JP4486984B2 - 直交復調装置 - Google Patents

Description

本発明は、受信した信号を復調するときにベースバンドのＩ信号とＱ信号を作成する直交復調装置に関する。

無線タグ、あるいはＲＦＩＤ（radio frequency identification）タグと呼ばれる応答器との間で無線通信する無線ＩＤ通信装置は、変調無線信号を使用して無線ＩＤタグへ情報を伝送し、情報の伝送終了後は無変調信号を送信し続け、これに対し、無線ＩＤタグは、無線ＩＤ通信装置からの無変調信号の反射量を変化させてバックスキャッタ変調を行うことにより、無線ＩＤ通信装置に対して情報を送信する。無線ＩＤ通信装置は、バックスキャッタ変調波を受信して無線ＩＤタグの情報を読取る。

無線ＩＤ通信装置は、送信部と受信部を備え、送信部は変調器で情報を変調し、増幅器で増幅してアンテナから送信する。受信部はアンテナで受信した信号をダイレクトコンバージョン受信機で高周波信号からベースバンド信号を取り出し、復調し情報を取り出す。

ダイレクトコンバージョンの直交復調器は、受信信号の搬送波と同じ周波数のローカル信号と受信信号をミキサに入力してベースバンドのＩ（in-phase）信号を作り、ローカル信号の９０度位相のずれた信号と受信信号をミキサに入力してベースバンドのＱ（quadrature-phase）信号を作る。

Ｉ信号とＱ信号の振幅は、受信信号とローカル信号との位相差によって決まり、Ｉ信号の振幅が最大になるときはＱ信号の振幅が最小になり、Ｉ信号の振幅が最小になるときはＱ信号の振幅が最大になる。Ｑ信号の振幅が最小の０のときは、Ｉ信号の振幅が最大であるため、このＩ信号を使用すれば受信データを再生することができる。逆に、Ｉ信号の振幅が最小の０のときは、Ｑ信号の振幅が最大であるため、このＱ信号を使用すれば受信データを再生することができる。また、受信信号とローカル信号の位相差によっては、Ｉ信号とＱ信号の位相が反転することがある。

このような、ダイレクトコンバージョンの直交復調器を使用して受信データを再生する方法として、Ｉ信号とＱ信号の振幅を比較して大きな方の信号を選択して受信データを再生する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ＵＳＰ ６,５０１,８０７ B１公報

特許文献１に記載されたものでは、Ｉ信号とＱ信号の振幅を比較して大きな方の信号を選択して受信データを再生するので、Ｉ信号の振幅とＱ信号の振幅が大きく異なるときは選択した信号の振幅が大きいので再生に支障が生じることはない。
しかしながら、Ｉ信号の振幅とＱ信号の振幅がほぼ同じ場合は、いずれを選択してもよいが、受信信号の半分の振幅で受信データの再生を行わなければならない。このため、受信信号のレベルが小さい時にはノイズの影響を受け易くなり、ノイズによる受信データの誤再生が頻繁に生じるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、受信信号のレベルが小さくなってもノイズの影響を極力防止でき、ノイズによる受信データの誤再生の発生を低減できる直交復調装置を提供することにある。

本発明は、無線ＩＤタグが送信する特定パターン及び特定パターンの後にデータを含む信号を受信し、この受信信号とローカル信号を掛け合わせてＩ信号を生成するとともに受信信号と９０度位相をシフトしたローカル信号を掛け合わせてＱ信号を生成する受信手段と、Ｉ信号を二乗した値とＱ信号を二乗した値とを加算した値に基づいて２値データを生成する第１の復調手段と、Ｉ信号及びＱ信号からそれぞれ特定パターンを検出し、検出したいずれか一方の特定パターンの後のデータを復号する第２の復調手段と、Ｉ信号を二乗した値とＱ信号を二乗した値とを加算した結果により決定される利得値に応じて第１の復調手段と第２の復調手段とを選択する選択手段とを具備するものである。

第１の復調手段は例えばＩ信号を二乗するＩ信号二乗部と、Ｉ信号二乗部の出力とＱ信号二乗部の出力を加算する加算部と、加算部の値により決定される利得になるようにＩ信号とＱ信号の増幅率を制御する自動利得制御部と、加算部から出力される信号が、所定の閾値以上となる毎に信号レベルを反転させ、又は、所定の閾値未満となる毎に信号レベルを反転させ、２値データを生成するデータ生成部を備え、第２の復調手段は例えば、Ｉ信号から特定パターンを検出するＩ信号特定パターン検出手段と、Ｑ信号から特定パターンを検出するＱ信号特定パターン検出手段と、各特定パターン検出手段の一方が検出した特定パターンの後のデータを復号する復号手段を備えている。

本発明によると、受信信号のレベルが小さくなってもノイズの影響を極力防止でき、ノイズによる受信データの誤再生の発生を低減できる直交復調装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は直交復調装置を含む無線ＩＤタグ通信装置１００の構成を示すブロック図で、装置１００本体を構成する制御部１、送受信信号の信号処理を行うデジタル信号処理部２、
送信手段、受信手段が設けられている。

前記制御部１は、ＣＰＵ（中央処理ユニット）やメモリを含んでおり、予め記憶されたプログラムに従って動作するようになっている。制御部１は、デジタル信号処理部２と接続され、送受信データをデジタル信号処理部２に入出力し、無線ＩＤタグとのデータ通信を行う。

また、制御部１は、ＰＬＬ部１１を制御し搬送波周波数と同じ周波数のローカル周波数を出力させる。さらに、制御部１は、インタフェース１ａと接続されており、パソコン等の上位機器とインタフェース１ａを介して有線通信をする機能を有している。

デジタル信号処理部２は、制御部１から出力される送信信号の符号化を行う符号化部３０を備え、この符号化部３０は、例えば、マンチェスタ符号あるいはＦＭ０符号で送信信号を符号化するものである。マンチェスタ符号は、データが０のときはビットの中心で立ち上がり、データが１のときはビットの中心で立ち下がるという符号化方式によって得られる。換言すれば、データが０のときには、符号を０、１に、データが１のときには、符号を１、０にする。ＦＭ０符号は、ビットの境界では必ず反転するが、データが０のときにはビットの中心でも反転するという符号化方式によって得られる。

前記送信手段は、送信信号をＤ／Ａ変換しアナログの送信信号に変換するＤＡＣ（デジタル／アナログ・コンバータ）９とＬＰＦ（ローパスフィルタ）８、アナログの送信信号により振幅変調を行うＭＯＤ（変調器）７、この変調器７で振幅変調した送信信号を電力増幅するＰＡ（電力増幅器）６、ＭＯＤ７にローカル信号を供給するＰＬＬ（phase locked loop）部１１を設けている。ＭＯＤ７は、ＰＬＬ部１１からのローカル信号を符号化部３０からの送信信号で振幅変調する。ＭＯＤ７で振幅変調した送信信号をＰＡ６で電力増幅を行ってから、サーキュレータなどの方向性結合器５に供給している。そして、方向性結合器５から送信信号をＬＰＦ４を介してアンテナ３に供給し、このアンテナ３から電波として放射する。

方向性結合器５には、前記受信手段が接続されている。受信手段は、ＰＬＬ部１１、第１、第２のミキサ１２，１３、第１、第２の直流カットコンデンサ１４，１５，第１、第２のローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６，１７、第１、第２の可変利得増幅器１８，１９、及び受信したベースバンド信号をデジタル信号に変換する第１、第２のＡＤＣ（アナログ／デジタル・コンバータ）２０，２１、９０度位相シフト器１０によって構成され、ダイレクトコンバージョン方式で受信処理を行うようになっている。

無線ＩＤタグから送信される無線信号をアンテナ３で受信し、このアンテナ３から受信信号がローパスフィルタ４を介して方向性結合器５に供給され、この方向性結合器５から受信手段に供給される。受信手段は、受信信号を方向性結合器５から第１、第２のミキサ１２，１３にそれぞれに入力している。

第１のミキサ１２にはＰＬＬ部１１からのローカル信号が入力され、第２のミキサ１３にはＰＬＬ部１１からのローカル信号が９０度位相シフト器１０によって９０度位相がシフトされたローカル信号が入力される。

第１のミキサ１２は、受信信号とローカル信号を混合し、ローカル信号と同相成分のＩ信号を生成し、第２のミキサ１３は、受信信号と９０度位相をシフトしたローカル信号を混合し、ローカル信号と直交成分のＱ信号を生成する。

そして、第１のミキサ１２から出力されるＩ信号の直流成分を直流カットコンデンサ１４で除去し、ローパスフィルタ１６に入力して不要な高周波成分を除去されたＩ信号Ｉｃは、可変利得増幅器１８により増幅され、ＡＤＣ２０でデジタル信号Ｉｈに変換され、デジタル信号処理部２に入力される。

同様に、第２のミキサ１３から出力されるＱ信号の直流成分を直流カットコンデンサ１５で除去し、ローパスフィルタ１７に入力して不要な高周波成分を除去されたＱ信号Ｑｃは、可変利得増幅器１９により増幅され、ＡＤＣ２１でデジタル信号Ｑｈに変換され、デジタル信号処理部２に入力される。

ＡＤＣ２０，２１のサンプリング時間間隔は、変調された受信信号からデータを確実に取り出すために、変調された受信信号のレベルが変化しない最短時間の２分の１より短い時間に設定する必要がある。ここでは、サンプリング時間間隔を変調された受信信号のレベルが変化しない最短時間の４分の１の時間としている。換言すれば、変調された受信信号のレベルが変化しない最小周波数の４倍のサンプリング周波数に設定している。

ＡＤＣ２０でデジタル信号に変換されたＩ信号Ｉｈは、ＦＩＲ（finite impulse response）フィルタ等のデジタルフィルタ３１で帯域制限される。

同様に、ＡＤＣ２１でデジタル信号に変換されたＱ信号Ｑｈは、デジタルフィルタ３２で帯域制限される。

次にデジタル信号処理部２について説明をする。デジタル信号処理部２は、第１、第２のＡＤＣからの信号を入力するデジタルフィルタ３１及びデジタルフィルタ３２と、第１の復調手段と、第２の復調手段によって構成され、処理を行うようになっている。

第１の復調手段について説明する。第１の復調手段は、信号Ｉｈを二乗するＩ信号二乗部３４と、信号Ｑｈを二乗するＱ信号二乗部３５と、Ｉ信号二乗部３４とＱ信号二乗部３５を加算する加算部３７と、加算部３７から出力される信号Ｓ４が所定の閾値以上となる期間ハイレベルとなる信号を作成するとともに、この信号の立ち上がり毎に信号レベルを反転させて２値データを生成する機能を有するデータ生成部４７と、加算部３７からの信号の振幅が所定の閾値より低いレベルのときは、ＤＡＣ２２の出力電圧を制御して各可変利得増幅器１８，１９の利得を高くするように制御するＡＧＣ（Auto Gain Control）４６によって構成され処理を行うようになっている。
図２は、受信データ再生時における各部の出力波形を示す図で、ＬＰＦ１６からは図２の（ａ）に示す信号Ｉｃが出力され、ＡＤＣ２０でサンプリングされてデジタルデータに変換され、デジタルフィルタ３１で帯域制限されると、図２の（ｃ）に示す信号Ｉｈとなる。また、ＬＰＦ１７からは図２の（ｂ）に示す信号Ｑｃが出力され、ＡＤＣ２１でサンプリングされてデジタルデータに変換され、デジタルフィルタ３２で帯域制限されると、図２の（ｄ）に示す信号Ｑｈとなる。

ＡＤＣ２０，２１からの信号Ｉｈ，Ｑｈは、デジタル信号処理部２に入力されてデジタル信号処理が行われる。デジタル信号処理部２は、信号ＩｈをＩ信号二乗部３４で二乗して図２の（ｅ）に示す信号Ｉｊに変換し、また、信号ＱｈをＱ信号二乗部３５で二乗して図２の（ｆ）に示す信号Ｑｊに変換する。そして、加算部５５で信号Ｉｊと信号Ｑｊを加算し、図２の（ｇ）に示す信号Ｓ４を作成する。

続いて、データ生成部４７は、加算部３７から出力される信号Ｓ４が所定の閾値以上となる期間ハイレベルとなる信号を作成し、さらに、この信号の立ち上がり毎に信号レベルを反転させて２値データを生成する機能を有しているため、データ生成部４７で信号Ｓ４を閾値Ｔ１を基準にして２値化する。すなわち、閾値Ｔ１未満のときは“Ｌ”レベルとし、閾値Ｔ１以上のときは“Ｈ”レベルとして、図２の（ｈ）に示す信号Ｓ５を作る。さらに、信号Ｓ５の立ち上がりで信号レベルを反転する処理を行い、図２の（ｉ）に示す信号Ｓ６を生成する。こうして、アンテナ２で受信した受信信号の復調信号Ｓ６を得る。

デジタル信号処理部２に備えられたＡＧＣ４６は、加算部３７からの信号Ｓ４の振幅が閾値Ｔ１より低いレベルのときは、ＤＡＣ２２の出力電圧を制御して各可変利得増幅器１８，１９の利得を高くするように制御する。また、信号Ｓ４の振幅が閾値Ｔ１より低いレベルになる期間が無い場合は、ＤＡＣ２２の出力電圧を制御して各可変利得増幅器１８，１９の利得を低くするように制御する。また、デジタル信号処理部２は、各可変利得増幅器１８，１９の増幅率と信号Ｓ４の振幅から、受信した信号のＲＳＳＩ値を取得し、これにより、制御部１はキャリアセンスを行うようになっている。

このように、二乗部３４，３５、加算部３７及びデータ生成部４７を内部に設けたデジタル信号処理部２を使用し、要部をデジタル処理するものにおいても、受信信号から受信データを再生する直交復調器を構成することができ、受信信号のレベルが小さくなってもノイズの影響を極力防止して受信データを確実に復調することができる。

なお、この実施の形態では、デジタル信号処理部２において、信号Ｓ４から２値の信号Ｓ５を作成し、さらに、この信号Ｓ５から復調信号Ｓ６を生成する処理を行ったがこれに限定するものではなく、信号Ｓ４が閾値Ｔ１未満から閾値Ｔ１以上に遷移する立ち上がりで信号レベルを反転する処理を行って復調信号Ｓ６を生成してもよい。

また、この実施の形態ではＡＤＣ２０，２１のサンプリング周波数を変調された受信信号のレベルが変化しない最小周波数の４倍としたが、サンプリング周波数を高くすることにより、変調された受信信号の周波数成分とサンプリング周波数の周波数差を広げることができるため、アンチエイリアシングフィルタの構成が簡易になる利点がある。

また、この実施の形態では予め設定した閾値Ｔ１を使用して２値化し信号Ｓ４を作成したがこれに限定するものではない。閾値Ｔ１を２値化する時間以前のデータを利用して作成してもよい。図３の（ａ）に示すように、信号Ｓ４に対して、２値化する時間の５サンプリング前のデータから２値化するサンプリングデータまでの連続する６サンプリングデータを平均した値から作成した閾値Ｔ２を使用して２値化してもよい。このように６サンプリングデータを平均した値、すなわち時間平均をとっているので急激な時間の変化には対応することができないが、直流レベルが変動しても対応することが可能となる。

このようにすれば、閾値Ｔ２は、時間とともに変化する信号Ｓ４の値によって変動する。そして、信号Ｓ４は閾値Ｔ２を基準として２値化される。すなわち、信号Ｓ４が閾値Ｔ２未満のときは“Ｌ”レベルとし、閾値Ｔ２以上のときは“Ｈ”レベルとして２値化し、図３の（ｂ）に示す信号Ｓ５１を作る。そして、信号Ｓ５１の立ち上がりで信号レベルを反転して、図３の（ｃ）に示す信号Ｓ６１を生成する。こうして、アンテナ２で受信したバックスキャッタ信号の復調信号Ｓ６１を得ることができる。

なお、ここにおける平均値を算出する連続するサンプリング数は、各ＡＤＣ２０，２１でサンプリングされた値が連続して最大値を取るサンプリング数に１を加えた数以上にする必要がある。そして、平均値を算出するサンプリング数をより多くすることにより、閾値Ｔ２のレベル変動を小さくできる。

次に、第２の復調手段について説明する。第２の復調手段はＩ信号を処理する部分と、Ｑ信号を処理する部分が同様構成になっているので、Ｉ信号を処理する部分のみ説明をしてＱ信号を処理する部分については説明を省略する。デジタルフィルタ３１から分配された出力信号Ｉ信号のＩｈを２値化する２値化部３３と、２値化部３３で２値化したＩ信号を受取るＩ信号同期クロック生成部３８、Ｉ信号プリアンブル検出部３９、Ｉ信号復号部４０及びＩ信号エラー検出部４１で構成し、処理を行うようになっている。Ｉ信号プリアンブル検出部３９はＩ信号特定パターン検出手段であり、Ｉ信号復号部４０及びＩ信号エラー検出部４５は復号手段である。また、Ｉ信号同期クロック生成部３８、Ｉ信号プリアンブル検出部３９、Ｉ信号復号部４０及びＩ信号エラー検出部４１は制御部１とも接続している。

デジタル信号処理部２のデジタルフィルタ３１から出力されるＩ信号Ｉｈは、二乗部３４と２値化部３３に分配される。同様に、デジタルフィルタ３２から出力されるＱ信号Ｑｈは、二乗部３５と２値化部３６に分配される。

２値化部３３で２値化したＩ信号を、Ｉ信号同期クロック生成部３８、Ｉ信号プリアンブル検出部３９、Ｉ信号復号部４０及びＩ信号エラー検出部４１にそれぞれ供給している。

２値化部３６で２値化したＱ信号を、Ｑ信号同期クロック生成部４２、Ｑ信号特定パターン検出手段を構成するＱ信号プリアンブル検出部４３、復号手段を構成するＱ信号復号部４４及びＱ信号エラー検出部４５にそれぞれ供給している。

Ｉ信号同期クロック生成部３８は、ＰＬＬ部１１により常時２値化部３３からの２値化信号と同期したクロックを生成し、生成したクロックを制御部１、Ｉ信号プリアンブル検出部３９、Ｉ信号復号部４０及びＩ信号エラー検出部４５等に供給している。Ｑ信号同期クロック生成部４２は、ＰＬＬ部１１により常時２値化部３６からの２値化信号と同期したクロックを生成し、生成したクロックを制御部１、Ｑ信号プリアンブル検出部４３、Ｑ信号復号部４４及びＱ信号エラー検出部４５等に供給している。

Ｉ信号プリアンブル検出部３９は、Ｉ信号同期クロック生成部３８で生成されたクロックにより、受信Ｉ信号に含まれている特定パターンであるプリアンブルを予め設定されているプリアンブルパターンと比較することでプリアンブルを検出する。Ｑ信号プリアンブル検出部４３は、Ｑ信号同期クロック生成部４２で生成されたクロックにより、受信Ｑ信号に含まれている特定パターンであるプリアンブルを予め設定されているプリアンブルパターンと比較することでプリアンブルを検出する。各プリアンブル検出部３９，４３は、プリアンブルが検出されると、制御部１に信号を出力する。

制御部１は、Ｉ信号復号部４０及びＱ信号復号部４４に信号を送る。各復号部４０，４４は、例えば、マンチェスタ復号あるいはＦＭ０復号で受信信号を復号化するもので、データを復号する。そして、各復号部４０，４４は復号したデータを制御部１に供給する。制御部１は、Ｉ信号エラー検出部４５及びＱ信号エラー検出部４５に復号したデータを送る。各エラー検出部４１，４５は復号したデータの誤り検出を行う。

制御部１は、各復号部４０，４４から予め決められたデータ数を受信すると、各エラー検出部４１，４５に信号を送ってこの各エラー検出部４１，４５から誤り検出結果を取得し、誤りの有無を確認する。

各プリアンブル検出部３９，４３によるプリアンブルの検出は、図４に示すように行われる。例えば、伝送速度に対応した周期Ｔに対して、０．５Ｔ毎にデータが変化するプリアンブルパターンを予め設定する。時刻t＝−１から０．５Ｔずれたものを時刻t＝０、さらに、０．５Ｔずれたものを時刻t＝１として示している。各パターンは、ハイレベルときに１、ローレベルのときに−１として、相関値を算出する。

プリアンブルパターンをf（ａ）、入力信号をr（ａ）とし、ａを１〜１２の自然数とすると、相関値ｃは下記式で示される。

図４からも分かるように、パターンが一致しているときには相関値ｃは大きな値になる。また、一部データが誤ったとしても、相関値がある程度大きければパターン一致を検出できる。相関値ｃの閾値を、例えば、「１０」に設定すれば、相関値ｃが１０以上の場合にプリアンブルを検出したと判断する。

このような構成の無線ＩＤタグ通信装置１００は、無線ＩＤタグと通信を行うときには、先ず、無変調キャリアを無線ＩＤタグに送信して無線ＩＤタグに電力を供給する。すなわち、符号化部３０の出力をハイレベルにし、ＰＬＬ部１１で生成したローカル信号を変調器７に供給し、この変調器７の振幅を最大レベルにする。そして、変調器７からの信号を電力増幅器６で電力増幅し、方向性結合器５に供給する。方向性結合器５からの信号を、ローパスフィルタ４を通過させて不要な高周波成分を除去した後、アンテナ３から無線ＩＤタグに無変調キャリアを送信する。

また、無線ＩＤタグ通信装置１００は、無線ＩＤタグにデータを送信するときには、ＰＬＬ部１１で生成したローカル信号を変調器７に供給した状態で、制御部１から符号化部３０に送信データを送信し、この符号化部３０で、例えば、マンチェスタ符号あるいはＦＭ０符号により符号化し、ＤＡＣ９でアナログ信号に変換されＬＰＦ８を介して変調器７に入力され、ローカル信号を用いて振幅変調する。そして、振幅変調された信号が、電力増幅器６、方向性結合器５、ローパスフィルタ４を介してアンテナ３から無線ＩＤタグに無線送信される。

無線ＩＤタグは、無線ＩＤタグ通信装置１００からデータを受信し終わると、続いて、無線ＩＤタグ通信装置１００からの無変調波の送信時にバックスキャッタにより振幅変調を行って、例えば、ビット同期やプリアンブルからなる同期部、この同期部の後に続くデータ部、エラー検出部によって構成される信号を応答信号として送信する。

また、無線ＩＤタグ通信装置１００は、無線ＩＤタグからの応答信号をアンテナ３で受信する。無線ＩＤタグ通信装置１００は、応答信号の受信時においては、ＬＰＦ４で不要な高周波成分を除去し、方向性結合器５を介して第１のミキサ１２と第２のミキサ１３に信号を入力する。第１のミキサ１２はＰＬＬ部１１からのローカル信号を用いて、このキャリア信号と同相成分のＩ信号を生成し、第２のミキサ１３はＰＬＬ部１１からのローカル信号を９０度位相シフト器１０で９０度位相をシフトした信号を用いて、このキャリア信号と直交成分のＱ信号を生成する。

第１のミキサ１２からのＩ信号は、ローパスフィルタ１６で不要な高周波成分が除去されて符号化されたデータ成分になった後、ＡＤＣ２０でデジタル信号に変換されデジタルフィルタ３１を介してから２値化部３３で２値化される。第２のミキサ１３からのＱ信号は、ローパスフィルタ１７で不要な高周波成分が除去されて符号化されたデータ成分になった後、ＡＤＣ２１でデジタル信号に変換されデジタルフィルタ３２を介してから２値化部３６で２値化される。

２値化部３３で２値化されたＩ信号は、Ｉ信号同期クロック生成部３８、Ｉ信号プリアンブル検出部３９、Ｉ信号復号部４０及びＩ信号エラー検出部４５にそれぞれ入力される。また、２値化部３６で２値化されたＱ信号は、Ｑ信号同期クロック生成部４２、Ｑ信号プリアンブル検出部４３、Ｑ信号復号部４４及びＱ信号エラー検出部４５にそれぞれ入力される。そして、Ｉ信号プリアンブル検出部３９は予め設定されたプリアンブルパターンとの相関を算出し、その相関値を閾値と比較することでＩ信号のプリアンブルを検出し、Ｑ信号プリアンブル検出部４３は予め設定されたプリアンブルパターンとの相関を算出し、その相関値を閾値と比較することでＱ信号のプリアンブルを検出する。また、Ｉ信号エラー検出部４５はＩ信号の誤り検出を行い、Ｑ信号エラー検出部４５はＱ信号の誤り検出を行う。

そして、図５の流れ図に示すように、Ｓ１１にて、先ず、制御部１はＩ信号プリアンブル検出部３９がＩ信号のプリアンブルを検出したか否かをチェックし、プリアンブルを検出してれば、Ｓ１２にて、Ｉ信号復号部４０がＩ信号のデータの復号を開始し、Ｉ信号エラー検出部４５がＩ信号のデータの誤り検出を開始する。

また、Ｉ信号プリアンブル検出部３９がＩ信号のプリアンブルを検出できなければ、Ｓ１３にて、制御部１はＱ信号プリアンブル検出部４３がＱ信号のプリアンブルを検出したか否かをチェックし、プリアンブルを検出してれば、Ｓ１４にて、Ｑ信号復号部４４がＱ信号のデータの復号を開始し、Ｑ信号エラー検出部４５がＱ信号のデータの誤り検出を開始する。

これは、各プリアンブル検出部３９，４３がそれぞれ特定パターンであるプリアンブルを検出したとしても、予め決めた一方の信号、すなわち、Ｉ信号のデータを復号することを示している。

Ｓ１２にて、Ｉ信号復号部４０がＩ信号のデータの復号を開始し、Ｉ信号エラー検出部４５がＩ信号のデータの誤り検出を開始すると、続いて、制御部１は、Ｓ１５にて、所定データ数について復号したか否かをチェックし、所定データ数を復号していれば、Ｓ１６にて、Ｉ信号エラー検出部４５がＩ信号のデータの誤りを検出したか否かをチェックし、誤りを検出していなければ、Ｓ１７にて、制御部１に復号したデータを保持する。

また、Ｓ１４にて、Ｑ信号復号部４４がＱ信号のデータの復号を開始し、Ｑ信号エラー検出部４５がＱ信号のデータの誤り検出を開始すると、続いて、制御部１は、Ｓ１８にて、所定データ数について復号したか否かをチェックし、所定データ数を復号していれば、Ｓ１９にて、Ｑ信号エラー検出部４５がＱ信号のデータの誤りを検出したか否かをチェックし、誤りを検出していなければ、Ｓ２０にて、制御部１に復号したデータを保持する。

このように、受信時には、Ｉ信号及びＱ信号のいずれか一方のプリアンブル検出が行われるとデータの復号を行うので、復調効率を向上できる。さらに、データの復調を行った後に、復調したデータの誤り検出を行い、誤りが無かったときに復号データを最終的に保持するので、データの確実な復調ができる。

なお、この実施の形態では、Ｓ１１にて、Ｉ信号のプリアンブル検出をチェックすると、Ｓ１３のＱ信号のプリアンブル検出をチェック行わずに、Ｓ１２にてＩ信号のデータの復号と誤り検出を開始することで、予め決めた一方の信号のデータを先に復号する構成としたがこれに限定するものではなく、Ｉ信号、Ｑ信号のうち、先にプリアンブル検出が行われた信号のデータを先に復号する構成にしてもよい。

なお、この実施の形態では上述のように第２の復調手段はＩ信号のプリアンブル検出を行ってからＱ信号のプリアンブル検出を行ったが、Ｉ信号のプリアンブル検出チェックとＱ信号のプリアンブル検出チェックを並行して行うようにしても良い。すなわち、図６に示すように、Ｓ２１にて、制御部１はＩ信号プリアンブル検出部３９がＩ信号のプリアンブルを検出したか否かをチェックするとともに、Ｓ２２にて、Ｑ信号プリアンブル検出部４３がＱ信号のプリアンブルを検出したか否かをチェックする。

そして、Ｉ信号プリアンブル検出部３９がＩ信号のプリアンブルを検出すれば、Ｓ２３にて、Ｉ信号復号部４０がＩ信号のデータの復号を開始し、Ｉ信号エラー検出部４５がＩ信号のデータの誤り検出を開始する。また、Ｓ２４にて、Ｑ信号復号部４４がＱ信号のデータの復号を開始し、Ｑ信号エラー検出部４５がＱ信号のデータの誤り検出を開始する。

続いて、Ｓ２５にて、制御部１はＩ信号、Ｑ信号のいずれかが所定データ数を復号したかをチェックし、いずれかが所定データ数を復号していれば、Ｓ２６にて、Ｉ信号エラー検出部４５もＱ信号エラー検出部４５もデータの誤りを検出していないかをチェックし、いずれも誤りを検出していなければ、Ｓ２７にて、制御部１に復号したデータを保持する。この場合、制御部に保持する復号データは、Ｉ信号及びＱ信号のうち、予め決めた一方のデータとしても、また、先に誤り検出処理を行ったデータとしてもよい。

また、データの誤りを検出したときには、Ｓ２８にて、Ｉ信号エラー検出部４５及びＱ信号エラー検出部４５のいずれかが誤りを検出していないかをチェックし、いずれかが誤りを検出していなければ、Ｓ２９にて、制御部１に復号したデータを保持する。この場合、制御部に保持する復号データは、Ｉ信号及びＱ信号のうち、誤りを検出していない方のデータとなる。

このような復調制御においては、受信時には、Ｉ信号及びＱ信号の両方のプリアンブル検出が行われたときにデータの復調と誤り検出が開始される。その後、Ｉ信号及びＱ信号のいずれかが所定データ数分復号したことを検出した後に制御部１に復号データを保持するので、復調効率を向上できる。さらに、データの復調を行った後に、復調したデータの誤り検出を行い、誤りが無かったときに復号データを最終的に保持するので、データの確実な復調ができる。

前述の第１の復調手段と第２の復調手段は、同時に動作するようになっている。無線ＩＤタグ通信装置１００は受信を開始すると、第１の復調手段および第２の復調手段による復調を開始する。そして、制御部１は図７のＳ３１にてＡＧＣ４６の利得を判定し、可変利得増幅器１８，１９の利得が所定値より小さい場合は、Ｓ３２にて制御部１は第１の復調手段、すなわち前述のＩ信号とＱ信号を二乗して加算する処理により生成される受信データを復号して採用する。なお、所定値としては、例えば、Ｉ信号及びＱ信号の振幅がともに雑音による振幅と同程度の振幅であることを示す値が設定されている。一方、ＡＧＣ４６の利得を判定し、可変利得増幅器１８，１９の利得が所定値より大きい場合は、Ｓ３３にて制御部１は第２の復調手段、すなわち制御部１はＩ信号とＱ信号の各プリアンブルを判定して、正しく検出された信号に続くデータを復号する。上記Ｓ３１からＳ３３は選択手段を構成する。

このように直交復調装置を備えた無線ＩＤタグ通信装置１００は、Ｉ信号を二乗した値とＱ信号を二乗した値との加算結果によってＡＧＣ４６の利得を決定し、このＡＧＣ４６の利得により２種類の復調手段（第１の復調手段、第２の復調手段）を切換える。すなわちＡＧＣ４６の利得が所定値より小さいときは第１の復調手段により復調されるデータを採用し、また、ＡＧＣ４６の利得が所定値以上であるときは第２の復調手段により復調されるデータを採用するので、例え、受信信号のレベルが小さくなってもノイズの影響を極力防止でき、ノイズによる受信データの誤再生を低減できる。

また、ＡＧＣ４６の利得が所定値より小さいときは第１の復調手段を選択するようにしている。これは、ＡＧＣ４６利得が所定値より小さいときは、Ｉ信号及びＱ信号の振幅がともに雑音による振幅と同程度の振幅であるような受信レベルが小さいときであるため、Ｉ信号、Ｑ信号をそれぞれ二乗した値を用いてデータ生成部４７でデータを生成する本来の復調手段である第１の復調手段を選択して復調処理を行なうようにしたものである。

なお、本発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の実施の形態における無線ＩＤタグ通信装置の構成を示すブロック図。 同実施の形態における受信データ再生時における各部の出力波形を示す図。 同実施の形態における受信データ再生時における他の閾値の作成方法を説明するための図。 同実施の形態におけるプリアンブル検出を説明するための図。 同実施の形態における第２の復調制御を示す流れ図。 同実施の形態における第２の復調制御の他の例を示す流れ図。 同実施の形態における第１の復調制御と第２の復調制御の選択制御を示す流れ図。

符号の説明

１…制御部、２…デジタル信号処理部、６…ＰＡ、７…ＭＯＤ、８…ＬＰＦ、９…ＤＡＣ、１０…９０度位相シフト器、１１…ＰＬＬ、１２，１３…ミキサ、１４，１５…直流カットコンデンサ、１６，１７…ＬＰＦ、１８，１９…可変利得増幅回路、２０，２１…ＡＤＣ、３３，３６…２値化部、３４，３５…二乗部、３７…加算部、３８…Ｉ信号同期クロック生成部、３９…Ｉ信号プリアンプル検出部、４０…Ｉ信号複合部、４１…Ｉ信号エラー検出部、４２…Ｑ信号同期クロック生成部、４３…Ｑ信号プリアンプル検出部、４４…Ｑ信号複合部、４５…Ｑ信号エラー検出部、４６…ＡＧＣ（自動利得制御部）、４７…データ生成部。

Claims (11)

1. 無線ＩＤタグが送信する特定パターン及び特定パターンの後にデータを含む信号を受信し、この受信信号とローカル信号を掛け合わせてＩ信号を生成するとともに前記受信信号と９０度位相をシフトしたローカル信号を掛け合わせてＱ信号を生成する受信手段と、
   前記Ｉ信号を二乗した値と前記Ｑ信号を二乗した値とを加算した値に基づいて２値データを生成する第１の復調手段と、
   前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号からそれぞれ特定パターンを検出し、検出したいずれか一方の特定パターンの後のデータを復号する第２の復調手段と、
   前記Ｉ信号を二乗した値と前記Ｑ信号を二乗した値とを加算した結果により決定される利得値に応じて前記第１の復調手段と前記第２の復調手段とを選択する選択手段とを具備することを特徴とする直交復調装置。
2. 前記選択手段は、前記Ｉ信号を二乗した値と前記Ｑ信号を二乗した値とを加算した結果により決定される利得値が所定値未満のときは前記第１の復調手段を選択することを特徴とする請求項１記載の直交復調装置。
3. 前記所定値は、前記Ｉ信号及び前記Ｑ信号の振幅がともに雑音による振幅と同程度の振幅率であることを示す値であることを特徴とする請求項２記載の直交復調装置。
4. 第１の復調手段は、
   前記Ｉ信号を二乗するＩ信号二乗部と、
   前記Ｑ信号を二乗するＱ信号二乗部と、
   前記Ｉ信号二乗部の出力とＱ信号二乗部の出力を加算する加算部と、
   前記加算部の値により決定される利得になるようにＩ信号とＱ信号の増幅率を制御する自動利得制御部と、
   前記加算部から出力される信号が、所定の闘値以上となる毎に信号レべルを反転させ、又は、所定の闘値未満となる毎に信号レベルを反転させ、２値データを生成するデータ生成部を備え、
   第２の復調手段は、
   前記Ｉ信号から特定パターンを検出するＩ信号特定パターン検出手段と、
   前記Ｑ信号から特定パターンを検出するＱ信号特定パターン検出手段と、
   前記各特定パターン検出手段の一方が検出した特定パターンの後のデータを復号する復号手段を備え、
   たことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の直交復調装置。
5. 無線ＩＤタグが送信する特定パターン及びこの特定パターンの後にデータを含む信号を受信し、この受信信号とローカル信号を掛け合わせてＩ信号を生成するとともに前記受信信号と９０度位相をシフトしたローカル信号を掛け合わせてＱ信号を生成する受信手段と、第１の復調手段と、第２の復調手段を備え、
   前記第１の復調手段は、
   前記Ｉ信号を二乗するＩ信号二乗部と、
   前記Ｑ信号を二乗するＱ信号二乗部と、
   前記Ｉ信号二乗部の出力とＱ信号二乗部の出力を加算する加算部と、
   前記加算部の値により決定される利得になるようにＩ信号とＱ信号の増幅率を制御する自動利得制御部と、
   前記加算部から出力される信号が、所定の闘値以上となる毎に信号レべルを反転させ、又は、所定の闘値未満となる毎に信号レべルを反転させ、２値データを生成するデータ生成部を備え、
   前記第２の復調手段は、
   前記Ｉ信号から特定パターンを検出するＩ信号特定パターン検出手段と、
   前記Ｑ信号から特定パターンを検出するＱ信号特定パターン検出手段と、
   前記各特定パターン検出手段の一方が検出した特定パターンの後のデータを復号する復号手段を備え、
   前記自動利得制御部の利得に応じて、前記第１の復調手段と前記第２の復調手段を選択することを特徴とした直交復調装置。
6. 前記第２の復調手段は、先に予め決めた一方の信号のデータを復号することを特徴とする請求項５記載の直交復調装置。
7. 前記第２の復調手段は、先に検出された特定パターンの後のデータを先に復号することを特徴とする請求項５記載の直交復調装置。
8. 前記Ｉ信号特定パターン検出手段は、Ｉ信号と特定パターンとの相関を算出し、その相関値が所定の闘値以上のとき特定パターンの検出を判断し、
   前記Ｑ信号特定パターン検出手段は、Ｑ信号と特定パターンとの相関を算出し、その相関値が所定の闘値以上のとき特定パターンの検出を判断することを特徴とする請求項５記載の直交復調装置。
9. 前記第２の復調手段は、
   前記Ｉ信号特定パターン検出手段が検出したＩ信号の特定パターンの後のデータを復号するＩ信号復号手段と、
   前記Ｑ信号特定パターン検出手段が検出したＱ信号の特定パターンの後のデータを復号するＱ信号復号手段と、
   前記Ｉ信号復号手段が復号したＩ信号に含まれる誤り検出符号を使用してデータの誤りを検出するＩ信号エラー検出手段と、
   前記Ｑ信号復号手段が復号したＱ信号に含まれる誤り検出符号を使用してデータの誤りを検出するＱ信号エラー検出手段を備え、
   誤りを検出しなかった復号データを出力することを特徴とする請求項５記載の直交復調装置。
10. 前記第２の復調手段は、前記Ｉ信号エラー検出手段及び前記Ｑ信号エラー検出手段の両方が誤りを検出しなかったときには、予め決めた一方の復号データを出力することを特徴とする請求項９記載の直交復調装置。
11. 前記第２の復調手段は、前記Ｉ信号エラー検出手段及び前記Ｑ信号エラー検出手段の両方が誤りを検出しなかったときには、先に誤り検出処理を行った復号データを出力することを特徴とする請求項９記載の直交復調装置。

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