JP2021085761A - 通信装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】信号の受信待ちのための消費電力を低減することが可能な仕組みを提供する。【解決手段】他の通信装置に第１の信号を送信した後に、前記他の通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう制御する制御部、を備える通信装置。【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置及びプログラムに関する。

近年では、装置間の距離を測定するための様々な技術が開発されている。例えば、下記特許文献１では、装置間の距離を測定するための信号を送信してからその応答を受信するまでの期間に基づいて、装置間の距離を測定する技術が開示されている。

特開平１１−２０８４１９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、装置間の距離を測定するための信号を受信する側は、信号の受信待ち期間において電力の消費を強いられていた。このような事情は、装置間の距離を測定するための信号以外の信号についても同様に存在し得る。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、信号の受信待ちのための消費電力を低減することが可能な仕組みを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、他の通信装置に第１の信号を送信した後に、前記他の通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう制御する制御部、を備える通信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、他の通信装置に第１の信号を送信した後に、前記他の通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう通信装置を制御する制御部、として機能させるためのプログラムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、他の通信装置から第１の信号を受信した後に、前記他の通信装置に第２の信号を送信するよう通信装置を制御する制御部、として機能させるためのプログラムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の通信装置に第５の信号を送信する通信装置であって、前記第５の信号は、前記第５の信号の後に前記通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう前記他の通信装置に指示する信号であり、前記第５の信号及び前記第２の信号の各々は、異なる無線通信規格に準拠して送受信される、通信装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の通信装置から第５の信号を受信した後に、前記他の通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう制御する制御部、を備え、前記第５の信号及び前記第２の信号の各々は、異なる無線通信規格に準拠して送受信される、通信装置が提供される。

以上説明したように本発明によれば、信号の受信待ちのための消費電力を低減することが可能な仕組みが提供される。

本発明の一実施形態に係るシステムの構成の一例を示す図である。 従来の測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される本実施形態に係る測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの他の一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの他の一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの他の一例を示すシーケンス図である。 本実施形態に係るシステムにおいて実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの他の一例を示すシーケンス図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．構成例＞
図１は、本発明の一実施形態に係るシステム１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係るシステム１は、携帯機１００、及び通信ユニット２００を含む。本実施形態における通信ユニット２００は、車両２０２に搭載される。車両２０２は、ユーザの利用対象の一例である。

本発明には、被認証者側の通信装置（以下、第１の通信装置とも称する）と、認証者側の通信装置（以下、第２の通信装置とも称する）と、が関与する。図１に示した例では、携帯機１００が第１の通信装置の一例であり、通信ユニット２００が第２の通信装置の一例である。

ユーザ（例えば、車両２０２のドライバー）が携帯機１００を携帯して車両２０２に近づくと、携帯機１００と車両２０２に搭載された通信ユニット２００との間で認証のための無線通信が行われる。そして、認証が成功すると、車両２０２のドア錠がアンロックされたりエンジンが始動されたりして、車両２０２はユーザにより利用可能な状態になる。システム１は、スマートエントリーシステムとも称される。以下、各構成要素について順に説明する。

（１）携帯機１００
携帯機１００は、第１の通信装置の一例である。携帯機１００は、ユーザにより携帯される任意の装置として構成される。任意の装置として、電子キー、スマートフォン、及びウェアラブル端末等が挙げられる。

図１に示すように、携帯機１００は、無線通信部１１０、記憶部１２０、及び制御部１３０を備える。

無線通信部１１０は、通信ユニット２００との間で、所定の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。所定の無線通信規格では、例えばＵＷＢ（Ultra-Wide Band）を用いた信号が使用される。ＵＷＢによるインパルス方式の信号は、測距を高精度に行うことができるという特性を有する。すなわち、ＵＷＢによるインパルス方式の信号は、ナノ秒以下の非常に短いパルス幅の電波を使用することで電波の空中伝搬時間を高精度に測定することができ、伝搬時間に基づく測距を高精度に行うことができる。ここで、測距とは、信号を送受信する装置間の距離を測定することを指す。

無線通信部１１０は、測距処理において装置間の距離を測定するための信号を送受信する。測距処理とは、装置間の距離を測定するための処理である。

測距処理のための信号の一例は、測距用信号である。測距用信号は、装置間の距離を測定するために送受信される信号である。測距用信号は、計測の対象となる信号でもある。例えば、測距用信号の送受信にかかる時間が計測される。測距用信号は、データを格納するペイロード部分を有さないフレームフォーマットで構成される。測距処理においては、装置間で複数の測距用信号が送受信され得る。複数の測距用信号のうち、一方の装置から他方の装置へ送信される測距用信号を第１の測距用信号とも称する。そして、第１の測距用信号を受信した装置から、第１の測距用信号を送信した装置へ送信される測距用信号を、第２の測距用信号とも称する。

測距処理のための信号の他の一例は、データ信号である。データ信号は、データを格納して搬送する信号である。データ信号は、データを格納するペイロード部分を有するフレームフォーマットで構成される。

測距用信号及びデータ信号は、ＵＷＢを用いた信号として送受信され得る。無線通信部１１０は、ＵＷＢを用いた信号での通信が可能な通信インタフェースとして構成される。

記憶部１２０は、携帯機１００の動作のための各種情報を記憶する機能を有する。例えば、記憶部１２０は、携帯機１００の動作のためのプログラム、並びに認証のためのＩＤ（identifier）、パスワード、及び認証アルゴリズム等を記憶する。記憶部１２０は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶媒体、及び記憶媒体への記録再生を実行する処理装置により構成される。

制御部１３０は、携帯機１００による動作全般を制御する機能を有する。一例として、制御部１３０は、無線通信部１１０を制御して通信ユニット２００との通信を行う。また、制御部１３０は、記憶部１２０からの情報の読み出し及び記憶部１２０への情報の書き込みを行う。制御部１３０は、通信ユニット２００との間で行われる認証処理を制御する認証制御部としても機能する。制御部１３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びマイクロプロセッサ等の電子回路によって構成される。

なお、制御部１３０は、第１の通信装置の動作を制御する第１の制御部の一例である。

（２）通信ユニット２００
通信ユニット２００は、車両２０２に対応付けて設けられる。ここでは、通信ユニット２００は車両２０２に搭載されるものとする。搭載位置の例として、車両２０２の車室内に通信ユニット２００が設置される、又は通信ユニット２００が通信モジュールとして車両２０２に内蔵される等が挙げられる。他にも、車両２０２の駐車場に通信ユニット２００が設けられる等、ユーザの利用対象と通信ユニット２００とが別体として構成されてもよい。その場合、通信ユニット２００は、携帯機１００との通信結果に基づいて、車両２０２に制御信号を無線送信し、車両２０２を遠隔で制御し得る。図１に示すように、通信ユニット２００は、無線通信部２１０、記憶部２２０、及び制御部２３０を備える。

無線通信部２１０は、携帯機１００との間で、所定の無線通信規格に準拠した通信を行う機能を有する。無線通信部２１０は、例えば、ＵＷＢでの通信が可能な通信インタフェースとして構成される。

記憶部２２０は、通信ユニット２００を動作させるための各種情報を記憶する機能を有する。例えば、記憶部２２０は、通信ユニット２００を動作させるためのプログラム、及び認証アルゴリズム等を記憶する。記憶部２２０は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶媒体、及び記憶媒体への記録再生を実行する処理装置により構成される。

制御部２３０は、通信ユニット２００による動作全般を制御する機能を有する。一例として、制御部２３０は、無線通信部２１０を制御して携帯機１００との通信を行い、記憶部２２０からの情報の読み出し及び記憶部２２０への情報の書き込みを行う。制御部２３０は、携帯機１００との間で行われる認証処理を制御する認証制御部としても機能する。また、制御部２３０は、車両２０２のドア錠を制御するドアロック制御部としても機能し、ドア錠のロック及びアンロックを行う。また、制御部２３０は、車両２０２のエンジンを制御するエンジン制御部としても機能し、エンジンの始動／停止を行う。なお、車両２０２に備えられる動力源は、エンジンの他にモータ等であってもよい。制御部２３０は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成される。

なお、制御部２３０は、第２の通信装置の動作を制御する第２の制御部の一例である。

＜２．技術的課題＞
スマートエントリーシステムにおいては、携帯機と車両に搭載された通信ユニットとの間の距離に基づいて、携帯機の認証が行われる場合がある。その際に従来行われていた測距処理（以下、従来の測距処理とも称する）の流れの一例を、図２を参照しながら説明する。ここで説明する従来の測距処理は、携帯機と車両との間の距離を測定する処理である。

図２は、従来の測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機及び車両に搭載された通信ユニットが関与する。図２に示すように、まず、携帯機は、第１の測距用信号を送信する（ステップＳ１２）。通信ユニットは、携帯機から第１の測距用信号を受信すると、第１の測距用信号の応答として第２の測距用信号を送信する（ステップＳ１４）。携帯機は、第２の測距用信号を受信すると、第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１を計測する。次いで、携帯機は、計測したΔＴ１を示す情報を暗号化した情報を含むデータ信号を送信する（ステップＳ１６）。

他方、通信ユニットは、第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間ΔＴ２を計測しておく。そして、通信ユニットは、携帯機からデータ信号を受信すると、携帯機から受信したデータ信号により示されるΔＴ１と計測したΔＴ２とに基づいて、携帯機と通信ユニットとの間の距離を計算する（ステップＳ１８）。例えば、ΔＴ１−ΔＴ２を２で割ることで片道の信号送受信にかかる時間が計算され、かかる時間に信号の速度を掛けることで、携帯機と通信ユニットとの間の距離が計算される。

図２に示したシーケンスによれば、携帯機が第１の測距用信号を送信することを発端に従来の測距処理が開始される。よって、携帯機は、第１の測距用信号を送信する前に、通信ユニットから到来する第２の測距用信号の受信待ちをせずに済み、その分携帯機の消費電力を抑制することができる。また、図２に示したシーケンスによれば、認証主体である車両が距離を計算するので、距離に基づく認証を効率的に実施することができる。

なお、受信待ちとは、所望の信号を取得して処理可能な状態とすることを指す。信号を取得して処理可能な状態とは、アンテナを介して受けた信号を処理装置に取り込むことを開始することでもよい。さらには、信号を取得して処理可能な状態とは、処理装置に取り込まれた信号に対して後続する各種の処理の実行を開始することでもよい。なお、信号を取得して処理可能な状態とは、処理装置への信号の取り込みが、アンテナを介して所望の信号を受けたことを検出した場合に実行されるように構成されている場合には、アンテナを介して所望の信号を受けることでもよい。

後続する各種処理の一例は、アンテナを介して受けた信号が所望の信号であるか否かを判定する処理、及びその信号に含まれる情報を確認する処理などである。

受信待ちを行う状態は、受信待ち状態とも称される。また、受信待ち状態にある期間は、受信待ち期間とも称される。

典型的なスマートエントリーシステムにおいては、図２に示した信号の送受信がすべてＵＷＢを用いて行われていた。ＵＷＢは、周波数帯域が非常に広いことを特徴としている。受信側のサンプリング周波数は、搬送波の周波数の最大値に応じて設定されるので、受信側の消費電力は大きい。この点、図２に示したシーケンスによれば、第１の測距用信号を受信する側である車両は、第１の測距用信号の受信待ち期間において電力の消費を強いられていた。なお、図２に示すように、受信待ち期間の終期は、第１の測距信号を受信するタイミングである。受信待ち期間の始期は、任意である。一例として、測距処理が繰り返し実行される場合、受信待ち期間の始期は、前回の測距処理におけるステップＳ１８が終わったタイミングであってもよい。

また、ＵＷＢのデータ信号は、ペイロード部分を有する分測距用信号よりもフレーム長が長いので、測距用信号と比較して受信感度が悪い。そのためＵＷＢで行う上記測距処理のトータルの受信感度には改善の余地があった。さらに、ΔＴ１を示す情報の送信側での暗号化、及び受信側での復号化のために、処理時間が長くなってしまっていた。

そこで、本発明では、受信側の第１の測距用信号の受信待ちが適切なタイミングで開始される。これにより、受信待ち期間を短縮し、受信側の消費電力を低減することが可能となる。さらに、本発明では、データ信号の送信が省略されてもよい。その場合、トータルの受信感度を改善することができると共に、処理時間を短縮することが可能となる。以下、本発明の技術的特徴について詳しく説明する。

＜３．技術的特徴＞
（１）距離に基づく認証
本実施形態に係る携帯機１００及び通信ユニット２００は、距離に基づく認証を行う。距離に基づく認証は、携帯機１００と通信ユニット２００との距離を測定する測距処理（以下、本実施形態に係る測距処理とも称する）、及び本実施形態に係る測距処理において測定された距離に基づき認証する認証処理を含む。本実施形態に係る測距処理については、次節で詳しく説明する。後者の認証処理では、通信ユニット２００は、測定した距離が所定条件を満たすか否かにより携帯機１００の認証を行う。例えば、通信ユニット２００は、測定した距離が所定値以下であれば認証成功を判定し、そうでない場合には認証失敗を判定する。

（２）本実施形態に係る測距処理
本実施形態に係る携帯機１００及び通信ユニット２００は、距離に基づく認証のために、本実施形態に係る測距処理を行う。本実施形態に係る測距処理は、図２に示した従来の測距処理と同様に、測距用信号を送受信すること、及び測距用信号の送受信にかかる時間に基づいて距離を計算することを含む。とりわけ、本実施形態に係る測距処理は、図２に示した従来の測距処理における第１の測距用信号及び第２の測距用信号の送受信の方向を逆にし、データ信号の送信を省略する。なお、本実施形態に係る測距処理において送受信される第１の測距用信号は、従来の測距処理において送受信される第１の測距用信号と同一である。同様に、本実施形態に係る測距処理において送受信される第２の測距用信号は、従来の測距処理において送受信される第２の測距用信号と同一である。

詳しくは、通信ユニット２００は、携帯機１００に第１の測距用信号（第２の信号に相当）を送信し、携帯機１００から第１の測距用信号の応答として送信された第２の測距用信号（第３の信号に相当）を受信する。通信ユニット２００における第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間を、ΔＴ１とする。一方で、携帯機１００は、通信ユニット２００から第１の測距用信号を受信し、通信ユニット２００に第１の測距用信号の応答として第２の測距用信号を送信する。携帯機１００における第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間を、ΔＴ２とする。

ここで、携帯機１００は、第１の測距用信号を受信してから規定時間（第１の規定時間に相当）経過後に第１の測距用信号の応答として第２の測距用信号を通信ユニット２００に送信する。即ち、時間ΔＴ２は、第１の規定時間である。時間ΔＴ２は、通信ユニット２００にも既知であることが望ましい。そのため、通信ユニット２００は、第１の測距用信号の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間ΔＴ１を計測すると、計測したΔＴ１と既知なΔＴ２とに基づいて、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を計算することができる。具体的には、ΔＴ１からΔＴ２を差し引いた値を２で割ることで片道の信号送受信にかかる時間が計算され、かかる時間に信号の速度を掛けることで、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離が計算される。このように、本実施形態によれば、ΔＴ２を規定時間とすることで、ΔＴ２を示す情報の送信側での暗号化、データ信号の送受信、及び受信側でのΔＴ２を示す情報の復号化を省略することができる。これにより、図２に示した従来の測距処理と比較して、トータルの処理時間を短縮することが可能となる。また、ＵＷＢのデータ信号は、ペイロード部分を含む分測距用信号よりもフレーム長が長いので、測距用信号と比較して受信側の受信感度が悪い。フレーム長が長い分、測距用信号と比較して受信誤りが多く発生し得るためである。この点、データ信号の送受信が省略されることで、測距処理におけるトータルの受信感度悪化を防止することができる。

時間ΔＴ２は、携帯機１００において第１の測距用信号を受信してから第２の測距用信号を送信するまでの処理のために要されると想定される時間よりも長く設定される。これにより、第２の測距用信号の送信準備を、第１の測距用信号を受信してから時間ΔＴ２が経過するまでに確実に完了させることが可能となる。

（３）測距用信号の受信待ち状態への遷移
測距用信号の送受信に先立って、測距用信号の受信待ち状態への遷移に関する情報を通知する信号が送受信され得る。かかる信号を、以下では通知信号とも称する。

通知信号の一例は、携帯機１００による測距用信号の受信待ちの開始を通知する信号である。かかる通知信号を、以下では第１の通知信号とも称する。第１の通知信号は、携帯機１００により通信ユニット２００へ送信される。つまり、第１の通知信号は、携帯機１００が測距用信号の受信待ち状態へと移行することを示す情報を通知する信号である。第１の通知信号は、本発明における第１の信号の一例である。

通知信号の他の一例は、第１の通知信号を受け付けたことを示す情報を通知する信号である。第２の通知信号は、第１の通知信号の応答として送信される。第２の通知信号は、第１の通知信号を受信した通信ユニット２００により携帯機１００へ送信される。第２の通知信号は、本発明における第４の信号の一例である。

携帯機１００は、第１の通知信号を通信ユニット２００に送信する。携帯機１００は、通信ユニット２００に第１の通知信号を送信した後に、通信ユニット２００から送信される第１の測距用信号の受信待ちを行う。一方で、通信ユニット２００は、携帯機１００から第１の通知信号を受信した後に、携帯機１００に第１の測距用信号を送信する。このように、携帯機１００は、第１の測距用信号の受信待ち状態への遷移を、第１の通知信号を送信するまで行わないことで、受信待ち期間を短縮することができる。そして、受信待ち期間を短縮することにより、消費電力を低減することができる。とりわけＵＷＢでは、受信待ち状態での消費電力が大きいので、受信待ち期間の短縮により携帯機１００の消費電力を大きく低減することができる。

携帯機１００は、通信ユニット２００からの第２の通知信号が受信されたことをトリガとして、第１の測距用信号の受信待ちを行ってもよい。詳しくは、まず、通信ユニット２００は、第１の通知信号を受信すると、第１の通知信号の応答として第２の通知信号を携帯機１００に送信する。他方、携帯機１００は、第２の通知信号を受信すると、第１の測距用信号の受信待ちを行う。その際、携帯機１００は、第２の通知信号を受信してから規定時間（第２の規定時間に相当）経過後に、第１の測距用信号の受信待ちを行ってもよい。携帯機１００は、第２の通知信号が受信されたことをトリガとして受信待ち状態へ遷移することで、リトライ期間中での不要な第１の測定用信号の受信待ちを回避し、第１の測定用信号の受信待ち時間を短縮することができる。なお、リトライは、第１の通知信号及び第２の通知信号の再送信を含む処理である。

ここで、通知信号と測距用信号とは、異なる無線通信規格に準拠して送受信される。通知信号の送受信に第１の無線通信規格が使用され、測距用信号の送受信に第２の無線通信規格が使用されるものとする。第１の無線通信規格と第２の無線通信規格とは、例えば、フレーム構成、ヘッダの構成、データ長、暗号化方式、変調方式、及び周波数等が異なり得る。少なくとも、第１の無線通信規格は、第２の無線通信規格と比較して受信側の消費電力が低い無線通信規格である。本要件を満たす具体例として、第２の無線通信規格では、第１の無線通信規格における搬送波の周波数よりも高い周波数の搬送波が用いられてもよい。搬送波の周波数が高いほど受信側のサンプリング周波数が高くなるので受信側の消費電力が高くなり、搬送波の周波数が低いほど受信側のサンプリング周波数が低くなるので受信側の消費電力が低くなり、受信側の消費電力に関する上記要件が満たされる。なお、サンプリング周波数が、搬送波の周波数の最大値に応じて設定されることを考慮すれば、第２の無線通信規格における搬送波の最大周波数が第１の無線通信規格における搬送波の最大周波数よりも高いこと、が少なくとも満たされればよい。以上から、測距用信号の受信待ち状態では、通知信号の受信待ち状態よりも高いサンプリング周波数でのサンプリングが行われるので、通知信号の受信待ち状態よりも消費電力が大きい。よって、測距用信号の受信待ち状態を短縮することで、トータルの消費電力を低減することができる。

通信ユニット２００は、第２の通知信号を送信した後に第１の通知信号を送信する。その際、通信ユニット２００は、第２の通知信号を送信してから規定時間（第３の規定時間に相当）経過後に第１の測距用信号を携帯機１００に送信する。第３の規定時間は、第２の規定時間より長くに設定されることが望ましい。これにより、携帯機１００が第１の測距用信号の受信待ち状態に遷移した後に、第１の測距用信号を携帯機１００に到達させることができる。

（４）処理の流れ
以下、図３を参照しながら、本実施形態に係る測距処理の流れを説明する。図３は、本実施形態に係るシステム１において実行される本実施形態に係る測距処理の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。

図３に示すように、まず、携帯機１００は、第１の通知信号を送信する（ステップＳ１０２）。通信ユニット２００は、第１の通知信号を受信すると、第２の通知信号を送信する（ステップＳ１０４）。携帯機１００は、第２の通知信号を受信すると、受信待ち状態に遷移して第１の測距用信号の受信待ちを行う（ステップＳ１０６）。その際、携帯機１００は、第２の通知信号を受信してから規定時間（第２の規定時間に相当）経過後に、第１の測距用信号の受信待ちを行う。

通信ユニット２００は、ステップＳ１０４において第２の通知信号を送信してから規定時間（第３の規定時間に相当）経過後に、第１の測距用信号を送信する（ステップＳ１０８）。携帯機１００は、通信ユニット２００から第１の測距用信号を受信すると、第１の測距用信号を受信してから時間ΔＴ２（第１の規定時間に相当）経過後に、第２の測距用信号を送信する（ステップＳ１１０）。通信ユニット２００は、第２の測距用信号を受信すると、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を計算する（ステップＳ１１２）。詳しくは、通信ユニット２００は、第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１を計測し、計測したΔＴ１と既知な時間ΔＴ２とに基づいて距離を計算する。

（５）第１の変形例
上記では携帯機１００が第２の通知信号を受信したことをトリガとして受信待ち状態に遷移する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。携帯機１００は、第２の通知信号を受信したか否かを問わず受信待ち状態に遷移してもよい。その場合、携帯機１００は、第１の通知信号を２以上の所定回数送信した後に、第１の測距用信号の受信待ちを行う。これにより、通信ユニット２００における第１の通知信号の受信成功確率を向上させることができ、図３に示した、第２の通知信号を受信したことをトリガとする本実施形態に係る測距処理と同等の利得を実現することができる。

以下、図４を参照しながら、本実施形態に係る測距処理の変形例の流れを説明する。図４は、本実施形態に係るシステム１において実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの他の一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。

図４に示すように、携帯機１００は、第１の通知信号を所定回数繰り返し送信する（ステップＳ２０２、Ｓ２０４）。そして、携帯機１００は、所定回数送信した後に、受信待ち状態に遷移して第１の測距用信号の受信待ちを行う（ステップＳ２０６）。その後のステップＳ２０８〜Ｓ２１２に係る処理は、図３のステップＳ１０８〜Ｓ１１２に係る処理と同様である。

なお、本変形例において、第１の通知信号を送信する回数は１回であってもよい。即ち、携帯機１００は、第１の通知信号を１回送信した後に、第１の測距用信号の受信待ちを行ってもよい。

（６）第２の変形例
通知信号は、上記実施形態において説明した第１の通知信号及び第２の通知信号に限定されない。通知信号として、他の信号が用いられてもよい。

通知信号の他の一例は、測距用信号の受信待ちを行うよう携帯機１００に指示（若しくは、要求）する信号である。かかる通知信号を、以下では第３の通知信号とも称する。第３の通知信号は、通信ユニット２００により携帯機１００へ送信される。第３の通知信号は、本発明における第５の信号の一例である。

通知信号の他の一例は、第３の通知信号を確認したことを通知する信号である。かかる通知信号を、以下では第４の通知信号とも称する。第４の通知信号は、第３の通知信号の応答として送信される。第４の通知信号は、第３の通知信号を受信した携帯機１００により通信ユニット２００へ送信される。

通信ユニット２００は、携帯機１００に第３の通知信号を送信した後に、第１の測距用信号を携帯機１００に送信する。一方で、携帯機１００は、通信ユニット２００から第３の通知信号を受信した後に、通信ユニット２００から送信される第１の測距用信号の受信待ちを行う。なお、通信ユニット２００は、携帯機１００からの第４の通知信号が受信されたことをトリガとして第１の測距用信号を送信してもよい。他にも、通信ユニット２００は、上記第１の変形例と同様に、携帯機１００からの第４の通知信号が受信されたか否かを問わず、第１の測距用信号を送信してもよい。いずれにしろ、携帯機１００は、第１の測距用信号の受信待ち状態への遷移を、第３の通知信号を受信するまで行わないことで、受信待ち期間を短縮することができる。

ここで、通知信号と測距用信号とは、異なる無線通信規格に準拠して送受信される。通知信号の送受信に第１の無線通信規格が使用され、測距用信号の送受信に第２の無線通信規格が使用されるものとする。第１の無線通信規格と第２の無線通信規格とは、例えば、フレーム構成、ヘッダの構成、データ長、暗号化方式、変調方式、及び周波数等が異なり得る。少なくとも、第１の無線通信規格は、第２の無線通信規格と比較して受信側の消費電力が低い無線通信規格である。本要件を満たす具体例として、第２の無線通信規格では、第１の無線通信規格における搬送波の周波数よりも高い周波数の搬送波が用いられてもよい。搬送波の周波数が高いほど受信側のサンプリング周波数が高くなるので受信側の消費電力が高くなり、搬送波の周波数が低いほど受信側のサンプリング周波数が低くなるので受信側の消費電力が低くなり、受信側の消費電力に関する上記要件が満たされる。なお、サンプリング周波数が、搬送波の周波数の最大値に応じて設定されることを考慮すれば、第２の無線通信規格における搬送波の最大周波数が第１の無線通信規格における搬送波の最大周波数よりも高いこと、が少なくとも満たされればよい。以上から、測距用信号の受信待ち状態では、通知信号の受信待ち状態よりも高いサンプリング周波数でのサンプリングが行われるので、通知信号の受信待ち状態よりも消費電力が大きい。よって、測距用信号の受信待ち状態を短縮することで、トータルの消費電力を低減することができる。

以下、図５を参照しながら、本実施形態に係る測距処理の変形例の流れを説明する。図５は、本実施形態に係るシステム１において実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの他の一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。

図５に示すように、まず、通信ユニット２００は、第３の通知信号を送信する（ステップＳ３０２）。携帯機１００は、第３の通知信号を受信すると、第４の通知信号を送信する（ステップＳ３０４）。携帯機１００は、第４の通知信号を送信すると、受信待ち状態に遷移して第１の測距用信号の受信待ちを行う（ステップＳ３０６）。その後のステップＳ３０８〜Ｓ３１２に係る処理は、図３のステップＳ１０８〜Ｓ１１２に係る処理と同様である。

（７）第３の変形例
上記実施形態では、携帯機１００が受信待機状態において第１の測距用信号を１度受信するものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。携帯機１００は、受信待機状態において第１の測距用信号を複数回受信してもよい。

−第３の変形例の第１の例
一例として、携帯機１００は、第１の測距用信号を受信する度に第２の測距用信号を送信してもよい。この場合の処理の流れの一例を、図６を参照しながら説明する。

図６は、本実施形態に係るシステム１において実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。図６に示すＳ４０２〜Ｓ４０６に係る処理は、図３のステップＳ１０２〜Ｓ１０６に係る処理と同様である。

その後、通信ユニット２００は、ステップＳ４０４において第２の通知信号を送信してから規定時間（第３の規定時間に相当）経過後に、第１の測距用信号を送信する（ステップＳ４０８）。携帯機１００は、通信ユニット２００から第１の測距用信号を受信すると、第１の測距用信号を受信してから時間ΔＴ２（第１の規定時間に相当）経過後に、第２の測距用信号を送信する（ステップＳ４１０）。通信ユニット２００は、第２の測距用信号を受信すると、ステップＳ４０８における第１の測距用信号の送信時刻からステップＳ４１０における第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１−１を計測する。

続いて、通信ユニット２００は、第１の測距用信号を再度送信する（ステップＳ４１２）。携帯機１００は、通信ユニット２００から第１の測距用信号を受信すると、第１の測距用信号を受信してから時間ΔＴ２（第１の規定時間に相当）経過後に、第２の測距用信号を送信する（ステップＳ４１４）。通信ユニット２００は、第２の測距用信号を受信すると、ステップＳ４１２における第１の測距用信号の送信時刻からステップＳ４１４における第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１−２を計測する。

そして、通信ユニット２００は、計測したΔＴ１−１及びΔＴ１−２と既知な時間ΔＴ２とに基づいて距離を計算する（ステップＳ４１６）。例えば、通信ユニット２００は、ΔＴ１−１とΔＴ２とに基づいて計算した距離と、ΔＴ１−２とΔＴ２とに基づいて計算した距離と、を平均等することで、距離を計算してもよい。

−第３の変形例の第２の例
他の一例として、携帯機１００は、第１の測距用信号を規定回数受信した場合に第２の測距用信号を送信してもよい。この場合の処理の流れの一例を、図７を参照しながら説明する。

図７は、本実施形態に係るシステム１において実行される本実施形態に係る測距処理の変形例の流れの一例を示すシーケンス図である。本シーケンスには、携帯機１００及び通信ユニット２００が関与する。図７に示すＳ５０２〜Ｓ５０６に係る処理は、図３のステップＳ１０２〜Ｓ１０６に係る処理と同様である。

その後、通信ユニット２００は、ステップＳ５０４において第２の通知信号を送信してから規定時間（第３の規定時間に相当）経過後に、第１の測距用信号を送信する（ステップＳ５０８）。次いで、通信ユニット２００は、第１の測距用信号をさらに送信する（ステップＳ５１０）。

携帯機１００は、第１の測距用信号を、一例として２回受信した場合に第２の測距用信号を送信し得る。その場合、携帯機１００は、ステップＳ５０８及びＳ５１０において第１の測距用信号を２回受信すると、その２回目の第１の測距用信号を受信してから時間ΔＴ２（第１の規定時間に相当）経過後に、第２の測距用信号を送信する（ステップＳ５１２）。通信ユニット２００は、第２の測距用信号を受信すると、２回目に第１の測距用信号を送信してから第２の測距用信号を受信するまでの時間長、及び携帯機１００におけるΔＴ２に基づいて、携帯機１００と通信ユニット２００との間の距離を計算する（ステップＳ５１４）。詳しくは、通信ユニット２００は、ステップＳ５１０における第１の測距用信号の送信時刻から第２の測距用信号の受信時刻までの時間ΔＴ１を計測し、計測したΔＴ１と既知な時間ΔＴ２とに基づいて距離を計算する。

＜４．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、時間ΔＴ２は、携帯機１００と通信ユニット２００との間で動的に設定されてもよい。例えば、携帯機１００と通信ユニット２００とのうち一方が時間ΔＴ２を決定し、決定した時間ΔＴ２を、通知信号の送受信の際に又は初回通信時等に、携帯機１００と通信ユニット２００とのうち他方に送信してもよい。もちろん、共通の時間ΔＴ２が、工場出荷時に携帯機１００及び通信ユニット２００に設定されてもよい。また、時間ΔＴ２は、携帯機１００及び通信ユニット２００以外のもの、例えば情報処理端末（サーバ）から設定されてもよい。

他にも例えば、上記実施形態では、通知信号が送受信される例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。他の任意の信号が、通知信号として用いられてもよい。具体的には、他の任意の信号が、通知信号の役割を果たしてもよい。任意の信号の一例は、同期用信号である。同期用信号とは、装置間で時間同期を獲得するために送受信される信号である。

時間同期の一例は、フレーム同期である。時間同期の他の一例は、何クロック（何秒）後に、第１の測距用信号を送信する、又は受信待ち状態に遷移するかを、携帯機１００と通信ユニット２００との間で共有することである。時間同期の他の一例は、第１の測距用信号を送信する時刻、又は受信待ち状態に遷移する時刻を、携帯機１００と通信ユニット２００との間で共有することである。

なお、同期用信号が通知信号として用いられ、携帯機１００と通信ユニット２００との間で同期が獲得されてから測距処理が行われる場合、時間ΔＴ１の計測をより精密に行い測距精度を向上させることが期待される。任意の信号の他の一例は、起動を指示するウェイクアップ信号である。任意の信号の他の一例は、要求応答認証のための信号である。また、通信信号は、これらの任意の信号に付加されて送信されてもよい。

なお、要求応答認証とは、認証者が認証要求を生成して被認証者に送信し、被認証者が認証要求に基づいて認証応答を生成して認証者に送信し、認証者が認証応答に基づき被認証者の認証を行う方式である。典型的には、認証要求は乱数であり認証のたびに変化するので、要求応答認証はリプレイアタックに耐性を有する。また、認証応答は被認証者の情報（例えば、ＩＤ及びパスワード等）に基づいて生成され、即ちＩＤ及びパスワードそのものは送受信されないので、盗聴が防止される。要求応答認証のための信号の一例は、認証要求を含む信号、及び認証応答を含む信号である。

他にも例えば、上記実施形態では、測距用信号の受信待ちに本発明が適用される例を説明したが、本発明の適用先はかかる例に限定されない。例えば、データ信号等の他の任意の信号の受信待ちに本発明が適用されてもよい。

また、通知信号が送信されるタイミングは、測距用信号が送受信されるよりも前であれば任意である。一例として、距離に基づく認証よりも前に要求応答認証が実行される場合、通知信号は、要求応答認証が実行される前、実行された後、又は実行中のいずれのタイミングで送信されてもよい。他の一例として、通信信号は、ウェイクアップ信号が送信される前、又は送信された後の、いずれのタイミングで送信されてもよい。

また、通知信号が送信される際に使用される周波数帯は任意である。例えば、通知信号は、測距用信号と同一の周波数帯を使用して送信されてもよいし、測距用信号と異なる周波数帯を使用して送信されてもよい。また、通知信号は、ＵＷＢを用いた信号として送信されてもよいし、ＬＦ帯の信号として送信されてもよいし、ＲＦ帯の信号として送信されてもよいし、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy（登録商標））の信号として送信されてもよい。

例えば、上記実施形態において、時間ΔＴ２は、通信ユニット２００に既知であるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、時間ΔＴ２は、携帯機１００により計測され、携帯機１００から通信ユニット２００に報告されてもよい。かかる報告は、時間ΔＴ２を示す情報を格納したデータ信号を送信することで、行われ得る。図７を参照しながら説明した第３の変形例の第２の例では、携帯機１００における複数の第１の測距用信号の各々の受信時刻から第２の測距用信号の送信時刻までの時間ΔＴ２がそれぞれ計測され、通信ユニット２００に報告されてもよい。

他にも例えば、上記実施形態では、被認証者が携帯機１００であり、認証者が通信ユニット２００である例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。携帯機１００及び通信ユニット２００の役割は逆であってもよいし、役割が動的に交換されてもよい。また、通信ユニット２００同士で測距及び認証が行われてもよい。

他にも例えば、上記実施形態では、本発明がスマートエントリーシステムに適用される例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明は、信号を送受信することで測距及び認証を行う任意のシステムに適用可能である。例えば、携帯機、車両、スマートフォン、ドローン、家、及び家電製品等のうち任意の２つの装置を含むペアに、本発明は適用可能である。その場合、ペアのうち一方が認証者として動作し、他方が被認証者として動作する。なお、ペアは、２つの同じ種類の装置を含んでいてもよいし、２つの異なる種類の装置を含んでいてもよい。

他にも例えば、上記実施形態では、無線通信規格としてＵＷＢを用いるものを挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、無線通信規格として、赤外線を用いるものが使用されてもよい。

他にも例えば、上記実施形態では、ΔＴ１及びΔＴ２に基づく距離の計算及び距離に基づく認証が通信ユニット２００により行われるものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、これらの処理の少なくともいずれかが、サーバ又はＲＳＵ（Road Side Unit）等の他の装置により実行されてもよい。

また、上記実施形態では、携帯機１００が、通信ユニット２００からの第２の通知信号を受信してから第２の規定時間経過後に、第１の測距用信号の受信待ちを行うものと説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、携帯機１００は、第１の通知信号を送信してから第２の規定時間経過後に、第１の測距用信号の受信待ちを行ってもよい。

なお、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（非一時的な媒体：non-transitory media）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

また、本明細書においてフローチャート及びシーケンス図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

１：システム、１００：携帯機、１１０：無線通信部、１２０：記憶部、１３０：制御部、２００：通信ユニット、２０２：車両、２１０：無線通信部、２２０：記憶部、２３０：制御部

Claims (22)

1. 他の通信装置に第１の信号を送信した後に、前記他の通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう制御する制御部、
   を備える通信装置。
2. 前記制御部は、前記第２の信号を受信してから第１の規定時間経過後に前記第２の信号の応答として第３の信号を前記他の通信装置に送信するよう制御する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記第１の規定時間は、前記第２の信号を受信してから前記第３の信号を送信するまでの処理のために要されると想定される時間よりも長い、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記第２の信号及び前記第３の信号は、前記通信装置と前記他の通信装置との間の距離を測定するために送受信される測距用信号である、請求項２又は３に記載の通信装置。
5. 前記制御部は、前記他の通信装置から前記第１の信号に対する応答としての第４の信号を受信した後に、前記第２の信号の受信待ちを行うよう制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信装置。
6. 前記制御部は、第４の信号を受信してから第２の規定時間経過後に、前記第２の信号の受信待ちを行うよう制御する、請求項５に記載の通信装置。
7. 前記第１の信号は、前記第２の信号の受信待ち状態へと移行することを示す情報を通知する通知信号である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信装置。
8. 前記第４の信号は、前記第１の信号を受け付けたことを示す情報を通知する通知信号である、請求項５又は６に記載の通信装置。
9. 前記第１の信号及び前記第４の信号は、前記通信装置と前記他の通信装置との間で時間同期を獲得するために送受信される同期用信号である、請求項５又は６に記載の通信装置。
10. 前記制御部は、前記第１の信号を２以上の所定回数送信した後に、前記第２の信号の受信待ちを行うよう制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
11. 前記他の通信装置は、車両に搭載され、
    前記通信装置は、前記車両のユーザに携帯される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の通信装置。
12. 他の通信装置から第１の信号を受信した後に、前記他の通信装置に第２の信号を送信するよう制御する制御部、
    を備える通信装置。
13. 前記制御部は、前記第１の信号の応答として第４の信号を前記他の通信装置に送信し、その後に前記第２の信号を送信するよう制御する、請求項１２に記載の通信装置。
14. 前記制御部は、第４の信号を送信してから第３の規定時間経過後に、前記第２の信号を送信するよう制御する、請求項１３に記載の通信装置。
15. 前記制御部は、前記第２の信号の送信時刻から前記第２の信号の応答として前記他の通信装置から送信された第３の信号の受信時刻までの時間に基づいて、前記通信装置と前記他の通信装置との間の距離を計算する、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の通信装置。
16. 前記制御部は、前記他の通信装置が前記第２の信号を受信してから前記第２の信号の応答として第３の信号を前記他の通信装置に送信するまでの時間として設定された第１の規定時間にさらに基づいて、前記通信装置と前記他の通信装置との間の距離を計算する、請求項１５に記載の通信装置。
17. 前記制御部は、前記第２の信号の送信時刻から前記第３の信号の受信時刻までの時間から、前記第１の規定時間を差し引いた値に基づいて、前記通信装置と前記他の通信装置との間の距離を計算する、請求項１６に記載の通信装置。
18. コンピュータを、
    他の通信装置に第１の信号を送信した後に、前記他の通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう通信装置を制御する制御部、
    として機能させるためのプログラム。
19. コンピュータを、
    他の通信装置から第１の信号を受信した後に、前記他の通信装置に第２の信号を送信するよう通信装置を制御する制御部、
    として機能させるためのプログラム。
20. 他の通信装置に第５の信号を送信する通信装置であって、
    前記第５の信号は、前記第５の信号の後に前記通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう前記他の通信装置に指示する信号であり、
    前記第５の信号及び前記第２の信号の各々は、異なる無線通信規格に準拠して送受信される、通信装置。
21. 前記第２の信号の送受信に使用される第２の無線通信規格では、前記第５の信号の送受信に使用される第１の無線通信規格における搬送波の周波数よりも高い周波数の搬送波が用いられる、請求項２０に記載の通信装置。
22. 他の通信装置から第５の信号を受信した後に、前記他の通信装置から送信される第２の信号の受信待ちを行うよう制御する制御部、
    を備え、
    前記第５の信号及び前記第２の信号の各々は、異なる無線通信規格に準拠して送受信される、通信装置。

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