(57)【要約】【課題】放射した電界により信号が送受信される不都合を防止する。【解決手段】受信機２は、電極２１＋、２１−間に生じた受信信号を増幅する増幅器２２と、増幅された受信信号からベースバンドデータ信号を復調する復調回路２３と、送信信号の波形と同じ波形を有する参照信号を生成する参照信号生成部２４と、増幅された受信信号を増幅する可変増幅器２５と、参照信号の波形と可変増幅器２５により増幅された受信信号の波形の相関波形を出力する相関器２６と、相関波形の大きさを示すピーク電圧を検出するピーク検出器２７と、予め設定された閾値電圧とピーク検出器２７から出力される出力電圧とを比較するコンパレータ２８と、コンパレータ２８から出力される出力電圧と復調回路２３から出力されるベースバンドデータ信号の論理積を出力するＡＮＤ回路２９とを備える。【選択図】図２
2012222677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機と受信機とを備え、
前記送信機は、
前記受信機に送信すべきベースバンドデータ信号を該ベースバンドデータ信号の波形に対応する変調波形を有する送信信号に変換する変換回路と、
前記送信信号に応じた電界を電界伝達媒体に印加するための電極とを備え、
前記受信機は、
電極と、
該電極に前記電界により生じた受信信号から前記ベースバンドデータ信号を復調する復調回路と、
前記送信信号の波形と同じ波形を有する参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記参照信号の波形と前記受信信号の波形の相関波形を出力する相関器と、
前記相関波形の大きさを示す電圧を検出する検出器と、
予め設定された閾値電圧と前記検出器から出力される出力電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータから出力される出力電圧と前記復調回路から出力されるベースバンドデータ信号の論理積を出力するＡＮＤ回路と
を備えることを特徴とする電界通信システム。
【請求項２】
前記変換回路は、前記ベースバンドデータ信号をパルス状の変調波形を有する送信信号に変換する回路であることを特徴とする請求項１記載の電界通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射した電界により信号が送受信される不都合の防止を図った電界通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、人体などに電界を誘起させて通信を行う電界通信システムとして、非特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
図５は、従来の電界通信システムにおける通信の様子を示す図である。
【０００４】
送信機１Ａを身につけたユーザが、受信機２Ａの電極２１に乗ると、ユーザの人体が、電界（信号）の伝達媒体となり、送信機１Ａから受信機２Ａへの信号の送受信が行われる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「人の体を信号経路としたヒューマンエリア・ネットワーク技術”レッドタクトン”」、ＮＴＴ技術ジャーナル、２００５年、第１７巻、第３号、p.34-38
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図５において、ユーザが電極２１に乗っていない場合であっても、電界信号がユーザと電極２１の間の空間を伝搬し、これにより、データの送受信が意図せずに行われる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空間を伝搬する電界信号によりデータが送受信される不都合の防止を図った電界通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る電界通信システムは、送信機と受信機とを備え、前記送信機は、前記受信機に送信すべきベースバンドデータ信号を該ベースバンドデータ信号に対応する変調波形を有する送信信号に変換する変換回路と、前記送信信号に応じた電界を電界伝達媒体に印加するための電極とを備え、前記受信機は、電極と、該電極に前記電界により生じた受信信号から前記ベースバンドデータ信号を復調する復調回路と、前記送信信号の波形と同じ波形を有する参照信号を生成する参照信号生成部と、前記参照信号の波形と前記受信信号の波形の相関波形を出力する相関器と、前記相関波形の大きさを示す電圧を検出する検出器と、予め設定された閾値電圧と前記検出器から出力される出力電圧とを比較するコンパレータと、前記コンパレータから出力される出力電圧と前記復調回路から出力されるベースバンドデータ信号の論理積を出力するＡＮＤ回路とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電界通信システムによれば、空間を伝搬する電界信号によりデータが送受信される不都合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電界通信システムにおける送信機の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電界通信システムにおける受信機の構成の一例を示す図である。
【図３】ユーザが電極に乗っている場合の波形を示す図である。
【図４】ユーザが電極に乗っていない場合の波形を示す図である。
【図５】従来の電界通信システムにおける通信の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明の実施の形態に係る電界通信システムは、送信機（以下、送信機１という）と受信機（以下、受信機２という）とを備えるものである。
【００１３】
図１は、送信機１の構成の一例を示す図である。
【００１４】
送信機１には、例えば、送信機１に接続されたコンピュータに構成されるベースベースバンドデータ信号生成部１０から、受信機２に送信すべきベースバンドデータ信号が与えられる。ベースバンドデータ信号は、受信機２に伝達すべきバイナリデータに応じた信号である。ここでは、ＮＲＺ符号が使用され、ベースバンドデータ信号は、データ「１」の単位区間で高い値を呈する（以下、ＨＩＧＨになるという）一方、データ「０」の単位区間で低い値を呈する（以下、ＬＯＷになるという）こととする。
【００１５】
送信機１は、与えられたベースバンドデータ信号を該ベースバンドデータ信号に対応するパルス状の変調波形を有する送信信号に変換する変換回路であるフィルタ１１と、送信信号に応じた電界を電界伝達媒体に印加するための電極１２、１３とを備える。電極１２には、送信信号が与えられ、電極１３は回路グラウンドに接続される。電界伝達媒体とは、ここでは、携帯型の送信機１をもつユーザの人体である。
【００１６】
フィルタ１１は、ベースバンドデータ信号の低周波数成分を除去することで、ベースバンドデータ信号をパルス状の送信信号に変換するものであり、例えば、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタなどを含む。また、非線形素子を用いたパルスジェネレータを使用してもよい。
【００１７】
図２は、受信機２の構成の一例を示す図である。
【００１８】
受信機２は、電極２１＋、２１−と、電界伝達媒体に印加された電界により電極２１＋、２１−間において生じた受信信号を増幅する増幅器２２と、増幅された受信信号からベースバンドデータ信号を復調する復調回路２３と、送信信号の波形と同じ波形を有する参照信号を生成する参照信号生成部２４と、増幅された受信信号を増幅する可変増幅器２５と、参照信号の波形と可変増幅器２５により増幅された受信信号の波形の相関波形を出力する相関器２６と、相関波形の大きさを示す電圧（ここではピーク電圧とする）を検出する検出器（以下、ピーク検出器という）２７と、予め設定された閾値電圧とピーク検出器２７から出力される出力電圧とを比較するコンパレータ２８と、コンパレータ２８から出力される出力電圧と復調回路２３から出力されるベースバンドデータ信号の論理積を出力するＡＮＤ回路２９とを備える。
【００１９】
可変増幅器２５、相関器２６およびピーク検出器２７を、併せて、相関処理部という。また、コンパレータ２８およびＡＮＤ回路２９を、併せて、判定部という。
【００２０】
ベースバンドデータ信号は、例えば、受信機２に接続されたコンピュータに構成されるベースバンド信号受信部２０に与えられる。
【００２１】
可変増幅器２５は、好ましくは、該可変増幅器２５により増幅された受信信号のエネルギーが参照信号のエネルギーに等しくなるように信号増幅を行うものである。
【００２２】
可変増幅器２５は、例えば、入力される受信信号の尖塔値をモニタしてフィードバックする機能（Ａｕｔｏ−Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＡＧＣ）機能）を有する。
【００２３】
相関器２６は、例えば、参照信号の波形と可変増幅器２５により増幅された受信信号の波形とをディジタル処理し、これにより相関波形を生成し、出力するものである。
【００２４】
ディジタル処理による相関器については、
児玉哲司,中平健治,金谷勇気,吉川貴彦:“超音波距離計へのディジタル相関器の応用”,電学論Ｃ,Vol.127,No.3,pp.317-323(2007).に記載がある。
【００２５】
なお、相関器２６は、波形をアナログ回路で処理し、これにより相関波形を生成し、出力するものであってもよい。
【００２６】
例えば、参照信号をｈ（ｔ）、可変増幅器２５により増幅された受信信号をｘ（ｔ）、バイナリデータの単位区間の長さをＴとすると、当該単位区間での相関波形は、式（１）のｙ（ｔ）で与えられる。
【数１】
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【００２７】
復調回路２３は、例えば、ピークホールド回路と所定の時定数を有するハイパスフィルタを含んで構成される。
【００２８】
電極２１＋は、ここでは例えば、床に設置されていることとする。そして、送信機１のユーザは、受信機２へ信号を送信する際には、電極２１＋に乗るようになっていることとする。
【００２９】
図３は、ユーザが電極２１＋に乗っている場合の波形を示す図であり、図４は、ユーザが電極２１＋に乗っていない場合の波形を示す図である。
【００３０】
図３、図４共に、波形ｔは図１のＴ点の波形を示すものであり、波形ａ〜ｇは図２のＡ点〜Ｈ点の波形を示すものである。
【００３１】
送信信号は、データ「１」の単位区間では、パルス状の波形（波形ｔ）を有する。波形ｔは、ユーザが電極に乗っている場合（図３）、乗っていない場合（図４）共に同じである。
【００３２】
送信信号の波形と同じ波形を有する参照信号は、同じくデータ「１」の単位区間では、波形ｔと同じ波形ｃを有する。波形ｃは、ユーザが電極に乗っている場合（図３）、乗っていない場合（図４）共に同じである。
【００３３】
次に、ユーザが電極に乗っている場合（図３）について説明する。
【００３４】
増幅器２２による増幅後の受信信号の波形（波形ａ）は、波形ｔと同様の波形となる。これは、ユーザが電極に乗っている場合、ユーザと電極の距離が短く、つまり、送信信号が伝搬する空間の長さが短く、また、空間では送信信号の低周波数成分が減衰するので、ユーザが電極に乗っている場合には、送信信号の低周波数成分の減衰が小さいからである。
【００３５】
可変増幅器２５による増幅後の受信信号の波形（波形ｂ）は、波形ａの振幅が大きくなった波形となる。
【００３６】
相関器２６から出力される相関波形（波形ｄ）については、送信信号の低周波数成分の減衰が小さいことから、波形ｂ、ｃの相関の程度が比較的高くなるため、波形ｄのピーク電圧は比較的高くなる。
【００３７】
ピーク検出器２７から出力される出力電圧の波形（波形ｅ）については、波形ｄのピーク電圧が比較的高いため、波形ｅにおけるデータ「１」の単位区間の電圧は閾値電圧以上になる。
【００３８】
コンパレータ２８から出力される出力電圧の波形（波形ｆ）については、波形ｅにおけるデータ「１」の単位区間の電圧が閾値電圧以上になるため、波形ｆはデータ「１」の単位区間でＨＩＧＨになる。
【００３９】
復調回路２３から出力されるベースバンドデータ信号の波形（波形ｇ）については、送信機１に与えられたベースバンドデータ信号と同様に、波形ｇはデータ「１」の単位区間でＨＩＧＨになる。
【００４０】
ＡＮＤ回路２９から出力される論理積の信号の波形（波形ｈ）については、波形ｆにおけるデータ「１」の単位区間の電圧はＨＩＧＨになり、波形ｇはデータ「１」の単位区間でＨＩＧＨになるので、波形ｈはデータ「１」の単位区間でＨＩＧＨになる。つまり、ＡＮＤ回路２９はベースバンドデータ信号を出力する。
【００４１】
次に、ユーザが電極に乗っていない場合（図４）について説明する。
【００４２】
増幅器２２による増幅後の受信信号の波形（波形ａ）は、波形ｔ、図３の波形ａとは異なり、送信信号の高周波数成分が強調された波形となる。これは、ユーザが電極に乗っていない場合、ユーザと電極の距離が長く、つまり、送信信号が伝搬する空間の長さが長いので、送信信号の低周波数成分の減衰が大きいからである。
【００４３】
可変増幅器２５による増幅後の受信信号の波形（波形ｂ）は、波形ａの振幅が大きくなった波形となる。波形ｂについても、送信信号の高周波数成分が強調された波形となる。
【００４４】
相関器２６から出力される相関波形（波形ｄ）については、波形ｂが送信信号の高周波数成分が強調された波形となることから、波形ｂ、ｃの相関の程度が比較的低くなるため、波形ｄのピーク電圧は比較的低くなる。
【００４５】
ピーク検出器２７から出力される出力電圧の波形（波形ｅ）については、波形ｄのピーク電圧が比較的低いため、波形ｅにおけるデータ「１」の単位区間の電圧は閾値電圧未満になる。
【００４６】
コンパレータ２８から出力される出力電圧の波形（波形ｆ）については、波形ｅにおけるデータ「１」の単位区間の電圧が閾値電圧未満になるため、波形ｆはデータ「１」の単位区間でＬＯＷになる。
【００４７】
復調回路２３から出力されるベースバンドデータ信号の波形（波形ｇ）については、送信機１に与えられたベースバンドデータ信号、図３と同様に、波形ｇはデータ「１」の単位区間でＨＩＧＨになる。
【００４８】
ＡＮＤ回路２９から出力される論理積の信号の波形（波形ｈ）については、波形ｆにおけるデータ「１」の単位区間の電圧はＬＯＷになり、波形ｇはデータ「１」の単位区間でＨＩＧＨになるので、波形ｈはデータ「１」の単位区間でＬＯＷになる。つまり、ＡＮＤ回路２９はベースバンドデータ信号を遮断する。
【００４９】
したがって、本実施の形態によれば、ユーザが電極２１＋に乗っている場合には、データを受信でき、乗っていない場合には、データが受信されるのを防止できる。つまり、空間を伝搬する電界信号によりデータが送受信される不都合を防止することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、電界伝達媒体をユーザの人体としたが、電界伝達媒体はこれに限らず、任意の媒体を電界伝達媒体として用いることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、ＮＲＺ符号を使用したが、ＲＺ符号、マンチェスタ符号など、他の符号化方法を使用してもよい。
【００５２】
また、本実施の形態では、パルス状の送信信号を用いたが、送信信号は複数の周波数成分を有していればよく、矩形波や三角波であってもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、相関波形のピーク電圧を検出したが、相関波形の大きさを示すものであれば、相関波形の平均電圧など、他の値を検出してもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、増幅器２２、可変増幅器２５を用いたが、信号の減衰が少なく、増幅が不要ならば、かかる回路を省いてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…送信機
２…受信機
１０…ベースベースバンドデータ信号生成部
１１…フィルタ
１２、１３、２１＋、２１−…電極
２０…ベースバンド信号受信部
２２…増幅器
２３…復調回路
２４…参照信号生成部
２５…可変増幅器
２６…相関器
２７…ピーク検出器
２８…コンパレータ
２９…ＡＮＤ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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