JP6336336B2

JP6336336B2 - 通信装置、制御方法、及びプログラム

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Publication number: JP6336336B2
Application number: JP2014122740A
Authority: JP
Inventors: 優田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-06-13
Also published as: JP2016005034A; US20150365990A1; US10051577B2

Description

本発明は通信装置の起動制御に関する。

ＮＦＣ（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に代表される近距離無線通信システムでは、一般的に、リーダ・ライタと呼ばれるイニシエータと、タグと呼ばれるターゲットとの間で通信が行われる。特定周波数の電磁界において、イニシエータは変調した信号をターゲットに送信し、ターゲットは、受信した信号に基づいて、変調した信号をイニシエータに送信する。

ターゲットとなる通信装置は、動作用の内部電源を備えたアクティブ型と、内部電源を備えず、イニシエータより受信した信号からターゲット自身の動作電力を取り出すパッシブ型とに分類される。パッシブ型の通信装置は、その動作原理から、イニシエータが生成する電磁界が弱いと動作電力を取り出せず、起動することができない。また、アクティブ型の通信装置は、イニシエータが生成する電磁界には依存しないが、長期間の運用における省電力化のため、通信時以外は内部電源などを休止状態にする手法が一般的に用いられる。アクティブ型の通信装置は、休止状態においてイニシエータからの信号を受信すると、パッシブ型と同様に、受信した信号を用いて内部電源を起動し、自身の電力供給を行う。そのため、アクティブ型の通信装置は、イニシエータが生成する電磁界が弱いと内部電源を起動することができない。

これに対して、特許文献１では、イニシエータ側の通信装置が、初期的に、最大の送信電力で信号を送信し、ターゲット側の通信装置は、イニシエータからのその信号を検出したことに応じて内部電源を起動することが記載されている。

特開２０１１−０５４０９３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、イニシエータ側の通信装置は、ターゲット側の通信装置が存在するか否かによらず、最大の送信電力で信号を送信する処理が行われるため、実際に通信が開始されるまでに一定の時間及び処理が必要であった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、通信が開始されるまでの処理を低減しながら、通信の相手装置を起動するための処理を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による通信装置は、通信の相手装置を検出する検出手段と、第１の信号を送信し、前記相手装置が検出されると共に前記第１の信号に対して前記相手装置から応答が受信されなかった場合に、当該相手装置を省電力の第１の状態から通信可能な第２の状態へと遷移させるための第２の信号を送信する通信手段と、を有し、前記通信装置と前記相手装置とは、前記第１の信号を用いて通信を行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、通信が開始されるまでの処理を低減しながら、通信の相手装置を起動することができる。

通信装置（イニシエータ）の構成例を示す図。相手装置（ターゲット）の構成例を示す図。イニシエータが実行する処理の第１の例を示すフローチャート。イニシエータが出力する信号の第１の例を示す概念図。イニシエータが実行する処理の第２の例を示すフローチャート。イニシエータが出力する信号の第２の例を示す概念図。増幅器の線形領域と非線形領域とにおける入力信号と出力信号との関係を示す図。

＜＜実施形態１＞＞
（概要）
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１に、本実施形態に係る通信装置（ＮＦＣ（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）におけるイニシエータ１０１）の構成を、図２に、イニシエータ１０１の通信の相手装置（ＮＦＣにおけるターゲット２０１）の構成を、それぞれ示す。本実施形態では、イニシエータ１０１が生成する電磁界により、ターゲット２０１が起動する。その際、イニシエータ１０１は、ターゲット２０１を検出したにも関わらず、イニシエータ１０１が出力する通信用の第１の信号（例えばポーリング信号）によってターゲット２０１が起動できない場合に、起動用の第２の信号を送出する。一方で、イニシエータ１０１が出力する通信用の第１の信号によってターゲット２０１が起動できる場合は、イニシエータ１０１は、第２の信号を送信せずに、そのまま通信を開始する。これにより、イニシエータ１０１は、通信が開始されるまでの処理量を低減しながら、ターゲット２０１を確実に起動することができる。なお、以下では、ターゲット２０１に関して、自発的に信号を送信することができない省電力状態である休止状態から、自発的に信号を送信することができる状態へ遷移することを起動すると言う。すなわち、ターゲット２０１は電源オフではないが、省電力の状態である休止状態に遷移しうる。

（装置構成）
イニシエータ１０１は、例えば、１３．５６ＭＨｚ近傍の信号の送信と受信との少なくともいずれかを実行可能な電磁界を生成するアンテナ１０２と、ＮＦＣ通信部１０３と、ＮＦＣ通信部１０３に電力を供給する電源部１０４とを有する。また、ＮＦＣ通信部１０３は、アンテナ１０２に接続された増幅・復調回路１０５、変調・増幅回路１０６及び検知部１０８と、電源部１０４に接続された制御部１０７とを有する。検知部１０８は、例えば、アンテナ１０２のインピーダンスの変化を検知して、相手装置（ターゲット２０１）が、イニシエータ１０１との通信可能範囲に存在するかを検出する。

制御部１０７は、変調・増幅回路１０６を制御して変調と増幅とを施した信号をアンテナ１０２から送出させ、アンテナ１０２から受信した変調信号に増幅と復調とを施すように増幅・復調回路１０５を制御する。これにより、制御部１０７は、通信の相手装置へ信号を送信し、又は受信することができる。また、制御部１０７は、例えば検知部１０８がインピーダンスの変化により相手装置が近傍に存在することを検出した場合に、増幅・復調回路１０５と変調・増幅回路１０６とを制御して、相手装置の起動制御を行う。例えば、制御部１０７は、検知部１０８が相手装置の存在を検出し、かつ、変調・増幅回路１０６が送信した通信用の第１の信号に対して、増幅・復調回路１０５が相手装置からの応答を受信したかを判定する。そして、制御部１０７は、応答を受信しなかったと判定した場合、第１の信号とは異なる第２の信号を送信するように変調・増幅回路１０６を制御する。

ターゲット２０１は、１３．５６ＭＨｚ近傍の信号の送信と受信との少なくともいずれかを実行可能な電磁界を生成するアンテナ２０２と、ＮＦＣ通信部２０３と、ＮＦＣ通信部２０３に電力を供給する電源部２０４とを有する。また、ＮＦＣ通信部２０３は、アンテナ２０２に接続された検波・定電圧回路２０５と、増幅・復調回路２０６と、変調・増幅回路２０７と、電源部２０４に接続された制御部２０８とを有する。

検波・定電圧回路２０５は、アンテナ２０２から受信した信号を検波して、制御部２０８に検波信号を出力する。制御部２０８は、増幅・復調回路２０６を制御してアンテナ２０２を介して受信した変調信号に増幅及び復調を施させ、また、変調・増幅回路２０７を制御して、負荷変調した信号を送信する。また、制御部２０８は、検波・定電圧回路２０５から検波信号を受信し、電源部２０４にトリガ信号を出力する。なお、検波・定電圧回路２０５が出力する検波信号は、制御部２０８がトリガ信号を出力可能な大きさであれば足り、必ずしも制御部２０８が変復調信号の送受信を行うのに必要な大きさである必要はない。すなわち、制御部２０８がトリガ信号を出力するのに必要な動作電圧と、変復調信号の送受信に必要な動作電圧とが異なってもよい。

電源部２０４は、ＮＦＣ通信部２０３に電力を供給しない休止状態となることができ、休止状態の間は、ターゲット２０１はイニシエータ１０１に対して自発的に信号を送信することができない。そして、電源部２０４は、休止状態において制御部２０８からトリガ信号を受信すると動作状態へと移行し、ＮＦＣ通信部２０３への電力供給を開始する。また、ターゲット２０１の起動後においては、電力供給源を、検波・定電圧回路２０５と電源部２０４とのいずれにするかを適宜選択可能としてもよい。これにより、ターゲット２０１の動作を安定化させることができる。

なお、上述のイニシエータ１０１及びターゲット２０１は、増幅・復調回路及び変調・増幅回路を有するが、増幅器の機能と、復調器及び変調器の機能とは、別個に存在していてもよい。

（動作）
続いて、イニシエータ１０１が実行する処理について、図３を用いて説明する。

イニシエータ１０１は、装置の起動またはユーザ操作などを契機として電磁界を生成し、一定の長さを持ったターゲット探索用のポーリング信号を周期的に出力し（Ｓ３０１）、ターゲット２０１からその信号に対する応答を受信したかを判定する（Ｓ３０２）。イニシエータ１０１は、応答があったと判定すると（Ｓ３０２でＹＥＳ）、応答があったターゲット２０１との接続シーケンスを実行する。なお、接続シーケンス及びそれ以降の処理は、通常のＮＦＣ通信の手順によって行われるため、ここでは説明を省略する。

一方で、イニシエータ１０１は、応答がなかったと判定すると（Ｓ３０２でＮＯ）、ターゲット２０１が近接しているかを判定するため、検知部１０８において、アンテナ１０２のインピーダンスの変化の検出処理を実行する（Ｓ３０３）。すなわち、イニシエータ１０１は、相手装置が近傍に存在しているかを判定する。なお、ここでは、インピーダンスの変化ではなく、動体検知又はアンテナに関する電流の変化があったか等により、相手装置が近傍に存在しているかの判定を行ってもよい。そして、イニシエータ１０１は、インピーダンスの変化があったかを判定する（Ｓ３０４）。

イニシエータ１０１は、インピーダンスに変化があったと判定した場合（Ｓ３０４でＹＥＳ）、続いて、後述する起動信号の送信回数が所定回数（Ｎ回）に達したかを判定する（Ｓ３０５）。そして、イニシエータ１０１は、起動信号の送信回数が所定回数に達していない場合（Ｓ３０５でＮＯ）に、ターゲット２０１の制御部２０８がトリガ信号を出力できるように、すなわちターゲット２０１を起動させるために、起動信号を送信する（Ｓ３０６）。一方で、イニシエータ１０１は、インピーダンスに変化がなかったと判定した場合（Ｓ３０４でＮＯ）、又は起動信号の送信回数が所定回数に達した場合（Ｓ３０５でＹＥＳ）は、起動信号を送信（再送）しない。これにより、イニシエータ１０１は、自身にターゲット２０１でない物体が近接した場合などでインピーダンスが変化した場合に、起動信号の再送を停止して、不必要に起動信号を再送し続けることを防ぐことが可能となる。なお、イニシエータ１０１は、Ｓ３０１におけるポーリング信号の送信を、規定回数又は規定時間などに応じて停止してもよい。

図４に、本実施形態に係るイニシエータ１０１が送信する信号の例を示す。なお、図４では、横軸は時間を、縦軸は信号の大きさ（振幅／電力）を、それぞれ表している。図４は、イニシエータ１０１が、ポーリング信号４０１を３回連続して出力した後にインピーダンスの変化を検出し、起動信号４０２を出力した状態を示している。ターゲット２０１は、起動信号４０２によって起動し、イニシエータ１０１は、次のポーリング信号４０１に対するターゲット２０１からの応答を受信できるようになる。これにより、イニシエータ１０１は、ターゲット２０１との接続シーケンスを進めることができるようになる。

ここで、起動信号４０２は、例えば、ターゲット２０１が復調する必要のあるポーリング信号と異なり、ターゲット２０１が復調する必要がない信号である。このため、変調・増幅回路１０６は、図７に示すように、増幅器の非線形領域を使用して、ポーリング信号４０１よりも振幅の大きい信号を出力してもよい。このようにすることで、機能的な制限によってターゲット２０１の制御部２０８がトリガ信号を出力するのに十分な電磁界をイニシエータ１０１が生成することができない場合にも、ターゲット２０１を確実に起動させることができる。例えば、イニシエータ１０１は、十分に大きい電力でポーリング信号４０１を送信している場合であっても、さらに振幅（電力）の大きい起動信号４０２を送出することができる。そして、ターゲット２０１は、所定以上の電力（振幅）の信号を受信することにより起動することができる。なお、どのような構成のイニシエータとして動作する通信装置においても、歪の大きい安価な増幅器を追加するだけで上述の効果を得ることができる。

また、起動信号４０２は、振幅を大きくするだけではなく、予め定められたパターンで定められる信号であってもよい。この場合、ターゲット２０１は、このパターンの信号を受信したことをトリガ信号の出力条件とすることができる。また、ターゲット２０１は、受信した信号が閾値よりも大きく、かつ復調できないことをトリガ信号の出力条件としてもよい。これにより、イニシエータ１０１が起動信号４０２を送信した場合を正確に判定して、効率的に起動制御を行うことができる。

＜＜実施形態２＞＞
実施形態１では、イニシエータ１０１は、ポーリング信号に対する応答がない場合に、アンテナのインピーダンスの変化があるかを判定したが、本実施形態では、まずインピーダンスの変化があるかを判定する。そして、イニシエータ１０１は、インピーダンスの変化があり、相手装置であるターゲット２０１が存在する可能性を検知した場合に、ポーリング信号を送信する。これにより、無駄にポーリング信号が送信されることを防ぐ。

（装置構成）
本実施形態に係るイニシエータ１０１及びターゲット２０１の構成は、実施形態１と同様であるため、その詳細な説明については省略する。

（動作）
本実施形態に係るイニシエータ１０１が実行する処理について、図５を用いて説明する。

イニシエータ１０１は、装置の起動またはユーザ操作などを契機として電磁界を生成し、ターゲット２０１が近接しているかを判定するため、検知部１０８でアンテナ１０２のインピーダンスの変化を検出する（Ｓ５０１）。そして、イニシエータ１０１は、インピーダンスの変化があったかを判定する（Ｓ５０２）。イニシエータ１０１は、インピーダンスに変化がなかったと判定した場合（Ｓ５０２でＮＯ）には、そのままインピーダンスの変化があるかの監視を継続する。

一方、イニシエータ１０１は、インピーダンスに変化があったと判定した場合（Ｓ５０２でＹＥＳ）は、一定の長さを持ったターゲット探索用のポーリング信号を出力する（Ｓ５０３）。そして、イニシエータ１０１は、ターゲット２０１からその信号に対する応答を受信したかを判定する（Ｓ５０４）。そして、イニシエータ１０１は、応答があったと判定すると（Ｓ５０４でＹＥＳ）、応答があったターゲット２０１との接続シーケンスを実行する。

一方で、イニシエータ１０１は、応答がなかったと判定すると（Ｓ５０４でＮＯ）、続いて、起動信号の送信回数が所定回数（Ｎ回）に達したかを判定する（Ｓ５０５）。そして、イニシエータ１０１は、起動信号の送信回数が所定回数に達していない場合（Ｓ５０５でＮＯ）に、ターゲット２０１の制御部２０８がトリガ信号を出力できるように起動信号を送信する（Ｓ５０６）。一方で、イニシエータ１０１は、起動信号の送信回数が所定回数に達した場合（Ｓ５０５でＹＥＳ）は、起動信号を送信しない。

図６に、本実施形態に係るイニシエータ１０１が送信する信号の例を示す。なお、図６では、横軸は時間を、縦軸は信号の大きさ（振幅／電力）を、それぞれ表している。図６では、イニシエータ１０１は、まず、インピーダンスの変化を検出し、その後に、ポーリング信号６０１を出力している。しかし、イニシエータ１０１は、そのポーリング信号６０１に対するターゲット２０１からの応答を受信できなかったため、起動信号６０２を出力する。イニシエータ１０１は、起動信号６０２の送信の後、ポーリング信号６０３を送信する。しかしながら、イニシエータ１０１は、このポーリング信号６０３に対しても、ターゲット２０１からの応答がなかったものとする。このとき、イニシエータ１０１は、起動信号６０４を再送する。

なお、このとき、起動信号６０４は、例えば、図６に示すように、先に出力した起動信号６０２より大きな振幅（電力）を有する。イニシエータ１０１は、より大きな起動信号６０４によってターゲット２０１が起動し、次のポーリング信号６０５に対するターゲット２０１からの応答を受信できると、ターゲット２０１との接続シーケンスを進めることができる。このように、イニシエータ１０１は、起動信号の増幅率を可変にして、ターゲット２０１がトリガ信号を出力するまで、起動信号の振幅（電力）を段階的に上げてもよい。

上述の実施形態では、２つの通信装置がイニシエータ１０１とターゲット２０１とのいずれかに定まった場合について説明したが、少なくともＮＦＣにおいては、端末に割り当てられるイニシエータ１０１とターゲット２０１との役割は固定されない。すなわち、上述のイニシエータ１０１とターゲット２０１との構成について、端末がそれぞれの役割を果たすことができる場合に、上述の各実施形態が適用されうる。すなわち、イニシエータ１０１及びターゲット２０１は、上述の図示された機能のみならず、他の機能を有していてもよいし、上述の各機能を実施できる範囲において、上述の図示された機能を有しなくてもよい。例えば、イニシエータ１０１及びターゲット２０１は、各々ホスト制御部やメモリなどを有しうる。さらに、両方の役割を実現可能な機能または回路構成を有する端末は、その役割を、イニシエータ１０１とターゲット２０１との間で適宜切り替えることができる。また、上述の各実施形態に係る手法は、通信周波数や通信方式には依存しない。このため、上述の各実施形態に係る通信装置が用いる通信方式は、ＮＦＣには限定されず、例えばＲＦＩＤや無線電力伝送といったその他の非接触無線通信システムが用いられてもよい。

＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０１：イニシエータ、１０５：増幅・復調回路、１０６：変調・増幅回路、１０７：制御部、１０８：検知部、２０１：ターゲット、２０４：電源部、２０５：検波・定電圧回路

Claims

通信装置であって、
通信の相手装置を検出する検出手段と、
第１の信号を送信し、前記相手装置が検出されると共に前記第１の信号に対して前記相手装置から応答が受信されなかった場合に、当該相手装置を省電力の第１の状態から通信可能な第２の状態へと遷移させるための第２の信号を送信する通信手段と、
を有し、
前記通信装置と前記相手装置とは、前記第１の信号を用いて通信を行う、
ことを特徴とする通信装置。
前記相手装置は、所定以上の電力の信号を受信したことに応じて、前記第１の状態から第２の状態へと遷移する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記相手装置は、復調できない信号を受信したことに応じて、前記第１の状態から第２の状態へと遷移する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
前記第２の信号は、前記第１の信号より大きい振幅を有する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
前記第２の信号は、増幅器の非線形領域で増幅された信号である、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。
前記検出手段は、通信を行うアンテナのインピーダンスの変化があったか否かを判定することにより、前記相手装置を検出する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の通信装置。
前記検出手段は、通信を行うアンテナにおける電流の変化があったか否かを判定することにより、前記相手装置を検出する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の通信装置。
前記通信手段は、前記第２の信号を送信した後に、前記第１の信号を送信し、当該第１の信号に対する応答を前記相手装置から受信しなかった場合、前記第２の信号を再送する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の通信装置。
前記通信手段は、前記第２の信号の再送の際に、当該第２の信号の電力を増やして当該再送を行う、
ことを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
前記通信手段は、前記第２の信号の送信回数が所定回数に達した場合、当該第２の信号の再送を停止する、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の通信装置。
前記通信手段は、前記第１の信号に対して前記相手装置から応答を受信した場合、前記第２の信号を送信することなく、前記相手装置との間で通信を行う、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の通信装置。
前記通信手段は、非接触無線通信により、前記相手装置との間で通信を行う、
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の通信装置。
通信装置の制御方法であって、
検出手段が、通信の相手装置を検出する工程と、
通信手段が、第１の信号を送信する工程と、
前記相手装置が検出されると共に前記第１の信号に対して前記相手装置から応答が受信されなかった場合に、当該相手装置を省電力の第１の状態から通信可能な第２の状態へと遷移させるための第２の信号を送信する工程と、
を有し、
前記通信装置と前記相手装置とは、前記第１の信号を用いて通信を行う、
ことを特徴とする制御方法。
通信装置に備えられたコンピュータに、
通信の相手装置を検出する工程と、
第１の信号を送信するように通信手段を制御する工程と、
前記相手装置が検出されると共に前記第１の信号に対して前記相手装置から応答が受信されなかった場合に、当該相手装置を省電力の第１の状態から通信可能な第２の状態へと遷移させるための第２の信号を送信するように前記通信手段を制御する工程と、
を実行させるプログラムであって、
前記通信装置と前記相手装置とは、前記第１の信号を用いて通信を行う、
ことを特徴とするプログラム。