JP2011103610A - Reception method, reception device, noncontact ic card, and reader/writer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいて、マンチェスター符号化された無線信号を受信処理する受信方法及び受信装置、非接触ICカード、並びにリーダーライターに係り、特に、通信レートの高速化に伴う受信波形の乱れを適応等化しながらマンチェスター符号化された無線信号を受信処理する受信方法及び受信装置、非接触ICカード、並びにリーダーライターに関する。 The present invention relates to a receiving method and receiving apparatus, a non-contact IC card, and a reader / writer for receiving and processing a radio signal encoded by Manchester in a non-contact communication system using electromagnetic coupling, and in particular, to increase the communication rate. The present invention relates to a receiving method and a receiving apparatus, a non-contact IC card, and a reader / writer that receive and process a Manchester-encoded radio signal while adaptively equalizing a received waveform disturbance accompanying the.
非接触通信は、0〜数十cm程度の伝送距離でデータ伝送を行う無線技術であり、例えば非接触ICカードとリーダーライターからなるRFIDシステムに適用される。その通信方向によって、リーダーライターからカードへの通信と、カードからリーダーライターへの通信の2種類に分けることができる。本明細書では、前者を「ダウンリンク」と呼び、後者を「アップリンク」と呼ぶことにする。どちらの通信方向においても、リーダーライターは常にキャリア周波数を発振し、カードはこのキャリア周波数から得られる電力を基に送信処理並びに受信処理を行なう。 Non-contact communication is a wireless technology that transmits data at a transmission distance of about 0 to several tens of centimeters, and is applied to an RFID system including a non-contact IC card and a reader / writer, for example. Depending on the communication direction, communication from the reader / writer to the card and communication from the card to the reader / writer can be divided into two types. In the present specification, the former is called “downlink” and the latter is called “uplink”. In either communication direction, the reader / writer always oscillates the carrier frequency, and the card performs transmission processing and reception processing based on the power obtained from this carrier frequency.
非接触通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。このうち電磁誘導方式は、リーダーライター側の1次コイルとカード側の2次コイル間のコイルの磁気的な結合(すなわち、2つのコイルのLC共振回路としての動作)によってデータ通信が行なわれる。リーダーライターは、1次コイルで発生する磁界すなわちキャリアを振幅変調することによって、ダウンリンクのデータ送信を行ない、トランスポンダ側ではこれを検波する。一方、アップリンクには負荷変調が用いられ、カード内の送信情報に基づいて2次コイルの負荷抵抗が切り替えられる。リーダーライター側では、電磁結合している2次コイルの負荷が変化すると、電磁結合の入力インピーダンスが変化するので、結果として、キャリア周波数の出力レベルが変化する。したがって、このレベル変動をみることによって、カードからの送信情報を読み取ることができる。 Non-contact communication methods include an electrostatic coupling method, an electromagnetic induction method, a radio wave communication method, and the like. Among these, in the electromagnetic induction method, data communication is performed by magnetic coupling of the coil between the primary coil on the reader / writer side and the secondary coil on the card side (that is, the operation of the two coils as an LC resonance circuit). The reader / writer performs downlink data transmission by amplitude-modulating the magnetic field generated by the primary coil, that is, the carrier, and detects this on the transponder side. On the other hand, load modulation is used for the uplink, and the load resistance of the secondary coil is switched based on transmission information in the card. On the reader / writer side, when the load of the secondary coil that is electromagnetically coupled changes, the input impedance of the electromagnetic coupling changes, and as a result, the output level of the carrier frequency changes. Therefore, the transmission information from the card can be read by looking at this level fluctuation.
例えば、ISO/IEC IS 18092(NFC IP−1)は、2003年12月に国際標準となった、リーダーライターの仕様を規定した非接触通信規格である。同規格は、元々、非接触式ICカードとして広く普及しているソニーの「FeliCa(フェリカ)」やPhilips社の「Mifare」を継承している。このうち、フェリカ・フォーマットでは、マンチェスター(Manchester)符号が用いられ、ダウンリンクとアップリンクでは同一のパケット構造を使用する。図17には、フェリカ・フォーマットのパケット構造を示している。図示のパケットは、「プリアンブル」、「シンク」、「データ」の3つのパートで構成される。プリアンブルは、6バイト長の“0”の系列からなり、シンクは、2バイトの既知系列“0xB24D”からなる。また、データは、パケット長を示す1バイトのLENと、(LEN−1)バイト長のデータ本体(ペイロード)と、2バイトのCRC(Cyclic Redundancy Check:巡回冗長検査)コードからなる。これら3つのパートはすべてマンチェスター符号化される。 For example, ISO / IEC IS 18092 (NFC IP-1) is a non-contact communication standard that defines the specifications of a reader / writer, which became an international standard in December 2003. The standard originally inherited Sony's “FeliCa” and Philips' “Mifare”, which are widely used as contactless IC cards. Among them, in the Felica format, a Manchester code is used, and the same packet structure is used in the downlink and the uplink. FIG. 17 shows a packet structure of Felica format. The illustrated packet is composed of three parts, “preamble”, “sink”, and “data”. The preamble is composed of a “0” sequence of 6 bytes, and the sync is a known sequence “0xB24D” of 2 bytes. The data includes a 1-byte LEN indicating the packet length, a (LEN-1) -byte data body (payload), and a 2-byte CRC (Cyclic Redundancy Check) code. All three parts are Manchester encoded.
ここで、マンチェスター符号は、例えば、2進値“0”を送るときはビット区間の中央でロー・レベルからハイ・レベルに変化させ(入力0を「01」に)、一方、2進値“1”を送るときは逆にビット区間の中央でハイ・レベルからロー・レベルに変化させる(入力1を「10」に)。言い換えれば、1つのビット区間を中央で前部セルと後部セルに分割し、前部セルがロー・レベルで且つ後部セルがハイ・レベルの場合は論理値「0」とし、前部セルがハイ・レベルで且つ後部セルがロー・レベルの場合は論理値「1」とする符号形式である。マンチェスター符号は、入力1ビットを2ビットに変換する(若しくは、2パルス(2T)で1ビットを伝送する)、と言うこともでき、2倍の帯域に広げることで、通信レートは半分になるが、伝送信号のDC成分をなくしている。
Here, for example, when a binary value “0” is transmitted, the Manchester code is changed from a low level to a high level at the center of the bit interval (
プリアンブル部は6バイトの0がマンチェスター符号化される。そのため「01」が48回続く連続波形になる。また、シンク部は、「0xB24D」をマンチェスター符号化したパターンからなる。データ部は送信情報とLength情報(LEN)、CRCがまとめられてマンチェスター符号化される。 In the preamble part, 6 bytes of 0 are Manchester encoded. Therefore, “01” becomes a continuous waveform lasting 48 times. Further, the sync part is composed of a pattern obtained by Manchester encoding “0xB24D”. In the data part, transmission information, Length information (LEN), and CRC are combined and Manchester encoded.
パケットの受信側では、連続波形であるプリアンブル部を基にクロック(サンプリング・タイミング)の抽出が行なわれる。本明細書では、この動作を「タイミング同期」と呼ぶ。続いて、「0xB24D」をマンチェスター符号化したパターンからなるシンク部を検出して、後続のデータ部の開始位置を推定する。本明細書では、この動作を「フレーム同期」と呼ぶ。そして、この開始位置を基にデータ部の復号が行なわれる。 On the packet receiving side, clock (sampling timing) is extracted based on the preamble portion which is a continuous waveform. In this specification, this operation is called “timing synchronization”. Subsequently, a sync portion including a pattern obtained by Manchester encoding “0xB24D” is detected, and the start position of the subsequent data portion is estimated. In this specification, this operation is called “frame synchronization”. Then, the data portion is decoded based on this start position.
マンチェスター符号をNRZ(Non Return to Zero:NRZ)符号に復号する受信回路については、幾つかの提案がなされている(例えば、特許文献1〜3を参照のこと)。
Several proposals have been made for a receiving circuit that decodes a Manchester code into an NRZ (Non Return to Zero: NRZ) code (see, for example,
ところで、フェリカ・フォーマットでは、通信レートとして、212kbpsの倍数である、424kbps、848kbps、1.7Mbps、3.4Mbpsなどが規定されている。通信レートが高くなると、それに比例して送信信号の周波数帯域が広くなる。信号の周波数帯域が広くなると、伝送路や送信RFアナログ回路や受信RFアナログ回路の周波数特性の影響が増えてくる。一般に、これらの周波数特性は高い周波数になるほど減衰が大きくなる。また、高い周波数になるほど位相特性の乱れも大きくなる。このため、高い通信レートの信号ほど、受信波形の乱れが大きくなる。 By the way, in the Felica format, 424 kbps, 848 kbps, 1.7 Mbps, 3.4 Mbps, etc., which are multiples of 212 kbps, are defined as communication rates. As the communication rate increases, the frequency band of the transmission signal increases in proportion thereto. As the frequency band of the signal becomes wider, the influence of the frequency characteristics of the transmission path, transmission RF analog circuit, and reception RF analog circuit increases. In general, the higher the frequency of these frequency characteristics, the greater the attenuation. Also, the higher the frequency, the greater the disturbance of the phase characteristics. For this reason, the higher the communication rate signal, the greater the disturbance of the received waveform.
高速通信などにおける受信信号の乱れを補償する1つの方法として、適応等化処理を挙げることができる(例えば、特許文献4〜6を参照のこと)。適応等化回路は、例えば、FIR(Finite Impulse Response:有限インパルス応答)フィルターと学習回路で構成される。図18には、FIRフィルターの構成を模式的に示している。FIRフィルターは、複数個の遅延素子を直列接続したディレイ・ラインを備え、配列された遅延素子の個数分だけの時系列的な入力データを、それぞれ乗算器でフィルターの特性に応じたタップ係数で重み付けを行なった後、これらを累積加算して平均化処理することによって等化信号を得ることができる。送信側からは、受信側にとって既知の学習信号を送信する。学習信号には、通常、ランダム・パターンが用いられる。受信側の学習回路は、伝送路を通って乱れた学習信号を受信すると、FIRフィルターから出力される等化信号をその所望信号に近づけるようにフィルターのタップ係数を調整する。
An adaptive equalization process can be cited as one method for compensating for a disturbance of a received signal in high-speed communication or the like (see, for example,
適応等化を行なうには、FIRフィルターのタップ係数を学習するのに十分な長さのランダム・パターン系列の送信が必要となる。一方、パケット内のデータ部を先頭からデコードするためには、それよりも前の段階でFIRフィルターの学習を完了させておく必要がある。 In order to perform adaptive equalization, it is necessary to transmit a random pattern sequence having a length sufficient to learn tap coefficients of the FIR filter. On the other hand, in order to decode the data portion in the packet from the beginning, it is necessary to complete the learning of the FIR filter at an earlier stage.
データ部が到来するよりも前にFIRフィルターの学習を完了させるため、シンク部とデータ部の間に学習用に十分長いランダム・パターンを挿入する方法や、学習のための専用パケットを通常のパケットに先立って送信する方法などが考えられる。しかしながら、これらの方法を実現するには、NFC IP−1規格で規定されているフェリカ・フォーマットとは異なるパケット・フォーマットを使用することになるため、互換性において問題を招来する可能性がある。また、既知信号である学習用のランダム・パターンを送信する時間のために、情報を送信するための時間が削減されるため、通信レートの低下にもつながってしまう。 In order to complete the learning of the FIR filter before the data part arrives, a method of inserting a random pattern long enough for learning between the sink part and the data part, or a special packet for learning as a normal packet A method of transmitting prior to the transmission can be considered. However, in order to realize these methods, a packet format different from the Felica format defined in the NFC IP-1 standard is used, which may cause a problem in compatibility. In addition, since the time for transmitting information is reduced due to the time for transmitting a learning random pattern that is a known signal, the communication rate is also lowered.
本発明の目的は、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいて、マンチェスター符号化された無線信号を好適に受信処理することができる、優れた受信方法及び受信装置、非接触ICカード、並びにリーダーライターを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an excellent receiving method and receiving apparatus, non-contact IC card, and reader / writer capable of suitably receiving and processing a radio signal encoded by Manchester in a non-contact communication system using electromagnetic coupling. Is to provide.
本発明のさらなる目的は、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいて、通信レートの高速化に伴う受信波形の乱れを適応等化しながら、マンチェスター符号化された無線信号を好適に受信処理することができる、優れた受信方法及び受信装置、非接触ICカード、並びにリーダーライターを提供することにある。 A further object of the present invention is to suitably receive and process a Manchester encoded radio signal in a non-contact communication system using electromagnetic coupling while adaptively equalizing reception waveform disturbance accompanying an increase in communication rate. An object of the present invention is to provide an excellent receiving method and receiving apparatus, non-contact IC card, and reader / writer.
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項1に記載の発明は、
受信信号を傾き演算する傾き演算ステップと、
前記の傾き演算された受信信号を1/2サンプリングするサンプリング・ステップと、
前記の1/2サンプリングされた後の受信信号を適応等化する適応等化ステップと、
を有することを特徴とする受信方法である。
The present application has been made in consideration of the above problems, and the invention according to
An inclination calculation step for calculating an inclination of the received signal;
A sampling step of ½ sampling the received signal whose slope has been calculated;
An adaptive equalization step for adaptively equalizing the received signal after the ½ sampling,
It is a receiving method characterized by having.
また、本願の請求項2に記載の発明は、マンチェスター符号化された学習ビット付きのパケットを受信する受信方法であって、
前記学習ビットの開始位置を検出する検出ステップと、
受信信号に対し、前記検出ステップにおいて前記学習ビットの検出を確定するまで前記学習ビットの先頭が出力されないように遅延を与える遅延時間付与ステップと、
前記の遅延時間が与えられた受信信号と、マンチェスター符号での1クロック分に相当する遅延時間がさらに与えられた受信信号との差分を計算する傾き演算ステップと、
前記の傾き演算された前記学習ビットの先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する1/2サンプリング・ステップと、
前記の1/2サンプリングされた前記学習ビットを用いて適応等化を行なう適応等化ステップと、
適応等化された受信信号を2値判定して、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する2値判定ステップと、
を有することを特徴とする受信方法である。
The invention according to
A detection step of detecting a start position of the learning bit;
A delay time giving step for giving a delay to the reception signal so that the head of the learning bit is not output until the detection of the learning bit is confirmed in the detection step;
A slope calculation step for calculating a difference between the received signal given the delay time and a received signal further given a delay time equivalent to one clock in Manchester code;
A 1/2 sampling step of extracting from the head of the learning bit that has been subjected to the slope calculation at intervals of once every two Manchester code clocks;
An adaptive equalization step for performing adaptive equalization using the learning bits sampled in half.
A binary determination step of performing binary determination on the adaptively equalized reception signal and decoding the Manchester code into an NRZ code;
It is a receiving method characterized by having.
本願の請求項3によれば、請求項2に記載の受信方法における遅延時間付与ステップでは、受信した前記学習ビットを記憶するとともに、前記学習ビットを検出したタイミングを起点にして、所定の繰り返し回数だけ読み出し、適応等化ステップでは、受信した前記学習ビットを前記繰り返し回数だけ学習を行なうように構成されている。
According to
また、本願の請求項4に記載の発明は、
受信信号を傾き演算する傾き演算部と、
前記の傾き演算された受信信号を1/2サンプリングするサンプリング部と、
前記の1/2サンプリングされた後の受信信号を適応等化する適応等化部と、
を具備することを特徴とする受信装置である。
The invention according to
An inclination calculation unit for calculating an inclination of the received signal;
A sampling unit that ½ samples the received signal subjected to the inclination calculation;
An adaptive equalization unit that adaptively equalizes the received signal after the ½ sampling,
It is a receiver characterized by comprising.
また、本願の請求項5に記載の発明は、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいて、連続波形からなるプリアンブル部と特定パターンからなるシンク部とデータ部で構成されるマンチェスター符号化されたパケットを受信する非接触ICカードであって、
受信信号の中からプリアンブル部を検出して前記連続波形を基にサンプリング・タイミングを抽出するプリアンブル検出部と、
前記サンプリング・タイミングを基に受信信号の中からシンク部を検出してシンク部の開始位置を示すタイミング信号を出力するシンク検出部と、
受信信号に対し、前記シンク検出ステップにおいてシンク部の検出を確定するまでシンク部の先頭が出力されないように遅延を与える遅延時間付与部と、
前記の遅延時間が与えられた受信信号と、マンチェスター符号での1クロック分に相当する遅延時間がさらに与えられた受信信号との差分を計算する傾き演算部と、
前記の傾き演算されたシンク部の先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する1/2サンプリング部と、
前記タイミング信号を基に、1/2サンプリングされたシンク部を用いて適応等化を行なう適応等化部と、
適応等化された受信信号を2値判定して、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する2値判定部と、
を具備することを特徴とする非接触ICカードである。
The invention according to claim 5 of the present application is a non-contact communication system using electromagnetic coupling, which is a Manchester encoded packet composed of a preamble portion comprising a continuous waveform, a sync portion comprising a specific pattern, and a data portion. A non-contact IC card that receives
A preamble detector that detects a preamble portion from the received signal and extracts a sampling timing based on the continuous waveform; and
A sync detector that detects a sync portion from a received signal based on the sampling timing and outputs a timing signal indicating a start position of the sync portion;
A delay time giving unit that gives a delay to the reception signal so that the head of the sync unit is not output until the detection of the sync unit is confirmed in the sync detection step;
A slope calculator that calculates a difference between the received signal given the delay time and a received signal further given a delay time equivalent to one clock in Manchester code;
A 1/2 sampling unit that extracts from the head of the sync unit for which the inclination is calculated at an interval of once every two Manchester code clocks;
An adaptive equalization unit that performs adaptive equalization using a ½ sampled sync unit based on the timing signal;
A binary determination unit for performing binary determination on the adaptively equalized reception signal and decoding the Manchester code into an NRZ code;
It is a non-contact IC card characterized by comprising.
また、本願の請求項6に記載の発明は、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいて、連続波形からなるプリアンブル部と特定パターンからなるシンク部とデータ部で構成されるマンチェスター符号化されたパケットを非接触ICカードから受信するリーダーライターであって、
受信信号の中からプリアンブル部を検出して前記連続波形を基にサンプリング・タイミングを抽出するプリアンブル検出部と、
前記サンプリング・タイミングを基に受信信号の中からシンク部を検出してシンク部の開始位置を示すタイミング信号を出力するシンク検出部と、
受信信号に対し、前記シンク検出ステップにおいてシンク部の検出を確定するまでシンク部の先頭が出力されないように遅延を与える遅延時間付与部と、
前記の遅延時間が与えられた受信信号と、マンチェスター符号での1クロック分に相当する遅延時間がさらに与えられた受信信号との差分を計算する傾き演算部と、
前記の傾き演算されたシンク部の先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する1/2サンプリング部と、
前記タイミング信号を基に、1/2サンプリングされたシンク部を用いて適応等化を行なう適応等化部と、
適応等化された受信信号を2値判定して、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する2値判定部と、
を具備することを特徴とするリーダーライターである。
The invention according to claim 6 of the present application is a non-contact communication system using electromagnetic coupling, which is a Manchester encoded packet composed of a preamble part composed of a continuous waveform, a sync part composed of a specific pattern, and a data part. Is a reader / writer that receives non-contact IC cards,
A preamble detector that detects a preamble portion from the received signal and extracts a sampling timing based on the continuous waveform; and
A sync detector that detects a sync portion from a received signal based on the sampling timing and outputs a timing signal indicating a start position of the sync portion;
A delay time giving unit that gives a delay to the reception signal so that the head of the sync unit is not output until the detection of the sync unit is confirmed in the sync detection step;
A slope calculator that calculates a difference between the received signal given the delay time and a received signal further given a delay time equivalent to one clock in Manchester code;
A 1/2 sampling unit that extracts from the head of the sync unit for which the inclination is calculated at an interval of once every two Manchester code clocks;
An adaptive equalization unit that performs adaptive equalization using a ½ sampled sync unit based on the timing signal;
A binary determination unit for performing binary determination on the adaptively equalized reception signal and decoding the Manchester code into an NRZ code;
A reader / writer characterized by comprising:
本発明によれば、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいて、マンチェスター符号化された無線信号を好適に受信処理することができる、優れた受信方法及び受信装置、非接触ICカード、並びにリーダーライターを提供することができる。 According to the present invention, in a non-contact communication system using electromagnetic coupling, an excellent receiving method and receiving apparatus, non-contact IC card, and reader / writer capable of suitably receiving and processing a Manchester-encoded radio signal Can be provided.
また、本発明によれば、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいて、通信レートの高速化に伴う受信波形の乱れを適応等化しながら、マンチェスター符号化された無線信号を好適に受信処理することができる、優れた受信方法及び受信装置、非接触ICカード、並びにリーダーライターを提供することができる。 In addition, according to the present invention, in a non-contact communication system using electromagnetic coupling, it is possible to suitably receive and process a Manchester encoded radio signal while adaptively equalizing reception waveform disturbance accompanying an increase in communication rate. It is possible to provide an excellent receiving method and receiving apparatus, contactless IC card, and reader / writer.
本願の請求項1乃至3、5、6に記載の発明によれば、より少ないタップ数のFIRフィルターでありながら、より複雑な周波数特性を改善する適応等化が可能となり、電磁結合を利用した非接触通信システムに適用することで、高速な通信レートでのデータ通信を安定して行なうことができる。また、適応等化前に1/2サンプリングするため、適応等化部を構成する回路は1/2のスピードで動作すればよく、消費電力の低減にもつながる。
According to the invention described in
本願の請求項4に記載の発明によれば、適応等化前に1/2サンプリングを行なうことに伴い、適応等化でタップ係数の学習に利用するシンク部のビット数も半減してしまうが、所定の繰り返し回数分のタップ係数の学習を行なうことにより、タップ係数の収束性能を維持することができる。
According to the invention described in
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1には、非接触通信システムの構成例を示している。図示のシステムは、リーダーライター10と非接触ICカード30からなり、両者間では例えばフェリカ・フォーマット(前述)のパケットが所定の通信手順で交換されるものとする。 FIG. 1 shows a configuration example of a non-contact communication system. The illustrated system includes a reader / writer 10 and a non-contact IC card 30, and for example, packets of FeliCa format (described above) are exchanged between the two by a predetermined communication procedure.
リーダーライター10は、制御部11と、送信回路12と、受信回路13と、アンテナ共振回路部14で構成される。一方、非接触ICカード30は、制御部31と、アンテナ共振回路部32と、負荷切り替え変調回路部33で構成される。図示の例では、制御部34は、送信回路と受信回路、ロジック回路、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Memory)などの不揮発メモリーを含んだ構成とする。
The reader / writer 10 includes a
制御部11は、リーダーライター10内の各部を制御し、データを送受信する処理を行なわせる。ダウンリンクのデータ送信時には、送信回路12は、キャリア発振器(図示しない)を備え、送信データをマンチェスター符号化した後、キャリアを例えば振幅変調してデータを送信する。また、アップリンクのデータ受信時においても、送信回路12からキャリアを送信し続ける。
The
リーダーライター10側のアンテナ共振回路部14は、コイルL10とコンデンサC10からなる並列共振回路で構成され、1次コイルとして作用する。その共振周波数は、送信回路12で生成するキャリア周波数付近に設定される。 Antenna resonant circuit section 14 of the reader writer 10 side is constituted by a parallel resonance circuit consisting of coil L 10 and the capacitor C 10, which acts as a primary coil. The resonance frequency is set in the vicinity of the carrier frequency generated by the transmission circuit 12.
一方、非接触ICカード30側のアンテナ共振回路部32は、コイルL30とコンデンサC30で構成され、2次コイルとして作用する。アンテナ共振回路部32の共振周波数は、コンデンサC30のキャパシタンス及びコイルL30のインダクタンスにより所定の値に設定される。通常、アンテナ共振回路部32をキャリア周波数周辺に設定することで、リーダーライター10側のアンテナ共振回路部14と電磁結合する。コイルL10とコイルL30は、結合係数K13で磁気的に結合しており、その値は両者の位置が近づくほど大きくなっていく。 On the other hand, the non-contact IC card 30 side antenna resonance circuit section 32 is composed of a coil L 30 and the capacitor C 30, which acts as a secondary coil. The resonant frequency of the antenna resonant circuit section 32 is set to a predetermined value by the inductance of the capacitance and the coil L 30 of the capacitor C 30. Normally, the antenna resonance circuit unit 32 is set around the carrier frequency, so that it is electromagnetically coupled to the antenna resonance circuit unit 14 on the reader / writer 10 side. Coil L 10 and the coil L 30 is magnetically coupled with a coupling coefficient K 13, its value becomes larger as both positions approaches.
アンテナ共振回路部32には、負荷切り替え変調回路部33が並列的に接続されている。負荷切り替え変調回路部33は、直列接続される抵抗R31と、MOS(Metal Oxide Semiconductor)からなるトランジスタ・スイッチQ31で構成され、トランジスタ・スイッチQ31をオン/オフ操作することによって、アンテナ共振回路部32の負荷変調を行なう。 A load switching modulation circuit unit 33 is connected to the antenna resonance circuit unit 32 in parallel. The load switching modulation circuit unit 33 includes a resistor R 31 connected in series and a transistor switch Q 31 made of a MOS (Metal Oxide Semiconductor). By turning on / off the transistor switch Q 31 , antenna resonance occurs. Load modulation of the circuit unit 32 is performed.
ダウンリンクのデータ受信時には、アンテナ共振回路部32は、リーダーライター10のアンテナ共振回路部14からの受信信号を制御部34に供給する。制御部34内では、受信信号を復調した後、マンチェスター復号処理して、元の送信データを再現する。なお、高速通信などにおける受信信号の乱れを補償するために、マンチェスター復号する前に適応等化処理が必要であるが、この点の詳細については後述に譲る。
At the time of downlink data reception, the antenna resonance circuit unit 32 supplies a reception signal from the antenna resonance circuit unit 14 of the reader / writer 10 to the
また、アップリンクのデータ送信時には、制御部34は送信データをマンチェスター符号化する。リーダーライター10側からはキャリアが送信し続けられており、アンテナ共振回路部12のコイルL30には磁界が発生している。負荷切り替え変調回路部33は、制御部34から供給された1並びに0からなるマンチェスター符号化されたビット系列に応じてMOSスイッチQ31のオン/オフをスイッチングすることにより送信データに応じて磁界を負荷変調し、これによって、リーダーライター10のアンテナ共振回路部12にデータ送信する。
Further, at the time of uplink data transmission, the
リーダーライター10側では、電磁結合している2次コイルL30の負荷が変化すると、電磁結合の入力インピーダンスが変化するので、結果として、キャリア周波数の出力レベルが変化する。したがって、受信回路13は、このレベル変動をみることによって、非接触ICカード30からの送信データを読み取ることができ、マンチェスター復号処理して元の送信データを再現すると、制御部11に渡す。なお、高速通信などにおける受信信号の乱れを補償するために、マンチェスター復号する前に適応等化処理が必要であるが、この点の詳細については後述に譲る。
The reader writer 10 side, the load of the secondary coil L 30 which is electromagnetically coupled are changed, the input impedance of the electromagnetic coupling varies, as a result, the output level of the carrier frequency varies. Therefore, the receiving circuit 13 can read the transmission data from the non-contact IC card 30 by seeing the level fluctuation, and when the original decoding data is reproduced by the Manchester decoding process, it is passed to the
続いて、図1に示した通信システムにおけるデータ送受信処理について、図2及び図3に示したフローチャートを参照しながら説明する。但し、図2のフローチャートはリーダーライター10が実行する処理手順を示し、図3のフローチャートは非接触ICカード30の処理手順を示している。 Next, data transmission / reception processing in the communication system shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. However, the flowchart of FIG. 2 shows a processing procedure executed by the reader / writer 10, and the flowchart of FIG. 3 shows a processing procedure of the non-contact IC card 30.
リーダーライター10の送信回路12は、キャリア周波数を生成する(ステップS1)。 The transmission circuit 12 of the reader / writer 10 generates a carrier frequency (step S1).
送信回路12は、制御部11より取得した送信データを、マンチェスター符号に符号化する(ステップS2)。
The transmission circuit 12 encodes the transmission data acquired from the
次いで、送信回路12は、符号化データに基づいて、ステップS1で生成されたキャリアを振幅変調する(ステップS3)。 Next, the transmission circuit 12 amplitude-modulates the carrier generated in step S1 based on the encoded data (step S3).
ステップS3で振幅変調された変調信号は、アンテナ共振回路部14に供給される(ステップS4)。そして、アンテナ共振回路部14は、供給された変調信号に応じた磁界を発生させる。 The modulation signal amplitude-modulated in step S3 is supplied to the antenna resonance circuit unit 14 (step S4). The antenna resonance circuit unit 14 generates a magnetic field according to the supplied modulation signal.
ステップS4で発生された磁界による磁気結合の結果、非接触ICカード30側のアンテナ共振回路部32に起電力が誘起される(ステップS21)。 As a result of the magnetic coupling by the magnetic field generated in step S4, an electromotive force is induced in the antenna resonance circuit unit 32 on the non-contact IC card 30 side (step S21).
非接触ICカード30は、IC用電源生成回路(図示しない)を備えており、ステップS21で誘起された起電力を基に電源回路を形成し、各部に必要な電力を供給する(ステップS22)。また非接触ICカード30は、ステップS21で誘起された起電力からクロック成分を抽出する(ステップS23)。 The non-contact IC card 30 includes an IC power generation circuit (not shown), forms a power circuit based on the electromotive force induced in step S21, and supplies necessary power to each unit (step S22). . The non-contact IC card 30 extracts a clock component from the electromotive force induced in step S21 (step S23).
制御部34内の受信回路は、ステップS21で誘起された起電力の電圧振幅変化を基に、振幅変調されている変調信号を復調処理する(ステップS24)。
The receiving circuit in the
ステップS24で復調された信号はマンチェスター符号へ符号化されている。制御部34内の受信回路は、この復調信号をマンチェスター復号する(ステップS25)。なお、高速通信などにおける受信信号の乱れを補償するために、マンチェスター復号する前に適応等化処理が必要であるが、この点の詳細については後述に譲る。
The signal demodulated in step S24 is encoded into Manchester code. The receiving circuit in the
制御部34内のロジック回路(図示しない)は、あらかじめ設定された所定のプログラムに従って、復号されたデータをEEPROM(図示しない)などに不揮発的に記憶させたり、不揮発的に記憶されているデータを読み出したり、あるいは削除する。また、このロジック回路で、リーダーライター10への送信データを作成する(ステップS26)。
A logic circuit (not shown) in the
符号化/復号化回路39は、ステップS26で作成された送信用情報をマンチェスター符号に符号化し、負荷切り替え変調回路部33に供給する(ステップS27)。 The encoding / decoding circuit 39 encodes the transmission information created in step S26 into Manchester code and supplies it to the load switching modulation circuit unit 33 (step S27).
リーダーライター10側からはキャリアが送信し続けられており、アンテナ共振回路部12のコイルL30には磁界が発生している。負荷切り替え変調回路部33は、マンチェスター符号化されたデータのビット系列に従ってMOSスイッチQ31のオン/オフをスイッチングすることにより、アンテナ共振回路部32のインピーダンスを変化させて、磁界を負荷変調する(ステップS28)。これによって、マンチェスター符号化されたデータがリーダーライター10のアンテナ共振回路部12に送信される(ステップS29)。 Carriers continue to be transmitted from the reader / writer 10 side, and a magnetic field is generated in the coil L 30 of the antenna resonance circuit unit 12. Load switching modulation circuit 33, by switching on / off of the MOS switch Q 31 according to the bit sequence of Manchester coded data, by changing the impedance of the antenna resonant circuit section 32, which load modulation of the magnetic field ( Step S28). Thereby, the Manchester encoded data is transmitted to the antenna resonance circuit unit 12 of the reader / writer 10 (step S29).
リーダーライター10のアンテナ共振回路部14には無変調のキャリアが流れており、キャリアに、ステップS29で発生したインピーダンス変化に応じた電圧振幅変化が誘起される。アンテナ共振回路部14は、この変化を検出することで非接触ICカード30からの信号を受信する(ステップS5)。 An unmodulated carrier flows in the antenna resonance circuit section 14 of the reader / writer 10, and a voltage amplitude change corresponding to the impedance change generated in step S29 is induced in the carrier. The antenna resonance circuit unit 14 receives the signal from the non-contact IC card 30 by detecting this change (step S5).
受信回路13は、ステップS5で誘起された電圧振幅変化を基に、負荷変調された信号を復調する(ステップS6)。復調された信号はマンチェスター符号へ符号化されているので、受信回路13では復調信号をさらにマンチェスター復号して(ステップS7)、送信データを再現して、制御部11に供給する。なお、高速通信などにおける受信信号の乱れを補償するために、マンチェスター復号する前に適応等化処理が必要である(同上)。
The receiving circuit 13 demodulates the load-modulated signal based on the voltage amplitude change induced in step S5 (step S6). Since the demodulated signal is encoded into Manchester code, the receiving circuit 13 further performs Manchester decoding on the demodulated signal (step S7), reproduces the transmission data, and supplies it to the
既に述べたように、フェリカではマンチェスター符号が用いられ、また、ダウンリンクとアップリンクでは同一のパケット・フォーマット(図17を参照のこと)を使用する。 As already mentioned, Manchester codes are used in Felica, and the same packet format (see FIG. 17) is used in the downlink and uplink.
また、リーダーライター10と非接触ICカード30間の通信レートを、212kbpsの倍数である、424kbps、848kbps、1.7Mbps、3.4Mbpsへと高速化すると、それに比例して送信信号の周波数帯域が広くなり、伝送路や送信回路並びに受信回路内のRFアナログ回路の周波数特性の影響が増え、受信波形の乱れが大きくなっていく。すなわち、電磁結合を利用した非接触通信において高速な通信を実現しようとすると、周波数特性の劣化を補償するために、受信側での適応等化が必要となる。 Further, when the communication rate between the reader / writer 10 and the non-contact IC card 30 is increased to 424 kbps, 848 kbps, 1.7 Mbps, and 3.4 Mbps, which are multiples of 212 kbps, the frequency band of the transmission signal is proportionally increased. As the frequency becomes wider, the influence of the frequency characteristics of the RF analog circuit in the transmission path, the transmission circuit, and the reception circuit increases, and the disturbance of the reception waveform increases. That is, if it is intended to realize high-speed communication in non-contact communication using electromagnetic coupling, adaptive equalization on the receiving side is required to compensate for the deterioration of frequency characteristics.
そこで、本実施形態では、例えばリーダーライター10又は非接触ICカード30の少なくとも一方の受信回路において、適応等化を採用して、受信信号の乱れを補償するようになっている。 Therefore, in the present embodiment, for example, at least one receiving circuit of the reader / writer 10 or the non-contact IC card 30 employs adaptive equalization to compensate for disturbance of the received signal.
また、適応等化を行なうには学習用に十分長い信号系列が必要であるが、このような信号系列を送信すると、NFC IP−1規格で規定されているフェリカ・フォーマット(図17)との互換性の問題や、オーバーヘッドの増加による通信レートの低下を招来する可能性がある。 In addition, a sufficiently long signal sequence is required for learning in order to perform adaptive equalization. However, when such a signal sequence is transmitted, the Felica format (FIG. 17) defined in the NFC IP-1 standard is used. There is a possibility that the communication rate may decrease due to a compatibility problem or an increase in overhead.
そこで、本実施形態では、フェリカ・フォーマットをそのまま使用して、パケットのシンク部を学習ビットとして用いて適応等化を行なうようにしている。これにより、互換性の問題やオーバーヘッドの増加を避けることができる。実際には、受信回路内に遅延バッファーを設けることで、シンク部を用いたフレーム同期と、同じシンク部を用いた適応等化の両方を実現するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, the Felica format is used as it is, and adaptive equalization is performed using the packet sync part as a learning bit. This avoids compatibility problems and increased overhead. Actually, by providing a delay buffer in the receiving circuit, both frame synchronization using the sync unit and adaptive equalization using the same sync unit are realized.
図4には、フェリカ・フォーマットをそのまま使用して適応等化を行なう受信回路の構成例を模式的に示している。図示の受信回路は、プリアンブル検出部41と、シンク検出部42と、遅延バッファー43と、適応等化部44と、マンチェスター復号部45で構成される。以下、図17に示したフェリカ・フォーマットからなるパケットを受信して、シンク部を学習ビットに用いて適応等化を行なう場合における、各部の動作について説明する。
FIG. 4 schematically shows a configuration example of a receiving circuit that performs adaptive equalization using the Felica format as it is. The illustrated receiving circuit includes a preamble detection unit 41, a sync detection unit 42, a
受信信号は、最初にプリアンブル検出部41に入力される。プリアンブル検出部41は、受信信号の中から連続波形であるプリアンブル部を検出すると、この連続波形を基にサンプリング・タイミングの抽出を行ない、タイミング同期をとる。 The received signal is first input to the preamble detector 41. When the preamble detection unit 41 detects a preamble portion that is a continuous waveform from the received signal, the preamble detection unit 41 extracts sampling timing based on the continuous waveform and obtains timing synchronization.
次に、受信信号は、シンク検出部42に入力される。シンク検出部42は、受信信号とプリアンブル検出部41で抽出されたサンプリング・タイミングを基に、「0xB24D」をマンチェスター符号化したビット系列からなるシンク部の検出を行ない、フレーム同期をとる。シンク部の検出には、一般に、パターン・マッチングや相互相関などの方法が用いられる。いずれの検出方法も既知であるシンク部の特定パターンとの同一性を求めるものである。通常、ノイズ耐性を高めるために、シンク部のほぼ全体を使ってパターンの同一性の確認が行なわれる。シンク検出部42は、受信信号からシンク部を検出すると、シンク部の開始位置を示すタイミング信号を出力する。 Next, the received signal is input to the sync detector 42. Based on the received signal and the sampling timing extracted by the preamble detection unit 41, the sync detection unit 42 detects a sync unit including a bit sequence in which “0xB24D” is Manchester-encoded, thereby obtaining frame synchronization. Generally, methods such as pattern matching and cross-correlation are used for detection of the sync part. Each of the detection methods seeks the identity with a known specific pattern of the sink part. Usually, in order to increase noise resistance, the pattern identity is confirmed using almost the entire sink portion. When the sync detector 42 detects the sync portion from the received signal, the sync detector 42 outputs a timing signal indicating the start position of the sync portion.
一方で、受信信号は、遅延バッファー43にも入力される。遅延バッファー43は、入力される受信信号に対して、シンク部の長さ以上の遅延を与える。より正確に言うと、シンク検出部42がシンク部の検出を確定するまで、シンク部の先頭が出力されないような遅延を与える。例えば、シンク検出部42がシンク部の前半のみを使ってフレーム同期をとることができるのであれば、遅延バッファー43の遅延量はシンク部の半分程度とすることができる。あるいは、シンク検出部42がシンク部全部を使ってフレーム同期するのであれば、遅延バッファー43の遅延量はシンク部全体分が必要となる。
On the other hand, the received signal is also input to the
遅延バッファー43で遅延がかけられた受信信号は、適応等化部44に入力される。そして、後段のマンチェスター復号部45は、適応等化部44からの等化出力信号をマンチェスター復号して、元の2進値の情報ビットを再現する。
The received signal delayed by the
適応等化部44は、FIRフィルターと学習回路で構成される学習型の等化回路であり、シンク検出部42が出力するシンク部の開始位置を示すタイミング信号を基に、受信信号と内部に持つシンク・パターンとの比較を行なう。そして、その差が小さくなるようにFIRフィルターのタップ係数を調整する。
The
図5には、適応等化部44の内部構成例を示している。図示の適応等化部54は、FIRフィルターと学習回路で構成され、学習アルゴリズムにはNLMS(Normalized Least Mean Square:正規化最小2乗平均)を用いられるとする。以下、同図と式を参照しながら、適応等化処理について説明する。
FIG. 5 shows an internal configuration example of the
図示のFIRフィルターは、タップ数をMとし、(M−1)個の遅延素子(D)51−1、51−2、…を直列接続したディレイ・ラインを備えている(但し、図5では、図面の簡素化のため、M=5として描いている)。各遅延素子51−1、51−2、…は、それぞれサンプル周期(マンチェスター符号での1クロック分)に相当する遅延時間Dを持つ。 The FIR filter shown in the figure has a delay line in which the number of taps is M and (M−1) delay elements (D) 51-1, 51-2,... Are connected in series (however, in FIG. In order to simplify the drawing, it is drawn as M = 5). Each of the delay elements 51-1, 51-2,... Has a delay time D corresponding to the sample period (one clock in Manchester code).
ここで、サンプリング時間をnとし、時刻nにおける受信信号をu(n)とすると、タップ数M分だけの時系列的な入力データu(n)、u(n−1)、…、u(n−M+1)が得られる。 Here, if the sampling time is n and the received signal at time n is u (n), time-series input data u (n), u (n−1),. n-M + 1) is obtained.
また、タップ数分の乗算器52−1、52−2、…は、フィルターの特性に応じたタップ係数w1(n)、w2(n)、…、wM(n)をそれぞれ持ち、上記M個の入力データu(n)、u(n−1)、…、u(n−M+1)をそれぞれ重み付け乗算する。 Further, multipliers 52-1 and 52-2 of the number of taps, ... will have the tap coefficients w 1 in accordance with the characteristics of the filter (n), w 2 (n), ..., w M (n) of each The M pieces of input data u (n), u (n−1),..., U (n−M + 1) are respectively weighted and multiplied.
そして、累算器53は、対応するタップ係数でそれぞれ重み付けした時系列入力データを加算して平均化処理して、時刻nでの等化出力信号r(n)を得る。以上の等化処理は、下式(1)のように表すことができる。
Then, the
続いて、タップ係数の学習について説明する。加算器54には、等化出力信号r(n)とともにリファレンス信号d(n)が入力され、これらの差分をとって誤差信号e(n)を出力する。上記のリファレンス信号d(n)は、適応等化部44があらかじめ持っている、「0xB24D」をマンチェスター符号化したパターンに相当する。
Next, learning of tap coefficients will be described. A reference signal d (n) is input to the
学習回路55は、時刻nにおける時系列的な入力データu(n)、u(n−1)、…、u(n−M+1)と、誤差信号e(n)を入力すると、NLMSアルゴリズムを用いて、FIRフィルターからの等化出力信号rをリファレンス信号dに近づけるように、次時刻のFIRフィルターのタップ係数w1(n+1)、w2(n+1)、…、wM(n+1)を決定して、各乗算器52−1、52−2、…に供給する。誤差信号e(n)、並びに、タップ係数の更新式は、下式(2)のように表される。
When the
上式(2)に示した更新式を繰り返し実行することで、FIRフィルターの各タップ係数w1(n)、w2(n)、…、wM(n)は、誤差信号e(n)が小さくなるように収束する。 By repeatedly executing the update equation shown in the above equation (2), each tap coefficient w 1 (n), w 2 (n),..., W M (n) of the FIR filter is converted into an error signal e (n). Converge so that becomes smaller.
ここで、上式(2)中のαは、ステップ・サイズであり、0<α<2となっている。αが1に近いと、高速に収束するが、誤差のバラツキが大きくなる。また、αが0に近いと、収束は遅くなるが、誤差のバラツキは小さくなる。 Here, α in the above equation (2) is a step size, and 0 <α <2. When α is close to 1, it converges at high speed, but the variation in error increases. On the other hand, when α is close to 0, convergence is slow, but error variation is small.
学習回路55は、シンク部の前半では、ステップ・サイズαを1に近い値とすることで、誤差のバラツキを許容しつつ高速な学習を行なう。続くシンク部後半では、ステップ・サイズαを0に近い値にして低速な学習を行なうことで、誤差のバラツキを小さくする。このようにして、学習回路55では、全体的に高速な収束と収束誤差の小さな適応等化の学習を実現する。
In the first half of the sync unit, the
なお、上記の説明では、適応等化部44の学習アルゴリズムは、NLMSとFIRフィルターを組み合わせたものであり、NLMS−LE(Lenear Equalizer)と呼ばれる。但し、本発明の要旨は特定の学習アルゴリズムに限定されるものではなく、例えば、LMS(Least Mean Square:最小2乗平均)やRLS(Recursive Least Square:再帰的最小2乗法)など、他のアルゴリズムを使用することができる。
In the above description, the learning algorithm of the
図6には、マンチェスター復号部45の内部構成例を示している。
FIG. 6 illustrates an internal configuration example of the
遅延素子61は、サンプル周期(マンチェスター符号での1クロック分)に相当する遅延時間Dを持つ。加算器62では、1クロック前の受信信号と現在の受信信号との差分をとる。遅延素子61及び加算器62は、受信信号の傾きを演算して高周波成分を強調する微分フィルターとして作用する。
The
1/2サンプリング部63は、シンク部の先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出し、後続の2値判定部64ではこの1/2サンプリング信号を2値判定することで、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する。 The 1/2 sampling unit 63 extracts from the head of the sync unit at intervals of once every two Manchester code clocks, and the subsequent binary determination unit 64 performs binary determination on the 1/2 sampling signal. The Manchester code is decoded into the NRZ code.
マンチェスター復号部45でマンチェスター符号化された信号を復号する手順について、図7を参照しながら説明する。
A procedure for decoding a Manchester-encoded signal by the
例えばデータ「B24D」は、NRZ符号で“1011 0010 0100 1101”というビット系列になる(図7の上から1段目)。 For example, the data “B24D” has a bit sequence of “1011 0010 0100 1101” in the NRZ code (first stage from the top in FIG. 7).
マンチェスター符号は、1つのビット区間を中央で前部セルと後部セルに分割し、入力1ビットが論理値「0」の場合は、前部セルがロー・レベルで且つ後部セルがハイ・レベル、すなわち「01」の2ビットに変換する。また、入力1ビットが論理値「1」の場合は、前部セルがハイ・レベルで且つ後部セルがロー・レベル、すなわち「10」の2ビットに変換する。したがって、上記のデータ「B24D」のビット系列“1011 0010 0100 1101”からなるNRZ符号をマンチェスター符号化すると、ビット系列(MAN)“10011010010110010110010110100110”に変換される。なお、ビット系列(MAN)に相当する受信波形は、量子化された値となるが、ここでは説明の簡素化のため、符号のみを取り扱うこととする(図7の上から2段目)。適応等化部44は、受信波形から、伝送路で受けた信号の乱れを等化する。
The Manchester code divides one bit section into a front cell and a rear cell at the center, and when the
適応等化部44からマンチェスター復号部45への入力ビット系列が“1 −1 −1 1 1 −1 1 −1 −1 1 −1 1 1 −1 −1 1 −1 1 1 −1 −1 1 −1 1 1 −1 1 −1 −1 1 1 −1”であったとすると、遅延素子61は、このビット系列(MAN)にマンチェスター符号の1クロック分に相当する遅延を与える(D)(図7の上から3段目)。そして、加算器62は、これら入力ビット系列から、1クロック分だけ遅延したビット系列を減算する。この結果、加算器52の出力ビット系列(D−MAN)は、“−1 2 0 −2 0 2 −2 2 0 −2 2 −2 0 2 0 −2 0 −2 0 2 0 −2 2 −2 0 2 −2 2 0 −2 0 1”となる(図7の上から4段目)。
The input bit sequence from the
1/2サンプリング部63は、加算器62の出力を、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出するので、その出力ビット系列は“2 −2 2 2 −2 −2 2 −2 −2 2 −2 −2 2 2 −2 2”となる(図7の上から5段目)。したがって、2値ビット系列1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1”(図7の上から6段目)、すなわちデータ「B24D」が復号されていることが分かる。
The ½ sampling unit 63 extracts the output of the
このように、図4に示した受信回路構成によれば、遅延バッファー43を設けることで、フェリカ・フォーマットをそのまま使用して、シンク部を用いたフレーム同期と、同じシンク部を用いた適応等化の両方を実現することができる。したがって、互換性の問題やオーバーヘッドの増加を回避することができる。
As described above, according to the reception circuit configuration shown in FIG. 4, by providing the
ところが、シンク部はマンチェスター符号化されたビット数で高々32ビットであり、学習回数として不十分であることが懸念される。 However, there is a concern that the sync unit has a Manchester encoded bit number of 32 bits at most, which is insufficient as the number of learning times.
例えば、図5に示した適応等化部44において、学習回路55が、シンク部の前半では、ステップ・サイズαを1に近い値とすることで、誤差のバラツキを許容しつつ高速な学習を行ない、続くシンク部後半では、ステップ・サイズαを0に近い値にして低速な学習を行なうことで、誤差のバラツキを小さくすることによって、全体的に高速な収束と収束誤差の小さな適応等化の学習を実現する方法も考えられる。
For example, in the
データ部の先頭が到来するまでの良好な学習結果を得るためには、FIRフィルターのタップ数に制限がある(タップ数が増大すると、学習に要する時間が長くなる。また、タップ数に応じて回路規模が肥大化し、コスト増大を招来する)。 In order to obtain a good learning result until the beginning of the data part arrives, the number of taps of the FIR filter is limited (if the number of taps increases, the time required for learning increases. The circuit scale is enlarged and the cost is increased.)
他方、FIRフィルターのタップ数が少ないと、きめ細かな周波数特性を表現することが困難となる。このため、受信信号が伝送路で受けた周波数特性の影響次第では、適応等化を行なっても、受信特性の十分な改善を得られない場合がある。 On the other hand, when the number of taps of the FIR filter is small, it is difficult to express fine frequency characteristics. For this reason, depending on the influence of the frequency characteristic that the received signal has received on the transmission line, even if adaptive equalization is performed, the reception characteristic may not be sufficiently improved.
マンチェスター符号は、信号からDC成分を除去するために帯域を2倍に広げる符号化方式であり、通信レートは半分になる(前述)。例えば、通信レートが3.4Mbpsである場合、マンチェスター符号化されたチャネル・レートは6.8Mbpsとなり、ベースバンド信号の帯域幅は6.8MHzとなる。また、マンチェスター符号化された信号の最短波長は1パルス分(1Tman)であり周波数で3.4MHz、最長波長は2パルス分(2Tman)であり周波数で1.7MHzとなる。このことから、通信レート3.4Mbpsのマンチェスター符号化された信号のスペクトラムは、図8Aに示すように、1.7MHz乃至3.4MHzの帯域を中心に分布することが想定される。他方、同じく通信レート3.4MbpsのNRZ信号の最短波長は1パルス分(1TNRZ)であり周波数で1.7MHz、最長波長はDC成分であり周波数で0MHzとなることから、図8Bに示すように、帯域幅はマンチェスター符号の1/2となり、0MHz乃至1.7を中心に分布することが想定される。 Manchester code is a coding method that doubles the band to remove the DC component from the signal, and the communication rate is halved (described above). For example, when the communication rate is 3.4 Mbps, the Manchester encoded channel rate is 6.8 Mbps, and the bandwidth of the baseband signal is 6.8 MHz. Further, the shortest wavelength of the signal encoded by Manchester is 1 pulse (1T man ), the frequency is 3.4 MHz, and the longest wavelength is 2 pulses (2T man ), and the frequency is 1.7 MHz. From this, it is assumed that the spectrum of a Manchester encoded signal having a communication rate of 3.4 Mbps is distributed around a band of 1.7 MHz to 3.4 MHz as shown in FIG. 8A. On the other hand, the shortest wavelength of an NRZ signal having a communication rate of 3.4 Mbps is equivalent to one pulse (1T NRZ ) and has a frequency of 1.7 MHz, and the longest wavelength is a DC component and has a frequency of 0 MHz. In addition, the bandwidth is ½ of the Manchester code, and is assumed to be distributed around 0 MHz to 1.7.
図4に示した受信回路の構成では、適応等化部44は、(遅延バッファー43から出力される)マンチェスター符号を適応等化することになる。マンチェスター符号化された信号のスペクトラムは、上述したように、1.7MHz乃至3.4MHzの帯域を中心に分布する。これに対し、適応等化部44に用いられるFIRフィルターのタップ数が5であるとき、図9中の○で示すように、ベースバンド帯域幅6.8MHz内の5つの周波数ポジションを表現することが可能である。
In the configuration of the receiving circuit illustrated in FIG. 4, the
ここで、図8Aに示したスペクトラムと図9に示した周波数ポジションを重ね合わせてみると、スペクトラムの中心分布に相当する1.7MHz乃至3.4MHzの帯域(すなわち、1Tmanと2Tman)の間で制御可能な周波数ポジションが1つしかない。このため、伝送路の周波数特性が1Tmanと2Tmanの間で複雑になっている場合には、FIRフィルターはその周波数特性の逆特性を表現することが難しく、良好な適応等化をすることが困難である。 Here, when the spectrum shown in FIG. 8A and the frequency position shown in FIG. 9 are superimposed, the band of 1.7 MHz to 3.4 MHz (that is, 1T man and 2T man ) corresponding to the center distribution of the spectrum is obtained. There is only one frequency position that can be controlled between them. For this reason, when the frequency characteristic of the transmission line is complicated between 1T man and 2T man , it is difficult for the FIR filter to express the inverse characteristic of the frequency characteristic, and good adaptive equalization is performed. Is difficult.
FIRフィルターのタップ数を増やせば、スペクトラムの中心分布に相当する1.7MHz乃至3.4MHzの帯域において、複雑な周波数特性の逆特性を表現し易くなり、良好な適応等化を行なうことが可能になる。しかしながら、タップ数が増大すると、学習に要する時間が長くなる。また、タップ数に応じて回路規模が肥大化し、コスト増大を招来する。 If the number of taps of the FIR filter is increased, it becomes easier to express the inverse characteristics of the complex frequency characteristics in the band of 1.7 MHz to 3.4 MHz corresponding to the center distribution of the spectrum, and good adaptive equalization can be performed. become. However, as the number of taps increases, the time required for learning increases. Further, the circuit scale is enlarged according to the number of taps, resulting in an increase in cost.
本発明者らは、電磁結合を利用した非接触通信システムにおいては、通信レートの高速化に対応すべく、少ないタップ数のFIRフィルターを用いて、より複雑な周波数特性を改善する適応等化が必要である、と思料する。 In the non-contact communication system using electromagnetic coupling, the adaptive equalization for improving more complicated frequency characteristics is achieved by using an FIR filter with a small number of taps in order to cope with an increase in communication rate. I think it is necessary.
次いで、図10には、より少ないタップ数のFIRフィルターでより複雑な周波数特性を改善する適応等化を可能にした受信回路の構成例を示している。図示の受信回路は、プリアンブル検出部101と、シンク検出部102と、遅延バッファー103と、遅延素子104と、加算器105と、1/2サンプリング部106と、適応等化部107と、2値判定部108を備えている。以下、図17に示したフェリカ・フォーマットからなるパケットを受信して、シンク部を学習ビットに用いて適応等化を行なう場合における、各部の動作について説明する。
Next, FIG. 10 shows a configuration example of a receiving circuit that enables adaptive equalization that improves a more complicated frequency characteristic with an FIR filter having a smaller number of taps. The receiving circuit shown in the figure includes a
受信信号は、最初にプリアンブル検出部101に入力される。プリアンブル検出部101は、受信信号の中から連続波形であるプリアンブル部を検出すると、この連続波形を基にサンプリング・タイミングの抽出を行ない、タイミング同期をとる。
The received signal is first input to the
次に、受信信号は、シンク検出部102に入力される。シンク検出部42は、受信信号とプリアンブル検出部101で抽出されたサンプリング・タイミングを基に、「0xB24D」をマンチェスター符号化したビット系列からなるシンク部の検出を行ない、フレーム同期をとる。シンク部の検出には、一般に、パターン・マッチングや相互相関などの方法が用いられる。いずれの検出方法も既知であるシンク部の特定パターンとの同一性を求めるものである。通常、ノイズ耐性を高めるために、シンク部のほぼ全体を使ってパターンの同一性の確認が行なわれる。シンク検出部102は、受信信号からシンク部を検出すると、シンク部の開始位置を示すタイミング信号を出力する。
Next, the received signal is input to the
一方で、受信信号は、遅延バッファー103にも入力される。遅延バッファー103は、シンク検出部102がシンク部の検出を確定するまで、シンク部の先頭が出力されないような遅延を与える。
On the other hand, the received signal is also input to the
遅延素子104は、遅延バッファー103から出力される受信信号に対し、サンプル周期(マンチェスター符号での1クロック分)に相当する遅延時間Dを与える。加算器105では、1クロック前の受信信号と現在の受信信号との差分をとる。遅延素子104及び加算器105は、受信信号の傾きを演算して高周波成分を強調する微分フィルターとして作用する。
The
1/2サンプリング部106は、シンク部の先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する。 The 1/2 sampling unit 106 extracts from the head of the sync unit at an interval of once every two Manchester code clocks.
適応等化部107は、FIRフィルターと学習回路で構成される学習型の等化回路であり、シンク検出部102が出力するシンク部の開始位置を示すタイミング信号を起点にして、受信信号と内部に持つシンク・パターンとの比較を行なう。そして、その差が小さくなるようにFIRフィルターのタップ係数を調整する。適応等化部107の内部構成は、例えば図5に示したものと同様でよいので、ここでは説明を省略する。
The adaptive equalization unit 107 is a learning-type equalization circuit including an FIR filter and a learning circuit. The adaptive equalization unit 107 starts from a timing signal indicating the start position of the sync unit output from the
そして、2値判定部108は、適応等化した後の1/2サンプリング信号を2値判定することで、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する。
The
マンチェスター符号化された信号を、遅延バッファー103より以降の処理でNRZ符号に復号する手順について、図11を参照しながら説明する。
A procedure for decoding the Manchester-encoded signal into the NRZ code in the subsequent processing from the
遅延バッファー103の出力は、例えばデータ「B24D」すなわちビット系列“1011 0010 0100 1101”からなるNRZ符号(図11の上から1段目)をマンチェスター符号化したものであり、ビット系列(MAN)“10011010010110010110010110100110”に相当する受信波形である(図11の上から2段目)。受信波形は量子化された値となるが、ここでは説明の簡素化のため、、符号のみを取り扱うこととする。
The output of the
遅延素子104は、このビット系列(MAN)にマンチェスター符号の1クロック分に相当する遅延を与える(D)(図11の上から3段目)。そして、加算器105は、これら入力ビット系列から、1クロック分だけ遅延したビット系列を減算する。この結果、加算器52の出力ビット系列(D−MAN)は、“−1 2 0 −2 0 2 −2 2 0 −2 2 −2 0 2 0 −2 0 −2 0 2 0 −2 2 −2 0 2 −2 2 0 −2 0 2”となる(図11の上から4段目)。
The
1/2サンプリング部106は、加算器105の出力を、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する。したがって、その出力ビット系列は“2 −2 2 2 −2 −2 2 −2 −2 2 −2 −2 2 2 −2 2”となる(図11の上から5段目)。
The 1/2 sampling unit 106 extracts the output of the
適応等化部107は、1/2サンプリング部106の出力波形から、伝送路で受けた信号の乱れを等化する。ここで、図4に示した受信回路と、適応等化について比較する。 The adaptive equalization unit 107 equalizes the disturbance of the signal received on the transmission path from the output waveform of the ½ sampling unit 106. Here, the reception circuit shown in FIG. 4 is compared with adaptive equalization.
図4に示した受信回路の構成では、適応等化部44は、(遅延バッファー43から出力される)マンチェスター符号を適応等化することになる。この場合、FIRフィルターのタップ数を5とすると、スペクトラムの中心分布に相当する1.7MHz乃至3.4MHzの帯域の間で制御可能な周波数ポジションが1つしかないため、周波数特性の逆特性を表現することが難しく、良好な適応等化を行なえないことが懸念される(前述)。
In the configuration of the receiving circuit illustrated in FIG. 4, the
これに対し、図10に示した受信回路の構成では、適応等化部107は、1/2サンプリング部106の出力波形を等化することになる。1/2サンプリング部106の出力波形は、NRZ符号と同様、最短波長は1パルス分(1TNRZ)であり周波数で3.4MHz、最長波長はDC成分となることから、図8Bに示したように、帯域幅はマンチェスター符号の1/2であり、0MHzを中心に分布する。この場合、適応等化部107に用いられるFIRフィルターのタップ数が同じく5個であるとしても、図12中の○に示すように、帯域幅3.4MHz内の5つの周波数ポジションを表現すればよく、スペクトラムの中心分布に相当する0MHz乃至1.7MHzの帯域の間で制御可能な周波数ポジションが3つである。したがって、伝送路の周波数特性がスペクトラムの中心分布で複雑になっているとしても、FIRフィルターはその周波数特性の逆特性をより忠実に表現することが可能となり、良好な適応等化を行なうことができるようになる。 On the other hand, in the configuration of the receiving circuit illustrated in FIG. 10, the adaptive equalization unit 107 equalizes the output waveform of the ½ sampling unit 106. As with the NRZ code, the output waveform of the ½ sampling unit 106 is one pulse (1T NRZ ), the shortest wavelength is 3.4 MHz, and the longest wavelength is a DC component, as shown in FIG. 8B. In addition, the bandwidth is ½ of the Manchester code and is distributed around 0 MHz. In this case, even if the number of taps of the FIR filter used in the adaptive equalization unit 107 is also five, if five frequency positions within a bandwidth of 3.4 MHz are expressed as indicated by ◯ in FIG. Often, there are three controllable frequency positions within the 0 MHz to 1.7 MHz band corresponding to the center distribution of the spectrum. Therefore, even if the frequency characteristic of the transmission path is complicated by the center distribution of the spectrum, the FIR filter can more accurately express the inverse characteristic of the frequency characteristic, and good adaptive equalization can be performed. become able to.
適応等化部107が1/2サンプリング部106の出力波形をより正確に等化できるようになると、後段の2値判定部108の判定精度も向上し、2値ビット系列1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1”(図11の上から6段目)、すなわちデータ「B24D」を得ることができる。
When the adaptive equalization unit 107 can equalize the output waveform of the 1/2 sampling unit 106 more accurately, the determination accuracy of the
図13には、図4に示した受信回路において、遅延バッファー43から出力されるマンチェスター符号化された信号を直接適応等化した場合の等化後信号点分布を示している。また、図14には、図10に示した受信回路において、マンチェスター符号化された信号を1/2サンプリングしてから適応等化した場合の等化後信号点分布を示している。図13に示した結果では、2値判定する際の閾値付近に信号点が多く分布しているため、マンチェスター復号部45内で2値判定する際に誤判定し易くSNRが低くなる。これに対し、図14に示した結果では、2値判定する際の閾値付近に配置される信号点が少なくなるので、適応等化後にエラーなく2値判定することができる。すなわち、受信信号を良好に等化することができている、と言える。
FIG. 13 shows the equalized signal point distribution when the Manchester encoded signal output from the
このように、図10に示した受信回路構成では、マンチェスター符号化された信号を1/2サンプリングすることにより、帯域幅をマンチェスター符号の1/2に縮小することにより、少ないタップ数(若しくは、従来と同じタップ数でも)でもスペクトラムの中心分布付近における複雑な周波数特性の逆特性を好適に表現できるようになり、良好な適応等化を実現することができる。また、適応等化前に1/2サンプリングするため、適応等化部を構成する回路は1/2のスピードで動作すればよく、消費電力の低減にもつながる。その反面、適応等化前に1/2サンプリングを行なうことに伴い、適応等化でタップ係数の学習に利用するシンク部のビット数も半減してしまう。これは、タップ係数の収束性能に影響する。データ部の先頭までにタップ係数が適切な値に収束しないと、良好な等化結果は得られず、受信性能が劣化する。 As described above, in the receiving circuit configuration shown in FIG. 10, by reducing the bandwidth to 1/2 of the Manchester code by sampling 1/2 the Manchester encoded signal, the number of taps (or Even with the same number of taps as in the prior art, the inverse characteristic of the complex frequency characteristic in the vicinity of the center distribution of the spectrum can be suitably expressed, and good adaptive equalization can be realized. Further, since 1/2 sampling is performed before adaptive equalization, the circuit constituting the adaptive equalization unit only needs to operate at 1/2 speed, which leads to reduction in power consumption. On the other hand, with 1/2 sampling before adaptive equalization, the number of bits of the sync unit used for learning tap coefficients by adaptive equalization is also halved. This affects the convergence performance of the tap coefficient. If the tap coefficient does not converge to an appropriate value by the beginning of the data part, a good equalization result cannot be obtained and the reception performance deteriorates.
図15には、1/2サンプリングすることに伴い学習に利用するシンク部のビット数減少の問題をさらに解消した受信回路の構成例を示している。図示の受信回路は、プリアンブル検出部151と、シンク検出部152と、RAM制御部153と、RAM159と、遅延素子154と、加算器155と、1/2サンプリング部156と、適応等化部157と、2値判定部158を備えている。遅延バッファー103がRAM制御部153及びRAM159に置き換わった点で、図10に示した構成例とは相違する。以下、図17に示したフェリカ・フォーマットからなるパケットを受信して、シンク部を学習ビットに用いて適応等化を行なう場合における、各部の動作について説明する。
FIG. 15 shows a configuration example of a receiving circuit in which the problem of a decrease in the number of bits of the sync unit used for learning due to 1/2 sampling is further solved. The illustrated receiving circuit includes a
受信信号は、最初にプリアンブル検出部151に入力される。プリアンブル検出部151は、受信信号の中から連続波形であるプリアンブル部を検出すると、この連続波形を基にサンプリング・タイミングの抽出を行ない、タイミング同期をとる。
The received signal is first input to the
次に、受信信号は、シンク検出部152に入力される。シンク検出部152は、受信信号とプリアンブル検出部151で抽出されたサンプリング・タイミングを基に、「0xB24D」をマンチェスター符号化したビット系列からなるシンク部の検出を行ない、フレーム同期をとる。
Next, the received signal is input to the
RAM制御部153は、シンク検出部152から入力された受信信号をRAM159へ書き込む。また、RAM制御部153は、RAM159から受信信号を読み出し、後段の回路へ出力する。
The
RAM制御部153はシンク検出部152が確定したシンク部の検出タイミングを起点にして、シンク部の先頭データが格納されるアドレスを記憶する。そして、シンク部の最終データが出力されると、読み出しアドレスを再度シンク部の先頭データの格納アドレスに設定し、シンク部の読み出しを行なう。事前に決められたシンク部繰り返し回数の読み出しを終えると、データ部の読み出しを行なう。図16には、シンク部繰り返し回数を2とした場合のRAM制御部903から後段回路へ出力されるデータ列を示している。
The
遅延素子154は、遅延バッファー153から出力される受信信号に対し、サンプル周期(マンチェスター符号での1クロック分)に相当する遅延時間Dを与える。加算器155では、1クロック前の受信信号と現在の受信信号との差分をとる。遅延素子154及び加算器105は、受信信号の高周波成分を強調する微分フィルターとして作用する。そして、1/2サンプリング部156は、シンク部の先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する。
The
適応等化部157は、FIRフィルターと学習回路で構成される学習型の等化回路であり、受信信号と内部に持つシンク・パターンとの比較を行ない、その差が小さくなるようにFIRフィルターのタップ係数を調整する。適応等化部157の内部構成は、例えば図5に示したものと同様でよいので、ここでは説明を省略する。図示の例では、適応等化部157は、シンク検出部152が出力するシンク部の開始位置を示すタイミング信号を起点にして、事前に決められたシンク部繰り返し回数分(前述)のタップ係数の学習を行なうので、タップ係数の収束性能を維持することができる。
The
そして、2値判定部108は、適応等化した後の1/2サンプリング信号を2値判定することで、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する。
The
マンチェスター符号化された信号をNRZ符号に復号する手順は図11に示した通りであり、ここでは説明を省略する。 The procedure for decoding the Manchester-encoded signal into the NRZ code is as shown in FIG. 11, and a description thereof is omitted here.
適応等化前に1/2サンプリングを行なうことに伴い、適応等化でタップ係数の学習に利用するシンク部のビット数も半減してしまう。これに対し、図15に示した受信回路によれば、シンク部を記憶するとともに事前に決められたシンク部繰り返し回数の読み出し、繰り返し回数分のタップ係数の学習を行なうように構成されているので、1/2サンプリングに伴うシンク部のビット数半減にも拘らず、タップ係数の収束性能を維持することができる。 Along with performing 1/2 sampling before adaptive equalization, the number of bits of the sync part used for learning tap coefficients by adaptive equalization is also halved. On the other hand, the receiving circuit shown in FIG. 15 is configured to store the sync unit, read out the predetermined number of repetitions of the sync unit, and learn tap coefficients corresponding to the number of repetitions. The convergence performance of the tap coefficient can be maintained despite the halving of the number of bits of the sync part due to 1/2 sampling.
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳細に説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。 The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention.
本明細書では、NFC IP−1規格に従う非接触通信システムに本発明を適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。電気的負荷の変更方向の切り替えによる変調を利用して通信を行なう、さまざまな規格に準拠した通信システムに、同様に本発明を適用することができる。 In the present specification, the embodiment in which the present invention is applied to a contactless communication system according to the NFC IP-1 standard has been mainly described, but the gist of the present invention is not limited to this. The present invention can be similarly applied to a communication system compliant with various standards that performs communication using modulation by switching the change direction of the electrical load.
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。 In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.
10…リーダーライター
11…制御部
12…送信回路
13…受信回路
14…アンテナ共振回路部
30…非接触ICカード
31…制御部
32…アンテナ共振回路部
33…負荷切り替え変調回路部
34…制御部
41…プリアンブル検出部
42…シンク検出部
43…遅延バッファー
44…適応等化部
45…マンチェスター復号部
41…プリアンブル検出部
42…シンク検出部
43…遅延バッファー
44…適応等化部
45…マンチェスター復号部
51…遅延素子
52…乗算器
53…累積器
54…加算器
55…学習回路
61…遅延素子
62…加算器
63…1/2サンプリング部
64…2値判定部
101…プリアンブル検出部
102…シンク検出部
103…遅延バッファー
104…適応等化部
105…加算器
106…1/2サンプリング部
107…適応等化部
108…2値判定部
151…プリアンブル検出部
152…シンク検出部
153…RAM制御部
154…適応等化部
155…加算器
156…1/2サンプリング部
157…適応等化部
158…2値判定部
159…RAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ...
Claims (6)
前記の傾き演算された受信信号を1/2サンプリングするサンプリング・ステップと、
前記の1/2サンプリングされた後の受信信号を適応等化する適応等化ステップと、
を有することを特徴とする受信方法。 An inclination calculation step for calculating an inclination of the received signal;
A sampling step of ½ sampling the received signal whose slope has been calculated;
An adaptive equalization step for adaptively equalizing the received signal after the ½ sampling,
A receiving method comprising:
前記学習ビットの開始位置を検出する検出ステップと、
受信信号に対し、前記検出ステップにおいて前記学習ビットの検出を確定するまで前記学習ビットの先頭が出力されないように遅延を与える遅延時間付与ステップと、
前記の遅延時間が与えられた受信信号と、マンチェスター符号での1クロック分に相当する遅延時間がさらに与えられた受信信号との差分を計算する傾き演算ステップと、
前記の傾き演算された前記学習ビットの先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する1/2サンプリング・ステップと、
前記の1/2サンプリングされた前記学習ビットを用いて適応等化を行なう適応等化ステップと、
適応等化された受信信号を2値判定して、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する2値判定ステップと、
を有することを特徴とする受信方法。 A reception method for receiving a packet with a learning bit encoded by Manchester,
A detection step of detecting a start position of the learning bit;
A delay time giving step for giving a delay to the reception signal so that the head of the learning bit is not output until the detection of the learning bit is confirmed in the detection step;
A slope calculation step for calculating a difference between the received signal given the delay time and a received signal further given a delay time equivalent to one clock in Manchester code;
A 1/2 sampling step of extracting from the head of the learning bit that has been subjected to the slope calculation at intervals of once every two Manchester code clocks;
An adaptive equalization step for performing adaptive equalization using the learning bits sampled in half.
A binary determination step of performing binary determination on the adaptively equalized reception signal and decoding the Manchester code into an NRZ code;
A receiving method comprising:
前記適応等化ステップでは、受信した前記学習ビットを前記繰り返し回数だけ学習を行なう、
ことを特徴とする請求項2に記載の受信方法。 In the delay time giving step, the received learning bit is stored and read out a predetermined number of repetitions starting from the timing at which the learning bit is detected,
In the adaptive equalization step, the received learning bit is learned by the number of repetitions.
The receiving method according to claim 2, wherein:
前記の傾き演算された受信信号を1/2サンプリングするサンプリング部と、
前記の1/2サンプリングされた後の受信信号を適応等化する適応等化部と、
を具備することを特徴とする受信装置。 An inclination calculation unit for calculating an inclination of the received signal;
A sampling unit that ½ samples the received signal subjected to the inclination calculation;
An adaptive equalization unit that adaptively equalizes the received signal after the ½ sampling,
A receiving apparatus comprising:
受信信号の中からプリアンブル部を検出して前記連続波形を基にサンプリング・タイミングを抽出するプリアンブル検出部と、
前記サンプリング・タイミングを基に受信信号の中からシンク部を検出してシンク部の開始位置を示すタイミング信号を出力するシンク検出部と、
受信信号に対し、前記シンク検出ステップにおいてシンク部の検出を確定するまでシンク部の先頭が出力されないように遅延を与える遅延時間付与部と、
前記の遅延時間が与えられた受信信号と、マンチェスター符号での1クロック分に相当する遅延時間がさらに与えられた受信信号との差分を計算する傾き演算部と、
前記の傾き演算されたシンク部の先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する1/2サンプリング部と、
前記タイミング信号を基に、1/2サンプリングされたシンク部を用いて適応等化を行なう適応等化部と、
適応等化された受信信号を2値判定して、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する2値判定部と、
を具備することを特徴とする非接触ICカード。 In a non-contact communication system using electromagnetic coupling, a non-contact IC card that receives a Manchester encoded packet composed of a preamble part consisting of a continuous waveform, a sync part consisting of a specific pattern, and a data part,
A preamble detector that detects a preamble portion from the received signal and extracts a sampling timing based on the continuous waveform; and
A sync detector that detects a sync portion from a received signal based on the sampling timing and outputs a timing signal indicating a start position of the sync portion;
A delay time giving unit that gives a delay to the reception signal so that the head of the sync unit is not output until the detection of the sync unit is confirmed in the sync detection step;
A slope calculator that calculates a difference between the received signal given the delay time and a received signal further given a delay time equivalent to one clock in Manchester code;
A 1/2 sampling unit that extracts from the head of the sync unit for which the inclination is calculated at an interval of once every two Manchester code clocks;
An adaptive equalization unit that performs adaptive equalization using a ½ sampled sync unit based on the timing signal;
A binary determination unit for performing binary determination on the adaptively equalized reception signal and decoding the Manchester code into an NRZ code;
A non-contact IC card comprising:
受信信号の中からプリアンブル部を検出して前記連続波形を基にサンプリング・タイミングを抽出するプリアンブル検出部と、
前記サンプリング・タイミングを基に受信信号の中からシンク部を検出してシンク部の開始位置を示すタイミング信号を出力するシンク検出部と、
受信信号に対し、前記シンク検出ステップにおいてシンク部の検出を確定するまでシンク部の先頭が出力されないように遅延を与える遅延時間付与部と、
前記の遅延時間が与えられた受信信号と、マンチェスター符号での1クロック分に相当する遅延時間がさらに与えられた受信信号との差分を計算する傾き演算部と、
前記の傾き演算されたシンク部の先頭から、マンチェスター符号のクロック2回に1回の間隔で抽出する1/2サンプリング部と、
前記タイミング信号を基に、1/2サンプリングされたシンク部を用いて適応等化を行なう適応等化部と、
適応等化された受信信号を2値判定して、マンチェスター符号をNRZ符号に復号する2値判定部と、
を具備することを特徴とするリーダーライター。
In a non-contact communication system using electromagnetic coupling, a reader / writer that receives a Manchester encoded packet composed of a preamble part consisting of a continuous waveform, a sync part consisting of a specific pattern, and a data part from a non-contact IC card. ,
A preamble detector that detects a preamble portion from the received signal and extracts a sampling timing based on the continuous waveform; and
A sync detector that detects a sync portion from a received signal based on the sampling timing and outputs a timing signal indicating a start position of the sync portion;
A delay time giving unit that gives a delay to the reception signal so that the head of the sync unit is not output until the detection of the sync unit is confirmed in the sync detection step;
A slope calculator that calculates a difference between the received signal given the delay time and a received signal further given a delay time equivalent to one clock in Manchester code;
A 1/2 sampling unit that extracts from the head of the sync unit for which the inclination is calculated at an interval of once every two Manchester code clocks;
An adaptive equalization unit that performs adaptive equalization using a ½ sampled sync unit based on the timing signal;
A binary determination unit for performing binary determination on the adaptively equalized reception signal and decoding the Manchester code into an NRZ code;
A reader / writer characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2009-11-11 JP JP2009258422A patent/JP2011103610A/en not_active Withdrawn
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