無線通信方法及び無線通信システム
【課題】無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能でなくても、通信周波数をホッピングさせながら、無線通信を安定的に継続することができ、またノイズの影響の低減や通信周波数の利用効率の向上も図る。
【解決手段】検索モードで通信周波数をｆ(n)ホッピングさせて、通信可能な通信周波数ｆ(n)を検索し、引き続いて最適化モードで通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収まる様にホッピングを制御しているので、リーダーライター１の通信可能な通信周波数の全帯域で、無線タグ２が通信可能でなくても、無線タグ２の通信可能な通信周波数を見つけ出して、通信周波数を無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収めることができ、途中で通信不能になることがない。
【解決手段】検索モードで通信周波数をｆ(n)ホッピングさせて、通信可能な通信周波数ｆ(n)を検索し、引き続いて最適化モードで通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収まる様にホッピングを制御しているので、リーダーライター１の通信可能な通信周波数の全帯域で、無線タグ２が通信可能でなくても、無線タグ２の通信可能な通信周波数を見つけ出して、通信周波数を無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収めることができ、途中で通信不能になることがない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の無線通信方法は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行い、これにより通信に対するノイズの影響の低減や通信周波数の利用効率の向上を図るというものである。
【０００３】
一方、無線通信に用いられる通信周波数帯域においては、使用中の通信周波数を重複して用いると、通信品質が低下する。また、通信電力が特定の周波数に偏らない様にしなければ、通信周波数の利用効率が低減する。
【０００４】
このため、例えば特許文献１では、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で、干渉波（ノイズ）を測定した上で、干渉波が低い周波数を選択して用い、これにより通信品質の低下を防止し、通信周波数の利用効率を向上させている。
【０００５】
また、特許文献２では、周波数使用履歴テーブルの通信履歴を参照し、使用周波数に偏りがあると判定されれば、過去の使用時間の中で最短の時間に対応する周波数を選択し、また周波数使用履歴テーブルに通信履歴がなかったり、使用周波数に偏りがなければ、乱数に基づいて使用周波数を選択し、これにより通信電力が特定の周波数に偏ることを防止している。
【特許文献１】特開平６−３３４６３０号公報
【特許文献２】特開平８−３２４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１、２等の通信周波数をホッピングさせる無線通信方法では、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能であることが前提となっている。しかしながら、通信周波数をホッピングさせる無線通信システムの種類によっては、通信周波数の全帯域で通信可能であるとは限らない。
【０００７】
例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムでは、無線タグの小型化のために、無線タグの通信周波数帯域がリーダーライターの通信周波数帯域よりも狭くなっていることがあるので、リーダーライターの通信周波数の全帯域で、無線タグが通信可能であるとは限らない。
【０００８】
この様なシステムでは、通信周波数が無線タグの通信可能な周波数帯域の外へとホッピングされると、無線タグが通信不能になって、通信が中断してしまい、通信エラーが生じた。特に、バッテリーレスのパッシブ型の無線タグの場合は、リーダーライターからの受信電波を電力に変換して用いるので、ホッピングにより通信不能になると、電力供給が途絶えることになり、このために無線タグがリセットされてしまって、通信をやり直さなければならず、通信量が多いと、致命的な問題となった。
【０００９】
また、バッテリーを搭載していて、通信状態を保持することが可能な無線タグであっても、ホッピングにより通信不能になると、通信エラーが生じ、輻輳のオーバーヘッドが生じた。
【００１０】
尚、この様な問題は、ＲＦＩＤシステムに限らず、通信周波数をホッピングさせる無線通信方法を適用した携帯電話機等でも生じる。この種の携帯電話機では、本来は携帯電話機の通信周波数帯域が無線基地局の通信周波数帯域と同等であっても、携帯電話機そのものが移動すると、電波の伝播状況が変化して、送受信可能な通信周波数が時々刻々と変化するので、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で、常に通信可能であるとは限らない。このため、先に述べた無線タグと同様の問題が生じた。
【００１１】
従って、この様な問題を有するシステムでは、特許文献１、２等の技術を適用することさへできず、ノイズの影響の低減や通信周波数の利用効率の向上を図ることが困難であった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能でなくても、通信周波数をホッピングさせながら、無線通信を安定的に継続することができ、またノイズの影響の低減や通信周波数の利用効率の向上も図ることが可能な無線通信方法及び無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の無線通信方法は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、通信周波数をホッピングさせて、通信可能な通信周波数を探す検索モードと、前記検索モードにより通信可能な通信周波数が見つかると、この通信周波数から前記ホッピングより小さな幅でホッピングを行って、より通信強度の高い周波数を見つけ出す最適化モードとを備えている。
【００１４】
また、前記最適化モードによるホッピングの制御に引き続いて、通信が安定する通信周波数帯域を決定し、この通信が安定する通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えている。
【００１５】
一方、他の本発明の無線通信方法は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、検索モードと最適化モードとを備え、前記検索モードは、通信周波数をホッピングさせて設定する第１周波数設定ステップと、前記１周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第１品質測定ステップとを含み、前記第１品質測定ステップで測定された通信品質が一定の通信品質以上となる通信周波数が見つかるまで、第１周波数設定ステップ及び前記第１品質測定ステップを繰り返し、前記最適化モードは、前記検索モードにより見つけた通信周波数からのホッピングを行って、通信周波数を設定する第２周波数設定ステップと、前記２周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第２品質測定ステップと、前記２品質測定ステップで測定された今回の通信品質と前回の通信品質とを比較する比較ステップとを含み、前記比較ステップでの比較結果に応じて第２周波数設定ステップで設定される通信周波数を制御している。
【００１６】
また、本発明においては、前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも高いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向にシフトさせて設定し、前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも低いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。
【００１７】
更に、本発明においては、前記第１及び第２周波数設定ステップでは、乱数、規定の数値表、もしくは規定の符号系列を用いて、通信周波数を設定している。
【００１８】
また、本発明においては、前記最適化モードの第２周波数設定ステップ、第２品質測定ステップ、及び比較ステップを複数回繰り返している。
【００１９】
更に、本発明においては、前記比較ステップでの比較結果に応じた第２周波数設定ステップでの通信周波数の制御に引き続いて、前記２品質測定ステップで測定される通信品質が一定値以上になる通信周波数帯域を求め、この通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えている。
【００２０】
また、本発明においては、前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が一定値以上でないという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。
【００２１】
更に、本発明においては、ホッピングにより通信周波数を変更し得る通信周波数帯域における通信電力の偏りを補正する偏り補正モードを備えている。
【００２２】
また、別の本発明の無線通信システムは、上記本発明の無線通信方法を適用している。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の無線通信方法によれば、検索モードでは、通信周波数をホッピングさせて、通信可能な通信周波数を探し、引き続いて最適化モードでは、検索モードにより見つけた通信周波数からより小さな幅のホッピングを行って、より通信強度の高い周波数を見つけ出している。このため、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能でなくても、通信可能な通信周波数を見つけ出して、通信周波数を通信可能な周波数帯域に収めることができ、途中で通信不能になることがない。
【００２４】
更に、安定通信モードでは、通信が安定する通信周波数帯域を決定し、この通信が安定する通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせるので、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【００２５】
一方、他の本発明の無線通信方法によれば、検索モードでは、通信周波数をホッピングさせて設定し、この設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定し、この測定された通信品質が一定の通信品質以上となる通信周波数が見つかるまで、ホッピングを繰り返している。従って、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能でなくても、通信可能な通信周波数を見つけ出すことができる。そして、最適化モードでは、検索モードにより見つけた通信周波数からのホッピングを行って、通信周波数を設定し、この設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定し、この測定された今回の通信品質と前回の通信品質とを比較し、この比較結果に応じてホッピングにより設定される通信周波数を制御している。例えば、この比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも高いという場合は、ホッピングにより設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向にシフトさせて設定し、また、この比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも低いという場合は、ホッピングにより設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。これにより、ホッピングにより設定される通信周波数での通信品質が高くなり、途中で通信不能になることがない。
【００２６】
ホッピングによる通信周波数の設定は、例えば乱数、規定の数値表、もしくは規定の符号系列を用いてなされる。
【００２７】
また、最適化モードでは、ホッピングによる通信周波数の設定、通信品質の測定、及び通信品質の比較を複数回繰り返している。これにより、ホッピングにより設定される通信周波数での通信品質が徐々に高くなって行き、途中で通信不能になることがない。
【００２８】
更に、安定通信モードでは、通信品質の比較結果に応じた通信周波数の制御に引き続いて、測定される通信品質が一定値以上になる通信周波数帯域を求め、この通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせている。このため、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【００２９】
また、通信品質の比較結果が、今回の通信品質が一定値以上でないという場合は、ホッピングにより設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。この場合も、ホッピングにより設定される通信周波数での通信品質が高くなり、途中で通信不能になることがない。
【００３０】
更に、ホッピングにより通信周波数を変更し得る通信周波数帯域における通信電力の偏りを補正するための偏り補正モードを備えている。このため、最適化モードで通信可能な周波数帯域が偏って用いられても、あるいは安定通信モードで無線通信が安定する通信周波数帯域が偏って用いられても、通信周波数帯域における通信電力が均一化され、通信周波数の利用効率が低下することはない。
【００３１】
また、別の本発明の無線通信システムは、上記本発明の無線通信方法を適用したものでなので、この無線通信方法と同様の作用並びに効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、本発明の無線通信方法の一実施形態を適用したＲＦＩＤシステムを示すブロック図である。このＲＦＩＤシステムでは、リーダーライター１及び無線タグ２を備えており、通信周波数を変更してホッピングさせながら双方向の無線通信を行う。
【００３４】
リーダーライター１は、通信周波数を変更してホッピングさせ、ホッピングの度に、そのときの通信周波数の電波を送信し、同じ通信周波数の電波を受信して復調する。無線タグ２は、一般的なバッテリーレスのパッシブ型のものであり、リーダーライター１からの電波を受信すると、この受信電波を電力に変換し、この電力により動作する。また、この無線タグ２では、リーダーライター１からの電波を受信すると、アンテナのインピーダンスを制御して、このアンテナによる受信電波の反射率を変化させ、これにより送信電波を発生させる。
【００３５】
従って、リーダーライター１側で通信周波数が設定され、これに無線タグ２側の通信周波数が追従することになる。
【００３６】
リーダーライター１は、制御部１１、発振器１２、変調器１３、パワーアンプ１４、サーキュレータ１５、アンテナ１６、復調器１７、アナログデジタル変換器１８、データ復号器１９、受信電力測定器２０、及び受信雑音電力測定器２１を備えている。
【００３７】
制御部１１は、ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェース等からなり、リーダーライター１全体を制御する。
【００３８】
具体的には、制御部１１は、乱数等を用いて、通信周波数をホッピングさせて設定し、発振器１２を駆動制御して、この設定した通信周波数の搬送波信号を発振器１２から出力させる。この発振器１２の通信周波数の搬送波信号は、変調器１３及び復調器１７に加えられる。また、制御部１１は、無線タグ２との間で行われる通信プロトコルに準じた送信データを変調器１３に出力する。
【００３９】
変調器１３は、制御部１１からの送信データ及び発振器１２からの通信周波数の搬送波信号を入力すると、送信データに応じて搬送波信号を変調し、送信データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、パワーアンプ１４で増幅されてから、サーキュレータ１５を通じてアンテナ１６に加えられ、電波となってアンテナ１６から送信される。
【００４０】
無線タグ２では、先に述べた様にリーダーライター１からの電波を受信すると、アンテナのインピーダンスを制御して、このアンテナによる受信電波の反射率を変化させ、これにより通信プロトコルに準じた受信データを示す送信電波を発生させる。
【００４１】
この無線タグ２からの電波は、リーダーライター１のアンテナ１６で受信されて、受信信号となる。この受信信号は、サーキュレータ１５を通じて復調器１７に加えられる。復調器１７は、アンテナ１６からの受信信号及び発振器１２からの通信周波数の搬送波信号を入力すると、通信周波数の搬送波信号を用いて、受信信号を復調し、無線タグ２からの受信データを示すアナログ信号を復調出力として形成し、このアナログ信号をアナログデジタル変換器１８に出力する。アナログデジタル変換器１８は、このアナログ信号を入力すると、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、無線タグ２からの受信データを示すデジタル信号Ｇ１を形成して出力する。
【００４２】
データ復号器１９は、アナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１を入力すると、このデジタル信号Ｇ１を復号化し、無線タグ２からの受信データＧ２を再生して制御部１１に出力する。また、受信電力測定器２０は、アナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１を入力すると、このデジタル信号Ｇ１から受信電力を求め、この受信電力を制御部１１に通知する。更に、受信雑音電力測定器２１は、アナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１を入力すると、このデジタル信号Ｇ１から受信雑音電力を求め、この受信雑音電力を制御部１１に通知する。
【００４３】
制御部１１は、データ復号器１９からの受信データＧ２を入力すると、この受信データＧ２を処理したり、受信データＧ２の誤り率を求める。また、制御部１１は、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０から通知された受信電力、及び受信雑音電力測定器２１から通知された受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質を判定し、この判定結果に基づいて、ホッピングにより設定される次の通信周波数を設定する。
【００４４】
ここでは、例えば２４０２〜２４２５ＭＨｚの周波数帯域（帯域幅が２３ＭＨｚ）で、１ＭＨｚ単位で通信周波数を変更してホッピングさせながら双方向の無線通信を行う。従って、通信周波数は、２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのいずれかということになる。
【００４５】
リーダーライター１は、据付型のものであって、充分な通信能力を有しており、２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域（帯域幅が２３ＭＨｚ）で通信が可能である。これに対して無線タグ２は、小型化が優先されるために、アンテナ等の利得と通信可能な周波数帯域がトレードオフの関係にあって、アンテナ等の利得の維持のために、通信可能な周波数帯域の幅がリーダーライター１の通信可能な帯域幅２３ＭＨｚよりも狭くなっている。
【００４６】
このため、リーダーライター１側で通信周波数が無線タグ２の通信可能な周波数帯域の外へとホッピングされると、無線タグ２が通信不能になって、通信が中断してしまい、通信エラーが生じる。また、無線タグ２は、リーダーライター１からの受信電波を電力に変換して用いているので、ホッピングにより通信不能になると、電力供給が途絶えることになり、このために無線タグ２がリセットされてしまって、通信をやり直さなければならない。
【００４７】
そこで、本実施形態では、リーダーライター１側で通信周波数をホッピングさせるに際し、通信周波数が無線タグ２で通信可能な周波数帯域に収まる様にホッピングを制御している。このため、リーダーライター１の通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域で、無線タグ２が通信可能でなくても、無線タグ２が通信不能になることがない。
【００４８】
ただし、複数の無線タグ２の周波数帯域を２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域に適宜に分散させて設定している。従って、リーダーライター１は、複数の無線タグ２との間で通信を行いつつ、２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域で通信電力が偏らない様に通信周波数のホッピングを制御する必要がある。
【００４９】
次に、図２のフローチャート及び図３の通信周波数の遷移図を参照しつつ、リーダーライター１による通信周波数のホッピング制御の概略を説明する。
【００５０】
リーダーライター１では、通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚ内で、１ＭＨｚ単位で通信周波数をランダムにホッピングさせて設定しつつ、送信データを送信し、無線タグ２からの受信データを待機している（ステップＳ１０１の検索モード）。
【００５１】
例えば、図３に示す様にリーダーライター１の通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚ内で、ホッピングにより通信周波数ｆ(n)がｆ(1)、ｆ(2)、……という様にランダムに変化する。尚、ｆ(n)のｎは、整数であって、時間に対応する。
【００５２】
このとき、通信周波数ｆ(1)、ｆ(2)、ｆ(3)、ｆ(4)が順次設定されても、これらの通信周波数ｆ(1)〜ｆ(4)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍから外れているため、リーダーライター１からの送信データが無線タグ２で受信されることがなく、受信データが無線タグ２から送信されることもない。従って、リーダーライター１では、無線タグ２からの受信データを受信することができず、このために無線タグ２が無いと判定して（ステップＳ１０２で「無」）、ステップＳ１０１の検索モードを繰り返す。
【００５３】
引き続いて、通信周波数ｆ(5)が設定されると、この通信周波数ｆ(5)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに入っているため、リーダーライター１からの送信データが無線タグ２で受信され、受信データが無線タグ２から送信される。リーダーライター１では、無線タグ２からの受信データを受信すると、無線タグ２が有ると判定する（ステップＳ１０２で「有」）。
【００５４】
そして、リーダーライター１では、無線タグ２が有ると判定すると、ステップＳ１０１の検索モードにより検索された通信周波数ｆ(5)からのホッピングを行って、通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収まる様に、例えば通信周波数ｆ(6)、ｆ(7)、ｆ(8)を順次設定する（ステップＳ１０３の最適化モード）。このため、途中で通信不能になることがない。
【００５５】
リーダーライター１では、ステップＳ１０３の最適化モードに際し、無線タグ２とのデータ通信が終了したか否かを判定している（ステップＳ１０４）。そして、無線タグ２とのデータ通信が継続する限り（ステップＳ１０４で「継続」）、２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域で通信電力が偏っているか否かを判定したり（ステップＳ１０５）、無線タグ２との通信が安定しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。このとき、通信周波数の全帯域で通信電力が偏っておらず（ステップＳ１０５で「偏り指数＜第１閾値」）、かつ無線タグ２との通信が安定していなければ（ステップＳ１０６で「不安定」）、ステップＳ１０３の最適化モードを繰り返して、その度に、周波数帯域ｍに収まる通信周波数ｆ(n)を設定することになる。
【００５６】
また、リーダーライター１では、通信周波数の全帯域で通信電力が偏っていない状態で（ステップＳ１０５で「偏り指数＜第１閾値」）、無線タグ２との通信が安定して来ると（ステップＳ１０６で「安定」）、ステップＳ１０１の最適化モードにより設定された通信周波数ｆ(8)からのホッピングを継続しつつ、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0を求めて、この周波数帯域ｍ0に通信周波数のホッピングを制限して、例えば通信周波数ｆ(9)、ｆ(10)、ｆ(11)、ｆ(12)を順次設定する（ステップＳ１０７の安定通信モード）。これにより、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【００５７】
ステップＳ１０７の安定通信モードに際しても、無線タグ２とのデータ通信が継続する限り（ステップＳ１０７で「継続」）、通信周波数の全帯域で通信電力が偏っているか否かの判定（ステップＳ１０５）及び無線タグ２との通信が安定しているか否かの判定が行われる（ステップＳ１０６）。
【００５８】
リーダーライター１では、ステップＳ１０３の最適化モード又はステップＳ１０７の安定通信モードに際し、無線タグ２とのデータ通信が完了したならば（ステップＳ１０７で「完了」）、あるいは通信が完了していなくても、通信周波数の全帯域で通信電力が偏って来たならば（ステップＳ１０５で「偏り指数≧第１閾値」）、通信電力の偏りを補正するために、周波数帯域ｍ0の外へと通信周波数をホッピングさせて、例えば通信周波数ｆ(13)、ｆ(14)、ｆ(15)、……を順次設定する（ステップＳ１０８の偏り補正モード）。これにより、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが補正される。
【００５９】
リーダーライター１では、ステップＳ１０８の偏り補正モードに際し、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが充分に補正されたか否かを判定している（ステップＳ１０９）。そして、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが充分に補正されていなければ（ステップＳ１０９で「偏り指数≧第２閾値」）、ステップＳ１０８の偏り補正モードを継続する。また、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが充分に補正されたならば（ステップＳ１０９で「偏り指数＜第２閾値」）、ステップＳ１０２に戻る。
【００６０】
次に、図４のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０１の検索モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【００６１】
リーダーライター１において、制御部１１は、周知の方法で乱数Ｊを求め、この乱数Ｊを次式（１）に代入して、通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ２０１）。より詳しくは、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（１）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。これにより、２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ〜２４２５ＭＨｚのうちの１つがランダムに選択されて、通信周波数ｆ(n)が設定される。尚、乱数Ｊの代わりに、規定の数値表から求められる値、もしくは規定の符号系列から求められる値等を用いても良い。
【００６２】
ｆ(n)＝Ｆ＋ｄＦ×Ｊ …（１）
ただし、Ｆは、リーダーライター１の通信可能な周波数帯域２４０２〜２４２５ＭＨｚの最低周波数２４０２ＭＨｚである。また、ｄＦは、周波数帯域２４０２〜２４２５ＭＨｚの帯域幅２３ＭＨｚである。更に、乱数Ｊは、０〜１の値である。
【００６３】
制御部１１は、通信周波数ｆ(n)を求めて設定すると、この通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から変調器１３へと出力させ、送信データを変調器１３に出力する。変調器１３は、送信データに応じて搬送波信号を変調し、送信データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、電波となってアンテナ１６から送信される（ステップＳ２０２）。これにより、送信データを示す通信周波数ｆ(n)の電波がアンテナ１６から送信される。
【００６４】
このとき、復調器１７は、通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から入力し、搬送波信号を用いて、アンテナ１６からの受信信号を復調し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号がアナログデジタル変換器１８でデジタル信号Ｇ１に変換され、このデジタル信号Ｇ１がデータ復号器１９で復号化されて、受信データＧ２が求められる（ステップＳ２０３）。また、受信電力測定器２０は、デジタル信号Ｇ１から受信電力を求める。更に、受信雑音電力測定器２１は、デジタル信号Ｇ１から受信雑音電力を求める。
【００６５】
そして、制御部１１は、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ２０４）。
【００６６】
例えば、データ復号器１９の受信データＧ２（復号出力）に基づいて、ビット誤り率ＢＲＲやフレーム誤り率ＦＥＲを求め、この誤り率の逆数を通信品質Ｑ(n)とする。この様な誤り率は、受信データＧ２にＣＲＣ(Cyclic Redundancy Checking)等の巡回符号を付加しておくことにより求めることができる。
【００６７】
また、受信電力測定器２０で求められた受信電力を通信品質Ｑ(n)としても良い。例えば、図５に示す様にアナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１の振幅の平均値を受信電力として測定することができる。この受信電力の範囲が−８０(dBm)〜０(dBm)とすると、通信品質Ｑ(n)＝−８０(dBm)のときに通信品質が最も低く、通信品質Ｑ(n)＝０(dBm)のときに通信品質が最も高い。
【００６８】
あるいは、受信雑音電力測定器２１で受信雑音電力としてＣＮＲ(Carrier to Noise Ratio)を求め、このＣＮＲの逆数を通信品質Ｑ(n)とすることもできる。例えば、図６に示す様にアナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１からデータ復号器１９の受信データ（復号出力）Ｇ２を差し引くという演算によりＣＮＲを求めることができる。
【００６９】
図７は、通信品質Ｑ(n)と無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍとの関係を示すグラフである。このグラフに示す様に通信品質Ｑ(n)は、無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心周波数ｍ1で最も高く、この中心周波数ｍ1から離れる程、徐々に低くなる。
【００７０】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。そして、送受信を停止してから（ステップＳ２０５）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ２０６）、図２のステップＳ１０２に戻る。
【００７１】
この様な検索モードでは、例えば図３に示す様にホッピングにより通信周波数ｆ(1)、ｆ(2)、ｆ(3)、ｆ(4)がランダムに順次設定されて、その度に、リーダーライター１と無線タグ２間の通信プロトコルが試みられて、通信品質Ｑ(n)が測定され、この通信品質Ｑ(n)が記憶される。
【００７２】
また、ステップＳ２０２の送信開始からステップＳ２０６の送受信停止までに、リーダーライター１と無線通信タグ２との間で通信プロトコルが正常に行われると、両者間でデータが送受され、図２のステップＳ１０２において無線タグ２が有ると判定される。また、リーダーライター１と無線通信タグ２との間で通信プロトコルが成立しなければ、両者間でデータが送受されず、図２のステップＳ１０２において無線タグ２が無いと判定される。
【００７３】
次に、図８のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０３の最適化モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【００７４】
最適化モードでは、ホッピングによる通信周波数のシフト方向とシフト幅を設定し、この設定されたシフト方向とシフト幅で今回の通信周波数ｆ(n-1)をホッピングさせて、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定している。これを繰り返すことにより、最適化モードの通信周波数のホッピングが行われる。
【００７５】
リーダーライター１において、制御部１１は、測定した今回の通信品質Ｑ(n-1)と前回の通信品質Ｑ(n-2)を既に記憶しており、これらの通信品質Ｑ(n-1)とＱ(n-2)を比較する（ステップＳ３０１）。そして、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していれば（ステップＳ３０１で「Ｑ低下」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄを設定する（ステップＳ３０２）。これは、ホッピングによる通信周波数のシフト方向をそのまま維持していたのでは、次回の通信周波数ｆ(n)での通信品質Ｑ(n)がより低下してしまうので、シフト方向を反転させるためである。
【００７６】
引き続いて、制御部１１は、最適化モードでのホッピングによる通信周波数の最大シフト幅Ａに収束定数ｄＡを掛けて、最大シフト幅Ａを変更する（ステップＳ３０３）。収束定数ｄＡは、例えば１＜ｄＡ＜２の範囲で設定され、後述するステップＳ３１２において該収束定数ｄＡで最大シフト幅Ａを割って、最大シフト幅Ａを収束させるために用いられる。従って、ステップＳ３０３においては、前回のステップＳ３１２における最大シフト幅Ａの収束を無効にすることになる。これは、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していることから、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を反転させるだけではなく、最大シフト幅Ａの収束を無効にして、ホッピングによる通信周波数の該反転されたシフト方向へのシフト幅を維持するか大きくし、次回の通信周波数ｆ(n)を前回の通信周波数ｆ(n-2)側に大きくシフトさせて、次回の通信周波数ｆ(n)での通信品質Ｑ(n)を元へと戻すためである。
【００７７】
この後、制御部１１は、周知の方法で乱数Ｊを求め、今回の通信周波数ｆ(n-1)、乱数Ｊ、ステップＳ３０２で設定した−Ｄ、及びステップＳ３０３で求めた最大シフト幅Ａを次式（２）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ３０４）。ここでも、上記式（１）と同様に、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（２）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。
【００７８】
ｆ(n)←ｆ(n-1)＋Ｄ（Ａ×Ｊ＋１） …（２）
ただし、乱数Ｊは、０〜１の値である。また、最大シフト幅Ａは、例えば１５ＭＨｚを初期値として設定される。更に、上記式（２）では、Ａ×Ｊの値に１を加算することにより、Ｄ（Ａ×Ｊ＋１）の値が０にならない様にして、次回の通信周波数ｆ(n)が今回の通信周波数ｆ(n-1)と同一になることを回避している。
【００７９】
また、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも向上していれば（ステップＳ３０１で「Ｑ向上」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更する必要がなく、最大シフト幅Ａの収束を無効にする必要がないので、ステップＳ３０２、Ｓ３０３を経由せずに、ステップＳ３０４に移る。そして、制御部１１は、今回の通信周波数ｆ(n-1)、乱数Ｊ、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の非反転を示すＤ、及び最大シフト幅Ａを上記式（２）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する。
【００８０】
例えば、図３及び図７に示す様に通信周波数ｆ(5)から通信周波数ｆ(6)へとホッピングしたときには、通信周波数が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心周波数ｍ1へと近づくので、今回の通信品質Ｑ(5)が前回の通信品質Ｑ(6)よりも向上する。この場合は、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更せず、最大シフト幅Ａの収束を無効にせず、前回と同じ方向により小さく通信周波数をシフトさせて、次回の通信周波数ｆ(7)を設定することになる。
【００８１】
更に、通信周波数ｆ(6)から通信周波数ｆ(7)へとホッピングしたときには、通信周波数が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心周波数ｍ1から離れるので、今回の通信品質Ｑ(6)が前回の通信品質Ｑ(7)よりも低下する。この場合は、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更し、かつ最大シフト幅Ａの収束を無効にし、前回とは逆方向に通信周波数を大きくシフトさせて、次回の通信周波数ｆ(8)を設定することになる。
【００８２】
この結果、ホッピングにより通信周波数ｆ(n)が通信周波数ｆ(5)、ｆ(6)、ｆ(7)、ｆ(8)という様に順次設定されて、この通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心へと徐々に収束して行く。
【００８３】
こうして制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定すると、次回の通信周波数ｆ(n)がリーダーライター１の通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚの周波数帯域に入っているか否かを確認してから（ステップＳ３０５で「ＹＥＳ」）、次のステップＳ３０７に移る。
【００８４】
また、制御部１１は、上記式（２）により求められた次回の通信周波数ｆ(n)がリーダーライター１の通信可能な周波数帯域から外れていれば（ステップＳ３０５で「ＮＯ」）、今回の通信周波数ｆ(n-1)、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄ、及び最大シフト幅Ａを次式（３）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を修正して再設定する（ステップＳ３０６）。ここでも、上記式（１）と同様に、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（３）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。次式（３）は、上記式（２）の乱数Ｊ（０〜１）を削除したものに相当する。このため、次式（３）により求められた通信周波数ｆ(n)は、上記式（２）により求められた次回の通信周波数ｆ(n)がリーダーライター１の通信可能な周波数帯域から外れてしまった周波数幅以上に該周波数帯域側にシフトされて、この周波数帯域に戻されたものとなる。
【００８５】
ｆ(n)←ｆ(n-1)−Ｄ（Ａ＋１） …（３）
この後、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から変調器１３へと出力させ、送信データを変調器１３に出力し、送信データを示す通信周波数ｆ(n)の電波をアンテナ１６から送信させる（ステップＳ３０７）。
【００８６】
このとき、復調器１７は、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から入力して、アンテナ１６からの受信信号を復調し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号がアナログデジタル変換器１８でデジタル信号Ｇ１に変換され、このデジタル信号Ｇ１がデータ復号器１９で復号化されて、受信データＧ２が求められる（ステップＳ３０８）。また、受信電力測定器２０により受信電力が求められ、受信雑音電力測定器２１により受信雑音電力が求められる。
【００８７】
そして、制御部１１は、図２のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ３０９）。
【００８８】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。そして、送受信を停止してから（ステップＳ３１０）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定する（ステップＳ３１１）。
【００８９】
また、制御部１１は、最適化モードでのホッピングによる通信周波数の最大シフト幅Ａを収束定数ｄＡで割って、最大シフト幅Ａを更新する（ステップＳ３１２）。先に述べた様に１＜ｄＡ＜２であるから、この更新により最大シフト幅Ａが小さくなる。また、最適化モードが繰り返されることにより、最大シフト幅Ａが収束して行く。
【００９０】
ただし、先に述べた様に今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していれば（ステップＳ３０１で「Ｑ低下」）、シフト方向の反転を示す−Ｄを設定し（ステップＳ３０２）、最大シフト幅Ａに収束定数ｄＡを掛けて、最大シフト幅Ａを変更する（ステップＳ３０３）。従って、この場合は、今回の最適化モードのステップＳ３０８で更新される以前の前回の最大シフト幅Ａが用いられることになり、これにより最大シフト幅Ａの収束が抑えられる。
【００９１】
この後に、図２のステップＳ１０４に戻る。
【００９２】
この様に最適化モードでは、ホッピングにより通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心へと徐々に収束して行く。
【００９３】
尚、ここでは、今回の通信品質Ｑ(n-1)と前回の通信品質Ｑ(n-2)との比較に基づいて、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を設定しているが、今回の通信品質Ｑ(n-1)が一定値以上であるか否かを判定し、この判定に基づいて、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を設定しても良い。すなわち、今回の通信品質Ｑ(n-1)が一定値以上であるという場合は、次回の通信周波数ｆ(n)を、前回の通信周波数ｆ(n-2)から今回の通信周波数ｆ(n-1)への周波数シフト方向にシフトさせ、最大シフト幅Ａの収束を抑えない。また、今回の通信品質Ｑ(n-1)が一定値以上でないという場合は、次回の通信周波数ｆ(n)を、前回の通信周波数ｆ(n-2)から今回の通信周波数ｆ(n-1)への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせ、最大シフト幅Ａの収束を抑える。
【００９４】
次に、図９のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０７の安定通信モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【００９５】
安定通信モードに入るには、図２のステップＳ１０６において無線タグ２との通信が安定して来たと判定されねばならない。例えば、図８のステップＳ３１２で更新される最大シフト幅Ａが一定値（例えば３）以下になったときに、無線タグ２との通信が安定して来たと判定することができる。また、通信品質Ｑ(n)が安定しているか否かに基づいて、無線タグ２との通信が安定して来たか否かを判定しても良い。
【００９６】
そして、安定通信モードに入ると、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0を求めて、この周波数帯域ｍ0内で通信周波数をホッピングさせる。
【００９７】
リーダーライター１において、制御部１１は、１０回前の通信品質Ｑ(n-10)〜今回の通信品質Ｑ(n-1)を少なくとも記憶しており、この１０の通信品質のうちから一定レベル（例えば−２０(dBm)）以上の通信品質を選択し、この選択した通信品質品を得たときの通信周波数を求める。そして、この求めた通信周波数の最大値をＦmaxとし、最小値をＦminとし、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0をＦmin〜Ｆmaxとする（ステップＳ４０１）。従って、Ｆmin≦ｍ0≦Ｆmaxである。
【００９８】
制御部１１は、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0を設定すると、乱数Ｊを次式（４）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ４０２）。ここでも、上記式（１）と同様に、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（４）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。
【００９９】
ｆ(n)＝Ｊ（Ｆmax−Ｆmin）＋Ｆmin …（４）
次式（４）によれば、周波数帯域ｍ0の帯域幅と乱数Ｊ（０〜１）の積に通信周波数の最小値Ｆminを加算して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めているので、通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0内で設定されることになる。例えば、図３に示す様に無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0内で、通信周波数ｆ(n)がｆ(9)、ｆ(10)、ｆ(11)、ｆ(12)という様に順次設定される。
【０１００】
こうして制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を求めると、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から変調器１３へと出力させ、送信データを変調器１３に出力し、送信データを示す通信周波数ｆ(n)の電波をアンテナ１６から送信させる（ステップＳ４０３）。
【０１０１】
このとき、復調器１７は、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から入力して、アンテナ１６からの受信信号を復調し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号がアナログデジタル変換器１８でデジタル信号Ｇ１に変換され、このデジタル信号Ｇ１がデータ復号器１９で復号化されて、受信データＧ２が求められる（ステップＳ４０４）。
【０１０２】
そして、制御部１１は、図４のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定し、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する（ステップＳ４０５）。
【０１０３】
更に、制御部１１は、送受信を停止してから（ステップＳ４０６）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ４０７）、図２のステップＳ１０４に戻る。
【０１０４】
この様に安定通信モードでは、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0内で通信周波数をホッピングさせるので、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【０１０５】
次に、図１０フローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０７の安定通信モード（サブルーチン）の他の例を詳しく説明する。
【０１０６】
リーダーライター１において、制御部１１は、測定した今回の通信品質Ｑ(n-1)と前回の通信品質Ｑ(n-2)を比較する（ステップＳ５０１）。そして、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していれば（ステップＳ５０１で「Ｑ低下」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄを設定する（ステップＳ５０２）。これは、ホッピングによる通信周波数のシフト方向をそのまま維持していたのでは、次回の通信周波数ｆ(n)での通信品質Ｑ(n)がより低下するためである。
【０１０７】
また、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも向上していれば（ステップＳ５０３で「Ｑ向上」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更する必要がないので、ステップＳ５０２を経由しない。
【０１０８】
この後、制御部１１は、周知の方法で乱数Ｊを求め、今回の通信周波数ｆ(n-1)、乱数Ｊ、Ｄ又は−Ｄ、及び安定通信でのホッピングによる通信周波数の最大シフト幅Ａを上記式（２）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ５０３）。ただし、最大シフト幅Ａは、最適化モードでの最大シフト幅Ａの値よりも小さくされ、例えば３ＭＨｚに設定される。
【０１０９】
そして、制御部１１は、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0（Ｆmin≦ｍ0≦Ｆmax）に、次回の通信周波数ｆ(n)が入ることを確認してから（ステップＳ５０４で「ＹＥＳ」）、次のステップＳ５０６に移る。
【０１１０】
また、制御部１１は、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0（Ｆmin≦ｍ0≦Ｆmax）から次回の通信周波数ｆ(n)が外れていれば（ステップＳ５０４で「ＮＯ」）、今回の通信周波数ｆ(n-1)、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄ、及び最大シフト幅Ａを上記式（３）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を修正して再設定する（ステップＳ５０５）。これにより、次回の通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0から外れてしまった周波数幅以上に該周波数帯域ｍ0側にシフトされて、この周波数帯域ｍ0に戻されたものとなる。
【０１１１】
この後、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を用いて、データの送受信を試みる（各ステップ５０６、Ｓ５０７）。そして、制御部１１は、図２のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ５０８）。
【０１１２】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。更に、送受信を停止してから（ステップＳ５０９）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ５１０）、図２のステップＳ１０４に戻る。
【０１１３】
この様な図１０のフローチャートの処理は、図８のフローチャートの最適化モードにおける最大シフト幅Ａを収束させずに固定したものと同等である。
【０１１４】
次に、図１１のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０８の偏り補正モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【０１１５】
偏り補正モードに入るには、図２のステップＳ１０４において通信が完了したと判定されるか、ステップＳ１０５においてリーダーライター１の通信可能な通信周波数の全帯域で通信電力が偏って来たと判定されねばならない。通信電力が偏って来たと判定されるには、例えば２４０回前の通信周波数ｆ(n-240)〜今回の通信周波数ｆ(n-1)に基づいて、２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚ別に、通信周波数として用いられた使用頻度を求め、最小の使用頻度と最大の使用頻度との差を偏り指数とし、この偏り指数が第１偏り閾値以上のときに、通信電力が偏ったと判定する。ここでは、過去の使用回数が２４０回であって、２４の通信周波数が用いられるので、２４の通信周波数のいずれについても、使用頻度が１０であれば、偏り指数が０となる。また、最小の使用頻度が０であって、最大の使用頻度が３０であれば、偏り指数が３０となる。第１偏り閾値が６であれば、偏り指数が３０のときには、偏り指数３０が第１偏り閾値６以上となるため、通信電力が偏っていると判定される。
【０１１６】
そして、偏り補正モードに入ると、２４の通信周波数のうちの最小の使用頻度のものから優先的に選択されて用いられる。
【０１１７】
リーダーライター１において、制御部１１は、２４の通信周波数のうちの最小の使用頻度のもの選択し、この選択した通信周波数を次回の通信周波数ｆ(n)として求めて設定する（ステップＳ６０１）。
【０１１８】
そして、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)が今回の通信周波数ｆ(n-1)と一致しないことを確認してから（ステップＳ６０２で「ｆ(n)≠ｆ(n-1)」）、次のステップＳ６０４に移る。
【０１１９】
また、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)が今回の通信周波数ｆ(n-1)と一致すると（ステップＳ６０２で「ｆ(n)＝ｆ(n-1)」）、２４の通信周波数のうちの２番目に小さな使用頻度のもの選択し、この選択した通信周波数を次回の通信周波数ｆ(n)として再設定する（ステップＳ６０３）。これにより、次回の通信周波数ｆ(n)と今回の通信周波数ｆ(n-1)が一致することが回避される。
【０１２０】
この後、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を用いて、データの送受信を試みる（各ステップ６０４、Ｓ６０５）。そして、制御部１１は、図２のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ６０６）。
【０１２１】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。更に、送受信を停止してから（ステップＳ６０７）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ６０８）、図２のステップＳ１０９に戻る。
【０１２２】
図２のステップＳ１０９では、通信電力の偏りが充分に補正されたか否かを判定している。ここで、通信電力の偏りが充分に補正されていないと判定された場合は、ステップＳ１０８及び図１１のフローチャートの偏り補正モードに戻る。従って、ステップＳ１０９において通信電力の偏りが充分に補正されたと判定されるまでは、偏り補正モードが繰り返されることになる。
【０１２３】
例えば、第２偏り閾値が４であれば、偏り指数が４以上である限り（ステップＳ１０９で「偏り指数≧第２閾値」）、通信電力の偏りが充分に補正されていないと判定されて、ステップＳ１０８及び図１１のフローチャートの偏り補正モードが繰り返され、また偏り指数が４未満になると（ステップＳ１０９で「偏り指数＜第２閾値」）、通信電力の偏りが充分に補正されたと判定されて、図２のステップＳ１０２に戻る。
【０１２４】
第２偏り閾値（＝４）を第１偏り閾値（＝６）よりも小さくしたのは、仮に第２偏り閾値と第１偏り閾値を一致させると、通信電力の偏りが補正されても、この後の最適化モードにおいて偏り指数が第１偏り閾値を直ちに超えてしまって、偏り補正モードに直ぐに戻ってしまう可能性があるためである。
【０１２５】
この様に本実施形態では、検索モードで通信周波数をｆ(n)ホッピングさせて、通信可能な通信周波数ｆ(n)を検索し、引き続いて最適化モードで通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収まる様にホッピングを制御しているので、リーダーライター１の通信可能な通信周波数の全帯域で、無線タグ２が通信可能でなくても、無線タグ２の通信可能な通信周波数を見つけ出して、通信周波数を無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収めることができ、途中で通信不能になることがない。そして、安定通信モードでは、無線タグ２の通信が安定する通信周波数帯域ｍ0を求め、この通信が安定する通信周波数帯域ｍ0で通信周波数ｆ(n)をホッピングさせているので、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。更に、偏り補正モードでは、リーダーライター１の通信可能な通信周波数帯域の通信電力の偏りを補正しているので、最適化モード及び安定通信モードで通信電力の偏りが生じても、これを解消することができる。
【０１２６】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、通信周波数ｆ(n)を求めるための上記式（１）〜（４）を適宜に変更しても良い。
【０１２７】
また、無線タグとして、バッテリーレスのパッシブ型のものを例示しているが、バッテリーを有するパッシブ型のものあっても、あるいはアクティブ型のものであっても、リーダーライターの通信可能な通信周波数帯域よりも無線タグの通信可能な通信周波数帯域の方が狭ければ、本発明を適用することができる。
【０１２８】
更に、ＲＦＩＤシステムだけではなく、通信周波数をホッピングさせる携帯電話機等の他の無線通信システムにも、本発明を適用することができる。本来は携帯電話機の通信周波数帯域が無線基地局の通信周波数帯域と同等であっても、携帯電話機そのものが移動すると、電波の伝播状況が変化して、送受信可能な通信周波数が時々刻々と変化するので、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で、常に通信可能であるとは限らず、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の無線通信方法の一実施形態を適用したＲＦＩＤシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターによる通信周波数のホッピング制御の概略を示すフローチャートである。
【図３】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターによる通信周波数のホッピング制御の概略を説明するために用いた通信周波数の遷移図である。
【図４】図２のステップＳ１０１の検索モードを詳しく示すフローチャートである。
【図５】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターのアナログデジタル変換器の出力波形を例示する図である。
【図６】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターの受信雑音電力測定器の構成を例示するブロック図である。
【図７】図１のＲＦＩＤシステムにおける通信品質Ｑ(n)と無線タグの通信可能な周波数帯域ｍとの関係を示すグラフである。
【図８】図２のステップＳ１０３の最適化モードを詳しく示すフローチャートである。
【図９】図２のステップＳ１０７の安定通信モードを詳しく示すフローチャートである。
【図１０】図２のステップＳ１０７の安定通信モードの他の例を詳しく示すフローチャートである。
【図１１】図２のステップＳ１０８の偏り補正モードを詳しく示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３０】
１ リーダーライター
２ 無線タグ
１１ 制御部
１２ 発振器
１３ 変調器
１４ パワーアンプ
１５ サーキュレータ
１６ アンテナ
１７ 復調器
１８ アナログデジタル変換器
１９ データ復号器
２０ 受信電力測定器
２１ 受信雑音電力測定器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法及び無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の無線通信方法は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行い、これにより通信に対するノイズの影響の低減や通信周波数の利用効率の向上を図るというものである。
【０００３】
一方、無線通信に用いられる通信周波数帯域においては、使用中の通信周波数を重複して用いると、通信品質が低下する。また、通信電力が特定の周波数に偏らない様にしなければ、通信周波数の利用効率が低減する。
【０００４】
このため、例えば特許文献１では、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で、干渉波（ノイズ）を測定した上で、干渉波が低い周波数を選択して用い、これにより通信品質の低下を防止し、通信周波数の利用効率を向上させている。
【０００５】
また、特許文献２では、周波数使用履歴テーブルの通信履歴を参照し、使用周波数に偏りがあると判定されれば、過去の使用時間の中で最短の時間に対応する周波数を選択し、また周波数使用履歴テーブルに通信履歴がなかったり、使用周波数に偏りがなければ、乱数に基づいて使用周波数を選択し、これにより通信電力が特定の周波数に偏ることを防止している。
【特許文献１】特開平６−３３４６３０号公報
【特許文献２】特開平８−３２４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記特許文献１、２等の通信周波数をホッピングさせる無線通信方法では、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能であることが前提となっている。しかしながら、通信周波数をホッピングさせる無線通信システムの種類によっては、通信周波数の全帯域で通信可能であるとは限らない。
【０００７】
例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムでは、無線タグの小型化のために、無線タグの通信周波数帯域がリーダーライターの通信周波数帯域よりも狭くなっていることがあるので、リーダーライターの通信周波数の全帯域で、無線タグが通信可能であるとは限らない。
【０００８】
この様なシステムでは、通信周波数が無線タグの通信可能な周波数帯域の外へとホッピングされると、無線タグが通信不能になって、通信が中断してしまい、通信エラーが生じた。特に、バッテリーレスのパッシブ型の無線タグの場合は、リーダーライターからの受信電波を電力に変換して用いるので、ホッピングにより通信不能になると、電力供給が途絶えることになり、このために無線タグがリセットされてしまって、通信をやり直さなければならず、通信量が多いと、致命的な問題となった。
【０００９】
また、バッテリーを搭載していて、通信状態を保持することが可能な無線タグであっても、ホッピングにより通信不能になると、通信エラーが生じ、輻輳のオーバーヘッドが生じた。
【００１０】
尚、この様な問題は、ＲＦＩＤシステムに限らず、通信周波数をホッピングさせる無線通信方法を適用した携帯電話機等でも生じる。この種の携帯電話機では、本来は携帯電話機の通信周波数帯域が無線基地局の通信周波数帯域と同等であっても、携帯電話機そのものが移動すると、電波の伝播状況が変化して、送受信可能な通信周波数が時々刻々と変化するので、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で、常に通信可能であるとは限らない。このため、先に述べた無線タグと同様の問題が生じた。
【００１１】
従って、この様な問題を有するシステムでは、特許文献１、２等の技術を適用することさへできず、ノイズの影響の低減や通信周波数の利用効率の向上を図ることが困難であった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能でなくても、通信周波数をホッピングさせながら、無線通信を安定的に継続することができ、またノイズの影響の低減や通信周波数の利用効率の向上も図ることが可能な無線通信方法及び無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の無線通信方法は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、通信周波数をホッピングさせて、通信可能な通信周波数を探す検索モードと、前記検索モードにより通信可能な通信周波数が見つかると、この通信周波数から前記ホッピングより小さな幅でホッピングを行って、より通信強度の高い周波数を見つけ出す最適化モードとを備えている。
【００１４】
また、前記最適化モードによるホッピングの制御に引き続いて、通信が安定する通信周波数帯域を決定し、この通信が安定する通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えている。
【００１５】
一方、他の本発明の無線通信方法は、通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、検索モードと最適化モードとを備え、前記検索モードは、通信周波数をホッピングさせて設定する第１周波数設定ステップと、前記１周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第１品質測定ステップとを含み、前記第１品質測定ステップで測定された通信品質が一定の通信品質以上となる通信周波数が見つかるまで、第１周波数設定ステップ及び前記第１品質測定ステップを繰り返し、前記最適化モードは、前記検索モードにより見つけた通信周波数からのホッピングを行って、通信周波数を設定する第２周波数設定ステップと、前記２周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第２品質測定ステップと、前記２品質測定ステップで測定された今回の通信品質と前回の通信品質とを比較する比較ステップとを含み、前記比較ステップでの比較結果に応じて第２周波数設定ステップで設定される通信周波数を制御している。
【００１６】
また、本発明においては、前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも高いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向にシフトさせて設定し、前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも低いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。
【００１７】
更に、本発明においては、前記第１及び第２周波数設定ステップでは、乱数、規定の数値表、もしくは規定の符号系列を用いて、通信周波数を設定している。
【００１８】
また、本発明においては、前記最適化モードの第２周波数設定ステップ、第２品質測定ステップ、及び比較ステップを複数回繰り返している。
【００１９】
更に、本発明においては、前記比較ステップでの比較結果に応じた第２周波数設定ステップでの通信周波数の制御に引き続いて、前記２品質測定ステップで測定される通信品質が一定値以上になる通信周波数帯域を求め、この通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えている。
【００２０】
また、本発明においては、前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が一定値以上でないという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。
【００２１】
更に、本発明においては、ホッピングにより通信周波数を変更し得る通信周波数帯域における通信電力の偏りを補正する偏り補正モードを備えている。
【００２２】
また、別の本発明の無線通信システムは、上記本発明の無線通信方法を適用している。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の無線通信方法によれば、検索モードでは、通信周波数をホッピングさせて、通信可能な通信周波数を探し、引き続いて最適化モードでは、検索モードにより見つけた通信周波数からより小さな幅のホッピングを行って、より通信強度の高い周波数を見つけ出している。このため、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能でなくても、通信可能な通信周波数を見つけ出して、通信周波数を通信可能な周波数帯域に収めることができ、途中で通信不能になることがない。
【００２４】
更に、安定通信モードでは、通信が安定する通信周波数帯域を決定し、この通信が安定する通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせるので、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【００２５】
一方、他の本発明の無線通信方法によれば、検索モードでは、通信周波数をホッピングさせて設定し、この設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定し、この測定された通信品質が一定の通信品質以上となる通信周波数が見つかるまで、ホッピングを繰り返している。従って、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で通信可能でなくても、通信可能な通信周波数を見つけ出すことができる。そして、最適化モードでは、検索モードにより見つけた通信周波数からのホッピングを行って、通信周波数を設定し、この設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定し、この測定された今回の通信品質と前回の通信品質とを比較し、この比較結果に応じてホッピングにより設定される通信周波数を制御している。例えば、この比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも高いという場合は、ホッピングにより設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向にシフトさせて設定し、また、この比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも低いという場合は、ホッピングにより設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。これにより、ホッピングにより設定される通信周波数での通信品質が高くなり、途中で通信不能になることがない。
【００２６】
ホッピングによる通信周波数の設定は、例えば乱数、規定の数値表、もしくは規定の符号系列を用いてなされる。
【００２７】
また、最適化モードでは、ホッピングによる通信周波数の設定、通信品質の測定、及び通信品質の比較を複数回繰り返している。これにより、ホッピングにより設定される通信周波数での通信品質が徐々に高くなって行き、途中で通信不能になることがない。
【００２８】
更に、安定通信モードでは、通信品質の比較結果に応じた通信周波数の制御に引き続いて、測定される通信品質が一定値以上になる通信周波数帯域を求め、この通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせている。このため、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【００２９】
また、通信品質の比較結果が、今回の通信品質が一定値以上でないという場合は、ホッピングにより設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定している。この場合も、ホッピングにより設定される通信周波数での通信品質が高くなり、途中で通信不能になることがない。
【００３０】
更に、ホッピングにより通信周波数を変更し得る通信周波数帯域における通信電力の偏りを補正するための偏り補正モードを備えている。このため、最適化モードで通信可能な周波数帯域が偏って用いられても、あるいは安定通信モードで無線通信が安定する通信周波数帯域が偏って用いられても、通信周波数帯域における通信電力が均一化され、通信周波数の利用効率が低下することはない。
【００３１】
また、別の本発明の無線通信システムは、上記本発明の無線通信方法を適用したものでなので、この無線通信方法と同様の作用並びに効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、本発明の無線通信方法の一実施形態を適用したＲＦＩＤシステムを示すブロック図である。このＲＦＩＤシステムでは、リーダーライター１及び無線タグ２を備えており、通信周波数を変更してホッピングさせながら双方向の無線通信を行う。
【００３４】
リーダーライター１は、通信周波数を変更してホッピングさせ、ホッピングの度に、そのときの通信周波数の電波を送信し、同じ通信周波数の電波を受信して復調する。無線タグ２は、一般的なバッテリーレスのパッシブ型のものであり、リーダーライター１からの電波を受信すると、この受信電波を電力に変換し、この電力により動作する。また、この無線タグ２では、リーダーライター１からの電波を受信すると、アンテナのインピーダンスを制御して、このアンテナによる受信電波の反射率を変化させ、これにより送信電波を発生させる。
【００３５】
従って、リーダーライター１側で通信周波数が設定され、これに無線タグ２側の通信周波数が追従することになる。
【００３６】
リーダーライター１は、制御部１１、発振器１２、変調器１３、パワーアンプ１４、サーキュレータ１５、アンテナ１６、復調器１７、アナログデジタル変換器１８、データ復号器１９、受信電力測定器２０、及び受信雑音電力測定器２１を備えている。
【００３７】
制御部１１は、ＣＰＵ、メモリ、及びインターフェース等からなり、リーダーライター１全体を制御する。
【００３８】
具体的には、制御部１１は、乱数等を用いて、通信周波数をホッピングさせて設定し、発振器１２を駆動制御して、この設定した通信周波数の搬送波信号を発振器１２から出力させる。この発振器１２の通信周波数の搬送波信号は、変調器１３及び復調器１７に加えられる。また、制御部１１は、無線タグ２との間で行われる通信プロトコルに準じた送信データを変調器１３に出力する。
【００３９】
変調器１３は、制御部１１からの送信データ及び発振器１２からの通信周波数の搬送波信号を入力すると、送信データに応じて搬送波信号を変調し、送信データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、パワーアンプ１４で増幅されてから、サーキュレータ１５を通じてアンテナ１６に加えられ、電波となってアンテナ１６から送信される。
【００４０】
無線タグ２では、先に述べた様にリーダーライター１からの電波を受信すると、アンテナのインピーダンスを制御して、このアンテナによる受信電波の反射率を変化させ、これにより通信プロトコルに準じた受信データを示す送信電波を発生させる。
【００４１】
この無線タグ２からの電波は、リーダーライター１のアンテナ１６で受信されて、受信信号となる。この受信信号は、サーキュレータ１５を通じて復調器１７に加えられる。復調器１７は、アンテナ１６からの受信信号及び発振器１２からの通信周波数の搬送波信号を入力すると、通信周波数の搬送波信号を用いて、受信信号を復調し、無線タグ２からの受信データを示すアナログ信号を復調出力として形成し、このアナログ信号をアナログデジタル変換器１８に出力する。アナログデジタル変換器１８は、このアナログ信号を入力すると、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、無線タグ２からの受信データを示すデジタル信号Ｇ１を形成して出力する。
【００４２】
データ復号器１９は、アナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１を入力すると、このデジタル信号Ｇ１を復号化し、無線タグ２からの受信データＧ２を再生して制御部１１に出力する。また、受信電力測定器２０は、アナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１を入力すると、このデジタル信号Ｇ１から受信電力を求め、この受信電力を制御部１１に通知する。更に、受信雑音電力測定器２１は、アナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１を入力すると、このデジタル信号Ｇ１から受信雑音電力を求め、この受信雑音電力を制御部１１に通知する。
【００４３】
制御部１１は、データ復号器１９からの受信データＧ２を入力すると、この受信データＧ２を処理したり、受信データＧ２の誤り率を求める。また、制御部１１は、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０から通知された受信電力、及び受信雑音電力測定器２１から通知された受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質を判定し、この判定結果に基づいて、ホッピングにより設定される次の通信周波数を設定する。
【００４４】
ここでは、例えば２４０２〜２４２５ＭＨｚの周波数帯域（帯域幅が２３ＭＨｚ）で、１ＭＨｚ単位で通信周波数を変更してホッピングさせながら双方向の無線通信を行う。従って、通信周波数は、２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのいずれかということになる。
【００４５】
リーダーライター１は、据付型のものであって、充分な通信能力を有しており、２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域（帯域幅が２３ＭＨｚ）で通信が可能である。これに対して無線タグ２は、小型化が優先されるために、アンテナ等の利得と通信可能な周波数帯域がトレードオフの関係にあって、アンテナ等の利得の維持のために、通信可能な周波数帯域の幅がリーダーライター１の通信可能な帯域幅２３ＭＨｚよりも狭くなっている。
【００４６】
このため、リーダーライター１側で通信周波数が無線タグ２の通信可能な周波数帯域の外へとホッピングされると、無線タグ２が通信不能になって、通信が中断してしまい、通信エラーが生じる。また、無線タグ２は、リーダーライター１からの受信電波を電力に変換して用いているので、ホッピングにより通信不能になると、電力供給が途絶えることになり、このために無線タグ２がリセットされてしまって、通信をやり直さなければならない。
【００４７】
そこで、本実施形態では、リーダーライター１側で通信周波数をホッピングさせるに際し、通信周波数が無線タグ２で通信可能な周波数帯域に収まる様にホッピングを制御している。このため、リーダーライター１の通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域で、無線タグ２が通信可能でなくても、無線タグ２が通信不能になることがない。
【００４８】
ただし、複数の無線タグ２の周波数帯域を２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域に適宜に分散させて設定している。従って、リーダーライター１は、複数の無線タグ２との間で通信を行いつつ、２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域で通信電力が偏らない様に通信周波数のホッピングを制御する必要がある。
【００４９】
次に、図２のフローチャート及び図３の通信周波数の遷移図を参照しつつ、リーダーライター１による通信周波数のホッピング制御の概略を説明する。
【００５０】
リーダーライター１では、通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚ内で、１ＭＨｚ単位で通信周波数をランダムにホッピングさせて設定しつつ、送信データを送信し、無線タグ２からの受信データを待機している（ステップＳ１０１の検索モード）。
【００５１】
例えば、図３に示す様にリーダーライター１の通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚ内で、ホッピングにより通信周波数ｆ(n)がｆ(1)、ｆ(2)、……という様にランダムに変化する。尚、ｆ(n)のｎは、整数であって、時間に対応する。
【００５２】
このとき、通信周波数ｆ(1)、ｆ(2)、ｆ(3)、ｆ(4)が順次設定されても、これらの通信周波数ｆ(1)〜ｆ(4)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍから外れているため、リーダーライター１からの送信データが無線タグ２で受信されることがなく、受信データが無線タグ２から送信されることもない。従って、リーダーライター１では、無線タグ２からの受信データを受信することができず、このために無線タグ２が無いと判定して（ステップＳ１０２で「無」）、ステップＳ１０１の検索モードを繰り返す。
【００５３】
引き続いて、通信周波数ｆ(5)が設定されると、この通信周波数ｆ(5)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに入っているため、リーダーライター１からの送信データが無線タグ２で受信され、受信データが無線タグ２から送信される。リーダーライター１では、無線タグ２からの受信データを受信すると、無線タグ２が有ると判定する（ステップＳ１０２で「有」）。
【００５４】
そして、リーダーライター１では、無線タグ２が有ると判定すると、ステップＳ１０１の検索モードにより検索された通信周波数ｆ(5)からのホッピングを行って、通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収まる様に、例えば通信周波数ｆ(6)、ｆ(7)、ｆ(8)を順次設定する（ステップＳ１０３の最適化モード）。このため、途中で通信不能になることがない。
【００５５】
リーダーライター１では、ステップＳ１０３の最適化モードに際し、無線タグ２とのデータ通信が終了したか否かを判定している（ステップＳ１０４）。そして、無線タグ２とのデータ通信が継続する限り（ステップＳ１０４で「継続」）、２４０２〜２４２５ＭＨｚの全帯域で通信電力が偏っているか否かを判定したり（ステップＳ１０５）、無線タグ２との通信が安定しているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。このとき、通信周波数の全帯域で通信電力が偏っておらず（ステップＳ１０５で「偏り指数＜第１閾値」）、かつ無線タグ２との通信が安定していなければ（ステップＳ１０６で「不安定」）、ステップＳ１０３の最適化モードを繰り返して、その度に、周波数帯域ｍに収まる通信周波数ｆ(n)を設定することになる。
【００５６】
また、リーダーライター１では、通信周波数の全帯域で通信電力が偏っていない状態で（ステップＳ１０５で「偏り指数＜第１閾値」）、無線タグ２との通信が安定して来ると（ステップＳ１０６で「安定」）、ステップＳ１０１の最適化モードにより設定された通信周波数ｆ(8)からのホッピングを継続しつつ、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0を求めて、この周波数帯域ｍ0に通信周波数のホッピングを制限して、例えば通信周波数ｆ(9)、ｆ(10)、ｆ(11)、ｆ(12)を順次設定する（ステップＳ１０７の安定通信モード）。これにより、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【００５７】
ステップＳ１０７の安定通信モードに際しても、無線タグ２とのデータ通信が継続する限り（ステップＳ１０７で「継続」）、通信周波数の全帯域で通信電力が偏っているか否かの判定（ステップＳ１０５）及び無線タグ２との通信が安定しているか否かの判定が行われる（ステップＳ１０６）。
【００５８】
リーダーライター１では、ステップＳ１０３の最適化モード又はステップＳ１０７の安定通信モードに際し、無線タグ２とのデータ通信が完了したならば（ステップＳ１０７で「完了」）、あるいは通信が完了していなくても、通信周波数の全帯域で通信電力が偏って来たならば（ステップＳ１０５で「偏り指数≧第１閾値」）、通信電力の偏りを補正するために、周波数帯域ｍ0の外へと通信周波数をホッピングさせて、例えば通信周波数ｆ(13)、ｆ(14)、ｆ(15)、……を順次設定する（ステップＳ１０８の偏り補正モード）。これにより、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが補正される。
【００５９】
リーダーライター１では、ステップＳ１０８の偏り補正モードに際し、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが充分に補正されたか否かを判定している（ステップＳ１０９）。そして、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが充分に補正されていなければ（ステップＳ１０９で「偏り指数≧第２閾値」）、ステップＳ１０８の偏り補正モードを継続する。また、通信周波数の全帯域での通信電力の偏りが充分に補正されたならば（ステップＳ１０９で「偏り指数＜第２閾値」）、ステップＳ１０２に戻る。
【００６０】
次に、図４のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０１の検索モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【００６１】
リーダーライター１において、制御部１１は、周知の方法で乱数Ｊを求め、この乱数Ｊを次式（１）に代入して、通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ２０１）。より詳しくは、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（１）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。これにより、２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ〜２４２５ＭＨｚのうちの１つがランダムに選択されて、通信周波数ｆ(n)が設定される。尚、乱数Ｊの代わりに、規定の数値表から求められる値、もしくは規定の符号系列から求められる値等を用いても良い。
【００６２】
ｆ(n)＝Ｆ＋ｄＦ×Ｊ …（１）
ただし、Ｆは、リーダーライター１の通信可能な周波数帯域２４０２〜２４２５ＭＨｚの最低周波数２４０２ＭＨｚである。また、ｄＦは、周波数帯域２４０２〜２４２５ＭＨｚの帯域幅２３ＭＨｚである。更に、乱数Ｊは、０〜１の値である。
【００６３】
制御部１１は、通信周波数ｆ(n)を求めて設定すると、この通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から変調器１３へと出力させ、送信データを変調器１３に出力する。変調器１３は、送信データに応じて搬送波信号を変調し、送信データを示す送信信号を形成して出力する。この送信信号は、電波となってアンテナ１６から送信される（ステップＳ２０２）。これにより、送信データを示す通信周波数ｆ(n)の電波がアンテナ１６から送信される。
【００６４】
このとき、復調器１７は、通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から入力し、搬送波信号を用いて、アンテナ１６からの受信信号を復調し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号がアナログデジタル変換器１８でデジタル信号Ｇ１に変換され、このデジタル信号Ｇ１がデータ復号器１９で復号化されて、受信データＧ２が求められる（ステップＳ２０３）。また、受信電力測定器２０は、デジタル信号Ｇ１から受信電力を求める。更に、受信雑音電力測定器２１は、デジタル信号Ｇ１から受信雑音電力を求める。
【００６５】
そして、制御部１１は、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ２０４）。
【００６６】
例えば、データ復号器１９の受信データＧ２（復号出力）に基づいて、ビット誤り率ＢＲＲやフレーム誤り率ＦＥＲを求め、この誤り率の逆数を通信品質Ｑ(n)とする。この様な誤り率は、受信データＧ２にＣＲＣ(Cyclic Redundancy Checking)等の巡回符号を付加しておくことにより求めることができる。
【００６７】
また、受信電力測定器２０で求められた受信電力を通信品質Ｑ(n)としても良い。例えば、図５に示す様にアナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１の振幅の平均値を受信電力として測定することができる。この受信電力の範囲が−８０(dBm)〜０(dBm)とすると、通信品質Ｑ(n)＝−８０(dBm)のときに通信品質が最も低く、通信品質Ｑ(n)＝０(dBm)のときに通信品質が最も高い。
【００６８】
あるいは、受信雑音電力測定器２１で受信雑音電力としてＣＮＲ(Carrier to Noise Ratio)を求め、このＣＮＲの逆数を通信品質Ｑ(n)とすることもできる。例えば、図６に示す様にアナログデジタル変換器１８からのデジタル信号Ｇ１からデータ復号器１９の受信データ（復号出力）Ｇ２を差し引くという演算によりＣＮＲを求めることができる。
【００６９】
図７は、通信品質Ｑ(n)と無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍとの関係を示すグラフである。このグラフに示す様に通信品質Ｑ(n)は、無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心周波数ｍ1で最も高く、この中心周波数ｍ1から離れる程、徐々に低くなる。
【００７０】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。そして、送受信を停止してから（ステップＳ２０５）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ２０６）、図２のステップＳ１０２に戻る。
【００７１】
この様な検索モードでは、例えば図３に示す様にホッピングにより通信周波数ｆ(1)、ｆ(2)、ｆ(3)、ｆ(4)がランダムに順次設定されて、その度に、リーダーライター１と無線タグ２間の通信プロトコルが試みられて、通信品質Ｑ(n)が測定され、この通信品質Ｑ(n)が記憶される。
【００７２】
また、ステップＳ２０２の送信開始からステップＳ２０６の送受信停止までに、リーダーライター１と無線通信タグ２との間で通信プロトコルが正常に行われると、両者間でデータが送受され、図２のステップＳ１０２において無線タグ２が有ると判定される。また、リーダーライター１と無線通信タグ２との間で通信プロトコルが成立しなければ、両者間でデータが送受されず、図２のステップＳ１０２において無線タグ２が無いと判定される。
【００７３】
次に、図８のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０３の最適化モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【００７４】
最適化モードでは、ホッピングによる通信周波数のシフト方向とシフト幅を設定し、この設定されたシフト方向とシフト幅で今回の通信周波数ｆ(n-1)をホッピングさせて、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定している。これを繰り返すことにより、最適化モードの通信周波数のホッピングが行われる。
【００７５】
リーダーライター１において、制御部１１は、測定した今回の通信品質Ｑ(n-1)と前回の通信品質Ｑ(n-2)を既に記憶しており、これらの通信品質Ｑ(n-1)とＱ(n-2)を比較する（ステップＳ３０１）。そして、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していれば（ステップＳ３０１で「Ｑ低下」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄを設定する（ステップＳ３０２）。これは、ホッピングによる通信周波数のシフト方向をそのまま維持していたのでは、次回の通信周波数ｆ(n)での通信品質Ｑ(n)がより低下してしまうので、シフト方向を反転させるためである。
【００７６】
引き続いて、制御部１１は、最適化モードでのホッピングによる通信周波数の最大シフト幅Ａに収束定数ｄＡを掛けて、最大シフト幅Ａを変更する（ステップＳ３０３）。収束定数ｄＡは、例えば１＜ｄＡ＜２の範囲で設定され、後述するステップＳ３１２において該収束定数ｄＡで最大シフト幅Ａを割って、最大シフト幅Ａを収束させるために用いられる。従って、ステップＳ３０３においては、前回のステップＳ３１２における最大シフト幅Ａの収束を無効にすることになる。これは、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していることから、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を反転させるだけではなく、最大シフト幅Ａの収束を無効にして、ホッピングによる通信周波数の該反転されたシフト方向へのシフト幅を維持するか大きくし、次回の通信周波数ｆ(n)を前回の通信周波数ｆ(n-2)側に大きくシフトさせて、次回の通信周波数ｆ(n)での通信品質Ｑ(n)を元へと戻すためである。
【００７７】
この後、制御部１１は、周知の方法で乱数Ｊを求め、今回の通信周波数ｆ(n-1)、乱数Ｊ、ステップＳ３０２で設定した−Ｄ、及びステップＳ３０３で求めた最大シフト幅Ａを次式（２）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ３０４）。ここでも、上記式（１）と同様に、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（２）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。
【００７８】
ｆ(n)←ｆ(n-1)＋Ｄ（Ａ×Ｊ＋１） …（２）
ただし、乱数Ｊは、０〜１の値である。また、最大シフト幅Ａは、例えば１５ＭＨｚを初期値として設定される。更に、上記式（２）では、Ａ×Ｊの値に１を加算することにより、Ｄ（Ａ×Ｊ＋１）の値が０にならない様にして、次回の通信周波数ｆ(n)が今回の通信周波数ｆ(n-1)と同一になることを回避している。
【００７９】
また、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも向上していれば（ステップＳ３０１で「Ｑ向上」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更する必要がなく、最大シフト幅Ａの収束を無効にする必要がないので、ステップＳ３０２、Ｓ３０３を経由せずに、ステップＳ３０４に移る。そして、制御部１１は、今回の通信周波数ｆ(n-1)、乱数Ｊ、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の非反転を示すＤ、及び最大シフト幅Ａを上記式（２）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する。
【００８０】
例えば、図３及び図７に示す様に通信周波数ｆ(5)から通信周波数ｆ(6)へとホッピングしたときには、通信周波数が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心周波数ｍ1へと近づくので、今回の通信品質Ｑ(5)が前回の通信品質Ｑ(6)よりも向上する。この場合は、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更せず、最大シフト幅Ａの収束を無効にせず、前回と同じ方向により小さく通信周波数をシフトさせて、次回の通信周波数ｆ(7)を設定することになる。
【００８１】
更に、通信周波数ｆ(6)から通信周波数ｆ(7)へとホッピングしたときには、通信周波数が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心周波数ｍ1から離れるので、今回の通信品質Ｑ(6)が前回の通信品質Ｑ(7)よりも低下する。この場合は、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更し、かつ最大シフト幅Ａの収束を無効にし、前回とは逆方向に通信周波数を大きくシフトさせて、次回の通信周波数ｆ(8)を設定することになる。
【００８２】
この結果、ホッピングにより通信周波数ｆ(n)が通信周波数ｆ(5)、ｆ(6)、ｆ(7)、ｆ(8)という様に順次設定されて、この通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心へと徐々に収束して行く。
【００８３】
こうして制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定すると、次回の通信周波数ｆ(n)がリーダーライター１の通信可能な２４０２〜２４２５ＭＨｚの周波数帯域に入っているか否かを確認してから（ステップＳ３０５で「ＹＥＳ」）、次のステップＳ３０７に移る。
【００８４】
また、制御部１１は、上記式（２）により求められた次回の通信周波数ｆ(n)がリーダーライター１の通信可能な周波数帯域から外れていれば（ステップＳ３０５で「ＮＯ」）、今回の通信周波数ｆ(n-1)、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄ、及び最大シフト幅Ａを次式（３）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を修正して再設定する（ステップＳ３０６）。ここでも、上記式（１）と同様に、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（３）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。次式（３）は、上記式（２）の乱数Ｊ（０〜１）を削除したものに相当する。このため、次式（３）により求められた通信周波数ｆ(n)は、上記式（２）により求められた次回の通信周波数ｆ(n)がリーダーライター１の通信可能な周波数帯域から外れてしまった周波数幅以上に該周波数帯域側にシフトされて、この周波数帯域に戻されたものとなる。
【００８５】
ｆ(n)←ｆ(n-1)−Ｄ（Ａ＋１） …（３）
この後、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から変調器１３へと出力させ、送信データを変調器１３に出力し、送信データを示す通信周波数ｆ(n)の電波をアンテナ１６から送信させる（ステップＳ３０７）。
【００８６】
このとき、復調器１７は、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から入力して、アンテナ１６からの受信信号を復調し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号がアナログデジタル変換器１８でデジタル信号Ｇ１に変換され、このデジタル信号Ｇ１がデータ復号器１９で復号化されて、受信データＧ２が求められる（ステップＳ３０８）。また、受信電力測定器２０により受信電力が求められ、受信雑音電力測定器２１により受信雑音電力が求められる。
【００８７】
そして、制御部１１は、図２のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ３０９）。
【００８８】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。そして、送受信を停止してから（ステップＳ３１０）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定する（ステップＳ３１１）。
【００８９】
また、制御部１１は、最適化モードでのホッピングによる通信周波数の最大シフト幅Ａを収束定数ｄＡで割って、最大シフト幅Ａを更新する（ステップＳ３１２）。先に述べた様に１＜ｄＡ＜２であるから、この更新により最大シフト幅Ａが小さくなる。また、最適化モードが繰り返されることにより、最大シフト幅Ａが収束して行く。
【００９０】
ただし、先に述べた様に今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していれば（ステップＳ３０１で「Ｑ低下」）、シフト方向の反転を示す−Ｄを設定し（ステップＳ３０２）、最大シフト幅Ａに収束定数ｄＡを掛けて、最大シフト幅Ａを変更する（ステップＳ３０３）。従って、この場合は、今回の最適化モードのステップＳ３０８で更新される以前の前回の最大シフト幅Ａが用いられることになり、これにより最大シフト幅Ａの収束が抑えられる。
【００９１】
この後に、図２のステップＳ１０４に戻る。
【００９２】
この様に最適化モードでは、ホッピングにより通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍの中心へと徐々に収束して行く。
【００９３】
尚、ここでは、今回の通信品質Ｑ(n-1)と前回の通信品質Ｑ(n-2)との比較に基づいて、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を設定しているが、今回の通信品質Ｑ(n-1)が一定値以上であるか否かを判定し、この判定に基づいて、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を設定しても良い。すなわち、今回の通信品質Ｑ(n-1)が一定値以上であるという場合は、次回の通信周波数ｆ(n)を、前回の通信周波数ｆ(n-2)から今回の通信周波数ｆ(n-1)への周波数シフト方向にシフトさせ、最大シフト幅Ａの収束を抑えない。また、今回の通信品質Ｑ(n-1)が一定値以上でないという場合は、次回の通信周波数ｆ(n)を、前回の通信周波数ｆ(n-2)から今回の通信周波数ｆ(n-1)への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせ、最大シフト幅Ａの収束を抑える。
【００９４】
次に、図９のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０７の安定通信モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【００９５】
安定通信モードに入るには、図２のステップＳ１０６において無線タグ２との通信が安定して来たと判定されねばならない。例えば、図８のステップＳ３１２で更新される最大シフト幅Ａが一定値（例えば３）以下になったときに、無線タグ２との通信が安定して来たと判定することができる。また、通信品質Ｑ(n)が安定しているか否かに基づいて、無線タグ２との通信が安定して来たか否かを判定しても良い。
【００９６】
そして、安定通信モードに入ると、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0を求めて、この周波数帯域ｍ0内で通信周波数をホッピングさせる。
【００９７】
リーダーライター１において、制御部１１は、１０回前の通信品質Ｑ(n-10)〜今回の通信品質Ｑ(n-1)を少なくとも記憶しており、この１０の通信品質のうちから一定レベル（例えば−２０(dBm)）以上の通信品質を選択し、この選択した通信品質品を得たときの通信周波数を求める。そして、この求めた通信周波数の最大値をＦmaxとし、最小値をＦminとし、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0をＦmin〜Ｆmaxとする（ステップＳ４０１）。従って、Ｆmin≦ｍ0≦Ｆmaxである。
【００９８】
制御部１１は、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0を設定すると、乱数Ｊを次式（４）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ４０２）。ここでも、上記式（１）と同様に、通信周波数として用いられる２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚのうちから、次式（４）により求められた値に最も近い通信周波数を通信周波数ｆ(n)として設定する。
【００９９】
ｆ(n)＝Ｊ（Ｆmax−Ｆmin）＋Ｆmin …（４）
次式（４）によれば、周波数帯域ｍ0の帯域幅と乱数Ｊ（０〜１）の積に通信周波数の最小値Ｆminを加算して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めているので、通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0内で設定されることになる。例えば、図３に示す様に無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0内で、通信周波数ｆ(n)がｆ(9)、ｆ(10)、ｆ(11)、ｆ(12)という様に順次設定される。
【０１００】
こうして制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を求めると、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から変調器１３へと出力させ、送信データを変調器１３に出力し、送信データを示す通信周波数ｆ(n)の電波をアンテナ１６から送信させる（ステップＳ４０３）。
【０１０１】
このとき、復調器１７は、次回の通信周波数ｆ(n)の搬送波信号を発振器１２から入力して、アンテナ１６からの受信信号を復調し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号がアナログデジタル変換器１８でデジタル信号Ｇ１に変換され、このデジタル信号Ｇ１がデータ復号器１９で復号化されて、受信データＧ２が求められる（ステップＳ４０４）。
【０１０２】
そして、制御部１１は、図４のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定し、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する（ステップＳ４０５）。
【０１０３】
更に、制御部１１は、送受信を停止してから（ステップＳ４０６）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ４０７）、図２のステップＳ１０４に戻る。
【０１０４】
この様に安定通信モードでは、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0内で通信周波数をホッピングさせるので、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。
【０１０５】
次に、図１０フローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０７の安定通信モード（サブルーチン）の他の例を詳しく説明する。
【０１０６】
リーダーライター１において、制御部１１は、測定した今回の通信品質Ｑ(n-1)と前回の通信品質Ｑ(n-2)を比較する（ステップＳ５０１）。そして、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも低下していれば（ステップＳ５０１で「Ｑ低下」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄを設定する（ステップＳ５０２）。これは、ホッピングによる通信周波数のシフト方向をそのまま維持していたのでは、次回の通信周波数ｆ(n)での通信品質Ｑ(n)がより低下するためである。
【０１０７】
また、制御部１１は、今回の通信品質Ｑ(n-1)が前回の通信品質Ｑ(n-2)よりも向上していれば（ステップＳ５０３で「Ｑ向上」）、ホッピングによる通信周波数のシフト方向を変更する必要がないので、ステップＳ５０２を経由しない。
【０１０８】
この後、制御部１１は、周知の方法で乱数Ｊを求め、今回の通信周波数ｆ(n-1)、乱数Ｊ、Ｄ又は−Ｄ、及び安定通信でのホッピングによる通信周波数の最大シフト幅Ａを上記式（２）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を求めて設定する（ステップＳ５０３）。ただし、最大シフト幅Ａは、最適化モードでの最大シフト幅Ａの値よりも小さくされ、例えば３ＭＨｚに設定される。
【０１０９】
そして、制御部１１は、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0（Ｆmin≦ｍ0≦Ｆmax）に、次回の通信周波数ｆ(n)が入ることを確認してから（ステップＳ５０４で「ＹＥＳ」）、次のステップＳ５０６に移る。
【０１１０】
また、制御部１１は、無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0（Ｆmin≦ｍ0≦Ｆmax）から次回の通信周波数ｆ(n)が外れていれば（ステップＳ５０４で「ＮＯ」）、今回の通信周波数ｆ(n-1)、ホッピングによる通信周波数のシフト方向の反転を示す−Ｄ、及び最大シフト幅Ａを上記式（３）に代入して、次回の通信周波数ｆ(n)を修正して再設定する（ステップＳ５０５）。これにより、次回の通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信が安定する周波数帯域ｍ0から外れてしまった周波数幅以上に該周波数帯域ｍ0側にシフトされて、この周波数帯域ｍ0に戻されたものとなる。
【０１１１】
この後、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を用いて、データの送受信を試みる（各ステップ５０６、Ｓ５０７）。そして、制御部１１は、図２のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ５０８）。
【０１１２】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。更に、送受信を停止してから（ステップＳ５０９）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ５１０）、図２のステップＳ１０４に戻る。
【０１１３】
この様な図１０のフローチャートの処理は、図８のフローチャートの最適化モードにおける最大シフト幅Ａを収束させずに固定したものと同等である。
【０１１４】
次に、図１１のフローチャートを参照しつつ、図２のステップＳ１０８の偏り補正モード（サブルーチン）を詳しく説明する。
【０１１５】
偏り補正モードに入るには、図２のステップＳ１０４において通信が完了したと判定されるか、ステップＳ１０５においてリーダーライター１の通信可能な通信周波数の全帯域で通信電力が偏って来たと判定されねばならない。通信電力が偏って来たと判定されるには、例えば２４０回前の通信周波数ｆ(n-240)〜今回の通信周波数ｆ(n-1)に基づいて、２４の通信周波数２４０２ＭＨｚ、２４０３ＭＨｚ、……、２４２５ＭＨｚ、２４２５ＭＨｚ別に、通信周波数として用いられた使用頻度を求め、最小の使用頻度と最大の使用頻度との差を偏り指数とし、この偏り指数が第１偏り閾値以上のときに、通信電力が偏ったと判定する。ここでは、過去の使用回数が２４０回であって、２４の通信周波数が用いられるので、２４の通信周波数のいずれについても、使用頻度が１０であれば、偏り指数が０となる。また、最小の使用頻度が０であって、最大の使用頻度が３０であれば、偏り指数が３０となる。第１偏り閾値が６であれば、偏り指数が３０のときには、偏り指数３０が第１偏り閾値６以上となるため、通信電力が偏っていると判定される。
【０１１６】
そして、偏り補正モードに入ると、２４の通信周波数のうちの最小の使用頻度のものから優先的に選択されて用いられる。
【０１１７】
リーダーライター１において、制御部１１は、２４の通信周波数のうちの最小の使用頻度のもの選択し、この選択した通信周波数を次回の通信周波数ｆ(n)として求めて設定する（ステップＳ６０１）。
【０１１８】
そして、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)が今回の通信周波数ｆ(n-1)と一致しないことを確認してから（ステップＳ６０２で「ｆ(n)≠ｆ(n-1)」）、次のステップＳ６０４に移る。
【０１１９】
また、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)が今回の通信周波数ｆ(n-1)と一致すると（ステップＳ６０２で「ｆ(n)＝ｆ(n-1)」）、２４の通信周波数のうちの２番目に小さな使用頻度のもの選択し、この選択した通信周波数を次回の通信周波数ｆ(n)として再設定する（ステップＳ６０３）。これにより、次回の通信周波数ｆ(n)と今回の通信周波数ｆ(n-1)が一致することが回避される。
【０１２０】
この後、制御部１１は、次回の通信周波数ｆ(n)を用いて、データの送受信を試みる（各ステップ６０４、Ｓ６０５）。そして、制御部１１は、図２のステップＳ２０４と同様に、受信データＧ２の誤り率、受信電力測定器２０で求められた受信電力、及び受信電力測定器２１で求められた受信雑音電力の少なくとも１つを用いて、通信品質Ｑ(n)を判定する（ステップＳ６０６）。
【０１２１】
こうして制御部１１は、通信周波数ｆ(n)による送受信を行って、通信品質Ｑ(n)を求めると、この通信品質Ｑ(n)を記憶して保存する。更に、送受信を停止してから（ステップＳ６０７）、通信周波数ｆ(n)のｎを１つ歩進し更新して、次々回のｎを設定し（ステップＳ６０８）、図２のステップＳ１０９に戻る。
【０１２２】
図２のステップＳ１０９では、通信電力の偏りが充分に補正されたか否かを判定している。ここで、通信電力の偏りが充分に補正されていないと判定された場合は、ステップＳ１０８及び図１１のフローチャートの偏り補正モードに戻る。従って、ステップＳ１０９において通信電力の偏りが充分に補正されたと判定されるまでは、偏り補正モードが繰り返されることになる。
【０１２３】
例えば、第２偏り閾値が４であれば、偏り指数が４以上である限り（ステップＳ１０９で「偏り指数≧第２閾値」）、通信電力の偏りが充分に補正されていないと判定されて、ステップＳ１０８及び図１１のフローチャートの偏り補正モードが繰り返され、また偏り指数が４未満になると（ステップＳ１０９で「偏り指数＜第２閾値」）、通信電力の偏りが充分に補正されたと判定されて、図２のステップＳ１０２に戻る。
【０１２４】
第２偏り閾値（＝４）を第１偏り閾値（＝６）よりも小さくしたのは、仮に第２偏り閾値と第１偏り閾値を一致させると、通信電力の偏りが補正されても、この後の最適化モードにおいて偏り指数が第１偏り閾値を直ちに超えてしまって、偏り補正モードに直ぐに戻ってしまう可能性があるためである。
【０１２５】
この様に本実施形態では、検索モードで通信周波数をｆ(n)ホッピングさせて、通信可能な通信周波数ｆ(n)を検索し、引き続いて最適化モードで通信周波数ｆ(n)が無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収まる様にホッピングを制御しているので、リーダーライター１の通信可能な通信周波数の全帯域で、無線タグ２が通信可能でなくても、無線タグ２の通信可能な通信周波数を見つけ出して、通信周波数を無線タグ２の通信可能な周波数帯域ｍに収めることができ、途中で通信不能になることがない。そして、安定通信モードでは、無線タグ２の通信が安定する通信周波数帯域ｍ0を求め、この通信が安定する通信周波数帯域ｍ0で通信周波数ｆ(n)をホッピングさせているので、通信を安定的に継続することができ、通信量が多くても、通信を正常に行うことができる。更に、偏り補正モードでは、リーダーライター１の通信可能な通信周波数帯域の通信電力の偏りを補正しているので、最適化モード及び安定通信モードで通信電力の偏りが生じても、これを解消することができる。
【０１２６】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、通信周波数ｆ(n)を求めるための上記式（１）〜（４）を適宜に変更しても良い。
【０１２７】
また、無線タグとして、バッテリーレスのパッシブ型のものを例示しているが、バッテリーを有するパッシブ型のものあっても、あるいはアクティブ型のものであっても、リーダーライターの通信可能な通信周波数帯域よりも無線タグの通信可能な通信周波数帯域の方が狭ければ、本発明を適用することができる。
【０１２８】
更に、ＲＦＩＤシステムだけではなく、通信周波数をホッピングさせる携帯電話機等の他の無線通信システムにも、本発明を適用することができる。本来は携帯電話機の通信周波数帯域が無線基地局の通信周波数帯域と同等であっても、携帯電話機そのものが移動すると、電波の伝播状況が変化して、送受信可能な通信周波数が時々刻々と変化するので、無線通信に用いられる通信周波数の全帯域で、常に通信可能であるとは限らず、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の無線通信方法の一実施形態を適用したＲＦＩＤシステムを示すブロック図である。
【図２】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターによる通信周波数のホッピング制御の概略を示すフローチャートである。
【図３】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターによる通信周波数のホッピング制御の概略を説明するために用いた通信周波数の遷移図である。
【図４】図２のステップＳ１０１の検索モードを詳しく示すフローチャートである。
【図５】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターのアナログデジタル変換器の出力波形を例示する図である。
【図６】図１のＲＦＩＤシステムにおけるリーダーライターの受信雑音電力測定器の構成を例示するブロック図である。
【図７】図１のＲＦＩＤシステムにおける通信品質Ｑ(n)と無線タグの通信可能な周波数帯域ｍとの関係を示すグラフである。
【図８】図２のステップＳ１０３の最適化モードを詳しく示すフローチャートである。
【図９】図２のステップＳ１０７の安定通信モードを詳しく示すフローチャートである。
【図１０】図２のステップＳ１０７の安定通信モードの他の例を詳しく示すフローチャートである。
【図１１】図２のステップＳ１０８の偏り補正モードを詳しく示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３０】
１ リーダーライター
２ 無線タグ
１１ 制御部
１２ 発振器
１３ 変調器
１４ パワーアンプ
１５ サーキュレータ
１６ アンテナ
１７ 復調器
１８ アナログデジタル変換器
１９ データ復号器
２０ 受信電力測定器
２１ 受信雑音電力測定器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、
通信周波数をホッピングさせて、通信可能な通信周波数を探す検索モードと、
前記検索モードにより通信可能な通信周波数が見つかると、この通信周波数から前記ホッピングより小さな幅でホッピングを行って、より通信強度の高い周波数を見つけ出す最適化モードとを備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記最適化モードによるホッピングの制御に引き続いて、通信が安定する通信周波数帯域を決定し、この通信が安定する通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、
検索モードと最適化モードとを備え、
前記検索モードは、
通信周波数をホッピングさせて設定する第１周波数設定ステップと、
前記１周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第１品質測定ステップとを含み、
前記第１品質測定ステップで測定された通信品質が一定の通信品質以上となる通信周波数が見つかるまで、第１周波数設定ステップ及び前記第１品質測定ステップを繰り返し、
前記最適化モードは、
前記検索モードにより見つけた通信周波数からのホッピングを行って、通信周波数を設定する第２周波数設定ステップと、
前記２周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第２品質測定ステップと、
前記２品質測定ステップで測定された今回の通信品質と前回の通信品質とを比較する比較ステップとを含み、
前記比較ステップでの比較結果に応じて第２周波数設定ステップで設定される通信周波数を制御することを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも高いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向にシフトさせて設定し、
前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも低いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記第１及び第２周波数設定ステップでは、乱数、規定の数値表、もしくは規定の符号系列を用いて、通信周波数を設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記最適化モードの第２周波数設定ステップ、第２品質測定ステップ、及び比較ステップを複数回繰り返すことを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記比較ステップでの比較結果に応じた第２周波数設定ステップでの通信周波数の制御に引き続いて、前記２品質測定ステップで測定される通信品質が一定値以上になる通信周波数帯域を求め、この通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えることを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が一定値以上でないという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項９】
ホッピングにより通信周波数を変更し得る通信周波数帯域における通信電力の偏りを補正する偏り補正モードを備えることを特徴とする請求項１又は３に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の無線通信方法を適用した無線通信システム。
【請求項１】
通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、
通信周波数をホッピングさせて、通信可能な通信周波数を探す検索モードと、
前記検索モードにより通信可能な通信周波数が見つかると、この通信周波数から前記ホッピングより小さな幅でホッピングを行って、より通信強度の高い周波数を見つけ出す最適化モードとを備えることを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記最適化モードによるホッピングの制御に引き続いて、通信が安定する通信周波数帯域を決定し、この通信が安定する通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
通信周波数を変更してホッピングさせながら無線通信を行う無線通信方法において、
検索モードと最適化モードとを備え、
前記検索モードは、
通信周波数をホッピングさせて設定する第１周波数設定ステップと、
前記１周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第１品質測定ステップとを含み、
前記第１品質測定ステップで測定された通信品質が一定の通信品質以上となる通信周波数が見つかるまで、第１周波数設定ステップ及び前記第１品質測定ステップを繰り返し、
前記最適化モードは、
前記検索モードにより見つけた通信周波数からのホッピングを行って、通信周波数を設定する第２周波数設定ステップと、
前記２周波数設定ステップで設定された通信周波数での通信に際し、この通信周波数の受信信号に基づいて通信品質を測定する第２品質測定ステップと、
前記２品質測定ステップで測定された今回の通信品質と前回の通信品質とを比較する比較ステップとを含み、
前記比較ステップでの比較結果に応じて第２周波数設定ステップで設定される通信周波数を制御することを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも高いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向にシフトさせて設定し、
前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が前回の通信品質よりも低いという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記第１及び第２周波数設定ステップでは、乱数、規定の数値表、もしくは規定の符号系列を用いて、通信周波数を設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記最適化モードの第２周波数設定ステップ、第２品質測定ステップ、及び比較ステップを複数回繰り返すことを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記比較ステップでの比較結果に応じた第２周波数設定ステップでの通信周波数の制御に引き続いて、前記２品質測定ステップで測定される通信品質が一定値以上になる通信周波数帯域を求め、この通信周波数帯域で通信周波数をホッピングさせる安定通信モードを備えることを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記比較ステップでの比較結果が、今回の通信品質が一定値以上でないという場合は、前記第２周波数設定ステップで設定される次回の通信周波数を、前回の通信周波数から今回の通信周波数への周波数シフト方向とは逆方向にシフトさせて設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信方法。
【請求項９】
ホッピングにより通信周波数を変更し得る通信周波数帯域における通信電力の偏りを補正する偏り補正モードを備えることを特徴とする請求項１又は３に記載の無線通信方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の無線通信方法を適用した無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１２９３２２（Ｐ２００７−１２９３２２Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１８４９１（Ｐ２００５−３１８４９１）
【出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１日（２００５．１１．１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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