(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データキャリア装置の無線受信装置を構成する位相偏移変調信号の復調器であって、第１基準信号を生成する手段と、第１基準信号に同一周波数であって９０°の位相差を持つ第２基準信号を生成する手段と、第１の基準信号と第２の基準信号との論理積の復調基準信号を生成する手段と、該復調基準信号と位相偏移変調信号との論理積の比較信号を生成する手段と、該比較信号を２値化して復調信号を生成する検波手段を有することを特徴とする復調器。
【請求項２】
第２基準信号を生成する手段から復調基準信号を生成する手段にいたる途中に第２基準信号の位相を１８０°切り替える手段を有することを特徴とする請求項１に記載の復調器。
【請求項３】
該位相切替手段が該復調信号の位相誤差検出したことにより作動することを特徴とする請求項２に記載の復調器。
【請求項４】
該位相切替手段のトリガとして該復調信号の位相誤差を検出する検出器を有することを特徴とする請求項１に記載の復調器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リーダライタとデータキャリアとの間で無線通信によりデータを送受するデータキャリア装置に組み込まれた位相偏移変調信号の復調器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特定な部屋への入退室管理、物流の管理、商品在庫の管理、スキー場のリフト券、鉄道の乗車券、駐車場の入出車管理、高速道路の通行券、電子マネーなどにデータキャリ装置が使用されている。装置は、リーダライタと呼ばれる固定設置型の質問器と、携帯型のＩＣ（Integral Circuit：集積回路）からなるデータキャリアと呼ばれる応答器とが、無線通信により連結されているものである。質問器および応答器の夫々には、かかる無線通信のためのデジタル信号の変調器と復調器を備えている。
【０００３】
従来、デジタルデータの変調にはＢＰＳＫ（Bi-Phase-shift Keying: ２値位相偏移変調）方式が採用されていた。ＢＰＳＫによる信号の変調および復調について説明する。図７のタイムチャートに示すように、搬送すべきデジタルデータ信号（Ａ）は、ＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）に変調される。すなわち、データ信号（Ａ）の"０"は０°のＢＰＳＫ位相、データ信号（Ａ）の"１"は１８０°のＢＰＳＫ位相に切り替えられる。このＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）が送信側から発振される。データキャリア装置の受信側では基準信号（Ｃ）を生成し、受信したＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）と位相を比較し、その比較出力（アンド出力）の信号（Ｄ）を検波（二値化）して復調信号（Ｅ）が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のデータキャリア装置では、送信側に対して受信側の応答タイミングが僅かでもばらつくと同期を取ることができず、正確に復調することが困難であり、通信の安定性を劣化させる要因となっていた。例えば図８のタイムチャートに示すように、基準信号（Ｃ）の立ち上がりが、データ信号（Ａ）を変調したＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）の立ち上がりから僅かに遅れていると（Δ参照）、基準信号（Ｃ）とＢＰＳＫ変調波（Ｂ）との比較信号（Ｄ）は、データ信号（Ａ）の"０"に対応する領域でもパルスを出してしまう。そのため比較出力信号（Ｄ）を検波、二値化した復調信号（Ｅ）は、データ信号（Ａ）に対応しないものとなってしまう。
【０００５】
本発明は、データキャリア装置におけるこのような通信の安定性の劣化要因を除去するためになされたもので、ＢＰＳＫ変調信号から正確に信号を復調でき、質問器、応答器の両方に適用できる復調器を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明のデータキャリア装置の位相偏移変調信号復調器は、データキャリア装置の無線受信装置を構成する位相偏移変調信号の復調器であって、第１基準信号を生成する手段と、第１基準信号に同一周波数であって９０°の位相差を持つ第２基準信号を生成する手段と、第１の基準信号と第２の基準信号との論理積の復調基準信号を生成する手段と、該復調基準信号と位相偏移変調信号との論理積の比較信号を生成する手段と、該比較信号を２値化して復調信号を生成する検波手段を有する。
【０００７】
第２基準信号を生成する手段から復調基準信号を生成する手段にいたる途中に第２基準信号の位相を１８０°切り替える手段を有することで適切に実施できる。
【０００８】
該位相切替手段は該復調信号の位相誤差検出したことにより作動する。
【０００９】
該位相切替手段のトリガとして該復調信号の位相誤差を検出する検出器を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明を適用するデータキャリア装置の位相偏移変調信号復調器（ＢＰＳＫ復調器）の一実施例を示すブロック回路図である。このＢＰＳＫ復調器は、受信回路とともにデータキャリア装置内の回路の一部として存在する。
【００１２】
図１に示すように、ＢＰＳＫ復調器は、第１基準信号（Ｉ信号）を生成する手段が第１発振器１、第２基準信号（Ｑ信号）を生成する手段が第２発振器２、復調基準信号を生成する手段があるアンドゲート３、復調基準信号と位相偏移変調信号（ＢＰＳＫ信号）との比較信号を生成する手段がアンドゲート５、比較信号を２値化する手段が検波器８である。第１発振器１の出力であるＩ信号と第２発振器２の出力であるＱ信号は、同一周波数であるが、位相が９０°ずれている。第１発振器１の出力がアンドゲート３の一方の入力に接続され、もう一方の入力には、第２発振器２の出力がエクスクルシブオアゲート４を経て接続されている。アンドゲート３の出力はアンドゲート５の一方の入力に接続され、もう一方の入力には、ＢＰＳＫ信号が入力するようになっている。アンドゲート５の出力は、検波器８に接続されている。検波器８の出力は、復調信号を出力するとともに、位相誤差検出器７を経てエクスクルシブオアゲート４の入力に接続されている。
【００１３】
図１に示すＢＰＳＫ復調器の動作を図２、図３、図４のタイミングチャート図を参照しながら説明する。デジタルデータ信号（Ａ）は、ＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）に変調されて受信回路で受信され、復調器に入力する。ＢＰＳＫ復調器では、当初、第１発振器１からのＩ信号と第２発振器２からのＱ信号（Ｑ＝Ｉ＋９０°）とのアンドゲート３の出力が復調基準信号（Ｆ）として、アンドゲート５によりＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）に比較される。
【００１４】
図２に示すように、ＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）とＩ信号にタイミングのずれがなければ、アンドゲート５からの比較信号（Ｄ）は潤沢に出力され、検波器８で二値化されて復調信号（Ｅ）が得られる。復調信号（Ｅ）はデータ信号（Ａ）に対応したもとなる。
【００１５】
図３に示すように、ＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）とＩ信号にタイミングのずれΔがあると、復調基準信号（Ｆ）もＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）とタイミングのずれΔがある。そのため、復調基準信号（Ｆ）の"１"におけるパルス幅がＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）の"１"におけるパルス幅からはみだしてしまい、復調基準信号（Ｆ）とＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）のアンド出力である比較信号（Ｄ）は、データ信号（Ａ）の"０"に対応する領域でもパルスを出してしまう。したがって、検波した復調信号（Ｅ）にもノイズパルスｇが混入してデータ信号（Ａ）を正しく復調できない。
【００１６】
位相誤差検出器７は、このノイズパルスｇを検出してエクスクルシブオアゲート４に"１"の信号を送るから、これがＱ信号のトグルフラグとなり、エクスクルシブオアゲート４を経た出力（Ｑ’信号）は反転し、信号の位相が１８０°切り替えられる。図２に示すように、Ｉ信号との位相は−９０°ずれる（Ｑ’＝Ｉ−９０°）。そのため、Ｉ信号とＱ’信号とのアンドゲート３の出力である復調基準信号（Ｆ’）の"１"におけるパルス幅がＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）の"１"におけるパルス幅の範囲内に入るから、復調基準信号（Ｆ’）とＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）のアンド出力である比較信号（Ｄ）は、データ信号（Ａ）の"０"に対応する領域でパルスを出さない。その結果、ＢＰＳＫ変調信号（Ｂ）とＩ信号にタイミングのずれΔがあっても、検波した復調信号（Ｅ）にはノイズがなくデータ信号（Ａ）を正しく復調できる。
【００１７】
本発明のＢＰＳＫ復調器は、図５に示すデータキャリア装置に組み込まれる。
データキャリア装置は、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）１０、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array: ＦＰＧＡ）１１を有し、ＦＰＧＡ１１のなかにＢＰＳＫ復調器を持っている。この他、データキャリア装置には発振増幅器１２、受信増幅器１３、送受信アンテナアレイ１４を備えている。
【００１８】
この例のデータキャリア装置では、ＦＰＧＡ１１内のＢＰＳＫ復調器で得た復調信号（受信データ）をＭＰＵが受け取り、ＭＰＵが受信データは正常でないと判断した場合にＱ信号のトグルフラグを出し、Ｑ信号の位相を１８０°切り替える。このようにＭＰＵで受信データの位相誤差検出機能を受け持つ場合には、図１に示すＢＰＳＫ復調器に位相誤差検出器７を設ける必要はなくなる。
【００１９】
また、図１に示すＢＰＳＫ復調器では、第１基準信号を生成する手段としての第１発振器１と第２基準信号を生成する手段としての第２発振器２とを別個に設けた例を示してあるが、図６に示すように、Ｉ信号に対する遅延回路９を設けＱ信号を得ることもできる。遅延回路９はＩ信号の位相を９０°遅れるＱ信号と、Ｑ信号を１８０°反転するＱ’信号を、トグルフラグにより切り替える。このＱ信号トグルフラグは前述した位相誤差検出器７、またはＭＰＵでの受信データの位相誤差検出機能によって得られる。
【００２０】
尚、Ｑ信号に限らず、Ｉ信号の発振についても、前記のように独立の第１発振器を設けなくても、ＭＰＵやＦＰＧＡに内蔵されるクロックの周波数を周波数逓倍器によって所定のＩ信号を得ることは任意である。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明を適用するデータキャリア装置のＢＰＳＫ復調器は、送信側に対して受信側の応答タイミングがばらついても、常に同期を合わせることが可能であり、ＢＰＳＫ変調信号からデータ信号に忠実な復調信号を正確に再現できる。したがってデータキャリア装置の安定した無線通信を実現できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するデータキャリア装置のＢＰＳＫ復調器の実施例を示すブロック回路図である。
【図２】本発明を適用するＢＰＳＫ復調器の動作タイミングチャートの例を示す図である。
【図３】本発明を適用するＢＰＳＫ復調器の動作タイミングチャートの例を示す図である。
【図４】本発明を適用するＢＰＳＫ復調器の動作タイミングチャートの例を示す図である。
【図５】本発明を適用するＢＰＳＫ復調器を備えたデータキャリア装置の実施例を示すブロック回路図である。
【図６】本発明を適用するＢＰＳＫ復調器の要部の実施例を示すブロック回路図である。
【図７】従来のＢＰＳＫ復調器の動作タイミングチャートの例を示す図である。
【図８】従来のＢＰＳＫ復調器の動作タイミングチャートの例を示す図である。
【符号の説明】
１は第１発振器、２は第２発振器、３・５はアンドゲート、４はエクスクルシブオアゲート、７は位相誤差検出器、８は検波器、９は遅延回路、１０はＭＰＵ、１１はＦＰＧＡ、１２は発振増幅器、１３は受信増幅器、１４は送受信アンテナアレイである。
【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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