(57)【要約】      （修正有）【課題】反射波同士の衝突する確率を容易に下げることができるようにする。【解決手段】質問器が応答器を探索するため質問波を送信する（Ｓ４１０）。応答器が質問波を受信し（Ｓ５１０）、応答器は電源情報検知部により電源装置の電源電圧を検知し電源電圧が低下している場合は周波数占有パターンを下げる（Ｓ５１５）。その後、質問器に対してリンク要求を返信する（Ｓ５２０）。質問器はリンク要求を受信し（Ｓ４２０）、チャネル毎に副搬送波の利用率を判定する（Ｓ４３０）。利用率に基づいて、変更情報を生成する（Ｓ４４０）、変更情報を送信する（Ｓ４５０）。応答器が変更情報を受信し（Ｓ５３０）、変更情報と電源電圧とに基づいて、チャネル毎の副搬送波の周波数占有率を設定する（Ｓ５５０）。その後、応答器は情報を返信し（Ｓ５６０）、全ての情報の返信を完了すると通信を終了する（Ｓ５７０）。質問器２が情報を受信し（Ｓ４６０）、情報の受信が完了すると通信を終了する（Ｓ４７０）。【選択図】        図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質問器から主搬送波を含む質問波を送信して、前記主搬送波を受信した応答器が前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムに含まれる応答器であって、
前記主搬送波を変調するための副搬送波が占有可能な全周波数帯域内に設定された所定の周波数帯域を有するチャネル毎に、前記副搬送波の周波数占有率を設定するための占有率設定手段と、
前記占有率設定手段により設定された前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率に基づいて、前記全周波数帯域内からランダムに選択された前記チャネルを、使用する前記副搬送波の周波数帯域として決定するための帯域決定手段とを備えていることを特徴とする応答器。
【請求項２】
内部電源情報を検知するための電源情報検知手段をさらに備えており、
前記占有率設定手段は、前記電源情報検知手段により検知された電源情報に基づいて、前記副搬送波の占有率を設定することを特徴とする請求項１に記載の応答器。
【請求項３】
前記占有率設定手段は、前記電源情報検知手段により検知された電源電圧が所定の値よりも低い場合には、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記電源情報検知手段により電源電圧が検知されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して低くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする請求項２に記載の応答器。
【請求項４】
前記占有率設定手段は、前記電源情報検知手段により検知された電源電圧が所定の値よりも高い場合には、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記電源情報検知手段により電源電圧が検知されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して高くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする請求項２または３に記載の応答器。
【請求項５】
前記副搬送波は周波数ホッピングされており、前記占有率設定手段は、前記チャネルと周波数ホッピングされた前記副搬送波の周波数占有率との対応テーブルを切り替えることによって前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の応答器。
【請求項６】
前記占有率設定手段は、前記応答器の電源装置として一次電池が備えられている場合には、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記電源装置として一次電池以外の電池が備えられている場合に設定される前記周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数より低くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の応答器。
【請求項７】
前記応答器の電源装置が太陽電池を含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の応答器。
【請求項８】
前記占有率設定手段は、１回に返信する情報量及び時間の少なくともいずれかを返信に用いる前記副搬送波の周波数毎に変化させるように、チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の応答器。
【請求項９】
主搬送波を含む質問波を送信する質問波送信手段を備えている質問器と、
前記主搬送波を受信し、前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する請求項１から８のいずれか１項に記載の応答器とを備えている通信システムであって、
前記質問器は、
受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、
前記利用率判定手段による判定結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成する変更情報生成手段とを備えており、
前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信し、
前記占有率設定手段は、前記質問器から送信される前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報に基づいて前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
前記変更情報生成手段は、前記全周波数帯域の低い周波数側の端部近傍の周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より高いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して高くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記変更情報生成手段は、前記全周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より低いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して低くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする請求項９または１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
主搬送波を含む質問波を送信する質問波送信手段を備えている質問器と、
前記主搬送波を受信し、前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する請求項２から４のいずれか１項に記載の応答器とを備えている通信システムであって、
前記質問器は、
受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、
複数の前記応答器から送信される前記電源情報検知手段により検知された電源電圧情報に基づいて、所定の電源電圧の範囲毎に前記応答器の数を計測するための応答器計測手段と、
前記利用率判定手段による判定結果及び前記応答器計測手段による計測結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成する変更情報生成手段とを備えており、
前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信し、
前記占有率設定手段は、前記質問器から送信される前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報と、前記電源情報検知手段により検知された電源電圧の値とに基づいて前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
前記変更情報生成手段は、前記全周波数帯域の低い周波数側の端部近傍の周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より高いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記電源情報検知手段により電源電圧が所定の範囲内にあると検知される前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して高くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記変更情報生成手段は、前記全周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より低いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記電源情報検知手段により電源電圧が所定の範囲内にあると検知される前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して低くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする請求項１２または１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記変更情報生成手段は、通信可能な複数の前記応答器に、電源装置として一次電池を備えるものと二次電池を備えるものとが混在している場合には、一次電池を備える前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記全周波数帯域の低い周波数側の端部近傍の周波数帯域に位置するように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１６】
質問器から主搬送波を含む質問波を送信して、前記主搬送波を受信した応答器が前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムに含まれる質問器であって、
受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、
前記利用率判定手段による判定結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成するための変更情報生成手段と
前記主搬送波を含む前記質問波を送信する質問波送信手段とを備え、
前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信することを特徴とする質問器。
【請求項１７】
質問器から主搬送波を含む質問波を送信して、前記主搬送波を受信した応答器が前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムに含まれる質問器であって、
受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、
複数の前記応答器から送信される前記応答器の電源電圧情報に基づいて、所定の電源電圧の範囲毎に前記応答器の数を計測するための応答器計測手段と、
前記利用率判定手段による判定結果及び前記応答器計測手段による計測結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成するための変更情報生成手段と、
前記主搬送波を含む前記質問波を送信する質問波送信手段とを備え、
前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信することを特徴とする質問器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質問器が質問波を送信し、質問波を受信した複数の応答器が返信情報を反射して質問器に返信する通信システム、これに含まれる質問器及び応答器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
質問器から複数の応答器へ主搬送波を送り、主搬送波を受信した応答器が主搬送波に対して応答器識別信号情報等で変調を行った反射波信号を質問器に返信する通信システムが知られている。この通信システムでは、応答器を安価に製作することが可能であり、特に多数の応答器を持つ通信システムにおいてコストパフォーマンスに優れたものである。しかし、この通信システムにおいては、多数の応答器からの返信である多数の反射波信号の衝突が問題となる。この点、応答器から返信される反射信号を変調する副搬送波の周波数を分割多重化し、返信毎に副搬送周波数を擬似ランダムに選択してホッピングさせることにより反射信号同士の衝突を回避する周波数ホッピング方法が知られている。そしてさらに衝突を回避するために応答器が返信するタイミングを変える方法も提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４９６５６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の方法では、タイミングを変えるために通信時間が長くなる。そこで擬似ランダム系列を発生させるための拡散符合を多くして衝突を回避する方法が考えられるが、拡散符号が多数必要になるため応答器に拡散符号を割当てる作業が煩雑であるし、通信時において質問器側で多数の拡散符号を判別する必要もある。また、副搬送波の周波数をホッピングさせる周波数帯域を可能な限り広く取る方法も考えられるが、副搬送波の周波数が高くなる率も高くなるため電力の消耗が激しくなり蓄電量の小さい応答器では使用時間が短くなるという問題点がある。
【０００５】
そこで本発明の一つの目的は、反射波同士の衝突する確率を容易に下げることができる通信システム、これに含まれる応答器及び質問器を提供することである。
【０００６】
もう一つの目的は、応答器の省電力化を図ることができる通信システム、これに含まれる応答器及び質問器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の応答器は、質問器から主搬送波を含む質問波を送信して、前記主搬送波を受信した応答器が前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムに含まれる応答器であって、前記主搬送波を変調するための副搬送波が占有可能な全周波数帯域内に設定された所定の周波数帯域を有するチャネル毎に、前記副搬送波の周波数占有率を設定するための占有率設定手段と、前記占有率設定手段により設定された前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率に基づいて、前記全周波数帯域内からランダムに選択された前記チャネルを、使用する前記副搬送波の周波数帯域として決定するための帯域決定手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、反射波の副搬送波の周波数の利用状況を周波数占有率で直接設定できるため、副搬送波の周波数帯域を分散させて反射波同士の衝突する確率を容易に下げることができる。また、各応答器において副搬送波周波数の変化量を小さくすることで省電力化が実現できる。
【０００９】
請求項２に記載の応答器は、内部電源情報を検知するための電源情報検知手段をさらに備えており、前記占有率設定手段は、前記電源情報検知手段により検知された電源情報に基づいて、前記副搬送波の占有率を設定することを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、各応答器の電源電圧に基づいて、副搬送波の周波数帯域を変更させることにより、副搬送波の周波数帯域を分散させて反射波同士の衝突する確率を下げることができる。また、応答器が電源装置の電源電圧を検知することができるため、応答器の電源電圧が低い場合には副搬送波が低い周波数を用いる確率を上げることにより応答器の省電力化を図ることができる。また、質問波を整流、平滑化して電源とする応答器では通信距離の拡大を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の応答器は、前記電源情報検知手段により検知された電源電圧が所定の値よりも低い場合には、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記電源情報検知手段により電源電圧が検知されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して低くなるように、前記占有率設定手段が前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、電源電圧が低い応答器は副搬送波が低い周波数を用いる確率を上げるため、応答器の省電力化を図ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の応答器は、前記電源情報検知手段により検知された電源電圧が所定の値よりも高い場合には、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記電源情報検知手段により電源電圧が検知されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して高くなるように、前記占有率設定手段が前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、電源電圧の高い応答器のみが副搬送波の周波数帯域を高くするため、反射波同士の衝突する確率を下げることができる。
【００１５】
請求項５に記載の応答器は、前記副搬送波が周波数ホッピングされており、前記占有率設定手段が、前記チャネルと周波数ホッピングされた前記副搬送波の周波数占有率との対応テーブルを切り替えることによって前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、副搬送波が周波数ホッピングされる場合でも、チャネル毎の副搬送波の周波数占有率設定を簡単に行うことができる。
【００１７】
請求項６に記載の応答器は、前記応答器の電源装置として一次電池が備えられている場合には、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記電源装置として一次電池以外の電池が備えられている場合に設定される前記周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数より低くなるように、前記占有率設定手段が前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、充電がすることができない一次電池の省電力化を図ることができる。
【００１９】
請求項７に記載の応答器は、前記応答器の電源装置が太陽電池を含んでいることを特徴とする。
【００２０】
この構成によると、太陽電池は個々の周辺雰囲気等により電源電圧が変化しやすいため、この変化にともなって周波数占有率設定が変化し、反射波同士が衝突する確率を下げることができる。また、発電量の低い太陽電池の付いた応答器でも安定した通信を行うことができる。
【００２１】
請求項８に記載の応答器は、前記占有率設定手段が、１回に返信する情報量及び時間の少なくともいずれかを返信に用いる前記副搬送波の周波数毎に変化させるように、チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、１回で返信する情報量または時間によって副搬送波の周波数占有率を設定することで反射波同士の衝突する確率を下げることができるとともに応答器の省電力化を図ることができる。
【００２３】
請求項９の通信システムは、主搬送波を含む質問波を送信する質問波送信手段を備えている質問器と、前記主搬送波を受信し、前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する請求項１から８のいずれか１項に記載の応答器とを備えている通信システムであって、前記質問器は、受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、前記利用率判定手段による判定結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成する変更情報生成手段とを備えており、前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信し、前記占有率設定手段は、前記質問器から送信される前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報に基づいて前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする。
【００２４】
この構成によると、チャネル毎の前記副搬送波の利用率に基づいて、各応答器の副搬送波の周波数占有率を変更することができるため、反射波同士の衝突する確率を下げることができるとともに、応答器の省電力化を図ることができる。
【００２５】
請求項１０に記載の通信システムは、前記変更情報生成手段が、前記全周波数帯域の低い周波数側の端部近傍の周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より高いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して高くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする。
【００２６】
この構成によると、一部の応答器のみの副搬送波の周波数帯域を高くすることができるため、反射波同士の衝突する確率を下げることができる。
【００２７】
請求項１１に記載の通信システムは、前記変更情報生成手段が、前記全周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より低いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して低くなるように、前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする。
【００２８】
この構成によると、応答器の副搬送波の周波数帯域を低くすることができるため、応答器の省電力化を図ることができる。
【００２９】
請求項１２に記載の通信システムは、主搬送波を含む質問波を送信する質問波送信手段を備えている質問器と、前記主搬送波を受信し、前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する請求項２から４のいずれか１項に記載の応答器とを備えている通信システムであって、前記質問器は、受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、複数の前記応答器から送信される前記電源情報検知手段により検知された電源電圧情報に基づいて、所定の電源電圧の範囲毎に前記応答器の数を計測するための応答器計測手段と、前記利用率判定手段による判定結果及び前記応答器計測手段による計測結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成する変更情報生成手段とを備えており、前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信し、前記占有率設定手段は、前記質問器から送信される前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報と、前記電源情報検知手段により検知された電源電圧の値とに基づいて前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を設定することを特徴とする。
【００３０】
この構成によると、電源電圧により特定される応答器の副搬送波の周波数占有率を変更することができるため、変更対象となる応答器の数を把握でき、確実に反射波同士の衝突する確率を下げるとともに、応答器の省電力化を図ることができる。
【００３１】
請求項１３に記載の通信システムは、前記全周波数帯域の低い周波数側の端部近傍の周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より高いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記電源情報検知手段により電源電圧が所定の範囲内にあると検知される前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して高くなるように、前記変更情報生成手段が前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする。
【００３２】
この構成によると、電源電圧の高い応答器のみが副搬送波の周波数帯域を高くするため、反射波同士の衝突する確率を下げることができる。
【００３３】
請求項１４に記載の通信システムは、前記全周波数帯域において、前記副搬送波の利用率が所定の値より低いと前記利用率判定手段により判定された場合には、前記電源情報検知手段により電源電圧が所定の範囲内にあると検知される前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記利用率判定手段により前記副搬送波の利用率が判定されたときの前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数と比較して低くなるように、前記変更情報生成手段が前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする。
【００３４】
この構成によると、電源電圧の低い応答器は副搬送波の周波数帯域を低くするため、応答器の省電力化を図ることができる。
【００３５】
請求項１５に記載の通信システムは、通信可能な複数の前記応答器に、電源装置として一次電池を備えるものと二次電池を備えるものとが混在している場合には、一次電池を備える前記応答器に対して、前記副搬送波の周波数占有率分布における統計処理上の中心周波数が、前記全周波数帯域の低い周波数側の端部近傍の周波数帯域に位置するように、前記変更情報生成手段が前記チャネル毎に前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成することを特徴とする。
【００３６】
この構成によると、再利用不可能な１次電池の省電力化を図ることができ、ひいては長時間動作させることができる。
【００３７】
請求項１６に記載の質問器は、質問器から主搬送波を含む質問波を送信して、前記主搬送波を受信した応答器が前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムに含まれる質問器であって、受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、前記利用率判定手段による判定結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成するための変更情報生成手段と前記主搬送波を含む前記質問波を送信する質問波送信手段とを備え、前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信することを特徴とする。
【００３８】
この構成によると、反射波の副搬送波の周波数の利用状況を周波数占有率で直接設定できるため、副搬送波の周波数帯域を分散させて反射波同士の衝突する確率を容易に下げることができる。
【００３９】
請求項１７に記載の質問器は、質問器から主搬送波を含む質問波を送信して、前記主搬送波を受信した応答器が前記主搬送波に対して所定の情報で変調を行った反射波を質問器に返信する通信システムに含まれる質問器であって、受信した複数の反射波における前記チャネル毎の前記副搬送波の利用率を判定するための利用率判定手段と、複数の前記応答器から送信される前記応答器の電源電圧情報に基づいて、所定の電源電圧の範囲毎に前記応答器の数を計測するための応答器計測手段と、前記利用率判定手段による判定結果及び前記応答器計測手段による計測結果に基づいて決定された、前記応答器における前記チャネル毎の前記副搬送波の周波数占有率を変更させる変更情報を生成するための変更情報生成手段と、前記主搬送波を含む前記質問波を送信する質問波送信手段とを備え、前記質問波送信手段は、前記変更情報生成手段により生成された前記変更情報を主搬送波と共に質問波として送信することを特徴とする。
【００４０】
この構成によると、電源電圧により特定される応答器の副搬送波の周波数占有率を変更することができるため、変更対象となる応答器の数を把握でき、確実に反射波同士の衝突する確率を下げるとともに、応答器の省電力化を図ることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施の形態の通信システム１の構成例を示す図である。
【００４２】
図１に示すように、通信システム１は、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとで構成される。通信システム１における通信は、質問器２から応答器３ａ〜３ｃに対して主搬送周波数Ｆｃ１の質問波を送信し、この質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃが、夫々自己が持つ返信情報により変調された副搬送波周波数ｆｓ１〜ｆｓ３によってさらに変調された反射波Ｆｓ１，Ｆｓ２，Ｆｓ３を質問器２に返信することにより行われる。副搬送波周波数ｆｓ１〜ｆｓ３の各周波数は、応答器３ａ〜３ｃ毎に、副搬送波として使用可能な周波数帯域である全周波数帯域の内から周波数ホッピング方式により擬似ランダムに決定された周波数（チャネル）である。このように各応答器３ａ〜３ｃに使用されるチャネルが異なるため、質問器２と不特定多数の応答器との多重送信が可能となる。複数の応答器において同じチャネルが使用された場合には、反射波同士が衝突するため該チャネルは復調が不能となるため情報を読み取ることができなくなる。尚、チャネルとは応答器３ａ〜３ｃの副搬送波が占有可能な全周波数帯域内に複数設定される、所定の周波数帯域を有するものである。また、図１では質問器２が１台に応答器３ａ〜３ｃが３台の構成であるが、夫々の台数は通信システム１の規模や使用環境によって任意に設定することが可能である。
【００４３】
以下、図１に一例を示す通信システム１を構成する質問器２、及び応答器３ａ〜３ｃの構成を順に図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
まず、質問器２の構成について図２を参照しつつ説明する。図２は、質問器２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、質問器２は、アナログ回路部１０とデジタル回路部２０とアンテナ１７とを備えている。アナログ回路部１０は、発振器１１と、変調器１２と、電力増幅器１３と、サーキュレータ１４と、低雑音増幅器（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐ：ＬＮＡ）１５と、主搬送波復調器１６とから構成されている。
【００４５】
発振器１１は、９００ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５ＧＨｚなどの周波数の主搬送波を発振し、発振した主搬送波を変調器１２へ出力する。変調器１２は、質問器２自身のＩＤ番号等を振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＡＳＫ）で、発振器１１から入力された主搬送波を変調し、変調した主搬送波を電力増幅器１３へ出力する。電力増幅器１３は、変調器１２で変調された主搬送波を電力増幅し、サーキュレータ１４へ出力する。サーキュレータ１４は、電力増幅器１３から入力された増幅後の変調された主搬送波をアンテナ１７に伝え、又、アンテナ１７が受信した電波をＬＮＡ１５に伝えるように出力と入力の分離を行う。アンテナ１７に伝えられた増幅後の変調された主搬送波（質問波）がアンテナ１７から放射されることになる。
【００４６】
ＬＮＡ１５は、サーキュレータ１４から入力されるアンテナ１７が受信した応答器３ａ〜３ｃからの反射波を増幅し、主搬送波復調器１６へ出力する。主搬送波復調器１６は、ＬＮＡ１５で増幅された受信信号を発振器１１からの信号とミキシングしてホモダイン検波し、デジタル回路部２０の後述する帯域分割フィルタ２１へ出力する。
【００４７】
デジタル回路部２０は、帯域分割フィルタ２１と、副搬送波復調器２２と、フレーム分割器２３と、フレーム仕分け器２４と、フレーム連結器２５と、コントローラ２６とから構成されている。帯域分割フィルタ２１は、アナログ回路部１０の主搬送波復調器１６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、このＡ／Ｄ変換された受信信号をフーリエ変換によるフィルタ処理によりホッピング周波数に対応したチャネルに分離し、分離した信号を逆フーリエ変換により時間系列に変換することで夫々変調された副搬送波信号として取り出し、副搬送波復調器２２へ出力する。副搬送波復調器２２は、帯域分割フィルタ２１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し、フレーム分割器２３へ出力する。フレーム分割器２３は、副搬送波復調器２２で生成された各チャネルからの出力を適正なフレームに分離し、フレーム仕分け器２４へ出力する。フレーム仕分け器２４は、フレーム分割器２３で分割されたフレームを仕分けし、フレーム連結器２５へ出力する。フレーム連結器２５は、フレーム仕分け器２４で仕分けられたフレームを応答器ごとに時系列に連結し、コントローラ２６に出力する。コントローラ２６は、質問器２の全体の制御を司るものであり、各機能部である利用率判定部２７、及び変更情報生成部２８等とで構成される。
【００４８】
次に、コントローラ２６により構成される各機能部について説明する。
利用率判定部２７は、チャネル毎に副搬送波の利用率を判定するものである。副搬送波の利用率は、過去に受信した反射波の副搬送波が利用したチャネルをチャネル毎に計数することによって判定される。
【００４９】
変更情報生成部２８は、利用率判定部２７によって判定されたチャネル毎の利用率に基づいて、応答器３ａ〜３ｃのチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を変更するための変更情報を生成する。生成された変更情報は質問波に含まれて応答器３ａ〜３ｃに送信される。変更情報は変更対象となる応答器３ａ〜３ｃを示す対象情報と、変更内容を示すコマンドとから構成される。対象情報とは電源電圧の範囲であり、この範囲内の電源電圧を有する応答器３ａ〜３ｃが変更対象となる。コマンドには副搬送波のホッピング周波数がより高い周波数帯域にあるチャネルを占有するように指示する「パターンアップ」と副搬送波のホッピング周波数がより低い周波数帯域にあるチャネルを占有するように指示する「パターンダウン」とがある。
【００５０】
利用率判定部２７によって副搬送波周波数が低い周波数帯域にあるチャネルの利用率が所定の閾値よりも高いと判定された場合には、変更情報生成部２８により対象情報である所定の電源電圧の範囲とコマンドである「パターンアップ」とから構成される変更情報が生成される。利用率判定部２７によって副搬送波周波数が低い周波数帯域にあるチャネルの利用率が所定の閾値よりも低いと判定された場合には、変更情報生成部２８により全応答器３ａ〜３ｃを対象とする対象情報とコマンドである「パターンダウン」との変更情報が生成される。生成された変更情報は質問波に含まれて応答器３ａ〜３ｃに送信される。
そして、「パターンアップ」を送信した後もなお利用率判定部２７によって副搬送波周波数が低い周波数帯域にあるチャネルの利用率が所定の閾値よりも高いと判定される場合には、対象情報の電源電圧の範囲を広げて、変更情報生成部２８により変更情報を生成して再度「パターンアップ」を送信する。また、「パターンダウン」を送信した後もなお、副搬送波周波数が低い周波数帯域にあるチャネルの利用率が所定の閾値よりも低いと判定される場合には、対象情報の電源電圧の範囲を広げて変更情報生成部２８により変更情報を生成して再度「パターンダウン」を送信する。
【００５１】
次に、応答器３の構成について図３を参照しつつ説明する。尚、応答器３ａ〜３ｃは実質的に同等であり、応答器３ａの説明が適用できるため、応答器３ｂ、３ｃの説明は省略する。図３は、応答器３ａの構成を示すブロック図である。
図３に示すように、アンテナ３１と、変復調器３２と、電源装置３３と、デジタル回路部４０とを備えている。変復調器３２は、アンテナ３２が受信した質問波を復調して、デジタル回路部４０の後述するコントローラ４１へ出力する。また、変復調器３２は、デジタル回路部４０の後述する副搬送波変調器４６で変調された副搬送波で質問波を変調し、変調波を反射波としてアンテナ３１から返信する。また、電源装置３３は応答器３ａを駆動するためのものであり、一次電池あるいは二次電池または質問波を整流、平滑する回路により構成され、後述するコントローラ４１の電源情報検知部４３によりその状態を監視されている。図示及び詳細な説明は省略する。
【００５２】
デジタル回路部４０は、コントローラ４１と、副搬送波発振器４５と、副搬送波変調器４６とから構成されている。副搬送波発振器４５は、コントローラ４１の後述する帯域決定部４３により決定された周波数の副搬送波を発振し、発振した副搬送波を副搬送波変調器４６へ出力する。副搬送波変調器４６は、コントローラ４１の後述する情報作成部４２により作成された情報信号により副搬送波発振器４５から入力された副搬送波を位相変調（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＰＳＫ）で変調し、変調された副搬送波を変復調器３２へ出力する。コントローラ４１は、応答器３ａの制御を司るものであり、各機能部である情報作成部４２と、電源情報検知部４３と、占有率設定部４４と、帯域決定部４５等とで構成される。尚、副搬送波発振器４５及び副搬送波変調器４６は、コントローラ４１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、位相変調以外に、周波数変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＦＳＫ）または振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＡＳＫ）等としても良い。また、副搬送波発振器４５及び副搬送波変調器４６を、コントローラ４１内に設け１チップ化しても良い。
【００５３】
次に、コントローラ４１により構成される各機能部について説明する。
情報作成部４２は、質問波に含まれる情報に基づいて、コントローラ４１に備えられた図示しないメモリに記憶されている返信情報を読み出し、副搬送波変調器４６に出力するものである。尚、返信情報は応答器３ａに接続された外部装置から読み出すようにしてもよい。
【００５４】
電源情報検知部４３は、電源装置３３の状態を監視するとともに、電源装置３３の電源情報を検知して占有率設定部４４に出力するものである。検知される電源情報には、電源装置３３の電源電圧の他に、電源装置３３の仕様情報（一次電池または二次電池を使用している等）等が含まれる。
【００５５】
占有率設定部４４は、電源情報検知部４３により検知された電源情報、及び質問器２から送信される変更情報に基づいてチャネル毎に副搬送波の周波数占有率を設定するとともに設定内容を記憶するものである。ここで周波数占有率とは副搬送波のホッピング周波数がチャネルを時間的に占有する確率である。占有率設定部４４により設定されるチャネル毎の周波数占有率は、全チャネルの周波数占有率のパターンが記憶されたテーブルである周波数占有率パターンＰｔ１、Ｐｔ２を選択的に切り替えることによって設定される。尚、周波数占有率パターンは２つに限定されるものではなく、３つ以上あってもよい。
【００５６】
周波数占有率パターンの具体例について図４を参照しつつ説明する。図４は周波数占有率パターンＰｔ１，Ｐｔ２を示した図である。縦軸は周波数占有率を、横軸は周波数を示している。尚、図４では便宜上周波数の周波数占有率パターンを連続的に変化するように図示している。図４に示すように、周波数占有率パターンＰｔ１は全周波数帯域の低い周波数帯域において周波数の占有確率が高くなるようにチャネル毎の副搬送波の周波数占有率が記憶されている。周波数占有率パターンＰｔ２は全周波数帯域の高い周波数帯域において周波数の占有確率が高くなるようにチャネル毎の副搬送波の周波数占有率が記憶されている。通常時においては省電力化を図るために占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ１に設定されている。また、電源情報検知部４３により電源装置３３の電源電圧が所定の値よりも低く検知された場合にも、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ１に設定される。
【００５７】
そして、質問器２から自局宛てに送信される変更情報のコマンドが「パターンアップ」であるときに、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ１から占有率パターンＰｔ２に変更される。変更情報のコマンドが「パターンダウン」である場合には、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ２から占有率パターンＰｔ１に変更される。
尚、周波数占有率パターンＰｔ１及び周波数占有率パターンＰｔ２は、図４に示すような三角状の分布に限定されるものではなく、正規分布でもよいし、非対称な分布でもよい。また、周波数占有率パターンＰｔ１及び周波数占有率パターンＰｔ２が互いに重ならないような分布でもよい。
【００５８】
帯域決定部４５は、占有率設定部４４により設定された周波数占有率に基づいて反射波の副搬送波のホッピング周波数を決定し、決定した周波数帯域を副搬送波発振器４５に出力することで副搬送波を発振させるものである。
【００５９】
次に、通信システム１における通信について図２、３を参照しつつ説明する。まず、質問器２において、アナログ回路部１０の発振器１１から周波数Ｆｃ１の主搬送波を発振する。発振器１１により発振された主搬送波は、変調器１２により質問器２のＩＤ番号や送信先である応答器３ａ〜３ｃのＩＤ番号等を示す情報で振幅変調される。変調器１２により振幅変調された主搬送波は、電力増幅器１３により電力増幅される。電力増幅器１３により電力増幅された主搬送波は、サーキュレータ１４によりアンテナ１７を介して質問波として送信される。
【００６０】
そして、質問器２から送信された質問波は、応答器３ａ〜３ｃのアンテナ３１により受信され、変復調器３２により復調された後にコントローラ４１に出力される。情報作成部４２はコントローラ４１に入力された質問波に含まれる情報に基づいて返信情報を作成する。副搬送波発振器４５は、帯域決定部４３により決定された周波数の副搬送波を発振する。副搬送波発振器４５により発振された副搬送波は情報作成部４２により作成された返信情報に基づいて副搬送波変調器４６により変調され、変復調器３２に出力される。そして変復調器３２により変調された副搬送波に基づいて質問器２から受信中の質問波を変調し、アンテナ３１から反射波として質問器２に返信する。尚、応答器３ａ〜３ｃは所定の時間枠を設け、その時間枠の開始タイミングに合わせて反射波の返信を行っている。
【００６１】
そして、応答器３ａ〜３ｃから返信された反射波は、質問器２のアンテナ１７により受信され、サーキュレータ１４を介してＬＮＡ１５により増幅される。ＬＮＡ１５により増幅された反射波は主搬送波復調器１６により、発振器１１からの信号がミキシングされてホモダイン検波により副搬送波信号が混ざった信号が復調される。副搬送波信号が混ざった信号は帯域分割フィルタ２１により、応答器３ａ〜３ｃ夫々の変調された副搬送波信号として取り出され、夫々副搬送波復調器２２に出力される。帯域分割フィルタ２１により取り出された夫々の副搬送波信号は、副搬送波復調器２２により復調され情報信号を取り出され、さらにフレーム分割器２３により、各チャネルからの出力を適切なフレームに分離される。フレームに分離された情報信号は、フレーム仕分け器２４により応答器３ａ〜３ｃ夫々に仕分けられ、フレーム連結器２５により、時系列に転結して返信情報として再構築された後にコントローラ２６に入力される。
【００６２】
次に通信システム１の通信状態を、図面を参照しつつ説明する。図５は、応答器３ａ〜３ｃへの変更情報送信前の各応答器３ａ〜３ｃにおける副搬送波の周波数占有率と、質問器２における副搬送波の利用率とを示した図である。図５（ａ）は、各応答器３ａ〜３ｃにおける副搬送波の周波数占有率パターンＰ１〜Ｐ３を示している。図５（ｂ）は、質問器２の利用率判定部２７が得ることのできる副搬送波の利用率の分布を示している。図６は、応答器３ａ〜３ｃへの変更情報送信後の各応答器３ａ〜３ｃにおける副搬送波の周波数占有率と、質問器２における副搬送波の利用率とを示した図である。図６（ａ）は、各応答器３ａ〜３ｃにおける副搬送波の周波数占有率パターンＰ１〜Ｐ３を示している。図６（ｂ）は、質問器２の利用率判定部２７が得ることのできる副搬送波の利用率の分布を示している。尚、図５、及び図６では便宜上周波数の周波数占有率パターンが連続的に変化するように図示している。
【００６３】
図５（ａ）に示すように、通常時においては応答器３ａ〜３ｃの省電力化を図るために占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率パターンＰ１〜Ｐ３が周波数占有率パターンＰｔ１に設定されている（図４参照）。従って、質問器２における副搬送波の利用率の分布は、図５（ｂ）に示すように、占有率パターンＰｔ１が３台分合算されたものとなる。
【００６４】
質問器２において、利用率には閾値が設定されており、図５（ｂ）のように、利用率がこの閾値を超過すると変更情報生成部２８により副搬送波同士の衝突を防止するためにコマンドが「パターンアップ」の変更情報を生成する。生成された変更情報は質問波により応答器３ａ〜３ｃに対して送信される。そして、応答器３ａ〜３ｃが受信した変更情報の対象情報が応答器３ｂのみを示す場合で、コマンドが「パターンアップ」のときには、図６（ａ）に示すように、応答器３ｂの副搬送波の周波数占有率パターンＰ２が占有率設定部４４により周波数占有率パターンＰｔ２に設定される。そして、質問器２における副搬送波の利用率の分布は占有率パターンＰｔ１と周波数占有率パターンＰｔ２とが足し合わされるため、図６（ｂ）に示すように、高い周波数帯域に広がって分布するとともに、利用率の最高値が閾値以下に低減されたものとなる。
【００６５】
このように、周波数占有率パターンＰｔ１と周波数占有率パターンＰｔ２との設定を組み合わせることにより応答器ごとに利用率を重み付けすることにより分散することができる。図７は、周波数占有率パターンＰｔ１と周波数占有率パターンＰｔ２とを組み合わせた場合における、時間単位の副搬送波の周波数分布を示した図である。横軸の各目盛りは１回の返信を完了させるのに十分な時間枠を示している。また、縦軸の隣接する目盛りと目盛りの間の周波数領域がチャネルに相当する。図７に示すように、副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ１に設定された応答器３ａ〜３ｃは低い周波数帯域の利用率が高く、副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ２に設定された応答器３ａ〜３ｃは高い周波数帯域の利用率が高くなるため、両者が衝突する確率は極めて低くなる。
【００６６】
次に質問器２の動作手順について図８を参照しつつ説明する。図８は、質問器２の動作手順を示すフローチャートである。
質問器２の動作開始後、ステップＳ１１０（以下Ｓ１１０と略す、他のステップも同様）に移行し、応答器３ａ〜３ｃの探索を行う。ここで応答器３ａ〜３ｃの探索とは、応答器３ａ〜３ｃに対して所定の信号を含む質問波を送信し、これを受信した応答器３ａ〜３ｃが返信する反射波を受信することで通信可能な応答器３ａ〜３ｃを確認するものである。また、質問器２から応答器３ａ〜３ｃへの通信がある場合、応答器探索信号に当該応答器のＩＤを加えることで通信対象となる応答器３ａ〜３ｃを指定する。その後Ｓ１２０に移行し、Ｓ１１０において送信された質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃから返信された反射波に、質問器２との通信を要求する信号であるリンク要求信号が含まれているか否か判断する。反射波にリンク要求信号が含まれていない場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、再びＳ１１０に移行して応答器３ａ〜３ｃの探索を行う。反射波にリンク要求信号が含まれている場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０に移行しリンク要求を返信した全ての応答器３ａ〜３ｃから返信された反射波を受信する。
【００６７】
その後Ｓ１４０に移行し、利用率判定部２７により副搬送波の周波数が低いチャネルの利用率を判定する。その後Ｓ１５０に移行し、利用率判定部２７により判定された利用率が閾値以上か否かを判断する。利用率判定部２７により判定された利用率が閾値以上である場合には（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、Ｓ１６０に移行し、変更情報生成部２８により対象情報である応答器３ａ〜３ｃの電源電圧の範囲と、コマンドである「パターンアップ」とから構成される変更情報を生成する。その後Ｓ１９０に移行する。利用率判定部２７により判定された利用率が閾値以上でない場合には（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ１７０に移行し、利用率判定部２７により判定された利用率が副搬送波の周波数が低いチャネル閾値以下か否かを判断する。尚この閾値は、Ｓ１５０における閾値より小さい他の閾値である。利用率判定部２７により判定された利用率が閾値以下でない場合には（Ｓ１７０：ＮＯ）、Ｓ１９０に移行する。利用率判定部２７により判定された利用率が閾値以下である場合には（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ１８０に移行し、変更情報生成部２８により全ての応答器３ａ〜３ｃを変更対象とする対象情報とコマンドである「パターンダウン」とから構成されるの変更情報を生成する。その後Ｓ１９０に移行する。
【００６８】
Ｓ１９０においては、変更情報生成部２８により生成された変更情報を質問波に含めて応答器３ａ〜３ｃに送信する。その後Ｓ１９５に移行し、応答器３ａ〜３ｃとの情報の送受信を行う。その後、全情報の送受信の完了とともにＳ２００に移行し、通信を終了する。その後、再びＳ１１０に移行して応答器３ａ〜３ｃの探索を行う。
【００６９】
次に応答器３ａ〜３ｃの動作手順について図９を参照しつつ説明する。図９は、応答器３ａ〜３ｃの動作手順を示すフローチャートである。
まずＳ２１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するために質問器２から送信された質問波を受信したか否か判断する。質問波を受信していない場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、質問波を受信するまでＳ２１０の判断を繰り返す。質問波を受信した場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、Ｓ２２０に移行し、受信した質問波が自局宛てか否か判断する。自局宛てか否かは、各応答器３ａ〜３ｃ固有のＩＤを指定しているか否かで判断する。受信した質問波が自局宛てである場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０に移行する。受信した質問波が自局宛てでない場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２３０に移行し、質問器２に送信するべき情報が有るか否か判断する。質問器２に送信するべき情報が有る場合には（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０に移行する。質問器２に送信するべき情報が無い場合には（Ｓ２３０：ＮＯ）、再びＳ２１０に移行し、質問波を受信するまでＳ２１０の判断を繰り返す。
【００７０】
Ｓ２４０においては、電源情報検知部４３により電源装置３３の電源電圧を検知する。その後Ｓ２５０に移行し、電源情報検知部４３により所定の値より低下した電源電圧が検知されたか否か判断する。所定の値より低下した電源電圧が検知されなかった場合には（Ｓ２５０：ＮＯ）、Ｓ２７０に移行する。所定の値より低下した電源電圧が検知された場合には（Ｓ２５０：ＹＥＳ）、Ｓ２６０に移行し、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を周波数占有率パターンＰ１に設定する。その後Ｓ２７０に移行する。
【００７１】
Ｓ２７０においては、質問器２に対してリンク要求信号を含んだ反射波を送信する。その後Ｓ２８０に移行し、質問器２から送信された質問波を受信し、受信した質問波に変更情報生成部２８により生成された変更情報が含まれているか否か判断する。質問波に変更情報が含まれていない場合には（Ｓ２８０：ＮＯ）、Ｓ３３０に移行する。質問波に変更情報が含まれている場合には（Ｓ２８０：ＹＥＳ）、Ｓ２９０に移行し、受信した変更情報が自局宛てか否か判断する。自局当てか否かの判断は、変更情報の対象情報である所定の電源電圧の範囲に電源情報検知部４３により検知される電源装置３３の電源電圧が含まれるか否かで判断する。受信した変更情報が自局宛てでない場合には（Ｓ２９０：ＮＯ）、Ｓ３３０に移行する。受信した変更情報が自局宛てである場合には（Ｓ２９０：ＹＥＳ）、Ｓ３００に移行し、変更情報のコマンドが「パターンアップ」であるか否かを判断する。変更情報のコマンドが「パターンアップ」でない場合には（Ｓ３００：ＮＯ）、Ｓ３１０に移行し、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を周波数占有率パターンＰｔ１に設定する。変更情報のコマンドが「パターンアップ」の場合には（Ｓ３００：ＹＥＳ）、Ｓ３２０に移行し、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を周波数占有率パターンＰｔ２に設定する。その後Ｓ３３０に移行する。
【００７２】
Ｓ３３０においては、質問器２との通信を開始する。最後の情報まで送信を完了したら、Ｓ３４０に移行し、通信を終了する。その後、再びＳ２１０に移行し、質問波を受信するまでＳ２１０の判断を繰り返す。
【００７３】
次に通信システム１の動作シーケンスについて図１０を参照しつつ説明する。図１０は通信システム１の動作シーケンスである。
まず、質問器２が応答器３ａ〜３ｃを探索するため質問波を送信する（Ｓ４１０）。そして、応答器３ａ〜３ｃが質問器２から送信された質問波を受信する（Ｓ５１０）。その後、応答器３ａ〜３ｃは電源情報検知部４３により電源装置３３の電源電圧を検知する（Ｓ５１５）。電源電圧が低下している場合には信号帯域を低くする。その後、質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃは自局宛てのリンク要求がある場合もしくは自局からの通信データがある場合に質問器２に対してリンク要求を返信する（Ｓ５２０）。そして、質問器２は応答器３ａ〜３ｃから返信されたリンク要求を受信する（Ｓ４２０）。その後、質問器２は、利用率判定部２７により、チャネル毎に副搬送波の利用率を判定する（Ｓ４３０）。その後、利用率判定部２７により判定された副搬送波の利用率に基づいて、変更情報生成部２８により変更情報を生成する（Ｓ４４０）。その後、生成された変更情報を含んだ質問波を応答器３ａ〜３ｃに送信する（Ｓ４５０）。
【００７４】
そして、応答器３ａ〜３ｃが質問器２から送信された変更情報を含んだ質問波を受信する（Ｓ５３０）。受信した変更情報と、先にＳ５１５で検知しておいた電源電圧とに基づいて、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を設定する（Ｓ５５０）。その後、質問器２との通信を開始する（Ｓ５６０）。その後、応答器３ａ〜３ｃは質問器２への全ての情報の返信を完了して通信を終了する（Ｓ５７０）。そして、質問器２は、応答器３ａ〜３ｃとの通信を開始する（Ｓ４６０）。質問器２は応答器３ａ〜３ｃから返信された情報の受信が完了して通信を終了する（Ｓ４７０）。
【００７５】
以上、説明した第１の実施の形態では、占有率設定部４４により反射波の副搬送波の周波数占有率を直接設定するという容易な方法で、大きな拡散符号を用いることなく副搬送波の周波数帯域を分散させて反射波同士の衝突する確率を下げることができる。
【００７６】
また、各応答器３ａ〜３ｃの電源装置３３の電源電圧に基づいて、副搬送波の周波数帯域を変更させることにより、副搬送波の周波数帯域を分散させて反射波同士の衝突する確率を下げることができる。
【００７７】
また、電源装置３３の電源電圧の低い応答器３ａ〜３ｃは副搬送波の周波数帯域が低くなる確率を上げるため、応答器３ａ〜３ｃの省電力化を図ることができる。そのため、電源装置３３が質問波を整流、平滑して電源としている場合には通信距離を伸ばすことができる。
【００７８】
また、占有率設定部４４は周波数占有率パターンを切り替えることによりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率の設定を素早く行うことができる。
【００７９】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明に係る第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明に係る第２の実施の形態は、質問器２Ａ（第１の実施の形態に係る質問器２に相当）のコントローラ２６Ａの構成、質問器２Ａの動作手順、及び応答器３Ａａ〜３Ａｃ（第１の実施の形態に係る応答器３ａ〜３ｃに相当）の動作手順以外は本発明に係る第１の実施の形態と実質的に同等であり、第１の実施の形態の質問器２のコントローラ２６の構成、質問器２の動作手順、及び応答器３ａ〜３ｃの動作手順以外の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００８０】
通信システム１Ａを構成する質問器２Ａのコントローラ２６Ａの構成について図１１を参照しつつ説明する。図１１は、質問器２Ａの構成を示すブロック図である。コントローラ２６Ａは、質問器２Ａの全体の制御を司るものであり、各機能部である利用率判定部２７Ａ、応答器計測部２９Ａ及び変更情報生成部２８Ａ等とで構成される。
【００８１】
次に、コントローラ２６Ａにより構成される各機能部について説明する。
利用率判定部２７Ａは、チャネル毎に副搬送波の利用率を判定するものである。副搬送波の利用率は、過去に受信した反射波の副搬送波が利用したチャネルをチャネル毎に計数することによって判定される。
【００８２】
応答器計測部２９Ａは、応答器３Ａａ〜３Ａｃから返信される、電源情報検知部４３により検知された電源装置３３の電源電圧情報に基づいて、所定の電源電圧の範囲毎に応答器３Ａａ〜３Ａｃの数を計測するものである。
【００８３】
変更情報生成部２８Ａは、利用率判定部２７Ａによって判定されたチャネル毎の利用率、及び応答器計測部２９Ａにより計測された計測結果に基づいて、応答器３Ａａ〜３Ａｃのチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を変更するための変更情報を生成する。生成された変更情報は質問波に含まれて応答器３Ａａ〜３Ａｃに送信される。変更情報は変更対象となる応答器３Ａａ〜３Ａｃを示す対象情報と、変更内容を示すコマンドとから構成される。対象情報とは電源電圧の範囲であり、この範囲内の電源電圧を有する応答器３Ａａ〜３Ａｃが変更対象となる。コマンドには副搬送波のホッピング周波数がより高い周波数帯域にあるチャネルを占有するように指示する「パターンアップ」と副搬送波のホッピング周波数がより低い周波数帯域にあるチャネルを占有するように指示する「パターンダウン」とがある。
【００８４】
利用率判定部２７Ａによって使用可能周波数帯域の低い周波数帯域にあるチャネルの利用率が所定の閾値よりも高いと判定された場合には、応答器計測部２９Ａにより計測された計測結果に基づいて、変更情報生成部２８Ａにより対象情報である所定の電源電圧の範囲とコマンドである「パターンアップ」とから構成される変更情報が生成される。利用率判定部２７Ａによって全チャネルの利用率が所定の閾値よりも低いと判定された場合には、変更情報生成部２８Ａにより全応答器３ａ〜３ｃを対象とする対象情報とコマンドである「パターンダウン」との変更情報が生成される。生成された変更情報は質問波に含まれて応答器３Ａａ〜３Ａｃに送信される。
【００８５】
次に質問器２Ａの動作手順について図１２を参照しつつ説明する。図１２は、質問器２Ａの動作手順を示すフローチャートである。
質問器２Ａの動作開始後、Ｓ６１０に移行し、応答器３Ａａ〜３Ａｃの探索を行う。ここで応答器３Ａａ〜３Ａｃの探索とは、応答器３Ａａ〜３Ａｃに対して所定の信号を含む質問波を送信し、これを受信した応答器３Ａａ〜３Ａｃが返信する反射波を受信することで応答器３Ａａ〜３Ａｃのうちで通信可能な応答器を確認するものである。また、質問器２Ａから応答器３Ａａ〜３Ａｃへの通信がある場合には、当該応答器のＩＤを加えることで対象となる応答器を推定することができる。その後Ｓ６２０に移行し、Ｓ６１０において送信された質問波を受信した応答器３Ａａ〜３Ａｃから返信された反射波に、質問器２Ａとの通信を要求する信号であるリンク要求信号が含まれているか否か判断する。反射波にリンク要求信号が含まれていない場合には（Ｓ６２０：ＮＯ）、再びＳ６１０に移行して応答器３Ａａ〜３Ａｃの探索を行う。反射波にリンク要求信号が含まれている場合には（Ｓ６２０：ＹＥＳ）、Ｓ６３０に移行しリンク要求を返信した全ての応答器３Ａａ〜３Ａｃから返信された反射波を受信する。
【００８６】
その後Ｓ６４０に移行し、利用率判定部２７Ａによりチャネル毎の副搬送波の利用率を判定するとともに、応答器計測部２９Ａにより所定の電源電圧の範囲毎に応答器３Ａａ〜３Ａｃの数を計測する。その後Ｓ６５０に移行し、利用率判定部２７Ａにより判定された利用率が閾値以上か否かを判断する。利用率判定部２７Ａにより判定された利用率が閾値以上である場合には（Ｓ６５０：ＹＥＳ）、Ｓ６６０に移行し、変更情報生成部２８Ａにより対象情報である応答器３Ａａ〜３Ａｃの電源電圧の範囲と、変更内容のコマンドである「パターンアップ」とから構成される変更情報を生成する。その後Ｓ６９０に移行する。利用率判定部２７Ａにより判定された利用率が閾値以上でない場合には（Ｓ６５０：ＮＯ）、Ｓ６７０に移行し、利用率判定部２７Ａにより判定された利用率が全てのチャネルにおいて閾値以下か否かを判断する。尚この閾値は、Ｓ６５０における閾値より小さい他の閾値である。利用率判定部２７Ａにより判定された利用率が閾値以下でない場合には（Ｓ６７０：ＮＯ）、Ｓ６９０に移行する。利用率判定部２７Ａにより判定された利用率が閾値以下である場合には（Ｓ６７０：ＹＥＳ）、Ｓ６８０に移行し、変更情報生成部２８により対象情報である応答器３Ａａ〜３Ａｃの電源電圧の範囲と、変更内容のコマンドである「パターンダウン」とから構成される変更情報を生成する。その後Ｓ６９０に移行する。
【００８７】
Ｓ６９０においては、変更情報生成部２８Ａにより生成された変更情報を質問波に含めて応答器３Ａａ〜３Ａｃに送信する。その後Ｓ７００に移行し、応答器３Ａａ〜３Ａｃに情報の送受信を行う。その後、Ｓ７１０に移行し、全情報の送受信の完了とともに通信を終了する。その後、再びＳ６１０に移行して応答器３Ａａ〜３Ａｃの探索を行う。
【００８８】
次に応答器３Ａａ〜３Ａｃの動作手順について図１３を参照しつつ説明する。図１３は、応答器３Ａａ〜３Ａｃの動作手順を示すフローチャートである。
まずＳ８１０に移行し、応答器３Ａａ〜３Ａｃを探索するために質問器２Ａから送信された質問波を受信したか否か判断する。質問波を受信していない場合には（Ｓ８１０：ＮＯ）、質問波を受信するまでＳ８１０の判断を繰り返す。質問波を受信した場合には（Ｓ８１０：ＹＥＳ）、Ｓ８２０に移行し、受信した質問波が自局宛てか否か判断する。自局宛てか否かは、各応答器３Ａａ〜３Ａｃ固有のＩＤを指定しているか否かで判断する。受信した質問波が自局宛てである場合には（Ｓ８２０：ＹＥＳ）、Ｓ８４０に移行する。受信した質問波が自局宛てでない場合には（Ｓ８２０：ＮＯ）、Ｓ８３０に移行し、質問器２Ａに送信するべき情報が有るか否か判断する。質問器２Ａに送信するべき情報が有る場合には（Ｓ８３０：ＹＥＳ）、Ｓ８４０に移行する。質問器２Ａに送信するべき情報が無い場合には（Ｓ８３０：ＮＯ）、再びＳ８１０に移行し、質問波を受信するまでＳ８１０の判断を繰り返す。
【００８９】
Ｓ８４０においては、電源情報検知部４３により電源装置３３の電源電圧を検知する。その後Ｓ８５０に移行し、電源情報検知部４３により所定の値より低下した電源電圧が検知されたか否か判断する。所定の値より低下した電源電圧が検知されなかった場合には（Ｓ８５０：ＮＯ）、Ｓ８７０に移行する。所定の値より低下した電源電圧が検知された場合には（Ｓ８５０：ＹＥＳ）、Ｓ８６０に移行し、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を周波数占有率パターンＰ１に設定する。その後Ｓ８７０に移行する。
【００９０】
Ｓ８７０においては、質問器２Ａに対して電源情報検知部４３により検知された電源装置３３の電源電圧情報とリンク要求信号とを含んだ反射波を送信する。その後Ｓ８８０に移行し、質問器２から送信された質問波を受信し、受信した質問波に変更情報生成部２８Ａにより生成された変更情報が含まれているか否か判断する。質問波に変更情報が含まれていない場合には（Ｓ８８０：ＮＯ）、Ｓ９３０に移行する。質問波に変更情報が含まれている場合には（Ｓ８８０：ＹＥＳ）、Ｓ８９０に移行し、受信した変更情報が自局宛てか否か判断する。自局当てか否かの判断は、変更情報の対象情報である所定の電源電圧の範囲に電源情報検知部４３により検知される電源装置３３の電源電圧が含まれるか否かで判断する。受信した変更情報が自局宛てでない場合には（Ｓ８９０：ＮＯ）、Ｓ９３０に移行する。受信した変更情報が自局宛てである場合には（Ｓ８９０：ＹＥＳ）、Ｓ９００に移行し、変更情報のコマンドが「パターンアップ」であるか否かを判断する。変更情報のコマンドが「パターンアップ」でない場合には（Ｓ９００：ＮＯ）、Ｓ９１０に移行し、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を周波数占有率パターンＰｔ１に設定する。変更情報のコマンドが「パターンアップ」の場合には（Ｓ９００：ＹＥＳ）、Ｓ９２０に移行し、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を周波数占有率パターンＰｔ２に設定する。その後Ｓ９３０に移行する。
【００９１】
Ｓ９３０においては、質問器２Ａとの通信を開始する。最後の情報まで送信を完了した後、Ｓ９４０に移行し、通信を終了する。その後、再びＳ８１０に移行し、質問波を受信するまでＳ８１０の判断を繰り返す。
【００９２】
以上、説明した第２の実施の形態では、各応答器３Ａａ〜３Ａｃの備える電源装置３３の電源電圧情報に基づいて、各応答器３Ａａ〜３Ａｃの副搬送波の周波数占有率を変更することができるため、変更対象となる応答器３Ａａ〜３Ａｃの数を把握でき、確実に反射波同士の衝突する確率を下げるとともに、応答器の省電力化を図ることができる。また、質問器２と応答器３Ａａ〜３Ａｃとの通信距離を伸ばすことができる。
【００９３】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明に係る第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明に係る第３の実施の形態は、応答器３Ｂａ〜３Ｂｃ（第１の実施の形態に係る応答器３ａ〜３ｃに相当）の返信タイミング以外は本発明に係る第１の実施の形態と実質的に同等であり、第１の実施の形態の応答器３ａ〜３ｃの返信タイミング以外の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００９４】
応答器３Ｂａ〜３Ｂｃの返信タイミングについて図１４を参照しつつ説明する。図１４は、周波数占有率パターンＰｔ１と周波数占有率パターンＰｔ２とを組み合わせた場合における、時間単位の副搬送波の周波数分布を示した図である。尚、図１４の縦軸及び横軸の目盛りは、図７の縦軸及び横軸の目盛りと同様のものを示す。
図１４に示すように、応答器３Ｂａ〜３Ｂｃは送信毎に長さの異なる時間枠を設け、その時間枠の開始タイミングに合わせて反射波の返信を行っている。占有率設定部４４はチャネル毎の副搬送波の返信率ではなく周波数占有率を設定しているため、時間枠の長さが変動する場合であっても副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ１に設定された応答器３Ｂａ〜３Ｂｃは低い周波数帯域の利用率が高く、副搬送波の周波数占有率が周波数占有率パターンＰｔ２に設定された応答器３Ｂａ〜３Ｂｃは高い周波数帯域の利用率が高くなる。なお、周波数占有率は周波数を使っている時間の割合を示すものであり、時間枠の長さが長いほど周波数占有率は高くなる。よって、周波数占有率を高くした周波数で時間枠の長いデータを送り、占有率の低い周波数で時間枠の短いデータを送ることにより周波数占有率をコントロールすることができる。
【００９５】
以上、説明した第３の実施の形態では、応答器３Ｂａ〜３Ｂｃは送信毎に長さの異なる時間枠を設け、その時間枠の開始タイミングに合わせて反射波の返信する場合でも、反射波同士の衝突する確率を下げることができる。
【００９６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更が可能なものである。例えば、第１及び第２の実施の形態では、応答器３ａ〜３ｃ，３Ａａ〜３Ａｃに電源情報検知部４３を備え、電源装置３３の電源電圧に基づいてチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を設定する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、電源情報検知部４３を備えずに、例えば応答器の持つ固有のＩＤに基づいて設定する構成でもよい。また、質問器が各応答器に対し周波数占有率を全て指定する構成でもよい。
【００９７】
また、第１及び第２の実施の形態では、占有率設定部４４によりテーブルを切り替えることで周波数占有率パターンを変化させる構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、所定の式に基づいて周波数占有率パターンを変化させる構成でもよい。
【００９８】
また、第１及び第２の実施の形態では、電池の種類により周波数占有率の設定内容を区別しない構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、電源情報検知部４３により電源装置３３に備える電池が一次電池か二次電池かを検知し、備える電池が一次電池であればホッピング周波数が低い周波数帯域にあるチャネルを占有するようにチャネル毎に副搬送波の周波数占有率を設定する構成でもよい。この構成によれば充電ができない１次電池の省電力化を図ることができるので、応答器の動作時間を長くすることができる。
【００９９】
また、第１及び第２の実施の形態では、電源装置３３が通常の電源を備える構成であるが、このような構成に限定されるものではなく。電源装置３３に太陽電池を備えるような構成でもよい。この構成によれば、太陽電池はその状況に応じて電源電圧などの電源状態が様々に変化するため、副搬送波の周波数帯域をより一層分散させて反射波同士の衝突する確率を容易に下げることができる。
【０１００】
また、第１及び第２の実施の形態では、占有率設定部４４によりチャネル毎の副搬送波の周波数占有率を設定するとともに設定内容を記憶する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、占有率設定部４４は単に設定内容を記憶するだけで記憶内容の変更は他の機能部が行うような構成でもよい。
【０１０１】
また、第１〜第３の実施の形態では、質問器２，２Ａが受信した各応答器からの反射波などから応答器３ａ〜３ｃ，３Ａａ〜３Ａｃ，３Ｂａ〜３Ｂｃの周波数占有率を指定する変更情報を生成して送信する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、質問器は変更情報を生成する機能を有さず、各応答器が電源電圧や電池の種類等の検知した結果に基づいて独自に副搬送波の周波数占有率を設定する構成でもよい。このような構成であっても、副搬送波の周波数帯域を分散させて反射波同士の衝突する確率を下げることができ、また応答器の省電力化を図ることができることは言うまでもない。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によると、反射波の副搬送波の周波数の利用状況を周波数占有率で直接設定できるため、副搬送波の周波数帯域を分散させて反射波同士の衝突する確率を容易に下げることができる。また、電源装置等の状況に応じて、各応答器の省電力化を図ることができ、動作時間を延ばしたり通信距離を伸ばしたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図１に示す質問器の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す応答器の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す応答器における周波数占有率パターンを示した図である。
【図５】応答器への変更情報送信前の各応答器における副搬送波の周波数占有率と、質問器における副搬送波の利用率とを示した図である。
【図６】応答器への変更情報送信後の各応答器における副搬送波の周波数占有率と、質問器における副搬送波の利用率とを示した図である。
【図７】異なる周波数占有率パターンを組み合わせた場合における、時間単位の副搬送波の周波数分布を示した図である。
【図８】図１に示す質問器の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】図１に示す応答器の動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１に示す通信システムにおける、動作シーケンスである。
【図１１】第２の実施の形態の応答器の構成を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態の質問器の動作手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施の形態の応答器の動作手順を示すフローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態において異なる周波数占有率パターンを組み合わせた場合における、時間単位の副搬送波の周波数分布を示した図である。
【符号の説明】
１  通信システム
２  質問器
３  応答器
１７  アンテナ
２７  利用率判定部
２８  変更情報生成部
３１  アンテナ
３２  変復調器
４３  電源情報検知部
４４  占有率設定部
４５  帯域決定部
【図１】
2004320402.tif 000003
【図２】
2004320402.tif 000004
【図３】
2004320402.tif 000005
【図４】
2004320402.tif 000006
【図５】
2004320402.tif 000007
【図６】
2004320402.tif 000008
【図７】
2004320402.tif 000009
【図８】
2004320402.tif 000010
【図９】
2004320402.tif 000011
【図１０】
2004320402.tif 000012
【図１１】
2004320402.tif 000013
【図１２】
2004320402.tif 000014
【図１３】
2004320402.tif 000015
【図１４】
2004320402.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月25日(2003.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2004320402.tif 000017