JP2008124586A - 無線通信システム並びに無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯端末装置と非接触伝送装置間の双方向の通信で低消費電力且つ高速化を実現する。
【解決手段】携帯端末装置から非接触伝送装置へののぼり伝送に反射波伝送を用い、下り伝送に赤外線通信を用いることで、双方向の通信は電波法からの制約から解放されるとともに、高速伝送を実現する。非接触伝送装置は無線及び赤外線の双方からビーコン・フレームを送信し、携帯電話が双方のビーコン・フレームを受信できたときのみ、接続を要求するサービス・エントリ・シーケンスが開始される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、比較的近距離の機器間において低消費電力の通信動作を実現する無線通信システム並びに無線通信装置に係り、特に、非接触伝送装置側からの無変調キャリアの送信と、携帯端末装置側におけるアンテナの終端操作に基づく受信電波の吸収と反射を利用した反射波伝送方式によりデータ通信を行なう無線通信システム並びに無線通信装置に関する。

さらに詳しくは、本発明は、携帯端末装置と非接触伝送装置間の伝送レートを向上させる無線通信システム並びに無線通信装置に係り、特に、携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向の伝送と同様に、非接触伝送装置から携帯端末装置への下り方向の伝送レートを向上させる無線通信システム並びに無線通信装置に関する。

無線通信技術は、有線通信方式におけるケーブルの配線からユーザを解放するシステムとして期待され、急速に普及してきている。ここで言う無線通信には、携帯電話（ＰＤＣ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＥＥＥ８０２．１１に代表される無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などが挙げられる。

また、最近ではＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）などに使用される非接触通信方式を利用したデータ通信システムについて提案がなされている。非接触の通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。このうち電波通信方式のＲＦＩＤシステムは、受信した無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器と、反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器で構成され、「バックスキャッタ」とも呼ばれる反射波伝送を行なう。

反射器は、反射波読取器から無変調キャリアが送られてくると、アンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいてその反射波に変調を施してデータを重畳する。すなわち、反射器側ではキャリア発生源が不要であることから、低消費でデータ伝送動作を駆動する。そして、反射波読取器側では、このような変調反射波を受信し、復調並びに復号処理して伝送データを取得することができる。

また、反射器においてアンテナの負荷インピーダンスを変化させるためのアンテナ・スイッチを、送受信処理用の回路モジュールに組み込んでＣＭＯＳトランジスタで構成することもできるが、回路モジュールとは切り離して、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成することで、低消費電力で高速な切り替え動作が可能となる。後者の場合、反射波変調によるデータ伝送レートが向上するとともに、その消費電力は数１０μＷ以下に抑制される。したがって、無線ＬＡＮでは通信時に数百ｍＷ〜数Ｗ程度の電力を消費することを考慮すると、反射波通信は一般的な無線ＬＡＮの平均消費電力と比較すると圧倒的な性能差を持つと言える（例えば、特許文献１を参照のこと）。

反射器を搭載した端末は受信電波を反射する動作を行なうだけであるから、無線局とはみなされず、電波通信に課される法規制の対象外として扱われる。また、電磁誘導方式など他の非接触通信システムでは数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ（例えば１３．６５ＭＨｚ）の周波数を用いるのに対し、反射波通信方式では例えばＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｏｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂａｎｄ）と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯の高帯域を用いた高速なデータ伝送を実現することができる。

例えば、デジタルカメラや、ビデオ・カメラ、携帯電話、携帯情報端末、携帯型音楽再生装置など、消費電力を極力抑えたいモバイル系の端末機器に反射器を組み込み、テレビ、モニタ、プリンタ、ＰＣ、ＶＴＲ、ＤＶＤプレイヤなど、据え置き型の家電製品などからなるホスト機器に反射波読取器を組み込む。そして、カメラ付き携帯電話やデジタルカメラで撮った画像データを、反射波伝送路を経由でＰＣにアップロードし、画像データの蓄積や表示出力、プリントアウトなどを行なうことができる。

図６には、反射波伝送方式を適用した通信システムの構成例を示している。図示の通信システムでは、携帯電話１００と非接触伝送装置１０１の間で反射波伝送を行なう。ここで、参照番号１０２は非接触伝送装置１０１からの無変調キャリアを示し、参照番号１０３は携帯電話１００からの反射波を示している。

非接触伝送装置１０１は、コンポジットなどのビデオ・インターフェース１０５を通してテレビ１０４と接続されている。携帯電話１００で撮影された画像を非接触伝送で非接触伝送装置１０１に転送し、非接触伝送装置１０１内でＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）画像データのデコードを行ない、アナログのビデオ信号としてテレビ１０４に出力される。このようにして、携帯電話１００を非接触伝送装置１０１に置くだけで簡単にデータの伝送を実現することができる。

さらに、非接触伝送装置１０１にはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェースが装備されており、パソコン１０６とＵＳＢケーブル１０７を介して接続することで、携帯電話１００は、パソコン１０６及び非接触伝送装置１０１経由でインターネット１０８上のホスト（図示しない）との間でデータの授受を行なうことが可能となる。例えば、インターネット１０８上で提供されている音楽データをパソコン１０６に一端ダウンロードし、さらにパソコン１０６からＵＳＢインターフェース経由で非接触伝送装置１０１へ、非接触伝送装置１０１から携帯電話１００へと、順次ダウンロードするようなアプリケーションが考えられる。

図７には、図６に示した通信システムを構成する携帯電話１００、並びに非接触伝送装置１０１の内部構成を示している。

携帯電話１００は、アンテナ２０１と、アンテナ・スイッチ２０２と、アンプ２０５と、判定部２０６と、ベースバンド処理部２０８と、携帯電話部２０９を備えている。

アンテナ・スイッチ２０２は、例えば単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチで構成され、接点２０３及び２０４を備えている。接点２０４は、受信時にはオンに、送信時にはオフに制御される。

接点２０３は、送信時の反射波生成用であり、ベースバンド処理部２０８から供給される送信データ（ＴＸＤＡＴＡ）に従って、オンオフ制御される。アンテナ２０１の負荷インピーダンスは、接点２０３がオンのときはショート、接点２０３がオフのときはオープンに制御され、非接触伝送装置１０１からの無変調キャリアの反射波に対してＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調を掛けることが可能となる。このようにして反射波伝送が実現される。アンテナ・スイッチ２０２にガリウム砒素のＦＥＴを用いれば、５０ＭＨｚ程度の切り替え速度が可能で、すなわち５０Ｍｂｐｓの高速伝送が可能となる。

携帯電話１００は、データ受信時には、接点２０４をオンにする。そして、非接触伝送装置１０１から送られてくるＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）変調波信号をアンテナ２０１で受信すると、アンテナ・スイッチ２０４を経由して、アンプ２０５で増幅され、判定部２０８で受信データに変換される。そして、ベースバンド処理部２０８は、通信制御を行ない、携帯電話部２０９と送受信データの授受を行なう。

一方、非接触伝送装置１０１は、アンテナ２１１と、送信波と受信波を分離するサーキュレータ２１２と、受信部２１３と、送信部２１４と、ベースバンド処理部２１５と、インターフェース部２１６を備えている。

ローカル発振器（図示しない）で生成された無変調キャリアは、送信部２１４で増幅され、サーキュレータ２１２を経由して、アンテナ２１１より送信される。変調反射波信号の受信時には、送信部２１４は、ローカル信号が無変調キャリアのままアンテナ２１１から送出される。また、送信時には、送信部２１４は、ローカル信号をベースバンド処理部２１５で生成された送信データでＡＳＫ変調して、同様にアンテナ２１１より送信する。非接触伝送装置１０１から携帯端末装置１００への下り方向へのデータ伝送は、通常の電波通信と同様に、変調波の伝送となる。

上述したように、携帯電話１００側では、送信時には、アンテナ２０１の負荷インピーダンスを操作することによって、非接触伝送装置１０１からの無変調キャリアの反射波に対してＰＳＫ変調を掛ける。これ対し、非接触伝送装置１０１側では、携帯電話１００からの無変調キャリアと同じ周波数を中心周波数とする反射波をアンテナ２１１で受信すると、サーキュレータ２１２を経由して、受信部２１３、ローカル発振器２１７で受信処理してベースバンド信号に変換した後、ベースバンド処理部２１５で受信データに復調する。また、ベースバンド処理部２１５では、ＪＰＥＧの画像データを受信した場合は、そのデコード処理も行なう。そして、インターフェース部２１６は、テレビ１０４に対しては例えばコンポジットによるビデオ信号を出力し、パソコン１０６に対してはＵＳＢインターフェース経由でデータ授受を行なう。

携帯電話１００と非接触伝送装置１０１間の接続を確立するために、例えば「サービス・エントリ・シーケンス」と呼ばれる通信手順を利用することができる。同通信手順では、変調反射波信号を読み取る非接触伝送装置１０１からは、定期的にビーコン・フレームを送信して、通信に関する諸情報を周囲に報知する。また、非接触伝送装置１０１は、ビーコン・フレームの送信した後に、所定のエントリ期間に渡って無変調キャリアを送出し続ける。これに対し、携帯電話１００は、ビーコン・フレームを受信して非接触伝送装置１０１の存在を確認し、これと接続する必要がある場合には、エントリ期間内に受信した無変調キャリアを利用して接続要求（エントリ）フレームを返信する。

図８には、図７に示した通信システムにおいて、携帯電話１００と非接触伝送装置１０１間でデータ伝送を行なうための通信手順の一例を示している。同図において、参照番号１０は、非接触伝送装置１０１から送信されるビーコン信号であり、周期Ｔｂの間隔で送信される。また、参照番号１１は、非接触伝送装置１０１から送信される無変調キャリアであり、携帯電話１００からの反射波の送信区間に用いられる。

（１）非接触伝送装置１０１は、周期Ｔｂの間隔の間隔で、ビーコン信号１０を間欠送信する。携帯電話１００からの反射波を生成するために、その直後に無変調キャリア１１を送信する。
（２）携帯電話１００は、非接触伝送装置１０１からのビーコン信号１０を受信すると、接続要求信号１２を変調反射波信号として送信する。
（３）非接触伝送装置１０１は、接続要求信号１２を受信すると、接続要求に応じるときには接続許可信号１３を送信する。その後、携帯電話１００が反射波信号を返信するための無変調キャリア１４を送信する。
（４）携帯電話１００は、無変調キャリア１４を利用して、データ１５を送信する。非接触伝送装置１０１は、データ・パケット内のヘッダに記載されているデータ長を基に、無変調キャリア１４の送信区間を決め、当該送信区間にわたって無変調キャリア１４を送信し続ける。
（５）非接触伝送装置１０１は、データ１５を正しく受信できれば、Ａｃｋ信号１６を送信する。ＡＣＫ信号には、非接触伝送装置１０１から下りデータの送信が控えていることを通知する情報が含まれている。
（６）非接触伝送装置１０１から、データ１７を送信する。その後、無変調キャリア１１を送信する。
（７）携帯電話１００は、非接触伝送装置１０１からのデータ１７を正しく受信できたときには、無変調キャリア１１を利用してＡＣＫ信号１８を反射波として送信する。

なお、サービス・エントリ・シーケンスの詳細については、本出願人に既に譲渡されている特願２００６−２７０３６５号明細書に記載されている。

このような反射波伝送方式を利用した通信システムにおいて、携帯電話１００から非接触伝送装置１０１への上り方向の伝送レートを向上させるには、携帯電話１００側においてアンテナの負荷インピーダンスを変化させるためのアンテナ・スイッチを低消費電力で高速な切り替え動作が可能なガリウム砒素のＩＣで構成することで、５０Ｍｂｐｓの高速伝送を実現することができる。

一方、非接触伝送装置１０１から携帯端末装置１００への下り方向へのデータ伝送は、通常の電波通信と同様に変調波の伝送となる。伝送レートを上げると変調波のスペクトラムが広がることから、電波法上の占有帯域幅の制限に抵触するおそれがある。このため、下り方向の伝送レートを上げることが困難であり、例えば２．５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートが上限と考えられる。

したがって、図６に示したような通信システムは、携帯電話１００から非接触伝送装置１０１への上り方向の伝送を高速化して、携帯電話１００で撮影した画像データなどの大容量データを非接触伝送装置１０１経由でパソコンにアップロードすることは好適であるが、パソコンに蓄積した音楽データなどの大容量データを非接触伝送装置１０１経由で携帯電話１００にダウンロードするというアプリケーションには不十分である。

特開２００５−６４８２２号公報

本発明の目的は、比較的近距離の機器間において低消費電力の通信動作を実現することができる、優れた無線通信システム並びに無線通信装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、非接触伝送装置側からの無変調キャリアの送信と、携帯端末装置側におけるアンテナの終端操作に基づく受信電波の吸収と反射を利用した反射波伝送方式により好適にデータ通信を行なうことができる、優れた無線通信システム並びに無線通信装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、携帯端末装置と非接触伝送装置間の伝送レートを向上させることができる、優れた無線通信システム並びに無線通信装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向の伝送と同様に、非接触伝送装置から携帯端末装置への下り方向の伝送レートを向上させることができる、優れた無線通信システム並びに無線通信装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、携帯端末装置と非接触伝送装置間で双方向のデータ伝送を行なう無線通信システムであって、
非接触伝送装置側からの無変調キャリアに対し、携帯端末装置側におけるアンテナの終端操作に基づいた無変調キャリアの反射波の変調により変調反射波信号を送信することにより、携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向のデータ伝送を行なう第１の通信手段と、
赤外線通信により非接触伝送装置から携帯端末装置への下り方向のデータ伝送を行なう第２の通信手段と、
を具備することを特徴とする無線通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。

本発明は、無変調キャリアを受信してデータを重畳させた変調反射波を送出する反射器を搭載した携帯端末装置と、変調反射波からデータを読み取る反射波読取器を搭載した非接触伝送装置で構成される、電波の反射技術を利用した無線通信システムに関する。反射波伝送を利用した通信システムによれば、反射器を搭載した携帯端末装置側ではキャリア発生源が不要であることから、データ送信に要する消費電力を格段に削減しながらデータ伝送を行なうことができ、一般的な無線ＬＡＮに比べると圧倒的な性能差である。

ここで、携帯端末装置と非接触伝送装置間で双方向のデータ伝送を行なう場合、それぞれの伝送方向において伝送速度を向上する必要がある。

携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向のデータ伝送では、携帯端末装置側の反射器におけるアンテナの負荷インピーダンスを切り替えるためのアンテナ・スイッチを低消費電力で高速動作が可能なガリウム砒素のＩＣで構成することによって、従来の無線タグよりも高い伝送速度を実現することができる。

これに対し、非接触伝送装置から携帯端末装置への下り方向のデータ伝送を通常の電波通信と同様に変調波の伝送で構成した場合、電波法上の占有帯域幅の制限に抵触するおそれがあるため、伝送レートを上げることが困難である。

そこで、本発明に係る無線通信システムは、非接触伝送装置側からの無変調キャリアに対し、携帯端末装置側におけるアンテナの終端操作に基づいた無変調キャリアの反射波の変調により変調反射波信号を送信することにより、携帯端末装置から前記非接触伝送装置への上り方向のデータ伝送を行なう第１の通信手段と、
赤外線通信又は可視光通信により非接触伝送装置から携帯端末装置への下り方向のデータ伝送を行なう第２の通信手段を備えている。

すなわち、本発明に係る無線通信システムでは、非接触伝送装置から携帯端末装置への下り伝送に、赤外線通信又は可視光通信を行なう。下りの伝送に光を用いることにより、電波法からの制約から解放されるとともに、高速伝送を実現している。最近では、赤外線通信の高速プロトコルであるＩｒ−Ｓｉｍｐｌｅや、さらに次世代のＵＦＩＲ（Ｕｌｔｒａ Ｆａｓｔ ＩＲ）が開発され、１００Ｍｂｐｓまで高速化が図られている。これらの赤外線通信であっても、近距離であれば、携帯端末装置は低消費電力で受信することができ、また５０Ｍｂｐｓ程度の伝送が可能である。

ここで、本発明に係る無線通信システムは、前記非接触伝送装置側から前記携帯端末装置への制御信号を無線通信により伝送する第３の通信手段をさらに備えている。そして、前記非接触伝送装置と前記携帯端末装置は、前記第２及び前記第３の通信手段の双方において通信可能であることを確認してからデータ伝送を開始するようにしている。何故ならば、携帯端末装置は、無変調キャリアが到来して反射波伝送を行なうことができるが赤外線信号を受信できない場所に居たり、あるいは逆に、赤外線信号は受信できるが無変調キャリアが届かず反射波信号を返すことができない場所に居たりしたときには、双方向通信が不可能となるからである。

本発明に係る無線通信システムでは、接続を確立するために、前記非接触伝送装置がビーコン・フレームを定期的に送信し、前記携帯端末装置がビーコン・フレームを受信したことに応答して接続要求フレームを返信して接続を行なうサービス・エントリ・シーケンスを適用することができる。

この場合、前記非接触伝送装置は、前記第２及び第３の通信手段を通じてビーコン・フレームを送信し、前記携帯端末装置は、前記第２及び第３の通信手段の双方でビーコン・フレームを受信できたときに、前記第１の通信手段を通じて接続要求フレームを送信する。そして、前記非接触伝送装置は、前記携帯端末装置からの接続要求に応じるときには、前記第３の通信手段を通じて接続許可フレームを送信する。

このような通信手順によれば、前記非接触伝送装置と前記携帯端末装置は、前記第２及び前記第３の通信手段の双方において通信可能であることを確認してからデータ伝送を開始することができる。

なお、携帯端末装置と非接触電装装置間の双方向のデータ伝送路をともに光を通信媒体に使用するというシステム構成も考えられる。しかしながら、送信に光を用いることは消費電力の増加を招いてしまうことから、バッテリ駆動を想定した携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向のデータ伝送には反射波伝送方式を利用することが好適である、と本発明者らは思料する。

本発明によれば、携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向の伝送と同様に、非接触伝送装置から携帯端末装置への下り方向の伝送レートを向上させることができる、優れた無線通信システム並びに無線通信装置を提供することができる。

本発明に係る無線通信システムは、携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向のデータ伝送を反射波伝送方式により構成する一方、非接触伝送装置から携帯端末装置への下り方向のデータ伝送には高速プロトコルからなる赤外線通信方式を適用することにより、低消費で且つ５０Ｍｂｐｓ程度の高速伝送を双方向において実現することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

図１には、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成例を示している。図示の通信システムでは、携帯電話３００と非接触伝送装置３０１の間で反射波伝送を行なう。ここで、参照番号１０２は非接触伝送装置３０１からの無変調キャリアを示し、参照番号１０３は携帯電話３００からの反射波を示している。

非接触伝送装置３０１は、コンポジットなどのビデオ・インタフェースを通してテレビ１０４と接続されている。携帯電話３００で撮影された画像を非接触伝送で非接触伝送装置３０１に転送し、非接触伝送装置３０１内でＪＰＥＧのデコードを行ない、アナログのビデオ信号としてテレビ１０４に出力される。このようにして、携帯電話３００を非接触伝送装置３０１に置くだけで簡単にデータの伝送を実現することができる。

さらに、非接触伝送装置３０１にはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェースが装備されており、パソコン１０６とＵＳＢケーブル１０７を介して接続することで、携帯電話３００は、パソコン１０６及び非接触伝送装置３０１経由でインターネット１０８上のホスト（図示しない）との間でデータの授受を行なうことが可能となる。例えば、インターネット１０８上で提供されている音楽データをパソコン１０６に一端ダウンロードし、さらにパソコン１０６からＵＳＢインターフェース経由で非接触伝送装置３０１へ、非接触伝送装置３０１から携帯電話３００へと、順次ダウンロードするようなアプリケーションが考えられる。

図６に示した通信システムとの相違点は、非接触伝送装置３０１には赤外線発光部３０３が装備され、また、携帯電話３００には赤外線受光部３０２が装備され、赤外線３０４を用いて、非接触伝送装置３０１から携帯電話３００への下りの伝送を行なうことにある。携帯電話３００を非接触伝送装置３０１に置いた状態すなわち近距離で赤外線通信ができるように、それぞれの装置３００及び３０１には赤外線の受発光部が設けられている。本実施形態では、非接触伝送装置３０１に一箇所、赤外線発光部３０３を取り付けているが、複数の赤外線発光部を取り付けて使用範囲を広げることも可能である。

赤外線通信には、高速プロトコルであるＩｒ−Ｓｉｍｐｌｅや、さらに次世代のＵＦＩＲ（Ｕｌｔｒａ Ｆａｓｔ ＩＲ）を利用することで、高速化を実現することができる。このようにして、携帯電話３００内のコンテンツを反射波伝送によって高速且つ低消費電力でテレビ１０４やパソコン１０６などにアップロードを行なうことができるだけでなく、さらに、インターネット１０８やパソコン１０６上のコンテンツも最新の赤外線通信技術を利用して高速且つ低消費電力で携帯電話３００にダウンロードすることが可能となる。

なお、非接触伝送装置３０１から携帯電話３００への下りの伝送には、赤外線通信の他に、可視光での通信であっても構わない。可視光通信の場合は、その発光を人間の目で見ることができるので、アイ・セーフティの観点から、ある程度の高い光量で発光することが可能であるということと、通信エリアが目で見ることが可能という特徴を持つ。本発明では、下り方向で非接触伝送を行なうことが目的なので、どちらを使っても大きな差は無い（以下の記述では、便宜上、赤外線通信を利用することに統一して説明するが、可視光通信で代替することは可能である）。

また、携帯端末装置と非接触電装装置間の双方向のデータ伝送路をともに光を通信媒体に使用するというシステム構成も考えられる。しかしながら、送信に光を用いることは消費電力の増加を招いてしまうことから、バッテリ駆動を想定した携帯端末装置から非接触伝送装置への上り方向のデータ伝送には反射波伝送方式を利用することが好適である、と本発明者らは思料する。

図２には、図１に示した通信システムを構成する携帯電話３００、並びに非接触伝送装置３０１の内部構成を示している。図２に示した構成例との主な相違は、携帯電話３００側に赤外線受光部３０２を、非接触伝送装置３０１に赤外線発光部３０３をそれぞれ装備した点にある。

携帯電話３００は、アンテナ２０１と、アンテナ・スイッチ２０２と、アンプ２０５と、判定部２０６と、ベースバンド処理部２０８と、携帯電話部２０９を備えている。

アンテナ・スイッチ２０２は、例えば単極双投スイッチで構成され、接点２０３及び２０４を備えている。接点２０４は、受信時にはオンに、送信時にはオフに制御される。

接点２０３は、送信時の反射波生成用であり、ベースバンド処理部２０８から供給される送信データ（ＴＸＤＡＴＡ）に従って、オンオフ制御される。アンテナ２０１の負荷インピーダンスは、接点２０３がオンのときはショート、接点２０３がオフのときはオープンに制御され、非接触伝送装置３０１からの無変調キャリアの反射波に対してＰＳＫ変調を掛けることが可能となる。このようにして反射波伝送が実現される。アンテナ・スイッチ２０２にガリウム砒素のＦＥＴを用いれば、５０ＭＨｚ程度の切り替え速度が可能で、すなわち５０Ｍｂｐｓの高速伝送が可能となる。

本実施形態では、携帯電話３００は、制御信号の受信には無線通信を用いるが、データ受信には赤外線通信を用いる。

携帯電話３００は、制御信号受信時には、接点２０４をオンにする。そして、非接触伝送装置１０１から送られてくるＡＳＫ変調波信号をアンテナ２０１で受信すると、アンテナ・スイッチ２０４を経由して、アンプ２０５で増幅され、判定部２０８で受信データに変換される。

また、携帯電話３００は、データ受信時には、非接触伝送装置３０１からの赤外線信号を赤外線受光部３０２で受信し、赤外線復調部３０５で受信データに変換する。ベースバンド処理部２０８は通信制御を行ない、携帯電話部２０９と送受信データの授受を行なう。

一方、非接触伝送装置１０１は、アンテナ２１１と、送信波と受信波を分離するサーキュレータ２１２と、受信部１１３と、送信部２１４と、周波数ｆ１のローカル発振器２１７と、ベースバンド処理部２１５と、インターフェース部２１６を備えている。

ローカル発振器（図示しない）で生成された無変調キャリアは、送信部２１４で増幅され、サーキュレータ２１２を経由して、アンテナ２１１より周波数ｆ１として送信される。変調反射波信号の受信時には、送信部２１４は、ローカル信号が無変調キャリアのままアンテナ２１１から送出される。そして、携帯電話１００からの無変調キャリアの周波数と同じ中心周波数の反射波をアンテナ２１１で受信すると、サーキュレータ２１２を経由して、受信部２１３、ローカル発振器２１７で受信処理してベースバンド信号に変換した後、ベースバンド処理部２１５で受信データに復調する。また、ベースバンド処理部２１５では、ＪＰＥＧの画像データを受信した場合は、そのデコード処理も行なう。そして、インターフェース部２１６は、テレビ１０４に対しては例えばコンポジットによるビデオ信号を出力し、パソコン１０６に対してはＵＳＢインターフェース経由でデータ授受を行なう。

また、携帯電話３００へ制御信号を送信する際には、送信部２１４は、周波数ｆ１のローカル信号をベースバンド処理部２１５で生成された送信データでＡＳＫ変調して、同様にアンテナ２１１より送信する。

本実施形態では、非接触伝送装置３０１は、携帯電話３００へ下り方向のデータ伝送を行なうために、赤外線発光部３０３をさらに備えている。

本実施形態に係る通信システムでは、携帯電話３００、非接触伝送装置３０１はともに、通信制御には無線を用いるが、下りのデータ伝送においては、赤外線通信を行なう。赤外線発光部３０３はそのために使用され、ベースバンド処理部２１５で生成されたデータに従ってオンオフ変調が掛けられる。

携帯電話３００と非接触伝送装置３０１間の接続を確立するために、例えば前述した「サービス・エントリ・シーケンス」を利用することができる。

同通信手順では、変調反射波信号を読み取る非接触伝送装置３０１からは、定期的にビーコン・フレームを送信して、通信に関する諸情報を周囲に報知する。また、非接触伝送装置３０１は、ビーコン・フレームの送信した後に、所定のエントリ期間に渡って無変調キャリアを送出し続ける。これに対し、携帯電話３００は、ビーコン・フレームを受信して非接触伝送装置３０１の存在を確認し、これと接続する必要がある場合には、エントリ期間内に受信した無変調キャリアを利用して接続要求（エントリ）フレームを返信する。

ビーコン・フレームは、制御信号であり、非接触伝送装置３０１は、赤外線通信ではなく、無線通信により送信する。すなわち、送信部２１４は、周波数ｆ１のローカル信号をベースバンド処理部２１５で生成されたビーコン・データでＡＳＫ変調して、アンテナ２１１より送信する。

携帯電話３００は、無線通信によりビーコン・フレームを受信可能な範囲に存在しても、赤外線信号が到来しない場所である可能性があり、この場合は接続要求を返信して非接触伝送装置３０１との接続を確立しても、赤外線通信による下り方向のデータ伝送を行なうことができない。勿論、携帯電話３００は、赤外線信号は届くが電波が届かない場所に居ることもあり、この場合は、赤外線通信による下り方向のデータ伝送を行なうことはできても、反射波伝送による上り方向のデータ伝送を行なうことができなくなる。そこで、本実施形態では、非接触伝送装置３０１は無線及び赤外線の双方からビーコン・フレームを送信し、携帯電話３００が双方のビーコン・フレームを受信できたときのみ、接続を要求するサービス・エントリ・シーケンスが開始されるようにしている。

図３には、図２に示した通信システムにおいて、携帯電話３００と非接触伝送装置３０１間でデータ伝送を行なうための通信手順の一例を示している。同図において、参照番号１０は、非接触伝送装置３０１から送信されるビーコン信号であり、周期Ｔｂの間隔で送信される。また、参照番号１１は、非接触伝送装置３０１から送信される無変調キャリアであり、携帯電話３００からの反射波の送信区間に用いられる。

（１）非接触伝送装置３０１は、周期Ｔｂの間隔で、無線によるビーコン信号１０、及び赤外線によるビーコン信号２０を間欠送信する。そして、携帯電話３００からの反射波を生成するために、その後の所定のエントリ期間にわたって無変調キャリア１１を送信する。

（２）携帯電話３００は、ビーコン信号１０及び２０の受信を試み、双方のビーコン信号１０と２０の双方を受信できたかどうかをチェックする。

（３）このとき、携帯電話３００は、双方のビーコン信号１０及び２０を正しく受信することができなければ、次のビーコン受信まで待機する。

（４）また、携帯電話３００は、双方のビーコン信号１０及び２０を正しく受信することができたときには、ビーコン信号の記述内容を確認する。そして、非接触伝送装置３０１と接続したいときには、非接触伝送装置３０１からエントリ期間に渡って送信される無変調キャリアを利用して、接続要求信号１２を変調反射波として送信する。

（５）非接触伝送装置３０１は、エントリ期間にわたって携帯電話３００からの接続要求信号を受信待機して、接続要求信号１２を正しく受信できたかどうかをチェックする。

（６）ここで、非接触伝送装置３０１は、エントリ期間内に接続要求信号を正しく受信できなければ、次のビーコン送信タイミングを待って、無線によるビーコン信号１０、及び赤外線によるビーコン信号２０を送信する。

（７）また、非接触伝送装置３０１は、エントリ期間内に携帯電話３００からの接続要求信号１２を正しく受信することができたときには、無線による接続許可信号１３を送信し、通信中に移行する。

（８）携帯電話３００は、接続要求信号１２を送信した後、非接触伝送装置３０１からの接続許可信号１３を受信待機する。

（９）携帯電話３００は、所定期間内に接続許可信号１３を正しく受信することができなければ、接続要求を諦めて、次のビーコン受信まで待機する。

（１０）また、携帯電話３００は、所定期間内に接続許可信号１３を正しく受信することができたときには、通信中に移行する。

それぞれ通信中に移行した携帯電話３００と非接触伝送装置３０１間では、反射波伝送を利用した上り方向のデータ伝送、及び赤外線通信を利用した下り方向のデータ伝送を行なうことができる。

（１１）非接触伝送装置１０１は、接続許可信号１３を送信した後、携帯電話１００が反射波信号を返信するための無変調キャリア１４を送信する。

（１２）携帯電話３００は、無変調キャリア１４を利用して、データ１５を送信する。非接触伝送装置３０１は、データ・パケット内のヘッダに記載されているデータ長を基に、無変調キャリア１４の送信区間を決め、当該送信区間にわたって無変調キャリア１４を送信し続ける。

（１３）非接触伝送装置１０１は、データ１５を正しく受信できれば、無線によりＡＣＫ信号１６を送信する。ＡＣＫ信号には、非接触伝送装置１０１から下りデータの送信が控えていることを通知する情報が含まれている。

（１４）非接触伝送装置１０１から、赤外線通信によりデータ２１を送信する。その後、無変調キャリア１１を送信する。

（１５）携帯電話１００は、非接触伝送装置１０１からのデータ２１を正しく受信できたときには、無変調キャリア１１を利用してＡＣＫ信号１８を反射波として送信する。

以上のようにして、携帯端末装置と非接触伝送装置間の双方向で高速な非接触データ伝送が実現する。

図４には、図３に示した通信手順を実現するために非接触伝送装置３０１が実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。

非接触伝送装置３０１は、所定の周期Ｔｂが到来すると、無線及び赤外線通信の双方を利用して、ビーコン・フレームを送信する（ステップＳ１）。また、携帯電話３００からの反射波を生成するために、その後の所定のエントリ期間にわたって無変調キャリアを送信する（ステップＳ２）。

そして、非接触伝送装置３０１は、エントリ期間にわたって携帯電話３００からの接続要求信号を受信待機して、接続要求信号を正しく受信できたかどうかをチェックする（ステップＳ３）。

ここで、非接触伝送装置３０１は、エントリ期間内に接続要求信号を正しく受信できないときには（ステップＳ３のＮｏ）、次のビーコン送信タイミングを待って（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻り、無線及び赤外線によるビーコン信号を送信する。

また、非接触伝送装置３０１は、エントリ期間内に携帯電話３００からの接続要求信号１２を正しく受信することができたときには（ステップＳ３のＹｅｓ）、無線による接続許可信号を送信し（ステップＳ５）、通信中に移行する（ステップＳ６）。データ通信中は、携帯電話３００から非接触伝送装置３０１への上り方向には反射波伝送が用いられ、非接触伝送装置３０１から携帯電話３００への下り方向には赤外線通信が用いられる。また、非接触伝送装置３０１は、携帯電話３００に対する制御信号を無線で送信する。

また、図５には、図３に示した通信手順を実現するために携帯電話３００が実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。

携帯電話３００は、所定の周期Ｔｂで非接触伝送装置３０１から無線及び赤外線の双方で間欠送信されるビーコン信号の到来を待機する（ステップＳ１１）。そして、携帯電話３００は、無線及び赤外線の双方のビーコン信号を正しく受信できたかどうかをチェックする（ステップＳ１２）。

ここで、携帯電話３００は、無線及び赤外線の双方のビーコン信号をともに正しく受信できないときには（ステップＳ１２のＮｏ）、次のビーコン送信タイミングを待って（ステップＳ１３）、ステップＳ１１に戻り、ビーコン信号の到来を待機する。

一方、携帯電話３００は、無線及び赤外線双方のビーコン信号を正しく受信することができたときには（ステップＳ１２のＹｅｓ）、ビーコン信号の記述内容を確認する。そして、非接触伝送装置３０１と接続したいときには、非接触伝送装置３０１からエントリ期間にわたって送信される無変調キャリアを利用して、接続要求信号を変調反射波信号として送信し（ステップＳ１４）、非接触伝送装置３０１からの接続許可信号１３を受信待機する（ステップＳ１５）。

携帯電話３００は、所定期間内に接続許可信号を正しく受信することができなければ（ステップＳ１５のＮｏ）、接続要求を諦めて、ステップＳ１３に進んで次のビーコン受信まで待機する。

一方、携帯電話３００は、所定期間内に非接触通信装置３０１からの接続許可信号を正しく受信することができたときには、通信中に移行する（ステップＳ１６）。データ通信中は、携帯電話３００から非接触伝送装置３０１への上り方向には反射波伝送が用いられ、非接触伝送装置３０１から携帯電話３００への下り方向には赤外線通信が用いられる。また、非接触伝送装置３０１は、携帯電話３００に対する制御信号を無線で送信する。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書で記載した実施形態では、非接触伝送装置からの制御信号の送信には無線を用いているが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、赤外線通信や可視光通信を用いて制御信号を伝送することができる。但し、この場合は非接触伝送装置からの送信は無変調キャリアの送信のみとなり、電波法に適合することが困難となるので、無線により好適に制御信号を送信することができる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの構成例を示した図である。 図２は、図１に示した通信システムを構成する携帯電話３００、並びに非接触伝送装置３０１の内部構成を示した図である。 図３は、図２に示した通信システムにおいて、携帯電話３００と非接触伝送装置３０１間でデータ伝送を行なうための通信手順の一例を示した図である。 図４は、図３に示した通信手順を実現するために非接触伝送装置３０１が実行する処理手順を示したフローチャートである。 図５は、図３に示した通信手順を実現するために携帯電話３００が実行する処理手順を示したフローチャートである。 図６は、反射波伝送方式を適用した通信システムの構成例（従来技術）を示した図である。 図７は、図６に示した通信システムを構成する携帯電話１００、並びに非接触伝送装置１０１の内部構成を示した図である。 図８は、図７に示した通信システムにおいて、携帯電話１００と非接触伝送装置１０１間でデータ伝送を行なうための通信手順の一例を示した図である。

符号の説明

１００…携帯電話
１０１…非接触伝送装置
１０４…テレビ
１０５…ビデオ・インターフェース
１０６…パソコン
１０７…ＵＳＢケーブル
１０８…インターネット
２０１…アンテナ
２０２…アンテナ・スイッチ
２０５…アンプ
２０６…判定部
２０８…ベースバンド処理部
２０９…携帯電話部
２１１…アンテナ
２１２…サーキュレータ
２１３…受信部
２１４…送信部
２１５…ベースバンド処理部
２１６…インターフェース部
３００…携帯電話
３０１…非接触伝送装置
３０２…赤外線受光部
３０３…赤外線発光部
３０５…赤外線復調部

Claims (12)

1. 携帯端末装置と非接触伝送装置間で双方向のデータ伝送を行なう無線通信システムであって、
   前記非接触伝送装置側からの無変調キャリアに対し、前記携帯端末装置側におけるアンテナの終端操作に基づいた無変調キャリアの反射波の変調により変調反射波信号を送信することにより、前記携帯端末装置から前記非接触伝送装置への上り方向のデータ伝送を行なう第１の通信手段と、
   赤外線通信又は可視光通信により前記非接触伝送装置から前記携帯端末装置への下り方向のデータ伝送を行なう第２の通信手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記非接触伝送装置側から前記携帯端末装置への制御信号を無線通信により伝送する第３の通信手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記非接触伝送装置と前記携帯端末装置は、前記第２及び前記第３の通信手段の双方において通信可能であることを確認してからデータ伝送を開始する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記非接触伝送装置がビーコン・フレームを定期的に送信し、前記携帯端末装置がビーコン・フレームを受信したことに応答して接続要求フレームを返信して接続を行なうサービス・エントリ・シーケンスが適用され、
   前記非接触伝送装置は、前記第２及び第３の通信手段を通じてビーコン・フレームを送信し、
   前記携帯端末装置は、前記第２及び第３の通信手段の双方でビーコン・フレームを受信できたときに、前記第１の通信手段を通じて接続要求フレームを送信し、
   前記非接触伝送装置は、前記携帯端末装置からの接続要求に応じるときには、前記第３の通信手段を通じて接続許可フレームを送信する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
5. 通信相手と非接触で双方向のデータ伝送を行なう無線通信装置であって、
   アンテナと、前記アンテナの負荷インピーダンスを切り替えるアンテナ・スイッチを備え、送信データに従って前記アンテナ・スイッチをオン／オフ操作して、前記アンテナで受信した無変調キャリアの反射波を変調して、前記アンテナより変調反射波信号を送信するデータ送信手段と、
   前記通信相手からの赤外線又は可視光信号を受信処理するデータ受信手段と、
   前記データ送信手段及び前記データ受信手段によるデータ送受信動作を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
6. 前記通信相手から無線通信により送信された制御信号を受信する無線受信手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記制御手段は、前記データ受信手段及び前記無線受信手段により前記通信相手からの赤外線又は可視光と無線をともに受信可能であることを確認してから、前記通信相手とのデータ通信を開始する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
8. 前記通信相手との間では、前記通信相手から定期的に送信されるビーコン・フレームに対して接続要求フレームを返信して接続を行なうサービス・エントリ・シーケンスが適用され、
   前記データ受信手段及び前記無線受信手段の双方でビーコン・フレームを受信できたときに、前記データ送信手段を通じて接続要求フレームを送信し、
   前記無線受信手段を通じて前記通信相手から接続許可フレームを受信したことに応答して、前記通信相手とのデータ通信を開始する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
9. 通信相手と非接触で双方向のデータ伝送を行なう無線通信装置であって、
   無変調キャリアを送信するとともに前記通信相手からの変調反射波信号を受信するデータ受信手段と、
   前記通信相手に赤外線又は可視光信号を送信するデータ送信手段と、
   前記データ送信手段及び前記データ受信手段によるデータ送受信動作を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
10. 前記通信相手に対して無線により制御信号を送信する無線送信手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
11. 前記制御手段は、前記データ送信手段及び前記無線送信手段により前記通信相手が赤外線又は可視光と無線をともに受信可能であることを確認してから、前記通信相手とのデータ通信を開始する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
12. 前記通信相手との間では、前記通信相手に対して定期的にビーコン・フレームを送信し、前記通信相手から接続要求フレームを受信して接続を行なうサービス・エントリ・シーケンスが適用され、
    前記データ送信手段及び前記無線送信手段の双方でビーコン・フレームを送信し、
    前記データ受信手段を通じて前記通信相手から接続要求フレームを受信したことに応答して、前記無線通信手段を通じて前記通信相手に接続許可フレームを返信して、前記通信相手とのデータ通信を開始する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。