(57)【要約】【課題】キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが可能な無線通信装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る無線通信装置５０は、送信用局部発振器１を有し、該送信用局部発振器１からの出力信号を搬送波とする送信信号を生成する送信回路１００と、送信用局部発振器１からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサ９Ｉ，９Ｑを有する受信回路２００と、キャリアセンス用局部発振器２０を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器２０からの出力信号と受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサ１４とを有するキャリアセンス回路３００とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信用局部発振器を有し、該送信用局部発振器からの出力信号を搬送波とする送信信号を生成する送信回路と、
前記送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、
キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と前記受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサを有するキャリアセンス回路と、
を備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記送信回路は、
前記送信用局部発振器からの出力信号を出力側と前記受信用ミキサ側とに分配する分配器と、
前記分配器と前記送信用局部発振器との間に設けられた第１のスイッチと、
を更に有する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記送信回路は、出力側と前記分配器との間に減衰量可変型のアッテネータを更に有する、請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記送信回路からの送信信号をアンテナへ導くと共にアンテナからの受信信号を前記受信回路へ導くアンテナ共用器と、
前記アンテナ共用器と前記送信回路との間に設けられた第２のスイッチと、
前記アンテナ共用器と前記受信回路とを接続するか又は前記アンテナ共用器と前記キャリアセンス回路とを接続するかを切り替える第３のスイッチと、
を更に備える、請求項２又は３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
送信用局部発振器を有し、該送信用局部発振器からの出力信号を搬送波とする送信信号を生成する送信回路と、
前記送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、
キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と前記受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサとして前記受信用ミキサを兼用するキャリアセンス回路と、
前記送信用局部発振器と前記キャリアセンス用局部発振器とを切り替える第１のスイッチと、
を備える、無線通信装置。
【請求項６】
前記送信回路からの送信信号をアンテナへ導くと共にアンテナからの受信信号を前記受信回路へ導くアンテナ共用器と、
前記アンテナ共用器と前記送信回路との間に設けられた第２のスイッチと、
を更に備える、請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記受信用ミキサの出力信号を受信回路側へ導くか又はキャリアセンス回路側へ導くかを切り替える第３のスイッチを更に備える、請求項５又は６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、キャリアセンス機能を備えた無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信装置の中には、キャリアセンス機能を備えるものがある（例えば、特許文献１及び２）。キャリアセンス機能とは、同一周波数を有するキャリア（搬送波）が同時に複数発生することを防止するために、送信信号を送信する前に、使用すべきチャネルが未使用であるか否かを確認する機能である。例えば、この種の無線通信装置は、受信回路における受信用ミキサの出力信号を受けるキャリアセンス回路を備え、他の無線通信装置が通信中である場合にその通信信号を受信して、この通信信号が、自身が使用すべきチャネルであるか否かを確認する。
【０００３】
例えば、無線通信装置が使用すべきチャネルの周波数がｆｃである場合、局部発振器によって周波数Δｆだけずらした周波数ｆｃ＋Δｆのローカル信号を生成する。ここで、他の無線通信装置が周波数ｆｃのチャネルを用いて通信中である場合、無線通信装置は他の無線通信装置から放射された周波数ｆｃの搬送波を受信し、受信用ミキサによって、搬送波の周波数ｆｃとローカル信号の周波数ｆｃ＋Δｆとの差周波成分Δｆと和周波成分２ｆｃ＋Δｆとを生成する。キャリアセンス回路では、フィルタを介して差周波成分Δｆのみを取り出し、差周波成分Δｆが検出された場合には使用すべきチャネルがすでに使用されていると判断し、差周波成分Δｆが検出されなかった場合には使用すべきチャネルが未使用であると判断する。
【０００４】
無線通信装置は、使用すべきチャネルが未使用である場合、局部発振器の発振周波数をｆｃ＋Δｆから当該チャネルの周波数ｆｃに切り替えた後にデータ通信へ移行する。
【特許文献１】特開２００６−４２２４６号公報
【特許文献２】特開２００３−３４７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、ＲＦＩＤシステムにおける通信規格では、キャリアセンス期間後、局部発振器のセットアップ期間を設けられることなく直ちに通信期間が設けられているので、無線通信装置としてのリーダライタ装置は、局部発振器としてのＰＬＬの発振周波数切替を高速に切り替える必要がある。しかしながら、ＰＬＬでは発振周波数を高速に切り替えることが困難であり、その結果、無線通信装置は、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが難しかった。
【０００６】
そこで、本発明は、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが可能な無線通信装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無線通信装置は、送信用局部発振器を有し、該送信用局部発振器からの出力信号を搬送波とする送信信号を生成する送信回路と、送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサとを有するキャリアセンス回路とを備えている。
【０００８】
この無線通信装置によれば、キャリアセンス回路が、送信回路のための送信用局部発振器とは別にキャリアセンス用局部発振器を有しているので、キャリアセンスからデータ通信へ移行する前に、送信用局部発振器の発振周波数を設定することができる。したがって、この無線通信装置によれば、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することができる。
【０００９】
上記した送信回路は、送信用局部発振器からの出力信号を出力側と受信用ミキサ側とに分配する分配器と、分配器と送信用局部発振器との間に設けられた第１のスイッチとを更に有していることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、キャリアセンスからデータ通信へ移行する際に、第１のスイッチをオフからオンに切り替えるだけで、キャリアセンスからデータ通信へ高速に、且つ容易に移行することができる。また、キャリアセンスの際に第１のスイッチをオフすることで、送信用局部発振器からの出力信号が放射されて通信中のチャネルが存在すると誤検出されることを防止できる。また、送信用局部発振器からの出力信号の装置内回り込みによる誤検出を防止することができる。
【００１１】
また、上記した送信回路は、出力側と分配器との間に減衰量可変型のアッテネータを更に有していることが好ましい。この構成によれば、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路と送信回路とのアイソレーションを更に向上することができる。また、この構成によれば、データ通信の際に、送信回路の出力パワーの制御を行うことが可能である。
【００１２】
また、上記した無線通信装置は、送信回路からの送信信号をアンテナへ導くと共にアンテナからの受信信号を受信回路へ導くアンテナ共用器と、アンテナ共用器と送信回路との間に設けられた第２のスイッチと、アンテナ共用器と受信回路とを接続するか又はアンテナ共用器とキャリアセンス回路とを接続するかを切り替える第３のスイッチとを更に備えていることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、キャリアセンスの際に、第２のスイッチをオフとすることができるので、キャリアセンス回路と送信回路とのアイソレーションを更に向上することが可能である。また、この構成によれば、キャリアセンスの際に、第３のスイッチがアンテナ共用器とキャリアセンス回路とを接続することができるので、キャリアセンス回路が受信回路へ与える影響を低減することが可能である。一方、データ通信の際には、第３のスイッチがアンテナ共用器と受信回路とを接続することができるので、キャリアセンス回路と送信回路とのアイソレーション高めることが可能であり、更に、受信回路がキャリアセンス回路へ与える影響を低減することが可能である。
【００１４】
本発明の別の無線通信装置は、送信用局部発振器を有し、該送信用局部発振器からの出力信号を搬送波とする送信信号を生成する送信回路と、送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサとして受信用ミキサを兼用するキャリアセンス回路と、送信用局部発振器とキャリアセンス用局部発振器とを切り替える第１のスイッチとを備えている。
【００１５】
この無線通信装置によれば、キャリアセンス回路が、送信回路のための送信用局部発振器とは別にキャリアセンス用局部発振器を有しているので、キャリアセンスからデータ通信へ移行する前に、送信用局部発振器の発振周波数を設定することができる。したがって、この無線通信装置によれば、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することができる。
【００１６】
また、この無線通信装置によれば、キャリアセンスからデータ通信へ移行する際に、第１のスイッチをキャリアセンス用局部発振器から送信用局部発振器へ切り替えるだけで、キャリアセンスからデータ通信へ高速に、且つ容易に移行することができる。また、キャリアセンスの際に第1のスイッチを送信用局部発振器からキャリアセンス用局部発振器へ切り替えるだけで、送信用局部発振器からの出力信号が放射されて通信中のチャネルが存在すると誤検出されることを防止できる。また、送信用局部発振器からの出力信号の装置内回り込みによる誤検出を防止することができる。
【００１７】
上記した別の無線通信装置は、送信回路からの送信信号をアンテナへ導くと共にアンテナからの受信信号を受信回路へ導くアンテナ共用器と、アンテナ共用器と送信回路との間に設けられた第２のスイッチとを更に備えていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、キャリアセンスの際に第２のスイッチをオフとすることができるので、キャリアセンス回路の局部発振器からの副次的に放射してしまう不要放射を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、上記した別の無線通信装置は、受信用ミキサの出力信号を受信回路側へ導くか又はキャリアセンス回路側へ導くかを切り替える第３のスイッチを更に備えていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、キャリアセンスの際に、第３のスイッチが受信用ミキサの出力信号をキャリアセンス回路側へ導くことができるので、キャリアセンス回路と受信回路間のアイソレーションを向上することが可能である。一方、データ通信の際には、第３のスイッチが受信用ミキサの出力信号を受信回路側へ導くことができるので、キャリアセンス回路が受信回路へ与える影響を低減することが可能である。
【００２１】
また、上記したキャリアセンス回路は、ヘテロダイン方式を用い、キャリアセンス用局部発振器の発振周波数は、所望のチャネルに１０．７ＭＨｚを加えた値であることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、キャリアセンス回路は、周波数１０．７ＭＨｚの差周波成分を検出することとなる。周波数１０．７ＭＨｚ帯は、FMラジオやカード型のＰＨＳモジュール等に使用されている周波数帯であるため、すでにディスクリートの部品が多数製造されている。したがって、低価格化を図ることが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが可能な無線通信装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２５】
本実施形態では、ＲＦＩＤシステムに用いられるリーダライタ装置（無線通信装置）について説明する。本実施形態に係るリーダライタ装置を説明する前に、ＲＦＩＤシステムの概要及びキャリアセンスの概要を説明する。
［ＲＦＩＤシステムの概要］
【００２６】
ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグ（電子タグともいう。）とリーダライタ装置とを備える。ＲＦＩＤタグは、メモリを有しており、このメモリにＩＤデータ、商品の製品コード、管理コード、入場者の管理番号等のデータを格納することができる。これらのデータは、リーダライタ装置によって読み出されたり、書き込まれたりする。具体的には、まず、リーダライタ装置がＲＦＩＤタグへ命令コマンドを無線で送信し、ＲＦＩＤタグがこの命令コマンドに対する応答コマンドを返信する。リーダライタ装置は、この応答コマンドを受けて、応答コマンドに対する処理（例えば、上記したデータ読出やデータ書込等）を実施する。
【００２７】
なお、ＲＦＩＤタグには、電池等の駆動電源を有するアクティブ型のものと、電池等の駆動電源を有しないパッシブ型のものとがある。パッシブ型ＲＦＩＤタグは、リーダライタ装置からの搬送波より駆動電力を生成する。
［キャリアセンスの概要］
【００２８】
日本のＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムでは、電波法で規定されている周波数の範囲内で電波を送信する必要がある。このため、複数のリーダライタ装置を隣接して設置する場合には、同一周波数を使用せざるを得ない状況が生じてしまう。その結果、複数のリーダライタ装置が相互に干渉を与えてしまうことがある。複数のリーダライタ装置の相互干渉を回避するためには、複数のリーダライタ装置が無線チャネルを時分割で使用する必要がある。具体的な解決方法としては、日本の電波法で規定されているキャリアセンス機能がある。
【００２９】
キャリアセンス機能とは、リーダライタ装置が、ＲＦＩＤタグへ命令コマンドを送信する前に、使用すべき無線チャネルが未使用であるか否かを確認する機能である。リーダライタ装置は、当該周波数の無線チャネルが未使用状態である場合に限り、ＲＦＩＤタグへの命令コマンドを送信することによって、隣接する複数のリーダライタ装置に対して送信タイミングをずらし、相互干渉を回避することができる。
【００３０】
ここで、図１を参照して、キャリアセンスについてより詳細に説明する。図１は、ＲＦＩＤシステムの構成を示す図である。送信準備中のリーダライタ装置ＲＷ２は、データ送信に先立って、すでにＲＦＩＤタグＴａｇと通信中である他のリーダライタ装置ＲＷ１の存否を、他のリーダライタ装置ＲＷ１とＲＦＩＤタグＴａｇとの間で送受しているキャリア信号の有無を検知することによって判定する。
【００３１】
図２は、ＲＦＩＤシステムにおける無線チャネルの一例を示す図である。図２に示すように、ＲＦＩＤシステムでは、例えば、２ＭＨｚ内の周波数帯に複数のチャネルが存在する。リーダライタ装置は、これらのチャネルから一つのチャネルを選択して、局部発振器からキャリア周波数を発振する。このキャリアを発振するためには、リーダライタ装置は、まずキャリアセンスを行い、所望の周波数が空いているとき、すなわち所望の周波数を他のリーダライタ装置が使用していないときのみ、キャリアを送信できる。
【００３２】
図３は、ＲＦＩＤシステムにおける無線通信方式の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、例えば、ＵＨＦ帯高出力型ＲＦＩＤシステムでは、キャリアセンス期間が５ｍｓ以上（５ｍｓ＋ランダムバックオフ）と規定されており、その後直ぐに最大４ｓの送信期間が設けられている。そのため、リーダライタ装置は、キャリアセンスによって所望のキャリアが空いている場合には、直ちにデータ送信に移行しなければならない。
【００３３】
図４は、従来例に係るリーダライタ装置の構成の一部を示す回路図である。図４に示すリーダライタ装置５０Ｘは、ＰＬＬ（局部発振器）１、変調部２、ドライバアンプ（Driver Amp）３、分配器５及びパワーアンプ（Power Amp）６を有する送信回路と、受信用ミキサ９Ｉ，９Ｑ、フィルタ１０Ｉ，１０Ｑ、アンプ（Amp）１１Ｉ，１１Ｑ及び移相器２１を有するダイレクトコンバージョン型の受信回路と、ＰＬＬ１、受信用ミキサ９Ｑ、フィルタ１０Ｃ及びアンプ（Amp）１１Ｃを有するキャリアセンス回路と、アンテナ共用器７と、アンテナ８とを備えている。
【００３４】
図４に示すリーダライタ装置５０Ｘは、ＲＦＩＤタグとの通信を確立するために、まず空いているチャンネルを探索し、チャンネルを確保すること（キャリアセンス）が必須となる。リーダライタ装置５０Ｘは、電源が投入されると、アンプ１１Ｉ，１１Ｑ，１１ＣやＰＬＬ１等のセットアップを行い、セットアップ終了後から空いているチャンネルの探索を開始する。
【００３５】
図５を参照して、図４に示すリーダライタ装置５０Ｘによるキャリアセンスを詳細に説明する。図５は、キャリアセンス回路の各部信号の周波数を示す図である。リーダライタ装置５０Ｘが他のリーダライタ装置から受信した搬送波の周波数をｆｃとすると、この搬送波を検出するために、周波数ｆｃ＋Δｆのキャリアセンス用ローカル信号（キャリアセンス用Lo信号）を使用すれば、他のリーダライタ装置から搬送波が放射されているチャンネルでは、Δｆの周波数成分がキャリアセンス回路によって検出される。なお、Δｆは周波数ずれを表し、設計者が任意でΔｆの周波数を決めればよい。
【００３６】
具体的には、周波数ｆｃの搬送波と周波数ｆｃ＋Δｆのキャリアセンス用ローカル信号とが受信器ミキサ９Ｑによって合成され、周波数Δｆの差周波成分と周波数２ｆｃ＋Δｆの和周波成分とが生成される。なお、和周波成分は不要な成分であるため、ローパスフィルタ１０Ｃにて除去され、周波数Δｆの差周波成分のみが取り出される。この周波数Δｆの差周波成分が検出された場合には所望のチャネルがすでに使用されていると判断され、周波数Δｆの差周波成分が検出されなかった場合には所望のチャネルが未使用であると判断される。キャリアセンスによって所望のチャネルが未使用であると判断された場合、ＰＬＬ１の周波数をｆｃ＋Δｆからｆｃに切り替え、ＲＦＩＤタグへのデータ送信に移行する。
【００３７】
図３（ａ）示すように、ＲＦＩＤシステムの通信規格では、キャリアセンス期間後、ＰＬＬ１のセットアップ期間を設けられることなく直ちに通信期間が設けられているので、ＰＬＬ１の発振周波数切替を高速に切り替える必要がある。しかしながら、ＰＬＬ１では周波数をロックするのに時間を要するので、図３（ｂ）のように、ＰＬＬ１の周波数ロックのための設定時間が生じてしまう。このように、ＰＬＬ１では発振周波数を高速に切り替えることが困難であり、その結果、キャリアセンスからデータ送信へ高速に移行することが難しかった。
【００３８】
そこで、ＰＬＬ１の周波数切替時間を短縮するために、キャリアセンス時にもデータ送信時と同じ周波数のローカル信号を用いることが考えられる。
【００３９】
図６は、従来例の変形例に係るリーダライタ装置の構成の一部を示す回路図である。図６に示すリーダライタ装置５０Ｙは、リーダライタ装置５０Ｘにおいて、キャリアセンス回路が分配器５からキャリアセンス用ローカル信号を受ける構成で従来例と異なっている。このような構成により、キャリアセンス時にも送信時と同じローカル信号を用いるようにしている。
【００４０】
図７は、キャリアセンス回路の各部信号の周波数を示す図である。ＰＬＬ１のロックタイムを考慮して、キャリアセンス時とデータ送信時とでそれぞれＰＬＬ１の発振周波数ｆｃ，ｆｃｓを同じにした場合、周波数ｆｃ＋ｆｃｓの和周波成分は現れるが、差周波成分は取り出すことができないため、直流成分を監視し、大きな直流成分がキャリアセンス回路へ流れ込んだことを認識し、キャリアセンスの判定をおこなっている。しかしながら、キャリアセンス回路は受信用ミキサ９Ｑから分配しているので、受信回路へも大きな直流成分が流れてしまう。受信回路では、ＡＣ結合等によりＤＣ成分を除去することが考えられるが、周波数が近い場合には直流成分が大きいため、確実にＤＣ成分が除去されないことがある。そのため、受信回路における増幅器等が飽和するといった問題が生じてしまう。
【００４１】
そこで、本発明は、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが可能なリーダライタ装置を提案する。
［第１の実施形態］
【００４２】
図８は、本発明の第１の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図８に示すリーダライタ装置５０は、アンテナ８と、アンテナ共用器７と、送信回路１００と、受信回路２００と、キャリアセンス回路３００と、制御回路４００とを備えている。
【００４３】
アンテナ共用器７は、例えば、サーキュレータである。アンテナ共用器７は、アンテナ８からの受信信号を受信回路２００及びキャリアセンス回路３００へ導き、送信回路１００からの送信信号をアンテナ８へ導く。
【００４４】
送信回路１００は、搬送波を制御回路４００からのベースバンド信号で変調して送信信号を生成し、アンテナ８へ送信する。送信回路１００は、送信用ＰＬＬ（局部発振器）１と、変調部２と、ドライバアンプ（Driver Amp）３と、第１のスイッチ（SW）４と、分配器５と、パワーアンプ（Power Amp）６とを有している。
【００４５】
送信用ＰＬＬ１は、制御回路４００からの周波数設定信号に応じて発振周波数を設定し、搬送波を変調部２へ供給する。
【００４６】
変調部２は、送信用ＰＬＬ１からの搬送波を制御回路４００からのベースバンド信号（変調信号）で変調した変調波を生成する。なお、この変調波は送信用ローカル信号としても使用する。変調部２は、この変調波をドライバアンプ３を介して第１のスイッチ４へ出力する。
【００４７】
第１のスイッチ４は、制御回路４００からの切替信号に基づいてオン／オフを切り替える。具体的には、第１のスイッチ４は、データ送信時及びデータ受信時のみオンする。送信用ＰＬＬ１からの変調波が送信回路１００から出力されてしまうと、例えば、キャリアセンス時に、リーダライタ装置５０自身の不要放射、リーダライタ装置５０内での回り込み等によって、キャリアが存在していると誤検出する可能性がある。そのため、このような不要放射、回り込み電力は、規格で規定されているキャリアセンスレベルよりも下回る必要がある。例えば、キャリアセンス回路３００への回りこみ電力は、高出力型の場合−７４ｄＢｍ以下、低出力型の場合−６４ｄＢｍ以下にする必要がある。なお、キャリアセンス時ではすべての部品が動作を行っている。このように、第１のスイッチ４は、例えば、キャリアセンス時に、送信用ＰＬＬ１からの変調波がキャリアセンス回路３００へ回り込むこと等を抑制するものである。
【００４８】
分配器５は、変調波をパワーアンプ６と受信回路２００とに分配する。パワーアンプ６を介して増幅された変調波はアンテナ共用器７を通してアンテナ８から送信信号として出力される。受信回路２００側へと分配された変調波は送信用ローカル信号として使用される。
【００４９】
ここで、パッシブ型のＲＦＩＤタグを用いるＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤタグへの電源供給のために、送信回路１００は、送信時、常に搬送波を出しつづける必要がある。すなわち、送信回路１００と受信回路２００とは同時に動作させる必要があるときがある。つまり、パッシブ型ＲＦＩＤシステムでは受信時に無変調波をＲＦＩＤタグへ送り続ける。ＲＦＩＤタグはリーダライタ装置からの無変調波から電源を作成し、リーダライタ装置の無変調波に対して負荷変調を行う。そのため、受信時の送信用ローカル信号には無変調波が供給されることになる。
【００５０】
受信回路２００は、受信信号を復調したベースバンド信号を生成し、制御回路４００へ出力する。受信回路２００は、ダイレクトコンバージョン方式を採用しており、受信用ミキサ９Ｉ，９Ｑと、フィルタ１０Ｉ，１０Ｑと、アンプ（Amp）１１Ｉ，１１Ｑと、移相器２１とを有している。
【００５１】
受信用ミキサ９Ｉは、受信信号と送信用ローカル信号とで乗算することでＩ相ベースバンド信号（復調信号）を生成し、フィルタ１０Ｉ及びアンプ１１Ｉを介して制御回路４００へ出力する。同様に、受信用ミキサ９Ｑは、受信信号と移相器によってπ／２遅延された送信用ローカル信号とで乗算することでＱ相ベースバンド信号（復調信号）を生成し、フィルタ１０Ｑ及びアンプ１１Ｑを介して制御回路４００へ出力する。
【００５２】
キャリアセンス回路３００は、制御回路４００に従いキャリアセンスを行う。キャリアセンス回路３００は、フィルタ１２と、アンプ（Amp）１３と、キャリアセンス用ミキサ１４と、フィルタ１５と、アンプ（Amp）１６と、ＲＳＳＩ部１７と、判定部１８と、ドライバアンプ（Driver Amp）１９と、キャリアセンス用ＰＬＬ（局部発振器）２０とを有している。
【００５３】
フィルタ１２は、イメージ除去用に設けられており、所望周波数であるキャリアセンスすべき周波数のみ通せればよい。フィルタ１２としては、例えばＳＡＷフィルタが用いられる。アンプ１３はローノイズアンプである。
【００５４】
キャリアセンス用ミキサ１４は、アンプ１３からの受信信号とドライバアンプ１９からのキャリアセンス用ローカル信号とを合成し、これらの信号の差周波成分と和周波成分とを生成して、フィルタ１５へ出力する。なお、これらの差周波成分と和周波成分とを取り出すために、本実施形態のキャリアセンス回路３００はスーパーヘテロダイン方式を採用しており、キャリアセンス用ミキサ１４は、受信信号の周波数を中間周波数に切替するために設けられている。この中間周波数としては１０．７ＭＨｚが好ましい。１０．７ＭＨｚ帯はＦＭラジオやカード型のＰＨＳモジュール等に広く使用されている周波数帯であるので、すでにディスクリートの部品が多数製造されている。その結果、部品価格が安く、リーダライタ装置５０の低価格化が可能である。
【００５５】
フィルタ１５は、ローパスフィルタであり、キャリアセンス用ミキサ１４からの和周波成分を遮断する。すなわち、フィルタ１５は、キャリアセンス用ミキサ１４からの差周波成分をアンプ１６を介してＲＳＳＩ部１７へ出力する。フィルタ１５には、例えば、ＴＤＫ株式会社製セラミックフィルタ（ＦＦＥ１０７０ＭＡ１１ＵＸＬ）等が適用可能である。
【００５６】
ＲＳＳＩ（Receiver Signal Strength Indicator）とは、受信機の電界強度を表すDC電圧出力である。このＲＳＳＩの出力レベルは、電界強度の測定やキャリアセンスレベルの監視として使用されている。ＲＳＳＩ部１７は、本実施案では、１０．７ＭＨｚに対応したＲＳＳＩにてキャリアセンスレベルを監視している。キャリアセンスレベルは例えば、日本の電波法に規定されている感度を実現する必要がある。例えば、日本ではＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダライタ装置に規定されているキャリアセンスレベルは、高出力型の場合−７４ｄＢｍであり、低出力型の場合−６４ｄＢｍである。
【００５７】
判定部１８は、ＲＳＳＩ部１７からのキャリアセンスレベルからキャリアの有無を判定する。判定部１８は、この判定結果を制御回路４００へ出力する。
【００５８】
キャリアセンス用ＰＬＬ２０は、制御回路４００からの周波数設定信号に応じて、所望の周波数に１０．７ＭＨｚを加えた周波数のキャリアセンス用ローカル信号を生成し、ドライバアンプ１９を介してキャリアセンス用ミキサ１４へ出力する。
【００５９】
制御回路４００は、キャリアセンス、送信信号の送信を制御すると共に、ＲＦＩＤタグからの受信信号を解析する。そのために、制御回路４００は、データ送信時に、チャネルの周波数設定信号、ベースバンド信号（変調信号）及びスイッチ切替信号を送信回路１００に出力し、受信時には、受信回路２００からの復調した応答信号を解析する。また、キャリアセンス時には、制御回路４００は、周波数設定信号をキャリアセンス回路３００に出力すると共に、キャリアセンス回路３００からの判定結果に基づいて送信時のチャネルを決定する。
【００６０】
次に、図９を参照して、第１の実施形態のリーダライタ装置５０の動作を説明する。図９は、第１の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。なお、図９には、日本の電波法に基づいた動作が示されている。
【００６１】
まず、リーダライタ装置５０に電源が投入されると（ステップＳ０１）、各回路のセットアップが開始される。このとき、送信用ＰＬＬ１の発振周波数が、制御回路４００からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルの周波数に設定されると共に、キャリアセンス用ＰＬＬ２０の発振周波数が、制御回路４００からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルに１０．７ＭＨｚを加えた周波数にセットアップされる（ステップＳ０２）。
【００６２】
セットアップが終了した後、例えば所定時間後、キャリアセンスモードへ移行する。すると、キャリアセンス回路３００におけるキャリアセンス用ミキサ１４によって、受信信号の搬送波の周波数とキャリアセンス用ＰＬＬ２０からのキャリアセンス用ローカル信号の周波数との差周波成分と和周波成分とが生成され、差周波成分のみがフィルタ１５を通過する。ＲＳＳＩ部１７では差周波成分のキャリアセンスレベルが監視され、判定部１８ではこのキャリアセンスレベルからキャリアの有無が判定される。この判定結果は、制御回路４００へ出力される。
【００６３】
このキャリアセンスモードへ移行するときには、制御回路４００からの切替信号に基づいて、第１のスイッチ４がオフする。これによって、キャリアセンス中、送信用ＰＬＬ１からの送信用ローカル信号がキャリアセンス回路３００へ回り込むことを抑制することができる（ステップＳ０３）。
【００６４】
次いで、制御回路４００によって、キャリアセンス回路３００からの判定結果に基づいて、所望のチャネルが空チャネルであるか否かが判断される（ステップＳ０４）。所望のチャネルが他のリーダライタ装置によって使用されている場合には、所望のチャネルが変更され（ステップＳ０５）、ステップＳ０３へ戻り、再度キャリアセンスが実行される。具体的には、制御回路４００によって、送信用ＰＬＬ１の発振周波数及びキャリアセンス用ＰＬＬ２０の発振周波数が再設定され、再度キャリアセンスが実行される（ステップＳ０５）。
【００６５】
このように、リーダライタ装置５０は、キャリアセンスを開始し、規定時間内、すなわち図３に示すキャリアセンス期間内に他のリーダライタ装置が搬送波を発振している場合には現在のチャネルでの送信を諦め、他のチャネルか、またはランダムにチャネルを選択し、もう一度キャリアセンスを行うこととなる。すなわち、リーダライタ装置５０は、空チャネルが存在するまでキャリアセンスを繰り返すこととなる。
【００６６】
一方、所望のチャネルが空チャンネルである場合には、リーダライタ装置５０は、データ送信モードへ移行し、ＲＦＩＤタグへデータ送信を開始する。具体的には、制御回路４００からの切替信号に基づいて第１のスイッチ４をオンし、制御回路４００からベースバンド信号が送信回路１００へ出力される。すると、変調部２によって、搬送波がベースバンド信号によって変調され、送信回路１００から送信信号が出力される。
【００６７】
ここで、送信用ＰＬＬ１は、ステップＳ０２又はＳ０５において、既に周波数ロックを行っているので、キャリアセンスからデータ送信モードへ移行時間は、第１のスイッチ４の切替時間に依存する。第１のスイッチ４の切替時間は、送信用ＰＬＬ１の周波数ロック時間に比べて非常に早いので、図３（ｂ）に示す設定時間がほとんど無くなる。
【００６８】
その後、ＲＦＩＤタグから応答信号が受信され、この受信信号は、受信回路２００によって復調されて、制御回路４００によって解析される（ステップＳ０６）。なお、リーダライタ装置５０は、図３に規定されている送信時間内である最大４ｓ以内ならば、複数のコマンドを発行してもよい。リーダライタ装置５０はこの最大４ｓ内のみＲＦＩＤタグとの通信が可能となる。
【００６９】
データ送信終了後、制御回路４００からの切替信号に基づいて、第１のスイッチ４がオフする。なお、図３に示すように、送信期間後は停止期間が定められており、通信終了後から５０ｍｓ期間、キャリアセンス及び送信を停止する（ステップＳ０７）。
【００７０】
なお、データ送受信時、キャリアセンス回路３００は電源をオフにせず、そのまま動作させておくことが好ましい。しかしながら、リーダライタ装置５０は、図３に示す停止期間の５０ｍｓ間のみ回路の電源をオフにすることが可能であるので、一旦電源オフし、再びキャリアセンスする際までに回路が安定動作するように電源をオンにしてもよい。これによって、再び、キャリアセンス動作時の設定時間（図３（ｂ）参照）が短縮される。
【００７１】
このように、第１の実施形態のリーダライタ装置５０によれば、キャリアセンス回路３００が、送信回路１００のための送信用ＰＬＬ１とは別にキャリアセンス用ＰＬＬ２０を有しているので、キャリアセンスからデータ送信へ移行する前に、送信用ＰＬＬ１の発振周波数を設定することができる。更に、第１のスイッチ４の切り替えのみでキャリアセンスからデータ送信への移行を切り替えている。したがって、第１の実施形態のリーダライタ装置５０によれば、キャリアセンスからデータ送信へ高速に移行することができる。
【００７２】
また、第１の実施形態のリーダライタ装置５０によれば、キャリアセンスの際に第１のスイッチ４をオフすることで、送信用ＰＬＬ１からの出力信号が放射されて通信中のチャネルが存在すると誤検出されることを防止できる。また、送信用ＰＬＬ１からの出力信号の装置内回り込みによる誤検出を防止することができる。
【００７３】
また、第１の実施形態のリーダライタ装置５０によれば、キャリアセンス回路３００が受信用ミキサ９Ｉ，９Ｑの前段から分配しているので、パワーアンプ６、アンテナ共用器７、キャリアセンス回路３００のフロントエンド部をモジュール化することが可能となる。これによって、フロントエンド部の部品としてキャリアセンス回路３００、アンテナ共用器７が存在することになり、これらのフロントエンドモジュールへとキャリアセンス回路３００を複合することが可能となる。なお、これらのフロントエンド部は、ＬＴＣＣ(低温同時焼成セラミックス)等を用いて、高周波部品・デバイスの集積化が可能となる。
【００７４】
また、キャリアセンス回路３００をモジュール化することで、リーダライタ装置の付加回路としてキャリアセンス回路３００を作成することが可能となる。これによって、従来のリーダライタ装置にキャリアセンス回路３００を付加する形で設計が可能となる。
【００７５】
また、第１の実施形態のリーダライタ装置５０によれば、送信用ＰＬＬ１とキャリアセンス用ＰＬＬ２０との二つを動作させ、キャリアセンス用ＰＬＬ２０を所望のキャリアに１０．７ＭＨｚを加えた周波数に設定しているので、キャリア周波数と局部発振周波数との差が”０”に近くなることがなく、キャリアセンス検出信号が消失してしまうことがない。
［第２の実施形態］
【００７６】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図１０に示すリーダライタ装置５０Ａは、リーダライタ装置５０において送信回路１００に代えて送信回路１００Ａを備える構成で第１の実施形態と異なっている。リーダライタ装置５０Ａの他の構成は、リーダライタ装置５０と同一である。
【００７７】
送信回路１００Ａは、可変アッテネータ２２を更に有する構成で送信回路１００と異なっている。送信回路１００Ａの他の構成は、送信回路１００と同一である。
【００７８】
可変アッテネータ２２は、分配器５とパワーアンプ６との間に接続されており、制御回路４００からの調整信号に応じて減衰量を調整する。
【００７９】
キャリアセンス時では、第１のスイッチ４をオフにするが、この第１のスイッチ４のみで送信回路１００からの搬送波の回り込みを押さえ込むのが難しい可能性がある。リーダライタ装置５０Ａでは、最大出力である＋３０ｄＢｍからキャリアセンスレベル−７４ｄＢｍのアイソレーションを取る必要がある。つまり、１０４ｄＢｍのアイソレーションを実現する必要がある。そのため、第１のスイッチ４のみでアイソレーションが取れない場合は、キャリアセンス時のみ可変アッテネータ２２の減衰量を最大にする。リーダライタ装置５０Ａにおける送信時は可変アッテネータ２２の減衰量は、最小化、または制御回路４００からの調整信号に応じて設定する。
【００８０】
次に、図１１を参照して、第２の実施形態のリーダライタ装置５０Ａの動作を説明する。図１１は、第２の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。リーダライタ装置５０Ａは、リーダライタ装置５０の動作において、ステップＳ０３，Ｓ０６に代えてそれぞれステップＳ０３Ａ，Ｓ０６Ａを行う点で第１の実施形態と異なる。
【００８１】
すなわち、リーダライタ装置５０Ａは、ステップＳ０３において第１のスイッチ４をオフすると同時に、更に可変アッテネータ２２の減衰量を例えば最大に設定する（ステップＳ０３Ａ）。この際、可変アッテネータ２２の減衰量の設定値は最大であることが好ましいが、後述する効果が得られるのであれば必ずしも最大でなくてもよい。ステップＳ０３Ａにおける他の動作はステップＳ０３と同一である。
【００８２】
また、リーダライタ装置５０Ａは、ステップＳ０６において第１のスイッチ４をオンすると同時に、更に可変アッテネータ２２の減衰量を制御回路４００からの調整信号に応じて調整する（ステップＳ０６Ａ）。ステップＳ０６Ａにおける他の動作はステップＳ０３と同一である。
【００８３】
このように、第２の実施形態のリーダライタ装置５０Ａでは、第1の実施形態のリーダライタ装置５０と同様な利点を得ることができる。
【００８４】
また、第２の実施形態のリーダライタ装置５０Ａによれば、キャリアセンスの際に可変アッテネータ２２の減衰量を最大にするので、キャリアセンス回路３００と送信回路１００とのアイソレーションを更に拡大することができる。また、第２の実施形態のリーダライタ装置５０Ａによれば、データ送信モードにおける可変アッテネータ２２の減衰量を調整できるため、送信回路１００の送信パワーの制御を行うことが可能である。
［第３の実施形態］
【００８５】
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図１２に示すリーダライタ装置５０Ｂは、リーダライタ装置５０Ａにおいて更に第２及び第３のスイッチ２３，２４を備える構成で第２の実施形態と異なっている。リーダライタ装置５０Ｂの他の構成は、リーダライタ装置５０Ａと同一である。
【００８６】
第２のスイッチ２３は、送信回路１００Ａとアンテナ共用器７との間に接続されており、制御回路４００からの切替信号に応じてオン／オフを切り替える。具体的には、第２のスイッチ２３は、キャリアセンス時にオフとなり、データ送信時にオンとなる。第２のスイッチ２３は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路３００と送信回路１００とのアイソレーションを高めるために設けられている。
【００８７】
第３のスイッチ２４は、アンテナ共用器７と受信回路２００とキャリアセンス回路３００との間に接続されており、制御回路４００からの切替信号に応じてアンテナ共用器７と受信回路２００とを接続するか、又はアンテナ共用器７とキャリアセンス回路３００とを接続するかを切り替える。具体的には、第３のスイッチ２４は、キャリアセンス時にアンテナ共用器７とキャリアセンス回路３００とを接続し、データ送信時にアンテナ共用器７と受信回路２００とを接続する。
【００８８】
第３のスイッチ２４は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路３００が受信回路２００へ与える影響を低減するために設けられている。また、第３のスイッチ２４は、データ送信の際に、キャリアセンス回路３００と送信回路１００とのアイソレーションを高めるために、また、受信回路２００がキャリアセンス回路３００へ与える影響を低減するために設けられている。
【００８９】
次に、図１３を参照して、第３の実施形態のリーダライタ装置５０Ｂの動作を説明する。図１３は、第３の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。リーダライタ装置５０Ｂは、リーダライタ装置５０Ａの動作において、ステップＳ０３Ａ，Ｓ０６Ａ，Ｓ０７に代えてそれぞれステップＳ０３Ｂ，Ｓ０６Ｂ，Ｓ０７Ｂを行う点で第２の実施形態と異なる。
【００９０】
すなわち、リーダライタ装置５０Ｂは、ステップＳ０３Ａにおいて第１のスイッチ４をオフすると同時に、更に、第２のスイッチ２３はオフし、第３のスイッチ２４はアンテナ共用器７とキャリアセンス回路３００とを接続する（ステップＳ０３Ｂ）。ステップＳ０３Ｂにおける他の動作はステップＳ０３Ａと同一である。
【００９１】
また、リーダライタ装置５０Ｂは、ステップＳ０６Ａにおいて第１のスイッチ４をオンすると同時に、更に、第２のスイッチ２３はオンし、第３のスイッチ２４はアンテナ共用器７と受信回路２００とを接続する（ステップＳ０６Ｂ）。ステップＳ０６Ｂにおける他の動作はステップＳ０６Ａと同一である。
【００９２】
また、リーダライタ装置５０Ｂは、ステップＳ０７において第１のスイッチ４をオフすると同時に、更に、第２のスイッチ２３がオフする（ステップＳ０７Ｂ）。ステップＳ０７Ｂにおける他の動作はステップＳ０７と同一である。
【００９３】
このように、第３の実施形態のリーダライタ装置５０Ｂでは、第２の実施形態のリーダライタ装置５０Ａと同様な利点を得ることができる。
【００９４】
また、第３の実施形態のリーダライタ装置５０Ｂによれば、キャリアセンスの際に、第２のスイッチ２３がオフとなるので、キャリアセンス回路３００と送信回路１００とのアイソレーションを更に拡大することができる。
【００９５】
また、第３の実施形態のリーダライタ装置５０Ｂによれば、キャリアセンスの際に、第２のスイッチ２４がアンテナ共用器７とキャリアセンス回路３００とを接続するので、キャリアセンス回路３００が受信回路２００へ与える影響を低減することが可能である。一方、データ送信の際には、第２のスイッチ２４がアンテナ共用器７と受信回路２００とを接続するので、キャリアセンス回路３００と送信回路１００とのアイソレーション高めることができ、また、受信回路２００がキャリアセンス回路３００へ与える影響を低減することが可能である。
［第４の実施形態］
【００９６】
図１４は、本発明の第4の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図１４に示すリーダライタ装置５０Ｃは、アンテナ８と、アンテナ共用器７と、送信回路１００Ｃと、受信回路２００Ｃと、キャリアセンス回路３００Ｃと、制御回路４００とを備えている。
【００９７】
アンテナ共用器７は、例えば、サーキュレータである。アンテナ共用器７は、アンテナ８からの受信信号を受信回路２００Ｃ及びキャリアセンス回路３００Ｃへ導き、送信回路１００Ｃからの送信信号をアンテナ８へ導く。
【００９８】
送信回路１００Ｃは、搬送波を制御回路４００からのベースバンド信号で変調して送信信号を生成し、アンテナ８から送信する。送信回路１００Ｃは、送信用ＰＬＬ（局部発振器）１と、変調部２と、第1のスイッチ４Ｃと、ドライバアンプ３と、分配器５と、パワーアンプ６とを有している。
【００９９】
送信用ＰＬＬ１は、制御回路４００からの周波数設定信号に応じて、発振周波数を設定し、搬送波を変調部２へ供給する。
【０１００】
変調部２は、送信用ＰＬＬ１からの搬送波と、制御回路４００からのベースバンド信号とで変調した変調波を生成する。変調部２は、この変調波を第1のスイッチ４Ｃへ出力する。
【０１０１】
第１のスイッチ４Ｃは、制御回路４００からの切替信号に基づいて、キャリアセンス用ＰＬＬ２０と送信用ＰＬＬ１とを切り替える。具体的には、第１のスイッチ４Ｃは、データ送信時及びデータ受信時のみ送信用ＰＬＬ１とドライバアンプ３とを接続し、キャリアセンス時ではキャリアセンス用ＰＬＬ２０とドライバアンプ３に接続する。第1のスイッチ４Ｃの切り替えにより、キャリアセンスモードと送信モードとを切り替えることができる。ドライバアンプ３は、分配器５に接続されている。
【０１０２】
分配器５は、変調波をパワーアンプ６と受信回路２００Ｃとに分配し、パワーアンプ６は、変調波を増幅してアンテナ共用器７へ送信する。
【０１０３】
ここで、パッシブ型のＲＦＩＤタグを用いるＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤタグへの電源供給のために、送信回路１００Ｃは、送信時、常に搬送波を出しつづける必要がある。すなわち、送信回路１００Ｃと受信回路２００Ｃとは同時に動作させる必要があるときがある。つまり、パッシブ型ＲＦＩＤシステムでは、受信時に無変調波をＲＦＩＤタグへ送り続ける。ＲＦＩＤタグは、リーダライタ装置５０Ｃからの無変調波から電源を作成し、リーダライタ装置５０Ｃの無変調波に対して負荷変調を行う。そのため、受信時の送信用ローカル信号として無変調波が供給されることになる。
【０１０４】
受信回路２００Ｃは、受信信号を復調したベースバンド信号を生成し、制御回路４００へ出力する。受信回路２００Ｃは、ダイレクトコンバージョン方式を採用しており、受信用ミキサ９Ｉと、受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣと、フィルタ１０Ｉ，１０Ｑと、アンプ（Ａｍｐ）１１Ｉ，１１Ｑと、移相器２１とを有している。
【０１０５】
受信用ミキサ９Ｉは、受信信号と送信用ローカル信号とを乗算することによりＩ相ベースバンド信号（復調信号）を生成し、フィルタ１０Ｉ及びアンプ１１Ｉを介して制御回路４００へ出力する。
【０１０６】
受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣは、受信信号と移相器によってπ／２遅延された送信用ローカル信号とを乗算することによりＱ相ベースバンド信号（復調信号）を生成し、フィルタ１０Ｑ及びアンプ１１Ｑを介して制御回路４００へ出力する。
【０１０７】
キャリアセンス回路３００Ｃは、制御回路４００に従いキャリアセンスを行う。キャリアセンス回路３００Ｃは、受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣ及び移相器２１を受信回路２００Ｃと共有し、第１のスイッチ４Ｃ、ドライバアンプ３及び分配器５を送信回路１００Ｃと共有する。更に、キャリアセンス回路３００Ｃは、フィルタ１５と、アンプ（Ａｍｐ）１６と、ＲＳＳＩ部１７と、判定部１８と、キャリアセンス用ＰＬＬ２０とを有している。
【０１０８】
受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣは、受信信号（他のリーダライタ装置が放射している搬送波）とドライバアンプ３からのキャリアセンス用ローカル信号とを乗算することにより、これらの信号の差周波成分と和周波成分とを生成して、フィルタ１５へ出力する。なお、これらの差周波成分と和周波成分とを取り出すために、本実施形態のキャリアセンス回路はスーパーヘテロダイン方式を採用しており、受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣは、受信信号の周波数を中間周波数に変換するために設けられている。この中間周波数としては１０．７ＭＨｚが好ましい。１０．７ＭＨｚ帯はＦＭラジオやカード型のＰＨＳモジュール等に広く使用されている周波数帯であるので、すでにディスクリートの部品が多数製造されている。その結果、部品価格が安く、リーダライタ装置の低価格化が可能である。
【０１０９】
フィルタ１５は、バンドパスフィルタであり、受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣからの和周波成分を遮断する。すなわち、フィルタ１５は、受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣからの差周波成分をアンプ１６を介してＲＳＳＩ部１７へ出力する。フィルタ１５には、例えば、ＴＤＫ株式会社製セラミックフィルタ（ＦＦＥ１０７０ＭＡ１１ＵＸＬ）等が適用可能である。
【０１１０】
ＲＳＳＩ（Receiver Signal Strength Indicator）とは、受信機の電界強度を表すDC電圧出力である。このＲＳＳＩの出力レベルは、電界強度の測定やキャリアセンスレベルの監視として使用されている。ＲＳＳＩ部１７は、本実施案では、１０．７ＭＨｚに対応したＲＳＳＩにてキャリアセンスレベルを監視している。キャリアセンスレベルは例えば、日本の電波法に規定されている感度を実現する必要がある。例えば、日本ではＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダライタ装置に規定されているキャリアセンスレベルは、高出力型の場合−７４ｄＢｍであり、低出力型の場合−６４ｄＢｍである。
【０１１１】
判定部１８は、ＲＳＳＩ部１７からのキャリアセンスレベルからキャリアの有無を判定する。判定部１８は、この判定結果を制御回路４００へ出力する。
【０１１２】
キャリアセンス用ＰＬＬ２０は、制御回路４００からの周波数設定信号に応じて、所望の周波数に１０．７ＭＨｚを加えた周波数のキャリアセンス用ローカル信号を生成し、ドライバアンプ３を介して受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣへ出力する。
【０１１３】
制御回路４００は、キャリアセンス、送信信号の送信を制御すると共に、ＲＦＩＤタグからの受信信号を解析する。そのために、制御回路４００は、データ送信時に、チャネルの周波数設定信号、ベースバンド信号（変調信号）及びスイッチ切替信号を送信回路に出力し、受信時には、受信回路２００Ｃからの復調した応答信号を解析する。また、キャリアセンス時には、制御回路４００は、周波数設定信号をキャリアセンス用局部発振器に出力すると共に、キャリアセンス回路３００Ｃからの判定結果に基づいて送信時のチャネルを決定する。
【０１１４】
次に、図１５を参照して、第４の実施形態のリーダライタ装置５０Ｃの動作を説明する。図１５は、第４の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。なお、図１５には、日本の電波法に基づいた動作が示されている。
【０１１５】
まず、リーダライタ装置５０Ｃに電源が投入されると（ステップＳ０１）、各回路のセットアップが開始される。このとき、送信用ＰＬＬ１の発振周波数が、制御回路４００からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルの周波数に設定されると共に、キャリアセンス用ＰＬＬ２０の発振周波数が、制御回路４００からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルに１０．７ＭＨｚを加えた周波数にセットアップされる（ステップＳ０２）。
【０１１６】
セットアップが終了した後、例えば所定時間後、キャリアセンスモードへ移行する。すると、キャリアセンス回路３００Ｃにおける受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣによって、受信信号の搬送波の周波数とキャリアセンス用ＰＬＬ２０からのキャリアセンス用ローカル信号の周波数との差周波成分と和周波成分とが生成され、差周波成分のみがフィルタ１５を通過する。ＲＳＳＩ部１７では、差周波成分のキャリアセンスレベルが監視され、判定部１８では、このキャリアセンスレベルからキャリアの有無が判定される。この判定結果は、制御回路４００へ出力される。
【０１１７】
このキャリアセンスモードへ移行するときには、制御回路４００からの切替信号に基づいて、第１のスイッチ４Ｃがキャリアセンス用ＰＬＬ２０へと接続する（ステップＳ０３C）。なお、電源投入後のセットアップ時（ステップＳ０２）において、第1のスイッチ４Ｃをキャリアセンス用ＰＬＬ２０へと接続しておいてもよい。リーダライタ装置５０Ｃは、空チャネルが存在しない限り、送信信号をＲＦＩＤタグへと出力してはならないため、電源投入後は必ずキャリアセンスを行う必要がある。そのため、リーダライタ装置５０Ｃは、ステップＳ０２において、第1のスイッチ４Ｃをキャリアセンス用ＰＬＬ２０へと接続しておいてもよい。
【０１１８】
次いで、制御回路４００によって、キャリアセンス回路３００Ｃからの判定結果に基づいて、所望のチャネルが空チャネルであるか否かが判断される（ステップＳ０４）。所望のチャネルが他のリーダライタ装置によって使用されている場合には、所望のチャネルが変更され（ステップＳ０５）、ステップＳ０３Cへ戻り、再度キャリアセンスが実行される。具体的には、制御回路４００によって、送信用ＰＬＬ１の発振周波数及びキャリアセンス用ＰＬＬ２０の発振周波数が再設定され（ステップＳ０５）、再度キャリアセンスが実行される。
【０１１９】
このように、リーダライタ装置５０Ｃは、キャリアセンスを開始し、規定時間内、すなわち図３に示すキャリアセンス期間内に他のリーダライタ装置が搬送波を発振している場合には、現在のチャネルでの送信を諦め、他のチャネルか、またはランダムにチャネルを選択し、もう一度キャリアセンスを行うこととなる。すなわち、リーダライタ装置５０Ｃは、空チャネルが存在するまでキャリアセンスを繰り返すこととなる。
【０１２０】
一方、所望のチャネルが空チャンネルである場合には、リーダライタ装置５０Ｃは、データ送信モードへ移行し、ＲＦＩＤタグへデータ送信を開始する。具体的には、制御回路４００からの切替信号に基づいて第１のスイッチ４Ｃを送信用ＰＬＬ１へと接続し、制御回路４００からベースバンド信号が送信回路１００Ｃへ出力される。すると、変調部２によって、搬送波がベースバンド信号によって変調され、送信回路１００Ｃから送信信号が出力される（ステップＳ０６Ｃ）。
【０１２１】
ここで、送信用ＰＬＬ１は、ステップＳ０２又はＳ０５において、既に周波数ロックを行っているので、キャリアセンスからデータ送信モードへの移行時間は、第１のスイッチ４Ｃの切替時間に依存する。第１のスイッチ４Ｃの切替時間は、送信用ＰＬＬ１の周波数ロック時間に比べて非常に早いので、図３（ｂ）に示す設定時間がほとんど無くなる。
【０１２２】
その後、ＲＦＩＤタグから応答信号が受信され、この受信信号は、受信回路２００Ｃによって復調されて、制御回路４００によって解析される（ステップＳ０６C）。なお、リーダライタ装置５０Ｃは、図３に規定されている送信時間内である最大４ｓ以内ならば、複数のコマンドを発行してもよい。リーダライタ装置５０Ｃは、この最大４ｓ内のみＲＦＩＤタグとの通信が可能となる。
【０１２３】
データ送信終了後、制御回路４００からの切替信号に基づいて、第１のスイッチ４Ｃがキャリアセンス用ＰＬＬ２０へと接続する。なお、図３に示すように、送信期間後は停止期間が定められており、通信終了後から５０ｍｓ期間、キャリアセンス及び送信を停止する（ステップＳ０７C）。
【０１２４】
なお、データ送受信時、キャリアセンス回路は電源をオフにせず、そのまま動作させておくことが好ましい。しかしながら、リーダライタ装置５０Ｃは、図３に示す停止期間の５０ｍｓ間のみ回路の電源をオフにすることが可能であるので、一旦電源オフし、再びキャリアセンスする際までに回路が安定動作するように電源をオンにしてもよい。これによって、再び、キャリアセンス動作時の設定時間（図３（ｂ）参照）が短縮される。
【０１２５】
このように、第4の実施形態のリーダライタ装置５０Ｃによれば、キャリアセンス回路３００Ｃが、送信回路１００Ｃのための送信用ＰＬＬ１とは別にキャリアセンス用ＰＬＬ２０を有しているので、キャリアセンスからデータ送信へ移行する前に、送信用ＰＬＬ１の発振周波数を設定することができる。更に、第１のスイッチ４Ｃの切り替えのみでキャリアセンスからデータ送信への移行を切り替えている。したがって、第4の実施形態のリーダライタ装置５０Ｃによれば、キャリアセンスからデータ送信へ高速に移行することができる。
【０１２６】
また、第4の実施形態のリーダライタ装置５０Ｃによれば、送信用ＰＬＬ１とキャリアセンス用ＰＬＬ２０との二つを動作させ、キャリアセンス用ＰＬＬを所望のキャリアに１０．７ＭＨｚを加えた周波数に設定しているので、キャリア周波数と局部発振周波数との差が”０”に近くなることがなく、キャリアセンス検出信号が消失してしまうことがない。
［第５の実施形態］
【０１２７】
図１６は、本発明の第１の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図１６に示すリーダライタ装置５０Ｄは、リーダライタ装置５０Ｃにおいて、更に第２及び第３のスイッチ２３，２４を備える構成で第４の実施形態と異なっている。具体的には、リーダライタ装置５０Ｄは、リーダライタ装置５０Ｃにおいて、送信回路１００Ｃ、受信回路２００Ｃ及びキャリアセンス回路３００Ｃに代えて、送信回路１００Ｄ、受信回路２００Ｄ、キャリアセンス回路３００Ｄを備える。リーダライタ装置５０Ｄの他の構成は、リーダライタ装置５０Ｃと同一である。
【０１２８】
送信回路１００Ｄは、送信回路１００Ｃにおいて更に第２のスイッチ２３を備える構成で第４の実施形態と異なっており、受信回路２００Ｄは、受信回路２００Ｃにおいて更に第３のスイッチ２４を備える構成で第４の実施形態と異なっている。また、キャリアセンス回路３００Ｄは、キャリアセンス回路３００Ｃにおいて更に第２及び第３のスイッチ２３，２４を共有する点で第４の実施形態と異なっている。送信回路１００Ｄ、受信回路２００Ｄ及びキャリアセンス回路３００Ｄの他の構成は、それぞれ送信回路１００Ｃ、受信回路２００Ｃ、キャリアセンス回路３００Ｃと同一である。
【０１２９】
第２のスイッチ２３は、送信回路１００Ｃとアンテナ共用器７との間に接続されており、制御回路４００からの切替信号に応じてオン／オフを切り換える。具体的には、第２のスイッチ２３は、キャリアセンス時にオフとなり、データ送信時にオンとなる。第２のスイッチ２３は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス用ＰＬＬ２０からの副次的に放射してしまう不要放射を抑制するために設けられている。
【０１３０】
第３のスイッチ２４は、受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣと受信回路２００ＤのQチャンネルのフィルタ１０Ｑとの間、且つ受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣとキャリアセンス回路３００Ｄのフィルタ１５以降の回路との間に接続されている。第３のスイッチ２４は、制御回路４００からの切替信号に応じて、受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣの出力信号を受信回路２００Ｄ側へ導くか又はキャリアセンス回路３００Ｄ側へ導くかを切り替える。具体的には、第３のスイッチ２4は、データ送信時には受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣと受信回路２００ＤのQチャンネルのフィルタ１０Ｑとを接続し、キャリアセンス時には受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣとキャリアセンス回路３００Ｄのフィルタ１５以降の回路とを接続する。
【０１３１】
第３のスイッチ２４は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路３００Ｄが受信回路のQチャンネル側へ与える影響を低減するために設けられている。また、第３のスイッチ２４は、データ送信の際に、キャリアセンス回路３００Ｄのフィルタ１５以降の回路と受信回路２００ＤのQチャンネル側とのアイソレーションを高めるために、また、受信回路２００ＤのQチャンネル側がキャリアセンス回路３００Ｄのフィルタ１５以降の回路へ与える影響を低減するために設けられている。
【０１３２】
次に、図１７を参照して、第５の実施形態のリーダライタ装置５０Ｄの動作を説明する。図１７は、第５の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。リーダライタ装置５０Ｄは、リーダライタ装置５０Ｃの動作において、ステップＳ０３C，Ｓ０６C，Ｓ０７Cに代えてそれぞれステップＳ０３D，Ｓ０６D，Ｓ０７Dを行う点で第４の実施形態と異なる。
【０１３３】
すなわち、リーダライタ装置５０Ｄは、ステップＳ０３Dにおいて、第１のスイッチ４Ｃをキャリアセンス用ＰＬＬ２０へと接続し、更に、第２のスイッチ２３をオフし、第３のスイッチ２５をキャリアセンス回路３００Ｄ側に接続する。ステップＳ０３Dにおける他の動作は、ステップＳ０３Cと同一である。
【０１３４】
また、リーダライタ装置５０Ｄは、ステップＳ０６Dにおいて、第１のスイッチ４Ｃを送信用ＰＬＬ１へと接続し、更に、第２のスイッチ２３をオンし、第３のスイッチ２４を受信回路２００Ｄ側に接続する。ステップＳ０６Ｄにおける他の動作は、ステップＳ０６Ｃと同一である。
【０１３５】
また、リーダライタ装置５０Ｄは、ステップＳ０７Dにおいて、第２のスイッチ２３をオフする。ステップＳ０７Ｄにおける他の動作は、ステップＳ０７Ｃと同一である。
【０１３６】
この第5の実施形態のリーダライタ装置５０Ｄでも、第４の実施形態のリーダライタ装置と同様な利点を得ることができる。
【０１３７】
また、第５の実施形態のリーダライタ装置５０Ｄによれば、キャリアセンスの際に、第２のスイッチ２３がオフとなるので、副次的に放射してしまう不要放射を低減することができる。
【０１３８】
また、第５の実施形態のリーダライタ装置５０Ｄによれば、キャリアセンスの際に、第３のスイッチ２４が受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣとキャリアセンス回路３００Ｄ側とを接続するので、キャリアセンス回路３００Ｄが受信回路２００Ｄへ与える影響を低減することが可能である。一方、データ送信の際には、第３のスイッチ２４が受信／キャリアセンス兼用ミキサ９ＱＣと受信回路２００Ｄ側とを接続するので、キャリアセンス回路３００Ｄが受信回路２００Ｄへ与える影響を低減することが可能である。
【０１３９】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、第１のスイッチ４，４Ｃの切替機能は、様々な形態によって実現可能である。一例を示すと、制御回路４００が第１のスイッチとして機能し、送信用ＰＬＬ１及びキャリアセンス用ＰＬＬ２０の出力オン／オフを制御することによって、送信用ＰＬＬ１とキャリアセンス用ＰＬＬ２０とを切り替えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】ＲＦＩＤシステムの構成を示す図である。
【図２】ＲＦＩＤシステムにおける無線チャネルの一例を示す図である。
【図３】ＲＦＩＤシステムにおける無線通信方式の一例を示す図である。
【図４】従来例に係るリーダライタ装置の構成の一部を示す回路図である。
【図５】図４に示すキャリアセンス回路の各部信号の周波数を示す図である。
【図６】従来例の変形例に係るリーダライタ装置の構成の一部を示す回路図である。
【図７】図６に示すキャリアセンス回路の各部信号の周波数を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。
【図９】第１の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。
【図１１】第２の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。
【図１３】第３の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第4の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。
【図１５】第４の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。
【図１７】第５の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４１】
１…送信用ＰＬＬ（送信用局部発振器）、２…変調部、３…ドライバアンプ、４，４Ｃ…第１のスイッチ、５…分配器、６…パワーアンプ、７…アンテナ共用器、８…アンテナ、９Ｉ，９Ｑ，９ＱＣ…受信用ミキサ、９ＱＣ…受信／キャリアセンス兼用ミキサ（受信用ミキサ）、１０Ｉ，１０Ｑ，１０Ｃ…フィルタ、１１Ｉ，１１Ｑ，１１Ｃ…アンプ、１２…フィルタ、１３…アンプ、１４…キャリアセンス用ミキサ、１５…フィルタ、１６…アンプ、１７…ＲＳＳＩ部、１８…判定部、１９…ドライバアンプ、２０…キャリアセンス用局部発振器、２１…移相器、２２…可変アッテネータ、２３…第２のスイッチ、２４…第３のスイッチ、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ…リーダライタ装置（無線通信装置）、１００，１００Ａ，１００Ｃ，１００Ｄ…送信回路、２００，２００Ｃ，２００Ｄ…受信回路、３００，３００Ｃ，３００Ｄ…キャリアセンス回路、４００…制御回路。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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