(57)【要約】【課題】  反射器及び反射波読み取り器を用いて反射波伝送を行なう際に、ユーザが機器を通信可能な位置に正しく誘導し易くする。【解決手段】  通信ホストに収容される反射波読み取り器のアンテナ指向性が上向きとなっているときには、反射器を備えた通信端末の理想的な受容面は、通信ホスト筐体の上面に形成され、そこにＬＥＤなど発光体が配設される。通信ホストは、キャリアの送信動作状況などに従って、発光体のオン／オフ制御や、発光色の変更などの操作を行なうことで、ユーザがこの理想的な受容面に通信端末を配置するよう、分かり易く誘導することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射波読み取り器側からの無変調キャリアの送信と、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、
前記反射波読み取り器からのキャリアを受信可能な理想的な位置へ反射器を誘導する誘導手段を配設する、
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及び前記反射器はアンテナ指向性を持ち、
前記誘導手段を配設する位置は、前記反射波読み取り器のアンテナ指向性に応じて決定される、
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３】
前記誘導手段は、前記反射波読み取り器を収容した機器筐体上でキャリアを受信可能な理想的な反射器の受容面近傍に配設された発光手段で構成される、
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４】
前記反射波読み取り器は、キャリアの送信動作状況に応じて発光手段の発光動作を制御する、
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５】
前記発光手段は、発光素子と整流用ダイオードと電磁誘導コイルで構成され、
前記反射波読み取り器からのキャリアにより前記電磁誘導コイルで生じる電磁誘導を前記整流用ダイオードで整流し、前記発光素子を発光させる、
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、前記反射波読み取り器からのキャリアを受信したことを示す表示手段をさらに備える、
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７】
前記表示手段は、発光素子と整流用ダイオードと電磁誘導コイルで構成され、
前記反射波読み取り器からのキャリアにより前記電磁誘導コイルで生じる電磁誘導を前記整流用ダイオードで整流し、前記発光素子を発光させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
送信電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、
無変調キャリアを送信するとともに、該無変調キャリアに対する反射波を受信処理する通信手段と、
前記通信手段からのキャリアを受信可能な理想的な位置へ反射器を誘導する誘導手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
前記通信手段はアンテナ指向性を持ち、
前記誘導手段を配設する位置は、前記アンテナ指向性に応じて決定される、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記誘導手段は、前記前記無線通信装置の筐体上でキャリアを受信可能な理想的な反射器の受容面近傍に配設された発光手段で構成される、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記誘導手段は、前記通信手段におけるキャリアの送信動作状況に応じて発光手段の発光動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記発光手段は、発光素子と整流用ダイオードと電磁誘導コイルで構成され、
前記通信手段からのキャリアにより前記電磁誘導コイルで生じる電磁誘導を前記整流用ダイオードで整流し、前記発光素子を発光させる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
受信電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、
通信相手からの無変調キャリアを受信するとともに、伝送データに応じて変調した反射波を送出する通信手段と、
前記通信相手からのキャリアを受信したことを示す表示手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１４】
前記表示手段は、発光素子と整流用ダイオードと電磁誘導コイルで構成され、
前記通信相手からのキャリアにより前記電磁誘導コイルで生じる電磁誘導を前記整流用ダイオードで整流し、前記発光素子を発光させる、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線通信装置。
【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及び無線通信装置に係り、特に、反射波読み取り器側からの無変調キャリアの送信と、反射器側における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及び無線通信装置に関する。
【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の少なくとも一方に指向性アンテナを用いて利得を得るなどして通信可能な範囲が一見して明確でない場合において、反射波伝送による通信可能な範囲をユーザに明確にする無線通信システム及び無線通信装置に係り、特に、反射器及び反射波読み取り器を用いて反射波伝送を行なう際に、ユーザが機器を通信可能な位置に正しく誘導し易くする無線通信システム及び無線通信装置に関する。
【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（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）、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】
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、負担の大きい。
【０００７】
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。
【０００８】
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、昨今の高画質化した画像伝送には時間がかかり不便である。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
反射波伝送システムでは、バック・スキャッタリング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４を参照のこと）。
【００１２】
ところで、有線方式では、ケーブルの接続の有無により機器同士が通信可能であるかどうかが明示的に分かる。これに対し、無線通信システムでは、機器同士が通信範囲にあるかどうかがユーザにとって明確でないという問題がある。
【００１３】
例えば、ＲＦＩＤの読み取り及び書き込みの確実性を向上させるために、ＲＦＩＤを付設した複数の物とアンテナとの相対位置を積極的に変化させ、それぞれのＲＦＩＤについて一瞬でも指向性の良好な状態を実現して、読み取り及び書き込みの際に充分な電波強度を得られるようにすることができる。また、複数のＲＦＩＤがそれぞれ重ならないように工夫することができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【００１４】
また、ＲＦＩＤシステムは、質問器と、質問器に接続され信号を送信する質問器アンテナと、質問器アンテナが送信した信号を反射する略楕円電波反射板と、質問器アンテナからの信号を少なくとも略楕円電波反射板を介して受信して応答し、質問器との間で通信を行なう無線タグとを備えているが、略楕円電波反射板の反射面の第１の焦点に反射面を指向するように質問器アンテナを配置するとともに、略楕円電波反射板の反射面の第２の焦点近傍に無線タグを配置する。この場合、質問器アンテナから送信された質問信号は、略楕円電波反射板によって反射され、第２の焦点に質問信号の強い領域を形成するので、第２の焦点に配置された無線タグと質問器との通信精度が向上する（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【００１５】
これらの方法によれば、反射波の電波強度を得ることにより通信精度が向上する。但し、これらの方法は、通信局同士が通信範囲にあるかどうかを、ユーザに通知するものではない。
【００１６】
また、反射波伝送システムでは、データを反射波に乗せて伝送し、自ら電波を送出する手段を持たないという特徴を有し、携帯電話システムや無線ＬＡＮシステムと比較して桁違いに少ない消費電力で無線データ伝送を行なえるが、無線伝送距離は数メートルの近距離に制限される。このため、反射波伝送システムでは、反射器、あるいは反射器と反射波読み取り器の双方のアンテナに指向性を持たせ、ある特定の方向に大きなアンテナ利得を得ることにより、無線通信距離を伸ばすなどの工夫を行なうことが多い。
【００１７】
図８には、反射器と反射波読み取り器の双方が無指向性のアンテナを用いている場合と、反射器と反射波読み取り器の双方が一方向に大きな利得を得ることができる指向性アンテナを用いている場合の無線通信距離の違いを示している。同図において、反射器２１と反射波読み取り器２２は無指向性アンテナを用いており、反射器２１の反射波の到達距離は斜線２３、反射波読み取り器２２の無変調キャリアの到達距離は斜線２４で表している。
【００１８】
一方、反射器２５と反射波読み取り器２６は指向性アンテナを用いており、反射器２５の反射波の到達距離は斜線２７、反射波読み取り器２６の無変調キャリアの到達距離は斜線２８で表している。但し、反射器２１と反射波読み取り器２２の距離、反射器２５と反射波読み取り器２６の距離は同じとする。
【００１９】
図８に示す例では、無指向性アンテナを用いた場合、反射波読み取り器２２の無変調キャリア２４は反射器２１に到達しておらず、したがって反射器２１が反射波２３を生成することも無く、通信は成立しない。これに対し、指向性アンテナを用いた場合、反射波読み取り器２６の無変調キャリア２８も反射器２５の反射波２７もどちらの電波も相手に到達することから、通信は成立する。
【００２０】
上述したように、反射波伝送システムでは、反射器、あるいは反射器と反射波読み取り器の双方に指向性アンテナを用いることで無線通信距離を伸ばすことができる。しかしながら、指向性アンテナにより利得を得る場合、反射器と反射波読み取り器の向きがずれていると、通信が成立しないリスクも負うという問題点がある。
【００２１】
図９には、指向性アンテナを用いた反射器と反射波読み取り器が正対していない例を示している。図示の例では、反射器３１は、反射波読み取り器３２の近傍に存在し、反射波読み取り器３２の送出した無変調キャリア３４を十分に大きな電力で受信し、反射波３３を生成することができる。しかし、反射波３３の反射方向が反射波読み取り器３２に向いていないため、通信が成立しない。
【００２２】
このように、メディアが指向性を持つ通信システムにおいては、単純に機器間の距離だけでは通信範囲を判断することができず、ユーザにとって通信範囲が明示的ではない。勿論、反射波伝送方式だけでなく、一般の無線通信方式においても、通信距離を拡張するためにわざと指向性を与えることもあり、ユーザにとって通信局が通信範囲にあるかどうかは明確でない。
【００２３】
【特許文献１】特開２００２−３２９１７４号公報
【特許文献２】特開２００３−２８３３６５号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ 5１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
【非特許文献３】ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ
【非特許文献４】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】
【００２４】
本発明の目的は、反射波読み取り器側からの無変調キャリアの送信と、反射器側における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及び無線通信装置を提供することにある。
【００２５】
本発明のさらなる目的は、反射器又は反射波読み取り器の少なくとも一方に指向性アンテナを用いて利得を得るなどして通信可能な範囲が一見して明確でない場合であっても、反射波伝送による通信可能な範囲をユーザに明確にすることができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することにある。
【００２６】
本発明のさらなる目的は、反射器及び反射波読み取り器を用いて反射波伝送を行なう際に、ユーザが機器を通信可能な位置に正しく誘導し易くすることができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
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無変調キャリアの送信と、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、前記反射波読み取り器からのキャリアを受信可能な理想的な位置へ反射器を誘導する誘導手段を備えることを特徴とする無線通信システムである。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ここで、無線通信システムでは、機器同士が通信範囲にあるかどうかが明確でないという問題がある。また、反射波伝送を利用したシステムでは、反射器、あるいは反射器と反射波読み取り器の双方のアンテナに指向性を持たせて、ある特定の方向に大きなアンテナ利得を得ることにより、無線通信距離を伸ばすなどの工夫を行なうことが多い。このように、メディアが指向性を持つ通信システムでは、単純に機器間の距離だけでは通信範囲を判断することができず、ユーザにとって通信範囲が明確でない、という問題がある。
【００３１】
そこで、本発明では、反射波読み取り器を収容した通信ホストの筐体上でキャリアを受信可能な理想的な反射器の受容面近傍にＬＥＤなどの発光素子からなる誘導手段を配設し、点灯や点滅などの発光動作により、反射器を備えた端末機器を通信可能範囲まで誘導するようにしている。
【００３２】
例えば、通信ホストに収容される反射波読み取り器のアンテナ指向性が上向きとなっているときには、反射器を備えた通信端末の理想的な受容面は、通信ホスト筐体の上面に形成され、そこに誘導手段としての発光体が配設される。そして、通信ホストは、キャリアの送信動作状況などに従って、発光体のオン／オフ制御や、発光色の変更などの操作を行なうことで、ユーザがこの理想的な受容面に通信端末を配置するよう、分かり易く誘導することができる。
【００３３】
ここで、誘導手段を発光素子と整流用ダイオードと電磁誘導コイルで構成することができる。この場合、反射波読み取り器からのキャリアにより電磁誘導コイルで電磁誘導が発生し、これを整流用ダイオードで整流することにより、キャリアの送信に応じて発光素子を自動的に発光させることができる。
【００３４】
一方、反射器を収容する端末機器は、反射波読み取り器からのキャリアを受信したことを示す、ＬＥＤなどの表示手段を備えている。通信ホストが送出するキャリアを検知すると、端末機器はＬＥＤを点灯又は点滅などの表示出力を行なわせることにより、ユーザは通信可能状態かを判断することができる。
【００３５】
また、端末機器側の表示手段を、発光素子と整流用ダイオードと電磁誘導コイルで構成することができる。この場合、反射波読み取り器からのキャリアにより電磁誘導コイルで電磁誘導が発生し、これを整流用ダイオードで整流することにより、キャリアの送信に応じて発光素子を自動的に発光させることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、反射器又は反射波読み取り器の少なくとも一方に指向性アンテナを用いて利得を得るなどして通信可能な範囲が一見して明確でない場合であっても、反射波伝送による通信可能な範囲をユーザに明確にすることができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することができる。
【００３７】
また、本発明によれば、反射器及び反射波読み取り器を用いて反射波伝送を行なう際に、ユーザが機器を通信可能な位置に正しく誘導し易くすることができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することができる。
【００３８】
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】
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図１には、バック・スキャッタ方式のデータ伝送を行なう反射波伝送システムの構成例を示している。同図に示すように、反射波伝送システムは、反射器１００と反射波読み取り器１１０で構成される。
【００４３】
反射波読み取り器１１０側からは、無変調キャリアが送出される。これに対し、反射器は、反射波読み取り器より送信された無変調の電波ｆoを受信すると、整流され、直流電源に変換され、この直流電源を動作電源に用いることができる。そして、反射器１００は、伝送データに基づき、受信した無変調キャリアに変調をかけた反射波を生成する。一方、反射波読み取り器１１０は、反射器１００からの反射波を受信し、データに復調する。
【００４４】
反射器１００は、指向性アンテナ１０１と、無線部１０２と、通信制御部１０３と、端末インターフェース部１０４で構成される。無線部１０２は、バンドパス・フィルタ１０２ａと、ＡＳＫ検波部１０２ｂと、指向性アンテナ１０１の終端のオン／オフを操作するアンテナ・スイッチ１０２ｃと、アンテナ負荷１０２ｄで構成される。端末インターフェース部１０４には、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１０５が接続されている。
【００４５】
通信制御部１０３は、端末インターフェース部１０４を介して接続されている端末機器１０５から送られてきた送信データ列をパケット化し、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号を付加して、無線部１０２に送る。無線部１０２は、通信制御部１０３から送られてきたデータに基づき、指向性アンテナ１０１で受信した無変調キャリアに対し、アンテナの負荷インピーダンスの操作に基づいて変調をかけ、反射波を指向性アンテナ１０１から送信する。
【００４６】
例えば、データが１のときはアンテナ・スイッチ１０２ｃをオンに、データが０のときオフとする。アンテナ・スイッチ１０２ｃがオンのときは、アンテナ１０１は例えば５０Ωのアンテナ負荷１０２ｄで終端され、オフのときは、アンテナ１０１はオープンとなる。この動作は、反射波読み取り器から到来する無変調キャリアに対して、オンのときは終端、オフのときは反射の振る舞いをする。したがって、データは、アンテナ・スイッチ１０２ｃのオン／オフ操作に伴うアンテナ負荷インピーダンスの変動によって生じる無変調キャリアの反射波として変調され送信されることになる。
【００４７】
アンテナ・スイッチ１０２ｃ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以下である。したがって、上述した通信方式によれば、超低消費の無線画像伝送を実現することができる。
【００４８】
また、バンドパス・フィルタ１０２ａ、ＡＳＫ検波部１０２ｂは、反射波読み取り器からのＡＳＫ変調されたＡＣＫ又はＮＡＣＫなどの送達確認信号の受信時に用いる。バンドパス・フィルタ１０２ａは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を通過させ、他の周波数帯を減衰する。そして、ＡＳＫ検波された受信データは通信制御部１０３へ送られる。
【００４９】
通信制御部１０３では、受信したＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットのＣＲＣ判定を行なう。そして、受信したＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットが正しかった場合、ＡＣＫであれば次の送信データ・パケットを送信する。また、受信したパケットがＮＡＣＫであった場合や、ＣＲＣ判定の結果、ＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットに誤りがあった場合、あるいはＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットを受信できなかった場合には、前に送った送信データ・パケットを送信し直す。
【００５０】
送達確認を行なう場合に必要なＡＳＫ検波部１０２ｂの消費電力は３０ｍＷ以下で実現することができる。したがって、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。
【００５１】
なお、バンドパス・フィルタ１０２ａ、ＡＳＫ検波部１０２ｂの２つのブロックは、伝送の送達確認を行なわない一方向の伝送であれば不要となる。一方、送達確認が行なわれる場合、その制御は、通信制御部１０３で行なわれる。
【００５２】
反射波読み取り器１１０は、指向性アンテナ１１１と、無線部１１２と、通信制御部１１３と、ホスト・インターフェース部１１４で構成される。ホスト・インターフェース部１１４には、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、反射器１００からの受信データを処理又は再生出力するホスト機器１１５に接続されている。
【００５３】
無線部１１２は、サーキュレータ１２０と、受信部１３０と、送信部１４０と、周波数シンセサイザ１５０で構成される。さらに、受信部１３０は、直交検波部１３１とＡＧＣアンプ１３２で構成され、送信部１４０は、ミキサ１４１とパワー・アンプ１４２で構成される。送信部１４０では、無変調キャリアを生成し、指向性アンテナ１１１ら送信する機能を備えている。また、受信部１３０は、指向性アンテナ１１１から受信した反射波を検波・復調する受信機能を備えている。無線部１１２は、受信したデータを通信制御部１１３に送る。
【００５４】
無変調キャリアを送信するためには、通信制御部１１３からミキサ１４１に対してある直流電圧を与えることにより実現される。送信する無変調キャリアの周波数は、通信制御部１１３から制御される周波数シンセサイザ１５０の周波数で決まる。本実施形態では、２．４ＧＨｚ帯を用いている。ミキサ１４１から出力される無変調キャリアは、パワー・アンプ１４２にて所定のレベルまで増幅され、サーキュレータ１１２経由でアンテナ１１１より送出される。
【００５５】
反射器１００からの反射波は、無変調キャリアの送信周波数と同じである。この反射波は、アンテナ１１１で受信され、サーキュレータ１１２経由で受信部１３０に入力される。直交検波部１３１には、送信と同じローカル周波数が入力されるため、直交検波部１３１の出力には、反射器１００側で掛けられたＡＳＫ変調波が現れることになる。 但し、受信した信号はローカル信号と位相が異なるため、Ｉ軸信号とＱ軸信号には、その位相差に応じた変調信号が現われる。
【００５６】
ＡＧＣアンプ部１３２では、最適値にゲインを制御され、その出力信号は、通信制御部１１３に渡される。
【００５７】
通信制御部１１３では、Ｉ軸及びＱ軸の各信号よりデジタル・データへの復調を行なう。そして、受信データ・パケットに付加されたＣＲＣ符号によってパケットの正誤判定を行ない、正しいと判断された受信データのみ、ホスト・インターフェース部１１４を介してホスト機器１１５に送る。
【００５８】
また、通信制御部１１３は、ＣＲＣ判定の結果、受信データ・パケットが正しかった場合には肯定応答のＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットを、誤っていた場合には否定応答のＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットをそれぞれ生成し、生成したＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットにＣＲＣ符号を付加して無線部１１２に渡す。無線部１１２は、通信制御部１１３から受けたデータにＡＳＫ変調をかけ、指向性アンテナ１１１から送信する。
【００５９】
なお、反射波伝送システムでは、一般に、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）やＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）などの比較的ビットレートの低い変調方式が採用されている。例えば、反射器側で指向性アンテナの終端のオン／オフ操作などの負荷インピーダンスを操作することによって信号空間上に０、１の信号を配置することができＢＰＳＫ変調を簡易に実現することができる。但し、これらの変調方式では伝送速度の面で問題がある。これに対し、例えば、反射器側で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変調方式を実現することができる。この点の詳細については後述に譲る。
【００６０】
反射波伝送を利用したシステムでは、反射器並びに反射波読み取り器の双方のアンテナに指向性を持たせて、ある特定の方向に大きなアンテナ利得を得ることにより、無線通信距離を伸ばしている。このような場合、単純に機器間の距離だけでは通信範囲を判断することができず、ユーザにとって通信範囲が明示的ではない。そこで、本実施形態に係る反射波伝送システムでは、通信可能範囲へ機器を導くための誘導表示機能を装備し、ユーザが機器を通信可能な位置に正しく誘導し易くするようにしている。
【００６１】
図２には、高速反射波通信システムにおける通信位置への誘導表示例を示している。
【００６２】
参照番号２００はホスト機器であり、この筐体の中に反射波読み取り器が収容されている。図示の例では、通信ホストのアンテナ指向性は上向きとなっており、参照番号２０２で示す位置に通信端末が置かれることが理想的である。そこで、通信端末の理想的な受容面２０２内に１以上の発光体２０１を適切に配置する。そして、これら発光体２０１を点灯、又は点滅などの表示出力を行なわせることにより、ユーザがこの理想的な受容面２０２上の位置に通信端末を置くことを誘導する。
【００６３】
一方、端末機器２０３は、この筐体の中に反射器が収容されている。また、端末機器２０３内には、発光体２０４が配設されている。通信ホストが送出するキャリアを検知すると、端末機器２０３は発光体２０４を点灯又は点滅などの表示出力を行なわせることにより、ユーザは通信可能状態かを判断することができる。
【００６４】
図３には、高速反射波通信ホスト機器での通信位置を表示する実施形態を示している。通信ホスト３００の内部の通信制御部３０１は、キャリアの送信動作状況に従い、発光部３０２に対してオン／オフ制御や、発光色の変更などの操作を行なう。発光部３０２は、図２に示した機器筐体の理想的な受容面２０２に配置され、通信可能位置を示している。
【００６５】
また、図４には、高速反射波通信ホスト機器での通信位置を表示する他の実施形態を示している。
【００６６】
図示の例では、通信ホストとは無関係に通信位置を表示することが可能な通信位置表示ユニットが用いられている。図中、参照番号４００は通信ホスト、参照番号４０１はそのアンテナをそれぞれ示している。また、参照番号４０２は通信位置表示ユニットであり、その内部に発光素子と整流用のダイオード４０４と、電磁誘導用のコイル４０３を備えている。
【００６７】
この場合、アンテナ４０１から送信されたキャリアは、コイル４０３に電磁誘導を発生させ、これを整流することにより、ダイオード４０４を発光させることができる。図３に示した実施形態と同様、通信位置表示ユニット４０２は、通信ホスト２００の筐体の理想的な受容面２０２を示す通信位置に配置されている。
【００６８】
また、図５には、高速反射波通信端末機器での通信エリアを表示する実施形態を示している。参照番号５００は通信端末であり、その内部の通信制御部５０１は、通信ホストから送出されるキャリアの検知状況を基に発光素子５０２に対してオン／オフ制御や、発光色の変更などの操作を行なう。
【００６９】
また、図６には、高速反射波通信端末機器での通信エリアを表示する他の実施形態を示している。
【００７０】
図示の例では、通信端末とは無関係に、通信ホストから送出されるキャリアを検知し、表示することが可能な通信エリア検知表示ユニットを用いている。通信端末６００は、通信エリア検知表示ユニット６０１とは特に接続されていない。
【００７１】
通信エリア検知表示ユニット６０１は、その内部に、発光素子と整流用のダイオード６０３と、電磁誘導用のコイル６０２を備えている。端末機器６００がホスト機器６０４に近づくと、ホスト機器６０４内の通信ホストから送信されたキャリアはコイル６０２に電磁誘導を発生させ、これを整流することにより、発光させることができる。
【００７２】
なお、反射波伝送システムでは、一般に、ＡＳＫやＢＰＳＫなどの変調方式が採用されている。例えば、反射器側で指向性アンテナの負荷インピーダンス（アンテナ終端のオン／オフ）を操作することで信号空間上に０、１の信号を配置し、ＢＰＳＫ変調を簡易に実現することができる。ところが、これらの変調方式では伝送速度の面で問題がある。これに対し、反射器側において、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変調方式を実現することができる。
【００７３】
図７には、反射器側において、ＱＰＳＫ変調方式を実現する無線部の構成例を示している。図示の無線部は、アンテナ１１と、アンテナ１１に直列に接続された３つの位相器１２、１３、１４と、アンテナ１１と位相器１２の間、位相器１２と１３の間、及び位相器１３と１４の間にそれぞれ接続された高周波スイッチ１５、１６、１７によって構成される。
【００７４】
位相器１２、１３、１４は、受信電波１８の波長λに対し、λ／８となるようなストリップ・ラインなどの線路によって構成される。このとき、ストリップ・ラインの長さＬは、基板の誘電率εを考慮して決定され、下式の通りとなる。但し、εeffは基板の実効誘電率である。
【００７５】
【数１】
2006005496.tif 000003
【００７６】
また、基板上での信号の伝送速度は下式の通りとなる。但し、Ｃ0は光速である。
【００７７】
【数２】
2006005496.tif 000004
【００７８】
また、受信電波が各位相器を通過するのに要する時間は下式の通りとなる。但し、Ｔは受信電波の周期である。
【００７９】
【数３】
2006005496.tif 000005
【００８０】
ここで、受信電波１８は、各位相器１２、１３、１４を通過することで３６０／Ｔ×Ｔ／８だけ位相が回り、それぞれ片道で４５度、往復で９０度の相違を得る。各位相器１２、１３、１４は、アンテナ１１から直列的に接続されており、高周波スイッチ１５、１６、１７のオン／オフの組み合わせにより短絡点が設けられる。したがって、到来した受信電波１８は短絡点において反射するが、スイッチのオン／オフに応じて往復する信号路に相違を設けることで、反射波に対して４通りの位相差が与えられる。
【００８１】
高周波スイッチ１５のみがオンとなるとき、受信電波の反射は図中１ａ点で起こる。また、高周波スイッチ１６のみがオンとなるとき、受信電波の反射は図中１ｂ点で起こるが、１ａ点での反射波の位相と比較すると、位相器１２を経由しているので、位相は９０度シフトすることになる。また、高周波スイッチ１７のみがオンとなるとき、反射は図中１ｃ点で起こるが、１ａ点での反射波の位相と比較すると位相器１２と１３を経由しているので、位相は１８０度シフトすることになる。また、すべての高周波スイッチ１５〜１７がオフとなるとき、反射は図中１ｄ点で起こるが、１ａ点での反射波の位相と比較すると位相器１２と１３、１４を経由しているので、位相は２７０度シフトすることになる。したがって、高周波スイッチ１５、１６、１７を選択的にオンにすることにより、相互に９０度ずつ位相の異なる４つの位相を有する反射波を作ることができる。
【００８２】
データ伝送を行なう場合、伝送データを２ビットずつに区切り、２ビットの０と１の組み合わせに応じた位相を割り当てることにより、ＱＰＳＫ変調を実現する。具体的には、送信データを２ビットずつに区切り、００のときは高周波スイッチ１５のみをオンに、０１のときは高周波スイッチ１６のみをオンに、１１のときは高周波スイッチ１７のみをオンに、１０のときはすべての高周波スイッチ１５〜１７をオフにするように動作する。
【００８３】
このようして、データ２ビットの値に従い、相互に９０度ずつ位相の異なる４つの位相を有する反射波を作ることが可能で、信号空間上に（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）の４点を配置することができるので、ＱＰＳＫ変調された反射波を作ることができる。
【００８４】
なお、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。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
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。
【００８６】
本明細書では、読取装置側からの無変調キャリアの送信と、送信装置側における伝送データにて反射波に変調を行なう反射波伝送システムを例にとって本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。反射波伝送以外のメディアを利用する他の無線通信システムであっても、送受信機間の指向性の問題などにより通信状況が明確でない場合に、本発明を適用することによって、送信データの受信状況をユーザに明示し、ユーザは通信可能な範囲へと機器を誘導して指向性の調整を行なうことができるようになる。
【００８７】
要するに、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】
【００８８】
【図１】図１は、バック・スキャッタ方式のデータ伝送を行なう反射波伝送システムの構成例を示した図である。
【図２】図２は、高速反射波通信システムにおける通信位置への誘導表示例を示し
【図３】図３は、高速反射波通信ホスト機器での通信位置を表示する実施形態を示した図である。
【図４】図４は、高速反射波通信ホスト機器での通信位置を表示する他の実施形態を示した図である。
【図５】図５は、高速反射波通信端末機器での通信エリアを表示する実施形態を示した図である。
【図６】図６は、高速反射波通信端末機器での通信エリアを表示する他の実施形態を示した図である。
【図７】図７は、反射器側において、ＱＰＳＫ変調方式を実現する無線部の構成例を示した図である。
【図８】図８は、反射器と反射波読み取り器の双方が無指向性のアンテナを用いている場合と、反射器と反射波読み取り器の双方が一方向に大きな利得を得ることができる指向性アンテナを用いている場合の無線通信距離の違いを示した図である。
【図９】図９は、指向性アンテナを用いた反射器と反射波読み取り器が正対していない例を示した図である。
【符号の説明】
【００８９】
２００…ホスト機器
２０１…発光体
２０２…通信端末の理想的な受容面
２０３…端末機器
２０４…発光体
【図１】
2006005496.tif 000006
【図２】
2006005496.tif 000007
【図３】
2006005496.tif 000008
【図４】
2006005496.tif 000009
【図５】
2006005496.tif 000010
【図６】
2006005496.tif 000011
【図７】
2006005496.tif 000012
【図８】
2006005496.tif 000013
【図９】
2006005496.tif 000014