JP2008124959A - 無線通信システム、その制御方法、およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】中継器による電界強度レベルの偽装による携帯電話など不正使用の未然防止。
【解決手段】携帯電話１から携帯キー２への電文のＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）が閾値を越えた場合に、ユーザ１２が携帯電話１を所持していると判定する際に、携帯電話１からの電文が常に略一定のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）で受信できるような相対距離に付設した固定無線装置３で同報受信する。ＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）が設定上限値を越えて大きくなっている場合は、電波中継器などによる電界強度レベルの偽装が行われていると判定して携帯電話の不正通話や決済機能の実施などが行われないよう機器の機能をロックすることで不正使用の行為を未然に防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話などの機器のセキュリティに関する発明であり、機器の置き忘れ、紛失、盗難などによって、正当なユーザ以外の者により機器の不正使用が出来ないように機器の機能を自動的に制限するものである。

近年、携帯電話などに金銭の決済機能を備えたものも登場してきている。このため、所有者であるユーザが機器を置いたまま席を離れたり、置き忘れ、紛失、盗難などに会った際に、ユーザ以外の者により不正決済や不正通信が行われ、金銭的な被害額も大幅に拡大するといった心配が現実化してきている。

このような、被保護機器（以下、機器）の置き忘れや盗難などの際に、他人による機器の不正使用を防止する構成として、無線による認証を使った方法が提案されている。

例えば、通常は正当なユーザがキーホルダなどの形態で常時身に付けている無線装置を内蔵した携帯キーと、携帯電話などの機器側に備えた無線装置との間で電波の送受信を行い、送受信した認証ＩＤが正しく、電界強度レベルが閾値以上のレベルであることで、正当なユーザが機器の側近に居ることを確認している。

しかし万が一、盗難などで機器とユーザが離れることにより、互に受信する無線電波の電界強度レベルが閾値以下に小さくなったことや、電波が途絶えたことを検知した場合には、ユーザと機器が離れたとして自動的に機器の決済機能などの重要な機能をロックして不正使用できなくする方法である。

ところが、このような電界強度レベルを判定するセキュリティ方式では、対処できないケースが考えられる。

例えば万が一、携帯キーと被保護機器間の電波を増幅するような電波中継器を作成されてしまったような場合には、機器とユーザが離れたとしても、携帯キーからの電波を増幅した高い電界強度レベルで機器側の無線装置に受信させることができ、見かけ上携帯キーをもった正当なユーザが機器の側近に居るように偽装することができる。

すなわち、機器の機能が制限されることなく不正使用が可能となるもので、こうした電波中継器を使ったリレーアタックと呼ばれる類の犯罪の発生も危惧されるようになって来ている。

こうしたリレーアタックの防止策の一例としては、中継の際に生じる認証ＩＤなど一区切りのシグナルパターンを一旦デコードする際に発生する遅延時間を検出する方式が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１は、車両のキーレスエントリー装置に用いられるものであり、車両から携帯キーに発信した識別ＩＤ要求電文に対する返送電文が所定時間内に返送されない場合は、車両ドアの開錠を行わないようにしたアルゴリズムにより、リレーアタックを防止する方式となっている。このアルゴリズムでは、一旦電波中継器でデコードして増幅してから再発信した場合には、デコードから再発信までに遅延時間が発生し、この遅延時間により所定時間内に返送ができなくなることを検知するものである。
特開２００６−１１８８８７号公報

しかしながら、特許文献１のような比較的近距離範囲内だけでの通信を行う用途として用いられる振幅変調を用いた通信方式では、電波中継器を作成する際にはＳ／Ｎが悪くなるといった理由から、一旦電波を検波回路に通してデコードした結果を再発信する構成にする必要がある。

この方法では、電波中継器で電文の一区切りの単位となるシグナルパターンを一度デコードしてから再発信するため、これらの処理時間分の処理遅延が発生するため、遅延時間分を比較的検出しやすかった。

加えて、数１００ＫＨｚといった比較的低い周波数の搬送波を用いておけば、シグナルパターンの到達に要する時間もより長くなることから、中継処理した際の遅延時間もより長くなり所定時間内に電文の返送ができなくなる構成になっていた。

ところが、数ｍ以上離れた距離から車両の制御を行うことを想定したような周波数変調を用いた方式、例えば４２６ＭＨｚや４２９ＭＨｚといった特定小電力の周波数帯を用いる方式では、より高いシグナルレートでの情報伝送が可能であり、伝播減衰や回折などの面で到達距離が大きいなどのメリットが得られる。

こうした理由から、この高い周波数帯の搬送波を利用した周波数変調の方式では、電波をデコードせずにアナログのまま中継増幅することが可能となるため、シグナルパターンのデコードに要する遅延時間は殆ど発生しない。

従って、引用文献１のように所定時間内に返送されないことを検知するアルゴリズムは適用が難しい。それでも、特許文献１のような遅延時間を検出する方法を用いようとする場合には、中継による僅かな遅延を検出する回路を実現することが必要となり、回路規模やコストの面からもデメリットが大きい。

本発明は、上記する従来の問題を解消するためになされたものであり、その目的は例えば、機器無線装置からの電文が略一定の電界強度レベルでモニタリング受信できるような相対距離に固定無線装置を設置しておき、機器無線装置から携帯無線装置へ送信した電文を計測した電界強度レベル（第一の電界強度レベル）が所定の閾値を越えた際に、この電文をモニタリング受信した固定無線装置で計測した電界強度レベル（第二の電界強度レベル）が変動していない、すなわち設定上限値を越えていなければ、リレーアタック等による電界強度レベルの偽装が無いとして、機器の機能の制限を解除して実行できるようにするものである。

そこで、前記従来の課題を解決するために、被保護機器に付設した機器無線装置と、前記被保護機器の使用に際して前記被保護機器との距離が略一定となるように設置した固定無線装置と、携帯無線装置とを備えた無線通信システムにおいて、前記機器無線装置から送信した電文を、前記携帯無線装置および前記固定無線装置において共に受信し、前記携帯無線装置は前記電文を計測した第一の電界強度レベルを含んだ電文を前記機器無線装置に返送し、前記固定無線装置は前記電文を計測した第二の電界強度レベルを前記機器無線装置に返送し、前記機器無線装置は、前記携帯無線装置から返送された前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を下回った際は、それを報知したり前記被保護機器の少なくとも一部の機能を制限して実行できないように制御するとき、前記機器無線装置は、前記固定無線装置から返送された前記第二の電界強度レベルが所定値を超えた場合には、前記第一の
電界強度レベルが所定の閾値を上回っても、前記被保護機器の機能制限を行うようにしている。

これにより、例えば正当なユーザが機器を置き忘れて再び取りに戻ったような際には、機器側の機器無線装置と携帯無線装置との間の第一の電界強度レベルは上昇する。一方、機器無線装置と固定無線装置と相対距離は略一定のままであるため第二の電界強度レベルは略一定である。

ところが、置き忘れた機器を拾得するなど不正に機器を入手した者が、電波中継機などを使ったリレーアタックが行って機器を使用しようとする場合には、機器無線装置から携帯無線装置への電波が増幅されることにより第一の電界強度レベルは偽装されて大きくなり、機器の制限された機能が使用可能になる所定の閾値を越える事になるが、同時に増幅（偽装）された同じ電波を固定無線装置でも受信することになるため、第二の電界強度レベルも大きく計測される。

従って、本来略一定の筈である機器無線装置と固定無線装置間の第二の電界強度レベルが変動していることを検知することにより、偽装による機器の不正使用の可能性ありと判断して機器の機能を制限したままにしておくことにより、不正使用を未然に防止できうるものである。

このように、機器無線装置と固定無線装置との間の第二の電界強度レベルの変化を監視することにより、特許文献１のような、返送電波の僅かな到達遅延時間を計測するための追加の付加回路を必要とせず、電波中継器などによる第一の電界強度レベルの偽装による機器の不正使用の危険を未然に防止する無線通信システムを提供できる。

第１の発明は、被保護機器に付設した機器無線装置と、略固定個所に設置され前記被保護機器の使用に際して前記被保護機器との相対距離が略一定となるように設置した固定無線装置と、携帯無線装置とを備えた無線通信システムにおいて、前記機器無線装置から送信した電文を、前記携帯無線装置および前記固定無線装置において共に受信し、前記携帯無線装置は前記電文を計測した第一の電界強度レベルを含んだ電文を前記機器無線装置に返送し、前記固定無線装置は前記電文を計測した第二の電界強度レベルを前記機器無線装置に返送し、前記機器無線装置は、前記携帯無線装置から返送された前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を下回った際は、それを報知したり前記被保護機器の少なくとも一部の機能を制限して実行できないように制御するとき、前記機器無線装置は、前記固定無線装置から返送された前記第二の電界強度レベルが所定値を超えた場合には、前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を上回っても、前記被保護機器の機能制限を行うようにしている。

このことにより、特許文献１のような、返送電波の僅かな到達遅延時間を計測するための追加の付加回路を必要とせず、電波中継器などによる第一の電界強度レベルの偽装による機器の不正使用の危険を未然に防止する無線通信システムを実現しうるものである。

第２の発明は、第１の発明に加えて、前記固定無線装置は、前記被保護機器の一部に固定または連結するようにしている。

このことにより、使用場所となる店舗や公共施設などに第二の電界強度レベルを計測する固定無線装置が設置されているかどうかに関わり無く、場所の制限を受けずに本発明のセキュリティ機能を適用できうる。

第３の発明は、被保護機器に付設すると共に自機器の無線送信手段から送信した電文を受信できる無線受信手段を備えた機器無線装置と、携帯無線装置とを備えた無線通信システムにおいて、前記機器無線装置から送信した電文を、前記携帯無線装置および前記無線受信手段において共に受信し、前記携帯無線装置は前記電文を計測した第一の電界強度レベルを含んだ電文を前記機器無線装置に返送し、前記機器無線装置は、前記無線受信手段において前記電文を計測した第二の電界強度レベルを取得し、前記機器無線装置は、前記携帯無線装置から返送された前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を下回った際は、それを報知したり前記被保護機器の少なくとも一部の機能を制限して実行できないように制御するとき、前記機器無線装置は、前記第二の電界強度レベルが所定値を超えた場合には、前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を上回っても、前記被保護機器の機能制限を行うようにしている。

このことにより、固定無線装置の第二の電界強度レベルを測定する機能を内蔵できうるため、第２の発明と同様に使用場所の制限を受けない上、機器無線装置の機能を兼用できうることにより、新たな固定無線装置を構成するのに比べて構成が簡易、省力化できうるメリットがある。

第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に加えて、設定上限値は、ユーザによる前記被保護機器への操作（例えば認証の操作）があったときに、その操作の直後に計測した前記第二の電界強度レベルを基に設定するようにしている。

このことにより、機器無線装置の使用場所が変わった事で、機器無線装置から固定無線装置もしくは無線受信手段への到達する電波の反射や回折の状況が変わり、第二の電界強度レベルが変動したような場合でも、使用場所に応じた最適な設定上限値を決定できうるものである。

第５の発明は、被保護機器に付設した機器無線装置と、前記被保護機器の使用に際して前記被保護機器との相対距離が略一定となるように設置した固定無線装置と、携帯無線装置と、を備えた無線通信システムの制御方法において、前記携帯無線装置および前記固定無線装置で、前記機器無線装置から送信した電文を受信するステップと、前記携帯無線装置から、前記電文を計測した第一の電界強度レベルを含んだ電文を前記機器無線装置に返送するステップと、前記固定無線装置から、前記電文を計測した第二の電界強度レベルを前記機器無線装置に返送するステップと、前記機器無線装置は、前記携帯無線装置から返送された前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を下回った際は、それを報知したり前記被保護機器の少なくとも一部の機能を制限して実行できないように制御するとき、前記機器無線装置は、前記固定無線装置から返送された前記第二の電界強度レベルが設定上限値を超えた場合には、前記第一の電界強度レベルが前記所定の閾値を上回っても、前記被保護機器の機能制限を行うステップと、を備えた無線通信システムの制御方法である。

このことにより、特許文献１のような、返送電波の僅かな到達遅延時間を計測するための追加の付加回路を必要とせず、電波中継器などによる第一の電界強度レベルの偽装による機器の不正使用の危険を未然に防止する無線通信システムを実現しうるものである。

第６の発明は、第１〜４記載の無線通信システムの少なくとも一部を実行するプログラムである。

そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の無線通信システムの少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすること
でプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における無線通信システムの構成の一例を示すブロック図であり、被保護機器の一例として携帯電話に内蔵する機器無線装置１、ユーザ１３が所持する携帯無線装置の一例である携帯キー２、喫茶店などの飲食店や小売店などの常設個所に設置して店舗サービスとして定常的に電波を送受信する固定無線装置３のブロック図を示したものである。

固定無線装置３は、飲食店や小売店などが設置する代わりに、携帯電話会社や被保護機器関連の事業者などが店舗と契約して設置するものであっても良いし、設置個所も店舗内に限らず、電柱や公衆電話、交通標識など公共的な設備にインフラ的な設備として設置されるものであっても構わない。

図１の機器無線装置１は、該装置全体を制御する主制御手段４、無線での送受信を行う無線通信手段５を備える。

主制御手段４は、マイコン及びメモリ、その周辺回路で構成し、無線での通信制御シーケンスや携帯電話２との間のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）値に応じた制御方法などの予め記憶させたプログラムに従って動作する。

無線通信手段５は、アナログフィルタやＰＬＬ回路、増幅回路、主制御手段４とのインターフェイス回路で構成し、携帯キー２、固定無線装置３の各無線通信手段７、１０から返信された電文に含まれたＲＳＳＩ値などの電文データを主制御手段４に入力する。

携帯キー２は、主制御手段９と無線通信手段１０、ＲＳＳＩ計測手段１１を備え、主制御手段９は、マイコンやメモリと周辺回路により構成し、携帯キー２の全体の制御を行う。

主制御手段９は、携帯電話１の無線通信手段５からの電文を無線通信手段１０により受信すると、ＲＳＳＩ計測手段１１によりＲＳＳＩ値を測定し、認証ＩＤコードなどを付加した電文を作成し、携帯電話１に返送する。この際、必要に応じて暗号化を行う。

固定無線装置３も、携帯キー２と同様に、主制御手段６と無線通信手段７、ＲＳＳＩ計測手段８から構成し、携帯キー２からの電文のＲＳＳＩ値を計測し、このＲＳＳＩ値を含んだ電文を携帯キー２に返送する。

携帯キー２は、携帯電話１の契約者であるユーザ１２が携帯電話の不正な使用が行われないように所有するためのもので、ユーザ１２が常時所持できうるような小型で携帯性を考慮した形状、大きさや重量に構成する。例えば、自宅の玄関キーや自転車、車のキーなどのキーホルダ形状や、財布などに格納しやすいコインやカード形状に構成すると有効である。

なお、携帯キー２が電池駆動などで省電力動作を必要とする構成の場合には、ＲＳＳＩ値を計測する場合の電文の送受信のシーケンスとして、携帯キー２の主制御手段９が一定間隔でマイコンなどの省電力モードから起動し、携帯電話１にトリガとなる電文を送信し、これに応じた携帯電話１が、ＲＳＳＩ値を測定するための電文を送信するといった構成
でも構わない。もしくは、携帯キー２は振動センサなどを備えて、ユーザ１２が動き始めたことなどを検知して主制御手段９のマイコンが省電力モードから起動するといった構成でも構わない。

以下、図２〜図５により、本実施の形態における無線通信システムの動作の概略を説明する。

先ず、図２および図３は、ユーザ１２が携帯電話１を置き忘れた場合の本実施の形態１での動作例を示すものである。

図２は、本実施の形態１の無線通信システムを設置した飲食店の上視図であり、固定無線装置３は、店側の厨房コーナー１４部分に設置されている。

客であるユーザ１２（破線で示す位置に居る場合）は、テーブル１３部分におり、例えばキーホルダ形状に構成した携帯キー２を所持すると共に、携帯電話１を手元において使用している。

今、携帯電話１をテーブル１３に置き忘れて、飲食店の出入り口まで帰りかけた場合（実線で示す位置に居る場合）、ユーザ１２の携帯した携帯キー２と、携帯電話１の距離が離れ、ＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）がユーザ１２が携帯電話１の近傍エリア内に居ることを判定する閾値を下回ることにより携帯電話１の機能にロックが掛けられて使用不可な状態となる。その旨が報知される。

従って、携帯電話１を他の誰かが拾得しても、機能のロックが掛けられているため、通話や携帯電話１の決済機能での支払いなどの不正使用を行うことは出来ない。

図３の横軸は時刻を示し、縦軸は携帯キー２と固定無線装置３のＲＳＳＩ計測手段１１が計測したＲＳＳＩ値を示している。

図３に太実線で示すグラフ線１６は、図２で説明したように携帯キー２を携帯したユーザ１２が携帯電話１を置き忘れたまま離れていった場合のＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）の時刻変化の一例を示すグラフ線であり、細実線で示すグラフ線１７は固定無線装置３と携帯電話１間のＲＳＳＩ値の時刻変化の一例を示すグラフ線である。

グラフ線１６およびグラフ線１７は、実際は通信が間欠的に行われた際のＲＳＳＩ値であり、離散的にサンプリングされたグラフとなるものであるが、図３では説明の便宜上連続した値として実線で表記している。

今、ユーザ１２が携帯電話１から遠ざかったとすると、グラフ線１６の携帯キー２と携帯電話１の間のＲＳＳＩ値は、携帯電話１からの距離に反比例して漸次的に減少する。

従って、図２の一点鎖線１５に示す携帯電話１の近傍エリアを囲む境界位置でのＲＳＳＩ値を、図３で機器近傍エリア判定閾値（所定の閾値）として、図３のＴＨ（ＲＳＳＩ）に図示するように定めておけば、ＲＳＳＩ値が閾値ＴＨ（ＲＳＳＩ）を下回った時刻Ｔ１時点で、ユーザ１２が携帯電話１の近傍エリアから離れたと判定し、携帯電話の決済機能などの重要機能をロックし不正使用ができないようにする。

ロックして不正使用できない機能としては、本実施の形態１の携帯電話１の場合は、商品の支払いの決済機能や通信料の発生する通話やインターネット接続などの機能だけであっても良いし、携帯電話１に記憶した本人や知人のメールアドレスなどの個人情報を閲覧
する表示機能などを加える事もできる他、極端には携帯電話１に電源が入らず一切使用できなくするといった方法でも構わない。

また、被保護機器として携帯電話以外の機器を対象とする場合はそれぞれの機器において設定するものとし、またユーザ１２がロックする機能を選択し、登録・変更できうるようにしておいても構わない。

実際の環境においては、反射や回折して伝播する電波の重畳（以下、マルチパス）によりＲＳＳＩ値の時間的な変動（以下、フェージング）が発生することが考えられるため、図３の△Ｔに示すように、ある程度の時間幅を持たした移動平均値などの算術演算値で閾値との比較を行えば、より正確な比較判定ができうるものである。

この際、固定通信装置３は店舗内の常設位置などに設置されて略固定されており、携帯電話１もテーブル１３上の周辺にあるため、固定無線装置３と携帯電話１との相対距離は略一定である。

従って、図３のグラフ線１７に示すように、携帯電話１からの電波を固定無線装置３のＲＳＳＩ計測手段８で計測したＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）は略一定値となる。ただし、実際には、グラフ線１７もフェージングや、携帯電話１を操作する際の動きや周囲の客が動くことによる多少の変動は発生する。

このため、図３に示すように或る程度の変動幅△Ｔｈ（ｒｓｓｉ）以内に収まれば略一定値である、もしくは設定上限値（変動幅△Ｔｈの上限）を越えていなければ電波中継器などにより増幅された偽装された電波でない、とするように判定すれば、より有効である。

次に、不審者などが電波中継器２１などを持ち込んでＲＳＳＩ値を偽装して不正に携帯電話１を使用しようとした場合の例を図４、図５を用いて説明する。

図５のグラフ線２０、２１は、図２と同様にそれぞれ携帯電話１と携帯キー２間のＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）の時刻変化、および携帯電話１と固定無線装置３間のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）の時刻変化、の一例を示している。

図４の破線１８で示すように、携帯電話１からユーザ１２の所持する携帯キー２および固定無線装置３への電波の大部分は、電波中継器２１で増幅される。

このため、図５で例えば時刻Ｔ３で電波中継器２１が電源を入れられて中継動作を始めたとすると、グラフ線２０に示すように、ユーザ１２が携帯電話１の近傍エリア１５内に居ないにも関わらず、大きいＲＳＳＩ値が計測される。

従って、図２のグラフ線１６および、図５グラフ線２１のように、携帯キー２から携帯電話１への電波のＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）を閾値ＴＨ（ＲＳＳＩ）と比較するだけの従来の判定方法では、このＲＳＳＩ値が閾値を越えた、つまりユーザ１２が近傍エリア１５に入ったと判定され、携帯電話１の機能のロックが解除され、携帯電話１が不正使用されてしまうことになる。

これを防止するため、本実施の形態１では、携帯電話１と固定無線装置３間のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）の時刻変化である図５のグラフ線２１を参照する。

図３で説明したように、本来は相対的な間隔が一定距離の筈の携帯電話１と固定無線装
置３の間のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）は一定である筈であるが、図４のように電波中継器２１が持ち込まれた場合は、携帯電話１〜携帯キー２１間のＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）を示すグラフ線２０のみならず、携帯電話１〜固定無線装置３間のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）を示すグラフ線２１も電波中継器２１により増幅される。

従って、本実施の形態１では、図５の携帯電話１〜携帯キー２１間のＲＳＳＩ値（グラフ線１６および２０に示す第一の電界強度レベル）が所定の閾値ＴＨ（ＲＳＳＩ）を越えているかどうかを判定することに加えて、この携帯電話１〜固定無線装置３間のＲＳＳＩ値（グラフ線１７および２１に示す第一の電界強度レベル）が設定上限値Ｔｈ（ｒｓｓｉ）＿ＭＡＸを越えていないかどうかを判定する。

この判定結果により、携帯電話１〜固定無線装置３間のＲＳＳＩ値（グラフ線２１）が略一定値で無かった場合は、携帯電話１の主制御手段４は、グラフ線２０のＲＳＳＩ値が電波中継機２２などにより偽装されたＲＳＳＩ値であると判定し、携帯キー２が近傍エリア１５内に無い、すなわちユーザ１２が側近に居ない状況と判定して携帯電話１が不正使用出来ないようロックする。

以上の説明において、ＲＳＳＩ値の統計処理を行う△Ｔ時間幅としては、一般的には数百ミリ秒〜数１０秒を設定するのが適当である。すなわち、所定の期間の設定は、ＲＳＳＩ値を１回分計測するのに要する時間を基にして、数回分のＲＳＳＩ値の計測値から平均値や移動平均の処理を行うのに必要な時間幅を見込むのが適当である。ＲＳＳＩ値の１回当たり測定頻度の決定は、電池の寿命などシステム構成に左右されるが、我々の経験的には、最短１００ミリ秒程度〜数秒のインターバルでＲＳＳＩ値を計測し、数回〜５回程度の平均化などの統計処理を行うのが適当と判断している。

以上の説明に加えて、携帯キー２から携帯電話１へ返送されるＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）を含んだ電文、及び固定無線装置３から携帯電話１へ返送されるＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）を含んだ電文を受信し、これらの電文に含まれるＲＳＳＩ値を書き換えることで偽装を図るような方法に対しては、返送電文を暗号化する方法や、引用文献１の電文が返送されるまでの遅延時間を判定する方法を、本実施の形態１の方法に組み合わせれば有効である。

このように、携帯キー２〜携帯電話１間のＲＳＳＩ値を判定するのと並行して、本来相対距離関係の変化しない固定無線装置３〜携帯電話１間のＲＳＳＩの変化が略一定範囲内かどうかを判定することで、ＲＳＳＩ値が偽装された事を検知して、携帯電話１を置き忘れた際や、紛失・盗難の際にも携帯電話１を取得した他人により勝手な通話や不正な決済処理などが実行できないよう、携帯電話１の機能にロックかけて使用不可な状態にすることで、不正使用に関わる行為を未然に防止することができる。

最後に、図６のフロー図により本実施の形態１の動作を説明する。図６では、携帯キー２からのポーリング送信電文を起点にして処理を行う例を示している。

まず、図６で携帯電話１、携帯キー２、固定無線装置３に電源が投入されると、ステップＳ２２で携帯キー２は省電力モードに入り、ＲＳＳＩ値の計測インターバル時間ごとにマイコンを起動してステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、ＲＳＳＩ値を計測するための電文を送信するよう携帯電話１に送信する。

携帯電話１は、電源が投入されるとステップＳ２６で待機を繰り返し、携帯キー２からの電文を待つ。

携帯キー２からの電文を受信すると、ステップＳ２７に進みＲＳＳＩ値を計測するための同報電文を、携帯キー２および固定無線装置３に送信する。

携帯キー２は、ステップＳ２３でＲＳＳＩ値を計測するための電文の送信要求を携帯電話１に送信した後、ステップＳ２４に進んで携帯電話１からの電文を待つ。実際にはステップＳ２４では、数秒のタイムアウトを設け、このタイムアウトまでに携帯電話１から電文が返送されなければ、ステップＳ２２に戻るタイムアウト判定も設ける（図示せず）。

タイムアウト時間までに電文が返送されると、ステップＳ２５に進み、携帯電話１からの電文を受信した際のＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）を計測し、認証ＩＤと共に携帯電話１に送信する。

固定無線装置３は、電源が投入されるとステップＳ３３において携帯電話１からの電文を待つ。

ステップＳ３３で携帯電話１から携帯キー２と固定無線装置３に同報された電文を受信すると、ステップＳ３４に進んで電文を受信した際のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）を計測し、認証ＩＤと共に携帯電話１に送信する。

携帯電話１は、ステップＳ２８で携帯キー２（Ｓ２５）および固定無線装置（Ｓ３４）から返送された電文の認証ＩＤが正しいかを判定し、不正であれば返送電文を破棄する。

認証ＩＤが正しければステップＳ２９以降に進んでＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）を携帯電話１の近傍エリア１５内にいるかの判定閾値ＴＨ（ＲＳＳＩ）と比較判断する。

判定閾値以下であれば（近傍エリア１５内にいなければ）、ステップＳ３２で携帯電話１の制限する機能にロックを掛けた（既にロック状態ならそのままの状態にした）後、ステップＳ２６に戻る。

判定閾値以上であれば（近傍エリア内に入っていれば）、ステップＳ３０に進んでＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）の変動幅が略一定か（△Ｔｈ（ｒｓｓｉ）以下か）、若しくは設定上限値Ｔｈ（ｒｓｓｉ）＿ＭＡＸを越えていないかどうかを判断することで電波中継器２１などの使用が無いか判定し、所定上限値を越えていなければステップＳ３１に進んで、携帯電話の機能制限を解除した（既に解除状態ならばそのままの状態にした）後、ステップＳ２６に戻る。

なお、以上の説明では、固定無線装置３は店舗などに予め設置してある構成を説明したが、固定無線装置３も携帯キー２のように小型に構成し、携帯電話の一部に固定したり、キーホルダやストラップなどの形態で携帯電話１に装着するなど、相対距離関係が変わらないように付設できる構成にしても構わない。

また、ＲＳＳＩ値の計測は一度のみ行う例を説明したが、周囲を人が通行したりする等の反射や回折などの電波状況の短時間的な変化を相殺する方法として、連続して数回の電文を送受信して複数回のＲＳＳＩ値を計測し、平均値や移動平均、何度かの多数決判定などを合わせて行うようにすれば、判定がより正確にできうるものである。

この他、携帯電話１のように使用場所が変わる事が想定される機器では、携帯電話１〜固定無線装置３間のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）の略一定となるオフセット値（ＤＣ成分レベル）が使用場所により変化する場合があると考えられる。

これは、固定無線装置３が店舗などに予め設置されているような場合には、店内での携帯電話１と固定無線装置３との距離の影響などがある。また、固定無線装置３が携帯電話１に装着されているような構成の場合には、移動に際して周囲の構造物での反射状況が変化する影響などが考えられるためである。

従って、第二の電界強度レベルのオフセット値が大きく変動するような使用場所に移動した際には、携帯電話１の正当なユーザが使用しているにも関わらず、オフセット値そのものが所定の上限値を越えて携帯電話１の機能が制限されてしまうケースが発生する場合も考えられる。

このため、ユーザが携帯電話１が安全に使用できうる状況を確認した上で、暗証番号を押したり特定のキーを同時押しするなどの認証操作を行なえば、携帯電話１の中で被保護機器から機器無線装置に信号が出力され、機器無線装置はその時点で計測した第二の電界強度レベルのオフセット値を基に変動幅を加えた値を新たな上限値として記憶する。このような新たな上限値を再設定する方法を加えておけばさらに有効なものである。

（実施の形態２）
図７は、本実施の形態２における各無線装置の構成の一例を示すブロック図であり、被保護機器の一例である携帯電話３５は、主制御手段３６および無線送信手段３７、無線受信手段３８、ＲＳＳＩ計測手段３９を備える。

本実施の形態２では、実施の形態１における固定無線装置３のＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）を計測する機能を、被保護機器内の機器無線装置に内蔵して構成するものである。

本実施の形態２では、実施の形態１で、固定無線装置３が計測したＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）を認証ＩＤと共に無線電文で返送する代わりに、内部信号として入力する構成となる以外の動作内容は、実施の形態１と同様にできうるものである。

図７において、無線送信手段３７よりＲＳＳＩ値を計測する電文が携帯キー２に送信され、無線通信手段１０にて受信された際のＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）が計測され、携帯電話１に対して返送され、無線受信手段３８で受信され、ＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）が主制御手段３６に入力される。

また、この同じ電文は携帯電話１の周囲物などで反射、回折し無線受信手段１６にて受信され、ＲＳＳＩ計測手段３９にてＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）が計測され、主制御手段３６に入力される。

主制御手段３６では、ＲＳＳＩ値（第一の電界強度レベル）が閾値ＴＨ（ＲＳＳＩ）を上回っているか（近傍エリア内にいるか）を判定し、閾値ＴＨ（ＲＳＳＩ）を上回っていれば（近傍エリア内に居れば）、ＲＳＳＩ値（第二の電界強度レベル）が設定上限値Ｔｈ（ｒｓｓｉ）を越えていないかどうか（電波中継器により増幅偽装されていないか）判定し、偽装されていなければ、携帯電話１の機能制限を解除する。

以上、本実施の形態２のように、固定無線装置３のＲＳＳＩ計測手段を被保護機器内に機器無線装置を内蔵する構成とすることにより、実施の形態１での固定無線装置３を備え
ていない喫茶店などの飲食店や小売店や、公衆設備に設置された固定無線装置３の無い場所や電波の届かない場所では使用できないといった制限が無くなり、本実施の形態２により被保護機器の不正使用を防止することができる。

最後に、本実施の形態１および２は携帯電話用の無線システムとして説明したが、例えば玄関ドアの電子錠に携帯キーを携帯して接近した場合に自動的に開錠されるシステムや、携帯キーを所持した管理者が機器の近傍エリアに居ない場合は印刷や入力が受け付けられないプリンタやパソコンのような情報機器への応用など、携帯電話用以外の機器へも広く応用できうるものである。

なお、本実施の形態で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明によれば、携帯キーを所持した正当なユーザが所持している場合のみに被保護機器の機能が有効にできるセキュリティにおいて、リレーアタックなどの不正行為による機器の無断使用が防止できるため、決済機能付きの携帯電話や玄関の電子鍵など高いセキュリティの必要な機器にも幅広く適用できうるセキュリティを提供できる。

本発明の実施の形態１における携帯キー（携帯無線装置）、携帯電話（機器無線装置）、固定無線装置の構成の一例を示すブロック図 本発明の実施の形態１における携帯キー（機器無線装置）、携帯電話（機器無線装置）、固定無線装置の飲食店舗での使用状況の一例を示す上視図 本発明の実施の形態１における携帯電話（被保護機器）を置き忘れてユーザが遠ざかる際の携帯電話（機器無線装置）と、携帯キー（携帯無線装置）および固定無線装置間のＲＳＳＩ値の時刻変化の一例を示す図 本発明の実施の形態１における携帯キー（機器無線装置）、携帯電話（機器無線装置）、固定無線装置において電波中継器による偽装が行われる際の飲食店舗での使用状況の一例を示す上視図 本発明の実施の形態１における電波中継器により電波が偽装された際の携帯電話（機器無線装置）と、携帯キー（携帯無線装置）および固定無線装置間のＲＳＳＩ値の時刻変化の一例を示す図 本発明の実施の形態１における携帯キー（機器無線装置）、携帯電話（機器無線装置）、固定無線装置の動作内容の一例を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における携帯キー（機器無線装置）、携帯電話（機器無線装置および固定無線装置）の構成の一例を示すブロック図

符号の説明

１、３５ 携帯電話（機器無線装置＋被保護機器）
２ 携帯キー（携帯無線装置）
３ 固定無線装置
５、７、１０ 無線通信手段
８、１１、３９ ＲＳＳＩ計測手段
１２ 携帯電話所有者（ユーザ）
３５ 携帯電話（機器無線装置）
３７ 無線送信手段
３８ 無線受信手段

Claims (6)

1. 被保護機器に付設した機器無線装置と、前記被保護機器の使用に際して前記被保護機器との相対距離が略一定となるように設置した固定無線装置と、携帯無線装置と、を備えた無線通信システムにおいて、
   前記携帯無線装置および前記固定無線装置は、前記機器無線装置から送信した電文を受信し、
   前記携帯無線装置は、前記電文を計測した第一の電界強度レベルを含んだ電文を前記機器無線装置に返送し、
   前記固定無線装置は、前記電文を計測した第二の電界強度レベルを前記機器無線装置に返送し、
   前記機器無線装置は、前記携帯無線装置から返送された前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を下回った際は、それを報知したり前記被保護機器の少なくとも一部の機能を制限して実行できないように制御するとき、
   前記機器無線装置は、前記固定無線装置から返送された前記第二の電界強度レベルが設定上限値を超えた場合には、前記第一の電界強度レベルが前記所定の閾値を上回っても、前記被保護機器の機能制限を行う無線通信システム。
2. 前記固定無線装置は、前記被保護機器の一部に固定または連結する請求項１記載の無線通信システム。
3. 被保護機器に付設すると共に自機器の無線送信手段から送信した電文を受信する無線受信手段を備えた機器無線装置と、携帯無線装置とを備えた無線通信システムにおいて、
   前記携帯無線装置および前記無線受信手段は、前記機器無線装置から送信した電文を受信し、
   前記携帯無線装置は、前記電文を計測した第一の電界強度レベルを含んだ電文を前記機器無線装置に返送し、
   前記機器無線装置は、前記無線受信手段において前記電文を計測した第二の電界強度レベルを取得し、前記携帯無線装置から返送された前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を下回った際は、それを報知したり前記被保護機器の少なくとも一部の機能を制限して実行できないように制御するとき、
   前記機器無線装置は、前記第二の電界強度レベルが設定上限値を超えた場合には、前記第一の電界強度レベルが前記所定の閾値を上回っても、前記被保護機器の機能制限を行う無線通信システム。
4. 前記設定上限値は、前記被保護機器の操作があったときに、前記操作の直後に計測した前記第二の電界強度レベルを基に設定する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 被保護機器に付設した機器無線装置と、前記被保護機器の使用に際して前記被保護機器との相対距離が略一定となるように設置した固定無線装置と、携帯無線装置と、を備えた無線通信システムの制御方法において、
   前記携帯無線装置および前記固定無線装置で、前記機器無線装置から送信した電文を受信するステップと、
   前記携帯無線装置から、前記電文を計測した第一の電界強度レベルを含んだ電文を前記機器無線装置に返送するステップと、
   前記固定無線装置から、前記電文を計測した第二の電界強度レベルを前記機器無線装置に返送するステップと、
   前記機器無線装置は、前記携帯無線装置から返送された前記第一の電界強度レベルが所定の閾値を下回った際は、それを報知したり前記被保護機器の少なくとも一部の機能を制限
   して実行できないように制御するとき、
   前記機器無線装置は、前記固定無線装置から返送された前記第二の電界強度レベルが設定上限値を超えた場合には、前記第一の電界強度レベルが前記所定の閾値を上回っても、前記被保護機器の機能制限を行うステップと、を備えた無線通信システムの制御方法。
6. 請求項１〜４記載の無線通信システムの少なくとも一部を実行するプログラム。

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