JP4667918B2 - 信号の位相を検出する装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、おそらくはノイズを含んでいる信号の位相、または、おそらくはノイズを含んでいる変調された信号の位相基準を抽出する方法および装置に関する。

それは、特に、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）システムの領域への応用に用いられる。ＲＦＩＤシステムは、通常、記憶されたデータが入っている第１の装置から形成され、これは、通常、ラベルと呼ばれ、これらのデータを、通常、２、３ｋＨｚから２、３ＭＨｚの範囲内の周波数の電波の形で送信することができる。第２の読み取り装置は、前記記憶されたデータの獲得のために設けられる。この獲得を成し遂げるために、第２の装置は、搬送波から形成された信号Ｓを発することができる。この信号Ｓに応答して、第１の装置は、前記データを含んでいる別の信号Ｓ’を発する。この別の信号Ｓ’は、通常、前記搬送波の周波数に比例する周波数の副搬送波によって形成される。別の信号Ｓ’は、例えば位相変調を用いて変調されていてもよい。

読み取り装置は、好ましくは、この別の信号Ｓ’の位相基準を検出可能であるべきであり、これにより、読み取り装置は、別の信号Ｓ’を復調可能となる。具体的に、これを成し遂げるためには、多くのサイクルが、別の信号Ｓ’の始めに挿入されるので、読み取り装置は、この位相基準を検出するのに時間がかかる。“相関法”と呼ばれる１つの既知の方法が、現在、この検出のタイプを実行するために用いられている。この方法は、位相基準が検索される１つまたはいくつかのサイクルの前記別の信号Ｓ’に、前記副搬送波の周波数と同一の周波数を有する１つまたはいくつかのサイクルの基準信号Ｓ_０を掛けることから成る。

これらの掛け算から得られるアナログまたはデジタルの結果は、１つまたはいくつかの周期にわたって積分される。これらの動作は、規則正しく遅れずに繰り返され、別の信号Ｓ’と基準信号Ｓ_０とが同相になる時点で最大となる。この最大値が生じる瞬間は、別の信号Ｓ’のための位相基準として用いられる時点に相当する。

この方法は、特に別の信号Ｓ’がノイズを含んでいるときに、精度を欠くという欠点を有している。また、読み取り装置内で、たくさんの資源を使用することが必要になる。

本発明は、周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０に対する、周期Ｔｓにほぼ等しい周期を有する信号Ｓ_１の位相シフトを推定または測定する方法において、信号Ｓ_１を受信して、取り込み処理を開始することから成るステップを有していて、
ａ）周期Ｔｓに等しい第１の時間間隔内に規則正しく分布された時点に、信号Ｓ_１の状態の連続するｎ回の検出（ここでｎは１より大きい整数である）を実行して、これらの検出の各々に対して、前記状態に従って、連続するｎ個のカウント変数の中の所定のカウント変数を増加させるか、または、それを不変のままにしておくステップと、
ｂ）各々が前記第１の時間間隔に等しい、１つまたはいくつかの他の時間間隔にわたって、ステップａ）を繰り返すステップと、
ｃ）取り込み終了時点ｔ_ｅｎｄで取り込み処理を停止するステップと、
ｄ）前記連続するカウント変数の中の対になった隣接するカウント手段のためのカウント変数の対応する値を比較するステップと、
ｅ）２つの隣接する変数間の差の中で、最大の差を有する２つの隣接するカウント変数ｘ_ｊおよびｘ_ｊ＋１（ここでｊは整数である）を割り出すステップと
を有していることを特徴とする方法を提案する。

基準信号Ｓ_０と信号Ｓ_１との間の位相シフトは、ステップｅ）の後に、（ｊ／ｎ）＊２Пと（（ｊ＋１）／ｎ）＊２Пとの間の位相シフト値、例えば（ｊ／ｎ）＊２Пによって推定することができる。

処理された信号Ｓ_１は、１つまたはいくつかのビットにデジタル化されたデジタル信号であってもよい。さらに、この信号は、アナログ信号のデジタル化またはアナログ信号の処理によって得られるデジタル信号であってもよい。

信号Ｓ_１は、おそらく、アナログ信号であってもよい。この場合、例えば１つまたはいくつかの比較器を用いた、またはアナログ／デジタル変換器を用いた信号Ｓ_１の処理ステップを、取り込み処理を開始する前に設けることができる。

ステップａ）において、カウント変数の増加は、固定された増分値ずつの、または前記検出された状態の関数として変化可能な増分値ずつの前記カウント変数のインクリメントに相当していてもよい。

例えば、信号Ｓ_１がいくつかのビットにデジタル化されて、かつ符号が付けられたロジックを用いる場合に、増分値に符号が付けられて、この増分値の符号が検出された信号Ｓ_１の状態の関数として変化することが可能である。前記増分値は、また、検出された信号Ｓ_１の状態、および検出時点での信号Ｓ_１の平均値または平均状態の関数として変化することが可能である。

また、カウント変数の増加は、このカウント変数のインクリメント以外の動作に相当していてもよい。例えば、それは、この変数に、検出された信号Ｓ_１の状態に依存する値を掛けることから成っていてもよい。

本発明による取り込み処理は、継続時間Ｔｓを有する整数個の周期の間、繰り返されてもよい。一変形例によれば、ステップｂ）およびステップｃ）で行われる取り込み処理は、前記カウント変数のうちの１つが値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１に達するまで、繰り返されてもよい。この閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１は、あらかじめ決められて、固定されていてもよいし、あるいは一変形例によれば、あらかじめ決められた値に等しくなるように初期化されて、取り込み処理の間、例えば信号Ｓ_１に関する信号対雑音比かつ／または信号Ｓ_１に関する情報スループットの関数として変化してもよい。

第２の変形例によれば、取り込み処理は、２つの隣接するカウント手段からの出力でのカウント変数の差が閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２に達するまで、繰り返されてもよい。

この閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２は、あらかじめ決められて、固定されていてもよいし、あるいは一変形例によれば、あらかじめ決められた値に等しくなるように初期化されて、前記取り込み処理の間、例えば信号Ｓ_１に関する信号対雑音比または信号Ｓ_１によって運ばれる情報スループットの関数として変化してもよい。

本発明は、また、トランスポンダまたはラベルを読み取る方法に関し、以下のステップを有している。
- あらかじめ決められた周波数を有する信号を、読み取り装置から発信するステップ
- トランスポンダまたはラベルから発信される別の信号Ｓ_１を、読み取り装置によって受信するステップ
- 前述した処理のうちの１つを実行するステップ

信号Ｓ_０は、あらかじめ決められた周波数を有する前記信号からスタートして、例えば、あらかじめ決められた周波数を有する前記信号の周波数分周によって、または読み取り装置内に組み込まれた局部発振器を用いて、読み取り装置によって生成することができる。

本発明は、また、周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０に対する、Ｔｓにほぼ等しい周期を有する信号Ｓ_１の位相シフトを推定する装置に関し、以下の手段を備えている。
- ｎ個のカウント手段であって、各々のカウント手段は、作動時に、信号Ｓ_１の瞬間の状態を検出して、前記検出された瞬間の状態の関数として、ｎ個のカウント変数の中の関連するカウント変数を増加させるか、または、それを不変のままにしておくことができるカウント手段
- 信号Ｓ_０の周期Ｔｓに等しい継続時間を有する時間間隔内に規則正しく分布された時点に、あらかじめ決められた順序で、周期的かつ連続的に、前記ｎ個のカウント手段を作動させることができる制御手段
- ｎ個のカウント手段のｎ個のカウント変数の中の対になった各々の隣接するカウント手段内のカウント変数の値を比較することができて、比較がなされたときに、最大の差を求める比較器手段

本発明による位相シフト推定装置は、また、以下の手段を備えていてもよい。
- 前記求められた最大の差の関数として、Ｓ_０とＳ_１との間の位相シフトを推定する手段

この装置の１つの個別の実施形態によれば、作動時に、各々のカウント手段は、信号Ｓ_１の瞬間の状態を検出して、前記検出された瞬間の状態の関数として、ｎ個のカウント変数の中の関連するカウント変数をインクリメントするか、または、それを不変のままにしておくことができてもよい。

この装置は、また、信号Ｓ_１の平均値または平均状態Ｍを求める手段を備えていてもよい。各々のカウント手段は、作動時に、信号Ｓ_１の瞬間の状態を検出して、前記検出された瞬間の状態および信号Ｓ_１の前記平均値Ｍの関数として、Ｎ個のカウント変数の中の関連するカウント変数をインクリメントするか、または、それを不変のままにしておくように設計することができる。

周期Ｔ_Ｓを有する信号Ｓ_０を生成する手段は、また、本発明による装置内に組み込まれていてもよい。これらの手段は、クロックおよび／または周波数分周手段のような発振器を有していてもよい。

本発明は、決して限定のためではなく、全く情報のために与えられる、例としての実施形態の記載を、添付の図を参照して読んだ後に、よりよく理解されるであろう。

１つの図と次の図との比較を容易にするために、別々の図の同一、同様または等価な部品には、同じ参照番号が付されている。

これらの図をより容易に理解できるようにするために、図に示されている別々の部品は、必ずしも同じスケールで示されていない。

本発明によって実現される例としての実施形態を、図１を参照して以下で説明する。特に、この装置は、位相基準時点のちょうどよい特定を可能にする。または、それは、周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０に対する信号Ｓ_１の位相を検出する。または、それは、Ｓ_０に対するＳ_１の位相シフトを検出する。

信号Ｓ_１は、例えば、おそらくはノイズを含んでいる、基準信号Ｓ_０の周期Ｔｓと同一またはほぼ同じ周期を有するデジタル信号であってもよい。

信号Ｓ_１は、また、例えば、２つの変調状態を有するデジタル信号、例えば基準信号Ｓ_０の周期Ｔｓに等しい周期を有する搬送波によって位相変調されたデジタル信号であってもよい。

本発明によって実現される装置は、第一に、入力基準信号Ｓ_０を受信して、信号Ｓ_０の周期Ｔｓに等しい継続時間を有する時間間隔内に規則正しく分布された時点に、周期的かつ連続的に、ｎ個の個別のカウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１を作動させる制御手段１１０を備えている。

１つの個別の実施形態によれば、例えば圧電性物質ベースのクロックのようなクロックの形の１１５と表記された手段は、前記装置内に組み込むことができて、周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０を生成して、特に制御手段１１０の入力に送る。

信号Ｓ_１が前記装置への入力で受信された後、この装置が信号Ｓ_１の位相シフト測定処理を実行し始める瞬間からスタートして、ｎ個のカウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１の中の所定のカウント手段１００_ｉは、例えば制御手段１１０によって、ｔ_ｉ＝ｔ_０＋ｉ＊（Ｔｓ／ｎ）＋ｋ＊Ｔｓ（１）の時点に、作動させられてもよい。

参照式（１）の中で、‘ｔ_０’は、信号Ｓ_１の位相検出のための処理が始まる瞬間または時点である。‘ｉ’は、所定のカウント手段１００_ｉの位（rank）に相当し、最初のカウント手段１００_０がＴｓに等しい時間間隔内で最初に検出を行った後に、ｉ（番目）のカウント手段が、Ｔｓに等しい時間間隔内で検出を行う。‘ｎ’は、カウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１の合計の個数であり、‘ｋ’は、所定のカウント手段１００_ｉによってなされた検出の合計の回数に相当する整数である。

カウント手段の個数ｎは、例えば要求される検出精度の関数として変化することができる。１つの個別の実施形態によれば、カウント手段の個数ｎは、２の累乗に等しくてもよい。

個別のカウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１の各々は、変更可能なカウント変数と関連していて、出力値を生成する。個別のカウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１は、それぞれ、出力で、カウント変数ｘ_０，…，ｘ_ｎ‐１を生成する。それらの各々の動作手段は同一である。

所定のカウント手段１００_ｉ（ｉ∈［０；ｎ‐１］）が制御手段１１０によって所定の時間ｔ_ｉ（ｉ∈［０；ｎ‐１］）に作動させられるときに、この所定のカウント手段１００_ｉは、信号Ｓ_１の状態または値を検出する。そして、所定のカウント手段１００_ｉは、関連する所定のカウント変数ｘ_ｉ（ｉ∈［０；ｎ‐１］）を変更するか、またはしないことができる。そして、それは、検出された信号Ｓ_１の状態に従って、出力値を生成する。

所定のカウント変数ｘ_ｉの変更は、いずれも、例えば増分値Ｑ_１ずつ、それをインクリメントすることによってカウント変数を増加させることから成る。

信号Ｓ_１は２状態信号なので、第１の変形例によれば、例えば、所定のカウント手段１００_ｉが、“ハイ”状態または‘１’に等しい信号Ｓ_１の論理レベルを検出したときに、関連する所定のカウント変数ｘ_ｉを増分値Ｑ_１ずつインクリメントすることが可能である。この第１の変形例によれば、所定のカウント手段１００_ｉは、“ロー”状態または‘０’に等しい信号Ｓ_１の論理レベルを検出したときは、関連する所定のカウント変数ｘ_ｉを不変のままにする。

第２の変形例によれば、例えば、所定のカウント手段１００_ｉが、“ロー”状態または‘０’に等しい信号Ｓ_１の論理レベルを検出したときに、関連する所定のカウント変数ｘ_ｉを増分値Ｑ_１ずつインクリメントすることが可能である。この第２の変形例によれば、所定のカウント手段１００_ｉは、“ハイ”状態または‘１’に等しい信号Ｓ_１の論理レベルを検出したときは、関連する所定のカウント変数ｘ_ｉを不変のままにする。

この信号Ｓ_１は２状態信号なので、カウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１は、例えば論理ゲートの所定の配列で形成されるカウンタから作られることができる。

個別のカウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１からの全ての出力に接続可能な、１３０と表記された比較器手段は、各々のカウント変数の値を、各々の“隣接する”または“隣の”カウント変数の値と比較するために用いられる。

所定のカウント手段が、全てのカウント手段１００_０，…，１００_ｎ‐１の中の他のカウント手段１００_ｊの直前または直後に検出を行うカウント手段であるとき、所定のカウント手段１００_ｉは、他のカウント手段１００_ｊに対して“隣の”または“隣接する”と呼ばれる。

我々は、以下に、上述したタイプの装置によって実行される、本発明による例としての位相検出方法を示すが、この場合、図２を参照すれば明白だが、ｎ＝８個のカウント手段１００_０，…，１００_７が設けられている。

目的は、（図示していないが、周期はＴｓに等しい）基準信号Ｓ_０を用いて、信号Ｓ_１（Ｃ_１と表記された階段曲線）の位相を検出することである。

時間軸上での個別のカウント手段１００_０，…，１００_７の動作を、それぞれＣｐｔ_０、Ｃｐｔ_１、Ｃｐｔ_２、Ｃｐｔ_３、Ｃｐｔ_４、Ｃｐｔ_５、Ｃｐｔ_６、Ｃｐｔ_７と表記されたタイミングチャート（time diagram）によって図２に示す。

信号Ｓ_１が本発明によって実現される前記装置に対する入力で受信された後の、ｔ_０と表記された所定の開始時間に、Ｓ_０に対するＳ_１の位相シフトを取り込む処理が始まる。

そして、この開始の瞬間または時点ｔ_０からスタートして、好ましくは基準信号Ｓ_０の周期Ｔｓに等しい第１の時間間隔ΔＴ_１内に、前記制御手段１１０は、連続的に、個別のカウント手段１００_０，…，１００_７の各々を、第１のカウント手段１００_０から第８のカウント手段１００_７まで、一度だけ、前記第１の時間間隔ΔＴ_１の間に一様に分布された、ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５、ｔ_６、ｔ_７と表記された瞬間または時点に、作動させる。

カウント手段１００_０，…，１００_７は、各々、信号Ｓ_１の１回の検出を実行して、それらの対応するカウント変数の値を、一度だけ、前記第１の時間間隔ΔＴ_１内で、変更するか、またはしない。

このように、カウント手段１００_０，…，１００_７は、信号Ｓ_１の状態の連続的なイメージを保存するために用いられる。カウント手段１００_０，…，１００_７のうちのいくつかは、第１の時間間隔ΔＴ_１の間に、信号Ｓ_１の所定の状態を検出する。他のカウント手段１００_０，…，１００_７は、信号Ｓ_１のもう１つの状態を検出する。

例えば、時間間隔ΔＴ_１内のｔ_３と表記された時点または瞬間（タイミングチャートＣｐｔ_３上の参照番号２００）に、タイミングチャートＣｐｔ_３に対応するカウント手段１００_３は、信号Ｓ_１の<<ロー>>状態を検出したので、関連するカウント変数ｘ_３の値は、不変のままで、値は０である。時間間隔ΔＴ_１内のｔ_４と表記された別の時点または瞬間（タイミングチャートＣｐｔ_４上の参照番号２１０）に、タイミングチャートＣｐｔ_４と関連するカウント手段１００_４は、信号Ｓ_１の<<ハイ>>状態を検出したので、関連するカウント変数ｘ_４の値は、インクリメントされて、値は１にセットされる。

第１の時間間隔ΔＴ_１は信号Ｓ_０の周期Ｔｓに等しいので、信号Ｓ_１の位相基準または位相原点は、２つの時点または瞬間ｔ_ｊおよびｔ_ｊ＋１（ここでｊ∈［０；６］）の間にあり、このとき、信号Ｓ_１が、２つの隣接するカウント手段１００_ｊおよび１００_ｊ＋１によって、それぞれ検出される。時間間隔ΔＴ_１の終わりに、前記２つの隣接するカウント手段１００_ｊおよび１００_ｊ＋１は、異なる値の対応するカウント変数ｘ_ｊおよびｘ_ｊ＋１をもっていて、前記２つの隣接するカウント手段のうちの１つは、信号のある論理状態、例えば<<ロー>>状態を検出していて、もう１つは、信号のもう１つの論理状態、例えば<<ハイ>>状態を検出していたのである。

信号Ｓ_１はノイズを含んでいるか、または、おそらくはノイズを含んでいる変調された信号であるかもしれないので、ひとたび第１の時間間隔ΔＴ_１が経過したならば、好ましくは上述した動作が繰り返される。

次に、Ｔｓに等しい第２の時間間隔ΔＴ_２内で、制御手段１１０は、もう一度、個別のカウント手段１００_０，…，１００_７を、第１のカウント手段１００_０から第８のカウント手段１００_７まで、この第２の時間間隔ΔＴ_２内に一様に分布された時点に、前と同じ順序で作動させる。

この第２の時間間隔ΔＴ_２内で、前記２つの隣接するカウント手段１００_ｊおよび１００_ｊ＋１の検出時点または瞬間は、それぞれ時間ｔ_ｊ＋Ｔｓおよびｔ_ｊ＋１＋Ｔｓで起こり、もう一度、ちょうどよく信号Ｓ_１の位相基準を囲む。

例えば、ｔ_３＋Ｔｓと表記された時点（タイミングチャートＣｐｔ_３上の参照番号２２０）で、タイミングチャートＣｐｔ_３に対応するカウント手段１００_３は、時間間隔ΔＴ_２内での信号Ｓ_１の<<ロー>>状態を検出し、関連するカウント変数ｘ_３の値は、不変のままで、値は０である。タイミングチャートＣｐｔ_４に対応するカウント手段１００_４は、時間間隔ΔＴ_２内のｔ_４＋Ｔｓと表記された別の時点（タイミングチャートＣｐｔ_４上の参照番号２３０）で、信号Ｓ_１の<<ハイ>>状態を検出するので、関連するカウント変数ｘ_４の値は、インクリメントされて、値は２にセットされる。

第１の時間間隔ΔＴ_１および第２の時間間隔ΔＴ_２の間に実行された動作は、周期Ｔｓに等しい、いくつかの時間間隔にわたって、取り込み終了時間と呼ばれる時間ｔ_ｅｎｄまで同様に繰り返される。取り込み終了時間に、上述した制御手段１１０は、カウント手段１００_０，…，１００_７の動作を停止させ、これらのカウント手段は、それらの対応するカウント変数の変更を停止する。検出処理の全検出継続時間ΔＴは、例えば、
ΔＴ＝ｍ＊Ｔｓ（ここで‘ｍ’は、好ましくは１を超える整数である）
であってもよい。

上述した取り込み終了処理をスタートするために、いくつかの変形実施形態を提供することができる。

第１の変形例によれば、取り込み処理は、例えば、開始時点ｔ_０の後の固定された、あらかじめ決められた継続時間の後に、または、例えば、信号Ｓ_１によって運ばれる情報スループット、信号Ｓ_１に対する信号対雑音比のような、いくつかの要因の関数として変化可能な時間の後に、終了することができる。

図３に示した第２の変形例によれば、１３５と表記された特定の手段が、取り込み終了処理を起動させるために設けられていてもよい。

例えば論理ゲートの配列によって形成される、これらの手段１３５は、例えば、個別のカウント手段１００_０，…，１００_７からの出力での各々のカウント変数の対応する値を、閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１と比較するために用いることができる。所定のカウント手段１００_ｉからの出力での所定のカウント変数ｘ_ｉが、閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１の値に達したとき、取り込み終了検出手段１３０は、出力から、例えば制御手段１１０に、取り込み終了信号Ｓ_ｅｎｄを発して、カウント手段１００_０，…，１００_７の動作を停止させ、かつ、おそらくは比較器手段１３０に対して、全サイクル終了時に、終了信号を発する。

閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１は、あらかじめ決められた固定された値であってもよい。閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１は、また、あらかじめ決められた値に初期化される変数であってもよく、これは、カウント処理の間、例えば信号Ｓ_１によって運ばれる情報スループット、信号Ｓ_１に関する信号対雑音比のような、１つまたはいくつかの要因の関数として変更される。スループットは、ビット／秒の数（位相を変調する、換言すれば情報を運ぶビット）として定義される。

取り込み終了時点ｔ_ｅｎｄになると、制御手段１１０は、カウント手段１００_０，…，１００_７の動作を停止させる。それから、上述したような比較器手段１３０が、各々のカウント変数１００_０，…，１００_７の出力値を、各々の“隣接する”または“隣の”カウント変数の出力値と比較して、カウント変数の最大の差を有する、隣接するカウント手段の対を割り出すために用いられる。

時点または瞬間ｔ_ｊ＋ｋ_１＊Ｔｓおよびｔ_ｊ＋１＋ｋ_１＊Ｔｓ（ここでｊおよびｋ_１は整数である）前記カウント手段の対における各々のカウント手段は、検出を行って、ちょうどよく、位相基準の瞬間または時点を囲む。前述した参照式（１）によれば、時点ｔ_ｊ＋ｋ_１＊Ｔｓおよびｔ_ｊ＋１＋ｋ_１＊Ｔｓは、それぞれ時点ｔ_０＋ｊ＊（Ｔｓ／ｎ）＋ｋ＊Ｔｓおよびｔ_０＋（ｊ＋１）＊（Ｔｓ／ｎ）＋ｋ＊Ｔｓと一致する。

そして、信号Ｓ_０と信号Ｓ_１との間の位相シフトは、（ｊ＊２П）／ｎと（（ｊ＋１）＊２П）／ｎ）との間の値、例えば（ｊ＊２П）／ｎに等しいものと推定することができる。

図２は、例としてのカウント手段１００_３を示していて、その動作は、タイミングチャートＣｐｔ_３によって示されていて、かつ、カウント手段１００_４を示していて、その動作は、タイミングチャートＣｐｔ_４によって示されている。カウント手段１００_３およびカウント手段１００_４は、それぞれ時点ｔ_３＋ｋ_１＊Ｔｓおよびｔ_４＋ｋ_１＊Ｔｓで検出を行い、位相基準時間を囲む。

第３の変形例によれば、全てのカウント手段１００_０，…，１００_７の中の、２つの隣接するカウント手段からの出力でのカウント変数の差が、あるあらかじめ決められた閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２に達したとき、上述した取り込み処理を終了することができる。

この第３の変形例において、取り込み終了は、例えば比較器手段１３０またはこの目的のために設けられた別の手段によって起動されてもよい。閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２は、固定されたあらかじめ決められた値であってもよい。閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２は、また、あらかじめ決められた値に初期化される変数と関連付けられていてもよく、それは、カウント処理の間、例えば、信号Ｓ_１によって運ばれる情報スループット、信号Ｓ_１に関する信号対雑音比のような、１つまたはいくつかの要因の関数として変更される。

本発明は、デジタル信号の位相の検出に限定されず、アナログ信号に適用することができる。例えば比較器またはアナログ／デジタル変換器の形の手段を、本発明によって用いられる装置内に設けることにより、前記アナログ信号を変換するか、または上記のような２つ以上の状態を有する信号上で処理を行うことができる。

本発明は、また、２つを超える論理状態を有する信号の位相検出に適用することができる。いくつかのビットにデジタル化される信号Ｓ_１の位相を検出するために用いてもよい。

検出原理は、上述したものと同様であってもよい。

所定のカウント手段１００_ｉ（ｉ∈［０；ｎ‐１］）が、制御手段１１０によって、所定の時点または瞬間ｔ_ｉに作動させられるとき、この所定のカウント手段１００_ｉは、信号Ｓ_１の状態または論理値を検出する。そして、前記所定のカウント手段１００_ｉは、検出された信号Ｓ_１の状態に従って、関連する所定のカウント変数ｘ_ｉを変更するか、またはしないことができ、そして出力値を生成する。

所定のカウント変数ｘ_ｉが変更される場合には、それは、このカウント変数を、検出された信号Ｓ_２の状態の関数として変化可能な増分値Ｑ_２ずつインクリメントすることから成る。信号Ｓ_２の状態とは、信号Ｓ_２を形成している各々のビットの状態を意味する。

この変形例は、例えば多くの入力を有する装置を用いて達成することができる。そして、各々のカウント手段は、信号Ｓ_１を形成している各ビットの状態を検出することができる。

例えば、カウント手段が、符号が付けられたロジックに従って動作することは可能である。

例えば、信号Ｓ_２が、ａ_２ａ_１ａ_０と表記された、３ビットにデジタル化された信号である場合について考える。ここでａ_２が上位ビットである。第１の変形例によれば、所定のカウント手段１００_ｉは、関連する所定のカウント変数ｘ_ｉを、信号Ｓ_２の状態または論理レベルが‘０ａ_１ａ_０’に等しいことを検出したとき、−（ａ_１＊２^１＋ａ_０＊２^０）に等しい値ずつインクリメントし、信号Ｓ_２の状態または論理レベルが‘１ａ_１ａ_０’に等しいことを検出したとき、＋（ａ_１＊２^１＋ａ_０＊２^０）に等しい値ずつインクリメントすることが可能である。このように、増分値Ｑ_２の符号は、信号Ｓ_１の状態に依存していてもよい。

上述した例の中では、本発明による装置のカウント手段が用いられているので、所定のカウント手段が信号を検出した時はいつでも、前記カウント手段が、関連するカウント変数を、固定されていてもよいし、または前記信号の状態に依存する変数であってもよい増分値ずつインクリメントするか、または、それを不変のままにしておく。

本発明は、これらの動作例に限定されない。カウント手段は、各検出の間、単純なインクリメントまたは加算より複雑な動作を実行するように設計することができる。これは、個別のカウント変数間の差を、より素早く増幅することができて、検出処理の時間を減らすことができることを意味する。

一般に、本発明による装置内のカウント手段は、例えば、所定のカウント手段が信号を検出した時はいつでも、関連するカウント変数を増加させるか、または、それを不変のままにしておくように設計することができる。増加は、例えば、変数に、検出の間の前記信号の状態の値に比例するか、または等しい数を掛けることによって、または、おそらくは検出の時点または瞬間での信号の状態に依存する別の数学的関数によって行うことができる。

本発明の１つの特有の応用は、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）システムの領域にある。本発明によって用いられる位相検出装置は、例えば、ＲＦＩＤ読み取り装置内に組み込むことができる。これは、例えばラベルまたはトランスポンダの形での別の装置内のデータを、無線周波数信号の交換によって獲得するためのものである。

本発明によって用いられるＲＦＩＤ読み取り装置は、ラベルまたはトランスポンダ内のデータを、以下の手順を用いて獲得することができる。

本発明による読み取り装置は、所定の周波数を有する搬送波から始まる、信号Ｓを発することができる。

この搬送波に応答して、トランスポンダまたはラベルは、別の位相変調された信号Ｓ_１を発する。この別の信号Ｓ_１は、通常、あらかじめ決められたプロトコルに従って、読み取りデバイスから発される前記搬送波の周波数の約数である周波数を有する副搬送波から形成される。

別の信号Ｓ_１は、おそらくはノイズ（位相スキップ、寄生パルス）を含んでいる。

本発明による前記読み取り装置は、前記副搬送波の周期に等しい周期Ｔｓを有する信号Ｓ_０を生成することができ、これから、ラベルまたはトランスポンダから発される信号Ｓ_１が形成されるので、読み取り装置は、ラベルまたはトランスポンダから発される別の信号Ｓ_１の変化を読み取ることができる。例えば、信号Ｓ_０は、上述したような１つまたはいくつかの圧電性物質ベースのクロックから、または、周波数分周手段を用いた搬送波の周波数分周によって、生成することができる。このように、別の信号Ｓ_１が形成される副搬送波開始周波数は、読み取り装置にとって既知である。別の信号Ｓ_１の位相原点または位相基準は、別の信号を復調可能とするために、求められるべき状態のままである。

この位相原点を求めるために、基準信号Ｓ_０と信号Ｓ_１との間の位相シフトの推定を、上述したような方法を用いて行うことができる。この位相シフトの推定は、副搬送波の周期Ｔｓに等しい周期を有し、かつＳ_１と同期した信号Ｓ’_０を生成するために用いることができ、これにより、情報を運ぶＳ_１の位相変調が特定される。

読み取り装置が信号Ｓ_１を受信するとすぐに、この処理を始めることができる。

本発明によって実現される例としての装置を示す。 本発明によって用いられる装置の動作のためのタイミングチャートを示す。 本発明によって用いられる装置の変形例を示す。

符号の説明

１００_０，…，１００_ｎ‐１ カウント手段
１１０ 制御手段
１３０ 比較器手段

Claims (21)

1. 周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０に対する、周期Ｔｓにほぼ等しい周期を有する信号Ｓ_１の位相シフトを推定する方法において、信号Ｓ_１を受信して、取り込み処理を開始することから成るステップを有していて、
   ａ）周期Ｔｓに等しい第１の時間間隔内に規則正しく分布された時点に、信号Ｓ_１の状態の連続するｎ回の検出（ここでｎは１より大きい整数である）を実行して、これらの検出の各々に対して、前記状態に従って、連続するｎ個のカウント変数ｘ_０，…，ｘ_ｎ‐１の中の所定のカウント変数を増加させるか、または、それを不変のままにしておくステップと、
   ｂ）各々が前記第１の時間間隔に等しい、１つまたはいくつかの他の時間間隔にわたって、ステップａ）を繰り返すステップと、
   ｃ）取り込み終了時点ｔ_ｅｎｄで取り込み処理を停止するステップと、
   ｄ）前記連続するカウント変数ｘ_０，…，ｘ_ｎ‐１の中の対になった隣接するカウント手段のためのカウント変数の対応する値を比較するステップと、
   ｅ）２つの隣接する変数間の差の中で、最大の差を有する２つの隣接するカウント変数ｘ_ｊおよびｘ_ｊ＋１（ここでｊは整数である）を割り出すステップと、
   ｆ）Ｓ_０とＳ_１との間の位相シフトを計算するステップと
   を有していることを特徴とする方法。
2. ステップａ）の中で前記カウント変数をインクリメントする動作は、固定された増分値ずつ、または前記検出された状態の関数として変化可能な増分値ずつの前記カウント変数のインクリメントに相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステップａ）は、整数個の継続時間Ｔｓを有する周期の間、繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記取り込み処理は、カウント変数のうちの１つが値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１に達するまで、繰り返され、Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１は、あらかじめ決められている、または／かつ、前記取り込み処理の間、変化することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記取り込み処理は、２つの隣接するカウント手段からの出力でのカウント変数の差が、閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２に達するまで、繰り返され、Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２は、あらかじめ決められている、または／かつ、前記取り込み処理の間、変化することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記信号Ｓ_１はデジタル信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記デジタル信号は、アナログ信号をデジタル化することによって得られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記信号Ｓ_１はアナログ信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記信号Ｓ_１は、いくつかのビットにデジタル化された信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記カウント手段は、検出されたデジタル化された信号の状態の関数として変化可能な増分値Ｑ_２ずつ、カウント変数をインクリメントすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記位相シフトは、（ｊ／ｎ）＊２Пと（（ｊ＋１）／ｎ）＊２Пとの間の間隔の中で選ばれた値によって推定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 周期Ｔｓを有する信号Ｓ_０は、読み取り装置によって生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０に対する、周期Ｔｓにほぼ等しい周期を有する信号Ｓ_１の位相シフトを推定する方法において、信号Ｓ_１を受信して、取り込み処理を開始することから成るステップを有していて、
    ａ）周期Ｔｓに等しい第１の時間間隔内に規則正しく分布された時点に、信号Ｓ_１の状態の連続するｎ回の検出（ここでｎは１より大きい整数である）を実行して、これらの検出の各々に対して、前記状態に従って、連続するｎ個のカウント変数の中の所定のカウント変数を、固定された増分値ずつ、または前記検出された状態の関数として変化可能な増分値ずつ増加させるか、または、このカウント値を不変のままにしておくステップと、
    ｂ）カウント変数のうちの１つが、あらかじめ決められている、または／かつ前記取り込み処理の間、変化することができる値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿１に達するまで、または／かつ、２つの隣接するカウント手段からの出力でのカウント変数の差が、あらかじめ決められている、または／かつ前記取り込み処理の間、変化することができる閾値Ｘｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＿２に達するまで、各々が前記第１の時間間隔に等しい、１つまたはいくつかの他の時間間隔にわたって、ステップａ）を繰り返すステップと、
    ｃ）取り込み終了時間ｔ_ｅｎｄで取り込み処理を停止するステップと、
    ｄ）前記連続するカウント変数ｘ_０，…，ｘ_ｎ‐１の中の対になった隣接するカウント手段のためのカウント変数の対応する値を比較するステップと、
    ｅ）２つの隣接する変数間の差の中で、最大の差を有する２つの隣接するカウント変数ｘ_ｊおよびｘ_ｊ＋１（ここでｊは整数である）を割り出すステップと、
    ｆ）Ｓ_０とＳ_１との間の位相シフトを計算するステップと
    を有していることを特徴とする方法。
14. トランスポンダまたはラベルを読み取る方法において、
    - あらかじめ決められた周波数を有する信号を、読み取り装置から発信するステップと、
    - トランスポンダまたはラベルから発信される別の信号Ｓ_１を、読み取り装置によって受信するステップと、
    - 請求項１または１３に記載の方法を実行するステップと
    を有していることを特徴とする方法。
15. 周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０に対する、Ｔｓにほぼ等しい周期を有する信号Ｓ_１の位相シフトを推定する装置において、
    - ｎ個のカウント手段であって、各々のカウント手段は、作動時に、信号Ｓ_１の瞬間の状態を検出して、前記検出された瞬間の状態の関数として、ｎ個のカウント変数の中の関連するカウント変数を増加させるか、または、それを不変のままにしておくことができるカウント手段と、
    - 信号Ｓ_０の周期Ｔｓに等しい継続時間を有する時間間隔内に規則正しく分布された時間に、あらかじめ決められた順序で、周期的かつ連続的に、前記ｎ個のカウント手段を作動させることができる制御手段と、
    - ｎ個のカウント手段のｎ個のカウント変数の中の対になった各々の隣接するカウント手段内のカウント変数の値を比較することができて、比較がなされたときに、最大の差を求める比較器手段と、
    - 前記求められた最大の差の関数として、Ｓ_０とＳ_１との間の位相シフトを推定することができる手段と
    を備えていることを特徴とする装置。
16. 各々のカウント手段は、作動時に、信号Ｓ_１の瞬間の状態を検出して、前記検出された瞬間の状態の関数として、ｎ個のカウント変数の中の関連するカウント変数をインクリメントするか、または、それを不変のままにしておくことができることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 信号Ｓ_１の平均値を求める手段をさらに備えていて、各々のカウント手段は、作動時に、信号Ｓ_１の瞬間の状態を検出して、前記検出された瞬間の状態および信号Ｓ_１の前記平均値の関数として、ｎ個のカウント変数の中の関連するカウント変数をインクリメントするか、または、それを不変のままにしておくことができることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
18. 周期Ｔ_Ｓを有する信号Ｓ_０を生成することができる手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
19. クロックまたは／および周波数分周手段を有している、周期Ｔ_Ｓを有する信号Ｓ_０を生成することができる手段を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
20. 周期Ｔｓを有する基準信号Ｓ_０に対する、Ｔｓにほぼ等しい周期を有する信号Ｓ_１の位相シフトを推定する装置において、
    - 周期Ｔ_Ｓを有する信号Ｓ_０を生成することができる手段と、
    - ｎ個のカウント手段であって、各々のカウント手段は、作動時に、信号Ｓ_１の瞬間の状態を検出して、前記検出された瞬間の状態の関数として、ｎ個のカウント変数の中の関連するカウント変数をインクリメントするか、または、このカウント変数を不変のままにしておくことができるカウント手段と、
    - 信号Ｓ_０の周期Ｔｓに等しい継続時間を有する時間間隔内に規則正しく分布された時点に、あらかじめ決められた順序で、周期的かつ連続的に、前記ｎ個のカウント手段を作動させることができる制御手段と、
    - ｎ個のカウント手段のｎ個のカウント変数の中の対になった各々の隣接するカウント手段内のカウント変数の値を比較することができて、比較がなされたときに、最大の差を求める比較器手段と、
    - 前記求められた最大の差の関数として、Ｓ_０とＳ_１との間の位相シフトを推定することができる手段と
    を備えていることを特徴とする装置。
21. トランスポンダまたはラベルのためのＲＦＩＤ（無線周波数識別）読み取り装置において、
    - ラベルまたはトランスポンダに送信されるべき信号を発信することができる手段と、
    - ラベルまたはトランスポンダから生じる信号Ｓ_１を受信することができる手段と、
    - 請求項１５または２０に記載の装置と
    を備えていることを特徴とする装置。
    

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