專利名稱：通信系統(tǒng)、通信裝置及方法、程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信系統(tǒng)、通信裝置及方法、程序，特別涉及可以抑制因信號沖突造成的通信處理速度降低的通信系統(tǒng)、通信裝置及方法、程序。
背景技術(shù)：
以往，在通信系統(tǒng)中，在從多個發(fā)送裝置同時向同一通信介質(zhì)發(fā)送信號時，由于產(chǎn)生信號沖突(Collision)，有時不能在接收裝置中正確地接收信號。特別是其他裝置分別響應(yīng)從某個設(shè)備通過廣播發(fā)送的請求時，各設(shè)備的響應(yīng)定時相互一致的可能性大，信號沖突的產(chǎn)生概率變大。
例如，在進(jìn)行近距離無線通信的非接觸式IC卡系統(tǒng)中，在讀寫器向位于可通信范圍的IC卡請求識別信息時，讀寫器通過廣播發(fā)送該請求(發(fā)送給不特定的多個)。在可以與該讀寫器通信的范圍內(nèi)存在多個IC卡時，各IC卡分別響應(yīng)該請求并發(fā)送各自的識別信息，但該發(fā)送定時相互一致的可能性變大，因此，由于產(chǎn)生信號沖突，讀寫器不能正確獲取各識別信息的可能性變大。
與此相對，例如有通過對每個設(shè)備分配特定的代碼、頻率來避免信號沖突的方法，但是，例如像進(jìn)行近距離無線通信的非接觸式IC卡系統(tǒng)等那樣，當(dāng)設(shè)備(此時為IC卡、讀寫器)的數(shù)量多時，將導(dǎo)致分配的代碼、頻率不足。
因此，有對通信處理設(shè)置時隙、在設(shè)備之間有意識地錯開發(fā)送信號的定時的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。也就是說，在一個信號發(fā)送處理中，其發(fā)送定時(時隙)在時間上設(shè)有多個，各設(shè)備在發(fā)送信號時生成隨機數(shù)，在與該生成的隨機數(shù)相應(yīng)的定時(時隙)發(fā)送信號。通過這樣，信號的發(fā)送定時被分散，因此能夠抑制信號沖突的產(chǎn)生。
專利文獻(xiàn)1日本特開2003-317042號公報發(fā)明內(nèi)容但是，在這樣設(shè)定時隙的方法中，由于利用隨機數(shù)確定發(fā)送信號的定時，所以有時產(chǎn)生信號沖突。此時，接收信號的讀寫器進(jìn)行反復(fù)請求，直到能夠避免信號沖突、接收正確的識別信息為止。也就是說，在上述設(shè)定時隙的方法中，當(dāng)產(chǎn)生信號沖突時，有可能通信處理速度會大幅降低。
此外，通過進(jìn)一步增加時隙數(shù)，可以進(jìn)一步降低信號沖突的產(chǎn)生概率，但通過增加時隙數(shù)，導(dǎo)致分配給發(fā)送處理的期間延長，所以與有無信號沖突的產(chǎn)生無關(guān)，通信處理時間有可能增多，通信處理速度不必要地降低。
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。
本發(fā)明的通信系統(tǒng)具備通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號的通信裝置，其特征在于，通信裝置具備發(fā)送單元，通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號；檢測單元，每當(dāng)通過發(fā)送單元發(fā)送規(guī)定量的發(fā)送信號時，檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷單元，根據(jù)由檢測單元檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過發(fā)送單元發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制單元，根據(jù)信號沖突判斷單元的判斷結(jié)果，控制發(fā)送單元的發(fā)送信號的發(fā)送。
本發(fā)明的通信裝置通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號，其特征在于，具備發(fā)送單元，通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號；檢測單元，每當(dāng)由發(fā)送單元發(fā)送規(guī)定量的發(fā)送信號時，檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷單元，根據(jù)由檢測單元檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過發(fā)送單元發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制單元，根據(jù)信號沖突判斷單元的判斷結(jié)果，控制發(fā)送單元的發(fā)送信號的發(fā)送。
每當(dāng)通過發(fā)送單元發(fā)送1比特(bit)的發(fā)送信號時，所述檢測單元可檢測傳送信號。
所述信號沖突判斷單元可將由檢測單元檢測出的傳送信號與由發(fā)送單元發(fā)送的發(fā)送信號進(jìn)行比較，當(dāng)各信號的特征不一致時，判斷為產(chǎn)生了信號沖突。
當(dāng)由信號沖突判斷單元判斷為產(chǎn)生了信號沖突時，所述控制單元可控制發(fā)送單元，使得停止發(fā)送信號的發(fā)送。
當(dāng)由信號沖突判斷單元判斷為產(chǎn)生了信號沖突時，所述控制單元可根據(jù)在產(chǎn)生信號沖突時發(fā)送單元發(fā)送的發(fā)送信號的值，控制下一次發(fā)送機會中的發(fā)送單元的發(fā)送信號的發(fā)送定時。
當(dāng)產(chǎn)生信號沖突時發(fā)送單元發(fā)送的發(fā)送信號的值是規(guī)定的值時，所述控制單元可進(jìn)行控制，使得發(fā)送定時變早或變遲。
當(dāng)由信號沖突判斷單元判斷為產(chǎn)生了信號沖突時，所述控制單元可進(jìn)行控制，使得下一次發(fā)送機會中的作為發(fā)送單元的發(fā)送定時的時隙的數(shù)大于當(dāng)前的數(shù)。
所述發(fā)送單元可在作為預(yù)先準(zhǔn)備的發(fā)送定時的2個時隙的任一時隙發(fā)送發(fā)送信號。
本發(fā)明的通信方法，其特征在于，包括發(fā)送步驟，進(jìn)行控制，使得通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號；檢測步驟，每當(dāng)通過發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送規(guī)定量的發(fā)送信號時，進(jìn)行控制使得檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷步驟，根據(jù)通過檢測步驟的處理進(jìn)行控制而檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制步驟，根據(jù)信號沖突判斷步驟的判斷結(jié)果，控制發(fā)送步驟處理的發(fā)送信號的發(fā)送。
另外，本發(fā)明的通信方法，是通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號的通信裝置的通信方法，其特征在于，包括發(fā)送步驟，進(jìn)行控制，使得通過所述通信介質(zhì)向所述其他通信裝置發(fā)送所述發(fā)送信號；檢測步驟，每當(dāng)通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送規(guī)定量的所述發(fā)送信號時，進(jìn)行控制使得檢測在所述通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷步驟，根據(jù)通過所述檢測步驟的處理進(jìn)行控制而檢測出的所述傳送信號，判斷是否在所述通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送的所述發(fā)送信號和通過所述其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制步驟，根據(jù)所述信號沖突判斷步驟的判斷結(jié)果，控制所述發(fā)送步驟的處理的所述發(fā)送信號的發(fā)送。
本發(fā)明的程序，其特征在于，包括發(fā)送步驟，進(jìn)行控制，使得通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號；檢測步驟，每當(dāng)通過發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送規(guī)定量的發(fā)送信號時，進(jìn)行控制使得檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷步驟，根據(jù)通過檢測步驟的處理進(jìn)行控制而檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制步驟，根據(jù)信號沖突判斷步驟的判斷結(jié)果，控制發(fā)送步驟處理的發(fā)送信號的發(fā)送。
另外，本發(fā)明的程序，使計算機執(zhí)行通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號的處理，其特征在于，包括發(fā)送步驟，進(jìn)行控制，使得通過所述通信介質(zhì)向所述其他通信裝置發(fā)送所述發(fā)送信號；檢測步驟，每當(dāng)通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送規(guī)定量的所述發(fā)送信號時，進(jìn)行控制使得檢測在所述通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷步驟，根據(jù)通過所述檢測步驟的處理進(jìn)行控制而檢測出的所述傳送信號，判斷是否在所述通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送的所述發(fā)送信號和通過所述其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制步驟，根據(jù)所述信號沖突判斷步驟的判斷結(jié)果，控制所述發(fā)送步驟的處理的所述發(fā)送信號的發(fā)送。
在本發(fā)明的通信系統(tǒng)中具有通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號的通信裝置，在通信裝置中，通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號，每當(dāng)發(fā)送規(guī)定量的該發(fā)送信號時，檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號，根據(jù)該檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突，并根據(jù)該判斷結(jié)果，控制發(fā)送信號的發(fā)送。
在本發(fā)明的通信裝置和方法及程序中，通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號，每當(dāng)發(fā)送規(guī)定量的該發(fā)送信號時，檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號，根據(jù)該檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突，并根據(jù)該判斷結(jié)果，控制發(fā)送信號的發(fā)送。
根據(jù)本發(fā)明，可抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。


圖1是表示與應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的一個實施方式有關(guān)的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是表示理想狀態(tài)下的圖1的通信系統(tǒng)的等效電路的例子的圖。
圖3是表示在圖2的模型中接收負(fù)載電阻兩端產(chǎn)生的電壓有效值的計算結(jié)果的例子的圖。
圖4是表示圖1的通信系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)模型的例子的圖。
圖5是表示在圖4的模型中發(fā)生的各參數(shù)模型的例子的圖。
圖6是表示電力線相對電極的分布的例子的示意圖。
圖7是表示電力線相對電極的分布的其他例的示意圖。
圖8是說明發(fā)送裝置中的電極模型的其他例的圖。
圖9是表示圖5的模型的等效電路的例子的圖。
圖10是表示圖9的通信系統(tǒng)的頻率特性的例子的圖。
圖11是表示在接收裝置中接收到的信號例子的圖。
圖12是表示電極配置場所的例子的圖。
圖13是表示電極配置場所的其他例的圖。
圖14是表示電極配置場所的另外其他例的圖。
圖15是表示電極配置場所的另外其他例的圖。
圖16A、圖16B是表示電極配置場所的另外其他例的圖。
圖17A、圖17B是表示電極配置場所的另外其他例的圖。
圖18A、圖18B是表示電極配置場所的另外其他例的圖。
圖19A、圖19B、圖19C是表示電極結(jié)構(gòu)例的圖。
圖20是表示電極的其他結(jié)構(gòu)例的圖。
圖21是表示圖5的模型的等效電路的其他例的圖。
圖22是表示圖1的通信系統(tǒng)配置例的圖。
圖23是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。
圖24是表示與應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的一個實施方式有關(guān)的實際利用例的圖。
圖25是表示與應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的一個實施方式有關(guān)的其他利用例的圖。
圖26是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的另外其他結(jié)構(gòu)例的圖。
圖27是表示頻譜分布例的圖。
圖28是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的另外其他結(jié)構(gòu)例的圖。
圖29是表示頻譜分布例的圖。
圖30是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的另外其他結(jié)構(gòu)例的圖。
圖31是表示信號時間分布例子的圖。
圖32是表示通信處理流程的例子的流程圖。
圖33是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的另外其他結(jié)構(gòu)例的圖。
圖34是表示與應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的一個實施方式有關(guān)的實際利用例的圖。
圖35是表示識別信息的獲取處理的例子的時序圖。
圖36是說明圖34的讀寫器的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖37是說明圖34的UD的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖38是表示圖37的比特單位控制ID回答處理部的結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖39是說明通信對方確定處理的例子的流程圖。
圖40是說明ID回答請求響應(yīng)處理的例子的流程圖。
圖41是說明比特單位控制ID回答處理的例子的流程圖。
圖42是表示識別信息的獲取處理的其他例子的時序圖。
圖43是說明隨機數(shù)值的控制方法的一例的圖。
圖44是說明圖34的讀寫器的其他結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖45是說明圖34的UD的其他結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖46是說明通信對方確定處理的其他例子的流程圖。
圖47是說明ID回答請求響應(yīng)處理的其他例子的流程圖。
圖48是表示識別信息的獲取處理的另一其他例子的時序圖。
圖49A、圖49B、圖49C是說明時隙數(shù)的控制狀態(tài)的一例的圖。
圖50是說明圖34的讀寫器的另一其他結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖51是說明圖34的UD的另一其他結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖52是說明通信對方確定處理的另一其他例子的流程圖。
圖53是說明通信對方確定處理的另一其他例子的、接著圖52的流程圖。
圖54是說明ID回答請求響應(yīng)處理的另一其他例子的流程圖。
圖55是表示識別信息的獲取處理的另一其他例子的時序圖。
圖56是說明圖34的讀寫器的另一其他結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖57是說明圖34的UD的另一其他結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖58是說明通信對方確定處理的另一其他例子的流程圖。
圖59是說明ID回答請求響應(yīng)處理的另一其他例子的流程圖。
圖60A、圖60B、圖60C是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的另一其他結(jié)構(gòu)例的圖。
圖61是表示應(yīng)用了本發(fā)明的個人計算機的結(jié)構(gòu)例的圖。
附圖標(biāo)記說明1000通信系統(tǒng)；1001讀寫器；1002～1004UD；1011通信部；1012基準(zhǔn)電極；1013信號電極；1014服務(wù)提供部；1021～1023用戶；1051控制部；1054沖突判斷部；1055值設(shè)定部；1131控制部；1133比特單位控制ID回答處理部；1143信號檢測部；1144沖突判斷部；1145輸出控制部；1171ID無效設(shè)定部；1181隨機數(shù)生成部；1182隨機數(shù)控制部；1191TS數(shù)設(shè)定部；1192TS數(shù)控制部；1201TS數(shù)設(shè)定部；1202TS數(shù)控制部；12212時隙控制部；1222ID回答獲取處理部；12312時隙控制部；12321比特隨機數(shù)生成部；1233ID回答處理部。
具體實施例方式
下面，說明本發(fā)明的實施方式，下面舉例說明本說明書中記載的發(fā)明與發(fā)明的實施方式的對應(yīng)關(guān)系。本記載是為了確認(rèn)支持記載在權(quán)利要求中的發(fā)明的實施方式被記載在本說明書中。因此，雖然記載在發(fā)明的實施方式中，但是作為與發(fā)明對應(yīng)的部分，即使有這里沒有記載的實施方式，也不意味該實施方式不與該發(fā)明對應(yīng)。相反，即使實施方式作為與發(fā)明對應(yīng)的部分而記載于此，也不意味該實施方式不與該發(fā)明以外的發(fā)明對應(yīng)。
并且，本記載并不意味著記載在本說明書中的全部發(fā)明。換句話說，本記載是記載在本說明書中的發(fā)明，并不否定在本申請中沒有請求的發(fā)明的存在，即，不否定將來提出分案申請或者通過補正追加的發(fā)明的存在。
在本發(fā)明中，提供一種通信系統(tǒng)(例如圖34的通信系統(tǒng))，具有通過通信介質(zhì)(例如圖34的用戶)向其他通信裝置(例如圖34的讀寫器)發(fā)送發(fā)送信號的通信裝置(例如圖34的UD)。在該通信系統(tǒng)中，通信裝置具有發(fā)送單元(例如圖38的比特輸出部)，通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號；檢測單元(例如圖38的信號檢測部)，每當(dāng)由發(fā)送單元發(fā)送規(guī)定量的發(fā)送信號時，檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷單元(例如圖38的沖突判斷部)，根據(jù)由檢測單元檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過發(fā)送單元發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制單元(例如圖38的輸出控制部)，根據(jù)信號沖突判斷單元的判斷結(jié)果，控制發(fā)送單元的發(fā)送信號的發(fā)送。
在本發(fā)明中，提供一種通信裝置(例如圖34的UD)，通過通信介質(zhì)(例如圖34的用戶)向其他通信裝置(例如圖34的讀寫器)發(fā)送發(fā)送信號。在該通信裝置中，具有發(fā)送單元(例如圖38的比特輸出部)，通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號；檢測單元(例如圖38的信號檢測部)，每當(dāng)由發(fā)送單元發(fā)送規(guī)定量的發(fā)送信號時，檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷單元(例如圖38的沖突判斷部)，根據(jù)由檢測單元檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過發(fā)送單元發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制單元(例如圖38的輸出控制部)，根據(jù)信號沖突判斷單元的判斷結(jié)果，控制發(fā)送單元的發(fā)送信號的發(fā)送。
在本發(fā)明中，提供一種通過通信介質(zhì)(例如圖34的用戶)向其他通信裝置(例如圖34的讀寫器)發(fā)送發(fā)送信號的通信裝置(例如圖34的UD)的通信方法。在該通信方法方法中，包括發(fā)送步驟(例如圖41的步驟S202)，進(jìn)行控制，使得通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號；檢測步驟(例如圖41的步驟S203)，每當(dāng)通過發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送規(guī)定量的發(fā)送信號時，進(jìn)行控制使得檢測在通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷步驟(例如圖41的步驟S204)，根據(jù)通過檢測步驟的處理進(jìn)行控制而檢測出的傳送信號，判斷是否在通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送的發(fā)送信號和通過其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制步驟(例如圖41的步驟S206和步驟S207)，根據(jù)信號沖突判斷步驟的判斷結(jié)果，控制發(fā)送步驟處理的發(fā)送信號的發(fā)送。
在本發(fā)明的程序中，各步驟對應(yīng)的實施方式(其中一例)與本發(fā)明的通信方法相同。
下面參照

本發(fā)明的實施方式。首先，參照圖1至圖33，作為應(yīng)用本發(fā)明的通信系統(tǒng)的例子，說明由于不需要物理基準(zhǔn)點通路、實現(xiàn)只利用通信信號傳輸通路的通信而不受使用環(huán)境限制的通信系統(tǒng)。
圖1表示與不使用物理基準(zhǔn)點通路而只通過通信信號傳輸通路進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)的一實施方式有關(guān)的結(jié)構(gòu)例。
在圖1中，通信系統(tǒng)100是由發(fā)送裝置110、接收裝置120、以及通信介質(zhì)130構(gòu)成，發(fā)送裝置110和接收裝置120是通過通信介質(zhì)130發(fā)送接收信號的系統(tǒng)。即，在通信系統(tǒng)100中，由發(fā)送裝置110發(fā)送的信號，通過通信介質(zhì)130傳送，由接收裝置120接收。
發(fā)送裝置110具有發(fā)送信號電極111、發(fā)送基準(zhǔn)電極112、以及發(fā)送部113。發(fā)送信號電極111是為了發(fā)送通過通信介質(zhì)130傳送的信號而設(shè)置的電極對的一個電極，設(shè)置成對通信介質(zhì)130的靜電結(jié)合，比作為該電極對的另一個電極的發(fā)送基準(zhǔn)電極112還強，該發(fā)送基準(zhǔn)電極112是為了獲取用于判斷信號高低差的基準(zhǔn)點的電極。發(fā)送部113設(shè)置在發(fā)送信號電極111和發(fā)送基準(zhǔn)電極112之間，在這些電極間提供想要向接收裝置120傳遞的電信號(電位差)。
接收裝置120具有接收信號電極121、接收基準(zhǔn)電極122、以及接收部123。接收信號電極121，是為了接收通過通信介質(zhì)130傳送的信號而設(shè)置的電極對的一個電極，設(shè)置成對通信介質(zhì)130的靜電結(jié)合，比作為該電極對的另一個電極的接收基準(zhǔn)電極122還強。接收部123設(shè)置在接收信號電極121和接收基準(zhǔn)電極122之間，根據(jù)通過通信介質(zhì)130傳送的信號，檢測在這些電極間產(chǎn)生的電信號(電位差)，將該電信號變換成期望的電信號，復(fù)原由發(fā)送裝置110的發(fā)送部113生成的電信號。
通信介質(zhì)130，由具有能夠傳遞電信號的物理特性的物質(zhì)、例如導(dǎo)電體或電介質(zhì)等構(gòu)成。例如，通信介質(zhì)130，由以銅、鐵、或者鋁等金屬為代表的導(dǎo)電體、或以純水、橡膠、玻璃等為代表的電介質(zhì)、或者作為它們的復(fù)合體的生物體、或如鹽水等電解液那樣將作為導(dǎo)體的性質(zhì)和作為電介質(zhì)的性質(zhì)合并的材料構(gòu)成。另外，該通信介質(zhì)130可以是任意形狀，例如可以是線狀、板狀、球狀、方柱或者圓柱等任意形狀，還可以是這些之外的任意形狀。
在這樣的通信系統(tǒng)100中，首先說明各電極和通信介質(zhì)或者裝置周邊空間的關(guān)系。此外，以下，為了說明的方便，將通信介質(zhì)130設(shè)為完全導(dǎo)體。另外，假設(shè)發(fā)送信號電極111和通信介質(zhì)130之間、以及接收信號電極121和通信介質(zhì)130之間存在空間，沒有電氣結(jié)合。即，發(fā)送信號電極111或者接收信號電極121、和通信介質(zhì)130之間，分別形成了靜電電容。
另外，發(fā)送基準(zhǔn)電極112設(shè)置成朝向發(fā)送裝置110周邊空間，接收基準(zhǔn)電極122設(shè)置成朝向接收裝置120周邊空間。通常，當(dāng)導(dǎo)體球存在于空間中時，在該導(dǎo)體球和空間之間形成靜電電容。例如，當(dāng)將導(dǎo)體形狀設(shè)為半徑r[m]的球時，其靜電電容C由下式(1)求出。
式1C＝4πεr[F] ...(1)在式(1)中，π是表示圓周率。另外，ε表示介電常數(shù)，由下式(2)求出。
式2ε＝εr×ε0...(2)但是，在式(2)中，ε0表示真空中的介電常數(shù)，是8.854×10-12[F/m]。另外，εr表示相對介電常數(shù)，表示相對于真空的介電常數(shù)ε0的比率。
如上述式(1)所示，半徑r越大，靜電電容C也越大。此外，球以外的復(fù)雜形狀的導(dǎo)體的靜電電容C的大小，無法如上述式(1)那樣簡單地表現(xiàn)，但是顯然按照該導(dǎo)體的表面積大小而變化。
如以上那樣，發(fā)送基準(zhǔn)電極112，對發(fā)送裝置110周邊空間形成靜電電容，發(fā)送基準(zhǔn)電極122，對接收裝置120周邊空間形成靜電電容。即，表示了當(dāng)從發(fā)送裝置110以及接收裝置120外部的假想的無限遠(yuǎn)點來看時，發(fā)送基準(zhǔn)電極112、接收基準(zhǔn)電極122的電位伴隨靜電電容的增加，難以變動。
接著說明通信系統(tǒng)100中的通信的原理。此外，下面，為了說明的方便、或者根據(jù)前后關(guān)系等，也有將電容器簡單表現(xiàn)為靜電電容的情況，但是它們是相同意思。
另外，下面，設(shè)圖1的發(fā)送裝置110和接收裝置120，配置成裝置間保持足夠的距離，而能夠忽略相互的影響。另外，在發(fā)送裝置110中，設(shè)發(fā)送信號電極111只與通信介質(zhì)130進(jìn)行靜電結(jié)合，發(fā)送基準(zhǔn)電極112相對發(fā)送信號電極111留有足夠的距離，而能夠忽略相互的影響(不進(jìn)行靜電結(jié)合)。同樣地，在接收裝置120中，設(shè)接收信號電極121只與通信介質(zhì)130進(jìn)行靜電結(jié)合，接收基準(zhǔn)電極122相對接收信號電極121留有足夠的距離，而能夠忽略相互的影響(不進(jìn)行靜電結(jié)合)。并且，實際上，發(fā)送信號電極111、接收信號電極121、以及通信介質(zhì)130都除了配置在空間內(nèi)之外，還分別具有對空間的靜電電容，但是在此，為了說明的方便，設(shè)為能夠忽略它們。
圖2是由等效電路表示圖1的通信系統(tǒng)100的圖。通信系統(tǒng)200，是由等效電路表示通信系統(tǒng)100的系統(tǒng)，實質(zhì)上與通信系統(tǒng)100等效。
即，通信系統(tǒng)200具有發(fā)送裝置210、接收裝置220、以及連接線230，但是該發(fā)送裝置210與圖1所示的通信系統(tǒng)100的發(fā)送裝置110對應(yīng)，接收裝置220與圖1所示的通信系統(tǒng)100的接收裝置120對應(yīng)，連接線230與圖1所示的通信系統(tǒng)100的通信介質(zhì)130對應(yīng)。
在圖2的發(fā)送裝置210中，信號源213-1以及發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點213-2，與圖1的發(fā)送部113對應(yīng)。信號源213-1，作為發(fā)送用的信號，生成特定周期ω×t[rad]的正弦波。在此，t[s]表示時間。另外，ω[rad/s]表示角頻率，能夠表示為下式(3)。
式3ω＝2πf [rad/s]...(3)在式(3)中，π表示圓周率，f[Hz]表示信號源213-1生成的信號頻率。發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點213-2是連接到發(fā)送裝置210內(nèi)的電路的地的點。即信號源213-1的端子一方設(shè)定為發(fā)送裝置210內(nèi)的電路的規(guī)定基準(zhǔn)電位。
Cte214是電容器，表示圖1的發(fā)送信號電極111和通信介質(zhì)130之間的靜電電容。即，Cte214設(shè)置在信號源213-1的發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點213-2相對側(cè)的端子、和接地線230之間。另外，Ctg215是電容器，表示對圖1的發(fā)送基準(zhǔn)電極112的空間的靜電電容。Ctg215設(shè)置在信號源213-1的發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點213-2側(cè)的端子、和空間上的表示以發(fā)送裝置210為基準(zhǔn)的無限遠(yuǎn)點(假想點)的基準(zhǔn)點216之間。
在圖2的接收裝置220中，Rr223-1、檢測器223-2、以及接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點223-3，與圖1的接收部123對應(yīng)。Rr223-1，是用于取出接收信號的負(fù)載電阻(接收負(fù)載)。由放大器構(gòu)成的檢測器223-2，檢測該Rr223-1兩側(cè)端子間的電位差并進(jìn)行放大。接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點223-3，是連接到接收裝置220內(nèi)的電路的地的點。即Rr223-1的端子的一方(檢測器223-2的輸入端子一方)，設(shè)定為接收裝置220內(nèi)的電路的規(guī)定基準(zhǔn)電位。
此外，檢測器223-2，還可以具備如下其他功能例如將檢測出的調(diào)制信號進(jìn)行解碼、或?qū)跈z測信號中的編碼信息進(jìn)行解碼等。
Cre224是電容器，表示圖1的接收信號電極121和通信介質(zhì)130之間的靜電電容。即，Cre224設(shè)置在Rr223-1的接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點223-3相對側(cè)的端子、和連接線230之間。另外，Crg225是電容器，表示對圖1的接收基準(zhǔn)電極122的空間的靜電電容。Crg225設(shè)置在Rr223-1的接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點223-3側(cè)的端子、和空間上的表示以接收裝置120為基準(zhǔn)的無限遠(yuǎn)點(假想點)的基準(zhǔn)點226之間。
連接線230表示作為完全導(dǎo)體的通信介質(zhì)130。此外，在圖2的通信系統(tǒng)200中，Ctg215和Crg225，在等效電路上表現(xiàn)為通過基準(zhǔn)點216和基準(zhǔn)點226被相互電連接，但是實際上，無需對它們相互進(jìn)行電連接，只要分別對發(fā)送裝置210或者接收裝置220周邊空間形成靜電電容即可。如果是導(dǎo)體，對于周圍的空間，重要的是一定要形成與該表面積的大小成比例的靜電電容。此外，也可以不必對基準(zhǔn)點216和基準(zhǔn)點226相互進(jìn)行電連接，而使其相互獨立。
另外，當(dāng)圖1的通信介質(zhì)130是完全導(dǎo)體時，連接線230的導(dǎo)電率可視為無限大，因此，圖2的連接線230的長度不影響通信。此外，如果通信介質(zhì)130是導(dǎo)電率足夠的導(dǎo)體，則在實用上發(fā)送裝置和接收裝置間的距離不影響通信穩(wěn)定性。因此，這樣的情況下，發(fā)送裝置210和接收裝置220的距離可以為任意長。
在通信系統(tǒng)200中，形成了由信號源213-1、Rr223-1、Cte214、Ctg215、Cre電容器224、以及Crg225構(gòu)成的電路。串聯(lián)連接的四個電容器(Cte214、Ctg215、Cre電容器224、以及Crg225)的合成電容Cx，可以由下式(4)表示。
式(4)
CX=11Cte+1Ctg+1Cre+1Crg[F]---(4)]]>另外，將信號源213-1生成的正弦波Vt(t)表示為下式(5)。
式5Vt(t)＝Vm×sin(ωt+θ) [V] ...(5)在此，Vm[V]表示信號源電壓的最大振幅電壓，θ[rad]表示初始相位角。此時，信號源213-1的電壓有效值Vtrms[V]，可以如下式(6)求出。
式6Vtrms=Vm2[V]---(6)]]>電路全體的合成阻抗Z可以如下式(7)求出。
式7Z=Rr2+1(ωCX)2]]>=Rr2+1(2πfCX)2[Ω]---(7)]]>即，Rr223-1兩端產(chǎn)生的電壓有效值Vrrms可以如式(8)求出。
式8Vrrms=RrZ×Vtrms]]>=RrRr2+1(2πfCx)2×Vtrms[V]---(8)]]>從而，如式(8)所示，Rr223-1電阻值越大，靜電電容Cx越大，信號源213-1的頻率f[Hz]越高，1/((2×π×f×Cx)2)項越小，由此能夠在Rr223-1兩端上產(chǎn)生更大的信號。
例如，當(dāng)發(fā)送裝置210的信號源213-1的電壓有效值Vtrms固定為2[V]，將信號源213-1生成的信號的頻率f設(shè)為1[MHz]、10[MHz]、或者100[MHz]，將Rr223-1的電阻值設(shè)為10K[Ω]、100K[Ω]、或者1M[Ω]，電路全體的靜電電容Cx設(shè)為0.1[pF]、1[pF]、或者10[pF]時的、Rr223-1兩端產(chǎn)生的電壓的有效值Vrrms的計算結(jié)果如圖3所示的表250。
如表250所示，電壓的有效值Vrrms的計算結(jié)果，當(dāng)其他條件相同時，頻率f是10[MHz]時比1[MHz]時大，作為接收負(fù)載Rr223-1的電阻值是1M[Ω]時比10K[Ω]時大，靜電電容Cx是10[pF]時取比0.1[pF]時大的值。即，頻率f的值、Rr223-1的電阻值、以及靜電電容Cx越大，越能得到大的電壓的有效值Vrrms。
另外，通過表250可知即使是皮法以下的靜電電容在Rr223-1上也產(chǎn)生電信號。即，當(dāng)傳送的信號的信號電平微小時，如果將由接收裝置220的檢測器223-2檢測到的信號進(jìn)行放大等，則能夠進(jìn)行通信。
下面參照圖4具體說明以上所示的等效電路的通信系統(tǒng)200的各參數(shù)的算出例。圖4是用于說明還包含由通信系統(tǒng)100的物理結(jié)構(gòu)帶來的影響的運算例的圖。
圖4所示的通信系統(tǒng)300是與圖1的通信系統(tǒng)100對應(yīng)的系統(tǒng)，在圖2的通信系統(tǒng)200上附加了與通信系統(tǒng)100的物理結(jié)構(gòu)相關(guān)的信息。即，通信系統(tǒng)300具有發(fā)送裝置310、接收裝置320、以及通信介質(zhì)330。當(dāng)對比圖1的通信系統(tǒng)100進(jìn)行說明時，發(fā)送裝置310與發(fā)送裝置110對應(yīng)，接收裝置320與接收裝置120對應(yīng)，通信介質(zhì)330與通信介質(zhì)130對應(yīng)。
發(fā)送裝置310具有與發(fā)送信號電極111對應(yīng)的發(fā)送信號電極311、與發(fā)送基準(zhǔn)電極112對應(yīng)的發(fā)送基準(zhǔn)電極312、以及與發(fā)送部113對應(yīng)的信號源313-1。即，信號源313-1兩側(cè)端子的一方連接了發(fā)送信號電極311，另一方連接了發(fā)送基準(zhǔn)電極312。發(fā)送信號電極311，設(shè)置成靠近通信介質(zhì)330。發(fā)送基準(zhǔn)電極312，設(shè)置成不受通信介質(zhì)330影響的程度地離開通信介質(zhì)330，構(gòu)成為對發(fā)送裝置310的外部空間具有靜電電容。此外，在圖2中，對信號源213-1以及發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點213-2與發(fā)送部113對應(yīng)地進(jìn)行了說明，但是在圖4的情況下，為了說明的方便，省略了該發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點。
接收裝置320，與發(fā)送裝置310的情況相同，具有與接收信號電極121對應(yīng)的接收信號電極321、與接收基準(zhǔn)電極122對應(yīng)的接收基準(zhǔn)電極322、以及與接收部123對應(yīng)的Rr323-1以及檢測器323-2。即，Rr323-1兩側(cè)端子的一方連接有接收信號電極321，另一方連接有接收基準(zhǔn)電極322。接收信號電極321，設(shè)置成靠近通信介質(zhì)330。接收基準(zhǔn)電極322，設(shè)置成不受通信介質(zhì)330影響的程度地離開通信介質(zhì)330，構(gòu)成為對接收裝置320的外部空間具有靜電電容。此外，在圖2中，對Rr223-1、檢測器223-2、以及接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點223-3與接收部123對應(yīng)地進(jìn)行了說明，但是在圖4的情況下，為了說明的方便，省略了該接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點。
此外，設(shè)通信介質(zhì)330是與圖1、圖2的情況相同為完全導(dǎo)體。設(shè)發(fā)送裝置310和接收裝置320配置成相互留有足夠的距離，而能夠忽略相互影響。另外，發(fā)送信號電極311，只與通信介質(zhì)330進(jìn)行靜電結(jié)合。另外，設(shè)發(fā)送基準(zhǔn)電極312配置成對發(fā)送信號電極311留有足夠的距離，而能夠忽略相互影響。同樣地，接收信號電極321，只與通信介質(zhì)330進(jìn)行靜電結(jié)合。另外，設(shè)接收基準(zhǔn)電極322配置成對接收信號電極321留有足夠的距離，而能夠忽略相互影響。此外，嚴(yán)格地說，發(fā)送信號電極311、接收信號電極321、以及通信介質(zhì)330，具有對空間的靜電電容，但是在此，為了說明的方便，設(shè)為能夠忽略它們。
如圖4所示，在通信系統(tǒng)300中，在通信介質(zhì)330的一端配置有發(fā)送裝置310，另一端配置有接收裝置320。
設(shè)在發(fā)送信號電極311和通信介質(zhì)330之間有距離dte[m]的間隔。另外，當(dāng)發(fā)送信號電極311是單面表面積為Ste[m2]的導(dǎo)體圓板時，與通信介質(zhì)330之間形成的靜電電容Cte314可以如下式(9)求出。
式9Cte=ϵ×Stedte[F]---(9)]]>式(9)是作為平行平板的靜電電容通常已知的算出式。在上式中，ε表示介電常數(shù)，但是當(dāng)前當(dāng)設(shè)通信系統(tǒng)300被放置在空氣中時，相對介電常數(shù)εr幾乎可視為1，因此，介電常數(shù)ε可視為與真空中的介電常數(shù)ε0等效。設(shè)發(fā)送信號電極311的表面積Ste為2×10-3[m2](直徑約5[cm])、設(shè)間隔dte為5×10-3[m](5[mm])來求出靜電電容Cte314時，如下式(10)。
式10Cte=(8.854×10-12)×2×10-35×10-3]]>3.5[pF] ...(10)此外，作為實際的物理現(xiàn)象，上述的式(9)嚴(yán)格成立是滿足Ste＞＞dte的關(guān)系的情況，但是在此，設(shè)可由式(9)來近似。
下面說明由發(fā)送基準(zhǔn)電極312和空間構(gòu)成的靜電電容(發(fā)送基準(zhǔn)電極312和表示來自發(fā)送基準(zhǔn)電極312的假想的無限遠(yuǎn)點的基準(zhǔn)點316之間的靜電電容)Ctg315。通常，當(dāng)半徑r[m]的圓板放置在空間中時，該圓板和空間之間形成的靜電電容C[F]可以由下式(11)求出。
式11
C＝8εr[F]...(11)當(dāng)設(shè)發(fā)送基準(zhǔn)電極312為半徑rtg＝2.5×10-2[m](半徑2.5[cm])的導(dǎo)體圓板時，由發(fā)送基準(zhǔn)電極317和空間構(gòu)成的靜電電容Ctg315，使用上述式(11)如下式(12)求出。此外，通信系統(tǒng)300放置在空氣中，設(shè)其空間介電常數(shù)可以由真空介電常數(shù)ε0近似。
式12Ctg＝8×8.854×10-12×2.5×10-21.8[pF] ...(12)如果設(shè)接收信號電極321的大小與發(fā)送信號電極311相同(Sre[m2]＝Ste[m2]的導(dǎo)體圓板)、與通信介質(zhì)330的間隔也相同(dre[m]＝dte[m])，則由接收信號電極321和通信介質(zhì)330構(gòu)成的靜電電容Cre324，為與發(fā)送側(cè)相同的3.5[pF]。另外，如果將接收基準(zhǔn)電極322的大小設(shè)為與發(fā)送基準(zhǔn)電極312相同(半徑rrg[m]＝rtg[m]的導(dǎo)體圓板)，則由接收基準(zhǔn)電極322和空間構(gòu)成的靜電電容(接收基準(zhǔn)電極322和表示來自接收基準(zhǔn)電極322的假想的無限遠(yuǎn)點的基準(zhǔn)點326之間的靜電電容)Crg325，為與發(fā)送側(cè)相同的1.8[pF]。由以上可知，由Cte314、Ctg315、Cre324、以及Crg325四個靜電電容構(gòu)成的合成靜電電容Cx，使用上述的式(4)可以如下式(13)求出。
式13Cx=11Cte+1Ctg+1Cre+1Crg]]>=113.5×10-12+11.8×10-12+13.5×10-12+11.8×10-12]]>0.6[pF] ...(13)當(dāng)將信號源313-1的頻率f設(shè)為1[MHz]、電壓有效值Vtrms設(shè)為2[V]、Rr323-1設(shè)為100K[Ω]時，Rr323-1兩端產(chǎn)生的電壓Vrrms可以如下式(14)求出。
式14Vrrms=RrRr2+1(2πfCx)2×Vtrms]]>=1×105(1×105)2+1(2×π×(1×106)×(0.6×10-12))2×2]]>0.71[V]...(14)根據(jù)以上結(jié)果，作為基本原理，通過利用與空間構(gòu)成的靜電電容，能夠進(jìn)行從發(fā)送裝置向接收裝置的信號交換。
如果在各電極位置上存在空間，則可形成以上說明的發(fā)送基準(zhǔn)電極、接收基準(zhǔn)電極對空間的靜電電容。從而，上述的發(fā)送裝置以及接收裝置，如果通過通信介質(zhì)與發(fā)送信號電極和接收信號電極結(jié)合，則可以不依賴相互距離地得到通信的穩(wěn)定性。
下面說明實際地物理構(gòu)成本通信系統(tǒng)的情況。圖5是表示在以上說明的通信系統(tǒng)的、實際物理構(gòu)成時的、系統(tǒng)上產(chǎn)生的各參數(shù)的運算用模型例子的圖。
即，通信系統(tǒng)400，具有發(fā)送裝置410、接收裝置420、以及通信介質(zhì)430，是與上述的通信系統(tǒng)100(通信系統(tǒng)200以及通信系統(tǒng)300)對應(yīng)的系統(tǒng)，只有評價參數(shù)不同，其結(jié)構(gòu)與通信系統(tǒng)100乃至通信系統(tǒng)300基本相同。
即，當(dāng)對比通信系統(tǒng)300進(jìn)行說明時，發(fā)送裝置410與發(fā)送裝置310對應(yīng)，發(fā)送裝置410的發(fā)送信號電極411與發(fā)送信號電極311對應(yīng)，發(fā)送基準(zhǔn)電極412與發(fā)送基準(zhǔn)電極312對應(yīng)，信號源431-1與信號源331-1對應(yīng)。另外，接收裝置420與接收裝置320對應(yīng)，接收裝置420的接收信號電極421與接收信號電極321對應(yīng)，接收基準(zhǔn)電極422與接收基準(zhǔn)電極322對應(yīng)，Rr423-1與Rr323-1對應(yīng)，檢測器423-2與檢測器323-2對應(yīng)。并且，通信介質(zhì)430與通信介質(zhì)330對應(yīng)。
另外，當(dāng)說明參數(shù)時，發(fā)送信號電極411和通信介質(zhì)430之間的靜電電容Cte414與通信系統(tǒng)300的Cte314對應(yīng)，發(fā)送基準(zhǔn)電極412的對空間的靜電電容Ctg415與通信系統(tǒng)300的Ctg315對應(yīng)，表示距離發(fā)送裝置410為空間上的假想無限遠(yuǎn)點的基準(zhǔn)點416-1及基準(zhǔn)點416-2與通信系統(tǒng)300的基準(zhǔn)點316對應(yīng)。另外，發(fā)送信號電極411，是面積Ste[m2]的圓盤狀電極，設(shè)置在離通信介質(zhì)430微小距離dte[m]的位置。發(fā)送基準(zhǔn)電極412也是圓板狀電極，其半徑是rtg[m]。
在接收裝置420側(cè)，接收信號電極421和通信介質(zhì)430之間的靜電電容Cre424與通信系統(tǒng)300的Cre324對應(yīng)，接收基準(zhǔn)電極422的對空間的靜電電容Crg425與通信系統(tǒng)300的Crg325對應(yīng)，表示距離接收裝置420為空間上的假想無限遠(yuǎn)點的基準(zhǔn)點426-1及基準(zhǔn)點426-2與通信系統(tǒng)300的基準(zhǔn)點326對應(yīng)。另外，接收信號電極421，是面積Sre[m2]的圓盤狀電極，設(shè)置在離通信介質(zhì)430微小距離dre[m]的位置上。接收基準(zhǔn)電極422也是圓板狀電極，其半徑是rrg[m]。
圖5的通信系統(tǒng)400，是除了以上參數(shù)外還追加了如下的新參數(shù)的模型。
例如，關(guān)于發(fā)送裝置410，作為新參數(shù)追加了在發(fā)送信號電極411和發(fā)送基準(zhǔn)電極412之間形成的靜電電容Ctb417-1、在發(fā)送信號電極411和空間之間形成的靜電電容Cth417-2、以及在發(fā)送基準(zhǔn)電極412和通信介質(zhì)430之間形成的靜電電容Cti417-3。
另外，關(guān)于接收裝置420，作為新參數(shù)追加了在接收信號電極421和接收基準(zhǔn)電極422之間形成的靜電電容Crb427-1、在接收信號電極421和空間之間形成的靜電電容Crh427-2、以及在接收基準(zhǔn)電極422和通信介質(zhì)430之間形成的靜電電容Cri427-3。
并且，關(guān)于通信介質(zhì)430，作為新參數(shù)追加了在通信介質(zhì)430和空間之間形成的靜電電容(通信介質(zhì)430和表示來自通信介質(zhì)430的假想的無限遠(yuǎn)點的基準(zhǔn)點436之間的靜電電容)Cm432。另外，實際上，通信介質(zhì)430根據(jù)其大小或材質(zhì)等而具有電阻，因此作為其電阻成分，將電阻值Rm431以及Rm433作為新參數(shù)進(jìn)行追加。
此外，雖然在圖5的通信系統(tǒng)400中被省略，但是當(dāng)通信介質(zhì)不僅有導(dǎo)電性還具有介電性時，同時也形成按照其介電常數(shù)的靜電電容。另外，當(dāng)通信介質(zhì)沒有導(dǎo)電性而只有介電性而被形成時，發(fā)送信號電極411和接收信號電極421間將被由電介質(zhì)的介電常數(shù)、距離、大小、配置而決定靜電電容相結(jié)合。
另外，在此，設(shè)想發(fā)送裝置410和接收裝置420的距離相隔能夠忽略相互進(jìn)行靜電結(jié)合的要素的程度的情況(能夠忽略發(fā)送裝置410和接收裝置420之間的靜電結(jié)合的影響的情況)。假設(shè)當(dāng)距離近時，按照上述的考慮方法，根據(jù)發(fā)送裝置410內(nèi)的各電極和接收裝置420內(nèi)的各電極的位置關(guān)系，還產(chǎn)生需要考慮這些電極彼此間的靜電電容的情況。
下面使用電力線說明圖5的通信系統(tǒng)400的動作。圖6以及圖7表示使用電力線表現(xiàn)通信系統(tǒng)400的發(fā)送裝置410的電極彼此、或者電極和通信介質(zhì)130之間關(guān)系的示意圖。
圖6是表示關(guān)于通信系統(tǒng)400的發(fā)送裝置410，不存在通信介質(zhì)430時的電力線分布的例子的示意圖。當(dāng)前，設(shè)發(fā)送信號電極411具有正電荷(帶正電)，發(fā)送基準(zhǔn)電極412具有負(fù)電荷(帶負(fù)電)。圖中的箭頭表示電力線，其方向是從正電荷朝向負(fù)電荷。電力線具有不在中途突然消失、或者到達(dá)具有不同符號電荷的物體，或者到達(dá)假想無限遠(yuǎn)點的任何一個的性質(zhì)。
在此，電力線451表示從發(fā)送信號電極411放出的電力線中到達(dá)無限遠(yuǎn)點的電力線。電力線452表示朝向發(fā)送基準(zhǔn)電極412的電力線中到達(dá)假想無限原點的電力線。電力線453表示在發(fā)送信號電極411和發(fā)送基準(zhǔn)電極412之間產(chǎn)生的電力線。這些電力線的分布，受各電極的大小或位置關(guān)系的影響。
圖7是表示通信介質(zhì)430靠近這樣的發(fā)送裝置410時的電力線分布例子的示意圖。由于通信介質(zhì)430靠近發(fā)送信號電極411，因此，兩者間的結(jié)合變強，圖6中到達(dá)無限遠(yuǎn)點的電力線451大多變成到達(dá)通信介質(zhì)430的電力線461，朝向無限遠(yuǎn)點的電力線463(圖6中的電力線451)將減少。與此同時，從通信信號電極411來看時的對無限遠(yuǎn)點的靜電電容(圖5的Cth417-2)變?nèi)?，與通信介質(zhì)430之間的靜電電容(圖5的Cte414)增大。此外，實際上，發(fā)送基準(zhǔn)電極412、和通信介質(zhì)430間的靜電結(jié)合(圖5的Cti417-3)也存在，但是在此設(shè)為能夠忽略。
根據(jù)高斯定律，通過任意閉曲面S出去的電力線的數(shù)目N[條]，等于包含在該閉曲面S內(nèi)的全電荷除以介電常數(shù)ε，不受位于閉曲面S外的電荷影響。當(dāng)前，當(dāng)閉曲面S中存在n個電荷時，下式成立。
式15 在此，i設(shè)為整數(shù)。變量qi表示各電荷的電荷量。該法則表示著從閉曲面S穿出的電力線，只由從存在于該閉曲面S內(nèi)的電荷發(fā)出的電力線決定，從外側(cè)進(jìn)入的全部電力線，將從其他場所出去。
根據(jù)該定律，在圖7中，當(dāng)設(shè)通信介質(zhì)430沒有被接地時，該通信介質(zhì)430附近的閉曲面471中不存在電荷發(fā)生源，因此，在電力線461附近的通信介質(zhì)的區(qū)域472中，根據(jù)靜電感應(yīng)感應(yīng)出電荷Q3。由于通信介質(zhì)430沒有接地，因此，通信介質(zhì)430具有的總電荷量不變，因此，在感應(yīng)出電荷Q3的區(qū)域472以外的區(qū)域473中，感應(yīng)出與電荷Q3等量而符號不同的電荷Q4，由此產(chǎn)生的電力線464從閉曲面471出去。由于通信介質(zhì)越大，電荷Q4越擴散，從而電荷密度也減少，因此，與此相伴，每單位面積的電力線條數(shù)也減少。
當(dāng)通信介質(zhì)430是完全導(dǎo)體時，根據(jù)完全導(dǎo)體的性質(zhì)，在電位與部位無關(guān)地為相同特性的基礎(chǔ)上，還有電荷密度也與部位無關(guān)幾乎相等的性質(zhì)。當(dāng)通信介質(zhì)430是具有電阻分量的導(dǎo)電體時，根據(jù)該電阻分量，電力線的數(shù)量也根據(jù)距離而減少。另外，當(dāng)通信介質(zhì)430是不具有導(dǎo)電性的電介質(zhì)時，根據(jù)其分極作用，電力線被擴散傳播。當(dāng)前當(dāng)空間上存在著n個導(dǎo)電體時，各導(dǎo)電體的電荷Qi，可以由下式求出。
式16Qi=∑j=1n(Cij×Vj)[C]---(16)]]>在此，i、j是整數(shù)，Cij表示由導(dǎo)電體i和導(dǎo)電體j構(gòu)成的電容系數(shù)，也可以認(rèn)為與靜電電容具有相同性質(zhì)。電容系數(shù)，只由導(dǎo)電體形狀和它們的位置關(guān)系決定。電容系數(shù)Cii，成為導(dǎo)電體i自身對空間所形成的靜電電容。另外，Cij＝Cji。在式(16)中，表示了由多個導(dǎo)電體構(gòu)成的系統(tǒng)根據(jù)重疊定理進(jìn)行動作的情況，表示了由導(dǎo)電體間的靜電電容和各導(dǎo)電體電位間的積的總和而確定該導(dǎo)電體電荷的情況。
當(dāng)前，如下確定圖7和在式(16)中相互關(guān)聯(lián)的各參數(shù)。例如，設(shè)Q1表示發(fā)送信號電極411上感應(yīng)的電荷，Q2表示發(fā)送基準(zhǔn)電極412上感應(yīng)的電荷，Q3表示由發(fā)送信號電極411感應(yīng)到通信介質(zhì)430的電荷，Q4表示通信介質(zhì)430上的與電荷Q3符號不同符號等量的電荷。
另外，設(shè)V1表示發(fā)送信號電極411的以無限遠(yuǎn)點為基準(zhǔn)時的電位，V2表示發(fā)送基準(zhǔn)電極412的以無限遠(yuǎn)點為基準(zhǔn)時的電位，V3表示通信介質(zhì)430的以無限遠(yuǎn)點為基準(zhǔn)時的電位，C12表示發(fā)送信號電極411和發(fā)送基準(zhǔn)電極412間的電容系數(shù)，C13表示發(fā)送信號電極411和通信介質(zhì)430間的電容系數(shù)，C15表示發(fā)送信號電極411和空間的電容系數(shù)，C25表示發(fā)送信號電極411和空間的電容系數(shù)，并且C45表示通信介質(zhì)430和空間的電容系數(shù)。
此時，電荷Q3可以如下式求出。
式17Q3＝C13×V1[C]...(17)為了通過通信介質(zhì)430注入多個電場，只要增加電荷Q3即可，為此，提高發(fā)送信號電極411和通信介質(zhì)430之間的電容系數(shù)C13、且提供足夠的電位V1即可。電容系數(shù)C13，雖然只由形狀和位置關(guān)系決定，但是相互間的距離越近、相對面積越大，靜電電容越大。其次，雖然是電位V1，但該電位從無限遠(yuǎn)點來看時需要產(chǎn)生足夠的電位。當(dāng)從發(fā)送裝置410看時，由信號源給發(fā)送信號電極411和發(fā)送基準(zhǔn)電極412之間提供了電位差，但是為了該電位差從無限遠(yuǎn)點來看時也作為足夠的電位差而產(chǎn)生，發(fā)送基準(zhǔn)電極412的行為變得重要。
假設(shè)當(dāng)發(fā)送基準(zhǔn)電極412微小、發(fā)送信號電極411是足夠大時，電容系數(shù)C12以及C25變小。另一方面，由于電容系數(shù)C13、C15、C45具有大的靜電電容，因此難以發(fā)生電氣變化，由信號源產(chǎn)生的電位差的大部分表現(xiàn)為發(fā)送基準(zhǔn)電極412的電位V2，發(fā)送信號電極411的電位V1將變小。
該情況表示在圖8。由于發(fā)送基準(zhǔn)電極481微小，因此不與任何導(dǎo)電體或無限遠(yuǎn)點進(jìn)行結(jié)合。發(fā)送信號電極411，與通信介質(zhì)430之間形成靜電電容Cte，并且，對空間形成靜電電容Cth417-2。另外，通信介質(zhì)430，對空間形成靜電電容Cm432。即使在發(fā)送信號電極411和發(fā)送基準(zhǔn)電極412上產(chǎn)生電位，與發(fā)送信號電極411相關(guān)的靜電電容Cte414、Cth417-2、以及Cm432也壓倒性地大，因此，為了使該電位變動，需要大的能量，但是由于信號源413-1相對側(cè)的發(fā)送基準(zhǔn)電極481的靜電電容小，因此，發(fā)送信號電極411的電位幾乎不變化，信號源413-1的電位變動大部分表現(xiàn)在發(fā)送基準(zhǔn)電極481側(cè)。
相反，當(dāng)設(shè)發(fā)送信號電極411微小、而發(fā)送基準(zhǔn)電極481是足夠的大小時，發(fā)送基準(zhǔn)電極481的靜電容量變高，難以發(fā)生電變動，在發(fā)送信號電極411上產(chǎn)生足夠的電位V1，但是由于與通信介質(zhì)430的靜電結(jié)合變?nèi)?，從而無法注入足夠的電場。
從而，在整體的平衡中，將通信所需的電場從發(fā)送信號電極注入到通信介質(zhì)的同時，需要設(shè)置能提供足夠的電位的發(fā)送基準(zhǔn)電極。在此，雖然只考慮了發(fā)送側(cè)，但是對于圖5中的接收裝置420的電極和通信介質(zhì)430之間也能夠進(jìn)行同樣考慮。
無限遠(yuǎn)點并非必須是物理上的遠(yuǎn)距離，實用上考慮裝置周邊空間即可，但是更理想的最好是在系統(tǒng)整體的系統(tǒng)中更穩(wěn)定、電位變動少。在實際的利用環(huán)境下，存在從AC電源線或照明器具、其他電設(shè)備等產(chǎn)生的噪聲，但是至少在信號源利用的頻帶上不疊加這些噪聲、或者是能夠忽略的水平即可。
圖9是由等效電路表示圖5所示的模型(通信系統(tǒng)400)的圖。即，如圖2和圖4的關(guān)系，圖9所示的通信系統(tǒng)500與圖5所示的通信系統(tǒng)400對應(yīng)，通信系統(tǒng)500的發(fā)送裝置510與通信系統(tǒng)400的發(fā)送裝置410對應(yīng)，通信系統(tǒng)500的接收裝置520與通信系統(tǒng)400的接收裝置420對應(yīng)，通信系統(tǒng)500的連接線530與通信系統(tǒng)400的通信介質(zhì)430對應(yīng)。
同樣地，在圖9的發(fā)送裝置510中，信號源513-1與信號源413-1對應(yīng)。此外，在圖9的發(fā)送裝置510中，表示了與在圖5中省略的圖2的發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點213-2對應(yīng)的、表示圖1的發(fā)送部113內(nèi)部電路中的地的發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點513-2。
另外，圖9的Cte514是與圖5的Cte414對應(yīng)的靜電電容，Ctg515是與圖5的Ctg415對應(yīng)的靜電電容，基準(zhǔn)點516-1以及基準(zhǔn)點516-2分別與基準(zhǔn)點416-1以及基準(zhǔn)點416-2對應(yīng)。并且，Ctb517-1、Cth517-2、以及Cti517-3，是分別與Ctb417-1、Cth417-2、Cti417-3對應(yīng)的靜電電容。
接收裝置520的各部分也同樣，作為接收電阻的Rr523-1以及檢測器523-2，分別與圖5的Rr423-1以及檢測器423-2對應(yīng)。此外，在圖9的接收裝置520中，表示了與在圖5中省略的圖2的接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點223-3對應(yīng)的、表示圖1的接收部123內(nèi)部電路中的地的接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點523-3。
另外，圖9的Cre524是與圖5的Cre424對應(yīng)的靜電電容，Crg525是與圖5的Crg425對應(yīng)的靜電電容，基準(zhǔn)點526-1以及基準(zhǔn)點526-2，分別與基準(zhǔn)點426-1以及基準(zhǔn)點426-2對應(yīng)。并且，Crb527-1、Crh527-2、以及Cri527-3，是分別與Crb427-1、Crh427-2、Cri427-3對應(yīng)的靜電電容。
連接到連接線530的各部分也相同，作為連接線電阻成分的Rm531和Rm533分別與Rm431和Rm433對應(yīng)，Cm532與Cm432對應(yīng)，基準(zhǔn)點536與基準(zhǔn)點436對應(yīng)。
這樣的通信系統(tǒng)500具有如下的性質(zhì)。
例如，Cte514的值越大(電容高)，發(fā)送裝置510越能夠向與通信介質(zhì)430對應(yīng)的連接線530施加大信號。另外，Ctg515的值越大(電容高)，發(fā)送裝置510越能夠向連接線530施加大信號。進(jìn)而，Ctb517-1的值越小，發(fā)送裝置510越能夠向連接線530施加大信號。另外，Cth517-2的值越小(電容低)，發(fā)送裝置510越能夠向連接線530施加大信號。并且，Cti517-3的值越小(電容低)，發(fā)送裝置510越能夠向連接線530施加大信號。
Cre524的值越大(電容高)，接收裝置520越能夠從與通信介質(zhì)430對應(yīng)的連接線530取出大信號。另外，Crg525的值越大(電容高)，接收裝置520越能夠從連接線530取出大信號。并且，Crb527-1的值越小(電容低)，接收裝置520越能夠從連接線530取出大信號。另外，Crh527-2的值越小(電容低)，接收裝置520越能夠從連接線530取出大信號。并且，Cri527-3的值越小(電容低)，接收裝置520越能夠從連接線530取出大信號。另外，R523-1的值越低(電阻高)，接收裝置520越能夠從連接線530取出大信號。
作為連接線530的電阻成分的Rm531以及Rm533的值越低(電阻低)，發(fā)送裝置510越能夠向連接線530施加大信號。另外，作為連接線530的對空間的靜電電容的Cm532的值越小(電容低)，發(fā)送裝置510越能夠向連接線530施加大。
電容器電容的大小，大致與電極表面積的大小成比例，因此，通常各電極的大小越大越好，但是當(dāng)簡單地加大電極大小時，有增加電極彼此間的靜電電容的擔(dān)憂。另外，電極大小比在極端的情況下，還有效率降低的擔(dān)憂。從而，需要在整體平衡中決定電極大小、該配置場所等。
此外，上述的通信裝置500的性質(zhì)，在信號源513-1的頻率高的頻帶中，由阻抗匹配的考慮方法得到本等效電路，通過決定各參數(shù)能夠進(jìn)行高效的通信。通過提高頻率，即使是小的靜電電容也能夠確保電抗，從而能夠容易地將各裝置小型化。
另外，電容器的電抗通常隨著頻率減少而上升。相對與此，通信系統(tǒng)500進(jìn)行基于靜電電容結(jié)合的動作，因此，由它決定信號源513-1生成的信號的頻率下限。另外，Rm531、Cm532、以及Rm533，通過該配置形成低通濾波器，因此，通過該特性決定頻率上限。
即，通信系統(tǒng)500的頻率特性為如圖10所示圖表的曲線551。在圖10中，橫軸表示頻率，縱軸表示系統(tǒng)整體的增益。
下面討論圖5的通信系統(tǒng)400、以及圖9的通信系統(tǒng)500的各參數(shù)的具體數(shù)值。此外，下面，為了說明的方便，設(shè)通信系統(tǒng)400(通信系統(tǒng)500)設(shè)置在空氣中。另外，設(shè)通信系統(tǒng)400的發(fā)送信號電極411、發(fā)送基準(zhǔn)電極412、接收信號電極421、以及接收基準(zhǔn)電極422(通信系統(tǒng)500的發(fā)送信號電極511、發(fā)送基準(zhǔn)電極512、接收信號電極521以及接收基準(zhǔn)電極522)都為直徑為5cm的導(dǎo)體圓板。
在圖5的通信系統(tǒng)400中，由發(fā)送信號電極411和通信介質(zhì)430構(gòu)成的靜電電容Cte414(圖9的Cte514)，當(dāng)相互間隔dte設(shè)為5mm時，使用上述的式(9)，如以下式(18)求出其值。
式18Cte=(8.854×10-12)×(2×10-3)5×10-3]]>3.5[pF] ...(18)設(shè)對于作為電極間靜電電容的Ctb417-1(圖9的Ctb517-1)，能夠應(yīng)用(式9)。本來是如上述那樣電極面積比間隔足夠大時成立的式，但是在此，可由此近似而不影響。當(dāng)將電極間間隔設(shè)為5cm時，Ctb417-1(圖9的Ctb517-1)如以下式(19)。
式19Ctb=(8.854×10-12)×(2×10-3)5×10-2]]>0.35[pF] ...(19)在此的設(shè)想是，如果使發(fā)送信號電極411和通信介質(zhì)430的間隔狹窄，則與空間的結(jié)合變?nèi)?，因此，Cth417-2(圖9的Cth517-2)的值比Cte414(Cte514)的值足夠小，因此，如式(20)那樣設(shè)定為Cte414(Cte514)的值的十分之一。
式20Cth=Cte10=0.35[pF]---(20)]]>表示由發(fā)送基準(zhǔn)電極412和空間形成的靜電電容的Ctg415(圖9的Ctg515)，與圖4的情況相同，能夠如下式(21)求出。
式21Ctg＝8×8.854×10-12×2.5×10-21.8[pF] ...(21)Cti417-3(圖9的Cti517-3)的值，如以下那樣，認(rèn)為與Ctb417-1(圖9的Ctb517-1)相等。
Cti＝Ctb＝0.35[pF]關(guān)于接收裝置420(圖9的接收裝置520)的各參數(shù)，如果將各電極的結(jié)構(gòu)(大小、設(shè)置位置等)設(shè)為與發(fā)送裝置410的情況相同，則如以下那樣，與發(fā)送裝置410的各參數(shù)進(jìn)行相同設(shè)定。
Cre＝Cte＝3.5[pF]Crb＝Ctb＝0.35[pF]Crh＝Cth＝0.35[pF]Crg＝Ctg＝1.8[pF]Cri＝Cti＝0.35[pF]另外，為了說明的方便，下面，設(shè)通信介質(zhì)430(圖9的連接線530)為具有與人體大小程度的生物體相近特性的物體。而且，從通信介質(zhì)430的發(fā)送信號電極411的位置到接收信號電極421的位置(從圖9的發(fā)送信號電極511的位置到接收信號電極521的位置)的電阻設(shè)為1M[Ω]，將Rm431以及Rm433(圖9的Rm531以及Rm533)的值分別設(shè)為500K[Ω]。另外，將在通信介質(zhì)430和空間之間形成的靜電電容Cm432(圖9的Cm532)的值設(shè)為100[pF]。
并且，設(shè)信號源413-1(圖9的信號源513-1)為最大值1[V]頻率為10M[Hz]的正弦波。
當(dāng)使用以上參數(shù)進(jìn)行模擬時，作為模擬結(jié)果得到如圖11所示波形的接收信號。圖11所示的圖表，縱軸表示作為接收裝置420(圖9的接收裝置520)的接收負(fù)載的Rr423-1(Rr523-1)的兩端電壓，橫軸表示時間。如圖11的兩箭頭552所示，觀測到接收信號的波形最大值A(chǔ)和最小值B之間的差(峰值差)大約是10[μV]程度。從而，通過將其在具有足夠增益的放大器(檢測器423-2)中放大，能夠在接收側(cè)復(fù)原發(fā)送側(cè)的信號(在信號源413-1中生成的信號)。
由此，以上說明的應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)，不要物理基準(zhǔn)點通路，也能夠?qū)崿F(xiàn)只通過通信信號傳遞通路的通信，因此，能夠容易地提供不受利用環(huán)境制約的通信環(huán)境。
下面說明各裝置中的各電極配置。如上所述，各電極承擔(dān)相互不同的任務(wù)，對通信介質(zhì)或空間等形成靜電電容。即，各電極分別與相互不同的對方進(jìn)行靜電結(jié)合，使用該靜電結(jié)合來進(jìn)行作用。從而，各電極的配置方法，成為這樣用于使各電極有效地靜電結(jié)合到目的對象物的非常重要的要因。
例如，在圖5的通信系統(tǒng)400中，為了在發(fā)送裝置410和接收裝置420之間高效地進(jìn)行通信，需要按以下條件配置各電極。即，各裝置需要滿足例如，發(fā)送信號電極411和通信介質(zhì)430間的靜電電容、以及接收信號電極421和通信介質(zhì)422間的靜電電容的大小都足夠；發(fā)送基準(zhǔn)電極412和空間的靜電電容、以及接收基準(zhǔn)電極422和空間的靜電電容的大小都足夠；發(fā)送信號電極411和發(fā)送基準(zhǔn)電極412間、以及接收信號電極421和接收基準(zhǔn)電極422間的靜電電容大小更??；而且，發(fā)送信號電極411和空間的靜電電容、以及接收信號電極421和空間的靜電電容大小更小。
各電極的配置例表示在圖12至圖18A、圖18B。此外，下面說明的電極配置的例子，也可以應(yīng)用于發(fā)送裝置和接收裝置的任一個。因此，以下省略對于接收裝置的說明，只說明發(fā)送裝置。此外，當(dāng)在接收裝置中應(yīng)用下面所示的例子時，使發(fā)送信號電極對應(yīng)于接收信號電極，使發(fā)送基準(zhǔn)電極對應(yīng)于接收信號電極。
在圖12中，發(fā)送信號電極554和發(fā)送基準(zhǔn)電極555兩個電極，配置在殼體553的同一平面上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與兩個電極(發(fā)送信號電極554和發(fā)送基準(zhǔn)電極555)配置成相對的情況進(jìn)行比較，能夠減小電極間的靜電電容。當(dāng)使用這種結(jié)構(gòu)的發(fā)送裝置時，只使兩個電極中的一個電極靠近通信介質(zhì)。例如是如下折疊型移動電話殼體553由兩個單元和鉸鏈部構(gòu)成，通過鉸鏈部連接成使得該兩個單元的相對角度可變，當(dāng)以殼體553的整體看時，通過該鉸鏈部，殼體553能夠在該長邊方向中央附近折疊。對這種折疊型移動電話，通過應(yīng)用如圖12所示的電極配置，一方電極能夠配置在操作按鈕側(cè)的單元背面，另一方電極能夠配置在設(shè)置有顯示部的單元背面。通過這樣地配置，配置在操作按鈕側(cè)的單元上的電極被用戶的手覆蓋，設(shè)置在顯示部背面的電極面向空間配置。即，配置成兩個電極能夠滿足上述條件。
圖13是在殼體553中配置成兩個電極(發(fā)送信號電極554和發(fā)送基準(zhǔn)電極555)相對。此時，與圖12的配置進(jìn)行比較，兩電極間的靜電結(jié)合變強，但是適用于殼體553較小的情況。此時，兩個電極最好是配置在殼體553內(nèi)盡可能距離遠(yuǎn)的方向。
圖14是在殼體553中配置成兩個電極(發(fā)送信號電極554和發(fā)送基準(zhǔn)電極555)不直接相對、且配置在殼體553的相互相對的面上的圖。在該結(jié)構(gòu)的情況下，設(shè)兩個電極的靜電結(jié)合比圖13中的小。
圖15是在殼體553中配置成兩個電極(發(fā)送信號電極554和發(fā)送基準(zhǔn)電極555)相互垂直的圖。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在發(fā)送信號電極554的面及其相對面靠近通信介質(zhì)的用途中，側(cè)面(配置了發(fā)送基準(zhǔn)電極555的面)由于殘留了與空間的靜電結(jié)合，因此，能夠進(jìn)行通信。
圖16A、圖16B是在圖13所示的配置中，將作為一方電極的發(fā)送基準(zhǔn)電極555配置在殼體553內(nèi)部的圖。即，如圖16A所示，只有發(fā)送基準(zhǔn)電極555設(shè)置在殼體553的內(nèi)部。圖16B是表示從圖16A的面556看時的電極位置例子的圖。如圖16B所示，發(fā)送信號電極554配置在殼體553的表面，只有發(fā)送基準(zhǔn)電極555設(shè)置在殼體553的內(nèi)部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使殼體553被通信介質(zhì)廣泛覆蓋，在一方的電極周邊有殼體553的內(nèi)部空間，因此，能夠進(jìn)行通信。
圖17A、圖17B是在圖12或者圖14所示的配置中，將作為一方電極的發(fā)送基準(zhǔn)電極555配置在殼體553內(nèi)部的圖。即，如圖17A所示，只有發(fā)送基準(zhǔn)電極555設(shè)置在殼體553的內(nèi)部。圖17B是表示從圖17A的面556看時的電極位置例子的圖。如圖17B所示，發(fā)送信號電極554配置在殼體553的表面，只有發(fā)送基準(zhǔn)電極555設(shè)置在殼體553的內(nèi)部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使殼體553被通信介質(zhì)廣泛覆蓋，在一方的電極周邊有殼體內(nèi)部的空間余量，因此，能夠進(jìn)行通信。
圖18A、圖18B是在圖15所示的配置中，將一方電極配置在殼體內(nèi)部的圖。即，如圖18A所示，只有發(fā)送基準(zhǔn)電極555設(shè)置在殼體553的內(nèi)部。圖18B是表示從圖18A的面556看時的電極位置例子的圖。如圖18B所示，發(fā)送信號電極554配置在殼體553的表面，只有發(fā)送基準(zhǔn)電極555設(shè)置在殼體553的內(nèi)部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使殼體被通信介質(zhì)廣泛覆蓋，在作為一方電極的發(fā)送基準(zhǔn)電極555周邊有殼體內(nèi)部的空間余量，因此，能夠進(jìn)行通信。
以上說明的任意一個電極配置都是另一方電極比一方電極接近通信介質(zhì)，另一方與空間的靜電結(jié)合變得更強的配置。另外，在各配置中，最好是配置成兩個電極間的靜電結(jié)合變得更弱。
發(fā)送裝置或者接收裝置也可以組合到任何殼體中。在本發(fā)明的設(shè)備中，至少存在兩個電極，它們處于電絕緣狀態(tài)，因此，殼體也由具有一定厚度的絕緣體構(gòu)成。圖19A、圖19B、圖19C是表示發(fā)送信號電極周邊剖面圖的圖。發(fā)送基準(zhǔn)電極、接收信號電極、以及接收基準(zhǔn)電極的任意一個都是與發(fā)送信號電極相同的結(jié)構(gòu)，因此，能夠適用以下的說明。從而，省略關(guān)于它們的說明。
圖19A表示電極周圍的截面圖。殼體563和殼體564一定具有由兩箭頭565所示的物理厚度(d[m])，因此，在電極和通信介質(zhì)(例如，發(fā)送電極561和通信介質(zhì)562)、或者電極和空間之間最低也產(chǎn)生與該厚度相應(yīng)的間隔。從到此為止的說明可知，在電極和通信介質(zhì)、或者電極和空間之間，一般靜電電容高的一方情況好。
目前，考慮在殼體563和殼體564上緊貼通信介質(zhì)562的情況。在此時的發(fā)送基準(zhǔn)電極561和通信介質(zhì)562之間的靜電電容C可通過(式9)求出，因此，成為如下式(22)。
式22C=(ϵr×ϵ0)×Sd[F]---(22)]]>在此，ε0是真空介電常數(shù)，是8.854×10-12[F/m]的固定值。εr是該場所的相對介電常數(shù)，S是發(fā)送信號電極561的表面積。通過在形成在發(fā)送信號電極561上側(cè)的空間566上配置具有高相對介電常數(shù)的電介質(zhì)，就能夠使靜電電容增加，從而實現(xiàn)性能的提高。
同樣地，對周圍空間也能夠?qū)崿F(xiàn)靜電電容的增加。另外，圖19A的情況下，向殼體的厚度(兩箭頭565)部分插入了電介質(zhì)，但是并不一定需要這樣，也可以是任意位置。
相對與此，圖19B是將電極埋入殼體的情況的例子。在圖19B中，發(fā)送信號電極561被埋入殼體567(使得成為殼體567的一部分)進(jìn)行配置。由此，通信介質(zhì)562接觸到殼體567的同時，也接觸到發(fā)送信號電極561。另外，通過在發(fā)送信號電極561的表面形成絕緣層，能夠使通信介質(zhì)562和發(fā)送信號電極561為非接觸。
圖19C是相對于圖19B的情況，將殼體567以電極表面積且厚度d’挖成凹狀、埋入發(fā)送信號電極561的圖。當(dāng)殼體一體成型時，根據(jù)本方法能夠抑制制造成本或部件成本，簡單地提高靜電電容。
根據(jù)以上的說明，例如，如圖12那樣，在同一平面上配置了多個電極時，通過在發(fā)送信號電極554側(cè)插入電介質(zhì)(或者，通過將具有比發(fā)送基準(zhǔn)電極555側(cè)高的介電常數(shù)的電介質(zhì)插入發(fā)送信號電極554側(cè))，即使是發(fā)送信號電極554和發(fā)送基準(zhǔn)電極555雙方與通信介質(zhì)結(jié)合的狀況，也由于發(fā)送信號電極554的一方與通信介質(zhì)的結(jié)合強，因此可在電極間產(chǎn)生電位差進(jìn)行通信。
下面關(guān)于電極大小進(jìn)行說明。為了使通信介質(zhì)得到足夠的電位，至少發(fā)送基準(zhǔn)電極以及接收基準(zhǔn)電極需要形成足夠的與空間的靜電電容，但是發(fā)送信號電極以及接收信號電極，只要以與通信介質(zhì)的靜電結(jié)合或流經(jīng)通信介質(zhì)的信號性質(zhì)為依據(jù)，是最佳大小即可。從而，通常使發(fā)送基準(zhǔn)電極的大小大于發(fā)送信號電極的大小，并且，使接收基準(zhǔn)電極的大小大于接收信號電極的大小。但是，只要能夠得到用于進(jìn)行通信的足夠的信號，這以外的關(guān)系當(dāng)然也可以。
特別是，當(dāng)使發(fā)送基準(zhǔn)電極的大小和發(fā)送信號電極的大小一致、且使接收基準(zhǔn)電極的大小和接收信號電極的大小一致時，如果從無限遠(yuǎn)點的基準(zhǔn)點來看，這些電極可看作相互同等的特性。為此，有如下的特征無論將哪個電極作為基準(zhǔn)電極(信號電極)使用(即使能夠調(diào)換基準(zhǔn)電極和信號電極)，都能夠得到同等的通信性能。
換言之，具有如下的特征當(dāng)設(shè)計成基準(zhǔn)電極和信號電極的大小相互不同時，只有當(dāng)將一方的電極(設(shè)定作為信號電極的電極)靠近通信介質(zhì)時，才能進(jìn)行通信。
下面說明電路屏蔽。在上述中，電極以外的發(fā)送部或接收部等在考慮了通信系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上被認(rèn)作為是透明存在，但是實際上為了實現(xiàn)該通信系統(tǒng)，通常是由電子部件等構(gòu)成。電子部件由在其性質(zhì)方面具有導(dǎo)電性、介電性等某些電性質(zhì)的物質(zhì)構(gòu)成，但是它們既然存在于電極周邊，即會給動作帶來影響。在本發(fā)明中，由于空間中的靜電電容等帶來各種影響，因此，基板上安裝的電子電路自身也將受其影響。從而，當(dāng)期待更穩(wěn)定的動作時，最好將整體用導(dǎo)體屏蔽。
進(jìn)行了屏蔽的導(dǎo)體，通常還可考慮與作為發(fā)送接收裝置基準(zhǔn)電位的發(fā)送基準(zhǔn)電極或者接收基準(zhǔn)電極連接，但是，如果動作上沒有問題，則也可以與發(fā)送信號電極或者接收信號電極連接。被屏蔽的導(dǎo)體本身也具有物理大小，因此，按照前面說明的原理，需要考慮與其他電極、或通信介質(zhì)、空間的相互關(guān)系進(jìn)行動作的情況。
圖20表示其實施例。本例設(shè)想了設(shè)備是通過電池進(jìn)行動作，包含電池的電子部件收容在屏蔽盒571內(nèi)，兼用作基準(zhǔn)電極。電極572是信號電極。
下面說明通信介質(zhì)。關(guān)于通信介質(zhì)，在前面的例子中，以導(dǎo)電體為主要例子舉出，但即使是不具有導(dǎo)電性的電介質(zhì)也能夠進(jìn)行通信。因為在電介質(zhì)中，從發(fā)送信號電極向通信介質(zhì)注入的電場通過電介質(zhì)的分極作用而傳播。
具體地說，作為導(dǎo)電體可以考慮電線等金屬物，另外作為電介質(zhì)還可以考慮純水等，但是兼有兩者性質(zhì)的生物體、生理鹽水等也能夠進(jìn)行通信。另外，由于真空中或空氣中也具有介電常數(shù)，因此能夠作為通信介質(zhì)進(jìn)行通信。
下面說明噪聲?？臻g中，根據(jù)來自AC電源的噪聲、來自熒光燈或各種家電設(shè)備、電器設(shè)備的噪聲、空氣中的帶電微粒子的影響等各種要因，電位變動著。前面忽略了這些電位變動，但是這些噪聲在發(fā)送裝置、通信介質(zhì)、接收裝置的各部分中都有。
圖21是由包含噪聲成分的等效電路表示圖1的通信系統(tǒng)100的示意圖。即，圖21的通信系統(tǒng)600與圖9的通信系統(tǒng)500對應(yīng)，通信系統(tǒng)600的發(fā)送裝置610與通信系統(tǒng)500的發(fā)送裝置510對應(yīng)，接收裝置620與接收裝置520對應(yīng)，連接線630與連接線630對應(yīng)。
在發(fā)送裝置610中，信號源613-1、發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點613-2、Cte614、Ctg615、基準(zhǔn)點616-1、基準(zhǔn)點616-2、Ctb617-1、Cth617-2、以及Cti617-3，分別與通信裝置510的信號源513-1、發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點513-2、Cte514、Ctg515、基準(zhǔn)點516-1、基準(zhǔn)點516-2、Ctb517-1、Cth517-2、以及Cti517-3對應(yīng)。但是，與圖9的情況不同，發(fā)送裝置610中，噪聲641以及噪聲642兩個信號源分別設(shè)置在Ctg615和基準(zhǔn)點616-1之間、以及Cth617-2和基準(zhǔn)點616-2之間。
在接收裝置620中，Rr623-1、檢測器623-2、接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點623-3、Cre624、Crg625、基準(zhǔn)點626-1、基準(zhǔn)點626-2、Crb627-1、Crh627-2、以及Cri627-3，分別與接收裝置520的Rr523-1、檢測器523-2、接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點523-3、Cre524、Crg525、基準(zhǔn)點526-1、基準(zhǔn)點526-2、Crb527-1、Crh527-2、以及Cri527-3對應(yīng)。但是，與圖9的情況不同，接收裝置620中，噪聲644以及噪聲645兩個信號源，分別設(shè)置在Crh627-2和基準(zhǔn)點626-2之間、以及Crg625和基準(zhǔn)點626-1之間。
在連接線630中，Rm631、Cm632、Rm633、以及基準(zhǔn)點636，分別與連接線530的Rm531、Cm532、Rm533、以及基準(zhǔn)點536對應(yīng)。但是，與圖9的情況不同，連接線630上，由信號源構(gòu)成的噪聲643設(shè)置在Cm532和基準(zhǔn)點536之間。
各裝置以作為自己有的地電位的發(fā)送裝置內(nèi)基準(zhǔn)點613-2、或者接收裝置內(nèi)基準(zhǔn)點623-3為基準(zhǔn)進(jìn)行動作，因此，如果在它們上的噪聲對于發(fā)送裝置、通信介質(zhì)、以及接收裝置相對地是相同成分，則在動作上沒有影響。一方面，特別是在裝置間的距離遠(yuǎn)的情況或者噪聲多的環(huán)境下，各裝置間產(chǎn)生噪聲的相對差異的可能性變高。即，噪聲641至噪聲645的動作相互不同。當(dāng)該差異沒有時間上的變動時，只要傳遞所使用的信號水平的相對差就沒有問題，但是當(dāng)噪聲的變動周期疊加在所使用的頻帶上時，需要考慮其噪聲特性來決定所利用的頻率、信號水平，換言之，只要在考慮噪聲特性的同時決定所利用的頻率、信號水平，通信系統(tǒng)600就具有對噪聲成分的抗噪性、無需物理基準(zhǔn)點通路、只根據(jù)通信信號就能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞通路的通信，因此能夠容易地提供不受利用環(huán)境制約的通信環(huán)境。
下面說明發(fā)送裝置和接收裝置間的距離大小對通信的影響。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的原理，如果在發(fā)送基準(zhǔn)電極和接收基準(zhǔn)電極的空間形成了足夠的靜電電容，則不需要發(fā)送接收裝置間附近大地的通路、或其他電通路，從而不依賴于發(fā)送信號電極和接收信號電極的距離。因此，例如，如圖22所示的通信系統(tǒng)700那樣，將發(fā)送裝置710和接收裝置720放置在遠(yuǎn)距離，通過由具有足夠的導(dǎo)電性或者介電性的通信介質(zhì)730使發(fā)送信號電極711、接收信號電極721進(jìn)行靜電結(jié)合，從而能夠進(jìn)行通信。此時，發(fā)送基準(zhǔn)電極712與發(fā)送裝置710的外部空間進(jìn)行靜電結(jié)合，接收基準(zhǔn)電極722與接收裝置720的外部空間進(jìn)行靜電結(jié)合。從而，發(fā)送基準(zhǔn)電極712和接收基準(zhǔn)電極722，無需相互進(jìn)行靜電結(jié)合。但是，由于通過使通信介質(zhì)730更長、更大，其對空間的靜電電容也增大，因此，決定各參數(shù)時需要考慮它們。
此外，圖22的通信系統(tǒng)700是與圖1的通信系統(tǒng)100對應(yīng)的系統(tǒng)，發(fā)送裝置710與發(fā)送裝置110對應(yīng)，接收裝置720與接收裝置120對應(yīng)，通信介質(zhì)730與通信介質(zhì)130對應(yīng)。
在通信裝置710中，發(fā)送信號電極711、發(fā)送基準(zhǔn)電極712、以及信號源713-1分別與發(fā)送信號電極111、發(fā)送基準(zhǔn)電極112、以及發(fā)送部113(或者其一部分)對應(yīng)。同樣地，在接收裝置720中，接收信號電極721、接收基準(zhǔn)電極722、以及信號源723-1分別與接收信號電極121、接收基準(zhǔn)電極122、以及接收部123(或者其一部分)對應(yīng)。
因此省略關(guān)于它們各部分的說明。
如上所述，通信系統(tǒng)700由于無需物理的基準(zhǔn)點通路，就能夠?qū)崿F(xiàn)只有通信信號傳遞通路的通信，因此，能夠提供不受利用環(huán)境制約的通信環(huán)境。
此外，上面，說明了使發(fā)送信號電極以及接收信號電極與通信介質(zhì)是非接觸的情況，但是不限于此，如果發(fā)送基準(zhǔn)電極以及接收基準(zhǔn)電極與各裝置周邊的空間之間能得到足夠的靜電電容，則也可以由具有導(dǎo)電性的通信介質(zhì)連接在發(fā)送信號電極和接收信號電極之間。
圖23是說明當(dāng)通過通信介質(zhì)連接發(fā)送基準(zhǔn)電極以及接收基準(zhǔn)電極時的通信系統(tǒng)例子的示意圖。
在圖23中，通信系統(tǒng)740是與圖22的通信系統(tǒng)700對應(yīng)的系統(tǒng)。但是，在通信系統(tǒng)740的情況下，發(fā)送裝置710中不存在發(fā)送電極電極711，發(fā)送裝置710和通信介質(zhì)730在接點741連接。同樣地，通信系統(tǒng)740的接收裝置720中不存在接收信號電極721，接收裝置720和通信介質(zhì)730在接點742中連接。
在通常的有線通信系統(tǒng)中，至少有兩個信號線，用它們的信號電平的相對差進(jìn)行通信，但是根據(jù)本發(fā)明，能夠以一條信號線進(jìn)行通信。
即，通信系統(tǒng)740也無需物理的基準(zhǔn)點通路，就能夠?qū)崿F(xiàn)只利用通信信號傳遞通路的通信，因此，能夠提供不受利用環(huán)境制約的通信環(huán)境。
下面說明上述的通信系統(tǒng)的具體應(yīng)用例。例如，如上述的通信系統(tǒng)，也可以將生物體作為通信介質(zhì)。圖24是表示通過人體進(jìn)行通信時的通信系統(tǒng)例子的示意圖。在圖24中，通信系統(tǒng)750是這樣的系統(tǒng)從安裝在人體手腕部的發(fā)送裝置760發(fā)送音樂數(shù)據(jù)，由安裝在人體頭部的接收裝置770接收該音樂數(shù)據(jù)并變換為聲音輸出，使用戶視聽。該通信系統(tǒng)750是與上述的通信系統(tǒng)(例如，通信系統(tǒng)100)對應(yīng)的系統(tǒng)，發(fā)送裝置760、接收裝置770分別與發(fā)送裝置110、接收裝置120對應(yīng)。另外，在通信系統(tǒng)750中人體780是通信介質(zhì)，與圖1的通信介質(zhì)130對應(yīng)。
即，發(fā)送裝置760具有發(fā)送信號電極761、發(fā)送基準(zhǔn)電極762、以及發(fā)送部763，分別與圖1的發(fā)送信號電極111、發(fā)送基準(zhǔn)電極112、以及發(fā)送部113對應(yīng)。另外，接收裝置770具有接收信號電極771、接收基準(zhǔn)電極772、以及接收部773，分別與圖1的接收信號電極121、接收基準(zhǔn)電極122、以及接收部123對應(yīng)。
從而，設(shè)置成發(fā)送裝置760以及接收裝置770使發(fā)送信號電極761以及接收信號電極771接觸或者靠近作為通信介質(zhì)的人體780。發(fā)送基準(zhǔn)電極762以及接收基準(zhǔn)電極772，與空間接觸即可，因此，在周邊也不需要與大地的結(jié)合、或發(fā)送接收裝置(或者電極)彼此的結(jié)合。
圖25是說明實現(xiàn)通信系統(tǒng)750的其他例子的圖。在圖25中，接收裝置770，對人體780在腳心部接觸(或者靠近)，與安裝在人體780腕部的發(fā)送裝置760之間進(jìn)行通信。此時，設(shè)置成發(fā)送信號電極761和接收信號電極771接觸(或者靠近)作為通信介質(zhì)的人體780，并朝向空間設(shè)置有發(fā)送基準(zhǔn)電極762和接收基準(zhǔn)電極772。特別是，在將大地作為通信通路之一的現(xiàn)有技術(shù)中，是不可能實現(xiàn)的應(yīng)用例。
即，上述的通信系統(tǒng)750不需要物理的基準(zhǔn)點通路，就能夠?qū)崿F(xiàn)只利用通信信號傳遞通路的通信，因此，能夠提供不受利用環(huán)境制約的通信環(huán)境。
在上述的通信系統(tǒng)中，作為流經(jīng)通信介質(zhì)的信號的調(diào)制方式，如果在發(fā)送裝置和接收裝置兩者間能夠?qū)?yīng)，則沒有特別限制，可以根據(jù)通信系統(tǒng)整體系統(tǒng)特性來選擇最佳方式。具體地說，作為調(diào)制方式，可以是基帶、或者振幅調(diào)制、或者頻率調(diào)制的模擬信號，也可以是基帶、或者振幅調(diào)制、或者頻率調(diào)制、或者相位調(diào)制后的數(shù)字信號中的任意一個，或者多個混合。
并且，在以上的通信系統(tǒng)中，利用一個通信介質(zhì)，能夠執(zhí)行使多個通信成立的全雙工通信、或利用單一通信介質(zhì)的多個裝置間的通信等。
對實現(xiàn)這種多路通信的方法例子進(jìn)行說明。第一個是應(yīng)用擴展頻譜方式的方法。此時，在發(fā)送裝置和接收裝置間，事先相互規(guī)定頻帶寬度和特定時間序列代碼。而且，發(fā)送裝置在該頻帶寬度中根據(jù)時間序列代碼對原信號進(jìn)行頻率變化，擴展到整個頻帶體后進(jìn)行發(fā)送。接收裝置接收該擴展了的成分后，通過對該接收信號進(jìn)行積分來解碼接收到的信號。
說明根據(jù)頻率擴展得到的效果。根據(jù)香農(nóng)和哈特里的信道容量定理，下式成立。
式23C=B×log2(1+SN)[bps]---(23)]]>
在此，C[bps]表示信道容量，表示能夠流經(jīng)通信路的理論最大數(shù)據(jù)速率。B[Hz]表示信道帶寬。S/N表示信號對噪聲功率比(SN比)。并且，對上式進(jìn)行麥克勞林展開(マクロ一リン展開)，當(dāng)設(shè)S/N低時，上述式(23)能夠近似成下式(24)。
式24 由此，例如當(dāng)設(shè)S/N是噪聲層以下的水平時，變成S/N＜＜1，但是通過擴大信號帶寬B，就能夠?qū)⑿诺廊萘緾提高到期望的水平。
如果使時間序列代碼在每個通信路中不同、使頻率擴展動作不同，則由于沒有相互干涉地擴展頻率，不再有相互干擾，能夠同時進(jìn)行多個通信。
圖26是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。在圖26所示的通信系統(tǒng)800中，四個發(fā)送裝置810-1至810-4、五個接收裝置820-1至820-5使用擴展頻譜方式通過通信介質(zhì)830進(jìn)行多路通信。
發(fā)送裝置810-1，與圖1的發(fā)送裝置110對應(yīng)，具有發(fā)送信號電極811、發(fā)送基準(zhǔn)電極812，并且，作為與發(fā)送部113對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，具有原信號供給部813、乘法器814、擴展信號供給部815、以及放大器816。
原信號供給部813將作為擴展頻率前的信號的原信號提供給乘法器814。另外，擴展信號供給部815將用于擴展頻率的擴展信號提供給乘法器814。此外，該擴展信號的擴展方式中，作為代表方式，有直接序列方式(以下稱為DS方式)和頻率跳躍方式(以下稱為FH方式)兩種方法。DS方式使具有至少比原信號更高的頻率成分的上述時間序列代碼在乘法器814中進(jìn)行乘法運算，將該乘法運算結(jié)果加載到規(guī)定的載波上，在放大器815中放大后輸出。
另外，F(xiàn)H方式是如下的方法根據(jù)上述時間序列代碼使載波頻率變化作為擴展信號，通過乘法器814與由原信號供給部813供給的原信號進(jìn)行乘法運算，在放大器815中放大后輸出。放大器815的一個輸出，連接到發(fā)送信號電極811，另一個輸出連接到發(fā)送基準(zhǔn)電極812。
發(fā)送裝置810-2至發(fā)送裝置810-4也是同樣的結(jié)構(gòu)，由于能夠適用對上述的發(fā)送裝置810-1的說明，因此，省略其說明接收裝置820-1與圖1的接收裝置120對應(yīng)，具有接收信號電極821、接收基準(zhǔn)電極822，并且，作為與接收部123對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，具有放大器823、乘法器824、擴展信號供給部825、以及原信號輸出部826。
接收裝置820-1，首先根據(jù)本發(fā)明的方法復(fù)原電信號后，通過與發(fā)送裝置810-1相反的信號處理，復(fù)原原來的原信號(原信號供給部813供給的信號)。
根據(jù)該方式的頻譜表示在圖27。橫軸表示頻率，縱軸表示能量。頻譜841是固定頻率方式的譜，但是在特定頻率上集中能量。在該方式中，當(dāng)能量被降低到噪聲層843以下時，無法復(fù)原信號。另一方面，頻譜842表示擴展頻譜方式的譜，但是能量分散在寬的頻帶上。由于能夠認(rèn)為圖的長方形面積表示整體能量，因此，頻譜842的信號，盡管各頻率成分在噪聲層843以下，也能通過在頻帶全體上將能量積分來復(fù)原原來的信號，從而能夠進(jìn)行通信。
通過使用上述的擴展頻譜方式進(jìn)行通信，通信系統(tǒng)800如圖26所示，能夠利用相同的通信介質(zhì)830同時進(jìn)行通信。在圖26中，通路831至通路835表示通信介質(zhì)830上的通信通路。另外，通過使用擴展頻譜方式，通信系統(tǒng)800能夠進(jìn)行如通路831和通路832所示的多對一通信、或多對多通信。
第二個是應(yīng)用頻率分割方式的方法，頻率分割方式在發(fā)送裝置和接收裝置間相互決定頻帶寬度，將它進(jìn)一步分割為多個區(qū)域。此時，發(fā)送裝置(或者接收裝置)，或按照特定的頻帶分配規(guī)則進(jìn)行頻帶的分配，或檢測通信開始時空的頻帶，根據(jù)該檢測結(jié)果進(jìn)行頻帶的分配。
圖28是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。在圖28所示的通信系統(tǒng)850中，四個發(fā)送裝置860-1至860-4、五個接收裝置870-1至870-5使用頻率分割方式進(jìn)行通過通信介質(zhì)880的多路通信。
發(fā)送裝置860-1與圖1的發(fā)送裝置110對應(yīng)，具有發(fā)送信號電極861、發(fā)送基準(zhǔn)電極862，并且，作為與發(fā)送部113對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，具有與原信號供給部863、乘法器864、頻率可變型振蕩源865、以及放大器866。
由頻率可變型振蕩源865生成的具有特定頻率成分的振蕩信號，在乘法器864中與由原信號供給部863供給的原信號進(jìn)行乘法運算，在放大器866中放大后輸出(設(shè)進(jìn)行適當(dāng)濾波)。放大器866的一個輸出連接到發(fā)送信號電極861，另一個輸出連接到發(fā)送基準(zhǔn)電極862。
發(fā)送裝置860-2至發(fā)送裝置860-4也是同樣的結(jié)構(gòu)，由于能夠適用對上述的發(fā)送裝置860-1的說明，因此，省略其說明接收裝置870-1與圖1的接收裝置120對應(yīng)，具有接收信號電極871、接收基準(zhǔn)電極872，并且，作為與接收部123對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，具有放大器873、乘法器874、頻率可變型振蕩源875、以及原信號輸出部876。
接收裝置870-1，首先根據(jù)本發(fā)明的方法復(fù)原電信號后，通過與發(fā)送裝置860-1相反的信號處理，復(fù)原原來的原信號(原信號供給部863供給的信號)。
根據(jù)該方式的頻譜的例子表示在圖29中。橫軸表示頻率，縱軸表示能量。此外，在此，為了說明方便，如圖29所示，表示了將整個頻帶寬度890(BW)分割為五個帶寬891至895(FW)的例子。這樣分割的各頻帶，被利用在相互不同的通信通路的通信中。即，通信系統(tǒng)850的發(fā)送裝置860(接收裝置870)，通過利用每個通信通路都不同的頻帶，如圖28所示，抑制相互的干擾，在一個通信介質(zhì)880中能夠同時進(jìn)行多個通信。在圖28中，通路881至通過885表示了通信介質(zhì)880上的通信通路。另外，通過使用頻率分割方式，通信系統(tǒng)850還能夠進(jìn)行通路881和通路882所示的多對一通信、多對多通信。
此外，在此，說明了通信系統(tǒng)850(發(fā)送裝置860或者接收裝置870)將整個帶寬890分割為五個帶寬891至895，但是分割數(shù)是幾個都可以，也可以使各帶寬大小相互不同。
第三個是應(yīng)用了時間分割方式的方法，時間分割方式在發(fā)送裝置和接收裝置間相互將通信時間分割為多個的方式。此時，發(fā)送裝置(或者接收裝置)，或按照特定的時間分割規(guī)則進(jìn)行通信時間的分割，或檢測通信開始時空著的時間區(qū)域，并根據(jù)該檢測結(jié)果進(jìn)行通信時間的分割。
圖30是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。在圖30所示的通信系統(tǒng)900中，四個發(fā)送裝置910-1至910-4、五個接收裝置920-1至920-5使用時間分割方式進(jìn)行通過通信介質(zhì)930的多路通信。
發(fā)送裝置910-1與圖1的發(fā)送裝置110對應(yīng)，具有發(fā)送信號電極911、發(fā)送基準(zhǔn)電極912，并且，作為與發(fā)送部113對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，具有時間控制部913、乘法器914、振蕩源915、以及放大器916。
由時間控制部913在規(guī)定時間輸出原信號。乘法器914將原信號、和由振蕩源915供給的振蕩信號進(jìn)行乘法運算，從放大器916輸出(設(shè)進(jìn)行適當(dāng)濾波)。放大器916的一個輸出連接到發(fā)送信號電極911，另一個連接到發(fā)送基準(zhǔn)電極912。
發(fā)送裝置910-2至發(fā)送裝置910-4也是相同結(jié)構(gòu)，由于能夠適用對上述的發(fā)送裝置910-1的說明，因此，省略其說明。
接收裝置920-1與圖1的接收裝置120對應(yīng)，具有接收信號電極921、接收基準(zhǔn)電極922，并且，作為與接收部123對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，具有放大器923、乘算器24、信號發(fā)生源925、以及原信號輸出部926。
接收裝置920-1，首先根據(jù)本發(fā)明的方法復(fù)原電信號后，根據(jù)與發(fā)送裝置920-1相反的信號處理，復(fù)原原來的原信號(時間控制部913供給的原信號)。
根據(jù)該方式的時間軸上的頻譜的例子表示在圖31中。橫軸表示時間，縱軸表示能量。此外，在此，為了說明的方便，表示出五個時間區(qū)域941至945，但是實際上時間區(qū)域，在這之后也同樣繼續(xù)。這樣分割的各時間區(qū)域，被利用在相互不同的通信通路的通信中。即，通信系統(tǒng)900的發(fā)送裝置910(接收裝置920)，通過在每個通信通路都不同的時間區(qū)域中進(jìn)行通信，如圖30所示，抑制相互的干擾，在一個通信介質(zhì)930中能夠同時進(jìn)行多個通信。在圖30中，通路931至通路935表示了通信介質(zhì)930上的通信通路。另外，通過使用時間分割方式，通信系統(tǒng)900還能夠進(jìn)行如通路931和通路932所示的多對一通信、多對多通信。
此外，在此，也可以使通信系統(tǒng)900(發(fā)送裝置910或者接收裝置920)分割的各時間帶的時間寬度大小相互不同。
并且，作為上述以外的方法，也可以組合從第一個到第三個通信方式中的兩個以上。
發(fā)送裝置以及接收裝置能夠同時與多個其他裝置進(jìn)行通信，在特定應(yīng)用程序中特別重要。例如，能夠使用在如下的便利的用途上設(shè)想應(yīng)用到交通工具的車票上時，攜帶了具有定期車票的裝置A和具有數(shù)字貨幣功能的裝置B的使用者利用自動檢票機時，通過使用如上述的方式，能夠同時與裝置A以及裝置B進(jìn)行通信，例如，當(dāng)利用區(qū)間還包含定期車票以外的區(qū)間時，從裝置B的電子貨幣中扣除不足金額部分。
關(guān)于在上述的發(fā)送裝置和接收裝置間的通信中執(zhí)行的通信處理流程，以圖1的通信系統(tǒng)100的發(fā)送裝置110和接收裝置120的通信情況為例，參照圖32的流程圖進(jìn)行說明。
發(fā)送裝置110的發(fā)送部113，在步驟S11中，產(chǎn)生成為發(fā)送對象的信號，在步驟S12中，將該產(chǎn)生的信號通過發(fā)送信號電極111發(fā)送到通信介質(zhì)130。當(dāng)發(fā)送信號時，發(fā)送裝置的發(fā)送部113結(jié)束通信處理。由發(fā)送裝置110發(fā)送的信號，通過通信介質(zhì)130供給接收裝置120。接收裝置120的接收部123，在步驟S21中，通過接收信號電極121接收該信號，在步驟S22中輸出該接收到的信號。輸出接收到的信號的接收部123結(jié)束通信處理。
如上所述，發(fā)送裝置110以及接收裝置120，無需使用基準(zhǔn)電極構(gòu)筑閉合回路，只通過信號電極來發(fā)送接收信號就能夠不受環(huán)境影響而容易地進(jìn)行穩(wěn)定的通信處理。此外，通信處理的結(jié)構(gòu)簡單化，因此，通信系統(tǒng)100能夠容易地并用調(diào)制、編碼、加密、或者多路復(fù)用等多種通信方式。
此外，在以上的通信系統(tǒng)中，說明了發(fā)送裝置和接收裝置為分體的結(jié)構(gòu)，但是不限于此，也可以使其使用具有上述的發(fā)送裝置和接收裝置兩者功能的發(fā)送接收裝置來構(gòu)筑通信系統(tǒng)。
圖33是表示應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的其他結(jié)構(gòu)例的圖。
在圖33中，通信系統(tǒng)950具有發(fā)送接收裝置961、發(fā)送接收裝置962、以及通信介質(zhì)130。通信系統(tǒng)950，是發(fā)送接收裝置961和發(fā)送接收裝置962通過通信介質(zhì)130雙方向發(fā)送接收信號的系統(tǒng)。
發(fā)送接收裝置961具有與圖1的發(fā)送裝置110相同的發(fā)送部110、與接收裝置120相同的接收部120兩者的結(jié)構(gòu)。即，發(fā)送接收裝置961具有發(fā)送信號電極111、發(fā)送基準(zhǔn)電極112、發(fā)送部113、接收信號電極121、接收基準(zhǔn)電極122、以及接收部123。
即，發(fā)送接收裝置961，使用發(fā)送部110通過通信介質(zhì)130發(fā)送信號，使用接收部120通過通信介質(zhì)130接收供給的信號。如上所述，可在本發(fā)明的通信方式中進(jìn)行多路復(fù)用通信，因此，在此時的發(fā)送接收裝置961中，也可以同時(使得時間上重疊)進(jìn)行發(fā)送部110的通信和接收部120的通信。
發(fā)送接收裝置962具有與發(fā)送接收裝置961相同的結(jié)構(gòu)，相同地進(jìn)行動作，因此，省略其說明。即發(fā)送接收裝置961和發(fā)送接收裝置962以相互相同的方法通過通信介質(zhì)130雙方向地進(jìn)行通信。
由此，通信系統(tǒng)950(發(fā)送接收裝置961以及發(fā)送接收裝置962)，能夠容易地實現(xiàn)不受利用環(huán)境制約的雙向通信。
此外，該發(fā)送接收裝置961及發(fā)送接收裝置962的情況也與參照圖23說明的發(fā)送裝置及接收裝置的情況相同，當(dāng)然也可以將發(fā)送信號電極及接收信號電極與通信介質(zhì)電連接(設(shè)為接點741或接點742)。另外，上面對發(fā)送信號電極111、發(fā)送基準(zhǔn)電極112、接收信號電極121及接收基準(zhǔn)電極122作為相互分開的個體而構(gòu)成進(jìn)行了說明，但是，不限于此，例如，也可以由一個電極構(gòu)成發(fā)送信號電極111和接收信號電極121，另外，還可以由一個電極構(gòu)成發(fā)送基準(zhǔn)電極112和接收基準(zhǔn)電極122(發(fā)送部113及接收部123共用信號電極或基準(zhǔn)電極)。
此外，上面，說明了應(yīng)用本發(fā)明的通信系統(tǒng)的各裝置(發(fā)送裝置、接收裝置、及通信裝置)各裝置的基準(zhǔn)電位與基準(zhǔn)電極連接。但是，不限于此，例如，也可以由根據(jù)相位相互不同的二個信號進(jìn)行動作的差動電路構(gòu)成，也可以通過將差動電路的一個信號連接到信號電極在通信介質(zhì)中傳輸，將差動電路的另一個信號連接到基準(zhǔn)電極進(jìn)行信息的傳輸。
下面說明應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)。圖34是表示與應(yīng)用了本發(fā)明的通信系統(tǒng)的一實施方式有關(guān)的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖34所示的通信系統(tǒng)1000是各設(shè)備通過人體進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)，不需要如上所述的使用基準(zhǔn)電極構(gòu)筑閉合電路，只要通過信號電極發(fā)送接收信號，就可以不受環(huán)境的影響、進(jìn)行穩(wěn)定的通信處理。
在圖34中，通信系統(tǒng)1000具備讀寫器1001；用戶設(shè)備(以下稱為UD)1002至UD1004。讀寫器1001與UD1002至UD1004通過例如人體等由導(dǎo)電體、電介質(zhì)構(gòu)成的通信介質(zhì)進(jìn)行通信。
讀寫器1001具備通信部1011，進(jìn)行與通信有關(guān)的處理；基準(zhǔn)電極1012及信號電極1013，用于發(fā)送接收信號；服務(wù)提供部1014，進(jìn)行與提供給具有UD的用戶的服務(wù)相關(guān)的處理。該通信系統(tǒng)1000是通過與圖1的通信系統(tǒng)100相同的方法進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)。通信部1011例如與發(fā)送部113、接收部123對應(yīng)，基準(zhǔn)電極1012例如與發(fā)送基準(zhǔn)電極112、接收基準(zhǔn)電極122對應(yīng)，信號電極1013例如與發(fā)送信號電極111、接收信號電極121對應(yīng)。即，在信號電極1013與通信介質(zhì)之間形成的靜電電容大于在基準(zhǔn)電極1012與通信介質(zhì)之間形成的靜電電容。
另外，在圖34中，用戶1021具備UD1002，用戶1022具備UD1003，用戶1023具有UD1004。UD1002至UD1004分別是通過與圖1的通信系統(tǒng)100相同的方法與讀寫器1001進(jìn)行通信的設(shè)備。
讀寫器1001的通信部1011通過位于設(shè)置在地面上的信號電極1013上的用戶1021～用戶1023的人體等，與UD1002～UD1004進(jìn)行通信。另外，UD1002～UD1004分別具有固有的識別信息，通信部1011使用這些識別信息確定通信對方(發(fā)送接收信號的對方)。在圖34中，該識別信息是4比特的二進(jìn)位數(shù)信息，UD1002的識別信息的值是“0001”，UD1003的識別信息的值是“1111”，UD1004的識別信息的值是“1010”。該識別信息只要其值對每個設(shè)備是不同的值，則可以是任何內(nèi)容，比特數(shù)也是任意的。
服務(wù)提供部1014控制通信部1011，通信部1011通過與UD1002～UD1004進(jìn)行通信，向信號電極1013上的用戶1021～用戶1023提供規(guī)定的服務(wù)。
另外，在圖34中，說明了利用1臺讀寫器和3臺UD構(gòu)成的情況，但這些設(shè)備的數(shù)量是任意的。另外，基準(zhǔn)電極1012和信號電極1013的數(shù)量和大小也是任意的。并且，作為通信系統(tǒng)1000，既可以是1個用戶具有多個UD，也可以是多個用戶具有一個UD。但是，例如在UD和用戶的數(shù)量、位置的關(guān)系違反服務(wù)提供部1014提供的服務(wù)規(guī)則時，有時不能提供該服務(wù)。
如上所述，讀寫器1001使用UD1002～UD1004的識別信息，對于它們相互獨立進(jìn)行通信，由此向它們提供服務(wù)，但是，為此首先需要確定位于可通信的范圍內(nèi)的UD。也就是說，例如在圖34的情況下，為了與讀寫器1001進(jìn)行通信，UD必須佩戴在(接觸或靠近)位于信號電極1013上的用戶上，但由于用戶可以任意地移動位置，所以可與讀寫器1001通信的UD不固定。因此，讀寫器1001的通信部1011為了與UD進(jìn)行通信，首先檢索當(dāng)前處于可通信狀態(tài)的UD(獲取UD的識別信息)。
圖35是用于說明讀寫器1001獲取UD的識別信息時的處理流程的例子的時序圖。另外，在以下的說明中為了方便，假設(shè)在讀寫器1001的信號電極1013上存在佩戴UD1002的用戶1021、佩戴UD1003的用戶1022、和佩戴UD1004的用戶1023。
如圖35的步驟S101所示，首先為了區(qū)分前次的處理和此次的處理，讀寫器1001待機規(guī)定的時間。然后，在步驟S102中，讀寫器1001通過廣播向信號電極1013上的UD發(fā)送請求識別信息(ID(IDentification))的ID請求(發(fā)送給不特定的多個)。UD1002～UD1004分別如步驟S111、步驟S121、步驟S131所示，獲取該廣播的ID請求。
當(dāng)獲取ID請求時，UD1002～UD1004分別把各自的ID逐個比特地發(fā)送給讀寫器1001。在該ID的發(fā)送處理中沒有設(shè)置時隙，如圖35所示，UD1002～UD1004的各比特的發(fā)送定時彼此大致相同。也就是說，如步驟S112、步驟S122、以及步驟S132所示，UD1002～UD1004以彼此大致相同的定時向讀寫器1001發(fā)送ID的第1比特(1st bit)。
此時，如圖35所示，UD1002發(fā)送值“0”，UD1003和UD1004發(fā)送值“1”，所以讀寫器1001被提供不同的兩個值的信號，產(chǎn)生信號沖突(Collision)。
UD1002～UD1004分別發(fā)送1比特的信息，并且檢測在此時的通信介質(zhì)(用戶)上傳輸?shù)男盘?，根?jù)該值檢測沖突的產(chǎn)生。也就是說，具體情況將在后面敘述，在檢測出與自己發(fā)送的信號的值不同的值時，UD1002～UD1004判斷為產(chǎn)生了沖突。并且，例如在產(chǎn)生沖突時發(fā)送了值“0”的設(shè)備，停止其后的比特的發(fā)送。在圖35的例子的情況下，在“第1比特”產(chǎn)生沖突，此時發(fā)送了值“0”的(步驟S112)UD1002停止“第2比特”以后的比特的發(fā)送處理。
并且，讀寫器1001的通信部1011也同樣檢測在此時的通信介質(zhì)(用戶)上傳輸?shù)男盘?，根?jù)該值檢測沖突的產(chǎn)生。并且，在判斷為產(chǎn)生了沖突時，與實際已接收的信號的值無關(guān)，如圖35的步驟S103所示，接收到值“1”。
然后，UD1003和UD1004如圖35中的步驟S123和步驟S133所示，分別發(fā)送ID的“第2比特”。由于此時也在發(fā)送彼此不同的值，所以產(chǎn)生沖突。因此，發(fā)送了值“0”的UD1004停止ID的“第3比特”以后的發(fā)送。并且，讀寫器1001由于產(chǎn)生了信號沖突，與實際已接收的信號的值無關(guān)，如圖35中的步驟S104所示，接收到值“1”。
然后，在此之前沒有停止ID的發(fā)送的UD1003如圖35的步驟S124和步驟S125所示，依次發(fā)送ID的“第3比特”和“第4比特”。由于此時其他設(shè)備沒有發(fā)送信號，所以不會產(chǎn)生沖突。因此，讀寫器1001接收UD1004發(fā)送的值(步驟S105和步驟S106)。
也就是說，在圖35的情況下，讀寫器1001可以接收UD1003的ID。因此，可以抑制當(dāng)設(shè)置了時隙時發(fā)生的不需要的待機時間的產(chǎn)生，所以讀寫器1001可以更快速地獲取UD的ID。
另外，讀寫器1001通知UD1003已獲取ID以使其不響應(yīng)ID請求，然后再次重復(fù)進(jìn)行ID請求等上述的處理，從而還可以獲取UD1002和UD1004的ID。
此外，在圖35中說明了當(dāng)產(chǎn)生沖突時停止輸出了值“0”的UD的其后的比特輸出，但是當(dāng)然也可以在產(chǎn)生沖突時停止輸出了值“1”的UD的其后的比特輸出。并且，UD既可以一面發(fā)送1比特ID一面同時檢測在通信介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?，也可以在發(fā)送1比特ID后檢測在通信介質(zhì)上傳輸?shù)男盘枴?br> 此外，沖突產(chǎn)生的判斷根據(jù)接收到的信號中是否包含表示值“0”的特征和表示值“1”的特征雙方(包含表示沖突產(chǎn)生的特征)來進(jìn)行，該特征根據(jù)各設(shè)備對應(yīng)的調(diào)制方式而不同。例如，在ID被FM調(diào)制方式調(diào)制并發(fā)送的情況下，讀寫器1001和UD1002～UD1004在接收信號中包含表示值“0”的頻率成分和表示值“1”的頻率成分雙方時，判斷為產(chǎn)生了沖突。
此時，例如在UD1002～UD1004全部發(fā)送了“0”時，接收到的信號中只包含表示值“0”的特征。相反，在UD1002～UD1004全部發(fā)送了“1”時，接收到的信號中只包含表示值“1”的特征。也就是說，在所有的UD發(fā)送了彼此相同的值時，讀寫器1001和UD1002～UD1004判斷為沒有產(chǎn)生沖突。
但是，換句話說，此時由于任何UD都發(fā)送相同的值，所以讀寫器1001可以接收該值作為正確ID的1比特部分的值。
下面，說明各設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)。
圖36是說明圖34的讀寫器1001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
在圖36中，讀寫器1001的通信部1011具有通信控制部1031，進(jìn)行通信的控制處理；發(fā)送接收部1032，連接在基準(zhǔn)電極1012、信號電極1013上，通過信號電極1013發(fā)送接收信號。通信控制部1031控制發(fā)送接收部1032的信號的發(fā)送接收，與UD1002～UD1004進(jìn)行通信。
通信控制部1031具有通信對方確定部1041、ID保持部1042、以及通信對方特定通信處理部1043。通信對方確定部1041進(jìn)行確定可通信的UD(獲取UD的識別信息)的處理。ID保持部1042例如由RAM(Random Access Memory隨機存取存儲器)、快閃存儲器、或硬盤等的記錄介質(zhì)構(gòu)成，保存通過通信對方確定部1041獲取的ID。通信對方特定通信處理部1043使用保持在該ID保持部1042中的UD的ID，進(jìn)行與針對特定的UD的通信相關(guān)的控制處理。例如，通信對方特定通信處理部1043被服務(wù)提供部1014控制，控制與服務(wù)提供部1014提供服務(wù)的用戶對應(yīng)的UD的通信處理。
通信對方確定部1041具有控制部1051；ID回答請求處理部1052；ID回答獲取處理部1053；沖突判斷部1054；值設(shè)定部1055；ID登記處理部1056、以及定時器1057。
控制部1051根據(jù)由定時器1057提供的時間信息，執(zhí)行用于確定通信對方(獲取識別信息)的處理中的控制處理。ID回答請求處理部1052控制發(fā)送接收部1032，通過廣播向可通信的UD發(fā)送請求發(fā)送ID的請求信息(發(fā)送給不特定的多個)。
ID回答獲取處理部1053控制發(fā)送接收部1032，進(jìn)行獲取根據(jù)由ID回答請求處理部1052的處理發(fā)送的請求而提供的信息即ID回答的處理。在該ID回答中包含1比特部分的發(fā)送源UD的ID。
沖突判斷部1054在通過ID回答獲取處理部1053的控制處理接收到ID回答時，判斷是否產(chǎn)生了沖突。在通過沖突判斷部1054判斷為產(chǎn)生了沖突時，值設(shè)定部1055設(shè)定特定的值作為所接收到的值。例如，無論通過ID回答獲取處理部1053接收到的ID回答中所包含的值是“0”還是“1”，當(dāng)通過沖突判斷部1054判斷為產(chǎn)生了沖突時，值設(shè)定部1055把ID回答獲取處理部1053所接收到的值設(shè)定為“1”。
ID登記處理部1056把通過以上控制得到的ID提供給ID保持部1042進(jìn)行保持。
圖37是說明圖34的UD1002的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
在圖37中，UD1002具有進(jìn)行與通信相關(guān)的處理的通信部1101；用于發(fā)送接收信號的基準(zhǔn)電極1102和信號電極1103；以及進(jìn)行與由讀寫器1001提供的服務(wù)相關(guān)的處理的服務(wù)處理部1104。
通信部1101例如對應(yīng)圖1中的發(fā)送部113和接收部123，基準(zhǔn)電極1102例如對應(yīng)圖1中的發(fā)送基準(zhǔn)電極112和接收基準(zhǔn)電極122，信號電極1103例如對應(yīng)圖1中的發(fā)送信號電極111和接收信號電極121。也就是說，形成于信號電極1103和通信介質(zhì)之間的靜電電容，大于形成于基準(zhǔn)電極1102和通信介質(zhì)之間的靜電電容。
通信部1101具有通信控制部1111，進(jìn)行通信的控制處理；發(fā)送接收部1112，連接在基準(zhǔn)電極1102和信號電極1103上，通過信號電極1103發(fā)送接收信號。通信控制部1111控制發(fā)送接收部1112的信號的發(fā)送接收，與讀寫器1001進(jìn)行通信。
通信控制部1111具有ID回答請求響應(yīng)部1121、通信對方特定通信處理部1122以及ID保持部1123。ID回答請求響應(yīng)部1121控制針對請求由讀寫器1001提供的ID的請求信息即ID回答請求的通信處理。通信對方特定通信處理部1122使用保持在ID保持部1123中的UD1002的ID，進(jìn)行讀寫器1001指定UD1002作為通信對方時的與通信相關(guān)的控制處理。例如，通信對方特定通信處理部1122被服務(wù)處理部1104控制，控制如下的通信處理，即獲取與由讀寫器1001提供的服務(wù)的相關(guān)的信息，或者把針對該信息的響應(yīng)提供給讀寫器1001。ID保持部1123例如由RAM、ROM(Read OnlyMemory只讀存儲器)、快閃存儲器、或硬盤等記錄介質(zhì)構(gòu)成，保持UD1002的ID。
ID回答請求響應(yīng)部1121具有控制部1131、ID回答請求獲取處理部1132、比特單位控制ID回答處理部1133、以及定時器1134。
控制部1131根據(jù)由定時器1134提供的時間信息，控制ID回答請求獲取處理部1132和比特單位控制ID回答處理部1133，執(zhí)行針對ID回答請求的響應(yīng)處理。ID回答請求獲取處理部1132被控制部1131控制，通過發(fā)送接收部1112獲取由讀寫器1001發(fā)送的ID回答請求。對于由ID回答請求獲取處理部1132獲取的ID回答請求，比特單位控制ID回答處理部1133控制發(fā)送接收部1112，如參照圖35說明的那樣，進(jìn)行以比特為單位控制ID回答的發(fā)送的處理。
圖38是表示比特單位控制ID回答處理部1133的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
在圖38中，比特單位控制ID回答處理部1133具有ID獲取部1141、比特輸出部1142、信號檢測部1143、沖突判斷部1144、以及輸出控制部1145。
ID獲取部1141獲取保持在ID保持部1123中的UD1002的ID，將其提供給比特輸出部1142。當(dāng)由ID獲取部1141提供ID時，比特輸出部1142把該ID作為ID回答逐個比特地提供給發(fā)送接收部1112。發(fā)送接收部1112通過用戶1021將該ID回答發(fā)送給讀寫器1001。并且，比特輸出部1142將該輸出的值提供給沖突判斷部1144。
在比特輸出部1142輸出ID回答時，信號檢測部1143檢測通過發(fā)送接收部1112在通信介質(zhì)中傳送的信號即ID回答，把該信號(ID回答)的值提供給沖突判斷部1144。
沖突判斷部1144比較由比特輸出部1142提供的值和由信號檢測部1143提供的值，根據(jù)該比較結(jié)果判斷是否產(chǎn)生了沖突。并且，沖突判斷部1144把該判斷結(jié)果提供給輸出控制部1145。即，在信號檢測部1143中檢測出的信號值與由比特輸出部1142提供的值不同時，沖突判斷部1144判斷為產(chǎn)生了沖突，向輸出控制部1145通知該情況。這個時候，沖突判斷部1144還向輸出控制部1145通知此時的比特輸出部1142的輸出值。
另外，當(dāng)在信號檢測部1143中檢測出的信號值與由比特輸出部1142提供的值一致時，沖突判斷部1144向輸出控制部1145通知該情況。
輸出控制部1145根據(jù)由沖突判斷部1144提供的判斷結(jié)果，控制比特輸出部1142的ID輸出處理。即，當(dāng)在沖突判斷部1144中判斷為產(chǎn)生了沖突、且此時由比特輸出部1142輸出的ID的值為“0”時，輸出控制部1145控制比特輸出部1142，停止ID的輸出。
此外，UD1003和UD1004也具有與UD1002相同的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行相同的處理。即，圖37和圖38所示的UD1002的結(jié)構(gòu)以及參照這些附圖進(jìn)行的上述說明，可以適用于UD1003和UD1004任一方。因此，省略UD1003和UD1004的說明。
下面，說明由各設(shè)備執(zhí)行的、用于實現(xiàn)參照圖35說明的一例的由讀寫器1001獲取可通信的UD的識別信息(ID)的處理流程的處理。
首先，參照圖39的流程圖說明由讀寫器1001執(zhí)行的通信對方確定處理。
例如在服務(wù)提供部1014沒有進(jìn)行提供服務(wù)的處理時等，讀寫器1001的通信部1011的通信對方確定部1041以規(guī)定的定時重復(fù)執(zhí)行通信對方確定處理。
在步驟S151中，當(dāng)開始通信對方確定處理時，通信對方確定部1041的控制部1051待機規(guī)定時間，然后控制ID回答請求處理部1052，使處理進(jìn)入步驟S152。在步驟S152中，ID回答請求處理部1052控制發(fā)送接收部1032，通過廣播向UD發(fā)送ID回答請求(發(fā)送給不特定的多個)。當(dāng)結(jié)束步驟S152的處理時，ID回答請求處理部1052通知控制部1051處理結(jié)束?？刂撇?051當(dāng)接收到該通知時控制ID回答獲取處理部1053，使處理進(jìn)入步驟S153。在步驟S153中，ID回答獲取處理部1053控制發(fā)送接收部1032，開始獲取由UD發(fā)送的ID回答的ID回答獲取處理。
在步驟S154中，開始了ID回答獲取處理的ID回答獲取處理部1053通過ID回答獲取處理，判斷作為ID回答是否已獲取1比特的ID，在判斷為已獲取時，把該ID回答提供給沖突判斷部1054，使處理進(jìn)入步驟S155。在步驟S155中，沖突判斷部1054進(jìn)行沖突判斷。具體來說，在由ID回答獲取處理部1053提供的ID回答具有“0”和“1”雙方的特征時，沖突判斷部1054判斷為產(chǎn)生了沖突。在步驟S156中，沖突判斷部1054根據(jù)該判斷結(jié)果判斷是否產(chǎn)生了沖突，當(dāng)判斷為產(chǎn)生了沖突時，向值設(shè)定部1055通知該情況，使處理進(jìn)入步驟S157。在步驟S157中，值設(shè)定部1055控制ID回答獲取處理部1053，把作為ID回答獲取的比特的值設(shè)為“1”，使處理進(jìn)入步驟S158。
此外，在步驟S154中，在判斷為ID回答獲取處理部1053沒有獲取ID回答、并且沒有獲取1比特的ID時，省略步驟S155～步驟S157的處理，使處理進(jìn)入步驟S158。另外，在步驟S156中，當(dāng)判斷為沒有產(chǎn)生沖突時，沖突判斷部1054向ID回答獲取處理部1053通知該情況，使處理進(jìn)入步驟S158。
在步驟S158中，控制ID回答獲取處理部1053的控制部1051，根據(jù)由定時器1057提供的時間信息，判斷ID回答獲取期間是否已結(jié)束，當(dāng)判斷為沒有結(jié)束時，使處理返回步驟S154，重復(fù)其后的處理。即，控制部1051和ID回答獲取處理部1053至值設(shè)定部1055通過重復(fù)步驟S154～步驟S158的處理，逐個比特地獲取UD的ID。
在步驟S158中，當(dāng)判斷為ID回答獲取期間已結(jié)束時，控制部1051使處理進(jìn)入步驟S159。在步驟S159中，控制部1051判斷通過ID回答獲取處理部1053的ID回答獲取處理是否獲取了ID，在判斷為已獲取時，把該ID提供給ID登記處理部1056，使處理進(jìn)入步驟S160。在步驟S160中，ID登記處理部1056把該獲取的ID提供給ID保持部1042進(jìn)行保持，并作為可通信的UD的ID進(jìn)行登記。當(dāng)ID登記處理部1056結(jié)束步驟S160的處理時，控制部1051結(jié)束通信對方確定處理。
另外，在步驟S159中，當(dāng)判斷為沒有獲取ID時，控制部1051省略步驟S160的處理，結(jié)束通信對方確定處理。
此外，在以上的例子中，在步驟S157中值設(shè)定部1055把所獲取的比特的值設(shè)定為“1”，但這對應(yīng)于沖突產(chǎn)生時輸出了值“0”的UD停止其后的ID發(fā)送的情況，例如，在沖突產(chǎn)生時輸出了值“1”的UD停止其后的ID發(fā)送的情況下，在步驟S157中，值設(shè)定部1055把所獲取的比特的值設(shè)定為“0”。
下面，參照圖40的流程圖，說明對應(yīng)這種讀寫器1001的處理，由UD1002～UD1004執(zhí)行的ID回答請求響應(yīng)處理。此外，以下只說明UD1002執(zhí)行的情況。UD1002～UD1004彼此執(zhí)行相同的處理，因此對于UD1003和UD1004執(zhí)行的處理，由于和UD1002時相同，所以省略說明。
UD1002的通信控制部1111的ID回答請求響應(yīng)部1121，以規(guī)定的定時，定期或不定期地重復(fù)執(zhí)行ID回答請求響應(yīng)處理。
當(dāng)ID回答請求響應(yīng)處理開始時，首先在步驟S181中，ID回答請求獲取處理部1132受理ID回答請求。在步驟S182中，控制部1131控制ID回答請求獲取處理部1132，判斷ID回答請求獲取處理部1132是否已獲取ID回答請求。當(dāng)判斷為已獲取時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S183。在步驟S183中，比特單位控制ID回答處理部1133執(zhí)行比特單位控制ID回答處理。比特單位控制ID回答處理的具體情況將在后面敘述。當(dāng)結(jié)束以比特為單位控制ID回答的比特單位控制ID回答處理時，比特單位控制ID回答處理部1133結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。另外，在步驟S182中，當(dāng)判斷為沒有獲取ID回答請求時，控制部1131省略步驟S183的處理，結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
下面，參照圖41的流程圖，說明在圖40的步驟S183中執(zhí)行的比特單位控制ID回答處理。
當(dāng)開始比特單位控制ID回答處理時，在步驟S201中，ID獲取部1141通過ID保持部1123獲取ID，把該ID提供給比特輸出部1142，使處理進(jìn)入步驟S202。在步驟S202中，比特輸出部1142當(dāng)獲取ID時，按照規(guī)定的順序抽取該ID的1比特，把該抽取的值作為ID回答通過發(fā)送接收部1112輸出。例如，比特輸出部1142從ID的上位比特向下位比特依次逐個比特地抽取，并提供給發(fā)送接收部1112進(jìn)行輸出。另外，此時，比特輸出部1142也把輸出的ID回答的值提供給沖突判斷部1144。當(dāng)輸出ID回答時，比特輸出部1142使處理進(jìn)入步驟S 203。
在步驟S203中，信號檢測部1143控制發(fā)送接收部1112，檢測在通信介質(zhì)即用戶1021中傳送的傳送信號。也就是說，在步驟S202中，信號檢測部1143不僅檢測比特輸出部1142輸出的信號，也檢測包括讀寫器1001、UD1003和UD1004其他設(shè)備輸出的信號在內(nèi)的、在用戶1021中傳送的傳送信號，把該信號值提供給沖突判斷部1144，使處理進(jìn)入步驟S204。
在步驟S204中，沖突判斷部1144比較由比特輸出部1142提供的值和由信號檢測部1143提供的值，根據(jù)該比較結(jié)果判斷沖突(信號沖突)的產(chǎn)生。當(dāng)從其他設(shè)備輸出與比特輸出部1142輸出的信號值不同的值的信號時，在用戶1021上傳送的傳送信號的值與比特輸出部1142輸出的信號值不同。或者，在比特輸出部1142輸出的值中混雜著“0”和“1”的雙方信號。也就是說，在用戶1021上傳送的傳送信號的值與比特輸出部1142輸出的信號值不同時，產(chǎn)生沖突。因此，沖突判斷部1144通過比較由比特輸出部1142提供的值和由信號檢測部1143提供的值，判斷沖突的產(chǎn)生。
在步驟S205中，根據(jù)該判斷結(jié)果，當(dāng)沖突判斷部1144判斷為產(chǎn)生了沖突時，把此時的比特輸出部1142輸出的信號值(即，ID的1比特部分的值)提供給輸出控制部1145，并且使處理進(jìn)入步驟S206。在步驟S206中，輸出控制部1145判斷該提供的輸出值是否為“0”，當(dāng)判斷為“0”時，使處理進(jìn)入步驟S207，控制比特輸出部1142，停止ID回答的輸出。
當(dāng)結(jié)束步驟S207的處理時，輸出控制部1145使處理進(jìn)入步驟S208。另外，在步驟S205中判斷為沒有產(chǎn)生沖突時，沖突判斷部1144使處理進(jìn)入步驟S208。并且，在步驟S206中，當(dāng)判斷為輸出值是“1”時，輸出控制部1145使處理進(jìn)入步驟S208。
在步驟S208中，比特輸出部1142判斷ID回答輸出是否已完成，在判斷為還存在未發(fā)送的比特、ID回答輸出沒有完成時，使處理返回步驟S202，重復(fù)其后的處理。另外，在步驟S208中，當(dāng)判斷為輸出ID的所有比特、已完成ID回答輸出時，比特輸出部1142結(jié)束比特單位控制ID回答處理，使處理返回圖40的步驟S183，結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
如上所述，UD1002～UD1004分別在ID輸出時逐個比特地確認(rèn)沖突的產(chǎn)生，在產(chǎn)生沖突時停止輸出了規(guī)定值的UD的ID回答，所以即使在ID回答處理中不設(shè)置時隙，也與有無沖突產(chǎn)生無關(guān)，讀寫器1001可以獲取ID。也就是說，讀寫器1001與有無沖突無關(guān)，可以在短時間內(nèi)獲取ID。因此，讀寫器1001以及UD1002～UD1004的各設(shè)備可以抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。換句話說，通信系統(tǒng)1000可以抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。
另外，在ID回答處理中當(dāng)然也可以并用時隙。通過這樣，通信系統(tǒng)1000(讀寫器1001以及UD1002～UD1004的各設(shè)備)還可抑制沖突的產(chǎn)生概率，可抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。
在并用時隙的情況下產(chǎn)生了沖突時，各UD再次將ID回答處理分配給時隙(選擇執(zhí)行ID回答處理的時隙)。通常通過各UD生成的隨機數(shù)進(jìn)行該ID回答處理的分配。關(guān)于該ID回答處理的分配，如上所述，使得各UD分別在ID輸出時逐個比特地確認(rèn)沖突的產(chǎn)生，還可以使得根據(jù)該確認(rèn)結(jié)果控制下一次的分配。
圖42是用于說明在各UD控制將ID回答處理分配給時隙的情況下的、讀寫器1001獲取UD的識別信息時的處理流程的例子的時序圖。此外，在以下的說明中為了方便，假設(shè)在讀寫器1001的信號電極1013上存在佩戴UD1002的用戶1021、佩戴UD1003的用戶1022、和佩戴UD1004的用戶1023。
如圖42所示，在步驟S221中，讀寫器1001待機規(guī)定的時間，然后在步驟S222中，讀寫器1001通過廣播向信號電極1013上的UD發(fā)送請求識別信息(ID)的ID請求(發(fā)送給不特定的多個)。UD1002～UD1004分別如步驟S231、步驟S241、步驟S251所示，獲取該廣播的ID請求。
當(dāng)獲取ID請求時，在步驟S232、步驟S242、以及步驟S252中，UD1002～UD1004分別生成用于選擇進(jìn)行ID回答處理的時隙(將ID回答處理分配給時隙)的隨機數(shù)。在圖42中，UD1002～UD1004生成2比特的隨機數(shù)，根據(jù)該值將ID回答處理分配到4個時隙(TS＝0～TS＝3)中的任一時隙。此外，在圖42的例子的情況下，UD1002～UD1004都把ID回答處理分配到時隙序號為“0”的時隙(TS＝0)。
因此，UD1002～UD1004在TS＝0的定時分別如步驟S233、步驟S243、以及步驟S253所示執(zhí)行ID回答處理，把所請求的ID逐個比特地發(fā)送給讀寫器1001。與此相對，讀寫器1001通過步驟S223的ID獲取處理獲取所提供的ID，但在圖42的例子的情況下，UD1002～UD1004以相同的定時(時隙)發(fā)送ID回答，所以產(chǎn)生沖突(信號沖突)。
因此，讀寫器1001將在步驟S223的ID獲取處理中獲取的ID全部設(shè)為無效，再次執(zhí)行如上所述的ID獲取處理(步驟S221～步驟S223的處理)。與此相對，UD1002～UD1004為了在其下一次的處理(循環(huán))中抑制沖突的產(chǎn)生，對下一循環(huán)中的將ID回答處理分配到時隙進(jìn)行控制(執(zhí)行ID回答處理的時隙的選擇)。具體來說，在步驟S234、步驟S244、以及步驟S254中，UD1002～UD1004分別進(jìn)行決定下一次循環(huán)用的隨機數(shù)值的隨機數(shù)控制處理。使用在該處理中生成的值，進(jìn)行下一次循環(huán)中的ID回答處理的時隙的分配。也就是說，在沖突產(chǎn)生后的循環(huán)中，ID回答處理的時隙的分配不使用隨機數(shù)值(取代隨機數(shù))，而使用由各UD控制的值進(jìn)行。
圖43是說明圖42的隨機數(shù)控制處理中的隨機數(shù)值的控制方法的一例的圖。
在圖43的例子的情況下，與參照圖35的時序圖進(jìn)行說明的情況相同，UD1002～UD1004分別逐個比特地輸出ID，檢測沖突的產(chǎn)生，根據(jù)該檢測結(jié)果控制ID輸出。在圖43的例子的情況下，在產(chǎn)生沖突時輸出了值“0”的設(shè)備進(jìn)行設(shè)定使得在隨機數(shù)控制處理中增大下一次的隨機數(shù)值，在產(chǎn)生沖突時輸出了值“1”的設(shè)備進(jìn)行設(shè)定使得在隨機數(shù)控制處理中減小下一次的隨機數(shù)值。例如，UD1002～UD1004在產(chǎn)生沖突時輸出了值“0”的情況下，在隨機數(shù)控制處理中，把2比特隨機數(shù)值中的上位比特的值固定為“1”，在產(chǎn)生沖突時輸出了值“1”的情況下，在隨機數(shù)控制處理中，把2比特隨機數(shù)值中的上位比特的值固定為“0”。
通過這樣，在下一次循環(huán)中，在產(chǎn)生沖突時輸出了值“0”的UD把ID回答處理分配給時隙序號為“2”的時隙(TS＝2)或時隙序號為“3”的時隙(TS＝3)；在下一次循環(huán)中，在產(chǎn)生沖突時輸出了值“1”的UD把ID回答處理分配給時隙序號為“0”的時隙(TS＝0)或時隙序號為“1”的時隙(TS＝1)。也就是說，通過這樣控制隨機數(shù)值，各UD可抑制相同的UD彼此連續(xù)產(chǎn)生沖突。也就是說，讀寫器1001以及UD1002～UD1004各設(shè)備可抑制沖突的產(chǎn)生概率，并可抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。換句話說，通信系統(tǒng)1000可抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。
圖44是表示此時的讀寫器1001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
如圖44所示，此時的讀寫器1001具有與圖36所示的讀寫器1001基本相同的結(jié)構(gòu)，但取代值設(shè)定部1055，具有ID無效設(shè)定部1171。ID無效設(shè)定部1171是在沖突判斷部1054中判斷為產(chǎn)生了沖突時，把在該時隙中獲取的ID的值設(shè)定為無效的處理部。也就是說，圖36的例子中的讀寫器1001在產(chǎn)生沖突時，把此時獲取的值強制設(shè)定為“1”，但圖44的例子中的讀寫器1001把該獲取的ID設(shè)為無效，重新進(jìn)行ID獲取處理。
圖45是表示此時的UD1002的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
如圖45所示，此時的UD1002的ID回答請求響應(yīng)部1121與圖37所示的UD1002的ID回答請求響應(yīng)部1121相同，具有控制部1131、ID回答請求獲取處理部1132、比特單位控制ID回答處理部1133、和定時器1134，此外還具有隨機數(shù)生成部1181和隨機數(shù)控制部1182。
隨機數(shù)生成部1181被控制部1131控制，進(jìn)行生成用于把ID回答處理分配給準(zhǔn)備的多個時隙中的任一個的、規(guī)定比特數(shù)的隨機數(shù)的處理(圖42的步驟S232)。隨機數(shù)控制部1182被控制部1131控制，在產(chǎn)生了沖突時，進(jìn)行控制在下一次循環(huán)中使用的隨機數(shù)的值的處理(圖42的步驟S234)。
此外，UD1003和UD1004的結(jié)構(gòu)也與UD1002相同，可以適用以上的說明，所以省略它們的說明。
下面，說明在各設(shè)備中執(zhí)行的處理。
首先，參照圖46的流程圖，說明由讀寫器1001的通信對方確定部1041執(zhí)行的通信對方確定處理。
控制部1051根據(jù)由定時器1057提供的時間信息，在步驟S271中待機規(guī)定時間。在經(jīng)過規(guī)定時間后，控制部1051使處理進(jìn)入步驟S272。在步驟S272中，ID回答請求處理部1052控制發(fā)送接收部1032，通過廣播發(fā)送針對UD的ID回答請求(發(fā)送給不特定的多個)。當(dāng)發(fā)送ID回答請求時，ID回答請求處理部1052使處理進(jìn)入步驟S273。
在步驟S273中，控制部1051把表示正在進(jìn)行ID回答獲取處理的時隙序號的處理對象時隙序號設(shè)定為“0”，使處理進(jìn)入步驟S274。在步驟S274中，ID回答獲取處理部1053開始ID回答獲取處理。在步驟S275中，ID回答獲取處理部1053判斷是否已通過ID回答獲取處理獲取1比特的ID，當(dāng)判斷為已獲取時，把該獲取的值提供給沖突判斷部1054，使處理進(jìn)入步驟S276。
沖突判斷部1054，在步驟S276中根據(jù)該提供的值進(jìn)行沖突判斷，在步驟S277中根據(jù)該判斷結(jié)果判斷是否產(chǎn)生了沖突。例如，當(dāng)判斷為ID回答獲取處理部1053獲取的值具有“0”和“1”雙方的特征、并產(chǎn)生了沖突時，沖突判斷部1054把該判斷結(jié)果提供給ID無效設(shè)定部1171，使處理進(jìn)入步驟S278。
在步驟S278中，ID無效設(shè)定部1171把此次(在該時隙或該整個循環(huán)中)獲取的ID設(shè)定為無效。也就是說，ID無效設(shè)定部1171在產(chǎn)生了沖突時，為了再次執(zhí)行通信對方確定處理，進(jìn)行設(shè)定使得至少忽視(不獲取)產(chǎn)生了沖突的ID。
當(dāng)步驟S278的處理結(jié)束時，ID無效設(shè)定部1171使處理進(jìn)入步驟S279。另外，在步驟S275中，當(dāng)判斷為沒有獲取1比特的ID時，ID回答獲取處理部1053使處理進(jìn)入步驟S279。另外，在步驟S277中，當(dāng)判斷為沒有產(chǎn)生沖突時，沖突判斷部1054使處理進(jìn)入步驟S279。
在步驟S279中，ID回答獲取處理部1053判斷時隙期間是否已結(jié)束，當(dāng)判斷為沒有結(jié)束時，使處理返回步驟S275，重復(fù)其后的處理。也就是說，ID回答獲取處理部1053通過重復(fù)步驟S275～S279的處理，只要沒有產(chǎn)生沖突，就在1個時隙期間中獲取由UD提供的ID的所有比特。但是，當(dāng)產(chǎn)生了沖突時，在步驟S275的處理中，ID回答獲取處理部1053根據(jù)由ID無效設(shè)定部1171進(jìn)行的無效設(shè)定(步驟S278的處理)，判斷為所獲取的值無效(沒有獲取有效的值)，使處理進(jìn)入步驟S279。
在步驟S279中，在判斷為時隙期間已結(jié)束時，ID回答獲取處理部1053使處理進(jìn)入步驟S280。在步驟S280中，控制部1051判斷是否對預(yù)先準(zhǔn)備的所有時隙已結(jié)束處理。當(dāng)判斷為處理對象時隙序號的值沒有達(dá)到最大值、且對所有時隙沒有結(jié)束處理時，控制部1051使處理進(jìn)入步驟S281，在處理對象時隙序號的值上加“1”。并且，控制部1051使處理返回步驟S275，重復(fù)其后的處理。即，控制部1051通過重復(fù)步驟S275～步驟S281的處理，對所有時隙執(zhí)行ID回答獲取處理。
此外，例如在產(chǎn)生了沖突的情況下，在步驟S278中，當(dāng)ID無效設(shè)定部1171進(jìn)行設(shè)定使得對于所有時隙將所獲取的ID設(shè)為無效時，在其后的所有時隙中，判斷為在步驟S275的處理中沒有獲取ID，省略步驟S276～步驟S278的處理。另外，例如在產(chǎn)生了沖突的情況下，在步驟S278中，ID無效設(shè)定部1171進(jìn)行設(shè)定使得只對該時隙將所獲取的ID設(shè)為無效時，在下一個時隙之后，ID的無效設(shè)定被解除。
在步驟S280中，當(dāng)判斷為處理對象時隙序號的值達(dá)到最大值、且關(guān)于所有時隙已結(jié)束處理時，控制部1051使處理進(jìn)入步驟S282。在步驟S282中，控制部1051判斷是否已通過上述的ID回答獲取處理獲取ID，當(dāng)判斷為已獲取時，把該獲取的ID提供給ID登記處理部1056，使處理進(jìn)入步驟S283。在步驟S283中，ID登記處理部1056把所提供的ID登記到ID保持部1042并進(jìn)行保持，結(jié)束通信對方確定處理。此外，在步驟S282中，例如判定為由于產(chǎn)生了沖突等而沒有獲取ID時，控制部1051結(jié)束通信對方確定處理。
下面，參照圖47的流程圖，說明對應(yīng)這種讀寫器1001的處理，由UD1002～UD1004執(zhí)行的ID回答請求響應(yīng)處理。此外，以下只說明UD1002執(zhí)行的處理。UD1002～UD1004彼此執(zhí)行相同的處理，因此對于UD1003和UD1004執(zhí)行的情況，由于說明和UD1002的情況重復(fù)，所以省略。
當(dāng)開始ID回答請求響應(yīng)處理時，ID回答請求獲取處理部1132在步驟S301中受理ID回答請求，在步驟S302中判斷是否已獲取ID回答請求。如圖42的步驟S231的處理那樣，當(dāng)判斷為已獲取來自讀寫器1001的ID請求(ID回答請求)時，ID回答請求獲取處理部1132使處理進(jìn)入步驟S303。
在步驟S303中，隨機數(shù)生成部1181被控制部1131控制，根據(jù)由控制部1131提供的隨機數(shù)控制信息生成隨機數(shù)。隨機數(shù)控制信息是以前指定隨機數(shù)生成部1181生成的隨機數(shù)值的一部分或全部的控制信息，在后述的隨機數(shù)控制部1182的隨機數(shù)控制處理(步驟S310或步驟S312的處理)中生成，并由控制部1131進(jìn)行保持。也就是說，控制部1131在第2次以后的循環(huán)中保持此前的循環(huán)中生成的隨機數(shù)控制信息時，把其提供給隨機數(shù)生成部1181。隨機數(shù)生成部1181根據(jù)該提供的隨機數(shù)控制信息，隨機地設(shè)定沒有被指定的部分，生成隨機數(shù)。即，當(dāng)存在通過隨機數(shù)控制信息的指定時，隨機數(shù)生成部1181例如生成由隨機數(shù)控制信息指定的一個或多個值的一個或多個位數(shù)、和隨機設(shè)定的隨機數(shù)值的一個或多個位數(shù)構(gòu)成的數(shù)，或者根據(jù)隨機數(shù)控制信息指定的方法利用隨機設(shè)定的隨機數(shù)所生成的數(shù)那樣的、基于隨機數(shù)控制信息的內(nèi)容的偽“隨機數(shù)”。
此外，通常的情況下，隨機數(shù)生成部1181隨機設(shè)定的“隨機數(shù)”，實際上也是按照規(guī)定的方法生成的“偽”隨機數(shù)，但在本說明書中，為了容易說明，把該隨機數(shù)生成部1181隨機設(shè)定的“隨機數(shù)”設(shè)為“真的隨機數(shù)”(非偽隨機數(shù))，把按照隨機數(shù)控制信息的內(nèi)容生成的“隨機數(shù)”設(shè)為“偽隨機數(shù)”。
當(dāng)如上所述生成隨機數(shù)(真的隨機數(shù)或偽隨機數(shù))時，隨機數(shù)生成部1181把該隨機數(shù)提供給控制部1131，使處理進(jìn)入步驟S304。在步驟S304中，控制部1131把表示正在進(jìn)行比特單位控制ID回答處理的(當(dāng)前的)時隙序號的處理對象時隙序號設(shè)定為“0”，使處理進(jìn)入步驟S305。
在步驟S305中，控制部1131判斷處理對象時隙序號和在隨機數(shù)生成部1181中生成的隨機數(shù)的值(隨機數(shù)值)是否一致。在判斷為處理對象時隙序號與隨機數(shù)值一致(即，當(dāng)前的時隙是分配了ID回答處理的時隙)的情況下，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S306。在步驟S306中，比特單位控制ID回答處理部1133如參照圖41的流程圖說明的那樣，執(zhí)行比特單位控制ID回答處理。即，比特單位控制ID回答處理部1133在當(dāng)前的時隙中一面按照ID的每個比特單位進(jìn)行控制，一面向讀寫器1001發(fā)送ID回答。當(dāng)比特單位控制ID回答處理結(jié)束時，比特單位控制ID回答處理部1133使處理進(jìn)入步驟S307。
另外，在步驟S305中，當(dāng)判斷為處理對象時隙序號與隨機數(shù)值不一致、當(dāng)前的時隙不是分配了ID回答處理的時隙時，控制部1131省略步驟S306的比特單位控制ID回答處理，在經(jīng)過通常的ID回答時間的等待時間后，使處理進(jìn)入步驟S307。
在步驟S307中，控制部1131判斷是否對所有時隙已結(jié)束處理。當(dāng)判斷為處理對象時隙序號還沒有達(dá)到最大值(預(yù)先準(zhǔn)備的時隙數(shù))、關(guān)于所有時隙沒有結(jié)束處理時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S308，在處理對象時隙序號的值上加“1”。當(dāng)結(jié)束步驟S308的處理時，控制部1131使處理返回步驟S305，重復(fù)其后的處理。即，控制部1131控制各部分使得重復(fù)步驟S305～步驟S308的處理，直到對所有時隙結(jié)束與ID回答相關(guān)的處理。
并且，在步驟S307中，當(dāng)判斷為處理對象時隙序號達(dá)到最大值(預(yù)先準(zhǔn)備的時隙數(shù))、且關(guān)于所有時隙已結(jié)束處理時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S309，控制比特單位控制ID回答處理部1133，判斷比特單位控制ID回答處理部1133在步驟S306執(zhí)行的比特單位控制ID回答處理中，是否在中途停止了ID回答的輸出(是否已執(zhí)行步驟S207的處理)。也就是說，控制部1131判斷在比特單位控制ID回答處理中是否產(chǎn)生沖突、且此時的輸出值是否為“0”。
但是，該判斷處理是對應(yīng)圖41的例子的處理，其判斷條件對應(yīng)參照圖41的流程圖的上述比特單位控制ID回答處理。也就是說，在圖41的例子中，在產(chǎn)生沖突時的輸出值為“1”的情況下，使ID回答的輸出在中途停止時，控制部1131判斷在比特單位控制ID回答處理中是否產(chǎn)生沖突、且此時的輸出值是否為“1”。
控制部1131把該判斷結(jié)果提供給隨機數(shù)控制部1182。
控制部1131判斷為ID回答的輸出在中途停止時，隨機數(shù)控制部1182根據(jù)該判斷結(jié)果，使處理進(jìn)入步驟S310，生成隨機數(shù)控制信息使得把下一次的隨機數(shù)值(2比特的信息即隨機數(shù)的下一次循環(huán)中的值)的上位比特的值設(shè)定為“1”。當(dāng)生成隨機數(shù)控制信息時，隨機數(shù)控制部1182把該隨機數(shù)控制信息提供給控制部1131，使處理進(jìn)入步驟S311。被提供隨機數(shù)控制信息的控制部1131，在步驟S311中保存該隨機數(shù)控制信息，以便在下一次循環(huán)中使用，并結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
另外，控制部1131判斷為ID回答的輸出沒有在中途停止時，隨機數(shù)控制部1182根據(jù)該判斷結(jié)果，使處理進(jìn)入步驟S312，生成隨機數(shù)控制信息使得把下一次的隨機數(shù)值(2比特的信息即隨機數(shù)的下一次循環(huán)中的值)的上位比特的值設(shè)定為“0”。當(dāng)生成隨機數(shù)控制信息時，隨機數(shù)控制部1182把該隨機數(shù)控制信息提供給控制部1131，使處理返回步驟S311。在步驟S311中，控制部1131保存該隨機數(shù)控制信息，以便在下一次循環(huán)中使用，并結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
另外，在步驟S302中，當(dāng)判斷為沒有獲取ID回答請求時，ID回答請求獲取處理部1132結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
如上所述，讀寫器1001以及UD1002～UD1004(也就是說通信系統(tǒng)1000)預(yù)先設(shè)定進(jìn)行ID回答的處理的多個時隙，所以能夠抑制沖突的產(chǎn)生概率，并能夠抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。
另外，讀寫器1001以及UD1002～UD1004(也就是說通信系統(tǒng)1000)重復(fù)執(zhí)行與ID回答相關(guān)的一系列處理，直到不再產(chǎn)生沖突為止，在該重復(fù)的時候，使得在下一次循環(huán)中控制隨機數(shù)的值，所以能夠進(jìn)一步抑制沖突的產(chǎn)生概率，并能夠進(jìn)一步抑制由信號沖突造成的通信處理速度的降低。
并且，讀寫器1001以及UD1002～UD1004(也就是說通信系統(tǒng)1000)根據(jù)比特單位控制ID回答處理的處理結(jié)果進(jìn)行，根據(jù)產(chǎn)生沖突時輸出的值來改變該隨機數(shù)值的控制方法，所以在與ID回答相關(guān)的一系列處理的重復(fù)中，能夠抑制相同UD彼此的連續(xù)的沖突產(chǎn)生。
此外，以上說明了隨機數(shù)控制部1182通過步驟S310和步驟S312的處理，在中途停止以及不停止ID回答的輸出時，分別利用彼此不同的方法控制隨機數(shù)值的情況，但不限于此，例如也可以省略步驟S310或步驟S312中任一步驟，只在中途停止或者不停止ID回答的輸出時控制隨機數(shù)值。
另外，步驟S310和步驟S312中的隨機數(shù)值的控制方法當(dāng)然可以是上述之外的方法，可以是任何方法。例如，既可以設(shè)定規(guī)定的常數(shù)，也可以設(shè)定隨機數(shù)值不同的比特的值，還可以指定隨機數(shù)值的生成方法。
另外，例如也可以對由隨機數(shù)生成部1181生成的每個隨機數(shù)值的生成概率實施加權(quán)。例如，隨機數(shù)控制部1182把隨機數(shù)生成部1181生成值為“0”的隨機數(shù)的概率設(shè)為40％，把隨機數(shù)生成部1181生成值為“1”的隨機數(shù)的概率設(shè)為30％，把隨機數(shù)生成部1181生成值為“2”的隨機數(shù)的概率設(shè)為20％，把隨機數(shù)生成部1181生成值為“3”的隨機數(shù)的概率設(shè)為10％。也就是說，此時，隨機數(shù)控制部1182概率地控制由隨機數(shù)生成部1181生成的隨機數(shù)的值。這樣，通過對生成概率實施加權(quán)，隨機數(shù)控制部1182可容易生成或難以生成規(guī)定值的隨機數(shù)。
以上說明了時隙數(shù)為預(yù)先確定的數(shù)的情況，但也可以把時隙數(shù)設(shè)為可變。例如，也可以在初始值中把時隙數(shù)設(shè)為1(或0)，在每當(dāng)產(chǎn)生沖突時，增加時隙數(shù)(例如，將在隨機數(shù)生成部1181中生成的隨機數(shù)值的比特數(shù)逐次增加“1”)。
圖48是用于說明各UD控制時隙數(shù)時的、讀寫器1001獲取UD的識別信息時的處理流程的例子的時序圖。此外，在以下說明中為了方便，假設(shè)在讀寫器1001的信號電極1013上存在佩戴UD1002的用戶1021、佩戴UD1003的用戶1022、和佩戴UD1004的用戶1023。
如圖48所示，讀寫器1001在步驟S331中待機規(guī)定的時間，然后在步驟S332中通過廣播向信號電極1013上的UD發(fā)送請求識別信息(ID)的ID請求(發(fā)送給不特定的多個)。UD1002～UD1004分別如步驟S341、步驟S351、步驟S361所示，獲取該廣播的ID請求。
當(dāng)獲取ID請求時，UD1002～UD1004在步驟S342、步驟S352、以及步驟S362中，分別設(shè)定時隙數(shù)、即可獲取隨機數(shù)值的范圍(例如，隨機數(shù)值的比特數(shù))(TS數(shù)設(shè)定)。在步驟S343、步驟S353、以及步驟S363中，UD1002～UD1004根據(jù)該設(shè)定信息(時隙數(shù))，生成用于選擇進(jìn)行ID回答處理的時隙(將ID回答處理分配給時隙)的隨機數(shù)。在圖47的例子的情況下，UD1002～UD1004把時隙數(shù)設(shè)定為1個(只限時隙序號TS＝0)(或者，設(shè)定為不設(shè)時隙)。此時，隨機數(shù)值的比特數(shù)被設(shè)定為“0”(設(shè)定為不生成隨機數(shù))。
因此，UD1002～UD1004如步驟S344、步驟S354、以及步驟S364所示，在時隙序號為“0”的時隙(TS＝0)中執(zhí)行ID回答處理，把所請求的ID逐個比特地發(fā)送給讀寫器1001。與此相對，讀寫器1001通過步驟S333的ID獲取處理獲取所提供的ID，但在圖48的例子的情況下，UD1002～UD1004以相同的定時(時隙)發(fā)送ID回答，所以產(chǎn)生沖突(信號沖突)。
因此，讀寫器1001把在步驟S333的ID獲取處理中獲取的ID全部設(shè)為無效，再次執(zhí)行如上所述的ID獲取處理(步驟S331～步驟S333的處理)。與此相對，UD1002～UD1004在下一次的循環(huán)中為了抑制沖突的產(chǎn)生，在步驟S345、步驟S355、步驟S365中，分別執(zhí)行控制下一循環(huán)中的時隙數(shù)的處理(TS數(shù)控制)。
具體來說，UD1002～UD1004通常為了降低沖突產(chǎn)生概率，例如增加隨機數(shù)值的比特數(shù)等，進(jìn)行控制使下一循環(huán)中的時隙數(shù)大于當(dāng)前數(shù)。
圖49A、圖49B、圖49C是說明時隙數(shù)的控制狀態(tài)的一例的圖。在圖49A、圖49B、圖49C中為了簡化說明，只說明UD1002和UD1003。例如，如圖49A所示，UD1002和UD1003把隨機數(shù)的比特數(shù)設(shè)定為初始值“0”。也就是說，此時，進(jìn)行ID回答的時隙只存在時隙序號為“0”(TS＝0)的一個時隙。因此，此時，如圖49A所示，UD1002和UD1003同時進(jìn)行ID回答，所以產(chǎn)生沖突。UD1002和UD1003分別設(shè)定為增加下一循環(huán)中的時隙數(shù)(將隨機數(shù)值增加1比特)(TS數(shù)增加)。
由此，UD1002和UD1003如圖49B所示，在下一循環(huán)中，具有時隙序號為“0”(TS＝0)的時隙和時隙序號為“1”(TS＝1)的時隙這兩個時隙。在圖49B的例子中，在UD1002和UD1003的任一個中均將ID回答處理分配給時隙序號為“0”(TS＝0)的時隙，所以與圖49A的情況同樣產(chǎn)生沖突。UD1002和UD1003分別設(shè)定為進(jìn)一步增加下一循環(huán)中的時隙數(shù)(進(jìn)一步將隨機數(shù)值增加1比特)(TS數(shù)增加)。
由此，UD1002和UD1003如圖49C所示，在下一循環(huán)中，具有時隙序號為“0”～“3”(TS＝0～TS＝3)的4個時隙。在圖49C的例子中，在UD1002中將ID回答處理分配給時隙序號為“0”(TS＝0)的時隙，在UD1003中將ID回答處理分配給時隙序號為“2”(TS＝2)的時隙。因此，此時不產(chǎn)生沖突。
這樣，UD1002～UD1004在步驟S345、步驟S355、以及步驟S365中，分別增加隨機數(shù)值的比特數(shù)等，進(jìn)行控制使下一循環(huán)中的時隙數(shù)大于當(dāng)前，降低沖突產(chǎn)生概率。換句話說，UD1002～UD1004根據(jù)沖突的產(chǎn)生而增加時隙數(shù)，所以在不產(chǎn)生沖突時不增加時隙數(shù)。也就是說，UD1002～UD1004可削減不需要的時隙(不需要的處理時間)。因此，讀寫器1001以及UD1002～UD1004(也就是說通信系統(tǒng)1000)可抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。
此外，UD1002～UD1004當(dāng)然也可以進(jìn)行控制使下一循環(huán)的時隙數(shù)小于當(dāng)前，還可以進(jìn)行控制使得不改變下一循環(huán)的時隙數(shù)(保持當(dāng)前的狀態(tài))。
圖50是表示此時的讀寫器1001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
如圖50所示，此時的讀寫器1001具有與圖44所示的讀寫器1001基本相同的結(jié)構(gòu)，但具有時隙數(shù)設(shè)定部(TS數(shù)設(shè)定部)1191和時隙數(shù)控制部(TS數(shù)控制部)1192。TS數(shù)設(shè)定部1191根據(jù)由TS數(shù)控制部1192生成、并由控制部1051保持的控制信息，設(shè)定時隙數(shù)。TS數(shù)控制部1192在產(chǎn)生沖突時，按照預(yù)先確定的規(guī)定的算法，生成用于改變下一循環(huán)中的時隙數(shù)(例如使大于當(dāng)前)的控制信息，并將其通過ID回答獲取處理部1053保持在控制部1051中。此外，該算法必須是與成為通信對方的UD共用的算法。也就是說，如上所述，通過重復(fù)與ID的交換相關(guān)的處理，時隙數(shù)進(jìn)行變化，但在通信系統(tǒng)1000的各設(shè)備之間，時隙數(shù)的設(shè)定始終相同。另外，在沒有產(chǎn)生沖突時，TS數(shù)控制部1192也可以將時隙數(shù)的設(shè)定進(jìn)行初始化。
圖51是表示此時的UD1002的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
如圖51所示，此時的UD1002的ID回答請求響應(yīng)部1121與圖45所示的UD1002的ID回答請求響應(yīng)部1121相同，具有控制部1131、ID回答請求獲取處理部1132、比特單位控制ID回答處理部1133、定時器1134和隨機數(shù)生成部1181，此外還具有時隙數(shù)設(shè)定部(TS數(shù)設(shè)定部)1201和時隙數(shù)控制部(TS數(shù)控制部)1202。
TS數(shù)設(shè)定部1201被控制部1131控制，設(shè)定分配ID回答處理的時隙的數(shù)。例如，TS數(shù)設(shè)定部1201根據(jù)控制部1131保持的控制信息，設(shè)定時隙數(shù)。TS數(shù)控制部1202伴隨比特單位控制ID回答處理中的沖突的產(chǎn)生，按照規(guī)定的算法生成設(shè)定下一循環(huán)的時隙數(shù)的控制信息，將其保持在控制部1131中。此外，該算法必須是與成為通信對方的讀寫器共用的算法。
下面，說明在各設(shè)備中執(zhí)行的處理。
首先，參照圖52和圖53的流程圖，說明此時的讀寫器1001執(zhí)行的通信對方確定處理。
當(dāng)開始通信對方確定處理時，控制部1051在步驟S381中待機規(guī)定時間后，使處理進(jìn)入步驟S382。在步驟S382中，ID回答請求處理部1052控制發(fā)送接收部1032，發(fā)送ID回答請求。
在步驟S383中，TS數(shù)設(shè)定部1191通過控制部1051獲取與時隙數(shù)相關(guān)的控制信息，根據(jù)該控制信息設(shè)定時隙數(shù)，使處理進(jìn)入步驟S384。
在步驟S384中，控制部1051把處理對象時隙序號設(shè)定為“0”，使處理進(jìn)入步驟S385。在步驟S385中，ID回答獲取處理部1053控制發(fā)送接收部1032，開始ID回答獲取處理。并且，在步驟S386中，ID回答獲取處理部1053判斷是否由UD已獲取1比特部分的ID，當(dāng)判斷為已獲取時，把該獲取的信息提供給沖突判斷部1054，使處理進(jìn)入步驟S387。
沖突判斷部1054，在步驟S387中根據(jù)該提供的值進(jìn)行沖突判斷，在步驟S388中根據(jù)該判斷結(jié)果判斷是否產(chǎn)生了沖突。例如，當(dāng)判斷為ID回答獲取處理部1053獲取的值具有“0”和“1”雙方的特征、且產(chǎn)生了沖突時，沖突判斷部1054把該判斷結(jié)果提供給ID無效設(shè)定部1171，使處理進(jìn)入步驟S389。
在步驟S389中，ID無效設(shè)定部1171把此次(在該時隙或該整個循環(huán)中)獲取的ID設(shè)定為無效。也就是說，在產(chǎn)生了沖突的情況下，為了再次執(zhí)行通信對方確定處理，ID無效設(shè)定部1171進(jìn)行設(shè)定使得至少忽視(不獲取)產(chǎn)生了沖突的ID。
當(dāng)步驟S389的處理結(jié)束時，ID無效設(shè)定部1171使處理進(jìn)入步驟S390。并且，在步驟S390中，TS數(shù)控制部1192根據(jù)預(yù)先確定的規(guī)定算法生成時隙的控制信息，將其通過ID回答獲取處理部1053保持在控制部1051中，由此設(shè)定為使下一次的時隙數(shù)大于當(dāng)前。此外，為了簡化說明，在此說明增加時隙數(shù)的情況，但在算法中指示減小時隙數(shù)時，TS數(shù)控制部1192按照該算法，生成設(shè)定為減小下一循環(huán)中的時隙數(shù)的控制信息。結(jié)束了步驟S390的處理的TS數(shù)控制部1192，使處理進(jìn)入圖53的步驟S401。
另外，在步驟S386中，當(dāng)判斷為沒有獲取1比特的ID時，ID回答獲取處理部1053使處理進(jìn)入圖53的步驟S401。并且，在步驟S388中，當(dāng)判斷為沒有產(chǎn)生沖突時，沖突判斷部1054使處理進(jìn)入步驟S391。在步驟S391中，TS數(shù)控制部1192通過ID回答獲取處理部1053使控制部1051刪除控制部1051所保持的控制信息，將時隙數(shù)的設(shè)定進(jìn)行初始化。當(dāng)結(jié)束步驟S391的處理時，TS數(shù)控制部1192使處理進(jìn)入圖53的步驟S401。
在圖53的步驟S401中，ID回答獲取處理部1053判斷時隙期間是否已結(jié)束，當(dāng)判斷為沒有結(jié)束時，使處理返回圖52的步驟S386，重復(fù)其后的處理。也就是說，ID回答獲取處理部1053重復(fù)圖52的步驟S386～圖53的步驟S401的處理，從而，只要沒有產(chǎn)生沖突，就在1個時隙期間中獲取由UD提供的ID的所有比特。但是，當(dāng)產(chǎn)生了沖突時，在圖52的步驟S386的處理中，ID回答獲取處理部1053根據(jù)前次通過ID無效設(shè)定部1171進(jìn)行的無效設(shè)定(圖52的步驟S389的處理)，判斷為此次所獲取的值無效(沒有獲取有效的值)，使處理進(jìn)入圖53的步驟S401。
在圖53的步驟S401中，當(dāng)判斷為時隙期間已結(jié)束時，ID回答獲取處理部1053使處理進(jìn)入步驟S402。在步驟S402中，控制部1051判斷對在圖52的步驟S383的處理中設(shè)定的所有時隙是否已結(jié)束處理。當(dāng)判斷為處理對象時隙序號的值沒有達(dá)到最大值、且關(guān)于所有時隙沒有結(jié)束處理時，控制部1051使處理進(jìn)入圖53的步驟S403，在處理對象時隙序號的值上加“1”。并且，控制部1051使處理返回圖52的步驟S386，重復(fù)其后的處理。即，控制部1051重復(fù)圖52的步驟S386～圖53的步驟S403的處理，由此對所有時隙執(zhí)行ID回答獲取處理。
此外，例如在產(chǎn)生了沖突情況下，在圖52的步驟S389中，當(dāng)ID無效設(shè)定部1171對所有時隙把所獲取的ID設(shè)定為無效時，在其后的所有時隙中，判斷為在圖52的步驟S386的處理中沒有獲取ID，省略圖52的步驟S387～圖52的步驟S391的處理。
在圖53的步驟S402中，當(dāng)判斷為處理對象時隙序號的值達(dá)到最大值、且關(guān)于所有時隙已結(jié)束處理時，控制部1051使處理進(jìn)入步驟S404。在步驟S404中，控制部1051通過上述的ID回答獲取處理，判斷是否已獲取ID，當(dāng)判斷為已獲取時，把該獲取的ID提供給ID登記處理部1056，使處理進(jìn)入步驟S405。在步驟S405中，ID登記處理部1056把所提供的ID登記在ID保持部1042中進(jìn)行保持，結(jié)束通信對方確定處理。此外，在步驟S404中，例如由于產(chǎn)生沖突等，當(dāng)判斷為沒有獲取ID時，控制部1051結(jié)束通信對方確定處理。
下面，參照圖54的流程圖，說明對應(yīng)這種讀寫器1001的處理，由UD1002～UD1004執(zhí)行的ID回答請求響應(yīng)處理。此外，以下只說明UD1002執(zhí)行的情況。UD1002～UD1004彼此執(zhí)行相同的處理，因此關(guān)于UD1003和UD1004執(zhí)行的處理，由于說明和UD1002的情況重復(fù)，所以省略。
當(dāng)ID回答請求響應(yīng)處理開始時，ID回答請求獲取處理部1132，在步驟S421中受理ID回答請求，在步驟S422中判斷是否已獲取ID回答請求。如圖48的步驟S341的處理，當(dāng)判斷為已獲取來自讀寫器1001的ID請求(ID回答請求)時，ID回答請求獲取處理部1132使處理進(jìn)入步驟S423。
在步驟S423中，TS數(shù)設(shè)定部1201被控制部1131控制，根據(jù)由控制部1131提供的控制時隙數(shù)的控制信息，設(shè)定時隙數(shù)。該控制信息是TS數(shù)控制部1202生成的控制信息，在后述的TS數(shù)控制部1202的TS數(shù)控制處理(步驟S431或步驟S432的處理)中生成，由控制部1131保持。也就是說，控制部1131把該控制信息提供給TS數(shù)設(shè)定部1201，執(zhí)行步驟S423的處理。當(dāng)結(jié)束步驟S423的處理時，TS數(shù)設(shè)定部1201使處理進(jìn)入步驟S424。
在步驟S424中，隨機數(shù)生成部1181被控制部1131控制，以控制部1131指定的(對應(yīng)在步驟S423中設(shè)定的時隙數(shù))比特數(shù)生成隨機數(shù)。也就是說，控制部1131根據(jù)用于設(shè)定時隙數(shù)的控制信息，指定與該設(shè)定相應(yīng)的比特數(shù)。
當(dāng)生成隨機數(shù)時，隨機數(shù)生成部1181把該隨機數(shù)提供給控制部1131，使處理進(jìn)入步驟S425。在步驟S425中，控制部1131把表示正在進(jìn)行比特單位控制ID回答處理的(當(dāng)前的)時隙的序號的處理對象時隙序號設(shè)定為“0”，使處理進(jìn)入步驟S426。
在步驟S426中，控制部1131判斷處理對象時隙序號是否與在隨機數(shù)生成部1181中生成的隨機數(shù)的值(隨機數(shù)值)一致。當(dāng)判斷為處理對象時隙序號與隨機數(shù)值一致(即，當(dāng)前的時隙是分配了ID回答處理的時隙)時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S427。在步驟S427中，比特單位控制ID回答處理部1133如參照圖41的流程圖進(jìn)行說明的那樣，執(zhí)行比特單位控制ID回答處理。即，在當(dāng)前的時隙中，比特單位控制ID回答處理部1133一面按ID的每個比特單位進(jìn)行控制，一面向讀寫器1001發(fā)送ID回答。當(dāng)比特單位控制ID回答處理結(jié)束時，比特單位控制ID回答處理部1133使處理進(jìn)入步驟S428。
另外，在步驟S426中，當(dāng)判斷為處理對象時隙序號與隨機數(shù)值不一致、當(dāng)前的時隙不是分配了ID回答處理的時隙時，控制部1131省略步驟S427的比特單位控制ID回答處理，在經(jīng)過通常的ID回答時間的等待時間后，使處理進(jìn)入步驟S428。
在步驟S428中，控制部1131判斷關(guān)于所有時隙是否已結(jié)束處理。當(dāng)判斷為處理對象時隙序號還沒有達(dá)到最大值(預(yù)先準(zhǔn)備的時隙數(shù))、關(guān)于所有時隙沒有結(jié)束處理時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S429，在處理對象時隙序號的值上加“1”。當(dāng)結(jié)束步驟S429的處理時，控制部1131使處理返回步驟S426，重復(fù)其后的處理。即，控制部1131控制各部分，使步驟S426～步驟S429的處理重復(fù)，直到關(guān)于所有時隙結(jié)束與ID回答相關(guān)的處理為止。
并且，在步驟S428中，當(dāng)判斷為處理對象時隙序號達(dá)到最大值(預(yù)先準(zhǔn)備的時隙數(shù))、關(guān)于所有時隙已結(jié)束處理時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S430，控制比特單位控制ID回答處理部1133，比特單位控制ID回答處理部1133判斷在步驟S427執(zhí)行的比特單位控制ID回答處理中是否產(chǎn)生了沖突。
當(dāng)判斷為產(chǎn)生了沖突時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S431。TS數(shù)控制部1202被控制部1131控制，按照預(yù)先確定的規(guī)定的算法，進(jìn)行增加下一次的時隙數(shù)的設(shè)定。此外，該算法與讀寫器1001共用，時隙數(shù)的設(shè)定與讀寫器1001始終相同。
當(dāng)結(jié)束時隙數(shù)的設(shè)定時，TS數(shù)控制部1202結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
另外，在步驟S430中，當(dāng)判斷為沒有產(chǎn)生沖突時，控制部1131使處理進(jìn)入步驟S432，例如刪除保持在控制部1131中的控制信息等，按照預(yù)先確定的規(guī)定的算法，將時隙數(shù)的設(shè)定進(jìn)行初始化。當(dāng)完成初始化時，TS數(shù)控制部1202結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。另外，在步驟S422中，當(dāng)判斷為沒有獲取ID回答請求時，ID回答請求獲取處理部1132結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
如上所述，讀寫器1001以及UD1002～UD1004(也就是說通信系統(tǒng)1000)對應(yīng)沖突的產(chǎn)生，控制進(jìn)行ID回答處理的時隙的數(shù)，因此，可抑制因不需要的時隙造成的通信處理的延遲，可抑制通信處理速度的降低。
此外，在以上說明中，TS數(shù)控制部1202也可以概率地控制下一循環(huán)的時隙數(shù)。即，TS數(shù)控制部1202生成對TS數(shù)設(shè)定部1201的時隙數(shù)的設(shè)定概率地進(jìn)行控制的控制信息。例如，TS數(shù)控制部1202生成設(shè)定概率(N％)的控制信息，用于使TS數(shù)設(shè)定部1201將下一循環(huán)的時隙數(shù)設(shè)定為多于當(dāng)前。TS數(shù)設(shè)定部1201參照該控制信息的加權(quán)把TS數(shù)設(shè)定為隨機。也就是說，此時TS數(shù)設(shè)定部1201進(jìn)行使下一循環(huán)的時隙數(shù)以N％的概率多于當(dāng)前的設(shè)定。
另外，以往的情況下，時隙數(shù)固定為4個(隨機數(shù)為2比特)，但通過把該隨機數(shù)設(shè)為兩個(使隨機數(shù)為1比特)，通信系統(tǒng)可抑制通信處理速度的降低。
圖55是表示圖1的通信系統(tǒng)的其他ID交換方法的時序圖。如圖55所示，信號的交換(ID的交換)的處理時間中具有作為用于和前次循環(huán)區(qū)分的調(diào)整時間的前置(Preamble)時間(Tp)、作為用于發(fā)送命令(Command)的區(qū)間的命令(Command)發(fā)送時間(Tc)、用于請求回答ID的ID回答時間(Tr)。此時，ID回答時間Tr根據(jù)隨機數(shù)的值而不同，如果R＝0則為Tr/4，如果R＝i(i為自然數(shù))則為Tr×(i+1)/4。
首先，說明以往的時隙數(shù)為4個(隨機數(shù)為2比特)的方式。此時，在與讀寫器1001可通信的UD(設(shè)備)只有一個的情況下，平均回答時間成為下面的算式(25)。
Ta＝Tp+Tc+Tr×5/8 ...(25)其中，算式(25)的最后一項(Tr×5/8)表示取Tr/4～Tr中任一值的Tr的平均值(Trm)，利用下述算式(26)算出。
Trm＝{1/4+2/4+3/4+4/4}×Tr/4 ...(26)下面，考慮與讀寫器1001可通信的UD(設(shè)備)有兩個的情況。
把第i次結(jié)束處理時的平均處理時間(平均回答時間)設(shè)為Ti，把一次循環(huán)的處理時間設(shè)為Tt(即，Tt＝Tp+Tc+Tr)。此時，第1次(i＝1)結(jié)束處理時的平均處理時間T1利用下述算式(27)算出。
T1＝Tp+Tc+Tr×5/16...(27)關(guān)于算式(27)的最后一項，考慮隨機數(shù)的情況。當(dāng)兩個設(shè)備(UD1002和UD1003)產(chǎn)生的2比特的隨機數(shù)的各值(0～3中任一個)的組合，例如為(0，1)、(0，2)、(0，3)、(1，0)、(2，0)或(3，0)中任一個時，讀寫器1001能夠以Tr/4的時間接收回答。另外，當(dāng)這兩個隨機數(shù)值的組合例如為(1，2)、(1，3)、(2，1)或(3，1)中任一個時，讀寫器1001能夠以Tr×2/4的時間接收回答。并且，當(dāng)這兩個隨機數(shù)值的組合例如為(2，3)或(3，2)中任一個時，讀寫器1001能夠以Tr×3/4的時間接收回答。因此，作為Tr的平均值的平均回答時間Trm利用下述算式(28)算出。
6/16×Tr/4+4/16×Tr×2/4+2/16×Tr×3/4＝Tr×5/16
...(28)另外，當(dāng)上述兩個隨機數(shù)值的組合為(0，0)、(1，1)、(2，2)或(3，3)中任一個時，引起沖突(產(chǎn)生沖突)。因此，沖突的產(chǎn)生概率為4/16＝1/4。
同樣，第2次結(jié)束處理的平均處理時間T2利用下述算式(29)算出。
T2＝Tt+Tp+Tc+Tr×5/16＝Tt+T1 ...(29)同樣，第3次結(jié)束處理的平均處理時間T3利用下述算式(30)算出。
T3＝Tt×2+Tp+Tc+Tr×5/16＝Tt×2+T1...(30)因此，第i次結(jié)束處理時的平均處理時間Ti利用下述的(31)算出。
Ti＝Tt×(i-1)+Tp+Tc+Tr×5/16＝Tt×(i-1)+T1...(31)根據(jù)以上內(nèi)容可推出，平均處理時間Ta被表示為下述算式(32)。其中，在下述算式(32)中，“3/4”表示不產(chǎn)生沖突的概率，“(1/4)^i”表示連續(xù)i次產(chǎn)生沖突的概率。
Ta＝(T1×3/4)+1/4×(T2×3/4)+(1/4)^2×(T3×3/4)+...+(1/4)^(i-1)×(Ti×3/4)+...
＝3/4{T1+(Tt+T1)×1/4+(2Tt+T1)×(1/4)^2+...}＝3/4[T1{1+1/4+(1/4)^2+...}+Tt{1/4+2×(1/4)^2+...+j×(1/4)^j+...}]...(32)在此，設(shè)想如下述算式(33)所示的變量Sn。
Sn＝1/4+2×(1/4)^2+...+j×(1/4)^j+...+n×(1/4)^n...(33)利用算式(33)求出下述算式(34)。
1/4Sn＝1×(1/4)^2+...+(j-1)×(1/4)^j+...+(n-1)×(1/4)^n+n×(1/4)^(n+1) ...(34)
利用算式(33)和算式(34)求出算式(35)。
Sn-1/4Sn＝3/4Sn＝1/4+(1/4)^2+...+(1/4)^j+...+(1/4)^n-n×(1/4)^(n+1) ...(35)在該算式(35)中，當(dāng)使變量n的值無限大地變大時(n→∞)，算式(35)右邊的最后一項的值成為“0”。也就是說，成為3/4Sn＝4/3、Sn＝16/9。
通過以上，平均處理時間Ta利用下述算式(36)算出。
Ta＝3/4{T1×4/3+Tt×16/9}＝T1+Tt×4/3＝Tp×7/3+Tc×7/3+Tr×79/48 ...(36)下面，說明隨機數(shù)為1比特的情況。
在圖55中，UD1002和UD1003處于與讀寫器1001可通信的狀態(tài)。另外，隨機數(shù)被設(shè)定為1比特(時隙數(shù)為兩個)。在步驟S421中，讀寫器1001通過廣播發(fā)送ID回答請求，UD1002和UD1003分別在步驟S431和步驟S441中獲取該ID回答請求。當(dāng)獲取ID回答請求時，UD1002和UD1003分別在步驟S432和步驟S442中生成1比特的隨機數(shù)。在圖55的情況下，UD1002生成值為“0”的隨機數(shù)(R＝0)，UD1003生成值為“1”的隨機數(shù)(R＝1)。
按照這些隨機數(shù)值，在第1個時隙(T＝0)中，按照步驟S433所示，UD1002進(jìn)行ID回答。在步驟S422中，讀寫器1001獲取該ID。另外，在第2個時隙(T＝1)中，如步驟S443所示，UD1003進(jìn)行ID回答。在步驟S423中，讀寫器1001獲取該ID。這樣，各UD的ID回答在彼此不同的時隙進(jìn)行時，不會產(chǎn)生沖突(collision)。
下面，說明此時(把隨機數(shù)的比特長度設(shè)為1比特的情況)的處理時間。
與上述2比特的隨機數(shù)時相同，第1次(i＝1)處理結(jié)束時的平均處理時間T1利用下述算式(37)算出。
T1＝Tp+Tc+Tr×1/4 ...(37)
其中，把一個時隙的時間設(shè)為Tr/4。也就是說，ID回答時間Tr為最長Tr/4×2＝Tr/2。此外，當(dāng)隨機數(shù)為1比特時，由于只存在兩個時隙，所以在不產(chǎn)生沖突時，讀寫器1001一定能夠以Tr/4的時間接收ID。
此外，第2次(i＝2)處理結(jié)束時的平均處理時間T2利用下述算式(38)算出。
T2＝(Tp+Tc+Tr/2)+Tp+Tc+Tr×1/4＝Tt’+T1 ...(38)其中，把此時的一次循環(huán)的處理時間設(shè)為Tt’(即，Tt’＝Tp+Tc+Tr/2)。該Tt’與上述隨機數(shù)為2比特時的一次循環(huán)的處理時間Tt進(jìn)行比較，ID回答時間成為一半。
同樣，第3次(i＝3)處理結(jié)束時的平均處理時間T3利用下述算式(39)算出。
T3＝Tt’×2+Tp+Tc+Tr×1/4＝Tt’×2+T1 ...(39)因此，平均處理時間Ta利用下述算式(40)表示。其中，在下述算式(40)中，“1/2”表示不產(chǎn)生沖突的概率，“(1/2)^i”表示連續(xù)i次產(chǎn)生沖突的概率。
Ta＝(T1×1/2)+1/2×(T2×1/2)+(1/2)^2×(T3×1/2)+...+((i-1)次連續(xù)沖突的概率)×(Ti×1/2))+...
＝1/2{T1+(Tt’+T1)×1/2+(2Tt’+T1)×(1/2)^2+...}＝1/2[T1{1+1/2+(1/2)^2+...}+Tt’{1×1/2+2×(1/2)^2+...+j×(1/2)^j+...}]＝1/2{T1×2+Tt’×2}＝T1+Tt’＝2Tp+2Tc+Tr×3/4...(40)該隨機數(shù)的比特長度為1時的平均處理時間Ta1、與上述隨機數(shù)的比特長度為2時的平均處理時間Ta2的差值，利用下述算式(41)求出。
Ta2-Ta1＝(Tp×7/3+Tc×7/3+Tr×79/48)-(2Tp+2Tc+Tr×3/4)＝Tp/3+Tc/3+Tr×43/48 ...(41)這樣，比特長度為2的處理時間長于比特長度為1的處理時間。并且，把攜帶有兩個UD(設(shè)備)的用戶的概率設(shè)為10％，把只攜帶有一個的人的概率設(shè)為90％時，比特長度為2時的平均時間Ta2’利用下述算式(42)算出。
Ta2′＝(Tp+Tc+Tr×5/8)×0.9+(Tp×7/3+Tc×7/3+Tr×79/48)×0.1 ...(42)同樣，比特長度為1時的平均時間Ta1’利用下述算式(43)求出。
Ta1′＝(Tp+Tc+Tr×1/4)×0.9+(2Tp+2Tc+Tr×3/4)×0.1...(43)根據(jù)算式(42)和算式(43)，比特長度為2時的平均時間Ta2’與比特長度為1時的平均時間Ta1’的差分值，利用下述算式(44)求出。
Ta2′-Ta1′＝Tp/30+Tc/30+Tr×205/480 ...(44)在此，估算Tp、Tc、Tr。例如，把命令長度設(shè)為4字節(jié)。把ID設(shè)為4字節(jié)時，隨機數(shù)的比特長度為2比特時的ID回答時間Tr，4個時隙部分需要32字節(jié)部分的時間?，F(xiàn)在，假設(shè)Tc＝20ms，則至少Tr＝80ms。在此，設(shè)為具有稍微的余量，設(shè)為Tr＝100ms。并且，設(shè)為Tp＝10ms。把各值代入算式(44)時，可以利用下述算式(45)表示。
Ta2′-Ta1′＝10/30+20/30+100×205/480＝43.7(ms)...(45)因此，比特長度為2時的處理時間絕對變長。因而，根據(jù)實際的便攜設(shè)備保留數(shù)量的優(yōu)勢狀況，優(yōu)選時隙數(shù)為2(隨機數(shù)的比特長度為1)。
圖56是表示時隙數(shù)為2(隨機數(shù)的比特長度為1)時的讀寫器1001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
在圖56中，讀寫器1001的通信對方確定部1041具有與圖36所示的情況基本相同的結(jié)構(gòu)，但是利用2時隙控制部1221取代了圖36的控制部1051，利用ID回答獲取處理部1222取代了圖36的ID回答獲取處理部1053、沖突判斷部1054和值設(shè)定部1055。除此以外的結(jié)構(gòu)與圖36的情況相同，所以省略那些說明。
2時隙控制部1221根據(jù)由定時器1057提供的時間信息，控制ID回答請求處理部1052、ID回答獲取處理部1222和ID登記處理部1056各部分，把時隙數(shù)設(shè)定為2，進(jìn)行與ID的獲取相關(guān)的控制處理。另外，ID回答獲取處理部1222根據(jù)時隙數(shù)2的設(shè)定，進(jìn)行與ID回答的獲取相關(guān)的處理。
圖57是表示此時的UD1002的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例的框圖。
如圖57所示，此時的UD1002的ID回答請求響應(yīng)部1121，使用2時隙控制部1231取代了圖37所示情況的控制部1131，使用1比特隨機數(shù)生成部1232和ID回答處理部1233取代了比特單位控制ID回答處理部1133。
2時隙控制部1231把時隙數(shù)設(shè)定為2，根據(jù)由定時器1134提供的時間信息，控制ID回答請求獲取處理部1132、1比特隨機數(shù)生成部1232和ID回答處理部1233各部分，進(jìn)行與針對ID回答請求的響應(yīng)相關(guān)的控制處理。
1比特隨機數(shù)生成部1232被2時隙控制部1231控制，生成為了決定輸出ID回答的時隙所利用的1比特的隨機數(shù)，將其提供給2時隙控制部1231。ID回答處理部1233被2時隙控制部1231控制，在與1比特隨機數(shù)生成部1232生成的隨機數(shù)對應(yīng)的時隙，控制發(fā)送接收部1112，進(jìn)行把ID回答發(fā)送給讀寫器的處理。
此外，UD1003的結(jié)構(gòu)也與UD1002相同，可以應(yīng)用以上的說明，所以省略這些說明。
下面，參照圖58的流程圖，說明時隙數(shù)為2時的讀寫器1001的通信對方確定處理的流程的例子。
在步驟S451中，2時隙控制部1221根據(jù)由定時器1057提供的時間信息待機規(guī)定時間。在步驟S452中，ID回答請求處理部1052通過廣播發(fā)送ID回答請求。在步驟S453中，2時隙控制部1221把時隙數(shù)設(shè)定為2。
ID回答獲取處理部1222被該2時隙控制部1221控制，在步驟S454中，進(jìn)行對第1個時隙(TS＝0)的ID回答獲取處理，在步驟S455中，判斷是否已獲取ID回答。當(dāng)判斷為已獲取ID回答時，ID回答獲取處理部1222把該獲取的ID回答提供給2時隙控制部1221，使處理進(jìn)入步驟S456。在步驟S456中，2時隙控制部1221判斷在該ID回答中是否產(chǎn)生了沖突，當(dāng)判斷為沒有產(chǎn)生沖突時，把該ID回答中包含的ID提供給ID登記處理部1056，使處理進(jìn)入步驟S457。在步驟S457中，ID登記處理部1056被2時隙控制部1221控制，登記所獲取的ID(提供給ID保持部1042進(jìn)行保持)。當(dāng)?shù)怯汭D時，ID登記處理部1056結(jié)束通信對方確定處理。
另外，在步驟S456中，當(dāng)判斷為產(chǎn)生了沖突時，2時隙控制部1221使處理返回步驟S451，作為下一循環(huán)重復(fù)其后的處理。
并且，在步驟S455中，當(dāng)判斷為在第1個時隙沒有獲取ID回答時，ID回答獲取處理部1222使處理進(jìn)入步驟S458，使處理進(jìn)入第2個時隙。
在步驟S458中，ID回答獲取處理部1222被2時隙控制部1221控制，進(jìn)行對第2個時隙(TS＝1)的ID回答獲取處理，在步驟S459中判斷是否已獲取ID回答。當(dāng)判斷為已獲取ID回答時，ID回答獲取處理部1222把該獲取的ID回答提供給2時隙控制部1221，使處理進(jìn)入步驟S460。在步驟S460中，2時隙控制部1221判斷在該ID回答中是否產(chǎn)生了沖突，當(dāng)判斷為沒有產(chǎn)生沖突時，把該ID回答中包含的ID提供給ID登記處理部1056，使處理進(jìn)入步驟S461。在步驟S461中，ID登記處理部1056被2時隙控制部1221控制，登記所獲取的ID(提供給ID保持部1042進(jìn)行保持)。當(dāng)?shù)怯汭D時，ID登記處理部1056結(jié)束通信對方確定處理。
另外，在步驟S459中，當(dāng)判斷為在第2個時隙沒有獲取ID回答時，ID回答獲取處理部1222結(jié)束通信對方確定處理。并且，在步驟S460中，當(dāng)判斷為產(chǎn)生了沖突時，2時隙控制部1221結(jié)束通信對方確定處理。
另外，在步驟S459中判斷為沒有獲取ID回答時，或者在步驟S460中判斷為產(chǎn)生了沖突時，2時隙控制部1221使處理返回步驟S451，作為下一循環(huán)重復(fù)其后的處理。
下面，參照圖59的流程圖，說明對應(yīng)于該通信對方確定處理由UD1002、UD1003執(zhí)行的ID回答請求響應(yīng)處理的流程。此外，以下只說明UD1002執(zhí)行的情況。UD1002和UD1003彼此執(zhí)行相同的處理，因此關(guān)于UD1003執(zhí)行的情況，由于和UD1002時相同，所以省略說明。
當(dāng)ID回答請求響應(yīng)處理開始時，在步驟S481中，ID回答請求獲取處理部1132受理ID回答請求，當(dāng)已獲取ID回答請求時，將其提供給2時隙控制部1231。在步驟S482中，2時隙控制部1231判斷是否已獲取該ID回答請求，當(dāng)已獲取時，使處理進(jìn)入步驟S483。
在步驟S483中，1比特隨機數(shù)生成部1232生成比特長度為1比特的1比特隨機數(shù)，將其提供給2時隙控制部1231。2時隙控制部1231根據(jù)該1比特隨機數(shù)的值，控制ID回答處理部1233，執(zhí)行ID回答處理。在步驟S484中，ID回答處理部1233根據(jù)該2時隙控制部1231的控制，在與1比特隨機數(shù)的值相應(yīng)的定時，發(fā)送ID回答。當(dāng)ID回答的發(fā)送結(jié)束時，ID回答處理部1233結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
另外，在步驟S482中，當(dāng)判斷為沒有獲取ID回答請求時，2時隙控制部1231結(jié)束ID回答請求響應(yīng)處理。
如上所述，讀寫器1001以及UD1002和UD1003(也就是說通信系統(tǒng)1000)把隨機數(shù)的比特長度從以往的2比特削減為1比特，把時隙的數(shù)從以往的4個削減為2個，從而，相比以往可縮短還考慮了產(chǎn)生沖突的平均處理時間，可抑制通信處理速度的降低。
此外，以上參照圖34～圖59說明的本發(fā)明，也可以應(yīng)用于圖34的通信系統(tǒng)1000以外的系統(tǒng)。
例如，如圖60A所示，也可以是利用讀寫器和IC卡構(gòu)成的非接觸式IC卡系統(tǒng)。在圖60A的情況下，非接觸式IC卡系統(tǒng)1300具有對非接觸式IC卡進(jìn)行信息讀寫的讀寫器1301、非接觸式的IC卡1302和IC卡1303。通過應(yīng)用本發(fā)明，非接觸式IC卡系統(tǒng)1300可抑制由于在IC卡1302及IC卡1303、與讀寫器1301之間進(jìn)行的近距離無線通信中產(chǎn)生的沖突造成的延遲，可抑制通信處理速度的降低。
并且，例如圖60B所示，也可以是無線通信裝置彼此的無線通信系統(tǒng)。在圖60B的情況下，無線通信系統(tǒng)1400具有3臺無線通信裝置(無線通信裝置1401～無線通信裝置1403)。通過應(yīng)用本發(fā)明，無線通信系統(tǒng)1400可抑制由于在各裝置之間進(jìn)行的無線通信中產(chǎn)生的沖突造成的延遲，可抑制通信處理速度的降低。
并且，例如，如圖60C所示，也可以是利用有線(網(wǎng)絡(luò))連接的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在圖60C的情況下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1500具有以個人計算機為代表的服務(wù)器1501、終端1502、以及終端1503、和以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)1510。終端1502和終端1503分別通過網(wǎng)絡(luò)1510連接在服務(wù)器1501上。通過應(yīng)用本發(fā)明，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1500可抑制例如由于在服務(wù)器1501檢索終端時等進(jìn)行的通信中產(chǎn)生的沖突造成的延遲，可抑制通信處理速度的降低。
上述一系列的處理既可以通過硬件執(zhí)行，也可以通過軟件執(zhí)行。此時，例如，上述的各裝置也可以分別構(gòu)成為如圖61所示的個人計算機。
在圖61中，個人計算機1600的CPU(Central ProcessingUnit中央處理器)1601，按照存儲在ROM(Read Only Memory只讀存儲器)1602中的程序或從存儲部1613安裝到RAM(RandomAccess Memory隨機存取存儲器)1603中的程序執(zhí)行各種處理。RAM1603中還適當(dāng)存儲著CPU1601執(zhí)行各種處理時所需的數(shù)據(jù)等。
CPU1601、ROM1602和RAM1603通過總線1604相互連接。在該總線1604上還連接有輸入輸出接口1610。
在輸入輸出接口1610上連接有由鍵盤、鼠標(biāo)等構(gòu)成的輸入部1611；由CRT(Cathode Ray Tube陰極射線管)、LCD(LiquidCrystal Display液晶顯示器)等構(gòu)成的顯示器；由揚聲器等構(gòu)成的輸出部1612；由硬盤等構(gòu)成的存儲部1613；以及由調(diào)制解調(diào)器等構(gòu)成的通信部1614。通信部1614通過包括因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信處理。
在輸入輸出接口1610上還根據(jù)需要連接著驅(qū)動器1615，適當(dāng)安裝磁盤、光盤、光磁盤或半導(dǎo)體存儲器等的可移動介質(zhì)1621，從它們中讀出的計算機程序根據(jù)需要被安裝到存儲部1613中。
當(dāng)通過軟件執(zhí)行上述一系列的處理時，可以從網(wǎng)絡(luò)和記錄介質(zhì)安裝構(gòu)成該軟件的程序。
該記錄介質(zhì)例如圖61所示，與裝置主體分開，不僅由為了向用戶發(fā)送程序而發(fā)布的記錄有程序的磁盤(包括軟盤)、光盤(包括CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory光盤只讀存儲器)、DVD(Digital Versatile Disk數(shù)字多功能光盤))、光磁盤(包括MD(Mini-Disk迷你光盤)(注冊商標(biāo)))、或由半導(dǎo)體存儲器等構(gòu)成的可移動介質(zhì)1621構(gòu)成，還由在預(yù)先裝入到裝置主體中的狀態(tài)下發(fā)送給用戶的記錄有程序的ROM1602、和存儲部1613中包含的硬盤等構(gòu)成。
在本說明書中，記述記錄在記錄介質(zhì)中的程序的步驟，不僅包括沿著記載的順序按照時間序列進(jìn)行的處理，而且也包括不一定按照時間序列進(jìn)行處理、而并列地或者單獨地執(zhí)行的處理。
另外，在本說明中，系統(tǒng)是指表示由多個設(shè)備(裝置)構(gòu)成的裝置整體。此外，以上也可以將作為一個裝置說明的結(jié)構(gòu)分割作為多個裝置構(gòu)成。相反地，也可以將上述作為多個裝置進(jìn)行說明的結(jié)構(gòu)綜合作為一個裝置構(gòu)成。另外，當(dāng)然也可以在各裝置的結(jié)構(gòu)上附加上述之外的結(jié)構(gòu)。并且，如果作為系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)或動作實質(zhì)上相同，則也可以將某裝置結(jié)構(gòu)的一部分包含在其他裝置的結(jié)構(gòu)中。
權(quán)利要求
1.一種通信系統(tǒng)，具備通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號的通信裝置，其特征在于，所述通信裝置具備發(fā)送單元，通過所述通信介質(zhì)向所述其他通信裝置發(fā)送所述發(fā)送信號；檢測單元，每當(dāng)通過所述發(fā)送單元發(fā)送規(guī)定量的所述發(fā)送信號時，檢測在所述通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷單元，根據(jù)由所述檢測單元檢測出的所述傳送信號，判斷是否在所述通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過所述發(fā)送單元發(fā)送的所述發(fā)送信號和通過所述其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制單元，根據(jù)所述信號沖突判斷單元的判斷結(jié)果，控制所述發(fā)送單元的所述發(fā)送信號的發(fā)送。
2.一種通信裝置，通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號，其特征在于，具備發(fā)送單元，通過所述通信介質(zhì)向所述其他通信裝置發(fā)送所述發(fā)送信號；檢測單元，每當(dāng)由所述發(fā)送單元發(fā)送規(guī)定量的所述發(fā)送信號時，檢測在所述通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷單元，根據(jù)由所述檢測單元檢測出的所述傳送信號，判斷是否在所述通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過所述發(fā)送單元發(fā)送的所述發(fā)送信號和通過所述其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制單元，根據(jù)所述信號沖突判斷單元的判斷結(jié)果，控制所述發(fā)送單元的所述發(fā)送信號的發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，每當(dāng)由所述發(fā)送單元發(fā)送1比特的所述發(fā)送信號時，所述檢測單元檢測所述傳送信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，所述信號沖突判斷單元將由所述檢測單元檢測出的所述傳送信號與由所述發(fā)送單元發(fā)送的所述發(fā)送信號進(jìn)行比較，當(dāng)各信號的特征不一致時，判斷為產(chǎn)生了所述信號沖突。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，當(dāng)由所述信號沖突判斷單元判斷為產(chǎn)生了所述信號沖突時，所述控制單元控制所述發(fā)送單元，使得停止所述發(fā)送信號的發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，當(dāng)由所述信號沖突判斷單元判斷為產(chǎn)生了所述信號沖突時，所述控制單元根據(jù)在產(chǎn)生所述信號沖突時所述發(fā)送單元發(fā)送的所述發(fā)送信號的值，控制下一次發(fā)送機會中的所述發(fā)送單元的所述發(fā)送信號的發(fā)送定時。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信裝置，其特征在于，當(dāng)產(chǎn)生所述信號沖突時所述發(fā)送單元發(fā)送的所述發(fā)送信號的值是規(guī)定的值時，所述控制單元進(jìn)行控制，使得所述發(fā)送定時變早或變遲。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，當(dāng)由所述信號沖突判斷單元判斷為產(chǎn)生了所述信號沖突時，所述控制單元進(jìn)行控制，使得下一次發(fā)送機會中的作為所述發(fā)送單元的發(fā)送定時的時隙的數(shù)大于當(dāng)前的數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信裝置，其特征在于，所述發(fā)送單元在作為預(yù)先準(zhǔn)備的發(fā)送定時的2個時隙的任一時隙發(fā)送所述發(fā)送信號。
10.一種通信方法，是通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號的通信裝置的通信方法，其特征在于，包括發(fā)送步驟，進(jìn)行控制，使得通過所述通信介質(zhì)向所述其他通信裝置發(fā)送所述發(fā)送信號；檢測步驟，每當(dāng)通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送規(guī)定量的所述發(fā)送信號時，進(jìn)行控制使得檢測在所述通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷步驟，根據(jù)通過所述檢測步驟的處理進(jìn)行控制而檢測出的所述傳送信號，判斷是否在所述通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送的所述發(fā)送信號和通過所述其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制步驟，根據(jù)所述信號沖突判斷步驟的判斷結(jié)果，控制所述發(fā)送步驟的處理的所述發(fā)送信號的發(fā)送。
11.一種程序，使計算機執(zhí)行通過通信介質(zhì)向其他通信裝置發(fā)送發(fā)送信號的處理，其特征在于，包括發(fā)送步驟，進(jìn)行控制，使得通過所述通信介質(zhì)向所述其他通信裝置發(fā)送所述發(fā)送信號；檢測步驟，每當(dāng)通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送規(guī)定量的所述發(fā)送信號時，進(jìn)行控制使得檢測在所述通信介質(zhì)上傳送的傳送信號；信號沖突判斷步驟，根據(jù)通過所述檢測步驟的處理進(jìn)行控制而檢測出的所述傳送信號，判斷是否在所述通信介質(zhì)上產(chǎn)生了由通過所述發(fā)送步驟的處理進(jìn)行控制而發(fā)送的所述發(fā)送信號和通過所述其他通信裝置發(fā)送的其他信號引起的信號沖突；控制步驟，根據(jù)所述信號沖突判斷步驟的判斷結(jié)果，控制所述發(fā)送步驟的處理的所述發(fā)送信號的發(fā)送。
全文摘要
提供一種通信系統(tǒng)、通信裝置及方法、程序，可抑制因信號沖突造成的通信處理速度的降低。當(dāng)獲取ID請求時，UD(1002)～UD(1004)分別向讀寫器(1001)逐個比特地發(fā)送各自的ID。UD(1002)～UD(1004)分別發(fā)送1比特的信息，并且檢測在此時的通信介質(zhì)(用戶)上傳輸?shù)男盘?，根?jù)該值判斷沖突。并且當(dāng)判斷為產(chǎn)生了沖突時，在產(chǎn)生該沖突時已發(fā)送規(guī)定的值的UD(1002)～UD(1004)停止其后的比特發(fā)送。本發(fā)明可應(yīng)用于通信系統(tǒng)。
文檔編號G06K17/00GK1881819SQ20061008397
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者石橋義人, 日下部進(jìn), 久保野文夫 申請人:索尼株式會社