JP2005318386A - 受信回路及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
格段と確実にデータ通信することができるようにする。
【解決手段】
リーダライタ装置３は、負荷変調信号Ｓ１から伝送データＤ１を復調するために、当該負荷変調信号Ｓ１の振幅変化だけでなく位相変化も検出するようにしたことにより、非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１の振幅に現れず位相に現れる場合であっても伝送データＤ１を得ることができ、かくして非接触ＩＣカード２と確実にデータ通信することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は受信回路及び通信装置に関し、例えば、非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードとデータ通信するリーダライタ装置に適用して好適なものである。

近年、駅の改札機、セキュリティシステム、電子マネーシステム等の分野においては、非接触ＩＣカードを用いた非接触ＩＣカードシステムが普及し始めている。

一例として図１６に示すように、このような非接触ＩＣカードシステムは、非接触ＩＣカードと、当該非接触ＩＣカードに対してデータの読み出し／書き込みを行うリーダライタ装置とを有する。

このリーダライタ装置の内部に設けられた回路（以下、これをリーダライタ装置側回路と呼ぶ）ＣＴ１では、キャリア信号源５０によって例えば１３．５６［ＭＨｚ］の交流信号を生成し、これを抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１及びコイルＬ１からなる共振回路を介して昇圧する。これにより、この共振回路のコイルＬ１に流れる交流信号に応じた交代磁界Ｈが、当該コイルＬ１から空間へ輻射される。

一方、非接触ＩＣカードの内部に設けられた回路（以下、これを非接触ＩＣカード側回路と呼ぶ）ＣＴ２では、かかる交代磁界Ｈに応じてコイルＬ２に誘起される電圧を、内部の整流回路（図示せず）によって整流し、これを非接触ＩＣカードの駆動電力として利用することにより、バッテリーレスで動作するようになされている。

ここで、この非接触ＩＣカードからリーダライタ装置へのデータ通信は、負荷変調方式により行われる。この場合、リーダライタ装置側回路ＣＴ１及び非接触ＩＣカード側回路ＣＴ２は、それぞれに設けられたコイルＬ１及びＬ２の物理形状と位置関係とに基づいて決定される結合係数ｋにより、電気回路的に結合しているものとして考えることができる。

このような前提をもとに負荷変調方式について説明すると、非接触ＩＣカードは、リーダライタ装置へ伝送する伝送データに応じてスイッチＳＷ１をＯＮ状態又はＯＦＦ状態にし、これにより非接触ＩＣカード側回路ＣＴ２の抵抗を、抵抗Ｒ３のみの状態と抵抗Ｒ３及びＲ４からなる並列抵抗の状態とに適宜切り替え、かくして電気回路的に結合しているリーダライタ装置側回路ＣＴ１の電流ｉＬを変化させる。

リーダライタ装置は、このリーダライタ装置側回路ＣＴ１の電流ｉＬの振幅変化を検出し、この振幅変化の検出結果に基づいて伝送データを復調する。

因みにこの検出の手法としては、例えば図１７に示すように、コイルＬ１とグランドとの間に抵抗Ｒ５を挿入して、この部分の電圧変化を検出することが考えられる。この場合、電流ｉＬに相当する交流電圧を、ダイオードＤ１、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ６からなる検波回路を介して直流電圧に変換した後、これをバンドパスフィルタ５１で処理して必要な帯域成分を抽出する。この後復調処理として、バンドパスフィルタ５１からの出力をＡ／Ｄコンバータ５２で処理することにより２値化（又は多値化）し、かくしてデジタル処理部５３において伝送データを得ることができる。

ここで一般的な復調回路の処理について、図１８に示す一例を用いて説明する。一般的に無線伝送路から検出された信号は、信号の開始、終了時間が不明な場合や、無線伝送路において波形に歪みを受けた場合、どのタイミングでデータを取り込むかが問題となる。またノイズの影響等によりデータ自体が誤っている可能性がある。このため復調回路においては、データ検出タイミングを決定し、その決定したタイミングに応じてデータを取り込むようになされている。また通信方式によっては、誤り訂正を行う場合もある。

図１８に示した復調回路においては、同期検出・データ再生回路５５が、データ検出タイミングを決定して、データを取り込むようになされており、誤り検出回路５６が、誤り検出符号や伝送パケットの構造に基づいて、得られたデータに誤りがないか確認するようになされている。因みにＡ／Ｄコンバータ５４については、前段の検出回路がデジタル回路で構成される場合、不要となる。

また一例として図１９において、FeliCa（Ｒ）の伝送パケット構造を示し、さらに図２０において、FeliCa（Ｒ）で採用されている伝送路符号（ビットコーディング）のマンチェスタ符号を示す。例えばFeliCa（Ｒ）においては、マンチェスタ符号化された、プリアンブルとシンクコードの特徴を利用することで、データの検出タイミングを決定することができる。続いてFeliCa（Ｒ）においては、再生されたデータのシンクコードによりデータの開始時間を認識し、データレングスによりデータの終了時間を認識し、さらにＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）によりデータの誤り検出を行うことができる。復調回路は、データについて誤りがなかった場合にのみ、再生されたデータに基づいて復調データを生成し、これを後段の制御回路等へ送出する。なおこの復調データは、再生されたデータそのものでも良いし、伝送パケット内のデータだけでも良い。またデータと取り込み信号とを別に送出することも可能である。

ここでは、FeliCa（Ｒ）方式についてのみ説明したが、通信方式の違いにより伝送パケットの構造や伝送路符号や誤り検出（又は誤り訂正）の手法は異なる。他の例を挙げるとすると、ISO14443のType-Bの場合、非接触ＩＣカードからリーダライタ装置へのデータ通信には、図２１に示すような伝送パケット構造が採用されている。

ところで近年、このような非接触ＩＣカードシステムにおいては、非接触ＩＣカードが複数枚重ねられて使用される状況に対応するために、アンチコリジョン対応の非接触ＩＣカードを用いる場合がある。このアンチコリジョン対応の非接触ＩＣカードでは、非接触ＩＣカード側の共振周波数が、リーダライタ装置とのデータ通信で用いられるキャリア周波数（１３．５６［ＭＨｚ］）と異なる周波数（例えば１９［ＭＨｚ］）に設定されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３０７０３９公報（第２頁）

ところで、アンチコリジョン対応の非接触ＩＣカードを用いた従来の非接触ＩＣカードシステムでは、図２２に示すように、例えばリーダライタ装置から非接触ＩＣカードを引き離すことによって、リーダライタ装置及び非接触ＩＣカード間の距離を徐々に変化させたとき、リーダライタ装置から離れすぎて非接触ＩＣカードの駆動電力が不足するポイント（距離ｄ２）に至る前に、リーダライタ装置が非接触ＩＣカードからの伝送データを得ることができなくなってしまう不具合ポイント（距離ｄ１）が存在する場合があり、この場合にはリーダライタ装置及び非接触ＩＣカード間のデータ通信が途絶えてしまう問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、格段と確実にデータ通信することができる受信回路及び通信装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、受信回路において、受信した負荷変調信号からデータを復調するために、負荷変調信号の振幅変化と位相変化とを検出する検出手段を設けるようにした。

また本発明においては、通信装置において、外部からの負荷変調信号を受信する受信回路を設け、受信回路には、受信した負荷変調信号からデータを復調するために、負荷変調信号の振幅変化と位相変化とを検出する検出手段を設けるようにした。

このようにして受信回路及び通信装置は、受信した負荷変調信号からデータを復調するために、当該負荷変調信号の振幅変化だけでなく位相変化も検出するようにしたことにより、負荷変調の結果が負荷変調信号の振幅に現れず位相に現れる場合であっても、データを確実に復調することができる。

本発明によれば、受信した負荷変調信号からデータを復調するために、当該負荷変調信号の振幅変化だけでなく位相変化も検出するようにしたことにより、負荷変調の結果が負荷変調信号の振幅に現れず位相に現れる場合であっても、データを確実に復調することができ、かくして格段と確実にデータ通信することができる受信回路及び通信装置を実現することができる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）非接触ＩＣカードシステム
図１において、１は全体として非接触ＩＣカードシステムを示し、アンチコリジョン対応の非接触ＩＣカード２と、当該非接触ＩＣカード２に対するデータの読み出し／書き込みを行うリーダライタ装置３と、当該リーダライタ装置３に接続されたサーバ装置４とによって構成されている。例えばリーダライタ装置３は、非接触ＩＣカード２に書き込むべきデータをサーバ装置４から取得したり、非接触ＩＣカード２から読み出したデータをサーバ装置４へ送信するようになされている。

因みに本実施の形態の場合、非接触ＩＣカード２からリーダライタ装置３へのデータ通信は、キャリア周波数１３．５６［ＭＨｚ］を用いた負荷変調方式により行われる。また非接触ＩＣカード２側の共振周波数は、キャリア周波数１３．５６［ＭＨｚ］と異なる周波数（例えば１９［ＭＨｚ］）に設定されている。

実際上このリーダライタ装置３は、全体を統括的に制御する制御部１０に対し、サーバ装置４と通信するための通信インターフェース部１１と、非接触ＩＣカード２に対しアンテナ部１２を介してデータを送信するための送信部１３と、非接触ＩＣカード２からアンテナ部１２を介してデータを受信するための受信部１４とが接続されて構成されている。

一方、非接触ＩＣカード２は、その内部に図１６に示した非接触ＩＣカード側回路ＣＴ２を有し、これによりリーダライタ装置３に伝送すべき伝送データを負荷変調し、この結果得られた負荷変調信号Ｓ１をリーダライタ装置３へ送信する。

リーダライタ装置３においては、図１６に示したリーダライタ装置側回路ＣＴ１の共振回路に相当するアンテナ部１２が、非接触ＩＣカード２からの負荷変調信号Ｓ１（電流ｉＬに相当する）を受信し、これを受信部１４へ送出する。この受信部１４は、アンテナ部１２からの負荷変調信号Ｓ１を復調処理し、この結果得られた伝送データＤ１を制御部１０へ供給するようになされている。

（２）リーダライタ装置の受信部
本実施の形態の場合、図２〜図４に示す解析結果を受けて、リーダライタ装置３の受信部１４が図５に示すように構成されている。

まずこの解析結果について説明する。図１６との対応部分に同一符号を付して示す図２においては、解析に用いたリーダライタ装置側回路ＣＴ１及び非接触ＩＣカード側回路ＣＴ２を表している。

図２（Ａ）に示す非接触ＩＣカード側回路ＣＴ２については、図１６におけるスイッチＳＷ１がＯＦＦ状態の場合を表している。一方図２（Ｂ）に示す非接触ＩＣカード側回路ＣＴ２については、図１６におけるスイッチＳＷ１がＯＮ状態の場合を表している（つまり図２（Ｂ）に示す抵抗Ｒ３´の値は、図１６における抵抗Ｒ３及びＲ４の並列抵抗を想定して設定されている）。

さらにこの場合、コイルＬ１及びＬ２の物理形状と位置関係とに基づいて決定される結合係数ｋの値については、図２２に示す不具合ポイント（距離ｄ１）を想定して設定した。

以上の条件により解析を行うと、図３及び図４に示すような解析結果が得られる。

つまりキャリア周波数が１３．５６［ＭＨｚ］の状態では、図３に示すように、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態（図２（Ａ）の状態）のときにリーダライタ装置側回路ＣＴ１に流れる電流ｉＬの振幅と、スイッチＳＷ１がＯＮ状態（図２（Ｂ）の状態）のときにリーダライタ装置側回路ＣＴ１に流れる電流ｉＬの振幅との間に、差が生じない。

これにより、不具合ポイントにある非接触ＩＣカード２が、リーダライタ装置３へ伝送する伝送データＤ１に応じて、スイッチＳＷ１をＯＮ又はＯＦＦ状態にすることにより負荷変調したとしても、この負荷変調の結果が、リーダライタ装置側回路ＣＴ１に流れる電流ｉＬ（負荷変調信号Ｓ１）の振幅に現れないことがわかる。

従って従来のリーダライタ装置は、負荷変調信号Ｓ１から伝送データＤ１を復調するために、当該負荷変調信号Ｓ１の振幅変化だけを検出するので、非接触ＩＣカード２が不具合ポイントにあると、伝送データＤ１を得ることができない。

ところがキャリア周波数が１３．５６［ＭＨｚ］の状態では、図４に示すように、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態（図２（Ａ）の状態）のときにリーダライタ装置側回路ＣＴ１に流れる電流ｉＬの位相と、スイッチＳＷ１がＯＮ状態（図２（Ｂ）の状態）のときにリーダライタ装置側回路ＣＴ１に流れる電流ｉＬの位相との間に、差が生じる。

これにより、不具合ポイントにある非接触ＩＣカード２が、リーダライタ装置３へ伝送する伝送データＤ１に応じて、スイッチＳＷ１をＯＮ又はＯＦＦ状態にすることにより負荷変調したとき、この負荷変調の結果が、リーダライタ装置側回路ＣＴ１に流れる電流ｉＬ（負荷変調信号Ｓ１）の位相に現れることがわかる。

本実施の形態の場合、以上の解析結果を受けてリーダライタ装置３の受信部１４が図５に示すように構成されている。すなわちこの受信部１４内の振幅・位相検出回路１５は、非接触ＩＣカード２からアンテナ部１２を介して負荷変調信号Ｓ１を受信すると、この負荷変調信号Ｓ１の振幅変化及び位相変化を検出した後、振幅変化の検出結果を表す振幅変化検出結果信号Ｓ２と、位相変化の検出結果を表す位相変化検出結果信号Ｓ３とを、受信部１４内の選択復調回路１６へ供給する。

この選択復調回路１６は、非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１の振幅に現れている場合には、振幅変化検出結果信号Ｓ２に基づいて復調したデータを、非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１として制御部１０へ出力し、これに対し非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１の振幅に現れず位相に現れている場合には、位相変化検出結果信号Ｓ３に基づいて復調したデータを、非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１として制御部１０へ出力するようになされている。

このようにこのリーダライタ装置３の受信部１４は、負荷変調信号Ｓ１の振幅変化だけでなく位相変化も検出し、負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１の振幅に現れず位相に現れている場合には、位相変化の検出結果に基づいて復調したデータを非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１として制御部１０へ出力するようにしたことにより、非接触ＩＣカード２が不具合ポイントにある場合であっても、非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１を確実に得ることができる。

（３）振幅・位相検出回路
次に図６を用いて、振幅・位相検出回路１５の構成を説明する。この振幅・位相検出回路１５は、負荷変調信号Ｓ１の振幅変化に応じた第１の出力信号Ｓｏ１と負荷変調信号Ｓ１の位相変化に応じた第２の出力信号Ｓｏ２とを出力し得るコスタスループ（Costas Loop）でなる。

つまりこの振幅・位相検出回路１５は、アンテナ部１２からの負荷変調信号Ｓ１が入力信号Ｓｉｎとして入力されると、これを第１の乗算器２１及び第２の乗算器２２へ供給する。

第１の乗算器２１は、供給された入力信号ＳｉｎをＶＣＯ２３から供給される信号と乗算し、得られた乗算結果をローパスフィルタ２４に通した後、第１の出力信号Ｓｏ１として出力すると共に、第３の乗算器２６へ供給する。

第２の乗算器２２は、供給された入力信号ＳｉｎをＶＣＯ２３から９０°位相シフタ部２８を介して供給される信号と乗算し、得られた乗算結果をローパスフィルタ２５に通した後、第２の出力信号Ｓｏ２として出力すると共に、第３の乗算器２６へ供給する。

第３の乗算器２６は、第１の乗算器２１からローパスフィルタ２４を介して供給された信号と、第２の乗算器２２からローパスフィルタ２５を介して供給された信号とを乗算し、得られた乗算結果を制御信号Ｓｃとして、ループフィルタ２７を通してＶＣＯ２３へ供給するようになされている。

ここで、この振幅・位相検出回路１５に対する入力信号Ｓｉｎを、次式（１）、

により表し、またＶＣＯの初期状態がcos(ωt)であるとすると、このときに得られる第１の出力信号Ｓｏ１及び第２の出力信号Ｓｏ２と制御信号Ｓｃとは、次式（２）〜（４）、

により表される。そしてこの制御信号Ｓｃをループフィルタ２７に通してＶＣＯ２３へ供給し、これによりＶＣＯ２３を制御するようにすると、このＶＣＯ２３はsin(ωt+θ(t)+a・π）[ａ=0又は１]の状態に引き込まれ、その結果この状態でロックする。因みにこの場合のＶＣＯ２３及びループフィルタ２７の特性は、例えば図７のように表される。

次に図８により、第１の出力信号Ｓｏ１、第２の出力信号Ｓｏ２及び制御信号Ｓｃの位相関係を示す。なおこの図８においてΔθは、ＶＣＯ２３の位相を基準としたときの入力信号Ｓｉｎの位相を表している。

例えば、非接触ＩＣカード２から受信した負荷変調信号Ｓ１（入力信号Ｓｉｎ）の位相が変化していない場合、この振幅・位相検出回路１５はロックされた状態が続き、このとき第１の出力信号Ｓｏ１、第２の出力信号Ｓｏ２及び制御信号Ｓｃの値は、次式（５）〜（７）

により表される。つまりこの第１の出力信号Ｓｏ１には、（５）式で表されるように入力信号Ｓｉｎの振幅変化が現れる。

これにより、非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１（入力信号Ｓｉｎ）の振幅変化に現れている場合には、第１の出力信号Ｓｏ１に基づいて非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１を復調し得ることがわかる。

かくするにつきこの振幅・位相検出回路１５は、かかる第１の出力信号Ｓｏ１を上述の振幅変化検出結果信号Ｓ２として後段の選択復調回路１６へ送出する。例えば選択復調回路１６では、振幅変化検出結果信号Ｓ２として入力された第１の出力信号Ｓｏ１を、図示しないハイパスフィルタに通して直流成分をカットした後、これをゼロクロスコンパレータに入力することにより、伝送データＤ１を復調する。

ところで、不具合ポイントにある非接触ＩＣカード２がスイッチＳＷ１をＯＮ状態又はＯＦＦ状態にすることにより負荷変調を行うと、これに応じてリーダライタ装置３側の振幅・位相検出回路１５に入力される負荷変調信号Ｓ１（入力信号Ｓｉｎ）の位相が変化する。

これまで入力信号Ｓｉｎの位相が変化していなかったためにロック状態にあった振幅・位相検出回路１５では、このように入力信号Ｓｉｎの位相が変化すると、ロック状態へ戻るための調整が開始される。

このとき図９（Ａ）に示すように、入力信号Ｓｉｎの位相変化が発生した時点からロック状態へ戻るまでの間、第２の出力信号Ｓｏ２がＨｉ若しくはＬｏｗに変化する。

これにより、非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１（入力信号Ｓｉｎ）の位相に現れている場合には、第２の出力信号Ｓｏ２に基づいて非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１を復調し得ることがわかる。

かくするにつきこの振幅・位相検出回路１５は、かかる第２の出力信号Ｓｏ２を上述の位相変化検出結果信号Ｓ３として後段の選択復調回路１６へ送出する。例えば選択復調回路１６では、位相変化検出結果信号Ｓ３として入力された第２の出力信号Ｓｏ２を、図１０に示すような抵抗Ｒ３１及びコンデンサＣ３１を有する積分回路３１に通すことにより、図９（Ｂ）に示すような波形の出力信号（以下、これを積分後出力信号と呼ぶ）Ｓｏ２´を得た後、これを図示しないハイパスフィルタに通して直流成分をカットし、続けてゼロクロスコンパレータに入力することにより、伝送データＤ１を復調する。

なお本実施の形態の場合、図１０に示した積分回路３１に代えて、図１１に示すような、第１及び第２の定電流源部３２、３３とコンデンサＣ３２とを有するチャージポンプ回路３４を適用するようにしても良い。この場合このチャージポンプ回路３４は、入力される第２の出力信号Ｓｏ２がＨｉの場合には第１の定電流源部３２がＯＮ状態になり、これに対し第２の出力信号Ｓｏ２がＬｏｗの場合には第２の定電流源部３３がＯＮ状態になるようになされており、これにより出力される積分後出力信号Ｓｏ２´の電圧を保持することができ、その結果この後段における伝送データＤ１の復調を容易にすることができる。

また本実施の形態の場合、入力信号Ｓｉｎの位相が変化する以前に振幅・位相検出回路１５がΔθ=０°の状態でロックされていたか又はΔθ=１８０°の状態でロックされていたかによって、図９に示したように第２の出力信号Ｓｏ２が逆相になってしまう場合があり、この場合にはこの第２の出力信号Ｓｏ２に基づいて復調された伝送データＤ１が反転してしまう。しかしながらこのリーダライタ装置３は、第２の出力信号Ｓｏ２を復調した際、得られた伝送データＤ１のシンクコード等に基づいて第２の出力信号Ｓｏ２が逆相になっていたか否かを判定し、この判定結果に応じて当該伝送データＤ１を補正するようにしたことにより、常に正しい伝送データＤ１を得ることができる。

（４）選択復調回路
次に図１２を用いて、選択復調回路１６の構成を説明する。この選択復調回路１６に対しては、前段の振幅・位相検出回路１５から振幅変化検出結果信号Ｓ２及び位相変化検出結果信号Ｓ３が入力される。

選択復調回路１６内のＡ／Ｄコンバータ１６ａ及びＡ／Ｄコンバータ１６ｂは、振幅・位相検出回路１５からの振幅変化検出結果信号Ｓ２及び位相変化検出結果信号Ｓ３に対してそれぞれアナログデジタル変換処理を施し、この結果得られたデータＤ２及びデータＤ３を、それぞれ伝送路符号検出部１６ｃ及び伝送路符号検出部１６ｄへ供給する。

伝送路符号検出部１６ｃは、データＤ２に対して伝送路符号（例えばマンチェスタ符号）の検出処理を実行し、この結果を選択器１６ｅへ通知すると共に、かかるデータＤ２を選択器１６ｅへ供給する。同じように伝送路符号検出部１６ｄは、データＤ３に対して伝送路符号の検出処理を実行し、この結果を選択器１６ｅへ通知すると共に、かかるデータＤ３を選択器１６ｅへ供給する。

選択器１６ｅは、伝送路符号検出部１６ｃ及び伝送路符号検出部１６ｄから通知される伝送路符号の検出結果に基づいて、伝送路符号検出部１６ｃ及び伝送路符号検出部１６ｄから供給されるデータＤ２及びデータＤ３のうち、伝送路符号が検出されたデータＤ２若しくはデータＤ３を選択する。

そして選択器１６ｅは、選択したデータＤ２若しくはデータＤ３を、同期検出部１６ｆへ供給する。同期検出部１６ｆは、供給されるデータＤ２若しくはデータＤ３に対して同期検出・データ再生処理を実行し、得られた再生データを誤り検出部１６ｇへ供給する。誤り検出部１６ｇは、供給される再生データについて誤りを検出しない場合、これを非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１として、制御部１０へ出力するようになされている。

なお本実施の形態の場合、選択器１６ｅは、データＤ２及びデータＤ３の両方について、伝送路符号が検出された旨の通知を受ける場合があり得るが、この場合は、例えば予め設定した優先度に基づいて何れかを選択するようになされている。

また本実施の形態の場合、図１２に示す選択復調回路１６に代えて、図１３に示すような選択復調回路１６Ｘを適用するようにしても良い。

すなわち、この選択復調回路１６Ｘ内のＡ／Ｄコンバータ１６Ｘａ及びＡ／Ｄコンバータ１６Ｘｂは、振幅・位相検出回路１５からの振幅変化検出結果信号Ｓ２及び位相変化検出結果信号Ｓ３に対してそれぞれアナログデジタル変換処理を施し、この結果得られたデータＤ２及びデータＤ３を、それぞれ同期検出部１６Ｘｃ及び同期検出部１６Ｘｄへ供給する。

同期検出部１６Ｘｃは、データＤ２に対して同期検出・データ再生処理を実行し、同期検出処理の結果を選択器１６Ｘｅへ通知すると共に、得られた再生データＤ２Ｘを選択器１６Ｘｅへ供給する。同じように同期検出部１６Ｘｄは、データＤ３に対して同期検出・データ再生処理を実行し、同期検出処理の結果を選択器１６Ｘｅへ通知すると共に、得られた再生データＤ３Ｘを選択器１６Ｘｅへ供給する。

選択器１６Ｘｅは、同期検出部１６Ｘｃ及び同期検出部１６Ｘｄから通知される同期検出処理の結果に基づいて、同期検出部１６Ｘｃ及び同期検出部１６Ｘｄから供給される再生データＤ２Ｘ及び再生データＤ３Ｘのうち、同期が検出されて再生された再生データＤ２Ｘ若しくは再生データＤ３Ｘを選択する。

そして選択器１６Ｘｅは、選択した再生データＤ２Ｘ若しくは再生データＤ３Ｘを、誤り検出部１６Ｘｆへ供給し、当該誤り検出部１６Ｘｆにより誤りが検出されない場合、これを非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１として、制御部１０へ出力するようになされている。

なお本実施の形態の場合、選択器１６Ｘｅは、再生データＤ２Ｘ及び再生データＤ３Ｘの両方について、同期が検出された旨の通知を受ける場合があり得るが、この場合は、例えば予め設定した優先度に基づいて何れかを選択するようになされている。

また本実施の形態の場合、図１２や図１３に示す選択復調回路１６、１６Ｘに代えて、図１４に示すような選択復調回路１６Ｙを適用するようにしても良い。

すなわち、この選択復調回路１６Ｙ内のＡ／Ｄコンバータ１６Ｙａ及びＡ／Ｄコンバータ１６Ｙｂは、振幅・位相検出回路１５からの振幅変化検出結果信号Ｓ２及び位相変化検出結果信号Ｓ３に対してそれぞれアナログデジタル変換処理を施し、この結果得られたデータＤ２及びデータＤ３を、それぞれ同期検出部１６Ｙｃ及び同期検出部１６Ｙｄを介して、再生データＤ２Ｘ及び再生データＤ３Ｘとして、誤り検出部１６Ｙｅ及び誤り検出部１６Ｙｆへ供給する。

誤り検出部１６Ｙｅは、再生データＤ２Ｘについて伝送パケット構造を検出する処理を実行し、この結果を選択器１６Ｙｇへ通知すると共に、かかる再生データＤ２Ｘを選択器１６Ｙｇへ供給する。同じように誤り検出部１６Ｙｆは、再生データＤ３Ｘについて伝送パケット構造を検出する処理を実行し、この結果を選択器１６Ｙｇへ通知すると共に、かかる再生データＤ３Ｘを選択器１６Ｙｇへ供給する。

選択器１６Ｙｇは、誤り検出部１６Ｙｅ及び誤り検出部１６Ｙｆから通知される伝送パケット構造の検出結果に基づいて、誤り検出部１６Ｙｅ及び誤り検出部１６Ｙｆから供給される再生データＤ２Ｘ及び再生データＤ３Ｘのうち、例えば図１５に示すような構造の伝送パケットが正常に検出された再生データＤ２Ｘ若しくは再生データＤ３Ｘを選択する。

そして選択器１６Ｙｇは、選択した再生データＤ２Ｘ若しくは再生データＤ３Ｘを、非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１として、制御部１０へ出力するようになされている。

なお本実施の形態の場合、選択器１６Ｙｇは、再生データＤ２Ｘ及び再生データＤ３Ｘの両方について、伝送パケットが正常に検出された旨の通知を受ける場合があり得るが、この場合は、例えば予め設定した優先度に基づいて何れかを選択するようになされている。

（５）動作及び効果
以上の構成においてリーダライタ装置３の受信部１４は、負荷変調信号Ｓ１の振幅変化だけでなく位相変化も検出し、非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１の振幅に現れず位相に現れている場合には、位相変化の検出結果に基づいて復調したデータを、非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１として、制御部１０へ送出するようにした。

これにより、非接触ＩＣカード２が不具合ポイントにあるため、当該非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１の振幅に現れず位相に現れる場合であっても、非接触ＩＣカード２からの伝送データＤ１を確実に得ることができる。

以上の構成によれば、リーダライタ装置３は、負荷変調信号Ｓ１から伝送データＤ１を復調するために、当該負荷変調信号Ｓ１の振幅変化だけでなく位相変化も検出するようにしたことにより、非接触ＩＣカード２による負荷変調の結果が負荷変調信号Ｓ１の振幅に現れず位相に現れる場合であっても伝送データＤ１を得ることができ、かくして非接触ＩＣカード２と確実にデータ通信することができる。

特に、駅に設けられた券売機等では、ユーザにより挿入された非接触ＩＣカード２が券売機内部において機械的に位置固定され、その上で当該券売機内部のリーダライタ装置により非接触ＩＣカード２に対するデータの読み出し／書き込みが行われる。従ってこの場合には、非接触ＩＣカード２が、リーダライタ装置から距離ｄ１だけ離れた不具合ポイントで、位置固定されてしまう可能性がある。本実施の形態のリーダライタ装置３は、このような状況になった場合であっても、非接触ＩＣカード２とのデータ通信を確実に行うことができる。

（６）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、コスタスループでなる振幅・位相検出回路１５が、第２の出力信号Ｓｏ２を位相変化検出結果信号Ｓ３として後段の選択復調回路１６へ送出し、これによりこの第２の出力信号Ｓｏ２を選択復調回路１６に復調処理させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、振幅・位相検出回路１５は、制御信号Ｓｃを位相変化検出結果信号Ｓ３として後段の選択復調回路１６へ送出するようにしても良い。この場合、この制御信号Ｓｃにも負荷変調信号Ｓ１（入力信号Ｓｉｎ）の位相変化が現れているので、上述した効果と同様の効果を得ることができる。

また上述の実施の形態においては、コスタスループでなる振幅・位相検出回路１５が、Δθ=０°又は１８０°にロックされる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、Δθ=９０°又は２７０°にロックされるようにしても良い。また、このコスタスループでなる振幅・位相検出回路１５の実現方法については、アナログ回路又はデジタル回路の何れでも実装することが可能である。

さらに上述の実施の形態においては、図１２に示す選択復調回路１６を適用するか、若しくは図１３に示す選択復調回路１６Ｘを適用するか、若しくは図１４に示す選択復調回路１６Ｙを適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら選択復調回路１６、選択復調回路１６Ｘ、選択復調回路１６Ｙを適宜組み合わせて適用するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態において、誤り検出部１６ｇ等は、ＣＲＣに基づいて誤り検出処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、プリアンブル及びシンクコードに基づいて誤り検出処理するようにしても良い。
良い。

さらに上述の実施の形態においては、図１３に示す同期検出部１６Ｘｃ、１６Ｘｄが、同期検出のみを実行する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、同期検出部１６Ｘｃ、１６Ｘｄは、伝送路符号を検出する処理も実行するようにしても良い。この場合後段の選択器１６Ｘｅは、同期検出部１６Ｘｃ、１６Ｘｄから通知される同期検出の結果と伝送路符号検出の結果とに基づいて、データＤ２又はデータＤ３を選択するようにすれば良い。

さらに上述の実施の形態においては、図１２、図１３、図１４に示した選択復調回路１６、１６Ｘ、１６Ｙにおいて、Ａ／Ｄコンバータ１６ａ、１６ｂ、１６Ｘａ、１６Ｘｂ、１６Ｙａ、１６Ｙｂを設ける場合について述べたが、前段の振幅・位相検出回路１５がデジタル回路で構成される場合、これらについては設けなくても良い。

さらに上述の実施の形態では、非接触ＩＣカード２とデータ通信する通信装置として、リーダライタ装置３を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、負荷変調された負荷変調信号Ｓ１を受信して復調処理を行うものであれば、非接触ＩＣカード２とデータ通信するようになされた携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等、この他種々の装置を適用するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態では、受信した負荷変調信号（Ｓ１）からデータ（伝送データＤ１）を復調するために負荷変調信号の振幅変化と位相変化とを検出する検出手段（振幅・位相検出回路１５）を有する受信回路として、図５に示したような受信部１４を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

さらに上述の実施の形態では、位相変化を表す位相変化検出結果信号（Ｓ３）を、チャージポンプ回路（３４）を介して積分された電圧変化に変換し、当該変換した電圧変化に基づいてデータ（伝送データ）を復調する復調手段として、選択復調回路１６（１６Ｘ、１６Ｙ）を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

さらに上述の実施の形態では、第１の生成データ（Ｄ２）及び第２の生成データ（Ｄ３）に対し伝送路符号の検出を行う伝送路符号検出手段として伝送路符号検出部１６ｃ、１６ｄを適用し、同期検出を行う同期検出手段として同期検出部１６Ｘｃ、１６Ｘｄを適用し、伝送パケット構造の検出を行うパケット構造検出手段として誤り検出部１６Ｙｅ、１６Ｙｆを適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

本発明は、非接触ＩＣカードとデータ通信するリーダライタ装置等に利用することができる。

本実施の形態における非接触ＩＣカードシステムの構成を示す略線図である。 解析対象を示す略線図である。 振幅変化についての解析結果を示す略線図である。 位相変化についての解析結果を示す略線図である。 受信部の構成を示す略線図である。 コスタスループでなる振幅・位相検出回路の構成を示す略線図である。 ＶＣＯ及びループフィルタの概略特性を示す略線図である。 各出力の位相関係を示す略線図である。 第２の出力信号の位相変化を示す略線図である。 パッシブ積分回路を示す略線図である。 チャージポンプ回路を示す略線図である。 選択復調回路（１）を示す略線図である。 選択復調回路（２）を示す略線図である。 選択復調回路（３）を示す略線図である。 パケット構造を示す略線図である。 従来の非接触ＩＣカードシステムを示す略線図である。 従来の検出回路及び復調回路を示す略線図である。 従来の復調回路を示す略線図である。 従来の伝送パケット（１）を示す略線図である。 マンチェスタ符号を示す略線図である。 従来の伝送パケット（２）を示す略線図である。 リーダライタ装置に対し非接触ＩＣカードを鉛直上方に移動させた場合の通信特性を示す略線図である。

符号の説明

１……非接触ＩＣカードシステム、２……非接触ＩＣカード、３……リーダライタ装置、４……サーバ装置、１０……制御部、１２……アンテナ部、１４……受信部、ＣＴ１……リーダライタ装置側回路、ＣＴ２……非接触ＩＣカード側回路、１５……振幅・位相検出回路、１６、１６Ｘ、１６Ｙ……選択復調回路。

Claims (12)

1. 受信した負荷変調信号からデータを復調するために、上記負荷変調信号の振幅変化と位相変化とを検出する検出手段
   を具えることを特徴とする受信回路。
2. 上記検出手段は、コスタスループ回路でなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
3. チャージポンプ回路と、
   上記位相変化の検出結果を表す位相変化検出結果信号を、上記チャージポンプ回路を介して積分された電圧変化に変換し、当該変換した電圧変化に基づいて上記データを復調する復調手段と
   を具えることを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
4. 上記検出した振幅変化に基づいて生成した第１の生成データ及び上記検出した位相変化に基づいて生成した第２の生成データに対し、伝送路符号の検出を行う伝送路符号検出手段と、
   上記伝送路符号検出手段により伝送路符号が検出された上記第１の生成データ又は上記第２の生成データを、上記データを復調するために選択する選択手段と
   を具えることを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
5. 上記検出した振幅変化に基づいて生成した第１の生成データ及び上記検出した位相変化に基づいて生成した第２の生成データに対し、同期検出を行う同期検出手段と、
   上記同期検出手段により同期が検出された上記第１の生成データ又は上記第２の生成データを、上記データを復調するために選択する選択手段と
   を具えることを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
6. 上記検出した振幅変化に基づいて生成した第１の生成データ及び上記検出した位相変化に基づいて生成した第２の生成データに対し、伝送パケット構造の検出を行うパケット構造検出手段と、
   上記パケット構造検出手段により上記伝送パケット構造が検出された上記第１の生成データ又は上記第２の生成データを、上記データを復調するために選択する選択手段と
   を具えることを特徴とする請求項１に記載の受信回路。
7. 外部からの負荷変調信号を受信する受信回路を有し、
   上記受信回路は、
   上記受信した負荷変調信号からデータを復調するために、上記負荷変調信号の振幅変化と位相変化とを検出する検出手段
   を具えることを特徴とする通信装置。
8. 上記検出手段は、コスタスループ回路でなる
   ことを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
9. チャージポンプ回路と、
   上記位相変化の検出結果を表す位相変化検出結果信号を、上記チャージポンプ回路を介して積分された電圧変化に変換し、当該変換した電圧変化に基づいて上記データを復調する復調手段と
   を具えることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
10. 上記検出した振幅変化に基づいて生成した第１の生成データ及び上記検出した位相変化に基づいて生成した第２の生成データに対し、伝送路符号の検出を行う伝送路符号検出手段と、
    上記伝送路符号検出手段により伝送路符号が検出された上記第１の生成データ又は上記第２の生成データを、上記データを復調するために選択する選択手段と
    を具えることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
11. 上記検出した振幅変化に基づいて生成した第１の生成データ及び上記検出した位相変化に基づいて生成した第２の生成データに対し、同期検出を行う同期検出手段と、
    上記同期検出手段により同期が検出された上記第１の生成データ又は上記第２の生成データを、上記データを復調するために選択する選択手段と
    を具えることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
12. 上記検出した振幅変化に基づいて生成した第１の生成データ及び上記検出した位相変化に基づいて生成した第２の生成データに対し、伝送パケット構造の検出を行うパケット構造検出手段と、
    上記パケット構造検出手段により上記伝送パケット構造が検出された上記第１の生成データ又は上記第２の生成データを、上記データを復調するために選択する選択手段と
    を具えることを特徴とする請求項７に記載の通信装置。
    

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