JP2004274218A - 通信システムの応答器及び通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】質問器から遠い位置にある応答器からの反射波が、質問器から近い位置にある応答器からの反射波、または高調波によって干渉されないようにする。
【解決手段】質問器から送信された質問波を、応答器３ａのアンテナ３１により受信し、情報取得部３３により、受信した質問波から信号の強度情報を取り出し、距離検出部４２により、取り出した質問波の信号の強度情報から質問器と応答器３ａとの距離を検出する。帯域決定部４３は、距離検出部４２により検出された距離が遠い場合は副搬送波の周波数帯域を低く、距離が近い場合は副搬送波の周波数帯域を高くなるように、副搬送波発振器４５により副搬送波を発振し、副搬送波変調器４６により発振した副搬送波を変調し、変復調器３２により主搬送波を変調された副搬送波でさらに変調し、アンテナ３１を介して反射波を返信する。
【選択図】 図３
【解決手段】質問器から送信された質問波を、応答器３ａのアンテナ３１により受信し、情報取得部３３により、受信した質問波から信号の強度情報を取り出し、距離検出部４２により、取り出した質問波の信号の強度情報から質問器と応答器３ａとの距離を検出する。帯域決定部４３は、距離検出部４２により検出された距離が遠い場合は副搬送波の周波数帯域を低く、距離が近い場合は副搬送波の周波数帯域を高くなるように、副搬送波発振器４５により副搬送波を発振し、副搬送波変調器４６により発振した副搬送波を変調し、変復調器３２により主搬送波を変調された副搬送波でさらに変調し、アンテナ３１を介して反射波を返信する。
【選択図】 図３
Description
【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の応答器及び通信システムに関する。
【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干渉が問題となる。この点、応答器が反射信号を返信する時間枠であるタイムスロットを複数設け、各応答器が異なるタイムスロットを用いて反射信号を返信する方法や、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ランダムに選択してホッピングさせる周波数ホッピングを用いる方法により反射信号同士の干渉を回避する通信システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４９６５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のタイムスロットを設ける方法では、応答器が多数ある場合に、全ての応答器との通信を完了させる時間が長くなるという問題がある。
また、周波数ホッピングを用いて副搬送波を多重分割化する方法では、質問器と全応答器との通信を完了させる時間は短くなる。しかし、質問器から遠い位置にある応答器からの反射信号が、質問器から近い位置にある応答器からの反射信号、または反射信号の高調波信号により干渉される場合があり、この場合、質問器が遠い位置にある応答器からの反射信号の存在を認識することすらできないという問題がある。つまり、複数の応答器が同じ副搬送波の周波数を用いた反射信号を返信した場合に、反射信号の強度が同程度であれば質問器において正しく復調をすることができないため、これらの応答器に対して再送要求することが可能であるが、質問器から遠い位置にある応答器からの反射信号が、質問器から近い位置にある応答器からの反射信号、または反射信号の高調波信号により干渉された場合には、近い位置にある応答器からの反射信号を正しく復調することができるため、質問器から再送要求することはなく、質問器が遠い位置にある応答器からの反射信号を認識することができない。
【０００５】
本発明は、質問器から遠い位置にある応答器からの反射波が、質問器から近い位置にある応答器からの反射波、または高調波によって干渉されることなく通信することができる通信システムの応答器及び通信システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【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の応答器であって、前記質問器と前記応答器との距離を検出する距離検出手段と、前記質問器から送信された主搬送波を含む前記質問波を受信し反射する主搬送波受信反射手段と、前記応答器から送信する情報を作成する情報作成手段と、前記主搬送波受信反射手段により反射される反射波を変調する変調信号の周波数帯域を、前記距離検出手段により検出された距離に基づいて決定する帯域決定手段と、前記変調信号の周波数帯域が前記帯域決定手段により決定される周波数帯域になるように、前記情報作成手段により作成された情報に基づいて前記変調信号を生成する変調信号生成手段とを備えることを特徴とする。
この構成によると、質問器と応答器との距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器の反射波の周波数を分散させ、各応答器間の反射波の干渉を減らすことができる。
【０００７】
請求項２に記載の通信システムの応答器は、前記帯域決定手段は、前記距離検出手段により検出された距離が近いほど前記変調信号の周波数帯域を高くすることを特徴とする。
この構成によると、質問器から近い位置にある応答器から返信される反射波の変調信号の周波数帯域を高くするため、遠い位置にある応答器から返信される反射波が、近い位置にある応答器から返信される反射波の基本波または高調波により干渉されることがなくなる。
【０００８】
請求項３に記載の通信システムの応答器は、前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、前記距離検出手段により検出された距離から所定の関係式により算出することを特徴とする。
この構成によると、距離と周波数帯域の関係を数式で定めるため、単純且つ正確に周波数帯域を求めることができ、メモリ容量を減らすことができる。
【０００９】
請求項４に記載の通信システムの応答器は、前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、前記周波数帯域と前記距離検出手段により検出された距離との対応テーブルに基づいて決定することを特徴とする。
この構成によると、距離と周波数帯域の関係をテーブルとして定めるため、簡単な処理で周波数帯域を決定することができる。
【００１０】
請求項５に記載の通信システムの応答器は、前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、グループ化された前記周波数帯域と前記距離検知手段により検知された距離との対応テーブルに基づいて選択された前記周波数帯域のグループから、ランダムまたは応答器毎の固有の定義に基づいて決定することを特徴とする。
この構成によると、夫々の応答器において、反射波の変調信号の周波数帯域を変化させるため、複数の応答器が等距離に存在する場合に応答器同士の返信が干渉する確率を低くすることができる。
【００１１】
請求項６に記載の通信システムの応答器は、前記変調手段は、複数の送信時間枠を設定し、いずれの送信時間枠で変調を行うかをランダムまたは応答器毎の固有の定義に基づいて決定することを特徴とする。
この構成によると、夫々の応答器において、反射波の送信時間枠を変化させるため、複数の応答器が等距離に存在する場合でも応答器同士の送信が干渉する確率をさらに低くすることができる。
【００１２】
請求項７に記載の通信システムの応答器は、前記変調手段は、前記情報の送信を完了するまで前記帯域決定手段により決定された前記周波数帯域を変更しないことを特徴とする。
この構成によると、応答器の返信が完了するまで反射波の変調信号の周波数帯域を変更しないため、質問器での復調を正確に行うことができる。
【００１３】
請求項８に記載の通信システムの応答器は、前記質問波の電力を取り出して充電を行う充電手段をさらに備え、前記充電手段は、前記応答器内に蓄積された電力が所定容量以上になったら、前記応答器の各手段を動作させ、前記質問波に応答するようにしたことを特徴とする。
この構成によると、応答器に電源を設ける必要がないため、応答器を小型及び軽量化することができる。また、所定容量以上蓄電されるまで応答器が動作しないため、安定した返信を行うことができる。
また、質問器と応答器との距離に応じて受信強度が異なることから充電時間が異なり、充電までの時間も各応答器で自然と分散してくるため、結果として応答タイミングも各応答器で分散し干渉を減らすことができる。
【００１４】
請求項９に記載の通信システムの応答器は、前記距離検出手段は、前記充電手段において、充電される電圧または電力の単位時間あたりの変化量、または前記充電される電圧または電力の所定量の変化が得られる時間に基づいて、前記質問器と応答器との距離を検出することを特徴とする。
この構成によると、充電される電圧や電力に基づいて距離を検出するため、充電しながら距離を検出でき、質問器と応答器との距離を物理長ではなく経路長を求めることで、壁や通路によって制限される実際の位置関係に即した距離を検出することができる。
【００１５】
請求項１０に記載の通信システムの応答器は、前記距離検出手段は、前記質問波の強度から距離を検出することを特徴とする。
この構成によると、質問波の強度に基づいて距離を検出するため、簡単に距離を検出することができ、質問器と応答器との距離を物理長ではなく経路長を求めることで、壁や通路によって制限される実際の位置関係に即した距離を検出することができる。
【００１６】
請求項１１に記載の通信システムは、前記質問器は、前記質問波を受信した前記応答器から返信される変調された前記反射波より得られる前記変調信号の強度から、前記質問器と前記応答器との距離を検出する質問器距離検出手段と、前記距離の情報を前記応答器に送信する距離情報送信手段とを備え、前記応答器は、前記主搬送波受信反射手段で前記距離の情報を受信し、前記距離検出手段が、前記距離の情報から前記質問器と応答器との距離を検出するようにしたことを特徴とする。
この構成によると、質問器と応答器との距離の検出を質問器側で行うことができるため、応答器側の負担を軽減するとともに応答器の構成を簡単にすることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。また、図１の例において、応答器３ａ〜３ｃは、質問器２に近い順から応答器３ａ、応答器３ｃ、応答器３ｂの順に配置されている。通信システム１は、質問器２から応答器３ａ〜３ｃに対して主搬送周波数Ｆｃ１の質問波を送信する。応答器３ａ〜３ｃは質問器２から送信された質問波を受信すると、自己が持つ返信情報により変調された副搬送波周波数ｆ１〜ｆ３の反射波を質問器２に返信する。このように通信システム１は、質問器２を介して、複数の応答器３ａ〜３ｃから各応答器自身の情報、または各応答器が取得した情報を収集するシステムに好適である。例えば、質問器２を店舗内に配置し、応答器３ａ〜３ｃを顧客に付与することで、店舗内における、顧客の移動経路を取得すること等が可能である。また、質問器２を工場内に配置し、応答器３ａ〜３ｃを工場内に備えられた各装置の状態を取得できるように接続することで、工場内における各装置の状態を集中管理することが可能である。尚、図１では１台の質問器２に３台の応答器３ａ〜３ｃ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、副搬送波強度比較器２７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ンネルに分離し、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と副搬送波強度比較器２７とへ出力する。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ン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。副搬送波強度比較器２７は、帯域分割フィルタ２１で分離された副搬送波信号から副搬送波信号の信号の強度を予め定められた閾値と比較し、その比較結果をコントローラ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。
【００２４】
次に、応答器３ａの構成について図３を参照しつつ説明する。図３は、応答器３ａの構成を示すブロック図である。尚、応答器３ｂ，３ｃの構成は応答器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。
【００２５】
応答器３ａは、図３に示すように、アンテナ（受信反射手段）３１と、変復調器３２と、情報取得部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、情報取得部３３へ出力する。また、変復調器３２は、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。情報取得部３３は、変復調器３２により復調された信号の強度から信号の強度情報を、変復調器３２により復調された信号から信号内容情報を取得し、信号の強度情報を後述する距離検出部４２に出力するとともに、信号内容情報を後述する情報作成部４４に出力する。
【００２６】
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（変調信号生成手段）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４４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、各機能部である距離検出部（距離検出手段）４２と、帯域決定部（帯域決定手段）４３と、情報作成部（情報作成手段）４４等とを構成する。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）や振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）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。
【００２７】
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。距離検出部４２は、情報取得部３３により取得された質問波の信号の強度情報から質問器２と応答器３ａとの距離を検出する。具体的には、グループ化された信号の強度と、質問器２と応答器３ａとの距離との対応テーブルを用いて、情報取得部３３により取得された信号の強度から質問器２と応答器３ａとの距離を選択することで検出する。そして、距離検出部４２は、検出した質問器２と応答器３ａとの距離情報を帯域決定部４３に出力する。尚、対応テーブルを用いずに、信号の強度情報から所定の関係式を用いて質問器２と応答器３ａとの距離算出することによって検出するようにしてもよい。
【００２８】
帯域決定部４３は、反射波の副搬送波の周波数帯域を決定し、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。副搬送波の周波数帯域は、周波数ホッピング方式により決定される。周波数ホッピング方式は、副搬送波の周波数帯域を、複数の周波数帯域（チャンネル）の中から、ランダムに選択する方式である。応答器３ａは、周波数ホッピング方式により１回の返信毎に副搬送波の周波数帯域をホッピングする。このように周波数ホッピング方式を用いることで、同時に返信される複数の反射波が互いに干渉する可能性を低くすることができるとともに、返信される返信情報の機密性を高くすることができる。しかし、全ての周波数帯域に渡って副搬送波の周波数をホッピングさせると、前述したように、質問器２から遠くにある応答器の反射波が、質問器２の近くにある応答器からの反射波、または反射波の高調波により干渉される可能性がある。そのため、帯域決定部４３は、質問器２と応答器３ａとの距離が近ければ副搬送波の周波数帯域が高く、距離が遠ければ副搬送波の周波数帯域が低くなるように、ホッピングする周波数帯域をグループ化して限定する。
【００２９】
具体的には、質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルを用いて、距離検出部４２により検出された質問器２と応答器３ａとの距離情報から、ホッピングさせる副搬送波の周波数帯域を決定する。図４に質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルの例を示す。図４に示すように、質問器２と応答器３ａとの距離が０．５ｍから０．１ｍづつ遠くなるに従って、限定される周波数帯域の中心周波数が３００．０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ低くなるように設定されている。この対応テーブルによると、例えば、距離検出部４２により検出された質問器２と応答器３ａとの距離が０．６ｍであった場合に、ホッピングする周波数帯域は、２８５．０ｋＨｚから２９５．０ｋＨｚに限定され、この周波数帯域にグループ化されている複数のチャンネル内においてホッピングにより反射波の副搬送波の周波数帯域が決定される。
【００３０】
尚、対応テーブルを用いずに、質問器２と応答器３ａとの距離から、例えば関係式（１）〜（３）を用いて周波数帯域を算出するようにしてもよい。また、関係式は関係式（１）〜（３）に限定されるものではなく、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離が遠くなるに従って副搬送波の周波数帯域が低くなるような関係式であればよい。
ｆ ＝ ａ／ｒ＋ｂ （１）
ｆ ＝ ａ／ｒ２＋ｂ （２）
ｆ ＝ ａ／ｒ２＋ｂ／ｒ＋ｃ （３）
ａ，ｂ，ｃ ： 定数
ｆ ： 副搬送波の周波数帯域の中心値
ｒ ： 質問器と応答器との距離
【００３１】
また、帯域決定部４３は、決定した周波数帯域を副搬送波発振器４５に出力するタイミングを制御することで反射波を返信するタイミングを制御する。反射波を返信するタイミングは、１回の返信を完了させるのに十分な予め定められた時間枠を複数枠設定し、複数の時間枠の中から返信する時間枠をランダムに選択することで決定する。尚、返信する時間枠は、予め規定された順序に従って選択されるようにしてもよい。
【００３２】
情報作成部４４は、情報取得部３３により取得された質問波の信号内容情報に基づいて、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。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。
【００３３】
次に、受信した質問波から信号の強度情報と信号内容情報とを取り出す手段である応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成の詳細について図５を参照しつつ説明する。図５は、応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３とのブロック図である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、変復調器３２の復調手段は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５１と、検波回路５２とから構成されている。ＢＰＦ５１は、アンテナ３１で受信した質問波から主搬送波の周波数帯域の信号を抽出して検波回路５２に出力する。検波回路５２は、ＢＰＦ５１により抽出された信号を復調して、後述する情報取得部３３のアンプ５３と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５５とに夫々出力する。情報取得部３３は、アンプ５３と、Ａ／Ｄ変換器５４と、ＬＰＦ５５と、アンプ５６と、リミッタ５７とで構成されている。アンプ５３は、変復調器３２により復調された信号を増幅してＡ／Ｄ変換器５４に出力する。Ａ／Ｄ変換器５４は、アンプ５３により増幅された信号を、信号の強度に対応したデジタル信号に変換し、信号の強度情報としてコントローラ４１の距離検出部４２に出力する。また、ＬＰＦ５５は、変復調器３２により復調された信号から高周波ノイズを除去してアンプ５６に出力する。アンプ５６は、ＬＰＦ５５により高周波ノイズを除去された信号を増幅してリミッタ５７に出力する。リミッタ５７は、アンプ５６により増幅された信号をデジタル信号に成型し、信号内容情報としてコントローラ４１の情報作成部４４に出力する。
【００３５】
また、主搬送波が振幅変調されない場合は、ＢＰＦ５１を使用しない図５（ｂ）のような構成でもよい。図５（ｂ）に示すように、変復調器３２の復調部は、検波回路６１で構成されている。検波回路６１は、アンテナ３１で受信した質問波を復調して後述する情報取得部３３のＬＰＦ６２に出力する。情報取得部３３は、ＬＰＦ６２と、アンプ６３と、Ａ／Ｄ変換器６４と、リミッタ６５とで構成されている。ＬＰＦ６２は、変復調器３２により復調された信号から高周波ノイズを除去してアンプ６３に出力する。アンプ６３は、ＬＰＦ６２により高周波ノイズを除去された信号を増幅してＡ／Ｄ変換器６４と、リミッタ６５とに夫々出力する。Ａ／Ｄ変換器６４は、アンプ６３により増幅された信号を、信号の強度に対応したデジタル信号に変換し、信号の強度情報としてコントローラ４１の距離検出部４２に出力する。また、リミッタ６５は、アンプ６３により増幅された信号をデジタル信号に成型し、信号内容情報としてコントローラ４１の情報作成部４４に出力する。
【００３６】
次に、通信システム１における通信時について図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。
【００３７】
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により受信される。アンテナ３１により受信された質問波は、変復調器３２により復調される。変復調器３２により復調された質問波は、情報取得部３３により信号の強度情報と信号内容情報とを取り出される。情報取得部３３により取り出された信号の強度情報から、距離検出部４２により質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離が検出される。また、情報作成部４４により、情報取得部３３により取り出された信号内容情報に基づいて返信情報が作成される。そして帯域決定部４３により、距離検出部４２により検出された距離に基づいて、距離が遠ければ周波数帯域が低く、距離が近ければ周波数帯域が高くなるようにホッピングさせて副搬送波の周波数帯域を決定し、決定した副搬送波の周波数帯域を複数の時間枠からランダムに選択した時間枠のタイミングに合わせて副搬送波発振器４５に出力する。帯域決定部４２により決定された副搬送波の周波数帯域に従って、副搬送波発振器４５により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、副搬送波変調器４６により、情報作成部４４により作成された返信情報に従って位相変調される。変復調器３２は、質問器２から受信中の質問波を、副搬送波変調器４６により位相変調された副搬送波により振幅変調或いは位相変調して反射し、アンテナ３１から反射波として返信する。
【００３８】
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により受信される。アンテナ１７により受信された応答器３ａ〜３ｃからの反射波は、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。主搬送波復調器１６により復調された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と副搬送波強度比較器２７に出力される。
【００３９】
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る。副搬送波復調器２２により取り出された夫々の情報信号は、フレーム分割器２３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される。フレーム分割器２３により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夫々に仕分けられる。フレーム仕分け器２４により仕分けられた情報信号は、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る。フレーム連結器２５により再構築された返信情報は、コントローラ２６に入力される。コントローラ２６に入力された各チャンネルからの出力は、副搬送波強度比較器２７により情報信号の強度が予め定められた強度より大きいと判断された場合に、コントローラ２６において処理される。
【００４０】
次に通信システム１における副搬送波の状態について図６及び図７を参照しつつ説明する、図６は、質問器２において、応答器３ａ〜３ｃから反射波を同時に受信し復調した場合の副搬送波の周波数分布図である。縦軸は信号の強度であり、横軸は周波数である。図６に示すように、帯域決定部４３により、質問器２からの距離が近くなるに従って副搬送波の周波数帯が高くなるように決定するため、図１に示すように、応答器３ａ〜３ｃが応答器３ａ、応答器３ｃ、応答器３ｂの順に従って質問器２から遠くなるように配置されている場合は、応答器３ｂの副搬送波の周波数ｆ２、応答器３ｃの副搬送波の周波数ｆ３、応答器３ａの副搬送波の周波数ｆ１に従って順に副搬送波の周波数が高くなる。尚、信号の強度は、距離が遠くなるに従って減衰するため、質問器２との距離が遠くなるに従って順に弱くなる。副搬送波は奇数倍の周波数で強い高調波を示すが、質問器２からの距離が遠く信号の弱い応答器３ｂからの副搬送波ｆ２の３倍の周波数の高調波３ｆ２が質問器２からの距離が近い応答器３ａの副搬送波ｆ１と重なっても、高調波３ｆ２に比べ副搬送波ｆ１が充分強いため通信への影響は無視できる。
【００４１】
図７は、通信システム１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。縦軸は周波数であり、横軸は時間である。ＣＨ１〜ＣＨ３０は、副搬送波の周波数帯域をホッピングさせるチャンネルである。Ｌ１〜Ｌ１０は、質問器２からの距離範囲であり、図７上において各距離範囲に対応してグループ化されたチャンネルの範囲を指示している。つまり、Ｌ１の距離範囲にある応答器はＣＨ１〜ＣＨ３が、Ｌ２の距離範囲にある応答器はＣＨ４〜ＣＨ６が、Ｌ３の距離範囲にある応答器はＣＨ７〜ＣＨ９が限定される副搬送波の周波数帯域となる。質問器２からの距離はＬ１、Ｌ２、Ｌ３の順に従って近くなっている。そして、Ｌ１の範囲に応答器３ｂが、Ｌ２の範囲に応答器３ｃ、３ｃ’（図１には図示していない）が、Ｌ３の範囲に応答器３ａが配置されているものとする。ｔ１〜ｔ１２は、応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’が１回の返信を完了させるのに十分な時間枠である。図７中に配置されている複数の矩形状枠は、応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’が返信する反射波について、返信した時間枠と返信した反射波の副搬送波の周波数帯域との関係を示している。
図７に示すように、応答器３ａはＣＨ７〜ＣＨ９の範囲で、応答器３ｂはＣＨ１〜ＣＨ３の範囲で、応答器３ｃ，３ｃ’はＣＨ４〜ＣＨ６の範囲で、夫々副搬送波の周波数帯域をホッピングさせている。また、応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’はそれぞれランダムに選択した時間枠において反射波を返信している。
【００４２】
以上、説明した第１の実施の形態では、質問器２と応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’との距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’の反射波の周波数を分散させ、各応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’間の反射波の干渉を減らすことができる。
【００４３】
また、遠い位置にある応答器３ｂは副搬送波の周波数帯域を低く、近い位置にある応答器３ａは副搬送波の周波数帯域を高くするため、応答器３ｂからの反射信号に応答器３ａからの反射信号の高調波が干渉することがなくなる。
【００４４】
また、帯域決定部４３が、副搬送波の周波数帯域をホッピングさせるため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが少なくなる。
【００４５】
また、複数の時間枠からランダムに選択された時間枠で反射波を送信するため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが更に少なくなる。
【００４６】
また、質問波の強度に基づいて距離を検出するため、簡単に距離が検出でき、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を物理長ではなく経路長を求めることで、壁や通路によって制限される実際の位置関係に即した距離を検出することができる。
【００４７】
＜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、受信した質問波から信号の強度情報と信号内容情報とを取り出すための、応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成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の変復調器３２の復調手段と、情報取得部３３の回路構成以外の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００４８】
次に、受信した質問波から信号の強度情報と信号内容情報とを取り出す手段である応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成の詳細について図８を参照しつつ説明する。図８は、応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３とのブロック図である。
【００４９】
図８に示すように、変復調器３２の復調手段は、検波回路７１で構成されている。検波回路７１は、アンテナ３１で受信した質問波を復調して後述する情報取得部３３の充電回路７２とＬＰＦ７４とに夫々出力する。情報取得部３３は、充電回路７２と、電圧検出回路７３と、ＬＰＦ７４と、アンプ７５と、リミッタ７６とで構成されている。充電回路７２は、変復調器３２により復調された信号から電力を取り出して応答器３ａ〜３ｃ内に備えられたコンデンサ３４に充電する。電圧検出回路７３は、充電回路７２の電圧を検出し、検出した電圧値をデジタル信号に変換して信号の強度情報としてコントローラ４１の距離検出部４２に出力する。ＬＰＦ７４は、変復調器３２により復調された信号から高周波ノイズを除去してアンプ７５に出力する。アンプ７５は、ＬＰＦ７４により高周波ノイズを除去された信号を増幅してリミッタ７６に出力する。リミッタ７６は、アンプ７５により増幅された信号をデジタル信号に整形し、信号内容情報としてコントローラ４１の情報作成部４４に出力する。
そして、コントローラ４１の距離検出部４２は、充電回路７２の充電される電圧の単位時間当りの変化量、または充電される電圧が所定の電圧量の変化が得られるまでの時間から質問器２との距離を検出する。尚、電圧検出回路７３の変わりに電力検出回路を設け、充電回路７２の充電される電力の単位時間当りの変化量、または充電される電力が所定の電力量の変化が得られるまでの時間から質問器２との距離を検出するようにしてもよい。
【００５０】
コンデンサ３４は、応答器３ａ〜３ｃを動作させる電源である。コンデンサ３４は、充電回路７２により受信した質問波から電力を取り出して充電される。コンデンサ３４に充電された電力が所定の電力以上になると、充電された電力を使用して応答器３ａ〜３ｃが起動して各機能が動作する。
【００５１】
第２の実施の形態の通信システム１の動作状態は、第１の実施の形態の通信システム１の動作状態と実質的に同等であるので、第２の実施の形態の通信システム１の動作状態についての詳細は省略する。
【００５２】
以上、説明した第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した効果に加え、応答器３ａ〜３ｃがコンデンサ３４に充電された電力により動作するため、応答器３ａ〜３ｃに電源装置を設ける必要がなくなり、応答器３ａ〜３ｃの小型化や軽量化を図ることができる。
また、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離に応じて受信強度が異なることから充電時間が異なり、充電までの時間も各応答器３ａ〜３ｃで自然と分散してくるため、結果として応答タイミングも各応答器３ａ〜３ｃで分散し干渉を減らすことができる。
また，コンデンサ３４が比較的大きな容量を持つ場合には、次の応答時にコンデンサ３４内にまだ電力を保持している時があり、時間を経て充電応答を繰り返す毎にコンデンサ３４に保持されている電力も、コンデンサ特定等のばらつきも加わることで応答器３ａ〜３ｃ毎に自然と分散してきて同様な効果が生まれるため、距離がほぼ同じであっても応答器３ａ〜３ｃ間の干渉をかなり減らすことができる。
【００５３】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。第３の実施の形態に係る通信システム１の構成例は、第１の実施の形態に係る通信システム１の構成と実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１の構成の説明が適用できるため詳細は省略する。
また、通信システム１を構成する質問器２の構成は、第１の実施の形態に係る通信システム１を構成する質問器２の構成と実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１を構成する質問器２の構成の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００５４】
次に、質問器２のコントローラ２６により構成される機能部について図９を参照しつつ説明する。図９は、第３の実施の形態における質問器２の構成を示すブロック図である。コントローラ２６には、さらに機能部として距離検出部（質問器距離検出手段）２８と距離情報送信部（距離情報送信手段）２９等とが備えられる。距離検出部２８は、質問器２が受信した応答器３ａ〜３ｃの反射波の信号の強度から、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの夫々の距離を検出する。具体的には、帯域フィルタ２１によって分割された夫々の副搬送波信号の信号の強度を、副搬送波強度比較器２７により多段の閾値で比較し、その比較結果から、予め記憶されている信号の強度と質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離との対応テーブルを用いて、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの夫々の距離を検出する。距離情報送信部２９は、距離検出部２８により検出された質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を、後述する通信手順に従って、距離情報として夫々の応答器３ａ〜３ｃに送信する。
【００５５】
次に、応答器３ａの構成について図１０を参照しつつ説明する。図１０は、応答器３ａの構成を示すブロック図である。尚、応答器３ｂ，３ｃの構成は応答器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。
【００５６】
応答器３ａは、図１０に示すように、アンテナ３１（受信反射手段）と、変復調器３２と、情報取得部３３（距離検出手段）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、情報取得部３３へ出力する。また、変復調器３２は、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。情報取得部３３は、変復調器３２により復調された信号から信号内容情報を取得して後述する情報作成部４４に出力する。
【００５７】
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（変調信号生成手段）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４４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、各機能部である帯域決定部４３（帯域決定手段）と、情報作成部４４（情報作成手段）とを構成する。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）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。
【００５８】
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。帯域決定部４３は、反射波の副搬送波の周波数帯域を決定し、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。副搬送波の周波数帯域は、周波数ホッピング方式により決定される。応答器３ａは、周波数ホッピング方式により１回の返信毎に副搬送波の周波数帯域をホッピングする。このように周波数ホッピング方式を用いることで、同時に返信される複数の反射波が互いに干渉する可能性を低くすることができるとともに、返信される返信情報の機密性を高くすることができる。しかし、全ての周波数帯域に渡って副搬送波の周波数をホッピングさせると、前述したように、質問器２から遠くにある応答器の反射波が、質問器２の近くにある応答器からの反射波、または反射波の高調波により干渉される可能性がある。そのため、帯域決定部４３は、質問器２と応答器３ａとの距離が近ければ副搬送波の周波数帯域が高く、距離が遠ければ副搬送波の周波数帯域が低くなるように、ホッピングする周波数帯域を限定する。具体的には、まず、情報取得部３３により質問器２から応答器３ａに送信される質問波から信号内容情報を取り出し、質問器２で検知された質問器２と応答器３ａとの距離情報を得る。そして、質問器２から送信された質問器２と応答器３ａとの距離情報から、質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルから、質問器２と応答器３ａとの距離情報によりホッピングさせる副搬送波の周波数帯域を決定する。質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルの例は、第１の実施の形態において使用される対応テーブル（図４）と実質的に同等である。図４に示すように、質問器２と応答器３ａとの距離が０．５ｍから０．１ｍづつ遠くなるに従って、限定される周波数帯域の中心周波数が３００．０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ低くなるように設定されている。この対応テーブルによると、例えば、情報取得部３３により検出された質問器２と応答器３ａとの距離が０．６ｍであった場合に、ホッピングする周波数帯域は、２８５．０ｋＨｚから２９５．０ｋＨｚとなり、この周波数帯域に含まれる複数のチャンネルから周波数ホッピングにより反射波の副搬送波の周波数帯域が決定される。
【００５９】
また、帯域決定部４３は、決定した周波数帯域を副搬送波発振器４５に出力するタイミングを制御することで反射波を返信するタイミングを制御する。反射波を返信するタイミングは、１回の返信を完了させるのに十分な予め定められた時間枠を複数枠設定し、複数の時間枠の中から返信する時間枠をランダムに選択することで決定する。
【００６０】
情報作成部４４は、情報取得部３３により取得された質問波の信号内容情報に基づいて、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。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。
【００６１】
次に、受信した質問波から信号内容情報を取り出す手段である応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成については、第１の実施の形態に係る応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成と実質的に同等であり（信号の強度情報を取り出す手段を除く）、第１の実施の形態に係る応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成の説明が適用できるため詳細は省略する。
また、通信システム１における通信時の動作シーケンスについては、第１の実施の形態に係る通信システム１における通信時の動作シーケンスと実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１における通信時の動作シーケンスの説明が適用できるため詳細は省略する。
また、通信システム１における副搬送波の状態については、第１の実施の形態に係る通信システム１における副搬送波の状態と実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１における副搬送波の状態の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００６２】
次に、質問器２の通信手順の動作について図１１を参照しつつ説明する。図１１は質問器２の通信手順の動作を示すフローチャートである。まず、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を探索するための質問波を送信する。その後、Ｓ１２０に移行し、所定時間内に応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波に対して応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求の返信である反射波を受信したか否か判断する。応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求の返信である反射波を受信しない場合は（Ｓ１２０：ＮＯ）、再びＳ１１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するため質問波を送信する。応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求の返信である反射波を受信した場合は（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０に移行し、コントローラ２６の距離検出部２８により、リンク要求の返信である反射波の信号の強度から、質問器２とリンク要求をした応答器３ａ〜３ｃとの距離を検知する。
【００６３】
その後、Ｓ１４０に移行し、コントローラ２６の距離情報送信部２９により反射波の信号の強度から検知した距離情報を、リンク要求を返信した応答器３ａ〜３ｃ宛に質問波として送信する。その後、Ｓ１５０に移行し、リンク要求した応答器３ａ〜３ｃからの返信である反射波を受信して通信を開始する。その後、Ｓ１６０に移行し、リンク要求した応答器３ａ〜３ｃからの返信が完了するとともに通信を終了する。その後再びＳ１１０に移行して応答器３ａ〜３ｃを探索するため質問波を送信する。
【００６４】
次に、応答器３ａ〜３ｃの通信手順の動作について図１２を参照しつつ説明する。図１２は応答器３ａ〜３ｃの通信手順の動作を示すフローチャートである。まず、Ｓ２１０に移行し、質問器２からの応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信したか否かを判断する。応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信しない場合は（Ｓ２１０：ＮＯ）、再びＳ２１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信するまで繰り返す。応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信した場合は（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、Ｓ２２０に移行し、自局が質問器２の探索対象となっている応答器か否か判断する。自局が探索対象となっている応答器の場合は（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０に移行する。自局が探索対象となっている応答器でない場合は（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２３０に移行し、質問器２に送信する送信情報があるか否か判断する。送信情報がない場合は（Ｓ２３０：ＮＯ）、再びＳ２１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信するまで繰り返す。送信情報がある場合は（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０に移行する。Ｓ２４０では、質問器２との通信を行うため、質問器２に対して受信した質問波の反射波としてリンク要求を返信する。
【００６５】
その後、Ｓ２５０に移行し、質問器２から、質問器２と自局との距離情報を質問波として受信する。その後、Ｓ２６０に移行し、受信した距離情報から帯域決定部４３により副搬送波の周波数帯域を決定する。その後、Ｓ２７０に移行し、帯域決定部４３により決定された周波数帯域の副搬送波により受信した質問波を変調反射して送信情報の返信を開始する。その後、Ｓ２８０に移行し、返信を完了するとともに通信を終了する。その後、再びＳ２１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信するまで繰り返す。
【００６６】
次に、通信システム１の通信手順の動作シーケンスについて図１３を参照しつつ説明する。図１３は、通信システム１の通信手順の動作シーケンス図である。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（Ｓ３１０）。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（Ｓ４１０）。その後、質問器２により探索された応答器３ａ〜３ｃは、質問器２に対してリンク要求を返信する（Ｓ４２０）。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（Ｓ３２０）。その後、質問器２は、距離検出部２８により、受信した応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求である返信の信号の強度から、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を検知する（Ｓ３３０）。その後、質問器２は、距離情報送信部２９により、検知した質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離情報を応答器３ａ〜３ｃに送信する（Ｓ３４０）。
【００６７】
そして、応答器３ａ〜３ｃが、質問器２から送信された質問器２と応答器３ａ〜３ｃと距離情報を受信する（Ｓ４３０）。その後、応答器３ａ〜３ｃは、受信した距離情報に基づいて、帯域決定部４３により副搬送波の周波数帯域を決定する（Ｓ４４０）。その後、応答器３ａ〜３ｃは、帯域決定部４３により決定した副搬送波の周波数帯域により、質問器２から送信された質問波を変調反射することで質問器２に情報を返信する（Ｓ４５０）。応答器３ａ〜３ｃは、質問器２への情報の返信を完了すると通信を終了する（Ｓ４６０）。そして、質問器２が、応答器３ａ〜３ｃから返信された情報を受信する（Ｓ３６０）。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すると通信を終了する（Ｓ３６０）。
【００６８】
以上、説明した第３の実施の形態では、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器３ａ〜３ｃの反射波の周波数を分散させ、各応答器３ａ〜３ｃ間の反射波の干渉を減らすことができる。
【００６９】
また、遠い位置にある応答器３ｂは副搬送波の周波数帯域を低く、近い位置にある応答器３ａは副搬送波の周波数帯域を高くするため、応答器３ｂからの反射信号に応答器３ａからの反射信号の高調波が干渉することがなくなる。
【００７０】
また、帯域決定部４３が、副搬送波の周波数帯域をホッピングさせるため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが少なくなる。
【００７１】
また、複数の時間枠からランダムに選択された時間枠で反射波を送信するため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが更に少なくなる。
【００７２】
また、質問器２の距離検出部２８が質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を検知して、距離情報送信部２９により応答器３ａ〜３ｃに距離情報を送信するため、応答器３ａ〜３ｃ側で距離を検知する必要がなく、応答器３ａ〜３ｃの負担を軽減するとともに、応答器３ａ〜３ｃの構成を簡単にすることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態例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〜第３の実施の形態では、質問器からの距離が遠い応答器は副搬送波の周波数帯域を低く、質問器からの距離が近い応答器は副搬送波の周波数帯域を高くする構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、質問器からの距離によって特定の周波数帯域に限定されない構成でもよい。また、この場合、質問器から遠い距離にある応答器と近い位置にある応答器との返信する時間枠が重ならないようにする構成でもよい。
【００７４】
また、第１〜第３の実施の形態では、副搬送波の周波数帯域をランダムにホッピング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、予め規定された順序に従ってホッピングさせる構成でもよい。
【００７５】
また、第１〜第３の実施の形態では、副搬送波の周波数帯域をホッピングする範囲を、質問器と応答器との距離によって複数のチャンネルをグループ化した周波数帯域に限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、質問器と応答器との距離に対応する特定の副搬送波の周波数帯域を決定するような構成でもよい。
【００７６】
また、第１〜第３の実施の形態では、応答器の反射波の返信において、複数の時間枠を設定し、その時間枠の中から返信する時間枠をランダムに選択する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、予め規定された時間枠のタイミングで送信してもよいし、時間枠を設定しない構成でもよい。
【００７７】
また、第３の実施の形態では、質問器側で質問器と応答器との距離を検知するとともに距離情報として応答器に送信し、距離情報を受信した応答器側で、距離情報に基づいて副搬送波の周波数帯域を決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、質問器側で質問器と応答器との距離を検知し、さらに検知した距離に基づいて副搬送波の周波数帯域を決定し、決定された周波数帯域を周波数帯域情報として応答器に送信する構成でもよい。
【００７８】
第１〜第３の実施の形態では、応答器は副搬送波の周波数をタイムインターバル毎に変化させる、つまり副搬送波を周波数ホッピングさせる例を中心に説明してきたが、質問器と応答器との距離に基づいて副搬送波の周波数或いはタイミングが設定されるのであれば、副搬送波周波数を固定で設定するだけでも十分各応答器の反射波の干渉を減らせることは言うまでもない。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によると、質問器と応答器との距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器の反射波の周波数を分散させ、各応答器間の反射波の干渉を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の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。
【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】質問器と応答器との距離と限定される周波数帯域との対応テーブルの例である。
【図５】図１に示す応答器の変復調部の復調手段と情報取得部とのブロック図である。
【図６】図１に示す応答器から反射波を同時に受信し復調した場合の副搬送波の周波数分布図である。
【図７】図１に示す通信システムにおける、時間単位の周波数分布を示した図である。
【図８】第２の実施の形態における応答器の変復調部の復調手段と情報取得部とのブロック図である。
【図９】第３の実施の形態における質問器の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態における応答器の構成を示すブロック図である。
【図１１】第３の実施の形態における質問器の通信手順の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施の形態における応答器の通信手順の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態における通信システムの通信手順の動作シーケンス図である。
【符号の説明】
１ 通信システム
２ 質問器
３ａ〜３ｃ 応答器
３１ アンテナ
３２ 変復調器
３３ 情報取得部
４２ 距離検出部
４３ 帯域決定部
４４ 情報作成部
４５ 副搬送波発振器
【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の応答器及び通信システムに関する。
【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干渉が問題となる。この点、応答器が反射信号を返信する時間枠であるタイムスロットを複数設け、各応答器が異なるタイムスロットを用いて反射信号を返信する方法や、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ランダムに選択してホッピングさせる周波数ホッピングを用いる方法により反射信号同士の干渉を回避する通信システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４９６５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のタイムスロットを設ける方法では、応答器が多数ある場合に、全ての応答器との通信を完了させる時間が長くなるという問題がある。
また、周波数ホッピングを用いて副搬送波を多重分割化する方法では、質問器と全応答器との通信を完了させる時間は短くなる。しかし、質問器から遠い位置にある応答器からの反射信号が、質問器から近い位置にある応答器からの反射信号、または反射信号の高調波信号により干渉される場合があり、この場合、質問器が遠い位置にある応答器からの反射信号の存在を認識することすらできないという問題がある。つまり、複数の応答器が同じ副搬送波の周波数を用いた反射信号を返信した場合に、反射信号の強度が同程度であれば質問器において正しく復調をすることができないため、これらの応答器に対して再送要求することが可能であるが、質問器から遠い位置にある応答器からの反射信号が、質問器から近い位置にある応答器からの反射信号、または反射信号の高調波信号により干渉された場合には、近い位置にある応答器からの反射信号を正しく復調することができるため、質問器から再送要求することはなく、質問器が遠い位置にある応答器からの反射信号を認識することができない。
【０００５】
本発明は、質問器から遠い位置にある応答器からの反射波が、質問器から近い位置にある応答器からの反射波、または高調波によって干渉されることなく通信することができる通信システムの応答器及び通信システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【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の応答器であって、前記質問器と前記応答器との距離を検出する距離検出手段と、前記質問器から送信された主搬送波を含む前記質問波を受信し反射する主搬送波受信反射手段と、前記応答器から送信する情報を作成する情報作成手段と、前記主搬送波受信反射手段により反射される反射波を変調する変調信号の周波数帯域を、前記距離検出手段により検出された距離に基づいて決定する帯域決定手段と、前記変調信号の周波数帯域が前記帯域決定手段により決定される周波数帯域になるように、前記情報作成手段により作成された情報に基づいて前記変調信号を生成する変調信号生成手段とを備えることを特徴とする。
この構成によると、質問器と応答器との距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器の反射波の周波数を分散させ、各応答器間の反射波の干渉を減らすことができる。
【０００７】
請求項２に記載の通信システムの応答器は、前記帯域決定手段は、前記距離検出手段により検出された距離が近いほど前記変調信号の周波数帯域を高くすることを特徴とする。
この構成によると、質問器から近い位置にある応答器から返信される反射波の変調信号の周波数帯域を高くするため、遠い位置にある応答器から返信される反射波が、近い位置にある応答器から返信される反射波の基本波または高調波により干渉されることがなくなる。
【０００８】
請求項３に記載の通信システムの応答器は、前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、前記距離検出手段により検出された距離から所定の関係式により算出することを特徴とする。
この構成によると、距離と周波数帯域の関係を数式で定めるため、単純且つ正確に周波数帯域を求めることができ、メモリ容量を減らすことができる。
【０００９】
請求項４に記載の通信システムの応答器は、前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、前記周波数帯域と前記距離検出手段により検出された距離との対応テーブルに基づいて決定することを特徴とする。
この構成によると、距離と周波数帯域の関係をテーブルとして定めるため、簡単な処理で周波数帯域を決定することができる。
【００１０】
請求項５に記載の通信システムの応答器は、前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、グループ化された前記周波数帯域と前記距離検知手段により検知された距離との対応テーブルに基づいて選択された前記周波数帯域のグループから、ランダムまたは応答器毎の固有の定義に基づいて決定することを特徴とする。
この構成によると、夫々の応答器において、反射波の変調信号の周波数帯域を変化させるため、複数の応答器が等距離に存在する場合に応答器同士の返信が干渉する確率を低くすることができる。
【００１１】
請求項６に記載の通信システムの応答器は、前記変調手段は、複数の送信時間枠を設定し、いずれの送信時間枠で変調を行うかをランダムまたは応答器毎の固有の定義に基づいて決定することを特徴とする。
この構成によると、夫々の応答器において、反射波の送信時間枠を変化させるため、複数の応答器が等距離に存在する場合でも応答器同士の送信が干渉する確率をさらに低くすることができる。
【００１２】
請求項７に記載の通信システムの応答器は、前記変調手段は、前記情報の送信を完了するまで前記帯域決定手段により決定された前記周波数帯域を変更しないことを特徴とする。
この構成によると、応答器の返信が完了するまで反射波の変調信号の周波数帯域を変更しないため、質問器での復調を正確に行うことができる。
【００１３】
請求項８に記載の通信システムの応答器は、前記質問波の電力を取り出して充電を行う充電手段をさらに備え、前記充電手段は、前記応答器内に蓄積された電力が所定容量以上になったら、前記応答器の各手段を動作させ、前記質問波に応答するようにしたことを特徴とする。
この構成によると、応答器に電源を設ける必要がないため、応答器を小型及び軽量化することができる。また、所定容量以上蓄電されるまで応答器が動作しないため、安定した返信を行うことができる。
また、質問器と応答器との距離に応じて受信強度が異なることから充電時間が異なり、充電までの時間も各応答器で自然と分散してくるため、結果として応答タイミングも各応答器で分散し干渉を減らすことができる。
【００１４】
請求項９に記載の通信システムの応答器は、前記距離検出手段は、前記充電手段において、充電される電圧または電力の単位時間あたりの変化量、または前記充電される電圧または電力の所定量の変化が得られる時間に基づいて、前記質問器と応答器との距離を検出することを特徴とする。
この構成によると、充電される電圧や電力に基づいて距離を検出するため、充電しながら距離を検出でき、質問器と応答器との距離を物理長ではなく経路長を求めることで、壁や通路によって制限される実際の位置関係に即した距離を検出することができる。
【００１５】
請求項１０に記載の通信システムの応答器は、前記距離検出手段は、前記質問波の強度から距離を検出することを特徴とする。
この構成によると、質問波の強度に基づいて距離を検出するため、簡単に距離を検出することができ、質問器と応答器との距離を物理長ではなく経路長を求めることで、壁や通路によって制限される実際の位置関係に即した距離を検出することができる。
【００１６】
請求項１１に記載の通信システムは、前記質問器は、前記質問波を受信した前記応答器から返信される変調された前記反射波より得られる前記変調信号の強度から、前記質問器と前記応答器との距離を検出する質問器距離検出手段と、前記距離の情報を前記応答器に送信する距離情報送信手段とを備え、前記応答器は、前記主搬送波受信反射手段で前記距離の情報を受信し、前記距離検出手段が、前記距離の情報から前記質問器と応答器との距離を検出するようにしたことを特徴とする。
この構成によると、質問器と応答器との距離の検出を質問器側で行うことができるため、応答器側の負担を軽減するとともに応答器の構成を簡単にすることができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。また、図１の例において、応答器３ａ〜３ｃは、質問器２に近い順から応答器３ａ、応答器３ｃ、応答器３ｂの順に配置されている。通信システム１は、質問器２から応答器３ａ〜３ｃに対して主搬送周波数Ｆｃ１の質問波を送信する。応答器３ａ〜３ｃは質問器２から送信された質問波を受信すると、自己が持つ返信情報により変調された副搬送波周波数ｆ１〜ｆ３の反射波を質問器２に返信する。このように通信システム１は、質問器２を介して、複数の応答器３ａ〜３ｃから各応答器自身の情報、または各応答器が取得した情報を収集するシステムに好適である。例えば、質問器２を店舗内に配置し、応答器３ａ〜３ｃを顧客に付与することで、店舗内における、顧客の移動経路を取得すること等が可能である。また、質問器２を工場内に配置し、応答器３ａ〜３ｃを工場内に備えられた各装置の状態を取得できるように接続することで、工場内における各装置の状態を集中管理することが可能である。尚、図１では１台の質問器２に３台の応答器３ａ〜３ｃ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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、副搬送波強度比較器２７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ンネルに分離し、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と副搬送波強度比較器２７とへ出力する。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ン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。副搬送波強度比較器２７は、帯域分割フィルタ２１で分離された副搬送波信号から副搬送波信号の信号の強度を予め定められた閾値と比較し、その比較結果をコントローラ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。
【００２４】
次に、応答器３ａの構成について図３を参照しつつ説明する。図３は、応答器３ａの構成を示すブロック図である。尚、応答器３ｂ，３ｃの構成は応答器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。
【００２５】
応答器３ａは、図３に示すように、アンテナ（受信反射手段）３１と、変復調器３２と、情報取得部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、情報取得部３３へ出力する。また、変復調器３２は、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。情報取得部３３は、変復調器３２により復調された信号の強度から信号の強度情報を、変復調器３２により復調された信号から信号内容情報を取得し、信号の強度情報を後述する距離検出部４２に出力するとともに、信号内容情報を後述する情報作成部４４に出力する。
【００２６】
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（変調信号生成手段）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４４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、各機能部である距離検出部（距離検出手段）４２と、帯域決定部（帯域決定手段）４３と、情報作成部（情報作成手段）４４等とを構成する。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）や振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）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。
【００２７】
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。距離検出部４２は、情報取得部３３により取得された質問波の信号の強度情報から質問器２と応答器３ａとの距離を検出する。具体的には、グループ化された信号の強度と、質問器２と応答器３ａとの距離との対応テーブルを用いて、情報取得部３３により取得された信号の強度から質問器２と応答器３ａとの距離を選択することで検出する。そして、距離検出部４２は、検出した質問器２と応答器３ａとの距離情報を帯域決定部４３に出力する。尚、対応テーブルを用いずに、信号の強度情報から所定の関係式を用いて質問器２と応答器３ａとの距離算出することによって検出するようにしてもよい。
【００２８】
帯域決定部４３は、反射波の副搬送波の周波数帯域を決定し、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。副搬送波の周波数帯域は、周波数ホッピング方式により決定される。周波数ホッピング方式は、副搬送波の周波数帯域を、複数の周波数帯域（チャンネル）の中から、ランダムに選択する方式である。応答器３ａは、周波数ホッピング方式により１回の返信毎に副搬送波の周波数帯域をホッピングする。このように周波数ホッピング方式を用いることで、同時に返信される複数の反射波が互いに干渉する可能性を低くすることができるとともに、返信される返信情報の機密性を高くすることができる。しかし、全ての周波数帯域に渡って副搬送波の周波数をホッピングさせると、前述したように、質問器２から遠くにある応答器の反射波が、質問器２の近くにある応答器からの反射波、または反射波の高調波により干渉される可能性がある。そのため、帯域決定部４３は、質問器２と応答器３ａとの距離が近ければ副搬送波の周波数帯域が高く、距離が遠ければ副搬送波の周波数帯域が低くなるように、ホッピングする周波数帯域をグループ化して限定する。
【００２９】
具体的には、質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルを用いて、距離検出部４２により検出された質問器２と応答器３ａとの距離情報から、ホッピングさせる副搬送波の周波数帯域を決定する。図４に質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルの例を示す。図４に示すように、質問器２と応答器３ａとの距離が０．５ｍから０．１ｍづつ遠くなるに従って、限定される周波数帯域の中心周波数が３００．０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ低くなるように設定されている。この対応テーブルによると、例えば、距離検出部４２により検出された質問器２と応答器３ａとの距離が０．６ｍであった場合に、ホッピングする周波数帯域は、２８５．０ｋＨｚから２９５．０ｋＨｚに限定され、この周波数帯域にグループ化されている複数のチャンネル内においてホッピングにより反射波の副搬送波の周波数帯域が決定される。
【００３０】
尚、対応テーブルを用いずに、質問器２と応答器３ａとの距離から、例えば関係式（１）〜（３）を用いて周波数帯域を算出するようにしてもよい。また、関係式は関係式（１）〜（３）に限定されるものではなく、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離が遠くなるに従って副搬送波の周波数帯域が低くなるような関係式であればよい。
ｆ ＝ ａ／ｒ＋ｂ （１）
ｆ ＝ ａ／ｒ２＋ｂ （２）
ｆ ＝ ａ／ｒ２＋ｂ／ｒ＋ｃ （３）
ａ，ｂ，ｃ ： 定数
ｆ ： 副搬送波の周波数帯域の中心値
ｒ ： 質問器と応答器との距離
【００３１】
また、帯域決定部４３は、決定した周波数帯域を副搬送波発振器４５に出力するタイミングを制御することで反射波を返信するタイミングを制御する。反射波を返信するタイミングは、１回の返信を完了させるのに十分な予め定められた時間枠を複数枠設定し、複数の時間枠の中から返信する時間枠をランダムに選択することで決定する。尚、返信する時間枠は、予め規定された順序に従って選択されるようにしてもよい。
【００３２】
情報作成部４４は、情報取得部３３により取得された質問波の信号内容情報に基づいて、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。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。
【００３３】
次に、受信した質問波から信号の強度情報と信号内容情報とを取り出す手段である応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成の詳細について図５を参照しつつ説明する。図５は、応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３とのブロック図である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、変復調器３２の復調手段は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５１と、検波回路５２とから構成されている。ＢＰＦ５１は、アンテナ３１で受信した質問波から主搬送波の周波数帯域の信号を抽出して検波回路５２に出力する。検波回路５２は、ＢＰＦ５１により抽出された信号を復調して、後述する情報取得部３３のアンプ５３と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５５とに夫々出力する。情報取得部３３は、アンプ５３と、Ａ／Ｄ変換器５４と、ＬＰＦ５５と、アンプ５６と、リミッタ５７とで構成されている。アンプ５３は、変復調器３２により復調された信号を増幅してＡ／Ｄ変換器５４に出力する。Ａ／Ｄ変換器５４は、アンプ５３により増幅された信号を、信号の強度に対応したデジタル信号に変換し、信号の強度情報としてコントローラ４１の距離検出部４２に出力する。また、ＬＰＦ５５は、変復調器３２により復調された信号から高周波ノイズを除去してアンプ５６に出力する。アンプ５６は、ＬＰＦ５５により高周波ノイズを除去された信号を増幅してリミッタ５７に出力する。リミッタ５７は、アンプ５６により増幅された信号をデジタル信号に成型し、信号内容情報としてコントローラ４１の情報作成部４４に出力する。
【００３５】
また、主搬送波が振幅変調されない場合は、ＢＰＦ５１を使用しない図５（ｂ）のような構成でもよい。図５（ｂ）に示すように、変復調器３２の復調部は、検波回路６１で構成されている。検波回路６１は、アンテナ３１で受信した質問波を復調して後述する情報取得部３３のＬＰＦ６２に出力する。情報取得部３３は、ＬＰＦ６２と、アンプ６３と、Ａ／Ｄ変換器６４と、リミッタ６５とで構成されている。ＬＰＦ６２は、変復調器３２により復調された信号から高周波ノイズを除去してアンプ６３に出力する。アンプ６３は、ＬＰＦ６２により高周波ノイズを除去された信号を増幅してＡ／Ｄ変換器６４と、リミッタ６５とに夫々出力する。Ａ／Ｄ変換器６４は、アンプ６３により増幅された信号を、信号の強度に対応したデジタル信号に変換し、信号の強度情報としてコントローラ４１の距離検出部４２に出力する。また、リミッタ６５は、アンプ６３により増幅された信号をデジタル信号に成型し、信号内容情報としてコントローラ４１の情報作成部４４に出力する。
【００３６】
次に、通信システム１における通信時について図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。
【００３７】
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により受信される。アンテナ３１により受信された質問波は、変復調器３２により復調される。変復調器３２により復調された質問波は、情報取得部３３により信号の強度情報と信号内容情報とを取り出される。情報取得部３３により取り出された信号の強度情報から、距離検出部４２により質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離が検出される。また、情報作成部４４により、情報取得部３３により取り出された信号内容情報に基づいて返信情報が作成される。そして帯域決定部４３により、距離検出部４２により検出された距離に基づいて、距離が遠ければ周波数帯域が低く、距離が近ければ周波数帯域が高くなるようにホッピングさせて副搬送波の周波数帯域を決定し、決定した副搬送波の周波数帯域を複数の時間枠からランダムに選択した時間枠のタイミングに合わせて副搬送波発振器４５に出力する。帯域決定部４２により決定された副搬送波の周波数帯域に従って、副搬送波発振器４５により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、副搬送波変調器４６により、情報作成部４４により作成された返信情報に従って位相変調される。変復調器３２は、質問器２から受信中の質問波を、副搬送波変調器４６により位相変調された副搬送波により振幅変調或いは位相変調して反射し、アンテナ３１から反射波として返信する。
【００３８】
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により受信される。アンテナ１７により受信された応答器３ａ〜３ｃからの反射波は、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。主搬送波復調器１６により復調された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と副搬送波強度比較器２７に出力される。
【００３９】
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る。副搬送波復調器２２により取り出された夫々の情報信号は、フレーム分割器２３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される。フレーム分割器２３により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夫々に仕分けられる。フレーム仕分け器２４により仕分けられた情報信号は、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る。フレーム連結器２５により再構築された返信情報は、コントローラ２６に入力される。コントローラ２６に入力された各チャンネルからの出力は、副搬送波強度比較器２７により情報信号の強度が予め定められた強度より大きいと判断された場合に、コントローラ２６において処理される。
【００４０】
次に通信システム１における副搬送波の状態について図６及び図７を参照しつつ説明する、図６は、質問器２において、応答器３ａ〜３ｃから反射波を同時に受信し復調した場合の副搬送波の周波数分布図である。縦軸は信号の強度であり、横軸は周波数である。図６に示すように、帯域決定部４３により、質問器２からの距離が近くなるに従って副搬送波の周波数帯が高くなるように決定するため、図１に示すように、応答器３ａ〜３ｃが応答器３ａ、応答器３ｃ、応答器３ｂの順に従って質問器２から遠くなるように配置されている場合は、応答器３ｂの副搬送波の周波数ｆ２、応答器３ｃの副搬送波の周波数ｆ３、応答器３ａの副搬送波の周波数ｆ１に従って順に副搬送波の周波数が高くなる。尚、信号の強度は、距離が遠くなるに従って減衰するため、質問器２との距離が遠くなるに従って順に弱くなる。副搬送波は奇数倍の周波数で強い高調波を示すが、質問器２からの距離が遠く信号の弱い応答器３ｂからの副搬送波ｆ２の３倍の周波数の高調波３ｆ２が質問器２からの距離が近い応答器３ａの副搬送波ｆ１と重なっても、高調波３ｆ２に比べ副搬送波ｆ１が充分強いため通信への影響は無視できる。
【００４１】
図７は、通信システム１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。縦軸は周波数であり、横軸は時間である。ＣＨ１〜ＣＨ３０は、副搬送波の周波数帯域をホッピングさせるチャンネルである。Ｌ１〜Ｌ１０は、質問器２からの距離範囲であり、図７上において各距離範囲に対応してグループ化されたチャンネルの範囲を指示している。つまり、Ｌ１の距離範囲にある応答器はＣＨ１〜ＣＨ３が、Ｌ２の距離範囲にある応答器はＣＨ４〜ＣＨ６が、Ｌ３の距離範囲にある応答器はＣＨ７〜ＣＨ９が限定される副搬送波の周波数帯域となる。質問器２からの距離はＬ１、Ｌ２、Ｌ３の順に従って近くなっている。そして、Ｌ１の範囲に応答器３ｂが、Ｌ２の範囲に応答器３ｃ、３ｃ’（図１には図示していない）が、Ｌ３の範囲に応答器３ａが配置されているものとする。ｔ１〜ｔ１２は、応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’が１回の返信を完了させるのに十分な時間枠である。図７中に配置されている複数の矩形状枠は、応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’が返信する反射波について、返信した時間枠と返信した反射波の副搬送波の周波数帯域との関係を示している。
図７に示すように、応答器３ａはＣＨ７〜ＣＨ９の範囲で、応答器３ｂはＣＨ１〜ＣＨ３の範囲で、応答器３ｃ，３ｃ’はＣＨ４〜ＣＨ６の範囲で、夫々副搬送波の周波数帯域をホッピングさせている。また、応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’はそれぞれランダムに選択した時間枠において反射波を返信している。
【００４２】
以上、説明した第１の実施の形態では、質問器２と応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’との距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’の反射波の周波数を分散させ、各応答器３ａ〜３ｃ，３ｃ’間の反射波の干渉を減らすことができる。
【００４３】
また、遠い位置にある応答器３ｂは副搬送波の周波数帯域を低く、近い位置にある応答器３ａは副搬送波の周波数帯域を高くするため、応答器３ｂからの反射信号に応答器３ａからの反射信号の高調波が干渉することがなくなる。
【００４４】
また、帯域決定部４３が、副搬送波の周波数帯域をホッピングさせるため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが少なくなる。
【００４５】
また、複数の時間枠からランダムに選択された時間枠で反射波を送信するため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが更に少なくなる。
【００４６】
また、質問波の強度に基づいて距離を検出するため、簡単に距離が検出でき、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を物理長ではなく経路長を求めることで、壁や通路によって制限される実際の位置関係に即した距離を検出することができる。
【００４７】
＜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、受信した質問波から信号の強度情報と信号内容情報とを取り出すための、応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成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の変復調器３２の復調手段と、情報取得部３３の回路構成以外の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００４８】
次に、受信した質問波から信号の強度情報と信号内容情報とを取り出す手段である応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成の詳細について図８を参照しつつ説明する。図８は、応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３とのブロック図である。
【００４９】
図８に示すように、変復調器３２の復調手段は、検波回路７１で構成されている。検波回路７１は、アンテナ３１で受信した質問波を復調して後述する情報取得部３３の充電回路７２とＬＰＦ７４とに夫々出力する。情報取得部３３は、充電回路７２と、電圧検出回路７３と、ＬＰＦ７４と、アンプ７５と、リミッタ７６とで構成されている。充電回路７２は、変復調器３２により復調された信号から電力を取り出して応答器３ａ〜３ｃ内に備えられたコンデンサ３４に充電する。電圧検出回路７３は、充電回路７２の電圧を検出し、検出した電圧値をデジタル信号に変換して信号の強度情報としてコントローラ４１の距離検出部４２に出力する。ＬＰＦ７４は、変復調器３２により復調された信号から高周波ノイズを除去してアンプ７５に出力する。アンプ７５は、ＬＰＦ７４により高周波ノイズを除去された信号を増幅してリミッタ７６に出力する。リミッタ７６は、アンプ７５により増幅された信号をデジタル信号に整形し、信号内容情報としてコントローラ４１の情報作成部４４に出力する。
そして、コントローラ４１の距離検出部４２は、充電回路７２の充電される電圧の単位時間当りの変化量、または充電される電圧が所定の電圧量の変化が得られるまでの時間から質問器２との距離を検出する。尚、電圧検出回路７３の変わりに電力検出回路を設け、充電回路７２の充電される電力の単位時間当りの変化量、または充電される電力が所定の電力量の変化が得られるまでの時間から質問器２との距離を検出するようにしてもよい。
【００５０】
コンデンサ３４は、応答器３ａ〜３ｃを動作させる電源である。コンデンサ３４は、充電回路７２により受信した質問波から電力を取り出して充電される。コンデンサ３４に充電された電力が所定の電力以上になると、充電された電力を使用して応答器３ａ〜３ｃが起動して各機能が動作する。
【００５１】
第２の実施の形態の通信システム１の動作状態は、第１の実施の形態の通信システム１の動作状態と実質的に同等であるので、第２の実施の形態の通信システム１の動作状態についての詳細は省略する。
【００５２】
以上、説明した第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明した効果に加え、応答器３ａ〜３ｃがコンデンサ３４に充電された電力により動作するため、応答器３ａ〜３ｃに電源装置を設ける必要がなくなり、応答器３ａ〜３ｃの小型化や軽量化を図ることができる。
また、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離に応じて受信強度が異なることから充電時間が異なり、充電までの時間も各応答器３ａ〜３ｃで自然と分散してくるため、結果として応答タイミングも各応答器３ａ〜３ｃで分散し干渉を減らすことができる。
また，コンデンサ３４が比較的大きな容量を持つ場合には、次の応答時にコンデンサ３４内にまだ電力を保持している時があり、時間を経て充電応答を繰り返す毎にコンデンサ３４に保持されている電力も、コンデンサ特定等のばらつきも加わることで応答器３ａ〜３ｃ毎に自然と分散してきて同様な効果が生まれるため、距離がほぼ同じであっても応答器３ａ〜３ｃ間の干渉をかなり減らすことができる。
【００５３】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。第３の実施の形態に係る通信システム１の構成例は、第１の実施の形態に係る通信システム１の構成と実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１の構成の説明が適用できるため詳細は省略する。
また、通信システム１を構成する質問器２の構成は、第１の実施の形態に係る通信システム１を構成する質問器２の構成と実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１を構成する質問器２の構成の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００５４】
次に、質問器２のコントローラ２６により構成される機能部について図９を参照しつつ説明する。図９は、第３の実施の形態における質問器２の構成を示すブロック図である。コントローラ２６には、さらに機能部として距離検出部（質問器距離検出手段）２８と距離情報送信部（距離情報送信手段）２９等とが備えられる。距離検出部２８は、質問器２が受信した応答器３ａ〜３ｃの反射波の信号の強度から、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの夫々の距離を検出する。具体的には、帯域フィルタ２１によって分割された夫々の副搬送波信号の信号の強度を、副搬送波強度比較器２７により多段の閾値で比較し、その比較結果から、予め記憶されている信号の強度と質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離との対応テーブルを用いて、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの夫々の距離を検出する。距離情報送信部２９は、距離検出部２８により検出された質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を、後述する通信手順に従って、距離情報として夫々の応答器３ａ〜３ｃに送信する。
【００５５】
次に、応答器３ａの構成について図１０を参照しつつ説明する。図１０は、応答器３ａの構成を示すブロック図である。尚、応答器３ｂ，３ｃの構成は応答器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。
【００５６】
応答器３ａは、図１０に示すように、アンテナ３１（受信反射手段）と、変復調器３２と、情報取得部３３（距離検出手段）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、情報取得部３３へ出力する。また、変復調器３２は、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。情報取得部３３は、変復調器３２により復調された信号から信号内容情報を取得して後述する情報作成部４４に出力する。
【００５７】
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（変調信号生成手段）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４４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、各機能部である帯域決定部４３（帯域決定手段）と、情報作成部４４（情報作成手段）とを構成する。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）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。
【００５８】
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。帯域決定部４３は、反射波の副搬送波の周波数帯域を決定し、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。副搬送波の周波数帯域は、周波数ホッピング方式により決定される。応答器３ａは、周波数ホッピング方式により１回の返信毎に副搬送波の周波数帯域をホッピングする。このように周波数ホッピング方式を用いることで、同時に返信される複数の反射波が互いに干渉する可能性を低くすることができるとともに、返信される返信情報の機密性を高くすることができる。しかし、全ての周波数帯域に渡って副搬送波の周波数をホッピングさせると、前述したように、質問器２から遠くにある応答器の反射波が、質問器２の近くにある応答器からの反射波、または反射波の高調波により干渉される可能性がある。そのため、帯域決定部４３は、質問器２と応答器３ａとの距離が近ければ副搬送波の周波数帯域が高く、距離が遠ければ副搬送波の周波数帯域が低くなるように、ホッピングする周波数帯域を限定する。具体的には、まず、情報取得部３３により質問器２から応答器３ａに送信される質問波から信号内容情報を取り出し、質問器２で検知された質問器２と応答器３ａとの距離情報を得る。そして、質問器２から送信された質問器２と応答器３ａとの距離情報から、質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルから、質問器２と応答器３ａとの距離情報によりホッピングさせる副搬送波の周波数帯域を決定する。質問器２と応答器３ａとの距離と限定される周波数帯域との対応テーブルの例は、第１の実施の形態において使用される対応テーブル（図４）と実質的に同等である。図４に示すように、質問器２と応答器３ａとの距離が０．５ｍから０．１ｍづつ遠くなるに従って、限定される周波数帯域の中心周波数が３００．０ｋＨｚから１０ｋＨｚづつ低くなるように設定されている。この対応テーブルによると、例えば、情報取得部３３により検出された質問器２と応答器３ａとの距離が０．６ｍであった場合に、ホッピングする周波数帯域は、２８５．０ｋＨｚから２９５．０ｋＨｚとなり、この周波数帯域に含まれる複数のチャンネルから周波数ホッピングにより反射波の副搬送波の周波数帯域が決定される。
【００５９】
また、帯域決定部４３は、決定した周波数帯域を副搬送波発振器４５に出力するタイミングを制御することで反射波を返信するタイミングを制御する。反射波を返信するタイミングは、１回の返信を完了させるのに十分な予め定められた時間枠を複数枠設定し、複数の時間枠の中から返信する時間枠をランダムに選択することで決定する。
【００６０】
情報作成部４４は、情報取得部３３により取得された質問波の信号内容情報に基づいて、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。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。
【００６１】
次に、受信した質問波から信号内容情報を取り出す手段である応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成については、第１の実施の形態に係る応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成と実質的に同等であり（信号の強度情報を取り出す手段を除く）、第１の実施の形態に係る応答器３ａ〜３ｃの変復調器３２の復調手段と情報取得部３３との回路構成の説明が適用できるため詳細は省略する。
また、通信システム１における通信時の動作シーケンスについては、第１の実施の形態に係る通信システム１における通信時の動作シーケンスと実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１における通信時の動作シーケンスの説明が適用できるため詳細は省略する。
また、通信システム１における副搬送波の状態については、第１の実施の形態に係る通信システム１における副搬送波の状態と実質的に同等であり、第１の実施の形態に係る通信システム１における副搬送波の状態の説明が適用できるため詳細は省略する。
【００６２】
次に、質問器２の通信手順の動作について図１１を参照しつつ説明する。図１１は質問器２の通信手順の動作を示すフローチャートである。まず、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を探索するための質問波を送信する。その後、Ｓ１２０に移行し、所定時間内に応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波に対して応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求の返信である反射波を受信したか否か判断する。応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求の返信である反射波を受信しない場合は（Ｓ１２０：ＮＯ）、再びＳ１１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するため質問波を送信する。応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求の返信である反射波を受信した場合は（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、Ｓ１３０に移行し、コントローラ２６の距離検出部２８により、リンク要求の返信である反射波の信号の強度から、質問器２とリンク要求をした応答器３ａ〜３ｃとの距離を検知する。
【００６３】
その後、Ｓ１４０に移行し、コントローラ２６の距離情報送信部２９により反射波の信号の強度から検知した距離情報を、リンク要求を返信した応答器３ａ〜３ｃ宛に質問波として送信する。その後、Ｓ１５０に移行し、リンク要求した応答器３ａ〜３ｃからの返信である反射波を受信して通信を開始する。その後、Ｓ１６０に移行し、リンク要求した応答器３ａ〜３ｃからの返信が完了するとともに通信を終了する。その後再びＳ１１０に移行して応答器３ａ〜３ｃを探索するため質問波を送信する。
【００６４】
次に、応答器３ａ〜３ｃの通信手順の動作について図１２を参照しつつ説明する。図１２は応答器３ａ〜３ｃの通信手順の動作を示すフローチャートである。まず、Ｓ２１０に移行し、質問器２からの応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信したか否かを判断する。応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信しない場合は（Ｓ２１０：ＮＯ）、再びＳ２１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信するまで繰り返す。応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信した場合は（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、Ｓ２２０に移行し、自局が質問器２の探索対象となっている応答器か否か判断する。自局が探索対象となっている応答器の場合は（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０に移行する。自局が探索対象となっている応答器でない場合は（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２３０に移行し、質問器２に送信する送信情報があるか否か判断する。送信情報がない場合は（Ｓ２３０：ＮＯ）、再びＳ２１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信するまで繰り返す。送信情報がある場合は（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０に移行する。Ｓ２４０では、質問器２との通信を行うため、質問器２に対して受信した質問波の反射波としてリンク要求を返信する。
【００６５】
その後、Ｓ２５０に移行し、質問器２から、質問器２と自局との距離情報を質問波として受信する。その後、Ｓ２６０に移行し、受信した距離情報から帯域決定部４３により副搬送波の周波数帯域を決定する。その後、Ｓ２７０に移行し、帯域決定部４３により決定された周波数帯域の副搬送波により受信した質問波を変調反射して送信情報の返信を開始する。その後、Ｓ２８０に移行し、返信を完了するとともに通信を終了する。その後、再びＳ２１０に移行し、応答器３ａ〜３ｃを探索するための質問波を受信するまで繰り返す。
【００６６】
次に、通信システム１の通信手順の動作シーケンスについて図１３を参照しつつ説明する。図１３は、通信システム１の通信手順の動作シーケンス図である。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（Ｓ３１０）。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（Ｓ４１０）。その後、質問器２により探索された応答器３ａ〜３ｃは、質問器２に対してリンク要求を返信する（Ｓ４２０）。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（Ｓ３２０）。その後、質問器２は、距離検出部２８により、受信した応答器３ａ〜３ｃからのリンク要求である返信の信号の強度から、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を検知する（Ｓ３３０）。その後、質問器２は、距離情報送信部２９により、検知した質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離情報を応答器３ａ〜３ｃに送信する（Ｓ３４０）。
【００６７】
そして、応答器３ａ〜３ｃが、質問器２から送信された質問器２と応答器３ａ〜３ｃと距離情報を受信する（Ｓ４３０）。その後、応答器３ａ〜３ｃは、受信した距離情報に基づいて、帯域決定部４３により副搬送波の周波数帯域を決定する（Ｓ４４０）。その後、応答器３ａ〜３ｃは、帯域決定部４３により決定した副搬送波の周波数帯域により、質問器２から送信された質問波を変調反射することで質問器２に情報を返信する（Ｓ４５０）。応答器３ａ〜３ｃは、質問器２への情報の返信を完了すると通信を終了する（Ｓ４６０）。そして、質問器２が、応答器３ａ〜３ｃから返信された情報を受信する（Ｓ３６０）。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すると通信を終了する（Ｓ３６０）。
【００６８】
以上、説明した第３の実施の形態では、質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器３ａ〜３ｃの反射波の周波数を分散させ、各応答器３ａ〜３ｃ間の反射波の干渉を減らすことができる。
【００６９】
また、遠い位置にある応答器３ｂは副搬送波の周波数帯域を低く、近い位置にある応答器３ａは副搬送波の周波数帯域を高くするため、応答器３ｂからの反射信号に応答器３ａからの反射信号の高調波が干渉することがなくなる。
【００７０】
また、帯域決定部４３が、副搬送波の周波数帯域をホッピングさせるため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが少なくなる。
【００７１】
また、複数の時間枠からランダムに選択された時間枠で反射波を送信するため、同じ距離範囲にある応答器同士の反射波が干渉することが更に少なくなる。
【００７２】
また、質問器２の距離検出部２８が質問器２と応答器３ａ〜３ｃとの距離を検知して、距離情報送信部２９により応答器３ａ〜３ｃに距離情報を送信するため、応答器３ａ〜３ｃ側で距離を検知する必要がなく、応答器３ａ〜３ｃの負担を軽減するとともに、応答器３ａ〜３ｃの構成を簡単にすることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態例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〜第３の実施の形態では、質問器からの距離が遠い応答器は副搬送波の周波数帯域を低く、質問器からの距離が近い応答器は副搬送波の周波数帯域を高くする構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、質問器からの距離によって特定の周波数帯域に限定されない構成でもよい。また、この場合、質問器から遠い距離にある応答器と近い位置にある応答器との返信する時間枠が重ならないようにする構成でもよい。
【００７４】
また、第１〜第３の実施の形態では、副搬送波の周波数帯域をランダムにホッピング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、予め規定された順序に従ってホッピングさせる構成でもよい。
【００７５】
また、第１〜第３の実施の形態では、副搬送波の周波数帯域をホッピングする範囲を、質問器と応答器との距離によって複数のチャンネルをグループ化した周波数帯域に限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、質問器と応答器との距離に対応する特定の副搬送波の周波数帯域を決定するような構成でもよい。
【００７６】
また、第１〜第３の実施の形態では、応答器の反射波の返信において、複数の時間枠を設定し、その時間枠の中から返信する時間枠をランダムに選択する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、予め規定された時間枠のタイミングで送信してもよいし、時間枠を設定しない構成でもよい。
【００７７】
また、第３の実施の形態では、質問器側で質問器と応答器との距離を検知するとともに距離情報として応答器に送信し、距離情報を受信した応答器側で、距離情報に基づいて副搬送波の周波数帯域を決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、質問器側で質問器と応答器との距離を検知し、さらに検知した距離に基づいて副搬送波の周波数帯域を決定し、決定された周波数帯域を周波数帯域情報として応答器に送信する構成でもよい。
【００７８】
第１〜第３の実施の形態では、応答器は副搬送波の周波数をタイムインターバル毎に変化させる、つまり副搬送波を周波数ホッピングさせる例を中心に説明してきたが、質問器と応答器との距離に基づいて副搬送波の周波数或いはタイミングが設定されるのであれば、副搬送波周波数を固定で設定するだけでも十分各応答器の反射波の干渉を減らせることは言うまでもない。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によると、質問器と応答器との距離に基づいて変調信号の周波数帯域が設定されるため、前記距離は異なる場合が多く、結果として各応答器の反射波の周波数を分散させ、各応答器間の反射波の干渉を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の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。
【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】質問器と応答器との距離と限定される周波数帯域との対応テーブルの例である。
【図５】図１に示す応答器の変復調部の復調手段と情報取得部とのブロック図である。
【図６】図１に示す応答器から反射波を同時に受信し復調した場合の副搬送波の周波数分布図である。
【図７】図１に示す通信システムにおける、時間単位の周波数分布を示した図である。
【図８】第２の実施の形態における応答器の変復調部の復調手段と情報取得部とのブロック図である。
【図９】第３の実施の形態における質問器の構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態における応答器の構成を示すブロック図である。
【図１１】第３の実施の形態における質問器の通信手順の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施の形態における応答器の通信手順の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第３の実施の形態における通信システムの通信手順の動作シーケンス図である。
【符号の説明】
１ 通信システム
２ 質問器
３ａ〜３ｃ 応答器
３１ アンテナ
３２ 変復調器
３３ 情報取得部
４２ 距離検出部
４３ 帯域決定部
４４ 情報作成部
４５ 副搬送波発振器
Claims (11)
- 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の応答器であって、
前記質問器と前記応答器との距離を検出する距離検出手段と、
前記質問器から送信された主搬送波を含む前記質問波を受信し反射する主搬送波受信反射手段と、
前記応答器から送信する情報を作成する情報作成手段と、
前記主搬送波受信反射手段により反射される反射波を変調する変調信号の周波数帯域を、前記距離検出手段により検出された距離に基づいて決定する帯域決定手段と、
前記変調信号の周波数帯域が前記帯域決定手段により決定される周波数帯域になるように、前記情報作成手段により作成された情報に基づいて前記変調信号を生成する変調信号生成手段とを備えることを特徴とする通信システムの応答器。 - 前記帯域決定手段は、前記距離検出手段により検出された距離が近いほど前記変調信号の周波数帯域を高く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。
- 前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、前記距離検出手段により検出された距離から所定の関係式により算出することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システムの応答器。
- 前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、前記周波数帯域と前記距離検出手段により検出された距離との対応テーブルに基づいて決定することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システムの応答器。
- 前記信号帯域決定手段は、前記周波数帯域を、グループ化された前記周波数帯域と前記距離検知手段により検知された距離との対応テーブルに基づいて選択された前記周波数帯域のグループから、ランダムまたは応答器毎の固有の定義に基づいて決定することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システムの応答器。
- 前記変調手段は、複数の送信時間枠を設定し、いずれの送信時間枠で変調を行うかをランダムまたは応答器毎の固有の定義に基づいて決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の通信システムの応答器。
- 前記変調手段は、前記情報の送信を完了するまで前記帯域決定手段により決定された前記周波数帯域を変更しないことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の通信システムの応答器。
- 前記質問波の電力を取り出して充電を行う充電手段をさらに備え、
前記充電手段は、前記応答器内に蓄積された電力が所定容量以上になったら、前記応答器の各手段を動作させ、前記質問波に応答するようにしたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の通信システムの応答器。 - 前記距離検出手段は、前記充電手段において、充電される電圧または電力の単位時間あたりの変化量、または前記充電される電圧または電力の所定量の変化が得られる時間に基づいて、前記質問器と応答器との距離を検出することを特徴とする請求項８に記載の通信システムの応答器。
- 前記距離検出手段は、前記質問波の強度から距離を検出することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の通信システムの応答器。
- 前記質問器は、前記質問波を受信した前記応答器から返信される変調された前記反射波より得られる前記変調信号の強度から、前記質問器と前記応答器との距離を検出する質問器距離検出手段と、
前記距離の情報を前記応答器に送信する距離情報送信手段とを備え、
前記応答器は、前記主搬送波受信反射手段で前記距離の情報を受信し、
前記距離検出手段が、前記距離の情報から前記質問器と応答器との距離を検出するようにしたことを特徴とする質問器及び請求項１から８のいずれか１項に記載の通信システムの応答器で構成される通信システム。
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