(57)【要約】【課題】低消費電力で且つ高速な反射波データ伝送を実現するとともに、サブキャリア変調した際の変調反射波のサイドローブへの広がりを抑制する。【解決手段】データ読取装置からの無変調キャリアＦｏにサブキャリア変調波Ｆｓをアナログ・ミキサで混合し、新たな変調波Ｆｏ±Ｆｓを生成する。アナログのサブキャリア変調波を使用できることから、サブキャリアを用いた１次変調には、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭなどように振幅方向に２値以上の情報を持ち、高速な変調方式を適用することが可能となる。新たな変調波Ｆｏ±Ｆｓは帯域制限のかかったものであり、他システムへの妨害を軽減できる。【選択図】  図１
2008228136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無変調キャリアに対する反射波にデータを乗せて返送するデータ伝送装置であって、
通信相手となるデータ読取装置からの無変調キャリアＦｏを受信するとともにその反射波を送信するアンテナと、
サブキャリア周波数Ｆｓを生成するサブキャリア発振手段と、
サブキャリア周波数Ｆｓを用いて送信データをデジタル変調するサブキャリア変調手段と、
前記サブキャリア変調手段により生成されるデジタル変調信号をアナログ信号に変換してアナログのサブキャリア変調波Ｆｓを生成するＤＡ変換手段と、
無変調キャリアＦｏにアナログのサブキャリア変調波Ｆｓを混合して、新たな変調波Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓを生成する周波数混合手段と、
を具備することを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
前記サブキャリア変調手段は、ＰＳＫやＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い変調方式、又は、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭといった２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用する、
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項３】
前記サブキャリア変調手段は、変調波に対して帯域制限を与えるデジタル・フィルタを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項４】
前記周波数混合手段は、非飽和領域に動作点が設定されたダイオードで構成される、前記ＤＡ変換手段から供給されるアナログ変調信号と、前記バンドパス・フィルタを介したアンテナ受信信号の２ポートを入力に持つアナログ・ミキサであり、
前記アンテナと前記周波数混合手段の間には、Ｆｏと、Ｆｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方を通過させる特性を持つバンドパス・フィルタが配設される、
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項５】
前記周波数混合手段は、前記アンテナの受信信号を分配する分配器と、前記のアナログ変調波Ｆｓと前記分配器により分配されたアンテナ受信信号Ｆｏとを混合して新たな変調波Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓからなる変調反射波を生成するＦＥＴミキサと、Ｆｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方の変調反射波を通過させる特性を持つバンドパス・フィルタを備え、前記分配器はＦｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方からなる変調反射波を前記アンテナから送出する、
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項６】
前記分配器は、３ｄＢカップラ又はウィルキンソン・デバイダで構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載のデータ伝送装置。
【請求項７】
前記アンテナの負荷インピーダンスを切り替えるアンテナ負荷切替スイッチと、前記アンテナと前記アンテナ負荷切替スイッチの間に配設され、周波数Ｆｏと、周波数Ｆｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方の変調反射波を通過させる特性を持つバンドパス・フィルタを備え、前記サブキャリア変調手段により生成されるデジタル変調信号に従って前記アンテナ負荷切替スイッチのオン／オフによるアンテナ負荷インピーダンスの変化を利用して前記アンテナの受信電波の反射波に変調処理を施すバックスキャッタ変調手段と、
前記サブキャリア変調手段において適用する変調方式に応じて、前記周波数混合手段又は前記バックスキャッタ変調手段のいずれかを前記アンテナに接続するアンテナ・スイッチをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項８】
前記サブキャリア変調手段は、通信品質などに応じて、ＰＳＫやＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い変調方式、又は、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭといった２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用することができ、
前記アンテナ・スイッチは、前記サブキャリア変調手段において振幅方向の情報が２値で良い変調方式が適用されているときには前記バックスキャッタ変調手段を前記アンテナに接続し、前記サブキャリア変調手段において２値以上の情報を持つ変調方式が適用されているときには前記周波数混合手段を前記アンテナに接続する、
ことを特徴とする請求項７に記載のデータ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ読取装置側から供給される無変調キャリアに変調処理を施した変調反射波によりデータ伝送を行なう反射波伝送システムにおけるデータ伝送装置に係り、特に、サブキャリアを用いて１次変調を施した後に反射波に対して２次変調をかけて高速なデータ伝送を行なうデータ伝送装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、振幅方向に２値以上の情報を持つことができる１次変調を適用してより高速な反射波データ伝送を実現するデータ伝送装置に係り、特に、サブキャリアを用いて１次変調を施した際の変調反射波のサイドローブへの広がりを抑制するデータ伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自ら電波の発生源を持たず無線でデータを送信する通信システムとしてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる非接触通信システムが知られている。ＲＦＩＤは、タグとリーダとから構成され、タグは、リーダ側から電波をエネルギ源として受動的に動作し、タグに格納された情報が読み取られる。
【０００４】
ＲＦＩＤの他の呼び方として、ＩＤシステム、データキャリアシステムなどがあるが、世界的に共通なのがＲＦＩＤシステム、略してＲＦＩＤである。日本語に訳すると「高周波（無線）を使用した認識システム」となる。
【０００５】
ＲＦＩＤシステムにおける非接触の通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。このうち電波通信方式のＲＦＩＤシステムは、受信した無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器で構成され、「バックスキャッタ」とも呼ばれる反射波伝送を行なう。
【０００６】
反射器は、反射波読取器から無変調キャリアが送られてくると、アンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいてその反射波に変調を施してデータを重畳する。すなわち、反射器側ではキャリア発生源が不要であることから、低消費でデータ伝送動作を駆動する。そして、反射波読取器側では、このような変調反射波を受信し、復調並びに復号処理して伝送データを取得することができる。
【０００７】
また、反射器においてアンテナの負荷インピーダンスを変化させるためのアンテナ・スイッチを、回路モジュールに組み込んでＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタで構成することもできるが、回路モジュールとは切り離して、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成することで、低消費電力で高速な切り替え動作が可能となる。後者の場合、反射波変調によるデータ伝送レートが向上するとともに、その消費電力は数１０μＷ以下に抑制される。したがって、無線ＬＡＮでは通信時に数百ｍＷ〜数Ｗ程度の電力を消費することを考慮すると、反射波通信は一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると圧倒的な性能差を持つと言える（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【０００８】
反射器を搭載した端末は受信電波を反射する動作を行なうだけであるから、無線局とはみなされず、電波通信に課される法規制の対象外として扱われる。また、電磁誘導方式など他の非接触通信システムでは数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ（例えば１３．６５ＭＨｚ）の周波数を用いるのに対し、反射波通信方式では例えばＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｏｒｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｂａｎｄ）と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯（マイクロ波）の高帯域を用いた高速なデータ伝送を実現することができる。
【０００９】
例えば、デジタルカメラや、ビデオ・カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型音楽再生装置など、消費電力を極力抑えたいモバイル系の端末機器に反射器を組み込み、テレビ、モニタ、プリンタ、ＰＣ、ＶＴＲ、ＤＶＤプレイヤなど、据え置き型の家電製品などからなるホスト機器に反射波読取器を組み込む。そして、カメラ付き携帯電話やデジタルカメラで撮った画像データを、反射波伝送路を経由でＰＣにアップロードし、画像データの蓄積や表示出力、プリントアウトなどを行なうことができる。
【００１０】
反射波伝送では、通常、リーダからのキャリアの周波数と反射波の中心周波数は同じであるが、リーダ側では送信受信を同一周波数で行なわなくてはならず、受信部では送信信号の回り込みによりＤＣオフセットや送信機雑音の影響を受け易く、伝送距離を伸ばすことが困難であるため、送受信機間の隔離の問題がある。また、反射波伝送ではＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）やＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）による変調方式がほとんどであり、高速化するのが困難である。これらの解決策として、サブキャリアでＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの一次変調を行なった後、アンテナの負荷インピーダンスを、アンテナ・スイッチを用いて変化させて反射波に変調を掛ける方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
【００１１】
しかしながら、上述したようなサブキャリアを用いて１次変調を行なう反射波伝送方法では、サブキャリアによる２値のデジタル信号でアンテナ・スイッチをオン／オフ操作するため、サブキャリア変調方式としてはＡＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ＰＳＫ）、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い比較的低速な変調方式しか使用することができない。言い換えれば、例えば１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）や６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などように振幅方向に２値以上の情報を持つことにより高速化を実現する変調方式を用いることができない。
【００１２】
また、ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの変調方式であっても、帯域制限を掛けてアナログの変調波にしてしまうと、アンテナ・スイッチで反射波に変調を施すことができない。この場合、反射波の周波数スペクトラムは、無限に広がるという問題があり、近隣の他システムへの妨害が懸念される。以下、これらの問題点について説明する。
【００１３】
図６にはサブキャリアを用いた反射波伝送システムの構成例を示している。同図において参照番号１０は、受信電波の反射波に変調を施すことによってデータ送信を行なうデータ伝送装置であり、参照番号１１は、伝送装置１０からの変調反射波信号を受信してデータを読み取るデータ読取装置である。
【００１４】
伝送装置１０は、デジタルカメラや携帯電話などの主にデータ送信元となるモバイル機器に実装され、内部に記録している動画像データや音楽データを読取装置１１に伝送する。図示のように、伝送装置１０側は、アンテナ１００と、バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）１０１と、アンテナ負荷切替スイッチ１０２、周波数Ｆｓのサブキャリア発振器１０３と、サブキャリア変調器１０４を備えている。
【００１５】
アンテナ負荷切替スイッチ１０２の一端は、グランドに接地され、アンテナ１０２の負荷として、オン時にショート、オフ時にオープンとなり、外部からの無変調波に対してＰＳＫ変調を掛けることが可能となる。サブキャリア変調器１０４は、送信データ（ＴＸ  ＤＡＴＡ）より生成されたデジタル変調信号を用いて、アンテナ負荷切替スイッチ１０２のオン／オフ制御を行なう。サブキャリア発振器１０３は、サブキャリア変調を行なうための中心周波数Ｆｓを生成する発振器である。このようして、サブキャリア変調器１０４は、アンテナ１００で受信した中心周波数Ｆｏの無変調キャリアに対して正負の各方向にサブキャリア周波数Ｆｓだけ離れた中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓという２つの変調波を反射波伝送方式により生成することが可能となる。
【００１６】
また、伝送装置１０において、バンドパス・フィルタ１０１は、上記の２つの変調波のうち一方（図示の例では、Ｆｏ＋Ｆｓ）だけを取り出すために使用され、中心周波数Ｆｏの受信電波とこれに対するＦｏ＋Ｆｓの変調反射波を通過させる。ここで、バンドパス・フィルタ１０１を使用しなくても構わないが、その場合は変調反射波の周波数スペクトラムは無限に広がってしまう。また、バンドパス・フィルタ１０１を使用しても、変調波のサイドローブを減衰させるほどの急峻な特性は望めず、ある程度のスペクトラムの広がりは許容しなくてはならない。ここでは、無変調キャリアの中心周波数Ｆｏは２．４ＧＨｚ帯、サブキャリア周波数Ｆｓは数十ＭＨｚが想定される。
【００１７】
一方、読取装置１１は、アンテナ１０５と、無変調キャリアＦｏを送信する送信部１０８と、無変調キャリアＦｏに対する伝送装置１０からの変調反射波Ｆｏ＋Ｆｓを受信する受信部１０７と、送信部１０８と受信部１０７を分離して１つのアンテナ１０５で送受信動作を同時に行なうためのサーキュレータ１０６と、復調や通信制御を行なうベースバンド処理部１０９を備えている。送信部１０８からサーキュレータ１０６、アンテナ１０５を経由して送信された中心周波数Ｆｏの無変調キャリアは、伝送装置１０からの反射により、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波となって戻り、アンテナ１０５、サーキュレータ１０６を経由して受信部１０７で受信され、ベースバンド処理部１０９で復調され、受信データ（ＲＸ  ＤＡＴＡ）となる。
【００１８】
なお、伝送装置１０から読取装置１１への一方向の伝送についてのみ言及したが、実際には、読取装置１１から伝送装置１０に制御データやユーザ・データを伝送するのが一般的である。但し、後者のデータ伝送は本発明の要旨には直接関連しないので、本明細書では詳細な説明を省略する。
【００１９】
図７には、図６に示した反射波伝送システムにおける周波数スペクトラムを示している。同図において、参照番号２００は、読取装置１０１から供給される無変調キャリアを示し、参照番号２０１及び２０２は、データ伝送装置１０側で生成される、無変調キャリアに対する変調反射波を示している。
【００２０】
図６に示したシステムでは、２つの変調波のうち、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波のみを使用するので、データ伝送装置１００側では、バンドパス・フィルタ１０１によって、反射波信号に対して参照番号３１２で示すような減衰特性を持たせ、中心周波数Ｆｏの無変調キャリア２００と、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波２０１を通過させている。しかしながら、変調波２０１のメインローブ以外のサイドローブを減衰させる程の急峻なバンドパス・フィルタ１０１は実現困難であることから、図７に示すようにサイドローブはある程度広がってしまう。
【００２１】
【特許文献１】特開２００５−６４８２２号公報
【特許文献２】特開平１０−２０９９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、サブキャリアを用いて送信データに１次変調を施した後に、通信相手となるデータ読取装置からの無変調キャリアに対する反射波に２次変調をかけることによって、低消費電力で且つ高速な反射波データ伝送を行なうことができる、優れたデータ伝送装置を提供することにある。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、振幅方向に２値以上の情報を持つことができる１次変調を適用してより高速な反射波データ伝送を実現することができる、優れたデータ伝送装置を提供することにある。
【００２４】
本発明のさらなる目的は、サブキャリアを用いて１次変調を施した際の変調反射波のサイドローブへの広がりを抑制することができる、優れたデータ伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、無変調キャリアに対する反射波にデータを乗せて返送するデータ伝送装置であって、
通信相手となるデータ読取装置からの無変調キャリアＦｏを受信するとともにその反射波を送信するアンテナと、
サブキャリア周波数Ｆｓを生成するサブキャリア発振手段と、
サブキャリア周波数Ｆｓを用いて送信データをデジタル変調するサブキャリア変調手段と、
前記サブキャリア変調手段により生成されるデジタル変調信号をアナログ信号に変換してアナログのサブキャリア変調波Ｆｓを生成するＤＡ変換手段と、
無変調キャリアＦｏにアナログのサブキャリア変調波Ｆｓを混合して、新たな変調波Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓを生成する周波数混合手段と、
を具備することを特徴とするデータ伝送装置である。
【００２６】
自ら電波の発生源を持たず無線でデータを送信する通信システムとしてＲＦＩＤシステムが知られている。このうち電波通信を利用したＲＦＩＤである反射波伝送システムは、無変調キャリアを受信してデータを重畳させた変調反射波を送出する反射器を搭載したデータ伝送装置と、無変調キャリアを送出するとともに変調反射波からデータを読み取る反射波読取器を搭載したデータ読取装置で構成されるが、反射器側ではキャリア発生源が不要であることから、消費電力を格段に削減しながらデータ伝送を行なうことができ、一般的な無線ＬＡＮに比べると圧倒的な性能差である。
【００２７】
反射器においてアンテナ負荷インピーダンスの変化を利用して反射波に変調処理を行なう場合には、データ読取装置側での送受信機の隔離の問題や、ＡＳＫやＰＳＫなどの変調方式しか適用できず高速化が困難であるという問題がある。これらの問題の解決策として、データ伝送装置において、サブキャリアを用いて送信データに１次変調を施した後に、無変調キャリアに対する反射波に２次変調をかけるという方法が知られている。
【００２８】
しかしながら、このような１次のデジタル変調を利用した反射波伝送方法では、サブキャリアによる２値のデジタル信号でアンテナ負荷切替スイッチをオン／オフ操作するため、１次変調にはＡＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫといった振幅方向の情報が２値で良い比較的低速な変調方式しか使用することができない。
【００２９】
これに対し、本発明に係るデータ伝送装置では、送信データをサブキャリアで１次変調を施す方式を採用するが、アンテナ・スイッチのオン／オフ操作すなわちバックスキャッタ方式ではなく、アナログ・ミキサを用いて無変調キャリアとサブキャリア変調波との混合、すなわち周波数混合によって反射波に変調処理を施し、変調反射波をデータ読取装置に返すようになっている。
【００３０】
すなわち、本発明に係るデータ伝送装置では、データ読取装置からの無変調キャリアＦｏにアナログのサブキャリア変調波Ｆｓを混合してアップコンバートし、新たな変調波Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓを生成する。このようにアナログのサブキャリア変調波を使用できることから、サブキャリアを用いた１次変調には、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭなどように振幅方向に２値以上の情報を持ち、高速な変調方式を適用することが可能となる。
【００３１】
したがって、低消費電力が必須となるデジタルカメラや携帯電話などのモバイル機器に本発明に係るデータ伝送装置を搭載することで、内部に記録している動画像データや音楽データを高速伝送することが可能となる。
【００３２】
また、本発明に係るデータ伝送装置では、サブキャリア変調手段がデジタル・フィルタを備えるなどによって、サブキャリア変調に帯域制限をかけることは容易なので、生成されるＦｏ＋Ｆｓ、Ｆｏ−Ｆｓの変調波も帯域制限のかかったものになり、他システムへの妨害を軽減することが可能となる。
【００３３】
ここで、前記の周波数混合手段は、例えば、非飽和領域に動作点が設定されたダイオードを用いたアナログ・ミキサとして構成することができる。具体的には、前記ＤＡ変換手段から供給されるアナログ変調信号と、前記バンドパス・フィルタを介したアンテナ受信信号の２ポートを入力に持つアナログ・ミキサであり、前記アンテナと前記周波数混合手段の間には、Ｆｏと、Ｆｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方を通過させる特性を持つバンドパス・フィルタが配設される。
【００３４】
あるいは、前記周波数混合手段は、前記アンテナの受信信号を分配する分配器と、前記のアナログ変調波Ｆｓと前記分配器により分配されたアンテナ受信信号Ｆｏとを混合して新たな変調波Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓからなる変調反射波を生成するＦＥＴミキサと、Ｆｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方の変調反射波を通過させる特性を持つバンドパス・フィルタで構成することができる。そして、前記分配器はＦｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方からなる変調反射波を前記アンテナから送出するようになっている。ここで、分配器は、３ｄＢカップラ又はウィルキンソン・デバイダで構成することができる。
【００３５】
上述したような周波数混合による反射波の変調方式と、従来のバックスキャッタによる反射波の変調方式における消費電力について比較した場合、前者は後者のような超低消費電力でのデータ伝送を実現することができないという問題がある。
【００３６】
そこで、本発明に係るデータ伝送装置は、反射波の変調方式をバックスキャッタ方式と周波数混合方式のいずれかに切り替えるように構成してもよい。
【００３７】
バックスキャッタ変調手段は、例えば、前記アンテナの負荷インピーダンスを切り替えるアンテナ負荷切替スイッチと、前記アンテナと前記アンテナ負荷切替スイッチの間に配設され、周波数Ｆｏと、周波数Ｆｏ＋Ｆｓ又はＦｏ−Ｆｓのうち一方の変調反射波を通過させる特性を持つバンドパス・フィルタで構成される。このようなバックスキャッタ変調手段は、前記サブキャリア変調手段により生成されるデジタル変調信号に従って前記アンテナ負荷切替スイッチのオン／オフによるアンテナ負荷インピーダンスの変化を利用して前記アンテナの受信電波の反射波に変調処理を施すことができる。
【００３８】
また、アンテナ・スイッチを配設して、前記サブキャリア変調手段において適用する変調方式に応じて、前記周波数混合手段又は前記バックスキャッタ変調手段のいずれかを前記アンテナに接続するようにする。
【００３９】
サブキャリア変調手段は、通信品質などに応じて、ＰＳＫやＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い変調方式、又は、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭといった２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用することができる。そして、アンテナ・スイッチは、前記サブキャリア変調手段において振幅方向の情報が２値で良い変調方式が適用されているときには前記バックスキャッタ変調手段を前記アンテナに接続し、前記サブキャリア変調手段において２値以上の情報を持つ変調方式が適用されているときには前記周波数混合手段を前記アンテナに接続するようにする。
【００４０】
サブキャリア変調手段においてＡＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い（低速な）変調方式を適用しているときには、アンテナ・スイッチはバックスキャッタ変調手段側に切り替えられ、反射波の変調にバックスキャッタ方式を用いることで平均の消費電力を低減することができる。
【００４１】
他方、サブキャリア変調手段において１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭなど２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用するときには、アンテナ・スイッチを周波数混合手段側に切り替えて、周波数混合方式により反射波に変調処理を施すことによって、上記の高速な１次変調を適用することが可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、サブキャリアを用いて送信データに１次変調を施した後に、通信相手となるデータ読取装置からの無変調キャリアに対する反射波に２次変調をかけることによって、低消費電力で且つ高速な反射波データ伝送を行なうことができる、優れたデータ伝送装置を提供することができる。
【００４３】
また、本発明によれば、振幅方向に２値以上の情報を持つことができる１次変調を適用してより高速な反射波データ伝送を実現することができる、優れたデータ伝送装置を提供することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、サブキャリアを用いて１次変調を施した際の変調反射波のサイドローブへの広がりを抑制することができる、優れたデータ伝送装置を提供することができる。
【００４５】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４７】
図１には、本発明の一実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示している。図示のデータ伝送装置は、反射波伝送方式によってデータを送信する反射器機能を備えており、サブキャリアを用いて送信データに１次変調を施した後に、通信相手となるデータ読取装置からの無変調キャリアに対する反射波に２次変調をかけることによって、低消費電力で且つ高速な反射波データ伝送を行なうことができる。低消費電力が必須となるデジタルカメラや携帯電話などのモバイル機器にこのデータ伝送装置を搭載することで、内部に記録している動画像データや音楽データを高速伝送することが可能となる。なお、データ読取装置の構成並びに処理動作は図６に示したものと同様なので、以下では説明を省略する。
【００４８】
図示のデータ伝送装置１０は、１次変調部３０１として、サブキャリア変調器３０２と、中心周波数Ｆｓのサブキャリア発振器１０３と、ＤＡコンバータ３０３を備えている。
【００４９】
サブキャリア変調器３０２は、サブキャリア周波数Ｆｓを用いて、送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）に対して１次変調を施し、デジタル・フィルタ（図示しない）によって帯域制限を行なったデジタル値（例えば１０ビット）のサブキャリア変調波を生成する。変調方式としては、ＰＳＫやＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い変調方式以外に、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭといった２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用することができる。そして、ＤＡコンバータ３０３は、デジタル変調信号をアナログ値に変換する。
【００５０】
参照番号３００は、アンテナ１００で受信した無変調キャリアをアナログ１次変調信号と混合するためのアナログ・ミキサである。図示の例では、アナログ・ミキサ３００は、ダイオード３０５を用いて構成される２ポートのミキサである。アンテナ１００は、バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）１０１を経由してダイオード３０５に接続されている。また、ダイオード３０５には、抵抗Ｒ１（３０８）及びインダクタＬ１（３０６）を介して直流バイアス電圧Ｖｂが印加され、ダイオード３０５の非飽和領域に動作点が設定されている。
【００５１】
上述したＤＡコンバータ３０３から出力される中心周波数Ｆｓのアナログ変調波は、インダクタＬ２（３１０）を介して、ダイオード３０５に送られる。そして、ダイオード３０５の非線形領域でアンテナ１００から入力された無変調キャリアＦｏと混合されて、中心周波数Ｆｏ＋ＦｓとＦｏ−ＦＳの２つの変調波を生成する。そして、バンドパス・フィルタ１０１は、このうちＦｏとＦｏ＋Ｆｓを通過させる特性を備えているので、アンテナ１００からはＦｏ＋Ｆｓの変調波が返信される。
【００５２】
なお、アナログ・ミキサ３００内において、キャパシタＣ１（３０４）並びにＣ２（３０９）は、中心周波数Ｆｓのアナログ変調波並びに新たに生成される変調波Ｆｏ±Ｆｓに含まれる直流バイアス電圧Ｖｂによる直流成分をカットするために使用される。また、インダクタＬ１（３０６）とキャパシタＣ３（３０７）、及びインダクタＬ２（３１０）とキャパシタＣ４（３１１）は、直流やサブキャリア周波数Ｆｓを通過させ、周波数Ｆｏに対しては高いインピーダンスを示すローパス・フィルタ（ＬＰＦ）として働き、アンテナ１００で受信した周波数Ｆｏの無変調キャリアがダイオード３０５以外にリークすることを軽減するために使用される。
【００５３】
このようにして、２ポートのダイオード・ミキサで構成されるアナログ・ミキサによって、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波を生成し、データ読取装置側に返送することが可能となる。
【００５４】
図２には、図１に示したデータ伝送装置を用いた反射波伝送システムにおける周波数スペクトラムを示している。同図において、参照番号２００はデータ読取装置から供給される無変調キャリアを示している。データ読取装置は図６に示したものと同様とする。
【００５５】
また、同図において、参照番号３１０及び３１１は、データ伝送装置１０側で生成された２つの変調波Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓを示している。図示の例では、２つの変調波のうち、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波のみを使用するため、バンドパス・フィルタ１０１により、参照番号３１２に示すような減衰特性を持たせ、中心周波数Ｆｏの無変調キャリア２００と、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波３１０を通過させている。
【００５６】
また、サブキャリア変調器３０２内のデジタル・フィルタ（図示しない）により変調波は帯域制限を受けているので、変調波のスペクトラム３１０及び３１１は広帯域に広がらず、図示のようにメインローブのみの伝送が可能となる。
【００５７】
図１に示した実施形態では、データ伝送装置１０は、アンテナ１００で受信した無変調キャリアをアナログ１次変調信号と混合するためのアナログ・ミキサとしてダイオードによるミキサを用いている。ところが、ダイオード・ミキサは一般的にロスが大きいこととして知られている。そこで、本発明者らは、もう１つの実施形態として、図３に示すような、ＦＥＴやトランジスタによるアナログ・ミキサを用いたデータ伝送装置１０の構成を提案する。
【００５８】
同図において、データ伝送装置１０は、１次変調部３０１として、サブキャリア変調器３０２と、中心周波数Ｆｓのサブキャリアを生成するサブキャリア発振器１０３と、ＤＡコンバータ３０３を備えている。
【００５９】
サブキャリア変調器３０２は、サブキャリア周波数Ｆｓを用いて、送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）に対して１次変調を施し、デジタル・フィルタ（図示しない）によって帯域制限を行なったデジタル値（例えば１０ビット）のサブキャリア変調波を生成する。変調方式としては、ＰＳＫやＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い変調方式以外に、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭなど２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用することができる。そして、ＤＡコンバータ３０３は、デジタル変調信号をアナログ値に変換する。
【００６０】
参照番号４００は、アンテナ１００で受信した無変調キャリアをアナログ１次変調信号と混合するためのミキサ部である。図示の例では、ミキサ部４００は、分配器４０１と、ミキサ４０２と、ローパス・フィルタ４０４で構成される。
【００６１】
アンテナ１００の受信信号アンテナ１００は、分配器（合成器）４０１のs端子に接続され、ａ端子、ｂ端子の信号に分配される。この分配器（合成器）４０１は、３ｄＢカップラやウィルキンソン・デバイダが使用される。分配による損失は３ｄＢとなる。
【００６２】
ミキサ４０２は、ＦＥＴにより構成されるが、分配器４０１により分配されたａ端子の出力がそのローカル入力端子に入力されるとともに、ＩＦ入力端子には１次変調部から供給されるアナログのサブキャリア変調波が入力され、両者を混合してアップコンバートする。そして、ミキサ４０２のＲＦ出力端子からは、中心周波数Ｆｏ＋ＦｓとＦｏ−Ｆｓの２つの変調波が出力される。
【００６３】
そして、ローパス・フィルタ４０４は、このうちＦｏ＋Ｆｓを通過させる特性を持ち、その出力は分配器（合成器）４０１のｂ端子に接続され、アンテナ１００からはＦｏ＋Ｆｓの変調波が返送される。
【００６４】
ミキサ４０２は、一般的には変換利得を持つが、分配器（合成器）４０１でｓ−a間、ｂ−ｓ間でトータル６ｄＢの損失が発生することから、場合によってはアンプ４０３をミキサ４０２の後段に設けても構わない。
【００６５】
このようにして、３ポートのＦＥＴミキサによって、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波を生成し、データ読取装置側に返送することが可能となる。
【００６６】
図４には、図３に示したデータ伝送装置を用いた反射波伝送システムにおける周波数スペクトラムを示している。同図において、参照番号２００はデータ読取装置から供給される無変調キャリアを示している。データ読取装置は図６に示したものと同様とする。
【００６７】
また、同図において、参照番号３１０及び３１１は、データ伝送装置１０側で生成された２つの変調波Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓを示している。図示の例では、２つの変調波のうち、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波のみを使用するため、バンドパス・フィルタ１０１により、参照番号５００に示すような減衰特性を持たせ、中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓの変調波３１０を通過させている。
【００６８】
また、サブキャリア変調器３０２内のデジタル・フィルタ（図示しない）により変調波は帯域制限を受けているので、変調波のスペクトラム３１０及び３１１は広帯域に広がらず、図示のようにメインローブのみの伝送が可能となる。
【００６９】
このように、図１及び図３に示したデータ伝送装置では、デジタル変調信号をアナログ変調信号に変換し、アナログ・ミキサを用いて変調波と無変調キャリアを混合処理すること、すなわち周波数混合によって変調反射波を生成するようになっている。このような場合、振幅方向に２値以上の情報を持つことができる１次変調を適用してより高速な反射波データ伝送を実現することができる。
【００７０】
ここで、図１並びに図３に示したような周波数混合による反射波の変調方式と、図６に示したようなバックスキャッタによる反射波の変調方式における消費電力について比較してみる。
【００７１】
後者のバックスキャッタ方式では、アンテナで受信した無変調キャリアに対する反射波に、デジタル変調信号によってアンテナ・スイッチのオン／オフ切り替えに伴うアンテナ負荷インピーダンスの変化を利用して変調処理を施す。アンテナ・スイッチとしてガリウム砒素ＦＥＴのスイッチを用いた場合、このような変調処理に要する電流はほぼ０ｍＡであるから、超低消費電力でのデータ伝送を実現することができる。
【００７２】
これに対し、前者の周波数混合方式によれば、図１に示したようなダイオード・ミキサを用いた場合の消費電流は１ｍＡ程度であり、また、図３に示したようにＦＥＴミキサの消費電流は５ｍＡ程度である。これらの消費電流は低い値であるものの、ガリウム砒素ＦＥＴのスイッチを用いたときの電流に比較すると大きく、超低消費電力でのデータ伝送はできないことになる。
【００７３】
そこで、本発明者らは、反射波の変調方式をバックスキャッタ方式と周波数混合方式のいずれかに切り替えるように構成したデータ伝送装置をさらに提案する。この場合のデータ伝送装置は、１次のサブキャリア変調として複数の変調方式をサポートするとともに、通信品質に応じてサブキャリア変調方式を切り替えたときに、反射波の変調方式もバックスキャッタ方式又は周波数混合方式に適応的に切り替えるようにしている。例えば、サブキャリア変調方式としてＡＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い（低速な）変調方式を適用しているときには、反射波の変調にバックスキャッタ方式を用いることで平均の消費電力を低減することが可能である。
【００７４】
図５には、この場合のデータ伝送装置１０の構成例を示している。
【００７５】
同図において、データ伝送装置１０は、１次変調部３０１として、サブキャリア変調器３０２と、中心周波数Ｆｓのサブキャリアを生成するサブキャリア発振器１０３と、ＤＡコンバータ３０３を備えている。
【００７６】
サブキャリア変調器３０２は、サブキャリア周波数Ｆｓを用いて、送信データ（ＴＸ＿ＤＡＴＡ）に対して１次変調を施し、デジタル・フィルタ（図示しない）によって帯域制限を行なったデジタル値（例えば１０ビット）のサブキャリア変調波を生成する。変調方式としては、ＰＳＫやＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い変調方式以外に、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭなど２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用することができる。そして、ＤＡコンバータ３０３は、デジタル変調信号をアナログ値に変換する。
【００７７】
また、図示のデータ伝送装置は、バックスキャッタ方式の２次変調部と、周波数混合方式による２次変調部を備えており、これらの２つの２次変調部はアンテナ・スイッチ６００によって択一的にアンテナ１００に接続されるようになっている。
【００７８】
前者のバックスキャッタ方式に２次変調部は、バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）１０１と、アンテナ負荷切替スイッチ１０２を備えている。
【００７９】
アンテナ負荷切替スイッチ１０２の一端は、グランドに接地され、アンテナ１０２の負荷として、オン時にショート、オフ時にオープンとなり、アンテナ１００で受信した無変調波の反射波に対してＰＳＫ変調を掛けることが可能である。サブキャリア変調器１０４は、送信データ（ＴＸ  ＤＡＴＡ）より生成されたデジタル変調信号を用いて、アンテナ負荷切替スイッチ１０２のオン／オフ制御を行なう。
【００８０】
また、バンドパス・フィルタ１０１は、上記の２つの変調波のうち一方（図示の例では、Ｆｏ＋Ｆｓ）だけを取り出すために使用され、中心周波数Ｆｏの受信電波とこれに対するＦｏ＋Ｆｓの変調反射波を通過させる。
【００８１】
このようにして、バックスキャッタ方式の２次変調部は、サブキャリア変調器１０４は、アンテナ１００で受信した中心周波数Ｆｏの無変調キャリアに対して正負の各方向にサブキャリア周波数Ｆｓだけ離れた中心周波数Ｆｏ＋Ｆｓ及びＦｏ−Ｆｓという２つの変調波を反射波伝送方式により生成することができる。
【００８２】
一方、後者の周波数混合方式による２次変調部６０１は、サブキャリア変調器１０４の出力をＤＡコンバータ３０３によりアナログ変換したアナログ変調信号とアンテナ１００で受信した無変調波の周波数混合によって、無変調波の反射波に対して変調処理を施す。２次変調部６０１の構成は、図１中の参照番号３００又は図３中の参照番号４００で示した機能ブロックと同様であるから、ここでは説明を省略する。
【００８３】
アンテナ・スイッチ１００は、サブキャリア変調器３０２において適用されている変調方式（ＭＯＤ）に応じて、いずれかの２次変調部に適応的に切り替える。
【００８４】
具体的には、サブキャリア変調方式としてＡＳＫ、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫなどの振幅方向の情報が２値で良い（低速な）変調方式を適用しているときには、アンテナ・スイッチ６００はＡ側に切り替えられ、反射波の変調にバックスキャッタ方式を用いることで平均の消費電力を低減することができる。
【００８５】
また、サブキャリア変調器３０２において１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ、ＯＦＤＭなど２値以上の情報を持つ高速な変調方式を適用するときには、アンテナ・スイッチ６００をＢ側に切り替えて、周波数混合方式により反射波に変調処理を施すことによって、上記の高速な１次変調を適用することが可能となる。
【００８６】
なお、アンテナ・スイッチ６００をＡ側及びＢ側にそれぞれ切り替えたときの各周波数スペクトラムは、図７、並びに図２又は図４に示した通りであるから、ここでは説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るデータ伝送装置の構成を示した図である。
【図２】図２は、図１に示したデータ伝送装置を用いた反射波伝送システムにおける周波数スペクトラムを示した図である。
【図３】図３は、ＦＥＴやトランジスタによるアナログ・ミキサを用いたデータ伝送装置１０の構成を示した図である。
【図４】図４は、図３に示したデータ伝送装置を用いた反射波伝送システムにおける周波数スペクトラムを示した図である。
【図５】図５は、反射波の変調方式をバックスキャッタ方式と周波数混合方式のいずれかに切り替えるように構成したデータ伝送装置の構成例を示した図である。
【図６】図６は、サブキャリアを用いた反射波伝送システムの構成例を示した図である。
【図７】図７は、図６に示した反射波伝送システムにおける周波数スペクトラムを示した図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０…データ伝送装置
１１…データ読取装置
１００…アンテナ
１０１…バンドパス・フィルタ
１０２…アンテナ負荷切替スイッチ
１０３…サブキャリア発振器
１０４…サブキャリア変調器
１０５…アンテナ
１０６…サーキュレータ
１０７…受信部
１０８…送信部
１０９…ベースバンド処理部
３００…アナログ・ミキサ
３０１…１次変調部
３０２…サブキャリア変調器
３０３…ＤＡコンバータ
３０４…キャパシタＣ１
３０５…ダイオード
３０６…インダクタＬ１
３０８…抵抗Ｒ１
３１０…インダクタＬ２
３１１…キャパシタＣ４
４００…ミキサ部
４０１…分配器
４０２…ミキサ
４０３…アンプ
４０４…ローパス・フィルタ
６００…アンテナ・スイッチ
６０１…２次変調部（周波数混合方式）
【図１】
2008228136.tif 000003
【図２】
2008228136.tif 000004
【図３】
2008228136.tif 000005
【図４】
2008228136.tif 000006
【図５】
2008228136.tif 000007
【図６】
2008228136.tif 000008
【図７】
2008228136.tif 000009