(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電極と；
通信媒体と静電結合する信号電極と；
前記基準電極および前記信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測する計測部と；
前記計測部により計測された前記回路系のインピーダンスに応じた送信電力に基づいて前記信号電極と前記基準電極に電位差を生じさせ、前記通信媒体と静電結合する他の通信装置へ信号を送信する送信処理部と；
を備える、通信装置。
【請求項２】
前記計測部は、インピーダンスの計測のために前記回路系に出力される交流信号の発生源を含み、
前記送信処理部は、前記発生源により出力される交流信号を搬送波として利用して信号を送信する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記計測部は、前記交流信号を利用した前記送信処理部による信号の送信と同時に、前記回路系のインピーダンスを計測する、請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記送信処理部は、前記回路系のインピーダンスが高いほど、高い送信電力に基づいて信号を送信する、請求項１〜３に記載の通信装置。
【請求項５】
基準電極と；
通信媒体と静電結合する信号電極と；
前記基準電極および前記信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測する計測部と；
前記計測部により計測された前記回路系のインピーダンスに応じた受信感度で、前記信号電極と前記基準電極の電位差を検出することにより、前記通信媒体と静電結合する他の通信装置から送信された信号を受信する受信処理部と；
を備え、
前記計測部は、インピーダンスの計測のために前記回路系に出力される交流信号の発生源を含み、
前記受信処理部は、前記発生源により出力される交流信号を利用して前記他の通信装置から送信された信号を復調する、通信装置。
【請求項６】
前記受信処理部は、前記回路系のインピーダンスが高いほど、高い受信感度で信号を受信する、請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
第１の基準電極、
通信媒体と静電結合する第１の信号電極、
前記第１の基準電極および前記第１の信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測する計測部、および、
前記計測部により計測された前記回路系のインピーダンスに応じた送信電力に基づいて前記第１の信号電極と前記第１の基準電極に電位差を生じさせ、前記通信媒体と静電結合する他の通信装置へ信号を送信する送信処理部、
を有する第１の通信装置と；
第２の基準電極、
通信媒体と静電結合する第２の信号電極、および、
前記第２の信号電極と前記第２の基準電極の電位差を検出することにより、前記第１の通信装置から送信された信号を受信する受信処理部、
を有する第２の通信装置と；
備える、通信システム。
【請求項８】
第１の通信装置の第１の基準電極および通信媒体と静電結合する第１の信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測するステップと；
計測された前記回路系のインピーダンスに応じて信号の送信電力を制御するステップと；
制御された送信電力に基づき、前記第１の信号電極と前記第１の基準電極に電位差を生じさせて信号を送信するステップと；
第２の通信装置の第２の基準電極と、前記通信媒体と静電結合する第２の信号電極の電位差を検出することにより、前記第１の通信装置から送信された信号を受信するステップと；
を含む、通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、通信システム、および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近日、人体や空間などを通信媒体とする静電界通信に関する研究が広く行なわれている。例えば、静電界通信は、基準電極および信号電極を備える２の通信装置間において行なわれる。より詳細には、双方の通信装置の信号電極と人体が静電結合し、双方の通信装置の基準電極と空間が静電結合することにより閉回路が形成される。そして、送信側の通信装置は信号電極と基準電極に電位差を生じさせることにより信号を送信し、受信側の通信装置の信号電極と基準電極の電位差を検出することにより信号を受信する。このような静電界通信については、例えば以下の特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２４７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、人間が通信装置を手で持って使用する場合、通信装置の持ち方によっては、信号電極だけでなく基準電極と人体（手）との静電結合が強まってしまう。その結果、信号電極および基準電極間に生じる電位差が低下し、通信特性が劣化してしまうという問題が想定された。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、通信媒体と通信装置の位置関係に拘らず通信特性の安定化を図ることが可能な、新規かつ改良された通信装置、通信システム、および通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基準電極と、通信媒体と静電結合する信号電極と、前記基準電極および前記信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測する計測部と、前記計測部により計測された前記回路系のインピーダンスに応じた送信電力に基づいて前記信号電極と前記基準電極に電位差を生じさせ、前記通信媒体と静電結合する他の通信装置へ信号を送信する送信処理部と、を備える通信装置が提供される。
【０００７】
前記計測部は、インピーダンスの計測のために前記回路系に出力される交流信号の発生源を含み、前記送信処理部は、前記発生源により出力される交流信号を搬送波として利用して信号を送信してもよい。
【０００８】
前記計測部は、前記交流信号を利用した前記送信処理部による信号の送信と同時に、前記回路系のインピーダンスを計測してもよい。
【０００９】
前記送信処理部は、前記回路系のインピーダンスが高いほど、高い送信電力に基づいて信号を送信してもよい。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基準電極と、通信媒体と静電結合する信号電極と、前記基準電極および前記信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測する計測部と、前記計測部により計測された前記回路系のインピーダンスに応じた受信感度で、前記信号電極と前記基準電極の電位差を検出することにより、前記通信媒体と静電結合する他の通信装置から送信された信号を受信する受信処理部と、を備える通信装置が提供される。
【００１１】
前記計測部は、インピーダンスの計測のために前記回路系に出力される交流信号の発生源を含み、前記受信処理部は、前記発生源により出力される交流信号を利用して前記他の通信装置から送信された信号を復調してもよい。
【００１２】
前記受信処理部は、前記回路系のインピーダンスが高いほど、高い受信感度で信号を受信してもよい。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の基準電極、通信媒体と静電結合する第１の信号電極、前記第１の基準電極および前記第１の信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測する計測部、および、前記計測部により計測された前記回路系のインピーダンスに応じた送信電力に基づいて前記第１の信号電極と前記第１の基準電極に電位差を生じさせ、前記通信媒体と静電結合する他の通信装置へ信号を送信する送信処理部、を有する第１の通信装置と、第２の基準電極、通信媒体と静電結合する第２の信号電極、および、前記第２の信号電極と前記第２の基準電極の電位差を検出することにより、前記第１の通信装置から送信された信号を受信する受信処理部、を有する第２の通信装置と、備える通信システムが提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の通信装置の第１の基準電極および通信媒体と静電結合する第１の信号電極の間を含む回路系のインピーダンスを計測するステップと、計測された前記回路系のインピーダンスに応じて信号の送信電力を制御するステップと、制御された送信電力に基づき、前記第１の信号電極と前記第１の基準電極に電位差を生じさせて信号を送信するステップと、第２の通信装置の第２の基準電極と、前記通信媒体と静電結合する信号電極の電位差を検出することにより、前記第１の通信装置から送信された信号を受信するステップと、を含む通信方法が提供される。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基準電極と、通信媒体と静電結合する信号電極と、第１の周波数を有する第１の交流信号を発振する第１の発振部と、第２の周波数を有する第２の交流信号を発振する第２の発振部と、前記第１の交流信号または前記第２の交流信号を切替えて利用して変調信号を生成し、前記変調信号を前記基準電極および前記信号電極に出力する変調部と、を備える通信装置が提供される。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基準電極と、通信媒体と静電結合する信号電極と、第１の周波数を有する第１の交流信号を発振する第１の発振部と、第２の周波数を有する第２の交流信号を発振する第２の発振部と、前記基準電極および前記信号電極の電位差を検出することにより前記通信媒体と静電結合する他の通信装置から送信された変調信号を受信し、前記第１の交流信号または前記第２の交流信号を利用して前記変調信号を復調する受信処理部と、を備える通信装置が提供される。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の基準電極、通信媒体と静電結合する第１の信号電極、第１の周波数を有する第１の交流信号を発振する第１の発振部、第２の周波数を有する第２の交流信号を発振する第２の発振部、および前記第１の交流信号または前記第２の交流信号を切替えて利用して変調信号を生成し、前記変調信号を前記第１の基準電極および前記第１の信号電極に出力する変調部、を有する第１の通信装置と、第２の基準電極、通信媒体と静電結合する第２の信号電極、第１の周波数を有する第１の交流信号を発振する第３の発振部、第２の周波数を有する第２の交流信号を発振する第４の発振部、および前記第２基準電極および前記第２信号電極の電位差を検出することにより前記第１の通信装置から送信された変調信号を受信し、前記第１の交流信号または前記第２の交流信号を利用して前記変調信号を復調する受信処理部、を有する第２の通信装置と、を備える通信システムが提供される。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の交流信号を利用して第１の変調信号を生成し、第１の基準電極および通信媒体と静電結合する第１の信号電極から前記第１の変調信号を送信するステップと、第２の交流信号を利用して第２の変調信号を生成し、前記第１の基準電極および前記第１の信号電極から前記第２の変調信号を送信するステップと、第２の基準電極および前記通信媒体と静電結合する第２の信号電極の電位差を検出して前記第１の変調信号または前記第２の変調信号を受信するステップと、前記第１の変調信号または前記第２の変調信号を第１の交流信号を利用して変調処理するステップと、前記第１の変調信号または前記第２の変調信号を第２の交流信号を利用して変調処理するステップと、を含む通信方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明にかかる通信装置、通信システム、および通信方法によれば、通信媒体と通信装置の位置関係に拘らず通信特性の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態にかかる通信システムの概要
〔２〕本発明の第１の実施形態にかかる通信装置
〔３〕本発明の第２の実施形態にかかる通信装置
〔４〕まとめ
【００２２】
〔１〕本実施形態にかかる通信システムの概要
まず、図１を参照し、本実施形態にかかる通信システム１について概略的に説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態にかかる通信システム１の構成例を示した説明図である。図１に示したように、本実施形態にかかる通信システム１は、複数の通信装置１００Ａおよび１００Ｂと、通信媒体２０を備える。通信装置１００Ａおよび１００Ｂは、送信側としての機能も受信側としての機能も有するが、以下では通信装置１００Ａが送信側として機能し、通信装置１００Ｂが受信側として機能する場合を想定して説明する。また、図１においては、各構成を区別するために、通信装置１００Ａおよび１００Ｂのように符号の後に大文字のアルファベットを付しているが、各構成を特に区別する必要が無い場合、単に通信装置１００などと総称する。
【００２４】
通信装置１００Ａは、信号電極１１０Ａ、基準電極１２０Ａ、よび信号処理部１３０Ａを備える。信号電極１１０Ａは通信媒体２０と静電結合を形成するための電極であり、基準電極１２０Ａは空間と静電結合を形成するための電極である。信号処理部１３０Ａは、このような信号電極１１０Ａおよび基準電極１２０Ａ間に電位差を生じさせることにより信号を送信する送信処理部としての機能を有する。なお、信号処理部１３０Ａにより送信される信号としては、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽信号や、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像信号や、ゲームおよびソフトウェアなどの任意の信号があげられる。
【００２５】
通信媒体２０は、電気的な信号を伝達可能な誘電性、あるいは導電性などを有する物体である。本明細書においては、通信媒体２０の一例として人体をあげて説明するが、通信媒体２０は人体に限定されない。例えば、通信媒体２０としては、アルミニウム、銅、鉄、合金などの導電体である金属や、プラスティック、セラミック、ゴム、ガラスなどの誘電体や、これら導電体および誘電体の双方としての性質を有する植物および動物を含む生体など任意の物体があげられる。
【００２６】
通信装置１００Ｂは、信号電極１１０Ｂ、基準電極１２０Ｂ、よび信号処理部１３０Ｂを備える。信号電極１１０Ｂは通信媒体２０と静電結合を形成するための電極であり、基準電極１２０Ｂは空間と静電結合を形成するための電極である。信号処理部１３０Ｂは、このような信号電極１１０Ｂおよび基準電極１２０Ｂ間に生じる電位差を検出することにより、通信装置１００Ａから送信された信号を受信する受信処理部としての機能を有する。
【００２７】
次に、図２を参照し、通信装置１００Ａと通信媒体２０の位置関係が通信特性に与える影響について説明する。
【００２８】
図２は、通信装置１００Ａと通信媒体２０の位置関係の具体例を示した説明図である。図２に示した状態１においては、信号電極１１０Ａと通信媒体２０との間に空間が存在し、信号電極１１０Ａと通信媒体２０が電気的に結合していないため、信号電極１１０Ａと通信媒体２０の間に静電容量が形成される。一方、基準電極１２０Ａは、信号電極１１０Ａと距離を隔てて配置されており、また、通信媒体２０との距離も信号電極１１０Ａより長いため、通信媒体２０との静電結合は信号電極１１０Ａよりも十分に弱い。したがって、図２に示した状態１のように、信号電極１１０Ａのみが通信媒体２０と強く静電結合する場合には、信号電極１１０Ａから送信された信号が通信装置１００Ｂへ効率的に伝達されるため、状態１は理想的な使用状態と考えられる。
【００２９】
なお、受信側の通信装置１００Ｂにおいても、信号電極１１０Ｂのみが通信媒体２０と強く静電結合する状態では、通信装置１００Ａからの信号により信号電極１１０Ｂおよび基準電極１２０Ｂ間に発生する電位差が高利得となるため、理想的な使用状態と考えられる。
【００３０】
一方、通信装置１００Ａをユーザが手で持って使用する場合、通信装置１００Ａの持ち方によっては、図２の状態２として示したように、通信媒体２０が基準電極１２０Ａ付近まで達する。この場合、信号電極１１０Ａだけでなく、基準電極１２０Ａと通信媒体２０との静電結合が強まる。その結果、信号電極１１０Ａおよび基準電極１２０Ａ間の電位差レベルが低下し、通信特性が悪化してしまうことが懸念された。
【００３１】
なお、受信側の通信装置１００Ｂにおいても、基準電極１２０Ｂと通信媒体２０との静電結合が強まった場合、通信装置１００Ａからの信号により信号電極１１０Ｂおよび基準電極１２０Ｂ間に発生する電位差が低利得となってしまうことが懸念された。
【００３２】
そこで、上記事情を一着眼点にして本発明の第１の実施形態にかかる通信装置１００Ａおよび１００Ｂを創作するに至った。本発明の第１の実施形態にかかる通信装置１００Ａおよび１００Ｂによれば、通信媒体２０との位置関係に拘らず通信特性の安定化を図ることができる。以下、このような本発明の第１の実施形態について図３〜図１１を参照して詳細に説明する。
【００３３】
〔２〕本発明の第１の実施形態にかかる通信装置
図３は、本発明の第１の実施形態にかかる通信装置１００の構成を示した機能ブロック図である。図３に示したように、当該通信装置１００は、信号電極１１０と、基準電極１２０と、送信処理部１４０、受信処理部１５０、およびインピーダンス計測部１６０を含む信号処理部１３０と、を備える。以下では、インピーダンス計測部１６０、送信処理部１４０、受信処理部１５０の順で詳細な構成を説明する。
【００３４】
図４は、インピーダンス計測部１６０の構成例を示した説明図である。図４に示したように、インピーダンス計測部１６０は、抵抗素子Ｒｉと、計測部１６２と、交流信号生成部１６４と、を備える。また、図４には、信号電極１１０および基準電極１２０間を含む回路系の等価回路を示している。なお、図４におけるＥ１は信号電極１１０に対応し、Ｅ２は基準電極１２０に対応している。
【００３５】
図４において、インダクタンスＬは、当該回路系に寄生する成分である。キャパシタンスＣ１２は、信号電極１１０および基準電極１２０の間に形成される静電容量である。また、キャパシタンスＣ１ｂは、信号電極１１０および通信媒体２０の間に形成される静電容量である。また、キャパシタンスＣ１ｇは、信号電極１１０の空間に対する静電容量を示す。
【００３６】
また、キャパシタンスＣ２ｂは、基準電極１２０および通信媒体２０の間に形成される静電容量である。また、キャパシタンスＣ２ｇは、基準電極１２０の空間に対する静電容量を示す。
【００３７】
さらに、抵抗Ｒｂ１および抵抗Ｒｂ２は、通信媒体２０内の抵抗値であって、通信媒体２０の導電率によって生じる。また、キャパシタンスＣｂｇは、通信媒体２０の空間に対する静電容量を示す。
【００３８】
インピーダンス計測部１６０の交流信号生成部１６４（発生源）は、所定の交流信号（搬送波付近の周波数を想定）を生成し、生成した交流信号を当該回路系に出力する。計測部１６２は、抵抗素子Ｒｉの両端の信号を計測する。ここで、交流信号生成部１６４から出力された交流信号により抵抗素子Ｒｉにおいて発生する振幅や位相は、当該回路系のインピーダンスに依存する。したがって、計測部１６２は、抵抗素子Ｒｉにおける交流信号の振幅や位相に基づき、当該回路系のインピーダンスを検出することができる。
【００３９】
例えば、図２に示した状態２においては、状態１よりもＣ２ｂの容量値が下がり、信号電極１１０および基準電極１２０間を含む当該回路系のインピーダンスが上がる（信号の伝達度合いが下がる）ことが想定される。したがって、計測部１６２により検出されるインピーダンスに基づき、通信装置１００と通信媒体２０の位置関係がどのような状態にあるかを把握することが可能となる。
【００４０】
なお、図４には、インピーダンス計測部１６０の構成の一例を示したに過ぎず、本発明は図４に示したインピーダンス計測部１６０の構成に限定されない。例えば、図５に示すようなインピーダンス計測部１６０’の構成も適用可能である。
【００４１】
図５は、変形例にかかるインピーダンス計測部１６０’の構成を示した説明図である。図５に示したように、変形例にかかるインピーダンス計測部１６０’は、周波数計測部１６６と、交流信号生成部１６８と、を備える。ここで、交流信号生成部１６８は、当該回路系のインピーダンスに依存した周波数の交流信号を生成して出力する。すなわち、変形例においては、当該回路系がコルピッツ型やハートレ型の発振回路を形成し、交流信号生成部１６８が発振回路の発振周波数を有する交流信号を生成する。したがって、周波数計測部１６６は、交流信号生成部１６８により生成される交流信号の周波数を計測することにより、当該回路系のインピーダンスを検出することができる。
【００４２】
例えば、図２に示した状態２においては、状態１よりもＣ２ｂの容量値が下がり、信号電極１１０および基準電極１２０間を含む当該回路系のインピーダンスが上がる（信号の伝達度合いが下がる）ことが想定される。したがって、計測部１６６により検出されるインピーダンスに基づき、通信装置１００と通信媒体２０の位置関係がどのような状態にあるかを把握することが可能となる。
【００４３】
次に、図６を参照し、本実施形態にかかる通信装置１００に設けられる送信処理部１４０の構成について説明する。
【００４４】
図６は、送信処理部１４０の構成を示した機能ブロック図である。図６に示したように、送信処理部１４０は、データ信号生成部１４２と、搬送波生成部１４４と、乗算器１４６と、を備える。
【００４５】
データ信号生成部１４２は、任意のメモリに記憶されてるデータを読出し、当該データを必要に応じて処理し、データ信号として出力する。その他、データ信号生成部１４２は、通信制御データ（例えば、ＡＣＫ）や、通信装置１００Ｂに対して任意のデータの送信要求データ、通信装置１００Ｂに対する指示データなどを出力してもよい。
【００４６】
なお、任意のメモリとしては、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性メモリや、ハードディスクおよび円盤型磁性体ディスクなどの磁気ディスクや、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ（ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）、ＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）／ＲＷ／＋Ｒ／＋ＲＷ／ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標））―Ｒ／ＢＤ−ＲＥなどの光ディスクや、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ）ディスクなどの記憶媒体があげられる。
【００４７】
搬送波生成部１４４は、データ信号生成部１４２により生成されたデータ信号の搬送波を生成する。より詳細には、搬送波生成部１４４は、インピーダンス計測部１６０によるインピーダンスの計測結果に応じた送信電力（振幅）を有する搬送波を生成する。そして、乗算器１４６は、データ信号生成部１４２により生成されたデータ信号を、搬送波生成部１４４により生成された搬送波と乗算することにより変調し、変調信号を信号電極１１０および基準電極１２０へ出力する。
【００４８】
例えば、搬送波生成部１４４は、インピーダンス計測部１６０により計測されたインピーダンスが大きいほど、信号の伝達度合いが低いと考えられるため、送信電力が大きな搬送波を生成してもよい。かかる構成によれば、通信装置１００と通信媒体２０の位置関係が図２に示した状態２に該当する場合であっても通信特性を維持することが可能となる。
【００４９】
また、搬送波生成部１４４は、インピーダンス計測部１６０により計測されたインピーダンスが所定値を下回る場合には第１の送信電力を有する搬送波を生成し、所定値を上回る場合には第１の送信電力より大きな第２の送信電力を有する搬送波を生成してもよい。かかる構成によれば、図２に示した状態１では第１の送信電力で、状態２では第２の送信電力で信号を送信することにより、通信装置１００と通信媒体２０の位置関係に拘らず通信の安定化を図ることができる。
【００５０】
なお、上記では搬送波生成部１４４がインピーダンス計測部１６０により計測されたインピーダンスに応じて搬送波を生成することにより送信電力が調整される例を示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、乗算器１４６から出力された変調信号の利得をインピーダンス計測部１６０により計測されたインピーダンスに応じて制御することにより送信電力を調整してもよい。
【００５１】
また、上記では、送信処理部１４０がＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調方式でデータ信号を変調する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、送信処理部１４０は、ＦＭ変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、  ＰＭ変調（Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、  ＱＡＭ変調（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの任意の変調方式でデータ信号を変調してもよい。
【００５２】
次に、図７を参照し、本実施形態にかかる通信装置１００に設けられる受信処理部１５０の構成について説明する。
【００５３】
図７は、受信処理部１５０の構成を示した機能ブロック図である。図７に示したように、受信処理部１５０は、受信感度制御部１５４と、ＡＭＰ１５６と、搬送波生成部１５７と、乗算器１５８と、を備える。
【００５４】
受信処理部１５０には、信号電極１１０および基準電極１２０の間に生じた電位差が変調信号として入力される。そして、ＡＭＰ１５６が、受信感度制御部１５４による制御に基づいて動的な利得で変調信号を増幅する。その後、乗算器１５８が、搬送波生成部１５７により生成された搬送波と変調信号を乗算することにより変調信号を復調して出力する。
【００５５】
ここで、受信感度制御部１５４は、インピーダンス計測部１６０によるインピーダンスの計測結果に応じた増幅率（受信感度）でＡＭＰ１５６に変調信号を増幅させる。例えば、受信感度制御部１５４は、インピーダンス計測部１６０により計測されたインピーダンスが大きいほど、信号の伝達度合いが低いと考えられるため、ＡＭＰ１５６における変調信号の増幅率を高めてもよい。かかる構成によれば、通信装置１００と通信媒体２０の位置関係が図２に示した状態２に該当する場合であっても通信特性を維持することが可能となる。
【００５６】
また、受信感度制御部１５４は、インピーダンス計測部１６０により計測されたインピーダンスが所定値を下回る場合には第１の増幅率でＡＭＰ１５６に変調信号を増幅させ、所定値を上回る場合には第１の増幅率より高い第２の増幅率で増幅させてもよい。かかる構成によれば、図２に示した状態１では第１の増幅率で、状態２では第２の増幅率で変調信号を増幅することにより、通信装置１００と通信媒体２０の位置関係に拘らず通信の安定化を図ることができる。
【００５７】
続いて、図８を参照し、送信処理、受信処理、およびインピーダンスの計測を実行するタイミング例を説明する。
【００５８】
図８は、送信処理、受信処理、およびインピーダンスの計測を実行するタイミング例を示した説明図である。図８に示したように、インピーダンス計測部１６０は、インピーダンスの計測を送信処理および受信処理の空き時間に行い、送信処理部１４０および受信処理部１５０はインピーダンスの計測結果に基づいて信号処理を行うことができる。
【００５９】
さらに、送信処理と同時にインピーダンスの計測を行なうことが可能な例について、図９および図１０を参照して説明する。
【００６０】
図９は、インピーダンス計測部１６０および送信処理部１４０の変形例を示した説明図である。当該変形例においては、計測部１６２は、乗算器１４６から出力される変調信号の抵抗素子Ｒｉにおける振幅および位相を計測することにより、信号電極１１０および基準電極１２０を含む回路系のインピーダンスを計測する。そして、搬送波生成部１４４が、インピーダンス計測部１６０により計測されたインピーダンスに応じた送信電力を有する搬送波を生成し、乗算器１４６に出力する。当該変形例による送信処理、受信処理、およびインピーダンスの計測の実行タイミングを図１０に示す。
【００６１】
図１０は、送信処理、受信処理、およびインピーダンスの計測を実行するタイミングの他の例を示した説明図である。図１０に示したように、当該変形例によれば、送信処理と同時にインピーダンスの計測を行なうことが可能となるため、スループットの向上が期待される。さらに、インピーダンスの測定のために独立的な交流信号生成機能を設けなくてよいため、回路規模およびコストの削減を図ることができる。さらに、受信処理部１５０は、送信処理部１４０において発生する搬送波を利用して復調処理を行うことにより、回路規模およびコストを一層削減することができる。
【００６２】
以上説明した本発明の第１の実施形態にかかる通信装置１００Ａおよび１００Ｂにおいて実行される通信方法について図１１を参照して簡単にまとめる。図１１は、第１の実施形態にかかる通信装置１００Ａおよび１００Ｂにおいて実行される通信方法の流れを示したシーケンス図である。図１１に示したように、まず、通信装置１００Ａのインピーダンス計測部１６０Ａは、信号電極１１０Ａおよび基準電極１２０Ａ間を含む回路系のインピーダンスを計測する（Ｓ２０４）。同様に、通信装置１００Ｂのインピーダンス計測部１６０Ｂは、信号電極１１０Ｂおよび基準電極１２０Ｂ間を含む回路系のインピーダンスを計測する（Ｓ２０８）。
【００６３】
続いて、通信装置１００Ａの送信制御部１４０Ａは、インピーダンス計測部１６０Ａにより計測されたインピーダンスに基づいて送信電力を制御する（Ｓ２１２）。同様に、通信装置１００Ｂの受信制御部１５０Ｂは、インピーダンス計測部１６０Ｂにより計測されたインピーダンスに基づいて受信感度を制御する（Ｓ２１６）。
【００６４】
その後、通信装置１００Ａの送信処理部１４０ＡがＳ２１２において制御された送信電力で変調信号を送信し（Ｓ２２０）、通信装置１００Ｂの受信処理部１５０がＳ２１６において制御された受信感度で変調信号を増幅し、復調する（Ｓ２２４）。
【００６５】
〔３〕本発明の第２の実施形態にかかる通信装置
以上、図３〜図１１を参照して本発明の第１の実施形態にかかる通信装置１００について説明した。続いて、図１２〜図１５を参照し、本発明の第２の実施形態にかかる通信装置１００について説明する。
【００６６】
図１２は、通信媒体２０の位置と電界強度の関係を示した説明図である。図１２において、ｆ１は信号電極１１０Ａから周波数ｆ１で電界により信号を送信した場合の電界強度の分布を示し、ｆ２は信号電極１１０Ａから周波数ｆ２で電界により信号を送信した場合の電界強度の分布を示している。このように、通信媒体２０の表層部における電界強度の分布は、通信媒体２０が特定の物理的な大きさを有するため、定在波状態となることが予想される。
【００６７】
その結果、通信装置１００Ａが周波数ｆ１で信号を送信した場合、位置Ｐ１に存在する通信装置１００Ｂは十分な強度で信号を受信できるが、通信装置１００Ａが周波数ｆ２で信号を送信した場合には信号の受信強度が弱まってしまう。また、通信装置１００Ａおよび通信装置１００Ｂの位置関係が既知であれば、当該位置関係に応じた周波数を利用して信号を送信することが可能であるが、通信装置１００Ａおよび通信装置１００Ｂの位置関係は流動的に変化する場合が多い。
【００６８】
そこで、上記事情を一着眼点にして本発明の第２の実施形態を創作するに至った。本発明の第２の実施形態によれば、一対の通信装置の位置関係に拘らず通信品質を担保することができる。以下、このような第２の実施形態について詳細に説明する。
【００６９】
図１３は、第２の実施形態にかかる送信処理部１４０’の構成例を示した説明図である。図１３に示したように、第２の実施形態にかかる送信処理部１４０’は、データ信号生成部１４２および乗算器１４６に加え、周波数ｆ１を発振する発振装置ＯＳＣ１、周波数ｆ２を発振する発振装置ＯＳＣ２、および切替部１４８を備える。
【００７０】
切替部１４８は、発振装置ＯＳＣ１（第１の発振部）により生成された周波数ｆ１の搬送波、および発振装置ＯＳＣ２（第２の発振部）により生成された周波数ｆ２の搬送波を、例えば通信方式に応じた送信データの１フレーム単位で交互に乗算器１４６に出力する。そして、乗算器１４６は、データ信号生成部１４２により生成されたデータ信号（ベースバンド信号）を交互に切替えられる周波数ｆ１または周波数ｆ２の搬送波と乗算して変調し、信号電極１１０Ａおよび基準電極１２０Ａから当該変調信号が送信される。
【００７１】
図１４は、第２の実施形態にかかる受信処理部１５０’の構成例を示した説明図である。図１４に示したように、第２の実施形態にかかる受信処理部１５０’は、乗算器１５８Ａ、乗算器１５８Ｂ、周波数ｆ１を発振する発振装置ＯＳＣ１、および周波数ｆ２を発振する発振装置ＯＳＣ２を備える。
【００７２】
乗算器１５８Ａは、発振装置ＯＳＣ１（第３の発振部）により生成された周波数ｆ１の搬送波と、信号電極１１０Ａおよび基準電極１２０Ａの電位差として検出された変調信号を乗算する。同様に、乗算器１５８Ｂは、発振装置ＯＳＣ２（第４の発振部）により生成された周波数ｆ２の搬送波と、信号電極１１０Ａおよび基準電極１２０Ａの電位差として検出された変調信号を乗算する。したがって、第２の実施形態にかかる受信処理部１５０’は、図１５に示すように、周波数ｆ１または周波数ｆ２の搬送波により送信された変調信号の少なくともいずれかの受信確率の向上を図ることができる。
【００７３】
図１５は、本発明の第２の実施形態における通信例を示した説明図である。図１５に示した例では、通信装置１００Ｂが、定在波の影響により周波数ｆ１の搬送波で通信装置１００Ａから送信された変調信号を受信できなかったものの、周波数ｆ２の搬送波で送信された変調信号の受信に成功した例を示している。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、一対の通信装置の位置関係が不明である場合であっても、異なる搬送波により複合的に信号を送信することにより、通信の確実性を向上することができる。
【００７５】
なお、一方の搬送波により送信された信号の受信に成功した通信装置１００Ｂは、当該搬送波を示す情報を含むＡＣＫを通信装置１００Ａに返信してもよい。そして、通信装置１００Ａは、所定期間にわたって当該ＡＣＫに含まれる情報の示す搬送波を利用して信号を送信してもよい。かかる構成によれば、通信装置１００Ａが、通信装置１００Ｂにおいて受信できない搬送波を利用して信号を送信してしまう場合を抑制し、スループットの向上を図ることができる。
【００７６】
また、通信装置１００Ｂは、通信装置１００Ａからの信号の受信が途絶えた場合、その旨を通信装置１００Ａに送信してもよい。その結果、通信装置１００Ａは、利用する搬送波を切替え、通信装置１００Ｂに到達する可能性が高い搬送波を利用して信号送信することが可能となる。
【００７７】
また、通信装置１００Ｂは、事前にどのタイミングでいずれの搬送波を利用した信号が送信されるかを把握している場合、図１４に示したように必ずしも複数の乗算器１５８Ａおよび１５８Ｂを備えなくてもよい。この場合、１の乗算器に入力する搬送波を、事前に把握しているタイミングに基づいて切替えることにより上記と同等の効果を期待できる。
【００７８】
〔４〕まとめ
以上説明したように、本発明の第１の実施形態にかかる通信装置１００は、信号電極１１０および基準電極１２０間のインピーンダンスに応じて送信電力、または受信感度を制御する。その結果、基準電極１２０と通信媒体２０との静電結合の強さに拘らず、安定的な通信を維持することができる。
【００７９】
また、本発明の第２の実施形態にかかる通信装置１００は、異なる周波数を有する搬送波を複合的に利用して信号を送信、または受信する。したがって、通信媒体２０に送信された信号が定在波状態となる場合であっても、いずれかの搬送波を利用して送信された信号の受信確率を向上することができる。
【００８０】
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８１】
例えば、本明細書の通信装置１００Ａおよび１００Ｂの処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、通信装置１００Ａおよび１００Ｂの処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本実施形態にかかる通信システムの構成例を示した説明図である。
【図２】通信装置と通信媒体の位置関係の具体例を示した説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる通信装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図４】インピーダンス計測部の構成例を示した説明図である。
【図５】変形例にかかるインピーダンス計測部の構成を示した説明図である。
【図６】送信処理部の構成を示した機能ブロック図である。
【図７】受信処理部の構成を示した機能ブロック図である。
【図８】送信処理、受信処理、およびインピーダンスの計測を実行するタイミング例を示した説明図である。
【図９】インピーダンス計測部および送信処理部の変形例を示した説明図である。
【図１０】送信処理、受信処理、およびインピーダンスの計測を実行するタイミングの他の例を示した説明図である。
【図１１】第１の実施形態にかかる通信装置において実行される通信方法の流れを示したシーケンス図である。
【図１２】通信媒体の位置と電界強度の関係を示した説明図である。
【図１３】第２の実施形態にかかる送信処理部の構成例を示した説明図である。
【図１４】第２の実施形態にかかる受信処理部の構成例を示した説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態における通信例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
２０        通信媒体
１００、１００Ａ、１００Ｂ    通信装置
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ      信号電極
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ      基準電極
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ      信号処理部
１４０      送信処理部
１４４      搬送波生成部
１５０      受信処理部
１５４      受信感度制御部
１６０      インピーダンス計測部
１６４、１６８  交流信号生成部
【図１】
0004600523.tif 000002
【図２】
0004600523.tif 000003
【図３】
0004600523.tif 000004
【図４】
0004600523.tif 000005
【図５】
0004600523.tif 000006
【図６】
0004600523.tif 000007
【図７】
0004600523.tif 000008
【図８】
0004600523.tif 000009
【図９】
0004600523.tif 000010
【図１０】
0004600523.tif 000011
【図１１】
0004600523.tif 000012
【図１２】
0004600523.tif 000013
【図１３】
0004600523.tif 000014
【図１４】
0004600523.tif 000015
【図１５】
0004600523.tif 000016