JP2011521602A - マルチノード同時受信復調装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明はマルチノード同時受信復調装置及びその方法に関するものであって、より具体的には、同時に複数個のノード信号を受信することができるＲＦシステムの復調装置及びその方法に関する。
本発明によるマルチノード同時受信復調装置は、一対のＣＷ信号を発生させるクロック発生部と、前記一対のＣＷ信号のうちいずれか１つと前記ＲＦ信号の入力を受けて混合するミキサーと、前記混合された信号を積分する積分器、及び、所定のシンボル区間ごとに前記積分された信号の増減値を演算し、その増減値によって出力データを決定するデータ演算部とを含む復調モジュールを一対備えたことを特徴とする。

Description

本発明はマルチノード同時受信復調装置及びその方法に関するものであって、具体的には、同時に複数個のノード信号を受信することができるＲＦシステムの復調装置及びその方法に関する。

図１は従来技術によるＲＦシステムのノード信号受信装置に係わる構成図である。

図１に示すように、従来のＲＦシステムのノード信号受信装置は、Ｉチャンネルノード信号及びＱチャンネルノード信号に対して、負のデータは負数に変換するＳＱＲ（Square Root）信号変換を通じてＡＳＫ復調を行うデジタル復調部、及び、前記復調された信号に対して行われる積分を用いてエッジ位置情報を検出し、前記検出されたエッジ位置情報を用いて前記復調された信号を復号化するデコード部を含む。この時、デジタル復調部は、ＡＤコンバータから出力されるＩチャンネルとＱチャンネルのノード信号のうち、信号レベルが小さいチャンネルのノード信号を位相反転する位相反転器と、前記位相反転されたノード信号及び信号レベルが大きいチャンネルのノード信号に対してＳＱＲ信号変換を行う信号変換器、及び、前記変換されたＩチャンネルノード信号とＱチャンネルノード信号を合算する合算器とを含む。また、デコード部は、復調された信号のエッジ位置情報を検出するエッジ情報検出器と、検出されたエッジ位置情報を用いて前記復調された信号に対して信号相関（Correlation）を行う相関器及び信号相関遂行結果を用いてビットデータを決定するビットデータ決定器とを含んで構成される。

従来のＲＦシステムのノード信号受信装置は、ＩチャンネルとＱチャンネルのノード信号のうち、信号レベルが小さいチャンネルのノード信号を位相反転した後、位相反転されたノード信号及び信号レベルが大きいチャンネルのノード信号に対してＳＱＲ信号変換を行い、変換されたＩチャンネルノード信号とＱチャンネルノード信号とを合わせてデコード部へ送ることによりノードの信号を受信する。

しかし、複数個のノードが同時に応答する場合には、各ノードごとに位相差が異なるため、あるノード信号はＩチャンネルの成分が大きく、あるノード信号は Ｑチャンネルの成分が大きいことがある。

したがって、このような従来技術によるノード信号を受信する方法は、同時に複数個のノードが応答した場合、同時にノード信号を受信することができないため、ＲＦシステムは１つのノードだけが応答するまでシステムで決められたプロトコルを繰り返して行わなければならない問題点があった。

本発明の一面によるマルチノード同時受信復調装置は、一対のＣＷ信号を発生させるクロック発生部と、前記一対のＣＷ信号のうちいずれか１つと前記ＲＦ信号の入力を受けて混合するミキサーと、前記混合された信号を積分する積分器、及び、所定のシンボル区間ごとに前記積分された信号の増減値を演算し、その増減値によって出力データを決定するデータ演算部とを含む復調モジュールを一対備えたことを特徴とする。

本発明の他面によるマルチノード同時受信復調方法は、ＣＷ信号と前記ＲＦ信号の入力を受けて混合するミキシング段階と、前記混合された信号を積分する積分段階、及び、前記積分された信号を格納し、所定のシンボル区間ごとに前記積分された信号値の変化を演算して出力データを決定するデータ演算段階とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、２つ以上のノードが同時に応答する場合でもノード信号を区別することができるので、複数個のノード信号を同時に受信することができてノードの全体的受信時間を短縮することができる。また、異なるノードから受信した複数のデータを同時に復調することができて、データ変調速度を上げることができる。

従来技術によるＲＦＩＤリーダーのノード信号受信装置に対する構成図である。 本発明によるマルチノード同時受信復調装置の構成図である。 本発明によるマルチノード同時受信復調装置の第１実施例である。 本発明によるマルチノード同時受信復調装置の第２実施例である。 ノードＡ、ノードＢ、ノードＣが同時に応答する場合、応答信号の搬送波信号を示すグラフである。 Ｉ_１信号の入力を受けた第１積分器の積分値を示すグラフである。 ＦＭ０エンコード信号の基本関数を示すグラフである。 ＦＭ０エンコード信号のステートダイヤグラムである。 本発明の一実施例による積分器及びステートマシンの信号を示す概路図である。 本発明によるマルチノード同時受信方法のフローチャートである。

以下、本発明による望ましい実施例を、添付図面を参照して詳しく説明する。

図２は本発明によるマルチノード受信装置の構成図である。

図２に示すように、本発明によるマルチノード受信装置はミキサー１１０、１２０と、クロック発生部２１０と、積分器３１０、３２０及びデータ演算部４１０、４２０とを含む復調モジュール１０、２０を一対備えて構成される。

クロック発生部２１０は一対のＣＷ信号を発生させる。このような一対のＣＷ信号は、変調されたＲＦ信号と同一周波数であって、相互９０°の位相差を有する。

ミキサー１１０、１２０はノードから受信されたＲＦ信号（例えば、ＡＳＫ信号）とＣＷ信号の入力を受けて混合して出力する。この時、第１ミキサー１１０及び第２ミキサー１２０に入力されるＣＷ信号は前述のように互いに９０゜の位相差を有する。即ち、クロック発生部２１０で生成されたＣＷ−１信号は第１ミキサー１１０に直接入力され、第２ミキサー１２０には９０゜位相シフター２２０を経て位相変化されたＣＷ−２信号が入力される。この時、ミキサー１１０、１２０に入力されるＲＦ信号のビットデータはＦＭ０又はミラー方式又はマンチェスター方式でエンコードされた信号である。

積分器３１０、３２０はミキサーで混合された信号を積分する。この時、積分器の積分値は、ノードから受信されたＲＦ信号のうち、入力されたレファレンス信号と位相差がもっとも小さいものの影響をもっとも大きく受ける。このような積分器３１０、３２０の積分はデータシンボルの１/２区間ごとに行われる。

データ演算部４１０は積分器３１０、３２０で積分された信号を格納し、所定のシンボル区間ごとに前記積分された信号値の変化を演算して出力データを決定し、制御器４１１と、シンボル境界検出器４１８と、第１バッファー４１２と、第１比較器４１３と、第２バッファー４１４と、第３バッファー４１５と、第２比較器４１６及びデータ決定器４１７とを含んで構成される。

シンボル境界検出器４１８はデータシンボルの１/２区間を検出する。

積分器３１０の積分値は１/２シンボル区間ごとに第１バッファー４１２に格納され、各バッファー４１２、４１４、４１５は１/２シンボル区間ごとにデータを格納する。

第１比較器４１３は、毎１/２シンボル区間ごとに、第１バッファー４１２に格納された積分値と現在積分器３１０の積分値とを比較して符号値を出力する。

第２比較器４１６は、毎１シンボル区間ごとに、第３バッファー４１５に格納されている第１比較器の結果符号値（即ち、１シンボル区間前に出力された第１比較器の結果符号値）と現在第１比較器４１３の結果符号値とを比較する。

制御器４１１は、シンボル境界検出器４１８で検出されたデータシンボルの１/２区間ごとに積分器３１０、比較器４１３、４１６及びバッファー４１２、４１４、４１５が動作するように制御する。また制御器４１１は、第１比較器４１３及び第２比較器４１６のデータ比較時点を決定するステートマシン（図示せず）を含む。

データ決定器４１７は、第１比較器４１３或いは第２比較器４１６によってデータを決定する。また、データ決定器４１７は、受信された信号のエンコード方法によって第１比較器４１３或いは第２比較器４１６の結果を決定する。例えば、ビットデータがＦＭ０エンコードされたＲＦ信号である場合は、データ決定器４１７は第２比較器４１６の比較結果によって、２つの値（現在第１比較器の結果符号値及び１シンボル区間前の第１比較器の結果符号値）が同一であれば「０」を出力し、２つの値が互いに異なっていれば「１」を出力する。

ビットデータがミラーエンコードされたＲＦ信号である場合は、データ決定器４１７は第２比較器４１６の比較結果によって、２つの値（現在第１比較器の結果符号値及び１シンボル区間前の第１比較器の結果符号値）が同一であれば「１」を出力し、２つの値が互いに異なっていれば「０」を出力する。

ビットデータがマンチェスターコードでエンコードされたＲＦ信号である場合は、データ決定器４１７は、第１比較器４１３の現在符合値が「＋」であれば「０」を出力し、第１比較器４１３の現在符号値が「−」であれば「１」を出力することができる。逆に、データ決定器４１７は、第１比較器４１３の現在符号値が「−」であれば「０」を出力し、第１比較器４１３の現在符号値が「＋」であれば「１」を出力することもできる。

図３及び図４は本発明によるマルチノード同時受信復調装置を示すブロック図である。図３及び図４の復調装置はＡＤコンバータ（ＡＤＣ）を更に含む。

以下、図５乃至図９を参照して、本発明によるマルチノード受信復調装置の一実施例を詳しく説明する。

図５はノードＡ、ノードＢ、ノードＣが同時に応答する場合、応答信号の搬送波（Carrier）信号を示すグラフである。この時、ノードＡ、Ｂ、Ｃの応答信号はＦＭ０エンコードとＡＳＫモジュレーションされた信号である。

図５に示すように、ノードＡの搬送波信号（Node A）はクロック発生部２１０で生成されたＣＷ−１信号と位相が一致し、ノードＢの搬送波信号（Node B）は位相シフター２２０で９０゜位相変化されたＣＷ−２信号と位相が一致し、ノードＣの搬送波信号（Node C）はＣＷ−２よりＣＷ−１との位相差が小さい信号である。また、３つのノードの搬送波信号の大きさは同一である。このような場合、第１積分器３１０に入力される信号Ｉ_１は以下の数１のような信号であり、第２積分器に入力される信号Ｉ_２は以下の数２のような信号である。

［数１］
Ｉ_１＝（Ｎｏｄｅ Ａ ＋ Ｎｏｄｅ Ｃ） x ＣＷ１
［数２］
Ｉ_２＝（Ｎｏｄｅ Ｂ ＋ Ｎｏｄｅ Ｃ） x ＣＷ２

図６はＩ_１信号が入力された第１積分器の積分値を示すグラフである。

図６に示すように、ノードＣの信号（Node C）とＣＷ−１の位相差がノードＡの信号（Node A）とＣＷ−１の位相差より大きいため、Ｎｏｄｅ Ｃ * ＣＷ−１信号の積分値がＮｏｄｅ Ａ * ＣＷ−１信号の積分値より小さい。

図７はＦＭ０エンコード信号の基本関数を示すグラフであり、図８はＦＭ０エンコード信号のステートダイヤグラムである。

図７に示すように、ＦＭ０エンコード信号はすべてのシンボルの開始において信号レベルが変わる。そしてデータが「０」である場合はシンボルの中間で信号レベルがもう一度変わる。

このような信号の特性を考慮して、本発明は１/２シンボル区間ごとに積分値の増減結果を比較する。即ち、従来技術のように、シンボルのレベル値変化で信号を区分すると、複数個のノードが同時に応答して信号が重なった場合に、正確なデータを選択することができなかったため、本発明は１/２シンボル区間ごとに積分値の増減結果を比較する。

図９は本発明の一実施例による積分器及びステートマシンの信号を示す概路図である。

以下の実施例では、ノードＡはデータ「００１０」を送信し、ノードＣはデータ「１０００」を送信する。また説明の容易性のために１００％ＡＳＫモジュレーション及びＮ_Ｃａｒｒｉｅｒ（１つのシンボル当たりのCarrierの個数）＝１６を基礎にして本実施例を説明するが、これは本発明のＡＳＫモジュレーションインデックス及びＮ_Ｃａｒｒｉｅｒ値を前述の値に限るものではない。

図９に示すように、ノードＡ及びノードＣの信号が入力されると、制御器４１１に含まれたステートマシン（図示せず）は１シンボルごとに値が循環される。

ステートマシンの値が０である時、第１比較器４１３は積分器３１０の現在の積分値と第１バッファー４１２に格納された積分値を比較してその符号を格納する。最初のシンボルでは現在の積分値が大きいため、「＋」が第２バッファー４１４に格納される。

その後、第１比較器４１３はまたステートマシン値が０になる時、積分器３１０の現在の積分値と第１バッファー４１２に格納された積分値とを比較し、その比較結果符号値は「＋」値となり、その値は第２バッファー４１４に格納される。第２バッファー４１４に格納されていた値はステートマシン値が変わるたびに、即ち、１/２シンボルごとに第３バッファー４１５に伝達される。

第２比較器４１６は現在の第１比較器４１３の符号値と１シンボル前に格納された第１比較器４１３の符号値（この値は現在第３バッファー４１５に格納されている）とを比較する。 その比較結果、データ決定器４１７は２つの値が同一であるため、「０」にデコードを行う。

このような段階を繰り返して、またステートマシン値が「０」になると、第２ 比較器４１６は２つの値を比較し、現在の符号値は「−」で、１シンボル前の符号値は「＋」であって２つの符号値が異なるため、「１」にデコードされる。

前述のような段階を繰り返しながら、第１データ演算部４１０はノードＡの信号をデコードする。

このように、本発明はシンボルの境界で積分値の増減を比較してデ−コドを行うことにより、複数個のノードが同時に応答して信号が重なった場合でも、最も大きい信号を選び出してデコードを行うことができる。

また、前述の手続きと同様に、第２積分器３２０と第２データ演算部４２０によってノードＢの信号がデコードされる。したがって、同時に２つのノード信号が入力されても、それをそれぞれ区別してデコードを行うことができる。

図１０は本発明によるマルチノード同時受信復調方法のフローチャートである。

図１０に示すように、本発明によるマルチノード同時受信復調方法は、ミキシング段階と、積分段階及びデータ演算段階とを含む。

ミキサー１１０はＣＷ信号とＲＦ信号の入力を受けて、その２つの信号を混合する。

積分器３１０はミキサーで混合された信号を積分する。

第１比較器４１３は１/２シンボル区間ごとに現在積分段階の積分値と以前の積分段階の積分値とを比較して（Ｓ１０２）、その符号値を決定して格納する（Ｓ１０３）。

第２比較器４１６は１シンボル区間ごとに第１比較器の現在符号値と第１比較器の１シンボル区間以前の符号値とを比較する（Ｓ１０４）。

第２比較器４１６による第２比較段階の比較結果によって、データ決定器４１７は２つの値が同一であれば出力データを「０」に決定し（Ｓ１０６）、２つの値が異なっていれば出力データを「１」に決定して（Ｓ１０７）、これを出力する。

前述の手続きは、シンボル境界検出器４１８によって検出された１/２シンボル区間ごとに行われ（Ｓ１０１）、これは入力信号の最後まで行われる（Ｓ１０８）。

所定のシンボル区間ごとに現在積分段階の積分値と以前積分段階の積分値とを比較する比較段階及びその比較結果によって出力データを決定するデータ決定段階を含み、比較段階及びデータ決定段階はシンボル境界検出段階で検出された毎１/２シンボル区間ごとに行われる。

以上、本発明について添付図面を参照して詳しく説明したが、これは例示に過ぎないものであって、本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形と変更が可能であることは自明である。よって、本発明の保護範囲は前述の実施例に限られず、以下の特許請求範囲の記載によって定めるべきである。

例えば、本発明の復調装置は４つの復調モジュールと２つ以上の位相シフター（１つは１８０°位相変化を、他の１つは２７０°位相変化のためのもの）とで構成される。

また、マルチプレクサがデータ演算部４１０、４２０を追加することもできる。マルチプレクサの第１入力は第１比較器４１３の出力であり、マルチプレクサの第２入力は第２比較器４１６の出力である。マルチプレクサは受信信号のエンコード方法によってデータ決定器４１７の第１入力又は第２入力を出力する。

Claims (17)

1. ノードから受信される変調されたＲＦ信号の入力を受けて復調するＲＦシステムの復調装置において、
   一対のＣＷ信号を発生させるクロック発生部と、
   前記一対のＣＷ信号のうちいずれか１つと前記ＲＦ信号の入力を受けて混合するミキサーと、
   前記混合された信号を積分する積分器、及び、
   所定のシンボル区間ごとに前記積分された信号の増減値を演算し、その増減値によって出力データを決定するデータ演算部と、
   を含む復調モジュールを一対備えたことを特徴とするマルチノード同時受信復調装置。
2. 前記一対のＣＷ信号は、
   相互９０°の位相差を有し、前記変調されたＲＦ信号と同一周波数であることを特徴とする請求項１記載のマルチノード同時受信復調装置。
3. 前記ＲＦ信号は、
   ＦＭ０方式又はミラー方式又はマンチェスター方式でエンコードされた信号であることを特徴とする請求項２記載のマルチノード同時受信復調装置。
4. 前記データ演算部は、
   １/２シンボル区間を検出するシンボル境界検出器と、
   所定のシンボル区間ごとに前記積分器の現在値と以前値との増減を比較する比較器と、
   前記比較器の比較結果によって出力データを決定するデータ決定器、及び、
   前記検出された１/２シンボル区間ごとに前記比較器及び前記データ決定器を実行するように制御する制御器と、
   を含むことを特徴とする請求項３記載のマルチノード同時受信復調装置。
5. 前記比較器は、
   １/２シンボル区間ごとに前記積分器の現在値と以前値との大きさを比較して符号値を決定する第１比較器と、
   １シンボル区間ごとに前記第１比較器の現在符号値と以前符号値とが一致するか否かを比較する第２比較器と、
   を含むことを特徴とする請求項４記載のマルチノード同時受信復調装置。
6. 前記データ決定器は、
   第１比較器又は第２比較器の比較結果によって出力データを決定し、各比較器は受信された信号のエンコード方法に基づいて選択されることを特徴とする請求項５記載のマルチノード同時受信復調装置。
7. 前記データ決定器は、
   前記第２比較器の比較結果、２つの値が同一であれば前記出力データを「０」に決定し、２つの値が異なっていれば前記出力データを「１」に決定することを特徴とする請求項６記載のマルチノード同時受信復調装置。
8. 前記制御器は、
   前記第１比較器及び前記第２比較器のデータ比較時点を決定するステートマシンを含むことを特徴とする請求項７記載のマルチノード同時受信復調装置。
9. 前記データ演算部は、
   前記制御器の制御によって１/２シンボル区間ごとにデータを格納するバッファーを含むことを特徴とする請求項８記載のマルチノード同時受信復調装置。
10. 前記バッファーは、
    前記積分器と前記第１比較器との間に１つのバッファーを含み、前記第１比較器と前記第２比較器との間に２つのバッファーを含むことを特徴とする請求項９記載のマルチノード同時受信復調装置。
11. ノードから受信される変調されたＲＦ信号の入力を受けて復調するＲＦシステムの復調方法において、
    ａ）ＣＷ信号と前記ＲＦ信号の入力を受けて混合するミキシング段階と、
    ｂ）前記混合された信号を積分する積分段階と、
    ｃ）所定のシンボル区間ごとに前記積分された信号の増減値を演算して出力データを決定するデータ演算段階と、
    を含むことを特徴とするマルチノード同時受信復調方法。
12. 前記データ演算段階（ｃ）は、
    ｃ１）１/２シンボル区間を検出するシンボル境界検出段階と、
    ｃ２）所定のシンボル区間ごとに現在積分段階の積分値と以前積分段階の積分値との増減を比較する比較段階と、
    ｃ３）前記比較段階（ｃ２）の比較結果によって出力データを決定するデータ決定段階とを含み、
    前記比較段階（ｃ２）及び前記データ決定段階（ｃ３）は前記検出された１/２シンボル区間ごとに行われることを特徴とする請求項１１記載のマルチノード同時受信復調方法。
13. 前記比較段階（ｃ２）は、
    ｃ２−ｉ）１/２シンボル区間ごとに現在積分段階の積分値と以前積分段階の積分値の大きさを比較して符号値を決定する第１比較段階と、
    ｃ２−ｉｉ）１シンボル区間ごとに前記第１比較器の現在符号値と以前符号値とが一致するか否かを比較する第２比較段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１２記載のマルチノード同時受信復調方法。
14. 前記データ決定段階（ｃ３）は、
    前記第２比較段階の比較結果、前記２つの符号値が同一であれば前記出力データを「０」に決定し、前記２つの符号値が異なっていれば前記出力データを「１」に決定することを特徴とする請求項１３記載のマルチノード同時受信復調方法。
15. 前記データ決定段階（ｃ３）は、
    前記第２比較段階の比較結果、前記２つの符号値が同一であれば前記出力データを「１」に決定し、前記２つの符号値が異なっていれば前記出力データを「０」に決定することを特徴とする請求項１３記載のマルチノード同時受信復調方法。
16. 受信したＲＦ信号がマンチェスター方式でエンコードされた信号である場合は、前記データ決定段階（ｃ３）は、
    前記積分された信号値の変化によって前記出力データを決定することを特徴とする請求項１１記載のマルチノード同時受信復調方法。
17. ノードから受信される変調されたＲＦ信号の入力を受けて復調するＲＦシステムにおいて、
    アンテナから前記ＲＦ信号の入力を受けて、そのＲＦ信号を復調して復調データを出力する復調装置、及び、
    前記出力された復調データの入力を受けて演算し、前記アンテナ及び前記復調装置を制御する制御部を含み、
    前記復調装置は第１項乃至第１０項のうちいずれか一項に記載されたことを特徴とするマルチノード同時受信ＲＦシステム。

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