(57)【要約】【課題】無線通信システムおよび無線通信用半導体装置において、信頼性が高い復調動作を実現する。【解決手段】例えば、特定周波数のキャリア信号に変調信号に基づく振幅変調が加わったＲＦ信号ＲＦｉ１を受信するアンテナＡＮＴと、Ｉ側およびＱ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｉ，ＭＩＸｑと、処理回路ＰＢＫを備える。ＭＩＸｉは、ＲＦｉ１を特定周波数およびＸ°の位相でサンプリングすることで検波し、ＭＩＸｑは、ＲＦｉ１を特定周波数およびＹ°の位相でサンプリングすることで検波する。Ｘ°およびＹ°は、キャリア信号のゼロクロス点を０°として、９０°＜Ｘ°＜１８０°、かつ１８０°＜Ｙ°＜２７０°、かつ（１８０°−Ｘ°）≒（Ｙ°−１８０°）を満たし、ＰＢＫは、ＭＩＸｉ，ＭＩＸｑからの検波信号ＩＯＵＴ，ＱＯＵＴの差分値を演算する。【選択図】図１
2014158195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定周波数のキャリア信号に変調信号に基づく振幅変調が加わったＲＦ信号を受信するアンテナと、
前記ＲＦ信号を前記特定周波数およびＸ°の位相でサンプリングすることで検波する第１サンプリングミキサ回路と、
前記ＲＦ信号を前記特定周波数およびＹ°の位相でサンプリングすることで検波する第２サンプリングミキサ回路と、
前記第１サンプリングミキサ回路からの第１検波信号と、前記第２サンプリングミキサ回路からの第２検波信号とを受けて演算を行う処理回路と、を備え、
前記Ｘ°および前記Ｙ°は、前記キャリア信号のゼロクロス点を０°として、９０°＜Ｘ°＜１８０°、かつ１８０°＜Ｙ°＜２７０°、かつ（１８０°−Ｘ°）≒（Ｙ°−１８０°）を満たす値であり、
前記処理回路は、前記第１検波信号のレベルと前記第２検波信号のレベルとの間の差分値を演算することで前記変調信号を復調する、無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
さらに、前記ＲＦ信号に含まれる前記キャリア信号を用いて前記特定周波数および前記Ｘ°の位相を持つ第１ローカル信号と前記特定周波数および前記Ｙ°の位相を持つ第２ローカル信号とを生成するクロック生成回路を有し、
前記第１サンプリングミキサ回路は、
前記第１ローカル信号でオン・オフが制御される第１スイッチと、
前記第１スイッチに結合される第１キャパシタと、を含み、
前記第２サンプリングミキサ回路は、
前記第２ローカル信号でオン・オフが制御される第２スイッチと、
前記第２スイッチに結合される第２キャパシタと、を含む、無線通信システム。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信システムにおいて、
前記Ｘ°は、１３５°近辺であり、
前記Ｙ°は、２２５°近辺である、無線通信システム。
【請求項４】
請求項３記載の無線通信システムにおいて、
前記クロック生成回路は、出力クロック信号の位相が前記ＲＦ信号に含まれる前記キャリア信号の位相と一致するように複数の遅延素子の遅延時間を制御するＤＬＬ回路を備え、
前記第１および第２ローカル信号は、前記複数の遅延素子の中のそれぞれ異なる遅延素子の出力ノードで生成される、無線通信システム。
【請求項５】
請求項４記載の無線通信システムにおいて、
前記特定周波数は、１３．５６ＭＨｚである、無線通信システム。
【請求項６】
ＩＣカードとして動作するカードモードかリーダライタとして動作するリーダライタモードかを設定する設定部と、
前記カードモードの際には、特定周波数の第１キャリア信号に第１変調信号に基づく振幅変調が加わった第１ＲＦ信号を受信し、前記リーダライタモードの際には、外部のＩＣカードに向けて前記特定周波数の第２キャリア信号を送信すると共に、前記外部のＩＣカードによって第２変調信号に基づく負荷変調が行われた第２ＲＦ信号を受信するアンテナと、
前記カードモードの際には、前記第１ＲＦ信号を前記特定周波数およびＸ１°の位相でサンプリングすることで検波し、前記リーダライタモードの際には、前記第２ＲＦ信号を前記特定周波数およびＸ２°の位相でサンプリングすることで検波する第１サンプリングミキサ回路と、
前記カードモードの際には、前記第１ＲＦ信号を前記特定周波数およびＹ１°の位相でサンプリングすることで検波し、前記リーダライタモードの際には、前記第２ＲＦ信号を前記特定周波数およびＹ２°の位相でサンプリングすることで検波する第２サンプリングミキサ回路と、
前記第１サンプリングミキサ回路からの第１検波信号と、前記第２サンプリングミキサ回路からの第２検波信号とを受けて演算を行う処理回路と、を備え、
前記Ｘ１°および前記Ｙ１°は、前記第１キャリア信号のゼロクロス点を０°として、９０°＜Ｘ１°＜１８０°、かつ１８０°＜Ｙ１°＜２７０°、かつ（１８０°−Ｘ１°）≒（Ｙ１°−１８０°）を満たす値であり、
前記Ｘ２°および前記Ｙ２°は、前記第２キャリア信号のゼロクロス点を０°として、Ｘ２°≒９０°、かつＹ２°≒１８０°であり、
前記処理回路は、前記カードモードおよびリーダライタモードの際に、共に、前記第１検波信号のレベルと前記第２検波信号のレベルとの間の差分値を演算することで前記第１および第２変調信号を復調する、無線通信システム。
【請求項７】
請求項６記載の無線通信システムにおいて、
さらに、前記カードモードの際には、前記第１キャリア信号を用いて前記特定周波数および前記Ｘ１°の位相を持つ第１ローカル信号と前記特定周波数および前記Ｙ１°の位相を持つ第２ローカル信号とを生成し、前記リーダライタモードの際には、前記第２キャリア信号を用いて前記特定周波数および前記Ｘ２°の位相を持つ第３ローカル信号と前記特定周波数および前記Ｙ２°の位相を持つ第４ローカル信号とを生成するクロック生成回路を有し、
前記第１サンプリングミキサ回路は、
前記カードモードの際には前記第１ローカル信号でオン・オフが制御され、前記リーダライタモードの際には前記第３ローカル信号でオン・オフが制御される第１スイッチと、
前記第１スイッチに結合される第１キャパシタと、を含み、
前記第２サンプリングミキサ回路は、
前記カードモードの際には前記第２ローカル信号でオン・オフが制御され、前記リーダライタモードの際には前記第４ローカル信号でオン・オフが制御される第２スイッチと、
前記第２スイッチに結合される第２キャパシタと、を含む、無線通信システム。
【請求項８】
請求項７記載の無線通信システムにおいて、
前記Ｘ１°は、１３５°近辺であり、
前記Ｙ１°は、２２５°近辺である、無線通信システム。
【請求項９】
請求項８記載の無線通信システムにおいて、
さらに、前記第２キャリア信号を生成する発振回路を備え、
前記クロック生成回路は、
前記第１および第２キャリア信号のいずれかを入力クロック信号として選択する選択回路と、
出力クロック信号の位相が前記入力クロック信号の位相と一致するように複数の遅延素子の遅延時間を制御するＤＬＬ回路と、を備え、
前記第１〜第４ローカル信号は、前記複数の遅延素子の中のそれぞれ異なる遅延素子の出力ノードで生成される、無線通信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の無線通信システムにおいて、
前記処理回路は、
前記第１検波信号と前記第２検波信号を差動入力として増幅する差動アンプ回路と、
前記差動アンプ回路の出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、を有する、無線通信システム。
【請求項１１】
ＩＣカードとして動作するカードモードかリーダライタとして動作するリーダライタモードかを設定する設定部と、
前記カードモードの際に、アンテナで受信した第１ＲＦ信号を特定周波数およびＸ１°の位相でサンプリングすることで検波する第１サンプリングミキサ回路と、
前記カードモードの際に、前記第１ＲＦ信号を前記特定周波数およびＹ１°の位相でサンプリングすることで検波する第２サンプリングミキサ回路と、
前記第１サンプリングミキサ回路からの第１検波信号と、前記第２サンプリングミキサ回路からの第２検波信号とを受けて演算を行う処理回路と、を備え、
前記第１ＲＦ信号は、前記特定周波数の第１キャリア信号に第１変調信号に基づく振幅変調が加わった信号であり、
前記Ｘ１°および前記Ｙ１°は、前記第１キャリア信号のゼロクロス点を０°として、９０°＜Ｘ１°＜１８０°、かつ１８０°＜Ｙ１°＜２７０°、かつ（１８０°−Ｘ１°）≒（Ｙ１°−１８０°）を満たす値であり、
前記処理回路は、前記カードモードの際に、前記第１検波信号のレベルと前記第２検波信号のレベルとの間の差分値を演算することで前記第１変調信号を復調する、無線通信用半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の無線通信用半導体装置において、
前記Ｘ１°は、１３５°近辺であり、
前記Ｙ１°は、２２５°近辺である、無線通信用半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の無線通信用半導体装置において、
さらに、前記リーダライタモードの際に、外部のＩＣカードに向けて送信するための前記特定周波数の第２キャリア信号を生成する発振回路を備え、
前記第１サンプリングミキサ回路は、さらに、前記リーダライタモードの際に、前記アンテナで受信した第２ＲＦ信号を前記特定周波数およびＸ２°の位相でサンプリングすることで検波し、
前記第２サンプリングミキサ回路は、さらに、前記リーダライタモードの際に、前記第２ＲＦ信号を前記特定周波数およびＹ２°の位相でサンプリングすることで検波し、
前記第２ＲＦ信号は、前記外部のＩＣカードが前記第２キャリア信号に対して第２変調信号に基づく負荷変調を行った信号であり、
前記Ｘ２°および前記Ｙ２°は、前記第２キャリア信号のゼロクロス点を０°として、Ｘ２°≒９０°、かつＹ２°≒１８０°であり、
前記処理回路は、前記カードモードに加えて前記リーダライタモードの際にも、前記第１検波信号のレベルと前記第２検波信号のレベルとの間の差分値を演算することで前記第２変調信号を復調する、無線通信用半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の無線通信用半導体装置において、
さらに、前記カードモードの際には、前記第１キャリア信号を用いて前記特定周波数および前記Ｘ１°の位相を持つ第１ローカル信号と前記特定周波数および前記Ｙ１°の位相を持つ第２ローカル信号とを生成し、前記リーダライタモードの際には、前記第２キャリア信号を用いて前記特定周波数および前記Ｘ２°の位相を持つ第３ローカル信号と前記特定周波数および前記Ｙ２°の位相を持つ第４ローカル信号とを生成するクロック生成回路を有し、
前記第１サンプリングミキサ回路は、
前記カードモードの際には前記第１ローカル信号でオン・オフが制御され、前記リーダライタモードの際には前記第３ローカル信号でオン・オフが制御される第１スイッチと、
前記第１スイッチに結合される第１キャパシタと、を含み、
前記第２サンプリングミキサ回路は、
前記カードモードの際には前記第２ローカル信号でオン・オフが制御され、前記リーダライタモードの際には前記第４ローカル信号でオン・オフが制御される第２スイッチと、
前記第２スイッチに結合される第２キャパシタと、を含む、無線通信用半導体装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の無線通信用半導体装置において、
前記クロック生成回路は、
前記第１および第２キャリア信号のいずれかを入力クロック信号として選択する選択回路と、
出力クロック信号の位相が前記入力クロック信号の位相と一致するように複数の遅延素子の遅延時間を制御するＤＬＬ回路と、を備え、
前記第１〜第４ローカル信号は、前記複数の遅延素子の中のそれぞれ異なる遅延素子の出力ノードで生成される、無線通信用半導体装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の無線通信用半導体装置において、
前記処理回路は、
前記第１検波信号と前記第２検波信号を差動入力として増幅する差動アンプ回路と、
前記差動アンプ回路の出力信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、を有する、無線通信用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムおよび無線通信用半導体装置に関し、例えば、ＮＦＣ（Near Field Communication）機能を実現する無線通信用半導体装置、およびそれを備えた携帯電話システム等に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、キャリア信号の周波数がばらついた状態で、デューティ比が５０％から変化した場合でも、確実なクロックの再生と正しいデータの再生を可能にする技術が示されている。具体的には、ＩアームおよびＱアームと、検波信号を２値化した２値化信号とをそれぞれ位相比較し、その位相比較結果を適宜用いてＩアームと２値化信号とを位相同期させる。特許文献２には、Ｉ側およびＱ側のサンプリングミキサ回路と、当該サンプリングミキサ回路にローカル信号を供給する信号生成器とを備え、当該信号生成器にＰＬＬ回路を使用しない構成が示されている。また、非特許文献１には、コミュニケーションホールについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６０６０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０９６４７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】苅部浩著、“非接触ＩＣカード設計入門”、日刊工業新聞社、２００５年１０月、ｐ．４６−５０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、携帯電話システムやデジタルカメラ等のモバイル機器を代表に、ＮＦＣ（Near Field Communication）機能の搭載が進んでいる。ＮＦＣとは、磁気的結合により磁界を介した非接触の近距離通信規格である。キャリア信号（搬送波）は１３．５６ＭＨｚであり、変調方式は基本的にはＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）であり、変調周波数は最大１ＭＨｚ程度である。ＮＦＣでは、モバイル機器をＩＣカードとして動作させるカードモードと、リーダライタ（ＲＷ）として動作されるリーダライタモード（以下、ＲＷモード）が存在する。このカードモードならびにＲＷモードとしての無線通信動作は、モバイル機器内に搭載された無線通信用の半導体チップ（ＮＦＣチップと呼ぶ）を主として実現される。
【０００６】
ここで、カードモード時およびＲＷモード時の動作について図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて簡単に説明する。図２（ａ）に示すように、カードモードＣＤＭＤに設定されたＮＦＣチップは、リーダライタＲＷからのＡＳＫ変調（言い換えれば振幅変調）が加えられた高周波信号（以下、ＲＦ信号とも呼ぶ）ＲＦｉ１を受け、当該変調信号を復調する。一方、図２（ｂ）に示すように、ＲＷモードＲＷＭＤに設定されたＮＦＣチップは、まず、ＩＣカードＣＤに向けてキャリア信号ＣＲ２を送信する。この際に、ＣＤは、当該ＣＲ２に対して例えば負荷変調等と呼ばれる方式を用いてＡＳＫ変調を加え、ＮＦＣチップは、当該変調信号を復調する。
【０００７】
このようなＮＦＣチップにおける特性低下の要因の１つとして、受信系のノイズが挙げられる。当該ノイズは、主に、クロック信号やキャリア信号に乗った時間的なノイズ（いわゆるジッタ）が原因である。ジッタは、例えば、周辺のＣＰＵやロジック起因のノイズ等によって生じると推測される。図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、本発明の前提として検討した無線通信システムにおいて、そのノイズに伴う問題点の一例を示す説明図である。
【０００８】
図１７（ａ）に示すように、アンテナで受信したＲＦ信号ＲＦｉは、１３．５６ＭＨｚのキャリア信号に最大１ＭＨｚ程度の変調信号（例えばＡＳＫ変調信号）が重畳したものである。ここでは、例えば、サンプリングミキサ回路による検波方式を用いられ、当該サンプリングミキサ回路は、当該ＲＦｉを、１３．５６ＭＨｚのサンプリングクロック信号ＳＣＫに応じたサンプリングポイントＳＰでサンプリングする。ＳＣＫにジッタが無く（すなわち周期Ｔｓが一定であり）、ＳＰが安定している場合には、図１７（ａ）に示すように、所望の検波信号ＯＵＴが得られ、その結果、変調信号を正しく復調できる。
【０００９】
これに対して、図１７（ｂ）では、サンプリングクロック信号ＳＣＫ’にジッタが有り（すなわち周期Ｔｓが変動し）、これに伴い、サンプリングポイントＳＰ’にバラツキが生じている。その結果、時間的なバラツキが検波信号ＯＵＴ’における電圧方向のバラツキに変換され、変調信号を正しく復調することが困難となる。なお、このような問題は、カードモードでもＲＷモードでも生じ得るが、特にカードモードの際により深刻となる。例えば、ＲＷモードでは、図２（ｂ）から判るように、通常、キャリア信号とサンプリングクロック信号の両方が自身で生成されるため、その高精度化等によってこのような問題をある程度は抑制できる。一方、カードモードでは、図２（ａ）から判るように、サンプリングクロック信号は自身で生成され、キャリア信号は外部のリーダライタＲＷによって生成される。このため、キャリア信号とサンプリングクロック信号との位相関係を均一に保つことに対して限界が生じ得る。
【００１０】
さらに、別の問題として、ＲＷモードでは、非特許文献１に示されるように、コミュニケーションホール（またはヌル）と呼ばれる問題がある。コミュニケーションホールとは、リーダライタ（ＲＷ）とＩＣカードとの間の相対的な位置関係に応じて、図２（ｂ）に示したように、ＩＣカードがＡＳＫ変調を加えたにも関わらず、当該変調成分が振幅方向ではなく位相方向に現れる現象である。この場合、リーダライタ（ＲＷ）は、実質的に、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調が加えられたＲＦ信号を受信することになる。
【００１１】
このコミュニケーションホールの問題を解決するためには、例えば、非特許文献１又は特許文献２で示唆されているように、直交（ＩＱ）復調方式を用いればよい。すなわち、Ｉ側クロックと、それよりも９０°位相のずれたＱ側クロックとを用いてそれぞれ検波を行う。Ｉ側とＱ側の２系統のクロックを用いることで、Ｉ側およびＱ側の一方が、ＡＳＫ変調に対する検波感度が高くＰＳＫ変調に対する検波感度が低い状態では、Ｉ側およびＱ側の他方は、ＡＳＫ変調に対する検波感度は低くＰＳＫ変調に対する検波感度が高い状態となる。したがって、２系統の検波結果で互いに補い合うことで、コミュニケーションホールが有った場合でも、変調信号を正しく復調できる。
【００１２】
ただし、本発明者等の検討によって、図１７（ａ）および図１７（ｂ）で説明したようなサンプリングミキサ回路を用いる場合、より信頼性が高い（言い換えればエラー率が低い）検波ならびに復調を行うためには、Ｉ側クロックとＱ側クロックによるサンプリングポイントの最適化が必要であることが見いだされた。
【００１３】
後述する実施の形態は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一実施の形態による無線通信システムは、特定周波数のキャリア信号に変調信号に基づく振幅変調が加わったＲＦ信号を受信するアンテナと、第１および第２サンプリングミキサ回路と、処理回路とを備える。第１サンプリングミキサ回路は、ＲＦ信号を特定周波数およびＸ°の位相でサンプリングすることで検波し、第２サンプリングミキサ回路は、ＲＦ信号を特定周波数およびＹ°の位相でサンプリングすることで検波する。処理回路は、第１および第２サンプリングミキサ回路からの第１および第２検波信号を受けて演算を行う。ここで、Ｘ°およびＹ°は、キャリア信号のゼロクロス点を０°として、９０°＜Ｘ°＜１８０°、かつ１８０°＜Ｙ°＜２７０°、かつ（１８０°−Ｘ°）≒（Ｙ°−１８０°）を満たす値であり、処理回路は、第１検波信号のレベルと第２検波信号のレベルとの間の差分値を演算する。
【発明の効果】
【００１５】
前記一実施の形態によれば、無線通信システムおよび無線通信用半導体装置において、信頼性が高い復調動作が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態による無線通信システムにおいて、その主要部の概略構成例を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、図１の無線通信システムにおけるカードモード時の概略動作例を示す模式図であり、（ｂ）は、図１の無線通信システムにおけるＲＷモード時の概略動作例を示す模式図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、図１のサンプリングミキサ回路におけるサンプリングポイントの一例を示す図であり、（ａ）はカードモード時を示す図であり、（ｂ）はＲＷモード時を示す図である。
【図４】（ａ）は、図３（ａ）を含めたサンプリングポイントの一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の効果の一例を示す図である。
【図５】図４（ａ）および図４（ｂ）の補足図である。
【図６】図１の無線通信システムにおいて、図３（ａ）のサンプリングポイントを用いた場合の動作例を示す概略図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、図１の無線通信システムにおいて、図３（ｂ）のサンプリングポイントを用いた場合の動作例を示す概略図である。
【図８】図１の無線通信システムにおいて、そのミキサ回路部のより詳細な構成例を示す回路図である。
【図９】図８のサンプリングミキサ回路の動作例を示す波形図である。
【図１０】図１の無線通信システムにおいて、そのクロック生成回路のより詳細な構成例を示す回路図である。
【図１１】図１０の動作例を示す波形図である。
【図１２】図１１とは異なるクロック生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１の無線通信システムにおいて、その処理回路のそれぞれ異なる構成例を示す回路ブロック図である。
【図１４】図１の無線通信システムを備えた携帯電話システムの概略構成例を示すブロック図である。
【図１５】図１４におけるＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）周りのより詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１６】図１５におけるＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）のより詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の前提として検討した無線通信システムにおいて、そのノイズに伴う問題点の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１８】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１９】
また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳトランジスタ）等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
《無線通信システム（主要部）の概略構成》
図１は、本発明の一実施の形態による無線通信システムにおいて、その主要部の概略構成例を示すブロック図である。図１には、ＮＦＣ（Near Field Communication）機能を実現する無線通信システムにおける受信系回路部周りの構成例が示されている。図１の無線通信システムは、アンテナＡＮＴ、ミキサ回路部ＭＩＸＢＫ、フィルタＦＬＴｉ，ＦＬＴｑ、アンプ回路部ＡＭＰＢＫ、アナログ・ディジタル変換回路部ＡＤＣＢＫ、論理回路部ＬＧＢＫ、クロック抽出回路ＣＫＥＸＴ、発振回路ＯＳＣ、クロック生成回路ＣＫＧＥＮ、およびモード設定部ＭＤＳＥＴを備える。
【００２２】
モード設定部ＭＤＳＥＴは、前述したように、ＩＣカードとして動作するカードモードかリーダライタ（ＲＷ）として動作するＲＷモードかを設定し、設定したモードをモード信号ＭＤでクロック生成回路ＣＫＧＥＮに通知する。アンテナＡＮＴは、特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）のキャリア信号に変調信号（例えば最大１ＭＨｚ程度のベースバンド信号）に基づくＡＳＫ変調（振幅変調）が加わった高周波信号（ＲＦ信号）ＲＦｉ１，ＲＦｉ２を受信する。ＲＦｉ１は、カードモードで動作している場合に受信したＲＦ信号であり、ＲＦｉ２は、ＲＷモードで動作している場合に受信したＲＦ信号である。
【００２３】
ミキサ回路部ＭＩＸＢＫは、Ｉ側サンプリングミキサ回路（第１サンプリングミキサ回路）ＭＩＸｉと、Ｑ側サンプリングミキサ回路（第２サンプリングミキサ回路）ＭＩＸｑとを備える。ＭＩＸｉは、ＲＦ信号ＲＦｉ１（又はＲＦｉ２）を特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）およびＸ°の位相（詳細は後述）でサンプリングすることで検波する。言い換えれば、ＭＩＸｉは、ＲＦｉ１（又はＲＦｉ２）をダイレクトコンバージョンする。具体的には、ＭＩＸｉは、Ｉ側ローカル信号ＬＯｉでオン・オフが制御されるＩ側サンプリングスイッチ（第１スイッチ）ＳＷｉと、ＳＷｉの出力端と接地電源電圧ＧＮＤの間に結合されるＩ側サンプリングキャパシタ（第１キャパシタ）Ｃｓｉとを含み、ＬＯｉに基づいてサンプリングを行う。
【００２４】
また、ここでは、Ｉ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｉは、更に、Ｉ側サンプリングスイッチＳＷｉの出力端に入力端が結合された出力スイッチＳＷｏｉと、ＳＷｏｉの出力端とＧＮＤの間に結合された出力キャパシタＣｏｉとを備える。ＳＷｏｉは、Ｉ側ローカル信号ＬＯｉの反転信号（／ＬＯｉ）でオン・オフが制御される。Ｉ側サンプリングキャパシタＣｓｉに蓄えられた電荷は、反転信号（／ＬＯｉ）に応じてＣｏｉに分配され、ＭＩＸｉは、Ｃｏｉの一端（ＳＷｏｉの出力端）でＩ側検波信号（第１検波信号）ＩＯＵＴを出力する。
【００２５】
同様に、Ｑ側サンプリングミキサ回路（第２サンプリングミキサ回路）ＭＩＸｑは、ＲＦ信号ＲＦｉ１（又はＲＦｉ２）を特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）およびＹ°の位相（詳細は後述）でサンプリングすることで検波（言い換えればダイレクトコンバージョン）する。具体的には、ＭＩＸｑは、Ｑ側ローカル信号ＬＯｑでオン・オフが制御されるＱ側サンプリングスイッチ（第２スイッチ）ＳＷｑと、ＳＷｑの出力端とＧＮＤの間に結合されるＱ側サンプリングキャパシタ（第２キャパシタ）Ｃｓｑとを含み、ＬＯｑに基づいてサンプリングを行う。ＭＩＸｑは、更に、ＳＷｑの出力端に入力端が結合された出力スイッチＳＷｏｑと、ＳＷｏｑの出力端とＧＮＤの間に結合された出力キャパシタＣｏｑとを備える。ＳＷｏｑは、ＬＯｑの反転信号（／ＬＯｑ）でオン・オフが制御され、ＭＩＸｑは、Ｃｏｑの一端（ＳＷｏｑの出力端）でＱ側検波信号（第２検波信号）ＱＯＵＴを出力する。
【００２６】
なお、図１のサンプリングミキサ回路ＭＩＸｉ，ＭＩＸｑは、サンプリングミキサ回路であることを概念的に示したものであり、実際の構成は図１に限定されるものではなく、例えば、後述する図８の構成例等を代表に様々な構成が適用可能である。ただし、一般的には、サンプリングミキサ回路は、サンプリングスイッチＳＷｉ，ＳＷｑとサンプリングキャパシタＣｓｉ，Ｃｓｑとを備え、その後段に様々な回路構成を備える場合が多い。
【００２７】
フィルタＦＬＴｉ，ＦＬＴｑは、例えばバンドパスフィルタやロウパスフィルタであり、それぞれ、検波信号ＩＯＵＴ，ＱＯＵＴに対して必要な信号帯域のみを通過させる。アンプ回路部ＡＭＰＢＫは、ＦＬＴｉ，ＦＬＴｑの出力信号を所定のゲインで増幅し、アナログ・ディジタル変換回路部ＡＤＣＢＫは、ＡＭＰＢＫからの出力信号をディジタル信号に変換する。論理回路部ＬＧＢＫは、ＡＤＣＢＫからのディジタル信号に基づいて‘Ｈ’レベルおよび‘Ｌ’レベルを判定し、ＲＦ信号ＲＦｉ１，ＲＦｉ２に含まれる変調信号を復調する。ここで、ＦＬＴｉ，ＦＬＴｑ，ＡＭＰＢＫ，ＡＤＣＢＫ，およびＬＧＢＫは、処理回路ＰＢＫとして機能し、当該ＰＢＫは、詳細は後述するが、主に、ＩＯＵＴのレベルとＱＯＵＴのレベルとの間の差分値を演算することで変調信号を復調する。
【００２８】
クロック抽出回路ＣＫＥＸＴは、ＲＦ信号（例えばＲＦｉ１）を受け、その中に含まれるキャリア信号を抽出し、抽出クロック信号ＣＫｅｘｔを生成する。特に限定はされないが、ＣＫＥＸＴは、ＲＦ信号の中心レベルを検出し、当該中心レベルとＲＦ信号とをコンパレータ回路で比較するような回路で構成される。発振回路ＯＳＣは、特に限定はされないが、水晶発振回路であり、特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の基準クロック信号ＣＫｏｓｃを生成する。クロック生成回路ＣＫＧＥＮは、モード設定部ＭＤＳＥＴからのモード信号ＭＤに基づいてＣＫｅｘｔかＣＫｏｓｃかを選択し、当該選択したクロック信号を用いてＩ側ローカル信号ＬＯｉおよびＱ側ローカル信号ＬＯｑを生成する。
【００２９】
図２（ａ）は、図１の無線通信システムにおけるカードモード時の概略動作例を示す模式図であり、図２（ｂ）は、図１の無線通信システムにおけるＲＷモード時の概略動作例を示す模式図である。カードモードＣＤＭＤで動作している無線通信システムは、図２（ａ）に示すように、外部のリーダライタＲＷによって生成されたＲＦ信号ＲＦｉ１を受信する。当該ＲＦｉ１は、特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の第１キャリア信号に第１変調信号（例えば最大１ＭＨｚ程度）に基づくＡＳＫ変調（振幅変調）が加わった信号となっている。
【００３０】
当該無線通信システムは、当該ＲＦ信号ＲＦｉ１を受け、まず、クロック抽出回路ＣＫＥＸＴを用いてＲＦｉ１から第１キャリア信号に相当する抽出クロック信号ＣＫｅｘｔを生成する。クロック生成回路ＣＫＧＥＮは、当該ＣＫｅｘｔ（言い換えれば第１キャリア信号）を用いてＩ側ローカル信号（第１ローカル信号）ＬＯｉおよびＱ側ローカル信号ＬＯｑ（第２ローカル信号）を生成する。そして、当該無線通信システムは、前述したミキサ回路部ＭＩＸＢＫおよびその後段の処理回路ＰＢＫにおける各種処理を経て、ＲＦｉ１に含まれる第１変調信号を復調する。
【００３１】
ＲＷモードＲＷＭＤで動作している無線通信システムは、図２（ｂ）に示すように、まず、外部のＩＣカードＣＤに向けて特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の第２キャリア信号ＣＲ２を送信する。ＣＤは、当該ＣＲ２に対して第２変調信号による負荷変調を用いてＡＳＫ変調を行う。当該無線通信システムは、当該ＣＲ２に第２変調信号（例えば最大１ＭＨｚ程度）に基づくＡＳＫ変調（振幅変調）が加わった信号となるＲＦ信号ＲＦｉ２を受信する。見方を変えれば、当該無線通信システムは、自身のアンテナＡＮＴの負荷と大きさが変動するＣＤのアンテナＡＮＴの負荷とをＣＲ２で駆動し、その結果、ＣＤのＡＮＴの負荷変動に応じたＲＦｉ２を受信する。
【００３２】
ここで、当該無線通信システムは、ＩＣカードＣＤに向けて第２キャリア信号ＣＲ２を送信する際には、発振回路ＯＳＣで生成された基準クロック信号ＣＫｏｓｃをもとに図示しないアンテナ駆動回路を介してアンテナＡＮＴを駆動する。また、クロック生成回路ＣＫＧＥＮは、当該ＣＫｏｓｃ（言い換えれば第２キャリア信号）を用いてＩ側ローカル信号（第３ローカル信号）ＬＯｉおよびＱ側ローカル信号（第４ローカル信号）ＬＯｑを生成する。そして、当該無線通信システムは、前述したミキサ回路部ＭＩＸＢＫおよびその後段の処理回路ＰＢＫにおける各種処理を経て、ＲＦｉ２に含まれる第２変調信号を復調する。
【００３３】
《サンプリングミキサ回路のサンプリングポイント》
図３（ａ）および図３（ｂ）は、図１のサンプリングミキサ回路におけるサンプリングポイントの一例を示す図であり、図３（ａ）はカードモード時を示す図であり、図３（ｂ）はＲＷモード時を示す図である。図３（ａ）に示すように、カードモードの際には、ＲＦ信号ＲＦｉ１のゼロクロス点を０°として、Ｉ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｉでは、１３５°の位相にサンプリングポイントＳＰｉが設定され、Ｑ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｑでは、２２５°の位相にサンプリングポイントＳＰｑが設定される。すなわち、図１で述べたように、ＭＩＸｉは、ＲＦｉ１を特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）およびＸ°＝１３５°の位相でサンプリングし、ＭＩＸｑは、ＲＦｉ１を特定周波数およびＹ°＝２２５°の位相でサンプリングする。
【００３４】
ここで、ＲＦ信号ＲＦｉ１のゼロクロス点は、図３（ａ）から判るように、ＲＦｉ１の立ち上がりに対応する箇所（図３（ａ）に示す０°の箇所）と、立ち下りに対応する箇所（図３（ａ）に示す１８０°の箇所）が存在する。本実施の形態では、このいずれの箇所を０°としてもよい。例えば、立ち下りに対応する箇所を０°とした場合、１３５°のサンプリングポイントＳＰｉは、図３（ａ）に当て嵌めると３１５°の箇所に該当し、２２５°のサンプリングポイントＳＰｑは、図３（ａ）に当て嵌めると４０５°の箇所に該当する。
【００３５】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＲＷモードの際には、ＲＦ信号ＲＦｉ２のゼロクロス点を０°として、Ｉ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｉでは、９０°の位相にサンプリングポイントＳＰｉが設定され、Ｑ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｑでは、１８０°の位相にサンプリングポイントＳＰｑが設定される。すなわち、図１で述べたように、ＭＩＸｉは、ＲＦｉ２を特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）およびＸ°＝９０°の位相でサンプリングし、ＭＩＸｑは、ＲＦｉ２を特定周波数およびＹ°＝１８０°の位相でサンプリングする。ゼロクロス点は、図３（ａ）の場合と同様に、立ち上がり・立ち下りのいずれの箇所であってもよく、立ち下りに対応する箇所を０°とした場合、９０°のＳＰｉは、図３（ｂ）に当て嵌めると２７０°の箇所に該当し、１８０°のＳＰｑは、図３（ｂ）に当て嵌めると３６０°の箇所に該当する。
【００３６】
《カードモード時のサンプリングポイントの詳細》
図４（ａ）は、図３（ａ）を含めたサンプリングポイントの一例を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の効果の一例を示す図である。図５は、図４（ａ）および図４（ｂ）の補足図である。図３（ａ）では、カードモードＣＤＭＤ時のサンプリングポイントＳＰｉとしてＸ°＝１３５°、サンプリングポイントＳＰｑとしてＹ°＝２２５°を設定したが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、図４（ａ）に示すように、ＲＦ信号ＲＦｉ１のゼロクロス点を０°として、ＳＰｉは９０°＜Ｘ°＜１８０°の範囲で設定すればよく、ＳＰｑは１８０°＜Ｙ°＜２７０°の範囲で設定すればよい。ただし、この場合、ΔＰｉ（＝１８０°−Ｘ°）≒ΔＰｑ（＝Ｙ°−１８０°）を満たすことが望ましい。なお、図３（ａ）の場合と同様に、ゼロクロス点は、ＲＦｉ１の立ち上がりの箇所に限らず、立ち下がりの箇所であってもよい。
【００３７】
図４（ｂ）には、ＲＦ信号ＲＦｉ１と、ＲＦｉ１にジッタ等が生じた場合のＲＦ信号ＲＦｉ１’とが示される。さらに、サンプリングポイントＳＰｉ，ＳＰｑでＲＦｉ１をそれぞれ検波した場合の検波信号ＩＯＵＴ，ＱＯＵＴと、当該ＳＰｉ，ＳＰｑでＲＦｉ１’をそれぞれ検波した場合の検波信号ＩＯＵＴ’，ＱＯＵＴ’とが示される。図４（ａ）に示すような範囲にＳＰｉ，ＳＰｑを設定することで、図４（ｂ）から判るように、ＲＦｉ１にジッタ等が生じた場合でも、Ｉ側検波信号とＱ側検波信号との間の差分値を演算することで、ジッタ等の影響が低減でき、信頼性が高い復調動作が実現できる。
【００３８】
すなわち、Ｉ側検波信号およびＱ側検波信号では、ＲＦ信号のジッタ等に伴う電圧方向のズレが同相に生じる可能性が高いため、その差分値を演算することで、ΔＩＱ（＝ＩＯＵＴ−ＱＯＵＴ）≒ΔＩＱ’（＝ＩＯＵＴ’−ＱＯＵＴ’）を実現し易くなる。ただし、図５に示すように、ＲＦ信号ＲＦｉ１では、ある所定の時間変動Δｔに対する電圧変動がゼロクロス点付近（ΔＶ２）では大きく、頂点付近（ΔＶ１）では小さくなる。したがって、ＲＦ信号のジッタ等に伴う電圧方向のズレ量をＩ側検波信号およびＱ側検波信号で同程度にするために、図４（ａ）に示したように、ΔＰｉ（＝１８０°−Ｘ°）≒ΔＰｑ（＝Ｙ°−１８０°）を満たすことが望ましい。
【００３９】
さらに、その中でも特に、図３（ａ）に示したように、Ｘ°＝１３５°およびＹ°＝２２５°であることが望ましい。その理由の一つとして、Ｘ°とＹ°がそれぞれ頂点付近（図３（ａ）では９０°と２７０°）に近づくほど、ジッタ等に伴う電圧方向のズレが逆相に生じる事態を招き易くなり、逆に、Ｘ°とＹ°がそれぞれゼロクロス点（図３（ａ）では１８０°）に近づくほど、Ｉ側検波信号とＱ側検波信号との間の差分値が小さくなることが挙げられる。また、理由の他の一つとして、図３（ｂ）に示したように、ＲＷモードでは、位相が９０°異なるサンプリングポイントＳＰｉ，ＳＰｑが用いられるため、カードモードでも位相が９０°異なるＳＰｉ，ＳＰｑを用いることで当該ＳＰｉ，ＳＰｑを生成するための回路（図１のクロック生成回路ＣＫＧＥＮ）を簡略化できることが挙げられる。
【００４０】
図６は、図１の無線通信システムにおいて、図３（ａ）のサンプリングポイントを用いた場合の動作例を示す概略図である。図６に示すように、ＲＦ信号にジッタが無い場合（破線のＲＦｉ１の場合）、Ｉ側検波信号ＩＯＵＴおよびＱ側検波信号ＱＯＵＴのそれぞれで所望の信号レベルが得られ、その差分値（ＩＯＵＴ−ＱＯＵＴ）を演算することで、当該信号レベルを更に拡大することが可能になる。一方、ＲＦ信号にジッタが有る場合（実線のＲＦｉ１’の場合）、Ｉ側検波信号ＩＯＵＴ’およびＱ側検波信号ＱＯＵＴ’のそれぞれのみでは正しい復調が困難な信号レベルになり得るが、その差分値（ＩＯＵＴ’−ＱＯＵＴ’）を演算することで、ジッタが無い場合（ＩＯＵＴ−ＱＯＵＴ）と同等の信号レベルを確保できる。なお、ここでは、ＲＦ信号にジッタが生じた場合を例としたが、ジッタによってサンプリングポイントがズレた場合も同じである。
【００４１】
《ＲＷモード時のサンプリングポイントの詳細》
図７（ａ）および図７（ｂ）は、図１の無線通信システムにおいて、図３（ｂ）のサンプリングポイントを用いた場合の動作例を示す概略図である。図７（ａ）には、ＲＷモードＲＷＭＤの際のＲＦ信号ＲＦｉ２として、ＡＳＫ変調が加わっているＲＦｉ２を受信した場合の動作例が示されている。この場合、ＲＦｉ２の頂点で最大の検波感度が得られ、ＲＦｉ２のゼロクロス点で最小の検波感度となる。そこで、図３（ｂ）で述べたように、サンプリングポイントＳＰｉを頂点となるＸ°＝９０°に設定し、サンプリングポイントＳＰｑをゼロクロス点となるＹ°＝１８０°に設定する。これにより、ＳＰｉによる検波信号ＩＯＵＴはＡＳＫの変調信号を反映した所望の信号レベルとなり、ＳＰｑによる検波信号ＱＯＵＴは理想的にはゼロの信号レベルとなる。
【００４２】
一方、図７（ｂ）には、ＲＷモードＲＷＭＤの際のＲＦ信号ＲＦｉ２として、ＰＳＫ変調が加わっているＲＦｉ２を受信した場合の動作例が示されている。図７（ｂ）は、前述したコミュニケーションホールの場合の動作例である。すなわち、図７（ｂ）の期間Ｔｐにおいて、図２（ｂ）のＩＣカードＣＤがＡＳＫ変調を加えているにも関わらず、それが位相方向に作用し、ＲＷＭＤで動作している無線通信システムのアンテナＡＮＴはＰＳＫ変調が加わったＲＦｉ２を受信する。
【００４３】
この場合、ＲＦ信号ＲＦｉ２の頂点で最小の検波感度となり、ＲＦｉ２のゼロクロス点で最大の検波感度が得られる。そこで、図３（ｂ）で述べたように、サンプリングポイントＳＰｉを頂点となるＸ°＝９０°に設定し、サンプリングポイントＳＰｑをゼロクロス点となるＹ°＝１８０°に設定する。これにより、ＳＰｉによる検波信号ＩＯＵＴは理想的にはゼロの信号レベルとなり、ＳＰｑによる検波信号ＱＯＵＴはＰＳＫの変調信号を反映した所望の信号レベルとなる。
【００４４】
したがって、コミュニケーションホールの有無に関わらず、Ｉ側検波信号ＩＯＵＴとＱ側検波信号ＱＯＵＴとの間の差分値を演算することで、ＡＳＫ変調に対する検波感度とＰＳＫ変調に対する検波感度とが補完され、信頼性が高い復調動作が実現可能になる。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）で仮に（ＩＯＵＴ−ＱＯＵＴ）の演算を行う場合、図７（ａ）では信号レベルが小→大→小となり、図７（ｂ）では信号レベルが大→小→大となる。この信号レベルの大小と論理の‘Ｈ’レベルおよび‘Ｌ’レベルとの対応関係は、通信の開始段階で行われるプリアンブルで適宜定められるため、図７（ａ）と図７（ｂ）における対応関係の逆転は特に問題とならない。例えば、プリアンブルの中で予め定まっている‘Ｈ’レベルの期間が図７（ｂ）の期間Ｔｐであった場合には、信号レベルの小を‘Ｈ’レベルに対応付ければよい。
【００４５】
以上のように、本実施の形態の無線通信システムは、カードモードとＲＷモードでそれぞれ異なるサンプリングポイントを設定し、カードモードとＲＷモードで共通にＩ側検波信号ＩＯＵＴとＱ側検波信号ＱＯＵＴとの間の差分値を演算する方式を用いている。これによって、ジッタの有無ならびにコミュニケーションホールの有無に関わらず、信頼性が高い（言い換えればエラー率が低く、正確な）復調動作が実現可能になる。これに加えて更に、処理回路ＰＢＫの回路規模の削減や処理内容の簡素化等が実現可能になる。
【００４６】
例えば、比較例として、位相が９０°異なるＩ側およびＱ側のサンプリングポイントをそれぞれ適当に定め、Ｉ側検波信号ＩＯＵＴおよびＱ側検波信号ＱＯＵＴとで、「ＩＯＵＴ＋ＱＯＵＴ」、「ＩＯＵＴ−ＱＯＵＴ」、「−ＩＯＵＴ＋ＱＯＵＴ」、「−ＩＯＵＴ−ＱＯＵＴ」を演算し、最も信号レベルが大きいものを選択するような方式が考えられる。この場合、処理回路ＰＢＫの回路規模の増大や処理内容の複雑化等を招くと共に、必ずしも十分な信号レベルが得られない場合も有り得る。本実施の形態の方式は、このような比較例と比べた場合でも、有益な効果が得られる。なお、図３（ａ）および図３（ｂ）に示したサンプリングポイントＳＰｉ，ＳＰｑは、必ずしも厳密に図３（ａ）および図３（ｂ）の値である必要はなく、その近辺の例えば±１０°程度の範囲であってもほぼ同様の効果が得られる。
【００４７】
《サンプリングミキサ回路の詳細》
図８は、図１の無線通信システムにおいて、そのミキサ回路部のより詳細な構成例を示す回路図である。図９は、図８のサンプリングミキサ回路の動作例を示す波形図である。図８のミキサ回路部ＭＩＸＢＫ１は、Ｉ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｉおよびＱ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｑと、アンテナで受信したＲＦ信号ＲＦｉを電流信号に変換するトランスコンダクタンスアンプＴＡとを備える。ＭＩＸｉ，ＭＩＸｑのそれぞれは、ＭＴＤＳＭ（Multi Tap Direct Sampling Mixer）等と呼ばれる回路構成を備える。
【００４８】
Ｉ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｉは、Ｉ側サンプリングスイッチＳＷｉおよびＩ側サンプリングキャパシタＣｓｉに加えて、２個のバンクＳＡＺＢＫ，ＳＢＺＢＫと、出力部ＯＴＢＫを備える。ＳＡＺＢＫ，ＳＢＺＢＫのそれぞれは、複数（ここでは８個）のスイッチＳＷ１〜ＳＷ８および複数（ここでは４個）のキャパシタＣｒを備え、ＯＴＢＫは、複数のスイッチＳＷｒ，ＳＷｄとキャパシタＣｂを備える。
【００４９】
ここで、図９に示すように、まず、バンクＳＡＺＢＫにおいて、スイッチＳＷ５〜ＳＷ８がオフの状態で、ＳＷ１〜ＳＷ４の中からＳＷ１のみがオンに制御され、この状態でＩ側サンプリングスイッチＳＷｉがＩ側ローカル信号ＬＯｉによって複数回オンに制御される。その結果、トランスコンダクタンスアンプＴＡからの電流に伴う電荷がサンプリングキャパシタＣｓｉとＳＷ１に対応するキャパシタＣｒに順次蓄えられる。この動作により、移動平均フィルタの特性が得られる。次いで、ＳＷ１の代わりにＳＷ２をオンに制御し、この状態で、ＳＷｉがＬＯｉによって複数回オンに制御される。その結果、ＴＡからの電流に伴う電荷がＣｓｉとＳＷ２に対応するキャパシタＣｒに順次蓄えられる。このＣｓｉの電荷を保ったままＣｒを切り替える動作によりＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタの特性が得られる。
【００５０】
以降、同様にして、ＳＷ２からＳＷ３への切り替えと、ＳＷ３からＳＷ４への切り替えが順に行われる。その後、ＳＷ５〜ＳＷ８をオンに制御することで、ＳＷ１〜ＳＷ４にそれぞれ対応するキャパシタＣｒに蓄えられた電荷がスイッチＳＷｄを介してキャパシタＣｂに分配される。このＣｂによってＩ側検波信号ＩＯＵＴが得られる。その後は、スイッチＳＷｒがオンに制御され、各Ｃｒの電荷が放電される。また、ＳＷ５〜ＳＷ８をオンに制御している間は、前述したバンクＳＡＺＢＫの場合と同様にしてバンクＳＢＺＢＫの動作が行われる。
【００５１】
Ｑ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｑの構成および動作に関しても、Ｑ側ローカル信号ＬＯｑが用いられることを除いてＩ側サンプリングミキサ回路ＭＩＸｉの場合と同様である。なお、実際には、各バンクＳＡＺＢＫ，ＳＢＺＢＫにおけるスイッチおよびキャパシタＣｒの数は、キャリア信号の周波数と変調信号の周波数に応じて適宜設定される。また、サンプリングミキサ回路は、その他にも様々な構成が知られており、前述した本実施の形態のサンプリングポイントに基づいてローカル信号ＬＯｉ，ＬＯｑの位相を調整すれば、そのいずれの構成を適用してもよい。
【００５２】
《クロック生成回路の詳細》
図１０は、図１の無線通信システムにおいて、そのクロック生成回路のより詳細な構成例を示す回路図である。図１１は、図１０の動作例を示す波形図である。図１０に示すクロック生成回路ＣＫＧＥＮ１は、ＤＬＬ（Delay Locked Loop）回路等と呼ばれ、位相比較回路ＰＤと、チャージポンプ回路ＣＰと、ループフィルタＬＦと、ドライバ回路ＤＶと、複数（ここでは８個）の遅延素子ＤＬＹ１〜ＤＬＹ８を備える。また、ここでは、ＣＫＧＥＮ１は、更に、モード信号ＭＤに応じてクロック信号（入力クロック信号）ＣＬＫ０を選択する選択回路ＳＥＬを備える。ＳＥＬは、ＭＤがカードモードを示す場合にはＣＬＫ０として図１の抽出クロック信号ＣＫｅｘｔを選択し、ＭＤがＲＷモードを示す場合にはＣＬＫ０として図１の基準クロック信号ＣＫｏｓｃを選択する。
【００５３】
クロック信号（入力クロック信号）ＣＬＫ０は、遅延素子ＤＬＹ１〜ＤＬＹ８を介して順次遅延され、ＤＬＹ８よりクロック信号（出力クロック信号）ＣＬＫ８として出力される。遅延素子ＤＬＹ１〜ＤＬＹ８は、それぞれ同一の回路で構成され、同じ遅延時間を持つ。位相比較回路ＰＤは、ＣＬＫ０とＣＬＫ８の位相を比較し、その位相比較結果をチャージポンプ回路ＣＰに出力する。ＣＰは、ＰＤの位相比較結果（例えばＣＬＫ０を基準にＣＬＫ８の位相がどの程度進んでいるか、あるいはどの程度遅れているか）に応じてループフィルタＬＦの充電または放電を行う。ドライバ回路ＤＶはＬＦの出力レベルに応じて制御電圧Ｖｃｎｔを生成し、ＤＬＹ１〜ＤＬＹ８は、このＶｃｎｔに応じて遅延時間が制御される。これにより、入力クロック信号と出力クロック信号の位相が一致するように、ＤＬＹ１〜ＤＬＹ８の遅延時間が制御される。
【００５４】
図１０のＤＬＬ回路がロックした状態では、図１１に示すように、遅延素子ＤＬＹ１〜ＤＬＹ８は、抽出クロック信号ＣＫｅｘｔまたは基準クロック信号ＣＫｏｓｃと同じ特定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）を持ち、順に位相が４５°ずつシフトしたクロック信号ＣＬＫ１〜ＣＬＫ８を生成する。したがって、カードモードＣＤＭＤ時のＩ側およびＱ側ローカル信号（第１および第２ローカル信号）ＬＯｉ，ＬＯｑとして例えばＣＬＫ３，ＣＬＫ５を用いることで、図３（ａ）に示した１３５°および２２５°のサンプリングポイントＳＰｉ，ＳＰｑを実現できる。この場合、ＣＬＫ３，ＣＬＫ５の立ち上がりエッジをＳＰｉ，ＳＰｑとすることも、立ち下がりエッジをＳＰｉ，ＳＰｑとすることも可能である。そのため、ＣＬＫ３，ＣＬＫ５の代わりにＣＬＫ７，ＣＬＫ１を用いてもよい。
【００５５】
また、ＲＷモードＲＷＭＤ時のＩ側およびＱ側ローカル信号（第３および第４ローカル信号）ＬＯｉ，ＬＯｑとして例えばＣＬＫ２，ＣＬＫ４を用いることで、図３（ｂ）に示した９０°および１８０°のサンプリングポイントＳＰｉ，ＳＰｑを実現できる。この場合、ＣＬＫ２，ＣＬＫ４の立ち上がりエッジをＳＰｉ，ＳＰｑとすることも、立ち下がりエッジをＳＰｉ，ＳＰｑとすることも可能である。そのため、ＣＬＫ２，ＣＬＫ４の代わりにＣＬＫ６，ＣＬＫ８を用いてもよい。なお、ＳＰｉ，ＳＰｑは、通常、図１のサンプリングスイッチＳＷｉ，ＳＷｑがオンからオフに遷移するタイミングで定められる。
【００５６】
図１２は、図１１とは異なるクロック生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。図１２に示すクロック生成回路ＣＫＧＥＮ２は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路等と呼ばれ、位相比較回路ＰＤと、チャージポンプ回路ＣＰと、ループフィルタＬＦと、電圧制御発振回路ＶＣＯと、分周回路ＮＤＩＶを備える。また、ここでは、ＣＫＧＥＮ２は、更に、モード信号ＭＤに応じてクロック信号ＣＬＫ０を選択する選択回路ＳＥＬと、ＮＤＩＶからの信号を用いてＩ側およびＱ側ローカル信号ＬＯｉ，ＬＯｑを生成する比較回路ＣＭＰとを備える。ＳＥＬは、図１１の場合と同様である。
【００５７】
位相比較回路ＰＤは、クロック信号ＣＬＫ０の位相と、分周回路ＮＤＩＶから出力されたクロック信号ＣＬＫ０ｘ１の位相とを比較し、その位相比較結果をチャージポンプ回路ＣＰに出力する。ＣＰは、ＰＤの位相比較結果（例えばＣＬＫ０を基準にＣＬＫ０ｘ１の位相がどの程度進んでいるか、あるいはどの程度遅れているか）に応じてループフィルタＬＦの充電または放電を行う。電圧制御発振回路ＶＣＯは、ＬＦによって生成される制御電圧Ｖｃｎｔに応じた発振周波数を持つクロック信号ＣＬＫｘ４を生成する。ＮＤＩＶは、ＶＣＯからのＣＬＫｘ４を４分周してＣＬＫ０ｘ１を出力する。
【００５８】
図１２のＰＬＬ回路がロックした状態では、電圧制御発振回路ＶＣＯは、クロック信号ＣＬＫ０の４倍の発振周波数を持つクロック信号ＣＬＫｘ４を生成し、分周回路ＮＤＩＶは、ＣＬＫ０の１倍の発振周波数を持つクロック信号ＣＬＫｘ１を生成する。ＮＤＩＶは、この分周動作の過程で、ＣＬＫ０の２倍の発振周波数を持つクロック信号ＣＬＫｘ２を生成する。この際に、ＮＤＩＶは、ＣＬＫｘ４，ＣＬＫｘ２，ＣＬＫｘ１をそれぞれ１ビットとして、ＣＬＫ０の１周期で一巡する３ビットのカウンタとみなせる。この場合、１ビットのカウントが４５°の位相に対応する。
【００５９】
したがって、例えば、カードモードの場合には、比較回路ＣＭＰを用いて、１３５°の位相を表すカウンタ設定値ＩＳＥＴと２２５°の位相を表すカウンタ設定値ＱＳＥＴとでそれぞれトリガをかけることで、ローカル信号ＬＯｉ，ＬＯｑが生成される。同様に、ＲＷモードの場合には、ＣＭＰを用いて、９０°の位相を表すＩＳＥＴと１８０°の位相を表すＱＳＥＴとでそれぞれトリガをかけることで、ＬＯｉ，ＬＯｑが生成される。
【００６０】
このように、図１のクロック生成回路ＣＫＧＥＮは、ＤＬＬ回路やＰＬＬ回路によって構成される。また、図示は省略するが、このような位相同期方式ではなく、場合によっては位相補間方式を用いた構成でも実現可能である。ただし、例えば図１１と図１２の比較から判るように、ＤＬＬ回路を用いることで、回路構成をより簡素化でき、また、４逓倍クロック等を生成する必要がないため消費電力の低減が図れ、更に、位相調整の高精度化も図り易い。したがって、このような観点から、ＣＫＧＥＮは、ＤＬＬ回路で構成することがより望ましい。
【００６１】
なお、比較例として、仮にＰＬＬ回路やＤＬＬ回路のような負帰還構成の制御ループを用いない場合には、ＰＶＴ（プロセス・電圧・温度）の条件によって、十分な精度を持つ位相調整が行えない場合がある。特に、図７（ｂ）に示したＲＷモードにおけるコミュニケーションホールの場合には、例えば、カードモード時の図３（ａ）のような箇所にサンプリングポイントＳＰｉ，ＳＰｑがズレると、Ｉ側検波信号ＩＯＵＴとＱ側検波信号ＱＯＵＴとの間の差分値を用いても、正しい復調動作が困難となる場合がある。そこで、位相調整を高精度に行うためには、ＰＬＬ回路やＤＬＬ回路（特にＤＬＬ回路）を用いることが望ましい。また、ローカル信号ＬＯｉ，ＬＯｑは、必ずしも図１１のような５０％のデューティを持つ信号である必要はなく、場合によってはサンプリングスイッチをオンに制御するオンデューティを適宜調整することも可能である。
【００６２】
《処理回路の詳細》
図１３（ａ）、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）は、図１の無線通信システムにおいて、その処理回路のそれぞれ異なる構成例を示す回路ブロック図である。図１３（ａ）に示す処理回路ＰＢＫ１では、アンプ回路部ＡＭＰＢＫはＩ側およびＱ側にそれぞれ対応する２個のアンプ回路ＡＭＰｉ，ＡＭＰｑで構成され、アナログ・ディジタル変換回路部ＡＤＣＢＫもＩ側およびＱ側にそれぞれ対応する２個のアナログ・ディジタル変換回路ＡＤＣｉ，ＡＤＣｑで構成される。この場合、論理回路部ＬＧＢＫは、ＡＤＣｉ，ＡＤＣｑからのディジタル信号を受け、その差分値をディジタル演算することで‘Ｈ’レベル又は‘Ｌ’レベルの復調を行う。
【００６３】
図１３（ｂ）に示す処理回路ＰＢＫ２では、アンプ回路部ＡＭＰＢＫはＩ側検波信号ＩＯＵＴとＱ側検波信号ＱＯＵＴを差動入力として所定のゲインで増幅する差動アンプ回路ＡＭＰＤで構成され、アナログ・ディジタル変換回路部ＡＤＣＢＫも差動型のアナログ・ディジタル変換回路ＡＤＣＤで構成される。この場合、ＡＤＣＤからのディジタル信号は、ＩＯＵＴとＱＯＵＴとの間の差分値を表すため、論理回路部ＬＧＢＫは、そのディジタル信号の大きさに応じて‘Ｈ’レベル又は‘Ｌ’レベルの復調を行えばよい。
【００６４】
図１３（ｃ）に示す処理回路ＰＢＫ３では、アンプ回路部ＡＭＰＢＫはＩ側およびＱ側で共通に用いる１個のアンプ回路ＡＭＰｉｑで構成され、アナログ・ディジタル変換回路部ＡＤＣＢＫもＩ側およびＱ側で共通に用いる１個のアナログ・ディジタル変換回路ＡＤＣｉｑで構成される。このようにＡＭＰｉｑおよびＡＤＣｉｑを共通で用いるため、ここでは、ＡＭＰＢＫの入力側に選択スイッチＴＳＷ１が設けられ、ＡＤＣＢＫの出力側に選択スイッチＴＳＷ２が設けられる。この場合、ＴＳＷ１，ＴＳＷ２は、共にＩ側とＱ側を時分割で交互に選択し、これに応じて、論理回路部ＬＧＢＫは、Ｉ側に対応するディジタル信号とＱ側に対応するディジタル信号を時分割で交互に受ける。ＬＧＢＫは、この交互に受けたディジタル信号の差分値をディジタル演算することで、‘Ｈ’レベル又は‘Ｌ’レベルの復調を行う。
【００６５】
アンプ回路やアナログ・ディジタル変換回路は、通常、固有のオフセット電圧等を持ち、例えばＩ側とＱ側でオフセット電圧等が異なると、復調の際の精度が低下する恐れがある。したがって、この観点から、図１３（ａ）よりも図１３（ｂ）または図１３（ｃ）の構成例を用いる方が望ましい。さらに、図１３（ｂ）と図１３（ｃ）を比較すると、選択スイッチＴＳＷ１，ＴＳＷ２の切り替えや、論理回路部ＬＧＢＫの処理に伴う処理の容易性の観点からは、図１３（ｃ）よりも図１３（ｂ）の構成例の方が望ましい。このように、本実施の形態の方式を用いれば、Ｉ側とＱ側の差分値のみを演算すればよいため、図１３（ｂ）の構成例を代表に、処理回路ＰＢＫの回路構成や処理内容を簡素化することが可能になる。
【００６６】
《携帯電話システムへの適用例》
図１４は、図１の無線通信システムを備えた携帯電話システムの概略構成例を示すブロック図である。図１４に示す携帯電話システムは、携帯電話装置ＭＤＥＶと、それに接続された携帯用アンテナＡＮＴＦおよびＮＦＣ用アンテナＡＮＴＮを備える。ＭＤＥＶは、ＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）ＮＦＣＣＰ、携帯用高周波信号処理ユニットＲＦＦＵ、ベースバンドプロセッサユニットＢＢＵ、アプリケーションプロセッサユニットＡＰＰＵ、および各種周辺ユニットＰＥＲＩＵなどを含み、これらは一つの筐体内に搭載されている。
【００６７】
各種周辺ユニットＰＥＲＩＵは、携帯電話システムが備える各種機能を実現するためのハードウェアであり、特に限定はされないが、ディスプレイ、マイク、スピーカ等の各種駆動回路や、カメラ等のセンサ回路などを代表に様々なものが挙げられる。アプリケーションプロセッサユニットＡＰＰＵは、携帯電話システム内に格納された各種アプリケーションプログラムを実行する。ベースバンドプロセッサユニットＢＢＵは、例えば、アプリケーションプロセッサユニットＡＰＰＵが外部通信を行う際に、当該外部通信で必要とされるベースバンドでの各種処理を行う。携帯用高周波信号処理ユニットＲＦＦＵは、携帯用アンテナＡＮＴＦとＢＢＵとの間で、主に、ベースバンド信号の高周波信号（例えば２ＧＨｚ帯等）へのアップコンバートや、高周波信号のベースベンド信号へのダウンコンバート等を行う。
【００６８】
ＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）ＮＦＣＣＰは、ＮＦＣ用高周波信号処理ユニットＲＦＮＵおよびセキュリティユニットＳＥＣＵなどを備える。当該ＮＦＣＣＰおよびＮＦＣ用アンテナＡＮＴＮは、ＮＦＣユニットＮＦＣＵを構成する。図１に示したアンテナＡＮＴは、図１４のＡＮＴＮに対応し、図１に示したＡＮＴ以外の部分は、図１４のＲＦＮＵ内に含まれる。ＡＮＴＮは、例えばコイルで構成され、電磁誘導方式を用いて無線通信を行う。ＲＦＮＵは、ベースバンド信号（例えば最大１ＭＨｚ程度）の高周波信号（例えば１３．５６ＭＨｚ）へのアップコンバートや、図１等で述べた方式に基づいて高周波信号のベースベンド信号へのダウンコンバート等を行う。ＳＥＣＵは、この通信処理の過程で認証等の処理を行うことで個人情報等を保護する。
【００６９】
近年、このようなモバイル機器では、小型化、高機能化、高速化等により、様々な機能が小さいエリアに凝縮され、ノイズの問題がより顕著になってきている。また、モバイル機器は、様々な環境で使用されるため温度等の変動が生じ易い。そこで、図１０等に示したようなクロック生成回路を用いて位相を高精度に制御し、図３等に示したようなサンプリングポイントに設定することで、このようなモバイル機器においても信頼性が高い復調動作が実現可能になる。
【００７０】
図１５は、図１４におけるＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）周りのより詳細な構成例を示すブロック図である。図１５では、ＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）ＮＦＣＣＰに加えて、ＮＦＣＣＰとＮＦＣ用アンテナＡＮＴＮとの間に設けられた整流装置ＲＥＣＴと、ＮＦＣＣＰと図１４のベースバンドプロセッサユニットＢＢＵとの間に設けられたホストインタフェース装置ＨＳＴＩＦとが示されている。ＲＥＣＴは、ＡＮＴＮで受信した高周波信号をダイオードブリッジ回路等を用いて整流し、電源電圧を生成する。当該電源電圧は、例えばカードモードの際に使用される。
【００７１】
ホストインタフェース装置ＨＳＴＩＦは、ＮＦＣチップＮＦＣＣＰとベースバンドプロセッサユニットＢＢＵとの間の通信を適宜制御する。ＮＦＣＣＰには、外付け部品として図１の発振回路（ここでは水晶発振回路）ＯＳＣで使用する水晶振動子ＸＴＡＬ等が接続されている。整流装置ＲＥＣＴ、ＮＦＣＣＰ、およびＨＳＴＩＦは、特に限定はされないが、１個の配線基板上にモジュールとして実装される。なお、ＲＥＣＴやＨＳＴＩＦは、場合によってはＮＦＣＣＰ内で形成することも可能である。
【００７２】
図１６は、図１５におけるＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）のより詳細な構成例を示すブロック図である。図１６に示すＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）ＮＦＣＣＰは、高周波信号処理用のアナログ回路部ＲＦＡＢＫおよびディジタル回路部ＲＦＬＢＫ、セキュリティ回路部ＳＥＣＢＫ、プロセッサ回路ＣＰＵ、不揮発性メモリ（ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ）、および揮発性メモリＲＡＭ等を備える。ＲＦＡＢＫには、送信系回路部ＴＸＢＫおよび受信系回路部ＲＸＢＫが含まれる。
【００７３】
例えば、図１に示した各種アナログ回路（ＭＩＸＢＫ，ＦＬＴｉ，ＦＬＴｑ，ＡＭＰＢＫ，ＡＤＣＢＫ，ＣＫＥＸＴ，ＯＳＣ，ＣＫＧＥＮ）は、ＲＦＡＢＫ内に含まれ、その大部分はＲＸＢＫ内に含まれる。また、例えば、図１に示した各種ディジタル回路（ＭＤＳＥＴ，ＬＧＢＫ）は、ＲＦＬＢＫ内に含まれる。プロセッサ回路ＣＰＵは、例えば、揮発性メモリＲＡＭをワーク用として用いながら、不揮発性メモリ（ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ）に格納された所定のプログラム（ＲＷモード用制御プログラムやカードモード用制御プログラム等）を実行する。このプログラムの実行過程で、高周波ディジタル回路部ＲＦＬＢＫは、変調・復調および符号化等に伴うディジタル信号の処理や、高周波アナログ回路部ＲＦＡＢＫのシーケンス制御等を行い、セキュリティ回路部ＳＥＣＢＫは認証動作等を行う。
【００７４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７５】
例えば、ここでは、１３．５６ＭＨｚの電磁波信号を用いた無線通信システムを例に説明を行ったが、これに限定されるものではなく、ＡＳＫ変調を用いる無線通信システムであれば、同様に適用して同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００７６】
ＡＤＣ  アナログ・ディジタル変換回路
ＡＤＣＢＫ  アナログ・ディジタル変換回路部
ＡＤＣＤ  差動型のアナログ・ディジタル変換回路
ＡＭＰ  アンプ回路
ＡＭＰＢＫ  アンプ回路部
ＡＭＰＤ  差動アンプ回路
ＡＮＴ  アンテナ
ＡＮＴＦ  携帯用アンテナ
ＡＮＴＮ  ＮＦＣ用アンテナ
ＡＰＰＵ  アプリケーションプロセッサユニット
ＢＢＵ  ベースバンドプロセッサユニット
Ｃ  キャパシタ
ＣＤ  ＩＣカード
ＣＤＭＤ  カードモード
ＣＫ，ＣＬＫ  クロック信号
ＣＫＥＸＴ  クロック抽出回路
ＣＫＧＥＮ  クロック生成回路
ＣＭＰ  比較回路
ＣＰ  チャージポンプ回路
ＣＰＵ  プロセッサ回路
ＣＲ  キャリア信号
ＤＬＹ  遅延素子
ＤＶ  ドライバ回路
ＦＬＴ  フィルタ
ＧＮＤ  接地電源電圧
ＨＳＴＩＦ  ホストインタフェース装置
ＩＳＥＴ，ＱＳＥＴ  カウンタ設定値
ＬＦ  ループフィルタ
ＬＧＢＫ  論理回路部
ＬＯ  ローカル信号
ＭＤ  モード信号
ＭＤＥＶ  携帯電話装置
ＭＤＳＥＴ  モード設定部
ＭＩＸ  サンプリングミキサ回路
ＭＩＸＢＫ  ミキサ回路部
ＮＤＩＶ  分周回路
ＮＦＣＣＰ  ＮＦＣチップ（無線通信用半導体装置）
ＮＦＣＵ  ＮＦＣユニット
ＯＳＣ  発振回路
ＯＴＢＫ  出力部
ＯＵＴ，ＯＵＴ’，ＩＯＵＴ，ＱＯＵＴ，ＩＯＵＴ’，ＱＯＵＴ’  検波信号
ＰＢＫ  処理回路
ＰＤ  位相比較回路
ＰＥＲＩＵ  各種周辺ユニット
ＲＡＭ  揮発性メモリ
ＲＥＣＴ  整流装置
ＲＦ，ＲＦ’  高周波信号（ＲＦ信号）
ＲＦＡＢＫ  アナログ回路部
ＲＦＦＵ  携帯用高周波信号処理ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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