JP2009044306A - Reader for rfid tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自身の送信部から出力される送信信号を自身の受信部で受信したときの干渉レベルを低減する干渉キャンセラ回路を備えたＲＦＩＤタグ用リーダに関する。 The present invention relates to an RFID tag reader including an interference canceller circuit that reduces an interference level when a transmission signal output from its own transmission unit is received by its own reception unit.
例えばＵＨＦ帯を利用したＲＦＩＤシステムにおいて、複数のＲＦＩＤタグ用リーダが互いに電波の到達可能な範囲内に設置されて使用されると、各リーダの送信電波が混信してＲＦＩＤタグとの通信ができなくなる。そこで、各リーダは、キャリアの送信前に所定の周波数帯の各チャネルについてキャリア検出を行い、許可された使用周波数帯域における電波の使用状況を確認し、空いているチャネルで通信を行う。これにより、他のリーダとの共用化を図ることが可能となっている。 For example, in an RFID system using the UHF band, if a plurality of RFID tag readers are installed and used within a range where radio waves can reach each other, the radio waves transmitted from the readers may interfere and communicate with the RFID tag. Disappear. Therefore, each reader performs carrier detection for each channel in a predetermined frequency band before transmitting the carrier, confirms the use state of the radio wave in the permitted use frequency band, and performs communication on an available channel. This makes it possible to share with other readers.
また、上記ＲＦＩＤシステムにおいては、電池を持たないパッシブ型のＲＦＩＤタグが使用されるようになっている。従って、上記リーダは、ＲＦＩＤタグからの応答波を受信する場合にも、無変調波を送信してＲＦＩＤタグへの電力供給を行う必要がある。この無変調波の送信電力レベルは、ＲＦＩＤタグからの応答波の受信電力レベルに比べて非常に大きい。このため、自身の送信した無変調波が干渉波として自身の受信部へ回り込んだ場合、この干渉波により、応答波を受信する受信部の信号レベルが飽和してしまい、その結果、受信部のダイナミックレンジを低下させてしまう。 In the RFID system, a passive RFID tag having no battery is used. Therefore, even when the reader receives a response wave from the RFID tag, the reader needs to transmit an unmodulated wave to supply power to the RFID tag. The transmission power level of the non-modulated wave is very large compared to the reception power level of the response wave from the RFID tag. For this reason, when an unmodulated wave transmitted by itself wraps around as an interference wave to its reception unit, the signal level of the reception unit that receives the response wave is saturated by this interference wave, and as a result, the reception unit Will reduce the dynamic range.
そこで、上記リーダには、自身の送信した無変調波などの送信信号を自身の受信部で受信したときの信号レベル（以下、干渉レベルと称す）を各種手法により低減させる干渉キャンセラ回路が設けられている。この干渉キャンセラ回路の動作を最適に制御するためには、干渉レベルを検出し、その大きさが最小になるように干渉キャンセラ回路を動作させる必要がある。上記事情により、この種のＲＦＩＤタグ用リーダでは、それぞれの信号レベルが大きく異なるキャリアと干渉レベルとを検出するための検出回路が必要となる。 Therefore, the reader is provided with an interference canceller circuit that reduces a signal level (hereinafter referred to as an interference level) when a transmission signal such as an unmodulated wave transmitted by the reader is received by the receiver. ing. In order to optimally control the operation of the interference canceller circuit, it is necessary to detect the interference level and operate the interference canceller circuit so that the magnitude thereof is minimized. Due to the above-described circumstances, this type of RFID tag reader requires a detection circuit for detecting carriers and interference levels having greatly different signal levels.
特許文献１には、受信信号について自動ゲイン調整を行うＲＦ−ＡＧＣ回路と、中間周波数信号について自動ゲイン調整を行うＩＦ−ＡＧＣ回路とを設け、これら２つのＡＧＣ回路のゲインを個別に制御し、各ＡＧＣ回路の出力信号に基づいて信号レベルの大きい干渉波と信号レベルの小さい希望信号の有無およびそれらのレベルをそれぞれ独立して検出する構成の通信装置が開示されている。このような構成をＲＦＩＤタグ用リーダに適用すれば、キャリア検出および干渉レベルの検出を行うことが可能となる。
しかしながら、上記構成では、ＲＦ段とＩＦ段とに個別にＡＧＣ回路を設ける必要があるため、回路規模が増大してしまうという問題がある。また、それらＡＧＣ回路を独立して制御する必要があるため、制御内容が複雑化するという問題もある。 However, the above configuration has a problem that the circuit scale increases because it is necessary to separately provide the AGC circuit for the RF stage and the IF stage. Further, since it is necessary to control these AGC circuits independently, there is a problem that the control content becomes complicated.
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、回路規模の増大や制御内容の複雑化を招くことなく、キャリア検出および干渉レベルの検出を行うことができるＲＦＩＤタグ用リーダを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an RFID tag reader that can detect a carrier and detect an interference level without increasing the circuit scale or complicating control contents. It is to provide.
請求項１記載の手段によれば、キャリアの送信前において、キャリアセンス回路は、受信信号を所定の増幅率で増幅し、その増幅信号を検波した検波信号のレベルに基づいて所定の周波数帯の各チャネルについてキャリア検出を行う。また、キャリアセンス回路は、受信信号を減衰させまたはキャリア検出時の増幅率よりも低い増幅率で増幅し、その増幅信号を検波した検波信号のレベルに基づいて、干渉キャンセラ回路により低減された干渉レベルの検出を行う。 According to the first aspect of the present invention, before transmitting a carrier, the carrier sense circuit amplifies the received signal with a predetermined amplification factor and detects the amplified signal in a predetermined frequency band based on the level of the detected signal detected. Carrier detection is performed for each channel. The carrier sense circuit also attenuates the received signal or amplifies it with an amplification factor lower than the amplification factor at the time of carrier detection, and reduces the interference reduced by the interference canceller circuit based on the level of the detected signal obtained by detecting the amplified signal. Perform level detection.
この干渉レベルは、自身の送信部から出力される送信信号を自身の受信部で受信したときのものであり、その信号レベルはキャリアの信号レベルに比べて非常に大きい。そこで、キャリアセンス回路において、受信信号の増幅率をキャリア検出時よりも低くする（または受信信号を減衰させる）ことにより、キャリアに比べて信号レベルが非常に大きい干渉波のレベルも検出できるようにした。このようにキャリアセンス回路が、キャリア検出と干渉レベルの検出とを行うため、回路規模の増大および制御内容の複雑化を抑制できる。 This interference level is the one when the transmission signal output from its own transmission unit is received by its own reception unit, and the signal level is very high compared to the signal level of the carrier. Therefore, the carrier sense circuit can detect the level of an interference wave having a signal level much higher than that of the carrier by lowering the amplification factor of the reception signal (or attenuating the reception signal) than when detecting the carrier. did. Thus, since the carrier sense circuit performs carrier detection and interference level detection, it is possible to suppress an increase in circuit scale and complexity of control contents.
請求項２記載の手段によれば、増幅回路は、駆動電源が供給されると受信信号を所定の増幅率で増幅し、駆動電源の供給が停止されると受信信号を減衰させる。そして、制御回路は、増幅回路に駆動電源を供給した状態で検波回路から出力される検波信号のレベルに基づいてキャリア検出を行い、増幅回路への駆動電源の供給を停止した状態で上記検波信号のレベルに基づいて干渉レベルの検出を行う。このように、増幅回路への駆動電源の供給状態を変更するだけで、互いに信号レベルの異なるキャリアおよび干渉レベルの検出を可能としたので、回路規模の増大および制御内容の複雑化を一層抑制できる。 According to a second aspect of the present invention, the amplifier circuit amplifies the received signal at a predetermined amplification factor when the drive power is supplied, and attenuates the received signal when the supply of the drive power is stopped. The control circuit performs carrier detection based on the level of the detection signal output from the detection circuit in a state in which the driving power is supplied to the amplifier circuit, and the detection signal in a state in which the supply of the driving power to the amplifier circuit is stopped. The interference level is detected based on the level. As described above, since it is possible to detect carriers and interference levels having different signal levels by simply changing the supply state of the drive power to the amplifier circuit, it is possible to further suppress an increase in circuit scale and complexity of control contents. .
請求項３記載の手段によれば、制御回路は、キャリア検出時には受信信号が増幅回路を通過する第１の経路を通過し、干渉レベルの検出時には受信信号が減衰回路を通過する第２の経路を通過するように切り換え手段を切り換える。このように、キャリアセンス回路を、キャリア検出時と干渉レベルの検出時とで受信信号が通過する経路を切り換えるように構成しても、回路規模の増大および制御内容の複雑化を抑制しつつ、キャリア検出および干渉レベルの検出を行うことができる。 According to a third aspect of the present invention, the control circuit passes the first path through which the received signal passes through the amplifier circuit when detecting the carrier, and the second path through which the received signal passes through the attenuation circuit when detecting the interference level. The switching means is switched so as to pass. As described above, even if the carrier sense circuit is configured to switch the path through which the received signal passes between the carrier detection time and the interference level detection time, while suppressing the increase in circuit scale and the complexity of the control content, Carrier detection and interference level detection can be performed.
この場合、請求項４記載の手段のように、第２の経路において受信信号を増幅して減衰回路に出力する第２の増幅回路を設けてもよい。このように構成すれば、干渉レベルの検出時、受信信号は、第２の増幅回路により増幅されてから減衰回路により減衰されるため、干渉レベルが小さい場合であっても、その干渉レベルを検出できるようになる。また、第２の経路において、受信信号をＲＦＩＤタグとの通信が可能な程度の増幅率で増幅することが可能となる。 In this case, a second amplifying circuit for amplifying the received signal in the second path and outputting the amplified signal to the attenuating circuit may be provided. With this configuration, when the interference level is detected, the received signal is amplified by the second amplifier circuit and then attenuated by the attenuation circuit. Therefore, even when the interference level is small, the interference level is detected. become able to. Further, in the second path, the received signal can be amplified with an amplification factor that allows communication with the RFID tag.
さらに、この場合、請求項５記載の手段のように、減衰回路を制御回路によりその減衰率を変更可能な可変減衰回路としてもよい。このようにすれば、干渉レベルの検出時、干渉レベルの大きさに応じて検波回路から出力される検波信号のレベルを変更できる。つまり、干渉レベルの検出範囲を変更可能することができる。
Further, in this case, as in the means described in
請求項６、７記載の手段によれば、制御回路は、検出された干渉レベル（干渉レベルの検出時における検波回路が出力する検波信号のレベルのことであり、以下単に検出値と称す）の大きさに応じて可変減衰回路の減衰率を変更する。すなわち、請求項６記載の手段は、検出値が第１のしきい値より大きい場合には減衰率を増大させ、検出値が第１のしきい値より小さく設定された第２のしきい値より小さい場合には減衰率を低減し、検出値が第１のしきい値と第２のしきい値との間のレベルである場合には減衰率を固定（維持）する。また、請求項７記載の手段は、検出値が所定のしきい値より大きい場合には減衰率を増大させ、検出値が上記しきい値より小さい場合には減衰率を低減する。
According to the means described in
これらの構成によれば、干渉レベルの大きさが大幅に変動する場合であっても、キャリアセンス回路は、検出値の大きさに応じて干渉レベルの検出範囲を変更するので、干渉レベルが大きすぎるために各回路において信号レベルが飽和してしまったり、干渉レベルが小さすぎるためにそのレベルを検出できなかったりすることを防止し、確実に干渉レベルを検出できる。さらに、請求項６記載の手段においては、第１のしきい値を干渉レベル検出範囲の上限値に設定し、第２のしきい値を干渉レベル検出範囲の下限値に設定すれば、干渉レベルの大きさにかかわらず、干渉レベルの検出範囲内の検出値を得ることができる。
According to these configurations, even when the magnitude of the interference level varies greatly, the carrier sense circuit changes the detection range of the interference level according to the magnitude of the detected value, so the interference level is large. Therefore, it is possible to prevent the signal level from being saturated in each circuit and the interference level from being too small to detect the level, thereby reliably detecting the interference level. Further, in the means described in
請求項８記載の手段によれば、干渉キャンセラ回路は、ＲＦＩＤタグとの通信期間において、キャリアセンス回路により検出された干渉レベルに基づいて自身の送信部から出力される送信信号の自身の受信部への干渉を低減する干渉キャンセル制御を実行する。そして、キャリアセンス回路は、制御回路による減衰率の変更に応じた可変減衰回路の応答を高速化可能に構成した。従って、上記応答を高速化した場合には、これに伴い干渉レベルをより短時間で検出することが可能となり、ひいては干渉キャンセラ回路による干渉キャンセル制御をより短時間で実行できる。このように構成すれば、ＲＦＩＤタグ用リーダ近傍の反射電力などの状況に応じて干渉レベルが時々刻々と変化するような場合であっても、干渉レベルの変化に対応した最適な干渉キャンセル制御を行うことができる。
According to the means described in
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。
図１は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグとの間で非接触通信を行うＲＦＩＤタグ用リーダライタの電気的構成を示すブロック図である。このＲＦＩＤタグ用リーダライタは、トラックまたはフォークリフトに積載された荷物の情報を管理するためにゲートに設けられる場合、入退室管理を行うために門に設けられる場合、ベルトコンベア上の荷物の情報を管理するためにコンベア近傍に設けられる場合などのアプリケーションへの適用が想定される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of an RFID tag reader / writer that performs non-contact communication with an RFID (Radio Frequency Identification) tag. When the RFID tag reader / writer is provided at the gate for managing information on the cargo loaded on the truck or forklift, or at the gate for managing entrance / exit, the information on the baggage on the belt conveyor is displayed. Application to an application such as a case where it is provided near the conveyor for management is assumed.
図１に示すリーダライタ（ＲＦＩＤタグ用リーダに相当）１は、制御回路２、送信部３、受信部４、干渉キャンセラ回路５、送信アンテナ６および受信アンテナ７から構成されている。制御回路２は、マイクロコンピュータを主体として構成されている。制御回路２は、送信部３、受信部４などを通じてタグＴＡＧ（ＲＦＩＤタグに相当）との間で通信を行い、タグＴＡＧからのタグ識別情報の受信、タグＴＡＧに対するデータの書き込み、データの読み出しなどを行う。また、制御回路２は、干渉キャンセラ回路５による干渉キャンセル動作の制御を行うようになっている（詳細は後述する）。
A reader / writer (corresponding to an RFID tag reader) 1 shown in FIG. 1 includes a
送信部３は、制御回路２から指令された送信周波数（例えばＵＨＦ帯の周波数）に対応した搬送波信号（キャリア）を生成する発振器８と、搬送波信号を制御回路２から出力される送信データに応じて変調する変調器９と、被変調信号を増幅して干渉キャンセラ回路５および送信アンテナ６を介して電波信号として送信するパワーアンプ１０とから構成されている。
The
このように送信される電波信号を、リーダライタ１の通信可能範囲内に存在するタグＴＡＧが受信することになる。そして、タグＴＡＧは、リーダライタ１から送信される所定周波数のキャリアを介して電力の供給を受けて動作するようになっている。つまり、タグＴＡＧは電池を持たず半永久的に利用可能なパッシブ型のものである。 The tag TAG present within the communicable range of the reader / writer 1 receives the radio signal transmitted in this way. The tag TAG operates by receiving power supplied through a carrier having a predetermined frequency transmitted from the reader / writer 1. That is, the tag TAG is a passive type that does not have a battery and can be used semipermanently.
タグＴＡＧは、リーダライタ１から電波信号に重畳したコマンドデータが与えられると、その内容に基づいた処理を実行し、データの書き込みや読み出しなどを行うように構成されている。タグＴＡＧは、上記処理実行後、必要に応じてリーダライタ１に対して所定周波数の電波信号（応答波）を送信するようになっている。リーダライタ１は、タグＴＡＧからの応答波などの電波信号や干渉波などを受信アンテナ７により受信する。そして、受信した信号は、干渉キャンセラ回路５を通じて受信部４へ与えられるようになっている。
The tag TAG is configured to execute processing based on the content of the command data superimposed on the radio wave signal from the reader / writer 1 and write or read data. The tag TAG is configured to transmit a radio signal (response wave) having a predetermined frequency to the reader / writer 1 as necessary after executing the above processing. The reader / writer 1 receives a radio wave signal such as a response wave from the tag TAG, an interference wave, and the like by the receiving
受信部４は、増幅部１１、周波数変換部１２、復調回路１３、ＤＣオフセット情報検出器１４および検波回路１５から構成されている。増幅部１１は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）１６、１７と可変減衰回路１８（減衰回路に相当）とスイッチ回路１９、２０（切り換え手段に相当）とから構成されている。干渉キャンセラ回路５を通じて与えられる受信信号は、スイッチ回路１９の切り換えによりＬＮＡ１６およびＬＮＡ１７のいずれかに入力されるようになっている。ＬＮＡ１７の後段には可変減衰回路１８が接続されている。
The
スイッチ回路２０は、スイッチ回路１９と連動して切り換えられるようになっている。つまり、スイッチ回路２０は、受信信号がＬＮＡ１６に入力される場合にはＬＮＡ１６の出力信号を後段の周波数変換部１２に出力し、受信信号がＬＮＡ１７に入力される場合には可変減衰回路１８の出力信号を周波数変換部１２に出力するように切り換えられる。
The
ＬＮＡ１６（増幅回路に相当）およびＬＮＡ１７（第２の増幅回路に相当）は、いずれも雑音指数の小さい増幅回路であり、その駆動電源の供給が制御回路２により制御されるようになっている。ＬＮＡ１６、１７は、駆動電源が供給されると、入力された信号を所定の増幅率で増幅して出力するようになっている。本実施形態では、ＬＮＡ１６の増幅率は、ＬＮＡ１７の増幅率に比べて高く設定されており、例えば＋２０ｄＢに設定されている。これにより、後述するキャリア検出時のキャリア検出可能範囲が、−９０ｄＢｍ〜−２０ｄＢｍとなるようにしている。
The LNA 16 (corresponding to the amplifier circuit) and the LNA 17 (corresponding to the second amplifier circuit) are both amplifier circuits having a small noise figure, and the supply of the drive power is controlled by the
可変減衰回路１８は、その減衰率を制御回路２から与えられる制御電圧に応じて変更可能な構成となっている。本実施形態では、ＬＮＡ１７および可変減衰回路１８によるトータル利得の初期値が−２０ｄＢになるように、ＬＮＡ１７の増幅率および可変減衰回路１８の減衰率の初期値が設定されている。これにより、後述する干渉レベルの検出時の干渉レベル検出可能範囲が、−５０ｄＢｍ〜＋２０ｄＢｍとなるようにしている。
The
周波数変換部１２は、発振器２１と、ミキサ２２と、バンドパスフィルタ回路２３とから構成されている。周波数変換部１２は、増幅部１１からの出力信号と発振器２１により生成される所定周波数信号とをミキサ２２により混合させて周波数変換を行うようになっている。この周波数変換された中間周波数信号は、バンドパスフィルタ回路２３により帯域制限された後、後段のスイッチ回路２４に出力されるようになっている。
The
周波数変換部１２から出力される中間周波数信号は、スイッチ回路２４の切り換えにより、復調回路１３および検波回路１５のいずれかに入力されるようになっている。このうち、復調回路１３は、中間周波数信号に重畳されている受信データを復調して制御回路２に出力する。復調回路１３に入力された中間周波数信号は、ＤＣオフセット情報検出器１４にも入力されている。ＤＣオフセット情報検出器１４は、中間周波数信号の直流成分（ＤＣオフセット値）を検出し、その値を示す直流信号を制御回路２に出力する。
The intermediate frequency signal output from the
検波回路１５は、中間周波数信号を検波した検波信号を制御回路２に出力する。この検波信号は、受信信号の振幅情報を示す信号（ＲＳＳＩ信号）であり、制御回路２は、この検波信号のレベルに基づいて後述するキャリア検出および干渉レベルの検出を行う。このような構成により、本実施形態では、制御回路２および受信部４がキャリアセンス回路として機能するようになっている。また、スイッチ回路１９、２０、２４の切り換えは、制御回路２により制御されるようになっている。
The
図２は、干渉キャンセラ回路５の詳細構成をその周辺構成とともに示している。干渉キャンセラ回路５は、結合器（方向性結合器：カップラ）３１、３２、可変減衰器３３および可変位相シフト器３４を備えている。結合器３１は、送信部３のパワーアンプ１０と送信アンテナ６との間に接続されており、パワーアンプ１０から与えられる信号を分配して可変減衰器３３に出力する。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the
可変減衰器３３は、入力された信号を制御回路２から与えられる減衰制御信号に応じた所定の減衰率で減衰させて可変位相シフト器３４に出力する。可変位相シフト器３４は、入力された信号を制御回路２から与えられる位相シフト量制御信号に応じた所定レベルだけ位相をシフト（例えば逆位相）して結合器３２に出力する。結合器３２は、受信アンテナ７と受信部４のスイッチ回路１９との間に接続されており、可変位相シフト器３４から与えられる信号を受信アンテナ７からの受信信号と合成してスイッチ回路１９に出力する。
The
上記構成の干渉キャンセラ回路５は、以下のような理由により設けられている。すなわち、リーダライタ１は、タグＴＡＧがパッシブ型であるため、タグＴＡＧからの応答波を受信するときにも送信信号（無変調のキャリア）を送信してタグＴＡＧに電力供給を行う必要がある。タグＴＡＧからの応答波の受信電力レベルは、例えば−３０ｄＢｍ以下であり小さいレベルとなっている。一方、送信部３からの送信信号の送信電力レベルは、例えば３０ｄＢｍ程度であり、タグＴＡＧからの応答波の受信電力レベルに比べて非常に大きい。
The
このため、送信部３からの送信信号が受信アンテナ７を介して受信部４の入力側に干渉してしまう。特に送信アンテナ６と受信アンテナ７との間の距離が近いとその影響も顕著となる。そこで、干渉キャンセラ回路５は、上記したとおり、送信部３からの送信信号を減衰および位相シフトさせたものを受信アンテナ７からの受信信号と合成して送信信号による干渉成分をキャンセルすることにより、送信信号による干渉の影響を極力除外するようにしている。
For this reason, the transmission signal from the
制御回路２は、検波回路１５から与えられる検波信号（受信信号の振幅情報）や、ＤＣオフセット情報検出部１４から与えられる直流信号（受信信号のＤＣオフセット値）に応じて、可変減衰器３３の減衰率および可変位相シフト器３４の位相シフト量を制御するようになっている。このようにして、制御回路２は、干渉キャンセラ回路５の動作を最適に制御するようになっている。なお、干渉キャンセラ回路５による送信信号の干渉をキャンセルする動作（干渉キャンセル制御）は、リーダライタ１が動作しているときには常に実行されている。
The
次に、本実施形態の作用について図３〜図６も参照しながら説明する。
制御回路２は、キャリア検出、干渉レベルの検出およびタグとの通信の３つの動作状態に応じて、受信部４のスイッチ回路１９、２０、２４を切り換えるようになっている。図３は受信部４およびその周辺構成を示すブロック図であり、（ａ）はキャリア検出時、（ｂ）は干渉レベルの検出時、（ｃ）はタグとの通信時におけるスイッチ回路１９、２０、２４の切り換え状態を示している。なお、図３では、ＤＣオフセット情報検出器１４の図示を省略している。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
The
従来技術において説明したとおり、リーダライタ１は、他のリーダライタとの共用化を図るため、キャリア検出を行うようになっている。図４は、リーダライタ１によるキャリア検出およびタグとの通信のタイミングを示している。図４に示すように、リーダライタ１は、タグＴＡＧとの通信（キャリアの送信）を行う前に、キャリア検出を実行するようになっている。 As described in the prior art, the reader / writer 1 performs carrier detection in order to share with other reader / writers. FIG. 4 shows the timing of carrier detection by the reader / writer 1 and communication with the tag. As illustrated in FIG. 4, the reader / writer 1 performs carrier detection before performing communication (carrier transmission) with the tag TAG.
キャリア検出時には、−７４ｄＢｍ（または−６４ｄＢｍ）といった小さいレベルのキャリアを検出する必要がある。そこで、制御回路２は、受信アンテナ７からの受信信号が増幅率の高いＬＮＡ１６に入力され、その増幅信号が周波数変換部１２に与えられるようにスイッチ回路１９、２０を切り換える。また、制御回路２は、周波数変換部１２から出力される中間周波数信号が検波回路１５に入力されるようにスイッチ回路２４を切り換える（図３（ａ）の状態）。このとき、増幅部１１において、受信信号が通過する経路は第１の経路に相当する。
At the time of carrier detection, it is necessary to detect a carrier having a small level such as −74 dBm (or −64 dBm). Therefore, the
これにより、受信信号は、ＬＮＡ１６により高い増幅率（＋２０ｄＢ）で増幅され、その増幅信号は、周波数変換部１２により中間周波数信号に変換される。そして、この中間周波数信号は検波回路１５により検波され、受信信号の振幅情報を示す検波信号として制御回路２に与えられる。制御回路２は、この検波信号のレベルに基づいて所定周波数帯の各チャネルについてのキャリア検出を行い、許可された使用周波数帯域における電波の使用状況を確認した後、空いているチャネルで通信を行う。なお、この場合、前述したとおり、−９０ｄＢｍ〜−２０ｄＢｍの範囲のキャリア検出が可能となっている。
As a result, the received signal is amplified by the
また、リーダライタ１は、干渉キャンセラ回路５の動作を最適に制御するために、干渉レベル（送信部３から送信された送信信号を受信部４で受信したときの信号レベル）を検出するようになっている。前述したとおり、送信部３から送信される信号の送信電力レベルは３０ｄＢｍ程度であり、この送信信号に基づく上記干渉レベルは、干渉キャンセラ回路５の動作によりそのレベルが低減されても、キャリア検出時に検出するキャリアの信号レベルに比べて大きいレベルとなり易い。
Further, the reader / writer 1 detects an interference level (a signal level when the
そこで、制御回路２は、干渉レベルを検出する際には、受信アンテナ７からの受信信号がＬＮＡ１７に入力され、可変減衰回路１８からの減衰信号が周波数変換部１２に与えられるようにスイッチ回路１９、２０を切り換える。また、制御回路２は、周波数変換部１２から出力される中間周波数信号が検波回路１５に入力されるようにスイッチ回路２４を切り換える（図３（ｂ）の状態）。このとき、増幅部１１において、受信信号が通過する経路は第２の経路に相当する。
Therefore, when detecting the interference level, the
これにより、受信信号は、ＬＮＡ１７により増幅された後、可変減衰回路１８により減衰される。これらＬＮＡ１７および可変減衰回路１８によるトータル利得は−２０ｄＢである。この減衰された信号は、周波数変換部１２により中間周波数信号に変換される。そして、この中間周波数信号は検波回路１５により検波され、受信信号の振幅情報を示す検波信号として制御回路２に与えられる。
As a result, the received signal is amplified by the
制御回路２は、この検波信号のレベルに基づいて干渉レベルの検出を行う。そして、制御回路２は、検出した干渉レベルに応じて、干渉キャンセラ回路５の可変減衰器３３の減衰率および可変位相シフト器３４の位相シフト量を制御し、干渉キャンセラ回路５の干渉キャンセル動作が最適となるように制御する（干渉キャンセル動作の最適化制御）。なお、この場合、前述したとおり、−５０ｄＢｍ〜＋２０ｄＢｍの範囲の干渉レベルの検出が可能となっている。
The
しかしながら、干渉レベルの大きさは、リーダライタ１近傍の反射電力の状況などにより、時々刻々と変化する。従って、リーダライタ１は、このような変化に対応した検出範囲で干渉レベルの検出を行う必要がある。そこで、制御回路２は、検出した干渉レベルの大きさに応じて可変減衰回路１８の減衰率を変更するようにしている。図５は、可変減衰回路１８の減衰率を変更する際の制御回路２の制御内容を示すフローチャートである。
However, the magnitude of the interference level changes from moment to moment depending on the state of reflected power near the reader / writer 1 and the like. Therefore, the reader / writer 1 needs to detect the interference level in the detection range corresponding to such a change. Therefore, the
図５に示すように、制御回路２は、干渉レベルを検出（ステップＳ１）した後、干渉レベルの検出値Ｘと、上限値（第１のしきい値に相当）Ｙ１および下限値（第２のしきい値に相当）Ｙ２との比較を行う（ステップＳ２）。その結果、検出値Ｘが上限値Ｙ１よりも大きい場合（Ｘ＞Ｙ１）には可変減衰回路１８の減衰率を増大させ（ステップＳ３）、検出値Ｘが下限値Ｙ２よりも小さい場合（Ｘ＜Ｙ２）には上記減衰率を低減し（ステップＳ４）、その後、ステップＳ１に戻り干渉レベルの検出を再度行う。
As shown in FIG. 5, after detecting the interference level (step S1), the
一方、ステップＳ２において、検出値Ｘが上限値Ｙ１と下限値Ｙ２との間の大きさである場合（Ｙ１≧Ｘ≧Ｙ２）には可変減衰回路１８の減衰率を固定（維持）し（ステップＳ５）、処理を終了する。なお、上限値Ｙ１および下限値Ｙ２は、受信部４の各回路の特性（増幅率、減衰率など）を考慮したうえで、干渉レベルの検出時、受信部４の各回路における信号レベルの飽和を抑制しつつ、小さい干渉レベルまで検出可能とするような値に設定されている。
On the other hand, when the detected value X is between the upper limit value Y1 and the lower limit value Y2 in step S2 (Y1 ≧ X ≧ Y2), the attenuation factor of the
上述した干渉レベルの検出を含む干渉キャンセル動作の最適化制御（以下、干渉制御と称す）は、タグＴＡＧとの通信期間に実行される。図６は、図４におけるタグとの通信期間の詳細タイミングを示している。図６に示すように、リーダライタ１は、タグＴＡＧからの応答波を受信した後で且つタグＴＡＧにコマンドを送信する前に干渉制御を実行する。リーダライタ１は、この干渉制御時にも無変調のキャリアを送信している。 The optimization control of the interference cancellation operation including the detection of the interference level described above (hereinafter referred to as interference control) is performed during the communication period with the tag TAG. FIG. 6 shows the detailed timing of the communication period with the tag in FIG. As shown in FIG. 6, the reader / writer 1 performs interference control after receiving a response wave from the tag TAG and before transmitting a command to the tag TAG. The reader / writer 1 transmits an unmodulated carrier even during this interference control.
このように、リーダライタ１は、干渉制御を実行した後、タグＴＡＧにコマンドを送信する。その後、タグＴＡＧからの応答波の受信を行うとき、制御回路２は、以下のようにスイッチ回路１９、２０、２４を切り換える。すなわち、制御回路２は、受信アンテナ７からの受信信号がＬＮＡ１７に入力され、可変減衰回路１８からの減衰信号が周波数変換部１２に与えられるようにスイッチ回路１９、２０を切り換える。また、制御回路２は、周波数変換部１２から出力される中間周波数信号が復調回路１３に入力されるようにスイッチ回路２４を切り換える（図３（ｃ）の状態）。このとき、増幅部１１において、受信信号が通過する経路は第２の経路に相当する。
Thus, the reader / writer 1 transmits a command to the tag TAG after executing the interference control. Thereafter, when receiving a response wave from the tag TAG, the
このときの可変減衰回路１８の減衰率は、干渉レベルの検出時に設定された減衰率のままとなっている。また、受信信号は、干渉レベルの検出時と同じ第２の経路を通過した後、周波数変換部１２を介して復調回路１３に入力される。従って、リーダライタ１は、増幅部１１のトータル利得（ＬＮＡ１７による増幅＋可変減衰回路１８による減衰）を、干渉レベルにより受信部４の各回路の信号レベルが飽和しない範囲内での最大値とした状態でタグＴＡＧからの応答波を受信する。
At this time, the attenuation rate of the
以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を奏する。
制御回路２は、キャリア検出時には受信信号をＬＮＡ１６に入力してその増幅信号を後段の回路に与え、干渉レベルの検出時には受信信号をＬＮＡ１７に入力して可変減衰回路１８からの減衰信号を後段の回路に与えるようにスイッチ回路１９、２０を切り換える。これにより、受信信号は増幅部１１において、キャリア検出時には＋２０ｄＢの増幅率で増幅され、干渉レベルの検出時には−２０ｄＢの減衰率で減衰される。すなわち、キャリア検出時と干渉レベルの検出時とにおける検出可能範囲が４０ｄＢｍシフトする。制御回路２は、このような増幅部１１を介して互いに信号レベルの大きく異なるキャリアおよび干渉レベルの検出を行うので、回路規模の増大および制御内容の複雑化を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
When detecting the carrier, the
干渉レベルの検出時、受信信号をＬＮＡ１７により増幅してから可変減衰回路１８により減衰させる構成とした。これにより、干渉レベルの検出可能範囲が−５０ｄＢｍ〜＋２０ｄＢｍとなり、小さい干渉レベルまで検出することが可能となる。このような構成により、受信信号をタグＴＡＧとの通信可能な程度の増幅率で増幅できるので、増幅部１１における第２の経路を使用してタグＴＡＧとの通信を行うことが可能となる。また、可変減衰回路１８は、その減衰率を制御回路２からの指令に応じて変更可能な構成としたので、干渉レベルの検出時、その検出範囲を制御回路２により変更することができる。
When detecting the interference level, the received signal is amplified by the
制御回路２は、干渉レベルを検出した後、干渉レベルの検出値Ｘと上限値Ｙ１および下限値Ｙ２との比較を行い、その結果に応じて可変減衰回路１８の減衰率を増大、低減または固定するようにした。すなわち、検出値Ｘが上限値Ｙ１より大きい場合には減衰率を増大させ、検出値Ｘが下限値Ｙ２より小さい場合には減衰率を低減し、その後、干渉レベルの検出を再度実行する。一方、検出値Ｘが上限値Ｙ１と下限値Ｙ２との間の大きさである場合には減衰率を固定する。
After detecting the interference level, the
このように、制御回路２が可変減衰回路１８の減衰率を制御することにより、干渉レベルの検出時、受信部４の各回路における信号レベルの飽和を抑制しつつ、小さい干渉レベルの検出も可能にすることができる。また、リーダライタ１近傍の反射電力の状況などにより、干渉レベルが時々刻々と変化する場合であっても、その変化に応じて検出可能範囲を変更して干渉レベルを検出することができる。
As described above, the
リーダライタ１は、タグＴＡＧからの応答波を受信した後で且つタグＴＡＧにコマンドを送信する前に干渉レベルの検出を含む干渉制御を実行する。そして、タグＴＡＧからの応答波を受信する際、可変減衰回路１８の減衰率を干渉レベルの検出時に設定した減衰率と同じ値に設定する。これにより、リーダライタ１は、増幅部１１のトータル利得を、干渉レベルにより受信部４の各回路の信号レベルが飽和しない範囲内での最大値とした状態でタグＴＡＧからの応答波を受信することになる。従って、遠距離に存在するタグＴＡＧとの通信が可能となるように、リーダライタ１の受信感度を向上させることができる。
The reader / writer 1 executes interference control including detection of an interference level after receiving a response wave from the tag TAG and before transmitting a command to the tag TAG. Then, when receiving the response wave from the tag TAG, the attenuation rate of the
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図７を参照しながら説明する。
図７は、第１の実施形態における図１相当図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図７に示すリーダライタ４１（ＲＦＩＤタグ用リーダに相当）は、図１に示すリーダライタ１に対し、受信部４において増幅部１１に替えて増幅部４２を備えている点が異なっている。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 in the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different parts will be described below. A reader / writer 41 (corresponding to an RFID tag reader) shown in FIG. 7 is different from the reader / writer 1 shown in FIG. 1 in that the receiving
増幅部４２は、図１に示した増幅部１１からＬＮＡ１７を省いた構成となっている。すなわち、干渉キャンセラ回路５を通じて与えられる受信信号は、スイッチ回路１９の切り換えによりＬＮＡ１６および可変減衰回路１８のいずれかに入力されるようになっている。また、本実施形態では、可変減衰回路１８の減衰率の初期値は、−２０ｄＢに設定されている。
The
上記構成のように、ＬＮＡ１７を省いた増幅部４２を用いた場合であっても、可変減衰回路１８の減衰率の初期値を−２０ｄＢに設定することにより、干渉レベルの検出時の検出可能範囲を、第１の実施形態と同様に−５０ｄＢｍ〜＋２０ｄＢｍとすることができる。すなわち、本実施形態の構成を採用した場合でも、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
Even in the case of using the amplifying
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図８を参照しながら説明する。
図８は、第１の実施形態における図１相当図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。図８に示すリーダライタ５１（ＲＦＩＤタグ用リーダに相当）は、図１に示すリーダライタ１に対し、受信部４において増幅部１１に替えて増幅部５２を備えている点が異なっている。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 1 in the first embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different parts will be described below. A reader / writer 51 (corresponding to an RFID tag reader) shown in FIG. 8 differs from the reader / writer 1 shown in FIG. 1 in that an
増幅部５２は、ＬＮＡ５３（増幅回路に相当）により構成されている。すなわち、干渉キャンセラ回路５を通じて与えられる受信信号は、ＬＮＡ５３に入力されるようになっている。ＬＮＡ５３は、図１に示したＬＮＡ１６、１７と同様に雑音指数の小さい増幅回路であり、その駆動電源の供給が制御回路２により制御されるようになっている。
The amplifying
ＬＮＡ５３は、駆動電源が供給されると、入力された信号を＋２０ｄＢの増幅率で増幅して出力し、駆動電源の供給が停止されると、入力された信号を−２０ｄＢの減衰率で減衰させて出力するように構成されている。このＬＮＡ５３の出力信号は、後段の周波数変換部１２に出力されるようになっている。制御回路２は、キャリア検出時にはＬＮＡ５３への駆動電源の供給を行い、干渉レベルの検出時にはＬＮＡ５３への駆動電源の供給を停止するようになっている。
When the drive power is supplied, the
上記構成のように、ＬＮＡ５３により構成された増幅部５２を用いた場合であっても、キャリア検出時と干渉レベルの検出時とに応じてＬＮＡ５３への駆動電源の供給状態を変更することにより、キャリア検出時の検出可能範囲を第１の実施形態と同じ−９０ｄＢｍ〜−２０ｄＢｍとし、干渉レベルの検出時の検出可能範囲を、第１の実施形態と同様に−５０ｄＢｍ〜＋２０ｄＢｍとすることができる。すなわち、本実施形態の構成を採用した場合でも、第１の実施形態と同様に互いに信号レベルの異なるキャリアおよび干渉レベルの検出を可能としつつ、回路規模の増大および制御内容の複雑化を一層抑制できる。
Even when the
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
制御回路２は、検出した干渉レベルの大きさに応じて可変減衰回路１８の減衰率を変更する際、干渉レベルの検出値Ｘと上限値Ｙ１および下限値Ｙ２との比較を行う（図５におけるステップＳ２）ようにしたが、検出値Ｘと１つのしきい値とを比較するようにしてもよい。この場合、検出値Ｘがしきい値より大きい場合には可変減衰回路１８の減衰率を増大させ、検出値Ｘがしきい値より小さい場合には上記減衰率を低減すればよい。また、可変減衰回路１８の減衰率を変更する制御（図５参照）は、必要に応じて実行すればよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments described above and illustrated in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The
減衰回路として、その減衰率を変更可能な可変減衰回路１８を用いたが、干渉レベルの大きさに応じてその検出可能範囲を変更する必要がない場合、つまり図５の制御を実行する必要がない場合には減衰率固定の減衰回路を用いてもよい。
増幅部１１において、キャリア検出時には受信信号を＋２０ｄＢの増幅率で増幅させ、干渉レベルの検出時には受信信号を−２０ｄＢの減衰率で減衰するようにしたが、これらの増幅率および減衰率は、キャリア検出時および干渉レベルの検出時に必要とする検出可能範囲に応じて適宜変更すればよい。従って、干渉レベルの検出時、キャリア検出時の増幅率より低い増幅率で受信信号を増幅するようにしてもよい。
Although the
The amplifying
干渉キャンセラ回路５は、送信部３から出力される送信信号による受信部４に対する干渉の影響を低減するものであれば、他の構成を用いてもよい。
リーダライタ１に電源が投入された直後や、タグＴＡＧにコマンドを送信した後で且つタグＴＡＧからの応答波を受信する前などに干渉制御を実行するようにしてもよい。また、可変減衰回路１８の減衰率変更後の応答を高速化可能である場合には、干渉レベルの検出に要する時間を短縮できるので、干渉制御を行う回数を増やしてもよい。こうすれば、干渉レベルの変化に確実に対応した検出範囲でそのレベルを検出することが可能となる。
送信アンテナ６と受信アンテナ７とは共通化（一体化）してもよい。
各実施形態ではＲＦＩＤタグ用のリーダライタを例に説明したが、ＲＦＩＤタグ用のリーダについても同様に適用できる。
The
Interference control may be performed immediately after the reader / writer 1 is turned on, after sending a command to the tag TAG, and before receiving a response wave from the tag TAG. Further, when the response of the
The
In each embodiment, the reader / writer for the RFID tag has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to a reader for the RFID tag.
図面中、１、４１、５１はリーダライタ（ＲＦＩＤタグ用リーダ）、２は制御回路（キャリアセンス回路）、３は送信部、４は受信部（キャリアセンス回路）、５は干渉キャンセラ回路、１５は検波回路、１６、５３はＬＮＡ（増幅回路）、１７はＬＮＡ（第２の増幅回路）、１８は可変減衰回路（減衰回路）、１９、２０はスイッチ回路（切り換え手段）、ＴＡＧはタグ（ＲＦＩＤタグ）を示す。
In the drawing,
Claims (8)
前記キャリアセンス回路は、受信信号を所定の増幅率で増幅し、その増幅信号を検波した検波信号のレベルに基づいてキャリア検出を行うように構成されているとともに、受信信号を減衰させまたは前記キャリア検出時の増幅率よりも低い増幅率で増幅し、その増幅信号を検波した検波信号のレベルに基づいて前記干渉レベルの検出を行うように構成されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ用リーダ。 A carrier sense circuit that performs carrier detection for each channel in a predetermined frequency band before transmitting a carrier, and an interference canceller circuit that reduces an interference level when a transmission signal output from its own transmission unit is received by its own reception unit In an RFID tag reader comprising:
The carrier sense circuit is configured to amplify a received signal with a predetermined amplification factor and detect a carrier based on a level of a detected signal obtained by detecting the amplified signal, and attenuate the received signal or the carrier An RFID tag reader configured to amplify at an amplification factor lower than the amplification factor at the time of detection and to detect the interference level based on the level of a detection signal obtained by detecting the amplified signal.
駆動電源が供給されると受信信号を前記所定の増幅率で増幅し、駆動電源の供給が停止されると受信信号を減衰させる増幅回路と、
前記増幅回路の出力信号を検波した検波信号を出力する検波回路と、
前記増幅回路に駆動電源を供給した状態で前記検波信号のレベルに基づいて前記キャリア検出を行い、前記増幅回路への駆動電源の供給を停止した状態で前記検波信号のレベルに基づいて前記干渉レベルの検出を行う制御回路とを備えていることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ用リーダ。 The carrier sense circuit is
An amplification circuit that amplifies the received signal at the predetermined amplification factor when the drive power is supplied, and attenuates the received signal when the supply of the drive power is stopped;
A detection circuit that outputs a detection signal obtained by detecting the output signal of the amplification circuit;
The carrier detection is performed based on the level of the detection signal while driving power is supplied to the amplifier circuit, and the interference level is based on the level of the detection signal while supply of driving power to the amplifier circuit is stopped. The RFID tag reader according to claim 1, further comprising: a control circuit that performs detection.
受信信号を前記所定の増幅率で増幅する増幅回路と、
受信信号を減衰させる減衰回路と、
受信信号が前記増幅回路を通過する第１の経路および前記減衰回路を通過する第２の経路のうちいずれかの経路を通過するように切り換える切り換え手段と、
前記キャリア検出時には受信信号が前記第１の経路を通過し、前記干渉レベルの検出時には受信信号が前記第２の経路を通過するように前記切り換え手段を切り換える制御回路とを備えていることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤタグ用リーダ。 The carrier sense circuit is
An amplifier circuit for amplifying a received signal at the predetermined amplification rate;
An attenuation circuit for attenuating the received signal;
Switching means for switching the received signal so as to pass through one of a first path through the amplifier circuit and a second path through the attenuation circuit;
A control circuit that switches the switching means so that the received signal passes through the first path when the carrier is detected and the received signal passes through the second path when the interference level is detected. The RFID tag reader according to claim 1.
前記キャリアセンス回路は、前記制御回路による減衰率の変更に応じた前記可変減衰回路の応答を高速化可能に構成され、前記高速化に伴い前記干渉レベルをより短時間で検出可能としたことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ用リーダ。 The interference canceller circuit reduces interference of a transmission signal output from the transmission unit to the reception unit based on the interference level detected by the carrier sense circuit during a communication period with the RFID tag. Execute control,
The carrier sense circuit is configured to be capable of speeding up the response of the variable attenuating circuit according to the change in the attenuation rate by the control circuit, and the interference level can be detected in a shorter time with the speeding up. The RFID tag reader according to claim 5, wherein the reader is for RFID tags.
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