JP2007019892A - Portable terminal device, wireless communication unit, wireless authentication distance measurement method, and wireless authentication distance measurement program - Google Patents
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Abstract
【課題】 携帯端末装置と無線通信ユニットとの距離の測定精度を高めること。
【解決手段】 携帯端末装置100又はキーユニット200から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、電波で受信した受信ID2,ID4と音波で受信した受信ID1,ID3による到達時間の差を基に、キーユニット200と携帯端末装置100との間の距離を算出する。また、変調・音波送信部111,211に送出する送信IDと送受信部・変復調部113,213に送出する送信IDのタイミングを調整するタイミング制御部114,214を備える。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the measurement accuracy of the distance between a portable terminal device and a wireless communication unit.
SOLUTION: Radio waves and sound waves transmitted at the same timing from a mobile terminal device 100 or a key unit 200 are received, and based on a difference in arrival time between reception IDs 2 and 4 received by radio waves and reception IDs 1 and 3 received by sound waves. In addition, the distance between the key unit 200 and the mobile terminal device 100 is calculated. In addition, timing control units 114 and 214 are provided to adjust the timings of the transmission IDs sent to the modulation / sound wave transmission units 111 and 211 and the transmission IDs sent to the transmission / reception units and modulation / demodulation units 113 and 213.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う携帯端末装置、無線通信ユニット、無線認証距離測定方法及び無線認証距離測定プログラムに関する。 The present invention relates to a mobile terminal device, a wireless communication unit, a wireless authentication distance measurement method, and a wireless authentication distance measurement program that perform wireless authentication by transmitting and receiving wireless signals to and from a wireless communication unit.
従来、携帯電話機には、盗難等による所有者以外の者の無断使用を防止する対策として、使用制限機能が付加されている。一般に、この使用制限機能は、所有者によるID、すなわち、暗証番号によって使用制限を解除することにより、通話を可能にするものである。暗証番号による使用制限及びその解除は、キーボードによる操作が必要であり、電話の都度、制限及び解除操作を必要としている。通話後、使用制限を行わなかった場合、その携帯電話機が盗難に遭うと、無制限に通話が行われるおそれがある。 Conventionally, use restriction functions have been added to mobile phones as a measure for preventing unauthorized use by persons other than the owner due to theft or the like. In general, the use restriction function enables a call by releasing the use restriction by an ID by the owner, that is, a personal identification number. The use restriction by the personal identification number and the cancellation thereof require an operation with the keyboard, and the restriction and the release operation are required every time a call is made. If the use restriction is not performed after the call, there is a possibility that the call is made without limitation when the mobile phone is stolen.
特許文献1には、置き忘れや盗難により携帯電話機などの機器が所有者又は使用者の手元から離れると機器そのものを使用不能にするとともに、機器が一定距離以上離れたことを警告する機器の使用制限装置が開示されている。
図6は、無線認証通信を使用して携帯端末装置に使用制限をかける使用制限方法を説明する図である。
Patent Document 1 discloses that when a device such as a mobile phone leaves the owner or the user due to misplacement or theft, the device itself becomes unusable, and the use restriction of the device warns that the device has been separated by a certain distance or more. An apparatus is disclosed.
FIG. 6 is a diagram for explaining a use restriction method for restricting use of a mobile terminal device using wireless authentication communication.
図6に示すように、携帯電話機などの携帯端末装置10がユーザの手元から離れ認証距離から外れると携帯端末装置10に使用制限をかけるとともに、ユーザ1が所持する無線通信ユニット(以下、キーユニットと呼ぶ)20が置き忘れ警報を鳴らす。具体的には、キーユニット20と携帯端末装置10内の無線認証部間で無線信号を送受信して無線認証を行うシステムにおいて、認証不成立時に、携帯端末装置10では無線認証部11(図7参照)が使用制限信号を発行することによって予め任意に定めた機能の制限が行われ、キーユニット20では無線認証部21(図7参照)がユーザ通知手段を介して警報信号を発する。これにより、置き忘れや盗難を防止することができる。 As shown in FIG. 6, when the mobile terminal device 10 such as a mobile phone is separated from the user's hand and deviates from the authentication distance, the use of the mobile terminal device 10 is restricted, and a wireless communication unit (hereinafter, key unit) possessed by the user 1 is imposed. 20) sounds a misplaced alarm. Specifically, in a system that performs wireless authentication by transmitting and receiving wireless signals between the key unit 20 and the wireless authentication unit in the mobile terminal device 10, the wireless terminal unit 10 (see FIG. 7) in the mobile terminal device 10 when authentication is not established. ) Issues a use restriction signal to restrict functions arbitrarily determined in advance, and in the key unit 20, the wireless authentication unit 21 (see FIG. 7) issues an alarm signal via the user notification means. Thereby, misplacement and theft can be prevented.
図7は、図6の携帯端末装置の使用制限方法を実現するブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram for realizing the method of restricting the use of the mobile terminal device of FIG.
図7において、携帯端末装置10は、例えば携帯電話機/PHS(Personal Handy-Phone System),PDA(Personal Digital Assistants),ノート型PC,MP3プレーヤー,HDDプレーヤーなどの携帯端末機器である。ここでは、携帯電話機を例にとる。 In FIG. 7, a mobile terminal device 10 is a mobile terminal device such as a mobile phone / PHS (Personal Handy-Phone System), a PDA (Personal Digital Assistants), a notebook PC, an MP3 player, an HDD player, and the like. Here, a mobile phone is taken as an example.
携帯端末装置10は、無線認証部11及び無線通信・データ処理部12を備え、無線通信・データ処理部12は、無線通信手段1を介して携帯電話基地局1Bと無線通信を行うことで携帯電話機として機能する。
The mobile terminal device 10 includes a wireless authentication unit 11 and a wireless communication /
また、キーユニット20は、無線認証部21及びスピーカ等のユーザ通知手段22を備える。 The key unit 20 includes a wireless authentication unit 21 and user notification means 22 such as a speaker.
携帯端末装置10及びキーユニット20の無線認証部11,21は、無線通信手段2を介してそれぞれ相互に無線認証を行い、認証不成立時には携帯端末装置10では、例えば携帯電話機の通話機能などの制限を行い、キーユニット20ではユーザ通知手段22により警報を鳴らす。 The wireless authentication units 11 and 21 of the mobile terminal device 10 and the key unit 20 perform wireless authentication with each other via the wireless communication unit 2. When the authentication is not established, the mobile terminal device 10 restricts, for example, a call function of a mobile phone. In the key unit 20, an alarm is sounded by the user notification means 22.
さらに、キーユニット20の無線認証部21と携帯端末装置10の無線認証部11とは、予め関連付けされたIDを所有し無線通信により互いの持つIDを交換することで互いが1対であることを把握し、かつ、無線通信手段2におけるID交換の電波の減衰量を無線認証部21,11における受信レベルから測定し通信距離を判断することで常時認証を行う。
しかしながら、このような従来の無線認証を行う携帯端末装置にあっては、電波を用いた距離測定を行っていたため、環境条件や障害物により正確な距離を測定できない場合がある。 However, in such a portable terminal device that performs conventional wireless authentication, since distance measurement using radio waves is performed, there are cases where an accurate distance cannot be measured due to environmental conditions and obstacles.
例えば、距離は無線通信信号の減衰量から想定しているため障害物や電波伝播環境条件に依存して減衰量が変化し、物理的に正確な距離を求められない。使用制限は、この距離測定の変化に影響される。具体的には、電波の空中伝播損失は、おおよそ距離の2乗に反比例するので1mの伝播損失と2mの伝播損失では約6dB(1/4倍)の電力差となる。ところが、6dB程度の電力差は、無線通信ユニットが装着される物体や伝播環境における反射物・障害物によって簡単に変動する値である。 For example, since the distance is assumed from the attenuation amount of the radio communication signal, the attenuation amount changes depending on the obstacle and the radio wave propagation environment condition, and a physically accurate distance cannot be obtained. Usage restrictions are affected by this change in distance measurement. Specifically, since the propagation loss of radio waves in the air is approximately inversely proportional to the square of the distance, a power difference of about 6 dB (1/4) between the propagation loss of 1 m and the propagation loss of 2 m is obtained. However, the power difference of about 6 dB is a value that varies easily depending on the object on which the wireless communication unit is mounted and the reflection / obstruction in the propagation environment.
無線認証における距離測定精度がよくないと、身に着けている状態(身体と無線認証ユニットの距離)が変わったためについさっきまで使用できたのに、急に使用できなくなったり、通信経路に障害物が現れたために使用が制限されてしまったりして利用者は心地よく使うことができない。 If the distance measurement accuracy in wireless authentication is not good, the wearable state (distance between the body and the wireless authentication unit) has changed, so it could not be used suddenly or an obstacle in the communication path. The use is restricted because of the appearance of the user, and the user cannot use it comfortably.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、携帯端末装置と無線通信ユニットとの距離の測定精度を高めることができ、無線認証の実効を図ることができる携帯端末装置、無線通信ユニット、無線認証距離測定方法及び無線認証距離測定プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above point, and can improve the measurement accuracy of the distance between the mobile terminal device and the wireless communication unit, and can achieve the effectiveness of wireless authentication, and the wireless communication unit. An object of the present invention is to provide a wireless authentication distance measurement method and a wireless authentication distance measurement program.
本発明の携帯端末装置は、無線通信ユニットとの間で電波による通信を行う無線通信手段と、前記無線通信ユニットとの間で音波による通信を行う音波通信手段と、前記無線通信ユニットから同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記無線通信ユニットとの間の距離を算出する距離算出手段と、算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段とを備える構成を採る。 The portable terminal device according to the present invention includes a wireless communication unit that performs radio wave communication with a wireless communication unit, a sound wave communication unit that performs sound wave communication with the wireless communication unit, and the same timing from the wireless communication unit. Based on the calculated distance, a distance calculating means for receiving the radio wave and the sound wave transmitted in step, and calculating a distance between the received radio wave and the arrival time due to the sound wave. And a wireless authentication means for performing wireless authentication.
本発明の無線通信ユニットは、携帯端末装置との間で電波による通信を行う無線通信手段と、前記携帯端末装置との間で音波による通信を行う音波通信手段と、前記携帯端末装置から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記携帯端末装置との間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段とを備える構成を採る。
The wireless communication unit of the present invention includes a wireless communication unit that performs radio wave communication with a mobile terminal device, a sound wave communication unit that performs sound wave communication with the mobile terminal device, and the mobile terminal device at the same timing. A distance calculation means for receiving the radio wave and the sound wave transmitted in the step, and calculating a distance between the mobile terminal device based on the difference between the received radio wave and the arrival time due to the sound wave;
A configuration including a wireless authentication unit that performs wireless authentication based on the calculated distance is adopted.
本発明の無線認証距離測定方法は、同一タイミングで送信された電波及び音波を受信するステップと、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、送信元機器との間の距離を算出する距離算出手段と、算出した前記距離に基づいて無線認証を行うステップとを有する。 The wireless authentication distance measurement method according to the present invention includes: a step of receiving radio waves and sound waves transmitted at the same timing; and a distance between the transmission source device based on a difference between the received radio waves and arrival time due to the sound waves. Distance calculating means for calculating, and performing wireless authentication based on the calculated distance.
別の観点から、本発明は、同一タイミングで送信された電波及び音波を受信するステップと、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、送信元機器との間の距離を算出する距離算出手段と、算出した前記距離に基づいて無線認証を行うステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。 From another point of view, the present invention calculates the distance from the transmission source device based on the step of receiving radio waves and sound waves transmitted at the same timing and the difference between the received radio waves and the arrival time due to the sound waves. A program for causing a computer to execute distance calculation means for performing wireless authentication based on the calculated distance.
本発明によれば、携帯端末装置と無線通信ユニットとの距離の測定精度を高めることができ、無線認証の実効を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measurement precision of the distance of a portable terminal device and a radio | wireless communication unit can be improved, and the effectiveness of radio | wireless authentication can be aimed at.
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.
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態に係る認証制御方法を用いる携帯端末装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は携帯端末装置に携帯電話機を適用した例である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a mobile terminal device using an authentication control method according to an embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a mobile phone is applied to a mobile terminal device.
図1において、100は無線認証を行う携帯電話機(携帯端末装置)、200は携帯端末装置100と認証のための双方向無線通信を行うキーユニット(無線通信ユニット)である。
In FIG. 1, 100 is a mobile phone (mobile terminal device) that performs wireless authentication, and 200 is a key unit (wireless communication unit) that performs bidirectional wireless communication with the
携帯電話機(携帯端末装置)100は、キーユニット200と無線認証を行い、認証不成立時に使用制限信号を出力する無線認証部110と、アンテナ121を有する無線通信・データ処理部122とを備える。
The mobile phone (mobile terminal device) 100 includes a wireless authentication unit 110 that performs wireless authentication with the
無線認証部110は、変調・音波送信部111、音波受信・復調部112、送受信部・変復調部113、タイミング制御部114、タイミング検出距離測定部115、携帯電話ID,キーユニットID,独自コードを記憶するメモリ116、及び認証判定部117を備えて構成される。
The wireless authentication unit 110 includes a modulation / sound
変調・音波送信部111は、送信信号(送信ID1)を変調し出力部111aから音波として送信する。
The modulation / sound
音波受信・復調部112は、受信部112aにより音波を受信し受信信号(受信ID1)に復調する。
The sound wave receiving / demodulating
送受信部・変復調部113は、送信信号(送信ID2)を変調しアンテナ113aから電波として送信するとともに、アンテナ113aからの電波を受信して受信信号(受信ID2)に復調する。
The transmission / reception unit / modulation /
タイミング制御部114は、変調・音波送信部111に送出する送信ID1と送受信部・変復調部113に送出する送信ID2のタイミングを調整する。
The
タイミング検出距離測定部115は、音波受信・復調部112により音波で受信した受信ID1と送受信部・変復調部113により電波で受信した受信ID2の時間差を基に携帯端末装置100とキーユニット200の間の距離を算出する。
The timing detection
メモリ116は、認証を行うための携帯電話ID,キーユニットID,独自コードを記憶し、タイミング制御部114及び認証判定部117に出力する。上記独自コードは、他の無線認証との音の干渉を防ぐためのものである。他の無線認証との音の干渉を防ぐために、携帯端末装置100とキーユニット200との間で予め決めておいた独自のコードを変調する。
The
認証判定部117は、タイミング検出距離測定部115からの測定距離に基づいて認証成立/不成立を判定し、認証成立時には機器の使用制限を解除する使用制限解除信号を無線通信・データ処理部122に送出する。
The authentication determination unit 117 determines whether authentication has been established / not established based on the measurement distance from the timing detection
また、無線通信・データ処理部122は、携帯端末装置100のキャリア通信部とデータ処理部である。本実施の形態は、携帯端末装置100を携帯電話機に適用した例であるため、携帯電話機本体の通信機能を示しているが、携帯端末装置100が、PDA,ノート型PC,MP3プレーヤー,HDDプレーヤーなどである場合はこの部分はこれら携帯機器の本体機能部となる。無線認証部110からの使用制限解除信号の受信により本体機能が使用可能となり、使用制限解除信号を受信しないか又は使用制限信号を受信したとき本体機能の一部又は全部の使用が制限される。
The wireless communication / data processing unit 122 is a carrier communication unit and a data processing unit of the
なお、図示は省略するが、携帯端末装置100は、さらに外部出力部としてLCD表示部、LED発光部、スピーカ、バイブレータ、PCMコーディックを用いた音声合成出力部などを備える。
Although not illustrated, the mobile
一方、キーユニット200は、距離測定及び認証判定に関しては携帯端末装置100と同様の構成を有する。すなわち、キーユニット200は、携帯端末装置100と無線認証を行い、認証不成立時、警報信号を出力する無線認証部210と、認証状態をLED等で報知するとともに、認証不成立時には警報・発光などでユーザに注意を喚起するユーザ通知部220とを備える。
On the other hand, the
無線認証部210は、変調・音波送信部211、音波受信・復調部212、送受信部・変復調部213、タイミング制御部214、タイミング検出距離測定部215、携帯電話ID,キーユニットID,独自コードを記憶するメモリ216、及び認証判定部217を備えて構成される。
The wireless authentication unit 210 includes a modulation / sound
変調・音波送信部211は、送信信号(送信ID3)を変調し出力部211aから音波として送信する。
The modulation / sound
音波受信・復調部212は、受信部212aにより音波を受信し受信信号(受信ID3)に復調する。
The sound wave receiving /
送受信部・変復調部213は、送信信号(送信ID4)を変調しアンテナ213aから電波として送信するとともに、アンテナ213aからの電波を受信して受信信号(受信ID4)に復調する。
The transmission / reception unit / modulation /
タイミング制御部214は、変調・音波送信部211に送出する送信ID1と送受信部・変復調部213に送出する送信ID2のタイミングを調整する。
The
タイミング検出距離測定部215は、音波受信・復調部212により音波で受信した受信ID3と送受信部・変復調部213により電波で受信した受信ID4の時間差を基にキーユニット200と携帯端末装置100との間の距離を算出する。
The timing detection
メモリ216は、認証を行うための携帯電話ID,キーユニットID,独自コードを記憶し、タイミング制御部214及び認証判定部217に出力する。
The
認証判定部217は、タイミング検出距離測定部215からの測定距離に基づいて認証成立/不成立を判定し、認証成立時には機器の使用制限を解除する使用制限解除信号を無線通信・データ処理部222に送出する。
The authentication determination unit 217 determines whether or not the authentication is established based on the measurement distance from the timing detection
ユーザ通知部220は、LCD表示部、LED発光部、スピーカ、バイブレータなどを備える。
The
キーユニット200の無線認証部210と携帯端末装置100の無線認証部110とは、例えば300MHz帯の微弱無線周波数帯を使って低消費電力で双方向無線通信を行う通信モジュールにより構成される。
The wireless authentication unit 210 of the
以下、上述のように構成された携帯端末装置及び無線通信ユニットの無線認証距離測定動作について説明する。 Hereinafter, the wireless authentication distance measurement operation of the mobile terminal device and the wireless communication unit configured as described above will be described.
図2は、本無線認証距離測定方法に用いる携帯端末装置100とキーユニット200の間の距離算出の概念を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the concept of calculating the distance between the portable
携帯端末装置100及びキーユニット200は、従来の電波による無線通信に加え、音波の無線通信を行う送受信部・変復調部113,213を備える。図2(a)に示すように、音波は媒体(空気)の温度に依存するが伝播速度は概略350m/sであり、電波は媒体が空気であっても殆ど光速である。したがって、音波と電波を同時刻に送信した場合には、電波の到達時間を無視することができる。
The mobile
図2(b)に示すように、キーユニット200と携帯端末装置100との間で、一方が同時刻に音波と電波を送信し、他方が音波と電波を受信して音波と電波の到達時間差を求める。そして、到達時間差と音速と光速(電波の速度)から距離を求める。例えば、約2.86msの時間差があると約1mの距離として求まる。
As shown in FIG. 2B, between the
図1において、携帯端末装置100及びキーユニット200の無線認証部110,210は、それぞれ音波の送信を行う変調・音波送信部111,211と音波の受信を行う音波受信・復調部112,212を備え、電波による無線通信とは別に、携帯端末装置100とキーユニット200との音波通信を行う。
In FIG. 1, the wireless authentication units 110 and 210 of the mobile
また、タイミング制御部114,214では、送信IDのタイミングを調整することで、変調・音波送信部111,211と送受信部・変復調部112,212から送信される音波と電波の送信タイミングを同一にする。
In addition, the
さらに、タイミング検出・距離測定部115,215は、音波受信・復調部112,212により音波で受信した受信ID1,ID3と送受信部・変復調部113,213により電波で受信した受信ID2,ID4との時間差を基に、携帯端末装置100とキーユニット200との間の距離を算出する。
Further, the timing detection /
図3は、無線認証を行うための予め関連付けされたID交換方法及び独自のIDの交換方法を説明する図であり、図3(a)は電波で無線認証する場合、図3(b)は音波で無線認証する場合、図3(c)は音波のみで無線認証する場合の例である。 FIG. 3 is a diagram for explaining a previously associated ID exchange method and a unique ID exchange method for performing wireless authentication. FIG. 3A illustrates a case where wireless authentication is performed using radio waves, and FIG. When wireless authentication is performed using sound waves, FIG. 3C illustrates an example of wireless authentication using only sound waves.
図3(a)に示すように、携帯端末装置(携帯電話機)100はメモリ116に格納された携帯電話IDを送信ID2としてキーユニット200へ電波として送信する。また、距離を測定するための独自のコードを送信ID1としてキーユニット200へ音波として送信する。同様にキーユニット200は、メモリ216に格納されたキーユニットIDを送信ID4として携帯端末装置100へ電波として送信する。また、距離を測定するための独自のコードを送信ID3として携帯端末装置100へ音波として送信する。
As shown in FIG. 3A, the mobile terminal device (mobile phone) 100 transmits the mobile phone ID stored in the
携帯端末装置100は、キーユニット200の送信した送信ID4を受けて相手のキーユニットが予め関連付けされたキーユニットであることを認識する。また、キーユニット200の送信した送信ID3と送信ID4の時間差から互いの距離を計算する。さらに、キーユニット200も同様に携帯端末装置100の送信した送信ID2を受けて相手の携帯端末装置が予め関連付けされた携帯端末装置であることを認識し、また、携帯端末装置100の送信した送信ID1と送信ID2の時間差から互いの距離を計算する。図3(b)に示す音波で無線認証する場合も独自コードを電波で、携帯電話ID及びキーIDを音波で置き換えた以外は図3(a)の電波で無線認証する場合と同様であり、いずれも電波と音波の時間差により距離を測定する。また、図3(c)に示すように、音波のみで無線認証することも可能である。これらの例については後述する。但しこの場合は、音波の到達時間そのものを測定する必要がある。そのため携帯端末装置100とキーユニット200は、内部に相互に同期が取られた絶対時刻発生源を備え、この絶対時刻と音波の到達時間との時間差で距離を測る。
The mobile
ところで、音波送信は、1対の関連付けがされていない他の携帯端末装置やキーユニットの送信音波との干渉を起こし、受信誤りを起こす可能性がある。そこで、本実施の形態では、音波送信については予め互いに関連付けした独自のコードを既知のデータとして、携帯端末装置100及びキーユニット200のメモリ116,216に記憶し、この独自のコードを送信ID・受信IDとして用いて送受信する。
By the way, sound wave transmission may cause interference with transmission sound waves of other portable terminal devices or key units that are not associated with a pair, and may cause reception errors. Therefore, in the present embodiment, for sound wave transmission, a unique code associated with each other in advance is stored as known data in the
また、電波送信では、1対の予め関連付けされたID(携帯電話IDとキーID)を送信IDと受信IDとして送信し、認証判定部117,217が受信で復調した受信IDとを比較することで、互いが関連付けされた相手であるかを常時認証する。また、携帯端末装置100側では、認証判定部117は、タイミング検出・距離測定部115が算出した距離情報と前記認証結果から無線通信・データ処理部122へ使用制限を指示する。また、キーユニット200側では、認証判定部217は、タイミング検出・距離測定部215が算出した距離情報と前記認証結果からユーザ通知部220へ警報や報知を指示する。
Also, in radio wave transmission, a pair of pre-associated IDs (mobile phone ID and key ID) are transmitted as a transmission ID and a reception ID, and the authentication determination units 117 and 217 compare the reception ID demodulated by reception. Thus, it is always authenticated whether the other party is associated with each other. On the mobile
独自コードは、認証で使用するID(携帯電話IDやキーユニットID)をそのまま用いても良い。さらに、認証で使用するIDでは無く認証には関係ない独自のコードを送ることで、第三者による無線モニタにより独自のコードを解析されても被害は少ない。そこで、他の携帯端末装置やキーユニットの送信音波と一致しないで、かつ、復調時に分離可能な独自コードは複雑な暗号化技術は不要であり容易につくることができる。独自コードの例として、携帯電話機の製造メーカを番号化した数値と製造ID番号をあわせた数字は、2つと存在しない値として使用可能である。 As the unique code, an ID (mobile phone ID or key unit ID) used for authentication may be used as it is. Furthermore, by sending a unique code that is not related to authentication and not an ID used for authentication, there is little damage even if the unique code is analyzed by a third party wireless monitor. Therefore, a unique code that does not coincide with the transmitted sound waves of other portable terminal devices or key units and can be separated at the time of demodulation does not require a complicated encryption technique and can be easily created. As an example of the unique code, a numerical value obtained by combining the numerical value obtained by numbering the manufacturer of the mobile phone and the manufacturing ID number can be used as a nonexistent value.
次に、図4及び図5を参照して、音波の送信・受信と電波の送信・受信の構成及び動作の具体例について詳細に説明する。 Next, with reference to FIGS. 4 and 5, a specific example of the configuration and operation of transmission / reception of sound waves and transmission / reception of radio waves will be described in detail.
図4は、変調・音波送信部111、音波受信・復調部112及び送受信部・変復調部113の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the modulation / sound
図4において、変調・音波送信部111は、ASK変調部301、40kHzの搬送波を発生する搬送波発生部302、アンプ303、及び超音波変換素子304を備えて構成される。
In FIG. 4, a modulation / sound
また、音波受信・復調部112は、超音波受信素子305、アンプ306、フィルタ307、ASK復調部308、及び搬送波発生部302を備えて構成される。ここで搬送波発生部302は、変調・音波送信部111の搬送波発生部302と同じものを共用する。
The sound wave receiving /
一方、送受信部・変調復調部113は、FSK変調部401、送信側のアンプ402、アンテナ・アンテナ共用機113a、受信側のアンプ403、フィルタ404、FSK復調部405、300MHz搬送波を発生する搬送波発生部406、及び搬送波発生部406を備えて構成される。
On the other hand, the transmission / reception unit /
まず、タイミング制御部114から引き渡される送信IDを音波として送信する動作について説明する。
First, an operation for transmitting a transmission ID delivered from the
図4(a)に示すように、送信IDは変調・音波送信部111で変調され音波に変換される。
As shown in FIG. 4A, the transmission ID is modulated by the modulation / sound
送信IDはASK変調部301によりASK変調され、搬送波を用いて40kHzに変換される。その後アンプ303で増幅を行い、超音波変換素子304で電気信号を音波に変換し空中へ放出される。本実施の形態で40kHzの超音波周波数帯を使用した理由は、距離測定通信を行う時に人間の耳に聞こえないようにすること、超音波変換素子が直径およそ15mmの小型で実現でき5V電源で駆動できる素子が存在し、小型低電圧という面で携帯電話機搭載に適しているためである。この超音波変換素子304を使用することでキーユニット200と携帯電話機の認証通信距離に十分な数cmから最大5mの到達距離を得ることができる。
The transmission ID is ASK modulated by the
次に、受信IDを復調しタイミング制御部214へ引き渡す動作について説明する。
Next, the operation of demodulating the received ID and delivering it to the
図4(b)に示すように、受信IDの復調は音波受信・復調部112で音波を復調する。
As shown in FIG. 4B, the reception ID is demodulated by the sound wave reception /
受信音波は超音波受信素子305で電気信号に変換される。電気信号はアンプ306で増幅を行い、復調目的の音波(送信音波)と異なる周波数帯域成分を除去するためにフィルタ307を通しASK復調部308へ送られる。ASK復調部308では、搬送波40kHzを用いベースバンド周波数に変換後ASK復調を行ことで受信IDを得る。ここではASK変調を行ったが送信IDのデジタル変調と受信IDのデジタル復調が可能な方式を代表して適用したものであり、他の方式例えばFSK変調を行っても良い。
The received sound wave is converted into an electric signal by the ultrasonic wave receiving element 305. The electric signal is amplified by the
一方、電波の送信・受信は送受信部・変調復調部113で行う。
On the other hand, transmission / reception of radio waves is performed by the transmission / reception unit /
図4(c)に示すように、タイミング制御部114から引き渡される送信IDはFSK変調部401によりFSK変調され搬送波300MHzに変換される。その後、アンプ402で増幅を行い、アンテナ・アンテナ共用機113aを通して電気信号を電波に変換し空中へ放出される。
As shown in FIG. 4C, the transmission ID delivered from the
受信IDの復調は送受信・変調復調部113で電波を復調する。電気信号はアンプ403で増幅を行い、復調目的の電波(送信電波)と異なる周波数帯域成分を除去するためにフィルタ404を通しFSK復調部405に送られる。FSK復調部405では、搬送波300MHzを用いベースバンド周波数に変換後FSK復調を行ことで受信IDを得る。ここではFSK変調を行ったがASK変調を行っても良い。
The reception ID is demodulated by the transmission / reception /
次に、タイミング制御部114とタイミング検出・距離測定部115の動作について説明する。
Next, operations of the
図5は、携帯端末装置100及びキーユニット200の各部の動作タイミングを示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation timing of each part of the mobile
図5では、携帯端末装置(ここでは携帯電話機)100から送信ID1を音波で送信すると同時に送信ID2を電波で送信し、キーユニット200で受信音波(=携帯電話の送信音波)を受信ID3として復調すると同時に受信電波(=携帯電話の送信電波)を受信ID4として復調する例を示す。
In FIG. 5, transmission ID 1 is transmitted by sound waves from portable terminal device (here, mobile phone) 100, and at the same time transmission ID 2 is transmitted by radio waves, and reception sound waves (= transmission sound waves of mobile phones) are demodulated as reception ID 3 by
携帯端末装置100のタイミング制御部114から送られる送信ID1,送信ID2は、図1における携帯端末装置100の変調・音波送信部111内で生じる遅延時間(装置固定の値で既知とする)と送受信部・変調復調部113内で生じる遅延時間(装置固定の値で既知)との差を出力タイミング調整量だけ時間調整することで、送信音波と送信電波が同一タイミングで出力されるようにする。
Transmission ID1 and transmission ID2 sent from the
送信音波と送信電波は、伝送路にて音波伝達時間と電波伝達時間の遅延を生じてキーユニット200へ受信音波、受信電波として入力される。音波と電波の時間差が伝送路の距離を求めるパラメータであるが、送信ID1と送信ID2を復調しなければ時間差を求められない。そこで、本実施の形態では音波受信・復調部212内で生じる遅延時間(装置固定の値で既知とする)と送受信・変調復調部213回路内で生じる遅延時間(装置固定の値で既知とする)の2つの遅延量の差を求められる。受信タイミングの調整量として求められる。得られた受信ID3(=送信ID1)と受信ID4(=送信ID2)のタイミング差に受信タイミング差の調整量を補正することで、伝送路における音波と電波の時間差を求めることができる。
The transmitted sound wave and the transmitted radio wave are input to the
キーユニット200から送信ID3を音波で送信すると同時に送信ID4を電波で送信し、携帯端末装置100で受信音波(キーユニットの送信音波)を受信ID1として復調すると同時に受信電波(キーユニットの送信電波)を受信ID2として復調する場合も同様に動作する。
The transmission ID 3 is transmitted from the
以上のように、本実施の形態によれば、携帯端末装置100又はキーユニット200から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、電波で受信した受信ID2,ID4と音波で受信した受信ID1,ID3による到達時間の差を基に、キーユニット200と携帯端末装置100との間の距離を算出するので、従来の電波受信強度から推定していた距離測定方法に比べ、携帯端末装置100とキーユニット200との距離の測定精度を高めることができる。特に、キーユニット200を装着する物体や身に着けている状態が変動する場合であっても、音波ではかかる変動の影響を受けにくいため、環境変化に関わらず精度良い距離測定を実現することができる。これにより、ユーザにとっては使い勝手の向上を図ることができ、また精度良い無線認証距離を基に、無線認証の実効を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, radio waves and sound waves transmitted from the mobile
ここで、音波を用いる本無線認証距離測定方法と従来の電波のみを用いる距離測定方法を適応的に用いることも可能である。例えば、電波の伝播環境が良好な場所で使用する場合や省電力モードなどでは、従来の電波のみを用いる距離測定方法に切り替えても良い。 Here, it is also possible to adaptively use the present wireless authentication distance measurement method using sound waves and the conventional distance measurement method using only radio waves. For example, when used in a place where the propagation environment of radio waves is good or in a power saving mode, the distance measurement method using only conventional radio waves may be switched.
また、変調・音波送信部111,211及び音波受信・復調部112,212で用いる音波は、超音波でもよい。超音波を用いると、送受信を行っている音が人間に聞こえないので騒音迷惑の防止になる。
The sound waves used in the modulation / sound
さらにここまでは認証のID交換に電波を使用する例について説明したが、図3(b)を用いて音波を使用する方法も可能であることを示す。例えば、携帯端末装置100からキーユニット200へ送信する経路においては、携帯端末装置100内のタイミング制御部114が送出する送信ID1と送信ID2の内容である携帯電話IDと独自コードを入れ替え、キーユニット200側のタイミング検出部214で受け取る受信ID3と受信ID4を入れ替えることで容易に可能である。キーユニット200から携帯電話100へ送出する経路も同様に、送信ID3と送信ID4、受信ID1と受信ID2を入れ替えることで可能となる。
Furthermore, although the example which uses an electromagnetic wave for ID exchange of authentication was demonstrated so far, it shows that the method of using a sound wave is also possible using FIG.3 (b). For example, in the path of transmission from the mobile
例えば、認証のID交換を音波で行い、電波通信手段を使用しないようにすることで、飛行機内や病院などのような電波の出力を制限された環境でも無線認証を行うことができる。この時、電波の通信を行わないために、電波と音波の時間差による距離測定を行えない。しかし、キーユニット200と携帯端末装置100のタイミング制御部214,114及びタイミング検出部215,115に絶対時刻の同期した時計を持たせる。図3(c)お互いが送信する絶対時刻を決め、この絶対時刻に対する到達時間差から音波のみで距離を測定可能である。
For example, wireless authentication can be performed even in an environment where the output of radio waves is restricted, such as in an airplane or a hospital, by performing authentication ID exchange with sound waves and not using radio wave communication means. At this time, since radio wave communication is not performed, distance measurement based on the time difference between radio waves and sound waves cannot be performed. However, the
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、携帯端末装置として携帯電話機に適用した例について説明しているが、携帯電話機に限らずPDA等の携帯情報端末、パーソナルコンピュータ又はその融合された装置、さらにはMP3プレーヤー、HDDプレーヤー、携帯型ゲーム機などの携帯機器に適用可能である。 The above description is an illustration of a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to this. For example, an example in which the present invention is applied to a mobile phone as a mobile terminal device has been described. However, the present invention is not limited to a mobile phone, and is not limited to a mobile information terminal such as a PDA, a personal computer or a fusion device, MP3 player, HDD player, portable type It can be applied to portable devices such as game machines.
また、本実施の形態では携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、携帯電話機、機器の使用制限装置、距離測定方法等であってもよいことは勿論である。 In this embodiment, the names of the mobile terminal device, the wireless communication unit, and the wireless authentication distance measurement method are used. However, this is for convenience of explanation and includes a mobile phone, a device use restriction device, a distance measurement method, and the like. Of course, it may be.
さらに、上記携帯端末装置及び無線通信ユニットを構成する各回路部、例えば無線認証部等の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。 Further, the types, numbers, connection methods, and the like of each circuit unit, for example, a wireless authentication unit, which constitute the mobile terminal device and the wireless communication unit are not limited to the above-described embodiments.
また、以上説明した携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法は、これら携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。 Moreover, the portable terminal device, the wireless communication unit, and the wireless authentication distance measurement method described above are also realized by a program for causing the portable terminal device, the wireless communication unit, and the wireless authentication distance measurement method to function. This program is stored in a computer-readable recording medium.
本発明に係る携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線認証距離測定方法は、無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う携帯電話機などの携帯端末装置、認証制御システムの用途に有用である。また、無線認証距離測定プログラムとして携帯電話機などの携帯機器に組み込むことも可能である。 A portable terminal device, a wireless communication unit, and a wireless authentication distance measuring method according to the present invention are used for portable terminal devices such as a mobile phone that performs wireless authentication by transmitting and receiving wireless signals to and from the wireless communication unit, and for use in an authentication control system. Useful. It can also be incorporated into a portable device such as a cellular phone as a wireless authentication distance measurement program.
100 携帯電話機(携帯端末装置)
110 無線認証部
111,211 変調・音波送信部
112,212 音波受信・復調部
113,213 送受信部・変復調部
113a アンテナ・アンテナ共用機
114,214 タイミング制御部
115,215 タイミング検出距離測定部
116,216 メモリ
117,217 認証判定部
121 アンテナ
122 無線通信・データ処理部
200 キーユニット(無線通信ユニット)
301 ASK変調部
302,406 搬送波発生部
303,306,402,403 アンプ
304 超音波変換素子
305 超音波受信素子
307 フィルタ
308 ASK復調部
401 FSK変調部
405 FSK復調部
100 Mobile phone (mobile terminal device)
110
301 ASK modulator 302,406 Carrier wave generator 303,306,402,403 Amplifier 304 Ultrasonic transducer 305 Ultrasonic receiver 307 Filter 308
Claims (12)
前記無線通信ユニットとの間で音波による通信を行う音波通信手段と、
前記無線通信ユニットから同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記無線通信ユニットとの間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段と
を備える携帯端末装置。 Wireless communication means for performing radio wave communication with the wireless communication unit;
Sound wave communication means for performing sound wave communication with the wireless communication unit;
Distance calculating means for receiving radio waves and sound waves transmitted from the wireless communication unit at the same timing, and calculating a distance between the received radio waves and the arrival time of the sound waves based on the difference in arrival time due to the sound waves; ,
A mobile terminal device comprising: wireless authentication means for performing wireless authentication based on the calculated distance.
算出した前記距離に基づいて認証成立/認証不成立を判定し、認証成立時機器の使用制限を解除する制御を行う請求項1記載の携帯端末装置。 The wireless authentication means includes
The mobile terminal device according to claim 1, wherein control is performed to determine whether authentication is established / not established based on the calculated distance, and to release restriction on use of the device when authentication is established.
前記携帯端末装置との間で音波による通信を行う音波通信手段と、
前記携帯端末装置から同一タイミングで送信された電波及び音波を受信し、受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、前記携帯端末装置との間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行う無線認証手段と
を備える無線通信ユニット。 Wireless communication means for performing radio communication with a mobile terminal device;
Sound wave communication means for performing sound wave communication with the portable terminal device;
Distance calculation means for receiving radio waves and sound waves transmitted from the mobile terminal device at the same timing, and calculating a distance between the received radio waves and the arrival time due to the sound waves; ,
A wireless communication unit comprising: wireless authentication means for performing wireless authentication based on the calculated distance.
算出した前記距離に基づいて認証成立/認証不成立を判定し、認証結果を報知する制御を行う請求項6記載の無線通信ユニット。 The wireless authentication means includes
The wireless communication unit according to claim 6, wherein control is performed to determine whether authentication is established / not established based on the calculated distance and to notify the authentication result.
受信した前記電波と前記音波による到達時間の差を基に、送信元機器との間の距離を算出する距離算出手段と、
算出した前記距離に基づいて無線認証を行うステップと
を有する無線認証距離測定方法。 Receiving radio waves and sound waves transmitted at the same timing;
Distance calculating means for calculating a distance between the transmission source device based on the difference between the received time of the radio wave and the sound wave;
A wireless authentication distance measurement method comprising: performing wireless authentication based on the calculated distance.
A step of receiving radio waves and sound waves transmitted at the same timing; and a distance calculating means for calculating a distance between the received device and a source device based on a difference in arrival time due to the received radio waves and the sound waves; A program for causing a computer to execute wireless authentication based on distance.
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