JP2008283637A - Wireless communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャリアセンス機能を備えた無線通信装置に関するものである。 The present invention relates to a wireless communication apparatus having a carrier sense function.
無線通信装置の中には、キャリアセンス機能を備えるものがある(例えば、特許文献1及び2)。キャリアセンス機能とは、同一周波数を有するキャリア(搬送波)が同時に複数発生することを防止するために、送信信号を送信する前に、使用すべきチャネルが未使用であるか否かを確認する機能である。例えば、この種の無線通信装置は、受信回路における受信用ミキサの出力信号を受けるキャリアセンス回路を備え、他の無線通信装置が通信中である場合にその通信信号を受信して、この通信信号が、自身が使用すべきチャネルであるか否かを確認する。
Some wireless communication devices have a carrier sense function (for example,
例えば、無線通信装置が使用すべきチャネルの周波数がfcである場合、局部発振器によって周波数Δfだけずらした周波数fc+Δfのローカル信号を生成する。ここで、他の無線通信装置が周波数fcのチャネルを用いて通信中である場合、無線通信装置は他の無線通信装置から放射された周波数fcの搬送波を受信し、受信用ミキサによって、搬送波の周波数fcとローカル信号の周波数fc+Δfとの差周波成分Δfと和周波成分2fc+Δfとを生成する。キャリアセンス回路では、フィルタを介して差周波成分Δfのみを取り出し、差周波成分Δfが検出された場合には使用すべきチャネルがすでに使用されていると判断し、差周波成分Δfが検出されなかった場合には使用すべきチャネルが未使用であると判断する。 For example, when the frequency of the channel to be used by the wireless communication apparatus is fc, a local signal having a frequency fc + Δf shifted by the frequency Δf is generated by the local oscillator. Here, when another wireless communication device is communicating using the channel of frequency fc, the wireless communication device receives the carrier wave of frequency fc emitted from the other wireless communication device, and the carrier mixer receives the carrier wave of frequency fc. A difference frequency component Δf and a sum frequency component 2fc + Δf between the frequency fc and the frequency fc + Δf of the local signal are generated. In the carrier sense circuit, only the difference frequency component Δf is extracted through the filter, and when the difference frequency component Δf is detected, it is determined that the channel to be used is already used, and the difference frequency component Δf is not detected. If it is determined that the channel to be used is unused.
無線通信装置は、使用すべきチャネルが未使用である場合、局部発振器の発振周波数をfc+Δfから当該チャネルの周波数fcに切り替えた後にデータ通信へ移行する。
例えば、RFIDシステムにおける通信規格では、キャリアセンス期間後、局部発振器のセットアップ期間を設けられることなく直ちに通信期間が設けられているので、無線通信装置としてのリーダライタ装置は、局部発振器としてのPLLの発振周波数切替を高速に切り替える必要がある。しかしながら、PLLでは発振周波数を高速に切り替えることが困難であり、その結果、無線通信装置は、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが難しかった。 For example, in the communication standard in the RFID system, since the communication period is provided immediately after the carrier sense period without providing the setup period of the local oscillator, the reader / writer apparatus as the wireless communication apparatus is configured with the PLL as the local oscillator. It is necessary to switch the oscillation frequency at high speed. However, in the PLL, it is difficult to switch the oscillation frequency at high speed, and as a result, it is difficult for the wireless communication device to shift from carrier sense to data communication at high speed.
そこで、本発明は、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが可能な無線通信装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus that can shift from carrier sense to data communication at high speed.
本発明の無線通信装置は、送信用局部発振器を有し、該送信用局部発振器からの出力信号を搬送波とする送信信号を生成する送信回路と、送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサとを有するキャリアセンス回路とを備えている。 The wireless communication device of the present invention includes a transmission local oscillator, a transmission circuit that generates a transmission signal using the output signal from the transmission local oscillator as a carrier wave, and a reception signal using the output signal from the transmission local oscillator. Carrier sense having a receiving circuit having a receiving mixer to demodulate, a carrier sensing local oscillator, and a carrier sensing mixer for generating a difference frequency component between the output signal from the carrier sensing local oscillator and the received signal Circuit.
この無線通信装置によれば、キャリアセンス回路が、送信回路のための送信用局部発振器とは別にキャリアセンス用局部発振器を有しているので、キャリアセンスからデータ通信へ移行する前に、送信用局部発振器の発振周波数を設定することができる。したがって、この無線通信装置によれば、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することができる。 According to this wireless communication apparatus, since the carrier sense circuit has the local oscillator for carrier sense separately from the local oscillator for transmission for the transmission circuit, before the transition from carrier sense to data communication, The oscillation frequency of the local oscillator can be set. Therefore, according to this wireless communication apparatus, it is possible to shift from carrier sense to data communication at high speed.
上記した送信回路は、送信用局部発振器からの出力信号を出力側と受信用ミキサ側とに分配する分配器と、分配器と送信用局部発振器との間に設けられた第1のスイッチとを更に有していることが好ましい。 The transmission circuit described above includes a distributor that distributes an output signal from the transmission local oscillator to the output side and the reception mixer side, and a first switch provided between the distributor and the transmission local oscillator. Furthermore, it is preferable to have it.
この構成によれば、キャリアセンスからデータ通信へ移行する際に、第1のスイッチをオフからオンに切り替えるだけで、キャリアセンスからデータ通信へ高速に、且つ容易に移行することができる。また、キャリアセンスの際に第1のスイッチをオフすることで、送信用局部発振器からの出力信号が放射されて通信中のチャネルが存在すると誤検出されることを防止できる。また、送信用局部発振器からの出力信号の装置内回り込みによる誤検出を防止することができる。 According to this configuration, when shifting from carrier sense to data communication, it is possible to shift from carrier sense to data communication at high speed and easily simply by switching the first switch from OFF to ON. Further, by turning off the first switch at the time of carrier sense, it is possible to prevent erroneous detection that the output signal from the transmitting local oscillator is radiated and there is a channel in communication. Further, it is possible to prevent erroneous detection due to the in-device sneaking of the output signal from the transmitting local oscillator.
また、上記した送信回路は、出力側と分配器との間に減衰量可変型のアッテネータを更に有していることが好ましい。この構成によれば、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路と送信回路とのアイソレーションを更に向上することができる。また、この構成によれば、データ通信の際に、送信回路の出力パワーの制御を行うことが可能である。 Moreover, it is preferable that the above-described transmission circuit further includes a variable attenuation type attenuator between the output side and the distributor. According to this configuration, the isolation between the carrier sense circuit and the transmission circuit can be further improved during carrier sense. Further, according to this configuration, it is possible to control the output power of the transmission circuit during data communication.
また、上記した無線通信装置は、送信回路からの送信信号をアンテナへ導くと共にアンテナからの受信信号を受信回路へ導くアンテナ共用器と、アンテナ共用器と送信回路との間に設けられた第2のスイッチと、アンテナ共用器と受信回路とを接続するか又はアンテナ共用器とキャリアセンス回路とを接続するかを切り替える第3のスイッチとを更に備えていることが好ましい。 In addition, the above-described wireless communication device includes an antenna duplexer that guides a transmission signal from the transmission circuit to the antenna and a reception signal from the antenna to the reception circuit, and a second antenna provided between the antenna duplexer and the transmission circuit. And a third switch that switches between connecting the antenna duplexer and the reception circuit or switching between the antenna duplexer and the carrier sense circuit.
この構成によれば、キャリアセンスの際に、第2のスイッチをオフとすることができるので、キャリアセンス回路と送信回路とのアイソレーションを更に向上することが可能である。また、この構成によれば、キャリアセンスの際に、第3のスイッチがアンテナ共用器とキャリアセンス回路とを接続することができるので、キャリアセンス回路が受信回路へ与える影響を低減することが可能である。一方、データ通信の際には、第3のスイッチがアンテナ共用器と受信回路とを接続することができるので、キャリアセンス回路と送信回路とのアイソレーション高めることが可能であり、更に、受信回路がキャリアセンス回路へ与える影響を低減することが可能である。 According to this configuration, since the second switch can be turned off during carrier sensing, it is possible to further improve the isolation between the carrier sensing circuit and the transmission circuit. Further, according to this configuration, since the third switch can connect the antenna duplexer and the carrier sense circuit during carrier sense, it is possible to reduce the influence of the carrier sense circuit on the receiving circuit. It is. On the other hand, in data communication, since the third switch can connect the antenna duplexer and the receiving circuit, it is possible to increase the isolation between the carrier sense circuit and the transmitting circuit. Can reduce the influence on the carrier sense circuit.
本発明の別の無線通信装置は、送信用局部発振器を有し、該送信用局部発振器からの出力信号を搬送波とする送信信号を生成する送信回路と、送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサとして受信用ミキサを兼用するキャリアセンス回路と、送信用局部発振器とキャリアセンス用局部発振器とを切り替える第1のスイッチとを備えている。 Another wireless communication apparatus of the present invention includes a transmission local oscillator having a transmission local oscillator, generating a transmission signal using the output signal from the transmission local oscillator as a carrier wave, and receiving the output signal from the transmission local oscillator A receiving circuit having a receiving mixer for demodulating a signal, a carrier sensing local oscillator, and a carrier sensing mixer for generating a difference frequency component between an output signal from the carrier sensing local oscillator and a received signal. A carrier sense circuit also serving as a mixer, and a first switch for switching between a local oscillator for transmission and a local oscillator for carrier sense are provided.
この無線通信装置によれば、キャリアセンス回路が、送信回路のための送信用局部発振器とは別にキャリアセンス用局部発振器を有しているので、キャリアセンスからデータ通信へ移行する前に、送信用局部発振器の発振周波数を設定することができる。したがって、この無線通信装置によれば、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することができる。 According to this wireless communication apparatus, since the carrier sense circuit has the local oscillator for carrier sense separately from the local oscillator for transmission for the transmission circuit, before the transition from carrier sense to data communication, The oscillation frequency of the local oscillator can be set. Therefore, according to this wireless communication apparatus, it is possible to shift from carrier sense to data communication at high speed.
また、この無線通信装置によれば、キャリアセンスからデータ通信へ移行する際に、第1のスイッチをキャリアセンス用局部発振器から送信用局部発振器へ切り替えるだけで、キャリアセンスからデータ通信へ高速に、且つ容易に移行することができる。また、キャリアセンスの際に第1のスイッチを送信用局部発振器からキャリアセンス用局部発振器へ切り替えるだけで、送信用局部発振器からの出力信号が放射されて通信中のチャネルが存在すると誤検出されることを防止できる。また、送信用局部発振器からの出力信号の装置内回り込みによる誤検出を防止することができる。 Further, according to this wireless communication apparatus, when shifting from carrier sense to data communication, simply switching the first switch from the carrier sense local oscillator to the transmission local oscillator, the carrier sense to the data communication at high speed, And it can be easily transferred. In addition, when the carrier sense is performed, the first switch is switched from the local oscillator for transmission to the local oscillator for carrier sense, and the output signal from the local oscillator for transmission is radiated, so that there is a miscommunication channel. Can be prevented. Further, it is possible to prevent erroneous detection due to the in-device sneaking of the output signal from the transmitting local oscillator.
上記した別の無線通信装置は、送信回路からの送信信号をアンテナへ導くと共にアンテナからの受信信号を受信回路へ導くアンテナ共用器と、アンテナ共用器と送信回路との間に設けられた第2のスイッチとを更に備えていることが好ましい。 Another wireless communication apparatus described above includes an antenna duplexer that guides a transmission signal from a transmission circuit to an antenna and a reception signal from the antenna to a reception circuit, and a second antenna provided between the antenna duplexer and the transmission circuit. It is preferable to further include this switch.
この構成によれば、キャリアセンスの際に第2のスイッチをオフとすることができるので、キャリアセンス回路の局部発振器からの副次的に放射してしまう不要放射を抑制することが可能となる。 According to this configuration, since the second switch can be turned off at the time of carrier sensing, it is possible to suppress unnecessary radiation that is radiated from the local oscillator of the carrier sensing circuit. .
また、上記した別の無線通信装置は、受信用ミキサの出力信号を受信回路側へ導くか又はキャリアセンス回路側へ導くかを切り替える第3のスイッチを更に備えていることが好ましい。 The another wireless communication device described above preferably further includes a third switch for switching whether the output signal of the reception mixer is guided to the reception circuit side or the carrier sense circuit side.
この構成によれば、キャリアセンスの際に、第3のスイッチが受信用ミキサの出力信号をキャリアセンス回路側へ導くことができるので、キャリアセンス回路と受信回路間のアイソレーションを向上することが可能である。一方、データ通信の際には、第3のスイッチが受信用ミキサの出力信号を受信回路側へ導くことができるので、キャリアセンス回路が受信回路へ与える影響を低減することが可能である。 According to this configuration, since the third switch can guide the output signal of the reception mixer to the carrier sense circuit side during carrier sense, the isolation between the carrier sense circuit and the reception circuit can be improved. Is possible. On the other hand, in data communication, the third switch can guide the output signal of the receiving mixer to the receiving circuit side, so that the influence of the carrier sense circuit on the receiving circuit can be reduced.
また、上記したキャリアセンス回路は、ヘテロダイン方式を用い、キャリアセンス用局部発振器の発振周波数は、所望のチャネルに10.7MHzを加えた値であることが好ましい。 The carrier sense circuit described above uses a heterodyne system, and the oscillation frequency of the carrier sense local oscillator is preferably a value obtained by adding 10.7 MHz to a desired channel.
この構成によれば、キャリアセンス回路は、周波数10.7MHzの差周波成分を検出することとなる。周波数10.7MHz帯は、FMラジオやカード型のPHSモジュール等に使用されている周波数帯であるため、すでにディスクリートの部品が多数製造されている。したがって、低価格化を図ることが可能である。 According to this configuration, the carrier sense circuit detects a difference frequency component having a frequency of 10.7 MHz. The frequency 10.7 MHz band is a frequency band used for FM radios, card-type PHS modules, and the like, and many discrete parts have already been manufactured. Therefore, it is possible to reduce the price.
本発明によれば、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが可能な無線通信装置が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radio | wireless communication apparatus which can transfer to carrier communication from data communication at high speed is obtained.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
本実施形態では、RFIDシステムに用いられるリーダライタ装置(無線通信装置)について説明する。本実施形態に係るリーダライタ装置を説明する前に、RFIDシステムの概要及びキャリアセンスの概要を説明する。
[RFIDシステムの概要]
In this embodiment, a reader / writer device (wireless communication device) used in an RFID system will be described. Before describing the reader / writer device according to the present embodiment, an overview of the RFID system and an overview of carrier sense will be described.
[Outline of RFID system]
RFIDシステムは、RFIDタグ(電子タグともいう。)とリーダライタ装置とを備える。RFIDタグは、メモリを有しており、このメモリにIDデータ、商品の製品コード、管理コード、入場者の管理番号等のデータを格納することができる。これらのデータは、リーダライタ装置によって読み出されたり、書き込まれたりする。具体的には、まず、リーダライタ装置がRFIDタグへ命令コマンドを無線で送信し、RFIDタグがこの命令コマンドに対する応答コマンドを返信する。リーダライタ装置は、この応答コマンドを受けて、応答コマンドに対する処理(例えば、上記したデータ読出やデータ書込等)を実施する。 The RFID system includes an RFID tag (also referred to as an electronic tag) and a reader / writer device. The RFID tag has a memory, and data such as ID data, product code, management code, and visitor management number can be stored in the memory. These data are read or written by the reader / writer device. Specifically, first, the reader / writer device wirelessly transmits a command command to the RFID tag, and the RFID tag returns a response command to the command command. Upon receiving this response command, the reader / writer device performs processing for the response command (for example, data reading and data writing described above).
なお、RFIDタグには、電池等の駆動電源を有するアクティブ型のものと、電池等の駆動電源を有しないパッシブ型のものとがある。パッシブ型RFIDタグは、リーダライタ装置からの搬送波より駆動電力を生成する。
[キャリアセンスの概要]
Note that the RFID tag includes an active type having a driving power source such as a battery and a passive type having no driving power source such as a battery. A passive RFID tag generates drive power from a carrier wave from a reader / writer device.
[Overview of career sense]
日本のUHF帯RFIDシステムでは、電波法で規定されている周波数の範囲内で電波を送信する必要がある。このため、複数のリーダライタ装置を隣接して設置する場合には、同一周波数を使用せざるを得ない状況が生じてしまう。その結果、複数のリーダライタ装置が相互に干渉を与えてしまうことがある。複数のリーダライタ装置の相互干渉を回避するためには、複数のリーダライタ装置が無線チャネルを時分割で使用する必要がある。具体的な解決方法としては、日本の電波法で規定されているキャリアセンス機能がある。 In UHF band RFID systems in Japan, it is necessary to transmit radio waves within the frequency range defined by the Radio Law. For this reason, in the case where a plurality of reader / writer devices are installed adjacent to each other, a situation occurs in which the same frequency must be used. As a result, a plurality of reader / writer devices may interfere with each other. In order to avoid mutual interference among a plurality of reader / writer devices, it is necessary for the plurality of reader / writer devices to use radio channels in a time-sharing manner. As a specific solution, there is a carrier sense function stipulated in the Japanese Radio Law.
キャリアセンス機能とは、リーダライタ装置が、RFIDタグへ命令コマンドを送信する前に、使用すべき無線チャネルが未使用であるか否かを確認する機能である。リーダライタ装置は、当該周波数の無線チャネルが未使用状態である場合に限り、RFIDタグへの命令コマンドを送信することによって、隣接する複数のリーダライタ装置に対して送信タイミングをずらし、相互干渉を回避することができる。 The carrier sense function is a function in which the reader / writer device confirms whether or not a radio channel to be used is unused before transmitting a command command to the RFID tag. The reader / writer device transmits a command command to the RFID tag only when the radio channel of the frequency is not in use, thereby shifting the transmission timing with respect to a plurality of adjacent reader / writer devices and causing mutual interference. It can be avoided.
ここで、図1を参照して、キャリアセンスについてより詳細に説明する。図1は、RFIDシステムの構成を示す図である。送信準備中のリーダライタ装置RW2は、データ送信に先立って、すでにRFIDタグTagと通信中である他のリーダライタ装置RW1の存否を、他のリーダライタ装置RW1とRFIDタグTagとの間で送受しているキャリア信号の有無を検知することによって判定する。 Here, the carrier sense will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an RFID system. Prior to data transmission, the reader / writer device RW2 preparing for transmission transmits / receives the presence / absence of another reader / writer device RW1 that is already communicating with the RFID tag Tag between the other reader / writer device RW1 and the RFID tag Tag. It is determined by detecting the presence or absence of a carrier signal.
図2は、RFIDシステムにおける無線チャネルの一例を示す図である。図2に示すように、RFIDシステムでは、例えば、2MHz内の周波数帯に複数のチャネルが存在する。リーダライタ装置は、これらのチャネルから一つのチャネルを選択して、局部発振器からキャリア周波数を発振する。このキャリアを発振するためには、リーダライタ装置は、まずキャリアセンスを行い、所望の周波数が空いているとき、すなわち所望の周波数を他のリーダライタ装置が使用していないときのみ、キャリアを送信できる。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a radio channel in the RFID system. As shown in FIG. 2, in the RFID system, for example, there are a plurality of channels in a frequency band within 2 MHz. The reader / writer device selects one channel from these channels and oscillates the carrier frequency from the local oscillator. In order to oscillate this carrier, the reader / writer device first performs carrier sense, and transmits the carrier only when the desired frequency is available, that is, when the other reader / writer device is not using the desired frequency. it can.
図3は、RFIDシステムにおける無線通信方式の一例を示す図である。図3(a)に示すように、例えば、UHF帯高出力型RFIDシステムでは、キャリアセンス期間が5ms以上(5ms+ランダムバックオフ)と規定されており、その後直ぐに最大4sの送信期間が設けられている。そのため、リーダライタ装置は、キャリアセンスによって所望のキャリアが空いている場合には、直ちにデータ送信に移行しなければならない。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a wireless communication method in the RFID system. As shown in FIG. 3A, for example, in the UHF band high-power RFID system, the carrier sense period is defined as 5 ms or more (5 ms + random backoff), and a transmission period of maximum 4 s is provided immediately thereafter. Yes. Therefore, the reader / writer device must immediately shift to data transmission when a desired carrier is vacant due to carrier sense.
図4は、従来例に係るリーダライタ装置の構成の一部を示す回路図である。図4に示すリーダライタ装置50Xは、PLL(局部発振器)1、変調部2、ドライバアンプ(Driver Amp)3、分配器5及びパワーアンプ(Power Amp)6を有する送信回路と、受信用ミキサ9I,9Q、フィルタ10I,10Q、アンプ(Amp)11I,11Q及び移相器21を有するダイレクトコンバージョン型の受信回路と、PLL1、受信用ミキサ9Q、フィルタ10C及びアンプ(Amp)11Cを有するキャリアセンス回路と、アンテナ共用器7と、アンテナ8とを備えている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a part of the configuration of a reader / writer device according to a conventional example. A reader /
図4に示すリーダライタ装置50Xは、RFIDタグとの通信を確立するために、まず空いているチャンネルを探索し、チャンネルを確保すること(キャリアセンス)が必須となる。リーダライタ装置50Xは、電源が投入されると、アンプ11I,11Q,11CやPLL1等のセットアップを行い、セットアップ終了後から空いているチャンネルの探索を開始する。
In order to establish communication with the RFID tag, the reader /
図5を参照して、図4に示すリーダライタ装置50Xによるキャリアセンスを詳細に説明する。図5は、キャリアセンス回路の各部信号の周波数を示す図である。リーダライタ装置50Xが他のリーダライタ装置から受信した搬送波の周波数をfcとすると、この搬送波を検出するために、周波数fc+Δfのキャリアセンス用ローカル信号(キャリアセンス用Lo信号)を使用すれば、他のリーダライタ装置から搬送波が放射されているチャンネルでは、Δfの周波数成分がキャリアセンス回路によって検出される。なお、Δfは周波数ずれを表し、設計者が任意でΔfの周波数を決めればよい。
With reference to FIG. 5, the carrier sense by the reader /
具体的には、周波数fcの搬送波と周波数fc+Δfのキャリアセンス用ローカル信号とが受信器ミキサ9Qによって合成され、周波数Δfの差周波成分と周波数2fc+Δfの和周波成分とが生成される。なお、和周波成分は不要な成分であるため、ローパスフィルタ10Cにて除去され、周波数Δfの差周波成分のみが取り出される。この周波数Δfの差周波成分が検出された場合には所望のチャネルがすでに使用されていると判断され、周波数Δfの差周波成分が検出されなかった場合には所望のチャネルが未使用であると判断される。キャリアセンスによって所望のチャネルが未使用であると判断された場合、PLL1の周波数をfc+Δfからfcに切り替え、RFIDタグへのデータ送信に移行する。
Specifically, the carrier wave of frequency fc and the local signal for carrier sensing of frequency fc + Δf are combined by the
図3(a)示すように、RFIDシステムの通信規格では、キャリアセンス期間後、PLL1のセットアップ期間を設けられることなく直ちに通信期間が設けられているので、PLL1の発振周波数切替を高速に切り替える必要がある。しかしながら、PLL1では周波数をロックするのに時間を要するので、図3(b)のように、PLL1の周波数ロックのための設定時間が生じてしまう。このように、PLL1では発振周波数を高速に切り替えることが困難であり、その結果、キャリアセンスからデータ送信へ高速に移行することが難しかった。
As shown in FIG. 3A, in the communication standard of the RFID system, since the communication period is provided immediately after the carrier sense period without providing the setup period of PLL1, it is necessary to switch the oscillation frequency of PLL1 at high speed. There is. However, since it takes time to lock the frequency in the PLL1, as shown in FIG. 3B, a set time for locking the frequency of the PLL1 occurs. As described above, it is difficult for the
そこで、PLL1の周波数切替時間を短縮するために、キャリアセンス時にもデータ送信時と同じ周波数のローカル信号を用いることが考えられる。 Therefore, in order to shorten the frequency switching time of the PLL1, it is conceivable to use a local signal having the same frequency as that during data transmission at the time of carrier sensing.
図6は、従来例の変形例に係るリーダライタ装置の構成の一部を示す回路図である。図6に示すリーダライタ装置50Yは、リーダライタ装置50Xにおいて、キャリアセンス回路が分配器5からキャリアセンス用ローカル信号を受ける構成で従来例と異なっている。このような構成により、キャリアセンス時にも送信時と同じローカル信号を用いるようにしている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a part of the configuration of a reader / writer device according to a modification of the conventional example. A reader /
図7は、キャリアセンス回路の各部信号の周波数を示す図である。PLL1のロックタイムを考慮して、キャリアセンス時とデータ送信時とでそれぞれPLL1の発振周波数fc,fcsを同じにした場合、周波数fc+fcsの和周波成分は現れるが、差周波成分は取り出すことができないため、直流成分を監視し、大きな直流成分がキャリアセンス回路へ流れ込んだことを認識し、キャリアセンスの判定をおこなっている。しかしながら、キャリアセンス回路は受信用ミキサ9Qから分配しているので、受信回路へも大きな直流成分が流れてしまう。受信回路では、AC結合等によりDC成分を除去することが考えられるが、周波数が近い場合には直流成分が大きいため、確実にDC成分が除去されないことがある。そのため、受信回路における増幅器等が飽和するといった問題が生じてしまう。
FIG. 7 is a diagram illustrating the frequency of each signal of the carrier sense circuit. In consideration of the lock time of PLL1, if the oscillation frequencies fc and fcs of PLL1 are the same for carrier sensing and data transmission, the sum frequency component of frequency fc + fcs appears, but the difference frequency component cannot be extracted. For this reason, the direct current component is monitored, it is recognized that a large direct current component has flowed into the carrier sense circuit, and the carrier sense is determined. However, since the carrier sense circuit is distributed from the receiving
そこで、本発明は、キャリアセンスからデータ通信へ高速に移行することが可能なリーダライタ装置を提案する。
[第1の実施形態]
Therefore, the present invention proposes a reader / writer device that can shift from carrier sense to data communication at high speed.
[First Embodiment]
図8は、本発明の第1の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図8に示すリーダライタ装置50は、アンテナ8と、アンテナ共用器7と、送信回路100と、受信回路200と、キャリアセンス回路300と、制御回路400とを備えている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing the reader / writer device according to the first embodiment of the present invention. The reader /
アンテナ共用器7は、例えば、サーキュレータである。アンテナ共用器7は、アンテナ8からの受信信号を受信回路200及びキャリアセンス回路300へ導き、送信回路100からの送信信号をアンテナ8へ導く。
The
送信回路100は、搬送波を制御回路400からのベースバンド信号で変調して送信信号を生成し、アンテナ8へ送信する。送信回路100は、送信用PLL(局部発振器)1と、変調部2と、ドライバアンプ(Driver Amp)3と、第1のスイッチ(SW)4と、分配器5と、パワーアンプ(Power Amp)6とを有している。
The
送信用PLL1は、制御回路400からの周波数設定信号に応じて発振周波数を設定し、搬送波を変調部2へ供給する。
The
変調部2は、送信用PLL1からの搬送波を制御回路400からのベースバンド信号(変調信号)で変調した変調波を生成する。なお、この変調波は送信用ローカル信号としても使用する。変調部2は、この変調波をドライバアンプ3を介して第1のスイッチ4へ出力する。
The
第1のスイッチ4は、制御回路400からの切替信号に基づいてオン/オフを切り替える。具体的には、第1のスイッチ4は、データ送信時及びデータ受信時のみオンする。送信用PLL1からの変調波が送信回路100から出力されてしまうと、例えば、キャリアセンス時に、リーダライタ装置50自身の不要放射、リーダライタ装置50内での回り込み等によって、キャリアが存在していると誤検出する可能性がある。そのため、このような不要放射、回り込み電力は、規格で規定されているキャリアセンスレベルよりも下回る必要がある。例えば、キャリアセンス回路300への回りこみ電力は、高出力型の場合−74dBm以下、低出力型の場合−64dBm以下にする必要がある。なお、キャリアセンス時ではすべての部品が動作を行っている。このように、第1のスイッチ4は、例えば、キャリアセンス時に、送信用PLL1からの変調波がキャリアセンス回路300へ回り込むこと等を抑制するものである。
The
分配器5は、変調波をパワーアンプ6と受信回路200とに分配する。パワーアンプ6を介して増幅された変調波はアンテナ共用器7を通してアンテナ8から送信信号として出力される。受信回路200側へと分配された変調波は送信用ローカル信号として使用される。
The
ここで、パッシブ型のRFIDタグを用いるRFIDシステムでは、RFIDタグへの電源供給のために、送信回路100は、送信時、常に搬送波を出しつづける必要がある。すなわち、送信回路100と受信回路200とは同時に動作させる必要があるときがある。つまり、パッシブ型RFIDシステムでは受信時に無変調波をRFIDタグへ送り続ける。RFIDタグはリーダライタ装置からの無変調波から電源を作成し、リーダライタ装置の無変調波に対して負荷変調を行う。そのため、受信時の送信用ローカル信号には無変調波が供給されることになる。
Here, in an RFID system using a passive RFID tag, the
受信回路200は、受信信号を復調したベースバンド信号を生成し、制御回路400へ出力する。受信回路200は、ダイレクトコンバージョン方式を採用しており、受信用ミキサ9I,9Qと、フィルタ10I,10Qと、アンプ(Amp)11I,11Qと、移相器21とを有している。
The
受信用ミキサ9Iは、受信信号と送信用ローカル信号とで乗算することでI相ベースバンド信号(復調信号)を生成し、フィルタ10I及びアンプ11Iを介して制御回路400へ出力する。同様に、受信用ミキサ9Qは、受信信号と移相器によってπ/2遅延された送信用ローカル信号とで乗算することでQ相ベースバンド信号(復調信号)を生成し、フィルタ10Q及びアンプ11Qを介して制御回路400へ出力する。
The reception mixer 9I multiplies the reception signal and the transmission local signal to generate an I-phase baseband signal (demodulation signal), and outputs it to the
キャリアセンス回路300は、制御回路400に従いキャリアセンスを行う。キャリアセンス回路300は、フィルタ12と、アンプ(Amp)13と、キャリアセンス用ミキサ14と、フィルタ15と、アンプ(Amp)16と、RSSI部17と、判定部18と、ドライバアンプ(Driver Amp)19と、キャリアセンス用PLL(局部発振器)20とを有している。
The
フィルタ12は、イメージ除去用に設けられており、所望周波数であるキャリアセンスすべき周波数のみ通せればよい。フィルタ12としては、例えばSAWフィルタが用いられる。アンプ13はローノイズアンプである。
The
キャリアセンス用ミキサ14は、アンプ13からの受信信号とドライバアンプ19からのキャリアセンス用ローカル信号とを合成し、これらの信号の差周波成分と和周波成分とを生成して、フィルタ15へ出力する。なお、これらの差周波成分と和周波成分とを取り出すために、本実施形態のキャリアセンス回路300はスーパーヘテロダイン方式を採用しており、キャリアセンス用ミキサ14は、受信信号の周波数を中間周波数に切替するために設けられている。この中間周波数としては10.7MHzが好ましい。10.7MHz帯はFMラジオやカード型のPHSモジュール等に広く使用されている周波数帯であるので、すでにディスクリートの部品が多数製造されている。その結果、部品価格が安く、リーダライタ装置50の低価格化が可能である。
The
フィルタ15は、ローパスフィルタであり、キャリアセンス用ミキサ14からの和周波成分を遮断する。すなわち、フィルタ15は、キャリアセンス用ミキサ14からの差周波成分をアンプ16を介してRSSI部17へ出力する。フィルタ15には、例えば、TDK株式会社製セラミックフィルタ(FFE1070MA11UXL)等が適用可能である。
The
RSSI(Receiver Signal Strength Indicator)とは、受信機の電界強度を表すDC電圧出力である。このRSSIの出力レベルは、電界強度の測定やキャリアセンスレベルの監視として使用されている。RSSI部17は、本実施案では、10.7MHzに対応したRSSIにてキャリアセンスレベルを監視している。キャリアセンスレベルは例えば、日本の電波法に規定されている感度を実現する必要がある。例えば、日本ではUHF帯RFIDリーダライタ装置に規定されているキャリアセンスレベルは、高出力型の場合−74dBmであり、低出力型の場合−64dBmである。
RSSI (Receiver Signal Strength Indicator) is a DC voltage output representing the electric field strength of the receiver. The RSSI output level is used for measuring the electric field strength and monitoring the carrier sense level. In the present embodiment, the
判定部18は、RSSI部17からのキャリアセンスレベルからキャリアの有無を判定する。判定部18は、この判定結果を制御回路400へ出力する。
The
キャリアセンス用PLL20は、制御回路400からの周波数設定信号に応じて、所望の周波数に10.7MHzを加えた周波数のキャリアセンス用ローカル信号を生成し、ドライバアンプ19を介してキャリアセンス用ミキサ14へ出力する。
The
制御回路400は、キャリアセンス、送信信号の送信を制御すると共に、RFIDタグからの受信信号を解析する。そのために、制御回路400は、データ送信時に、チャネルの周波数設定信号、ベースバンド信号(変調信号)及びスイッチ切替信号を送信回路100に出力し、受信時には、受信回路200からの復調した応答信号を解析する。また、キャリアセンス時には、制御回路400は、周波数設定信号をキャリアセンス回路300に出力すると共に、キャリアセンス回路300からの判定結果に基づいて送信時のチャネルを決定する。
The
次に、図9を参照して、第1の実施形態のリーダライタ装置50の動作を説明する。図9は、第1の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。なお、図9には、日本の電波法に基づいた動作が示されている。
Next, the operation of the reader /
まず、リーダライタ装置50に電源が投入されると(ステップS01)、各回路のセットアップが開始される。このとき、送信用PLL1の発振周波数が、制御回路400からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルの周波数に設定されると共に、キャリアセンス用PLL20の発振周波数が、制御回路400からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルに10.7MHzを加えた周波数にセットアップされる(ステップS02)。
First, when the reader /
セットアップが終了した後、例えば所定時間後、キャリアセンスモードへ移行する。すると、キャリアセンス回路300におけるキャリアセンス用ミキサ14によって、受信信号の搬送波の周波数とキャリアセンス用PLL20からのキャリアセンス用ローカル信号の周波数との差周波成分と和周波成分とが生成され、差周波成分のみがフィルタ15を通過する。RSSI部17では差周波成分のキャリアセンスレベルが監視され、判定部18ではこのキャリアセンスレベルからキャリアの有無が判定される。この判定結果は、制御回路400へ出力される。
After the setup is completed, for example, after a predetermined time, the mode shifts to the carrier sense mode. Then, the
このキャリアセンスモードへ移行するときには、制御回路400からの切替信号に基づいて、第1のスイッチ4がオフする。これによって、キャリアセンス中、送信用PLL1からの送信用ローカル信号がキャリアセンス回路300へ回り込むことを抑制することができる(ステップS03)。
When shifting to the carrier sense mode, the
次いで、制御回路400によって、キャリアセンス回路300からの判定結果に基づいて、所望のチャネルが空チャネルであるか否かが判断される(ステップS04)。所望のチャネルが他のリーダライタ装置によって使用されている場合には、所望のチャネルが変更され(ステップS05)、ステップS03へ戻り、再度キャリアセンスが実行される。具体的には、制御回路400によって、送信用PLL1の発振周波数及びキャリアセンス用PLL20の発振周波数が再設定され、再度キャリアセンスが実行される(ステップS05)。
Next, based on the determination result from the
このように、リーダライタ装置50は、キャリアセンスを開始し、規定時間内、すなわち図3に示すキャリアセンス期間内に他のリーダライタ装置が搬送波を発振している場合には現在のチャネルでの送信を諦め、他のチャネルか、またはランダムにチャネルを選択し、もう一度キャリアセンスを行うこととなる。すなわち、リーダライタ装置50は、空チャネルが存在するまでキャリアセンスを繰り返すこととなる。
As described above, the reader /
一方、所望のチャネルが空チャンネルである場合には、リーダライタ装置50は、データ送信モードへ移行し、RFIDタグへデータ送信を開始する。具体的には、制御回路400からの切替信号に基づいて第1のスイッチ4をオンし、制御回路400からベースバンド信号が送信回路100へ出力される。すると、変調部2によって、搬送波がベースバンド信号によって変調され、送信回路100から送信信号が出力される。
On the other hand, when the desired channel is an empty channel, the reader /
ここで、送信用PLL1は、ステップS02又はS05において、既に周波数ロックを行っているので、キャリアセンスからデータ送信モードへ移行時間は、第1のスイッチ4の切替時間に依存する。第1のスイッチ4の切替時間は、送信用PLL1の周波数ロック時間に比べて非常に早いので、図3(b)に示す設定時間がほとんど無くなる。
Here, since the
その後、RFIDタグから応答信号が受信され、この受信信号は、受信回路200によって復調されて、制御回路400によって解析される(ステップS06)。なお、リーダライタ装置50は、図3に規定されている送信時間内である最大4s以内ならば、複数のコマンドを発行してもよい。リーダライタ装置50はこの最大4s内のみRFIDタグとの通信が可能となる。
Thereafter, a response signal is received from the RFID tag, and the received signal is demodulated by the receiving
データ送信終了後、制御回路400からの切替信号に基づいて、第1のスイッチ4がオフする。なお、図3に示すように、送信期間後は停止期間が定められており、通信終了後から50ms期間、キャリアセンス及び送信を停止する(ステップS07)。
After the data transmission is completed, the
なお、データ送受信時、キャリアセンス回路300は電源をオフにせず、そのまま動作させておくことが好ましい。しかしながら、リーダライタ装置50は、図3に示す停止期間の50ms間のみ回路の電源をオフにすることが可能であるので、一旦電源オフし、再びキャリアセンスする際までに回路が安定動作するように電源をオンにしてもよい。これによって、再び、キャリアセンス動作時の設定時間(図3(b)参照)が短縮される。
Note that, at the time of data transmission / reception, the
このように、第1の実施形態のリーダライタ装置50によれば、キャリアセンス回路300が、送信回路100のための送信用PLL1とは別にキャリアセンス用PLL20を有しているので、キャリアセンスからデータ送信へ移行する前に、送信用PLL1の発振周波数を設定することができる。更に、第1のスイッチ4の切り替えのみでキャリアセンスからデータ送信への移行を切り替えている。したがって、第1の実施形態のリーダライタ装置50によれば、キャリアセンスからデータ送信へ高速に移行することができる。
Thus, according to the reader /
また、第1の実施形態のリーダライタ装置50によれば、キャリアセンスの際に第1のスイッチ4をオフすることで、送信用PLL1からの出力信号が放射されて通信中のチャネルが存在すると誤検出されることを防止できる。また、送信用PLL1からの出力信号の装置内回り込みによる誤検出を防止することができる。
Further, according to the reader /
また、第1の実施形態のリーダライタ装置50によれば、キャリアセンス回路300が受信用ミキサ9I,9Qの前段から分配しているので、パワーアンプ6、アンテナ共用器7、キャリアセンス回路300のフロントエンド部をモジュール化することが可能となる。これによって、フロントエンド部の部品としてキャリアセンス回路300、アンテナ共用器7が存在することになり、これらのフロントエンドモジュールへとキャリアセンス回路300を複合することが可能となる。なお、これらのフロントエンド部は、LTCC(低温同時焼成セラミックス)等を用いて、高周波部品・デバイスの集積化が可能となる。
Further, according to the reader /
また、キャリアセンス回路300をモジュール化することで、リーダライタ装置の付加回路としてキャリアセンス回路300を作成することが可能となる。これによって、従来のリーダライタ装置にキャリアセンス回路300を付加する形で設計が可能となる。
Further, by making the
また、第1の実施形態のリーダライタ装置50によれば、送信用PLL1とキャリアセンス用PLL20との二つを動作させ、キャリアセンス用PLL20を所望のキャリアに10.7MHzを加えた周波数に設定しているので、キャリア周波数と局部発振周波数との差が”0”に近くなることがなく、キャリアセンス検出信号が消失してしまうことがない。
[第2の実施形態]
Further, according to the reader /
[Second Embodiment]
図10は、本発明の第2の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図10に示すリーダライタ装置50Aは、リーダライタ装置50において送信回路100に代えて送信回路100Aを備える構成で第1の実施形態と異なっている。リーダライタ装置50Aの他の構成は、リーダライタ装置50と同一である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a reader / writer device according to the second embodiment of the present invention. A reader /
送信回路100Aは、可変アッテネータ22を更に有する構成で送信回路100と異なっている。送信回路100Aの他の構成は、送信回路100と同一である。
The
可変アッテネータ22は、分配器5とパワーアンプ6との間に接続されており、制御回路400からの調整信号に応じて減衰量を調整する。
The
キャリアセンス時では、第1のスイッチ4をオフにするが、この第1のスイッチ4のみで送信回路100からの搬送波の回り込みを押さえ込むのが難しい可能性がある。リーダライタ装置50Aでは、最大出力である+30dBmからキャリアセンスレベル−74dBmのアイソレーションを取る必要がある。つまり、104dBmのアイソレーションを実現する必要がある。そのため、第1のスイッチ4のみでアイソレーションが取れない場合は、キャリアセンス時のみ可変アッテネータ22の減衰量を最大にする。リーダライタ装置50Aにおける送信時は可変アッテネータ22の減衰量は、最小化、または制御回路400からの調整信号に応じて設定する。
At the time of carrier sense, the
次に、図11を参照して、第2の実施形態のリーダライタ装置50Aの動作を説明する。図11は、第2の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。リーダライタ装置50Aは、リーダライタ装置50の動作において、ステップS03,S06に代えてそれぞれステップS03A,S06Aを行う点で第1の実施形態と異なる。
Next, the operation of the reader /
すなわち、リーダライタ装置50Aは、ステップS03において第1のスイッチ4をオフすると同時に、更に可変アッテネータ22の減衰量を例えば最大に設定する(ステップS03A)。この際、可変アッテネータ22の減衰量の設定値は最大であることが好ましいが、後述する効果が得られるのであれば必ずしも最大でなくてもよい。ステップS03Aにおける他の動作はステップS03と同一である。
That is, the reader /
また、リーダライタ装置50Aは、ステップS06において第1のスイッチ4をオンすると同時に、更に可変アッテネータ22の減衰量を制御回路400からの調整信号に応じて調整する(ステップS06A)。ステップS06Aにおける他の動作はステップS03と同一である。
The reader /
このように、第2の実施形態のリーダライタ装置50Aでは、第1の実施形態のリーダライタ装置50と同様な利点を得ることができる。
As described above, the reader /
また、第2の実施形態のリーダライタ装置50Aによれば、キャリアセンスの際に可変アッテネータ22の減衰量を最大にするので、キャリアセンス回路300と送信回路100とのアイソレーションを更に拡大することができる。また、第2の実施形態のリーダライタ装置50Aによれば、データ送信モードにおける可変アッテネータ22の減衰量を調整できるため、送信回路100の送信パワーの制御を行うことが可能である。
[第3の実施形態]
Further, according to the reader /
[Third Embodiment]
図12は、本発明の第3の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図12に示すリーダライタ装置50Bは、リーダライタ装置50Aにおいて更に第2及び第3のスイッチ23,24を備える構成で第2の実施形態と異なっている。リーダライタ装置50Bの他の構成は、リーダライタ装置50Aと同一である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a reader / writer device according to the third embodiment of the present invention. A reader /
第2のスイッチ23は、送信回路100Aとアンテナ共用器7との間に接続されており、制御回路400からの切替信号に応じてオン/オフを切り替える。具体的には、第2のスイッチ23は、キャリアセンス時にオフとなり、データ送信時にオンとなる。第2のスイッチ23は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路300と送信回路100とのアイソレーションを高めるために設けられている。
The
第3のスイッチ24は、アンテナ共用器7と受信回路200とキャリアセンス回路300との間に接続されており、制御回路400からの切替信号に応じてアンテナ共用器7と受信回路200とを接続するか、又はアンテナ共用器7とキャリアセンス回路300とを接続するかを切り替える。具体的には、第3のスイッチ24は、キャリアセンス時にアンテナ共用器7とキャリアセンス回路300とを接続し、データ送信時にアンテナ共用器7と受信回路200とを接続する。
The
第3のスイッチ24は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路300が受信回路200へ与える影響を低減するために設けられている。また、第3のスイッチ24は、データ送信の際に、キャリアセンス回路300と送信回路100とのアイソレーションを高めるために、また、受信回路200がキャリアセンス回路300へ与える影響を低減するために設けられている。
The
次に、図13を参照して、第3の実施形態のリーダライタ装置50Bの動作を説明する。図13は、第3の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。リーダライタ装置50Bは、リーダライタ装置50Aの動作において、ステップS03A,S06A,S07に代えてそれぞれステップS03B,S06B,S07Bを行う点で第2の実施形態と異なる。
Next, the operation of the reader /
すなわち、リーダライタ装置50Bは、ステップS03Aにおいて第1のスイッチ4をオフすると同時に、更に、第2のスイッチ23はオフし、第3のスイッチ24はアンテナ共用器7とキャリアセンス回路300とを接続する(ステップS03B)。ステップS03Bにおける他の動作はステップS03Aと同一である。
That is, the reader /
また、リーダライタ装置50Bは、ステップS06Aにおいて第1のスイッチ4をオンすると同時に、更に、第2のスイッチ23はオンし、第3のスイッチ24はアンテナ共用器7と受信回路200とを接続する(ステップS06B)。ステップS06Bにおける他の動作はステップS06Aと同一である。
The reader /
また、リーダライタ装置50Bは、ステップS07において第1のスイッチ4をオフすると同時に、更に、第2のスイッチ23がオフする(ステップS07B)。ステップS07Bにおける他の動作はステップS07と同一である。
The reader /
このように、第3の実施形態のリーダライタ装置50Bでは、第2の実施形態のリーダライタ装置50Aと同様な利点を得ることができる。
As described above, the reader /
また、第3の実施形態のリーダライタ装置50Bによれば、キャリアセンスの際に、第2のスイッチ23がオフとなるので、キャリアセンス回路300と送信回路100とのアイソレーションを更に拡大することができる。
Further, according to the reader /
また、第3の実施形態のリーダライタ装置50Bによれば、キャリアセンスの際に、第2のスイッチ24がアンテナ共用器7とキャリアセンス回路300とを接続するので、キャリアセンス回路300が受信回路200へ与える影響を低減することが可能である。一方、データ送信の際には、第2のスイッチ24がアンテナ共用器7と受信回路200とを接続するので、キャリアセンス回路300と送信回路100とのアイソレーション高めることができ、また、受信回路200がキャリアセンス回路300へ与える影響を低減することが可能である。
[第4の実施形態]
Also, according to the reader /
[Fourth Embodiment]
図14は、本発明の第4の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図14に示すリーダライタ装置50Cは、アンテナ8と、アンテナ共用器7と、送信回路100Cと、受信回路200Cと、キャリアセンス回路300Cと、制御回路400とを備えている。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a reader / writer device according to the fourth embodiment of the present invention. A reader /
アンテナ共用器7は、例えば、サーキュレータである。アンテナ共用器7は、アンテナ8からの受信信号を受信回路200C及びキャリアセンス回路300Cへ導き、送信回路100Cからの送信信号をアンテナ8へ導く。
The
送信回路100Cは、搬送波を制御回路400からのベースバンド信号で変調して送信信号を生成し、アンテナ8から送信する。送信回路100Cは、送信用PLL(局部発振器)1と、変調部2と、第1のスイッチ4Cと、ドライバアンプ3と、分配器5と、パワーアンプ6とを有している。
The
送信用PLL1は、制御回路400からの周波数設定信号に応じて、発振周波数を設定し、搬送波を変調部2へ供給する。
The
変調部2は、送信用PLL1からの搬送波と、制御回路400からのベースバンド信号とで変調した変調波を生成する。変調部2は、この変調波を第1のスイッチ4Cへ出力する。
The
第1のスイッチ4Cは、制御回路400からの切替信号に基づいて、キャリアセンス用PLL20と送信用PLL1とを切り替える。具体的には、第1のスイッチ4Cは、データ送信時及びデータ受信時のみ送信用PLL1とドライバアンプ3とを接続し、キャリアセンス時ではキャリアセンス用PLL20とドライバアンプ3に接続する。第1のスイッチ4Cの切り替えにより、キャリアセンスモードと送信モードとを切り替えることができる。ドライバアンプ3は、分配器5に接続されている。
The
分配器5は、変調波をパワーアンプ6と受信回路200Cとに分配し、パワーアンプ6は、変調波を増幅してアンテナ共用器7へ送信する。
The
ここで、パッシブ型のRFIDタグを用いるRFIDシステムでは、RFIDタグへの電源供給のために、送信回路100Cは、送信時、常に搬送波を出しつづける必要がある。すなわち、送信回路100Cと受信回路200Cとは同時に動作させる必要があるときがある。つまり、パッシブ型RFIDシステムでは、受信時に無変調波をRFIDタグへ送り続ける。RFIDタグは、リーダライタ装置50Cからの無変調波から電源を作成し、リーダライタ装置50Cの無変調波に対して負荷変調を行う。そのため、受信時の送信用ローカル信号として無変調波が供給されることになる。
Here, in an RFID system using a passive RFID tag, the
受信回路200Cは、受信信号を復調したベースバンド信号を生成し、制御回路400へ出力する。受信回路200Cは、ダイレクトコンバージョン方式を採用しており、受信用ミキサ9Iと、受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCと、フィルタ10I,10Qと、アンプ(Amp)11I,11Qと、移相器21とを有している。
The
受信用ミキサ9Iは、受信信号と送信用ローカル信号とを乗算することによりI相ベースバンド信号(復調信号)を生成し、フィルタ10I及びアンプ11Iを介して制御回路400へ出力する。
The reception mixer 9I multiplies the reception signal and the transmission local signal to generate an I-phase baseband signal (demodulation signal), and outputs it to the
受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCは、受信信号と移相器によってπ/2遅延された送信用ローカル信号とを乗算することによりQ相ベースバンド信号(復調信号)を生成し、フィルタ10Q及びアンプ11Qを介して制御回路400へ出力する。
The reception / carrier sense mixer 9QC generates a Q-phase baseband signal (demodulation signal) by multiplying the reception signal and the transmission local signal delayed by π / 2 by the phase shifter, and generates the
キャリアセンス回路300Cは、制御回路400に従いキャリアセンスを行う。キャリアセンス回路300Cは、受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QC及び移相器21を受信回路200Cと共有し、第1のスイッチ4C、ドライバアンプ3及び分配器5を送信回路100Cと共有する。更に、キャリアセンス回路300Cは、フィルタ15と、アンプ(Amp)16と、RSSI部17と、判定部18と、キャリアセンス用PLL20とを有している。
The
受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCは、受信信号(他のリーダライタ装置が放射している搬送波)とドライバアンプ3からのキャリアセンス用ローカル信号とを乗算することにより、これらの信号の差周波成分と和周波成分とを生成して、フィルタ15へ出力する。なお、これらの差周波成分と和周波成分とを取り出すために、本実施形態のキャリアセンス回路はスーパーヘテロダイン方式を採用しており、受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCは、受信信号の周波数を中間周波数に変換するために設けられている。この中間周波数としては10.7MHzが好ましい。10.7MHz帯はFMラジオやカード型のPHSモジュール等に広く使用されている周波数帯であるので、すでにディスクリートの部品が多数製造されている。その結果、部品価格が安く、リーダライタ装置の低価格化が可能である。
The reception / carrier sense combined mixer 9QC multiplies the received signal (carrier wave radiated by another reader / writer device) by the carrier sense local signal from the
フィルタ15は、バンドパスフィルタであり、受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCからの和周波成分を遮断する。すなわち、フィルタ15は、受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCからの差周波成分をアンプ16を介してRSSI部17へ出力する。フィルタ15には、例えば、TDK株式会社製セラミックフィルタ(FFE1070MA11UXL)等が適用可能である。
The
RSSI(Receiver Signal Strength Indicator)とは、受信機の電界強度を表すDC電圧出力である。このRSSIの出力レベルは、電界強度の測定やキャリアセンスレベルの監視として使用されている。RSSI部17は、本実施案では、10.7MHzに対応したRSSIにてキャリアセンスレベルを監視している。キャリアセンスレベルは例えば、日本の電波法に規定されている感度を実現する必要がある。例えば、日本ではUHF帯RFIDリーダライタ装置に規定されているキャリアセンスレベルは、高出力型の場合−74dBmであり、低出力型の場合−64dBmである。
RSSI (Receiver Signal Strength Indicator) is a DC voltage output representing the electric field strength of the receiver. The RSSI output level is used for measuring the electric field strength and monitoring the carrier sense level. In the present embodiment, the
判定部18は、RSSI部17からのキャリアセンスレベルからキャリアの有無を判定する。判定部18は、この判定結果を制御回路400へ出力する。
The
キャリアセンス用PLL20は、制御回路400からの周波数設定信号に応じて、所望の周波数に10.7MHzを加えた周波数のキャリアセンス用ローカル信号を生成し、ドライバアンプ3を介して受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCへ出力する。
The
制御回路400は、キャリアセンス、送信信号の送信を制御すると共に、RFIDタグからの受信信号を解析する。そのために、制御回路400は、データ送信時に、チャネルの周波数設定信号、ベースバンド信号(変調信号)及びスイッチ切替信号を送信回路に出力し、受信時には、受信回路200Cからの復調した応答信号を解析する。また、キャリアセンス時には、制御回路400は、周波数設定信号をキャリアセンス用局部発振器に出力すると共に、キャリアセンス回路300Cからの判定結果に基づいて送信時のチャネルを決定する。
The
次に、図15を参照して、第4の実施形態のリーダライタ装置50Cの動作を説明する。図15は、第4の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。なお、図15には、日本の電波法に基づいた動作が示されている。
Next, the operation of the reader /
まず、リーダライタ装置50Cに電源が投入されると(ステップS01)、各回路のセットアップが開始される。このとき、送信用PLL1の発振周波数が、制御回路400からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルの周波数に設定されると共に、キャリアセンス用PLL20の発振周波数が、制御回路400からの周波数設定信号に基づいて所望のチャネルに10.7MHzを加えた周波数にセットアップされる(ステップS02)。
First, when the reader /
セットアップが終了した後、例えば所定時間後、キャリアセンスモードへ移行する。すると、キャリアセンス回路300Cにおける受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCによって、受信信号の搬送波の周波数とキャリアセンス用PLL20からのキャリアセンス用ローカル信号の周波数との差周波成分と和周波成分とが生成され、差周波成分のみがフィルタ15を通過する。RSSI部17では、差周波成分のキャリアセンスレベルが監視され、判定部18では、このキャリアセンスレベルからキャリアの有無が判定される。この判定結果は、制御回路400へ出力される。
After the setup is completed, for example, after a predetermined time, the mode shifts to the carrier sense mode. Then, the difference frequency component and the sum frequency component between the frequency of the carrier wave of the received signal and the frequency of the carrier sense local signal from the
このキャリアセンスモードへ移行するときには、制御回路400からの切替信号に基づいて、第1のスイッチ4Cがキャリアセンス用PLL20へと接続する(ステップS03C)。なお、電源投入後のセットアップ時(ステップS02)において、第1のスイッチ4Cをキャリアセンス用PLL20へと接続しておいてもよい。リーダライタ装置50Cは、空チャネルが存在しない限り、送信信号をRFIDタグへと出力してはならないため、電源投入後は必ずキャリアセンスを行う必要がある。そのため、リーダライタ装置50Cは、ステップS02において、第1のスイッチ4Cをキャリアセンス用PLL20へと接続しておいてもよい。
When shifting to the carrier sense mode, the
次いで、制御回路400によって、キャリアセンス回路300Cからの判定結果に基づいて、所望のチャネルが空チャネルであるか否かが判断される(ステップS04)。所望のチャネルが他のリーダライタ装置によって使用されている場合には、所望のチャネルが変更され(ステップS05)、ステップS03Cへ戻り、再度キャリアセンスが実行される。具体的には、制御回路400によって、送信用PLL1の発振周波数及びキャリアセンス用PLL20の発振周波数が再設定され(ステップS05)、再度キャリアセンスが実行される。
Next, the
このように、リーダライタ装置50Cは、キャリアセンスを開始し、規定時間内、すなわち図3に示すキャリアセンス期間内に他のリーダライタ装置が搬送波を発振している場合には、現在のチャネルでの送信を諦め、他のチャネルか、またはランダムにチャネルを選択し、もう一度キャリアセンスを行うこととなる。すなわち、リーダライタ装置50Cは、空チャネルが存在するまでキャリアセンスを繰り返すこととなる。
As described above, the reader /
一方、所望のチャネルが空チャンネルである場合には、リーダライタ装置50Cは、データ送信モードへ移行し、RFIDタグへデータ送信を開始する。具体的には、制御回路400からの切替信号に基づいて第1のスイッチ4Cを送信用PLL1へと接続し、制御回路400からベースバンド信号が送信回路100Cへ出力される。すると、変調部2によって、搬送波がベースバンド信号によって変調され、送信回路100Cから送信信号が出力される(ステップS06C)。
On the other hand, when the desired channel is an empty channel, the reader /
ここで、送信用PLL1は、ステップS02又はS05において、既に周波数ロックを行っているので、キャリアセンスからデータ送信モードへの移行時間は、第1のスイッチ4Cの切替時間に依存する。第1のスイッチ4Cの切替時間は、送信用PLL1の周波数ロック時間に比べて非常に早いので、図3(b)に示す設定時間がほとんど無くなる。
Here, since the
その後、RFIDタグから応答信号が受信され、この受信信号は、受信回路200Cによって復調されて、制御回路400によって解析される(ステップS06C)。なお、リーダライタ装置50Cは、図3に規定されている送信時間内である最大4s以内ならば、複数のコマンドを発行してもよい。リーダライタ装置50Cは、この最大4s内のみRFIDタグとの通信が可能となる。
Thereafter, a response signal is received from the RFID tag, and the received signal is demodulated by the receiving
データ送信終了後、制御回路400からの切替信号に基づいて、第1のスイッチ4Cがキャリアセンス用PLL20へと接続する。なお、図3に示すように、送信期間後は停止期間が定められており、通信終了後から50ms期間、キャリアセンス及び送信を停止する(ステップS07C)。
After the data transmission is completed, the
なお、データ送受信時、キャリアセンス回路は電源をオフにせず、そのまま動作させておくことが好ましい。しかしながら、リーダライタ装置50Cは、図3に示す停止期間の50ms間のみ回路の電源をオフにすることが可能であるので、一旦電源オフし、再びキャリアセンスする際までに回路が安定動作するように電源をオンにしてもよい。これによって、再び、キャリアセンス動作時の設定時間(図3(b)参照)が短縮される。
Note that the carrier sense circuit is preferably operated as it is without turning off the power supply during data transmission / reception. However, the reader /
このように、第4の実施形態のリーダライタ装置50Cによれば、キャリアセンス回路300Cが、送信回路100Cのための送信用PLL1とは別にキャリアセンス用PLL20を有しているので、キャリアセンスからデータ送信へ移行する前に、送信用PLL1の発振周波数を設定することができる。更に、第1のスイッチ4Cの切り替えのみでキャリアセンスからデータ送信への移行を切り替えている。したがって、第4の実施形態のリーダライタ装置50Cによれば、キャリアセンスからデータ送信へ高速に移行することができる。
As described above, according to the reader /
また、第4の実施形態のリーダライタ装置50Cによれば、送信用PLL1とキャリアセンス用PLL20との二つを動作させ、キャリアセンス用PLLを所望のキャリアに10.7MHzを加えた周波数に設定しているので、キャリア周波数と局部発振周波数との差が”0”に近くなることがなく、キャリアセンス検出信号が消失してしまうことがない。
[第5の実施形態]
Also, according to the reader /
[Fifth Embodiment]
図16は、本発明の第1の実施形態に係るリーダライタ装置を示す回路図である。図16に示すリーダライタ装置50Dは、リーダライタ装置50Cにおいて、更に第2及び第3のスイッチ23,24を備える構成で第4の実施形態と異なっている。具体的には、リーダライタ装置50Dは、リーダライタ装置50Cにおいて、送信回路100C、受信回路200C及びキャリアセンス回路300Cに代えて、送信回路100D、受信回路200D、キャリアセンス回路300Dを備える。リーダライタ装置50Dの他の構成は、リーダライタ装置50Cと同一である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing the reader / writer device according to the first embodiment of the present invention. A reader /
送信回路100Dは、送信回路100Cにおいて更に第2のスイッチ23を備える構成で第4の実施形態と異なっており、受信回路200Dは、受信回路200Cにおいて更に第3のスイッチ24を備える構成で第4の実施形態と異なっている。また、キャリアセンス回路300Dは、キャリアセンス回路300Cにおいて更に第2及び第3のスイッチ23,24を共有する点で第4の実施形態と異なっている。送信回路100D、受信回路200D及びキャリアセンス回路300Dの他の構成は、それぞれ送信回路100C、受信回路200C、キャリアセンス回路300Cと同一である。
The
第2のスイッチ23は、送信回路100Cとアンテナ共用器7との間に接続されており、制御回路400からの切替信号に応じてオン/オフを切り換える。具体的には、第2のスイッチ23は、キャリアセンス時にオフとなり、データ送信時にオンとなる。第2のスイッチ23は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス用PLL20からの副次的に放射してしまう不要放射を抑制するために設けられている。
The
第3のスイッチ24は、受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCと受信回路200DのQチャンネルのフィルタ10Qとの間、且つ受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCとキャリアセンス回路300Dのフィルタ15以降の回路との間に接続されている。第3のスイッチ24は、制御回路400からの切替信号に応じて、受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCの出力信号を受信回路200D側へ導くか又はキャリアセンス回路300D側へ導くかを切り替える。具体的には、第3のスイッチ24は、データ送信時には受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCと受信回路200DのQチャンネルのフィルタ10Qとを接続し、キャリアセンス時には受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCとキャリアセンス回路300Dのフィルタ15以降の回路とを接続する。
The
第3のスイッチ24は、キャリアセンスの際に、キャリアセンス回路300Dが受信回路のQチャンネル側へ与える影響を低減するために設けられている。また、第3のスイッチ24は、データ送信の際に、キャリアセンス回路300Dのフィルタ15以降の回路と受信回路200DのQチャンネル側とのアイソレーションを高めるために、また、受信回路200DのQチャンネル側がキャリアセンス回路300Dのフィルタ15以降の回路へ与える影響を低減するために設けられている。
The
次に、図17を参照して、第5の実施形態のリーダライタ装置50Dの動作を説明する。図17は、第5の実施形態のリーダライタ装置の動作を示すフローチャートである。リーダライタ装置50Dは、リーダライタ装置50Cの動作において、ステップS03C,S06C,S07Cに代えてそれぞれステップS03D,S06D,S07Dを行う点で第4の実施形態と異なる。
Next, the operation of the reader /
すなわち、リーダライタ装置50Dは、ステップS03Dにおいて、第1のスイッチ4Cをキャリアセンス用PLL20へと接続し、更に、第2のスイッチ23をオフし、第3のスイッチ25をキャリアセンス回路300D側に接続する。ステップS03Dにおける他の動作は、ステップS03Cと同一である。
That is, in step S03D, the reader /
また、リーダライタ装置50Dは、ステップS06Dにおいて、第1のスイッチ4Cを送信用PLL1へと接続し、更に、第2のスイッチ23をオンし、第3のスイッチ24を受信回路200D側に接続する。ステップS06Dにおける他の動作は、ステップS06Cと同一である。
In step S06D, the reader /
また、リーダライタ装置50Dは、ステップS07Dにおいて、第2のスイッチ23をオフする。ステップS07Dにおける他の動作は、ステップS07Cと同一である。
Further, the reader /
この第5の実施形態のリーダライタ装置50Dでも、第4の実施形態のリーダライタ装置と同様な利点を得ることができる。
The reader /
また、第5の実施形態のリーダライタ装置50Dによれば、キャリアセンスの際に、第2のスイッチ23がオフとなるので、副次的に放射してしまう不要放射を低減することができる。
Further, according to the reader /
また、第5の実施形態のリーダライタ装置50Dによれば、キャリアセンスの際に、第3のスイッチ24が受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCとキャリアセンス回路300D側とを接続するので、キャリアセンス回路300Dが受信回路200Dへ与える影響を低減することが可能である。一方、データ送信の際には、第3のスイッチ24が受信/キャリアセンス兼用ミキサ9QCと受信回路200D側とを接続するので、キャリアセンス回路300Dが受信回路200Dへ与える影響を低減することが可能である。
Further, according to the reader /
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、第1のスイッチ4,4Cの切替機能は、様々な形態によって実現可能である。一例を示すと、制御回路400が第1のスイッチとして機能し、送信用PLL1及びキャリアセンス用PLL20の出力オン/オフを制御することによって、送信用PLL1とキャリアセンス用PLL20とを切り替えることが可能となる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the switching function of the
1…送信用PLL(送信用局部発振器)、2…変調部、3…ドライバアンプ、4,4C…第1のスイッチ、5…分配器、6…パワーアンプ、7…アンテナ共用器、8…アンテナ、9I,9Q,9QC…受信用ミキサ、9QC…受信/キャリアセンス兼用ミキサ(受信用ミキサ)、10I,10Q,10C…フィルタ、11I,11Q,11C…アンプ、12…フィルタ、13…アンプ、14…キャリアセンス用ミキサ、15…フィルタ、16…アンプ、17…RSSI部、18…判定部、19…ドライバアンプ、20…キャリアセンス用局部発振器、21…移相器、22…可変アッテネータ、23…第2のスイッチ、24…第3のスイッチ、50,50A,50B,50C,50D…リーダライタ装置(無線通信装置)、100,100A,100C,100D…送信回路、200,200C,200D…受信回路、300,300C,300D…キャリアセンス回路、400…制御回路。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、
キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と前記受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサを有するキャリアセンス回路と、
を備える、無線通信装置。 A transmission circuit having a local oscillator for transmission, and generating a transmission signal using the output signal from the local oscillator for transmission as a carrier;
A receiving circuit having a receiving mixer for demodulating a received signal with an output signal from the transmitting local oscillator;
A carrier sense circuit having a carrier sense local oscillator and a carrier sense mixer for generating a difference frequency component between an output signal from the carrier sense local oscillator and the received signal;
A wireless communication device.
前記送信用局部発振器からの出力信号を出力側と前記受信用ミキサ側とに分配する分配器と、
前記分配器と前記送信用局部発振器との間に設けられた第1のスイッチと、
を更に有する、請求項1に記載の無線通信装置。 The transmission circuit includes:
A distributor for distributing an output signal from the transmitting local oscillator to an output side and the receiving mixer side;
A first switch provided between the distributor and the transmitting local oscillator;
The wireless communication apparatus according to claim 1, further comprising:
前記アンテナ共用器と前記送信回路との間に設けられた第2のスイッチと、
前記アンテナ共用器と前記受信回路とを接続するか又は前記アンテナ共用器と前記キャリアセンス回路とを接続するかを切り替える第3のスイッチと、
を更に備える、請求項2又は3に記載の無線通信装置。 An antenna duplexer for guiding a transmission signal from the transmission circuit to an antenna and guiding a reception signal from the antenna to the reception circuit;
A second switch provided between the antenna duplexer and the transmission circuit;
A third switch for switching between connecting the antenna duplexer and the receiving circuit or connecting the antenna duplexer and the carrier sense circuit;
The wireless communication device according to claim 2, further comprising:
前記送信用局部発振器からの出力信号で受信信号を復調する受信用ミキサを有する受信回路と、
キャリアセンス用局部発振器を有すると共に、該キャリアセンス用局部発振器からの出力信号と前記受信信号との差周波成分を生成するキャリアセンス用ミキサとして前記受信用ミキサを兼用するキャリアセンス回路と、
前記送信用局部発振器と前記キャリアセンス用局部発振器とを切り替える第1のスイッチと、
を備える、無線通信装置。 A transmission circuit having a local oscillator for transmission, and generating a transmission signal using the output signal from the local oscillator for transmission as a carrier;
A receiving circuit having a receiving mixer for demodulating a received signal with an output signal from the transmitting local oscillator;
A carrier sense circuit having a carrier sense local oscillator and also serving as the mixer for carrier sense as a carrier sense mixer for generating a difference frequency component between an output signal from the local oscillator for carrier sense and the received signal;
A first switch that switches between the local oscillator for transmission and the local oscillator for carrier sense;
A wireless communication device.
前記アンテナ共用器と前記送信回路との間に設けられた第2のスイッチと、
を更に備える、請求項5に記載の無線通信装置。 An antenna duplexer for guiding a transmission signal from the transmission circuit to an antenna and guiding a reception signal from the antenna to the reception circuit;
A second switch provided between the antenna duplexer and the transmission circuit;
The wireless communication device according to claim 5, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007128333A JP2008283637A (en) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Wireless communication device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011086103A (en) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Adc Technology Inc | Rfid system, and microcomputer |
CN114097203A (en) * | 2019-12-31 | 2022-02-25 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | Signal transmitting circuit, signal receiving circuit and portable monitoring equipment |
-
2007
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