JP2001094464A - 移動体通信システムの質問器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナ等の性能精度のばらつきを許容し
て、高感度な受信を実現する移動体通信システムの質問
器を提供する。 【解決手段】 応答器３との間でデータにより振幅変調
した共通の搬送波で無線通信を行う質問器１であり、応
答器が３搬送波を応答データで振幅変調した受信信号を
分配する分配器１５と、一方の受信信号から応答データ
を抽出する第１の受信系１７と、他方の受信信号に位相
調整器２８で位相調整した搬送波を混合させて応答デー
タを抽出する第２の受信系１８と、両受信系から抽出さ
れた応答データを合成する合成部２２とを備え、位相調
整器２８による位相調整で両受信系の位相を異ならせて
両受信系での受信信号を位相ずれさせて、極端なレベル
低下の状態を他方の受信信号で補って、これら受信出力
を合成することにより一定レベル以上で応答データを受
信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動可能な応答器
と共通の搬送波をデータにより振幅変調した信号で無線
通信する質問器に関し、特に、受信信号から抽出した応
答データを高感度に受信することができる移動体通信シ
ステムの質問器に関する。

【０００２】

【従来の技術】質問器と移動可能な応答器との間で無線
通信を行う非接触方式の移動体通信システムとしては、
例えば、荷物等に添付されることにより移動するＩＤタ
グ（応答器）と、固定設置或いは利用者に携帯されてＩ
Ｄタグとの間でデータを無線通信するリーダライタ（質
問器）とから成る非接触方式のＩＤタグシステムや、利
用者に携帯されることにより移動するＩＣカード（応答
器）と、固定設置されてＩＣカードとの間でデータを無
線通信するリーダライタ（質問器）とから成る非接触方
式のＩＣカードシステムが知られている。

【０００３】このようなＩＤタグシステムは、例えば運
送荷物の仕分けに利用されており、１ｃｍ×５ｃｍ程度
の大きさのラベル状のＩＤタグを各荷物に貼着してお
き、作業者がリーダライタを用いてＩＤタグに記憶され
た識別コード（ＩＤ）、品名、宛先等のデータを読み取
ることにより、各荷物の配送管理を行う。このようなＩ
Ｄタグはメモリと無線通信機能部とを有しており、ＩＤ
タグがリーダライタの通信可能エリアに入ると、リーダ
ライタがＩＤ等を要求する質問データを送信し、これに
応じてＩＤタグが自己のＩＤ等の応答データを返送する
ことにより、リーダライタが当該ＩＤタグを識別して、
品名、配送先等の管理が行われる。

【０００４】このようなＩＤタグシステムでは、送信す
るデジタルデータによって搬送波を振幅変調して無線送
信する振幅変調方式（或いは、振幅を離散的なレベルに
対応させるＡＳＫ：Amplitude Shift Keying）が用いら
れており、従来では、例えば図７に示すようなシステム
構成となっていた。なお、図７に示す例は、応答器（Ｉ
Ｄタグ）３にはバッテリ電池等の電源は備えられておら
ず、質問器（リーダライタ）１から搬送波によって送電
した電力によって応答器３が動作し、質問器１と応答器
３との間でアンテナ１０、３０によって以下に説明する
ようなアナログ無線通信を行う非接触型のＩＤタグシス
テムである。

【０００５】このＩＤタグシステムにおいて、質問器１
では、シンセサイザ１１で発生された搬送波を変調器１
２でデジタル形式の質問データや動作クロックで振幅変
調し、得られたアナログ形式の質問信号を送信アンプ１
３で増幅してサーキュレータ（分配合成器）１４を介し
てアンテナ１０から無線送信する。なお、２７は質問器
１の処理を統括制御する制御部であり、図外の処理装置
（コンピュータ等）との間でインタフェースを介して質
問データや後述する応答データの入出力も行う。

【０００６】一方、応答器３では、アンテナ３０を共用
して、或いは、別個な受電アンテナを用いて図外の受電
回路により動作電力を質問器１から受電し、この電力に
よって動作して、アンテナ３０で受信した質問信号を変
復調器３１で振幅復調及びデジタル変換して、当該復調
したデジタル形式の質問データに応じて制御器３２がメ
モリ３３に対してデータの書き込みやデータの読み出し
を行う。また、質問データに対するデジタル応答データ
は制御部３２から変復調器３１へ出力され、変復調器３
１が質問器１から受信している搬送波を当該応答データ
で振幅変調し、得られたアナログ形式の応答信号をアン
テナ３０から質問器１へ無線送信する。すなわち、質問
器１からの搬送波を用いることにより内部発振回路を廃
止して、必要な動作電力量を低減している。

【０００７】そして、質問器１では、アンテナ１０で受
信したアナログ形式の応答信号をサーキュレータ１４を
介して分配器１５へ入力し、この応答信号（受信信号）
を２つに分岐して一方の受信信号を位相シフタ１６を介
して第１の受信回路１７へ入力し、他方の受信信号をそ
のまま第２の受信回路１８へ入力する。位相シフタ１６
では一方の受信信号の位相を４５度ずらし、第１の受信
回路１７では、送信アンプ１３から一定レベルで入力さ
れる質問信号と位相シフトされた受信信号とをミキサ１
９で混合させて差分を抽出し、フィルタ２０で不要成分
を除去して、この抽出された応答データ成分を受信アン
プ２１で増幅して合成アンプ２２へ出力する。一方、第
２の受信回路１８では、送信アンプ１３から一定レベル
で入力される質問信号と位相シフトされていない受信信
号とをミキサ２３で混合させて差分を抽出し、フィルタ
２４で不要成分を除去して、この抽出された応答データ
成分を受信アンプ２５で増幅して合成アンプ２２へ出力
する。

【０００８】すなわち、ダブルバランスミキサ１９、２
３のそれぞれのＬＯ端子には質問信号が一定のレベルで
入力されており、ダブルバランスミキサ１９、２３はＲ
Ｆ端子から入力される受信信号に乗ってくる自らの質問
信号をキャンセルさせて、応答器３が送信した応答デー
タ成分のみを抽出する。そして、合成アンプ２２では入
力された２つの応答データ成分を合成し、合成されたア
ナログレベルの応答データ成分をレベル変換器２６がデ
ィジタル信号に変換して制御部２７へ出力する。

【０００９】ここで、上記のように応答器３更には質問
器１が移動して、質問器１と応答器３との間の距離が変
化する移動体通信システムでは、距離の変化に伴って質
問器１が受信する信号の位相が変化するため、第１の受
信回路１７又は第２の受信回路１８の１つだけでは、こ
の距離変化に応じて、受信レベルが極端に低下して応答
信号を受信できない状態が生じてしまう。

【００１０】具体的には、応答器３と質問器１との間の
距離をｘ、質問器１が応答器３から受信する受信信号を
Ｓｉｎ（ωｔ＋２πｘ／λ）、送信アンプ１３からミキ
サ１９（２３）のＬＯ端子に入力される信号をＣｏｓ
（ωｔ）とすると、ミキサ１９（２３）から出力される
信号はＳｉｎ（ωｔ＋２π＊２ｘ／λ）＊Ｃｏｓ（ω
ｔ）＝Ｓｉｎ（４πｘ／λ）／２＋Ｓｉｎ（２ωｔ＋４
πｘ／λ）／２となる。ここで、後位のＳｉｎ（２ωｔ
＋４πｘ／λ）／２はフィルタ２０（２４）で除去する
ため、受信信号の波形はＳｉｎ（４πｘ／λ）／２とな
る。

【００１１】そして、この受信信号は絶対値をとって判
定されるため、受信信号の波形は図８に示すようにλ／
４周期でレベルが落ち込むものとなる。このように極端
にレベルが低下すると、受信信号の復調ができない状態
が生じてしまうため、上記のようなＩＤタグシステムで
は、第１の受信回路１７と第２の受信回路１８と（Ｉ相
とＱ相）に受信信号を位相をずらせて入力し、図９に示
すように、第１の受信回路１７の受信信号と第２の受信
回路１８の受信信号とをλ／８位相ずれさせている。こ
れによって、極端なレベル低下の状態を他方の受信信号
で補って、これら受信回路１７、１８の出力を合成する
ことにより総じて一定レベル以上で応答データを受信で
きるようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、理想的
な精度をもった部品や回路であれば上記のようになる
が、現実には、アンテナ、サーキュレータ、ミキサの性
能精度のばらつきがあって上記のような理想的な受信を
行うことが困難であった。部品や回路を１つ１つ高精度
に調整することも可能ではあるが、製造効率が悪く、部
品単価が非常に高くなって量産を考えると現実的ではな
かった。

【００１３】本発明は上記従来の事情に鑑みなされたも
ので、アンテナ、サーキュレータ、ミキサの性能精度の
ばらつきを許容して、高感度な受信を実現することがで
きる移動体通信システムの質問器を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る移動体通信
システムの質問器は、移動可能な応答器との間でデータ
により振幅変調した共通の搬送波で無線通信を行う質問
器であり、送信部では、搬送波を質問データで振幅変調
した送信信号を無線送信する一方、受信部では、 応答
器が当該搬送波を応答データで振幅変調した受信信号を
無線受信する。

【００１５】そして、この受信部は、受信信号を分配す
る分配器と、分配された一方の受信信号から応答データ
を抽出する第１の受信系と、分配された他方の受信信号
に位相調整器で位相調整した前記搬送波を混合させて応
答データを抽出する第２の受信系と、第１の受信系と第
２の受信系とから抽出された応答データを合成する合成
部と、を備えている。このため、位相調整器による位相
調整で第１の受信系と第２の受信系との位相を異ならせ
て両受信系での受信信号を位相ずれさせて、極端なレベ
ル低下の状態を他方の受信信号で補って、これら受信出
力を合成することにより総じて一定レベル以上で応答デ
ータを受信できるようにしている。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明を非接触ＩＤタグシステム
に適用した一実施形態を説明する。なお、図７に示した
従来の非接触ＩＤタグシステムと同様な機能部分には同
一符号を付して、重複する説明は省略する。

【００１７】図１には、本発明の第１実施例に係る質問
器１の要部構成を示してある。本例の質問器１は、第１
の受信回路１７と第２の受信回路１８とで受信信号の処
理方法を異ならせている。第１の受信回路１７では、ミ
キサ１９のＲＦ端子とＬＯ端子との両方に受信信号を入
力させて乗算し、フィルタ２０で所要の項を抽出して受
信アンプ２１へ出力し、合成アンプ２２を通してレベル
変換器２６により応答データが抽出されるようにしてい
る。

【００１８】一方、第２の受信回路１８では、送信アン
プ１３からの送信信号を位相調整器２８を介してミキサ
２３のＬＯ端子に入力しており、フィルタ２４で所要の
項を抽出して受信アンプ２５へ出力し、合成アンプ２２
を通してレベル変換器２６により応答データが抽出され
るようにしている。

【００１９】ここで、位相調整器２８は、ミキサ２３の
ＬＯ端子ヘ供給する送信信号を位相調整することができ
れば公知の種々な態様のものを用いることができる。例
えば、図２に示すように、送信アンプ１３からミキサ２
３のＬＯ端子ヘ通じる線路をマイクロストリップライン
で形成し、離隔した一対のライン部４１、４２間を抵抗
４３で接続して、この抵抗４３による接続位置を移動調
整することにより当該マイクロストリップラインを通し
て供給される送信信号の位相を作業者が容易に調整でき
る構成の位相調整器２８とする。また、例えば、図３に
示すように、送信アンプ１３からミキサ２３のＬＯ端子
ヘ通じる線路４４にコンデンサ４５を設け、このコンデ
ンサ４５の定数を調整することにより当該線路４４を通
して供給される送信信号の位相を作業者が容易に調整で
きる構成の位相調整器２８とする。

【００２０】図４には、本発明の第２実施例に係る質問
器１の要部構成を示してある。本例の質問器１でも、第
１の受信回路１７と第２の受信回路１８とで受信信号の
処理方法を異ならせており、第２の受信回路１８は上記
の第１実施例と同様な構成で同様な処理を行う。

【００２１】一方、第１の受信回路１７では、このよう
なミキサ方式ではなく、通常の検波回路２９を用いて受
信信号から応答データ成分を検波抽出し、フィルタ２
０、受信アンプ２１、合成アンプ２２を通してレベル変
換器２６により応答データが抽出されるようにしてい
る。

【００２２】ここで、検波回路２９は、公知の種々な態
様のものを用いることができ、例えば、図５に示すよう
に、コンデンサ４６、４７、抵抗４８、４９、ダイオー
ド５０で構成したものが用いられる。

【００２３】上記したいずれの実施例においても、アン
テナ、サーキュレータ、ミキサの性能精度のばらつきが
あった場合でも、ミキサ２３へ供給する受信信号を位相
調整器２８によって容易に位相調整することができるた
め、２つの受信回路１７、１８の位相が同期してしまう
事態を回避して、高感度な受信を実現することができ
る。すなわち、上記の実施例では、第１受信回路１７の
位相は固定的であるのに対して、受信信号と送信信号と
の乗算処理で応答データ成分を検出する第２受信回路１
８は、位相調整器２８による位相調整でミキサ２３から
の出力波形を変化させることができるため、アンテナ等
の性能精度のばらつきがあっても、２つの受信回路１
７、１８の位相が同期してしまう事態を回避して、高感
度な受信を実現することができる。

【００２４】ここで、図６に示すように、同じ帯域の搬
送波を用いる複数の質問器を近接して設置した場合（図
示の例では、質問器１Ａ、１Ｂ）、一方の質問器１Ａの
送信信号が他方の質問器１Ｂの受信信号に干渉妨害波と
して混入してしまい、当該質問器１Ｂではこの干渉妨害
波によって本来の応答データ成分を安定して検出できな
い事態が生ずる。

【００２５】この対策として、これら質問器１Ａ、１Ｂ
を同一の制御コンピュータ５２で制御して、搬送波周波
数の制御や、信号送信のタイミング制御を行い、干渉妨
害波の影響を回避することができる。例えば、質問器１
Ａと質問器１Ｂとの搬送波周波数をＦ１とＦ２として、
復調の受信帯域が１ＭＨｚであれば、Ｆ１−Ｆ２＞１Ｍ
Ｈｚに設定する、或いは、質問器１Ａと質問器１Ｂとの
送信信号を時分割で重なり合うことが内容に制御するよ
うにする。

【００２６】なお、上記の例では、応答器３は電源を持
たずに質問器１から供給される電力によって動作し、質
問器１と応答器３とは搬送波をデータにより振幅変調し
て無線通信する移動体通信システムを例にとって説明し
たが、本発明の質問器は、これに限らず種々なシステム
構成においても実施することができる。例えば、応答器
３にバッテリ電源を持たせて質問器１から応答器３に動
作電力を供給しないシステム構成においてもよく、ま
た、例えば、例えば、ＩＣカードシステムのように他の
態様で移動体通信システムを構成した場合であってもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る質問
器によると、位相調整器によって容易に位相調整するこ
とができるため、アンテナ等の性能精度のばらつきがあ
っても２系統に分けた受信系によって高感度に応答デー
タを受信することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係る質問器の要部構成
図である。

【図２】 位相調整器の一例を示す構成図である。

【図３】 位相調整器の他の一例を示す構成図である。

【図４】 本発明の第２実施例に係る質問器の要部構成
図である

【図５】 検波回路の一例を示す構成図である。

【図６】 移動体通信システムの全体構成を示す概略図
である。

【図７】 移動体通信システムの全体構成を示す図であ
る。

【図８】 受信信号を示す波形図である。

【図９】 受信信号を示す波形図である。

【符号の説明】

１・・・リーダライタ（質問器）、 ３・・・ＩＤタグ
（応答器）、１１・・・シンセサイザ、 １２・・・変
調器、１３・・・送信アンプ、 １７・・・第１の受信
回路、１８・・・第２の受信回路、 １９、２３・・・
ミキサ（混合器）、２０、２４・・・フィルタ、 ２
１、２５・・・受信アンプ、２２・・・合成アンプ、
２６・・・レベル変換器、２８・・・位相調整器、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能な応答器との間で搬送波をデー
   タで振幅変調して無線通信を行う質問器であって、 搬送波を質問データで振幅変調した送信信号を無線送信
   する送信部と、 応答器が当該搬送波を応答データで振幅変調した受信信
   号を無線受信する受信部と、を備え、 受信部は、受信信号を分配する分配器と、分配された一
   方の受信信号から応答データを抽出する第１の受信系
   と、分配された他方の受信信号に位相調整器で位相調整
   した前記搬送波を混合させて応答データを抽出する第２
   の受信系と、第１の受信系と第２の受信系とから抽出さ
   れた応答データを合成する合成部と、を備えたことを特
   徴とする移動体通信システムの質問器。