WO2007105758A1 - 直交復調装置、直交復調方法および直交復調用プログラム - Google Patents

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WO2007105758A1
WO2007105758A1 PCT/JP2007/055094 JP2007055094W WO2007105758A1 WO 2007105758 A1 WO2007105758 A1 WO 2007105758A1 JP 2007055094 W JP2007055094 W JP 2007055094W WO 2007105758 A1 WO2007105758 A1 WO 2007105758A1
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WO
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signal
quadrature
preamble
error
decoding
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PCT/JP2007/055094
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kouichi Sano
Yasuo Matsumoto
Masakazu Kato
Takahiro Shimura
Original Assignee
Toshiba Tec Kabushiki Kaisha
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D3/00—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations
    • H03D3/007—Demodulation of angle-, frequency- or phase- modulated oscillations by converting the oscillations into two quadrature related signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/18—Phase-modulated carrier systems, i.e. using phase-shift keying
    • H04L27/22—Demodulator circuits; Receiver circuits
    • H04L27/227—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation
    • H04L27/2271—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses only the demodulated signals
    • H04L27/2273—Demodulator circuits; Receiver circuits using coherent demodulation wherein the carrier recovery circuit uses only the demodulated signals associated with quadrature demodulation, e.g. Costas loop
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/041—Speed or phase control by synchronisation signals using special codes as synchronising signal
    • H04L7/042—Detectors therefor, e.g. correlators, state machines

Definitions

  • Quadrature demodulation apparatus Quadrature demodulation apparatus, quadrature demodulation method, and quadrature demodulation program
  • the present invention relates to a quadrature demodulator, a quadrature demodulation method, and a quadrature demodulation program that perform quadrature detection on a received signal obtained by receiving a radio wave having, for example, radio identification (RFID) tag power.
  • RFID radio identification
  • An RFID tag is a type of responder that performs near field communication with an interrogator.
  • the interrogator transmits a radio wave, which is a carrier modulated for “interrogation” followed by an unmodulated carrier.
  • the RFID tag responds to a call from the interrogator, performs back-chutter modulation that superimposes the response information on the unmodulated carrier wave, and transmits the radio wave obtained as a modulation result to the interrogator.
  • the response information is composed of a synchronization signal portion including a preamble having a specific transition pattern capable of detecting bit synchronization and a data signal portion including identification code data, which are encoded at a predetermined bit rate. This is a binary signal.
  • the interrogator receives the radio wave transmitted from the RFID tag force as a received signal, and restores response information by performing quadrature detection on the received signal.
  • Quadrature detection is a method that allows direct conversion of the received signal to the baseband, even with antenna power.
  • a baseband in-phase (I) signal is generated by mixing the received signal with a local carrier signal set to the carrier frequency of the received signal
  • the baseband quadrature (Q: quadrature-phase) signal is generated by mixing the received signal with a signal that is 90 ° phase shifted with respect to the local carrier signal.
  • the amplitude of the I signal and the amplitude of the Q signal depend on the difference between the phase of the received signal and the phase of the local carrier signal.
  • the amplitude of the Q signal is minimum when the amplitude of the I signal is maximum, and the amplitude of the Q signal is maximum when the amplitude of the I signal is minimum.
  • Such an I signal and Q signal include a signal component equivalent to the above-described response information together with a noise component accompanying wireless transmission.
  • This interrogator uses an I and Q signal In order to obtain data following the preamble when it is detected that both the I and Q signals have a preamble that matches the specific transition pattern, respectively The signal is decoded (see, for example, US Pat. No. 6,501,807 B1).
  • the interrogator described in the above-mentioned publication does not perform decoding when it does not detect one of the preamble force signal and the Q signal. It is configured as follows. For this reason, for example, when only the I signal preamplifier is detected, even if the I signal can be correctly decoded, the I signal is not decoded and is discarded. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a quadrature demodulation device, a quadrature demodulation method, and a quadrature demodulation program that effectively use the results of quadrature detection in order to improve demodulation efficiency.
  • the purpose is to do.
  • a quadrature detector that generates a common-phase signal and a quadrature signal by performing quadrature detection on a received signal obtained by receiving a radio wave having a radio identification tag power, and a common-mode signal
  • at least one power of the quadrature signal also detects the preamble of the specific transition pattern, and at least one of the in-phase signal and the quadrature signal is decoded in order to obtain data following the preamble, and whether or not there is an error is detected.
  • An orthogonal demodulation device is provided that includes demodulation means for performing error detection on a decoding result.
  • a reception signal obtained by receiving a radio wave having a radio identification tag power is quadrature-detected to generate an in-phase signal and a quadrature signal, and the in-phase signal and the quadrature signal
  • the at least one of the powers also detects the preamble of the specific transition pattern, decodes at least one of the in-phase signal and the quadrature signal to obtain the data following this preamble, and checks the decoding result to check whether there is an error.
  • An orthogonal demodulation method for error detection is provided.
  • a specific transition pattern from at least one of an in-phase signal and a quadrature signal generated by quadrature detection of a received signal obtained by receiving a radio wave having a radio identification tag power To detect the preamble and obtain the data following this preamble
  • a quadrature demodulation program for causing a computer to perform an operation of decoding at least one of an in-phase signal and a quadrature signal and performing error detection on the decoded result in order to check whether there is an error.
  • the quadrature demodulation device, quadrature demodulation method, and quadrature demodulation program described above if at least one of the in-phase signal and the quadrature signal is detected in the preamble of the specific transition pattern, the in-phase signal and the quadrature signal Force S At least one of the in-phase signal and the quadrature signal is decoded to obtain data following this preamble.
  • error detection for the decoding result is performed to confirm the presence of errors.
  • the in-phase signal and the quadrature signal are transmitted to only one of the in-phase signal and the quadrature signal that is required only when the preamble of the specific transition pattern is detected in both the in-phase signal and the quadrature signal.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an RFID communication system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the preamble detector shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the I signal error detector and the Q signal error detector shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a demodulation control process performed by the control unit shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a demodulation control process performed by a modification of the control unit shown in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an RFID communication system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart showing demodulation control processing performed by the control unit shown in FIG. Is.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of the RFID communication system.
  • the RFID communication system includes an interrogator 100 that is also an orthogonal demodulator, and an RFID tag 200 that is a kind of responder that performs short-range communication with the interrogator 100.
  • the RFID tag 200 holds at least identification code data and is attached to a movable object.
  • the RFID tag 200 can further hold data other than the identification code.
  • Interrogator 100 transmits a carrier wave modulated for “interrogation” and a radio wave that is an unmodulated carrier wave. This radio wave is radiated to the external space of interrogator 100 to RFID tag 200.
  • the RFID tag 200 When the RFID tag 200 arrives, the RFID tag 200 responds to the interrogation from the interrogator 100, performs back scatter modulation that superimposes the response information on the above-mentioned unmodulated carrier wave, and transmits the radio wave obtained as the modulation result to the interrogator.
  • Response information is sent to 100.
  • Response information includes a synchronization signal part including a preamble having a specific transition pattern that can detect bit synchronization, a data signal part including at least identification code data, and a CRC (cyclic redundancy check) error for the data signal part
  • This is a binary signal in which error detection signal parts including detection codes are sequentially arranged and encoded at a predetermined bit rate
  • Interrogator 100 receives a radio wave transmitted from RFID tag 200 It received as No. restores the response information by performing orthogonal detection on the received signal.
  • RFID tag 200 is a passive type, and interrogator 100 sequentially transmits an unmodulated carrier wave, a modulated carrier wave, and an unmodulated carrier wave.
  • the operation of the RFID tag 200 is activated by the power of the radio wave received from the interrogator 100 regardless of whether there is modulation or not, and stops when the radio wave received from the interrogator 100 disappears.
  • an identification code is used to identify the RFID tag 200 that should respond to the interrogator 100 call in order to prevent these tags from responding almost simultaneously. It can also be used to modulate the carrier.
  • each RFID tag 200 detects an identification code identifying itself by demodulating the received radio wave, it returns response information to the interrogator 100 in the above-described format. Therefore, change the identification code used for calling and give all RFID tags 3 the opportunity to send response information back in sequence.
  • the interrogator 100 transmits a radio wave to be transmitted for interrogation, and a radio wave carrier wave modulated by response information and transmitted from the RFID tag 200. And a receiver RX that processes radio waves as received signals.
  • Wireless communication between the interrogator 100 and the RFID tag 200 is performed at the same carrier frequency.
  • the interrogator 100 can simultaneously transmit radio waves to the RFID tag 200 and receive radio waves from the RFID tag 200. It is composed.
  • the transmitter TX and the receiver RX are connected to a directional coupler 7 such as a circulator, and this directional coupler is connected to the antenna 9 via a low-pass filter (LPF) 8.
  • the antenna 9 is commonly used for transmission of radio waves to the RFID tag 200 and reception of radio waves from the RFID tag 200.
  • the directional coupler 7 guides a radio wave output from the transmission unit TX to the antenna 9 as a transmission signal, guides a reception signal that is a radio wave received by the antenna 9 to the reception unit RX, and further transmits the transmission unit TX and the reception unit. Isolate RX with each other.
  • the low-pass filter 8 is provided to remove frequency components exceeding the transmission signal and reception signal power carrier frequencies.
  • This interrogator 100 is further generated by a control unit 1 that controls the operation of the entire interrogator 100, a phase locked loop (PLL) unit 4 that generates a first local carrier signal having a carrier frequency, and a PLL unit 4. And a phase shifter 16 for generating a second local carrier signal by shifting the phase of the first local carrier signal by 90 degrees.
  • the control unit 1 is a computer including a control program including a demodulation control program, a memory MR that stores data, and a central processing unit (CPU) that operates according to the control program.
  • the transmission unit TX is provided with an encoder 2, an amplitude modulator 3, a bandpass filter (BPF) 5, and a power amplifier 6.
  • the encoder 2 encodes the transmission data output from the control unit 1 with, for example, a Manchester code or an FM0 code and outputs it.
  • Manchester code is obtained by a code method that rises at the center of the bit when the data is 0 and falls at the center of the bit when the data is 1. In other words, when the data is 0, the code is set to 0 or 1, and when the data is 1, the code is set to 1 or 0.
  • the FM0 code is obtained by the sign key method in which the force is always inverted at the bit boundary and when the data is 0, it is also inverted at the center of the bit.
  • the amplitude modulator 3 mixes the data signal from the encoder 2 and the first local carrier signal from the PLL unit 4, thereby carrying the data signal as the first local carrier signal.
  • the radio wave of the high frequency signal which amplitude-modulated transmission was output. This radio wave is band-limited by a bandpass filter (BPF) 5, further amplified by a power amplifier 6, and supplied to the directional coupler 7 described above.
  • BPF bandpass filter
  • the directional coupler 7 guides this radio wave to the antenna 2 through the low-pass filter 8, whereby the radio wave is radiated from the antenna 9 to the external space.
  • the receiving unit RX operates in cooperation with the control unit 1 in order to configure a quadrature demodulating device that performs quadrature detection on a received signal obtained by receiving a radio wave from the RFID tag 200.
  • the received signal is supplied from the antenna 9 through the low-pass filter 8 to the directional coupler 7 and is guided from the directional coupler 7 to the receiving unit RX.
  • the receiver RX generates a baseband in-phase (I) signal by mixing the received signal and the first local carrier signal set to the carrier frequency of the received signal, and generates the baseband in-phase (I) signal for the received signal and the first local carrier signal.
  • Quadrature detector DT and quadrature detector DT that directly removes the received signal power carrier component by direct conversion method that generates baseband quadrature (Q) signal by mixing with second local carrier signal shifted by 90 degrees It consists of a demodulation circuit DM that restores response information from the I and Q signals obtained from The PLL unit 4, the phase shifter 16, the mixer 10 and the mixer 11 constitute reception means.
  • the quadrature detector DT includes mixers 10 and 11 and low-pass filters (LPF) 12 and 13.
  • Mixer 10 generates a baseband in-phase (I) signal by mixing the received signal and the first local carrier signal, and mixer 11 outputs a second local carrier that is 90 ° phase shifted with respect to the received signal and the first local carrier signal.
  • the I signal and the Q signal include a signal component equivalent to the above-described response information together with a noise component accompanying wireless transmission.
  • the low-pass filter 12 removes a frequency component (noise component) higher than the baseband frequency corresponding to the bit rate of the response information, and the low-pass filter 13 is higher than the baseband frequency corresponding to the bit rate of the response information by a V ⁇ frequency. Remove the component (noise component) from the Q signal.
  • the demodulating circuit DM includes binarization units 14 and 15, an I signal synchronous clock generator 16, an I signal blumble detector 17 (specific pattern detecting means), an I signal decoder 18 (decoding means), and an I signal. Error detector 19 (error detection means), Q signal synchronous clock generator 20, Q signal preamble detector 21 (specific pattern detection means), Q signal decoder 22 (decoding means), and Q signal input Error detector 23 (error detection means).
  • the I signal is supplied from the low-pass filter 12 to the binary key section 14, and the Q signal is supplied from the low-pass filter 13 to the binary key section 15.
  • the binarization unit 14 binarizes the I signal by waveform shaping and outputs it to the I signal synchronous clock generator 16, the I signal preamplifier detector 17, and the I signal decoder 18.
  • the binarization unit 15 binarizes the Q signal by waveform shaping and outputs the Q signal to the Q signal synchronous clock generator 20, the Q signal preamble detector 21, and the Q signal decoder 22.
  • the I signal synchronous clock generator 16 always generates a clock synchronized with the I signal binarized by the binary signal unit 14 by the PLL method, and generates the generated clock by the control unit 1 and the I signal preamble detection.
  • Output to output 17 The I signal preamble detector 17 compares the I signal with a specific transition pattern prepared for preamble detection in synchronization with the clock CLK generated by the I signal synchronous clock generator 16, and as a result, the I signal is specified. When it detects that it has a preamble that matches the transition pattern, it outputs the preamble detection signal PD to the control unit 1.
  • the control unit 1 outputs the preamble detection signal PD from the I signal preamble detector 17 in order to output the clock CLK from the I signal synchronous clock generator 16 to the I signal decoder 18 and the I signal error detector 19. Make sure.
  • the I signal decoder 18 and the I signal error detector 19 are operated by the clock CLK generated by the I signal synchronous clock generator 16 and supplied via the control unit 1.
  • the I signal decoder 18 is a Manchester decoder that conforms to the encoding format of the response information.
  • the I signal decoder 18 decodes the I signal by FMO decoding, and outputs the decoded result to the control unit 1 and the I signal error detector 19 in bit units. To do.
  • the I signal error detector 19 performs error detection on the data obtained as a result of decoding the I signal based on the CRC error detection code that follows this data, and detects an error detection signal when an error in the data is detected as the error detection result. Outputs ERR to control unit 1.
  • the Q signal synchronous clock generator 20 always generates a clock synchronized with the Q signal binary-coded by the binary key unit 15 by the PLL method, and detects the generated clock by the control unit 1 and the Q signal preamble. Output to device 21.
  • the Q signal preamble detector 21 compares the Q signal with a specific transition pattern prepared for preamble detection in synchronization with the clock CLK generated by the Q signal synchronous clock generator 20, and as a result, the Q signal is specified. Outputs the preamble detection signal PD to the control unit 1 when it is detected that there is a preamble that matches the transition pattern.
  • the control unit 1 determines that the preamble detection signal PD is output from the Q signal preamble detector 21 in order to output the clock CLK from the Q signal synchronous clock generator 20 to the Q signal decoder 22 and the Q signal error detector 23.
  • the Q signal decoder 22 and the Q signal error detector 23 are operated by the clock CLK generated by the Q signal synchronous clock generator 20 and supplied via the control unit 1.
  • the Q signal decoder 22 is, for example, Manchester decoding conforming to the sign format of the response information.
  • the Q signal decoder 22 decodes the Q signal by FMO decoding, and the decoding result is controlled by the control unit 1 and the Q signal error detector 23 in bit units. Output to.
  • the Q signal error detector 23 performs error detection on the data obtained as a result of decoding the Q signal based on the CRC error detection code that follows this data, and when an error in the data is detected as the error detection result, an error is detected.
  • the detection signal ERR is output to the control unit 1.
  • the control unit 1 receives the error detection result from the error detectors 19 and 23. Check if there is an error detection signal ERR that is output as, and check if there is an error in the decoded data.
  • the preamble pattern shown in FIG. 2 is set in advance as a specific transition pattern of the preamble to be detected.
  • the input signal waveform is represented by 1 when it is high and 1 when it is low, and the correlation value of the input signal waveform with respect to the preamble pattern is calculated. If the preamble pattern is f (a), the input signal is r (a), and a is a natural number between 1 and 12, the correlation value c is obtained by the following equation.
  • the correlation value c is large when the patterns match. . Even if there is a partial error in the waveform of the input signal, the preamble can be detected assuming that the input signal waveform matches the preamble pattern if the correlation value is large to some extent.
  • a CRC error detection code is prepared to enable error detection for the data of the identification code.
  • the data of the identification code is transmission data Sd
  • the remainder Rd obtained by dividing the transmission data Sd by the generator polynomial is added after the transmission data Sd as a CRC error detection code before transmission. Therefore, the data (Sd + Rd) having a predetermined number of bits is divisible by the generator polynomial.
  • addition and subtraction in this case are exclusive OR.
  • (Sd + Rd) is continuously encoded, superimposed on a carrier wave by backscatter modulation, and transmitted as a radio wave.
  • this radio wave is received by the interrogator 100 and is orthogonally detected as a received signal and decoded, the data (Sd + Rd) obtained as a decoding result is divisible by the generator polynomial if it is hardly affected by noise. It will be. If there is an error in the decoding result data (Sd + Rd), a remainder is generated when divided by the generator polynomial. Therefore, error detection can be performed based on the occurrence of this remainder.
  • Error detection on the interrogator 100 side includes a method of performing a division operation with a processor and a method of performing hardware with a generation polynomial.
  • the error detectors 19 and 23 shown in Fig. 1 are provided for hardware implementation.
  • Each of these error detectors 19 and 23 includes, for example, 16 shift registers SR connected in series as shown in FIG. 3, three exclusive ORs EX inserted into these shift registers SR, and these Each AND circuit LG is connected to the output terminal of the shift register SR.
  • These shift registers SR are connected to receive the clock CLK, and shift operation is performed in synchronization with the clock CLK.
  • (Sd + Rd) is input as the decoding result DATA in 1-bit units from the beginning, and when (Sd + Rd) is input for all 16 bits, the output of each shift register SR becomes a surplus.
  • the AND circuit LG outputs an error detection signal ERR when any one of the shift registers SR outputs "1" as a remainder.
  • the interrogator 100 When the interrogator 100 configured as described above performs wireless communication with the RFID tag 200, the interrogator 100 first transmits a radio wave, which is an unmodulated carrier wave, to the RFID tag 100 for power supply. At this time, the output of the encoder 2 is maintained at a high level, and the amplitude modulator 3 outputs the first local carrier signal generated by the PLL unit 4 as an unmodulated carrier with the maximum amplitude. This unmodulated carrier wave is supplied to the power amplifier 6 via the bandpass filter 5. Unnecessary frequency components outside the carrier band are removed when the unmodulated carrier wave passes through the bandpass filter 5.
  • a radio wave which is an unmodulated carrier wave
  • the unmodulated carrier wave is further amplified by a power amplifier 6 and guided to an antenna 9 by a directional coupler 7 via a low-pass filter 8. Unnecessary frequency components exceeding the carrier frequency are removed when the unmodulated carrier wave passes through the low-pass filter 8.
  • the radio wave which is an unmodulated carrier wave thus obtained is transmitted from the antenna 9 to the RFID tag 200.
  • the data of the identification code is supplied from the control unit 1 to the encoder 2, and in the encoder 2, for example, a Manchester code or Coded by FMO code.
  • the amplitude modulator 3 amplitude-modulates the first local carrier signal generated by the PLL unit 4 with the data of the encoder power and outputs it as a modulated carrier wave.
  • This unmodulated carrier wave is supplied to the power amplifier 6 through the band pass filter 5. Unnecessary frequency components outside the carrier band are removed when the unmodulated carrier wave passes through the bandpass filter 5.
  • the modulated carrier wave is further amplified by a power amplifier 6 and guided to an antenna 9 by a directional coupler 7 via a low-pass filter 8. Unnecessary frequency components exceeding the carrier frequency are removed when the modulated carrier wave passes through the low-pass filter 8.
  • the radio wave that is the modulated carrier wave thus obtained is transmitted from the antenna 9 to the RFID tag 200.
  • the interrogator 100 uses the RFID tag 200 for non-modulation required for backscatter modulation. Transmission of radio waves as carrier waves is performed in the same format as described above.
  • the RFID tag 200 responds to the radio wave from the interrogator 100 and performs back scatter modulation on the unmodulated carrier wave transmitted from the interrogator 100 as the radio wave.
  • an unmodulated carrier wave is back-scattered with response information.
  • the response information includes a synchronization signal portion including a preamble having a specific transition pattern capable of detecting bit synchronization, at least a data including an identification code, a data signal portion, and a CRC (cyclic redundancy check for the data signal portion).
  • preamble data, identification code data, and CRC error detection code are held in the RFID tag 200 in advance.
  • the RFID 200 transmits a modulated carrier wave obtained by backscatter modulation to the interrogator 100 as a radio wave.
  • the I signal binarized by the binarizing unit 14 is supplied to the I signal synchronous clock generator 16, the I signal preamplifier detector 17, and the I signal decoder 18, and the binarizing unit 15
  • the binarized Q signal is supplied to a Q signal synchronous clock generator 20, a Q signal preamble detector 21, and a Q signal decoder 22.
  • the I signal preamble detector 17 calculates the correlation between the I signal and a preset preamble pattern, compares the correlation value with a threshold value to detect the I signal preamble, and the Q signal preamble detector 21
  • the correlation between the Q signal and the preset preamplifier pattern is calculated, and the correlation value is compared with the threshold value to detect the Q signal preamble.
  • the I signal error detector 19 performs error detection on the decoding result of the I signal obtained from the I signal decoder 18, and the Q signal error detector 23 is obtained from the Q signal decoder 22. Error detection is performed on the decoded result.
  • the control unit 1 performs the demodulation control process shown in FIG. 4 on the demodulation circuit DM.
  • step S1 the control unit 1 checks whether or not the I signal preamble detector 17 detects the power of the I signal preamble.
  • the I signal decoder 18 and the I signal error detector 19 give instructions to start decoding the I signal and detecting the decoding result error in step S2.
  • step S1 If the preamble of the I signal is not detected in step S1, the control unit 1 checks whether or not the Q signal preamble detector 21 detects the preamble of the Q signal in step S3. When the preamble of the Q signal is detected, the control unit 1 instructs the Q signal decoder 22 and the Q signal error detector 23 to start decoding of the Q signal and error detection of the decoding result in step S4.
  • step S5 the control unit 1 checks whether or not the I signal has been decoded by a predetermined number of bits (that is, the total number of bits of Sd + Rd). If it is determined that this decoding is completed, it is checked in step S6 whether or not the error of the decoding result is detected by the I signal error detector 19. If the control unit 1 determines that no error is detected, the data Sd of the decoding result of the I signal is stored in the memory MR.
  • step S8 the control unit 1 checks whether the Q signal has been decoded by a predetermined number of bits (ie, the total number of bits of Sd + Rd). If it is determined that this decoding has been completed, it is checked in step S9 whether or not an error in the decoding result has been detected by the Q signal error detector 23. If the control unit 1 determines that no error is detected, the data Sd resulting from the decoding of the Q signal is stored in the memory MR.
  • a predetermined number of bits ie, the total number of bits of Sd + Rd
  • the signal from which the preamble is detected is decoded to obtain the data following the preamble.
  • error detection is performed on the decoding result in order to confirm whether there is an error. That is, it is detected in at least one of the decoded signal and the Q signal. In this case, the opportunity to acquire data following the preamble increases.
  • the presence or absence of an error can be confirmed by error detection performed on the decoding result, for example, even if the preamble is detected incorrectly, the reliability of the data obtained as the decoding result can be ensured.
  • the demodulation efficiency is improved by effectively using the result of quadrature detection.
  • control unit 1 constitutes a demodulating means together with the demodulating circuit DM, and when the preamble of the I signal is detected, it is not checked whether the preamble of the Q signal is detected.
  • Demodulation control processing that starts decoding and error detection of the decoding result is performed.For example, as shown in Fig. 5, decoding of the signal in which the preamble is detected first and error detection of the decoding result are performed, as shown in FIG.
  • the demodulation control process to be performed may be performed.
  • the control unit 1 determines the power at which the preamble of the I signal or the Q signal is detected in step S11. Check whether or not. If the preamble of the I signal or the Q signal is detected, the control unit 1 starts decoding of the I and Q signals and error detection of the decoding result in the decoders 18, 22 and the error detectors 19, 23 in step S13. Give instructions. In step S15, it is checked whether the I and Q signals are decoded by a predetermined number of bits (that is, the total number of bits of Sd + Rd).
  • step S16 the control unit 1 checks whether there is no error in both the I and Q signal decoding results. If there is no error in both the decoding results of the I and Q signals, the control unit 1 determines in advance in step S17, while the data Sd obtained as the decoding result of the I signal is stored in the memory MR, for example. Incidentally, the data Sd that has been previously confirmed to be error-free by the predetermined one may be stored in the memory MR. On the other hand, if there is no error in both the decoding results of the I and Q signals, the control unit 1 checks whether there is no error in one of the decoding results of the I and Q signals in step S18. If there is no error in one of the decoding results of the I and Q signals, the control unit 1 stores the data Sd obtained as the decoding result with no error in the memory MR in step S19.
  • FIG. 6 shows the configuration of this RFID communication system.
  • the demodulation circuit DM of the first embodiment is mainly incorporated as a part of the control unit 31, and the control unit 31 performs decoding of at least I and Q signals and error detection for the decoding result by software or Do this with no-due logic.
  • the control unit 31 performs decoding of at least I and Q signals and error detection for the decoding result by software or Do this with no-due logic.
  • an analog Z digital conversion (ADC) 25 is provided to convert the I signal output from the low-pass filter 12 into a digital format
  • an analog Z digital conversion (ADC) 26 Is provided to convert the Q signal output from the low-pass filter 13 into a digital format.
  • the control unit 31 includes a memory 31 and a demodulation circuit DM in addition to hardware for configuring the computer.
  • This demodulator circuit DM is a function realized by the control program data stored in the memory MR and its execution node software.
  • the binary data sections 32 and 33, the I signal synchronous clock generation processing section 34, and the I signal preamble detection Processing unit 35, I signal decoding processing unit 36 and I signal error detection processing unit 37, Q signal synchronous clock generation processing unit 38, Q signal preamble detection processing unit 39, Q signal decoding processing unit 40 and Q signal error detection processing unit 41 Is provided.
  • I signal synchronous clock generation processing unit 34 I signal preamble detection processing unit 35, I signal decoding processing unit 36 and I signal error detection processing unit 37, Q signal synchronous clock generation processing unit 38, the Q signal preamble detection processing unit 39, the Q signal decoding processing unit 40, and the Q signal error detection processing unit 41 are respectively the binarization units 14 and 15 of the demodulation circuit DM shown in FIG. 1, the I signal synchronous clock generator 16, I signal preamble detector 17, I signal decoder 18, I signal error detector 19, Q signal synchronous clock generator 20, Q signal preamble detector 21, Q signal decoder 21, and Q signal error detector 23 Is equivalent to
  • the control unit 31 constitutes demodulation means as a whole, and performs demodulation control processing shown in FIG. 7 on the above-described processing unit.
  • This demodulation control process is substantially the same as that shown in FIG. 5, and while the I signal preamble detection and the Q signal preamble detection are performed in parallel, Step S21 checks whether the I or Q signal preamble has been detected. If a preamble of the I signal or Q signal is detected, decoding of the I and Q signals and error detection of the decoding result are started in the decoding processing units 36 and 40 and error detection processing units 37 and 41 in step S23. Is done.
  • step S25 it is checked whether the I and Q signals have been decoded by a predetermined number of bits (that is, the total number of bits of Sd + Rd).
  • step S26 checks whether there is no error in both the I and Q signal decoding results. If there is no error in both the I and Q signal decoding results, the data Sd obtained as a result of decoding the I signal, for example, is stored in the memory MR. By the way, the data Sd, which has been determined in advance but has no error, may be stored in the memory MR. On the other hand, if there is no error in both the decoding results of the I and Q signals, it is checked in step S28 whether one of the decoding results of the I and Q signals has no error. If there is no error in one of the decoded results of the I and Q signals, the data Sd obtained as the error-free decoding result in step S29 is stored in the memory MR.
  • the demodulation efficiency can be improved by effectively using the result of quadrature detection, as in the first embodiment.
  • the orthogonal demodulator transmits the specific pattern transmitted by the wireless ID tag and the data after the specific pattern.
  • Receiving means for receiving a signal including an error detection code, generating an I signal from the received signal and the local signal, and generating a Q signal from the received signal and a local signal shifted in phase by 90 degrees;
  • I signal specific pattern detection means for detecting a specific pattern from the I signal generated by the means, Q signal specific pattern detection means for detecting the specific pattern from the Q signal generated by the reception means, and the I signal specific pattern detection means
  • the I signal decoding means for decoding the data after the detected specific pattern of the I signal and the Q signal specific pattern detected by the Q signal specific pattern detecting means
  • Q signal decoding means for decoding data, I signal error detecting means for detecting an error in data using an error detection code included in the I signal decoded by the I signal decoding means, and the Q signal decoding means Since Q signal error detection means for detecting data errors using an error detection code
  • the interrogator 100 defines that the received signal having the RFID tag power is processed regardless of analog processing and digital processing as demodulation, and does not include analog processing and decodes the processing portion in digital form. Defined. Accordingly, the demodulation circuit DM may be used as the first decoding means, and the I signal composite unit 18 and the Q signal composite unit 22 may be used as the second decoding unit.
  • the power described in the case where the function for carrying out the invention is recorded in advance in the apparatus is not limited to this, and the same function may be downloaded to the network power apparatus, or the same function May be installed in the apparatus.
  • the recording medium may take any form as long as it can store a program such as a CD-ROM and can be read by the apparatus.
  • the functions obtained by installing or downloading in advance may be realized in cooperation with the OS (operating system) in the device.
  • the present invention can be used for wireless communication performed with, for example, a wireless identification tag.

Abstract

　直交復調装置は復調効率を向上させるために直交検波の結果を有効に利用するものであり、無線識別タグからの無線波の受信により得られる受信信号を直交検波して同相信号および直交相信号を生成する直交検波器ＤＴと、同相信号および直交相信号の少なくとも一方から特定遷移パターンのプリアンブルを検出し、このプリアンブルに続くデータを得るために同相信号および直交相信号の少なくとも一方を復号し、誤りの有無を確認するために復号結果に対して誤り検出を行う復調回路ＤＭとを備える。

Description

直交復調装置、直交復調方法および直交復調用プログラム 技術分野
[0001] 本発明は、例えば無線識別 (RFID)タグ力もの無線波を受信することにより得られ た受信信号に対して直交検波を行う直交復調装置、直交復調方法および直交復調 用プログラムに関する。 背景技術
[0002] 近年では、無線識別 (RFID)タグが様々な分野で利用されつつある。 RFIDタグは 質問器と近距離無線通信を行う一種の応答器である。質問器は"呼掛"用に変調さ れた搬送波およびこれに続く無変調の搬送波である無線波を送信する。 RFIDタグ は質問器からの呼掛けに応答し、応答情報を上述の無変調の搬送波に重畳するバ ックスキヤッタ変調を行い、変調結果として得られた無線波を質問器に送信する。応 答情報はビット同期検出可能な特定遷移パターンを持つプリアンブルを含む同期信 号部およびこれに続き識別コードのデータを含むデータ信号部で構成され、これらを 予め決められたビットレートで符号ィ匕した 2値信号である。
[0003] 質問器は RFIDタグ力 送信された無線波を受信信号として受信し、この受信信号 に対して直交検波を行うことにより応答情報を復元する。直交検波はアンテナ力もの 受信信号に対してベースバンドへのダイレクトコンバージョンが可能な方式である。こ の直交検波では、ベースバンドの同相（I :in-phase)信号が受信信号の搬送波周波 数に設定されたローカルキャリア信号と受信信号とのミキシングにより生成され、ベー スバンドの直交相（Q： quadrature-phase)信号がローカルキャリア信号に対して 90度 位相シフトした信号と受信信号とのミキシングにより生成される。 I信号の振幅および Q 信号の振幅は、受信信号の位相とローカルキャリア信号の位相との差に依存する。 Q 信号の振幅は I信号の振幅が最大であるときに最小になり、 Q信号の振幅は I信号の 振幅が最小であるときに最大になる。このような I信号および Q信号は無線伝送に伴う ノイズ成分と一緒に上述の応答情報と等価な信号成分を含む。
[0004] 従来、次のような質問器が知られている。この質問器は I信号および Q信号をブリア ンブル検出用に用意された特定遷移パターンと比較し、 I信号および Q信号の両方 がそれぞれ特定遷移パターンに一致するプリアンブルを持つことを検出した場合に プリアンブルに続くデータを得るために I信号および Q信号の復号を行う（例えば、 U SP6,501,807 B1公報参照）。
[0005] ところで、プリアンブルは誤って検出されることがあるため、上述の公報に記載の質 問器は、プリアンブル力 信号および Q信号の一方について検出されな力つた場合に これらの復号を行わないように構成されている。このため、例えば I信号のプリアンプ ルだけが検出された場合、 I信号が正しく復号できる状態にあっても、 I信号は復号さ れずに捨てられてしまう。 発明の開示
[0006] 本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、復調効率を向上させるために 直交検波の結果を有効に利用する直交復調装置、直交復調方法、および直交復調 用プログラムを提供することを目的とする。
[0007] 本発明の第 1観点によれば、無線識別タグ力もの無線波の受信により得られる受信 信号を直交検波して同相信号および直交相信号を生成する直交検波器と、同相信 号および直交相信号の少なくとも一方力も特定遷移パターンのプリアンブルを検出し 、このプリアンブルに続くデータを得るために同相信号および直交相信号の少なくと も一方を復号し、誤りの有無を確認するために復号結果に対して誤り検出を行う復調 手段とを備える直交復調装置が提供される。
[0008] 本発明の第 2観点によれば、無線識別タグ力もの無線波の受信により得られる受信 信号を直交検波して同相信号および直交相信号を生成し、同相信号および直交相 信号の少なくとも一方力も特定遷移パターンのプリアンブルを検出し、このプリアンプ ルに続くデータを得るために同相信号および直交相信号の少なくとも一方を復号し、 誤りの有無を確認するために復号結果に対して誤り検出を行う直交復調方法が提供 される。
[0009] 本発明の第 3観点によれば、無線識別タグ力もの無線波の受信により得られる受信 信号を直交検波して生成される同相信号および直交相信号の少なくとも一方から特 定遷移パターンのプリアンブルを検出し、このプリアンブルに続くデータを得るために 同相信号および直交相信号の少なくとも一方を復号し、誤りの有無を確認するため に復号結果に対して誤り検出を行う動作をコンピュータに行わせる直交復調用プログ ラムが提供される。
[0010] 上述の直交復調装置、直交復調方法、および直交復調用プログラムでは、特定遷 移パターンのプリアンブルが同相信号および直交相信号の少なくとも一方力も検出さ れると、同相信号および直交相信号力 Sこのプリアンブルに続くデータを得るために同 相信号および直交相信号の少なくとも一方が復号される。さらに、復号結果に対する 誤り検出が誤りの有無を確認するために行われる。すなわち、同相信号および直交 相信号は、特定遷移パターンのプリアンブルが同相信号および直交相信号の両方 にお 、て検出された場合だけでなぐ同相信号および直交相信号の片方にぉ 、て 検出された場合にも復号されるため、プリアンブルに続くデータを取得できる機会が 増大する。さらに、誤りの有無が復号結果に対して行われる誤り検出により確認でき るため、例えばプリアンブルが間違って検出された場合でも復号結果として得られた データの信頼性を確保できる。復調効率は上述のように直交検波の結果を有効に利 用することによって向上する。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態に係る RFID通信システムの構成を示すブロック 図である。
[図 2]図 2は、図 1に示すプリアンブル検出器の動作を説明するための波形図である。
[図 3]図 3は、図 1に示す I信号エラー検出器および Q信号エラー検出器の構成例を 示す図である。
[図 4]図 4は、図 1に示す制御部によって行われる復調制御処理を示すフローチヤ一 トである。
[図 5]図 5は、図 1に示す制御部の変形例によって行われる復調制御処理を示すフロ 一チャートである。
[図 6]図 6は、本発明の第 2実施形態に係る RFID通信システムの構成を示すブロック 図である。
[図 7]図 7は、図 6に示す制御部によって行われる復調制御処理を示すフローチヤ一 トである。
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、本発明の第 1実施形態に係る RFID通信システムについて図面を参照して 説明する。図 1は RFID通信システムの構成を概略的に示す。 RFID通信システムは 、直交復調装置でもある質問器 100およびこの質問器 100と近距離通信を行う一種 の応答器である RFIDタグ 200を備える。 RFIDタグ 200は少なくとも識別コードのデ ータを保持し、移動可能な物体に取り付けられる。 RFIDタグ 200には、識別コード以 外のデータをさらに保持させることもできる。質問器 100は〃呼掛"用に変調された搬 送波およびこれに続く無変調の搬送波である無線波を送信する。この無線波が質問 器 100の外部空間に放射されて RFIDタグ 200に到達すると、この RFIDタグ 200が 質問器 100からの呼掛けに応答し、応答情報を上述の無変調の搬送波に重畳する バックスキヤッタ変調を行 、、変調結果として得られた無線波を質問器 100に送信す る。応答情報はビット同期検出可能な特定遷移パターンを持つプリアンブルを含む 同期信号部、少なくとも識別コードのデータを含むデータ信号部、データ信号部に対 する CRC (cyclic redundancy check)誤り検出符号を含むエラー検出信号部を順次 並べて構成され、これらを予め決められたビットレートで符号ィ匕した 2値信号である。 質問器 100は RFIDタグ 200から送信された無線波を受信信号として受信し、この受 信信号に対して直交検波を行うことにより応答情報を復元する。
[0013] ここでは、 RFIDタグ 200が受動型であり、質問器 100は無変調搬送波、変調搬送 波、無変調搬送波を順次送信する。 RFIDタグ 200の動作は変調の有無を問わず質 問器 100からの受信無線波の電力で起動し、この質問器 100からの受信無線波の 消滅に伴なつて停止する。
[0014] 尚、複数の RFIDタグ 200が設けられる場合、これらがほぼ同時に応答することを避 けるため、質問器 100はり呼掛けに対して応答すべき RFIDタグ 200を特定するため に識別コードを用いて搬送波を変調することもできる。各 RFIDタグ 200は受信無線 波を復調して自身を特定する識別コードを検出した場合に、応答情報を上述した形 式で質問器 100に返信する。従って、呼掛けに使用する識別コードを変更して、全て の RFIDタグ 3に順次応答情報を返信する機会を与えてもょ 、。 [0015] 図 1に示すように、質問器 100は呼掛用に送信すべき無線波を生成する送信部 TX と、この無線波の搬送波を応答情報で変調して RFIDタグ 200から送信された無線波 を受信信号として処理する受信部 RXとを備える。質問器 100および RFIDタグ 200 間の無線通信は同一の搬送波周波数で行われる力 質問器 100は RFIDタグ 200 への無線波の送信とから RFIDタグ 200からの無線波の受信とを同時に行えるように 構成されて 、る。送信部 TXおよび受信部 RXはサーキユレータなどの方向性結合器 7に接続され、この方向性結合器はローパスフィルタ (LPF) 8を介してアンテナ 9に接 続される。アンテナ 9は RFIDタグ 200への無線波の送信および RFIDタグ 200から の無線波の受信に共用される。方向性結合器 7は送信部 TXから出力された無線波 を送信信号としてアンテナ 9に導き、アンテナ 9で受信された無線波である受信信号 を受信部 RXに導き、さらに送信部 TXと受信部 RXとを相互にァイソレートする。ロー パスフィルタ 8は送信信号および受信信号力 搬送波周波数を越える周波数成分を 除去するために設けられて 、る。
[0016] この質問器 100は、さらに質問器 100全体の動作を制御する制御部 1、搬送波周 波数の第 1ローカルキャリア信号を生成する phase locked loop (PLL)部 4、 PLL部 4 により生成された第 1ローカルキャリア信号の位相を 90度シフトすることにより第 2ロー カル信キャリア号を生成する位相シフト器 16を備える。制御部 1は復調制御用プログ ラムを含む制御プログラムやデータを記憶するメモリ MRおよび制御プログラムに従つ て動作する中央処理ユニット（CPU)を含むコンピュータである。
[0017] 送信部 TXには、符号器 2、振幅変調器 3、バンドパスフィルタ (BPF) 5、パワーアン プ 6が設けられる。符号器 2は制御部 1から出力される送信データを例えばマンチェ スタ符号あるいは FM0符号で符号ィ匕して出力する。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 う符号ィ匕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 する力 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ィ匕方式によって得 られる。振幅変調器 3は符号器 2からのデータ信号と PLL部 4からの第 1ローカルキヤ リア信号とをミキシングすることによりデータ信号で第 1ローカルキャリア信号である搬 送波を振幅変調した高周波信号の無線波を出力する。この無線波はバンドパスフィ ルタ（BPF) 5で帯域制限され、さらにパワーアンプ 6で電力増幅されて上述の方向性 結合器 7に供給される。方向性結合器 7はこの無線波をローパスフィルタ 8を介してァ ンテナ 2に導ぐこれにより無線波はアンテナ 9から外部空間に放射される。
[0018] 受信部 RXは RFIDタグ 200からの無線波の受信により得られた受信信号に対して 直交検波を行う直交復調装置を構成するために制御部 1と協調して動く。受信信号 はアンテナ 9からローパスフィルタ 8を介して方向性結合器 7に供給され、この方向性 結合器 7から受信部 RXに導かれる。受信部 RXは、受信信号と受信信号の搬送波周 波数に設定された第 1ローカルキャリア信号とのミキシングによりベースバンドの同相 (I)信号を生成し、受信信号と第 1ローカルキャリア信号に対して 90度位相シフトした 第 2ローカルキャリア信号とのミキシングによりベースバンドの直交相（Q)信号を生成 するダイレクトコンバージョン方式で受信信号力 搬送波成分を直接除去する直交検 波器 DT、並びに直交検波器 DTから得られる I信号および Q信号カゝら応答情報を復 元する復調回路 DMにより構成される。尚、 PLL部 4,位相シフト器 16,ミキサ 10およ びミキサ 11で受信手段を構成して 、る。
[0019] 直交検波器 DTはミキサ 10および 11、ローパスフィルタ（LPF) 12および 13を含む 。ミキサ 10は受信信号と第 1ローカルキャリア信号とのミキシングによりベースバンドの 同相 (I)信号を生成し、ミキサ 11は受信信号と第 1ローカルキャリア信号に対して 90 度位相シフトした第 2ローカルキャリア信号とのミキシングによりベースバンドの直交相 (Q)信号を生成する。 I信号および Q信号は無線伝送に伴うノイズ成分と一緒に上述 の応答情報と等価な信号成分を含む。ローパスフィルタ 12は応答情報のビットレート に対応するベースバンド周波数より高い周波数成分 (ノイズ成分)を I信号力 除去し 、ローパスフィルタ 13は応答情報のビットレートに対応するベースバンド周波数より高 Vヽ周波数成分 (ノイズ成分)を Q信号から除去する。
[0020] 復調回路 DMは、 2値化部 14および 15、 I信号同期クロック生成器 16、 I信号ブリア ンブル検出器 17 (特定パターン検出手段)、 I信号復号器 18 (復号手段)、 I信号エラ 一検出器 19 (エラー検出手段）、 Q信号同期クロック生成器 20、 Q信号プリアンブル 検出器 21 (特定パターン検出手段）、 Q信号復号器 22 (復号手段）、および Q信号ェ ラー検出器 23 (エラー検出手段）を含む。 I信号はローパスフィルタ 12から 2値ィ匕部 1 4に供給され、 Q信号はローパスフィルタ 13から 2値ィ匕部 15に供給される。 2値化部 1 4は波形整形により I信号を 2値ィ匕し、 I信号同期クロック生成器 16、 I信号プリアンプ ル検出器 17、および I信号復号器 18に出力する。 2値化部 15は波形整形により Q信 号を 2値ィ匕し、 Q信号同期クロック生成器 20、 Q信号プリアンブル検出器 21、および Q信号復号器 22に出力する。
[0021] I信号同期クロック生成器 16は、常時 2値ィ匕部 14により 2値化された I信号に同期し たクロックを PLL方式で生成し、生成クロックを制御部 1および I信号プリアンブル検 出器 17に出力する。 I信号プリアンブル検出器 17は、 I信号同期クロック生成器 16で 生成されたクロック CLKに同期して、 I信号をプリアンブル検出用に用意された特定 遷移パターンと比較し、この結果として I信号が特定遷移パターンに一致するプリアン ブルを持つことを検出したときにプリアンブル検出信号 PDを制御部 1に出力する。制 御部 1は I信号同期クロック生成器 16からのクロック CLKを I信号復号器 18および I信 号エラー検出器 19に出力するためにプリアンブル検出信号 PDが I信号プリアンブル 検出器 17から出力されたことを確認する。 I信号復号器 18および I信号エラー検出器 19は I信号同期クロック生成器 16により生成され制御部 1を経由して供給されるクロッ ク CLKにより動作する。 I信号復号器 18は応答情報の符号化形式に適合する例え ばマンチヱスタ復号ある 、は FMO復号で I信号を復号し、この復号結果をビット単位 に制御部 1および I信号エラー検出器 19に出力する。 I信号エラー検出器 19は I信号 の復号結果として得られるデータに対してこのデータに続く CRC誤り検出符号に基く 誤り検出を行い、この誤り検出結果としてデータの誤りを検出したときに誤り検出信号 ERRを制御部 1に出力する。
[0022] Q信号同期クロック生成器 20は、常時 2値ィ匕部 15により 2値ィ匕された Q信号に同期 したクロックを PLL方式で生成し、生成クロックを制御部 1および Q信号プリアンブル 検出器 21に出力する。 Q信号プリアンブル検出器 21は、 Q信号同期クロック生成器 20で生成されたクロック CLKに同期して、 Q信号をプリアンブル検出用に用意された 特定遷移パターンと比較し、この結果として Q信号が特定遷移パターンに一致するプ リアンブルを持つことを検出したときにプリアンブル検出信号 PDを制御部 1に出力す る。制御部 1は Q信号同期クロック生成器 20からのクロック CLKを Q信号復号器 22 および Q信号エラー検出器 23に出力するためにプリアンブル検出信号 PDが Q信号 プリアンブル検出器 21から出力されたことを確認する。 Q信号復号器 22および Q信 号エラー検出器 23は Q信号同期クロック生成器 20により生成され制御部 1を経由し て供給されるクロック CLKにより動作する。 Q信号復号器 22は応答情報の符号ィ匕形 式に適合する例えばマンチェスタ復号ある 、は FMO復号で Q信号を復号し、この復 号結果をビット単位に制御部 1および Q信号エラー検出器 23に出力する。 Q信号ェ ラー検出器 23は Q信号の復号結果として得られるデータに対してこのデータに続く C RC誤り検出符号に基く誤り検出を行い、この誤り検出結果としてデータの誤りを検出 したときに誤り検出信号 ERRを制御部 1に出力する。
[0023] 制御部 1は、復号器 18および 22からの復号結果がデータおよび CRC誤り検出符 号の合計である所定ビット数分得られたときに、エラー検出器 19, 23から誤り検出結 果として出力される誤り検出信号 ERRの有無をチ ックし、復号結果のデータに関す る誤りの有無を確認する。
[0024] プリアンブル検出器 17および 21には、例えば図 2に示すプリアンブルパターンが 検出すべきプリアンブルの特定遷移パターンとして予め設定されている。図 2では、こ のプリアンブルパターンに一致する入力信号波形の位相が時刻 t=0として示され、 プリアンブルパターンに対して 0. 5Tだけ進んだ入力信号波形の位相が時刻 t= - 1 として示され、プリアンブルパターンに対して 0. 5Tだけ遅れた入力信号波形の位相 を時刻 t= lとして示される。入力信号波形はハイレベルときに 1、ローレベルのときに 1で表され、プリアンブルパターンに対する入力信号波形の相関値が算出される。 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は次式力 得られる。
[数 1]
12
C = ∑ Cf (a) x r (a) )
a=1
[0025] 図 2からも分力るように、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、入力信号の波形に部分的な誤りがあつたとしても、相関値がある程度大きけ れば入力信号波形がプリアンブルパターンに一致するとみなしてプリアンブルを検出 できる。プリアンブル検出の閾値は例えば相関値 c= 10に設定される。この場合、相 関値 cが 10以上であることがプリアンブル検出信号 PDを出力するために確認される
[0026] ところで、 RFIDタグ 200では、 CRC誤り検出符号が識別コードのデータに対する 誤り検出を可能にするために用意される。
[0027] 識別コードのデータを送信データ Sdとすると、送信前に、この送信データ Sdを生成 多項式で割った余り Rdを、 CRC誤り検出符号として送信データ Sdの後ろに追加す る。従って、所定ビット数のデータ（Sd+Rd)は生成多項式で割り切れることになる。 但し、この場合の加算と減算は、排他的論理和になる。
[0028] RFIDタグ 200では、（Sd+Rd)が連続的に符号化され、バックスキヤッタ変調によ り搬送波に重畳され、無線波として送信される。この無線波が質問器 100によって受 信され受信信号として直交検波して復号されたときにノイズによる影響をほとんど受 けなければ、復号結果として得られたデータ（Sd+Rd)は生成多項式で割り切れるこ とになる。復号結果のデータ（Sd+Rd)に誤りがあれば、生成多項式で割ったときに 余りが発生する。したがって、この余りの発生に基いて誤り検出を行うことができる。
[0029] 具体例として、送信データ Sdが Sd= 1010であり、生成多項式£ が£ = 16 + 12 + x5+ l (データ列では、 10001000000100001)であるとすれば、 Sdを生成多項式 fxで 割ると、余り Rdは次のようになる。すなわち、生成多項式 fxが 16次なので、余り Rdは 16ビットとなる。 Rd= 1010000101001010であれば、（Sd+Rd)は、 1010101000010100 1010となる。これは、生成多項式 fxで割り切れる。
[0030] 質問器 100側での誤り検出は、プロセッサで割り算の演算を行う方法と、生成多項 式に対応したハードウェアで行う方法がある。図 1に示すエラー検出器 19および 23 はハードウェアで行うために設けられている。これらエラー検出器 19および 23の各々 は例えば図 3に示すように直列に接続された 16個のシフトレジスタ SR、これらシフト レジスタ SRに対して挿入された 3個の排他的論理和 EX、およびこれらシフトレジスタ SRの出力端にそれぞれ接続される AND回路 LGで構成される。最終シフトレジスタ の出力はそれぞれの排他的論理和 EXの入力にフィードバックされる。これらシフトレ ジスタ SRはクロック CLKを受取るように接続され、このクロック CLKに同期してシフト 動作する。 （Sd+Rd)は復号結果 DATAとして先頭から 1ビット単位に入力され、（Sd +Rd)が 16ビット分全て入力したときにそれぞれのシフトレジスタ SRの出力が余りと なる。 AND回路 LGはいずれかのシフトレジスタ SRから余りとして" 1"が出力されたと きにエラー検出信号 ERRを出力する。
[0031] 上述のような構成の質問器 100は、 RFIDタグ 200と無線通信を行う際に、先ず電 力供給のために無変調搬送波である無線波を RFIDタグ 100に送信する。このとき、 符号器 2の出力はハイレベルに維持され、振幅変調器 3が PLL部 4で生成された第 1 ローカルキャリア信号を最大振幅のまま無変調搬送波として出力する。この無変調搬 送波はバンドパスフィルタ 5を介して電力増幅器 6に供給される。搬送波帯域外の不 要な周波数成分は無変調搬送波がバンドパスフィルタ 5を通過するときに除去される 。無変調搬送波はさらに電力増幅器 6で電力増幅され、方向性結合器 7によりローバ スフィルタ 8を介してアンテナ 9に導かれる。搬送波周波数を越える不要な周波数成 分は無変調搬送波がローパスフィルタ 8を通過するときに除去される。こうして得られ た無変調搬送波である無線波はアンテナ 9から RFIDタグ 200に送信される。
[0032] また、質問器 100が応答すべき RFIDタグ 200を識別コードにより特定する場合に は、識別コードのデータが制御部 1から符号器 2に供給され、この符号器 2において 例えばマンチェスタ符号あるいは FMO符号により符号ィ匕される。振幅変調器 3が PL L部 4で生成された第 1ローカルキャリア信号をこの符号器力 のデータで振幅変調 し、変調搬送波として出力する。この無変調搬送波はバンドパスフィルタ 5を介して電 力増幅器 6に供給される。搬送波帯域外の不要な周波数成分は無変調搬送波がバ ンドパスフィルタ 5を通過するときに除去される。この変調搬送波はさらに電力増幅器 6で電力増幅され、方向性結合器 7によりローパスフィルタ 8を介してアンテナ 9に導 かれる。搬送波周波数を越える不要な周波数成分は変調搬送波がローパスフィルタ 8を通過するときに除去される。こうして得られた変調搬送波である無線波はアンテナ 9から RFIDタグ 200に送信される。
[0033] 続いて、質問器 100は RFIDタグ 200でバックスキヤッタ変調に必要とされる無変調 搬送波である無線波の送信を上述と同様の形式で行う。 RFIDタグ 200は質問器 10 0からの無線波に応答し、質問器 100から無線波として送信された無変調搬送波に 対するバックスキヤッタ変調を行う。ここでは、無変調搬送波が応答情報でバックスキ ャッタ変調される。応答情報は、上述したように応答情報はビット同期検出可能な特 定遷移パターンを持つプリアンブルを含む同期信号部、少なくとも識別コードのデー タを含みデータ信号部、データ信号部に対する CRC (cyclic redundancy check)誤り 検出符号を含むエラー検出信号部を順次並べて構成され、これらを予め決められた ビットレートで符号ィ匕した 2値信号である。ちなみに、プリアンブルのデータ、識別コー ドのデータ、 CRC誤り検出符号は予め RFIDタグ 200に保持されている。 RFID200 はバックスキヤッタ変調により得られた変調搬送波を無線波として質問器 100に送信 する。
[0034] RFIDタグ 200からの無線波が質問器 100のアンテナ 9で受信されると、この無線 波が受信信号としてローパスフィルタ 8を介して方向結合器 7に供給され、この方向 性結合器 7によりミキサ 10およびミキサ 11に導かれる。ミキサ 10は受信信号と PLL部 4からの第 1ローカルキャリア信号とのミキシングにより I信号を生成し、ミキサ 11は位 相シフト器 16からの第 2ローカルキャリア信号とのミキシングにより Q信号を生成する 。ミキサ 10からの I信号は、ローパスフィルタ 12で不要な高周波成分を除去して 2値 化部 14に供給され。ミキサ 11からの Q信号は、ローパスフィルタ 13で不要な高周波 成分を除去して 2値ィ匕部 15に供給される。
[0035] 2値化部 14で 2値化された I信号は、 I信号同期クロック生成器 16、 I信号プリアンプ ル検出器 17、および I信号復号器 18に供給され、 2値化部 15で 2値化された Q信号 は、 Q信号同期クロック生成器 20、 Q信号プリアンブル検出器 21、および Q信号復 号器 22に供給される。 I信号プリアンブル検出器 17は I信号と予め設定されたブリア 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信号のブリア ンブルを検出し、 Q信号プリアンブル検出器 21は Q信号と予め設定されたプリアンプ 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。 I信号エラー検出器 19は I信号復号器 18から得られる I信号の復号 結果に対して誤り検出を行い、 Q信号エラー検出器 23は Q信号復号器 22から得ら れる復号結果に対して誤り検出を行う。
[0036] 制御部 1が図 4に示す復調制御処理を復調回路 DMに対して行う。ステップ S1で は、制御部 1が I信号プリアンブル検出器 17で I信号のプリアンブルを検出した力否か をチェックする。プリアンブルが検出されると、ステップ S2で I信号の復号および復号 結果の誤り検出が I信号復号器 18および I信号エラー検出器 19において開始の指 示をする。
[0037] また、制御部 1は I信号のプリアンブルがステップ S1で検出されなければ、ステップ S 3で Q信号プリアンブル検出器 21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。制御部 1は Q信号のプリアンブルが検出されると、ステップ S4で Q信号の復 号および復号結果の誤り検出が Q信号復号器 22および Q信号エラー検出器 23にお いて開始の指示をする。
これは、プリアンブル検出器 17, 21がそれぞれ特定遷移パターンであるプリアンプ ルを検出できる場合でも、予め決めた一方の信号、すなわち、 I信号の復号を優先的 に行うものである。
[0038] ステップ S2に続くステップ S5では、制御部 1は I信号が所定ビット数 (すなわち Sd+ Rdの合計ビット数)分復号されたかチェックされる。この復号が完了したと判断すると 、ステップ S6で復号結果の誤りが I信号エラー検出器 19により検出された力否かをチ エックする。制御部 1が誤り検出されていないと判断したならば、 I信号の復号結果の データ Sdがメモリ MRに保存される。
[0039] ステップ S4に続くステップ S8では、制御部 1は Q信号が所定ビット数 (すなわち Sd+ Rdの合計ビット数)分復号されたかチェックされる。この復号が完了したと判断すると 、ステップ S9で復号結果の誤りが Q信号エラー検出器 23により検出されたか否かを チェックする。制御部 1が誤り検出されていないと判断したならば、 Q信号の復号結果 のデータ Sdがメモリ MRに保存される。
[0040] 第 1実施形態では、プリアンブルが I信号および Q信号の一方から検出されると、プ リアンブルが検出された方の信号がこのプリアンブルに続くデータを得るためにそれ ぞれ復号される。さらに、復号結果に対する誤り検出が誤りの有無を確認するために 行われる。すなわち、復号カ 信号および Q信号の少なくとも一方において検出され た場合に行われるため、プリアンブルに続くデータを取得できる機会が増大する。さ らに、誤りの有無が復号結果に対して行われる誤り検出により確認できるため、例え ばプリアンブルが間違って検出された場合でも復号結果として得られたデータの信 頼性を確保できる。復調効率は上述のように直交検波の結果を有効に利用すること によって向上する。
[0041] 尚、本実施形態では、制御部 1が復調回路 DMと共に復調手段を構成し、 I信号の プリアンブルが検出された場合に Q信号のプリアンブルが検出されたかチェックせず に、 I信号の復号および復号結果の誤り検出を開始する復調制御処理を行うが、例え ば図 5に示すように I信号および Q信号のうちで先にプリアンブルが検出された信号 の復号および復号結果の誤り検出を行う復調制御処理を行ってもよい。
[0042] この変形例では、 I信号のプリアンブル検出と Q信号のプリアンブル検出とが並行し て行われる間に、ステップ S 11で制御部 1は I信号または Q信号のプリアンブルが検 出された力否かをチェックする。 I信号または Q信号のプリアンブルが検出されれば、 ステップ S 13で制御部 1は Iおよび Q信号の復号および復号結果のエラー検出が復 号器 18, 22およびエラー検出器 19, 23において開始の指示をする。ステップ S15 では Iおよび Q信号が所定ビット数 (すなわち Sd+Rdの合計ビット数)分復号されたか チェックされる。この復号が完了すると、ステップ S16で制御部 1は Iおよび Q信号の 復号結果の両方で誤り無しか否かをチェックする。 Iおよび Q信号の復号結果の両方 で誤り無しであれば、ステップ S17で制御部 1は予め決めた一方、例えば I信号の復 号結果として得られたデータ Sdがメモリ MRに保存する。ちなみに、予め決めた一方 ではなぐ誤り無しが先に確認された方のデータ Sdがメモリ MRに保存されてもよい。 他方、 Iおよび Q信号の復号結果の両方で誤り無しでない場合には、ステップ S 18で 制御部 1は Iおよび Q信号の復号結果の片方で誤り無し力否かをチェックする。 Iおよ び Q信号の復号結果の片方で誤り無しであれば、ステップ S 19で制御部 1は誤りの 無い方の復号結果として得られたデータ Sdがメモリ MRに保存される。
[0043] この変形例では、 Iおよび Q信号の少なくとも一方のプリアンブルが検出されたとき に、 Iおよび Q信号の復号および復号結果に対する誤り検出が開始される。この場合 、プリアンブルが検出されな力つた信号の復調結果で誤り無しが検出されることもある 。従って、プリアンブルに続くデータを取得できる機会が増大し、復調効率が向上す る。
[0044] 次に、本発明の第 2実施形態に係る RFID通信システムについて説明する。図 6は この RFID通信システムの構成を示す。この RFID通信システムでは、主に第 1実施 形態の復調回路 DMが制御部 31の一部として組み込まれ、この制御部 31が少なくと も Iおよび Q信号の復号および復号結果に対する誤り検出をソフトウェアやノヽードゥエ ァロジックで行う。尚、第 1実施形態と同様のコンポーネントには同一の参照符号を付 し詳細な説明は省略する。
[0045] 直交検波器 DTには、アナログ Zデジタル変翻 (ADC) 25がローパスフィルタ 12 から出力される I信号をデジタル形式に変換するために設けられ、アナログ Zデジタ ル変翻 (ADC) 26がローパスフィルタ 13から出力される Q信号をデジタル形式に 変換するために設けられる。
[0046] 制御部 31は、コンピュータを構成するためのハードウェアに加えてメモリ 31および 復調回路 DMを含む。この復調回路 DMはメモリ MRに格納される制御プログラムデ ータとその実行ノヽードウエアによって実現される機能として、 2値ィ匕部 32および 33、 I 信号同期クロック生成処理部 34、 I信号プリアンブル検出処理部 35、 I信号復号処理 部 36および I信号エラー検出処理部 37、 Q信号同期クロック生成処理部 38、 Q信号 プリアンブル検出処理部 39、 Q信号復号処理部 40および Q信号エラー検出処理部 41を備える。 2値ィ匕部 32および 33、 I信号同期クロック生成処理部 34、 I信号プリアン ブル検出処理部 35、 I信号復号処理部 36および I信号エラー検出処理部 37、 Q信 号同期クロック生成処理部 38、 Q信号プリアンブル検出処理部 39、 Q信号復号処理 部 40および Q信号エラー検出処理部 41はそれぞれ図 1に示す復調回路 DMの 2値 化部 14および 15、 I信号同期クロック生成器 16、 I信号プリアンブル検出器 17、 I信 号復号器 18、 I信号エラー検出器 19、 Q信号同期クロック生成器 20、 Q信号プリアン ブル検出器 21、 Q信号復号器 21、および Q信号エラー検出器 23と等価である。
[0047] 制御部 31は全体として復調手段を構成し、上述の処理部に対して図 7に示す復調 制御処理を行う。この復調制御処理は図 5に示すものと実質的に同様であり、 I信号 のプリアンブル検出と Q信号のプリアンブル検出とが並行して行われる間に、ステツ プ S21で I信号または Q信号のプリアンブルが検出された力否かチェックされる。 I信 号または Q信号のプリアンブルが検出されれば、ステップ S23で Iおよび Q信号の復 号および復号結果のエラー検出が復号処理部 36, 40およびエラー検出処理部 37, 41にお 、て開始される。ステップ S25では Iおよび Q信号が所定ビット数 (すなわち S d+Rdの合計ビット数)分復号されたかチェックされる。この復号が完了すると、ステツ プ S26で Iおよび Q信号の復号結果の両方で誤り無し力否かチェックされる。 Iおよび Q信号の復号結果の両方で誤り無しであれば、ステップ S27で予め決めた一方、例 えば I信号の復号結果として得られたデータ Sdがメモリ MRに保存される。ちなみに、 予め決めた一方ではなぐ誤り無しが先に確認された方のデータ Sdがメモリ MRに保 存されてもよい。他方、 Iおよび Q信号の復号結果の両方で誤り無しでない場合には 、ステップ S28で Iおよび Q信号の復号結果の片方で誤り無し力否かチェックされる。 I および Q信号の復号結果の片方で誤り無しであれば、ステップ S29で誤りの無 ヽ方 の復号結果として得られたデータ Sdがメモリ MRに保存される。
[0048] 本実施形態では、第 1実施形態と同様に直交検波の結果を有効に利用して復調効 率を向上させることができる。
[0049] 第 1実施形態および第 2実施形態で示したように、直交復調装置は、第 1実施形態 に示したように、無線 IDタグが送信する、特定パターンおよびこの特定パターンの後 にデータおよび誤り検出符号を含む信号を受信し、この受信信号とローカル信号と から I信号を生成するとともにこの受信信号と 90度位相をシフトしたローカル信号とか ら Q信号を生成する受信手段と、前記受信手段で生成した 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、前記受信手段で生成した 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 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て 、るので復調効率が向上して 、る。 [0050] 尚、本実施形態では、質問器 100が RFIDタグ力もの受信信号に関しアナログ処理 デジタル処理に関わらず処理することを復調と定義し、アナログ処理は含まずデジタ ルで処理部分を復号と定義している。従い、復調回路 DMを第 1の復号手段と、 I信 号複合器 18および Q信号複合器 22を第 2の復号手段としてもよい。
[0051] 本実施の形態では装置内部に発明を実施する機能が予め記録されている場合で 説明をした力 これに限らず同様の機能をネットワーク力 装置にダウンロードしても 良いし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものを装置にインストールしてもよい。 記録媒体としては、 CD— ROM等プログラムを記憶でき、かつ装置が読み取り可能 な記録媒体であれば、その形態は何れの形態であっても良い。またこのように予めィ ンストールやダウンロードにより得る機能は装置内部の OS (オペレーティング 'システ ム)等と協働してその機能を実現させるものであってもよ 、。
産業上の利用可能性
[0052] 本発明は、例えば無線識別タグとの間で行われる無線通信に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 無線識別タグ力 の無線波の受信により得られる受信信号を直交検波して同相信 号および直交相信号を生成する直交検波器と、前記同相信号および直交相信号の 少なくとも一方カゝら特定遷移パターンのプリアンブルを検出し、このプリアンブルに続 くデータを得るために前記同相信号および直交相信号の少なくとも一方を復号し、誤 りの有無を確認するために復号結果に対して誤り検出を行う復調手段とを備えること を特徴とする直交復調装置。
[2] 前記復調手段は、前記同相信号および直交相信号のうちで先に予め決めた一方 の信号の復号を行うように構成されることを特徴とする請求項 1記載の直交復調装置
[3] 前記復調手段は、前記同相信号および直交相信号のうちで先にプリアンブルが検 出された方の信号を復号するように構成されることを特徴とする請求項 1記載の直交 復調装置。
[4] 前記復調手段は前記同相信号および直交相信号の少なくとも一方と前記遷移バタ ーンとの相関を算出し、その相関値が所定の閾値以上のときにプリアンブルであると 判断するように構成されることを特徴とする請求項 1記載の直交復調装置。
[5] 前記復調手段は前記同相信号の復号結果および前記直交相信号の復号結果の 両方において誤り無しが検出された場合に予め決めた一方の復号結果を保存するよ うに構成されることを特徴とする請求項 1記載の直交復調装置。
[6] 前記復調手段は前記同相信号の復号結果および前記直交相信号の復号結果の 両方において誤り無しが検出された場合に先に誤り無しが検出された方の復号結果 を保存するように構成されることを特徴とする請求項 1記載の直交復調装置。
[7] 前記復調手段は、前記同相信号および直交相信号の少なくとも一方から特定遷移 ノターンのプリアンブルを検出する特定パターン検出手段と、前記プリアンブルに続 くデータを得るために同相信号および直交相信号の少なくとも一方を復号する復号 手段と、誤りの有無を確認するために復号結果に対して誤り検出を行うエラー検出手 段で実行されることを特徴とする請求項 1記載の直交復調装置。
[8] 無線識別タグ力 の無線波の受信により得られる受信信号を直交検波して同相信 号および直交相信号を生成し、同相信号および直交相信号の少なくとも一方から特 定遷移パターンのプリアンブルを検出し、このプリアンブルに続くデータを得るために 同相信号および直交相信号の少なくとも一方を復号し、誤りの有無を確認するため に復号結果に対して誤り検出を行うことを特徴とする直交復調方法。
[9] 無線識別タグ力 の無線波の受信により得られる受信信号を直交検波して生成さ れる同相信号および直交相信号の少なくとも一方力も特定遷移パターンのプリアン ブルを検出し、このプリアンブルに続くデータを得るために同相信号および直交相信 号の少なくとも一方を復号し、誤りの有無を確認するために復号結果に対して誤り検 出を行う動作をコンピュータに行わせることを特徴とする直交復調用プログラム。
[10] 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とから I信号を生成するとともにこの受信 信号と 90度位相をシフトしたローカル信号とから Q信号を生成する受信手段と、前記 受信手段で生成した 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、前記受信手段で生成した 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と、を備えたことを特徴とする直交復調装置。
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