JP2008048288A - 無線通信システム及び無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な回路構成でバックスキャッタ変調の多値化変調を実現して、データ伝送速度を向上させる。
【解決手段】反射器側では、受信中心周波数に対するシフト量を送信系統毎に変えて反射波信号を返す。反射波読取器側では、各受信系統において反射器のそれぞれ対応する送信系統からの周波数帯の異なる反射波信号を受信処理して、周波数多重化した反射波伝送を行なう。また、反射波読取器側において、送受信でアンテナを共用するアンテナを共用する受信系統では、送信キャリア周波数から周波数シフトされた反射波を受信して、回り込みの影響を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、比較的近距離の機器間において低消費電力の通信動作を実現する無線通信システム及び無線通信装置に係り、特に、反射波読取器側からの無変調キャリアの送信と、送信装置側におけるアンテナの終端操作に基づく受信電波の吸収と反射を利用したバックスキャッタ通信方式によりデータ通信を行なう無線通信システム及び無線通信装置に関する。

さらに詳しくは、本発明は、バックスキャッタ通信方式において、反射波読取器側における送信機雑音の影響を除去して受信感度を向上させるとともに通信距離を拡張する無線通信システム及び無線通信装置に係り、特に、簡易な回路構成でバックスキャッタ変調の多値化変調を実現してデータ伝送速度を向上させた無線通信システム及び無線通信装置に関する。

旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線通信システムが注目されている。しかしながら、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムでは、通信時に数百ｍＷ〜数Ｗ程度の電力を消費するため、バッテリ駆動式の携帯機器においては消費電力にとって大きな負担となる。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信は、消費電力こそ無線ＬＡＮに比べれば負担が軽減されるものの、実質的な通信速度が数百ｋｂｐｓと低いため、大容量化したコンテンツを携帯機器から読み取り機器へ移すには非常に時間がかかるという問題がある。

これに対し、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）などに使用される非接触通信方式を利用したデータ通信システムについて提案がなされている。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システムは、受信した無変調キャリア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、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み取り器で構成され、「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、反射波読み取り器から無変調キャリアが送られてくると、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データを重畳する。すなわち、反射器側では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ことができる。アンテナの負荷インピーダンスを変化させるためのアンテナ・スイッチは一般的にガリウム砒素（ＧａＡｓ）のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成され、その消費電力は数１０μＷ以下である。したがって、反射波伝送では数１０μＷでデータ伝送が可能であり、これは一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると圧倒的な性能差である（例えば、特許文献１を参照のこと）。

反射器を搭載した端末は受信したキャリア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。また、電磁誘導方式など他の非接触通信システムでは数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚの周波数を用いるのに対し、バックスキャッタ通信方式では例えばＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｏｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ）と呼ばれる２４ＧＨｚ帯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。

図３には、バックスキャッタ方式の無線通信システムの構成例（従来技術）を示している。同図において、参照番号５００はモバイル機器側の無線送信装置、参照番号５１０はリーダ側の無線送受信装置であり、無線送信装置５００から無線送受信装置５１０にバックスキャッタ通信方式によってデータ伝送を行なうものとする。無線送信装置５００は、デジタルカメラなどのアプリケーション部５０３に接続されている。同様に、無線送受信装置５１０は、プリンタなどのアプリケーケーション部５１９に接続されている。

無線送信装置５００への無変調キャリアの送信は、ベースバンド処理部５１８より送信部５１７をオンにし、ローカル発振器５１３の周波数ｆ_oをサーキュレータ５１２経由でアンテナ５１１から送信することにより行なわれる。送信された無変調キャリアｆ_oは、無線送信装置５００のアンテナ５０１に到達する。

送信された無変調キャリアｆ_oは、無線送信部５００のアンテナ５０１に到達する。無線送信部５００は、アンテナ５０１と、バックスキャッタ変調器５０２で構成される。バックスキャッタ変調器５０２は、アプリケーション部５０３の送信データに従って、バックスキャッタによるＡＳＫ又は、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ変調を行なう。変調は、ダイオードによる整流、あるいはＧａＡｓスイッチなどのオン／オフ操作により簡単に構成することができる。このようして、最終的にアンテナ５０１から反射される変調波は、無変調キャリアの中心周波数ｆ_oを中心に生成される。

無線送受信装置５１０では、中心周波数ｆ_oのバックスキャッタされた変調波がアンテナ５１１、サーキュレータ５１２、及び受信部５１４で受信される。直交復調部５１５には、ローカル発振器５１３の周波数ｆ_oが入力され、ダイレクト・コンバージョン受信が行なわれ、ベースバンド信号のＩ'、Ｑ'の各信号が生成される。

このベースバンド信号のＩ'、Ｑ'信号は、後段のＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ：自動利得制御）アンプ５１６で所望のレベルに増幅され、ベースバンド信号のＩ軸及びＱ軸の信号が得られ、ベースバンド処理部５１８に渡される。ベースバンド処理部５１８では復調が行なわれ、受信データと受信クロックがアプリケーション部５１９に送られる。

上述したように、バックスキャッタ通信方式に基づく通信システムは、アンテナの終端操作に基づく受信電波の吸収と反射を利用してデータ通信を行なうことを基本動作とし、通常はリーダからのキャリアの周波数ｆ_oと反射波の中心周波数は同じであるから、リーダ側では送信受信を同一周波数で行なうことになる。

このような場合、無線送受信装置５１０側の受信部５１４では、送信部５１７側から回り込んだ送信周波数の影響を受ける上、電力強度が弱い反射波を処理しなければならない。すなわち、送信部５１７からの無変調キャリアｆ_oは、サーキュレータ５１２を通ってアンテナ５１１より放射されるが、一部は受信部５１１側にも回り込む。この回り込みは、サーキュレータ５１２である程度は軽減することができるが、その値は無限ではなく、２０ｄＢ程度のアイソレーションが現実的な値である。このため、リーダ側の受信部では、ＤＣオフセット、送信機雑音の影響を受け易く、伝送距離を伸ばすことが困難となる。

図３には、リーダ側における周波数スペクトラムを併せて示している。参照番号５２０は直交復調部５１５の入力端での周波数スペクトラムである。参照番号５２１はバックスキャッタで反射された変調波で、例えばＢＰＳＫ変調波であり、参照番号５２２が無変調キャリアである。変調信号５２１が小さいときには、無変調キャリア５２１の方が大きな値となる。この無変調キャリアｆ_oは、直交復調部５１５に入り、ローカル発振器５１３のローカル周波数ｆ_oとミックスされ、大きな直流電圧を生成する。これがＤＣオフセットとなり、直交復調器５１５の動作に大きな悪影響を与える。このため、微小な変調信号は歪んでしまい復調が困難となり、伝送距離を伸ばすことを阻害する大きな原因となる。

このような問題を解決する１つの方法として、反射器側で、受信周波数ｆ_oを所定の中心周波数ｆ_sだけ正負いずれかの方向に周波数シフトさせて、反射波を送り返すという方法が挙げられる。この場合、反射波読取器側では、受信反射波の周波数は送信周波数と同一ではなくなるので、ＤＣオフセット、送信機雑億の影響を回避して、感度よく反射波を受信処理することができるので、伝送距離を伸ばすことが可能となる。

図４には、反射器側で、受信周波数ｆ_oを所定の中心周波数ｆ_sだけ正負いずれかの方向に周波数シフトさせて、反射波を送り返すバックスキャッタ通信システムの構成例を示している。同図において、参照番号１００は反射器を備えた無線送信装置、参照番号１１０は反射波読取器を備えた無線送受信装置であり、無線送信装置１００から無線送受信装置１１０にバックスキャッタ通信方式によってデータ伝送を行なうものとする。無線送信装置１００は、デジタルカメラなどのアプリケーション部１０５に接続される。同様に、無線送受信装置１１０は、無線受信装置１０４は、プリンタなどのアプリケーケーション部１１９に接続されている。

無線送受信装置１１０は、アンテナ１１１、送信波と受信波を分離するサーキュレータ１１２、受信部１１４、受信部１１４のローカル発振器１１５、送信部１１６、送信部１１６のローカル発振器１１７と、ベースバンド処理部１１８で構成される。ここでは、受信部１１４及び送信部１１６ともにダイレクト・コンバージョン方式を用いるとする。

無線送信装置１００への無変調キャリアの送信は、ベースバンド処理部１１８より送信部１１６をオンにし、ローカル発振器１１７の周波数ｆ_oをバンドパス・フィルタ１１３、サーキュレータ１１２経由でアンテナ１１１から送信することにより行なわれる。送信された無変調キャリアｆ_oは、無線送信装置１００のアンテナ１０１に到達する。ここで、バンドパス・フィルタ１１３は、受信部１１４への送信機雑音の影響を軽減するために設けられている。

無線送信装置１００は、アンテナ１０１、バックスキャッタ変調器１０２、サブキャリアＱＰＳＫ変調器１０３、サブキャリア発振器１０４で構成される。

サブキャリアＱＰＳＫ変調器１０３では、サブキャリア周波数ｆ_sでＱＰＳＫ変調を行なう。ＱＰＳＫ変調を行なうデータは、アプリケーション部１０５より、送信データ（ＴＸＤＡＴＡ）及び送信クロック（ＴＸＣＬＫ）として、受け取る。一般的にＱＰＳＫ変調には９０°移相器が必要になるが、デジタル回路で行なう場合なら、ｆ_sの４倍のクロックから容易に作り出すことが可能である。また、アナログ遅延線を用いることも可能である。

生成された中心周波数ｆ_sのＱＰＳＫ変調波は、バックスキャッタ変調器１０２でＡＳＫ変調される。バックスキャッタ変調は、ダイオードやＧａＡｓスイッチなどを用いて簡単に構成することができる（周知）。このようして、最終的にアンテナ１０１から反射されるＱＰＳＫ変調波は、無変調キャリアの周波数ｆ_oの両サイドバンド、すなわち中心周波数ｆ_o＋ｆ_s、及びｆ_o−ｆ_sの２つの帯域に生成されることになる。図４に示した例では、両サイドバンドに分割された変調波のうちｆ_o＋ｆ_sの方を用いるものとする。ｆ_o−ｆ_sの変調波は、例えばアンテナ１０１とバックスキャッタ変調器１０２の間に挿入するバンドパス・フィルタ１０６を用いて除去することが可能である。

無線送受信装置１１０では、ｆ_o＋ｆ_sのバックスキャッタされたＱＰＳＫ変調波がアンテナ１１１、サーキュレータ１１２、受信部１１４により受信される。受信部１１４では、ローカル発振器１１５の周波数ｆ_o＋ｆ_sによりダイレクト・コンバージョン受信が行なわれ、ＱＰＳＫ変調波はベースバンド信号のＩ軸及びＱ軸に変換され、ベースバンド処理部１１８に送られる。ベースバンド処理部１１８では、ＱＰＳＫの復調処理（キャリア同期、シンボル同期）が行なわれ、受信データＲＸＤＡＴＡと、受信クロックＲＸＣＬＫが生成され、アプリケーション部１１９に渡される。

ところで、バックスキャッタ通信方式におけるデータ伝送速度は、バックスキャッタ変調による２次変調の変調方式や１次変調の変調方式に依存する。バックスキャッタ通信方式での変調方式は一般的にはＡＳＫ並びにＰＳＫによるものがほとんどで、データ伝送を高速化するのが困難である。

データ伝送速度を向上させるためには、１次変調において、位相変化をより多値化し（例えば８ＰＳＫなど）、あるいは位相と振幅の両方を使った多値化のＡＳＫによる直交振幅変調（ＱＡＭ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などを適用する方法が考えられる。例えば、一度サブキャリアでＱＰＳＫ変調を行ない、その後で２次変調としてＡＳＫ又はＰＳＫによりバックスキャッタ方式で変調を掛ける方法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）。

しかしながら、多値化変調方式は一般に、変調回路及び復調回路ともに複雑になるため、バックスキャッタ通信方式が本来持つ、簡素に実現できるという特徴に相反するものである。

また、ＱＡＭは、所要Ｃ／Ｎ（キャリア対ノイズ比）がＰＳＫなどに比べて高いという欠点があり、反射器側からは自ら安定した強度の電波を送信しないバックスキャッタ通信方式での実現は難しい、という問題もある。

特開２００５−６４８２２号公報 特開２００５−３２３２２３号公報、段落０００９〜００３４ 特開平１０−２０９９１４号公報

本発明の目的は、反射波読取器側からの無変調キャリアの送信と、送信装置側におけるアンテナの終端操作に基づく受信電波の吸収と反射を利用したバックスキャッタ方式により好適にデータ通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、バックスキャッタ通信方式において、反射波読取器側における送信機雑音の影響を除去して受信感度を向上させるとともに通信距離を拡張することができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、簡易な回路構成でバックスキャッタ変調の多値化変調を実現して、データ伝送速度を向上させることができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、反射器を備えたデータ送信装置が、データ受信装置に搭載された反射波読取器から送出される無変調キャリアに対し、前記反射器において送信データに従って変調処理した信号を反射することによりデータ送信を行なう無線通信システムであって、
前記データ送信装置は、受信した無変調キャリアの中心周波数に対してそれぞれ異なる周波数シフトを行なって変調反射波信号を送信する複数のアンテナ及び複数の送信系統を備え、
前記データ受信装置は前記中心周波数からなる無変調キャリアを送信する無変調キャリア送信部と、前記データ送信装置において異なる周波数シフトが施された各変調反射波信号を前記中心周波数から該当する周波数だけシフトした帯域においてそれぞれ読み取る複数のアンテナ及び複数の受信系統を備える、
を特徴とする無線通信システムである。

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（以下、同様）。

反射波読取器からの無変調キャリアに対し反射器から変調反射波信号によりデータを送るというバックスキャッタ通信方式は、無線ＬＡＮなどの既存の無線通信システムに対して極めて低い消費電力によりデータ伝送が可能であり、圧倒的な性能差を持つ。

しかしながら、バックスキャッタ通信方式では、反射波読取器側において、送信するキャリア周波数と、反射器から返される変調反射波信号の反射波信号の中心周波数が同じであることから、受信部では、送信側からの回り込みの影響を受けながら電力強度が弱い反射波を処理しなければならないため、ＤＣオフセットや送信機雑音の影響を受け易く、伝送距離を伸ばすことが困難である。また、データ伝送速度の高速化のためにＱＡＭなどの多値化変調方式を適用すると、簡素な回路構成で実現できるというバックスキャッタ通信方式が本来持つ特徴が失われる。

これに対し、本発明に係る無線通信システムでは、反射器側では複数のアンテナ及び複数の送信系統（反射波信号の送信系統）を備えるとともに、反射波読取器側では、反射器に対応した複数の受信系統を備え、反射器側の各送信系統からは、無変調キャリアの中心周波数から周波数シフトした周波数を用いて反射波信号を送信するので、反射波読取器側での送信系統から受信系統への回り込みによるＤＣオフセットや送信機雑音の影響を除去することができる。

また、本発明に係る無線通信システムでは、対応する送受信系統の組み合わせ毎に無変調キャリアの中心周波数から周波数シフト量を変えることにより、複数の送受信系統において干渉を起こすことなく並行して反射波伝送を行なうことができることから、周波数多重化によるデータ伝送速度の向上を実現することができる。

本発明によれば、バックスキャッタ通信方式において、反射波読取器側における送信機雑音の影響を除去して受信感度を向上させるとともに通信距離を拡張することができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することができる。

また、本発明によれば、簡易な回路構成でバックスキャッタ変調の多値化変調を実現して、データ伝送速度を向上させることができる、優れた無線通信システム及び無線通信装置を提供することができる。

本発明に係る無線通信システムは、反射器及び反射波読取器がともに複数のアンテナを備え、反射器側ではアンテナ毎に受信周波数からシフトする周波数を変えて変調反射波信号を送り返すという周波数多重化した構成を備えることにより、バックスキャッタ通信における伝送速度を向上させることができる。

また、このような周波数多重化バックスキャッタ通信を行なう際、反射波読取器側からは、単一の中心周波数からなる無変調キャリアを送出するだけでよく、反射器からデータを読み出すための送信電波の電力を増やすことなく、データ伝送速度を増加することができる。

また、本発明に係る無線通信システムでは、反射器は、複数の送信系統を用いて複数の周波数帯により反射波伝送を行なうことから、使用周波数帯のうち一部が近隣の他の無線通信システムからの妨害を受けるような通信環境下では、妨害を受けない他の周波数帯を用いることによって通信を継続することができる。

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。

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。

本発明は、バックスキャッタ通信方式により、とりわけデータ供給元となる反射器側では極めて低い消費電力でデータ送信を行なうことができる無線通信システムに関する。

通常のバックスキャッタ通信システムでは、反射波読取器からの無変調キャリアの周波数と反射器からの反射波信号の中心周波数は同じであることから、反射波読取器側では送信受信を同一周波数で行なうことになり、その受信部ではＤＣオフセットや送信機雑音の影響を受けるという問題がある。

これに対し、本発明に係る無線通信システムでは、反射器側では複数のアンテナ及び複数の送信系統（反射波信号の送信系統）を備えるとともに、反射波読取器側では、反射器に対応した複数の受信系統を備えている。反射波読取器からの周波数ｆ_oの無変調キャリアに対し、反射器側では受信した無変調キャリアの中心周波数に対するシフト量を送信系統毎に変えて反射波信号を返す。そして、反射波読取器側の各受信系統において、反射器側のそれぞれ対応する送信系統から送られてくる周波数帯の異なる反射波信号を受信処理するので、周波数多重化した反射波伝送を行なうことができる。また、反射波読取器側において、無変調キャリアの送信系統とアンテナを共用する受信系統では、反射器側の該当する送信系統からは無変調キャリアの周波数に対し周波数シフトされた反射波を受信するので（若しくは、すべての受信系統において、送信した無変調キャリアの中心周波数から周波数シフトした帯域で反射波信号の受信処理を行なうので）、ＤＣオフセットや送信機雑音の影響を除去することができる。

図１には、本発明の一実施形態に係るバックスキャッタ通信方式の無線通信システムの構成を模式的に示している。同図において、参照番号３００はデータ送信装置であり、参照番号３３０はデータ受信装置である。

データ受信装置３３０は、複数の反射波信号受信系統を備えた反射波読取器に相当し、アプリケーション部３３１と、通信制御機能部３３２と、搬送波送信部３３３と、搬送波送信部３３３のローカル発振器３３４と、サーキュレータ３３５と、２組のアンテナ３４０及び３５０と、バンドパス・フィルタ３４１及び３５１と、受信部３４２及び３５２と、ローカル発振器３４３及び３５３と、復調部３４４及び３５４を備えている。

同図に示した例では、受信系統のブランチ数は２本であるが、３本以上であっても各受信系統を同様に構成することができる。また、図示の例では受信部３４３２及び３５２、並びに送信部３３３ともにダイレクト・コンバージョン方式を用いるとする。

無変調キャリアの送信に際しては、従来の方式（図３並びに図４を参照のこと）と同様、通信制御機能部３３２によって送信部３３３を稼働状態にさせることにより、ローカル発振器３３４で発振したキャリアの中心周波数ｆ_oで、サーキュレータ３３５を経由してアンテナ３４０から送信される。送信された無変調キャリアｆ_oは、データ送信装置３００へと到達する。

データ送信装置３００は、複数の反射波信号送信系統を備えた反射器に相当し、アプリケーション部３０１と通信制御機能部３０２と、２組のサブキャリア変調器３１０及び３２０と、サブキャリア発振器３１１及び３２１と、バックスキャッタ変調器３１２及び３２２と、バンドパス・フィルタ３１３及び３２３と、アンテナ３１４及び３２４で構成される。

同図に示した例では、送信系統のブランチ数は２本であるが、３本以上であっても各送信系統を同様に構成することができる。以下では、アプリケーション部３０１から受けたデータを、通信制御機能部３０２にて２つに分割して送信する例について説明する。

２つに分割されたデータのうちの１つは、サブキャリア変調器３１０にてサブキャリア周波数ｆ_s×２でＱＰＳＫ変調画適用される。また、もう一方は、サブキャリア変調器３２０にてサブキャリア周波数ｆ_sでＱＰＳＫ変調が適用される。そして、生成された中心周波数のｆ_s×２及びｆ_sのＱＰＳＫ変調波は、バックスキャッタ変調器３１２及び３２２にてそれぞれＡＳＫ変調される。

バックスキャッタ変調器３１２から生成される変調波はｆ_o＋ｆ_s×２とｆ_o−ｆ_s×２であり、バンドパス・フィルタ３１３によりどちらかのみをアンテナ３１４から反射させる。同様に、バックスキャッタ変調器３２２から生成される変調波はｆ_o＋ｆ_sとｆ_o−ｆ_sであり、バンドパス・フィルタ３２３によりどちらかのみをアンテナ３２４から反射させる。

なお、データ送信装置３００は、バックスキャッタ通信方式をベースに周波数のシフトを行なっているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、本出願人に既に譲渡されている特開２００５−３２３２２３号公報（特許文献２）に記載されているように、中心周波数ｆ_sのデジタル変調されたＩデータと、それの位相を９０度ずらしたＱデータをバックスキャッタ方式の直交変調器の入力とすることで、周波数シフト方式を行なうことも可能である

ここで、アンテナ３１４及び３２４からそれぞれ反射波送信される電波に関して、図２に示すスペクトラムを参照しながら考察する。

アンテナ３１４では、データ受信装置３３０から送信されている搬送波４０１の他に、バックスキャッタ変調器３２２にて反射した反射波４０２も受信してしまう。そこで、バンドパス・フィルタ３１３に対して、図２Ｂに示すようなフィルタ特性４０４を持たせており、所望の周波数ｆ_oを受信するとともに、所望の周波数ｆ_o＋ｆ_s×２のみを反射させることができる。

同様に、アンテナ３２４では、データ受信装置３３０から送信されている搬送波４０１の他に、バックスキャッタ変調器３１２にて反射した反射波４０３を受信するために、バンドパス・フィルタ３２３に対して、図２Ｃに示すようなフィルタ特性４０５を持たせており、所望の周波数ｆ_oを受信するとともに、所望の周波数ｆ_o＋ｆ_sのみを反射させることができる。

この結果、アンテナ３１４及び３２４からそれぞれ反射波送信される電波のスペクトラムは図２Ａに示す通りとなり、反射波信号はキャリアの中心周波数と同じ成分を含まず、所望の周波数ｆ_o＋ｆ_s及びｆ_o＋ｆ_s×２の帯域のみとなる。

データ送信装置３００の２系統の送信系統によりそれぞれ反射されたこれらの反射波３６０及び３６１は、データ受信装置３３０にて受信される。データ受信装置３３０では、２種類の周波数の反射波を受信するために２つの受信系統を備えている。

アンテナ３４０及び３５０は同じ電波（図２Ａを参照のこと）を受信するが、後段のバンドパス・フィルタ３４１と３５１がそれぞれｆ_o＋ｆ_s×２及びｆ_o＋ｆ_sを中心とする周波数のみを通過させることで、各々において所望でない反射波からの影響を低減するようになっている。

すなわち、受信部３４２では、ローカル発振器３４３による発振周波数ｆ_o＋ｆ_s×２によりダイレクト・コンバージョン受信が行なわれ、ベースバンド信号のＩ軸及びＱ軸の各信号が生成される。同様に、受信部３５２では、ローカル発振器３５３による発振周波数ｆ_o＋ｆ_sによりダイレクト・コンバージョン受信が行なわれ、ベースバンド信号のＩ軸及びＱ軸の各信号が生成される。

復調部３４４及び３５４では、それぞれのＩ軸及びＱ軸信号に対してベースバンド信号の復調処理が行なわれる。そして、復調された各受信データは通信制御機能部３３２へと到達し、ここで結合され、アプリケーション部３３１へと到達する。

図１に示した構成例では、データ受信装置３３０には参照番号３３４、３４３、３５３でそれぞれ示される３つの発振器が搭載されているが、実際には中心周波数ｆ_oの発振器と、中心周波数ｆ_sの発振器を用い、ｆ_sの逓倍及びそれらの掛け合わせにより周波数を作成することで発振器の数を減らすことができる。データ送信装置３００に関しても同様である。

また、図１に示した構成例では、送受信のブランチ数は２本であるが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ブランチ数が３本以上であっても、同様にデータ送信装置３００及びデータ受信装置３３０を構成するとともに、周波数シフトするサブキャリアの周波数を同じ数だけ用意すればよい。

また、図１及び図２に示した通信方式は、複数の周波数帯域を同時に使用する周波数多重通信システムに相当する。したがって、使用周波数帯のうち一部が近隣の他の無線通信システムからの妨害を受けるときには、妨害を受けない他の周波数帯を用いて通信を継続することができる。

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。すなわち、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１は、本発明の一実施形態に係るバックスキャッタ通信方式の無線通信システムの構成を模式的に示した図である。 図２Ａは、アンテナ３１４及び３２４からそれぞれ反射波送信される電波のスペクトラムを示した図である。 図２Ｂは、バンドパス・フィルタ３１３に与えたフィルタ特性を説明するための図である。 図２Ｃは、バンドパス・フィルタ３２３に与えたフィルタ特性を説明するための図である。 図３は、バックスキャッタ方式の無線通信システムの構成例（従来技術）を示した図である。 図４は、受信したキャリア周波数ｆ_oを所定の中心周波数ｆ_sだけ正負いずれかの方向に周波数シフトさせた反射波信号を反射器から送り返すバックスキャッタ通信システムの構成例を示した図である。

符号の説明

３００…データ送信装置
３０１…アプリケーション部
３０２…通信制御部
３１０、３２０…サブキャリア変調器
３１２、３２２…バックスキャッタ変調器
３１３、３２３…バンドパス・フィルタ
３１４、４２４…アンテナ
３３０…データ受信装置
３３１…アプリケーション部
３３２…通信制御部
３３３…搬送波送信部
３３４…ローカル発振器
３３５…サーキュレータ
３４０、３５０…アンテナ
３４２、３５２…受信部
３４３、３５３…ローカル発振器
３４４、３５４…復調部

Claims (8)

1. 反射器を備えたデータ送信装置が、データ受信装置に搭載された反射波読取器から送出される無変調キャリアに対し、前記反射器において送信データに従って変調処理した信号を反射することによりデータ送信を行なう無線通信システムであって、
   前記データ送信装置は、受信した無変調キャリアの中心周波数に対してそれぞれ異なる周波数シフトを行なって変調反射波信号を送信する複数のアンテナ及び複数の送信系統を備え、
   前記データ受信装置は前記中心周波数からなる無変調キャリアを送信する無変調キャリア送信部と、前記データ送信装置において異なる周波数シフトが施された各変調反射波信号を前記中心周波数から該当する周波数だけシフトした帯域においてそれぞれ読み取る複数のアンテナ及び複数の受信系統を備える、
   を特徴とする無線通信システム。
2. 受信した無変調キャリアの反射波に対して送信データに従った変調処理を施してデータ伝送を行なう無線通信装置であって、
   複数のアンテナと、
   前記無変調キャリアの中心周波数に対してそれぞれ異なる所定周波数だけシフトした帯域において変調反射波信号を生成して、対応するアンテナを介して送出する複数の送信系統と、
   送信データを生成するデータ処理部と、
   送信データを分割して各送信系統に分配して、送信系統毎のデータ送信動作を制御する通信制御部と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
3. 前記無変調キャリアの中心周波数に対して周波数シフトした帯域において近隣の他の無線システムから妨害を受け又は妨害を与えるときには、当該周波数シフトした帯域以外を使用する１以上の送信系統を用いて無線通信動作を継続する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. 各送信系統は、前記無変調キャリアの中心周波数の帯域及び該中心周波数に対してそれぞれの所定周波数だけシフトした帯域のみを通過するバンドパス・フィルタを備え、該バンドパス・フィルタを通じて無変調キャリアを受信するとともに、該無変調キャリアの中心周波数からそれぞれの所定周波数だけシフトした帯域において反射波信号の送信を行なう、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
5. 変調反射波信号を受信処理する無線通信装置であって、
   複数のアンテナと、
   所定の中心周波数からなる無変調キャリアを送出する無変調キャリア送信部と、
   前記無変調キャリアの中心周波数に対してそれぞれ異なる所定周波数だけシフトした帯域において変調反射波信号を受信してデータを復調する複数の受信系統と、
   前記の受信系統毎のデータ受信動作を制御するとともに、復調されたデータを結合して送信データを再現する通信制御部と、
   該再現された送信データを処理するデータ処理部と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
6. 前記無変調キャリアの中心周波数に対して周波数シフトした帯域において近隣の他の無線システムから妨害を受け又は妨害を与えるときには、当該周波数シフトした帯域以外を使用する１以上の受信系統を用いて無線通信動作を継続する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記無変調キャリア送信部は前記複数の受信系統のうち１つとアンテナを共用し、該受信系統は、前記無変調キャリアの中心周波数の帯域及び該中心周波数に対して所定周波数だけシフトした帯域のみを通過するバンドパス・フィルタを備え、該バンドパス・フィルタを通じて無変調キャリアを送信するとともに、該無変調キャリアの中心周波数から所定周波数だけシフトした帯域において反射波信号の受信を行なう、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
8. 前記無変調キャリア送信部とアンテナを共用しない他の受信系統は、該中心周波数に対してそれぞれの所定周波数だけシフトした帯域のみを通過するバンドパス・フィルタを備え、該バンドパス・フィルタを通じて該無変調キャリアの中心周波数からそれぞれの所定周波数だけシフトした帯域において反射波信号の受信を行なう、
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
   

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