JP4403391B2 - 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、特定周波数帯のマイクロ波を用いた電波通信方式による無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、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、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、読取装置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などの負荷インピーダンスの切り替え操作に基づく受信電波の吸収と反射などの反射波の変調を利用したバック・スキャッタ方式によりデータ通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、反射波の受信状況をユーザに明示する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。

複数の機器をネットワーク接続することにより、コマンドやデータ伝送の効率化、情報資源の共有化、ハードウェア資源の共有化を実現することができる。さらに最近では、有線方式による配線からユーザを解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。

無線ネットワークに関する標準的な規格の１つにＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ８０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。

近年、無線ＬＡＮシステムは安価になり、ＰＣにも標準内蔵されるようになったこととも相俟って、無線ＬＡＮの普及が著しい。ＰＣやＰＤＡなどの情報機器以外にも、携帯電話やビデオ・カメラなどのポータブル機器でも、内蔵又は外部接続アダプタとして無線ＬＡＮ機能が搭載されるようになってきている。また、アプリケーションとしては、カメラ付き携帯電話やデジタル・カメラで撮った画像データを無線ＬＡＮ経由でＰＣにアップロードすることなどが挙げられる。

ところが、無線ＬＡＮは本来コンピュータでの利用を前提として設計・開発されたものであり、ポータブル機器に搭載する場合、その消費電力が問題となる。現在市販されているＩＥＥＥ８０２．１１ｂの無線ＬＡＮカードの多くは、送信時に８００ｍＷ以上、受信時に６００ｍＷ以上の消費電力がある。この消費電力は、バッテリ駆動のポータブル機器にとっては、負担が大きい。

無線ＬＡＮ機能を近距離限定で動作させて、その送信電力を小さくしても、消費電力は８割程度しか低下することができない。特に、デジタル・カメラなどの画像入力装置から画像表示装置側への伝送は、送信比率が通信全体のほとんど占めるような通信形態となるため、なおさら低消費電力の無線伝送手段が求められている。

また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信に関しては、伝送速度が最大でも７２０ｋｂｐｓと低速度であり、昨今の高画質化し、ファイルサイズの大きくなった画像の伝送時間がかかり不便である。

これに対し、ＲＦＩＤで用いられるバック・スキャッタ方式に基づく反射波を利用した無線伝送によれば、比較的近距離に限定される機器間で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、低消費電力化を実現することができる。すなわち、ＲＦＩＤシステムでは、アンテナ・スイッチは一般的にガリウム砒素のＩＣで構成され、その消費電力は数１０μＷ以下であり、データ伝送を行なうときの平均電力としては、送達確認方式の場合で１０ｍＷ以下、一方向伝送では、数１０μＷでデータ伝送が可能である。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、非特許文献４を参照のこと）。

ところで、有線方式では、ケーブルの接続の有無により機器同士が通信可能であるかどうかが明示的に分かる。これに対し、無線通信システムでは、機器同士が通信範囲にあるかどうかが明確でないという問題がある。

例えば、ＲＦＩＤの読み取り及び書き込みの確実性を向上させるために、ＲＦＩＤを付設した複数の物とアンテナとの相対位置を積極的に変化させ、それぞれのＲＦＩＤについて一瞬でも指向性の良好な状態を実現して、読み取り及び書き込みの際に充分な電波強度を得られるようにすることができる。また、複数のＲＦＩＤがそれぞれ重ならないように工夫することができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。

また、ＲＦＩＤシステムは、質問器と、質問器に接続され信号を送信する質問器アンテナと、質問器アンテナが送信した信号を反射する略楕円電波反射板と、質問器アンテナからの信号を少なくとも略楕円電波反射板を介して受信して応答し、質問器との間で通信を行なう無線タグとを備えているが、略楕円電波反射板の反射面の第１の焦点に反射面を指向するように質問器アンテナを配置するとともに、略楕円電波反射板の反射面の第２の焦点近傍に無線タグを配置する。この場合、質問器アンテナから送信された質問信号は、略楕円電波反射板によって反射され、第２の焦点に質問信号の強い領域を形成するので、第２の焦点に配置された無線タグと質問器との通信精度が向上する（例えば、特許文献２を参照のこと）。

これらの方法によれば、反射波の電波強度を得ることにより通信精度が向上する。但し、これらの方法は、通信局同士が通信範囲にあるかどうかを、ユーザに通知するものではない。

無線通信システムにおいて、２つの通信局が通信可能であるか否かをユーザに明示する手段は、ユーザが携帯している局側が有するのが一般的である。

例えば、携帯電話システムでは、ユーザは、基地局と通信可能な場所に位置しているかどうかを携帯電話機の受信電力表示を見て確認することができる。また、無線ＬＡＮシステムにおいても同様に、ユーザは、ＰＣにインストールされた無線ＬＡＮユーティリティ・ソフトなどを用いてアクセス・ポイントとの通信状況を把握することができる。

このような無線通信システムでは、基地局に通信の確立状況を表示したとしても、端末局を有するユーザが必ずしも基地局と見通しの位置にいるとは限らず、ユーザが基地局と見通しの位置にいたとしても遠く離れていて読み取ることができない。さらに、基地局は多くの端末局と通信を行なうため、何十何百もの端末との通信状況を表示する必要がある上に、ユーザはその表示の中から自局の通信状況を捜し出すのは困難であることなどから、端末局側に通信の状況が表示されるのは至極当然なことである。

一方、端末局、あるいは端末局と基地局の双方のアンテナが指向性を有していて、通信を行なうためにアンテナ指向方向を合わせる必要があるような場合で、且つ、端末局と基地局が近距離で１対１通信するような無線システムにおいては、必ずしも端末局側に通信状況を表示することが望ましいとは限らない。

反射波伝送システムは、データを反射波に乗せて伝送し、自ら電波を送出する手段を持たないという特徴を有し、携帯電話システムや無線ＬＡＮシステムと比較して桁違いに少ない消費電力で無線データ伝送を行える利点がある一方、無線伝送距離は数メートルの近距離に制限される。このため、反射波伝送システムでは、反射器、あるいは反射器と反射波読み取り器の双方のアンテナに指向性を持たせて、ある特定の方向に大きなアンテナ利得を得ることにより、無線通信距離を伸ばすなどの工夫を行なうことが多い。

図１２には、反射器と反射波読み取り器の双方が無指向性のアンテナを用いている場合と、反射器と反射波読み取り器の双方が一方向に大きな利得を得ることができる指向性アンテナを用いている場合の無線通信距離の違いを示している。同図において、反射器２０１と反射波読み取り器２０２は無指向性アンテナを用いており、反射器２０１の反射波の到達距離は斜線２０３、反射波読み取り器２０２の無変調キャリアの到達距離は斜線２０４で表している。

一方、反射器２０５と反射波読み取り器２０６は指向性アンテナを用いており、反射器２０５の反射波の到達距離は斜線２０７、反射波読み取り器２０６の無変調キャリアの到達距離は斜線２０８で表している。但し、反射器２０１と反射波読み取り器２０２の距離、反射器２０５と反射波読み取り器２０６の距離は同じとする。

図１２に示す例では、無指向性アンテナを用いた場合、反射波読み取り器２０２の無変調キャリア２０４は反射器２０１に到達しておらず、したがって反射器２０１が反射波２０３を生成することも無く、通信は成立しない。これに対し、指向性アンテナを用いた場合、反射波読み取り器２０６の無変調キャリア２０８も反射器２０５の反射波２０７もどちらの電波も相手に到達することから、通信は成立する。

上述したように、反射波伝送システムでは、反射器、あるいは反射器と反射波読み取り器の双方に指向性アンテナを用いることで無線通信距離を伸ばすことができる。他方、反射器と反射波読み取り器の向きがずれていると、通信が成立しないリスクも負う、という問題点を十分理解されたい。

図１３には、指向性アンテナを用いた反射器３０１と反射波読み取り器３０２が正対していない例を示している。図示の例では、反射器３０１は、反射波読み取り器３０２の近傍に存在し、反射波読み取り器３０２の送出した無変調キャリア３０４を十分に大きな電力で受信し、反射波３０３を生成することができる。しかし、反射波３０３の反射方向が反射波読み取り器３０２に向いていないため、通信が成立しない。

このように、メディアが指向性を持つ通信システムにおいては、単純に機器間の距離だけでは通信範囲を判断することができず、ユーザにとって通信範囲が明示的ではない。勿論、反射波伝送方式だけでなく、一般の無線通信方式においても、通信距離を拡張するためにわざと指向性を与えることもあり、ユーザにとって通信局が通信範囲にあるかどうかは明確でない。

特開２００２−３２９１７４号公報 特開２００３−２８３３６５号公報 Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ 5１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ 特願２００３−２９１８０９号明細書

本発明の目的は、読取装置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などの負荷インピーダンスの切り替え操作に基づく受信電波の吸収と反射などの反射波の変調を利用したバック・スキャッタ方式によりデータ通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、バックスキャッタリングを利用した反射波伝送を行なう際に、反射波の受信状況をユーザに明示することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム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、読取装置側からの無変調キャリアの送信と、送信装置側における伝送データに応じて無変調キャリアの反射波を変調する反射波伝送を行なう無線通信システムであって、
前記読取装置と前記送信装置との間で反射波伝送が可能かどうかを判別する通信状況判別手段と、
前記通信状況手段による判別結果を表示出力する表示手段と、
を具備すること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。

本発明に係る無線伝送システムは、比較的近距離に限定される機器間で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、低消費電力化を実現することを目的とするものであり、ＲＦＩＤで用いられるバック・スキャッタ方式に基づく反射波の変調を利用して無線伝送を行なう。ＲＦＩＤシステム自体は、超近距離でのみ適用可能な無線通信手段の一例として当業界において広く知られている。

ここで、無線通信システムでは、機器同士が通信範囲にあるかどうかが明確でないという問題がある。また、反射波伝送を利用したシステムでは、反射器、あるいは反射器と反射波読み取り器の双方のアンテナに指向性を持たせて、ある特定の方向に大きなアンテナ利得を得ることにより、無線通信距離を伸ばすなどの工夫を行なうことが多い。このように、メディアが指向性を持つ通信システムでは、単純に機器間の距離だけでは通信範囲を判断することができず、ユーザにとって通信範囲が明示的ではない。

これに対し、本発明に係る無線通信システムでは、前記読取装置と前記送信装置との間で反射波伝送が可能かどうかを検出し、検出結果を表示出力するようにして、反射波の受信状況をユーザに明示することができる。

前記読取装置と前記送信装置との間で反射波伝送が可能かどうかを検出するために、前記送信装置が無変調キャリアに対して反射波伝送するパケットを、前記読取装置で解読を試みる。これによって、読取装置は、無変調キャリアに対する周囲環境からの単純な反射波を除外して、送信装置からの意味のある反射波伝送データを受信することができるかどうかを正確に判断することができる。

このような検出動作を実現するために、送信装置は、伝送データがなくデータ伝送を行なわない期間であっても、例えば定期的に、無変調キャリアを受信したことに応じて空パケットを反射波伝送する。そして、読取装置は、この空パケット又は通常のパケットを正しく解読することができたかどうかによって、周囲環境からの単なる反射波を除外して、反射波伝送データを受信可能であるかどうかを判別することができる。

前記表示手段は、送信装置側あるいは読取装置側のいずれに配置することもできる。

送信装置では、無変調キャリアを受信できたことによって反射波伝送が可能であることを検出することができる。この場合、指向性が適当でなく実際には読取装置に十分な受信電力の反射波が届いていない場合であっても（図１３を参照のこと）、反射波伝送可能であると誤出力してしまう可能性がある。

これに対し、読取装置側に表示手段が装備されている場合、送信装置からの反射波伝送データを受信することができたときに伝送可能であると判断した結果を表示出力するので、誤出力の問題はない。また、反射波伝送を行なうとするユーザは、送信装置を読取装置に向け、表示手段の表示内容を見ながら指向性を調整してデータ伝送を行なうことができる。すなわち、ユーザは、データの転送先となるターゲット装置を見ながら指向性を調整し、目線を変えることなく転送動作を行なうことができるので、動作が簡便になる。

なお、送信装置側では、読取装置から送られてくる無変調キャリアの受信電力を測定し、この受信電力レベルを空パケット又は通常のパケットに記載して伝送するようにしてもよい。このような場合、読取装置側では、反射波伝送による通信状況の表示に併せて、無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報をユーザに提示することができる。

本発明によれば、読取装置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（負荷インピーダンスの切り替え操作）に基づく受信電波の吸収と反射や、位相変調などの変調作用を利用したバック・スキャッタ方式によりデータ通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

また、本発明によれば、バックスキャッタリングを利用した反射波伝送を行なう際に、反射波の受信状況をユーザに明示することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。

本発明によれば、バックスキャッタリング方式を用いた反射波伝送システムにおいて、反射波読み取り器が伝送されるパケットの誤り率を測定し、反射器のユーザに対して誤り率に応じた所定の表示を実施することができる。

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、比較的近距離に限定される機器間で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、低消費電力の通信動作により、電化製品などの機器制御、画像などの大容量データ伝送、並びに相互通信を実現することを目的とするものであり、ＲＦＩＤで用いられるバック・スキャッタ方式に基づく反射波を利用して無線伝送を行なうものである。

ＲＦＩＤシステム自体は、局所でのみ適用可能な無線通信手段の一例として当業界において広く知られている。

ＲＦＩＤは、タグとリーダとから構成されるシステムで、タグに格納された情報をリーダで非接触に読み取るシステムであるＲＦＩＤタグは、固有の識別情報を含んだデバイスであり、特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報に相当する変調周波数の電波を発振する動作特性を持ち、読み取り装置側でＲＦＩＤタグの発振周波数を基にそれが何であるかを特定することができる。タグとリーダライタの間の通信方法には、電磁結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。本発明は、このうち、２．４ＧＨｚ帯などのマイクロ波を用いた電波通信方式に関連する。

反射波伝送の基本原理についてまず説明する。ＲＦＩＤタグは、タグ・リーダより送信された無変調の電波ｆ_oを受信すると、整流され、直流電源に変換され、この直流電源を動作電源に用いることができる。そして、タグ側では、送信データのビット・イメージに従ってアンテナの終端操作を行ない、受信電波の吸収と反射を利用してデータを表現する。すなわち、データが１の場合は、アンテナをアンテナ・インピーダンスで終端し、タグ・リーダからの電波を吸収される。また、データが０の場合は、アンテナの終端をオープン状態とすることで、タグ・リーダからの電波を反射する。タグからは、負荷インピーダンスの操作により無変調キャリアに対する反射波を生じ、タグ・リーダからの送信信号と同一周波数の反射は信号が戻されることから、バックスキャッタリングによる反射波伝送を行なうことができる。この場合、受信電波は信号空間上で０又は１のいずれかにマッピングされるので、ＢＰＳＫ変調を実現することができる。勿論、ＱＰＳＫやその他の位相変調方式を適用することも可能である（後述）。

図１には、バック・スキャッタ方式のデータ伝送を行なう反射波伝送システムの構成例を示している。

反射器４０１は、指向性アンテナ４０２、無線部４０３、通信制御部４０４、表示部４０５、端末インターフェース部４０６で構成される。

端末インターフェース部４０６は、例えばデジタルスチルカメラやカムコーダなどの端末機器４０７に接続されている。通信制御部４０４は、端末インターフェース部４０６を介して接続されている端末機器４０７から送られてきた送信データ列をパケット化し、さらにＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号を付加して無線部４０３に送る。無線部４０３は、通信制御部４０４から送られてきたデータに基づき、指向性アンテナ４０２で受信した無変調キャリアに対し負荷インピーダンスの操作により位相変調をかけ、反射波を指向性アンテナ４０２から送信する。

一方、反射波読み取り器４０８は、指向性アンテナ４０９、無線部４１０、通信制御部４１１、ホスト・インターフェース部４１２で構成される。

ホスト・インターフェース部４１２は、例えばＰＣやＴＶ、プリンタなどのホスト機器４０７に接続されている。無線部４１０は、無変調キャリアを生成して指向性アンテナ４０９から送信する機能と、指向性アンテナ４０９で受信した反射波を検波並びに復調する受信機能を備えている。無線部４１０は、受信・復調したデータを通信制御部４１１に送る。通信制御部４１１は受信データ・パケットに付加されたＣＲＣ符号によってパケットの正誤判定を行ない、正しいと判断された受信データのみ、ホスト・インターフェース部４１２を介してホスト機器４１３に送る。

また、通信制御部４１１は、ＣＲＣ判定の結果、受信データ・パケットが正しかった場合には肯定応答のＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットを、誤っていた場合にはＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットを生成し、生成したＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットにＣＲＣ符号を付加して無線部４１０に渡す。無線部４１０は、通信制御部４１１から受けたデータにＡＳＫ変調をかけ、指向性アンテナ４０９から送信する。

反射器４０１の無線部４０２は、ＡＳＫ検波機能を有し、反射波読み取り器４０８からＡＳＫ変調波を受信すると、受信データを通信制御部４０４に送る。通信制御部４０４は受信したＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットのＣＲＣ判定を行ない、ＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットが正しかった場合、ＡＣＫであればさらに次の送信データ・パケットを送信する。また、受信したパケットがＮＡＣＫであった場合、あるいはＣＲＣ判定の結果、ＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットに誤りがあった場合、あるいはＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットを受信できなかった場合には、前に送った送信データ・パケットを送信し直す。

また、反射器４０１の無線部４０３は、反射波読み取り器４０８から送出された無変調キャリアの受信電力レベルを通信処理部４０４に通達する。そして、通信処理部４０４は、表示部４０５に無変調キャリアの受信電力を表示する。但し、反射器４０１に表示部４０５が無くてもよく、代わりに、通信処理部４０４が端末インターフェース部４０６を介して接続される端末機器４０７の表示部に無変調キャリアの受信電力を表示する機能を備えていてもよい。

ここで、反射器４０１のアンテナ４０２と反射波読み取り器４０８のアンテナ４０９は指向性アンテナである。このため、反射器４０１と反射波読み取り器４０８のアンテナ指向性が図１３に示したようにずれていると、反射器４０１が反射波読み取り器４０８から送出された無変調キャリアを十分な電力で受信して反射波を生成したとしても、反射波読み取り器４０８は反射器４０１からの反射波を受信することができず、通信は成立しない。このような場合であっても、反射器４０１の表示部４０５には、無変調キャリアを十分な電力で受信していることを表す表示がされる。すなわち、反射器４０１側の表示部４０５に十分な受信電力が表示されているにも拘らず、実際には通信を行なうことができないという可能性がある。

また、反射器４０１に通信状況が表示されている場合、ユーザが反射器４０１の向きを調整して反射波読み取り器４０８の方向に合わせるには、手元の反射器４０１の表示部４０５の通信状況を確認しながら、数メートル離れた反射波読み取り器４０８に反射器４０１のアンテナ指向性を合わせることになる。この場合、データ転送先すなわち反射先に対して指向性を合わせなければならないのに、反射先となる読み取り器ではなく反射器４０１を見ながらアンテナの指向性を調整しなければなら。したがって、指向性を調整する作業には、反射器４０１の表示部４０５とデータ転送先となる反射波読取機４０８との間で目線を移動する作業を含むため、操作上不便となる場合がある。

なお、反射波伝送システムでは、一般に、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）やＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）などの比較的ビットレートの低い変調方式が採用されている。例えば、反射器側で指向性アンテナの終端のオン／オフ操作などの負荷インピーダンスを操作することによって信号空間上に０、１の信号を配置することができＢＰＳＫ変調を簡易に実現することができる。但し、これらの変調方式では伝送速度の面で問題がある。これに対し、例えば、反射器側で反射波が往復する信号路上で位相差を与えることによって、ＱＰＳＫや８相ＰＳＫ変調など、より高いビットレートの変調方式を実現することができる。この点の詳細については後述に譲る。

図２及び図４には、本発明の実施形態に係る反射波伝送システムにおける反射器並びに反射波読み取り器の構成をそれぞれ示している。図示の反射器及び反射波読み取り器で構成される反射波伝送システムによれば、実際には通信が成立しないにも拘らず受信電力が十分であるという表示を行なうという上記の問題を解決し、システムの通信状況をユーザに分かり易く提示することができる。具体的には、反射器は、反射器がデータ送信モードに設定されてからデータ送信を開始するまでの期間に定期的に空パケットを送信（反射波伝送）する機能を設ける。また、反射波読み取り器側では、空パケットを受信処理し、誤りがないかどうかを確認することで通信状況を判断するとともに、通信状況を示す表示機能を備えている。

図２に示すように、反射器５０１は、指向性アンテナ５０２、無線部５０３、通信制御部５０４、端末インターフェース部５０５で構成される。指向性アンテナ５０２、無線部５０３、並びに端末インターフェース部５０５は、図１に示した反射器４０１の指向性アンテナ４０２、無線部４０３、端末インターフェース部４０６と略同一の構成であり、反射器５０１は端末インターフェース部５０５を介して端末機器５０６に接続されている。

反射器５０１の通信制御部５０４は、送信パケット生成部５０７と、ＣＲＣ演算部５０８と、リードソロモン・エンコード部５０９と、スクランブル部５１０と、ユニーク・ワード付加部５１１と、プリアンブル付加部５１２と、データ復調部５１３と、ユニーク・ワード検出部５１４と、ＣＲＣ判定部５１５で構成される。

送信パケット生成部５０７は、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６から送られてきた送信データ列をパケット化し、ＣＲＣ演算部５０８に送る。また、端末機器５０６からの送信すべき送信データが存在しない場合には、一定間隔で空のパケットを生成し、ＣＲＣ演算部５０８に送る。また、送信パケット生成部５０７は、送信データ・パケットをバッファしておく機能を備えている。ＣＲＣ判定部５１５から再送の要求を受けた場合、あるいは、ＡＣＫパケットを受信できなかった場合には、送信パケット生成部５０７は、前に送った送信データ・パケットをこのバッファから取り出し、ＣＲＣ演算部５０８に送る。また、本実施形態では、送信パケット生成部５０７は、無線部５０３から入力される無変調キャリアの受信レベルを（後述）、空パケット又はすべてのパケットに記載する。

ＣＲＣ演算部５０８は、送信パケット生成部５０７から送られてきたパケットにＣＲＣ符号を付加して、リードソロモン・エンコード部５０９に送る。

リードソロモン・エンコード部５０９は、ＣＲＣ演算部５０８から送られてきたパケットにリードソロモン符号を付加して、スクランブル部５１０に送る。

スクランブル部５１０は、リードソロモン・エンコード部５０９から送られてきたパケットにスクランブルをかけ、ユニーク・ワード付加部５１１に送る。

ユニーク・ワード付加部５１１は、スクランブル部５１０から送られてきたパケットにパケット検出用のユニーク・ワードを付加して、プリアンブル付加部５１２に送る。

プリアンブル付加部５１２は、ユニーク・ワード付加部５１１から送られてきたパケットに同期用のプリアンブル・データを付加して、無線部５０３に送る。

無線部５０３は、通信制御部５０４から送られてきたデータに基づいて負荷インピーダンスの操作を行なうことにより、指向性アンテナ５０２で受信した無変調キャリアに変調をかけ、反射波を指向性アンテナ５０２から送信する。また、無線部５０３は、ＡＳＫ検波機能を備えており、反射波読み取り器側からＡＳＫ変調波を受信すると、受信データを通信制御部５０４に送る。また、本実施形態では、無線部５０３は、反射波読み取り器側から受信した無変調キャリアの受信電力レベルを計測し、これを送信パケット生成部５０７に出力するようになっている。

データ復調部５１３は、無線部５０３で受信したＡＳＫ受信データにクロック同期し、データを復調してユニーク・ワード検出部５１４に送る。

ユニーク・ワード検出部５１４は、受信データ列からユニーク・ワードを検出してＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットを取り出し、ＣＲＣ判定部５１５に送る。

ＣＲＣ判定部５１５は、ＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットのＣＲＣ判定を行ない、その判定結果を送信パケット生成部５０７に通達する。

図３には、図２に示した反射器５０１の通信制御部５０４のパケット生成部５０７における動作手順をフローチャートの形式で示している。

送信パケット生成部５０７は、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６から反射波伝送の開始要求を受けると、反射波伝送を開始し（ステップＳ６０１）、送信タイマを起動する（ステップＳ６０２）。この送信タイマは、ある一定期間でタイムアウトし、送信タイミングを生成するために用いられる。

送信パケット生成部５０７は、送信タイマのタイムアウトを監視する（ステップＳ６０３）。ここで、タイムアウトが発生する前に、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６から反射波伝送の終了要求を受けたら（ステップＳ６１５）、反射波伝送の動作フローを終了する（ステップＳ６１６）。

一方、送信タイマがタイムアウトした場合には（ステップＳ６０３）、ＣＲＣ判定部５１５から通達されたＣＲＣ判定結果をチェックする（ステップＳ６０４）。そして、パケット誤りが無いとの判定であれば、受信したパケットがＡＣＫであるかどうかをさらに調べる（ステップＳ６０５）。受信したパケットがＡＣＫであれば、続いて、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６からデータの送信リクエストが到来しているかどうかを確認する（ステップＳ６０６）。そして、送信リクエストがあれば、端末機器５０６から送られてきたデータから送信データ・パケットを生成し、パケットをバッファに格納する（ステップＳ６０７）。このバッファは、送信データ・パケットを正しく反射波読み取り器に送信できなかった場合に、同一送信データ・パケットの再送を行なうために装備されている。

次に、送信パケット生成部５０７は、送信履歴を作成する（ステップＳ６０８）。送信履歴は送信データ・パケットを送信したか空パケット送信したかを表す情報ビットである。送信履歴例としては、送信データ・パケットを送る際には１に、空パケットを送る際には０に設定される。本実施形態では、送信パケット生成部５０７は送信履歴を１に設定する（ステップＳ６０８）。

一方、送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ６０３）、ＣＲＣ判定がパケットに誤り無いとの判定で（ステップＳ６０４）、受信したパケットがＡＣＫでなかった場合には、以前に送信したデータ・パケットを再送するために、バッファから送信データ・パケットを読み出し（ステップＳ６１２）、送信履歴を１に設定して（ステップＳ６０８）、再送パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ６０９）。

送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ６０３）、ＣＲＣ判定がパケットに誤り無いとの判定で（ステップＳ６０４）、受信したパケットがＡＣＫであり（ステップＳ６０５）、端末機器５０６からデータの送信リクエストが到来していない場合には（ステップＳ６０６）、送信パケット生成部５０７は空のパケットを生成し（ステップＳ６１３）、送信履歴は０に設定して（ステップＳ６１４）、空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ６０９）。空パケットの中のデータ列は、例えばすべて０の値である。

また、送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ６０３）、ＣＲＣ判定がパケット未受信、あるいはパケット誤りがあるとの結果であった場合には（ステップＳ６０４）、送信履歴があるか無いかを調べる（ステップＳ６１１）。

ここで、送信履歴が１であれば、バッファから再送用のデータ・パケットを読み出して（ステップＳ６１２）、送信履歴は１のままに設定して（ステップＳ６０８）、再送パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ６０９）。

また、送信履歴が０であれば、空パケットを生成して送信履歴は０のままに設定して（ステップＳ６１４）、空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ６０９）。このように、送信パケット生成部５０７は、反射波伝送期間中は、一定の間隔で送信タイミングが到来すると、送信データが存在しないときも、空パケットを送出する仕組みになっている。

次に、送信パケット生成部５０７は、生成した送信データ・パケットあるいは空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力し（ステップＳ６０９）、送信タイマを再起動して（ステップＳ６１０）、再び送信タイマのタイムアウト（ステップＳ６０３）と反射波伝送の終了要求（ステップＳ６１５）の待ち受け状態になる。

図４には、本実施形態に係る反射波伝送システムにおける反射波読み取り器７０１の構成例を示している。同図に示すように、反射波読み取り器７０１は、指向性アンテナ７０２と、無線部７０３と、通信制御部７０４と、表示部７１６と、ホスト・インターフェース部７０５で構成されている。指向性アンテナ７０２、無線部７０３、ホスト・インターフェース部７０５は、図１に示した反射波読み取り器４０８の指向性アンテナ４０９、無線部４１０、ホスト・インターフェース部４１２とそれぞれ略同一の構成である。

反射波読み取り器７０１の無線部７０３は、無変調キャリアを生成して指向性アンテナ７０２から送信する機能と、指向性アンテナ７０２から受信した反射波を検波・復調する受信機能を備えている。

無線部７０３は、受信したデータを通信制御部７０４に送る。反射波読み取り器７０１の通信制御部７０４は、データ復調部７０７と、ユニーク・ワード検出部７０８と、デスクランブル部７０９と、リードソロモン・デコード部７１０と、ＣＲＣ判定部７１１と、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２と、ＣＲＣ演算部７１３と、ユニーク・ワード付加部７１４と、プリアンブル付加部７１５で構成されている。

データ復調部７０７は、無線部７０３で受信した受信データにクロック同期し、データを復調してユニーク・ワード検出部７０８に送る。

ユニーク・ワード検出部７０８は、受信データ列からユニーク・ワードを検出して受信パケットを取り出し、デスクランブル部７０９に送る。

デスクランブル部７０９は、パケットにかけられているスクランブルを解いて、リードソロモン・デコード部７１０に送る。

リードソロモン・デコード部７１０は、パケットの誤り訂正を行ない、ＣＲＣ判定部７１１に送る。

ＣＲＣ判定部７１１は、受信パケットのＣＲＣ判定を行ない、その判定結果をＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２に通達する。

ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２は、受信パケットが空パケットであればＡＣＫパケットもＮＡＣＫパケットも生成しない。受信パケットがデータ・パケットであり、パケットが正しいとＣＲＣ判定された場合はＡＣＫパケットを生成し、パケットに誤りがあるとＣＲＣ判定された場合はＮＡＣＫパケットを生成し、ＣＲＣ演算部７１３にＡＣＫ／ＮＡＣＫパケットを送る。

ＣＲＣ演算部７１３は、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２から送られてきたパケットにＣＲＣ符号を付加して、ユニーク・ワード付加部７１４に送る。

ユニーク・ワード付加部７１４は、ＣＲＣ演算部７１３から送られてきたパケットにパケット検出用のユニーク・ワードを付加して、プリアンブル付加部７１５に送る。

プリアンブル付加部７１５は、ユニーク・ワード付加部７１４から送られてきたパケットに同期用のプリアンブル・データを付加して、無線部７０３に送る。

無線部７０３は、通信制御部７０４のプリアンブル付加部７１５から送られてきたデータに基づき、指向性アンテナ７０２の負荷インピーダンスを操作したりすることによって無変調キャリアに変調をかけ、指向性アンテナ７０２から反射波を送信する。

ＣＲＣ判定部７１１は、反射器５０１から受信した反射波パケットに対するＣＲＣ判定結果を表示部７１６に表示する。表示部７１６は、例えばＬＥＤが用いられ、受信パケットが正しいとＣＲＣ判定されればＬＥＤを一定期間点灯させる。

反射器５０１は、一定の周期で送信データ・パケットか空パケットを送信しているため、送信データがない場合であっても、反射波読み取り器７０１側では、反射器５０１からパケットを受け取ることができるかどうかを判別することができる。そして、反射波読み取り器７０１が受信する反射波パケットが正しく受信される頻度すなわちパケット受信率が高ければ、表示部７１６のＬＥＤは点灯時間が長くなり、パケットを受信できなかった場合やパケットに誤る頻度が高い場合は、表示部７１６のＬＥＤはほとんど点灯しなくなる。

したがって、反射器５０１を携帯し、反射波読み取り器７０１にデータ伝送を行おうとするユーザは、反射波読み取り器７０１の表示部７１６のＬＥＤを見ながら反射器５０１の向きを調整することが可能となる。すなわち、ユーザは、データの転送先となるターゲット装置を見ながら指向性を調整し、目線を変えることなく転送動作を行なうことができるので、動作が簡便になる。

また、反射波読み取り器７０１側では、反射波の受信電力レベルで単純に通信可能かどうかを判断するのではなく、ＣＲＣ判定して正しくパケットを復号することができたかによって通信状況を判断するようにしているので、周囲環境からの反射波の影響を除外して、反射器５０１と通信を行なうことができるか否かを正確に判断することができる。

図４に示した実施形態では、反射波読み取り器７０１が表示部７１６を装備しているが、表示部７１６が無くてもよく、代わりに、通信処理部７０４がホスト・インターフェース部７０５を介して接続されるホスト機器７０６の表示部（図示しない）にパケット受信率などを表示する機能を備えていてもよい。

反射波読み取り器が反射器との通信状況をユーザに通達する手段の他の実施形態として、以下を挙げることができる
・表示部に複数のＬＥＤを設け、パケット受信率に応じて点灯するＬＥＤの個数を変える。
・表示部のＬＥＤの発光色を、パケット受信率によって変える。
・パケット受信率が悪いとき、反射器の位置・向きを修正する必要があることを、ユーザに音あるいは音声で伝える。
・反射器は、生成する空パケットに、反射器が反射波読み取り器から受信した無変調キャリアあるいはＡＣＫ／ＮＡＣＫパケットの受信レベル値を情報として反射波に乗せる。あるいは、反射器は、生成するすべてのパケットに、上記受信レベル情報を入れる。このパケットを受信した反射波読み取り器側では、パケット内の受信レベル値情報を、反射波読み取り器から反射器方向への通信路の状況として、ＬＥＤや、音、音声などを用いてユーザに通達する。

図５には、図４に示した反射波読み取り器７０１による反射波伝送データの読み取り動作の手順をフローチャートの形式で示している。

反射波読み取り器７０１は、反射波データ伝送動作の開始とともに、無変調キャリアの連続送信を開始し（ステップＳ９０１）、反射器５０１からの反射波の受信を待機する（ステップＳ９０２）。この無変調キャリアの連続送信並びに受信待機動作は、反射波読み取り終了要求があるまで継続して行なわれる（ステップＳ９１４）。

反射波を受信すると、ＣＲＣ判定部７１１は、反射波を正常なパケットとして解読可能であるかどうかをＣＲＣ判定する（ステップＳ９０３）。そして、反射器５０１から受信した反射波パケットに対するＣＲＣ判定結果を表示部７１６に表示する（ステップＳ９０４）。表示部７１６は、例えばＬＥＤが用いられ、受信パケットが正しいとＣＲＣ判定されればＬＥＤを一定期間点灯させる。パケット受信率に応じた表示出力を行なうようにしてもよい。

正常に受信できたパケットが空パケットではなくデータ・パケットである場合には（ステップＳ９０５）、データ・パケットをバッファに一時格納する（ステップＳ９０６）。この場合、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２によりＡＣＫパケットを生成する（ステップＳ９０７）。そして、無線部７０３は、無変調キャリアの連続送信を停止して（ステップＳ９０８）、ＡＣＫパケットの送信を行なう（ステップＳ９０９）。

また、ＣＲＣ判定により反射波からパケットを正常に取り出すことができなかった場合には（ステップＳ９０３）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２によりＮＡＣＫパケットを生成する（ステップＳ９１１）。そして、無線部７０３は、無変調キャリアの連続送信を停止して（ステップＳ９１２）、ＮＡＣＫパケットの送信を行なう（ステップＳ９１３）。

また、受信パケットが空パケットであれば（ステップＳ９０５）、ＡＣＫパケットもＮＡＣＫパケットも生成しない。

ＡＣＫパケット又はＮＡＣＫパケットの送信処理を終え、あるいは空パケットにつきＡＣＫ／ＮＡＣＫパケットを送信しない場合には、無変調キャリアの連続送信を再開し、ステップＳ９０２に戻って、次の反射波の受信動作を行なう。

図６には、図２に示した反射器５０１と、図４に示した反射波読み取り器７０１間で行なわれる反射波伝送の動作シーケンスを示している。以下、図示のシーケンスを参照しながら、本実施形態に係る通信手順について説明する。

８０１：反射器５０１は、端末機器５０６から反射波伝送の開始要求を受け、反射波伝送フロー（図３を参照のこと）を開始する。
８０２：反射波読み取り器７０１は、ホスト機器７０６から反射波読み取り開始要求を受け、反射波の読み取り動作（図５を参照のこと）を開始する。
８０３：反射波読み取り器７０１は、無変調キャリアの連続送信を開始する。
８０４：反射器５０１は、一定の間隔で空パケットを生成し、送信する。
８０５：反射器５０１は、送信すべきデータが無い間は、空パケットの送信を繰り返す。
８０６：反射器５０１は、端末機器５０６からデータの送信要求を受ける。
８０７：反射器５０１は、送信データ・パケットを生成し、送信する。
８０８：反射波読み取り器７０１は、データ・パケットを受信すると、無変調キャリアの連続送信を停止する。
８０９：反射波読み取り器７０１は、受信データ・パケットに誤りがあればＮＡＣＫを、誤りが無ければＡＣＫパケットを生成し、ＡＳＫ変調をかけて送信する。
８１０：反射波読み取り器７０１は、ＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットの送信を完了すると、再び無変調キャリアを連続送信する。
８１１：反射器５０１は、ＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットを受信し、ＡＣＫであれば新規送信データ・パケットを送信し、ＮＡＣＫであれば前に送った送信データ・パケットを送信する。
８１２：反射器５０１から反射波読み取り器７０１への送信データがなくなるまで、８０８〜８１１のシーケンスが繰り返される。
８１３：反射器５０１から反射波読み取り器７０１へのデータの送信が完了する。
８１４：反射器５０１は、空パケットを生成し、送信する。
８１５：反射器５０１は、送信すべきデータが無い間は、空パケットの送信を繰り返す。
８１６：反射器５０１は、端末機器５０６から反射波伝送の終了要求を受け、反射波伝送フロー（図３を参照のこと）を終了する。
８１７：反射波読み取り器７０１は、ホスト機器７０６から反射波読み取りの終了要求を受け、反射波受信（図５を参照のこと）を終了する。
８１８：反射波読み取り器７０１は、無変調キャリアの送信を停止する。

上述したように、本実施形態に係る反射波伝送システムでは、反射器で十分な受信レベルの無変調キャリアを受信できたかではなく、反射器が反射波として送信するデータ・パケット又は一定期間毎に反射波送信する空パケットを反射波読み取り器側で正しく復号することができたかどうかによって通信路の状況を把握するようにしている。この結果、図１３に示したような反射器と反射波読み取り器のアンテナ指向性がずれている場合の問題を解決することができる。

このような通信状況の表示出力に加え、反射器は、生成する空パケットに、反射器が反射波読み取り器から受信した無変調キャリアあるいはＡＣＫ／ＮＡＣＫパケットの受信レベル値を情報として反射波に乗せるようにしてもよい。あるいは、反射器は、生成するすべてのパケットに、上記受信レベル情報を入れる。このパケットを受信した反射波読み取り器側では、パケット内の受信レベル値情報を、反射波読み取り器から反射器方向への通信路の状況として、ＬＥＤや、音、音声などを用いてユーザに通達することができる。

図７には、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルを空パケットに記載して送信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。

送信パケット生成部５０７は、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６から反射波伝送の開始要求を受けると、反射波伝送を開始し（ステップＳ１００１）、送信タイマを起動する（ステップＳ１００２）。この送信タイマは、ある一定期間でタイムアウトし、送信タイミングを生成するために用いられる。

送信パケット生成部５０７は、送信タイマのタイムアウトを監視する（ステップＳ１００３）。ここで、タイムアウトが発生する前に、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６から反射波伝送の終了要求を受けたら（ステップＳ１０１５）、反射波伝送の動作フローを終了する（ステップＳ１０１６）。

一方、送信タイマがタイムアウトした場合には（ステップＳ１００３）、ＣＲＣ判定部５１５から通達されたＣＲＣ判定結果をチェックする（ステップＳ１００４）。そして、パケット誤りが無いとの判定であれば、受信したパケットがＡＣＫであるかどうかをさらに調べる（ステップＳ１００５）。受信したパケットがＡＣＫであれば、続いて、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６からデータの送信リクエストが到来しているかどうかを確認する（ステップＳ１００６）。そして、送信リクエストがあれば、端末機器５０６から送られてきたデータから送信データ・パケットを生成し、パケットをバッファに格納する（ステップＳ１００７）。

次に、送信パケット生成部５０７は、送信履歴を作成する（ステップＳ１００８）。送信履歴は、送信データ・パケットを送信したか又は空パケット送信したかを表す情報ビットであり、送信データ・パケットを送る際には１に、空パケットを送る際には０に設定される。当該ステップＳ１００８では、送信パケット生成部５０７は送信履歴を１に設定する。

一方、送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ１００３）、ＣＲＣ判定がパケットに誤り無いとの判定で（ステップＳ１００４）、受信したパケットがＡＣＫでなかった場合には、以前に送信したデータ・パケットを再送するために、バッファから送信データ・パケットを読み出し（ステップＳ１０１２）、送信履歴を１に設定して（ステップＳ１００８）、再送パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１００９）。

送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ１００３）、ＣＲＣ判定がパケットに誤り無いとの判定で（ステップＳ１００４）、受信したパケットがＡＣＫであり（ステップＳ１００５）、端末機器５０６からデータの送信リクエストが到来していない場合には（ステップＳ１００６）、送信パケット生成部５０７は空のパケットを生成する（ステップＳ１０１３）。ここで、送信パケット生成部５０７は、反射波読み取り器７０１から到来する無変調キャリアの受信レベルに関する情報を無線部５０３から入力し、これを空パケット中に記載する。そして、空パケットを送信したことを示すべく、送信履歴は０に設定し（ステップＳ１０１４）、空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１００９）。

また、送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ１００３）、ＣＲＣ判定がパケット未受信、あるいはパケット誤りがあるとの結果であった場合には（ステップＳ１００４）、送信履歴があるか無いかを調べる（ステップＳ１０１１）。

ここで、送信履歴が１であれば、バッファから再送用のデータ・パケットを読み出して（ステップＳ１０１２）、送信履歴は１のままに設定して（ステップＳ１００８）、再送パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１００９）。

また、送信履歴が０であれば、空パケットを生成して送信履歴は０のままに設定して（ステップＳ１０１４）、空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１００９）。

次に、送信パケット生成部５０７は、生成した送信データ・パケットあるいは空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力し（ステップＳ１００９）、送信タイマを再起動して（ステップＳ１０１０）、再び送信タイマのタイムアウト（ステップＳ１００３）と反射波伝送の終了要求（ステップＳ１０１５）の待ち受け状態になる。

図８には、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルを空パケットに記載して送信する際の、反射波読み取り器側での反射波の読み取り動作の手順をフローチャートの形式で示している。

反射波読み取り器７０１は、反射波データ伝送動作の開始とともに、無変調キャリアの連続送信を開始し（ステップＳ１１０１）、反射器５０１からの反射波の受信を待機する（ステップＳ１１０２）。この無変調キャリアの連続送信並びに受信待機動作は、反射波読み取り終了要求があるまで継続して行なわれる（ステップＳ１１１４）。

反射波を受信すると、ＣＲＣ判定部７１１は、反射波を正常なパケットとして解読可能であるかどうかをＣＲＣ判定する（ステップＳ１１０３）。そして、反射器５０１から受信した反射波パケットに対するＣＲＣ判定結果を表示部７１６に表示する（ステップＳ１１０４）。表示部７１６は、例えばＬＥＤが用いられ、受信パケットが正しいとＣＲＣ判定されれば、ＬＥＤを一定期間点灯させる。パケット受信率に応じた表示出力を行なうようにしてもよい。

正常に受信できたパケットが空パケットではなくデータ・パケットである場合には（ステップＳ１１０５）、データ・パケットをバッファに一時格納する（ステップＳ１１０６）。この場合、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２によりＡＣＫパケットを生成する（ステップＳ１１０７）。そして、無線部７０３は、無変調キャリアの連続送信を停止して（ステップＳ１１０８）、ＡＣＫパケットの送信を行なう（ステップＳ１１０９）。

また、ＣＲＣ判定により反射波からパケットを正常に取り出すことができなかった場合には（ステップＳ１１０３）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２によりＮＡＣＫパケットを生成する（ステップＳ１１１１）。そして、無線部７０３は、無変調キャリアの連続送信を停止して（ステップＳ１１１２）、ＮＡＣＫパケットの送信を行なう（ステップＳ１１１３）。

また、受信パケットが空パケットであれば（ステップＳ１１０５）、空パケット中の記載されている無変調キャリアの受信レベルに関する情報を解読し、これを表示部７１６に表示出力する（ステップＳ１１１５）。受信パケットが空パケットの場合は、反射器５０１に対し応答する必要がないので、ＡＣＫパケットもＮＡＣＫパケットも生成しない。

ＡＣＫパケット又はＮＡＣＫパケットの送信処理を終え、あるいは空パケットにつきＡＣＫ／ＮＡＣＫパケットを送信しない場合には、無変調キャリアの連続送信を再開し、ステップＳ１１０２に戻って、次の反射波の受信動作を行なう。

図９には、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルをすべてのパケットに記載して送信するための処理手順をフローチャートの形式で示している。

送信パケット生成部５０７は、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６から反射波伝送の開始要求を受けると、反射波伝送を開始し（ステップＳ１２０１）、送信タイマを起動する（ステップＳ１２０２）。この送信タイマは、ある一定期間でタイムアウトし、送信タイミングを生成するために用いられる。

送信パケット生成部５０７は、送信タイマのタイムアウトを監視する（ステップＳ１２０３）。ここで、タイムアウトが発生する前に、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６から反射波伝送の終了要求を受けたら（ステップＳ１２１５）、反射波伝送の動作フローを終了する（ステップＳ１２１６）。

一方、送信タイマがタイムアウトした場合には（ステップＳ１２０３）、ＣＲＣ判定部５１５から通達されたＣＲＣ判定結果をチェックする（ステップＳ１２０４）。そして、パケット誤りが無いとの判定であれば、受信したパケットがＡＣＫであるかどうかをさらに調べる（ステップＳ１２０５）。受信したパケットがＡＣＫであれば、続いて、端末インターフェース部５０５を介して接続されている端末機器５０６からデータの送信リクエストが到来しているかどうかを確認する（ステップＳ１２０６）。そして、送信リクエストがあれば、端末機器５０６から送られてきたデータから送信データ・パケットを生成し、パケットをバッファに格納する（ステップＳ１２０７）。

次に、送信パケット生成部５０７は、送信履歴を作成する（ステップＳ１２０８）。送信履歴は送信データ・パケットを送信したか空パケット送信したかを表す情報ビットであり、送信データ・パケットを送る際には１に、空パケットを送る際には０に設定される。当該ステップＳ１２０８では、送信パケット生成部５０７は送信履歴を１に設定する。

一方、送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ１２０３）、ＣＲＣ判定がパケットに誤り無いとの判定で（ステップＳ１２０４）、受信したパケットがＡＣＫでなかった場合には、以前に送信したデータ・パケットを再送するために、バッファから送信データ・パケットを読み出し（ステップＳ１２１２）、送信履歴を１に設定して（ステップＳ１２０８）、再送パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１２０９）。

送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ１２０３）、ＣＲＣ判定がパケットに誤り無いとの判定で（ステップＳ１２０４）、受信したパケットがＡＣＫであり（ステップＳ１２０５）、端末機器５０６からデータの送信リクエストが到来していない場合には（ステップＳ１２０６）、送信パケット生成部５０７は空のパケットを生成する（ステップＳ１２１３）。そして、空パケットを送信したことを示すべく、送信履歴は０に設定し（ステップＳ１２１４）、空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１２０９）。

また、送信タイマがタイムアウトして（ステップＳ１２０３）、ＣＲＣ判定がパケット未受信、あるいはパケット誤りがあるとの結果であった場合には（ステップＳ１２０４）、送信履歴があるか無いかを調べる（ステップＳ１２１１）。

ここで、送信履歴が１であれば、バッファから再送用のデータ・パケットを読み出して（ステップＳ１２１２）、送信履歴は１のままに設定して（ステップＳ１２０８）、再送パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１２０９）。

また、送信履歴が０であれば、空パケットを生成して送信履歴は０のままに設定して（ステップＳ１２１４）、空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１２０９）。

次に、送信パケット生成部５０７は、生成した送信データ・パケットあるいは空パケットをＣＲＣ演算部５０８に出力する（ステップＳ１２０９）。ここで、送信パケット生成部５０７は、反射波読み取り器７０１から到来する無変調キャリアの受信レベルに関する情報を無線部５０３から入力し、送信する各パケット中に記載する。そして、送信タイマを再起動して（ステップＳ１２１０）、再び送信タイマのタイムアウト（ステップＳ１２０３）と反射波伝送の終了要求（ステップＳ１２１５）の待ち受け状態になる。

図１０には、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルをすべてのパケットに記載して送信する際の、反射波読み取り器側での反射波の読み取り動作の手順をフローチャートの形式で示している。

反射波読み取り器７０１は、反射波データ伝送動作の開始とともに、無変調キャリアの連続送信を開始し（ステップＳ１３０１）、反射器５０１からの反射波の受信を待機する（ステップＳ１３０２）。この無変調キャリアの連続送信並びに受信待機動作は、反射波読み取り終了要求があるまで継続して行なわれる（ステップＳ１３１４）。

反射波を受信すると、ＣＲＣ判定部７１１は、反射波を正常なパケットとして解読可能であるかどうかをＣＲＣ判定する（ステップＳ１３０３）。そして、反射器５０１から受信した反射波パケットに対するＣＲＣ判定結果を表示部７１６に表示する（ステップＳ１３０４）。表示部７１６は、例えばＬＥＤが用いられ、受信パケットが正しいとＣＲＣ判定されればＬＥＤを一定期間点灯させる。ここでは、パケット受信率に応じた表示出力を行なうとともに、パケット中の記載されている無変調キャリアの受信レベルに関する情報を解読し、これを表示部７１６に表示出力する。

正常に受信できたパケットが空パケットではなくデータ・パケットである場合には（ステップＳ１３０５）、データ・パケットをバッファに一時格納する（ステップＳ１３０６）。この場合、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２によりＡＣＫパケットを生成する（ステップＳ１３０７）。そして、無線部７０３は、無変調キャリアの連続送信を停止して（ステップＳ１３０８）、ＡＣＫパケットの送信を行なう（ステップＳ１３０９）。

また、ＣＲＣ判定により反射波からパケットを正常に取り出すことができなかった場合には（ステップＳ１３０３）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部７１２によりＮＡＣＫパケットを生成する（ステップＳ１３１１）。そして、無線部７０３は、無変調キャリアの連続送信を停止して（ステップＳ１３１２）、ＡＣＫパケットの送信を行なう（ステップＳ１３１３）。

また、受信パケットが空パケットであれば（ステップＳ１３０５）、反射器５０１に対し応答する必要がないので、ＡＣＫパケットもＮＡＣＫパケットも生成しない。

ＡＣＫパケット又はＮＡＣＫパケットの送信処理を終え、あるいは空パケットにつきＡＣＫ／ＮＡＣＫパケットを送信しない場合には、無変調キャリアの連続送信を再開し、ステップＳ１３０２に戻って、次の反射波の受信動作を行なう。

なお、反射波伝送システムでは、一般に、ＡＳＫやＢＰＳＫなどの変調方式が採用されている。例えば、反射器側で指向性アンテナの負荷インピーダンス（アンテナ終端のオン／オフ）を操作することで信号空間上に０、１の信号を配置し、ＢＰＳＫ変調を簡易に実現することができる。ところが、これらの変調方式では伝送速度の面で問題がある。これに対し、反射器側において、アンテナの終端処理などの負荷インピーダンスの操作に加え、反射波が往復する信号路上で位相差を与えることによって、ＱＰＳＫや８相ＰＳＫ変調など、より高いビットレートの変調方式を実現することができる。

図１１には、反射器５０１側において、ＱＰＳＫ変調方式を実現する無線部５０３の構成例を示している。図示の無線部５０３は、アンテナ１０１と、アンテナ１０１に直列に接続された３つの位相器１０２、１０３、１０４と、アンテナ１０１と位相器１０２の間、位相器１０２と１０３の間、及び位相器１０３と１０４の間にそれぞれ接続された高周波スイッチ１０５、１０６、１０７によって構成される。

位相器１０２、１０３、１０４は、受信電波１０８の波長λに対し、λ／８となるようなストリップ・ラインなどの線路によって構成される。このとき、ストリップ・ラインの長さＬは、基板の誘電率εを考慮して決定され、下式の通りとなる。但し、ε_effは基板の実効誘電率である。

また、基板上での信号の伝送速度は下式の通りとなる。但し、Ｃ₀は光速である。

また、受信電波が各位相器を通過するのに要する時間は下式の通りとなる。但し、Ｔは受信電波の周期である。

ここで、受信電波１０８は、各位相器１０２、１０３、１０４を通過することで３６０／Ｔ×Ｔ／８だけ位相が回り、それぞれ片道で４５度、往復で９０度の相違を得る。各位相器１０２、１０３、１０４は、アンテナ１０１から直列的に接続されており、高周波スイッチ１０５、１０６、１０７のオン／オフの組み合わせにより短絡点が設けられる。したがって、到来した受信電波１０８は短絡点において反射するが、スイッチのオン／オフに応じて往復する信号路に相違を設けることで、反射波に対して４通りの位相差が与えられる。

高周波スイッチ１０５のみがオンとなるとき、受信電波の反射は図中１ａ点で起こる。また、高周波スイッチ１０６のみがオンとなるとき、受信電波の反射は図中１ｂ点で起こるが、１ａ点での反射波の位相と比較すると、位相器１０２を経由しているので、位相は９０度シフトすることになる。また、高周波スイッチ１０７のみがオンとなるとき、反射は図中１ｃ点で起こるが、１ａ点での反射波の位相と比較すると位相器１０２と１０３を経由しているので、位相は１８０度シフトすることになる。また、すべての高周波スイッチ１０５〜１０７がオフとなるとき、反射は図中１ｄ点で起こるが、１ａ点での反射波の位相と比較すると位相器１０２と１０３、１０４を経由しているので、位相は２７０度シフトすることになる。したがって、高周波スイッチ１０５、１０６、１０７を選択的にオンにすることにより、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ができる。

データ伝送を行なう場合、伝送データを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位相を割り当てることにより、ＱＰＳＫ変調を実現する。具体的には、送信データを２ビットずつに区切り、００のときは高周波スイッチ１０５のみをオンに、０１のときは高周波スイッチ１０６のみをオンに、１１のときは高周波スイッチ１０７のみをオンに、１０のときはすべての高周波スイッチ１０５〜１０７をオフにするように動作する。

このようして、データ２ビットの値に従い、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が可能で、信号空間上に（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）の４点を配置することができるので、ＱＰＳＫ変調された反射波を作ることができる。

なお、本出願人に既に譲渡されている特願２００３−３５２２２３号明細書には、ＱＰＳＫ変調処理を取り入れたバック・スキャッタ方式の通信システムについて開示されている。

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。

本明細書では、読取装置側からの無変調キャリアの送信と、送信装置側における伝送データにて反射波に変調を行なう反射波伝送システムを例にとって本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。反射波伝送以外のメディアを利用する他の無線通信システムであっても、送受信機間の指向性の問題などにより通信状況が明確でない場合に、本発明を適用することによって、送信データの受信状況をユーザに明示し、ユーザは簡便な機器操作により指向性の調整を行なうことができるようになる。

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、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

図１は、バック・スキャッタ方式のデータ伝送を行なう反射波伝送システムの構成例を示した図である。 図２は、本発明に係る反射波伝送システムを構成する反射器の構成例を示した図である。 図３は、反射器５０１の通信制御部５０４のパケット生成部５０７における動作手順を示したフローチャートである。 図４は、本発明に係る反射波伝送システムを構成する反射波読み取り器の構成例を示した図である。 図５は、反射波読み取り器７０１による反射波伝送データの読み取り動作の手順を示したフローチャートである。 図６は、図２に示した反射器５０１と、図４に示した反射波読み取り器７０１間で行なわれる反射波伝送の動作シーケンスを示した図である。 図７は、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルを空パケットに記載して送信するための処理手順を示したフローチャートである。 図８は、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルを空パケットに記載して送信する際の、反射波読み取り器側での反射波の読み取り動作の手順を示したフローチャートである。 図９は、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルをすべてのパケットに記載して送信するための処理手順を示したフローチャートである。 図１０は、反射器が反射波読み取り器からの受信電波の受信レベルをすべてのパケットに記載して送信する際の、反射波読み取り器側での反射波の読み取り動作の手順を示したフローチャートである。 図１１は、ＱＰＳＫ変調方式を実現する無線部５０３の構成例を示した図である。 図１２は、反射器と反射波読み取り器の双方が無指向性のアンテナを用いている場合と、反射器と反射波読み取り器の双方が一方向に大きな利得を得ることができる指向性アンテナを用いている場合の無線通信距離の違いを示した図である。 図１３は、指向性アンテナを用いた反射器３０１と反射波読み取り器３０２が正対していない例を示した図である。

符号の説明

５０１…反射器
５０２…指向性アンテナ
５０３…無線部
５０４…通信制御部
５０５…端末インターフェース部
５０７…送信パケット生成部
５０８…ＣＲＣ演算部
５０９…リードソロモン・エンコード部
５１０…スクランブル部
５１１…ユニーク・ワード付加部
５１２…プリアンブル付加部
５１３…データ復調部
５１４…ユニーク・ワード検出部
５１５…ＣＲＣ判定部
７０１…反射波読み取り器
７０２…指向性アンテナ
７０３…無線部
７０４…通信制御部
７０５…ホスト・インターフェース部
７０７…データ復調部
７０８…ユニーク・ワード検出部
７０９…スクランブル部
７１０…リードソロモン・デコード部
７１１…ＣＲＣ判定部
７１２…ＡＣＫ／ＮＡＣＫパケット生成部
７１３…ＣＲＣ演算部
７１４…ユニーク・ワード付加部
７１５…プリアンブル付加部
７１６…表示部

Claims (17)

1. 読取装置側からの無変調キャリアの送信と、送信装置側における伝送データに応じて無変調キャリアの反射波を変調する反射波伝送を行なう無線通信システムであって、
   送信装置は、データ伝送を行なわない期間に無変調キャリアを受信したことに応じて、空パケットを反射波伝送する、
   前記読取装置と前記送信装置との間で反射波伝送が可能かどうかを、前記送信装置が無変調キャリアに対して反射波伝送するパケットを前記読取装置で解読可能か否かによって判別する通信状況判別手段と、
   前記通信状況判別手段による判別結果を表示出力する表示手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記表示手段は前記読取装置側に配設される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記通信状況判別手段は、前記送信装置における無変調キャリアの受信電力レベルを判別し、
   前記表示手段は、前記送信装置と前記読取装置間における反射波伝送における通信状況に併せて、前記送信装置における無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報を表示する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 受信電波に対する反射波の変調作用を利用した反射波通信を行なう無線通信装置であって、
   通信相手からの無変調キャリアを受信するとともに、伝送データに応じて変調した反射波を送出する通信手段と、
   伝送データをパケット化するパケット生成手段と、
   を備え、
   送信データが存在しないときには、前記パケット生成手段は所定の時間間隔で送信データを含まない空パケットを生成し、前記通信手段より該所定の時間間隔で空パケットを反射波送信する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
5. 前記通信手段により十分な受信電力の無変調キャリアを受信できたか否かを判別する通信状況判別手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記通信状況判別手段による判別結果を表示出力する表示手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記パケット生成手段は、前記通信状況判別手段により判別された無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報を空パケット又は通常のパケットに記載する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
8. 送信電波に対して変調が施された反射波を受信して反射波通信を行なう無線通信装置であって、
   無変調キャリアを送信するとともに、該無変調キャリアに対する反射波を受信処理する通信手段と、
   受信処理された反射波データを復号するデータ復号手段と、
   データ伝送を行なわない期間に無変調キャリアを受信したことに応じて空パケットを反射波伝送する通信相手が該無変調キャリアに対して反射波伝送するパケットを前記データ復号手段で正しく復号できたか否かに基づいて該通信相手との通信状況を判断する通信状況判別手段と、
   該判断された通信状況を表示出力する表示手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
9. 前記通信状況判別手段は、復号されたパケットの記載に基づいて通信相手における無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報を取得し、
   前記表示手段は、無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報を表示出力する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
10. 受信電波に対する反射波の変調作用を利用した反射波通信を行なう無線通信方法であって、
    送信データが存在しないときに所定の時間間隔で送信データを含まない空パケットを生成する空パケット生成ステップと、
    送信データが存在するときに送信データを含んだパケットを生成するデータ・パケット生成ステップと、
    生成したパケットを反射波送信するパケット送信ステップと、
    を有することを特徴とする無線通信方法。
11. 十分な受信電力の無変調キャリアを受信できたか否かを判別する通信状況判別ステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信方法。
12. 前記通信状況判別ステップによる判別結果を表示出力する表示ステップをさらに有する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
13. 前記空パケット生成ステップ又は前記データ・パケット生成ステップでは、前記通信状況判別ステップにおいて判別された無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報をパケットに記載する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
14. 送信電波に対して変調が施された反射波を受信して反射波通信を行なう無線通信方法であって、
    無変調キャリアを送信するステップと、
    該無変調キャリアに対する反射波を受信処理する受信処理ステップと、
    受信処理された反射波データを復号するデータ復号ステップと、
    データ伝送を行なわない期間に無変調キャリアを受信したことに応じて空パケットを反射波伝送する通信相手が該無変調キャリアに対して反射波伝送するパケットを前記データ復号ステップにおいて正しく復号できたか否かに基づいて該通信相手との通信状況を判断する通信状況判別ステップと、
    該判断された通信状況を表示出力する表示ステップと、
    を有することを特徴とする無線通信方法。
15. 前記通信状況判別ステップでは、復号されたパケットの記載に基づいて通信相手における無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報を取得し、
    前記表示ステップでは、無変調キャリアの受信電力レベルに関する情報を表示出力する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信方法。
16. 受信電波に対する反射波の変調作用を利用した反射波通信を行なうための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    送信データが存在しないときに所定の時間間隔で送信データを含まない空パケットを生成する空パケット生成ステップと、
    送信データが存在するときに送信データを含んだパケットを生成するデータ・パケット生成ステップと、
    生成したパケットを反射波送信するパケット送信ステップと、
    を有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
17. 送信電波に対して変調が施された反射波を受信して反射波通信を行なうための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    無変調キャリアを送信するステップと、
    該無変調キャリアに対する反射波を受信処理する受信処理ステップと、
    受信処理された反射波データを復号するデータ復号ステップと、
    データ伝送を行なわない期間に無変調キャリアを受信したことに応じて空パケットを反射波伝送する通信相手が該無変調キャリアに対して反射波伝送するパケットを前記データ復号ステップにおいて正しく復号できたか否かに基づいて該通信相手との通信状況を判断する通信状況判別ステップと、
    該判断された通信状況を表示出力する表示ステップと、
    を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
    

Images