(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無変調波源、複数のセンサ端末、インテロゲータ及び受信機を備えた無線通信システムであって、
前記無変調波源は、
前記複数のセンサ端末のアンテナから反射波を発生させるために、前記複数のセンサ端末に対し無変調波を発信し、
前記各センサ端末は、
前記無変調波源からの無変調波を受信して反射波を発生するアンテナと、
所定周波数または前記所定周波数の高調波の副搬送波周波数を生成する副搬送波源と、
前記副搬送波源が出力する前記副搬送波周波数によって、前記アンテナに対して、開放端と短絡端とを切り替えて接続するスイッチと、
前記所定周波数またはその高調波の前記副搬送波周波数を、前記各センサ端末のセンサである信号源からの信号により変調する、複数の変調方式が選択可能な変調部と、を備え、
前記インテロゲータは、
通信可能な範囲内に存在する全てのセンサ端末を把握するため、前記複数のセンサ端末との対話処理を行い、通信可能な前記複数のセンサ端末の目録を作成するとともに、
前記複数のセンサ端末に対して、前記所定周波数またはその高調波の副搬送波周波数を割り当てる双方向通信を行い、
その結果作成される前記各センサ端末の前記所定周波数またはその高調波の副搬送波周波数が、前記副搬送波周波数の低い順に格納される副搬送波周波数フィールドと、前記各センサ端末の復調の順番が格納される復調順フィールドと、前記複数のセンサ端末の各センサ端末の前記変調部の変調方式を格納する変調フィールドを含むセンサ端末リストを作成して、前記受信機に送信し、
前記受信機は、  
前記各センサ端末から送信された反射波を受信した受信データを一旦格納する入力バッファと、
前記センサ端末リストの前記各センサ端末の前記復調順フィールドの値に基づいて、前記入力バッファ内のデータから前記副搬送波周波数フィールドに格納されている前記各センサ端末の前記副搬送波周波数を用いて、前記副搬送波周波数の低い順に順番に復調して復調データを得る復調演算部と、
前記入力バッファ内のデータから前記副搬送波周波数の割り当てデータと前記復調データを用いて前記各センサ端末の前記所定周波数またはその高調波の副搬送波周波数との間に発生する干渉を除去して逐次干渉除去データを生成する逐次干渉除去部と、
前記逐次干渉除去データを前記入力バッファに上書きコピーするともに、前記センサ端末リストを参照して前記復調演算部の復調の順番を制御する復調シーケンス制御部と、を備える
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、複数の無線タグを利用する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの無線通信は、ある時系列上において、一つの受信機に対して一つの送信機だけが信号送信が可能であった。一つの受信機に対し、複数の送信機が同時に信号を送信すると、それは混信となり、信号の伝送が正常に行われなかった。
これまで、多数の送信機を用いる無線通信で混信を回避するために、符号分割多元接続、時分割多元接続、周波数分割多元接続等の多元接続が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、回路規模及び処理時間の増大を抑止しつつ干渉信号の影響を軽減することを可能とする受信装置と受信方法の技術内容が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2010-16785号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の多元接続は、デジタルの信号の送信で実現しており、無線タグの場合は、予めＲＯＭに記憶されているＩＤ情報をそのまま送信する等の、軽微な回路負荷であるので、多元接続が安価に実現できた。しかし、多元接続をするために無線タグ側で電力制御を行う場合があることや、加速度センサなどの出力信号を送信する場合は、信号をＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換する必要があり、無線タグ側で多大な電力が消費される。また、占有帯域幅が原理的に拡がり、回路規模も増大する。従来の時間分割多元接続（TDMA）及び周波数分割多元接続(FDMA)では、回路規模が大きくなり、符号分割多元接続（CDMA）では、拡散符号を与えるため回路規模を大きくすることなく実現できるが、中心周波数に対して均等に拡散されることにより多重度が大きくなる遠近問題が発生し、送信側で電力制御を行う必要がでてくる。したがって、無線タグにセンサを装備した無線端末を用いて多元接続を低電力で、かつ安価に実現するには、多元接続をできるだけ簡易に実施することが重要である。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決し、低価格な無線端末を多数用いて、多元接続による混信を除去して無線通信を可能とする、無線通信システム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】
【０００７】
本発明の無線通信システムは、無変調波源、複数のセンサ端末、インテロゲータ及び受信機を備える。無変調波源は、複数のセンサ端末のアンテナから反射波を発生させるために、複数のセンサ端末に対し無変調波を発信する。
各センサ端末は、無変調波源からの無変調波を受信して反射波を発生するアンテナと、所定周波数またはこの所定周波数の高調波の副搬送波周波数を生成する副搬送波源と、副搬送波源が出力する副搬送波周波数によって、アンテナに対して、開放端と短絡端とを切り替えて接続するスイッチと、所定周波数またはその高調波の副搬送波周波数を、各センサ端末のセンサである信号源からの信号により変調する、複数の変調方式が選択可能な変調部と、を備える。
インテロゲータは、通信可能な範囲内に存在する全てのセンサ端末を把握するため、複数のセンサ端末との対話処理を行い、通信可能な前記複数のセンサ端末の目録を作成するとともに、複数のセンサ端末に対して所定周波数またはその高調波の副搬送波周波数を割り当てる双方向通信を行う。そして、その結果作成される各センサ端末の所定周波数またはその高調波の副搬送波周波数が、副搬送波周波数の低い順に格納される副搬送波周波数フィールドと、各センサ端末の復調の順番が格納される復調順フィールドと、複数のセンサ端末の各センサ端末の変調部の変調方式を格納する変調フィールドを含むセンサ端末リストを作成して、受信機に送信する。
また、受信機は、各センサ端末から送信された反射波を受信した受信データを一旦格納する入力バッファと、センサ端末リストの各センサ端末の復調順フィールドの値に基づいて、入力バッファ内のデータから副搬送波周波数フィールドに格納されている各センサ端末の副搬送波周波数を用いて、副搬送波周波数の低い順に順番に復調して復調データを得る復調演算部を備える。さらに、受信機は、入力バッファ内のデータから副搬送波周波数の割り当てデータと復調データを用いて各センサ端末の所定周波数またはその高調波の副搬送波周波数との間に発生する干渉を除去して逐次干渉除去データを生成する逐次干渉除去部を備える。また、逐次干渉除去データを入力バッファに上書きコピーするともに、センサ端末リストを参照して復調演算部の復調の順番を制御する復調シーケンス制御部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低価格な無線端末を多数用いて、多元接続による混信が除去された無線通信を可能とする無線通信システムを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】通信システムの実験設備の概略を示すブロック図である。
【図２】受信機のブロック図である。
【図３】第一センサが出力した原信号と、第一復調演算部が出力した復調データをアナログに変換した信号とを比較したグラフと、第二センサが出力した原信号と、第二復調演算部が出力した復調データをアナログに変換した信号とを比較したグラフと、第二センサが出力した原信号と、第二復調演算部が出力した復調データをアナログに変換した信号と、逐次干渉除去部を通さずに第二復調演算部が出力した復調データをアナログに変換した信号とを比較したグラフである。
【図４】本実施形態に係る無線通信システムの運用例を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係る無線通信システムの全体構成を示す、概略ブロック図である。
【図６】センサ端末の機能ブロック図である。
【図７】インテロゲータの機能ブロック図である。
【図８】ソフトウェア受信部の機能ブロック図である。
【図９】ＦＦＴによって得られた、副搬送波の周波数成分毎の強度の示す周波数成分分布図の一例である。
【図１０】センサ端末リストの一例を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る無線通信システムの動作の流れを示すシーケンス図である。
【図１２】ソフトウェア受信機による復調処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［基礎技術の実証実験］
本実施形態の説明に入る前に、本発明の基礎となる技術の実証実験とその結果を説明する。
図１は、通信システムの実験設備１０１の概略を示すブロック図である。
実際の実験設備１０１は空中線を用いず、電波に相当する信号を同軸ケーブルに通して、同軸ケーブル内で実験を行ったが、後述する実施形態との親和性を考慮して、図１では空中線を用いた場合を想定したブロック図を示している。
無変調波源１０２は、９００ＭＨｚの信号を発する。無変調波源１０２には無変調波アンテナ１０３が接続されており、無変調波アンテナ１０３から９００ＭＨｚの無変調波が発信される。
無変調波アンテナ１０３から無変調波が強い電界強度で届く程度の距離に、同一の内部構成を有する第一送信機１０４と第二送信機１０５が設けられる。以下、第一送信機１０４の内部構成を説明し、第二送信機１０５は第一送信機１０４との相違点のみ説明する。
【００１１】
第一送信機１０４は、電池等の独立した電源を持たない代わりに、アンテナ１０６から受信した電波の電力を回路駆動電力に変換する電源部１０７を有する。
アンテナ１０６には電源部１０７の他に、位相変調部１０８とＳＰＤＴスイッチ１０９が接続されている。
ＳＰＤＴスイッチ１０９は、第一副搬送波源１１０が出力する矩形波信号（第一副搬送波）によって、アンテナ１０６に対し、開放端１０９ａと短絡端１０９ｂとを切り替えて接続する。ＳＰＤＴスイッチ１０９によって、アンテナ１０６のインピーダンスは第一副搬送波の周期にて変化する。すると、アンテナ１０６から得られる無変調波の反射波には、第一副搬送波が重畳される。
【００１２】
位相変調部１０８には、信号源である第一センサ１１１が接続されている。位相変調部１０８は第一副搬送波に対し、第一センサ１１１の信号によって位相変調を行う。
第一送信機１０４は、以上の構成によって、無変調波源１０２から送信される無変調波に対し、周知のバックスキャッタ（負荷変調）を施す。すると、第一副搬送波が第一センサ１１１の信号によって位相変調された反射波が、アンテナ１０６から送信される。
【００１３】
第一送信機１０４の第一副搬送波源１１０は、９ｋＨｚの矩形波を出力する。第二送信機１０５の第二副搬送波源１１２は、２７ｋＨｚの矩形波信号（第二副搬送波）を出力する。そして、第二送信機１０５の位相変調部１０８は、第二副搬送波に対し、第二センサ１１３の信号によって位相変調を行う。
つまり、第一副搬送波（９ｋＨｚ）に対し、第二副搬送波（２７ｋＨｚ）は三次の高調波の関係にあり、更に変調方式が共に同一の位相変調である。したがって、受信機が第一送信機１０４と第二送信機１０５の電波を同時に受信すると、どちらか空中線電力の強い方の電波によって、弱い方の電波がかき消され、受信できなくなる。周知のように、周波数変調（ＦＭ）や位相変調（ＰＭ）は、弱い信号が強い信号によってマスキングされる。
すなわち本実験では、第一送信機１０４と第二送信機１０５にて、極めて不利な条件の混信を実施している。
【００１４】
受信機１１４は、アンテナ１１５を有するＡ／Ｄ変換部１１６とソフトウェア受信部１１７よりなる。
図２は、受信機１１４のブロック図である。
Ａ／Ｄ変換部１１６は、アンテナ１１５から受信した電波を同調回路２０１で抽出した後、ＲＦアンプ２０２で増幅する。ＲＦアンプ２０２で増幅された高周波信号は、第一ミキサ２０３と第二ミキサ２０４に入力される。第一ミキサ２０３には局部発振器２０５から出力される、電波の周波数より僅かに低い周波数の局発信号が入力される。第二ミキサ２０４には局発信号を９０°移相器２０６で９０°位相をずらされた信号が入力される。
【００１５】
第一ミキサ２０３から出力される信号は、第一ローパスフィルタ（以下「ＬＰＦ」）２０７を通じて、電波の周波数から局発信号の周波数を減算したＩ信号が出力される。同様に、第二ミキサ２０４から出力される信号は、第二ＬＰＦ２０８を通じて、電波の周波数から局発信号の９０°移相した周波数を減算したＱ信号が出力される。すなわち、局部発振器２０５、第一ミキサ２０３、９０°移相器２０６、第二ミキサ２０４、第一ＬＰＦ２０７及び第二ＬＰＦ２０８は、周知の直交検波回路（クワドラチャミキサ）を構成する。
Ｉ信号とＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器２０９によってデジタルデータに変換されて、ソフトウェア受信部１１７に出力される。
Ａ／Ｄ変換部１１６は、直交検波回路を用いたダウンコンバータと、Ａ／Ｄ変換器２０９によるＡ／Ｄ変換の機能を有する。
【００１６】
ソフトウェア受信部１１７はパソコン等の周知の電子計算機であり、プログラムによって演算機能が実現される。
Ａ／Ｄ変換部１１６のＡ／Ｄ変換器２０９から出力されるＩ信号とＱ信号のデータは、受信データ２１０として図示しない所定の記憶装置に一旦保存される。
受信データ２１０は先ず、第一復調演算部２１１によって、第一送信機１０４が送信した電波の復調が行われる。その際、第一復調演算部２１１には、第一副搬送波情報２１２、すなわち「９ｋＨｚ」という情報が、復調演算の際に用いられる。こうして、第一復調演算部２１１は第一復調データ２１３を出力する。この第一復調データ２１３は第一センサ１１１のアナログ信号をＡ／Ｄ変換したデータに相当する。
【００１７】
第一復調データ２１３と受信データ２１０は、逐次干渉除去部２１４に供給される。逐次干渉除去部２１４は、受信データ２１０から第一復調データ２１３によって生じた干渉を除去する。
逐次干渉除去部２１４の出力データは、第二復調演算部２１５によって、第二送信機１０５が送信した電波の復調が行われる。その際、第二復調演算部２１５には、第二副搬送波情報２１６、すなわち「２７ｋＨｚ」という情報が、復調演算の際に用いられる。こうして、第二復調演算部２１５は第二復調データ２１７を出力する。この第二復調データ２１７は第二センサ１１３のアナログ信号をＡ／Ｄ変換したデータに相当する。
【００１８】
図３Ａは、第一センサ１１１が出力した原信号と、第一復調演算部２１１が出力した復調データをアナログに変換した信号とを比較したグラフである。一点鎖線が原信号であり、実線が測定信号である。
図３Ｂは、第二センサ１１３が出力した原信号と、第二復調演算部２１５が出力した復調データをアナログに変換した信号とを比較したグラフである。一点鎖線が原信号であり、実線が測定信号である。
図３Ｃは、第二センサ１１３が出力した原信号と、第二復調演算部２１５が出力した復調データをアナログに変換した信号と、逐次干渉除去部２１４を通さずに第二復調演算部２１５が出力した復調データをアナログに変換した信号とを比較したグラフである。点線が原信号であり、一点鎖線が復調した信号であり、実線が逐次干渉除去部２１４を通さずに復調した信号である。
何れのグラフも縦軸は電圧であり、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。
【００１９】
図３Ａと図３Ｂを比較すると、図３Ｂの波形には、一部に第一復調データ２１３の影響による信号の乱れが確認できるものの、復調信号は概ね原信号に近い再生波形を得ることができている。
更に、図３Ｃを見ると、逐次干渉除去部２１４による逐次干渉除去の効果は極めて大きいことが判る。
逐次干渉除去部２１４を通した復調信号と、逐次干渉除去部２１４を通さない復調信号との誤差の標準偏差をそれぞれ演算した結果、前者は３５．８２、後者は１９７．６４という値を得た。前者を後者で除算すると、逐次干渉除去部２１４により、凡そ１８％迄誤差が低減されたことが判る。
【００２０】
すなわち、実時間処理を必要としない条件であれば、ソフトウェアによる演算処理を用いて、異なる周波数の副搬送波よりなる複数のアナログ変調電波を同時に受信し、逐次干渉除去で混信を除去して、原信号を復調することが原理的に可能であることが判った。
この実験結果を踏まえ、これより本実施形態に係る無線通信システムを説明する。
【００２１】
［全体構成］
航空機や人工衛星等、高度な安全性を要求される物品等において、故障診断のために振動試験が行われる。先ず、ハンマリングや加振機を用いて、対象物に強制振動を与える。次に、対象物の複数の箇所に付着させた加速度センサの出力信号を、所定のデータレコーダや測定機器等で記録する。そして、時間応答や共振周波数を調べることで、故障の判断を行う。
従来、このような振動試験は、有線で行われていた。すなわち、複数の加速度センサがワイヤーハーネス（またはケーブルハーネス）に接続され、そのワイヤーハーネスが測定機器に接続される。加速度センサの数が多くなればなるほど、ワイヤーハーネスの本数が膨大になり、加速度センサの設置作業は極めて煩雑になる。
このような振動試験の問題を解決するために、これまで有線で測定機器に接続されていた加速度センサを無線通信端末にする。
【００２２】
図４は、本実施形態に係る無線通信システム４０１の運用例を示す概略図である。
測定対象である航空機４０２の機体には、複数のセンサ端末４０３が貼り付けられている。このセンサ端末４０３の近傍には、複数のインテロゲータ（interrogator）４０４と、Ａ／Ｄ変換部４０５が設けられている。これらインテロゲータ４０４とＡ／Ｄ変換部４０５は、ネットワーク４０６を通じてソフトウェア受信部４０７に接続される。
【００２３】
センサ端末４０３は、バックスキャッタを用いる無線タグに、加速度センサとアナログ変調回路が装備されたものである。
リーダライタとも呼ばれるインテロゲータ４０４は、センサ端末４０３と双方向無線データ通信を行う機能と、図１の無変調波源１０２と同様の無変調波を発信する機能を有する。
Ａ／Ｄ変換部４０５は図１及び図２にて説明したＡ／Ｄ変換部１１６と同等の機能を有する。すなわち、Ａ／Ｄ変換部４０５は複数のセンサ端末４０３から送信された電波を受信し、ダウンコンバートして、Ａ／Ｄ変換する。
【００２４】
ソフトウェア受信部４０７は図１及び図２にて説明したソフトウェア受信部１１７と略同等の機能を有すると共に、より汎用的に動作するために必要な付加機能を有する。この付加機能については図８以降で詳述する。
測定の際は、インテロゲータ４０４から無変調波を送信している状態で、加振プローブ４０８から衝撃等の振動を与えて、センサ端末４０３から送信される反射波をＡ／Ｄ変換部４０５で受信し、ソフトウェア受信部４０７で復調処理を行う。
【００２５】
図５は、本実施形態に係る無線通信システム４０１の全体構成を示す、概略ブロック図である。説明を簡単にするために、インテロゲータ４０４と受信機５０１は単一の構成にて記載している。
第一センサ端末４０３ａ、第二センサ端末４０３ｂ、…第ｎセンサ端末４０３ｎは、インテロゲータ４０４と所定の通信を行った後、インテロゲータ４０４から送信される無変調波に対して、センサが発する信号をバックスキャッタにて変調した電波を送信（反射）する。受信機５０１は、複数のセンサ端末４０３から送信された電波を受信して、演算処理により各々のセンサの信号を復調する。
【００２６】
インテロゲータ４０４と受信機５０１はネットワーク４０６で接続されている。インテロゲータ４０４は、複数のセンサ端末４０３に対し、一意な副搬送波周波数を割り当てるための双方向通信を行い、その結果として作成されるセンサ端末リストを受信機５０１に送信する。受信機５０１は、センサ端末リストに基づき、受信した受信データ２１０を解析して、復調処理を行う。
【００２７】
図６は、センサ端末４０３の機能ブロック図である。
図１に示した第一送信機１０４とセンサ端末４０３との相違点は、センサ端末４０３では、アンテナ１０６に制御部６０１が接続されており、制御部６０１が副搬送波源６０２の周波数を可変制御できる点と、センサ６０３が接続されている変調部６０４が任意のアナログ変調方式を採り得る点である。アナログ変調としては、振幅変調（ＡＭ）、周波数変調（ＦＭ）、位相変調（ＰＭ）、パルス幅変調（ＰＷＭ）等が利用可能である。なお、厳密にはパルス幅変調はアナログ変調のカテゴリからは外れるが、アナログ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換することなくそのまま変調できるという観点で、本実施形態では利用可能な変調方式に含めている。
【００２８】
図７は、インテロゲータ４０４の機能ブロック図である。
アンテナ７０１から受信した電波は、局部発振器７０２とミキサ７０３とＬＰＦ７０４を通じて、低い周波数の信号に変換される。この信号が復調部７０５に供給され、復調された後、Ａ／Ｄ変換器７０６によってデジタルデータに変換されて、マイコンよりなる制御部７０７に供給される。
制御部７０７はデジタルデータに含まれるセンサ端末４０３の情報を解釈して、センサ端末４０３に対する命令等を生成する。この命令を構成するデジタルデータは、Ｄ／Ａ変換器７０８によってアナログ信号に変換された後、変調部７０９によって搬送波源７１０が発する搬送波を変調する。
制御部７０７は、センサ端末４０３との対話処理によって、通信可能な範囲内に存在する全てのセンサ端末４０３を把握した後、それらセンサ端末４０３に対し、一意な周波数の副搬送波の割り当てを行う。そして、制御部７０７は、センサ端末４０３と副搬送波との対応関係を列挙したセンサ端末リスト７１１を作成し、ネットワーク４０６を通じて受信機５０１に送信する。
【００２９】
受信機５０１のうち、Ａ／Ｄ変換部４０５については図２と同等なので説明を割愛する。
図８は、ソフトウェア受信部４０７の機能ブロック図である。
Ａ／Ｄ変換部４０５から受信した受信データ２１０は、先ずＦＦＴ（Fast Fourier Transform）８０１によって、副搬送波の周波数成分毎の強度が得られる。
【００３０】
図９は、ＦＦＴ８０１によって得られた、副搬送波の周波数成分毎の強度の示す周波数成分分布図の一例である。このように、副搬送波の周波数成分毎の強度が、ＦＦＴ８０１によって得られる。そして、この強度の順番が、復調の順番になる。
【００３１】
図８に戻って説明を続ける。
副搬送波の周波数成分毎の強度のデータは、復調シーケンス制御部８０２に供給される。復調シーケンス制御部８０２は、インテロゲータ４０４から受信したセンサ端末リスト７１１を参照して、センサ端末４０３の復調の順番を決定する。そして、復調演算部８０３に副搬送波周波数情報と復調方式の情報を与える。
【００３２】
図１０は、センサ端末リスト７１１の一例を示す図である。
センサ端末リスト７１１は、端末ＩＤフィールド、変調方式フィールド、副搬送波周波数フィールド、そして復調順フィールドよりなる。
端末ＩＤフィールドには、センサ端末４０３を一意に識別するＩＤ情報が格納される。
変調方式フィールドには、センサ端末４０３に装備されている変調部７０９の変調方式を示す情報が格納される。
副搬送波周波数フィールドには、インテロゲータ４０４が割り当てた副搬送波の周波数を示す情報が格納される。
復調順フィールドには、復調シーケンス制御部８０２が決定した、センサ端末４０３の復調順を示す情報が格納される。
インテロゲータ４０４から受信されたセンサ端末リスト７１１には、復調順フィールドがないか或は空欄になっているが、復調順フィールドの値は復調シーケンス制御部８０２によって埋められる。
なお、センサ端末４０３が全て同じ変調方式である場合は、変調方式フィールドは不要になる。
【００３３】
再び、図８に戻って説明を続ける。
受信データ２１０は、入力バッファ８０４に記憶される。そして、入力バッファ８０４から取り出された受信データ２１０は、復調演算部８０３に供給される。復調演算部８０３は、復調シーケンス制御部８０２から与えられた、副搬送波周波数情報と復調方式の情報に基づき、受信データ２１０を復調し、復調データ８０５を作成する。
復調データ８０５と、入力バッファ８０４内のデータは、逐次干渉除去部２１４に供給される。逐次干渉除去部２１４は、入力バッファ８０４内のデータから復調データ８０５に基づく干渉を除去し、逐次干渉除去データ８０６を作成する。この逐次干渉除去データ８０６は、入力バッファ８０４に上書きされる。そして、復調演算部８０３の処理と、逐次干渉除去部２１４の処理が繰り返される。
【００３４】
図１１は、本実施形態に係る無線通信システム４０１の動作の流れを示すシーケンス図である。
先ず、インテロゲータ４０４は通信可能な範囲内に存在する全てのセンサ端末４０３を把握するため、全てのセンサ端末４０３との対話処理を行い、通信可能な範囲内に存在する全センサ端末４０３群の目録を作成する（Ｓ１１０１）。
次に、インテロゲータ４０４はステップＳ１１０１にて作成した目録に基づき、各センサ端末４０３と対話処理を行い、各センサ端末４０３に対し、一意な副搬送波周波数を割り当てる。そして、全てのセンサ端末４０３に副搬送波周波数を割り当てたら、目録にこれを追加して、センサ端末リスト７１１を作成する（Ｓ１１０２）。そして、インテロゲータ４０４はこのセンサ端末リスト７１１を、ネットワーク４０６を通じてソフトウェア受信部４０７に送信する（Ｓ１１０３）。
【００３５】
ソフトウェア受信部４０７は、センサ端末リスト７１１を受信すると（Ｓ１１０４）、センサ端末４０３から電波の受信と復調の準備が完了したことを、インテロゲータ４０４に報告する（Ｓ１１０５）。
インテロゲータ４０４は、ソフトウェア受信部４０７から準備完了の報告を受けると、無変調波を発信する（Ｓ１１０６）。
センサ端末４０３は無変調波に対し、センサが発する信号をバックスキャッタにて変調し、この変調した電波を送信（反射）する（Ｓ１１０７）。
ソフトウェア受信部４０７は、複数のセンサ端末４０３から送信された電波を受信して（Ｓ１１０８）、復調と逐次干渉除去を行う（Ｓ１１０９）。
【００３６】
図１２は、ソフトウェア受信部４０７による復調処理の流れを示すフローチャートである。図１１のステップＳ１１０９に該当する。
処理を開始すると（Ｓ１２０１）、復調シーケンス制御部８０２は、受信データ２１０をＦＦＴ８０１にかけて、センサ端末リスト７１１を参照し、センサ端末４０３の復調順を決定する。そして、復調順を復調順フィールドに書き込む（Ｓ１２０２）。次に、復調シーケンス制御部８０２はカウンタ変数ｉを１に初期化する（Ｓ１２０３）。そして、受信データ２１０を入力バッファ８０４にコピーする（Ｓ１２０４）。
【００３７】
復調シーケンス制御部８０２は、復調演算部８０３に対し、ｉ番目の復調順のセンサ端末４０３の復調処理を行わせる（Ｓ１２０５）。具体的には、センサ端末リスト７１１のｉ番目の復調順に該当するレコードを参照して、副搬送波周波数情報と復調方式を復調演算部８０３に渡して、入力バッファ８０４に格納されているデータの復調処理を行わせる。
次に、復調シーケンス制御部８０２は、逐次干渉除去部２１４に対し、復調演算部８０３がステップＳ１２０５で生成したｉ番目の復調データ８０５と、入力バッファ８０４に格納されているデータを与えて、逐次干渉除去処理を行わせる（Ｓ１２０６）。
【００３８】
ステップＳ１２０６における逐次干渉除去部２１４による逐次干渉除去処理が完遂したら、復調シーケンス制御部８０２はカウンタ変数ｉを１インクリメントして（Ｓ１２０７）、カウンタ変数ｉがセンサ端末リスト７１１の全レコード数を超えたか否かを確認する（Ｓ１２０８）。
カウンタ変数ｉがセンサ端末リスト７１１の全レコード数を超えていなければ（Ｓ１２０８のＮＯ）、復調シーケンス制御部８０２は逐次干渉除去部２１４が生成した逐次干渉除去データ８０６を入力バッファ８０４に上書きコピーして（Ｓ１２０９）、再度ステップＳ１２０５から処理を繰り返す。
カウンタ変数ｉがセンサ端末リスト７１１の全レコード数を超えていれば（Ｓ１２０８のＹＥＳ）、復調シーケンス制御部８０２は一連の処理を終了する（Ｓ１２１０）。
【００３９】
上記の実施形態には、以下に示す応用例が可能である。
（１）図４に示すように、複数のＡ／Ｄ変換部４０５を測定対象近傍の異なる箇所に配置すると、各々のＡ／Ｄ変換部４０５から最も近いセンサ端末４０３の電波が最大の電界強度で受信できる。すなわち、複数のＡ／Ｄ変換部４０５を測定対象近傍の異なる箇所に配置することで、至近距離のセンサ端末４０３の信号を確実に復調できる。こうして各々のＡ／Ｄ変換部４０５を通じて得られたセンサ６０３の信号を、他のソフトウェア受信部４０７の逐次干渉除去に融通することで、より精度の高い復調処理を実現することができる。
（２）一つのセンサ端末４０３に複数のセンサ６０３と変調部６０４と副搬送波源６０２を装備させることも原理的には可能である。但し、この場合は副搬送波の周波数をなるべく干渉し難い周波数の組み合わせに配慮する必要がある。
【００４０】
（３）上述の実施形態では、各センサ端末４０３が発する反射波の電界強度をＦＦＴ８０１で割り出していたが、必ずしもＦＦＴ８０１が必要ではない。測定作業に先立ち、インテロゲータ４０４がセンサ端末４０３を制御して、センサ端末４０３の電界強度を一つずつ測定してもよい。あるセンサ端末４０３の電界強度を測定する際には、指定したセンサ端末４０３の副搬送波源６０２を稼働させ、その他全てのセンサ端末４０３の副搬送波源６０２は稼働させないように制御する。すると、受信機５０１は唯一のセンサ端末４０３の副搬送波を受信できるので、当該センサ端末４０３が発する副搬送波の強度、すなわち反射波の電界強度を測定できる。
【００４１】
（４）上述の実施形態では、各センサ端末４０３はバックスキャッタを用いているが、送信機は必ずしもバックスキャッタである必要はない。つまり、センサ端末４０３が電池等の電源を備え、能動的に電波を発するものであってもよい。この場合インテロゲータ４０４は、無変調波源としての機能が不要になる。また、センサ端末４０３の副搬送波源６０２は、独立して電波を発する搬送波源として機能する。
（５）インテロゲータ４０４は、複数のセンサ端末４０３に対して一意な周波数の副搬送波を割り当てる機能と、無変調波を発信する機能を有する。無変調波の発信機能をインテロゲータ４０４とは別個に設けてもよい。
【００４２】
本実施形態においては、無線通信システム４０１を開示した。
以上の説明によって判るように、本実施形態に係る無線通信システム４０１は、先ず、受信機５０１がセンサ端末４０３の全存在と、センサ端末４０３に割り当てられている副搬送波周波数と、センサ端末４０３の変調方式を把握する。次に、アナログ変調を行うセンサ端末４０３が送信する電波の信号強度をＦＦＴ８０１で割り出して、復調順を決定する。そして、復調と逐次干渉除去を繰り返すことで、全てのセンサ端末４０３の信号を復調できる。従来、アナログ変調された電波の干渉を除去する技術は殆ど見受けられなかったが、本実施形態に係る無線通信システム４０１は、実時間処理を行わない前提で、これを実現する。
【００４３】
本実施形態に係る無線通信システム４０１の最大の特徴は、センサ端末４０３が極めて簡素であることが挙げられる。電池すら持たないセンサ端末４０３は、電池交換等のメンテナンス作業が不要である。勿論、無線通信であるから、ワイヤーハーネスが不要である。黒板にフェライト磁石を貼り付ける感覚で、センサ端末４０３を測定対象に貼り付け、測定対象近傍にＡ／Ｄ変換部４０５とインテロゲータ４０４を配置し、Ａ／Ｄ変換部４０５とインテロゲータ４０４を、ネットワーク４０６を通じてソフトウェア受信部４０７と接続すればよい。
センサ端末４０３に装備されているセンサ６０３が出力するアナログ信号は、受信機５０１によって復調された時点で既にデジタルデータに変換されている。したがって、様々な数値解析等にそのまま利用できる。
このように、本実施形態に係る無線通信システム４０１は、測定作業を大幅に省力化できる。また、センサ端末４０３のコストも低減できるので、低コストの測定環境を実現できる。
【００４４】
本実施形態に係る無線通信システム４０１の欠点を無理に挙げるとするならば、受信機５０１の演算処理が膨大であることが挙げられる。しかしながら、実時間処理を必要としないので、演算処理は時間さえかければよい。また、演算処理は計算機の演算能力が十分であれば容易く解決できる。今日広く普及しているクラウドコンピューテングは、本実施形態に係る無線通信システム４０１の受信機５０１の演算処理に極めて親和性が高い。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の揮発性あるいは不揮発性のストレージ、または、ＩＣカード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０１…実験設備、１０２…無変調波源、１０３…無変調波アンテナ、１０４…第一送信機、１０５…第二送信機、１０６…アンテナ、１０７…電源部、１０８…位相変調部、１０９…ＳＰＤＴスイッチ、１１０…第一副搬送波源、１１１…第一センサ、１１２…第二副搬送波源、１１３…第二センサ、１１４…受信機、１１５…アンテナ、１１６…Ａ／Ｄ変換部、１１７…ソフトウェア受信部、２０１…同調回路、２０２…ＲＦアンプ、２０３…第一ミキサ、２０４…第二ミキサ、２０５…局部発振器、２０６…移相器、２０７…第一ＬＰＦ、２０８…第二ＬＰＦ、２０９…Ａ／Ｄ変換器、２１０…受信データ、２１１…第一復調演算部、２１２…第一副搬送波情報、２１３…第一復調データ、２１４…逐次干渉除去部、２１５…第二復調演算部、２１６…第二副搬送波情報、２１７…第二復調データ、４０１…無線通信システム、４０２…航空機、４０３…センサ端末、４０４…インテロゲータ、４０５…Ａ／Ｄ変換部、４０６…ネットワーク、４０７…ソフトウェア受信部、４０８…加振プローブ、５０１…受信機、６０１…制御部、６０２…副搬送波源、６０３…センサ、６０４…変調部、７０１…アンテナ、７０２…局部発振器、７０４…ＬＰＦ、７０５…復調部、７０６…Ａ／Ｄ変換器、７０７…制御部、７０８…Ｄ／Ａ変換器、７０９…変調部、７１０…搬送波源、７１１…センサ端末リスト、８０１…ＦＦＴ、８０２…復調シーケンス制御部、８０３…復調演算部、８０４…入力バッファ、８０５…復調データ、８０６…逐次干渉除去データ
【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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【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】
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【図１２】
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