JP4697059B2

JP4697059B2 - 携帯機

Info

Publication number: JP4697059B2
Application number: JP2006160484A
Authority: JP
Inventors: 直樹林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: JP2007329786A

Description

本発明は、例えば車両用キーレスエントリー装置などにおいて、エリア検出を行う携帯機に関するものである。

以下、従来の携帯機は、基地局からの要求信号を携帯機が受信した時、携帯機が要求信号の受信信号レベルを検出する検出器を有し、受信信号レベル情報を基地局に返送し、基地局側が受信信号レベル情報に応じて携帯機の位置判定を行っていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００２−７７９７２号公報

しかしながらこのような従来の携帯機では、携帯機は要求信号受信時に必ず受信レベルを測定し、受信信号情報を基地局に送信するため、エリア検出が不要な場合でも受信レベルの測定と受信レベル情報を伝達するための処理時間が余分に必要になり、通信成立までの時間が長くなるという課題があった。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、エリア検出機能を有し、尚且つエリア検出が不要な場合の処理時間を短縮した携帯機を提供することを目的としたものである。

本発明は、基地局から送信される要求信号を受信する携帯機であって、互いに異なる方向に向いて設けた要求信号を受信するための複数のアンテナと、前記複数のアンテナが受信した要求信号を復調する復調手段と、前記複数のアンテナが受信した要求信号それぞれの信号強度を検出する信号レベル検出手段と、前記複数のアンテナが受信した要求信号に応じた返答信号を送信する送信器と、前記復調手段が復調した要求信号の有効または無効を判断し、有効であると判断したとき前記送信器に返答信号を送信させる制御回路とを備え、前記制御回路は、前記復調手段が復調した要求信号に所定のエリア外であることを示す第１のコード信号が含まれているとき要求信号を有効と判断し、前記復調手段が復調した要求信号に所定のエリア内であることを示す第２のコード信号が含まれているとき前記信号レベル検出手段が検出した信号強度に基づき補正検出電圧を算出し、この補正検出電
圧が予め定められたしきい値以上のとき要求信号を有効と判断し、この補正検出電圧がこのしきい値より小さいとき要求信号を無効と判断するものである。

以上のように本発明によれば、第１のコード信号を含む要求信号である場合には有効と判定し、第２のコード信号を含む要求信号である場合にのみ補正検出電圧を算出するので、処理時間を短縮することができるという効果がある。

また、第２の要求信号である場合には、全てのアンテナから入力された要求信号に対する検出電圧から補正検出電圧を算出するので、その要求信号でエリアを判定する場合に、精度良く判定ができる。さらに、携帯機の姿勢によらず安定したエリア判定も可能となる。

本発明の実施の形態１における無線装置の構成図同、要求信号の模式図同、判定手段の処理フローチャート本発明の実施の形態２におけるエリア検出装置の構成図

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における無線装置のブロック構成図である。

図１において、無線装置は基地局１０と、携帯機２０とで構成されており、基地局１０は制御回路１１と、この制御回路１１に接続された送信器１２と、この送信器１２に接続された送信アンテナ１３を有し、携帯機２０との通信を行う場合、基地局１０は１２５ｋＨｚ帯のＡＭ変調された要求信号を送信アンテナ１３から出力する。

一方、携帯機２０は制御回路２１と制御回路２１に接続された受信器２２と受信器２２に接続された受信アンテナ２３及び受信アンテナ２４を有する。なおここでは説明の便宜上２つのアンテナを用いて説明するが、実際にはアンテナ３個以上用いても良い。

送信アンテナ１３から送信された要求信号は、受信アンテナ２３及び２４で受信するが、受信アンテナ２３及び２４はループコイルで形成されており、要求信号を受信すると受信した電界強度に応じて誘起電圧が発生し受信器２２に入力される。また受信アンテナ２３及び２４は互いに異なる方向に配置することで異なる指向性を持たせており、例えば図１のように受信アンテナ２３と２４を互いに直交するように配置した場合、送信アンテナ１３と同じ方向の受信アンテナ２３での誘起電圧が高く、直交する受信アンテナ２４の誘起電圧が低くなるが、携帯機２０を同じ位置で回転させると、受信アンテナ２３の誘起電圧が下がり、受信アンテナ２４の誘起電圧は上昇する。また、受信器２２は切り換え手段２７により受信アンテナ２３、２４のどちらか一方を選択でき、制御回路２１からの信号で受信アンテナ２３、２４のどちらの信号を入力するかを選択できる。また、送信アンテナ１３と受信アンテナ２３、２４との距離が近いほど誘起電圧が高くなる。

受信器２２ではＡＭ変調された信号を復調手段２５によりデジタル信号に復調し、制御回路２１に送信するとともに、レベル検出手段２６により受信した信号のレベルを測定し、受信信号強度表示電圧（Ｒeceived Ｓignal Ｓtrength Ｉndicator、以下ＲＳＳＩ電圧という。なおこれは検出電圧の一例として用いた）に変換して制御回路２１に送信する。

制御回路２１では、受信したデジタル信号及びＲＳＳＩ電圧が判定手段２８において判定される。この時、デジタル信号は１／０のビットデータ列に変換して決められたデータ列との合致判定を行うとともに、ＲＳＳＩ電圧はＡＤコンバータを用いて数値化し、その数値が決められたしきい値を超えるかどうかの判定を行い、判定結果が無効な場合は、無効手段２９にて受信データを無効化する。

携帯機２０は制御回路２１に接続された送信器３０及び送信器３０に接続された送信アンテナ３１を用いて、３００ＭＨｚ帯の電波を用いて判定結果を送信するとともに、基地局１０は制御回路１１に接続された受信器１４と受信器１４に接続された受信アンテナ１５を用いて判定結果を受信し、その結果に応じてその後の制御を変える。ここで、判定結果が無効な場合、携帯機２０は判定結果を送信せず、基地局１０は判定結果を受信できないため判定が無効と判断してもよい。

次に図２、図３を用いて携帯機２０の判定動作を具体的に説明する。

図２は本実施の形態における要求信号受信時の誘起電圧波形と復調後のデジタル信号波形であり、図３は本実施の形態における判定手段の処理フローチャートである。

図２において、４０、４２、４４、４６は要求信号受信時の誘起電圧波形であり、４１、４３、４５、４７は復調後のデジタル信号波形を示す。また、４０、４１は第１の要求信号、４２、４３は有効となる第２の要求信号、４４、４５は無効となる第２の要求信号、４６、４７はノイズ環境下での第２の要求信号を示す。ここで第２の要求信号は、携帯機２０がある特定のエリア内であることを認識するための要求信号であり、第１の要求信号は携帯機２０がこの第２の要求信号で特定されるエリアの外であることを認識するための要求信号である。本実施の形態において第１の要求信号は、第２の要求信号よりも大きなレベルで送信され、第１の要求信号は送信アンテナ１３から遠くの位置においても判定が可能としている。そして送信器は、予め定められた時間（Ｔ）の間隔で第１と第２の要求信号とを交互に出力している。

なお、本実施の形態においてエリアの区分は第１と第２の要求信号のレベルを異ならせることで行ったが、これは周波数を異ならせることで行っても良い。つまり周波数の違いにより信号の到達距離が異なることを利用するわけである。

携帯機２０が要求信号を受信すると、まずバースト信号期間５０の間で受信器２２が動作を開始する。ここで、受信器２２にはＡＧＣ回路が含まれており、受信器２２はバースト信号期間５０の間に切り換え手段２７でアンテナ２３とアンテナ２４とを切り換え、それぞれのＡＧＣ電圧を検出し、このＡＧＣ電圧により感度が良い方のアンテナを選択するが、複数のアンテナのＲＳＳＩ電圧測定、演算といった処理を省略することで、高速化している。受信器２２は、バースト信号に続いて入力された要求信号のうちの前半部分である要求信号前半５１を１／０のビットデータ列に変換する。本実施の形態では、短いパルス（例えば１５０μｓ以下）をビット０、長いパルス（例えば１５０μｓ以上）をビット１と判定している。判定手段２８は変換後のビット列が００１０かどうかを判定し、そうであれば次の判定処理に移り、そうでなければ要求信号は無効と判定する（６０）。

次に、判定手段２８は要求信号後半部分５２あるいは、５３のビット列を判定する。そして、そのビット列が０１０（０１０は第１のコード信号の一例として用いた。）であった場合に、要求信号は第１の要求信号であると判定される。

ここで判定手段２８は後述するフラグを確認し、第１の要求信号が判定されるより前で
あって、前記判定時間より時間（Ｔ）内に第２の要求信号が判定されているかどうかを確認する。そしてフラグを検出した場合には、第１の要求信号が無効であると判定する。一方、判定手段がフラグを検出しなかった場合には、要求信号は有効であると判定する（６１）。これによって携帯機２０が第２の要求信号で特定されるエリア外にいることを判定できる。

次に、要求信号後半部分５２あるいは、５３のビット列が０１０でなかった場合、判定手段２８は要求信号後半部分５２あるいは、５３のビット列が００１（００１は第２のコード信号の一例として用いた。）かどうかを判定し、そうであれば要求信号は第２の要求信号であると判定し次の判定処理に移り、そうでなければ要求信号を無効と判定する（６２）。なお判定手段２８で第２の要求信号が判定された場合には、第２の要求信号が判定された旨のフラグを立てておく。そしてこのフラグは時間（Ｔ）の間維持され、この時間（Ｔ）を経過すると、フラグはリセットされる。このような構成により、１つの送信アンテナ１３でエリア判定を行うことが可能となる。

要求信号が第２の要求信号であると判定された場合、制御回路２１は切り換え手段２７を用いてレベル検出手段２６に接続される受信アンテナを順次切り換えて、バースト信号期間５４あるいは５５の間に受信アンテナ２３と２４とのＲＳＳＩ電圧を測定する（６３）。

その後、判定手段２８は受信アンテナ２３のＲＳＳＩ電圧と受信アンテナ２４のＲＳＳＩ電圧に対して演算処理を行い、補正ＲＳＳＩ電圧（補正検出電圧の一例として用いた）を算出する（６４）。

この時の演算方法は例えばベクトル演算を行う方法、各アンテナの最大値を補正ＲＳＳＩ電圧とする方法、各アンテナの最大とそれ以外の値との比率により最大値を補正する方法等が考えられる。

その後、判定手段２８は算出した補正ＲＳＳＩ電圧が一定のしきい値以上かどうかを判定し（６５）、しきい値以上であれば要求信号は有効（６６）、しきい値以下であれば要求信号は無効（６７）となる。

このように、要求信号の有効／無効判定を、複数のアンテナからのＲＳＳＩ電圧を用いて、アンテナの感度が携帯機（あるいは送信アンテナ１３）からの距離に対して略一定となるべく補正することで、携帯機の姿勢によらず位置（エリア）の判定を正確に測定できる。

ここで、補正ＲＳＳＩ電圧を求めるためには、送信レベル検出手段２６を安定化させる時間、判定手段２８のＡＤコンバータで読み取るための時間、補正ＲＳＳＩ電圧を算出するための処理時間として、トータル１０ｍｓ以上の時間が必要になり、通信時のレスポンスが低下する。そこで本実施の形態では、位置判定が不要な場合は第１の要求信号を送信することで、処理時間が短縮できる。

さらに図２の４６、４７に示すように、第２の要求信号の一部に補正ＲＳＳＩ電圧のしきい値情報５６を含む構成とし、判定手段２８はしきい値情報５６の値に応じて、補正ＲＳＳＩ電圧の判定しきい値を変更することで、基地局側から、基地局と携帯機との通信エリアを調整できるようになる。

また、ノイズ環境下では受信アンテナ２３が受信する誘起電圧波形がノイズに埋もれて通信エラーとなる可能性があるが、基地局側が送信信号のレベルを変化させる機能を有し
、その信号のレベルに応じて要求信号の一部に含むしきい値情報を変化させることで、例えば１回目は要求信号４４のレベルで送信し、判定結果が受信できない場合は、第２の要求信号４６に示す如く、信号レベルを上昇させると同時にしきい値も上昇させることで、送信電力を変化させても通信エリアを一定に保つことができるので、通常は少ない電力で通信でき、ノイズ環境下のみ電力を上げることによる消費電力削減効果がある。

さらに、本実施の形態では、アンテナの感度の補正は、ＲＳＳＩ電圧を用いて補正したが、これは受信器２２のＡＧＣ回路から出力されるＡＧＣ電圧を用いても良い。

さらにまた、本実施の形態ではアンテナ２３とアンテナ２４とを用いたが、これは直交する３つの方向に対して設けても良い。これによりさらに精度良くエリア検出ができるとともに、さらに携帯機の姿勢によらず安定したエリア検出をすることができる。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２におけるエリア検出装置の概念図である。

図４において７０は１０と同じ意味合いを持つ基地局であり、１３と同じ意味合いを持つ第１の送信アンテナ７１と第２の送信アンテナ７２を有する。７３は例えば自動車の室内など、エリア検知を行いたい室内であり、第２の送信アンテナ７２で通信を行うエリアである。また第１の送信アンテナ７１はドア７４に取り付けられており、その通信エリアは７５の領域となる。

第１の送信アンテナ７１は室外のみ通信できることが望ましいが、ドア７４に取り付けた場合、電波漏れのため室内にも通信エリアが形成され、そのエリアを明確に規定することは難しい。一方、第２の送信アンテナ７２で通信を行うエリアは例えば室内の中央に配置し、室内のみが通信できるように形成されている。

また図４で８０は２０と同じ意味合いを持つ携帯機であり、受信用アンテナ８１と８２は互いに直交するように配置されている。ここで、受信アンテナ８１は図示Ｘ方向（図４に示す）からの磁界を受信するために設けられており、指向性はたとえば８３の点線のような形となる。指向性を表す指標として図４では、送信アンテナの出力レベルを一定に保ち、携帯機を３６０°回転させた時、受信アンテナに一定の誘起電圧（例えば１０ｍＶ）が誘起される時の、送信アンテナと携帯機との距離を示しており、ループアンテナを使用した場合、概ね８の字型となる。また、受信アンテナ８２は図示Ｙ方向（図４に示す）からの磁界を受信するために設けられており、指向性はたとえば８４の一点鎖線のようになり、受信アンテナ８１の指向性と互いに補充し合うようになっている。

このような指向性を有する携帯機８０と送信アンテナ７１及び７２とで通信エリアを形成する場合、送信アンテナと受信アンテナが対向もしくは直交するような位置と、４５°の傾きを持つような位置とでは通信距離が異なるため、携帯機の角度によって通信できるエリアが異なるが、本実施の形態では受信アンテナ８１と受信アンテナ８２のＲＳＳＩ電圧をベクトル演算して補正ＲＳＳＩ電圧を求め、その値が一定のしきい値以上かどうか判断するので、例えば補正ＲＳＳＩ電圧の算出方法を、（受信アンテナ８１の２乗＋受信アンテナ８２の２乗）の平方根とし、８５の実線に示すように、携帯機からの距離に対して受信感度が略一定、もしくは送信アンテナと携帯機との最大通信距離が略一定となるように指向性を補正することで、携帯機の角度が変わった時の通信エリアの変動を少なくできる。

ベクトル演算及び補正ＲＳＳＩの算出方法及びしきい値に関しては、例えば４５°の傾きを想定し、受信アンテナ８１の誘起電圧が１０ｍＶ、アンテナ８２の誘起電圧が１０ｍ
Ｖの場合、（１０の２乗＋１０の２乗）の平方根＝１４．１ｍＶより、しきい値を１４．１ｍＶ以上とするといった方式が考えられる。

また、アンテナの指向性が異なる場合は、最大の誘起電圧が得られたアンテナの誘起電圧と他のアンテナの誘起電圧との比率を求め、最大１．４倍を限度とした係数を、誘起電圧の最大値に乗ずるといった計算方法も考えられる。

また、本実施の形態では第１の要求信号を送信した時には補正ＲＳＳＩを行わないため、室内７３に携帯機７６があるかどうかを検出するためには、送信アンテナ７２より第２の要求信号を送信することで、通信エリアの誤差が減少し、室外にある携帯機の誤送信を防止できる。さらに、先に室内７３にある携帯機７６と第２の要求信号を用いて通信し、その後、送信アンテナ７１より第１の要求信号を送信して、室外にある携帯機７７と通信することで、携帯機が室内７３にあるかどうか区分できるとともに、第１の要求信号を送信するときは補正ＲＳＳＩ電圧を算出するための処理時間が不要になるため、例えば、携帯機７７にてドア７４の施錠／解錠を行うような使い方において、動作レスポンスが速くなるという効果がある。

さらに、第１の要求信号を用いて通信する場合の指向性は８３および８４で示したように、補正ＲＳＳＩを用いた時の指向性８５より大きくなるため、通信エリアを明確に規定せず、より遠方の携帯機と通信したい場合に、通信できる可能性が大きくなるという効果も得られる。

さらに、図４において、室内７３内にノイズ源がある場合を想定し、送信アンテナ７２と室内の携帯機７６とが通信する場合に、第２の要求信号の一部に補正ＲＳＳＩ電圧のしきい値情報を含む構成とし、１回目は少ない電力で送信すると同時に補正ＲＳＳＩ電圧のしきい値情報も小さくし、２回目は、送信電力を上げると同時に補正ＲＳＳＩ電圧のしきい値情報も大きくすることで、通信エリアを一定に保ったまま、ノイズ対策として大電力で送信してＳ／Ｎ比を向上させるような使い方が可能になる。

また、１回目は少ない電力で、第１の要求信号を送信し、２回目は送信電力を上げると同時に補正ＲＳＳＩ電圧のしきい値情報を大きくした第２の要求信号を送信することで、通常時の通信は高速で行い、ノイズ対策を行う場合のみ大電力で送信するといった使い方も可能になる。

本発明にかかる携帯機は、エリア判定を素早くかつ精度良く判定できるという効果を有し、車両用キーレスエントリー装置等に用いると有用である。

１０基地局
２０携帯機
２１制御回路
２２受信器
２３アンテナ
２４アンテナ
２５復調手段
２６レベル検出手段
２７切り換え手段
２８判定手段
２９無効手段

Claims

基地局から送信される要求信号を受信する携帯機であって、
互いに異なる方向に向いて設けた要求信号を受信するための複数のアンテナと、
前記複数のアンテナが受信した要求信号を復調する復調手段と、
前記複数のアンテナが受信した要求信号それぞれの信号強度を検出する信号レベル検出手段と、
前記複数のアンテナが受信した要求信号に応じた返答信号を送信する送信器と、
前記復調手段が復調した要求信号の有効または無効を判断し、有効であると判断したとき前記送信器に返答信号を送信させる制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記復調手段が復調した要求信号に所定のエリア外であることを示す第１のコード信号が含まれているとき要求信号を有効と判断し、
前記復調手段が復調した要求信号に所定のエリア内であることを示す第２のコード信号が含まれているとき前記信号レベル検出手段が検出した信号強度に基づき補正検出電圧を算出し、
この補正検出電圧が予め定められたしきい値以上のとき要求信号を有効と判断し、
この補正検出電圧がこのしきい値より小さいとき要求信号を無効と判断することを特徴とする携帯機。
前記基地局が送信する要求信号には補正検出電圧のしきい値情報を含み、前記制御回路はこのしきい値情報に基づいて前記復調手段が復調した要求信号の有効または無効を判断することを特徴とする請求項１に記載の携帯機。
前記基地局が送信する要求信号は信号レベルが変化するものであり、前記基地局が送信する要求信号に含まれる補正検出電圧のしきい値情報はこの信号レベルに応じて変化することを特徴とする請求項２に記載の携帯機。
前記制御回路は、前記複数のアンテナのそれぞれと前記基地局の送信アンテナとの距離が略一定となるように前記複数のアンテナが受信する要求信号の受信感度を補正することを特徴とする請求項１に記載の携帯機。
前記復調手段が復調する要求信号に含まれる第２のコード信号の信号長は第１のコード信号よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の携帯機。
前記所定のエリアとは自動車の室内エリアであることを特徴とする請求項１に記載の携帯機。