JP4341127B2

JP4341127B2 - 情報処理装置、ｉｃカード及びリーダライタ

Info

Publication number: JP4341127B2
Application number: JP36047299A
Authority: JP
Inventors: 雄二村山; 繁有沢
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: US20010025887A1; JP2001175826A; SG90221A1; US6886752B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報処理装置、ＩＣカード及びリーダライタに関し、例えば非接触型ＩＣカードシステムに適用することができる。本発明は、検波結果を高速度でサンプリングし、検波信号の信号レベルの分布よりデータを復号することにより、またクロックと検波信号との間の同一性を示す相関値を検出してデータを復号することにより、アンテナに誘起される高周波信号を検波して得られる検波信号の品質が劣化した場合でも、ビット誤りを十分に低減することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触型ＩＣカードシステムにおいては、例えば駅の改札システムに適用され、ＩＣカードとリーダライタとの間で、無線通信により所望のデータを送受して、このＩＣカードに記録したデータを読み出し、必要に応じてＩＣカードに記録したデータを更新するようになされている。
【０００３】
すなわち図１１は、ＩＣカードシステムを示すブロック図である。このＩＣカード２は、非接触型のＩＣカード２、このＩＣカード２をアクセスするリーダライタ３、ホストコンピュータ４により構成される。ここでホストコンピュータ４は、リーダライタ３によるＩＣカード２のアクセス結果を処理して例えば部屋の入退出、駅の改札等を管理する。
【０００４】
リーダライタ３において、ディジタル信号処理回路５は、このホストコンピュータ４の制御によりＩＣカード２に送出するシリアルデータによる送信データＤ１を出力し、また受信回路６より出力されるシリアルデータによる受信データＤ２を処理する。ディジタル信号処理回路５は、これら送信データＤ１、受信データＤ２の入出力により、ＩＣカード２に応答を呼びかけ、ＩＣカード２との間の相互認証等の処理を実行する。さらにこれらの処理によりＩＣカード２に記録したデータを読み出してホストコンピュータ４に出力し、またホストコンピュータ４の指示によりＩＣカード２の内容を更新する。
【０００５】
送信回路７は、ディジタル信号処理回路５より出力される送信データＤ１をこのＩＣカード２との間の無線通信に適した方式により変調し、送信データＤ１に応じて信号レベルが変化する送信信号Ｓ１を生成して出力する。なおここでこの変調方式は、例えばマンチェスタ符号系列による変調方式が適用される。またマンチェスタ符号系列にあっては、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ビットセルの中央を境にして信号レベルが反転する位相変調による符号系列であり、論理０と論理１とで信号レベルが反転するものである。
【０００６】
無線インターフェース部８は、この送信信号Ｓ１により所定の搬送波信号を振幅変調してなる変調信号を生成すると共に、この変調信号によりアンテナを駆動し、これにより送信信号Ｓ１をＩＣカード２に送信する。なおリーダライタ３においては、例えば、一定振幅の搬送波信号をアンテナに供給し、このアンテナの終端インピーダンスを送信信号Ｓ１により切り換えることにより、この振幅変調信号を生成してアンテナを駆動する。
【０００７】
さらに無線インターフェース部８は、一定振幅の搬送波信号をアンテナに供給した状態で、このアンテナに誘起される高周波数信号を振幅検波し、検波信号を生成する。さらに無線インターフェース部８は、この検波信号を２値化して受信信号Ｓ２を生成する。
【０００８】
受信回路６は、この受信信号Ｓ２よりクロックを再生し、このクロックを基準にして受信信号Ｓ２を順次ラッチすることにより、ＩＣカード２より送信された受信データＤ２を復号する。これらによりリーダライタ３は、ＩＣカード２との間で無線通信により所望のデータを送受するようになされている。
【０００９】
これに対してＩＣカード２において、無線インターフェース部１０は、アンテナに誘起される高周波信号を検波して同様に検波信号を生成し、さらにこの検波信号を２値化して受信信号Ｓ３を出力する。かくするつき、この受信信号Ｓ３は、リーダライタ３にＩＣカード２が接近してアンテナに誘起される高周波信号の振幅が所定値以上に増大すると、送信データＤ１の論理レベルを正しく反映して信号レベルが切り換わることになる。
【００１０】
さらに無線インターフェース部１０は、送信回路１１より出力される送信信号Ｓ４により所定の搬送波信号を振幅変調してなる変調信号を生成すると共に、この変調信号によりアンテナを駆動し、これにより送信信号Ｓ４をリーダライタ３に送信する。なおＩＣカード２においては、例えば、アンテナの終端インピーダンスを送信信号Ｓ４により切り換えることにより、アンテナに誘起される高周波信号を振幅変調して送信信号Ｓ４をリーダライタ３に送信する。
【００１１】
受信回路１２は、受信信号Ｓ３よりクロックを再生し、このクロックを基準にして受信信号Ｓ３を順次ラッチすることにより、リーダライタ３の送信データＤ１に対応する受信データＤ３を復号する。
【００１２】
ディジタル信号処理回路１３は、この受信データＤ３に応動して送信データＤ４を送信回路１１に送出することにより、リーダライタ３からの呼びかけに対して応答し、さらにリーダライタ３との間で相互認証の処理を実行する。さらにこれらの処理により内蔵のメモリに記録したデータを読み出してリーダライタ３に送出し、さらにリーダライタ３の指示によりこのメモリの内容を更新する。
【００１３】
送信回路１１は、ディジタル信号処理回路１３より出力される送信データＤ４を変調し、これにより送信データＤ４に応じて信号レベルが変化する送信信号Ｓ４を生成する。なおここでこの変調方式は、リーダライタ３における変調方式と同一の例えばマンチェスタ符号系列による変調方式が適用される。これらによりＩＣカードシステム１では、リーダライタ３とＩＣカード２との間で、無線通信により所望のデータを送受するようになされている。
【００１４】
図１３は、受信回路６及び１２を示すブロック図である。ＩＣカード２及びリーダライタ３においては、図１４に示すように、それぞれアンテナに誘起された振幅変調信号による高周波信号Ｓ５（図１４（Ａ））がそれぞれ検波されて検波信号Ｓ６（図１４（Ｂ））が生成され、この検波信号Ｓ６を所定の信号レベルにより２値化して受信信号Ｓ２（Ｓ３）（図１４（Ｃ））が生成される。
【００１５】
受信回路６及び１２は、この受信信号Ｓ２、Ｓ３をそれぞれクロック生成回路１５に入力し、ここでクロックを再生する。ここでクロック生成回路１５は、発振回路１６において、受信信号Ｓ２、Ｓ３のクロックとほぼ同一周波数のクロックＣＫ（図１４（Ｅ））を生成し、位相同期回路１７において、このクロックＣＫと受信信号Ｓ２、Ｓ３とを位相比較する。クロック生成回路１５は、この位相比較結果によりクロックＣＫを位相制御し、これによりフィードバックループ回路を構成してクロックＣＫを再生する。
【００１６】
さらにクロック生成回路１５は、発振回路１６よりこのクロックＣＫの立ち下がりエッジより１／４周期だけ遅延したタイミングにより信号レベルが立ち上がるラッチパルスＰ１（図１４（Ｄ））を生成する。補足回路１８は、ラッチ回路により構成され、ラッチパルスＰ１を基準にして受信信号Ｓ２、Ｓ３を順次ラッチすることにより、受信データＤ２、Ｄ３を復号して出力する（図１４（Ｄ））。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のＩＣカードシステム１においては、外来ノイズ等によりアンテナに誘起される高周波信号のＳ／Ｎ比が劣化し、さらには高周波信号の信号レベルが急激に変化する場合がある。ＩＣカード２及びリーダライタ３では、このようにして高周波信号でＳ／Ｎ比の劣化等が発生すると、検波信号において波形歪み等が発生して検波信号の品質が劣化する。さらにこの検波信号の品質の劣化により受信信号Ｓ２、Ｓ３のデューティ比が劣化し、また受信信号Ｓ２、Ｓ３にジッターが発生し、その結果受信信号Ｓ２、Ｓ３を処理して得られる受信データＤ２、Ｄ３にビット誤りが発生する。
【００１８】
すなわち例えば図１５に示すように、デューティー比５０〔％〕による正しく受信信号Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ（図１５（Ａ−１））が入力されている場合には、ラッチパルスＰ１（図１５（Ｂ））により順次受信信号Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａをラッチして受信データＤ２Ａ、Ｄ３Ａ（図１５（Ｃ−１））を正しく復号することができる。しかしながら、例えば一部デューティー比が劣化した受信信号Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂ（図１５（Ａ−２））については、ラッチパルスＰ１により順次ラッチして生成される受信データＤ２Ｂ、Ｄ３Ｂ（図１５（Ｃ−２））において、受信信号Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂのデューティー比が劣化した部分（図１５において矢印Ａにより示す部分）で、復号結果に誤りが発生する。
【００１９】
このような検波信号の品質劣化による受信データＤ２、Ｄ３におけるビット誤りに対して、この種の無線通信システムにおいては、誤り訂正処理により対応できるように送信データＤ１、Ｄ３が生成されるものの、ビット誤りの程度が著しくなると、誤り訂正処理によっては対応することが困難になり、結局、データの再送を繰り返すことが必要になり、これにより実効的なデータ転送速度が著しく低下することになる。
【００２０】
またこのようなデータの再送を繰り返しても正しくデータを受信することが困難になると、結局、ＩＣカード２及びリーダライタ３間でデータ交換することが困難になる。
【００２１】
ＩＣカードシステム１においては、微弱な電磁波を利用してリーダライタ３に接近したＩＣカード２との間でリーダライタ３がデータ交換することにより、このようなアンテナに誘起される高周波信号を検波して得られる検波信号の品質劣化によるビット誤りを低減することができれば、その分リーダライタ３とＩＣカード２との間の通信可能な距離を拡大することができ、システム１の使い勝手を向上することができる。すなわち例えば駅の改札システムに適用してＩＣカードを乗車券代わりに使用する場合には、ＩＣカードを携帯して次々と改札口を通過する乗降客を迅速に処理することができる。
【００２２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、アンテナに誘起される高周波信号を検波して得られる検波信号の品質が劣化した場合でも、ビット誤りを十分に低減することができる情報処理装置、ＩＣカード、リーダライタを提案しようとするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１、請求項２又は請求項３の発明においては、情報処理装置、ＩＣカード又はリーダライタに適用して、前記検波信号を２値化して受信信号を生成し、前記受信信号とクロックとの位相比較結果に基づいて前記クロックの位相を補正することにより、前記検波信号からクロックを再生して出力すると共に、前記クロックに比して周波数の高いサンプリングパルスを出力するクロック生成手段と、前記サンプリングパルスにより前記検波信号をサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、このサンプリング結果における検波信号の信号レベルの分布より、高周波信号により伝送されたデータを復号する復号手段とを備えるようにする。ここで前記検波信号が、マンチェスタ符号列により前記データを変調した信号に対応する信号であり、前記クロック生成手段は、前記クロックの１周期で、前記サンプリング結果の論理レベルが同一である場合、前記クロックの位相を切り換え、前記クロックの逆位相のロックを正しい位相のロックに切り換える。
【００２５】
請求項１、請求項２又は請求項３の構成において、検波信号のクロックに比して高い周波数により検波信号をサンプリングしたサンプリング結果における検波信号の信号レベルの分布においては、ノイズが混入した場合でも、デューティー比が変化した場合でも、論理レベルが同一の場合は、同一の傾向を示す。これによりこの信号レベルの分布により高周波信号により伝送されたデータを復号することにより、ノイズが混入した場合でも、デューティー比が変化した場合でも、ビット誤りを十分に低減することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００２８】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＩＣカード、リーダライタの受信回路を示すブロック図である。
【００２９】
この受信回路２１において、クロック生成回路２５は、受信信号Ｓ２、Ｓ３よりクロックＣＫを再生する。このときクロック生成回路２５は、受信信号Ｓ２、Ｓ３のクロックに比して８倍の周波数による矩形波信号を発振回路２６で生成し、この矩形波信号を１／８分周してクロックＣＫを生成する。さらにクロック生成回路２５は、このようにして生成したクロックＣＫと受信信号Ｓ２、Ｓ３とを位相同期回路１７で位相比較し、この位相比較結果による発振回路２６で生成する矩形波信号の位相を補正する。さらにクロック生成回路２５は、発振回路２６で生成した矩形波信号を波形整形することにより、受信信号Ｓ２、Ｓ３のクロック周期である受信信号Ｓ２、Ｓ３に割り当てられた受信データＤ２、Ｄ３の１周期の間で、８回だけ信号レベルが立ち上がるサンプリング信号Ｐ８を出力する。さらにクロック生成回路２５は、判定回路２７より出力される切り換え信号ＳＥＬにより、矩形波信号を分周するタイミングを切り換え、これにより受信信号Ｓ２、Ｓ３に対して逆位相によりクロックＣＫがロックしている場合には、正しい位相によるロックするように、クロックＣＫの位相を切り換えて出力する。
【００３０】
メモリ２８は、クロックＣＫを基準にして、サンプリング信号Ｐ８の信号レベルが立ち上がるタイミングで受信信号Ｓ２、Ｓ３の信号レベルをラッチし、連続する８サンプリングのサンプリング結果（この場合、２値化されてなることにより値１又は値０である）をアドレスにして、保持したデータを出力する。これにより受信回路２１は、１周期全体にわたる受信信号Ｓ２、Ｓ３の値の時系列分布から、その１周期に対応する受信データＤ２、Ｄ３の論理値を出力する。
【００３１】
すなわちこの実施の形態において、受信信号Ｓ２、Ｓ３においてはマンチェスタ符号が適用されていることにより、図２に示すように、何らノイズが混入していない場合で、かつデューティー比５０〔％〕により正しく２値化されている場合、１周期で８回サンプリングして得られるサンプリング結果ＤＳにおいては、受信データＤ２、Ｄ３の論理値を反映することになる。すなわち受信データＤ２、Ｄ３の論理値１の場合、前半の４サンプリングで論理１が連続し、続く４サンプリングで論理０が連続することになる（図２（Ａ）〜（Ｃ））。またこれとは逆に受信データＤ２、Ｄ３の論理値０の場合、前半の４サンプリングで論理０が連続し、続く４サンプリングで論理１が連続することになる（図２（Ｄ）〜（Ｆ））。
【００３２】
この前提で、ノイズが混入した場合、ジッターによりデューティー比が変化した場合、この前半４サンプリングによる論理値と、後半４サンプリングによる論理値とが、ノイズの混入したタイミング、デューティー比の変化に応じて変化することになる。しかしながらこのような場合でも、前後半４サンプリングにおる論理値の分布は、受信データＤ２、Ｄ３の論理値を反映していることになる。すなわち受信データＤ２、Ｄ３が同一の論理レベルの場合、サンプリング結果における論理値の分布は、同一の傾向を示すことになる。
【００３３】
この原理に基づいて、メモリ２８は、図３に示すように、ノイズが混入した場合、ジッターが発生した場合に検出される８点のサンプリング結果の全てに対して、これら８点のサンプリング結果をそれぞれアドレスにして受信データＤ２、Ｄ３の論理値を出力するように構成される。これによりメモリ２８は、サンプリング結果の分布により受信データＤ２、Ｄ３を復号する。なお図３（Ａ）は、論理１の受信データＤ２、Ｄ３を出力するメモリ２８のアドレスであり、図３（Ｂ）は、論理０の受信データＤ２、Ｄ３を出力するメモリ２８のアドレスである。
【００３４】
さらにこのアドレスにより対応する論理値をアクセスできない場合、この場合は、クロックＣＫが逆位相により受信信号Ｓ２、Ｓ３にロックしている場合であることにより、アクセス困難であることを示すエラー信号ＥＲを出力する。
【００３５】
すなわち図４に示すように、マンチェスタ符合による受信信号Ｓ２、Ｓ３においては、同一の論理値（この場合は論理１の場合である）が連続して受信データＤ２、Ｄ３が構成される場合、受信信号Ｓ２、Ｓ３はクロックＣＫの１／２周期で論理値が切り換わることになる（図４（Ａ））。さらにこの場合、クロックＣＫにおける信号レベルの切り換わりに同期して信号レベルが切り換わることになる（図４（Ａ）及び（Ｂ））。
【００３６】
またこのように受信データＤ２、Ｄ３が同一の論理値で連続する場合において、受信データＤ２、Ｄ３で論理値の切り換わりが発生すると、受信信号Ｓ２、Ｓ３においては、時点ｔ１及びｔ２により示すように、クロックＣＫにおける１周期の境界で同一の論理値が連続することになる（図４（Ｂ）及び（Ｃ））。受信信号Ｓ２、Ｓ３は、この場合でも、クロックＣＫの１周期のほぼ中央で論理値が反転することになる。
【００３７】
これに対してクロックＣＫが逆位相によりロックしている場合、図４（Ｄ）及び（Ｅ）において期間Ｔにより示すように、クロックＣＫの１周期で同一の論理値が連続することになる。このようなクロックＣＫの１周期で同一の論理値が連続するパターンにあっては、マンチェスタ符合では発生しないことにより、この場合には、このパターンにより逆位相によるロックしていることを判定することができる。
【００３８】
メモリ２８においては、このような逆位相によりロックしている場合に、ノイズが混入した場合、デューティーが変化した場合に発生し得る全てのサンプリング結果について、エラー信号ＥＲを出力するように、上述したアドレスが設定される。
【００３９】
判定回路２７は、メモリ２８よりエラー信号ＥＲが出力されると、クロック生成回路２５に切り換え信号ＳＥＬを出力し、これにより逆位相によりロックしたクロックＣＫを正しい位相に切り換える。さらに判定回路２７は、メモリ２８より出力される受信データＤ２、Ｄ３を一定期間保持し、メモリ２８よりエラー信号ＥＲが得られない場合に、保持した受信データＤ２、Ｄ３を出力する。
【００４０】
これにより図４に示すように、受信信号Ｓ２、Ｓ３（図５（Ａ））を基準にしてクロックＣＫ（図５（Ｄ））、このクロックＣＫの８倍の周波数であるサンプリング信号Ｐ８（図５（Ｂ））を生成し、このサンプリング信号Ｐ８により受信信号Ｓ２、Ｓ３をサンプリングして得られるサンプリング結果Ｄ５（図５（Ｃ））により受信データＤ２、Ｄ３を復号するようになされている。
【００４１】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、このＩＣカードシステムでは（図１１参照）、リーダライタ３にＩＣカード２が接近すると、このＩＣカード２のアンテナにリーダライタ３より送信された高周波信号が誘起され、この高周波信号の信号処理によりリーダライタ３からの呼びかけがＩＣカード２で受信される。これによりＩＣカード２でアンテナを終端するインピーダンスが切り換えられ、この呼びかけによる応答がＩＣカード２より送信される。さらにこの応答によりリーダライタ３側でアンテナを終端するインピーダンスが切り換えられ、相互認証に必要なデータがＩＣカード２に送信される。またこの送信されたデータに対してＩＣカード２より同様にして所望のデータが送信され、これらの繰り返しによりリーダライタ３、ＩＣカード２間でデータ交換され、さらにＩＣカード２に保持されたメモリがアクセスされる。
【００４２】
このようにしてデータ交換するにつき、ＩＣカード２及びリーダライタ３においては、無線インターフェース部８及び１０において、アンテナに誘起される高周波信号が検波され、その結果得られる検波信号が２値化されて受信信号Ｓ２、Ｓ３が生成される。さらにこの受信信号Ｓ２、Ｓ３よりクロックＣＫが生成され、このクロックＣＫを基準にして受信信号Ｓ２、Ｓ３を順次ラッチすることにより、それぞれリーダライタ３、ＩＣカード２より送信されたデータが復号される。
【００４３】
この処理において、この実施の形態係るＩＣカードシステムでは、それぞれＩＣカード２、リーダライタ３における受信回路２１の発振回路２６において（図１）、受信信号Ｓ２、Ｓ３のクロックの８倍の周波数によるサンプリング信号Ｐ８が生成され、このサンプリング信号Ｐ８を分周してクロックＣＫが生成される。さらに位相同期回路１７において、このクロックＣＫが受信信号Ｓ２、Ｓ３に位相同期するように制御され、クロックＣＫ、サンプリング信号Ｐ８を基準にし受信信号Ｓ２の１周期をサンプリング信号により８回サンプリングした論理値をアドレスにしてメモリ２８がアクセスされる。
【００４４】
これによりこのＩＣカードシステムでは、受信信号Ｓ２、Ｓ３を高速度でサンプリングして、このサンプリング結果における論理値の分布によりメモリ２８から受信データＤ２、Ｄ３の復号結果を出力する。この場合、論理値の分布においては、受信信号Ｓ２、Ｓ３にノイズが混入した場合でも、受信信号Ｓ２、Ｓ３のデューティー比が変化した場合でも、受信データＤ２、Ｄ３の論理レベルが同一の場合、同一の傾向を示すことになる。これによりＩＣカードシステムでは、サンプリング結果における論理値の分布により受信データＤ２、Ｄ３を復号し、ノイズが混入して受信信号Ｓ２、Ｓ３の信号レベルが部分的に変化している場合、さらにはジッターによりデューティー比が変化している場合でも、正しく受信データＤ２、Ｄ３を復号することができるようになされている。従ってその分、このＩＣカードシステムでは、ビット誤りが有効に回避され、その効果として従来程リーダライタにＩＣカードを接近させなくても、正しくリーダライタ及びＩＣカード間でデータ交換することが可能なり、このＩＣカードシステムを適用するシステムを効率良く運用することが可能となる。
【００４５】
さらにこのようにして８点のサンプリング結果によりメモリ２８をアクセスして８点のサンプリング結果が同一の論理値に連続による場合と判断される場合、受信回路２１では、メモリ２８よりエラー信号ＥＲが出力され、このエラー信号ＥＲにより判定回路２７でクロックＣＫの位相が切り換えられる。これにより逆位相か否かの判定についても、８点のサンプリング結果により判定され、この判定結果により正しい位相によりロックするようにクロックＣＫの位相が設定される。
【００４６】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、アンテナに誘起される高周波信号を検波、２値化して得られる受信信号Ｓ２、Ｓ３を高速度でサンプリングし、そのサンプリング結果における論理値の分布により受信データＤ２、Ｄ３を復号することにより、ノイズ等により受信信号の品質が劣化した場合でも、ビット誤りを十分に低減することができる。
【００４７】
さらにこのとき検波信号を２値化してなる受信信号Ｓ２、Ｓ３をサンプリングして分布を検出することにより、簡易な構成により受信データＤ２、Ｄ３を復号することができる。
【００４８】
（２）第２の実施の形態
（２−１）第２の実施の形態の構成
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るＩＣカード、リーダライタの受信回路を示すブロック図である。この実施の形態において、図１について上述した受信回路６、１２と同一の構成は、対応する符号を付して重複した説明は省略する。なおこの第２の実施の形態は、本願の参考例を示すものである。
【００４９】
この実施の形態において、相関値検出回路３２は、クロックＣＫと受信信号Ｓ２、Ｓ３との間で、信号波形の同一の程度を示す相関値信号Ｋを検出し、この相関値信号Ｋを判定回路３３に出力する。判定回路３３は、この相関値信号Ｋを判定することにより受信データＤ２、Ｄ３を再生して出力する。
【００５０】
このようにして相関値信号Ｋにより受信データＤ２、Ｄ３を復号するにつき、この実施の形態では、この相関値信号Ｋを生成する相関値Ｋ（ｘ）を次式に示すように定義する。なおここでＴは受信信号Ｓ２、Ｓ３の１周期であり、またクロックＣＫの１周期である。またｆ（ｔ）は、受信信号Ｓ２、Ｓ３の信号レベルであり、ｇ（ｔ）はクロックＣＫの信号レベルである。また積分の範囲は、ｘからｘ＋Ｔである。
【００５１】
【数１】

【００５２】
このようにすれば、ｆ（ｔ）、ｇ（ｔ）が同一位相で同一の変化を呈する場合に、相関値Ｋ（ｘ）は、大きな値となる。またｆ（ｔ）、ｇ（ｔ）の位相がずれると、その分相関値図Ｋ（ｘ）は、値が小さくなり、逆位相となると、相関値Ｋ（ｘ）は最も小さな値となる。
【００５３】
すなわち図７に示すように、受信信号Ｓ２、Ｓ３（図７（Ａ））に対してクロックＣＫ（図７（Ｂ））が同位相の場合、相関値Ｋ（ｘ）（図７（Ｃ））は、値が大きくなり、逆位相の場合、相関値Ｋ（ｘ）（図７（Ｃ））は、値が小さくなる。これにより相関値Ｋ（ｘ）においては、ノイズが混入した場合でも、デューティー比が変化した場合でも、受信データＤ２、Ｄ３の論理値が同一の場合は、似通った値を示すことになる。これによりこの相関値Ｋ（ｘ）が取り得る最大値及び最小値の中間値ＲＥＦを基準にして、受信信号Ｓ２、Ｓ３のビット境界で相関値Ｋ（ｘ）を判定して、受信データＤ２、Ｄ３を復号することができる。なおこの図７に示す相関値Ｋ（ｘ）は、処理する回路のダイナミックレンジにより相関値Ｋ（ｘ）の振幅を制限した場合である。
【００５４】
この場合、図８に示すように、受信信号Ｓ２、Ｓ３にジッターが発生して受信信号Ｓ２、Ｓ３における信号レベルの切り換わりが所定の期間Δｔだけずれている場合（図８（Ａ）及び（Ｂ））、このずれた分だけ相関値Ｋ（ｘ）は変化するものの（図８（Ｃ））、結局、中間値ＲＥＦを基準にして、受信信号Ｓ２、Ｓ３のビット境界で相関値Ｋ（ｘ）を判定すれば、正しく受信データＤ２、Ｄ３を復号することができる。
【００５５】
またノイズが混入した場合でも、ノイズの分だけ相関値Ｋ（ｘ）は変化するものの、結局、中間値ＲＥＦを基準にして、受信信号Ｓ２、Ｓ３のビット境界で相関値Ｋ（ｘ）を判定すれば、正しく受信データＤ２、Ｄ３を復号することができる。
【００５６】
この原理に基づいて、図９に示すように、相関値検出回路３２は、反転回路３４に受信信号Ｓ２、Ｓ３（図９（Ａ））を与え、ここで受信信号Ｓ２、Ｓ３の極性を反転してなる逆極性の受信信号ＩＳ２、ＩＳ３（図９（Ｂ））を生成する。切り換え信号生成回路３５は、クロックＣＫの極性を切り換えて、切り換え信号ＳＥＬ１（図９（Ｃ））を生成し、セレクタ３６は、この切り換え信号ＳＥＬ１により受信信号Ｓ２、Ｓ３又は逆極性の受信信号ＩＳ２、ＩＳ３を選択的に出力する。これより反転回路３４、切り換え信号生成回路３５、セレクタ３６は、（１）式におけるｆ（ｔ）・ｇ（ｔ）により表される乗算信号を生成して出力する。
【００５７】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３７は、この乗算信号を積分して出力する。このときローパスフィルタ３７は、サンプリング信号Ｐ８を基準にして乗算信号を巡回加算して乗算信号を積分して相関値Ｋ（ｘ）を生成する。さらに８回のサンプリングにおいて、連続した値の乗算値が得られる場合のダイナミックレンジにより積分結果を制限する。これによりローパスフィルタ（ＬＰＦ）３７は、値８から値０の範囲で値が変化する相関値Ｋ（ｘ）を出力する。（図９（Ｄ））
【００５８】
ラッチパルス生成回路３８は、クロックＣＫを基準にして受信信号Ｓ２、Ｓ３のビット境界で信号レベルが立ち上がるラッチパルスを生成する。ラッチ回路３９は、このラッチパルスによりローパスフィルタ３７の出力信号をラッチし、これにより相関値信号Ｋ（（図９（Ｅ））を生成して出力する。
【００５９】
これにより受信回路３１では、判定回路４０において、この相関値信号Ｋを上述した基準値ＲＥＦにより判定して受信データＤ２、Ｄ３（図９（Ｆ））を復号できるようになされている。また図９との対比により図１０に示すように、ジッターが発生して受信信号Ｓ２、Ｓ３のエッジのタイミングが時間Δｔだけずれた場合でも、さらにはノイズが混入した場合でも、受信データＤ２、Ｄ３を正しく復号できるようになされている。
【００６０】
（２−２）第２の実施の形態の動作
以上の構成において、この実施の形態に係るＩＣカードシステムでは、それぞれリーダライタ及びＩＣカードの受信回路３１において、クロックが再生され、このクロックを基準にして受信信号Ｓ２、Ｓ３より受信データＤ２、Ｄ３が再生される。
【００６１】
このとき受信信号Ｓ２、Ｓ３においては、反転回路３４により極性が反転されてなる受信信号ＩＳ２、ＩＳ３が生成され、この２系統の受信信号Ｓ２、Ｓ３、ＩＳ２、ＩＳ３がクロックＣＫの極性を反転してなる切り換え信号ＳＥＬによりセレクタ３６より選択的に出力され、これによりクロックＣＫと受信信号Ｓ２、Ｓ３とを乗算してなる乗算信号が生成される。さらにこの乗算信号がローパスフィルタ３７により積分されて、クロックＣＫと受信信号Ｓ２、Ｓ３との同一性を示す相関値Ｋ（ｘ）が生成される。
【００６２】
ここでこのようにして生成される相関値Ｋ（ｘ）は、ノイズが混入した場合でも、デューティー比が変化した場合でも、受信データＤ２、Ｄ３の論理レベルが同一の場合は、似通った値を示すことになる。これにより受信回路３１では、ラッチ回路３９において、相関値Ｋ（ｘ）が受信データＤ２、Ｄ３のビット境界でラッチされた後、そのラッチ結果が判定回路４０により判定されて、受信データＤ２、Ｄ３が復号される。
【００６３】
これにより受信回路３１では、相関値Ｋ（ｘ）に応じて高周波信号により伝送されたデータが復号され、ノイズが混入した場合でも、デューティー比が変化した場合でも、ビット誤りを十分に低減することができる。
【００６４】
（２−３）第２の実施の形態の効果
以上の構成によれば、クロックと検波信号との間の同一性を示す相関値Ｋ（ｘ）を検出してデータを復号することにより、アンテナに誘起される高周波信号を検波して得られる検波信号の品質が劣化した場合でも、ビット誤りを十分に低減することができる。
【００６５】
このとき検波信号を２値化してなる受信信号Ｓ２、Ｓ３を用いて相関値Ｋ（ｘ）を検出することにより、簡易な構成により受信データＤ２、Ｄ３を検出することができる。
【００６９】
（３）他の実施の形態
なお上述の第１の実施の形態においては、１クロック周期単位でメモリをアクセスして受信データＤ２、Ｄ３を直接復号する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、連続する８サンプリングのサンプリング結果を順次シフトされてメモリをアクセスするようにしてもよく、またこの８サンプリングに対応する論理値の連続にサンプリング結果を一旦変換して受信データＤ２、Ｄ３を復号してもよい。
【００７０】
また上述の実施の形態においては、振幅変調による高周波信号を処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、周波数変調による場合等、種々の変調方式による場合に広く適用することができる。
【００７２】
また上述の実施の形態においては、本発明をＩＣカードシステムに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、無線伝送されたデータを処理する種々の情報処理装置に広く適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、検波結果を高速度でサンプリングし、検波信号の信号レベルの分布よりデータを復号することにより、またクロックと検波信号との間の同一性を示す相関値を検出してデータを復号することにより、アンテナに誘起される高周波信号を検波して得られる検波信号の品質が劣化した場合でも、ビット誤りを十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用される受信回路を示すブロック図である。
【図２】図１の受信回路における受信データの復号原理の説明に供するタイムチャートである。
【図３】図１の受信回路におけるメモリの説明に供する図表である。
【図４】図１の受信回路におけるクロックの位相の切り換えの説明に供するタイムチャートである。
【図５】図１の受信回路の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用される受信回路を示すブロック図である。
【図７】図６の受信回路における受信データの復号原理の説明に供するタイムチャートである。
【図８】図６の受信回路における受信データの復号原理において、デューティー比が変化した場合を示すタイムチャートである。
【図９】図６の受信回路の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１０】図６の受信回路において、デューティー比が変化した場合の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１１】従来のＩＣカードシステムを示すブロック図である。
【図１２】図１１のＩＣカードシステムに適用されるマンチェスタ符号の説明に供するタイムチャートである。
【図１３】図１１のＩＣカードシステムに適用される受信回路を示すブロック図である。
【図１４】図１３の受信回路の動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１５】図１３の受信回路において、デューティー比が変化した場合の動作の説明に供するタイムチャートである。
【符号の説明】
１……ＩＣカードシステム、２……ＩＣカード、３……リーダライタ、６、１２、２１、３１……受信回路、２８……メモリ、２７、４０……判定回路、３２……相関検出回路

Claims

アンテナで受信した高周波信号を検波して検波信号を出力する検波手段と、
前記検波信号を２値化して受信信号を生成し、前記受信信号とクロックとの位相比較結果に基づいて前記クロックの位相を補正することにより、前記検波信号からクロックを再生して出力すると共に、前記クロックに比して周波数の高いサンプリングパルスを出力するクロック生成手段と、
前記サンプリングパルスにより前記検波信号をサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、
前記サンプリング結果における前記検波信号の信号レベルの分布より、前記高周波信号により伝送されたデータを復号する復号手段とを備え、
前記検波信号が、マンチェスタ符号列により前記データを変調した信号に対応する信号であり、
前記クロック生成手段は、
前記クロックの１周期で、前記サンプリング結果の論理レベルが同一である場合、前記クロックの位相を切り換え、前記クロックの逆位相のロックを正しい位相のロックに切り換える
情報処理装置。
リーダライタより送出されたデータを受信してメモリに保持したデータを送出するＩＣカードにおいて、
アンテナに誘起された高周波信号を検波して検波信号を出力する検波手段と、
前記検波信号を２値化して受信信号を生成し、前記受信信号とクロックとの位相比較結果に基づいて前記クロックの位相を補正することにより、前記検波信号からクロックを再生して出力すると共に、前記クロックに比して周波数の高いサンプリングパルスを出力するクロック生成手段と、
前記サンプリングパルスにより前記検波信号をサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、
前記サンプリング結果における前記検波信号の信号レベルの分布より、前記データを復号する復号手段とを備え、
前記検波信号が、マンチェスタ符号列により前記データを変調した信号に対応する信号であり、
前記クロック生成手段は、
前記クロックの１周期で、前記サンプリング結果の論理レベルが同一である場合、前記クロックの位相を切り換え、前記クロックの逆位相のロックを正しい位相のロックに切り換える
ＩＣカード。
ＩＣカードより送出されたデータを受信して前記ＩＣカードに保持したデータを受信するリーダライタにおいて、
アンテナに誘起された高周波信号を検波して検波信号を出力する検波手段と、
前記検波信号を２値化して受信信号を生成し、前記受信信号とクロックとの位相比較結果に基づいて前記クロックの位相を補正することにより、前記検波信号からクロックを再生して出力すると共に、前記クロックに比して周波数の高いサンプリングパルスを出力するクロック生成手段と、
前記サンプリングパルスにより前記検波信号をサンプリングし、サンプリング結果を出力するサンプリング手段と、
前記サンプリング結果における前記検波信号の信号レベルの分布より、前記データを復号する復号手段とを備え、
前記検波信号が、マンチェスタ符号列により前記データを変調した信号に対応する信号であり、
前記クロック生成手段は、
前記クロックの１周期で、前記サンプリング結果の論理レベルが同一である場合、前記クロックの位相を切り換え、前記クロックの逆位相のロックを正しい位相のロックに切り換える
リーダライタ。