JP6658742B2 - 通信装置、および、通信装置の制御方法 - Google Patents

Description

本技術は、通信装置、および、通信装置の制御方法に関する。詳しくは、時分割多重方式で通信を行う通信装置、および、通信装置の制御方法に関する。

近年、人体を利用して、人体周辺のきわめて狭い範囲で通信を行う人体通信の技術が注目を集めている。この人体通信のネットワークは、ＢＡＮ（Body Area network）とも呼ばれる。このＢＡＮに対応した通信規格としては、例えば、ＩＳＯ（International Organization for Standardization）／ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）１７９８２が知られている。この規格では、時分割多重（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式で複数の通信機器が通信することができる。この時分割多重方式では、タイムスロットの単位で時間が分割され、通信機器の送信または受信が予めタイムスロットに割り当てられる。

上述の時分割多重方式で通信を行うために、例えば、送信信号を増幅するアンプと、受信信号を増幅するアンプと、それらと通信経路との間の接続を切り替えるスイッチとを備える通信機器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この通信機器内のスイッチは、送信に対応するタイムスロットの直前で通信経路の接続先を送信側のアンプに切り替え、受信に対応するタイムスロットの直前で接続先を受信側のアンプに切り替える。

特開２０１２−７４８９０号公報

しかしながら、上述の通信機器では、送信と受信とを切り替える際にスイッチにおいて直流オフセット電圧が発生し、その直流オフセット電圧により通信エラーが生じるおそれがある。この直流オフセット電圧は、スイッチを構成するトランジスタの容量成分に蓄積された電荷が、スイッチオフの際に放出される現象（いわゆる、チャージインジェクション）などに起因する電圧であり、サージ電圧とも呼ばれる。このサージ電圧は、容量成分の自然放電により低下するが、この自然放電によりサージ電圧が十分に低下するまでの間、送信と受信との間を空けなくてはならなくなる。したがって、上述の通信機器では、通信速度を向上させることが困難である。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、時分割方式で通信を行う通信機器において、通信速度を向上させることを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、送信信号を送信する送信部と、受信信号を受信する受信部と、通信経路の一端の接続先を上記送信部および上記受信部の一方から他方に切り替える切替部と、上記接続先の切替えにより上記切替部で発生するサージ電圧を放電によって降下させる放電部とを具備する通信装置、および、その制御方法である。これにより、接続先の切替えにより切替部で発生するサージ電圧が放電によって降下するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記受信部は、上記受信信号を受信して増幅し、上記放電部は、上記送信部から上記受信部への切替えの際に上記サージ電圧を降下させてもよい。これにより、送信部から受信部への切替えの際にサージ電圧が降下するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記放電部は、上記放電により上記サージ電圧を降下させるトランジスタである放電トランジスタからなるものであってもよい。これにより、放電トランジスタにより放電が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記放電トランジスタは、Ｎ型のトランジスタであってもよい。これにより、Ｎ型のトランジスタにより放電が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記放電トランジスタは、Ｐ型のトランジスタであってもよい。これにより、Ｐ型のトランジスタにより放電が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記切替部は、上記通信経路の一端と上記送信部との間の経路を開閉するトランジスタである送信トランジスタと、上記通信経路の一端と上記受信部との間の経路を開閉するトランジスタである受信トランジスタとを備えてもよい。これにより、通信経路の一端と受信部および送信部との間の経路が開閉されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記放電トランジスタのゲート幅は、上記送信トランジスタおよび上記受信トランジスタのいずれのゲート幅より小さくてもよい。これにより、送信トランジスタおよび上記受信トランジスタのいずれよりゲート幅の小さい放電トランジスタにより放電が行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記放電トランジスタ、上記送信トランジスタおよび上記受信トランジスタを制御して導通状態および非導通状態のいずれかに遷移させる制御回路をさらに具備してもよい。これにより、放電トランジスタ、送信トランジスタおよび受信トランジスタの制御により、接続先の切替えと、放電とが行われるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記制御回路は、上記受信部が上記受信信号を受信する前において上記送信トランジスタおよび上記受信トランジスタを制御して非導通状態に遷移させ、上記放電トランジスタを制御して導通状態に遷移させ、上記受信部が上記受信信号を受信するときに上記受信トランジスタを制御して導通状態に遷移させ、上記放電トランジスタを非導通状態に遷移させてもよい。これにより、送信トランジスタおよび受信トランジスタが非導通状態に遷移してから、放電トランジスタが導通状態に遷移し、受信トランジスタが導通状態に遷移するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記送信信号および上記受信信号のそれぞれは、正側信号および負側信号からなる差動信号であり、上記放電部は、上記正側信号を伝送する正側信号線と所定電位の端子との間の経路を開閉する正側放電スイッチと、上記負側信号を伝送する負側信号線と上記所定電位の端子との間の経路を開閉する負側放電スイッチとを備えてもよい。これにより、正側信号線および負側信号線と端子との間の経路が開閉されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記送信信号および上記受信信号のそれぞれは、正側信号および負側信号からなる差動信号であり、上記放電部は、上記正側信号を伝送する正側信号線と上記負側信号を伝送する負側信号線との間の経路を開閉する短絡スイッチを備えてもよい。これにより、正側信号線と負側信号線との間の経路が開閉されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記短絡スイッチの両端は、上記切替部と上記受信部との間に配線された上記正側信号線および上記負側信号線に接続されてもよい。これにより、切替部と受信部との間に配線された正側信号線および負側信号線の間の経路が開閉されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記短絡スイッチの両端は、上記切替部と上記通信経路の一端との間に配線された上記正側信号線および上記負側信号線に接続されてもよい。これにより、切替部と通信経路の一端との間に配線された正側信号線および負側信号線の間の経路が開閉されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記短絡スイッチの両端は、上記切替部と上記送信部との間に配線された上記正側信号線および上記負側信号線に接続されてもよい。これにより、切替部と送信部との間に配線された正側信号線および負側信号線の間の経路が開閉されるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、前記通信経路の一端は、一対の電極であり、前記送信信号および前記受信信号は、前記一対の電極間の電圧により生じた電界を介して伝送されてもよい。これにより、一対の電極間の電圧により生じた電界を介して送信信号および受信信号が伝送されるという作用をもたらす。

本技術によれば、時分割方式で通信を行う通信機器において、通信速度を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

実施の形態における通信システムの一例を示す全体図である。 実施の形態における通信機器の一構成例を示すブロック図である。 実施の形態における送受信回路の一構成例を示す回路図である。 実施の形態における放電部の一構成例を示す回路図である。 実施の形態における通信システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。 実施の形態におけるタイムスロット内のデータ送受信期間の一例を示す図である。 実施の形態における送信時の送受信回路の状態を説明するための図である。 実施の形態における切替え直前の送受信回路の状態を説明するための図である。 実施の形態における切替え時の送受信回路の状態を説明するための図である。 実施の形態における受信時の送受信回路の状態を説明するための図である。 比較例における送受信回路と、その動作を示すタイミングチャートとを示す図である。 実施の形態における制御回路の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態の第１の変形例における放電部の一構成例を示す回路図である。 実施の形態の第２の変形例における送受信回路の一構成例を示す回路図である。 実施の形態の第２の変形例における送信側切替部の前段に放電部を設けた送受信回路の一構成例を示す回路図である。 実施の形態の第２の変形例における送信側切替部の後段に放電部を設けた送受信回路の一構成例を示す回路図である。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（送受信の切替えの際に放電を行う例）
２．第１の変形例
３．第２の変形例

＜１．実施の形態＞
［通信システムの構成例］
図１は、実施の形態における通信システムの一例を示す全体図である。この通信システムは、通信機器１００、１０１および１０２などの複数の通信機器を備える。これらの通信機器は、ＢＡＮを介してＴＤＤ方式で通信を行う。これらの通信機器としては、時計型や眼鏡型のウェアラブル端末、インプラント機器、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、カードリーダ／ライタ、および、携帯電話機などが想定される。また、ＴＤＤ方式では、一定の長さのタイムスロットの単位で時間が分割され、それぞれのタイムスロットに、通信機器の送信期間または受信期間が予め割り当てられる。

［通信機器の構成例］
図２は、実施の形態における通信機器１００の一構成例を示すブロック図である。この通信機器１００は、送受信回路２００、制御回路１１０およびベースバンド部１２０を備える。

送受信回路２００は、制御回路１１０の制御に従って送信信号を送信し、また、受信信号を受信するものである。これらの送信信号および受信信号は、ベースバンド部１２０と送受信回路２００との間で信号線２０９を介して伝送される。また、送信信号および受信信号として、例えば、正側信号および負側信号からなる差動信号が用いられる。なお、送信信号および受信信号を差動信号としているが、シングルエンド信号であってもよい。

ベースバンド部１２０は、制御回路１１０の制御に従って送信信号を生成し、受信信号を処理するものである。このベースバンド部１２０は、例えば、ベースバンド信号を変調して、数百から数十メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数の信号を送信信号として生成する。また、ベースバンド部１２０は、他の機器からの受信信号を復調して所定の処理を行う。

制御回路１１０は、通信機器１００全体を制御するものである。この制御回路１１０は、通信機器１００の送信期間のタイムスロットにおいて、ベースバンド部１２０を制御して変調を行わせ、送受信回路２００を制御して送信信号を送信させる。また、制御回路１１０は、通信機器１００の受信期間のタイムスロットにおいて、送受信回路２００を制御して受信信号を受信させ、ベースバンド部１２０を制御して復調を行わせる。

なお、通信機器１００内の回路は、特許請求の範囲に記載の通信装置の一例である。

［送受信回路の構成例］
図３は、実施の形態における送受信回路２００の一構成例を示す回路図である。この送受信回路２００は、電極２１１および２１２と、送信側切替部２２０と、送信アンプ２３０と、受信側切替部２４０と、放電部２５０と、受信アンプ２６０と、入力アンプ２７０と、ＡＤ（Analog to Digital）変換器２８０とを備える。

また、送信側切替部２２０は、正側送信スイッチ２２１および負側送信スイッチ２２２を備え、送信アンプ２３０は、正側送信アンプ２３１および負側送信アンプ２３２を備える。受信側切替部２４０は、正側受信スイッチ２４１および負側受信スイッチ２４２を備え、放電部２５０は、正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２を備える。

電極２１１および２１２の一方は、人体に接触または近接する位置に配置される。これらの電極に印加された電圧により、人体表面に電界が生じ、人体を通信経路とした人体通信が行われる。なお、電極２１１および２１２は、特許請求の範囲に記載の通信経路の一端の一例である。

正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２として、例えば、Ｎ型のＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）トランジスタが用いられる。正側送信スイッチ２２１、負側送信スイッチ２２２、正側受信スイッチ２４１および負側受信スイッチ２４２についても同様に、例えば、Ｎ型のＭＯＳトランジスタが用いられる。

なお、正側送信スイッチ２２１および負側送信スイッチ２２２を構成するトランジスタは、特許請求の範囲に記載の送信トランジスタの一例である。また、正側受信スイッチ２４１および負側受信スイッチ２４２を構成するトランジスタは、特許請求の範囲に記載の受信トランジスタの一例である。

正側送信スイッチ２２１は、制御回路１１０の制御に従って電極２１１と正側送信アンプ２３１との間の経路を開閉するものである。負側送信スイッチ２２２は、制御回路１１０の制御に従って電極２１２と負側送信アンプ２３２との間の経路を開閉するものである。

正側送信アンプ２３１は、ベースバンド部１２０からの送信信号のうち正側信号を増幅するものである。この正側送信アンプ２３１は、増幅した正側信号を正側送信スイッチ２２１に供給する。負側送信アンプ２３２は、ベースバンド部１２０からの送信信号のうち負側信号を増幅するものである。この負側送信アンプ２３２は、増幅した負側信号を負側送信スイッチ２２２に供給する。増幅後の送信信号の振幅は、例えば、３．６ボルト（Ｖ）程度である。なお、正側送信アンプ２３１および負側送信アンプ２３２は、特許請求の範囲に記載の送信部の一例である。

正側受信スイッチ２４１は、制御回路１１０の制御に従って電極２１１と受信アンプ２６０との間の経路を開閉するものである。負側受信スイッチ２４２は、制御回路１１０の制御に従って電極２１２と受信アンプ２６０との間の経路を開閉するものである。

なお、正側送信スイッチ２２１、負側送信スイッチ２２２、正側受信スイッチ２４１および負側受信スイッチ２４２を備える回路は、特許請求の範囲に記載の切替部の一例である。

正側放電スイッチ２５１は、制御回路１１０の制御に従って信号線２４８と接地端子との間の経路を開閉するものである。ここで、信号線２４８は、正側受信スイッチ２４１と、受信アンプ２６０の非反転入力端子（＋）との間に配線された信号線である。負側放電スイッチ２５２は、制御回路１１０の制御に従って信号線２４９と接地端子との間の経路を開閉するものである。ここで、信号線２４９は、負側受信スイッチ２４２と、受信アンプ２６０の反転入力端子（−）との間に配線された信号線である。制御回路１１０が、これらの正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２をいずれも閉状態に制御すると、受信側切替部２４０から接地端子へ電流が強制放電される。ここで、強制放電は、放電部２５０を開状態にした際の送信側切替部２２０および受電側切替部２４０の自然放電より放電速度の速い放電を意味する。

受信アンプ２６０は、受信側切替部２４０からの受信信号を受信して増幅するものである。この受信アンプ２６０は、増幅した受信信号を入力アンプ２７０に供給する。

入力アンプ２７０は、受信アンプ２６０により増幅された受信信号をさらに増幅するものである。この入力アンプ２７０は、増幅した受信信号をＡＤ変換器２８０に供給する。なお、受信アンプ２６０および入力アンプ２７０を含む回路は、特許請求の範囲に記載の受信部の一例である。

ここで、ＢＡＮにおいて受信信号の振幅は、例えば、１ミリボルト（ｍＶ）程度であり、送信信号の振幅（１ボルトなど）と比較して非常に小さい。このため、受信アンプ２６０および入力アンプ２７０によるゲインは、送信アンプ２３０と比較して非常に大きな値、例えば、６０デシベル（ｄＢ）に設定される。

ＡＤ変換器２８０は、入力アンプ２７０からのアナログの受信信号をデジタル信号に変換してベースバンド部１２０に供給するものである。

制御回路１１０は、通信機器１００に送信させる際に、送信側切替部２２０を制御して閉状態に移行させ、受信側切替部２４０を制御して開状態に移行させる。また、送信から受信に切り替える際に制御回路１１０は、送信側切替部２２０を開状態に移行させ、次に放電部２５０を閉状態に移行させる。そして、制御回路１１０は、受信側切替部２４０を閉状態に移行させる。これにより、通信経路の一端（電極２１１および２１２）の接続先は、送信アンプ２３０から受信アンプ２６０に切り替えられる。

この切替えの際に、送信側切替部２２０において直流オフセット電圧（言い換えれば、サージ電圧）が発生する。これは、送信側切替部２２０内のＭＯＳトランジスタが閉状態から開状態に遷移するときに、ＭＯＳトランジスタの容量成分に蓄積された電荷が放出されるためである。この現象はチャージインジェクションと呼ばれる。この受信時に生じる直流オフセット電圧は、例えば、１０ミリボルト（ｍＶ）程度と微小な値であるが、受信側切替部２４０からの信号は、前述したように受信アンプ２６０等により非常に大きなゲイン（６０デシベルなど）で増幅される。したがって、この直流オフセット電圧が、受信アンプ２６０に入力されると、高ゲインで増幅された信号がベースバンド部１２０に供給されて受信信号が正確に復調されなくなるおそれがある。そこで、放電部２５０を設けない特許文献１などの回路では、自然放電により直流オフセット電圧が十分に低下するのにｔナノ秒が必要とすると、送信と受信との間をｔナノ秒以上、空けなくてはならない。

これに対して、送受信回路２００では、切替えの際に閉状態に移行する放電部２５０を設けているため、その閉状態の放電部２５０を介して電流が接地端子に強制放電されて直流オフセット電圧が降下する。この結果、送信と受信との間をｔナノ秒未満にしても、受信信号を正確に復調することができる。このように送信と受信との間の間隔を短縮することができるため、通信速度を向上させることができる。

特に、電極２１１および２１２の接続先が送信アンプ２３０から受信アンプ２６０に切り替えられる際にのみ、制御回路１１０は、放電部２５０を制御して放電させることが望ましい。前述したように受信時の直流オフセット電圧は、高ゲインで増幅されてしまうためである。一方、送信時に生じる直流オフセット電圧は通信機器１００内で増幅されることがないため、送信アンプ２３０への切替えの際には放電部２５０に放電させる必要性に乏しい。なお、通信品質をさらに向上させる観点から、制御回路１１０は、接続先の受信アンプ２６０への切替えの際のみならず、送信アンプ２３０への切替えの際においても放電部２５０に放電させてもよい。

ここで、一般にＭＯＳトランジスタのゲート幅が大きいほど、そのトランジスタの容量成分が大きくなり、導通状態におけるドレイン電流（言い換えれば、駆動能力）が大きくなる。また、電極２１１および２１２間に生じる容量成分は、受信アンプ２６０の容量成分よりも大きいことが多い。このため、比較的大きな容量成分をチャージする目的で、送信側切替部２２０内のＭＯＳトランジスタのゲート幅は、受信側切替部２４０内のＭＯＳトランジスタよりも大きな値に設定される。一方、放電部２５０内のＭＯＳトランジスタのゲート幅については、送信側切替部２２０および受信側切替部２４０のいずれよりも小さな値を設定することが望ましい。これにより、放電部２５０の容量成分が比較的小さくなり、放電部２５０を閉状態から開状態にした際に直流オフセット電圧がほとんど生じなくなる。

図４は、実施の形態における放電部２５０の一構成例を示す回路図である。この放電部２５０において、正側放電スイッチ２５１は、正側Ｎ型トランジスタ２５３により構成され、負側放電スイッチ２５２は負側Ｎ型トランジスタ２５４により構成される。これらの正側Ｎ型トランジスタ２５３および負側Ｎ型トランジスタ２５４として、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。なお、正側Ｎ型トランジスタ２５３および負側Ｎ型トランジスタ２５４は、特許請求の範囲に記載の放電トランジスタの一例である。

正側Ｎ型トランジスタ２５３のゲートは、制御回路１１０に接続され、ソースは、接地端子に接続され、ドレインは信号線２４８に接続される。また、負側Ｎ型トランジスタ２５４のゲートは、制御回路１１０に接続され、ソースは、接地端子に接続され、ドレインは信号線２４９に接続される。

制御回路１１０が正側Ｎ型トランジスタ２５３および負側Ｎ型トランジスタ２５４のゲートにハイレベルの制御信号を供給すると、これらのトランジスタは導通状態に遷移する。これにより、正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２が閉状態に遷移する。また、制御回路１１０が正側Ｎ型トランジスタ２５３および負側Ｎ型トランジスタ２５４のゲートにローレベルの制御信号を供給すると、これらのトランジスタは非導通状態に遷移させる。これにより、正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２が開状態に遷移する。

［通信システムの動作例］
図５は、実施の形態における通信システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。ＩＳＯ／ＩＥＣ１７９８２では、タイムセグメントと呼ばれる単位により時間が分割され、それぞれのタイムセグメントは、さらに８個のＴＤＳ（Time Division Slot）に分割される。例えば、ＴＤＳの長さは、１６２２．２８ナノ秒（ｎｓ）であり、タイムセグメントの長さは、１２．９７８２マイクロ秒（μｓ）である。以下、タイムセグメント内のＴＤＳを、ＴＤＳ１乃至ＴＤＳ８とする。ここで、例えば、ＴＤＳ１に、通信機器１００の送信期間と、通信機器１０１および１０２の受信期間が割り当てられる。また、ＴＤＳ２に通信機器１００の受信期間と１０１の送信期間とが割り当てられ、ＴＤＳ４に通信機器１００の受信期間と通信機器１０２の送信期間とが割り当てられる。

この場合、ＴＤＳ１において、通信機器１００が送信信号を送信し、その送信信号を通信機器１０１および１０２が受信することができる。また、ＴＤＳ２において通信機器１０１が送信した送信信号を、通信機器１００が受信することができ、ＴＤＳ４において通信機器１０２が送信した送信信号を、通信機器１００が受信することができる。このように、時分割多重方式では、タイムスロット（例えば、ＴＤＳ）により時間を区切って、複数の通信機器が通信を行うことができる。

図６は、実施の形態におけるタイムスロット（ＴＤＳ）内のデータ送受信期間の一例を示す図である。このＴＤＳの開始タイミングから、２４．５８ナノ秒（ｎｓ）が経過するまでの間に、データが送受信されない無信号期間が設定される。この無信号期間が経過したときから１５７３．１２ナノ秒が経過するまでの間に、６４ビットのデータが送受信されるデータ期間が設定される。このデータ期間が経過したときから、２４．５８ナノ秒（ｎｓ）が経過するまでの間にも無信号期間が設定される。通信機器１００が、送信の直後に受信に切り替える際には、これらの非常に短い無信号期間内に、送受信の切替え動作を完了する必要がある。

図７は、実施の形態における送信時の送受信回路２００の状態を説明するための図である。同図におけるａは、送信時の送受信回路２００の状態を示す図であり、同図におけるｂは、通信機器１００の送信期間および受信期間を示すタイミングチャートである。また、同図におけるｃは入力電圧の変動を示すグラフであり、同図におけるｄは電極端電圧の変動を示すグラフである。また、同図におけるｃの縦軸は、電極端電圧であり、横軸は時間である。同図におけるｄの縦軸は、入力電圧であり、横軸は時間である。ここで、入力電圧は、入力アンプ２７０の正側の出力端子と負側の出力端子との間の電圧であり、電極端電圧は、電極２１１および２１２の間の電圧である。

図７におけるｂに例示するようにＴＤＳ１に送信期間が割り当てられている場合を想定する。このＴＤＳ１において、同図におけるｄに例示するように、例えば、１２２．９ナノ秒（ｎｓ）の周期の矩形波が送信信号として送信される。同図におけるｄのタイミングＴ１では、同図におけるａに例示するように送信側切替部２２０は閉状態であり、受信側切替部２４０および放電部２５０は開状態である。また、受信信号が受信されないため、同図におけるｃに例示するように、入力電圧はローレベルの状態である。

図８は、実施の形態における切替え直前の送受信回路２００の状態を説明するための図である。同図におけるａは、切替え直前の送受信回路２００の状態を示す図であり、同図におけるｂは、通信機器１００の送信期間および受信期間を示すタイミングチャートである。また、同図におけるｃは入力電圧の変動を示すグラフであり、同図におけるｄは電極端電圧の変動を示すグラフである。

図８におけるｂに例示するようにＴＤＳ１に送信期間が割り当てられ、その次のＴＤＳ２に受信期間が割り当てられているものとする。ＴＤＳ１からＴＤＳ２に遷移するタイミングＴ３より一定時間前のタイミングＴ２において、同図におけるａに例示するように、制御回路１１０は、送信側切替部２２０を開状態に移行させ、放電部２５０を閉状態に移行させる。

図９は、実施の形態における切替え時の送受信回路２００の状態を説明するための図である。同図におけるａは、切替え時の送受信回路２００の状態を示す図であり、同図におけるｂは、通信機器１００の送信期間および受信期間を示すタイミングチャートである。また、同図におけるｃは、入力電圧の変動を示すグラフであり、同図におけるｄは、電極端電圧の変動を示すグラフである。

ＴＤＳ１からＴＤＳ２に遷移するタイミングＴ３において、同図におけるａに例示するように、制御回路１１０は、受信側切替部２４０を閉状態に移行させる。このとき、放電部２５０が閉状態であるため、強制放電により直流オフセット電圧が降下する。これにより、同図におけるｃに例示するように、直流オフセット電圧に応じた入力電圧が生じない。

図１０は、実施の形態における受信時の送受信回路２００の状態を説明するための図である。同図におけるａは、受信時の送受信回路２００の状態を示す図であり、同図におけるｂは、通信機器１００の送信期間および受信期間を示すタイミングチャートである。また、同図におけるｃは入力電圧の変動を示すグラフであり、同図におけるｄは電極端電圧の変動を示すグラフである。

ＴＤＳ２の開始タイミングから一定時間が経過したタイミングＴ４の直前において、図１０におけるａに例示するように、制御回路１１０は、放電部２５０を開状態に制御する。このとき、チャージインジェクションにより放電部２５０で直流オフセット電圧が発生することが懸念される。しかし、前述したように、放電部２５０内のトランジスタのゲート幅を十分に小さくしておけば、同図におけるｃに例示するように、直流オフセット電圧はほとんど生じない。タイミングＴ４以降は、同図におけるｄに例示するように受信信号が受信され、同図におけるｃに例示するように増幅される。

図１１は、比較例における送受信回路と、その動作を示すタイミングチャートとを示す図である。この比較例として、特許文献１に例示したように、放電部２５０を設けない送受信回路が想定される。同図におけるａは、比較例における送受信回路の回路図であり、同図におけるｂは、比較例における送受信回路の動作を示すタイミングチャートである。

図１１におけるａに例示するように放電部２５０の無い比較例では、送信から受信への切替えの際に、送信側切替部２２０で直流オフセット電圧（サージ電圧）が生じる。この電圧による通信エラーの発生を抑制するため、送信と受信との間を十分に空ける必要がある。例えば、自然放電によりサージ電圧が一定値以下に低下するのに３スロットが必要とすると、同図におけるｂに例示するように、通信機器は、送信のタイムスロットと受信のタイムスロットとの間を３スロット空けて通信する。送受信の間を３スロット未満に短縮すると、直流オフセット電圧によるエラーが生じるおそれがあるため、通信速度を向上させることが困難となる。

これに対して、本技術の送受信回路２００では、切替え時に放電部２５０が強制放電により直流オフセット電圧を降下させるため、通信機器１００は、送信と受信との間の間隔を３スロットより短くすることができる。これにより、通信速度を向上させることができる。

［制御回路の動作例］
図１２は、実施の形態における制御回路１１０の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、通信機器１００がＢＡＮに接続された際に開始される。また、通信機器１００は、送信と受信とを交互に繰り返すものとする。制御回路１１０は、受信から送信への切替え直前のタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ９０１）。切替え直前でない場合に（ステップＳ９０１：Ｎｏ）、制御回路１１０は、ステップＳ９０１を繰り返す。

一方、切替え直前の場合には（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）、制御回路１１０は、正側受信スイッチ２４１および負側受信スイッチ２４２を開状態にする（ステップＳ９０２）。そして、制御回路１１０は、正側送信スイッチ２２１および負側送信スイッチ２２２を閉状態にする（ステップＳ９０３）。制御回路１１０は、送信から受信への切替え直前のタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ９０４）。切替え直前でない場合に（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、制御回路１１０は、ステップＳ９０４を繰り返す。

一方、切替え直前の場合には（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）、制御回路１１０は、正側送信スイッチ２２１および負側送信スイッチ２２２を開状態にし、正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２を閉状態にする（ステップＳ９０５）。そして、制御回路１１０は、正側受信スイッチ２４１および負側受信スイッチ２４２を閉状態にし（ステップＳ９０６）、正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２を開状態にする（ステップＳ９０７）。ステップＳ９０７の後に、制御回路１１０は、ステップＳ９０１以降を繰り返す。

なお、制御回路１１０は、受信から送信への切替えの際に放電部２５０を開状態のままにしているが、送信から受信への切替えの場合と同様に制御してもよい。すなわち、制御回路１１０は、ステップＳ９０２でさらに放電部２５０を閉状態にし、ステップＳ９０３の後に放電部２５０を開状態にすればよい。これにより、送信時の直流オフセット電圧を強制放電により降下させることができる。

このように、本技術の第１の実施の形態によれば、通信機器１００は、電極端２１１および２１２の接続先の切替えにより発生するサージ電圧を放電によって降下させるため、送信と受信との間の間隔を放電しない場合よりも短くすることができる。これにより、通信速度を向上させることができる。

＜２．第１の変形例＞
上述の実施の形態では、Ｎ型のＭＯＳトランジスタにより正側放電スイッチ２５１などのスイッチを実現していたが、Ｐ型のＭＯＳトランジスタにより実現してもよい。第１の変形例の通信機器１００は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタによりスイッチを実現した点において実施の形態と異なる。

図１３は、実施の形態の第１の変形例における放電部２５０の一構成例を示す回路図である。第１の変形例の放電部２５０は、正側Ｎ型トランジスタ２５３および負側Ｎ型トランジスタ２５４の代わりに、正側Ｐ型トランジスタ２５５および負側Ｐ型トランジスタ２５６を備える点において実施の形態と異なる。これらの正側Ｐ型トランジスタ２５５および負側Ｐ型トランジスタ２５６として、例えば、ＭＯＳトランジスタが用いられる。

正側Ｐ型トランジスタ２５５のゲートは制御回路１１０に接続され、ソースは電源端子に接続され、ドレインは信号線２４８に接続される。負側Ｐ型トランジスタ２５６のゲートは制御回路１１０に接続され、ソースは電源端子に接続され、ドレインは信号線２４９に接続される。

なお、正側送信スイッチ２２１、負側送信スイッチ２２２、正側受信スイッチ２４１および負側受信スイッチ２４２も、同様にＰ型のＭＯＳトランジスタにより実現することが望ましい。

このように、本技術の第１の変形例によれば、通信機器１００は、Ｐ型のトランジスタをスイッチとして用いたため、ローレベルの制御信号により、スイッチを閉状態に制御することができる。

＜３．第２の変形例＞
上述の実施の形態では、２つのスイッチにより放電部２５０を構成していたが、放電部２５０において、スイッチ等の部品の個数を少なくすることもできる。第２の変形例の通信機器１００は、部品の個数を少なくした点において実施の形態と異なる。

図１４は、実施の形態の第２の変形例における送受信回路の一構成例を示す回路図である。第２の変形例の放電部２５０は、正側放電スイッチ２５１および負側放電スイッチ２５２の代わりに、短絡スイッチ２５７を備え、ＡＤ変換器２８０の代わりにＡＤ変換器２８１を備える点において実施の形態と異なる。

短絡スイッチ２５７は、制御回路１１０の制御に従って、信号線２４８と信号線２４９との間の経路を開閉するものである。この短絡スイッチ２５７が閉状態に移行することにより、正側の信号線２４９と、負側の信号線２４９とが短絡され、正側送信スイッチ２２１から負側送信スイッチ２２２に電流が放電される。

ＡＤ変換器２８１は、ＡＤ変換を行う回路に加えて、正側信号および負側信号のコモン電位を接地電位に補正する回路をさらに備える点において実施の形態のＡＤ変換器２８０と異なる。放電部２５０を短絡スイッチ２５７のみで実現する構成では、短絡スイッチ２５７を閉状態にした際に正側信号および負側信号の電位が接地電位にならない。このため、それらのコモン電位が変動し、ＡＤ変換器２８０などの後段の回路が誤作動してデータが正確に受信されないことが懸念される。しかし、ＡＤ変換器２８０の代わりに、コモン電位を補正するＡＤ変換器２８１を設けたため、通信機器１００は、データを正確に送受信することができる。なお、コモン電位を補正する回路をＡＤ変換器２８１の内部に設けているが、ＡＤ変換器の外部に設ける構成であってもよい。また、コモン電位の変動が比較的小さく、後段の回路が誤作動するおそれが少ない場合には、コモン電位を補正する回路を設けない構成としてもよい。

なお、短絡スイッチ２５７を信号線２４８および２４９に接続しているが、他の信号線に接続してもよい。例えば、図１５に例示するように、短絡スイッチ２５７を信号線２１８および２１９に接続してもよい。ここで、信号線２１８は、電極２１１と送信側切替部２２０および受信側切替部２４０との間に配線された信号線であり、信号線２１９は、電極２１２と送信側切替部２２０および受信側切替部２４０との間に配線された信号線である。また、図１６に例示するように、短絡スイッチ２５７を信号線２２８および２２９に接続してもよい。ここで、信号線２２８は、正側送信スイッチ２２１と正側送信アンプ２３１との間に配線された信号線であり、信号線２２９は、負側送信スイッチ２２２と負側送信アンプ２３２との間に配線された信号線である。

このように、本技術の第２の変形例によれば、通信機器１００は、正側の信号線２４９と負側の信号線２４９とを短絡する短絡スイッチ２５７により放電するため、２つのスイッチにより放電する場合よりもスイッチの個数を減らすことができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）送信信号を送信する送信部と、
受信信号を受信する受信部と、
通信経路の一端の接続先を前記送信部および前記受信部の一方から他方に切り替える切替部と、
前記接続先の前記送信部から前記受信部への切替えにより前記切替部で発生するサージ電圧を放電によって降下させる放電部と
を具備する通信装置。
（２）前記受信部は、前記受信信号を受信して増幅し、
前記放電部は、前記送信部から前記受信部への切替えの際に前記サージ電圧を降下させる
前記（１）記載の通信装置。
（３）前記放電部は、前記放電により前記サージ電圧を降下させるトランジスタである放電トランジスタからなる
前記（１）または（２）記載の通信装置。
（４）前記放電トランジスタは、Ｎ型のトランジスタである
前記（３）記載の通信装置。
（５）前記放電トランジスタは、Ｐ型のトランジスタである
前記（３）記載の通信装置。
（６）前記切替部は、
前記通信経路の一端と前記送信部との間の経路を開閉するトランジスタである送信トランジスタと、
前記通信経路の一端と前記受信部との間の経路を開閉するトランジスタである受信トランジスタとを備える前記（３）から（５）のいずれかに記載の通信装置。
（７）前記放電トランジスタのゲート幅は、前記送信トランジスタおよび前記受信トランジスタのいずれのゲート幅より小さい
前記（６）記載の通信装置。
（８）前記放電トランジスタ、前記送信トランジスタおよび前記受信トランジスタを制御して導通状態および非導通状態のいずれかに遷移させる制御回路をさらに具備する
前記（６）または（７）記載の通信装置。
（９）前記制御回路は、前記受信部が前記受信信号を受信する前において前記送信トランジスタおよび前記受信トランジスタを制御して非導通状態に遷移させ、前記放電トランジスタを制御して導通状態に遷移させ、前記受信部が前記受信信号を受信するときに前記受信トランジスタを制御して導通状態に遷移させ、前記放電トランジスタを非導通状態に遷移させる
前記（８）記載の通信装置。
（１０）前記送信信号および前記受信信号のそれぞれは、正側信号および負側信号からなる差動信号であり、
前記放電部は、
前記正側信号を伝送する正側信号線と所定電位の端子との間の経路を開閉する正側放電スイッチと、
前記負側信号を伝送する負側信号線と前記所定電位の端子との間の経路を開閉する負側放電スイッチと
を備える前記（１）から（９）のいずれかに記載の通信装置。
（１１）前記送信信号および前記受信信号のそれぞれは、正側信号および負側信号からなる差動信号であり、
前記放電部は、前記正側信号を伝送する正側信号線と前記負側信号を伝送する負側信号線との間の経路を開閉する短絡スイッチを備える
前記（１）から（１０）のいずれかに記載の通信装置。
（１２）前記短絡スイッチの両端は、前記切替部と前記受信部との間に配線された前記正側信号線および前記負側信号線に接続される
前記（１１）記載の通信装置。
（１３）前記短絡スイッチの両端は、前記切替部と前記通信経路の一端との間に配線された前記正側信号線および前記負側信号線に接続される
前記（１１）記載の通信装置。
（１４）前記短絡スイッチの両端は、前記切替部と前記送信部との間に配線された前記正側信号線および前記負側信号線に接続される
前記（１１）記載の通信装置。
（１５）
前記通信経路の一端は、一対の電極であり、
前記送信信号および前記受信信号は、前記一対の電極間の電圧により生じた電界を介して伝送される前記（１）から（１４）のいずれかに記載の通信装置。
（１６）切替部が、通信経路の一端の接続先を送信信号を送信する送信部と受信信号を受信する受信部との一方から他方に切り替える切替手順と、
放電部が、前記接続先の切替えにより前記切替部で発生するサージ電圧を放電によって降下させる放電手順と
を具備する通信装置の制御方法。

１００、１０１、１０２ 通信機器
１１０ 制御回路
１２０ ベースバンド部
２００ 送受信回路
２１１、２１２ 電極
２２０ 送信側切替部
２２１ 正側送信スイッチ
２２２ 負側送信スイッチ
２３０ 送信アンプ
２３１ 正側送信アンプ
２３２ 負側送信アンプ
２４０ 受信側切替部
２４１ 正側受信スイッチ
２４２ 負側受信スイッチ
２５０ 放電部
２５１ 正側放電スイッチ
２５２ 負側放電スイッチ
２５３ 正側Ｎ型トランジスタ
２５４ 負側Ｎ型トランジスタ
２５５ 正側Ｐ型トランジスタ
２５６ 負側Ｐ型トランジスタ
２５７ 短絡スイッチ
２６０ 受信アンプ
２７０ 入力アンプ
２８０、２８１ ＡＤ変換器

Claims (15)

1. 送信信号を送信する送信部と、
   受信信号を受信する受信部と、
   通信経路の一端の接続先を前記送信部および前記受信部の一方から他方に切り替える切替部と、
   前記接続先の切替えにより前記切替部で発生するサージ電圧を放電によって降下させる放電部と
   を具備し、
   前記送信信号および前記受信信号のそれぞれは、正側信号および負側信号からなる差動信号であり、
   前記放電部は、
   前記正側信号を伝送する正側信号線と所定電位の端子との間の経路を開閉する正側放電スイッチと、
   前記負側信号を伝送する負側信号線と前記所定電位の端子との間の経路を開閉する負側放電スイッチと
   を備える
   通信装置。
2. 前記受信部は、前記受信信号を受信して増幅し、
   前記放電部は、前記送信部から前記受信部への切替えの際に前記サージ電圧を降下させる
   請求項１記載の通信装置。
3. 前記正側放電スイッチおよび前記負側放電スイッチのそれぞれは、前記放電により前記サージ電圧を降下させるトランジスタである放電トランジスタからなる
   請求項１記載の通信装置。
4. 前記放電トランジスタは、Ｎ型のトランジスタである
   請求項３記載の通信装置。
5. 前記放電トランジスタは、Ｐ型のトランジスタである
   請求項３記載の通信装置。
6. 前記切替部は、
   前記通信経路の一端と前記送信部との間の経路を開閉するトランジスタである送信トランジスタと、
   前記通信経路の一端と前記受信部との間の経路を開閉するトランジスタである受信トランジスタとを備える請求項３記載の通信装置。
7. 送信信号を送信する送信部と、
   受信信号を受信する受信部と、
   通信経路の一端の接続先を前記送信部および前記受信部の一方から他方に切り替える切替部と、
   前記接続先の切替えにより前記切替部で発生するサージ電圧を放電によって降下させる放電部と
   を具備し、
   前記放電部は、前記放電により前記サージ電圧を降下させるトランジスタである放電トランジスタからなり、
   前記切替部は、
   前記通信経路の一端と前記送信部との間の経路を開閉するトランジスタである送信トランジスタと、
   前記通信経路の一端と前記受信部との間の経路を開閉するトランジスタである受信トランジスタとを備え、
   前記放電トランジスタのゲート幅は、前記送信トランジスタおよび前記受信トランジスタのいずれのゲート幅より小さい
   通信装置。
8. 前記放電トランジスタ、前記送信トランジスタおよび前記受信トランジスタを制御して導通状態および非導通状態のいずれかに遷移させる制御回路をさらに具備する
   請求項７記載の通信装置。
9. 前記制御回路は、前記受信部が前記受信信号を受信する前において前記送信トランジスタおよび前記受信トランジスタを制御して非導通状態に遷移させ、前記放電トランジスタを制御して導通状態に遷移させ、前記受信部が前記受信信号を受信するときに前記受信トランジスタを制御して導通状態に遷移させ、前記放電トランジスタを非導通状態に遷移させる
   請求項８記載の通信装置。
10. 送信信号を送信する送信部と、
    受信信号を受信する受信部と、
    通信経路の一端の接続先を前記送信部および前記受信部の一方から他方に切り替える切替部と、
    前記接続先の切替えにより前記切替部で発生するサージ電圧を放電によって降下させる放電部と
    を具備し、
    前記送信信号および前記受信信号のそれぞれは、正側信号および負側信号からなる差動信号であり、
    前記放電部は、前記正側信号を伝送する正側信号線と前記負側信号を伝送する負側信号線との間の経路を開閉する短絡スイッチを備える
    通信装置。
11. 前記短絡スイッチの両端は、前記切替部と前記受信部との間に配線された前記正側信号線および前記負側信号線に接続される
    請求項１０記載の通信装置。
12. 前記短絡スイッチの両端は、前記切替部と前記通信経路の一端との間に配線された前記正側信号線および前記負側信号線に接続される
    請求項１０記載の通信装置。
13. 前記短絡スイッチの両端は、前記切替部と前記送信部との間に配線された前記正側信号線および前記負側信号線に接続される
    請求項１０記載の通信装置。
14. 前記通信経路の一端は、一対の電極であり、
    前記送信信号および前記受信信号は、前記一対の電極間の電圧により生じた電界を介して伝送される請求項１０記載の通信装置。
15. 切替部が、通信経路の一端の接続先を送信信号を送信する送信部と受信信号を受信する受信部との一方から他方に切り替える切替手順と、
    放電部が、前記接続先の切替えにより前記切替部で発生するサージ電圧を放電によって降下させる放電手順と
    を具備し、
    前記送信信号および前記受信信号のそれぞれは、正側信号および負側信号からなる差動信号であり、
    前記放電部は、
    前記正側信号を伝送する正側信号線と所定電位の端子との間の経路を開閉する正側放電スイッチと、
    前記負側信号を伝送する負側信号線と前記所定電位の端子との間の経路を開閉する負側放電スイッチと
    を備える
    通信装置の制御方法。

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