ＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステムおよび通信方法
【課題】低周波機器によるノイズの影響を受けないＲＦＩＤリーダライタを提供する。
【解決手段】ＲＦＩＤリーダライタ１０は、ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部１１と、送信信号に基づくＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部１２とを備える。送信部１１は搬送波を送信する。ＲＦＩＤリーダライタ１０は、受信部１２で受信した受信信号のノイズを検出する検出部を有し、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部１１からの搬送波を出力している状態で、検出部で受信信号に含まれるノイズを検出するよう送信部と検出部とを制御する制御部２０とを含む。
【解決手段】ＲＦＩＤリーダライタ１０は、ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部１１と、送信信号に基づくＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部１２とを備える。送信部１１は搬送波を送信する。ＲＦＩＤリーダライタ１０は、受信部１２で受信した受信信号のノイズを検出する検出部を有し、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部１１からの搬送波を出力している状態で、検出部で受信信号に含まれるノイズを検出するよう送信部と検出部とを制御する制御部２０とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステムおよび通信方法に関し、特にノイズの影響を受け難いＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグとから成るＲＦＩＤシステムがたとえば、特開２０１０−３５０３８号公報（特許文献１）や、特許第３８７４００７号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００３】
また無線基地局装置間の通信に用いる通信チャネルを設定する通信チャネル設定方法がたとえば、特開２００３−７００５６号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００４】
特許文献１は、タグとの通信に先立ちキャリアセンスを行い、複数の周波数チャネルの受信電力強度を測定し周波数チャネルの空き状態を調べ、その結果に応じてタグとの通信に使用する周波数チャネルを決めることで良好な通信環境を確保している。キャリアセンスは、任意の周波数チャネルを他のＲＦＩＤシステムが使用しているか否かを調べるためのものであるが、任意の周波数チャネルのノイズの分布を調べる手段としても有用である。
【０００５】
例えばタグとの通信に先立ち、キャリアセンスを行いノイズのすくない周波数チャネルを調べ、その周波数チャネルでタグとの通信ができるように、使用する周波数チャネル、サブキャリア（副搬送波）の周波数、通信速度などを制御することで良好な通信環境が確保できる。なお、キャリアセンスはリーダライタが受信状態、即ち電波を発射していない状態で実施している。
【０００６】
特許文献２は、無線基地局装置間の通信に用いる通信チャネルを設定する通信チャネル設定方法が示されている。特許文献２では、他の無線基地局装置に対する通信に用い得る送信帯域中の雑音レベルと、他の無線基地局装置からの通信に用い得る受信帯域中の雑音レベルを測定し、測定した雑音レベルが所定の閾値より小さい送信帯域中の送信チャネルと受信帯域中の受信チャネルとを選択している。
【０００７】
特許文献２では、使用できるチャネルの帯域幅に応じて、伝送すべきデータの伝送レートを可変するような制御は行なわず、伝送すべきデータの伝送レートに応じて使用するチャネルの帯域幅を制御している。
【０００８】
特許文献３はタグとの通信に先立ち、搬送波のみを送出する通信待機状態を設定する待機処理手段と、前記通信待機状態下で得られた受信信号のレベルをノイズレベルとして抽出するノイズレベル抽出手段とを具備しており、こうして得られたノイズレベルを外部に表示または出力するか、または、ノイズレベルが所定値以下となる状態が一定期間続いたことを条件として通信待機状態を終了し、タグとの通信を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−３５０３８号公報
【特許文献２】特開２００３−７００５６号公報
【特許文献３】特許第３８７４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の良好な通信状態を維持するＲＦＩＤシステムは上記のように構成されていた。ＲＦＩＤシステムにおいて従来はノイズとして同一周波数帯のノイズを想定していた。例えば他のＲＦＩＤシステムやその他無線局で使用している電波、さらにそれらのスプリアス成分、副次的に発射している電波成分（無線機の受信回路から漏れ出る局部発信器信号等）などを想定していた。
【００１１】
しかしながら、発明者らは、実験を通じてＲＦＩＤシステムにとっては低周波機器、例えばインバータ機器などもＲＦＩＤシステムの通信を妨害するノイズ源となり得ることを知った。
【００１２】
低周波機器がRFIIDシステムの通信を妨害するメカニズムを説明するため、まず、ＲＦＩＤシステムの通信の原理を説明する。
【００１３】
図１９はＲＦＩＤリーダライタ（以下、「リーダライタ」と省略する）とＲＦＩＤタグ（以下、「タグ」と省略する）との通信状態を説明するための図であり、（Ａ）はリーダライタとタグとの間の通信内容を示す模式図であり、（Ｂ）はリーダライタからタグへの送信信号を示す図であり、（Ｃ）はタグでの動作を示す模式図であり、（Ｄ）はタグからリーダライタへの送信信号を示す図である。
【００１４】
リーダライタとタグとの通信は、図１９（Ａ）に示すように、まずリーダライタからタグに変調波でコマンドが送信される（図１９（Ｂ））。その後、タグがコマンドを受信してレスポンス信号を送信するときには、リーダライタは無変調波（搬送波）を送信する。タグのレスポンス返信は、この搬送波をバックスキャッタすることで送信している（図１９（Ｃ），（Ｄ））。即ち、タグ側からのレスポンスタイミング時には、図１９（Ｂ）に示すようにリーダライタから搬送波が送出され続けている。
【００１５】
さて、低周波機器は低周波で動作している機器である。例えば低周波機器の一例であるインバータ機器は、通常数十kHz〜数百kHzのスイッチング周波数で機器が動作している。このようなインバータ機器に搬送波の電波を入射した場合、インバータ機器のスイッチング信号に応じて、入射した搬送波の信号が変調されて反射される現象が発生することを発明者らは発見した。
【００１６】
図２０はこの現象を示す図である。図２０（Ａ）は低周波機器が搬送波の電波ａを受信したときに搬送波がスイッチング信号ｂに応じて変調されて変調波ｃが出力される状態を示す図であり、図２０（Ｂ）はリーダライタからの送信搬送波電波と、ＲＦＩＤシステムとは無関係に発生された低周波機器のノイズと、低周波機器のノイズによりリーダライタからの送信搬送波電波が変調されて生成された変調波（以下、「低周波機器の変調ノイズ」と表現する）の周波数と強度を示す図である。
【００１７】
インバータ機器では、スイッチング信号によりスイッチング素子を制御することで、回路のインピーダンスを変化させている。回路のインピーダンスが変化することにより、回路パターンなどから入射した搬送波の電波に対する反射係数は変化し、その反射波は反射係数に応じた変化をした後、回路パターンなどから再び放射されるため、このような現象が発生すると考えられる。
【００１８】
このようにして低周波機器で再び放射された反射波はリーダライタのアンテナで受信され、リーダライタ内で復調されるため、ノイズ成分となる。タグからのレスポンス信号は、このノイズ成分に妨害されるため、ＲＦＩＤシステムの通信を妨害することとなる。
【００１９】
この現象を実験で調査した結果を図２１に示す。図２１は、低周波機器として蛍光灯を用いて、リーダライタのアンテナ部に正対した状態のリーダライタの受信周波数スペクトルを分析した図である。蛍光灯の無い時（Ａ）、蛍光灯から２ｍのとき（Ｂ）、１ｍのとき（Ｃ）のそれぞれの場合を示す。
【００２０】
図２１に示すように、蛍光灯がないときはノイズは発生しないが、点灯した蛍光灯に近づくにつれてノイズが増え、且つ、そのレベルが大きくなることが判る。
【００２１】
次に他の例について説明する。図２２は低周波機器としてＰＣの液晶画面を用いた場合の図２１に対応する図である。リーダライタのアンテナ部に正対した状態で、液晶画面から２ｍのとき（Ａ）と１ｍのとき（Ｂ）における、リーダライタの受信周波数スペクトルを分析している。なお、液晶画面の無い時は、図２１（Ａ）の蛍光灯の無い時と同一結果になる。
【００２２】
このように低周波機器に搬送波の電波を入射した場合、低周波機器のスイッチング信号に応じて、入射した搬送波の電波が変調されて反射されるため、その変調された電波がリーダライタの受信部で復調され、本来のタグの受信信号とのS/Nが十分に取れずに通信品質が悪化するという問題が発生する。この問題は、ノイズ源となる低周波機器との距離が近い程顕著になる。
【００２３】
このような現象に対して上記した各特許文献は対応できない。特許文献１では、ノイズとしてはタグとの通信周波数帯のノイズを前提としている。日本の電波法を例に取って説明すると、例えばUHF帯のＲＦＩＤシステムでは、953MHz帯（2011年1月現在）の電波を使用しているため、ノイズとしても953MHz帯のノイズがキャリアセンスの対象となる。キャリアセンスの際は搬送波の電波を発射しないため、上記の低周波機器の変調ノイズを測定することができず、上記の問題を解決できない。
【００２４】
特許文献２では、他の無線基地局装置に対する通信に用い得る送信帯域中の雑音レベルと、他の無線基地局装置からの通信に用い得る受信帯域中の雑音レベルを測定し、測定した雑音レベルが所定の閾値より小さい送信帯域中の送信チャネルと受信帯域中の受信チャネルとを選択しているが、公知例同様に雑音レベルの測定の際は搬送波の電波を発射しないため、上記の低周波機器の変調ノイズを測定することができず、上記の問題を解決できない。
【００２５】
特許文献３ではノイズレベル測定時には搬送波を出力しているものの、得られた結果を表示し、またノイズレベルが所定値以下になるまで通信処理を待つという内容であるため、ここでも上記の問題を解決できない。
【００２６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、インバータ機器のような低周波機器によるノイズの影響を受けないＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステム、および、通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
この発明に係るＲＦＩＤリーダライタは、ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、送信信号に基づくＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部と、受信部で受信した受信信号のノイズを検出する検出部とを備える。送信部は搬送波を送信する。ＲＦＩＤリーダライタは、検出部が、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で受信信号に含まれるノイズを検出するよう送信部と検出部とを制御する制御手段を含む。
【００２８】
好ましくは、送信部が出力する搬送波の周波数が、ＲＦＩＤタグとの通信に用いる送信信号の搬送波周波数である。
【００２９】
なお、受信部はＲＦＩＤタグから受信した受信信号を復調する復調手段を含み、復調手段は、受信信号を両側波帯信号として復調し、検出部は、復調手段が復調した復調信号を測定してノイズを検出してもよい。また、復調手段は、受信信号を単側波帯信号として復調し、検出部は、復調手段が復調した復調信号を測定してノイズを検出してもよい。
【００３０】
復調手段は、送信器が出力する搬送波より高い周波数のノイズを上側波帯（ＵＳＢ）信号、出力する搬送波より低い周波数のノイズを下側波帯（ＬＳＢ）信号として独立して復調し、検出部は復調手段が復調した復調信号を測定してもよい。
【００３１】
検出部は復調信号の有するノイズの周波数を解析する周波数解析手段を含むのが好ましい。
【００３２】
さらに好ましくは、周波数解析手段の解析結果に基づき、最もノイズの少ない周波数帯を算出する、周波数算出手段を含むのが好ましい。
【００３３】
さらに、周波数算出手段の算出結果に応じてＲＦＩＤタグとの通信パラメータを設定する、通信パラメータ設定手段を含んでもよい。
【００３４】
通信パラメータは、ＲＦＩＤタグから返信される信号として、サブキャリアを用いるか用いないかを設定するようにしてもよいし、周波数解析手段の解析結果に基づき、ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定してもよいし、ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定してもよいし、ＲＦＩＤタグから返信される信号の通信速度を設定してもよい。
【００３５】
また、検出部の検出したノイズの周波数を外部機器へ出力してもよい。
【００３６】
この発明の他の局面においては、通信方法は、ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、送信信号に基づくＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部とを備えるＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグとの通信方法である。通信方法は、送信部から搬送波を送信するステップと、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で受信信号に含まれるノイズを検出するステップと、検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップとを含む。
【００３７】
好ましくは、検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップは、ノイズの少ない周波数を選択する通信パラメータを設定するステップを含む。
【００３８】
さらに、ＲＦＩＤリーダライタは、検出部の検出結果に基づいてＲＦＩＤタグとの通信条件を設定する設定手段を含んでもよいし、設定手段は受信信号に含まれるノイズを分析するノイズ分析手段を含んでもよいし、ノイズ分析手段の分析結果に応じて通信条件として通信パラメータを設定する通信パラメータ設定手段を含んでもよい。
【００３９】
この発明の他の局面においては、ＲＦＩＤシステムは、上記したＲＦＩＤリーダライタと、ＲＦＩＤリーダライタと通信するＲＦＩＤタグとを含んでもよい。
【発明の効果】
【００４０】
この発明においては、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で検出部にて受信信号に含まれるノイズを検出するようにしたため、低周波機器の変調ノイズを含めて、ノイズの低い周波数を用いたタグとの通信が可能になる。
【００４１】
その結果、低周波機器のノイズの影響を受け難いＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステム、および、通信方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の第１および第２実施の形態に係るリーダライタの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したリーダライタの制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】リーダライタの制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施の形態における復調信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】ノイズのＳＳＢ受信処理を示す図である。
【図６】ＳＳＢ受信処理をした場合のノイズ分布分析処理方法を示す図である。
【図７】ＳＳＢ受信処理をした場合のノイズ分布分析処理の他の方法を示す図である。
【図８】ＳＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの一設定例を示す図である。
【図９】ＳＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの他の設定例を示す図である。
【図１０】第２実施の形態における復調信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施の形態におけるリーダライタの制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】ノイズのＤＳＢ受信処理を示す図である。
【図１３】ＤＳＢ受信処理をした場合のノイズ分布分析処理方法を示す図である。
【図１４】ＤＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの一設定例を示す図である。
【図１５】ＤＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの他の設定例を示す図である。
【図１６】第２実施の形態における復調信号処理部の他の構成を示すブロック図である。
【図１７】第３実施の形態におけるリーダライタの構成を示すブロック図である。
【図１８】第３実施の形態におけるリーダライタの制御部の構成を示すブロック図である。
【図１９】従来のリーダライタとタグとの通信状態を説明するための図である。
【図２０】インバータ機器に搬送波の電波を入射した場合に信号が変調されて反射される現象を説明するための図である。
【図２１】低周波機器として蛍光灯を用いて、ＲＦＩＤリーダライタのアンテナ部に正対した状態のＲＦＩＤリーダライタの受信周波数スペクトルを分析した図である。
【図２２】低周波機器としてＰＣの液晶画面を用た場合の図２１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
（１）第１実施の形態
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。ここでは、まず、受信部が単側波帯（ＳＳＢ、Single Side Band）受信を行なう場合について説明する。図１はこの場合のＲＦＩＤシステムのリーダライタの構成を示すブロック図である。図１を参照して、リーダライタ１０は、送信部１１と、受信部１２と、送信部１１からの送信信号をアンテナ１４へ導き、アンテナ１４で受信したタグ５０からの受信信号を受信部１２へ導くサーキュレータ１３と、送信部１１および受信部１２に搬送波を供給する周波数シンセサイザ１６と、送信部１１および受信部１２を制御する制御部２０とを含み、アンテナ１４を介してタグ５０との送受信を行なう。
【００４４】
送信部１１は、制御部２０からのデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器１１１と、ＤＡ変換器１１１に接続され、送信ベースバンド信号を受けて周波数シンセサイザ１６からの搬送波を変調する変調器１１２と、パワーアンプ１１３とを含み、パワーアンプ１１３の出力がサーキュレータ１３に入力される。
【００４５】
受信部１２はサーキュレータ１３からの受信信号の帯域を制限する帯域制限フィルタ（ＢＰＦ,Band Pass Filter）１２１と、帯域制限フィルタ１２１に接続されたローノイズアンプ１２２と、ローノイズアンプ１２２からの出力信号と周波数シンセサイザ１６からの搬送波とを受けて、相互に９０度位相のずれた信号を出力する直交復調器１２４とを含む。直交復調器１２４は、乗算器１２３ａ，１２３ｂと、相互に直交する信号を復調するために相互の位相をずらせるためのπ／２位相器１２３ｃとを含む。直交復調器１２４から復調された信号は、それぞれをＩ信号およびＱ信号として増幅およびデジタル信号に変換するための増幅器１２５ａ，１２５ｂと、ＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂとを経て、Ｉ信号とＱ信号とが一体化されて制御部２０へ入力される。また、直交復調器１２４、増幅器１２５ａ，１２５ｂ、ＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂ、および、後述する復調信号処理部２５が復調手段を構成する。
【００４６】
図２は図１に示した制御部２０の詳細を示すブロック図である。図２を参照して、制御部２０は、制御部２０全体を制御するメイン制御部２１と、メイン制御部２１に接続され、送信データを生成する送信データ生成部２２と、送信データ生成部２２で生成されたデータを符号化する符号化部２３とを含み、符号化部２３の出力がＤＡ変換器１１１へ出力される。また、メイン制御部２１には送信するチャネルを選択するためのチャネル選択処理部２４が接続され、その出力が周波数シンセサイザ１６に出力される。なお、メイン制御部２１は送信部１１や受信部１２の動作も制御する。
【００４７】
図１に示したＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂからの出力信号は復調信号処理部２５で復調される。復調信号処理部２５で復調された信号の一部は、フーリエ変換するためにＦＦＴ処理部２６へ送られ、ノイズ分布を分析するためにノイズ分布分析部２７へ送られてメイン制御部２１へ送られる。復調信号処理部２５で復調された信号はまた、復号するために復号化部２８へ入力され、受信処理データ処理部２９を経てメイン制御部２１へ入力される。なお、ＦＦＴ処理部２６とノイズ分布分析部２７とでノイズを検出する検出部、および、周波数解析手段を構成している。
【００４８】
次に、リーダライタ１０の動作、具体的には制御部２０の動作について説明する。なお、制御部２０の動作は基本的に、メイン制御部２１が制御する。図３は制御部２０における動作を示すフローチャートである。図３を参照して、まず使用する周波数（リーダライタ１０がタグに送信する周波数）を決定する（ステップＳ１１、以下、ステップを省略する）。次に、タグとの通信に先立ち、使用周波数で搬送波を出力している状態で、その周波数帯の電波を一定時間受信する（Ｓ１２）。具体的には、送信部１１はアンテナ１４を介して周波数シンセサイザ１６からの搬送波を変調器１１２で変調することなく送信する。その状態で受信される受信電波を、アンテナ１４を介して受信部１２で受信する。受信部は帯域制限フィルタ１２１、ローノイズアンプ１２２、直交復調器１２４、増幅器１２５ａ，１２５ｂを経てＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂでＩ信号およびＱ信号をデジタル信号に変換し（Ｓ１３）、搬送波の出力を終了する（Ｓ１４）。
【００４９】
制御部２０の復調信号処理部２５でＳＳＢ受信処理を行なう（Ｓ１５）。受信したＳＳＢ信号をＦＦＴ処理部２６で周波数変換し、ノイズ分布分析部２７でどの周波数範囲のノイズが少ないかを分析する（Ｓ１６）。
【００５０】
ノイズ分布分析部２７での分析結果に基づいてノイズの少ない周波数範囲を算出する（Ｓ１７）。ノイズの少ない周波数でタグと通信できるように、最適な通信パラメータを設定する（Ｓ１８）。最適な通信パラメータが設定できるか否かを判断する（Ｓ１９）。最適な通信パラメータが設定できれば（Ｓ１９で可能）、タグへのコマンドを生成して（Ｓ２０）、タグとの通信を実施する（Ｓ２１）。
【００５１】
最適な通信パラメータが設定できなければ（Ｓ１９で不可能）、チャネル等を切換えて使用周波数を変更して（Ｓ２２）、Ｓ１１に戻り、Ｓ１２以降の処理を繰り返す。
【００５２】
なお、最適な通信パラメータとしては、サブキャリアの有無、サブキャリアの周波数、通信速度等を含み、タグからの返信信号がノイズの少ない帯域内に収まるようにするパラメータである。この具体的な内容については後述する。
【００５３】
このようにしてメイン制御部２１で定められた最適な通信パラメータを送信データ生成部２２に送り、タグからの返信における最適な通信パラメータをタグへのコマンドとして生成する。その後、タグとの通信を実施する。
【００５４】
なお、メイン制御部２１が制御手段、周波数算出手段、通信パラメータ設定手段、通信条件設定手段として作動する。
【００５５】
ここで、図３においてＳ１５で示した復調信号処理部２５におけるＳＳＢ受信処理について説明する。図４は復調信号処理部２５の構成を示すブロック図である。図４を参照して、復調信号処理部２５は、直交復調器１２４で復調されたＩ信号に対して遅延処理する遅延処理部２５１と、直交復調器１２４で復調されたＱ信号にヒルベルト変換処理を行なうヒルベルト変換部２５２と、遅延処理部２５１で遅延処理されたＩ信号にヒルベルト変換部２５２でヒルベルト変換処理されたＱ信号を加える加算器２５３と、遅延処理部２５１で遅延処理されたＩ信号からヒルベルト変換部２５２でヒルベルト変換処理されたＱ信号を減算する減算器２５４とを含み、加算器２５３からの出力をＵＳＢ信号（デジタル信号）として出力し、減算器２５４からの出力をＬＳＢ信号（デジタル信号）として出力する。なお、遅延処理部２５１はＱ信号のヒルベルト変換処理に要する時間と同様の遅延処理を行なうために設けられている。
【００５６】
なお、ＳＳＢ受信処理においては、ＵＳＢ成分とＬＳＢ成分とは各々独立で処理を行なう。処理の順番は任意である。
【００５７】
このようにして得られたＵＳＢ側信号とＬＳＢ側信号とを用いて、後に説明するタグとの通信パラメータを設定する。
【００５８】
次に、ＳＳＢ受信処理の内容について説明する。図５はＳＳＢ受信処理内容を説明するための図である。図５（Ａ）は送信搬送波を基準としたノイズの周波数分布を示す図であり、図５（Ｂ）はこの信号を上記のようにＳＳＢ受信処理をおこなってＬＳＢ成分とＵＳＢ成分とを取出した状態を示す図である。ここでは、送信搬送波の周波数が９５２．４ＭＨｚであるものとする。ＳＳＢ受信であれば、上記したように、送信搬送波より高い周波数成分のノイズ（USB側）と低い周波数成分のノイズ（LSB側）とを分離して受信可能であるため、送信搬送波の周波数が判っていれば、ノイズの正確な周波数分布が判る。この例では、USB成分とLSB成分とを測定することで、使用周波数周辺のノイズ分布を正確に把握することができる。
【００５９】
図５（Ｂ）を参照して、送信搬送波の周波数が９５２．４ＭＨｚであるため、USB成分がDC〜300kHzでノイズ有であれば、952.4MHz 〜 952.7MHz でノイズ有であり、LSB成分が100kHz〜400kHzでノイズ有であれば、952.0MHz 〜 952.3MHzでノイズ有となる。これらより、０〜952.0MHzの範囲、952.3MHz〜952.4MHzの範囲、952.7MHz以上の範囲の周波数帯域のノイズが少ないことが判る。したがって、これらの範囲を選んでタグと通信すればノイズの少ない環境で通信が可能になる。
【００６０】
次に図３においてＳ１６およびＳ１７で示したノイズ分布の分析処理、および、ノイズ成分の少ない周波数範囲を算出する処理について説明する。図６はノイズ分布の分析処理を所定の閾値を定めて行なう場合を説明するための図である。今、図６に示すようなノイズがあって予め図に示すように閾値が定められているものとする。Ｓ１７で示したように、メイン制御部２１は閾値を下回る周波数範囲をノイズの少ない周波数範囲と判定する。
【００６１】
図６を参照して、USB成分は100kHz〜500kHzの周波数範囲でノイズが少なく、LSB成分は200kHz〜400kHzの周波数範囲でノイズが少ないことがわかる。送信搬送波の周波数をfcとすれば、（fc-400kHz)〜(fc-200kHz）の範囲、（fc+100kHz）〜（fc＋500kHz）の範囲の２つの周波数帯域のノイズが小さいと判定する。
【００６２】
次に、ノイズ分布の分析処理を積分によって判断する場合について説明する、図７はこの場合を説明するための図である。ここでは、図７に示すように、FFTデータ列で積分をとり、その積分値が閾値を超えない範囲ａで、最も広い周波数範囲の取れる区間を、ノイズの少ない周波数範囲と判定する。
【００６３】
次に、図３のＳ１８で示したタグからの返信における最適な通信パラメータの設定方法について説明する。タグからリーダライタへの通信パラメータは、リーダライタからタグに送信するコマンドで指定する事ができる。例えば、UHF帯ＲＦＩＤシステムの規格であるISO/IEC18000-６ Type Cでは、リンク周波数ＢＬＦ(Link Frequency）とサブキャリアのサイクル数Ｍ（Number of subcarrier cycles per symbol）とをパラメータとして、任意に設定可能である。表１および表２は、ISO/IEC18000-６ Type Cにおけるリンク周波数ＢＬＦとサブキャリアのサイクル数Ｍとの値を示す表である。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
図８は、ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、以下のようなノイズ分布分析結果となった場合にＵＳＢ成分とＬＳＢ成分とにおいて、ある閾値を定めたときのノイズの少ない範囲（図８（Ａ））と、その場合の通信パラメータの設定方法を示す図（図８（Ｂ））である。
【００６７】
図８（Ａ）を参照して、USB成分の200kHz〜600kHzの周波数範囲のノイズが小さく、かつ広い帯域を確保できることがわかる。よって、中心周波数が400ｋＨｚ近傍で、その両側で帯域幅が４００ｋＨｚをカバーするように表１および表２から、通信パラメータを選択する。その結果、ＢＬＦ=400kHz、M=4を設定する。この設定では伝送速度はＢＬＦ／４＝100kbpsとなる。なお、メイン制御部２１は、ここでは、Ｍの設定においては、帯域幅が伝送速度の４倍となる点を考慮して設定する。なお、帯域幅は良好な通信品質を確保できれるのであれば、伝送速度の任意の倍数に設定してもよい。
【００６８】
次に、通信パラメータの具体的な他の設定方法について説明する。図９はこの場合の図８に対応する図である。ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、図９に示すようなノイズ分布分析結果となった場合である。この例では、LSB成分の240kHz〜400kHzの周波数範囲のノイズが小さい。帯域幅は160kHzである。同様に、通信パラメータとしてＢＬＦ=320kHz、M=8を設定する。この設定では伝送速度は40kbpsとなる（帯域幅は約160kHz）。
【００６９】
なお、図３において、Ｓ２２において使用周波数を何度か変更してもＳ１９で最適な通信パラメータの設定ができないときは、図示のない表示部にエラーの表示を行なったり、閾値を変更してもよい。
【００７０】
（２）第２実施の形態
次にこの発明の第２実施の形態について説明する。上記実施の形態においては、ＳＳＢを用いて設定したが、この発明は両側波帯（ＤＳＢ）においても適用が可能である。この実施の形態においても、リーダライタの全体構成を示すブロック図やリーダライタの制御部の構成を示すブロック図は図１および図２に示したものと同様である。この実施の形態においては、復調信号処理部２５の構成が先の実施の形態における図４と異なる。この場合の構成を図１０に示す。また、この実施の形態における制御部２０の動作を示すフローチャートを図１１に示す。
【００７１】
図１０を参照して、この実施の形態における復調信号処理部２５は、直交復調器１２４で復調されたＩ信号およびＱ信号を入力してＩ信号およびＱ信号の振幅を比較していずれか、振幅の大きい信号をＤＳＢ（デジタル信号）として出力するＩＱ振幅比較部２５６を含む。
【００７２】
次に、この実施の形態における制御部２０の動作について説明する。この実施の形態における制御部２０の動作は基本的に先の実施の形態と同様であるが、一部異なるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００７３】
図１１を参照して、Ｓ３１〜Ｓ３４は先の実施の形態におけるＳ１１〜Ｓ１４と同様である。
【００７４】
制御部２０の復調信号処理部２５でＤＳＢ受信処理を行なう（Ｓ３５）。受信したＤＳＢ信号のノイズ分布をノイズ分布分析部２７で分析し、分析結果に基づいてノイズの少ない周波数範囲を算出する（Ｓ３６、Ｓ３７）。ノイズの少ない周波数でタグと通信できるように、メイン制御部２１で通信パラメータを設定する（Ｓ３８）。最適な通信パラメータが設定できるか否かを判断する（Ｓ３９）。最適な通信パラメータが設定できれば（Ｓ３９で可能）、タグ５０へのコマンドを生成して、タグ５０との通信を実施する（Ｓ４０，Ｓ４１）点や、最適な通信パラメータが設定できなければ、メイン制御部２１にて使用周波数を変更して（Ｓ４２）、Ｓ３１に戻るという点も先の実施の形態と同じである。
【００７５】
次に、図１１のＳ３５で示したノイズのＤＳＢ受信処理について説明する。図１２はＤＳＢ受信処理内容を説明するための図である。図１２（Ａ）は送信搬送波を基準としたノイズの周波数分布を示す図であり、図１２（Ｂ）はこの信号に対してＤＳＢ受信処理をおこなった状態を示す図である。ここでは、送信搬送波の周波数が９５２．４ＭＨｚであるものとする。ＤＳＢ受信では、送信搬送波より高い周波数成分のノイズ（USB側）と低い周波数成分のノイズ（LSB側）とを分離して受信することができない。DSB受信では、USB成分とLSB成分とが合成された復調信号となる。
【００７６】
この例では、復調信号として400kHz以上の周波数帯域のノイズが少ない事が判る。
【００７７】
送信搬送波が952.4MHzの例なので、〜952.0MHz、952.8MHz〜の２つの周波数帯域のノイズが少ないことが判る。
【００７８】
次に図１１においてＳ３６およびＳ３７で示したノイズ分布の分析処理、および、ノイズ成分の少ない周波数範囲を算出する処理について説明する。図１３はノイズ分布の分析処理を所定の閾値を定めて行なう場合を説明するための図である。今、図１３に示すようなノイズがあって予め図に示すように閾値が定められているものとする。メイン制御部２１は閾値を下回る周波数範囲をノイズの少ない周波数範囲と判定する。図１３からDSB復調信号として、200kHz〜400kHzの周波数範囲でノイズが少ないことが判る。
【００７９】
ここで、送信搬送波の周波数をfcとすれば、（fc-400kHz)〜(fc-200kHz）の範囲、（fc+200kHz）〜（fc＋400kHz）の範囲の２つの周波数帯域のノイズが小さいと判定する。
【００８０】
なお、先の実施の形態と同様に、ノイズ分布の分析処理を積分によって判断してもよい。この場合の処理は先の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８１】
次に、図１１のＳ３８で示したタグからの返信における最適な通信パラメータの設定方法について説明する。ここでも、上記の表１および２で説明した、UHF帯ＲＦＩＤシステムの規格であるISO/IEC18000-６ Type Cの、リンク周波数ＢＬＦ(Link Frequency）とサブキャリアのサイクル数M（Number of subcarrier cycles per symbol）とをパラメータとして設定する。
【００８２】
図１４（Ａ）はノイズの周波数分布と閾値とを示す図であり、図１４（Ｂ）はこの場合の通信パラメータの設定方法を示す図である。ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、図１４（Ａ）に示すようなノイズ分布分析結果となった場合、DSB復調信号の200kHz〜600kHzの周波数範囲がノイズが小さい。すなわち、中心周波数は400ｋＨｚであり、その幅は400ｋＨｚである。よって、表１および表２を参照して、通信パラメータとしてＢＬＦ=400kHz、M=4を設定する。この設定では伝送速度は100kbpsとなり、400kHz程度の帯域を確保できる。
【００８３】
次に、この実施の形態における、通信パラメータの具体的な他の設定例について説明する。図１５はこの場合の例を示す図であり、先の例の図１４と同様の内容を示す図である。ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、図１５（Ａ）で示すようなノイズ分布分析結果となった場合、DSB復調信号のDC〜80kHzの周波数範囲がノイズが小さいことがわかる。この場合は、通信パラメータとしてＢＬＦ=40kHz、M=1（サブキャリア無し）を設定する。この設定では伝送速度は40kbpsとなる（帯域幅は約160kHz）。
【００８４】
なお、この実施の形態においても、図１１において、Ｓ４２において使用周波数を何度か変更してもＳ３９で最適な通信パラメータの設定ができないときは、先の実施の形態と同様に、閾値を変更等してもよい。
【００８５】
この実施の形態においては、復調信号処理部２５において、Ｉ信号とＱ信号とから１つの出力信号を得るために両信号の振幅を比較するＩ／Ｑ振幅比較器を用いる場合について説明したが、これに限らず、他の方法を用いてもよい。図１６（Ａ）は、この場合の図１０に対応するブロック図であり、図１６（Ｂ）はＩ信号およびＱ信号から構成される合成ベクトルを示す図であり、図１６（Ｃ）は合成ベクトルに対して角度α回転させ、Ｉ信号軸（実数軸）上に移動させた状態を示す図である。
【００８６】
図１６（Ａ）を参照して、この実施の形態においては、復調信号処理部２５は、直交復調器１２４で復調されたＩ信号およびＱ信号を入力してＩ信号およびＱ信号をベクトル化するベクトル化部２５７と、ベクトル化された信号から、所定の角度αを演算するα演算部２５８と、演算されたαに基づいてベクトル化された信号を実数軸上に回転させた上で、実数軸成分を出力する実数軸成分出力部２５９とを含む。
【００８７】
ベクトル化部２５７は、Ｉ信号とＱ信号とを複素数化し、Ｉ信号を実数軸、Ｑ信号を虚数軸で表した合成ベクトルに変換する（図１６（Ｂ））。α演算部２５８は図１６（Ｂ）に示す合成ベクトルの角度α＝ｔａｎ-１（Ｑ/Ｉ）を演算する。実数軸成分出力部２５９は図１６（Ｃ）に示すように、演算されたαだけベクトルを回転させ、実数軸成分を出力する。このようにして演算された実数軸成分がＤＳＢ信号として出力される。
【００８８】
（３）第３実施の形態
次にこの発明の第３実施の形態について説明する。上記の第２実施の形態においては、ＳＳＢの信号も処理可能な受信部や制御部を有する図１および２に示すリーダライタでＤＳＢ受信を行なう場合について説明したが、この実施の形態においては、両側波帯（ＤＳＢ）の信号を簡易な構成で処理するように構成が最適化されている。
【００８９】
図１７および図１８はこの実施の形態におけるリーダライタ３０、および、制御部２０ａの構成を示すブロック図であり、第１実施の形態における図１および図２に対応する。図１７および図１８に示すように、この実施の形態においては、受信部３２および制御部２０ａについてはその構成が異なるため、その異なる部分のみについて説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００９０】
図１７を参照して、この実施の形態においては、受信部３２はサーキュレータ１３からの受信信号の帯域を制限する帯域制限フィルタ３２１と、帯域制限フィルタ３２１に接続されたローノイズアンプ３２２と、ローノイズアンプ３２２からの出力信号を周波数シンセサイザ１６からの搬送波に基づいて復調する復調器３２３と、復調された受信信号を増幅するための増幅器３２４と、増幅器３２４で増幅された信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器３２５を含み、変換されたデジタル受信信号が制御部２０ａへ入力される。
【００９１】
この実施の形態においては、復調器３２３と増幅器３２４とＡＤ変換器３２５とで復調手段を構成している。
【００９２】
図１８を参照して、制御部２０ａは図２に示した制御部２０に対して復調信号処理部が設けられていない点のみが異なりそれ以外の部分は先の実施の形態と同様である。
【００９３】
次に、この実施の形態におけるリーダライタ３０および制御部２０ａの動作について説明する。この実施の形態においては、基本的には第２の実施の形態と同様であるが、ＤＳＢを用いる場合に特化している点が異なる。したがって、異なる部分について説明し、先の実施の形態と同一部分についてはその説明を省略する。また、この実施の形態におけるリーダライタ３０の動作を示すフローチャートは図１１と基本的に同じであるが、上記のように、復調信号処理部が設けられていないため、Ｓ３５の内容が異なる。すなわち、図１１のＳ３５において制御部２０はＤＳＢ受信処理を行なう。これ以前の処理（Ｓ３１〜Ｓ３５）および、これ以後の処理（Ｓ３６〜Ｓ４２）は、第２実施の形態と同じである。
【００９４】
なお、上記各実施の形態においては、メイン制御部がノイズ分布分析部の分析結果に応じて通信パラメータを設定する場合について説明したが、これに限らず、ノイズ分布分析部の分析結果を外部の機器に送信し、外部の機器が適切な通信パラメータを設定し、それをリーダライタに送信して、メイン制御部が設定するようにしてもよい。
【００９５】
上記各実施の形態においては、最適な通信パラメータの設定方法として、UHF帯ＲＦＩＤシステムの規格であるISO/IEC18000-６ Type Cを用いた場合について説明したが、これに限らず、任意の規格を用いて設定してもよい。
【００９６】
上記各実施の形態においては、この発明をリーダライタとタグとから成るＲＦＩＤシステムにおける場合を例として説明したが、これに限らず、複数の無線装置間において、ノイズの少ない通信を行なう場合についても適用できる。
【００９７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
この発明に係るリーダライタは、低周波機器のノイズの影響を受け難いため、リーダライタとして有利に利用される。
【符号の説明】
【００９９】
１０，３０ リーダライタ、１１ 送信部、１２ 受信部、１３ サーキュレータ、１４ アンテナ、１５ ローパスフィルタ，１６ 周波数シンセサイザ、１７ 分配器、２０，２０ａ 制御部、２１ メイン制御部、２２ 送信データ生成部、２３ 符号化部、２４ チャネル選択部、２５ 復調信号処理部、２６ ＦＦＴ処理部、２７ ノイズ分布分析部、２８ 復号化部、２９ 受信データ処理部、１１１ ＤＡ変換器、１１２ 変調器、１１３ パワーアンプ、１２１ 帯域制限フィルタ、１２２ ローノイズアンプ、１２３ａ，１２３ｂ 乗算器、１２４ 直交復調器、１２５ 増幅器、１２６ ＡＤ変換器。
【技術分野】
【０００１】
この発明はＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステムおよび通信方法に関し、特にノイズの影響を受け難いＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステムおよび通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグとから成るＲＦＩＤシステムがたとえば、特開２０１０−３５０３８号公報（特許文献１）や、特許第３８７４００７号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００３】
また無線基地局装置間の通信に用いる通信チャネルを設定する通信チャネル設定方法がたとえば、特開２００３−７００５６号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００４】
特許文献１は、タグとの通信に先立ちキャリアセンスを行い、複数の周波数チャネルの受信電力強度を測定し周波数チャネルの空き状態を調べ、その結果に応じてタグとの通信に使用する周波数チャネルを決めることで良好な通信環境を確保している。キャリアセンスは、任意の周波数チャネルを他のＲＦＩＤシステムが使用しているか否かを調べるためのものであるが、任意の周波数チャネルのノイズの分布を調べる手段としても有用である。
【０００５】
例えばタグとの通信に先立ち、キャリアセンスを行いノイズのすくない周波数チャネルを調べ、その周波数チャネルでタグとの通信ができるように、使用する周波数チャネル、サブキャリア（副搬送波）の周波数、通信速度などを制御することで良好な通信環境が確保できる。なお、キャリアセンスはリーダライタが受信状態、即ち電波を発射していない状態で実施している。
【０００６】
特許文献２は、無線基地局装置間の通信に用いる通信チャネルを設定する通信チャネル設定方法が示されている。特許文献２では、他の無線基地局装置に対する通信に用い得る送信帯域中の雑音レベルと、他の無線基地局装置からの通信に用い得る受信帯域中の雑音レベルを測定し、測定した雑音レベルが所定の閾値より小さい送信帯域中の送信チャネルと受信帯域中の受信チャネルとを選択している。
【０００７】
特許文献２では、使用できるチャネルの帯域幅に応じて、伝送すべきデータの伝送レートを可変するような制御は行なわず、伝送すべきデータの伝送レートに応じて使用するチャネルの帯域幅を制御している。
【０００８】
特許文献３はタグとの通信に先立ち、搬送波のみを送出する通信待機状態を設定する待機処理手段と、前記通信待機状態下で得られた受信信号のレベルをノイズレベルとして抽出するノイズレベル抽出手段とを具備しており、こうして得られたノイズレベルを外部に表示または出力するか、または、ノイズレベルが所定値以下となる状態が一定期間続いたことを条件として通信待機状態を終了し、タグとの通信を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−３５０３８号公報
【特許文献２】特開２００３−７００５６号公報
【特許文献３】特許第３８７４００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の良好な通信状態を維持するＲＦＩＤシステムは上記のように構成されていた。ＲＦＩＤシステムにおいて従来はノイズとして同一周波数帯のノイズを想定していた。例えば他のＲＦＩＤシステムやその他無線局で使用している電波、さらにそれらのスプリアス成分、副次的に発射している電波成分（無線機の受信回路から漏れ出る局部発信器信号等）などを想定していた。
【００１１】
しかしながら、発明者らは、実験を通じてＲＦＩＤシステムにとっては低周波機器、例えばインバータ機器などもＲＦＩＤシステムの通信を妨害するノイズ源となり得ることを知った。
【００１２】
低周波機器がRFIIDシステムの通信を妨害するメカニズムを説明するため、まず、ＲＦＩＤシステムの通信の原理を説明する。
【００１３】
図１９はＲＦＩＤリーダライタ（以下、「リーダライタ」と省略する）とＲＦＩＤタグ（以下、「タグ」と省略する）との通信状態を説明するための図であり、（Ａ）はリーダライタとタグとの間の通信内容を示す模式図であり、（Ｂ）はリーダライタからタグへの送信信号を示す図であり、（Ｃ）はタグでの動作を示す模式図であり、（Ｄ）はタグからリーダライタへの送信信号を示す図である。
【００１４】
リーダライタとタグとの通信は、図１９（Ａ）に示すように、まずリーダライタからタグに変調波でコマンドが送信される（図１９（Ｂ））。その後、タグがコマンドを受信してレスポンス信号を送信するときには、リーダライタは無変調波（搬送波）を送信する。タグのレスポンス返信は、この搬送波をバックスキャッタすることで送信している（図１９（Ｃ），（Ｄ））。即ち、タグ側からのレスポンスタイミング時には、図１９（Ｂ）に示すようにリーダライタから搬送波が送出され続けている。
【００１５】
さて、低周波機器は低周波で動作している機器である。例えば低周波機器の一例であるインバータ機器は、通常数十kHz〜数百kHzのスイッチング周波数で機器が動作している。このようなインバータ機器に搬送波の電波を入射した場合、インバータ機器のスイッチング信号に応じて、入射した搬送波の信号が変調されて反射される現象が発生することを発明者らは発見した。
【００１６】
図２０はこの現象を示す図である。図２０（Ａ）は低周波機器が搬送波の電波ａを受信したときに搬送波がスイッチング信号ｂに応じて変調されて変調波ｃが出力される状態を示す図であり、図２０（Ｂ）はリーダライタからの送信搬送波電波と、ＲＦＩＤシステムとは無関係に発生された低周波機器のノイズと、低周波機器のノイズによりリーダライタからの送信搬送波電波が変調されて生成された変調波（以下、「低周波機器の変調ノイズ」と表現する）の周波数と強度を示す図である。
【００１７】
インバータ機器では、スイッチング信号によりスイッチング素子を制御することで、回路のインピーダンスを変化させている。回路のインピーダンスが変化することにより、回路パターンなどから入射した搬送波の電波に対する反射係数は変化し、その反射波は反射係数に応じた変化をした後、回路パターンなどから再び放射されるため、このような現象が発生すると考えられる。
【００１８】
このようにして低周波機器で再び放射された反射波はリーダライタのアンテナで受信され、リーダライタ内で復調されるため、ノイズ成分となる。タグからのレスポンス信号は、このノイズ成分に妨害されるため、ＲＦＩＤシステムの通信を妨害することとなる。
【００１９】
この現象を実験で調査した結果を図２１に示す。図２１は、低周波機器として蛍光灯を用いて、リーダライタのアンテナ部に正対した状態のリーダライタの受信周波数スペクトルを分析した図である。蛍光灯の無い時（Ａ）、蛍光灯から２ｍのとき（Ｂ）、１ｍのとき（Ｃ）のそれぞれの場合を示す。
【００２０】
図２１に示すように、蛍光灯がないときはノイズは発生しないが、点灯した蛍光灯に近づくにつれてノイズが増え、且つ、そのレベルが大きくなることが判る。
【００２１】
次に他の例について説明する。図２２は低周波機器としてＰＣの液晶画面を用いた場合の図２１に対応する図である。リーダライタのアンテナ部に正対した状態で、液晶画面から２ｍのとき（Ａ）と１ｍのとき（Ｂ）における、リーダライタの受信周波数スペクトルを分析している。なお、液晶画面の無い時は、図２１（Ａ）の蛍光灯の無い時と同一結果になる。
【００２２】
このように低周波機器に搬送波の電波を入射した場合、低周波機器のスイッチング信号に応じて、入射した搬送波の電波が変調されて反射されるため、その変調された電波がリーダライタの受信部で復調され、本来のタグの受信信号とのS/Nが十分に取れずに通信品質が悪化するという問題が発生する。この問題は、ノイズ源となる低周波機器との距離が近い程顕著になる。
【００２３】
このような現象に対して上記した各特許文献は対応できない。特許文献１では、ノイズとしてはタグとの通信周波数帯のノイズを前提としている。日本の電波法を例に取って説明すると、例えばUHF帯のＲＦＩＤシステムでは、953MHz帯（2011年1月現在）の電波を使用しているため、ノイズとしても953MHz帯のノイズがキャリアセンスの対象となる。キャリアセンスの際は搬送波の電波を発射しないため、上記の低周波機器の変調ノイズを測定することができず、上記の問題を解決できない。
【００２４】
特許文献２では、他の無線基地局装置に対する通信に用い得る送信帯域中の雑音レベルと、他の無線基地局装置からの通信に用い得る受信帯域中の雑音レベルを測定し、測定した雑音レベルが所定の閾値より小さい送信帯域中の送信チャネルと受信帯域中の受信チャネルとを選択しているが、公知例同様に雑音レベルの測定の際は搬送波の電波を発射しないため、上記の低周波機器の変調ノイズを測定することができず、上記の問題を解決できない。
【００２５】
特許文献３ではノイズレベル測定時には搬送波を出力しているものの、得られた結果を表示し、またノイズレベルが所定値以下になるまで通信処理を待つという内容であるため、ここでも上記の問題を解決できない。
【００２６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、インバータ機器のような低周波機器によるノイズの影響を受けないＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステム、および、通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
この発明に係るＲＦＩＤリーダライタは、ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、送信信号に基づくＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部と、受信部で受信した受信信号のノイズを検出する検出部とを備える。送信部は搬送波を送信する。ＲＦＩＤリーダライタは、検出部が、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で受信信号に含まれるノイズを検出するよう送信部と検出部とを制御する制御手段を含む。
【００２８】
好ましくは、送信部が出力する搬送波の周波数が、ＲＦＩＤタグとの通信に用いる送信信号の搬送波周波数である。
【００２９】
なお、受信部はＲＦＩＤタグから受信した受信信号を復調する復調手段を含み、復調手段は、受信信号を両側波帯信号として復調し、検出部は、復調手段が復調した復調信号を測定してノイズを検出してもよい。また、復調手段は、受信信号を単側波帯信号として復調し、検出部は、復調手段が復調した復調信号を測定してノイズを検出してもよい。
【００３０】
復調手段は、送信器が出力する搬送波より高い周波数のノイズを上側波帯（ＵＳＢ）信号、出力する搬送波より低い周波数のノイズを下側波帯（ＬＳＢ）信号として独立して復調し、検出部は復調手段が復調した復調信号を測定してもよい。
【００３１】
検出部は復調信号の有するノイズの周波数を解析する周波数解析手段を含むのが好ましい。
【００３２】
さらに好ましくは、周波数解析手段の解析結果に基づき、最もノイズの少ない周波数帯を算出する、周波数算出手段を含むのが好ましい。
【００３３】
さらに、周波数算出手段の算出結果に応じてＲＦＩＤタグとの通信パラメータを設定する、通信パラメータ設定手段を含んでもよい。
【００３４】
通信パラメータは、ＲＦＩＤタグから返信される信号として、サブキャリアを用いるか用いないかを設定するようにしてもよいし、周波数解析手段の解析結果に基づき、ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定してもよいし、ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定してもよいし、ＲＦＩＤタグから返信される信号の通信速度を設定してもよい。
【００３５】
また、検出部の検出したノイズの周波数を外部機器へ出力してもよい。
【００３６】
この発明の他の局面においては、通信方法は、ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、送信信号に基づくＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部とを備えるＲＦＩＤリーダライタとＲＦＩＤタグとの通信方法である。通信方法は、送信部から搬送波を送信するステップと、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で受信信号に含まれるノイズを検出するステップと、検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップとを含む。
【００３７】
好ましくは、検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップは、ノイズの少ない周波数を選択する通信パラメータを設定するステップを含む。
【００３８】
さらに、ＲＦＩＤリーダライタは、検出部の検出結果に基づいてＲＦＩＤタグとの通信条件を設定する設定手段を含んでもよいし、設定手段は受信信号に含まれるノイズを分析するノイズ分析手段を含んでもよいし、ノイズ分析手段の分析結果に応じて通信条件として通信パラメータを設定する通信パラメータ設定手段を含んでもよい。
【００３９】
この発明の他の局面においては、ＲＦＩＤシステムは、上記したＲＦＩＤリーダライタと、ＲＦＩＤリーダライタと通信するＲＦＩＤタグとを含んでもよい。
【発明の効果】
【００４０】
この発明においては、ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で検出部にて受信信号に含まれるノイズを検出するようにしたため、低周波機器の変調ノイズを含めて、ノイズの低い周波数を用いたタグとの通信が可能になる。
【００４１】
その結果、低周波機器のノイズの影響を受け難いＲＦＩＤリーダライタ、ＲＦＩＤシステム、および、通信方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の第１および第２実施の形態に係るリーダライタの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したリーダライタの制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】リーダライタの制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】第１実施の形態における復調信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】ノイズのＳＳＢ受信処理を示す図である。
【図６】ＳＳＢ受信処理をした場合のノイズ分布分析処理方法を示す図である。
【図７】ＳＳＢ受信処理をした場合のノイズ分布分析処理の他の方法を示す図である。
【図８】ＳＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの一設定例を示す図である。
【図９】ＳＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの他の設定例を示す図である。
【図１０】第２実施の形態における復調信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施の形態におけるリーダライタの制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】ノイズのＤＳＢ受信処理を示す図である。
【図１３】ＤＳＢ受信処理をした場合のノイズ分布分析処理方法を示す図である。
【図１４】ＤＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの一設定例を示す図である。
【図１５】ＤＳＢ受信処理をした場合の通信パラメータの他の設定例を示す図である。
【図１６】第２実施の形態における復調信号処理部の他の構成を示すブロック図である。
【図１７】第３実施の形態におけるリーダライタの構成を示すブロック図である。
【図１８】第３実施の形態におけるリーダライタの制御部の構成を示すブロック図である。
【図１９】従来のリーダライタとタグとの通信状態を説明するための図である。
【図２０】インバータ機器に搬送波の電波を入射した場合に信号が変調されて反射される現象を説明するための図である。
【図２１】低周波機器として蛍光灯を用いて、ＲＦＩＤリーダライタのアンテナ部に正対した状態のＲＦＩＤリーダライタの受信周波数スペクトルを分析した図である。
【図２２】低周波機器としてＰＣの液晶画面を用た場合の図２１に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
（１）第１実施の形態
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。ここでは、まず、受信部が単側波帯（ＳＳＢ、Single Side Band）受信を行なう場合について説明する。図１はこの場合のＲＦＩＤシステムのリーダライタの構成を示すブロック図である。図１を参照して、リーダライタ１０は、送信部１１と、受信部１２と、送信部１１からの送信信号をアンテナ１４へ導き、アンテナ１４で受信したタグ５０からの受信信号を受信部１２へ導くサーキュレータ１３と、送信部１１および受信部１２に搬送波を供給する周波数シンセサイザ１６と、送信部１１および受信部１２を制御する制御部２０とを含み、アンテナ１４を介してタグ５０との送受信を行なう。
【００４４】
送信部１１は、制御部２０からのデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器１１１と、ＤＡ変換器１１１に接続され、送信ベースバンド信号を受けて周波数シンセサイザ１６からの搬送波を変調する変調器１１２と、パワーアンプ１１３とを含み、パワーアンプ１１３の出力がサーキュレータ１３に入力される。
【００４５】
受信部１２はサーキュレータ１３からの受信信号の帯域を制限する帯域制限フィルタ（ＢＰＦ,Band Pass Filter）１２１と、帯域制限フィルタ１２１に接続されたローノイズアンプ１２２と、ローノイズアンプ１２２からの出力信号と周波数シンセサイザ１６からの搬送波とを受けて、相互に９０度位相のずれた信号を出力する直交復調器１２４とを含む。直交復調器１２４は、乗算器１２３ａ，１２３ｂと、相互に直交する信号を復調するために相互の位相をずらせるためのπ／２位相器１２３ｃとを含む。直交復調器１２４から復調された信号は、それぞれをＩ信号およびＱ信号として増幅およびデジタル信号に変換するための増幅器１２５ａ，１２５ｂと、ＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂとを経て、Ｉ信号とＱ信号とが一体化されて制御部２０へ入力される。また、直交復調器１２４、増幅器１２５ａ，１２５ｂ、ＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂ、および、後述する復調信号処理部２５が復調手段を構成する。
【００４６】
図２は図１に示した制御部２０の詳細を示すブロック図である。図２を参照して、制御部２０は、制御部２０全体を制御するメイン制御部２１と、メイン制御部２１に接続され、送信データを生成する送信データ生成部２２と、送信データ生成部２２で生成されたデータを符号化する符号化部２３とを含み、符号化部２３の出力がＤＡ変換器１１１へ出力される。また、メイン制御部２１には送信するチャネルを選択するためのチャネル選択処理部２４が接続され、その出力が周波数シンセサイザ１６に出力される。なお、メイン制御部２１は送信部１１や受信部１２の動作も制御する。
【００４７】
図１に示したＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂからの出力信号は復調信号処理部２５で復調される。復調信号処理部２５で復調された信号の一部は、フーリエ変換するためにＦＦＴ処理部２６へ送られ、ノイズ分布を分析するためにノイズ分布分析部２７へ送られてメイン制御部２１へ送られる。復調信号処理部２５で復調された信号はまた、復号するために復号化部２８へ入力され、受信処理データ処理部２９を経てメイン制御部２１へ入力される。なお、ＦＦＴ処理部２６とノイズ分布分析部２７とでノイズを検出する検出部、および、周波数解析手段を構成している。
【００４８】
次に、リーダライタ１０の動作、具体的には制御部２０の動作について説明する。なお、制御部２０の動作は基本的に、メイン制御部２１が制御する。図３は制御部２０における動作を示すフローチャートである。図３を参照して、まず使用する周波数（リーダライタ１０がタグに送信する周波数）を決定する（ステップＳ１１、以下、ステップを省略する）。次に、タグとの通信に先立ち、使用周波数で搬送波を出力している状態で、その周波数帯の電波を一定時間受信する（Ｓ１２）。具体的には、送信部１１はアンテナ１４を介して周波数シンセサイザ１６からの搬送波を変調器１１２で変調することなく送信する。その状態で受信される受信電波を、アンテナ１４を介して受信部１２で受信する。受信部は帯域制限フィルタ１２１、ローノイズアンプ１２２、直交復調器１２４、増幅器１２５ａ，１２５ｂを経てＡＤ変換器１２６ａ，１２６ｂでＩ信号およびＱ信号をデジタル信号に変換し（Ｓ１３）、搬送波の出力を終了する（Ｓ１４）。
【００４９】
制御部２０の復調信号処理部２５でＳＳＢ受信処理を行なう（Ｓ１５）。受信したＳＳＢ信号をＦＦＴ処理部２６で周波数変換し、ノイズ分布分析部２７でどの周波数範囲のノイズが少ないかを分析する（Ｓ１６）。
【００５０】
ノイズ分布分析部２７での分析結果に基づいてノイズの少ない周波数範囲を算出する（Ｓ１７）。ノイズの少ない周波数でタグと通信できるように、最適な通信パラメータを設定する（Ｓ１８）。最適な通信パラメータが設定できるか否かを判断する（Ｓ１９）。最適な通信パラメータが設定できれば（Ｓ１９で可能）、タグへのコマンドを生成して（Ｓ２０）、タグとの通信を実施する（Ｓ２１）。
【００５１】
最適な通信パラメータが設定できなければ（Ｓ１９で不可能）、チャネル等を切換えて使用周波数を変更して（Ｓ２２）、Ｓ１１に戻り、Ｓ１２以降の処理を繰り返す。
【００５２】
なお、最適な通信パラメータとしては、サブキャリアの有無、サブキャリアの周波数、通信速度等を含み、タグからの返信信号がノイズの少ない帯域内に収まるようにするパラメータである。この具体的な内容については後述する。
【００５３】
このようにしてメイン制御部２１で定められた最適な通信パラメータを送信データ生成部２２に送り、タグからの返信における最適な通信パラメータをタグへのコマンドとして生成する。その後、タグとの通信を実施する。
【００５４】
なお、メイン制御部２１が制御手段、周波数算出手段、通信パラメータ設定手段、通信条件設定手段として作動する。
【００５５】
ここで、図３においてＳ１５で示した復調信号処理部２５におけるＳＳＢ受信処理について説明する。図４は復調信号処理部２５の構成を示すブロック図である。図４を参照して、復調信号処理部２５は、直交復調器１２４で復調されたＩ信号に対して遅延処理する遅延処理部２５１と、直交復調器１２４で復調されたＱ信号にヒルベルト変換処理を行なうヒルベルト変換部２５２と、遅延処理部２５１で遅延処理されたＩ信号にヒルベルト変換部２５２でヒルベルト変換処理されたＱ信号を加える加算器２５３と、遅延処理部２５１で遅延処理されたＩ信号からヒルベルト変換部２５２でヒルベルト変換処理されたＱ信号を減算する減算器２５４とを含み、加算器２５３からの出力をＵＳＢ信号（デジタル信号）として出力し、減算器２５４からの出力をＬＳＢ信号（デジタル信号）として出力する。なお、遅延処理部２５１はＱ信号のヒルベルト変換処理に要する時間と同様の遅延処理を行なうために設けられている。
【００５６】
なお、ＳＳＢ受信処理においては、ＵＳＢ成分とＬＳＢ成分とは各々独立で処理を行なう。処理の順番は任意である。
【００５７】
このようにして得られたＵＳＢ側信号とＬＳＢ側信号とを用いて、後に説明するタグとの通信パラメータを設定する。
【００５８】
次に、ＳＳＢ受信処理の内容について説明する。図５はＳＳＢ受信処理内容を説明するための図である。図５（Ａ）は送信搬送波を基準としたノイズの周波数分布を示す図であり、図５（Ｂ）はこの信号を上記のようにＳＳＢ受信処理をおこなってＬＳＢ成分とＵＳＢ成分とを取出した状態を示す図である。ここでは、送信搬送波の周波数が９５２．４ＭＨｚであるものとする。ＳＳＢ受信であれば、上記したように、送信搬送波より高い周波数成分のノイズ（USB側）と低い周波数成分のノイズ（LSB側）とを分離して受信可能であるため、送信搬送波の周波数が判っていれば、ノイズの正確な周波数分布が判る。この例では、USB成分とLSB成分とを測定することで、使用周波数周辺のノイズ分布を正確に把握することができる。
【００５９】
図５（Ｂ）を参照して、送信搬送波の周波数が９５２．４ＭＨｚであるため、USB成分がDC〜300kHzでノイズ有であれば、952.4MHz 〜 952.7MHz でノイズ有であり、LSB成分が100kHz〜400kHzでノイズ有であれば、952.0MHz 〜 952.3MHzでノイズ有となる。これらより、０〜952.0MHzの範囲、952.3MHz〜952.4MHzの範囲、952.7MHz以上の範囲の周波数帯域のノイズが少ないことが判る。したがって、これらの範囲を選んでタグと通信すればノイズの少ない環境で通信が可能になる。
【００６０】
次に図３においてＳ１６およびＳ１７で示したノイズ分布の分析処理、および、ノイズ成分の少ない周波数範囲を算出する処理について説明する。図６はノイズ分布の分析処理を所定の閾値を定めて行なう場合を説明するための図である。今、図６に示すようなノイズがあって予め図に示すように閾値が定められているものとする。Ｓ１７で示したように、メイン制御部２１は閾値を下回る周波数範囲をノイズの少ない周波数範囲と判定する。
【００６１】
図６を参照して、USB成分は100kHz〜500kHzの周波数範囲でノイズが少なく、LSB成分は200kHz〜400kHzの周波数範囲でノイズが少ないことがわかる。送信搬送波の周波数をfcとすれば、（fc-400kHz)〜(fc-200kHz）の範囲、（fc+100kHz）〜（fc＋500kHz）の範囲の２つの周波数帯域のノイズが小さいと判定する。
【００６２】
次に、ノイズ分布の分析処理を積分によって判断する場合について説明する、図７はこの場合を説明するための図である。ここでは、図７に示すように、FFTデータ列で積分をとり、その積分値が閾値を超えない範囲ａで、最も広い周波数範囲の取れる区間を、ノイズの少ない周波数範囲と判定する。
【００６３】
次に、図３のＳ１８で示したタグからの返信における最適な通信パラメータの設定方法について説明する。タグからリーダライタへの通信パラメータは、リーダライタからタグに送信するコマンドで指定する事ができる。例えば、UHF帯ＲＦＩＤシステムの規格であるISO/IEC18000-６ Type Cでは、リンク周波数ＢＬＦ(Link Frequency）とサブキャリアのサイクル数Ｍ（Number of subcarrier cycles per symbol）とをパラメータとして、任意に設定可能である。表１および表２は、ISO/IEC18000-６ Type Cにおけるリンク周波数ＢＬＦとサブキャリアのサイクル数Ｍとの値を示す表である。
【００６４】
【表１】
【００６５】
【表２】
【００６６】
図８は、ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、以下のようなノイズ分布分析結果となった場合にＵＳＢ成分とＬＳＢ成分とにおいて、ある閾値を定めたときのノイズの少ない範囲（図８（Ａ））と、その場合の通信パラメータの設定方法を示す図（図８（Ｂ））である。
【００６７】
図８（Ａ）を参照して、USB成分の200kHz〜600kHzの周波数範囲のノイズが小さく、かつ広い帯域を確保できることがわかる。よって、中心周波数が400ｋＨｚ近傍で、その両側で帯域幅が４００ｋＨｚをカバーするように表１および表２から、通信パラメータを選択する。その結果、ＢＬＦ=400kHz、M=4を設定する。この設定では伝送速度はＢＬＦ／４＝100kbpsとなる。なお、メイン制御部２１は、ここでは、Ｍの設定においては、帯域幅が伝送速度の４倍となる点を考慮して設定する。なお、帯域幅は良好な通信品質を確保できれるのであれば、伝送速度の任意の倍数に設定してもよい。
【００６８】
次に、通信パラメータの具体的な他の設定方法について説明する。図９はこの場合の図８に対応する図である。ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、図９に示すようなノイズ分布分析結果となった場合である。この例では、LSB成分の240kHz〜400kHzの周波数範囲のノイズが小さい。帯域幅は160kHzである。同様に、通信パラメータとしてＢＬＦ=320kHz、M=8を設定する。この設定では伝送速度は40kbpsとなる（帯域幅は約160kHz）。
【００６９】
なお、図３において、Ｓ２２において使用周波数を何度か変更してもＳ１９で最適な通信パラメータの設定ができないときは、図示のない表示部にエラーの表示を行なったり、閾値を変更してもよい。
【００７０】
（２）第２実施の形態
次にこの発明の第２実施の形態について説明する。上記実施の形態においては、ＳＳＢを用いて設定したが、この発明は両側波帯（ＤＳＢ）においても適用が可能である。この実施の形態においても、リーダライタの全体構成を示すブロック図やリーダライタの制御部の構成を示すブロック図は図１および図２に示したものと同様である。この実施の形態においては、復調信号処理部２５の構成が先の実施の形態における図４と異なる。この場合の構成を図１０に示す。また、この実施の形態における制御部２０の動作を示すフローチャートを図１１に示す。
【００７１】
図１０を参照して、この実施の形態における復調信号処理部２５は、直交復調器１２４で復調されたＩ信号およびＱ信号を入力してＩ信号およびＱ信号の振幅を比較していずれか、振幅の大きい信号をＤＳＢ（デジタル信号）として出力するＩＱ振幅比較部２５６を含む。
【００７２】
次に、この実施の形態における制御部２０の動作について説明する。この実施の形態における制御部２０の動作は基本的に先の実施の形態と同様であるが、一部異なるため、異なる部分についてのみ説明する。
【００７３】
図１１を参照して、Ｓ３１〜Ｓ３４は先の実施の形態におけるＳ１１〜Ｓ１４と同様である。
【００７４】
制御部２０の復調信号処理部２５でＤＳＢ受信処理を行なう（Ｓ３５）。受信したＤＳＢ信号のノイズ分布をノイズ分布分析部２７で分析し、分析結果に基づいてノイズの少ない周波数範囲を算出する（Ｓ３６、Ｓ３７）。ノイズの少ない周波数でタグと通信できるように、メイン制御部２１で通信パラメータを設定する（Ｓ３８）。最適な通信パラメータが設定できるか否かを判断する（Ｓ３９）。最適な通信パラメータが設定できれば（Ｓ３９で可能）、タグ５０へのコマンドを生成して、タグ５０との通信を実施する（Ｓ４０，Ｓ４１）点や、最適な通信パラメータが設定できなければ、メイン制御部２１にて使用周波数を変更して（Ｓ４２）、Ｓ３１に戻るという点も先の実施の形態と同じである。
【００７５】
次に、図１１のＳ３５で示したノイズのＤＳＢ受信処理について説明する。図１２はＤＳＢ受信処理内容を説明するための図である。図１２（Ａ）は送信搬送波を基準としたノイズの周波数分布を示す図であり、図１２（Ｂ）はこの信号に対してＤＳＢ受信処理をおこなった状態を示す図である。ここでは、送信搬送波の周波数が９５２．４ＭＨｚであるものとする。ＤＳＢ受信では、送信搬送波より高い周波数成分のノイズ（USB側）と低い周波数成分のノイズ（LSB側）とを分離して受信することができない。DSB受信では、USB成分とLSB成分とが合成された復調信号となる。
【００７６】
この例では、復調信号として400kHz以上の周波数帯域のノイズが少ない事が判る。
【００７７】
送信搬送波が952.4MHzの例なので、〜952.0MHz、952.8MHz〜の２つの周波数帯域のノイズが少ないことが判る。
【００７８】
次に図１１においてＳ３６およびＳ３７で示したノイズ分布の分析処理、および、ノイズ成分の少ない周波数範囲を算出する処理について説明する。図１３はノイズ分布の分析処理を所定の閾値を定めて行なう場合を説明するための図である。今、図１３に示すようなノイズがあって予め図に示すように閾値が定められているものとする。メイン制御部２１は閾値を下回る周波数範囲をノイズの少ない周波数範囲と判定する。図１３からDSB復調信号として、200kHz〜400kHzの周波数範囲でノイズが少ないことが判る。
【００７９】
ここで、送信搬送波の周波数をfcとすれば、（fc-400kHz)〜(fc-200kHz）の範囲、（fc+200kHz）〜（fc＋400kHz）の範囲の２つの周波数帯域のノイズが小さいと判定する。
【００８０】
なお、先の実施の形態と同様に、ノイズ分布の分析処理を積分によって判断してもよい。この場合の処理は先の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８１】
次に、図１１のＳ３８で示したタグからの返信における最適な通信パラメータの設定方法について説明する。ここでも、上記の表１および２で説明した、UHF帯ＲＦＩＤシステムの規格であるISO/IEC18000-６ Type Cの、リンク周波数ＢＬＦ(Link Frequency）とサブキャリアのサイクル数M（Number of subcarrier cycles per symbol）とをパラメータとして設定する。
【００８２】
図１４（Ａ）はノイズの周波数分布と閾値とを示す図であり、図１４（Ｂ）はこの場合の通信パラメータの設定方法を示す図である。ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、図１４（Ａ）に示すようなノイズ分布分析結果となった場合、DSB復調信号の200kHz〜600kHzの周波数範囲がノイズが小さい。すなわち、中心周波数は400ｋＨｚであり、その幅は400ｋＨｚである。よって、表１および表２を参照して、通信パラメータとしてＢＬＦ=400kHz、M=4を設定する。この設定では伝送速度は100kbpsとなり、400kHz程度の帯域を確保できる。
【００８３】
次に、この実施の形態における、通信パラメータの具体的な他の設定例について説明する。図１５はこの場合の例を示す図であり、先の例の図１４と同様の内容を示す図である。ISO/IEC18000-６ Type Cに準拠するＲＦＩＤシステムにおいて、送信搬送波が952.4MHzで、図１５（Ａ）で示すようなノイズ分布分析結果となった場合、DSB復調信号のDC〜80kHzの周波数範囲がノイズが小さいことがわかる。この場合は、通信パラメータとしてＢＬＦ=40kHz、M=1（サブキャリア無し）を設定する。この設定では伝送速度は40kbpsとなる（帯域幅は約160kHz）。
【００８４】
なお、この実施の形態においても、図１１において、Ｓ４２において使用周波数を何度か変更してもＳ３９で最適な通信パラメータの設定ができないときは、先の実施の形態と同様に、閾値を変更等してもよい。
【００８５】
この実施の形態においては、復調信号処理部２５において、Ｉ信号とＱ信号とから１つの出力信号を得るために両信号の振幅を比較するＩ／Ｑ振幅比較器を用いる場合について説明したが、これに限らず、他の方法を用いてもよい。図１６（Ａ）は、この場合の図１０に対応するブロック図であり、図１６（Ｂ）はＩ信号およびＱ信号から構成される合成ベクトルを示す図であり、図１６（Ｃ）は合成ベクトルに対して角度α回転させ、Ｉ信号軸（実数軸）上に移動させた状態を示す図である。
【００８６】
図１６（Ａ）を参照して、この実施の形態においては、復調信号処理部２５は、直交復調器１２４で復調されたＩ信号およびＱ信号を入力してＩ信号およびＱ信号をベクトル化するベクトル化部２５７と、ベクトル化された信号から、所定の角度αを演算するα演算部２５８と、演算されたαに基づいてベクトル化された信号を実数軸上に回転させた上で、実数軸成分を出力する実数軸成分出力部２５９とを含む。
【００８７】
ベクトル化部２５７は、Ｉ信号とＱ信号とを複素数化し、Ｉ信号を実数軸、Ｑ信号を虚数軸で表した合成ベクトルに変換する（図１６（Ｂ））。α演算部２５８は図１６（Ｂ）に示す合成ベクトルの角度α＝ｔａｎ-１（Ｑ/Ｉ）を演算する。実数軸成分出力部２５９は図１６（Ｃ）に示すように、演算されたαだけベクトルを回転させ、実数軸成分を出力する。このようにして演算された実数軸成分がＤＳＢ信号として出力される。
【００８８】
（３）第３実施の形態
次にこの発明の第３実施の形態について説明する。上記の第２実施の形態においては、ＳＳＢの信号も処理可能な受信部や制御部を有する図１および２に示すリーダライタでＤＳＢ受信を行なう場合について説明したが、この実施の形態においては、両側波帯（ＤＳＢ）の信号を簡易な構成で処理するように構成が最適化されている。
【００８９】
図１７および図１８はこの実施の形態におけるリーダライタ３０、および、制御部２０ａの構成を示すブロック図であり、第１実施の形態における図１および図２に対応する。図１７および図１８に示すように、この実施の形態においては、受信部３２および制御部２０ａについてはその構成が異なるため、その異なる部分のみについて説明し、その他の部分については説明を省略する。
【００９０】
図１７を参照して、この実施の形態においては、受信部３２はサーキュレータ１３からの受信信号の帯域を制限する帯域制限フィルタ３２１と、帯域制限フィルタ３２１に接続されたローノイズアンプ３２２と、ローノイズアンプ３２２からの出力信号を周波数シンセサイザ１６からの搬送波に基づいて復調する復調器３２３と、復調された受信信号を増幅するための増幅器３２４と、増幅器３２４で増幅された信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器３２５を含み、変換されたデジタル受信信号が制御部２０ａへ入力される。
【００９１】
この実施の形態においては、復調器３２３と増幅器３２４とＡＤ変換器３２５とで復調手段を構成している。
【００９２】
図１８を参照して、制御部２０ａは図２に示した制御部２０に対して復調信号処理部が設けられていない点のみが異なりそれ以外の部分は先の実施の形態と同様である。
【００９３】
次に、この実施の形態におけるリーダライタ３０および制御部２０ａの動作について説明する。この実施の形態においては、基本的には第２の実施の形態と同様であるが、ＤＳＢを用いる場合に特化している点が異なる。したがって、異なる部分について説明し、先の実施の形態と同一部分についてはその説明を省略する。また、この実施の形態におけるリーダライタ３０の動作を示すフローチャートは図１１と基本的に同じであるが、上記のように、復調信号処理部が設けられていないため、Ｓ３５の内容が異なる。すなわち、図１１のＳ３５において制御部２０はＤＳＢ受信処理を行なう。これ以前の処理（Ｓ３１〜Ｓ３５）および、これ以後の処理（Ｓ３６〜Ｓ４２）は、第２実施の形態と同じである。
【００９４】
なお、上記各実施の形態においては、メイン制御部がノイズ分布分析部の分析結果に応じて通信パラメータを設定する場合について説明したが、これに限らず、ノイズ分布分析部の分析結果を外部の機器に送信し、外部の機器が適切な通信パラメータを設定し、それをリーダライタに送信して、メイン制御部が設定するようにしてもよい。
【００９５】
上記各実施の形態においては、最適な通信パラメータの設定方法として、UHF帯ＲＦＩＤシステムの規格であるISO/IEC18000-６ Type Cを用いた場合について説明したが、これに限らず、任意の規格を用いて設定してもよい。
【００９６】
上記各実施の形態においては、この発明をリーダライタとタグとから成るＲＦＩＤシステムにおける場合を例として説明したが、これに限らず、複数の無線装置間において、ノイズの少ない通信を行なう場合についても適用できる。
【００９７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
この発明に係るリーダライタは、低周波機器のノイズの影響を受け難いため、リーダライタとして有利に利用される。
【符号の説明】
【００９９】
１０，３０ リーダライタ、１１ 送信部、１２ 受信部、１３ サーキュレータ、１４ アンテナ、１５ ローパスフィルタ，１６ 周波数シンセサイザ、１７ 分配器、２０，２０ａ 制御部、２１ メイン制御部、２２ 送信データ生成部、２３ 符号化部、２４ チャネル選択部、２５ 復調信号処理部、２６ ＦＦＴ処理部、２７ ノイズ分布分析部、２８ 復号化部、２９ 受信データ処理部、１１１ ＤＡ変換器、１１２ 変調器、１１３ パワーアンプ、１２１ 帯域制限フィルタ、１２２ ローノイズアンプ、１２３ａ，１２３ｂ 乗算器、１２４ 直交復調器、１２５ 増幅器、１２６ ＡＤ変換器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、前記送信信号に基づく前記ＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した受信信号のノイズを検出する検出部とを備えるＲＦＩＤリーダライタであって、
前記送信部は搬送波を送信し、
前記検出部が、前記ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、前記送信部からの搬送波を出力している状態で前記受信信号に含まれるノイズを検出するよう、前記送信部と前記検出部とを制御する制御手段を含む、ＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項２】
前記送信部が出力する搬送波の周波数が、前記ＲＦＩＤタグとの通信に用いる送信信号の搬送波周波数である請求項１に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項３】
前記受信部は前記ＲＦＩＤタグから受信した受信信号を復調する復調手段を含み、
前記復調手段は、前記受信信号を両側波帯信号として復調し、
前記検出部は、前記復調手段が復調した復調信号を測定してノイズを検出する、請求項１または２に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項４】
前記受信部は前記ＲＦＩＤタグから受信した受信信号を復調する復調手段を含み、
前記復調手段は、前記受信信号を単側波帯信号として復調し、
前記検出部は、前記復調器が復調した復調信号を測定してノイズを検出する、請求項１または２に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項５】
前記復調手段は、前記送信器が出力する搬送波より高い周波数のノイズを上側波帯（ＵＳＢ）信号、出力する搬送波より低い周波数のノイズを下側波帯（ＬＳＢ）信号として独立して復調し、
前記検出部は前記復調手段が復調した復調信号を測定する、請求項４に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項６】
前記検出部は前記復調信号の有するノイズの周波数を解析する、周波数解析手段を含む、請求項３〜５のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項７】
前記周波数解析手段の解析結果に基づき、最もノイズの少ない周波数帯を算出する、周波数算出手段を含む、請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項８】
前記周波数算出手段の算出結果に応じて前記ＲＦＩＤタグとの通信パラメータを設定する、通信パラメータ設定手段を含む、請求項７に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項９】
前記通信パラメータは、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号として、サブキャリアを用いるか用いないかを設定する、請求項８に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１０】
前記周波数解析手段の解析結果に基づき、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定する、請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１１】
前記通信パラメータは、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定する、請求項８に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１２】
前記通信パラメータは、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号の通信速度を設定する、請求項８に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１３】
前記検出部の検出したノイズの周波数を外部機器へ出力する、請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１４】
ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、前記送信信号に基づく前記ＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部とを備えるＲＦＩＤリーダライタの前記ＲＦＩＤタグとの通信方法であって、
送信部から搬送波を送信するステップと、
前記ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で受信信号に含まれるノイズを検出するステップと、
検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップとを含む、通信方法。
【請求項１５】
前記検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップは、ノイズの少ない周波数を選択する通信パラメータを設定するステップを含む、請求項１４に記載の通信方法。
【請求項１６】
前記検出部の検出結果に基づいて前記ＲＦＩＤタグとの通信条件を設定する設定手段を含む、請求項１に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１７】
前記設定手段は前記受信信号に含まれるノイズを分析するノイズ分析手段を含む、請求項１６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１８】
前記ノイズ分析手段の分析結果に応じて前記通信条件として通信パラメータを設定する通信パラメータ設定手段を含む、請求項１７に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１９】
請求項１〜１３および１６〜１８のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタと、前記ＲＦＩＤリーダライタと通信するＲＦＩＤタグとを含む、ＲＦＩＤシステム。
【請求項１】
ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、前記送信信号に基づく前記ＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した受信信号のノイズを検出する検出部とを備えるＲＦＩＤリーダライタであって、
前記送信部は搬送波を送信し、
前記検出部が、前記ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、前記送信部からの搬送波を出力している状態で前記受信信号に含まれるノイズを検出するよう、前記送信部と前記検出部とを制御する制御手段を含む、ＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項２】
前記送信部が出力する搬送波の周波数が、前記ＲＦＩＤタグとの通信に用いる送信信号の搬送波周波数である請求項１に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項３】
前記受信部は前記ＲＦＩＤタグから受信した受信信号を復調する復調手段を含み、
前記復調手段は、前記受信信号を両側波帯信号として復調し、
前記検出部は、前記復調手段が復調した復調信号を測定してノイズを検出する、請求項１または２に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項４】
前記受信部は前記ＲＦＩＤタグから受信した受信信号を復調する復調手段を含み、
前記復調手段は、前記受信信号を単側波帯信号として復調し、
前記検出部は、前記復調器が復調した復調信号を測定してノイズを検出する、請求項１または２に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項５】
前記復調手段は、前記送信器が出力する搬送波より高い周波数のノイズを上側波帯（ＵＳＢ）信号、出力する搬送波より低い周波数のノイズを下側波帯（ＬＳＢ）信号として独立して復調し、
前記検出部は前記復調手段が復調した復調信号を測定する、請求項４に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項６】
前記検出部は前記復調信号の有するノイズの周波数を解析する、周波数解析手段を含む、請求項３〜５のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項７】
前記周波数解析手段の解析結果に基づき、最もノイズの少ない周波数帯を算出する、周波数算出手段を含む、請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項８】
前記周波数算出手段の算出結果に応じて前記ＲＦＩＤタグとの通信パラメータを設定する、通信パラメータ設定手段を含む、請求項７に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項９】
前記通信パラメータは、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号として、サブキャリアを用いるか用いないかを設定する、請求項８に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１０】
前記周波数解析手段の解析結果に基づき、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定する、請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１１】
前記通信パラメータは、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号のサブキャリアの周波数を設定する、請求項８に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１２】
前記通信パラメータは、前記ＲＦＩＤタグから返信される信号の通信速度を設定する、請求項８に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１３】
前記検出部の検出したノイズの周波数を外部機器へ出力する、請求項６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１４】
ＲＦＩＤタグへの送信信号を送信する送信部と、前記送信信号に基づく前記ＲＦＩＤタグからの受信信号を受信する受信部とを備えるＲＦＩＤリーダライタの前記ＲＦＩＤタグとの通信方法であって、
送信部から搬送波を送信するステップと、
前記ＲＦＩＤタグとの通信に先立ち、送信部からの搬送波を出力している状態で受信信号に含まれるノイズを検出するステップと、
検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップとを含む、通信方法。
【請求項１５】
前記検出されたノイズの少ない周波数でＲＦＩＤタグと通信するステップは、ノイズの少ない周波数を選択する通信パラメータを設定するステップを含む、請求項１４に記載の通信方法。
【請求項１６】
前記検出部の検出結果に基づいて前記ＲＦＩＤタグとの通信条件を設定する設定手段を含む、請求項１に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１７】
前記設定手段は前記受信信号に含まれるノイズを分析するノイズ分析手段を含む、請求項１６に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１８】
前記ノイズ分析手段の分析結果に応じて前記通信条件として通信パラメータを設定する通信パラメータ設定手段を含む、請求項１７に記載のＲＦＩＤリーダライタ。
【請求項１９】
請求項１〜１３および１６〜１８のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタと、前記ＲＦＩＤリーダライタと通信するＲＦＩＤタグとを含む、ＲＦＩＤ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１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
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【図１９】
【図２０】
【図２１】
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【公開番号】特開２０１２−１９４６９６（Ｐ２０１２−１９４６９６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５７１１２（Ｐ２０１１−５７１１２）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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