JP2004194150A - 通信システム、及び通信システムの質問器 - Google Patents

通信システム、及び通信システムの質問器 Download PDF

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Abstract

【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

Description

【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

Claims (9)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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