JP3962540B2 - デジタルデータ変調装置、送信装置、送受信装置及びそれらの方法 - Google Patents
デジタルデータ変調装置、送信装置、送受信装置及びそれらの方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3962540B2 JP3962540B2 JP2000300377A JP2000300377A JP3962540B2 JP 3962540 B2 JP3962540 B2 JP 3962540B2 JP 2000300377 A JP2000300377 A JP 2000300377A JP 2000300377 A JP2000300377 A JP 2000300377A JP 3962540 B2 JP3962540 B2 JP 3962540B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- digital data
- modulation
- modulated
- transmission
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Dc Digital Transmission (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータ変調装置及び方法と、そのデジタルデータ変調装置及び方法を含み、その変調されたデジタルデータを送信する送信装置及び方法と、さらに、その送信装置に、変調されたデジタルデータを受信して復調する受信装置及び方法を加えた送受信装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
金融システム、交通システム、物流システム等において、ICカードの導入が進められている。ICカードはメモリを内蔵しており、従来の磁気カードよりも多くのデータを記録できる。さらに、ICカードにCPUを取り付けることで、ICカードに演算機能、判断機能を付加できる。以上の特徴により、ICカードは、安全性の高い記録媒体や優れた認証機能を持つ記録媒体等として利用できる。
【0003】
ICカードのデータは、リードライタ(RW)装置によって読み出されたり、書き込まれたりする。この処理を、ICカードの表面に金属端子を取り付け、その端子をRW装置の接触ピンと機械的に接触させることによって行う場合、このICカードを接触型ICカードという。この接触型ICカードには、使用頻度が高くなると、端子やピンに機械的な磨耗や破損が生じるといった問題がある。
【0004】
一方、RW装置と接触させることなく電磁波を利用するICカードを非接触型ICカードという。非接触型ICカードは、RW装置と機械的接触がないので、機械的破損等の問題がない。
【0005】
これらのICカードは、内蔵するメモリやCPUを動作させるために電力を必要とする。接触型ICカードは、端子を通して電力を得るが、非接触型ICカードは、端子を通して電力を得ることができないので、電源として電池を内蔵する(電池式)か、または、RW装置から送信される電磁波を利用する(無電池式)。電池式ICカードの場合、その使用期間は内蔵する電池の寿命によって制限される。従って、電池式ICカードは、長期間の利用に適さないという欠点がある。一方、無電池式ICカードは、電磁波を受信すればいつでも電力を得ることができる。以上のことから、非接触型無電池式ICカードは、今後その普及が進むものと考えられる。
【0006】
このように非接触型無電池式ICカードは、RW装置から送信される電磁波からデータと電力とを得る。RW装置から送信される電磁波は、デジタルデータが変調された変調波である。RW装置が利用するデジタルデータ変調方式としては、ASK(Amplitude Shift Keying)方式、FSK(Frequency Shift Keying)方式、及び、PSK(Phase Shift Keying)方式が考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
FSK変調方式やPSK変調方式による変調波は、振幅の時間的変化がないので、安定した電力を供給できる。しかし、変調波の周波数帯域が広く、他の電子機器から受ける影響が大きい。また、ASK変調波の復調回路に比べて、FSK変調波やPSK変調波の復調回路は規模が大きく、ICカードにおける消費電力が大きいという問題がある。
【0008】
一方、ASK変調方式による変調波は、そのような問題はないが、変調度が高い場合には、変調波の振幅の小さい期間が存在することになり、電力供給が安定して行われない。そこで特開平10−13312号公報において、電力供給を安定させるために低い変調度で通信を行うことが提案されている。しかし、変調度が低いと、信号レベルの差が小さくなるために、復調が困難になる。
【0009】
本発明は、変調度の高いASK変調波を利用し、その変調波の振幅の小さい時間を可能な限り短縮することによって、復調が容易で、かつ、安定した電力供給が可能な変調波を実現することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のデジタルデータ変調装置は、デジタルデータをミラーコード変調する変調手段と、変調手段により変調されたデジタルデータを微分する微分手段と、微分手段により微分されたデジタルデータを反転する反転手段とから成ることを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載のデジタルデータ送信装置は、デジタルデータをミラーコード変調する変調手段と、変調手段により変調されたデジタルデータを微分する微分手段と、微分手段により微分されたデジタルデータを反転する反転手段とから成る第1のデジタルデータ変調装置と、第1のデジタルデータ変調装置により変調されたデジタルデータをさらにASK変調する第2のデジタルデータ変調装置と、第2のデジタルデータ変調装置により変調された電磁波を送信する送信手段とから成ることを特徴としている。
【0012】
請求項3に記載の送受信装置は、送信装置が、さらに、ASK変調された電磁波を受信する受信手段と、受信手段により受信された電磁波からデジタルデータを復調する復調手段とを含むことを特徴としている。
【0013】
請求項4に記載のデジタルデータ変調方法は、デジタルデータをミラーコード変調する変調ステップと、変調ステップにより変調されたデジタルデータを微分する微分ステップと、微分ステップにより微分されたデジタルデータを反転する反転ステップとから成ることを特徴としている。
【0014】
請求項5に記載の送信方法は、デジタルデータを変調するデジタルデータ変調方法であって、そのデジタルデータをミラーコード変調する変調ステップと、変調ステップにより変調されたデジタルデータを微分する微分ステップと、微分ステップにより微分されたデジタルデータを反転する反転ステップとから成る第1のデジタルデータ変調方法と、第1のデジタルデータ変調方法により変調されたデジタルデータをさらにASK変調する第2のデジタルデータ変調方法と、第2のデジタルデータ変調方法により変調された電磁波を送信する送信ステップとから成ることを特徴とする。
【0015】
請求項6に記載の送受信方法は、請求項5に記載の送信方法が、さらに、ASK変調された電磁波を受信する受信方法と、受信方法により受信された電磁波からデジタルデータを復調する復調方法とを含むことを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、リードライタ(RW)装置10とICカード20とから成る非接触型ICカードシステムの一例を示す。
【0017】
RW装置10は、アンテナ11、搬送波発信部12、変調部14、復調部15、通信制御部16、及び、電源17から成る。電源17は、搬送波発信部12と通信制御部16に電力を供給する。通信制御部16は、復調部15から送られてきたデータや変調部14に送るデータを処理し、搬送波発信部12、変調部14、及び、復調部15を制御する。
【0018】
ICカード20は、アンテナ21、整流部23、変調部24、復調部25、データ処理部26、メモリ27、電圧検知部28、及び、電源部29から成る。
【0019】
RW装置10からICカード20に送信を行う場合には、まず、搬送波発信部12で搬送波が生成される。次に、その生成された搬送波が、変調部14において送信データでASK変調される。最後に、そのASK変調波が、アンテナ11によって電磁波として送信される。
【0020】
RW装置10からICカード20に対する送信のステップは、図2により理解できる。まず、RW装置10からICカード20に対して、デジタルデータの2つの信号レベルのうち、より高い信号レベル(Hレベル)の信号が無変調で送信される。RW装置10は、ICカード20の存在を(電磁波の状態変化によって、または、センサー等の他の機能によって)検知すると、ICカード20にタイミングを取るためのクロックを送信する。ICカード20は、このクロックにより同期クロックを生成する。その後、RW装置10は、送信データでASK変調された電磁波をICカード20に送信する。
【0021】
ここで、送信データとは、通信制御部16に含まれるデジタルデータ変調装置30によって変調された変調データである。以下にその変調方法について詳細に説明する。
【0022】
図3は、デジタルデータ変調装置30の構成を示すブロック図である。このデジタルデータ変調装置30は、ミラーコード変調回路31、微分回路32、および、反転回路33から成る。無変調デジタルデータ101は、各々の回路により、順に信号102、103、104に変換される。
【0023】
このデジタルデータ変調装置30に、例えば、図4(1)で示される無変調デジタルデータが入力されるとする。この無変調デジタルデータ101は、まず、図3のミラーコード変調回路31に入力され、デジタルデータ102に変換される。
【0024】
ここで、ミラーコード変調は、変調の対象となるデータ「1」を、対応する変調データビットの中間における変化として表わし、変調の対象となるデータ「0」を、対応する変調データビットとその直前のデータビットとの切れ目における変化、または、対応する変調データビットにおいてその直前の出力状態を維持することとして表わす。つまり、変調対象のデータが「1」の場合には、変調データにおけるその「1」に対応したビットの中間で、そのビットの直前の出力状態(Hレベル、または、Lレベル)が変化(HレベルからLレベルへの変化、または、LレベルからHレベルへの変化)される。一方、変調対象のデータが「0」の場合には、そのデータの直前のデータによって、以下の異なる2つの方法で変換が行われる。まず、変調対象のデータ「0」の直前のデータが「1」のときは、変調データにおけるその「0」に対応した1ビットの区間で、そのビットの直前の出力状態(Hレベル、または、Lレベル)が維持される。また、変調対象のデータ「0」の直前のデータが「0」のときは、変調データにおけるその「0」に対応したビットとその直前のビットとの切れ目で信号(Hレベル、または、Lレベル)が変化(HレベルからLレベルへの変化、または、LレベルからHレベルへの変化)する。以上のことから、ミラーコード変調は、2ビットのデータとその直前の出力状態により一義的に決定される。
【0025】
また、ミラーコード変調されたデジタルデータの途中で、信号の変化しないビットが2ビット以上続くことはない。この変換により、無変調デジタルデータの直流成分及び低周波成分が減ぜられる。
【0026】
得られるデータ102の一例を図4(2)に示す。
【0027】
次に、そのデータ102は、図3の微分回路32に入力され、信号103に変換される。この微分回路32は、入力されるデジタルデータの変化する部分(LレベルからHレベル、または、HレベルからLレベル)を、全て正のパルス信号に変換する。出力される信号103は、図4(3)に示される。
【0028】
更に、その信号103は、反転回路33に入力される。最終的に得られる反転信号104は、図4(4)で示される。
【0029】
図4(4)の信号で、2つの信号レベルのうち、より低い信号レベル(Lレベル)が維持される時間は、図4(1)で示される無変調データにおけるそれと比較して、より短いことが明らかである。
【0030】
更に、図5において、上記の反転信号でASK変調した搬送波の波形の一部が示される。図5(1)は、ASK変調に用いた反転信号であり、図4(4)と同一である。図5(2)は、図5(1)の1区間が拡大されたものであり、この図5(2)に示される部分でASK変調された搬送波の波形が図5(3)に示される。
【0031】
この図5(3)に示される波形において、振幅が小さい時間(図5(2)においてLレベルを示す時間)をTwとする。
【0032】
時間Twとそれ以外の時間における振幅の差は変調度により異なる。変調度とは、データの振幅と搬送波の振幅の比(データの振幅/搬送波の振幅)である。従って、変調度が1のときに、時間Twとそれ以外の時間における振幅差は最大となり、時間Twにおける変調波の振幅はゼロとなる。
【0033】
本発明のRW装置10は、以上の方法で得られる変調度の高いASK変調波を送信する。ASK変調波は、変調度が高いほど、2つの信号レベルの差が大きくなるので、受信側であるICカード20において、そのASK変調波の復調がより容易である。また、変調度の高いASK変調波は雑音に強くなるので、ICカード20は、より正確なデータを受信できる。
【0034】
更に、受信されたASK変調波は、半波整流または全波整流され、電力を生成するのに利用できる。変調度が高いASK変調波では、一般的に、変調波の振幅が小さく十分な電力供給が行われない時間が存在する。しかし、本発明によるASK変調波は、変調波の振幅の小さい時間Twが十分短縮されているので、より安定な電力供給を実現できる。時間Twは、図2の微分回路32の特性によって可変であり、ASK変調波の検波が可能な限り短縮することができる。
【0035】
加えて、本発明のデジタルデータ変調装置30によって、連続する「0」のデータを変換すると、ビットの切れ目で発生する連続した信号を容易に得ることができる。これは、ICカード20が同期をとるためのクロックとして、都合良く利用できる。
【0036】
RW装置10から送信されるASK変調された電磁波は、ICカード20のアンテナ21により、電気信号としてアンテナ21の両端間の電圧変動に変換される。その両端間の電圧は、整流部23に入力として提供される。整流部23により整流された電圧信号は、データを復調するための復調部25、電圧検知部28、及び、電力生成のための電源部29に供給される。
【0037】
復調部25では、RW装置10から送信されたデータが定められた方式によって復調され、復調されたデータはデータ処理部26に送られる。データ処理部26は、復調部25から送られてきたデータを、受信したデータの内容に従って処理する。データ処理部26はまた、メモリ27を制御し、メモリ27にデータの読み込みと書き込みを行う。
【0038】
電源部29で生成された電力は、復調部25、データ処理部26、及び、メモリ27に供給される。
【0039】
一方、ICカード20からのデータの送信は、データ処理部26によって制御される変調部24の電界効果トランジスタ40(FET:Field Effect Transistor)によって行われる。ここで、電界効果トランジスタ40(以下、「FET」という。)のソース端子にはダイオード42が接続されている。
【0040】
このダイオード42は、ソース電位を固定し、基板とのバイアスを利用してトランジスタのスイッチング特性の向上を行うために接続される。
【0041】
更に、FET40のゲート端子はデータ処理部26に接続されており、データ処理部26から制御信号を送ることによってFET40をスイッチング動作させることができる。
【0042】
図2の送受信ステップに示されるように、ICカード20からのデータの送信時に、ICカード20はRW装置10から常に無変調のHレベル信号を受信しており、アンテナ21の端子間に一定電圧がかかっている。送信するデータがLレベルの時、ICカード20はFET40をオンする。FET40がオン状態になれば、ソース−ドレイン間に電流が流れ、アンテナ21にかかる負荷が変化し、よって、アンテナ21の端子間の電圧が変化する。つまり、実質的にASK変調が行われる。RW装置10は、この電圧変動による電磁波の状態変化を検知することで、ICカード20からのデータを受信できる。RW装置10は、ICカード20からの送信が終了したことを受信したデータの内容で判断する。
【0043】
更に、ICカード20が、RW装置10から無変調の電磁波を受信している間、ICカード20には、安定な電力が供給される。一方、ICカード20がデータを送信するときは、電力供給が行われないが、RW装置10におけるデータの検知が可能な限り送信時間を小さくすることが可能である。
【0044】
以上のように、FET40を使用してICカード20からの送信を行うと、ICカード20の回路構成をより簡易にすることができ、よって、ICカード20の消費電力を低減することができる。
【0045】
また、このICカード20の変調部24の構成は、図6に示すようにRW装置10にも適用できる。
【0046】
本発明の変調される電磁波及びアンテナの種類は、上記の実施形態により限定されない。従って、本発明の送信及び送受信システムの用途は、ICカードシステムに限られるものではない。
【0047】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るデジタルデータ変調装置及びデジタルデータ変調方法を利用することにより、復調が容易で、かつ、安定した電力供給が可能な変調波を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 非接触型ICカードシステムの概略図。
【図2】 リードライタ(RW)とICカードの間の送受信ステップを示す図。
【図3】 デジタルデータ変調装置の構成を示すブロック図。
【図4】 図3で示されたデジタルデータ変調装置によって変調されるデジタルデータの一例を示す図。
【図5】 図4で示された反転信号とその信号によってASK変調された搬送波の波形を示す図。
【図6】 ICカードと同様の変調部を採用したRW装置の構成を示す図。
【符号の説明】
10 リードライタ(RW)装置
11 アンテナ
12 搬送波発信部
14 変調部
15 復調部
16 通信制御部
17 電源
20 ICカード
21 アンテナ
23 整流部
24 変調部
25 復調部
26 データ処理部
27 メモリ
28 電圧検知部
29 電源部
30 デジタルデータ変調装置
31 ミラーコード変調回路
32 微分回路
33 反転回路
40 電界効果トランジスタ(FET)
42 ダイオード
Claims (6)
- デジタルデータを変調するデジタルデータ変調装置であって、前記デジタルデータをミラーコード変調する変調手段と、前記変調手段により変調されたデジタルデータを微分する微分手段と、前記微分手段により微分されたデジタルデータを反転する反転手段とから成るデジタルデータ変調装置。
- デジタルデータを変調するデジタルデータ変調装置であって、前記デジタルデータをミラーコード変調する変調手段と、前記変調手段により変調されたデジタルデータを微分する微分手段と、前記微分手段により微分されたデジタルデータを反転する反転手段とから成る第1のデジタルデータ変調装置と、
前記の第1のデジタルデータ変調装置により変調されたデジタルデータをさらにASK変調する第2のデジタルデータ変調装置と、
前記の第2のデジタルデータ変調装置により変調された電磁波を送信する送信手段とから成る送信装置。 - 請求項2記載の送信装置と、
ASK変調された電磁波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された電磁波からデジタルデータを復調する復調手段とを含む送受信装置。 - デジタルデータを変調するデジタルデータ変調方法であって、前記デジタルデータをミラーコード変調する変調ステップと、前記変調ステップにより変調されたデジタルデータを微分する微分ステップと、前記微分ステップにより微分されたデジタルデータを反転する反転ステップとから成るデジタルデータ変調方法。
- デジタルデータを変調するデジタルデータ変調方法であって、前記デジタルデータをミラーコード変調する変調ステップと、前記変調ステップにより変調されたデジタルデータを微分する微分ステップと、前記微分ステップにより微分されたデジタルデータを反転する反転ステップとから成る第1のデジタルデータ変調方法と、
前記の第1のデジタルデータ変調方法により変調されたデジタルデータをさらにASK変調する第2のデジタルデータ変調方法と、
前記の第2のデジタルデータ変調方法により変調された電磁波を送信する送信ステップとから成る送信方法。 - 請求項5記載の送信方法において、さらに、
ASK変調された電磁波を受信する受信ステップと、
前記受信方法により受信された電磁波からデジタルデータを復調する復調ステップとを含む送受信方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000300377A JP3962540B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | デジタルデータ変調装置、送信装置、送受信装置及びそれらの方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000300377A JP3962540B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | デジタルデータ変調装置、送信装置、送受信装置及びそれらの方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002111751A JP2002111751A (ja) | 2002-04-12 |
JP3962540B2 true JP3962540B2 (ja) | 2007-08-22 |
Family
ID=18782070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000300377A Expired - Fee Related JP3962540B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | デジタルデータ変調装置、送信装置、送受信装置及びそれらの方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3962540B2 (ja) |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000300377A patent/JP3962540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002111751A (ja) | 2002-04-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5889273A (en) | Wireless communication data storing medium for receiving a plurality of carriers of proximate frequencies and a transmission/receiving method | |
US6126077A (en) | Data processing apparatus and method and data transmitting/receiving apparatus and method | |
US8643470B2 (en) | Semiconductor integrated circuit, IC card mounted with the semiconductor integrated circuit, and operation method for the same | |
JP3931500B2 (ja) | 非接触icカードおよびそのデータ処理方法 | |
US20090295543A1 (en) | Transponder, interrogator, and communication device | |
US5966404A (en) | Reader/writer for performing efficient transmission/reception with no-battery information storage medium | |
JP2000049653A (ja) | 非接触通信システム | |
US6193164B1 (en) | IC card and IC card system | |
JP2001007730A (ja) | 電磁トランスポンダからの距離の検出 | |
JPH06325229A (ja) | 携帯可能な情報記録媒体 | |
JP3962540B2 (ja) | デジタルデータ変調装置、送信装置、送受信装置及びそれらの方法 | |
JP2003030611A (ja) | 無線通信モジュール及び無線通信方法 | |
US8310345B2 (en) | Receiving apparatus | |
JP2000078211A (ja) | 情報復調装置および方法、並びに提供媒体 | |
JP4352326B2 (ja) | 受信装置及び半導体集積回路 | |
US7760073B2 (en) | RFID tag modification for full depth backscatter modulation | |
JPH10293825A (ja) | 通信システム | |
JP2005079783A (ja) | 通信システム,情報記憶媒体,および通信装置 | |
JP3717032B2 (ja) | Icカード | |
JP4527233B2 (ja) | 非接触型カードリードライト装置 | |
JPH04192091A (ja) | Icカード装置 | |
JP3767969B2 (ja) | 非接触icカードシステム | |
JPH11328342A (ja) | 非接触icカード | |
JP2005520379A (ja) | トランスポンダと通信するための通信局、および異なる伝送パラメータを用いた更なる通信局 | |
JP3907472B2 (ja) | データキャリア |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040824 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060512 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060516 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070220 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070417 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070515 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070521 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110525 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120525 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130525 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140525 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |