JP2011044944A - 通信装置、通信システム及び通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】近距離無線通信を1対のアンテナを用いて双方向で良好に行えるようにする。
【解決手段】ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号を、その2値の送信信号の増幅と出力のハイインピーダンス状態とが選択可能な送信アンプ140を介してアンテナ180に供給して無線送信を行う。また、アンテナ180で受信した信号をコンパレータ150で閾値と比較して受信信号を得る。そして、送信アンプ140とアンテナ180との間と、アンテナ180とコンパレータ150との間の少なくともいずれか一方にコンデンサ160,170を接続する。その上で、アンテナ180で受信信号を受信する期間、送信アンプ140をハイインピーダンス状態とするようにした。或いは、受信信号を得る期間に、送信信号の所定ビットを付加する符号化を行うようにした。
【選択図】図1
【解決手段】ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号を、その2値の送信信号の増幅と出力のハイインピーダンス状態とが選択可能な送信アンプ140を介してアンテナ180に供給して無線送信を行う。また、アンテナ180で受信した信号をコンパレータ150で閾値と比較して受信信号を得る。そして、送信アンプ140とアンテナ180との間と、アンテナ180とコンパレータ150との間の少なくともいずれか一方にコンデンサ160,170を接続する。その上で、アンテナ180で受信信号を受信する期間、送信アンプ140をハイインピーダンス状態とするようにした。或いは、受信信号を得る期間に、送信信号の所定ビットを付加する符号化を行うようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は、近距離非接触通信を行う通信装置、及びその通信装置で構成される通信システム、並びにその通信装置で通信を行う通信方法に関する。
近年、数mmから数cm程度の非常に近接した2台の通信装置の間で、比較的高速の無線通信を行うことが各種提案され、実用化されつつある。例えば、各種情報処理装置とその周辺機器との間を接続する伝送路の一部を無線伝送路として使用することが、提案されている。図22は、この場合の無線伝送路で通信を行う構成の概要である。
即ち、図21に示すように、一方の通信装置である第1デバイス10では送受信アンテナ11を備える。また、他方の通信装置である第2デバイス20では送受信アンテナ21を備える。そして、送受信アンテナ11と送受信アンテナ21とを、例えば数mm程度の距離で近接させて、双方向に無線通信を行う。
即ち、図21に示すように、一方の通信装置である第1デバイス10では送受信アンテナ11を備える。また、他方の通信装置である第2デバイス20では送受信アンテナ21を備える。そして、送受信アンテナ11と送受信アンテナ21とを、例えば数mm程度の距離で近接させて、双方向に無線通信を行う。
この図21に示した通信装置の詳細の従来例を、図22に示す。図22に示すアンテナ通信システム90は、送受信アンテナ11を備えた第1デバイス10と、送受信アンテナ21を備えた第2デバイス20とから構成される。両デバイス10,20の送受信アンテナ11,21は、近接して配置される。
第1デバイス10は、データ送受信部12と、送受分離回路13と、アンプ14と、コンパレータ15と、送受信アンテナ11とで構成される。送受信アンテナ11は、送信信号が出力されるアンプ14が接続してあると共に、受信信号を入力するコンパレータ15が接続してある。送受信アンテナ11は、隣接する第2デバイス20の送受信アンテナ21との間で無線通信処理を実行する。データ送受信部12で生成された送信データは、送受分離回路13を介してアンプ14に供給し、アンプ14で送信用に増幅した後、送受信アンテナ11から無線送信させる。また、送受信アンテナ11で受信した信号は、コンパレータ15に供給し、受信信号のレベルを閾値と比較して、その比較結果を受信データとして送受分離回路13を介してデータ送受信部12に供給する。
この第1デバイス10と通信を行う第2デバイス20についても第1デバイス10と同一の構成とされる。即ち第2デバイス20は、送受信アンテナ21と、データ送受信部22と、送受分離回路23と、アンプ24と、コンパレータ25とを有して構成される。
図23は、それぞれのデバイス10,20での通信処理状態を示した図である。
図23(a)に示すように “1”データ(ハイレベルデータ)と、“0”データ(ローレベルデータ)とが1ビット単位で交互に現れる送信データを無線送信するとする。
このとき、送信側のアンテナからの出力は、図23(b)に実線で示すように、その送信データのハイレベルとローレベルとがそのまま現れる信号波形となる。なお、差動信号として送信する場合には、図23(b)に破線で示した逆特性の信号波形も同時に伝送される。
図23(a)に示すように “1”データ(ハイレベルデータ)と、“0”データ(ローレベルデータ)とが1ビット単位で交互に現れる送信データを無線送信するとする。
このとき、送信側のアンテナからの出力は、図23(b)に実線で示すように、その送信データのハイレベルとローレベルとがそのまま現れる信号波形となる。なお、差動信号として送信する場合には、図23(b)に破線で示した逆特性の信号波形も同時に伝送される。
このように送信側のアンテナから出力したとき、近接配置された受信側のアンテナでは、図23(c)に示すように、送信信号の変化分がレベルとして現れる微分波形が受信される。この受信波形についても、差動信号として無線伝送される場合には、破線で示すように逆特性の信号波形も検出される。
この受信波形は、受信系のコンパレータに内蔵された増幅機能で、図23(d)に示すように、一定範囲内のレベルの信号とされ、+側の閾値及び−側の閾値と比較される。その比較で+側の閾値であったとき、“1”データのレベルにホールドされ、−側の閾値であったとき、“0”データのレベルにホールドされ、図23(e)に示す受信データが得られる。この図23(e)に示す受信データは、図23(a)に示す送信データと同じデータであり、送信データが正しく無線伝送されたことになる。
特許文献1には、近距離に位置する装置間で、1対1の高速な非接触通信を行う例についての記載がある。
しかしながら、図21のような無線通信構成では、両方のデバイス10,20が同時に送信を行った場合、両方の送受信アンテナから送信された信号が重なってしまうため、その信号が減衰、または消失してしまい、正しく通信ができない問題が発生する。例えば、第1デバイス10の送信信号が図24(a)に示す信号であり、第2デバイス20の送信信号が図24(b)に示す信号であるとする。ここでは、図24(a)に示すように第1デバイス10から「010101」とデータが送信されている状態で、「1」データが送信されるタイミングで図24(b)に示すように、「0」データが送信されるとする。この「0」データは、受信確認応答してのAck信号として送信される信号であり、第2デバイス20からのその他のタイミングでは、「1」データが送信されている。
この図24に示すタイミングで送信が行われると、アンテナ11,21間の信号は、図24(c)に示す状態となる。この信号からコンパレータを介して復調される受信データは、図24(d)に示すようになり、図24(a)に示した送信データをそのまま反映したものとなり、第1デバイス10からの信号は、Ack信号が送信される期間を除いて、ほぼ正しく受信できる。これに対して、第2デバイス20からのAck信号は、第1デバイス10で正しく受信ができない可能性がある。
具体的には、Ack信号「0」信号の送信開始タイミングと送信終了タイミングの波形が、図24(c)のc1及びc2に示した位置の信号となる。この信号は、第1デバイスからの最後の信号「1」と第2デバイスからのAck信号「0」信号が重なることで、減衰、または消滅してしまう。これにより、図24(d)が示す第1デバイスで受信する受信データが正しく受け取れないことがある。
また、このような信号の減衰又は消滅の防止への従来手法としては、全二重通信での無線接続が用いることがある。即ち、送信専用のアンテナと受信専用のアンテナの2つのアンテナを用いて、第1デバイスから第2デバイスへの伝送と、第2デバイスから第1デバイスへの伝送とが干渉しないようにするものある。これにより、混信することなく双方向に伝送できる。しかし、専用アンテナを2つ用いる必要があることと、その設置する領域が2倍以上必要なことと、コストが増加する問題とがある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、近距離無線通信を1対のアンテナを用いて双方向で良好に行えるようにすることを目的とする。
第1の発明は、ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号を、その2値の送信信号の増幅と出力のハイインピーダンス状態とが選択可能な送信アンプを介してアンテナに供給して無線送信を行う。また、アンテナで受信した信号をコンパレータで閾値と比較して受信信号を得る。
そして、送信アンプとアンテナとの間と、アンテナとコンパレータとの間の少なくともいずれか一方にコンデンサを接続し、アンテナで受信信号を受信する期間、送信アンプをハイインピーダンス状態とするようにしたものである。
そして、送信アンプとアンテナとの間と、アンテナとコンパレータとの間の少なくともいずれか一方にコンデンサを接続し、アンテナで受信信号を受信する期間、送信アンプをハイインピーダンス状態とするようにしたものである。
第1の発明によると、受信信号を得る期間に送信アンプの出力がアンテナから一時的に出力されない状態となり、受信信号に送信信号の影響がなくなり、コンパレータでその期間に得られる受信信号が適正に閾値と比較できるようになる。
第2の発明は、ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号を、その2値の送信信号の増幅を行う送信アンプを介してアンテナに供給して、無線送信を行う。また、アンテナで受信した信号をコンパレータで閾値と比較して受信信号を得る。
そして、送信アンプとアンテナとの間と、アンテナとコンパレータとの間の少なくともいずれか一方にコンデンサを接続する。さらに、アンテナで受信信号を受信する期間、アンテナから送信される送信信号に所定ビットを付加するようにした。
そして、送信アンプとアンテナとの間と、アンテナとコンパレータとの間の少なくともいずれか一方にコンデンサを接続する。さらに、アンテナで受信信号を受信する期間、アンテナから送信される送信信号に所定ビットを付加するようにした。
第2の発明によると、受信信号を得る期間に付加されるビットの影響で、受信信号に送信信号の影響を無くすことが可能になり、コンパレータでその期間に得られる受信信号が適正に閾値と比較できるようになる。
第1の発明によると、受信信号を得る期間に送信アンプがハイインピーダンス状態となるため、送信信号がアンテナから一時的に出力されない状態となり、受信信号に送信信号の影響がなくなり、双方向の近距離無線通信が1対のアンテナを使って可能になる。
第2の発明によると、受信信号を得る期間に送信信号として所定ビットが付加されるため、受信信号に送信信号の影響を無くすことが可能になり、双方向の近距離無線通信が1対のアンテナを使って可能になる。
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図21を参照して以下の順序で説明する。
1.第1の実施の形態の通信システムの内部構成例(図1)
2.第1の実施の形態の通信システムを適用したモジュールの実装例(図2−5)
3.第1の実施の形態の通信システムを適用した平面アンテナを複数配置した例(図6−9)
4.第1の実施の形態の通信システムの送信処理例(図10)
5.第1の実施の形態の通信システムの受信処理例(図11)
6.第1の実施の形態の通信システムのアンテナ間での信号状態の例(図12)
7.第1の実施の形態の変形例(図13−15)
8.第2の実施の形態の通信システムの内部構成例(図16)
9.第2の実施の形態の通信システムのアンテナ間での信号状態の例(図17−18)
10.第2の実施の形態の変形例(図19−20)
1.第1の実施の形態の通信システムの内部構成例(図1)
2.第1の実施の形態の通信システムを適用したモジュールの実装例(図2−5)
3.第1の実施の形態の通信システムを適用した平面アンテナを複数配置した例(図6−9)
4.第1の実施の形態の通信システムの送信処理例(図10)
5.第1の実施の形態の通信システムの受信処理例(図11)
6.第1の実施の形態の通信システムのアンテナ間での信号状態の例(図12)
7.第1の実施の形態の変形例(図13−15)
8.第2の実施の形態の通信システムの内部構成例(図16)
9.第2の実施の形態の通信システムのアンテナ間での信号状態の例(図17−18)
10.第2の実施の形態の変形例(図19−20)
<1.通信システムの内部構成例>
以下、本発明の第1の実施の形態の例の通信システムの内部構成例を、図1を用いて説明する。
以下、本発明の第1の実施の形態の例の通信システムの内部構成例を、図1を用いて説明する。
図1に示した本実施の形態の通信システム900は、搬送波を用いずに、パルスにより近接無線通信するシステムであり、送受信アンテナ180を備えた第1デバイス100と送受信アンテナ280を備えた第2デバイス200とから構成される。
搬送波を用いずに、パルスにより無線通信する信号状態は、背景技術の欄で図23を参照して説明した状態であり、送信側のアンテナハイレベル又はローレベルの2値の送信データをそのまま出力させ、近接した受信側のアンテナで受信するものである。受信側のアンテナでは、送信信号をその変化分を示した微分信号として検出するものである。
搬送波を用いずに、パルスにより無線通信する信号状態は、背景技術の欄で図23を参照して説明した状態であり、送信側のアンテナハイレベル又はローレベルの2値の送信データをそのまま出力させ、近接した受信側のアンテナで受信するものである。受信側のアンテナでは、送信信号をその変化分を示した微分信号として検出するものである。
送受信アンテナ180及び送受信アンテナ280は、第1デバイス100と第2デバイス200との間を、上述した2値信号である、ビット単位の信号としてのデジタル信号の双方向通信を行うようにしてある。送受信アンテナ180及び送受信アンテナ280は平面アンテナを用いており、これらのアンテナは近距離で対面に対向して配置することで双方向通信が行うことができる。
第1デバイス100の構成について説明すると、第1デバイス100は、データ送受信部110を備える。データ送受信部110は、送信データの処理及び受信データの処理を行う処理部であり、例えば送信用の符号化やその符号化からの受信時の復調、受信したデータの解読などが行われる。データ送受信部110には、第1デバイス100内のデータ処理部(図示せず)が接続してある。
データ送受信部110では、送信させる信号を送信データ部111で受けて送信フォーマットの信号とし、その送信フォーマットの信号をエンコーダ112で送信用に符号化した送信信号を送受切替スイッチ130に出力している。
データ送受信部110では、送信させる信号を送信データ部111で受けて送信フォーマットの信号とし、その送信フォーマットの信号をエンコーダ112で送信用に符号化した送信信号を送受切替スイッチ130に出力している。
データ送受信部110が出力する送信信号は、送受切替スイッチ130を介して送信アンプ140に供給する。送信アンプ140は、スリーステートアンプとして構成してある。スリーステートアンプとは、通常動作時には、入力した送信信号がハイレベルである“1”データであるときと、ローレベルである“0”データであるときには、“1”データ又は“0”データとして増幅されて出力される。この通常の増幅動作とは別に、出力をハイインピーダンス状態とすることもでき、“1”データ又は“0”データの出力状態とハイインピーダンス状態の3状態(スリーステート)のアンプとして機能する。出力をハイインピーダンス状態とする動作は、後述する制御部120からの制御信号により設定される。
送信アンプ140の出力は、コンデンサ160を介して送受信アンテナ180に供給し、第1デバイス100から無線送信させる。
送信アンプ140の出力は、コンデンサ160を介して送受信アンテナ180に供給し、第1デバイス100から無線送信させる。
次に、送受信アンテナ180で受信した信号の処理について説明する。
送受信アンテナ180には、コンデンサ170を介してコンパレータ150が接続してある。コンパレータ150は、基準電位発生部151からの基準電位に基づいて、比較用の閾値(+閾値及び−閾値)を設定するようにしてあり、送受信アンテナ180側から入力した信号を、その+閾値及び−閾値と比較する。比較動作は、図23(d)で説明した通りである。但し、コンパレータ150に入力した受信信号については、自動ゲイン調整回路(いわゆるAGC:図示せず)でレベルを一定範囲に調整してあり、そのレベル調整後の信号を、+閾値及び−閾値と比較する。
送受信アンテナ180には、コンデンサ170を介してコンパレータ150が接続してある。コンパレータ150は、基準電位発生部151からの基準電位に基づいて、比較用の閾値(+閾値及び−閾値)を設定するようにしてあり、送受信アンテナ180側から入力した信号を、その+閾値及び−閾値と比較する。比較動作は、図23(d)で説明した通りである。但し、コンパレータ150に入力した受信信号については、自動ゲイン調整回路(いわゆるAGC:図示せず)でレベルを一定範囲に調整してあり、そのレベル調整後の信号を、+閾値及び−閾値と比較する。
コンパレータ150は、例えばヒステリシスコンパレータとして構成してあり、受信レベルが+閾値を越えたとき、ハイレベルである“1”データの出力を継続し、受信レベルが−閾値を越えたとき、ローレベルである“0”データの出力を継続する。このコンパレータ150の動作についても、図23(e)で既に説明した通りである。
さらに本例のコンパレータ150は、受信信号の入力側(即ちコンデンサ170との接続点)を、ハイインピーダンス状態とすることが可能としてある。即ち、通常状態では入力信号と+閾値及び−閾値との比較動作を行い、ハイインピーダンス状態とする指示がある場合には、入力側をハイインピーダンス状態として、比較動作を停止させる。このハイインピーダンス状態とする制御は、制御部120からの制御信号により行われる。
さらに本例のコンパレータ150は、受信信号の入力側(即ちコンデンサ170との接続点)を、ハイインピーダンス状態とすることが可能としてある。即ち、通常状態では入力信号と+閾値及び−閾値との比較動作を行い、ハイインピーダンス状態とする指示がある場合には、入力側をハイインピーダンス状態として、比較動作を停止させる。このハイインピーダンス状態とする制御は、制御部120からの制御信号により行われる。
コンパレータ150が出力する“1”データ又は“0”データは、送受切替スイッチ130を介してデータ送受信部110に供給する。データ送受信部110では、デコーダ114で受信用の復号処理を行い、その復号された受信データを受信データ部113に供給して、受信データを取り出す処理が行われる。取り出された受信データは、第1デバイス100内のデータ処理部(図示せず)に供給する。
制御部120は、データ送受信部110での送信処理及び受信処理を制御すると共に、送信アンプ140及びコンパレータ150でのハイインピーダンス状態についての制御を行う。ハイインピーダンス状態とする制御処理を行う詳細については、図10及び図11のフローチャートの説明時に後述する。
次に、第1デバイス100と無線通信を行う第2デバイス200について説明する。第2デバイス200は、無線通信を行うための構成は第1デバイス100と同一である。即ち、デバイス200は、データ送受信部210と、制御部220と、送受切替スイッチ230と、送信アンプ240と、コンパレータ250と、基準電位発生部251と、コンデンサ260と、コンデンサ270とで構成される。図1では、第1デバイス100内の各部と第2デバイス200の各部で、同一のものについては符号の下二桁を同じとしてあり、送信信号及び受信信号の処理構成は全く同じであり、具体的な処理構成の説明は省略する。
<2.第1の実施の形態の通信システムを適用したモジュールの実装例>
次に、本実施の形態のアンテナ通信システム900を適用した装置構成例について、図2〜図5を参照して説明する。ここでは、第1デバイスと第2デバイスをそれぞれ親モジュールと子モジュールとしてある。以下に示す親モジュールには、図1の第1デバイス100としての無線通信部が内蔵させてあり、子モジュールには、第2デバイス200としての無線通信部が内蔵させてある。
次に、本実施の形態のアンテナ通信システム900を適用した装置構成例について、図2〜図5を参照して説明する。ここでは、第1デバイスと第2デバイスをそれぞれ親モジュールと子モジュールとしてある。以下に示す親モジュールには、図1の第1デバイス100としての無線通信部が内蔵させてあり、子モジュールには、第2デバイス200としての無線通信部が内蔵させてある。
図2は、親モジュール310と子モジュール320に平面アンテナ311,321を実装した例を示す図である。平面アンテナ311,321は、図1では送受信アンテナ180,280に相当する。
図2(a)は接続前(即ち離れた状態)を示し、図2(b)は両モジュール310,320を近接させて無線接続した状態の例を示す。この図2の例は、親モジュール310の一面の所定の位置に設置してある平面アンテナ311と、子モジュール320の一面の所定の位置に設置してある平面アンテナ321とを図2(a)に示すように対向させる。その状態で、図2(b)に示すように両アンテナ311,321が接触するように近接させる。図2では接触するように示してあるが、実際には1mm以下程度の僅かな隙間を両アンテナ311,321の間に設ける等して、近接配置時にも両アンテナの導体同士が接触しないようにしてある。
図2(a)は接続前(即ち離れた状態)を示し、図2(b)は両モジュール310,320を近接させて無線接続した状態の例を示す。この図2の例は、親モジュール310の一面の所定の位置に設置してある平面アンテナ311と、子モジュール320の一面の所定の位置に設置してある平面アンテナ321とを図2(a)に示すように対向させる。その状態で、図2(b)に示すように両アンテナ311,321が接触するように近接させる。図2では接触するように示してあるが、実際には1mm以下程度の僅かな隙間を両アンテナ311,321の間に設ける等して、近接配置時にも両アンテナの導体同士が接触しないようにしてある。
図3及び図4は、子モジュールの別形状の例を示した斜視図である。図3は、三角錐の形をした子モジュール330であり、その底面を平面アンテナのアンテナ設置面331としている。図4は、円柱の形をした子モジュール340であり、その上端面を平面アンテナのアンテナ設置面341としている。なお、アンテナ設置面331とアンテナ設置面341とは、送受信アンテナ180又は送受信アンテナ280が設置される箇所であり、例えばそれぞれの面のほぼ中央に送受信アンテナ180などが配置される。
次に、3つのモジュールを用意した例を、図5に示す。ここでは子モジュールを2つ用意した例としてある。
図5(a)に示すように、親モジュール410と第1子モジュール420と第2子モジュール430とを用意する。親モジュール410には、モジュールの上面の所定の位置に平面アンテナ411が設置してある。第1子モジュール420には、モジュールの下面の所定の位置に平面アンテナ421を設置してあり、モジュールの上面の所定の位置に平面アンテナ422が設置してある。第2子モジュール430には、モジュールの下面の所定の位置に設置してある。第1子モジュール420は、親モジュール410と無線通信を行うための無線通信処理部と、第2子モジュール430と無線通信を行うための無線通信処理部との、2つの通信処理部を備える。
図5(a)に示すように、親モジュール410と第1子モジュール420と第2子モジュール430とを用意する。親モジュール410には、モジュールの上面の所定の位置に平面アンテナ411が設置してある。第1子モジュール420には、モジュールの下面の所定の位置に平面アンテナ421を設置してあり、モジュールの上面の所定の位置に平面アンテナ422が設置してある。第2子モジュール430には、モジュールの下面の所定の位置に設置してある。第1子モジュール420は、親モジュール410と無線通信を行うための無線通信処理部と、第2子モジュール430と無線通信を行うための無線通信処理部との、2つの通信処理部を備える。
そして、図5(a)に矢印で示すように親モジュール410の上に第1子モジュール420を載せ、第1子モジュール420の上に第2子モジュール430を載せて、図5(b)に示すように重ねた状態とする。この図5(b)に示す状態では、親モジュール410の平面アンテナ411と平面アンテナ421が合わさるように親モジュール410の上に第1子モジュール420を設置する。さらに、その第1子モジュール420の上に平面アンテナ422と平面アンテナ431が合わさるように第2子モジュール430を設置する。つまり、親モジュール410は第1子モジュール420と無線接続される状態となり、第1子モジュール420は第2子モジュール430と無線接続される状態となる。
このように、様々なモジュールの形状で、通信システム900を構成することができる。説明の都合上、図2〜図5では一方を親モジュール、他方を子モジュールとしたが、いずれが親モジュールと子モジュールであってもよい。
<3.第1の実施の形態の通信システムを適用した平面アンテナを複数配置した例>
本実施の形態の通信システム900を適用した例として、親モジュール及び子モジュールの所定の面に平面アンテナを複数配置した例を、図6〜図9を参照して説明する。
複数の平面アンテナは、それぞれの個別に無線通信を行うようにしてあり、例えば3組のアンテナ対を設けることで、3系統のそれぞれ別のデータが同時に伝送される。
このような複数のアンテナを設けた構成の場合、それぞれのアンテナを、決められたアンテナと正確に対向させる必要がある。このため図6の例では、それぞれのモジュールにアンテナを1列に配置すると共に、そのアンテナ配置列に近接してモジュールに磁石を設けて、2つのモジュールが磁力で正確な位置決めが行われて接触するようにしてある。また図7や図8の例では、一方のモジュールに磁石を設け、他方のモジュールにその磁石の磁力を検出する磁気センサを設置して、位置決めができるようにしたものである。
本実施の形態の通信システム900を適用した例として、親モジュール及び子モジュールの所定の面に平面アンテナを複数配置した例を、図6〜図9を参照して説明する。
複数の平面アンテナは、それぞれの個別に無線通信を行うようにしてあり、例えば3組のアンテナ対を設けることで、3系統のそれぞれ別のデータが同時に伝送される。
このような複数のアンテナを設けた構成の場合、それぞれのアンテナを、決められたアンテナと正確に対向させる必要がある。このため図6の例では、それぞれのモジュールにアンテナを1列に配置すると共に、そのアンテナ配置列に近接してモジュールに磁石を設けて、2つのモジュールが磁力で正確な位置決めが行われて接触するようにしてある。また図7や図8の例では、一方のモジュールに磁石を設け、他方のモジュールにその磁石の磁力を検出する磁気センサを設置して、位置決めができるようにしたものである。
以下、複数の平面アンテナを並べた例を順に説明する。
図6の例は、親モジュール510と子モジュール520の対面する面上に、複数個の平面アンテナ及び磁石を配置した例を示す図である。親モジュール510には、所定の一面に、右側から、磁石511、平面アンテナ512、平面アンテナ513、平面アンテナ514、磁石515を直線状に並べて配置してある。子モジュール520には、親モジュール510と向き合う面に、右側から、磁石521、平面アンテナ522、平面アンテナ523、平面アンテナ524、磁石525を直線状に並べて配置してある。2つのモジュール510,520でのこれらの配置間隔は等しくしてある。
図6の例は、親モジュール510と子モジュール520の対面する面上に、複数個の平面アンテナ及び磁石を配置した例を示す図である。親モジュール510には、所定の一面に、右側から、磁石511、平面アンテナ512、平面アンテナ513、平面アンテナ514、磁石515を直線状に並べて配置してある。子モジュール520には、親モジュール510と向き合う面に、右側から、磁石521、平面アンテナ522、平面アンテナ523、平面アンテナ524、磁石525を直線状に並べて配置してある。2つのモジュール510,520でのこれらの配置間隔は等しくしてある。
このように、この親モジュール510と子モジュール520の両端に磁石を配置したことにより、親モジュール510と子モジュール520は磁力でくっつくことになる。つまり、平面アンテナ512及び平面アンテナ522、平面アンテナ513及び平面アンテナ523、平面アンテナ514及び平面アンテナ524の組がより正確に位置決めすることができる。なお、この位置決めの場合は磁石によるものではあるが、磁石を用いず、機械的機構によるものであってもよい。例えば、ネジ止めやロック機構等を設ける構成としてもよい。
さらに、この場合は磁石を2個使う場合を図示したが、1個又は3個以上であってもよい。なお、複数の磁石を用いた場合には、より強度のある固定をすることができる。
さらに、この場合は磁石を2個使う場合を図示したが、1個又は3個以上であってもよい。なお、複数の磁石を用いた場合には、より強度のある固定をすることができる。
図7は、親モジュール530と子モジュール540の対向する面上に、複数個の平面アンテナ、磁石、磁気センサを配置した例を示す図である。親モジュール530には、所定の一面に、右側から、磁気センサ531、平面アンテナ532、平面アンテナ533、平面アンテナ534、磁石535を直線状に並べて配置してある。子モジュール540には、親モジュール530の対向する一面に、右側から、磁石541、平面アンテナ542、平面アンテナ543、平面アンテナ544、磁気センサ545を直線状に並べて配置してある。この場合の磁気センサ及び磁石は、親モジュール530と子モジュール540の間の距離を計測するものである。これにより、子モジュール540が親モジュール530と無線通信可能な状態に近接配置されたかどうかが判定できる。判定された信号を利用して、子モジュールの電源を制御したり、無線信号の送受信を制御したりすることができる。また、この場合は磁石と磁気センサのセットを2セット使う場合を図示したが、1セット又は3セット以上であってもよい。さらに、セットを複数配置した場合には、より正確にアンテナ配置の位置きめを行うことができる。さらに、複数配置した磁石の一部については、図6に示した例のように他方のモジュールの磁石と吸着して位置決めされるようにしてもよい。
図8及び図9の例は、図7の変形例を示した図である。
図8は、親モジュール550と子モジュール560の対面する面上に、複数台の平面アンテナ、磁石及び磁気センサを配置した例を示す図である。親モジュール550には、所定の一面に、右側から、磁気センサ551、平面アンテナ552、平面アンテナ553、平面アンテナ554を直線状に並べて配置してある。子モジュール560には、親モジュール550の対面にある一面に、右側から、磁石561、平面アンテナ562、平面アンテナ563、平面アンテナ564を直線状に並べて配置してある。
図9は、親モジュール570と子モジュール580の対面する面上に、複数台の平面アンテナ、磁石及び磁気センサを配置した例を示す図である。親モジュール570には、所定の一面に、右側から、平面アンテナ571、平面アンテナ572、磁石573、平面アンテナ574を直線状に並べて配置してある。子モジュール580には、親モジュール570の対面にある一面に、右側から、平面アンテナ581、平面アンテナ582、磁気センサ582、平面アンテナ584を直線状に並べて配置してある。
この図8及び図9に示した配置の場合にも、図7の例の構成の場合と同様な効果を得ることができる。
ところで、図6〜図9の構成では、平面アンテナを3本用いている。これは、例えば、SPI(Serial Peripheral Interface)のようなインターフェースでは、3本の線が必要となるので、3本のアンテナとしている。なお、I2C(Inter-Integrated Circuit)インターフェースでは、SCLとSDAの2本の線が必要なので、2本のアンテナになる。しかし、I2Cインターフェースでも3本のアンテナを設置してSCLとSDAの通信と電力伝送を行う構成としてもよい。つまり、図6〜図9の構成では、アンテナが3本の場合を図示したが、通信する信号線がN本の場合にはアンテナをN個配置することになる(Nは自然数)。なお、SCLとはシリアルクロック線のことで、同期を取るための信号線である。SDAはシリアルデータ線のことで、送受信により入力と出力の向きが切り替わる双方向信号である。
<4.第1の実施の形態の通信システムの送信処理例>
次に、第1の実施の形態の例の通信システム900の送信処理状態について、図10のフローチャートを用いて説明する。これは、例えば、図1に示した第1デバイス100と第2デバイス200とが対向した状態で、非常に近接した近距離に配置されている場合に行われる。この図10のフローチャートの処理は、第1デバイス100で行われる処理であり、制御部120での制御処理を示している。
次に、第1の実施の形態の例の通信システム900の送信処理状態について、図10のフローチャートを用いて説明する。これは、例えば、図1に示した第1デバイス100と第2デバイス200とが対向した状態で、非常に近接した近距離に配置されている場合に行われる。この図10のフローチャートの処理は、第1デバイス100で行われる処理であり、制御部120での制御処理を示している。
まず、制御部120は、動作スタート信号をあるかどうかの判断を行う(ステップS101)。なお、この動作スタート信号は、例えば、送受信アンテナ180と送受信アンテナ280が近距離で対面に配置されたことを検知する手段によって、発信される。例えば、図7に示した一方のモジュールに配置した磁気センサ531が、他方のモジュール側の磁石541の接近を検知する手段として使用される。なお、動作スタート信号は、この接近検知信号と無関係に生成させてもよい。
動作スタート信号がない場合は、一時的に待機状態になり(ステップS102)、ステップS101に戻って、動作スタート信号があるかどうかの判断を行う。
ステップS101で動作スタート信号がある場合、送信系回路から送信させる送信データとしてビーコンを出力させる(ステップS103)。その後、1ビット時間以上の所定時間待機する(ステップS104)。
待機した後、受信系回路でAck信号が受信できたかどうかの判断を制御部120で行う(ステップS105)。Ack信号は、相手側で正しく送信データが受信できたことを示す受信確認応答信号であり、予め決められたパターンの信号である。Ack信号が受信できない場合は、一時的に待機状態になり(ステップS106)、ステップS103に戻って、再度、ビーコンを送信する。
Ack信号を受信できた場合、制御部120の制御で、マスター又はスレーブを決める信号を送信させる(ステップS107)。その後、第1デバイス100と第2デバイス200との間で実データの送受信が行われる(ステップS108)。
そして制御部120は、Ack信号を受信する区間の直前になると、図1に示した送信アンプ140を通常状態からハイインピーダンス状態に遷移させる(ステップS109)。ハイインピーダンス状態への遷移は一時的であり、Ack信号の受信が終了したと思われるタイミングで直ちに、元の通常状態に戻される。例えばAck信号が1ビットの信号である場合には、その1ビットの信号を受信する期間だけ、ハイインピーダンス状態とする。
そして、受信系でAck信号が受信できたかどうかの判断を行う(ステップS110)。Ack信号が受信できない場合、通信相手がいるかどうかの確認を行う(ステップS111)。この判断で通信相手がいない場合は、一時的に待機状態になり(ステップS102)、再度、動作スタート信号があるかどうかの判断を行う(ステップS101)。通信相手がいる場合は、ステップS108に戻り、データの送受信を続ける。
そして、受信系でAck信号が受信できたかどうかの判断を行う(ステップS110)。Ack信号が受信できない場合、通信相手がいるかどうかの確認を行う(ステップS111)。この判断で通信相手がいない場合は、一時的に待機状態になり(ステップS102)、再度、動作スタート信号があるかどうかの判断を行う(ステップS101)。通信相手がいる場合は、ステップS108に戻り、データの送受信を続ける。
ステップS110でAck信号が受信できた場合、全てのデータの送受信を終えたかどうかの判断をする(ステップS112)。全てのデータの送受信を終えていない場合は、引き続きデータの送受信を行う(ステップS108)。全てのデータの送受信が終わっている場合は、図1に示した送信アンプ140を通常状態からハイインピーダンス状態にして(ステップS113)、送信処理を終了する。
<5.第1の実施の形態の通信システムの受信処理例>
次に、第1の実施の形態の例の通信システム900での受信処理について、図11を用いて説明する。これは、例えば、図1に示した第1デバイス100と第2デバイス200とが対向した状態で、非常に近接した近距離に配置されている場合に行われる。この図11のフローチャートの処理は、第1デバイス100で行われる処理であり、制御部120での制御処理を示している。
次に、第1の実施の形態の例の通信システム900での受信処理について、図11を用いて説明する。これは、例えば、図1に示した第1デバイス100と第2デバイス200とが対向した状態で、非常に近接した近距離に配置されている場合に行われる。この図11のフローチャートの処理は、第1デバイス100で行われる処理であり、制御部120での制御処理を示している。
まず、制御部120の制御で、受信系の回路であるコンパレータ150の入力側をハイインピーダンス状態にする(ステップS201)。そして、動作スタート信号があるかどうかの判断を行う(ステップS202)。動作スタート信号があるかどうかの判断は、図10のフローチャートのステップS101での判断時と同様であり、近接した相手のデバイスの存在の検出などに基づいた信号である。
制御部120で動作スタート信号が検出されない場合は、一時的に待機状態になり(ステップS203)、その後、ステップS201に戻って、コンパレータ150の入力側をハイインピーダンス状態にする。
制御部120で動作スタート信号が検出された場合、コンパレータ150のハイインピーダンス状態を解除して、通常状態とし、コンパレータ150でビーコンの受信待機状態とする(ステップS204)。そして、対向したデバイスから発信されてくるビーコンを受信したかどうかを判断する(ステップS205)。ビーコンの受信を検出できない場合、一時的に待機状態になり(ステップS207)、再度、ステップS204に戻って、ビーコンの受信待機状態とする。
ビーコンを受信した場合、送信系回路で発信元にAck信号を送信する処理を行う(ステップS206)。
その後、ビーコン発信元から送信された、マスター又はスレーブを決める信号を受信する(ステップS208)。そして、第1デバイス100と第2デバイス200との間で、実データの送受信が行われる(ステップS209)。
ビーコン発信元へ送信するAck信号をあるかどうかの判断を行う(ステップS210)。Ack信号がない場合、通信相手のデバイスが近接しているどうかの確認を行う(ステップS211)。ビーコン発信元のデバイスがない場合は、ステップS207に戻って一時的に待機し、ステップS204の受信可能状態に移る。通信相手のデバイスが近接している場合は、ステップS209に戻りデータの送受信を続ける。
ステップS210でAck信号がある場合、全てのデータの送受信を終えたかどうかの判断をする(ステップS212)。全てのデータの送受信を終えていない場合は、ステップS209でのデータの送受信を引き続き行う。全てのデータの送受信を終わった場合は、コンパレータ150の入力側をハイインピーダンス状態にして(ステップS213)、受信処理が終了する。
<6.第1の実施の形態の通信システムのアンテナ間での信号状態の例>
次に、このような通信処理状態で、第1デバイス100の送受信アンテナ180と第2デバイス200の送受信アンテナ280との間で無線伝送が行われる信号状態について、図12を参照して説明する。
まず、第1デバイス100では、エンコーダ112が出力する送信データとして、図12(a)に示すように、“1”データと“0”データとが交互に表れるデータであるとする。そして、第2デバイス200では、図12(b)に示すように、その送信データの特定タイミングの1ビット区間で、“0”データとなるAck信号がエンコーダ212から出力されて送信されるとする。第2デバイス200でAck信号が送信される区間以外では、“1”データが送信されている状態が継続している。
図12(c)は、このような状態で、両アンテナ180,280間で無線伝送される信号波形を示した状態であり、受信側のアンテナに接続されたコンパレータ150,250でこの波形に対応したレベルが検出される。
次に、このような通信処理状態で、第1デバイス100の送受信アンテナ180と第2デバイス200の送受信アンテナ280との間で無線伝送が行われる信号状態について、図12を参照して説明する。
まず、第1デバイス100では、エンコーダ112が出力する送信データとして、図12(a)に示すように、“1”データと“0”データとが交互に表れるデータであるとする。そして、第2デバイス200では、図12(b)に示すように、その送信データの特定タイミングの1ビット区間で、“0”データとなるAck信号がエンコーダ212から出力されて送信されるとする。第2デバイス200でAck信号が送信される区間以外では、“1”データが送信されている状態が継続している。
図12(c)は、このような状態で、両アンテナ180,280間で無線伝送される信号波形を示した状態であり、受信側のアンテナに接続されたコンパレータ150,250でこの波形に対応したレベルが検出される。
ここで本実施の形態の場合には、図10のフローチャートで説明したように、第2デバイス200の送受信アンテナ280からAck信号が送信される区間では、第1デバイス100の送信アンプ140の出力がハイインピーダンス状態となる。従って、第1デバイスの送受信アンテナ180に接続されたコンパレータ150では、第1デバイスからの送信データの影響がなくなる。このため、コンパレータ150で“0”データとなるAck信号を検出するのに必要な波形c1,c2(図12(c))を正しく検出でき、受信確認応答であるAck信号を正しく受信できるようになる。
ここで本実施の形態の場合には、図1に示すように、それぞれのデバイス100,200の送信アンプ140,240とアンテナ180,280との間、及び、アンテナ180,280とコンパレータ150との間に、コンデンサを接続してある。このため、高周波対策が行われることになり、良好にアンテナ180,280間で無線伝送される信号の微分信号を検出できるようになり、そのコンデンサによる対策とハイインピーダンスにする処理の組み合わせで、良好に双方向の無線伝送が行える。従来は図24を用いて説明したように、Ack信号の受信ができない可能性があったが、本例の場合にはそのような問題を回避できる。
従って、デバイス100,200で1対のアンテナを備えるだけで双方向に無線伝送が行え、アンテナ設置スペースなどを削減できる効果を有する。
従って、デバイス100,200で1対のアンテナを備えるだけで双方向に無線伝送が行え、アンテナ設置スペースなどを削減できる効果を有する。
<7.第1の実施の形態の変形例>
次に、第1の実施の形態の無線通信システムを構成するデバイスの変形例について、図13〜図15を用いて説明する。
まず、図13〜図15に示した例は、図1に示した構成から、アンテナ180,280に接続される構成を変更したものである。
次に、第1の実施の形態の無線通信システムを構成するデバイスの変形例について、図13〜図15を用いて説明する。
まず、図13〜図15に示した例は、図1に示した構成から、アンテナ180,280に接続される構成を変更したものである。
図13の例について説明する。図1の例では、デバイス100,200の受信系のコンパレータ150,250としてスリーステート型のものとして、入力をハイインピーダンス状態とできる構成のものを使用した。これに対して図13の例では、コンパレータ141,241として、入力をハイインピーダンス状態とすることができない、通常のコンパレータを使った例である。
送信アンプ140,240については、ハイインピーダンス状態とできるものを使い、図10のフローチャートに示した制御処理を制御部120,220が行う。送信アンプ140,240の出力は、図13に示すように、コンデンサ160,260を介して送受信アンテナ180,280に接続する。
送信アンプ140,240については、ハイインピーダンス状態とできるものを使い、図10のフローチャートに示した制御処理を制御部120,220が行う。送信アンプ140,240の出力は、図13に示すように、コンデンサ160,260を介して送受信アンテナ180,280に接続する。
そして、送受信アンテナ180,280とコンパレータ141,241との間には、図13に示すように、コンデンサ170,270を接続する。
データ送受信部110,210の構成については、図1の構成と同じである。
この図13に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
データ送受信部110,210の構成については、図1の構成と同じである。
この図13に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
次に、図14の例について説明する。
この図14の例では、図1の例で受信系に配置したコンデンサ170,270を省略したものである。即ち、図14に示すように、送信アンプ140,240の出力は、コンデンサ160,260を介して送受信アンテナ180,280に接続する。一方、送受信アンテナ180,280とコンパレータ150,250との間には、コンデンサを設けずに直接接続する。コンパレータ150,250はスリーステート型としてあるが、ハイインピーダンス状態とできない通常のものでもよい。
その他の部分は、図1と同様に構成する。
この図14に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
この図14の例では、図1の例で受信系に配置したコンデンサ170,270を省略したものである。即ち、図14に示すように、送信アンプ140,240の出力は、コンデンサ160,260を介して送受信アンテナ180,280に接続する。一方、送受信アンテナ180,280とコンパレータ150,250との間には、コンデンサを設けずに直接接続する。コンパレータ150,250はスリーステート型としてあるが、ハイインピーダンス状態とできない通常のものでもよい。
その他の部分は、図1と同様に構成する。
この図14に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
次に、図15の例について説明する。
この図15の例では、図1の例で送信系に配置したコンデンサ160,260を省略したものである。即ち、図15に示すように、スリーステート型のアンプである送信アンプ140,240の出力側は、直接送受信アンテナ180,280に接続する。一方、送受信アンテナ180,280とコンパレータ150,250との間には、コンデンサ170,270を介して接続する。送信アンプ140,240とコンパレータ150,250はスリーステート型としてあるが、ハイインピーダンス状態とできない通常のものでもよい。
その他の部分は、図1と同様に構成する。
この図15に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
この図15の例では、図1の例で送信系に配置したコンデンサ160,260を省略したものである。即ち、図15に示すように、スリーステート型のアンプである送信アンプ140,240の出力側は、直接送受信アンテナ180,280に接続する。一方、送受信アンテナ180,280とコンパレータ150,250との間には、コンデンサ170,270を介して接続する。送信アンプ140,240とコンパレータ150,250はスリーステート型としてあるが、ハイインピーダンス状態とできない通常のものでもよい。
その他の部分は、図1と同様に構成する。
この図15に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
<8.第2の実施の形態の通信システムの内部構成例>
次に、本発明の第2の実施の形態の例について、図16〜図20を参照して説明する。この図16〜図20において、第1の実施の形態で説明した図1〜図15に対応する部分には同一符号を付す。
次に、本発明の第2の実施の形態の例について、図16〜図20を参照して説明する。この図16〜図20において、第1の実施の形態で説明した図1〜図15に対応する部分には同一符号を付す。
図16は,本実施の形態の例の通信システムの内部構成例を示した図である。図16に示した本実施の形態の通信システム900についても、第1の実施の形態と同様に、搬送波を用いずに、パルスにより近接無線通信するシステムである。このシステムは、送受信アンテナ180を備えた第1デバイス100と送受信アンテナ280を備えた第2デバイス200とから構成される。
搬送波を用いずに、パルスにより無線通信する信号状態は、背景技術の欄で図23を参照して説明した状態であり、送信側のアンテナハイレベル又はローレベルの2値の送信データをそのまま出力させ、近接した受信側のアンテナで受信するものである。受信側のアンテナでは、送信信号をその変化分を示した微分信号として検出するものである。
搬送波を用いずに、パルスにより無線通信する信号状態は、背景技術の欄で図23を参照して説明した状態であり、送信側のアンテナハイレベル又はローレベルの2値の送信データをそのまま出力させ、近接した受信側のアンテナで受信するものである。受信側のアンテナでは、送信信号をその変化分を示した微分信号として検出するものである。
送受信アンテナ180及び送受信アンテナ280は、第1デバイス100と第2デバイス200との間を、上述した2値信号である、ビット単位の信号としてのデジタル信号の双方向通信を行うようにしてある。送受信アンテナ180及び送受信アンテナ280は平面アンテナを用いており、これらのアンテナは近距離で対面に対向して配置することで双方向通信が行うことができる。
第1デバイス100の構成について説明すると、第1デバイス100は、データ送受信部110を備える。データ送受信部110は、送信データの処理及び受信データの処理を行う処理部であり、例えば送信用の符号化やその符号化からの受信時の復調、受信したデータの解読などが行われる。データ送受信部110には、第1デバイス100内のデータ処理部(図示せず)が接続してある。
データ送受信部110が出力する送信信号は、符号化/復号化回路131を介して送信アンプ142に供給する。符号化/復号化回路131での処理については後述する。送信アンプ142では送信用に増幅する。送信アンプ142の出力は、コンデンサ160を介して送受信アンテナ180に供給する。
また、送受信アンテナ180に得られる信号を、コンデンサ170を介してコンパレータ141に供給する。コンパレータ141は、基準電位発生部151からの基準電位に基づいて、比較用の閾値(+閾値及び−閾値)を設定するようにしてあり、送受信アンテナ180側から入力した信号を、その+閾値及び−閾値と比較する。比較動作は、図23(d)で説明した通りである。但し、コンパレータ141に入力した受信信号については、自動ゲイン調整回路(いわゆるAGC:図示せず)でレベルを一定範囲に調整してあり、そのレベル調整後の信号を、+閾値及び−閾値と比較する。
また、送受信アンテナ180に得られる信号を、コンデンサ170を介してコンパレータ141に供給する。コンパレータ141は、基準電位発生部151からの基準電位に基づいて、比較用の閾値(+閾値及び−閾値)を設定するようにしてあり、送受信アンテナ180側から入力した信号を、その+閾値及び−閾値と比較する。比較動作は、図23(d)で説明した通りである。但し、コンパレータ141に入力した受信信号については、自動ゲイン調整回路(いわゆるAGC:図示せず)でレベルを一定範囲に調整してあり、そのレベル調整後の信号を、+閾値及び−閾値と比較する。
コンパレータ141は、例えばヒステリシスコンパレータとして構成してあり、受信レベルが+閾値を越えたとき、ハイレベルである“1”データの出力を継続し、受信レベルが−閾値を越えたとき、ローレベルである“0”データの出力を継続する。このコンパレータ150の動作についても、図23(e)で既に説明した通りである。
次に、第1デバイス100と無線通信を行う第2デバイス200について説明すると、第2デバイス200で無線通信を行うための構成は第1デバイス100と同一である。即ち、デバイス200は、データ送受信部210と、制御部220と、符号化/復号化回路231と、送信アンプ242と、コンパレータ241と、基準電位発生部251と、コンデンサ260と、コンデンサ270とで構成される。図16では、第1デバイス100内の各部と第2デバイス200の各部で、同一のものについては符号の下二桁を同じとしてあり、送信信号及び受信信号の処理構成は全く同じであり、具体的な処理構成の説明は省略する。
なお、図16の例では、送信アンプ142,242とコンパレータ141,241は、特にスリーステート型とはしていないが、スリーステート型のアンプ又はコンパレータとして構成してもよい。但し、通常の送受信状態では、ハイインピーダンス状態とする処理を行う必要はない。
次に、図16の構成にてデータ伝送が行われる状態について、図17のタイミング図を参照して説明する。
本例の場合には、符号化/復号化回路131,231での符号化及び復号化として、Ack信号を受信する側のデバイスでは、そのAck信号を受信するタイミングで、送信データとして、特定のデータを1ビット付加する符号化を行う。そして、そのAck信号を受信するデバイスが送信するデータを受信する側(即ちAck信号を送信する側)のデバイスでは、受信した信号から、1ビットの特定のデータを削除する復号化を行う。
本例の場合には、符号化/復号化回路131,231での符号化及び復号化として、Ack信号を受信する側のデバイスでは、そのAck信号を受信するタイミングで、送信データとして、特定のデータを1ビット付加する符号化を行う。そして、そのAck信号を受信するデバイスが送信するデータを受信する側(即ちAck信号を送信する側)のデバイスでは、受信した信号から、1ビットの特定のデータを削除する復号化を行う。
さらに、Ack信号を送信する側のデバイスでは、付加された1ビットの特定データのタイミングで、1ビットのAck信号を送信するように、符号化/復号化回路131又は231で符号化を行う。さらに、そのAck信号を受信する側のデバイスでは、付加された1ビットの特定データのタイミングで受信されたデータを取り出すように、符号化/復号化回路131又は231で復号化を行う。
この符号化/復号化回路131,231での処理を数式で示すと、以下のようになる。
まず、符号化/復号化を行うために、ビットレートrを以下の式で増加させる。
r=(N+1)/N*G
このとき、Nを送受信するワードサイズNビットとし、Gを送受信する前の帯域(bps)とする。
まず、符号化/復号化を行うために、ビットレートrを以下の式で増加させる。
r=(N+1)/N*G
このとき、Nを送受信するワードサイズNビットとし、Gを送受信する前の帯域(bps)とする。
そして、データの送信側のデバイスでの符号化は
送信ビット列+Ack信号待ち区間1ビット+1ビット
とする。
データの受信側のデバイスでの符号は、Ack信号の待ち区間としての1ビットに、Ack信号を出力する。
送信ビット列+Ack信号待ち区間1ビット+1ビット
とする。
データの受信側のデバイスでの符号は、Ack信号の待ち区間としての1ビットに、Ack信号を出力する。
復号については、符号化時に付加した1ビット区間の信号を捨てる。そして、送信された信号の判別は、符号化前と同じようにする。
その上で、Ack信号待ち区間1ビットの次の1ビット区間にパルスが発生し、かつその前のビットが送信側のビットと同じである場合には、Ack信号が送信されたとして判断する。
その上で、Ack信号待ち区間1ビットの次の1ビット区間にパルスが発生し、かつその前のビットが送信側のビットと同じである場合には、Ack信号が送信されたとして判断する。
<9.第2の実施の形態の通信システムのアンテナ間での信号状態の例>
この処理が行われることを前提として、図17のタイミング図について説明すると、図17(a),(b)に示した第1デバイス及び第2デバイスの送信データは、それぞれのデータ送受信部12,22が出力する送信データである。そして、図17(c),(d)に示した第1デバイス及び第2デバイスの符号化後の送信データは、それぞれの符号化/復号化回路131,231で符号化されて出力される送信データである。
この処理が行われることを前提として、図17のタイミング図について説明すると、図17(a),(b)に示した第1デバイス及び第2デバイスの送信データは、それぞれのデータ送受信部12,22が出力する送信データである。そして、図17(c),(d)に示した第1デバイス及び第2デバイスの符号化後の送信データは、それぞれの符号化/復号化回路131,231で符号化されて出力される送信データである。
図17(c)に示した第1デバイスの符号化後送信データは、符号化前のAck区間の1ビットデータa1(図17(a))を、2ビットデータc1,c2としたものである。2ビットデータc1,c2は、符号化前の1ビットデータa1を、同じデータで2ビット繰り返させたものである。
さらに図17(d)に示した第2デバイスの符号化後送信データは、符号化前のAck区間の1ビットデータb1(図17(b))を、2ビットデータd1,d2としたものである。この2ビットデータd1,d2の内で、一方のデータd1を、符号化前のAck区間の1ビットデータb1と同じとしてあり、他方のデータd2は、データd1とは反転したデータとしてある。
さらに図17(d)に示した第2デバイスの符号化後送信データは、符号化前のAck区間の1ビットデータb1(図17(b))を、2ビットデータd1,d2としたものである。この2ビットデータd1,d2の内で、一方のデータd1を、符号化前のAck区間の1ビットデータb1と同じとしてあり、他方のデータd2は、データd1とは反転したデータとしてある。
このように符号化して、近接したデバイス100,200の間で無線伝送させることで、2つのデバイス100,200の間での1対のアンテナ180,280を使用して、データの一方から他方への送信とAck信号の他方から一方への送信が行える。
図18は、“0”データであるAck信号を第2デバイスから送信する際に、第1デバイスから送信する信号が、0,1,1と変化した場合(左側)と、第1デバイスから送信する信号が、1,1,1と変化した場合(右側)とを示したものである。この3ビットの中央部分が、Ack信号の区間である。
図18は、“0”データであるAck信号を第2デバイスから送信する際に、第1デバイスから送信する信号が、0,1,1と変化した場合(左側)と、第1デバイスから送信する信号が、1,1,1と変化した場合(右側)とを示したものである。この3ビットの中央部分が、Ack信号の区間である。
この場合、送信データ0,1,1のときには、図18(c)の波形c1及びc2より上側にレベルが表れる波形が二つとなるので、第1デバイスはAck信号があることが判断できる。
また、送信データ1,1,1のときには、図18(c)の波形c3が下側にレベルが表れる波形となり、波形c4が上側にレベルが表れる波形となり、この波形変化から第1デバイスではAck信号があることが判断できる。なお、この図18の以外の信号になった場合は、Ack信号がないことを示している。
また、送信データ1,1,1のときには、図18(c)の波形c3が下側にレベルが表れる波形となり、波形c4が上側にレベルが表れる波形となり、この波形変化から第1デバイスではAck信号があることが判断できる。なお、この図18の以外の信号になった場合は、Ack信号がないことを示している。
<10.第2の実施の形態の変形例>
次に、第2の実施の形態の無線通信システムを構成するデバイスの変形例について、図19〜図20を用いて説明する。
まず、図19〜図20に示した例は、図16に示した構成から、アンテナ180,280に接続されるコンデンサの接続を変更したものである。
次に、第2の実施の形態の無線通信システムを構成するデバイスの変形例について、図19〜図20を用いて説明する。
まず、図19〜図20に示した例は、図16に示した構成から、アンテナ180,280に接続されるコンデンサの接続を変更したものである。
図19の例について説明する。図16の例で受信系に配置したコンデンサ170,270を省略したものである。即ち、図16に示すように、送信アンプ142,242の出力は、コンデンサ160,260を介して送受信アンテナ180,280に接続する。一方、送受信アンテナ180,280とコンパレータ141,241との間には、コンデンサを設けずに直接接続する。
その他の部分は、図16と同様に構成する。
この図19に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
その他の部分は、図16と同様に構成する。
この図19に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
次に、図20の例について説明する。
この図20の例では、図16の例で送信系に配置したコンデンサ160,260を省略したものである。即ち、図20に示すように送信アンプ142,242の出力側は、直接送受信アンテナ180,280に接続する。一方、送受信アンテナ180,280とコンパレータ141,241との間は、コンデンサ170,270を介して接続する。
その他の部分は、図16と同様に構成する。
この図20に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
この図20の例では、図16の例で送信系に配置したコンデンサ160,260を省略したものである。即ち、図20に示すように送信アンプ142,242の出力側は、直接送受信アンテナ180,280に接続する。一方、送受信アンテナ180,280とコンパレータ141,241との間は、コンデンサ170,270を介して接続する。
その他の部分は、図16と同様に構成する。
この図20に示した構成でも、両デバイス100,200の間で双方向に無線通信が行える。
10,100…第1デバイス、20,200…第2デバイス、11,21,180,280…送受信アンテナ、111,211…送信データ部、112,212…エンコーダ、113,213…受信データ部、114,214…デコーダ、12,22,110,210…データ送受信部、120,220…制御部、13,23,130,230…送受切替スイッチ、131,231…符号化/復号化回路、14,24…アンプ、140,142,240,242…送信アンプ、15,25,141,150,241,250…コンパレータ、160,170,260,270…コンデンサ、310,410,510,530,550,570…親モジュール、320,330,340,420,430,520,540,560,580…子モジュール、311,321,411,421,422,431,512,513,514,522,523,524,532,533,534,542,543,544,552,553,554,562,563,564,571,572,574,581,582,584…平面アンテナ、331,341…アンテナ設置面、511,515,521,525,535,541,561,573…磁石、531,545,551,583…磁気センサ、90,900…通信システム
Claims (11)
- 送信信号及び受信信号を処理する送受信処理部と、
ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号が供給され、送信信号の増幅と出力のハイインピーダンス状態とが選択可能な送信アンプと、
前記送信アンプが出力する送信信号が供給されるアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を閾値と比較して受信信号を得て前記送受信処理部に供給するコンパレータと、
前記送信アンプと前記アンテナとの間と、前記アンテナと前記コンパレータとの間の少なくともいずれか一方に接続したコンデンサと、
前記送受信処理部で受信信号を受信する期間、前記送信アンプをハイインピーダンス状態とする制御部とを備えた
通信装置。 - 前記送受信処理部が受信する受信信号は、送信信号に対する確認応答信号である
請求項1記載の通信装置。 - 前記コンデンサは、前記送信アンプと前記アンテナとの間と、前記アンテナと前記コンパレータとの間の双方に設けた
請求項1記載の通信装置。 - 前記コンパレータについても、受信信号のレベルを閾値と比較する動作と、入力側をハイインピーダンス状態とする動作が選択できる構成とし、
前記制御部は、前記送受信処理部で受信信号を受信する期間以外の期間に、前記コンパレータをハイインピーダンス状態とする
請求項1記載の通信装置。 - 第1の通信装置と第2の通信装置で構成される通信システムであり、
前記第1の通信装置と前記第2の通信装置のそれぞれとして、
送信信号及び受信信号を処理する送受信処理部と、
ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号が供給され、送信信号の増幅と出力のハイインピーダンス状態とが選択可能な送信アンプと、
前記送信アンプが出力する送信信号が供給され、他の通信装置のアンテナと近接して配置されるアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を閾値と比較して受信信号を受信信号を得て前記送受信処理部に供給するコンパレータと、
前記送信アンプと前記アンテナとの間と、前記アンテナと前記コンパレータとの間の少なくともいずれか一方に接続したコンデンサと、
前記送受信処理部で受信信号を受信する期間、前記送信アンプをハイインピーダンス状態とする制御部とを備えた
通信システム。 - ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号を、その2値の送信信号の増幅と出力のハイインピーダンス状態とが選択可能な送信アンプを介してアンテナに供給し、
前記アンテナで受信した信号をコンパレータで閾値と比較して受信信号を得、
前記送信アンプと前記アンテナとの間と、前記アンテナと前記コンパレータとの間の少なくともいずれか一方にコンデンサを接続し、
前記アンテナで受信信号を受信する期間、前記送信アンプをハイインピーダンス状態とする
通信方法。 - 送信信号及び受信信号を処理する送受信処理部と、
ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号が供給される送信アンプと、
前記送信アンプが出力する送信信号が供給されるアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を閾値と比較して受信信号を得て、前記送受信処理部に供給するコンパレータと、
前記送受信処理部で受信信号を得る期間、送信信号に所定ビット付加する符号化を実行させる制御部とを備えた
通信装置。 - 前記送受信処理部が受信する受信信号は、送信信号に対する確認応答信号である
請求項7記載の通信装置。 - 前記所定ビットの値は、直前の送信信号のビットの値と同じである
請求項7記載の通信装置。 - 第1の通信装置と第2の通信装置で構成される通信システムであり、
前記第1の通信装置として、
送信信号及び受信信号を処理する送受信処理部と、
ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号が供給される送信アンプと、
前記送信アンプが出力する送信信号が供給されるアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を閾値と比較して受信信号を得て、前記送受信処理部に供給するコンパレータと、
前記送受信処理部で受信信号を得る期間、送信信号に所定ビット付加する符号化を実行させる制御部とを備え、
前記第2の通信装置として、
送信信号及び受信信号を処理する送受信処理部と、
ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号が供給される送信アンプと、
前記送信アンプが出力する送信信号が供給されるアンテナと、
前記アンテナで受信した信号を閾値と比較して受信信号を得て、前記送受信処理部に供給するコンパレータと、
前記送受信処理部で、前記所定ビット付加が行われたタイミングで送信信号を送信させ、前記送受信処理部で得た受信信号から前記所定ビットを削除する復号化を実行させる制御部とを備えた
通信システム。 - ハイレベルとローレベルとの2値の送信信号を、その2値の送信信号の増幅を行う送信アンプを介してアンテナに供給し、
前記アンテナで受信した信号をコンパレータで閾値と比較して受信信号を得、
前記送信アンプと前記アンテナとの間と、前記アンテナと前記コンパレータとの間の少なくともいずれか一方にコンデンサを接続し、
前記アンテナで受信信号を受信する期間、前記アンテナから送信される送信信号に所定ビットを付加するようにした
通信方法。
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