JP2012191306A - 無線通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】受信機が送信機からの無線信号の受信を開始してから完了するまでの時間が短い無線通信システムを提供する。
【解決手段】特定のデータビット列に区切りデータが挿入されてなるデータを1フレームとして、複数のフレームを連続して無線送信する電子キー制御部31と、同電子キー制御部31から送信されるフレームを受信して、当該受信されるフレーム単位でデータの処理を行う車載制御部21と、を備え、車載制御部21は、区切りデータの数をカウントするバイトカウンタ25を備えるとともに、バイトカウンタ25によりカウントされる区切りデータの数により、1フレーム分のデータの受信が完了した旨判断されるとき、これらデータを区切りデータにより区切られているデータビット列単位でつなぎ合わせることにより1フレームとする無線通信システム。
【選択図】図1

Description

本発明は、無線信号の授受を行う無線通信システムに関する。
近年、車両には、例えば特許文献1に示されるような、電子キーに設けられた各種スイッチを操作することにより、車両ドアの施解錠を行うことができるワイヤレスキーシステムが搭載されている。この種のワイヤレスキーシステムによれば、ユーザが車両から離れた位置にいる場合でも、電子キーから送信される無線信号の授受を通じて車両ドアの施解錠を行うことができるので利便性がよい。
特開2006−299602号公報
ところで、一般に車両の受信機は、暗電流を抑制するために電子キーからの無線信号の受信を、間欠で行っている場合が多い。すなわち、受信機には、無線信号を受信できるタイミングと受信できないタイミングとがある。従って、受信機は、無線信号(1フレーム)の途中から受信することが多い。この場合、受信機は、途中から受信した無線信号に含まれるデータを破棄し、次のフレームの受信完了を待ってデータの処理を行っていた。従って、次のフレームの受信を待つ分だけ、無線信号の受信が完了するまでに時間がかかっていた。このことは、電子キーのスイッチを操作してから車両ドアの施解錠が実行されるまでの時間短縮を阻害する一因にもなっていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、受信機が送信機からの無線信号の受信を開始してから完了するまでの時間が短い無線通信システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、特定のデータビット列に所定のビット間隔で区切りデータが挿入されてなるデータを1フレームとして、複数のフレームを連続して無線送信する送信機と、前記送信機から送信されるフレームを受信して、当該受信されるフレーム単位でデータの処理を行う受信機と、を備え、前記受信機は、区切りデータの数をカウントする第1のカウンタを備えるとともに、前記第1のカウンタによりカウントされる区切りデータの数により、1フレーム分のデータの受信が完了した旨判断されるとき、これらデータを前記区切りデータにより区切られているデータビット列単位でつなぎ合わせることにより1フレームとすることを要旨とする。
同構成によれば、受信機は、フレームの先頭から受信を開始しない場合、すなわち、フレームの途中から受信を開始した場合であっても、次のフレームの受信を通じて、第1のカウンタにおいてカウントされる区切りの数に基づき1フレーム分のデータを受信したと判断されるとき、これら受信されたデータを区切りデータにより区切られているビット列単位でつなぎ合わせることにより、1フレームとされてデータ処理が行われる。このため、次のフレームの受信完了を待たなくてもよいため、受信機においてデータ処理が開始されるタイミングを早くすることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の無線通信システムにおいて、前記フレームには、複数の前記区切りデータが挿入され、前記受信機は、2つの区切りデータに挟まれたビットの数を一定の単位でカウントする第2のカウンタを備え、前記複数の区切りデータのうち少なくとも1つの区切りデータは、他の区切りデータと異なるビット間隔で挿入されることを要旨とする。
同構成によれば、第1のカウンタによって他の区切りデータと異なる間隔で挿入された区切りデータがカウントされるとき、第2のカウンタにおいてカウントされるデータビットの数は他の区切りの場合と異なる。従って、受信機は、第1のカウンタによってカウントされる区切りデータの数と第2のカウンタによってカウントされるデータビットの数との比較を通じて、フレームのどの部分のデータを受信したかを判断することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の無線通信システムにおいて、前記複数の区切りデータのうち少なくとも1つは、前記フレームの先頭又は最後尾に挿入されることを要旨とする。
受信機は、最初に認識される区切りデータよりも前に受信できるビットデータについては破棄する。すなわち、区切りデータがフレームの先頭又は最後尾に挿入されない場合、連続するフレームの先頭から受信した場合であっても、区切りデータを受信しなければ、受信したビットデータを破棄することになる。その点、同構成によれば、受信機は、連続して受信するフレームとフレームとの境を認識することができる。例えば、連続する第1のフレームと第2のフレームとからなる無線信号において、受信機が第1のフレームの終了間際から受信を開始した場合に、同受信機は、第2のフレームの先頭を認識することができる。従って、受信機は、第2のフレームの受信が完了すれば、信号の処理を行うことができる。このように構成した場合は、先に述べた区切りデータがフレームの先頭又は最後尾に挿入されない場合と比べて、信号の処理を早いタイミングで開始することができる。
本発明では、受信機が送信機からの無線信号の受信を開始してから完了するまでの時間が短い無線通信システムを提供することができる。
本実施形態のワイヤレスキーシステムの概略構成を示すブロック図。 本実施形態のバイフェーズ信号を示すタイムチャート。 本実施形態の1フレームに含まれるビットデータを示す概略図。 電波の受信状態及び受信状況と、車載制御部におけるドアロック装置の動作のタイミングとの関係の一例を示す概略図。 車両制御部における無線信号の処理手順を示すフローチャート。
以下、本発明をワイヤレスキーシステムに具体化した一実施形態について図1〜図5を参照して説明する。
図1に示すように、ワイヤレスキーシステム10は、車両20と、同車両20の運転者によって所持される電子キー30とを備えている。このワイヤレスキーシステム10では、電子キー30に搭載されるスイッチの操作をトリガとして、電子キー30から車両20への無線通信による単方向通信が可能である。
<電子キー>
図1に示すように、電子キー30は、車両ドアを施錠する際に操作されるロックスイッチ33と、車両ドアを解錠する際に操作されるアンロックスイッチ34と、を備えている。これらロックスイッチ33及びアンロックスイッチ34はプッシュ式のスイッチである。また、電子キー30は、CPU、ROM、RAM等からなるコンピュータユニットによって構成された電子キー制御部31と、これに接続されてUHF(Ultra High Frequency)帯の無線信号を送信する送信回路32とを備えている。ロックスイッチ33及びアンロックスイッチ34は、電子キー制御部31に電気的に接続されている。電子キー制御部31には、例えば、EEPROM等からなる不揮発性のメモリ31aが設けられている。このメモリ31aには、電子キー30に設定されたIDコード等が記憶されている。また、電子キー制御部31は、バイフェーズ信号を生成する生成部35を備えている。
なお、バイフェーズ信号は、図2に示されるように、1TEの時間的長さを有するHiレベルの電位とLoレベルの電位とが組み合わされてなる2種類(Hi−Lo,Lo,Hi)のビットデータ0を示す信号と、2TEの時間的長さを有するHiレベル電位又はLoレベルの電位からなる2種類(Hi−Hi,Lo−Lo)のビットデータ1を示す信号とが組み合わされた信号である。このビットデータ0及びビットデータ1を示す信号は、バイフェーズ信号における最小単位である。
ロックスイッチ33が操作されるとその旨を示す操作信号が電子キー制御部31に出力され、アンロックスイッチ34が操作されるとその旨を示す操作信号が電子キー制御部31に出力される。電子キー制御部31は、操作信号が入力されると、生成部35を通じて、IDコード及びドアを解錠又は施錠を要求する旨のコードを含む要求信号を生成し、この信号を送信回路32に出力する。この要求信号は、バイフェーズ信号である。送信回路32は、電子キー制御部31から入力された要求信号をUHF帯の無線信号に変調してこれを送信する。
なお、本例の生成部35は、図2に示されるように、ビットデータ0及びビットデータ1の信号に加えて、1TEの時間的長さを有するHiレベルの電位と2TEの時間的長さを有するLoレベルの電位との組み合わせ、又は、1TEの時間的長さを有するLoレベルの電位と2TEの時間的長さを有するHiレベルの電位との組み合わせからなる2種類の区切りデータKを生成可能とされている。生成部35は、この区切りデータKを、ビットデータ0及びビットデータ1からなるIDコード等のデータを表す信号に対して所定のビット間隔で挿入する。本例の生成部35は、8個又は16個のビットデータに対して1つの区切りデータKを挿入する。
<車載機>
車両20は、CPU、ROM、RAM等からなるコンピュータユニットによって構成された車載制御部21と、この車載制御部21に接続されて、RF帯の無線信号を受信する受信回路22を備えている。受信回路22は、UHF帯の無線信号を受信すると、これをバイフェーズ信号に復調し、その復調された復調信号を車載制御部21へ出力する。また、車載制御部21には、車両ドアの施解錠を行うドアロック装置23と電気的に接続されている。
車載制御部21は、例えば、EEPROM等からなる不揮発性のメモリ21aを備えている。このメモリ21aには、自車両に対応する電子キー30に設定されたIDコードと同一のIDコードが記憶されている。車載制御部21は、受信回路22から入力された復調信号に含まれるIDコードが、メモリ21aに記憶されたIDコードと一致する旨判断されるとき、正規の電子キー30による車両ドアの施解錠に関する要求と認識する。そして、車載制御部21は、当該復調信号に含まれる施錠又は解錠を要求する旨示すコードに基づき、ドアロック装置23にドアの施錠又は解錠の実行を指令する指令信号を出力する。その結果、ドアロック装置23により車両ドアの施錠又は解錠が行われる。
また、車載制御部21は、入力された復調信号(バイフェーズ信号)の最小単位であるビットデータの数を計測するビットカウンタ24と、所定のビットデータの数を1として計測するバイトカウンタ25とを備える。本例のバイトカウンタ25は、8個のビットデータを1バイトとして計測する。なお、車載制御部21をはじめとする各種車載機器は、図示しないバッテリから供給される電力によって動作する。車載制御部21は、このバッテリの電力の消費を抑制するために、受信回路22を通じての無線信号の受信を間欠で行う。
<車載制御部の処理態様>
次に、車載制御部21における無線信号の処理手順ついて説明する。ここでは、電子キー30から送信される要求信号は、図3に示されるように、48個のビットデータ(ビットデータ0又はビットデータ1)で構成されているものとする。また、要求信号には、6個の区切りデータKが含まれる。これら6個の区切りデータKは、1番目のビットデータの直前、及び8,16,32,40,48番目のビットデータの直後に挿入されるものとする。すなわち、6個の区切りデータKは、8個又は16個のビットデータ毎に挿入されている。なお、本例では、48個のビットデータを1フレーム、8個のビットデータを1バイトとして説明する。車載制御部21は、ロックスイッチ33又はアンロックスイッチ34が操作されると、2フレームの無線信号を連続して送信するものとする。
前述したように、車載制御部21は、このバッテリの電力の消費を抑制するために、受信回路22を通じての無線信号の受信を間欠で行う。このため、例えば、図4に示されるように、車載制御部21は、4番目のバイトの途中(例えば、30番目のビットデータとする)から無線信号の受信を開始する場合がある。この場合、車載制御部21は、区切りデータKを認識するまでに、4番目のバイトデータのうち30,31,32番目のビットデータしか受信できない。4番目のバイトデータは、25〜32番目のビットデータ全体で構成されるため、車載制御部21において認識される4番目のバイトデータは、不完全なものとなる。このため、車載制御部21は、受信した30,31,32番目のビットデータを破棄して、33番目からのビットデータを受信データとして処理する。車載制御部21は、48番目のビットデータの受信を完了すると、そのまま、次のフレームにおける1〜32番目までのビットデータを受信する。この時点で、車載制御部21は、33〜48番目までのビットデータと、1〜32番目までのビットデータとを受信している。車載制御部21は、これら33〜48番目までのビットデータと、1〜32番目までのビットデータとをつなぎ合わせて1フレームの信号として処理し、IDコードの照合等を行う。そしてIDコードの照合が成立した場合には、車載制御部21は、施錠又は解錠を実行する旨示す指令信号をドアロック装置23に出力する。
なお、車載制御部21は、ビットデータをつなぎ合わせる際に、例えば、巡回冗長検査(Cyclic Redundancy Check:いわゆるCRCチェック)等のフレームチェックや、ビットデータに含まれる暗号データの解読を実施する。これらを実施することにより、単純にビットデータをつなぎ合わせてデータ処理を行う場合に比べて、つなぎ合わせたビットデータの信頼性を向上させている。
このように、受信したバイトデータをつなぎ合わせることにより、車載制御部21は、フレームの途中から受信を開始した場合であれ、次のフレームにおける先頭から末尾までの受信完了を待たなくてもIDコードの照合等の処理を行うことができる。すなわち、ビットデータの受信が開始されてから車載制御部21が処理を行うまでにかかる時間が短縮される。
次に、図5に示すフローチャートに従って、ビットカウンタ24及びバイトカウンタ25におけるビット数及びバイト数の計測を通じて、車載制御部21における無線信号のフレーム全体が受信されたか否かの判断態様について説明する。なお、この一連の処理は、メモリ21aに格納されたプログラムに従い実行される。
図5に示されるように、無線信号の受信が開始されると、車載制御部21は、各ビットデータの前半と後半とを認識するための同期が完了したか否かを判断する(ステップS1)。具体的には、ビットデータ1又は区切りデータKの信号を利用して、2TEの時間的長さを有する信号を認識する。ビットデータ1又は区切りデータKにおいて、2TEの時間的長さを有する信号の完了は、そのビットデータの終了を表す。従って、2TEの時間的長さを有する信号の直後に出現する1TEの時間的長さを有する信号は、ビットデータ0又は区切りデータKの前半部分である。この法則を利用して、車載制御部21は、2TEの時間的長さを有する信号の受信を通じて、各ビットデータの前半と後半とを認識することができる。すなわち、同期を完了する。このステップS1においてNO、すなわち、同期されない場合は、同期が完了するまでこのステップS1を繰り返す。
ステップS1においてYES、すなわち同期が完了すると、車載制御部21は、ビットカウンタ24及びバイトカウンタ25における受信ビット数及び受信バイト数の計測を開始する(ステップS2)。なお、このとき、ビットカウンタ24及びバイトカウンタ25に計測されているデータをクリア(リセット)する。
つぎに、区切りデータKの信号を受信したか否かを判断する(ステップS3)。ステップS3においてNO、すなわち、区切りデータKを受信していなければ、区切りデータKの受信が完了するまでこのステップS3を繰り返す。ステップS3においてYES、すなわち、区切りデータKの信号を受信している場合には、ビットカウンタ24に計測されている受信ビット数Xbiが8であるか否かを判断する(ステップS4)。ステップS4でYES、すなわち、受信ビット数Xbiが8である場合には、バイトカウンタ25に計測されている受信バイト数Xbyを1だけ増加させる(ステップS5)。そして、バイトカウンタ25に計測されている受信バイト数Xbyが6であるか否かを判断する(ステップS6)。ステップS6においてNO,すなわち、受信バイト数Xbyが6でない場合には、ステップS3へその処理を移行する。ステップS6においてYES、すなわち、受信バイト数Xbyが6である場合には、車載制御部21は、無線信号の1フレームの受信が完了したとして、この信号に含まれるデータの処理を行い(ステップS7)、この一連の処理を終了する。
なお、ステップS4でNO、すなわち、受信ビット数Xbiが8でない場合には、受信ビット数Xbiが16であるか否かを判断する(ステップS8)。ステップS8でYES、すなわち、受信ビット数Xbiが16である場合には、バイトカウンタ25に計測されている受信バイト数Xbyを2だけ増加させて(ステップS9)、ステップS6に処理を移行する。車載制御部21は、この受信ビット数Xbiが16となるタイミングを通じて、バイフェーズ信号のどこのバイトを受信しているかを判断することができる。例えば、受信バイト数Xbyが1のときに、受信ビット数Xbiが16とされた場合、この直前に受信が完了したバイトは、信号全体の2番目のバイトであることを認識することができる。このように、区切りデータKを設けないバイトを設けることによって、車載制御部21は、信号全体のどの部分の受信が完了したか否かを判断することができる。
ステップS8でNO、すなわち、受信ビット数Xbiが16でない場合には、受信ビット数Xbiが0であるか否かを判断する(ステップS10)。ステップS10でYES、すなわち受信ビット数Xbiが0である場合には、バイフェーズ信号のどこのバイトを受信しているかを認識する(ステップS11)。例えば、受信バイト数Xbyが1のときに、受信ビット数Xbiが0とされた場合、この直前に受信が完了したバイトは、信号全体の6番目のバイトであることを認識することができる。また、受信バイト数Xbyが0のときに、受信ビット数Xbiが0とされた場合、車載制御部21は、フレームの先頭から受信を開始したことを認識することができる。これは、区切りデータKを連続して受信する場合は、フレームの最後尾とこのフレームに連続する次のフレームの先頭とに挿入される区切りデータを受信する場合に限られるためである。このように、フレームの先頭と最後尾とに区切りデータKが設けられることによって、車載制御部21は、信号全体のどの部分の受信が完了したか否かを認識することができる。そして、ステップS3へその処理を移行する。
ステップS10でNO、すなわち受信ビット数Xbiが0でない場合には、これまで受信したビットデータを破棄して(ステップS12)、ステップS3へその処理を移行する。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
(1)車載制御部21にバイフェーズ信号の最小単位であるビット数をカウントするビットカウンタ24と、8ビットを1バイトとするバイトカウンタ25を設けた。車載制御部21は、バイトカウンタ25が信号全体を示す6バイト(1フレーム)とされたときに、受信したバイトデータつなぎ合わせて1つの無線信号として処理する。このように、受信したバイトデータをつなぎ合わせることにより、車載制御部21は、フレームの途中から受信した場合であれ、次のフレームの先頭から末尾までの受信完了を待たなくてもIDコードの照合等の処理を行うことができる。すなわち、ビットデータの受信が開始されてから車載制御部21が処理を行うまでにかかる時間が短縮される。
(2)車載制御部21は、ビットカウンタ24にカウントされたビット数と、バイトカウンタ25にカウントされたバイト数との比較を通じて、受信したバイトデータが信号全体(1フレーム)におけるどの部分(何番目のバイトデータ)に該当するものかを判断することができる。従って、車載制御部21は、例えば3番目のバイトデータだけノイズ等によって受信できなかった場合に、次のフレームに含まれる3番目のバイトデータの受信完了でもって信号全体の受信完了とすることができる。
(3)車載制御部21は、2TEの長さの信号を用いて同期を行うため、無線信号に特別に同期を行うためのビット(同期ビット)を設けなくともよい。これにより、信号全体のビット数を少なくすることができる。すなわち、同期ビットの分だけフレームの長さを短縮することができる。
(4)フレームの先頭と最後尾とに区切りデータKを挿入した。これにより、区切りデータKを連続して受信する場合は、連続する2つのフレームの最後尾と先頭とを受信する場合に限られる。従って、車載制御部21は、区切りデータKを連続して受信した場合に、フレームのどの位置が受信完了したかを認識することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、48個あるビットデータのうち、8,16,32,40,48番目のビットデータの直後に区切りデータKの信号が挿入されるとしたが、この区切りデータKが挿入される箇所は、他の箇所であっても構わない。また、区切りデータKの数もこの限りではなく、2個以上、且つ1フレームを構成するビットデータの数である48未満であれば5個より多くしてもよいし、少なくしてもよい。さらに、信号全体(1フレーム)を構成するビットデータの数は、48個でなくてもよい。このような場合であっても、上記実施形態の(1)に示す効果と同様の効果を得ることができる。
・上記実施形態では、電子キー30から送信される無線信号はバイフェーズ信号としたが、例えば、PWM信号のようなパルス調の信号であればよい。このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・上記実施形態では、無線通信システムとして、いわゆるワイヤレスキーシステムに適用したが、車両のタイヤの空気圧を監視するTPMSシステム(タイヤ空気圧監視システム)に搭載してもよい。この場合、上記実施形態の効果に加えて、ヌル点等のノイズが多い環境下であっても、車両におけるタイヤからの無線信号の受信率が向上する。
・上記実施形態では、2つのフレームの無線信号に含まれるバイトデータをつなぎ合わせたが、3つ以上のフレームのバイトデータをつなぎ合わせてもよい。このような場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・上記実施形態において、区切りデータKは、1TEの時間的長さを有するHiレベルの電位と2TEの時間的長さを有するLoレベルの電位との組み合わせ、又は、1TEの時間的長さを有するLoレベルの電位と2TEの時間的長さを有するHiレベルの電位との組み合わせからなる2種類とされたが、例えば、この区切りデータKを連続して設ける連続区切りデータを無線信号に挿入してもよい。例えば、上記実施形態における24番目のビットデータの直後に連続区切りデータを挿入すれば、車載制御部21は、連続区切りデータを検出すれば、32番目のビットデータの直後の区切りデータを検出しなくとも、3番目のバイトデータを受信したことを認識することができる。従って、上記実施形態のように、17〜32番目までの16個のビットデータを受信しなくとも、17〜24番目までの8個のビットデータを受信した時点で、受信したバイトデータが信号全体(1フレーム)におけるどの部分(何番目のバイトデータ)に該当するものかを判断することができる。
・上記実施形態では、車載制御部21は、2フレームの無線信号を連続して送信するとしたが、2フレーム以上であればフレームの数を問わず連続して送信すればよい。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・上記実施形態において、第2のカウンタとしてのビットカウンタ24は、無線信号の最小単位である1ビット毎にカウントしたが、1バイトを構成するビット数(ここでは、8ビット)よりも小さい単位であれば、最小単位でなくともよい。例えば、2ビット毎にカウントするようにしてもよい。このようにしても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)請求項3に記載の無線通信システムにおいて、前記フレームに挿入される前記区切りデータは、3つ以上であって、そのうちの2つは、前記フレームの先頭と最後尾に挿入される無線通信システム。
同構成によれば、請求項3の場合に比べて、より高い確率で信号の処理を早いタイミングで開始することができる。
(ロ)請求項1〜3、又は前記(イ)に記載の無線通信システムにおいて、前記送信機は、ユーザにより所持される電子キーであり、前記受信機は、車載されるとともに、前記電子キーから無線送信されるフレームのデータ処理を行うものであり、前記受信機によるデータ処理結果に基づき車載機器を作動させる車載制御装置を備えてなる無線通信システム。
同構成によれば、この無線通信システムは、例えば、電子キーから送信されるフレームのデータ処理結果に基づき車載機器を作動させる遠隔制御システムとして構築することができる。
10…ワイヤレスキーシステム、20…車両、21…車載制御部、21a,31a…メモリ、22…受信回路、23…ドアロック装置、24…ビットカウンタ、25…バイトカウンタ、30…電子キー、31…電子キー制御部、32…送信回路、33…ロックスイッチ、34…アンロックスイッチ、35…生成部。

Claims (3)

  1. 特定のデータビット列に区切りデータが挿入されてなるデータを1フレームとして、複数のフレームを連続して無線送信する送信機と、前記送信機から送信されるフレームを受信して、当該受信されるフレーム単位でデータの処理を行う受信機と、を備え、
    前記受信機は、区切りデータの数をカウントする第1のカウンタを備えるとともに、前記第1のカウンタによりカウントされる区切りデータの数により、1フレーム分のデータの受信が完了した旨判断されるとき、これらデータを前記区切りデータにより区切られているデータビット列単位でつなぎ合わせることにより1フレームとする無線通信システム。
  2. 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
    前記フレームには、複数の前記区切りデータが挿入され、
    前記受信機は、2つの区切りデータに挟まれたビットの数をカウントする第2のカウンタを備え、
    前記複数の区切りデータのうち少なくとも1つの区切りデータは、他の区切りデータと異なるビット間隔で挿入される無線通信システム。
  3. 請求項2に記載の無線通信システムにおいて、
    前記複数の区切りデータのうち少なくとも1つは、前記フレームの先頭又は最後尾に挿入される無線通信システム。
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