(57)【要約】【課題】通信が切れる条件が環境によらず一定であり、意に反して通信が成立することがない、使い易い電界通信システムを提供すること。【解決手段】本発明の通信システムは、伝送媒体２に対して情報信号を変調してなる電界を付与する送信機１と、伝送媒体２を介して電界を検出して情報信号に対応した復調信号を得る受信機３と、を具備する通信システムであって、受信機３は、内部雑音を発生する雑音発生部３１と、情報信号、外来雑音及び内部雑音を加算した信号を復調する復調部３３と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送媒体に対して情報信号を変調してなる電界を付与する送信機と、前記伝送媒体を介して前記電界を検出して前記情報信号に対応した復調信号を得る受信機と、を具備する通信システムであって、前記受信機は、内部雑音を発生する雑音発生手段と、前記情報信号、外来雑音及び前記内部雑音を合成した信号を復調する復調手段と、を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記雑音発生手段は、前記内部雑音の信号強度が前記外来雑音の信号強度よりも大きくなるように内部雑音を発生することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記雑音発生手段は、ピーク周波数が復調帯域に含まれる内部雑音を発生することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
前記情報信号に対して誤り訂正、スペクトラム拡散、又はマルチキャリア変調が適用されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体のような伝送媒体を介して送受信を行う通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術発達に伴い、全く新しい通信方法として人体などの伝送媒体に誘導される電界を用いる通信方法が提案されている。このような通信システムとしては、特許文献１に開示されているものがある。
【０００３】
特許文献１に開示されている方式では、容量結合で信号が伝わるため、薄い絶縁体を介しても通信が可能という特徴があるが、その反面、伝送媒体や電極が大きな面積を持っている場合は、接触しなくてもある距離まで近づくと信号が伝わってしまうという側面もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平１１−５０９３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電界通信システムでは、通信性能が、環境によって変動する外来雑音の影響を受け易い。このため、電界通信機器を使用する環境によっては、諸々の電子機器などが発生する外来雑音（Ｎｏ）を拾って、通信が途切れ易くなったり、外来雑音（Ｎｏ）の少ない環境では、電界通信機器から人体などの伝送媒体が離れ、通常では通信が途切れるはずの距離になっても、通信が可能になることがあり、使いにくいものであった。
【０００６】
特に、自動車やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の鍵などのようなセキュリティ関連の用途では、ユーザが意図的に機器に触れる動作でＩＤを通信して解錠するものが多く、外来雑音が少ない場合には、機器に触れずに近づいただけで通信が成立して意図せずに解錠してしまう場合があり、セキュリティ上、大きな問題であった。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、通信が切れる条件が環境によらず一定であり、意に反して通信が成立することがない、使い易い電界通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の通信システムは、伝送媒体に対して情報信号を変調してなる電界を付与する送信機と、前記伝送媒体を介して前記電界を検出して前記情報信号に対応した復調信号を得る受信機と、を具備する通信システムであって、前記受信機は、内部雑音を発生する雑音発生手段と、前記情報信号、外来雑音及び前記内部雑音を合成した信号を復調する復調手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、内部雑音（Ｎｉ）のために外部雑音（Ｎｏ）の変動の影響が緩和される。このため、外来雑音（Ｎｏ）の少ない環境においても、電界通信機器から人体などの伝送媒体が離れて、通信が途切れるはずの距離になった場合に、ユーザの意図に反して通信してしまうことが抑えられ、使い易い電界通信が実現できる。
【００１０】
本発明の通信システムにおいては、前記雑音発生手段は、前記内部雑音の信号強度が前記外来雑音の信号強度よりも大きくなるように内部雑音を発生することが好ましい。この構成によれば、ある用途において想定される外来雑音（Ｎｏ）の値よりも内部雑音（Ｎｉ）を大きく設定するので、外来雑音（Ｎｏ）の影響をより小さくすることができ、通信が切れる条件を外来雑音（Ｎｏ）によらず一定にすることができる。
【００１１】
本発明の通信システムにおいては、前記雑音発生手段は、ピーク周波数が復調帯域に含まれる内部雑音を発生することが好ましい。この構成によれば、効率良く内部雑音（Ｎｉ）の影響を大きくでき、外来雑音（Ｎｏ）の影響を小さくできるので、外来雑音（Ｎｏ）の影響を効率良く抑えることができる。
【００１２】
本発明の通信システムにおいては、前記情報信号に対して誤り訂正、スペクトラム拡散、又はマルチキャリア変調が適用されていることが好ましい。この構成によれば、雑音に強い技術が適用されているので、通信すべき時に安定した通信を実現するために必要なＳ／Ｎ比は小さくても良く、送信出力をあまり上げずに安定した通信が可能であり、消費電力を抑えることが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の通信システムによれば、受信機が、内部雑音を発生する雑音発生手段と、前記情報信号、外来雑音及び前記内部雑音を合成した信号を復調する復調手段と、を有するので、外来雑音（Ｎｏ）の少ない環境においても、電界通信機器から人体などの伝送媒体が離れて、通信が途切れるはずの距離になった場合に、ユーザの意図に反して通信してしまうことが抑えられ、使い易い電界通信が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る通信システムを示す概略構成図である。
【図２】比較例に係る通信システムの受信機における総合等価ＳＮと受信電力との間の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る通信システムの受信機における総合等価ＳＮと受信電力との間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る通信システムを示す概略構成図である。図１に示す通信システムは、電界を介して情報信号を伝送する人体などの伝送媒体２と、伝送媒体２に対して情報信号を変調した電界を付与する送信機１と、伝送媒体２を介して電界を検出し、その電界を情報信号に復調する受信機３とから主に構成されている。
【００１６】
この通信システムにおいては、送信機１と伝送媒体（ここでは人体）２との間、及び受信機３と伝送媒体（ここでは人体）２との間は容量結合しており、情報信号を変調した電界により情報信号を伝送するようになっている。この場合、伝送媒体には、変位電流は流れるが定常電流は流れないので、電気的に導通している必要が無い。したがって、例えば送信機をポケットに入れたままでも、薄い布を介して送信機と伝送媒体との間が容量結合するので、情報信号の伝送が可能である。
【００１７】
送信機１は、伝送媒体２に対して情報信号を変調してなる電界を付与する。送信機１は、伝送媒体２に面しており、伝送媒体２に電界を与える送信電極（図示せず）と、送信回路（図示せず）とから主に構成されている。送信回路は、搬送波を情報信号で変調する変調回路と、この変調信号を増幅し、電圧変化に変換する変換回路とを含む。
【００１８】
受信機３は、伝送媒体２を介して電界を検出して情報信号に対応した復調信号を得る。受信機３は、伝送媒体２に面しており、伝送媒体２からの電界を受ける受信電極（図示せず）と、内部雑音を発生する雑音発生部３１と、情報信号（外来雑音を含む）に内部雑音を合成する合成器３２と、電界を増幅して検出する検出回路や検出された物理量を用いて、情報信号、外来雑音及び内部雑音を合成した信号を復調する復調部３３とを有する。
【００１９】
上記構成を有する通信システムで通信を行う場合、伝送媒体２が送信電極に接触している場合には、送信機１の送信回路において、伝送媒体２である人体が導電性を示す周波数（数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚ）の搬送波を情報信号で変調して変調信号とし、通信用の信号とする。この信号は、増幅され、電圧変化に変換される。この電圧変化を送信機１の送信電極に印加することにより、この送信電極の周囲に変調信号に対応する電界（信号Ｓ）を発生する。そして、この電界が人体に付与される。人体に付与された電界は、受信機３の受信電極で受けられる。このとき、伝送媒体などの伝送経路では、信号Ｓに外来雑音（Ｎｏ）が加わる。受信機１内では、受信電極に電界が加わると、受信回路で前記変調信号を検出し、送信機１で使用した搬送波を用いて復調して情報信号を取得する。
【００２０】
受信機１では、雑音発生部３１で発生した内部雑音（Ｎｉ）が信号Ｓ及び外来雑音（Ｎｏ）に合成され、その合成された信号が復調部３３に供給される。このとき、復調の際のＳ／Ｎ比は、信号Ｓと雑音（Ｎｏ＋Ｎｉ）との比で表される。したがって、実際の伝送経路についてのＳ／Ｎ比よりも復調の際のＳ／Ｎ比の方が低くなる（悪くなる）、すなわち、内部雑音（Ｎｉ）のために外部雑音（Ｎｏ）の変動の影響が緩和される。このため、外来雑音（Ｎｏ）の少ない環境においても、電界通信機器から人体などの伝送媒体が離れて、通信が途切れるはずの距離になった場合に、ユーザの意図に反して通信してしまうことが抑えられ、使い易い電界通信が実現できる。なお、送信電極については、表面が絶縁体で覆われていても通信を行うことが可能である。
【００２１】
受信機３においては、雑音発生部３は、内部雑音の信号強度が外来雑音の信号強度よりも大きくなるように内部雑音を発生することが好ましい。上述したように、Ｓ／Ｎ比は、Ｓ／（Ｎｏ＋Ｎｉ）で示されるので、内部雑音（Ｎｉ）を付加することにより、外来雑音（Ｎｏ）の変動の影響が緩和される。このため、外来雑音（Ｎｏ）が小さくても、人体と受信機が離れて信号Ｓが小さくなれば通信は切れる。特に、内部雑音（Ｎｉ）は、外来雑音（Ｎｏ）の最大の値以上にすることにより、外来雑音（Ｎｏ）の変動の影響をほとんど受けずに、復調に必要なＳ／Ｎ＝Ｓ／Ｎｉにすることができる。このように、ある用途において想定される外来雑音（Ｎｏ）の値よりも内部雑音（Ｎｉ）を大きく設定することにより、外来雑音（Ｎｏ）の影響をより小さくすることができ、通信が切れる条件を外来雑音（Ｎｏ）によらず一定にすることができる。すなわち、人体と受信機が近づいたときのみ通信が可能になり、意に反して通信してしまうことを確実に防止することができる。
【００２２】
また、雑音発生部３１は、ピーク周波数が復調帯域に含まれる内部雑音を発生することが好ましい。すなわち、内部雑音（Ｎｉ）の帯域が復調帯域の中に入っていることが望ましい。これにより、効率良く内部雑音（Ｎｉ）の影響を大きくでき、外来雑音（Ｎｏ）の影響を小さくできるので、外来雑音（Ｎｏ）の影響を効率良く抑えることができる。特に、この場合において、少なくとも内部雑音（Ｎｉ）の最大電力になるピークの周波数が復調帯域の中に入っていることにより、内部雑音（Ｎｉ）を付加する効果を効率良く発現させることができ、内部雑音の電力をより効率的に抑えることができる。
【００２３】
本通信システムにおいては、情報信号に対して誤り訂正、スペクトラム拡散、又はマルチキャリア変調が適用されていることが好ましい。このような処理は、それぞれが雑音に対して強い処理であるため、通信すべき時に安定した通信を実現するために必要なＳ／Ｎ比が小さくても復調が可能となる。その結果、送信信号の電力を抑えることができ、消費電力の少ない通信システムを実現することができる。
【００２４】
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
図１に示す通信システムの受信機で内部雑音を付加しない構成（比較例）において、外来雑音（Ｎｏ）が−５ｄＢ、−１０ｄＢ、−１５ｄＢ、−２０ｄＢであるときの総合等価Ｓ／Ｎを図２に示す。また、図１に示す通信システムにおいて、内部雑音（Ｎｉ）を５ｄＢ付加した場合に外来雑音（Ｎｏ）が−５ｄＢ、−１０ｄＢ、−１５ｄＢ、−２０ｄＢであるときの総合等価Ｓ／Ｎを図３に示す。また、どちらも受信限界（正しく復調できる最低限のＳ／Ｎ比）を５ｄＢとした。
【００２５】
比較例においては、内部雑音（Ｎｉ）を付加していない（０ｄＢ）ため、図２に示すように、外来雑音（Ｎｏ）が−５ｄＢの場合には信号電力は０ｄＢ以上必要であり、外来雑音（Ｎｏ）が−２０ｄＢの場合には信号電力は−１５ｄＢ以上あれば復調できる。したがって、外来雑音（Ｎｏ）によって復調可能な信号電力は大きく変動する。一方、実施例においては、図３に示すように、内部雑音（Ｎｉ）を５ｄＢ付加したことによって、外来雑音（Ｎｏ）が−２０ｄＢ〜−５ｄＢの範囲で変動しても、信号電力は常に１０ｄＢ以上必要であり、外来雑音（Ｎｏ）の影響をほとんど受けないことがわかる。また、この例では外来雑音（Ｎｏ）が−２０ｄＢよりも小さい場合でも同様であり、従来で問題になっていたような、外来雑音（Ｎｏ）が小さい場合でも意図に反して通信してしまうことを防ぐことができる。
【００２６】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態における受信機の復調部などの内部構成については限定されず、適宜変更することができる。また、上記実施の形態における寸法、数値などについては特に限定されず、本発明の範囲内において変更することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、自動車やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の鍵などのようなセキュリティ関連の通信システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  送信機
２  伝送媒体
３  受信機
３１  雑音発生部
３２  合成器
３３  復調部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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