(57)【要約】  本技術は、送信時の伝送効率を維持しつつ、受信時の伝送効率の悪化を抑制することができるようにする送受信装置および送受信方法に関する。第１の電極は、通信媒体に近接して設けられ、第２の電極は、第１の電極に対向して設けられ、第３の電極は、第１の電極とともに通信媒体に近接して設けられる。送信回路は、第１の電極および第２の電極に接続されることで信号を送信し、受信回路は、第１の電極および第２の電極に接続されることで信号を受信する。スイッチは、第２の電極と第３の電極とを電気的に接続し、電極制御部は、スイッチをON／OFFすることにより、第２の電極と第３の電極との電気的接続を制御する。本技術は、例えば人体を介した信号の送受信を行う送受信装置に適用することができる。
2017090461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信媒体に近接して設けられる第１の電極と、
前記第１の電極に対向して設けられる第２の電極と、
前記第１の電極とともに、前記通信媒体に近接して設けられる第３の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、信号を送信する送信回路と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、前記信号を受信する受信回路と、
前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続するスイッチと、
前記スイッチをON／OFFすることにより、前記第２の電極と前記第３の電極との電気的接続を制御する電極制御部と
を備える送受信装置。
【請求項２】
前記電極制御部は、
前記信号の送信時に、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させ、
前記信号の受信時に、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させない
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項３】
前記電極制御部は、前記信号の送信時に、前記信号の送信にかかる消費電力が所定値を超える場合、前記第２の電極と前記第３の電極との接続を切断する
請求項２に記載の送受信装置。
【請求項４】
前記電極制御部は、前記信号の送信時に、前記信号の送信により生じる電界強度が所定値を超える場合、前記第２の電極と前記第３の電極との接続を切断する
請求項２に記載の送受信装置。
【請求項５】
前記第１の電極と前記第３の電極とを電気的に接続する他のスイッチをさらに備え、
前記電極制御部は、前記信号の受信時に、前記他のスイッチをONすることにより、前記第１の電極と前記第３の電極とを接続させる
請求項２に記載の送受信装置。
【請求項６】
前記電極制御部は、前記受信回路により受信された前記信号中のデータに誤りが検出されたとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項７】
前記電極制御部は、所定時間内に受信された前記信号から、所定の数より多い前記データの誤りが検出されたとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
請求項６に記載の送受信装置。
【請求項８】
前記データの誤り検出は、受信された前記信号のCRC（Cyclic Redundancy Check）に基づいて行われる
請求項６に記載の送受信装置。
【請求項９】
前記電極制御部は、前記送信回路により送信された前記信号に対するAck信号の受信が検出されないとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項１０】
前記電極制御部は、所定時間内に、所定の数より多い前記Ack信号の受信が検出されないとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
請求項９に記載の送受信装置。
【請求項１１】
前記電極制御部は、前記受信回路により受信された前記信号のRSSI（Received Signal Strength Indicator）に基づいて、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項１２】
前記第１の電極の面積は、前記第２の電極の面積より小さく、かつ、前記第３の電極の面積より小さい
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項１３】
前記第１の電極および前記第３の電極は、略同一平面上に設けられる
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項１４】
前記第１の電極と前記第２の電極との間隙長は、前記第１の電極と前記第３の電極との間隙長より短い
請求項１３に記載の送受信装置。
【請求項１５】
前記第１の電極および前記第３の電極は、前記信号の伝送方向と平行な向きに並んで配置される
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項１６】
前記通信媒体は、人体である
請求項１に記載の送受信装置。
【請求項１７】
通信媒体に近接して設けられる第１の電極と、
前記第１の電極に対向して設けられる第２の電極と、
前記第１の電極とともに、前記通信媒体に近接して設けられる第３の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、信号を送信する送信回路と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、前記信号を受信する受信回路と、
前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続するスイッチとを備える送受信装置が、
前記スイッチをON／OFFすることにより、前記第２の電極と前記第３の電極との電気的接続を制御する
ステップを含む送受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、送受信装置および送受信方法に関し、特に、伝送効率を改善することができるようにする送受信装置および送受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体を通信媒体とする通信技術が知られている。【０００３】
例えば、非特許文献１には、送信時の伝送効率を改善する電極構成が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】N. Haga, K. Saito, M. Takahashi, and K. Ito "Equivalent Circuit of Intrabody Communication Channels Inducing Conduction Currents Inside the Human Body" IEEE Transactions on Antennas and Propagation.,vol. 61, no. 5, pp.2807-2816, May. 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示されている電極構成では、受信時の伝送効率が悪化してしまう。【０００６】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、送信時の伝送効率を維持しつつ、受信時の伝送効率の悪化を抑制することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の送受信装置は、通信媒体に近接して設けられる第１の電極と、前記第１の電極に対向して設けられる第２の電極と、前記第１の電極とともに、前記通信媒体に近接して設けられる第３の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、信号を送信する送信回路と、前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、前記信号を受信する受信回路と、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続するスイッチと、前記スイッチをON／OFFすることにより、前記第２の電極と前記第３の電極との電気的接続を制御する電極制御部とを備える。【０００８】
本技術の送受信方法は、通信媒体に近接して設けられる第１の電極と、前記第１の電極に対向して設けられる第２の電極と、前記第１の電極とともに、前記通信媒体に近接して設けられる第３の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、信号を送信する送信回路と、前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、前記信号を受信する受信回路と、前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続するスイッチとを備える送受信装置が、前記スイッチをON／OFFすることにより、前記第２の電極と前記第３の電極との電気的接続を制御するステップを含む。【０００９】
本技術においては、第１の電極が通信媒体に近接して設けられ、第２の電極が第１の電極に対向して設けられ、第３の電極が第１の電極とともに、通信媒体に近接して設けられ、スイッチをON／OFFすることにより、第２の電極と第３の電極との電気的接続が制御される。
【発明の効果】
【００１０】
本技術によれば、送信時の伝送効率を維持しつつ、受信時の伝送効率の悪化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の通信システムの構成例を示す図である。
【図２】従来の通信システムの送信時および受信時の伝送特性を示す図である。
【図３】本技術の送受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】電極の配置について説明する図である。
【図５】電極制御処理について説明するフローチャートである。
【図６】送信時の送受信装置の状態を示す図である。
【図７】受信時の送受信装置の状態を示す図である。
【図８】ICの内部構成例について説明する図である。
【図９】従来の通信システムの送信時の伝送特性および消費電力を示す図である。
【図１０】本技術の送受信装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】送信時の電極制御処理について説明するフローチャートである。
【図１２】送信時の電極制御処理について説明するフローチャートである。
【図１３】本技術の送受信装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図１４】送信時の送受信装置の状態を示す図である。
【図１５】受信時の送受信装置の状態を示す図である。
【図１６】ICの内部構成例について説明する図である。
【図１７】データフレームの伝送について説明する図である。
【図１８】データフレームの構成例を示す図である。
【図１９】伝送誤りについて説明する図である。
【図２０】本技術の送受信装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図２１】受信時の電極制御処理について説明するフローチャートである。
【図２２】本技術の送受信装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図２３】受信時の電極制御処理について説明するフローチャートである。
【図２４】本技術の送受信装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図２５】受信時の電極制御処理について説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本技術の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１３】
＜従来の通信システムについて＞
図１は、従来の通信システムの構成例を示している。
【００１４】
図１上段には、送受信装置１１が、通信媒体である人体（腕）を介して、送受信装置１２に信号を送信する様子が示されている。図１下段には、送受信装置１１が、通信媒体である人体（腕）を介して、送受信装置１２からの信号を受信する様子が示されている。
【００１５】
送受信装置１１は、人体側に設けられた第１の電極と、それに対向して設けられた第２の電極との間に、送受信装置１２へ伝送したい電気信号（電位差）を生成することで、送受信装置１２に信号を送信する。一方、送受信装置１１は、第１の電極と第２の電極との間に生じた電気信号（電位差）を復元することで、送受信装置１２からの信号を受信する。送受信装置１１において、第２の電極はGNDに接続されるものとする。また、送受信装置１１においては、第３の電極が第１の電極とともに人体側に設けられる。
【００１６】
ところで、非特許文献１には、送受信装置１１において、送信時の伝送効率を改善するために、第３の電極を第２の電極（GND）に接続することが開示されている。
【００１７】
図２は、従来の通信システムの送信時および受信時の伝送特性を示している。
【００１８】
図２上段のグラフは、図１上段に示される状態（すなわち信号の送信時）における、人体と電極（第１の電極）との距離ｄ（mm）に対する伝送特性を算出したシミュレーション結果である。図２上段のグラフにおいては、第３の電極をGNDに接続しない場合の特性が破線で示され、第３の電極をGNDに接続した場合の特性が実線で示されている。
【００１９】
図２上段のグラフに示されるように、第３の電極をGNDに接続した場合の特性は、人体と電極との距離ｄが0.1mmより大きい場合には、GNDに接続しない場合の特性より若干悪化するが、人体と電極との距離ｄが0.1mmより小さい場合には、GNDに接続しない場合の特性より十分改善される。
【００２０】
一方、図２下段のグラフは、図１下段に示される状態（すなわち信号の受信時）における、人体と電極（第１の電極）との距離ｄ（mm）に対する伝送特性を算出したシミュレーション結果である。図２下段のグラフにおいても、第３の電極をGNDに接続しない場合の特性が破線で示され、第３の電極をGNDに接続した場合の特性が実線で示されている。
【００２１】
図２下段のグラフに示されるように、第３の電極をGNDに接続した場合の特性は、全ての範囲において、GNDに接続しない場合の特性を下回っている。
【００２２】
これは、受信時に、第３の電極がGNDに接続された状態では、見かけ上負荷が大きくなり、第１の電極と第２の電極との間に電位差が生じにくくなることによる。その結果、第３の電極をGNDに接続した電極構成では、受信時の伝送効率が悪化してしまう。
【００２３】
＜本技術の送受信装置の構成＞
図３は、本技術を適用した送受信装置の構成例を示している。
【００２４】
図３に示される送受信装置３０は、通信媒体４０を介して信号を送受信する。
【００２５】
送受信装置３０は、第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３、スイッチ３４、送信回路３５、受信回路３６、および電極制御部３７を含むようにして構成される。
【００２６】
第１の電極３１は、通信媒体４０に近接して設けられ、第２の電極３２は、第１の電極３１に対向して設けられる。第１の電極３１と第２の電極３２とは、通信媒体４０を介して伝送させる信号を送受信するための電極対を構成する。第１の電極３１は、第２の電極３２よりも通信媒体４０に対して静電結合が強くなるように設けられる。第２の電極３２は、所定の電位に接続される。以下においては、主に、第２の電極３２がGNDに接続されるものとして説明するが、第１の電極３１がGNDに接続されるようにしてもよい。
【００２７】
第３の電極３３は、第１の電極３１とともに、通信媒体４０に近接して設けられる。
【００２８】
スイッチ３４は、第２の電極３２と第３の電極３３との間に設けられ、第２の電極３２と第３の電極３３とを電気的に接続する。すなわち、スイッチ３４がONされた場合、第３の電極３３の電位は第２の電極３２（GND）と同電位になる。
【００２９】
送信回路３５は、第１の電極３１と第２の電極３２との間に設けられ、これらの電極間に、通信相手へ伝送したい電気信号（電位差）を生成することで、通信相手に信号を送信する。
【００３０】
受信回路３６は、第１の電極３１と第２の電極３２との間に設けられ、通信媒体４０を介して伝送される信号によってこれらの電極間に生じた電気信号（電位差）を検知し、その電気信号を復元することで、通信相手からの信号を受信する。
【００３１】
電極制御部３７は、スイッチ３４をONまたはOFF（ON／OFF）することにより、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続を制御する。
【００３２】
通信媒体４０は、電気信号を伝達可能な物理的特性を有する物質（例えば、導電体や誘電体など）により構成される。例えば、通信媒体４０は、銅、鉄、またはアルミなどの金属に代表される導電体、純水、ゴム、ガラスなどに代表される誘電体、または、これらの複合体である生体により構成されてもよいし、食塩水などの電解液のように、導体としての性質と誘電体としての性質を併せ持つ素材により構成されてもよい。
【００３３】
また、通信媒体４０の形状はどのようなものであってもよい。例えば、通信媒体４０の形状は、線状、板状、球状、角柱、または円柱等であってもよいし、これら以外の任意の形状であってもよい。
【００３４】
以下においては、通信媒体４０は人体であるものとして説明する。
【００３５】
＜電極の配置について＞
ここで、図４を参照して、第１の電極３１、第２の電極３２、および第３の電極３３の配置について説明する。
【００３６】
第１の電極３１は、その面積が、第２の電極３２の面積より小さく、かつ、第３の電極３３の面積より小さくなるように形成される。図４の例では、３つの電極のうち、第２の電極３２の面積が、第１の電極３１および第３の電極３３それぞれの面積より十分大きく、第１の電極３１の面積と第３の電極３３の面積とは、略同じになるようになされている。
【００３７】
第１の電極３１および第３の電極３３は、それぞれ通信媒体４０に近接し、略同一平面上に設けられる。但し、第１の電極３１と第２の電極３２との間隙長は、第２の電極３２と第３の電極３３との間隙長より短くなるようになされている。
【００３８】
また、図４において、信号の伝送方向をｘ方向とすると、第１の電極３１および第３の電極３３は、ｘ方向と平行な向きに並んで配置されるものとする。このような配置により、ｘｚ平面でみた電界強度をより高めることができる。
【００３９】
＜電極制御処理について＞
次に、図５のフローチャートを参照して、送受信装置３０の電極制御処理について説明する。
【００４０】
ステップＳ１１において、電極制御部３７は、送信回路３５が信号を送信するか否かを判定する。送信回路３５が信号を送信すると判定された場合、処理はステップＳ１２に進む。
【００４１】
ステップＳ１２において、図６に示されるように、電極制御部３７は、スイッチ３４をONすることにより、第２の電極３２と第３の電極３３とを電気的に接続させる。すなわち、信号の送信時には、第３の電極３３がGNDに接続された状態となる。
【００４２】
一方、ステップＳ１１において、送信回路３５が信号を送信しないと判定された場合、処理はステップＳ１３に進む。
【００４３】
ステップＳ１３において、電極制御部３７は、受信回路３６が信号を送信するか否かを判定する。受信回路３６が信号を受信すると判定された場合、処理はステップＳ１４に進む。
【００４４】
ステップＳ１４において、図７に示されるように、電極制御部３７は、スイッチ３４をOFFすることにより、第２の電極３２と第３の電極３３とを電気的に接続させない。すなわち、信号の受信時には、第３の電極３３がGNDに接続されていない状態となる。
【００４５】
以上の処理によれば、信号の送信時には第３の電極３３がGNDに接続され、信号の受信時には第３の電極３３がGNDに接続されなくなる。したがって、送信時の伝送効率を維持しつつ、受信時の伝送効率の悪化を抑制することが可能となる。
【００４６】
＜ICの内部構成例＞
上述した送受信装置３０において３つの電極を除いた構成は、図８に示されるように、１つのIC（Integrated Circuit）にまとめることができる。
【００４７】
図８上段には、３つの電極を除いた構成がIC７１にまとめられた構成が示されている。IC７１は、差動入力回路として構成され、スイッチ３４、送信回路３５、および受信回路３６を含むように構成される。
【００４８】
図８中段には、３つの電極を除いた構成がIC７２にまとめられた構成が示されている。IC７２は、シングルエンド入力回路として構成され、スイッチ３４、送信回路３５、および受信回路３６を含むように構成される。IC７２は、第２の電極３２がGNDに接続される構成を有する。
【００４９】
図８下段には、３つの電極を除いた構成がIC７３にまとめられた構成が示されている。IC７３もまた、シングルエンド入力回路として構成され、スイッチ３４、送信回路３５、および受信回路３６を含むように構成される。IC７３は、第１の電極３１がGNDに接続される構成を有する。
【００５０】
以上のような構成を有するICにより、本技術の送受信装置３０を実現することができる。
【００５１】
＜送信時の消費電力について＞
上述したが、従来の通信システムにおいては、図９上段に示される通り、信号の送信時において、特に、人体（通信媒体）と電極（第１の電極）との距離ｄが小さい場合（ｄ≦0.1）には、第３の電極をGNDに接続することで伝送特性が改善される。
【００５２】
しかしながら、従来の通信システムにおいては、図９下段に示されるように、信号の送信時、第３の電極をGNDに接続した場合の消費電力（図中実線）は、GNDに接続しない場合の消費電力（図中破線）と比べて、人体と電極との距離が小さいほど増大することがわかっている。
【００５３】
すなわち、従来の通信システムにおいては、信号の送信時に第３の電極をGNDに接続することで、伝送特性が改善されるが、消費電力は増大してしまう。
【００５４】
そこで、以下においては、信号の送信時の消費電力の増大を抑制する構成について説明する。
【００５５】
＜送受信装置の他の構成例＞
図１０は、本技術を適用した送受信装置の他の構成例を示している。
【００５６】
図１０に示される送受信装置９０は、基本的には、図３を参照して説明した送受信装置３０と同様の構成を備える。
【００５７】
送受信装置９０において、電極制御部３７は、閾値判定部９１を有している。
【００５８】
閾値判定部９１は、送信回路３５が信号を送信する際、信号の送信にかかる消費電力が所定の閾値を超えたか否かを判定する。電極制御部３７は、閾値判定部９１の判定結果に基づいて、スイッチ３４をON／OFFすることにより、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続を制御する。
【００５９】
＜送信時の電極制御処理について＞
次に、図１１のフローチャートを参照して、送受信装置９０の送信時の電極制御処理について説明する。
【００６０】
図１１の処理は、送受信装置９０が信号を送信するときに実行される。したがって、図１１の処理は、スイッチ３４がONされた状態で開始される。
【００６１】
ステップＳ３１において、閾値判定部９１は、送信回路３５による信号の送信にかかる消費電力が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値判定部９１は、例えば、第１の電極３１と第２の電極３２との間に生成される電位差や、送信回路３５内の電流値などがモニタリングされることで算出された消費電力と、あらかじめ決められた閾値とを比較する。
【００６２】
ステップＳ３１において、信号の送信にかかる消費電力が所定の閾値を超えないと判定された場合、処理はステップＳ３２に進む。
【００６３】
ステップＳ３２において、電極制御部３７は、スイッチ３４をONのままとする。すなわち、第２の電極３２と第３の電極３３とは電気的に接続されたままとなる。
【００６４】
一方、ステップＳ３１において、信号の送信にかかる消費電力が所定の閾値を超えたと判定された場合、処理はステップＳ３３に進む。
【００６５】
ステップＳ３３において、電極制御部３７は、スイッチ３４をOFFする。すなわち、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続は切断される。
【００６６】
以上の処理によれば、信号の送信時に、消費電力が所定の閾値を超えた場合には、第３の電極とGNDとの接続が切断される。これにより、消費電力の増大を抑制することが可能となる。
【００６７】
以上においては、閾値判定部９１が、信号の送信にかかる消費電力が所定の閾値を超えたか否かを判定する構成について説明した。これに限らず、例えば、閾値判定部９１が、信号の送信により生じる電界強度が所定の閾値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
【００６８】
この場合、送受信装置９０においては、信号の送信時に、図１２のフローチャートに示されるような電極制御処理が実行される。
【００６９】
図１２の処理もまた、送受信装置９０が信号を送信するときに実行される。したがって、図１２の処理もまた、スイッチ３４がONされた状態で開始される。
【００７０】
ステップＳ５１において、閾値判定部９１は、送信回路３５による信号の送信により生じる電界強度が所定の閾値を超えたか否かを判定する。閾値判定部９１は、例えば、図示せぬセンサなどにより測定された、第１の電極３１と第２の電極３２との間の電界強度と、あらかじめ決められた閾値とを比較する。
【００７１】
ステップＳ５１において、信号の送信により生じる電界強度が所定の閾値を超えないと判定された場合、処理はステップＳ５２に進む。
【００７２】
ステップＳ５２において、電極制御部３７は、スイッチ３４をONのままとする。すなわち、第２の電極３２と第３の電極３３とは電気的に接続されたままとなる。
【００７３】
一方、ステップＳ５１において、信号の送信にかかる消費電力が所定の閾値を超えたと判定された場合、処理はステップＳ５３に進む。
【００７４】
ステップＳ５３において、電極制御部３７は、スイッチ３４をOFFする。すなわち、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続は切断される。
【００７５】
以上の処理によれば、信号の送信時に、電界強度が所定の閾値を超えた場合には、第３の電極とGNDとの接続が切断される。これにより、電界強度による人体の影響を抑制することが可能となる。
【００７６】
ところで、図３を参照して説明した送受信装置３０において、第３の電極３３は、信号の受信時には用いられないことになる。
【００７７】
そこで、以下においては、信号の受信時に、第３の電極３３を有効に活用する構成について説明する。
【００７８】
＜送受信装置のさらに他の構成例＞
図１３は、本技術を適用した送受信装置のさらに他の構成例を示している。
【００７９】
図１３に示される送受信装置１１０においては、図３を参照して説明した送受信装置３０におけるスイッチ３４および電極制御部３７に代えて、スイッチ１１１および電極制御部１１２が設けられる。
【００８０】
スイッチ１１１は、スイッチ３４と同様、第２の電極３２と第３の電極３３とを電気的に接続する機能を有する他、第１の電極３１と第３の電極３３とを電気的に接続する機能を有する。なお、第２の電極３２および第３の電極３３を接続するスイッチと、第１の電極３１および第３の電極３３を接続するスイッチとが別個に設けられるようにしてもよい。
【００８１】
電極制御部１１２は、スイッチ１１１を動作させることにより、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続に加え、第１の電極３１と第３の電極３３との電気的接続を制御する。
【００８２】
具体的には、信号の送信時、電極制御部１１２は、図１４に示されるように、スイッチ１１１を第２の電極３２側にONすることにより、第２の電極３２と第３の電極３３とを電気的に接続させる。すなわち、信号の送信時には、第３の電極３３がGNDに接続された状態となる。
【００８３】
一方、信号の受信時、電極制御部１１２は、図１５に示されるように、スイッチ１１１を第１の電極３１側にONすることにより、第１の電極３１と第３の電極３３とを電気的に接続させる。
【００８４】
以上の構成によれば、信号の受信時には、第１の電極３１と第３の電極３３とが人体側の電極になる。これにより、人体と電極の結合がより強くなり（言い換えると、人体と電極との間の容量が増えるか、または、人体と電極との間のインピーダンスが減少し）、受信する信号の信号レベルを高くすることができる。
【００８５】
＜ICの内部構成例＞
上述した送受信装置１１０において３つの電極を除いた構成もまた、図１６に示されるように、１つのICにまとめることができる。
【００８６】
図１６上段には、３つの電極を除いた構成がIC１３１にまとめられた構成が示されている。IC１３１は、差動入力回路として構成され、スイッチ１１１、送信回路３５、および受信回路３６を含むように構成される。
【００８７】
図１６中段には、３つの電極を除いた構成がIC１３２にまとめられた構成が示されている。IC１３２は、シングルエンド入力回路として構成され、スイッチ１１１、送信回路３５、および受信回路３６を含むように構成される。IC１３２は、第２の電極３２がGNDに接続される構成を有する。
【００８８】
図１６下段には、３つの電極を除いた構成がIC１３３にまとめられた構成が示されている。IC１３３もまた、シングルエンド入力回路として構成され、スイッチ１１１、送信回路３５、および受信回路３６を含むように構成される。IC１３３は、第１の電極３１がGNDに接続される構成を有する。
【００８９】
以上のような構成を有するICにより、本技術の送受信装置１１０を実現することができる。
【００９０】
＜電界通信システムにおけるデータの伝送＞
図１７は、人体などの通信媒体を介した電界通信システムの一般的な構成例を示している。
【００９１】
図１７の電界通信システムにおいて、送信装置１５１は、受信装置１５２に対してデータフレームを含む信号を送信する。受信装置１５２は、送信装置１５１からのデータフレームが正しく受信されると、送信装置１５１に対して、その旨を知らせるためのAck信号を送信する。
【００９２】
図１８は、電界通信システムにおいて伝送されるデータフレームの例を示している。
【００９３】
図１８に示されるデータフレーム１６０は、プリアンブル、ペイロード、CRC（Cyclic Redundancy Check）によって構成される。ペイロードには、データコマンドが含まれる。そして、CRCは、データコマンドが正しく読みこまれたかどうかを検出（誤り検出）するために用いられる。
【００９４】
したがって、図１７の電界通信システムにおいて、送信装置１５１からの信号に伝送誤りがない場合、図１９上段に示されるように、受信装置１５２は、信号を受信する毎にAck信号を送信装置１５１に送信する。
【００９５】
一方、送信装置１５１からの信号に伝送誤りがある場合、図１９下段に示されるように、受信装置１５２は、信号を正しく受信するまでAck信号を送信装置１５１に送信しない。図１９の例では、受信装置１５２は、送信装置１５１からの４回目の送信に対して、Ack信号を送信装置１５１に送信している。
【００９６】
人体などの通信媒体を介した電界通信システムにおいては、環境によって伝送効率が低下することがある。その結果、送信側からの信号に伝送誤りが発生するおそれがある。
【００９７】
そこで、以下においては、伝送効率を改善する構成について説明する。
【００９８】
＜伝送効率を改善する送受信装置の構成例１＞
図２０は、伝送効率を改善する送受信装置の第１の構成例を示している。
【００９９】
図２０に示される送受信装置２１０においては、図３を参照して説明した送受信装置３０における送信回路３５、受信回路３６、および電極制御部３７に代えて、送信回路２１１、受信回路２１２、および電極制御部２１３が設けられる。
【０１００】
送信回路２１１は、CRC付加部２３１およびプリアンブル付加部２３２を含むようにして構成される。CRC付加部２３１は、図示せぬデータ生成部により生成されたペイロードデータに対してCRCを付加する。プリアンブル付加部２３２は、CRCが付加されたペイロードデータに対してプリアンブルを付加する。これにより、データフレームが生成される。送信回路２１１は、生成されたデータフレームを含む信号を通信相手に送信する。
【０１０１】
受信回路２１２は、プリアンブル検出部２４１、ペイロード・CRC抽出部２４２および誤り検出部２４３を含むようにして構成される。プリアンブル検出部２４１は、受信した信号に含まれるデータフレームからプリアンブルを検出する。ペイロード・CRC抽出部２４２は、受信した信号に含まれるデータフレームの中から、検出されたプリアンブルのタイミング情報を用いて、ペイロードおよびCRCを抽出する。誤り検出部２４３は、抽出されたペイロードおよびCRCのうちのCRCに基づいて、データフレームの誤り検出を行う。受信回路２１２は、誤りが検出されなかった場合、図示せぬデータ処理部にペイロードを出力する。なお、誤り検出部２４３による誤り検出は、CRCに限らず、チェックサムなどの他の符号に基づいて行われるようにしてもよい。
【０１０２】
電極制御部２１３は、誤り検出部２４３による誤り検出の結果に基づいて、スイッチ３４をON／OFFすることにより、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続を制御する。
【０１０３】
次に、図２１のフローチャートを参照して、送受信装置２１０の受信時の電極制御処理について説明する。
【０１０４】
図２１の処理は、送受信装置２１０が信号を受信するときに実行される。このとき、スイッチ３４はONされた状態であってもよいし、OFFされた状態であってもよい。
【０１０５】
ステップＳ７１において、電極制御部２１３は、誤り検出部２４３によりデータフレームの誤りが検出されたか否かを判定する。誤りが検出されなかったと判定された場合、電極制御部２１３は何もせず、処理はステップＳ７１を繰り返す。
【０１０６】
一方、ステップＳ７１において、誤りが検出されたと判定された場合、処理はステップＳ７２に進む。
【０１０７】
ステップＳ７２において、電極制御部２１３は、スイッチ３４をONまたはOFFする。具体的には、所定時間内に受信された信号から、所定の数より多いデータフレームの誤りが検出されたとき、スイッチ３４をONまたはOFFする。すなわち、電極制御部２１３は、スイッチ３４がOFFされた状態であれば、スイッチ３４をONすることで、第２の電極３２と第３の電極３３とを接続させ、スイッチ３４がONされた状態であれば、スイッチ３４をOFFすることで、第２の電極３２と第３の電極３３との接続を切断する。
【０１０８】
＜伝送効率を改善する送受信装置の構成例２＞
図２２は、伝送効率を改善する送受信装置の第２の構成例を示している。
【０１０９】
図２２に示される送受信装置２５０においては、図２０を参照して説明した送受信装置２１０の受信回路２１２において、図２０と同様の各構成に加え、Ack検出部２５１がさらに設けられる。
【０１１０】
Ack検出部２５１は、送信回路２１１により通信相手へ送信された信号に対する、その通信相手からのAck信号の受信を検出する。
【０１１１】
図２２の電極制御部２１３は、Ack検出部２５１によるAck信号の受信の検出結果に基づいて、スイッチ３４をON／OFFすることにより、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続を制御する。
【０１１２】
次に、図２３のフローチャートを参照して、送受信装置２５０の受信時の電極制御処理について説明する。
【０１１３】
図２３の処理は、送受信装置２５０が通信相手に信号を送信し、その通信相手からのAck信号の受信を待っているときに実行される。このとき、スイッチ３４はONされた状態であってもよいし、OFFされた状態であってもよい。
【０１１４】
ステップＳ９１において、電極制御部２１３は、Ack検出部２５１によりAck信号の受信が検出されているか否かを判定する。Ack信号の受信が検出されていると判定された場合、電極制御部２１３は何もせず、処理はステップＳ９１を繰り返す。
【０１１５】
一方、ステップＳ９１において、Ack信号の受信が検出されていないと判定された場合、処理はステップＳ９２に進む。
【０１１６】
ステップＳ９２において、電極制御部２１３は、スイッチ３４をONまたはOFFする。具体的には、所定時間内に、所定の数より多いAck信号の受信が検出されないとき、スイッチ３４をONまたはOFFする。すなわち、電極制御部２１３は、スイッチ３４がOFFされた状態であれば、スイッチ３４をONすることで、第２の電極３２と第３の電極３３とを接続させ、スイッチ３４がONされた状態であれば、スイッチ３４をOFFすることで、第２の電極３２と第３の電極３３との接続を切断する。
【０１１７】
＜伝送効率を改善する送受信装置の構成例３＞
図２４は、伝送効率を改善する送受信装置の第３の構成例を示している。
【０１１８】
図２４に示される送受信装置２６０においては、図２０を参照して説明した送受信装置２１０の受信回路２１２において、図２０と同様の各構成に加え、受信強度算出部２６１がさらに設けられる。
【０１１９】
受信強度算出部２６１は、受信回路２１２に入力される信号の電圧に基づいて、受信回路２１２により受信された信号の受信強度を示すRSSI（Received Signal Strength Indicator）を算出する。
【０１２０】
図２４の電極制御部２１３は、受信強度算出部２６１によるRSSIの算出結果に基づいて、スイッチ３４をON／OFFすることにより、第２の電極３２と第３の電極３３との電気的接続を制御する。
【０１２１】
次に、図２５のフローチャートを参照して、送受信装置２５０の受信時の電極制御処理について説明する。
【０１２２】
図２５の処理は、送受信装置２５０が信号を受信しているときに実行される。このとき、スイッチ３４はONされた状態であってもよいし、OFFされた状態であってもよい。
【０１２３】
ステップＳ１１１において、電極制御部２１３は、受信強度算出部２６１によるRSSIの算出結果に基づいて、RSSIが所定の値を超えているか否かを判定する。RSSIが所定の値を超えていると判定された場合、電極制御部２１３は何もせず、処理はステップＳ１１１を繰り返す。
【０１２４】
一方、ステップＳ１１１において、RSSIが所定の値を超えていないと判定された場合、処理はステップＳ１１２に進む。
【０１２５】
ステップＳ１１２において、電極制御部２１３は、スイッチ３４をONまたはOFFする。具体的には、RSSIが所定の値より小さいとき、すなわち、受信信号の信号強度が低いとき、スイッチ３４をONまたはOFFする。すなわち、電極制御部２１３は、スイッチ３４がOFFされた状態であれば、スイッチ３４をONすることで、第２の電極３２と第３の電極３３とを接続させ、スイッチ３４がONされた状態であれば、スイッチ３４をOFFすることで、第２の電極３２と第３の電極３３との接続を切断する。
【０１２６】
上述した構成および処理によれば、環境によって伝送効率が低下し、送信側からの信号に伝送誤りが発生するような場合であっても、第２の電極と第３の電極の接続状態を切り替え、受信側の環境を変えることで、伝送効率の改善を期待することが可能となる。
【０１２７】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１２８】
さらに、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）
通信媒体に近接して設けられる第１の電極と、
前記第１の電極に対向して設けられる第２の電極と、
前記第１の電極とともに、前記通信媒体に近接して設けられる第３の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、信号を送信する送信回路と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、前記信号を受信する受信回路と、
前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続するスイッチと、
前記スイッチをON／OFFすることにより、前記第２の電極と前記第３の電極との電気的接続を制御する電極制御部と
を備える送受信装置。
（２）
前記電極制御部は、
前記信号の送信時に、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させ、
前記信号の受信時に、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させない
（１）に記載の送受信装置。
（３）
前記電極制御部は、前記信号の送信時に、前記信号の送信にかかる消費電力が所定値を超える場合、前記第２の電極と前記第３の電極との接続を切断する
（２）に記載の送受信装置。
（４）
前記電極制御部は、前記信号の送信時に、前記信号の送信により生じる電界強度が所定値を超える場合、前記第２の電極と前記第３の電極との接続を切断する
（２）に記載の送受信装置。
（５）
前記第１の電極と前記第３の電極とを電気的に接続する他のスイッチをさらに備え、
前記電極制御部は、前記信号の受信時に、前記他のスイッチをONすることにより、前記第１の電極と前記第３の電極とを接続させる
（２）に記載の送受信装置。
（６）
前記電極制御部は、前記受信回路により受信された前記信号中のデータに誤りが検出されたとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
（１）に記載の送受信装置。
（７）
前記電極制御部は、所定時間内に受信された前記信号から、所定の数より多い前記データの誤りが検出されたとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
（６）に記載の送受信装置。
（８）
前記データの誤り検出は、受信された前記信号のCRC（Cyclic Redundancy Check）に基づいて行われる
（６）または（７）に記載の送受信装置。
（９）
前記電極制御部は、前記送信回路により送信された前記信号に対するAck信号の受信が検出されないとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
（１）に記載の送受信装置。
（１０）
前記電極制御部は、所定時間内に、所定の数より多い前記Ack信号の受信が検出されないとき、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
（９）に記載の送受信装置。
（１１）
前記電極制御部は、前記受信回路により受信された前記信号のRSSI（Received Signal Strength Indicator）に基づいて、前記第２の電極と前記第３の電極とを接続させるか、または接続を切断する
（１）に記載の送受信装置。
（１２）
前記第１の電極の面積は、前記第２の電極の面積より小さく、かつ、前記第３の電極の面積より小さい
（１）乃至（１１）のいずれかに記載の送受信装置。
（１３）
前記第１の電極および前記第３の電極は、略同一平面上に設けられる
（１）乃至（１２）のいずれかに記載の送受信装置。
（１４）
前記第１の電極と前記第２の電極との間隙長は、前記第１の電極と前記第３の電極との間隙長より短い
（１３）に記載の送受信装置。
（１５）
前記第１の電極および前記第３の電極は、前記信号の伝送方向と平行な向きに並んで配置される
（１）乃至（１４）のいずれかに記載の送受信装置。
（１６）
前記通信媒体は、人体である
（１）乃至（１５）のいずれかに記載の送受信装置。
（１７）
通信媒体に近接して設けられる第１の電極と、
前記第１の電極に対向して設けられる第２の電極と、
前記第１の電極とともに、前記通信媒体に近接して設けられる第３の電極と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、信号を送信する送信回路と、
前記第１の電極および前記第２の電極に接続されることで、前記信号を受信する受信回路と、
前記第２の電極と前記第３の電極とを電気的に接続するスイッチとを備える送受信装置が、
前記スイッチをON／OFFすることにより、前記第２の電極と前記第３の電極との電気的接続を制御する
ステップを含む送受信方法。
【符号の説明】
【０１２９】
３０  送受信装置，  ３１  第１の電極，  ３２  第２の電極，  ３３  第３の電極，  ３４  スイッチ，  ３５  送信回路，  ３６  受信回路，  ３７  電極制御部，  ９０  送受信装置，  ９１  閾値判定部，  １１０  送受信装置，  １１１  スイッチ，  １１２  電極制御部，  ２１０  送受信装置，  ２１１  送信回路，  ２１２  受信回路，  ２１３  電極制御部，  ２５０  送受信装置，  ２５１  Ack検出部，  ２６０  送受信装置，  ２６１  受信強度算出部
【図１】
2017090461.tif 000003
【図２】
2017090461.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017090461.tif 000007
【図６】
2017090461.tif 000008
【図７】
2017090461.tif 000009
【図８】
2017090461.tif 000010
【図９】
2017090461.tif 000011
【図１０】
2017090461.tif 000012
【図１１】
2017090461.tif 000013
【図１２】
2017090461.tif 000014
【図１３】
2017090461.tif 000015
【図１４】
2017090461.tif 000016
【図１５】
2017090461.tif 000017
【図１６】
2017090461.tif 000018
【図１７】
2017090461.tif 000019
【図１８】
2017090461.tif 000020
【図１９】
2017090461.tif 000021
【図２０】
2017090461.tif 000022
【図２１】
2017090461.tif 000023
【図２２】
2017090461.tif 000024
【図２３】
2017090461.tif 000025
【図２４】
2017090461.tif 000026
【図２５】
2017090461.tif 000027
【国際調査報告】
2017090461.tif 000028
2017090461.tif 000029
2017090461.tif 000030
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