JPH03181235A - 非接触データ通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、固定局ユニットと可搬自在なデータキャリア
との間でデータの送受を行う非接触データ通信方式に関
する。

［従来の技術］ 従来、可搬自在なデータキャリアを用いた非接触データ
通信方式としては、電磁結合方式、電磁誘導方式、マイ
クロ波方式、光通信方式等が知られている。

電磁結合方式は、数ミリ−数十ミリに対向させたコア入
りの誘導コイルに数百ＫＨｚ〜数ＭＨｚの無線周波電流
を印加して生ずることによる磁界で、固定局ユニットと
データキャリア間で通信を行う。

また電磁誘導方式は、コイルアンテナに印加した数百Ｋ
　Ｈｚの中波帯無線周波電流によりアンテナ近傍に発生
する磁界を通信媒体とし、相手側のアンテナに誘起され
る信号により通信を行う。

更にマイクロ波方式は、構内無線設備のうち移動体通信
として割当てられた２、４５ＧＨｚのマイクロ波による
放射電磁波（電波）を通信媒体として固定局側アンテナ
ユニットとデータキャリア間で通信を行う。

更にまた、光通信方式は、例えばＬＥＤにより発光する
近赤外線光を通信媒体としてフォトトランジスタで受光
することにより通信を行なう。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の非接触データ通信方式のうち、比
較的遠距離通信が可能なマイクロ波方式や電磁誘導方式
にあっては、データキャリアの電源どして電池を搭載す
る必要があり、低温時における起電力不足、高温時の電
池の劣化、電池交換のための運用管理面での煩雑さがあ
り、更に電池交換を可能とするためにデータキャリアの
パッケージ構造を完全封止型とすることができず、使用
環境の厳しい鉄道、運輸、土木建築等での利用は不可能
に近い。

また電磁結合方式にあっては、電磁誘導を利用した動作
電力の供給で電池を不要にできる利点をもつが、通信距
離が最大でも数センチと短く、それ以上の通信距離を得
るためにはデータキャリアに搭載する誘導コイルが非常
に大きくなり、力−ドザイズに小形化されたデータキャ
リア本来の利点が失われてしまう。

更に、光通信方式にあっては、光学系が汚れる問題があ
り、オフィスビル等の限られた環境でしか使用できない
。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、データキャリアの電池電源の内蔵を不要にすると
共に微弱な電磁波であっても高い通信信頼性を確保でき
る電磁波方式の非接触データ伝送方式を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ まず本発明は、データ読出及び又はデータ書込を指令す
る固定局ユニットと、該固定局ユニットからの制御指令
に応じ記憶回路のデータ読出及び又はデータ書込を行う
可搬自在なデータキャリアとを備えた非接触データ通信
方式を対象とする。

このような非接触データ通信方式につき本発明にあって
は、データキャリアに、固定局ユニットからの伝送エネ
ルギを動作電力に変換する変換手段と、該変換手段の供
給電力により動作して電磁波により通信を行う通信手段
と、電力供給が断たれても記憶内容が消滅しない不揮発
性記憶手段とを設けたものである。

ここでデータキャリアの通信手段としては、不揮発性記
憶手段からの読出データにより搬送波信号を変調する符
号変調手段と、該符号変調手段の変調出力により拡散符
号系列を変調して送信させる拡散変調手段とを設け、一
方、固定ユニット側には、受信信号をデータキャリアの
拡散変調手段と同じ拡散符号系列により復調する復調手
段と、該拡散復調手段の復調出力から前記読出データを
復調する符号復調手段とを設ける。

更に送信側の符号変調及び拡散変調手段を固定局ユニッ
トにおける書込制御信号及び書込データのデータキャリ
アへの通信に使用し、データキャリア側には拡散復調及
び符号復調手段を設けてもよい。

［作用］ このような構成を備えた本発明の非接触データ通信方式
によれば、Ｍ系列、ＧＯＬＤ系列等の疑似ノイズ系列で
スペクトラム拡散された電磁波を使用していることから
、データキャリアの送信電力が小さくとも十分な通信距
離を確保することができ、またデータキャリアの送信電
力が小さくて済むためにデータキャリアで固定局ユニッ
トからの電磁波等の伝送エネルギから変換された電力で
も十分に通信できる。

また電池が不要になることでデータキャリアのパッケー
ジ構造を完全封止型とでき、環境条件の厳しい屋外や自
動車等の移動体での使用が実用化できる。

更に、データキャリア毎に使用する拡散符号系列を異な
らせることで、混信妨害を確実に排除した信頼性の高い
通信ができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示した実施例構成図であり
、読出専用とした場合を例にとっている。

第１図において、１０は固定局ユニットとしての読出ユ
ニット、１２は可搬自在なデータキャリアである。

読出ユニット１０にはデータキャリア１２に対し動作電
力を供給するため電力供給用発振器１４、電力増幅器１
６及び送信アンテナ１８が設けられる。この読出ユニッ
ト１０側の電力供給回路部に対応して、データキャリア
１２側には受信アンテナ２０及び検波整流回路２２が設
けられ、読出ユニット１０からの送信電波を受信し、検
波整流後に動作電力を作り出している。

データキャリア１２には不揮発性メモリを使用した記憶
回路２４が設けられ、記憶回路２４は検波整流回路２２
より動作電力の供給を受けると、予め記憶している所定
のデータの読出動作を行なう。記憶回路２４から読み出
されたり一ドデータは符号変調器２６に変調信号として
供給され、搬送波発振器２８からの搬送波信号を例えば
ＦＭ変調する。

即ち、第２図に示すようにリードデータのビット１で周
波数ｆの搬送波信号を（ｆ＋Δｆ）に周波数シフトし、
またビット０で（ｆ−Δｆ）に周波数シフトすることで
ＦＭ変調する。

再び第１図を参照するに、符号変調器２６の変調出力は
拡散変調器３０に与えられる。拡散変調器３０は拡散符
号発生器３２からの拡散符号系列を使用して拡散変調を
行なう。

即ち、第２図に示すように、例えばリードデータの１ビ
ツトに対応したＦＭ変調信号に対しＰＮで示す拡散符号
系列が繰り返し拡散符号発生器３２より拡散変調器３０
に与えられる。

拡散符号発生器３２は擬似ランダム系列として知られた
Ｍ系列やゴールド系列等の系列信号を発生する。

第３図は符号変調器２６から得られた符号変調波に対し
Ｍｏ系列を出力して拡散変調した場合の変調波を示して
いる。

即ち、拡散符号系列としてのＭｏ系列は＋１と−１で変
化するビット信号であり、例えば第４図に示す４段のシ
フトレジスタ６０とＥＸ−ＯＲゲート４６により発生す
ることができる。

拡散変調器３０は符号変調波に拡散符号系列として発生
されたＭｏ系列を掛は合せる。従って、Ｍｏ系列が＋１
の場合はそのまま符号変調波が出力されるが、−１に反
転すると符号変調波の位相が１８０°反転された逆位相
となる。

尚、第３図にあっては、Ｍｏ系列の立下がり及び立上が
りを符号変調波のゼロクロスに同期させているが、必ず
しも同期させる必要はない。

再び第１図を参照するに、拡散変調器３０からの変調出
力は送信アンテナ３４に供給されて送信される。

データキャリア１２からの送信電波は読出ユニット１０
の受信アンテナ３６で受信されて拡散復調器３８に与え
られる。拡散復調器３８に対する受信信号は、第３図に
示した拡散変調波であることから、拡散符号発生器４０
からデータキャリア１２の拡散符号発生器３２と同じ拡
散符号系列、例えばＭｏ系列を発生して掛は合せること
でＦＭ変調信号を復調することができる。拡散符号発生
器４０は遅延同期回路４２による同期制御を受ける。即
ち遅延同期回路４２はデータキャリア１２例の拡散符号
系列と受信した拡散符号系列が同時となるように拡散符
号発生器４０の符号系列発生タイミングを同期制御する
。

拡散復調器３８からの復調出力は符号変調器４４に与え
られ、ＦＭ復調によりビット０，１で威るリードデータ
が復調され、情報収集処理等を行なっているコンピュー
タシステムに読出ユニット１０より受信したり−ドデー
タが出力される。

このような第１図に示した本発明の非接触データ通信方
式は、例えばデータキャリア１２を自動車等の移動体に
搭載しておき、固定局としての読出ユニット１０より電
力供給用の電波を送信して動作状態とすると、データキ
ャリア１２の記憶回路２４より所定のリードデータが読
み出され、ＦＭ変調、更に拡散変調されて送り出される
ことになる。読出ユニット１０はデータキャリア１２側
からの送信電波を受信して拡散復調及び符号復調した後
にリードデータを読み出し、例えばリードデータとして
得られたＩＤコードからデータキャリア１２を搭載した
車両の応答を確認することができる。

第５図は本発明の第２実施例を示した実施例構成図であ
る。

第５図において、読出ユニット１０には第１図の実施例
と同様、電力供給用発振器１４、電力増幅器１６、拡散
復調器３８、拡散符号発生器４０及び符号復調器４４が
設けられる。第１図の実施例と異なる点は、送信アンテ
ナ１８及び受信アンテナ３６を設ける代わりに送受信兼
用のアンテナ１８を設け、方向性結合器（サーキュレー
タ）４８を介して電力増幅器１６の出力と拡散復調器３
８の人力をアンテナ１８に接続したことを特徴とする。

また、拡散復調器３８として受信拡散変調信号と拡散符
号発生器４０からの拡散符号系列を表面弾性波素子（Ｓ
ＡＷ）に入力して拡散復調出力を生ずるコンボルバ−を
使用しており、コンボルバ−の使用により第１図に示し
た遅延同期回路４２が不要となる。

一方、データキャリア１２側についても、受信と送信を
兼用するアンテナ２０を設け、方向性結合器（サーキュ
レータ）５０を介してアンテナ２０を検波整流回路２２
の入力に接続すると共に拡散変調器３０の出力を接続し
ている。また、符号変調器２６に対しては第１図で搬送
波発振器２８を設けていた代わりに読出ユニットＩＯか
らの電力供給用の受信信号の周波数を逓倍して符号変調
器２６に搬送波信号として供給する逓倍回路５２を設け
、逓倍回路５２を設けることで搬送波発振器を不要にし
ている。逓倍回路５２はアンテナ２０で受信した電力供
給用の周波数信号をそのまま若しくは２倍あるいは３倍
に逓倍して搬送波信号として符号変調器２６に出力する
。それ以外の記憶回路２４、拡散変調器３０、拡散符号
発生器３２については第１図の実施例と同じである。

第６図は本発明の他の実施例を示した実施例構成図であ
り、この実施例にあっては拡散符号系列としてリードソ
ロモン符号を使用してデータキャリア側における符号変
調に使用する搬送波周波数をホイツピングして通信帯域
を拡散するようにしたことを特徴とする。

第６図において、データキャリア１２に設けた搬送波発
振器２８は、拡散符号発生器３２からの周波数制御電圧
に応じて周波数ｆｌ、　　ｆ２．　　ｆ３゜・・・ｆｎ
の搬送波を切替出力することができる。

拡散符号発生器３２はリードソロモン符号に従った順番
に周波数ｆ１〜ｆｎをホイツピングする発振周波数の制
御電圧を発生する。

従って、符号変調器２６に対してはリードソロモン符号
に従って周波数ｆ１〜ｆｎのｎ個に亘ってホイツピング
している搬送波が与えられ、この搬送波を記憶回路２４
からのデータビットにより変調して拡散変調器３０に出
力する。この実施例にあって拡散変調器３０は単なる増
幅器として機能する。

一方、読出ユニット１０の構成は第１図の実施例と同じ
であるが、拡散符号発生器４０としてはデータキャリア
１２側のリードソロモン符号に従って発振周波数をｆ１
〜ｆｎでホイツピングさせたと同じホイツピング周波数
の系列が発生され、遅延同期回路４２でデータキャリア
１２の送信側と同期させて拡散復調器３８に与えること
で拡散復調を行ない、最終的に符号復調器４４でリード
データを復調して外部に出力する。

この第６図に示すリードソロモン符号に従って搬送波発
振周波数を逐次、変化させて周波数ホイツピングするこ
とにより通信帯域を拡散する方式にあっては、データキ
ャリア１２を車等の移動体に搭載した場合に有利である
。即ち、移動体無線にあっては、電波の多重反射、合成
による不感帯が約λ／４波長毎に発生するが、情報符号
系列の速度に対しキャリア周波数を高速に変化させるた
め、いわゆる周波数ダイパーシティ効果により移動体の
無線通信における不感領域を無くすことができる。

第７図は本発明の他の実施例を示した実施例構成図であ
り、この実施例にあっては光通信方式により読出ユニッ
ト１０からデータキャリア１２に動作電力を供給するよ
うにしたことを特徴とする。

即ち、読出ユニット１０には電源５４により駆動される
光源５６が設けられており、この光源５６からの光を太
陽電池５８で受光してデータキャリア１２の動作電力を
作り出して、いる。勿論、太陽電池５８は読出ユニット
１０の光源５６からの光のみならず、太陽光等の自然光
によっても動作電力を作り出すことができる。他の構成
は第１図の実施例と同じである。

第８図は本発明の他の実施例であり、データキャリア１
２との間でデータ書込み及びデータ読出しの両方を可能
にしたことを特徴とする。

第８図において、固定局ユニットとして書込／読出ユニ
ット１００が設けられ、書込／読出ユニット１００には
第５図に示した読出ユニット１０の構成に加え、書込デ
ータを送信するため符号変調器６０、搬送波発振器６２
及び加算器６４が設けられる。即ち、符号変調器６０で
書込制御信号及び書込データにより搬送波発振器６２か
らの搬送波信号を周波数変調し、加算器６４で電力供給
用の送信信号に加算し、サーキュレータ４８よりアンテ
ナ１８に送ってデータキャリア１２に送信する。

データキャリア１２側にはデータ書込みを行なうため符
号復調器６５が設けられ、サーキュレータ５０を介して
得られたアンテナ２０による受信信号から書込制御信号
及び書込データを復調し、制御回路２４−１を介して不
揮発性メモリ２４−２に書き込むようになる。勿論、不
揮発性メモリ２４−２へのリード命令についても書込時
と同じ系統を使用して制御回路２４−１に対し読出制御
信号が与えられ、この読出制御信号に基づき制御回路２
４−１が不揮発性メモＩＪ　２４−２の指定アドレスか
らリードデータを読み出し、符号変調器２６でＦＭ変調
した後、拡散変調器３０で拡散変調し、書込／読出ユニ
ット１００側に送信するようになる。

この第８図の実施例は書込／読出ユニット１００例の送
信電力が十分大きい場合に適用可能である。

第９図は本発明の他の実施例を示した実施例構成図であ
り、この実施例は書込／読出ユニット１００の送信電力
がそれほど大きくなくともデータキャリア１２に対しデ
ータ書込みができるようにしたことを特徴とする。

即ち、第９図の実施例にあっては、第８図に示した書込
／読出ユニット１００からデルタキャリア１２に対する
書込制御信号、書込データ及び読出制御信号の伝送系に
スペクトラム拡散通信の技術を適用したことを特徴とす
る。

第８図において、符号変調器６０に続いては拡散変調器
６６が設けられ、符号変調器６０からのＦＭ変調信号に
より拡散符号発生器６８からの拡散符号系列、例えばＭ
ｏ系列を拡散変調してデータキャリア１２に送信する。

このように書込／読出ユニット↑００からデータキャリ
ア１２への通信についてもスペクトム拡散通信を使用す
ることから、書込／読出ユニット１００の送信電力が小
さくとも、データキャリア１２に対する十分な通信距離
を確保することができる。

一方、データキャリア１２側の方向結合器５０に続いて
は拡散復調器７０及び拡散符号発生器７２が設けられ、
受信信号を拡散復調した後に、符号復調器６５に与え、
書込制御信号、書込データあるいは読出制御信号を復調
するようにしている。

他の構成は第８図の実施例と同じである。

また、書込／読出ユニット１００からデータキャリア１
２への通信を下り、逆方向を上りとすると、上りと下り
のスペクトラム拡散通信に使用する拡散符号系列は異な
る系列を使用する。例えば上りがＭｏ系列であったなら
ば下りはＭ１系列として混信を防止する。

［発明の効果コ 以上説明してきたように、本発明によれば、Ｍ系列、ゴ
ールド系列等の疑似ノイズ系列（ＰＮ系列）でスペクト
ラム拡散された電磁波を使用しているため、データキャ
リアの送信電力が小さくとも十分な通信距離を確保する
ことができる。

また、データキャリアの送信電力が少なくて済むため、
固定局側からの電磁波等の伝送エネルギーから動作電力
を作り出すだけで十分にデータキャリアからの通信がで
きる。

更に、データキャリアに電池を内蔵する必要がないため
、データキャリアのパッケージ構造を完全封止型とでき
、環境条件の厳しい屋外や移動体等での使用が保証され
る。

更にまた、データキャリア毎に使用する拡散符号系列を
異ならせることで混信妨害を確実に排除した信頼性の高
い通信ができる。

また、データキャリアに搬送波発振器を設けずに受信信
号の周波数を逓倍して搬送波を作り出すことで、消費電
力の大きい発振器を不要にして、更にデータキャリアの
省電力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の読出専用の一実施例を示した実施例構
成図； 第２図は本発明の詳細な説明図； 第３図は本発明の詳細な説明図； 第４図は本発明で用いるＭｏ系列発生器の説明図；第５
．　６．　７図は読出専用の本発明の他の実施例を示し
た構成図； 第８，９図は書込及び読出可能な本発明の他の実施例を
示した実施例構成図である。 １０：読出ユニット １００：書込／読出ユニット １２：データキャリア １４：電力供給用発振器 １６：電力増幅器 １８．２０．３４．３６：アンテナ ２２、検波整流回路 ２４：記憶回路 ２１−１　：制御回路 ２４−２：不揮発性メモリ ２６．６０：符号変調器 ２８．６２：搬送波発振器 ３０．６６：拡散変調器 ３２．４０．６８＋拡散符号発生器 ３８．７０＋拡散復調器 ４４：符号復調器 ４５：シフトレジスタ ４６　、ＥＸ−ＯＲゲート ４８．５０：方向結合器 ５２：逓倍回路 ５４：電源 ５６：光源 ５８：太陽電池 （サーキュレータ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）データ読出及び又はデータ書込を指令する固定局
   ユニットと、該固定局ユニットからの制御指令に応じ記
   憶回路のデータ読出及び又はデータ書込を行うデータキ
   ャリアとを備えた非接触データ通信方式に於いて、 前記データキャリアに、前記固定局ユニットからの伝送
   エネルギを動作電力に変換する変換手段と、該変換手段
   の供給電力により動作して電磁波による通信を行う通信
   手段と、電力供給が断たれても記憶内容が消滅しない不
   揮発制記憶手段とを設けたことを特徴とする非接触デー
   タ通信方式（２）前記データキャリアの通信手段として
   、前記不揮発制記憶手段からの読出データにより搬送波
   信号を変調する符号変調手段と、該符号変調手段の出力
   により拡散符号系列を変調して送信させる拡散符号変調
   手段とを設け、 前記固定局ユニットに、受信信号をデータキャリアの拡
   散変調手段と同じ拡散符号系列により復調する拡散復調
   手段と、該拡散復調手段の復調出力から前記読出データ
   を復調する符号復調手段とを設けたことを特徴とする請
   求項１記載の非接触データ通信方式。 （３）前記固定局ユニットに、書込制御信号及び書込デ
   ータの符号列より搬送波信号を変調する符号変調手段と
   、該符号変調手段の出力を拡散符号系列で変調して送信
   させる拡散変調手段とを設け、前記データキャリアの通
   信手段としては、受信信号を固定局ユニットの拡散変調
   手段と同じ拡散符号系列により復調する拡散復調手段と
   、該拡散復調手段の復調出力から前記書込制御信号又は
   書込データの符号列を復調する符号復調手段とを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の非接触データ通信方式
   。