(57)【要約】【課題】質問器が複数の応答器を同時に識別可能で周波数利用効率の高い無線通信システムの応答器及び質問器を実現する。【解決手段】通信システム１は、質問器１０と応答器２０〜２３とから構成され、質問器１０からは、主搬送波Ｆｃ１が送信され、応答器２０からは、反射波Ｆｓ１が返送され、応答器２０からは、反射波Ｆｓ２が返送され、応答器２０からは、反射波Ｆｓ３が返送され、応答器２０からは、反射波Ｆｓ４が返送される。応答器２０〜２３は、受信した主搬送波を情報信号により、１次変調した副搬送波信号で、２次変調し反射波Ｆｓ１〜反射波Ｆｓ４が返送される。尚、副搬送波信号は、周波数間隔の狭い領域と広い領域を状況に応じて使い分けている。【選択図】　図１
2004007524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質問器から主搬送波を送信して、当該主搬送波を受信した応答器が当該主搬送波に対して所定の変調を行った反射波を質問器に反射返信する通信システムの応答器であって、
前記応答器は、
前記質問器から送信された主搬送波を受信し反射するための主搬送波受信反射手段と、
副搬送波の周波数をホッピングする周波数ホッピング手段と、副搬送波を所定の情報信号により変調する副搬送波変調手段とで構成される変調副搬送波ホッピング手段と、
当該副搬送波変調手段により変調された副搬送波で前記主搬送波受信反射手段が受信した主搬送波を反射する際の反射波を変調する主搬送波変調手段と、
前記周波数ホッピング手段が周波数ホッピングする副搬送波の複数設けられたホッピング周波数間隔から何れかのホッピング周波数間隔を選択するホッピング周波数間隔選択手段と
を備えたことを特徴とする通信システムの応答器。
【請求項２】
前記ホッピング周波数間隔選択手段は、前記副搬送波の周波数が低い領域では、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、前記副搬送波の周波数が高い領域では、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする請求項１に記載の通信システムの応答器。
【請求項３】
前記ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータ量に基づいて、複数設けられたホッピング周波数間隔から所定のホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする請求項１に記載の通信システムの応答器。
【請求項４】
前記ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータレートが低い場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、伝送する情報のデータレートが高い場合には、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする請求項１又は３に記載の通信システムの応答器。
【請求項５】
前記応答器は、電源の供給状態を検出する電源供給状態検出手段を備え、
前記ホッピング周波数間隔選択手段は、前記電源供給状態検出手段が検出した電源の供給状態に応じてホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の通信システムの応答器。
【請求項６】
前記応答器は、電源の供給状態を検出する電源供給状態検出手段を備え、
前記ホッピング周波数間隔選択手段は、前記電源供給状態検出手段が電源の供給状態が所定の閾値より悪化したことを検出した場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の通信システムの応答器。
【請求項７】
前記質問器には、
前記応答器からの反射波を受信する反射波受信手段と、前記反射波受信手段が受信した反射波を復調する復調手段と、前記復調手段が復調した反射波から情報信号を検出する検出手段とを備え、
通常送受信時には、所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを受信するように前記反射波受信手段を制御する受信制御手段と、
前記検出手段が検出した情報信号から前記応答器の識別情報を判別する識別情報判別手段とを備え、
前記識別情報判別手段が、前記応答器の識別情報を判別した場合には、前記受信制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を受信するように前記反射波受信手段を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の通信システムの応答器に主搬送波を送信して反射波を受信する質問器。
【請求項８】
前記質問器には、
通常送受信時には、所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを復調するように前記復調手段を制御する復調制御手段と、
前記検出手段が検出した情報信号から前記応答器の識別情報を判別する識別情報判別手段とを備え、
前記識別情報判別手段が、前記応答器の識別情報を判別した場合には、前記復調制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を復調するように前記復調手段を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の通信システムの応答器に主搬送波を送信して反射波を受信する質問器。
【請求項９】
前記応答器には、最初は、ホッピング周波数間隔選択手段が所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択するように制御するホッピング周波数間隔選択制御手段を設け、
前記質問器からデータ転送要求を受けた場合には、当該ホッピング周波数間隔選択制御手段は、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択するように前記ホッピング周波数間隔選択手段を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の通信システムの応答器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質問器から主搬送波を送信して、当該主搬送波を受信した応答器が当該主搬送波に対して所定の変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムの応答器及び質問器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開２０００−４９６５６号公報に記載されているように、質問器から複数の応答器へ主搬送波を送って、質問器がその主搬送波を所定の副搬送波で変調して反射する無線通信システムが知られている。この無線通信システムでは、複数の副搬送波を用いた周波数分割多重方式により、複数の応答器に対応するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、応答器の数が多い場合、全ての応答器の副搬送波周波数を異なったものとするのは困難であり、衝突の可能性が大きくなるという問題点があった。また、応答器の副搬送波周波数を変化できるようにしても、応答器は他の応答器がどの副搬送波を用いているかを知ることができないので、衝突を避けることはできないという問題点があった。さらに質問器が複数ある場合、質問器からの送信波の周波数を変えても、応答器は周波数選択性がないため、期待しない応答器からの応答信号によっても送信波が変調反射され、衝突の可能性が大きくなるという問題点があった。また、応答器は、その構造上電力が余り供給できないという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、質問器が複数の応答器を同時に識別可能で、周波数利用効率が高く、さらに、応答器を省電力化できる無線通信システムの応答器及び質問器を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の通信システムの応答器は、質問器から主搬送波を送信して、当該主搬送波を受信した応答器が当該主搬送波に対して所定の変調を行った反射波を質問器に反射返信する通信システムの応答器であって、前記応答器は、前記質問器から送信された主搬送波を受信し反射するための主搬送波受信反射手段と、副搬送波の周波数をホッピングする周波数ホッピング手段と、副搬送波を所定の情報信号により変調する副搬送波変調手段とで構成される変調副搬送波ホッピング手段と、当該副搬送波変調手段により変調された副搬送波で前記主搬送波受信反射手段が受信した主搬送波を反射する際の反射波を変調する主搬送波変調手段と、前記周波数ホッピング手段が周波数ホッピングする副搬送波の複数設けられたホッピング周波数間隔から何れかのホッピング周波数間隔を選択するホッピング周波数間隔選択手段とを備えている。
【０００６】
この構成の通信システムの応答器の主搬送波受信反射手段は、質問器から送信された主搬送波を受信し反射し、変調副搬送波ホッピング手段の周波数ホッピング手段は、副搬送波の周波数をホッピングし、変調副搬送波ホッピング手段の副搬送波変調手段は、副搬送波を所定の情報信号により変調する。主搬送波変調手段は、副搬送波変調手段により変調された副搬送波で前記主搬送波受信反射手段が受信した主搬送波を反射する際の反射波を変調し、ホッピング周波数間隔選択手段は、周波数ホッピング手段が周波数ホッピングする副搬送波の複数設けられたホッピング周波数間隔から何れかのホッピング周波数間隔を選択する。
【０００７】
また、請求項２に記載の通信システムの応答器は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記ホッピング周波数間隔選択手段は、前記副搬送波の周波数が低い領域では、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、前記副搬送波の周波数が高い領域では、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする。
【０００８】
この構成の通信システムの応答器では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、前記ホッピング周波数間隔選択手段は、副搬送波の周波数が低い領域では、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、副搬送波の周波数が高い領域では、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択する。
【０００９】
また、請求項３に記載の通信システムの応答器は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータ量に基づいて、複数設けられたホッピング周波数間隔から所定のホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする。
【００１０】
この構成の通信システムの応答器では、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータ量に基づいて、複数設けられたホッピング周波数間隔から所定のホッピング周波数間隔を選択する。
【００１１】
また、請求項４に記載の通信システムにおける応答器は、請求項１又は３に記載の発明の構成に加えて、前記ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータレートが低い場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、伝送する情報のデータレートが高い場合には、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする。
【００１２】
この構成の通信システムにおける応答器は、請求項１又は３に記載の発明の作用に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータレートが低い場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、伝送する情報のデータレートが高い場合には、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択する。
【００１３】
また、請求項５に記載の通信システムにおける応答器は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記応答器は、電源の供給状態を検出する電源供給状態検出手段を備え、前記ホッピング周波数間隔選択手段は、前記電源供給状態検出手段の検出した電源の供給状態に応じてホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする。
【００１４】
この構成の通信システムにおける応答器は、請求項請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、電源供給状態検出手段が電源の供給状態に応じてホッピング周波数間隔を選択する。
【００１５】
また、請求項６に記載の通信システムにおける応答器は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記応答器は、電源の供給状態を検出する電源供給状態検出手段を備え、前記ホッピング周波数間隔選択手段は、前記電源供給状態検出手段が電源の供給状態が所定の閾値より悪化したことを検出した場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択することを特徴とする。
【００１６】
この構成の通信システムにおける応答器は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、電源供給状態検出手段が電源の供給状態が所定の閾値より悪化したことを検出した場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択する。
【００１７】
また、請求項７に記載の通信システムにおける質問器は、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記応答器からの反射波を受信する反射波受信手段と、前記反射波受信手段が受信した反射波を復調する復調手段と、前記復調手段が復調した反射波から情報信号を検出する検出手段とを備え、通常送受信時には、所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを受信するように前記反射波受信手段を制御する受信制御手段と、前記検出手段が検出した情報信号から前記応答器の識別情報を判別する識別情報判別手段とを備え、前記識別情報判別手段が、前記応答器の識別情報を判別した場合には、前記受信制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を受信するように前記反射波受信手段を制御することを特徴とする。
【００１８】
この構成の通信システムにおける質問器は、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の作用に加えて、受信制御手段は、通常送受信時には所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを受信するように反射波受信手段を制御し、識別情報判別手段は検出手段が検出した情報信号から応答器の識別情報を判別し、識別情報判別手段が、応答器の識別情報を判別した場合には、受信制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を受信するように前記反射波受信手段を制御する。
【００１９】
また、請求項８に記載の通信システムにおける質問器には、通常送受信時には、所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを復調するように前記復調手段を制御する復調制御手段と、前記検出手段が検出した情報信号から前記応答器の識別情報を判別する識別情報判別手段とを備え、前記識別情報判別手段が、前記応答器の識別情報を判別した場合には、前記復調制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を復調するように前記復調手段を制御することを特徴とする。
【００２０】
この構成の通信システムにおける質問器では、通常送受信時には、復調制御手段は所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを復調するように復調手段を制御し、識別情報判別手段は、検出手段が検出した情報信号から応答器の識別情報を判別し、識別情報判別手段が応答器の識別情報を判別した場合には、復調制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を復調するように復調手段を制御する。
【００２１】
また、請求項９に記載の通信システムにおける応答器は、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の構成に加えて、前記応答器には、最初は、ホッピング周波数間隔選択手段が所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択するように制御するホッピング周波数間隔選択制御手段を設け、前記質問器からデータ転送要求を受けた場合には、当該ホッピング周波数間隔選択制御手段は、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択するように前記ホッピング周波数間隔選択手段を制御することを特徴とする。
【００２２】
この構成の通信システムにおける応答器は、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の作用に加えて、質問器からデータ転送要求を受けた場合には、ホッピング周波数間隔選択制御手段は、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択するようにホッピング周波数間隔選択手段を制御する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の通信システムを具体化した一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、通信システム１の構成の一例を示す図であり、図２は、通信システム１で使用される主搬送波と反射波の関係を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、通信システム１は、一例として、質問器１０と応答器２０，２１，２２，２３とから構成されている。質問器１０からは、主搬送波Ｆｃ１が送信され、主搬送波Ｆｃ１は応答器２０〜２３に照射され、応答器２０からは、反射波Ｆｓ１が返送され、応答器２１からは、反射波Ｆｓ２が返送され、応答器２２からは、反射波Ｆｓ３が返送され、応答器２３からは、反射波Ｆｓ４が返送されている。即ち、質問機１０から受信した主搬送波Ｆｃ１を、応答器２０が情報信号（データ）により１次変調した副搬送波（サブキャリア）信号ｆｓ１で変調して、反射波Ｆｓ１が生成される。他の反射波も同様である。
【００２５】
各応答器２０〜２３は、受信した主搬送波を情報信号（データ）により、１次変調した副搬送波（サブキャリア）信号で、２次変調し反射波Ｆｓ１〜反射波Ｆｓ４が返送される。具体的には、図２に示すように、副搬送波信号の周波数は応答器毎に異なって、周波数ホッピングされている。図２に示すように、Ｆｃ１±ｆｓ１、Ｆｃ１±ｆｓ２、Ｆｃ１±ｆｓ３、Ｆｃ１±ｆｓ４の側波帯信号が発生する（側波帯は片側のみ図示）。反射波は、疑似ランダム符号に基づいて周波数ホッピングしている。例えば、図２に示すように、Ｔ１タイミングでは、周波数の低い方からＦｃ１＋ｆｓ３，Ｆｃ１＋ｆｓ２，Ｆｃ１＋ｆｓ３、Ｆｃ１＋ｆｓ４の順だったものが、Ｔ２タイミング、Ｔ３タイミング、Ｔ４タイミングと時間が変化するごとに、ランダムに位置が入れ替わる。従って、互いに衝突する確率は非常に小さいので、応答器１、２、３、４からの情報信号を独立して取り出すことができる。図２では領域Ｌが副搬送波周波数が低く（Ｆｃ１に近い）、そのホッピング周波数間隔も狭くなっている。領域Ｈは副搬送波周波数が高く（Ｆｃ１から離れている）、そのホッピング周波数間隔も広くなっている。
【００２６】
応答器の消費電力は副搬送波周波数に大きく依存し、領域Ｌは副搬送波周波数が低いので、副搬送波を発生させる回路の消費電力は小さい。また、ホッピング周波数間隔も狭いので、副搬送波ホッピングを行っても、低い副搬送波周波数内でホッピングするので、消費電力を小さくできる。応答器から送出するデータ量が小さければ、データレートを低くでき、データによって副搬送波の周りに生じる側波帯の帯域は狭くできるので、領域Ｌにおけるホッピング周波数間隔を狭くしても通信には支障がない。領域Ｈでは副搬送波のホッピング周波数間隔が広いため、副搬送波の周りに生じる側波帯の帯域を広くでき、高いデータレートで通信することができる。
【００２７】
次に、質問器１０の電気的構成を図３を参照して説明する。図３は、質問器１０の電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、質問器１０は、デジタル回路部３０とアナログ回路部４０とから構成され、アナログ回路部４０は、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ等の周波数の主搬送波を発振する発振器４１と、必要に応じて、当該質問器のＩＤやホッピングタイミングあるいはホッピングパターン等の情報をＡＳＫ変調で、発振器４１で発振された主搬送波を変調する変調器４２と、当該変調器４２で変調された主搬送波を電力増幅する電力増幅器４３と、当該電力増幅器４３からの出力をアンテナ４７に伝え、また、当該アンテナ４７が受信した電波を後述する低雑音増幅器（以下、「ＬＮＡ」と称す。）４５に伝えるように出力と入力の分離を行うサーキュレータ４４と、前記アンテナ４７が受信した応答器からの受信信号を増幅するＬＮＡ４５と、ＬＮＡ４５で増幅された受信信号を発振器４１からの信号とミキシングしてホモダイン検波する主搬送波復調器４６とから構成されている。
【００２８】
また、デジタル回路部３０は、前記主搬送波復調器４６でホモダイン検波された受信信号を、アナログ信号からデジタル信号にＡ／Ｄ変換し、当該Ａ／Ｄ変換された受信信号をフィルター処理によりホッピング周波数帯域に対応したチャンネルに分離する帯域分割フィルタ３２と、帯域分割フィルタ３２で分離された副搬送波信号を復調して元の情報信号を生成する副搬送波復調器３３と、副搬送波復調器３３で生成された各チャンネルからの出力を適正なフレームに分離するフレーム分割器３４と、フレーム分割器３４で分割されたフレームを仕分けするフレーム仕分け器３５と、当該フレーム仕分け器３５で仕分けられたフレームを応答器毎に時系列に連結するフレーム連結器３６と、質問器１０全体の制御を司るコントローラ３１とから構成されている。尚、フレーム連結器３６で連結された応答器毎に時系列に連結されたデータ信号はコントローラ３１に入力されている。
【００２９】
次に、図４を参照して、応答器２０の構造を説明する。図４は、応答器２０のブロック図である。図４に示すように、アンテナ６１に接続された変復調器６０とデジタル回路部５０とから構成されている。デジタル回路部５０には、応答器２０の制御を司るコントローラ５１と、副搬送波を発振する副搬送波発振器５３と、副搬送波発振器５３で発振された副搬送波をコントローラ５１を介して入力される情報信号で位相変調（ＰＳＫ）で変調する副搬送波変調器５２とが設けられている。副搬送波変調器５２で変調された副搬送波は、変復調器６０に入力されて質問器１０から受信した主搬送波を変調して反射波としてアンテナ６１から送信するように構成されている。尚、副搬送波発振器５３及び副搬送波変調器５２は、コントローラ５１のクロックを利用して、ソフト的に構成しても良い。また、副搬送波の変調は位相変調（ＰＳＫ）以外に、周波数変調（ＦＳＫ）としても良い。また、副搬送波発振器５３、副搬送波変調器５２は、コントローラ内に設け１チップ化しても良い。尚、応答器２１，２２，２３は応答器２０と同様な構成となっている。
【００３０】
次に、上記のように構成された本発明の通信システムの動作について、図１乃至図１４を参照して説明する。図５は、質問器１０及び応答器２１，２２の各部での信号の状態を示す図であり、図６は、各チャンネルの出力を示す概念図であり、図７は、変形例の副搬送波のホッピング周波数間隔を示す図である。
【００３１】
まず、質問器１０では、発振器４１から９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚ等の周波数の主搬送波Ｆｃ１を発振する。発振器４１で発振された主搬送波Ｆｃ１は、変調器４２で、コントローラ３１の制御により必要に応じて、質問器のＩＤ番号やホッピングタイミングあるいはホッピングパターン等を示す情報によりＡＳＫ変調が行われて、サーキュレータ４４を介して、アンテナ４７から送信される。
【００３２】
質問器１０からの主搬送波Ｆｃ１を受信した応答器２１では、図５（ａ）に示す情報信号により、副搬送波発振器５３で発振された副搬送波を副搬送波変調器５２で、位相変調すると図５（ｂ）に示す副搬送波ｆｓ２となり、この副搬送波を変復調器６０に印加する。副搬送波発振器、副搬送波変調器はコントローラのクロック等を利用してソフト的に構成してもよい。また、副搬送波の変調は位相変調（ＰＳＫ等）以外に、周波数変調（ＦＳＫ等）としてもよい。図５では、一例として、データレートの低い信号（ａ）で、周波数の低い副搬送波を変調した場合（ｂ）とデータレートの高い信号（ｃ）で、周波数の高い副搬送波を変調した場合（ｄ）について図示している。
【００３３】
尚、質問器１０からの主搬送波Ｆｃ１を受信した応答器２２でも、応答器２１と同様の処理が行われ、図５（ｃ）に示す情報信号により、副搬送波発振器５３で発振された副搬送波を副搬送波変調器５２で、位相変調すると図５（ｄ）に示す副搬送波ｆｓ３となり、この副搬送波信号を変復調器６０に印加する。
【００３４】
尚、副搬送波ｆｓ２，ｆｓ３は、有る瞬間は、図５（ｅ）に示すような周波数配置となっている（横軸は、周波数で、原点「０」は周波数０Ｈｚを表している。）。そして、応答器２１では、変復調器６０で、主搬送波Ｆｃ１を副搬送波信号ｆｓ２で振幅変調あるいは位相変調されて反射し、アンテナ６１から放射される。アンテナ６１から放射された電波は、図５（ｆ）に示すようなスペクトラムを有する（尚、図５（ｆ）に示すスペクトラムは、Ｆｃ１に対して上側の側波帯のみを示している。下側の側波帯は省略している。）。図５（ｆ）では、Ｆｃ１が質問器１０からの主搬送波を示し、Ｆｃ１＋ｆｓ２が応答器２１からの反射波を示し、Ｆｃ１＋ｆｓ３が応答器２２からの反射波を示している。
【００３５】
次に、質問器１０では、応答器からの受信信号はサーキュレータ４４を介して、ＬＮＡ４５で増幅され、主搬送波復調器４６において、発振器４１からの信号がミキシングされてホモダイン検波が行われる。受信帯域は領域Ｌ及びＨを含む、帯域で、副搬送波ホッピングの全範囲を含む帯域で、隣接する主搬送波周波数は含まない帯域に選ばれる。これは、隣接する主搬送波帯域を含むと、この主搬送波の強度は応答器によって変調反射される反射波より非常に大きいため、相対的に反射波の強度が低下しＳ／Ｎ比が悪くなるためである。
【００３６】
ホモダイン検波が行われると、図５（ｇ）に示すように、応答器２１からの反射波のｆｓ２の副搬送波信号と、応答器２２からの反射波のｆｓ３の副搬送波信号とが混ざった信号が復調される。この信号は、帯域分割フィルタ３２に内蔵されたＡ／Ｄ変換器（図示外）によりデジタル値に変換され、帯域分割フィルタ３２の処理により、応答器２１からの反射波Ｆｓ２の副搬送波信号及び応答器２２からの反射波Ｆｓ３の副搬送波信号は、フーリエ変換によるフィルタリング処理がされて、ホッピング周波数帯域に対応したチャンネル（ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，・・・・）に分離され、分離された信号を逆フーリエ変換により時間系列に変換すると、応答器２１からの反射波Ｆｓ２の副搬送波信号は、図５（ｈ）に示すように変調された副搬送波信号として取り出される。また、応答器２２からの反射波Ｆｓ３の副搬送波信号は、図５（ｉ）に示すように変調された副搬送波信号として取り出される。尚、実際には、図５（ｈ）、（ｉ）に示す波形に対応した数値列）が取り出される。
【００３７】
領域ＬとＨとでは、フィルタリングの帯域が異なるが、ディジタルフィルタであるので、副搬送波の周波数に応じて、複数のフィルタリングの帯域を設定することは容易に行うことができる。副搬送波周波数がホッピングすると、周波数がホッピングする毎に異なったチャネルから副搬送波信号が出力される。これをそれぞれ復調することにより、もとの情報信号が図５（ｊ）、（ｋ）のように検出される。
【００３８】
ここで、質問器１０の変調器４２におけるＡＳＫ変調により、応答器２０，２１，２２，２３に対して周波数ホッピングのタイミング信号を送信しても良い。これにより、応答器２０，２１，２２，２３はタイミング信号受信毎に周波数ホッピングを行う。質問器１０において受信した応答器２０，２１，２２，２３からの反射波は主搬送波復調器４６でホモダイン検波された後、Ａ／Ｄ変換されるが、Ａ／Ｄ変換後のデータをこの周波数ホッピングのタイミングに応じてブロック化して、このデータブロックに対してフーリエ変換処理と逆フーリエ変換処理を行うと、後述するフレーム分割処理を簡単に行うことができる。
【００３９】
副搬送波周波数がホッピングすると、ホッピング毎に異なったチャンネルから副搬送波信号が出力される。これをそれぞれ副搬送波復調器３３で復調することにより、もとの情報信号が取り出される。具体的には、応答器２１からの反射波Ｆｓ２では、図５（ｈ）に示す波形から図５（ｊ）に示す波形の情報信号が復調され、応答器２２からの反射波Ｆｓ２では、図５（ｉ）に示す波形から図５（ｋ）に示す波形の情報信号が復調される。
【００４０】
各チャンネルからは周波数ホッピング毎に切り換わった副搬送波の信号からの情報信号が次々に出力されるので、フレーム分割器３４により、各チャンネルからの出力を適切なフレームに分離し、フレーム仕分け器３５により各応答器毎に仕分けし、フレーム連結器３６により、時系列に連結して再構築し、コントローラ３１に入力する。
【００４１】
次に、各チャンネルからの出力を図６を参照して説明する。図６は、各チャンネルからの出力を表した模式図であり、四角枠内の数字は、応答器の番号を示し、数字の後のアルファベットは、時系列を表している。即ち、応答器２０からのデータは、「１ａ」→「１ｂ」→「１ｃ」→「１ｄ」→「１ｅ」・・・と続くことになる。同様に応答器２１，２２，２３は、それぞれ「２ａ」→「２ｂ」→・・・、「３ａ」→「３ｂ」→・・・、「４ａ」→「４ｂ」→・・・と続く。図６に示す例では、チャンネル１〜８までが、狭い副搬送波周波数を使用しており、チャンネル９以上が、広い副搬送波周波数を使用している。
【００４２】
各チャンネルからの出力は、具体的には、図６に示す一例のように、チャンネル１からは応答器２０からの信号が出力され、チャンネル２からは応答器２１，２０の順で信号が出力され、チャンネル３からは応答器２０からの信号が出力され、チャンネル４からは応答器２１，２０の順で信号が出力され、チャンネル５からは応答器２１からの信号が出力され、チャンネル６からは応答器２１，２０の順で信号が出力され、チャンネル７からは応答器２０，２１の順で信号が出力され、チャンネル８からは応答器２１，２０の順で信号が出力され、チャンネル９からは応答器２２，２３の順で信号が出力され、チャンネル１０からは応答器２２，２３の順で信号が出力され、チャンネル１１からは応答器２３，２２の順で信号が出力され、チャンネル１２からは応答器２２，２３の順で信号が出力され、チャンネル１３からは応答器２２からの信号が出力され、チャンネル１４からは応答器２３，２２の順で信号が出力され、チャンネル１５からは応答器２３，２２の順で信号が出力され、チャンネル１６からは応答器２３からの信号が出力される。
【００４３】
上記の出力をフレーム仕分け器３５により各応答器毎に仕分けし、フレーム連結器３６により、時系列に連結して再構築する。例えば、応答器２０からの出力は、Ｔ１タイミングでチャンネル３からの出力のフレームの識別符号が「１ａ」、Ｔ２タイミングでチャンネル７からの出力のフレームの識別符号が「１ｂ」、Ｔ３タイミングでチャンネル１からの出力フレームの識別符号が「１ｃ」、Ｔ４タイミングでチャンネル６からの出力のフレームの識別符号が「１ｄ」、Ｔ５タイミングでチャンネル４からの出力のフレームの識別符号が「１ｅ」、Ｔ６タイミングでチャンネル８からの出力のフレームの識別符号が「１ｆ」、Ｔ７タイミングでチャンネル２からの出力のフレームの識別符号が「１ｇ」の場合には、これらのフレームが識別符号に従って「１ａ」、「１ｂ」、「１ｃ」、「１ｄ」、「１ｅ」、「１ｆ」、「１ｇ」と再構築される。
【００４４】
従来の周波数ホッピングでは、特定の２つの送受信機（トランシーバ）間で同期して行われていた。従って、１つの送受信機は、他方の送受信機から時系列的に送信された信号のみを復調し、上記の特定の２つ以外の送受信機から送信された信号は不要波と見なし、無視していた。これに対して、本実施の形態である１つの質問器に複数の応答器が対応する通信システムにおける周波数ホッピングでは、質問器側は周波数ホッピングは行わず、質問器がホッピング周波数の全帯域を一度に受信するので、全応答器からの信号が、いずれかのチャネルから必ず出力される。従って、これらの出力信号を応答器ＩＤ毎に時系列に再構築することにより、複数応答器からの信号を同時に検出することができる。このため、応答器からは、周波数ホップする毎にＩＤやホップ前にフレーム終了マーカを送信する。また、図５（ｇ）の台形で示すようなフィルタリング処理はフーリエ変換等を利用したソフト的な一括処理で行う。これにより、質問器側はサブキャリアに合わせて受信周波数を変化させる必要がなく、各チャネルのフィルタリング処理や復調処理を一括して処理できるので、多数の応答器からの信号を同時に処理することができる。なお、ホッピングパターンが既知であれば、そのパターンに従ってフレームを再構築することもできる。
【００４５】
次に、図７を参照して、副搬送波（サブキャリア）の周波数とホッピング周波数間隔の関係について説明する。図７（ａ）に示す図では、周波数の低い領域Ｌはホッピング周波数間隔を狭くし、周波数の広い領域Ｈはホッピング周波数間隔を広くしている。従って、領域Ｌでは省電力となり、領域Ｈでは高速伝送が可能となる。例えば、応答器のＩＤ、状態のコード（オン／オフ、状態１、状態２、状態３、・・・）などの小さなデータ、あるいは低データレートで送信しても差し支えない情報（定常的な情報、定期的な情報で、その一部がすぐ受信されなくても、後で再受信できる）はＬ領域で送るようにして、応答器の消費電力削減を図ることができる。また、全体として副搬送波ホッピングで占有する周波数領域が狭いので周波数利用効率が向上する。また、Ｈ領域で行われる高速データ転送に妨害を与えないので、Ｈ領域でも効率的なデータ伝送が行える。
【００４６】
また、メモリに記憶されているまとまったデータを伝送する場合、センサが感知した異常情報（異常による状態変化を連続的に伝送する必要がある場合など）を領域Ｌで伝送し、迅速な処理が必要なデータは領域Ｈで伝送するようにしても良い。これにより、効率の良い高速なデータ伝送が可能となる。
【００４７】
さらに、外部から定期的あるいは継続的な電源供給が困難（電池駆動など）な場合は、狭い副搬送波ホッピング周波数間隔Ｌを選択するようにする。これにより、低消費電力を実現できる。
【００４８】
また、電源電圧に応じて副搬送波ホッピング周波数間隔を選択するようにしても良い。例えば、図８に示すように、各応答器２０〜２３に電源電圧検出器５４を設け、この電源電圧検出器５４により、当該応答器の電源電圧の所定値よりの低下を検出すると、副搬送波ホッピング周波数間隔を狭くし、省電力モードとなるようにしても良い。
【００４９】
さらに、通常は、狭い副搬送波ホッピング周波数間隔領域のみ受信・復調処理（ＩＤ識別モード）し、そこでＩＤを検知したら広い副搬送波ホッピング周波数間隔領域も受信・復調処理を開始する（データ転送モード）。これに対応して、応答器は最初に副搬送波ホッピング周波数間隔が狭いＬ領域のみでＩＤを送り、質問器からデータ転送要求信号を受け取ったら、副搬送波ホッピング周波数間隔が広いＨ領域でメモリのデータを送るようにしても良い。このようにすることにより、Ｌ領域の信号のみフィルタリング・復調により検出できればよいので、ＩＤ識別モード（通常はこの状態であることが多い）における、フィルタリング・復調処理の負荷が著しく軽減される。また、応答器も省電力化できる。すなわち、このフィルタリングは復調手段の一部である帯域分割フィルタで行うことができる。フーリエ変換前にＬ領域のみをフィルタリングで取り出し、データ量を減らすことにより、フーリエ変換処理の計算量を減らすことができる。また、同調回路のＱを切り換える等して反射波受信手段であるＬＮＡの増幅帯域を変換させたり、その前後に設けた高周波フィルタの帯域を切り換えたりして、Ｌ領域のみ通過と、Ｌ領域とＨ領域の両方を通過とを切り換えてもよい。
【００５０】
さらに、図７（ｂ）に示すように、副搬送波ホッピング周波数間隔が狭いＬ領域、広いＨ領域、その中間のＭ領域の３領域を用いて、電源状態、データ量に応じて、この３領域から選択するようにしても良い。例えば、通常はＭ領域、転送データ量が多い場合はＨ領域、電池電圧が低下したらＬ領域で応答（データレートは遅くする）するようにする。また、通常、電池駆動時はＬ領域、充電可能な場合はＭ領域、電源線から常時電源供給可能ならＨ領域とし、電源状態、データ量に応じて必要に応じて通常時とは異なる領域を選択するようにしても良い。さらに、通常は、電池駆動はＬ領域、その他はＭ領域とし、データ量が多いときのみＨ領域を利用（利用前に利用報知情報を送る）するようにしても良い。このようにすることにより、質問器側は、Ｌ領域、Ｍ領域のみ通常受信すれば良いので、受信・フィルタリング・復調処理の負荷を軽減できる。
【００５１】
また、図７（ｃ）に示すように、副搬送波ホッピング周波数間隔が狭いＬ領域はサブキャリアホッピングの帯域が狭いので、複数チャネルが同時に妨害を受けることも考えられる。これを避けるため、２つの領域Ｌ１、Ｌ２を設定しても良い。通常はＬ１の領域でサブキャリアホッピングを行い、質問器が妨害があって正常な受信が行えないと判断した場合は、応答器にＬ２領域への切換え信号を送る。これにより、応答器は領域Ｌ２にてサブキャリアホッピングを行うようにしても良い。これにより、省電力かつ耐妨害性が向上することができる。
【００５２】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、サブキャリアホッピングパターンは各領域内で設定されていたが、Ｌ領域、Ｈ領域にまたがるサブキャリアホッピングパターンとしてもよい。さらに、電池駆動応答器やＩＤのみなどの低データレート時は、ホッピングパターンがＬ領域のチャネルの時のみ変調し、Ｈ領域のチャネルのときは休止する用にしても良い。これにより、主にＬ領域で通信する応答器と主にＨ領域で通信する応答器とで共通のサブキャリアホッピングパターンが利用でき、質問器側で、フレームを時系列的に再構築する場合の処理が簡単となる。また、応答器も休止期間が挿入されるため、省電力効果が大きくなる。
【００５３】
尚、副搬送波ホッピングは、マイクロ波帯用の応答器に限定される技術ではないので、３．５６ＭＨｚや１２５ｋＨｚ等の周波数を主搬送波として用いる無線タグ、すなわち、アンテナがコイル状で電磁誘導でデータのやり取りを行うものに用いても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１に記載の通信システムの応答器の主搬送波受信反射手段は、質問器から送信された主搬送波を受信し反射し、変調副搬送波ホッピング手段の周波数ホッピング手段は、副搬送波の周波数をホッピングし、変調副搬送波ホッピング手段の副搬送波変調手段は、副搬送波を所定の情報信号により変調することができる。主搬送波変調手段は、副搬送波変調手段により変調された副搬送波で前記主搬送波受信反射手段が受信した主搬送波を反射する際の反射波を変調し、ホッピング周波数間隔選択手段は、周波数ホッピング手段が周波数ホッピングする副搬送波の複数設けられたホッピング周波数間隔から何れかのホッピング周波数間隔を選択することができる。従って、応答器の電源の状況や送りたいデータの量に応じて、消費電力を小さくしたり、データ転送レートを大きくしたりでき、効率的なシステムの利用が可能となる。
【００５５】
また、請求項２に記載の通信システムの応答器は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、前記ホッピング周波数間隔選択手段は、副搬送波の周波数が低い領域では、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、副搬送波の周波数が高い領域では、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択することができる。また、副搬送波はロジック回路等の半導体回路により生成されるので、周波数が低い方が消費電力を小さくできる。従って、ホッピング周波数間隔を狭くしてホッピングに用いる全周波数を低い周波数で構成することにより消費電力をいっそう小さくできる。また、応答器のＩＤや状態のコード（オン／オフ／状態１、状態２、・・・など）の小さなデータを送るのにも有効となる。また、副搬送波周波数が高い領域で副搬送波ホッピング周波数間隔を広くすることにより、変調周波数を高くできる（占有周波数帯域を広くとれる）。これにより、転送データレートを高くできる。
【００５６】
また、請求項３に記載の通信システムの応答器は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータ量に基づいて、複数設けられたホッピング周波数間隔から所定のホッピング周波数間隔を選択することができる。従って、周波数利用効率を高め、消費電力を小さくし、高データレート領域を妨害を受けずに広げられる。
【００５７】
また、請求項４に記載の通信システムにおける応答器は、請求項１又は３に記載の発明の効果に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、伝送する情報のデータレートが低い場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択し、伝送する情報のデータレートが高い場合には、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択することができる。従って、周波数利用効率を高め、消費電力を小さくし、高データレート領域を妨害を受けずに広げられる。
【００５８】
また、請求項５に記載の通信システムにおける応答器は、請求項請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、電源供給状態検出手段が電源の供給状態に応じてホッピング周波数間隔を選択することができる。従って、低消費電力を実現でき、電圧が低下すると副搬送波ホッピング周波数間隔を狭くし、省電力モードとすることができる。
【００５９】
また、請求項６に記載の通信システムにおける応答器は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加えて、ホッピング周波数間隔選択手段は、電源供給状態検出手段が電源の供給状態が所定の閾値より悪化したことを検出した場合には、所定値より狭いホッピング周波数間隔を選択することができる。従って、電圧が低下すると副搬送波ホッピング周波数間隔を狭くし、省電力モードとすることができる。
【００６０】
また、請求項７に記載の通信システムにおける質問器は、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の効果に加えて、受信制御手段は、通常送受信時には所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを受信するように反射波受信手段を制御し、識別情報判別手段は検出手段が検出した情報信号から応答器の識別情報を判別し、識別情報判別手段が、応答器の識別情報を判別した場合には、受信制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を受信するように前記反射波受信手段を制御することができる。従って、待機状態、或いは、定常時、正常時で確認情報程度のデータを送る場合での質問機の受信・フィルタリング・復調処理の負荷が著しく軽減される。また、応答器の消費電力も小さくできる。
【００６１】
また、請求項８に記載の通信システムにおける質問器は、通常送受信時には、復調制御手段は所定値より狭いホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波のみを復調するように復調手段を制御し、識別情報判別手段は、検出手段が検出した情報信号から応答器の識別情報を判別し、識別情報判別手段が応答器の識別情報を判別した場合には、復調制御手段は、全ての領域のホッピング周波数間隔の副搬送波で変調された反射波を復調するように復調手段を制御することができる。従って、待機状態、或いは、定常時、正常時で確認情報程度のデータを送る場合での質問機の受信・フィルタリング・復調処理の負荷が著しく軽減される。また、応答器の消費電力も小さくできる。
【００６２】
また、請求項９に記載の通信システムにおける応答器は、請求項１乃至６の何れかに記載の発明の効果に加えて、質問器からデータ転送要求を受けた場合には、ホッピング周波数間隔選択制御手段は、所定値より広いホッピング周波数間隔を選択するようにホッピング周波数間隔選択手段を制御することができる。従って、待機状態、或いは、定常時、正常時で確認情報程度のデータを送る場合での質問機の受信・フィルタリング・復調処理の負荷が著しく軽減される。応答器の消費電力も小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、通信システム１の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明で使用される主搬送波と反射波の関係を示す図である。
【図３】図３は、質問器の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、応答器のブロック図である。
【図５】図５は、質問器及び応答器の各部での信号の状態を示す図である。
【図６】図６は、各チャンネルの出力を示す概念図である。
【図７】図７は、副搬送波の間隔を示すスペクトルを示す図である。
【図８】図８は、応答器の変形例のブロック図である。
【符号の説明】
１　通信システム
１０　質問器
２０，２１，２２，２３　応答器
３０　デジタル回路部
３２　帯域分割フィルタ
３３　副搬送波復調器
３４　フレーム分割器
４０　アナログ回路部
４１　発振器
４２　変調器
４３　電力増幅器
４５　ＬＮＡ
４６　主搬送波復調器
４７　アンテナ
５０　デジタル回路部
５１　コントローラ
５２　副搬送波変調器
５３　副搬送波発振器
５４　電源電圧検出器
６０　変復調器
６１　アンテナ
【図１】
2004007524.tif 000003
【図２】
2004007524.tif 000004
【図３】
2004007524.tif 000005
【図４】
2004007524.tif 000006
【図５】
2004007524.tif 000007
【図６】
2004007524.tif 000008
【図７】
2004007524.tif 000009
【図８】
2004007524.tif 000010