特許 7147991 無線通信システムのノイズキャンセル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】無線通信システムのノイズキャンセル装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/525 20150101AFI20220928BHJP

   H04B 1/10 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

H04B1/525

H04B1/10 L

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021538629

(86)(22)【出願日】2019-08-07

(86)【国際出願番号】 JP2019031191

(87)【国際公開番号】W WO2021024426

(87)【国際公開日】2021-02-11

【審査請求日】2022-01-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(74)【代理人】

【識別番号】100091524

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 充夫

(72)【発明者】

【氏名】杉本 義喜

(72)【発明者】

【氏名】村井 彬人

(72)【発明者】

【氏名】濱名 建太郎

(72)【発明者】

【氏名】マイン・タイ・グエン

【審査官】佐藤 敬介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１５１７４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５０７３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８４５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １／５２５

Ｈ０４Ｂ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半二重通信を行うデジタル位相変調による複数の無線通信装置をアレーとして構成する無線通信システムにおいて、無線受信信号のベースバンド信号に基づいて、送信搬送波信号の位相と振幅の少なくとも１つを制御してなるキャンセル信号を前記無線受信信号と合成することにより、別の無線通信装置からの回り込み信号を抑えるノイズキャンセル装置であって、
送信すべきベースバンド信号のフレーム当たりのビット数が奇数であるか、偶数であるかを判別し、偶数であるとき、前記キャンセル信号を反転させる制御部を備える、
無線通信システムのノイズキャンセル装置。

【請求項2】

前記デジタル位相変調はＰＳＫ変調である、
請求項１記載の無線通信システムのノイズキャンセル装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載の無線通信システムのノイズキャンセル装置を備える、
無線通信システム。

【請求項4】

前記無線通信システムは、ＲＦＩＤ無線通信システムである、
請求項３記載の無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信システムのノイズキャンセル装置、及び無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半二重通信を行う位相振幅変調による複数の無線通信装置をアレーとして構成する無線通信システムにおいては、他チャンネルからの回り込み信号を低減するためのキャンセル回路への参照信号に変調後信号を用いると、キャンセル用信号の振幅が極端に小さくなる場合があり、回り込み信号のキャンセル性能が低下する。

【0003】

この課題を解決するために、従来例に係る特許文献１では、キャンセル回路への参照入力信号として変調後信号ではなく搬送波信号を用いることで参照信号の振幅が極端に小さくなることを防ぎ、回り込み信号のキャンセル効果の低減を防ぐ手段が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－００５４４８号公報。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来例においては、ベースバンド信号ビット数の偶奇によって送信信号の位相反転が生じるため、送信命令の種類によってはキャンセル回路に入力される参照信号と回り込み信号が重畳されてしまい、キャンセル性能が劣化するという課題があった。具体的には、ベースバンド信号の１フレーム当たりのビット数が偶数であるときに、フレーム内の読取部においてノイズ成分を増幅してしまうという課題があった。

【0006】

本発明の目的は以上の問題点を解決し、半二重通信を行うデジタル位相変調器による複数の無線通信装置をアレーとして構成する無線通信システムにおいて、キャンセル性能の劣化を防止できる無線通信システムのノイズキャンセル装置及び無線通信システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る無線通信システムのノイズキャンセル装置は、
半二重通信を行うデジタル位相変調による複数の無線通信装置をアレーとして構成する無線通信システムにおいて、受信信号のベースバンド信号に基づいて、送信搬送波信号の位相と振幅の少なくとも１つを制御してなるキャンセル信号を無線受信信号と合成することにより、別の無線通信装置からの回り込み信号を抑えるノイズキャンセル装置であって、
送信すべきベースバンド信号のフレーム当たりのビット数が奇数であるか、偶数であるかを判別し、偶数であるとき、前記キャンセル信号を反転させる制御部を備える。

【発明の効果】

【0008】

従って、無線通信システムのノイズキャンセル装置によれば、半二重通信を行う位相振幅変調器による複数の無線通信装置をアレーとして構成する無線通信システムにおいて、前記送信すべきベースバンド信号のフレーム当たりのビット数が奇数であるか、偶数であるかを判別し、偶数であるとき、前記キャンセル信号を反転させることで、キャンセル性能の劣化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。

【図2A】図１の無線通信システムにおいて、ベースバンド信号発生器４１により発生されるベースバンド信号Ｓｂｂが１フレーム当たり奇数のビット数のとき（以下、第１のケースという。）のベースバンド信号Ｓｂｂの一例を示す信号波形図である。

【図2B】図１の無線通信システムにおいて、第１のケースのときの混合器１１から出力される送信信号Ｓｔｒの一例を示す信号波形図である。

【図2C】図１の無線通信システムにおいて、第１のケースのときの信号合成器１３から出力される受信信号Ｓｒｅの一例を示す信号波形図である。

【図3A】図１の無線通信システムにおいて、ベースバンド信号発生器４１により発生されるベースバンド信号Ｓｂｂが１フレーム当たり偶数のビット数のとき（以下、第２のケースという。）のベースバンド信号Ｓｂｂの一例を示す信号波形図である。

【図3B】図１の無線通信システムにおいて、第２のケースのときの混合器１１から出力される送信信号Ｓｔｒの一例を示す信号波形図である。

【図3C】図１の無線通信システムにおいて、第２のケースのときの信号合成器１３から出力される受信信号Ｓｒｅの一例を示す信号波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。なお、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。

【0011】

図１は実施形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。なお、図１において、図示の簡略化のために、無線送信信号及び無線受信信号に対する増幅手段については、その図示を省略する。

【0012】

図１において、無線通信システムは、半二重通信を行うＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調による複数の無線通信装置をアレーとして構成する無線通信システムのノイズキャンセル装置を備えたことを特徴とする。上述のように、ベースバンド信号の１フレーム当たりのビット数が偶数であるときに、フレーム内の読取部においてノイズ成分を増幅してしまうという従来例の課題を解決するために、従来例に比較して、ベースバンド信号の１フレーム当たりのビット数が奇数であるか、偶数であるかを判別し、偶数であるときに位相器３１に入力される搬送波信号を反転するように制御する位相調整器２１をさらに備えたことを特徴とする。

【0013】

図１において、無線通信システムはアレー構成を有し、複数Ｎ個のアナログ送受信回路部１０－１～１０－Ｎ（以下、総称して符号１０を付す。）と、搬送波信号発生器４０と、ベースバンド信号発生器４１と、システム制御部２０とを備えて構成される。システム制御部２０は、位相調整器２１と、キャンセル回路制御部２２と、ＰＳＫ変調器２３とを備える。また、各アナログ送受信回路部１０は互いに同様の構成を有し、混合器１１と、帯域通過フィルタ（以下、ＢＰＦという。）１９と、サーキュレータ１２と、アンテナ１８と、信号合成器１３と、混合器１４と、低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦという。）１５と、可変増幅器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７と、キャンセル回路３０とを備える。さらに、キャンセル回路３０は、位相器３１と、減衰器３２とを備える。

【0014】

搬送波信号発生器４０は所定の無線周波数の搬送波信号を発生して混合器１１及び位相器３１に出力する。一方、ベースバンド信号発生器４１は送信すべき情報を含むベースバンド信号を発生して位相調整器２１及びＰＳＫ変調器２３に出力する。ＰＳＫ変調器２３は、ベースバンド信号に従って所定の中間周波信号をＰＳＫ変調することにより、ＰＳＫ変調信号を発生して混合器１１に出力する。混合器１１は入力されるＰＳＫ変調信号を搬送波信号と混合することにより高域周波数変換（アップコンバージョン）を行って、送信信号Ｓｔｒを発生し、所定の送信帯域を有するＢＰＦ１９及びサーキュレータ１２を介してアンテナ１８に出力することでアンテナ１８から無線送信信号を放射する。

【0015】

搬送波信号発生器４０からの搬送波信号は、キャンセル回路３０の位相器３１及び減衰器３２を介して信号合成器１３に入力される。位相器３１は位相調整器２１及びキャンセル回路制御部２２からの各制御信号に基づいて、入力される搬送波信号の位相を移相するように制御する。減衰器３２は、キャンセル回路制御部２２からの制御信号に基づいて、入力される搬送波信号の振幅を制御して、制御後のキャンセル信号Ｓｃａを信号合成器１３に出力する。

【0016】

アンテナ１８で受信される無線受信信号はサーキュレータ１２を介して信号合成器１３に入力される。信号合成器１３は入力される無線受信信号を減衰器３２からの搬送波信号と合成し、合成された合成信号である受信信号Ｓｒｅを混合器１４に出力する。混合器１４は入力される受信信号Ｓｒｅを搬送波信号と混合することにより低域周波数変換（ダウンコンバージョン）を行った後、ベースバンド信号のみを取り出すＬＰＦ１５及び可変増幅器１６を介してＡ／Ｄ変換器１７に出力する。Ａ／Ｄ変換器１７は、入力されるアナログベースバンド信号をデジタルベースバンド信号であるセンシングデータにＡ／Ｄ変換してシステム制御部２０内のキャンセル回路制御部２２に出力する。

【0017】

キャンセル回路制御部２２は、好ましくは、特許文献１のキャンセル信号制御部（５０）と同様に、センシングデータの信号強度がゼロを含まない、信号合成器１３及び増幅器等が飽和しない範囲内となり、前記キャンセル信号Ｓｃａの信号強度を可及的に小さくするように前記キャンセル信号Ｓｃａの位相及び／又は振幅を制御する。これにより、従来例と同様に、所定の上限及び下限の範囲内において、無線受信信号に含まれる他のアナログ送受信回路部１０からの周り込み信号Ｓｒａを必要十分に打ち消すことができるとともに、ＳＮ比の低下を可及的に抑えることができる。

【0018】

位相調整器２１は、入力されるベースバンド信号Ｓｂｂの１フレーム当たりのビット数が奇数であるか、偶数であるかを判別し、
（Ａ）ベースバンド信号Ｓｂｂの１フレーム当たりのビット数が奇数であるとき、位相器３１における前記のキャンセル回路制御部２２に係る移相量のみで、キャンセル信号Ｓｃａを位相器３１により移相させ、
（Ｂ）ベースバンド信号Ｓｂｂの１フレーム当たりのビット数が偶数であるとき、位相器３１における前記のキャンセル回路制御部２２に係る移相量＋１８０度（反転）で、キャンセル信号Ｓｃａを位相器３１により移相させる。

【0019】

上述のように、従来例では、ベースバンド信号の１フレーム当たりのビット数が偶数であるときに、フレーム内の読取部においてノイズ成分を増幅してしまうという課題があった。これに対して、以上のように構成された実施形態では、位相調整器２１は、入力されるベースバンド信号Ｓｂｂの１フレーム当たりのビット数が奇数であるか、偶数であるかを判別し、ベースバンド信号Ｓｂｂの１フレーム当たりのビット数が偶数であるとき、キャンセル信号Ｓｃａを反転させることで、フレーム内の読取部においてノイズ成分を増幅することを防止できる。

【0020】

図２Ａは図１の無線通信システムにおいて、ベースバンド信号発生器４１により発生されるベースバンド信号Ｓｂｂが１フレーム当たり奇数のビット数のとき（第１のケース）のベースバンド信号Ｓｂｂの一例を示す信号波形図である。また、図２Ｂは図１の無線通信システムにおいて、第１のケースのときの混合器１１から出力される送信信号Ｓｔｒの一例を示す信号波形図である。さらに、図２Ｃは図１の無線通信システムにおいて、第１のケースのときの信号合成器１３から出力される受信信号Ｓｒｅの一例を示す信号波形図である。なお、図２Ａ～図２Ｃは、ベースバンド信号Ｓｂｂが１フレーム当たりのビット数が５ビットの場合である。

【0021】

図２Ａ～図２Ｃから明らかなように、この第１のケースにおいては、ベースバンド信号の１フレーム当たりのビット数が奇数であるときに、フレーム内の読取部においてノイズ成分を増幅してしまうという課題は発生しない。

【0022】

図３Ａは図１の無線通信システムにおいて、ベースバンド信号発生器４１により発生されるベースバンド信号Ｓｂｂが１フレーム当たり偶数のビット数のとき（第２のケース）のベースバンド信号Ｓｂｂの一例を示す信号波形図である。また、図３Ｂは図１の無線通信システムにおいて、第２のケースのときの混合器１１から出力される送信信号Ｓｔｒの一例を示す信号波形図である。さらに、図３Ｃは図１の無線通信システムにおいて、第２のケースのときの信号合成器１３から出力される受信信号Ｓｒｅの一例を示す信号波形図である。なお、図３Ａ～図３Ｃにおいては、ベースバンド信号Ｓｂｂが１フレーム当たりのビット数が６ビットの場合である。

【0023】

図３Ａ～図３Ｃから明らかなように、この第２のケースにおいては、ベースバンド信号の１フレーム当たりのビット数が偶数であるときに、フレーム内の読取部においてノイズ成分を増幅することを防止できる。

【0024】

以上のように構成された実施形態によれば、位相調整器２１は、入力されるベースバンド信号Ｓｂｂの１フレーム当たりのビット数が奇数であるか、偶数であるかを判別し、ベースバンド信号Ｓｂｂの１フレーム当たりのビット数が偶数であるとき、キャンセル信号Ｓｃａを反転させることで、フレーム内の読取部においてノイズ成分を増幅することを防止できる。

【0025】

以上の実施形態では、ＰＳＫ変調の場合について説明しているが、本発明はこれに限らず、ＰＳＫ変調以外のデジタル位相変調の場合に適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本発明は、例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システム等の無線通信システムに適用することができる。

【符号の説明】

【0027】

１０－１～１０－Ｎ アナログ送受信回路部
１１ 混合器
１２ サーキュレータ
１３ 信号合成器
１４ 混合器
１５ 低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
１６ 可変増幅器
１７ Ａ／Ｄ変換器
１８ アンテナ
１９ 帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
２０ システム制御部
２１ 位相調整器
２２ キャンセル回路制御部
２３ ＰＳＫ変調器
３０ キャンセル回路
３１ 位相器
３２ 減衰器
４０ 搬送波信号発生器
４１ ベースバンド信号発生器
Ｓｂｂ ベースバンド信号
Ｓｃａ キャンセル信号
Ｓｒａ 回り込み信号
Ｓｒｅ 受信信号
Ｓｔｒ 送信信号

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】