(57)【要約】【課題】  無線通信媒体との無線通信効率を悪化させることなく、他の無線通信装置と無線通信を利用して情報伝送を行なえるようにする。【解決手段】  無線通信媒体に電力を供給するための信号を送信する期間内に、定振幅変調した変調信号ＦＳＫをアンテナから無線送信する。この変調信号ＦＳＫを使用して、他の無線通信装置に情報を伝送する。他の無線通信装置は、アンテナで受信した定振幅変調された変調信号を復調して、他の無線通信装置の情報を取得する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッシブ型の無線通信媒体に電力を供給するための信号と、前記無線通信媒体に情報を伝送するための変調信号と、前記無線通信媒体から情報を取得するための無変調信号とを、アンテナから無線送信する無線通信装置において、
前記無線通信媒体に電力を供給するための信号を送信する期間内に、定振幅変調した変調信号を前記アンテナから無線送信する定振幅変調送信手段を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記定振幅変調は、周波数偏移変調であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記アンテナで受信した定振幅変調された変調信号を復調して、他の無線通信装置の情報を取得する他装置情報取得手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
請求項３記載の無線通信装置を複数備え、各無線通信装置間で、前記定振幅変調した変調信号を用いて情報を伝達することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
前記各無線通信装置間で、前記定振幅変調した変調信号を用いて伝達される情報は、自己の識別情報と送信スケジュールに関する情報であることを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブ型の無線通信媒体と無線通信を行う無線通信装置及びこの無線通信装置を複数備えた無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナとＩＣチップとからなる小型の無線通信媒体、いわゆる無線タグには、自らがデータを送信するためのバッテリを内蔵したアクティブ型と、バッテリを持たないパッシブ型とがある。
【０００３】
パッシブ型の無線タグと無線通信を行う無線通信装置は、図６に示すように、はじめに、無変調信号ＣＷを一定時間送信して、無線タグに電力を供給する（図６の区間Ｔ１）。次いで、振幅偏移変調により変調された変調無線信号ＡＳＫを使用して無線タグへ情報を伝送する（図６の区間Ｔ２）。情報の伝送終了後は、再び無変調信号ＣＷを送信し続ける。無変調信号により電力の供給を受けた無線タグは、無線通信装置からの情報に応じて、無変調信号の反射量を変化させてバックスキャッタ変調を行ない、無線通信装置に対して情報を送信する。無線通信装置は、バックスキャッタ変調波ＢＷを受信し、復調して、無線タグの情報を読取る（図６の区間Ｔ３）。かくして、無線通信装置は、無線タグに記憶されたタグＩＤ等の情報を非接触で読み取ったり、無線タグに情報を非接触で書き込んだりできる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２３５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のパッシブ型無線通信媒体との無線通信方式では、無線通信媒体に情報を伝送する前に、当該無線通信媒体に電力を供給するための無変調信号ＣＷを一定時間送信し続けなければならない。この時間（図６の区間Ｔ１）は、情報伝送の効率を考えると無駄である。
【０００５】
その一方で、複数の無線通信装置を併用する場合、無線通信装置間で同一の周波数を使用しないように調整する必要がある。調整を行うためには、各無線通信装置を有線ＬＡＮ（Local Area Network）等で接続して相互間で情報伝送を行わせなければならない。そのためには、通信ケーブルの引き回しが必要で、システムの構築に手間がかかる上、無線通信装置の移設等の設計変更が煩雑である等の問題がある。
【０００６】
このような問題は、無線通信装置間の情報伝送に無線通信を利用すればよい。しかしながら、無線通信を利用した場合には、その分、無線通信媒体との無線通信効率が悪化する。このため、無線通信装置間の情報伝送に無線通信を利用することは実用的ではなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、無線通信媒体との無線通信効率を悪化させることなく、他の無線通信装置と無線通信を利用して情報伝送を行うことができ、複数の無線通信装置を併用するシステムを容易に構築できる無線通信装置及びこの無線通信装置を複数用いた無線通信システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、パッシブ型の無線通信媒体に電力を供給するための信号と、無線通信媒体に情報を伝送するための変調信号と、無線通信媒体から情報を取得するための無変調信号とを、アンテナから無線送信する無線通信装置であって、無線通信媒体に電力を供給するための信号を送信する期間内に、定振幅変調した変調信号をアンテナから無線送信する手段を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
かかる手段を講じた本発明によれば、無線通信媒体との無線通信効率を悪化させることなく、他の無線通信装置と無線通信を利用して情報伝送を行うことができ、複数の無線通信装置を併用するシステムを容易に構築できる無線通信装置及びこの無線通信装置を複数用いた無線通信システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。  
なお、この実施の形態では、図２に示すように、２つの無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）を併用して、複数のパッシブ型無線タグ２の情報を読取る場合について説明する。
【００１１】
本実施の形態における無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）の要部構成を、図１のブロック図で示す。無線通信装置１Ａ及び１Ｂは同一構成であり、制御部１１、記憶部１２、通信インターフェイス１３、デジタル信号処理部１４、送信部１５、受信部１６及び発振器１７を備えている。また、送信部１５と受信部１６とがアンテナ１０を共用するために、サーキュレータ１８を設け、このサーキュレータ１８に、送信部１５と受信部１６とをそれぞれ接続している。アンテナ１０は、ＢＰＦ（バンド・パス・フィルタ）１９を介して、サーキュレータ１８に接続している。
【００１２】
送信部１５は、Ｉ信号系のＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）１５１及びＬＰＦ（ロー・パス・フィルタ）１５２と、Ｑ信号系のＤＡＣ１５３及びＬＰＦ１５４と、直交変調器１５５と、増幅器１５６とを備えている。デジタル信号処理部１４から出力される符号化されたＩ信号及びＱ信号は、それぞれＤＡＣ１５１，１５３及びＬＰＦ１５２，１５４を介して直交変調器１５５に入力される。直交変調器１５５は、Ｉ信号及びＱ信号をそれぞれ異なるミキサに供給するとともに、一方のミキサには発振器１７からのローカル信号を、そのまま加えて変調し、他方のミキサには発振器１７からの上記ローカル信号を、位相を９０度ずらして加えて変調し、さらに各ミキサの出力を合成して変調信号を生成する。変調信号は、増幅器１５６で増幅された後、サーキュレータ１８及びＢＰＦ１９を介してアンテナ１０に供給され、例えばＵＨＦ帯の電波として放射される。
【００１３】
受信部１６は、直交復調器１６１と、Ｉ信号系のＬＰＦ１６２及びＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）１６３と、Ｑ信号系のＬＰＦ１６４及びＡＤＣ１６５とを備えている。アンテナ１０からの受信変調信号は、ＢＰＦ１９及びサーキュレータ１８を介して直交復調器１６１に供給される。直交復調器１６１は、アンテナ１０からの受信変調信号を２つのミキサにそれぞれ供給し、一方のミキサには発振器１７からのローカル信号を、そのまま加えてＩ信号を復調し、他方のミキサには発振器１７からのローカル信号を、位相を９０度ずらして加えてＱ信号を復調する。復調されたＩ信号及びＱ信号は、それぞれＬＰＦ１６２，１６４及びＡＤＣ１６３，１６５を介してデジタル信号処理部１４に与えられ、無線受信情報として復号される。
【００１４】
かかる構成の無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）は、無線タグ２と交信を行う際に、デジタル信号処理部１４の作用により、図３に示す信号波形のＩ信号及びＱ信号を送信させる。図３において、横軸は時間を示しており、縦軸は振幅を示している。
【００１５】
区間Ｔ１１は、周波数偏移変調により定振幅変調された変調信号ＦＳＫを示している。区間Ｔ１２は、無変調信号ＣＷを示している。これらの区間Ｔ１１，Ｔ１２において、無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）は、パッシブ型の無線タグ２に電力を供給する。背景技術の項で説明した図６と比較した場合、これらの区間Ｔ１１，Ｔ１２は、区間Ｔ１に相当する。本実施の形態では、この無線タグ２に電力を供給するための信号を送信する期間である区間Ｔ１１において、自己の識別番号と送信スケジュール情報とを周波数偏移変調により定振幅変調した変調信号ＦＳＫを、アンテナ１０から無線送信する（定振幅変調送信手段）。
【００１６】
因みに、各無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）は、それぞれ固有の識別番号を記憶部１２で記憶している。
【００１７】
区間Ｔ１３は、振幅偏移変調により変調された変調信号ＡＳＫを示している。この区間Ｔ１３において、無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）は、無線タグへ情報を伝送する。図６と比較した場合、この区間Ｔ１３は、区間Ｔ２に相当する。
【００１８】
区間Ｔ１４は、無変調信号ＣＷを示している。この区間Ｔ１４において、変調信号ＦＳＫにより電力の供給を受けて起動したパッシブ型の無線タグ２は、バックスキャッタ変調を行なって、タグＩＤ等の情報を無線送信する。図６と比較した場合、区間Ｔ１４は区間Ｔ３に相当する。
【００１９】
デジタル信号処理部１４は、制御部１１によって制御される。そこで次に、制御部１１が実行する主要な制御手順について、図４及び図５の流れ図を参照しながら説明する。  
制御部１１は、ＳＴ（ステップ）１として他方の無線通信装置の情報を無線により受信したか否かを判断する。受信していない場合には（ＳＴ１のＮＯ）、制御部１１は、ＳＴ２として外部ホスト機器から問合せ要求コマンドを受けたか否かを判断する。問合せ要求コマンドを受けていない場合には、ＳＴ１に戻る。すなわち制御部１１は、他方の無線通信装置の情報を受信するか、外部ホスト機器からの問合せ要求コマンドを待機する。
【００２０】
前述したように、各無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）は、無線タグ２と交信を行う際に、自己の識別番号と送信スケジュール情報とを、周波数偏移変調により定振幅変調した変調信号ＦＳＫを送信する。一方の無線通信装置のアンテナ１０から放射された変調信号ＦＳＫは、他方の無線通信装置のアンテナ１０で受信可能である。アンテナ１０で変調信号ＦＳＫを受信すると、変調信号ＦＳＫは、受信部１６に供給される。受信部１６では、変調信号ＦＳＫから識別番号と送信スケジュール情報とが復調される。復調された識別番号と送信スケジュール情報は、デジタル信号処理部１４を介して制御部１１に与えられる（他装置情報取得手段）。
【００２１】
他方の無線通信装置から周波数偏移変調により無線送信された情報（識別番号，送信スケジュール情報）を、デジタル信号処理部１４を介して受信すると（ＳＴ１のＹＥＳ）、制御部１１は、ＳＴ３として受信情報に含まれる他方の無線通信装置の識別番号と送信スケジュール情報とを関連付けて記憶部１２で記憶する。その後、制御部１１は、ＳＴ１に戻り、他方の無線通信装置の情報を再度受信するか、外部ホスト機器からの問合せ要求コマンドを待機する。
【００２２】
一方、外部ホスト機器は、通信インターフェイス１３に接続されている。外部ホスト機器は、無線タグ２に記憶された情報の読取タイミングとなると、問合せ要求コマンドを無線通信装置１（１Ａ，１Ｂ）に出力する。
【００２３】
外部ホスト機器からの問合せ要求コマンドを、通信インターフェイス１３を介して受信すると（ＳＴ２のＹＥＳ）、制御部１１は、ＳＴ４として使用周波数が開放されているか否かを判断する。開放されていない場合には（ＳＴ４のＮＯ）、制御部１１は、ＳＴ５としてその周波数が長時間連続して占有されるか否かを判断する。
【００２４】
他方の無線通信装置から送信される送信スケジュール情報には、当該無線通信装置が無線タグ２と無線通信を行う際の使用周波数と送信時間に関する情報とが含まれる。制御部１１は、記憶部１２で記憶した他方の無線通信装置の使用周波数に関する情報から、使用周波数が開放されているか否かを判断する。開放されていない場合には、記憶部１２で記憶した他方の無線通信装置の送信時間に関する情報から、長時間連続して占有されるか否かを判断する。
【００２５】
使用周波数の占有時間が設定時間より短く、短時間であると判断した場合には（ＳＴ５のＮＯ）、制御部１１は、当該使用周波数が開放されるのを待機する（ＳＴ４）。これに対し、使用周波数の占有時間が設定時間より長く、長時間であると判断した場合には（ＳＴ５のＹＥＳ）、制御部１１は、ＳＴ６として使用周波数を別の周波数に切替える。しかる後、制御部１１は、ＳＴ７として問合せ送信を開始する。
【００２６】
一方、使用周波数が開放されている場合、あるいは短時間で開放された場合には（ＳＴ４のＹＥＳ）、制御部１１は、使用周波数を変更することなく問合せ送信を開始する。
【００２７】
問合せ送信の詳細な手順を、図５の流れ図で示す。図示するように、問合せ送信を開始すると、制御部１１は、ＳＴ１１として自己の識別番号と送信スケジュール情報とを取得する。送信スケジュール情報には、送信所要時間、使用周波数等が含まれる。制御部１１は、この識別番号と送信スケジュール情報とを、定振幅変調の送信指令とともに、デジタル信号処理部１４に出力する。
【００２８】
この送信指令を受けたデジタル信号処理部１４では、識別番号と送信スケジュール情報とから定振幅変調に対応したＩ信号及びＱ信号が生成され、送信部１５に出力される（図３の区間Ｔ１１）。そして、送信部１５において、周波数偏移変調により定振幅変調された変調信号ＦＳＫが生成され、アンテナ１０から無線送信される。
【００２９】
制御部１１は、ＳＴ１２として変調信号ＦＳＫの送信開始から所定時間が経過するのを待機する。そして、所定時間が経過したならば、制御部１１は、ＳＴ１３として無搬送波の送信指令を出力する。
【００３０】
この送信指令を受けたデジタル信号処理部１４では、無搬送波に対応したＩ信号及びＱ信号が生成され、送信部１５に出力される（図３の区間Ｔ１２）。そして、送信部１５において無変調信号ＣＷが生成され、アンテナ１０から無線送信される。
【００３１】
制御部１１は、ＳＴ１４として無変調信号ＣＷの送信開始から所定時間が経過するのを待機する。そして、所定時間が経過したならば、制御部１１は、ＳＴ１５としてタグ問合せコマンドを振幅偏移変調の送信指令とともにデジタル信号処理部１４に出力する。
【００３２】
この送信指令を受けたデジタル信号処理部１４では、タグ問合せコマンドから振幅偏移変調に対応したＩ信号及びＱ信号が生成され、送信部１５に出力される（図３の区間Ｔ１３）。そして、送信部１５において振幅偏移変調により変調された変調信号ＡＳＫが生成され、アンテナ１０から無線送信される。
【００３３】
制御部１１は、ＳＴ１６として変調信号ＡＳＫの送信開始から所定時間が経過するのを待機する。そして、所定時間が経過したならば、制御部１１は、ＳＴ１７として無搬送波の送信指令を出力する。
【００３４】
この送信指令を受けたデジタル信号処理部１４では、無搬送波に対応したＩ信号及びＱ信号が生成され、送信部１５に出力される（図３の区間Ｔ１４）。そして、送信部１５において無変調信号ＣＷが生成され、アンテナ１０から無線送信される。
【００３５】
一方、変調信号ＦＳＫ及びその後の無変調信号ＣＷの搬送波により電力の供給を受けた無線タグ２は、変調信号ＡＳＫから復調されたタグ問合せコマンドに応じて、その後の無変調信号ＣＷの反射量を変化させるバックスキャッタ変調を行ない、タグＩＤを含む無線タグ応答情報を送信する。
【００３６】
制御部１１は、ＳＴ１８として無線タグ応答情報を受信したか否かを判断する。アンテナ１０にてバックスキャッタ変調波が受信されると、このバックスキャッタ変調波の信号により受信部１６で無線タグ応答情報が復調される。復調された無線タグ応答情報は、デジタル信号処理部１４を介して制御部１１に与えられる。制御部１１は、ＳＴ１９としてこの無線タグ応答情報を外部ホスト装置に出力して、今回の問合せ送信を終了する。
【００３７】
制御部１１は、ＳＴ８として問合せ送信が終了するのを待機する。問合せ送信が終了すると、制御部１１は、無搬送波の送信を停止し、ＳＴ１の処理に戻る。
【００３８】
このように構成された本実施の形態において、今、外部ホスト機器から一方の無線通信装置１Ａに問合せ要求コマンドを送信された場合を想定する。この場合、コマンドを受信した無線通信装置１Ａは、自身が使用する周波数が開放されているか否かを判断する。使用周波数が開放されているものとすると、無線通信装置１Ａは、問合せ送信を開始する。
【００３９】
先ず、無線通信装置１Ａは、自身の識別番号と送信スケジュール情報とを、周波数偏移変調により定振幅変調した変調信号ＦＳＫを一定時間無線送信する。次に、無線通信装置１Ａは、無変調信号ＣＷを一定時間無線送信した後、タグ問合せコマンドを振幅偏移変調により変調した変調信号ＡＳＫを一定時間無線送信する。この変調信号ＡＳＫの送信を終えると、無線通信装置１Ａは、続けて無変調信号ＣＷを無線送信する。
【００４０】
無線通信装置１Ａから無線送信された変調信号ＦＳＫを受信した無線タグ２は、定振幅変調の搬送波を電力に変換し、無線タグ２が起動するために必要な電力を充電して、起動する。起動した無線タグ２は、タグ問合せコマンドを受信すると、タグＩＤを含む無線タグ応答情報を、バックスキャッタ変調により送信する。すなわち、変調信号ＡＳＫに続いて送信される無変調信号ＣＷの搬送波を反射させる量を変化させることにより、無線タグ応答情報を無線通信装置１Ａに送り返す。無線通信装置１Ａは、無変調信号ＣＷを送信しながらバックスキャッタ変調された信号を受信し、復調して、無線タグ応答情報を取得する。
【００４１】
無線通信装置１Ａは、無線タグ応答情報を取得し終えるまで、無変調信号ＣＷを送信し続ける。取得し終えると、無変調信号ＣＷを停止する。これにより、無線タグ２に対して無線通信装置１Ａからの電波が届かなくなるので、無線タグ２は、その動作を停止する。
【００４２】
ところで、他方の無線通信装置１Ｂは、無線通信装置１Ａから無線送信される定振幅変調の変調信号ＦＳＫを受信することができる。変調信号ＦＳＫを受信すると、この信号ＦＳＫの復調が行われる。そして、無線通信装置１Ａの識別番号と送信スケジュール情報とが復調され、記憶部１２に記憶される。
【００４３】
この時点において、当該無線通信装置１Ｂにも外部ホスト機器から問合せ要求コマンドを送信されたとする。この場合、無線通信装置１Ａの送信スケジュール情報から、使用周波数が使用中であると認識される。ここで、この使用周波数の占有時間が長時間に及ぶものとすると、無線通信装置１Ｂは、使用周波数を別の周波数に変更する。そして、この別の周波数を使用して、問合せ送信を開始する。
【００４４】
すなわち、自身の識別番号と送信スケジュール情報とを、周波数偏移変調により定振幅変調した変調信号ＦＳＫを一定時間無線送信し、続いて、無変調信号ＣＷを一定時間無線送信した後、タグ問合せコマンドを振幅偏移変調により変調した変調信号ＡＳＫを一定時間無線送信し、この変調信号ＡＳＫの送信を終えると、無変調信号ＣＷを無線送信を、無線タグ応答情報を取得し終えるまで継続する。
【００４５】
このように本実施の形態の無線通信装置１は、無線タグ２に電力を供給するための信号を送信する期間内に、定振幅変調した変調信号ＦＳＫをアンテナ１０から無線送信するようにしている。そして、この変調信号ＦＳＫを利用して、自己の識別番号や送信スケジュール情報等の情報を他の無線通信装置に通知するようにしている。したがって、無線タグ２に電力を供給するための信号を送信する期間を有効に活用して、他の無線通信装置と無線通信により情報伝送を行うことができるようになる。その結果、複数の無線通信装置を併用するシステムを構築する際に、通信ケーブルを引き回す必要がないので、システムの構築が容易である上、無線通信装置の移動などの設計変更にも容易に対処できる効果を奏し得る。
【００４６】
なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００４７】
例えば、前記実施の形態では、定振幅変調送信手段により無線送信される信号の定振幅変調方式を周波数偏移変調としたが、定振幅変調方式は周波数偏移変調に限定されるものではなく、搬送波の振幅が一定となる変調方式であればよい。
【００４８】
また、前記実施の形態では、定振幅変調された変調信号を利用して他の無線通信装置に伝送する情報を、識別番号と送信スケジュール情報としたが、伝送される情報の種類は特に限定されるものではなく、適宜変更実施可能である。
【００４９】
また本発明は、２つの無線通信装置からなる無線通信システムに限定されるものではなく、システムを構築する無線通信装置の台数は、３台以上であってもよい。
【００５０】
この他、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施の形態である無線通信装置のブロック構成図。
【図２】同実施の形態における無線通信システムの概略図。
【図３】同実施の形態において、無線通信装置で処理されるＩ／Ｑ信号のパターン例を示す図。
【図４】同実施の形態において、無線通信装置の制御部が実行する主要な制御手順を示す流れ図。
【図５】図４における問合せ送信開始以後の手順を具体的に示す流れ図。
【図６】無線通信装置から無線タグに無線送信される信号パターンの従来例を説明するための図。
【符号の説明】
【００５２】
１（１Ａ，１Ｂ）…無線通信装置、２…無線タグ、１０…アンテナ、１１…制御部、１２…記憶部、１３…通信インターフェイス、１４…デジタル信号処理部、１５…送信部、１６…受信部、１７…発振器、１８…サーキュレータ、１９…ＢＰＦ（バンド・パス・フィルタ）。
【図１】
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【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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