JP4209837B2 - トランシーバ - Google Patents

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４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５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

従来、トランシーバ９のノイズを取り除く方式には、受信信号が予め定めた閾値以上の波形振幅を有するか否かを判定し、閾値以上の波形振幅を有すれば、データ列（パケット）とみなして、ノイズとパケットを区別する方法がある。

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、通信環境、例えば、具体的には、通信距離、通信場所、身長、及び電極との接触面積など、により、受信する信号の振幅が大きく変動するので、最適な閾値を一意に定めることができないとともに、閾値を仮に定めたとしても上述した方法では振幅の大きなノイズを除去できないという問題がある。

本発明は、上記の問題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、ノイズを的確に除去でき、通信効率の向上を図る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。

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、前記送受信される情報は、マンチェスタ符号方式で符号化され、検出した電界を電気信号に変換する手段と、前記電気信号を波形整形し、デジタル信号とする手段と、前記デジタル信号から雑音を除去して、前記情報の信号だけを抽出する情報信号抽出手段を有し、前記情報信号抽出手段は、前記デジタル信号がＬレベルからＨレベルになるときを検出し、この検出時にＨレベルとなる第１のパルス波を生成する第１のパルス波生成手段と、前記第１のパルス波を、前記マンチュスタ符号の前記Ｈレベル及びＬレベルを保つ第１の時間及び該第１の時間の２倍である第２の時間遅らせて、所定の矩形幅を備えた矩形波を生成する矩形波生成手段と、前記デジタル信号がＨレベルからＬレベルになるときを検出し、この検出時にＨレベルとなる第２のパルス波を生成する第２のパルス波生成手段と、前記矩形波生成手段で生成された矩形波と第２のパルス波生成手段で生成された第２のパルス波の積を計算し、第３のパルス波を生成する第３のパルス波生成手段と、前記第３のパルス波生成手段で生成された第３のパルス波のパルス幅それぞれを前記第１の時間の少なくとも４倍以上の時間引き延ばした矩形幅とし、前記情報を抽出するためのウィンドウを生成するウィンドウ生成手段と、生成されたウィンドウと前記デジタル信号の積を生成し、生成された信号を前記情報の信号として出力する情報出力手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の発明において、前記情報出力手段は、生成されたウィンドウと前記デジタル信号の積を生成する代わりに、生成されたウィンドウと、前記デジタル信号を前記第２の時間遅らせた信号との積を生成し、生成された信号を前記情報の信号として出力することを特徴とする。

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、雑音を的確に除去でき、通信効率の向上を図ることができるトランシーバを提供することができる。

これにより、従来においては除去できなかった振幅の大きなノイズであっても、受信した電気信号の中から確実に除去でき、情報の信号だけを抽出することができる。

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り、パケット抽出回路１０を備えることにより、振幅の大きなノイズであっても、確実にノイズを除去し、データ信号だけを抽出できるようになっている。尚、本実施の形態において送受信される情報は、コンピュータ６において、マンチェスタ符号化方式により符号化されているものとして、以下、説明する。

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し、信号処理回路９０６で増幅、ノイズ除去などの信号処理を施し、更に波形整形回路９０７で波形整形してから、パケット抽出回路１０でノイズを除去し、データ信号だけを入出力（Ｉ／Ｏ）回路９０１を介してコンピュータ６に出力するようになっている。

尚、信号処理回路９０６におけるノイズ除去は、上述した閾値を用いる方法により、アナログの電気信号から振幅が閾値以下のノイズを取り除くものであるのに対し、パケット抽出回路１０におけるノイズ除去は、後述するように、マンチェスタ符号化方式により符号化された情報の規則性を考慮して、波形整形された後のデジタル信号からノイズ（信号処理回路９０６で取り除けなかったノイズ）を除去するものである。

図２は、パケット抽出回路１０の構成を具体的に示す図である。パケット抽出回路１０は、図２に示すように、立ち上がり処理部１０１、立ち下がり処理部１０２、ウィンドウ生成部１０３、及びパケット切り出し部１０４を具備する構成で、入力された信号が上記各部で処理されることにより、最終的にデータ信号だけが出力される回路となっている。

ここで、このパケット抽出回路１０の作用を図３に示す波形例を用いて説明する。尚、本実施の形態におけるデータ信号は、図３（ａ）に示すように、”０”を前半がＨレベルで後半がＬレベルの信号Ｓ１、”１”を前半がＬレベルで後半がＨレベルの信号Ｓ２とするマンチェスタ符号を用いて符号化されている（信号Ｓ１及びＳ２のＬレベル及びＨレベルの幅はそれぞれＴであるとする）。

まず、パケット抽出回路１０に、図３（ｂ）に示すような入力信号が入力されたものとする。このとき、パケット抽出回路１０の立ち上がり処理部１０１においては、図３（ｂ）に示すように、入力信号の立ち上がり（ＬレベルからＨレベルになる点）を検出し、立ち上がり時にＨレベルとなるパルス波Ａ１を生成する。

続いて、立ち上がり処理部１０１においては、この生成されたパルス波Ａ１を時間Ｔ及び２Ｔ遅らせたパルス波（パルス波Ａ１を右側に時間Ｔ及び２Ｔずらしたパルス波）に対してさらにパルス幅（矩形幅）をΔとした矩形波Ａ２を生成し、ウィンドウ生成部１０３に出力する。

ここで、矩形波Ａ２を生成するのは、マンチェスタ符号で符号化された信号列においては、図３（ｂ）に示すように、Ｔ又は２Ｔという２種類の矩形幅（Ｈレベル及びＬレベルの幅）が存在するので、立ち上がりを検出したパルス波Ａ１を時間Ｔ及び２Ｔ遅らせると、遅らせた地点は、確実にデータ信号の立ち下がり（ＨレベルからＬレベルになる点）を含むものとなり、これを利用してノイズを除去するためである。また、矩形幅Δを設けるのは、入力信号の立ち下がりのずれや揺らぎを吸収するためである。

一方、立ち下がり処理部１０２においては、図３（ｂ）に示すように、入力信号の立ち下がりを検出し、パルス波Ｂを生成し、ウィンドウ生成部１０３に出力する。

ウィンドウ生成部１０３においては、立ち上がり処理部１０１から出力された矩形波Ａ２と立ち下がり処理部１０２から出力されたパルス波Ｂとの積を計算し、図３（ｂ）に示すように、パルス波Ｃ１を生成し、さらに、このパルス波Ｃ１のパルス波を少なくとも時間Ｔの４倍以上に引き延ばしたウィンドウＣ２を生成し、パケット切り出し部１０４に出力する。ここで、パルス波Ｃ１においては、矩形波Ａ２が入力信号の立ち上がりを検出したパルス波Ａ１を時間Ｔ及び２Ｔ遅らせたものであるため、入力信号のノイズ部分は消去され、データ信号の立ち下げ部分だけが残るものである。また、ウィンドウＣ２は、データ信号の領域を抽出するためのＨレベルの信号を生成したものである。

パケット切り出し部１０４においては、入力信号とウィンドウ生成部１０３から出力されたウィンドウＣ２との積を計算し、所望のパケット波としての出力信号を生成し、出力する。尚、入力信号と出力信号を比較すると、データ信号の最初の１ビット長分は欠けることになるが、この部分はデータ信号のプリアンブル部であるので、実質上問題はないものである（プリアンブル部を備えない場合には、データ信号の頭１ビット長分にダミーデータを付加して対応するようにしてもよい）。

従って、本実施の形態によれば、マンチェスタ符号の特徴を利用して、入力信号のうちノイズだけを除去するパケット抽出回路１０を備えているので、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を用いても、ノイズを的確に除去でき、通信効率の向上を図ることができる。

これにより、従来においては除去できなかった振幅の大きなノイズであっても、受信した電気信号の中から確実に除去でき、情報の信号だけを抽出することができる。

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、上記実施の形態においては、パケット切り出し部１０４は、入力信号とウィンドウ生成部１０３から出力されたウィンドウＣ２との積を計算するようになっていたが、本発明はこれに限定されず、入力信号を２Ｔ遅らせた信号ＤとウィンドウＣ２との積を計算し、出力信号としてもよい。図６は、この場合のパケット抽出回路２０の構成を具体的に示す図である。パケット抽出回路２０は、図２に示すパケット抽出回路１０と比べて、入力信号を２Ｔ遅らせる遅延処理部１０５が設けられている点が異なっており、パケット切り出し部１０４は、この遅延処理回路１０５から出力された信号Ｄと、ウィンドウ生成部１０３から出力されたウィンドウＣ２との積を計算し、出力信号としている。図７は、信号Ｄ及び出力信号の波形例を示している。図７に示すように、パケット抽出回路２０は、データ信号そのものを抽出することができるので、この変形例においては、上記実施形態においてデータ信号の最初の１ビット長分が欠けるという点を回避することができる。

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パケット抽出回路の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パケット抽出回路の作用を示す波形例である。 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。 本発明のその他の実施の形態に係るトランシーバのパケット抽出回路の構成を示すブロック図である。 本発明のその他の実施の形態に係るトランシーバのパケット抽出回路の作用を示す波形例である。

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
８ ＰＣ
１０，２０ パケット抽出回路
１０１ 立ち上がり処理部
１０２ 立ち下がり処理部
１０３ ウィンドウ生成部
１０４ パケット切り出し部
１０５ 遅延処理部
９０１ Ｉ／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 (2)

1. 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、
   前記送受信される情報は、マンチェスタ符号方式で符号化され、
   検出した電界を電気信号に変換する手段と、
   前記電気信号を波形整形し、デジタル信号とする手段と、
   前記デジタル信号から雑音を除去して、前記情報の信号だけを抽出する情報信号抽出手段を有し、
   前記情報信号抽出手段は、
   前記デジタル信号がＬレベルからＨレベルになるときを検出し、この検出時にＨレベルとなる第１のパルス波を生成する第１のパルス波生成手段と、
   前記第１のパルス波を、前記マンチュスタ符号の前記Ｈレベル及びＬレベルを保つ第１の時間及び該第１の時間の２倍である第２の時間遅らせて、所定の矩形幅を備えた矩形波を生成する矩形波生成手段と、
   前記デジタル信号がＨレベルからＬレベルになるときを検出し、この検出時にＨレベルとなる第２のパルス波を生成する第２のパルス波生成手段と、
   前記矩形波生成手段で生成された矩形波と第２のパルス波生成手段で生成された第２のパルス波の積を計算し、第３のパルス波を生成する第３のパルス波生成手段と、
   前記第３のパルス波生成手段で生成された第３のパルス波のパルス幅それぞれを前記第１の時間の少なくとも４倍以上の時間引き延ばした矩形幅とし、前記情報を抽出するためのウィンドウを生成するウィンドウ生成手段と、
   生成されたウィンドウと前記デジタル信号の積を生成し、生成された信号を前記情報の信号として出力する情報出力手段と、
   を備えることを特徴とするトランシーバ。
2. 前記情報出力手段は、
   生成されたウィンドウと前記デジタル信号の積を生成する代わりに、生成されたウィンドウと、前記デジタル信号を前記第２の時間遅らせた信号との積を生成し、生成された信号を前記情報の信号として出力することを特徴とする請求項１記載のトランシーバ。
   
   

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