JP2011029752A - 通信装置及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人体が受ける環境ノイズを把握し、真の通信性能の向上を達成できる通信装置及び通信方法を提供する。
【解決手段】人体(80)を信号伝送路として外部機器(40)との間で通信する通信装置(10)であって、この通信装置は、外部機器に向けて出力される送信信号の無信号時の受信電界強度が検出されており、この検出された無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測する電界強度計測部(32)と、計測されたノイズレベルに基づいて、外部機器に送信する送信信号の出力レベルを決定する送信出力決定部(18)と、決定された出力レベルの送信信号を外部機器に向けて出力する出力実行部(20)とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電界結合を利用して通信する通信装置及び通信方法に関するものである。

一般に、通信装置を有したシステムには、有線通信の他、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信、短距離無線通信等の方式が知られており、この無線電波等によって非接触の通信が可能になるので、例えばイベント会場や駅の改札口等の様々な場面で活用される。

一方、この無線電波を用いた機器は法律の規制を受けるし、さらに、周辺機器からの干渉や妨害を受け易いことから、電界結合を利用した新たな通信方式の技術が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。人体を信号伝送路に用いれば、無線電波等に比して外部に漏洩し難いし、また、その送信信号の出力レベルの制御によって通信性能の向上も可能になる。

特許第４０７４６６１号公報 特開２００４−１５３７０８号公報

ところで、上述の電界結合を利用した通信方式であっても、その通信性能は環境ノイズ（周辺機器で発生した外来ノイズや電源系のノイズ等）の影響を受け、仮にこのノイズレベルが高い場合には、送信信号が環境ノイズに埋もれて通信性能が劣化するとの問題がある。

この場合に、送信信号の出力レベルをノイズレベルよりも上回らせることも考えられるが、当該出力レベルを単に高く設定すると、放射される電界が過度に強くなり、人体が受信機に触れる直前ではなくても通信され、或いは、送信機と受信機とが人体を飛び越して直接に通信され、人体を信号伝送路に用いるにも拘わらず、この人体を経由しない通信が成立するとの懸念がある。

また、仮にこの送信機が電池で駆動する携帯型の機器であった場合に、送信信号の出力レベルを単に高く設定すると、電池寿命が短くなることも懸念される。
ここで、これらの問題の解決にあたり、人体自体が環境ノイズを受けている点に留意しなければならない。信号伝送路である人体自体がアンテナとして機能し、環境ノイズを容易に拾ってしまうからである。

すなわち、この人体が受ける環境ノイズを把握しなければ、仮にノイズレベルに基づいて送信信号の出力レベルを設定できたとしても、真の通信性能の向上は図れない。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、人体が受ける環境ノイズを把握し、真の通信性能の向上を達成できる通信装置及び通信方法を提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明は、人体を信号伝送路として外部機器との間で通信する通信装置であって、通信装置は、外部機器に向けて出力される送信信号の無信号時の受信電界強度が検出されており、この検出された無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測する電界強度計測部と、計測されたノイズレベルに基づいて、外部機器に送信する送信信号の出力レベルを決定する送信出力決定部と、決定された出力レベルの送信信号を外部機器に向けて出力する出力実行部とを具備する。

第１の発明によれば、通信装置は、電界強度計測部、送信出力決定部、及び出力実行部を備えている。
当該通信装置から外部機器に向けて送信信号が出力される際に、この送信信号の無信号時の受信電界強度が検出されており、この電界強度計測部は、この検出された無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測し、計測結果を送信出力決定部に出力する。

この送信出力決定部は、計測されたノイズレベルに基づいて、外部機器に送信する送信信号の出力レベルを決定し、この決定結果を出力実行部に出力する。そして、この出力実行部は、決定された出力レベルの送信信号を外部機器に向けて出力している。

このように、通信装置から外部機器への送信信号の無い状態は、人体自体が受ける環境ノイズを特定できる状態であるため、そのノイズレベルを当該送信信号の無い状態に基づいて計測すれば、人体自体が受ける環境ノイズを把握できる。よって、外部機器への送信信号の出力レベルは当該ノイズレベルを考慮して決定でき、この結果、人体を信号伝送路に用いた通信における真の通信性能の向上に寄与する。

第２の発明は、第１の発明の構成において、無信号時の受信電界強度は、外部機器への送信信号が立ち上がっておらず、且つ、人体が外部機器に触れる瞬間の受信電界強度であることを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、上述のように、人体を信号伝送路に用いた通信では、この人体自体が環境ノイズを拾うアンテナとして機能しており、人体が外部機器に触れる瞬間は、そのノイズレベルが特に大きくなる。しかし、本発明では、この瞬間のノイズレベルが計測されているので、人体自体が受ける環境ノイズをより確実に把握できる。

第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、送信出力決定部は、計測されたノイズレベルが高い場合に高い出力レベルを決定する一方、計測されたノイズレベルが低い場合に低い出力レベルを決定していることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、送信出力決定部が、計測されたノイズレベルに追従させて外部機器への送信信号の出力レベルを決定していることから、この送信信号の出力レベルをノイズレベルに見合った最適な大きさにできる。よって、外部機器への送信信号が環境ノイズに埋もれないし、また、信号伝送路である人体を経由しない通信も防止できる。

第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、出力実行部は、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報を含めた送信信号を外部機器に向けて出力することを特徴とする。
第４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、通信装置の出力実行部は、送信信号を外部機器に向けて出力するのみならず、この送信信号に、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報を含めている。よって、この通信装置は当該情報を例えば以降の出力レベルの決定等にも利用可能になるし、また、外部機器も当該情報を例えば受送信時の調整等に利用可能になる。

第５の発明は、第４の発明の構成において、外部機器は、人体に装着された通信モジュールであり、この装着された通信モジュールは、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報に基づいて、通信装置に返信する送信信号の出力レベルを決定する送信出力決定部と、決定された出力レベルの送信信号を通信装置に向けて出力する出力実行部とを備えたことを特徴とする。

第５の発明によれば、第４の発明の作用に加えてさらに、通信装置と人体に装着された通信モジュールとの間では双方向通信が行われている。この装着された通信モジュールも送信出力決定部や出力実行部を備えているが、この送信出力決定部は、通信装置で計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報を用いて当該通信装置に返信する送信信号の出力レベルを決定しており、この装着された通信モジュールではノイズレベルの計測が不要になり、その構成や制御を簡素化できる。

また、この人体に装着された通信モジュールは、通信装置からの送信信号をトリガーとして起動でき、消費電力も少なくて済む。
第６の発明は、第５の発明の構成において、送信出力決定部は、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルが高い場合に高い出力レベルを決定する一方、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルが低い場合に低い出力レベルを決定していることを特徴とする。

第６の発明によれば、第５の発明の作用に加えてさらに、送信出力決定部が、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルに追従させて通信装置への送信信号の出力レベルを決定しているので、この送信信号の出力レベルをノイズレベルに見合った最適な大きさにできる。よって、双方向通信においても、通信装置への送信信号が環境ノイズに埋もれないし、また、信号伝送路である人体を経由しない通信も防止できる。

第７の発明は、第１から第４の発明の構成において、外部機器から返信された送信信号の受信電界強度がさらに検出されており、電界強度計測部は、この検出された送信信号の受信電界強度から受信信号レベルを計測し、送信出力決定部は、この計測された受信信号レベルと、受信信号レベルの検出の前、または後に検出されたノイズレベルに基づいて、外部機器に送信する送信信号の出力レベルを改めて決定していることを特徴とする。

第７の発明によれば、第１から第４の発明の作用に加えてさらに、通信装置と外部機器との双方向通信において、この通信装置の電界強度計測部は、無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測する他、外部機器から返信された送信信号の受信電界強度による受信信号レベルも計測しており、送信出力決定部は、前者のノイズレベルと後者の受信信号レベルとに基づいて、外部機器に送信する送信信号の出力レベルを改めて決定する。

このように、外部機器への送信信号の出力レベルを実際の通信状態を考慮して再調整可能にすれば、例えば、通信当初は高い出力レベルが必要であったが、その後は低い出力レベルで足りるようになった場合には、無駄な出力レベルによる送信を回避でき、真の通信性能を向上させつつ、消費電力も削減できる。
第８の発明は、人体を信号伝送路として第１通信モジュールと第２通信モジュールとの間で通信する通信方法である。

そして、第１通信モジュールが、第２通信モジュールに向けて送信信号を出力する際に、この送信信号が立ち上がっておらず、且つ、人体が外部機器に触れる瞬間である無信号時の受信電界強度を検出するステップと、第１通信モジュールが、この検出された無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測するステップと、第１通信モジュールが、計測されたノイズレベルの高低に追従させ、第２通信モジュールに送信する送信信号の出力レベルを決定するステップと、第１通信モジュールが、決定された出力レベルの送信信号を、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報とともに、第２通信モジュールに向けて出力するステップと、第２通信モジュールが、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報の高低に追従させ、第１通信モジュールに返信する送信信号の出力レベルを決定するステップと、第２通信モジュールが、決定された出力レベルの送信信号を第１通信モジュールに向けて出力するステップとから構成される。

第８の発明によれば、人体を信号伝送路に用いた通信では、この人体自体が環境ノイズを拾うアンテナとしての機能も奏し、人体が外部機器に触れる瞬間は、ノイズレベルが特に大きくなるものの、この瞬間のノイズレベルが計測されているため、人体自体が受ける環境ノイズをより確実に把握できる。この結果、人体を信号伝送路に用いた通信の通信性能が大幅に向上する。

また、第１通信モジュールは、この計測されたノイズレベルに追従させて第２通信モジュールへの送信信号の出力レベルを決定しているので、この送信信号の出力レベルをノイズレベルに見合った最適な大きさにできる。よって、第１通信モジュールから第２通信モジュールへの送信信号が環境ノイズに埋もれないし、また、信号伝送路である人体を経由しない通信も防止できる。

さらに、第１通信モジュールが、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報も第２通信モジュールに与え、この第２通信モジュールが、当該レベル情報を用いて第１通信モジュールに返信する送信信号の出力レベルを決定しているので、この第２通信モジュールではノイズレベルの計測が不要になり、その構成や制御を簡素化できる。
さらにまた、第２通信モジュールは、第１通信モジュールからの送信信号をトリガーとして起動でき、消費電力も少なくて済む。

また、この第２通信モジュールが、上述したレベル情報に追従させて第１通信モジュールへの送信信号の出力レベルを決定していることから、この送信信号の出力レベルもノイズレベルに見合った最適な大きさにできる。したがって、第２通信モジュールから第１通信モジュールへの送信信号も環境ノイズに埋もれないし、また、この場合にも信号伝送路である人体を経由しない通信も防止できる。

本発明によれば、通信装置からの送信信号の無い状態でノイズレベルを求めているため、人体が受ける環境ノイズを把握可能になり、真の通信性能の向上を達成する通信装置及び通信方法を提供することができる。

本実施例に係る第１，２通信モジュールによるシステム構成図である。 図１の第１通信モジュールの概略構成図である。 図１の第２通信モジュールの概略構成図である。 図２の第１通信モジュールに送受される信号説明図である。 図２の第１通信モジュールのノイズレベル説明図である。 図２の第１通信モジュールによる信号出力までの動作フローチャートである。 図３の第２通信モジュールによる信号出力まで、及び、図２の第１通信モジュールによる処理実行までの動作フローチャートである。 第２実施例の第１通信モジュールによる信号出力までの動作フローチャートである。 第３実施例の第２通信モジュールの概略構成図である。 第３実施例の第１通信モジュールの概略構成図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示された形態の通信システム１は例えば建物のドア７４と人体８０が装着した社員証８２との間で構築される。
この建物はその内部に複数の部屋を備えており、隣り合う部屋は壁７２で仕切られている。

図１の人体８０が床面７０を有した部屋から隣の部屋に移動する際には、ドア７４を利用する。本実施例のドア７４は蝶番を介して壁７２に回動自在に支持されており、この壁７２の一部を開閉できる。
また、ドア７４の正面の適宜位置には回動自在に支持されたドアノブ７６が設けられ、このノブ７６は、同図に示されるように、ドア７４が閉じた状態ではドア７４の正面に沿って略水平方向に向けて延びている。

ドアノブ７６の動きは、ドア７４の端面に設けられたラッチボルトに連動する。詳しくは、人体８０の手でドアノブ７６を掴み、このノブ７６が人体８０から見て例えば時計回りに回動すると、このラッチボルトの先端はドア７４の端面と略面一になるように引っ込む。これにより、ドア７４の仮締りが解かれ、ドア７４は床面７０を有した部屋に向けて、或いは、この隣の部屋に向けて回動可能になり、この人体８０は床面７０を有した部屋から隣の部屋に移動できる。

一方、人体８０の手がドアノブ７６から離れると、このノブ７６はバネの付勢力によって図１に示された位置に戻り、上記ラッチボルトはドア７４の端面から突出するため、ドア７４を仮締りできる。
さらに、このドア７４の端面において、このラッチボルトの近傍にはデッドボルトが設けられている。

このデッドボルトはドア７４の本締り機能を有しており、ドア７４が施錠された状態ではデッドボルトがドア７４の端面から突出し、壁７２に強固に係合される。これに対し、ドア７４が開錠されると、このデッドボルトの先端がドア７４の端面と略面一になるので、ドア７４の本締りが解かれ、上述したラッチボルトによる仮締り状態になる。

ここで、本実施例では、電界結合を利用した通信によってドア７４の施錠や開錠が行われる。
具体的には、図１に示されるように、ドア７４の内部であってドアノブ７６の近傍には第１通信モジュール（通信装置）１０が埋設されており、人体８０の首から吊下された社員証８２には電池駆動の第２通信モジュール（外部機器）４０が設けられている。

そして、この第１通信モジュール１０は、第２通信モジュール４０に固有のＩＤ（識別信号）を認証し、ドア７４の施錠や開錠を実行している。
より詳しくは、本実施例の第１通信モジュール１０は送受信機であり、図２に示される如く、人体通信用の送受信電極１２やＧＮＤ電極２４をそれぞれ有し、送受信電極１２は、人体８０の手に触れられるドアノブ７６の表面近傍に配置されている。ＧＮＤ電極とは、回路基板のＧＮＤ、および、回路基板のＧＮＤから拡張されたＧＮＤ部分を示す。

これに対し、ＧＮＤ電極２４は、送受信電極１２を挟んで人体８０から遠い側の適宜位置に配置される。
送受信電極１２は制御部１４に電気的に接続されている。具体的には、この制御部１４は送信回路１６や受信回路２８を備え、送信回路１６は、送信信号を例えば一定の割り込み周期で送受信電極１２に向けて出力しており、その際に、電位信号を発生させて送受信電極１２を駆動する。

一方、受信回路２８には、例えば一定の割り込み周期で送受信電極１２からの受信信号が入力されており、これら送信信号と受信信号とは交互に行われる。
例えば、図４に示されるように、送信回路ＴＸが立ち上がっていないときには、受信回路ＲＸが立ち上がっており、次いで、送信回路ＴＸが立ち上がると、受信回路ＲＸが立ち下がり、この送信回路ＴＸが立ち上がっているときには受信回路ＲＸが立ち下がっている。

つまり、この立ち上がっている送信回路ＴＸと次に立ち上がっている送信回路ＴＸとのインターバル（送信信号の無信号時）で受信回路ＲＸが立ち上がっている。
送受信電極１２は、このインターバルにおける受信電界強度を検出し、この検出結果が受信回路２８に出力されている。

ここで、本実施例の受信電界強度と人体８０が受ける環境ノイズのノイズレベルとは略比例した関係にある。
具体的には、図５に示される如く、受信電界強度ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）の電圧値を縦軸に、第１通信モジュール１０に入る信号のレベルを横軸にそれぞれ採ると、受信電界強度が高くなるに連れて、この通信モジュール１０に入る信号のレベルも高くなっていることが分かる。

そして、上述のように、この受信電界強度は、送信信号が立ち上がっていないときに検出されているため、当該通信モジュール１０で検出される受信電界強度は、人体８０が受ける環境ノイズのノイズレベルに相当するのである。
また、この実施例による通信距離は、例えばＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＢＡＮ（Ｂｏｄｙ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に相当するような短い距離であり、これら各通信モジュール１０，４０は略等しい環境にある。つまり、上記の通信モジュール１０が受けるノイズレベルと第２通信モジュール４０が受けるノイズレベルとは略一致する。

しかも、本実施例の受信電界強度は、送信信号が立ち上がっていない状態であって、且つ、人体８０の手がドアノブ７６に触れる瞬間の値が送受信電極１２で検出され、電界強度計測部３２に出力されている。なお、この手がドアノブ７６に触れる瞬間とは、人体８０の手がドアノブ７６に実際に触れた時点の他、この手がドアノブ７６に触れる直前の時点も該当する。

すなわち、この電界強度計測部３２は、各通信モジュール１０，４０に共通の環境ノイズのノイズレベルを常時計測可能であるが、特に計測が必要になる環境ノイズのノイズレベルとは、人体８０が拾う環境ノイズのうち特に大きなノイズレベルになる。
本実施例の送信回路１６は送信出力決定部１８や出力実行部２０を有し、送信出力決定部１８は、電界強度計測部３２で計測されたノイズレベルに基づいて送信信号の出力レベルを決定し、出力実行部２０は、この決定された出力レベルの送信信号を第２通信モジュール４０に向けて出力している。

また、この出力実行部２０は、電界強度計測部３２で計測されたノイズレベル、或いは、送信出力決定部１８で決定された出力レベルの情報（例えばレベル４などの指標）も第２通信モジュール４０に向けて出力している。
さらに、第１通信モジュール１０はメモリ２２を有し、このメモリ２２には、当該モジュール１０に固有のＩＤが記憶されている。

一方、第２通信モジュール４０も送受信機であり、図３に示されるように、人体通信用の送受信電極４２やＧＮＤ電極５４をそれぞれ有し、送受信電極４２は、人体８０の衣服に対峙する社員証８２の裏面に配置されている。
これに対し、ＧＮＤ電極５４は、例えば写真等が付された社員証８２の表面の適宜位置に配置される。

送受信電極４２は制御部４４に電気的に接続されており、制御部４４は送信回路４６や受信回路５８を備える。この受信回路５８には、例えば一定の割り込み周期で送受信電極４２からの受信信号が入力される。なお、送信回路４６も、送信信号を例えば一定の割り込み周期で送受信電極４２に向けて出力し、その際に、電位信号を発生させて送受信電極４２を駆動している。

本実施例の受信信号は、第１通信モジュール１０に固有のＩＤや、電界強度計測部３２で計測された人体８０が拾う環境ノイズのノイズレベル、或いは、送信出力決定部１８による決定後の出力レベルの情報を復調した信号である。
ここで、この送信回路４６も送信出力決定部４８や出力実行部５０を有しているが、この送信出力決定部４８は、電界強度計測部３２で計測された人体８０が拾う環境ノイズのノイズレベル、或いは、送信出力決定部１８による決定後の出力レベルの情報を利用している。詳しくは、送信出力決定部４８は、この計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルに基づいて通信モジュール１０に返信する送信信号の出力レベルを決定している。

また、出力実行部５０は、この決定された出力レベルの送信信号を第１通信モジュール１０に向けて出力する。
第２通信モジュール４０もまたメモリ５２を有しており、このメモリ５２には、当該モジュール４０に固有のＩＤが記憶されている。
そして、第１通信モジュール１０の制御部１４が仮に正規のＩＤである旨を判定した場合には、第２通信モジュール４０が特定され、ドア７４を開錠させる。

図６，７を参照すると、第１通信モジュール１０と第２通信モジュール４０とによる人体８０を信号伝送路とした通信の動作フローチャートが示されており、以下、上述した通信システム１の本発明に係る作用について説明する。
まず、第１通信モジュール１０が第２通信モジュール４０に送信信号を出力するまでの図６に示される如く、ドア７４が施錠された状態において、同図のステップＳ６０１では、第１通信モジュール１０における送信信号の無信号時、すなわち、受信回路ＲＸが立ち上がっている、信号を検出する受信状態である。

そして、本実施例では、人体８０の手がドアノブ７６に触れる瞬間において送受信電極１２が当該瞬間の受信電界強度を検出してステップＳ６０２に進む。

このステップＳ６０２では、電界強度計測部３２が、上記瞬間の受信電界強度から人体８０が拾う環境ノイズのノイズレベルを計測し、この計測結果を送信出力決定部１８に出力してステップＳ６０３に進む。
送信出力決定部１８は、この計測されたノイズレベルが高い場合には、第２通信モジュール４０への送信信号を高い出力レベルに決定し、一方、この計測されたノイズレベルが低い場合には、送信信号を低い出力レベルを決定する。

次いで、送信出力決定部１８は、この決定結果を出力実行部２０に出力してステップＳ６０４に進み、出力実行部２０が、この通信モジュール１０に固有のＩＤに、電界強度計測部３２で計測されたノイズレベル、或いは、送信出力決定部１８による決定後の出力レベルの情報を追加した送信信号であって、この決定後の出力レベルの送信信号を出力する。

続いて、送信回路１６がこの送信信号を電気信号に変換し、制御部１４が当該信号を変調する。そして、送受信電極１２を介して第２通信モジュール４０に向けて出力して一連のルーチンを抜ける。
ここで、この制御部１４がプラスの電荷を与える電圧を送受信電極１２に印加した場合を想定すると、この送受信電極１２には電界が発生し、この送受信電極１２からの送信信号は人体８０のドアノブ７６に触れた手に達する。送受信電極１２が正極になるため、ドアノブ７６に触れた手にはマイナスの電荷が誘起される（電界結合）。

次に、この人体８０のうち社員証８２の近傍にはプラスの電荷が誘起される。このようにして人体８０に付与された電界は、その衣服を透過して第２通信モジュール４０に達する。
続いて、この第２通信モジュールが第１通信モジュール１０に送信信号を出力し、この第１通信モジュール１０がドア７４を開錠するまでの図７に示されるように、同図のステップＳ７０１では、送受信電極４２が第１通信モジュール１０からの送信信号を検出すると、第２通信モジュール４０が起動する。

そして、受信回路５８は当該検出した信号を電気信号に変換し、制御部４４が当該信号を復調してステップＳ７０２に進む。
このステップＳ７０２では、送信出力決定部４８が、電界強度計測部３２で計測された人体８０が拾う環境ノイズのノイズレベル、或いは、送信出力決定部１８で決定された出力レベルの情報を取得する。

続いてステップＳ７０３に進み、この送信出力決定部４８は、上述した計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルが高い場合には、第１通信モジュール１０に返信する送信信号を高い出力レベルに決定し、また、この計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルが低い場合には、返信する送信信号を低い出力レベルを決定する。このステップＳ７０３に至るまでに、制御部４４が当該受信したＩＤが正規のＩＤであるか否かを判別しており、仮に正規のＩＤである旨を判定した場合には、第１通信モジュール１０が特定される。

送信出力決定部４８は、この決定結果を出力実行部５０に出力してステップＳ７０４に進む。
このステップＳ７０４では、出力実行部５０が、第２通信モジュール４０に固有のＩＤであって、送信出力決定部４８による決定後の出力レベルの送信信号を出力する。

その後、送信回路４６がこの送信信号を電気信号に変換し、制御部４４が当該信号を変調し、送受信電極４２を介して第１通信モジュール１０に向けて出力すると、第２通信モジュール４０は待機状態になる。
ここで、制御部４４がプラスの電荷を与える電圧を送受信電極４２に印加した場合を想定すると、この送受信電極４２には電界が発生し、送受信電極４２からの送信信号は人体８０のうち社員証８２の近傍に達する。この送受信電極４２が正極になるため、社員証８２の近傍にはマイナスの電荷が誘起される（電界結合）。

続いて、この人体８０のうちドアノブ７６近傍の手にはプラスの電荷が誘起される。このようにして人体８０に付与された電界は第１通信モジュール１０に達する。
次に、この人体８０に付与された電界は、第１通信モジュール１０の送受信電極１２で検出され（ステップＳ７０５）、この送受信電極１２で検出した信号は受信回路２８で電気信号に変換されてステップＳ７０６に進む。

ステップＳ７０６では、制御部１４が、この信号を復調し、当該受信したＩＤが正規のＩＤであるか否かを判別している。そして、仮に正規のＩＤである場合、すなわちＹＥＳと判定したときにはステップＳ７０７に進み、第２通信モジュール４０が特定されたため、制御部１４はドア７４を開錠して一連のルーチンを抜ける。これにより、上記ラッチボルトによる仮締り状態になる。

一方、ステップＳ７０６にて、当該受信したＩＤが正規のＩＤでないときには、速やかに当該ルーチンを抜け、制御部１４はドア７４の施錠を継続し、上記デッドボルトが壁７２に強固に係合し続ける。
なお、上述した第１通信モジュール１０の送受信電極１２から人体８０を介して第２通信モジュール４０の送受信電極４２に至る電界結合、及び、第２通信モジュール４０の送受信電極４２から人体８０を介して第１通信モジュール１０の送受信電極１２に至る電界結合が信号線になるが、第１通信モジュール１０には、空気や床面７０を介して第２通信モジュール４０と電界結合する基準線があり、これら信号線及び基準線で１つの閉ループが形成されている。

つまり、図２のＧＮＤ電極２４は床面７０であるアースと電界結合し、図３のＧＮＤ電極５４も床面７０であるアースと電界結合しており、本実施例で云えば負極になる。そして、第１通信モジュール１０のＧＮＤ電極２４から空気や床面７０を介して第２通信モジュール４０のＧＮＤ電極５４に至る電界結合が基準線になる。

ところで、上述の実施例では、第１通信モジュール１０が送信信号の無信号時の受信電界強度だけに基づいて送信信号の出力レベルを決定している。
しかし、ＩＤ認証後も通信が続くような双方向通信においては、第２通信モジュール４０からの信号も考慮して当該通信モジュール４０への送信信号の出力レベルを改めて決定しても良い。

詳しくは、第１通信モジュール１０から送信し、第２通信モジュール４０から送信が返された後（Ｓ７０４の後）の通信において、図８に示された例もまた、図６の例と同様に、送受信電極１２が受信電界強度を検出する（ステップＳ８０１）。
ここで、電界強度計測部３２が、上述した受信電界強度から人体８０が拾う環境ノイズのノイズレベル、および、第２通信モジュール４０から返信された送信信号の受信信号レベルを計測し（ステップＳ８０２）、送信出力決定部１８がこの計測されたノイズレベルと受信信号レベルとに基づいて、第２通信モジュール４０に送信する送信信号の出力レベルを決定する（ステップＳ８０３）。

このステップＳ８０３に至るまでに、制御部４４が当該受信したＩＤが正規のＩＤであるか否かを判別しており、仮に正規のＩＤである旨を判定した場合には、第２通信モジュール４０が特定される。

続いて、送信出力決定部１８は、当該決定結果を出力実行部２０に出力してステップＳ８０４に進み、出力実行部２０が、このモジュール１０に固有のＩＤに、電界強度計測部３２で計測されたノイズレベル、或いは、送信出力決定部１８による決定後の出力レベルの情報を追加した送信信号であって、当該改めて決定された出力レベルの送信信号を出力する。

その後は、上記図６の実施例と同様に、制御部１４が送受信電極１２を介して第２通信モジュール４０に向けて送信信号を出力して一連のルーチンを抜ける。

実際の通信においては、ノイズレベルの変動だけでなく、人体の姿勢や送受信電極の触れ方等により、人体を介して伝わる信号レベルも変動する。そのため、図６のＳ６０３で最初に設定する送信信号の出力レベルは、ノイズレベルを考慮したレベルに加え、伝わる信号レベルの変動も考慮して、少し高めに設定する必要がある。しかし、ＩＤ認証後も通信が続くような双方向通信においては、図８に示すように、ノイズレベルと受信信号レベルとに基づいて、送信する出力レベルを決定することにより、無駄な出力を抑えることができる。
なお、このノイズレベルの検出は、受信信号レベルの検出の前、または受信信号レベルの検出の後に実施可能である。

一方、上述の各実施例では双方向通信の例で説明されているが、本発明は、片方向通信にも適用可能である。
具体的には、図９，１０に示された実施例は、社員証８２の第２通信モジュール４０からドア７４の第１通信モジュール１０のみに向かう通信である。

当該実施例の第２通信モジュール４０は送信機であり、図９に示されるように、人体通信用の送受信電極４２やＧＮＤ電極５４をそれぞれ有し、送受信電極４２は人体８０の衣服に対峙する社員証８２の裏面に配置されている。

送受信電極４２は制御部４４に電気的に接続され、この制御部４４は送信回路４６を備え、この送信回路４６は送信出力決定部４８や出力実行部５０を有する。これら送信出力決定部４８や出力実行部５０は、図２の第１通信モジュール１０と同様の機能を奏する。また、メモリ５２には、当該通信モジュール４０に固有のＩＤが記憶されている。

また、送受信電極４２は電界強度計測部６２にも電気的に接続されている。当該実施例の受信電界強度は、制御部４４からの送信回路が立ち上がっていない状態での値が送受信電極４２で検出されており、第２通信モジュール４０は常に人体８０に身に付けられた状態のため、電界強度計測部６２は、人体８０が拾う環境ノイズのノイズレベルを計測している。

この計測されたノイズレベルは送信出力決定部４８に出力される。送信出力決定部４８は、計測されたノイズレベルに追従させて通信モジュール１０への送信信号の出力レベルを決定し、出力実行部２０は、この決定された出力レベルの送信信号を第１通信モジュール１０に向けて出力する。

そして、送信回路４６は、この通信モジュール４０に固有のＩＤの送信信号であって、当該決定後の出力レベルの送信信号を電気信号に変換する。さらに、制御部４４がこの送信信号を変調して送受信電極４２に向けて出力し、第１通信モジュール１０に到達させる。なお、この第２通信モジュール４０による動作は図６で云えばステップＳ６０１〜Ｓ６０４の内容に相当する。

この第１通信モジュール１０は受信機であり、図１０に示される如く、人体通信用の受信電極１３やＧＮＤ電極２４がそれぞれ配置されている。
受信電極１３は制御部１４に電気的に接続され、受信電極１３で検出された信号は受信回路２８で電気信号に変換される。また、この制御部１４は当該信号を復調し、この受信したＩＤが正規のＩＤであるか否かを判別する。そして、制御部１４が仮に正規のＩＤである旨を判定した場合には、第２通信モジュール４０が特定され、ドア７４を開錠させることになる。なお、この第１通信モジュール１０による動作は図７で云えばステップＳ７０５〜Ｓ７０７の内容に相当する。

以上のように、本実施例によれば、まず、上述した第１，２実施例の第１通信モジュール１０（第３実施例の第２通信モジュール４０、以下、このカッコ内の符号は第３実施例の構成が該当する）は、電界強度計測部３２（６２）、送信出力決定部１８（４８）、及び出力実行部２０（５０）を備えている。

この第１通信モジュール１０（第２通信モジュール４０）から第２通信モジュール４０（第１通信モジュール１０）に向けて送信信号が出力される際に、この送信信号の無信号時の受信電界強度が検出されており、この電界強度計測部３２（６２）は、この検出された無信号時の受信電界強度から環境ノイズのノイズレベルを計測し、計測結果を送信出力決定部１８（４８）に出力する。

この送信出力決定部１８（４８）は、計測されたノイズレベルに基づいて、第２通信モジュール４０（第１通信モジュール１０）に送信する送信信号の出力レベルを決定し、この決定結果を出力実行部２０（５０）に出力する。この出力実行部２０（５０）は、送受信電極１２（４２）を介して決定された出力レベルの送信信号を第２通信モジュール４０（第１通信モジュール１０）に向けて出力している。

このように、第１通信モジュール１０（第２通信モジュール４０）から第２通信モジュール４０（第１通信モジュール１０）への送信信号の無い状態は、人体８０自体が受ける環境ノイズを特定できる状態であるため、ノイズレベルを当該送信信号の無い状態に基づいて計測すれば、人体８０自体が受ける環境ノイズを把握できる。よって、第２通信モジュール４０（第１通信モジュール１０）への送信信号の出力レベルは当該ノイズレベルを考慮して決定できる。この結果、人体８０を信号伝送路に用いた通信における真の通信性能の向上に寄与する。

また、人体８０を信号伝送路に用いた通信では、この人体８０自体が環境ノイズを拾うアンテナとして機能しており、人体８０の手がドアノブ７６、つまり、第１通信モジュール１０の送受信電極１２に触れる瞬間は、そのノイズレベルが特に大きくなる。しかし、本実施例では、この瞬間のノイズレベルが計測されているので、人体８０自体が受ける環境ノイズをより確実に把握できる。

さらに、送信出力決定部１８（４８）が、計測されたノイズレベルに追従させて第２通信モジュール４０（第１通信モジュール１０）への送信信号の出力レベルを決定していることから、この送信信号の出力レベルをノイズレベルに見合った最適な大きさにできる。よって、第２通信モジュール４０（第１通信モジュール１０）への送信信号が環境ノイズに埋もれないし、また、信号伝送路である人体８０を経由しない通信も防止できる。

さらにまた、第１，２実施例における第１通信モジュール１０の出力実行部２０は、送信信号を第２通信モジュール４０に向けて出力するのみならず、この送信信号に、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報を含めている。よって、この第１通信モジュール１０は当該情報を例えば以降の出力レベルの決定等にも利用可能になるし、また、第２通信モジュール４０も当該情報を例えば受送信時の調整等に利用可能になる。

また、第１，２実施例では、第１通信モジュール１０と人体８０に装着された第２通信モジュール４０との間では双方向通信が行われている。この人体８０に装着された第２通信モジュール４０も送信出力決定部４８や出力実行部５０を備えているが、この送信出力決定部４８は、第１通信モジュール１０で計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルの情報を用いて当該第１通信モジュール１０に返信する送信信号の出力レベルを決定しており、第２通信モジュール４０ではノイズレベルの計測が不要になるため、この第２通信モジュール４０の構成や制御を簡素化できる。

さらに、この人体８０に装着された第２通信モジュール４０は、第１通信モジュール１０からの送信信号をトリガーとして起動でき、消費電力も少なくて済む。この結果、第２通信モジュール４０の電池寿命も長くなる。
さらにまた、第１，２実施例における第２通信モジュール４０の送信出力決定部４８が、計測されたノイズレベル、或いは、決定された出力レベルに追従させて第１通信モジュール１０への送信信号の出力レベルを決定しているので、この返信される送信信号の出力レベルをノイズレベルに見合った最適な大きさにできる。よって、通信モジュール１０．４０の双方向通信においても、第１通信モジュール１０への送信信号が環境ノイズに埋もれないし、また、信号伝送路である人体８０を経由しない通信も防止できる。

また、第２実施例の第１通信モジュール１０は、その電界強度計測部３２が、無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測する他、第２通信モジュール４０から返信された送信信号の受信電界強度による受信信号レベルも計測しており、送信出力決定部１８は、前者のノイズレベルと後者の受信信号レベルとに基づいて、第２通信モジュール４０に送信する送信信号の出力レベルを改めて決定する。

このように、第２通信モジュール４０への送信信号の出力レベルを実際の通信状態を考慮して再調整可能にすれば、例えば、通信当初は高い出力レベルが必要であったが、その後は低い出力レベルで足りるようになった場合には、無駄な出力レベルによる送信を回避でき、真の通信性能を向上させつつ、消費電力も削減できる。

また、送受信電極１２，４２は人体８０と容量的に結合し、人体８０との間で信号の受信或いは送信が可能であり、ＧＮＤ電極２４も空気や床面７０であるアースを介してＧＮＤ電極５４と容量的に結合しており、これら全体で閉ループを形成している。

よって、ＲＦＩＤや、短距離無線通信等を利用した場合に比して、人体８０がドア７４のドアノブ７６を握る等の自然な動きで社員証８２とをつなぐことができ、読み取り機にかざす手間を省略でき、使い易い。また、無線は微弱な電波であっても数メートルは飛び、しかも全方位に飛ぶことから、通信情報が傍受され易いものの、本実施例の情報は、短距離無線通信等に比べ、人体８０から外部に漏洩し難く、セキュリティも確保される。さらに、通信距離が短いし、電波も放出しないため、各通信モジュール１０，４０の消費電力も少なくて済む。

さらに、各通信モジュール１０，４０が人体８０への電圧印加によって生じた電界を利用し、人体８０を信号伝送経路としており、この方式の信号は衣服や靴等を透過できるので、送受信電極１２，４２やＧＮＤ電極２４，５４は人体８０の皮膚に直接に触れない非接触通信が可能である。よって、人体８０の汗等が通信に及ぼす影響は小さく、汎用性も高くなる。

本発明は、上記各実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
上記各実施例はドア７４の開錠に具現化した例で説明しているが、本発明は、上述したＰＡＮやＢＡＮのような通信距離に用いられるアプリケーション、例えばヘッドホンと携帯型の音楽プレーヤーなどの継続した認証が必要になる場合にも当然に適用可能である。

また、上記各実施例の電界方式を利用すれば、汗等による通信への影響が小さく、衣服等を介した通信が可能となるため、汎用性も高くなるものの、人体が信号線及び基準線になる電流方式を利用しても良い。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、人体が受ける環境ノイズを把握し、真の通信性能の向上を達成できるとの効果を奏する。

１ 通信システム
１０ 第１通信モジュール（通信装置、外部機器）
１８ 送信出力決定部
２０ 出力実行部
３２ 電界強度計測部
４０ 第２通信モジュール（外部機器、通信装置）
４８ 送信出力決定部
５０ 出力実行部
６２ 電界強度計測部
８０ 人体

Claims (8)

1. 人体を信号伝送路として外部機器との間で通信する通信装置であって、
   該通信装置は、
   前記外部機器に向けて出力される送信信号の無信号時の受信電界強度が検出されており、この検出された無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測する電界強度計測部と、
   前記計測されたノイズレベルに基づいて、前記外部機器に送信する送信信号の出力レベルを決定する送信出力決定部と、
   該決定された出力レベルの送信信号を前記外部機器に向けて出力する出力実行部と
   を具備したことを特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置であって、
   前記無信号時の受信電界強度は、前記外部機器への送信信号が立ち上がっておらず、且つ、前記人体が前記外部機器に触れる瞬間の受信電界強度であることを特徴とする通信装置。
3. 請求項１又は２に記載の通信装置であって、
   前記送信出力決定部は、前記計測されたノイズレベルが高い場合に高い出力レベルを決定する一方、前記計測されたノイズレベルが低い場合に低い出力レベルを決定していることを特徴とする通信装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の通信装置であって、
   前記出力実行部は、前記計測されたノイズレベル、或いは、前記決定された出力レベルの情報を含めた前記送信信号を前記外部機器に向けて出力することを特徴とする通信装置。
5. 請求項４に記載の通信装置であって、
   前記外部機器は、前記人体に装着された通信モジュールであり、
   該装着された通信モジュールは、
   前記計測されたノイズレベル、或いは、前記決定された出力レベルの情報に基づいて、前記通信装置に返信する送信信号の出力レベルを決定する送信出力決定部と、
   該決定された出力レベルの送信信号を前記通信装置に向けて出力する出力実行部と
   を備えたことを特徴とする通信装置。
6. 請求項５に記載の通信装置であって、
   前記送信出力決定部は、前記計測されたノイズレベル、或いは、前記決定された出力レベルが高い場合に高い出力レベルを決定する一方、前記計測されたノイズレベル、或いは、前記決定された出力レベルが低い場合に低い出力レベルを決定していることを特徴とする通信装置。
7. 請求項１から４のいずれか一項に記載の通信装置であって、
   前記外部機器から返信された送信信号の受信電界強度がさらに検出されており、
   前記電界強度計測部は、この検出された送信信号の受信電界強度から受信信号レベルを計測し、
   前記送信出力決定部は、この計測された受信信号と、この受信信号の検出の前、または後に検出されたノイズレベルに基づいて、前記外部機器に送信する送信信号の出力レベルを改めて決定していることを特徴とする通信装置。
8. 人体を信号伝送路として第１通信モジュールと第２通信モジュールとの間で通信する通信方法であって、
   前記第１通信モジュールが、前記第２通信モジュールに向けて送信信号を出力する際に、この送信信号が立ち上がっておらず、且つ、前記人体が前記外部機器に触れる瞬間である無信号時の受信電界強度を検出するステップと、
   該第１通信モジュールが、この検出された無信号時の受信電界強度からノイズレベルを計測するステップと、
   該第１通信モジュールが、前記計測されたノイズレベルの高低に追従させ、前記第２通信モジュールに送信する送信信号の出力レベルを決定するステップと、
   該第１通信モジュールが、該決定された出力レベルの送信信号を、前記計測されたノイズレベル、或いは、前記決定された出力レベルの情報とともに、前記第２通信モジュールに向けて出力するステップと、
   該第２通信モジュールが、前記計測されたノイズレベル、或いは、前記決定された出力レベルの情報の高低に追従させ、前記第１通信モジュールに返信する送信信号の出力レベルを決定するステップと、
   該第２通信モジュールが、該決定された出力レベルの送信信号を前記第１通信モジュールに向けて出力するステップと
   から構成される通信方法。

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