(57)【要約】【課題】  受信部でのＨレベルとＬレベルの反転の補正をクロックを用いることなく信号処理することができ、通信の信頼性が高く、かつ回路規模も小さく低消費電力なトランシーバを提供する。【解決手段】  所定の周波数の搬送波により送信すべき情報を変調信号に変調して送信するための送信手段２と、受信した変調信号から搬送波を抽出して再生するための搬送波再生手段８’と、搬送波に基づき受信した変調信号を復調して復調信号を出力するための復調出段７’と、復調信号の位相反転を検出して補正を行うための補正手段６’と、を備える。【選択図】      図１
2006081111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、
所定の周波数の搬送波により前記送信すべき情報を変調信号に変調して送信し、変調信号を出力する直前の所定期間にて搬送波のみを送信する送信手段と、
受信した前記変調信号から前記搬送波を抽出して再生するための搬送波再生手段と、
前記搬送波に基づき受信した前記変調信号を復調して復調信号を出力するための復調出段と、
前記復調信号の位相反転を検出して補正を行うための補正手段と、
を備えることを特徴とするトランシーバ。
【請求項２】
前記補正手段は、
前記搬送波を検出しサンプリング信号を生成するための検波手段と、
前記復調信号が位相反転している場合に位相を切替えて反転させるための反転・非反転切替手段と、
前記復調信号のサンプリングにより位相反転を検出し位相切替を指示する切替信号を前記反転・非反転回路へ出力するためのサンプリング手段と、
前記復調信号の位相反転を判定するに足るまで前記サンプリング信号を遅延させるための第１の遅延手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のトランシーバ。
【請求項３】
前記補正手段は、
前記復調信号の位相反転が検出されるまでデータ出力信号を前記第１の遅延手段の遅延時間よりも長く遅延させるための第２の遅延手段と、
前記復調信号の位相反転の判定完了までの期間および前記変調信号の受信終了後において一定の信号を出力するための初期信号源と、
前記復調信号の位相反転の判定完了までは前記初期信号源と接続し、前記変調信号の受信終了後は前記反転・非反転回路との接続に切り替えるためのスイッチと、
前記サンプリング信号と前記第２の遅延手段の出力信号に基づいて前記スイッチの切り替えを指示するデータ出力信号を出力するための演算回路と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のトランシーバ。
【請求項４】
前記補正手段は、
前記反転・非反転切替手段からの出力信号の遅延に伴い、前記変調信号の受信終了時に生じるノイズが出力されることを阻止するための第３の遅延手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のトランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界を伝達する電界伝達媒体に誘起する電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバに関し、より具体的には、人間の身体に装着可能なウェアラブルコンピュータを用いたデータ通信において使用されるトランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末の小型化および高性能化により、生体に装着可能なウェアラブルコンピュータが注目されてきている。従来、このようなウェアラブルコンピュータ間のデータ通信として、コンピュータにトランシーバを接続し、このトランシーバが誘起する電界を、電界伝達媒体である生体の内部を伝達することによってデータの送受信を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、図９に参照されるように、従来の技術によるトランシーバＸ１００、トランシーバＹ１００’においては、送信すべきデータを出力すると共に受信したデータが入力され、かつ、トランシーバＸ１００、トランシーバＹ１００’の送受信をコントロールする送受切替信号を出力するための端末１０７、１０７’をそれぞれ備えている。
【０００４】
また、トランシーバＸ１００、トランシーバＹ１００’は、この端末１０７、１０７’から入力された送信データを変調して通信媒体１０８に出力し、通信媒体１０８からの信号を受信して復調した後に端末１０７、１０７’へ受信データを出力する。
【０００５】
さらに、トランシーバＸ１００、トランシーバＹ１００’には、搬送波を出力するための発振器１０４、１０４’と、送信データを発振器１０４、１０４’から出力される搬送波で変調するための変調回路１０３、１０３’と、受信した信号から搬送波を抽出する搬送波再生回路１０６、１０６’と、搬送波再生回路１０６、１０６’で再生された搬送波と受信した信号をもとにデータを再生する復調回路１０５、１０５’とを備えている。
【０００６】
こうした構成の図９に参照されるトランシーバＸ１００とトランシーバＹ１００’において、変復調した通信すべき信号を送受する通信をするために、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）等の復調に同期検波を用いる方式を採用している。
【０００７】
この復調方式では、例えばトランシーバＸ１００の送信部１０１の搬送波の位相と、トランシーバＹ１００’の受信部１０２’の再生搬送波の位相とが１８０°ずれることがあるため、信号のＨレベルとＬレベルが反転することもある。
【０００８】
また、通信媒体１０８である物体や人体に電界を誘起し、その誘起した電界を検出して通信を行う電界通信においては、トランシーバＸ１００やトランシーバＹ１００’の浮遊している回路のグランドからも電界の誘起が可能であり、この場合においても信号のＨレベルとＬレベルが反転することもあった。
【０００９】
こうした信号の反転に対して、従来では、図１０に参照される信号処理を用いるＤＰＳＫ(Diffarential Phase Shift Keying)方式を用いて、信号のＨレベルとＬレベルの反転に対処している。
【００１０】
図１０に示すのは、説明に必要となるトランシーバＸ１００の送信部１０１と、トランシーバＹ１００’の受信部１０２’とによる、通信媒体１０８を介したＤＰＳＫ方式の通信に係る構成を説明するための説明図である。
【００１１】
送信部１０１には端末１０７が接続され、データの送信が通信媒体１０８を介して受信部１０２’にて受信され、その後に端末１０７’に伝達する。送信部１０１は、その内部に、変調回路１０３と、発振器１０４と、ＸＯＲ１１５と、レジスタ１１６とが備わる。
【００１２】
また、受信部１０２’には、その内部に、復調回路１０５’と、搬送波再生回路１０６’と、サンプリング回路１２１と、クロック再生１２２と、ＸＯＲ１２３と、レジスタ１２４とを備えている。
【００１３】
こうした構成のＤＰＳＫ方式による復調では、例えばデータが「０」である場合ＨレベルからＬレベルへ反転させ、あるいはデータが「１」である場合は反転させるというように、データをコード化して送受する。なお、この方法ではクロックが必要となるので、受信部にクロック再生回路を設けている。
【特許文献１】特開２００１−３５２２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した従来技術によるトランシーバにおいて、ＢＰＳＫ等の復調に同期検波を用いる方式では、送信側の搬送波の位相と受信側の再生搬送波の位相が１８０°ずれることがあり、これに起因して搬送波により送信されるデータ信号のＨレベルとＬレベルが反転してしまう、という問題があった。
【００１５】
また、通信媒体である物体や人体に電界を誘起し、その誘起した電界を検出して通信を行う電界通信においては、トランシーバの浮遊している回路のグランドからも電界の誘起が可能である。そのため、信号のＨレベルとＬレベルが反転するという問題があった。
【００１６】
また、ＤＰＳＫ方式を用いた通信方法では、クロックが必要となるため、受信部にクロック再生回路が必要であり、そのため回路規模も大きくなり消費電力も大きくなるという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、受信部でのＨレベルとＬレベルの反転の補正をクロックを用いることなく信号処理することができ、通信の信頼性が高く、かつ回路規模も小さく低消費電力なトランシーバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起し、この誘起した電界を用いて情報の送信を行う一方で、前記電界伝達媒体に誘起された受信すべき情報に基づく電界を受信することによって情報の受信を行うトランシーバであって、所定の周波数の搬送波により前記送信すべき情報を変調信号に変調して送信し、変調信号を出力する直前の所定期間にて搬送波のみを送信する送信手段と、受信した前記変調信号から前記搬送波を抽出して再生するための搬送波再生手段と、前記搬送波に基づき受信した前記変調信号を復調して復調信号を出力するための復調出段と、前記復調信号の位相反転を検出して補正を行うための補正手段と、を備える。
【００１９】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１において、前記補正手段は、前記搬送波を検出しサンプリング信号を生成するための検波手段と、前記復調信号が位相反転している場合に位相を切替えて反転させるための反転・非反転切替手段と、前記復調信号のサンプリングにより位相反転を検出し位相切替を指示する切替信号を前記反転・非反転回路へ出力するためのサンプリング手段と、前記復調信号の位相反転を判定するに足るまで前記サンプリング信号を遅延させるための第１の遅延手段と、を備える。
【００２０】
また、請求項３に記載の本発明によれば、請求項２において、前記補正手段は、前記復調信号の位相反転が検出されるまでデータ出力信号を前記第１の遅延手段の遅延時間よりも長く遅延させるための第２の遅延手段と、前記復調信号の位相反転の判定完了までの期間および前記変調信号の受信終了後において一定の信号を出力するための初期信号源と、前記復調信号の位相反転の判定完了までは前記初期信号源と接続し、前記変調信号の受信終了後は前記反転・非反転回路との接続に切り替えるためのスイッチと、前記サンプリング信号と前記第２の遅延手段の出力信号に基づいて前記スイッチの切り替えを指示するデータ出力信号を出力するための演算回路と、を備える。
【００２１】
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３において、前記補正手段は、前記反転・非反転切替手段からの出力信号の遅延に伴い、前記変調信号の受信終了時に生じるノイズが出力されることを阻止するための第３の遅延手段を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、受信部でのＨレベルとＬレベルの反転の補正をクロックを用いることなく信号処理することができ、通信の信頼性が高く、かつ回路規模も小さく低消費電力なトランシーバを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る、トランシーバＡ１とトランシーバＢ１’の概略構成図を示す。この図１に示す構成図には、端末９が接続されたトランシーバＡ１と、通信を媒介する通信媒体１０と、トランシーバＢ１’と、このトランシーバＢ１’に接続された端末９’とが示されている。トランシーバＡ１とトランシーバＢ１’との間で通信を行い、トランシーバＡ１からデータを送信してトランシーバＢ１’で受信する場合を例にして本願発明の説明を行っている。
【００２４】
また、トランシーバＡ１とトランシーバＢ１’とは同じ構成を有している。両者に構成上の相違点は無いものの、本発明を説明するための便宜上、同一の構成部には同一の番号を付しトランシーバＢ１’の備える構成部については「’」を付して識別している。
【００２５】
なお、端末９はトランシーバＡ１に対して送信データと送受切替信号を送る。送信データとは、通信相手の端末９’へ伝達される任意のデータである。送受切替信号とは、トランシーバＡ１に対して送信と受信の動作の切替を指示するための信号である。
【００２６】
また、トランシーバＡ１からは端末９に対して受信データを送る。この受信データは、通信相手の端末９’が端末９に対し、トランシーバＢ１’とトランシーバＡ１とを介して送信したデータを受信して得た受信データである。なお、端末９’とトランシーバＢ１’との間においても、端末９とトランシーバＡ１との間と同じく送信データや送受切替信号、受信データのやり取りが行われている。
【００２７】
また、トランシーバＡ１には、データを送信するための送信部２と、データを受信するための受信部３と、を備える。また、送信部２には、送信データを発振器５から出力される搬送波で変調するための変調回路４と、搬送波を出力するための発振器５とを備える。さらに、受信部３には、復調信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかを判定して補正するための補正回路６と、搬送波再生回路８で再生された搬送波と受信した信号をもとにデータを再生する復調回路７と、受信した信号から搬送波を抽出する搬送波再生回路８と、を備える。
【００２８】
また、図２には、本発明の第１の実施の形態に係る、補正回路６’（６）の構成を説明するための構成図が示されている。本発明の第１の実施の形態に係るトランシーバＡ１とトランシーバＢ１’においては、受信部３、３’の出力でのＨレベルとＬレベルの反転を防ぐことを目的として、この受信部３、３’に補正回路６、６’を備えたことを特徴としている。
【００２９】
なお、トランシーバＡ１の補正回路６とトランシーバＢ１’の補正回路６’とは同様のものであるので、以下には受信側のトランシーバＢ１’が備える補正回路６’の説明のみを行う。
【００３０】
この図２に示す補正回路６’は、復調信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていた場合に信号を反転させるための反転・非反転切替回路１１と、復調信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかを判定して切替信号を出力するためのサンプリング回路１２と、再生搬送波を検出しサンプリング信号を生成するための検波器１３と、復調信号のＨレベルとＬレベルの判定が十分区別できるまでサンプリング信号を遅らせるための遅延器１４と、を備えている。
【００３１】
このような構成の補正回路６’において、反転・非反転切替回路１１では、サンプリング回路１２から出力される切替信号がＬレベルのときに非反転となり、Ｈレベルのときには反転となる動作を行う回路構成である。また、端末９’（９）から送受切替信号から送信に切り替えるための信号が入力されると、発振器５’（５）から搬送波が出力され、送信データはその後、変調回路４’（４）に入力される。
【００３２】
端末９から送受切替信号が送信部２へ入力された後、トランシーバＡ１の発振器５からは搬送波が出力され、通信媒体１０を通してトランシーバＢ１’の受信部３’に入力される。トランシーバＢ１’の受信部３’内の搬送波再生回路８’では、受信した搬送波から再生搬送波を作り出し出力する。復調回路７’では、受信した搬送波と再生搬送波から搬送波の位相を読み取り出力する。
【００３３】
次に、この補正回路６’の動作を図３に示すタイミングチャートを用いて説明する。
【００３４】
この図３では、トランシーバＡ１で送信した信号をトランシーバＢ１’で受信し、復調する場合のタイミングチャートを示している。このタイミングチャートにおいて、受信部３’の復調回路７’では、トランシーバＡ１の発振器５から出力された搬送波がトランシーバＢ１’の再生搬送波の位相と等しい場合において、出力がＬレベルとなることを前提としている。
【００３５】
さらに、トランシーバＡ１の送信部２の変調回路４（発振器５）から「トランシーバＡ変調回路内発振器」に示すような搬送波が出力され、かつ、この搬送波のみであって、「トランシーバＡ送信データ」に示すようなデータが入力されていない期間Ｗでは、トランシーバＢ１’の復調回路の出力が一定となる。ここで搬送波と再生搬送波の位相差が１８０°になり、図３に示すように復調回路７’からの「トランシーバＢ復調回路出力」の出力がＨレベルになっている。
【００３６】
また、図２に示す補正回路６’の検波器１３では、再生搬送波を検出することに伴って図３に示す「補正回路検波器出力」の信号を出力する。この「補正回路検波器出力」の信号は、遅延器１４を通してサンプリング回路１２へサンプリング信号として入力される。このため、復調回路７’が信号を出力しはじめてから遅延時間分経た信号がサンプリングされ切替信号として出力される。この場合、切替信号はＨレベルになるので復調回路７’の出力信号は反転・非反転切替回路１１で反転され、トランシーバＢ１’の受信部の出力データはデータ出力端子１５’の「反転・非反転出力回路出力」となり、トランシーバＡ１の「トランシーバＡ送信データ」と同じになる。
【００３７】
また、送信部２にデータが入力されていない期間Ｗにおいて復調回路７’の出力がＬレベルであった場合、サンプリング回路１２の出力はＬレベルになる。したがって反転・非反転切替回路１１では非反転のまま出力され、この場合でもトランシーバＢ１’の受信部３’の出力データはトランシーバＡ１の「トランシーバＡ送信データ」送信データと同じになる。
【００３８】
以上説明した本発明の第１の実施の形態では、送信部２の変調回路４の入力で送信データのない箇所でのレベルがＬレベルであったため、受信部補正回路６’内の反転・非反転切替回路１１で切替信号がＬレベルのとき非反転になり、Ｈレベルのとき反転出力となる回路構成とした。送信部２の変調回路４の入力で送信データのない箇所でのレベルがＨレベルである場合では、反転・非反転切替回路１１の切替信号と信号処理の対応関係を逆にすることにより前述と同じ効果が得られる。
【００３９】
また、検波器１３で検出する信号を再生搬送波としているが、受信した信号を検出してもよい。
【００４０】
このように、あるトランシーバの送信部で信号が送信されてから他のトランシーバの受信部で受信されるまでの間において、送信する信号（データ）の位相が反転する要素が複数存在しても、本発明の第１の実施の形態に開示した信号処理を行うことにより、受信部で正しい信号（データ）に復元して出力できる。すなわち、本発明の第１の実施の形態に示した信号処理により、通信の信頼性が高くかつ回路規模が小さくて低消費電力なトランシーバを実現することができる。
【００４１】
＜第２の実施の形態＞
既に説明した本発明の第１の実施の形態において、図２に参照される補正回路６’のブロック図と、図３に示されたタイミングチャートにおいて、復調回路７’の出力「トランシーバＢ復調回路出力」が初めはＨレベルであったとき、遅延器１４の遅延時間の間において、反転・非反転切替回路１１の出力はＨレベルとなる。ここで、送信側でデータが入力されていない時間Ｗが短い場合では、この波形を受信データとして誤認する可能性があり、このためビットエラーレートが増加する可能性もある。
【００４２】
そこで、本発明の第２の実施の形態においては、この現象を防ぐため、図４に参照される補正回路６’において、反転・非反転切替回路１１の後段にスイッチ２０を設けている。
【００４３】
この図４に示した補正回路６’の構成は、既に図２にて示した構成に加えて、復調回路出力信号のＨレベルとＬレベルの判定が十分区別できるまでサンプリング信号を遅らせるための遅延器イ１６と、復調回路出力信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかを判定するまでの期間および受信終了後において一定の信号を出力するための初期信号源１９と、を備えている。
【００４４】
さらに、復調回路出力信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかを判定した後および受信終了後において接続を変化させるスイッチ２０と、復調回路出力信号のＨレベルとＬレベルの反転が起きていないかが判定されるまでデータ出力信号を遅らせるための遅延器ロ１７と、検波器１３と遅延器ロ１７の出力信号をもとにしてスイッチ２０を切り替えるデータ出力信号を出力するための演算回路１８と、が追加されている。
【００４５】
こうした構成により、サンプリング回路１２でＨレベルとＬレベルを切り替えるかどうかの判定をするまでは、データ出力端子１５’に一定の信号を出力しておくことができる。
【００４６】
ここで、図５のタイミングチャートを参照して本発明の第２の実施の形態のトランシーバに係る動作を説明する。
【００４７】
送信側であるトランシーバＡ１において「トランシーバＡ変調回路内発振器」から図５に参照されるように搬送波が出力されている。しかしながら、「トランシーバＡ送信データ」に参照される、「データが入力されていない期間Ｗ」において、受信側であるトランシーバＢ１’の復調回路の出力は一定となる。
【００４８】
また、このときに検波器１３に入力される再生搬送波は、図５に参照される「トランシーバＢ再生搬送波」のように一定になっている。ここで復調回路７’の出力が「トランシーバＢ復調回路出力」に示す「サンプリングのタイミング」期間のようにＨレベルであったとする。
【００４９】
また、本発明の第２の実施の形態では、データ出力がＬレベルのとき、スイッチ２０のａとｂが接続され、Ｈレベルのときａとｃが接続される。その後に、演算回路２０は論理積を実行する。
【００５０】
本第２の実施の形態においては、遅延器イ１６の遅延時間ｔ１を遅延器ロ１７の遅延時間ｔ２より短くすることにより、復調回路７’から信号を出力し始めてからサンプリング回路１２でＨレベルとＬレベルの判定を行うまでの間の信号がスイッチ２０で遮断されて出力されない。
【００５１】
したがって演算回路１８からの「データ出力信号」は一定になる。また、データの受信が終了すると復調回路の出力がＬレベルになり反転・非反転切替回路の出力は「反転・非反転切替回路出力」に参照されるようにＨレベルになるが、検波器１３で再生搬送波の検出が終了するとスイッチ２０が切り替わるので「データ出力信号」はＬレベルで一定となる。
【００５２】
データ出力信号とスイッチ２０の接続の関係や検波器、遅延器の出力が反転する場合では、演算回路２０で正論理・負論理の調整を行う。
【００５３】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態のトランシーバでは、例えば既に説明した第２の実施の形態の構成において、検波器１３での遅延が無視できない程度に生ずる問題を解決するための構成である。
【００５４】
図６に参照されるように、検波器１３にて無視し得ない程度の遅延が生じた場合は、データの受信が終了して反転・非反転切替回路１１からの「反転・非反転切替出力回路出力」がＨレベルになる切り替わりに比べて、演算回路１８からの「データ出力信号」がオフになる時間が遅れてしまう。そのため、「データ出力端子１５’」からの出力にはデータの受信の終了時の切り替わりの信号（初期信号源の出力信号）が出力されてしまう。
【００５５】
これを防ぐために、図７に示す補正回路６’の構成例では、既に説明した図４の補正回路６’に比較して、反転・非反転切替回路１１とスイッチ２０の間に遅延器ハ２１を挿入している。この遅延器ハ２１は、反転・非反転切替回路１１の出力信号を遅らせることにより、受信終了時の切り替わり時に生じる雑音をデータ出力端子１５’に出力させないためのものである。
【００５６】
図８に示すように、「反転・非反転切替回路出力」に対する遅延器ハ２１の「遅延器ハ出力」に参照される遅延時間を、検波器１３の遅延時間より長くすることにより、遅延器ハ２１の出力で受信終了時の切り替わり時のレベル反転が生じる前に「データ出力信号」が切り替わり、「データ出力端子１５’」の信号が一定となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のトランシーバの第１の実施の形態に係る、概略の全体構成図を示す。
【図２】本発明のトランシーバの第１の実施の形態に係る、補正回路の概略構成図を示す。
【図３】本発明のトランシーバの第１の実施の形態に係る、動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
【図４】本発明のトランシーバの第２の実施の形態に係る、補正回路の概略構成図を示す。
【図５】本発明のトランシーバの第２の実施の形態に係る、動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
【図６】本発明のトランシーバの第３の実施の形態に係る、動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
【図７】本発明のトランシーバの第３の実施の形態に係る、補正回路の概略構成図を示す。
【図８】本発明のトランシーバの第３の実施の形態に係る、動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
【図９】従来の技術によるトランシーバの概略構成図を示す。
【図１０】従来の技術によるトランシーバの送受信の動作を説明するための説明図を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１  トランシーバＡ
１’  トランシーバＢ
２、２’  送信部
３、３’  受信部
４、４’  変調回路
５、５’  発振器
６、６’  補正回路
７、７’  復調回路
８、８’  搬送波再生回路
９、９’  端末
１０  通信媒体
１１  反転・非反転切替回路
１２  サンプリング回路
１３  検波器
１４  遅延器
１５、１５’  データ出力端子
１６  遅延器イ
１７  遅延器ロ
１８  演算回路
１９  初期信号源
２０  スイッチ
２１  遅延器ハ
【図１】
2006081111.tif 000003
【図２】
2006081111.tif 000004
【図３】
2006081111.tif 000005
【図４】
2006081111.tif 000006
【図５】
2006081111.tif 000007
【図６】
2006081111.tif 000008
【図７】
2006081111.tif 000009
【図８】
2006081111.tif 000010
【図９】
2006081111.tif 000011
【図１０】
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