JP5580245B2 - Electric field communication system and electric field communication method - Google Patents
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Description
本発明は、人体などの電界伝達媒体に電界を誘起し、その誘起された電界を検出して通信を行う電界通信システムおよび電界通信方法に関し、詳しくは、コモンモードチョークコイルを利用した電界通信システムおよび電界通信方法に関する。 The present invention relates to an electric field communication system and an electric field communication method in which an electric field is induced in an electric field transmission medium such as a human body, and the induced electric field is detected to perform communication, and more specifically, an electric field communication system using a common mode choke coil And an electric field communication method.
近年、電波を空中に伝搬させる無線通信などに代わるものとして、人体を介して電界を伝搬させる人体通信の研究が行われている(特許文献1参照)。 In recent years, research on human body communication in which an electric field is propagated through a human body has been performed as an alternative to wireless communication that propagates radio waves in the air (see Patent Document 1).
図7は、従来の電界通信システムの構成図である。設置された受信器3には、一般にAC電源を介して電力が供給される。この場合、受信器3の回路グラウンドG1とAC電源を挿入するコンセントのグラウンドG2の間に電気的結合4が生じる。設置された電極P3およびP4の付近には、一般に、建物を構成する導電性部材(建物グラウンドG3)が存在する。また一般に、建物グラウンドG3とコンセントグラウンドG2の間には雑音電圧(雑音源)20が発生しており、経路R4に沿って雑音電流I2が流れる。一方、信号電流I1は経路R1に沿って流れ、信号電流I2は経路R2に沿って流れ、信号電流I3は経路R3に沿って流れる。図7では、トータルの信号電流I1+I2+I3を「It」と記載している。受信器3は、負荷抵抗Rに印加された電圧を検出する。雑音電流I2が大きい場合には、受信信号の信号対雑音比(SNR)が低下し、通信品質が低下する。
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional electric field communication system. In general, power is supplied to the installed receiver 3 via an AC power source. In this case, an
このような雑音はコモンモード雑音として知られるものであり、コモンモード電流を低減するためのデバイスとしてコモンモードチョークコイル(CMC)5が知られている(非特許文献1参照)。CMC5を利用した電界通信システムの従来例を図8に示す。CMC5を図8のように利用した場合、回路グラウンドG1からコンセントグラウンドG2に流れる電流が減少する。したがって、雑音電流I2(経路R4)が減少する。
Such noise is known as common mode noise, and a common mode choke coil (CMC) 5 is known as a device for reducing the common mode current (see Non-Patent Document 1). A conventional example of an electric field communication system using the
しかし、CMC5を利用した場合、雑音電流I4が減少すると同時に、信号電流I1も減少する。したがって、信号電流I2+I3が十分に大きくないと、CMC5を挿入すると信号と雑音の双方が減少し、SNRが向上しないという課題があった。
However, when the
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、CMCを利用した場合において、信号電流の減少を最小限に留め、雑音電流のみを劇的に減少させることのできる電界通信システムおよび電界通信方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to minimize the decrease in signal current and dramatically reduce only the noise current when CMC is used. An electric field communication system and an electric field communication method are provided.
前記課題を解決するために、本発明の実施の形態における電界通信システムは、コモンモードチョークコイルを利用した電界通信システムであって、通信経路のうち所定の経路のインピーダンスを本電界通信システムの設置状況に応じた態様で動的に調整するインピーダンス調整部と、ユーザが所定の電極に触れている場合に限って前記インピーダンス調整部によりインピーダンスが調整された経路を使ってデータ信号を送信する送信部と、前記送信部により送信されたデータ信号を受信する受信部とを備え、前記送信部は、前記ユーザが携帯する送信器であり、自身に搭載された電極P1と電極P2の間に電圧を印加することにより前記データ信号を送信し、前記受信部は、前記コモンモードチョークコイルを介して電極P3と電極P4に接続され、前記ユーザが前記電極P3に触れている間に限って前記電極P3と前記電極P4の間に生じた電位差を検出することにより前記データ信号を受信し、前記インピーダンス調整部は、前記電極P4と前記電極P2の間の静電容量、または前記電極P4とグラウンドの間の静電容量を大きくすることにより、前記所定の経路のインピーダンスを小さくする。 In order to solve the above-described problem, an electric field communication system according to an embodiment of the present invention is an electric field communication system using a common mode choke coil, and an impedance of a predetermined path among communication paths is set in the electric field communication system. An impedance adjustment unit that dynamically adjusts in a manner according to the situation, and a transmission unit that transmits a data signal using a path whose impedance is adjusted by the impedance adjustment unit only when the user touches a predetermined electrode And a receiver for receiving the data signal transmitted by the transmitter, the transmitter being a transmitter carried by the user, and applying a voltage between the electrode P1 and the electrode P2 mounted on the transmitter. The data signal is transmitted by applying the signal, and the receiving unit applies to the electrode P3 and the electrode P4 via the common mode choke coil. The data signal is received by detecting a potential difference generated between the electrode P3 and the electrode P4 only while the user touches the electrode P3, and the impedance adjustment unit By increasing the capacitance between P4 and the electrode P2 or the capacitance between the electrode P4 and the ground, the impedance of the predetermined path is reduced .
また、前記電極P4が建物を構成する建物グラウンドに接続されていてもよい。 Further, the electrode P4 may be connected to a building ground constituting the building.
また、前記電極P3の面積よりも前記電極P4の面積の方が大きくてもよい。 Further, the area of the electrode P4 may be larger than the area of the electrode P3.
また、前記電極P4に接続された電極P5をさらに備えてもよい。 Moreover, you may further provide the electrode P5 connected to the said electrode P4.
また、前記電極P4が前記電極P3の直下にならないように配置されていてもよい。 The electrode P4 may be arranged so as not to be directly below the electrode P3.
前記課題を解決するために、本発明の実施の形態における電界通信方法は、コモンモードチョークコイルを利用した電界通信システムにおける電界通信方法であって、通信経路のうち所定の経路のインピーダンスを本電界通信システムの設置状況に応じた態様で動的に調整するインピーダンス調整ステップと、ユーザが所定の電極に触れている場合に限って前記インピーダンス調整ステップでインピーダンスが調整された経路を使ってデータ信号を送信する送信ステップと、前記送信ステップで送信されたデータ信号を受信する受信ステップとを備え、前記送信ステップでは、前記ユーザが携帯する送信器に搭載された電極P1と電極P2の間に電圧を印加することにより前記データ信号を送信し、前記受信ステップでは、前記コモンモードチョークコイルを介して電極P3と電極P4に接続され、前記ユーザが前記電極P3に触れている間に限って前記電極P3と前記電極P4の間に生じた電位差を検出することにより前記データ信号を受信し、前記インピーダンス調整ステップでは、前記電極P4と前記電極P2の間の静電容量、または前記電極P4とグラウンドの間の静電容量を大きくすることにより、前記所定の経路のインピーダンスを小さくする。 In order to solve the above problems, the electric field communication method in the embodiment of the present invention, there is provided a field communication method in an electric field communication system using the common mode choke coil, the field impedance of the predetermined path in the communication path An impedance adjustment step that dynamically adjusts in a manner according to the installation status of the communication system, and a data signal using a path in which the impedance is adjusted in the impedance adjustment step only when the user is touching a predetermined electrode A transmitting step for transmitting, and a receiving step for receiving the data signal transmitted in the transmitting step. In the transmitting step, a voltage is applied between the electrode P1 and the electrode P2 mounted on the transmitter carried by the user. Transmitting the data signal by applying, in the receiving step, the common mode The data signal is received by detecting a potential difference generated between the electrode P3 and the electrode P4 only while the user touches the electrode P3, and is connected to the electrode P3 and the electrode P4 via a choke coil. In the impedance adjustment step, the impedance of the predetermined path is reduced by increasing the capacitance between the electrode P4 and the electrode P2 or the capacitance between the electrode P4 and the ground .
本発明によれば、通信経路のうち所定の経路のインピーダンスを調整するようにしているので、CMCを利用した場合において、信号電流の減少を最小限に留め、雑音電流のみを劇的に減少させることのできる電界通信システムおよび電界通信方法を提供することが可能である。 According to the present invention, since the impedance of a predetermined path among the communication paths is adjusted, when the CMC is used, the decrease in the signal current is minimized and only the noise current is dramatically decreased. It is possible to provide an electric field communication system and an electric field communication method that can be used.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態における電界通信システムは、人体などの電界伝達媒体に電界を誘起し、その誘起された電界を検出して通信を行うシステムである。ここでも、従来と同様、コモンモード電流を低減するためにコモンモードチョークコイル(CMC)を利用する。
[First embodiment]
The electric field communication system according to the first embodiment is a system that performs communication by inducing an electric field in an electric field transmission medium such as a human body and detecting the induced electric field. Again, as in the prior art, a common mode choke coil (CMC) is used to reduce the common mode current.
この電界通信系の等価回路モデルを図1に示す。図中のパラメータは下記の物理量を表す。 An equivalent circuit model of this electric field communication system is shown in FIG. The parameters in the figure represent the following physical quantities.
C0:電極P3と電極P4の間の静電容量
C1:建物グラウンドG3と電極P2の間の静電容量
C2:電極P4と電極P2の間の静電容量
C3:電極P1と人体の間の静電容量
C4:電極P3と人体の間の静電容量
C5:電極P4と建物グラウンドG3の間の静電容量
C6:人体と建物グラウンドG3の間の静電容量
ω:角周波数
L:CMCのコモンモードインダクタンス
R:受信器の入力抵抗(負荷抵抗R)
X(ω):送信信号電圧のフーリエ変換
Y(ω):受信信号電圧のフーリエ変換
N(ω):雑音電圧のフーリエ変換
図1のモデルを使って受信信号Y(ω)を計算すると、次のようになる。
X (ω): Fourier transform of transmitted signal voltage Y (ω): Fourier transform of received signal voltage N (ω): Fourier transform of noise voltage When the received signal Y (ω) is calculated using the model of FIG. become that way.
(1)式の分母は複雑な式になるので、具体的な関数形を示さず関数Fとしてまとめた。(1)式を使って信号対雑音比(Signal-to-Noise Ratio;SNR)を計算すると、(4)式のようになる。(4)式の右辺第1項は、CMC5を利用しない場合のSNRを表す。第2項は、CMC5によるSNRの増分を表す。
まず、CMC5を用いないでSNRを向上するための条件を考察する。そのためには、(3)式のAを小さくすることが必要である。この場合、制御できる可能性があるパラメータはC2だけであり、C2を大きくすることが有効であることがわかる。ただし、(3)式の右辺第1項のために、C2を大きくするだけでAを小さくするのには限界がある。したがって、CMC5を用いない場合には、一般にSNRを十分に向上するのは困難である。
First, conditions for improving the SNR without using the
次に、CMC5を用いてSNRを向上するための条件を考察する。(4)式より、1<<ω2LCeffならばCMC5の挿入によってSNRが大きく改善することがわかる。ωは通信システム方式に依存するパラメータであり、一般に設計の自由度は無い。Lは、可能な限り値の大きい物を選択すべきである。また同様に、Ceffを大きくすることが重要である。このCeffに影響を与えるパラメータで制御可能なのはC2とC5であり、少なくともいずれか一方を大きくする必要がある。逆に、C2とC5が共に小さい場合には、CMC5を挿入してもSNRが十分に改善しないことがわかる。また(2)〜(4)式から、図1のモデル化を行った場合には、SNRはC0とC4には依存しないことがわかる。
Next, conditions for improving the SNR using the
そこで、本発明では、通信経路のうち所定の経路のインピーダンスを調整するインピーダンス調整部10を備えている。このインピーダンス調整部10は、C2やC5などを大きくすることにより、経路R3や経路R2などのインピーダンスを小さくするようにしている。
Therefore, in the present invention, the
具体的には、本電界通信システムを床などに設置する際に、その設置場所に応じて適切な実施形態で作り込まれる。言い換えると、インピーダンス調整部10は、本電界通信システムの設置状況に応じた態様で動的にインピーダンスを調整するようになっている。この点については後に詳しく説明する。
Specifically, when the electric field communication system is installed on a floor or the like, the electric field communication system is built in an appropriate embodiment according to the installation location. In other words, the
図2は、第1の実施の形態における電界通信システムの構成図である。従来の構成図と同じ部分については同じ符号を用いている。図中の符号10に示すように、電極P4が建物などを構成する大きな金属(建物グラウンドG3)に短絡されているため、経路R2のインピーダンスは小さく、したがって経路R2を流れる信号電流I2が大きい。よって経路R1を流れる信号電流I1がCMC5によって遮断された場合においても、負荷抵抗Rを流れる信号電流Itが十分に確保されるため、CMC5を導入することによって受信信号のSNRが向上する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the electric field communication system according to the first embodiment. The same reference numerals are used for the same parts as those in the conventional configuration diagram. As indicated by
このように第1の実施の形態では電極P4と建物グラウンドG3を短絡することにより、これらの間のインピーダンスを小さくしている。このインピーダンスを小さくすることは、C5を大きくすることと等価であり、結果としてCeffが増大するのでSNRが向上する。 Thus, in 1st Embodiment, the electrode P4 and building ground G3 are short-circuited, and the impedance between these is made small. Reducing the impedance is equivalent to increasing the C 5, C eff as a result, the SNR is improved because increases.
ところで、このような電界通信システムは、典型的には、人の出入りを管理する入退室管理システムに適用される。この場合、ユーザは、携帯端末を首から下げたり、ポケットに入れたりして携帯する。このように端末を携帯したユーザは、オフィスのドア付近の床に設置された電極(P3に相当)の上に立つだけで、電界通信によって認証を行うことができる。従来のICカードシステムのように、携帯端末をリーダにかざす必要はない。 By the way, such an electric field communication system is typically applied to an entrance / exit management system that manages the entry and exit of people. In this case, the user carries the portable terminal by dropping it from the neck or putting it in a pocket. Thus, the user carrying the terminal can perform authentication by electric field communication only by standing on the electrode (corresponding to P3) installed on the floor near the office door. Unlike the conventional IC card system, it is not necessary to hold the portable terminal over the reader.
図3は、第1の実施の形態における電界通信システムの動作を示すフローチャートである。ここでは、本電界通信システムの設置状況に応じた態様で、経路R3や経路R2などのインピーダンスが既に調整されているものとする。 FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the electric field communication system according to the first embodiment. Here, it is assumed that the impedances of the path R3 and the path R2 have already been adjusted in a manner according to the installation state of the electric field communication system.
まず、設置端末は、定期的に設置電極に対してリンク信号を送っている(ステップS31→S32)。ここでいう設置端末とは、受信器3や電極P3、P4など、環境に設置されている端末である。一方、ユーザが携帯する携帯端末(送信器2に相当)は、待ち受け状態になっており、ユーザが設置端末上に立つと、電界通信によってリンク信号を受信する(ステップS21:Yes)。リンク信号を受信した携帯端末は、設置端末にACKを送信した後に、送るべきデータ信号を送信する(ステップS22→S23)。ACKを受信した設置端末は、一定期間だけリンク信号の送信を停止し、携帯端末からのデータ信号を受信する(ステップS33→S34)。具体的には、電極P3と電極P4の間に生じた電位差を検出することによりデータ信号を受信するようになっている。設置端末は、データ信号の受信が終わったら、再びリンク信号を定期的に送信する(ステップS35→S36)。 First, the installation terminal periodically sends a link signal to the installation electrode (steps S31 → S32). The installation terminals referred to here are terminals installed in the environment such as the receiver 3 and the electrodes P3 and P4. On the other hand, the portable terminal (corresponding to the transmitter 2) carried by the user is in a standby state, and when the user stands on the installation terminal, the link signal is received by electric field communication (step S21: Yes). The mobile terminal that has received the link signal transmits an ACK to the installation terminal and then transmits a data signal to be transmitted (steps S22 → S23). The installation terminal that has received the ACK stops transmission of the link signal for a certain period and receives the data signal from the mobile terminal (steps S33 → S34). Specifically, a data signal is received by detecting a potential difference generated between the electrodes P3 and P4. After receiving the data signal, the installation terminal periodically transmits the link signal again (steps S35 → S36).
以上のように、第1の実施の形態における電界通信システムでは、電極P4がグラウンドに接続されているので、C5が大きくなり、経路R2のインピーダンスが小さくなる。これにより、CMCを利用した場合において、信号電流の減少を最小限に留め、雑音電流のみを劇的に減少させることができる。すなわち、受信信号のSNRを高めて、より安定した通信を確保することが可能である。 As described above, in the electric field communication system in the first embodiment, since the electrode P4 is connected to the ground, C 5 increases, the impedance of the path R2 is reduced. As a result, when the CMC is used, it is possible to minimize the decrease in the signal current and dramatically reduce only the noise current. That is, it is possible to increase the SNR of the received signal and ensure more stable communication.
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、C2とC5を大きくすることにより、経路R3と経路R2のインピーダンスを小さくするようにしている。インピーダンスの調整方法が異なる点以外は前記第1の実施の形態と同じである。以下、本実施の形態を前記第1の実施の形態と異なる点のみ説明する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, by increasing the C 2 and C 5, and so as to reduce the impedance of the path R3 and route R2. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the impedance adjustment method is different. Hereinafter, only the points in which the present embodiment is different from the first embodiment will be described.
図4は、第2の実施の形態における電界通信システムの構成図である。この場合、電極P4の面積が図8の場合と比べて大きいので、電極P4と建物グラウンドG3の間の容量が図8の場合よりも大きくなる。また、電極P4の面積が電極P3の面積より大きいので、電極P4と電極P2の間の容量は、図8の場合に比べて大きくなる。これらの効果によって、経路R2およびR3のインピーダンスが小さくなるので、経路R2およびR3を流れる信号電流I2およびI3が大きくなる。よって経路R1を流れる信号電流I1がCMC5によって遮断された場合においても、負荷抵抗Rを流れる信号電流Itが十分に確保されるため、CMC5を導入することによって受信信号のSNRが向上する。 FIG. 4 is a configuration diagram of an electric field communication system according to the second embodiment. In this case, since the area of the electrode P4 is larger than that in the case of FIG. 8, the capacity between the electrode P4 and the building ground G3 becomes larger than that in the case of FIG. Further, since the area of the electrode P4 is larger than the area of the electrode P3, the capacitance between the electrode P4 and the electrode P2 becomes larger than that in the case of FIG. Due to these effects, the impedances of the paths R2 and R3 are reduced, so that the signal currents I2 and I3 flowing through the paths R2 and R3 are increased. Therefore, even when the signal current I1 flowing through the path R1 is interrupted by the CMC5, the signal current It flowing through the load resistor R is sufficiently secured, so that the SNR of the received signal is improved by introducing the CMC5.
以上のように、第2の実施の形態における電界通信システムでは、電極P3の面積よりも電極P4の面積の方が大きいので、C2とC5が大きくなり、経路R3と経路R2のインピーダンスが小さくなる。これにより、CMCを利用した場合において、信号電流の減少を最小限に留め、雑音電流のみを劇的に減少させることができる。すなわち、受信信号のSNRを高めて、より安定した通信を確保することが可能である。 As described above, in the electric field communication system according to the second embodiment, since the direction of the area of the electrode P4 than the area of the electrode P3 is large, C 2 and C 5 is increased, the impedance of the path R3 and route R2 Get smaller. As a result, when the CMC is used, it is possible to minimize the decrease in the signal current and dramatically reduce only the noise current. That is, it is possible to increase the SNR of the received signal and ensure more stable communication.
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、C2とC5を大きくすることにより、経路R3と経路R2のインピーダンスを小さくするようにしている。インピーダンスの調整方法が異なる点以外は前記第1の実施の形態と同じである。以下、本実施の形態を前記第1の実施の形態と異なる点のみ説明する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, by increasing the C 2 and C 5, and so as to reduce the impedance of the path R3 and route R2. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the impedance adjustment method is different. Hereinafter, only the points in which the present embodiment is different from the first embodiment will be described.
図5は、第3の実施の形態における電界通信システムの構成図である。電極P4は、新たな電極P5に接続されているので、電極P4とP5は一体化しているとみなせる。それに伴い、図4と同様な効果を得ることができるので、受信信号のSNRが向上する。第2の実施の形態に示したように、電極P4を十分に大きくすることができれば良いのだが、例えば電極P4の設置場所が狭い場合には、電極P4を十分に大きくできるとは限らない。しかし第3の実施の形態を利用すれば、設置場所から離れて十分にスペースの確保された場所に電極P5を配置することによって、第2の実施の形態を適用することができない環境においても、十分なSNRを確保することができる。なお、電極P5を設置する場所に制限は無いが、建物グラウンドG3に近い方が望ましい。また電極P5の面積は大きい方が有利であるが、一般には100cm2〜2000cm2程度であれば、十分なSNRが得られる場合が多い。また電極P5と建物グラウンドG3との距離が近いほど、少ない面積で大きな効果が得られる。 FIG. 5 is a configuration diagram of an electric field communication system according to the third embodiment. Since the electrode P4 is connected to the new electrode P5, it can be considered that the electrodes P4 and P5 are integrated. Accordingly, the same effect as in FIG. 4 can be obtained, so that the SNR of the received signal is improved. As shown in the second embodiment, it suffices if the electrode P4 can be made sufficiently large. However, for example, when the installation place of the electrode P4 is narrow, the electrode P4 cannot always be made sufficiently large. However, if the third embodiment is used, even in an environment where the second embodiment cannot be applied by disposing the electrode P5 in a place where a sufficient space is secured away from the installation place, Sufficient SNR can be ensured. In addition, although there is no restriction | limiting in the place which installs the electrode P5, the one near the building ground G3 is desirable. Although the area of the electrode P5 is advantageously larger, generally if 100cm 2 ~2000cm 2 mm, often sufficient SNR is obtained. In addition, as the distance between the electrode P5 and the building ground G3 is shorter, a larger effect can be obtained with a smaller area.
以上のように、第3の実施の形態における電界通信システムでは、電極P4に接続された電極P5をさらに備えているので、C2とC5が大きくなり、経路R3と経路R2のインピーダンスが小さくなる。これにより、CMCを利用した場合において、信号電流の減少を最小限に留め、雑音電流のみを劇的に減少させることができる。すなわち、受信信号のSNRを高めて、より安定した通信を確保することが可能である。 As described above, in the electric field communication system according to the third embodiment, since further comprising an electrode P5 connected to the electrode P4, the greater the C 2 and C 5, low impedance path R3 and route R2 Become. As a result, when the CMC is used, it is possible to minimize the decrease in the signal current and dramatically reduce only the noise current. That is, it is possible to increase the SNR of the received signal and ensure more stable communication.
[第4の実施の形態]
第4の実施の形態では、C2を大きくすることにより、経路R3のインピーダンスを小さくするようにしている。インピーダンスの調整方法が異なる点以外は前記第1の実施の形態と同じである。以下、本実施の形態を前記第1の実施の形態と異なる点のみ説明する。
[Fourth embodiment]
In the fourth embodiment, by increasing the C 2, and so as to reduce the impedance of the path R3. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the impedance adjustment method is different. Hereinafter, only the points in which the present embodiment is different from the first embodiment will be described.
図6は、第4の実施の形態における電界通信システムの構成図である。例えば図8のような例では、電極P4が電極P3の直下に配置されているため、電極P4と電極P2の間の容量は一般に小さい。しかし図6のように、電極P4が電極P3の直下にならないように配置することにより、図8の場合に比べて、電極P4と電極P2の間の容量が増大する。故に経路R2のインピーダンスが図8に比べて小さくなるので、経路R2に沿って流れる信号電流I2が大きくなる。したがって負荷抵抗Rを流れる信号電流Itが増大し、受信信号のSNR向上に寄与する。このような効果は、電極P4が電極P3の直下でありさえなければ得られるので、図6における電極P4は、図8における電極P4と同一面上に配置されている必要は無い。 FIG. 6 is a configuration diagram of an electric field communication system according to the fourth embodiment. For example, in the example shown in FIG. 8, since the electrode P4 is disposed immediately below the electrode P3, the capacitance between the electrode P4 and the electrode P2 is generally small. However, by arranging the electrode P4 so as not to be directly below the electrode P3 as shown in FIG. 6, the capacitance between the electrode P4 and the electrode P2 increases as compared with the case of FIG. Therefore, since the impedance of the path R2 is smaller than that in FIG. 8, the signal current I2 flowing along the path R2 is increased. Therefore, the signal current It flowing through the load resistor R increases, contributing to an improvement in the SNR of the received signal. Since such an effect is obtained unless the electrode P4 is directly under the electrode P3, the electrode P4 in FIG. 6 does not need to be disposed on the same plane as the electrode P4 in FIG.
以上のように、第4の実施の形態における電界通信システムでは、電極P4が電極P3の直下にならないように配置されているので、C2が大きくなり、経路R3のインピーダンスが小さくなる。これにより、CMCを利用した場合において、信号電流の減少を最小限に留め、雑音電流のみを劇的に減少させることができる。すなわち、受信信号のSNRを高めて、より安定した通信を確保することが可能である。 As described above, in the electric field communication system according to the fourth embodiment, since the electrode P4 is arranged so as not to directly under the electrode P3, C 2 is increased, the impedance of the path R3 decreases. As a result, when the CMC is used, it is possible to minimize the decrease in the signal current and dramatically reduce only the noise current. That is, it is possible to increase the SNR of the received signal and ensure more stable communication.
なお、前記に述べた実施の形態においては電極P3およびP4は床に置かれているが、これらの設置場所は床に限らず、壁などでも良い。また人体が電極P3に触れるのは足に限らず、人体のどの部分でも構わない。 In the embodiment described above, the electrodes P3 and P4 are placed on the floor, but their installation location is not limited to the floor and may be a wall or the like. Further, the human body touches the electrode P3 is not limited to the foot, and any part of the human body may be used.
なお、前記に述べた実施の形態においては入退室管理システムを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、CMCを利用した電界通信システムであれば、前記と同様に本発明を適用することが可能である。もちろん、電界伝達媒体も人体に限定されるものではない。すなわち、他の動物や誘電体を電界伝達媒体とすることも可能である。 In the above-described embodiment, the entrance / exit management system is illustrated, but the present invention is not limited to this. In other words, the present invention can be applied to the electric field communication system using CMC in the same manner as described above. Of course, the electric field transmission medium is not limited to the human body. That is, other animals or dielectrics can be used as the electric field transmission medium.
2…送信部(送信器)
3…受信部(受信器)
5…コモンモードチョークコイル(CMC)
10…インピーダンス調整部
R1、R2、R3…経路
P1、P2、P3、P4…電極
2 ... Transmitter (transmitter)
3. Receiving part (receiver)
5. Common mode choke coil (CMC)
10: Impedance adjustment unit R1, R2, R3 ... Path P1, P2, P3, P4 ... Electrode
Claims (6)
通信経路のうち所定の経路のインピーダンスを本電界通信システムの設置状況に応じた態様で動的に調整するインピーダンス調整部と、
ユーザが所定の電極に触れている場合に限って前記インピーダンス調整部によりインピーダンスが調整された経路を使ってデータ信号を送信する送信部と、
前記送信部により送信されたデータ信号を受信する受信部と、
を備え、
前記送信部は、前記ユーザが携帯する送信器であり、自身に搭載された電極P1と電極P2の間に電圧を印加することにより前記データ信号を送信し、
前記受信部は、前記コモンモードチョークコイルを介して電極P3と電極P4に接続され、前記ユーザが前記電極P3に触れている間に限って前記電極P3と前記電極P4の間に生じた電位差を検出することにより前記データ信号を受信し、
前記インピーダンス調整部は、前記電極P4と前記電極P2の間の静電容量、または前記電極P4とグラウンドの間の静電容量を大きくすることにより、前記所定の経路のインピーダンスを小さくする
ことを特徴とする電界通信システム。 An electric field communication system using a common mode choke coil,
An impedance adjustment unit that dynamically adjusts the impedance of a predetermined path among the communication paths in a manner according to the installation state of the electric field communication system ;
A transmission unit that transmits a data signal using a path whose impedance is adjusted by the impedance adjustment unit only when the user touches a predetermined electrode;
A receiver that receives the data signal transmitted by the transmitter;
Equipped with a,
The transmitter is a transmitter carried by the user, and transmits the data signal by applying a voltage between the electrodes P1 and P2 mounted on the transmitter,
The receiver is connected to the electrode P3 and the electrode P4 via the common mode choke coil, and a potential difference generated between the electrode P3 and the electrode P4 only while the user touches the electrode P3. Receiving the data signal by detecting,
The impedance adjusting unit reduces the impedance of the predetermined path by increasing a capacitance between the electrode P4 and the electrode P2 or a capacitance between the electrode P4 and the ground.
An electric field communication system.
ことを特徴とする請求項1記載の電界通信システム。 Electric field communication system according to claim 1, wherein said electrode P4 is connected to the building ground constituting the building.
ことを特徴とする請求項1記載の電界通信システム。 Electric field communication system according to claim 1, wherein it is larger area of the electrode P4 than the area of the electrode P3.
ことを特徴とする請求項1記載の電界通信システム。 Electric field communication system according to claim 1, further comprising an electrode P5 connected to the electrode P4.
ことを特徴とする請求項1記載の電界通信システム。 Electric field communication system according to claim 1, wherein said electrode P4 is arranged so as not to directly below the electrode P3.
通信経路のうち所定の経路のインピーダンスを本電界通信システムの設置状況に応じた態様で動的に調整するインピーダンス調整ステップと、
ユーザが所定の電極に触れている場合に限って前記インピーダンス調整ステップでインピーダンスが調整された経路を使ってデータ信号を送信する送信ステップと、
前記送信ステップで送信されたデータ信号を受信する受信ステップと、
を備え、
前記送信ステップでは、前記ユーザが携帯する送信器に搭載された電極P1と電極P2の間に電圧を印加することにより前記データ信号を送信し、
前記受信ステップでは、前記コモンモードチョークコイルを介して電極P3と電極P4に接続され、前記ユーザが前記電極P3に触れている間に限って前記電極P3と前記電極P4の間に生じた電位差を検出することにより前記データ信号を受信し、
前記インピーダンス調整ステップでは、前記電極P4と前記電極P2の間の静電容量、または前記電極P4とグラウンドの間の静電容量を大きくすることにより、前記所定の経路のインピーダンスを小さくする
ことを特徴とする電界通信方法。 An electric field communication method in an electric field communication system using a common mode choke coil,
An impedance adjustment step for dynamically adjusting the impedance of a predetermined path in the communication path in a manner according to the installation state of the electric field communication system ;
A transmission step of transmitting a data signal using a path whose impedance is adjusted in the impedance adjustment step only when a user is touching a predetermined electrode;
A receiving step for receiving the data signal transmitted in the transmitting step;
Equipped with a,
In the transmitting step, the data signal is transmitted by applying a voltage between the electrodes P1 and P2 mounted on the transmitter carried by the user,
In the receiving step, the potential difference generated between the electrode P3 and the electrode P4 is connected to the electrode P3 and the electrode P4 through the common mode choke coil and only while the user touches the electrode P3. Receiving the data signal by detecting,
In the impedance adjustment step, the impedance of the predetermined path is reduced by increasing the capacitance between the electrode P4 and the electrode P2 or the capacitance between the electrode P4 and the ground.
An electric field communication method characterized by the above.
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