(57)【要約】【課題】  デジタルデータの位相変調時の漏洩電界を抑圧する。【解決手段】  位相遷移制御部１は、シンボル長データで指定される個数分の波に対して１つのデータが割り当てられるとともに、位相遷移データで指定される個数分の波の位相成分が変化するように位相を遷移させながら、送信データにて搬送波が位相変調されたパターンをパターン生成部２に生成させ、パターン生成部２にて生成された位相変調パターンをＤ／Ａコンバータ４にて位相変調波に変換してからアンテナ７を介して空間に放射させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データにて搬送波が位相変調されたパターンを生成するパターン生成部と、
前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相を遷移させる位相遷移制御部とを備えることを特徴とする位相変調装置。
【請求項２】
送信データにて搬送波が位相変調されたパターンを生成するパターン生成部と、
前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分が変化するように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相を遷移させる位相遷移制御部とを備えることを特徴とする位相変調装置。
【請求項３】
搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられた位相変調波を受信するアンテナと、
前記アンテナにて受信された位相変調波の復調を行うことにより、前記搬送波に重畳された送信データを再生する復調回路と、
前記アンテナにて受信された位相変調波の一部を整流し、電源を再生する電源再生回路とを備えることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分が変化する位相変調波を受信するアンテナと、
前記アンテナにて受信された位相変調波の復調を行うことにより、前記搬送波に重畳された送信データを再生する復調回路と、
前記アンテナにて受信された位相変調波の一部を整流し、電源を再生する電源再生回路とを備えることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
送信データにて搬送波が位相変調されたパターンをデジタルデータにて生成するパターン生成部と、
前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相パターンを遷移させる位相遷移制御部と、
前記パターン生成部にて生成されたパターンをアナログデータに変換するデジタル／アナログ変換器と、
前記デジタル／アナログ変換器にて得られたアナログデータを電流増幅する電流増幅回路と、
前記電流増幅されたアナログデータを空間に放射するアンテナとを備えることを特徴とするリーダライタ。
【請求項６】
送信データにて搬送波が位相変調されたパターンをデジタルデータにて生成するパターン生成部と、
前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分が変化するように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相を遷移させる位相遷移制御部と、
前記パターン生成部にて生成されたパターンをアナログデータに変換するデジタル／アナログ変換器と、
前記デジタル／アナログ変換器にて得られたアナログデータを電流増幅する電流増幅回路と、
前記電流増幅されたアナログデータを空間に放射するアンテナとを備えることを特徴とするリーダライタ。
【請求項７】
搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てながら、前記送信データにて前記搬送波を位相変調することを特徴とする位相変調方法。
【請求項８】
搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分を変化させながら、前記送信データにて前記搬送波を位相変調することを特徴とする位相変調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位相変調装置、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、リーダライタおよび位相変調方法に関し、特に、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ユビタキス社会の実現に向けてＲＦＩＤシステムが注目されている。このＲＦＩＤシステムは、物や人の個体ＩＤやデータを管理するＲＦＩＤタグと、そのＩＤを認識・制御するリーダライタにて構成される。そして、ＲＦＩＤタグは、リーダライタのアンテナから出力される電波や磁界を受けて電磁誘導にて電力を発生させることにより、電池を内蔵しなくても動作することができる。
【０００３】
また、例えば、非特許文献１には、デジタルデータを無線で送るための変調方式として、情報の“１”と“０”を搬送波の位相の“０°”と“１８０°”に割り当てるようにしたＢＰＳＫ変調方式が開示されている。
【非特許文献１】根日屋英之、植竹古都美著、「ユビキタス無線工学と微細ＲＦＩＤ」、東京電機大学出版局
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、情報の変化（“１”⇔“０”）に対応し搬送波１波で位相を変化（“０°”⇔“１８０°”）させる一般的な位相変調方法では、搬送波の１．５×ｎ成分及び高調波成分が大きく出現し、漏洩電界（帯域外送信スペクトラム）が増大することから、電波法の規定に抵触することがあるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、デジタルデータの位相変調時の漏洩電界を抑圧することが可能な位相変調装置、ＲＦＩＤタグ、リーダライタおよび位相変調方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る位相変調装置によれば、送信データにて搬送波が位相変調されたパターンを生成するパターン生成部と、前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相を遷移させる位相遷移制御部とを備えることを特徴とする。
これにより、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てることができ、位相変調波のノイズ耐性を向上させることができる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る位相変調装置によれば、送信データにて搬送波が位相変調されたパターンを生成するパターン生成部と、前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分が変化するように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相を遷移させる位相遷移制御部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てることが可能となるとともに、位相変調波の位相成分を徐々に変化させることができる。このため、搬送波の高調波成分を減少させることができ、位相変調時の漏洩電界を抑圧することが可能となる。
また、本発明の一態様に係るＲＦＩＤタグによれば、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられた位相変調波を受信するアンテナと、前記アンテナにて受信された位相変調波の復調を行うことにより、前記搬送波に重畳された送信データを再生する復調回路と、前記アンテナにて受信された位相変調波の一部を整流し、電源を再生する電源再生回路とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、位相変調波のノイズ耐性を向上させることを可能としつつ、ＲＦＩＤタグ上での電力発生とデータ受信とを一括して行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係るＲＦＩＤタグによれば、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分が変化する位相変調波を受信するアンテナと、前記アンテナにて受信された位相変調波の復調を行うことにより、前記搬送波に重畳された送信データを再生する復調回路と、前記アンテナにて受信された位相変調波の一部を整流し、電源を再生する電源再生回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、位相変調時の漏洩電界を抑圧することを可能としつつ、ＲＦＩＤタグ上での電力発生とデータ受信とを一括して行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係るリーダライタによれば、送信データにて搬送波が位相変調されたパターンをデジタルデータにて生成するパターン生成部と、前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相パターンを遷移させる位相遷移制御部と、前記パターン生成部にて生成されたパターンをアナログデータに変換するデジタル／アナログ変換器と、前記デジタル／アナログ変換器にて得られたアナログデータを電流増幅する電流増幅回路と、前記電流増幅されたアナログデータを空間に放射するアンテナとを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、位相変調波のノイズ耐性を向上させることを可能としつつ、ＲＦＩＤタグへの電力供給とデータ送信とを一括して行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係るリーダライタによれば、送信データにて搬送波が位相変調されたパターンをデジタルデータにて生成するパターン生成部と、前記搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データが割り当てられるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分が変化するように、前記パターン生成部にて生成されるパターンの位相を遷移させる位相遷移制御部と、前記パターン生成部にて生成されたパターンをアナログデータに変換するデジタル／アナログ変換器と、前記デジタル／アナログ変換器にて得られたアナログデータを電流増幅する電流増幅回路と、前記電流増幅されたアナログデータを空間に放射するアンテナとを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、位相変調時の漏洩電界を抑圧することを可能としつつ、ＲＦＩＤタグへの電力供給とデータ送信とを一括して行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係る位相変調方法によれば、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てながら、前記送信データにて前記搬送波を位相変調することを特徴とする。
【００１２】
これにより、搬送波の複数周期分の波に対して１つのデータを割り当てることができ、位相変調波のノイズ耐性を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る位相変調方法によれば、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てるとともに、１つの送信データに割り当てられた波の位相成分を変化させながら、前記送信データにて前記搬送波を位相変調することを特徴とする。
【００１３】
これにより、位相変調波の位相成分を徐々に変化させることができ、位相変調時の漏洩電界を抑圧することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る位相変調方法を用いたＲＦＩＤタグおよびリーダライタについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る位相変調装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、位相変調装置には、送信データにて搬送波が位相変調されたパターンをデジタルデータにて生成するパターン生成部２、パターン生成部２にて生成されるパターンの位相を遷移させる位相遷移制御部１、クロックの周波数逓倍を行うＰＬＬ回路３、パターン生成部２にて生成されたパターンをアナログデータに変換するＤ／Ａコンバータ４、不要な高域成分を除去するローパスフィルタ５、Ｄ／Ａコンバータ４にて得られたアナログデータを電流増幅する電流増幅回路６および電流増幅回路６にて電流増幅されたアナログデータを空間に放射するアンテナ７が設けられている。なお、パターン生成部２としては、例えば、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）などのプログラム可能な複合論理デバイスを用いることができる。
【００１５】
ここで、位相遷移制御部１は、搬送波の複数周期分の波に対して１つのデータを割り当てることができる。また、位相遷移制御部１は、１つのデータに割り当てられた波の位相成分が変化するように、パターン生成部２にて生成されるパターンの位相を遷移させることができる。
そして、位相遷移制御部１には、搬送波の何周期分の波に対して１つのデータを割り当てるかを指定するシンボル長データおよび搬送波の何周期分の波に対して位相を遷移させるかを指定する位相遷移データが入力される。なお、シンボル長データおよび位相遷移データは搬送波のエンベロープが正弦波になるように設定することが好ましい。また、位相遷移制御部１から送信データを要求するデータクロックが出力されると、位相遷移制御部１には送信データが入力される。
【００１６】
そして、位相遷移制御部１は、シンボル長データで指定される個数分の波に対して１つのデータが割り当てられるとともに、位相遷移データで指定される個数分の波の位相成分が変化するように位相を遷移させながら、送信データにて搬送波が位相変調されたパターンをパターン生成部２に生成させる。そして、位相遷移制御部１およびパターン生成部２にはクロックが入力され、搬送波の１周期分の波をクロック周波数で規定される複数のデジタルデータで表現することができる。例えば、搬送波周波数が１３．５６ＭＨｚであるとすると、クロック周波数を１０８．４８ＭＨｚとすることにより、搬送波の１周期分の波を８個のデジタルデータで表現することができる。
【００１７】
そして、パターン生成部２にて位相変調パターンが生成されると、その位相変調パターンがＤ／Ａコンバータ４に入力され、パターン生成部２にて生成された位相変調パターンをアナログデータに変換することにより、位相変調波を生成することができる。ここで、位相遷移制御部１およびパターン生成部２に供給されるクロックはＰＬＬ回路３に入力され周波数逓倍される。そして、周波数逓倍されたクロックをＤ／Ａコンバータ４に入力することにより、パターン生成部２にて生成された位相変調パターンをオーバサンプリングすることができる。そして、Ｄ／Ａコンバータ４から出力された位相変調波はローパスフィルタ５にて不要な高域成分が除去された後、電流増幅回路６にて電流増幅され、アンテナ７を介して空間に放射される。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係る位相変調方法の一例を示す図である。なお、図２では、ＢＰＳＫ変調を例にとり、送信データの“１”を搬送波の位相の“０°”、送信データの“０”を搬送波の位相の“１８０°”に割り当てた。
図２（ａ）では、搬送波の１周期分の波に対して１ビット分の送信データが割り当てられているのに対し、図２（ｂ）では、搬送波の２周期分の波に対して１ビット分のデータが割り当てられている。そして、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てることにより、位相変調波のノイズ耐性を向上させることができる。
【００１９】
図３は、本発明の一実施形態に係る位相変調方法のその他の例を示す図である。
図３（ａ）では、図１の位相遷移制御部１に入力されるシンボル長データを４、位相遷移データを２とした。この場合、送信データの“１”または“０°”を４周期分の波で表現することができる。また、送信データの“１”を搬送波に重畳させる場合、“０°”の位相成分を２周期分の波に対して０％から１００％に徐々に増大させた後、残りの２周期分の波に対して“０°”の位相成分を１００％から０％に徐々に減少させることができる。また、送信データの“０”を搬送波に重畳させる場合、“１８０°”の位相成分を２周期分の波に対して０％から１００％に徐々に増大させた後、残りの２周期分の波に対して“１８０°”の位相成分を１００％から０％に徐々に減少させることができる。
【００２０】
また、図３（ｂ）では、図１の位相遷移制御部１に入力されるシンボル長データを８、位相遷移データを２とした。この場合、送信データの“１”または“０°”を８周期分の波で表現することができる。また、送信データの“１”を搬送波に重畳させる場合、“０°”の位相成分を２周期分の波に対して０％から１００％に徐々に増大させた後、その後の４周期分の波に対して“０°”の位相成分を１００％のまま維持し、その後の残りの２周期分の波に対して“０°”の位相成分を１００％から０％に徐々に減少させることができる。また、送信データの“０”を搬送波に重畳させる場合、“１８０°”の位相成分を２周期分の波に対して０％から１００％に徐々に増大させた後、その後の４周期分の波に対して“１８０°”の位相成分を１００％のまま維持し、その後の残りの２周期分の波に対して“１８０°”の位相成分を１００％から０％に徐々に減少させることができる。
【００２１】
図４は、図３の位相変調方法における位相遷移方法を示す図である。
図４において、送信データの“１”を搬送波の位相の“０°”、送信データの“０”を搬送波の位相の“１８０°”に割り当てたものとする。そして、送信データの“１”を搬送波に重畳させる場合、例えば、“０°”の位相成分を２2周期分の波に対して１００％から０％に徐々に減少させることができる。すなわち、１個目の波では“０°”の位相成分を１００％、２個目の波では“０°”の位相成分を７５％、３個目の波では“０°”の位相成分を５０％、４個目の波では“０°”の位相成分を２５％とすることができる。また、送信データの“０”を搬送波に重畳させる場合、例えば、“１８０°”の位相成分を２2周期分の波に対して０％から１００％に徐々に増大させることができる。すなわち、１個目の波では“１８０°”の位相成分を２５％（“０°”の位相成分を−２５％）、２個目の波では“１８０°”の位相成分を５０％（“０°”の位相成分を−５０％）、３個目の波では“１８０°”の位相成分を７５％（“０°”の位相成分を−７５％）、４個目の波では“１８０°”の位相成分を１００％（“０°”の位相成分を−１００％）とすることができる。
【００２２】
これにより、搬送波の複数周期分の波に対して１つの送信データを割り当てることが可能となるとともに、位相変調波の位相成分を徐々に変化させることができる。このため、搬送波の高調波成分を減少させることができ、位相変調時の漏洩電界を抑圧することが可能となる。
なお、搬送波による電力供給を考慮すると、シンボル長データは２4以上とすることが好ましい。また、２2周期分の波に対して１つの送信データを割り当てた場合、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調時の約１７倍の転送レート（８４７．５ＫＢＰＳ）を得ることができる。
【００２３】
図５は、本発明の一実施形態に係る位相遷移方法と漏洩電界との関係を示す図である。なお、図５（ａ）は変調前の搬送波のスペクトル、図５（ｂ）は、シンボル長データ＝１、位相遷移データ＝１で変調された搬送波のスペクトル、図５（ｃ）は、シンボル長データ＝１６、位相遷移データ＝８で変調された搬送波のスペクトル、図５（ｄ）は、シンボル長データ＝３２、位相遷移データ＝１６で変調された搬送波のスペクトルである。
【００２４】
図５（ａ）において、電波法の規定による漏洩電界強度のバンド幅をＷＫとすると、変調前の搬送波のスペクトルは電波法の規定内に収まっていることがわかる。また、シンボル長データ＝１、位相遷移データ＝１で変調された搬送波のスペクトルは横に広がり、電波法の規定を満たさないことがわかる。そして、位相遷移データおよび位相遷移データを増大させると、搬送波のスペクトル幅が狭くなり、電波法の規定に収まることがわかる。
【００２５】
なお、図１の位相変調装置は、ＲＦＩＤタグにデータや電力を送信するリーダライタに用いることができる。
図６は、本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図である。
図６において、ＲＦＩＤタグ１１には、図１の位相変調装置にて生成された位相変調波を受信するアンテナ１２、アンテナ１２にて受信された位相変調波の復調を行うことにより、搬送波に重畳された送信データを再生する復調回路１８およびアンテナ１２にて受信された位相変調波の一部を整流し、電源を再生する電源再生回路１９が設けられている。ここで、復調回路１８には、バンドパスフィルタ１３、搬送波再生部１４、乗算器１５、ローパスフィルタ１６および識別器１７が設けられている。
【００２６】
そして、アンテナ１２にて受信された位相変調波はバンドパスフィルタ１３に送られ、搬送周波数成分が抽出される。そして、搬送周波数成分が抽出された位相変調波は搬送波再生部１４に送られ、無変調の搬送波が再生された後、乗算器１５に送られる。なお、搬送波再生部１４としては、コスタスループなどのＰＬＬ回路や２逓倍１／２分周方式などを用いることができる。また、バンドパスフィルタ１３から出力された位相変調波は乗算器１５にも送られ、搬送波再生部１４から出力された無変調の搬送波と乗算器１５に乗算されることにより、送信データが復調される。そして、乗算器１５にて復調された送信データは、ローパスフィルタ１６にて不要な高域成分が除去された後、識別器１７に送られ、“０”または“１”のデジタルデータが再生される。
【００２７】
また、アンテナ１２にて受信された位相変調波は電源再生回路１９に送られ、電源再生回路１９にてＲＦＩＤタグ１１の電源を再生することにより、ＲＦＩＤタグ１１を電池なしで動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る位相変調装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係る位相変調方法の一例を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係る位相変調方法のその他の例を示す図。
【図４】図３の位相変調方法における位相遷移方法を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る位相遷移方法と漏洩電界との関係を示す図。
【図６】本発明の一実施形態に係るＲＦＩＤタグの概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２９】
１  位相遷移制御部、２  パターン生成部、３  ＰＬＬ回路、４  Ｄ／Ａコンバータ、５  ローパスフィルタ、６  電流増幅回路、７、１２  アンテナ、１１  ＲＦＩＤタグ、１３  バンドパスフィルタ、１４  搬送波再生部、１５  乗算器、１６  ローパスフィルタ、１７  識別器、１８  復調回路、１９  電源再生回路
【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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