JP2012084111A - 無線通信システム、無線通信方法、無線機器およびデータ送信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明にかかる無線通信システムは、第1のデータを第1の電波12、13を用いて送信する第1の無線機器1と、送信対象である第2のデータに応じて第1の電波13を変調することで生成された第2の電波14を出力するデータ送信機3と、第1の電波12および第2の電波14を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第1の無線機器1から送信された第1のデータとデータ送信機3から送信された第2のデータとを分離し復調する分離復調回路24を備える第2の無線機器2と、を有する。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は実施の形態1にかかる無線通信システムを示すブロック図である。図1に示すように本実施の形態にかかる無線通信システムは、第1の無線機器1と、第2の無線機器2と、データ送信機(RFID用の無線タグに対応する)3と、を備える。第1の無線機器1は、第1のデータを第1の電波12、13を用いて送信する。データ送信機3は、送信対象である第2のデータに応じて第1の電波13を変調して第2の電波14を生成し出力する。第2の無線機器2は、第1の電波12および第2の電波14を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている第1の無線機器1から送信された第1のデータとデータ送信機3から送信された第2のデータとを分離し復調する分離復調回路24を備える。本実施の形態にかかる無線通信システムの特徴は、従来技術ではノイズとして除去されていたRFID等のデータ送信機3からの外乱が、第2の無線機器2の分離復調回路24において分離され、データとして取り出すことができる点である。以下、本実施の形態にかかる無線通信システムを構成する各要素について詳細に説明する。
第1の無線機器1と第2の無線機器2は無線ネットワーク(WLAN)を構成している。このとき、第1の無線機器1と第2の無線機器2は規格に準拠した変調要素を備える第1の電波12を用いて通信ができるように構成されている。
例えば、分離復調回路24はローパスフィルタ(LPF)を有し、当該ローパスフィルタ(LPF)を用いることで、ビット誤り率の変調周期が遅い第2のデータを分離することができる。また、例えば分離復調回路24はバンドパスフィルタ(BPF)を備えていてもよく、この場合もバンドパスフィルタ(BPF)を用いることで、ビット誤り率の変調周期が遅い第2のデータを分離することができる。ここで、バンドパスフィルタ(BPF)は、ローパスフィルタ(LPF)とハイパスフィルタ(HPF)を組み合わせることで構成することができる。このとき、ハイパスフィルタ(HPF)を用いることで、変調周期が第2のデータの変動周期よりも遅い環境電波の変動成分を第2のデータから除去することができる。
なお、分離復調回路24はアナログ信号に対するフィルタ回路でもよく、またA/D変換後のディジタル信号に対するフィルタ回路であってもよい。
これに対して本実施の形態にかかる無線通信システムでは、ビット誤り率の変調周期が遅い第2のデータ(データ送信機から送信されたデータ)を、分離復調回路を用いて分離し、この第2のデータを復調している。
よって、特許文献1に開示されている技術では不可能であった、所望の外乱からの通信データの取得、無線データ通信の成立にとって必須であるノイズ除去、および1対複数通信での通信相手の選別(詳細は実施の形態4を参照)が可能となる。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図5は、実施の形態2にかかる無線通信システムを示すブロック図である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、第2の無線機器21が、分離復調回路24として復調回路41と誤り率評価回路42を有する点が、図1で説明した実施の形態1にかかる無線通信システムと異なる。これ以外は実施の形態1の場合と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
H(z-1)=1+z-1+z-2+…+z-11
で定義される12タップの有限インパルス応答フィルタS/Nは、図8に示されるように7.6dB向上するので、S/N=−7dBのデータを受信することが可能となる。
まず、第1の無線機器1から送信された第1のデータが復調部51で復調される。復調部51で復調された復調データは、デマッピング処理後のビット列、軟判定・ビタビ処理後のビット列、フレーム処理後のビット列のようにプロトコル処理の各階層から分岐されて復調回路41から出力される。デマッピング処理部52、軟判定デインターリーブビタビ復調処理部53、フレーム処理部54におけるプロトコル処理が進むにつれて妨害波などの外乱の影響が緩和される。このため、デマッピング処理後のビット列は、フレーム処理後のビット列に比べて外乱の影響が大きい。
また、データ送信機3から同じデータが繰り返し送信されているので、これらの間で多数決処理を実施し、この結果を記憶部に保持する(ステップS4)。
なお、ノイズの少ない環境、例えばデータ送信機3と第2の無線機器2との距離が近い環境での使用に限定される場合は、上記のような複雑な構成をとる必要はなく、フレーム処理後の誤り率のみをトレースすることでデータ送信機3から送信された第2のデータを復調することができる。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、図6に示した第2の無線機器21における処理が実施の形態2における処理と異なる。これ以外は実施の形態2の場合と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
まず、デマッピング出力でのビット誤り率をサンプリングする(ステップS25)。そして、得られたサンプリング結果を配列で記憶部に保持する(ステップS26)。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、実施の形態1乃至3で説明した無線通信システムと比べて、複数のデータ送信機3_1〜3_Nを備えている点が異なる。これ以外は、実施の形態1乃至3と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態5について説明する。図13は、実施の形態1にかかる無線通信システムにおいて、通信距離を大きくした場合に生じる問題を説明するための図である。図13に示すように、第1の電波12が第2の無線機器に到達した際の波形は、単純な正弦波Asin(2πft)で表現されるものとする。ここで、Aは振幅、fは第1の無線機器1が出力する信号の周波数(光速をcとおくと、波長はc/f)、tは時間である。
次に、本発明の実施の形態6について説明する。本実施の形態にかかる発明も実施の形態5と同様に、上記式2の条件を満たす場合にデータ送信機からデータを送信することができないという問題を解決するための発明である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機の構成が、実施の形態5で説明した図15に示したデータ送信機103の構成と異なる。これ以外は実施の形態5および図15と同様であるので重複した説明は省略する。
次に、本発明の実施の形態7について説明する。本実施の形態にかかる発明も実施の形態5と同様に、上記式2の条件を満たす場合にデータ送信機からデータを送信することができないという問題を解決するための発明である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機の構成が、実施の形態5で説明した図15に示したデータ送信機103の構成と異なる。これ以外は実施の形態5および図15と同様であるので重複した説明は省略する。
次に、本発明の実施の形態8について説明する。本実施の形態にかかる発明も実施の形態5と同様に、上記式2の条件を満たす場合にデータ送信機からデータを送信することができないという問題を解決するための発明である。本実施の形態にかかる無線通信システムでは、データ送信機の構成が、実施の形態5で説明した図15に示したデータ送信機103の構成と異なる。これ以外は実施の形態5および図15と同様であるので重複した説明は省略する。
以下、その他の実施の形態について説明する。
上記実施の形態で説明したデータ送信機は、半導体チップに作製されていてもよい。つまり、データ送信機を構成する各回路(変調回路、センサ等)を半導体チップに作製してもよい。この場合、データ送信機が有する各回路が形成された半導体チップと同一のチップにアンテナを形成してもよい。また、データ送信機が有する各回路が形成された半導体チップとは別に、アンテナを形成してもよい。
2、20、21、22 第2の無線機器
3、103、203、303、403 データ送信機
11、23、31、31_1、31_2 アンテナ
12 第1の電波(直接波)
13 第1の電波
14 第2の電波
24 分離復調回路
25 第1の無線機器からの復調データ
26 データ送信機からの復調データ
27 増幅器
28 ベースバンドフィルタ
32 変調回路
33 センサ
34 電力生成回路
41 復調回路
42 誤り率評価回路
81 受信回路
82 プロトコル処理部
132、232、332、432 変調回路
134、135、234、439 負荷変調回路
136、236 位相変更回路
335 スイッチ
436 遅延回路
437 セレクタ
438 タイミング生成回路
Claims (18)
- 第1のデータを第1の電波を用いて送信する第1の無線機器と、
送信対象である第2のデータに応じて前記第1の電波を変調することで生成された第2の電波を出力するデータ送信機と、
前記第1の電波および前記第2の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第1の無線機器から送信された前記第1のデータと前記データ送信機から送信された前記第2のデータとを分離し復調する分離復調回路を備える第2の無線機器と、
を有する無線通信システム。 - 前記データ送信機は前記第1の電波を負荷変調することで前記第2の電波を生成する、請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記データ送信機は前記第2のデータに応じて前記第1の電波に対して外乱を与えることで当該第1の電波のビット誤り率を変化させ、
前記第2の無線機器は前記第1の電波の前記ビット誤り率の変化に基づき前記データ送信機から送信された前記第2のデータを復調する、
請求項1または2に記載の無線通信システム。 - 前記データ送信機は、ビット誤り率の無線規格値よりも低い範囲内で前記第1の電波のビット誤り率を変化させる、請求項3に記載の無線通信システム。
- 前記第2のデータを伝送するビット誤り率の変調周期は、前記第1のデータを伝送する前記第1の電波の変調周期よりも遅い、請求項3または4に記載の無線通信システム。
- 前記第2の無線機器が有する前記分離復調回路は、前記第1の無線機器から送信された前記第1のデータを復調する復調回路と、前記第1の無線機器から送信された前記第1のデータを復調した後にビット誤り率の評価を行ない、当該ビット誤り率の時間変動に基づいて前記データ送信機から送信された前記第2のデータを復調する誤り率評価回路と、を備える請求項3乃至5のいずれか一項に記載の無線通信システム。
- 前記誤り率評価回路は、前記第1の無線機器から送信された前記第1のデータを復調した後のフレーム処理出力のビット誤り率、軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率、およびデマッピング出力でのビット誤り率の少なくとも一つを用いて、前記データ送信機から送信された前記第2のデータを復調する、請求項6に記載の無線通信システム。
- 前記誤り率評価回路は、前記第1の無線機器から送信された前記第1のデータを復調した後のフレーム処理出力のビット誤り率およびデマッピング出力でのビット誤り率の差分に基づき前記データ送信機から送信された前記第2のデータを復調する、請求項6に記載の無線通信システム。
- 前記誤り率評価回路は、前記フレーム処理出力のビット誤り率、前記軟判定・ビタビ出力でのビット誤り率、および前記デマッピング出力でのビット誤り率の少なくとも一つに対して多数決処理および符号拡散処理の少なくとも一つを実施する、請求項7または8に記載の無線通信システム。
- 前記無線通信システムは前記データ送信機を複数有し、前記第2の無線機器は、各々の前記データ送信機が前記第2のデータにそれぞれ付与した識別情報に基づき、前記第2のデータの送信元を識別する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の無線通信システム。
- 前記データ送信機は送信対象である前記第2のデータを取得するためのセンサを備える、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の無線通信システム。
- 前記データ送信機は前記第1の電波を用いて電力を生成する電力生成回路を備える、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の無線通信システム。
- 前記分離復調回路は、前記第2の無線機器が備えるプロトコル処理部に対してソフトウェア処理を施すことで構成される、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の無線通信システム。
- 第1のデータを送信する第1の無線機器と当該第1のデータを受信する第2の無線機器とを備える無線ネットワークにデータ送信機を用いて第2のデータを送信する無線通信方法であって、
第1の無線機器から前記第1のデータを第1の電波を用いて送信し、
前記データ送信機において前記第2のデータに応じて前記第1の電波を変調して第2の電波を生成すると共に、当該第2の電波を出力し、
前記第2の無線機器において前記第1の電波および前記第2の電波を受信すると共に、当該受信した電波に含まれている前記第1の無線機器から送信された前記第1のデータと前記データ送信機から送信された前記第2のデータとを分離し復調する、
無線通信方法。 - 前記データ送信機は前記第1の電波を負荷変調することで前記第2の電波を生成する、請求項14に記載の無線通信方法。
- 前記データ送信機は前記第2のデータに応じて前記第1の電波に対して外乱を与えることで当該第1の電波のビット誤り率を変化させ、
前記第2の無線機器は前記第1の電波の前記ビット誤り率の変化に基づき前記データ送信機から送信された前記第2のデータを復調する、
請求項14または15に記載の無線通信方法。 - 送信対象であるデータを取得するためのセンサと、
前記送信対象であるデータに応じて無線ネットワークで用いられている第1の電波を変調することで当該第1の電波に外乱を与える第2の電波を生成する変調回路と、
を備える、データ送信機。 - 第1のデータを含む第1の電波と、第2のデータに応じて前記第1の電波を変調することで生成され、前記第1の電波に外乱を与える第2の電波と、を受信すると共に、前記第1の電波のビット誤り率に基づき、前記受信した電波に含まれている前記第1のデータと前記第2のデータとを分離し復調する分離復調回路、を備える無線機器。
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