CN101276398A

CN101276398A - 无线通信系统

Info

Publication number: CN101276398A
Application number: CNA2008100878608A
Authority: CN
Inventors: 山田利道
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: CN101276398B; US7786869B2; JP5088606B2; JP2008242697A; US20080238658A1

Abstract

本发明涉及一种无线通信系统，其目的在于提供能够减轻使用了具备信息显示器的无线终端的无线终端系统的电力消耗、或者电力利用效率好的无线通信系统。本发明的无线通信系统包含：具备天线和收发部、并通过电磁波发送数据信号的第1收发信机；具备天线、收发部、存储上述数据信号的存储部、具有显示存储性的显示部和从电磁波得到各部的工作电压的电源部的第2收发信机；上述第1收发信机在高低上相对地改变上述数据信号的发送输出；上述第2收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，接收上述数据信号，并存储在上述存储部内，在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述数据信号从上述存储部移动到上述显示部。

Description

无线通信系统

技术领域

本发明涉及如RF-ID(无线识别)标签系统和非接触型IC卡系统那样的、从其它无线装置向无线终端装置通过电磁波(电波)进行工作电力和数据信号的供给的无线通信系统，特别涉及减轻无线终端装置具备消耗电力大的显示器时的无线终端系统的电力消耗的无线通信系统等。

背景技术

作为条形码等的替代品，RF-ID设备的开发已在进行，有内置电池和非内置电池两种。非内置电池类型的RF-ID设备通过载波等电磁波从外部接收电力的供给而起动，并与外部装置进行数据的授受。RF-ID设备的典型用途是用于商品管理的标签，但对应用RF-ID技术的信息显示终端等也进行了各种研究。但是，当在非内置电池型的RF-ID设备上安装显示器时，如果从来自提供显示信息的无线装置(信息标)的电波到达的范围内离开，或者无线通信结束，则由于对RF-ID设备的电力的供给不再有，因此，不能继续显示。因此，例如，在特开2005-165814号公报中记载的RF-ID设备中，提出了在显示器中使用具有即使电源关闭也能够维持显示状态的特性(显示存储性)的所谓电子纸(EPD)。对于EPD，需要例如10伏特左右的驱动电压。在该RF-ID装置中，由于EPD显示器的驱动电力与其它电路相比相当大，因此，在通过用于驱动显示器的电力接收用天线的设置、通信部和显示部的分时驱动、大规模的多段升压电路的设置等得到所需要的显示器驱动电力和设备的驱动电力方面下功夫。

[专利文献1]特开2005-165814号公报

如上所述，RF-ID设备通过电磁耦合(电波)从外部的信息标等接收电力供给并工作。因此，通过增大信息标的发射电力可以增加对RF-ID设备的工作电力供给。

但是，由于能够成为噪声或通信故障等的原因，因此，电波发射电平应当抑制为可控，还存在电波法带来的输出限制。此外，希望不仅仅降低RF-ID设备，而且降低RF-ID设备系统整体的电力消耗。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够减轻使用了具备信息显示器的无线终端的无线终端系统的电力消耗、或者电力利用效率好的无线通信系统。

为了实现上述目的，本发明的无线通信系统的特征在于，包含：具备天线电路和收发部、并通过电磁波发送数据信号的第1收发信机；具备天线电路、收发部、存储上述数据信号的存储部、具有显示存储性的显示部和从电磁波得到各部的工作电压的电源部的第2收发信机；上述第1收发信机在高低上相对地改变上述数据信号的发送输出，上述第2收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，接收上述数据信号并存储在上述存储部内，在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述数据信号从上述存储部移动到上述显示部。

此外，理想地，上述第1收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为宽带特性，在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为窄带特性。

此外，理想地，上述第1收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，将上述收发部的发送的增益特性设为宽带特性，在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述收发部的发送的增益特性设为窄带特性。

此外，理想地，上述第2收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为宽带特性，在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为窄带特性。

此外，理想地，上述第2收发信机的动作由上述第1收发信机的数据信号控制。

如果采用这种构成，则可以避免在低消耗电力下实现的收发信机的动作状态的来自收发信机的过剩的电力供给，提高发送电力的利用率。此外，由于根据上述供给电力的变更将传输系统的带宽特性改变为宽带低增益特性和窄带高增益特性，因此，可以进一步提高发送电力的利用率。此外，通过由第1收发信机的数据信号控制第2收发信机的动作，因此，通过例如信息标的控制软件控制包含便携型显示器的显示的动作很适合。

附图说明

图1是说明信息接收机的功能的方框图。

图2是说明信息发送机的构成的方框图。

图3是说明信号处理部的构成的方框图。

图4是说明天线部的构成的方框图。

图5是说明EPD的单位像素的说明图。

图6是说明使用EPD的信息接收机的消耗电力的说明图。

图7是说明系统的第1动作例子的流程图。

图8是说明系统的第2动作例子的流程图。

图9是说明系统的第3动作例子的流程图。

符号说明

112、212：天线部；116、216：接收部；118、218：信号处理部；120、220：发送部；132：显示部；140：显示用电源部

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1示出了本发明的实施方式的无线终端系统中相当于具备显示器的无线终端的信息接收机。图2示出了无线终端系统中相当于提供信息的信息标的信息发送机。

在本实施方式中，通过将从信息发送机向信息接收机的无线发送电力在显示数据发送阶段和向显示器写入显示数据的阶段改变，谋求电力供给的高效率。进一步地，在显示数据发送阶段，为了高速进行数据通信，在信息发送机和信息接收机之间构成宽带特性的高速数据传输系统，在其它通信时，构成能够进行窄带特性的高效率的电力传输的低速数据传输系统。此外，作为其它实施例，除了数据信号传输用的天线之外，单独配备电力供给用的发送天线、接收天线。

在图1所示的信息接收机的电路方框中，天线部112接收来自信息发送机200的无线信号。此外，将来自发送部120的高频信号作为无线信号发送到信息发送机200。

天线部112，如图4(A)所示，包括：调谐为载波频率的窄带高增益特性(高尖锐度Q)的天线112a、接收调制信号频带的宽带特性低增益特性(低尖锐度)的天线112b、根据来自信号处理部118的控制信号选择两个天线的输出并中继到后段的接合部114的切换器112c。

另外，如图1中作为112a所示的，可以采用单独设置电力接收专用的天线112a，并始终与电源部142连接的构成。

此外，在图4(B)所示的例子中，天线部112由天线112d和改变接收灵敏度特性的Q特性可变电路112e的组合构成。Q特性可变电路112e通过根据来自信号处理部118的控制信号改变例如谐振电路(调谐电路)的阻抗、电感、电容等参数，在宽窄上改变天线的接收灵敏度特性。

接合部114将由天线部接收的高频信号中的数据信号(调制信号)分量发送到接收部116。此外，将所接收的高频信号中的载波信号分量发送到电源部142。此外，将来自以后说明的发送部120的调制信号(发送信号)发送到天线部112。

接收部116对调制信号进行解调，复原以后说明的数据信号。该数据信号被发送到信号处理部118。电源部142由整流电路和平滑电路构成，对载波信号进行整流，产生直流的电源电压。直流电源电压成为用图中的虚线框表示的收发系统和显示驱动部130等的工作电源。此外，直流电源电压被提供给显示用电源部144，进一步进行升压，并作为例如10伏特的EPD的驱动电压提供给显示部132。

信号处理部118，如图3所示，包括：根据控制程序进行各部的控制动作和信号处理的CPU118a；暂时存储复原后的数据信号的RAM118b；存储控制程序和固定的数据、指令信号等的ROM118c；以及存储来自信息发送机200的控制参数等的、作为能够改写的非易失性存储器的FeRAM118c(也可以是EEPROM等其它存储器)。控制部118a(信号处理部118)如以后说明的那样，从所接收的数据信号中读取来自信息发送机200的指令信号，进行与之对应的各部的控制动作。包含例如经由发送部120向信息发送机200的数据信号(指令)的发送、发送动作和接收动作的切换、显示用电源部的动作控制等。此外，控制部118a将存储在RAM118b内的数据信号(图像信号)提供给显示驱动部130。

显示驱动部130将各像素的数据信号变换为电平信号，提供给具备进行二维显示的EPD的显示部132。

图5示出构成显示部132的有源矩阵的EPD的单位像素电路的例子。作为EPD的构造，采用对于封入了微粒子的微胶囊用下部电极和上部ITO透明电极夹持的电容器构造。对EPD像素的写入是对于利用扫描线SCAN和数据线DATA选择的像素，对保持电容Cstr和EPD像素部充电到电源电压。对EPD的数据写入，只是每次在扫描线SCAN上扫描时对电容充电，因此，EPD驱动时的电力消耗量示出瞬间的脉冲形状。

图6示出从信息接收机100起动后到进行数据信号的信息显示为止的消耗电力的状态。虽然收发系统(模拟块)的电力消耗、信号处理部(数字块)的电力消耗比较少，但是每次对EPD的各扫描线的像素进行数据写入时，脉冲状地发生高的电力消耗。

因此，当来自信息发送机200的电力供给是恒定量时，为了使系统稳定地工作，需要进行来自信息发送机200的发送电力超过消耗电力的最大值的设定。因此，在EPD驱动时以外不使用发送电力的大半，因此，电力使用效率下降。此外，当在对EPD写入时信息接收机100的消耗电力超过来自信息发送机200的供给电力时，其它电源系统的电源电压下降，利用其它电源系统工作的EPD显示驱动部130、信号处理部118等的功能停止。另外，电波法规定了通信时的输出电场强度，也限制了来自信息发送机200的电力供给。

图2示出了信息发送机200的构成例子。在该图中，天线部212将无线信号发送到信息接收机100。此外，接收来自信息接收机100的无线信号。天线部212可以采用与已说明的图4所示的相同的电路构成，能够使带宽特性在宽窄上变化。当带宽特性窄时变为高增益天线，当带宽特性宽时相对地变为低增益天线。但是，当信息发送机200在美术馆内的引导标等中使用时，由于是固定台(固定无线台)，因此，与信息接收机100的情况不同，天线112a、112b、112d能够使用更大型的高效率的天线。

接合部214将由天线部212接收的高频信号中的数据信号(调制信号)分量发送到接收部216。此外，将来自发送部220的调制信号(发送信号)发送到天线部212。

接收部216对调制信号进行解调，复原数据信号。该数据信号被发送到信号处理部218。电源部142由整流电路和平滑电路构成，对未图示的商用电源进行整流，产生直流的电源电压。直流电源电压成为用图中的虚线框表示的收发系统(模拟系统)和信号处理系统(数字系统)等的工作电源。

信号处理部218由于与参照图3说明的信号处理部118是相同的构成，故省略其说明。信号处理部218，如以后说明的，从所接收的数据信号中读取来自信息接收机100的指令信号，进行与之对应的各部的控制动作。包含例如经由发送部220向信息接收机100的数据信号(指令)的发送、发送动作和接收动作的切换、发送电力的切换等。此外，信号处理部218将从数据库装置150转送的引导信息(显示用数据)存储在内部的RAM118b中，并将其设成数据信号的形式，提供给发送部220。

数据库装置250例如由未图示的个人计算机系统构成，在硬盘上积聚引导信息(显示信息)等。与信息接收机的接近相对应地将该数据发送到信号处理部218。另外，个人计算机系统的未图示的显示器具有作为信息发送机200的信息显示器的功能。

发送部220利用从信息处理部218提供的数据信号调制例如13.56MHz的载波信号以形成高频信号。调制形式能够适用例如RF-ID的规格。发送部200的未图示的功率放大器可以根据来自信号处理部218的控制信号使放大器的带宽特性在宽窄上变化。该放大器在窄带特性时是高增益特性，向天线部212提供的高频信号的发送电力增加。此外，在宽带特性时是低增益特性，向天线部212提供的高频信号的发送电力减少，但是可以更高速地发送数据信号。如前所述，天线部212的带宽特性也根据来自信号处理部218的控制信号在宽窄上改变。

以下，对具备上述的显示器的无线终端系统的动作例子进行说明。

图7是说明第1动作方式的概略的流程图。在该例子中，根据信息接收机100一侧的动作的定时最佳地切换信息发送机200的发送电力。信息接收机100从信息发送机200接收数据信号(S10)，对数据进行解调(S12)。当从解调后的数据信号中提取显示数据并存储在存储器内完成时(S14)，从信息接收机100向信息发送机200发送指示发送输出增强的指令(S16)。理想地，将信息接收机100的不必要电路部分设为待用状态以节约消耗电力。由于信息发送机200的发送输出增大，电源部142的输出增大，从而激活显示用电源部144以驱动显示部132(S18)。当对EPD显示电路的各像素的写入结束时(S20)，从信息接收机100向信息发送机200发送指示发送输出的减少的指令，降低信息发送机200的发送电力(S22)。

另外，在根据对信息发送机200的指令提高发送输出后，通过控制部始终监视各电源电路部142、144的输出电压，在电源电压减少时中断对EPD显示器的写入，向信息发送机200发送提高发送输出的指令，当电源电压恢复时也可以再开始对EPD显示器的数据写入。

图8是说明第2动作方式的概略的流程图。在该中对与图7对应的部分付与相同的符号。

在该例子中，在信息发送机200和信息接收机100中各自准备数据信号通信用的天线112b和只接收载波的电力授受用天线112a，在接收数据信号时使用数据信号通信用的天线112b，在数据解调结束后切换为电力授受用的天线112a进行使用。

即，最初，信息发送机200和信息接收机100使用数据信号通信用的天线112b。信息接收机100通过数据信号通信用天线112b从信息发送机200接收数据信号(S10)，对数据进行解调(S12)。信息接收机100在从解调后的数据信号中提取显示数据并存储在存储器内完成时(S14)，从信息接收机100向信息发送机200发送指示天线切换的指令。信息接收机100从数据信号通信用的天线112b切换到电力授受用天线112a(S17)。理想地，将信息接收机100的不必要电路部分设为待用状态以节约消耗电力。由于来自信息发送机200的发射电力的增大和信息接收机100的接收效率的提高，电源部的输出增大，从而激活显示用电源部144以驱动显示部132(S18)。当对EPD显示电路的各像素的写入结束时(S20)，从信息接收机100向信息发送机200发送指示天线切换的指令，信息接收机100也切换到数据信号接收用的天线112b(S22)。

图9是说明第3动作方式的概略的通信图。在该图中，左侧纵轴按时间序列示出信息发送机200的动作。该图右侧的纵轴按时间序列示出信息接收机的动作。在两轴间示出数据信号的例子。

在该实施例中，作为谋求无线驱动EPD驱动时的效率化的方式，分开数据写入用的无线驱动输出和显示写入用的无线驱动输出。此外，分开使用高速数据通信用传输系统和电力发送用传输系统。

首先，信息发送机200在通过周期性的呼叫信号的发送等某些方式检测信息接收机100在通信范围内存在时，在载波信号上重叠地将接收初始化序列的数据信号SD1发送到信息接收机100一侧。该数据信号，例如如该图所示，是分组数据，由标记序列(开始标记)、控制部、信息部、帧校验序列、标记序列(结束标记)构成。在帧校验序列中，可以采用CRC方式或奇偶校验等错误检查。接收初始化序列的数据信号SD1包含指示在上述信息部初始化的初始化数据(X1)。

信息接收机100在正常状态下，通过天线的选择或者天线的Q特性的选择将天线部112的特性设定为窄带。由此，可以从电容器增益信号中有效地生成电源电压。信息接收机100在接收数据信号SD1时，对各部进行初始化，并将在分组的信息部中包含初始化结束指令的数据信号RD1返回(发送)给信息发送机200。在初始化中，包含接收电路的ID的读入。信息接收机100在高速数据传输中准备，通过天线的选择或者天线的Q特性的选择将天线部112的特性设定为宽带特性(Y1)。

信息发送机200在接收初始化结束指令时，将天线部212的特性设定为宽带特性，将发送部220的频带特性也设定为宽带增益特性，并将发送EPD显示用的图像数据的数据信号SD2以高速发送。数据信号SD2的信息量多，优选高速的数据传输。在数据信号SD2的地址部存储各行的地址，在信息部存储各行的像素数据群。利用该数据信号SD2，从第1行至最后一行的像素数据群对每1行顺序发送(X2)。

信息接收机100在接收各数据信号SD2时，顺序存储在存储器118b内。当全部数据信号SD2的存储结束时，向信息发送机200返回数据信号RD2，该数据信号RD2在信息部中包含表示数据存储结束的数据存储结束指令、向信息发送机200指示发送电波的强度升高的输出升高指令。进一步地，将天线部112的特性设定为窄带高增益特性(Y3)。

信息发送部200接收数据信号RD2，将天线部212的特性设定为窄带高增益特性，将发送部220的传输特性也设定为窄带高增益特性，使发送输出增大(X3)。

接着，信息发送部200将在信息部中包含显示部激活指令和EPD写入触发指令的数据信号SD3发送到信息接收部100(X4)。

信息接收机100在接收数据信号SD3时，使显示驱动部130、显示用电源部144激活，对显示部132进行在存储器118b中存储的图像数据的写入(Y4)。

信息接收机100在图像数据的写入结束时，将在信息部中包含写入结束指令的数据信号RD3发送到信息发送机200(Y5)。

信息发送部200在接收数据信号RD3时，将数据信号SD4发送到信息接收机100，该数据信号SD4在信息部中包含将信息接收机100的各部设为待机状态的各部待用指令。

信息接收机100在接收数据信号SD4时，对显示驱动部130、显示用电源144、显示部132不激活，设为待机状态(Y6)。

然后，信息发送部200降低发送输出(X6)。

如上所述，在本发明的实施例中，为了提高无线驱动具备EPD显示器132的信息接收机100时的发送电力的利用率，分开从信息发送机200向存储器118b的数据写入用的无线驱动输出和对EPD显示器132的数据写入用的无线驱动输出。这样，可以避免在低消耗电力下实现的信息接收机100的动作状态的来自信息发送机200的过剩的电力供给，从而提高发送电力的利用率。

此外，由于根据上述供给电力的变更将传输系统的频带特性改变为宽带低增益特性和窄带高增益特性，因此，可以进一步提高发送电力的利用率。

此外，如果采用本实施例的构成，则由于信息接收机100由信息发送机200的指令控制，因此，非常适合于提供与信息接收机100的存在场所对应的各种信息的信息标(信息发送机)的系统。

另外，在实施例中虽然说明了信息接收机100根据信息发送机200的发送输出工作，但信息接收机100也可以具备充电电池等辅助电源。

此外，也可以采用将电力发送专用的天线始终与电源部连接的构成。如果为了发送图像数据而提高通信速度，则由于在天线的频率特性中要求宽带化，因此，电力发送效率降低。此外，电波法规定数据通信时的发送电力的上限。因此，通过设置电力发送专用天线，并与接收机的显示功能的动作一致地进行驱动，实现电力发送效率好的系统。

此外，在实施例中，作为将电力相对地设为需要的部分的例子，可以列举EPD显示器，但在信息接收机中，即使连接没有显示功能的其它相对消耗电力高的器件也可以实现同样的系统。

Claims

1.一种无线通信系统，其特征在于，包含：

第1收发信机，其具备天线电路和收发部，并通过电磁波发送数据信号；以及

第2收发信机，其具备天线电路、收发部、存储上述数据信号的存储部、具有显示存储性的显示部和从电磁波得到各部的工作电压的电源部；

其中，上述第1收发信机在高低上相对地改变上述数据信号的发送输出；

上述第2收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，接收上述数据信号，并存储在上述存储部内，在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述数据信号从上述存储部移动到上述显示部。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，上述第1收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为宽带特性，并在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为窄带特性。

3.根据权利要求1或者2所述的无线通信系统，其中，上述第1收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，将上述收发部的发送的增益特性设为宽带特性，并在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述收发部的发送的增益特性设为窄带特性。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的无线通信系统，其中，上述第2收发信机在上述数据信号的发送输出的低电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为宽带特性，并在上述数据信号的发送输出的高电平状态下，将上述天线电路的增益特性设为窄带特性。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的无线通信系统，其中，上述第2收发信机的动作由上述第1收发信机的数据信号控制。