無線通信装置
【課題】反射器を内蔵するホスト機器を載置する読み取り面上で十分に広い通信可能エリアを確保し、反射波伝送方式によるデータ読み取り動作を行なう。
【解決手段】反射波読取装置は、反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面に対して複数の平面アンテナを配設し、各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、複数の平面アンテナを同時に使用することと各平面アンテナをそれぞれ単独に使用することを切り替えるアンテナ・スイッチを備えている。そして、反射器側からの変調反射波信号の受信品質を測定し、その測定結果に応じてアンテナ・スイッチを制御する。
【解決手段】反射波読取装置は、反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面に対して複数の平面アンテナを配設し、各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、複数の平面アンテナを同時に使用することと各平面アンテナをそれぞれ単独に使用することを切り替えるアンテナ・スイッチを備えている。そして、反射器側からの変調反射波信号の受信品質を測定し、その測定結果に応じてアンテナ・スイッチを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射波読取器側からの無変調キャリアの送信と、反射器側におけるアンテナの終端操作に基づく受信電波の吸収と反射を利用した反射波伝送方式によりデータ通信を行なう無線通信システムに係り、特に、反射波伝送システムにおいて、反射波読取器として動作し、反射器からの変調反射波信号の読み取りを行なう無線通信装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、読み取り面上に載置されたホスト機器に内蔵された反射器から反射波伝送方式によるデータ読み取り動作を行なう無線通信装置に係り、特に、反射器を内蔵するホスト機器を載置する読み取り面において十分に広い通信可能エリアを確保する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自ら電波の発生源を持たず無線でデータを送信する通信システムとしてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる非接触通信システムが知られている。ＲＦＩＤは、タグとリーダとから構成され、タグは、リーダ側から電波をエネルギ源として受動的に動作し、タグに格納された情報が読み取られる。ＲＦＩＤの他の呼び方として、「ＩＤシステム」や「データ・キャリア・システム」などがあるが、世界的に共通なのがＲＦＩＤシステム、略してＲＦＩＤである。日本語に訳すると「高周波（無線）を使用した認識システム」となる。
【０００４】
ＲＦＩＤシステムにおける非接触の通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。このうち電波通信方式のＲＦＩＤシステムは、受信した無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器で構成され、「バックスキャッタ」とも呼ばれる反射波伝送を行なう。
【０００５】
反射器は、反射波読取器から無変調キャリアが送られてくると、アンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいてその反射波に変調を施してデータを重畳する。すなわち、反射器側ではキャリア発生源が不要であることから、低消費でデータ伝送動作を駆動する。そして、反射波読取器側では、このような変調反射波を受信し、復調並びに復号処理して伝送データを取得することができる。
【０００６】
ここで、反射器においてアンテナの負荷インピーダンスを変化させるためのアンテナ・スイッチを、回路モジュールに組み込んでＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタで構成することもできるが、回路モジュールとは切り離して、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成することで、低消費電力で高速な切り替え動作が可能となる。後者の場合、反射波変調によるデータ伝送レートが向上するとともに、その消費電力は数１０μＷ以下に抑制される。したがって、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では通信時に数百ｍＷ〜数Ｗ程度の電力を消費することを考慮すると、反射波通信は一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると圧倒的な性能差を持つと言える（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００７】
反射器を搭載した端末は受信電波を反射する動作を行なうだけであるから、無線局とはみなされず、電波通信に課される法規制の対象外として扱われるという利点もある。また、電磁誘導方式など他の非接触通信システムでは数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ（例えば１３．５６ＭＨｚ）の周波数を用いるのに対し、反射波通信方式では例えばＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｏｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ）と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯（マイクロ波）の高帯域を用いた高速なデータ伝送を実現することができる。
【０００８】
例えば、デジタルカメラや、ビデオ・カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型音楽再生装置など、消費電力を極力抑えたいモバイル系の端末機器に反射器を組み込み、テレビ、モニタ、プリンタ、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、ＶＴＲ（Ｖｉｄｅｏ Ｔａｐｅ Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）プレイヤなど、据え置き型の家電製品などからなるホスト機器に反射波読取器を組み込む。そして、カメラ付き携帯電話やデジタルカメラで撮った画像データを、反射波伝送路を経由でＰＣにアップロードし、画像データの蓄積や表示出力、プリントアウトなどを行なうことができる。
【０００９】
また、反射器機能を備えたメモリカードについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。デジタルカメラや携帯電話機など、このようなメモリカードを装着したホスト機器は、有線インターフェースを介してメモリカードへのアクセス動作を行なうことができる。他方、ＰＣやプリンタといった外部機器は、メモリカードを装着しているホスト機器とは独立して、メモリカードからのデータ読み出し動作を反射波伝送路経由で行なうことができる。すなわち、反射波伝送動作を、メモリカードを装着したホスト機器による制御外で制御することができるので、ホスト機器側で反射波伝送制御用のドライバ・ソフトウェアを導入する必要がない。
【００１０】
図７には、メモリカードに適用した反射波伝送システムの構成例を模式的に示している。図示のシステムは、携帯電話機などのホスト機器１２０に装着されたメモリカード１００と、読み取り面上に載置されたホスト機器１２０内のメモリカード１００から反射波伝送によりデータ読み取り動作を行なう反射波読取装置３００で構成される。
【００１１】
メモリカード１００は、記憶手段を構成するフラッシュ・メモリ１０３と、メモリカード側コネクタ１０１と、メモリ／通信制御部１０２と、無線部１０４と、アンテナ１０５で構成される。
【００１２】
メモリカード側コネクタ１０１の接点部分はケースの外面に露出しており、通常のメモリカードと同様にホスト機器１２０側と接続可能である。フラッシュ・メモリ１０３は、データを電気的に書き換え可能に格納することができる。メモリ／通信制御部１０２は、ホスト機器とフラッシュ・メモリ１０３の間でメモリカード側コネクタ１０１を介してデータを転送するとともに、フラッシュ・メモリ１０２のデータを無線部１０４、アンテナ１０５を介して反射波読取装置３００に反射波で送信する。
【００１３】
図８には、無線部１０４の内部構成例を示している。図示の無線部１０４は、反射波伝送システムにおける反射器として動作することができる。
【００１４】
参照番号２００はＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｌｅ／Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｈｒｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ：単極／双投スイッチ）のアンテナ・スイッチであり、反射波の生成と送受信の切り替えを兼用する。図中、端子ｃはメモリカード１００内のアンテナ１０５に接続される。
【００１５】
無線部１０４から送信するときには、端子ｂはベースバンド制御部（図示しない）からの制御信号（ＴＸ／ＲＸ）によりオフに制御される。そして、ベースバンド制御部より送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）が端子ａに加えられる。図中、左端のスイッチは端子ｄを接地しているため、送信データが１のときはアンテナ１０５の終端がグランドにショートとなるが、送信データが０のときはアンテナ１０５の終端がオープンとなる。このようなアンテナ・スイッチ２００の切り替え動作（すなわち、アンテナ１０５終端のスイッチング動作）によって、アンテナ１０５より受信された無変調キャリアに対して位相変調が施され、内蔵アンテナ１０５より変調反射波信号として放射される。
【００１６】
一方、無線部１０４で受信するときには、端子ｂは、図示しないベースバンド制御部よりオン状態に保たれる。したがって、アンテナ１０５で受信されたＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｎｉｇｔ）変調信号は、端子ｅを経由してＡＳＫ受信部２０１に送られ、ここで復調され受信データ（ＲＸ＿ＤＡＴＡ）に変換される。このようにして、受信データは図示しないベースバンド制御部に渡される。
【００１７】
また、図９には、図８に示した無線部１０４と通信を行なう相手の反射波読取装置３００の内部構成を模式的に示している。図示の反射波読取装置３００は、アンテナ３０１と、サーキュレータ３０２と、受信部３０３と、送信部３０４と、ベースバンド制御部３０５で構成される。
【００１８】
送信部３０４は、ベースバンド部３０５の指示により、無変調キャリアを生成する。この無変調キャリアは、サーキュレータ３０２を経由してアンテナ３０１より無線部３０４に向けて放射される。ここで、サーキュレータ３０２は送受信を同時に行なう際に、送信波と受信波を分離するために用いられる。
【００１９】
上述したように、無線部１０４では、反射波読取装置３００からの無変調キャリアに対して反射波が生成され、この反射波には読み取りデータに応じた位相変調が施されるから、反射波読取装置３００には変調反射波として戻ってくる。この変調反射波は、アンテナ３０１とサーキュレータ３０２を経由して受信部３０３で受信されると、ｉｎ位相（Ｉ）とその直角位相（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ：Ｑ）からなるベースバンドＩＱ信号に変換され、ベースバンド制御部３０５で復調される。
【００２０】
また、読取装置３００から無線部１０４にデータや制御コマンドを送信する場合には、ベースバンド制御部３０５からの送信データに従って送信部３０４でＡＳＫ変調波を生成して、同様にアンテナ３０１より放射される。
【００２１】
ベースバンド制御部３０５は他の機器とのインターフェースを備えており、例えば読み取った画像データをデコードしてテレビ（図示しない）にビデオ信号として接続し画像表示をしたり、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒａｉｌ Ｂｕｓ）接続されたＰＣ（図示しない）に画像転送したりすることが可能である。
【００２２】
図７に示したように、反射波読取装置３００の上面に読み取り面が形成され、メモリカード１００を収容したホスト機器１２０を読み取り面上に載置するという利用形態では、アンテナ３０１は反射波読取装置３００の上面中央に配置される。また、反射波伝送は、比較的近距離の通信を想定し、通信相手からの直接波しか受信しない見通し内通信であること、並びに、自らキャリア発生源を持たない反射器からの反射波の信号強度は微弱となり、さらに電波の往路と復路で減衰されてしまう。このため、アンテナ３０１には、無変調キャリアを効率よく放射するとともに、その反射波を効率よく受信するために、無線部１０４（反射器）への指向性を持ち、大きなアンテナ利得を得ることが望まれる。
【００２３】
そこで、本発明者らは、読取装置３００のアンテナ３０１として、指向性を有する平面パッチ・アンテナが好適であると思料する。ここで、パッチ・アンテナは、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより構成される薄型アンテナであり、放射導体の形状は、特に決まりはないが、大体において矩形若しくは円形が用いられている（例えば、特許文献３を参照のこと）。また、無線メモリカード１００内のアンテナ１０５の位置やホスト機器１２０におけるメモリカードの挿入位置などによって偏波面を特定できないことから、円偏波の平面パッチ・アンテナがより好ましいと思料する。直線偏波であれば最大利得が大きくなるのに対し、円偏波ではどの方向にも利得があるが利得が３ｄＢほど低下してしまう。
【００２４】
しかしながら、デジタルカメラや携帯電話機など既存の製品は当然のことながら無線メモリカードの挿入位置やコネクタの作り、さらには筐体全体の作りは個々に区々であり、また、一般的にホスト機器の方がアンテナより大きい場合が多い。このため、反射波読取装置３００の読み取り面に乗せるホスト機器１２０の位置によっては反射波伝送による通信が困難な場合があり、反射波読取装置３００にホスト機器１２０を置いて通信可能となるエリアが狭いという問題点がある。読み取り面上でユーザが携帯電話機などのホスト機器を何度も置き直すといった具合に通信状態が良好となるよい位置をユーザに探させるという方法も考えられるが、使い勝手が悪く現実的ではない。
【００２５】
【特許文献１】特開２００５−６４８２２号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６０１１号公報
【特許文献３】特開２００６−４１５６３号公報、段落００２２〜００２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、反射波伝送システムにおいて、反射波読取器として動作し、反射器からの変調反射波信号の読み取りを好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することにある。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、読み取り面上に載置されたホスト機器に内蔵された反射器から反射波伝送方式によるデータ読み取り動作を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することにある。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、反射器を内蔵するホスト機器を載置する読み取り面において十分に広い通信可能エリアを確保することができる、優れた無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、無変調キャリアを送信するとともに、反射器からの変調反射波信号を読み取る無線通信装置であって、
読み取り対象となる反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面と、
前記読み取り面に指向性が合わせられた複数の平面アンテナと、
前記の各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、
前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用することといずれかの平面アンテナを単独で使用することを切り替えるアンテナ切り替え手段と、
送受信動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置である。
【００３０】
本発明は、無変調キャリアを受信してデータを重畳させた変調反射波を送出する反射器を搭載した反射器と、変調反射波からデータを読み取る反射波読取器を搭載した反射波読取器で構成される、電波の反射技術を利用した無線通信システムに関する。反射波伝送を利用した通信システムによれば、反射器側ではキャリア発生源が不要であることから、消費電力を格段に削減しながらデータ伝送を行なうことができる。
【００３１】
反射波伝送システムの１つの典型的な利用形態として、反射器を内蔵したホスト機器を、反射波読取装置が備える読み取り面上に載置して、反射波読取装置側から無変調キャリアを送出して、反射器からの変調反射波信号の読み取ることが挙げられる。
【００３２】
反射波読取装置に適用可能なアンテナとして、指向性を有する平面パッチ・アンテナが挙げられる。また、読み取り面上に載置されたホスト機器内での、反射器が持つアンテナの偏波面を特定できないことから、例えばどの方向にも利得がある円偏波の平面パッチ・アンテナがより好ましい反面、利得が３ｄＢほど低下してしまう。
【００３３】
反射波読取装置やホスト機器の筐体全体の作りは個々に区々であるとともに、ホスト機器の方がアンテナより大きいことから、反射波読取装置の読み取り面上にホスト機器を載置した際に通信可能となるエリアが狭いという問題がある。
【００３４】
これに対し、本発明に係る無線通信装置は、無変調キャリアを送信するとともに、反射器からの変調反射波信号を読み取る反射波読取装置として動作するが、反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面に指向性が合わせられた複数の平面アンテナと、各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用することといずれかの平面アンテナを単独で使用することを切り替えるアンテナ切り替え手段を備え、合成したアンテナと各アンテナを個別に選択できるように構成されている。
【００３５】
反射波読取装置としての無線通信装置は、反射器を搭載したホスト機器との接続を確立する際には、まず、前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用したとき、並びにいずれかの平面アンテナを単独で使用したときのそれぞれの受信品質を測定する。そして、制御手段は、それぞれの受信品質の測定結果に基づいて、アンテナ切り替え手段による切り替え動作を制御して、複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用し、あるいはいずれかの平面アンテナを単独で使用して反射波伝送による読み取り動作を行なうようにすればよい。
【００３６】
例えば、平面アンテナとして円偏波の平面アンテナを読み取り面に複数配置したときには、個々のアンテナの利得は直線偏波の平面アンテナよりも３ｄＢ程度低くなるが、全体としてはアンテナの感度範囲は広がり、反射器を置く場所の範囲を広げることが可能となる。
【００３７】
また、平面アンテナとして２つの直線偏波のアンテナを用いるときには、それぞれの偏波が直交するように配置する。すなわち、個々の平面アンテナは円偏波アンテナに比べると指向性に偏りがあるものの、一方の平面アンテナは垂直偏波、他方の平面アンテナは水平偏波のアンテナとして動作するようにすることで、複数の円偏波アンテナを用いた上記の場合と同様に、全体としてはアンテナの感度範囲は広がり、反射器を置く場所の範囲を広げることが可能となる。
【００３８】
このように、本発明によれば、反射波読取装置の読み取り面において、ホスト機器を置く上での使用可能エリアが広がり、ユーザが何度も置き場を変更する必要が無くなり、利便性が向上する。
【００３９】
また、反射波読取装置は、ホスト機器内での（反射器を搭載した）メモリカードの挿入位置やコネクタの構造、ホスト機器の筐体の設計に依存せず、良好なアンテナ感度を得易いので、読み取り動作に対応可能なホスト機器の種類を増やすことができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、反射波伝送システムにおいて、反射波読取器として動作し、反射器からの変調反射波信号の読み取りを好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することができる。
【００４１】
また、本発明によれば、読み取り面上に載置されたホスト機器に内蔵された反射器から反射波伝送方式によるデータ読み取り動作を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、反射器を内蔵するホスト機器を載置する読み取り面において十分に広い通信可能エリアを確保することができる、優れた無線通信装置を提供することができる。
【００４３】
本発明に係る反射波読取装置は、２以上のアンテナを備え、各アンテナを分配／合成器に接続して、合成したアンテナと各アンテナを個別に選択できるように構成されているので、反射器を内蔵したホスト機器を読取装置に置く上での使用可能エリアが広がり、ユーザが何度も置き場を変更する必要が無くなり、利便性が向上する。また、反射波読取装置は、ホスト機器内での（反射器を搭載した）メモリカードの挿入位置やコネクタの構造、ホスト機器の筐体の設計に依存せず、良好なアンテナ感度を得易いので、読み取り動作に対応可能なホスト機器の種類を増やすことができる。
【００４４】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４６】
図１Ａには、本発明の一実施形態に係る反射波読取装置３００の構成を模式的に示している。また、図１Ｂには、反射波読取装置３００の読み取り面上にホスト機器１２０を載置した様子を示している。但し、図９に示した反射波読取装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付与している。
【００４７】
図９に示した反射波読取装置との主な相違点は、平面パッチ・アンテナを２つ設けて、読取装置３００の読み取り面に向けて配置することと、これら２つのアンテナ３０１及び４０１の合成と各アンテナを個別に選択できるようにスイッチ４０２、４０３、４０５を設けていることである。
【００４８】
各アンテナ３０１及び４０１の合成には分配／合成器４０４が使用される。この分配／合成器４０４は、例えば、ウィルキンソン・パワーデバイダやブランチライン・カップラなどで構成される。
【００４９】
一方の平面アンテナ３０１と他方の平面アンテナ４０１を合成して使用して読み取り動作を行なう場合には、ベースバンド制御部３０５からの制御により、スイッチ４０２、４０３をそれぞれ、ｃ側、ｆ側に、スイッチ４０５をｊ側にして、分配／合成器４０４の出力がサーキュレータ３０２に接続するようにする。
【００５０】
また、平面アンテナ３０１のみ使用して読み取り動作を行なう場合には、スイッチ４０２をｂ側、スイッチ４０５をｈ側にする。同様に、平面アンテナ４０１のみ使用する場合には、スイッチ４０３をｅ側、スイッチ４０５をｉ側にする。
【００５１】
このようして、ベースバンド制御部３０５の指示により、以下の３通りの方法でアンテナはサーキュレータ３０２を経由して受信部３０３、送信部３０４に接続される。
【００５２】
（１）→平面アンテナ３０１と平面アンテナ４０１の合成アンテナ
（２）→平面アンテナ３０１
（３）→平面アンテナ４０１
【００５３】
ホスト機器１２０が読取装置３００の読み取り面のほぼ中央に置かれた場合や無線メモリカードがホスト機器１２０のほぼ中央にある場合は、（１）に従う接続方法が有効である。また、ホスト機器１２０が読取装置３００の読み取り面のどちらか片側に偏って置かれた場合や、無線メモリカードがホスト機器１２０の片側に寄っている場合には、（２）又は（３）のいずれかに従う接続方法が適応的に有効となる。これは、ホスト機器の仕様及び、ユーザの置き方に依存するため予期することはできない。
【００５４】
図２には、２つの平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１を反射波読取装置３００の読み取り面上に実際に配置した例を示している。同図において、参照番号５００並びに５０１は各アンテナ３０１並びに４０１の給電点をそれぞれ示している。また、各平面パッチ・アンテナの縦横の長さＬは使用周波数帯λに対し約λ／２に設計される。図示のように、円偏波の平面パッチ・アンテナを２つ並べて配置することにより、アンテナの感度範囲は広がり、ホスト機器１２０を置く場所の範囲も広げることが可能となる。
【００５５】
また、図３には、反射波読取装置３００の読み取り面上における２つの平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１の他の配置例を示している。同図では、平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１として、ともに直線偏波のアンテナが用いられ、それぞれの偏波が直交するように配置されている。図中の参照番号６００及び６０１が給電点であるため、平面アンテナ３０１は垂直偏波、平面アンテナ４０１は水平偏波のアンテナとして動作する。このように構成することで、複数の円偏波の平面アンテナを使用した図２に示した構成例と同様に、アンテナの感度範囲は広がり、ホスト機器１２０を置く場所の範囲も広げることができ、ホスト機器１２０側の影響を受け難くすることが可能である。
【００５６】
図４Ａには、反射器を内蔵したメモリカード１００を装着するホスト機器１２０と反射波読取装置３００間において反射波伝送を行なうための通信制御シーケンスを示している。但し、ここでは、反射波読取装置３００がある一定の間隔でビーコン・フレームを送信することにより、自局のサービス・エリアを報知するという、というサービス・エントリ・シーケンスが採用されているものとする。
【００５７】
反射波読取装置３００は、ビーコン・フレームを定期的に送信するとともに、ビーコン・フレームの送信後に設けられるエントリ期間エントリ期間において無変調キャリアを送出し続ける。一方、ビーコン・フレームを受信できた反射器はエントリ期間内に受信した無変調キャリアの反射波に重畳させてエントリ・フレームを返信する。
【００５８】
また、図４Ｂには、反射波読取装置３００とホスト機器１２０（反射器）間において、図４Ａに示したサービス・エントリ・シーケンスを利用して通信動作を開始する際のシーケンスを示している。
【００５９】
反射波読取装置３００は、一定の時間間隔でビーコン・フレームの送信を間欠的に行なう。ホスト機器１２０は、電波到達範囲外ではビーコン・フレームを受信することはできないが、電波到達範囲内に入り、ビーコン・フレームが到来するとその受信処理を実行する。
【００６０】
ホスト機器１２０は、受信したビーコン・フレームのペイロードに記載されている情報に基づいて、使用する通信周波数チャネルの情報や反射波読取装置３００の固有ＩＤなどの情報を取得する。そして、反射波読取装置３００との接続したい場合には、エントリ期間を利用して、無変調キャリアの反射に重畳させてエントリ・フレームを返す。
【００６１】
反射波読取装置３００は、エントリ・フレームの記載内容に基づいて、ホスト機器１２０の固有ＩＤや、設定可能な通信パラメータの情報などを取得する。そして、ホスト機器１２０と通信したいときには、通信パラメータなどの指定情報をペイロードに記載した接続要求フレームを送信する。これに対し、ホスト機器１２０は、接続要求に応じるときには、接続結果などをペイロードに記載した接続応答フレームを返し、これによって接続が確立する。接続が確立している期間は、反射波読取装置３００からのコマンド・フレームの送信と、これに応じたホスト機器１２０によるレスポンス・フレームの返信が繰り返し実行される。
【００６２】
なお、通信制御シーケンスの詳細に関しては、本出願人に既に譲渡されている特願２００６−２７０３６５号明細書を参照されたい。
【００６３】
図５には、通信動作を開始する際において、反射波読取装置３００が実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。
【００６４】
反射波読取装置３００は、まず、スイッチ４０２、４０３、４０５を制御して、平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１の同時使用を選択する（ステップＳ１）。
【００６５】
反射波読取装置３００は、ビーコン信号を送信した後（ステップＳ２）、読み取り面上に載置されたホスト機器１２０からのエントリ・フレーム並びに接続要求フレームの受信を待機する（ステップＳ３）。
【００６６】
ここで、ホスト機器１２０からのエントリ・フレーム並びに接続要求フレームを受信したときには、少なくとも一方のフレームを利用して、ホスト機器１２０からの反射波信号の受信レベルを測定する（ステップＳ４）。
【００６７】
このとき、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたときには（ステップＳ５のＹｅｓ）、ステップＳ１２に進む（後述）。
【００６８】
一方、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができなかったときには（ステップＳ５のＮｏ）、スイッチ４０２及び４０５を制御して、一方の平面アンテナ３０１を選択する（ステップＳ６）。そして、次のビーコン送信タイミングが到来すると、ビーコン・フレームを送信して（ステップＳ７）、再びホスト機器１２０からのエントリ・フレーム並びに接続要求フレームの受信を待機する。このとき、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたならば（ステップＳ８のＹｅｓ）、ステップＳ１２に進む（後述）。
【００６９】
また、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができなかったときには（ステップＳ８のＮｏ）、スイッチ４０３及び４０５を制御して、今度は他方の平面アンテナ４０１を選択し（ステップＳ９）、次のビーコン送信タイミングが到来すると、ビーコン・フレームを送信する（ステップＳ１０）。このとき、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたならば（ステップＳ１１のＹｅｓ）、ステップＳ１２に進む（後述）。
【００７０】
反射波読取装置３００は、２つの平面アンテナ３０１及び４０１を同時に使用するか、又はいずれか一方の平面アンテナのみを使用することで、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたときには、当該使用中の平面アンテナを用いて、ホスト機器１２０に対して接続応答信号を送信する（ステップＳ１３）。その後、ホスト機器１２０との通信中のフェーズに入る。
【００７１】
図５に示した処理手順では、反射波読取装置３００は、ホスト機器１２０から接続要求信号を受信できた時点で接続応答信号を送信して通信中のフェーズに移行するようになっている。その代替案として、受信した接続要求信号の受信レベルを測定して、一定のレベル以上で受信できた場合という条件を付けるようにしてもよい。図６には、この場合の反射波読取装置３００が実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。図示のように、いずれの平面アンテナ３０１並びに４０１のいずれを用いても受信レベルが閾値以上で接続要求信号を受信できないときには（ステップＳ１１）、その閾値を限度値まであるステップで下げていく（ステップＳ１３）。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態に係る反射波読取装置３００の構成を模式的に示した図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、反射波読取装置３００の読み取り面上にホスト機器１２０を載置した様子を示した図である。
【図２】図２は、複数の平面アンテナを反射波読取装置の読み取り面上に実際に配置した様子を示した図である。
【図３】図３は、反射波読取装置３００の読み取り面上における２つの平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１の他の配置例を示した図である。
【図４Ａ】図４Ａは、反射器を内蔵したメモリカード１００を装着するホスト機器１２０と反射波読取装置３００間において反射波伝送を行なうための通信制御シーケンスを示した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、反射器を内蔵したメモリカード１００を装着するホスト機器１２０と反射波読取装置３００間において反射波伝送を行なうための通信制御シーケンスを示した図である。
【図５】図５は、通信動作を開始する際に反射波読取装置３００が実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図６】図６は、通信動作を開始する際に反射波読取装置３００が実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、メモリカードに適用した反射波伝送システムの構成例を模式的に示した図である。
【図８】図８は、無線部１０４の内部構成例を示した図である。
【図９】図９は、図８に示した無線部１０４と通信を行なう相手の読取装置３００の内部構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…メモリカード
１０１…メモリカード側コネクタ
１０２…メモリ／通信制御部
１０３…フラッシュ・メモリ
１０４…無線部
１０５…アンテナ
１２０…ホスト機器
２００…アンテナ・スイッチ
２０１…ＡＳＫ受信部
３００…反射波読取装置
３０１、４０１…アンテナ
３０２…サーキュレータ
３０３…受信部
３０４…送信部
３０５…ベースバンド処理部
４０２、４０３、４０５…アンテナ選択スイッチ
４０４…分配／合成器
５００、５０１、６００、６０１…給電点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射波読取器側からの無変調キャリアの送信と、反射器側におけるアンテナの終端操作に基づく受信電波の吸収と反射を利用した反射波伝送方式によりデータ通信を行なう無線通信システムに係り、特に、反射波伝送システムにおいて、反射波読取器として動作し、反射器からの変調反射波信号の読み取りを行なう無線通信装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、読み取り面上に載置されたホスト機器に内蔵された反射器から反射波伝送方式によるデータ読み取り動作を行なう無線通信装置に係り、特に、反射器を内蔵するホスト機器を載置する読み取り面において十分に広い通信可能エリアを確保する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自ら電波の発生源を持たず無線でデータを送信する通信システムとしてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる非接触通信システムが知られている。ＲＦＩＤは、タグとリーダとから構成され、タグは、リーダ側から電波をエネルギ源として受動的に動作し、タグに格納された情報が読み取られる。ＲＦＩＤの他の呼び方として、「ＩＤシステム」や「データ・キャリア・システム」などがあるが、世界的に共通なのがＲＦＩＤシステム、略してＲＦＩＤである。日本語に訳すると「高周波（無線）を使用した認識システム」となる。
【０００４】
ＲＦＩＤシステムにおける非接触の通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。このうち電波通信方式のＲＦＩＤシステムは、受信した無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器で構成され、「バックスキャッタ」とも呼ばれる反射波伝送を行なう。
【０００５】
反射器は、反射波読取器から無変調キャリアが送られてくると、アンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいてその反射波に変調を施してデータを重畳する。すなわち、反射器側ではキャリア発生源が不要であることから、低消費でデータ伝送動作を駆動する。そして、反射波読取器側では、このような変調反射波を受信し、復調並びに復号処理して伝送データを取得することができる。
【０００６】
ここで、反射器においてアンテナの負荷インピーダンスを変化させるためのアンテナ・スイッチを、回路モジュールに組み込んでＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタで構成することもできるが、回路モジュールとは切り離して、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成することで、低消費電力で高速な切り替え動作が可能となる。後者の場合、反射波変調によるデータ伝送レートが向上するとともに、その消費電力は数１０μＷ以下に抑制される。したがって、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では通信時に数百ｍＷ〜数Ｗ程度の電力を消費することを考慮すると、反射波通信は一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると圧倒的な性能差を持つと言える（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００７】
反射器を搭載した端末は受信電波を反射する動作を行なうだけであるから、無線局とはみなされず、電波通信に課される法規制の対象外として扱われるという利点もある。また、電磁誘導方式など他の非接触通信システムでは数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ（例えば１３．５６ＭＨｚ）の周波数を用いるのに対し、反射波通信方式では例えばＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｏｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ）と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯（マイクロ波）の高帯域を用いた高速なデータ伝送を実現することができる。
【０００８】
例えば、デジタルカメラや、ビデオ・カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型音楽再生装置など、消費電力を極力抑えたいモバイル系の端末機器に反射器を組み込み、テレビ、モニタ、プリンタ、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、ＶＴＲ（Ｖｉｄｅｏ Ｔａｐｅ Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）プレイヤなど、据え置き型の家電製品などからなるホスト機器に反射波読取器を組み込む。そして、カメラ付き携帯電話やデジタルカメラで撮った画像データを、反射波伝送路を経由でＰＣにアップロードし、画像データの蓄積や表示出力、プリントアウトなどを行なうことができる。
【０００９】
また、反射器機能を備えたメモリカードについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。デジタルカメラや携帯電話機など、このようなメモリカードを装着したホスト機器は、有線インターフェースを介してメモリカードへのアクセス動作を行なうことができる。他方、ＰＣやプリンタといった外部機器は、メモリカードを装着しているホスト機器とは独立して、メモリカードからのデータ読み出し動作を反射波伝送路経由で行なうことができる。すなわち、反射波伝送動作を、メモリカードを装着したホスト機器による制御外で制御することができるので、ホスト機器側で反射波伝送制御用のドライバ・ソフトウェアを導入する必要がない。
【００１０】
図７には、メモリカードに適用した反射波伝送システムの構成例を模式的に示している。図示のシステムは、携帯電話機などのホスト機器１２０に装着されたメモリカード１００と、読み取り面上に載置されたホスト機器１２０内のメモリカード１００から反射波伝送によりデータ読み取り動作を行なう反射波読取装置３００で構成される。
【００１１】
メモリカード１００は、記憶手段を構成するフラッシュ・メモリ１０３と、メモリカード側コネクタ１０１と、メモリ／通信制御部１０２と、無線部１０４と、アンテナ１０５で構成される。
【００１２】
メモリカード側コネクタ１０１の接点部分はケースの外面に露出しており、通常のメモリカードと同様にホスト機器１２０側と接続可能である。フラッシュ・メモリ１０３は、データを電気的に書き換え可能に格納することができる。メモリ／通信制御部１０２は、ホスト機器とフラッシュ・メモリ１０３の間でメモリカード側コネクタ１０１を介してデータを転送するとともに、フラッシュ・メモリ１０２のデータを無線部１０４、アンテナ１０５を介して反射波読取装置３００に反射波で送信する。
【００１３】
図８には、無線部１０４の内部構成例を示している。図示の無線部１０４は、反射波伝送システムにおける反射器として動作することができる。
【００１４】
参照番号２００はＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｌｅ／Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｈｒｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ：単極／双投スイッチ）のアンテナ・スイッチであり、反射波の生成と送受信の切り替えを兼用する。図中、端子ｃはメモリカード１００内のアンテナ１０５に接続される。
【００１５】
無線部１０４から送信するときには、端子ｂはベースバンド制御部（図示しない）からの制御信号（ＴＸ／ＲＸ）によりオフに制御される。そして、ベースバンド制御部より送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）が端子ａに加えられる。図中、左端のスイッチは端子ｄを接地しているため、送信データが１のときはアンテナ１０５の終端がグランドにショートとなるが、送信データが０のときはアンテナ１０５の終端がオープンとなる。このようなアンテナ・スイッチ２００の切り替え動作（すなわち、アンテナ１０５終端のスイッチング動作）によって、アンテナ１０５より受信された無変調キャリアに対して位相変調が施され、内蔵アンテナ１０５より変調反射波信号として放射される。
【００１６】
一方、無線部１０４で受信するときには、端子ｂは、図示しないベースバンド制御部よりオン状態に保たれる。したがって、アンテナ１０５で受信されたＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｎｉｇｔ）変調信号は、端子ｅを経由してＡＳＫ受信部２０１に送られ、ここで復調され受信データ（ＲＸ＿ＤＡＴＡ）に変換される。このようにして、受信データは図示しないベースバンド制御部に渡される。
【００１７】
また、図９には、図８に示した無線部１０４と通信を行なう相手の反射波読取装置３００の内部構成を模式的に示している。図示の反射波読取装置３００は、アンテナ３０１と、サーキュレータ３０２と、受信部３０３と、送信部３０４と、ベースバンド制御部３０５で構成される。
【００１８】
送信部３０４は、ベースバンド部３０５の指示により、無変調キャリアを生成する。この無変調キャリアは、サーキュレータ３０２を経由してアンテナ３０１より無線部３０４に向けて放射される。ここで、サーキュレータ３０２は送受信を同時に行なう際に、送信波と受信波を分離するために用いられる。
【００１９】
上述したように、無線部１０４では、反射波読取装置３００からの無変調キャリアに対して反射波が生成され、この反射波には読み取りデータに応じた位相変調が施されるから、反射波読取装置３００には変調反射波として戻ってくる。この変調反射波は、アンテナ３０１とサーキュレータ３０２を経由して受信部３０３で受信されると、ｉｎ位相（Ｉ）とその直角位相（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ：Ｑ）からなるベースバンドＩＱ信号に変換され、ベースバンド制御部３０５で復調される。
【００２０】
また、読取装置３００から無線部１０４にデータや制御コマンドを送信する場合には、ベースバンド制御部３０５からの送信データに従って送信部３０４でＡＳＫ変調波を生成して、同様にアンテナ３０１より放射される。
【００２１】
ベースバンド制御部３０５は他の機器とのインターフェースを備えており、例えば読み取った画像データをデコードしてテレビ（図示しない）にビデオ信号として接続し画像表示をしたり、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒａｉｌ Ｂｕｓ）接続されたＰＣ（図示しない）に画像転送したりすることが可能である。
【００２２】
図７に示したように、反射波読取装置３００の上面に読み取り面が形成され、メモリカード１００を収容したホスト機器１２０を読み取り面上に載置するという利用形態では、アンテナ３０１は反射波読取装置３００の上面中央に配置される。また、反射波伝送は、比較的近距離の通信を想定し、通信相手からの直接波しか受信しない見通し内通信であること、並びに、自らキャリア発生源を持たない反射器からの反射波の信号強度は微弱となり、さらに電波の往路と復路で減衰されてしまう。このため、アンテナ３０１には、無変調キャリアを効率よく放射するとともに、その反射波を効率よく受信するために、無線部１０４（反射器）への指向性を持ち、大きなアンテナ利得を得ることが望まれる。
【００２３】
そこで、本発明者らは、読取装置３００のアンテナ３０１として、指向性を有する平面パッチ・アンテナが好適であると思料する。ここで、パッチ・アンテナは、絶縁性物質を介在物として放射導体と導体地板とを対向して配置することにより構成される薄型アンテナであり、放射導体の形状は、特に決まりはないが、大体において矩形若しくは円形が用いられている（例えば、特許文献３を参照のこと）。また、無線メモリカード１００内のアンテナ１０５の位置やホスト機器１２０におけるメモリカードの挿入位置などによって偏波面を特定できないことから、円偏波の平面パッチ・アンテナがより好ましいと思料する。直線偏波であれば最大利得が大きくなるのに対し、円偏波ではどの方向にも利得があるが利得が３ｄＢほど低下してしまう。
【００２４】
しかしながら、デジタルカメラや携帯電話機など既存の製品は当然のことながら無線メモリカードの挿入位置やコネクタの作り、さらには筐体全体の作りは個々に区々であり、また、一般的にホスト機器の方がアンテナより大きい場合が多い。このため、反射波読取装置３００の読み取り面に乗せるホスト機器１２０の位置によっては反射波伝送による通信が困難な場合があり、反射波読取装置３００にホスト機器１２０を置いて通信可能となるエリアが狭いという問題点がある。読み取り面上でユーザが携帯電話機などのホスト機器を何度も置き直すといった具合に通信状態が良好となるよい位置をユーザに探させるという方法も考えられるが、使い勝手が悪く現実的ではない。
【００２５】
【特許文献１】特開２００５−６４８２２号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６０１１号公報
【特許文献３】特開２００６−４１５６３号公報、段落００２２〜００２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の目的は、反射波伝送システムにおいて、反射波読取器として動作し、反射器からの変調反射波信号の読み取りを好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することにある。
【００２７】
本発明のさらなる目的は、読み取り面上に載置されたホスト機器に内蔵された反射器から反射波伝送方式によるデータ読み取り動作を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することにある。
【００２８】
本発明のさらなる目的は、反射器を内蔵するホスト機器を載置する読み取り面において十分に広い通信可能エリアを確保することができる、優れた無線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、無変調キャリアを送信するとともに、反射器からの変調反射波信号を読み取る無線通信装置であって、
読み取り対象となる反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面と、
前記読み取り面に指向性が合わせられた複数の平面アンテナと、
前記の各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、
前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用することといずれかの平面アンテナを単独で使用することを切り替えるアンテナ切り替え手段と、
送受信動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置である。
【００３０】
本発明は、無変調キャリアを受信してデータを重畳させた変調反射波を送出する反射器を搭載した反射器と、変調反射波からデータを読み取る反射波読取器を搭載した反射波読取器で構成される、電波の反射技術を利用した無線通信システムに関する。反射波伝送を利用した通信システムによれば、反射器側ではキャリア発生源が不要であることから、消費電力を格段に削減しながらデータ伝送を行なうことができる。
【００３１】
反射波伝送システムの１つの典型的な利用形態として、反射器を内蔵したホスト機器を、反射波読取装置が備える読み取り面上に載置して、反射波読取装置側から無変調キャリアを送出して、反射器からの変調反射波信号の読み取ることが挙げられる。
【００３２】
反射波読取装置に適用可能なアンテナとして、指向性を有する平面パッチ・アンテナが挙げられる。また、読み取り面上に載置されたホスト機器内での、反射器が持つアンテナの偏波面を特定できないことから、例えばどの方向にも利得がある円偏波の平面パッチ・アンテナがより好ましい反面、利得が３ｄＢほど低下してしまう。
【００３３】
反射波読取装置やホスト機器の筐体全体の作りは個々に区々であるとともに、ホスト機器の方がアンテナより大きいことから、反射波読取装置の読み取り面上にホスト機器を載置した際に通信可能となるエリアが狭いという問題がある。
【００３４】
これに対し、本発明に係る無線通信装置は、無変調キャリアを送信するとともに、反射器からの変調反射波信号を読み取る反射波読取装置として動作するが、反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面に指向性が合わせられた複数の平面アンテナと、各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用することといずれかの平面アンテナを単独で使用することを切り替えるアンテナ切り替え手段を備え、合成したアンテナと各アンテナを個別に選択できるように構成されている。
【００３５】
反射波読取装置としての無線通信装置は、反射器を搭載したホスト機器との接続を確立する際には、まず、前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用したとき、並びにいずれかの平面アンテナを単独で使用したときのそれぞれの受信品質を測定する。そして、制御手段は、それぞれの受信品質の測定結果に基づいて、アンテナ切り替え手段による切り替え動作を制御して、複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用し、あるいはいずれかの平面アンテナを単独で使用して反射波伝送による読み取り動作を行なうようにすればよい。
【００３６】
例えば、平面アンテナとして円偏波の平面アンテナを読み取り面に複数配置したときには、個々のアンテナの利得は直線偏波の平面アンテナよりも３ｄＢ程度低くなるが、全体としてはアンテナの感度範囲は広がり、反射器を置く場所の範囲を広げることが可能となる。
【００３７】
また、平面アンテナとして２つの直線偏波のアンテナを用いるときには、それぞれの偏波が直交するように配置する。すなわち、個々の平面アンテナは円偏波アンテナに比べると指向性に偏りがあるものの、一方の平面アンテナは垂直偏波、他方の平面アンテナは水平偏波のアンテナとして動作するようにすることで、複数の円偏波アンテナを用いた上記の場合と同様に、全体としてはアンテナの感度範囲は広がり、反射器を置く場所の範囲を広げることが可能となる。
【００３８】
このように、本発明によれば、反射波読取装置の読み取り面において、ホスト機器を置く上での使用可能エリアが広がり、ユーザが何度も置き場を変更する必要が無くなり、利便性が向上する。
【００３９】
また、反射波読取装置は、ホスト機器内での（反射器を搭載した）メモリカードの挿入位置やコネクタの構造、ホスト機器の筐体の設計に依存せず、良好なアンテナ感度を得易いので、読み取り動作に対応可能なホスト機器の種類を増やすことができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、反射波伝送システムにおいて、反射波読取器として動作し、反射器からの変調反射波信号の読み取りを好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することができる。
【００４１】
また、本発明によれば、読み取り面上に載置されたホスト機器に内蔵された反射器から反射波伝送方式によるデータ読み取り動作を好適に行なうことができる、優れた無線通信装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明によれば、反射器を内蔵するホスト機器を載置する読み取り面において十分に広い通信可能エリアを確保することができる、優れた無線通信装置を提供することができる。
【００４３】
本発明に係る反射波読取装置は、２以上のアンテナを備え、各アンテナを分配／合成器に接続して、合成したアンテナと各アンテナを個別に選択できるように構成されているので、反射器を内蔵したホスト機器を読取装置に置く上での使用可能エリアが広がり、ユーザが何度も置き場を変更する必要が無くなり、利便性が向上する。また、反射波読取装置は、ホスト機器内での（反射器を搭載した）メモリカードの挿入位置やコネクタの構造、ホスト機器の筐体の設計に依存せず、良好なアンテナ感度を得易いので、読み取り動作に対応可能なホスト機器の種類を増やすことができる。
【００４４】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４６】
図１Ａには、本発明の一実施形態に係る反射波読取装置３００の構成を模式的に示している。また、図１Ｂには、反射波読取装置３００の読み取り面上にホスト機器１２０を載置した様子を示している。但し、図９に示した反射波読取装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付与している。
【００４７】
図９に示した反射波読取装置との主な相違点は、平面パッチ・アンテナを２つ設けて、読取装置３００の読み取り面に向けて配置することと、これら２つのアンテナ３０１及び４０１の合成と各アンテナを個別に選択できるようにスイッチ４０２、４０３、４０５を設けていることである。
【００４８】
各アンテナ３０１及び４０１の合成には分配／合成器４０４が使用される。この分配／合成器４０４は、例えば、ウィルキンソン・パワーデバイダやブランチライン・カップラなどで構成される。
【００４９】
一方の平面アンテナ３０１と他方の平面アンテナ４０１を合成して使用して読み取り動作を行なう場合には、ベースバンド制御部３０５からの制御により、スイッチ４０２、４０３をそれぞれ、ｃ側、ｆ側に、スイッチ４０５をｊ側にして、分配／合成器４０４の出力がサーキュレータ３０２に接続するようにする。
【００５０】
また、平面アンテナ３０１のみ使用して読み取り動作を行なう場合には、スイッチ４０２をｂ側、スイッチ４０５をｈ側にする。同様に、平面アンテナ４０１のみ使用する場合には、スイッチ４０３をｅ側、スイッチ４０５をｉ側にする。
【００５１】
このようして、ベースバンド制御部３０５の指示により、以下の３通りの方法でアンテナはサーキュレータ３０２を経由して受信部３０３、送信部３０４に接続される。
【００５２】
（１）→平面アンテナ３０１と平面アンテナ４０１の合成アンテナ
（２）→平面アンテナ３０１
（３）→平面アンテナ４０１
【００５３】
ホスト機器１２０が読取装置３００の読み取り面のほぼ中央に置かれた場合や無線メモリカードがホスト機器１２０のほぼ中央にある場合は、（１）に従う接続方法が有効である。また、ホスト機器１２０が読取装置３００の読み取り面のどちらか片側に偏って置かれた場合や、無線メモリカードがホスト機器１２０の片側に寄っている場合には、（２）又は（３）のいずれかに従う接続方法が適応的に有効となる。これは、ホスト機器の仕様及び、ユーザの置き方に依存するため予期することはできない。
【００５４】
図２には、２つの平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１を反射波読取装置３００の読み取り面上に実際に配置した例を示している。同図において、参照番号５００並びに５０１は各アンテナ３０１並びに４０１の給電点をそれぞれ示している。また、各平面パッチ・アンテナの縦横の長さＬは使用周波数帯λに対し約λ／２に設計される。図示のように、円偏波の平面パッチ・アンテナを２つ並べて配置することにより、アンテナの感度範囲は広がり、ホスト機器１２０を置く場所の範囲も広げることが可能となる。
【００５５】
また、図３には、反射波読取装置３００の読み取り面上における２つの平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１の他の配置例を示している。同図では、平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１として、ともに直線偏波のアンテナが用いられ、それぞれの偏波が直交するように配置されている。図中の参照番号６００及び６０１が給電点であるため、平面アンテナ３０１は垂直偏波、平面アンテナ４０１は水平偏波のアンテナとして動作する。このように構成することで、複数の円偏波の平面アンテナを使用した図２に示した構成例と同様に、アンテナの感度範囲は広がり、ホスト機器１２０を置く場所の範囲も広げることができ、ホスト機器１２０側の影響を受け難くすることが可能である。
【００５６】
図４Ａには、反射器を内蔵したメモリカード１００を装着するホスト機器１２０と反射波読取装置３００間において反射波伝送を行なうための通信制御シーケンスを示している。但し、ここでは、反射波読取装置３００がある一定の間隔でビーコン・フレームを送信することにより、自局のサービス・エリアを報知するという、というサービス・エントリ・シーケンスが採用されているものとする。
【００５７】
反射波読取装置３００は、ビーコン・フレームを定期的に送信するとともに、ビーコン・フレームの送信後に設けられるエントリ期間エントリ期間において無変調キャリアを送出し続ける。一方、ビーコン・フレームを受信できた反射器はエントリ期間内に受信した無変調キャリアの反射波に重畳させてエントリ・フレームを返信する。
【００５８】
また、図４Ｂには、反射波読取装置３００とホスト機器１２０（反射器）間において、図４Ａに示したサービス・エントリ・シーケンスを利用して通信動作を開始する際のシーケンスを示している。
【００５９】
反射波読取装置３００は、一定の時間間隔でビーコン・フレームの送信を間欠的に行なう。ホスト機器１２０は、電波到達範囲外ではビーコン・フレームを受信することはできないが、電波到達範囲内に入り、ビーコン・フレームが到来するとその受信処理を実行する。
【００６０】
ホスト機器１２０は、受信したビーコン・フレームのペイロードに記載されている情報に基づいて、使用する通信周波数チャネルの情報や反射波読取装置３００の固有ＩＤなどの情報を取得する。そして、反射波読取装置３００との接続したい場合には、エントリ期間を利用して、無変調キャリアの反射に重畳させてエントリ・フレームを返す。
【００６１】
反射波読取装置３００は、エントリ・フレームの記載内容に基づいて、ホスト機器１２０の固有ＩＤや、設定可能な通信パラメータの情報などを取得する。そして、ホスト機器１２０と通信したいときには、通信パラメータなどの指定情報をペイロードに記載した接続要求フレームを送信する。これに対し、ホスト機器１２０は、接続要求に応じるときには、接続結果などをペイロードに記載した接続応答フレームを返し、これによって接続が確立する。接続が確立している期間は、反射波読取装置３００からのコマンド・フレームの送信と、これに応じたホスト機器１２０によるレスポンス・フレームの返信が繰り返し実行される。
【００６２】
なお、通信制御シーケンスの詳細に関しては、本出願人に既に譲渡されている特願２００６−２７０３６５号明細書を参照されたい。
【００６３】
図５には、通信動作を開始する際において、反射波読取装置３００が実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。
【００６４】
反射波読取装置３００は、まず、スイッチ４０２、４０３、４０５を制御して、平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１の同時使用を選択する（ステップＳ１）。
【００６５】
反射波読取装置３００は、ビーコン信号を送信した後（ステップＳ２）、読み取り面上に載置されたホスト機器１２０からのエントリ・フレーム並びに接続要求フレームの受信を待機する（ステップＳ３）。
【００６６】
ここで、ホスト機器１２０からのエントリ・フレーム並びに接続要求フレームを受信したときには、少なくとも一方のフレームを利用して、ホスト機器１２０からの反射波信号の受信レベルを測定する（ステップＳ４）。
【００６７】
このとき、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたときには（ステップＳ５のＹｅｓ）、ステップＳ１２に進む（後述）。
【００６８】
一方、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができなかったときには（ステップＳ５のＮｏ）、スイッチ４０２及び４０５を制御して、一方の平面アンテナ３０１を選択する（ステップＳ６）。そして、次のビーコン送信タイミングが到来すると、ビーコン・フレームを送信して（ステップＳ７）、再びホスト機器１２０からのエントリ・フレーム並びに接続要求フレームの受信を待機する。このとき、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたならば（ステップＳ８のＹｅｓ）、ステップＳ１２に進む（後述）。
【００６９】
また、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができなかったときには（ステップＳ８のＮｏ）、スイッチ４０３及び４０５を制御して、今度は他方の平面アンテナ４０１を選択し（ステップＳ９）、次のビーコン送信タイミングが到来すると、ビーコン・フレームを送信する（ステップＳ１０）。このとき、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたならば（ステップＳ１１のＹｅｓ）、ステップＳ１２に進む（後述）。
【００７０】
反射波読取装置３００は、２つの平面アンテナ３０１及び４０１を同時に使用するか、又はいずれか一方の平面アンテナのみを使用することで、ホスト機器１２０からの反射波信号を一定のレベル以上で受信することができたときには、当該使用中の平面アンテナを用いて、ホスト機器１２０に対して接続応答信号を送信する（ステップＳ１３）。その後、ホスト機器１２０との通信中のフェーズに入る。
【００７１】
図５に示した処理手順では、反射波読取装置３００は、ホスト機器１２０から接続要求信号を受信できた時点で接続応答信号を送信して通信中のフェーズに移行するようになっている。その代替案として、受信した接続要求信号の受信レベルを測定して、一定のレベル以上で受信できた場合という条件を付けるようにしてもよい。図６には、この場合の反射波読取装置３００が実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。図示のように、いずれの平面アンテナ３０１並びに４０１のいずれを用いても受信レベルが閾値以上で接続要求信号を受信できないときには（ステップＳ１１）、その閾値を限度値まであるステップで下げていく（ステップＳ１３）。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態に係る反射波読取装置３００の構成を模式的に示した図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、反射波読取装置３００の読み取り面上にホスト機器１２０を載置した様子を示した図である。
【図２】図２は、複数の平面アンテナを反射波読取装置の読み取り面上に実際に配置した様子を示した図である。
【図３】図３は、反射波読取装置３００の読み取り面上における２つの平面アンテナ３０１及び平面アンテナ４０１の他の配置例を示した図である。
【図４Ａ】図４Ａは、反射器を内蔵したメモリカード１００を装着するホスト機器１２０と反射波読取装置３００間において反射波伝送を行なうための通信制御シーケンスを示した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、反射器を内蔵したメモリカード１００を装着するホスト機器１２０と反射波読取装置３００間において反射波伝送を行なうための通信制御シーケンスを示した図である。
【図５】図５は、通信動作を開始する際に反射波読取装置３００が実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図６】図６は、通信動作を開始する際に反射波読取装置３００が実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、メモリカードに適用した反射波伝送システムの構成例を模式的に示した図である。
【図８】図８は、無線部１０４の内部構成例を示した図である。
【図９】図９は、図８に示した無線部１０４と通信を行なう相手の読取装置３００の内部構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…メモリカード
１０１…メモリカード側コネクタ
１０２…メモリ／通信制御部
１０３…フラッシュ・メモリ
１０４…無線部
１０５…アンテナ
１２０…ホスト機器
２００…アンテナ・スイッチ
２０１…ＡＳＫ受信部
３００…反射波読取装置
３０１、４０１…アンテナ
３０２…サーキュレータ
３０３…受信部
３０４…送信部
３０５…ベースバンド処理部
４０２、４０３、４０５…アンテナ選択スイッチ
４０４…分配／合成器
５００、５０１、６００、６０１…給電点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無変調キャリアを送信するとともに、反射器からの変調反射波信号を読み取る無線通信装置であって、
読み取り対象となる反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面と、
前記読み取り面に指向性が合わせられた複数の平面アンテナと、
前記の各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、
前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用することといずれかの平面アンテナを単独で使用することを切り替えるアンテナ切り替え手段と、
送受信動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記反射器からの反射波の受信品質を測定する測定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用したとき、並びにいずれかの平面アンテナを単独で使用したときのそれぞれの受信品質の測定結果に基づいて、アンテナ切り替え手段による切り替え動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記測定手段は、反射波の受信レベルを受信品質として測定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記複数の平面アンテナは、円偏波のアンテナである、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記複数の平面アンテナは、それぞれの偏波が直交するように配置された２つの直線偏波のアンテナを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項１】
無変調キャリアを送信するとともに、反射器からの変調反射波信号を読み取る無線通信装置であって、
読み取り対象となる反射器を搭載したホスト機器を載置する読み取り面と、
前記読み取り面に指向性が合わせられた複数の平面アンテナと、
前記の各平面アンテナを分配又は合成する分配／合成器と、
前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用することといずれかの平面アンテナを単独で使用することを切り替えるアンテナ切り替え手段と、
送受信動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記反射器からの反射波の受信品質を測定する測定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記複数の平面アンテナのうち２以上を同時に使用したとき、並びにいずれかの平面アンテナを単独で使用したときのそれぞれの受信品質の測定結果に基づいて、アンテナ切り替え手段による切り替え動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記測定手段は、反射波の受信レベルを受信品質として測定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記複数の平面アンテナは、円偏波のアンテナである、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記複数の平面アンテナは、それぞれの偏波が直交するように配置された２つの直線偏波のアンテナを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【図１Ａ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図７】
【図９】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図８】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図７】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２７７９２２（Ｐ２００８−２７７９２２Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１６１５６（Ｐ２００７−１１６１５６）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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