無線通信システム、無線通信方法、およびデータ送信機
【課題】無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムを提供することである。
【解決手段】本発明にかかる無線通信システムは、第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信する第１の無線機器１と、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで生成された第２の電波１４を出力するデータ送信機３と、第１の電波１２および第２の電波１４を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離し復調する分離復調回路２４を備える第２の無線機器２と、を有する。データ送信機は、第１の電波を増幅して第２の電波を生成する増幅器を備える。
【解決手段】本発明にかかる無線通信システムは、第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信する第１の無線機器１と、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで生成された第２の電波１４を出力するデータ送信機３と、第１の電波１２および第２の電波１４を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離し復調する分離復調回路２４を備える第２の無線機器２と、を有する。データ送信機は、第１の電波を増幅して第２の電波を生成する増幅器を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムおよび無線通信方法に関し、特に無線ネットワーク環境にＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を利用したシステムを導入することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤを利用したシステムが注目されており、様々な用途に適用され始めている。ＲＦＩＤを使用したシステムの基本構成は、ＲＦＩＤ用の無線タグと無線を介してデータ通信をするＲＦＩＤリーダ・ライタと、このＲＦＩＤリーダ・ライタを制御するコンピュータ端末とを含んで構成されている。ＲＦＩＤリーダ・ライタは、無線タグに記憶されたデータに対して、読み出しまたは書き込みを行うことができる（非特許文献１参照）。
【０００３】
ＲＦＩＤ用の無線タグは、ＲＦＩＤリーダ・ライタとの間でデータの送受信を行う際に、電源電圧を無線の電波を用いて生成するため電池を搭載しない。このような無線タグは一般に"パッシブ型"と呼ばれる。具体的には、ＲＦＩＤ用の無線タグはＲＦＩＤリーダ・ライタから供給された電波（搬送波の一部）を全波整流器で交流から直流に整流する。そして、内部電圧制御回路やブースタ回路を用いて回路電源として好適な電圧に昇降圧した後、この電力を電流モード復調器やロジックなど内部回路の電源として供給する。この場合、ＲＦＩＤ用の無線タグにおける交流から直流への変換効率は、全波整流器の中に含まれるＰＭＯＳ／ＮＭＯＳ整流ダイオードの素子サイズの最適化や、整流ダイオードに入力される前の寄生容量等による損失、およびアンテナと整流入力部のミスマッチによる損失を抑えることで高めることができる。
【０００４】
また、特許文献１には室内侵入者検知装置に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている室内侵入者検知装置は、送信装置と、受信装置と、警報装置と、を備える。送信装置は、所定搬送周波数の無変調波信号を送信する。受信装置は、当該送信装置から出力された信号を受信する受信部と、当該受信した信号を検波する検波部と、当該検波して得た信号のレベルが所定範囲を超えるときには検出信号を出力するレベル変動検出部とを備える。警報装置は、当該受信装置のレベル変動検出部から出力された検出信号に基づき警報を発する。特許文献１に開示されている室内侵入者検知装置は、送信装置から出力された電波の受信電界変動や復調した信号の符号誤り率の変動から室内への侵入者を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４１５７７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】国際固体回路会議２００６予稿集 講演番号１７．２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
背景技術で説明したように、ＲＦＩＤ用の無線タグ（以下、データ送信機ともいう）が保持するデータを読み出すためには、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタが必要となる。よって、例えば、無線ネットワーク（ＷＬＡＮ）環境下において、ＲＦＩＤ用の無線タグが保持するデータを読み出すためには、無線ネットワークと有線または無線で接続された専用のＲＦＩＤリーダ・ライタが必要となる。このため、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入するにはコストがかかるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる無線通信システムは、第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器と、送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波を変調することで生成された第２の電波を出力するデータ送信機と、前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調する分離復調回路を備える第２の無線機器と、を備える。前記データ送信機は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する。
【０００９】
本発明にかかる無線通信方法は、第１のデータを送信する第１の無線機器と当該第１のデータを受信する第２の無線機器とを備える無線ネットワークにおいてデータ送信機を用いて第２のデータを送信する無線通信方法であって、第１の無線機器から前記第１のデータを第１の電波を用いて送信し、前記データ送信機において前記第２のデータに応じて前記第１の電波を変調して第２の電波を生成すると共に、当該第２の電波を出力し、前記第２の無線機器において前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調する。そして、前記データ送信機において前記第２の電波を生成し出力する際、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成し、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する。
【００１０】
本発明にかかる無線通信システムおよび無線通信方法では、データ送信機が、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波を変調し第２の電波として出力している。ここで、変調された第２の電波は第１の電波に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器において、第１の電波に対する外乱の有無を用いて第１の無線機器から送信された第１のデータとデータ送信機から送信された第２のデータを分離し、第１および第２のデータを復調している。これにより、データ送信機が保持するデータを読み出すために、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタを設ける必要がないため、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することができる。また、データ送信機から出力される第２の電波は第１の電波を増幅した電波であるので、データ送信機と第２の無線機器との距離が離れている場合であっても、データ送信機から第２の無線機器に対して第２のデータを送信することができる。
【００１１】
また、本発明にかかるデータ送信機は、送信対象である送信データに応じて無線ネットワークで用いられている第１の電波を変調することで当該第１の電波に外乱を与える第２の電波を生成する変調回路を備える。前記変調回路は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記送信データに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図３Ａ】図２に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図３Ｂ】図２に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図４】図２に示すデータ送信機の具体例を示す回路図である。
【図５】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の他の例を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の他の例を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１にかかる第２の無線機器が受信する電波のビット誤り率を説明するための図である。
【図８】実施の形態１にかかる無線通信システムの他の例を示すブロック図である。
【図９】実施の形態１にかかる無線通信システムが備える第２の無線機器の他の例を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図１１Ａ】図１０に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図１１Ｂ】図１０に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図１２】実施の形態３にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示すデータ送信機の具体例を示す回路図である。
【図１４】実施の形態４にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示す回路図である。
【図１５】実施の形態４にかかる発明の効果を説明するための図である。
【図１６】実施の形態５にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示す回路図である。
【図１７】実施の形態５にかかる発明の効果を説明するための図である。
【図１８】実施の形態６にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図１９】実施の形態６にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図２０Ａ】図１９に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図２０Ｂ】図１９に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図２１】図１９に示すデータ送信機の具体例を示す回路図である。
【図２２】図１９に示すデータ送信機の受信用アンテナおよび送信用アンテナの配置を説明するための図である。
【図２３】実施の形態７にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図２４】実施の形態７にかかる無線通信システムに用いられる第２の無線機器を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態７にかかる無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】有限インパルス応答フィルタによるノイズ除去を説明するための図である。
【図２７】無線通信システムの搬送波周波数とデータレートとの関係を示す図である。
【図２８】実施の形態８にかかる無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９Ａ】実施の形態９にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図２９Ｂ】複数のデータ送信機のそれぞれが第１の電波に与える外乱の一例を示す図である。
【図３０】Ｍ系列ＰＮ符号を用いた場合のＳＮ比を示す図である。
【図３１】本発明を車内ネットワークに適用した例を説明するための図である。
【図３２Ａ】データ送信機を粘着部材に取り付けた場合を説明するための図である。
【図３２Ｂ】データ送信機を粘着部材に取り付けた場合を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態１にかかる無線通信システムを示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態にかかる無線通信システムは、第１の無線機器１と、第２の無線機器２と、データ送信機（ＲＦＩＤ用の無線タグに対応する）３と、を備える。第１の無線機器１は、第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信する。データ送信機３は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調して第２の電波１４を生成し出力する。第２の無線機器２は、第１の電波１２および第２の電波１４を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離し復調する分離復調回路２４を備える。本実施の形態にかかる無線通信システムの特徴は、従来技術ではノイズとして除去されていたＲＦＩＤ等のデータ送信機３からの外乱が、第２の無線機器２の分離復調回路２４において分離され、データとして取り出すことができる点である。以下、本実施の形態にかかる無線通信システムを構成する各要素について詳細に説明する。
【００１５】
第１の無線機器１は、第２の無線機器２との無線通信を実現するための内部回路（不図示）とアンテナ１１とを備え、第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信する。ここで、第１の電波１２は第２の無線機器２に直接送信される直接波である。また、第１の電波１３はデータ送信機３で受信される電波である。
【００１６】
第２の無線機器２は、第１の無線機器１との無線通信を実現するための内部回路（不図示）とアンテナ２３とを備える。また、第２の無線機器２が備える分離復調回路２４は、受信した第１および第２の電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離する。更に、分離復調回路２４は、第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータをそれぞれ復調する。
【００１７】
ここで、第１の無線機器１と第２の無線機器２は、無線ネットワーク（ＷＬＡＮ）を構成しており、例えば第１の無線機器１はＷＬＡＮ基地局（ＷＬＡＮ親機）であり、第２の無線機器２はＷＬＡＮ受信機（ＷＬＡＮ子機）とすることができる。また、例えば第１の無線機器１と第２の無線機器２は双方向の通信ができるように構成されている。なお、本実施の形態では第１の無線機器１と第２の無線機器２との間の通常のデータ通信は、第１の無線機器１と第２の無線機器２がそれぞれ備える内部回路を用いて実施される。第１の無線機器１と第２の無線機器２の通常のデータ通信については、従来の技術と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００１８】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムはＷＬＡＮに限定されるものではなく、ＷＬＡＮ以外にもＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や携帯電話などの既存の無線規格の機器に対しても広く適用することができる。
【００１９】
データ送信機３は、アンテナ３１と、変調回路３２と、センサ３３とを備える。データ送信機３は、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３をアンテナ３１で受信し、変調回路３２を用いて送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調して第２の電波１４を生成し出力する。ここで、データ送信機３が送信する第２のデータは、例えばセンサ３３を用いて収集されたデータである。センサ３３は、例えば人の体温を測定する温度センサ、人の血圧を測定する圧力センサ等である。例えば、温度センサ内蔵のデータ送信機を被測定対象に貼り付け、被測定対象の温度情報を無線送信し無線ネットワークで受信することで、被測定対象の温度を逐次チェックすることができる。
【００２０】
なお、センサ３３は温度センサ、圧力センサに限定されることはなく、所定のデータを取得できるセンサであればどのようなセンサであってもよい。
【００２１】
変調回路３２は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成する。ここで、変調回路３２は、例えば送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を負荷変調することで第２の電波１４を生成することができる。すなわち、データ送信機３のアンテナ３１に接続された変調回路３２を負荷変調回路で構成し、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に対するマッチングを変化させることで、第２の無線機器２に対してデータを送信することができる。
【００２２】
例えば、アンテナ３１の出力側および変調回路３２の入力側のそれぞれのインピーダンスにおいて、実数部が一致し、虚部の符号については反転しつつも絶対値が一致するように変調回路３２でインピーダンスを設定する。すると、アンテナ３１からデータ送信機３の内部への電力伝達効率は最大化され、アンテナ３１が受信した電波は理想的には再反射されることはない。つまり、アンテナ３１から第２の電波が出力されない。
【００２３】
一方、アンテナ３１の出力側および変調回路３２の入力側のそれぞれのインピーダンスにおいて、上記の様なインピーダンスの設定を外せば、アンテナ３１から入力された第１の電波１３はインピーダンスのミスマッチにより反射される。この反射波はアンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００２４】
そして、この反射波（第２の電波１４）は第１の電波１２に対する外乱として働くので、第２の無線機器２２においてこの外乱の有無を検知することで、データ送信機３から第２の無線機器２へ２値のデータを送信することができる。
【００２５】
しかしながら、上記の様な負荷変調は、データ送信機３が外部から電源供給を受けることなく実施しているため、アンテナ３１で受信した第１の電波１３の強度よりも大きな強度を有する第２の電波１４をアンテナ３１から送信することはできない。換言すると、インピーダンスのミスマッチにより反射された反射波（第２の電波１４）は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３の強度よりも弱くなる。このため、変調回路３２として負荷変調回路を用いた場合は、消費電力は低く抑えることができるものの、データ送信機３と第２の無線機器２との間の通信距離が短いものに限定されるという問題がある。
【００２６】
そこで、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、このような問題を解決するために、データ送信機３として図２に示すデータ送信機３を用いることができる。図２に示すデータ送信機３は、アンテナ３１、変調回路３２、およびセンサ３３を備える。変調回路３２は増幅器（可変利得増幅器）３５および分離素子３７を備える。変調回路３２は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成する。
【００２７】
このとき、変調回路３２が備える増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５を第２のデータに応じて増幅して第２の信号１６を生成する。生成された第２の信号１６はアンテナ３１から第２の電波１４として放射される。増幅器３５は、利得制御信号３６に応じて増幅率を変化させることができる。ここで、利得制御信号３６の値は、送信対象である第２のデータに対応している。
【００２８】
また、分離素子３７は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５を増幅器３５に入力する経路１７（図３Ａ参照）と、増幅器３５で増幅された第２の信号１６を増幅器３５からアンテナ３１に出力する経路１８（図３Ａ参照）とを分離する機能を有する。分離素子３７として、例えば方向性結合器を用いることができる。つまり、分離素子３７は、アンテナ３１から増幅器３５の入力までの電力の伝達、および増幅器３５の出力からアンテナ３１までの電力の伝達ができるように構成されている。換言すると、分離素子３７は、増幅器３５の出力から増幅器３５の入力までの電力の伝達、増幅器３５の入力から増幅器３５の出力までの電力の伝達、増幅器３５の入力からアンテナ３１までの電力の伝達、およびアンテナ３１から増幅器３５の出力までの電力の伝達、を遮断することができるように構成されている。
【００２９】
例えば、図３Ａに示すように、送信対象である第２のデータが"１"である場合（つまり、利得制御信号３６が"１"（活性状態）である場合）、増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５を増幅して、振幅の大きい第２の信号１６を生成する。生成された第２の信号１６はアンテナ３１から第２の電波１４として放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このとき、増幅器３５における増幅率を大きくすることで、より強い第２の電波１４をアンテナ３１から出力することができる。このようにして、データ送信機３から第２の無線機器２に"１"のデータが送信される。
【００３０】
一方、図３Ｂに示すように、送信対象である第２のデータが"０"である場合（つまり、利得制御信号３６が"０"（非活性状態）である場合）、増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５の振幅を十分に小さい値とする。よって、この場合、増幅器３５から出力される第２の信号１６の振幅は十分に小さいので、アンテナ３１から放射される第２の電波１４は第１の電波１２に対する外乱としては働かない。このようにして、データ送信機３から第２の無線機器２に"０"のデータが送信される。なお、利得制御信号３６が"０"である場合、増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５の振幅をゼロとしてもよい。このとき、増幅器３５から第２の信号１６は出力されないので、アンテナ３１から第２の電波１４は出力されない。
【００３１】
図４は、図２に示すデータ送信機３の具体例を示す回路図である。なお、図４に示すデータ送信機３は一例であり、本実施の形態では、上記で説明した動作を実現することができるデータ送信機であれば、図４に示すデータ送信機に限定されることはない。
【００３２】
図４に示すように、増幅器（シングルエンド増幅器）３５は、Ｎ型トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、容量Ｃ１、Ｃ２、および抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を備える。容量Ｃ１の一端にはアンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５が供給され、他端は抵抗Ｒ１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【００３３】
Ｎ型トランジスタＴｒ１のゲートには利得制御信号３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ２の一端および容量Ｃ２の一端と接続されている。抵抗Ｒ２の他端は電源ＶＤＤに接続されている。容量Ｃ２の他端は抵抗Ｒ３の一端と接続されている。抵抗Ｒ３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２が供給されている。増幅器３５で増幅された第２の信号１６は、容量Ｃ２の他端および抵抗Ｒ３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_１から出力される。
【００３４】
図４に示す増幅器３５において、利得制御信号３６が"０"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１がオフ状態となるので、増幅された信号はノードｎｏｄｅ_１から出力されない。一方、利得制御信号３６が"１"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ２のゲートには、第１の信号１５をバイアス電圧ｂｉａｓ_１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ２は第１の信号１５に応じて動作をするので、第１の信号１５を増幅した第２の信号１６がノードｎｏｄｅ_１から出力される。増幅された信号は分離素子３７を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００３５】
上記で説明した増幅器３５を備えるデータ送信機３を用いることで、データ送信機３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。例えば、増幅器３５の利得を１０ｄＢとし、増幅器３５を用いない場合におけるデータ送信機３と第２の無線機器２との通信距離をｒ、増幅器３５を用いた場合におけるデータ送信機３と第２の無線機器２との通信距離をｒ'とする。そして、ｒ、ｒ'それぞれの通信距離の減衰の差が１０ｄＢとなること、および距離の減衰がフリスの伝播公式にしたがうと仮定すると、以下の式を導くことができる。
【００３６】
２０ｌｏｇ（４πｒ'／λ）−２０ｌｏｇ（４πｒ／λ）＝１０ ・・・ 式１
【００３７】
よって、上記式１からｒ'＝３．２ｒとなり、変調回路３２に増幅器３５を用いた場合は、データ送信機３と第２の無線機器２との通信距離を３．２倍に向上させることができる。
【００３８】
データ送信機３が送信する第２のデータは、データ送信機３が予め備えるデータであってもよい。この場合、図５に示すように、データ送信機３はセンサを備えている必要はなく、データを格納するデータ格納部３８を備える構成とすることができる。また、データ送信機３が送信する第２のデータは、データ送信機３が外部から取得したデータであってもよい。この場合、図６に示すように、データ送信機３は入力端子３９を備え、データ送信機３はこの入力端子３９を介して外部データ４０を取得することができる。ここで、取得した外部データ４０の値は、利得制御信号３６に対応している。
【００３９】
データ送信機３は、図８に示す本実施の形態にかかる無線通信システムの他の例のように、電力生成回路３４を備えていてもよい。すなわち、図８に示すデータ送信機３０が備える電力生成回路３４は、アンテナ３１を用いて第１の電波（環境電波）１３を受信し、この第１の電波（環境電波）１３を全波整流器で交流から直流に整流する。そして、内部電圧制御回路やブースタ回路を用いて回路電源として好適な電圧に昇降圧した後、この電力を変調回路３２やセンサ３３等に供給することができる。この場合、データ送信機３０は電池を搭載する必要はなく、いわゆるパッシブ型のデータ送信機を構成する。一方、データ送信機３は電池を内蔵していてもよく、この場合はいわゆるアクティブ型のデータ送信機を構成する。なお、アクティブ型の場合はデータ送信機３が送信する第２のデータとして電池の残量を含めてもよい。この場合も、変調回路３２に増幅器３５を設けることで、データ送信機３と第２の無線機器２との通信距離を更に延ばすことができる。
【００４０】
次に、本実施の形態にかかる無線通信システムの動作について説明する。
図１に示す第１の無線機器１と第２の無線機器２は無線ネットワーク（ＷＬＡＮ）を構成している。このとき、第１の無線機器１と第２の無線機器２は規格に準拠した変調要素を備える第１の電波１２を用いて通信ができるように構成されている。
【００４１】
図７は、第２の無線機器２が受信する電波（第１の電波１２と第２の電波１４）のビット誤り率を説明するための図である。データ送信機３からのデータ送信がない場合は、第１の電波１２はデータ送信機３から送信された第２の電波１４の影響を受けない。つまりこの場合は、データ送信機３から送信された第２の電波１４が第１の電波１２に対する外乱として働かないため、図７の符号７１に示すようにビット誤り率は上昇しない。よって、第１の無線機器１と第２の無線機器２は、図７に示す低いビット誤り率（符号７１）で通信することができる。そして、第２の無線機器２は第１の電波１２をアンテナ２３で受信し、分離復調回路２４は第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調する。
【００４２】
次に、データ送信機３がデータを送信する場合について説明する。この場合は、まずデータ送信機３は第１の無線機器１から出力された第１の電波１３を受信する。また、センサ３３はセンサ３３で取得したデータを変調回路３２へ出力する。そして、変調回路３２はセンサ３３で取得したデータ（送信対象である第２のデータ）に応じて、受信した第１の電波１３を変調し、変調後の電波を第２の電波１４として出力する。
【００４３】
データ送信機３がデータを送信する場合、図７に示すように第１の電波１２はデータ送信機３から送信された第２の電波１４の影響を受ける。よって、この場合は、データ送信機３から送信された第２の電波１４が第１の電波１２に対する外乱として働くため、図７の符号７２に示すようにビット誤り率が上昇する。
【００４４】
すなわち、データ送信機３において変調されることで生成された第２の電波は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１２を撹乱して受信ＳＮ比を低下させるため、ビット誤り率を上昇させる。つまり、データ送信機３においてｏｎ／ｏｆｆキーイングの変調をかければ、図７に示すようにビット誤り率の時間変動を用いて第２のデータを送信することができる。そして、第２の受信機器２においてこのビット誤り率の時間変動を検出することで、データ送信機３から送信された第２のデータを復調することができる。
【００４５】
なお、この時のビット誤り率７２は、第１の無線機器１と第２の無線機器２の通信に悪影響を及ぼさないように、ビット誤り率の無線規格値よりも低い範囲内としている。つまり、ビット誤り率７１とビット誤り率７２は、共にビット誤り率の無線規格値よりも低い範囲内としている。一般的に、通信環境は常に変化し様々な外乱が混入するため、このような外乱に対する通信のロバストネスが保障されるように無線規格が策定される。
【００４６】
第２の無線機器２は第１の電波１２および第２の電波１４をアンテナ２３で受信する。そして、分離復調回路２４は、受信したこれらの電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータを分離すると共に、これらのデータを復調して第１の無線機器１からの復調データ２５およびデータ送信機３からの復調データ２６を生成する。
【００４７】
ここで、第１の無線機器１が送信する第１のデータは、第１の無線機器１と第２の無線機器２の規格に準拠した変調要素を備える第１の電波１２（つまり、規格に準拠した搬送波周波数を備える電波）を用いて伝送される。一方、データ送信機３が送信する第２のデータは、第２の無線機器２が受信した電波（第１および第２の電波）におけるビット誤り率の変化（つまりビット誤り率の高低）を用いて伝送される。
【００４８】
この時、第２の無線機器２が受信した電波のビット誤り率の変化の周期（つまりビット誤り率の変調周期）は、規格に準拠した搬送波周波数を備える第１の電波１２の変調周期よりも遅い。このため、分離復調回路２４を用いて、第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータを分離することができる。
例えば、分離復調回路２４はローパスフィルタ（ＬＰＦ）を有し、当該ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いることで、ビット誤り率の変調周期が遅い第２のデータを分離することができる。また、例えば分離復調回路２４はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を備えていてもよく、この場合もバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いることで、ビット誤り率の変調周期が遅い第２のデータを分離することができる。ここで、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を組み合わせることで構成することができる。このとき、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いることで、変調周期が第２のデータの変動周期よりも遅い環境電波の変動成分を第２のデータから除去することができる。
なお、分離復調回路２４はアナログ信号に対するフィルタ回路でもよく、またＡ／Ｄ変換後のデジタル信号に対するフィルタ回路であってもよい。
【００４９】
図８は、本実施の形態にかかる無線通信システムの他の例を示すブロック図である。図８に示すように、第２の無線機器２のアンテナ２３で受信された第１の電波１２および第２の電波１４は、増幅器２７で増幅してもよい。また、図８に示すように、分離復調回路２４としてベースバンドフィルタ２８を用いてもよい。また、周辺の電波状況に応じて適宜フィルタを追加してもよく、第２の電波１４の強い周波数帯域でフィルタ処理を行なってもよい。増幅器２７やフィルタ処理により、後段の分離復調回路２４（ベースバンドフィルタ２８）で分離復調処理ができる程度まで信号振幅を増加させることができる。
【００５０】
また、図１に示した第２の無線機器２が備える分離復調回路２４は、次のように構成することもできる。図９は本実施の形態にかかる無線通信システムの第２の無線機器２２の構成を示す図である。図９に示す第２の無線機器２２は、アンテナ２３、受信回路８１、プロトコル処理部８２を備えており、この構成は既存の無線機器と同様である。そして、第２の無線機器２２のプロトコル処理部８２が上記分離復調回路２４として動作するように、プロトコル処理部８２に対してソフトウェア処理を施す。このように、プロトコル処理部８２に対してソフトウェア処理を施すことで、図１に示した第２の無線機器２を既存の無線機器を用いて構成することができる。なお、本実施の形態では図９に示すプロトコル処理部の一部をハードウェアで構成してもよく、この場合はプロトコル処理部のハードウェアで構成した部分以外にソフトウェア処理を施すことで第２の無線機器２を構成することができる。
【００５１】
つまり、第１の無線機器１が送信する第１のデータは、第１の無線機器１と第２の無線機器２の規格に準拠した変調要素を備える第１の電波１２（つまり、規格に準拠した搬送波周波数を備える電波）を用いて伝送される。一方、データ送信機３が送信する第２のデータは、第２の無線機器２が受信した電波（第１および第２の電波）におけるビット誤り率の変化（つまりビット誤り率の高低）を用いて伝送される。そして、プロトコル処理部８２に対して、第１の無線機器１が送信する第１のデータ（つまり、規格に準拠した搬送波周波数で送信されるデータ）とデータ送信機３が送信する第２のデータ（つまり、所定の変調周波数で変調されたビット誤り率を用いて送信されるデータ）をそれぞれ分離し復調するようにソフトウェア処理を施すことで、第１の無線機器１からの復調データ２５とデータ送信機３からの復調データ２６を得ることができる。プロトコル処理部８２におけるこのような処理はベースバンドドメインで行なわれている。
【００５２】
従来では、無線ネットワーク環境下において、ＲＦＩＤ用の無線タグ（データ送信機）が保持するデータを読み出すためには、無線ネットワークと有線または無線で接続された専用のＲＦＩＤリーダ・ライタが必要であった。このため、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入するにはコストがかかるという問題があった。
【００５３】
しかしながら、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第１の無線機器１と第２の無線機器２とで構成される無線ネットワーク環境下において、データ送信機３が、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成し出力している。ここで、変調された第２の電波１４は第１の電波１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２の分離復調回路２４において、第１の電波１２に対する外乱の有無を用いて第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータを分離し、第１および第２のデータを復調している。
【００５４】
このような構成を備える本実施の形態にかかる無線通信システムでは、ＲＦＩＤ用の無線タグ（データ送信機３）が保持するデータを読み出すために、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタを設ける必要がない。よって、本実施の形態にかかる発明により、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムを提供することができる。
【００５５】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図９に示した既存のハードウェア構成を備える第２の無線機器２２のプロトコル処理部８２に対して、図１に示した分離復調回路２４として動作するようにソフトウェア処理を施すことで、第２の無線機器を構成することができる。よって、既存のハードウェア構成にソフトウェアを導入するのみで本実施の形態にかかる第２の無線機器を構成することができるので、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することができる。
【００５６】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図２に示すように、データ送信機３の変調回路３２に増幅器３５を設けている。このように、変調回路３２に増幅器３５を設けることで、生成される第２の電波１４の出力を高めることができる。よって、データ送信機３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００５７】
また、無線の電波を用いて電源電圧を生成するパッシブ型のデータ送信機３では、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタからデータ送信機３に給電する場合、データ送信機３に向かわない電波も存在していた。つまり、ＲＦＩＤリーダ・ライタのアンテナに指向性がない場合はデータ送信機３に向かわずに無駄になる電力が存在していた。また、ＲＦＩＤリーダ・ライタのアンテナに指向性を持たせて電力伝達効率を高めたとしても、電力を電波で送電する以上は空間で無駄に捨てられる電力が存在していた。
【００５８】
これに対して図８に示した本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第１の無線機器１と第２の無線機器２の通信に用いられる電波（環境電波）を用いて、データ送信機３０の電力生成回路３４が電力を生成している。よって、新たにＲＦＩＤリーダ・ライタを導入し、給電用の電波を出力する必要がないため無線通信システムの消費電力を低減することができる。
【００５９】
また、特許文献１に開示されている技術は、外乱の有無を検知するのみであり、時間的に変動する外乱をデータと区別すること、および所望でない外乱発生源を所望の外乱と判別することはできなかった。つまり、このような無線通信システムでは、通信環境の変化により様々な外乱が混入し、ビット誤り率もこれに伴い変化していた。そして、特許文献１に開示されている技術は、単にビット誤り率に基づき外乱の変化の有無を検知するのみで、所望の外乱を意味のあるデータとして取り出してはいない。
これに対して本実施の形態にかかる無線通信システムでは、ビット誤り率の変調周期が遅い第２のデータ（データ送信機から送信されたデータ）を、分離復調回路を用いて分離し、この第２のデータを復調している。
よって、特許文献１に開示されている技術では不可能であった、所望の外乱からの通信データの取得、無線データ通信の成立にとって必須であるノイズ除去、および１対複数通信での通信相手の選別（詳細は実施の形態９を参照）が可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態にかかる無線通信方法は、第１のデータを送信する第１の無線機器１と当該第１のデータを受信する第２の無線機器２とを備える無線ネットワークにデータ送信機３を用いて第２のデータを送信する無線通信方法であって、次のステップを有する。（１）第１の無線機器１から第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信するステップ。（２）データ送信機３において第２のデータに応じて第１の電波１３を変調して第２の電波１４を生成すると共に、当該第２の電波１４を出力するステップ。（３）第２の無線機器２において第１の電波１２および第２の電波１４を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離し復調するステップ。そして、データ送信機３において第２の電波１４を生成し出力する際、第１の電波１３に応じた第１の信号１５を第２のデータに応じて増幅して第２の信号１６を生成し、当該第２の信号１６を第２の電波１４として放射する。ここで、第１の電波１３を第２のデータに応じて増幅する場合は、例えば図２に示す増幅器３５を用いることができる。
【００６１】
以上で説明した本実施の形態にかかる本発明により、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することができる。更に、本実施の形態にかかる発明では、データ送信機３の変調回路３２に増幅器３５を設けているので、データ送信機３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００６２】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１０は、実施の形態２にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機５０３を示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機５０３の変調回路５３２が、２つの増幅器５３４、５３５およびスイッチ５３６を備えている点が、実施の形態１にかかる無線通信システム（特に、図２参照）と異なる。これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００６３】
図１０に示すデータ送信機５０３は、アンテナ３１、変調回路５３２、およびセンサ３３を備える。変調回路５３２は２つの増幅器（可変利得増幅器）５３４、５３５、スイッチ５３６、および分離素子５３８を備える。分離素子５３８は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子５３８は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号５１５を増幅器５３４に入力する経路５１７（図１１Ａ参照）と、増幅された第２の信号５１６を増幅器５３５からアンテナ３１に出力する経路５１８（図１１Ａ参照）とを分離する機能を有する。分離素子５３８として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【００６４】
また、増幅器５３４と増幅器５３５との間にはスイッチ５３６が設けられている。スイッチ５３６は、送信対象である第２のデータに対応する制御信号５３７に応じて、増幅器５３４と増幅器５３５との接続を切り替える。
【００６５】
例えば、図１１Ａに示すように、送信対象である第２のデータが"１"である場合（つまり、制御信号５３７が"１"である場合）、スイッチ５３６は導通状態となり増幅器５３４と増幅器５３５とがスイッチ５３６を介して互いに接続される。このとき、増幅器５３４および増幅回路５３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号５１５を増幅して第２の信号５１６を生成する。生成された第２の信号５１６はアンテナ３１から第２の電波１４として放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このとき、増幅器５３４および増幅回路５３５を用いて第１の電波１３の振幅を増幅することで、より強い第２の電波１４をアンテナ３１から出力することができる。このようにして、データ送信機５０３から第２の無線機器２に"１"のデータが送信される。
【００６６】
一方、図１１Ｂに示すように、送信対象である第２のデータが"０"である場合（つまり、制御信号５３７が"０"である場合）、スイッチ５３６は非導通状態となり増幅器５３４と増幅器５３５とが接続されていない状態となる。よって、増幅器５３５には増幅器５３４で増幅した後の信号が供給されないので、増幅器５３５から第２の信号５１６は出力されない。よって、アンテナ３１から第２の電波１４は放射されない。このようにして、データ送信機５０３から第２の無線機器２に"０"のデータが送信される。
【００６７】
このとき、アンテナ３１の直後の増幅器５３４を低雑音の増幅器で構成し、アンテナ３１へ第２の信号５１６を出力する増幅器５３５をアンテナ３１と整合をとった高利得の増幅器で構成することで、信号中のＳＮ比を最小化することができ、データ送信機５０３と第２の無線機器２との通信距離を延ばすことができる。
【００６８】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図１０に示すように、データ送信機５０３の変調回路５３２に増幅器５３４、５３５を設けている。このように、変調回路５３２に増幅器５３４、５３５を設けることで、生成される第２の電波１４の出力を高めることができる。よって、データ送信機５０３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機５０３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００６９】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図２に示したデータ送信機３では、分離素子３７を用いて第２の信号１６が増幅器３５に帰還されることを防いでいる。しかしながら、分離素子３７の機能が不十分な場合、第２の信号１６の一部が増幅器３５に帰還されるおそれもある。この場合、回路設計のパラメータ（増幅率等や位相余裕など）の設定によっては、変調回路において発振するおそれもある。
【００７０】
実施の形態３にかかる無線通信システムでは、変調回路において発振することを抑制することができるデータ送信機について説明する。なお、これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００７１】
図１２は、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。図１２に示すデータ送信機６０３は、変調回路６３２とセンサ３３とを備える。変調回路６３２は、分離素子６３３、増幅器６３４、減衰器６３５、信号強度検知器６３８、６３９、およびオペアンプＡＭＰ１１を備える。
【００７２】
分離素子６３３は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子６３３は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１を増幅器６３４に入力する経路と、増幅された第２の信号６１３を増幅器６３４からアンテナ３１に出力する経路とを分離する機能を有する。分離素子６３３として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【００７３】
増幅器６３４としては、例えば２入力可変利得増幅器を用いることができる。増幅器６３４は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１と、減衰器６３５から出力された信号（第３の信号）６１２とを入力し、利得制御信号６３７に応じて増幅された第２の信号６１３を生成する。生成された第２の信号６１３は、分離素子６３３を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００７４】
例えば、増幅器６３４は、利得制御信号６３７が"１"である場合、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１と、減衰器６３５から出力された信号６１２とを入力し、増幅された第２の信号６１３を生成する。生成された第２の信号６１３は、第２の電波１４としてアンテナ３１から放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このようにして、データ送信機６０３から第２の無線機器に"１"のデータが送信される。
【００７５】
一方、増幅器６３４は、利得制御信号６３７が"０"である場合、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１と、減衰器６３５から出力された信号６１２とを入力し、振幅の小さい第２の信号６１３を生成する。この場合、増幅器６３４から出力される第２の信号６１３は十分に振幅が小さい信号であるので、第１の電波１２に対する外乱としては働かない。このようにして、データ送信機６０３から第２の無線機器に"０"のデータが送信される。なお、利得制御信号６３７が"０"である場合、増幅器３６３４は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１の振幅をゼロとしてもよい。このとき、増幅器６３４から第２の信号６１３は出力されないので、アンテナ３１から第２の電波１４は放射されない。
【００７６】
減衰器６３５は、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３を第１の信号６１１と同程度の強度となるように減衰させ、減衰後の信号６１２を増幅器６３４に出力する。つまり、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３は、減衰器６３５を経由して増幅器６３４に帰還される。
【００７７】
信号強度検知器６３８は、減衰器６３５から出力された信号６１２の強度を検知し、検知した信号強度に応じた信号をオペアンプＡＭＰ１１の反転入力端子に出力する。信号強度検知器６３９は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１の強度を検知し、検知した信号強度に応じた信号をオペアンプＡＭＰ１１の非反転入力端子に出力する。信号強度検知器６３８、６３９は、例えば信号６１１、６１２の振幅レベルを直流電圧に変換することができる回路である。
【００７８】
オペアンプＡＭＰ１１は、信号強度検知器６３９で検知した第１の信号６１１の強度と、信号強度検知器６３８で検知した信号６１２の強度とが等しくなるように、減衰器６３５の減衰量を調整する。
【００７９】
つまり、図１２に示す変調回路６３２では、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３を第１の信号６１１と同程度の強度となるように減衰させ、減衰した後の信号６１２を増幅器６３４に帰還させている。そして、増幅器６３４の出力値を、信号６１２を用いて減算している。これにより、増幅器６３４におけるフィードバックループを安定化させることができ、変調回路６３２が発振することを抑制することができる。このとき、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１の強度と、減衰器６３５から出力された信号６１２の強度とが等しくなるように、信号強度検知器６３８、６３９、オペアンプＡＭＰ１１、および減衰器６３５を用いてフィードバックループを構成している。
【００８０】
図１３は、図１２に示すデータ送信機６０３の具体例を示す回路図である。なお、図１３に示すデータ送信機６０３は一例であり、本実施の形態では、上記で説明した動作を実現することができるデータ送信機であれば、図１３に示すデータ送信機に限定されることはない。
【００８１】
図１３に示すように、増幅器６３４は、Ｐ型トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２、およびＮ型トランジスタＴｒ１３〜Ｔｒ１５を有する。Ｐ型トランジスタＴｒ１１のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートおよびドレインはＰ型トランジスタＴｒ１２のゲートに接続されている。Ｐ型トランジスタＴｒ１２のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートはＰ型トランジスタＴｒ１１のゲートおよびドレインと接続され、ドレインはＮ型トランジスタＴｒ１４のドレインと接続されている。
【００８２】
Ｎ型トランジスタＴｒ１３のドレインはＰ型トランジスタＴｒ１１のゲートおよびドレイン、並びにＰ型トランジスタＴｒ１２のゲートと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ１３のゲートには第１の信号６１１が供給される。Ｎ型トランジスタＴｒ１４のドレインはＰ型トランジスタＴｒ１２のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ１４のゲートには信号６１２が供給される。Ｎ型トランジスタＴｒ１３とＮ型トランジスタＴｒ１４のソースは、Ｎ型トランジスタＴｒ１５のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ１５のソースは接地されており、ゲートには利得制御信号６３７が供給される。Ｐ型トランジスタＴｒ１２のドレインとＮ型トランジスタＴｒ１４のドレインとが接続されているノードからは第２の信号６１３が出力される。つまり、増幅器６３４は差動増幅器を構成する。
【００８３】
信号強度検知器６３８は、半波整流を行なうダイオードＤ１１と容量Ｃ１１とで構成されている。ダイオードＤ１１のアノードには信号６１２が供給され、カソードは容量Ｃ１１の一端と接続されている。容量Ｃ１１の他端は接地されている。
【００８４】
信号強度検知器６３９は、半波整流を行なうダイオードＤ１２と容量Ｃ１２とで構成されている。ダイオードＤ１２のアノードには第１の信号６１１が供給され、カソードは容量Ｃ１２の一端と接続されている。容量Ｃ１２の他端は接地されている。
【００８５】
減衰器６３５は、可変抵抗ＶＲ１１で構成されている。可変抵抗ＶＲ１１の一端には第２の信号６１３が供給され、他端からは信号６１２が出力される。可変抵抗ＶＲ１１の抵抗値はオペアンプＡＭＰ１１から出力される信号に基づき調整される。
【００８６】
図１３に示すデータ送信機６０３において、利得制御信号６３７が"０"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１５がオフ状態となる。この場合は、増幅された第２の信号６１３は増幅器６３４から出力されない。一方、利得制御信号６３７が"１"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１５がオン状態となる。この場合は、第１の信号６１１と信号６１２に応じて増幅された第２の信号６１３が増幅器６３４から出力される。増幅された第２の信号６１３は分離素子３３３を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００８７】
信号強度検知器６３８は、信号６１２の振幅を強度信号（直流成分）に変換し、当該強度信号をオペアンプＡＭＰ１１の反転入力端子に出力する。信号強度検知器６３９は、第１の信号６１１の振幅を強度信号（直流成分）に変換し、当該強度信号をオペアンプＡＭＰ１１の非反転入力端子に出力する。オペアンプＡＭＰ１１は、信号強度検知器６３９で検知した第１の信号６１１の強度と、信号強度検知器６３８で検知した信号６１２の強度とが等しくなるように、減衰器６３５の抵抗値を調整する。なお、信号強度検知器６３８、６３９、オペアンプＡＭＰ１１、および可変抵抗ＶＲ１１で扱われる各信号はアナログ値を想定しているが、デジタル値を扱う回路に変更してもよい。
【００８８】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３を第１の信号６１１と同程度の強度となるように減衰させ、減衰した後の信号６１２を増幅器６３４に帰還させている。そして、増幅器６３４の出力値を、信号６１２を用いて減算している。これにより、増幅器６３４におけるフィードバックループを安定化させることができ、変調回路６３２が発振することを抑制することができる。
【００８９】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図１２に示すように、データ送信機６０３の変調回路６３２に増幅器６３４を設けている。このように、変調回路６３２に増幅器６３４を設けることで、生成される第２の電波１４の出力を高めることができる。よって、データ送信機６０３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機６０３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００９０】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図２に示したデータ送信機３では、データ送信機３の内部に設けられた増幅器３５を用いることで、強度の大きい第２の電波１４を送信することを可能にしていた。しかしながら、増幅器３５の設定によっては、データ送信機３から出力される第２の電波１４の強度が大きくなり過ぎて、他の電子機器に影響を及ぼす可能性がある。
【００９１】
本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機から出力される第２の電波の強度を所定の強度に抑えることができるデータ送信機について説明する。なお、これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００９２】
図１４は、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機７０３を示す回路図である。図１４に示すデータ送信機７０３は、変調回路７３２とセンサ３３とを備える。変調回路７３２は、増幅器（シングルエンド増幅器）７３３、７３４、降圧回路７３５、および分離素子７３７を備える。ここで、増幅器（シングルエンド増幅器）７３３、７３４と、降圧回路７３５は、振幅制限機能付の可変利得増幅器を構成する。
【００９３】
分離素子７３７は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子７３７は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号７１１を増幅器７３３に入力する経路と、増幅された第２の信号７１３を増幅器７３４からアンテナ３１に出力する経路とを分離する機能を有する。分離素子７３７として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【００９４】
図１４に示すように、増幅器７３３は、Ｎ型トランジスタＴｒ２１、Ｔｒ２２、容量Ｃ２１、Ｃ２２、および抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３を備える。容量Ｃ２１の一端にはアンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号７１１が供給され、他端は抵抗Ｒ２１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ２２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ２１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ２２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ２１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【００９５】
Ｎ型トランジスタＴｒ２１のゲートには利得制御信号７３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ２２の一端および容量Ｃ２２の一端と接続されている。抵抗Ｒ２２の他端は電源ＶＤＤ_１に接続されている。容量Ｃ２２の他端は抵抗Ｒ２３の一端と接続されている。抵抗Ｒ２３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２２が供給されている。増幅器７３３で増幅された信号７１２は、容量Ｃ２２の他端および抵抗Ｒ２３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_２１から増幅器７３４に出力される。
【００９６】
増幅器７３４は、Ｎ型トランジスタＴｒ２３、Ｔｒ２４、容量Ｃ２３、および抵抗Ｒ２４、Ｒ２５を備える。Ｎ型トランジスタＴｒ２４のドレインはＮ型トランジスタＴｒ２３のソースと接続され、ゲートには増幅器７３３から出力された信号７１２が供給され、ソースは接地されている。Ｎ型トランジスタＴｒ２３のゲートには利得制御信号７３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ２４の一端および容量Ｃ２３の一端と接続されている。抵抗Ｒ２４の他端は電源ＶＤＤ_２に接続されている。容量Ｃ２３の他端は抵抗Ｒ２５の一端と接続されている。抵抗Ｒ２５の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２３が供給されている。増幅器７３４で増幅された第２の信号７１３は、容量Ｃ２３の他端および抵抗Ｒ２５の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_２２から出力される。
【００９７】
降圧回路７３５は、電源電圧ＶＤＤ_１を、電源電圧ＶＤＤ_１よりも低い電源電圧ＶＤＤ_２に変換する。
【００９８】
図１４に示す増幅器７３３、７３４において、利得制御信号７３６が"０"の場合は、増幅器７３３のＮ型トランジスタＴｒ２１および増幅器７３４のＮ型トランジスタＴｒ２３がオフ状態となるので、増幅された第２の信号７１３は増幅器７３４から出力されない。
【００９９】
一方、利得制御信号７３６が"１"の場合は、増幅器７３３のＮ型トランジスタＴｒ２１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ２２のゲートには、第１の信号７１１をバイアス電圧ｂｉａｓ_２１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ２２は第１の信号７１１に応じて動作をするので、第１の信号７１１を増幅した信号７１２がノードｎｏｄｅ_２１から出力される。
【０１００】
また、利得制御信号７３６が"１"の場合は、増幅器７３４のＮ型トランジスタＴｒ２３がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ２４のゲートには増幅器７３３から出力された信号７１２が供給されるので、Ｎ型トランジスタＴｒ２４は信号７１２に応じて動作をし、信号７１２を増幅した第２の信号７１３がノードｎｏｄｅ_２２から出力される。このとき、電源電圧ＶＤＤ_２は電源電圧ＶＤＤ_１よりも低い電圧であるので、ノードｎｏｄｅ_２２から出力される第２の信号７１３の振幅値は、増幅器７３３から出力された信号７１２の振幅値よりも小さくなる。増幅された第２の信号７１３は分離素子７３７を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態にかかるデータ送信機７０３では、降圧回路７３５を用いて増幅器７３４の電源電圧ＶＤＤ_２を電源電圧ＶＤＤ_１よりも低い電圧に設定している。これにより、増幅器７３４において増幅された第２の信号７１３の振幅値を、電源電圧ＶＤＤ_２よりも低い値にすることができるので、データ送信機から出力される第２の電波の強度を所定の強度に抑えることができる。
【０１０２】
図１５は、本実施の形態にかかる発明の効果を説明するための図である。実施の形態１にかかるデータ送信機３では、増幅器３５の設定によっては、データ送信機３から出力される第２の電波１４の強度が、規格値よりも大きくなる場合があった（符号７１５参照）。これに対して本実施の形態にかかるデータ送信機３では、振幅制限機能付の可変利得増幅器を用いているので、第２の電波１４の強度を規格値以下にすることができる（符号７１６参照）。このとき、データ送信機から出力される第２の電波の強度は、降圧回路７３５で設定される電源電圧ＶＤＤ_２の値を変更することで、調整することができる。
【０１０３】
なお、上記で説明した、増幅器７３３、７３４と、降圧回路７３５とで構成される振幅制限機能付の可変利得増幅器は一例であり、第２の電波の強度を所定の強度に抑えることができる増幅器であれば、どのような増幅器を用いてもよい。
【０１０４】
＜実施の形態５＞
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図２に示したデータ送信機３では、データ送信機３の内部に設けられた増幅器３５を非線形領域で動作させると高調波歪みが生じる場合があった。この高調波歪みの電力強度が大きすぎると、他の電子機器に影響を及ぼす可能性があった。
【０１０５】
本実施の形態にかかる無線通信システムでは、この高調波歪みの電力強度を規格値以下に抑えることができるデータ送信機について説明する。なお、これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【０１０６】
図１６は、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機８０３を示す回路図である。図１６に示すデータ送信機８０３は、変調回路８３２とセンサ３３とを備える。変調回路８３２は、増幅器（シングルエンド増幅器）８３３、高調波除去回路（ローパスフィルタ）８３４、および分離素子８３７を備える。ここで、増幅器８３３と、高調波除去回路８３４は、高調波除去機能付の可変利得増幅器を構成する。
【０１０７】
分離素子８３７は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子８３７は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号８１１を増幅器８３３に入力する経路と、増幅された第２の信号８１３を高調波除去回路８３４からアンテナ３１に出力する経路とを分離する機能を有する。分離素子８３７として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【０１０８】
図１６に示すように、増幅器８３３は、Ｎ型トランジスタＴｒ３１、Ｔｒ３２、容量Ｃ３１、Ｃ３２、および抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３を備える。容量Ｃ３１の一端にはアンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号８１１が供給され、他端は抵抗Ｒ３１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ３２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ３１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_３１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ３１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【０１０９】
Ｎ型トランジスタＴｒ３１のゲートには利得制御信号８３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ３２の一端および容量Ｃ３２の一端と接続されている。抵抗Ｒ３２の他端は電源ＶＤＤに接続されている。容量Ｃ３２の他端は抵抗Ｒ３３の一端と接続されている。抵抗Ｒ３３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_３２が供給されている。増幅器８３３で増幅された信号８１２は、容量Ｃ３２の他端および抵抗Ｒ３３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_３１から高調波除去回路８３４に出力される。
【０１１０】
高調波除去回路８３４は、Ｐ型トランジスタＴｒ３３、Ｔｒ３４、Ｎ型トランジスタＴｒ３５〜Ｔｒ３７、容量Ｃ３３、および抵抗Ｒ３４を備える。Ｐ型トランジスタＴｒ３３のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートおよびドレインはＰ型トランジスタＴｒ３４のゲートに接続されている。Ｐ型トランジスタＴｒ３４のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートはＰ型トランジスタＴｒ３３のゲートおよびドレインと接続され、ドレインはＮ型トランジスタＴｒ３６のドレインと接続されている。
【０１１１】
Ｎ型トランジスタＴｒ３５のドレインはＰ型トランジスタＴｒ３３のゲートおよびドレイン、並びにＰ型トランジスタＴｒ３４のゲートと接続され、ゲートは接地されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３６のドレインはＰ型トランジスタＴｒ３４のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３６のゲートには信号８１２が抵抗Ｒ３４を介して供給される。Ｎ型トランジスタＴｒ３５とＮ型トランジスタＴｒ３６のソースは、Ｎ型トランジスタＴｒ３７のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３７のソースは接地されており、ゲートは電源ＶＤＤと接続されている。容量Ｃ３３は、Ｎ型トランジスタＴｒ３６のゲートとドレインとの間に接続されている。図１６に示す高調波除去回路（ローパスフィルタ）８３４は、図１７の符号８１５に示す周波数特性を有するように構成されている。
【０１１２】
図１６に示す増幅器８３３において、利得制御信号８３６が"０"の場合は、Ｎ型トランジスタＴｒ３１がオフ状態となるので、増幅された第２の信号８１３は出力されない。
【０１１３】
一方、利得制御信号８３６が"１"の場合は、増幅器８３３のＮ型トランジスタＴｒ３１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ３２のゲートには、第１の信号８１１をバイアス電圧ｂｉａｓ_３１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ３２は第１の信号８１１に応じて動作をするので、第１の信号８１１を増幅した信号８１２がノードｎｏｄｅ_３１から出力される。
【０１１４】
増幅器８３３から出力された信号８１２は、図１７の符号８１５で示す周波数特性を有する高調波除去回路８３４において高調波成分が除去される。そして、増幅器８３３で増幅され、且つ高調波除去回路８３４において高調波成分が除去された第２の信号８１３が、ノードｎｏｄｅ_３２から出力される。第２の信号８１３は分離素子８３７を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【０１１５】
図１７は、本実施の形態にかかる発明の効果を説明するための図である。実施の形態１にかかるデータ送信機３では、データ送信機３の内部に設けられた増幅器３５を非線形領域で動作させると高調波歪み（符号８１６に示す）が生じる場合があった。この高調波歪みの電力強度が大きすぎると、他の電子機器に影響を及ぼす可能性があった。これに対して本実施の形態にかかるデータ送信機３では、高調波除去機能付の可変利得増幅器を用いているので、高調波歪みの電力強度を規格値以下に抑えることができる。つまり、図１７に示すように、２次高調波の電力強度を規格値以下とすることができ（符号８１７参照）、また３次高調波の電界強度をゼロにすることができる。
【０１１６】
なお、上記で説明した、増幅器８３３と高調波除去回路８３４とで構成される振幅制限機能付の可変利得増幅器は一例であり、高調波歪みの電力強度を規格値以下に抑えることができる増幅器であれば、どのような増幅器を用いてもよい。
【０１１７】
＜実施の形態６＞
次に、本発明の実施の形態６について説明する。図１８は、実施の形態６にかかる無線通信システムを示すブロック図である。また、図１９は、実施の形態６にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機９０３を示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機９０３の受信用アンテナ９３１_１で第１の電波１３を受信し、送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４を送信している点が、実施の形態１にかかる無線通信システムと異なる。これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【０１１８】
図１９に示すデータ送信機９０３は、受信用アンテナ９３１_１、送信用アンテナ９３１_２、変調回路９３２、およびセンサ３３を備える。変調回路９３２は増幅器（可変利得増幅器）９３５を備える。変調回路９３２は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成する。
【０１１９】
このとき、変調回路９３２が備える増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５を第２のデータに応じて増幅して第２の信号９１６を生成する。生成された第２の信号９１６は送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４として放射される。増幅器９３５は、利得制御信号９３６に応じて増幅率を変化させることができる。ここで、利得制御信号９３６の値は、送信対象である第２のデータに対応している。
【０１２０】
例えば、図２０Ａに示すように、送信対象である第２のデータが"１"である場合（つまり、利得制御信号９３６が"１"である場合）、増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５を増幅して、振幅の大きい第２の信号９１６を生成する。生成された第２の信号９１６は送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４として放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このとき、増幅器９３５における増幅率を大きくすることで、より強い第２の電波１４を送信用アンテナ９３１_２から出力することができる。このようにして、データ送信機９０３から第２の無線機器２に"１"のデータが送信される。
【０１２１】
一方、図２０Ｂに示すように、送信対象である第２のデータが"０"である場合（つまり、利得制御信号９３６が"０"である場合）、増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５の振幅を十分に小さい値とする。よって、この場合、増幅器９３５から出力される第２の信号９１６の振幅は、十分に小さいので、送信用アンテナ９３１_２から出力される第２の電波１４は第１の電波１２に対する外乱としては働かない。このようにして、データ送信機９０３から第２の無線機器２に"０"のデータが送信される。なお、利得制御信号９３６が"０"である場合、増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５の振幅をゼロとしてもよい。このとき、増幅器９３５から第２の信号９１６は出力されないので、送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４は出力されない。
【０１２２】
図２１は、図１９に示すデータ送信機９０３の具体例を示す回路図である。なお、図２１に示すデータ送信機９０３は一例であり、本実施の形態では、上記で説明した動作を実現することができるデータ送信機であれば、図２１に示すデータ送信機に限定されることはない。
【０１２３】
図２１に示すように、増幅器（シングルエンド増幅器）９３５は、Ｎ型トランジスタＴｒ４１、Ｔｒ４２、容量Ｃ４１、Ｃ４２、および抵抗Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３を備える。容量Ｃ４１の一端には受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５が供給され、他端は抵抗Ｒ４１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ４２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ４１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_４１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ４２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ４１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【０１２４】
Ｎ型トランジスタＴｒ４１のゲートには利得制御信号９３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ４２の一端および容量Ｃ４２の一端と接続されている。抵抗Ｒ４２の他端は電源ＶＤＤに接続されている。容量Ｃ４２の他端は抵抗Ｒ４３の一端と接続されている。抵抗Ｒ４３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_４２が供給されている。増幅器９３５で増幅された第２の信号９１６は、容量Ｃ４２の他端および抵抗Ｒ４３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_４１から送信用アンテナ９３１_２に出力される。
【０１２５】
図２１に示す増幅器９３５において、利得制御信号９３６が"０"の場合はＮ型トランジスタＴｒ４１がオフ状態となるので、増幅された信号はノードｎｏｄｅ_４１から出力されない。一方、利得制御信号９３６が"１"の場合はＮ型トランジスタＴｒ４１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ４２のゲートには、第１の信号９１５をバイアス電圧ｂｉａｓ_４１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ４２は第１の信号９１５に応じて動作をするので、第１の信号９１５を増幅した第２の信号９１６がノードｎｏｄｅ_４１から出力される。増幅された信号は送信用アンテナ９３１_２に供給され、送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４として放射される。
【０１２６】
上記で説明した増幅器９３５を備えるデータ送信機９０３を用いることで、データ送信機９０３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機９０３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。また、本実施の形態にかかるデータ送信機９０３では、受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２とを設けているので、実施の形態１の変調回路３２において用いていた分離素子３７を省略することができる。また、増幅器９３５において発振することを防止することができる。
【０１２７】
また、本実施の形態において、データ送信機９０３は受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２とを備えているので、送信用アンテナ９３１_２から放射された第２の電波１４が受信用アンテナ９３１_１で再度受信されないようにする必要がある。つまり、送信用アンテナ９３１_２から放射された第２の電波１４が受信用アンテナ９３１_１で再度受信されると、受信用アンテナ９３１_１、増幅器９３５、および送信用アンテナ９３１_２を経由するループが形成され、変調回路９３２が発振するおそれがある。
【０１２８】
よって、本実施の形態では、データ送信機９０３の受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２を、図２２に示すように構成することが好ましい。すなわち、受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２をループアンテナで構成すると共に、受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２をそれぞれ同一面内において９０度回転させて配置する。受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２をこのように配置することで、送信用アンテナ９３１_２から放射された第２の電波が受信用アンテナ９３１_１で再度受信されることを回避することができる。なお、図２２に示す符号９５１、９５２は受信用アンテナ９３１_１の空間放射特性を示し、符号９５３、９５４は送信用アンテナ９３１_２の空間放射特性を示している。
【０１２９】
なお、本実施の形態にかかる発明は、上記で説明した実施の形態２乃至５にかかる発明と適宜組み合わせてもよい。
【０１３０】
＜実施の形態７＞
次に、本発明の実施の形態７について説明する。図２３は、実施の形態７にかかる無線通信システムを示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第２の無線機器２１が、分離復調回路２４として復調回路４１と誤り率評価回路４２を有する点が、図１で説明した実施の形態１にかかる無線通信システムと異なる。これ以外は実施の形態１の場合と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【０１３１】
図２３に示すように、本実施の形態にかかる無線通信システムの第２の無線機器２１は、増幅器２７と、復調回路４１と、誤り率評価回路４２とを備える。なお、増幅器２７は、第１の電波１２と第２の電波１４の信号レベルが高い場合、つまり後段の分離復調回路２４で処理をすることができる信号レベルであれば、適宜省略することができる。
【０１３２】
復調回路４１は、受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調し、復調後のデータを第１の無線機器１からの復調データ２５として出力する。誤り率評価回路４２は、第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調した後にビット誤り率の評価を行ない、このビット誤り率の時間変動に基づいてデータ送信機３からのデータを読み取り復調を行ない、データ送信機３からの復調データ２６を生成する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、復調を行なう回路が、第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調する復調回路４１のみであり、データ送信機３から送られたデータは、その後段のベースバンド処理の中で復調される。
【０１３３】
例えば、このような構成の無線通信システムに対して第三者の妨害波がさらに入った場合、またデータ送信機３からの第２の電波１４に比べて第１の無線機器１からの第１の電波（直接波）１２が優勢である位置関係にある場合は、データ送信機３からの第２のデータの受信ＳＮ比が低下する。このような場合は、多数決処理や符号拡散処理を実施することで、データ送信機３からの第２のデータの受信ＳＮ比を高くすることができ、第２の無線機器２１においてデータ送信機３からの第２のデータの受信を可能にすることができる。
【０１３４】
例えば、第１の無線機器１と第２の無線機器２１の距離、および第１の無線機器１とデータ送信機３の距離が等しく、かつ第２の無線機器２１とデータ送信機３の距離がそれらの半分である二等辺三角形として配置されており、データ送信機３においては、第１の無線機器１からの電波を変調して第２の電波として放射する際の減衰係数が約０．５であるとする（ここでは、データ送信機３から送信された信号のＳＮ比が低下する場合を例示するために、第２の電波の減衰係数を低く設定している）。この場合、第１の無線機器１から第２の無線機器２１へ直接入る距離に比べて、データ送信機を経由して第２の無線機器２１へ間接的に入る距離は１．５倍となり、到達電力が距離自乗の逆数に比例すると仮定すれば、間接波は直接波に比べて１０＊ｌｏｇ(１/(１．５＊１．５))＝−４ｄＢの分、距離減衰が加わる。さらに減衰係数が０．５であるので、１０＊ｌｏｇ(０．５)＝−３ｄＢの減衰が加わる。これによって、第１の無線機器１からの電波が直接第２の無線機器２１にノイズとして入る電力Ｎと、データ送信機３を経由してデータとして第２の無線機器２１に入る電力Ｓの比は、信号成分の減衰量＝距離減衰＋変調減衰、かつノイズ電力は増減なしとしてＳ／Ｎ＝−３ｄＢ−４ｄＢ＝−７ｄＢとなり、ノイズに埋もれてしまう。
【０１３５】
しかし、例えばデータ送信機３から同じデータを１２回送信し、第２の無線機器２において多数決処理を行いランダムノイズを抑制すると、
H(z-1)=1+z-1+z-2+…+z-11
で定義される１２タップの有限インパルス応答フィルタＳ／Ｎは、図２６に示されるように７．６ｄＢ向上するので、Ｓ／Ｎ=−７ｄＢのデータを受信することが可能となる。
【０１３６】
ここで、図２７に示すようにＷＬＡＮ搬送波の周波数２．４ＧＨｚ帯ではデータレートは最低でも１Ｍｂｐｓ以上である。よって、データレートが１Ｍｂｐｓを下る低周波での周期性が環境電波には無いため、データ送信機３の通信帯域内で十分白色的に拡散していると考えられる。よって、多数決処理を実施することでＳＮ比を向上させることができる。なお、多数決処理や符号拡散処理は冗長性を必要とするため、実効的なデータ通信速度は低下する。この場合は、従来のＲＦＩＤシステムに比べて扱えるデータの規模が小さくなる。
【０１３７】
次に、図２４を用いて本実施の形態にかかる無線通信システムに用いられる第２の無線機器２１に関して具体的に説明する。図２４に示す第２の無線機器２１の復調回路４１は、復調部５１、デマッピング処理部５２、軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３、フレーム処理部５４を含む。
【０１３８】
デマッピング処理部５２からのデマッピング出力は、軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３および誤り率評価回路４２に出力される。軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３からの軟判定・ビタビ出力はフレーム処理部５４および誤り率評価回路４２に出力される。フレーム処理部５４からのフレーム処理出力は、第１の無線機器１からの復調データ２５として出力される。また、フレーム処理部５４からのフレーム処理出力は、誤り率評価回路４２にも出力される。
【０１３９】
また、誤り率評価回路４２は記憶部６１を含む。誤り率評価回路４２は、デマッピング出力、軟判定・ビタビ出力、およびフレーム処理出力のうちの少なくとも一つに基づいてデータ送信機３からの第２のデータを復調し、データ送信機３からの復調データ２６を出力する。
【０１４０】
図２５は、図２４に示す第２の無線機器２１の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、第１の無線機器１から送信された第１のデータが復調部５１で復調される。復調部５１で復調された復調データは、デマッピング処理後のビット列、軟判定・ビタビ処理後のビット列、フレーム処理後のビット列のようにプロトコル処理の各階層から分岐されて復調回路４１から出力される。デマッピング処理部５２、軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３、フレーム処理部５４におけるプロトコル処理が進むにつれて妨害波などの外乱の影響が緩和される。このため、デマッピング処理後のビット列は、フレーム処理後のビット列に比べて外乱の影響が大きい。
【０１４１】
次に、フレーム処理出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ１）。この時、データ送信機３から送られるデータのシンボルレート以上の速度でこのビット誤り率をサンプリングする。そして、得られたサンプリング結果を配列で記憶部に保持する（ステップＳ２）。
【０１４２】
次に、ステップＳ１、Ｓ２で取得した配列に対して符号逆拡散処理を施しＳＮ比を向上させる（ステップＳ３）。この時、第２の無線機器２１内に予め保持しておいた拡散符号と保持しているサンプリング結果との間で相関を取り逆拡散処理を実施し、得られた結果のビット列をさらに記憶部に保持する。
また、データ送信機３から同じデータが繰り返し送信されているので、これらの間で多数決処理を実施し、この結果を記憶部に保持する（ステップＳ４）。
【０１４３】
次に、この多数決処理の後で得られた結果の中で、パリティビットが反転している等の明確な誤りがあるか否か判断する（ステップＳ５）。ステップＳ５において明確な誤りがないと判断された場合、得られた結果をデータ送信機３から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５において明確な誤りがあると判断された場合、データ送信機３からのデータがノイズに埋もれやすい伝送環境にあるといえる。
【０１４４】
このような場合は、より外乱の影響が大きい軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ７）。そして、上記のステップＳ２からステップＳ４までの処理と同様の処理を、軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率のサンプリング結果に対して実施する（ステップＳ８）。さらに、多数決処理後の結果の中で、パリティビットが反転している等の明確な誤りがあるか否か判断する（ステップＳ９）。ステップＳ９において明確な誤りがないと判断された場合、得られた結果をデータ送信機３から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ６）。
【０１４５】
一方、ステップＳ９において明確な誤りがあると判断された場合は、より外乱の影響が大きいデマッピング出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ１０）。そして、上記のステップＳ２からステップＳ４までの処理と同様の処理を、デマッピング出力でのビット誤り率のサンプリング結果に対して実施する（ステップＳ１１）。そして、得られた結果をデータ送信機３から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ６）。
【０１４６】
サンプリングの対象を、フレーム処理出力でのビット誤り率、軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率、デマッピング出力でのビット誤り率とするにつれてノイズに敏感になる。この場合は、上記の拡散符号の長さを増加させたり、多数決処理におけるサンプリングの回数を増加させたりすることでノイズの影響を低減することができる。
なお、ノイズの少ない環境、例えばデータ送信機３と第２の無線機器２との距離が近い環境での使用に限定される場合は、上記のような複雑な構成をとる必要はなく、フレーム処理後の誤り率のみをトレースすることでデータ送信機３から送信された第２のデータを復調することができる。
【０１４７】
本実施の形態にかかる無線通信システムにおいても、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムを提供することができる。
【０１４８】
なお、本実施の形態にかかる無線通信システムおける第２の無線機器２１も、既存の無線機器にソフトウェア処理を実施すことで構成することができる。つまり、図２４に示した第２の無線機器２１におけるデマッピング処理以降の処理はプロトコル処理であるため、例えば図９に示すプロトコル処理部にソフトウェア処理を実施することで、図２４に示す第２の無線機器２１を構成することができる。なお、本実施の形態では図９に示すプロトコル処理部の一部をハードウェアで構成してもよく、この場合はプロトコル処理部のハードウェアで構成した部分以外にソフトウェア処理を施すことで第２の無線機器２１を構成することができる。
【０１４９】
＜実施の形態８＞
次に、本発明の実施の形態８について説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図２４に示した第２の無線機器２１における処理が実施の形態７における処理と異なる。これ以外は実施の形態７の場合と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【０１５０】
図２８は、本実施の形態にかかる第２の無線機器２１の処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態７で説明した図２５に示すフローと図２８に示すフローとの違いは、図２８に示すフローでは図２５で説明したパリティビットを用いた判別（ステップＳ５、Ｓ９）が不要となっている点である。
【０１５１】
すなわち、図２８に示すフローでは、まず、フレーム処理出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ２１）。そして、得られたサンプリング結果を配列で記憶部に保持する（ステップＳ２２）。
【０１５２】
次に、ステップＳ２１、Ｓ２２で取得した配列に対して符号逆拡散処理を施しＳＮ比を向上させる（ステップＳ２３）。この時、第２の無線機器２１内に予め保持しておいた拡散符号と保持しているサンプリング結果との間で相関を取り逆拡散処理を実施し、得られた結果のビット列をさらに記憶部に保持する。そして、繰り返し送信されているデータ送信機３からのデータを用いて多数決処理を実施し、この結果（結果１）を記憶部に保持する（ステップＳ２４）。
【０１５３】
また、上記ステップＳ２１からＳ２４の処理と並行して以下の処理を実施する。
まず、デマッピング出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ２５）。そして、得られたサンプリング結果を配列で記憶部に保持する（ステップＳ２６）。
【０１５４】
次に、ステップＳ２５、Ｓ２６で取得した配列に対して符号逆拡散処理を施しＳＮ比を向上させる（ステップＳ２７）。この時、第２の無線機器２１内に予め保持しておいた拡散符号と保持しているサンプリング結果との間で相関を取り逆拡散処理を実施し、得られた結果のビット列をさらに記憶部に保持する。そして、繰り返し送信されているデータ送信機３からのデータを用いて多数決処理を実施し、この結果（結果２）を記憶部に保持する（ステップＳ２８）。
【０１５５】
最後に、多数決処理結果１と多数決処理結果２の差分を、データ送信機から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ２９）。
【０１５６】
このように、デマッピング出力よりも外乱の影響が小さいフレーム処理出力と、デマッピング出力と、の差分をとることで、データ送信機３から外乱として送信されたデータを取り出すことができる。また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第２の無線機器２１の処理を実施の形態７にかかる処理と比べて簡単にすることができる。
【０１５７】
＜実施の形態９＞
次に、本発明の実施の形態９について説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、実施の形態１乃至８で説明した無線通信システムと比べて、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎを備えている点が異なる。これ以外は、実施の形態１乃至８と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【０１５８】
図２９Ａは、本実施の形態にかかる無線通信システムを示すブロック図である。図２９Ａに示すように、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第１の無線機器１から出力された第１の電波を受信することができる範囲内に複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎを有する。データ送信機３_１は、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３_１を受信し、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３_１を変調し、第２の電波１４_１を出力する。同様に、データ送信機３_２は、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３_２を受信し、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３_２を変調し、第２の電波１４_２を出力する。同様に、データ送信機３_Ｎは、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３_Ｎを受信し、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３_Ｎを変調し、第２の電波１４_Ｎを出力する。
【０１５９】
図２９Ｂは、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎのそれぞれが、第１の電波１３_１〜１３_Ｎに与える外乱の一例を示す図である。図２９Ｂに示すように、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎのそれぞれは、送信対象であるデータに拡散符号などの識別情報をヘッダとして追加している。
【０１６０】
第２の無線機器２は、第１の電波１２および第２の電波１４_１〜１４_Ｎを受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータと各データ送信機３_１〜３_Ｎから送信された各データとを、分離復調回路２４を用いて分離し復調する。ここで、分離復調回路２４は、送信対象であるデータにヘッダとして追加された識別情報に基づいて、各データ送信機３_１〜３_Ｎから送信された各データを区別することができる。分離復調回路２４で分離・復調されたデータは、第１の無線機器１からの復調データ２５および各データ送信機３_１〜３_Ｎからの復調データ２６_１〜２６_Ｎとして出力される。
【０１６１】
なお、上記例では識別情報として拡散符号を用いたが、識別情報は各データを区別できる情報であればどのような情報であってもよい。また、拡散符号としては例えばＭ系列を用いることができる。しかし、自己相関性の高い擬似乱数であれば特にＭ系列に限定されるものではなく、例えばＧＯＬＤ符号を用いることもできる。また、実施の形態７、８では逆拡散処理を実施している例を示したが、この場合はこの逆拡散処理よりも先に、データ識別のための拡散処理が必要となる。
【０１６２】
例えば、拡散符号として自己相関が小さい符号系列である擬似乱数パターンを用いる場合、ＰＮ４であれば、Ｍ系列に対し許される初期値により擬似乱数系は１組である。これに対してＰＮ５、ＰＮ７とすれば、それぞれ３組、９組と増加する。また図３０に示すように、ＰＮ４、ＰＮ５のそれぞれの自己相関を取った場合、相関強度のピーク値と底値との差はそれぞれ１６、３２となり、これはそれぞれ２４ｄＢ、３０ｄＢである。これにより、別の拡散符号を持ったデータに対して、ビット誤り率＞１０−２のｏｎ／ｏｆｆキーイングの復調に要求されるＳＮ比よりも高い精度で区別することができる。
【０１６３】
上記ヘッダとしてＰＮ５を採用し、データ受信時の冒頭でマッチドフィルタをかけることにより所望のデータ送信機と第２の無線機器２との同期を取れば、第２の無線機器２内に３組の無線チップがあっても、所望の１つのデータ送信機からのデータのみを選択的に受信できる。４組以上のデータ送信機がある場合はＰＮ７以上の拡散符号を用いることで各データ送信機からのデータを選択的に受信することができる。
【０１６４】
このような無線通信システムにより、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎが存在する場合であっても、混信を回避して各データ送信機から送信された各データを区別して受信することができる。
【０１６５】
＜実施の形態１０＞
次に、本発明の実施の形態１０について説明する。実施の形態１０では、実施の形態１乃至９で説明した無線通信システムを自動車の車内ネットワークに適用した場合について説明する。
【０１６６】
本実施の形態では、図３１に示すように、実施の形態１乃至９で説明した第１の無線機器１と第２の無線機器２とを用いて、自動車９０の車内ネットワークを構築する。第１の無線機器１は、第１の電波１２を用いて第２の無線機器２に第１のデータを送信する。ここで、第１の電波１２は第１の無線機器１から第２の無線機器２に直接送信される直接波である。
【０１６７】
例えば、第１の無線機器１は、エンジン制御用ＥＣＵ、トランスミッション制御用ＥＣＵ、エアコン制御用ＥＣＵ等と接続され、これらの制御情報を第１の無線機器１を用いて第２の無線機器２に送信するように構成してもよい。また、例えば第２の無線機器２はカーナビゲーションシステムと接続されており、第１の無線機器１から送信された制御情報をカーナビゲーションシステムの画面に表示するように構成してもよい。
【０１６８】
なお、上記例は一例であり、本実施の形態では第１の無線機器１と第２の無線機器２とを用いてどのような車内ネットワークを構築してもよい。
【０１６９】
本実施の形態では、データ送信機３は自動車の任意の場所に設置することができる。例えば、データ送信機Ａ（３_１）は、自動車のタイヤ９１の空気圧を監視するためにタイヤ９１に設置してもよい。このとき、データ送信機Ａ（３_１）は圧力センサを備えていてもよく、この圧力センサで取得したタイヤ９１の空気圧の情報を第２の無線機器２に送信するようにしてもよい。
【０１７０】
データ送信機Ａ（３_１）から第２の無線機器２に空気圧の情報を送信する際は、実施の形態１乃至９で説明した方法を用いることができる。すなわち、データ送信機Ａ（３_１）は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１３_１を、送信対象である空気圧の情報に応じて変調して第２の電波１４_１として出力する。ここで、変調された第２の電波１４_１は、第１の無線機器１から第２の無線機器２に送信された第１の電波（直接波）１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２において、第１の電波１２に対する外乱の有無を判断して、第１の無線機器１から送信されたデータとデータ送信機Ａ（３_１）から送信された空気圧の情報とを分離し、これらのデータを復調する。
【０１７１】
また、例えば、データ送信機Ｂ（３_２）は、自動車の窓９２の開閉状態を監視するために窓９２に設置してもよい。このとき、データ送信機Ｂ（３_２）は窓９２の開閉状態を検知する位置センサを備えていてもよく、この位置センサで取得した窓９２の開閉状態に関する情報を第２の無線機器２に送信するようにしてもよい。
【０１７２】
データ送信機Ｂ（３_２）から第２の無線機器２に窓９２の開閉状態に関する情報を送信する際は、実施の形態１乃至９で説明した方法を用いることができる。すなわち、データ送信機Ｂ（３_２）は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１３_２を、送信対象である窓９２の開閉状態に関する情報に応じて変調して第２の電波１４_２として出力する。ここで、変調された第２の電波１４_２は、第１の無線機器１から第２の無線機器２に送信された第１の電波（直接波）１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２において、第１の電波１２に対する外乱の有無を判断して、第１の無線機器１から送信されたデータとデータ送信機Ｂ（３_２）から送信された窓９２の開閉状態に関する情報とを分離し、これらのデータを復調する。
【０１７３】
また、例えば、データ送信機Ｃ（３_３）は、車内の温度を監視するために車内の任意の場所に設置してもよい。このとき、データ送信機Ｃ（３_３）は温度センサを備えていてもよく、この温度センサで取得した車内の温度に関する情報を第２の無線機器２に送信するようにしてもよい。
【０１７４】
データ送信機Ｃ（３_３）から第２の無線機器２に車内の温度に関する情報を送信する際は、実施の形態１乃至９で説明した方法を用いることができる。すなわち、データ送信機Ｃ（３_３）は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１３_３を、送信対象である車内の温度に関する情報に応じて変調して第２の電波１４_３として出力する。ここで、変調された第２の電波１４_３は、第１の無線機器１から第２の無線機器２に送信された第１の電波（直接波）１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２において、第１の電波１２に対する外乱の有無を判断して、第１の無線機器１から送信されたデータとデータ送信機Ｃ（３_３）から送信された車内の温度に関する情報とを分離し、これらのデータを復調する。
【０１７５】
例えば、第２の無線機器２は、データ送信機３_１〜３_３から異常を示す情報が送信された場合、第２の無線機器２と接続されているカーナビゲーションシステムに警告を表示することで、運転者に異常を通知することができる。
【０１７６】
なお、上記で説明した、データ送信機３を設置する場所は一例であり、データ送信機３は他の任意の箇所に設置することができる。また、データ送信機３を複数設置する場合は、各データ送信機３_１〜３_３から送信されたデータを区別する必要がある。この場合は、例えば実施の形態９で説明したように、送信対象であるデータに拡散符号などの識別情報をヘッダとして追加することで、複数のデータ送信機３_１〜３_３から送信されたデータの送信元を区別することができる。
【０１７７】
本実施の形態において、データ送信機３は外部から電源供給を受けることなく動作をすることができる。よって、本発明は、例えばタイヤの空気圧の測定など、電源の配線が困難な場所の状態をセンサで測定する場合に特に有効である。
【０１７８】
＜その他の実施の形態＞
以下、その他の実施の形態について説明する。
上記実施の形態で説明したデータ送信機は、半導体チップに作製されていてもよい。つまり、データ送信機を構成する各回路（変調回路、センサ等）を半導体チップに作製してもよい。この場合、データ送信機が有する各回路が形成された半導体チップと同一のチップにアンテナを形成してもよい。また、データ送信機が有する各回路が形成された半導体チップとは別に、アンテナを形成してもよい。
【０１７９】
図３２Ａに示すように、半導体チップを用いて作製されたデータ送信機５９１は、粘着部材５９４を用いて被測定対象に貼り付けることができる。粘着部材５９４として、例えば絆創膏を用いることができる。ここで、データ送信機５９１は、データ送信機を構成する各回路５９２とアンテナ５９３とを含む。例えば、データ送信機５９１が温度センサを備える場合、粘着部材５９４にチップ状のデータ送信機５９１を取り付け、この粘着部材５９４を被測定対象に貼り付けることで、容易に被測定対象の温度を測定することができる。
【０１８０】
なお、粘着部材は経時的に粘着力が低下するため所定の時間が過ぎた後は使用することができない。これに対して、データ送信機５９１の製品寿命は長い。よって、データ送信機５９１を取り外すことができるように粘着部材５９４を構成することで、データ送信機５９１を再利用することができる。例えば、粘着部材５９４にポケットを形成することで、データ送信機５９１を取り外すことができる。
【０１８１】
図３２Ｂは、粘着部材の断面図である。図３２Ｂに示すように、データ送信機５９１が温度センサを備える場合は、粘着部材５９４に貼り付けられたデータ送信機５９１と被測定対象との間に位置する部材５９５として熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。このように、熱伝導率の高い材料を用いることで被測定対象の温度を正確に測定することができる。ここで、熱伝導率の高い材料としては、銅等の金属材料、高熱伝導率を有する樹脂材料などを用いることができる。
【０１８２】
また、データ送信機は体温計に設けてもよい。この場合、体温計が備える温度センサをデータ送信機のセンサとして用いてもよい。データ送信機を体温計に設けることで、被測定対象の体温の履歴を第２の無線機器２に送信することができる。
【０１８３】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【０１８４】
１ 第１の無線機器
２、２０、２１、２２ 第２の無線機器
３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３ データ送信機
１１、２３、３１ アンテナ
１２ 第１の電波（直接波）
１３ 第１の電波
１４ 第２の電波
１５ 第１の信号
１６ 第２の信号
２４ 分離復調回路
２５ 第１の無線機器からの復調データ
２６ データ送信機からの復調データ
２７ 増幅器
２８ ベースバンドフィルタ
３２ 変調回路
３３ センサ
３４ 電力生成回路
３５ 増幅器
３６ 利得制御信号
３７ 分離素子
３８ データ格納部
３９ 入力端子
４０ 外部データ
４１ 復調回路
４２ 誤り率評価回路
８１ 受信回路
８２ プロトコル処理部
９０ 自動車
９１ タイヤ
９２ 窓
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムおよび無線通信方法に関し、特に無線ネットワーク環境にＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を利用したシステムを導入することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤを利用したシステムが注目されており、様々な用途に適用され始めている。ＲＦＩＤを使用したシステムの基本構成は、ＲＦＩＤ用の無線タグと無線を介してデータ通信をするＲＦＩＤリーダ・ライタと、このＲＦＩＤリーダ・ライタを制御するコンピュータ端末とを含んで構成されている。ＲＦＩＤリーダ・ライタは、無線タグに記憶されたデータに対して、読み出しまたは書き込みを行うことができる（非特許文献１参照）。
【０００３】
ＲＦＩＤ用の無線タグは、ＲＦＩＤリーダ・ライタとの間でデータの送受信を行う際に、電源電圧を無線の電波を用いて生成するため電池を搭載しない。このような無線タグは一般に"パッシブ型"と呼ばれる。具体的には、ＲＦＩＤ用の無線タグはＲＦＩＤリーダ・ライタから供給された電波（搬送波の一部）を全波整流器で交流から直流に整流する。そして、内部電圧制御回路やブースタ回路を用いて回路電源として好適な電圧に昇降圧した後、この電力を電流モード復調器やロジックなど内部回路の電源として供給する。この場合、ＲＦＩＤ用の無線タグにおける交流から直流への変換効率は、全波整流器の中に含まれるＰＭＯＳ／ＮＭＯＳ整流ダイオードの素子サイズの最適化や、整流ダイオードに入力される前の寄生容量等による損失、およびアンテナと整流入力部のミスマッチによる損失を抑えることで高めることができる。
【０００４】
また、特許文献１には室内侵入者検知装置に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている室内侵入者検知装置は、送信装置と、受信装置と、警報装置と、を備える。送信装置は、所定搬送周波数の無変調波信号を送信する。受信装置は、当該送信装置から出力された信号を受信する受信部と、当該受信した信号を検波する検波部と、当該検波して得た信号のレベルが所定範囲を超えるときには検出信号を出力するレベル変動検出部とを備える。警報装置は、当該受信装置のレベル変動検出部から出力された検出信号に基づき警報を発する。特許文献１に開示されている室内侵入者検知装置は、送信装置から出力された電波の受信電界変動や復調した信号の符号誤り率の変動から室内への侵入者を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４１５７７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】国際固体回路会議２００６予稿集 講演番号１７．２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
背景技術で説明したように、ＲＦＩＤ用の無線タグ（以下、データ送信機ともいう）が保持するデータを読み出すためには、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタが必要となる。よって、例えば、無線ネットワーク（ＷＬＡＮ）環境下において、ＲＦＩＤ用の無線タグが保持するデータを読み出すためには、無線ネットワークと有線または無線で接続された専用のＲＦＩＤリーダ・ライタが必要となる。このため、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入するにはコストがかかるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる無線通信システムは、第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器と、送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波を変調することで生成された第２の電波を出力するデータ送信機と、前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調する分離復調回路を備える第２の無線機器と、を備える。前記データ送信機は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する。
【０００９】
本発明にかかる無線通信方法は、第１のデータを送信する第１の無線機器と当該第１のデータを受信する第２の無線機器とを備える無線ネットワークにおいてデータ送信機を用いて第２のデータを送信する無線通信方法であって、第１の無線機器から前記第１のデータを第１の電波を用いて送信し、前記データ送信機において前記第２のデータに応じて前記第１の電波を変調して第２の電波を生成すると共に、当該第２の電波を出力し、前記第２の無線機器において前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調する。そして、前記データ送信機において前記第２の電波を生成し出力する際、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成し、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する。
【００１０】
本発明にかかる無線通信システムおよび無線通信方法では、データ送信機が、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波を変調し第２の電波として出力している。ここで、変調された第２の電波は第１の電波に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器において、第１の電波に対する外乱の有無を用いて第１の無線機器から送信された第１のデータとデータ送信機から送信された第２のデータを分離し、第１および第２のデータを復調している。これにより、データ送信機が保持するデータを読み出すために、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタを設ける必要がないため、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することができる。また、データ送信機から出力される第２の電波は第１の電波を増幅した電波であるので、データ送信機と第２の無線機器との距離が離れている場合であっても、データ送信機から第２の無線機器に対して第２のデータを送信することができる。
【００１１】
また、本発明にかかるデータ送信機は、送信対象である送信データに応じて無線ネットワークで用いられている第１の電波を変調することで当該第１の電波に外乱を与える第２の電波を生成する変調回路を備える。前記変調回路は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記送信データに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図３Ａ】図２に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図３Ｂ】図２に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図４】図２に示すデータ送信機の具体例を示す回路図である。
【図５】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の他の例を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機の他の例を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１にかかる第２の無線機器が受信する電波のビット誤り率を説明するための図である。
【図８】実施の形態１にかかる無線通信システムの他の例を示すブロック図である。
【図９】実施の形態１にかかる無線通信システムが備える第２の無線機器の他の例を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図１１Ａ】図１０に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図１１Ｂ】図１０に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図１２】実施の形態３にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示すデータ送信機の具体例を示す回路図である。
【図１４】実施の形態４にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示す回路図である。
【図１５】実施の形態４にかかる発明の効果を説明するための図である。
【図１６】実施の形態５にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示す回路図である。
【図１７】実施の形態５にかかる発明の効果を説明するための図である。
【図１８】実施の形態６にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図１９】実施の形態６にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。
【図２０Ａ】図１９に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図２０Ｂ】図１９に示すデータ送信機の動作を説明するための図である。
【図２１】図１９に示すデータ送信機の具体例を示す回路図である。
【図２２】図１９に示すデータ送信機の受信用アンテナおよび送信用アンテナの配置を説明するための図である。
【図２３】実施の形態７にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図２４】実施の形態７にかかる無線通信システムに用いられる第２の無線機器を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態７にかかる無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】有限インパルス応答フィルタによるノイズ除去を説明するための図である。
【図２７】無線通信システムの搬送波周波数とデータレートとの関係を示す図である。
【図２８】実施の形態８にかかる無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９Ａ】実施の形態９にかかる無線通信システムを示すブロック図である。
【図２９Ｂ】複数のデータ送信機のそれぞれが第１の電波に与える外乱の一例を示す図である。
【図３０】Ｍ系列ＰＮ符号を用いた場合のＳＮ比を示す図である。
【図３１】本発明を車内ネットワークに適用した例を説明するための図である。
【図３２Ａ】データ送信機を粘着部材に取り付けた場合を説明するための図である。
【図３２Ｂ】データ送信機を粘着部材に取り付けた場合を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施の形態１にかかる無線通信システムを示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態にかかる無線通信システムは、第１の無線機器１と、第２の無線機器２と、データ送信機（ＲＦＩＤ用の無線タグに対応する）３と、を備える。第１の無線機器１は、第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信する。データ送信機３は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調して第２の電波１４を生成し出力する。第２の無線機器２は、第１の電波１２および第２の電波１４を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離し復調する分離復調回路２４を備える。本実施の形態にかかる無線通信システムの特徴は、従来技術ではノイズとして除去されていたＲＦＩＤ等のデータ送信機３からの外乱が、第２の無線機器２の分離復調回路２４において分離され、データとして取り出すことができる点である。以下、本実施の形態にかかる無線通信システムを構成する各要素について詳細に説明する。
【００１５】
第１の無線機器１は、第２の無線機器２との無線通信を実現するための内部回路（不図示）とアンテナ１１とを備え、第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信する。ここで、第１の電波１２は第２の無線機器２に直接送信される直接波である。また、第１の電波１３はデータ送信機３で受信される電波である。
【００１６】
第２の無線機器２は、第１の無線機器１との無線通信を実現するための内部回路（不図示）とアンテナ２３とを備える。また、第２の無線機器２が備える分離復調回路２４は、受信した第１および第２の電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離する。更に、分離復調回路２４は、第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータをそれぞれ復調する。
【００１７】
ここで、第１の無線機器１と第２の無線機器２は、無線ネットワーク（ＷＬＡＮ）を構成しており、例えば第１の無線機器１はＷＬＡＮ基地局（ＷＬＡＮ親機）であり、第２の無線機器２はＷＬＡＮ受信機（ＷＬＡＮ子機）とすることができる。また、例えば第１の無線機器１と第２の無線機器２は双方向の通信ができるように構成されている。なお、本実施の形態では第１の無線機器１と第２の無線機器２との間の通常のデータ通信は、第１の無線機器１と第２の無線機器２がそれぞれ備える内部回路を用いて実施される。第１の無線機器１と第２の無線機器２の通常のデータ通信については、従来の技術と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００１８】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムはＷＬＡＮに限定されるものではなく、ＷＬＡＮ以外にもＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や携帯電話などの既存の無線規格の機器に対しても広く適用することができる。
【００１９】
データ送信機３は、アンテナ３１と、変調回路３２と、センサ３３とを備える。データ送信機３は、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３をアンテナ３１で受信し、変調回路３２を用いて送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調して第２の電波１４を生成し出力する。ここで、データ送信機３が送信する第２のデータは、例えばセンサ３３を用いて収集されたデータである。センサ３３は、例えば人の体温を測定する温度センサ、人の血圧を測定する圧力センサ等である。例えば、温度センサ内蔵のデータ送信機を被測定対象に貼り付け、被測定対象の温度情報を無線送信し無線ネットワークで受信することで、被測定対象の温度を逐次チェックすることができる。
【００２０】
なお、センサ３３は温度センサ、圧力センサに限定されることはなく、所定のデータを取得できるセンサであればどのようなセンサであってもよい。
【００２１】
変調回路３２は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成する。ここで、変調回路３２は、例えば送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を負荷変調することで第２の電波１４を生成することができる。すなわち、データ送信機３のアンテナ３１に接続された変調回路３２を負荷変調回路で構成し、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に対するマッチングを変化させることで、第２の無線機器２に対してデータを送信することができる。
【００２２】
例えば、アンテナ３１の出力側および変調回路３２の入力側のそれぞれのインピーダンスにおいて、実数部が一致し、虚部の符号については反転しつつも絶対値が一致するように変調回路３２でインピーダンスを設定する。すると、アンテナ３１からデータ送信機３の内部への電力伝達効率は最大化され、アンテナ３１が受信した電波は理想的には再反射されることはない。つまり、アンテナ３１から第２の電波が出力されない。
【００２３】
一方、アンテナ３１の出力側および変調回路３２の入力側のそれぞれのインピーダンスにおいて、上記の様なインピーダンスの設定を外せば、アンテナ３１から入力された第１の電波１３はインピーダンスのミスマッチにより反射される。この反射波はアンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００２４】
そして、この反射波（第２の電波１４）は第１の電波１２に対する外乱として働くので、第２の無線機器２２においてこの外乱の有無を検知することで、データ送信機３から第２の無線機器２へ２値のデータを送信することができる。
【００２５】
しかしながら、上記の様な負荷変調は、データ送信機３が外部から電源供給を受けることなく実施しているため、アンテナ３１で受信した第１の電波１３の強度よりも大きな強度を有する第２の電波１４をアンテナ３１から送信することはできない。換言すると、インピーダンスのミスマッチにより反射された反射波（第２の電波１４）は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３の強度よりも弱くなる。このため、変調回路３２として負荷変調回路を用いた場合は、消費電力は低く抑えることができるものの、データ送信機３と第２の無線機器２との間の通信距離が短いものに限定されるという問題がある。
【００２６】
そこで、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、このような問題を解決するために、データ送信機３として図２に示すデータ送信機３を用いることができる。図２に示すデータ送信機３は、アンテナ３１、変調回路３２、およびセンサ３３を備える。変調回路３２は増幅器（可変利得増幅器）３５および分離素子３７を備える。変調回路３２は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成する。
【００２７】
このとき、変調回路３２が備える増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５を第２のデータに応じて増幅して第２の信号１６を生成する。生成された第２の信号１６はアンテナ３１から第２の電波１４として放射される。増幅器３５は、利得制御信号３６に応じて増幅率を変化させることができる。ここで、利得制御信号３６の値は、送信対象である第２のデータに対応している。
【００２８】
また、分離素子３７は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５を増幅器３５に入力する経路１７（図３Ａ参照）と、増幅器３５で増幅された第２の信号１６を増幅器３５からアンテナ３１に出力する経路１８（図３Ａ参照）とを分離する機能を有する。分離素子３７として、例えば方向性結合器を用いることができる。つまり、分離素子３７は、アンテナ３１から増幅器３５の入力までの電力の伝達、および増幅器３５の出力からアンテナ３１までの電力の伝達ができるように構成されている。換言すると、分離素子３７は、増幅器３５の出力から増幅器３５の入力までの電力の伝達、増幅器３５の入力から増幅器３５の出力までの電力の伝達、増幅器３５の入力からアンテナ３１までの電力の伝達、およびアンテナ３１から増幅器３５の出力までの電力の伝達、を遮断することができるように構成されている。
【００２９】
例えば、図３Ａに示すように、送信対象である第２のデータが"１"である場合（つまり、利得制御信号３６が"１"（活性状態）である場合）、増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５を増幅して、振幅の大きい第２の信号１６を生成する。生成された第２の信号１６はアンテナ３１から第２の電波１４として放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このとき、増幅器３５における増幅率を大きくすることで、より強い第２の電波１４をアンテナ３１から出力することができる。このようにして、データ送信機３から第２の無線機器２に"１"のデータが送信される。
【００３０】
一方、図３Ｂに示すように、送信対象である第２のデータが"０"である場合（つまり、利得制御信号３６が"０"（非活性状態）である場合）、増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５の振幅を十分に小さい値とする。よって、この場合、増幅器３５から出力される第２の信号１６の振幅は十分に小さいので、アンテナ３１から放射される第２の電波１４は第１の電波１２に対する外乱としては働かない。このようにして、データ送信機３から第２の無線機器２に"０"のデータが送信される。なお、利得制御信号３６が"０"である場合、増幅器３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５の振幅をゼロとしてもよい。このとき、増幅器３５から第２の信号１６は出力されないので、アンテナ３１から第２の電波１４は出力されない。
【００３１】
図４は、図２に示すデータ送信機３の具体例を示す回路図である。なお、図４に示すデータ送信機３は一例であり、本実施の形態では、上記で説明した動作を実現することができるデータ送信機であれば、図４に示すデータ送信機に限定されることはない。
【００３２】
図４に示すように、増幅器（シングルエンド増幅器）３５は、Ｎ型トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、容量Ｃ１、Ｃ２、および抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を備える。容量Ｃ１の一端にはアンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号１５が供給され、他端は抵抗Ｒ１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【００３３】
Ｎ型トランジスタＴｒ１のゲートには利得制御信号３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ２の一端および容量Ｃ２の一端と接続されている。抵抗Ｒ２の他端は電源ＶＤＤに接続されている。容量Ｃ２の他端は抵抗Ｒ３の一端と接続されている。抵抗Ｒ３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２が供給されている。増幅器３５で増幅された第２の信号１６は、容量Ｃ２の他端および抵抗Ｒ３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_１から出力される。
【００３４】
図４に示す増幅器３５において、利得制御信号３６が"０"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１がオフ状態となるので、増幅された信号はノードｎｏｄｅ_１から出力されない。一方、利得制御信号３６が"１"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ２のゲートには、第１の信号１５をバイアス電圧ｂｉａｓ_１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ２は第１の信号１５に応じて動作をするので、第１の信号１５を増幅した第２の信号１６がノードｎｏｄｅ_１から出力される。増幅された信号は分離素子３７を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００３５】
上記で説明した増幅器３５を備えるデータ送信機３を用いることで、データ送信機３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。例えば、増幅器３５の利得を１０ｄＢとし、増幅器３５を用いない場合におけるデータ送信機３と第２の無線機器２との通信距離をｒ、増幅器３５を用いた場合におけるデータ送信機３と第２の無線機器２との通信距離をｒ'とする。そして、ｒ、ｒ'それぞれの通信距離の減衰の差が１０ｄＢとなること、および距離の減衰がフリスの伝播公式にしたがうと仮定すると、以下の式を導くことができる。
【００３６】
２０ｌｏｇ（４πｒ'／λ）−２０ｌｏｇ（４πｒ／λ）＝１０ ・・・ 式１
【００３７】
よって、上記式１からｒ'＝３．２ｒとなり、変調回路３２に増幅器３５を用いた場合は、データ送信機３と第２の無線機器２との通信距離を３．２倍に向上させることができる。
【００３８】
データ送信機３が送信する第２のデータは、データ送信機３が予め備えるデータであってもよい。この場合、図５に示すように、データ送信機３はセンサを備えている必要はなく、データを格納するデータ格納部３８を備える構成とすることができる。また、データ送信機３が送信する第２のデータは、データ送信機３が外部から取得したデータであってもよい。この場合、図６に示すように、データ送信機３は入力端子３９を備え、データ送信機３はこの入力端子３９を介して外部データ４０を取得することができる。ここで、取得した外部データ４０の値は、利得制御信号３６に対応している。
【００３９】
データ送信機３は、図８に示す本実施の形態にかかる無線通信システムの他の例のように、電力生成回路３４を備えていてもよい。すなわち、図８に示すデータ送信機３０が備える電力生成回路３４は、アンテナ３１を用いて第１の電波（環境電波）１３を受信し、この第１の電波（環境電波）１３を全波整流器で交流から直流に整流する。そして、内部電圧制御回路やブースタ回路を用いて回路電源として好適な電圧に昇降圧した後、この電力を変調回路３２やセンサ３３等に供給することができる。この場合、データ送信機３０は電池を搭載する必要はなく、いわゆるパッシブ型のデータ送信機を構成する。一方、データ送信機３は電池を内蔵していてもよく、この場合はいわゆるアクティブ型のデータ送信機を構成する。なお、アクティブ型の場合はデータ送信機３が送信する第２のデータとして電池の残量を含めてもよい。この場合も、変調回路３２に増幅器３５を設けることで、データ送信機３と第２の無線機器２との通信距離を更に延ばすことができる。
【００４０】
次に、本実施の形態にかかる無線通信システムの動作について説明する。
図１に示す第１の無線機器１と第２の無線機器２は無線ネットワーク（ＷＬＡＮ）を構成している。このとき、第１の無線機器１と第２の無線機器２は規格に準拠した変調要素を備える第１の電波１２を用いて通信ができるように構成されている。
【００４１】
図７は、第２の無線機器２が受信する電波（第１の電波１２と第２の電波１４）のビット誤り率を説明するための図である。データ送信機３からのデータ送信がない場合は、第１の電波１２はデータ送信機３から送信された第２の電波１４の影響を受けない。つまりこの場合は、データ送信機３から送信された第２の電波１４が第１の電波１２に対する外乱として働かないため、図７の符号７１に示すようにビット誤り率は上昇しない。よって、第１の無線機器１と第２の無線機器２は、図７に示す低いビット誤り率（符号７１）で通信することができる。そして、第２の無線機器２は第１の電波１２をアンテナ２３で受信し、分離復調回路２４は第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調する。
【００４２】
次に、データ送信機３がデータを送信する場合について説明する。この場合は、まずデータ送信機３は第１の無線機器１から出力された第１の電波１３を受信する。また、センサ３３はセンサ３３で取得したデータを変調回路３２へ出力する。そして、変調回路３２はセンサ３３で取得したデータ（送信対象である第２のデータ）に応じて、受信した第１の電波１３を変調し、変調後の電波を第２の電波１４として出力する。
【００４３】
データ送信機３がデータを送信する場合、図７に示すように第１の電波１２はデータ送信機３から送信された第２の電波１４の影響を受ける。よって、この場合は、データ送信機３から送信された第２の電波１４が第１の電波１２に対する外乱として働くため、図７の符号７２に示すようにビット誤り率が上昇する。
【００４４】
すなわち、データ送信機３において変調されることで生成された第２の電波は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１２を撹乱して受信ＳＮ比を低下させるため、ビット誤り率を上昇させる。つまり、データ送信機３においてｏｎ／ｏｆｆキーイングの変調をかければ、図７に示すようにビット誤り率の時間変動を用いて第２のデータを送信することができる。そして、第２の受信機器２においてこのビット誤り率の時間変動を検出することで、データ送信機３から送信された第２のデータを復調することができる。
【００４５】
なお、この時のビット誤り率７２は、第１の無線機器１と第２の無線機器２の通信に悪影響を及ぼさないように、ビット誤り率の無線規格値よりも低い範囲内としている。つまり、ビット誤り率７１とビット誤り率７２は、共にビット誤り率の無線規格値よりも低い範囲内としている。一般的に、通信環境は常に変化し様々な外乱が混入するため、このような外乱に対する通信のロバストネスが保障されるように無線規格が策定される。
【００４６】
第２の無線機器２は第１の電波１２および第２の電波１４をアンテナ２３で受信する。そして、分離復調回路２４は、受信したこれらの電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータを分離すると共に、これらのデータを復調して第１の無線機器１からの復調データ２５およびデータ送信機３からの復調データ２６を生成する。
【００４７】
ここで、第１の無線機器１が送信する第１のデータは、第１の無線機器１と第２の無線機器２の規格に準拠した変調要素を備える第１の電波１２（つまり、規格に準拠した搬送波周波数を備える電波）を用いて伝送される。一方、データ送信機３が送信する第２のデータは、第２の無線機器２が受信した電波（第１および第２の電波）におけるビット誤り率の変化（つまりビット誤り率の高低）を用いて伝送される。
【００４８】
この時、第２の無線機器２が受信した電波のビット誤り率の変化の周期（つまりビット誤り率の変調周期）は、規格に準拠した搬送波周波数を備える第１の電波１２の変調周期よりも遅い。このため、分離復調回路２４を用いて、第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータを分離することができる。
例えば、分離復調回路２４はローパスフィルタ（ＬＰＦ）を有し、当該ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いることで、ビット誤り率の変調周期が遅い第２のデータを分離することができる。また、例えば分離復調回路２４はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を備えていてもよく、この場合もバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いることで、ビット誤り率の変調周期が遅い第２のデータを分離することができる。ここで、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を組み合わせることで構成することができる。このとき、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いることで、変調周期が第２のデータの変動周期よりも遅い環境電波の変動成分を第２のデータから除去することができる。
なお、分離復調回路２４はアナログ信号に対するフィルタ回路でもよく、またＡ／Ｄ変換後のデジタル信号に対するフィルタ回路であってもよい。
【００４９】
図８は、本実施の形態にかかる無線通信システムの他の例を示すブロック図である。図８に示すように、第２の無線機器２のアンテナ２３で受信された第１の電波１２および第２の電波１４は、増幅器２７で増幅してもよい。また、図８に示すように、分離復調回路２４としてベースバンドフィルタ２８を用いてもよい。また、周辺の電波状況に応じて適宜フィルタを追加してもよく、第２の電波１４の強い周波数帯域でフィルタ処理を行なってもよい。増幅器２７やフィルタ処理により、後段の分離復調回路２４（ベースバンドフィルタ２８）で分離復調処理ができる程度まで信号振幅を増加させることができる。
【００５０】
また、図１に示した第２の無線機器２が備える分離復調回路２４は、次のように構成することもできる。図９は本実施の形態にかかる無線通信システムの第２の無線機器２２の構成を示す図である。図９に示す第２の無線機器２２は、アンテナ２３、受信回路８１、プロトコル処理部８２を備えており、この構成は既存の無線機器と同様である。そして、第２の無線機器２２のプロトコル処理部８２が上記分離復調回路２４として動作するように、プロトコル処理部８２に対してソフトウェア処理を施す。このように、プロトコル処理部８２に対してソフトウェア処理を施すことで、図１に示した第２の無線機器２を既存の無線機器を用いて構成することができる。なお、本実施の形態では図９に示すプロトコル処理部の一部をハードウェアで構成してもよく、この場合はプロトコル処理部のハードウェアで構成した部分以外にソフトウェア処理を施すことで第２の無線機器２を構成することができる。
【００５１】
つまり、第１の無線機器１が送信する第１のデータは、第１の無線機器１と第２の無線機器２の規格に準拠した変調要素を備える第１の電波１２（つまり、規格に準拠した搬送波周波数を備える電波）を用いて伝送される。一方、データ送信機３が送信する第２のデータは、第２の無線機器２が受信した電波（第１および第２の電波）におけるビット誤り率の変化（つまりビット誤り率の高低）を用いて伝送される。そして、プロトコル処理部８２に対して、第１の無線機器１が送信する第１のデータ（つまり、規格に準拠した搬送波周波数で送信されるデータ）とデータ送信機３が送信する第２のデータ（つまり、所定の変調周波数で変調されたビット誤り率を用いて送信されるデータ）をそれぞれ分離し復調するようにソフトウェア処理を施すことで、第１の無線機器１からの復調データ２５とデータ送信機３からの復調データ２６を得ることができる。プロトコル処理部８２におけるこのような処理はベースバンドドメインで行なわれている。
【００５２】
従来では、無線ネットワーク環境下において、ＲＦＩＤ用の無線タグ（データ送信機）が保持するデータを読み出すためには、無線ネットワークと有線または無線で接続された専用のＲＦＩＤリーダ・ライタが必要であった。このため、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入するにはコストがかかるという問題があった。
【００５３】
しかしながら、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第１の無線機器１と第２の無線機器２とで構成される無線ネットワーク環境下において、データ送信機３が、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成し出力している。ここで、変調された第２の電波１４は第１の電波１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２の分離復調回路２４において、第１の電波１２に対する外乱の有無を用いて第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータを分離し、第１および第２のデータを復調している。
【００５４】
このような構成を備える本実施の形態にかかる無線通信システムでは、ＲＦＩＤ用の無線タグ（データ送信機３）が保持するデータを読み出すために、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタを設ける必要がない。よって、本実施の形態にかかる発明により、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムを提供することができる。
【００５５】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図９に示した既存のハードウェア構成を備える第２の無線機器２２のプロトコル処理部８２に対して、図１に示した分離復調回路２４として動作するようにソフトウェア処理を施すことで、第２の無線機器を構成することができる。よって、既存のハードウェア構成にソフトウェアを導入するのみで本実施の形態にかかる第２の無線機器を構成することができるので、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することができる。
【００５６】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図２に示すように、データ送信機３の変調回路３２に増幅器３５を設けている。このように、変調回路３２に増幅器３５を設けることで、生成される第２の電波１４の出力を高めることができる。よって、データ送信機３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００５７】
また、無線の電波を用いて電源電圧を生成するパッシブ型のデータ送信機３では、専用のＲＦＩＤリーダ・ライタからデータ送信機３に給電する場合、データ送信機３に向かわない電波も存在していた。つまり、ＲＦＩＤリーダ・ライタのアンテナに指向性がない場合はデータ送信機３に向かわずに無駄になる電力が存在していた。また、ＲＦＩＤリーダ・ライタのアンテナに指向性を持たせて電力伝達効率を高めたとしても、電力を電波で送電する以上は空間で無駄に捨てられる電力が存在していた。
【００５８】
これに対して図８に示した本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第１の無線機器１と第２の無線機器２の通信に用いられる電波（環境電波）を用いて、データ送信機３０の電力生成回路３４が電力を生成している。よって、新たにＲＦＩＤリーダ・ライタを導入し、給電用の電波を出力する必要がないため無線通信システムの消費電力を低減することができる。
【００５９】
また、特許文献１に開示されている技術は、外乱の有無を検知するのみであり、時間的に変動する外乱をデータと区別すること、および所望でない外乱発生源を所望の外乱と判別することはできなかった。つまり、このような無線通信システムでは、通信環境の変化により様々な外乱が混入し、ビット誤り率もこれに伴い変化していた。そして、特許文献１に開示されている技術は、単にビット誤り率に基づき外乱の変化の有無を検知するのみで、所望の外乱を意味のあるデータとして取り出してはいない。
これに対して本実施の形態にかかる無線通信システムでは、ビット誤り率の変調周期が遅い第２のデータ（データ送信機から送信されたデータ）を、分離復調回路を用いて分離し、この第２のデータを復調している。
よって、特許文献１に開示されている技術では不可能であった、所望の外乱からの通信データの取得、無線データ通信の成立にとって必須であるノイズ除去、および１対複数通信での通信相手の選別（詳細は実施の形態９を参照）が可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態にかかる無線通信方法は、第１のデータを送信する第１の無線機器１と当該第１のデータを受信する第２の無線機器２とを備える無線ネットワークにデータ送信機３を用いて第２のデータを送信する無線通信方法であって、次のステップを有する。（１）第１の無線機器１から第１のデータを第１の電波１２、１３を用いて送信するステップ。（２）データ送信機３において第２のデータに応じて第１の電波１３を変調して第２の電波１４を生成すると共に、当該第２の電波１４を出力するステップ。（３）第２の無線機器２において第１の電波１２および第２の電波１４を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータとデータ送信機３から送信された第２のデータとを分離し復調するステップ。そして、データ送信機３において第２の電波１４を生成し出力する際、第１の電波１３に応じた第１の信号１５を第２のデータに応じて増幅して第２の信号１６を生成し、当該第２の信号１６を第２の電波１４として放射する。ここで、第１の電波１３を第２のデータに応じて増幅する場合は、例えば図２に示す増幅器３５を用いることができる。
【００６１】
以上で説明した本実施の形態にかかる本発明により、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することができる。更に、本実施の形態にかかる発明では、データ送信機３の変調回路３２に増幅器３５を設けているので、データ送信機３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００６２】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１０は、実施の形態２にかかる無線通信システムが備えるデータ送信機５０３を示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機５０３の変調回路５３２が、２つの増幅器５３４、５３５およびスイッチ５３６を備えている点が、実施の形態１にかかる無線通信システム（特に、図２参照）と異なる。これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００６３】
図１０に示すデータ送信機５０３は、アンテナ３１、変調回路５３２、およびセンサ３３を備える。変調回路５３２は２つの増幅器（可変利得増幅器）５３４、５３５、スイッチ５３６、および分離素子５３８を備える。分離素子５３８は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子５３８は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号５１５を増幅器５３４に入力する経路５１７（図１１Ａ参照）と、増幅された第２の信号５１６を増幅器５３５からアンテナ３１に出力する経路５１８（図１１Ａ参照）とを分離する機能を有する。分離素子５３８として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【００６４】
また、増幅器５３４と増幅器５３５との間にはスイッチ５３６が設けられている。スイッチ５３６は、送信対象である第２のデータに対応する制御信号５３７に応じて、増幅器５３４と増幅器５３５との接続を切り替える。
【００６５】
例えば、図１１Ａに示すように、送信対象である第２のデータが"１"である場合（つまり、制御信号５３７が"１"である場合）、スイッチ５３６は導通状態となり増幅器５３４と増幅器５３５とがスイッチ５３６を介して互いに接続される。このとき、増幅器５３４および増幅回路５３５は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号５１５を増幅して第２の信号５１６を生成する。生成された第２の信号５１６はアンテナ３１から第２の電波１４として放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このとき、増幅器５３４および増幅回路５３５を用いて第１の電波１３の振幅を増幅することで、より強い第２の電波１４をアンテナ３１から出力することができる。このようにして、データ送信機５０３から第２の無線機器２に"１"のデータが送信される。
【００６６】
一方、図１１Ｂに示すように、送信対象である第２のデータが"０"である場合（つまり、制御信号５３７が"０"である場合）、スイッチ５３６は非導通状態となり増幅器５３４と増幅器５３５とが接続されていない状態となる。よって、増幅器５３５には増幅器５３４で増幅した後の信号が供給されないので、増幅器５３５から第２の信号５１６は出力されない。よって、アンテナ３１から第２の電波１４は放射されない。このようにして、データ送信機５０３から第２の無線機器２に"０"のデータが送信される。
【００６７】
このとき、アンテナ３１の直後の増幅器５３４を低雑音の増幅器で構成し、アンテナ３１へ第２の信号５１６を出力する増幅器５３５をアンテナ３１と整合をとった高利得の増幅器で構成することで、信号中のＳＮ比を最小化することができ、データ送信機５０３と第２の無線機器２との通信距離を延ばすことができる。
【００６８】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図１０に示すように、データ送信機５０３の変調回路５３２に増幅器５３４、５３５を設けている。このように、変調回路５３２に増幅器５３４、５３５を設けることで、生成される第２の電波１４の出力を高めることができる。よって、データ送信機５０３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機５０３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００６９】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図２に示したデータ送信機３では、分離素子３７を用いて第２の信号１６が増幅器３５に帰還されることを防いでいる。しかしながら、分離素子３７の機能が不十分な場合、第２の信号１６の一部が増幅器３５に帰還されるおそれもある。この場合、回路設計のパラメータ（増幅率等や位相余裕など）の設定によっては、変調回路において発振するおそれもある。
【００７０】
実施の形態３にかかる無線通信システムでは、変調回路において発振することを抑制することができるデータ送信機について説明する。なお、これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００７１】
図１２は、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機を示すブロック図である。図１２に示すデータ送信機６０３は、変調回路６３２とセンサ３３とを備える。変調回路６３２は、分離素子６３３、増幅器６３４、減衰器６３５、信号強度検知器６３８、６３９、およびオペアンプＡＭＰ１１を備える。
【００７２】
分離素子６３３は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子６３３は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１を増幅器６３４に入力する経路と、増幅された第２の信号６１３を増幅器６３４からアンテナ３１に出力する経路とを分離する機能を有する。分離素子６３３として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【００７３】
増幅器６３４としては、例えば２入力可変利得増幅器を用いることができる。増幅器６３４は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１と、減衰器６３５から出力された信号（第３の信号）６１２とを入力し、利得制御信号６３７に応じて増幅された第２の信号６１３を生成する。生成された第２の信号６１３は、分離素子６３３を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００７４】
例えば、増幅器６３４は、利得制御信号６３７が"１"である場合、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１と、減衰器６３５から出力された信号６１２とを入力し、増幅された第２の信号６１３を生成する。生成された第２の信号６１３は、第２の電波１４としてアンテナ３１から放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このようにして、データ送信機６０３から第２の無線機器に"１"のデータが送信される。
【００７５】
一方、増幅器６３４は、利得制御信号６３７が"０"である場合、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１と、減衰器６３５から出力された信号６１２とを入力し、振幅の小さい第２の信号６１３を生成する。この場合、増幅器６３４から出力される第２の信号６１３は十分に振幅が小さい信号であるので、第１の電波１２に対する外乱としては働かない。このようにして、データ送信機６０３から第２の無線機器に"０"のデータが送信される。なお、利得制御信号６３７が"０"である場合、増幅器３６３４は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１の振幅をゼロとしてもよい。このとき、増幅器６３４から第２の信号６１３は出力されないので、アンテナ３１から第２の電波１４は放射されない。
【００７６】
減衰器６３５は、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３を第１の信号６１１と同程度の強度となるように減衰させ、減衰後の信号６１２を増幅器６３４に出力する。つまり、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３は、減衰器６３５を経由して増幅器６３４に帰還される。
【００７７】
信号強度検知器６３８は、減衰器６３５から出力された信号６１２の強度を検知し、検知した信号強度に応じた信号をオペアンプＡＭＰ１１の反転入力端子に出力する。信号強度検知器６３９は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１の強度を検知し、検知した信号強度に応じた信号をオペアンプＡＭＰ１１の非反転入力端子に出力する。信号強度検知器６３８、６３９は、例えば信号６１１、６１２の振幅レベルを直流電圧に変換することができる回路である。
【００７８】
オペアンプＡＭＰ１１は、信号強度検知器６３９で検知した第１の信号６１１の強度と、信号強度検知器６３８で検知した信号６１２の強度とが等しくなるように、減衰器６３５の減衰量を調整する。
【００７９】
つまり、図１２に示す変調回路６３２では、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３を第１の信号６１１と同程度の強度となるように減衰させ、減衰した後の信号６１２を増幅器６３４に帰還させている。そして、増幅器６３４の出力値を、信号６１２を用いて減算している。これにより、増幅器６３４におけるフィードバックループを安定化させることができ、変調回路６３２が発振することを抑制することができる。このとき、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号６１１の強度と、減衰器６３５から出力された信号６１２の強度とが等しくなるように、信号強度検知器６３８、６３９、オペアンプＡＭＰ１１、および減衰器６３５を用いてフィードバックループを構成している。
【００８０】
図１３は、図１２に示すデータ送信機６０３の具体例を示す回路図である。なお、図１３に示すデータ送信機６０３は一例であり、本実施の形態では、上記で説明した動作を実現することができるデータ送信機であれば、図１３に示すデータ送信機に限定されることはない。
【００８１】
図１３に示すように、増幅器６３４は、Ｐ型トランジスタＴｒ１１、Ｔｒ１２、およびＮ型トランジスタＴｒ１３〜Ｔｒ１５を有する。Ｐ型トランジスタＴｒ１１のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートおよびドレインはＰ型トランジスタＴｒ１２のゲートに接続されている。Ｐ型トランジスタＴｒ１２のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートはＰ型トランジスタＴｒ１１のゲートおよびドレインと接続され、ドレインはＮ型トランジスタＴｒ１４のドレインと接続されている。
【００８２】
Ｎ型トランジスタＴｒ１３のドレインはＰ型トランジスタＴｒ１１のゲートおよびドレイン、並びにＰ型トランジスタＴｒ１２のゲートと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ１３のゲートには第１の信号６１１が供給される。Ｎ型トランジスタＴｒ１４のドレインはＰ型トランジスタＴｒ１２のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ１４のゲートには信号６１２が供給される。Ｎ型トランジスタＴｒ１３とＮ型トランジスタＴｒ１４のソースは、Ｎ型トランジスタＴｒ１５のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ１５のソースは接地されており、ゲートには利得制御信号６３７が供給される。Ｐ型トランジスタＴｒ１２のドレインとＮ型トランジスタＴｒ１４のドレインとが接続されているノードからは第２の信号６１３が出力される。つまり、増幅器６３４は差動増幅器を構成する。
【００８３】
信号強度検知器６３８は、半波整流を行なうダイオードＤ１１と容量Ｃ１１とで構成されている。ダイオードＤ１１のアノードには信号６１２が供給され、カソードは容量Ｃ１１の一端と接続されている。容量Ｃ１１の他端は接地されている。
【００８４】
信号強度検知器６３９は、半波整流を行なうダイオードＤ１２と容量Ｃ１２とで構成されている。ダイオードＤ１２のアノードには第１の信号６１１が供給され、カソードは容量Ｃ１２の一端と接続されている。容量Ｃ１２の他端は接地されている。
【００８５】
減衰器６３５は、可変抵抗ＶＲ１１で構成されている。可変抵抗ＶＲ１１の一端には第２の信号６１３が供給され、他端からは信号６１２が出力される。可変抵抗ＶＲ１１の抵抗値はオペアンプＡＭＰ１１から出力される信号に基づき調整される。
【００８６】
図１３に示すデータ送信機６０３において、利得制御信号６３７が"０"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１５がオフ状態となる。この場合は、増幅された第２の信号６１３は増幅器６３４から出力されない。一方、利得制御信号６３７が"１"の場合はＮ型トランジスタＴｒ１５がオン状態となる。この場合は、第１の信号６１１と信号６１２に応じて増幅された第２の信号６１３が増幅器６３４から出力される。増幅された第２の信号６１３は分離素子３３３を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【００８７】
信号強度検知器６３８は、信号６１２の振幅を強度信号（直流成分）に変換し、当該強度信号をオペアンプＡＭＰ１１の反転入力端子に出力する。信号強度検知器６３９は、第１の信号６１１の振幅を強度信号（直流成分）に変換し、当該強度信号をオペアンプＡＭＰ１１の非反転入力端子に出力する。オペアンプＡＭＰ１１は、信号強度検知器６３９で検知した第１の信号６１１の強度と、信号強度検知器６３８で検知した信号６１２の強度とが等しくなるように、減衰器６３５の抵抗値を調整する。なお、信号強度検知器６３８、６３９、オペアンプＡＭＰ１１、および可変抵抗ＶＲ１１で扱われる各信号はアナログ値を想定しているが、デジタル値を扱う回路に変更してもよい。
【００８８】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、増幅器６３４から出力された第２の信号６１３を第１の信号６１１と同程度の強度となるように減衰させ、減衰した後の信号６１２を増幅器６３４に帰還させている。そして、増幅器６３４の出力値を、信号６１２を用いて減算している。これにより、増幅器６３４におけるフィードバックループを安定化させることができ、変調回路６３２が発振することを抑制することができる。
【００８９】
また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図１２に示すように、データ送信機６０３の変調回路６３２に増幅器６３４を設けている。このように、変調回路６３２に増幅器６３４を設けることで、生成される第２の電波１４の出力を高めることができる。よって、データ送信機６０３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機６０３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。
【００９０】
＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図２に示したデータ送信機３では、データ送信機３の内部に設けられた増幅器３５を用いることで、強度の大きい第２の電波１４を送信することを可能にしていた。しかしながら、増幅器３５の設定によっては、データ送信機３から出力される第２の電波１４の強度が大きくなり過ぎて、他の電子機器に影響を及ぼす可能性がある。
【００９１】
本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機から出力される第２の電波の強度を所定の強度に抑えることができるデータ送信機について説明する。なお、これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００９２】
図１４は、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機７０３を示す回路図である。図１４に示すデータ送信機７０３は、変調回路７３２とセンサ３３とを備える。変調回路７３２は、増幅器（シングルエンド増幅器）７３３、７３４、降圧回路７３５、および分離素子７３７を備える。ここで、増幅器（シングルエンド増幅器）７３３、７３４と、降圧回路７３５は、振幅制限機能付の可変利得増幅器を構成する。
【００９３】
分離素子７３７は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子７３７は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号７１１を増幅器７３３に入力する経路と、増幅された第２の信号７１３を増幅器７３４からアンテナ３１に出力する経路とを分離する機能を有する。分離素子７３７として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【００９４】
図１４に示すように、増幅器７３３は、Ｎ型トランジスタＴｒ２１、Ｔｒ２２、容量Ｃ２１、Ｃ２２、および抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３を備える。容量Ｃ２１の一端にはアンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号７１１が供給され、他端は抵抗Ｒ２１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ２２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ２１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ２２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ２１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【００９５】
Ｎ型トランジスタＴｒ２１のゲートには利得制御信号７３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ２２の一端および容量Ｃ２２の一端と接続されている。抵抗Ｒ２２の他端は電源ＶＤＤ_１に接続されている。容量Ｃ２２の他端は抵抗Ｒ２３の一端と接続されている。抵抗Ｒ２３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２２が供給されている。増幅器７３３で増幅された信号７１２は、容量Ｃ２２の他端および抵抗Ｒ２３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_２１から増幅器７３４に出力される。
【００９６】
増幅器７３４は、Ｎ型トランジスタＴｒ２３、Ｔｒ２４、容量Ｃ２３、および抵抗Ｒ２４、Ｒ２５を備える。Ｎ型トランジスタＴｒ２４のドレインはＮ型トランジスタＴｒ２３のソースと接続され、ゲートには増幅器７３３から出力された信号７１２が供給され、ソースは接地されている。Ｎ型トランジスタＴｒ２３のゲートには利得制御信号７３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ２４の一端および容量Ｃ２３の一端と接続されている。抵抗Ｒ２４の他端は電源ＶＤＤ_２に接続されている。容量Ｃ２３の他端は抵抗Ｒ２５の一端と接続されている。抵抗Ｒ２５の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_２３が供給されている。増幅器７３４で増幅された第２の信号７１３は、容量Ｃ２３の他端および抵抗Ｒ２５の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_２２から出力される。
【００９７】
降圧回路７３５は、電源電圧ＶＤＤ_１を、電源電圧ＶＤＤ_１よりも低い電源電圧ＶＤＤ_２に変換する。
【００９８】
図１４に示す増幅器７３３、７３４において、利得制御信号７３６が"０"の場合は、増幅器７３３のＮ型トランジスタＴｒ２１および増幅器７３４のＮ型トランジスタＴｒ２３がオフ状態となるので、増幅された第２の信号７１３は増幅器７３４から出力されない。
【００９９】
一方、利得制御信号７３６が"１"の場合は、増幅器７３３のＮ型トランジスタＴｒ２１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ２２のゲートには、第１の信号７１１をバイアス電圧ｂｉａｓ_２１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ２２は第１の信号７１１に応じて動作をするので、第１の信号７１１を増幅した信号７１２がノードｎｏｄｅ_２１から出力される。
【０１００】
また、利得制御信号７３６が"１"の場合は、増幅器７３４のＮ型トランジスタＴｒ２３がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ２４のゲートには増幅器７３３から出力された信号７１２が供給されるので、Ｎ型トランジスタＴｒ２４は信号７１２に応じて動作をし、信号７１２を増幅した第２の信号７１３がノードｎｏｄｅ_２２から出力される。このとき、電源電圧ＶＤＤ_２は電源電圧ＶＤＤ_１よりも低い電圧であるので、ノードｎｏｄｅ_２２から出力される第２の信号７１３の振幅値は、増幅器７３３から出力された信号７１２の振幅値よりも小さくなる。増幅された第２の信号７１３は分離素子７３７を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態にかかるデータ送信機７０３では、降圧回路７３５を用いて増幅器７３４の電源電圧ＶＤＤ_２を電源電圧ＶＤＤ_１よりも低い電圧に設定している。これにより、増幅器７３４において増幅された第２の信号７１３の振幅値を、電源電圧ＶＤＤ_２よりも低い値にすることができるので、データ送信機から出力される第２の電波の強度を所定の強度に抑えることができる。
【０１０２】
図１５は、本実施の形態にかかる発明の効果を説明するための図である。実施の形態１にかかるデータ送信機３では、増幅器３５の設定によっては、データ送信機３から出力される第２の電波１４の強度が、規格値よりも大きくなる場合があった（符号７１５参照）。これに対して本実施の形態にかかるデータ送信機３では、振幅制限機能付の可変利得増幅器を用いているので、第２の電波１４の強度を規格値以下にすることができる（符号７１６参照）。このとき、データ送信機から出力される第２の電波の強度は、降圧回路７３５で設定される電源電圧ＶＤＤ_２の値を変更することで、調整することができる。
【０１０３】
なお、上記で説明した、増幅器７３３、７３４と、降圧回路７３５とで構成される振幅制限機能付の可変利得増幅器は一例であり、第２の電波の強度を所定の強度に抑えることができる増幅器であれば、どのような増幅器を用いてもよい。
【０１０４】
＜実施の形態５＞
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図２に示したデータ送信機３では、データ送信機３の内部に設けられた増幅器３５を非線形領域で動作させると高調波歪みが生じる場合があった。この高調波歪みの電力強度が大きすぎると、他の電子機器に影響を及ぼす可能性があった。
【０１０５】
本実施の形態にかかる無線通信システムでは、この高調波歪みの電力強度を規格値以下に抑えることができるデータ送信機について説明する。なお、これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【０１０６】
図１６は、本実施の形態にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機８０３を示す回路図である。図１６に示すデータ送信機８０３は、変調回路８３２とセンサ３３とを備える。変調回路８３２は、増幅器（シングルエンド増幅器）８３３、高調波除去回路（ローパスフィルタ）８３４、および分離素子８３７を備える。ここで、増幅器８３３と、高調波除去回路８３４は、高調波除去機能付の可変利得増幅器を構成する。
【０１０７】
分離素子８３７は、実施の形態１で説明した分離素子３７と基本的に同様である。つまり、分離素子８３７は、アンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号８１１を増幅器８３３に入力する経路と、増幅された第２の信号８１３を高調波除去回路８３４からアンテナ３１に出力する経路とを分離する機能を有する。分離素子８３７として、例えば方向性結合器を用いることができる。
【０１０８】
図１６に示すように、増幅器８３３は、Ｎ型トランジスタＴｒ３１、Ｔｒ３２、容量Ｃ３１、Ｃ３２、および抵抗Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３を備える。容量Ｃ３１の一端にはアンテナ３１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号８１１が供給され、他端は抵抗Ｒ３１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ３２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ３１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_３１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ３１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【０１０９】
Ｎ型トランジスタＴｒ３１のゲートには利得制御信号８３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ３２の一端および容量Ｃ３２の一端と接続されている。抵抗Ｒ３２の他端は電源ＶＤＤに接続されている。容量Ｃ３２の他端は抵抗Ｒ３３の一端と接続されている。抵抗Ｒ３３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_３２が供給されている。増幅器８３３で増幅された信号８１２は、容量Ｃ３２の他端および抵抗Ｒ３３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_３１から高調波除去回路８３４に出力される。
【０１１０】
高調波除去回路８３４は、Ｐ型トランジスタＴｒ３３、Ｔｒ３４、Ｎ型トランジスタＴｒ３５〜Ｔｒ３７、容量Ｃ３３、および抵抗Ｒ３４を備える。Ｐ型トランジスタＴｒ３３のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートおよびドレインはＰ型トランジスタＴｒ３４のゲートに接続されている。Ｐ型トランジスタＴｒ３４のソースは電源ＶＤＤに接続され、ゲートはＰ型トランジスタＴｒ３３のゲートおよびドレインと接続され、ドレインはＮ型トランジスタＴｒ３６のドレインと接続されている。
【０１１１】
Ｎ型トランジスタＴｒ３５のドレインはＰ型トランジスタＴｒ３３のゲートおよびドレイン、並びにＰ型トランジスタＴｒ３４のゲートと接続され、ゲートは接地されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３６のドレインはＰ型トランジスタＴｒ３４のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３６のゲートには信号８１２が抵抗Ｒ３４を介して供給される。Ｎ型トランジスタＴｒ３５とＮ型トランジスタＴｒ３６のソースは、Ｎ型トランジスタＴｒ３７のドレインと接続されている。Ｎ型トランジスタＴｒ３７のソースは接地されており、ゲートは電源ＶＤＤと接続されている。容量Ｃ３３は、Ｎ型トランジスタＴｒ３６のゲートとドレインとの間に接続されている。図１６に示す高調波除去回路（ローパスフィルタ）８３４は、図１７の符号８１５に示す周波数特性を有するように構成されている。
【０１１２】
図１６に示す増幅器８３３において、利得制御信号８３６が"０"の場合は、Ｎ型トランジスタＴｒ３１がオフ状態となるので、増幅された第２の信号８１３は出力されない。
【０１１３】
一方、利得制御信号８３６が"１"の場合は、増幅器８３３のＮ型トランジスタＴｒ３１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ３２のゲートには、第１の信号８１１をバイアス電圧ｂｉａｓ_３１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ３２は第１の信号８１１に応じて動作をするので、第１の信号８１１を増幅した信号８１２がノードｎｏｄｅ_３１から出力される。
【０１１４】
増幅器８３３から出力された信号８１２は、図１７の符号８１５で示す周波数特性を有する高調波除去回路８３４において高調波成分が除去される。そして、増幅器８３３で増幅され、且つ高調波除去回路８３４において高調波成分が除去された第２の信号８１３が、ノードｎｏｄｅ_３２から出力される。第２の信号８１３は分離素子８３７を経由してアンテナ３１に供給され、アンテナ３１から第２の電波１４として放射される。
【０１１５】
図１７は、本実施の形態にかかる発明の効果を説明するための図である。実施の形態１にかかるデータ送信機３では、データ送信機３の内部に設けられた増幅器３５を非線形領域で動作させると高調波歪み（符号８１６に示す）が生じる場合があった。この高調波歪みの電力強度が大きすぎると、他の電子機器に影響を及ぼす可能性があった。これに対して本実施の形態にかかるデータ送信機３では、高調波除去機能付の可変利得増幅器を用いているので、高調波歪みの電力強度を規格値以下に抑えることができる。つまり、図１７に示すように、２次高調波の電力強度を規格値以下とすることができ（符号８１７参照）、また３次高調波の電界強度をゼロにすることができる。
【０１１６】
なお、上記で説明した、増幅器８３３と高調波除去回路８３４とで構成される振幅制限機能付の可変利得増幅器は一例であり、高調波歪みの電力強度を規格値以下に抑えることができる増幅器であれば、どのような増幅器を用いてもよい。
【０１１７】
＜実施の形態６＞
次に、本発明の実施の形態６について説明する。図１８は、実施の形態６にかかる無線通信システムを示すブロック図である。また、図１９は、実施の形態６にかかる無線通信システムで用いられるデータ送信機９０３を示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機９０３の受信用アンテナ９３１_１で第１の電波１３を受信し、送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４を送信している点が、実施の形態１にかかる無線通信システムと異なる。これ以外は実施の形態１にかかる無線通信システムと同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明は省略する。
【０１１８】
図１９に示すデータ送信機９０３は、受信用アンテナ９３１_１、送信用アンテナ９３１_２、変調回路９３２、およびセンサ３３を備える。変調回路９３２は増幅器（可変利得増幅器）９３５を備える。変調回路９３２は、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３を変調することで第２の電波１４を生成する。
【０１１９】
このとき、変調回路９３２が備える増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５を第２のデータに応じて増幅して第２の信号９１６を生成する。生成された第２の信号９１６は送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４として放射される。増幅器９３５は、利得制御信号９３６に応じて増幅率を変化させることができる。ここで、利得制御信号９３６の値は、送信対象である第２のデータに対応している。
【０１２０】
例えば、図２０Ａに示すように、送信対象である第２のデータが"１"である場合（つまり、利得制御信号９３６が"１"である場合）、増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５を増幅して、振幅の大きい第２の信号９１６を生成する。生成された第２の信号９１６は送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４として放射され、第１の電波１２に対する外乱として働く。このとき、増幅器９３５における増幅率を大きくすることで、より強い第２の電波１４を送信用アンテナ９３１_２から出力することができる。このようにして、データ送信機９０３から第２の無線機器２に"１"のデータが送信される。
【０１２１】
一方、図２０Ｂに示すように、送信対象である第２のデータが"０"である場合（つまり、利得制御信号９３６が"０"である場合）、増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５の振幅を十分に小さい値とする。よって、この場合、増幅器９３５から出力される第２の信号９１６の振幅は、十分に小さいので、送信用アンテナ９３１_２から出力される第２の電波１４は第１の電波１２に対する外乱としては働かない。このようにして、データ送信機９０３から第２の無線機器２に"０"のデータが送信される。なお、利得制御信号９３６が"０"である場合、増幅器９３５は、受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５の振幅をゼロとしてもよい。このとき、増幅器９３５から第２の信号９１６は出力されないので、送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４は出力されない。
【０１２２】
図２１は、図１９に示すデータ送信機９０３の具体例を示す回路図である。なお、図２１に示すデータ送信機９０３は一例であり、本実施の形態では、上記で説明した動作を実現することができるデータ送信機であれば、図２１に示すデータ送信機に限定されることはない。
【０１２３】
図２１に示すように、増幅器（シングルエンド増幅器）９３５は、Ｎ型トランジスタＴｒ４１、Ｔｒ４２、容量Ｃ４１、Ｃ４２、および抵抗Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３を備える。容量Ｃ４１の一端には受信用アンテナ９３１_１で受信した第１の電波１３に応じた第１の信号９１５が供給され、他端は抵抗Ｒ４１の一端およびＮ型トランジスタＴｒ４２のゲートと接続されている。抵抗Ｒ４１の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_４１が供給されている。Ｎ型トランジスタＴｒ４２のドレインはＮ型トランジスタＴｒ４１のソースと接続され、ソースは接地されている。
【０１２４】
Ｎ型トランジスタＴｒ４１のゲートには利得制御信号９３６が供給され、ドレインは抵抗Ｒ４２の一端および容量Ｃ４２の一端と接続されている。抵抗Ｒ４２の他端は電源ＶＤＤに接続されている。容量Ｃ４２の他端は抵抗Ｒ４３の一端と接続されている。抵抗Ｒ４３の他端にはバイアス電圧ｂｉａｓ_４２が供給されている。増幅器９３５で増幅された第２の信号９１６は、容量Ｃ４２の他端および抵抗Ｒ４３の一端が接続されたノードｎｏｄｅ_４１から送信用アンテナ９３１_２に出力される。
【０１２５】
図２１に示す増幅器９３５において、利得制御信号９３６が"０"の場合はＮ型トランジスタＴｒ４１がオフ状態となるので、増幅された信号はノードｎｏｄｅ_４１から出力されない。一方、利得制御信号９３６が"１"の場合はＮ型トランジスタＴｒ４１がオン状態となる。このとき、Ｎ型トランジスタＴｒ４２のゲートには、第１の信号９１５をバイアス電圧ｂｉａｓ_４１だけ上昇させた信号が供給される。これにより、Ｎ型トランジスタＴｒ４２は第１の信号９１５に応じて動作をするので、第１の信号９１５を増幅した第２の信号９１６がノードｎｏｄｅ_４１から出力される。増幅された信号は送信用アンテナ９３１_２に供給され、送信用アンテナ９３１_２から第２の電波１４として放射される。
【０１２６】
上記で説明した増幅器９３５を備えるデータ送信機９０３を用いることで、データ送信機９０３と第２の無線機器２との距離が離れている場合であっても、データ送信機９０３から第２の無線機器２に対して第２のデータを送信することができる。また、本実施の形態にかかるデータ送信機９０３では、受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２とを設けているので、実施の形態１の変調回路３２において用いていた分離素子３７を省略することができる。また、増幅器９３５において発振することを防止することができる。
【０１２７】
また、本実施の形態において、データ送信機９０３は受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２とを備えているので、送信用アンテナ９３１_２から放射された第２の電波１４が受信用アンテナ９３１_１で再度受信されないようにする必要がある。つまり、送信用アンテナ９３１_２から放射された第２の電波１４が受信用アンテナ９３１_１で再度受信されると、受信用アンテナ９３１_１、増幅器９３５、および送信用アンテナ９３１_２を経由するループが形成され、変調回路９３２が発振するおそれがある。
【０１２８】
よって、本実施の形態では、データ送信機９０３の受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２を、図２２に示すように構成することが好ましい。すなわち、受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２をループアンテナで構成すると共に、受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２をそれぞれ同一面内において９０度回転させて配置する。受信用アンテナ９３１_１と送信用アンテナ９３１_２をこのように配置することで、送信用アンテナ９３１_２から放射された第２の電波が受信用アンテナ９３１_１で再度受信されることを回避することができる。なお、図２２に示す符号９５１、９５２は受信用アンテナ９３１_１の空間放射特性を示し、符号９５３、９５４は送信用アンテナ９３１_２の空間放射特性を示している。
【０１２９】
なお、本実施の形態にかかる発明は、上記で説明した実施の形態２乃至５にかかる発明と適宜組み合わせてもよい。
【０１３０】
＜実施の形態７＞
次に、本発明の実施の形態７について説明する。図２３は、実施の形態７にかかる無線通信システムを示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第２の無線機器２１が、分離復調回路２４として復調回路４１と誤り率評価回路４２を有する点が、図１で説明した実施の形態１にかかる無線通信システムと異なる。これ以外は実施の形態１の場合と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【０１３１】
図２３に示すように、本実施の形態にかかる無線通信システムの第２の無線機器２１は、増幅器２７と、復調回路４１と、誤り率評価回路４２とを備える。なお、増幅器２７は、第１の電波１２と第２の電波１４の信号レベルが高い場合、つまり後段の分離復調回路２４で処理をすることができる信号レベルであれば、適宜省略することができる。
【０１３２】
復調回路４１は、受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調し、復調後のデータを第１の無線機器１からの復調データ２５として出力する。誤り率評価回路４２は、第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調した後にビット誤り率の評価を行ない、このビット誤り率の時間変動に基づいてデータ送信機３からのデータを読み取り復調を行ない、データ送信機３からの復調データ２６を生成する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、復調を行なう回路が、第１の無線機器１から送信された第１のデータを復調する復調回路４１のみであり、データ送信機３から送られたデータは、その後段のベースバンド処理の中で復調される。
【０１３３】
例えば、このような構成の無線通信システムに対して第三者の妨害波がさらに入った場合、またデータ送信機３からの第２の電波１４に比べて第１の無線機器１からの第１の電波（直接波）１２が優勢である位置関係にある場合は、データ送信機３からの第２のデータの受信ＳＮ比が低下する。このような場合は、多数決処理や符号拡散処理を実施することで、データ送信機３からの第２のデータの受信ＳＮ比を高くすることができ、第２の無線機器２１においてデータ送信機３からの第２のデータの受信を可能にすることができる。
【０１３４】
例えば、第１の無線機器１と第２の無線機器２１の距離、および第１の無線機器１とデータ送信機３の距離が等しく、かつ第２の無線機器２１とデータ送信機３の距離がそれらの半分である二等辺三角形として配置されており、データ送信機３においては、第１の無線機器１からの電波を変調して第２の電波として放射する際の減衰係数が約０．５であるとする（ここでは、データ送信機３から送信された信号のＳＮ比が低下する場合を例示するために、第２の電波の減衰係数を低く設定している）。この場合、第１の無線機器１から第２の無線機器２１へ直接入る距離に比べて、データ送信機を経由して第２の無線機器２１へ間接的に入る距離は１．５倍となり、到達電力が距離自乗の逆数に比例すると仮定すれば、間接波は直接波に比べて１０＊ｌｏｇ(１/(１．５＊１．５))＝−４ｄＢの分、距離減衰が加わる。さらに減衰係数が０．５であるので、１０＊ｌｏｇ(０．５)＝−３ｄＢの減衰が加わる。これによって、第１の無線機器１からの電波が直接第２の無線機器２１にノイズとして入る電力Ｎと、データ送信機３を経由してデータとして第２の無線機器２１に入る電力Ｓの比は、信号成分の減衰量＝距離減衰＋変調減衰、かつノイズ電力は増減なしとしてＳ／Ｎ＝−３ｄＢ−４ｄＢ＝−７ｄＢとなり、ノイズに埋もれてしまう。
【０１３５】
しかし、例えばデータ送信機３から同じデータを１２回送信し、第２の無線機器２において多数決処理を行いランダムノイズを抑制すると、
H(z-1)=1+z-1+z-2+…+z-11
で定義される１２タップの有限インパルス応答フィルタＳ／Ｎは、図２６に示されるように７．６ｄＢ向上するので、Ｓ／Ｎ=−７ｄＢのデータを受信することが可能となる。
【０１３６】
ここで、図２７に示すようにＷＬＡＮ搬送波の周波数２．４ＧＨｚ帯ではデータレートは最低でも１Ｍｂｐｓ以上である。よって、データレートが１Ｍｂｐｓを下る低周波での周期性が環境電波には無いため、データ送信機３の通信帯域内で十分白色的に拡散していると考えられる。よって、多数決処理を実施することでＳＮ比を向上させることができる。なお、多数決処理や符号拡散処理は冗長性を必要とするため、実効的なデータ通信速度は低下する。この場合は、従来のＲＦＩＤシステムに比べて扱えるデータの規模が小さくなる。
【０１３７】
次に、図２４を用いて本実施の形態にかかる無線通信システムに用いられる第２の無線機器２１に関して具体的に説明する。図２４に示す第２の無線機器２１の復調回路４１は、復調部５１、デマッピング処理部５２、軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３、フレーム処理部５４を含む。
【０１３８】
デマッピング処理部５２からのデマッピング出力は、軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３および誤り率評価回路４２に出力される。軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３からの軟判定・ビタビ出力はフレーム処理部５４および誤り率評価回路４２に出力される。フレーム処理部５４からのフレーム処理出力は、第１の無線機器１からの復調データ２５として出力される。また、フレーム処理部５４からのフレーム処理出力は、誤り率評価回路４２にも出力される。
【０１３９】
また、誤り率評価回路４２は記憶部６１を含む。誤り率評価回路４２は、デマッピング出力、軟判定・ビタビ出力、およびフレーム処理出力のうちの少なくとも一つに基づいてデータ送信機３からの第２のデータを復調し、データ送信機３からの復調データ２６を出力する。
【０１４０】
図２５は、図２４に示す第２の無線機器２１の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、第１の無線機器１から送信された第１のデータが復調部５１で復調される。復調部５１で復調された復調データは、デマッピング処理後のビット列、軟判定・ビタビ処理後のビット列、フレーム処理後のビット列のようにプロトコル処理の各階層から分岐されて復調回路４１から出力される。デマッピング処理部５２、軟判定デインターリーブビタビ復調処理部５３、フレーム処理部５４におけるプロトコル処理が進むにつれて妨害波などの外乱の影響が緩和される。このため、デマッピング処理後のビット列は、フレーム処理後のビット列に比べて外乱の影響が大きい。
【０１４１】
次に、フレーム処理出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ１）。この時、データ送信機３から送られるデータのシンボルレート以上の速度でこのビット誤り率をサンプリングする。そして、得られたサンプリング結果を配列で記憶部に保持する（ステップＳ２）。
【０１４２】
次に、ステップＳ１、Ｓ２で取得した配列に対して符号逆拡散処理を施しＳＮ比を向上させる（ステップＳ３）。この時、第２の無線機器２１内に予め保持しておいた拡散符号と保持しているサンプリング結果との間で相関を取り逆拡散処理を実施し、得られた結果のビット列をさらに記憶部に保持する。
また、データ送信機３から同じデータが繰り返し送信されているので、これらの間で多数決処理を実施し、この結果を記憶部に保持する（ステップＳ４）。
【０１４３】
次に、この多数決処理の後で得られた結果の中で、パリティビットが反転している等の明確な誤りがあるか否か判断する（ステップＳ５）。ステップＳ５において明確な誤りがないと判断された場合、得られた結果をデータ送信機３から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５において明確な誤りがあると判断された場合、データ送信機３からのデータがノイズに埋もれやすい伝送環境にあるといえる。
【０１４４】
このような場合は、より外乱の影響が大きい軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ７）。そして、上記のステップＳ２からステップＳ４までの処理と同様の処理を、軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率のサンプリング結果に対して実施する（ステップＳ８）。さらに、多数決処理後の結果の中で、パリティビットが反転している等の明確な誤りがあるか否か判断する（ステップＳ９）。ステップＳ９において明確な誤りがないと判断された場合、得られた結果をデータ送信機３から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ６）。
【０１４５】
一方、ステップＳ９において明確な誤りがあると判断された場合は、より外乱の影響が大きいデマッピング出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ１０）。そして、上記のステップＳ２からステップＳ４までの処理と同様の処理を、デマッピング出力でのビット誤り率のサンプリング結果に対して実施する（ステップＳ１１）。そして、得られた結果をデータ送信機３から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ６）。
【０１４６】
サンプリングの対象を、フレーム処理出力でのビット誤り率、軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率、デマッピング出力でのビット誤り率とするにつれてノイズに敏感になる。この場合は、上記の拡散符号の長さを増加させたり、多数決処理におけるサンプリングの回数を増加させたりすることでノイズの影響を低減することができる。
なお、ノイズの少ない環境、例えばデータ送信機３と第２の無線機器２との距離が近い環境での使用に限定される場合は、上記のような複雑な構成をとる必要はなく、フレーム処理後の誤り率のみをトレースすることでデータ送信機３から送信された第２のデータを復調することができる。
【０１４７】
本実施の形態にかかる無線通信システムにおいても、無線ネットワーク環境下においてＲＦＩＤ技術を利用したシステムを導入する際のコストを低減することが可能な無線通信システムを提供することができる。
【０１４８】
なお、本実施の形態にかかる無線通信システムおける第２の無線機器２１も、既存の無線機器にソフトウェア処理を実施すことで構成することができる。つまり、図２４に示した第２の無線機器２１におけるデマッピング処理以降の処理はプロトコル処理であるため、例えば図９に示すプロトコル処理部にソフトウェア処理を実施することで、図２４に示す第２の無線機器２１を構成することができる。なお、本実施の形態では図９に示すプロトコル処理部の一部をハードウェアで構成してもよく、この場合はプロトコル処理部のハードウェアで構成した部分以外にソフトウェア処理を施すことで第２の無線機器２１を構成することができる。
【０１４９】
＜実施の形態８＞
次に、本発明の実施の形態８について説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図２４に示した第２の無線機器２１における処理が実施の形態７における処理と異なる。これ以外は実施の形態７の場合と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【０１５０】
図２８は、本実施の形態にかかる第２の無線機器２１の処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態７で説明した図２５に示すフローと図２８に示すフローとの違いは、図２８に示すフローでは図２５で説明したパリティビットを用いた判別（ステップＳ５、Ｓ９）が不要となっている点である。
【０１５１】
すなわち、図２８に示すフローでは、まず、フレーム処理出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ２１）。そして、得られたサンプリング結果を配列で記憶部に保持する（ステップＳ２２）。
【０１５２】
次に、ステップＳ２１、Ｓ２２で取得した配列に対して符号逆拡散処理を施しＳＮ比を向上させる（ステップＳ２３）。この時、第２の無線機器２１内に予め保持しておいた拡散符号と保持しているサンプリング結果との間で相関を取り逆拡散処理を実施し、得られた結果のビット列をさらに記憶部に保持する。そして、繰り返し送信されているデータ送信機３からのデータを用いて多数決処理を実施し、この結果（結果１）を記憶部に保持する（ステップＳ２４）。
【０１５３】
また、上記ステップＳ２１からＳ２４の処理と並行して以下の処理を実施する。
まず、デマッピング出力でのビット誤り率をサンプリングする（ステップＳ２５）。そして、得られたサンプリング結果を配列で記憶部に保持する（ステップＳ２６）。
【０１５４】
次に、ステップＳ２５、Ｓ２６で取得した配列に対して符号逆拡散処理を施しＳＮ比を向上させる（ステップＳ２７）。この時、第２の無線機器２１内に予め保持しておいた拡散符号と保持しているサンプリング結果との間で相関を取り逆拡散処理を実施し、得られた結果のビット列をさらに記憶部に保持する。そして、繰り返し送信されているデータ送信機３からのデータを用いて多数決処理を実施し、この結果（結果２）を記憶部に保持する（ステップＳ２８）。
【０１５５】
最後に、多数決処理結果１と多数決処理結果２の差分を、データ送信機から送信されたデータ（第２のデータ）として出力する（ステップＳ２９）。
【０１５６】
このように、デマッピング出力よりも外乱の影響が小さいフレーム処理出力と、デマッピング出力と、の差分をとることで、データ送信機３から外乱として送信されたデータを取り出すことができる。また、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第２の無線機器２１の処理を実施の形態７にかかる処理と比べて簡単にすることができる。
【０１５７】
＜実施の形態９＞
次に、本発明の実施の形態９について説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、実施の形態１乃至８で説明した無線通信システムと比べて、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎを備えている点が異なる。これ以外は、実施の形態１乃至８と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
【０１５８】
図２９Ａは、本実施の形態にかかる無線通信システムを示すブロック図である。図２９Ａに示すように、本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第１の無線機器１から出力された第１の電波を受信することができる範囲内に複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎを有する。データ送信機３_１は、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３_１を受信し、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３_１を変調し、第２の電波１４_１を出力する。同様に、データ送信機３_２は、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３_２を受信し、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３_２を変調し、第２の電波１４_２を出力する。同様に、データ送信機３_Ｎは、第１の無線機器１から出力された第１の電波１３_Ｎを受信し、送信対象である第２のデータに応じて第１の電波１３_Ｎを変調し、第２の電波１４_Ｎを出力する。
【０１５９】
図２９Ｂは、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎのそれぞれが、第１の電波１３_１〜１３_Ｎに与える外乱の一例を示す図である。図２９Ｂに示すように、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎのそれぞれは、送信対象であるデータに拡散符号などの識別情報をヘッダとして追加している。
【０１６０】
第２の無線機器２は、第１の電波１２および第２の電波１４_１〜１４_Ｎを受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第１の無線機器１から送信された第１のデータと各データ送信機３_１〜３_Ｎから送信された各データとを、分離復調回路２４を用いて分離し復調する。ここで、分離復調回路２４は、送信対象であるデータにヘッダとして追加された識別情報に基づいて、各データ送信機３_１〜３_Ｎから送信された各データを区別することができる。分離復調回路２４で分離・復調されたデータは、第１の無線機器１からの復調データ２５および各データ送信機３_１〜３_Ｎからの復調データ２６_１〜２６_Ｎとして出力される。
【０１６１】
なお、上記例では識別情報として拡散符号を用いたが、識別情報は各データを区別できる情報であればどのような情報であってもよい。また、拡散符号としては例えばＭ系列を用いることができる。しかし、自己相関性の高い擬似乱数であれば特にＭ系列に限定されるものではなく、例えばＧＯＬＤ符号を用いることもできる。また、実施の形態７、８では逆拡散処理を実施している例を示したが、この場合はこの逆拡散処理よりも先に、データ識別のための拡散処理が必要となる。
【０１６２】
例えば、拡散符号として自己相関が小さい符号系列である擬似乱数パターンを用いる場合、ＰＮ４であれば、Ｍ系列に対し許される初期値により擬似乱数系は１組である。これに対してＰＮ５、ＰＮ７とすれば、それぞれ３組、９組と増加する。また図３０に示すように、ＰＮ４、ＰＮ５のそれぞれの自己相関を取った場合、相関強度のピーク値と底値との差はそれぞれ１６、３２となり、これはそれぞれ２４ｄＢ、３０ｄＢである。これにより、別の拡散符号を持ったデータに対して、ビット誤り率＞１０−２のｏｎ／ｏｆｆキーイングの復調に要求されるＳＮ比よりも高い精度で区別することができる。
【０１６３】
上記ヘッダとしてＰＮ５を採用し、データ受信時の冒頭でマッチドフィルタをかけることにより所望のデータ送信機と第２の無線機器２との同期を取れば、第２の無線機器２内に３組の無線チップがあっても、所望の１つのデータ送信機からのデータのみを選択的に受信できる。４組以上のデータ送信機がある場合はＰＮ７以上の拡散符号を用いることで各データ送信機からのデータを選択的に受信することができる。
【０１６４】
このような無線通信システムにより、複数のデータ送信機３_１〜３_Ｎが存在する場合であっても、混信を回避して各データ送信機から送信された各データを区別して受信することができる。
【０１６５】
＜実施の形態１０＞
次に、本発明の実施の形態１０について説明する。実施の形態１０では、実施の形態１乃至９で説明した無線通信システムを自動車の車内ネットワークに適用した場合について説明する。
【０１６６】
本実施の形態では、図３１に示すように、実施の形態１乃至９で説明した第１の無線機器１と第２の無線機器２とを用いて、自動車９０の車内ネットワークを構築する。第１の無線機器１は、第１の電波１２を用いて第２の無線機器２に第１のデータを送信する。ここで、第１の電波１２は第１の無線機器１から第２の無線機器２に直接送信される直接波である。
【０１６７】
例えば、第１の無線機器１は、エンジン制御用ＥＣＵ、トランスミッション制御用ＥＣＵ、エアコン制御用ＥＣＵ等と接続され、これらの制御情報を第１の無線機器１を用いて第２の無線機器２に送信するように構成してもよい。また、例えば第２の無線機器２はカーナビゲーションシステムと接続されており、第１の無線機器１から送信された制御情報をカーナビゲーションシステムの画面に表示するように構成してもよい。
【０１６８】
なお、上記例は一例であり、本実施の形態では第１の無線機器１と第２の無線機器２とを用いてどのような車内ネットワークを構築してもよい。
【０１６９】
本実施の形態では、データ送信機３は自動車の任意の場所に設置することができる。例えば、データ送信機Ａ（３_１）は、自動車のタイヤ９１の空気圧を監視するためにタイヤ９１に設置してもよい。このとき、データ送信機Ａ（３_１）は圧力センサを備えていてもよく、この圧力センサで取得したタイヤ９１の空気圧の情報を第２の無線機器２に送信するようにしてもよい。
【０１７０】
データ送信機Ａ（３_１）から第２の無線機器２に空気圧の情報を送信する際は、実施の形態１乃至９で説明した方法を用いることができる。すなわち、データ送信機Ａ（３_１）は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１３_１を、送信対象である空気圧の情報に応じて変調して第２の電波１４_１として出力する。ここで、変調された第２の電波１４_１は、第１の無線機器１から第２の無線機器２に送信された第１の電波（直接波）１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２において、第１の電波１２に対する外乱の有無を判断して、第１の無線機器１から送信されたデータとデータ送信機Ａ（３_１）から送信された空気圧の情報とを分離し、これらのデータを復調する。
【０１７１】
また、例えば、データ送信機Ｂ（３_２）は、自動車の窓９２の開閉状態を監視するために窓９２に設置してもよい。このとき、データ送信機Ｂ（３_２）は窓９２の開閉状態を検知する位置センサを備えていてもよく、この位置センサで取得した窓９２の開閉状態に関する情報を第２の無線機器２に送信するようにしてもよい。
【０１７２】
データ送信機Ｂ（３_２）から第２の無線機器２に窓９２の開閉状態に関する情報を送信する際は、実施の形態１乃至９で説明した方法を用いることができる。すなわち、データ送信機Ｂ（３_２）は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１３_２を、送信対象である窓９２の開閉状態に関する情報に応じて変調して第２の電波１４_２として出力する。ここで、変調された第２の電波１４_２は、第１の無線機器１から第２の無線機器２に送信された第１の電波（直接波）１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２において、第１の電波１２に対する外乱の有無を判断して、第１の無線機器１から送信されたデータとデータ送信機Ｂ（３_２）から送信された窓９２の開閉状態に関する情報とを分離し、これらのデータを復調する。
【０１７３】
また、例えば、データ送信機Ｃ（３_３）は、車内の温度を監視するために車内の任意の場所に設置してもよい。このとき、データ送信機Ｃ（３_３）は温度センサを備えていてもよく、この温度センサで取得した車内の温度に関する情報を第２の無線機器２に送信するようにしてもよい。
【０１７４】
データ送信機Ｃ（３_３）から第２の無線機器２に車内の温度に関する情報を送信する際は、実施の形態１乃至９で説明した方法を用いることができる。すなわち、データ送信機Ｃ（３_３）は、第１の無線機器１から送信された第１の電波１３_３を、送信対象である車内の温度に関する情報に応じて変調して第２の電波１４_３として出力する。ここで、変調された第２の電波１４_３は、第１の無線機器１から第２の無線機器２に送信された第１の電波（直接波）１２に対する外乱として働く。そして、第２の無線機器２において、第１の電波１２に対する外乱の有無を判断して、第１の無線機器１から送信されたデータとデータ送信機Ｃ（３_３）から送信された車内の温度に関する情報とを分離し、これらのデータを復調する。
【０１７５】
例えば、第２の無線機器２は、データ送信機３_１〜３_３から異常を示す情報が送信された場合、第２の無線機器２と接続されているカーナビゲーションシステムに警告を表示することで、運転者に異常を通知することができる。
【０１７６】
なお、上記で説明した、データ送信機３を設置する場所は一例であり、データ送信機３は他の任意の箇所に設置することができる。また、データ送信機３を複数設置する場合は、各データ送信機３_１〜３_３から送信されたデータを区別する必要がある。この場合は、例えば実施の形態９で説明したように、送信対象であるデータに拡散符号などの識別情報をヘッダとして追加することで、複数のデータ送信機３_１〜３_３から送信されたデータの送信元を区別することができる。
【０１７７】
本実施の形態において、データ送信機３は外部から電源供給を受けることなく動作をすることができる。よって、本発明は、例えばタイヤの空気圧の測定など、電源の配線が困難な場所の状態をセンサで測定する場合に特に有効である。
【０１７８】
＜その他の実施の形態＞
以下、その他の実施の形態について説明する。
上記実施の形態で説明したデータ送信機は、半導体チップに作製されていてもよい。つまり、データ送信機を構成する各回路（変調回路、センサ等）を半導体チップに作製してもよい。この場合、データ送信機が有する各回路が形成された半導体チップと同一のチップにアンテナを形成してもよい。また、データ送信機が有する各回路が形成された半導体チップとは別に、アンテナを形成してもよい。
【０１７９】
図３２Ａに示すように、半導体チップを用いて作製されたデータ送信機５９１は、粘着部材５９４を用いて被測定対象に貼り付けることができる。粘着部材５９４として、例えば絆創膏を用いることができる。ここで、データ送信機５９１は、データ送信機を構成する各回路５９２とアンテナ５９３とを含む。例えば、データ送信機５９１が温度センサを備える場合、粘着部材５９４にチップ状のデータ送信機５９１を取り付け、この粘着部材５９４を被測定対象に貼り付けることで、容易に被測定対象の温度を測定することができる。
【０１８０】
なお、粘着部材は経時的に粘着力が低下するため所定の時間が過ぎた後は使用することができない。これに対して、データ送信機５９１の製品寿命は長い。よって、データ送信機５９１を取り外すことができるように粘着部材５９４を構成することで、データ送信機５９１を再利用することができる。例えば、粘着部材５９４にポケットを形成することで、データ送信機５９１を取り外すことができる。
【０１８１】
図３２Ｂは、粘着部材の断面図である。図３２Ｂに示すように、データ送信機５９１が温度センサを備える場合は、粘着部材５９４に貼り付けられたデータ送信機５９１と被測定対象との間に位置する部材５９５として熱伝導率の高い材料を用いることが好ましい。このように、熱伝導率の高い材料を用いることで被測定対象の温度を正確に測定することができる。ここで、熱伝導率の高い材料としては、銅等の金属材料、高熱伝導率を有する樹脂材料などを用いることができる。
【０１８２】
また、データ送信機は体温計に設けてもよい。この場合、体温計が備える温度センサをデータ送信機のセンサとして用いてもよい。データ送信機を体温計に設けることで、被測定対象の体温の履歴を第２の無線機器２に送信することができる。
【０１８３】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【０１８４】
１ 第１の無線機器
２、２０、２１、２２ 第２の無線機器
３、５０３、６０３、７０３、８０３、９０３ データ送信機
１１、２３、３１ アンテナ
１２ 第１の電波（直接波）
１３ 第１の電波
１４ 第２の電波
１５ 第１の信号
１６ 第２の信号
２４ 分離復調回路
２５ 第１の無線機器からの復調データ
２６ データ送信機からの復調データ
２７ 増幅器
２８ ベースバンドフィルタ
３２ 変調回路
３３ センサ
３４ 電力生成回路
３５ 増幅器
３６ 利得制御信号
３７ 分離素子
３８ データ格納部
３９ 入力端子
４０ 外部データ
４１ 復調回路
４２ 誤り率評価回路
８１ 受信回路
８２ プロトコル処理部
９０ 自動車
９１ タイヤ
９２ 窓
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器と、
送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波を変調することで生成された第２の電波を出力するデータ送信機と、
前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調する分離復調回路を備える第２の無線機器と、を備え、
前記データ送信機は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する、
無線通信システム。
【請求項２】
前記増幅器は、前記第２のデータに対応した利得制御信号が活性状態の場合、前記第２の無線機器で受信される前記第１の電波に対して前記第２の電波が外乱として働くように前記第１の信号の振幅を増幅する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信し前記第２の電波を送信する１つのアンテナと、
前記受信した第１の電波に応じた前記第１の信号を前記アンテナから前記増幅器の入力に伝達する経路と、前記第２の電波として送信する前記第２の信号を前記増幅器の出力から前記アンテナに伝達する経路とを分離する分離素子と、を備える、
請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信する受信用アンテナと、
前記第２の電波を送信する送信用アンテナと、を備える、
請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記受信用アンテナおよび前記送信用アンテナはループアンテナで構成されると共に、同一面内においてそれぞれ９０度回転させて配置されている、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記増幅器は、
前記第１の信号を入力して増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器から出力された増幅された信号を更に増幅して前記第２の信号を出力する第２の増幅器と、
前記第１の増幅器と前記第２の増幅器との間に設けられたスイッチと、を備え、
前記第２のデータに応じて前記スイッチの導通状態を切り替えることで前記第２の信号を生成する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記データ送信機は、
増幅された前記第２の信号を減衰して第３の信号を生成する減衰器と、
前記第１の信号および前記第３の信号を入力し、前記第２のデータに応じて前記第２の信号を生成する増幅器と、を備え、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値および前記第３の信号の振幅値に基づき決定される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記増幅器は、前記第１の信号および前記第３の信号をそれぞれ入力する差動増幅器で構成され、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値と前記第３の信号の振幅値とが等しくなるように決定される、
請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記増幅器は、前記生成された前記第２の信号の電力強度を所定の値以下に制限する振幅制限機能を備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記増幅器は、前記第２の信号を生成する際に生成される高調波を除去する高調波除去回路を備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記データ送信機は送信対象である前記第２のデータを取得するためのセンサを備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記データ送信機は送信対象である前記第２のデータを格納するためのデータ格納部を備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記データ送信機は送信対象である前記第２のデータを入力端子を介して外部から取得する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記データ送信機は前記第２のデータに応じて前記第１の電波に対して外乱を与えることで当該第１の電波のビット誤り率を変化させ、
前記第２の無線機器は前記第１の電波の前記ビット誤り率の変化に基づき前記データ送信機から送信された前記第２のデータを復調する、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記データ送信機は、ビット誤り率の無線規格値よりも低い範囲内で前記第１の電波のビット誤り率を変化させる、請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記第２のデータを伝送するビット誤り率の変調周期は、前記第１のデータを伝送する前記第１の電波の変調周期よりも遅い、請求項１４または１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記無線通信システムは前記データ送信機を複数有し、前記第２の無線機器は、各々の前記データ送信機が前記第２のデータにそれぞれ付与した識別情報に基づき、前記第２のデータの送信元を識別する、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
第１のデータを送信する第１の無線機器と当該第１のデータを受信する第２の無線機器とを備える無線ネットワークにおいてデータ送信機を用いて第２のデータを送信する無線通信方法であって、
第１の無線機器から前記第１のデータを第１の電波を用いて送信し、
前記データ送信機において前記第２のデータに応じて前記第１の電波を変調して第２の電波を生成すると共に、当該第２の電波を出力し、
前記第２の無線機器において前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調し、
前記データ送信機において前記第２の電波を生成し出力する際、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成し、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する、
無線通信方法。
【請求項１９】
前記増幅器は、前記第２のデータに対応した利得制御信号が活性状態の場合、前記第２の無線機器で受信される前記第１の電波に対して前記第２の電波が外乱として働くように前記第１の信号の振幅を増幅する、
請求項１８に記載の無線通信方法。
【請求項２０】
送信対象である送信データに応じて無線ネットワークで用いられている第１の電波を変調することで当該第１の電波に外乱を与える第２の電波を生成する変調回路を備え、
前記変調回路は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記送信データに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する、
データ送信機。
【請求項２１】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信し前記第２の電波を送信する１つのアンテナと、
前記受信した第１の電波に応じた前記第１の信号を前記アンテナから前記増幅器の入力に伝達する経路と、前記第２の電波として送信する前記第２の信号を前記増幅器の出力から前記アンテナに伝達する経路とを分離する分離素子と、を備える、
請求項２０に記載のデータ送信機。
【請求項２２】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信する受信用アンテナと、
前記第２の電波を送信する送信用アンテナと、を備える、
請求項２０に記載のデータ送信機。
【請求項２３】
前記受信用アンテナおよび前記送信用アンテナはループアンテナで構成されると共に、同一面内においてそれぞれ９０度回転させて配置されている、請求項２２に記載のデータ送信機。
【請求項２４】
前記増幅器は、
前記第１の信号を入力して増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器から出力された増幅された信号を更に増幅して前記第２の信号を出力する第２の増幅器と、
前記第１の増幅器と前記第２の増幅器との間に設けられたスイッチと、を備え、
前記送信データに応じて前記スイッチの導通状態を切り替えることで前記第２の信号を生成する、
請求項２０乃至２３のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２５】
前記データ送信機は、
増幅された前記第２の信号を減衰して第３の信号を生成する減衰器と、
前記第１の信号および前記第３の信号を入力し、前記送信データに応じて前記第２の信号を生成する増幅器と、を備え、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値および前記第３の信号の振幅値に基づき決定される、
請求項２０乃至２３のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２６】
前記増幅器は、前記第１の信号および前記第３の信号をそれぞれ入力する差動増幅器で構成され、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値と前記第３の信号の振幅値とが等しくなるように決定される、
請求項２５に記載のデータ送信機。
【請求項２７】
前記増幅器は、前記生成された前記第２の信号の電力強度を所定の値以下に制限する振幅制限機能を備える、
請求項２０乃至２６のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２８】
前記増幅器は、前記第２の信号を生成する際に生成される高調波を除去する高調波除去回路を備える、
請求項２０乃至２６のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２９】
前記データ送信機は送信対象である前記送信データを取得するためのセンサを備える、請求項２０乃至２８のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項３０】
前記データ送信機は送信対象である前記送信データを格納するためのデータ格納部を備える、請求項２０乃至２８のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項３１】
前記データ送信機は送信対象である前記送信データを入力端子を介して外部から取得する、請求項２０乃至２８のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項１】
第１のデータを第１の電波を用いて送信する第１の無線機器と、
送信対象である第２のデータに応じて前記第１の電波を変調することで生成された第２の電波を出力するデータ送信機と、
前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調する分離復調回路を備える第２の無線機器と、を備え、
前記データ送信機は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する、
無線通信システム。
【請求項２】
前記増幅器は、前記第２のデータに対応した利得制御信号が活性状態の場合、前記第２の無線機器で受信される前記第１の電波に対して前記第２の電波が外乱として働くように前記第１の信号の振幅を増幅する、
請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信し前記第２の電波を送信する１つのアンテナと、
前記受信した第１の電波に応じた前記第１の信号を前記アンテナから前記増幅器の入力に伝達する経路と、前記第２の電波として送信する前記第２の信号を前記増幅器の出力から前記アンテナに伝達する経路とを分離する分離素子と、を備える、
請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信する受信用アンテナと、
前記第２の電波を送信する送信用アンテナと、を備える、
請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記受信用アンテナおよび前記送信用アンテナはループアンテナで構成されると共に、同一面内においてそれぞれ９０度回転させて配置されている、請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記増幅器は、
前記第１の信号を入力して増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器から出力された増幅された信号を更に増幅して前記第２の信号を出力する第２の増幅器と、
前記第１の増幅器と前記第２の増幅器との間に設けられたスイッチと、を備え、
前記第２のデータに応じて前記スイッチの導通状態を切り替えることで前記第２の信号を生成する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記データ送信機は、
増幅された前記第２の信号を減衰して第３の信号を生成する減衰器と、
前記第１の信号および前記第３の信号を入力し、前記第２のデータに応じて前記第２の信号を生成する増幅器と、を備え、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値および前記第３の信号の振幅値に基づき決定される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記増幅器は、前記第１の信号および前記第３の信号をそれぞれ入力する差動増幅器で構成され、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値と前記第３の信号の振幅値とが等しくなるように決定される、
請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記増幅器は、前記生成された前記第２の信号の電力強度を所定の値以下に制限する振幅制限機能を備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記増幅器は、前記第２の信号を生成する際に生成される高調波を除去する高調波除去回路を備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記データ送信機は送信対象である前記第２のデータを取得するためのセンサを備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記データ送信機は送信対象である前記第２のデータを格納するためのデータ格納部を備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記データ送信機は送信対象である前記第２のデータを入力端子を介して外部から取得する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記データ送信機は前記第２のデータに応じて前記第１の電波に対して外乱を与えることで当該第１の電波のビット誤り率を変化させ、
前記第２の無線機器は前記第１の電波の前記ビット誤り率の変化に基づき前記データ送信機から送信された前記第２のデータを復調する、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記データ送信機は、ビット誤り率の無線規格値よりも低い範囲内で前記第１の電波のビット誤り率を変化させる、請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記第２のデータを伝送するビット誤り率の変調周期は、前記第１のデータを伝送する前記第１の電波の変調周期よりも遅い、請求項１４または１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記無線通信システムは前記データ送信機を複数有し、前記第２の無線機器は、各々の前記データ送信機が前記第２のデータにそれぞれ付与した識別情報に基づき、前記第２のデータの送信元を識別する、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
第１のデータを送信する第１の無線機器と当該第１のデータを受信する第２の無線機器とを備える無線ネットワークにおいてデータ送信機を用いて第２のデータを送信する無線通信方法であって、
第１の無線機器から前記第１のデータを第１の電波を用いて送信し、
前記データ送信機において前記第２のデータに応じて前記第１の電波を変調して第２の電波を生成すると共に、当該第２の電波を出力し、
前記第２の無線機器において前記第１の電波および前記第２の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第１の無線機器から送信された前記第１のデータと前記データ送信機から送信された前記第２のデータとを分離し復調し、
前記データ送信機において前記第２の電波を生成し出力する際、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記第２のデータに応じて増幅して第２の信号を生成し、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する、
無線通信方法。
【請求項１９】
前記増幅器は、前記第２のデータに対応した利得制御信号が活性状態の場合、前記第２の無線機器で受信される前記第１の電波に対して前記第２の電波が外乱として働くように前記第１の信号の振幅を増幅する、
請求項１８に記載の無線通信方法。
【請求項２０】
送信対象である送信データに応じて無線ネットワークで用いられている第１の電波を変調することで当該第１の電波に外乱を与える第２の電波を生成する変調回路を備え、
前記変調回路は、前記第１の電波に応じた第１の信号を前記送信データに応じて増幅して第２の信号を生成する増幅器を備え、当該第２の信号を前記第２の電波として出力する、
データ送信機。
【請求項２１】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信し前記第２の電波を送信する１つのアンテナと、
前記受信した第１の電波に応じた前記第１の信号を前記アンテナから前記増幅器の入力に伝達する経路と、前記第２の電波として送信する前記第２の信号を前記増幅器の出力から前記アンテナに伝達する経路とを分離する分離素子と、を備える、
請求項２０に記載のデータ送信機。
【請求項２２】
前記データ送信機は、更に、
前記第１の電波を受信する受信用アンテナと、
前記第２の電波を送信する送信用アンテナと、を備える、
請求項２０に記載のデータ送信機。
【請求項２３】
前記受信用アンテナおよび前記送信用アンテナはループアンテナで構成されると共に、同一面内においてそれぞれ９０度回転させて配置されている、請求項２２に記載のデータ送信機。
【請求項２４】
前記増幅器は、
前記第１の信号を入力して増幅する第１の増幅器と、
前記第１の増幅器から出力された増幅された信号を更に増幅して前記第２の信号を出力する第２の増幅器と、
前記第１の増幅器と前記第２の増幅器との間に設けられたスイッチと、を備え、
前記送信データに応じて前記スイッチの導通状態を切り替えることで前記第２の信号を生成する、
請求項２０乃至２３のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２５】
前記データ送信機は、
増幅された前記第２の信号を減衰して第３の信号を生成する減衰器と、
前記第１の信号および前記第３の信号を入力し、前記送信データに応じて前記第２の信号を生成する増幅器と、を備え、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値および前記第３の信号の振幅値に基づき決定される、
請求項２０乃至２３のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２６】
前記増幅器は、前記第１の信号および前記第３の信号をそれぞれ入力する差動増幅器で構成され、
前記減衰器における減衰量は、前記第１の信号の振幅値と前記第３の信号の振幅値とが等しくなるように決定される、
請求項２５に記載のデータ送信機。
【請求項２７】
前記増幅器は、前記生成された前記第２の信号の電力強度を所定の値以下に制限する振幅制限機能を備える、
請求項２０乃至２６のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２８】
前記増幅器は、前記第２の信号を生成する際に生成される高調波を除去する高調波除去回路を備える、
請求項２０乃至２６のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項２９】
前記データ送信機は送信対象である前記送信データを取得するためのセンサを備える、請求項２０乃至２８のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項３０】
前記データ送信機は送信対象である前記送信データを格納するためのデータ格納部を備える、請求項２０乃至２８のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【請求項３１】
前記データ送信機は送信対象である前記送信データを入力端子を介して外部から取得する、請求項２０乃至２８のいずれか一項に記載のデータ送信機。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０】
【図３１】
【図３２Ａ】
【図３２Ｂ】
【図２７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２８】
【図２９Ａ】
【図２９Ｂ】
【図３０】
【図３１】
【図３２Ａ】
【図３２Ｂ】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−５５６１１（Ｐ２０１３−５５６１１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４２６５（Ｐ２０１１−１９４２６５）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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