JP5475713B2 - Ｒｆｉｄリーダライタ装置及びキャリアセンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＲＦＩＤシステムに関し、さらに詳しくはＲＦＩＤシステムで行われるキャリアセンスの技術に関する。

近年ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムの普及には目覚しいものがある。
ＲＦＩＤシステムでは、リーダライタ装置と、このリーダライタ装置によって無線通信によって情報を読み書きされるＲＦＩＤタグからなる。

リーダライタ装置は、無線通信によってＲＦＩＤタグに向けてキャリア信号を送信し、ＲＦＩＤタグから反射（バックスキャタ）されるキャリア信号を受信する。そしてリーダライタ装置は、このキャリア信号に含まれる変調信号成分をＲＦＩＤタグからの情報データとして処理する。

例えばあるＲＦＩＤシステムが２ＭＨｚの周波数帯域を無線通信に使用する場合、この２ＭＨｚに複数のチャネル（例えば、２１チャネル）が配置される。リーダライタ装置は、この複数のチャネルのうちからひとつのチャネルを選択し、そのチャネルに対応する中心周波数の信号を出力してＲＦＩＤタグと通信を行う。

ＲＦＩＤシステムは、種々の用途に採用されている。したがってＲＦＩＤシステムは、無線通信に用いる周波数帯を他のＲＦＩＤリーダライタ装置または他の通信装置と共用して使うことになる。よって、ＲＦＩＤシステムは、信号を送信する前に、自身が使用する予定のチャネルを既に他のシステムや装置が使用していないことを確認することにより使用する周波数において信号の衝突が生じるのを回避する。この処理をキャリアセンスという。キャリアセンスでは、ＲＦＩＤタグとの無線通信を準備中のＲＦＩＤリーダライタ装置が、無線信号の送信に先立って既にＲＦＩＤタグと通信中である他のＲＦＩＤリーダライタ装置の存否をキャリア信号の有無を検知することによって判定する。

キャリアセンスを行う際、ＲＦＩＤリーダライタ装置は、ＲＦＩＤタグへの電波の送信出力を停止し、自身の使用予定（チャネル）周波数の電波が他のＲＦＩＤリーダライタから発せられていないことを確認する。このとき使用予定（チャネル）周波数の電波を検出すると、ＲＦＩＤリーダライタ装置は、この周波数（チャネル）は既に使われているため通信不可と判断し、次の周波数にシフトして同様にキャリアセンスを行う。

このようにして空きチャネルを順次探索し、使用されていないチャネルが見つかるとＲＦＩＤリーダライタ装置はＲＦＩＤタグとの間でこの空きチャネルのキャリア周波数を用いて通信を行う。

ＲＦＩＤシステムでのキャリアセンスについての技術としては、例えば特許文献１に開示されているものがある。特許文献１には、ＲＦＩＤリーダライタ装置が、ＲＦＩＤタグと通信を行う際に使用するチャネルの基準局部発振周波数ｆＬｏから、所定の周波数ｆｓ分シフトした復調用局部発振周波数（ｆＬｏ＋ｆｓ）を用いて、キャリアセンスを行う技術が開示されている。

また特許文献２に開示されているＲＦＩＤシステムでは、キャリアセンス時に、リーダライタ装置が検出した電波の上側サブキャリア周波数帯と下側サブキャリア周波数帯とのうちから、受信レベルが低い方の周波数帯を選択し、選択された周波数帯によりＲＦＩＤタグからの応答信号を復調している。

さらに特許文献３には、使用しようとするチャネルのキャリア周波数と他のシステムが使用するチャネルのキャリア周波数の周波数ずれの差が０に近くてもキャリアセンス可能なＲＦＩＤシステムを実現するための技術が開示されている。引用文献３のＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤリーダライタ装置がキャリアセンス時に、チャネル信号の中心周波数をシフト周波数だけシフトした周波数で発振信号を発生させる構成と、受信したチャネル信号と発振信号とを混合し直流分を除去する構成を有している。

特開２００６−２９５２８７号公報 特開２０１０−８８０８９号公報 特開２０１０−２００３５６号公報

特許文献１に開示のＲＦＩＤシステムでは、通常の通信では使用チャネルの中心周波数である基準局部発振周波数ｆＬｏを用いる。それに対し、キャリアセンス時には、この基準局部発振周波数を所定の周波数ｆｓ分シフトした復調用局部発振周波数（ｆＬｏ＋ｆｓ）を用いている。

ＲＦＩＤシステムでは、リーダライタ装置のローパスフィルタ（ＬＰＦ）で復調信号の低周波成分を除去し、隣接チャネルによる干渉の最小化を図っている。しかし隣接チャネル干渉を完全に防ぐためには、急峻なＬＰＦが必要であり、急峻なＬＰＦの実現には装置のコストアップ、小型化が困難といった問題がある。

図８は、ＲＦＩＤリーダライタ装置がチャネルＣＨｎで通信を行う場合の受信信号に対してのＬＰＦをかけた場合を示す図である。
図８（ａ）はＬＰＦの特性が急峻な場合を、同図（ｂ）はブロードな場合を示す。

同図（ａ）に示すようにＬＰＦの特性が急峻な場合には隣接チャネルＣＨｎ−１及びＣＨｎ＋１の成分は除去され、チャネルＣＨｎの信号成分のみが得られる。しかしＬＰＦの特性がブロードな場合には、同図（ｂ）に示すように、フィルタリング後の信号に隣接チャネルＣＨｎ−１及びＣＨｎ＋１の成分が除去されずに残ってしまう。これは隣接チャネルからの干渉となり、通信ノイズとなって通信劣化をまねく。よってＬＰＦが同図（ｂ）のようにブロードな場合、使用するチャネルＣＨｎの隣接チャネルも他のＲＦＩＤシステムで使用されていないことが、そのチャネルＣＨｎを使用できる条件となる。したがって、チャネルＣＨｎのキャリアセンス時にキャリア周波数の信号の有無と同時に、隣接チャネルからの干渉の有無も検知してからチャネルＣＨｎの使用を決定する必要がある。

しかしキャリアセンスには、使用するチャネルＣＨｎに対応する基準局部発振周波数から所定の周波数ｆｓ分シフトした復調用局部発振周波数（ｆＬｏ(n)＋ｆｓ）を用いるので、このキャリアセンスに用いる周波数と隣り合うチャネルＣＨｎ＋１とＣＨｎ−１の中心周波数との周波数差が非対称となる。

図９にその状態を示す。
図９では、キャリアセンスに用いる周波数１００（ｆＬo（ｎ）＋ｆｓ）と隣接するチャネルＣＨｎ−１の基準局部発振周波数１０１（ｆＬｏ（ｎ−１））との差１０３は、チャネルＣＨｎ＋１の基準局部発振周波数１０２（ｆＬｏ（ｎ＋１））との差１０４より大きくなり、両者は非対称な状態となっている。

このためキャリアセンス時において、受信した信号を変調後にＬＰＦへ通過させると、チャネルＣＨｎ−１の周波数成分がＬＰＦでカットされてしまい、この隣接チャネル（チャネルＣＨｎ−１）での干渉の有無を正確に検知できなかった。

図１０にその状態を示す。同図は、受信信号を変調後にフィルタリングする場合を示している。キャリアセンスでは送信信号の周波数はｆＬｏ(n)＋ｆｓなので、チャネルＣＨｎ−１、ＣＨｎ及びＣＨｎ＋１の中心信号の変調信号はその差分であるｆＬｏ（ｎ−１）−（ｆＬｏ(n)＋ｆｓ）、−ｆｓ及びｆＬｏ（ｎ＋１）−（ｆＬｏ(n)＋ｆｓ）となる。

そしてＬＰＦは、チャネルＣＨｎの中心周波数を中心にフィルタリングするので、この図１０のように、ＬＰＦフィルタリング特性範囲からはチャネルＣＨｎ−１の中心信号の変調成分１１１が外れており、この成分はカットされてしまう。よってチャネルＣＨｎに対するキャリアセンスでは、隣接するチャネルＣＨｎ−１からの干渉を検知することができない。

このため、隣接するチャネルＣＨｎ−１が他のＲＦＩＤシステムで使用されているにも係わらず、ＣＨｎを使用することとなり、結果隣接チャネル干渉により通信品質の劣化をまねく原因となる。

このような点に対処するためには、ＬＰＦを急峻なものにすることで隣接チャネル干渉を最小化すればよいが、これを実現するためには回路規模が大きくなる、フィルタリング処理の処理時間が多くかかるため処理能力の高いプロセッサを必要とする等コストアップの要因となる。

以上のことを踏まえ、本発明は急峻なＬＰＦを必要とすることなく、安定した通信ができるＲＦＩＤリーダライタ装置及びキャリアセンス方法を提供することを目的とする。

本ＲＦＩＤリーダライタ装置は、ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置において、受信電波の復調に用いる復調局部発振周波数を出力する局部発振信号発振部と、前記局部発振信号発振部が出力する前記復調局部発振周波数に基づいて、前記受信電波を復調する受信部と、前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさ及び、当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさが、共に規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定する制御処理部と、を備えることを特徴とする。

別形態のＲＦＩＤリーダライタ装置は、ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置において、受信電波の復調に用いる復調局部発振周波数を出力する局部発振信号発振部と、前記局部発振信号発振部が出力する前記復調局部発振周波数に基づいて、前記受信電波を復調する受信部と、前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさ、若しくは当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさが、規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定する制御処理部と、を備え、前記制御処理部は、前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとしたときに当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとし、前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとしたときに当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとすることを特徴とする。
本ＲＦＩＤリーダライタ装置によるキャリアセンス方法は、ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置が実行するキャリアセンス方法であって、前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として受信電波を復調したときの復調信号の大きさ及び、当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として前記受信電波を復調したときの復調信号の大きさが、共に規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定する、ことを特徴とする。

別形態のＲＦＩＤリーダライタ装置によるキャリアセンス方法は、ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置が実行するキャリアセンス方法であって、前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として受信電波を復調した際の復調信号の大きさ、若しくは当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として前記受信電波を復調した際の復調信号の大きさが、規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定し、前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行ったときには、当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行い、前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行ったときには、当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、ＬＰＦの急峻なものを必要とせずに隣接チャネル干渉を最小化できるため、低コストで安定した通信を実現することができる。

本実施形態におけるＲＦＩＤシステムを説明する図である。 本実施形態のＲＦＩＤシステムが用いる周波数帯域の例を示す。 本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置の構成例を示す図である。 本実施形態のキャリアセンスの方法の仕方を示す図である。 第１のキャリアセンスの方法での制御処理回路の動作処理を示すフローチャートである。 第２のキャリアセンスの方法での制御処理回路の動作処理を示すフローチャートである。 第３のキャリアセンスの方法での制御処理回路の動作処理を示すフローチャートである。 ＲＦＩＤリーダライタ装置がチャネルＣＨｎで通信を行う場合の受信信号に対してのＬＰＦをかけた場合を示す図である。 復調用局部発振周波数をｆＬｏ(n)＋ｆｓとしてキャリアセンスを行った場合のチャネルＣＨｎ−１、ＣＨｎ及びＣＨｎ＋１の復調後の中心周波数成分を示す図である。 復調用局部発振周波数をｆＬｏ(n)＋ｆｓとしてキャリアセンスを行った場合のチャネルＣＨｎ−１、ＣＨｎ及びＣＨｎ＋１の復調後の中心周波数成分とＬＰＦの特性範囲を示す図である。

以下に図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態におけるＲＦＩＤシステムを説明する図である。
本実施形態のＲＦＩＤシステム１０は、複数のＲＦＩＤリーダライタ装置１Ａ、１Ｂ、・・・と複数のＲＦＩＤタグ２Ａ、２Ｂ、・・・からなる。各ＲＦＩＤリーダライタ装置１（１Ａ、１Ｂ、・・・をまとめて表す）は、ＲＦＩＤタグ２（２Ａ、２Ｂ、・・・をまとめて表す）に対して、無線通信によってＲＦＩＤタグ２に向けてキャリア信号を送信し、ＲＦＩＤタグから応答されるキャリア信号を受信する。そしてリーダライタ装置１は、このキャリア信号に含まれる変調信号成分をＲＦＩＤタグ２からの情報データとして処理する。

本実施形態のＲＦＩＤシステム１０を構成する複数のＲＦＩＤリーダライタ装置１Ａ、１Ｂ、・・・は、それぞれ近接設置が可能であり、またＲＦＩＤリーダライタ装置１Ａ、１Ｂ、・・・は、複数のチャネルに分けた同一の周波数帯域を利用して、ＲＦＩＤタグ２と無線通信を行う。

図２に本実施形態のＲＦＩＤシステム１０が用いる周波数帯域の例を示す。
図２の例では、１つの帯域を複数のチャネル、例えば２ＭＨｚの帯域を２００ｋＨｚ毎に２１のチャネル、に分けている。各ＲＦＩＤリーダライタ装置１は、これらのチャネルのうち他のＲＦＩＤリーダライタ装置１が用いていないものを１つ選択して、ＲＦＩＤタグ２と無線通信に用いる。

このときＲＦＩＤタグ２との通信を開始する前に、ＲＦＩＤリーダライタ装置１はキャリアセンスを行って、使用されていないチャネルを検知する。本実施形態のＲＦＩＤシステム１０で行われるキャリアセンスの方法についての詳細は、後述する。

図３は、ＲＦＩＤリーダライタ装置１の構成例を示す図である。
同図の例では、ＲＦＩＤリーダライタ装置１は、制御処理回路１１、送受信回路１２、送受信共用器１３、受信回路１４、局部発振信号発振器１５及び送受共用アンテナ１６を備えている。

制御処理回路１１は、ＲＦＩＤリーダライタ装置１０全体を制御するものである。制御処理回路１１は、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）を介して不図示のデータ処理装置の指示を受け、送信回路１２に送信信号を生成させる。あるいは受信回路１４から受信した受信信号からデータを取り出したりする。また受信回路１４から出力される受信信号を復調した信号に対してデジタルフィルタ処理を施す。またデータ処理装置からキャリアセンスの実行を行う指示があると、制御処理回路１１は、局部発振信号発振器（ＬＯ回路）１５にキャリアセンス用の周波数を設定し、受信回路１４から受け取る受信データの強度から、空きチャネルを探索する。

送信回路１２は、制御処理回路１１からのデータを局部発振信号発振器１５（ＬＯ回路）が出力する信号に基づいて変調して、送受信共用器１３に出力するものである。
送受信共用器１３は、送信回路１２から受け取った信号を送受信共用アンテナ１６から無線送信し、また送受信共用アンテナ１６から受信した信号を受信回路１４に送るものである。

受信回路１４は、送受信共用器１３から受け取った信号を復調して、制御処理回路11に渡すものである。
局部発振信号発振器１５は、制御処理回路１１の指示に基づいた周波数の、送信回路１２が送信信号の変調に用いたり、受信回路１４が受信信号の復調に用いたりする発振信号を生成する。
送受信共用アンテナ１６は、無線信号を送受信するアンテナである。

このような構成の本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置１による、キャリアセンス時の動作について説明する。
まず第１のキャリアセンスの方法について説明する。

第１のキャリアセンスの方法では、まずキャリアセンスを行う対象のチャネルＣＨｎで通常通信に用いる基準局部発振周波数ｆＬｏ(n)から、所定の周波数ｆｓ分高くシフトした復調用局部発振周波数（ｆＬｏ(n)＋ｆｓ）によって、キャリアセンスを行う。そしてこの周波数でチャネルＣＨｎ及びＣＨｎ＋１が空いているのが確認できたら、次にチャネルＣＨｎの基準局部発振周波数ｆＬｏ(n)から、所定の周波数ｆｓ分低くシフトした復調用局部発振周波数（ｆＬｏ(n)−ｆｓ）によって、キャリアセンスを行い、チャネルＣＨｎ及びＣＨｎ−１が空いているのを確認する。

図４に第１のキャリアセンスの方法の仕方を示す。
図４のキャリアセンスでは、チャネルＣＨｎ及びその両隣のチャネルＣＨｎ−１及びＣＨｎ＋１が他のＲＦＩＤリーダライタ装置１によって使用されているか否かを調べるものとする。

まず制御処理回路１０は、局部発振信号発振器（ＬＯ回路）１５が出力する発振信号の周波数をチャネルＣＨｎの基準局部発振周波数ｆＬｏ(n)より所定の周波数ｆｓ高くシフトした周波数ｆＬｏ(n)＋ｆｓに設定する。これにより、受信回路１４で用いられる復調用局部発振周波数はｆＬｏ(n)＋ｆｓとなる。

図４（ａ）は、このときの各チャネルの中心周波数の復調結果とＬＰＦの関係を示す。
各チャネルの中心周波数の復調結果は、復調用局部発振周波数との差分となるので、復調用局部発振周波数を所定の周波数ｆｓだけ高い方へシフトすると、各チャネルの中心周波数の復調結果は、周波数ｆｓだけ周波数の低い方へシフトされる。

よって各チャネルの中心周波数の復調結果は、周波数ｆｓ分周波数が低い方へシフトしているので、ＬＰＦのフィルタリング特性範囲２１にはチャネルＣＨｎ及びＣＨｎ＋１の中心周波数がカバーされ、これらはＬＰＦでカットされずに残る。したがってこの状態で受信信号の大きさが一定値以下であるか否かを調べることにより、チャネルＣＨｎ及びＣＨｎ＋１が使用しているかどうかを調べることができる。

次に制御処理回路１０は、局部発振信号発振器１５が出力する発振信号の周波数をチャネルＣＨｎの基準局部発振周波数ｆＬｏ(n)より所定の周波数ｆｓ低くシフトした周波数ｆＬｏ(n)−ｆｓに設定する。これにより、受信回路１４で用いられる復調用局部発振周波数はｆＬｏ(n)−ｆｓとなる。

図４（ｂ）は、このときの各チャネルの中心周波数の復調結果とＬＰＦの関係を示す。
各チャネルの中心周波数は、周波数ｆｓ分周波数が高い方へシフトしているので、ＬＰＦのフィルタリング特性範囲２１にはチャネルＣＨｎ−１及びＣＨｎの中心周波数がカバーされ、これらはＬＰＦでカットされずに残る。よってこの状態で受信信号の大きさが一定値以下であるか否かを調べることにより、チャネルＣＨｎ−１及びＣＨｎが使用しているかどうかを調べることができる。

この図４の方法では、２回に分けてキャリアセンスを行うので、１回のキャリアセンスでは２チャネル分使用状況を検知出来ればいいので、ＬＰＦに急峻なものを用いる必要がない。

以上のように第１の実施形態では、まず、特定周波数だけ復調局部発振周波数をあげてキャリアセンスを行った後、次に特定周波数だけ復調局部発振周波数をさげてキャリアセンスを行う。そしてこの２回のキャリアセンスの結果から、使用しているチャネルＣＨｎ及びその両隣のチャネルＣＨｎ−１及びＣＨｎ＋１が空いているかどうかを検知することができる。

この方法によって、キャリアセンスの対象のチャネルＣＨｎ及びその隣りのチャネルＣＨｎ−１及びＣＨｎ＋１が空いているのが確認できるため、ブロードなＬＰＦでも隣接チャネル干渉による通信品質の劣化がない安定した通信が可能となる。またＬＰＦを急峻なものにする必要はないため、低コスト化・小型化を実現することができる。

図５は第１のキャリアセンスの方法での制御処理回路１０の動作処理を示すフローチャートである。同図の処理は、制御処理回路１０が自己のメモリ内のプログラムを実行することによって実現される。

本処理は、制御処理回路１０に対して外部インタフェース介してデータ処理装置から指示が発行されると実行される。
まず制御処理回路１０は、ステップＳ１として無線通信に使用しようとしているチャネルＣＨｎ及び周波数の高い方の隣のチャネルであるチャネルＣＨｎ＋１が空いているかどうかを調べる。そのため制御処理回路１０は、局部発振信号発振器（ＬＯ回路）１５が出力する復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓと周波数ｆｓ分だけ高い方へシフトして、キャリアセンスを行う。

そしてステップＳ１のキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値レベル以下のとき（ステップＳ２、ＹＥＳ）、そのチャネルＣＨｎ及び隣接チャネルＣＨｎ＋１は空きチャネルであると判断してステップＳ３に処理を移す。またステップＳ２においてキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値を超えた場合には（ステップＳ２、ＮＯ）、チャネルＣＨｎ若しくはＣＨｎ＋１の少なくとも一方は使用されている可能性があるので、チャネルＣＨｎは使用不可と判定し、ステップＳ５に処理を移す。

次にステップＳ３では、制御処理回路１０は、チャネルＣＨｎ及び周波数の低い方の隣のチャネルであるチャネルＣＨｎ−１が空いているかどうかを調べる。そのため制御処理回路１０は、局部発振信号発振器１５が出力する復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓと周波数ｆｓ分だけ低い方へシフトして、キャリアセンスを行う。

またステップＳ３においてキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値を超えた場合には（ステップＳ２、ＮＯ）、チャネルＣＨｎ若しくはＣＨｎ−１の少なくとも一方は使用されている可能性があるので、チャネルＣＨｎは使用不可と判定し、ステップＳ５に処理を移す。

ステップＳ５では、チャネルＣＨｎは使用不可と判定されているので、制御処理回路１０は、ｎの値を変更してキャリアセンスの対象とするチャネルをシフトした後、処理をステップＳ１に戻して、上記した処理を繰り返し、空きチャネルを探索する。なおｎの値の変更の仕方としては２ずつ増やしてゆく、あるいは減らしてゆく等適宜な方法が取られる。

またステップＳ３のキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値レベル以下のとき（ステップＳ４、ＹＥＳ）、そのチャネルＣＨｎ及び隣接チャネルＣＨｎ−１は空きチャネルであると判断し、チャネルＣＨｎはＲＦＩＤタグ２との無線通信で使用可能であると判定して本処理を終了する。

以上のように第１のキャリアセンスの方法では、２回に分けてキャリアセンスを行うことによって、急峻なＬＰＦを用いなくても、両隣も空いている空きチャネルを検知することができる。

なお図５の処理では、まず所定の周波数ｆｓだけ高い方に周波数をシフトしてキャリアセンスを行った後に、所定の周波数ｆｓだけ低い方に周波数をシフトしてキャリアセンスを行っているが、この処理の順番は逆であってもよい。

次に第２のキャリアセンスの方法について説明する。
本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置１で行われる第２のキャリアセンスの方法では、第１のキャリアセンスの方法で行った２回のキャリアセンスを１回ずつ、交互に行う。

例えば、まずキャリアセンスの対象とするチャネルＣＨｎに対して、図４（ａ）に示すように復調用局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとして、キャリアセンスを行う。そしてチャネルＣＨｎ及びＣＨｎ＋１が空いているのが確認できたら、ＲＦＩＤリーダライタ装置１はチャネルＣＨｎを用いて、ＲＦＩＤタグ２と通信を行う。

そして次回のキャリアセンス時には、図４（ｂ）に示すように、キャリアセンスの対象とするチャネルＣＨｎに対して、復調用局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとして、キャリアセンスを行う。
この方法により、第１のキャリアセンスの方法より、キャリアセンスに要する時間及び処理負荷を小さくすることができる。

図６は、第２のキャリアセンスの方法での制御処理回路１０の動作処理を示すフローチャートである。同図の処理も、制御処理回路１０が自己のメモリ内のプログラムを実行することによって実現される。

本処理は、制御処理回路１０に対して外部インタフェース介してデータ処理装置から指示が発行されると実行される。
まず制御処理回路１０は、ステップＳ１１として自己のメモリ内に記憶されているフラグｆｌａｇの値が０若しくは１かを判定する。

ステップＳ１１の判定の結果、ｆｌａｇ＝１であるとき（ステップＳ１１、１）、制御処理回路１０は、ステップＳ１２として、無線通信に使用しようとしているチャネル及び周波数の高い方の隣のチャネルでＣＨｎ及びＣＨｎ＋１が空いているかどうかを調べる。そのため制御処理回路１０は、局部発振信号発振器（ＬＯ回路）１５が出力する復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓにして、キャリアセンスを行う。

そしてステップＳ１２のキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値レベルを超えるのとき（ステップＳ１２、ＮＯ）は、チャネルＣＨｎ若しくはＣＨｎ＋１は使用されている可能性があるので、ステップＳ１５としてｎの値を変更してキャリアセンス対象のチャネルＣＨｎを変更後、処理をステップＳ１１に戻す。またステップＳ１２で受信信号の大きさが規定値レベル以下のとき（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、そのチャネルＣＨｎ及び隣接チャネルＣＨｎ＋１は空きチャネルであると判断して、チャネルＣＨｎを使用チャネルとする。そしてステップＳ１４としてフラグｆｌａｇに０を設定後、本処理を終了する。

またステップＳ１１の判定の結果、フラグｆｌａｇの値が０のとき（ステップＳ１１、０）、制御処理回路１０は、ステップＳ１５として、無線通信に使用しようとしているチャネル及び周波数の低い方の隣のチャネルでＣＨｎ及びＣＨｎ−１が空いているかどうかを調べる。そのため制御処理回路１０は、局部発振信号発振器（ＬＯ回路）１５が出力する復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓにして、キャリアセンスを行う。

そしてステップＳ１５におけるキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値レベルを超えるのとき（ステップＳ１６、ＮＯ）は、チャネルＣＨｎ若しくはＣＨｎ−１は使用されている可能性があるので、ステップＳ１５としてｎの値を変更してキャリアセンス対象のチャネルＣＨｎを変更後、処理をステップＳ１１に戻す。またステップＳ１６で受信信号の大きさが規定値レベル以下のとき（ステップＳ１６、ＹＥＳ）、そのチャネルＣＨｎ及び隣接チャネルＣＨｎ−１は空きチャネルであると判断して、チャネルＣＨｎを使用チャネルとする。そしてステップＳ１７としてフラグｆｌａｇに１を設定後、本処理を終了する。

この図６のような処理によって、キャリアセンスが行われて空きチャネルが検知される毎にフラグｆｌａｇの値が変更されるので、復調局部発振周波数がｆＬｏ（ｘ）−ｆｓによるキャリアセンスと復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｘ）＋ｆｓが交互に行われる。

次に第３のキャリアセンスの方法について説明する。
本実施形態のＲＦＩＤリーダライタ装置１で行われる第３のキャリアセンスの方法では、第２のキャリアセンスの方法と同様、キャリアセンスを調局部発振周波数がｆＬｏ（ｎ）−ｆｓによるキャリアセンスと復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓによるキャリアセンスのどちらか１回のみ行う。そして復調局部発振周波数はチャネルＣＨｎの中心周波数より所定の周波数分高くシフトしたｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓ若しくは所定の周波数分低くシフトしたｆＬｏ（ｎ）−ｆｓのどちらかを乱数を用いて決める。

この第３のキャリアセンスの方法も、第１のキャリアセンスの方法よりキャリアセンスに要する時間及び処理負荷を小さくすることができる。

図７は、第３のキャリアセンスの方法での制御処理回路１０の動作処理を示すフローチャートである。同図の処理も、制御処理回路１０が自己のメモリ内のプログラムを実行することによって実現される。

本処理は、制御処理回路１０に対して外部インタフェース介してデータ処理装置から指示が発行されると実行される。
まず制御処理回路１０は、ステップＳ２１として０か１の値を取る乱数値を発生し、その値を自己のメモリ内に記憶されているフラグｆｌａｇの値として記憶する。次に制御処理回路１０は、ステップＳ２２としてフラグｆｌａｇの値が０か１かを判定する。

ステップＳ２２の判定の結果、ｆｌａｇ＝１であるとき（ステップＳ２１、１）、制御処理回路１０は、ステップＳ２３として、無線通信に使用しようとしているチャネル及び周波数の高い方の隣のチャネルでＣＨｎ及びＣＨｎ＋１が空いているかどうかを調べる。そのため制御処理回路１０は、局部発振信号発振器１５が出力する復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｘ）＋ｆｓにして、キャリアセンスを行う。

そしてステップＳ２３のキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値レベルを超えるのとき（ステップＳ２３、ＮＯ）は、チャネルＣＨｎ若しくはＣＨｎ＋１は使用されている可能性があるので、ステップＳ２７としてｎの値を変更してキャリアセンス対象のチャネルＣＨｎを変更後、処理をステップＳ２１に戻す。またステップＳ２３で受信信号の大きさが規定値レベル以下のとき（ステップＳ２３、ＹＥＳ）、そのチャネルＣＨｎ及び隣接チャネルＣＨｎ＋１は空きチャネルであると判断して、チャネルＣＨｎを使用チャネルとした後、本処理を終了する。

またステップＳ２２の判定の結果、フラグｆｌａｇの値が０のとき（ステップＳ２２、０）、制御処理回路１０は、ステップＳ２５として、無線通信に使用しようとしているチャネル及び周波数の低い方の隣のチャネルでＣＨｎ及びＣＨｎ−１が空いているかどうかを調べる。そのため制御処理回路１０は、局部発振信号発振器１５が出力する復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｘ）−ｆｓにして、キャリアセンスを行う。

そしてステップＳ２５におけるキャリアセンスの結果、受信信号の大きさが規定値レベルを超えるのとき（ステップＳ２６、ＮＯ）は、チャネルＣＨｎ若しくはＣＨｎ−１は使用されている可能性があるので、ステップＳ２７としてｎの値を変更してキャリアセンス対象のチャネルＣＨｎを変更後、処理をステップＳ２１に戻す。またステップＳ２６で受信信号の大きさが規定値レベル以下のとき（ステップＳ２６、ＹＥＳ）、そのチャネルＣＨｎ及び隣接チャネルＣＨｎ−１は空きチャネルであると判断して、チャネルＣＨｎを使用チャネルとした後、本処理を終了する。

この図７のような処理によって、キャリアセンスの実行が指示されるごとに、乱数によって復調局部発振周波数がｆＬｏ（ｘ）−ｆｓ若しくはｆＬｏ（ｘ）＋ｆｓに設定されてキャリアセンスが実行される。

１ ＲＦＩＤリーダライタ装置
２ ＲＦＩＤタグ
１０ ＲＦＩＤシステム
１１ 制御処理回路
１２ 送信回路
１３ 送受信共用器
１４ 受信回路
１５ 局部発振信号発振器（ＬＯ回路）
１６ 送受共用アンテナ
２１ ＬＰＦのフィルタリング特性範囲

Claims (6)

1. ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置において、
   受信電波の復調に用いる復調局部発振周波数を出力する局部発振信号発振部と、
   前記局部発振信号発振部が出力する前記復調局部発振周波数に基づいて、前記受信電波を復調する受信部と、
   前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、
   当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさ及び、当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさが、共に規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定する制御処理部と、
   を備えることを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
2. ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置において、
   受信電波の復調に用いる復調局部発振周波数を出力する局部発振信号発振部と、
   前記局部発振信号発振部が出力する前記復調局部発振周波数に基づいて、前記受信電波を復調する受信部と、
   前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、
   当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさ、若しくは当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさが、規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定する制御処理部と、を備え、
   前記制御処理部は、前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとしたときに当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとし、前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとしたときに当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとすることを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
3. ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置において、
   受信電波の復調に用いる復調局部発振周波数を出力する局部発振信号発振部と、
   前記局部発振信号発振部が出力する前記復調局部発振周波数に基づいて、前記受信電波を復調する受信部と、
   前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、
   当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさ、若しくは当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として出力するように前記局部発振信号発振部を制御して前記受信部から受け取った復調信号の大きさが、規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定する制御処理部と、を備え、
   前記制御処理部は、乱数値を発生させ、当該乱数値に基づいて前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとするかあるいはｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとするかを決定することを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
4. ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置が実行するキャリアセンス方法であって、
   前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、
   当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として受信電波を復調したときの復調信号の大きさ及び、当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として前記受信電波を復調したときの復調信号の大きさが、共に規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定する、
   ことを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置によるキャリアセンス方法。
5. ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置が実行するキャリアセンス方法であって、
   前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、
   当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として受信電波を復調した際の復調信号の大きさ、若しくは当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として前記受信電波を復調した際の復調信号の大きさが、規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定し、
   前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行ったときには、当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行い、
   前回のキャリアセンス時に前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行ったときには、当該復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとしたときの復調信号を用いて前記判定を行う、ことを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置のキャリアセンス方法。
6. ＲＦＩＤタグと無線通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置が実行するキャリアセンス方法であって、
   前記ＲＦＩＤタグとチャネルＣＨｎを用いて無線通信を開始する前に、
   当該チャネルＣＨｎの中心周波数ｆＬｏ（ｎ）より特定周波数ｆｓだけ高い周波数ｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓを前記復調局部発振周波数として受信電波を復調した際の復調信号の大きさ、若しくは当該チャネルＣＨｎの中心周波数より特定周波数ｆｓだけ低い周波数ｆＬｏ（ｎ）−ｆｓを前記復調局部発振周波数として前記受信電波を復調した際の復調信号の大きさが、規定レベル以下であるとき前記チャネルＣＨｎは前記無線通信に使用可能であると判定し、
   前記復調局部発振周波数をｆＬｏ（ｎ）＋ｆｓとするかあるいはｆＬｏ（ｎ）−ｆｓとするかを乱数値に基づいて決定することを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置のキャリアセンス方法。