CN101243636A - 数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序 - Google Patents

Abstract

提供一种在自组织网络中根据较少的信息位来确定相邻存在的通信装置所识别的通信装置的方法。在移动设备和托架两者中装载UWB无线装置。在将移动设备收容在托架中的状态下，UWB无线装置的天线以使相互的电磁波的指向性相向的姿势被固定、并且被固定为不依赖周围环境的超近距离。当收容在托架中时，在利用UWB无线装置的测距功能来检测出设备彼此进入到规定距离内时开始进行无线数据传输动作，可实现高传输速率且高质量的传输。

Description

数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序

技术领域

本发明涉及一种在信息设备间高速且在短时间内传输大容量数据的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序，特别是涉及一种在位于超近距离的用户设备彼此间相互高速地无线传输图像、音乐等大容量数据的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序。

更详细地说，本发明涉及一种构建进行使用了UWB的、高传输速率且误码率少的高质量的数据传输的设备局域网的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序，特别是涉及一种在使用了UWB的设备局域网中避免无线区间中的信号的质量随着设备彼此间的距离的扩大而降低、进行高传输速率且高质量的传输的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序。

背景技术

近年来，被称为“超宽带(UWB)通信”的使用3.1GHz～10.6GHz的非常宽的频带的无线通信方式受到关注。在UWB通信中，假定通信距离为10m左右的PAN(PersonalAreaNetwork：个人局域网)，但是作为传输速度为100Mbps左右的、实现近距离超高速传输的无线通信系统，期待着它的实用化(例如，参照非专利文献1)。

例如，在IEEE802.15.3等中，作为UWB通信的访问控制方式而设计了包含前导包的包结构的数据传输方式。另外，作为UWB的应用，美国因特尔公司正在研究作为面向个人计算机的通用接口而普及的USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)无线版。

另外，从发送功率的关系来看UWB是面向近距离的无线通信方式，但是可进行高速的无线传输，因此作为民用系统，能够以近距离将数字照相机、音乐再现设备等移动数字设备与电视机、个人计算机进行无线连接，将音乐、图像等内容进行高速地数据传输。

以往，作为在多个信息设备间使图像、音乐等数据进行移动的方法，通常用AV线缆、USB线缆等通用线缆进行相互连接来进行数据通信，或者物理地移动存储卡等介质。与此相对，如果能够利用无线接口来传输设备彼此的数据，则不需要在每次进行数据传输时进行连接器的更换作业而带着线缆，从而方便性高。最近，还出现了以与个人计算机之间交换图像、音乐等数据为目的而装载有无线通信功能的移动设备(例如，参照非专利文献2)。

如果在这种设备彼此间的无线数据交换中使用上述UWB通信方式，则可实现近距离且10Mbps左右的大容量的无线数据传输。当然还可以应用红外线通信、IEEE802系的无线LAN系统，但是由于UWB是近距离大容量的无线通信方式，因此能够通过UWB通信来实现包含存储设备的超高速的近距离用DAN(DeviceArea Network：设备局域网)等超近距离区域中的高速数据传输。例如，能够高速且在短时间内传输运动图像、一张CD容量的音乐数据这样的大容量数据。

另一方面，考虑到即使不占用3.1GHz～10.6GHz这样的传输带宽也能够进行超过100Mbps的数据传输的情形、RF电路的制作难度，积极开发使用了3.1～4.9GHz的UWB低频带的传输系统。本发明人认为利用了UWB低频带的数据传输系统是移动设备中装载的有效的无线通信技术之一。

然而，在利用无线信号进行通信的情况下，存在无线区间的信号质量根据周围反射物、进行通信的设备彼此间的距离的扩大而降低的问题。特别是难以进行高传输速率的通信、误码率少的高质量的传输。

非专利文献1：日経エレクトロニクス2002年3月11日号“產生を上げる無線の革命児Ultra Wideband”P.55-66

非专利文献2：http://pcweb.mycom.co.jp/news/2002/09/03/10.html

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使用UWB通信方式在位于超近距离的用户设备彼此问相互高速地无线传输图像、音乐等大容量数据的优良的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序。

本发明的进一步的目的在于提供一种可构建进行使用了UWB的、高传输速率且误码率少的高质量的数据传输的设备局域网的优良的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序。

本发明的进一步的目的在于提供一种在使用了UWB的设备局域网中能够避免无线区间的信号质量随着设备彼此间的距离的扩大而降低、并可进行高传输速率且高质量的传输的优良的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序。

用于解决问题的方案

本发明的第一侧面是在分别具备UWB无线装置的第一装置和第二装置间进行无线数据传输的数据传输系统，该数据传输系统的特征在于，具备：测距单元，其配备在上述第一或者第二装置中的至少一方的UWB无线装置中，测量与另一装置之间的距离；距离判别单元，其根据上述测距单元的测量结果，判别上述第一和第二装置间的距离是否进入到能够通过UWB通信来得到规定的传输速率和传输质量的程度的规定范围内；以及数据传输单元，其响应于由上述距离判别单元判别为上述第一和第二装置间的距离进入到上述规定范围内的情形，在上述第一和第二装置间执行数据传输。

其中，这里所说的“系统”是指逻辑上集合了多个装置(或者实现特定功能的功能模块)的物体，而不限于各装置、功能模块是否在单一壳体内(以下相同)。

本发明涉及一种使用UWB来构建近距离的设备局域网的数据传输系统。根据这种数据传输系统，能够利用无线接口来传输设备彼此的数据，不需要在每次进行数据传输时进行连接器的更换作业而带着线缆，因此方便性高。另外，根据UWB，可实现超近距离区域中的高速数据传输，例如能够高速且在短时间内传输运动图像、一张CD容量的音乐数据这样的大容量数据。

然而，在利用无线信号进行通信的情况下，存在无线区间的信号质量根据周围反射物、进行通信的设备彼此间的距离的扩大而降低的问题。特别是难以进行高传输速率的通信、误码率少的高质量的传输。

与此相对，在本发明所涉及的数据传输系统中，在使用UWB无线信号来进行通信的情况下使用高频(4GHz)的信号，因此利用能够高精度地测量无线装置彼此间的距离的特征，如果内置有UWB无线通信装置的用户设备彼此进入到某规定的距离内，则在短时间内且高速地进行音乐、图像的大容量数据传送。

UWB通信通过使用超短脉冲而具有高的时间分辨率，因此能够实现进行无线电探测、定位的测距，能够兼备超过100Mbps的高速数据传输和测距功能。

因而，在本发明所涉及的数据传输系统中，利用UWB无线装置所具有的测距功能，仅用使设备“接近”的动作来开始数据传输，因此可实现高传输速率的通信、误码率少的高质量的传输。

另外，根据本发明所涉及的数据传输系统，能够仅在设备彼此处于非常近距离的状态下进行无线传输，因此不存在无线区间的信号质量根据周围反射物、进行通信的设备彼此间的距离的扩大而降低之类的对周围环境的依赖，能够使用高传输速率来进行无线传输。

本发明所涉及的数据传输系统可应用在如下情况：例如在数字照相机、数字音频播放器这样的小型移动设备、以及固定并收容这种移动设备的盒或者托架(cradle)这样的设备两者中装载UWB无线装置，在这些设备彼此间传输图像、音乐等大容量数据。

例如，在将数字照相机收容到托架中的状态下，内置于双方设备中的UWB无线装置的天线以使相互的电磁波的指向性相向的姿势被固定、并且被固定为不依赖周围环境的超近距离。因而，当收容在托架中时，使用UWB无线装置的测距功能检测出设备彼此进入到规定距离内的情形而开始无线数据传输动作，从而可实现高传输速率的通信、以及误码率少的高质量的传输。

另外，本发明的第二侧面是在分别具备UWB无线装置的第一装置和第二装置间进行无线数据传输的数据传输系统，该数据传输系统的特征在于，具备：识别单元，其在上述第一或者第二装置中的至少一方识别成为通信对象的无线装置的存在；以及数据传输单元，其响应于上述第一和第二装置中的一方利用上述识别单元识别出另一方的存在的情形，在上述第一和第二装置间开始数据传输。在此，上述识别单元能够通过由上述第一或第二装置中的至少一方使用轮询功能来检测成为通信对象的设备，从而识别成为通信对象的无线装置的存在。

本发明涉及一种响应于使装载了UWB无线装置的设备彼此“接近”的动作而开始数据传输的数据传输系统，但是未必需要如本发明的第一侧面那样利用UWB通信所具备的测距功能来测量与通信对象之间的距离。在本发明的第二侧面中，使用轮询功能等来确认内置有UWB无线装置的成为通信对象的设备存在于可通信的范围内的情形之后，开始无线数据传输动作。即使在这种情况下，也同样能够保证高传输速率且高质量的数据传输。这是因为，在可进行轮询的通信范围中，也认为不存在无线区间的信号的质量根据周围的反射物、进行通信的设备彼此间的距离的扩大而降低之类的对周围环境的依赖。

另外，本发明的第三侧面是以计算机可读形式记述使得在计算机系统上执行用于利用UWB通信在设备彼此间进行无线数据传输的处理的计算机程序，该计算机程序的特征在于使上述计算机系统执行如下过程：测距过程，根据发送接收的UWB信号来测量与成为通信对象的设备之间的距离；距离判别过程，根据上述测距过程的测量结果，判别与成为上述通信对象的设备之间的距离是否进入到能够通过UWB通信得到规定的传输速率和传输质量的程度的规定范围内；以及数据传输过程，响应于通过上述距离判别过程判别为与成为上述通信对象的设备之间的距离进入到上述规定范围内的情形，通过UWB通信执行规定吞吐量以上的近距离数据传输。

本发明的第三侧面所涉及的计算机程序定义了以计算机可读形式记述使得在计算机系统上实现规定处理的计算机程序。换言之，通过将本发明的第三侧面所涉及的计算机程序安装到计算机系统中，从而在计算机系统上发挥协同作用，并作为无线通信装置而进行动作。通过起动多个这种无线通信装置来构建设备局域网，从而可得到与本发明的第一侧面所涉及的数据传输系统相同的作用效果。

另外，本发明的第四侧面是以计算机可读形式记述使得在计算机系统上执行用于利用UWB通信在设备彼此间进行无线数据传输的处理的计算机程序，该计算机程序的特征在于，使上述计算机系统执行如下过程：识别过程，识别处于可通信的范围内的成为通信对象的设备的存在；以及数据传输过程，响应于执行上述识别过程来识别成为通信对象的设备的情形，开始进行使用了上述UWB通信单元的数据传输。

本发明的第四侧面所涉及的计算机程序定义了以计算机可读形式记述使得在计算机系统上实现规定处理的计算机程序。换言之，通过将本发明的第四侧面所涉及的计算机程序安装到计算机系统中，从而在计算机系统上发挥协同作用，并作为无线通信装置而进行动作。通过起动多个这种无线通信装置来构建设备局域网，从而可得到与本发明的第二侧面所涉及的数据传输系统相同的作用效果。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种可构建进行使用了UWB的、高传输速率且误码率少的高质量的数据传输的设备局域网的优良的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序。

另外，根据本发明，能够提供一种在使用了UWB的设备局域网中可避免无线区间的信号质量随着设备彼此间的距离的扩大而降低、并进行高传输速率且高质量的传输的优良的数据传输系统、无线通信装置和无线通信方法以及计算机程序。

根据本发明所涉及的数据传输系统，不用在进行数据传输的设备彼此间进行有线线缆的布线操作而能够迅速且简单地传输数据。

在本发明中，通过由进行数据传输的各个设备使用UWB无线装置，能够比其它无线数据传输方式更高速且在短时间内进行数据传输。

在本发明所涉及的数据传输系统中，能够利用UWB无线装置的测距功能，仅通过使设备彼此“接近”的动作来开始数据传输。因而，通过在数字照相机、数字音频播放器这样的移动设备、以及将其固定或者收容的托架两者中配备UWB无线装置，将移动设备固定在托架上，从而能够在非常近距离的状态下进行无线传输。因而，能够在不依赖周围环境的超近距离使用高传输速率来进行无线传输。

能够通过后述的本发明的实施方式、基于附图的更详细的说明来明确本发明的其它进一步的目的、特征、优点。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的数据传输系统的图。

图2是表示将数字音频播放器1001收容在托架1002中的情形的图。

图3是示意性地表示数字音频播放器1001、托架1002等设备中内置的UWB无线装置的功能结构的一例的框图。

图4是表示用于设备通过检测距离来进行数据传输的处理过程的流程图。

图5是表示响应于使设备“接近”的动作而开始数据传输的一个实用例的图。

图6是表示响应于使设备“接近”的动作而开始数据传输的其它实用例的图。

图7是表示可适用于本发明所涉及的数据传输系统中的缝隙天线(slot antenna)的表面构造的图。

图8是表示使图7所示的超近距离用的UWB天线相隔5mm时的S参数的仿真结果的图。

图9是表示使图7所示的超近距离用UWB天线相隔10mm时的S参数的仿真结果的图。

图10是示意性地表示数字音频播放器1001、托架1002等设备中内置的UWB无线装置的功能结构的其它一例的框图。

图11是表示设备使用轮询功能来检测成为通信对象的设备的动作过程的一例的图。

附图标记说明

10：UWB无线通信装置；11：UWB天线；12：UWB RF处理部；13：UWB基带处理部；14：UWB MAC层处理部；15：UWB DLC层处理部；102：带通滤波器(BPF)；103：分波器(SW)；104：功率放大器(PA)；105：乘法器；106：VCO；107：PLL；108：TCXO；109：脉冲产生器；110：低噪声放大器(LNA)；111：正交调制器；112：脉冲产生器；115、116：低通滤波器；117、118：A/D变换器；119：移相电路；151、152、153：乘法器；154、155：积分转储(Integral dump)；156：FEC；157：CRC；158：环路滤波器；159：同步获取用逻辑电路；161：计数器；162：相关检测器；301：电介质基板；302：地层；303：供电部；304：微带线；305：缝隙；306：导体图案；307：电阻体；401：UWB发送部；402：UWB接收部；403：距离测量部；404：超近距离用宽带天线；405：设备主体部；1001：数字音频播放器；1002：托架；1003：有线线缆；2001、2002：天线。

具体实施方式

下面，参照附图详解本发明的实施方式。

在图1中示出本发明的一个实施方式所涉及的数据传输系统。图示的系统由内置有UWB无线装置的数字音频播放器1001、和同样地内置有UWB无线装置的托架1002构成。托架1002固定并收容数字音频播放器。

在数字音频播放器1001与托架1002之间，通过使用了UWB的近距离通信来进行音乐等大容量数据传输。另外，托架1002通过有线线缆1003等连接在作为音乐数据的保存库的个人计算机(未图示)等上。

在图2中示出将数字音频播放器1001收容在托架1002中的情形。在该状态下，内置于双方设备1001和1002中的UWB无线装置双方的天线2001和2002以使相互的电磁波的指向性相向的姿势被固定、并且被固定为不依赖周围环境的超近距离。

根据UWB通信，在超近距离区域中可进行高传输速率且高质量数据传输。另一方面，UWB通信通过使用超短脉冲而具有高的时间分辨率，因此可进行测距，能够兼备超过100Mbps的高速数据传输和测距功能。

因此，在本发明的一个实施方式所涉及的数据传输系统中，移动设备等信息设备利用UWB无线装置的测距功能来测量与通信对象之间的距离，并响应于使设备“接近”的动作而开始数据传输。因而，当数字音频播放器1001被收容在托架1002中时，能够使用UWB无线装置的测距功能来检测设备彼此进入到规定的距离内的情形从而开始无线数据传输动作，实现高传输速率的通信、以及误码率少的高质量传输。

这样，设备彼此能够仅在非常近的距离的状态下进行无线传输，因此不存在无线区间的信号质量由于周围反射物、进行通信的设备彼此间的距离的扩大而降低这样的对周围环境的依赖，能够使用高传输速率来进行无线传输。

在图3中示意性地示出了数字音频播放器1001和托架1002等设备中内置的UWB无线装置的功能结构的一例。该图所示的设备由UWB发送部401、UWB接收部402、距离测量部403、超近距离用宽带天线404、以及设备主体部405构成，具备设备通过检测距离来开始数据传输的功能。

UWB发送部401和UWB接收部402进行如下处理：进行传输信号的调制解调处理的UWB RF处理；基带信号的调制解调处理、同步处理、传输路径测量这样的UWB基带处理；进行访问控制、传输速率的适应控制的UWB MAC(Media AccessControl：媒体访问控制)层处理；以及进行相邻节点管理、加密、认证处理等的UWB DLC(Data Link Control：数据链路控制)层处理。

在本实施方式中，通过UWB发送部401和UWB接收部402中的UWB基带处理，实现了每次进行信息传输时进行无线设备间的测距的测距功能。关于利用UWB通信的测距方法，例如在已经转让给本申请人的日本特开2004-258009号(特许第3649404号)公报中进行了详解。其中，数字照相机、托架这样的开始数据传输的设备中内置的UWB无线装置必须具备测距功能，但是本发明的要旨并不限于任何特定的测距方法。

由UWB发送部401和UWB接收部402进行的UWB信号的发送接收是通过超近距离用宽带天线404进行的。关于超近距离用宽带天线404，配置于近距离的相互的天线需要得到反射特性和耦合特性都良好的特性，关于这一点在后面进行记述。

设备主体部405进行上位协议层中的通信动作的控制、在数字照相机、托架之类的设备主体中由固有的硬件模块构成的向UWB发送部401传递发送数据的处理、从UWB接收部402传递的接收数据的处理、装置整体的综合控制。

接着，说明设备响应于利用UWB测距功能检测与通信对象之间的距离的情形而开始数据传输的动作过程。

在此，设采用RTS/CTS过程。在成为数据发送源的设备侧，首先从UWB发送部401向数据发送目的地的设备发送RTS包，从接收到RTS包的数据发送目的地的设备返回CTS包。

UWB接收部402在接收CTS包时，在数据发送目的地识别完成了包的接收准备的情形，并且在距离测量部403中根据传送了CTS包的UWB信号来测量与数据发送目的地的设备之间的距离。

然后，如果可确认出能够顺利地接收到CTS包的情形、以及与数据发送目的地的设备之间的距离处于可进行高速传输速率且高质量传输的范围内的情形，则UWB发送部401进行从上位层协议所准备的发送数据的发送处理。

这样，在本实施方式所涉及的数据传输系统中，进行数据通信的设备具备即使是超近距离也能够进行UWB的无线信号传输的天线和UWB无线装置，通过灵活运用UWB的测距功能来测量终端间的距离，当其距离为规定值时开始数据传输。

此外，RTS/CTS过程是如下的通信方式：数据发送源发送发送请求包RTS(Request To Send：请求发送)，响应于从数据发送目的地接收到确认通知包CTS(Clear To Send：清除发送)的情形而开始数据发送，从而解决无线系统中的隐藏终端问题。但是，该通信过程本身与本发明的要旨没有直接关联，因此在此不进行更多的说明。

在图4中以流程图的形式示出了设备通过检测距离来进行数据传输的处理过程。在该图中，假定从收容在托架1002中的数字音频播放器1001进行数据发送的情况，但是当然应理解为从托架1002侧进行相反操作的情况也是相同的过程。

在首先发送数据的设备侧，响应于用户按下规定按钮这样的用户接口操作而开始发送动作(步骤S1)。

此时，开始发送动作的设备向另一终端通知其意思。另外，如果需要则在相互设备间进行认证处理(步骤S2)。在此，当用于在终端间进行通信的认证处理失败的情况下，中止以后的数据发送处理(步骤S3)。认证处理的详细过程与本发明的要旨没有直接关联，因此在此省略说明。

此外，在数据传输处理时为了保证高速且高质量的大容量数据传输动作(即最大吞吐量)，如数字音频播放器1001被放置到托架1002中时那样需要将设备彼此固定为超近距离，但是该认证处理中的传输速率只要是能够无线通信的程度即可，不需要如后续的数据传输处理时那样是超近距离或者最大吞吐量。

例如，在日本特开2004-298815号公报中公开了当终端间的距离为规定范围内时从一个终端向另一个终端进行登记请求的无线通信系统。步骤S2中的认证处理相当于该登记请求。另外，该公报中的登记请求及其认证处理不是在能够得到最大吞吐量的程度的距离下实施，应充分理解与本发明中所说的超近距离中的高速且高质量的数据传输之间的不同之处。

接着，使用UWB无线信号，利用测距功能来测量发送数据的设备与固定它的托架之间的距离(步骤S4)。

在利用测距功能判断为到发送数据的终端为止的距离是规定距离以下(例如10cm以下)的情况下(步骤S5)，将其作为触发，设备在与托架之间开始数据发送(步骤S6)。

另一方面，在判断为进行认证的另一个终端即托架不在规定距离以下的区域中的情况下，之后也重复试行多次测距(步骤S7)，进行等待直到进入规定距离以下的区域(例如，该设备被固定在托架上)为止。

而且，如果另一个终端进入到规定距离以下的区域，则在步骤S6中开始数据发送。

然而，在判断为即使重复规定次数的测距动作、另一个终端也不在规定距离以下的区域中(例如，该设备没有被固定在托架上)的情况下，中止数据发送(步骤S8)，结束本处理程序。

在步骤S6中进行了数据发送的情况下，如果用户预先通过用户接口选择的想要传输的数据的发送结束，则另一个终端发送表示正常接收到数据的情形的无线信号，从而结束数据传输处理(步骤S9)。

另外，在即使相隔某一固定时间间隔也没有从另一终端发送过来表示正常接收到数据的情形的无线信号的情况下，再次相隔固定时间间隔来进行数据发送(步骤S10)。另外，重复进行规定次数的该操作。即使那样还没有发送过来接收到数据的信号的情况下，中止数据发送处理(步骤S11)，结束本处理程序。

本发明是与响应于使装载有UWB无线装置的设备彼此“接近”的动作而开始数据传输的数据传输系统有关的发明，但是未必要利用UWB通信所具备的测距功能(或者UWB通信以外的测距功能)来测量与通信对象之间的距离。如上所述，如果使用UWB无线装置的测距功能响应于设备彼此进入到规定距离内的情形而开始无线数据传输动作，则可实现高传输速率的通信、以及误码率少的高质量传输。作为该变形例，即使使用轮询功能等来确认内置有UWB无线装置的成为通信对象的设备存在于可通信的范围内之后，开始无线数据传输动作，也同样能够保证高传输速率且高质量的数据传输。这是因为，即使在可进行轮询的通信范围中，也认为不存在无线区间的信号质量由于周围反射物、进行通信的设备彼此间的距离的扩大而降低这样的对周围环境的依赖。

下面说明作为测距功能的代替手段而应用了轮询功能的、本发明的其它实施方式所涉及的数据传输系统。

在图10中示意性地示出了数字音频播放器1001、托架1002等设备中内置的UWB无线装置的功能结构的另外一例。该图所示的设备由UWB发送部401、UWB接收部402、超近距离用宽带天线404、以及设备主体部405构成，具备设备通过检测距离来开始数据传输的功能。

UWB发送部401和UWB接收部402进行如下处理：进行传输信号的调制解调处理的UWB RF处理；基带信号的调制解调处理、同步处理、传输路径测量这样的UWB基带处理；进行访问控制、传输速率的适应控制的UWB MAC层处理；以及进行相邻节点管理、加密、认证处理等的UWB DLC层处理。

在本实施方式中，内置有UWB无线装置的设备在同样内置有UWB无线装置的成为通信对象的设备存在于可通信的范围内的情况下，在开始数据传输之前，能够通过轮询动作来识别成为通信对象的无线装置的存在，并且能够经过认证处理而开始数据传输。

在图11中示出了设备使用轮询功能来检测成为通信对象的设备的动作过程的一例。在图示的例子中，在分别装载有UWB无线装置的终端A和终端B之间进行利用UWB通信方式的数据传输。

首先，从请求开始通信的终端A发送表示通信开始的请求的连接请求包(Con.Req.)。

接受通信开始请求的终端B在处于无法接受连接请求包的状况的情况下，视作没有进入到可通信范围内。终端A由于无法确认终端B的接收，因此继续重新发送连接请求包。

另一方面，在终端B接受到来自终端A的连接请求包的情况下，终端B将接受到来自终端A的连接请求包的情况传达给主机CPU，从而识别终端A。

并且，终端B对于来自终端A的连接请求，返回允许连接的连接接受(Con.Acc.)。

终端A在接收到从终端B返回的连接接受的情况下，将接收到表示来自终端B的连接许可的连接接受的情况传达给主机CPU，由此识别终端B存在于可通信范围内并可连接的情形。

之后，接受连接接受的终端A对许可连接的终端B通知接受连接接受的情况(连接许可应答)，即发送连接接受应答。

由此，许可了连接的终端B重新识别终端A，但是如果将连接接受认为是连接许可应答，则还可以省略连接接受应答。

这样，在上述的通信终端检测方式中，当从一方送出连接请求包并由另一终端接受该连接请求包时，通过对送出连接请求包的终端发送连接许可包，从而在终端A和终端B之间确立连接。

设备利用轮询功能来检测出通信对象之后，接着实施用于开始数据传输的动作过程。在该动作过程中，例如能够与上述同样地采用RTS/CTS过程(同上)。即，在成为数据发送源的设备侧，首先从UWB发送部401向数据发送目的地的设备发送RTS包，从接收到RTS包的数据发送目的地的设备返回CTS包。

UWB接收部402在接收CTS包时，在数据发送目的地识别完成了包的接收准备的情况，并且在距离测量部403中根据传送了CTS包的UWB信号来测量与数据发送目的地的设备之间的距离。

然后，如果可确认能够顺利地接收到CTS包的情况、以及与数据发送目的地的设备之间的距离在可进行高速传输速率且高质量传输的范围内的情况，则UWB发送部401进行从上位层协议所准备的发送数据的发送处理。

这样，在代替测距功能而利用了轮询功能的实施方式所涉及的数据传输系统中，进行数据通信的设备具备即使在超近距离也能够进行UWB无线信号的传输的天线和UWB无线装置，检测通信对象来开始数据传输。

在图5中示出了响应于使设备“接近”的动作而开始数据传输的本发明所涉及的数据传输系统的一个实用例。

在图示的例子中，在数字照相机和托架中分别内置有UWB无线装置，托架还与电视机、个人计算机通过线缆进行连接，利用UWB近距离通信来进行图像数据的传输。通过在托架上载置数字照相机，能够将两个装置间固定为能够以高速传输速率且高质量来进行传输的程度的近距离。

在利用数字照相机拍摄了静止图像、运动图像之后，放置到托架上。然后，按照如图4所示的处理过程，通过UWB通信将图像从数字照相机数据传输到托架，进一步从托架传输到电视机、个人计算机等。

另外，在图6中示出了响应于使设备“接近”的动作而开始数据传输的其它实用例。

在图示的例子中，在数字音频播放器和托架中分别内置有UWB无线装置，托架还与个人计算机通过线缆进行连接，进行音乐数据的传输。或者在数字音频播放器和音乐发布终端分别内置UWB无线装置，进行音乐数据的传输。在前者的情况下，通过在托架上载置数字音频播放器，能够将两个装置间固定为能够以高速传输速率且高质量来进行传输的程度的近距离。

在个人计算机、音乐发布终端存储有能够在数字音频播放器上再现的音乐数据。将数字音频播放器放置在托架上，或者使数字音频播放器接近音乐发布终端。然后，按照如图4所示的处理过程，通过UWB通信经由托架而从个人计算机向数字音频播放器传输音乐数据。或者从音乐发布终端向数字音频播放器直接传输。当然并不仅仅是音乐数据，还可以传输游戏、其它数据。

当进行如上所述的利用UWB的近距离数据传输时，有时使分别装载有UWB无线装置的设备彼此靠近到10mm以下，或者靠近到设备彼此的壳体接触为止。因此，用于UWB无线装置中的天线需要小型且能够内置于设备中，并且具有可传输100Mbps以上的传输速率的无线信号的宽带特性、且在用于超近距离时也维持其特性。

通常，在将天线配置为近距离的情况下，相互的天线接受来自构成天线的地层的反射，反射特性、耦合特性都无法得到良好的特性。另外，由于离电磁场产生源一个波长以内的附近场中的电池波的电场和磁场具有独立的关系，所以空间阻抗也不取固定值，因此难以设计天线使得在使用动作频带中得到所希望的特性。

另一方面，在检测设备间的距离并在其距离为某规定值时开始通信的数据传输系统中，一般用户希望进行尽可能稳定、安全的通信。因此，要求在使设备彼此接近超近距离、或者终端的壳体彼此接触的状态下进行通信。如上所述，显然，以超近距离进行通信存在由天线的特性导致的劣化，但是传播损失变少，因此具有能够以系统的最大传输速率进行数据传输的优点。

下面说明小型且可内置、在10mm以下的超近距离具有良好的反射特性和耦合特性的可应用于本实施方式所涉及的UWB无线装置中的超近距离用天线的结构例。

作为构成为小型且薄型的天线，已知片状天线(patchantenna)和缝隙天线，但是基本上都是动作带宽为几个百分比程度的窄带天线，因此需要实现宽带化。在同等尺寸下缝隙天线能够得到更宽的带宽，因此本发明人认为作为内置在用户设备中来使用的超近距离UWB用天线，缝隙天线更适合。

在图7中示出了可应用于本发明所涉及的数据传输系统中的缝隙天线的表面构造。图示的缝隙天线由电介质基板301、形成在电介质基板301的一个面301上的导体图案306、以及形成在电介质基板301的另一面上的地层302构成。

电介质基板301由例如被称为FR4的、在编织有玻璃纤维的布上浸渗了环氧树脂的材料构成，其相对介电常数ε是4.2～4.8。

导体图案306由在电介质基板侧的表面301上沿着其周围形成的铜箔图案构成。在导体图案306上，贯穿电介质基板301的多个通孔形成为环状。并且，这些通孔内被填充，与形成在电介质基板301背侧的地层302连接。各通孔排列成相互间隔为4mm。

在电介质基板的导体图案306侧的表面301上形成从周边部向导体图案306的大致中央部延伸的铜箔图案，构成微带线304。该微带线304例如配设在将形成矩形的电介质基板进行二等分的中心线上，以1.2mm的宽度而构成。

另外，为了避免导体图案306与微带线304之间的交叉，在与微带线304交叉的两端，通过5mm的图案分离部适当地分离铜箔图案。并且，微带线304的周边端位于导体图案306的图案分离部的大致中央，成为导体图案306的供电点303。

地层302由遍及与电介质基板301的导体图案306相反侧的几乎整个面而形成的铜箔图案构成。在地层302的大致中央以细线状穿设铜箔图案而形成缝隙305。在图示的例子中，缝隙305与形成在其相反侧的面上的微带线304所延伸的方向大致正交。缝隙天线基本动作原理是主要从缝隙放射电磁场。即当通过供电点303向微带线304供电时，从缝隙305放射电磁场来形成电场使得横切缝隙305，并且该电场产生驻波进行共振。

穿设在地层302上的缝隙305被配置成跨越通过供电点303的基板中心线。最好将缝隙305的具体配置、即离供电点305的左右长度、宽度进行最优化以得到稳定的天线特性。在图7所示的例子中，缝隙305的宽度是1mm，长度是37.5mm，构成为从地层302的中心跨越21mm、16.5mm的位置。

另外，在穿设在地层302上的缝隙305中安装电阻体107。电阻体307例如具有100Ω以上的电阻值，配设成两端与地层302接触，具有抑制地层302中的反射而发挥宽带中的特性的效果。在图7所示的例子中，将两个电阻体307安装在缝隙305中心附近的合适的位置上，从而可得到调整阻抗匹配的自由度的同时改善天线特性。在将地层302的中心设为x＝0mm的地点、将左定义为正、将右定义为负时，在图7所示的例子中，在缝隙305上的x＝-0.6mm、以及x＝+1.0mm的位置上分别安装150Ω以上的电阻体307。

在将图7所示的缝隙天线作为设备内置型天线而应用的情况下，需要除去来自设备内的周围电路的电磁波的影响、设备周围的反射物的影响，需要考虑放射的宽带中高频成分对周围的高频电路带来的影响。因此，在用户设备等中内置该缝隙天线时，也可以安装将导体图案306侧进行覆盖的金属屏蔽盒(未图示)。

在如小型数字照相机、音乐播放器那样的便携设备中内置天线的情况下，假定用户仍握住设备而进行通信的状况。另外，在小型设备中装载无线通信功能的情况下，将天线以外的电路也内置在设备中。即使在天线周围的状况发生变化的同时进行通信、并且周围存在金属反射物的情况下，也能够通过安装金属屏蔽盒来稳定地得到所希望的天线特性。

图7所示的缝隙天线的主要目的在于例如作为低频带(3.1～4.9GHz)的UWB用天线而内置在用户设备中来使用、以及应用于超近距离的无线数据传输。在这种情况下，为了保证如UWB那样的100Mbps以上的大容量通信，需要设计天线使得反射特性在规定标准的带宽内成为-10dB以下，并且耦合特性没有急剧的增益衰减，整体增益成为某水平以上。

在图8中示出了使图7所示的超近距离用的UWB天线相隔5mm时的S参数的仿真结果。通过该图可知，在天线间为5mm的超近距离使用了的情况下，在作为UWB低频带中的使用带宽的3.1～4.9GHz中反射系数低于-10dB，传播损失也表示-20dB的高值。另外，确认了如下情况：在只有白色加法噪声叠加在无线信号中的那样的UWB通信环境中，如果传播损失达到-64dB，则能够以最大传输速率模式(500Mbps)进行传输。

另外，在图9中示出使图7所示的超近距离用的UWB天线相隔10mm时的S参数的仿真结果。可知即使在天线间距离为10mm的情况下，反射系数也低于-10dB，耦合特性同样也能得到良好的特性。

另外，在发送接收中将相同结构的天线作为耦合器(一对)而使用时，担心相互的缝隙天线的缝隙305部分没有相向的情况的影响，但是确认了如下情况：即使在天线相向的方向、角度偏移的情况下，也能够得到同样的天线特性。

这样，通过将图7所示的缝隙天线应用于数据传输系统，即使在进行通信的终端彼此存在于非常近的距离的情况下，也能够不受天线的特性劣化的影响而进行UWB的无线信号传输。另外，即便使终端彼此接近也保证天线的特性，因此可进行传播损失少、高传输速率的传输。

产业上的可利用性

以上，参照特定的实施方式详解了本发明。然而，在不脱离本发明的要旨的范围内，本领域技术人员能够进行该实施方式的修正、代用是理所当然的。

在本说明书中，将由内置有UWB无线装置的数字音频播放器1001和同样内置有UWB无线装置的托架1002构成的数据传输系统作为例子举出而进行了说明，但是本发明的要旨并不限于此。在内置有UWB无线装置的移动设备或者用户设备彼此在近距离以高速且高质量地无线传输大容量数据的情况下，能够同样地应用本发明。

总而言之，以例示的方式公开了本发明，不应限定性地解释本说明书的记载内容。为了判断本发明的要旨，应参考权利要求书。

Claims (21)

1.一种数据传输系统，在分别具备UWB无线装置的第一装置和第二装置间进行无线数据传输，该数据传输系统的特征在于，具备：

测距单元，其配备在上述第一或者第二装置中的至少一方的UWB无线装置中，测量与另一装置之间的距离；

距离判别单元，其根据上述测距单元的测量结果，判别上述第一和第二装置间的距离是否进入到能够通过UWB通信得到规定的传输速率和传输质量的程度的规定范围内；以及

数据传输单元，其响应于由上述距离判别单元判别为上述第一和第二装置间的距离进入到上述规定范围内的情形，在上述第一和第二装置间执行数据传输。

2.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，

还具备认证单元，该认证单元在处于能够通过相互的UWB无线装置来进行通信的范围内的上述第一和第二装置间进行认证处理。

3.根据权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，

还具备固定单元，该固定单元将上述第一和第二装置间的距离固定为上述规定范围内的距离。

4.根据权利要求3所述的数据传输系统，其特征在于，

上述固定单元通过将上述第一装置容纳在上述第二装置中来固定为上述规定范围内的距离。

5.一种数据传输系统，在分别具备UWB无线装置的第一装置和第二装置间进行无线数据传输，该数据传输系统的特征在于，具备：

识别单元，其在上述第一或者第二装置中的至少一方识别成为通信对象的无线装置的存在；以及

数据传输单元，其响应于上述第一和第二装置中的一方利用上述识别单元来识别另一方的存在的情形，在上述第一和第二装置间开始数据传输。

6.根据权利要求5所述的数据传输系统，其特征在于，

上述识别单元通过由上述第一或者第二装置中的至少一方使用轮询功能来检测成为通信对象的设备，从而识别成为通信对象的无线装置的存在。

7.根据权利要求1或者5所述的数据传输系统，其特征在于，

在上述无线数据传输中应用RTS/CTS方式，

上述测距单元根据传送从成为数据发送源的一装置发送RTS包并从成为数据发送目的地的另一装置返回的CTS包的UWB信号，来测量距离。

8.一种无线通信装置，其特征在于，具备：

UWB通信单元，其进行UWB信号的发送接收；

测距单元，其根据发送接收的UWB信号来测量与成为通信对象的设备之间的距离；

距离判别单元，其根据上述测距单元的测量结果，判别与成为上述通信对象的设备之间的距离是否进入到能够通过UWB通信得到规定的传输速率和传输质量的程度的规定范围内；以及

数据传输单元，其响应于由上述距离判别单元判别为与成为上述通信对象的设备之间的距离进入到上述规定范围内的情形，执行数据传输。

9.根据权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，

还具备认证单元，该认证单元与处于能够通过上述UWB通信单元来进行通信的范围内的成为通信对象的设备之间进行认证处理。

10.根据权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，

还具备固定单元，该固定单元将成为上述通信对象的设备固定为上述规定范围内的距离。

11.根据权利要求10所述的无线通信装置，其特征在于，

上述固定单元将该装置收容在成为上述通信对象的设备中。

12.一种无线通信装置，其特征在于，具备：

UWB通信单元，其进行UWB信号的发送接收；

识别单元，其识别处于能够通过上述UWB通信单元来进行通信的范围内的成为通信对象的设备的存在；以及

数据传输单元，其响应于由上述识别单元识别出成为通信对象的设备的情形，开始进行使用了上述UWB通信单元的数据传输。

13.根据权利要求12所述的无线通信装置，其特征在于，

上述识别单元通过使用轮询功能来检测成为通信对象的设备，从而识别成为通信对象的无线装置的存在。

14.根据权利要求8或者12所述的无线通信装置，其特征在于，

在上述数据传输中应用RTS/CTS方式，

上述测距单元根据传送在发送RTS包之后从成为上述通信对象的设备返回的CTS包的UWB信号，来测量距离。

15.一种无线通信方法，利用UWB通信在设备彼此间进行无线数据传输，该无线通信方法的特征在于，具备：

测距步骤，根据发送接收的UWB信号来测量与成为通信对象的设备之间的距离；

距离判别步骤，根据上述测距步骤中的测量结果，判别与成为上述通信对象的设备之间的距离是否进入到能够通过UWB通信得到规定的传输速率和传输质量的程度的规定范围内；以及

数据传输步骤，响应于在上述距离判别步骤中判别为与成为上述通信对象的设备之间的距离进入到上述规定范围内的情形，通过UWB通信来执行规定吞吐量以上的近距离数据传输。

16.根据权利要求15所述的无线通信方法，其特征在于，

还具备认证步骤，在该认证步骤中与处于能够通过UWB通信来进行通信的范围内的成为通信对象的设备之间进行认证处理。

17.一种无线通信方法，利用UWB通信在设备彼此间进行无线数据传输，该无线通信方法的特征在于，具备：

识别步骤，识别处于可通信范围内的成为通信对象的设备的存在；以及

数据传输步骤，响应于在上述识别步骤中识别出成为通信对象的设备的情形，开始进行使用了上述UWB通信单元的数据传输。

18.根据权利要求17所述的无线通信方法，其特征在于，

在上述识别步骤中，通过使用轮询功能来检测成为通信对象的设备，从而识别成为通信对象的无线装置的存在。

19.根据权利要求15或者17所述的无线通信方法，其特征在于，

在上述无线数据传输中应用RTS/CTS方式，

在上述测距步骤中，根据传送在发送RTS包之后从成为上述通信对象的设备返回的CTS包的UWB信号，来测量距离。

20.一种计算机程序，以计算机可读形式记述使得在计算机系统上执行用于利用UWB通信在设备彼此间进行无线数据传输的处理，该计算机程序的特征在于使上述计算机系统执行如下过程：

测距过程，根据发送接收的UWB信号来测量与成为通信对象的设备之间的距离；

距离判别过程，根据上述测距过程的测量结果，判别与成为上述通信对象的设备之间的距离是否进入到能够通过UWB通信得到规定的传输速率和传输质量的程度的规定范围内；以及

数据传输过程，响应于通过上述距离判别过程判别为与成为上述通信对象的设备之间的距离进入到上述规定范围内的情形，通过UWB通信来执行规定吞吐量以上的近距离数据传输。

21.一种计算机程序，以计算机可读形式记述使得在计算机系统上执行用于利用UWB通信在设备彼此间进行无线数据传输的处理，该计算机程序的特征在于使上述计算机系统执行如下过程：

识别过程，识别处于可通信范围内的成为通信对象的设备的存在；以及

数据传输过程，响应于执行上述识别过程来识别出成为通信对象的设备的情形，开始进行使用了上述UWB通信单元的数据传输。

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