(57)【要約】【課題】電波干渉を防止しつつ通信速度の高速化を図ること。【解決手段】送信波に使用するチャネルと異なるチャネルを受信波に使用するミラーサブキャリア方式と、下側波帯あるいは上側波帯のいずれか一方の側波帯を使用して受信波を受信する方式と、を利用する。通信に先立ち、キャリアセンスを行い、空きチャネルがあるか否かを調べ、チャネルの空き状態に応じて通信モードを選択し通信を開始する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個に区分された周波数帯域上のチャネルを１個または複数個利用してデータキャリアとの間で無線によるデータ通信を行なう通信装置であって、
通信装置から第１のチャネルを使用して送信信号を送信する送信部と、
第１のチャネルとは異なるチャネルである第２のチャネルを使用するとともに、単側波帯を使用してデータキャリアからの受信信号を受信する受信部と、
第２のチャネルの使用領域を特定する通信モードが記憶された記憶部と、
通信モードを動的に変化させる制御部と、を有し、
制御部が通信モードを動的に変化させることによりデータキャリアとデータ通信を行うことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
第２のチャネルは、１つのチャネルあるいは複数の連続するチャネルからなることを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
制御部は、第２のチャネルのチャネル数が降順に選択されるよう通信モードを動的に変化させることを特徴とする請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段を有し、
キャリアセンス手段による検索の結果、空きチャネルがあった場合には、制御部は、この空きチャネルによりデータ通信を行うように通信モードを設定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の通信装置。
【請求項５】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段を有し、
キャリアセンス手段による検索の結果、空きチャネルがなかった場合には、制御部は、受信電力強度に応じて適した通信モードを設定することを特徴とする請求項１、２あるいは４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段と、
キャリアセンスをするごとにチャネルの空き状態に関する情報を蓄積する空きチャネル情報蓄積部と、を有し、
制御部は、空き状態に関する情報を参照し、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の通信装置。
【請求項７】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを行って得られたチャネルの空き状態に関する情報が予め蓄積された空きチャネル情報記憶部を有し、
制御部は、空き状態に関する情報を参照し、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の通信装置。
【請求項８】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段と、
キャリアセンスをするごとに空きチャネルに関する情報を蓄積する空きチャネル情報蓄積部と、を有し、
制御部は、キャリアセンスにより空きチャネルが複数検索された場合において、空きチャネル情報蓄積部から各チャネルのチャネル空き確率を取得するとともに、キャリアセンスにより検索された空きチャネルである直前空きチャネルとチャネル空き確率とを照合し、直前空きチャネルの中でチャネル空き確率が一番高いチャネルを選択してデータ通信を行うよう通信モードを設定することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の通信装置。
【請求項９】
通信モードが設定されると同時に、あるいは通信モードが設定された後、またはデータ通信する際に警告を行うことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか１項に記載の通信装置と、該通信装置とデータ通信可能なデータキャリアとからなることを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
請求項６に記載の通信装置と、該通信装置と通信可能な外部制御装置と、該通信装置とデータ通信可能なデータキャリアと、を備え、
上記通信装置は、通信モードが設定されると同時に、あるいは通信モードが設定された後、またはデータ通信する際に上記外部制御装置に警告信号を送信し、該外部制御装置は、該警告信号を受信するとユーザに警告を発することを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
複数個に区分された周波数帯域上のチャネルを１個または複数個利用してデータキャリアとの間で無線によるデータ通信を行なう通信方法であって、
第１のチャネルを使用して送信信号を送信する第１のステップと、
第１のチャネルとは異なるチャネルである第２のチャネルを使用するとともに、単側波帯を使用してデータキャリアからの受信信号を受信する第２のステップと、
第２のチャネルの使用領域を特定する通信モードを動的に変化させる第３のステップと、を有し、
通信モードを動的に変化させることによりデータキャリアとデータ通信を行うことを特徴とする通信方法。
【請求項１３】
第２のチャネルは、１つのチャネルあるいは複数の連続するチャネルからなることを特徴とする請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１４】
第２のチャネルのチャネル数が降順に選択されるよう通信モードを動的に変化させることを特徴とする請求項１２に記載の通信方法。
【請求項１５】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップを有し、
検索の結果、空きチャネルがあった場合には、この空きチャネルによりデータ通信を行うように通信モードを設定することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の通信方法。
【請求項１６】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップを有し、
検索の結果、空きチャネルがなかった場合には、受信電力強度に応じて適した通信モードを設定することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の通信方法。
【請求項１７】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップと、
キャリアセンスをするごとにチャネルの空き状態に関する情報を蓄積する第５のステップと、を有し、
制御部は、空き状態に関する情報を参照し、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の通信方法。
【請求項１８】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを行うことにより予め蓄積されたチャネルの空き状態に関する情報から、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の通信方法。
【請求項１９】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップと、
キャリアセンスをするごとに空きチャネルに関する情報を蓄積する第５のステップと、を有し、
キャリアセンスにより空きチャネルが複数検索された場合において、上記蓄積された空きチャネルに関する情報から各チャネルのチャネル空き確率を取得するとともに、キャリアセンスにより検索された空きチャネルである直前空きチャネルとチャネル空き確率とを照合し、直前空きチャネルの中でチャネル空き確率が一番高いチャネルを選択してデータ通信を行うよう通信モードを設定することを特徴とする請求項１２あるいは１３に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータキャリアとの間で無線によるデータ通信を行なう通信装置、通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本や欧州では、ＵＨＦ帯の電波を利用したＲＦＩＤシステムを構築する場合、使用可能な周波数帯域が狭い。図１１はＵＨＦ帯のチャネル配置例を示す図である。同図に示すように、日本では９５２．０〜９５４．０ＭＨｚの２ＭＨｚの帯域を２００ｋＨｚ幅で分割した９個のチャネルが配置されており、欧州では８６５．６〜８６７．６ＭＨｚの２ＭＨｚの帯域を２００ｋＨｚ幅で分割した１０個のチャネルが配置されている。
【０００３】
また、ＲＦＩＤタグからリーダライタへの反射波の送信の際には、日本においてはこれまで、ＦＭ０方式というリーダライタの中心周波数と同一の周波数の電波で反射波が発射される変調方式のみが採用されていた（図１２（ａ）参照）。ＲＦＩＤタグ、特にパッシブタイプのＲＦＩＤタグは、どのような電波が到来しても応答することができるよう、チャネルフィルタを搭載していないことから、希望波も妨害波も区別できない。そのうえ、ＲＦＩＤタグに電力を供給する必要性から高出力の電波を送信している。そのため、リーダライタのような通信装置を複数台近接して設置する場合、リーダライタ間相互の電波干渉が生じ、ＲＦＩＤタグの読み取り性能が低下する。この電波干渉を回避するために、日本においては、いわゆるＬＢＴと呼ばれるキャリアセンスが電波法で義務付けられている。
【０００４】
ＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ  Ｂｅｆｏｒｅ  Ｔａｌｋ）は、リーダライタとＲＦＩＤタグとの間で通信を行う前に、搬送波（キャリア）の受信電力強度を測定（センス）して、通信可能な周波数帯域が空いているかどうかを確認するものである。すなわち、リーダライタからＲＦＩＤタグに向けて送信する電波について、その周波数帯域にあるチャネルの受信電力強度を測定し、測定された受信電力強度が所定レベル以上であればそのチャネルが使用中であると判断して送信を待ち、所定レベル未満であればそのチャネルが未使用であると判断して送信を行うことにより、近接するリーダライタとの混信を防ぐようにしている。
【０００５】
このように、キャリアセンスを行うことでリーダライタが通信を開始する前に使用可能なチャネルの空き状況を調べ、空きチャネルがあればその周波数の電波を送信することが規定されているが、複数個の空きチャネルが存在する場合にどのチャネルを選択して使用するのかについては特に規定されていなかった。そこで、従来、空きチャネルの選択方式の１つとして、例えば、特許文献１に記載の無線通信装置に使用されている方式がある。
【０００６】
この方式においては、キャリアセンス時に検索された空きチャネルの中から使用チャネルを選択する際に、隣接チャネルの空き状況に応じて使用チャネルを選択するとともに、選択された使用チャネルでの通信速度を隣接チャネルの使用状況に応じて通信可能な最大速度に設定して通信を開始する構成が採用されている。このように構成することにより、チャネルの空き状況に応じて高速通信が可能となる。
【０００７】
この特許文献１で採用した方式は、ＦＭ０方式下においては、電波干渉を防止しつつ高速通信を可能とするものであり好適なものであった。しかしながら、ＦＭ０方式においては、例えば、５００ｍ２のエリアで同時に電波を発射できるリーダライタの台数は最大９台であり（注：環境条件により、エリアの大きさは異なる）、１０台目以降は、チャネル空き待ち送信時間（以下「送信待ち時間」と言う）が発生する。
【０００８】
具体的に図１３（ａ）を参照して説明すると、例えば、連続送信時間が１００ｍｓｅｃで、３０台のリーダライタが設置されている場合、送信待ち時間は２２０ｍｓｅｃ程度となる可能性があり、更に、連続送信時間が５００ｍｓｅｃで、５０台のリーダライタが設置されている場合、送信待ち時間はおよそ１０倍の２１５０ｍｓｅｃ程度となる可能性がある。リーダライタの台数が増えれば増えるほど、この送信待ち時間は、図１３（ｂ）のグラフに示すように長くなる。
【０００９】
このような送信待ち時間の問題を解消すべく、近年の電波法の改正により、日本においては、ミラーサブキャリア方式（以下「ＭＳ方式」と言う）が採用される。ＭＳ方式は、ＲＦＩＤタグの反射波をリーダライタの送信波とは異なる周波数にずらし、リーダライタ間の干渉を避けやすくする変調方式である。ＲＦＩＤタグの反射波の周波数をずらすことで、ほかのリーダライタが出す強い電波によって、ＲＦＩＤタグの弱い反射波をかき消されないようにすることができる（図１２（ｂ）参照）。このＭＳ方式を採用することにより、送信待ち時間が不要となり、更に、従来のＬＢＴで規定されている制約、すなわち一度送信を完了したら５０ｍｓｅｃ以内は送信できないという制約が不要となるとともに、従来に比してリーダライタの設置台数を増加させることができる。
【００１０】
このＭＳ方式が採用された後においても、電波干渉を防止しつつ高速通信が可能であることの要請が産業界にはあり、本発明者らにおいても、上記特許文献１に記載の方式を適用することを考えた。しかしながら、この方式では、送信チャネルに隣接した両側のチャネルが空いていないと高速通信ができないという制約をはじめとして、ＭＳ方式を単に特許文献１に記載の方式に適用すれば、電波干渉の防止と高速通信とが好適に実現されるわけではなく、更なる改良が必要であった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１４８２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ＭＳ方式のもと、通信モードを動的に変化させてデータ通信を行うことにより、電波干渉を防止しつつ通信速度の高速化が図れる通信装置、通信システム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】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明は、複数個に区分された周波数帯域上のチャネルを１個または複数個利用してデータキャリアとの間で無線によるデータ通信を行なう通信装置であって、通信装置から第１のチャネルを使用して送信信号を送信する送信部と、第１のチャネルとは異なるチャネルである第２のチャネルを使用するとともに、単側波帯を使用してデータキャリアからの受信信号を受信する受信部と、第２のチャネルの使用領域を特定する通信モードが記憶された記憶部と、通信モードを動的に変化させる制御部と、を有し、制御部が通信モードを動的に変化させることによりデータキャリアとデータ通信を行うことを特徴とする。
【００１４】
ここで、「データキャリア」とは、例えば、ＲＦＩＤタグやＩＣカードなどであり、「通信装置」とはこのＲＦＩＤタグと無線通信可能なリーダやリーダライタなどである。なお、ここで言うＲＦＩＤタグは、電源を有しないパッシブタイプのもの、電源を有するアクティブタイプのものも含まれる他、荷物や商品に貼付して使用するもの、荷札あるいは引き札のようなものなど種々の形態のものを含み、ＩＣチップを実装しデータの読み取りや書き込みが可能なものなど種々の形態のものを意味する。
【００１５】
第１のチャネルとは、複数個に区分された周波数帯域上のチャネルのうちの１のチャネルを意味し、第２のチャネルとは、この第１のチャネルとは別のチャネルを意味する。すなわち、従来のＦＭ０方式のように送信及び受信のチャネルを同一とするものとは異なり、送信のチャネルと受信のチャネルとは別々のチャネルを使用する、いわゆるＭＳ方式を本発明では採用している。
【００１６】
また、単側波帯（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｉｄｅｂａｎｄ：以下「ＳＳＢ」と言う。）とは、振幅変調をすることにより、搬送波を中心として低周波側に下側波帯（ＬＳＢ）、高周波側に上側波帯（ＵＳＢ）が発生するが、いずれか一方の側波帯を使用してベースバンド情報を伝送する変調方式である。本発明においては、通信装置がデータキャリアから受信信号を受信し、復調する際に、ＳＳＢを用いている。上記特許文献１に記載の無線通信装置においては、両側波帯（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓｉｄｅｂａｎｄ：以下「ＤＳＢ」と言う。）を使用して、復調しており、ＬＳＢ側及びＵＳＢ側の双方のチャネルが空いているとそのチャネルを使用して通信を行うように構成していたが、ＳＳＢを使用することにより、ＬＳＢ側あるいはＵＳＢ側のいずれか一方のみのチャネルが空いていればよいので、従来に比してより電波干渉を防止しつつ高速通信も可能となる。
【００１７】
ここで、「通信モード」とは、第２のチャネルの使用領域を特定するためのものであり、例えば、この使用領域を特定するものとしては、使用するチャネルの場所及び使用するチャネルの数がある。使用するチャネルが空きチャネルであればより電波干渉を抑えることができるし、通信速度がより高速化すると周波数帯域が広がる傾向にあることから、使用するチャネル数を多くすればその分高速通信が可能となる。このような趣旨から、本発明においては、通信モードを設け、この通信モードを変化可能に構成することにより、電波干渉の防止、高速通信を可能にするように構成している。
【００１８】
本発明においては、第２のチャネルは、１つのチャネルあるいは複数の連続するチャネルからなるように構成してもよいし、また、制御部は、第２のチャネルのチャネル数が降順に選択されるよう通信モードを動的に変化させるようにしてもよい。通信速度が高速になればなる程、周波数帯域が広がり複数のチャネルを必要とすることから、使用するチャネル数が多い順に通信モードが選択されるように構成することにより、通信速度がその状況下で最大となるようにすることが可能となる。
【００１９】
また、本発明においては、データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段を有し、キャリアセンス手段による検索の結果、空きチャネルがあった場合には、制御部は、この空きチャネルによりデータ通信を行うように通信モードを設定するように構成してもよい。空きチャネルを調べ、この空きチャネルが選択されるように通信モードを設定した後、データ通信を行えば、より電波干渉を防止できるうえ、検索の結果、複数の連続する空きチャネルが存在した場合には複数の空きチャネルを選択して通信をすることも可能となることから、その結果、高速通信も可能となる。
【００２０】
一方、データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段を有し、キャリアセンス手段による検索の結果、空きチャネルがなかった場合には、制御部は、受信電力強度(干渉波)によるデータキャリア通信に与える悪影響が最も小さくなるように通信モードを設定するように構成してもよい。キャリアセンスを行った結果、全てのチャネルが使用されていることもある。しかしながら、チャネルが使用されていると言っても、使用レベル(度合い)、すなわち各チャネルにおいて測定される受信電力強度は異なることから、本発明においては、この受信電力強度(干渉波)によるデータキャリア通信に与える悪影響が最も小さくなるように通信モードを設定し、データ通信をするように構成している。このように構成することにより、空きチャネルが全くない状況下においても、より電波干渉が生じる可能性が低い状態で、データ通信をすることが可能となる。
【００２１】
本発明においては、データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段と、キャリアセンスをするごとにチャネルの空き状態に関する情報を蓄積する空きチャネル情報蓄積部と、を有し、制御部は、空き状態に関する情報を参照し、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定するように構成してもよい。
【００２２】
また、本発明においては、データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを行って得られたチャネルの空き状態に関する情報が予め蓄積された空きチャネル情報記憶部と、を有し、制御部は、制御部は、空き状態に関する情報を参照し、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定するように構成してもよい。
【００２３】
更に、本発明においては、データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行するキャリアセンス手段と、キャリアセンスをするごとに空きチャネルに関する情報を蓄積する空きチャネル情報蓄積部と、を有し、制御部は、キャリアセンスにより空きチャネルが複数検索された場合において、空きチャネル情報蓄積部から各チャネルのチャネル空き確率を取得するとともに、キャリアセンスにより検索された空きチャネルである直前空きチャネルとチャネル空き確率とを照合し、直前空きチャネルの中でチャネル空き確率が一番高いチャネルを選択してデータ通信を行うよう通信モードを設定するように構成してもよい。
【００２４】
すなわち、本発明においては、キャリアセンスを実施し、時間的に直近の情報のみを利用して空きチャネル状態を検索し、これにより通信モードを設定してデータ通信を行うパターンのみならず、以下のようにして通信モードを設定するパターンも適用可能である。具体的には、
（１）キャリアセンス毎にチャネルの空き状態に関する情報を蓄積しておき、過去に空き状態が一番多いものを選択してデータ通信をするよう通信モードを設定するパターン。
（２）キャリアセンス毎に空きチャネル状態を蓄積する空きチャネル情報蓄積部を設けずに、空きチャネル状態に関する情報は予め記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤなど）に記憶しておき、この記憶媒体から空きチャネル状態に関する情報を取得して過去に空き状態が一番多いものを選択してデータ通信をする通信モードを設定するパターン。
（３）キャリアセンスにより複数の空きチャネルが検索された場合に、空きチャネル情報蓄積部に蓄積された各チャネルのチャネル空き確率を取得し、この空き確率が一番高いチャネルを選択してデータ通信を行うよう通信モードを設定するパターン。
などである。
【００２５】
なお、上記チャネルの空き状態に関する情報とは、直接的にチャネルの空き状態を表記する情報の他、例えば、各チャネルがデータ通信に使用された状況を表記することにより間接的にチャネルの空き状態を表記するものも含むものであり、これに対応して、空き確率も直接的、及び間接的な表記を含むものである。
【００２６】
空きチャネルがなかった場合に、制御部が、受信電力(干渉波)によるデータキャリアとの通信に与える悪影響が最も小さくなるように通信モードを設定する本発明の通信装置において、通信モードが設定されると同時に、あるいは通信モードが設定された後、またはデータ通信する際に警告を行うように構成してもよい。空きチャネルを選択せずにデータ通信を行った場合には、空きチャネルを選択した場合に比して電波干渉が生ずる可能性が高いことから、この場合には、使用者に「空きチャネルを使用していない」ことを知らせるべく警告をすることとしている。この警告としては、警告音、警告メッセージ、警告灯等どのような形態でもよい。
【００２７】
本発明の通信装置は、特に高出力型ＵＨＦ帯や低出力型ＵＨＦ帯のリーダライタのような、キャリアセンスによる混信防止対策が必要なＲＦＩＤシステムに使用されるリーダあるいはリーダライタに好適に適用できる。
【００２８】
本発明の通信システムは、上記いずれかに記載の通信装置と、該通信装置とデータ通信可能なデータキャリアとからなることを特徴とする。
【００２９】
本発明の通信システムは、空きチャネルがなかった場合に、制御部が、受信電力強度が一番低くなるように通信モードを設定する通信装置と、該通信装置と通信可能な外部制御装置と、該通信装置とデータ通信可能なデータキャリアと、を備え、上記通信装置は、通信モードが設定されると同時に、あるいは通信モードが設定された後、またはデータ通信する際に上記外部制御装置に警告信号を送信し、該外部制御装置は、該警告信号を受信するとユーザに警告を発することを特徴とする。
【００３０】
本発明は、複数個に区分された周波数帯域上のチャネルを１個または複数個利用してデータキャリアとの間で無線によるデータ通信を行なう通信方法であって、第１のチャネルを使用して送信信号を送信する第１のステップと、第１のチャネルとは異なるチャネルである第２のチャネルを使用するとともに、単側波帯を使用してデータキャリアからの受信信号を受信する第２のステップと、第２のチャネルの使用領域を特定する通信モードを動的に変化させる第３のステップと、を有し、通信モードを動的に変化させることによりデータキャリアとデータ通信を行うことを特徴とする。
【００３１】
第２のチャネルは、１つのチャネルあるいは複数の連続するチャネルからなるようにしてもよい。
【００３２】
第２のチャネルのチャネル数が降順に選択されるよう通信モードを動的に変化させるようにしてもよい。
【００３３】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップを有し、検索の結果、空きチャネルがあった場合には、この空きチャネルによりデータ通信を行うように通信モードを設定するようにしてもよい。
【００３４】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップを有し、検索の結果、空きチャネルがなかった場合には、受信電力強度が一番低くなるように通信モードを設定するようにしてもよい。
【００３５】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップと、キャリアセンスをするごとにチャネルの空き状態に関する情報を蓄積する第５のステップと、を有し、制御部は、空き状態に関する情報を参照し、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定するようにしてもよい。
【００３６】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを行うことにより予め蓄積されたチャネルの空き状態に関する情報から、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定するようにしてもよい。
【００３７】
データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを実行する第４のステップと、キャリアセンスをするごとに空きチャネルに関する情報を蓄積する第５のステップと、を有し、キャリアセンスにより空きチャネルが複数検索された場合において、上記蓄積された空きチャネルに関する情報から各チャネルのチャネル空き確率を取得するとともに、キャリアセンスにより検索された空きチャネルである直前空きチャネルとチャネル空き確率とを照合し、直前空きチャネルの中でチャネル空き確率が一番高いチャネルを選択してデータ通信を行うよう通信モードを設定するようにしてもよい。
【００３８】
なお、本発明の通信システム及び通信方法における、文言解釈、作用効果、技術的思想などについては、上記説明した本発明の通信装置と対応するものについては同様である。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、いわゆるＭＳ方式及び単側波帯を使用するとともに、通信モードを動的に変化させることによりデータキャリアとデータ通信を行うように構成した。これにより、電波干渉を防止しつつ高速通信をし得る環境を提供することが出来る。
【００４０】
また、本発明においては、上記構成に加え、キャリアセンスによるデータ通信直前の空きチャネルに関する情報あるいは過去の空きチャネルに関する情報に基づいて通信モードを設定し、データ通信をするように構成すれば、電波干渉の発生をより抑えることができるとともに、高速通信も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４２】
図１は本発明の通信装置の一実施形態であるリーダライタの構成を示す図である。
【００４３】
同図に示すように、本実施形態のリーダライタ１は、電波を利用してデータキャリアであるＲＦＩＤタグ（図示しない）との間で無線によるデータ通信を行う装置である。より具体的には、リーダライタ１は、最適な通信モードを選択し、すなわち、例えば、図１１に示したＵＨＦ帯における９個のチャネルのうちから使用する受信チャネルを選択し、ＲＦＩＤタグに対してそのメモリに記憶されているデータの読み出しや書き込みを行うものであって、以下に説明する制御部２、発信器３、送信部４、受信部５、サーキュレータ６、アンテナ７を備えて構成されている。
【００４４】
制御部２は、リーダライタ１とＲＦＩＤタグとの間の送受信を制御するものであり、主にＲＦＩＤタグへ送信する送信信号Ｓ１を生成して出力し、ＲＦＩＤタグから受信した受信信号Ｓ２を入力して処理する。なお、制御部２の構成については図２において詳しく説明する。
【００４５】
発信器３は、制御部２からの制御信号Ｓ３に基づいて送信信号Ｓ１の搬送周波数を設定するものであり、本実施形態ではＰＬＬ回路によって構成されている。
【００４６】
送信部４は、ＲＦＩＤタグへの読み出し信号または書き込み信号を送信信号Ｓ１として出力するものであり、ディジタルアナログ変換器４１、変調器４２、高周波増幅器４３を備えてなる。まずディジタルアナログ変換器４１は、制御部２から出力された送信データをディジタル信号からアナログ信号に変換してベースバンド信号Ｓ４として出力する。次に変調器４２は、発信器３で設定された所定周波数の搬送波ｆ０をディジタルアナログ変換器４１から入力されたベースバンド信号Ｓ４で変調するとともに、読み出し信号を送信する場合には搬送波ｆ０を無変調とする。さらに高周波増幅器４３は、変調器４２から入力されたＲＦ信号の電力増幅を行う。そして、高周波増幅器４３から出力された送信信号Ｓ１はサーキュレータ６と低域通過フィルタ８を介してアンテナ７から放射される。
【００４７】
受信部５は、ＲＦＩＤタグから返信された信号を受信信号Ｓ２として入力するものであり、帯域制限フィルタ５１、ローノイズアンプ５２、復調器５３、増幅器５４、アナログディジタル変換器５５を備えてなる。帯域制限フィルタ５１を介して入力された受信信号Ｓ２はＲＦＩＤタグの反射波による微弱な電波であるため、ローノイズアンプ５２で増幅されて復調器５３に出力される。ここで復調器５３は、入力された受信信号Ｓ２を発信器３からの所定周波数の搬送波ｆ０によってベースバンド信号Ｓ４に復調する。次に、復調されたベースバンド信号Ｓ４は増幅器５４に入力されて電力増幅される。さらにアナログディジタル変換器５５は、増幅されたベースバンド信号Ｓ４をアナログ信号からディジタル信号に変換して出力する。そして、アナログディジタル変換器５５から出力された受信信号Ｓ２は制御部２へ入力されて処理される。
【００４８】
ここで、上記受信信号を受信する際には、ＳＳＢを利用して、ＬＳＢあるいはＵＳＢのいずれか一方の信号を受信し、復調するようにしている（以下、ＳＳＢ変調方式を利用した通信を「ＳＳＢ通信」、低周波側を利用する場合の受信信号を「ＬＳＢ信号」、高周波側を利用する場合の受信信号を「ＵＳＢ信号」と言う。）。上記特許文献１に記載の無線通信装置において使用されているＤＳＢと異なり、ＬＳＢ側あるいはＵＳＢ側のいずれか一方が空いていればよいので、従来よりも、空きチャネルを受信チャネルとして選択できる可能性が高くなる。
【００４９】
本実施形態ではＲＦＩＤタグに電源を内蔵しないパッシブタグを使用しているため、リーダライタ１とＲＦＩＤタグとの間の通信方式は半二重方式であり、アンテナ７を送信用と受信用とで共用し、サーキュレータ６によって送信信号Ｓ１と受信信号Ｓ２を分離するようになっている。すなわち、送信時には送信部４から出力された送信信号Ｓ１がサーキュレータ６から低域通過フィルタ８を介してアンテナ７へと導かれ、アンテナ７から外部のＲＦＩＤタグに向けて放射される。一方、受信時にはアンテナ７で受信したＲＦＩＤタグからの受信信号Ｓ２が低域通過フィルタ８を介してサーキュレータ６から受信部５へと導かれる。
【００５０】
図２はリーダライタにおける制御部の構成を示す図である。
【００５１】
同図に示すように、制御部２は送信データ生成部２１と符号化部２２を備えており、送信データ生成部２１で生成した送信データを符号化部２２で符号化し、その符号化された送信データをディジタル信号としてディジタルアナログ変換器４１に出力する。また、制御部２は復号化部２３と受信データ処理部２４を備えており、アナログディジタル変換器５５から入力されるディジタル化された受信信号Ｓ２を復号化部２３で復号化し、その復号化された受信データを受信データ処理部２４で処理する。
【００５２】
本実施形態において、復号化部２３において使用される復号化方式は、ＲＦＩＤタグの反射波をリーダライタの送信波とは異なる周波数にずらし、リーダライタ間の干渉を避けやすくする変調方式、すなわち、いわゆるミラーサブキャリア方式（ＭＳ方式）である。ＲＦＩＤタグの反射波の周波数をずらすことで、ほかのリーダライタが出す強い電波によって、ＲＦＩＤタグの弱い反射波をかき消されないようにすることができる。
【００５３】
さらに、制御部２はＦＦＴ処理部２５、チャネル選択処理部２７、メモリ２６を備えている。まずＦＦＴ処理部２５は、キャリアセンス時においてアナログディジタル変換器５５から入力されたディジタル信号を用いて高速フーリエ変換処理を行うものである。すなわち、ＦＦＴ処理部２５ではアナログディジタル変換器５５から入力されたディジタル量のデータに対して高速フーリエ変換処理を実行することにより、ディジタル信号に含まれる各周波数成分を抽出し、図４に示すような周波数帯域ごとの受信電力強度の分布データを取得して出力する。
【００５４】
メモリ２６は、通信速度、使用するチャネル及び使用するチャネルの個数などを特定するための通信モードが記憶された記憶部、キャリアセンスをする毎にチャネルの空き状態に関する情報を蓄積する空きチャネル情報蓄積部として機能する記憶手段である。
【００５５】
チャネル選択処理部２７は、キャリアセンス時にＦＦＴ処理部２５から入力された周波数帯域ごとの受信電力強度の分布データをメモリ２６に記憶させるとともに、メモリ２６から読み出した受信電力強度分布データに基づいて空きチャネルを評価し、最適な通信モードを選択し設定する処理を行う。そのため、発信器３に対して送信信号Ｓ１の搬送周波数を設定する制御信号Ｓ３を出力する。なお、通信モード選択処理については図４において詳しく説明する。
【００５６】
図３はパッシブ型ＲＦＩＤの通信方式と各通信期間のスペクトル状態を示す図である。
【００５７】
上述したように、本実施形態のリーダライタ１はパッシブ型ＲＦＩＤによる通信方式を採用しており、リーダライタ１からＲＦＩＤタグへと送信される電波はＲＦＩＤタグを動作させる起電力を供給する役割を担うので、アンテナ７から高出力で放射される。同図に示すように、リーダライタ１からＲＦＩＤタグへの通信期間においては、リーダライタ１のアンテナ７から読取コマンドが変調波として送信される。このとき、ＲＦＩＤタグでは読取コマンドの復調、解析が行われる。また、コマンド送信時にはＲＦＩＤタグへの信号の伝送速度を指定するオプションを付加することができ、毎通信ごとにその伝送速度を変更することが可能である。なお、同図（ｂ）はチャネル内に帯域制限されたリーダライタ１の変調波スペクトルを示している。
【００５８】
一方、ＲＦＩＤタグからリーダライタ１への通信期間において、リーダライタ１はアンテナ７から無変調の連続搬送波ＣＷを送信している。そして、これより少し遅れてＲＦＩＤタグからリーダライタ１へと電波が返信される。ＲＦＩＤタグのアンテナインピーダンスがタグ内部のメモリのデータに応じて変化する。これにより、リーダライタ１からの電波はタグのアンテナインピーダンスの変化に応じて反射量が変わり、タグのデータで変調された微弱な信号として返信される。
【００５９】
また、ＲＦＩＤタグのインピーダンス変調速度は、送信コマンド内で指定された伝送速度によって決定される。なお、同図（ｃ）はリーダライタ１の連続搬送波ＣＷとＲＦＩＤタグのインピーダンス変化による微弱な信号の変調波スペクトルを示している。本発明においては、上記した通り、ＭＳ方式及びＳＳＢ変調方式を使用していることから、搬送波と受信波に用いるチャネルが相違するとともに、側波帯も片側のみが使用される。ここでは、ＵＳＢ信号を使用した場合が図示されている。
【００６０】
ＲＦＩＤタグからリーダライタ１へのデータの伝送速度が大きくなると、周波数帯域が広くなるという特性がある。つまり、通信速度が高速の場合、単側波帯の占有帯域が広がり、他の搬送波の影響を受けやすくなる。
【００６１】
そこで、本実施形態のリーダライタ１は、キャリアセンスによる空きチャネルを検索し、チャネルの空き状態に応じて通信モードを変化させるとともに、空きチャネル数に応じた通信速度を選択することにより、リーダライタ１とＲＦＩＤタグとの間の通信効率を高めるようにしている。
【００６２】
図４は受信電力強度分布データと空きチャネルの関係を示す図である。
【００６３】
上述したように、制御部２のＦＦＴ処理部２５において、キャリアセンス時にアナログディジタル変換器５５から入力されたディジタル信号を用いて高速フーリエ変換処理を実行することにより、同図のようなチャネル単位で測定された受信電力強度分布データを取得する。同図において、横軸はＵＨＦ帯で送信周波数帯域として使用可能な９個のチャネル（Ｃｈ）を示し、縦軸は受信電力強度（ｄＢｍ）のレベルを示してある。
【００６４】
ここで、閾値Ｔｈ１はデータキャリア通信に悪影響を与えるレベル、例えば、−７４ｄＢｍに設定される。そして、図示した例では、測定された受信電力強度が閾値Ｔｈ１未満のチャネル、つまりＣｈ２、Ｃｈ３、Ｃｈ６、Ｃｈ９の４個のチャネルが通信可能な空きチャネルであることを表わしている。この検索された空きチャネルの状態に応じて最適な通信モード、すなわち、電波干渉を防止しつつ最大限通信速度が速くなるような通信モードを選択し設定する。
【００６５】
次に、図５〜図１０を参照して動作説明を行う。なお、ここでは、キャリアセンスを行った後データ通信を開始するパターンについて説明するが、キャリアセンスは必ずしも必要ではない。
【００６６】
図５は制御部での通信モード選択処理の一例を示すフローチャート図、図６は通信モードがモード１の場合の模式図、図７は通信モードがモード２の場合の模式図、図８は通信モードがモード３の場合の模式図、図９は通信モードの変形例を示す模式図、図１０は、チャネル占有度合いチェック処理を説明するための説明図である。
【００６７】
同図において、まずリーダライタ１はＲＦＩＤタグとのデータ通信に先立ち、アンテナ７から電波の送信を停止してキャリアセンスを行う（Ｓ６０１）。すなわち、アンテナ７と受信部５を介してＵＨＦ帯の送信周波数帯域の全チャネル（Ｃｈ１〜９）で受信電力強度を測定し、チャネル選択処理部２７はＦＦＴ処理部２５からの受信電力強度分布データに基づいて受信電力強度が閾値Ｔｈ１のキャリアセンスレベル（−７４ｄＢｍ）未満である空きチャネルを検索する。図４の例でいえば、Ｃｈ２、Ｃｈ３、Ｃｈ６、Ｃｈ９の４個のチャネルが空きチャネルに相当する。なお、ここで、閾値Ｔｈ１を−７４ｄＢｍとしたが、一例であり、周囲環境に応じて、閾値は変更してもよい。
【００６８】
次に、チャネル選択処理部２７は、キャリアセンス時にＦＦＴ処理部２５から入力された周波数帯域ごとの受信電力強度の分布データをメモリ２６に一時的に記憶させるとともに、各チャネル毎に空きチャネルに関する情報を履歴として蓄積する（Ｓ６０２）。この空きチャネルに関する情報としては、ここでは図示しないが、例えば、直接的にチャネルの空き状態を表記する情報の他、各チャネルがデータ通信に使用された状況を表記することにより間接的にチャネルの空き状態を表記するものも含む。
【００６９】
上記キャリアセンスの結果、制御部２は、連続して３Ｃｈ分の空きチャネルがあるか否かを調べ（Ｓ６０３）、連続して３Ｃｈ分の空きチャネルが存在した場合には（Ｓ６０３のＹ）、通信モードをモード１に設定し（Ｓ６０４）、発信器３に対して制御信号Ｓ３を出力し、データ通信が開始される（Ｓ６１２）。
【００７０】
本実施形態においては、このモード１が通信速度の最も速い通信モードであり、次いで後述するモード２、その次にモード３の順で通信速度は遅くなっていく。
【００７１】
このモード１を模式的に示したのが図６であり、図６（ａ）においては、送信チャネルをＣｈ：ｎとした場合に、ｎ以外のその他のチャネルＣｈ：ｎ−３、ｎ―２、ｎ―１、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３のうちの連続する３つのチャネルを受信チャネルに選択する場合を示している。すなわち、モード１は、３つの連続するチャネルを受信チャネルとして選択し高速通信を可能とする通信モードである。
【００７２】
例えば、キャリアセンスを行った結果、Ｃｈ：ｎに隣接するＣｈ：ｎ―１、ｎ―２、ｎ―３の連続する３つのチャネルが空いていた場合には、ＬＳＢ信号を使用したＳＳＢ通信を行えばよい。一方、Ｃｈ：ｎに隣接するＣｈ：ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３の連続する３つのチャネルが空いていた場合には、ＵＳＢ信号を使用したＳＳＢ通信を行えばよい。図６（ａ）では、Ｃｈ：ｎ―１、ｎ―２、ｎ―３の３つのチャネルを使用した場合を図示している。なお、この３つのチャネルは、送信チャネルに必ずしも隣接している必要はない。例えば、図６（ｂ）に示すように、Ｃｈ：ｎ―１が他のリーダライタの送信チャネルに使用されており、Ｃｈ：ｎ―２、ｎ―３、ｎ―４の連続する３つのチャネルが空いていた場合には、この３つのチャネルを使用してＳＳＢ通信が可能である。
【００７３】
なお、Ｓ６０４の処理においては、３つの連続するチャネルがどのチャネルであるかを調べどのチャネルを受信チャネルとするかを選択する処理と、発信器３に対して所定の通信速度を選択するように指示を与える制御信号Ｓ３を出力する処理とを含むものである。例えば、キャリアセンスを実施した結果、Ｃｈ：ｎ―１、ｎ―２、ｎ―３、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３のチャネルが空いていた場合には、ｎ―１、ｎ―２、ｎ―３の３つチャネル、あるいはｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３の３つのチャネルを選択可能であり、この場合にいずれを受信チャネルとするかの選択処理も含まれる。この場合、例えば、ＬＳＢ信号を使用するものを優先的に使用する、あるいは、チャネル番号が少ない（周波数が低い）方から順に選択する、送信チャネルから遠くなるように受信チャネルが選択されるなど、予め選択する記述を設定しておけばよい。
【００７４】
一方、Ｓ６０３の処理の結果、連続する３Ｃｈ分の空きチャネルが存在しなかった場合には、次に、連続する２Ｃｈ分の空きチャネルが存在するか否か調べられ（Ｓ６０５）、連続して２Ｃｈ分の空きチャネルが存在した場合には（Ｓ６０５のＹ）、通信モードをモード２に設定し（Ｓ６０６）、発信器３に対して制御信号Ｓ３を出力し、データ通信が開始される（Ｓ６１２）。
【００７５】
本実施形態においては、このモード２が上記モード１の次に通信速度の速い通信モードである。
【００７６】
このモード２を模式的に示したのが図７であり、図７（ａ）においては、送信チャネルをＣｈ：ｎとした場合に、ｎ以外のその他のチャネルＣｈ：ｎ−３、ｎ―２、ｎ―１、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３のうちの連続する２つのチャネルを受信チャネルに選択する場合を示している。すなわち、モード２は、２つの連続するチャネルを受信チャネルとして選択しモード３の次に早い高速通信を可能とする通信モードである。
【００７７】
例えば、キャリアセンスを行った結果、Ｃｈ：ｎに隣接するＣｈ：ｎ―１、ｎ―２の連続する２つのチャネルが空いていた場合には、ＬＳＢ信号を使用したＳＳＢ通信を行えばよい。一方、Ｃｈ：ｎに隣接するＣｈ：ｎ＋１、ｎ＋２の連続する２つのチャネルが空いていた場合には、ＵＳＢ信号を使用したＳＳＢ通信を行えばよい。図７（ａ）では、Ｃｈ：ｎ―１、ｎ―２の２つのチャネルを使用した場合を図示している。なお、この２つのチャネルは、送信チャネルに必ずしも隣接している必要はない。例えば、図７（ｂ）に示すように、Ｃｈ：ｎ―１が他のリーダライタの送信チャネルに使用されており、Ｃｈ：ｎ―２、ｎ―３の連続する２つのチャネルが空いていた場合には、この２つのチャネルを使用してＳＳＢ通信が可能である。
【００７８】
なお、Ｓ６０６の処理においても上記Ｓ６０４の処理と同様、２つの連続するチャネルがどのチャネルであるかを調べどのチャネルを受信チャネルとするかを選択する処理と、発信器３に対して所定の通信速度を選択するように指示を与える制御信号Ｓ３を出力する処理とを含むものである。詳細は上記Ｓ６０４の処理と同様であるので省略する。
【００７９】
一方、Ｓ６０５の処理の結果、連続する２Ｃｈ分の空きチャネルが存在しなかった場合には（Ｓ６０５のＮ）、次に、１Ｃｈ分の空きチャネルが存在するか否か調べられ（Ｓ６０７）、１Ｃｈ分の空きチャネルが存在した場合には（Ｓ６０７のＹ）、通信モードをモード３に設定し（Ｓ６０８）、発信器３に対して制御信号Ｓ３を出力し、データ通信が開始される（Ｓ６１２）。
【００８０】
本実施形態においては、このモード３が通信速度の遅い通信モードであるが、空きチャネルは１つでよい。
【００８１】
このモード３を模式的に示したのが図８であり、図８（ａ）においては、送信チャネルをＣｈ：ｎとした場合に、ｎ以外のその他のチャネルＣｈ：ｎ−３、ｎ―２、ｎ―１、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３のうちの１つチャネルを受信チャネルに選択する場合を示している。すなわち、モード３は、１つのチャネルを受信チャネルとして選択し通信をする通信モードである。
【００８２】
例えば、キャリアセンスを行った結果、Ｃｈ：ｎに隣接するＣｈ：ｎ―１のチャネルが空いていた場合には、ＬＳＢ信号を使用したＳＳＢ通信を行えばよい。一方、Ｃｈ：ｎに隣接するＣｈ：ｎ＋１のチャネルが空いていた場合には、ＵＳＢ信号を使用したＳＳＢ通信を行えばよい。図８（ａ）では、Ｃｈ：ｎ―１のチャネルを使用した場合を図示している。なお、この１つのチャネルは、送信チャネルに必ずしも隣接している必要はない。例えば、図８（ｂ）に示すように、Ｃｈ：ｎ―１が他のリーダライタの送信チャネルに使用されており、Ｃｈ：ｎ―２が空いていた場合には、ｎ―２のチャネルを使用してＳＳＢ通信が可能である。また、ｎ―１及びｎ―２が使用されていた場合には、ｎ―３のチャネルを使用してＳＳＢ通信が可能である。
【００８３】
なお、Ｓ６０８の処理においても上記Ｓ６０４の処理と同様、１つのチャネルがどのチャネルであるかを調べどのチャネルを受信チャネルとするかを選択する処理と、発信器３に対して所定の通信速度を選択するように指示を与える制御信号Ｓ３を出力する処理とを含むものである。詳細は上記Ｓ６０４の処理と同様であるので省略する。
【００８４】
なお、ここで挙げる通信モードは、一例に過ぎずその他種々の通信モードを設定することも可能である。その一例として、図９に示すような通信モードの変形例もある。この通信モードは、受信チャネルを３Ｃｈ分使用しているが、機器内部で信号処理を行うことにより、受信チャネルを１チャネル分とする通信モードである。この通信モードはモード１と同等の通信速度とすることが可能である。しかしながら、交信距離がモード１に比して低下する恐れはある。例えば、受信信号の中心周波数がずれている場合、必要な情報をカットしているため、交信距離低下の恐れがある。
【００８５】
上記Ｓ６０７の処理を行った結果、１Ｃｈ分の空きチャネルも存在しなかった場合、すなわち、送信チャネルｎ以外のすべてのチャネルに空きチャネルが存在しなかった場合には、次に、チャネル占有度合いチェック処理が行われる（Ｓ６０７）。このチャネル占有度合いチェック処理とは、一言で言えば、チャネルの使用程度を調べる処理である。
【００８６】
具体的には、キャリアセンスをした結果、受信電力強度としては空きチャネルとしては認定されなかったとしても、例えば、図４に示すように、測定された受信電力強度は一律ではない。例えば、図４を参照すると、受信電力強度Ｔｈ１以上のチャネルは、Ｃｈ１、４、５、７、８の５つのチャネルであり、この全ての空きチャネルには該当しないが、受信電力強度を比べると、Ｃｈ７は受信電力強度が最も高く、Ｃｈ４、８は、空きチャネルの閾値である受信電力強度Ｔｈ１に極めて近い。
【００８７】
よって、キャリアセンスにより空きチャネルが存在しなかった場合でも、干渉波による受信電力強度が小さくなるように通信モードが選択されるようにすれば、電波干渉を防止、場合によっては最低限にすることが出来る。従来においては、空きチャネルが無ければ通信を待たなければならなかったが、このようにチャネル占有度合いをチェックすることにより通信を待つことなく、しかも電波干渉を防止、場合によっては最低限に抑えつつ、かつ高速通信も可能となる。
【００８８】
本発明においては、このチャネル占有度合いチェック処理として、図１０に示すような手法を採用している。
【００８９】
図１０（ａ）に示す表に、各通信モードに対するチャネル毎のタグ通信に影響を与える干渉波レベルの一例を記載する。例えば、干渉波のレベルが、ｃｈ：ｎ−3：−８０ｄＢｍ以下、ｎ−2：−８０ｄＢｍ以下、n−１：−８０ｄＢｍ以下であれば、高速モード１を選択しても、タグ通信に影響を与えるレベル以下の干渉波であるため、タグ通信ができる。
【００９０】
図１０（ｂ）に示す表に実際のチャネル毎の干渉波レベルの一例を記載する。併せて、「各モードに対するチャネル毎の干渉波レベル」と「チャネル毎の干渉波レベル一例」を図示する。この場合、例えば、モード３に対して、ｃｈ：ｎ−３の干渉波は、問題なくタグ通信ができるレベルであるが、ｎ−２とｎ−１はタグ通信に影響を与える干渉波のレベルである。同様に、モード１、２に対しても、影響を与える干渉波レベルである。よって、この場合、モード１、２、３は使用できないこととなる。
【００９１】
しかし、チャネルが使用されている場合でも、タグ通信が全く出来ない程度にチャネルが使用されている場合と、タグ通信の成功率が若干、低下する程度にチャネルが使用されている場合がある。
【００９２】
そこで、下記を実施することにより、若干のタグ通信成功率の低下であれば、あるモードを選択して、タグと通信を行うことができる。この手法として、実際の干渉波のレベルと影響を与える干渉波レベルの差分を算出し、その合計値が、ある値以上であればタグ通信を行えば良い。例えば、モード３の場合、図１０（ｃ）に示す干渉波の受信電力強度と各チャネルｎ−３、ｎ−２、ｎ−１毎の干渉波レベルとの差分Ａ、差分Ｂ、差分Ｃを加算する。同様に、モード１、２に対しても差分を算出し、合計値を算出する。そして、その合計値から、最も、タグ通信に影響を与えないモードを選択すれば良い。上記の値は、過去の経験に基づき使用者において任意に設定すればよいし、また、上記合計値を算出した結果、一番数値の高いあるいは低い通信モードを選択するようにしてもよい。
【００９３】
例えば、この場合、各モードに対する各チャネルの干渉波レベルから実際のチャネル毎の干渉波レベルの差を取って合計値を算出すると、それぞれの合計値は、モード１が−１２０ｄＢｍ、モード２が−６０ｄＢｍ、モード３が−３０ｄＢｍとなり、モード３の合計値が一番数値が高くなる。よって、この場合には、モード３を選択すればよりタグ通信に影響を与えることを回避できる。なお、差をとる手法を逆にした場合、すなわち、実際のチャネル毎の干渉波レベルから各モードに対する各チャネルの干渉波レベルの差を取って合計値を算出した場合には、合計値が低いモードを選択するとタグ通信に影響を与えることを回避できることとなる。なお、ここでは分かりやすく表記するためにｄＢｍ単位の電力値から差分などを算出しているが、電力ｄＢｍ値を電力真値に変換してから、差分を計算してもよい。
【００９４】
図１０（ｄ）、（ｅ）には、その他の例が記載されている。すなわち、各モードに対するチャネル毎の干渉波レベルは図１０（ａ）であるが、実際のチャネル毎の干渉波レベルが図１０（ｄ）に示す場合のチャネル占有度合いを示している。この場合にも上記と同様にして差分の合計値を計算すると、モード１が−６０ｄＢｍ、モード２が−３０ｄＢｍ、モード３が＋３０ｄＢｍとなり、合計値が一番高いのはモード３となる。よって、この場合には、モード３を選択すればよりタグ通信に影響を与えることを回避できる。なお、ここでは分かりやすく表記するためにｄＢｍ単位の電力値から差分などを算出しているが、電力ｄＢｍ値を電力真値に変換してから、差分を計算してもよい。
【００９５】
上記Ｓ６０９、Ｓ６１０の処理後、該当する通信モードが選ばれ、通信が開始されることとなる（Ｓ６１２）。しかしながらこの場合には、空きチャネルではないチャネルを受信チャネルとして通信を行っているので、厳密に言えば、空きチャネルを使用して通信を行っている場合に比して電波干渉が生ずる可能性は高く、通信の品質も劣ることとなる。そこで、本実施形態においては、リーダライタ１と接続された外部制御装置（図示しない）に警告メッセージを表示するための指示信号を送信し、これを受信した外部制御装置は、警告メッセージを表示する（Ｓ６１１）。なお、この警告は、メッセージを表示するという形式だけではなく、例えば、警告灯、警告音などにより警告を行うように構成してもよい。
【００９６】
制御部２における通信モード選択処理は、上記実施形態の他、以下のような変形例も適用できる。
【００９７】
＜変形例１＞
まずは、従前において蓄積しておいた空きチャネルに関する情報を使用することによりキャリアセンスを行うことなく通信モードを選択する処理である。すなわち、上記実施形態においては、データ通信に先立ちキャリアセンスを実行していたが、変形例１においては、キャリアセンスを行わずに、チャネルの空き状態に関する情報を参照し、空き状態が多いチャネルによりデータ通信を行うよう通信モードを設定する。
【００９８】
本変形例１においては、従前において、データ通信を行う前に、チャネル単位の受信電力強度を測定することによりそれぞれのチャネルの空き状態を検索するキャリアセンスを行って得られたチャネルの空き状態に関する情報が予め蓄積された空きチャネル情報記憶部（図示しない）を有している。
【００９９】
例えば、リーダライタが定位置に設定され、毎日同じような環境下において使用されるリーダライタにおいては、チャネルが空く状況も比較的定型化されてくる。このような場合には、毎回、キャリアセンスを行うことは必要ないであろうし、また、キャリアセンスを省略することによりデータ通信の開始も早く行えるので、使用者においては使い勝手もよくなる。
【０１００】
本変形例１においては、キャリアセンスを行う代わりに、予め蓄積しておいたチャネルの空き状態に関する情報を使用するだけで、上記実施形態における以降の処理（Ｓ６０３〜Ｓ６１２）は同様である。
【０１０１】
＜変形例２＞
変形例２は、制御部２が、キャリアセンスにより空きチャネルが複数検索された場合において、メモリ２６（空きチャネル情報蓄積部）から各チャネルのチャネル空き確率を取得するとともに、キャリアセンスにより検索された空きチャネルである直前空きチャネルとチャネル空き確率とを照合し、直前空きチャネルの中でチャネル空き確率が一番高いチャネルを選択してデータ通信を行うよう通信モードを設定するように構成している。このように構成することにより、更に効率よく、通信モードの選択が可能となる。
【０１０２】
すなわち、例えば、キャリアセンスは、通信の前に実施するが、通信中に電波環境が変化することは想定される。つまり、キャリアセンスをした時は、ｎ−３、ｎ−２、ｎ−１、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３の６チャネルが空いていたとする。しかし、ＲＦＩＤタグと通信を行う時間は、一般的には数秒となっている。その数秒の間に、チャネル状況が変化することは十分に想定される。そのため、過去の履歴情報と最新の情報を組み合わせて判断することにより、効率の良い通信モード選択が可能となる。つまり、最新情報ではｎ−３、ｎ−２、ｎ−１、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３のチャネルが空いていたとする。モード１のｎ−３、ｎ−２、ｎ−１を使用することも、モード１のｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３を使用することも可能であるが、過去の履歴情報では、ｎ＋２チャネルの空き具合が低い場合、モード１のｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３ではなく、ｎ−３、ｎ−２、ｎ−１を使用すれば良い。
【０１０３】
また、過去の情報の別の活用方法としては、上記実施形態では、チャンネル占有度合いチェックとして、モード毎に影響を受けるレベルと実際の干渉波のレベルの差分を計算していたが、本変形例２とすることにより過去の情報を活用することも可能である。つまり、全てのチャネルが使用されていた場合、最新の情報と過去の情報から、最も通信確率の高いモードを選択することも可能である。例えば、干渉波レベルが、最新情報では、−４０ｄＢｍ、ひとつ前の過去の情報が−６０ｄＢｍであった場合、最新情報の−４０ｄＢｍから、差分を計算するのではなく、−４０ｄＢｍと−６０ｄＢｍの平均を干渉波レベルとして、その干渉波レベルから、モード毎に影響を受けるレベルと差分を計算しても良い。なお、通信が終了して新たな通信を行う前にはＳ６０１〜Ｓ６１２の処理を実行する。
【０１０４】
なお、上述した実施形態では、本発明の通信装置を高出力型ＵＨＦ帯のリーダライタに適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、キャリアセンスによる混信防止対策が必要なシステムに使用されるものであれば、低出力型ＵＨＦ帯のリーダライタやその他の周波数帯域の通信機器にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の無線通信装置であるリーダライタの構成を示す図。
【図２】リーダライタにおける制御部の構成を示す図。
【図３】パッシブ型ＲＦＩＤの通信方式と各通信期間のスペクトル状態を示す図。
【図４】受信電力強度分布データと空きチャネルの関係を示す図。
【図５】制御部でのチャネル選択処理の一例を示すフローチャート図。
【図６】通信モードがモード１の場合を示す模式図。
【図７】通信モードがモード２の場合を示す模式図。
【図８】通信モードがモード３の場合を示す模式図。
【図９】通信モードの変形例を示す模式図。
【図１０】チャネル占有度合いチェック処理を説明するための説明図。
【図１１】ＵＨＦ帯のチャネル配置例を示す図。
【図１２】変調方式を説明するための図であり、（ａ）はＦＭ０方式、（ｂ）はＭＳ方式をそれぞれ説明するための説明図。
【図１３】従来における送信待ち時間の発生状況を説明するための説明図。
【符号の説明】
【０１０６】
１  リーダライタ（通信装置）
２    制御部
２１  送信データ生成部
２２  符号化部
２３  復号化部
２４  受信データ処理部
２５  ＦＦＴ処理部
２６  チャネル選択処理部
２７  メモリ
３  発信器
４  送信部
４１  ディジタルアナログ変換器
４２  変調器
４３  高周波増幅器
５  受信部
５１  帯域制限フィルタ
５２  ローノイズアンプ
５３  復調器
５４  増幅器
５５  アナログディジタル変換器
６  サーキュレータ
７  アンテナ
８  低域通過フィルタ
Ｓ１  送信信号
Ｓ２  受信信号
Ｓ３  制御信号
Ｓ４  ベースバンド信号
ｆ０  搬送波
【図１】
2010035038.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010035038.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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