(57)【要約】【課題】多値ＰＳＫ又は多値ＱＡＭにより反射波伝送を高速化する。【解決手段】アンテナと高周波スイッチと間に可変高周波アッテネータが配置されている。振幅方向の半分の値を可変高周波アッテネータで決定し、残り半分は高周波スイッチをオン／オフ操作して位相を１８０度回転させることによって、多値ＰＳＫの反射波を生成する。アンテナで受信した電波は可変高周波アッテネータでデータに従った４レベルの減衰をさせられ、高周波スイッチでＰＳＫ変調され、結果８値のＰＳＫ信号を生成する。さらに直交変調することにより多値ＱＡＭ信号を生成する。【選択図】  図１
2009232372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無変調波に対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、リーダライタは反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器からなる、バックスキャッタ方式の通信システムであって、
前記反射器は、転送先から到来する電波を受信するアンテナと、前記アンテナによる受信電波に対する反射波の位相を送信データに応じて制御する位相制御手段と、前記位相制御手段により位相振幅が掛けられた反射波に対して送信データに応じた振幅方向の制御を行なう振幅制御手段を備え、多値位相変調した反射波信号によりデータ送信を行ない、
前記反射波読取器は、無変調波を送信するとともに、前記反射器からの多値位相変調された反射波信号を復調処理する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記アンテナとグランドの間に接続されたダイオード又はガリウム砒素のＦＥＴからなるアンテナ・スイッチ及びλ／４（但し、λは使用波長とする）の位相器と、前記アンテナと前記アンテナ・スイッチ間に可変高周波アッテネータを接続してなる信号線路を備え、
前記位相制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記アンテナ・スイッチをオン／オフ制御して高周波的なオープン、ショートを生成し、前記反射波の位相を１８０度制御する、
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】
前記振幅制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記可変高周波アッテネータへの制御電圧を複数レベルに切り換えて、前記反射波の減衰量を制御する、
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】
前記反射器は、
分配器を介して前記アンテナから分岐する、前記アンテナとグランドの間に接続された第１のアンテナ・スイッチ及びλ／４（但し、λは使用波長とする）の第１の位相器と、前記アンテナと前記第１のアンテナ・スイッチ間に第１の可変高周波アッテネータを接続してなるＩ軸用の第１の信号線路と、
前記アンテナとグランドの間に接続された第２のアンテナ・スイッチ及びλ／４の第２の位相器と、前記アンテナと前記第２のアンテナ・スイッチ間にλ／８の位相器及び第２の可変高周波アッテネータを接続してなり、前記第１の信号線路に対して往復で９０度の位相差を持つＱ軸用の第２の信号線路を備え、
前記位相制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記第１及び第２のアンテナ・スイッチをオン／オフ制御して高周波的なオープン、ショートを生成し、前記第１及び第２の信号線路からの各反射波の位相をそれぞれ１８０度制御し、
前記振幅制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記可変高周波アッテネータへの制御電圧を複数レベルに切り換えて、前記反射波の減衰量を制御して、多値のＱＡＭ信号を生成する、  
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５】
受信電波の反射を利用したバックスキャッタ方式によりデータ通信を行なう通信装置であって、データ送信部は、
転送先から到来する電波を受信するアンテナと、
前記アンテナによる受信電波に対する反射波の位相を送信データに応じて制御する位相制御手段と、
前記位相制御手段により位相振幅が掛けられた反射波に対して送信データに応じた振幅方向の制御を行なう振幅制御手段と、
を具備することを特徴とする通信装置。
【請求項６】
前記位相制御手段は、前記アンテナとグランドの間に接続されたダイオード又はガリウム砒素のＦＥＴからなるアンテナ・スイッチ及びλ／４（但し、λは使用波長とする）の位相器を備え、送信データのビット・イメージに応じて前記アンテナ・スイッチをオン／オフ制御して高周波的なオープン、ショートを生成し、前記反射波の位相を１８０度制御する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記振幅制御手段は、前記アンテナと前記アンテナ・スイッチの間に装荷された可変高周波アッテネータを備え、送信データのビット・イメージに応じて前記可変高周波アッテネータへの制御電圧を複数レベルに切り換えて、前記反射波の減衰量を制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
分配器を介して前記アンテナから分岐する、前記アンテナとグランドの間に接続された第１のアンテナ・スイッチ及びλ／４（但し、λは使用波長とする）の第１の位相器と、前記アンテナと前記第１のアンテナ・スイッチ間に第１の可変高周波アッテネータを接続してなるＩ軸用の第１の信号線路と、
前記アンテナとグランドの間に接続された第２のアンテナ・スイッチ及びλ／４の第２の位相器と、前記アンテナと前記第２のアンテナ・スイッチ間にλ／８の位相器及び第２の可変高周波アッテネータを接続してなり、前記第１の信号線路に対して往復で９０度の位相差を持つＱ軸用の第２の信号線路を備え、
前記位相制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記第１及び第２のアンテナ・スイッチをオン／オフ制御して高周波的なオープン、ショートを生成し、前記第１及び第２の信号線路からの各反射波の位相をそれぞれ１８０度制御し、
前記振幅制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記可変高周波アッテネータへの制御電圧を複数レベルに切り換えて、前記反射波の減衰量を制御し、
多値のＱＡＭ信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自ら電波の発生源を持たない端末（トランスポンダ）がホスト（リーダライタ）との間で非接触によりデータ伝送を行なう通信システム並びに通信装置に係り、特に、無変調波に対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器（トランスポンダ）と、反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器（リーダライタ）からなる、反射波伝送（バックスキャッタ）方式の通信システム並びに通信装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、周波数帯域を広げることなく反射波伝送を高速化する通信システム並びに通信装置に係り、特に、多値化により反射波伝送を高速化する通信システム並びに通信装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自ら電波の発生源を持たず無線でデータを送信する通信システムとしてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる非接触通信システムが知られている。ＲＦＩＤの他の呼び方として、「ＩＤシステム」や「データ・キャリア・システム」などがあるが、世界的に共通なのがＲＦＩＤシステム、略してＲＦＩＤである。日本語に訳すると「高周波（無線）を使用した認識システム」となる。ＲＦＩＤシステムは、タグとも呼ばれるトランスポンダと、トランスポンダにアクセスするリーダライタとから構成され、トランスポンダはリーダライタ側から電波をエネルギ源として受動的に動作し、リーダライタはトランスポンダ内に格納された情報の読み取りや情報の書き込みを行なう。
【０００４】
ＲＦＩＤシステムにおける非接触の通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。このうち電波通信方式のＲＦＩＤシステムでは、トランスポンダは無変調波に対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器を備え、リーダライタは反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器を備え、「バックスキャッタ」とも呼ばれる反射波伝送を行なう。反射器は、反射波読取器から無変調波が送られてくると、アンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいてその反射波に変調を施して送信データを重畳する。すなわち、反射器側ではデータ送信に際してキャリア発生源が不要であることから、低消費でデータ伝送動作を駆動する。そして、反射波読取器側では、このような変調反射波を受信し、復調並びに復号処理して伝送データを取得することができる。
【０００５】
反射器は、基本的には、入射する連続波の電波を反射させるアンテナと、送信データの発生回路と、送信データに対応させてアンテナの負荷インピーダンスを変化させるインピーダンス変化回路で構成される。インピーダンス変化回路は、例えばアンテナの終端をオープン／グランドに切り替えるアンテナ・スイッチである。このアンテナ・スイッチを、通信回路モジュールに組み込んでＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタで構成することもできるが、回路モジュールとは切り離して、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成することで、低消費電力で高速な切り替え動作が可能となる。後者の場合、反射波変調によるデータ伝送レートが向上するとともに、その消費電力は数１０μＷ以下に抑制される。したがって、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）では通信時に数百ｍＷ〜数Ｗ程度の電力を消費することを考慮すると、反射波通信は一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると圧倒的な性能差を持つと言える（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
また、反射器を搭載したトランスポンダは受信電波を反射する動作を行なうだけであるから、無線局とはみなされず、電波通信に課される法規制の対象外として扱われるという利点もある。また、旧来の非接触通信システムでは数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ（例えば１３．５６ＭＨｚ）の周波数を用いるのに対し、反射波伝送方式では例えばＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｏｒｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｂａｎｄ）と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯（マイクロ波）の高帯域を用いた高速なデータ伝送を実現することができる。
【０００７】
反射波伝送を利用した通信システムの適用例として、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどのデータ・ソースとなる端末にトランスポンダとしての反射器を搭載し、テレビやプリンタなどのホストが反射波読取器機能を備えて、静止画や動画などのデータを反射波伝送によりアップロードし、表示やプリントアウトの処理を行なうことが挙げられる。
【０００８】
図８には、反射波伝送システムにおいてデータの送信元となる反射器の構成を示している。図示の反射器１０は、アンテナ１１と、アンテナ・スイッチ１２と、アンテナ負荷１３と、バンド・パス・フィルタ１４と、ＡＳＫ検波部１５とで構成される。無線電波の周波数としてＩＳＭと呼ばれる２．４ＧＨｚ帯を用いているものとする。
【０００９】
アンテナ・スイッチ１２がオンのときは、アンテナ１１は５０Ωのアンテナ負荷１３で終端され、オフのときは、アンテナ１１はオープンとなる。このようなスイッチング動作により、反射波読取器から到来する無変調搬送波に対して、オンのときは終端、オフのときは反射の振る舞いを行ない、反射波に対して変調処理を施すことができる。
【００１０】
通信制御部１６は、上位層アプリケーション（図示しない）によって生成される送信データを受け取ると、データのビット・イメージに従ってアンテナ１０１に接続されたアンテナ・スイッチ１２のオン／オフ動作を行なう。例えば、データが１のときはアンテナ・スイッチ１２をオンに、データが０のときオフとする。すなわち、送信データは、アンテナ・スイッチ１２のオン／オフ操作に伴うアンテナ負荷インピーダンスの変動によって変調された反射波信号として送信される。
【００１１】
なお、バンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）１４並びにＡＳＫ検波部１５は、転送先からＡＳＫ変調された送達確認信号（若しくはデータ）の受信時に用いるが、この２つのブロックは、伝送の送達確認を行なわない一方向の伝送であれば不要となる。
【００１２】
また、図９には、反射波伝送システムにおいてデータの受信先となる反射波読取器機能を備えた情報機器２０のハードウェア構成を示している。
【００１３】
情報機器２０は、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ２１と、送受信動作に応じてアンテナ２１を択一的に接続するアンテナ・スイッチ若しくはその代替となるサーキュレータ２２と、受信部２３と、送信部２６と、ベースバンド制御部３０、復号部３１と、復号後の受信データに関するさまざまな演算処理を実行する情報処理部３２を備えている。
【００１４】
反射器１０からの反射波信号を読み取るために、反射波読取器からは、反射波を作り出すための無変調搬送波を送信する必要がある。この場合、受信部２３は直交検波部２４とＡＧＣアンプ２５からなり、また、送信部２６はミキサ２７とパワー・アンプ２８からなり、さらに周波数シンセサイザ２９を備えている。
【００１５】
送信部２６から無変調搬送波を送信するためには、ベースバンド（ＢＢ）制御部３０からミキサ２７に対してある直流電圧を与えることにより実現される。送信する無変調搬送波の周波数は、ベースバンド制御部３０から制御される周波数シンセサイザの周波数で決まるが、ここでは２．４ＧＨｚ帯を用いている。ミキサ２７から出力される無変調波は、パワー・アンプ２８にて所定のレベルまで増幅され、サーキュレータ２２経由でアンテナ２１より送出される。
【００１６】
反射器１０からの反射波信号は、情報機器２０内に搭載された反射波読取器自身から送信される無変調搬送波の周波数と同じである。この反射波信号は、アンテナ２１で受信され、サーキュレータ２２経由で上述した受信部２３に入力される。直交検波部２４には、送信時と同じローカル周波数が入力されるため、直交検波部２４の出力には、反射器１０で掛けられたＡＳＫ変調波が現れることになる。但し、受信した信号はローカル信号と位相が異なるため、Ｉ軸信号とＱ軸信号には、その位相差に応じた変調信号が現われる。
【００１７】
ＡＧＣアンプ部２５では、最適値にゲインを制御され、その出力信号はベースバンド制御部３０に渡される。ベースバンド制御部３０では、Ｉ軸及びＱ軸の各信号よりデジタル・データへの復調を行ない、復号部３１により正しいデータに復号化する。その後、復号データは、情報処理部３２にてデータ・コンテンツの再生や保存を始めさまざまな処理が施される。
【００１８】
反射器１０に対するデータの送達確認を行なう場合、ベースバンド制御部３０は、受信したパケット・データが正しければ肯定応答のＡｃｋを、誤っていれば否定応答のＮａｃｋのデジタル・データをミキサ２７に転送し、ＡＳＫ変調をかける。データの正誤は、画像データ・パケットに付加されたＣＲＣ（ＣｙｃｌｉｃＲｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号で判断する。
【００１９】
上述した反射波伝送動作では、反射器１０から送出される反射波信号はＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調波と等価である。また、反射波を生成するその他の変調方式としてＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）が挙げられる。
【００２０】
図１０には、ＰＳＫによる反射波を生成する反射器の構成を示している。００はアンテナ、１０１は高周波スイッチでダイオードやガリウム砒素のＦＥＴなどで構成される。λ/４（但し、λは使用波長とする）の位相器としてのストリップ線路１０２は片側がオープンであるから、高周波スイッチ１０１をオンしたとき、アンテナ１００は高周波的にグランドに設置された形となる。高周波スイッチ１０１は送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）でオン／オフ操作され、オンのときにショート、オフのときにオープンに制御される。これによって、アンテナ１００への到来電波は、送信データに従い反射端がショートとオープンに制御されることによって、その反射波にＰＳＫ変調を掛けることができる。
【００２１】
ところが、ＡＳＫやＰＳＫなどの比較的ビットレートの低い変調方式を採用すると、伝送速度の面で問題がある。
【００２２】
例えば、いずれの位相器も通過せずに受信電波を直接反射する第１の反射波を得る第１の信号路と、λ／４の位相差を与える位相器を直列接続し前記第１の反射波と比較してπ／２だけ位相がシフトした第２の反射波を得る第２の信号路と、λ／２の位相差を与える位相器を直列接続し前記第１の反射波と比較してπ だけ位相がシフトした第３の反射波を得る第３の信号路と、３λ／４の位相差を与える位相器を直列接続し前記第１の反射波と比較して３π／２だけ位相がシフトした第４の反射波を得る第４の信号路を備え、送信データを２ビットずつに区切り、２ビットの０と１の組み合わせに応じた信号路を選択して反射波に位相を割り当てて、ＱＰＳＫ変調を行なう通信装置について提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【００２３】
また、片道でλ／８の位相差を与える第１乃至第３の位相器が前記アンテナに対し直列的に接続され、いずれの位相器も通過せずに受信電波を直接反射する第１の反射波を得る第１の信号路と、前記第１の位相器のみを往復し前記第１の反射波と比較してπ／２だけ位相がシフトした第２の反射波を得る第２の信号路と、前記第１及び第２の位相器を往復し前記第１の反射波と比較してπだけ位相がシフトした第３の反射波を得る第３の信号路と、前記第１乃至第３の位相器を往復し前記第１の反射波と比較して３π／２だけ位相がシフトした第４の反射波を得る第４の信号路を備え、データ２ビットの値に従って相互に９０度ずつ位相の異なる４つの位相を有する反射波を作ることにより、ＱＰＳＫ変調された反射波を作る通信装置について提案がなされている（例えば、特許文献３を参照のこと）。
【００２４】
これらの、反射波伝送にＱＰＳＫ変調方式を採り入れた通信システムによれば、ＡＳＫやＰＳＫに比べてより高いデータ通信の伝送レートを実現することができる。
【００２５】
しかしながら、ＰＳＫ変調では帯域幅を広くしない限り伝送速度を上げることは不可能であり、周波数の枯渇が問題視されている現在では、周波数の有効利用という観点からも問題である。
【００２６】
【特許文献１】特開２００５−０６４８２２号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６６６６号公報
【特許文献３】特開２００５−１３６９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明の目的は、無変調波に対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器（トランスポンダ）と、リーダライタは反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器（リーダライタ）からなる、反射波伝送（バックスキャッタ）方式の優れた通信システム並びに通信装置を提供することにある。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、多値化により反射波伝送を高速化することができる、優れた通信システム並びに通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、無変調波に対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、リーダライタは反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器からなる、バックスキャッタ方式の通信システムであって、
前記反射器は、転送先から到来する電波を受信するアンテナと、前記アンテナによる受信電波に対する反射波の位相を送信データに応じて制御する位相制御手段と、前記位相制御手段により位相振幅が掛けられた反射波に対して送信データに応じた振幅方向の制御を行なう振幅制御手段を備え、多値位相変調した反射波信号によりデータ送信を行ない、
前記反射波読取器は、無変調波を送信するとともに、前記反射器からの多値位相変調された反射波信号を復調処理する、
ことを特徴とする通信システムである。
【００３０】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００３１】
本発明は、電波の反射技術を利用した無線伝送システムに関するものであり、データを重畳させた反射波を反射波伝送する反射器と、反射器からの反射波からデータを読み取る反射波読取器で構成される。反射器側からデータ伝送するときには、反射波読取器が無変調搬送波を送信し、反射器は、例えばアンテナの終端のオン／オフなどの負荷インピーダンス操作を用い、無変調搬送波に対し伝送データに応じた変調処理を施すことで、データを送出する。そして、反射波よみとり器側では、この反射波を受信し復調・復号処理して伝送データを取得することができる。
【００３２】
反射波伝送システムによれば、反射器側ではガリウム砒素のＩＣなどで構成されるアンテナ・スイッチの切り替えにより反射波信号を送出することができるので、極めて低い消費電力でデータ伝送を行なうことができ、一般的な無線ＬＡＮに比べると圧倒的な性能差である。とりわけ、反射器を搭載した機器から反射波読取器を搭載した機器への一方向の送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において効果的である。
【００３３】
しかしながら、バックスキャッタの反射波を生成する変調方式としてＡＳＫやＰＳＫを適用すると、伝送速度が不十分であるという問題がある。ＰＳＫ変調では帯域幅を広くしない限り伝送速度を上げることは不可能であり、周波数の枯渇が問題視されている現在では、周波数の有効利用という観点からも問題である。
【００３４】
これに対し、本発明を適用した反射波伝送システムでは、反射器としての通信装置は、受信電波に対する反射波の位相を送信データに応じて制御する位相制御手段と、この位相制御手段によって位相振幅が掛けられた反射波に対して送信データに応じた振幅方向の制御を行なう振幅制御手段を備え、多値位相変調により反射波信号を生成するようにしている。
【００３５】
より具体的には、位相制御手段は、前記アンテナとグランドの間に接続されたダイオード又はガリウム砒素のＦＥＴからなるアンテナ・スイッチ及びλ／４（但し、λは使用波長とする）を備え、送信データのビット・イメージに応じて前記アンテナ・スイッチをオン／オフ制御して高周波的なオープン、ショートを生成し、前記反射波の位相を１８０度制御するようになっている。
【００３６】
一方、振幅制御手段は、前記アンテナと前記アンテナ・スイッチの間に装荷された可変高周波アッテネータを備え、送信データのビット・イメージに応じて前記可変高周波アッテネータへの制御電圧を複数レベルに切り換えて、前記反射波の減衰量を制御するようになっている。
【００３７】
したがって、反射器は、４値を振幅制御するとともに２値を位相制御することで８値ＰＳＫの変調反射波の生成を実現することができる。
【００３８】
また、本発明に係る反射波伝送システムにおける反射器は、第１の信号線路と、第１の信号線路とは往復で９０度の位相差を持つＱ軸用の第２の信号線路を備え、これらの信号線路を、分配器を介してアンテナに接続するように構成することができる。
【００３９】
ここで、第１の信号線路は、アンテナとグランドの間に接続された第１のアンテナ・スイッチ及びλ／４（但し、λは使用波長とする）の第１の位相器と、アンテナと第１のアンテナ・スイッチ間に第１の可変高周波アッテネータを接続してなり、1軸信号の反射波を生成するために用いる。また、第２の信号線路は、アンテナとグランドの間に接続された第２のアンテナ・スイッチ及びλ／４の第２の位相器と、アンテナと第２のアンテナ・スイッチ間にλ／８の位相器及び第２の可変高周波アッテネータを接続してなり、Ｑ軸信号の反射波を生成するために用いる。
【００４０】
そして、位相制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記第１及び第２のアンテナ・スイッチをオン／オフ制御して高周波的なオープン、ショートを生成し、前記第１及び第２の信号線路からの各反射波の位相をそれぞれ１８０度制御する。また、振幅制御手段は、送信データのビット・イメージに応じて前記可変高周波アッテネータへの制御電圧を複数レベルに切り換えて、前記反射波の減衰量を制御する。
【００４１】
このようにして、多値のＱＡＭ信号を生成することができる。例えば、Ｉ軸用となる第１の信号線路を用いた８値ＰＳＫと、Ｑ軸用となる第２の信号線路を用いた８値ＰＳＫとを独立して行なうこと、すなわち８値ＰＳＫに対してさらに直交変調を加えることにより、６４ＱＡＭの変調反射波を生成することができる。
【００４２】
本発明によれば、反射器としてデータ送信する通信装置は、可変高周波アッテネータと高周波スイッチの組み合わせによって容易に多値ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：位相偏移変調）又は多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）のバックスキャッタによる高速な反射波を生成することが可能であり、高速な反射波伝送を実現することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、多値化により反射波伝送を高速化することができる、優れた通信システム並びに通信装置を提供することができる。
【００４４】
本発明によれば、多値ＰＳＫ又は多値ＱＡＭにより反射波伝送を高速化することができる、優れた通信システム並びに通信装置を提供することができる。
【００４５】
本発明によれば、反射器側では、可変高周波アッテネータと高周波スイッチの組み合わせによって容易に多値ＰＳＫ又は多値ＱＡＭのバックスキャッタによる高速な反射波を生成することが可能であり、高速な反射波伝送を実現することができる。
【００４６】
本発明によれば、バックスキャッタによる反射波の生成を超停消費電力で行なうことが可能であることから、デジタルカメラや携帯電話などバッテリで駆動するモバイル機器による高速伝送にも好適に適用することができる。
【００４７】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４９】
図１には、多値ＰＳＫ反射波生成を行なう反射器の構成例を示している。図１０に示した反射器と同様に、アンテナ１００と、ダイオードやガリウム砒素のＦＥＴなどで構成される高周波スイッチ１０１を備えている。λ/４（但し、λは使用波長とする）の位相器としてのストリップ線路１０２は片側がオープンであるから、高周波スイッチ１０１をオンしたとき、アンテナ１００は高周波的にグランドに設置された形となる。高周波スイッチ１０１は送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）でオン／オフ操作され、オンのときにショート、オフのときにオープンに制御される。これによって、アンテナ１００への到来電波は、送信データに従い反射端がショートとオープンに制御されることによって、その反射波にＰＳＫ変調を掛けることができる。
【００５０】
図１に示した反射器が図１０と大きく異なる点は、可変高周波アッテネータ２００を装備したことである。可変高周波アッテネータ２００は、ダイオードで構成され、直流電圧によって減衰量を制御する回路部品であるが（周知）、アンテナ１００と高周波スイッチ１０１と間に配置されている。この可変高周波アッテネータ２００によってＰＳＫの振幅方向の制御を行なうことになる。
【００５１】
高周波スイッチ１０１は、上述したように、位相器としてのストリップ線路１０２を使って高周波的なオープン、ショートを生成し、位相を１８０度制御する。したがって、振幅方向の半分の値を可変高周波アッテネータ２００で決定し、残り半分は高周波スイッチ１０１をオン／オフ操作して位相を１８０度回転させることによって、多値ＰＳＫの反射波を生成することができる。さらに、アンテナ１００で受信した電波は可変高周波アッテネータ２００でデータに従った４レベルの減衰をさせられ、高周波スイッチ１０１でＰＳＫ変調され、この結果、合計で８値のＰＳＫ信号を生成することが可能となる。
【００５２】
図２には、振幅方向の４つのレベルを作るための可変高周波アッテネータ２００による反射波の減衰量を示している。図示のように、可変高周波アッテネータ２００は、制御電圧5１で減衰量はＡＴＴ１となり、同様に制御電圧5２で減衰量はＡＴＴ２、制御電圧5３で減衰量はＡＴＴ３、制御電圧5４で減衰量はＡＴＴ４となる。
【００５３】
変換部２０１は、送信データ（ＴＸ_ＤＡＴＡ）と送信クロック（ＴＸ＿ＣＬＫ）に従って、可変高周波アッテネータ２００に対する制御電圧Ｖ１〜Ｖ４を生成する。また、変換部２０１は、送信データ（ＴＸ_ＤＡＴＡ）と送信クロック（ＴＸ＿ＣＬＫ）に従って、高周波スイッチ１０１のオン／オフ制御Ｃtも行なう。
【００５４】
図３には、図１に示した反射器による変調反射波の８値ＰＳＫの信号配置を示している。８値ＰＳＫなので、１符号点につき３ビットのデータをマッピングすることが可能である。信号配置の右半分又は左半分の４つのレベルは可変高周波アッテネータ２００で制御され、左右４点のどちらにするかは高周波スイッチ１０１で制御される。図示の例では、変換部２０１でグレイ符号化を行ない、隣り合う符号との違いが１ビットになるようにマッピングしている。これは復調側で隣接符号に間違って判断された場合でも誤りを最小にするという効果がある。
【００５５】
また、下表には、３ビットの送信データと可変高周波アッテネータ２００の制御電圧5cと、高周波スイッチ１０１の制御信号Ｃtとの関係を示している。
【００５６】
【表１】
2009232372.tif 000003
【００５７】
要するに、図１に示した反射器は、４値を振幅制御するとともに２値を位相制御することで８値ＰＳＫの変調反射波の生成を実現するものである。
【００５８】
図４には、可変高周波アッテネータ２００に対し直流の制御電圧Ｖcの４値の入力と、その際の受信側（反射波読取器）での同期検波出力される８値ＰＳＫのアイパターン（Ｅｙｅ  ｐａｔｔｅｒｎ）をそれぞれ示している。同図から、図１に示した反射器によって生成される８値ＰＳＫの反射波は受信側で復調可能であることが分かる。
【００５９】
これまでの説明により、高周波アッテネータと高周波スイッチで簡単に高速な多値ＰＳＫ変調波を生成することが可能であることを理解できよう。
【００６０】
図５には、多値（６４）ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：直交振幅変調）を行なう反射器の構成例を示している。図１に示した構成例と異なる点は、アンテナ１００より入力された信号を分配器３００で分配した後に、一方をλ／８の位相器としてのストリップ線路３０２にて往復９０度の位相差を作り、２つの直交するキャリアを作り、それぞれを図１に示した反射器と同様の位相制御及び減衰制御の操作を行なうことで反射波を変調することである。
【００６１】
参照番号１０２及び３０５はλ／４の位相器としてのストリップ線路であり、高周波スイッチ１０１、３０４がオンのときに、高周波的にショートにするために設けられる。
【００６２】
また、変換器３０１は、図１に示した８値ＰＳＫでの変換部２０１を６４ＱＡＭ用に変更したものであり、送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）と送信クロック（ＴＸ＿ＣＬＫ）に従い、Ｉ（Ｉｎｐｈａｓｅ）軸上での可変高周波アッテネータ２００の制御電圧5diと、高周波スイッチ１０１の制御信号Ｃti、及びＱ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ）軸上での可変高周波アッテネータ３０３の制御電圧5dqと、高周波スイッチ１０１の制御信号Ｃtqを生成する。Ｉ軸上での可変高周波アッテネータ２００と高周波スイッチ１０１で生成された８値ＰＳＫと、Ｑ軸上での可変高周波アッテネータ３０３と高周波スイッチ３０４で生成された８値ＰＳＫは独立になるので、図５に示した反射器は６４ＱＡＭの反射波を生成することになる。
【００６３】
図６には、図５に示した反射器によって生成される反射波信号の６４ＱＡＭの信号配置例を示している。同図から、図３に示した８値ＰＳＫをＩＱで独立させて信号点を増やしてさらなる高速化が実現できることを理解できよう。変換部３０１での各制御信号Ｖdi、Ｖdq、Ｃti、Ｃtqの生成方法は、基本的に図１に示した反射器の動作例（Ｖc、Ｃtの生成方法）に従う。ここでは本質ではないので詳細は省略する。
【００６４】
図１に示した反射器は、４値を振幅制御するとともに２値を位相制御することで８値ＰＳＫの変調反射波の生成を実現するものである。これに対し、図５に示した反射器は、８値ＰＳＫに対してさらに直交変調を加えることにより、６４ＱＡＭの変調反射波を生成することができる訳である。
【００６５】
図７には、図１に示したような反射器から送出される多値ＰＳＫの反射波信号や、図５に示した反射器から送出される多値ＱＡＭの反射波信号を受信処理する反射波読取器の構成例を示している。
【００６６】
図示の反射波読取器４００は、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ４０１と、サーキュレータ４０２と、受信部４０３と、送信部４０６と、周波数シンセサイザ４０９と、通信制御部４１０と、ホスト・インターフェース部４１１で構成される。さらに、受信部４０３は、直交検波部４０４とＡＧＣアンプ４０５で構成され、送信部４０６は、ミキサ４０８とパワー・アンプ４０７で構成される。また、ホスト・インターフェース部４１１は、ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）などのホスト機器（図示しない）に接続され、受信したデータを転送する。
【００６７】
反射波読取器４００から無変調波を送信するためには、通信制御部４１０からミキサ４０８に対してある直流電圧を与えることにより実現される。送信する無変調キャリアの周波数は通信制御部４１０から制御される周波数シンセサイザの周波数で決まる。図示の例では、２．４ＧＨｚ帯を用いている。ミキサ４０８出力の無変調キャリアは、パワー・アンプ４０７にて所定のレベルまで増幅され、サーキュレータ４０２経由でアンテナ４０１より送出される。
【００６８】
図１又は図５に示した反射器からの反射波は、送信部４０６から送信される周波数と同じである。この反射波は、アンテナ４０１で受信され、サーキュレータ４０２経由で受信部４０３に入力される。直交検波部４０４には送信と同じローカル周波数が入力されるので、直交検波部４０４の出力には、多値ＰＳＫ、又は多値ＱＡＭ変調波が現れることになる。但し、受信した信号はローカル信号と位相が異なるため、Ｉ軸とＱ軸にはそれぞれの位相差に応じた変調信号が現われる。
【００６９】
ＡＧＣアンプ部４０５では最適値にゲインを制御され、その出力信号は、通信制御部４１０に渡される。
【００７０】
通信制御部４１０では、２つのＩ軸及びＱ軸信号より同期検波を行ない、デジタル・データへの復調を行なう。そして、正しく復調されたデータはホスト・インターフェース部４１１経由でホスト機器に転送される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【００７２】
本発明によれば、バックスキャッタによる反射波の生成を調停消費電力で行なうことが可能であることから、デジタルカメラや携帯電話などバッテリで駆動するモバイル機器による高速伝送にも好適に適用することができる。
【００７３】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、多値ＰＳＫ反射波生成を行なう反射器の構成例を示した図である。
【図２】図２は、振幅方向の４つのレベルを作るための可変高周波アッテネータによる反射波の減衰量を示した図である。
【図３】図３は、図１に示した反射器による変調反射波の８値ＰＳＫの信号配置を示した図である。
【図４】図４は、可変高周波アッテネータ２００に対し直流の制御電圧Ｖcの４値の入力と、その際の受信側での同期検波出力される８値ＰＳＫのアイパターンをそれぞれ示した図である。
【図５】図５は、６４ＱＡＭを行なう反射器の構成例を示した図である。
【図６】図６は、図５に示した反射器によって生成される反射波信号の６４ＱＡＭの信号配置例を示した図である。
【図７】図７は、図１に示したような反射器から送出される多値ＰＳＫの反射波信号や、図５に示した反射器から送出される多値ＱＡＭの反射波信号を受信処理する反射波読取器の構成例を示した図である。
【図８】図８は、反射波伝送システムにおいてデータの送信元となる反射器の構成を示した図である。
【図９】図９は、反射波伝送システムにおいてデータの受信先となる反射波読取器機能を備えた情報機器２０のハードウェア構成を示した図である。
【図１０】図１０は、ＰＳＫによる反射波を生成する反射器の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００…アンテナ
１０１…高周波スイッチ
１０２…λ／４のストリップ線路
２００…可変高周波アッテネータ
２０１…変換部
３００…分配器
３０１…変換部
３０２…λ／８のストリップ線路
３０３…可変高周波アッテネータ
３０４…高周波スイッチ
３０５…λ／４のストリップ線路
４００…反射波読取器
４０１…アンテナ
４０２…サーキュレータ
４０３…受信部
４０４…直交検波部
４０５…ＡＧＣアンプ
４０６…送信部
４０７…パワー・アンプ
４０８…ミキサ
４０９…周波数シンセサイザ
４１０…通信制御部
４１１…ホスト・インターフェース部
【図１】
2009232372.tif 000004
【図２】
2009232372.tif 000005
【図３】
2009232372.tif 000006
【図５】
2009232372.tif 000007
【図６】
2009232372.tif 000008
【図７】
2009232372.tif 000009
【図８】
2009232372.tif 000010
【図９】
2009232372.tif 000011
【図１０】
2009232372.tif 000012
【図４】
2009232372.tif 000013