CN1954515A - 数据通信装置和数据通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据通信装置和数据通信方法，其中生成与供电用信号和数据信号不同频率的应答用信号，在发送该应答用信号的时刻，接收从非接触IC卡2发送的数据信号。由此，能够不受从其他数据通信装置发送的调制信号的影响地正确解调从非接触IC卡2发送出的数据信号。

Description

数据通信装置和数据通信方法

技术领域

本发明涉及具有向非接触型无线通信设备(例如非接触IC卡、RF标签、电子标签、无键入口)供电的功能的数据通信装置以及数据通信方法。

背景技术

以往的数据通信装置由ASK调制器、放大器、以及天线构成。其中，ASK调制器对RF信号、即无线频率信号执行ASK调制，并输出该调制信号；放大器对从该ASK调制器输出的调制信号进行放大；天线将经该放大器放大的调制信号发送给非接触型无线通信设备。

对非接触型无线通信设备而言，若在其附近设置有数据通信设备(至数据通信装置的距离为几十厘米左右)，则通过接收从数据通信装置发送出的调制信号，对该调制信号执行整流以获得驱动功率，并在内置电容器中积蓄该功率。

以后，可以使用积蓄在电容器内的功率，在从数据通信装置接收作为应答用信号的CW(无调制的连续波)的时刻，实施调制数据、并将其发送给数据通信装置的处理等(例如，请参见非专利文献1)。

由此，成为数据通信装置在接收从非接触型无线通信设备发出的调制信号时，将作为应答用信号的CW发送给非接触型无线通信设备，但是，在距离自己的位置大约几公里的位置上设置有其他数据通信装置的情况下，有时会在从非接触型无线通信设备接收调制信号的时刻，从其他数据通信装置接收调制信号。

这样，在从非接触型无线通信设备接收调制信号的时刻，若从其他数据通信装置接收到调制信号，则该调制信号变为干涉波，从而有时不能正确解调从非接触型无线通信设备发送的调制信号。

在设置有多个数据通信装置的情况下，若相互间的距离短，则为了避免相互干扰而分配以不同的频率，但由于可分配的频率数目是有限的，因此，即便相互间的距离大约为几公里，有时也不得不为它们分配相同的频率。

须指出的是，可避免相互干扰的相互间的距离大约为几十公里。

非专利文献1：MWE 2003  Microwave Workshop Digest“超小型RFIDチップ：ミュ一チップ”宇佐美 光雄著 株式会社日立制作所中央研究所，2003年发行，第235页～第238页

由于以往的数据通信装置是如上构成的，因此，有时存在在从非接触型无线通信设备接收调制信号的时刻从其他数据通信装置接收到调制信号时，该调制信号变为干涉波，从而不能正确解调从非接触型无线通信设备发出的调制信号的问题。

本发明是为了解决上述问题而作出的，因此，其目的在于，实现一种数据通信装置和数据通信方法，能够不受从其他数据通信装置发送的调制波的影响地正确解调从非接触型无线通信设备发送的调制信号。

发明内容

依据本发明的数据通信装置设置了应答用信号生成单元，用于生成与数据信号生成单元所生成的数据信号不同频率的应答用信号，在从发送单元发送应答用信号时，接收从非接触型无线通信设备发送的数据信号。

由此，能够具有不受从其他通信装置发送的调制波的影响地正确解调从非接触型无线通信设备发送的数据信号的效果。

附图说明

图1是一张结构图，它表示根据本发明实施方式1的数据通信装置。

图2是一张流程图，它表示根据本发明实施方式1的数据通信方法。

图3是一张说明图，它表示根据本发明实施方式1的小区(cell)配置。

图4是一张说明图，它表示频率与功率的关系。

图5是一张说明图，它表示发送信号的峰值功率。

图6是表示电波的输入输出的说明图。

图7是一张结构图，它表示根据本发明实施方式2的数据通信装置。

图8是表示数据解调处理的说明图。

图9是表示数据解调处理的说明图。

图10是表示数据解调处理的说明图。

图11是表示数据解调处理的说明图。

图12是表示数据解调处理的说明图。

具体实施方式

以下，为了更详细地说明本发明，将按照附图来说明用于实施本发明的最佳方式。

实施方式1

图1是表示根据本发明实施方式1的数据通信装置的结构图。

在图中，对应于例如读写装置等的数据通信装置1将供电用信号(CW：无调制连续波)、数据信号(调制波)或应答用信号(CW：无调制连续波)发送给非接触IC卡2。

在作为非接触型无线通信设备的非接触IC卡2接收到从数据通信装置1发送的供电用信号后，利用该供电用信号对内置电容器充电，之后，将积蓄在该电容器内的电荷用作电源，例如执行解调从数据通信装置1发送的数据信号等处理。

数据通信装置1的数据发送器11输出发送给非接触IC卡2的指令等发送数据、供电用定型数据、或者是应答用定型数据。

RF信号振荡器12在从数据发送器11输出的数据是指令等发送数据的情况下，或者在从数据发送器11输出的数据是供电用定型数据的情况下，使频率为f₁的无调制信号振荡。在从数据发送器11输出的数据是应答用定型数据的情况下，使频率为f₄的无调制信号振荡。

切换开关13在从数据发送器11输出发送数据后，将经RF信号振荡器12振荡的频率为f₁的无调制信号输出给脉冲调制器14，在从数据发送器11输出供电用定型数据或应答用定型数据后，将经RF信号振荡器12振荡的频率为f₁的无调制信号或频率为f₄的无调制信号输出到电平调整器15。

脉冲调制器14根据数据发送器11输出的发送数据，对经RF信号振荡器12振荡的频率为f₁的无调制信号执行脉冲调制(例如ASK调制)，之后输出该调制信号。

电平调制器15对经RF信号振荡器2振荡的频率为f₁或频率为f₄的无调制信号的峰值功率进行调整，使该无调制信号的峰值功率大于从脉冲调制器14输出的调制信号的峰值功率。

切换开关16在从数据发送器11输出发送数据后，将从脉冲调制器14输出的调制信号输出给放大器17，在从数据发送器11输出了供电用定型数据或应答用的定型数据后，将从电平调整器15输出的无调制信号输出到放大器17。

放大器17对从切换开关16输出的调制信号或无调制信号执行放大。

由数据发送器11、RF信号振荡器12、切换开关13、16、脉冲调制器14以及放大器17构成数据信号生成单元。

由数据发送器11、RF信号振荡器12、切换开关13、16、电平调整器15以及放大器17构成供电用信号生成单元和应答用信号生成单元。

循环器18将从放大器17输出的调制信号或无调制信号输出给天线19，另一方面，将由天线19接收的调制信号输出到解调电路20。

天线19将由放大器17放大的调制信号或无调制信号发送给非接触IC卡2，另一方面，接收从非接触IC卡2发送的调制信号。循环器18和天线19构成了发送单元和接收单元。解调电路20根据由天线19接收的调制信号来解调数据。

非接触IC卡2的天线21接收从数据通信装置1发送的调制信号或无调制信号。若天线21的接收信号是频率为f₁的无调制信号，则充电电路22对该无调制信号执行整流以获取驱动用功率，并将该驱动用功率蓄积在电容器23内。

调制解调电路24利用蓄积在充电电路22的电容器23内的功率来执行驱动，若天线21的接收信号是频率为f₁的调制信号，则根据该调制信号对指令等数据执行解调，实施与该数据相对应的处理。如果天线21的接收信号是频率为f₄的无调制信号，则调制以非接触IC卡2为目的地的数据，并将该调制信号输出给天线21。

图2是一张流程图，它表示根据本发明实施方式1的数据通信方法。

以下，将就其操作进行说明。

非接触IC卡2没有安装电池等电源，除非接受外部供电，否则不能启动。

因此，在数据通信装置1发送指令等数据之前，以非接触状态向非接触IC卡2供电。

首先，数据通信装置1的数据发送器11在输出指令等发送数据之前，将供电用定型数据输出到RF信号振荡器12、切换单元13、16以及脉冲调制器14(步骤ST1)。

这里，由于供电用定型数据例如不是控制命令等有意义的数据，并且不是以信息传递为目的，因此，数据内容可以是任意的，但最好是能够明确区分指令等发送数据、应答用定型数据等的数据。

数据通信装置1的RF信号振荡器12在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据(步骤ST2、ST7)。

RF信号振荡器12在认定从数据发送器11输出的数据是供电用定型数据后，使预先分配以频率为f₁的无调制信号振荡(步骤ST3)。

尽管是以向该数据通信装置1分配频率f₁的情况进行了说明，但假设如图3和图4所示，向设置在附近的其他数据通信装置分配了频率f₁、f₂、f₃中的任何一个。

数据通信装置1的切换开关13在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据。

切换开关13在确认从数据发送器11输出的数据是供电用定型数据后，将经RF信号振荡器12振荡的频率为f₁的无调制信号输出到电平调整器15。

数据通信装置1的电平调整器15在接收到经RF信号振荡器12振荡的频率为f₁的无调制信号后，对该无调制信号的峰值功率执行调整，使该无调制信号的峰值功率大于从脉冲调制器14输出的调制信号的峰值功率(步骤ST4)。

即，调整经RF信号振荡器12振荡的无调制信号的峰值功率，以使供电用无调制信号的峰值功率大于数据发送用调制信号的峰值功率(参见图5)。

数据通信装置1的切换开关16在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据。

切换开关16在确认从数据发送器11输出的数据是供电用定型数据后，将从电平调整器15输出的无调制信号输出给放大器17。

数据通信装置1的放大器17在从切换开关16接收到频率为f₁的的无调制信号后，对该无调制信号执行放大(步骤ST5)。

数据通信装置1的循环器18在接收到经放大器17放大的无调制信号后，将该无调制信号输出到天线19。

数据通信装置1的天线19在从循环器18接收到放大后的无调制信号后，将该无调制信号作为供电用信号向空中发射，由此，将该无调制信号发送给非接触IC卡2(步骤ST6)。

非接触IC卡2的天线21接收从数据通信装置1发送的频率为f₁的无调制信号。

如果天线21的接收信号是频率为f₁的无调制信号，则非接触IC卡2的充电电路22对该无调制信号执行整流，以获取驱动用功率，并将该驱动用功率蓄积在电容器23内。

数据通信装置1的数据发送器11如上所述，在从天线19发送了频率为f₁的无调制信号后，将指令等发送数据输出给RF信号振荡器12、切换开关13、16以及脉冲调制器14(步骤ST1)。

数据通信装置1的RF信号振荡器12在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据(步骤ST2、ST7)。

RF信号振荡器12在确认从数据发送器11输出的数据是指令等发送数据后，使预先分配以频率f₁的无调制信号振荡(步骤ST8)。

数据通信装置1的切换开关13在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据。

切换开关13在确认从数据发送器11输出的数据是发送数据后，将经RF信号振荡器12振荡的频率为f₁的的无调制信号输出到脉冲调制器14。

数据通信装置1的脉冲调制器14在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据。

脉冲调制器14在确认从数据发送器11输出的数据是指令等发送数据后，根据该指令等发送数据，对经RF信号振荡器12振荡的频率为f₁的无调制信号执行脉冲调制(例如ASK调制)，并将该调制信号输出给切换开关16(步骤ST9)。

数据通信装置1的切换开关16在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据。

切换开关16在确认从数据发送器11输出的数据是指令等发送数据后，将从脉冲调制器14输出的调制信号输出给放大器17。

数据通信装置1的放大器17在从切换开关16接收到频率为f₁的调制信号后，对该调制信号进行放大(步骤ST5)。

数据通信装置1的循环器18在接收到经放大器17放大后的调制信号后，将该调制信号输出到天线19。

数据通信装置1的天线19在从循环器18接收到放大后的调制信号后，将该调制信号作为数据信号向空中发射，由此，将该调制信号发送给非接触IC卡2(步骤ST6)。

非接触IC卡2的天线21接收从数据通信装置1发送的频率为f₁的调制信号。

如果天线21的接收信号是频率为f₁的调制信号，则非接触IC卡2的调制解调电路24利用蓄积在充电电路22的电容器23内的功率来执行驱动，并根据该调制信号对指令等数据执行解调，实施与该数据相对应的处理。

接下来，数据通信装置1的数据发送器11在从非接触IC卡2接收到数据信号时，将应答用定型数据输出给RF信号振荡器12、切换开关13、16以及脉冲调制器14(步骤ST1)。

这里，由于应答用定型数据例如不是控制命令等有意义的数据、并且不是以信息传送为目的，因此，数据内容可以是任意的，但最好是能够明确区别命令等发送数据、供电用定型数据等的数据。

数据通信装置1的RF信号振荡器12在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据(步骤ST2、ST7)。

RF信号振荡器12在确认从数据发送器11输出的数据是应答用定型数据后，使预先分配以频率f₄的的无调制信号振荡(步骤ST10)。

尽管是对向该数据通信装置1分配了频率f₄的情况进行了说明，但也可以假设向设置在附近的其他数据通信装置1分配频率f₄、f₅、f₆中的任何一个。

数据通信装置1的切换开关13在从数据发送器11接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据。

切换开关13在确认从数据发送器11输出的数据是应答用定型数据后，将经RF信号振荡器12振荡的频率为f₄的无调制信号输出给电平调整器15。

数据通信装置1的电平调整器15在接收到经RF信号振荡器12振荡的频率为f₄的无调制信号后，调整该无调制信号的峰值功率，使该无调制信号的峰值功率大于从脉冲调制器14输出的调制信号的峰值功率(步骤ST11)。

即，调整经RF信号振荡器12振荡的无调制信号的峰值功率，以使应答用无调制信号的峰值功率大于数据发送用调制信号的峰值功率。

数据通信装置1的切换开关16在从数据发送器接收到数据后，确认该数据是供电用定型数据、指令等发送数据、还是应答用定型数据。

切换开关16在确认从数据发送器11输出的数据是应答用定型数据后，将从电平调整器15输出的无调制信号输出给放大器17。

数据通信装置1的放大器17在从切换开关16接收到频率为f₄的无调制信号后，对该无调制信号进行放大(步骤ST12)。

数据通信装置1的循环器18在接收到经放大器17放大的无调制信号后，将该无调制信号输出给天线19。

数据通信装置1的天线19在从循环器18接收到放大后的无调制信号后，将该无调制信号作为应答用信号向空中发射，由此，将该无调制信号发送给非接触IC卡2(步骤ST13)。

非接触IC卡2的天线21接收从数据通信装置1发送的频率为f₄的无调制信号。

如果天线21的接收信号是频率为f₄的无调制信号，则非接触IC卡2的调制解调电路24利用蓄积在充电电路22的电容器23内的功率来执行驱动，调制以非接触IC卡2为目的地的数据，并将频率为f₄的调制信号输出到天线21。

由此，频率为f₄的调制信号作为数据信号从非接触IC卡2发送到数据通信装置1。

数据通信装置1的天线19接收作为从非接触IC卡2发送的数据信号的频率f₄的调制信号(步骤ST14)。

即，如图6所示，在发送作为应答用信号的频率为f₄的无调制信号的时刻，接收作为数据信号的频率为f₄的的调制信号。

数据通信装置1的天线19在接收到作为数据信号的频率为f₄的调制信号时，虽然作为应答用信号的频率为f₄的无调制信号被重叠到该调制信号上，但是，即使其他数据通信装置1在该时刻发送了作为数据信号的频率为f₁的调制信号、作为供电用信号的频率为f₁的无调制信号等，由于其与从非接触IC卡2发送的作为数据信号的调制信号的频率f₄不同，因此不会成为干涉波。

数据通信装置1的解调电路20根据由天线19接收的调制信号来解调数据(步骤ST15)。

如以上说明所述，根据本实施方式1，由于构成为生成与供电用信号和数据信号不同频率的应答用信号，在发送该应答用信号的时刻，接收从非接触IC卡2发送的数据信号，因此能够起到不受从其他数据装置发送的调制信号的影响地正确解调从非接触IC卡2发送的调制信号的效果。

实施方式2

图7是根据本发明实施方式2的数据通信装置的结构图。在图中，由于与图1相同的符号表示与之相同或相应的部分，因此省略其说明。

RF信号振荡器31使频率为f₁的无调制信号振荡，RF信号振荡器32使频率为f₄的无调制信号振荡。

RF信号振荡器31、32构成了数据信号生成单元。

尽管在上述实施方式1中，示出了在数据通信装置1将供电用信号发送给非接触IC卡2时，不对频率为f₁的无调制信号执行调制地执行发送的情况，但也可以用脉冲调制器14对频率为f₁的无调制信号执行调制，将频率为f₁的调制信号作为供电用信号发送给非接触IC卡2。

在这种情况下，如果从数据发送器11输出的数据是供电用定型数据、或者是指令等发送数据，则脉冲调制器14根据这些数据，对经RF信号振荡器31振荡的频率为f₁的无调制信号执行脉冲调制(例如ASK调制)，并将该调制信号输出给切换开关16。

在该实施方式2中，不需要图1中的切换开关13。

在上述实施方式1中，尽管示出了在数据通信装置1将应答用信号发送给非接触IC卡2时，不对频率为f₄的无调制信号执行调制地进行发送的情况，但也可以将频率为f₄的调制信号作为应答用信号发送给非接触IC卡2。

实施方式3

在上述实施方式1中，示出了数据通信装置1的解调电路20根据由天线19接收到的调制信号来解调数据的情况，但具体来说，是如下解调数据的。

由于数据通信装置1的天线19在发送作为应答用信号的频率为f₄的无调制信号的时刻，接收来自非接触IC卡2的作为数据信号的频率为f₄的调制信号，因此，在天线19的接收信号中，包含了数据信号(频率为f₄的调制信号)以及应答用信号(频率为f₄的无调制信号)。

因此，数据通信装置1的解调电路20检测包含数据信号(频率为f₄的调制信号)和应答用信号(频率为f₄的无调制信号)的、天线19的接收信号的上升沿和下降沿。

之后，如图8所示，解调电路20在检测到接收信号的上升沿时，认定为数据从“L”迁移为“H”，若检测到接收信号的下降沿，则认定数据从“H”迁移到“L”，由此解调数据。

但是，当存在发送应答用信号(频率为f₄的无调制信号)的其他数据通信装置1的情况下，其应答用信号也包含在天线19的接收信号中。

此时，如图9所示，如果从其他数据通信装置1发送的应答用信号在接收由非接触IC卡2发送的数据信号的中途发生中断，则会在天线19的接收信号中形成不必要的下降沿。

数据通信装置1的解调电路20在对数据进行解调时，因检测到该不必要的下降沿而发生错误。

同样，如图10所示，如果在接收从非接触IC卡2发送的数据信号的中途产生了从其他数据通信装置1发送的应答用信号，则会在天线19的接收信号中形成不必要的上升沿。

数据通信装置1的解调电路20在解调数据时，因检测到该不必要的上升沿而发生错误。

因此，在本实施方式3中，为了防止由从其他通信装置1发送的应答用信号引起的数据解调错误，如图11和图12所示，将数据通信装置(不仅包含数据通信装置1自身、而且包含其他数据通信装置的全体数据通信装置)发送的应答用信号的上升沿设定为平滑的波形，同时，将应答用信号的下降沿设定为平滑的波形。

即，数据通信装置1的电平调整器15在对频率为f₄的无调制波的电平进行调制时，在其上升沿部分，缓慢地升高电平，而在下降沿部分缓慢地降低电平，由此，使得应答用信号的上升沿和下降沿的波形平滑。

在这种情况下，由于即便由其他数据通信装置1发送的应答用信号在接收数据信号的中途被产生或被中断，天线19的接收信号也只是平滑地变化不形成陡沿，因此能够正确地解调数据。

如上说明的那样，根据本实施方式3，由于构成为上升沿波形和下降沿波形等光滑的应答用信号，因此，实现了以下效果：即便由其他数据通信装置1发送的应答用信号在接收数据信号途中被产生或被中断，也能够正确地解调来自非接触IC卡2的数据。

实施方式4

在上述实施方式1-3中，示出了数据通信装置1对频率为f₁的无调制信号执行调制，将频率为f₁的调制信号作为数据信号发送给非接触IC卡2，并将频率为f₁的无调制信号作为供电用信号发送给非接触IC卡2的情况，但在这种情况下，由于到非接触IC卡2的可充电距离变长，在电平调整器15提高频率为f₁的无调制信号的电平时，即便存在某种程度的距离，该无调制信号也会到达其他数据通信装置1，从而有时会发生信号的干涉。

因此，在该实施方式4中，设定为将与分配给数据信号的频率f₁、f₂、f₃的不同的频率f₅分配给供电用信号。

具体而言，图1的RF信号振荡器12在从数据发送器11输出的数据为供电用定型数据的情况下，使频率为f₅的无调制信号振荡，切换开关13将频率为f₅的无调制信号输出到电平调整器15。

因此，即便作为供电用信号的频率为f₅的无调制信号到达其他数据通信装置1，也不会对作为数据信号的频率为f₁的调制信号的通信造成影响。由此，实现了能够延长到非接触IC卡2的可充电距离的效果。

产业上的可利用性

如上所述，根据本发明的数据通信装置和数据通信方法适用于没有安装电池等电源、只要不从外部供电就不能启动的非接触型无线通信设备等。

Claims (7)

1.一种数据通信装置，包括：

数据信号生成单元，用于在向非接触型无线通信设备发送数据时生成数据信号；

应答用信号生成单元，用于在从上述非接触型无线通信设备接收信号时，生成与由上述数据信号生成单元生成的数据信号不同频率的应答用信号；

发送单元，用于发送由上述数据信号生成单元生成的数据信号或由上述应答用信号生成单元生成的应答用信号；以及

接收单元，用于在上述发送单元发送应答用信号时，接收从上述非接触型无线通信设备发送的数据信号。

2.如权利要求1所述的数据通信装置，其特征在于，应答用信号生成单元生成的应答用信号为无调制的连续波。

3.如权利要求2所述的数据通信装置，其特征在于，应答用信号生成单元生成上升沿波形平滑的应答用信号。

4.如权利要求2所述的数据通信装置，其特征在于，应答用信号生成单元生成下降沿波形平滑的应答用信号。

5.如权利要求1所述的数据通信装置，其特征在于：

设置了供电用信号生成单元，用于在向非接触型无线通信设备供电时生成供电用信号，

发送单元发送由供电用信号生成单元生成的供电用信号。

6.如权利要求5所述的数据通信装置，其特征在于，供电用信号生成单元生成与由数据信号生成单元生成的数据信号不同频率的供电用信号。

7.一种数据通信方法，包括：

数据信号生成步骤，在向非接触型无线通信设备发送数据时生成数据信号；

应答用信号生成步骤，在从上述非接触型无线通信设备接收信号时，生成与在上述数据信号生成步骤中生成的数据信号不同频率的应答用信号；

发送步骤，发送在上述数据信号生成步骤中生成的数据信号或者在上述应答用信号生成步骤中生成的应答用信号；以及

接收步骤，在通过上述发送步骤发送应答用信号时，接收从上述非接触型无线通信设备发送的数据信号。

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