JP2011199742A

JP2011199742A - 電界通信装置用比較器、電界通信装置及び比較方法

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Publication number: JP2011199742A
Application number: JP2010066303A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Kawano; 龍介川野; Katsuyuki Ochiai; 克幸落合; Tsutomu Mizota; 勉溝田; Mieko Kanmuri; 美恵子冠; Mitsuru Shinagawa; 満品川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: JP5147884B2

Abstract

【課題】物体が近接した場合の空間伝搬を効果的に抑制すること。
【解決手段】電極３で受信した入力信号の値を冪乗（Ｖ→Ｖ^２）し、冪乗に変換後の入力信号の値Ｖ^２を用いて基準値Ｖｔｈと比較するため、記憶回路１１に記憶しておく基準値Ｖｔｈの設定マージンを増加することができ、これによって基準値Ｖｔｈの微調整が可能となるので、結果として、空間伝搬により伝達された信号を雑音として確実に排除することができ、所持者Ａが他人Ｂに近接した場合の空間伝搬を効果的に抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極から電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行う技術に関する。

従来より、電界伝達媒体に対して送信すべき情報に基づく電界を誘起させ、また、電界伝達媒体に誘起された電界を検出して通信を行う電界通信装置が提案されている（特許文献１参照）。

現在では、このような電界通信装置を、例えば、所定エリア内への入場可否を制御するゲートに適用することが可能となっている。具体的には、ゲートに用いるゲート用電界通信装置に接続された床電極を当該ゲートの入口手前に配置しておき、携帯用電界通信装置の所持者が上記ゲートを通過して床電極に接触した場合に、電界伝達媒体としての上記所持者を介して伝達してきた携帯用電界通信装置の識別情報等を床電極で受信し、予め登録された識別情報を用いてゲートを通過しようと試みる上記所持者を認証し、認証可の場合にのみゲートを通過させる通過許容信号をゲートに送信することが可能となっている。

しかしながら、上記所持者が他人に近接した場合には、当該他人との間に浮遊容量に基づく伝達経路が形成されるため、空間を伝搬して所持者の識別情報が所持者から他人に伝わるという予期しない動作を行うことがある。例えば、図５（ａ）に示すように、所持者Ａの前方に存在している他人Ｂが床電極３に接触した状態で所持者Ａが他人Ｂに近接した場合には、所持者Ａが所持する携帯用電界通信装置５と他人Ｂとの間の近接空間に浮遊容量Ｃが発生し、当該浮遊容量Ｃに基づく伝達経路を介して所持者Ａの識別情報が床電極３に伝達されてしまう。これにより、ゲート用電界通信装置１００は、携帯用電界通信装置５の非所持者である他人Ｂを所持者Ａとして誤認証・誤認識することになる。

そこで、このような誤認証・誤認識を回避するべく、ゲート用電界通信装置１００は、携帯用電界通信装置５から送信された識別情報等の信号を入力した場合に、入力された入力信号の大きさ（信号強度）を予め設定された一定の基準値Ｖｔｈと比較し、当該基準値Ｖｔｈ以下の入力信号については空間伝搬により伝達された雑音（ノイズ）であるとして排除し（図５（ａ）参照）、当該基準値Ｖｔｈを超える入力信号については携帯用電界通信装置５の所持者Ａがゲートを通過しようとしているとして判定処理を行っていた（図５（ｂ）参照）。

なお、図５に示す入力信号は、識別情報等の信号成分（Ｓｉｇｎａｌ）の大きさと伝搬等による雑音成分（Ｎｏｉｓｅ）の大きさとをブロックで模式的に示している。

特開２００３−３２４３９５号公報

前述の方法は、空間を介して伝搬される入力信号が空間伝搬によらないで伝達される入力信号よりも小さいことを利用し、それら入力信号の大きさの間に基準値Ｖｔｈを設定しておくことにより、入力信号が雑音であるか否かを判定している。

しかしながら、所持者Ａと他人Ｂとの間の距離Ｄが極めて小さい場合には、空間伝搬によって伝達した信号が図５（ｂ）に示した状態と近い入力信号の大きさとなり、設定された基準値Ｖｔｈを超える大きさの信号が入力されるため、空間伝搬によって混入する雑音として入力信号を適切に排除できないという問題があった。なお、上記の雑音であるとして排除するという表現は、空間伝搬によって混入する信号を雑音とした場合に、Ｓ／Ｎが悪いために信号成分が雑音成分に埋もれてしまい、信号と雑音が区別できなくなることも意味している。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、物体が近接した場合の空間伝搬を効果的に抑制することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、電極から電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置に配備される電界通信装置用比較器において、一定の基準値を記憶しておく記憶回路と、前記電極で受信した受信信号の値を冪乗する冪乗回路と、前記基準値と冪乗後の受信信号の値とを比較する比較回路と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、電極で受信した受信信号の値を冪乗し、冪乗後の受信信号の値を用いて基準値と比較するため、記憶回路に記憶しておく基準値の設定マージンを増加することができ、これによって基準値の微調整が可能となるので、結果として、空間伝搬により伝達された信号を雑音として確実に排除することができ、物体が近接した場合の空間伝搬を効果的に抑制することができる。

請求項２に記載の本発明は、前記冪乗回路が、前記電極で受信した受信信号を複数に分配する分配回路と、分配された各受信信号の値をそれぞれ対数に変換する複数の対数変換回路と、変換された前記各受信信号の値の対数を加算する加算回路と、加算された値を逆対数に変換する逆対数変換回路と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の電界通信装置用比較器と、前記電界通信装置用比較器での比較の結果、前記冪乗後の受信信号の値が前記基準値以下の場合に、前記電極で受信した受信信号を雑音として処理する制御回路と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、電極から電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置に配備される電界通信装置用比較器で処理する比較方法において、一定の基準値を記憶回路に記憶しておく第１のステップと、前記電極で受信した受信信号の値を冪乗する第２のステップと、前記基準値と冪乗後の受信信号の値とを比較する第３のステップと、を有することを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、前記第２のステップは、前記電極で受信した受信信号を複数に分配するステップと、分配された各受信信号の値をそれぞれ対数に変換するステップと、変換された前記各受信信号の値の対数を加算するステップと、加算された値を逆対数に変換するステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、物体が近接した場合の空間伝搬を効果的に抑制することができる。

電界通信装置用比較器の機能ブロック構成の一例を示す図である。冪乗回路の機能ブロック構成の一例を示す図である。冪乗回路による作用を説明する説明図である。電界通信装置の処理動作を示す図である。従来の電界通信装置の動作を説明する図である。

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。

図１は、電界通信装置用比較器の機能ブロック構成を示す図である。この電界通信装置用比較器１は、記憶回路１１と、冪（べき）乗回路１２と、コンパレータ１３とで構成され、電極３から電界を電界伝達媒体に誘起して他の電界通信装置と電界通信を行うことが可能な電界通信装置１００の内部に配備される。以下、これら各機能部の機能について説明した後に、その作用効果について後述する。

記憶回路１１は、コンパレータ１３での比較に用いる一定の基準値Ｖｔｈを設定及び読出可能に記憶しておく機能を有している。このような基準値Ｖｔｈとしては、例えば、図５（ａ）に示したように携帯用電界通信装置５の所持者Ａから他人Ｂへ空間を介して伝搬された雑音としての入力信号と、図５（ｂ）に示したように空間伝搬でなく伝達された本来的に正しい入力信号とを判定するための判定閾値が設定されている。なお、このような記憶回路１１としては、例えばメモリやストレージ等で構成することが可能である。

冪乗回路１２は、コンパレータ１３の前段に配置され、電極３で受信した入力信号の値（Ｖ）を冪乗（Ｖ^ｎ：次数ｎは２以上の自然数）に変換して、後段のコンパレータ１３に変換後の入力信号の値Ｖ^ｎを出力する機能を有している。

コンパレータ１３は、冪乗回路１２から出力された変換後の入力信号の値Ｖ^ｎを受け取り、受け取った変換後の入力信号の値Ｖ^ｎと記憶回路１１に設定されている基準値Ｖｔｈとを比較して、その比較結果を電界通信装置１００に出力する機能を有している。

なお、電界通信装置１００には、電界通信装置用比較器１から出力された比較結果に基づいて認証する処理や、認証結果に基づいてエリア内への入場が許容できる場合には通過許容信号をゲートに送信する処理等を行う制御回路２を有するが、ここでは具体的な処理内容の説明は省略するものとする。また、電界通信装置１００が他の電界通信装置（例えば、図５に示した携帯用電界通信装置５）と信号の送受信を電界により行う具体的技術については特許文献１（特に、図２及びその説明箇所）に記載されたものと同様であるため、ここではその説明を省略するものとする。

次に、冪乗回路１２の具体的構成について説明する。冪乗回路１２は、複数段の論理演算回路により入力信号の値ＶをＶ^ｎに変換することを実現し、図２に示すように、電極３で受信した入力信号を２つの入力信号に分配する分配回路３１と、分配された２つの入力信号の値（Ｖ）をそれぞれ対数に変換する２つの対数変換回路３２ａ，３２ｂと、変換された各入力信号の値（ｌｎＶ）の対数を加算する加算回路３３と、加算された値（ｌｎＶ^２＝ｌｎＶ＋ｌｎＶ）を逆対数に変換することにより受信した入力信号の値ＶをＶ^ｎに変換する逆対数変換回路３４とで構成される。

なお、冪乗回路１２の構成は、図２に示された構成に限られるものではなく、ＡＮＤ回路やＮＯＲ回路等の多様な論理演算回路や、乗算、加算、減算、除算等を行う多様なアナログ演算回路を用いて入力信号の値を冪乗に変換可能であればどのような構成であってもよい。また、次数ｎの値を３以上にしたい場合には、当該所望する数に比例する数の対数変換回路３２を設けることで実現可能となる。なお、実験結果から、次数ｎは２次から４次の範囲に設定することが望ましい。

次に、冪乗回路１２による作用について説明する。図３は、冪乗回路によって電界通信装置用比較器１や電界通信装置１００に与えられる作用を説明する説明図である。前述したように、電極３を通じて電界通信装置用比較器１に入力される入力信号の値Ｖは、空間伝搬の場合（図５（ａ）参照、図３に示すＤ１）には小さく、携帯用電界通信装置５の所持者Ａが他人Ｂに接近するに従って次第に大きくなり、電界伝達媒体である所持者Ａが床電極３に接触した場合（図５（ｂ）参照、図３に示すＤ２）に最も大きくなる。入力信号の値Ｖは、空間伝搬の距離Ｄにおよそ比例して、減少する。冪乗回路１２がない場合には、図３に示す設定マージンＶｍ１の範囲内で基準値Ｖｔｈを設定する必要がある。入力信号の値Ｖが基準値Ｖｔｈ以上の信号の場合は、空間伝搬と他人Ｂを介しても、所持者Ａと判断する。

一方、冪乗回路１２がコンパレータ１３の前段に設けられた場合には、冪乗回路１２により入力信号が冪乗に変換されるので、基準値Ｖｔｈの設定マージンを、設定マージンＶｍ１よりも大きい設定マージンＶｍ２に増加することが可能となる。図３に示す例では、冪乗回路の次数が２次である。この時に、入力信号の値Ｖ^２は距離Ｄ^２におよそ比例して減少するため、従来の１次よりも距離Ｄに対して入力信号の減衰量が大きい。これにより、基準値Ｖｔｈの微調整、すなわち判別する空間伝搬の距離Ｄの調整が可能となるので、空間伝搬により伝達された入力信号を雑音として確実に排除することができる。

次に、電界通信装置１００の処理動作について説明する。図４は、電界通信装置の処理動作を示すフロー図である。最初に、電極３により、他の電界通信装置から電界により送信された信号が受信される（Ｓ１）。

次いで、冪乗回路１２により、受信した入力信号の値が冪乗に変換される（Ｓ２）。

次いで、コンパレータ１３により、記憶回路１１から基準値Ｖｔｈが読み出され、Ｓ２で冪乗に変換された入力信号の値が当該基準値Ｖｔｈと比較される（Ｓ３）。

最後に、制御回路２により、電界通信装置用比較器１での比較の結果、冪乗に変換後の入力信号の値が基準値Ｖｔｈ以下の場合に、電極３で受信した入力信号は雑音として処理され（Ｓ４）、冪乗に変換後の入力信号の値が基準値Ｖｔｈを超える場合に、入力信号は雑音でないとして処理される（Ｓ５）。

本実施の形態によれば、電極３で受信した入力信号の値を冪乗（Ｖ→Ｖ^２）し、冪乗に変換後の入力信号の値Ｖ^２を用いて基準値Ｖｔｈと比較するため、記憶回路１１に記憶しておく基準値Ｖｔｈの設定マージンを増加することができ、これによって基準値Ｖｔｈの微調整が可能となるので、結果として、空間伝搬により伝達された信号を雑音として確実に排除することができ、所持者Ａが他人Ｂに近接した場合の空間伝搬を効果的に抑制することができる。

１…電界通信装置用比較器
１１…記憶回路
１２…冪乗回路
１３…コンパレータ（比較回路）
２…制御回路
３…床電極、電極
３１…分配回路
３２，３２ａ，３２ｂ…対数変換回路
３３…加算回路
３４…逆対数変換回路
５…携帯用電界通信装置
１００…電界通信装置、ゲート用電界通信装置
Ａ…所持者
Ｂ…他人
Ｃ…浮遊容量
Ｄ…距離
Ｓ１〜Ｓ５…ステップ

Claims

電極から電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置に配備される電界通信装置用比較器において、
一定の基準値を記憶しておく記憶回路と、
前記電極で受信した受信信号の値を冪乗する冪乗回路と、
前記基準値と冪乗後の受信信号の値とを比較する比較回路と、
を有することを特徴とする電界通信装置用比較器。
前記冪乗回路は、
前記電極で受信した受信信号を複数に分配する分配回路と、
分配された各受信信号の値をそれぞれ対数に変換する複数の対数変換回路と、
変換された前記各受信信号の値の対数を加算する加算回路と、
加算された値を逆対数に変換する逆対数変換回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の電界通信装置用比較器。
請求項１又は請求項２に記載の電界通信装置用比較器と、
前記電界通信装置用比較器での比較の結果、前記冪乗後の受信信号の値が前記基準値以下の場合に、前記電極で受信した受信信号を雑音として処理する制御回路と、
を有することを特徴とする電界通信装置。
電極から電界を電界伝達媒体に誘起して電界通信を行うことが可能な電界通信装置に配備される電界通信装置用比較器で処理する比較方法において、
一定の基準値を記憶回路に記憶しておく第１のステップと、
前記電極で受信した受信信号の値を冪乗する第２のステップと、
前記基準値と冪乗後の受信信号の値とを比較する第３のステップと、
を有することを特徴とする比較方法。
前記第２のステップは、
前記電極で受信した受信信号を複数に分配するステップと、
分配された各受信信号の値をそれぞれ対数に変換するステップと、
変換された前記各受信信号の値の対数を加算するステップと、
加算された値を逆対数に変換するステップと、
を有することを特徴とする請求項４に記載の比較方法。