JP5994945B2 - 通信システムおよび通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、近距離に配置された２つの通信装置間で通信を行う通信システムおよび通信装置に関する発明である。
携帯端末に保存された写真や映像などの大容量データをPCなどの据え置き型端末に転送する場合、各端末をLANやUSBなどのように有線で通信する方法、無線LANで通信する方法、TransferJet（登録商標）などの近接高速無線通信で通信する方法が一般的に用いられている。
しかし、これらの通信方法では、携帯端末のバッテリー残量が無くなると、データ通信を行う前に一旦バッテリーを充電する必要があり、その間、長時間に亘って通信できない状況が生じる。
そこで、例えば特許文献１に示されているように、バッテリーへの充電とデータ通信とを交互に行うことによって、充電完了を待たなくても通信可能とする方法が提案されている。
特開２００９−２４７１２５号公報
しかし、特許文献１に示されている方法では、通信装置がワイヤレス充電機能を備えていなければならず、適用範囲が限定される。また、バッテリーが故障するなどして、充電動作が異常になるとデータ通信を行うことができない、という問題も生じる。
本発明の目的は、ワイヤレス充電のための構成を不要とし、且つバッテリーによる動作ができない状況下でも、通信装置間でのデータ通信を可能にした通信システムを提供することにある。
本発明は、バッテリーを主電源として動作する第１通信装置、および前記第１通信装置と通信を行う第２通信装置で構成される通信システムにおいて、
前記第１通信装置は、
前記主電源を電源として動作するメインＣＰＵを有するデータ処理部と、第１データ通信用アンテナと、前記第１データ通信用アンテナに接続されるとともに信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１通信回路と、を有する第１データ通信部と、
近距離通信用の第１磁界アンテナと、前記第１磁界アンテナに接続されるとともに前記信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１近距離通信回路と、前記メインＣＰＵより低消費電力で動作するデータ通信用ＣＰＵと、を有する第１近距離データ通信部と、
前記第１磁界アンテナからの信号を電力に変換し、電源ラインを介して前記データ処理部へ電力を供給する電力変換回路と、
前記電力変換回路と前記データ処理部との間の前記電源ラインに設けられた第１スイッチと、
前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの間の前記信号ラインに設けられた第２スイッチと、
を備え、
前記主電源から供給される電力または電圧が閾値より低いとき、前記第１スイッチをオフして、前記電力変換回路から前記データ処理部への電源供給を遮断するとともに、前記第２スイッチをオフして、前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの接続を遮断するように構成され、
前記第２通信装置は、
第２データ通信用アンテナと、前記この第２データ通信用アンテナを介してデータ通信を行う第２通信回路と、を有する第２データ通信部と、
近距離通信用の第２磁界アンテナと、前記第２磁界アンテナに接続された第２近距離通信回路と、を有する第２近距離データ通信部と、
を備えたことを特徴とする。
上記構成により、第１通信装置は、磁界アンテナを介する信号から電力を得て、データ通信を行えるので、バッテリーによる動作ができない状況下でも、通信装置間での高速データ通信が可能になる。また、この構成により、磁界アンテナを介する信号から得た電力の無駄な消費が低減できる。

前記データ処理部は、例えばカメラ撮像データの処理を行う回路であり、前記第１通信装置の前記第１高速データ通信部は前記カメラ撮像データを前記第２通信装置へ転送する回路であることが好ましい。
前記第１通信装置の前記第１近距離通信部および前記第２通信装置の前記第２近距離通信部は、認証用の通信を行うものであることが好ましい。この構成により、例えば近接高速無線通信などのデータ通信で通信装置間の認証が行えなくても、近距離通信によって認証が行えるので、セキュリティ性と転送速度の両立を図ることができる。
本発明の第１通信装置は、
バッテリーからなる主電源を電源として動作するメインＣＰＵを有するデータ処理部と、
第１データ通信用アンテナと、前記第１データ通信用アンテナに接続されるとともに信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１通信回路と、有する第１データ通信部と、
近距離通信用の第１磁界アンテナと、前記第１磁界アンテナに接続されるとともに前記信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１近距離通信回路と、前記メインＣＰＵより低消費電力で動作するデータ通信用ＣＰＵと、を有する第１近距離データ通信部と、
前記第１磁界アンテナからの信号を電力に変換し、電源ラインを介して前記データ処理部へ電力を供給する電力変換回路と、
前記電力変換回路と前記データ処理部との間の前記電源ラインに設けられた第１スイッチと、
前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの間の前記信号ラインに設けられた第２スイッチと、
を備え、
前記主電源から供給される電力または電圧が閾値より低いとき、前記第１スイッチをオフして、前記電力変換回路から前記データ処理部への電源供給を遮断するとともに、前記第２スイッチをオフして、前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの接続を遮断するように構成されていることを特徴とする。
上記構成により、磁界アンテナを介する信号から電力を得て、データ通信を行えるので、バッテリーによる動作ができない状況下でも、通信装置間での高速データ通信が可能になる。また、この構成により、磁界アンテナを介する信号から得た電力の無駄な消費が低減できる。

本発明によれば、第１通信装置は、磁界アンテナを介する信号から電力を得て、データ通信を行えるので、バッテリーによる動作ができない状況下でも、通信装置間での高速データ通信が可能になる。
図１は本発明の実施形態に係る通信システムのブロック図である。 図２は第１通信装置１０１と第２通信装置２０１との間で行われる近距離通信の処理例を示すフローチャートである。 図３は第１通信装置１０１と第２通信装置２０１との間で行われる高速データ通信の処理例を示すフローチャートである。
図１は本発明の実施形態に係る通信システムのブロック図である。この通信システムは、第１通信装置１０１および第２通信装置２０１を備えて構成される。第１通信装置１０１は比較的大容量のデータをメモリ等に保持するデバイスであり、例えばディジタルカメラや携帯電話端末等の携帯型デバイスである。第２通信装置２０１は例えば大容量ストレージを備えたデータ保存機器であり、例えばＰＣ等の据え置き型デバイスである。また、近距離無線通信は例えばHF帯を利用した通信（代表的にはNFC）であり、高速データ通信は例えばUHF帯またはSHF帯を利用した通信（代表的には無線LAN、Bluetooth（登録商標）、TransferJet（登録商標））である。
第１通信装置１０１はデータ処理部１０および通信制御部２０を備えている。データ処理部１０は、画像データや音声データ等の処理を行う比較的高消費電力の回路部であり、メインＣＰＵ１２およびその他のデバイス１３を備えている。通信制御部２０は、データ処理部１０に比べて比較的低消費電力の回路部であり、整流回路２１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２、第１近距離通信回路２３、第１磁界アンテナ２４、第１データ通信回路２５、第１データ通信用アンテナ２６、データ通信用ＣＰＵ２７、およびメモリ２８を備えている。
また、第１通信装置１０１は、主電源としてのバッテリー１１を備え、さらにスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備える。これらスイッチＳＷ１，ＳＷ２の作用については後述する。バッテリー１１は例えばリチウムイオンバッテリー等の二次電池である。
第２通信装置２０１は、第２近距離通信回路４３、第２磁界アンテナ４４、第２データ通信回路４５、第２データ通信用アンテナ４６、ＣＰＵ４７、メモリ４８、およびハードディスク等のストレージ４９を備えている。
第１通信装置１０１および第２通信装置２０１において、第１近距離通信回路２３，および第２近距離通信回路４３は例えばNFC通信モジュールである。また、第１データ通信回路２５，および第２データ通信回路４５は例えば、無線LAN通信モジュール、Bluetooth（登録商標）通信モジュール、TransferJet（登録商標）通信モジュールである。第１近距離通信回路２３と第１磁界アンテナ２４とは、第１通信装置１０１側の「第１近距離通信部」を構成している。また、第２近距離通信回路４３と第２磁界アンテナ４４とは、第２通信装置２０１側の「第２近距離通信部」を構成している。第１データ通信回路２５と第１データ通信用アンテナ２６とは、第１通信装置１０１側の「第１高速データ通信部」を構成している。また、第２データ通信回路４５と第２データ通信用アンテナ４６とは、第２通信装置２０１側の「第２高速データ通信部」を構成している。
第１通信装置１０１内のその他のデバイス１３は、例えばカメラモジュール、表示パネル、使用者の操作を読み取る入力部等である。メインＣＰＵ１２は、例えば、入力部の読み取り、カメラモジュールによる撮像、撮像した画像データの処理、表示パネルへの表示制御、メモリ２８への画像データの書き込み等の処理を行う。
第１通信装置１０１の第１近距離通信回路２３と第２通信装置２０１の第２近距離通信回路４３とは、互いに近距離通信し、例えば認証処理を行う。第１通信装置１０１側の第１データ通信回路２５と第２通信装置２０１側の第２データ通信回路４５は高速データ通信し、例えばカメラ撮像データを第１通信装置１０１から第２通信装置２０１へ転送する。
上記第１磁界アンテナ２４，および第２磁界アンテナ４４は、それぞれ例えばループアンテナやスパイラル状コイルアンテナであり、主に磁界で結合する。第１データ通信用アンテナ２６，および第２データ通信用アンテナ４６は例えば主に誘導電界で結合する電界アンテナである。いずれも近傍界で結合可能なため、例えば数ｃｍ程度にまで近づけた近接状態で通信できる。
第１通信装置１０１において、整流回路２１とＤＣ−ＤＣコンバータ２２とで本発明に係る「電力変換回路」を構成している。整流回路２１は第１磁界アンテナ２４に誘導された電圧電流（キャリア信号）を整流する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２は整流回路２１で直流化された電圧電流を入力して所定の直流電源電圧を発生する。すなわち、整流回路２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ２２によって、近距離通信用の信号が電力に変換されて、この電力が通信制御部２０に供給される。
スイッチＳＷ１は電源ラインに接続されたスイッチであり、スイッチＳＷ２は信号ラインに接続されたスイッチである。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、回路的にノーマルオフのスイッチ回路である。スイッチＳＷ１は本発明に係る「電力供給切替手段」にも相当する。
第１通信装置１０１において、バッテリー１１の残量があって、所定の起電圧がある状態では、メインＣＰＵ１２はスイッチＳＷ１，ＳＷ２をオン状態にする。したがって、バッテリー１１の電源電圧がデータ処理部１０および通信制御部２０に対して供給される。
上記バッテリー１１の残量が殆ど無くなって、バッテリー１１の起電圧が閾値（通常動作に必要な起電圧）を下回った状態では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフ状態となる。この状態では、第１磁界アンテナ２４が第２通信装置２０１の第２磁界アンテナ４４から信号を受けているとき、通信制御部２０はＤＣ−ＤＣコンバータ２２の出力電圧を電源として動作する。したがって、通信制御部２０は近距離通信部の構成により電力を受けつつ、第１高速データ通信部（２５，２６）を介してデータ通信を行うことができる。なお、このとき、スイッチＳＷ１がオン状態のままであると、電力変換回路にて変換された電力がバッテリーやメインＣＰＵに消費されてしまうが、スイッチＳＷ１がオフされているので、電力変換回路にて変換された電力はデータ処理部１０へ無駄に供給されることがなく、通信制御部２０に対して有効に供給される。つまり、バッテリー残量が殆どなくなった場合あるいはゼロになった場合、整流回路２１およびＤＣ−ＤＣコンバータ２２は、比較的低消費電力の通信制御部２０にのみ電力供給を行うので、例えばNFCで通信を行う際に受ける程度の電力でも、通信制御部２０は動作可能である。
バッテリー１１の放電以外に、バッテリーの故障時またはバッテリーを入力電源とする電源回路の故障時にも、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオフ状態となって、上記データ転送は可能である。
なお、信号ラインに接続されたスイッチＳＷ２は必須ではない。バッテリー１１の起電圧の低下によって、データ処理部１０の動作が不安定にならずに動作停止するのであれば、スイッチＳＷ２は不要である。
図２は第１通信装置１０１と第２通信装置２０１との間で行われる近距離通信の処理例を示すフローチャートである。また、図３は第１通信装置１０１と第２通信装置２０１との間で行われる高速データ通信の処理例を示すフローチャートである。例えば、先ず第２通信装置２０１の第２近距離通信回路４３をリーダ／ライタモードにして（イニシエータとして）動作を開始する。その後、第１通信装置１０１を第２通信装置２０１に近接させる。第１通信装置１０１の第１近距離通信回路２３は通常、カードモード（レスポンダ）であるので、第１通信装置１０１を第２通信装置２０１に近接させると、第１通信装置１０１の第１近距離通信回路２３は第２通信装置２０１の第２近距離通信回路４３からの問い合わせに応答する。図２に示すように、所定の認証処理がOKとなれば、高速データ通信へハンドオーバーするための処理を行う。認証がNGであれば、スタンバイ状態に戻る。
図３に示すように、上記ハンドオーバーが完了すると、所定の高速データ通信が行われる。例えば、第１通信装置１０１から第２通信装置２０１へ画像データが転送される。
このように、データ通信前にNFC等の近距離通信を利用した認証も行うことでセキュリティレベルを高めることができる。
なお、図１に示した例で、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はノーマルオフであり、メインＣＰＵ１２からの制御信号でオンされるスイッチ回路であった。すなわち、スイッチＳＷ１は本発明に係る「電力供給切替手段」にも相当するものであったが、バッテリー１１の電圧を検出する回路をメインＣＰＵとは別に設けて、その回路によってスイッチＳＷ１，ＳＷ２が制御されるように構成してもよい。また、データ通信用ＣＰＵ２７がバッテリー１１の電圧を検出して、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御するように構成してもよい。このようにして、スイッチとは別に、本発明に係る「電力供給切替手段」を設けてもよい。
また、メインＣＰＵ１２はC-MOS回路で構成されているので、電源供給を遮断する代わりに、クロックを停止することで、動作を停止するとともに電力消費を低減するようにしてもよい。これはその他のデバイスについても同様である。
１２…メインＣＰＵ
２７…データ通信用ＣＰＵ
ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ
１０…データ処理部
１１…バッテリー
１３…その他のデバイス
２０…通信制御部
２１…整流回路
２２…ＤＣ−ＤＣコンバータ
（２１，２２）…電力変換回路
２３…第１近距離通信回路
２４…第１磁界アンテナ
（２３，２４）…第１近距離通信部
２５…第１データ通信回路
２６…第１データ通信用アンテナ
（２５，２５）…第１高速データ通信部
２７，４７…ＣＰＵ
２８，４８…メモリ
４３…第２近距離通信回路
４４…第２磁界アンテナ
（４３，４４）…第２近距離通信部
４５…第２データ通信回路
４６…第２データ通信用アンテナ
（４５，４６）…第２高速データ通信部
４９…ストレージ
１０１…第１通信装置
２０１…第２通信装置

Claims (4)

  1. バッテリーを主電源として動作する第１通信装置、および前記第１通信装置と通信を行う第２通信装置で構成される通信システムにおいて、
    前記第１通信装置は、
    前記主電源を電源として動作するメインＣＰＵを有するデータ処理部と、
    第１データ通信用アンテナと、前記第１データ通信用アンテナに接続されるとともに信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１通信回路と、を有する第１データ通信部と、
    近距離通信用の第１磁界アンテナと、前記第１磁界アンテナに接続されるとともに前記信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１近距離通信回路と、前記メインＣＰＵより低消費電力で動作するデータ通信用ＣＰＵと、を有する第１近距離データ通信部と、
    前記第１磁界アンテナからの信号を電力に変換し、電源ラインを介して前記データ処理部へ電力を供給する電力変換回路と、
    前記電力変換回路と前記データ処理部との間の前記電源ラインに設けられた第１スイッチと、
    前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの間の前記信号ラインに設けられた第２スイッチと、
    を備え、
    前記主電源から供給される電力または電圧が閾値より低いとき、前記第１スイッチをオフして、前記電力変換回路から前記データ処理部への電源供給を遮断するとともに、前記第２スイッチをオフして、前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの接続を遮断するように構成され、
    前記第２通信装置は、
    第２データ通信用アンテナと、前記第２データ通信用アンテナを介してデータ通信を行う第２通信回路と、を有する第２データ通信部と、
    近距離通信用の第２磁界アンテナと、前記第２磁界アンテナに接続された第２近距離通信回路と、を有する第２近距離データ通信部と、
    を備えたことを特徴とする通信システム。
  2. 前記データ処理部は、カメラ撮像データの処理を行う回路であり、前記第１通信装置の前記第１データ通信部は前記カメラ撮像データを前記第２通信装置へ転送する回路である、請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記第１通信装置の前記第１近距離データ通信部および前記第２通信装置の前記第２近距離データ通信部は、認証用の通信を行うものである、請求項１または２に記載の通信システム。
  4. バッテリーからなる主電源を電源として動作するメインＣＰＵを有するデータ処理部と、
    第１データ通信用アンテナと、前記第１データ通信用アンテナに接続されるとともに信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１通信回路と、有する第１データ通信部と、
    近距離通信用の第１磁界アンテナと、前記第１磁界アンテナに接続されるとともに前記信号ラインを介して前記メインＣＰＵに接続された第１近距離通信回路と、前記メインＣＰＵより低消費電力で動作するデータ通信用ＣＰＵと、を有する第１近距離データ通信部と、
    前記第１磁界アンテナからの信号を電力に変換し、電源ラインを介して前記データ処理部へ電力を供給する電力変換回路と、
    前記電力変換回路と前記データ処理部との間の前記電源ラインに設けられた第１スイッチと、
    前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの間の前記信号ラインに設けられた第２スイッチと、
    を備え、
    前記主電源から供給される電力または電圧が閾値より低いとき、前記第１スイッチをオフして、前記電力変換回路から前記データ処理部への電源供給を遮断するとともに、前記第２スイッチをオフして、前記第１データ通信部および前記第１近距離データ通信部と前記メインＣＰＵとの接続を遮断するように構成されていることを特徴とする通信装置。
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