JP2008060619A - 搬送波を基準信号として使用する通信プロトコル - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信に於ける状況を改善するためには、無線機に使用する通信帯域を狭帯域且つその送信出力を小電力化することが最も要求されることであり、本件が提供する発明はこれを解決する物である。また、もうひとつの課題である通信距離において、本件は同等出力に於ける現行機種と比較して通信距離の長大化をも実現する技術である。
【解決手段】質問器１より出力される搬送波出力を同期回路に於ける基準信号として、応答器２にて使用する。応答器２内の内蔵カウンタを基準信号により動作させることにより、質問器１から出力する搬送波の基準信号をカウントする。一方、応答器２では個別のＩＤを持ち内蔵カウンタのカウント値と常時比較を行う。任意の応答器２における個別ＩＤとその内蔵カウンタの示す値が一致したときに、質問器１に対して応答を行う。
【選択図】 図１

Description

本件に於ける発明は、有限資源である無線帯域を効率よく使用し且つ小電力にて無線通信を行うものである。

従来、無線通信では質問器１に於ける搬送波出力には通信データを混在するために発生する副搬送波が存在し、その方式から一定の帯域を使用することを余儀なくされていた。このため無線機の受信側におけるＳ／Ｎ比が悪化することとなり、これを補うために無線機の送信側の出力を上げざるを得ない結果となっていた。従って、通信距離を延長するために送信出力の増大が行われていた。
特にパッシブ・タグと呼ばれる電池等の直接電源を搭載しないＲＦＩＤシステムにおいては質問器１側の送信出力に頼るほかに給電方法が無く、パッシブ・タグの小型化および小電力化を計ることも限界に近づきつつあり、よって質問器１側の高出力を行なっているのが現状である。

また、通信情報の大容量化および無線帯域の有効活用と称して広帯域を使用する通信方式なども、送信出力の増大を招く結果となっている。

これらについては、昨今話題となっている電波式無線通信による人体への悪影響や有限資源である無線帯域の消費であることは言うまでも無い周知の事実である。

これらの無線通信に於ける状況を改善するためには、無線機に使用する通信帯域を狭帯域且つその送信出力を小電力化することが最も要求されることであり、本件が提供する発明はこれを解決する物である。
また、もうひとつの課題である通信距離において、本件は同等出力に於ける現行機種と比較して通信距離の長大化をも実現する技術である。

本発明は、上述する課題を解決することを目的としている。
ＲＦＩＤ等に代表される無線通信（以下、無線通信と言う）における質問器から出力する搬送波を基準信号として使用し応答器に実装した内蔵カウンタをインクリメントさせることにより得られたカウント値を各応答器が持つ個別のＩＤと比較して、自己のＩＤと一致したときに質問器への応答を行なうことを特徴とする。

また、質問器の出力する搬送波出力と応答器の応答出力を合成した状態を感知し、これを応答器から質問器への受信信号と認識する機能を持つことを特徴とする。

また、複数の質問器アンテナと複数の応答器の混信を回避するために時分割の搬送波出力を行うことを特徴とする。

また、複数応答器の応答衝突を回避するために各応答器に搬送波をカウントする仕組みを持ち、各応答器ごとに持つ個別のＩＤと搬送波カウント値が一致したときのみ応答することを特徴とする。

また、複数の応答器に対して任意の個別ＩＤ応答を行うために質問器に於ける搬送波出力の任意停止および任意開始を行うことを特徴とする。

また、副搬送波を持たず、狭帯域にて無線通信を行うことを特徴とする。

また、狭帯域により小電力による無線通信を行うことを特徴とする。
無線通信の狭帯域化を計るためにデジタル処理による中心周波数変調処理を行なうことを特徴とする。

この通信方式を持ってすれば、副搬送波となる変調方式を持たずに無線通信の実現が可能となり結果的に狭帯域を実現する。このため小電力の送信出力が可能となる。
小電力の要因は質問器１側に実装する受信回路に対するＳ／Ｎ比に起因する。
副搬送波を持たないためにノイズ受信との識別が容易となり、結果的に小電力にて受信電波を感知することが可能となる。

一つの質問器に於ける応答器は複数でも問わない。仮に応答信号のデータ長を１ｂｉｔ長とすれば、それは自ずと応答器自体の存在を質問器に対して通知するものとなる。応答信号のデータ長を複数のｂｉｔ長で構成すれば任意の情報を応答することも可能である。前述した応答器の無応答時間により、多少のカウント誤差を吸収する。認識エラー、重複エラー等が発生した場合には、質問器で管理する情報を基に基準値に戻り再度、応答器の呼び出しを行なう。

前述した基準値および基準位置については、仮に応答器２の個別なＩＤ数を１２８個とした場合、ＩＤ０を無応答ＩＤとしこれを持って基準値とする。その他、任意のＩＤを基準位置として無応答ＩＤを意図的に配置することにより質問器と応答器の搬送波関係のフェーズ管理を行なうことが考えられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明のシステム構成図であり、通信システムとしての最小構成を示す。本発明のシステムは、質問器１、応答器２、送信アンテナ３、受信アンテナ４で構成される。

図２は、本発明の質問器の構成図、図３は本発明の応答器の構成図である。質問器１のＲＦ送信部７より出力される搬送波出力を同期回路に於ける基準信号として、応答器２にて使用する。応答器２内の内蔵カウンタ１２を基準信号によって動作させることにより、質問器１から出力される搬送波を受信アンテナ１０で受信し、ＲＦ回路へ送られ、基準信号を内蔵カウンタ１２でカウントする。一方、応答器２では個別のＩＤと内蔵カウンタ１２のカウント値を比較器１３により常時比較を行い、内蔵カウンタ１２の示す値が一致したときに質問器１に対して応答を行う。このときの応答器２の応答は無線通信に於ける変調方式を使用し質問器１が出力する搬送波との混信を回避するために、パルス制御部１６によりＡＳＫ変調方式とＰＳＫ変調方式を組み合わせたもので変調し質問器１に対する応答器２の応答信号とする。

図４は本発明の通信状態を示すタイミング図であるが、ここに示すのはＰＳＫ変調にて１８０°の位相シフトを行った場合であるが、シフト量については、これを特定する物ではない。

また複数の応答器２の応答に対応するために各応答器２の応答信号には無応答時間を持たせるものとする。

応答器２の応答を受けた質問器１では、アンテナ部分において自身が発する搬送波をＲＦ受信部８に受信した状態にあり、応答器２の発する応答信号の受信の際に電気的な自然現象により、搬送波と応答信号の電圧に於ける合成現象が発生し、これを受信と認識する。図４に波形の変化イメージを示す。質問器１の受信部ではファームウェア等のプログラムを持ち、プログラムを実行する中央演算処理装置６を所持し、ここにＦＦＴ等の解析機能を持ち、前述の合成現象を解析結果から認識する。

また搬送波の出力に際して質問器１内部でも内蔵カウンタを持ち自身の搬送波出力をカウントする。このカウンタにてプログラムによる停止値の設定を介して任意の位置で搬送波出力を停止することが可能となる。質問器１ではＲＦ送信部７に搬送波出力の停止機能を持ち、任意に搬送波出力を停止することが可能となる。任意の搬送波出力停止により意図的な基準信号を応答器２に搬送波として送信することが可能となり、一旦停止した後に再度搬送波を出力することによって任意の個別ＩＤを持つ応答器２の応答を促すことが可能となる。質問器１に於ける変調方式はＡＳＫ変調と類似したものである。

本発明におけるＡＳＫ変調と類似した変調方式とは、基本的には従来技術のＡＳＫ１００％変調もしくはＯＯＫ変調と言われるものであるが、中心周波数制御のデジタル処理に於いて従来技術に無い制御を行なっている。従来技術では、送信回路において搬送波を変調器に入力しＯＯＫ変調制御を行なうが、このときに搬送波の位相に関しては、立ち上がり位相を基本に制御を実施していた。このため、搬送波の立ち上がり位相に於いて制御位相が一致しないことが容易に発生し、変調回路の後段に於いて意図しない側波帯を発生する要因となっていた、本発明における質問器においては、この問題をデジタル処理にて解決する方法を提供する。方法としては、送信出力の増幅器前段で搬送波の立下り位相にてゲート制御を行なうものである。副搬送波を持たないことにより、著しくＳ／Ｎ比による感度を改善した結果、無線検出器等への応用も考えられる。

質問器と応答器において各通信装置のアンテナにおける偏波を双方とも円偏波且つ異なる旋回面を持たせた場合において、送信搬送波の受信混入を回避することが考えられる。この際には電位の差分解析を行なう必要が無くＯＯＫ変調として受信を行なうことが考えられる。使用する変調形式については、前記ＡＳＫ変調のほかにもＦＳＫ・ＢＰＳＫなどの変調方式を組み合わせて使用することも考えられる。

ＲＦＩＤシステムに限定するものではなく無線システムとして、その必要性に応じて流用が可能である。

本発明のシステム構成図 本発明の質問器構成図 本発明の応答器構成図 本発明の通信状態を示すタイミング図

符号の説明

１ 質問器
２ 応答器
３ 送信アンテナ
４ 受信アンテナ
５ プログラム格納メモリ
６ 中央演算処理装置
７ ＲＦ送信部
８ ＲＦ受信部
９ 制御バス
１０ 受信アンテナ
１１ 受信ＲＦ回路
１２ 内蔵カウンタ
１３ 比較器
１４ 送信アンテナ
１５ 個別ＩＤ
１６ パルス制御部

Claims (8)

1. ＲＦＩＤ等に代表される無線通信における質問器から出力する搬送波を基準信号として使用し応答器に実装した内蔵カウンタをインクリメントさせることにより得られたカウント値を各応答器が持つ個別のＩＤと比較して、自己のＩＤと一致したときに質問器への応答を行なう通信プロトコル。
2. 質問器の出力する搬送波出力と応答器の応答出力を合成した状態を感知し、これを応答器から質問器への受信信号と認識する特徴を持つ請求項１の通信プロトコル。
3. 複数の質問器アンテナと複数の応答器の混信を回避するために時分割の搬送波出力を行う特徴を持つ請求項１の通信プロトコル。
4. 複数応答器の応答衝突を回避するために各応答器に搬送波をカウントする仕組みを持ち、各応答器ごとに持つ個別のＩＤと搬送波カウント値が一致したときのみ応答する特徴を持つ請求項１の通信プロトコル。
5. 複数の応答器に対して任意の個別ＩＤ応答を行うために質問器に於ける搬送波出力の任意停止および任意開始を行う特徴を持つ請求項１の通信プロトコル。
6. 副搬送波を持たず、狭帯域にて無線通信を行う特徴を持つ請求項１の通信プロトコル。
7. 狭帯域により小電力による無線通信を行う特徴を持つ請求項１の通信プロトコル。
8. 無線通信の狭帯域化を計るためにデジタル処理による中心周波数変調処理を行なうことを特徴とする請求項１の通信プロトコル。

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