(57)【要約】【課題】隣接チャネルとの電波干渉を防止して通信効率を向上させること。【解決手段】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。【選択図】図６
2008148215.tif 000002
【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無線通信装置であって、
データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、周波数帯域が連続した奇数個の空きチャネルを検索し、
検索によって抽出された前記の奇数個の連続した空きチャネル全体の周波数帯域幅が広いほど大きな通信速度に設定して、データキャリアとの通信を開始することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、第１の閾値以下の受信電力強度である空きチャネルを検索して１つの空きチャネルを抽出し、
抽出した前記１つの空きチャネルに高周波数側で隣接したチャネルと低周波数側で隣接したチャネルの両者での受信電力強度が、前記の第１の閾値よりも大なる第２の閾値以下である場合に、連続した奇数個の空きチャネルとすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記の空きチャネルの検索の度にチャネル単位の受信電力強度データを蓄積し、空きチャネルの探索時に過去の受信電力強度に基づいて空きチャネル状況を推定して通信速度を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線でデータ通信を行う無線通信装置に関する。
【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８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。このように使用可能な周波数帯域が狭い地域においては、リーダライタのような無線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を回避するために、いわゆるキャリアセンスが電波法で義務付けられている。
【０００３】
キャリアセンスはＬＢＴ（Listen Before Talk）とも呼ばれており、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、通信可能な周波数の電波であ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。
【０００４】
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い。そこで、空きチャネルの選択方式としては例えば次のような方式が提案されている。
【０００５】
（Ａ）空きチャネルを発見次第そのチャネルを選択する。複数個の空きチャネルがある場合には予め優先順位を決めておく。
（Ｂ）全チャネルを検索し、測定された受信電力強度が最も低いチャネルを選択する。
（Ｃ）全チャネルを検索し、空きチャネルの近傍チャネルのレベルを評価し、それを重み付けする。さらにチャネルレベル評価の際にアプリケーションの重要度に基づく重み付けをし、その重み付けに従ってチャネルを選択する（例えば下記の特許文献１参照）。
【０００６】
従来のチャネル選択方式では、上記（Ａ）⇒（Ｂ）⇒（Ｃ）の順にチャネルの評価を複雑に行うため、結果として、キャリアセンスシステム内での総通信量を増大させることが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１９７２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はチャネル評価方法の工夫により総通信量を増大させるためになされたものであり、キャリアセンス機能を有する無線通信装置において、空きチャネルの検索時に隣接チャネルの干渉波の影響を考慮して使用チャネルを選択し、かつ選択した使用チャネルについて最適な通信速度で通信を行うことによって、無線通信装置とデータキャリアとの間の通信効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明の無線通信装置は、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無線通信装置であって、データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、周波数帯域が連続した奇数個の空きチャネルを検索し、検索によって抽出された前記の奇数個の連続した空きチャネル全体の周波数帯域幅が広いほど大きな通信速度に設定して、データキャリアとの通信を開始することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の無線通信装置において、データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、第１の閾値以下の受信電力強度である空きチャネルを検索して１つの空きチャネルを抽出し、抽出した前記１つの空きチャネルに高周波数側で隣接したチャネルと低周波数側で隣接したチャネルの両者での受信電力強度が、前記の第１の閾値よりも大なる第２の閾値以下である場合に、連続した奇数個の空きチャネルとするようにしてもよい。
【００１１】
さらに、本発明の無線通信装置において、前記の空きチャネルの検索の度にチャネル単位の受信電力強度データを蓄積し、空きチャネルの探索時に過去の受信電力強度に基づいて空きチャネル状況を推定して通信速度を設定するようにしてもよい。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、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ライタに好適に適用できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の無線通信装置によれば、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、選択し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するようにした。このため、空きチャネルが多い場合には高速で通信し、空きチャネルが少ない場合には低速で通信することによって、隣接チャネルの電波干渉による通信エラーや通信時間の増大などの影響を抑えることができ、固定でのチャネル選択方式に比べて大幅に通信効率を高めることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は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である。
【００１６】
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、図８に示したＵＨＦ帯における９個のチャネルのうちから選択した１個のチャネル周波数の電波を選択して使用し、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
さらに、制御部２はＦＦＴ処理部２５、チャネル選択処理部２６、ＦＩＦＯメモリ２７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５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。
【００２５】
次に、チャネル選択処理部２６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ＦＩＦＯメモリ２７に記憶させるとともに、ＦＩＦＯメモリ２７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、１チャネル以上の連続した空きチャネル群が複数個存在する場合にはその中から最適なチャネル群を選択する処理を行う。さらに、チャネル選択処理部２６は、選択した使用チャネルにおける搬送波ｆ0の伝送速度（通信速度）を通信可能な最大速度に変更するために、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、チャネル選択処理については図５において詳しく説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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へと返信される電波は、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。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。
【００２９】
図４は通信速度と周波数帯域の関係を示す図である。
【００３０】
同図に示すように、リーダライタ１からＲＦＩＤタグへのデータの伝送速度が大きくなると、影響を受ける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、使用チャネルに隣接するチャネルにまで上下側波帯の占有帯域が広がり、その隣接チャネルで使用されている搬送波の影響を受けやすくなる。
【００３１】
例えば図示した例は、リーダライタ１からの搬送波ｆ0がｎチャネルのときのＲＦＩＤタグの変調波スペクトルを示したものであり、データ伝送速度が４０ｋｂｐｓ（低速）の場合は符号化により上側波帯（ＵＳＢ：Upper Side Band）と下側波帯（Lower Side Band）の占有帯域幅がそれぞれ８０ｋＨｚまで広がり、８０ｋｂｐｓ（中速）の場合は符号化により同帯域幅が１６０ｋＨｚまで広がり、１６０ｋｂｐｓ（高速）の場合は同帯域幅が３２０ｋＨｚまで広がることがわかる。特に伝送速度を高速に設定した場合には、隣接するｎ＋１チャネルに妨害波スペクトルがあると周波数帯域がかぶり、リーダライタ１とＲＦＩＤタグとの間の通信信頼性が低下してしまう。
【００３２】
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チャネル評価時に、隣接するリーダライタの干渉波の強度を統計的に検査し、干渉波の強度に応じて通信速度を最適値に変化させることにより、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。
【００３３】
図５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。
【００３４】
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Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３の３段階の閾値に分けて示してある。
【００３５】
ここで、閾値Ｔｈ１は高出力型ＵＨＦ帯のキャリアセンスレベルとして規定された−７４ｄＢｍに設定されている。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。そして、この受信電力強度分布データのように空きチャネルが複数個存在する場合、チャネル選択処理部２６では次のように空きチャネルの評価をしてから最適なチャネルを選択するとともに、選択した使用チャネルにおける通信速度を決定する。
【００３６】
図６は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である。
【００３７】
同図において、まずリーダライタ１はＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、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（ステップ６０１）。すなわち、アンテナ７と受信部５を介してＵＨＦ帯の全チャネル（ＣＨ１〜９）で受信電力強度を測定し、チャネル選択処理部２６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５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。
【００３８】
次に、チャネル選択処理部２６は、キャリアセンスによって検索された空きチャネルのうち、中レベル以上の空きチャネルが存在するかどうかのチェックを行う（ステップ６０２）。ここで「中レベル以上の空きチャネル」とは、空きチャネルの中で、隣接した少なくとも上下両側１個ずつのチャネルの受信電力強度が共に閾値Ｔｈ２未満の条件を満たすチャネルのことをいう。図５の例で説明すると次のとおりになる。
【００３９】
空きチャネルとして検索されたのはＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ６、ＣＨ９の４個のチャネルである。このうちＣＨ２は、隣上のＣＨ３の受信電力強度が閾値Ｔｈ２未満であるが、隣下のＣＨ１の受信電力強度が閾値Ｔｈ２を超えているので中レベル以上の空きチャネルに相当せず、低レベルの空きチャネルであると評価される。ＣＨ３は、上下両隣のＣＨ２とＣＨ４の受信電力強度が共に閾値Ｔｈ２未満であるので、中レベル以上の空きチャネルに相当する。ＣＨ６は、上下両隣のＣＨ５とＣＨ７の受信電力強度が共に閾値Ｔｈ２を超えているので、中レベル以上の空きチャネルに相当せず、低レベルの空きチャネルであると評価される。ＣＨ９は、隣上にチャネルがなく受信電力強度が閾値Ｔｈ２未満であり、かつ隣下のＣＨ８の受信電力強度も閾値Ｔｈ２未満であるので、中レベル以上の空きチャネルに相当する。
【００４０】
次に、チャネル選択処理部２６は、中レベル以上の空きチャネルの中に、高レベルの空きチャネルが存在するかどうかのチェックを行う（ステップ６０３）。ここで「高レベルの空きチャネル」とは、中レベル以上の空きチャネルの中で、隣接した少なくとも上下両隣２個ずつのチャネルの受信電力強度がすべて閾値Ｔｈ３未満の条件を満たすチャネルのことをいう。図５の例で説明すると次のとおりになる。
【００４１】
中レベル以上の空きチャネルとして検索されたのはＣＨ３、ＣＨ９の２個のチャネルである。このうちＣＨ３は、隣下２個のＣＨ１とＣＨ２の受信電力強度が共に閾値Ｔｈ３未満であり、かつ隣上２個のＣＨ４とＣＨ５の受信電力強度も共に閾値Ｔｈ３未満であるので、高レベルの空きチャネルに相当する。一方、ＣＨ９は、隣上には受信電力強度が閾値Ｔｈ３以上のものはないが、隣下２個目のＣＨ７の受信電力強度が閾値Ｔｈ３を超えているので、高レベルの空きチャネルに相当せず、中レベルの空きチャネルであると評価される。
【００４２】
このように、チャネル選択処理部２６は、すべての空きチャネルについて低・中・高のどのレベルに該当するかの評価をした後、次の手順に従って使用チャネルを選択し、その通信速度を決定する。
【００４３】
はじめに、高レベルの空きチャネルがあるかどうかを判断する（ステップ６０４）。ここで、高レベルの空きチャネルがある場合、その中から使用チャネルを選択する（ステップ６０９）。高レベルの空きチャネルについては、図４で説明したようにデータ伝送速度を高速（１６０ｋｂｐｓ）に設定して上下側波帯の占有帯域幅が３２０ｋＨｚまで広がったとしても、使用チャネルの上下両隣２個ずつのチャネルの受信電力強度がすべて閾値Ｔｈ３未満であるので、隣接するチャネルとの電波干渉は起こらない。したがって、高レベルの空きチャネルを使用する場合には、ＬＢＦ（Local Beam Forming）で発信器３のＬｏ信号に重み付けをし、変調器４２から出力されるＲＦ信号に重み付けを行うことによって通信可能な最大速度を高速に設定して通信を開始する（ステップ６０７）。なお、通信が終了して新たな通信を行う前には必ずステップ６０１のキャリアセンスを実行する。
【００４４】
図５の例でいえば、高レベルの空きチャネルであるＣＨ３が存在するので、これを使用チャネルとして選択し、通信速度を高速に設定して通信を行う。なお、高レベルの空きチャネルが複数個ある場合も考えられるが、この場合にはすべてのチャネルの受信電力強度が閾値Ｔｈ１未満であるので、任意のチャネルを選択すればよい。
【００４５】
一方、高レベルの空きチャネルがない場合には、中レベルの空きチャネルがあるかどうかを判断する（ステップ６０５）。ここで中レベルの空きチャネルがある場合には、その中から使用チャネルを選択する（ステップ６０８）。中レベルの空きチャネルは上下両隣１個のチャネルの受信電力強度が閾値Ｔｈ２未満であるため、図４に示したようにデータ伝送速度を中速（８０ｋｂｐｓ）に設定しても上下側波帯の占有帯域幅が１６０ｋＨｚまでしか広がらず、隣接するチャネルとの電波干渉は起こらない。したがって、中レベルの空きチャネルを使用する場合には、通信速度を中速に設定して通信を開始する（ステップ６０７）。
【００４６】
さらに、中レベルの空きチャネルもない場合には、低レベルの空きチャネルの中から使用チャネルを選択する（ステップ６０６）。低レベルの空きチャネルは上下両隣のチャネルの受信電力強度が閾値Ｔｈ２以上であるため、図４に示したようにデータ伝送速度を低速（４０ｋｂｐｓ）に設定すれば占有帯域幅が８０ｋＨｚまでしか広がらず、隣接するチャネルとの電波干渉は起こらない。したがって、低レベルの空きチャネルを使用する場合には、通信速度を低速に設定して通信を開始する（ステップ６０７）。
【００４７】
このように、上述した機能を有するリーダライタ１によれば、すべての空きチャネルについてレベル評価をした後に、隣接チャネルの空き状況に応じて伝送速度を変化させるようになっている。これにより、空きチャネルが多い場合は高速でデータを伝送し、少ない場合は低速でデータ伝送することによって、隣接チャネルの電波干渉による通信エラーや通信時間の増大などの影響を抑えることができるので、固定でのチャネル選択方式に比べて大幅に通信効率を高めることが可能になる。なお、同図で説明したチャネル選択処理に替えて、次のようなチャネル選択処理を採用してもよい。
【００４８】
図７は制御部でのチャネル選択処理の他の例を示すフローチャート図である。
【００４９】
同図において、まずリーダライタ１はＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、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（ステップ７０１）。すなわち、アンテナ７と受信部５を介してＵＨＦ帯の全チャネル（ＣＨ１〜９）で受信電力強度を測定し、チャネル選択処理部２６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（ステップ７０２）。なお、このキャリアセンスによる空きチャネル検索は、図６のときと同様である。
【００５０】
次に、チャネル選択処理部２６は空きチャネル情報を蓄積する（ステップ７０３）。すなわち、チャネル選択処理部２６はキャリアセンスによって検索された各チャネルの受信電力強度のデータをＦＩＦＯメモリ２７に蓄積する。この空きチャネル情報の蓄積はキャリアセンスの度に行うようにし、ＦＩＦＯメモリ２７に最新の各チャネルのデータを規定量蓄積していく。
【００５１】
次いで、チャネル選択処理部２６はチャネル履歴情報のチェックを行う（ステップ７０４）。ここで「チャネル履歴情報」とは、ＦＩＦＯメモリ２７に蓄積されている過去のチャネル情報の履歴を用いて算出された空きチャネルの数の平均値のことをいう。過去のチャネル情報は、例えば最新のｎ回分のデータや現在からｎ分以内のデータのように、回数や時間によって直近の各チャネルの電波干渉状態を反映できるデータを採用するのが好ましい。
【００５２】
そして、チャネル選択処理部２６は、チャネル履歴情報のチェックによって過去の平均空きチャネル数が３個以上存在するかどうかを判断する（ステップ７０５）。ここで過去の平均空きチャネル数が３個以上存在する場合には、次に、過去の平均空きチャネル数が５個以上存在するかどうかを判断する（ステップ７０８）。その結果、過去の平均空きチャネル数が５個以上存在する場合には、今回のキャリアセンスによって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（ステップ７１０）。過去の平均空きチャネル数が５個以上存在すれば、最近に通信を実行した他のリーダライタの台数が少ないことが推定できるので、ＬＢＦによって伝送速度を最大の高速（１６０ｋｂｐｓ）に設定して通信を開始する（ステップ７０７）。なお、通信が終了して新たな通信を行う前には必ずステップ７０１のキャリアセンスを実行する。
【００５３】
一方、ステップ７０８において、過去の平均空きチャネル数が５個以上存在しない場合にも、今回のキャリアセンスで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が、ここでは伝送速度を最大よりも低下させた中速（８０ｋｂｐｓ）に設定する（ステップ７０９）。そして、伝送速度を中速に設定することにより、上下側波帯の占有帯域幅を狭めて隣接チャネルとの電波干渉が起こらないようにしてから通信を開始する（ステップ７０７）。
【００５４】
さらに、ステップ７０５において、過去の平均空きチャネル数が３個以上存在しない場合にも、今回のキャリアセンスで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が、この場合には伝送速度を最小の低速（４０ｋｂｐｓ）に設定する（ステップ７０６）。そして、伝送速度を低速に設定することにより、上下側波帯の占有帯域幅をより一層狭めて隣接チャネルとの電波干渉が起こらないようにしてから通信を開始する（ステップ７０７）。
【００５５】
このように、図７に示したチャネル選択処理では、キャリアセンスの度に過去のチャネル使用履歴を保持して蓄積していき、通信前に直近の各チャネルの電波状態を参照できるようにした。これにより、キャリアセンスによって測定した瞬時の空きチャネル状況ではなく、蓄積された過去の統計から空きチャネルの割合を推測し、電波干渉する恐れがあるリーダライタの台数を推定してそれに応じた伝送速度を決定するようになっているので、より実際の環境に即した効果を発揮することができる。特に、運用上システム内のリーダライタの設置台数が増減するような環境において好適である。また、本例のようなチャネル履歴情報を用いたチャネル選択処理において、図６のチャネルレベル評価を併用すれば通信効率をより一層向上させることができる。
【００５６】
なお、上述した実施形態では、本発明の無線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】
【００５７】
【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】通信速度と周波数帯域の関係を示す図。
【図５】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６】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７】制御部でのチャネル選択処理の他の例を示すフローチャート図。
【図８】ＵＨＦ帯のチャネル配置例を示す図。
【符号の説明】
【００５８】
１  リーダライタ（無線通信装置）
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  ＦＩＦＯ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】
2008148215.tif 000003
【図２】
2008148215.tif 000004
【図３】
2008148215.tif 000005
【図４】
2008148215.tif 000006
【図５】
2008148215.tif 000007
【図６】
2008148215.tif 000008
【図７】
2008148215.tif 000009
【図８】
2008148215.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月4日(2008.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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無線通信装置であって、
データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、周波数帯域が連続した奇数個の空きチャネルを検索し、
検索によって抽出された前記の奇数個の連続した空きチャネル全体の周波数帯域幅が広いほど大きな通信速度に設定して、データキャリアとの通信を開始することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、第１の閾値以下の受信電力強度である空きチャネルを検索して１つの空きチャネルを抽出し、
抽出した前記１つの空きチャネルの高周波数側に隣接したチャネルの受信電力強度と、抽出した前記１つの空きチャネルの低周波数側に隣接したチャネルの受信電力強度が、共に前記の第１の閾値よりも大なる第２の閾値以下である場合に、連続した奇数個の空きチャネルとすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
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無線通信装置であって、
データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、第１の閾値以下の受信電力強度である空きチャネルを検索し、
前記の空きチャネルの検索の度にチャネル単位の受信電力強度データを蓄積し、空きチャネルの探索時に過去の受信電力強度に基づいて空きチャネル状況を推定して通信速度を設定することを特徴とする無線通信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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８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いる。また、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。このように使用可能な周波数帯域が狭い地域においては、リーダライタのような無線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を回避するために、いわゆるキャリアセンスが電波法で義務付けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
キャリアセンスはＬＢＴ（Listen Before Talk）とも呼ばれており、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、通信可能な周波数の電波であ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する。そして、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。この処理により、近接するリーダライタとの混信を防ぐようにしている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
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。ところが、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い。そこで、空きチャネルの選択方式としては例えば次のような方式が提案されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明はチャネル評価方法の工夫により総通信量を増大させるためになされたものである。すなわち、キャリアセンス機能を有する無線通信装置において、空きチャネルの検索時に隣接チャネルの干渉波の影響を考慮して使用チャネルを選択し、かつ選択した使用チャネルについて最適な通信速度で通信を行う。この処理によって、無線通信装置とデータキャリアとの間の通信効率を向上させることを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明の無線通信装置において、データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、第１の閾値以下の受信電力強度である空きチャネルを検索して１つの空きチャネルを抽出し、抽出した前記１つの空きチャネルの高周波数側に隣接したチャネルの受信電力強度と、抽出した前記１つの空きチャネルの低周波数側に隣接したチャネルの受信電力強度が、共に前記の第１の閾値よりも大なる第２の閾値以下である場合に、連続した奇数個の空きチャネルとするようにしてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
さらに、本発明の無線通信装置は、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無線通信装置であって、データキャリアとの無線通信の前に、所定範囲の連続したチャネル群において、チャネル単位で測定された受信電力強度に基づいて、第１の閾値以下の受信電力強度である空きチャネルを検索し、前記の空きチャネルの検索の度にチャネル単位の受信電力強度データを蓄積し、空きチャネルの探索時に過去の受信電力強度に基づいて空きチャネル状況を推定して通信速度を設定することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の無線通信装置によれば、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ようにした。また、選択し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するようにした。このため、空きチャネルが多い場合には高速で通信し、空きチャネルが少ない場合には低速で通信することによって、隣接チャネルの電波干渉による通信エラーや通信時間の増大などの影響を抑えることができる。また、固定でのチャネル選択方式に比べて大幅に通信効率を高めることが可能になる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
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、図８に示したＵＨＦ帯における９個のチャネルのうちから選択した１個のチャネル周波数の電波を選択して使用し、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る。リーダライタ１は、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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
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。このため、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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
さらに、制御部２はＦＦＴ処理部２５、チャネル選択処理部２６、ＦＩＦＯメモリ２７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。この高速フーリエ変換処理により、ＦＦＴ処理部２５は、ディジタル信号に含まれる各周波数成分を抽出し、図５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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
次に、チャネル選択処理部２６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ＦＩＦＯメモリ２７に記憶させる。また、チャネル選択処理部２６は、ＦＩＦＯメモリ２７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、１チャネル以上の連続した空きチャネル群が複数個存在する場合にはその中から最適なチャネル群を選択する処理を行う。さらに、チャネル選択処理部２６は、選択した使用チャネルにおける搬送波ｆ0の伝送速度（通信速度）を通信可能な最大速度に変更するために、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、チャネル選択処理については図５において詳しく説明する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
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、連続搬送波ＣＷより少し遅れてＲＦＩＤタグからリーダライタ１へと返信される電波は、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。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。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
例えば図示した例は、リーダライタ１からの搬送波ｆ0がｎチャネルのときのＲＦＩＤタグの変調波スペクトルを示したものである。データ伝送速度が４０ｋｂｐｓ（低速）の場合は符号化により上側波帯（ＵＳＢ：Upper Side Band）と下側波帯（Lower Side Band）の占有帯域幅がそれぞれ８０ｋＨｚまで広がり、８０ｋｂｐｓ（中速）の場合は符号化により同帯域幅が１６０ｋＨｚまで広がり、１６０ｋｂｐｓ（高速）の場合は同帯域幅が３２０ｋＨｚまで広がることがわかる。特に伝送速度を高速に設定した場合には、隣接するｎ＋１チャネルに妨害波スペクトルがあると周波数帯域がかぶり、リーダライタ１とＲＦＩＤタグとの間の通信信頼性が低下してしまう。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上述したように、制御部２のＦＦＴ処理部２５は、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Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３の３段階の閾値に分けて示してある。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
同図において、まずリーダライタ１はＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、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（ステップ６０１）。すなわち、リーダライタ１は、アンテナ７と受信部５を介してＵＨＦ帯の全チャネル（ＣＨ１〜９）で受信電力強度を測定する。そして、チャネル選択処理部２６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５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。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
このように、上述した機能を有するリーダライタ１によれば、すべての空きチャネルについてレベル評価をした後に、隣接チャネルの空き状況に応じて伝送速度を変化させるようになっている。これにより、空きチャネルが多い場合は高速でデータを伝送し、少ない場合は低速でデータ伝送することによって、隣接チャネルの電波干渉による通信エラーや通信時間の増大などの影響を抑えることができる。このため、固定でのチャネル選択方式に比べて大幅に通信効率を高めることが可能になる。なお、同図で説明したチャネル選択処理に替えて、次のようなチャネル選択処理を採用してもよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
同図において、まずリーダライタ１はＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、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（ステップ７０１）。すなわち、リーダライタ１は、アンテナ７と受信部５を介してＵＨＦ帯の全チャネル（ＣＨ１〜９）で受信電力強度を測定する。そして、チャネル選択処理部２６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（ステップ７０２）。なお、このキャリアセンスによる空きチャネル検索は、図６のときと同様である。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
このように、図７に示したチャネル選択処理では、キャリアセンスの度に過去のチャネル使用履歴を保持して蓄積していき、通信前に直近の各チャネルの電波状態を参照できるようにした。これにより、キャリアセンスによって測定した瞬時の空きチャネル状況ではなく、蓄積された過去の統計から空きチャネルの割合を推測し、電波干渉する恐れがあるリーダライタの台数を推定してそれに応じた伝送速度を決定するようになっている。このため、より実際の環境に即した効果を発揮することができる。特に、運用上システム内のリーダライタの設置台数が増減するような環境において好適である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
なお、上述した実施形態では、本発明の無線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れない。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。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008148215.tif 000011