JPWO2006021991A1 - データ通信装置、データ通信方法及びデータ通信システム - Google Patents

データ通信装置、データ通信方法及びデータ通信システム Download PDF

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Abstract

非接触ICカード2宛のデータに応じて無線周波数信号をSSB変調し、単側波帯の変調信号又は当該無線周波数信号を送信する一方、その無線周波数信号を送信しているとき、非接触ICカード2から送信された両側波帯の変調信号を受信すると、その両側波帯の変調信号からデータを復調する。これにより、他のデータ通信装置3から送信される変調信号の影響を受けずに、非接触ICカード2から送信された変調信号を正確に復調することができる。

Description

この発明は、非接触型無線通信機器(例えば、非接触ICカード、RFタグ、電子タグ、キーレスエントリ)とデータ通信を実施するデータ通信装置、データ通信方法及びデータ通信システムに関するものである。
従来のデータ通信装置は、無線周波数信号であるRF信号をASK変調して、その変調信号を出力するASK変調器と、そのASK変調器から出力された変調信号を増幅する増幅器と、その増幅器により増幅された変調信号を非接触型無線通信機器に送信するアンテナとから構成されている。
非接触型無線通信機器は、近隣にデータ通信装置が設置されていれば(データ通信装置までの距離が数十センチメートル程度)、データ通信装置から送信された電力供給用信号(例えば、RF信号)を受信することにより、その電力供給用信号を整流して駆動用電力を取得し、その電力を内蔵のコンデンサに蓄積する。
以後、コンデンサに蓄積した電力を利用して、データ通信装置から送信された変調信号(例えば、コマンドなどのデータ信号)を受信してデータを復調する処理や、データ通信装置から送信された無変調信号を変調して、その変調信号(例えば、コマンドなどのデータ信号)をデータ通信装置に送信するなどの処理が可能になる(例えば、非特許文献1を参照)。
これにより、データ通信装置は、非接触型無線通信機器から送信される変調信号を受信する際に、レスポンス用信号であるCW(無変調の連続波:例えば、RF信号)を非接触型無線通信機器に送信することになるが、自己の位置から数キロメートル程度の位置に他のデータ通信装置が設置されている場合、非接触型無線通信機器から変調信号(例えば、コマンドなどのデータ信号)を受信するタイミングで、他のデータ通信装置から変調信号(例えば、コマンドなどのデータ信号)を受信することがある。
このように、非接触型無線通信機器から変調信号を受信するタイミングで、他のデータ通信装置から変調信号を受信すると、その変調信号が干渉波になり、非接触型無線通信機器から送信された変調信号を正確に復調することができなくなることがある。
なお、複数のデータ通信装置を設置する場合、相互間の距離が短ければ、相互干渉を回避するため、異なる周波数を割り当てるが、割当可能な周波数の数が限られているため、相互間の距離が数キロメートル程度であっても、同一の周波数を割り当てなければならないことがある。
なお、相互干渉を回避することが可能な相互間の距離は、数十キロメートル程度である。
MWE2003 Microwave Workshop Digest「超小型RFIDチップ:ミューチップ」宇佐美 光雄著 株式会社日立製作所 中央研究所 2003年発行、第235頁〜第238頁
従来のデータ通信装置は以上のように構成されているので、非接触型無線通信機器から変調信号を受信するタイミングで、他のデータ通信装置から変調信号を受信すると、その変調信号が干渉波になり、非接触型無線通信機器から送信された変調信号を正確に復調することができなくなることがある課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、他のデータ通信装置から送信される変調信号の影響を受けずに、非接触型無線通信機器から送信された変調信号を正確に復調することができるデータ通信装置、データ通信方法及びデータ通信システムを得ることを目的とする。
この発明に係るデータ通信装置は、非接触型無線通信機器宛のデータに応じて無線周波数信号を単側波帯変調し、その単側波帯の変調信号又は当該無線周波数信号を送信する一方、その無線周波数信号を送信しているとき、非接触型無線通信機器から送信された両側波帯の変調信号を受信すると、その両側波帯の変調信号からデータを復調するようにしたものである。
このことによって、データ通信装置が両側波帯の変調信号を送信する場合と比べて、他のデータ通信装置から送信される変調信号の影響を軽減し、あるいは、全く影響を受けずに、非接触型無線通信機器から送信された変調信号を復調することができる効果がある。
この発明の実施の形態1によるデータ通信システムを示す構成図である。 この発明の実施の形態1によるデータ通信装置と非接触ICカードを示す構成図である。 SSB変調回路の内部を示す構成図である。 SSB復調回路の内部を示す構成図である。 この発明の実施の形態1によるデータ通信方法を示すフローチャートである。 スペクトラム分布を示す説明図である。 スペクトラム分布を示す説明図である。 SSB変調回路の処理内容を説明する説明図である。 SSB変調回路の処理内容を説明する説明図である。 SSB変調回路の処理内容を説明する説明図である。 SSB変調回路の内部を示す構成図である。 SSB変調回路の処理内容を説明する説明図である。 SSB変調回路の処理内容を説明する説明図である。 SSB変調回路の処理内容を説明する説明図である。 各データ通信装置のチャネル間隔を示す説明図である。 各データ通信装置のチャネル間隔を示す説明図である。 スペクトラム分布を示す説明図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるデータ通信システムを示す構成図である。
図において、データ通信装置1は例えばリーダライタ装置(質問器)などが該当し、電力供給用信号(CW:無変調の連続波)、コマンドなどのデータ信号(変調波)又はレスポンス用信号(CW:無変調の連続波)を非接触ICカード2に送信する。
非接触型無線通信機器である非接触ICカード2はデータ通信装置1から送信された電力供給用信号を受信すると、その電力供給用信号によって内蔵のコンデンサを充電し、以後、そのコンデンサに蓄積された電荷を電力源として利用して、例えば、データ通信装置1から送信されたデータ信号(変調波)を受信してデータを復調する処理や、データ通信装置1宛のデータを変調して、その変調信号をデータ通信装置1に送信する処理などを実施する。
データ通信装置3はデータ通信装置1の近隣に設置されているデータ通信装置である。ただし、データ通信装置3の構成は、データ通信装置1の構成と同じである。
図2はこの発明の実施の形態1によるデータ通信装置と非接触ICカードを示す構成図である。
図において、データ通信装置1のデータ送信器11は非接触ICカード2に送信するコマンドなどの送信データ、電力供給用の定型データ、あるいは、レスポンス用の定型データを出力する。
RF信号発振器12はデータ送信器11から出力されたデータがコマンドなどの送信データである場合、あるいは、データ送信器11から出力されたデータがレスポンス用の定型データである場合、周波数fの無変調信号(無線周波数信号)を発振する。また、データ送信器11から出力されたデータが電力供給用の定型データである場合、周波数fの無変調信号(無線周波数信号)を発振する。なお、RF信号発振器12は無線周波数信号発振手段を構成している。
切換スイッチ13はデータ送信器11から送信データが出力されると、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号をSSB変調回路14に出力し、データ送信器11から電力供給用の定型データ又はレスポンス用の定型データが出力されると、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号又は周波数fの無変調信号をレベル調整器15に出力する。
SSB変調回路14はデータ送信器11から出力された送信データに応じて、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号をSSB(Single Side Band)変調し、その単側波帯の変調信号を出力する。なお、SSB変調回路14は変調手段を構成している。
レベル調整器15はRF信号発振器12から発振された周波数f又は周波数fの無変調信号のピーク電力を調整して、その無変調信号のピーク電力をSSB変調回路14から出力される変調信号のピーク電力より大きくする。
切換スイッチ16はデータ送信器11から送信データが出力されると、SSB変調回路14から出力された変調信号を増幅器17に出力し、データ送信器11から電力供給用の定型データ又はレスポンス用の定型データが出力されると、レベル調整器15から出力された無変調信号を増幅器17に出力する。
増幅器17は切換スイッチ16から出力された変調信号又は無変調信号を増幅する。
サーキュレータ18は増幅器17から出力された変調信号又は無変調信号をアンテナ19に出力する一方、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号をSSB復調回路20に出力する。
アンテナ19は増幅器17により増幅された変調信号又は無変調信号を非接触ICカード2に送信する一方、非接触ICカード2から送信された両側波帯の変調信号を受信する。なお、サーキュレータ18及びアンテナ19から送信手段と受信手段が構成されている。
SSB復調回路20はアンテナ19により受信された両側波帯の変調信号からデータを復調する。なお、SSB復調回路20は復調手段を構成している。
非接触ICカード2のアンテナ21はデータ通信装置1から送信された変調信号又は無変調信号を受信する。充電回路22はアンテナ21の受信信号が周波数fの無変調信号であれば、その無変調信号を整流して駆動用電力を取得し、その駆動用電力をコンデンサ23に蓄積する。
変復調回路24は充電回路22のコンデンサ23に蓄積された電力を利用して駆動し、アンテナ21の受信信号が周波数fの変調信号であれば、その変調信号からコマンドなどのデータを復調し、そのデータに応じた処理を実施する。また、アンテナ21の受信信号が周波数fの無変調信号であれば、データ通信装置1宛のデータで無変調信号を変調し、その変調信号をアンテナ21に出力する。
図3はSSB変調回路14をディジタル回路で構成した場合の構成図の一例であり、図において、局部発振器31は例えば10MHzの局部発振信号を発振する。SSB変調器32は90度移相器32a,32b、乗算器32c,32d及び加算器32eから構成され、データ送信器11から出力されたデータであるディジタル信号を用いて、局部発振器31から発振された局部発振信号をSSB変調する。
D/A変換器33はSSB変調器32から出力されたディジタルの変調信号をアナログ信号に変換する。
RF信号発振器34は例えば940MHzの無線周波数信号を発振する。乗算器35はD/A変換器33によるD/A変換後の変調信号とRF信号発振器34から発振された無線周波数信号を乗算し、両側波帯の変調信号を出力する。
バンドパスフィルタ36は乗算器35から出力された変調信号の単側波帯を除去して、単側波帯の変調信号を出力する。
図4はSSB復調回路20の内部を示す構成図であり、図において、RF信号発振器41は例えば950MHzの無線周波数信号を発振する。単側波帯除去器42は乗算器42a,42b、90度移相器42c,42d、加算器42e及び低域通過フィルタ42f,42gから構成され、RF信号発振器41から発振された無線周波数信号を用いて、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号の単側波帯を除去する。
単側波帯再生器43は単側波帯除去器42から出力された変調信号から、単側波帯除去器42により除去された単側波帯を再生して、両側波帯の変調信号を出力する。
DSB復調器44は単側波帯再生器から出力された両側波帯の変調信号に対するDSB(Double Side Band)復調を実施して、自己宛のデータを復調する。
次に動作について説明する。
この実施の形態1では、後述するように、データ通信装置1やデータ通信装置3が変調信号を送信する場合、単側波帯の変調信号を送信するが、従来のように、両側波帯の変調信号を送信する場合、図6に示すように、搬送波である無線周波数信号を挟む2つの周波数帯が占有されることになる。
この際、非接触ICカード2がデータをデータ通信装置1に送信する場合も、ほぼ同じ周波数帯を使用して、両側波帯の変調信号を送信するため、非接触ICカード2が両側波帯の変調信号をデータ通信装置1に送信するタイミングで、他のデータ通信装置3が両側波帯の変調信号を送信すると、その変調波が干渉波になり、データ通信装置1における非接触ICカード2からの変調信号の受信精度が劣化する。
この実施の形態1では、非接触ICカード2が両側波帯の変調信号をデータ通信装置1に送信するタイミングで、他のデータ通信装置3が変調信号を送信しても、その変調波が干渉波にならないようにするため、図7に示すように、データ通信装置1やデータ通信装置3が送信する変調信号を単側波帯の変調信号にしている。
以下、具体的に説明する。
図5はこの発明の実施の形態1によるデータ通信方法を示すフローチャートである。
非接触ICカード2は、電池などの電力源を搭載しておらず、外部から電力の供給を受けない限り、起動することができない。
そこで、データ通信装置1がコマンドなどのデータを送信するに先立って、非接触の状態で、非接触ICカード2に電力を供給する。
即ち、データ通信装置1のデータ送信器11は、コマンドなどの送信データを出力する前に、電力供給用の定型データをRF信号発振器12,切換スイッチ13,16及びSSB変調回路14に出力する(ステップST1)。
ここで、電力供給用の定型データは、例えば、制御命令などの意味のあるデータではなく、情報の伝達を目的とするものではないので、データの内容はいかなるものでもよいが、コマンドなどの送信データや、レスポンス用の定型データと明確に区別できるデータであることが望ましい。
データ通信装置1のRF信号発振器12は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する(ステップST2,ST7)。
RF信号発振器12は、データ送信器11から出力されたデータが電力供給用の定型データであると認定すると、予め割り当てられている周波数fの無変調信号を発振する(ステップST3)。
データ通信装置1の切換スイッチ13は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する。
切換スイッチ13は、データ送信器11から出力されたデータが電力供給用の定型データであると認定すると、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号をレベル調整器15に出力する。
データ通信装置1のレベル調整器15は、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号を受けると、その無変調信号のピーク電力を調整して、その無変調信号のピーク電力をSSB変調回路14から出力される変調信号のピーク電力より大きくする(ステップST4)。
即ち、電力供給用の無変調信号のピーク電力が、データ送信用の変調信号のピーク電力より大きくなるように、RF信号発振器12から発振された無変調信号のピーク電力を調整する。
データ通信装置1の切換スイッチ16は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する。
切換スイッチ16は、データ送信器11から出力されたデータが電力供給用の定型データであると認定すると、レベル調整器15から出力された無変調信号を増幅器17に出力する。
データ通信装置1の増幅器17は、切換スイッチ16から周波数fの無変調信号を受けると、その無変調信号を増幅する(ステップST5)。
データ通信装置1のサーキュレータ18は、増幅器17から増幅後の無変調信号を受けると、その無変調信号をアンテナ19に出力する。
データ通信装置1のアンテナ19は、サーキュレータ18から増幅後の無変調信号を受けると、その無変調信号を電力供給用信号として空中に放射することにより、その無変調信号を非接触ICカード2に送信する(ステップST6)。
非接触ICカード2のアンテナ21は、データ通信装置1から送信された周波数fの無変調信号を受信する。
非接触ICカード2の充電回路22は、アンテナ21の受信信号が周波数fの無変調信号であれば、その無変調信号を整流して駆動用電力を取得し、その駆動用電力をコンデンサ23に蓄積する。
次に、データ通信装置1がデータを非接触ICカード2に送信する場合、データ通信装置1のデータ送信器11が、コマンドなどの送信データをRF信号発振器12,切換スイッチ13,16及びSSB変調回路14に出力する(ステップST1)。
データ通信装置1のRF信号発振器12は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する(ステップST2,ST7)。
RF信号発振器12は、データ送信器11から出力されたデータがコマンドなどの送信データであると認定すると、予め割り当てられている周波数fの無変調信号を発振する(ステップST8)。
データ通信装置1の切換スイッチ13は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する。
切換スイッチ13は、データ送信器11から出力されたデータが送信データであると認定すると、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号をSSB変調回路14に出力する。
データ通信装置1のSSB変調回路14は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する。
SSB変調回路14は、データ送信器11から出力されたデータがコマンドなどの送信データであると認定すると、データ送信器11から出力された送信データに応じて、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号をSSB変調し、その単側波帯の変調信号を切換スイッチ16に出力する(ステップST9)。
SSB変調回路14の具体的な処理内容は下記の通りである。
データ送信器11から出力された送信データが“cosωt”であり、局部発振器31から発振された局部発振信号が“Acosωt”であるとする。
SSB変調器32の90度移相器32aは、データ送信器11から出力された送信データの位相を90度進めて、“−sinωt”を出力する。
SSB変調器32の90度移相器32bは、局部発振器31から発振された局部発振信号の位相を90度進めて、“−Asinωt”を出力する。
SSB変調器32がディジタル方式で直ちに950MHz帯のSSB変調信号を生成するのは比較的難しいので、ここでは、局部発振器31が例えば10MHzの局部発振信号を発振するようにしている。
SSB変調器32の乗算器32cは、データ送信器11から出力された送信データ“cosωt”と局部発振器31から発振された局部発振信号“Acosωt”を乗算し、その乗算結果である“Acosωt・cosωt”を出力する。
SSB変調器32の乗算器32dは、90度移相器32aから出力された“−sinωt”と90度移相器32bから出力された“−Asinωt”を乗算し、その乗算結果である“Asinωt・sinωt”を出力する。
SSB変調器32の加算器32eは、乗算器32cから出力された“Acosωt・cosωt”と、乗算器32dから出力された“Asinωt・sinωt”とを加算することにより、図8に示すように、単側波帯の変調信号(上側波帯がなく、下側波帯のみの変調信号)である“Acos(ω−ω)t”を生成する。
D/A変換器33は、SSB変調器32がディジタルの変調信号を生成すると、その変調信号をアナログ信号に変換する。
乗算器35は、D/A変換器33によりD/A変換された変調信号を受けると、その変調信号にRF信号発振器34から発振された例えば940MHzの無線周波数信号を乗算することにより、図9に示すように、930MHzの変調信号と950MHzの変調信号を出力する。
バンドパスフィルタ36は、乗算器35から出力された変調信号のうち、930MHzの変調信号を除去して、950MHzの変調信号(単側波帯の変調信号)を切換スイッチ16に出力する(図10を参照)。
データ通信装置1の切換スイッチ16は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する。
切換スイッチ16は、データ送信器11から出力されたデータがコマンドなどの送信データであると認定すると、SSB変調回路14から出力された単側波帯の変調信号を増幅器17に出力する。
データ通信装置1の増幅器17は、切換スイッチ16から単側波帯の変調信号を受けると、その変調信号を増幅する(ステップST5)。
データ通信装置1のサーキュレータ18は、増幅器17から増幅後の変調信号を受けると、その変調信号をアンテナ19に出力する。
データ通信装置1のアンテナ19は、サーキュレータ18から増幅後の変調信号を受けると、その変調信号をデータ信号として空中に放射することにより、その変調信号を非接触ICカード2に送信する(ステップST6)。
非接触ICカード2のアンテナ21は、データ通信装置1から送信された単側波帯の変調信号を受信する。
非接触ICカード2の変復調回路24は、アンテナ21が単側波帯の変調信号を受信すると、充電回路22のコンデンサ23に蓄積された電力を利用して駆動し、その単側波帯の変調信号の包絡線を検波して、その変調信号からコマンドなどのデータを復調し、そのデータに応じた処理を実施する。
次に、データ通信装置1が非接触ICカード2からデータを受信する場合、データ通信装置1のデータ送信器11が、レスポンス用の定型データをRF信号発振器12,切換スイッチ13,16及びSSB変調回路14に出力する(ステップST1)。
ここで、レスポンス用の定型データは、例えば、制御命令などの意味のあるデータではなく、情報の伝達を目的とするものではないので、データの内容はいかなるものでもよいが、コマンドなどの送信データや、電力供給用の定型データと明確に区別できるデータであることが望ましい。
データ通信装置1のRF信号発振器12は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する(ステップST2,ST7)。
RF信号発振器12は、データ送信器11から出力されたデータがレスポンス用の定型データであると認定すると、予め割り当てられている周波数fの無変調信号を発振する(ステップST10)。
データ通信装置1の切換スイッチ13は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する。
切換スイッチ13は、データ送信器11から出力されたデータがレスポンス用の定型データであると認定すると、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号をレベル調整器15に出力する。
データ通信装置1のレベル調整器15は、RF信号発振器12から発振された周波数fの無変調信号を受けると、その無変調信号のピーク電力を調整して、その無変調信号のピーク電力をSSB変調回路14から出力される変調信号のピーク電力より大きくする(ステップST11)。
即ち、レスポンス用の無変調信号のピーク電力が、データ送信用の変調信号のピーク電力より大きくなるように、RF信号発振器12から発振された無変調信号のピーク電力を調整する。
データ通信装置1の切換スイッチ16は、データ送信器11からデータを受けると、そのデータが電力供給用の定型データであるのか、コマンドなどの送信データであるのか、レスポンス用の定型データであるのかを確認する。
切換スイッチ16は、データ送信器11から出力されたデータがレスポンス用の定型データであると認定すると、レベル調整器15から出力された無変調信号を増幅器17に出力する。
データ通信装置1の増幅器17は、切換スイッチ16から周波数fの無変調信号を受けると、その無変調信号を増幅する(ステップST5)。
データ通信装置1のサーキュレータ18は、増幅器17から増幅後の無変調信号を受けると、その無変調信号をアンテナ19に出力する。
データ通信装置1のアンテナ19は、サーキュレータ18から増幅後の無変調信号を受けると、その無変調信号をレスポンス用信号として空中に放射することにより、その無変調信号を非接触ICカード2に送信する(ステップST6)。
非接触ICカード2のアンテナ21は、データ通信装置1から送信された周波数fの無変調信号を受信する。
非接触ICカード2の変復調回路24は、アンテナ21の受信信号が周波数fの無変調信号であれば、充電回路22のコンデンサ23に蓄積された電力を利用して駆動し、データ通信装置1宛のデータを変調し、周波数fの変調信号(両側波帯の変調信号)をアンテナ21に出力する。
これにより、非接触ICカード2から両側波帯の変調信号がデータ信号としてデータ通信装置1に送信される。
データ通信装置1のアンテナ19は、非接触ICカード2から送信されたデータ信号である両側波帯の変調信号を受信する。
即ち、レスポンス用信号である周波数fの無変調信号を送信しているタイミングで、データ信号である両側波帯の変調信号を受信する。
データ通信装置1のアンテナ19は、データ信号である両側波帯の変調信号を受信する際、他のデータ通信装置3が変調信号を送信する場合があるが、図7に示すように、他のデータ通信装置3は下側波帯の変調信号のみを送信するので(データ通信装置3の構成は、データ通信装置1の構成と同じ)、非接触ICカード2から送信された変調信号のうち、上側波帯の変調信号は、他のデータ通信装置3から送信される変調信号に干渉されない。
データ通信装置1のSSB復調回路20は、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号からデータを復調する。
即ち、SSB復調回路20は、非接触ICカード2から送信された変調信号のうち、他のデータ通信装置3から送信される変調信号に干渉されない上側波帯の変調信号からデータを復調する。
SSB復調回路20の具体的な処理内容は下記の通りである。
アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号が“Acos(ω+ω)t+Acos(ω−ω)t”であり、RF信号発振器41から発振された無線周波数信号が“cosωt”であるとする。
単側波帯除去器42の乗算器42aは、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号と、RF信号発振器41から発振された無線周波数信号を乗算し、その乗算結果である“(A/2)cosωt+(A/2)cosωt”を出力する。
単側波帯除去器42の90度移相器42cは、RF信号発振器41から発振された無線周波数信号の位相を90度進めて、“−sinωt”を出力する。
単側波帯除去器42の乗算器42bは、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号“Acos(ω+ω)t+Acos(ω−ω)t”と、90度移相器42cにより位相が90度進められた無線周波数信号“−sinωt”を乗算し、その乗算結果である“(A/2)sinωt−(A/2)sinωt”を出力する。
単側波帯除去器42の90度移相器42dは、乗算器42aの乗算結果である“(A/2)sinωt−(A/2)sinωt”の位相を90度進めて、“(A/2)cosωt−(A/2)cosωt”を出力する。
単側波帯除去器42の加算器42eは、乗算器42aの乗算結果と、90度移相器42dの出力とを加算することにより、アンテナ19により受信された変調信号の下側波帯が除去され、上側波帯のみが残されている変調信号“Acosωt”を出力する。
単側波帯再生器43は、単側波帯除去器42から上側波帯の変調信号“Acosωt”を受けると、例えば、上側波帯の変調信号の波形を下側波帯側に対称的にコピーすることにより、下側波帯の変調信号を再生して、両側波帯の変調信号を出力する。
DSB復調器44は、単側波帯再生器43から両側波帯の変調信号を受けると、その両側波帯の変調信号に対するDSB復調を実施して、自己宛のデータを復調する。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、非接触ICカード2宛のデータに応じて無線周波数信号をSSB変調し、単側波帯の変調信号又は当該無線周波数信号を送信する一方、その無線周波数信号を送信しているとき、非接触ICカード2から送信された両側波帯の変調信号を受信すると、その両側波帯の変調信号からデータを復調するように構成したので、データ通信装置が両側波帯の変調信号を送信する場合と比べて、他のデータ通信装置3から送信される変調信号の影響を軽減し、あるいは、全く影響を受けずに、非接触ICカード2から送信された変調信号を復調することができる効果を奏する。
また、この実施の形態1によれば、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号から単側波帯の変調信号を抽出し、その単側波帯の変調信号からデータを復調するように構成したので、他のデータ通信装置3から送信された変調信号に干渉されていない変調信号のみからデータが復調され、更に正確に復調することができる効果を奏する。
なお、この実施の形態1では、データ通信装置1,3が下側波帯の変調信号を送信し、非接触ICカード2から送信された両側波帯の変調信号のうち、上側波帯の変調信号からデータを復調するものについて示したが、データ通信装置1,3が上側波帯の変調信号を送信し、非接触ICカード2から送信された両側波帯の変調信号のうち、下側波帯の変調信号からデータを復調するようにしてもよい。
この実施の形態1では、データ通信装置1のSSB復調回路20がアンテナ19により受信された両側波帯の変調信号をSSB復調するものについて示したが、両側波帯の変調信号をDSB復調して、データを復調するようにしてもよい。
この場合、他のデータ通信装置3による変調波によって、干渉を受けている下側波帯の変調信号も復調対象に含まれるので、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号をSSB復調する場合よりも、データの復調精度が劣化するが、上側波帯の変調信号は、干渉を受けていないので、他のデータ通信装置3が両側波帯の変調信号を送信する場合よりも、データの復調精度が向上する。
なお、アンテナ19により受信された両側波帯の変調信号をDSB復調する場合、データ通信装置1の復調回路の回路構成を簡略化することができる。
また、上記実施の形態1では、データ送信器11から出力されたデータがコマンドなどの送信データ、または、レスポンス用の定型データである場合、RF信号発振器12が周波数fの無変調信号を発振するものについて示したが、相互に異なる周波数の無変調信号を発振するようにしてもよい。例えば、データ送信器11から出力されたデータがコマンドなどの送信データであれば、RF信号発振器12が周波数fの無変調信号を発振し、データ送信器11から出力されたデータがレスポンス用の定型データであれば、RF信号発振器12が周波数fの無変調信号を発振するようにしてもよい。
また、データ送信器11から出力されたデータが電力供給用の定型データである場合、RF信号発振器12が周波数fの無変調信号を発振するものについて示したが、データ送信器11から出力されたデータがコマンドなどの送信データ、または、レスポンス用の定型データである場合と同様に、RF信号発振器12が周波数fの無変調信号を発振するようにしてもよい。
この場合には、切換スイッチ13,16やレベル調整器15は不要である。
この実施の形態1では、データ通信装置1が非接触ICカード2に電力を供給し、非接触ICカード2がその電力を利用して駆動するものについて示したが、必ずしもデータ通信装置1が非接触ICカード2に電力を供給する必要はなく、非接触ICカード2が他の電力(例えば、内蔵の電池から電力を取得)を利用して駆動するようにしてもよい。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、SSB変調回路14が単側波帯の変調信号を切換スイッチ16に出力するものについて示したが、SSB変調回路14が単側波帯の変調信号を出力する際、その変調信号に搬送波成分を含めて出力するようにしてもよい。
即ち、図11に示すように、SSB変調回路14の加算器32fがデータ送信器11から出力された送信データ“cosωt”と直流成分“B”を加算して、その加算結果である“cosωt+B”を乗算器32dに出力することにより、SSB変調器32の加算器32eが“A{cos(ω−ω)t+Bcosωt}”を出力するようにする。
これにより、SSB変調器32の加算器32eから出力される信号は、図12に示すように、周波数が10MHzの部分に搬送波成分が含まれるようになる。
また、SSB変調回路14の乗算器35から出力される信号は、図13に示すように、周波数が930MHz,950MHzの部分に搬送波成分が含まれるようになる。
さらに、SSB変調回路14のバンドパスフィルタ36から出力される信号は、図14に示すように、周波数が950MHzの部分に搬送波成分が含まれるようになる。
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、SSB変調回路14が単側波帯の変調信号を出力する際、その変調信号に搬送波成分を含めて出力するように構成したので、非接触ICカード2の変復調回路24が通常のDSB変調対応の回路であっても(SSB変調対応の回路ではない)、単側波帯の変調信号の包絡線を検波して、その変調信号からコマンドなどのデータを復調することができる効果を奏する。
実施の形態3.
上記実施の形態1では、データ通信装置1とデータ通信装置3が同じ周波数の変調信号を送信するものについて示したが、データ通信装置1とデータ通信装置3の干渉を防止するため、データ通信装置1とデータ通信装置3が異なる周波数の変調信号を送信するようにしてもよい。即ち、データ通信装置1,3のRF信号発振器12から発振される無線周波数信号の周波数が異なるようにしてもよい。
このように、データ通信装置1とデータ通信装置3が異なる周波数の変調信号を送信する場合でも、その変調波を送信する際に高調波も送信されるので、図15に示すように、チャネルの間隔を例えば300kHz以上空ける必要がある。ただし、図15はデータ送信装置1,3がSSB変調を実施せずに、DSB変調を実施して両側波帯の変調信号を送信する場合のスペクトルを示している。
したがって、データ通信装置1,3の数が多数に上る場合、データ通信システムが占有する周波数帯域が大きくなるが、実際に占有することが可能な周波数帯域は限られているので、各データ通信装置のチャネル間隔を狭くしなければ、設置可能なデータ通信装置の数を増やすことができない。
そこで、この実施の形態3では、次のようにして、各データ通信装置のチャネル間隔を狭くして、設置可能なデータ通信装置の数を増やすことができるようにしている。
即ち、この実施の形態3では、各データ通信装置がSSB変調して、単側波帯の変調信号を送信する際、図16に示すように、送信しない単側波帯を交互とすることにより(ch1のデータ通信装置→下側波帯の変調信号(LSB)を送信しない、ch2のデータ通信装置→上側波帯の変調信号(USB)を送信しない、ch3のデータ通信装置→下側波帯の変調信号(LSB)を送信しない)、隣接チャネルにおける非接触ICカード2からの応答帯域を接近、または、共有できるようにしている。
具体的には、ch2のデータ通信装置が下側波帯の変調信号(LSB)を送信して、上側波帯の変調信号(USB)を送信しない場合、図16に示すように、ch3のデータ通信装置は(ch2の周波数<ch3の周波数であって、ch2とch3は隣接帯域の周波数であるとする)、下側波帯の変調信号(LSB)を送信せずに上側波帯の変調信号(USB)を送信するようにする。
また、ch1のデータ通信装置も(ch1の周波数<ch2の周波数であって、ch1とch2は隣接帯域の周波数であるとする)、下側波帯の変調信号(LSB)を送信せずに上側波帯の変調信号(USB)を送信するようにする。
この場合、ch2とch3における非接触ICカード2からの応答帯域、即ち、ch2のUSBとch3のLSBには、高調波が現れなくなるので、高調波が占有する領域(例えば、100kHz)を空ける必要がなくなる。そこで、ch2とch3の間隔を200kHz程度まで接近させるようにする。
また、ch2のLSBとch1のUSBは、非接触ICカード2からの応答帯域ではなく(ch2はUSBが応答帯域、ch1はLSBが応答帯域)、両者を接近させて共有させても、非接触ICカード2からの応答に影響しないので、ch1とch2の間隔を200kHz程度まで接近させるようにする。
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、例えば、ch2のデータ通信装置が下側波帯の変調信号(LSB)を送信して、上側波帯の変調信号(USB)を送信しない場合、ch1,ch3のデータ通信装置が、下側波帯の変調信号(LSB)を送信せずに上側波帯の変調信号(USB)を送信するように構成したので、各データ通信装置のチャネル間隔を狭くして、設置可能なデータ通信装置の数を増やすことができる効果を奏する。
実施の形態4.
上記実施の形態3では、例えば、ch2のデータ通信装置が下側波帯の変調信号(LSB)を送信して、上側波帯の変調信号(USB)を送信しない場合、ch1,ch3のデータ通信装置が、下側波帯の変調信号(LSB)を送信せずに上側波帯の変調信号(USB)を送信するものについて示したが、データ通信システムの中で、周波数が最も低い無線周波数信号が割り当てられるデータ通信装置は、下側波帯の変調信号(LSB)を送信せずに上側波帯の変調信号(USB)を送信し、周波数が最も高い無線周波数信号が割り当てられるデータ通信装置は、上側波帯の変調信号(USB)を送信せずに下側波帯の変調信号(LSB)を送信するようにしてもよい。
これにより、データ通信システムに割り当てられる無線周波数帯域と、その無線周波数帯域と隣接する他の用途(例えば、携帯電話)の無線周波数帯域との境界に設けるガードバンド幅を削減して通信帯域を増やすことができる効果を奏する。
実施の形態5.
上記実施の形態1では、特に言及していないが、各データ通信装置は、他のデータ通信装置が送信しない単側波帯相当の周波数帯域の信号を送信しないようにする規定が設けられている場合、その周波数帯域の変調信号や無線周波数信号を送信しないようにする。
これにより、図17に示すように、各データ通信装置は、他のデータ通信装置宛の非接触ICカード2からの応答に対して妨害を与えないようにすることができる効果を奏する。
以上のように、この発明に係るデータ通信装置は、電池などの電力源を搭載しておらず、外部から電力の供給を受けない限り、起動することができない非接触型無線通信機器などに用いるのに適している。

Claims (12)

  1. 無線周波数信号を発振する無線周波数信号発振手段と、非接触型無線通信機器宛のデータに応じて、上記無線周波数信号発振手段から発振された無線周波数信号を単側波帯変調し、その単側波帯の変調信号を出力する変調手段と、上記変調手段から出力された変調信号又は上記無線周波数信号発振手段から発振された無線周波数信号を送信する送信手段と、上記送信手段から無線周波数信号が送信されているとき、上記非接触型無線通信機器から送信された両側波帯の変調信号を受信する受信手段と、上記受信手段により受信された変調信号からデータを復調する復調手段とを備えたデータ通信装置。
  2. 非接触型無線通信機器宛のデータを示すディジタル信号をディジタル回路により単側波帯変調する単側波帯変調器と、上記単側波帯変調器によるディジタルの変調信号をアナログ信号に変換するD/A変換器と、上記D/A変換器による変換後の変調信号と無線周波数信号を乗算する乗算器と、上記乗算器から出力された乗算信号の単側波帯を除去するフィルタとを用いて変調手段を構成していることを特徴とする請求項1記載のデータ通信装置。
  3. 復調手段は、受信手段により受信された両側波帯の変調信号から単側波帯の変調信号を抽出し、その単側波帯の変調信号からデータを復調することを特徴とする請求項1記載のデータ通信装置。
  4. 復調手段は、変調手段から出力された変調信号が上側波帯の変調信号であれば、受信手段により受信された両側波帯の変調信号から下側波帯の変調信号を抽出し、上記変調手段から出力された変調信号が下側波帯の変調信号であれば、上記受信手段により受信された両側波帯の変調信号から上側波帯の変調信号を抽出することを特徴とする請求項3記載のデータ通信装置。
  5. 受信手段により受信された両側波帯の変調信号の単側波帯を除去して、単側波帯の変調信号を出力する単側波帯除去器と、上記単側波帯除去器から出力された変調信号から、上記単側波帯除去器により除去された単側波帯を再生して、両側波帯の変調信号を出力する単側波帯再生器と、上記単側波帯再生器から出力された両側波帯の変調信号からデータを復調するデータ復調器とを用いて復調手段を構成していることを特徴とする請求項3記載のデータ通信装置。
  6. 変調手段は、単側波帯の変調信号を出力する際、その変調信号に搬送波成分を含めて出力することを特徴とする請求項1記載のデータ通信装置。
  7. 非接触型無線通信機器宛のデータに応じて無線周波数信号を単側波帯変調し、その単側波帯の変調信号又は当該無線周波数信号を送信する一方、その無線周波数信号を送信しているとき、上記非接触型無線通信機器から両側波帯の変調信号を受信すると、その両側波帯の変調信号からデータを復調するデータ通信方法。
  8. 送信対象のデータに応じて無線周波数信号を単側波帯変調し、その単側波帯の変調信号又は当該無線周波数信号を送信する一方、その無線周波数信号を送信しているとき、両側波帯の変調信号を受信すると、その両側波帯の変調信号からデータを復調するデータ通信装置と、上記データ通信装置から送信された単側波帯の変調信号を受信すると、その変調信号からデータを復調する一方、上記データ通信装置から送信された無線周波数信号を受信すると、上記データ通信装置宛のデータを両側波帯変調して、その両側波帯の変調信号を上記データ通信装置に送信する非接触型無線通信機器とを備えたデータ通信システム。
  9. 複数のデータ通信装置が設置される場合、相互に周波数が異なる無線周波数信号が各データ通信装置に割り当てられることを特徴とする請求項8記載のデータ通信システム。
  10. 各データ通信装置は、隣接帯域の無線周波数信号が割り当てられている他のデータ通信装置が上側波帯の変調信号を送信して下側波帯の変調信号を送信しない場合、上側波帯の変調信号を送信せずに下側波帯の変調信号を送信し、上記他のデータ通信装置が下側波帯の変調信号を送信して上側波帯の変調信号を送信しない場合、下側波帯の変調信号を送信せずに上側波帯の変調信号を送信することを特徴とする請求項9記載のデータ通信システム。
  11. 周波数が最も低い無線周波数信号が割り当てられるデータ通信装置は、下側波帯の変調信号を送信せずに上側波帯の変調信号を送信し、周波数が最も高い無線周波数信号が割り当てられるデータ通信装置は、上側波帯の変調信号を送信せずに下側波帯の変調信号を送信することを特徴とする請求項9記載のデータ通信システム。
  12. 各データ通信装置は、他のデータ通信装置が送信しない単側波帯相当の周波数帯域の信号を送信しないことを特徴とする請求項8記載のデータ通信システム。
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