JP4131971B2

JP4131971B2 - トランシーバおよび受信システム

Info

Publication number: JP4131971B2
Application number: JP2005138841A
Authority: JP
Inventors: 克幸落合; 満品川; 愛一郎佐々木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: JP2006319566A

Description

本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行うトランシーバ、および、電界伝達媒体に誘起した電界を検出して情報の受信を行う受信システムに関する。

携帯端末の小型化および高性能化によりウェアラブルコンピュータが注目されているが、図６はこのようなウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ７はそれぞれトランシーバ９を介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行うとともに、更に手足の先端で触れられるよう壁や床に設けられたトランシーバ９ａ、９ｂとケーブルとを介して外部に設けられたパソコン（ＰＣ）８と通信を行っている。

ここで、このようなウェアラブルコンピュータ７間、およびウェアラブルコンピュータ７とＰＣ８間とのデータ通信に使用されるトランシーバ９は、例えば、図７に示すような構成をしており、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用していて、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うものである。

より詳しくは、トランシーバ９は、コンピュータ６からの送信データを入出力（Ｉ／Ｏ）回路９０１を介して受け取ると、この送信データを送信部９０２を介して送受信電極９０３に供給し、該送受信電極９０３および絶縁膜９０４を介して電界伝達媒体に電界を誘起させ、この電界を電界伝達媒体の他の部位に伝達させるようになっている。また、電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜９０４を介して送受信電極９０３で検出し、この電界を電界検出光学部９０５に結合して電気信号に変換するようになっている。そして、この電気信号は、信号処理回路９０６で増幅、雑音除去などの信号処理を施され、更に波形整形回路９０７で波形整形されてから、入出力（Ｉ／Ｏ）回路９０１を介してコンピュータ６に出力されるようになっている。

尚、この出願に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
特開２００１−３５２２９８号公報

図８は、図６に示すウェアラブルコンピュータ７およびトランシーバ９の概略断面図である。図示するトランシーバ９は、絶縁した電極側９０３、９０４である裏側Ｂに、人間（電界伝達媒体）の体の一部（例えば、指など）が触れると、正極の受信信号がトランシーバ９に入力される。一方、絶縁した電極側９０３、９０４と反対側の表側Ａ（コンピュータ７側）に人間の体の一部が触れると、信号の極性が反転した負極の受信信号がトランシーバ９に入力されてしまう。

極性が反転した負極の信号が入力された場合、データ（ビット列）も反転してしまうため、受信したパケットがエラーになるなどの通信エラーが発生してしまう。したがって、ユーザは、トランシーバ９の裏側Ｂを事前に確認し、必ず裏側Ｂに接触して使用する必要がある。

しかしながら、上述した生体通信に用いるトランシーバ９においては、衣服のポケット入れて装着（使用）する場合、鞄に入れて使用する場合、または、トランシーバ９を手で持つ場合など様々な使用の形態が考えられる。そのため、トランシーバ９の裏側Ｂを事前に確認し、必ず裏側Ｂに接触して使用することは、ユーザにとって負荷が大きい（使い勝手が悪い）場合がある。また、必ず裏側Ｂに接触して使用することが、困難な場合もある。

本発明は、上記目的を解決するためになされたものであり、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行うトランシーバにおいて、ユーザがトランシーバの電極側（裏側）を意識することなしに、適切な通信を行うことができるトランシーバを提供することを目的とする。

また、電界伝達媒体に誘起した電界を検出して情報の受信を行う受信システムにおいて、ユーザがトランシーバの電極側（裏側）を意識することなしに、適切な通信を行うことができる受信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行うトランシーバにおいて、前記検出した電界を受信して前記情報を含んだ受信信号に変換し出力する出力手段と、グランド電位よりも高い電位の前記受信信号を検出して、第１のパルス波に変換する波形整形手段と、前記グランド電位より高い電位差をもって設定した正極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記正極側閾値よりも高い電位の前記受信信号を検出し、第２のパルス波に変換する正極電位比較手段と、前記グランド電位より低い電位差をもって設定した負極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記負極側閾値よりも低い電位の前記受信信号を検出し、第３のパルス波に変換する負極電位比較手段と、前記第２のパルス波に基づいて第１のマスク信号を生成する正極ウィンドウ生成手段と、前記第３のパルス波に基づいて第２のマスク信号を生成する負極ウィンドウ生成手段と、前記第１のマスク信号と前記第２のマスク信号とを比較して、前記第２のマスク信号が先行する場合、前記受信信号を負極の信号と判定し、前記第２のマスク信号に基づいて第３のマスク信号を生成する極性判定手段と、前記第３のマスク信号によるゲート期間において、前記第１のパルス波を反転させる極性反転手段と、を備える。

また、請求項２記載の本発明は、電界伝達媒体に誘起した電界を検出して情報の受信を行う受信システムにおいて、前記検出した電界を受信して前記情報を含んだ受信信号に変換し出力する出力手段と、グランド電位よりも高い電位の前記受信信号を検出して、第１のパルス波に変換する波形整形手段と、前記グランド電位より高い電位差をもって設定した正極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記正極側閾値よりも高い電位の前記受信信号を検出し、第２のパルス波に変換する正極電位比較手段と、前記グランド電位より低い電位差をもって設定した負極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記負極側閾値よりも低い電位の前記受信信号を検出し、第３のパルス波に変換する負極電位比較手段と、前記第２のパルス波に基づいて第１のマスク信号を生成する正極ウィンドウ生成手段と、前記第３のパルス波に基づいて第２のマスク信号を生成する負極ウィンドウ生成手段と、前記第１のマスク信号と前記第２のマスク信号とを比較して、前記第２のマスク信号が先行する場合、前記受信信号を負極の信号と判定し、前記第２のマスク信号に基づいて第３のマスク信号を生成する極性判定手段と、前記第３のマスク信号によるゲート期間において、前記第１のパルス波を反転させる極性反転手段と、を備える。

本発明によれば、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行うトランシーバにおいて、ユーザがトランシーバの電極側（裏側）を意識することなしに、適切な通信を行うことができるトランシーバを提供することができる。

また、本発明によれば、電界伝達媒体に誘起した電界を検出して情報の受信を行う受信システムにおいて、ユーザがトランシーバの電極側（裏側）を意識することなしに、適切な通信を行うことができる受信システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るトランシーバ１の概略構成図である。図１に示すトランシーバ１は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用していて、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行うトランシーバである。

より詳しくは、トランシーバ１は、コンピュータ６からの送信データを入出力（Ｉ／Ｏ）回路９０１を介して受け取ると、この送信データを送信部９０２を介して送受信電極９０３に供給し、該送受信電極９０３および絶縁膜９０４を介して電界伝達媒体に電界を誘起させ、この電界を電界伝達媒体の他の部位に伝達させる。また、電界伝達媒体に誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜９０４を介して送受信電極９０３で検出し、この電界を電界検出光学部９０５に結合して電気信号に変換する。そして、この電気信号は、信号処理回路９０６で増幅、ノイズ除去などの信号処理を施され、更に波形整形回路９０７で波形整形がなされる。

そして、本実施形態のトランシーバ１は、極性判定回路１１０および極性反転処理回路１２０を備えることにより、波形整形回路９０７から出力される信号の極性を判別し、負極の信号の場合は、波形整形回路９０７から出力される信号を反転させて入出力（Ｉ／Ｏ）回路９０１に出力する。

以下に、極性判定回路１１０について、より詳細に説明する。

図２は、極性判定回路１１０の構成を具体的に示す図である。極性判定回路１１０は、信号処理回路９０６から入力された受信信号が、正極の信号か、あるいは、負極の信号かを判別し、制御信号（ＯＮまたはＯＦＦ）を極性反転処理回路１２０に送出する回路となっている。極性判定回路１１０は、図示するように、正極コンパレータ部１１１と、正極ウィンドウ生成部１１２と、負極コンパレータ部１１３と、負極ウィンドウ生成部１１４と、極性判定部１１５と、を備える。この極性判定回路１１０における各部１１１〜１１５の作用については、図４に示す入力波形例を用いて後述する。

次に、交流（ＡＣ：alternating current）成分などからなる入力アナログ信号（受信信号）の特性について説明する。

図３（ａ）は、信号処理回路９０６から入力される正極の受信信号の波形例である。正極の受信信号は、図示するように、最初にアナロググランドＧの電位を基準として正極側に大きく振幅する（ａ１）。そして、正極の受信信号は、やがてアナロググランドＧを中心とした安定した振幅（ａ２）となる特性を有する。

図３（ｂ）は、信号処理回路９０６から入力される負極の受信信号の波形例である。負極の受信信号は、図示するように、最初にアナロググランドＧの電位を基準として負極側に大きく振幅する（ｂ１）。そして、負極の受信信号は、やがてアナロググランドＧを中心とした安定した振幅（ｂ２）となる特性を有する。本実施形態では、このような受信信号の特性を用いて受信信号の極性を判定する。

次に、極性判定回路１１０の作用を、図４に示す入力波形例を用いて説明する。
図４（ａ）は、信号処理回路９０６から入力される受信信号の波形の一例を示したものである。図示する入力波形は、最初にアナロググランドＧの電位を基準として負極側に大きく振幅している波形例（すなわち、負極の受信信号の波形例）である。そして、本実施形態では、受信信号の極性を判別するために、正極判定用閾値Ｓ１および負極判定用閾値Ｓ２の２つの閾値を用いることとする。

正極判定用閾値Ｓ１は、アナロググランドＧの電位を基準として所定の電位差をもって正極側に設定される閾値である。すなわち、正極判定用閾値Ｓ１は、最初に正極側に振幅する正極の受信信号を判別するための閾値である。負極判定用閾値Ｓ２は、アナロググランドＧの電位を基準として所定の電位差をもって負極側に設定される閾値である。すなわち、負極判定用閾値Ｓ２は、最初に負極側に振幅する負極の受信信号を判別するための閾値である。

本実施形態では、波形整形回路９０７に、図４（ａ）に示す波形の受信信号が入力されたものとする。このとき、波形整形回路９０７は、入力された受信信号を、アナロググランドＧを基準として、ＨレベルとＬレベルに区分する。すなわち、波形整形回路９０７は、受信信号の電位をアナロググランドＧの電位と比較して、ＨレベルまたはＬレベルの信号を出力し、図４（ｂ）に示すようなパルス波（デジタル信号）を生成し、出力する。

また、極性反転回路１１０の正極コンパレータ部１１１は、図４（ａ）に示す波形の受信信号を入力する。そして、正極コンパレータ部１１１は、入力された受信信号を、正極判定用閾値Ｓ１を基準としてＨレベルとＬレベルに区分する。すなわち、正極コンパレータ部１１１は、受信信号の電位を正極判定用閾値Ｓ１の電位と比較して、ＨレベルまたはＬレベルの信号を出力し、図４（ｃ）に示すようなパルス波（デジタル信号）を生成し、出力する。

そして、正極ウィンドウ生成部１１２は、正極コンパレータ部１１１が出力したパルス波を入力する。そして、正極ウィンドウ生成部１１２は、入力したパルス波のパルス幅（ウィンドウ）各々を、所定の時間、時間軸方向に引き延ばす。そして、正極ウィンドウ生成部１１２は、パルス幅を引き延ばした各パルス波の和を演算し、図４（ｄ）に示すような正極マスクウィンドウ（ゲート期間）を生成し、出力する。

また、負極コンパレータ部１１３は、図４（ａ）に示す波形の受信信号を入力する。そして、負極コンパレータ部１１３は、入力された受信信号を、負極判定用閾値Ｓ２を基準としてＨレベルとＬレベルに区分する。すなわち、負極コンパレータ部１１３は、受信信号の電位を負極判定用閾値Ｓ２の電位と比較して、ＨレベルまたはＬレベルの信号を出力し、図４（ｅ）に示すようなパルス波（デジタル信号）を生成し、出力する。

そして、負極ウィンドウ生成部１１４は、負極コンパレータ部１１３が出力したパルス波を入力する。そして、負極ウィンドウ生成部１１４は、入力したパルス波のパルス幅（ウィンドウ）各々を、所定の時間、時間軸方向に引き延ばす。そして、負極ウィンドウ生成部１１４は、パルス幅を引き延ばした各パルス波の和を演算し、図４（ｆ）に示すような負極マスクウィンドウ（ゲート期間）を生成し、出力する。

そして、極性判定部１１５は、正極ウィンドウ生成部１１２が出力した正極マスクウィンドウ（図４（ｄ））と、負極ウィンドウ生成部１１４が出力した負極マスクウィンドウ（図４（ｆ））とを比較し、どちらのマスクウィンドウが先行しているかを判別する。図示する例では、負極マスクウィンドウが先行している。すなわち、入力された受信信号は、最初に負極判定用閾値Ｓ２を超えて負極側に振幅していることを示している。したがって、この場合、極性判定部１１５は、入力された受信信号を負極の信号と判別する。この場合、極性判定部１１５は、極性反転処理回路１２０を起動させる制御信号（ＯＮ信号）を出力するために、図４（ｇ）に示すような制御マスクウィンドウを生成し、出力する。なお、極性判定部１１５は、負極マスクウィンドウを、所定の時間、時間軸方向に引き延ばして、制御マスクウィンドウを生成する。

なお、正極マスクウィンドウが先行している場合、入力された受信信号は、最初に正極判定用閾値Ｓ１を超えて正極側に振幅していることを示している。したがって、この場合、極性判定部１１５は、入力された受信信号を正極の信号と判別する。この場合、極性判定部１１５は、極性反転処理回路１２０を起動する必要がないため制御信号（ＯＦＦ信号）を出力する。

そして、極性反転処理回路１２０は、極性判定部１１５から入力される「ＯＮ」の制御信号を受け付けて、波形整形回路９０７が出力したパルス波（図４（ｂ）を反転させて、図４（ｈ）に示すような出力信号を生成し、出力する。すなわち、極性反転処理回路１２０は、制御マスクウィンドウ（図４（ｇ））のゲート期間において、波形整形回路９０７が出力したパルス波を反転させることにより、負極の信号を正極の信号に変換する。

したがって、本実施形態によれば、極性判定回路１１０が、正極判定用閾値Ｓ１および負極判定用閾値Ｓ２を用いて信号の極性を判定する。これにより、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行うトランシーバ１を用いて、ユーザがトランシーバの電極側（裏側）を意識することなしに、適切な通信を行うことができる。

すなわち、ユーザは、トランシーバ９の電極側（裏側）を事前に確認する必要がなくなり、トランシーバ１のどこに接触しても適切な通信を行うことができる。これにより、衣服のポケット入れてトランシーバ１を装着（使用）する場合、鞄にトランシーバ１を入れて使用する場合、または、トランシーバ１を手で持つ場合など様々な使用形態において、ユーザは、電極側（裏側）を意識することなく、より容易にトランシーバを使用することができる。

また、本実施形態では、極性判定回路１１０が信号の極性を判定し、負極の信号の場合は、極性反転処理回路１２０が信号を反転させる。これにより、通信相手のコンピュータ装置が、誤って極性の反転したデータ（負極のデータ）を送信した場合であっても、適切な通信を行うことができる。また、本実施形態では、複数の通信相手のコンピュータ装置が、それぞれ異なる極性のデータを送信する場合であっても、データ各々の極性を判定するため、適切な通信を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができる。例えば、本実施形態では、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行うトランシーバ１を例に本発明を説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、電界伝達媒体に誘起した電界を検出して情報の受信を行う受信システムに適用することとしてもよい。

また、本実施形態のトランシーバ１は、コンピュータ６（ウェアラブルコンピュータ７を含む）に内蔵されていてもよい。図５（ａ）は、トランシーバ１を内蔵したコンピュータ６の外観図の一例である。図５（ａ）に示すコンピュータ６は、ディスプレイ６１と、操作ボタン６２とを有するものとする。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すコンピュータ６を透過して示した説明図である。図５（ｂ）に示すコンピュータ６の内部には、トランシーバ１の絶縁した電極９０３、９０４と、トランシーバ１の絶縁した電極以外の部分９０１、９０２、９０５〜９０７、１１０、１２０と、を有する。

図５（ｃ）は、図５（ａ）に示すコンピュータ６の概略断面図である。図５（ｃ）に示すコンピュータ６は、絶縁した電極側９０３、９０４である裏側Ｂに、人間（電界伝達媒体）の体の一部（例えば、指など）が触れると、正極の受信信号がトランシーバ９に入力される。この場合、トランシーバ９は、受信信号を反転することなくコンピュータ６に正極の受信信号を出力する。

一方、絶縁した電極側９０３、９０４と反対側の表側Ａに人間の体の一部が触れると、信号の極性が反転した負極の受信信号がトランシーバ９に入力される。この場合、トランシーバ９は、負極の受信信号を反転して正極の受信信号に変換し、変換した正極の受信信号をコンピュータ６に出力する。

本発明の実施の形態に係るトランシーバの概略構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係るトランシーバの極性判定回路の構成を示すブロック図である。正極の受信信号、および負極の受信信号の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係るトランシーバの極性判定回路および極性反転処理回路の作用を示す波形例である。トランシーバを内蔵したコンピュータの外観図、説明図および概略断面図の一例を示す図である。トランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。従来のトランシーバの回路構成を示すブロック図である。ウェアラブルコンピュータとトランシーバの概略断面図である。

符号の説明

１，９トランシーバ
６コンピュータ
７ウェアラブルコンピュータ
８ＰＣ
１１０極性判定回路
１１１正極コンパレータ部
１１２正極ウィンドウ生成部
１１３負極コンパレータ部
１１４負極ウィンドウ生成部
１１５極性判定部
１２０極性反転処理回路
９０１Ｉ／Ｏ回路
９０２送信部
９０３送受信電極
９０４絶縁膜
９０５電界検出光学部
９０６信号処理回路
９０７波形整形回路
９１０受信部

Claims

送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体に誘起させるとともにこの誘起した電界を検出して情報の送受信を行うトランシーバにおいて、
前記検出した電界を受信して前記情報を含んだ受信信号に変換し出力する出力手段と、
グランド電位よりも高い電位の前記受信信号を検出して、第１のパルス波に変換する波形整形手段と、
前記グランド電位より高い電位差をもって設定した正極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記正極側閾値よりも高い電位の前記受信信号を検出し、第２のパルス波に変換する正極電位比較手段と、
前記グランド電位より低い電位差をもって設定した負極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記負極側閾値よりも低い電位の前記受信信号を検出し、第３のパルス波に変換する負極電位比較手段と、
前記第２のパルス波に基づいて第１のマスク信号を生成する正極ウィンドウ生成手段と、
前記第３のパルス波に基づいて第２のマスク信号を生成する負極ウィンドウ生成手段と、
前記第１のマスク信号と前記第２のマスク信号とを比較して、前記第２のマスク信号が先行する場合、前記受信信号を負極の信号と判定し、前記第２のマスク信号に基づいて第３のマスク信号を生成する極性判定手段と、
前記第３のマスク信号によるゲート期間において、前記第１のパルス波を反転させる極性反転手段と、を備えること
を特徴とするトランシーバ。
電界伝達媒体に誘起した電界を検出して情報の受信を行う受信システムにおいて、
前記検出した電界を受信して前記情報を含んだ受信信号に変換し出力する出力手段と、
グランド電位よりも高い電位の前記受信信号を検出して、第１のパルス波に変換する波形整形手段と、
前記グランド電位より高い電位差をもって設定した正極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記正極側閾値よりも高い電位の前記受信信号を検出し、第２のパルス波に変換する正極電位比較手段と、
前記グランド電位より低い電位差をもって設定した負極側閾値と前記受信信号とを比較して、前記負極側閾値よりも低い電位の前記受信信号を検出し、第３のパルス波に変換する負極電位比較手段と、
前記第２のパルス波に基づいて第１のマスク信号を生成する正極ウィンドウ生成手段と、
前記第３のパルス波に基づいて第２のマスク信号を生成する負極ウィンドウ生成手段と、
前記第１のマスク信号と前記第２のマスク信号とを比較して、前記第２のマスク信号が先行する場合、前記受信信号を負極の信号と判定し、前記第２のマスク信号に基づいて第３のマスク信号を生成する極性判定手段と、
前記第３のマスク信号によるゲート期間において、前記第１のパルス波を反転させる極性反転手段と、を備えること
を特徴とする受信システム。