JP2008544586A - 超広帯域無線（ｕｗｂ）を用いたワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ｐａｎ）装置の接続に基づく距離 - Google Patents

Abstract

測距情報の処理を通じてＵＷＢ（超広帯域無線）を用いたＷＰＡＮ装置を接続する方法及び無線通信装置。測距情報は、装置と他の装置との間の距離を表す。装置は、例えば、装置の距離、速度及び／又は加速度の変化の計算を通じて接続が生じたか否かを、ユーザゲート技術と任意に組み合わせて自動的に決定することができる。２個の無線装置間の接続は、これら無線装置間の距離が所定のしきい値より下であるときに自動的に行われる。種々の実施の形態において、距離情報は、互いに近接する２個の装置を接続するか否かを決定するためにユーザゲート情報とともに用いられる。ユーザゲート情報を、ボタンなどを通じてユーザによって与えられる接続の確認とすることができる。

Description

本発明は、一般に、超広帯域無線（ＵＷＢ）を用いたワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）装置に関し、特に、例えば、プリンタに対するデジタルカメラの測距方法を用いてピコネットコントローラ（ＰＮＣ）に接続するためにこれら装置によって用いられるシステム及び方法に関する。

情報通信に関連する技術は、ここ数十年に亘って急速に進歩している。例えば、ここ二十年に亘り、無線通信技術は、本来ノベルティアイテムとして見られていた製品の提供から移動体通信の基礎となる手段である製品の提供に移り変わっている。多分、これら無線技術のうちの最も有力なものは、携帯電話システム及び携帯電話機である。携帯電話技術は、移動体を現存する有線通信システムに延長するために出現し、偏在する受信範囲を、従来の回路切替無線経路を用いてユーザに提供する。しかしながら、最近では、無線通信技術は、通信のほとんど全ての領域において有線接続に切り替わり始めている。ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、家庭、職場及び公共の場（例えば、カフェ、フードチェーンレストラン、空港、航空機等）において従来の有線ネットワークの代わりに急速に流行し始めている。ＵＷＢ（超広帯域無線）の出現により、日常生活の更に多くのエリアで無線通信の機会が広がっている。

ＵＷＢ技術を用いたワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）は、ＰＣとフラッシュメモリカードやパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）のようなデジタル周辺機器との間又はプリンタとデジタルカメラとの間の高速デジタル接続を提供する。通信を開始するために、装置間にある形態の接続が最初に生じる。有線接続の場合、互いに接続された装置は、例えば、ＵＷＢケーブル又は１３９４ケーブルによって物理的に接続され、装置間の接続が保証される。現在、無線システムで用いることができるワイヤ及びプラグパラダイムの簡単な等価物が存在しない。複数のＵＷＢケーブル装置が、例えば、同一の部屋に存在するので、接続を意図するときを装置それ自体が認識するのが有用である。

ＵＷＢ ＷＰＡＮ装置の接続を提供するための解決が考えられたが、これらの解決は、少なくとも一部にユーザインタラクションを伴う。一例は、シリアル番号付き印刷カードを各ＵＷＢ装置に提供することである。このシリアル番号は、ユーザがＵＷＢ装置と接続できることを所望する（例えば）ＰＣに入力され、ＵＷＢ装置がＰＣの範囲内にあるとき、ＹＥＳ／ＮＯダイヤログ・ボックスが、接続の確認のために表示される。この解決の欠点は、シリアル番号が消失することがあり、又は、許可されたＵＷＢ装置が範囲内に入る度にこのダイアログ・ボックスをポップアップするのが不便なことである。さらに、携帯装置は、ダイアログ・ボックス形式のインタラクションを許容するのに適切なディスプレイを有しないことである。第２の技術は、接続を確立するために同時に押される「接続」ボタンを有するＰＮＣ装置及びＵＷＢ装置の両方の提供を伴う。この解決は、過密エリアで生じる突発的な交差接続の可能性及び異なる装置の二つのボタンを同時に押すことをユーザが試みる不具合に悩まされる。更に別のあり得る解決は、接続要求を開始するとともに必要に応じて他の情報を転送する赤外通信を用いることである。この解決の欠点は、追加のＩＲトランシーバを要し、ＩＲ接続要求を開始するためにボタンを押す必要があり、かつ、新たな装置の承認に対するユーザの介入が要求されることである。

したがって、上記欠点を克服するＵＷＢ ＷＰＡＮ装置に対する技術及び装置を開発することが望ましい。

本発明によるシステム及び方法は、無線通信装置間の接続技術を提供することによってこの要求及びそれ以外の要求に応える。

本発明の一実施の形態によれば、無線通信装置の接続方法は、２個の無線通信装置間の測距情報を取得するのに利用できる信号を送受信するステップを有する。この場合、測距情報は、無線通信装置が互いに接続するか否かを自動的に決定するのに用いられる。この決定は、例えば、相対位置の変化、測定期間中に測定された１個の装置の速度及び／又は測定期間中に測定された１個の装置の加速度に基づくことができる。

本発明の他の実施の形態によれば、無線通信装置は、測距情報を取得することができる信号を送信し及び受信することができるトランシーバと、２個の無線通信装置間で接続が行われたか否かを決定するために測距情報を処理することができるプロセッサとを有する。

添付図面は、本発明の実施の形態を示す。

本発明の以下の詳細な記載は、添付図面を言及する。異なる図面の同一参照番号は、同一又は類似の構成要素を識別する。また、以下の詳細な説明は、本発明を限定しない。代わりに、本発明の範囲は、添付した請求の範囲によって規定される。

この記載の一部を提供するために、本発明の一実施の形態を実施することができる典型的なＵＷＢ ＷＰＡＮシステムを、図１（ａ）及び図１（ｂ）に関連して説明する。図１（ａ）は、２個の装置、すなわち、ＰＮＣ１０及びＰＤＡのような他のＵＷＢ装置１２のＵＷＢ ＷＰＡＮを示す。ＵＷＢ装置はそれぞれ、後に説明するように互いに無線通信を行うとともに情報を処理するトランシーバ及びプロセッサ、例えば、ＰＤＡ装置１２のトランシーバ１４及びプロセッサ１６を有する。図１（ｂ）は、ＰＣ２０や、プリンタ２２や、携帯電話２４や、デジタルカメラ２６のように互いに通信を行うピコネットの複数の装置からなるＵＷＢ ＷＰＡＮを示す。これらの装置は、ＵＷＢ通信技術を用いて通信を行うが、本発明は、ＵＷＢ技術を用いる無線通信技術に限定されるものではない。当業者には明らかなように、ＵＷＢ通信技術は、非常に広いバンド幅に亘る種々の変調技術を用いて高いデータ速度及び低電力出力の通信を提供する。ＵＷＢ通信技術に関する更なる詳細は、ＩＥＥＥタスクグループ８０２．１５．３ａからの設計仕様で利用できる。

この仕様の関心のあるＵＷＢ装置の一態様は、ＵＷＢ装置が送信する信号に関連した非常に広いバンド幅による測距機能を実現することができる。例えばＰＮＣ１０とＰＤＡ１２との間の距離を識別する測距情報を予め決定された精度、例えば、１０ｃｍの範囲内で測距機能により提供できることが予測される。測距情報を、ＵＷＢ装置間で自動的に接続を行うために本発明の一実施の形態によって用いることができる。

図１（ａ）のＵＷＢ装置間で実現することができる典型的な測距機能を、図２のフローチャートに関連して説明する。本発明の一実施の形態によれば、双方向時間移動（ＴＷＴＴ）技術を用いて、任意の２個のＵＷＢ装置間の測距を行うことができる。ステップ２００において、２通のメッセージ（Ａ及びＢ）が装置１０と装置１２との間で交換される。２通のメッセージを２個の装置によって同時に送信することができ、又は、第１のメッセージを、第１のＵＷＢ装置によって送信するとともに、第２のメッセージを、第１のメッセージを受信した第２のＵＷＢ装置によって送信することができる。いずれの場合にも、両方のメッセージの送信時間（Ｔａ及びＴｂ）及び受信時間（Ｒａ及びＲｂ）がステップ２１０で記録される。２個のＵＷＢ装置１０及び１２は、未知の距離（未知の伝播遅延tpropagation）によって分離され、内部クロック間の道のオフセット（toffset）を有する。これら２個の未知の要素は、以下の２式を２個の未知の要素に同時に設定するとともにtoffset及びtpropagationを解くことによって解決することができる。
（１）Ｒａ＝Ｔａ＋toffset＋tpropagation
（２）Ｒｂ＝Ｔｂ−toffset＋tpropagation
ステップ２４０において、装置１０と装置１２との間の距離を、伝播遅延及び既知の送信速度から直接決定することができる。これまでの説明は、本発明による技術で用いることができる測距技術の一例に過ぎず、他の測距技術を代用することができる。

本発明の一実施の形態によれば、例えば、上記技術を用いて得られる測距情報を、ＵＷＢ装置が互いに接続するか（又は接続しないか）を自動的に決定するのに用いることができる。２個のＵＷＢ装置間の相対位置の変化を検出し、このような変化を、例えば、接続（又は非接続）が生じたか否かを決定するための予め決定された条件と比較することができる。図３は、ユーザが互いに接続しようとする２個のＵＷＢ装置の例を示す。この場合、一方のＵＷＢ装置３０が静止し、他方のＵＷＢ装置３２が、２個のＵＷＢ装置間の距離が近くなるようユーザによって動かされる。測定期間中に得られる位置データから、この移動を接続動作として識別することができる。しかしながら、本発明は、一方の装置が静止しているとともに他方の装置が移動する実施の形態に限定されるものではない。本発明は、一方又は両方の装置による移動と、複数の装置が互いに接続するアプリケーションとを含む。

本発明の一実施の形態によれば、種々のタイプの位置データを通じて接続を決定することができる。上記接続動作（又は他の動作）を、測距情報から取得することができる所定のパラメータによって規定することができる。例えば、（１）時間ｔ１（測定開始時間）及び時間ｔ２（測定終了時間）における装置間の距離、（２）時間ｔ１及び時間ｔ２における装置の移動速度、及び（３）時間ｔ１及び時間ｔ２における装置の加速度の１個以上を用いて、接続動作の発生を規定し及び識別することができる。図４（ａ）は、典型的な距離パラメータを示す。例えば、装置３０と装置３２との間の距離が測定期間（例えば、１秒）中に予め決定された量（例えば、１５ｃｍ）より小さくなる場合、移動を、接続動作として識別することができる。同様に、速度が、測定期間中にほぼ零から増大してから零に戻る場合、これも、図４（ｂ）に示すような接続動作の表示として識別することができる。同様に、ユーザが携帯ＵＷＢ装置を他のＵＷＢ装置に「突き出す」接続動作に対して、加速度は、先ず、正になり、その後、測定期間の一部で負となる。しきい値を速度及び／又は加速度テストに適用することもできる。テストを、個別に、二者択一的に（論理和）又は共同して（論理積）用いることができる。したがって、本発明の一実施の形態によれば、（ａ）２個の装置間の距離が測定期間中に予め決定された量だけ減少し、（ｂ）速度が測定期間中に零から正の速度になった後に零に戻り、（ｃ）加速度が測定中に最初に正になった後に負になるときに生じるような接続を、装置３０又は３２によって識別することができる。

本発明の一実施の形態によれば、上記接続動作を用いて装置を接続する方法は、図５のフローチャートに示すようにして行われる。相対位置情報が、時間ｔ１でＵＷＢ装置３０とＵＷＢ装置３２との間で決定される（ステップ５０２）。一方のＵＷＢ装置が他方のＵＷＢ装置に近づく接近が生じる（ステップ５０４）。測距情報が、装置３０と装置３２との間の進行に基づいて収集される。時間ｔ２において、測定期間が終了する（ステップ５０６）。このポイントにおいて、時間ｔ１と時間ｔ２との間で収集された相対位置情報の全てが、測定期間中に装置間の接続が行われたか否かを決定するために処理される（ステップ５０８）。本例では、距離のしきい値の絶対値が先ず用いられ、他の装置に近接して行われる動作のみが接続動作として識別され、すなわち、更に離れた装置が接続動作を検出することができるとしても、物理的に互いに近接する装置のみが互いに接続できる。したがって、ＵＷＢ装置が、特定の最初距離（例えば、１ｍ）内にある場合、ステップ５１０で接続が許容され、そうでない場合には、接続が行われない（ステップ５１１）。ＵＷＢ装置間の相対距離の変化が測定期間中に最大しきい値を超える場合、接続が行われ、そうでない場合、接続が行われない（ステップ５１２）。動作する装置が時間ｔ１及び時間ｔ２で適切な速度にある場合、接続が行われ、そうでない場合、接続が行われない（ステップ５１４）。動作する装置が、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間中に適切な加速特性を示す場合、接続が行われ、そうでない場合、接続が行われない（ステップ５１６）。四つの位置条件の全てが、図５に示す処理中に適合される場合、接続が行われる（ステップ５１８）。

本発明の一実施の形態によれば、上記実施の形態を、他のテスト、例えば、上記ユーザゲート技術と組み合わせることができる。例えば、これら測距接続技術を、次の（１）〜（４）の一つ以上と組み合わせて用いることができる。（１）各ＵＷＢ装置にシリアル番号付印刷カードを設ける。このシリアル番号は、ユーザがＵＷＢ装置に接続できることを所望する（例えば）ＰＣに入力され、ＵＷＢ装置がＰＣの範囲内に入ると、接続の確認のためにＹＥＳ／ＮＯダイヤログ・ボックスに表示される。（２）ＰＮＣとＵＷＢ装置の両方に、接続を確立するために同時に押される「接続」ボタンを設ける。（３）接続要求を開始するとともに他の情報を必要に応じて転送する赤外送信の使用。（４）他のユーザゲート承認技術。本発明の一実施の形態によれば、上記ユーザゲート承認技術のいずれか又は全てを、新しい装置がＰＮＣによって検出されるときに装置に接続を許可する強固な技術を提供するために上記測距情報のいずれかと組み合わせて用いることができる。

互いに接続を開始したＵＷＢ装置は、ピコネットから離れ又は切り離しを行う機能を有する。本発明の一実施の形態によれば、ＵＷＢ装置間、例えば、装置３０と装置３２との間の切り離しは、接続に関連する予め決定された（一つ以上の）動作が繰り返されるとき、接続動作の逆である動作が生じるとき、又は、それ以外の条件、例えば、ＵＷＢ装置の電源オフに基づいて行われる。

一部の環境において、接続動作を、複数の接続候補に近接する携帯ＵＷＢを有するユーザによって行うことができる。ユーザが接続を確立することを所望する装置を決定する方法の一つは、例えば、以前の接続が確立された装置と同一の装置との接続をユーザが所望すると仮定するために以前の接続データを用いることである。当然、同一の携帯装置を、複数の近隣の装置に予め接続することができる。したがって、本発明の他の実施の形態によれば、測距技術を通じて予め取得した相対位置データを用いて、ＰＮＣ間の決定技術を用いることができ、これによって、ユーザの装置が距離、速度及び加速度のうちの一つ以上の最大の相対的な大きさの変化を経験するＰＮＣを、接続のために識別された装置とする。これは、ＰＮＣによりポインティング動作の軸線に対して斜めに観察されるときに倍率ｃｏｓをこれらの測定に適用する原理に基づいて、ユーザの装置６０に対して動作する。これを図６で見ることができ、この場合、１，２，３の相対角は、ＰＮＣ１，ＰＮＣ２及びＰＮＣ３に対する距離、速度及び／又は加速度の変化に関連する相対的な測定に悪影響を及ぼす。

本発明の他の実施の形態によれば、ＵＷＢ装置が、他のＵＷＢ装置に接続し又は他のＵＷＢ装置から切り離されるとき、ユーザフィードバックが行われる。このユーザフィードバックを、例えば、挿入される機械的なプラグのクリックと同様な合成音の形態とすることができ、又は、いずれか一方又は両方のＵＷＢ装置から発生することができる。他の音又は光のような媒体の形態を、ＵＷＢ装置の接続又は切り離しの際にユーザフィードバックを設けるのに用いることができる。

上記実施の形態は、あらゆる点において説明することを意図したものであり、本発明を限定することを意図したものではない。したがって、本発明は、ここに含まれる説明から当業者によって取得することができる詳細な実現の幾多の変形が可能である。そのような変形及び変更の全ては、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内であると考えられる。この出願の説明で用いられる構成要素、動作又は命令は、明確に説明しない場合には、本発明に重要又は必須であると解釈すべきでない。品目は、単数又は複数の品目を有することを意図する。

図１（ａ）は、ＰＮＣとＰＤＡとの間の簡単なＵＷＢ ＷＰＡＮ通信ループを示す。 図１（ｂ）は、ピコネットで通信を行う追加のＵＷＢ ＷＰＡＮ装置を示す。 図２は、２個のＵＷＢ装置間の測距を行う方法の一例を示す。 図３は、本発明の一実施の形態による接続を開始するのに用いられる動作を示す。 図４Ａは、本発明の一実施の形態による時間に対する距離に基づく接続基準を示す。 図４Ｂは、本発明の一実施の形態による時間に対する速度に基づく接続基準を示す。 図４Ｃは、本発明の一実施の形態による時間に対する加速度に基づく接続基準を示す。 図５は、本発明の一実施の形態によるＵＷＢ装置の接続方法の一例を示す。 図６は、本発明の一実施の形態によるＵＷＢ装置がＰＮＣ間の区別を行う方法を示す。

Claims (25)

1. 無線通信装置であって、前記無線通信装置と他の装置との間の測距情報を取得するのに利用できる信号を送受信するトランシーバと、前記無線通信装置が前記他の装置に接続したか否かを自動的に決定するために前記測距情報を処理することができるプロセッサとを具える無線通信装置。
2. 請求項１記載の無線通信装置において、前記トランシーバ及び前記プロセッサが、（ａ）前記トランシーバと前記他の装置との間で測距メッセージを交換し、（ｂ）前記測距メッセージの送信時間及び受信時間に基づいて前記トランシーバと前記他の装置との間の伝播遅延を解き、（ｃ）前記測距情報を前記伝播遅延に基づいて決定することによって、前記測距情報を取得するように動作することを特徴とする無線通信装置。
3. 請求項１記載の無線通信装置において、前記測距情報を、前記トランシーバと前記他の装置との間の距離としたことを特徴とする無線通信装置。
4. 請求項１記載の無線通信装置において、前記プロセッサが、測定期間中に取得した前記測距情報に基づいて第１の少なくとも一つの条件が生じたときに前記無線通信装置が前記他の装置に接続したと決定することを特徴とする無線通信装置。
5. 請求項４記載の無線通信装置において、前記少なくとも一つの条件を、前記装置間の距離が前記測定期間中に予め決定された量だけ迫ったこととしたことを特徴とする無線通信装置。
6. 請求項４記載の無線通信装置において、前記少なくとも一つの条件を、前記装置間の速度が前記測定期間中に零から正の値になった後に零に戻ることとしたことを特徴とする無線通信装置。
7. 請求項４記載の無線通信装置において、前記少なくとも一つの条件を、前記装置間の加速度が前記測定期間中に最初に正になった後に負になることとしたことを特徴とする無線通信装置。
8. 請求項１記載の無線通信装置において、前記無線通信装置が前記他の装置に接続したことを前記プロセッサが決定するときにユーザフィードバックを設けることを特徴とする無線通信装置。
9. 請求項８記載の無線通信装置において、前記ユーザフィードバックを、切り離しの際にも設けることを特徴とする無線通信装置。
10. 請求項４記載の無線通信装置において、接続を決定するために前記プロセッサが用いる前記少なくとも一つの切り離し条件に基づいて前記無線通信装置が前記他の装置から切り離されたことを、前記プロセッサがその後に決定することを特徴とする無線通信装置。
11. 無線通信装置と他の装置との間の測距情報を取得するのに利用できる信号を送信し及び受信するステップと、前記無線通信装置が前記他の装置に接続したか否かを自動的に決定するために前記測距情報を処理するステップとを具える無線通信方法。
12. 請求項１１記載の無線通信方法において、前記測距情報を取得するステップが、（ａ）前記トランシーバと前記他の装置との間で測距メッセージを交換するステップと、（ｂ）前記測距メッセージの送信時間及び受信時間に基づいて前記トランシーバと前記他の装置との間の伝播遅延を解くステップと、（ｃ）前記測距情報を前記伝播遅延に基づいて決定するステップとを更に具えることを特徴とする無線通信方法。
13. 請求項１１記載の無線通信方法において、前記測距情報を、前記トランシーバと前記他の装置との間の距離としたことを特徴とする無線通信方法。
14. 請求項１１記載の無線通信方法において、プロセッサが、測定期間中に取得した前記測距情報に基づいて第１の少なくとも一つの条件が生じたときに前記無線通信装置が前記他の装置に接続したと決定することを特徴とする無線通信方法。
15. 請求項１４記載の無線通信方法において、前記少なくとも一つの条件を、前記装置間の距離が前記測定期間中に予め決定された量だけ迫ったこととしたことを特徴とする無線通信方法。
16. 請求項１４記載の無線通信方法において、前記少なくとも一つの条件を、前記装置間の速度が前記測定期間中に零から正の値になった後に零に戻ることとしたことを特徴とする無線通信方法。
17. 請求項１４記載の無線通信方法において、前記少なくとも一つの条件を、前記装置間の加速度が前記測定期間中に最初に正になった後に負になることとしたことを特徴とする無線通信方法。
18. 請求項１１記載の無線通信方法において、前記無線通信装置が前記他の装置に接続したことを前記プロセッサが決定するときにユーザフィードバックを設けるステップを更に具えることを特徴とする無線通信方法。
19. 請求項１８記載の無線通信方法において、前記ユーザフィードバックを設けるステップが、切り離しの際に前記ユーザフィードバックを設けるステップを更に具えることを特徴とする無線通信方法。
20. 請求項１４記載の無線通信方法において、接続を決定するために前記プロセッサが用いる前記少なくとも一つの切り離し条件に基づいて前記無線通信装置が前記他の装置から切り離されたことを、前記プロセッサがその後に決定することを特徴とする無線通信方法。
21. 無線通信装置であって、前記無線通信装置と他の装置との間の測距情報を取得するのに利用できる信号を送受信するトランシーバと、前記無線通信装置が前記他の装置に接続したか否かを自動的に決定するために、前記測距情報を少なくとも一つのユーザゲート承認技術と共同して処理することができるプロセッサとを具える無線通信装置。
22. 請求項１記載の無線通信装置において、前記プロセッサが、前記無線通信装置が前記他の装置の１フィート内にあるときに前記無線通信装置が前記他の装置に接続したと自動的に決定することを特徴とする無線通信装置。
23. 請求項２２記載の無線通信装置において、前記プロセッサが、前記無線通信装置が前記他の装置の３０ｃｍ内にあるときに前記無線通信装置が前記他の装置に接続したと自動的に決定することを特徴とする無線通信装置。
24. 請求項１１記載の無線通信方法において、前記無線通信装置が前記他の装置の１フィート内にあるときに前記無線通信装置が前記他の装置に接続したと自動的に決定するステップを更に具えることを特徴とする無線通信方法。
25. 請求項２４記載の無線通信方法において、前記無線通信装置が前記他の装置の３０ｃｍ内にあるときに前記無線通信装置が前記他の装置に接続したと自動的に決定するステップを更に具えることを特徴とする無線通信方法。

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