(57)【要約】【課題】合成キャリアのキャンセル効果をより向上させることができる無線通信装置を提供する。  【解決手段】キャリアキャンセラ７は、受信信号に含まれる送信側からの回り込みキャリアとアンテナ周囲環境からの反射キャリアとの合成キャリアを除去するために合成キャリアの逆相信号を生成する場合、アンテナ４により受信された信号をカプラ７で分波し、分波された受信信号を、直交復調器１１によりベースバンド帯域に復調し、復調された信号の直流レベルをサンプルホールド回路１２Ｉ，１２Ｑによりサンプルホールドし、直交変調器１３は、ホールドされた直流レベル信号Ａｉ，Ａｑに基づいて合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を取得し、直交変調により合成キャリアを再生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信コマンドに応じてキャリアを変調した信号をアンテナから通信先に送信すると共に、前記送信コマンドに応じて前記通信先より負荷変調方式で返信される信号をアンテナにより受信することで通信を行う無線通信装置であって、
前記アンテナにより受信された信号に含まれる送信側からの回り込みキャリアと、アンテナ周囲環境からの反射キャリアとの合成キャリアを除去するため、前記合成キャリアの逆相信号を生成する逆相信号生成手段を備え、
前記逆相信号生成手段は、前記逆相信号を生成するために使用する前記合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を、前記送信コマンドの送信を行う直前の無変調区間に取得し、その取得した情報に基づいて、次回の受信信号の復調時に使用する逆相信号を生成することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記逆相信号生成手段は、
前記アンテナにより受信された信号を分波する分波器と、
前記分波された受信信号を、ベースバンド帯域に直交復調する直交復調器と、
前記復調された信号の直流レベルをサンプルホールドするサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールドされた直流レベルに基づいて前記合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を取得すると、直交変調により前記合成キャリアを再生する直交変調器とを備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
送信コマンドに応じてキャリアを変調した信号をアンテナから通信先に送信すると共に、前記送信コマンドに応じて前記通信先より負荷変調方式で返信される信号をアンテナにより受信することで通信を行う無線通信方式において、前記アンテナにより受信された信号に含まれる送信側からの回り込みキャリアと、アンテナ周囲環境からの反射キャリアとの合成キャリアを除去するため、前記合成キャリアの逆相信号を生成する方法であって、
前記逆相信号を生成するために使用する前記合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を、前記送信コマンドの送信を行う直前の無変調区間に取得し、その取得した情報に基づいて、次回の受信信号の復調時に使用する逆相信号を生成することを特徴とするキャリアの逆相信号生成方法。
【請求項４】
前記アンテナにより受信された信号を分波し、
前記分波された受信信号を、ベースバンド帯域に直交復調し、
前記復調された信号の直流レベルをサンプルホールドし、
前記サンプルホールドされた直流レベルに基づいて前記キャリアの振幅及び位相に関する情報を取得すると、直交変調により前記合成キャリアを再生することを特徴とする請求項３記載のキャリアの逆相信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信コマンドに応じてキャリアを変調した信号をアンテナから通信先に送信すると共に、通信先より負荷変調方式で返信される信号をアンテナにより受信して通信を行う無線通信装置、及びその無線通信装置において使用されるキャリアの逆相信号生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＦＩＤリーダライタ，タグ間の通信は、リーダライタがキャリアを変調してコマンドをタグ側に送信するとその後も無変調キャリアを送信し続ける。タグは、キャリアを受信することで自身の動作用電源を生成すると共に、キャリアを負荷変調して前記コマンドに応じた返信を行う（バックスキャッタ方式）。したがって、リーダライタでは、タグからの応答を受信する場合に、自身が送信し続けているキャリアが受信側に回り込んだり、或いは、送信したキャリアの反射波も加わることで受信レベルを嵩上げし、信号振幅を飽和させてしまうという問題がある。
【０００３】
斯様な問題に対処するものとして、特許文献１や非特許文献１に開示されているように、リーダライタの受信信号に含まれているキャリア成分を除去する技術（キャリアキャンセラ）がある。この技術は、リーダライタ側で受信信号に含まれているキャリアの逆相信号を生成して受信信号に加算し、キャリア成分を抑圧する。図４は、キャリアキャンセラの原理を説明するものである。
【特許文献１】特開２００６−２１７４２７号公報
【非特許文献１】２００５年電子情報学会通信ソサイエティ大会，Ｂ−５−１６５，「ＵＨＦ帯ＲＦＩＤリーダライタ用適応回り込みキャンセラ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、非特許文献１のようにＵＨＦ帯で通信を行う場合は、キャリア周波数が高く、且つキャリアとデータ帯域とが近接する（比帯域が狭い）ことになり、ＲＦ帯のままでキャリアの抑圧を図ることは困難である。そのため、一般に、無変調時における受信信号をベースバンド領域に復調することで直流化したキャリアのみを再生し、その状態で検出したキャリア（ＤＣレベル）に応じて再変調を行うことで、ＲＦ帯においてキャリアを再生し、逆相信号を生成するようにしている。
【０００５】
ここで、上記のキャリア再生は、図５に示すように、その再生結果を利用する受信タイミングの直前に行うのが望ましい。尚、図５は、受信側の復調信号波形を示すものである。しかしながら、特にデータレートが高速である場合には、リーダライタからのコマンド送信に対してタグが応答を開始するまでの時間が僅かとなり、ＤＣレベルの検出がタグの応答にかかってしまうこともある。その場合には、検出結果に誤差が含まれるためキャンセル効果が劣化して、応答信号の冒頭に配置されるプリアンブルデータを取得できず、結果として応答の受信が不能となる場合があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、合成キャリアのキャンセル効果をより向上させることができる無線通信装置、及びその無線通信装置において使用されるキャリアの逆相信号生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の無線通信装置によれば、逆相信号生成手段は、受信信号に含まれる送信側からの回り込みキャリアとアンテナ周囲環境からの反射キャリアとの合成キャリアを除去するために合成キャリアの逆相信号を生成する場合、合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を送信コマンドを送信する直前の無変調区間に取得し、その情報に基づいて次回の受信信号の復調時に使用する逆相信号を生成する。
すなわち、コマンドの送信タイミングは無線通信装置自身で決定できるので、その送信直前の無変調期間であれば、合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を、余裕をもって取得できる。したがって、逆相信号を生成するための正確な情報を取得することができ、合成キャリアのキャンセル効果を向上させることが可能となる。
【０００８】
請求項２記載の無線通信装置によれば、逆相信号生成手段は、アンテナにより受信された信号を分波し、分波された受信信号を、直交復調器によりベースバンド帯域に復調する。そして、復調された信号の直流レベルをサンプルホールド回路によりサンプルホールドすると、ホールドされた直流レベルに基づいて合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を取得し、直交変調により合成キャリアを再生する。
すなわち、コマンド送信直前の無変調期間における受信信号は、回り込み並びに反射された合成キャリアだけになるので、その受信信号をベースバンド帯域に直交復調すれば、得られる復調信号（Ｉ，Ｑ信号）は、合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を含む直流信号となる。したがって、その直流レベルをサンプルホールドして合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を取得すれば合成キャリアを高い精度で再生できるので、再生した合成キャリアよりキャンセル効果の高い逆相信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を、ＵＨＦ帯のキャリアを使用してＲＦＩＤタグと通信するリーダライタに適用した場合の一実施例について図１乃至図３を参照して説明する。図１は、リーダライタの構成を、本発明の要旨に係る部分について機能ブロックで示すと共に、各部における信号波形を示すものである。リーダライタ（無線通信装置）１は、送信機２により、ＵＨＦ帯（例えば、周波数９５３ＭＨｚ）のキャリアを送信コマンドで例えばＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調し増幅すると、共用器（サーキュレータ）３及びアンテナ４を介して電波信号として送信する。
【００１０】
ＲＦＩＤタグ５は、リーダライタ１より送信されたキャリアを受信して動作用電源を生成すると共に、キャリアより抽出したクロックを分周して動作クロックを生成する。そして、送信されたコマンドを復調すると、そのコマンドに対する応答を、キャリアを負荷変調することで返信するようになっている。
ＲＦＩＤタグ５より返信された信号は、リーダライタ１のアンテナ４により受信され、受信機６により増幅・復調される。そして、リーダライタ１は、キャリアキャンセラ（逆相信号生成手段）７を備えている。キャリアキャンセラ７は、送信側，受信側のキャリアをカプラ（分波器）８，９により分波して取り込んでキャリアの逆相信号を生成し、その逆相信号を、受信機６の入力側で合成器１０により受信信号に合成することで、受信信号に含まれている直流的なキャリア成分を除去する。
【００１１】
キャリアキャンセラ７は、直交復調器１１，サンプルホールド回路１２Ｉ，１２Ｑ並びに直交変調器１３を内蔵している。直交復調器１１は、図２に示すように、カプラ８を介して取り込んだ送信側のキャリア｛ｃｏｓ（２πｆｃｔ）｝とカプラ９を介して取り込んだ受信信号とを乗算してＩ信号を出力する混合器１４Ｉと、送信側のキャリアを９０度移相する移相器１５と、その移相信号｛ｓｉｎ（２πｆｃｔ）｝とカプラ９を介して取り込んだ受信信号とを乗算してＱ信号を出力する混合器１４Ｑとを備えている。
サンプルホールド回路１２Ｉ，１２Ｑは、直交復調器１１より出力されるＩ，Ｑ信号のレベルをそれぞれサンプルホールドする回路であり、直交変調器１３は、それらのホールド信号に基づいて送信されるキャリアの逆相信号を生成して合成器１０に出力する。
【００１２】
次に、本実施例の作用について図３も参照して説明する。図１中（Ａ）には、カプラ９の手前において観測されるＲＦＩＤタグ５の応答信号波形と、その波形に対応する周波数スペクトラムとを示している。周波数スペクトラムは、９５３ＭＨｚのキャリアｆｃを中心に、ＲＦＩＤタグ５の応答信号が側波帯として現れている。そして、キャリアｆｃには、送信側からの回り込み成分や反射波成分も含まれている。
【００１３】
また、図１中（Ｂ）には、直交復調器１１より出力される復調信号，Ｑ信号を示す。復調信号はベースバンド帯域となり、ＲＦＩＤタグ５の応答信号である包絡線となる。この場合、受信信号に回り込み等により混入した余分なキャリア成分（合成キャリア：以下、回り込み成分と称す）が含まれていなければ直流成分（周波数０Ｈｚ）は存在しないが、回り込み成分があればそれに応じた直流成分も復調される。
【００１４】
また、図１中（Ｃ）には、上記復調信号が無変調の場合（実線）、すなわち、リーダライタ１がコマンドを送信せず、且つＲＦＩＤタグ５が応答を返していない状態を示す。この場合の復調信号は回り込み成分のみとなるから、その回り込み成分に応じた直流レベル（周波数０Ｈｚ）だけになる。したがって、リーダライタ１の通信制御部（図示せず）は、自身がコマンドを送信する直前の無変調状態の期間に、サンプルホールド回路１２Ｉ，１２Ｑに対してサンプルホールドタイミングを指示する信号を出力する。すると、サンプルホールド回路１２Ｉ，１２Ｑは、Ｉ，Ｑ信号それぞれの直流レベルＡｉ，Ａｑをホールドする。
【００１５】
ここで、図２（Ａ）を参照する。図２（Ａ）は、上記の直流信号Ａｉ，ＡｑをＩ−Ｑ座標軸上で示すベクトル図である。すなわち、直流信号Ａｉ，Ａｑをベクトル合成したものが回り込み成分の振幅Ａとなり、回り込み成分のベクトルがＩ軸に対してなす角θが、送信キャリアと回り込み成分との位相差となる。
したがって、直交変調器１３は、カプラ８を介して得られる送信側キャリアの振幅，位相の情報を基準として、直流信号Ａｉ，Ａｑより回り込み成分のキャリアを、周波数９５３ＭＨｚで再生する。そして、合成器１０では、受信信号より、再生された回り込み成分を減算することで、等価的に回り込み成分の逆相信号を加えることになり（図３参照）、受信信号より回り込み成分が除去される。
【００１６】
実際、合成器１０では、受信信号に含まれる回り込み成分と、キャリアキャンセラ７により再生される回り込み成分の振幅，位相に差があるため、各々可変減衰器１４や可変移相器１５を用いて初期的な調整を行う必要がある。回り込み成分が除去された受信信号波形並びにその周波数スペクトラムを、図１（Ｅ）に示す。
【００１７】
以上のように本実施例によれば、キャリアキャンセラ７は、受信信号に含まれる送信側からの回り込みキャリアとアンテナ周囲環境からの反射キャリアとの合成キャリアを除去するために合成キャリアの逆相信号を生成する場合、合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を、送信コマンドを送信する直前の無変調区間に取得し、その情報に基づいて次回の受信信号の復調時に使用する逆相信号を生成する。したがって、合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を余裕をもって取得でき、逆相信号を生成するための正確な情報を得て合成キャリアのキャンセル効果を向上させることが可能となる。
【００１８】
具体的には、アンテナ４により受信された信号をカプラ９で分波し、分波された受信信号を、直交復調器１１によりベースバンド帯域に復調し、復調された信号の直流レベルをサンプルホールド回路１２Ｉ，１２Ｑによりサンプルホールドし、直交変調器１３は、ホールドされた直流レベル信号Ａｉ，Ａｑに基づいて合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を取得し、直交変調により合成キャリアを再生するので、再生した合成キャリアより、キャンセル効果の高い逆相信号を得ることができる。
【００１９】
本発明は上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
ＵＨＦ帯のキャリアに限ることなく、電波信号を使用して無線通信を行うものであれば適用できる。
また、通信対象はＲＦＩＤタグに限ることなく、送信されたキャリアに対し負荷変調方式で応答を返すものであれば良い。
合成キャリアの振幅及び位相に関する情報を得ることができれば、逆相信号生成手段は、キャリアキャンセラ７の構成に限ることはない。
送信アンテナと受信アンテナとが別体になっている通信装置に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例であり、リーダライタの構成を要旨に係る部分について機能ブロックで示すと共に、各部における信号波形を示す図
【図２】直交復調器の構成を中心に示す図１の一部相当図
【図３】合成キャリアをキャンセルする原理を示すベクトル図
【図４】従来のキャリアキャンセラの原理を説明する図
【図５】通信装置における復調波形を示す図
【符号の説明】
【００２１】
図面中、１はリーダライタ（無線通信装置）、４はアンテナ、５はＲＦＩＤタグ、８，９はカプラ（分波器）、７はキャリアキャンセラ（逆相信号生成手段）、１１は直交復調器、１２Ｉ，１２Ｑはサンプルホールド回路、１３は直交変調器を示す。
【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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