JP3620783B2

JP3620783B2 - 移動体通信システムの質問器

Info

Publication number: JP3620783B2
Application number: JP07715099A
Authority: JP
Inventors: 光雄白須; 一夫舟久保; 雅年流石
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP2000278171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送波を共用した変調通信方式で移動可能な応答器と無線通信する質問器に関し、特に、質問器自体もバッテリ電源により動作して携帯可能な質問器に適用して好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動可能な応答器と質問器との間で無線通信を行う非接触方式の移動体通信システムとしては、例えば、荷物等に添付されることにより移動するＩＤタグ（応答器）と、固定設置或いは利用者に携帯されてＩＤタグとの間でデータを無線通信するリーダライタ（質問器）とから成る非接触方式のＩＤタグシステムや、利用者に携帯されることにより移動するＩＣカード（応答器）と、固定設置されてＩＣカードとの間でデータを無線通信するリーダライタ（質問器）とから成る非接触方式のＩＣカードシステムが知られている。
【０００３】
このようなＩＤタグシステムは、例えば運送荷物の仕分けに利用されており、１ｃｍ×５ｃｍ程度の大きさのラベル状のＩＤタグを各荷物に貼着しておき、作業者がリーダライタを用いてＩＤタグに記憶された識別コード（ＩＤ）、品名、宛先等のデータを読み取ることにより、各荷物の配送管理を行う。
このようなＩＤタグはメモリと無線通信機能部とを有しており、ＩＤタグがリーダライタの通信可能エリアに入ると、リーダライタがＩＤ等を要求する質問データを送信し、これに応じてＩＤタグが自己のＩＤ等の応答データを返送することにより、リーダライタが当該ＩＤタグを識別して、品名、配送先等の管理が行われる。
【０００４】
このようなＩＤタグシステムでは、例えば、搬送波を送信データによって振幅変調して無線送信する振幅変調方式（或いは、振幅を離散的なレベルに対応させるＡＳＫ：ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）が用いられており、従来では、例えば図２に示すようなシステム構成となっていた。
なお、図２に示す例は、応答器（ＩＤタグ）３にはバッテリ電池等の電源は備えられておらず、質問器（リーダライタ）１から搬送波によって送電した電力によって応答器３が動作し、質問器１と応答器との間でアンテナ１０、３０によって以下に説明するような無線通信を行う非接触型のＩＤタグシステムである。
【０００５】
このＩＤタグシステムにおいて、質問器１では、シンセサイザ１１で発生された搬送波を変調器１２で質問データや動作クロックで振幅変調し、得られた質問信号を送信アンプ１３で増幅してサーキュレータ（分配合成器）１４を介してアンテナ１０から無線送信する。
なお、送信アンプ１３とサーキュレータ１４との間には送信検出器１５とローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６とが設けられている。送信検出器１５ではアンプ１３で増幅された質問信号出力をＤＣレベルに変換して図外の制御部に検出データとして出力し、制御部に検出データによって送信状態を通知することにより、シンセサイザ１１に対する搬送波の発振制御、変調器１２に対する変調制御、アンプ１３に対する増幅制御等、質問器１の種々な通信制御を行わせる。また、ＬＰＦ１６では送信される質問信号の不要な高調波成分を減衰させる。
【０００６】
一方、応答器３では、アンテナ３０を共用して、或いは、別個な受電アンテナを用いて図外の受電回路により動作電力を質問器１から受電し、この電力によって動作して、アンテナ３０で受信した質問信号を変復調器３１で振幅復調し、当該復調した質問データに応じて制御器３２がメモリ３３に対してデータの書き込みやデータの読み出しを行う。また、質問データに対する応答データは制御部３２から変復調器３１へ出力され、変復調器３１が質問器１から受信している搬送波を当該応答データで振幅変調し、得られた応答信号をアンテナ３０からリーダライタ１へ無線送信する。
すなわち、質問器１からの搬送波を用いることにより内部発振回路を廃止して、必要な動作電力量を低減している。
【０００７】
そして、質問器１では、アンテナ１０で受信した応答信号をサーキュレータ１４を介して分配器１７へ入力し、この応答信号（受信信号）を２つに分岐して一方の応答信号を位相シフタ１８を介して第１の受信回路１９へ入力し、他方の応答信号をそのまま第２の受信回路２０へ入力する。位相シフタ１８では一方の応答信号の位相を４５度ずらし、第１の受信回路１９では、ＬＰＦ１６から一定レベルで入力される質問信号と位相シフトされた応答信号とをミキサ２１で混合させて差分を抽出し、フィルタ２２で不要成分を除去して、この抽出信号（応答データ）を受信アンプ２３で増幅して合成アンプ２４へ出力する。一方、第２の受信回路２０では、ＬＰＦ１６から一定レベルで入力される質問信号と位相シフトされていない応答信号とをミキサ２５で混合させて差分を抽出し、フィルタ２６で不要成分を除去して、この抽出信号（応答データ）を受信アンプ２７で増幅して合成アンプ２４へ出力する。
【０００８】
すなわち、ダブルバランスミキサ２１、２５のそれぞれのＬＯ端子には質問信号が一定のレベルで入力されており、ダブルバランスミキサ２１、２５はＲＦ端子から入力される応答信号に乗ってくる自らの質問信号をキャンセルさせて、応答器３が送信した信号成分（応答データ）のみを抽出する。
そして、合成アンプ２４では入力された２つの抽出信号を合成し、合成されたアナログレベルの抽出信号をレベル変換器２８がディジタル信号に変換して応答器３からの応答データを図外の制御部に出力する。
【０００９】
ここで、上記のように応答器更には質問器が移動して、質問器１と応答器３との間の距離が変化する移動体通信システムでは、距離の変化に伴って質問器１が受信する信号の位相が変化するため、第１の受信回路１９又は第２の受信回路２０の１つだけでは、この距離変化に応じて、受信レベルが極端に低下して応答データを受信できない状態が生じてしまう。
搬送波の波長をλとすると、位相制御をしていない第２の受信回路２０だけの受信レベルは、図３に実線で示すように、λ／４＝９０度周期で極端にレベルが低下するものとなり、受信信号の復調ができない状態が生じてしまう。
【００１０】
そこで、上記のようなＩＤタグシステムでは、第１の受信回路１９と第２の受信回路２０とに受信信号を互いに４５度位相をずらせて入力し、図３に破線で示すように、位相シフタ１８により、第１の受信回路１９の受信レベルを第２の受信回路２０の受信レベルに対してλ／８＝４５度位相ずれさせている。これによって、極端なレベル低下の状態を他方の受信信号で補って、これら受信回路１９、２０の出力を合成することにより総じて一定レベル以上で応答データを受信できるようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような移動体通信システムでは、質問器１から常時規定値以上の出力レベルで信号が送信されることが応答器３との無線通信を支障無く行わせるために重要であり、これがために、送信検出器１５で送信出力レベルの検出して、当該検出データに基づいて質問器１の通信制御を行っている。上記に例示したように質問器１からの搬送波を利用して応答器３も通信する搬送波共用方式のシステムにあっては、質問器１からの送信出力レベルを規定値に維持することが特に重要である。
【００１２】
他方、上記のような移動体通信システムでは、質問器１の消費電力を低減化する要求もある。特に、質問器１をバッテリ電源で動作させるとともに作業者が携帯できる程度の大きさにして、例えば運送荷物の集配所等で各荷物に添付された応答器（ＩＤタグ）３から配送管理を行おうとする場合には、質問器１のバッテリ使用時間を長くするために消費電力の低減化が必要である。
【００１３】
しかしながら、従来の移動体通信システムでは、送信検出器１５における検出処理において送信出力の損失が生じることから、この損失を見込んで送信アンプ１３による増幅を行っていたため、消費電力が比較的大きくなってしまっていた。また、これによって、使用上の要求を満たすために質問器１を携帯可能なハンディタイプとしても、質問器のバッテリ使用時間が短くなって、この面での使用上の要求を満たすことができなかった。
【００１４】
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、移動体通信システムにおいて、質問器の消費電力の低減化を実現し、更には、ハンディタイプの質問器の使い勝手を向上させることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る移動体通信システムの質問器は、搬送波を質問データで変調した質問信号を送信部から無線送信する一方、応答器が受信した搬送波を応答データで変調することにより無線送信してきた応答信号を受信部で受信して、当該受信した応答信号に混合器（ミキサ）で搬送波を混合することにより応答データを復調し、混合器から出力された応答データからフィルタにより搬送波成分を減衰させる、移動可能な応答器との間で搬送波を共用して無線通信を行う非接触方式の質問器である。
【００１６】
そして、本発明の質問器では、送信する質問信号の送信出力を管理するためのデータ検出を、送信検出部を従来のように送信アンプの後段ではなく上記の混合器の後段に設け、当該送信検出部によって混合器から出力された応答データから搬送波成分を検波して質問器からの送信出力を検出し、この検出データを通信制御を行う制御部に出力している。
すなわち、送信出力の損失を生じさせてしまう送信検出部が送信系ではなく受信系に設けられているため、送信アンプの増幅に費やされる電力が低減されて、質問器における消費電力が低減される。
【００１７】
したがって、本発明は、搬送波によって電力を供給して応答器を動作させるとともに自らはバッテリ電源によって動作する携帯可能な質問器に適用して、消費電力の低減により特に顕著な効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を非接触ＩＤタグシステムに適用した一実施形態を、図１を参照して説明する。なお、図２に示した従来の非接触ＩＤタグシステムと同様な機能部分には同一符号を付してある。
【００１９】
本例の質問器１では、送信アンプ１３で増幅された質問信号出力をＤＣレベルに変換して図外の制御部に検出データとして出力する送信検出器１５を第２の受信回路２０のミキサ２５の後段に設け、フィルタ２６に入力されるミキサ２５からの出力（搬送波成分を含んだ応答データ）の一部を送信検出器１５に入力している。
【００２０】
このように送信検出器１５を配設した場合にあっても、当該送信検出器１５によって質問信号（搬送波）の出力レベルを検出することができる。
すなわち、受信した応答信号から応答データを抽出するためにミキサ２５にはＬＰＦ１５から送信信号の一部が入力されるが、この送信信号成分がミキサ２５で減衰するものの抽出した応答データとともにミキサ２５から出力される。なお、このため、ミキサ２５及びミキサ２１の後段にフィルタ２６及びフィルタ２２を設けて抽出された応答データからノイズとなる質問信号（搬送波）成分を除去している。
【００２１】
したがって、質問信号（搬送波）成分を含んだ応答データをミキサ２５から送信検出器１５に入力することによって、当該送信検出器１５で質問信号出力をＤＣレベルに変換して図外の制御部に検出データとして出力し、制御部に検出データによって送信状態を通知することにより、シンセサイザ１１に対する搬送波の発振制御、変調器１２に対する変調制御、アンプ１３に対する増幅制御等、質問器１の種々な通信制御を行わせる。
【００２２】
そして、このように送信検出器１５を受信系に配設することによって、送信アンプ１３で増幅されて出力される質問信号（搬送波）の送信出力が送信検出器１５によって減衰してしまうことがなくなり、増幅に費やされる送信アンプ１３の消費電力が低減されて質問器１の消費電力が低減される。
更に、質問器１を携帯可能なハンディタイプとした場合には、質問器１の動作用バッテリの使用時間を長期化することができ、ハンディタイプの質問器の使い勝手が向上する。
【００２３】
なお、応答器３は電源を持たずに質問器１から供給される電力によって動作し、質問器１と応答器３とは搬送波をデータにより振幅変調して無線通信する移動体通信システムを例にとって説明したが、本発明の質問器は、これに限らず種々なシステム構成においても実施することができる。
例えば、上記の例では受信系１９、２０を複数設けた構成としたが、いずれの受信系に送信検出器１５を設けるようにしてもよく、また、単一の受信系によって質問器を構成するようにしてもよい。
【００２４】
また、例えば、質問器１から応答器３に動作電力を供給する場合には、質問器１の消費電力負荷はこの供給電力の負担分大きいので、送信検出器１５による電力浪費の防止は特に効果的であるが、応答器３にバッテリ電源を持たせて質問器１から応答器３に動作電力を供給しないシステム構成においても、質問器１の消費電力低減の意義はある。また、例えば、振幅変調方式以外の周波数変調や位相変調方式等を用いてシステムを構成した場合であっても、本発明の質問器は上記と同様な作用効果を奏する。また、例えば、ＩＣカードシステムのように他の態様で移動体通信システムを構成した場合であっても、本発明の質問器は上記と同様な作用効果を奏する。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、信号出力を減衰させてしまう送信検出部を受信系に設けたため、送信アンプの負担を軽減して質問器の消費電力を低減させることができる。したがって、質問器をバッテリを動作電源としたハンディタイプに構成した場合には、バッテリの長寿命化によって使い勝手が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触ＩＤタグシステムの構成図である。
【図２】従来の非接触ＩＤタグシステムの構成を示す図である。
【図３】距離と受信信号レベルとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・リーダライタ（質問器）、３・・・ＩＤタグ（応答器）、
１１・・・シンセサイザ、１２・・・変調器、
１３・・・送信アンプ、１５・・・送信検出器、
１８・・・４５度位相シフタ、１９・・・第１の受信回路、
２０・・・第２の受信回路、２２、２６・・・フィルタ、
２１、２５・・・ミキサ（混合器）、２４・・・合成アンプ、
３１・・・変復調器、３２・・・制御器、
３３・・・メモリ、

Claims

送信する質問信号の送信出力を管理しつつ、移動可能な応答器との間で当該搬送波を用いて無線通信を行う非接触方式の質問器であって、
搬送波を質問データで変調した質問信号を無線送信する送信部と、
前記応答器が受信した搬送波を応答データで変調することにより無線送信してきた応答信号を受信する受信部と、
受信した応答信号に搬送波を混合することにより応答データを復調する混合器と、
混合器から出力された応答データから搬送波成分を減衰させるフィルタと、
混合器から出力された応答データから搬送波成分を検波して質問器からの送信出力を検出する送信検出部と、
を備えたことを特徴とする移動体通信システムの質問器。
請求項１に記載の質問器において、
質問器はバッテリ電源によって動作する携帯可能な装置であって、更に搬送波によって電力を供給して応答器を動作させることを特徴とする移動体通信システムの質問器。