JP4631571B2 - Ａｓｋ復調器、無線通信装置、並びに反射波通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：振幅シフト・キーイング）変調された信号を復調するＡＳＫ復調器、並びにＡＳＫ変調された送信信号を受信処理する無線通信装置に関する。

また、本発明は、反射波読み取り器が無変調搬送波を送信し、反射器側で送信データに従った変調反射波からデータを読み出すとともに、反射波読み取り器から反射器へのデータ通信機能を備えた双方向通信が可能な反射波通信システムに係り、特に、反射波読み取り器から送信されるＡＳＫ変調された搬送波をＡＳＫ復調するＡＳＫ復調器、並びに、反射波読み取り器から無変調搬送波を受信し送信データに従った変調反射波を返すとともにＡＳＫ変調された搬送波を受信処理する反射器付き無線通信装置、並びに双方向の反射波通信システムに関する。

局所でのみ適用可能な無線通信手段の一例として、ＲＦＩＤシステムが広く知られている。タグとリーダライタの間の通信方法には、電磁結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。

ＲＦＩＤは、本来は識別情報や読み書き可能な記憶領域を含んだデバイスとして開発された。すなわち、無線タグは特定周波数の電波を受信したことに応答して識別情報や記憶されている情報に相当する電波を発信する動作特性を持ち、タグ読み取り装置は、無線タグの情報を近距離（例えば約１ｍ程度）から非接触で読み出し、無線タグが貼付された物品が何であるかを特定することができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。

最近では、ＲＦＩＤで用いられる通信方式が低消費電力で実現できることから、無線データ通信を、従来の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などから、ＲＦＩＤからなる反射波通信に置き換えることが検討されている。

例えば、電波通信を利用した反射波通信システムでは、反射波読み取り器側から無変調搬送波を送信し、反射器側におけるアンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいて反射波に対する反射波に変調を施してデータの読み出しを行なうことができる（例えば、特許文献２を参照のこと）。したがって、反射器を搭載した機器から反射波読み取り器を搭載した機器への一方向の送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において特に有効と考えられる。

反射器側でアンテナの負荷インピーダンスを変化させる（すなわち、反射波の変調を行なう）ためのアンテナ・スイッチは一般的にガリウム砒素のＩＣで構成され、その消費電力は数１０μＷ以下である。すなわち、反射器から反射波読み取り器への一方向伝送では、数１０μＷでデータ伝送が可能であり、これは、一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると、圧倒的な性能差である（例えば、特許文献３を参照のこと）。

例えば、デジタル・カメラなどのバッテリ駆動のモバイル機器をデータ送信機とし、パーソナル・コンピュータなど情報格納用端末装置をデータ受信機とした場合、デジタル・カメラ側に反射器を搭載しておくと、パーソナル・コンピュータに接続された反射波読み取り器から無変調搬送波を送り出すことによって、デジタル・カメラ側から画像データなどの比較的大容量のデータを低消費電力で読み出すことができ、デジタル・カメラのバッテリに負担を与えることはない。

他方、画像データなどの比較的大容量のデータ通信を行なう場合には、送信側では送信データを細かいパケットに分割して送信し、受信側では各パケットの到着の可否をＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）又はＮＡＣＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットで通達するという双方向のパケット通信を行なうことが一般的である。

このようなアプリケーションの多様性を考慮すると、反射波通信を用いてデータ転送を行なう場合には、反射波読み取り器から反射器へのデータ読み出しという片方向の通信に加え、反射波読み取り器を持つ機器から反射器を持つ機器へのデータ通信機能を付与し、双方向通信を実現する必要があると思料される。

反射波通信を利用したデータ通信システムにおいて、双方向通信を実現する１つの方法として、反射器を持つ機器が別の通信手段を搭載することが考えられる。しかしながら、これは端末コストの増大を招来する。

また、反射波通信を利用したデータ通信システムで双方向通信を実現するために、反射波読み取り器が無変調搬送波ではなくデータを乗せた変調搬送波を送信するという方法が考えられる。この場合、反射器側では受信電波を検波し、搬送波に変調が施されている場合にはこれを復調処理して送信データを復元すればよい。反射波読み取り器における変調は、反射器側での検波の容易性を考慮して、例えば低ビットレートのＡＳＫ（振幅シフト・キーイング）方式が使用される（例えば、特許文献３を参照のこと）。

ここで、反射器にＡＳＫ復調回路を実装する場合について考察してみる。

例えば、受信されるＡＳＫ信号が微弱な場合でも良好に動作するＡＳＫ信号用受信装置について提案がなされている（例えば、特許文献４を参照のこと）。このＡＳＫ信号用受信装置は、受信されたＡＳＫ信号が入力される第１のダイオードを含み、該ＡＳＫ信号のピーク値にほぼ追従する閾値信号を発生する閾値発生回路と、受信されたＡＳＫ信号が入力される第２のダイオードを含む入力回路と、入力回路から前記第２のダイオードを介して出力されるＡＳＫ信号が入力されるとともに、閾値発生回路から前記第１のダイオードを介して出力される前記閾値信号を第１の閾値として動作する第１のコンパレータと、第１のコンパレータ４の出力を検波する検波回路と、検波回路の出力が入力され、所定の固定値からなる第２の閾値で動作する第２のコンパレータで構成される。

また、微小入力レベルから大入力レベルに亘り、データ判別できるＡＳＫ受信機について提案がなされている（例えば、特許文献５を参照のこと）。このＡＳＫ受信機は、ＡＳＫ信号を増幅する可変利得増幅器と、検波回路により可変利得増幅器の出力からＡＳＫ信号の変調信号成分を取り出する検波回路と、ＡＳＫ信号の変調信号成分を波形整形して出力するコンパレータと、検波回路の出力を可変利得増幅器の利得可変信号に変換し、可変利得増幅器へ与える利得制御回路を設けている。そして、利得制御回路の出力を一定の比率で振り分ける利得制御電流分配回路を設け、コンパレータの出力及び利得制御電流分配回路の一方の出力に応じて第１の閾値電圧を可変し、これをコンパレータの一方の入力端子に印加する閾値回路と、利得制御電流分配回路の他方の出力に応じて第２の閾値電圧を可変し、これをコンパレータの他方の入力端子に印加する閾値回路を設けている。

しかしながら、これらのＡＳＫ受信方式においてはコンパレータなどの外部部品が必要であったり、０１判定のための閾値をあらかじめ装備したり、閾値発生回路を持つ必要がある。近年小型化が進む携帯端末にデータ送信機能に加えて搭載した場合、例えばこれらの通信機能をモジュール化して搭載した場合においても消費電力や回路の実装スペースの点で問題が生じる。

特開平６−１２３７７３号公報 特開平０１−１８２７８２号公報 特開２００５−６４８２２号公報 特開２００４−３２８３５２号公報 特開２００４− ５６４５８号公報

本発明の目的は、反射波読み取り器が無変調搬送波を送信し、反射器側で送信データに従った変調反射波からデータを読み出すとともに、反射波読み取り器から反射器へのデータ通信機能を備えた双方向通信が可能な優れた反射波通信システムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、反射波読み取り器から送信されるＡＳＫ変調された搬送波をＡＳＫ復調するＡＳＫ復調器、並びに、反射波読み取り器から無変調搬送波を受信し送信データに従った変調反射波を返すとともにＡＳＫ変調された搬送波を受信処理する反射器付き無線通信装置、並びに双方向の反射波通信システムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、低コスト並びに低消費電力で、省スペースで実装が可能となるＡＳＫ復調器、並びに、反射波読み取り器から無変調搬送波を受信し送信データに従った変調反射波を返すとともにＡＳＫ変調された搬送波を受信処理する反射器付き無線通信装置、並びに双方向の反射波通信システムを提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、ＡＳＫ変調されたＲＦ信号の電力の大小を電圧に変換するＲＦ検出機能部と、
電圧に変換されたＲＦ信号の直流成分を除去する直流阻止コンデンサと、
インバータ及び帰還抵抗からなり、直流成分を除去した後の微小な信号を所定の電圧レベルにまで反転増幅する反転増幅回路と、
反転増幅された信号をさらに反転させることで信号の正負を戻すインバータと、
を具備することを特徴とするＡＳＫ復調器である。

本発明は、ＡＳＫ変調された信号を復調するＡＳＫ復調器に関する。従来のＡＳＫ受信方式においてはコンパレータなどの外部部品が必要であったり、０１判定のための閾値をあらかじめ装備したり、閾値発生回路を持つ必要がある。このため、これらの通信機能をモジュール化して搭載した場合においても消費電力や回路の実装スペースの点で問題が生じる。

そこで、本発明に係るＡＳＫ復調器は、コンパレータやアナログ・アンプを用いる代わりに、アナログ・スイッチと直流阻止コンデンサと反転増幅回路とインバータを用いて構成する。これらにより、閾値判定することなくＡＳＫ信号をデジタル回路に入力することができ、部品点数及び実装面積を小さくすることが可能である。

本発明に係るＡＳＫ復調器の反転増幅回路及びインバータにＣＭＯＳ発振回路を用いることで、ＩＣ回路内のモジュールを利用して実装することができるので、例えば受信信号のデジタル処理を行なうデジタル処理回路と一体化することができ、低コストであるとともに省スペース化することができる。

また、本発明に係るＡＳＫ復調器は、前記ＲＦ検出機能部と前記直流阻止コンデンサの間にアナログ・スイッチを挿設し、前記ＲＦ検出機能部によるＲＦ検出の直前若しくは同時にアナログ・スイッチをオン状態にするようにしてもよい。

ここで、受信信号がバースト信号であった場合には、周期の長い信号として反転増幅回路にはＲＦ検出機能部からの出力が伝わり、このため反転増幅回路１５の出力がＨｉｇｈ又はＬｏｗレベルの一方に張り付くことがあり、その結果、ＲＦ検出機能部からの信号を反転増幅した出力をするまでに時間がかかるという問題がある。

その対策として、バースト受信時においては、受信開始の直前に前記アナログ・スイッチをオン状態にして導通するか、又は受信開始後のパケットのプリアンブル部を受信開始した場合に前記アナログ・スイッチをオン状態にすることによって、信号入力時に信号レベルが固定しないようにすることができる。

ＡＳＫ変復調方式は、例えば反射波伝送システムにおいて反射波読み取り器から反射器へデータ伝送を行なう際に、反射器側での検波の容易性を考慮して適用することができる。但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

反射波通信システムによれば、反射波読み取り器は、無変調搬送波を送信し、反射器側で送信データに従った変調反射波からデータを読み出すことができる。反射波通信は、一方向の送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において特に有効であるが、比較的大容量のデータ通信を行なう場合には、受信側では各パケットの到着の可否をＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットで通達するために、反射波通信を利用したデータ伝送システムにおいても双方通信が必要である。

例えば、反射波読み取り器は、ＡＣＫ又はＮＡＣＫなどのデータ送信を行なう場合には、無変調搬送波ではなくＡＳＫ変調搬送波を送信する。一方、反射器は、アナログ・スイッチと直流阻止コンデンサと反転増幅回路とインバータを用いて構成されるＡＳＫ復調器を備えている。そして、受信電波を検波し、搬送波に変調が施されていない場合には、アンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づく反射波の変調を利用してデータ通信を行なうが、これをＡＳＫ復調処理して送信データを復元すればよい。

すなわち、本発明によれば、反射波読み取り器が無変調搬送波を送信し、反射器側で送信データに従った変調反射波からデータを読み出すとともに、反射波読み取り器から反射器へのデータ通信機能を備えた双方向通信が可能な優れた反射波通信システムを提供することができる。

本発明によれば、低コスト並びに低消費電力で、省スペースで実装が可能となるＡＳＫ復調器を提供することができる。本発明に係るＡＳＫ復調器は、ＩＣ回路内のモジュールを利用して実装することができるので、例えば受信信号のデジタル処理を行なうデジタル処理回路と一体化することができ、低コストであるとともに省スペース化することができる。

また、本発明によれば、反射波読み取り器が無変調搬送波を送信し、反射器側で送信データに従った変調反射波からデータを読み出すとともに、反射波読み取り器から反射器へのデータ通信機能を備えた双方向通信が可能な優れた反射波通信システムを提供することができ、かかる双方向通信を低コストであるとともに省スペースで実現することができる。

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。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

本発明は、ＲＦＩＤを利用した双方向通信が可能な通信システムに関する。ＲＦＩＤシステム自体は、局所でのみ適用可能な無線通信手段の一例として当業界において広く知られている。タグとリーダライタの間の通信方法には、電磁結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。以下では、このうち、ＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ）と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯のマイクロ波の電波通信を行なう反射波通信方式に本発明を適用した実施形態について説明する。

反射波通信は、反射波読み取り器側から無変調搬送波を送信し、反射器側におけるアンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいて反射波に対する変調を施してデータの送信を行なうものであり、一方向の送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において特に有効である。また、反射波通信によれば低消費電力なデータ読み出しを行なうことができることから、無線データ通信を、従来の無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などから、ＲＦＩＤからなる反射波通信システムに置き換えることができる。

図１には、本発明の一実施形態に係る反射波伝送システムの構成例を示している。

図示の反射波通信システムは、反射波読み取り器１５０及びこれに接続されるホスト機器１６０と、反射器１００及びこれに接続される端末機器１１０で構成される。

ホスト機器の例としては、テレビ、モニタ、プリンタ、ＰＣ、ＶＴＲ、ＤＶＤプレーヤ、オーディオ・プレーヤなど、据え置き型の家電製品が挙げられる。また、端末機器の例としては、デジタル・カメラや、ビデオ・カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型オーディオ再生装置、ＩＣレコーダなど、静止画や動画、音楽、音声を収集又は録音が可能で、且つこれらのデータを送信用のデータとして蓄積することができる、バッテリ駆動型のモバイル系機器を対象とする。

反射器１００は、アンテナ１０１と、アンテナ・スイッチ１０２と、アンテナ負荷１０３と、バンドパス・フィルタ１０４と、ＡＳＫ検波部１０５と、通信制御部１０６で構成される。本実施形態では、無線電波の周波数としてＩＳＭと呼ばれる２．４ＧＨｚ帯を用いる。

端末機器１１０で収集された画像や音響などの大容量データの転送を行なう場合、反射器１００では、通信制御部１０６は端末インターフェース部１０７経由で端末機器１１０から送信データを受け取ると、このデータのビット・イメージに従ってアンテナ１０１に接続されたアンテナ・スイッチ１０２のオン／オフ動作を行なう。例えば、データが１のときはアンテナ・スイッチ１０２をオンに、データが０のときオフとする。

図示の通り、アンテナ・スイッチ１０２がオンのときは、アンテナ１０１は５０Ωのアンテナ負荷１０３で終端され、オフのときは、アンテナ１０１はオープンとなる。この動作は、転送先から到来する無変調搬送波に対して、オンのときは終端、オフのときは反射の振る舞いをすることから、転送先となる反射波読み取り器１５０では、送信電波に対する反射波の有無を検出することによって送信データを読み取ることができる。

なお、図１に示すシステム構成において、反射器１００からの反射波信号は、ＡＳＫ変調波と等価であり、比較的ビットレートが低い。勿論、バック・スキャッタ通信方式においても、ＡＳＫ変調以外に、ＰＳＫ、又はＦＳＫ変調方式を適用することも可能である。例えば、位相差が異なる複数の反射路を設け、伝送データに応じて反射路をスイッチングすることにより、ＢＰＳＫやＱＰＳＫ、８相ＰＳＫ変調などのより高いビットレートの位相変調方式を実現することができる。例えば、本出願人に既に譲渡されている特開２００５−１３６６６６号公報並びに特開２００５−１３６９４３号公報には、反射波読み取り器から送出される無変調搬送波に対し、反射器がＱＰＳＫ変調した反射波を返す反射波伝送システムについて記載されている。

アンテナ・スイッチ１０２は一般的にガリウム砒素のＩＣで構成され、その消費電力は数１０μＷ以下である。したがって、上述した通信方式によれば、非接触、超低消費電力で且つ高速の無線伝送を実現することができる。

バンドパス・フィルタ１０４、ＡＳＫ検波部１０４は、転送先である反射波読み取り器１５０からＡＳＫ変調された送達確認信号を受信するときに用い、その制御は、通信制御部１０６で行なわれる。伝送の送達確認を行なわない一方向の伝送であれば、この２つのブロックは不要となるが、これは本発明の要旨には直接関連しないので、ここではこれ以上説明しない。

バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）１０４は、２．４ＧＨｚ帯の周波数を通過させ、他の周波数帯を減衰される目的で使用される。送達確認を行なう場合に必要なＡＳＫ検波部１０５の消費電力は３０ｍＷ以下で実現することができる。

したがって、図１に示した反射波伝送システムにおいて大容量データ伝送を行なうときの平均電力としては、送達確認方式の場合で１０ｍＷ以下となり、一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると、圧倒的な性能差である。また一方向伝送では、数１０μＷでデータ伝送が可能である。

端末機器１１０からの送信データは反射波で伝送されるため、ホスト機器１６０側からは反射波を作り出すための無変調のキャリアを送信する必要がある。反射波読み取り器１５０は、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ１５１と、サーキュレータ１５２と、直交検波部１５３及びＡＧＣアンプ１５４からなる受信部と、ミキサ１５６とパワー・アンプ１５７からなる送信部と、周波数シンセサイザ１５５とを備えている。通信制御部１５８は、送受信部における反射波通信動作を制御するとともに、ホスト・インターフェース部１５９経由でホスト機器１６０との間でデータやコマンドの授受を行なう。

送信部から無変調キャリアを送信するためには、通信制御部１５８からミキサ１５５に対してある直流電圧を与えることにより実現される。送信する無変調キャリアの周波数は、通信制御部１５８から制御される周波数シンセサイザの周波数で決まる。本実施形態では、ＩＳＭと呼ばれる２．４ＧＨｚ帯を用いている。ミキサ１５５から出力される無変調キャリアは、パワー・アンプ１５６にて所定のレベルまで増幅され、サーキュレータ１５２経由でアンテナ１５１より送出される。

無変調キャリアに対する反射器１００からの変調反射波信号は、反射波読み取り器１５０から送信される周波数と同じである。この反射波信号は、アンテナ１５１で受信され、サーキュレータ１５２経由で上述した受信部に入力される。すなわち、直交検波部１５３には、送信と同じローカル周波数が入力されるため、直交検波部１５３の出力には、反射器１００で掛けられたＡＳＫ変調波（若しくはＰＳＫ変調波）が現れることになる。 但し、受信した信号はローカル信号と位相が異なるため、Ｉ軸信号とＱ軸信号には、その位相差に応じた変調信号が現われる。

ＡＧＣアンプ部１５４では、最適値にゲインを制御され、その出力信号は、通信制御部１５８に渡される。通信制御部１５８では、Ｉ軸及びＱ軸の各信号よりデジタル・データへの復調を行ない、正しいデータはホスト機器１６０により復号化され、例えばスピーカから音声出力される。

端末機器１１０からのデータの送達確認を行なう場合、通信制御部１５８は、受信したパケット・データが正しければ肯定応答のＡＣＫを、誤っていれば否定応答のＮＡＣＫのデジタル・データをミキサ１５５に転送し、ＡＳＫ変調をかける。データの正誤は、画像データ・パケットに付加されたＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）符号で判断する。

図２には、ＴＤＤ（時分割多重）方式を採用した反射波伝送システムの動作例を示している。本システムでは搬送波に対する反射を利用するため、反射波読み取り器１５０は、無変調搬送波を送信して反射波を受信する状態と、自らＡＳＫ変調波によりデータ送信する状態を繰り返す。また、反射器１００では、無変調搬送波にデータを乗せて反射波として返信し、次に反射波読み取り器１５０側からのＡＳＫ変調波を受信する状態とを繰り返す。

反射波伝送システムは、反射器１００から反射波読み取り器１５０へのアップワードの伝送速度の方が反射波読み取り器１５０から反射器１００へのダウンワードの伝送速度よりも高速であるという非対称の伝送システムである。したがって、上述したように、端末機器１１０すなわち反射器１００側からの送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において、伝送効率が高まり、非接触、低消費電力で且つ高速なデータ伝送を実現することができる。

以上説明してきたように、反射波通信は、反射波読み取り器１５０側から無変調搬送波を送信し、反射器１００側におけるアンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいて反射波に対する反射波に変調を施してデータの送信を行なうものであり、一方向の送信比率が通信のほとんどを占めるような通信形態において特に有効である。

比較的大容量のデータ通信を行なう場合には、受信側では各パケットの到着の可否をＡＣＫ又はＮＡＣＫパケットで通達するために、双方通信が必要である。図１及び図２に示した実施形態では、反射波読み取り器１５０からＡＣＫ又はＮＡＣＫなどのデータ送信を行なう場合には、無変調搬送波ではなく変調搬送波を送信する。そして、反射器１００側では受信電波を検波し、搬送波に変調が施されている場合にはこれを復調処理して送信データを復元する。反射器１００側での検波の容易性を考慮して、低ビットレートのＡＳＫ方式が使用される。

従来のＡＳＫ受信方式においてはコンパレータなどの外部部品が必要であったり、０１判定のための閾値をあらかじめ装備したり、閾値発生回路を持つ必要がある。このため、これらの通信機能をモジュール化して搭載した場合においても消費電力や回路の実装スペースの点で問題が生じる。

そこで、本実施形態では、ＡＳＫ検波部１０５を、コンパレータやアナログ・アンプを用いる代わりに、アナログ・スイッチと直流阻止コンデンサと反転増幅回路とインバータを用いて構成している。これらにより、閾値判定することなくＡＳＫ信号をデジタル回路に入力することができ、部品点数及び実装面積を小さくすることが可能である。

図３には、本実施形態に係るＡＳＫ検波部１０５の回路構成を示している。同図に示すように、ＡＳＫ検波部１０５は、ＲＦ検出機能部１２と、アナログ・スイッチ１３と、直流阻止コンデンサ１４と、反転増幅回路１５と、インバータ１６とを備え、検波した後の信号がデジタル回路で構成される通信制御部１０６へ入力される。

ＲＦ検出機能部１２は、例えば半波整流・包絡線検波であっても良いし、例えば２．４ＧＨｚのＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍｅｄｉｃａｌ）帯においても使用可能なＭａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製のＭＡＸ４００３のようなＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ：受信信号強度検出）用に製作されたＩＣチップを用いることもできる。

反転増幅回路１５及びインバータ１６は、回路規模を小さくするために、ＣＭＯＳ発振回路を利用して構成することができる。また、低コスト化のために、例えば後段の通信制御部１０６を構成するデジタル回路内の素子モジュールとして含めて実装することもできる。後者の場合、大幅な省スペース化となる。

また、反転増幅回路１５に用いる帰還抵抗には、例えば１ＭΩ程度の抵抗素子を用い、充分にゲインを大きく取りＬｏｗ信号を電源電圧レベルに、またＨｉｇｈ信号をＧＮＤレベルにまで増幅させることができる。

反転増幅回路１５及びインバータ１６は、それぞれ単体のＣＭＯＳインバータをそれぞれ用いて実装することもできる。ＣＭＯＳでの反転増幅回路を使うことで、外付けのコンパレータやオペアンプなどの部品を用いる場合に比べ、低コストで且つ低消費電力の復調器を実現することができる。

図４には、図３に示した回路構成において、図中の（ａ）〜（ｄ）で示した各点における受信信号及び復調信号の動作を概念的に示している。

図４（ａ）には、ＡＳＫ変調されたＲＦ信号をアンテナ１０１で受信したＡＳＫ信号を例示している。図４（ｂ）には、ＲＦ検出機能部１２において、このＡＳＫ信号の受信電力の大小に合わせて直流電圧に変換した出力信号を示している。

このＲＦ検出の直前若しくは同時にアナログ・スイッチ１３はオン状態となる。そして、直流阻止コンデンサ１４で直流成分を除去した後、図４（ｃ）に示すように、微小な信号を反転増幅回路１５において電源電圧レベルにまで反転増幅する。さらに、図４（ｄ）に示すように、インバータ１６でさらに反転させることで信号の正負を戻してから、後段の通信制御部１０６に入力する。

連続信号を受信する場合には、直流阻止コンデンサ１４を通じて信号が反転増幅回路１５に伝わり、その直流成分が除去された信号は反転増幅回路のフィードバックにより中点に近い電位を持つ。これによって、直流電圧に変換された受信信号は反転増幅され、電源電圧レベルとＧＮＤレベルをとる。

しかし、受信信号がバースト信号であった場合には、周期の長い信号として反転増幅回路１５にはＲＦ検出機能部１２からの出力が伝わり、このため反転増幅回路１５の出力がＨｉｇｈ又はＬｏｗレベルの一方に張り付くことがある。その結果として、ＡＳＫ信号の受信開始から反転増幅回路のフィードバックが有効に働き、ＲＦ検出機能部１２からの信号を反転増幅した出力をするまでに時間がかかる場合がある。

このような誤動作の対策として、図３に示した回路構成例では、アナログ・スイッチ１３のオン／オフ操作により、信号入力時に信号レベルが固定しないようにしている。すなわち、バースト受信時においては受信開始の直前にアナログ・スイッチ１３をオン状態にして導通するか、又は受信開始後の例えばパケットのプリアンブル部を受信開始した場合にアナログ・スイッチ１３をオン状態にする。このようなスイッチング動作によって、反転増幅回路１５の入力を信号入力時に固定しないことが有効である。

図５には、反射波伝送ができ、なお且つＡＳＫ復調を用いたＡＳＫ受信が可能である携帯端末装置２０１と無変調キャリア送信及び反射波受信とＡＳＫ変調によるデータ送信が可能な反射波読み書き装置３０１による双方向通信のシーケンスを示している。例えば、反射波読み書き装置３０１から携帯端末２０１に向けて制御パケットとしてデータ送信を要求する送信リクエスト、データの受信を通達するＡＣＫが送信可能であるとする。

反射波読み書き装置３０１は、送信リクエストを示すパケットをＡＳＫ変調して送信し(４０１)、携帯端末装置２０１はそれをＡＳＫ検波部１０５で復調し、受信する(４０２)。

反射波読み書き装置３０１は、例えば送信リクエスト送信後のタイミングで搬送波送信を開始する(４０３)。携帯端末装置２０１は、その搬送波を反射する際に、反射波伝送方式による変調をかけてデータ送信を行なう(４０４)。

反射波読み書き装置３０１は、所望のデータを受信し(４０５)、ＡＣＫを返送する(４０６)。携帯端末装置２０１はＡＣＫを受信することでデータが要求のあった反射波読み書き装置３０１に届いたことを知ることができる(４０７)。

本実施形態に係る反射波伝送システムでは、以上のような通信シーケンスが可能となり、双方向通信が省スペース、低コスト、低消費電力で可能となる。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。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。

本明細書では、電波通信方式のＲＦＩＤシステムに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。電磁結合方式や電磁誘導方式など他の通信方式に基づくＲＦＩＤシステムにおいて、タグ読取装置からタグに対してＡＳＫ変調方式を用いてデータ伝送を行なう場合や、その他の通信システムにおいてＡＳＫ変調された信号を受信する場合に、同様に本発明を適用することができる。

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。

図１は、本発明の一実施形態に係る反射波伝送システムの構成例を示した図である。 図２は、ＴＤＤ（時分割多重）方式を採用した反射波伝送システムの動作例を示した図である。 図３は、本発明に係るＡＳＫ検波部１０５の回路構成を示した図である。 図４は、図３に示した回路構成において、図中の（ａ）〜（ｄ）で示した各店における受信信号及び復調信号の動作を概念的に示した図である。 図５は、反射波伝送ができ、なお且つＡＳＫ復調を用いたＡＳＫ受信が可能である携帯端末装置と無変調キャリア送信及び反射波受信とASK変調によるデータ送信が可能なリーダ装置による双方向通信のシーケンスを示した図である。

符号の説明

１２…ＲＦ検出機能部
１３…アナログ・スイッチ
１４…直流阻止コンデンサ
１５…反転増幅回路
１６…インバータ
１００…反射器
１０１…アンテナ
１０２…アンテナ・スイッチ
１０３…アンテナ負荷
１０４…バンドパス・フィルタ
１０５…ＡＳＫ検波部
１０６…通信制御部
１０７…端末インターフェース部
１１０…端末機器
１５０…反射波読み取り器
１５１…アンテナ
１５２…サーキュレータ
１５３…直交検波部
１５４…ＡＧＣアンプ
１５５…周波数シンセサイザ
１５６…ミキサ
１５７…パワー・アンプ
１５８…通信制御部
１５９…ホスト・インターフェース部
１６０…ホスト機器

Claims (7)

1. ＡＳＫ変調されたＲＦ信号の電力の大小を電圧に変換するＲＦ検出機能部と、
   電圧に変換されたＲＦ信号の直流成分を除去する直流阻止コンデンサと、
   単体のＣＭＯＳインバータ及び帰還抵抗からなり、直流成分を除去した後の微小な信号を所定の電圧レベルにまで反転増幅する反転増幅回路と、
   反転増幅された信号をさらに反転させることで信号の正負を戻す単体のＣＭＯＳインバータと、
   を具備し、
   前記帰還抵抗は、Ｌｏｗ信号を電源電圧レベルまで増幅するとともにＨｉｇｈ信号をＧＮＤレベルまで増幅するように抵抗値が設定される、
   ことを特徴とするＡＳＫ復調器。
2. 前記ＲＦ検出機能部と前記直流阻止コンデンサの間に挿入されたアナログ・スイッチと、
   前記アナログ・スイッチのスイッチング動作を制御する制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＡＳＫ復調器。
3. 前記制御手段は、前記ＲＦ検出機能部によるＲＦ検出の直前若しくは同時にアナログ・スイッチをオン状態にする、
   ことを特徴とする請求項２に記載のＡＳＫ復調器。
4. 前記制御手段は、バースト受信時においては、受信開始の直前に前記アナログ・スイッチをオン状態にして導通するか、又は受信開始後のパケットのプリアンブル部を受信開始した場合に前記アナログ・スイッチをオン状態にする、
   ことを特徴とする請求項２に記載のＡＳＫ復調器。
5. 請求項１に記載のＡＳＫ復調器を備え、送信機からのＡＳＫ変調信号を受信処理する、
   ことを特徴とする無線通信装置。
6. 反射波読み取り器との間で反射波伝送を行なう無線通信装置であって、
   前記反射波読み取り器から無変調搬送波を受信し、反射波に対する変調を施してデータの送信を行なうデータ送信手段と、
   請求項１に記載のＡＳＫ復調器を備え、前記反射波読み取り器からのＡＳＫ変調搬送波を受信するデータ受信手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
7. 電波通信に基づくデータ通信を行なう反射波通信システムであって、
   無変調搬送波を送信するとともに、これに対する変調反射波からデータ読出しを行なう反射波読み取り器と、
   前記反射波読み取り器から無変調搬送波を受信して反射波に対する変調を施してデータの送信を行なうとともに、請求項１に記載のＡＳＫ復調器を用いて前記反射波読み取り器からのＡＳＫ変調搬送波を受信する反射器と、
   を具備することを特徴とする反射波通信システム。

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