(57)【要約】【課題】質問器の配置の変更や増設が容易で、美的感覚に優れた通信システムを提供する。【解決手段】質問器２ａ〜２ｅ間通信を無線で行う。そして、質問器２ａ〜２ｅ間の通信に用いられる電波（交信波）の周波数帯域と、質問器２ａ〜２ｅから応答器３ａ〜３ｃに対して送信される質問波を変調して反射される応答波の周波数帯域とを分離し、応答波の周波数帯域が交信波の周波数帯域より質問波の周波数に近くなるようにする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の質問器と、応答器とを備えた通信システムにおいて、
各前記質問器と前記応答器との間では、各前記質問器から質問波を送信し、前記質問波を受信した応答器が前記質問波に所定の変調を行った反射波を前記質問器に返信することによって通信が行われ、
前記質問器間では、交信波を利用することによって無線で通信が行われることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記反射波の周波数帯域と前記交信波の周波数帯域とが分離され、且つ、前記交信波の周波数帯域より前記反射波の周波数帯域が前記質問波の周波数に近いことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記交信波の周波数帯域の最も前記質問波の周波数に近い周波数と前記質問波の周波数との差が、前記反射波の周波数帯域の最も前記質問波の周波数から離れた周波数と前記質問波の周波数との差の、実質的に２倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記複数の質問器のうち互いに無線で通信を行う２つの質問器の夫々が送出する質問波の周波数の差が、前記反射波の周波数帯域の最も前記質問波の周波数から離れた周波数と前記質問波の周波数との差の４倍と前記交信波の周波数帯域幅とを加算して得られる値と実質的に等しいかそれより大きいことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項５】
同じ情報を有する前記交信波の周波数帯域が前記質問波の周波数の両側の周波数領域に存在することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記交信波がＯＦＤＭ方式による変調がなされたものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記質問器は、
ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段と、
前記ＯＦＤＭ信号生成手段によって生成された前記ＯＦＤＭ信号を主搬送波でアップコンバートして前記交信波とするミキサ手段と、
前記ミキサ手段からの前記交信波と前記主搬送波を変調、或いは変調しないで得られる前記質問波とを合成して送信波とする合成手段と、
当該質問器が受信した受信波を検波する検波手段と、
前記検波手段により検波された受信波をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、
前記ＡＤ変換手段で変換された受信波を前記反射波と前記他の質問器からの交信波とに分離する受信波分離手段と、
前記受信波分離手段で分離された前記反射波を復調する反射波復調手段と、
前記受信波分離手段で分離された前記他の質問器からの交信波を復調する交信波復調手段と、を備えたことを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記反射波復調手段と前記交信波復調手段は、フーリエ変換手段を共用していることを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の通信システムの質問器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の質問器と応答器とを備えた通信システム、及び通信システムを構成する質問器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の質問器が近接して設置され、各質問器は他の質問器及びホストと有線で接続、制御され、近接する移動体を検知、識別する移動体検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、複数の質問器及び応答器が設置される場合に、複数の質問器が所定の応答器に向けて同時に通信する場合に起こり得る干渉を防止するため、各質問器が異なる周波数を利用して応答器と通信する通信システムもよく知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらに、無線基地局間通信としては、ＦＡ（Frequency Modulation）方式、ＡＭ（Amplitude Modulation）方式、或いは、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）方式、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）方式などの通信方式がよく使われるが、最近、周波数利用効率の良い通信方式として、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式が脚光を浴び、利用されつつある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−６８３３０号公報
【特許文献２】
特許第２６２４８１５号公報
【特許文献３】
特開平１１−２９８４３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、各質問器間を有線のネットワークで接続した場合、配線が面倒であるため、設置場所が限定され、増設も容易ではなく、且つ、配線がいたるところに張り巡らされるため、配線が目立ち美的感覚に乏しいものになっていた。また、ＯＦＤＭ方式は周波数の利用効率の優れた有望な方式であるが、高速デジタル通信分野では実用化が進んでいるが、他のシステムとの処理の共用化など、システム全体の効率化は進んでいない。
【０００７】
そこで、本発明は、質問器の配置の変更や増設が容易で、美的感覚に優れた通信システム、及び通信システムの質問器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の通信システムは、複数の質問器と、応答器とを備えた通信システムにおいて、各前記質問器と前記応答器との間では、各前記質問器から質問波を送信し、前記質問波を受信した応答器が前記質問波に所定の変調を行った反射波を前記質問器に返信することによって通信が行われ、前記質問器間では、交信波を利用することによって無線で通信が行われることを特徴とする。請求項１によると、質問器間の通信を無線で行うため、質問器の配置の変更や増設が容易で、且つ、配線がなく美観にも優れている。
【０００９】
請求項２に記載の通信システムは、請求項１に記載の通信システムにおいて、前記反射波の周波数帯域と前記交信波の周波数帯域とが分離され、且つ、前記交信波の周波数帯域より前記反射波の周波数帯域が前記質問波の周波数に近いことを特徴とする。請求項２によると、応答器によって反射される反射波の周波数帯域と、質問器間の通信に用いられる交信波の周波数帯域とが分離されているため、反射波と交信波とが干渉することを防ぐことができる。さらに、交信波の周波数帯域より反射波の周波数帯域が質問波の周波数に近くなるようにしているため、応答器が消費する電力を小さく抑えることができる。
【００１０】
請求項３に記載の通信システムは、請求項２に記載の通信システムにおいて、前記交信波の周波数帯域の最も前記質問波の周波数に近い周波数と前記質問波の周波数との差が、前記反射波の周波数帯域の最も前記質問波の周波数から離れた周波数と前記質問波の周波数との差の、実質的に２倍以上であることを特徴とする。請求項３によると、質問器間の通信で利用される交信波が応答器で反射された場合であっても、質問波に対する反射波の周波数帯域と交信波に対する反射波の周波数帯域とが重なることがなくなる。この結果、質問器と応答器との間の干渉を抑圧できるため通信の信頼性が高いものとなるとともに、質問器と応答器との間の通信と、質問器間の通信とを同時に且つ周波数の利用効率良く行うことが可能になる。
【００１１】
請求項４に記載の通信システムは、請求項２に記載の通信システムにおいて、前記複数の質問器のうち互いに無線で通信を行う２つの質問器の夫々が送出する質問波の周波数の差が、前記反射波の周波数帯域の最も前記質問波の周波数から離れた周波数と前記質問波の周波数との差の４倍と前記交信波の周波数帯域幅とを加算して得られる値と実質的に等しいかそれより大きいことを特徴とする。請求項４によると、夫々の質問器が送出した質問波に対する応答器における反射波と、交信波に対する応答器における反射波と、交信波とが互いに重ならないようにすることが可能になる。この結果、質問器と応答器との間の干渉を抑圧できるため通信及び質問器間の通信の信頼性が高いものになる。また、２つの質問器の夫々が送出する質問波の周波数の差が、反射波の周波数帯域の最も質問波の周波数から離れた周波数と質問波の周波数との差の４倍と交信波の周波数帯域幅とを加算して得られる値と実質的に等しくすると、各質問器の周波数の利用効率を最も高くできる。
【００１２】
請求項５に記載の通信システムは、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、同じ情報を有する前記交信波の周波数帯域が前記質問波の周波数の両側の周波数領域に存在することを特徴とする。請求項５によると、同じ情報を有する交信波が質問波の両側に存在するため、交信波の送信に関して切り換えが不要になり、隣接する２つ（以上）の質問器に対して同時に送信することも可能となり、効率の良い通信ができる。
【００１３】
請求項６に記載の通信システムは、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の通信システムにおいて、前記交信波がＯＦＤＭ方式による変調がなされたものであることを特徴とする。請求項６によると、変調方式としてＯＦＤＭ方式を使用するため、一つの周波数の搬送波を利用する変調方式に比べて、周波数帯域の有効活用が図られる。
【００１４】
請求項７に記載の通信システムは、請求項６に記載の通信システムにおいて、前記質問器は、ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段と、前記ＯＦＤＭ信号生成手段によって生成された前記ＯＦＤＭ信号を主搬送波でアップコンバートして前記交信波とするミキサ手段と、前記ミキサ手段からの前記交信波と前記主搬送波を変調、或いは変調しないで得られる前記質問波とを合成して送信波とする合成手段と、当該質問器が受信した受信波を検波する検波手段と、前記検波手段により検波された受信波をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、前記ＡＤ変換手段で変換された受信波を前記反射波と前記他の質問器からの交信波とに分離する受信波分離手段と、前記受信波分離手段で分離された前記反射波を復調する反射波復調手段と、前記受信波分離手段で分離された前記他の質問器からの交信波を復調する交信波復調手段と、を備えたことを特徴とする。請求項７によると、質問波と交信波を同時に送信することが可能であるとともに、反射波と交信波とを分離して復調することが可能であるため反射波と交信波を同時に受信できる質問器を実現できる。
【００１５】
請求項８に記載の通信システムは、請求項７に記載の通信システムにおいて、前記反射波復調手段と前記交信波復調手段は、フーリエ変換手段を共用していることを特徴とする。請求項８によると、フーリエ変換手段を共用することによって効率のよい復調が可能となり質問器の構成を簡単にすることが可能になる。
【００１６】
尚、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の通信システムを構成する質問器を単体で提供するようにしてもよい（請求項９）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における通信システムについて図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
まず、本発明の実施の形態における通信システムの構成について図１を参照しつつ説明する。図１は、実施の形態における通信システムの構成例を示す図である。
【００１９】
通信システム１は、５台の質問器２ａ〜２ｅと、３台の応答器３ａ〜３ｃと、を備えている。ネットワークに接続された質問器２ａは種々のサービス処理を実施する処理機能を備えており、質問器２ａから少なくとも１つ以上の所定の質問器に宛てた指令などの情報が隣接する質問器を経由して伝達されたり、質問器が得た所定の応答情報などの情報が隣接する質問器を経由して質問器２ａにまで伝達されたりなどして、様々なサービス処理が実施される。また、質問器はサービス処理機能を備えず、収集した情報を質問器間を経由して（図示はしていない）ネットワーク上の他の機器に送ってそこでサービス処理が行われても良い。尚、このサービス処理は本発明と直接的な関係がないので、その説明は省略する。
【００２０】
質問器２ａ〜２ｅ及び応答器３ａ〜３ｃとの間の通信は、質問器２ａ〜２ｅから主搬送波が所定の情報で変調された質問波を送信し、この質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃは、受信した質問波を所定の情報（例えば、応答器を識別するために付与された当該応答器の識別番号（応答器ＩＤ））で変調した反射波（この反射波が応答波である。）を返信することによって行われる。また、質問器２ａ〜２ｅ間の通信は、無線で行われ、送信側は、送信情報（例えば、応答器から直接取得した応答器ＩＤと自身の質問器を識別するための識別番号（質問器ＩＤ）、隣接する質問器から受け取った応答器ＩＤと応答器から応答器ＩＤを受け取った質問器の質問器ＩＤなど）を含んだ交信波（質問器間の無線通信で送受信される電波）を送信し、受信側は、この交信波を受信することによって行われる。尚、質問器２ａ〜２ｅは、主搬送波を変調せずにそのまま質問波として送信するようにしてもよい。
【００２１】
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２ａ〜２ｅ、及び応答器３ａ〜３ｃの電気的構成を順に図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
まず、質問器２ａの電気的構成について図２を参照しつつ説明する。図２は、質問器２ａの電気的構成を示すブロック図である。尚、質問器２ｂ〜２ｅの電気的構成は質問器２ａと実質的に同様であり、質問器２ａの説明が適用できるため詳細は省略する。
【００２３】
質問器２ａは、図２に示すように、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）２１と、発振器２２と、ＤＡコンバータ２３と、アップコンバータ２４と、変調器２５と、合波器２６と、電力増幅器２７と、サーキュレータ２８と、低雑音増幅器（Low Noise Amp：ＬＮＡ）２９と、ホモダイン検波器３０と、ＡＤコンバータ３１と、アンテナ３２とから構成されている。
【００２４】
ＤＳＰ２１は、本実施の形態では、ＯＦＤＭ信号発生部２１ａと、ＢＳ信号発生部２１ｂと、分離部２１ｃと、ＯＦＤＭ復調部２１ｄと、ＢＳ復調部２１ｅとして機能する。
【００２５】
ＯＦＤＭ信号発生部２１ａは、応答器や他の質問器から受け取った情報をＯＦＤＭ変調方式で変調してＯＦＤＭ信号を生成し、生成したＯＦＤＭ信号をＤＡコンバータ２３へ出力する。ＯＤＦＭ方式では、周波数の異なる複数のキャリアが用いられ、本実施の形態で利用される複数のキャリアの周波数を、夫々、周波数ｆｓ１、ｆｓ２、…、ｆｓｎ（ｆｓ１＜ｆｓ２＜…＜ｆｓｎ）とする。但し、質問器２ｂ〜２ｅにおいても同様の周波数を利用するものとする。尚、質問器２ａ〜２ｅの夫々のキャリアの周波数を異なるように設定してもよい。
【００２６】
ＢＳ信号発生部２１ｂは、質問器２自身のＩＤ番号やホッピングタイミング或いはホッピングパターン等の情報を含んだＢＳ（Backscatter）信号を生成し、生成したＢＳ信号を変調器２５へ出力する。
【００２７】
分離部２１ｃは、ＡＤコンバータ３１からのデジタル信号（アンテナ３２で受信された電波）に対して隣接する質問器からの交信波に相当する信号と応答器からの応答波に相当する信号とに分離し、交信波に相当する信号をＯＦＤＭ復調部２１ｄへ、応答波に相当する信号をＢＳ復調部２１ｅへ出力する。ＯＦＤＭ復調部２１ｄは、分離部２１ｃからの信号を復調し、隣接する質問器からの交信波に含まれる情報を取り出す。ＢＳ復調部２１ｅは、分離部２１ｃからの信号を復調し、応答器からの情報を取り出す。
【００２８】
発振器２２は、９００ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、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アップコンバータ２４、変調器２５、及びホモダイン検波器３０へ出力する。但し、質問器２ａ〜２ｅの発振器が発振する周波数は、夫々、異なっている。尚、質問器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの発振器によって発振される主搬送波の周波数を、夫々、周波数ｆｃａ、ｆｃｂ、ｆｃｃ、ｆｃｄ、ｆｃｅとする。
【００２９】
ＤＡコンバータ２３は、ＤＳＰ２１のＯＦＤＭ信号発生部２１ａから入力されるデジタルのＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換し、アップコンバータ２４へ出力する。アップコンバータ２４は、ＤＡコンバータ２３でアナログ信号に変換されたＯＦＤＭ信号を発振器２２で発振された主搬送波でアップコンバートし、合波器２６へ出力する。質問器２ａのアップコンバータ２４から出力される信号の周波数は、図５に示すように、周波数ｆｃａ−ｆｓｎ、…、ｆｃａ−ｆｓ２、ｆｃａ−ｆｓ１、ｆｃａ＋ｆｓ１、ｆｃａ＋ｆｓ２、…、ｆｃａ＋ｆｓｎとなる。
【００３０】
但し、質問器２ｂのアップコンバータから出力される信号の周波数は、周波数ｆｃｂ−ｆｓｎ、…、ｆｃｂ−ｆｓ２、ｆｃｂ−ｆｓ１、ｆｃｂ＋ｆｓ１、ｆｃｂ＋ｆｓ２、…、ｆｃｂ＋ｆｓｎとなる。また、質問器２ｃのアップコンバータから出力される信号の周波数は、周波数ｆｃｃ−ｆｓｎ、…、ｆｃｃ−ｆｓ２、ｆｃｃ−ｆｓ１、ｆｃｃ＋ｆｓ１、ｆｃｃ＋ｆｓ２、…、ｆｃｃ＋ｆｓｎとなる。さらに、質問器２ｄのアップコンバータから出力される信号の周波数は、周波数ｆｃｄ−ｆｓｎ、…、ｆｃｄ−ｆｓ２、ｆｃｄ−ｆｓ１、ｆｃｄ＋ｆｓ１、ｆｃｄ＋ｆｓ２、…、ｆｃｄ＋ｆｓｎとなる。さらに、質問器２ｅのアップコンバータから出力される信号の周波数は、周波数ｆｃｅ−ｆｓｎ、…、ｆｃｅ−ｆｓ２、ｆｃｅ−ｆｓ１、ｆｃｅ＋ｆｓ１、ｆｃｅ＋ｆｓ２、…、ｆｃｅ＋ｆｓｎとなる。
【００３１】
変調器２５は、ＤＳＰ２１のＢＳ信号発生部２１ｂから入力されるＢＳ信号を振幅変調（Amplitude Shift Keying：ＡＳＫ）で、発振器２２から入力された主搬送波を変調し、合波器２６へ出力する。
【００３２】
合波器２６は、アップコンバータ２４からの信号と変調器２５からの信号とを合波し、電力増幅器２７へ出力する。電力増幅器２７は、合波器２６からの信号を電力増幅し、サーキュレータ２８へ出力する。サーキュレータ２８は、電力増幅器２７から入力された信号をアンテナ３２に伝え、又、アンテナ３２が受信した電波をＬＮＡ２９に伝えるように出力と入力の分離を行う。アンテナ３２に伝えられた信号がアンテナ３２から放射される。
【００３３】
ＤＳＰ２１のＯＦＤＭ信号発生部２１ａからＤＡコンバータ２３、アップコンバータ２４、合波器２６、電力増幅器２７、サーキュレータ２８を介して、アンテナ３２から放射される電波が、質問器間の通信に用いられる交信波である。また、ＤＳＰ２１のＢＳ信号発生部２１ｂから変調器２５、合波器２６、電力増幅器２７、サーキュレータ２８を介して、アンテナ３２から放射される電波が、質問器２ａと応答器３ａ〜３ｃ間の通信に用いられる質問器２ａから応答器３ａ〜３ｃへ送信される質問波である。
【００３４】
以上のことから分かるように、各質問器が隣接する質問器に対して送信する交信波の周波数帯域（以下、帯域と略す。）は、質問波の周波数の両側に存在し、質問器２ａでは交信波の帯域は周波数ｆｃａ−ｆｓｎ〜ｆｃａ−ｆｓ１、ｆｃａ＋ｆｓ１〜ｆｃａ＋ｆｓｎで、質問波の周波数は周波数ｆｃａとなる。
【００３５】
同様に、質問器２ｂでは交信波の帯域は周波数ｆｃｂ−ｆｓｎ〜ｆｃｂ−ｆｓ１、ｆｃｂ＋ｆｓ１〜ｆｃｂ＋ｆｓｎとなり、質問波の周波数は周波数ｆｃｂとなる。また、質問器２ｃでは交信波の帯域は周波数ｆｃｃ−ｆｓｎ〜ｆｃｃ−ｆｓ１、ｆｃｃ＋ｆｓ１〜ｆｃｃ＋ｆｓｎとなり、質問波の周波数は周波数ｆｃｃとなる。さらに、質問器２ｄでは交信波の帯域は周波数ｆｃｄ−ｆｓｎ〜ｆｃｄ−ｆｓ１、ｆｃｄ＋ｆｓ１〜ｆｃｄ＋ｆｓｎとなり、質問波の周波数は周波数ｆｃｄとなる。さらに、質問器２ｅでは交信波の帯域は周波数ｆｃｅ−ｆｓｎ〜ｆｃｅ−ｆｓ１、ｆｃｅ＋ｆｓ１〜ｆｃｅ＋ｆｓｎとなり、質問波の周波数は周波数ｆｃｅとなる。
【００３６】
ＬＮＡ２９は、サーキュレータ２８から入力されるアンテナ３２が受信した質問器或いは応答器からの受信信号を増幅し、ホモダイン検波器３０へ出力する。ホモダイン検波器３０は、ＬＮＡ２９で増幅された受信信号を発振器２２から入力される主搬送波とミキシングしてホモダイン検波し、ＡＤコンバータ３１へ出力する。ＡＤコンバータ３１は、ホモダイン検波器３０から入力されるアナログの信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ２１の分離部２１ｃへ出力する。
【００３７】
アンテナ３２で隣接する質問器から交信波が受信されると、受信された交信波は、サーキュレータ２８、ＬＮＡ２９、ホモダイン検波器３０、ＡＤコンバータ３１、ＤＳＰ２１の分離部２１ｃを介してＤＳＰ２１のＯＦＤＭ復調部２１ｄへ出力され、ＯＦＤＭ復調部２１ｄで復調される。また、アンテナ３２で応答器３ａ〜３ｃから応答波が受信されると、受信された応答波は、サーキュレータ２８、ＬＮＡ２９、ホモダイン検波器３０、ＡＤコンバータ３１、及びＤＳＰ２１の分離部２１ｃを介してＤＳＰ２１のＢＳ復調部２１ｅへ出力され、ＢＳ復調部２１ｅで復調される。
【００３８】
ここで、図２の分離部２１ｃ、ＯＦＤＭ復調部２１ｄ、及びＢＳ復調部２１ｅの詳細の一例について図３を参照しつつ説明する。図３は、分離部２１ｃ、ＯＦＤＭ復調部２１ｄ、及びＢＳ復調部２１ｅの詳細の一例を説明するための電気的構成を示すブロック図である。
【００３９】
図２の分離部２１ｃ、ＯＦＤＭ復調部２１ｄ、及びＢＳ復調部２１ｅの詳細の一例は、ＦＩＲフィルタ３３、間引き器３４、ポリフェーズフィルタ３５、バッファ３６、バッファ３７、ＦＦＴ部３８、及びスイッチ３９ａ、３９ｂから構成されている。
【００４０】
ＡＤコンバータ３１の出力は、ＦＩＲフィルタ３３に入力されるとともに、バッファ３７に入力され、バッファ３７でＡＤコンバータ３１の出力の値が直接蓄積される。そして、適宜、スイッチ３９ａによりバッファ３７とＦＦＴ部３８とが接続されて、バッファ３７に蓄積された信号がＦＦＴ部３８へ出力される。
【００４１】
ＦＩＲフィルタ３３に入力されたＡＤコンバータ３１の出力は、ＦＩＲフィルタ３３で交信波が除去され、間引き器３４によりサンプリングレートを低くし、フィルタバンクに用いられるポリフェーズフィルタ３５を通過した後、バッファ３６に蓄積される。そして、適宜、スイッチ３９ａによりバッファ３６とＦＦＴ部３８とが接続されて、バッファ３６に蓄積された信号が適宜ＦＦＴ部３８へ出力される。
【００４２】
ＦＦＴ部３８において、バッファ３７からのデータを高速フーリエ変換（FastFourier Transfer：ＦＦＴ）することによりＯＦＤＭ復調信号が得られ、ＯＦＤＭ復調信号がスイッチ３９ｂを介して不図示のＤＳＰ２１内の信号処理部へ出力され、信号処理部で解析される。また、ＦＦＴ部３８において、バッファ３６からのデータをＦＦＴすることにより、すなわち、ボリフェースフィルタ３５とＦＦＴ部３８とでフィルタバンクを構成できるので、ＢＳ復調信号が各ホッピング周波数に対し、同時に得られ、ＢＳ復調信号がスイッチ３９ｂを介して不図示のＤＳＰ２１内の信号処理部へ出力され、信号処理部で解析される。
【００４３】
前記信号処理部で解析されたＢＳ復調信号を適切なフレームに分離して応答器ごとに仕分けし、さらに、応答器ごとに連結することによって、復調し、応答器からの情報を取り出す。ここで、ＢＳ復調信号はＯＦＤＭ復調信号に比べてデータレートが低く、バッファ３６のデータ量や蓄積速度も間引きにより小さくなる。これによりＦＦＴを行う割合はＯＦＤＭ復調時のＦＦＴを行う割合より非常に小さく、ＦＦＴ部３８を共用し切り換えて使用しても、ＢＳ復調処理及びＯＦＤＭ復調処理の双方を十分な速度で行うことができる。ＦＦＴ部３８の共用によりシステムの構成が簡単となり、処理の効率化が向上する。尚、ＯＦＤＭ復調時にはＦＦＴにより周波数の低い部分に反射波部分が生じるが信号レベルが低いので、ここは無視してＯＦＤＭのキャリア周波数に相当する成分のみ復調信号として取り出せばよい。また、バッファ３７の前に反射波成分を除去するフィルタを追加してもよい。
【００４４】
次に、応答器３ａの電気的構成について図４を参照しつつ説明する。図４は、応答器３ａの電気的構成を示すブロック図である。尚、応答器３ｂ、３ｃの電気的構成は応答器３ａと実質的に同等であり、応答器３ａの説明が適用できるため詳細は省略する。
【００４５】
応答器３ａは、図４に示すように、変復調器４１と、デジタル回路部４２と、アンテナ４３と、を備えている。変復調器４１は、アンテナ４３が受信した電波（質問器２ａ〜２ｅの質問波）を復調して、デジタル回路部４２の後述するコントローラ４２ａへ出力する。また、変復調器４１は、デジタル回路部４２の後述する副搬送波変調器４２ｃで変調された副搬送波で質問波を変調し、変調波が反射波としてアンテナ３３から送信される。この反射波が応答波になる。
【００４６】
デジタル回路部４２は、コントローラ４２ａと、副搬送波発振器４２ｂと、副搬送波変調器４２ｃと、から構成されている。コントローラ４２ａは、応答器４ａの制御を司るものである。副搬送波発振器４２ｂは、副搬送波を発振し、発振した副搬送波を副搬送波変調器４２ｃへ出力する。副搬送波変調器４２ｃは、コントローラ４２ａに制御されて、必要に応じて、情報信号（例えば、応答器ＩＤ）等を位相変調（Phase Shift Keying：ＰＳＫ）で、副搬送波発振器４２ｂから入力された副搬送波を変調し、変調した副搬送波を変復調器４１へ出力する。但し、副搬送波発振器４２ｂによって発振される副搬送波の周波数は周波数ホッピングされており、最低ホッピング周波数を周波数ｆｌとし、最高ホッピング周波数を周波数ｆｈとする。尚、副搬送波発振器４２ｂ及び副搬送波変調器４２ｃは、コントローラ４２ａ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）としても良い。また、副搬送波発振器４２ｂ及び副搬送波変調器４２ｃは、コントローラ４２ａ内に設け１チップ化しても良い。
【００４７】
アンテナ４３で、質問器２ａ〜２ｅから質問波を受信すると、変復調器４１で復調されてデジタル回路部４２のコントローラ４２ａへ出力される。これにより、コントローラ４２ａは質問波を受信中であることを知る。質問波を受信中であると知ったコントローラ４２ａに制御されて、副搬送波変調器４２ｃは情報信号で副搬送波発振器４２ｂから入力された副搬送波を変調し、変調した副搬送波を変復調器４１へ出力する。変復調器４１は、副搬送波変調器４２ｃで変調された副搬送波で受信中の質問波を変調し、アンテナ４３から応答波を送信する。
【００４８】
但し、質問器２ａから質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃが送信する応答波の周波数帯域（以下、帯域と略す。）は、周波数ｆｃａ−ｆｈ〜周波数ｆｃａ−ｆｌ、及び周波数ｆｃａ＋ｆｌ〜周波数ｆｃａ＋ｆｈとなる。また、質問器２ｂから質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃが送信する応答波の帯域は、ｆｃｂ−ｆｈ〜ｆｃｂ−ｆｌ、及びｆｃｂ＋ｆｌ〜ｆｃｂ＋ｆｈとなる。また、質問器２ｃから質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃが送信する応答波の帯域は、ｆｃｃ−ｆｈ〜ｆｃｃ−ｆｌ、及びｆｃｃ＋ｆｌ〜ｆｃｃ＋ｆｈとなる。また、質問器２ｄから質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃが送信する応答波の帯域は、ｆｃｄ−ｆｈ〜ｆｃｄ−ｆｌ、及びｆｃｄ＋ｆｌ〜ｆｃｄ＋ｆｈとなる。また、質問器２ｅから質問波を受信した応答器３ａ〜３ｃが送信する応答波の帯域は、ｆｃｅ−ｆｈ〜ｆｃｅ−ｆｌ、及び周波数ｆｃｅ＋ｆｌ〜周波数ｆｃｅ＋ｆｈとなる。
【００４９】
以下、通信システム１において通信に利用される電波の周波数配置の関係について図５を参照しつつ説明する。図５は、通信システム１において利用される電波の周波数配置の関係を説明するための説明図である。
【００５０】
ポイントＡ（周波数ｆｃａ）は、質問器２ａによって送信される質問波の周波数を示している。
ポイントＡａ（周波数ｆｃａ−ｆｈ〜周波数ｆｃａ−ｆｌ）及びポイントＡｂ（周波数ｆｃａ＋ｆｌ〜周波数ｆｃａ＋ｆｈ）は、応答器３ａ〜３ｃによって質問器２ａから送信される質問波が変調反射されて送信される応答波の帯域を示している。
ポイントＡＢ（周波数ｆｃｂ−ｆｓｎ〜周波数ｆｃｂ−ｆｓ１：周波数ｆｃａ＋ｆｓ１〜周波数ｆｃａ＋ｆｓｎ）は、質問器２ａと質問器２ｂとの間の通信で利用される交信波の帯域を示している。
【００５１】
ポイントＢ（周波数ｆｃｂ）は、質問器２ｂによって送信される質問波の周波数を示している。
ポイントＢａ（周波数ｆｃｂ−ｆｈ〜周波数ｆｃｂ−ｆｌ）及びポイントＢｂ（周波数ｆｃｂ＋ｆｌ〜周波数ｆｃｂ＋ｆｈ）は、応答器３ａ〜３ｃによって質問器２ｂから送信される質問波が変調反射されて送信される応答波の帯域を示している。
ポイントＢＣ（周波数ｆｃｂ＋ｆｓ１〜周波数ｆｃｂ＋ｆｓｎ：周波数ｆｃｃ−ｆｓｎ〜周波数ｆｃｃ−ｆｓ１）は、質問器２ｂと質問器２ｃとの間の通信で利用される交信波の帯域を示している。
【００５２】
ポイントＣ（周波数ｆｃｃ）は、質問器２ｃによって送信される質問波の周波数を示している。
ポイントＣａ（周波数ｆｃｃ−ｆｈ〜周波数ｆｃｃ−ｆｌ）及びポイントＣｂ（周波数ｆｃｃ＋ｆｌ〜周波数ｆｃｃ＋ｆｈ）は、応答器３ａ〜３ｃによって質問器２ｃから送信される質問波が変調反射されて送信される応答波の帯域を示している。
【００５３】
ポイントＡＢから分かるように、隣接する質問器２ａと質問器２ｂとが同時に通信しないで交互に通信するなどして通信する場合は、交信波の帯域を共用できるため、質問器２ｂが送信する交信波の帯域と、質問器２ａが送信する交信波の帯域が重なるように、質問器２ａの質問波の周波数ｆｃａ、質問器２ｂの質問波の周波数ｆｃｂ、最低キャリア周波数ｆｓ１、及び最高キャリア周波数ｆｓｎを設定している。同様に、隣接する質問器２ｂ〜２ｅ間の通信に用いられる隣接する質問器が送信する交信波が互いに重なるように、各周波数が設定されている。
【００５４】
ポイントＡｂとポイントＡＢから分かるように、応答器３ａ〜３ｃによって質問器２ａから送信される質問波が変調反射されて送信される応答波の帯域（図中Ａｂ）と、質問器２ａと質問器２ｂとの間の通信で利用される交信波の帯域（図中ＡＢ）とが重ならないように、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高キャリア周波数ｆｓｎ、最低ホッピング周波数ｆｌ、及び最高ホッピング周波数ｆｈが設定されている。同様に、質問器２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの質問波に対する応答器３ａ〜３ｃの応答波の帯域と、その質問波を送信した質問器が送信する交信波の帯域とが重ならないように、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高キャリア周波数ｆｓｎ、最低ホッピング周波数ｆｌ、及び最高ホッピング周波数ｆｈが設定されている。
このように交信波の帯域と応答波の帯域とが重ならない、つまり、分離することによって、交信波と応答波とが互いに干渉することがなくなり、質問器間通信と質問器と応答器との間の通信を同時にすることが可能になる。
【００５５】
また、ポイントＡｂとポイントＡＢから分かるように、応答器３ａ〜３ｃによって質問器２ａから送信される質問波が変調反射されて送信される応答波の帯域（図中Ａｂ）が、質問器２ａと質問器２ｂとの間の通信で利用される交信波の帯域（図中ＡＢ）より周波数ｆｃａに近くなるように、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高キャリア周波数ｆｓｎ、最低ホッピング周波数ｆｌ、及び最高ホッピング周波数ｆｈが設定されている。同様に、質問器２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの質問波に対する応答器３ａ〜３ｃの応答波の帯域が、質問波を送信した質問器が送信する交信波の帯域より、当該質問器が送信する質問波の周波数に近くなるように、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高キャリア周波数ｆｓｎ、最低ホッピング周波数ｆｌ、及び最高ホッピング周波数ｆｈが設定されている。
このように設定することによって、応答器３ａ〜３ｃの副搬送波発振器４２ｂによって発振される副搬送波の周波数を低く抑えることができるので、応答器３ａ〜３ｃで消費される電力を低く抑えることができる。また、一般に、応答器は数多く設置され、移動するものが多く、電池などで駆動される場合が多いなど、給電に苦労する場合が多いため、質問器より消費電力を小さく抑えることが望ましく、その点でも上述した周波数設定は効果的である。
【００５６】
より干渉の少ない通信を行うためには、交信波の帯域は応答波の帯域と重ならないだけでなく、質問波と共に送信される交信波が応答器によって変調反射され生じる不要な反射波の帯域とも重ならないように設定される必要がある。そして、点線で示す応答器は交信波の周波数ｆｓ１〜ｆｓｎの各キャリアに対しても質問波に対するのと同一の帯域幅を有した反射波を発生してしまうため、周波数ｆｓ１−ｆｈから周波数ｆｓｎ＋ｆｌまでの帯域の不要な反射波が各交信波毎に発生することになる。つまり、質問波が応答器によって変調反射される反射波の当該質問波から最も遠い周波数と当該質問波の周波数との差が、交信波に対する応答器における反射波の当該交信波から最も離れた周波数と当該交信波に最も近い周波数と、の差とが同一（つまりｆｈ）となることがわかる。
以上の点を踏まえ、質問器２ａと質問器２ｂとの間の通信で利用される交信波の帯域（図中ＡＢ）の最低の周波数（質問器２ａによって送信される質問波に最も近い周波数）ｆｃａ＋ｆｓ１と質問器２ａが送信する質問波の周波数ｆｃａとの差（ｆｓ１）が、応答器３ａ〜３ｃによって質問器２ａから送信される質問波が変調反射されて送信される応答波の帯域（図中Ａｂ）の最高の周波数（質問器２ａによって送信される質問波から最も離れた周波数）ｆｃａ＋ｆｈと質問器２ａが送信する質問波の周波数ｆｃａとの差（ｆｈ）の実質的に２倍以上になるように（ｆｓ１≧２×ｆｈ）、最低キャリア周波数ｆｓ１と、最高ホッピング周波数ｆｈが設定されている。同様に、各質問器及び各応答器において、質問器から送信される交信波の帯域の当該質問器から送信される質問波に最も近い周波数と当該質問器から送信される質問波の周波数との差が、当該質問器が送信する質問波が応答器３ａ〜３ｃによって変調反射される反射波の帯域の当該質問波から最も遠い周波数と当該質問波の周波数との差の実質的に２倍以上になるように、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高ホッピング周波数ｆｈが設定されている。
このように設定することによって、質問器間の通信で利用される交信波が応答器で反射された場合であっても、質問波に対する反射波の帯域と交信波に対する反射波の帯域とが重なることをなくなり、この結果、質問器と応答器との間の通信の信頼性が高いものとなるとともに、質問器と応答器との間の通信と、質問器間の通信とを同時に行うことが可能になる。尚、周波数効率を高める観点からは２倍にする（実際は可能な限り２倍に近づける）ことが好ましい。
【００５７】
隣接する質問器が同じ周波数のキャリアを利用して交信波を生成して送信し、且つ、各応答器の反射波の帯域が同じ場合、質問器２ａによって送信される質問波の周波数ｆｃａと質問器２ｂによって送信される質問波の周波数ｆｃｂとの差（ｆｃｂ−ｆｃａ）が、質問器２ａ；２ｂから送信される質問波が応答器３ａ〜３ｃによって変調反射されて送信される応答波の帯域（図中Ａｂ；Ｂａ）の最も質問器２ａ；２ｂから送信される質問波から最も離れた周波数ｆｃａ＋ｆｈ；ｆｃｂ−ｆｈと質問器２ａ；２ｂから送信される質問波の周波数ｆｃａ；ｆｃｂとの差（ｆｈ＝（ｆｃａ＋ｆｈ）−ｆｈ；ｆｈ＝ｆｃｂ−（ｆｃｂ−ｆｈ））の４倍と、質問器２ａと質問器２ｂとの間の通信に利用される交信波の帯域（図中ＡＢ）の幅（ｆｓｎ−ｆｓ１）との和（４×ｆｈ＋（ｆｓｎ−ｆｓ１））に等しいかそれより大きくなるように（ｆｃｂ−ｆｃａ≧４×ｆｈ＋（ｆｓｎ−ｆｓ１））、質問器２ａの質問波の周波数ｆｃａ、質問器２ｂの質問波の周波数ｆｃｂ、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高キャリア周波数ｆｓｎ、及び最高ホッピング周波数ｆｈが設定されている。同様に、各質問器及び各応答器において、質問器から送信される質問波が応答器によって変調反射される反射波の帯域の当該質問波から最も離れた周波数と当該質問波の周波数との差の４倍と、交信波の帯域幅と、を加算して得られる値に実質的に等しいかそれより大きくなるように、隣接する質問器の質問波の周波数、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高キャリア周波数ｆｓｎ、及び最高ホッピング周波数ｆｈが設定される。
このように周波数を設定することによって、夫々の質問器が送出した質問波に対する反射波と、交信波に対する反射波と、交信波とが互い干渉することを防ぐことでき、この結果、質問器と応答器との間の通信及び質問器間の通信の信頼性が高いものになる。尚、周波数効率の観点からは、ｆｃｂ−ｆｃａ＝４×ｆｈ＋（ｆｓｎ−ｆｓ１）になる（実際には可能な限り近づける）ように各周波数を設定することが好ましい。他の場合においても同様である。
【００５８】
以上説明した実施の形態における通信システムは、質問器２ａ〜２ｅ間の通信を無線で行うため、質問器２ａ〜２ｅの配置の変更や増設が容易で、且つ、配線がなく美観にも優れている。また、上述したように各周波数が設定されることによって、質問器間２ａ〜２ｅ間の通信に利用される交信波、質問波に対する反射波（応答波）、交信波に対する反射波が互いに干渉することがなく、通信の信頼性が高いものとなる。
【００５９】
また、サービス処理機能を有する質問器と離れた位置にある質問器からサービス処理機能を有する質問器へ情報を転送する場合、その間にある質問器を経由して転送することが可能であるため、交信波に必要な電力を小さくすることができる。
【００６０】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した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、各応答器が質問波に対して変調反射する反射波が異なる帯域を持つ場合も考えられるが、その場合も、前記反射波の周波数の中で前記質問器から最も周波数の離れた周波数を利用して、上記実施の形態で説明した周波数配置が満たされるように、各周波数を設定すればよい。また、上記実施の形態では、交信波にはＯＦＤＭ方式を用いた例で説明しているが、交信波や質問波の各周波数が前述したような本発明の要件を満たすように設定すれば、ＦＭ（ＦＳＫ）やスペクトラム拡散通信（周波数ホッピング方式）など、一般的な変調（伝送）方式を用いてもよいことはいうまでもない。さらに、質問波の周波数ｆｃａ、ｆｃｂ、ｆｃｃ、ｆｃｄ、ｆｃｅ、最低キャリア周波数ｆｓ１、最高キャリア周波数ｆｓｎ、最低ホッピング周波数ｆｌ、及び最高ホッピング周波数ｆｈが上記実施の形態で説明したような関係でなくても、特許請求の範囲に記載したような周波数の関係が満たされるものであればよい。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１によると、質問器間の通信を無線で行うため、質問器の配置の変更や増設が容易で、且つ、配線がなく美観にも優れている。
【００６２】
請求項２によると、応答器によって反射される反射波の周波数帯域と、質問器間の通信に用いられる交信波の周波数帯域とが分離されているため、反射波と交信波とが干渉することを防ぐことができる。さらに、交信波の周波数帯域より反射波の周波数帯域が質問波の周波数に近くなるようにしているため、応答器が消費する電力を小さく抑えることができる。
【００６３】
請求項３によると、質問器間の通信で利用される交信波が応答器で反射された場合であっても、質問波に対する反射波の周波数帯域と交信波に対する反射波の周波数帯域とが重なることがなくなる。この結果、質問器と応答器との間の干渉を抑圧できるため通信の信頼性が高いものとなるとともに、質問器と応答器との間の通信と、質問器間の通信とを同時に且つ周波数の利用効率良く行うことが可能になる。
【００６４】
請求項４によると、夫々の質問器が送出した質問波に対する応答器における反射波と、交信波に対する応答器における反射波と、交信波とが互いに重ならないようにすることが可能になる。この結果、質問器と応答器との間の干渉を抑圧できるため通信及び質問器間の通信の信頼性が高いものになる。また、２つの質問器の夫々が送出する質問波の周波数の差が、反射波の周波数帯域の最も質問波の周波数から離れた周波数と質問波の周波数との差の４倍と交信波の周波数帯域幅とを加算して得られる値と実質的に等しくすると、各質問器の周波数の利用効率を最も高くできる。
【００６５】
請求項５によると、同じ情報を有する交信波が質問波の両側に存在するため、交信波の送信に関して切り換えが不要になり、隣接する２つ（以上）の質問器に対して同時に送信することも可能となり、効率の良い通信ができる。
【００６６】
請求項６によると、変調方式としてＯＦＤＭ方式を使用するため、一つの周波数の搬送波を利用する変調方式に比べて、周波数帯域の有効活用が図られる。
【００６７】
請求項７によると、質問波と交信波を同時に送信することが可能であるとともに、反射波と交信波とを分離して復調することが可能であるため反射波と交信波を同時に受信できる質問器を実現できる。
【００６８】
請求項８によると、フーリエ変換手段を共用することによって効率のよい復調が可能となり質問器の構成を簡単にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図１の通信システムを構成する質問器の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示したＤＳＰの一部の詳細を説明するためのブロック図である。
【図４】図１の通信システムを構成する応答器の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図１の通信システムに利用される電波の周波数配置を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１  通信システム
２ａ〜２ｅ  質問器
３ａ〜３ｃ  応答器
２１  ＤＳＰ
２１ａ  ＯＦＤＭ信号発生部
２１ｂ  ＢＳ信号発生部
２１ｃ  分離部
２１ｄ  ＯＦＤＭ復調部
２１ｅ  ＢＳ復調部
２２  発振器
２３  ＤＡコンバータ
２４  アップコンバータ
２５  変調器
２６  合波器
２７  電力増幅器
２８  サーキュレータ
２９  ＬＮＡ
３０  ホモダイン検波器
３１  ＡＤコンバータ
３２  アンテナ
３３  ＦＩＲフィルタ
３４  間引き器
３５  ポリフェーズフィルタ
３６、３７  バッファ
３８  ＦＦＴ部
４１  変復調器
４２  デジタル回路部
４３  アンテナ
４２ａ  コントローラ
４２ｂ  副搬送波発振器
４２ｃ  副搬送波変調器
【図１】
2004194150.tif 000003
【図２】
2004194150.tif 000004
【図３】
2004194150.tif 000005
【図４】
2004194150.tif 000006
【図５】
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