JP4352326B2 - 受信装置及び半導体集積回路 - Google Patents

Description

本発明は受信装置及び半導体集積回路に関し、例えば、外部の非接触ＩＣカードに対してデータのリード／ライトを実行するリーダライタ装置に適用して好適なものである。

駅の改札機、セキュリティシステム、電子マネーシステム等の分野においては、非接触ＩＣカードを用いた非接触ＩＣカードシステムが普及し始めている。

このような非接触ＩＣカードシステムにおいては、例えば、ユーザにより非接触ＩＣカードがリーダライタ装置にかざされると、非接触ＩＣカードとリーダライタ装置との間でデータ通信が開始される。

つまりこの際このリーダライタ装置は、アンテナ部を介して非接触ＩＣカードに対し電磁波を放射する。非接触ＩＣカードは、当該電磁波に応じて自身のアンテナ部に誘起される電圧を整流し、これを駆動電力として利用することによりバッテリーレスで動作する。

そしてこの状態においてリーダライタ装置が、データを返信するように要求する返信要求信号をアンテナ部を介して非接触ＩＣカードに対し送出すると、これに応じてこの非接触ＩＣカードは、当該要求されたデータを返信データとして負荷変調しその結果得られた返信信号をアンテナ部を介してリーダライタ装置に対し送出する。

因みに現在、非接触ＩＣカードからリーダライタ装置へ送出される返信信号の波形としては、国際標準規格（例えばＩＳＯ１４４４３）等により定められたものを含めて３つのタイプ（タイプＡ方式、タイプＢ方式、FeliCa（R）方式）が存在する。

例えばタイプＡ方式の非接触ＩＣカードは、リーダライタ装置への返信データに応じて、１３．５６［MHz］のキャリア（搬送波）を、８４７［KHz］のサブキャリア（副搬送波）で負荷変調することにより、図１５（Ａ）に概略的に示すような返信信号を生成する。

つまりこのタイプＡ方式では、１ビットのデータを表す１データ期間（ＥＴＵ（Elementary Time Unit））において、例えば、その前半期間中のみにサブキャリアが重畳されている場合をデータ値「１」とし、その後半期間中のみにサブキャリアが重畳されている場合をデータ値「０」として表現するようになされている。

一方タイプＢ方式では、図１５（Ｂ）に概略的に示すように、１ビットのデータを表す１データ期間ごとに、サブキャリアの位相を変化させることにより、データ値「１」又は「０」を表現するようになされている。

またマンチェスタ符号化が適用されているFeliCa（R）方式では、図１５（Ｃ）に概略的に示すように、１ビットのデータを表す１データ期間ごとに、「ＬＯＷレベルからＨＩレベル」又は「ＨＩレベルからＬＯＷレベル」に信号レベルを変化させることにより、データ値「１」又は「０」を表現するようになされている。

このように３つのタイプの非接触ＩＣカードが存在する昨今、全てのタイプの非接触ＩＣカードとデータ通信し得るようになされたマルチリーダライタ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−３４２７２５公報

ところでこのような各方式の非接触ＩＣカードに対応したマルチリーダライタ装置においては、非接触ＩＣカードとの間の伝送路状態がノイズの生じやすい場合等であっても、これら非接触ＩＣカードからの返信データを確実に受信できることが重要である。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、格段と確実にデータを受信し得る半導体集積回路及び受信装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、受信装置において、サブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調されてなる受信信号から、サブキャリア信号を検出するサブキャリア検出手段と、サブキャリア検出手段により検出したサブキャリア信号が最初に位相変化する第１の位相変化点から、当該サブキャリア信号が次に位相変化する第２の位相変化点までの時間を測定する位相変化時間測定手段と、位相変化時間測定手段により測定した時間が所定範囲内である場合、第２の位相変化点後の所定部分に対して復調処理を実行することによりデータを再生する再生手段とを設けるようにした。

また本発明においては、半導体集積回路において、サブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調されてなる受信信号から、サブキャリア信号を検出するサブキャリア検出手段と、サブキャリア検出手段により検出したサブキャリア信号が最初に位相変化する第１の位相変化点から、当該サブキャリア信号が次に位相変化する第２の位相変化点までの時間を測定する位相変化時間測定手段と、位相変化時間測定手段により測定した時間が所定範囲内である場合、第２の位相変化点後の所定部分に対して復調処理を実行することによりデータを再生する再生手段とを設けるようにした。

このように、サブキャリア信号が最初に位相変化する第１の位相変化点から、当該サブキャリア信号が次に位相変化する第２の位相変化点までの時間が所定範囲内である場合に、当該第２の位相変化点後の所定部分に対して復調処理を実行することによりデータを再生するようにした。これにより、例えばタイプＢ方式非接触ＩＣカードからの返信データを確実に受信することができる。

また本発明においては、受信装置において、所定期間の前半期間中又は後半期間中の何れかにサブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調された受信信号について、前半期間中及び後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する信号レベル認識手段と、信号レベル認識手段の認識結果に基づいてデータを再生する再生手段とを設けるようにした。

さらに本発明においては、半導体集積回路において、所定期間の前半期間中又は後半期間中の何れかにサブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調された受信信号について、前半期間中及び後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する信号レベル認識手段と、信号レベル認識手段の認識結果に基づいてデータを再生する再生手段とを設けるようにした。

このように、前半期間中及び後半期間中のサブキャリア成分信号レベルに基づいて受信信号からデータを再生するようにした。これにより、例えばタイプＡ方式非接触ＩＣカードからの返信データを確実に受信することができる。

本発明によれば、サブキャリア信号が最初に位相変化する第１の位相変化点から、当該サブキャリア信号が次に位相変化する第２の位相変化点までの時間が所定範囲内である場合に、当該第２の位相変化点後の所定部分に対して復調処理を実行することによりデータを再生するようにした。これにより、例えばタイプＢ方式非接触ＩＣカードからの返信データを確実に受信することができる。

また本発明によれば、前半期間中及び後半期間中のサブキャリア成分信号レベルに基づいて受信信号からデータを再生するようにした。これにより、例えばタイプＡ方式非接触ＩＣカードからの返信データを確実に受信することができる。

この結果、格段と確実にデータを受信することができる受信装置及び半導体集積回路を実現することができる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）マルチリーダライタ装置の構成
図１において、１は全体としてマルチリーダライタ装置を示し、このマルチリーダライタ装置１は、外部の非接触ＩＣカードと非接触によりデータ通信するためのアンテナ部２と、当該アンテナ部２に接続された半導体集積回路３とを有する。因みに本実施の形態の場合この半導体集積回路３は、上述した３つのタイプの非接触ＩＣカードとデータ通信し得るように構成されている。

なお以下では説明の便宜上、適宜、タイプＡ方式の非接触ＩＣカードについてはこれを「タイプＡ方式ＩＣカード」と呼び、タイプＢ方式の非接触ＩＣカードについてはこれを「タイプＢ方式ＩＣカード」と呼び、FeliCa（R）方式の非接触ＩＣカードについてはこれを「フェリカ方式ＩＣカード」と呼ぶ。

この半導体集積回路３においては、全体を統括的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）４に対しバス５を介して、プログラムやデータ等が記憶されるメモリ部６やその他回路部が接続されると共に、変調部７及び復調部８が接続されている。この変調部７及び復調部８は、それぞれ送信部９及び受信部１０を介してアンテナ部２に接続される。

この変調部７はＣＰＵ４の制御のもと、例えば外部の非接触ＩＣカードに対して送信するデータに対して変調処理を施し、この結果得られた信号を送信部９に対して供給する。この際この送信部９は、当該変調部７から供給される信号を、アンテナ部２を介して外部へ送出するようになされている。

一方受信部１０は、例えば外部の非接触ＩＣカードからアンテナ部２を介して受信した信号に対して２値化処理等を施し、この結果得られた２値化後の信号を復調部８に対して供給する。この際この復調部８は、受信部１０から供給される信号に対して復調処理を施し、この結果得られたデータをＣＰＵ４等に供給するようになされている。

次に、このマルチリーダライタ装置１と非接触ＩＣカードとの間のデータ通信方法について詳細に説明する。

マルチリーダライタ装置１のＣＰＵ４は、タイプＡ方式ＩＣカードに対してデータを返信するように要求する信号（以下、これを「第１返信要求信号」と呼ぶ）や、タイプＢ方式ＩＣカードに対してデータを返信するように要求する信号（以下、これを「第２返信要求信号」と呼ぶ）や、フェリカ方式ＩＣカードに対してデータを返信するように要求する信号（以下、これを「第３返信要求信号」と呼ぶ）を、アンテナ部２を介して繰り返し送出するようになされている（いわゆるポーリング処理）。

例えばこのマルチリーダライタ装置１は、アンテナ部２近傍にタイプＡ方式ＩＣカードが存在する状態で、当該アンテナ部２を介して第１返信要求信号を外部に送出した場合、これに応じて所定時間Ｔ１（図２）後、このタイプＡ方式ＩＣカードから送出される返信信号を、アンテナ部２を介して受信信号として受信する。この際受信部１０はＣＰＵ４の制御のもと、当該アンテナ部２を介して受信した受信信号に対して２値化処理等を施し、その結果得られた２値化後の受信信号を復調部８（図３）に対して供給する。

この図３に示す復調部８内の第１復調回路２０はＣＰＵ４による制御のもと、受信部１０から供給される受信信号に対して復調処理を施すことにより、タイプＡ方式ＩＣカードからの返信データを再生する。そして第１復調回路２０は、当該再生した返信データを、セレクタ２１を介してシフトレジスタ２３に供給すると共に、当該返信データをラッチするために必要となるクロックを、セレクタ２２を介してシフトレジスタ２３に供給する。シフトレジスタ２３は、当該供給されるクロックに基づいて、当該供給される返信データを１ビットごとにラッチする。そしてこのシフトレジスタ２３は、当該返信データが例えば８ビット分揃った際、これをメモリ（ＦＩＦＯ）２４を介してＣＰＵ４に供給するようになされている。

なおタイプＡ方式においては、例えば図２に示したように、マルチリーダライタ装置１が第１返信要求信号を外部に送出した後、当該第１返信要求信号に応じてタイプＡ方式ＩＣカードから送出された返信信号を受信信号として受信するまでの時間Ｔ１が規定されている。従ってマルチリーダライタ装置１は、第１返信要求信号を送出した後当該時間Ｔ１を内部で計時することにより、タイプＡ方式ＩＣカードから受信した受信信号の先頭部分を認識することができ、かくして当該受信信号に変調されている返信データを確実に再生することができるようになされている。因みにマルチリーダライタ装置１は、自身で生成しているＥＴＵタイミング信号に基づいて、かかる時間Ｔ１を計時するようになされている。このＥＴＵタイミング信号は、１データ期間（ＥＴＵ）ごとに生成されるものである。

また、マルチリーダライタ装置１のＣＰＵ４は、アンテナ部２近傍にタイプＢ方式ＩＣカードが存在する状態で、当該アンテナ部２を介して第２返信要求信号を外部に送出した場合、これに応じてこのタイプＢ方式ＩＣカードから送出される返信信号を、アンテナ部２を介して受信信号として受信する。受信部１０はＣＰＵ４の制御のもと、当該アンテナ部２を介して受信した受信信号に対して２値化処理等を施し、その結果得られた２値化後の受信信号を、復調部８に対して供給する。

この際図３に示す復調部８内のタイミング判定回路２５は、受信部１０から供給される受信信号に対して、ＳＯＦ（Start Of Frame：フレーム開始信号）を検出するためのＳＯＦ検出処理を実行する。そしてこのタイミング判定回路２５は、かかるＳＯＦ検出処理によりＳＯＦを検出すると、この旨を第２復調回路２６に対して通知する。これを受けて第２復調回路２６は、受信部１０から供給される受信信号に対して復調処理を施すことにより、タイプＢ方式ＩＣカードからの返信データを再生する。そして第２復調回路２６は、当該再生した返信データを、セレクタ２１を介してシフトレジスタ２３に供給すると共に、当該返信データをラッチするために必要となるクロックを、セレクタ２２を介してシフトレジスタ２３に供給する。シフトレジスタ２３は、当該供給されるクロックに基づいて、当該供給される返信データを１ビットごとにラッチする。そしてこのシフトレジスタ２３は、当該返信データが例えば８ビット分揃った際、これをメモリ２４を介してＣＰＵ４に供給するようになされている。

なおタイプＢ方式ＩＣカードから受信した受信信号は、図４に示すように構成されている。すなわちこの受信信号においては、返信データが変調された部分（Data）の先頭前側にＳＯＦが付加されている。従ってマルチリーダライタ装置１は、アンテナ部２を介して受信している受信信号の中からＳＯＦを検出することにより、当該返信データが変調された部分を認識することができ、かくして当該受信信号から返信データを再生することができるようになされている。

また本実施の形態の場合この第２復調回路２６は、ボーレート変更機能を有するデジタルＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路等からなる。タイプＢ方式ＩＣカード及びフェリカ方式ＩＣカードから受信した受信信号は、図１５に示したようにＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式により変調されているものと考えることができるので、この第２復調回路２６により復調処理が実行されるようになされている。

また、マルチリーダライタ装置１のＣＰＵ４は、アンテナ部２近傍にフェリカ方式ＩＣカードが存在する状態で、当該アンテナ部２を介して第３返信要求信号を外部に送出した場合、これに応じてこのフェリカ方式ＩＣカードから送出される返信信号を、アンテナ部２を介して受信信号として受信する。受信部１０はＣＰＵ４の制御のもと、当該アンテナ部２を介して受信した受信信号に対して２値化処理等を施し、その結果得られた２値化後の受信信号を、復調部８に対して供給する。

この際図３に示す復調部８内のタイミング判定回路２５は、受信部１０から供給される受信信号に対して、シンクコードを検出するためのシンクコード検出処理を実行する。そしてこのタイミング判定回路２５は、当該シンクコード検出処理によりシンクコードを検出すると、この旨を第２復調回路２６に対して通知する。これを受けて第２復調回路２６は、受信部１０から供給される受信信号に対して復調処理を施すことにより、フェリカ方式ＩＣカードからの返信データを再生する。そして第２復調回路２６は、当該再生した返信データを、セレクタ２１を介してシフトレジスタ２３に供給すると共に、当該返信データをラッチするために必要となるクロックを、セレクタ２２を介してシフトレジスタ２３に供給する。シフトレジスタ２３は、当該供給されるクロックに基づいて、当該供給される返信データを１ビットごとにラッチする。そしてこのシフトレジスタ２３は、当該返信データが８ビット分揃った際、これをメモリ２４を介してＣＰＵ４に供給するようになされている。

なおフェリカ方式ＩＣカードから受信した受信信号においては、返信データが変調された部分の先頭前側にシンクコードが付加されている。従ってマルチリーダライタ装置１は、アンテナ部２を介して受信している受信信号の中からシンクコードを検出することにより、当該返信データが変調された部分を認識することができ、かくして当該受信信号から返信データを再生することができるようになされている。

また本実施の形態の場合、メモリ２４に格納される返信データに対しては、８ビットごとにエラー・ステータスフラグやコリジョン位置検出結果情報が付加される。ここでこのエラー・ステータスフラグは、オーバランエラー、フレーミングエラー、ＥＯＦ検出フラグ、データ有無フラグ、コリジョン検出フラグ等からなるものであり、またコリジョン位置検出結果情報は、返信データのうちのどのビット部分にコリジョンが生じているかを示すものである。実際上、これらエラー・ステータスフラグやコリジョン位置検出結果情報は、メモリ２４と共に設けられているレジスタ２７に格納されるようになされている。

（２）タイプＢ方式におけるＳＯＦ検出
次に、タイミング判定回路２５により実行されるＳＯＦ検出処理を詳細に説明する。

図４に示したように、タイプＢ方式ＩＣカードからの受信信号は、返信データが変調された部分の先頭前側にＳＯＦを有する。このＳＯＦにおいては、当該受信信号に重畳されているサブキャリアが最初に位相変化する点Ｐａから所定時間経過した点Ｐｂで再びサブキャリアが位相変化し、その後再び所定時間経過した点Ｐｃで再度サブキャリアが位相変化するようになされている。そしてこの位相変化点Ｐｃに続くようにして、返信データが変調された部分が配されるようになされている。

ここで図５に示すフローチャートを用いて、タイミング判定回路２５により実行されるＳＯＦ検出処理の処理手順ＲＴ１を説明する。

ステップＳＰ１においてタイミング判定回路２５は、外部からアンテナ部２及び受信部１０を順次介して供給される受信信号に対し、サブキャリアを検出するためのサブキャリア検出処理を実行する。

本実施の形態の場合、サブキャリア検出処理としては２つの手法が用意されている。タイミング判定回路２５は、予めユーザ等により行われた設定に応じて、これら２つの手法のうちの一によりサブキャリア検出処理を実行するようになされている。以下、これら２つの手法を順に説明する。

まず、第１の手法のサブキャリア検出処理が設定されている場合を説明する。この場合タイミング判定回路２５は、図６（Ａ）に示すように、受信信号に重畳されている何らかの波信号の立下りエッジ部分間の時間Ｔ２を測定する。これによりタイミング判定回路２５は、この波信号の１周期時間（時間Ｔ２）を認識することができる。

実際上タイプＢ方式におけるサブキャリアの周波数ｆｓは、キャリアの周波数ｆｃに対して「ｆｓ＝ｆｃ／１６（例えば、ｆｃ＝１３．５６［MHz］」という関係があるので、サブキャリアの１周期時間は予め決まっている。タイミング判定回路２５は、当該予め決まっているサブキャリアの１周期時間に対して、かかる測定した時間Ｔ２が所定範囲内（ほぼ等しいと判断可能な範囲内）にあれば、受信信号に重畳されている波信号をサブキャリアとして判断（検出）するようになされている。

因みに、受信信号に重畳されている波信号のデューティ比が良くない場合であっても、このような波信号の周波数はほぼ変化しないという特性があるので、この場合この第１の手法は非常に有効であると言える。

次に、第２の手法のサブキャリア検出処理が設定されている場合を説明する。この場合タイミング判定回路２５は、受信信号に重畳されている何らかの波信号にロックしたデジタルＰＬＬ回路から出力される信号に基づいて、図６（Ｂ）に示すように、当該受信信号に重畳されている波信号のセンタ部分を順次サンプリングする。

ここで本実施の形態の場合このデジタルＰＬＬ回路は、第２復調回路２６内に設けられたものである。このデジタルＰＬＬ回路は、受信信号に重畳されている何らかの波信号にロックした際、当該波信号と周波数／位相的に同期した信号（例えばＶＣＯ信号）を出力する。タイミング判定回路２５は、このデジタルＰＬＬ回路から出力される信号に基づいて、かかる波信号のセンタ部分を順次サンプリングすることができる。

そしてこのタイミング判定回路２５は、当該サンプリングの結果に基づいて当該波信号がＨＩ及びＬＯＷを繰り返すようにして変化していることを認識した場合、当該波信号をサブキャリアとして判断（検出）するようになされている。

因みに、受信信号に重畳されている波信号の１周期期間中に、エッジが検出されてしまうようなノイズ成分が存在する場合、上述した第１の手法に比べてこの第２の手法のサブキャリア検出処理は非常に有効であると言える。

以上に説明した第１又は第２の手法の何れかにより、タイミング判定回路２５はサブキャリア検出処理を実行し、かくして受信信号からサブキャリアを検出するようになされている。

タイミング判定回路２５は次のステップＳＰ２において、検出したサブキャリアが最初に位相変化する位相変化点Ｐａと、次に位相変化する位相変化点Ｐｂとの間の時間Ｔ３（図４）を測定する。

ここでタイプＢ方式のＳＯＦにおいて、サブキャリアが最初に位相変化する位相変化点Ｐａと次に位相変化する位相変化点Ｐｂとの間の時間は、所定時間（例えば１０〜１１ＥＴＵに相当する。以下これを「タイプＢ規定時間」と呼ぶ）になるように規定されている。

従ってタイミング判定回路２５は続くステップＳＰ３において、当該規定されているタイプＢ規定時間に対し、ステップＳＰ２で測定した時間Ｔ３が所定範囲内（ほぼ等しいと判断可能な範囲内）にあるか否かを判定する。

ここで肯定結果が得られると、このことは受信信号にＳＯＦが現れていることを意味しているので、このときタイミング判定回路２５は次のステップＳＰ４へ進み、ＳＯＦを検出した旨を第２復調回路２６に対して通知する。この結果この第２復調回路２６は、この受信信号の所定部分（位相変化点Ｐｃに続く部分）に対して復調処理することにより得られた返信データを、セレクタ２１を介してシフトレジスタ２３に対して供給するようになされている。

これに対して否定結果が得られると、このことは受信信号にＳＯＦが現れていないことを意味しているので、このときタイミング判定回路２５は上述のステップＳＰ１へ戻るようになされている。

このようにしてこのマルチリーダライタ装置１は、タイプＢ方式ＩＣカードから受信した受信信号の中からＳＯＦを確実に検出することができる。この結果このマルチリーダライタ装置１は、タイプＢ方式ＩＣカードからの返信データを確実に受信することができる。

またこのマルチリーダライタ装置１は、ステップＳＰ３において否定結果が得られることにより、受信信号にＳＯＦが現れていないことを認識した時、迅速にステップＳＰ１へ戻ってサブキャリア検出処理を再度開始するようになされている。かくしてこのマルチリーダライタ装置１によれば、受信信号に重畳されているサブキャリア信号を確実に検出することができ、この結果このサブキャリア信号により構成されたＳＯＦを格段と確実に検出することができる。

（３）タイプＡ方式における復調処理
本実施の形態の場合第１復調回路２０は、図７、図８、図９に示すような３つの復調ロジック部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを有している。このマルチリーダライタ装置１のＣＰＵ４は、例えばユーザ等により予め行われた設定に基づいて、これら３つの復調ロジック部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのうちの一を用いて、タイプＡ方式ＩＣカードからの受信信号に対する復調処理を実行するようになされている。以下、これら復調ロジック部２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを詳細に説明する。

まず図７に示す復調ロジック部２０Ａを説明する。この復調ロジック部２０Ａにおいて、受信部１０から入力された受信信号Ｓ１（図７）は、サブキャリア信号レベル検出部３０内の第１乗算器３１及び第２乗算器３２にそれぞれ供給される。因みにこの受信信号Ｓ１は、例えば図１０に示すような波形でなる。

また図示しない所定回路で生成されたサブキャリアと同周波数の信号Ｓ２（ここでは、これを「第１乗算用信号」と呼ぶ）が、サブキャリア信号レベル検出部３０内の第１乗算器３１及び位相シフト部３３に供給される。位相シフト部３３は、当該供給された第１乗算用信号Ｓ２の位相を１／２πシフトすることにより得られた信号Ｓ２´（ここでは、これを「第２乗算用信号」と呼ぶ）を、サブキャリア信号レベル検出部３０内の第２乗算器３２に供給する。

この結果第１乗算器３１は、当該第１乗算用信号Ｓ２と受信部１０側から供給される受信信号Ｓ１とを乗算し、得られた第１乗算結果信号Ｓ３（いわゆるＩ信号）を演算部３４に供給する。また第２乗算器３２も、当該第２乗算用信号Ｓ２´と受信部１０側から供給される受信信号Ｓ１とを乗算し、得られた第２乗算結果信号Ｓ４（いわゆるＱ信号）を演算部３４に供給する。

演算部３４は、第１乗算器３１からの第１乗算結果信号Ｓ３及び第２乗算器３２からの第２乗算結果信号Ｓ４をそれぞれ自乗する。そして演算部３４は、当該自乗結果を加算して当該加算結果の平方根をとり、その結果得られた演算結果信号Ｓ５を移動平均部３５に対して供給する。

かくして、演算部３４から出力される演算結果信号Ｓ５には、受信信号Ｓ１に重畳されているサブキャリア成分の信号レベルが現れる。

移動平均部３５は、演算部３４から順次供給される演算結果信号Ｓ５を１／２データ期間単位で積分し、得られた積分結果信号Ｓ６をシフトレジスタ部３６に順次供給する。シフトレジスタ部３６は、例えば半導体集積回路３内で生成されている１／２ＥＴＵタイミング信号Ｓ７に基づいて、移動平均部３５から供給される積分結果信号Ｓ６を１／２データ期間終了ごとにラッチする。

因みにこの１／２ＥＴＵタイミング信号Ｓ７は、１データ期間における前半期間が終わるタイミング、及び、１データ期間における後半期間が終わるタイミングを示すようになされている。従ってシフトレジスタ部３６には、前半期間におけるサブキャリア成分の信号レベルが表された積分結果信号Ｓ６と、後半期間におけるサブキャリア成分の信号レベルが表された積分結果信号Ｓ６とが、順次保持されるようになされている。

シーケンス判別部３７は、半導体集積回路３内で生成されているＥＴＵタイミング信号Ｓ８に応じたタイミングで、シーケンス判別処理を実行する。

このシーケンス判別処理では、シフトレジスタ部３６に保持されている、前半期間におけるサブキャリア成分の信号レベルを表す積分結果信号Ｓ６が、図１１に示す所定閾値を超えていた場合、当該前半期間中にサブキャリアが存在していると判定し、これに対して、前半期間におけるサブキャリア成分の信号レベルを表す積分結果信号Ｓ６が、所定閾値以下であった場合、当該前半期間中にサブキャリアが存在していないと判定する。

さらにこのシーケンス判別処理では、シフトレジスタ部３６に保持されている、後半期間におけるサブキャリア成分の信号レベルを表す積分結果信号Ｓ６が、図１１に示す所定閾値を超えていた場合、当該後半期間中にサブキャリアが存在していると判定し、これに対して当該後半期間におけるサブキャリア成分の信号レベルを表す積分結果信号Ｓ６が、所定閾値以下であった場合、当該後半期間中にサブキャリアが存在していないと判定する。

そしてこのシーケンス判別処理では、前半期間中及び後半期間中の両方にサブキャリアが存在しないと判定した場合、該当する１データ期間はシーケンスＦ（例えば無変調期間）に相当すると判断し、前半期間中及び後半期間中の両方にサブキャリアが存在していると判定した場合、該当する１データ期間はコリジョンに相当すると判断する。またこのシーケンス判別処理では、前半期間中にサブキャリアが存在し且つ後半期間中にサブキャリアが存在しないと判定した場合、該当する１データ期間はシーケンスＤ（例えばデータ値「１」）に相当すると判断し、前半期間中にサブキャリアが存在せず且つ後半期間中にサブキャリアが存在していると判定した場合、該当する１データ期間はシーケンスＥ（例えばデータ値「０」）に相当すると判断する。

かくしてこの復調ロジック部２０Ａは、タイプＡ方式ＩＣカードからの返信データを、１ビットずつ再生することができる。

次に、図８（図７との対応部分に同一符号を付す）に示す復調ロジック部２０Ｂを説明する。

因みにこれから説明する復調ロジック部２０Ｂは、タイプＡ方式ＩＣカード及びマルチリーダライタ装置１間の伝送路状態が良くない等の理由により、図１２（Ｃ）に示すように受信信号Ｓ１におけるサブキャリア波形が崩れてしまっている場合等に適用すると有効である。

この復調ロジック部２０Ｂにおいて、受信部１０から入力された受信信号Ｓ１は、サブキャリア信号レベル検出部４０内のサンプリング部４２に供給される。また図示しない所定回路で生成されたサブキャリアと同周波数の信号Ｓ１０が、位相調整部４１により位相調整処理された後、サンプリングタイミング信号Ｓ１１としてサンプリング部４２に対して供給される。

ここで位相調整部４１による位相調整処理を説明するが、その前に図１５等を参照してこの前提を説明する。すなわちタイプＡ方式においては、１データ期間の前半期間中にサブキャリアが重畳される場合、当該前半期間中の最初部分においてサブキャリアが例えば立ち上がるような位相になることが規定されている。また１データ期間の後半期間中にサブキャリアが重畳される場合、当該後半期間中の最初部分においてサブキャリアが例えば立ち下がるような位相になることが規定されている。この前提を受けてこの位相調整部４１は、半導体集積回路３内で生成されているＥＴＵタイミング信号Ｓ８に基づいて、サブキャリアと同周波数の信号Ｓ１０を位相調節処理することにより、サブキャリア成分のセンタ部分でサンプリングが行われるようなサンプリングタイミング信号Ｓ１１（図１３）を生成することができ、かくしてこれをサンプリング部４２に対して供給するようになされている。

この結果このサンプリング部４２は、供給されるサンプリングタイミング信号Ｓ１１に基づいて、受信部１０から入力された受信信号Ｓ１を順次サンプリングし、得られたサンプリング結果信号Ｓ１２を移動平均部４３に対して順次供給する。

かくして、サンプリング部４２から出力されるサンプリング結果信号Ｓ１２には、受信信号Ｓ１に重畳されているサブキャリア成分の信号レベルが現れる。

特にこの復調ロジック部２０Ｂにおいては、受信信号Ｓ１に重畳されているサブキャリア波形が図１２（Ｃ）に示したように崩れていたとしても、サブキャリア成分が残存している可能性の高い場所（つまり、サブキャリアのセンタ部分に相当する場所）をサンプリングするようにサンプリングタイミング信号Ｓ１１を生成しているので、確実にサブキャリア成分の信号レベルを検出することができる。

後段の移動平均部４３は、サンプリング部４２から順次供給されるサンプリング結果信号Ｓ１２を１／２データ期間単位で積分し、得られた積分結果信号Ｓ６をシフトレジスタ部３６に順次供給する。

この後、シフトレジスタ部３６やシーケンス判別部３７などは上述の説明と同様に動作する。かくしてこの復調ロジック部２０Ｂも、タイプＡ方式ＩＣカードからの返信データを、１ビットずつ再生することができる。

次に、図９（図８との対応部分に同一符号を付す）に示す復調ロジック部２０Ｃを説明する。

因みにこれから説明する復調ロジック部２０Ｃは、例えば図１４に示すように何らかの要因によりサンプリングタイミング信号Ｓ１１がずれてしまって、サブキャリア成分の信号レベル検出が困難になった場合等に適用すると有効である。

この復調ロジック部２０Ｃにおいて、受信部１０から入力された受信信号Ｓ１は、サブキャリア信号レベル検出部５０内に設けられた複数のサンプリング部５１Ａ、５１Ｂ、……、５１Ｘに供給される。また図示しない所定回路で生成されたサブキャリアと同周波数の信号Ｓ１０が、複数の位相調整部５２Ａ、５２Ｂ、……、５２Ｘによりそれぞれ位相調整処理された後、サンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａ、Ｓ１１Ｂ、……、Ｓ１１Ｘとして各サンプリング部５１Ａ、５１Ｂ、……、５１Ｘに対して供給される。

この場合これら位相調整部５２Ａ、５２Ｂ、……、５２Ｘは、例えば、サブキャリア成分のセンタ部分でサンプリングが行われるように位相調節されたサンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａと、当該サンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａに前後してサンプリングが行われるように位相調節されたサンプリングタイミング信号Ｓ１１Ｂ、……、Ｓ１１Ｘとを生成し、当該生成した各サンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａ、Ｓ１１Ｂ、……、Ｓ１１Ｘを対応するサンプリング部５１Ａ、５１Ｂ、……、５１Ｘに供給するようになされている。

この結果各サンプリング部５１Ａ、５１Ｂ、……、５１Ｘは、供給されるサンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａ、Ｓ１１Ｂ、……、Ｓ１１Ｘに基づいて、受信部１０から入力された受信信号Ｓ１を順次サンプリングし、得られたサンプリング結果信号Ｓ１２Ａ、Ｓ１２Ｂ、……、Ｓ１２Ｘを対応する移動平均部５３Ａ、５３Ｂ、……、５３Ｘに対して順次供給する。

各移動平均部５３Ａ、５３Ｂ、……、５３Ｘは、各サンプリング部５１Ａ、５１Ｂ、……、５１Ｘから順次供給されるサンプリング結果信号Ｓ１２Ａ、Ｓ１２Ｂ、……、Ｓ１２Ｘを１／２データ期間単位で積分し、得られた積分結果信号Ｓ６Ａ、Ｓ６Ｂ、……、Ｓ６Ｘを最大レベル選択部５４に供給する。最大レベル選択部５４は、各移動平均部５３Ａ、５３Ｂ、……、５３Ｘから供給される複数の積分結果信号Ｓ６Ａ、Ｓ６Ｂ、……、Ｓ６Ｘの中から、最大レベルの積分結果信号Ｓ６を選択し、これを後段のシフトレジスタ部３６に供給する。

この後、シフトレジスタ部３６やシーケンス判別部３７などは上述の説明と同様に動作する。つまりシーケンス判別部３７は、最大レベル選択部５４からシフトレジスタ部３６を介して供給された最大レベルの積分結果信号Ｓ６に基づいて、上述のシーケンス判別処理を実行することにより、受信信号Ｓ１に変調されていた返信データを１ビットずつ再生する。

このようにこの復調ロジック部２０Ｃでは、サブキャリア成分のセンタ部分でサンプリングが行われるように位相調節されたサンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａだけでなく、当該サンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａに前後してサンプリングが行われるように位相調節されたサンプリングタイミング信号Ｓ１１Ｂ、……、Ｓ１１Ｘを複数生成する。そしてこの復調ロジック部２０Ｃでは、これらサンプリングタイミング信号Ｓ１１Ａ、Ｓ１１Ｂ、……、Ｓ１１Ｘに基づいてサンプリングした複数の結果のうち、最もサブキャリア成分の信号レベルが現れているものを選択して、これをシーケンス判別処理に用いるようにした。これにより、何らかの要因によりサンプリングタイミング信号Ｓ１１がずれてしまうような場合であっても、確実に返信データを得ることができる。

（４）動作及び効果
以上の構成において、マルチリーダライタ装置１は、図４に示したように最初に位相変化する位相変化点Ｐａと次に位相変化する位相変化点Ｐｂとの間の時間Ｔ３を測定し、当該測定した時間Ｔ３が所定範囲内である場合に、当該第２の位相変化点Ｐｂ後の所定部分に対して復調処理を実行することにより返信データを再生するようにした。これにより、タイプＢ方式ＩＣカードからの返信データを確実に得ることができる。

またこのマルチリーダライタ装置１は、タイプＡ方式ＩＣカードから受信した受信信号（例えば図１５（Ａ）参照）について、１データ期間（１ＥＴＵ）における前半期間中のサブキャリア成分信号レベルと後半期間中のサブキャリア成分信号レベルとを検出し、当該検出結果に基づいて返信データを１ビットずつ再生するようにした。これにより、タイプＡ方式ＩＣカードからの返信データを確実に得ることができる。

以上の構成によれば、フェリカ方式ＩＣカードからの返信データだけでなく、タイプＡ方式ＩＣカード及びタイプＢ方式ＩＣカードからの返信データも確実に得ることができる。この結果、格段と確実に返信データを受信することができるマルチリーダライタ装置１を実現することができる

（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、各方式の非接触ＩＣカードから送出された返信データを受信し得る半導体集積回路３を具備する受信装置として、マルチリーダライタ装置１を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）や改札機等のこの他種々の情報処理装置を適用するようにしても良い。

また上述の実施の形態においては、サブキャリア信号を検出するサブキャリア検出手段、サブキャリア信号が最初に位相変化する第１の位相変化点（Ｐａ）から当該サブキャリア信号が次に位相変化する第２の位相変化点（Ｐｂ）までの時間（Ｔ３）を測定する位相変化時間測定手段として、図３に示したようなタイミング判定回路２５を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

さらに上述の実施の形態においては、第２の位相変化点後の所定部分に対して復調処理を実行することによりデータを再生する再生手段として、図３に示したような第２復調回路２６を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

さらに上述の実施の形態においては、受信信号に重畳されている信号の周期時間（Ｔ２）を測定する周期時間測定手段として、図３に示したようなタイミング判定回路２５を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

さらに上述の実施の形態においては、受信信号に重畳されている信号に位相同期する位相同期手段として、第２復調回路２６内のデジタルＰＬＬ回路を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。また、この位相同期結果に基づいて受信信号に重畳されている信号の各部をサンプリングするサンプリング手段として、図３に示したようなタイミング判定回路２５を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

さらに上述の実施の形態においては、所定期間（１ＥＴＵ）の前半期間中又は後半期間中の何れかにサブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調された受信信号について、前半期間中及び後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する信号レベル認識手段として、直交検波を実行するサブキャリア信号レベル検出部３０や、サンプリングを実行するサブキャリア信号レベル検出部４０、５０を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を適用することができる。

本発明は、外部の非接触ＩＣカードに対してデータのリード／ライトを実行するリーダライタ装置等に利用することができる。

本実施の形態におけるマルチリーダライタ装置の構成を示す略線図である。 タイプＡ方式におけるポーリングの様子を示す略線図である。 復調部の構成を示す略線図である。 ＳＯＦの構成を示す略線図である ＳＯＦ検出処理手順を示す略線図である。 サブキャリア検出の様子を示す略線図である。 復調ロジック部の構成（１）を示す略線図である。 復調ロジック部の構成（２）を示す略線図である。 復調ロジック部の構成（３）を示す略線図である。 タイプＡ方式の場合の受信信号を示す略線図である。 シーケンス判別ルールを示す略線図である。 サブキャリア波形の様子を示す略線図である。 サンプリング処理（１）の説明に供する略線図である。 サンプリングタイミング信号がずれる様子を示す略線図である。 各タイプの信号波形を示す略線図である。

符号の説明

１……マルチリーダライタ装置、３……半導体集積回路、４……ＣＰＵ、８……復調部、１０……受信部、２０……第１復調回路、２５……タイミング判定回路、２６……第２復調回路、３０、４０、５０……サンプリング信号レベル検出部、ＲＴ１……ＳＯＦ検出処理手順。

Claims (12)

1. サブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調されてなる受信信号から、上記サブキャリア信号を検出するサブキャリア検出手段と、
   上記サブキャリア検出手段により検出したサブキャリア信号が最初に位相変化する第１の位相変化点から、当該サブキャリア信号が次に位相変化する第２の位相変化点までの時間を測定する位相変化時間測定手段と、
   上記位相変化時間測定手段により測定した時間が所定範囲内である場合、上記第２の位相変化点後の所定部分に対して復調処理を実行することにより上記データを再生する再生手段と
   を具えることを特徴とする受信装置。
2. 上記サブキャリア検出手段は、
   上記受信信号に重畳されている信号の周期時間を測定する周期時間測定手段
   を有し、
   上記周期時間測定手段により測定した周期時間が所定範囲内である場合、上記受信信号に重畳されている上記信号を上記サブキャリア信号と判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 上記サブキャリア検出手段は、
   上記受信信号に重畳されている信号に位相同期する位相同期手段と、
   上記位相同期手段による位相同期結果に基づいて上記受信信号に重畳されている上記信号の各部をサンプリングするサンプリング手段と
   を有し、
   上記サンプリング手段によるサンプリング結果に基づいて上記受信信号に重畳されている上記信号が上記サブキャリア信号であるか否かを判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
4. 上記位相変化時間測定手段により測定した時間が所定範囲内にないことを認識した時、上記サブキャリア検出手段により上記サブキャリア信号の検出を再度開始する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
5. サブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調されてなる受信信号から、上記サブキャリア信号を検出するサブキャリア検出手段と、
   上記サブキャリア検出手段により検出したサブキャリア信号が最初に位相変化する第１の位相変化点から、当該サブキャリア信号が次に位相変化する第２の位相変化点までの時間を測定する位相変化時間測定手段と、
   上記位相変化時間測定手段により測定した時間が所定範囲内である場合、上記第２の位相変化点後の所定部分に対して復調処理を実行することにより上記データを再生する再生手段と
   を具えることを特徴とする半導体集積回路。
6. 上記サブキャリア検出手段は、
   上記受信信号に重畳されている信号の周期時間を測定する周期時間測定手段
   を有し、
   上記周期時間測定手段により測定した周期時間が所定範囲内である場合、上記受信信号に重畳されている上記信号を上記サブキャリア信号と判断する
   ことを特徴とする請求項５に記載の半導体集積回路。
7. 上記サブキャリア検出手段は、
   上記受信信号に重畳されている信号に位相同期する位相同期手段と、
   上記位相同期手段による位相同期結果に基づいて上記受信信号に重畳されている上記信号の各部をサンプリングするサンプリング手段と
   を有し、
   上記サンプリング手段によるサンプリング結果に基づいて上記受信信号に重畳されている上記信号が上記サブキャリア信号であるか否かを判断する
   ことを特徴とする請求項５に記載の半導体集積回路。
8. 上記位相変化時間測定手段により測定した時間が所定範囲内にないことを認識した時、上記サブキャリア検出手段により上記サブキャリア信号の検出を再度開始する
   ことを特徴とする請求項５に記載の半導体集積回路。
9. 所定期間の前半期間中又は後半期間中の何れかにサブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調された受信信号について、上記前半期間中及び上記後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する信号レベル認識手段と、
   上記信号レベル認識手段の認識結果に基づいて上記データを再生する再生手段と
   を具え、
   上記信号レベル認識手段は、
   上記サブキャリア信号に同期したタイミングで上記受信信号をサンプリングするサンプリング手段
   を有し、
   上記前半期間中に実行した上記サンプリングの結果に基づいて上記前半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識し、上記後半期間中に実行した上記サンプリングの結果に基づいて上記後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する
   ことを特徴とする受信装置。
10. 上記信号レベル認識手段は、
    上記受信信号に対して直交検波を実行することにより上記前半期間中及び上記後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する
    ことを特徴とする請求項９に記載の受信装置。
11. 所定期間の前半期間中又は後半期間中の何れかにサブキャリア信号が重畳されることによりデータが変調された受信信号について、上記前半期間中及び上記後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する信号レベル認識手段と、
    上記信号レベル認識手段の認識結果に基づいて上記データを再生する再生手段と
    を具え、
    上記信号レベル認識手段は、
    上記サブキャリア信号に同期したタイミングで上記受信信号をサンプリングするサンプリング手段
    を有し、
    上記前半期間中に実行した上記サンプリングの結果に基づいて上記前半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識し、上記後半期間中に実行した上記サンプリングの結果に基づいて上記後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する
    ことを特徴とする半導体集積回路。
12. 上記信号レベル認識手段は、
    上記受信信号に対して直交検波を実行することにより上記前半期間中及び上記後半期間中のサブキャリア成分信号レベルを認識する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体集積回路。
    

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