JPH1075197A - 移動体識別装置用質問器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】符号反転が生じるとき、つまりヌルポイントを
通過する付近における前記の不具合を解決し、それによ
って移動体識別が高い通信品質のもとにの動作出来るよ
うにすることにある。 【解決手段】搬送波を送り、移動体が受信してそれを変
調した反射波を受信し、移動体を識別する移動体識別装
置用の質問器であって、受信した反射波に、搬送波と同
一周波数で且つ各々互いに位相の異なる３種類以上の複
数の局部発振信号を乗算し、複数の検波信号を得て、そ
の各々を演算し復号信号を出力し、そして、各復号信号
を合成して合成出力を得る手段を具備したことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データの送受信機
能を有する質問器と、主に移動物体（移動体）に取付ま
たは携帯させて質問器からの電波に個別情報を付加して
再び質問器に再送する機能を有する応答器とにより構成
される移動体識別装置の、特に質問器に関するものであ
り、詳細には、符号反転現象やヌルポイント現象による
移動体識別の問題点の解決策として効果が非常に高く、
且つ通信品質も高いシステムを、これによって実現出来
るものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波を利用して移動体を識別する
「移動体識別システム」は、既に広く知られている。こ
のような移動体識別システムにおいては固定局に設置さ
れた質問器と移動体に設けられる応答器とにより構成さ
れ、例えば車両や搬送される物品あるいは人などに応答
器を付帯させておき、前記質問器より発射された所定の
マイクロ波を前記応答器によって受信し、その応答器内
に格納された情報により特定の処理を施された情報信号
により前記受信したマイクロ波に変調を施し、しかる後
に前記変調されたマイクロ波を反射させることにより前
記質問器に返送することによっって、非接触で情報の伝
達を可能にしている。また、前記質問器より発射される
マイクロ波に質問器側の情報を変調して送信することに
より前記応答器へ情報を書き込むことも可能である。ち
なみに、このような移動体識別システムは「移動体識別
装置標準規格 ＲＣＲ ＳＴＤ−１、ＳＴＤ−２９」に
より規定されている。

【０００３】さて、上述したような移動体識別システム
においては、一般に質問器側にて応答器の情報を得る場
合に、質問器から発射される搬送波の一部と応答器から
の反射波とを乗算して検波信号を得るホモダイン検波方
法が用いられる。そして、このとき、前記質問器側で再
生される検波信号レベルは、質問器と応答器の位置関係
により図２に示すような関係になる。なお、図２で、＋
側は応答器が送信する情報信号と比較して「同位相」で
あることを表し、一方、−側は応答器が送信する情報信
号と比較して「逆位相」を表している。

【０００４】図２からもわかるように、ホモダイン検波
による場合には、次の２つの現象が発生する事が知られ
ている。つまり、 応答器の送信した信号と質問器で検波した信号の位相
が１８０°反転する現象（符号反転現象） 質問器の検波信号が全く得られない現象（ヌルポイン
ト現象） である。そして、これらの現象が、ホモダイン検波を利
用する移動体識別システムにおいて、問題点を招く原因
になっている。

【０００５】それでは、まず「符号反転現象」について
簡単に述べる。符号反転現象とは、応答器の持つ「伝送
したい情報」（例えば、図３（ａ））を図３（ｂ）に示
すようなバイフェーズ符号化とし、その信号により質問
器からの搬送波に図３（ｂ）の信号によって変調を掛け
て、その信号を再送した場合、質問器と応答器の位置関
係によっては「質問器側で得られる二値情報が全く反対
のデータになってしまう」現象のことである。従って、
符号反転現象が起きると、応答器側が「１」のデータを
送信したにも関わらず、質問器側では前記「１」とは反
対の「０」のデータを再生してしまうことになる。

【０００６】次に、「ヌルポイント現象」について述べ
る。ヌルポイント現象とは、質問器と応答器との相対的
な位置関係により、質問器の検波信号としては「ヌルポ
イント」を得る結果になってしまう現象のことである。
厄介なことに、このヌルポイント現象が起きるような位
置関係にあっては、もし何も対策を講じない場合には、
質問器側ではデータ再生が不可能になってしまうのであ
る。

【０００７】さて、ホモダイン検波の特徴として起きる
これらの現象は、質問器と応答器との間の距離がλ／４
の整数倍（ただしλは使用したマイクロ波の波長）に当
たる位置毎に発生してしまう。つまり、マイクロ波の周
波数が２．４５ＧＨｚである場合には、前記質問器と応
答器と間の距離が（僅か）約３ｃｍの間隔毎に、おおよ
そこれらの現象が発生する事になる。

【０００８】これらの問題点を解決する公知の代表的手
段を次に述べる。まず、「符号反転」対策としては、応
答器の伝送すべき情報に特定の処理を施し情報信号とし
て搬送波に変調を掛ける場合に処理する方法として、図
３（ｃ）に示す副搬送波を用いてのＦＳＫ方式( ＦＳＫ
は、 Frequency Shift Keyingの略 )や、図３（ｄ）
に示すデジタル的な符号化とするＭＳＫ方式( ＭＳＫ
は、Minimum Shift Keying の略 )が知られている。
また、「ヌルポイント」対策としては、「直交検波方
式」が用いられる。これは質問器側でホモダイン検波を
行う場合に、２系統の乗算器を用意しておき、それぞれ
の乗算器に加える一部搬送波の位相差を９０°とし、応
答器からの反射波は同位相、同レベルに２分配して、そ
れぞれの乗算器に加える方法である。この直交検波方式
によるそれぞれの乗算器の検波出力レベルを質問器と応
答器間の距離に対して図示すると図４のようになる。従
ってこれによると一方の検波出力がヌルポイント時でも
他方では検波出力は得る事が出来る。

【０００９】そして、この２系統の検波出力をアナログ
スイッチを用いて切り換えて情報データの再生を行う方
法（例えば、特開平６−６２６１号公報を参照）である
とか、検波出力の位相とレベルを判断してマルチプレク
サを切り換えて情報データの再生を行う方法（例えば、
特開平６−３６１０２号公報を参照）が知られている。
しかしながら、これらの信号処理によると、各々２系統
の検波出力において符号反転が生じるとき、つまりヌル
ポイントを通過する付近で、２系統の検波出力の切り替
え動作を行うために、この切り替え動作を行う付近で
は、２系統の検波出力のうちのヌルポイント現象にある
側の検波出力の雑音等によって、切り替わりが不安定と
なってしまうことから、極めて誤動作が生じ易い状況に
あり、このため通信品質を悪化させることになるという
欠点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術が
もつ前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、
その目的とは、上述の符号反転が生じるとき、つまりヌ
ルポイントを通過する付近における前記の不具合を解決
し、それによって移動体識別が高い通信品質のもとにの
動作出来るようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段とは、請求項１に示すように、
搬送波を送出し、移動体が該搬送波を受信して該搬送波
を変調したうえで送出する反射波を受信し、該反射波を
用いて該移動体を識別する移動体識別装置用質問器にお
いて、該質問器が、〔イ〕受信した前記反射波に対し
て、前記搬送波と同一周波数を有し且つ各々互いに位相
の異なる３種類以上の複数の局部発振信号を乗算するこ
とで、これらに対応する複数の検波信号を得る乗算手
段、〔ロ〕該複数の検波信号を各々について演算し、各
々の復号信号を出力する演算手段、〔ハ〕そして、該各
々の復号信号を合成することで合成出力を得る合成手
段、以上の〔イ〕〜〔ハ〕をいずれも具備していること
を特徴とする移動体識別装置用質問器である。

【００１２】移動体識別システムにおいて、応答器では
伝送すべき情報に特定の処理を施し情報信号として質問
器から発射された無変調の搬送波に変調を掛け再び質問
器へと反射させる。このとき、特定の処理方法として
は、例えば、前記の図３（ｃ）に示す副搬送波を用いて
のＦＳＫ方式や、図３（ｄ）に示すようなデジタル的な
符号化とするＭＳＫ方式、つまり周波数の変化による符
号化が好ましい。但し、前者は変調度にもよるが一般に
変調後の使用帯域幅が広くなってしまう欠点があり、ま
た後者は回路が複雑になってしまい回路設計のコストや
労力が増加してしまう欠点がある。この為、これらも解
決するためには図（ｅ）に示す様なＦ２Ｆ符号化形式が
好例といえる。そして、図３（ｂ）に示してある、周波
数の変化による符号化ではない「バイフェーズ符号化
（マンチェスタ符号化）」は、ホモダイン検波の特徴で
ある符号反転現象のために、再生データにエラーが生じ
る場合があることから好ましくないといえる。

【００１３】さて、応答器で変調されて送られてくる反
射波は、質問器がこれを受信して、質問器では、ホモダ
イン検波の特徴であるヌルポイントを除去するために、
局部発振信号の位相の異なる３系統以上の複数の乗算器
を設けた検波方式により、前記反射波を検波して検波出
力を得る。ここで、系統の数と局部発信信号の位相差と
の具体的な組合せとしては、３系統で位相差がそれぞれ
６０度間隔の場合々が好例として挙げられる。これが好
例である理由は、後述する合成器において３系統あれば
十分目的を達成する事ができ、系統数の増加はコスト増
加にもつながる為、必要以上の系統数は好ましくないか
らである。また、３系統を用いた場合に、３つの系統の
中でいずれかの位相のずれに偏りがあると（つまり、言
い換えると、位相のずれに大小があると）、特に位相ず
れが小さいときには、わざわざ別系統にして信号に違い
を持たせた意味が薄れてしまうのでなるだけ均等にずら
す方がよいという狙いもある。前記６０度とは、１波長
ぶん位相の半分にあたる１８０度を、ちょうど３等分す
ることになる。

【００１４】しかし、本発明は系統間での位相差の数値
を決して特に限定するものではなく、この各位相差ｘ
は、０度以外の０＜ｘ＜９０度の範囲内の任意の位相差
に設定する事が可能であって、この他にも、３０度や、
４５度、あるいはこのようなキリの良い数字だけではな
くて、端数の値を持つもの（４１度、１７．７度、ある
いは７１．５度、等々）を適宜に設定するのも良い。こ
のような特徴を備えた本発明に係わる質問器で、３系統
の場合の検波信号レベルを図示すると図５のようにな
る。なお、図５の＋側は応答器の送信する情報信号と同
位相であり、また、−側は逆位相であることを表す。

【００１５】各乗算器からの検波信号は、各復号部で演
算処理され、上述の特定の処理が施されている事によっ
て応答器の送信する情報信号と同位相の復号信号を得
る。ここで、各復号部で演算処理された各系統の復号信
号のうちより多く一致した復号信号を選択する合成器を
配置し、一つの復号信号を得ればよい。本発明では、移
動体識別用質問器の構成において局部発振信号の位相の
異なる数系統の乗算器を設けた検波方式を用いた事によ
り、符号反転の生じる時、つまり、ヌルポイント通過付
近における検波信号の切り替え動作が不要となり安定し
た動作を実現する。これにより通信品質の高い移動体識
別用質問器を提供する事が出来る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の係る実施に形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態によ
る質問器を適用した移動体識別装置の構成例において３
系統の局部発振信号を用いた場合を示す概略ブロック図
である。移動体識別装置は固定局に設置される質問器１
と移動体に取り付けまたは携帯される応答器１１とによ
り構成されており、質問器１から発射されたマイクロ波
Ｆｃが、応答器１１により受信される。この受信された
マイクロ波は、応答器１１に格納された個別情報により
特定の処理をした情報信号で変調され、しかる後に反射
波Ｆｒとして応答器１１から質問器１へ返送されるよう
になっている。

【００１７】質問器１は、送信アンテナ１２、受信アン
テナ１３、発振部２、第一の乗算器４、第二の乗算器
５、第三の乗算器６、位相変換部３、第一の復号部７、
第二の復号部８、第三の復号部９、そして合成部１０を
備えている。

【００１８】また、発振部２はマイクロ波を発振させる
ものであり、位相変換部３は位相の異なる３系統の局部
発振信号を作成するものである。第一の乗算器４、第二
の乗算器５、そして第三の乗算器６は、前記局部発振信
号と受信アンテナ１３からの受信信号とを乗算し検波信
号を得るものである。第一の復号部７、第二の復号部
８、そして第三の復号部９は、各々の前記検波信号を復
号するものである。それから、合成部１０は、各々の前
記復号信号を論理合成して一つの復号信号を得るもので
ある。

【００１９】図１において、送信アンテナ１２には搬送
波信号を発生する発振部２が接続されて発振部２から発
生される搬送波が応答器１１へ向けて送信される。

【００２０】応答器１１は、質問器１の送信アンテナ１
２から送信された搬送波信号を受信し、特定の処理によ
り変調を行い変調波を質問器１へ発射する。

【００２１】発振部２は、搬送波信号と同一周波数の局
部発振信号を発生し、位相変換器３に接続される。位相
変換器３では、位相の異なる３系統の局部発振信号を発
生して、第一の乗算器４、第二の乗算器５、そして第三
の乗算器６のそれぞれに出力する。

【００２２】受信アンテナ１３の出力は、第一の乗算器
４、第二の乗算器５、そして第三の乗算器６に接続され
ている。第一の乗算器４は受信アンテナ１３からの受信
信号と位相変換器３からの局部発振信号Ｌとを乗算し、
検波信号Ｘを出力する。第二の乗算器５は受信信号と位
相変換器３からの局部発振信号Ｍとを乗算し、検波信号
Ｙを出力する。第三の乗算器６は受信信号と位相変換器
３からの局部発振信号Ｎとを乗算し、検波信号Ｚを出力
する。

【００２３】第一の乗算器４の検波信号Ｘは、第一の復
号部７に接続され復号信号出力ＤＸを得る。第二の乗算
器５の検波信号Ｙは、第二の復号部８に接続され復号信
号出力ＤＹを得る。そして、第三の乗算器６の検波信号
Ｚは、第三の復号部９に接続され復号信号出力ＤＺを得
る。ここで、応答器１１からの変調信号に前記の特定の
処理が施されていると、前記の復号信号における符号反
転現象の問題は解決し、応答器の送信する情報信号と同
位相の復号信号を得る。

【００２４】前記の復号信号出力ＤＸ、ＤＹ、そしてＤ
Ｚは、合成部１０に接続される。ここで前記の復号信号
出力が合成されて、合成復号出力Ｄを得る。

【００２５】ここで、合成部１０は、次に示す論理演算
式〔式１〕を実行する。 Ｄ＝（ＤＸ・ＤＹ）＋（ＤＸ・ＤＺ）＋（ＤＹ・ＤＺ） ・・・〔式１〕 （但し、 "・" は論理積を、 "＋" は論理和をそれぞれ
を表す演算子である。） 図７に、〔式１〕を実現する回路例を示す。

【００２６】前記〔式１〕は、復号信号出力ＤＸ、Ｄ
Ｙ、そしてＤＺのうちの少なくとも２つが "真" であれ
ば、正しい復号信号を得る事が出来る事を示している。

【００２７】従って、局部発振信号の位相の異なる３系
統の乗算器を設けた検波方式を用いることによって、図
６に示されるように、定常的に少なくともいずれかの２
つは検波信号レベルを得る事が出来る。よって、上述の
ように問題なくデータ再生処理が行われことにより通信
品質の高いシステムを実現している。尚、ここでは代表
例として、局部発振信号の位相の異なる３系統の乗算器
を設けた検波方式を用いる場合にそって説明したが、３
系統ではなく、局部発振信号の位相の異なる４系統以上
の複数の乗算器を設けた検波方式を用いる場合も、ほぼ
同様に処理することが出来、系統数に応じて４つ以上の
数の復号信号出力を〔式１〕に準じて処理すれば良い。

【００２８】

【実施例】次に本発明に係る一実施例を図面を参照して
説明する。図７は、本発明に係る移動体識別装置のブロ
ック図である。移動体識別装置は固定局に設置される質
問器１と、移動体に取付または携帯される応答器１１と
により構成され、質問器１から発射されたマイクロ波Ｆ
ｃが応答器１１により受信される。この受信されたマイ
クロ波は応答器１１の格納された個別情報を特定の処理
をした情報信号で変調され反射波Ｆｒとして応答器１１
から質問器１へ返送される構成になっている。

【００２９】質問器１は所定波長のマイクロ波をマイク
ロ波発振部２により発振させ、質問器の情報を伝送する
時に用いるＡＳＫ変調部１４( ＡＳＫ : Amplitude Sh
iftKeying の略 )を介し、電力増幅部１５により増幅さ
れ、増幅されたマイクロ波からホモダイン検波に必要な
一部のマイクロ波を取り出すスプリッタ１６を通過し、
送信アンテナ１２より発射される。尚、応答器１１の個
別情報を質問器１で得る場合は、ＡＳＫ変調部１４は変
調動作を行わず、無変調のマイクロ波Ｆｃが発射され
る。そして応答器１１は質問器１から発射されたマイク
ロ波Ｆｃを受信し、格納された個別情報を特定の処理に
より情報信号とし変調するわけであるが、本発明ではこ
の特定の処理方法を図３（ｅ）に示すようなＦ２Ｆ符号
化方式としている。

【００３０】こうしてマイクロ波Ｆｃは、応答器１１の
個別情報をＦ２Ｆ符号化した情報信号により変調され、
反射波Ｆｒとして再び質問器１に返送される。

【００３１】質問器１では、受信アンテナ１３によりこ
の反射波Ｆｒを受信し、受信増幅部１７により増幅させ
て、パワーデバイダ１８により第１の乗算器４と第２の
乗算器５と第三の乗算器６との３系統に同位相、同レベ
ルにて分配させる。一方、スプッリタ６からは、マイク
ロ波のエネルギーの一部がパワーデバイダ１９により３
系統に分配され、そのうちの一つが第１の乗算器部４に
入力され、もう一つが６０°移相器２０を介して第２の
乗算器５に入力され、さらにもう一つが１２０°移相器
２１を介して第３の乗算器６に入力される。（つまり、
第二の乗算器を基準にすると第一の乗算器と第三の乗算
器には、それぞれ＋／−６０゜の局部発振信号が入力さ
れている。） そして、各々の乗算器４、５、６においてホモダイン検
波され検波信号Ｘ、Ｙ、Ｚを得る。

【００３２】各々の検波信号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれの
フィルタ２２、２３、２４および、増幅部２５、２６、
２７により必要な帯域だけ増幅され、波形整形部２８、
２９、３０によりデジタル信号に変換される。このデジ
タル信号は応答器１１でＦ２Ｆ符号化された情報信号と
同じである。そして、この信号が各々の復号器３１、３
２、３３により、応答器１１の個別情報と同じ再生デー
タＤＸ、ＤＹ、ＤＺが得られる。合成部１０は、検波信
号Ｘより再生されたデータＤＸ、検波信号Ｙより再生さ
れたデータＤＹ、および検波信号Ｚより再生されたデー
タＤＺを合成して、質問器１としての再生データとして
いる。

【００３３】ここで、本発明の特徴である局部発振信号
の位相の異なる３系統の乗算器を設けた検波方式の働き
について、さらに詳しく説明する。質問器１と応答器１
１との間の距離Ｒによる検波信号Ｘ、ＹおよびＺの振幅
レベルを図示すると図５のようになる。ここで、図中の
Ｘ（Ｒ）は、第一の乗算器の検波信号を表し、Ｙ（Ｒ）
は、第二の乗算器の検波信号Ｙを表し、また、Ｚ（Ｒ）
は、第三の乗算器の検波信号Ｚを表す。（ただし、各乗
算器に入力の局部発振信号は６０゜ずつずれているもの
とする。） ここで、例えば、質問器１と応答器１１との距離が図５
中のＡ点であったとし、その時の検波信号Ｘ、Ｙ、Ｚの
検波レベルをＸ（Ａ）、Ｙ（Ａ）、Ｚ（Ａ）とすると、
検波信号Ｙはヌルポイントに達し、復号器３２では復号
処理に異常をきたす。しかしこのとき、検波信号Ｘ、Ｚ
の検波レベルＸ（Ａ）、Ｚ（Ａ）は、十分なレベルであ
るために、復号器３１、３３における復号処理は正常に
行われる。同様に、図５中のＢ点では、検波信号Ｚがヌ
ルポイントに達し、検波信号Ｘ、Ｙは十分なレベルがあ
る。同様に図５中のＣ点では、検波信号Ｘがヌルポイン
トに達し、検波信号Ｙ、Ｚは十分なレベルがある。よっ
て、必ず検波信号Ｘ、Ｙ、Ｚのうち２つのレベルは十分
でありその復号処理は正常に行われる。従って、その復
号信号のうち２つが一致するときの復号信号を "真" と
して合成出力すればよい。このようにして上述の検波方
式を用いればヌルポイント付近での検波信号選択の為の
切り替え動作を必要とせずに復号できる。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば移動体識別装置の質問器にお
いて、局部発振信号の位相の異なる数系統の乗算器を設
けた検波方式を用いることにより、従来のホモダイン検
波の問題点であったヌルポイント付近における不安定動
作による誤りを確実に回避することが出来、応答器の移
動により発生する通信品質の不安定さを除去することが
出来、システムの信頼性を格段に改善することが出来る
ようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる移動体識別装置の構成につい
て、その概略を示すブロック図である。

【図２】質問器におけるホモダイン検波の出力レベルの
様子を示す説明図である。縦軸は検波出力レベル（検波
信号レベル）を、横軸は距離Ｒをそれぞれ示す。

【図３】応答器における送信データの処理方法について
示す説明図である。

【図４】質問器における直交検波方式の出力レベルの様
子を示す説明図である。縦軸は検波出力レベル（検波信
号レベル）を、横軸は距離Ｒをそれぞれ示す。

【図５】本発明による質問器の検波出力レベルの様子を
示す説明図である。縦軸は検波出力レベル（検波信号レ
ベル）を、横軸は距離Ｒをそれぞれ示す。

【図６】本発明に係わる合成部の回路について、その１
例を示す説明図である。

【図７】本発明に係わる移動体識別装置用質問器の一実
施例について、その概要を示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・質問器 ２・・・・・・・・・発振部 ３・・・・・・・・・位相変換部 ４、５、６・・・・・乗算器 ７、８、９・・・・・復号部 １０・・・・・・・・合成部 １１・・・・・・・・応答器 １２・・・・・・・・送信アンテナ １３・・・・・・・・受信アンテナ １４・・・・・・・・ＡＳＫ変調部 １５・・・・・・・・電力増幅部 １６・・・・・・・・スプリッタ １７・・・・・・・・受信増幅部 １８、１９・・・・・パワーデバイダ ２０・・・・・・・・６０゜移相器 ２１・・・・・・・・１２０゜移相器 ２２、２３、２４・・フィルタ ２５、２６、２７・・増幅部 ２８、２９、３０・・波形整形部 ３１、３２、３３・・復号器 Ｆｃ・・・・・・・・マイクロ波 Ｆｒ・・・・・・・・マイクロ波（反射波） Ｌ、Ｍ、Ｎ・・・・・局部発振信号 Ｘ、Ｙ、Ｚ・・・・・検波信号 ＤＸ、ＤＹ、ＤＺ・・復号信号 Ｄ・・・・・・・・・復号信号 Ｒ・・・・・・・・・距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】搬送波を送出し、移動体が該搬送波を受信
   して該搬送波を変調したうえで送出する反射波を受信
   し、該反射波を用いて該移動体を識別する移動体識別装
   置用質問器において、該質問器が、〔イ〕受信した前記
   反射波に対して、前記搬送波と同一周波数を有し且つ各
   々互いに位相の異なる３種類以上の複数の局部発振信号
   を乗算することで、これらに対応する複数の検波信号を
   得る乗算手段、〔ロ〕該複数の検波信号を各々について
   演算し、各々の復号信号を出力する演算手段、〔ハ〕そ
   して、該各々の復号信号を合成することで合成出力を得
   る合成手段、以上の〔イ〕〜〔ハ〕をいずれも具備して
   いることを特徴とする移動体識別装置用質問器。