必要がある場合がある。例えば、オフィスフロアの多数の出入り口セキュリティに、無線通信媒体によるＩＤ認証を用いる場合であって、無線通信媒体を所有する人の分類によりＩＤコードを分類して用いたい場合などである。

このような場合には、あらかじめ、ＩＤ認証対象として必要となるＩＤコードの種類分だけ、一定時間をタイムスロットに区切って、各タイムスロットにそれぞれのＩＤコードの認証サイクルを割り当てることを行う。

例えば、ＩＤ認証する必要のあるＩＤコードの種類が６０種類あり、これ以外については、無線通信媒体処理装置において認証する必要が無い場合には、１分間を６０のタイムスロットに分割（すなわち、１タイムスロットあたり１秒間）して、あるスロットにおいては、そのスロットに対応するＩＤコードだけを読み出すように、無線通信媒体との通信を行うようにする方式が用いられる。読み書き部２と無線通信媒体１１との通信においては、ある任意の選択されたＩＤコードだけを読み出すように、無線通信媒体に対してデータを与えることで、これに該当しないＩＤコードを有する無線通信媒体に関しては、無線通信媒体からデータをアンテナに対して出力しない。このため、任意のタイムスロットの間においては、このタイムスロットに割り当てられたＩＤコードを有する無線通信媒体からのみのデータをアンテナは受信して、読み書き部２において復調されることになる。

図１０にある読み書きＩＤ切り替え部では、このようなタイムスロットの切り替えなどを行って、読み出すＩＤコードを適宜切り替えることが実現される。なお、このような切り替えは、従来の技術の複数のアンテナの内から一つを選択して切り替えるスイッチとは異なり、ＩＤコードの種類毎に通信時間帯を切り替えるものであるから、あくまでも全てのアンテナが同時動作していることに変わりは無い。

なお、図１２には、ＩＤコード毎に、無線通信媒体との通信を行う時間切り分けのタイムスロットの分割がタイミングチャート上に表されている。ＩＤその１〜ＩＤその６までを、ＩＤ認証の対象とする場合には、一定期間を６つのタイムスロットに分割して、ＩＤ認証を順番に実施することが行われる。

タイミングチャートから明らかな通り、ＩＤその１期間においてはＩＤその１のみの信号がアンテナにおいて受信され、他のＩＤその２なども順次同様である。

なお、時間をタイムスロットに分割するだけでなく、周波数上の帯域をチャネルに分割して対応する周波数分割多重を用いても良い。

図１０では、無線通信媒体１１ｂがＩＤコード「ＩＤ＿Ｘ」を有し、無線通信媒体１１ｄがＩＤコード「ＩＤ＿Ｙ」を有するものである。また、無線通信媒体１１ｂはＡアンテナ１９の通信範囲に存在し、無線通信媒体１１ｄはＣアンテナ２１の通信範囲に存在する
。

このときの動作は、図１１のタイミングチャート図に表されている。

図１１のタイミングチャートは、図９と同じ信号が上段から並べられ、横軸は時間軸上での変化を表し、線は波形の形状を表すものである。

まず読み書き部２からＩＤ＿Ｘとの通信を行うためのＡＣＫ＿Ｘ信号とＥＮＤ＿Ｘ信号が出力され、送信分配器３を経由して、各アンテナに出力される。これにより、Ａアンテナ１９、Ｂアンテナ２０、Ｃアンテナ２１のそれぞれで、ＩＤ＿Ｘ認証を行うための通信を行う動作許可期間信号がアクティブとなる。これが、ＳＩＧ１２〜ＳＩＧ１４に表される「ＩＤ＿Ｘ」期間信号である。

このＩＤ＿Ｘ期間信号の間においては、ＩＤ＿Ｘを有する無線通信媒体１１ｂとの通信動作が行われる。図９でのタイミングチャートで示されたとおり、各アンテナに対して信号電流が流れ、磁界が発生して無線通信媒体１１ｂ、１１ｄのそれぞれに誘導電力が与えられるが、ＩＤ＿ＸのＩＤコードをもつ無線通信媒体１１ｂのみにおいて、負荷変動によるアンテナへの信号の送信が行われるだけである。

すなわち、図１０では、無線通信媒体１１ｂはＡアンテナ１９の通信範囲に存在するので、ＳＩＧ１５に表されるように、Ａアンテナ１９においてのみ、波形に変化が生じ、これがＡアンテナ１９での受信信号として、受信合成器４で他の信号と合成されて読み書き部２に出力される。ＩＤ＿ＸのＩＤコードを持つ無線通信媒体１１ｂが存在しないＢアンテナ２０、Ｃアンテナ２１では、いずれも信号において波形変化は生じていない。

このため、受信合成器４において、他のＩＤコードからなる信号波形と合成されることでの信号崩壊がなく、読み書き部２において正確にデジタルデータが復調される。ここでは、ＩＤ＿Ｘとして「０１０１０１」と復調されている。

一方、同様にＩＤ＿ＹのＩＤコードとの通信を行う期間信号である、ＩＤ＿Ｙ期間信号がアクティブの間には、ＩＤ＿Ｙを有する無線通信媒体１１ｄのみが、アンテナに対して、データを含む信号を送信し、ＳＩＧ１７に示すように、Ｃアンテナ２１においてのみ波形変化のある信号が出力されるものである。

このＣアンテナ２１での信号も、受信合成器４では、他のＩＤコードを有する信号が存在しないため、信号波形の崩壊などがなく、最終的には読み書き部２において、正確にデジタルデータが復調される。ここでは、ＩＤ＿ＹのＩＤコードは「０１０００１０１」であり、ＩＤ＿Ｘとは相違する。

これにより、必要に応じて異なるＩＤコードを持つ複数の無線通信媒体１１ｂ、１１ｄをほぼ同時に処理できる上、これらが、無線通信媒体処理装置１に接続されたいずれのアンテナの通信範囲にあったとしても同じように同時動作で処理することが可能であり、従来の技術のように、動作させるアンテナを順次切り替えるなどで、余分な待ち時間を生じさせたりする問題がない。もちろん、一つの読み書き部２で処理できるため、低コストも実現できるものである。

これらは、オフィスフロアや工場、店舗などに存在する多数の出入り口に、各アンテナを配置して、入退出管理を行ったり、万引き防止を行ったり、商品の出納管理を行ったりする場合に適切に適用可能なものである。

なお、図８〜図１１では、無線通信媒体が２つで、アンテナが３つの場合が示されているが、これ以上であっても、これ以下であってもよく、また、複数の読み書き部２を用いて、これを基点とした並列的、直列的な階層構造を更に複雑に攻勢してもよく、この場合には、更に複雑な処理を実現することが可能となるものである。

なお、実施の形態２であっても、実施の形態１と同様に、受信合成器においては検波後の検波信号が用いられて合成されることで、ノイズや電力ロスを十分に回避することができ、信号にあらかじめ直流成分を重畳させて、電源線の引き回しをなくすことでノイズへの耐性を強くすることで、正確な復調を実現し、特に、同種認証、異種認証などの複雑な処理を行う場合であっても、適切な処理ができる、従来の技術よりはるかに進歩した無線通信媒体処理装置、システムを実現することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３においては、無線通信媒体処理装置が、種々の場合に適用された無線通信媒体処理システムについて説明する。

なお、ここでシステムと言うのは例えばホストなどの集中処理を接続してより複雑な処理を行ったりする場合や、具体的な状態に適用したりする場合などについて便宜的に用いているだけで、無線通信媒体処理装置、無線通信媒体処理システムに解釈上の差異は格段には無いものである。

実施の形態１および実施の形態２で説明された無線通信媒体処理装置１は、無線通信媒体を用いて、簡易かつ正確に管理を行う必要のある態様に対して、適切に用いることができ、非常に効果的である。

特に、従来の技術と異なり、読み書き部を削減できるため、低コストかつ、複数の読み書き部を同期処理する面倒が無く、誤読や誤動作を防止することが可能となるメリットがある。

また、アクティブにするアンテナをスイッチにより切り替える従来の技術と異なり、同時動作が可能で、移動する可能性のある無線通信媒体（およびこれをもつ人間や荷物）を追いかける必要性が無く、確実にＩＤ認証を同時平行的に実行することができるため、一度に処理できる無線通信媒体の量が段違いに多くなり、更に、異なるＩＤコードを持つ場合であっても同時平行的な処理が可能である。しかも、ノイズなどの問題も回避できる。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１４、図１５は、本発明の実施の形態３における無線通信媒体処理システムの構成図である。

図１３（ａ）には、空港の荷物検査や商店などの出入り口などに用いられるゲート型アンテナを用いた場合が示されている。なお、図１３（ａ），図１３（ｂ）は無線通信媒体処理装置を適用した無線通信媒体処理システムとして表されているが、システムに限られるものではなく、無線通信媒体処理装置そのものとしても表されているものであり、適用されるものであるため、ホストが除かれた状態では無線通信媒体処理装置として表されるものである。

なお、図１３（ａ）には３以上のループアンテナ（図では４つのループアンテナ２６が示されており、対向領域が３箇所ある場合が示されている）が示されており、店舗入り口などにおいて、多数のループアンテナを並べたゲート型アンテナにより、無線通信媒体１１との同時平行的な通信を可能としている。例えば、非常に広い入り口に用いたり、複数の入り口に設けて、入出管理や商品管理を行う場合などに好適である。

あるいは、図１３（ｂ）のようにループアンテナ２６が２つのみの場合であっても良い。二つのループアンテナ２６を対向させて、その対向領域やその近傍における無線通信媒体１１との通信を行う場合などである。この場合にも、二つのループアンテナに対して、送信信号を送信分配器３で分配して出力し、二つのループアンテナ２６からの信号を、一旦検波して、検波信号として受信合成器４において合成して、読み書き部５に出力することで、いずれのループアンテナでも、無線通信媒体１１との通信を可能とすることができるものである。

例えば、入り口が狭く、二つのループアンテナ２６を対向させることが好適であり、それぞれの入り口毎にゲート型アンテナを形成する場合などに好適である。

もちろん、これ以外の数のループアンテナ２６を設けても良いものである。

図１４には、オフィスフロアや工場、あるいは学校などの教室、官公庁などのフロア、病院などの病室、大型店舗などの、種々の場所において配置されている多数の出入り口における、入退出管理を行う形態が表されている。

図１５には複数のゲートを持ち、無線通信媒体が付された商品などをゲート毎に分類して振り分ける無線通信媒体処理システムが表されている。

２６はループアンテナ、２７はゲート型アンテナ、２８はホストであり、３０は部屋、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９は出入り口であり、図示はされていないが、それぞれの出入り口３１〜３９には、実施の形態１、２で説明された、無線通信媒体と通信を行うアンテナが配置されている。

４０、４１、４２は人間で、４３、４４、４５はそれぞれ入退出セキュリティチェックを行う非接触ＩＣカード、ＩＤタグ、ＲＦ−ＩＤなどの無線通信媒体、若しくは、無線通信媒体を格納した認証体である。これら無線通信媒体４３、４４、４５はそれぞれ人間４０〜４２がそれぞれ所有しているものである。

４６は読み書き部、送信分配器、受信合成器などが実装された集中管理装置で、この装置から、各出入り口３１〜３９に配置されているアンテナに送信線と受信線が接続されている。このとき、実施の形態１、２で説明したように、読み書きＩＤコード切り替え部や送信信号出力先切り替え部などが、必要に応じて備わっていてもよいものである。また、集中管理に必要なその他の制御に関しても、必要に応じて備わっていてよいものである。

各出入り口３１〜３９は全て通常は閉じられており、それぞれは、認証対象のＩＤコードを有する無線通信媒体のみとの通信によるＩＤコード認証によってのみ、出入り口３１〜３９は開錠されるものである。これにより、室内に入れる人間を選別できるという、セキュリティが実現されるものである。

まず、図１３（ａ），図１３（ｂ）に表される装置、システムについて説明する。

ループアンテナ２６は開口部を有するアンテナであり、図では２つのループアンテナ２６の開口部が相互に対向して、ゲート型アンテナ２７を構成している。もちろん、ループアンテナは３以上であってもよく、相互に対向する場合には、開口部が略平行であることが好ましいが、ずれていてもよいものである。

例えば、空港のセキュリティゲートなどにおいては、ループアンテナ２６の間を荷物や
人間が通過するが、このとき無線通信媒体が付されていればこれとの通信によりＩＤ認証が行われる。ＩＤ認証により、通過の可否が決定される。また、この場合であっても一つの読み書き部により、複数のアンテナを同時平行的に動作させて、同時に複数のゲートを通過する顧客や荷物に付された無線通信媒体１１を認証することができると言うメリットがあり、非常に効率の高いものである。特に実施の形態１で説明したように、送信分配器３、受信合成器４によりノイズ無く、送信信号の分配と、受信信号の合成によるその後の復調が可能となって、従来の技術のように、余分な読み書き部２を必要とせず、低コスト化が図れ、同期処理などの不要な処理もいらなくなる。また、アクティブとするループアンテナ２６を次々と入れ替える必要が無いために、同時平行に大量の処理が可能になるメリットがある。

次に、図１４に表される装置、システムについて説明する。

アンテナが配置された各出入り口３１〜３９に、開錠可能対象であるＩＤコードを有する無線通信媒体を持つ人間が、その無線通信媒体との通信を行うことで、ＩＤ認証されて開錠が実現される。

ここで、無線通信媒体４３、４４のみが、開錠対象のＩＤコードを有する無線通信媒体であり、無線通信媒体４５は、開錠非対称のＩＤコードを有する無線通信媒体であるとする。この場合、出入り口３７に近づいた人間４０は、無線通信媒体４３を有していることで、出入り口３７が開錠し、これにより入室することが可能となる。

同様に、無線通信媒体４４を持つ人間４１は出入り口３９から入室することが可能である。

このとき、実施の形態１、２で説明したように、各出入り口３１〜３９に配置されたアンテナは、同時動作するために、無線通信媒体４３と４４の両方と同時に通信し、この受信信号を受信合成器において、合成した上で読み書き部２で復調される。復調されたデジタルデータが正しいＩＤコードであるかを認証し、これにより、出入り口３７、３９は開錠して、人間４０、４１は入門することが可能である。

なお、実施の形態２で説明したとおり、無線通信媒体４３、４４が異なるＩＤコードを有していても、時間分割でのタイムスロット方式や周波数分割のチャネル方式などで、同時処理を行うことは可能である。

一方、この部屋３０が認めていないＩＤコードを持つ無線通信媒体４５については、通信の結果、ＩＤコードが認証されないため、出入り口３４は開錠せず、人間４２は入室することができない。これは、入り口を変えても同じである。

このようにしてセキュリティを確保することができる。

なお、このとき、出入り口により認証されるＩＤコードを切り替えて、特定の出入り口のみが特定のＩＤコードを持つ無線通信媒体にのみ対応するセキュリティ方式としても良い。この場合には、部屋３０の内部が更に細分化されている場合などに有効である。

また、図１３（ａ），図１３（ｂ）と異なり、更に多くの無線通信媒体があってもよく、別の出入り口からの入室であっても良い。また、退室であっても同様である。

また、集中処理装置４６でのデータ変更により、認証対象のＩＤコードを変更したり、特定の状態においては全ての出入り口を非開錠とするなどの緊急対策を行うことも好適で
ある。

また、このような管理された部屋３０を一つのユニットとして、これをさらにくみ上げて、更に広域な無線通信媒体処理システムを構築することも可能である。

このような無線通信媒体処理システムは、無線通信媒体を用いたオフィスなどのセキュリティシステムに応用されるものである。

次に図１５に示される装置、システムについて説明する。

図１５では、複数のゲートを持ち、無線通信媒体が付された商品などをゲート毎に分類して振り分ける無線通信媒体処理システムが表わされている。

５０は無線通信媒体処理システムであり、商品分類に用いられる商品自動分類システムなどの一例である。

５１、５２、５３，５４は分類路である。５５は通路、５６は商品であり無線通信媒体が付されており、５７、５８、５９、６０はアンテナ、６１、６２、６３、６４は入り口であり、図示はされていないが、全てのアンテナ５７〜６０は読み書き部、受信合成器、送信分配器などからなる集中処理装置に接続されている。

商品５６には任意のＩＤコードを有する無線通信媒体が付されており、ベルトコンベヤーなどからなる通路５５上を移動する。アンテナ５７〜６０はそれぞれ、異なるＩＤコードを有する無線通信媒体とのやり取りを行うように制御されており（実施の形態２のように）、ベルトコンベヤーのように可動する通路５５上を移動する商品の無線通信媒体との通信が順次行われる。

このとき、アンテナ５７〜６０のいずれかで認証されるＩＤコードに対応する無線通信媒体が商品５６に付されている場合には、その商品５６は、そのアンテナが配置されている入り口６１〜６４のいずれかに取り込まれ、分類路５１〜５４のいずれかに振り分けられて、商品の自動仕分けが可能となる。

例えば、この場合には、あるＩＤコードその１を通信するのはアンテナ５７だけで、別のＩＤコードその２を通信するのはアンテナ５８だけであるように順次タイムスロット単位などで切り分けて順次処理することで、このような自動仕分けが実現されるものである。

以上のように、図１３（ａ），図１３（ｂ）、図１４に表されるように、オフィスなどの入退出セキュリティや、商品の自動分類などにおいても、原則として一つの読み書き部のみで、同時に多数のアンテナを配置した出入り口などでの、無線通信媒体との通信を可能として、非常に低コストで、同期処理などの複雑な回路構成のいらない処理システムを実現することが可能となる。

また、アクティブとなるアンテナを順次切り替える従来の技術と異なり、全ての、あるいは任意に選択されたアンテナを同時動作させて、受信合成器により同時に複数の無線通信媒体からのデータを処理することができるので、同時に、入退出を実現し、多数の商品分類などを実現することが容易に可能となる。更に、ベースバンド信号を排除することにより、ノイズを発生させることも防止できるものである。

なお、実施の形態３であっても、実施の形態１、２と同様に、受信合成器においては検
波後の検波信号が用いられて合成されることで、ノイズや電力ロスを十分に回避することができ、信号にあらかじめ直流成分を重畳させて、電源線の引き回しをなくすことでノイズへの耐性を強くすることで、正確な復調を実現し、特に、同種認証、異種認証などの複雑な処理を行う場合であっても、適切な処理ができる、従来の技術よりはるかに進歩した無線通信媒体処理装置、システムを実現することができる。

本発明は、複数のアンテナと、複数のアンテナに接続される送信分配器と、複数のアンテナに接続される受信合成器と、送信分配器と受信合成器に接続され、アンテナを介して無線通信媒体との間でデータの読みもしくは書き、もしくは読み書きを行う読み書き部を有し、受信合成器には検波後の検波信号が入力する構成により、少なくとも一つの読み書き部により、低コストでかつ低ノイズで、同時平行的に複数の無線通信媒体との通信処理とそのＩＤ認証を非常に正確に行うことが必要な用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の構成図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の構成図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の構成図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の一部の構成図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の構成図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の一部の構成図 本発明の実施の形態１における無線通信媒体処理装置の一部の構成図 本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理装置の構成図 図８の場合の動作タイミングチャート 本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理装置の構成図 図１０の場合の動作タイミングチャート 本発明の実施の形態２における無線通信媒体処理の動作タイムスロット図 （ａ）本発明の実施の形態３における無線通信媒体処理システムの構成図、（ｂ）本発明の実施の形態３における無線通信媒体処理システムの構成図 本発明の実施の形態３における無線通信媒体処理システムの構成図 本発明の実施の形態３における無線通信媒体処理システムの構成図 従来の技術における無線通信媒体処理装置の構成図 従来の技術における無線通信媒体処理装置の構成図 従来の技術における無線通信媒体処理装置のブロック図

符号の説明

１ 無線通信媒体処理装置
２ 読み書き部
３ 送信分配器
４ 受信合成器
５ アンテナ
６ アンテナ回路基板
７ 送信線
８ 受信線
９ 送信幹線
１０ 受信幹線
１１、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 無線通信媒体
１２ アップコンバージョン部
１３ａ ダウンコンバージョン部
１４ 送信信号増幅器
１５ 受信信号増幅器
１６ 送信信号出力先切り替え部
１７ 受信信号入力切り替え部
１８ 送信信号電力切り替え部
１９ Ａアンテナ
２０ Ｂアンテナ
２１ Ｃアンテナ
２３ 読み書きＩＤ切り替え部
２４ 変調部
２５ 復調部
３０ 部屋
３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９ 出入り口
４０、４１、４２ 人間
４３、４４、４５ 無線通信媒体
４６ 集中管理装置
５０ 無線通信媒体処理システム
５１、５２、５３，５４ 分類路
５５ 通路
５６ 商品
５７、５８、５９、６０ アンテナ
６１、６２、６３、６４ 入り口

Claims (3)

1. 複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナの各々に直結されたアンテナ基板と、
   前記複数のアンテナおよび前記アンテナ基板とは別体で設けられ前記複数のアンテナからの信号を処理する受信部と、
   前記複数のアンテナと前記受信部とを前記アンテナ基板を介して接続する受信線と、
   前記アンテナ基板に設けられ前記複数のアンテナに受信される受信信号の周波数を低くし検波信号とする検波部とを有し、
   前記検波信号を前記受信線を介して前記受信部に送ることを特徴する無線通信媒体処理装置。
2. 前記検波信号がベースバンド信号であることを特徴とする請求項１記載の無線通信媒体処理装置。
3. 前記受信器において、前記複数のアンテナからの信号のうち１つの信号を選択する信号入力切り替え部を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信媒体処理装置。

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