(57)【要約】      （修正有）【課題】人体などの電界伝達媒体に電界を誘起し、誘起された電界を検出して通信を行う電界通信技術において、通信の安定性を実現する。【解決手段】ハイブリッド通信装置１００、は無線通信装置１０と、電界通信装置２０と、通信経路切替回路３０と、通信品質評価部４１を具備したデータ処理部４０とをそれぞれ備え、通信経路の通信品質に基づいて送信データの通信経路を無線通信装置１０による無線通信経路又は電界通信装置２０による電界通信経路に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極から電界伝達媒体に電界を誘起して電界通信を行う電界通信手段と、
前記電界通信以外の電気的通信を行う電気通信手段と、
通信経路の通信品質に基づいて送信データの通信経路を前記電界通信手段又は前記電気通信手段による通信経路に切り替える通信経路切替手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド通信装置。
【請求項２】
前記電気通信手段は、アンテナから送信データを放出して通信を行う無線通信手段であって、
前記電極として作用し、前記アンテナとして更に作用する共用アンテナを有することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド通信装置。
【請求項３】
前記共用アンテナの形状の一部を物理的又は回路的に短絡又は解放する通信経路切替手段を更に有することを特徴とする請求項２記載のハイブリッド通信装置。
【請求項４】
前記電気通信手段による通信経路に切り替えられた場合に低重要度のデータを送信し、前記電界通信手段による通信経路に切り替えられた場合に高重要度のデータを送信するデータ送信手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体などの電界伝達媒体に電界を誘起し、その誘起された電界を検出して通信を行う電界通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電界を伝達する電界伝達媒体に対して送信すべきデータに基づく電界を誘起させ、その誘起された電界を検出してデータ通信を行う電界通信装置が提案されている。
【０００３】
この電界通信技術は、ユーザが所持している電界通信装置をわざわざ外部に取り出すことなく、電極に接触するだけで他の電界通信装置との間で通信できることから、極めて利便性が高い。
【０００４】
しかし、従来の電界通信装置は、物質近傍における電荷の伝搬を通信原理とするため、通常の無線通信のように遠距離では信号の減衰により通信できないという課題があった。
【０００５】
その課題の解決を図るため、特許文献１によれば、例えば図９に示すように、２つの電界通信装置間で送受信されるデータの大きさに応じて通信経路を電界通信部又は無線ＬＡＮ通信部若しくはブルートゥース通信部に切り替える技術が開示されている。すなわち、データの大きさを送信前に計算し、その値が一定値より大きい場合に、電界通信から高速通信に適した無線通信に切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８７０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、データの大きさに応じて通信経路を機械的に切り替えるため、通信経路での通信状況や通信状態を何ら目安としないことから、安定した通信を行うことが困難な状況が存在するという課題があった。
【０００８】
また、図１０に示すように、電界通信において高速な伝送速度を実現するにはＳＮ比を高くする必要があり、データの大きさに関係なく原理的に十数センチ以上離れた空間では通信できないという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、通信の安定性を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載のハイブリッド通信装置は、電極から電界伝達媒体に電界を誘起して電界通信を行う電界通信手段と、前記電界通信以外の電気的通信を行う電気通信手段と、通信経路の通信品質に基づいて送信データの通信経路を前記電界通信手段又は前記電気通信手段による通信経路に切り替える通信経路切替手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、通信経路の通信品質に基づいて送信データの通信経路を電界通信手段又は電気通信手段による通信経路に切り替えるため、通信の安定性を実現できる。
【００１２】
請求項２記載のハイブリッド通信装置は、請求項１記載のハイブリッド通信装置において、前記電気通信手段は、アンテナから送信データを放出して通信を行う無線通信手段であって、前記電極として作用し、前記アンテナとして更に作用する共用アンテナを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、電気通信手段はアンテナから送信データを放出して通信を行う無線通信手段であって、電極として作用し、アンテナとして更に作用する共用アンテナを有するため、小型な装置構成を実現できる。
【００１４】
請求項３記載のハイブリッド通信装置は、請求項２記載のハイブリッド通信装置において、前記共用アンテナの形状の一部を物理的又は回路的に短絡又は解放する通信経路切替手段を更に有することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、共用アンテナの形状の一部を物理的又は回路的に短絡又は解放する通信経路切替手段を更に有するため、送信効率の向上を実現できる。
【００１６】
請求項４記載のハイブリッド通信装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド通信装置において、前記電気通信手段による通信経路に切り替えられた場合に低重要度のデータを送信し、前記電界通信手段による通信経路に切り替えられた場合に高重要度のデータを送信するデータ送信手段を更に有することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、電気通信手段による通信経路に切り替えられた場合に低重要度のデータを送信し、電界通信手段による通信経路に切り替えられた場合に高重要度のデータを送信するため、情報セキュリティの向上を実現できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、通信の安定性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施の形態に係るハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図２】ハイブリッド通信装置の動作フローを示す図である。
【図３】ハイブリッド通信装置の一利用形態を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係るハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図５】第３の実施の形態に係るハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図６】第４の実施の形態に係るハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図７】第５の実施の形態に係るハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図８】第６の実施の形態に係るハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図９】従来のハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図１０】電界通信におけるデータ伝送速度とＳＮ比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明は多くの異なる様態で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。
【００２１】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係るハイブリッド通信装置の機能ブロック構成を示す図である。このハイブリッド通信装置１００は、無線通信装置１０と、電界通信装置２０と、通信経路切替回路３０と、データ処理部４０と、で主に構成される。
【００２２】
無線通信装置１０は、送信データをアンテナ１１から外部空間に放出して無線により相手装置との間でデータ通信を行う。例えば、無線ＬＡＮやブルートゥースを利用して実現可能である。無線通信に限らず、広くは、電界通信装置２０以外の電気的なデータ通信を行う電気通信手段であればよい。
【００２３】
電界通信装置２０は、送信データに基づく電界を電極２１から人体などの電界伝達媒体（図１において不図示）に誘起して電界により相手装置との間でデータ通信を行う。例えば、先述の特許文献１に開示された電界通信装置を利用して実現可能である。なお、電界通信技術は公知であることから、具体的な機能及び動作の説明は省略する。
【００２４】
通信経路切替回路３０は、データ処理部４０で実行された通信経路の通信品質の評価結果に基づいて、送信データの通信経路を無線通信装置１０による無線通信経路又は電界通信装置２０による電界通信経路に切り替える。
【００２５】
データ処理部４０は、通信経路の通信品質を評価する通信品質評価部４１と、その評価結果に基づいて切り替えられた通信経路を介して送信データを相手装置に送信するデータ送信部４２と、送信データなどの各種データを記憶しておくデータ記憶部４３とで主に構成される。
【００２６】
次に、本ハイブリッド通信装置１００の動作を説明する。図２は、ハイブリッド通信装置の動作フローを示す図である。なお、本ハイブリッド通信装置１００では、無線通信装置１０による無線通信経路が常態的に利用される。
【００２７】
まず、ステップＳ１において、通信経路切替回路３０は、通信品質評価部４１からの通信経路切替信号（通信経路：電界通信経路）に基づいて、あるタイミングで一定の時間、データ処理部４０の接続先を電界通信装置２０に切り替える（通信経路の通信品質の評価を目的とする一時的な通信経路切替）。
【００２８】
次に、ステップＳ２において、通信品質評価部４１は、切り替えられた電界通信装置２０による電界通信経路の通信品質（例えば、通信強度、エラー発生率など）を評価する。
【００２９】
次に、ステップＳ３において、通信品質評価部４１は、ステップＳ２で実行した通信品質の評価結果が一定の品質を満たすか否かを判定し、その品質基準を満たす場合にステップＳ４に進み、満たさない場合にステップＳ５に進む。
【００３０】
最後に、ステップＳ４において、通信品質評価部４１は、電界通信装置２０による電界通信経路に切り替える通信経路切替信号（通信経路：電界通信経路）を通信経路切替回路３０に送信し、通信経路切替回路３０は、その通信経路切替信号に基づいてデータ処理部４０の接続先を電界通信装置２０に切り替える。
【００３１】
一方、ステップＳ５において、通信品質評価部４１は、無線通信装置１０による無線通信経路に切り替える通信経路切替信号（通信経路：無線通信経路）を通信経路切替回路３０に送信し、通信経路切替回路３０は、その通信経路切替信号に基づいてデータ処理部４０の接続先を無線通信装置１０に切り替える。
【００３２】
具体的には、通信強度やエラー発生率について予め閾値をそれぞれ設定しておき、送信データの通信経路を、通信強度が設定閾値よりも大きい場合に電界通信経路に切り替え、その設定閾値よりも小さい場合に無線通信経路に切り替える。一方、エラー発生率を品質基準に用いる場合には、エラー発生率が設定閾値よりも小さい場合に電界通信経路に切り替え、その設定閾値よりも大きい場合に無線通信経路に切り替える。
【００３３】
なお、通信強度やエラー発生率の計測方法や計算方法、それに必要な装置構成は公知技術で実現可能である。例えば、ある大きさを持つ計測用データを一定のタイミングで複数送信し、それに対して一定時間に受信できなかった（応答がなかった）データ数を用いて測定対象の通信経路のエラー発生率を計算してもよい。
【００３４】
なお、以上説明したステップＳ１〜ステップＳ５は、一定の時間間隔をおいて繰り返し実行される。
【００３５】
以上より、無線通信装置１０と電界通信装置２０とをそれぞれ備え、通信経路の通信品質に基づいて送信データの通信経路を無線通信装置１０による無線通信経路又は電界通信装置２０による電界通信経路に切り替えるので、通信の安定性を実現できる。
【００３６】
図３は、ハイブリッド通信装置の一利用形態を示す図である。本ハイブリッド通信装置１００を内蔵した埋め込み端末４００が、入退室セキュリティドアの近傍に設置される。この埋め込み端末４００は、ドアノブ３００をアンテナ１１と電極２１として機能させ、受信したユーザＩＤを用いてユーザ認証を行う認証手段や、その認証結果に基づいてドアを開錠又は施錠するドア制御手段などが具備されている。
【００３７】
ここで、自身のユーザＩＤを登録したハイブリッド通信装置１００をカバン２００に入れたユーザ５００が当該入退室セキュリティドアに近接してきた場合について説明する。
【００３８】
図３（ａ）に示すようにユーザ５００が未だドアから遠距離に位置する場合、ユーザ５００はドアノブ３００に接触していないことから、ユーザ５００を電界伝達媒体とする電界通信経路上のエラー発生率は設定閾値よりも高い。
【００３９】
従って、そのような場合、通信経路切替回路３０は、通信経路をアンテナ１１からの無線通信経路に切り替え、データ送信部４２は、データ記憶部４３からユーザＩＤを取得して当該アンテナ１１から放出することにより入退室セキュリティドアのエリア内に通信相手がいることを通知して、セキュリティ上重要度の低いデータ交換を事前に実施する。
【００４０】
一方、図３（ｂ）に示すようにユーザ５００がドアに近接した場合、ユーザ５００はドアノブ３００に接触することから、ユーザ５００を電界伝達媒体とする電界通信経路上のエラー発生率は設定閾値よりも低い。
【００４１】
従って、そのような場合、通信経路切替回路３０は、エリア内に入ったことを確認した段階で通信経路を電極２１からの電界通信経路に切り替え、データ送信部４２は、ユーザ５００がドアノブ３００に接触した際に、ユーザＩＤよりも重要度の高いデータを当該電極２１から送信する。
【００４２】
以上より、電気通信経路に切り替えられた場合（高通信速度の場合）に低重要度のデータを送信し、電界通信経路に切り替えられた場合（低通信速度の場合）に高重要度のデータを送信するので、情報セキュリティを向上できる。
【００４３】
特に、電界通信において、通信経路の通信品質を評価したうえで、低速でデータ交換を行うことにより、ＳＮ比の比較的低い、雑音の多い環境でも安定した通信を行うことができる（耐雑音特性の向上）。
【００４４】
従って、従来に比べて、本ハイブリッド通信装置１００によれば、通信経路の通信品質を確認した後に通信経路を切り替えるので、常に安定した通信を実現できる。
【００４５】
以上より、本実施の形態によれば、通信経路の通信品質に基づいて送信データの通信経路を無線通信装置１０による無線通信経路又は電界通信装置２０による電界通信経路に切り替え、更に、電気通信経路に切り替えられた場合（高通信速度の場合）に低重要度のデータを送信し、電界通信経路に切り替えられた場合（低通信速度の場合）に高重要度のデータを送信するので、利便性と情報セキュリティ性と通信の安定性とを同時に実現するハイブリッド通信装置を提供できる。
【００４６】
〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、通信経路の通信品質の評価に用いる評価基準が、無線通信装置１０と電界通信装置２０とで同一の設定パラメータ（通信強度、エラー発生率など）である場合について説明した。
【００４７】
一方、図４に示すように、無線通信装置１０と電界通信装置２０との設定パラメータ（通信規格、周波数、通信プロトコル、出力、感度など）を別々にしてもよい。例えば、無線通信の変調方式をＡＳＫ（振幅偏移変調）、電界通信の変調方式をＢＰＳＫ（二位相偏移変調）にするなど、それぞれの通信方式に対して適した設定パラメータを評価基準に用いてもよい。
【００４８】
なお、その場合には、無線通信経路と電界通信経路とで用いる各評価基準が異なることから、それら異なる評価基準に対してそれぞれ閾値を設定しておき、無線通信経路と電界通信経路とに対する通信経路の通信評価をそれぞれ実行する。
【００４９】
以上より、本実施の形態によれば、無線通信経路と電界通信経路との各通信方式に対して適した設定パラメータを評価基準に用いるので、より安定した通信を実現できる。
【００５０】
〔第３の実施の形態〕
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、無線通信装置１０と電界通信装置２０とをそれぞれ備える場合について説明した。
【００５１】
一方、それら両方の通信装置は類似の回路で構成できることから、無線通信装置１０と電界通信装置２０とをそれぞれ備えるのに代えて、図５に示すように、無線通信機能と電界通信機能とを有する１つの無線・電界通信装置５０を備え、その無線・電界通信装置５０からの出力をアンテナ１１又は電極２１に切り替えるセレクタ６０を更に備えるようにしてもよい。
【００５２】
通信品質評価部４１は、図２のステップＳ３で説明したように通信経路の切替判定を行い、その判定結果に基づく通信経路を選択させるセレクタ信号をセレクタ６０に送信する。
【００５３】
セレクタ６０は、そのセレクタ信号に基づいて無線・電界通信装置５０の接続先をアンテナ１１又は電極２１に切り替える。具体的には、セレクタ信号（通信経路：無線通信経路）の場合に、無線・電界通信装置５０の接続先をアンテナ１１に切り替え、セレクタ信号（通信経路：電界通信経路）の場合に、無線・電界通信装置５０の接続先を電極２１に切り替える。
【００５４】
以上より、本実施の形態によれば、１つの無線・電界通信装置５０で構成されるので、経済的であり、小型化を図ることができる。
【００５５】
〔第４の実施の形態〕
第３の実施の形態では、１つの無線・電界通信装置５０（同一のハードウェア）を用いる場合について説明した。
【００５６】
この場合でも、図６に示すように、第２の実施の形態で説明した如く、無線・電界通信装置５０での無線通信機能と電界通信機能とで行う設定パラメータ（通信規格、周波数、通信プロトコル、出力、感度など）を別々にしてもよい。
【００５７】
すなわち、第３の実施の形態において１つの無線・電界通信装置５０を用いながら通信経路を切り替える際に当該設定パラメータを入れ替えることにより、第２の実施の形態と同様に各通信方式に対して適した通信を行う。
【００５８】
また、第３の実施の形態と同様に、通信品質評価部４１で通信経路の切替判定を行い、その判定結果に基づくセレクタ信号をセレクタ６０に送信して、無線・電界通信装置５０の接続先をアンテナ１１又は電極２１に切り替える。
【００５９】
以上より、本実施の形態によれば、無線通信経路と電界通信経路との各通信方式に対して適した設定パラメータを評価基準に用いるので、より安定した通信を実現できる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、１つの無線・電界通信装置５０で構成されるので、経済的であり、小型化を図ることができる。
【００６１】
〔第５の実施の形態〕
無線通信経路と電界通信経路とは異なる通信経路であることから、第１の実施の形態から第４の実施の形態では、データ信号伝播に用いる部位にアンテナ１１と電極２１とをそれぞれ備える場合について説明した。
【００６２】
一方、それら両方の機能を同一の導電体で構成できることから、アンテナ１１と電極２１とをそれぞれ備えるのに代えて、図７に示すように、その部位に、無線通信ではアンテナ１１として作用し、電界通信では電極２１として作用する共用アンテナ７０を用いてもよい。
【００６３】
図７に示す共用アンテナ７０の形状はその代表例である。共用アンテナ７０を構成する導体のパターンとしては、渦巻、短冊、格子など多様な構造が考えられる。それぞれ、二次元空間において、広い面積部を狭い帯状の導体に組み合わせて構成し、電極として効率を高めたものである。
【００６４】
以上より、本実施の形態によれば、無線通信ではアンテナ１１として作用し、電界通信では電極２１として作用する共用アンテナ７０を用いるので、ハイブリッド通信装置１００の更なる一体化が進み、より小型の装置構成が可能となる。
【００６５】
〔第６の実施の形態〕
第５の実施の形態で用いた共用アンテナ７０は、そのままで無線通信におけるアンテナ１１と電界通信における電極２１との役割を果たす。しかし、無線通信のアンテナ１１と電界通信の電極２１として擬似的に用いているため、送信効率はあまり高くはない。
【００６６】
そこで、本実施の形態では、図８に示すように、共用アンテナ７０の両端に接続された通信経路切替スイッチ８０を更に備え、その共用アンテナ７０の形状の一部を、物理的又は回路的に、短絡又は解放することによって両方の機能を切り分ける。
【００６７】
すなわち、通信経路切替スイッチ８０は、通信経路切替回路３０から送信された通信経路切替信号が通信経路切替信号（通信経路：電界通信経路）の場合に共用アンテナ７０の両端を結線（短絡）し、通信経路切替信号（通信経路：無線通信経路）の場合に共用アンテナ７０の両端を非結線（解放）する。
【００６８】
共用アンテナ７０の両端を結線することにより、ループさせることから、電気的に一枚の電極と等価となるので、電界通信の送信効率を上げることができる。
【００６９】
なお、第５の実施の形態及び第６の実施の形態で用いた共用アンテナ７０は、無線通信の電波方式であり、ＲＦ−ＩＤや非接触ＩＣカードにおける電磁裕誘導方式（磁束結合）のアンテナとは設計が異なる。
【００７０】
以上より、本実施の形態によれば、共用アンテナ７０の形状の一部を物理的又は回路的に短絡又は解放するため、送信効率の向上を実現できる。
【００７１】
以上、６つの実施の形態について説明したが、電界通信の特徴である「高速な通信であればあるほど、高いＳＮ比が必要である」ことを補完する意味で、他の通信を利用する形態は容易に考えられる。無線通信における、長距離無線（短波帯）、近距離無線（超〜極超短波帯）の利用の他、ＵＷＢ（超広帯域無線）の利用なども考えられる。
【符号の説明】
【００７２】
１００…ハイブリッド通信装置
１０…無線通信装置（電気通信手段、無線通信手段）
１１…アンテナ
２０…電界通信装置（電界通信手段）
２１…電極
３０…通信経路切替回路（通信経路切替手段）
４０…データ処理部
４１…通信品質評価部（通信経路切替手段）
４２…データ送信部（データ送信手段）
４３…データ記憶部
５０…無線・電界通信装置
６０…セレクタ
７０…共用アンテナ
８０…通信経路切替スイッチ（通信経路切替手段）
２００…カバン
３００…ドアノブ
４００…埋め込み端末
５００…ユーザ（電界伝達媒体）
Ｓ１〜Ｓ５…処理ステップ
【図１】
2013172389.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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