JP2024001192A - 距離判定のためｍｕｓｉｃスタイルの固有値分解を用いたキャリア位相ベースの測距を実行するパッシブエントリー／パッシブスタートシステム - Google Patents

距離判定のためｍｕｓｉｃスタイルの固有値分解を用いたキャリア位相ベースの測距を実行するパッシブエントリー／パッシブスタートシステム Download PDF

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Abstract

【課題】車両のアクセスシステムを提供する。【解決手段】アクセスシステムは、アンテナとアクセスモジュールとを含む。アンテナは、ポータブルアクセスデバイスから車両に送信される信号をそれぞれ受信するように構成される。信号は、２．４ギガヘルツの周波数で送信される。アクセスモジュールは、受信信号をダウンコンバートして同位相信号と直交位相信号を生成し、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行することを含むキャリア位相ベースの測距を実行して、（ｉ）ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定するとともに、（ｉｉ）アンテナで受信される受信信号の到来角度を決定し、距離及び到来角度に基づいて、車両に対するポータブルアクセスデバイスの位置を決定し、そして、位置に基づいて車両へのアクセスを許可するように構成される。【選択図】図７１

Description

関連出願への相互参照
この出願は、２０２０年３月１９日に出願された米国特許出願第１６／８２４４４４号の優先権を主張し、その米国特許出願は、２０１８年１０月１２日に出願された米国仮出願第６２／７４４８１４号、２０１９年２月５日に出願された米国仮出願第６２／８０１３９２号、及び２０１９年３月２９日に出願された米国仮出願第６２／８２６２１２号の利益を主張する、２０１９年１０月１０日に出願された米国出願第１６／５９８１９１号の一部継続出願である。この出願は、２０１９年３月２０日に出願された米国仮出願第６２／８５００５５号の優先権も主張する。
本開示は、パッシブエントリー／パッシブスタートシステムに関する。
ここで提供される背景技術の説明は、本開示の文脈を一般的に提示するためのものである。この背景技術の欄に記載されている範囲での本発明者の研究、並びに出願時に先行技術としてみなされない可能性がある説明の部分は、明示的にも黙示的にも本開示に対する先行技術として認容されない。
従来のパッシブエントリー／パッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムは、ユーザが車載ＰＥＰＳ電子制御装置（又は、ＰＥＰＳモジュール）とペアリングされているキーフォブを所持する場合、様々な車両機能へのユーザアクセスを提供することを含むキーレスエントリーを許可する。一例として、キーフォブを所持しているユーザは、ＰＥＰＳモジュールを備えた車両に接近する可能性がある。キーフォブはＰＥＰＳモジュールと通信し、キーフォブが認証されると、ＰＥＰＳモジュールは車両のドアをアンロックすることができる。ＰＥＰＳモジュールは、（ｉ）キーフォブが車両へのアクセスを許可されているかどうかを判定するために認証プロセスを実行し、そして、（ｉｉ）車両に対するキーフォブの位置を決定する。認証プロセスは、暗号化されたパスワード又は署名の交換を含み得る。パスワード又は署名が正しい場合、キーフォブは、許可されていると判定される。キーフォブの位置は、例えば、キーフォブから受信した信号の強度に基づいて決定され得る。キーフォブが、認証され、車両の許可ゾーン内に位置している場合、従来のキーを使用せずに車両内部へのアクセスが許可される。
別の例として、キーフォブを所持しているユーザは、キーフォブのボタンを押すことによって車両機能を起動させることができる。ボタンを押すことに応じて、キーフォブは、ＰＥＰＳモジュールと通信し、キーフォブが認証され、車両から所定距離内である場合、ＰＥＰＳモジュールは、キーフォブ上のボタンが押されることに関連付けられた、指定された機能を実行する（例えば、車両を始動する、ドアを開く、警報を鳴らす、など）。２つの例で実行される通信は、キーフォブとＰＥＰＳモジュールが一方向の低周波（ＬＦ）ウェイクアップ機能、及び、一方向又は双方向の無線周波数（ＲＦ）認証機能を実行することを含み得る。
フォン－アズ－ア－キー（ＰＡＫ）車両アクセスシステムは、キーフォブではなく携帯電話を使用して車両にアクセスすることを除いて、説明されたＰＥＰＳシステムと同様に動作することができる。一例として、携帯電話は、車両内のＰＡＫモジュール又はテレマティクス制御ユニット（ＴＣＵ）と通信して、アクセスペアリングプロセスを開始することができる。携帯電話とＰＡＫモジュール又はＴＣＵのいずれかとが、アクセスペアリングプロセスを実行して、信頼関係を確立する。ペアリングプロセスは、ブルーツゥース（登録商標）ペアリングを含むことができ、これにより、セキュリティ情報が携帯電話と車両の間で直接交換され、携帯電話のアドレス、携帯電話のＩＤ解決キー、予約識別子、及び／又は暗号化キーが、クラウドベースのネットワークを介して交換され、及び／又は、携帯電話が車両に証明書を提示し、その証明書は、（ｉ）携帯電話、（ｉｉ）車両の製造業者などの信頼できるセキュリティ署名機関、及び／又は（iii）信頼できるサードパーティによって署名されたものである。証明書の場合、証明書は、車両へのアクセスを許可された人の識別子、証明書の転送を許可されたクラウドベースのネットワークの識別子、車両のレンタル又はリース契約の識別子、車両の識別子、許可された人による車両の使用が許可される日付及び期間、及び／又は他の制約、及び／又はアクセス／ライセンス情報を含むことができる。
パッシブエントリーの場合、通常、キーフォブ又は携帯電話（ポータブルアクセスデバイスと称される）をウェイクアップするプロセスを開始するために、何らかのユーザアクションが必要とされる。例えば、これには、ユーザがポータブルアクセスデバイスとともに車両に接近すること、及び／又は、ドアハンドルに触れること及び／又はドアハンドルを引くことが含まれる。アクセスモジュールと呼ばれるＰＥＰＳモジュール又はＰＡＫモジュールがこの動作を検出すると、アクセスモジュールは位置決めプロセスを実行して、キーフォブの探索とウェイクアップを開始する。一方向ＲＦシステムにおいては、キーフォブをウェイクアップし、認証目的のためのコマンドとデータをキーフォブに送信するために、ＬＦダウンリンク信号（例えば、１２５キロヘルツ（ｋＨｚ）信号）がアクセスモジュールからキーフォブに送信される。その後、キーフォブはＲＦアップリンクを介してレスポンス信号をアクセスモジュールに送信する。レスポンス信号は、超高周波（例えば、３１５メガヘルツ（ＭＨｚ）又は４３３ＭＨｚ）であってもよい。双方向ＲＦシステムにおいては、キーフォブをウェイクアップし、アクセスモジュールとキーフォブとの間で双方向ＲＦリンクを確立するために、ＬＦダウンリンク信号がアクセスモジュールからキーフォブに送信される。双方向ＲＦリンクは、ＵＨＦ周波数（例えば、３１５ＭＨｚ、４２２ＭＨｚ、８６８ＭＨｚ、又は９１５ＭＨｚ）で信号を送信することができる。そして、双方向ＲＦリンクは、キーフォブを認証するために使用される。キーフォブは、有効なＬＦ信号を絶えずチェックするスリープモード（又は低電力リスニングモード）を続けるマイクロコントローラを含む。正しい車両固有のウェイクアップ識別子を含む有効なＬＦ信号であると、マイクロコントローラは信号を生成して、車両のアクセスモジュールと通信するため、ＰＥＰＳコントローラをウェイクアップする。
車両は、例えば、ＬＦ磁場を生成する４～６個のＬＦアンテナを有することができる。キーフォブのコントローラは、アクセスモジュールとの通信中にＬＦ信号レベルを測定する。コントローラは、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を決定し、ＲＳＳＩをアクセスモジュールに提供する。次いで、アクセスモジュールは、ＲＳＳＩに基づいてキーフォブの位置を決定する。キーフォブは、キーフォブの位置を示すｘ、ｙ、及びｚ軸の値を決定するために使用される、３つの個別のアンテナコイル又は1つの３Ｄコイルを含む。
スマートフォン、ウェアラブルデバイス、及び／又はその他のスマートポータブルネットワークデバイスは、キーフォブとして機能することができる。スマートポータブルネットワークデバイスは、パッシブウエルカム照明、遠隔駐車アプリケーションにおける距離境界などのような、さまざまな車両機能と、長い範囲の距離機能を可能にすることができる。
車両のアクセスシステムが提供される。アクセスシステムは、アンテナとアクセスモジュールとを含む。アンテナは、ポータブルアクセスデバイスから車両に送信される信号をそれぞれ受信するように構成される。信号は、２．４ギガヘルツの周波数で送信される。アクセスモジュールは、受信信号をダウンコンバートして、同位相信号及び直交位相信号を生成し、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行することを含むキャリア位相ベースの測距を実行して、（ｉ）ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定するとともに、（ｉｉ）アンテナで受信された受信信号の到来角度を決定し、距離及び到来角度に基づいて、車両に対するポータブルアクセスデバイスの位置を決定し、そして、位置に基づいて車両へのアクセスを許可するように構成される。
他の特徴では、アンテナは、受信信号がポータブルアクセスデバイスとアンテナとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように車両に配置される。
他の特徴では、アンテナは車両の金属構造体内に配置される。
他の特徴では、アンテナは、アンテナとポータブルアクセスデバイスの間に見通し線が無いように位置決めされる。
他の特徴では、アクセスシステムはさらにセンサを含み、センサのそれぞれは２つ以上のアンテナを含み、センサは、受信信号がポータブルアクセスデバイスとそれぞれのセンサとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように車両に配置される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、受信信号を監視して、受信信号に基づいて受信信号強度インジケータを生成し、受信信号強度インジケータに基づいて、ポータブルアクセスデバイスが車内にあるか車外にあるかを判定し、そして、ポータブルアクセスデバイスが車外にある場合は、ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定するように構成される。
他の特徴では、アンテナの少なくとも1つは円偏波アンテナである。
他の特徴では、アンテナは、内孔を有する導電性リング状本体を含む円偏波アンテナと、導電性リング状本体に接続された円形アイソレータと、及び、円偏波アンテナと円形アイソレータに接続され、円形アイソレータから外側に向かって延びる直線偏波アンテナと、を含む。直線偏波アンテナは、スリーブと、スリーブを通って延びる導電性要素とを含む。直線偏波アンテナは、円偏波アンテナの半径に直交して伸びる。
他の特徴では、アクセスモジュールは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行する間に、各々のアンテナで受信される信号の分析信号サンプルを収集して、受信データ行列を生成し、受信データ行列に基づいてデータ共分散行列を推定し、固有値分解プロセスを使用して、共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定し、ここで、Ｍは２以上の整数であり、入射信号の数を決定し、Ｍ×Ｍ行列を行列に分割し、行列の１つに基づいてＭＵＳＩＣスペクトルを計算し、そして、ＭＵＳＩＣスペクトルのピークサーチを実行して、到来角度を決定するように構成される。
他の特徴では、受信機は位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされる。アクセスモジュールは、送信機とトーン交換を実行し、トーン交換に基づいて、距離又は到来角度の少なくとも１つを決定するように構成される。
他の特徴では、受信機は位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされる。アクセスモジュールは、送信機とトーン交換を実行し、トーン交換に基づいて、往復飛行時間情報を決定し、そして、往復飛行時間情報に基づいて、距離を決定するように構成される。
他の特徴では、車両が提供され、車両は、アクセスシステム、ボディ、及び、ルーフ、センターコンソール、フロア、又は少なくとも部分的に囲まれた金属構造体を含む。アンテナは、ルーフ、センターコンソール、フロア、又は少なくとも部分的に囲まれた金属構造体の少なくとも１つに実装される。
他の特徴では、方法が提供され、方法は、ポータブルアクセスデバイスから車両に送信された信号を複数のアンテナのそれぞれで受信すること、信号は、２．４ギガヘルツの周波数で送信され、受信信号をダウンコンバートして同位相信号と直交位相信号を生成すること、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行することを含むキャリア位相ベースの測距を実行して、（ｉ）ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定するとともに、（ｉｉ）アンテナで受信された受信信号の到来角度を決定すること、距離及び到来角度に基づいて、車両に対するポータブルアクセスデバイスの位置を決定すること、及び、位置に基づいて車両へのアクセスを許可することを含む。
他の特徴では、アンテナは、受信信号がポータブルアクセスデバイスとアンテナとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように車両に配置される。
他の特徴では、アンテナは、アンテナとポータブルアクセスデバイスの間に見通し線がないように位置決めされる。
他の特徴では、アンテナのペアはそれぞれのセンサの一部として実装される。センサは、受信信号がポータブルアクセスデバイスとそれぞれのセンサとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように車両に配置される。
他の特徴では、方法は、受信信号を監視して、受信信号に基づいて受信信号強度インジケータを生成すること、受信信号強度インジケータに基づいて、ポータブルアクセスデバイスが車内にあるか車外にあるかを判定すること、及び、ポータブルアクセスデバイスが車外にある場合は、ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定することをさらに含む。
他の特徴では、アンテナの少なくとも1つは円偏波アンテナである。
他の特徴では、方法は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行する間に、各々のアンテナで受信される信号の分析信号サンプルを収集して、受信データ行列を生成すること、受信データ行列に基づいてデータ共分散行列を推定すること、固有値分解プロセスを使用して、共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定すること、ここで、Ｍは２以上の整数であり、入射信号の数を決定すること、Ｍ×Ｍ行列を複数の行列に分割すること、行列の１つに基づいてＭＵＳＩＣスペクトルを計算すること、及び、ＭＵＳＩＣスペクトルのピークサーチを実行して、到来角度を決定することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、ポータブルアクセスデバイスの送信機とトーン交換を実行すること、及び、トーン交換に基づいて、距離又は到来角度の少なくとも１つを決定することをさらに含む。トーン交換を実行するポータブルアクセスデバイスの受信機は、位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされる。
他の特徴では、方法は、送信機とトーン交換を実行し、トーン交換に基づいて、往復飛行時間情報を決定すること、及び、往復飛行時間情報に基づいて、距離を決定することをさらに含む。トーン交換を実行するポータブルアクセスデバイスの受信機は、位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされる。
車両のアクセスシステムが提供される。アクセスシステムは、受信機とアクセスモジュールとを含む。受信機は、ポータブルアクセスデバイスから車両に送信される信号を受信するように構成される。アクセスモジュールは、受信信号に基づいて微分信号を生成し、微分信号をアップサンプリングして、第１のアップサンプリング信号を生成し、期待信号を取得又は生成し、期待信号をアップサンプリングして、第２のアップサンプリング信号を生成し、第１のアップサンプリング信号と第２のアップサンプリング信号を相互相関させて相互相関信号を生成し、相互相関信号に基づいて、第１のアップサンプリング信号と第２のアップサンプリング信号との間の位相差を決定し、受信機によって受信された信号の往復時間を決定し、そして、往復時間に基づいて車両へのアクセスを許可するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、信号をダウンコンバートして、ダウンコンバート信号を生成し、ダウンコンバート信号をサンプリングして、サンプリング信号を生成し、サンプリング信号のアークタンジェントを実行して、アークタンジェント信号を生成し、そして、アークタンジェント信号を微分して、微分信号を生成するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、往復時間に基づいて、車両に対するポータブルアクセスデバイスの位置又は距離のうちの少なくとも１つを決定し、位置又は距離の少なくとも1つに基づいて車両へのアクセスを許可するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、微分信号をアップサンプリングして、第１のアップサンプリング信号を生成するように構成される第１のアップサンプラーと、期待信号をアップサンプリングして、第２のアップサンプリング信号を生成するように構成される第２のアップサンプラーとを含む。第１のアップサンプラーのアップサンプリングレートは、第２のアップサンプラーと同じサンプリングレートである。
他の特徴では、アクセスモジュールは、微分信号の符号を決定するように構成される符号モジュールと、及び、微分信号の符号に基づいて期待信号を生成するように構成されるビットパターンモジュールとを含む。
他の特徴では、アクセスモジュールは、期待信号を取得するように構成され、期待信号は、受信信号を受信する前にアクセスモジュールによって取得される所定の信号である。
他の特徴では、アクセスモジュールは、第１のアップサンプリング信号と第２のアップサンプリング信号のビットを乗算して、結果としての積を生成し、結果としての積を合計して、積和値を生成し、そして、第１のアップサンプリング信号に対して第２のアップサンプリング信号をシフトすることを含む反復プロセスを実行するように構成される。反復プロセスは積和値を提供する。アクセスモジュールは、積和値に基づいて位相差を決定するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、積和値の最大値に関連する相互相関信号の一部のゼロクロスに基づいて、ポータブルアクセスデバイスから車両に送信される信号を再構成するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、微分信号をアップサンプリングして、第１のアップサンプリング信号を生成するように構成されるアップサンプラーと、第１のアップサンプリング信号の符号を決定するように構成される符号モジュールと、及び、第１のアップサンプリング信号の符号に基づいて期待信号を生成するように構成されるビットパターンモジュールと、を含む。
他の特徴では、車両のアクセスシステムのためのポータブルアクセスデバイスが提供される。ポータブルアクセスデバイスは、受信機と制御モジュールを含む。受信機は、車両のアクセスモジュールからポータブルアクセスデバイスに送信される信号を受信するように構成される。制御モジュールは、受信信号に基づいて微分信号を生成し、微分信号をアップサンプリングして、第１のアップサンプリング信号を生成し、期待信号を取得又は生成し、期待信号をアップサンプリングして、第２のアップサンプリング信号を生成し、第１のアップサンプリング信号と第２のアップサンプリング信号を相互相関させて相互相関信号を生成し、相互相関信号に基づいて、第１のアップサンプリング信号と第２のアップサンプリング信号との間の位相差を決定し、受信機によって受信された信号の往復時間を決定し、そして、往復時間に基づいて車両へのアクセスを得るため、車両に往復時間を送信するか、もしくは、ポータブルアクセスデバイスと車両との間の位置又は距離の少なくとも１つを決定して、車両へのアクセスを得るため、車両に位置又は距離の少なくとも１つを送信するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、信号をダウンコンバートしてダウンコンバート信号を生成し、ダウンコンバート信号をサンプリングして、サンプリング信号を生成し、サンプリング信号のアークタンジェントを実行して、アークタンジェント信号を生成し、そして、アークタンジェント信号を微分して、微分信号を生成するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、往復時間に基づいて、車両に対するポータブルアクセスデバイスの位置又は距離のうちの少なくとも１つを決定し、そして、位置又は距離の少なくとも1つに基づいて車両へのアクセスを得るため、位置又は距離の少なくとも１つを車両に送信するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、微分信号をアップサンプリングして、第１のアップサンプリング信号を生成するように構成される第１のアップサンプラーと、及び、期待信号をアップサンプリングして、第２のアップサンプリング信号を生成するように構成される第２のアップサンプラーとを含み、第１のアップサンプラーのアップサンプリングレートは、第２のアップサンプラーと同じサンプリングレートである。
他の特徴では、制御モジュールは、微分信号の符号を決定するように構成される符号モジュールと、及び、微分信号の符号に基づいて期待信号を生成するように構成されるビットパターンモジュールとを含む。
他の特徴では、制御モジュールは、期待信号を取得するように構成され、期待信号は、受信信号を受信する前にアクセスモジュールによって取得される所定の信号である。
他の特徴では、制御モジュールは、第１のアップサンプリング信号と第２のアップサンプリング信号のビットを乗算して、結果としての積を生成し、結果としての積を合計して、積和値を生成し、そして、第１のアップサンプリング信号に対して第２のアップサンプリング信号をシフトすることを含む反復プロセスを実行するように構成される。反復プロセスは積和値を提供する。制御モジュールは、積和値に基づいて位相差を決定するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、積和値の最大値に関連する相互相関信号の一部のゼロクロスに基づいて、車両のアクセスモジュールからポータブルアクセスデバイスに送信される信号を再構成するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、微分信号をアップサンプリングして、第１のアップサンプリング信号を生成するように構成されるアップサンプラーと、第１のアップサンプリング信号の符号を決定するように構成される符号モジュールと、及び、第１のアップサンプリング信号の符号に基づいて期待信号を生成するように構成されるビットパターンモジュールと、を含む。
車両のアクセスシステムが提供され、アンテナとアクセスモジュールとを含む。アンテナは、ポータブルアクセスデバイスから車両に送信される信号をそれぞれ受信するように構成される。アンテナの１つは、円偏波アンテナである。アクセスモジュールは、受信信号をダウンコンバートして、同位相信号及び直交位相信号を生成し、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行して、アンテナで受信された受信信号の到来角度を決定し、到来角度に基づいて、ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定し、そして、距離に基づいて車両へのアクセスを許可するように構成される。
他の特徴では、アンテナは、内孔を有する導電性リング状本体を含む円偏波アンテナと、導電性リング状本体に接続された円形アイソレータと、及び、円偏波アンテナと円形アイソレータに接続され、円形アイソレータから外側に向かって延びる直線偏波アンテナと、を含む。直線偏波アンテナは、スリーブと、スリーブを通って延びる導電性要素とを含む。直線偏波アンテナは、円偏波アンテナの半径に直交して伸びる。
他の特徴では、アクセスモジュールは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行する間に、各々のアンテナで受信される信号の分析信号サンプルを収集して、受信データ行列を生成し、受信データ行列に基づいてデータ共分散行列を推定し、固有値分解プロセスを使用して、共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定し、ここで、Ｍは２以上の整数であり、入射信号の数を決定し、Ｍ×Ｍ行列を複数の行列に分割し、行列の１つに基づいてＭＵＳＩＣスペクトルを計算し、そして、ＭＵＳＩＣスペクトルのピークサーチを実行して、到来角度を決定するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、共分散平滑化法を実行して、修正共分散行列を生成し、そして、固有値分解プロセスを使用して、修正共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、受信データ行列を生成する間に、同位相及び直交位相サンプルベクトルを位相角ベクトルに変換し、位相角ベクトルに基づいて、アンテナごとに再作成される同位相及び直交位相サンプルベクトルを生成し、そして、アンテナごとに再作成される同位相及び直交位相サンプルベクトルに基づいて、受信データ行列を生成するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、同位相及び直交位相サンプルベクトルに対応する時間ベクトルを作成し、アンテナ切替時間付近で取得された一部の分析信号サンプルを破棄し、残りのサンプルのそれぞれの繰り返し部分をステップサイズπでアンラップし、残りのサンプルの正弦波の周波数を平均化し、残りのサンプルの平均勾配を求め、平均勾配の標準偏差を測定し、測定された標準偏差に基づいて、どのアンテナが位置揃えされていないかを判定し、そして、アンテナごとに、時間ベクトル上のポイントの直線を補間して、再構成された位相角ベクトルを生成するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、標準偏差が所定の閾値より大きい場合、アンテナのどの１つが不正確な位置揃えを有するかをチェックし、そして、そのアンテナの1つに関して、平均勾配の標準偏差を再測定するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、アンテナを含む較正されたアレイマニホールドを使用してソース信号を一度に1つずつ除去すること、及び、ソース信号の位置を強制的にオフセット位置にして、残っている信号の到来方向の角度を再計算することを含む反復プロセスを実行することを含むクリーンメソッドを実行するように構成される。アクセスモジュールは、反復処理を実行している間、新たな入射到来角度のセットに収束する。
他の特徴では、車両が提供され、車両は、ボディと、ルーフ、センターコンソール、フロア、又は少なくとも部分的に囲まれた金属構造体とを含む。アンテナは、ルーフ、センターコンソール、フロア、または少なくとも部分的に囲まれた金属構造体の少なくとも１つに実装される。
他の特徴では、アンテナは多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリを含み、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは円偏波アンテナを含み、ルーフにおいて方向付けられている。
他の特徴では、方法が提供され、方法は、ポータブルアクセスデバイスから車両に送信された信号を複数のアンテナのそれぞれで受信すること、ここで、アンテナの１つは円偏波アンテナであり、受信信号をダウンコンバートして同位相信号と直交位相信号を生成すること、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行して、アンテナで受信された受信信号の到来角度を決定すること、到来角度に基づいて、ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定すること、及び、距離に基づいて車両へのアクセスを許可すること、を含む。
他の特徴では、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行することは、各々のアンテナで受信される信号の分析信号サンプルを収集して、受信データ行列を生成すること、受信データ行列に基づいてデータ共分散行列を推定すること、固有値分解プロセスを使用して、共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定すること、ここで、Ｍは２以上の整数であり、入射信号の数を決定すること、Ｍ×Ｍ行列を複数の行列に分割すること、行列の１つに基づいてＭＵＳＩＣスペクトルを計算すること、及び、ＭＵＳＩＣスペクトルのピークサーチを実行して、到来角度を決定することを含む。
他の特徴では、方法は、共分散平滑化法を実行して、修正共分散行列を生成すること、及び、固有値分解プロセスを使用して、修正共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、受信データ行列を生成する間に、同位相及び直交位相サンプルベクトルを位相角ベクトルに変換すること、位相角ベクトルに基づいて、アンテナごとに再作成される同位相及び直交位相サンプルベクトルを生成すること、及び、アンテナごとに再作成される同位相及び直交位相サンプルベクトルに基づいて、受信データ行列を生成することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、同位相及び直交位相サンプルベクトルに対応する時間ベクトルを作成すること、アンテナ切替時間付近で取得された一部の分析信号サンプルを破棄すること、残りのサンプルのそれぞれの繰り返し部分をステップサイズπでアンラップすること、残りのサンプルの正弦波の周波数を平均化すること、残りのサンプルの平均勾配を決定すること、平均勾配の標準偏差を測定すること、測定された標準偏差に基づいて、どのアンテナが位置揃えされていないかを判定すること、及び、アンテナごとに、時間ベクトル上のポイントの直線を補間して、再構成された位相角ベクトルを生成することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、標準偏差が所定の閾値より大きい場合、アンテナのどの１つが不正確な位置揃えを有しているのかをチェックすること、及び、そのアンテナの1つに関して、平均勾配の標準偏差を再測定することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、アンテナを含む較正されたアレイマニホールドを使用してソース信号を一度に1つずつ除去すること、及び、ソース信号の位置を強制的にオフセット位置にして、残っている信号の到来方向の角度を再計算することを含む反復プロセスを実行すること、及び、反復処理を実行している間、新たな入射到来角度のセットに収束することを含むクリーンメソッドを実行することをさらに含む。
他の特徴では、車両は、（ｉ）ボディと、（ｉｉ）ルーフ、センターコンソール、フロア、又は少なくとも部分的に囲まれた金属構造体とを含む。アンテナは、ルーフ、センターコンソール、フロア、または少なくとも部分的に囲まれた金属構造体の少なくとも１つに実装される。
他の特徴では、アンテナは多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリを含む。多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは円偏波アンテナを含み、ルーフにおいて方向付けられている。
多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリが提供され、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、円偏波アンテナ、円形アイソレータ、及び、直線偏波アンテナを含む。円偏波アンテナは、内孔を有する導電性リング状本体を含む。円形アイソレータは、導電性リング状本体に接続される。直線偏波アンテナは、円偏波アンテナと円形アイソレータに接続され、円形アイソレータから外側に向かって延びる。直線偏波アンテナは、スリーブと、スリーブを通って延びる導電性要素とを含む。直線偏波アンテナは、円偏波アンテナの半径に直交して伸びる。
他の特徴では、導電性要素はワイヤである。他の特徴では、スリーブはポリテトラフルオロエテンで形成される。導電性要素は銅で形成される。
他の特徴では、直線偏波アンテナは、使用時に円偏波アンテナから下方に伸びるように構成される。
他の特徴では、円偏波アンテナは、２軸アンテナである。直線偏波アンテナは単軸アンテナである。
他の特徴では、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、さらに接地層を含む。円形アイソレータは、導電性要素と接地面との間、及び円偏波アンテナと接地面との間において、接地面上に配置される。
他の特徴では、円偏波アンテナは、９０°位相オフセットされた２つの給電点を含み、互いに９０°位相がずれた信号を受信するように構成される。
他の特徴では、車両が提供され、車両は、ボディとルーフを含む。ルーフは、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリを含む。多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、直線偏波アンテナが円偏波アンテナから下方に伸びるように、ルーフにおいて方向付けられている。
他の特徴では、車両システムが提供され、車両システムは、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ、第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ、及びアクセスモジュールを含む。多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリであり、車両に実装されるように構成される。第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、車両に実装されるように構成され、第２の内孔を有する第２の導電性リング状本体を含む第２の円偏波アンテナ、第２の導電性リング状本体に接続される第２の円形アイソレータ、及び、第２の円形アイソレータに接続され、第２の円形アイソレータから外側に向かって伸びる第２の直線偏波アンテナを含む。第２の直線偏波アンテナは、スリーブと、第２の直線偏波アンテナのスリーブを通って伸びる導電性要素とを含む。第２の直線偏波アンテナは、第２の円偏波アンテナの半径に直交して伸びる。アクセスモジュールは、第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ及び第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリに接続され、第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ及び第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリを介してポータブルアクセスデバイスと通信するように構成される。
他の特徴では、いつの時点においても、直線偏波アンテナ又は第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの少なくとも１つは、第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリのアンテナと交差偏波されない。
他の特徴では、アクセスモジュールは、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第１の１つと多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第２の１つを介した無線周波数信号の送受信を含む、パッシブエントリーパッシブスタート動作又はフォンアズアキー動作を実行するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、無線周波数信号に基づいて車両へのアクセスを許可するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第１の１つと多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第２の１つとのいずれのアンテナペアが、ポータブルアクセスデバイスとの通信に使用されるべきかを決定するアルゴリズムを実行するように構成される。他の特徴では、ポータブルアクセスデバイスはキーフォブ又は携帯電話である。
他の特徴では、ポータブルアクセスデバイスと通信する方法が提供される。方法は、車両のアクセスモジュールを介してアルゴリズムを繰り返し実行することを含み、アルゴリズムは、周波数の中から１つの周波数を選択すること、考えられ得るアンテナペアから１つのアンテナペアを選択すること、考えられ得るアンテナペアのアンテナは、異なる偏波軸を有するアンテナを含み、選択されたアンテナペアを介してポータブルアクセスデバイスへパケットを送信すること、第１の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）とレスポンス信号をポータブルアクセスデバイスから受信すること、第１のＲＳＳＩは、パケットの送信に対応し、及び、レスポンス信号の第２のＲＳＳＩを測定すること、を含む一連の処理を含む。第１のＲＳＳＩ及び第２のＲＳＳＩに基づいて、周波数の中の最良の１つと考えられ得るアンテナペアの中の最良のアンテナペアが選択される。１つ以上の追加のパケットが、選択された最良の周波数及び選択された最良のアンテナペアを使用して送信される。
他の特徴では、選択される各アンテナペアには、直線偏波アンテナの1つと円偏波アンテナの1つが含まれる。
他の特徴では、請求項１の方法は、ポータブルアクセスデバイスを正式に許可するために１つ以上の追加のパケットを送信すること、ポータブルアクセスデバイスが車両の内部へのアクセスを許可されるかどうかを決定すること、及び、ポータブルアクセスデバイスが許可される場合、車両の内部へのアクセスを許可することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、ポータブルアクセスデバイスへの１つ以上の追加パケットを送信する時間及びポータブルアクセスデバイスから１つ以上のレスポンスを受信する時間を含む１つ以上の追加のパケットの飛行時間を測定すること、及び、測定された飛行時間に基づいて、車両とポータブルアクセスデバイスとの距離を推定することをさらに含む。
他の特徴では、推定される距離は、別のデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしているかどうかを検出するために使用される。他の特徴では、請求項４の方法は、別のデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしている場合、車両の内部へのアクセスを防止することを含む対策を実施することをさらに含む。他の特徴では、対策は、車両の所有者にレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を通知することを含む。
他の特徴では、方法は、無変調キャリアトーンの複数のペアを複数の周波数でポータブルアクセスデバイスと交換すること、無変調キャリアトーンのペアは受信トーンと送信トーンを含み、送信トーンに対する受信トーンの位相を測定するとともに、周波数データを収集すること、及び、測定された位相及び周波数データに基づいて、車両とポータブルアクセスデバイスとの距離を推定することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、推定距離に基づいて、別のデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしているかどうかを決定することを含む。他の特徴では、選択される各アンテナペアは直線偏波アンテナを含む。
他の特徴では、アルゴリズムは、連続して送信されるパケット間で、考えられ得るアンテナペアを切り替えることを含む。他の特徴では、アルゴリズムは、パケットの一部の送信中に、考えられ得るアンテナペアを切り替えることを含む。他の特徴では、パケットの一部は連続波トーンである。
他の特徴では、考えられ得るアンテナペアの特定のペアは、併置された２つのアンテナを含む。
他の特徴では、方法は、ポータブルアクセスデバイスにパケットを送信すること、ポータブルアクセスデバイスから受信したレスポンス信号に基づいて、パケットの飛行時間値を測定すること、レスポンス信号はパケットに基づいて送信され、飛行時間値に基づいて、別のデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しているかどうかを判定すること、及び、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を検出することに応じて、車両の内部へのアクセスを防止することをさらに含む。
他の特徴では、ポータブルアクセスデバイスはキーフォブ又は携帯電話である。他の特徴では、方法は、最良のアンテナペアの識別子を暗号化することをさらに含む。1つ以上の追加パケットの送信は、最良のアンテナペアの暗号化された識別子を含む。
他の特徴では、ポータブルアクセスデバイスと通信するための車両システムが提供される。車両システムは、異なる偏波軸を持つアンテナとアクセスモジュールを含む。アクセスモジュールは、アルゴリズムを繰り返し実行するように構成される。アルゴリズムは、複数の周波数から１つの周波数を選択すること、異なる偏波軸を持つアンテナから１つのアンテナペアを選択すること、選択されたアンテナペアを介してポータブルアクセスデバイスへパケットを送信すること、第１のＲＳＳＩとレスポンス信号をポータブルアクセスデバイスから受信すること、第１のＲＳＳＩは、パケットの送信に対応し、及び、レスポンス信号の第２のＲＳＳＩを測定すること、を含む一連の処理を含む。アクセスモジュールは、第１のＲＳＳＩと第２のＲＳＳＩに基づいて、周波数の中の最良の１つと、アンテナペアの中の最良のアンテナペアを選択し、そして、選択された最良の周波数及び選択された最良のアンテナペアを使用して、１つ以上の追加のパケットを送信するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、ポータブルアクセスデバイスへ１つ以上の追加パケットを送信する時間及びポータブルアクセスデバイスから１つ以上のレスポンスを受信する時間を含む１つ以上の追加のパケットの飛行時間を測定し、そして、測定された飛行時間に基づいて、車両とポータブルアクセスデバイスとの距離を推定するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、無変調キャリアトーンの複数のペアを複数の周波数でポータブルアクセスデバイスと交換し、無変調キャリアトーンは受信トーンと送信トーンを含み、送信トーンに対する受信トーンの位相を測定し、測定された位相と周波数データを収集し、そして、測定された位相及び周波数データを使用して、車両とポータブルアクセスデバイスとの距離を推定するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、推定距離に基づいて、ポータブルアクセスデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしているかどうかを検出するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、推定距離に基づいて、あるデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしているかどうかを検出するように構成される。
他の特徴では、アクセスモジュールは、ポータブルアクセスデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしている場合に、車両の内部へのアクセスを防止することを含む対策を実行するように構成される。
他の特徴では、対策は、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を車両の所有者に通知することを含む。他の特徴では、ポータブルアクセスデバイスはキーフォブ又は携帯電話である。
他の特徴では、ポータブルアクセスデバイスは、最良のアンテナペアの識別子を暗号化するように構成される。1つ以上の追加パケットの送信は、最良のアンテナペアの暗号化された識別子を含む。
他の特徴では、レンジエクステンダータイプの中継攻撃を検出するためのシステムが提供される。システムは、第１の送信機、受信機、及び第１のモジュールを含む。第１の送信機は、車両とポータブルアクセスデバイスの１つから車両とポータブルアクセスデバイスの他の１つに第１の無線周波数信号を送信するように構成される。受信機は、第１の無線周波数信号に応答する、車両とポータブルアクセスデバイスのうちの１つからの第１のレスポンス信号を受信するように構成される。第１のモジュールは、第１の無線周波数信号の送信及び第１のレスポンス信号の受信に関連する１つ以上のパラメータを監視し又は生成し、１つ以上のパラメータに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出し、ここで（ｉ）第１の無線周波数信号は車両からポータブルアクセスデバイスへ攻撃デバイスを介して中継されるか、又は（ｉｉ）第１のレスポンス信号はポータブルアクセスデバイスから車両へ攻撃デバイスを介して中継されるかの少なくも一方であり、そして、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応じて対策を実行するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは車両に実装される。他の特徴では、第１のモジュールは、ポータブルアクセスデバイスに実装される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１の無線周波数信号の往復時間を測定し、そして、往復時間に基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１の無線周波数信号の送信及び第１のレスポンス信号の受信前に、第２の無線周波数信号を送信し、かつ第２のレスポンス信号を受信し、第２の無線周波数信号の第１の受信信号強度インジケータ、又は第２のレスポンス信号の第２の受信信号強度インジケータの少なくとも１つを監視し、そして、第１の受信信号強度インジケータ又は第２の受信信号強度インジケータの少なくとも１つに基づいて、第１の無線周波数信号の送信及び第１のレスポンス信号の受信のための経路、周波数、チャネル、又はアンテナペアの少なくとも１つを決定するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１の無線周波数信号の送信及び第１のレスポンス信号の受信前に、第２の無線周波数信号を送信し、かつ第２のレスポンス信号を受信し、第２の無線周波数信号又は第２のレスポンス信号の少なくとも１つに対応するアンテナ偏波状態を監視し、第１の無線周波数信号又は第１のレスポンス信号の少なくとも１つのアンテナ偏波状態に基づいて、第１の無線周波数信号の送信及び第１のレスポンス信号の受信のための経路、周波数、チャネル、又はアンテナペアの少なくとも１つを決定するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、車両とポータブルアクセスデバイスの１つから第１のレスポンス信号又は第２の無線周波数信号を受信しながら、第１の無線周波数信号を送信するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、車両とポータブルアクセスデバイスの１つから第２の無線周波数信号を受信しながら、第１のレスポンス信号を受信するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、ランダムに選択される一連の周波数又はチャネルを決定し、ランダムに選択される一連の周波数又はチャネルを、車両とポータブルアクセスデバイスの１つと共有し、そして、ランダムに選択される周波数又はチャネルに基づいて、第１の無線周波数信号を送信し、第１のレスポンス信号を受信するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、車両又はポータブルアクセスデバイスのアクセスアドレスをランダム化し、ランダム化されたアクセスアドレスをポータブルアクセスデバイスと共有し、そして、アクセスアドレスの１つを含む第１の無線周波数信号を生成するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１のレスポンス信号の少なくとも１ビットの長さを測定し、そして、少なくとも1ビットの長さに基づいてレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１のレスポンス信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジの傾きを監視し、そして、傾きに基づいてレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、スライディング相関関数を使用して、第１のレスポンス信号を、ピークスケーリング及びゼロオフセット調整を含む、既知のビットパターンとビットレートの理想化されたガウス波形にアライメントし、そして、アライメントに基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１のレスポンス信号のうち、所定の波形のゼロクロスの後で、次のピークの前の早い段階の部分を蓄積し、蓄積された部分に基づいて平均を決定し、そして、平均に基づいてレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１のレスポンス信号のうち、所定の波形のピークの後で、次のゼロクロスの前の遅い段階の部分を蓄積し、蓄積された部分に基づいて平均を決定し、そして、平均に基づいてレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールは、第１の無線周波数信号が車両からポータブルアクセスデバイスに送信されるか、又はポータブルアクセスデバイスから車両に送信されるかを含む、第１の無線周波数信号の進行方向をランダム化するように構成される。
他の特徴では、対策は、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止することを含む。
他の特徴では、システムは、第１の送信機が第１の無線周波数信号を送信するか、又は受信機が第１のレスポンス信号を受信する間に、ダミー信号を送信するように構成された第２の送信機をさらに含む。
他の特徴では、システムは、車両に実装される第１のモジュールと、第２のモジュールを備えるポータブルアクセスデバイスと、を含む。第１のモジュールは、ポータブルアクセスデバイスに第１の無線周波数信号を送信するとともに、ポータブルアクセスデバイスから第１のレスポンス信号を受信するように構成される。第２のモジュールは、車両に第２の無線周波数信号を送信するとともに、車両から第２のレスポンス信号を受信するように構成される。第２のモジュールが第１のレスポンス信号又は第２の無線周波数信号を送信する間に第１のモジュールが第１の無線周波数信号を送信するか、又は、第２のモジュールが第２の無線周波数信号を送信する間に第１のモジュールが第１のレスポンス信号を受信するかの少なくとも一方である。
他の特徴では、第１のモジュールと第２のモジュールは、無変調キャリアトーンのセクションを含む、少なくとも無線信号の３つのペアを交換し、無変調キャリアトーンは受信トーンと送信トーンを含み、そして、送信トーンに対する受信トーンの位相を計測するように構成される。第１のモジュールと第２のモジュールの１つ以上は、周波数及び位相情報を収集し、そして、位相及び周波数情報に基づいて、第１のモジュールと第２のモジュールとの間の距離を推定するように構成される。
他の特徴では、第１のモジュールと第２のモジュールの１つ以上は、推定距離を使用して、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出する方法が提供される。方法は、送信機を介して、車両とポータブルアクセスデバイスの１つから車両とポータブルアクセスデバイスの他の１つへ無線周波数信号を送信すること、受信機を介して、無線周波数信号に応答する、車両とポータブルアクセスデバイスの１つからレスポンス信号を受信すること、無線周波数信号の送信及びレスポンス信号の受信に関連する１つ以上のパラメータを監視し又は生成すること、及び、１つ以上のパラメータに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために、攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出すること、を含む。（ｉ）無線周波数信号は攻撃デバイスを介して車両からポータブルアクセスデバイスに中継されるか、又は、（ｉｉ）レスポンス信号は攻撃デバイスを介してポータブルアクセスデバイスから車両へ中継されるかの少なくとも１つである。方法は、さらに、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応じて対策を実行すること、無線周波数信号の往復時間を測定すること、無線周波数信号の第１の受信信号強度インジケータ又はレスポンス信号の第２の受信信号強度インジケータの少なくとも１つを監視すること、及び、往復時間に基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出すること、をさらに含む。
他の特徴では、車両にアクセスするための、又は車両の動作制御を提供するためのシステムが提供される。システムは、異なる偏波軸を有する第１のアンテナを備える第１のアンテナモジュールと、車両からスレーブデバイスに第１のアンテナモジュールを介してチャレンジ信号を送信するように構成される送信機と、スレーブデバイスはポータブルアクセスデバイスであり、及び、チャレンジ信号に応答するレスポンス信号をスレーブデバイスから受信するように構成される第１の受信機と、を含むマスターデバイスを含む。システムは、さらに、異なる偏波軸を有する第２のアンテナを備える第２のアンテナモジュールと、及び、第２のアンテナモジュールを介して、送信機からのチャレンジ信号及びスレーブデバイスからのレスポンス信号を受信するように構成される第２の受信機と、を含む第１のスニファデバイスを含む。第１のスニファデバイスは、到達時間を提供するため、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第１のスニファデバイスにいつ到達したかを測定するように構成される。マスターデバイス又は第１のスニファデバイスは、（ｉ）到達時間に基づいて、車両からスレーブデバイスまでの距離又は車両に対するスレーブデバイスの位置の少なくとも１つを推定し、及び、（ｉｉ）推定された距離又は位置の少なくとも１つに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止するように構成される。
他の特徴では、マスターデバイス又は第１のスニファデバイスは、到達時間に基づいて、チャレンジ信号の送信に関連する往復時間を決定し、往復時間に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。レスポンス信号は、攻撃デバイスによってスレーブデバイスから車両に中継され、攻撃デバイスによって改変される。マスターデバイスは、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応じて対策を実行するように構成される。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの第１のアンテナの少なくとも１つは、第２のアンテナモジュールの第２のアンテナの少なくとも１つと交差偏波されない。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの第１のアンテナの少なくとも１つは、スレーブデバイスのアンテナと交差偏波されない。
他の特徴では、マスターデバイス又は第１のスニファデバイスは、第１のスニファデバイスがチャレンジ信号を受信する第１の時間長さ、及びスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第２の時間長さを決定し、そして、第１の時間長さと第２の時間長さに基づいて、距離を推定するように構成される。
他の特徴では、システムは、第２のスニファと第３のスニファとをさらに含む。第２のスニファデバイスは、第３のアンテナを含む第３のアンテナモジュールと、第３のアンテナモジュールを介して、送信機からのチャレンジ信号とスレーブデバイスからのレスポンス信号を受信するように構成される第３の受信機と、を含む。第３のスニファデバイスは、第４のアンテナを含む第４のアンテナモジュールと、第４のアンテナモジュールを介して、送信機からのチャレンジ信号とスレーブデバイスからのレスポンス信号を受信するように構成される第４の受信機と、を含む。第２のスニファデバイスは、到達時間を提供するため、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第２のスニファデバイスにいつ到達したかを測定するように構成される。第３のスニファデバイスは、到達時間を提供するため、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第３のスニファデバイスにいつ到達したかを測定するように構成される。マスターデバイス、第１のスニファデバイス、第２のスニファデバイス、又は第３のスニファデバイスは、第１のスニファデバイスによって提供される到達時間、第２のスニファデバイスによって提供される到達時間、及び第３のスニファデバイスによって提供される到達時間に基づいて、位置を推定するように構成される。
他の特徴では、第１のスニファデバイスは、第１のスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第１の時間長さを決定するように構成される。第２のスニファデバイスは、第２のスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第２の時間長さを決定するように構成される。第３のスニファデバイスは、第３のスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第３の時間長さを決定するように構成される。マスターデバイス、第１のスニファデバイス、第２のスニファデバイス、又は第３のスニファデバイスは、第１の時間長さ、第２の時間長さ、及び第３の時間長さに基づいて、位置を推定するように構成される。
他の特徴では、マスターデバイスは、チャレンジ信号又は他のチャレンジ信号をスレーブデバイスに定期的に送信し、スレーブデバイスからそれぞれのレスポンス信号を受信するように構成される。第１のスニファデバイスは、対応する到達時間を提供するため、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第１のスニファデバイスにいつ到達したかを測定するように構成される。マスターデバイス又は第１のスニファデバイスは、（ｉ）チャレンジ信号及びレスポンス信号に関連する到達時間に基づいて距離又は位置の少なくとも１つを更新し、そして（ｉｉ）更新された距離又は更新された位置の少なくとも１つに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止するように構成される。
他の特徴では、車両にアクセスするための、又は車両の動作制御を提供するための方法が提供される。この方法は、第１のアンテナモジュールを介して、車両のマスターデバイスからスレーブデバイスにチャレンジ信号を送信すること、第１のアンテナモジュールは、異なる偏波軸を有する第１のアンテナを含み、第１の受信機で、チャレンジ信号に応答する、スレーブデバイスからのレスポンス信号を受信すること、第１のスニファデバイスで、第２のアンテナモジュール及び第２の受信機を介して、マスターデバイスからのチャレンジ信号及びスレーブデバイスからのレスポンス信号を受信すること、第２のアンテナモジュールは、異なる偏波軸を有する第２のアンテナを含み、第１のスニファデバイスを介して到達時間を提供するために、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第１のスニファデバイスでいつ受信されたかを測定すること、到達時間に基づいて、車両からスレーブデバイスまでの距離又は車両に対するスレーブデバイスの位置の少なくとも１つを推定すること、及び、推定された距離又は位置の少なくとも１つに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止すること、を含む。
他の特徴では、方法は、到達時間に基づいて、チャレンジ信号の送信に関連する往復時間を決定すること、往復時間に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出すること、レスポンス信号は、攻撃デバイスを介してスレーブデバイスから車両に中継されるとともに攻撃デバイスによって改変され、及び、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応じて対策を実行すること、を含む。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの第１のアンテナの少なくとも１つは、第２のアンテナモジュールの第２のアンテナの少なくとも１つと交差偏波されない。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの第１のアンテナの少なくとも１つは、スレーブデバイスのアンテナと交差偏波されない。
他の特徴では、方法は、さらに、第１のスニファデバイスがチャレンジ信号を受信する第１の時間長さ、及びスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第２の時間長さを決定すること、及び、第１の時間長さと第２の時間長さに基づいて、距離を推定すること、を含む。
他の特徴では、方法は、さらに、第２のスニファデバイスの第３の受信機で、第３のアンテナモジュールを介して、送信機からのチャレンジ信号とスレーブデバイスからのレスポンス信号を受信すること、第３のアンテナモジュールは異なる偏波軸を有する第３のアンテナを含み、及び、第３のスニファデバイスの第４の受信機で、第４のアンテナモジュールを介して、送信機からのチャレンジ信号とスレーブデバイスからのレスポンス信号を受信すること、を含む。第４のアンテナモジュールは異なる偏波軸を有する第４のアンテナを備える。方法は、さらに、第２のスニファデバイスを介して到達時間を提供するため、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第２のスニファデバイスにいつ到達したかを測定すること、第３のスニファデバイスを介して到達時間を提供するため、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第３のスニファデバイスにいつ到達したかを測定すること、及び、第１のスニファデバイスによって提供される到達時間、第２のスニファデバイスによって提供される到達時間、及び第３のスニファデバイスによって提供される到達時間に基づいて、位置を推定すること、を含む。
他の特徴では、方法は、さらに、第１のスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第１の時間長さを決定すること、第２のスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第２の時間長さを決定すること、第３のスニファデバイスがレスポンス信号を受信する第３の時間長さを決定すること、及び、第１の時間長さ、第２の時間長さ、及び第３の時間長さに基づいて位置を推定すること、を含む。
他の特徴では、マスターデバイスからチャレンジ信号又は他のチャレンジ信号をスレーブデバイスに定期的に送信するとともに、スレーブデバイスからそれぞれのレスポンス信号を受信する。第１のスニファデバイスにて、対応する到達時間を提供するため、チャレンジ信号及びレスポンス信号が第１のスニファデバイスにいつ到達したかを測定する。チャレンジ信号及びレスポンス信号に関連する到達時間に基づいて、距離又は位置の少なくとも１つを更新する。及び、更新された距離又は更新された位置の少なくとも１つに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止する。
他の特徴では、車両にアクセスするための、又は車両の動作制御を提供するためのシステムが提供される。システムは、第１のネットワークデバイスと、制御モジュールとを含む。第１のネットワークデバイスは、第１のアンテナモジュールと、送信機と、受信機とを含む。第１のアンテナモジュールは、異なる偏波軸を有するアンテナを含む。送信機は、第１のアンテナモジュールを介して車両から第２のネットワークデバイスに一連のトーンを送信するとともに、一連のトーンの送信中にトーンの周波数を変更するように構成される。いつの時点においても、第１のアンテナモジュールのアンテナの少なくとも１つは、第２のネットワークデバイスのアンテナと交差偏波されない。受信機は、第２のネットワークデバイスから一連のトーンを受信するように構成される。制御モジュールは、（ｉ）一連のトーンの周波数の差分に対する一連のトーンの位相の差分を決定し、（ｉｉ）位相の差分及び周波数の差分に基づいて、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスとの間の距離を決定し、そして、（ｉｉｉ）距離に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、トーンの各々に対して、そのトーンの送信中に対応する周波数を変更し、周波数の変化にトーンの各々の位相の変化を関連させるトーンの曲線をそれぞれ生成し、曲線の傾きを決定し、そして、曲線の傾きに基づいて距離を決定するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、一連のトーンの送信のために選択されるチャネルをランダム化する。
他の特徴では、制御モジュールは、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスとの間でトーンが送信される方向をランダム化する。トーンは、一連のトーン内に1つ以上のトーンを含む。
他の特徴では、制御モジュールは、送信機及び受信機を介して一連のトーンを送受信し、そして、一連のトーンの位相の差分及び対応する周波数の差分に基づいて、距離を決定するように構成される。
他の特徴では、システムはさらに第２のネットワークデバイスを含む。第１のネットワークデバイスは、第１のトーン交換レスポンダ及び第１のトーン交換イニシエータを含む。第１のトーン交換イニシエータは送信機を含む。第１のトーン交換レスポンダは受信機を含む。第２のネットワークデバイスは、第２のトーン交換レスポンダ及び第２のトーン交換イニシエータを含む。第２のトーン交換レスポンダは、一連のトーン又は第２の一連のトーンを第１のトーン交換イニシエータに送り返すことによって、一連のトーンに応答する。第２のトーン交換イニシエータは、第３の一連のトーンを第１のトーン交換レスポンダに送信する。
他の特徴では、制御モジュールは、（ｉ）第２の一連のトーンの周波数の差分に対する第２の一連のトーンの位相の差分、又は（ｉｉ）第３の一連のトーンの周波数の差分に対する第３の一連のトーンの位相の差分の少なくとも１つに基づいて、距離を決定するように構成される。
他の特徴では、第１のネットワークデバイスは車両内に実装される。第２のネットワークデバイスはポータブルアクセスデバイスである。
他の特徴では、第１のネットワークデバイスは、２つの異なる周波数で２つのシンボルを第２のネットワークデバイスに同時に送信する。攻撃の成功を防ぐために、２つのシンボルの長さはそれぞれ１μｓ以下である。
他の特徴では、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスのクロックタイミングは同期される。第１のネットワークデバイスは、第１のシンボルを第１の周波数で第２のネットワークデバイスに送信する。第２のネットワークデバイスは、第１のネットワークデバイスによる第１のシンボルの第２のネットワークデバイスへの送信と同時に、第２のシンボルを第１のネットワークデバイスに送信する。攻撃の成功を防ぐために、第１のシンボルと第２のシンボルの長さはそれぞれ１μｓ以下である。
他の特徴では、車両にアクセスする、又は車両の動作制御を提供する方法が提供される。方法は、送信機及び第１のアンテナモジュールを介して、第１のネットワークデバイスから第２のネットワークデバイスに一連のトーンを送信するとともに、一連のトーンの送信中にトーンの周波数を変更すること、第１のアンテナモジュールはアンテナを含み、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールのアンテナの少なくとも１つは、第２のネットワークデバイスのアンテナと交差偏波されず、車両の受信機で、第２のネットワークデバイスからの一連のトーンを受信すること、一連のトーンの周波数の差分に対する一連のトーンの位相の差分を決定すること、位相の差分及び周波数の差分に基づいて、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスとの間の距離を決定すること、及び、距離に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止すること、を含む。
他の特徴では、方法は、さらに、トーンの各々に対して、そのトーンの送信中に対応する周波数を変更すること、周波数の変化にトーンの各々の位相の変化を関連させるトーンの曲線をそれぞれ生成すること、曲線の傾きを決定すること、及び、曲線の傾きに基づいて距離を決定すること、を含む。
他の特徴では、方法は、一連のトーンの送信のために選択されるチャネルをランダム化することをさらに含む。
他の特徴では、方法は、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスとの間でトーンが送信される方向をランダム化することをさらに含む。トーンは、一連のトーン内に1つ以上のトーンを含む。
他の特徴では、方法は、送信機及び受信機を介して一連のトーンを送受信すること、及び、一連のトーンの位相の差分及び対応する周波数の差分に基づいて、距離を決定すること、をさらに含む。
他の特徴では、方法は、一連のトーン又は第２の一連のトーンを第１のネットワークデバイスの第１のトーン交換イニシエータに送り返すことによって、第２のネットワークデバイスの第２のトーン交換レスポンダを介して、一連のトーンに応答すること、第１のトーン交換イニシエータは送信機を含み、及び、第２のネットワークデバイスの第２のトーン交換イニシエータを介して第３の一連のトーンを第１のネットワークデバイスの第１のトーン交換レスポンダに送信すること、をさらに含み、第１のトーン交換レスポンダは受信機を含む。
他の特徴では、方法は、（ｉ）第２の一連のトーンの周波数の差分に対する第２の一連のトーンの位相の差分、又は（ｉｉ）第３の一連のトーンの周波数の差分に対する第３の一連のトーンの位相の差分の少なくとも１つに基づいて、距離を決定することをさらに含む。
他の特徴では、第１のネットワークデバイスが車両に実装される。第２のネットワークデバイスはポータブルアクセスデバイスである。
他の特徴では、車両にアクセスするための、又は車両の動作制御を提供するためのシステムが提供される。システムは、イニシエータデバイスと、スニファデバイスとを含む。イニシエータデバイスは、複数の偏波アンテナを含む第１のアンテナモジュールと、第１のアンテナモジュールを介して車両からレスポンダデバイスに第１のトーン信号を送信するように構成される送信機と、レスポンダデバイスはポータブルアクセスデバイスであり、第１のトーン信号に応答するレスポンダデバイスからの第２のトーン信号を受信するように構成される第１の受信機と、を含む。スニファデバイスは、複数の偏波アンテナを備える第２のアンテナモジュールと、第２のアンテナモジュールを介して送信機からの第１のトーン信号とレスポンダデバイスからの第２のトーン信号とを受信するように構成される第２の受信機とを含む。スニファデバイスは、それぞれの位相遅れを含む第１のトーン信号及び第２のトーン信号の状態を決定するように構成される。イニシエータデバイス又はスニファデバイスは、（ｉ）それぞれの位相遅れを含む第１のトーン信号及び第２のトーン信号の状態に基づいて、車両からレスポンダデバイスまでの第１の距離又はレスポンダデバイスからスニファデバイスまでの第２の距離の少なくとも１つを推定し、そして、（ｉｉ）推定された第１の距離又は第２の距離の少なくとも１つに基づいて、車両へのアセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止するように構成される。
他の特徴では、イニシエータデバイス又はスニファデバイスは、第１の距離及び第２の距離を推定し、第１の距離及び第２の距離に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止するように構成される。
他の特徴では、イニシエータデバイス又はスニファデバイスは、第１の距離又は第２の距離の少なくとも１つに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために、攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。第２のトーン信号は、攻撃デバイスによってレスポンダデバイスから車両に中継され、改変される。イニシエータデバイスは、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応答して、対策を実行するように構成される。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも１つは、第２のアンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも１つと交差偏波されない。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも１つは、レスポンダデバイスのアンテナと交差偏波されない。
他の特徴では、イニシエータデバイス又はスニファデバイスは、レスポンダデバイスで受信されたときの第１のトーン信号の状態に基づいて、第１のトーン信号がイニシエータデバイスからレスポンダデバイスまで伝わる第１の時間長さを決定し、スニファデバイスで受信されたときの第２のトーン信号の状態に基づいて、第２のトーン信号がレスポンダデバイスからスニファデバイスまで伝わる第２の時間長さを決定し、そして、第１の時間長さ及び第２の時間長さに基づいて、第１の距離と第２の距離を推定するように構成される。
他の特徴では、イニシエータデバイス又はスニファデバイスは、レスポンダデバイスで受信されたときの第１のトーン信号の第１の表現を自然対数形式で生成し、スニファデバイスで受信されたときの第１のトーン信号の第２の表現を自然対数形式で生成し、スニファデバイスで受信されたときの第２のトーン信号の第３の表現を自然対数形式で生成し、そして、第１表現、第２表現、及び第３表現に基づいて、第１の距離と第２の距離を推定するように構成される。
他の特徴では、車両にアクセスするための、又は車両の動作制御を提供するための方法が提供される。方法は、車両のイニシエータデバイスから第１のアンテナモジュールを介してレスポンダデバイスへ第１のトーン信号を送信すること、第１のアンテナモジュールは複数の偏波アンテナを備え、レスポンダデバイスはポータブルアクセスデバイスであり、第１のトーン信号に応答するレスポンダデバイスからの第２のトーン信号をイニシエータデバイスで受信すること、送信機からの第１のトーン信号とレスポンダデバイスからの第２のトーン信号とを、第２のアンテナモジュールを介してスニファデバイスで受信すること、第２のアンテナモジュールは複数の偏波アンテナを備え、それぞれの位相遅れを含む第１のトーン信号及び第２のトーン信号の状態をスニファデバイスで決定すること、それぞれの位相遅れを含む第１のトーン信号及び第２のトーン信号の状態に基づいて、車両からレスポンダデバイスまでの第１の距離又はレスポンダデバイスからスニファデバイスまでの第２の距離の少なくとも１つを推定すること、及び、推定された第１の距離又は第２の距離の少なくとも１つに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止すること、を含む。
他の特徴では、方法は、第１の距離及び第２の距離を推定すること、及び、第１の距離と第２の距離に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止すること、を含む。
他の特徴では、方法は、第１の距離又は第２の距離の少なくとも１つに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために、攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出すること、第２のトーン信号は、攻撃デバイスによってレスポンダデバイスから車両に中継されるとともに改変され、及び、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応答して、対策を実行すること、をさらに含む。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも１つは、直線偏波アンテナ又は複数の偏波アンテナの少なくとも１つと交差偏波されない。
他の特徴では、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも１つは、レスポンダデバイスのアンテナと交差偏波されない。
他の特徴では、方法は、レスポンダデバイスで受信されたときの第１のトーン信号の状態に基づいて、第１のトーン信号がイニシエータデバイスからレスポンダデバイスまで伝わる第１の時間長さを決定すること、スニファデバイスで受信されたときの第２のトーン信号の状態に基づいて、第２のトーン信号がレスポンダデバイスからスニファデバイスまで伝わる第２の時間長さを決定すること、及び、第１の時間長さと第２の時間長さに基づいて、第１の距離と第２の距離を推定すること、をさらに含む。
他の特徴では、車両にアクセスするための、又は車両の動作制御を提供するためのシステムが提供される。システムは、第１のネットワークデバイスと制御モジュールとを含む。第１のネットワークデバイスは、第１のアンテナモジュールと制御モジュールとを含む。第１のアンテナモジュールは、複数の偏波アンテナと、車両から第１のアンテナモジュールを介して第２のネットワークデバイスにイニシエータパケットを送信するように構成される送信機と、イニシエータパケットは、同期アクセスワードと第１の連続波（ＣＷ）トーンを含み、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスの１つは車両内に実装され、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスの他の１つはポータブルアクセスデバイスであり、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも１つは、第２のネットワークデバイスのアンテナと交差偏波されず、及び、第２のネットワークデバイスからレスポンスパケットを受信するように構成される受信機と、を含み、レスポンスパケットは、同期アクセスワードと第１のＣＷトーンを含む。制御モジュールは、（ｉ）イニシエータパケットとレスポンスパケットとの間の往復タイミングの差が所定の閾値よりも大きいことを判定し、（ｉｉ）タイミングの差が所定の閾値よりも大きいことに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために、攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出し、そして、（ｉｉｉ）レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応答して、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、イニシエータパケットに基づいて、同期アクセスワードの開始時間と終了時間を決定し、そして、開始時間と終了時間に基づいて、タイミングの差を検出するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、イニシエータパケットに基づいて、レスポンスパケットの第１のＣＷトーンに対する同期アクセスワードの開始時間と終了時間を決定し、レスポンスパケットの同期アクセスワードの開始時間と終了時間が、決定された開始時間と終了時間に一致するか判定し、そして、レスポンスパケットの同期アクセスワードの開始時間と終了時間が決定された開始時間と終了時間に一致しなければ、タイミングの差を検出するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、イニシエータパケットの同期アクセスワードの第１の長さを決定し、その第１の長さをレスポンスパケットの同期アクセスワードの第２の長さと比較し、そして、第１の長さと第２の長さとの差が所定量よりも大きい場合、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、イニシエータパケットの第１のＣＷトーンの第１の長さを決定し、その第１の長さをレスポンスパケットの第１のＣＷトーンの第２の長さと比較し、そして、第１の長さと第２の長さとの差が所定量よりも大きい場合、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、イニシエータパケットの第１のＣＷトーンは、イニシエータパケットの最後にあり、レスポンスパケットの第１のＣＷトーンは、レスポンスパケットの最初にある。
他の特徴では、イニシエータパケットは、第２のＣＷトーンを含む。レスポンスパケットは、その第２のＣＷトーンを含む。
他の特徴では、イニシエータパケットの第１のＣＷトーンは、イニシエータパケットの最初にある。イニシエータパケットの第２のＣＷトーンは、イニシエータパケットの最後にある。レスポンスパケットの第１のＣＷトーンは、レスポンスパケットの最初にある。レスポンスパケットの第２のＣＷトーンは、レスポンスパケットの最後にある。
他の特徴では、イニシエータパケットとレスポンスパケットは同じフォーマットを有する。
他の特徴では、レスポンスパケットは、イニシエータパケットの第２のＣＷトーンとレスポンスパケットの第１のＣＷトーンの間の位相差の量を示す。レスポンスパケットの第１のＣＷトーンは、レスポンダのフェーズロックループと位相関係にある。
他の特徴では、制御モジュールは、レスポンスパケットの第１のＣＷトーンとイニシエータパケットの第２のＣＷトーンとの間の位相差を決定するように構成される。イニシエータパケットの第２のＣＷトーンは、イニシエータのフェーズロックループと位相関係にある。第１のデバイスと第２のデバイスは、第２の周波数についての位相差及び第３の周波数についての位相差を決定するように構成される。制御モジュールは、（ｉ）第１のＣＷトーンと第２のＣＷトーンとの間の位相差、（ｉｉ）第２の周波数についての位相差、及び（ｉｉｉ）第３の周波数についての位相差に基づいて、デバイス間の距離を決定するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、レスポンスパケットを含む受信信号の一部の周波数、電力レベル、ビット及び振幅を、イニシエータパケットを含む送信信号の一部の周波数、電力レベル、ビット及び振幅と比較し、結果として生じる差異に基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃が行われているかを判定するように構成される。
他の特徴では、車両にアクセスするための、又は車両の動作制御を提供するための方法が提供される。この方法は、第１のネットワークデバイスの第１のアンテナモジュールを介して車両から第２のネットワークデバイスにイニシエータパケットを送信すること、第１のアンテナモジュールは複数の偏波アンテナを含み、イニシエータパケットは同期アクセスワードと第１の連続波（ＣＷ）トーンを含み、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスの１つは車両内に実装され、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスの他の１つはポータブルアクセスデバイスであり、いつの時点においても、第１のアンテナモジュールの複数の偏波アンテナのうちの少なくとも１つは、第２のネットワークデバイスのアンテナと交差偏波されず、第２のネットワークデバイスからレスポンスパケットを受信すること、レスポンスパケットは、同期アクセスワードと第１のＣＷトーンとを含み、イニシエータパケットとレスポンスパケットとの間のタイミングの差が所定の閾値よりも大きいことを判定すること、タイミングの差が所定の閾値よりも大きいことに基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために、攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出すること、及び、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応答して、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを防止すること、を含む。
他の特徴では、方法は、イニシエータパケットに基づいて、同期アクセスワードの開始時間及び終了時間を決定すること、及び、開始時間と終了時間に基づいてタイミングの差を検出すること、をさらに含む。
他の特徴では、方法は、イニシエータパケットに基づいて、レスポンスパケットの第１のＣＷトーンに対する同期アクセスワードの開始時間と終了時間を決定すること、レスポンスパケットの同期アクセスワードの開始時間と終了時間が、決定された開始時間と終了時間に一致するか判定すること、及び、レスポンスパケットの同期アクセスワードの開始時間と終了時間が決定された開始時間と終了時間に一致しなければ、タイミングの差を検出すること、をさらに含む。
他の特徴では、イニシエータパケットの第１のＣＷトーンは、イニシエータパケットの最後にあり、レスポンスパケットの第１のＣＷトーンは、レスポンスパケットの最初にある。
他の特徴では、イニシエータパケットは第２のＣＷトーンを含む。レスポンスパケットは第２のＣＷトーンを含む。イニシエータパケットの第１のＣＷトーンは、イニシエータパケットの最初にある。イニシエータパケットの第２のＣＷトーンは、イニシエータパケットの最後にある。レスポンスパケットの第１のＣＷトーンは、レスポンスパケットの最初にある。レスポンスパケットの第２のＣＷトーンは、レスポンスパケットの最後にある。
他の特徴では、方法は、位相遅れの量に基づいてイニシエータパケットの往復時間を決定することをさらに含む。レスポンスパケットは、イニシエータパケットの第１のＣＷトーンとレスポンスパケットの第１のＣＷトーンの間の位相遅れの量を示す。
他の特徴では、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するためのシステムが提供される。システムは、送信機と、受信機と、制御モジュールとを含む。送信機は、車両とポータブルアクセスデバイスの１つから、車両とポータブルアクセスデバイスの他の１つへ無線周波数信号を送信するように構成される。受信機は、無線周波数信号に応答する、車両とポータブルアクセスデバイスの１つからのレスポンス信号を受信するように構成される。制御モジュールは、レスポンス信号を同位相信号と直交位相信号に変換し、無線周波数信号、同位相信号、及び直交位相信号に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出し、それは、（ｉ）無線周波数信号が、攻撃デバイスを介して車両からポータブルアクセスデバイスに中継されるか、又は（ｉｉ）レスポンス信号が攻撃デバイスを介してポータブルアクセスデバイスから車両に中継されるかの少なくとも１つであり、そして、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応答して対策を実行するように構成される。
他の特徴では、システムはさらにアンテナモジュールを含む。アンテナモジュールは、送信機と受信機が実装されている、車両とポータブルアクセスデバイスの１つに実装される。アンテナモジュールは、複数の偏波アンテナを含む。いつの時点においても、アンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも1つは、車両とポータブルアクセスデバイスの他の１つのアンテナと交差偏波されない。
他の特徴では、制御モジュールは車両に実装される。他の特徴では、制御モジュールはポータブルアクセスデバイスに実装される。
他の特徴では、制御モジュールは、同位相信号と直交位相信号とに基づいて位相の差を決定し、位相の差に基づいて無線周波数信号の往復時間を測定し、そして、往復時間に基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、同位相信号と直交位相信号をサンプリングし、そして、同位相信号と直交位相信号に基づいて受信ビットを決定するように構成される。
他の特徴では、制御モジュールは、同位相信号と直交位相信号に基づく受信ビットをアップサンプリングし、別の信号をアップサンプリングし、同位相信号と直交位相信号に基づく受信ビットをアップサンプリングした結果を、別の信号をアップサンプリングした結果と相互相関させ、そして、相互相関の結果に基づいて位相を決定するように構成される。
他の特徴では、別の信号は基準ビットパターンを含む。制御モジュールは、微分されたアークタンジェント信号の符号を決定し、そして、その符号に基づいて、基準ビットパターンを生成するように構成される。他の特徴では、別の信号は、ガウス型ローパスフィルタを介してフィルタリングされた後の無線周波数信号を含む。
他の特徴では、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するための方法が提供される。方法は、車両とポータブルアクセスデバイスの１つから、車両とポータブルアクセスデバイスの他の１つへ送信機を介して無線周波数信号を送信すること、無線周波数信号に応答する、車両とポータブルアクセスデバイスの１つからのレスポンス信号を受信機を介して受信すること、制御モジュールを介して、レスポンス信号を同位相信号と直交位相信号に変換すること、制御モジュールを介して、無線周波数信号、同位相信号、及び直交位相信号に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御の少なくとも１つを獲得するために攻撃デバイスによって実行されるレンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出すること、それは、（ｉ）無線周波数信号が、攻撃デバイスを介して車両からポータブルアクセスデバイスに中継されるか、又は（ｉｉ）レスポンス信号が攻撃デバイスを介してポータブルアクセスデバイスから車両に中継されるかの少なくとも１つであり、及び、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することに応答して対策を実行すること、を含む。
他の特徴では、アンテナモジュールは、送信機と受信機が実装されている、車両とポータブルアクセスデバイスの一つに実装される。アンテナモジュールは、複数の偏波アンテナを含む。いつの時点においても、アンテナモジュールの複数の偏波アンテナの少なくとも1つは、車両とポータブルアクセスデバイスの他の１つのアンテナと交差偏波されない。
他の特徴では、制御モジュールは車両に実装される。他の特徴では、制御モジュールはポータブルアクセスデバイスに実装される。
他の特徴では、方法は、同位相信号と直交位相信号とに基づいて位相差を決定すること、位相差に基づいて無線周波数信号の往復時間を測定すること、及び、往復時間に基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出すること、をさらに含む。
他の特徴では、方法は、同位相信号と直交位相信号をサンプリングすること、及び、同位相信号と直交位相信号に基づいて受信ビットを決定すること、をさらに含む。
他の特徴では、方法は、同位相信号と直交位相信号に基づく受信ビットをアップサンプリングすること、受信ビットをアップサンプリングした結果を、別の信号をアップサンプリングした結果と相互相関させること、及び、相互相関の結果に基づいて位相を決定すること、をさらに含む。他の特徴では、別の信号は基準ビットパターンを含む。他の特徴では、別の信号は、ガウス型ローパスフィルタを介してフィルタリングされた後の無線周波数信号を含む。
本開示の更なる適用可能分野は、詳細な説明、特許請求の範囲、及び図面から明らかとなろう。詳細な説明及び特定の例は、例示の目的だけを意図しており、本開示の範囲を限定することを意図していない。
本開示は、詳細な説明と添付の図面からより完全に理解されるようになるであろう。
ＲＦアンテナの交差偏波によってバウンス経路に沿って進むＲＦ一次高出力信号を示す物体の側面図である。 本開示の一実施形態による、アクセスモジュール、ＲＦアンテナ、及びポータブルアクセスデバイスを含む車両アクセスシステムの一例の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、図２のアクセスモジュールを含む車両の一例の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、図２のアクセスモジュールの一例の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、車両のＲＦアンテナモジュールの一例の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、ポータブルネットワークデバイスの一例の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、偏波ダイバーシティの例示的な配置を示す偏波軸図の一例である。 本開示の一実施形態による、別の偏波ダイバーシティの例示的な配置を示す偏波軸図の一例である。 直線アンテナの電界パターン及びヌルを示す例示的な電界図及び極座標プロットである。 直線偏波アンテナの例示的な電圧対電界図である。 本開示の一実施形態による、直線偏波アンテナと円偏波アンテナを含む多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの少なくとも一部の一例の上面斜視図である。 図１１Ａの多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの少なくとも一部の底面斜視図である。 図１１Ａ－Ｂの直線偏波アンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図１１Ａ－Ｂの円偏波アンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 本開示の一実施形態による、ＲＦ回路及びポータブルアクセスデバイスの一部の一例の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、２つの直線偏波スロットアンテナ、金属トリム、及びスペアキーを有するキーフォブの一部の一例のブロック図である。 ｘ軸直線偏波スロットアンテナ及びｙ軸直線偏波スロットアンテナを有し、金属トリム及びスペアキーの無い、図１５のキーフォブの一部の一例のブロック図である。 図１６のキーフォブの一部のｘ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図１６のキーフォブの一部のｙ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図１６の直線偏波スロットアンテナの反射減衰量対周波数プロットの一例である。 スペアキーを含み、金属トリムの無い、図１５のキーフォブの一部の一例のブロック図である。 図２０のキーフォブの一部のｘ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図２０のキーフォブの一部のｙ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図２０の直線偏波スロットアンテナの反射減衰量対周波数プロットの一例である。 金属トリムの一部とスペアキーを備えた、図１５のキーフォブの一部の一例のブロック図である。 図２４のキーフォブの一部のｘ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図２４のキーフォブの一部のｙ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図２４の直線偏波スロットアンテナの反射減衰量対周波数プロットの一例である。 図１５のキーフォブの一部のｘ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図１５のキーフォブの一部のｙ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図１５の直線偏波スロットアンテナの反射減衰量対周波数プロットの一例である。 本開示の一実施形態による、閉塞直線偏波スロットアンテナと、開放直線偏波スロットアンテナと、金属トリムと、スペアキーとを有するキーフォブの一部の一例のブロック図である。 図３１のキーフォブの一部のｘ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図３１のキーフォブの一部のｙ軸直線偏波スロットアンテナに関連する放射電力の例示的な極座標プロットである。 図３１の直線偏波スロットアンテナの反射減衰量対周波数プロットの一例である。 本開示の一実施形態による、往復飛行時間測定のため、車両とポータブルアクセスデバイスのＲＦアンテナモジュール間でのパケットの交換にどのアンテナの組み合わせを使用するかを決定する方法を示す。 本開示の一実施形態による、往復飛行時間測定のため、車両とポータブルアクセスデバイスのＲＦアンテナモジュール間でのパケットの交換にどのアンテナの組み合わせを使用するかを決定する別の方法を示す。 飛行時間測定図である。 本開示の一実施形態による、スーパーヘテロダイン受信機及び送信機を備えた例示的なＢＬＥ無線機の機能ブロック図である。 例示的なＧＦＳＫパラメータ定義プロットである。 ＢＬＥパケットを送信するためのシステムの機能ブロック図である。 異なるタイプのＢＬＥパケットの例示的なプリアンブル及びアクセスアドレスを示す。 対応するビットを示すＢＬＥパケット信号のプロットの例である。 対応するビットを示す他のＢＬＥパケット信号の別のプロットの例である。 図４４のＢＬＥパケット信号のオーバーラッププロットであり、ＢＬＥパケット信号の１つが、ＢＬＥパケット信号の他の１つに対してシフトされている。 本開示の一実施形態による、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出する例示的な方法を示す。 本開示の一実施形態による、往復時間イニシエータ及び往復時間レスポンダをそれぞれ含む、車両及びポータブルアクセスデバイスの一例の機能ブロック図である。 対応するアンテナを介した無線周波数信号送信を示す、図４６の車両及びポータブルアクセスデバイスの機能ブロック図である。 レンジエクステンションタイプの中継攻撃デバイスによる攻撃を受けている図４６の車両及びポータブルアクセスデバイスの機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、２つの例示的なＢＬＥ無線機の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、往復時間スニファを含む例示的な位置・距離決定システムの機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、複数の往復時間スニファを含む例示的な位置・距離決定システムの機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、距離決定及び攻撃検出のためのトーン交換を実行するように構成された例示的なネットワークデバイスの機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、トーン交換スニファを含む例示的な位置決定システムの機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、イニシエータとレスポンダとの間、及びレスポンダとスニファとの間の距離を決定する方法を示す。 本開示の一実施形態による、例示的なパッシブトーン交換・位相差検出システムの機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、アクティブトーン交換・位相差検出システムの一例の機能ブロック図である。 本開示の一実施形態による、ＲＳＳＩ及び飛行時間測定に使用される例示的なイニシエータ及びレスポンダパケットの図であり、パケットは、連続波（ＣＷ）トーン及びプリアンブルを含む。 本開示の一実施形態による、ＲＳＳＩ及び飛行時間測定に使用される例示的なイニシエータ及びレスポンダパケットの図であり、パケットは、ＣＷトーンを含み、プリアンブルを含まない。 本開示の一実施形態による、ＲＳＳＩ及び飛行時間測定に使用される例示的なイニシエータ及びレスポンダパケットの図であり、パケットは、同じフォーマットであり、複数のＣＷトーンを含み、プリアンブルを含まない。 本開示の別の実施形態による、同じフォーマットを有する例示的なイニシエータ及びレスポンスパケットを示す図である。 本開示の別の実施形態による、それぞれのアンテナモジュールを有するネットワークデバイスのためのアンテナ経路決定システムの機能ブロック図である。 図３８のＢＬＥ無線機の構造、機能及び動作に対応する例示的な無線機モデルである。 本開示の別の実施形態による、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出するため、ＢＬＥ無線機のＲＦアンテナモジュール間でパケットを交換する方法を示す。 図６２のモデルの、サンプリングモジュール、ガウス型ＬＰＦ、及び積分器それぞれからの信号の例示的なプロットである。 図６２のモデルのリサンプリングモジュールからの信号の例示的なプロットである。 図６２のモデルのアークタンジェントモジュールからの信号の例示的なプロットである。 図６２のモデルのガウス型ＬＰＦからの信号に重ねて示される、微分器からの信号の例示的なプロットである。 本開示の別の実施形態による、それぞれが２つの直線偏波アンテナを含む、異なるペアのアンテナ軸アセンブリを表す図を示す。 本開示の別の実施形態による、一方が金属容器内に配置され、他方が金属容器の外部にある、同じ数のアンテナを有するアンテナ軸アセンブリのペアの斜視図を示す。 本開示の別の実施形態による、一方が金属容器内に配置され、他方が金属容器の外部にある、異なる数のアンテナを有するアンテナ軸アセンブリの別のペアの斜視図を示す。 高速ビット交換を実行している間の距離境界を示す図であり、プローバシーケンスは、ベリファイアシーケンスとは独立して、暗号的に安全で既知であり得る。 高速ビット交換を実行している間、レスポンスビットがあまりにも早く送信されるのを防ぐことを示す図であり、プローバシーケンスは暗号的に安全であり、ベリファイアシーケンスに依存し得る。 到来角度を示す複数のアンテナの側面図である。 本開示によるＭＵＳＩＣアルゴリズムの使用を含むＡＯＡ方法を示す。 本開示による共分散のプロットの例である。 本開示による固有ベクトル及びアレイマニフォールドレスポンスのプロットの例である。 本開示による固有ベクトル及びアレイマニフォールドレスポンスの別のプロットの例である。 本開示によるＭＵＳＩＣパワースペクトルプロットの例である。 本開示によるアンテナ選択システムの機能ブロック図である。 本開示による例示的な再構成方法を示す。 本開示によるセンサの配置例を示す車両の上面図である。 図７８Ａの車両の側面図である。 本開示によるセンサで検出される送信信号のバウンス反射及び対応する経路を示す、図７８Ａの車両の背面図である。 本開示によるセンサの別の配置例を示す車両の上面図である。 図７９Ａの車両の側面図である。 本開示によるセンサで検出される送信信号のバウンス反射及び対応する経路を示す、図７９Ａの車両の背面図である。 図面において、参照番号は、類似及び／又は同一の要素を特定するために再使用される場合がある。
ＲＦデバイスは、無変調キャリアトーン交換によって距離を測定することができる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８６４４７６８号において、無変調キャリアトーン交換を使用する、無線ネットワークの２つのノード間の距離測定のためのシステム及び方法が提供される。
ＲＦデバイスは、暗号的に安全なメッセージの迅速な交換の往復のタイミングによって距離を測定又は距離に限度を定めることができる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、暗号技術の進歩のための暗号化技術の理論と応用（ＥＵＲＯＣＲＹＰＴ‘９３）でのワークショップにおける、ＢｒａｎｓとＣｈａｕｍによる“Ｄｉｓｔａｎｃｅ－Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ (Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ａｂｓｔｒａｃｔ)”では、ベリファイアとプローバとの間で高速ビット交換のシーケンスが使用される。プローバシーケンスは、図６８にて示されるように、ベリファイアシーケンスとは独立して、暗号的に安全であり、既知であり得る。プローバシーケンスは、図６９に示されるように、暗号的に安全であり、ベリファイアシーケンスに依存し得る。
往復のタイミングによって距離を測定するＲＦデバイスは、参照により本明細書に組み込まれる、無線ネットワークセキュリティに関する第１回ＡＣＭ会議（ＷｉＳｅｃ‘０８）の予稿集における、ＨａｎｃｋｅとＫｕｈｎによる“Ａｔｔａｃｋｓ ｏｎ Ｔｉｍｅ－ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｂｏｕｎｄｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌｓ”に説明されているように、早期検出及び後期コミット攻撃を受ける可能性がある。無変調キャリアトーン交換によって距離を測定するＲＦデバイスは、参照により本明細書に組み込まれる、ＩＡＣＲ Ｃｒｙｐｔｏｌｏｇｙ ｅＰｒｉｎｔ Ａｒｃｈｉｖｅ ２０１６のＯｌａｆｓｄｏｔｔｅｒ、Ｒａｎｇａｎａｔｈａｎ、及びＣａｐｋｕｎによる“Ｏｎ ｔｈｅ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｏｆ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐｈａｓｅ－ｂａｓｅｄ Ｒａｎｇｉｎｇ”に説明される信号遅延ロールオーバー攻撃を受ける可能性がある。
従来のＰＥＰＳシステムは、キーレスエントリーと車両の始動を可能にするが、従来のＰＥＰＳシステムは、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を受けやすい可能性がある。レンジエクステンダータイプの中継局攻撃は、キーフォブ（又は他のスマートポータブルネットワークデバイス）と車両の間の信号を検出し、増幅し、及び中継するために、攻撃者が中継デバイスを使用することを指し、その結果、車両のアクセスモジュールは、あたかもキーフォブが車両に接近して、車両の近傍にいるかのように動作する。例えば、攻撃者が手で及び／又は中継デバイスで車両のドアハンドルに触れると、アクセスモジュールは、ＬＦウェイクアップ信号を生成し、送信する可能性がある。その結果、実際には中継デバイスが検出され、アクセスモジュールは、ＬＦウェイクアップ信号をキーフォブに送信するが、それは、中継デバイスで受信される。中継デバイスは、ＬＦウェイクアップ信号を受信し、増幅し、そして、実際のキーフォブに転送（又は再ブロードキャスト）する。キーフォブは、例えば、住宅内に置かれており、一方、車両は、住宅の外又は正面に駐車されている場合がある。キーフォブは、増幅されたウェイクアップ信号を受信し、レスポンス信号を生成し、及び／又はＲＦリンク上で通信を開始する可能性がある。レスポンス信号及び／又はＲＦ通信信号は増幅され、車両のアンテナとキーフォブの1つ以上のアンテナの間で中継される。これは、中継デバイスを介して行なわれ得る。その結果、中継デバイスは、アクセスモジュールによってキーフォブであると見なされ、アクセスモジュールを“だまして”、あたかもキーフォブが中継デバイスの位置にいるかのように動作させ、それは、アクセスモジュールに車両の内部への不正なアクセスを提供させる。
加えて、現在のＰＥＰＳシステムのアンテナシステムは、以下でさらに説明するように、ＰＥＰＳシステムがキーフォブと車両との間の距離を正確に推定し、車両に対するキーフォブの位置を正確に推定することを妨げる可能性がある。距離と位置は、飛行時間測定に基づいて決定され得る。飛行時間と、対応する受信信号強度が測定される。最大の大きさを持つ受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）は、通常、キーフォブと車両との間の直接の、又は最短の距離に対応する。最大のＲＳＳＩに関連付けられた飛行時間測定値は、キーフォブと車両との間の距離を計算するために使用される。
本明細書で説明される例は、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を防止するために、ＲＦ往復タイミング（ＲＴＴ）測定を使用する、ＬＦとＲＦの組み合わせＰＥＰＳキーフォブを含む。他の例は、ＰＥＰＳシステムにおいて、ＲＴＴ測定、キャリア位相ベースの測距、及び、ＲＴＴ測定とキャリア位相ベースの測距の組み合わせを含む。それらの例は、以下でさらに説明される、他の多くの特徴も明らかにする。
図１は、アンテナの交差偏波が、キーフォブの第１のＲＦアンテナと車両の第２のＲＦアンテナとの間の不正確な距離決定を引き起こす可能性があるときの一例を示している。第１のＲＦアンテナが第２のＲＦアンテナと交差偏波されるように、キーフォブの第１のＲＦアンテナが車両の第２のＲＦアンテナに対して配置された場合、決定される距離は、ダイレクト経路よりもむしろバウンス経路に対応する。アンテナは、例えば、アンテナの偏波が互いに垂直であるとき、交差偏波される。この一例が図１に示されている。
図１は、物体１０とそれぞれのＲＦアンテナの偏波軸１２、１４を示している。アンテナは直線偏波アンテナである。第１のＲＦアンテナは、第１の偏波軸１２を有し、車両内にある。第２のＲＦアンテナは、第２の偏波軸１４を有し、キーフォブ内にある。第１のＲＦアンテナ、第２のＲＦアンテナ、及び物体１０の相対的な位置によって、アンテナから送信されるＲＦ信号１６は、物体１０に当たって跳ね返ることがある。バウンス経路に対応する信号エネルギー（又は電圧）は、アンテナ間のダイレクト経路１８に対応する信号エネルギー（又は電圧）よりも大きい。これは、ＲＦアンテナの交差偏波によるものである。最大の信号エネルギー又は電圧を有する信号経路に基づいてアンテナ間の距離を決定するアクセスモジュールは、アンテナ間の距離を、ダイレクト経路１８の長さではなく、バウンス経路１６の長さであると誤って決定する可能性がある。
同一偏波アンテナ配置でヌルが揃うと、バウンス経路を使用することにもなる。これは、第１及び第２のＲＦアンテナが同じ方向に向いている場合に発生する。アンテナは、線がアンテナを通じて長手方向に伸びるように配置される可能性がある。これは、図９－１０でさらに説明される。
本明細書で説明される例は、車両のＲＦアンテナとポータブルアクセスデバイス（例えば、キーフォブ、携帯電話、ウェアラブルデバイスなど）のＲＦアンテナとの間のＲＦ信号伝送のための偏波ダイバーシティを含む。加えて、これらの例は、疑似ランダム双方向データ交換を含む。偏波ダイバーシティは、いつの時点においても、少なくとも1つの送信アンテナが、少なくとも１つの受信アンテナの偏波軸と交差偏波されず、やや同一偏波で、コリニアヌルのない同一偏波となる少なくとも１つの偏波軸を有することを保証するために提供される。本明細書で使用される、「いつの時点においても」というフレーズは、対応するデバイスが互いに通信している間、常に、及び／又は、１つ以上の信号がデバイス間で送信されている間、及び、１つ以上の信号が１つ以上のデバイスによって受信されている間、常に、であることを意味する。これは、正確な距離の決定を可能にすることに加えて、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を防ぐのにも役立つ。以下に説明する疑似ランダム双方向データ交換も、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃の防止に役立つ。
次に、例示的な実施形態を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
図２は、ＰＥＰＳシステム及びＰＡＫシステムとして機能する車両アクセスシステム２８を示す。車両アクセスシステム２８は、車両３０を含み、キーフォブ３２、携帯電話３４、及び／又はウェアラブルデバイス、ラップトップコンピュータ、又は他のポータブルネットワークデバイスなどの他のポータブルアクセスデバイスを含み得る。ポータブルアクセスデバイスは、例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブル電子デバイス、キーフォブ、タブレットデバイス、又は車両３０のユーザに関連する他のデバイスなどのブルーツゥース（登録商標）対応の通信デバイスであり得る。ユーザは、車両３０の所有者、運転者、又は同乗者、及び／又は車両３０のための整備士であっても良い。
車両３０は、アクセスモジュール３６、ＬＦアンテナモジュール３８、及び、ＲＦアンテナモジュール４０を含む。アクセスモジュール３６は、ＬＦアンテナモジュール３８を介してＬＦ信号をポータブルネットワークデバイスに無線で送信することができ、ＲＦアンテナモジュール４０を介してポータブルアクセスデバイスと無線通信することができる。ＲＦアンテナモジュール４０は、ポータブルネットワークデバイスのアンテナとＲＦアンテナモジュール４０のアンテナのそれぞれの間に偏波ダイバーシティを提供する。以下でさらに説明する偏波ダイバーシティは、ポータブルネットワークデバイス及び車両３０での偏波軸の最小数、組み合わせ、及び配置を提供し、いつの時点においても、少なくとも１つの送信アンテナが、少なくとも１つの受信アンテナの偏波軸と交差偏波されない少なくとも１つの偏波軸を有することを保証する。言い換えれば、いつの時点においても、車両の少なくとも１つのＲＦアンテナは、各ポータブルアクセスデバイスの少なくとも１つのＲＦアンテナの偏波軸と交差偏波されない少なくとも１つの偏波軸を有する。特定の数のＬＦアンテナモジュール及びＲＦアンテナモジュールが示されているが、それぞれ、任意の数を利用することができる。
アクセスモジュール３６は、無線で及び／又は車両インターフェース４５を介して、ＬＦアンテナモジュール３８及びＲＦアンテナモジュール４０と通信することができる。一例として、車両インターフェース４５は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス、より低いデータレート通信のためのローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）、クロック拡張周辺インターフェース（ＣＸＰＩ）バス、及び／又は１つ以上の他の車両インターフェースを含むことができる。
ＬＦアンテナモジュール３８は、車両の様々な場所にあり、低周波信号（例えば、１２５ｋＨｚ信号）を送信することができる。ＬＦアンテナモジュールの各々は、ＬＦアンテナを含み、制御モジュール及び／又はＬＦ信号送信のための他の回路を含むことができる。ＲＦアンテナモジュール４０も、車両の様々な場所に配置され、ＢＬＥ通信プロトコルに従うブルーツゥースローエナジー（ＢＬＥ）信号などのＲＦ信号を送信することができる。あるいは、ＲＦアンテナモジュール４０は、ワイファイ（Ｗｉ－Ｆｉ）などの他の無線通信プロトコルに従って通信しても良い。アンテナの例が図１１（図１１Ａと１１Ｂをまとめて指し示す）に示されている。
一実施形態において、車両に対する信号カバレッジを向上し、送信及び受信特性を改善するために、ＲＦアンテナモジュール４０は、車両３０のルーフ４６に配置される。一例として、ＲＦアンテナモジュール４０の各々は、ＲＦアンテナのペアと、１つの直線偏波アンテナと、１つの円偏波アンテナとを含むことができる。ＲＦアンテナモジュールの数及び位置は、車両３０のサイズ及び形状に基づいて事前に選択することができる。一実施形態では、２つのＲＦアンテナモジュールが含まれ、対応する電界が互いに重なり合い、車両の外周を越えて車両の周囲に３６０°のパターンで広がるように、図２に示される如く互いに離間される。電界は、破線の円４８によって表される、図１に示されるように結果として生じる電界を提供する。破線の円は、“長方形のような”全体的な形状を提供する。大型車両では、形状をより“長方形のような”ものにするために、より多くのアンテナモジュール４０が追加されても良い。小型車両では、１つだけのＲＦアンテナモジュール４０が含まれても良い。
異なる数のアンテナ偏波を持つ異なる数のアンテナが利用されても良い。図６５－６７は、他のいくつかの例示的なアンテナの実施例を示している。図６５－６７は、より少ないアンテナ及びアンテナ偏波を含み、それらは、周波数及び／又はＲＦチャネルの多様なセットが、距離及び／又は車両の金属からの反射を測定又は限度を定めるために使用される場合に、距離を測定又は限度を定めるために使用される。これは、仮想偏波ダイバーシティを創成するためになされる。アンテナシステムは、交差偏波及び／又はヌルの位置合わせに起因する、ある程度の誤った測定を許容することができる。図６５－６７において、７１００Ａ－Ｊはアンテナ軸アセンブリを指し、７１００Ａ－７１００Ｉは２つの偏波軸を持つアンテナ軸アセンブリを指し、７１００Ｊは1つの偏波軸を持つアンテナ軸アセンブリを指す。数値指定子７１０１Ａ－７１０１Ｉ及び７１０２Ａ－７１０２Ｉは、２つの偏波アンテナ軸アセンブリの偏波アンテナ軸を指す。数値指定子７１０１Ｊは、７１００Ｊの単一の偏波軸を指す。数値指定子７１０３ＡＢ、７１０３ＣＤ、７１０３ＥＦ、７１０３ＧＨ、及び７１０３ＪＩは、アンテナアセンブリのペア間のＲＦ経路を指す。アンテナ軸間には多くのＲＦ経路が存在し、リンクマージンが大きいもの、小さいもの、位相回転時間遅延が大きいもの、小さいものがある。本明細書で開示、説明、及び／又は参照される様々な往復タイミング及び無変調キャリアトーン交換測距アルゴリズムは、最短ではないかもしれない、リンクマージンが最も高い経路と比較して、リンクマージンが何デシベル（ｄＢ）か上下する、より短い経路を見つけ出し、又は測定する能力を有する。より多くの周波数（又はチャネル）で、より多くの往復タイミング又はトーン交換の測定が行なわれるほど、及び、数学的に複雑で時間のかかるアルゴリズムであればあるほど、見出されたより短い間接的な経路のリンクマージンはより小さくなる可能性がある。
追加のアンテナ軸は、アンテナ軸アセンブリ間のＲＦ経路に偏波ダイバーシティを提供し、それは、経路ダイバーシティを提供する。数値指定子７２００は、ギガヘルツ又はマルチギガヘルツの範囲のＲＦ電波のための、開いた３面の金属製の箱及び／又は車体の簡略化された表現を指す。数値指定子７２０１は、ギガヘルツ又はマルチギガヘルツの範囲のＲＦ電波のための、金属板及び／又は箱への蓋、及び／又は車両の屋根の簡略化された表現を指す。図６６、６７はまた、上下を逆にして見ることもでき、そこでは、７２００が車両の屋根の開いた凹形状を簡略化して表現したものであり、７２０１が車両の床を簡略化して表現したものである。
７１００Ａと７１００Ｂとの間の、ＲＦ経路７１０１ＡＢに沿ったＲＦ接続は、アンテナ軸アセンブリ間のアンテナ軸の両方のペアが同一偏波であるため、強い。同一偏波ゾーンが広く、９０°からほぼ５°の回転で、リンクマージンの中央値からリンクマージンがおよそ６ｄＢ高くなるときでさえ、２軸アンテナの任意の向きのペアとして、この状態は稀である。これは、任意の向きのアンテナ軸アセンブリペアをこの設定に操作するには３つの角度の回転が必要であり、アンテナ軸は９０度ごとに対称であるためであり、その設定は、およそ（５／９０）＊（５／９０）＊（５／９０）、つまり１．７１Ｅ－４の時間部分で任意に発生する。７１００Ｃと７１００Ｄとの間の、ＲＦ経路７１０１ＣＤに沿ったＲＦ接続は、７１０１ＡＢほど強くはないが、同一偏波又は交差偏波されるアンテナ経路が無く、ヌルが揃えられていないため、良好である。７１００Ｅと７１００Ｆとの間の、ＲＦ経路７１０１ＥＦに沿ったＲＦ接続は、個々のアンテナ軸の間の各アンテナ経路が、交差偏波されるか、少なくとも１つのアンテナのヌルを含むため、弱くなる。繰り返しとなるが、一対の任意の向きのアンテナ軸ペアをこの設定に操作するには３つの角度の回転が必要であるため、この状態は稀である。さらに、例えば、リンクマージンが２０ｄＢ又はｐｏｗ２ｄｂ（ｓｉｎ（ｐｉ＊５／１８０）∧２）ダウンする、例えば、５°の交差偏波及びヌルが揃うゾーンを持つ、２軸アンテナペアの任意の向きのアンテナペアとして、任意の向きのアンテナペアをこの設定に操作するには３つの角度の回転が必要であり、アンテナ軸は９０度ごとに対称であるので、その設定は、およそ（５／９０）＊（５／９０）＊（５／９０）、つまり１．７１Ｅ－４の時間部分で任意に発生する。
図７－８を見ると、一方のサイドにほぼ直交する３つの偏波軸と、他方のサイドにほぼ直交する２つの偏波軸とがあると、交差偏波されながらヌルを揃えることができないことは明らかである。一方のサイドにほぼ直交する３つの偏波軸と、他方のサイドに１つの偏波軸とがあると、ヌルは２つの回転を介して揃えられ、任意に発生させられ得る。
概して、接続の各サイドのアンテナ軸が多いほど、リンクマージンの低いダイレクト経路が発生する可能性は低くなる。往復タイミング測距及び無変調キャリアトーン交換測距は、反射経路と比較してダイレクト経路のリンクマージンをより大きく、ダイレクト経路を測定する傾向があるため、リンクマージンが低いダイレクト経路の可能性を防止又は低減することは有益である。逆に、ダイレクト経路のリンクマージンが反射経路に比べて低くなるほど、測距技術は反射経路に沿った距離を測定する可能性が高くなる。
図６６において、金属製の箱のサイズが、測定する距離の決定範囲に対して適度な大きさであり、金属製の箱内の様々な反射経路に基づいて距離の変動が測定され、測距接続の一方の側が金属製の箱内に配置されている場合、少数のダイレクト経路を計画することで、妥当な測定値を得るために必要な偏波軸の数を減らすことができる。７１００Ｇのアンテナ軸の1つが、ヌルが７１００Ｈに向かう最も強い及び／又は最も短い反射経路に沿って方向付けられるように、配向されている場合、７１００Ｇの他のアンテナ軸は、アンテナ軸７１０１Ｈ又は７１０２Ｈの1つに強いリンクマージンを持つバウンス経路を見つける。これは、ＢＬＥデータリンク内の３７のデータチャネルなどの、複数のチャネルに渡って平均化される場合に特に当てはまる。チャネルとアンテナ軸経路の組み合わせの一部は、マルチパスが原因で急速にフェードする可能性があるが、大部分ではない。アンテナ軸ペア７１００Ｇの任意の向きで、アンテナ軸ペア７１００Ｈでのリンクマージンはほぼ同じであり、７１０３ＩＪの反射経路に沿って測定される距離はほぼ同じとなる。反射経路７１０３ＧＨが、ルーフ７２０１又は７２００の側壁でどのように跳ね返るかは変化するが、全体的な経路の変動は、７２００と７２０１のコンポーネントのサイズ及び位置によって制限される。この経路変動の制限は、７１００Ｇが、ダイレクト経路が存在する高さまで上昇させられると変化し、それは、経路７１０３ＧＨから反射を取り除くことによって、測定される距離を短くする。反射経路又はより短いダイレクト経路に沿って７１００Ｇと７１００Ｈとの間で測定される範囲は、ポータブルデバイスの一部であり得る７１００Ｇが、７１００Ｈの距離閾値内にいることを示す比較境界を設定する。７１００Ｈは、ＰＥＰＳモジュール２１１又はＰＡＫＭモジュール２１２の一部であっても良い。一対の７１００モジュール間のこれらの距離範囲測定が行われ、境界よりも小さいことが比較されても良い。測定値、距離、及び／又は比較の結果は、ポータブルアクセスデバイス４００がアプローチゾーン、ロック解除ゾーン、及び／又は車両の可動化ゾーン内にあることを示すために、ソフトウェア決定ツリーにおける「ｉｆ－ｔｈｅｎ－ｅｌｓｅ」比較の一部として使用されても良い。
図６７は、アンテナ軸アセンブリ７１００Ｊが、単一の偏波アンテナ軸７１０１Ｊを含むことを除いて、図６６と同様である。一実施形態において、アンテナ軸アセンブリ７１００Ｊは、単一の偏波アンテナ軸のみを含む。ヌルが７１００Ｈに向かう最も強い及び／又は最も短い反射経路に沿って方向付けられるように、７１０１Ｊを配向することが可能である。この場合、往復タイミング及び無変調キャリアトーン交換技術は、ボックス７２００から離れ、ボックスに向かって跳ね返る経路（図示せず）に沿った距離を測定する傾向がある。任意の向きのアンテナペアをこの設定に操作するには２つの角度の回転が必要であり、アンテナは９０度ごとに対称であるので、例えば、リンクマージンが２０ｄＢ又はｐｏｗ２ｄｂ（ｓｉｎ（ｐｉ＊５／１８０）∧２）ダウンする、例えば、５°の幅のヌルが揃うゾーンを持つと、任意の向きのアンテナ軸をこの配向に向けるには２つの回転が必要となる。この配向は、およそ（５／９０）＊（５／９０）、つまり３Ｅ－３の時間部分で任意に発生する。遠くの物体で反射される、より高い電力の経路のために、大きく異なる間接経路が測定される時間の増加部分以外で、一対の７１００モジュール間の距離範囲測定を行い、その測定値を境界よりも小さいと比較するために、この設定が使用され得る。測定値、距離、及び／又は比較の結果は、ポータブルアクセスデバイス４００がアプローチゾーン、ロック解除ゾーン、及び／又は車両の可動化ゾーン内にあることを示すために、１つ以上の「ｉｆ－ｔｈｅｎ－ｅｌｓｅ」比較及びソフトウェア決定ツリーの一部として使用されても良い。
アンテナの異なる偏波が使用されて、偏波ダイバーシティを創成することができる。複数の偏波アンテナ（又はアンテナ軸）が、偏波ダイバーシティを創成する。直線軸と別の直線軸、直線軸と円偏波アンテナを含む２つの直線軸、あるいは、３つの独立した直線軸（直線偏波アンテナ）がすべて可能である。仮想偏波ダイバーシティを創成するための金属が近くにある場合は、特にそうである。
７１０１Ｈ又は７１０１Ｊアンテナ軸ペアは、これらの仮想アンテナ軸アレイ効果を実現するために、車体である金属製の箱の低い位置、又は車両のルーフである金属製の箱の高い位置に配置されても良い。
図３は、図１の車両１０８の一例である車両２００を示している。車両２００は、車両制御モジュール２０４、インフォテインメントモジュール２０６、及び他の制御モジュール２０８（例えば、ボディ制御モジュール）を含む、ＰＡＫシステム２０２を含む。モジュール２０４、２０６、２０８は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス２０９及び／又は他の車両インターフェース（例えば、図２の車両インターフェース４５）を介して互いに通信することができる。車両制御モジュール２０４は、車両システムの動作を制御することができる。車両制御モジュール２０４は、ＰＥＰＳモジュール２１１、ＰＡＫモジュール２１２、及びパラメータ調整モジュール２１３、並びに図４に示される他のモジュールを含むことができる。車両制御モジュール２０４は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及び／又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み得る、メモリ２１８のような非一時的コンピュータ可読媒体に格納される命令を実行するように構成された１つ以上のプロセッサも含むことができる。
ＰＥＰＳモジュール２１１は、ＰＥＰＳ動作を実行して、車両の内部へのアクセスを提供するとともに、車両の始動及び／又は操作を許可することができる。ＰＡＫモジュール２１２は、ＰＥＰＳモジュール２１１と連携して動作し、本明細書で説明されるＰＡＫ動作を実行する。ＰＥＰＳモジュール２１１は、ＰＡＫモジュール２１２を含んでも良いし、又は、モジュール２１１、２１２は、単一のモジュールとして実現されても良い。パラメータ調整モジュール２１３は、車両２００のパラメータを調整するために使用され得る。
ＰＡＫシステム２０２は、さらに、メモリ２１８、ディスプレイ２２０、オーディオシステム２２１、及び、ＬＦアンテナモジュール３８及びＲＦアンテナモジュール４０を含む１つ以上のトランシーバ２２２を含むことができる。ＲＦアンテナモジュール４０は、ＲＦ回路２２３を含むか、及び／又はＲＦ回路２２３に接続されることができる。ＰＡＫシステム２０２は、さらに、テレマティクスモジュール２２５、センサ２２６、及び、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機２２８を含むナビゲーションシステム２２７を含むことができる。ＲＦ回路２２３は、２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）でブルーツゥース（登録商標）信号を送信するモバイルデバイス（例えば、図１のモバイルデバイス１０２）と通信するために使用され得る。ＲＦ回路２２３は、ＲＦ信号を送受信するためのＢＬＥ無線機、送信機、受信機などを含むことができる。
１つ以上のトランシーバ２２２は、ＲＦ回路２２３を含むＲＦトランシーバを含み、ＲＦアンテナモジュール４０によって送受信されるタイムスタンプ付きデータを検査するためのコードを有するアクセスアプリケーションを実行する。アクセスアプリケーションは、例えば、ＲＦアンテナモジュールが正しい時間に正しいデータを受信したかどうかを確認することができる。アクセスアプリケーションは、メモリ２１８に格納され、ＰＥＰＳモジュール２１１及び／又はＰＡＫモジュール２１２によって実行され得る。アクセスアプリケーションの他の動作例は、以下でさらに説明される。
アクセスアプリケーションは、チャネルマップ、アクセス識別子、次のチャネル、及び次のチャネルの時間を提供するように構成されたブルーツゥース（登録商標）プロトコルスタックを実装することができる。アクセスアプリケーションは、ＲＦアンテナモジュール４０を介して送受信される信号のタイムスタンプのためのタイミング信号を出力するように構成される。アクセスアプリケーションは、チャネルマップ情報及びタイミング情報を取得し、この情報を車両内の他のモジュールと共有することができる。
テレマティクスモジュール２２５は、セルタワーステーションを介してサーバーと通信することができる。これには、証明書、ライセンス情報、及び／又はグローバルクロックタイミング情報を含むタイミング情報の転送が含まれ得る。テレマティクスモジュール２２５は、車両２００に関する位置情報及び／又は位置情報の誤差を生成するように構成される。テレマティクスモジュール２２５は、ナビゲーションシステム２２７によって実装されてもよい。
センサ２２６は、ＰＥＰＳ及びＰＡＫ動作に使用されるセンサ、カメラ、物体検出センサ、温度センサ、加速度計、車速センサ、及び／又は他のセンサを含むことができる。センサ２２６は、ポータブルアクセスデバイスをウェイクアップさせるプロセスを開始するために、例えば、人がドアハンドルに触れていることを検出するためのタッチセンサを含むことができる。センサ２２６は、ＬＦ及びＲＦアンテナ回路と通信することができるボディ制御モジュール、及び／又は本明細書に開示されるモジュールなどの他の制御モジュール２０８に接続されても良い。ＧＰＳ受信機２２８は、車両の速度及び／又は車両の方向（すなわち、進行方向）及び／又はグローバルクロックタイミング情報を提供することができる。
メモリ２１８は、センサデータ及び／又はパラメータ２３０、証明書２３２、接続情報２３４、タイミング情報２３６、トークン２３７、キー２３８、及びアプリケーション２３９を格納することができる。アプリケーション２３９は、モジュール３８、４０、２０４、２０６、２０８、２１０、２１１、２１２、２２３及び／又はトランシーバ２２２によって実行されるアプリケーションを含むことができる。一例として、アプリケーションは、トランシーバ２２２及びモジュール２１０、２１１、及び／又は２１２によって実行される、アクセスアプリケーション、ＰＥＰＳアプリケーション、及び／又はＰＡＫアプリケーションを含むことができる。メモリ２１８と車両制御モジュール２０４とは別個のデバイスとして示されているが、メモリ２１８と車両制御モジュール２０４とは単一のデバイスとして実現されても良い。単一のデバイスは、図２に示される１つ以上の他のデバイスを含むことができる。
車両制御モジュール２０４は、モジュール２０４、２０６、２０８、２１０、２１１、２１２、２１３によって設定されたパラメータに従って、エンジン２４０、コンバータ／ジェネレータ２４２、トランスミッション２４４、ウィンドウ／ドアシステム２５０、照明システム２５２、座席システム２５４、ミラーシステム２５６、ブレーキシステム２５８、電動モータ２６０、及び／又は、ステアリングシステム２６２の動作を制御することができる。車両制御モジュール２０４は、ＰＥＰＳ及び／又はＰＡＫ動作を実行することができ、それは、いくつかのパラメータを設定することを含み得る。ＰＥＰＳ及びＰＡＫ動作は、センサ２２６及び／又はトランシーバ２２２から受信された信号に基づくことができる。車両制御モジュール２０４は、エンジン２４０、コンバータ／ジェネレータ２４２、トランスミッション２４４、ウィンドウ／ドアシステム２５０、照明システム２５２、座席システム２５４、ミラーシステム２５６、ブレーキシステム２５８、電動モータ２６０、及び／又はステアリングシステム２６２などに提供され得る電源２６４から電力を受けても良い。いくつかのＰＥＰＳ及びＰＡＫ動作は、ウィンドウ／ドアシステム２５０のドアのロック解除、エンジン２４０の燃料及び点火を可能とすること、電動モータ２６０の始動、システム２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６２のいずれかに電力を供給すること、及び／又は、本明細書でさらに説明される他の動作を実行することを含むことができる。
エンジン２４０、コンバータ／ジェネレータ２４２、トランスミッション２４４、ウィンドウ／ドアシステム２５０、照明システム２５２、座席システム２５４、ミラーシステム２５６、ブレーキシステム２５８、電動モータ２６０、及び／又はステアリングシステム２６２は、車両制御モジュール２０４によって制御されるアクチュエータを含み、例えば、燃料、点火、空気流、ステアリングホイール角度、スロットル位置、ペダル位置、ドアロック、ウィンドウ位置、シート角度などを調整することができる。この制御は、センサ２２６の出力、ナビゲーションシステム２２７、ＧＰＳ２２８、並びにメモリ２１８に格納された上記のデータ及び情報に基づくことができる。
図４は、アクセスモジュール２１０を示す。アクセスモジュール２１０は、ＰＥＰＳモジュール２１１、ＰＡＫモジュール２１２、パラメータ調整モジュール２１３を含み、さらに、リンク認証モジュール３００、接続情報配信モジュール３０２、タイミング制御モジュール３０４、センサ処理・位置特定モジュール３０６、データ管理モジュール３０８、及びセキュリティフィルタリングモジュール３１０を含むことができる。ＰＡＫモジュール２１２は、ローカルクロック時間を維持するＲＴＣ３１２を含むことができる。
リンク認証モジュール３００は、図２のポータブルアクセスデバイスを認証し、安全な通信リンクを確立することができる。例えば、リンク認証モジュール３００は、ポータブルアクセスデバイスを認証するために、チャレンジレスポンス認証又は他の暗号検証アルゴリズムを実行するように構成することができる。
接続情報配信モジュール３０２は、図３のセンサ２２６のいくつかと通信し、センサが安全な通信リンクを見つけて、追跡又は傍受するために必要な通信情報をセンサに提供するように構成される。これは、一旦、センサが、トランシーバ２２２の１つに含まれ得るか又は実装され得る、通信ゲートウェイと同期されると、起こり得る。一例として、車両２００及び／又はＰＡＫシステム２０２は、モバイルデバイスを検出し、監視するために、車両２００の任意の場所に配置される任意の数のセンサを含むことができる。接続情報配信モジュール３０２は、通信リンクの通信チャネル及びチャネル切り替えパラメータに対応する情報を取得し、その情報をセンサ２２６に送信するように構成される。センサ２２６が車両インターフェース４５を介して接続情報配信モジュール３０２から情報を受信し、センサ２２６が通信ゲートウェイと同期されることに応じて、センサ２２６は通信リンクを突き止めて、追跡又は傍受することができる。
タイミング制御モジュール３０４は、ＰＡＫモジュール２１２によって統御されていない場合、ＲＴＣ及び／又は現在保存されている日付を維持する、現在のタイミング情報をセンサに発信する、着信及び発信メッセージ、要求、信号、証明書、及び／又はその他のアイテムのタイムスタンプを生成する、往復時間を計算する、などを行うことができる。往復時間は、要求が生成及び／又は送信されたときと、要求への応答が受信されたときとの間の長さを指す場合がある。タイミング制御モジュール３０４は、リンク認証モジュール３００がチャレンジレスポンス認証を実行するときに、通信リンクに対応するタイミング情報を取得することができる。タイミング制御モジュール３０２はまた、車両インターフェース２０９を介してセンサ２２６にタイミング情報を提供するように構成される。
リンク認証が確立された後、データ管理モジュール３０８は、テレマティクスモジュール２２５から車両１０８の現在の位置を収集し、その位置をポータブルアクセスデバイスと共有する。ポータブルアクセスデバイスは、任意だが、ＧＰＳモジュールと、実行時に、ポータブルアクセスデバイスの推定された相対位置を車両１０８と比較するアプリケーションソフトウェアとを含む。車両１０８に対するポータブルアクセスデバイスの推定位置に基づいて、ポータブルアクセスデバイスは、トランシーバ２２２の１つに、特定のアクションを実行するように車両に要求する信号を送信することができる。一例として、データ管理層３０８は、任意のモジュールによって取得された車両情報（例えば、テレマティクスモジュール２２５によって取得された位置情報）を取得し、その車両情報をポータブルアクセスデバイスに送信するように構成される。
セキュリティフィルタリングモジュール３１０は、物理層及びプロトコルの違反を検出し、それに応じて、センサ処理・位置特定モジュール３０６に情報を提供する前に、データをフィルタリングする。セキュリティフィルタリングモジュール３１０は、センサ処理・位置特定モジュール３０６がデータを破棄し、ＰＥＰＳモジュール２１１に警告することができるように、注入されたデータにフラグを立てる。センサ処理・位置特定モジュール３０６からのデータは、ＰＥＰＳモジュール２１１に渡され、それにより、ＰＥＰＳモジュール２１１は、機能にアクセスするユーザの意図を検出し、モバイルデバイス１０２の位置を、車両のドア又はトランクのロック解除及び／又は車両の始動など、特定の車両機能を許可する位置のセットと比較するために、センサからの車両状態情報を読み取るように構成される。
図５は、ＲＦアンテナモジュール４０の機能ブロック図であり、これは、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ３５２に接続された制御モジュール３５０を含む。多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ３５２は、直線偏波アンテナ、他の直線偏波アンテナ、及び／又は円偏波アンテナ（例えば、右側の円偏波アンテナ又は左側の円偏波アンテナ）を含み得る。多軸偏波ＲＦアンテナの例が図１１に示されている。制御モジュール３５０は、ＢＬＥ通信チップセットを含むか、又はその一部であり得る。あるいは、制御モジュール３５０は、Ｗｉ－Ｆｉ又はＷｉ－Ｆｉダイレクト通信チップセットを含むか、又はその一部であり得る。多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ３５２は、ＲＦアンテナモジュール４０の一部として含まれても良いし、又は制御モジュール３５０から離れて配置されても良い。制御モジュール３５０の動作のいくつか又はすべては、図３のモジュール２０４、２１０、２１１、２１２のうちの１つ以上によって実施されても良い。
制御モジュール３５０（又は、図３のモジュール２０４、２１０、２１１、２１２のうちの１つ以上）は、ポータブルアクセスデバイス（例えば、図２のポータブルアクセスデバイス３２、３４のうちの１つ）と安全な通信接続を確立することができる。例えば、制御モジュール３５０は、ＢＬＥ通信プロトコルを使用して安全な通信接続を確立することができ、これは、送信及び／又は受信タイミングと同期情報を含むことができる。タイミングと同期情報は、次の通信接続イベントのタイミング、通信接続イベント間のタイミング間隔、次の通信接続イベントの通信チャネル、チャネルマップ、チャネルホップ間隔又はオフセット、通信遅延情報、通信ジッター情報などのような、安全な通信接続に向けられた情報を含むことができる。制御モジュール３５０は、ポータブルアクセスデバイスによって車両制御モジュール２０４に送信されたパケットを検出（又は、「傍受」）し、ポータブルアクセスデバイスから受信した信号の信号情報を測定することができる。チャネルホップ間隔又はオフセットを使用して、後続の通信接続イベントのチャネルを計算することができる。
制御モジュール３５０は、ポータブルアクセスデバイスから受信した信号の受信信号強度を測定し、対応するＲＳＳＩ値を生成することができる。追加的又は代替的に、制御モジュール３５０は、到達角度、到達時間、到達時間差などのような、ポータブルアクセスデバイスから受信した信号の他の測定を行うことができる。そして、制御モジュール３５０は、測定された情報を車両制御モジュール２０４に送信することができ、車両制御モジュール２０４は、測定された情報に基づいて、車両３０に対するポータブルアクセスデバイスの位置及び／又は距離を決定することができる。位置及び距離の決定は、１つ以上の他のＲＦアンテナモジュール及び／又は他のセンサから受信した同様の情報に基づくことができる。
一例として、車両制御モジュール２０４は、例えば、ＲＦアンテナモジュール４０によってポータブルアクセスデバイスから受信した信号に対応するＲＳＳＩ値のパターンに基づいて、ポータブルアクセスデバイスの位置を決定することができる。強い（又は、高い）ＲＳＳＩ値は、ポータブルアクセスデバイスが車両３０に近いことを示し、弱い（又は、低い）ＲＳＳＩ値は、ポータブルアクセスデバイスが車両３０から遠いことを示す。ＲＳＳＩ値を分析することによって、制御モジュール２０４は、車両３０に対するポータブルアクセスデバイスの位置及び／又は距離を決定することができる。追加的又は代替的に、ポータブルアクセスデバイスと制御モジュール２０４との間で送信される信号の到達角度、出発角度、往復タイミング、無変調キャリアトーン交換、又は到達時間差の測定値も、ポータブルアクセスデバイスの位置を決定するために、制御モジュール２０４又はポータブルアクセスデバイスによって使用されても良い。追加的又は代替的に、ＲＦアンテナモジュール４０が、測定された情報に基づいてポータブルアクセスデバイスの位置及び／又は距離を決定し、その位置又は距離を制御モジュール２０４に通信しても良い。
車両３０に対するポータブルアクセスデバイスの決定された位置又は距離に基づいて、図３のモジュール２１１、２１２は、車両３０のドアのロック解除、車両３０のトランクのロック解除、車両３０の始動、及び／又は車両３０の始動を許可するなどの車両機能を許可及び／又は実行することができる。別の例として、ポータブルアクセスデバイスが車両３０から第１の所定の距離未満である場合、モジュール２１１、２１２は、車両３０の内灯又は外灯を点灯しても良い。ポータブルアクセスデバイスが車両３０から第２の所定の距離未満である場合、モジュール２１１、２１２は、車両３０のドア又はトランクのロックを解除してもよい。ポータブルアクセスデバイスが車両３０の内部に置かれている場合、モジュール２１１、２１２は、車両３０の始動を許可しても良い。
再び図５を参照すると、制御モジュール３５０は、物理層（ＰＨＹ）モジュール３５６、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）モジュール３５８、時間同期モジュール３６０、及びチャネルマップ再構成モジュール３６２を含むことができる。ＰＨＹモジュール３５６は、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ３５２を介してＢＬＥ信号を受信する。制御モジュール３５０は、受信したＢＬＥの物理層メッセージを監視し、例えば、チャネルマップ再構成モジュール３６２によって生成されるチャネルマップを使用して、受信信号強度を含む、対応する信号の物理的特性の測定値を取得することができる。制御モジュール３５０は、車両インターフェース４５を介して他のＲＦアンテナモジュールの制御モジュール及び／又はモジュール２０４、２１０、２１１、２１２と通信して、到達時間差、到達時間、到達角度、及び／又は他のタイミング情報を決定することができる。一実施形態では、制御モジュール３５０は、図３のＲＦ回路２２３の一部を含む。
時間同期モジュール３６０は、車両インターフェース４５での信号／メッセージの受信時間を正確に測定するように構成される。制御モジュール３５０は、チャネルマップ情報と受信時間及び／又は他のタイミング情報とに基づいて、特定の時間にＰＨＹモジュール３５６を特定のチャネルに同調させることができる。さらに、制御モジュールは、ブルーツゥース（登録商標）仕様バージョン５．１などのブルーツゥース（登録商標）物理層仕様に準拠する受信ＰＨＹメッセージ及びデータを監視することができる。データ、タイムスタンプ、及び測定された信号強度が、制御モジュール３５０によって、車両インターフェース４５を介して制御モジュール２０４に報告されても良い。
図６は、例示的なポータブルアクセスデバイス４００を示し、これは、図２のポータブルアクセスデバイス３２、３４のうちの１つの例である。ポータブルアクセスデバイス４００は、制御モジュール４０２、ユーザインターフェース４０４、メモリ４０６、センサ４０７、及びトランシーバ４０８を含むことができる。トランシーバ４０８は、ＭＡＣモジュール４１０、ＰＨＹモジュール４１２、及び複数の直線偏波アンテナ４１４を含むことができる。
制御モジュール４０２は、ＢＬＥ通信チップセットを含むか、又はその一部であっても良い。あるいは、制御モジュール４０２は、Ｗｉ－Ｆｉ又はＷｉ－Ｆｉダイレクト通信チップセットを含むか、又はその一部であっても良い。メモリ４０６は、制御モジュール４０２によって実行可能なアプリケーションコードを格納することができる。メモリ４０６は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及び／又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む非一時的なコンピュータ可読媒体であり得る。
制御モジュール４０２は、車両のモジュール２０４及び３５０と通信し、以下でさらに説明するように、認証及び他の動作を実行する。制御モジュール４０２は、１つ以上のセンサ４０７（例えば、全地球的衛星航法システム（例えば、ＧＰＳ）センサ、加速度計、及び／又は角速度センサ）から取得される位置及び／又は速度情報のような、ポータブルアクセスデバイス４００に関する情報を送信することができる。ユーザインターフェース４０４は、キーパッド、タッチスクリーン、音声起動インターフェース、及び／又は他のユーザインターフェースを含むことができる。
図７は、偏波ダイバーシティの例示的な配置を示す偏波軸図を示す。示された例において、車両内に配置された２つの３軸アンテナは、ポータブルアクセスデバイス（又は、モバイルアクセスネットワークデバイス）に配置された２軸アンテナと通信する。十分なアンテナ軸を用いる、このアンテナトポロジーは、３軸アンテナの1つと２軸アンテナとの間に交差偏波が存在する状況となることを防ぐことができる。また、十分なアンテナ軸を用いる、このシステムは、ヌルがダイレクト信号経路に存在しない（又は、向けられていない）、アンテナの少なくとも１つのペアが存在するように構成することができる。パケットの連続波（ＣＷ）トーン部分でのＲＳＳＩのヒューリスティック測定は、パケットの往復時間と位相遅延を測定しながら行うことができる。これは、複数の周波数にわたって繰り返され得る。これは、車両アクセスモジュール及び／又はポータブルアクセスデバイスで実現され得る。往復タイミング及び／又は無変調キャリアトーン交換が、測距を確実にするために使用され得る。ＲＳＳＩ及び周波数ごとの変化（又は、デルタ）位相が使用されても良い。
図８は、別の偏波ダイバーシティの例示的な配置を示す偏波軸図を示す。示された例において、車両内に配置された２つの単軸アンテナは、ポータブルアクセスデバイス（又は、モバイルアクセスネットワークデバイス）に配置された３軸アンテナと通信する。十分なアンテナ軸を用いる、このアンテナトポロジーも、単軸アンテナの１つと３軸アンテナとの間に交差偏波が存在する状況となることを防ぐことができる。また、十分なアンテナ軸を用いる、このシステムは、ヌルがダイレクト信号経路に存在しない（又は、向けられていない）、アンテナの少なくとも１つのペアが存在するように構成することができる。パケットの連続波（ＣＷ）トーン部分でのＲＳＳＩのヒューリスティック測定は、パケットの往復時間と位相遅延を測定しながら行うことができる。これは、複数の周波数にわたって繰り返され得る。これは、車両アクセスモジュール及び／又はポータブルアクセスデバイスで実現され得る。往復タイミングが、測距を確実にするために使用される。ＲＳＳＩ及び周波数ごとの変化（又は、デルタ）位相が使用されても良い。図７の例は、図８の例よりも適している可能性がある。これは、キーフォブなどの特定のポータブルアクセスデバイスに３軸アンテナを組み込むことが困難な場合があるためである。
図９は、直線アンテナの電界パターンとヌル９０６を示す電界図９００及び極座標プロット９０２を示す。直線アンテナは、垂直軸９０８に沿って配置される。直線アンテナは、“ドーナツ”型の放射パターンを持っている。ヌルが送信アンテナと受信アンテナとの間で一列に整列されると（ヌルが同一直線又はほぼ同一直線の同一偏波アンテナ）、送信信号のバウンス経路が測定される。本明細書に記載される例は、いつの時点においても、この状況が、少なくとも１つの送信アンテナと少なくとも１つの受信アンテナとの間に存在することを防ぐ。交差偏波及び／又は同一偏波となるアンテナの使用を防ぐために、任意の時点において、どの送信アンテナ及び受信アンテナを使用すべきかを決定するためのアルゴリズムが、本明細書に示される。適切なアンテナペアが選択されると、飛行時間測定が行われ、送信機と受信機の間、及び／又は車両とポータブルアクセスデバイスの間の距離を決定する。図１０は、直線偏波アンテナ１００２の電圧対電界図１０００を示す。
図１１Ａ－Ｂは、直線偏波アンテナ１１０２及び円偏波アンテナ１１０４を含む多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ１１００の一例の少なくとも一部を示す。アンテナ１１０２、１１０４は、一緒に配置されている。直線偏波アンテナ１１０２は、円偏波アンテナ１１０４の中心から軸方向外向きに円偏波アンテナ１１０４から離れるように直線的に伸びる。アンテナ１１０２、１１０４は、互いに９０°位相がずれて送信することができる。直線偏波アンテナ１１０２は、スリーブ１１１２内に延びる導電性要素（例えば、直線ワイヤ又は螺旋）１１１０を含むことができる。円偏波アンテナ１１０４は、リング状であり得る。
直線偏波アンテナ１１０２はモノポールアンテナである。スリーブ１１１２は、テフロンなどの誘電体材料で形成される。アンテナ１１０２、１１０４の両方は、ディスク形状の絶縁体（又は、アイソレータ）１１０６及びディスク形状の接地面１１０８と中心を同じくする。リング状の絶縁体１１０６は、接地面１１０８（又は、最下層）上に最上層として積み重ねられる。円偏波アンテナ１１０４は、絶縁体１１０６の内側凹部１１１４の内部において接地面１１０８上に配置される。絶縁体の内側凹部１１１４は、円偏波アンテナ１１０４と接地面１１０８との間に配置されている。
円偏波アンテナは２つの給電点１１２０、１１２２を有し、直線偏波アンテナ１１０２は単一の給電点１１２４を有する。ＲＦ信号は、給電点１１２０、１１２２、１１２４を介して送信及び／又は受信される。ＲＦ信号は、同軸ケーブルを介してアンテナ１１０２、１１０４とＲＦ回路１１１４との間で転送される。同軸ケーブルは、内側の導電線１１３０、１１３２、１１３４と外側の接地シールド（図示せず）を含む。接地シールドは、接地面１１０８に接続されている。導電線１１３０、１１３２、１１３４は、給電点１１２０、１１２２、１１２４に接続されている。
送信中、信号又は電圧は、別の導電性要素１１４０を介して導電性要素１１１０と接地面１１０８に接続される、給電点１１２４を介し、接地面１１０８と導電性要素１１１０との間に提供される。ＲＦ信号又は電圧は、接地面１１０８と円偏波アンテナ１１０４の給電点１１２０、１１２２との間にも印加される。給電点１１２０、１１２２は、アンテナ１１０４の面上に９０°オフセットして配置され、互いに９０°位相がずれている。９０°の幾何学的位相シフトと組み合わされた９０°の電気的位相シフトが、円偏波アンテナ１１０４に円偏波信号を放射させる。給電点１１２０、１１２２は、接地面１１０８から絶縁体１１０６を介して円偏波アンテナ１１０４に接続される。接地面１１０８の中心にある穴１１４２と円偏波アンテナ１１０４の中心にある穴１１４４は、直線偏波アンテナ１１０２が接地面１１０８に短絡することなく放射することを可能にするのに十分な大きさである。
アンテナ１１０２、１１０４は、導電性材料で形成され得る一方で、円形アイソレータ１１０６は、非導電性（又は電気絶縁性）材料で形成され得る。一実施形態では、直線偏波アンテナ１１０２は、まっすぐなワイヤとして実現することができ、スリーブ１１１２はポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）で形成され、導電性要素１１１０が銅で形成される。別の実施形態では、直線偏波アンテナ１１０２は、螺旋として実現され、ワイヤは、ＰＴＦＥで形成された円柱形状の物体の周りに巻き付けられる。図１２は、図１１の直線偏波アンテナ１１０２に関する放射電力の極座標プロット１２００を示す。図１３は、図１１の円偏波アンテナ１１０４に関する放射電力の極座標プロットを示す。アンテナ１１０２、１１０４は、図３のＲＦ回路２２３のうちの１つなどのＲＦ回路１１１４に接続され、車両のルーフに設置されるように構成され得る。アンテナ１１０２、１１０４は、車両とポータブルアクセスデバイスとの間の飛行時間測定に使用することができ、一方、車両内の他のＬＦアンテナは、ポータブルアクセスデバイスの認証に使用することができる。
アンテナアセンブリは、例えば、車両のルーフに配置され得る、円偏波アンテナと直線偏波アンテナを有するものとして主に説明されているが、代わりに２つの直線偏波アンテナが使用されても良い。このことは、本明細書に開示されるそれぞれの例に当てはまる。２つの直線偏波アンテナは、車両の床、計器盤、又はセンターコンソールなど、車両のより深い位置に配置することができる。
図１４は、第１のＲＦ回路１４００、第２のＲＦ回路１４０１、及びポータブルアクセスデバイス（例えば、上記のポータブルアクセスデバイスのうちの１つ）の一部１４０３を示す。特定の数のＲＦ回路が示されているが、任意の数のＲＦ回路が含まれ、ポータブルアクセスデバイスと通信することができる。第１のＲＦ回路１４００は、シリアル送信モジュール１４０２、ＲＦトランシーバモジュール１４０４、スイッチ１４０６、スプリッタ１４０８、単軸偏波（又は、モノポール）アンテナ１４１０、遅延モジュール１４１２、及び円偏波アンテナアセンブリ１４１４を含む。アンテナ１４１０、１４１４は、図１１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリとして実現され得る。ＲＦ回路はそれぞれ、３軸の偏波を提供するために単軸アンテナ及び円偏波アンテナを有するものとして示されているが、ＲＦ回路はそれぞれ、２つの単軸偏波アンテナのみを含んでも良い。モジュールの偏波ダイバーシティを実現するために、直線偏波と円偏波のアンテナ軸を様々に組み合わせることができ、それは、交差偏波、及び／又はヌルの同一直線揃えを防ぐ。ＲＦ回路が２つの単軸アンテナを含む場合、ポータブルアクセスデバイスは、ｘ、ｙ、及びｚ軸に対応するように互いに直交する３軸アンテナ又は３つの単軸アンテナを含む。
シリアル送信モジュール１４０２は、シリアル周辺相互接続（ＳＰＩ）プロトコルに従って、シリアルバスを介して１つ以上の車両モジュール（例えば、上記の車両制御モジュール又はアクセスモジュール）と通信することができる。ディスクリート信号（又は、汎用Ｉ／Ｏ信号）が、モジュール１４０２、１４０４の間、及びＲＦトランシーバモジュール１４０４とスイッチ１４０６との間で送信され得る。ＲＦトランシーバモジュール１４０４は、（図３の）ＰＥＰＳモジュール２１１と通信することができる。スイッチ１４０６は、アンテナ１４１０、１４１４を切り替える。スプリッタ１４０８は、ＲＦトランシーバモジュール１４０４から受信した信号を分割し、その信号を、アンテナ１４１０及びアンテナ１４１４に提供し、及び／又は、アンテナ１４１０及びアンテナ１４１４からの受信された信号を組み合わせることができる。スプリッタ１４０８は、９０°スプリッタであり、単一の信号を２つの９０°位相のずれた信号に分割し、それらの信号を、円偏波アンテナの２つの給電点（例えば図１１の給電点１１２０、１１２２）に提供する。スプリッタ１４０８は、遅延モジュール１４１２を介して、アンテナ１４１４に信号を提供し、又はアンテナ１４１４から信号を受信することができる。
第２のＲＦ回路１４０１は、スイッチ１４２０、スプリッタ１４２２、単軸偏波（又は、モノポール）アンテナ１４２４、遅延モジュール１４２６、及び円偏波アンテナ１４２８を含む。アンテナ１４２４、１４２８は、図１１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリとして実現され得る。デバイス１４２０、１４２２、１４２４、１４２６、１４２８は、デバイス１４０６、１４０８、１４１０、１４１２、１４１４と同様に動作することができる。スイッチ１４２０は、ＲＦトランシーバモジュール１４０４と通信することができる。スイッチ１４０６も、スプリッタ１４０８、単軸偏波アンテナ１４１０、及び／又はスイッチ１４２０をＲＦトランシーバモジュール１４０４に接続することができる。スイッチ１４２０は、単軸偏波アンテナ１４２４又はスプリッタをスイッチ１４０６又はＲＦトランシーバモジュール１４０４に接続することができる。
一部１４０３は、３軸ＬＦアンテナ１４３０、ＬＦモジュール１４３２、ＲＦモジュール１４３４、ユーザインターフェース１４３６、第１の単軸偏波アンテナ１４３８、第２の単軸偏波アンテナ１４４０、及びスイッチ１４４２を含む。ＬＦモジュール１４３２は、３軸ＬＦアンテナ１４３０を介してＬＦ信号を送受信する。ＲＦモジュール１４３４は、スイッチ１４４２及びアンテナ１４３８、１４４０を介してＲＦ信号を送受信する。スイッチ１４４２は、アンテナ１４３８、１４４０の１つ以上をＲＦモジュール１４３４に接続する。ディスクリート信号及びシリアル周辺相互接続（ＳＰＩ）信号は、ＬＦモジュール１４３２とＲＦモジュール１４３４との間で送信され得る。ディスクリート信号は、ＲＦモジュール１４３４とスイッチ１４４２との間で送信され得る。
ＲＦ信号は、（ｉ）アンテナ１４１０、１４１４、１４２４、１４２８と（ｉｉ）アンテナ１４３８、１４４０との間で送信される。一例として、アンテナ１４１０、１４２４は、ｚ軸に関連付けられ、アンテナ１４１４、１４２８は、それぞれ、ｘ軸とｙ軸に関連付けられることができる。アンテナ１４３８、１４４０は、例えば、それぞれｘ軸とｙ軸に関連付けられるスロットアンテナとすることができる。３軸ＬＦアンテナ１４３０は、上記のように、対応する車両のＬＦアンテナと通信することができる。ＬＦアンテナは、ダウンリンクをウェイクアップする目的のために使用され得る。ＲＦアンテナは、認証と通信のために使用され得る。
アンテナ１４１０、１４１４は、アンテナ１４３８、１４４０と通信するために使用することができ、又は、アンテナ１４２４、１４２８は、アンテナ１４３８、１４４０と通信するために使用することができる。代替として、アンテナ１４１０、１４２４の１つと、アンテナ１４１４、１４２８のいずれか１つが、アンテナ１４３８、１４４０と通信するために使用されても良い。回路１４０１内の１つ以上のアンテナを使用しつつ、回路１４００内の１つ以上のアンテナを使用することができる。１つのモノポール（又は、直線偏波）ＲＦアンテナと、円偏波アンテナのようなダイポール（又は、多軸偏波）ＲＦアンテナを使用することにより、ポーリングするＲＦスイッチングレーンの数が３から２に削減される。パケットの連続波トーンでのＲＳＳＩのヒューリスティック測定は、パケットの往復時間と位相遅延を測定しながら行うことができる。これは、複数の周波数にわたって繰り返され得る。
図１５は、２つの直線偏波スロットアンテナ１５０２、１５０４、金属トリム１５０６、及びスペアキー１５０８を有するキーフォブの一部１５００を示す。キーフォブ内の金属は、キーフォブの長手方向（又は、Ｙ方向）に沿って安定しているはずのフィールドを短絡させる可能性がある。その結果、適切に動作するアンテナを含むはずの構造で、効率的な放射体を設計することは困難となり得る。アンテナ１５０２は、ｘ軸直線偏波スロットアンテナである。アンテナ１５０４は、ｙ軸直線偏波スロットアンテナである。金属トリム１５０６は、鋳造された装飾トリムとすることができる。キーフォブは、ＬＦコイルアンテナ１５１０、プロセッサ（図示せず）、電池１５１２、及び金属板（又は導電性フィルム）１５１４も含むことができる。ＲＦ信号は金属板１５１４に供給され、スロットアンテナ１５０２、１５０４の開口部が電磁波を放射する。
図１６は、金属トリム１５０６及びスペアキー１５０８の無い、図１５のキーフォブの一部１６００を示す。その一部１６００は、ｘ軸直線偏波スロットアンテナ１５０２と、ｙ軸直線偏波スロットアンテナ１５０４とを含む。金属トリム１５０６とスペアキー１５０８を取り除くことは、スロットアンテナ１５０２、１５０４からの放射をサポートする。この配置は、金属トリム及びスペアキーなどの近くにある金属とともに動作するように構成されるが、図１７及び図１８のプロットが示されており、これらは、金属トリムとスペアキーが含まれる場合、それらのプロットから歪められる。図１７は、図１６のキーフォブの一部１６００のｘ軸直線偏波スロットアンテナ１５０２に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図１８は、図１６のキーフォブの一部１６００のｙ軸直線偏波スロットアンテナ１５０４に関連する放射電力の例示的な極座標プロットを示す。図１９は、図１６の直線偏波スロットアンテナ１５０２、１５０４の反射減衰量（デシベル（ｄＢ））対周波数のプロットを示し、ここで、曲線Ｓ１，１は、第１の無線機（又は、送信機）の第１のポート又はアンテナ１５０２の反射電力であり、Ｓ２，２は、第２の無線機（又は、送信機）の第２のポート又はアンテナ１５０４の反射電力である。キーフォブの構造が与えられて、Ｓ１，１及びＳ２，２プロットを規定することができ、ここで、Ｓ１，１及びＳ２，２曲線の“ディップ”つまり最小反射減衰量は、改善された性能を提供するために、同じ周波数か、又は相互に所定の範囲内にある。
反射減衰量は、アンテナがアンテナの端子の電圧を空間の電界にどれだけうまく変換するか、又はアンテナが空間の電界を端子の電圧にどれだけうまく変換するかを測定するための手段である。反射減衰量は、どれだけの電力が端子で反射されるかのデシベル測定値である。例えば、反射減衰量が０ｄＢの場合、すべての電力が反射され、端子に転移される電力はない。別の例として、－１０ｄＢの反射減衰量は、電力の約１０％が反射され、電力の９０％が転移されることを意味する。反射減衰量のプロットに、動作周波数で妥当なレベルまで低下（例えば、－６ｄＢ）する曲線が含まれている場合、対応するアンテナは正常に機能している。反射減衰量が－１０ｄＢまで低下した場合、そのアンテナは、良好に機能しているアンテナと見なされる。反射減衰量は、Ｓパラメータとして測定される。Ｓ１，１は、ポート１の反射減衰量である。Ｓ２，２は、ポート２の反射減衰量である。
図２０は、スペアキー１５０８を含み、金属トリム１５０６の無い、図１５のキーフォブの一部２０００を示す。図２１は、図２０のキーフォブの一部２０００のｘ軸直線偏波スロットアンテナ１５０２に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図２２は、図２０のキーフォブの一部２０００のｙ軸直線偏波スロットアンテナ１５０４に関連する放射電力の極座標プロットを示す。スペアキーを追加すると、ｙ偏波に悪影響を与える可能性があるが、動作に問題はない。図２３は、図２０の直線偏波スロットアンテナ１５０２、１５０４の反射減衰量対周波数のプロットを示しており、ここで、Ｓ１，１はアンテナ１５０２のためのものであり、Ｓ２，２はアンテナ１５０４のためのものである。
図２４は、金属トリム２４０２の一部とスペアキー１５０８を備えた、図１５のキーフォブの一部２４００を示す。スペアキー１５０８の近くに金属トリム２４０２を追加すると、図２５－２７のプロット及び曲線によって示されるように、動作に悪影響を与える可能性がある。図２５は、図２４のキーフォブの一部２４００のｘ軸直線偏波スロットアンテナ１５０２に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図２６は、図２４のキーフォブの一部のｙ軸直線偏波スロットアンテナ１５０４に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図２７は、図２４の直線偏波スロットアンテナの反射減衰量対周波数のプロットを示しており、ここで、Ｓ１，１はアンテナ１５０２のためのものであり、Ｓ２，２はアンテナ１５０４のためのものである。図１９、２３、及び２７は、アンテナが対象の周波数範囲（例えば、２．４－２．８ＧＨｚ）で適切に機能することを示している。
完全な金属トリム１５０６が存在する、図１５の一部１５００を参照すると、アンテナの動作は、図２８－３０のプロット及び曲線に示されるように、さらに悪影響を受ける。図２８は、一部１５００のｘ軸直線偏波スロットアンテナ１５０２に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図２９は、一部１５００のｙ軸直線偏波スロットアンテナ１５０４に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図３０は、直線偏波スロットアンテナ１５０２、１５０４の反射減衰量対周波数のプロットを示しており、ここで、Ｓ１，１はアンテナ１５０２のためのものであり、Ｓ２，２はアンテナ１５０４のためのものである。
ｙ軸直線偏波スロットアンテナ１５０２、１５０４は、アンテナ１５０２、１５０４のそれぞれが開放端を有するので、開放スロットアンテナである。図３１は、開放直線偏波スロットアンテナ３１０２、閉塞直線偏波スロットアンテナ３１０４、金属トリム３１０６、及びスペアキー３１０８を有するキーフォブの一部３１００を示す。図３２は、一部３１００のｘ軸直線偏波スロットアンテナ３１０２に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図３３は、一部３１００のｙ軸直線偏波スロットアンテナ３１０４に関連する放射電力の極座標プロットを示す。図３４は、図３１の直線偏波スロットアンテナ３１０２、３１０４の反射減衰量対周波数のプロットを示す。図３４は、ポートＳ２，２で測定されたアンテナがうまく機能しないことを示している。
ポータブルアクセスデバイスが、上記のように複数の直交アンテナを有する場合、ポータブルアクセスデバイスが対応する物理的な金属キーと比較して大きいほど、及びポータブルアクセスデバイスが手のひらと比較して大きいほど、装飾的な金属トリムの除去は、改善された往復時間性能を提供する。改善された往復時間性能は、距離決定の精度を向上させる。
本明細書に開示されるシステムは、本明細書に記載される多くの方法を使用して動作させることができる。どのアンテナの組み合わせを使用すべきかを決定するいくつかの例示的な方法が、図３５及び３６に示されている。図３５及び３６は、往復飛行時間測定のために、車両とポータブルアクセスデバイスのＲＦアンテナモジュール（又は、ＲＦ回路）間でパケットを交換するために、どのアンテナの組み合わせを使用すべきかを決定する方法を示す。図３５及び３７は、往復飛行時間測定のイニシエータの観点からの方法を表す。一実施形態では、これは車両である。別の実施形態では、これはポータブルアクセスデバイスである。リフレクタ／レスポンダは、プロセスのイニシエータステップに対応する明白なステップを実行する。往復飛行時間測定は、以下でさらに説明するように、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を防ぐために使用され得る。図３５は、パケット間にアンテナを切り替えるアプローチを示している。図３６は、パケット及び／又は連続波（ＣＷ）トーンの送信中にアンテナを切り替えるアプローチを示している。
以下の処理は、主に図２－６、１１、及び１４の実施例に関して説明されるが、その処理は、本開示の他の実施例に適用するために容易に修正され得る。処理は繰り返し実行され得る。
方法は、３５００で始まり得る。以下の処理は、概して、ポータブルアクセスデバイス４００内の制御モジュール４０２によって、及び車両に配置されたモジュールによって、例えば、図４のアクセスモジュール２１０、ＰＥＰＳモジュール２１１及び／又はＰＡＫモジュール２１２によって同時に実行され得る。最良の周波数（又はチャネル）とアンテナ軸を特定するために、サンプリングされる周波数とアンテナの組み合わせを選択することができる多くの方法がある。オプションとして、３５０１にて、モジュールは、周波数及びアンテナのサンプリングに使用する、初期周波数（又はチャネル）とアンテナの組み合わせを取り決める。このステップは、事前合意に基づくか、事後データに基づいてモジュール間で取り決められるか、及び／又は事後データに基づいてモジュールによって命じられ得る。３５０２では、最初の（又は、次の）パケットを送信する周波数（又は、チャネル）が選択される。
３５０４にて、パケットを送受信するアンテナペアが選択される。図１１の車両のＲＦ回路のアンテナの内の２つなど。３５０６において、パケットは、選択された周波数で第１の（又は、送信）アンテナからポータブルアクセスデバイスに送信される。ポータブルアクセスデバイスは、送信のＲＳＳＩを測定し、第１のＲＳＳＩとして、選択したアンテナのペアの第２の（又は、受信）アンテナに、パケットを送り返す。
３５０８にて、第２のアンテナは、パケット及び／又はパケットの送信へのレスポンス、及び第１のＲＳＳＩを受信する。３５１２において、パケットの第２の送信に対して第２のＲＳＳＩが測定される。３５１４で、第１のＲＳＳＩと第２のＲＳＳＩが、パケット、選択された周波数、及び選択されたアンテナのペアに関連付けて、メモリに保存される。
３５１６において、別のアンテナペアが選択される場合、処理３５０４が実行され、そうでない場合、処理３５１８が実行される。これにより、選択した周波数ごとに各アンテナペアの入れ替えを循環させることができる。アンテナペアの入れ替えは、疑似ランダム及び／又は事前定義された順序で循環され得る。
３５１８において、別の周波数（又はチャネル）が選択される場合、処理３５０２が実行され、そうでない場合、処理３５２０が実行される。これにより、各周波数（又はチャネル）を循環させることができる。これにより、周波数（又はチャネル）の各々のＲＳＳＩを決定することができる。マルチパス高速フェージングにより、一部の周波数は、電力レベル（又はＲＳＳＩ値）が低くなる可能性がある。一例として、３７個のＢＬＥデータチャネルの周波数は、擬似ランダム及び／又は事前定義された順序で循環され、他のパケットの送信のための最良の周波数及び／又はチャネルと、最良のアンテナペアを決定することができる。
オプションで、３５１９にて、周波数及びアンテナ軸ペアの所定の、取り決めされた、及び／又は合意されたセットを循環した後、アルゴリズムは、ノード（制御モジュール）に、オプションでアンテナ及び／又はチャネルＲＳＳＩ結果を交換させても良い。ＲＦチャネルの交換により、モジュールは、モジュールによって取得されたアンテナＲＳＳＩ測定値を共有することなく、モジュールによって使用されるアンテナ軸を選択するヒューリスティックを使用することができる。ＲＦチャネルの交換により、モジュールは、他のチャネルからの結果なしでチャネル（周波数）を選択するためのヒューリスティックを使用することができるが、モジュールは、チャネルからの結果に基づいてチャネルを選択するアルゴリズムを使用してもよい。この場合、アルゴリズム及びシステムは、他の近くの送信機からの干渉の影響をより受けにくくなる。
３５２０において、所定の数の周波数及びアンテナペアを循環した後、最良のＲＳＳＩを有するアンテナ軸の組み合わせ及び／又は周波数（チャネル）が、残りのパケットの送信のために選択される。最も高いＲＳＳＩを有するアンテナ軸の組み合わせであることが最適である。周波数（又はチャネル）に関しては、ＲＳＳＩが低くない、及び／又はＲＳＳＩが高くないものが最適である。３５２２では、選択されたアンテナペア及び／又は周波数（チャネル）の識別子が暗号化され得る。３５２４では、暗号化された選択アンテナ軸ペア及び／又は周波数（チャネル）は、他のノードに送信され得る。３５２６では、選択された周波数（チャネル）とアンテナペアを使用して、パケットが送信され、レスポンスが受信される。方法は、３５２８で終了し得る。
図３６の以下の処理は、主に、図２－６、１１、及び１４の実施例に関して説明されるが、処理は、本開示の他の実施例に適用するために容易に修正され得る。処理は繰り返し実行され得る。
方法は、３７００で始まり得る。以下の処理は、概して、ポータブルアクセスデバイス４００内の制御モジュール４０２によって、及び車両に配置されたモジュールによって、例えば、図４のＰＥＰＳモジュール２１１及び／又はＰＡＫモジュール２１２によって同時に実行され得る。サンプリングされる周波数とアンテナの組み合わせを選択して、最良の周波数（又はチャネル）とアンテナ軸を特定するために、複数の異なる技法が使用され得る。オプションとして、３７０１にて、モジュールは、周波数とアンテナのサンプリングに使用する初期周波数（又はチャネル）とアンテナの組み合わせを取り決める。このステップは、事前合意に基づくか、事後データに基づいてモジュール間で取り決められるか、又は事後データに基づいてモジュールによって命じられ得る。３７０２では、最初の（又は、次の）パケットを送信する周波数（又は、チャネル）が選択される。
３７０４において、パケットを送受信するアンテナペアが選択される。図１１の車両のＲＦ回路のアンテナの内の２つなど。３７０６において、パケットは、選択された周波数で第１の（又は、送信）アンテナからポータブルアクセスデバイスに送信される。車両は、パケットのＣＷトーン部分の間に、状態を維持する期間を挟んで、取り決められたアンテナ軸のセットを切り替える。ポータブルアクセスデバイスは、ＣＷトーン内の期間における、車両アンテナ軸の「切り替え及び状態維持期間」の各々の中で、状態を維持する期間を挟んで、取り決められたアンテナ軸のセットを切り替え、受信中の送受信アンテナ軸の入れ替えのＲＳＳＩを測定し、パケット及び測定されたＲＳＳＩの第１のセットを車両に返送し、そして、パケットのＣＷトーン部分の間に、状態を維持する期間を挟んで、選択されたアンテナペアの取り決められたアンテナ軸のセットを切り替える。
３７０８において、車両は、パケット及び／又はパケットの送信に対するレスポンス、及びＲＳＳＩの第１のセットを受信する。３７１２では、パケットの第２の送信に対して第２のＲＳＳＩが測定される。３７１４では、第１のＲＳＳＩ及び第２のＲＳＳＩが、パケット、選択された周波数、及び選択されたアンテナペアに関連付けてメモリに格納される。
３７１６において、別のパケットが送信される必要がある場合、処理３７１８が実行され、そうでない場合、処理３７２６が実行され得る。３７１８では、別のアンテナペアが選択される必要がある場合、処理３７２０が実行され、そうでない場合、処理３７２４が実行される。これにより、選択した周波数ごとに各アンテナペアの入れ替えを循環させることができる。アンテナペアの入れ替えは、疑似ランダム及び／又は事前定義された順序で循環され得る。
３７２０において、次のパケットの第１の送信が、以前に選択されたアンテナペアの以前の送信アンテナを使用して開始される。
３７２２において、以前のアンテナペアと次に選択されるアンテナペアの間で切り替えが行われる。これは、現在送信されているパケットのＣＷトーンの間、又は現在送信されているパケットの別の部分の間に行われることができ、その結果、パケットの残りは、次に選択されたアンテナペアの送信アンテナを介して送信される。処理３７０８は、処理３７２２に続いて実行されてもよい。
３７２４において、別の周波数（又はチャネル）が選択される必要がある場合、処理３７０４が実行され、そうでない場合、処理３７１８が実行される。これにより、各周波数（又はチャネル）を循環させることができる。これにより、周波数（又はチャネル）の各々のＲＳＳＩを決定することができる。マルチパス高速フェージングにより、一部の周波数は、電力レベル（又はＲＳＳＩ値）が低くなる可能性がある。一例として、３７個のＢＬＥデータチャネルの周波数は、擬似ランダム及び／又は事前定義された順序で循環され、他のパケットの送信のための最良の周波数及び／又はチャネル、及び最良のアンテナペアを決定することができる。３７２５では、アンテナ及びＲＳＳＩ結果値が、３５１９にて上述したように交換され得る。
３７２６において、所定の数の周波数及びアンテナペアを循環した後、最良のＲＳＳＩを有するアンテナの組み合わせと周波数及び／又はチャネルが、残りのパケットの送信のために選択される。
３７２８において、選択されたアンテナペアの識別子が暗号化され得る。３７３０では、残りの各パケットは、暗号化された識別子を含むようにカプセル化されるか、又は暗号化された識別子を含むように変更され得る。３７３２では、選択された周波数、チャネル、及びアンテナペアを使用して、カプセル化された又は変更されたパケットが送信され、レスポンスが受信される。方法は、３７３４で終了し得る。
上記の方法では、最良の周波数、チャネル、及びアンテナのペアを決定するために送信されるパケットは破棄されてもよい。破棄されるパケットは、単にＲＳＳＩ値を測定するために使用される。別の実施形態では、ＣＷトーンはパケットの終わりに含まれ、アンテナの切り替えはこれらのトーンの間に行われる。別の実施形態では、所定の期間（例えば、４μｓ）が各アンテナの入れ替えに割り当てられ、ＣＷトーンがパケットの終わりに含まれ、最良のＲＳＳＩ（又は電力値）を有するアンテナペアが選択される。別の近くのネットワークデバイスが同じ周波数範囲でデータを送信及び／又は受信している場合、選択された周波数、チャネル、及び／又はアンテナペアが変更されてもよい。一実施形態では、図３５及び３６の方法の間に、周波数が選択されるパターンは、既知であって、車両のアクセスモジュールとポータブルアクセスデバイスとの間で共有される。
処理３５２６及び３７３２は、ポータブルアクセスデバイスを許可し、ポータブルアクセスデバイスによるレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を検出し、車内へのアクセスを提供し、及び／又は他のＰＥＰＳシステム及び／又はＰＡＫシステム動作を実行するために実行され得る。一例として、パケットは、ポータブルアクセスデバイスを許可するために送信され、ポータブルアクセスデバイス及び／又は対応するユーザが車両へのアクセスを許可されると決定されたときに、車両の内部へのアクセスが提供され得る。これには、車両の操作を許可することが含まれ得る。ポータブルアクセスデバイスにパケットを送信する時間、及び、応答し、ポータブルアクセスデバイスから対応するレスポンスを受信する時間を含む飛行時間測定を行うために、パケットが送信され得る。測定される飛行時間値に基づいて、車両のアクセスモジュール（例えば、ＰＥＰＳモジュール又はＰＡＫモジュール）は、ポータブルアクセスデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしているかどうかを決定することができる。ポータブルアクセスデバイスがレンジエクステンダータイプの中継局攻撃を実行しようとしている場合、アクセスモジュールは車内へのアクセスを防止することを含む1つ以上の対策を実行する。対策には、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を車両の所有者に通知することが含まれ得る。これは、例えば、アクセスモジュールから所有者の１つ以上のネットワークデバイスに送信されるテキストメッセージ又は電子メールによって行うことができる。１つ以上の警告信号が生成されてもよく、中央監視ステーション及び／又は当局に攻撃を通知しても良い。
図３７は、開始・測定デバイス３８０２及び反射（又は応答）デバイス３８０４を含む飛行時間測定図３８００を示す。開始・測定デバイス３８０２は、無線メッセージ（例えば、パケット）を反射デバイス３８０４に送信し、反射デバイス３８０４は、無線メッセージに応答して、開始・測定デバイス３８０２に無線メッセージを再び返送する。飛行時間（又は、これらの信号を送受信するための合計時間）は、（Ｔ２－Ｔ１）、（Ｔ３－Ｔ２）、及び（Ｔ４－Ｔ３）の合計に等しく、ここで、Ｔ２－Ｔ１は、無線メッセージが開始・測定デバイス３８０２から反射デバイス３８０４に伝わる時間の長さであり、Ｔ３－Ｔ２は、反射デバイス３８０４が応答するための時間の長さであり、Ｔ４－Ｔ３は、無線メッセージが反射デバイス３８０４から開始・測定デバイス３８０２に伝わる時間の長さである。例示的な平均飛行時間及び距離の計算は、式１～４に従って実行することができ、ここで、距離は、開始・測定デバイス３８０２と反射デバイス３８０４との間の距離を指す。
Figure 2024001192000002
Figure 2024001192000003
Figure 2024001192000004
Figure 2024001192000005
タイマーを使用して応答時間Ｔ３－Ｔ２の時間を計る場合、応答時間と関連して測定される微調整情報を補正するため、タイミング情報量が減じられてもよい。イニシエータがこの時間長さを認識していない場合、時間Ｔ３－Ｔ２がイニシエータに報告されてもよい。
図３８は、スーパーヘテロダイン受信機３９０２及び送信機３９０４を備えた例示的なＢＬＥ無線機３９００を示す。ＢＬＥ無線機３９００は、例えば、図３のトランシーバ２２２の１つとして使用され、ＲＦアンテナモジュール４０とＲＦ回路２２３との１つを含むか、又はその一部であり得る。別の実施形態において、ＢＬＥ無線機３９００は図６のポータブルアクセスデバイス４００のトランシーバ４１０などの、ポータブルアクセスデバイスのトランシーバとして使用される。スーパーヘテロダイン受信機３９０２は、周波数混合を使用して、受信信号を固定中間周波数（ＩＦ）に変換する。スーパーヘテロダイン受信機３９０２は、ＲＦ（例えば、バンドパス）フィルタ３９０６、スイッチ・バラン３９０８、低ノイズ増幅器３９１０、ダウンコンバータ３９１２、バンドパスフィルタ・増幅器３９１４、アナログデジタル変換器３９１６、復調器３９１８、及び、相関・プロトコルモジュール３９２０を含む。送信機３９０４は、処理モジュール３９２２、プロトコルモジュール３９２４、ガウス周波数シフトキーイング（ＧＦＳＫ）変調器３９２６、デジタルアナログ変換器・ローパスフィルタ３９２８、アップコンバータ３９３０、及び、電力増幅器３９３２を含む。水晶発振器３９３４は、１つ以上のクロック信号を生成することができ、これは、デバイス３９１４、３９１６、３９１８、３９２０、３９２２、３９２４、３９３６、３９３８、及び位相ロックループ３９４０、３９４２に分配され得る。一例として、処理モジュール３９２２と相関・プロトコルモジュール３９２０とは、単一のモジュールとして、図３のモジュール２０４、２１０、２１１、２１２の１つ以上の一部として実現され得る。モジュール３９２２及び３９２０によって実行される処理は、図３、４のモジュール２０４、２１０、２１１、２１２の任意の１つによって実行されてもよい。デバイス３９０６、３９０８、３９１０、３９１２、３９１４、３９１６、３９１８、３９２０、３９２４、３９２６、３９２８、３９３０、３９３２、３９３４、３９３６、３９３８、３９４０、及び３９４２の１つ以上が、ＲＦ回路２２３の一部として、及び／又はモジュール２０４、２１０、２１１、２１２の１つ以上の一部として実現され得る。
バンドパスフィルタ３９０６は、直線偏波アンテナ及び／又は円偏波アンテナ（３９０７で指定される）に接続することができる。ダウンコンバータ３９１２は、位相ロックループ３９４２からの信号に基づいて、受信信号をＲＦ周波数からＩＦ周波数にダウンコンバートする。アップコンバータ３９３０は、位相ロックループ３９４０からの信号に基づいて、ＩＦ信号をＲＦ信号にアップコンバートする。
ＧＰＳＫ変調器３９２６及び復調器３９１８は、ＧＦＳＫプロトコルに従って信号のビットを変調及び復調することができる。図３９は、ゼロクロスポイントと誤差を示す送信キャリア周波数Ｆｃのプロットを含む例示的なＧＦＳＫパラメータ定義プロットを示す。一例として、送信キャリア周波数Ｆｃは±２５０ｋＨｚ又は±５００ｋＨｚで、シンボル時間は１μｓ又は０．５μｓ、ゼロクロス誤差は１μｓ（１Ｍｂｐｓ）の１／８又は０．５μｓ（２Ｍｂｐｓ）の１／８である。
図４０は、ＢＬＥパケットを送信するためのシステム４１００の機能ブロック図を示す。プリアンブル、アクセスアドレス、プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）、及び巡回冗長検査（ＣＲＣ）ビットフィールドを含む、ＢＬＥパケット４１０１の例示的なフォーマットが示される。これは、図３８の相関・プロトコルモジュール３９４０によって受信され得る、及び／又は、処理モジュール３９２２及び／又はプロトコルモジュール３９２４によって生成され得る、パケットの例である。
パケットのプリアンブルは、プリアンブルの最後のビットがアクセスアドレスの最初のビットと異なるように、ＡＡ又は５５である。周辺及び中央デバイス４１０２，４１０４のアクセスアドレスは同じである。センサ４１０６は、パケットを監視するために使用され得る。各パケット及び各接続間隔で、アクセスアドレスは同じである。アクセスアドレスはＢＬＥアクセスアドレスルールに従う。同じ接続間隔内のパケットは、同じＲＦチャネル内にある。図４１は、ＢＬＥ １Ｍパケット及びＢＬＥ ２Ｍパケットのプリアンブル及びアクセスアドレスの例を示す。プリアンブルは複数のＡと複数の５（１ｍｂｉｔ／ｓでＡＡ又は５５、２ｍｂｉｔ／ｓでＡＡＡＡ又は５５５５）であるため、プリアンブルの最後のビットはアクセスアドレスの最初のビットとは異なる。これは、円４２００内のビットによって示されている。
アドバタイズチャネルパケットのアクセスアドレスは、１０００１１１０１０００１００１１０１１１１１０１１０１０１１０ｂ（０ｘ８Ｅ８９ＢＥＤ６）の場合がある。任意の２つのデバイス間の各リンク層接続と各定期的なアドバタイズメントとは、異なるアクセスアドレスを持つ。アクセスアドレスは３２ビット値とすることができる。新しいアクセスアドレスが必要になるたびに、リンク層は次のルールを満たす新しいランダム値を生成することができる。アクセスアドレスは、対応するネットワークデバイス上の既存のリンク層接続のアドレスではない。アクセスアドレスは、有効な定期的なアドバタイジングのアドレスではなく、６つの連続する０又は１を持たず、アドバタイジングチャネルパケットアクセスアドレスではなく、アドバタイジングチャネルパケットアクセスアドレスと１ビットだけ異なるシーケンスではなく、そして、４つの等しいオクテットを含まない。アクセスアドレスには、２４個以下の変化がある。乱数発生器のシードは、物理的なエントロピーソースからのもので、少なくとも２０ビットのエントロピーを持つ。アクセスアドレスの乱数が上記のルールを満たさない場合、ルールが満たされるまで新しい乱数が生成される。ＢＬＥコード化物理層（ＰＨＹ）もサポートする実施例の場合、アクセスアドレスは、最下位８ビットに少なくとも３個の１を持ち、最下位１６ビットに１１以下の変化を持つこともできる。通常のＢＬＥパケットでは、プリアンブルでアクセスアドレスの最初のビットが分かり、次に、アクセスルールでアクセスアドレスの次のビットが分かることがある（例えば、連続する０又は１が６個以下）。これは、攻撃者がビットを予測する可能性があるため、測距のセキュリティ上の問題を引き起こす可能性があるが、本明細書で開示されている実施例により、これが緩和又は排除される。
図４２は、対応するビットを示すＢＬＥパケット信号の例示的なプロットを示す。第１のＢＬＥ信号４３００は、図３８のプロトコルモジュール３９２４からのビットストリームを表す。ビットが同じ値のままである場合、通常のＢＬＥパケットはキャリア（又は中間点レベル）に戻らない。これは、ゼロレコーディングへの非回帰と呼ばれる。第１のプロットに対応するビットが、プロットの上に示される。第２のＢＬＥ信号４３０２は、ＧＦＳＫ変調器（又はガウス型フィルタ）３９２６からのビットストリームを表す。ガウス型フィルタは、１／２ビットのタイムラグを追加し、遷移中に少しの時間を与える。第２のＢＬＥ曲線に対応するビットは、第２のＢＬＥ曲線の下に示される。一例として、キャリア周波数は２．４０２ＧＨｚとすることができ、ＢＬＥパケット信号は、周波数が２．４０２２５０ＧＨｚと２．４０１７５０ＧＨｚとの間で変化することができる。
図４３は、リーディングエッジセンシング後、より速いエッジで送信する、より強いＢＬＥパケット信号（例えば、より大きなＲＳＳＩを有するＢＬＥパケット信号）の対応するビットを示すＢＬＥパケット信号の例示的なプロットを示す。第１のＢＬＥ信号４４００は、図３８のプロトコルモジュール３９２４からのビットストリームを表す。第２のＢＬＥ信号４４０２は、ＧＦＳＫ変調器（又はガウス型フィルタ）３９２６からのビットストリームを表す。第３のＢＬＥ信号４４０４は、ガウスビットのリーディングエッジセンシングの後、より速いエッジで送信した、より強いＢＬＥパケット信号を表す。第３のＢＬＥ信号４４０４は、攻撃デバイスによって生成される可能性がある。見てわかるように、エッジは傾斜しており、第２のＢＬＥ曲線４４０２の遷移よりも速く遷移している。これにより、対応するビットは第２のプロットのビット（又はＧＦＳＫ変調器３９２４の出力）よりも早くなる。差異が検出される可能性のある領域は、楕円形４４０６によって示されている。第１のＢＬＥ曲線４４００に対応するビットは、第１のＢＬＥ曲線４４００の上に示されている。第２のＢＬＥ曲線４４０２に対応するビットは、第２のＢＬＥ曲線４４０２の下に示されている。第３のＢＬＥ曲線４４０４に対応するビットは、第２のＢＬＥ曲線４４０２のビットの下に示され、第２のＢＬＥ曲線４４０２のビットに対して左にシフトされている。
図４４は、図４３の第２及び第３のＢＬＥ曲線４４０２、４４０４を示し、ここで、第３のＢＬＥ曲線４４０４は、第２のＢＬＥ曲線４４０２に対してシフトされている。ビットアクセラレーション攻撃に対して防御するために、以下の処理を実行することができる。ビットアクセラレーション攻撃とは、キーフォブ及び／又は他のポータブルアクセスデバイスから送信されるＢＬＥ信号などのＢＬＥ信号を、攻撃デバイスが受信し、処理し、及び／又は修正して、転送することに関連する遅延を考慮して、攻撃デバイスがＢＬＥ信号の送信を加速するときのことを指す。図４５は、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出する方法の例を示している。図４５の以下の処理は、主に、図２－６、１１、及び１４の実施例に関して説明されるが、処理は、本開示の他の実施例に適用するように容易に修正され得る。処理は繰り返し実行され得る。以下の処理は、例えば、モジュール２１０、２１１、２１２の１つ以上によって実行され得る。
方法は、４６００で始まり得る。４６０２において、スライディング相関関数が、受信した入力波形を、既知のビットパターン及びビットレートの理想的なガウス波形（又は他の適切な所定の波形）に合わせるために使用され、受信した入力波形と所定の波形のピークをスケーリングしたり、ゼロオフセットを合わせたりする。これは、図３８の相関・プロトコルモジュール３９２０によって行うことができる。これは、例えば、同期アクセスワードを識別するために行われ得る。この一例が図４４に示される。
４６０４において、受信した波形のうち、所定の波形のゼロクロスの後で次のピークの前の、時間的に早く発生した一部（又は部分）４６０５が統合され、累積（又は合計）される。これは正の累積と呼ばれる。
４６０６において、受信した波形のうち、ピークの後で次のゼロクロスの前の、時間的に遅く発生した一部（又は部分）４６０７が統合され、累積される。これも正の累積と呼ばれる。
４６０８において、４６０４及び４６０６で決定された結果として生じる累積値は、ビットアクセラレーション攻撃のレベルの指標を提供するために使用される遷移の数にわたって平均化される。累積値は、２つの平均値を提供するように別々に平均化されても良いし、1つの平均値を提供するように、合計されてから平均化されてよい。
４６１０において、１つ以上の平均及び１つ以上の所定の閾値に基づいて、攻撃が行われたか、及び／又は行われた可能性が高いかどうかが決定される。４６１２では、攻撃が行われた、及び／又は行われた可能性が高い場合、処理４６１４が実行され、そうでなければ、処理４６１６が実行される。４６１４では、対応する車両へのアクセス及び／又は操作の防止を含む前述の対策の１つなどの対策が実行される。１つ以上のアラートが生成されてもよい。別の対策の例として、攻撃に関連するデータが、メモリに格納され、及び／又は車両の所有者のネットワークデバイス及び／又は中央監視ステーションに送信されてもよい。４６１６では、攻撃が行われていない、及び／又は行われていない可能性が高い場合に、車両へのアクセス及び／又は動作制御が許可される。動作制御には、例えば、車両のドアのロック解除又はロック、車両のエンジンの遠隔始動、車両の内部環境制御の調整などが含まれ得る。４６１８では、１つ以上の平均が破棄され、及び／又は統合され累積された古いデータが破棄されても良い。受信信号を監視するためにスライディングウィンドウが使用されている場合、データの古い部分は破棄され、より最近の部分は、新しく受信されたデータとのその後の統合、累積、及び平均化の目的で維持されても良い。
図４６は、往復時間（ＲＴＴ）レスポンダ５２０２とＲＴＴイニシエータ５２０４を含む車両５２００と、ＲＴＴイニシエータ５２０８とＲＴＴレスポンダ５２１０を含むポータブルアクセスデバイス５２０６を示す。本明細書で使用される場合、「イニシエータ」は、ＢＬＥ無線機、送信機、及び／又は受信機を含むネットワークデバイスを指し、信号又はトーン交換を開始することができる。本明細書で使用される場合、「レスポンダ」は、ＢＬＥ無線機、送信機、及び／又は受信機を含むネットワークデバイスを指し、イニシエータから受信された信号及び／又はトーンに応答することができる。ＲＴＴレスポンダ５２０２、５２１０及びＲＴＴイニシエータ５２０４、５２０８は、例えば、図３のＲＦアンテナモジュール４０、ＲＦ回路２２３、及び／又はモジュール２１０、２１１、２１２によって実現され、対応する送信及び受信回路を含むことができる。車両５２００は、上記のように、単一の円偏波アンテナを備えたアンテナモジュールを含み得る。ＲＴＴレスポンダ５２０２及びＲＴＴイニシエータ５２０４は、アンテナを使用して送受信することができる。アンテナは、いつの時点においても、車両５２００の説明されたアンテナの少なくとも１つが、ポータブルアクセスデバイス５２０６のアンテナの少なくとも１つの偏波軸と交差偏波されず、かつ同一偏波されない少なくとも１つの偏波軸を有するように、ＲＴＴイニシエータ５２０８及びＲＴＴレスポンダ５２１０によって使用されるアンテナ（例えば、単一の偏波アンテナ）を用いて、アンテナが偏波ダイバーシティを提供する。
デバイス５２０２、５２０４、５２０８、５２１０はそれぞれ、上述された制御モジュールを含み、説明された処理のいずれかを実行することができる。デバイス５２０２、５２０４、５２０８、５２１０は、ランダムなチャネル（例えば、８０ＭＨｚのスペクトルにわたる４０個のＢＬＥチャネル）上でＲＦ信号を送受信することができる。デバイス５２０２、５２０８は、信号の送信及び受信を含めて互いに通信することができ、一方、デバイス５２０４、５２１０は、信号の送信及び受信を含めて互いに通信することができる。デバイス５２０２、５２０８間の通信は、デバイス５２０４、５２１０間の通信と同時に行うことができる。ＲＴＴを決定するための信号の送信は、セキュリティ上の理由と攻撃の検出のために、同時に双方向に送信され得る。デバイス５２０２、５２０４は、通信する周波数をポータブルアクセスデバイス５２０６と共有することができる。周波数は、所定の順序で示され、デバイス５２０２、５２０４、５２０８、５２１０によって追従され得る。バンドパスフィルタが、２つのチャネルを同時に監視するために使用される場合、フィルタは伝搬遅延を引き起こす。
一般的なバンドパスフィルタの遅延は、帯域幅に対し０．５（すなわち、０．５／帯域幅）である。プロトコルのチャネル間隔、チャネル選択のランダム性、時間の経過に伴う送信方向のランダム性、及び同時送信は、バンドパスフィルタに、測定可能な往復時間遅延に比較して大きいグループ遅延を持ったビットを検出することを強いる。これにより、攻撃デバイスがレンジエクステンションタイプの中継攻撃を実行する際の難易度がさらに高くなる。車両５２００とポータブルアクセスデバイス５２０６は、それぞれ、例えば攻撃デバイスが、十分に短い遅延で、中継するための信号を受信するには十分な幅であるが、信号を分析するには十分な幅のないフィルタを備えることを実現できないように、送信電力レベル及び送信チャネル間隔を設定することができる。
一実施形態において、信号が送信されて、ダイレクト飛行時間を測定し、レンジエクステンダータイプの攻撃デバイスに関連することが多い所定量の遅延（例えば、１０～５００ナノ秒（ｎｓ））があるかどうかを決定する。レンジエクステンダータイプの攻撃デバイスは、車両５２００とポータブルアクセスデバイス５２０６との間の信号を中継するとき、送信された信号を所定の量だけ遅延させる可能性がある。説明された双方向かつ同時の送受信は、攻撃デバイスが、任意の時点で送信される信号の周波数、チャネル、及び方向を決定することを困難にさせる。また、攻撃デバイスが、所定量の遅延なしで信号を中継することを回避することも困難である。
図４７は、ＲＴＴレスポンダ５２０２とＲＴＴイニシエータ５２０４を含む車両５２００と、ＲＴＴイニシエータ５２０８とＲＴＴレスポンダ５２１０を含むポータブルアクセスデバイス５２０６を示す。図４７は、対応するアンテナ５３００、５３０２、５３０４、５３０６を通る信号経路を示す。一実施形態では、アンテナ５３００、５３０２は、合計で３つの偏波を有し、アンテナ５３０４、５３０６は、合計で２つの偏波を有する。別の実施形態では、アンテナ５３００、５３０２は、合計で２つの偏波を有し、アンテナ５３０４、５３０６は、合計で３つの偏波を有する。
図４８は、ＲＴＴレスポンダ５２０２とＲＴＴイニシエータ５２０４を含む車両５２００、ＲＴＴイニシエータ５２０８とＲＴＴレスポンダ５２１０を含むポータブルアクセスデバイス５２０６、及びレンジエクステンションタイプの中継攻撃デバイス５４００を示す。レンジエクステンション攻撃デバイス５４００は、バンドパスフィルタ５４０４、ビット信号方向検出器５４０６、及びビットアクセラレーション攻撃モジュール５４０８を含む制御モジュール５４０２を有する。バンドパスフィルタ５４０４は、入力されるビットを検出するために使用されるが、関連する遅延時間を有する。ビット信号方向検出器５４０６は、ビットが移動している方向を決定する（例えば、車両からポータブルアクセスデバイスへ、又はポータブルアクセスデバイスから車両へ）。ビットアクセラレーション攻撃モジュール５４０８は、複数のシンボル（又はビット）に渡ってシンボル（又はビット）の形状を平均化し、理想的な波形に合わせるスライディング相関関数を使用して検出され得るシンボル（又はビット）の一部に遅延時間を導入することなく、ビットを加速することができない。説明された遅延時間は、攻撃が行われているかどうかを決定するときに、車両のアクセスモジュールによって検出され得る。
示されるように、レンジエクステンション攻撃デバイス５４００は、受信及び送信の目的のために、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）及び電力増幅器などの増幅器５４１０を含む。レンジエクステンション攻撃デバイス５４００は、ダウンコンバージョン及びアップコンバージョンの目的のためのミキサーも含み得る。増幅器５４１０は、アンテナ５４１２に接続される。
述べられた通信を同時に実行することに加えて、チャネルは疑似ランダムに選択されることができ、アクセスアドレスも疑似ランダムに選択されることができる。このランダムな選択は、車両で行われ、ポータブルアクセスデバイスと事前に共有され得る。逆に、選択がポータブルアクセスデバイスで行われてもよい。逆に、選択は、疑似ランダムに選択されるチャネルのシーケンス及び／又はアクセスアドレスのシーケンスに寄与する、いずれか又は両方のデバイスからのキーマテリアルを用いた安全な暗号化技術によって行われてもよい。この場合、アクセスアドレスの疑似ランダムシーケンスは、往復タイミング測定のために交換される、暗号的に安全なビットのシーケンスとして機能する。レスポンスがイニシエータと同じチャネル上にあり、レスポンスアクセスアドレスはイニシエータアクセスアドレルと同じではない場合に、同時送受信処理が、ランダムに選択されたアクセスアドレスを用いて、ランダムチャネル上で実行されることで、レンジエクステンション攻撃デバイスは、車両のアクセスモジュール及び／又は１つ以上のポータブルアクセスデバイスの制御モジュールによって検出されることなく、攻撃を実行することは困難である。レンジエクステンション攻撃デバイスは、同時に両方向において、全てのチャネルを盗聴し、メッセージがレンジエクステンション攻撃デバイスをどちらの方向に通過するかを決定し、そして、早期にビットを検出して、車両と１つ以上のポータブルアクセスデバイスのイニシエータを納得させるために、そのビットを、早期に適切な時間量で両方向に送信しなければならない。レンジエクステンション攻撃デバイスは、車両と１つ以上のポータブルアクセスデバイスのイニシエータに、ポータブルアクセスデバイスが実際よりも近く、車両から適切な距離にあることを納得させ、車両へのアクセス及び／又は動作制御の許可を得る必要がある。また、ＢＬＥビットにガウス型フィルタを用いることで、攻撃デバイスは、ビットを検出してビットを早期に送信するために使用できる、約１０～１００ｎｓの早期ビット検出時間未満の小さなウィンドウを有する。
一実施形態では、上記の同時通信に関連するＲＦ信号は、図３のモジュール２１０、２１１、２１２によって監視され、説明されたイニシエータ及びレスポンダは、信号のＲＳＳＩ値及びアンテナ偏波状態（例えば、送信アンテナと受信アンテナとの間の偏波度）を監視及び／又は決定する。ＲＳＳＩ値及び偏波に基づいて、１つ以上のモジュール２１０、２１１、２１２は、通信にとって最良の経路、周波数、チャネル、及びアンテナペアを決定する。最短経路（又は最小干渉）、最良ＲＳＳＩ値、最大偏波などに関連する信号は、どの経路、周波数、チャネル、及びアンテナペアを使用すべきかを示すために使用される。この情報は、任意の時点で、どのデバイスが送信し、どのデバイスが受信するかを決定するためにも使用され得る。各デバイスでのトランシーバチップとチャネルの選択はランダム化されてもよい。一実施形態において、（車両又はポータブルアクセスデバイスの）１つのデバイスは、他の１つのデバイスが送信しておらず、むしろ受信している間に送信することができる。そして、この役割は交替されて、その結果、第２のデバイスが送信しており、受信していない間に第１のデバイスが受信する。
上記の及び下記の技術の多くは、車両アクセスモジュールで様々なパラメータを監視し、生成し、受信し、送信し、及び／又は測定し、そして、この情報に基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃を検出することを含むが、それらの技術は、それらの処理の一部又は全部が、本明細書に開示される任意のポータブルアクセスデバイスなどの、ポータブルアクセスデバイスの制御モジュール（又は他のモジュール）で実行されるように修正され得る。同様に、様々な処理が、ポータブルアクセスデバイスで実行されるものとして説明されるが、これらの処理は、車両のアクセスモジュールで実行されてもよい。
様々なＢＬＥＲＦ送信周波数の例は、２．４１０ギガヘルツ（ＧＨｚ）、２．４１２ＧＨｚ、２．４０８ＧＨｚ、及び２．４１４ＧＨｚである。これら及び他の周波数が、ＲＴＴイニシエータとレスポンダ及び／又は対応する送信機と受信機によって使用されても良い。
一実施形態において、車両及び／又はポータブルアクセスデバイスの他の送信機を使用して、１つ以上のチャネルに軽く負荷をかけ、攻撃デバイスに、イニシエータ及びレスポンダによって送信されるＲＦ信号を検出するための狭いローパスフィルタを持つことを強いることができる。１つ以上のチャネルは、イニシエータ及びレスポンダによって使用されるチャネルを含むか、又はその近くであってもよい。１つ以上のチャネルで送信される信号は、ダミー信号であってもよい。
図４９は、２つのＢＬＥ無線機３９００（３９００Ａ、及び３９００Ｂと示される）を示す。第１のＢＬＥ無線機３９００Ａは、開始・測定デバイスとして機能している。第２のＢＬＥ無線機３９００Ｂは、反射（又はレスポンス）デバイスとして機能している。開始・測定デバイス３９００Ａは、第１のＢＬＥ無線機３９００Ａから第２のＢＬＥ無線機３９００Ｂに送信されるパケットのＲＴＴ、第２のＢＬＥ無線機が応答する時間、及びパケットが第２のＢＬＥ無線機３９００Ｂから第１のＢＬＥ無線機３９００Ａに送信される時間を測定することができる。別の実施形態では、ＲＴＴは、第１のＢＬＥ無線機３９００Ａの処理モジュール３９２２Ａから第２のＢＬＥ無線機の相関・プロトコルモジュール３９２０Ｂにパケットを送信し、処理モジュール３９２２Ｂ又はプロトコルモジュール３９２４Ｂから復調器３９１８ａ又は相関・プロトコルモジュール３９２０Ａに戻る時間を含む。これには、処理モジュール３９２２Ａから、プロトコルモジュール３９２４Ａ、ＧＦＳＫ変調器３９２６Ａ、Ｄ／Ａ・ローパスフィルタ３９２８Ａ、アップコンバータ３９２０Ａ、電力増幅機３９３２Ａ、スイッチ・バラン３９０８Ａ、及び、バンドパスフィルタ３９０６Ａを介して、ＢＬＥ無線機３９００Ｂへ、そして、バンドパスフィルタ３９０６Ｂ、スイッチ・バラン３９０８Ｂ、低ノイズ増幅器３９１０Ｂ、ダウンコンバータ３９１２Ｂ、バンドバスフィルタ・増幅器３９１４Ｂ、Ａ／Ｄ３９１６Ｂ、及び復調器３９１８Ｂを介して、相関・プロトコルモジュール３９２０Ｂへの移動時間を測定することが含まれ得る。復調器３９１８Ｂ又は相関・プロトコルモジュール３９２０Ｂからプロトコルモジュール３９２４Ｂ又は処理モジュール３９２２Ｂに移動する時間も決定され得る。プロトコルモジュール３９２４Ｂ又は処理モジュール３９２２Ｂから、ＧＦＳＫ変調器３９２６Ｂ、Ｄ／Ａ・ローパスフィルタ３９２８Ｂ、アップコンバータ３９３０Ｂ、電力増幅器３９３２Ｂ、スイッチ・バラン３９０８Ｂ、バンドパスフィルタ３９０６Ｂ、３９０６Ａ、スイッチ・バラン３９０８Ａ、低ノイズ増幅器３９１０Ａ、ダウンコンバータ３９１２Ａ、バンドパスフィルタ・増幅器３９１４Ａ、Ａ／Ｄ３９１６Ａ、及び復調器３９１８Ａ又は相関・プロトコルモジュール３９２０Ａを介しての時間も決定され得る。ＢＬＥ無線機３９００Ａがイニシエータとして記載され、ＢＬＥ無線機３９００Ｂがレスポンダとして記載されているが、ＢＬＥ無線機３９００Ｂがイニシエータであり、ＢＬＥ無線機３９００Ａがレスポンダであるように、処理の役割を交替することができる。
以下の処理は、車両の２つのＢＬＥ無線機（例えば、図４９のＢＬＥ無線機３９００Ａ、３９００Ｂ）の間、及び／又は車両のＢＬＥ無線機とポータブルアクセスデバイスのＢＬＥ無線機との間のＲＴＴを正確に決定するために実行され得る。処理は、攻撃を防止するため、及び／又は、攻撃が実行されているとき及び／又はすでに行われているときを容易に検出するために実行される。以下の処理は、別個に、又は、任意の組み合わせで実行されてもよい。一実施形態において、大量の所定数のパケットが、ＢＬＥ無線機の間でやりとりされる。イニシエータは、ＢＬＥ無線機の間で送信される信号のＲＴＴを測定及び／又は推定することができる。これには、パケットが第１のＢＬＥ無線機から第２のＢＬＥ無線機に送信される時間Ｔ１、第２のＢＬＥ無線機が応答する時間Ｔ２、第２のＢＬＥ無線機がパケットを第１のＢＬＥ無線機に返送する時間Ｔ３、及び、第１のＢＬＥ無線機が第２のＢＬＥ無線機からパケットを受信する時間Ｔ４が含まれ得る。
一実施形態において、ＢＬＥ無線機及び／又はフェーズロックループのＡ／Ｄ及びＤ／Ａクロックは、パケット間でディザリングされる。可能な場合はクロックをディザリングすることに加えて、暗号的にランダムな変動が追加されてもよく、これは、デジタルタイマーによって生成される最下位ビット（ＬＳＢ）が送信されるときのために、ＢＬＥ無線機で知られたことである。暗号的にランダムな変動は、攻撃デバイスが、送信が生じる正確な瞬間を予測できないように使用される。
一実施形態において、パケットの各々には、事前に合意された大きな、例えば１６～２５６ビットの暗号化されたランダムな複数ビットの識別子（ＰＡＣＲＭＢＩ）が含まれている。別の実施形態では、イニシエータからのパケットビット内容とレスポンダからのパケットビット内容とは、攻撃デバイスには区別不能である。攻撃デバイスは、パケットのビット内容に基づいて、パケットがどちらの方向から到来したものであるか、又はパケットがイニシエータパケットかレスポンダパケットかを識別することができない。
一実施形態において、ＢＬＥ無線機のチャネルは、暗号的にランダム化される。一実施形態では、ＢＬＥ無線機のうちのどちらがイニシエータ又はレスポンダであるかの決定は、暗号的にランダム化される。一実施形態では、ＢＬＥ無線機のいずれか又は両方が、攻撃デバイスはＢＬＥ無線機によって送信される他のパケットと区別できないダミーパケットを送信する。どのＢＬＥ無線機がダミーパケットを送信するかの選択は、暗号的にランダム化され、ランダムに切り替えることができる。これにより、攻撃デバイスは、どれが有効なパケットであるか、パケットはＢＬＥ無線機の間でどちらの方向に送信されているかを判別することが困難になる。
一実施形態において、ＢＬＥ無線機によって使用されているアンテナセットの偏波は、初期的に、暗号的にランダム化される。どのアンテナの入れ替えが、ＢＬＥ無線機間で、チャネルのセット全体で最良の「アンテナ－チャネル」を提供するかを選択するためのヒューリスティックな手法が使用される。これには、より高い受信信号強度を選択するヒューリスティックな手法を使用すること、周波数に対するアンテナゲインを補正し、複数のチャネルにわたって監視すること、最も高い平均又は中間電力を持つアンテナの組み合わせを使用すること、及び／又は、レイリーフェージング推定器又はカルマンフィルタ推定器を使用すること、が含まれ得る。これにより、暗号的にランダムなアンテナパターンを減らし、最大電力と最小交差偏波を持つ「アンテナ－チャネル」に的を絞ることができる。
一実施形態において、受信機での同位相及び直交位相（ＩＱ）ストリームは、ＰＡＣＲＭＢＩに一致する理想化されたアップサンプリングされたＩＱストリームを持つＩＱストリームを、ＢＬＥ無線機の中の対応する１つの相関・プロトコルモジュールに送信する前に、アップサンプリング（又は補間）される。ＰＡＣＫＲＭＢＩの使用の代替として、送信されるメッセージが暗号化され、受信時に、ビット復号化され、理想的なアップサンプリングされたＩＱストリームに変換されてもよい。２つのアップサンプリングされたストリームは、相関・プロトコルモジュール３９２０を介して送信されることができ、それは、ＰＡＣＲＭＢＩのものと一致するのに十分な相関が存在するアップサンプリングされたクロックエッジを監視することができる。相関・プロトコルモジュール３９２０は、一致するクロックエッジの最大エッジを選択する。他のクロック回復方法を使用して、通信チャネルのビットストリームの往復タイミングにおけるサブビットタイミングを補間してもよい。これは、アップサンプリング相関と組み合わせて、又は通常のクロックサンプリングと組み合わせて実行され得る。
一実施形態において、増幅器の設定は、ＢＬＥ無線機間で通信される。増幅器の設定は、ＢＬＥ無線機間の伝搬遅延における任意の周波数や増幅器ゲインの変動を補償するのに十分なものである。
別の実施形態では、ＢＬＥ無線機内の測定されたダイ温度は、ＢＬＥ無線機間で通信（又は共有）されて、ＢＬＥ無線機間の伝搬遅延における任意の温度ベースの周波数や増幅器ゲインの変動を補償する。
実行され得る別の処理は、ＢＬＥ無線機間でバランの変動を通信することである。別の処理は、短い（例えば、６μｓ）が暗号的にランダムな長さ（例えば、４～８μｓ）の連続波トーンをパケットペアに付加して、往復タイミング測定を実行しながら同時にトーン交換測距を実行することである。
図５０は、ＲＴＴイニシエータ５６０２、ＲＴＴレスポンダ５６０４、及びＲＴＴスニファ５６０６を含む位置・距離決定システム５６００を示す。ＲＴＴイニシエータ５６０２とＲＴＴレスポンダ５６０４は、本明細書に開示されるイニシエータ、レスポンダ、ＢＬＥ無線機、ＲＦ回路のいずれかとして機能し得る。ＲＴＴスニファ５６０６は、車両にＲＴＴデバイス５６０２、５６０４のうちの１つと一緒に配置され、図２のアンテナモジュール４０の１つを含むことができ、一方で、車両内のＲＴＴデバイスは、アンテナモジュール４０の他の１つを含む。デバイス５６０２、５６０４、５６０６はそれぞれ、上述された制御モジュールを含み、説明された処理のいずれかを実行することができる。上述された偏波ダイバーシティが、ＲＴＴデバイス５６０２、５６０４のアンテナ間、及び車両内にあるＲＴＴデバイス５６０２，５６０４の１つとＲＴＴスニファ５６０６のアンテナ間に提供される。偏波ダイバーシティは、往復タイミング測定を実行するときに特に利用される。ＲＴＴデバイス５６０２、５６０４のそれぞれは、単一の円偏波アンテナを含むことができる。
車両内にあるＲＴＴデバイス５６０２、５６０４の１つはマスターデバイスと呼ばれ、一方、ＲＴＴデバイス５６０２、５６０４の他の１つはスレーブデバイスと呼ばれる。マスターデバイスがチャレンジ信号をスレーブデバイスに送信すると、ＲＴＴスニファ５６０６はリスナーとして働き、（ｉ）いつチャレンジ信号が送信され、及び／又はいつチャレンジ信号がＲＴＴスニファ５６０６で受信されたか、及び（ｉｉ）スレーブデバイスは、チャレンジ信号に対するレスポンス信号をいつ送信したか、及び／又は、（ｉｉｉ）ＲＴＴスニファ５６０６がいつレスポンス信号を受信したか、を検出する。次いで、ＲＴＴスニファ５６０６は、チャレンジ信号の送信及び／又は受信時間、並びにレスポンス信号の送信及び／又は受信時間に基づく三角測量を使用して、スレーブデバイスの位置を決定することができる。マスターデバイスも、バウンス経路の代わりにアンテナ間のダイレクト経路を測定するために、チャレンジ信号及びレスポンス信号に関連する往復タイミングを測定することができる。これにより、アンテナのヌルが揃えられること、及び交差偏波が防止される。
マスターデバイスとＲＴＴスニファ５６０６は協働して、スレーブデバイスまでの距離を推定する。以下の式５～７がマスターデバイスによって実行され、チャレンジ信号がマスターデバイスからスレーブデバイスに送信される時間の長さＴＭＳを決定し、ここで、ＴＳＭは、レスポンス信号がスレーブデバイスからマスターデバイスに送信される時間の長さであり、ＴＲＸは、レスポンス信号がマスターデバイスで受信される時間であり、ＴＴＸは、チャレンジ信号がマスターデバイスから送信される時間であり、ＴＳＤＥＬＡＹは、チャレンジ信号を受信した後、スレーブデバイスがレスポンス信号で応答するまでの遅延時間の長さであり、ＦｉｘｅｄＯｆｆｓｅｔ１は、０以上であり得る、第１のオフセット時間の長さである。
Figure 2024001192000006
Figure 2024001192000007
Figure 2024001192000008
ＲＴＴスニファ５６０６は、いつチャレンジ信号がＲＴＴスニファ５６０６で受信されたか、いつレスポンス信号がＲＴＴスニファ５６０６で受信されたか、及び、スレーブデバイスがチャレンジ信号を受信したときと、スレーブデバイスがレスポンス信号を送信したときとの間のスレーブクロックサイクル数を分かっている。ＲＴＴスニファ５６０６（又はリスナー）は、式８を使用して、ＲＴＴスニファ５６０６がレスポンス信号を受信する時間ＴＳＬＲＸと、ＲＴＴスニファ５６０６がチャレンジ信号を受信する時間ＴＭＬＲＸとの間の差を決定することができ、ここで、ＴＳＬは、ＲＴＴスニファ５６０６がレスポンス信号を受信するまでの時間の長さであり、ＦｉｘｅｄＯｆｆｓｅｔ２は、０以上であり得る、第２のオフセット時間の長さであり、ＴＭＬは、ＲＴＴスニファ５６０６がチャレンジ信号を受信するまでの時間の長さであり、ＴＳＬＲＸは、ＲＴＴスニファ５６０６がレスポンス信号を受信する時間であり、そして、ＴＭＬＲＸは、ＲＴＴスニファ５６０６がチャレンジ信号を受信する時間である。
Figure 2024001192000009
マスターデバイスとＲＴＴスニファ５６０６は協働しているので、これらのデバイスの１つ以上が式９～１１に基づいてスレーブデバイスまでの距離を推定できるように情報が共有される。ＴＭＳとＴＳＬの合計は、式９～１１を提供するように置き換えることができる。
Figure 2024001192000010
Figure 2024001192000011
Figure 2024001192000012
 ＲＴＴスニファ５６０６でのチャレンジ及びレスポンス信号の到達時間を測定し、この情報をＲＴＴスニファ５６０６とマスターデバイスとの間で共有することによって、車両とスレーブデバイスとの間の距離を推定することができる。距離は、例えば、マスターデバイスが、到達時間及び既知の時間ＴＭＳ、並びに対応する既知の信号伝送速度を使用することによって推定することができる。チャレンジ信号のＲＴＴは、測定された到達時間に基づいて決定することができる。次いで、距離は、ＲＴＴ及び既知の信号伝送速度に基づいて決定することができる。
図５１は、ＲＴＴイニシエータ５７０２、ＲＴＴレスポンダ５７０４、及び複数のＲＴＴスニファ５７０６を含む別の位置・距離決定システム５７００を示す。ＲＴＴイニシエータ５７０２とＲＴＴレスポンダ５７０４は、本明細書に開示されるイニシエータ、レスポンダ、ＢＬＥ無線機、ＲＦ回路のいずれかとして機能し得る。ＲＴＴスニファ５７０６は、車両でＲＴＴデバイス５７０２、５７０４のうちの１つと一緒に配置され、（図２のアンテナモジュール４０と同様の）アンテナモジュールを含む。デバイス５７０２、５７０４、５７０６はそれぞれ、上述された制御モジュールを含み、説明された処理のいずれかを実行することができる。車両内のＲＴＴデバイスは、図２のアンテナモジュール４０と同様のアンテナモジュールも含むことができる。偏波ダイバーシティが、ＲＴＴデバイス５７０２、５７０４のアンテナ間、及び車両内にあるＲＴＴデバイス５７０２，５７０４の１つとＲＴＴスニファ５７０６のアンテナ間に提供される。偏波ダイバーシティは、バウンス経路ではなくアンテナ間のダイレクト経路を測定するために、往復タイミング測定を実行するときに特に利用される。これにより、アンテナのヌルが揃えられること、及び交差偏波を防止することができる。
車両内にあるＲＴＴデバイス５７０２、５７０４の１つはマスターデバイスと呼ばれ、一方、ＲＴＴデバイス５７０２、５７０４の他の１つはスレーブデバイスと呼ばれる。マスターデバイスがチャレンジ信号をスレーブデバイスに送信すると、ＲＴＴスニファ５７０６はリスナーとして機能し、いつチャレンジ信号が送信されたかを検出し、そして、スレーブデバイスが、いつチャレンジ信号に対するレスポンス信号を送信したかを検出する。ＲＴＴデバイス５７０２、５７０４は、図５０のＲＴＴデバイス５６０２、５６０４と同様に動作することができる。ＲＴＴスニファ５７０６のそれぞれは、ＲＴＴスニファ５６０６と同様に動作することができる。
時間ＴＡＢは、チャレンジ信号がＲＴＴイニシエータ５７０２からＲＴＴレスポンダ５７０４に送信される時間の長さである。時間ＴＢＡは、対応するレスポンス信号がＲＴＴレスポンダからＲＴＴイニシエータに送信される時間の長さである。時間ＴＡＣは、第１のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信する時間の長さである。時間ＴＢＣは、第１のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信する時間の長さである。時間ＴＡＤは、第２のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信する時間の長さである。時間ＴＢＤは、第２のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信する時間の長さである。時間ＴＡＥは、第３のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信する時間の長さである。時間ＴＢＥは、第３のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信する時間の長さである。ＴＡＢとＴＡＣが分かっている場合、ＴＢＣを計算することができる。ＴＡＢとＴＡＤが分かっている場合、ＴＢＤを計算することができる。ＴＡＢとＴＡＥが分かっている場合、ＴＢＥを計算することができる。
十分なＲＴＴスニファがある場合、時間ＴＡＢを計算することができる。例えば、３つのＲＴＴイニシエータがマスターデバイス（又はイニシエータ）に対するＲＴＴイニシエータの位置を知っている場合、時間ＴＡＢを計算することができる。これは、すべての反射が瞬間的であると仮定して、式１２～１７を使用して実現されることができ、ここで、ＴＲｘＡＣは、第１のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信する時間であり、ＴＲｘＢＣは、第１のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信する時間であり、ＴＲｘＡＤは、第２のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信する時間であり、ＴＲｘＢＤは、第２のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信する時間であり、ＴＲｘＡＥは、第３のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信する時間であり、ＴＲｘＢＥは、第３のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信する時間であり、ｄｅｌｔａＲｘＡｔＣは、第１のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信した時間と、第１のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信した時間との間の時間差であり、ｄｅｌｔａＲｘＡｔＤは、第２のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信した時間と、第２のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信した時間との間の時間差であり、ｄｅｌｔａＲｘＡｔＥは、第３のＲＴＴスニファがレスポンス信号を受信した時間と、第３のＲＴＴスニファがチャレンジ信号を受信した時間との間の時間差である。スレーブデバイス（又はレスポンダ）の位置も、式１８～２５を使用して決定することができ、ここで、ｘａはマスターデバイスのｘ座標であり、ｙａはマスターデバイスのｙ座標であり、ｚａはマスターデバイスのｚ座標であり、ｘｂはスレーブデバイスのｘ座標であり、ｙｂはスレーブデバイスのｙ座標であり、ｚｂはスレーブデバイスのｚ座標であり、ｘｃは、第１のＲＴＴスニファのｘ座標であり、ｙｃは、第１のＲＴＴスニファのｙ座標であり、ｚｃは、第１のＲＴＴスニファのｚ座標であり、ｘｄは、第２のＲＴＴスニファのｘ座標であり、ｙｄは、第２のＲＴＴスニファのｙ座標であり、ｚｄは、第２のＲＴＴスニファのｚ座標であり、ｘｅは、第３のＲＴＴスニファのｘ座標であり、ｙｅは、第３のＲＴＴスニファのｙ座標であり、ｚｅは、第３のＲＴＴスニファのｚ座標である。マスターデバイスとスレーブデバイスのｘ、ｙ、ｚ座標が分かっており、スレーブデバイスのｘ、ｙ、ｚ座標が決定される。ＴＢＣ、ＴＢＤ、及びＴＢＥは、上記と同様の方法で決定することができる。
Figure 2024001192000013
Figure 2024001192000014
Figure 2024001192000015
Figure 2024001192000016
Figure 2024001192000017
Figure 2024001192000018
 式１８－２１は三辺測量式である。
Figure 2024001192000019
Figure 2024001192000020
Figure 2024001192000021
Figure 2024001192000022
 ４つの式を４変数で置き換えると、式２２～２５が得られる。
Figure 2024001192000023
Figure 2024001192000024
Figure 2024001192000025
Figure 2024001192000026
３つのＲＴＴスニファ（例えば、示されるＲＴＴスニファ５７０６）が使用されると、ＲＴＴデバイス５７０２、５７０４の１つ及び／又は対応する車両に対するスレーブデバイスの距離を測定して位置を決定するために、３つの円を使用して三辺測量を実行することができる。これは、マスターデバイス及び／又は１つ以上のＲＴＴスニファで実行することができる。マスターデバイス及びＲＴＴスニファで決定された情報は互いに共有され得る。時間、距離、及び／又は位置が決定され、そして定期的に更新され得る。
車両内で、物体がマスターデバイスによって送信される信号と干渉するように、マスターデバイスと1つ以上のＲＴＴスニファのアンテナモジュールの近く及び／又は間に物体（例えば、車両の乗員の頭）が存在する場合、往復タイミング測定値は定期的に更新され得る。これは、マスターデバイスとＲＴＴスニファの間の距離を測定するため、対応する物理的環境／システムが変更されたときを検出するために、実行され得る。
図５２は、第１のネットワークデバイス（又は車両）５８００と第２のネットワークデバイス（又はポータブルネットワークデバイス）５８０２を示す。第１のネットワークデバイス５８００は、トーン交換レスポンダ５８０４とトーン交換イニシエータ５８０６を含む。トーン交換は、無変調キャリアトーン交換とも呼ばれる。第２のネットワークデバイス５８０２は、トーン交換イニシエータ５８０８とトーン交換レスポンダ５８１０を含む。デバイス５８０４、５８０６、５８０８、５８１０は、本明細書に開示される他のＢＬＥ無線機、ＲＦ回路、イニシエータ、レスポンダなどのいずれかとして実現され得る。デバイス５８０４、５８０８の少なくとも１つと、デバイス５８０６、５８０８の少なくとも１つは、単一偏波アンテナ及び円偏波アンテナを含むか、又は接続され得る。デバイス５８０４、５８０６、５８０８、５８１０はそれぞれ、図２のアンテナモジュール４０、及び／又は、図１１に示されるアンテナを含むことができる。
トーン交換は、レスポンダ５８０４とイニシエータ５８０８との間、及びイニシエータ５８０６とレスポンダ５８１０との間で実行され得る。ＲＴＴ測定値は、交換されるトーンと同じパケットで送信され得る。デバイス５８０４、５８０６、５８０８、５８１０は、パケットの送信に使用されるチャネルをランダムに選択することができる。パケットの送信は、パケットの受信と同時に行うことができる。例えば、イニシエータ５８０８が、第２のチャネルでレスポンダ５８０４からトーンを受信しながら、イニシエータ５８０８は、第１のチャネルでレスポンダ５８０４にトーンを送信することができる。イニシエータ５８０６は、イニシエータ５８０４がトーンを送信及び／又は受信している間に、トーンを送信及び／又は受信することができる。
ネットワークデバイス５８００、５８０２は、例えば、ネットワークデバイス５８００、５８０２のクロックを同期させるためのシーケンス信号の交換（又はハンドシェイク）を介して事前に同期され得る。この同期は、ネットワークデバイスが互いに信号を同時に送信できるようにするために実行され得る。一例として、それぞれ１Ｍｂｐｓでデータを送信する２つの１ＭＨｚ信号を送信することができる。信号は互いに２ＭＨｚ離れることができる。これにより、攻撃デバイスが、レンジエクステンション攻撃やトーンのアクティブな操作を含む攻撃などの攻撃を実行できることを防ぐことができる。攻撃者が１ＭＨｚ幅のバンドパスフィルタを使用すると、バンドパスフィルタの遅延時間が長くなるため、攻撃を行うことが可能となるのに十分な速さで応答しない。攻撃者が４ＭＨｚバンドパスフィルタなどの広帯域バンドパスフィルタを使用する場合、対応するシグナルアイダイアグラムのノイズが多すぎて、ネットワークデバイス５８００、５８０２によって送信される信号を見分けることができない。別の例として、信号は、所定の時間長さ（例えば、シンボルあたり１μｓ）以下のシンボル伝送速度でネットワークデバイスから送信されても良い。これにより、迅速な送信が可能になり、攻撃が防止される。また、同時の２つの信号により、攻撃者は両方の信号を検出して影響を与える必要があるため、攻撃者の成功をさらに妨げる。上記のように、両方の信号が、同じネットワークデバイス又は異なるネットワークデバイスによって、異なる周波数で送信され得る。
デバイス５８０４、５８０６、５８０８、５８１０は、送信されるトーンの周波数を変更し、周波数の変化による位相の変化を監視し、位相の変化に基づいて、ネットワークデバイス５８００、５８０２間の距離を決定することができる。これは、キャリア位相ベースの測距と呼ばれる場合がある。別の方法として、信号が反射してソースに戻される結果として信号が送受信される場合、送信信号と受信信号の間の位相差を使用して、ソースとリフレクタとの間の距離のモジュロを決定することができる。同様に、イニシエータは、（ｉ）イニシエータからレスポンダに送信される信号と、（ｉｉ）レスポンダからイニシエータに返送される対応するレスポンス信号と、の間の位相差に基づいて、イニシエータとレスポンダとの間の距離のモジュロを決定することができる。周波数の変化量に対する位相差の勾配は、周波数ステップサイズの制限付きで、距離に対応するか、又は等しくなる。周波数ステップが小さいほど、モジュロロールオーバー距離が大きくなる（Ｏｌａｆｓｄｏｔｔｅｒ、Ｒａｎｇａｎａｔｈａｎ、及びＣａｐｋｕｎによる「キャリア位相ベースの測距のセキュリティについて」を参照、それは参照により本明細書に組み込まれる）。
別の例として、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）パラメータを監視して、ネットワークデバイスが車両に近いかどうかを判断し、次いで、一連のトーン交換を実行して距離を測定することができる。ユーザのドアハンドルのタッチに基づいて、攻撃がないことを確認するためにトーン交換が実行されてもよい。車両に対するネットワークデバイスの距離を決定するために、複数の往復タイミング測定を実行しても良い。
上記の距離決定技術は、ＲＴＴ値を決定するために本明細書に開示される他の技術と組み合わせて使用され得る。デバイス５８０４、５８０６、５８０８、５８１０間のトーンの進行方向は、ランダム化することができる。
一実施形態において、第１のネットワークデバイス５８００の制御モジュールは、交換される複数のトーンのそれぞれについて、位相の変化対周波数の変化をプロットして、複数の線形曲線を生成する。制御モジュールは、曲線の勾配を決定し、それは、周波数の変化に対する位相の変化の割合を提供する。そして、勾配は、曲線の中の隣接するものの間の距離を決定するために使用され、その距離は、第１及び第２のネットワークデバイス５８００、５８０２の間の距離に関係する。
図５３は、トーン交換イニシエータ５９０２、トーン交換レスポンダ５９０４、及びトーン交換スニファ５９０６を含む位置決定システム５９００を示す。トーン交換イニシエータ５９０２とトーン交換レスポンダ５９０４は、本明細書に開示されるイニシエータ、レスポンダ、ＢＬＥ無線機、ＲＦ回路のいずれかとして機能し得る。トーン交換スニファ５９０６は、図５０のＲＴＴスニファ５６０６と同様に機能することができ、車両にトーン交換デバイス５９０２、５９０４の１つと一緒に配置され、図２のアンテナモジュール４０の１つを含み、一方で、車両内のトーン交換デバイスは、アンテナモジュール４０の他の１つを含む。デバイス５９０２、５９０４、５９０６はそれぞれ、上述された制御モジュールを含み、説明された処理のいずれかを実行することができる。偏波ダイバーシティが、トーン交換デバイス５９０２、５９０４のアンテナ間、及び車両内にあるトーン交換デバイス５９０２、５９０４の１つとトーン交換スニファ５９０６のアンテナ間に提供される。偏波ダイバーシティは、往復タイミング測定を実行するときに特に利用される。
車両内にあるトーン交換デバイス５９０２、５９０４の１つはマスターデバイスと呼ばれ、一方、トーン交換デバイス５９０２、５９０４の他の１つはスレーブデバイスと呼ばれる。マスターデバイスがトーンをスレーブデバイスに送信する、及びその逆の場合に、トーン交換スニファ５９０６はリスナーとして働き、（ｉ）いつトーンがトーン交換スニファ５９０６に送信されたか、及び／又はトーン交換スニファ５９０６にて受信されたか、（ｉｉ）いつスレーブデバイスがトーンをマスターデバイスに送信したか、及び／又は、（ｉｉｉ）いつトーン交換スニファ５９０６がスレーブデバイスによって送信されたトーンを受信したか、を検出する。スレーブデバイスはリフレクタとして動作し、マスターデバイスから受信したトーンをマスターデバイスに返送することができる。マスターデバイス及び／又はスニファデバイスは、トーンの到達時間、往復タイミング測定値、及び／又はデバイス間の推定距離に基づいて、車両へのアクセス又は動作制御の少なくとも１つを防止することができる。
図５４は、イニシエータとレスポンダとの間、及びレスポンダとスニファとの間の距離を決定する方法を示す。図５４の以下の処理は、主に、図５０、５３の実施例に関して説明されるが、処理は、図２～６、１１、１４、３９、及び４６～４９の実施例など、本開示の他の実施例に適用するように容易に修正することができる。処理は繰り返し実行され得る。この方法は、主に図５３の実施形態に関して説明されるが、この方法は、本開示の他の実施形態に適用され得る。
方法は、６０００で始まり得る。６００２において、トーン交換イニシエータ５９０２は、トーンを含むトーン信号をトーン交換レスポンダ５９０４に送信する。トーンは、ｅ(ｊωｔ＋ФＡ)・τＡＢとして表すことができ、ここで、Ａはトーン交換イニシエータ５９０２、Ｂはトーン交換レスポンダ５９０４、τＡＢはＡからＢに移動する時間であり、トーン交換イニシエータ５９０２とトーン交換レスポンダ５９０４の間の距離に直接関係し、ωは周波数、φＡはトーン交換イニシエータ５９０２でのトーンの位相であり、ｔは時間である。
６００４において、トーンは、遅延φＢを伴ってトーン交換レスポンダ５９０４で受信され、及び遅延φＣを伴ってトーン交換スニファ５９０６で受信される。トーン交換レスポンダ５９０４で、受信トーン信号はベースバンドにダウンコンバートされ、これは式２６で表すことができる。
Figure 2024001192000027
 トーン交換スニファ５９０６で、受信トーン信号はベースバンドにダウンコンバートされ、これは式２７で表すことができる。
Figure 2024001192000028
６００６で、トーン交換イニシエータ５９０２は、トーン交換レスポンダ５９０４からトーンを受信し、トーン交換レスポンダ５９０４は、そのトーン信号を第２のトーン信号としてトーン交換イニシエータ５９０２に再送信する。トーンは、ｅ(ｊωｔ＋ФＡ)・τＡＢとして表すことができる。受信される第２のトーン信号は、式２８によって表すことができる。トーン交換スニファ５９０６も、式２９によって表すことができる第２のトーン信号を受信する。
Figure 2024001192000029
Figure 2024001192000030
６００８において、トーン交換イニシエータ５９０２は、トーン交換レスポンダ５９０４で受信されたときのトーンの位相の差を含む自然対数トーン値を示す位相信号をトーン交換レスポンダ５９０４から受信する。このように、トーン交換レスポンダ５９０４は、測定された位相をトーン交換イニシエータ５９０２に送信し、そこで、式３０によって表されるように、値は乗算される。
Figure 2024001192000031
６０１０において、トーン交換スニファ５９０６は、受信されたトーン信号に基づいて、トーン交換イニシエータから送信されたときとトーン交換スニファで受信されたときとの間のトーンの位相の差、及び、トーン交換レスポンダから送信されたときとトーン交換スニファで受信されたときとの間のトーンの位相の差に関連するトーン値を決定する。トーン値は、ｅ(ｊωτＢＣ＋θＢ－θＣ)及びｅ(ｊωτＡＣ＋θＡ－θＣ)として表すことができる。
６０１２において、イニシエータ５９０２及び／又はスニファ５９０６は、イニシエータ５９０２とレスポンダ５９０４との間の距離、及びイニシエータ５９０２とスニファ５９０６との間の距離を決定する。距離値は、上記の往復時間をスニッフィングするときと同様の方法で決定することができ、例えば、式１２と１５及び対応する説明を参照のこと。往復時間の代わりに、位相が使用される。この計算は、式３１の使用を含み、ここで、トーン値ｅ(ｊωτＢＣ＋θＢ－θＣ)及びｅ(－ｊωτＡＣ－θＡ＋θＣ)は、スニファ５９０６で測定又は決定され、ｅ(ｊωτＡＣ）は先験的に知られており、トーン値ｅ(ｊωτＡＢ＋θＡ－θＢ)は、レスポンダ５９０４で決定される。
Figure 2024001192000032
 イニシエータ５９０２及び／又はスニファ５９０６は、式３１の結果の逆対数を取り、時間τＢＣ、τＡＢを提供することができる。レスポンダ５９０４とスニファ５９０６との間、及びイニシエータ５９０２とレスポンダ５９０４との間の距離は、これらの時間及びトーン信号の既知の伝送速度に基づいて決定され得る。方法は６０１４で終了し得る。イニシエータ５９０２又はスニファ５９０６は、推定された少なくとも１つの距離に基づいて、車両へのアクセス又は車両の動作制御のうちの少なくとも１つを防止することができる。
図５５は、パッシブトーン交換・位相差検出システム６１００の例を示す。システム６１００は、位相ロックループ（ＰＬＬ）６１０２、位相モジュール６１０４、送信機６１０６、受信機６１０８、及びアンテナモジュール６１１０を含む。アンテナモジュール６１１０は、図２のアンテナモジュール４０と同様であり得る。送信機６１０６は、第１のトーンを送信し、それは、ＰＬＬ６１０２の出力であり、リフレクタ６１１２によって反射されて受信機６１０８に戻る。ＰＬＬの出力及び反射されたトーン信号は、位相モジュール６１０４に提供される。位相モジュール６１０４は、ＰＬＬの出力と反射されたトーン信号との間の位相の差を決定する。本明細書に開示される位相モジュール６１０４又は他のモジュールは、位相の差に基づいて、送信機６１０６とリフレクタ６１１２との間の距離を決定する。本明細書に開示される位相モジュール６１０４又は他のモジュールは、決定された距離に基づいて、車両の内部へのアクセス及び／又は車両の動作制御を防止することができる。
図５６は、アクティブトーン交換・位相差検出システム６２００の例を示す。システム６２００は、図５５のシステム６１００と同様に動作する。送信機及び受信機６１０６、６１０８は、ボックス６２０２によって表される。図５５のリフレクタ６１１２は、アクティブなトーン交換のために、レスポンダデバイス６２０４で置き換えることができる。レスポンダデバイス６２０４は、送信機６１０６から第１の１つ以上のトーンを含む第１のトーン信号を受信し、第２のトーン信号で応答することができる。第２のトーン信号は、１つ以上のトーン及び／又は１つ以上の他のトーンを含み得る。第２のトーン信号は、受信機６１０８に返送される。
図５７は、ＲＳＳＩ及び飛行時間の測定に使用されるイニシエータパケット６３００及びレスポンスパケット６３０２を示す。イニシエータパケット６３００は、プリアンブル、同期アクセスワード（例えば、疑似ランダム同期アクセスワード）、データを含むデータフィールド、ＣＲＣビットを含む巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールド、及びＣＷトーンを含む連続波（ＣＷ）トーンフィールドなどの複数のフィールドを含むことができる。レスポンスパケット６３０２は、ＣＷトーンフィールド、プリアンブル、同期アクセスワード、データフィールド、及びＣＲＣフィールドを含むことができる。
イニシエータデバイスは、イニシエータパケット６３００を送信することができ、それはレスポンダデバイスで受信され得る。次に、レスポンダデバイスは、レスポンスパケット６３０２を生成し、そのレスポンスパケットをイニシエータデバイスに返送することができる。これは、トーン交換、位相差の決定、往復タイミング測定などのために行うことができる。次いで、デバイス間の距離を決定することができる。これらの測定及び計算は、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃を検出するために実行され得る。一実施形態では、イニシエータとレスポンダは、所定のリストに基づいて、同期アクセスワードを何にするかを事前に取り決める。同期アクセスワードには、アクセスアドレスが含まれる。イニシエータは、例えば、（ｉ）イニシエータパケットを送信した後のレスポンスパケット、及び／又は（ｉｉ）同期アクセスワード、を受信する時間の長さを測定することができる。時間長さ及び同期アクセスワードは、所定の時間長さ及び所定の同期アクセスワードと比較され得る。実行された比較が一致する結果となった場合、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃は行われていない。しかし、受信した同期アクセスワードが一致しない場合、及び／又は、時間の長さが予想値と所定長さ以上異なる場合、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃が行われている可能性がある。
一実施形態において、イニシエータとレスポンダは、所定のキー、同期アクセスワードのリスト、及び同期アクセスワードのそれぞれが送信されるべき時間を交換する。最初に作成されるとき、同期アクセスワードは、ランダムに選択することができる。これにより、レスポンダは、イニシエータパケットを受信したときに、応答するための適切なキー及び／又は同期アクセスワードを知ることができる。キーはレスポンスパケットに含まれ得る。別の実施形態では、イニシエータ及びレスポンスパケットは、図５８に示されるように、プリアンブルを含まない。一実施形態では、ＣＷトーンは、長さが４～１０μｓである。
別の実施形態において、イニシエータパケット及びレスポンスパケットは、図５９に示されるように同じフォーマットを有する。パケットの各々には、最初のフィールドとして第１のＣＷトーン、同期アクセスワード、データフィールド、ＣＲＣフィールド、及び最後のフィールドとして第２のＣＷトーンが含まれる。同じフォーマットを有するイニシエータ及びレスポンスパケットの別の例が図６０に示され、そこでは、各パケットには、最初のフィールドとして第１のＣＷトーン、ＰＡＣＲＭＢＩを含む同期ワード、ＰＤＵを含むＰＤＵフィールド、媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ）フィールド、ＣＲＣフィールド、及び最後のフィールドとして第２のＣＷトーンが含まれる。図５７－６０のＣＷトーンは、暗号的にランダムな長さのトーンであり、受信時にイニシエータによって検査されてもよい。例えば、レスポンダから受信したＣＷトーンが正しくない場合、レンジエクステンダータイプの中継局攻撃が行われている可能性がある。図５９－６０の実施形態では、同期ワードの往復タイミングは、２ＭＨｚのチャネルトーンステップでの不確かな範囲（例えば、７５メートル）を超えるＣＷトーン交換のラップを防ぐ。上記のイニシエータパケットとレスポンダパケットは、同じ周波数で送信され得る。イニシエータパケットとレスポンダパケットを同じ形式にすることにより、攻撃デバイスは、どのパケットがイニシエータパケットであり、どのパケットがレスポンダパケットであるかを区別することができない。一実施形態では、パケットの終わりにＣＷトーンは含まれない。
一実施形態において、イニシエータパケット及びレスポンダパケットのタイミング、周波数、長さ、電力レベル、振幅、及び、ＣＷトーンと同期アクセスワードの内容が、イニシエータ及びレスポンダで検査されて、正しい及び／又は一致しているか判断して、攻撃が行われているか識別する。一実施形態では、疑似ランダムな数のパケットが、次の周波数に変更して、別の疑似ランダムな数のパケットを交換する前に、第１の周波数で交換される。
攻撃デバイスは、通常、フィルタ（例えば、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ）とミキサー（例えば、ダウンコンバータ、アップコンバータ）を含むので、攻撃デバイスは、信号を中継するときに遅延を引き起こす。攻撃デバイスによる攻撃が検出されないようにするため、攻撃デバイスは、検出可能な遅延なしに受信信号を再送信する必要がある。これは、攻撃デバイスが検出されなくすることを困難にさせる。攻撃デバイスは信号を５００ｎｓ遅延させる可能性があり、これにより空間内で信号を５００フィート（ｆｔ）遅らせる可能性がある。攻撃デバイスがトーンの送信を早めるか、又はトーンの送信を適切な時間に開始するために、攻撃デバイスは、何が送信されているかを前もって知る必要があるかもしれない。これはあり得ないことである。これは、ヘテロダイン受信機を使用して中継信号を受信する場合に特に当てはまる。ヘテロダイン受信機は、パケット／トーンを同位相（Ｉ）－直交位相（Ｑ）ドメインに変換し、ＩＱドメイン内でキャプチャする。ＩＱドメインにおいて、位相差が検出される。攻撃がある場合、攻撃に起因する遅延は、位相差に基づいてＩＱドメインで検出され得る。対応する同期アクセスワードが正しい時刻に到達するように、攻撃デバイスによってトーンが短縮された場合、ＣＷトーンのタイミングと長さが正しくなく、イニシエータによって検出される。
一実施形態において、イニシエータは、レスポンダから送信された受信ＣＷトーンを、（ｉ）送信された同期アクセスワードの開始位置に対する長さ、（ｉｉ）同期アクセスワードの前と、同期アクセスワードに対する一貫した電力（又は振幅）、及び（ｉｉｉ）同期アクセスワード全体における一貫したトーンについて検査する。一貫したトーンは、一貫した周波数、電力レベル、振幅などを指す場合がある。別の実施形態では、送信されたパケットの第１のＣＷトーンの始まりに対する同期アクセスワードの開始時間及び終了時間が、所定時間（例えば±１０ｎｓの範囲）内であることが既知とされる。そのため、開始時間と終了時間がパケットの第１のＣＷトーンの始まりの所定の範囲内にある場合、攻撃はなく、そうでない場合、攻撃が行われている可能性がある。
別の例として、トーンを送信するイニシエータのＰＬＬは、所定のチャネル上で、ＰＬＬが生成することができる３つの異なるトーン、すなわち、センタートーン、第１の周波数（例えば２５０ＫＨｚ）でのハイトーン、及び第２の所定周波数（例えば、－２５０ＫＨｚ）でのロートーンを有することができる。送信されるトーンは、予め決定され合意されたトーンのランダムなシーケンス及び／又はパターンに従って選択され、送信され得る。これは、イニシエータとレスポンダの間で合意され得る。イニシエータと攻撃デバイスのＰＬＬは、互いに整合していない可能性がある。イニシエータが送信した信号とそれに応答して受信した信号との間に所定の閾値を超える周波数差がある場合、イニシエータは攻撃が行われていると判断することができる。
一実施形態において、レスポンダは、レスポンダが受信した信号についてどのような位相の遅れを検出したかを測定し、データで応答することができる。これは、レスポンダがイニシエータからパケットのテールエンドＣＷトーンを受信したタイミングに基づくことができる。レスポンダは、（ｉ）イニシエータから受信したパケットのテールエンド（又は終わりの）ＣＷトーンと（ｉｉ）イニシエータから受信したパケットに応答してレスポンダによって送信されているパケットのフロントエンド（又は最初の先頭ＣＷトーン）との間の位相遅れを測定することができる。イニシエータは、イニシエータからレスポンダへ、そして、レスポンダからイニシエータへ戻るパケットの双方向往復時間の合計を計算することができる。
イニシエータは、信号の遅延を検出することに加えて、攻撃デバイスが信号（又はトーン）を増幅したときも検出することができる。信号／トーンの増幅も送信を遅らせる可能性があり、これは検出され得る。攻撃デバイスでのトーンの中継中に、トーンが歪んだり、及び／又は、元の送信されたトーンではない別のトーンが送信されたりする可能性がある。
上記の例は、それぞれが同期アクセスワードとＣＷトーンの両方を持つより少ない数のパケットで、より正確な距離測定を可能とする。同期アクセスワードは、検出されることなく、攻撃デバイスによって変更されることからＣＷトーンを保護し、その逆も同様である。同期アクセスワードとＣＷトーンの両方を保護する双方向ランダム化通信が実行される。
本明細書に開示されるイニシエータのＰＬＬは、信号の周波数が変更されたときにイニシエータが信号の位相を予測することを可能にする位相予測可能なＰＬＬであり得る。これにより、イニシエータが送信するＣＷトーンとレスポンダが送信するＣＷトーンのタイミングが正しいかどうかを確認する必要をなくすことができる。レスポンダは、例えば、イニシエータからのテールエンドＣＷトーンが受信された時間を測定し、レスポンス信号のためにレスポンダによるフロントエンドＣＷトーンの生成に対するテールエンドＣＷトーンの対応する位相遅延を決定し、フロントエンドＣＷトーンとともにこの情報をイニシエータに送信することができる。次いで、イニシエータは、受信した情報に基づいて合計往復時間を計算することができる。
一実施形態において、イニシエータは、車両又はポータブルアクセスデバイスの１つであり、レスポンダは、車両及びポータブルアクセスデバイスの他の１つである。車両とポータブルアクセスデバイスが送信及び応答する順序は、疑似ランダムに変更される。また、パケット及び／又はトーン信号は、レスポンスとして送信されることができ、そして、イニシエータパケット及び／又はイニシエータトーン信号として使用されることができる。一実施形態では、車両及びポータブルアクセスデバイスが送信及び応答する順序は、短期間（例えば、所定の期間未満の交換期間）のうちには変更されず、長い交換期間（例えば、所定の期間以上の交換期間）で変更される。順序は周期的に切り替えることができる。これらの例では、アンテナ偏波ダイバーシティを使用して双方向データが交換され、正しいタイミング測定値が提供される。
処理は、ＣＷトーンと同期アクセスワードの開始時点と終了時点の正確な測定値を提供するために実行される。相関・プロトコルモジュール３９２０は、ビットの循環キューを維持し、送信された（イニシエータ）パケットのＣＷトーン及び同期アクセスワードの開始時間及び終了時間と長さを、受信された（レスポンダ）パケットのＣＷトーン及び同期アクセスワードの開始時間及び終了時間と長さと比較するためにロックインすることができる。相関・プロトコルモジュール３９２０は、ゼロクロスポイントが位置する場所を補間することができる。同期アクセスワードに関連するＩデータとＱデータの後処理は、同期アクセスワードが到達した時点を補間するためのクロックリカバリのために実行され得る。ＩデータとＱデータは、遷移／スピンレートが異なる可能性がある。クロックリカバリの正確なタイミングを得るために、遷移の中心点がどこかを決定するように補間が実行され得る。タイミングを合わせるために、複数のゼロクロスポイントが検出され、位置合わせされ得る。また、ＩデータとＱデータは、１以上のビットに最適に適合／位置合わせするために、以下でさらに説明するようにオーバーサンプリングされる場合がある。
図６１は、それぞれアンテナモジュールを有するネットワークデバイスのためのアンテナ経路決定システム６７００を示す。アンテナモジュールは偏波ダイバーシティを示す。この例では、各アンテナモジュールの２つの偏波軸が示されている。各アンテナモジュールには、垂直方向のアンテナと水平方向のアンテナが含まれている。可能なチャネルベクトルｈＶＶ、ｈＶＨ、ｈＨＶ、及びｈＨＨが示されている。測距モジュール６７１０が示されている。測距モジュール６７１０は、チャネルベクトルｈＶＶ、ｈＶＨ、ｈＨＶ、及びｈＨＨのそれぞれの１つに基づいて、ネットワークデバイスの対応するアンテナ間のレンジ（又は距離）を決定する。測距モジュールは、測距アルゴリズムを実行して、レンジｒＶＶ、ｒＶＨ、ｒＨＶ、及びｒＨＨを決定することができる。決定されたレンジｒＶＶ、ｒＶＨ、ｒＨＶ、及びｒＨＨは、いずれのレンジｒＶＶ、ｒＶＨ、ｒＨＶ、及びｒＨＨが最短であるかを決定する最小モジュール６７１２に提供される。最短の経路が選択され得る。
それぞれのチャネルベクトルは、１以上の選択された周波数に対して生成され得る。比較されるとき、レンジは、同じ周波数又は異なる周波数のチャネルベクトルに対して生成され得る。一例として、ベクトルは、隣接するトーンの間に１ＭＨｚの周波数ステップを持ち、２．４ＧＨｚの産業、科学、及び医療（ＩＳＭ）帯域内にある８０個の異なるトーンの少なくとも一部に対して生成され得る。最短レンジに関連する周波数を選択することができる。選択する際に、信号強度、振幅、電圧、パラメータの一貫性など、他の要因も考慮に入れてもよい。この経路選択は、本明細書に開示される、イニシエータ、レスポンダ、モジュール、ネットワークデバイスなどのいずれかによって実行され、往復タイミング測定のために使用され得る。これにより、最適なアンテナ経路が、往復時間を決定するための双方向パケット及び／又はトーン信号交換に対して選択されることが可能となる。
ここで、図３８、６２を参照すると、図６２は、図３８のＢＬＥ無線機３９００（及び／又は、ＢＬＥ無線機３９００の修正バージョン）及びＲＦチャネル並びに対応するＲＦ回路の構造、機能及び作動に対応する例示的な無線機モデル６８００を示している。無線機モデル６８００は、第１のサンプリングモジュール６８０２、時間オフセットモジュール６８０４、ガウス型ローパスフィルタ６８０６、積分器６８０８、第１のアップサンプラー６８１０、増幅器６８１２、加算器６８１４、変調器６８１６、第２のサンプリングモジュール６８１８、位相・周波数オフセットモジュール６８２０、第１のミキサー６８２２、位相遅延デバイス６８２３、第２のミキサー６８２４、位相遅延モジュール６８２６、第２のローパスフィルタ６８２８、リサンプルモジュール６８３０、アークタンジェントモジュール６８３２、微分器６８３４、符号決定モジュール６８３６、ビットパターンモジュール６８３８、第２のアップサンプラー６８４０、第３のアップサンプラー６８４２、相互相関モジュール６８４４、及びピーク検出器６８４６を含む。デバイス６８０２、６８０４、６８０６、６８０８、６８１０、６８１２は、ＢＬＥ無線器３９００又は別のＢＬＥ無線機の送信機部分の一例を示している。加算器６８１４は、（ｉ）別のＢＬＥ無線機と、（ｉｉ）デバイス３９０７、３９０６、３９０８、３９３２、及び３９１０を含むＢＬＥ無線器３９００との間のチャネルを表す。受信ＢＬＥ無線機は送信ＢＬＥ無線機に位相ロックされないので、受信ＢＬＥ無線機と送信ＢＬＥ無線機との間に、位相及び周波数オフセットが存在し得る。デバイス６８１６、６８１８、６８２０、６８２２、６８２４、６８２８、６８３０は、ＢＬＥ無線機の受信機部分に対応し、ＲＦサンプリングレートに関連する。デバイス６８３０、６８３２、６８３４、６８３６、６８３８も、受信機部分に対応し、ベースバンド信号に対して処理を実行する。リサンプルモジュール６８３０はアナログデジタル変換器として機能する。デバイス６８４０、６８４２、６８４４、及び６８４６も、受信機部分に対応し、位相を決定するための補間に関連する。
ビットストリームを回復するとき、微分器６８３４からの再構成された信号のゼロクロスが決定され得る。ゼロクロスにはかなりの量のジッターが存在する可能性があり、それは、ゼロクロスのタイミングに基づく飛行時間の決定に悪影響を及ぼす。少量のジッターは、送信時間と受信時間の決定に悪影響を及ぼす。
アップサンプラー６８４０、６８４２及び相互相関モジュール６８４４は、サンプリング及びゼロクロスの決定に関連するジッターを低減するために実装される。アップサンプラー６８４０、６８４２は、信号処理を実行して、既存の受信データポイント間にデータポイントを補間、注入することで、時間的な分解能をより細かくする。
一実施形態において、送信されるビットストリームは、ＢＬＥ受信機に事前に知られており、矢印６８４３によって示されるように、アップサンプラー６８４２に提供される。この例では、符号決定モジュール６８３６及びビットパターンモジュール６８３８は含まれていない。別の実施形態では、送信されるビットストリームは知られておらず、符号決定モジュール６８３６及びビットパターンモジュール６８３８が含まれ、推定ビットストリームをアップサンプラー６８４２に提供する。一例として、送信されるビットストリームは、どのデバイスが送信しているかを示すアクセスアドレスであり得る。推定ビットストリームは、基準に基づいて決定することができる。例えば、基準は、ビットストリームが推定される前に受信されるビットのプリアンブル及び／又は一連のビットとすることができる。プリアンブル及び／又は一連のビットは、どの推定ビットストリームが生成されるかに基づいて時間的な基準を提供する。推定ビットストリームは、送信機の既知のクロック周波数に基づいて生成され、送信信号及び受信機のクロック周波数に関連付けられる。
相互相関モジュール６８４４は、アップサンプラー６８４０、６８４２の出力間の相互相関、及び／又はアップサンプラー６８４０の出力とビットパターンモジュール６８３８の出力間の相互相関を実行する。相互相関は、相互相関器に提供される信号のエンベロープを一致させ、位相差を決定するように実行される。相互相関は、２つの出力信号の対応するデータポイントの積を取り、その積を合計することを含む、出力信号の積を実行することを含むことができる。この積和演算を繰り返しながら、各繰り返しで、出力の１つを出力の他の１つに対して時間的に１データポイントだけ徐々にシフトしていくことで、積和値の複数の結果が得られる。積和値の最大値とは、波形が一致し、時間的にも揃っているように、２つの出力が同期している（又は位置合わせされている）ときのことを指す。この情報に基づいて、２つの出力間の位相オフセット（または差）が決定される。
相互相関は、アップサンプラー６８４０、６８４２によって実行されるアップサンプリングにより、分解能が向上する。相互相関モジュール６８４６は、最初に受信されたものよりも細かい解像度の信号との相関をとり、受信された信号において、受信されたパケットの到着時間をより細かく補間する。相関解像度が高いほど、信号ノイズ比とメッセージのビット長が減少し、より細かい解像度で補間することができる。位相オフセットは、本明細書に記載されているように、飛行時間の決定に使用することができる。ピーク検出モジュール６８４６は、相互相関の結果を評価し、（ｉ）時間的に一致したピークが発生した時期、及び／又は（ｉｉ）位相オフセットを示す。一実施形態では、相互相関モジュール６８４４はデジタル値を受信し、ピーク検出モジュール６８４６は、相互相関出力（又は積和値）が所定の閾値に達したかどうかを決定する。所定の閾値に達した場合、ピーク検出モジュールは「信号発見」と決定された位相とを示す。
一実施形態において、アップサンプラー６８４０の出力は、符号決定モジュール６８３６と相互相関モジュール６８４４に提供され、アップサンプラー６８４２は含まれない。この例では、ビットパターンモジュール６８３８の出力が、相互相関モジュール６８４４に直接提供される。
図３８及び図６２のデバイスが、図６３の方法に関してさらに説明される。図６３の以下の処理は、主に、図２－６、１１、１４及び３８の実施例に関して説明されるが、処理は、本開示の他の実施例に適用するために、容易に修正することができる。処理は繰り返し実行され得る。
方法は、６９００で始まることができる。６９０２で、第１のネットワークデバイス（例えば、車載システムの一部として車両に実装されたネットワークデバイス又はポータブルアクセスデバイス）のサンプリングモジュール６８０２は、処理モジュール３９２２から送信されるビットストリームを受信する。サンプリングモジュール６８０２はビットストリームをサンプリングする。
６９０４において、時間オフセットモジュール６８０４は、サンプリングモジュール６８０２の出力を受信し、時間オフセット（又は遅延）を導入することができる。サンプリングモジュール６８０２及び時間オフセットモジュール６８０４は、プロトコルモジュール３９２４によって実現され得る。６９０６において、ガウス型ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６８０６は、時間オフセットモジュール６８０４の出力を受信し、その出力は、フィルタリングされ、矩形波を正弦波に変換するビットストリームを含み得る。ガウス型ＬＰＦ６８０６の処理は、ＧＦＳＫ変調器３９２６によって実現され得る。６９０８において、積分器６８０８は、ガウス型ＬＰＦ６８０６の出力を積分し、Ｄ／Ａ・ローパスフィルタ３９２８によって実現され得る。サンプリングモジュール６８０２、ガウス型ＬＰＦ６８０６、及び積分器６８０８からそれぞれ出力される信号７０００、７００２、７００４の例が図６４Ａに示されている。
６９１０において、アップサンプラー６８１０は、サンプル当たりの追加のポイントを含むように、積分器６８０８の出力をアップサンプリングする。アップサンプラー６８１０は、アップコンバータ３９３０によって実現され得る。６９１２では、増幅器６８１２は、周波数偏差ゲインを提供する。６９１４では、サンプリングモジュール６８１８は、ＰＬＬ３９４０によって提供され得るＲＦトーンを受信する。サンプリングモジュール６８１８の出力は、変調器６８１６と位相・周波数オフセットモジュール６８２０の両方に提供される。６９１６では、変調器６８１６は、増幅器６８１２の出力に基づいてサンプリングモジュール６８１８の出力を変調して、イニシエータ信号を提供する。変調器６８１６は、アップコンバータ３９３０によって少なくとも部分的に実現され得る。
６９１８において、変調器６８１６からのイニシエータ信号は、電力増幅器３９３２に提供され、第２のネットワークデバイスに送信され得る。第２のネットワークデバイスは、車載システムの一部として車両に実装されるネットワークデバイス又はポータブルアクセスデバイスであり得る。イニシエータ信号は、本明細書に開示されるイニシエータ信号、開始トーン信号、マスターデバイス送信信号、及び／又は同様のもののいずれかであり得る。
６９２０において、低ノイズ増幅器３９１０は、イニシエータ信号に応答するレスポンス信号を受信する。レスポンス信号は、加算器６８１４によって表されるように、受信されるレスポンス信号に含まれるガウスノイズを含み得る。６９２２では、ミキサー６８２２、６８２４は、低ノイズ増幅器３９１０からレスポンス信号を受信し、レスポンス信号を同位相（Ｉ）及び直交位相（Ｑ）ベースバンド信号にダウンコンバートする。直交位相ベースバンド信号は、位相遅延デバイス６８２３を介して９０°だけ位相遅延され得る。これは、ダウンコンバータ３９１２で実現され得る。
６９２４において、ＬＰＦ６８２８は、ベースバンド信号をフィルタリングし、高周波成分を除去する。ＬＰＦ６８２８は、ダウンコンバートされた信号ごとに1つ、複数のＬＰＦを含むことができる。ＬＰＦ６８２８は、バンドパスフィルタ・増幅器３９１４によって置き換えられ、及び／又は実現され得る。６９２６において、リサンプリングモジュール６８３０は、サンプルジッタを伴い、フィルタリングされたベースバンド信号をサンプリングする。リサンプリングモジュール６８３０は、Ａ／Ｄ変換器３９１６によって実現され得る。リサンプリングモジュール６８３０からの信号７００６、７００８の例が図６４Ｂに示されている。
６９２８において、アークタンジェントモジュール６８３２は、ベースバンド信号のアークタンジェントを決定して、アークタンジェント信号を生成する。アークタンジェントモジュール６８３２からの信号７０１０の例が図６４Ｃに示されている。６９３０において、微分器６８３４は、アークタンジェントモジュール６８３２からのアークタンジェント信号を微分する。元のガウスフィルタリングされた信号７００２に重ねて示される、微分器６８３４からの信号７０１２の例が図６４Ｄに示されている。
６９３２において、符号モジュール６８３６は符号関数を実行し、微分器６８３４の出力の符号を決定する。６９３４において、ビットパターンモジュール６８３８は、符号モジュール６８３６の出力に基づいて理想化された（又は基準）ビットパターンを決定する。ローパスフィルタ６８２８及びアークタンジェントモジュール６８３２の処理が適用された後、ガウス型ＬＰＦ６８０６からのビットパターン又は他のビットパターンを受信ビットパターンと一致させる、理想化されたビットパターンが得られる。これは、アップサンプリングされた値がノイズのないリサンプリングされたデータと同様になるように行われる。
６９３６において、アップサンプラー６８４０、６８４２は、それぞれ、微分器６８３４及びビットパターンモジュール６８３８の出力をアップサンプリングする。６９３８において、アップサンプラー６８４０、６８４２の出力は、相関信号を生成するため、相互相関モジュール６８４４によって相関される。デバイス６８３２、６８３４、６８３６、６８３８、６８４０、６８４２は、復調器３９１８によって実現され得る。６９４０において、ピーク検出器６８４６は、相互相関モジュール６８４４から得られる相関信号の位相を決定する。相互相関モジュール６８４４とピーク検出器６８４６は、相関・プロトコルモジュール３９２０によって実現され得る。一実施形態では、ピーク検出器６８４６は、アップサンプリングされる相互相関モジュール６８４４の上に３点放物線状ピーク補間器として実現される。検出されたピークの近く（所定の距離内）の２つのポイントが選択され、アップサンプリングされる結果の３点の放物線補間が得られる。
６９４２において、位相（又はアップサンプリングされる結果の３点放物線補間）に基づいて、距離、位置、往復時間、及び／又は他のパラメータを決定する。距離は、第１のネットワークデバイスと第２のネットワークデバイスとの間の距離であり得る。位置は、第１のネットワークデバイスに対する第２のネットワークデバイスのものであり得る。往復時間は、イニシエータ信号が第２のネットワークデバイスに移動し、及び第１のネットワークデバイスがレスポンス信号を受信する時間であり、第２のネットワークデバイスがイニシエータ信号を受信した後にレスポンス信号を生成する時間を含む。
６９４４において、処理モジュール３９２２は、６９４２で決定された位相、距離、位置、往復時間、及び／又は他のパラメータに基づいて、レンジエクステンションタイプの中継攻撃が行われているかどうかを決定することができる。レンジエクステンションタイプの中継攻撃が行われている場合、処理６９４６が実行され、そうでない場合、方法は６９４８で終了することができる。６９４６において、処理モジュール３９２２は、本明細書に開示された対策のいずれかのような対策を実行する。
図３５、３６、４５、５４、及び６３の上記の処理は、説明のための例であることが意図される。処理は、アプリケーションに応じて、順次に、同期して、同時に、連続的に、オーバーラップする期間中に、又は異なる順序で実行することができる。また、任意の処理が、実施例及び／又はイベントの順序によっては、実施されず、又はスキップされても良い。
（ｉ）生成された波形が送信されるべきアンテナに到達する時間と、（ｉｉ）タイマーによって測定される対応する時間との間には、送信タイミングにばらつきがある。これに寄与する可能性のある要因には、クロックドメインの交差、クロック周期の変化、電力増幅器のゲイン設定による電力増幅器の伝搬遅延、温度、及び処理の伝搬遅延が含まれる。処理、温度、及び増幅器ゲインの設定の変動は、タイミング測定から較正することができる。
第１のＢＬＥデバイス（例えば、図３８のＢＬＥデバイス（又は無線機）３９００Ａ）と類似又は同一である第２のＢＬＥデバイス（例えば、ＢＬＥデバイス（又は無線機）３９００Ｂ）は、図４９に示されるような反射（又はレスポンダ）デバイスを代理するために、車両に追加又は実装されても良い。ＢＬＥ無線機３９００のそれぞれは、別個のシステムオンチップ（ＳＯＣ）上に実装され得る。第１のＢＬＥ無線機３９００Ａは、第２のＢＬＥデバイスの受信機部分によって受信され得るイニシエータ信号を送信することができる。
第１のＢＬＥ無線機３９００Ａから送信されるべきイニシエータ信号を生成するため、第１のビットストリームが生成され、及び／又は、第１のＢＬＥ無線機３９００Ａのプロトコルモジュール３９２４Ａに提供されるときについて、タイマー３９３８Ａによって決定される、時間Ｔ１が生成され得る。タイマー３９３８Ｂによって決定される、時間Ｔ２は、第２のＢＬＥ無線機３９００Ｂの相関・プロトコルモジュール３９２０Ｂが、第１のビットストリームを受信するときであり得る。第１の較正定数ＣＡＬ１は、タイマー３９３８Ａが第１のビットストリームの生成を検出するときと、対応するイニシエータ信号がアンテナ３９０７Ａから送信されるときとの間の差に等しく設定されるか、又はその差に基づいて決定され得る。第２の較正定数ＣＡＬ２は、タイマー３９３８Ｂが相関・プロトコルモジュール３９２０Ｂで第１のビットストリームの受信を検出するときとの間の差に等しく設定されるか、又はその差に基づいて決定され得る。プロトコルモジュール３９２４Ａから相関・プロトコルモジュール３９２０Ｂへの第１のビットストリームの飛行時間は、（Ｔ２－ＣＡＬ２）－（Ｔ１－ＣＡＬ１）である。
同様に、第２のＢＬＥ無線機３９００Ｂから送信されるべきレスポンス信号を生成するため、第１のビットストリームに対応する第２のビットストリームが生成され、及び／又は、プロトコルモジュール３９２４Ｂに提供されるときについて、タイマー３９３８Ｂによって決定される、時間Ｔ３が生成され得る。レスポンス信号は、イニシエータ信号に応答して生成される。タイマー３９３８Ａによって決定される、時間Ｔ４は、相関・プロトコルモジュール３９２０Ａが第２のビットストリームを受信するときであり得る。第３の較正定数ＣＡＬ３は、タイマー３９３８Ｂが第２のビットストリームの生成を検出するときと、対応するレスポンス信号がアンテナ３９０７Ｂから送信されるときとの間の差に等しく設定されるか、又はその差に基づいて決定され得る。第４の較正定数ＣＡＬ４は、タイマー３９３８Ａが相関・プロトコルモジュール３９２０Ａで第２のビットストリームの受信を検出するときとの間の差に等しく設定されるか、又はその差に基づいて決定され得る。プロトコルモジュール３９２４Ｂから相関・プロトコルモジュール３９２０Ａへの第２のビットストリームの飛行時間は、（Ｔ４－ＣＡＬ４）－（Ｔ３－ＣＡＬ３）である。第１及び第２のＢＬＥ無線機３９００の間の平均飛行時間、距離は、式３３－３５を使用して決定することができ、ここで、式３３は、式３２に基づいており、説明されたタイミング変動を考慮し、従って、対応する較正値を含む。
Figure 2024001192000033
 同様の情報を収集し、較正値を追加する。
Figure 2024001192000034
Figure 2024001192000035
 時間測定値から較正値を分離する。
Figure 2024001192000036
タイマー３９３８Ｂは、Ｔ２－Ｔ３に関する報告を最小化するために、処理合意で起動し、及び／又は第２のＢＬＥ無線機３９００Ｂにおける送信時間の微調整を行うことができる。
第１のＢＬＥ無線機３９００ＡのＰＬＬ３９４０Ａ、３９４２Ａは、単一のＰＬＬとして実現され得る。同様に、第２の無線機３９００ＢのＰＬＬ３９４０Ｂ、３９４２Ｂは、単一のＰＬＬとして実現され得る。２つのＰＬＬにより、レスポンス信号の受信時間をキャプチャするために使用される同じＢＬＥ回路を使用してイニシエータ信号の送信時間のキャプチャを可能としつつ、同じＳｏＣ上に送信機部分と受信機部分のハードウェアを実装することが可能となる。
本教示によれば、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、内孔を有する導電性リング状本体を含む円偏波アンテナ、導電性リング状本体に接続される円形アイソレータ、及び、円偏波アンテナと円形アイソレータに接続され、円形アイソレータから外側に向かって延びる直線偏波アンテナを含む。直線偏波アンテナは、スリーブと、スリーブを通って延びる導電性要素とを含む。直線偏波アンテナは、円偏波アンテナの半径に直交して伸びる。
本教示によれば、多軸偏波ＲＦアンテナは、ワイヤとしての導電性要素を含むことができる。
本教示によれば、スリーブはポリテトラフルオロエテンで形成することができ、導電性要素は銅で形成することができる。
本教示によれば、直線偏波アンテナは、使用時に円偏波アンテナから下方に伸びるように構成することができる。
本教示によれば、円偏波アンテナは、２軸アンテナとすることができ、直線偏波アンテナは単軸アンテナとすることができる。
本教示によれば、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、さらに接地層を含むことができ、円形アイソレータは、導電性要素と接地面との間、及び円偏波アンテナと接地面との間において、接地面上に配置することができる。
本教示によれば、円偏波アンテナは、９０°位相オフセットされた２つの給電点を含むことができ、互いに９０°位相がずれた信号を受信するように構成することができる。
本教示によれば、車両は、ボディと、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリを含むルーフとを含むことができる。多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、直線偏波アンテナが円偏波アンテナから下方に伸びるように、ルーフにおいて方向付けられることができる。
本教示によれば、車両は、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリを含むことができる。多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリは、車両に実装されるように構成される第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリと、車両に実装されるように構成され、第２の内孔を有する第２の導電性リング状本体を含む第２の円偏波アンテナ、第２の導電性リング状本体に接続される第２の円形アイソレータ、及び、第２の円形アイソレータに接続され、第２の円形アイソレータから外側に向かって伸びる第２の直線偏波アンテナを含む第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリとを含むことができる。第２の直線偏波アンテナは、スリーブと、第２の直線偏波アンテナのスリーブを通って伸びる導電性要素とを含むことができる。第２の直線偏波アンテナは、第２の円偏波アンテナの半径に直交して伸びることができ、アクセスモジュールは、第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ及び第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリに接続され、第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリ及び第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリを介してポータブルアクセスデバイスと通信するように構成することができる。
本教示によれば、いつの時点においても、直線偏波アンテナ又は第１の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの少なくとも１つは、第２の多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリのアンテナと交差偏波されない。
本教示によれば、アクセスモジュールは、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第１の１つと多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第２の１つを介した無線周波数信号の送受信を含む、パッシブエントリーパッシブスタート動作又はフォンアズアキー動作を実行するように構成することができる。
本教示によれば、アクセスモジュールは、無線周波数信号に基づいて車両へのアクセスを許可するように構成することができる。
本教示によれば、アクセスモジュールは、多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第１の１つと多軸偏波ＲＦアンテナアセンブリの第２の１つとのいずれのアンテナペアが、ポータブルアクセスデバイスとの通信に使用されるべきかを決定するアルゴリズムを実行するように構成することができる。
本教示によれば、ポータブルアクセスデバイスはキーフォブ又は携帯電話とすることができる。
一実施形態において、本明細書に記載のフォンアズアキーシステムは、受信センサのセットに対する電話の位置をマイクロロケートするために、携帯電話のＢＬＥ無線機を使用する。センサは車両内に配置される。センサは、電話が車両へのアクセス（例えば、ドアロックの解除、及び／又は、車両の始動）を許可するのに十分なほど車両に近いかどうかを検出するために使用される。車両のアクセスモジュールは、到来角度（ＡＯＡ）の原理を使用する。ＢＬＥ無線機から車両内の少なくとも２つの別個のセンサに送信される信号の到来角度を知ることにより、ソース（つまり、ＢＬＥ無線機）は２次元平面上で位置を確立することができる。この場合、フェーズドアンテナアレイを使用して、来入信号の到来角を測定する。フェーズドアンテナアレイには、送信信号を受信する複数のアンテナが含まれる。車両の各々のセンサには、１つ以上のアンテナが含まれる。各々のセンサは、単一の無線受信機を備えた、３アンテナインターリーブ円偏波（ＣＰ）受信機、単一の無線受信機を備えた、６アンテナインターリーブ直線偏波（ＬＰ）受信機、単一の無線受信機を備えた、３アンテナインターリーブＣＰ受信機、単一の無線受信機を備えた、３アンテナインターリーブ印刷アンテナＣＰ受信機を含む、フェーズドアレイセンサであっても良い。
アクセスモジュールは、マルチパス効果を考慮して、入射するＡＯＡ信号の方向を検出する。例として、送信されてセンサアレイに達する２つの正弦波ＲＦ信号が、センサアレイのアンテナで合算される。２つの正弦波ＲＦ信号の合計は、２つのソース正弦波の位相角と振幅に依存する異なる位相と振幅を持つ正弦波である。ＡＯＡ方向を予測するために使用される数学モデルは、誤差を示すことができる。この誤差は、動的マルチパス環境では非常に大きく、不安定になる可能性がある。この誤差を防ぐために、本明細書に開示されるＭＵＳＩＣアルゴリズムを使用して、潜在的な強力なマルチパス反射信号とともにソース信号を識別することができる。ダイレクト経路信号は携帯電話から正確に追跡される。この追跡により、任意の追加の反射信号が識別される。反射された信号は識別され、破棄される場合がある。
本明細書に開示されるアクセスモジュール及び制御モジュールは、本明細書で参照される、及び／又は開示される任意のＭＵＳＩＣアルゴリズムを実装することができる。方向探知方法は、一般に、時として古典的方法と現代的方法と呼ばれることもある２つのカテゴリに分類できる。古典的方法には、さまざまなビームフォーミング方法が含まれる。現代的方法は、一般的に部分空間方法と呼ばれる。ＭＵＳＩＣアルゴリズムは、部分空間分離法を使用する超分解能パラメータ推定アルゴリズムとして分類される。部分空間法では、２つの同一であるが、物理的にシフトされたアレイの特定のアレイ配置が必要とされる可能性がある。他の方法には、最尤推定とビームフォーミングが含まれる。
図７０は、到来角度θを示す、アレイ内の複数のアンテナ７０００の側面図を示している。アンテナのアレイは、アレイマニホールドと呼ばれることがある。各々のアンテナ７０００は、本明細書に開示されるアンテナのいずれかと同じに、及び／又は同様に構成され得る。一実施形態では、１つ以上のアンテナは、クアッドリファイラルヘリックスアンテナである。
ＭＵＳＩＣアルゴリズムは、１つ以上の入射するＡＯＡ信号に対するアレイマニホールドの応答を記述するアレイマニホールドのモデルを使用する。アンテナの均等線形アレイ（ＵＬＡ）は、図７０に示されるように定義されることができ、ここで、ｍは1から始まるアレイ内のアンテナインデックス、Ｍはアンテナの総数、ｄはアンテナエレメント間の間隔、θは入射信号の角度である。入射信号ｓに対するアレイエレメントｍの応答は、式３７で表すことができ、ここで、ｒは受信信号、ａは複素アレイマニホールド応答、ｓはソース信号、ｍは述べられたように対象とするアンテナエレメントのインデックス番号、θは述べられたように入射ソース信号の物理的な角度、λは信号の波長、及び、ｎ（ｔ）は受信機チャネル内のノイズを表す。これは、受信センサアレイのエレメントの物理的位置の関数としての位相遅延の影響を示しており、ｄ＝λ／２で完全な１８０°の位相シフトがある。また、入射角度θの関数としての位相シフトも示している。
Figure 2024001192000037
アレイステアリングベクトルａｍは、１≦ｍ≦Ｍのアンテナの場合に、アンテナエレメントｍで入射角θｎでの所与のソース信号ｎについて、式３８によって定義される。これは、各アンテナで１の振幅応答と、アンテナ1に対するＵＬＡの理想的な位相応答を仮定している。
Figure 2024001192000038
Ｎ個の入射信号の場合、受信信号ｒ（ｔ）は、アレイマニホールドを介してソース信号の合計になり、式３９で表すことができる。

Figure 2024001192000039
ベクトル表記では、アレイマニホールド応答パラメータａ及びＡは、式４０及び４１によって定義される。ベクトルａは、単一のソース信号ｎに対する各エレメントのアレイ応答を記述し、ＡはすべてのＮ個のソース信号に対するすべてのＭ個のアレイエレメントの応答を記述し、Ｍ×Ｎ行列であり、ここで、ＭとＮはそれぞれ２以上の整数である。時間的に瞬間ｔでサンプリングされたＮ個のソース信号は、式４２によって表されるように、Ｎ×１個のベクトルＳ（ｔ）として表される。
Figure 2024001192000040
Figure 2024001192000041
Figure 2024001192000042
チャネルノイズｎ（ｔ）を含む受信（測定）データベクトルｒ（ｔ）に対するアンテナアレイ応答マニホールドモデルＡを介して、所定の時間ｔでの信号Ｓ（ｔ）内に表される様々なソース到来角度で、Ｎ個のソーストーンをマッピングするために、式４３が使用されても良く、ここで、ｒ（ｔ）は、各アンテナエレメントで受信したデータのＭ×１個のベクトルである。
Figure 2024001192000043
 アレイマニホールドモデルのこの数学的構造は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを導出するために使用され、テスト環境のシミュレーションとモデリングにも使用され得る。
図７１は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムの使用を含む例示的なＡＯＡ方法を示している。処理は、主に、本明細書に開示されるアクセスモジュールの１つなどの車両のアクセスモジュールによって実行されるものとして説明されるが、その処理は、ポータブルアクセスデバイスの制御モジュールによって実行されても良い。なお、Ｈ演算子は、エルミート転置又は共役転置演算を示す。方法は、７４００で始まり得る。７４０２で、アクセスモジュールは、｛ｒ（ｔ）｝Ｔｔ＝１によって表されるように、各アンテナから同時にＴ個の分析信号サンプルを収集する。
７４０４で、アクセスモジュールは、式４４で表されるように、データ共分散行列Ｒを推定する。
Figure 2024001192000044
共分散行列の推定値は式４４に従って計算され、共分散の例が図７２に示されている。解釈するため、各矢印は、矢印の基部にあるＸ軸とＹ軸に記載されているアンテナ番号間の共分散を表す。中央上部の矢印は、アンテナ番号２に対するアンテナ番号１の共分散（ｃ１２）を表し、一方、左中央の矢印は、アンテナ番号１に対するアンテナ番号２の共分散（ｃ２１）を表し、それはｃ１２の複素共役である。矢印の方向は、大きさと方向の複素平面表現である（Ｘ軸は実軸、Ｙ軸は虚軸である）。
なお、斜め線（左上から右下）が自己共分散を表し、それは、大きさが１であり、虚数値がゼロである。また、行列はハーミシアンであり、全てのｉとｊについてｃｉｊ＝ｃ＊であることを意味し、ここで、＊は複素共役であることに留意されたい。このように、すべての有用な情報は、（ｉ）ｃ１２、ｃ２３、及びｃ１３、又は（ｉｉ）ｃ２１、ｃ３２、及びｃ３１（左上から右下への斜め線を含まない右上隅又は左下隅）に含まれている。これにより、データストレージの節約や、送信サイズの縮小が期待できる。
７４０６で、アクセスモジュールは特異値分解（ＳＶＤ）又は別の固有値分解手法を使用し、式４５で表されるようにＭ×Ｍ行列Ｕを計算する。
Figure 2024001192000045
共分散行列推定値Ｒの固有値分解の後、結果として得られる複素固有ベクトルが提供され、その例が図７３に示されている。図７３は、３５°でのアレイマニホールド応答による固有ベクトルの視覚化を示している。図７４は、０°でのアレイマニホールド応答による固有ベクトルの視覚化を示している。
図７２に示されるように、矢印の大きさおよび方向は、Ｘ軸上の実数およびＹ軸上の虚数に対応する各点の実数および虚数成分を示す。実線と短い破線の矢印は、固有ベクトルの３×３の配列を表す。ベクトル列（Ｘ軸）は、固有ベクトルの固有値によって、大（左側）から小（右側）にソートされる。このように、左端の列番号１は信号部分空間を表し、一方、列２と３はノイズ部分空間を表す。
７４０８で、アクセスモジュールは、入射信号Ｎの数を推定するか、さもなければ決定する。７４１０で、アクセスモジュールは、式４６を満たすため、行列ＵをＭ×Ｎ信号部分空間行列Ｕｓとノイズ部分空間推定Ｍ×(Ｍ－Ｎ)行列Ｕｅに分離する。
Figure 2024001192000046
固有値ベクトルとともに、対象の角度（３５°）でのアレイマニホールドの応答が長い破線の矢印で示されている。これは式４０から導き出される。
７４１２で、アクセスモジュールは、式４７で表されるように、所定の分解能で、対象のθの範囲のＭＵＳＩＣスペクトルＰ（θ）を計算する。
Figure 2024001192000047
この時点で、共分散行列推定値のノイズ部分空間固有ベクトルは、アレイマニホールド応答に完全に直交している必要がある。式４７の分母の結果は、様々なテスト角度θでの結果に比べて小さい数値である。
図７４は、アレイマニホールド応答が０°のＡＯＡにて示されることを除いて、図７３と同じ情報を提示する。固有値ベクトルは測定データから導き出されるので、固有値ベクトルは同じままであることに留意されたい。アレイマニホールド応答は回転し、直接入射する信号に対して期待される応答を示し、これは、アンテナエレメントで位相シフトがないことを意味する。この場合、式４７の分母の結果は、図７３の場合に得られたものよりもはるかに大きな値である。
７４１４で、アクセスモジュールはＰ（θ）でピークサーチを実行して、到来角度を決定する。Ｐ（θ）の最大値でのθの値は、Ｎ個の入射信号の到来角度である。
－９０°から＋９０°の範囲にわたるθについて式４７を処理した後に、得られたＭＵＳＩＣパワースペクトルＰ（θ）が、３５°のソース信号ＡＯＡについて図７６に示されている。３５°のテストＡＯＡでの明確なピークに注意されたい。実際の角度は、縦の破線で示されている。θの分解能は１°である。
共分散平滑化法が使用されても良い。一例として、フォワード・バックワード法を使用することができる。フォワード・バックワードアプローチは、式４８及び４９を使用して実現され、ここで、Ｒは修正された共分散行列の推定値であり、ＪはＭ×Ｍの逆単位行列（転送行列）である。
Figure 2024001192000048
Figure 2024001192000049
分解可能なコヒーレントトーンの有効数は、Ｎ≦２Ｍ／３ソースである。３アンテナアレイの場合、最大２つのコヒーレントトーンまで分解可能である。この方法は、フェーズドアンテナアレイ受信機ボードの３アンテナフェーズドアレイに使用され得る。方法は７４１６で終了し得る。
別の例として、空間平滑化法が使用されても良い。空間平滑化法は、アレイを複数のサブアレイに分割し、サブアレイの共分散行列の結果を平均化することを含む手法である。その結果、アンテナアレイエレメントの数が効果的に削減される。
空間平滑化をフォワード・バックワードアプローチと組み合わせるフォワード・バックワード空間平滑化（ＦＢＳＳ）法が使用されても良い。それもまた、必要なアンテナエレメントの数を削減する。さらに別の例として、テプリッツ完了法が使用されても良く、ＮＬＡに適している。
ＭＵＳＩＣアルゴリズムのバリエーションが実装されても良い。Ｒｏｏｔ－ＭＵＳＩＣと呼ばれるＭＵＳＩＣアルゴリズムの派生物をＵＬＡに使用して、すべての潜在的な角度で結果を計算する必要なしに、入射信号ＡＯＡを見つけ出すことができる。これにより、必要な計算能力が削減される。計算の複雑さの軽減は、θ値の大きなセットにわたってＭＵＳＩＣスペクトルを計算することや、結果のピークを発見することを含むＭＵＳＩＣアルゴリズムの処理７４１２、７４１４を実行する必要がないことから生じる。
Ｓｐｅｃｔｒａｌ－ＭＵＳＩＣと呼ばれる別の派生例は、任意のアレイ配置に適用できるが、一般に広帯域の非コヒーレントソースに適用されるＲｏｏｔ－ＭＵＳＩＣの一般化されたバージョンである。Ｓｍｏｏｔｈ－ＭＵＳＩＣと呼ばれるさらに別の派生物は、ＭＵＳＩＣアルゴリズムの共分散行列を平滑化するさまざまな方法を指し、図７１の処理７４０４と７４０６との間で適用される。
ＣＬＥＡＮ法と呼ばれる別の派生例は、ソース信号が所与の方向で識別されると、既知のアレイマニホールドからソース信号のモデルを再構築することを含む。この再構築された信号モデルは、測定された入射信号から差し引かれて、入射信号を除去し、これにより、不要なソース信号の測定データが「クリーニング」され、他のソースの検討が可能になる。
非理想的なアンテナアレイにＭＵＳＩＣアルゴリズムを実装する際に発生する問題の１つは、フォワード・バックワード共分散平滑化で、２つのコヒーレントソースが誤った位置測定をもたらす可能性があることである。共分散行列自体が誤った部分空間分離をもたらすため、標準的なアレイキャリブレーション手法ではこれを解決しない。これに対抗するために、ＣＬＥＡＮ法のバリエーションが複数のコヒーレントソースに対して実行され、それは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを使用してソース信号を識別すること、キャリブレーションされたアレイマニホールドを使用してソース信号を一度に１つずつ削除するようにＣＬＥＡＮ法を使用すること、ソース信号の位置を（最初に測定された位置ではなく）オフセットに強制的に変更し、残りの信号のＡＯＡ方向を再計算すること、図７１の処理７４０４と７４０６を繰り返して、元の到来角度と同じでない場合に入射到来角度の新しいセットへの収束を検証すること、及び、任意ではあるが、図７１の処理７４０２を、システムから先験的な知識で置き換えることを含む。例えば、ソース信号の位置を追跡している間、ＡＯＡはその後の読み取りの間で大きく変化しないと仮定され得る。
図７６は、アンテナ７６０２、スイッチ７６０４、および無線受信機７６０６を含むアンテナ選択システム７６００を示している。無線受信機７６０６は、スイッチ７６０４を介して信号を受信するアンテナの１つを選択する。アンテナ選択システム７６００は、本明細書に開示されるシステムのいずれかに実装され得る。一実施形態では、アンテナ選択システム７６００は、車両に実装され、本明細書に開示されるアクセスモジュールが、無線受信機７６０６の動作を制御する。
アンテナ選択システム７６００は、ＰＡＫ ＡＯＡシステムに実装され、ＢＬＥ ＡＯＡデータ受信を実現する。アンテナ７６０２の１つによって受信されるＢＬＥ無線パケットの一部は、ＣＷトーンを含む。無線受信機７６０６は、ＣＷトーンをサンプリングして、同位相信号と直交位相信号（Ｉ信号とＱ信号）と呼ばれる９０°の位相差を持つ２つの正弦波を意味する、直交分析信号を提供する。Ｉ信号とＱ信号は同時にサンプリングされ、組み合わされて複雑な分析サンプルｒを形成し、ここで、ｒ＝ｉＩ＋Ｑであり、ｉは虚数定数で、ｉ＝√２である。受信されるデータは、それゆえ、複数の繰り返しでアンテナの各々からインターリーブされたサンプルにスライスされる。
図７７は、ＩＱデータを再構成するための例示的な再構成方法を示している。インターリーブされたデータは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムで使用するための受信データ行列ｒ（ｔ）を形成するように補間される。再構成方法は、本明細書に開示されるアクセスモジュールのいずれかによって実行され得る。信号再構成方法は７７００で開始し得る。
７７０２で、アクセスモジュールは、アークタンジェント関数を使用して、分析ＩＱサンプルベクトルｒを位相角ベクトルΦに変換する。７７０４で、アクセスモジュールは、データサンプリングレートに基づいて、サンプルベクトルｒに対応する時間ベクトルｔを作成する。
７７０６で、アクセスモジュールは、アンテナ切り替え時間の近くで取得されたサンプルを破棄する。７７０８で、アクセスモジュールは、πのステップサイズで、データポイントの各繰り返し部分をアンラップする。７７１０で、アクセスモジュールは平均勾配を測定する。これは正弦波の平均周波数である。
７７１２で、アクセスモジュールは、各アンテナに対して、ａ）サンプリングされたデータの最初の繰り返しの切片を突き止め、ｂ）サンプリングされたデータの次の繰り返しの位置を予測し、ｃ）予想される位置と測定される実際の位置との平均差を決定し、ｄ）２πを加算又は減算し、ｅ）平均差がπより小さくなるまで平均差の決定と２πの加算又は減算を繰り返すことを含む、処理ｃ及びｄを繰り返し、ｆ）すでに揃えられている全てのポイントの平均勾配を見つけ、そして、ｇ）次の信号の繰り返しのために新しい勾配を使用して、処理ｂ－ｇを繰り返す。
７７１４で、アクセスモジュールは、各アンテナの平均勾配の標準偏差を測定する。
７７１６で、アクセスモジュールは、標準偏差が閾値を超えている場合、式５０に基づいて、アンテナｉを選択することによって、どのアンテナが不正確な位置揃えをしている可能性があるかをチェックする。
Figure 2024001192000050
７７１８で、アクセスモジュールは、低い標準偏差又は最大再試行カウンタが満了するまで、７７１６で選択されたアンテナに対して処理７７１２－７７１８を繰り返す。
７７２０で、アクセスモジュールは、各アンテナｍについて、元の時間ベクトルｔ上の点の直線を補間して、再構成された位相角ベクトルΦｍを得る。これは、７７０２で決定された位相角ベクトルΦに基づくことができる。
７７２２で、アクセスモジュールは、式５１を使用して各アンテナｍのＩＱサンプルベクトルｒｍを再作成し、ここで、ｇは元のサンプルベクトルｒの有効なサブセットの平均の大きさである。処理７７２２に続いて、方法は７７２４で終了し得る。
Figure 2024001192000051
一実施形態において、上記の方法は、本明細書に開示される、円偏波アンテナを有する車両アクセスシステム及び／又はＰＡＫシステムに実装される。信号は円偏波アンテナで受信される。ＩＱデータは、上述したように、受信信号に基づいて決定され、到来角度はＭＵＳＩＣアルゴリズムを使用して決定される。
図７８Ａ～Ｃは、本明細書に開示される任意のＰＡＫシステムの一部として実装され得る、及び、本明細書に開示される任意のアクセスモジュールに接続され得る、センサ７８０２の配置例を示す車両７８００を示す。図７８Ｃは、キーフォブ７８０４又は他のポータブルアクセスデバイスから送信され、センサ７８０２で検出される信号のバウンス反射及び対応する経路の例を示している。この例では、センサ７８０２は、車両７８００の高い位置、かつ中央に配置されている。センサ７８０２は、例えば、車両７８００のヘッドライナー７８０３内に配置され得る。センサ７８０２は、センサ７８０２で受信される前に、送信信号の複数のバウンス経路を引き起こすように配置されている。キーフォブ７８０４は、説明の目的のために車両に対して低く示されているが、より高い位置に配置されても良い。
図７９Ａ－Ｃは、センサ７９０２の別の配置例を示す車両７９００を示す。図７９Ｃは、キーフォブ７９０４又は他のポータブルアクセスデバイスから送信され、センサ７９０２で検出される信号のバウンス反射及び対応する経路の別の例を示している。この例では、センサ７９０２は、車両７９００の低い位置、かつ中央に配置されている。センサ７９０２は、車両のフロア７９０３又はセンターコンソール７９０５に配置することができる。センサ７９０２は、センサ７９０２で受信される前に、送信信号の複数のバウンス経路を引き起こすように配置されている。キーフォブ７９０４は、説明の目的のために車両に対して低く示されているが、より高い位置に配置されても良い。
センサ７８０２、７９０２は、車両からの可能なダイレクト経路がほとんどない、車両の金属構造体内に配置され得る（すなわち、キーフォブ７８０４、７９０４とセンサ７８０２、７９０２との間に見通し線が存在する可能性が低い）。フロアは金属構造体の少なくとも一部を含み得るので、金属構造体は、フレーム、金属ハウジング、部分的に囲まれた金属構造体、ユニボディ構造体などを含み、それは、破線７９０３によって少なくとも部分的に表され得る。図７８Ａ－Ｃ、７９Ａ－Ｃのそれぞれには単一のセンサが示されているが、２以上のセンサが各車両に含まれていても良い。一実施形態では、各センサは、２つ以上のアンテナ、例えば、本明細書で開示及び／又は参照される２つ以上のアンテナを含む。一実施形態では、２つのセンサが含まれ、各センサは、４つのアンテナ経路が存在するように２つのアンテナを含む。別の実施形態では、単一のセンサが含まれ、センサは３つ以上のアンテナを含む。キーフォブとセンサの間には直接の見通し線が存在しない場合があり得るが、キーフォブとセンサの間には数個から多数の信号経路が存在するため、キーフォブと車両の間の短い一貫した距離が本明細書に開示される技法を使用して決定することができる。距離情報は、車両へのアクセスを許可するかどうかを決定するために使用される。
一実施形態において、ＭＵＳＩＣアルゴリズムなどを使用するキャリア位相ベースの測距は、キーフォブ７８０４、７９０４によって送信される信号の到来角度を決定するために実施される。これには固有値分解が含まれ得る。キーフォブ７８０４、７９０４と車両７８００、７９００の間の距離は、到来角度に基づいて決定される。キーフォブ７８０４、７９０４が車両７８００、７９００の所定の距離内にある場合、アクセスが許可される。見通し線の可能性は低いが、送信信号が複数回バウンスし、各々のセンサ７８０２、７９０２への複数の経路をたどる可能性が高い。これにより、対応するアクセスモジュールは、キーフォブ７８０４、７９０４が車両７８００、７９００に近いかどうかを判定することができる。キャリア位相ベースの測距に加えて、マルチパス信号処理が実行される。これは、例えば、図３７、５２－５６、及び６２に関して上述したように、飛行時間信号処理を含み得る。一例として、キーフォブ７８０４、７９０４が車両７８００、７９００の所定の距離内にある場合、車両７８００、７９００のアクセスモジュールは、車両７８００、７９００のドアのロックを解除することができる。
間接的な信号送信経路を強制し、近接して送信される所定の数のトーンを交換し、固有値を見つけることにより、間接的な反射経路における測距を、ＢＬＥキャリア位相ベースの測距を使用して実行することができる。センサ（アンカーと呼ばれる）の数が少ないシステムが、信号が直接の見通し線経路ではなく、主に間接的な経路をたどるようにアンカーを配置することによって使用され得る。
一実施形態において、送信信号のＲＳＳＩは、キーフォブ７８０４、７９０４が車両７８００、７９００の内部にあるか外部にあるかを判定するために決定される。キーフォブ７８０４、７９０４が車両の外部にある場合、固有値分解を含むキャリア位相ベースの測距が実行され、キーフォブ７８０４、７９０４が車両７８００、７９００の所定の距離内にあるか決定される。
前述の説明は、本質的に単なる例示にすぎず、本開示、その適用、又は使用を限定することを決して意図するものではない。本開示の広範な教示は様々な形態で実施することができる。したがって、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、及び添付の特許請求の範囲を検討すれば他の変更態様が明らかになるので、本開示の真の範囲はそのように限定されるべきではない。本開示の原理を変更することなく、方法内の１つ又は複数のステップが異なる順序で（又は同時に）実行されてもよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するものとして上記に説明されているが、本開示の任意の実施形態に関して説明されたこれらの特徴のうちのいずれか１つ又は複数は、任意の他の実施形態で実施されること、及び／又は、組み合わせが明示的に説明されていなくとも、任意の他の実施形態の特徴と組み合わせることが可能である。言い換えれば、説明された実施形態は相互に排他的ではなく、１つ又は複数の実施形態の相互の入れ替えは、本開示の範囲内に留まる。
要素間（例えば、モジュール間、回路要素間、半導体層間など）の空間的及び機能的関係は、「接続され」、「係合され」、「結合され」、「隣接して」、「の隣に」、「の上に」、「上」、「下」、及び「配置され」を含む、様々な用語を用いて説明される。第１及び第２要素間の関係が、上記開示において説明されているとき、「直接」であると明示的に記載されていない限り、その関係は第１及び第２要素間に他の介在要素が存在しない直接的な関係であり得るが、第１及び第２要素間に１つ又は複数の介在要素が（空間的又は機能的に）存在する間接的な関係でもあり得る。本明細書で使用されるように、Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つとのフレーズは、非排他的論理和を使用する論理（Ａ又はＢ又はＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、及びＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。
図面において、矢じりで示される矢印の方向は、概して、図にとって重要な情報（データ又は命令など）の流れを示す。例えば、要素Ａと要素Ｂが様々な情報を交換するが、要素Ａから要素Ｂに送信される情報が図に関連する場合、矢印は要素Ａから要素Ｂを指すことがある。この一方向の矢印は、他の情報が要素Ｂから要素Ａに送信されないことを意味しない。さらに、要素Ａから要素Ｂに送信される情報について、要素Ｂは、要素Ａに、情報の要求又は情報の受信確認を送信するかもしれない。
以下の定義を含む本出願では、用語「モジュール」又は用語「コントローラ」は、用語「回路」と置き換えられてもよい。「モジュール」という用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル，アナログ，又はアナログ／デジタル混合ディスクリート回路、デジタル，アナログ，又はアナログ／デジタル混合集積回路、組み合わせ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ回路（共有、専用、又はグループ）、プロセッサ回路によって実行されるコードを記憶するメモリ回路（共有、専用、又はグループ）、説明された機能を提供する他の適切なハードウェアコンポーネント、あるいは、システムオンチップなどにおける上記のいくつか又はすべての組み合わせ、を指すか、一部であるか、又は含むことができる。
モジュールは、１つ以上のインターフェース回路を含むことができる。いくつかの例では、インターフェース回路は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、又はそれらの組み合わせに接続される有線又は無線インターフェースを含むことができる。本開示の任意の所与のモジュールの機能は、インターフェース回路を介して接続される複数のモジュール間で分散されてもよい。例えば、複数のモジュールが負荷分散を可能にし得る。さらなる例では、サーバー（リモート、又はクラウドとしても知られる）モジュールは、クライアントモジュールに代わっていくつかの機能を達成してもよい。
上記で使用される、コードという用語は、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はマイクロコードを含むことができ、プログラム、ルーチン、機能、クラス、データ構造、及び／又はオブジェクトを指すことがある。共有プロセッサ回路との用語は、複数のモジュールからのコードの一部又は全部を実行する単一のプロセッサ回路を包含する。グループプロセッサ回路との用語は、追加のプロセッサ回路と組み合わせて、１つ又は複数のモジュールからのコードの一部又は全部を実行するプロセッサ回路を包含する。複数のプロセッサ回路への言及は、個別のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のプロセッサ回路の複数のコア、単一のプロセッサ回路の複数のスレッド、又はこれらの組み合わせを包含する。共有メモリ回路との用語は、複数のモジュールからのコードの一部又は全部を格納する単一のメモリ回路を包含する。グループメモリ回路との用語は、追加のメモリと組み合わせて、１つ又は複数のモジュールからのコードの一部又は全部を格納するメモリ回路を包含する。
メモリ回路との用語は、コンピュータ可読媒体との用語のサブセットである。本明細書で使用されるコンピュータ可読媒体との用語は、（搬送波上などの）媒体を通じて伝播する一時的な電気信号又は電磁信号を含まない。したがって、コンピュータ可読媒体との用語は、有形の非一時的なものと見なすことができる。非一時的で有形のコンピュータ可読媒体の非限定的な例は、（フラッシュメモリ回路、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ回路、又はマスク読み出し専用メモリ回路などの）不揮発性メモリ回路、（ＳＲＡＭ回路やＤＲＡＭ回路などの）揮発性メモリ回路、（アナログ又はデジタル磁気テープ又はハードディスクドライブなどの）磁気記憶媒体、及び（ＣＤ、ＤＶＤ、又はブルーレイディスクなどの）光記憶媒体である。
本出願に記載されている装置及び方法は、コンピュータプログラムで具現化された１つ又は複数の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成された専用コンピュータによって部分的又は完全に実施され得る。上記の機能ブロック、フローチャート要素、及び他の要素は、ソフトウェアの仕様として役立ち、熟練した技術者又はプログラマーの日常業務によってコンピュータプログラムに変換することができる。
コンピュータプログラムは、少なくとも１つの非一時的な有形のコンピュータ可読媒体に格納されるプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータプログラムはまた、格納されたデータを含むか又はそれに依存することができる。コンピュータプログラムは、専用コンピュータのハードウェアと相互作用する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）、専用コンピュータの特定のデバイスと相互作用するデバイスドライバ、１つ以上のオペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、バックグラウンドサービス、バックグラウンドアプリケーションなどを含んでも良い。
コンピュータプログラムは、（ｉ）ＨＴＭＬ（ハイパーテキストマークアップ言語）、ＸＭＬ（拡張マークアップ言語）、又はＪＳＯＮ（ジャバスクリプトオブジェクトノーテーション）のような解析される記述テキスト、（ｉｉ）アセンブリコード、（ｉｉｉ）コンパイラによってソースコードから生成されるオブジェクトコード、（ｉｖ）インタプリタによる実行のためのソースコード、（ｖ）ジャストインタイムコンパイラによるコンパイル及び実行のためのソースコードなどを含むことができる。単なる例として、ソースコードは、C、C++、C＃、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java（登録商標）、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript（登録商標）、HTML5（ハイパーテキストマークアップ言語第５改訂版）、Ada、ASP（Active Server Pages）、PHP（ハイパーテキストプリプロセッサ）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash（登録商標）、VisualBasic（登録商標）、Lua、MATLAB、SIMULINK、及びPython（登録商標）を含む言語の構文法を使って書くことができる。
請求項に記載された要素はいずれも、要素が、「～するための手段」とのフレーズを使用して、又は方法クレームの場合、「～するための処理」又は「～するためのステップ」とのフレーズを使用して明示的に記載されていない限り、米国特許法第１１２条（ｆ）の意味の範囲内のミーンズプラスファンクション要素であることを意図していない。

Claims (21)

  1. 車両のアクセスシステムであって、
    ポータブルアクセスデバイスから車両に送信される信号をそれぞれ受信するように構成される複数のアンテナと、
    信号は、２．４ギガヘルツの周波数で送信され、
    受信信号をダウンコンバートして、同位相信号及び直交位相信号を生成し、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行することを含むキャリア位相ベースの測距を実行して、（ｉ）ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定するとともに、（ｉｉ）アンテナで受信された受信信号の到来角度を決定し、距離及び到来角度に基づいて、車両に対するポータブルアクセスデバイスの位置を決定し、そして、位置に基づいて車両へのアクセスを許可するように構成されるアクセスモジュールと、を備えるアクセスシステム。
  2. 複数のアンテナは、受信信号がポータブルアクセスデバイスと複数のアンテナとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように、車両に配置される、請求項１に記載のアクセスシステム。
  3. 複数のアンテナは、車両の金属構造体内に配置される、請求項１に記載のアクセスシステム。
  4. 複数のアンテナは、複数のアンテナとポータブルアクセスデバイスの間に見通し線が無いように、位置決めされる、請求項１に記載のアクセスシステム。
  5. 複数のセンサをさらに含み、複数のセンサのそれぞれは２つ以上の複数のアンテナを有し、複数のセンサは、受信信号がポータブルアクセスデバイスと複数のセンサのそれぞれとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように、車両に配置される、請求項１に記載のアクセスシステム。
  6. アクセスモジュールは、受信信号を監視して、受信信号に基づいて受信信号強度インジケータを生成し、受信信号強度インジケータに基づいて、ポータブルアクセスデバイスが車内にあるか車外にあるかを判定し、そして、ポータブルアクセスデバイスが車外にある場合、ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定するように構成される、請求項１に記載のアクセスシステム。
  7. 複数のアンテナの少なくとも1つは円偏波アンテナである、請求項１に記載のアクセスシステム。
  8. 複数のアンテナは、
    内孔を有する導電性リング状本体を備える円偏波アンテナと、
    導電性リング状本体に接続された円形アイソレータと、
    円偏波アンテナと円形アイソレータに接続され、円形アイソレータから外側に向かって延びる直線偏波アンテナと、を備え、
    直線偏波アンテナは、
    スリーブと、
    スリーブを通って延びる導電性要素と、を備え、
    直線偏波アンテナは、円偏波アンテナの半径に直交して伸びる、請求項１に記載のアクセスシステム。
  9. アクセスモジュールは、ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行する間に、複数のアンテナのそれぞれで受信される信号の分析信号サンプルを収集して、受信データ行列を生成し、受信データ行列に基づいてデータ共分散行列を推定し、固有値分解プロセスを使用して、共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定し、ここで、Ｍは２以上の整数であり、入射信号の数を決定し、Ｍ×Ｍ行列を複数の行列に分割し、複数の行列の１つに基づいてＭＵＳＩＣスペクトルを計算し、そして、ＭＵＳＩＣスペクトルのピークサーチを実行して、到来角度を決定するように構成される、請求項１に記載のアクセスシステム。
  10. 受信機は位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされ、
    アクセスモジュールは、送信機とトーン交換を実行し、トーン交換に基づいて、距離又は到来角度の少なくとも１つを決定するように構成される、請求項１に記載のアクセスシステム。
  11. 受信機は位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされ、
    アクセスモジュールは、送信機とトーン交換を実行し、トーン交換に基づいて、往復飛行時間情報を決定し、そして、往復飛行時間情報に基づいて、距離を決定するように構成される、請求項１に記載のアクセスシステム。
  12. 請求項１に記載のアクセスシステムと、
    ボディと、
    ルーフ、センターコンソール、フロア、又は少なくとも部分的に囲まれた金属構造体と、を備え、
    複数のアンテナは、ルーフ、センターコンソール、フロア、又は少なくとも部分的に囲まれた金属構造体の少なくとも１つに実装される、車両。
  13. ポータブルアクセスデバイスから車両に送信された信号を複数のアンテナのそれぞれで受信すること、
    信号は、２．４ギガヘルツの周波数で送信され、
    受信信号をダウンコンバートして同位相信号と直交位相信号を生成すること、
    ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行することを含むキャリア位相ベースの測距を実行して、（ｉ）ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定するとともに、（ｉｉ）複数のアンテナで受信される受信信号の到来角度を決定すること、
    距離及び到来角度に基づいて、車両に対するポータブルアクセスデバイスの位置を決定すること、及び、
    位置に基づいて車両へのアクセスを許可すること、を備える方法。
  14. 複数のアンテナは、受信信号がポータブルアクセスデバイスと複数のアンテナとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように、車両に配置される、請求項１３に記載の方法。
  15. 複数のアンテナは、複数のアンテナとポータブルアクセスデバイスの間に見通し線が無いように位置決めされる、請求項１３に記載の方法。
  16. 複数のアンテナのペアが、それぞれのセンサの一部として実装され、
    センサは、受信信号がポータブルアクセスデバイスとそれぞれのセンサとの間に複数の対応するバウンス経路を有するように、車両に配置される、請求項１３に記載の方法。
  17. 受信信号を監視して、受信信号に基づいて受信信号強度インジケータを生成すること、
    受信信号強度インジケータに基づいて、ポータブルアクセスデバイスが車内にあるか車外にあるかを判定すること、及び、
    ポータブルアクセスデバイスが車外にある場合、ポータブルアクセスデバイスと車両との間の距離を決定すること、をさらに備える請求項１３に記載の方法。
  18. 複数のアンテナの少なくとも1つは円偏波アンテナである、請求項１３に記載の方法。
  19. ＭＵＳＩＣアルゴリズムを実行する間に、
    複数のアンテナのそれぞれで受信される信号の分析信号サンプルを収集して、受信データ行列を生成すること、
    受信データ行列に基づいてデータ共分散行列を推定すること、
    固有値分解プロセスを使用して、共分散行列に基づいてＭ×Ｍ行列を決定すること、ここで、Ｍは２以上の整数であり、
    入射信号の数を決定すること、
    Ｍ×Ｍ行列を複数の行列に分割すること、
    複数の行列の１つに基づいてＭＵＳＩＣスペクトルを計算すること、及び、
    ＭＵＳＩＣスペクトルのピークサーチを実行して、到来角度を決定すること、をさらに備える請求項１３に記載の方法。
  20. ポータブルアクセスデバイスの送信機とトーン交換を実行すること、及び、
    トーン交換に基づいて、距離又は到来角度の少なくとも１つを決定すること、をさらに備え、
    トーン交換を実行するポータブルアクセスデバイスの受信機は、位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされる、請求項１３に記載の方法。
  21. 送信機とトーン交換を実行し、トーン交換に基づいて、往復飛行時間情報を決定すること、及び、
    往復飛行時間情報に基づいて、距離を決定すること、をさらに備え、
    トーン交換を実行するポータブルアクセスデバイスの受信機は、位相ロックループを含み、ポータブルアクセスデバイスの送信機と位相ロックされる、請求項１３に記載の方法。
JP2023174075A 2019-03-29 2023-10-06 距離判定のためｍｕｓｉｃスタイルの固有値分解を用いたキャリア位相ベースの測距を実行するパッシブエントリー／パッシブスタートシステム Pending JP2024001192A (ja)

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