(57)【要約】【課題】  アップワード及びダウンワードいずれの方向の通信も犠牲にすることなく、各方向の通信レートを向上させる。【解決手段】  反射波読み取り器は、２つの異なる周波数ｆ１及びｆ２を用いて０と１を表現することで搬送波をＦＳＫ変調し、送出する搬送波の周波数と受信待ち受けする周波数を同時に切り替える。反射器は、受信した搬送波のＦＳＫ復調を行なうとともに、搬送波と同じ周波数で反射波読み取り器への反射波信号を生成する。そして、反射波読み取り器は、搬送波と同じ周波数を用いて反射波信号の受信待ち受け処理を行ない、反射波に載せられた伝送データを復元する。【選択図】  図１
2006020079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射波読み取り器側からの搬送波の送信と、反射器側における伝送データに応じた反射波の変調により反射波伝送を行なう無線通信システムであって、
データ通信中は、前記反射波読み取り器は送信データに基づいて変調した搬送波を送り続け、前記反射器側では受信した搬送波を復調するとともに搬送波に対する反射波の変調によりデータを送信し、反射波伝送路を時分割することなく、前記反射波読み取り器及び前記反射器が送受信を同時に行なう、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記反射波読み取り器はＦＳＫ変調を用いてデータ送信を行ない、
前記反射器は、前記反射波読み取り器から受信した搬送波のＦＳＫ復調を行なうとともに、伝送データに応じて受信搬送波に対する反射波を変調して前記反射波読み取り器への反射波信号を生成し、
前記反射波読み取り器は、搬送波のＦＳＫ変調に用いたのと同じ周波数を用いて反射波信号の受信処理を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記反射波読み取り器は、複数の異なる周波数を用いて搬送波をＦＳＫ変調する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記反射波読み取り器は、送出する搬送波の周波数と受信待ち受けする周波数を同時に切り替える周波数切替手段を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
周波数切り替えに生ずる遅延時間を補償する遅延時間補償手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記反射器は、搬送波のＦＳＫ変調に使用される周波数毎にＡＳＫ復調を試みることによりＦＳＫ復調する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記反射器は、受信した搬送波と同じ周波数の反射波信号を生成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記反射器は、電波の送受信を行なうアンテナに対し、反射波の変調を行なう送信部と、搬送波の受信を行なう受信部とを方向性結合する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項９】
搬送波に対する反射器からの反射波の変調を利用した反射波通信を行なう無線通信装置であって、
搬送波を送信する送信手段と、
送信した搬送波に対する前記反射器からの反射波を受信処理する受信手段と、
前記送信手段により送信する搬送波の周波数と前記受信手段により受信待ち受けする周波数を切り替える周波数切替手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
前記周波数切り替え手段は、搬送波の周波数と同じ受信待ち受け周波数に切り替える、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記反射器に対する送信データに従って前記周波数切替手段による周波数切り替え動作を制御する周波数切替制御手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
周波数切り替えに生ずる遅延時間を補償する遅延時間補償手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
反射波読み取り器から受信した搬送波に対する反射波の変調を利用した反射波通信を行なう無線通信装置であって、
前記反射波読み取り器から搬送波を受信し、該受信した搬送波と同じ周波数で伝送データに応じて変調した反射波としてパケットを送出する送信手段と、
前記反射波読み取り器から受信した搬送波を、前記反射波読み取り器で変調周波数として使用する周波数毎に復調して伝送データを取り出す受信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１４】
前記送信手段は、前記反射波読み取り器からＦＳＫ変調された搬送波を受信し、該搬送波と同じ周波数で反射波信号を生成し、
前記受信手段は、前記反射波読み取り器から受信した搬送波をＦＳＫ復調する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
電波の送受信を行なうアンテナに対し、前記送信手段と前記受信手段を方向性結合する方向性結合手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
搬送波に対する反射器からの反射波の変調を利用した反射波通信を行なう無線通信方法であって、
搬送波の周波数と受信待ち受けする周波数を切り替える周波数切替ステップと、
前記周波数切替ステップにより切り替えられた周波数に基づいて搬送波を送信する送信ステップと、
前記送信ステップにおいて送信した搬送波に対する前記反射器からの反射波を、前記周波数切り替えステップにより切り替えられた受信待ち受け周波数により受信処理する受信ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１７】
前記周波数切り替えステップでは、搬送波の周波数と同じ受信待ち受け周波数に切り替える、
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信方法。
【請求項１８】
前記周波数切替ステップでは、前記反射器に対する送信データに従って周波数切り替え動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信方法。
【請求項１９】
周波数切り替えに生ずる遅延時間を補償する遅延時間補償ステップをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信方法。
【請求項２０】
反射波読み取り器から受信した搬送波に対する反射波の変調を利用した反射波通信を行なう無線通信方法であって、
前記反射波読み取り器から搬送波を受信し、該受信した搬送波と同じ周波数で伝送データに応じて変調した反射波としてパケットを送出する送信ステップと、
前記反射波読み取り器から受信した搬送波を、前記反射波読み取り器で変調周波数として使用する周波数毎に復調して伝送データを取り出す受信ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２１】
前記送信ステップでは、前記反射波読み取り器からＦＳＫ変調された搬送波を受信し、該搬送波と同じ周波数で反射波信号を生成し、
前記受信ステップでは、前記反射波読み取り器から受信した搬送波をＦＳＫ復調する、
ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信方法。
【請求項２２】
搬送波に対する反射器からの反射波の変調を利用した反射波通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記反射器に対する送信データに従って周波数を同時に切り替える周波数切替ステップと、
前記周波数切替ステップにより切り替えられた周波数に基づいて搬送波を送信する送信ステップと、
前記送信ステップにおいて送信した搬送波に対する前記反射器からの反射波を、前記周波数切り替えステップにより切り替えられた周波数により受信処理する受信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項２３】
反射波読み取り器から受信した搬送波に対する反射波の変調を利用した反射波通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記反射波読み取り器から搬送波を受信し、該受信した搬送波と同じ周波数で伝送データに応じて変調した反射波としてパケットを送出する送信ステップと、
前記反射波読み取り器から受信した搬送波を、前記反射波読み取り器で変調周波数として使用する周波数毎に復調して伝送データを取り出す受信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的近距離の機器間において低消費電力の通信動作を実現する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、反射波読み取り器側からの搬送波の送信と、反射器側におけるアンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づく反射波の変調を利用してデータ通信を行なうバック・スキャッタ方式の無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、反射器又は反射波読み取り器間における各方向で伝送速度が異なる非対称な伝送路で、双方向の通信を多重してデータ伝送を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、反射器又は反射波読み取り器間の伝送速度が異なる非対称な伝送路において、アップワード及びダウンワードいずれの方向の通信も犠牲にすることなく、各方向の通信レートを向上させる無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
複数の機器をネットワーク接続することにより、コマンドやデータ伝送の効率化、情報資源の共有化、ハードウェア資源の共有化を実現することができる。さらに最近では、有線方式による配線からユーザを解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。
【０００４】
無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２、ＩＥＥＥ８０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。近年、無線ＬＡＮシステムは安価になり、ＰＣにも標準内蔵されるようになったこととも相俟って、無線ＬＡＮの普及が著しい。
【０００５】
比較的小規模な無線通信システムは、家庭内などで、ホスト機器と端末機器間のデータ伝送に使用される。ここで言うホスト機器の例としては、テレビ、モニタ、プリンタ、ＰＣ、ＶＴＲ、ＤＶＤプレイヤーなど、据え置き型の家電製品が挙げられる。また、端末機器の例としては、デジタル・カメラや、ビデオ・カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型音楽再生装置など、消費電力を極力抑えたいモバイル系機器が挙げられる。この種のシステムのアプリケーションとしては、カメラ付き携帯電話やデジタル・カメラで撮った画像データを無線ＬＡＮ経由でＰＣにアップロードすることなどである。
【０００６】
例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信を良好に行なう上で有利なデジタル・カメラについて提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。デジタル・カメラは、ケースと、ケースに設けられたシャッター・ボタンを備えているが、シャッター・ボタンはケースの上部で左右方向の一方の端部に設けられている。また、ケース内にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信用のアンテナがケースの上部で左右方向の他方の端部に設けられている。
【０００７】
ところが、無線ＬＡＮは本来コンピュータでの利用を前提として設計・開発されたものであり、モバイル系機器に搭載する場合、その消費電力が問題となる。現在市販されているＩＥＥＥ８０２．１１ｂの無線ＬＡＮカードの多くは、送信時に８００ｍＷ以上、受信時に６００ｍＷ以上の消費電力がある。この消費電力は、バッテリ駆動のポータブル機器にとっては、負担が大きい。
【０００８】
無線ＬＡＮ機能を近距離限定で動作させて、その送信電力を小さくしても、消費電力は８割程度しか低下することができない。特に、デジタル・カメラなどの画像入力装置から画像表示装置側への伝送は、送信比率が通信全体のほとんど占めるような通信形態となるため、なおさら低消費電力の無線伝送手段が求められている。
【０００９】
また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信に関しては、伝送速度が最大でも７２０ｋｂｐｓと低速度であり、昨今の高画質化し、ファイルサイズの大きくなった画像の伝送時間がかかり不便である。
【００１０】
これに対し、ＲＦＩＤで用いられるバック・スキャッタ方式に基づく反射波を利用した無線伝送によれば、例えば機器間で送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において、低消費電力化を実現することができる。
【００１１】
バック・スキャッタ方式の無線通信システムは、変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、反射器からの反射波からデータを読み取る反射波読み取り器で構成される。データ伝送時には、反射波読み取り器が無変調キャリアを送信する。これに対し、反射器は、例えばアンテナの終端のオン／オフなどの負荷インピーダンス操作を用い、無変調キャリアに対し伝送データに応じた変調処理を施すことで、データを送出する。そして、反射波読み取り器側では、この反射波を受信し復調・復号処理して伝送データを取得することができる。
【００１２】
反射器は、例えば、入射する連続波の電波を反射させるアンテナと、送信データの発生回路と、送信データに対応させてアンテナのインピーダンスを変化させるインピーダンス変化回路で構成される（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【００１３】
反射波伝送システムでは、アンテナの負荷インピーダンスを変化させる（すなわち、反射波の変調を行なう）ためのアンテナ・スイッチは一般的にガリウム砒素のＩＣで構成され、その消費電力は数１０μＷ以下であり、データ伝送を行なうときの平均電力としては、送達確認方式の場合で１０ｍＷ以下、一方向伝送では、数１０μＷでデータ伝送が可能である。これは、一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると、圧倒的な性能差である（例えば、非特許文献１を参照のこと）。
【００１４】
図４には、反射波伝送システムの構成を模式的に示している。
【００１５】
同図において、無線ホスト局１が無線端末局２にダウンワードのデータ送信を行なう場合、ホスト機能部１３から送信されたデータは、ホスト制御インターフェース１５を介してホスト通信制御機能部１２の変調機能部１２２に送られ、変調される。変調信号１６はホストＲＦ機能部１１のミキサ１１２によってキャリア発生源１１１で生成されたキャリアとミキシングされた後、パワー・アンプ１１３によって所定のレベルに増幅され、サーキュレータ１１６を介してホスト・アンテナ１４よりＡＳＫ変調波３１として送出される。
【００１６】
また、無線端末局２が無線ホスト局１からダウンワードのデータ受信を行なう場合、端末通信制御機能部２２は変調機能部２２２からの変調信号２６によって端末ＲＦ機能部のアンテナ・スイッチ２１１をＯＮ状態に制御する。そして、端末ＲＦ機能部２１は、端末アンテナ２４で受信したＡＳＫ変調波３１を、アンテナ・スイッチ２１１を介してバンドパス・フィルタ２１３に送り、ＡＳＫ検波部２１４で検波して復調信号２７を得る。復調信号２７は、復調機能部２２３によってデータ復調され、端末制御インターフェース２５を介して端末機能部２３に受信される。
【００１７】
一方、無線端末局２が無線ホスト局１にアップワードのデータ送信を行なう場合、端末機能部２３によって送信されたデータは、端末通信制御機能部２２の変調機能部２２２によって変調される。変調信号２６は、アンテナ・スイッチ２１１のＯＮ／ＯＦＦ制御することによって端末アンテナ２４で受信した搬送波３１を反射又は終端して反射波を変調処理し、生成された反射波３２を無線ホスト局１に送信する。
【００１８】
また、無線ホスト局１が無線端末局２からアップワードのデータ受信を行なう場合、ホスト通信制御部１２の変調機能部１２２が変調信号１６によってミキサ１１２に直流電圧をかけることにより、ホストＲＦ機能部１１のキャリア発生源１１１で生成されたキャリアは、ホスト・アンテナ１４より搬送波３１として送出される。
【００１９】
無線ホスト局１のホストＲＦ機能部１１は、ホスト・アンテナ１４で受信した反射波３２を、サーキュレータ１１６を介して直交復調器１１４に送り、ＡＧＣ部１１５で最適なゲインに調整して復調信号１７を得る。復調信号１７は、復調機能部１２３によってデータ復調され、ホスト制御インターフェース１５を介してホスト機能部１３に受信される。
【００２０】
また、上述したデータ送受信機能に加え、無線ホスト局１及び無線端末局２に相互で機能するプロトコル機能部１２１及び２２１を各局の通信制御機能部１２及び２２に設けることで、無線ホスト局１と無線端末局２の間で接続、切断、などのプロトコル制御が実現される。
【００２１】
このように反射波伝送システムにおいては、無線端末局２のＲＦ機能部２１にキャリア発生源が不要であることから、低消費にシステムを駆動することができる。また、無線端末局側の変調を多値変調することで、無線端末局から無線ホスト局方向に対し高速通信を実現することができる。無線ホスト局における変調は、無線端末局側での検波の容易性を考慮してＡＳＫ（振幅シフト・キーイング）方式が使用されるため、低データレートとなる。
【００２２】
アプリケーション実現例としては、無線端末局２は例えばデジタル・スチル・カメラやデジタル・ビデオ・カメラなどのデータ供給源であり、無線ホスト局２は例えばＰＣやテレビ、プリンタなどのデータを蓄積、表示、あるいは出力するデータ処理装置である。そして、無線端末局２から無線ホスト局１に対しての静止画や動画のアップロードが行なわれ、表示、プリントアウトなどが行なわれることが想定される。
【００２３】
反射波伝送システムは、例えば反射器とデジタル・カメラを接続し、反射波読み取り器とＰＣを接続しデジタル・カメラの画像データをＰＣに伝送するために利用される。この際に使われる伝送方式（プロトコル）として、同じ周波数の電波を上りと下りで時分割により共有するＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：時分割多重）方式が用いられている。
【００２４】
図５には、ＴＤＤ方式を採用した反射波伝送システムの動作例を示している。本システムでは反射を利用するため、反射波読み取り器側は、無変調キャリア送信して反射波を受信する状態と、自ら変調波によりデータ送信する状態を繰り返す。また、反射器側では、無変調キャリアにデータを乗せて反射波として返信し、次に反射波読み取り器側からの変調波を受信する状態とを繰り返す。
【００２５】
ここで、上述した反射波伝送システムは、反射器から反射波読み取り器へのアップワードと反射波読み取り器から反射器へのダウンワードの伝送速度が異なる非対称の伝送システムである。このため、ＴＤＤ方式の伝送において単一フレームでフレーム毎にＡｃｋ又はＮａｃｋによる送達確認のやりとりを行なう再送制御方式を適用した場合には、ダウンワードの時間比率が高くなることから、アップワードの伝送速度が不十分となってしまう。
【００２６】
図６には、反射波伝送システムにおける送信フレーム構成の一例を示している。反射波読み取り器側３−ａから無変調キャリアが送信されているとき、反射器側 ３−ｂからは無変調キャリアに対する反射波としてアップワード・パケットが送信される。反射波読み取り器では、これを受信して先に送られた情報に対し、その受信の正誤に応じてＡｃｋ又はＮａｃｋの送達確認を３−ａのフレームで返信する。
【００２７】
図７には、このフレームを使ったＴＤＤ方式の通信動作の一例を示している。反射波伝送システムは、例えば、アップワードの伝送速度が１０Ｍｂｐｓで、ダウンワードの伝送速度が１Ｍｂｐｓという非対称なＴＤＤ方式の伝送路を持つ。
【００２８】
このような場合、このような時分割方式では、ダウンワード通信の通信レートを上げたい場合には、ダウンワード・パケットの期間を延ばすことの引き換えに、アップワード・パケットの期間を縮めて、アップワード通信の通信レートを犠牲にせざるを得ない。すなわち、通信に占めるアップワードの時間が短く、本来主体となるデータ伝送のために時間を使うことができない、すなわち伝送速度に対して実効速度が極めて低くなってしまうという問題点がある。また逆に、アップワード通信の通信レートを上げたい場合には、ダウンワード通信の通信期間を縮めて、ダウンワード通信の通信レートを犠牲にせざるを得ない。
【００２９】
【特許文献１】特開２００４−５６７１１号公報
【特許文献２】特開平０１−１８２７８２号公報
【非特許文献１】特願２００３−２９１８０９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明の目的は、反射波読み取り器側からの搬送波の送信と、反射器側におけるアンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づく反射波の変調を利用してデータ通信を好適に行なうことができる、バック・スキャッタ方式の優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００３１】
本発明のさらなる目的は、反射器又は反射波読み取り器間における各方向で伝送速度が異なる非対称な伝送路で、双方向の通信を多重して効率的なデータ伝送を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００３２】
本発明のさらなる目的は、アップワード及びダウンワードいずれの方向の通信も犠牲にすることなく、各方向の通信レートを向上させることができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、反射波読み取り器側からの搬送波の送信と、反射器側における伝送データに応じた反射波の変調により反射波伝送を行なう無線通信システムであって、データ通信中は、前記反射波読み取り器は送信データに基づいて変調した搬送波を送り続け、前記反射器側では受信した搬送波を復調するとともに搬送波に対する反射波の変調によりデータを送信し、反射波伝送路を時分割することなく、前記反射波読み取り器及び前記反射器が送受信を同時に行なうことを特徴とする無線通信システムである。
【００３４】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００３５】
本発明に係る無線伝送システムは、比較的近距離に限定される機器間で送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において、低消費電力化を実現することを目的とするものであり、ＲＦＩＤで用いられるバック・スキャッタ方式に基づく反射波の変調を利用して無線伝送を行なう。ＲＦＩＤシステム自体は、超近距離でのみ適用可能な無線通信手段の一例として当業界において広く知られている。
【００３６】
反射波伝送システムでは、反射器から反射波読み取り器へのアップリンクと反射波読み取り器から反射器へのダウンリンクの伝送速度が異なる非対称の伝送システムである。このため、ＴＤＤ方式の伝送において単一フレームでフレーム毎に送達確認のやりとりを行なう再送制御方式では、ダウンリンクの時間比率が高くなり、アップリンクの伝送速度が不十分となってしまう、という問題がある。すなわち、ダウンワード通信の通信レートを上げたい場合には、ダウンワード・パケットの期間を延ばすことの引き換えに、アップワード・パケットの期間を縮めて、アップワード通信の通信レートを犠牲にせざるを得ず、逆に、アップワード通信の通信レートを上げたい場合には、ダウンワード通信の通信期間を縮めて、ダウンワード通信の通信レートを犠牲にせざるを得ない。
【００３７】
これに対し、本発明に係る反射波伝送システムでは、データ通信中は、反射波読み取り器は送信データに基づいて変調した搬送波を送り続け、反射器側では受信した搬送波を復調するとともに搬送波に対する反射波の変調によりデータを送信することにより、反射波伝送路を時分割することなく、反射波読み取り器及び反射器は送受信を同時に行なうようにした。
【００３８】
具体的には、反射波読み取り器は、反射波データ受信のための無変調搬送波の送信とＡＳＫ変調波されたデータの送信を時分割で行なう代わりに、ＦＳＫ変調を用いてデータ送信を行なう。
【００３９】
反射器側では、反射波読み取り器から受信した搬送波のＦＳＫ復調を行なうとともに、伝送データに応じて搬送波に対する反射波の変調処理を施し、搬送波と同じ周波数で反射波読み取り器への反射波信号を生成する。
【００４０】
そして、反射波読み取り器側では、搬送波のＦＳＫ変調に用いたのと同じ周波数を用いて反射波信号の受信待ち受け処理を行なうことで、反射波に載せられた伝送データを復元することができる。
【００４１】
反射波読み取り器は、例えば２つの異なる周波数ｆ１及びｆ２を用いて０と１を表現することで、搬送波をＦＳＫ変調することができる。このような場合、反射波読み取り器は、送出する搬送波の周波数と受信待ち受けする周波数を同時に切り替える周波数切替手段を備えればよい。このとき、周波数切り替えに生ずる遅延時間を補償する遅延時間補償手段をさらに備えていてもよい。遅延時間の補償は、例えば、周波数切替時点にガード・インターバルを設けることや、受信系統に適当な遅延成分を与える遅延回路を配設することにより実現する。
【００４２】
一方、反射器側では、搬送波のＦＳＫ変調に使用される周波数ｆ１及びｆ２毎にＡＳＫ復調を試みることにより、ＦＳＫ復調することができる、
【００４３】
また、反射器は、受信した搬送波に対しアンテナ負荷インピーダンスの操作や、反射波信号路で位相差を与えることにより、ＡＳＫ変調又はＰＳＫ変調した反射波信号を生成することができる。
【００４４】
反射器は、受信した搬送波と同じ周波数の反射波信号を生成する。したがって、上述したように、反射波読み取り器側では、送出する搬送波と同じ周波数で受信待ち受けし、ＡＳＫ復調又は直交復調することで、反射波信号からデータを復調することができる。
【００４５】
ダウンワード通信とアップワード通信とを時分割多重する従来の反射波伝送方式の場合とは相違し、反射器は、受信搬送波に対する反射波の生成と、搬送波の受信とを同時に行なう。このため、電波の送受信を行なうアンテナに対し、反射波の変調を行なう送信部と、搬送波の受信を行なう受信部とを方向性結合する必要がある。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、反射器又は反射波読み取り器間における各方向で伝送速度が異なる非対称な伝送路で、双方向の通信を多重して効率的なデータ伝送を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００４７】
また、本発明によれば、アップワード及びダウンワードいずれの方向の通信も犠牲にすることなく、各方向の通信レートを向上させることができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００４８】
本発明によれば、無線ホスト局は無線端末局が反射波を生成するための搬送波を送出しながらダウンワード通信を行なうことが可能となる。したがって、アップワード通信とダウンワード通信を時分割で行わなくてはならないという問題点が解決され、アップワード通信もダウンワード通信も通信レートを向上することができる。
【００４９】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００５１】
本発明は、比較的近距離に限定される機器間で送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において、低消費電力の通信動作により、電化製品などの機器制御、画像などの大容量データ伝送、並びに相互通信を実現することを目的とするものであり、ＲＦＩＤで用いられるバック・スキャッタ方式に基づく反射波を利用して無線伝送を行なうものである。
【００５２】
ＲＦＩＤシステム自体は、局所でのみ適用可能な無線通信手段の一例として当業界において広く知られている。タグとリーダライタの間の通信方法には、電磁結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。本発明は、このうち、２．４ＧＨｚ帯などのマイクロ波を用いた電波通信方式に関連する。
【００５３】
図１には、本発明に係る反射波伝送システムにおいて無線ホスト局として動作する無線通信装置の構成例を示している。
【００５４】
ホスト５は、ＲＦ機能部５１と、ホスト通信制御機能部５２と、ホスト機能部５３で構成される。
【００５５】
ホスト機能部５３は、例えば、テレビ、モニタ、プリンタ、ＰＣ、ＶＴＲ、ＤＶＤプレイヤーを始めとする据え置き型の家電製品などの、受信データを処理又は再生出力するホスト機器で構成される。
【００５６】
無線ホスト局５が無線端末局にダウンワードのデータ送信を行なう場合、ホスト機能部５３から送信されたデータは、ホスト制御インターフェース５５を介してホスト通信制御機能部５２の変調機能部５２２に送られ、１次変調される。この変調信号５６はホストＲＦ機能部５１に入力される。
【００５７】
ＲＦ機能部５１は、反射波伝送システムにおける反射波読み取り器として動作する。但し、ＲＦ機能部５１は、ＡＳＫ変調ではなくＦＳＫ変調を施す。図１に示すように、本実施形態に係るＲＦ機能部５１は、周波数ｆ１を発生するキャリア発生源５１１と周波数ｆ２を発生するキャリア発生源５１２を有する。ホスト通信制御機能部５２の変調機能部５２２から出力される変調信号５６は、スイッチ５１３を制御する。例えば、変調信号５６の値が０であればスイッチ５１３は周波数ｆ１に切り替えられ、変調信号５６の値が１であればスイッチ５１３は周波数ｆ２に切り替えられる。スイッチ５１３で選択された搬送波は、パワー・アンプ５１４によって所定のレベルに増幅され、サーキュレータ５１６を介してホスト・アンテナ５４よりＦＳＫ変調波７１として送出される。
【００５８】
図２には、本発明に係る反射波伝送システムにおいて、無線端末局として動作する無線通信装置の構成を模式的に示している。
【００５９】
無線端末局６は、端末ＲＦ機能部６１と、端末通信機能制御機能部６２と、顛末機能部２３で構成される。
【００６０】
端末機能部６３は、例えばデジタル・カメラや、ビデオ・カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型音楽再生装置など、伝送データの供給元となるモバイル系の端末機器などで構成される。
【００６１】
端末ＲＦ機能部６１は、反射波伝送システムにおける反射器として動作する。無線端末局６が無線ホスト局５からダウンワードのデータ受信を行なう場合、端末ＲＦ機能部６１は、受信したＦＳＫ変調波７１をＦＳＫ復調する。
【００６２】
図２に示すように、端末ＲＦ機能部６１は、ＦＳＫ変調波７１をＦＳＫ復調するために、無線ホスト局５側でＦＳＫ変調に使用する周波数ｆ１及びｆ２毎にＡＳＫ復調処理する。すなわち、端末アンテナ６４で受信したＦＳＫ変調波７１を、方向性結合器６１１を介して入力し、２つのバンドパス・フィルタ６１４と６１６に送る。バンドパス・フィルタ６１４は、周波数ｆ１を通過させるとともに周波数ｆ２をカットするフィルタであり、後続のＡＳＫ検波部６１５は、周波数ｆ１の電波の有無を検波した結果を復調信号６７として得る。また、バンドパス・フィルタ６１６は、周波数ｆ２を通過させるとともに周波数ｆ１をカットするフィルタである。後続のＡＳＫ検波部６１７は、周波数ｆ２の電波の有無を検波した結果を復調信号６８として得る。各復調信号６７及び６８は復調機能部６２３によってデータ復調され、端末制御インターフェース６５を介して端末機能部６３に受信される。
【００６３】
一方、無線端末局６が無線ホスト局５にアップワードのデータ送信を行なう場合、上述したようにＦＳＫ変調波を受信すると同時に、方向性結合器６１１で分離された搬送波を変調信号６６で反射又は終端して反射波７２を生成し、無線ホスト局５に送信する。
【００６４】
なお、従来の反射波伝送方式とは相違し、無線端末局６は受信搬送波に対する反射波の生成と搬送波の受信とを同時に行なうため、電波の送受信を行なうアンテナに対し、反射波の変調を行なう送信系統と、搬送波の受信・復調処理を行なう受信系統とを方向性結合器６１１により方向性結合する必要がある。
【００６５】
また、無線ホスト局５が無線端末局６からアップワードのデータ受信を行なう場合、ホスト・アンテナ５４で受信した反射波７２を、サーキュレータ５１６を介して復調器５１５に送り、ＡＳＫ復調又は直交復調が施される。
【００６６】
ここで、変調信号５６で周波数ｆ１を選択している場合には、周波数ｆ１を送信すると同時に、周波数ｆ１を復調器５１５に送ることによって周波数ｆ１での受信及び復調処理が可能となる。また、変調信号５６で周波数ｆ２を選択している場合、周波数ｆ２を送信すると同時に、周波数ｆ２を復調器５１５に送ることによって周波数ｆ２での受信及び復調処理が可能となる。
【００６７】
したがって、無線ホスト局５は、送信している搬送波の周波数がｆ１又はｆ２のいずれであっても、送信系統と受信系統の周波数切り替えを同時に行ない、復調器５１５では、そのときに無線端末局６が反射した反射波を、搬送波周波数と同じ受信待ち受け周波数を用いて復調することができる。そして、ＡＧＣ部５１６で最適なゲインに調整して復調信号５７を得る。この復調信号５７は、復調機能部５２３によってデータ復調され、ホスト制御インターフェース５５を介してホスト機能部５３に受信される。
【００６８】
ここで、周波数切り替えに生ずる遅延時間を補償するための手段をさらに備えていることがより好ましい。遅延時間の補償は、例えば、周波数切替時点にガード・インターバルを設けることや、受信系統に適当な遅延成分を与える遅延回路を配設することにより実現する。
【００６９】
上述したデータ送受信機能に加え、無線ホスト局５及び無線端末局６に相互で機能するプロトコル機能部５２１及び６２１を各局の通信制御機能部５２及び６２に設けることで、無線ホスト局５と無線端末局６の間で接続、切断、などのプロトコル制御が実現される。
【００７０】
なお、無線端末局６からホスト５へのアップリンクでは、ＡＳＫやＢＰＳＫなどの低ビットレートの変調方式が一般的であるが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。反射波の変調時に、アンテナの終端処理などの負荷インピーダンスの操作に加え、反射波が往復する信号路上で位相差を与えることによって、ＱＰＳＫや８相ＰＳＫ変調など、より高いビットレートの多値の変調方式を実現することができる。例えば、本出願人に既に譲渡されている特願２００３−３５２２２３号明細書には、ＱＰＳＫ変調処理を取り入れたバック・スキャッタ方式の通信システムについて開示されている。
【００７１】
図３には、本発明に適用される無線ホスト局と無線端末局のアップワード通信及びダウンワード通信の動作例を示している。
【００７２】
上述したように、無線ホスト局は、送信する変調信号０及び１のパターンに従って、搬送波の周波数をｆ１又はｆ２を切り替えて送信する。これに対し、無線端末局は、無線ホスト局から送信する変調信号０及び１のパターンに従って、そのときに受信している搬送波の周波数（ｆ１又はｆ２）をそのまま使って、反射／終端などアンテナ負荷インピーダンスの操作や位相差を設けるなどして、変調した反射波信号を生成する。
【００７３】
図３に示す例では、アップワードのデータシンボル長はダウンワードのデータシンボル長の２倍としてあるが、値は限定しない。
【００７４】
ここでは、無線端末局は受信周波数にＡＳＫ変調をかけた反射波を生成しているが、ＰＳＫ変調をかけた反射波でもよい。この場合、無線ホスト局は送信周波数ｆ１あるいはｆ２と、受信した反射波の位相差から復調信号を復調する。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１は、本発明に係る反射波伝送システムにおいて無線ホスト局として動作する無線通信装置の構成例を示した図である。
【図２】図２は、本発明に係る反射波伝送システムにおいて、無線端末局として動作する無線通信装置の構成を模式的に示した図である。
【図３】図３は、本発明に適用される無線ホスト局と無線端末局のアップワード通信及びダウンワード通信の動作例を示した図である。
【図４】図４は、反射波伝送システムの構成を模式的に示した図である。
【図５】図５は、ＴＤＤ方式を採用した反射波伝送システムの動作例を示した図である。
【図６】図６は、反射波伝送システムにおける送信フレーム構成の一例を示した図である。
【図７】図７は、フレームを使ったＴＤＤ方式の通信動作の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００７７】
５…無線ホスト局
５１…ホストＲＦ機能部
４１１，５１２…キャリア発生源
５１３…スイッチ
５１４…パワー・アンプ
５１５…復調器
５１６…サーキュレータ
５２…ホスト通信制御機能部
５２１…プロトコル制御部
５２２…変調機能部
５２３…復調機能部
５３…ホスト機能部
５４…ホスト・アンテナ
５５…ホスト制御インターフェース
６…無線端末局
６１…端末ＲＦ機能部
６１１…方向性結合器
６１２…スイッチ
６１３…アンテナ負荷
６１４，６１６…バンドパス・フィルタ
６１５，６１７…ＡＳＫ検波部
６２…通信機能部
６２１…プロトコル制御部
６２２…変調機能部
６２３…復調機能部
６３…端末機能部
６４…端末アンテナ
６５…端末制御インターフェース
【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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【図７】
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