JP2010154497A - 通信装置、および通信フレームフォーマット、並びに信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無線通信による受信信号から受信情報の検出処理を実行する構成において、検波部がキャリア信号に重畳された受信情報を入力して受信情報を含む検波信号を生成し、適応等化処理部がこの検波信号に含まれる歪み、すなわち無線通信路において発生した歪みを補正する。パケットには、適応等化処理部の最適な等化特性を設定するためのトレーニングデータとともに、トレーニングデータ検出用同期信号が設定されている。受信部は同期信号を検出することで、トレーニングデータを利用したトレーニング処理を確実に実行することが可能となる。
【選択図】図16
Description
キャリア信号波形(信号S1a)
送信情報波形(信号S1b)
送信信号波形(信号S1c)
受信信号波形(信号S1d)
これら信号S1a〜S1dの信号波形を示している。
なお、変調方式としてはASK変調(振幅偏移変調:Amplitude Shift Keying)方式を採用している。
キャリア信号波形(信号S2a)
送信情報波形(信号S2b)
送信信号波形(信号S2c)
受信信号波形(信号S2d)
これら信号S2a〜S2dの信号波形を示している。
上記式(式1)から算出されるsの根として示される共振周波数ω01,ω02は、次のようになる。
結合係数k=0.2の周波数特性は、周波数=0.625MHz〜1.25MHzの区間においては図に示す二重点線ラインaに示すように「高域上がり」、すなわち、周波数が高くなるにつれて受信強度の相対レベルが高くなる傾向にある。
一方、結合係数k=0.1の周波数特性は、周波数=0.625MHz〜1.25MHzの区間においては図に示す二重点線ラインbに示すように「高域下がり」、すなわち、周波数が高くなるにつれて受信強度の相対レベルが低くなる傾向にある。
図5に示す結合係数k=0.2の周波数特性は、ほぼアンテナ間距離=14mm、
図5に示す結合係数k=0.1の周波数特性は、ほぼアンテナ間距離=20mm、
このような対応であると推測される。距離がこの程度違っただけで受信強度や、共振周波数が大きく変化するのが、この通信方式の特徴である。
無線通信による受信信号から受信情報の検出処理を実行する信号検出部を有し、
前記信号検出部は、
キャリア信号に受信情報が重畳された受信信号を入力し、該受信信号の包絡線変化を解析して受信情報を含む検波信号を生成する検波部と、
前記検波信号に対する補正処理を実行し補正検波信号を出力する等化処理部と、
前記等化処理部の生成した補正検波信号を入力して受信情報検出を行う検出部と、
前記等化処理部における等化特性の最適化に利用するトレーニングデータの検出用同期信号を前記受信信号から検出するトレーニングデータ検出部を有し、
前記等化処理部は、前記トレーニングデータ検出部により検出した同期信号に基づき前記受信信号に格納されたトレーニングデータを利用したトレーニング処理を開始する通信装置にある。
無線通信による送信データを生成するパケット生成部を有し、
前記パケット生成部の生成したパケットを出力する送信部を有し、
前記パケット生成部は、
データ受信側の等化処理部における最適等化特性を決定するためのトレーニングデータと該トレーニングデータの位置を検出するための同期信号を格納したパケットを生成する構成である通信装置にある。
無線通信により転送されるパケットの通信フレームフォーマットであり、
データ受信側の等化処理部における最適等化特性を決定するためのトレーニングデータと該トレーニングデータの位置を検出するための同期信号を含み、
前記パケットを受信するデータ受信側装置において、受信パケットからの前記同期信号の検出に応じて前記トレーニングデータを利用したトレーニングを開始可能とした構成を有する通信フレームフォーマットにある。
無線通信によるデータ受信を行う通信装置において実行する信号処理方法であり、
トレーニングデータ検出部が、等化処理部における等化特性の最適化に利用するトレーニングデータの検出用同期信号を受信信号から検出するトレーニングデータ検出ステップと、
等化処理部が、前記トレーニングデータ検出部によるトレーニングデータ検出用同期信号の検出に応じて前記受信信号に格納されたトレーニングデータを利用したトレーニング処理を開始するトレーニング実行ステップと、
を有する信号処理方法にある。
無線通信による送信データを生成する通信装置において実行する信号処理方法であり、
パケット生成部が送信パケットを生成するパケット生成ステップと、
送信部が、前記パケット生成部の生成したパケットを出力する送信ステップを有し、
前記パケット生成ステップは、
データ受信側の等化処理部における最適等化特性を決定するためのトレーニングデータと該トレーニングデータの位置を検出するための同期信号を格納したパケットを生成するステップである信号処理方法にある。
以下、本発明について以下の各項目に従って、順次説明する。
1.受信装置の検出回路において適応等化処理を行う構成について
2.適切な同期信号による正確なトレーニング処理を実現する構成について
2−1.同期信号(SYNC)を修正した実施例
2−2.トレーニング専用パケットを利用した実施例
まず、受信装置の検出回路において適応等化処理を行う構成について説明する。図8を参照して通信装置の構成例について説明する。図8は、先に図1、図2を参照して説明したと同様の近接通信を行う通信装置の組み合わせ例を示す図である。すなわちリーダライタ100と、ICカードなどのトランスポンダ200の各通信装置を示している。リーダライタ100、トランスポンダ200のいずれも本発明に係る通信装置の利用例である。
通常、単一波長の繰り返しといった単純なパターン。パケットの受信が始まったことを認識するためや、受信回路のクロック同期を取るために使用される。
同期信号(SYNC)
同期処理に利用される既知パターン、受信部では、SYNCパターン専用の比較回路があり、データが1クロック更新されるごとに、SYNCパターンと一致してないか比較する。一致すれば、パケット先頭と判断できる。
トレーニング用データビット
適応等化回路における等化特性、すなわちフィルタ係数(タップ係数)を決定するために利用されるビット列
パケット長(Length)
パケット長を表すデータ、この数字は重要で、誤ると続くデータが正常にデコードできなくなることが多く、Lengthエリア内にLength情報に対するエラー検出・訂正のパリティを入れて訂正能力を持たせて守ることもある。
ペイロード(Payload)
通信したい情報、通信したい情報の主体。Dataに対するエラー検出・訂正のパリティを含めることも多い
エラー訂正用コード(CRC)
エラー訂正のためのコード
図12に示すパケット構成において、パケットの前半部にあるプリアンブル〜トレーニング用データビットの各データは、最適なフィルタ係数による等化処理が行われる以前に処理が必要となるデータである。
一方、パケットの後半部にあるパケット長、ペイロード等のデータは、トレーニング用データビットを利用してトレーニングを実行して最適なフィルタ係数を決定した後、そのフィルタ係数を適用した等化処理を行って精度の高い信号読み取りを行うことが要請されるデータである。
以下、正確なトレーニング処理を実現するための適切な同期信号(SYNC)構成について説明する。具体的には、データ送信を行う送信側から、適切な同期信号(SYNC)を設定したパケットを送信し、データ受信側において、同期信号(SYNC)を検出し、トレーニング用データビットの正確な開始位置を判別し、正確なトレーニング処理を実行するものである。
本実施例において利用するパケット構成例について、図13を参照して説明する。図13に示すパケットは、データ送信を行う送信部側の通信装置のパケット生成部において生成して送信するパケット400の構成例である。先に図12を参照して説明したパケット構成と異なる点は、同期信号(SYNC)401の構成である。図13に示すパケット400の同期信号401は、トレーニング用データビットの開始位置を検出するために利用される。
同期信号(SYNC)の直後にトレーニング用データビットが設定され、同期信号(SYNC)の検出に応じて、適応等化処理部におけるトレーニングを開始させることで、確実にトレーニング用データビットを利用したトレーニングを実行させることができる。
また、トレーニング用データビットはパケットの他の構成データであるパケット長(Length)、ペイロード(Payload)、エラー訂正用コード(CRC)と同様のビットレート、すなわち同様なスペクトラムのビット列とし、ビットパタンに偏りの少ない擬似ランダムなビット列とする。なお、同期信号(SYNC)と、トレーニング用既知データビットは送信側と受信側で既知のビット列である。
(a)通常レートのデータ信号(マンチェスタ・コードの例)
(b)トレーニングデータ検出用の同期信号(SYNC)
(b)トレーニングデータ検出用の同期信号(SYNC)は、(a)の通常データに比較して、波形の変化の間隔が長く設定されている。すなわち通常データよりも低周波の信号として設定されている。
一方、図14(b)に示す同期信号(SYNC)が、1.25MHzの周期の4倍の周期に対応する周波数であるとする、その周波数領域は、図15に示す帯域Bの領域となる。この帯域Bの領域では、図15に示す各アンテナ間距離対応のレベル変化の幅が小さい。このように、帯域Bの領域では、信号のレベル変化が小さくなり、補正、すなわち等化処理を行わなくても正確な信号検出は比較的容易となる。
図16に示す検出回路500は、図8に示すリーダライタ100の検出回路110、またはトランスポンダ200の検出回路210に対応する。
次に、トレーニング専用パケットを利用した実施例について説明する。
前述の実施例2−1のフレームフォーマットは、図13を参照して説明したように従来のフレームフォーマットに改造を加え、トレーニング用データビットを付加し、同期信号(SYNC)401を適切に設定したものである。
(a)トレーニング専用パケット
(b)通常データパケット
図18に示す2つのパケットは、データ送信を行う送信部側の通信装置のパケット生成部において生成して送信する。
図19(1)に示すシーケンスは以下の通りである。
送受信部間のデータ通信の開始後は、継続的に送信部からトレーニング専用パケットのみを受信部に対して送信する。送信部が受信部からトレーニング専用パケットに対する受信確認を受信した後は、通常データパケットのみを送信する。
送受信部間のデータ通信の開始後は、継続的に送信部からトレーニング専用パケットのみを受信部に対して送信する。この処理は、(1)のシーケンスと同様である。(2)に示すシーケンスでは、受信部は、送信部に対して、トレーニング専用パケットによるトレーニング処理に成功したか否かを示す情報を送信する。
11 検出回路
20 トランスポンダ
21 検出回路
31 増幅器
32 検波器
33 ハイパスフィルタ(HPF)
34 コンパレータ
100 リーダライタ
101 送信情報
102 キャリア信号
103 変調器
104 送信アンプ
105 コイル
110 検出回路
200 トランスポンダ
201 送信情報
210 検出回路
340 検出回路
341 増幅器
342 検波器
343 ハイパスフィルタ(HPF)
344 オートゲインコントローラ(AGC)
345 アナログデジタルコンバータ(ADC)
346 PLL
347 適用等化処理部(アダプティブEQ)
348 検出部
351 FIRフィルタ部
352 フィルタ係数設定部
353 フィルタ係数
355 差分算出部
400 パケット
401 同期信号
500 検出回路
501 増幅器
502 検波器
503 ハイパスフィルタ(HPF)
504 オートゲインコントローラ(AGC)
505 アナログデジタルコンバータ(ADC)
506 PLL
507 トレーニングデータ検出部
508 参照信号出力部
509 適応等化処理部(アダプティブEQ)
510 検出部
521 メモリ
522 相関ピーク検出部
Claims (12)
- 無線通信による受信信号から受信情報の検出処理を実行する信号検出部を有し、
前記信号検出部は、
キャリア信号に受信情報が重畳された受信信号を入力し、該受信信号の包絡線変化を解析して受信情報を含む検波信号を生成する検波部と、
前記検波信号に対する補正処理を実行し補正検波信号を出力する等化処理部と、
前記等化処理部の生成した補正検波信号を入力して受信情報検出を行う検出部と、
前記等化処理部における等化特性の最適化に利用するトレーニングデータの検出用同期信号を前記受信信号から検出するトレーニングデータ検出部を有し、
前記等化処理部は、前記トレーニングデータ検出部により検出した同期信号に基づき前記受信信号に格納されたトレーニングデータを利用したトレーニング処理を開始する通信装置。 - 前記等化処理部は、
フィルタ係数を適用したフィルタリング処理を実行するフィルタ部と、
前記フィルタ部に対してフィルタ係数を出力するフィルタ係数設定部を有し、
前記フィルタ係数設定部は、前記トレーニングデータを利用したトレーニング処理において、前記フィルタ部の出力と、既定の参照信号との誤差を低減するようにフィルタ係数の更新を実行する請求項1に記載の通信装置。 - 前記等化処理部は、
FIR(Finite Impulse Response )フィルタ構成を有する請求項2に記載の通信装置。 - 前記通信装置は、さらに、
前記検波部の生成する検波信号に対するデジタル変換処理を実行してデジタル信号を生成するアナログデジタルコンバータを有し、
前記等化処理部は、前記デジタル信号を入力して、フィルタ係数を適用したフィルタリング処理により補正デジタル信号を生成して前記検出部に出力する構成である請求項2に記載の通信装置。 - 前記通信装置は、さらに、
前記等化処理部におけるトレーニング処理に際して利用する参照信号を前記等化処理部に出力する参照信号出力部を有し、
前記参照信号出力部は、前記トレーニングデータ検出部により検出した同期信号に基づき前記参照信号を前記等化処理部に出力する請求項2に記載の通信装置。 - 前記トレーニングデータ検出部は、
前記受信信号に含まれる同期信号と同一の信号パターンの参照信号を用いて受信信号との相関を検出する相関検出部を有し、前記相関検出部が検出した相関ピーク位置を前記トレーニングデータ検出用同期信号の位置と判定する構成である請求項1に記載の通信装置。 - 無線通信による送信データを生成するパケット生成部を有し、
前記パケット生成部の生成したパケットを出力する送信部を有し、
前記パケット生成部は、
データ受信側の等化処理部における最適等化特性を決定するためのトレーニングデータと該トレーニングデータの位置を検出するための同期信号を格納したパケットを生成する構成である通信装置。 - 前記パケット生成部は、
前記同期信号の信号領域を、パケット内の他の構成データに比較して相対的に低周波数の信号領域としたパケットを生成する請求項7に記載の通信装置。 - 無線通信により転送されるパケットの通信フレームフォーマットであり、
データ受信側の等化処理部における最適等化特性を決定するためのトレーニングデータと該トレーニングデータの位置を検出するための同期信号を含み、
前記パケットを受信するデータ受信側装置において、受信パケットからの前記同期信号の検出に応じて前記トレーニングデータを利用したトレーニングを開始可能とした構成を有する通信フレームフォーマット。 - 前記同期信号の信号領域は、パケット内の他の構成データに比較して相対的に低周波数の信号領域に設定されている請求項9に記載の通信フレームフォーマット。
- 無線通信によるデータ受信を行う通信装置において実行する信号処理方法であり、
トレーニングデータ検出部が、等化処理部における等化特性の最適化に利用するトレーニングデータの検出用同期信号を受信信号から検出するトレーニングデータ検出ステップと、
等化処理部が、前記トレーニングデータ検出部によるトレーニングデータ検出用同期信号の検出に応じて前記受信信号に格納されたトレーニングデータを利用したトレーニング処理を開始するトレーニング実行ステップと、
を有する信号処理方法。 - 無線通信による送信データを生成する通信装置において実行する信号処理方法であり、
パケット生成部が送信パケットを生成するパケット生成ステップと、
送信部が、前記パケット生成部の生成したパケットを出力する送信ステップを有し、
前記パケット生成ステップは、
データ受信側の等化処理部における最適等化特性を決定するためのトレーニングデータと該トレーニングデータの位置を検出するための同期信号を格納したパケットを生成するステップである信号処理方法。
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