JP4806723B2 - 携帯端末装置、無線通信ユニット、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う携帯電話機などの携帯端末装置、無線通信ユニット、無線通信システム及び無線通信方法に関し、特に、１：Ｎ通信を低消費電力で実現する無線通信システムに関する。

１つの親機と複数台の子機とが通信を行う１：Ｎ通信システムでは、省電力化が重要である。

特許文献１には、子機は子機ごとに予め設定されたタイミングで送信し、親機は子機の送信タイミングの時間差で子機を識別することで、簡単な構成で省電力化を図るセキュリティ用通信装置が開示されている。

特許文献２には、１：Ｎの間欠受信において自局の順番のときにキャリアセンスを行い、他局のときはキャリアセンス停止することで、無線子機が自局の省電力を図る無線システムが開示されている。

一方、置き忘れや盗難により携帯電話機などの機器が所有者又は使用者の手元から離れると機器そのものを使用不能にするとともに、機器が一定距離以上離れたことを警告する機器の使用制限装置も普及している。

図１は、無線認証通信を使用して携帯端末装置に使用制限をかける使用制限方法を説明する図である。

図１に示すように、携帯電話機などの携帯端末装置１０がユーザ１の手元から離れ認証距離から外れると携帯端末装置１０を使用不能にするとともに、ユーザ１が所持する無線通信ユニット（以下、キーユニットと呼ぶ）２０が置き忘れ警報を鳴らす。具体的には、キーユニット２０と携帯端末装置１０内の使用制限解除ユニット間で無線信号を受信して無線認証を行うシステムにおいて、受信レベルが一定値以下になったことをそれぞれのユニットが検出すると、使用制限解除ユニットが使用制限解除信号の送り出しを停止することによって携帯端末装置１０の使用制限が行われ、キーユニット２０は警報信号を発する。これにより、置き忘れや盗難を防止することができる。

図２は、図１の携帯端末装置の使用制限方法を実現するブロック図である。

図２において、携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System），ＰＤＡ（Personal Digital Assistants），ノート型ＰＣ，ＭＰ３プレーヤー，ＨＤＤプレーヤーなどの携帯端末装置１０と、携帯端末装置１０と相互に通信（ポーリング）をすることで距離が一定以上離れた場合、携帯端末装置１０を自動ロックし警報を鳴らすキーユニット２０とからなり、それぞれ相互に無線認証を行うための無線認証部１１，２１を備える。キーユニット２０は、電池２２により駆動される。

キーユニット２０の無線認証部２１と携帯端末装置１０の無線認証部１１とは、無線通信を利用して認証を行う。キーユニット２０の無線認証部２１と携帯端末装置１０の無線認証部１１は、予め関連付けされたＩＤを所有し無線通信により互いが１対であることを把握することで常時認証を行う。

図３は、携帯端末装置１０とキーユニット２０の無線認証の基本動作を示す図である。

図３に示すように、サーチ中はサーチＣＨを用いて、キーユニット２０は定期的にサーチ信号を送信する。このサーチ信号を受信した携帯端末装置１０は、サーチ信号に含まれるキーユニット２０のＩＤと自己（携帯端末装置１０）の持つＩＤとを照合し、予め登録されている組み合わせのＩＤであれば応答信号を返す。キーユニット２０も応答信号に含まれる携帯端末装置のＩＤと自己（キーユニット２０）の持つＩＤとを照合する。上記初期認証を終えると、認証ＣＨを用いる認証中となる。認証中は、乱数を暗号化したデータ（認証信号１）を携帯端末装置１０から送り、キーユニット２０からはそれを復号したデータ（認証信号１’）を送ることで認証を行う。

携帯端末装置１０とキーユニット２０とが互いに認証されている間は問題なく携帯端末装置１０を操作することができる。認証が正常に行われなかった場合には、携帯端末装置１０の操作に制限がかかり、キーユニット２０は警報を発する。

図４は、１つのキーユニットと複数の携帯端末装置による使用制限システムを示す図である。図４に示すように、キーユニット２０と無線認証を行う複数の携帯端末装置は、携帯電話機の端末Ａ、デジタルカメラの端末Ｂ、携帯プリンタの端末Ｃである。キーユニット２０は、これら端末Ａ〜Ｃと使用制限システムを構成し、１：Ｎ通信を行う。図４は、３つの携帯端末装置と組合わせた例であるが、他にＰＤＡ、ノート型ＰＣなど、より多くの携帯端末装置と組み合わせることも可能である。

図５は、図４のキーユニット２０と端末Ａ〜Ｃの無線認証の動作を示す図である。図５に示すように、キーユニット２０は、各端末Ａ〜Ｃとそれぞれ１：１の通信を行う。例えば、端末Ａからキーユニット２０に対し認証要求を送信すると、キーユニット２０は端末Ａに認証応答を返す。同様に、端末Ｂがキーユニット２０に対し認証要求を送信すると、キーユニット２０は端末Ｂに認証応答を返し、端末Ｃがキーユニット２０に対し認証要求を送信すると、キーユニット２０は端末Ｃに認証応答を返す。このように、使用制限システムにおける１：Ｎ通信は、図３の１：１の無線認証動作を、携帯端末装置の個数だけ組合わせたものとなる。
特開２００１−２０９８７４号公報 特開２００３−２１７０６７号公報

しかしながら、このような従来の１：Ｎ通信システムにあっては、親機が電池駆動である場合、更なる低消費電力化が必要である。

特に、図５に示す使用制限システムにおいて、１：Ｎ通信を行うと、キーユニット２０の消費電力が増大し、電池２２（図２）寿命が短くなってしまう。キーユニット２０は、筐体等の制限から比較的小さい容量の電池２２しか搭載しておらず、図５に示す１：１の通信を組合わせた場合、電池２２の消耗は大きい。

また、キーユニット２０と各携帯端末装置間で、図３に示すようなサーチＣＨ及び認証ＣＨを占有する。ＣＨを占有する時間が長くなるので、干渉が起きやすくなる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、１：Ｎ通信を低消費電力で実現でき、ＣＨを占有する時間を短くできる携帯端末装置、無線通信ユニット、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の携帯端末装置は、無線通信ユニットと無線通信を行う携帯端末装置であって、前記無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う無線認証手段と、前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定し、該キャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うキャリアセンス手段とを備える構成を採る。

本発明の無線通信ユニットは、複数の携帯端末装置と無線通信を行う無線通信ユニットであって、前記携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行う無線認証手段と、前記携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信する制御手段とを備える構成を採る。

本発明の無線通信システムは、無線通信ユニットと、前記無線通信ユニットと無線通信を行う複数の携帯端末装置とからなる無線通信システムであって、前記携帯端末装置は、前記無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う無線認証手段と、前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定し、該キャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うキャリアセンス手段とを備え、前記無線通信ユニットは、前記携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行う無線認証手段と、前記携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信する制御手段とを備える構成を採る。

本発明の無線通信方法は、無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行うステップと、前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定するステップと、決定したキャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うステップとを有する。

本発明の無線通信方法は、複数の携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行うステップと、複数の携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信するステップとを有する。

本発明の無線通信方法は、無線通信ユニットと無線通信を行う複数の携帯端末装置とからなる無線通信システムの無線通信方法であって、前記携帯端末装置側では、前記無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行うステップと、前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定するステップと、決定したキャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うステップとを実行し、前記無線通信ユニット側では、複数の携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行うステップと、複数の携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信するステップとを実行する。

本発明によれば、使用制限システムにおいて、１：Ｎ通信を低消費電力で実現することができ、電池駆動の無線通信ユニットの消費電力を低減させることができる。

また、認証の送受信で帯域を占有する時間を減らすことができるので、チャンネルあたりに共存できるペア数を増やすことができ、また干渉による影響を小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図６は、本発明の一実施の形態に係る１：Ｎ通信システムを構成する無線通信ユニット及び携帯端末装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、無線通信ユニット及び携帯端末装置に認証制限装置を用いる携帯電話機を適用した例である。

図６において、本１：Ｎ通信システムは、携帯電話機／ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System），ＰＤＡ（Personal Digital Assistants），ノート型ＰＣ，ＭＰ３プレーヤー，ＨＤＤプレーヤーなどの携帯端末装置１００Ａ，１００Ｂと、携帯端末装置１００Ａ，１００Ｂと認証のための双方向無線通信を行う無線通信ユニット（以下、キーユニットと呼ぶ）２００とから構成される。

携帯端末装置１００Ａと携帯端末装置１００Ｂとは、同一構成を採るため、携帯端末装置１００Ａを代表して説明する。

携帯端末装置１００Ａは、アンテナ１０１、通信部１０２、スピーカ１０３、表示部１０４、操作部１０５、アンテナ１０６、無線認証部１０７、及び制御部１０８を備えて構成される。なお、図示は省略するが、携帯端末装置１００Ａは、さらに外部出力部としてＬＣＤ表示部、ＬＥＤ発光部、マイク、バイブレータ、ＰＣＭコーディックを用いた音声合成出力部などを備える。

通信部１０２は、携帯端末装置１００のキャリア通信部とデータ処理部である。本実施の形態は、携帯端末装置１００を携帯電話機に適用した例であるため、携帯電話機本体の通信機能を示しているが、携帯端末装置１００が、ＰＤＡ，ノート型ＰＣ，ＭＰ３プレーヤー，ＨＤＤプレーヤーなどである場合はこの部分はこれら携帯機器の本体機能部となる。通信部１０２は、無線認証部１０７から制御部１０８を介して送出された使用制限解除信号を受信すると本体機能（ここでは通信機能）が使用可能となる。使用制限解除信号を受信しないか又は使用制限信号を受信したとき本体機能の一部又は全部の使用が制限される。

表示部１０４は、ＬＣＤディスプレイ及び各ドライバ等で構成され、着信情報などの情報やコンテンツ等を表示する。また、操作のためのガイダンスや受信情報，画像やテキスト情報などの情報を表示する。

操作部１０５は、ユーザからのキー操作情報を入力生成する。例えば、着信，発信，電話機能切り替え，動作決定等を行う電話機能キー、各種機能を切り替えるためのモードキー、上下左右の方向に選択対象を移動させるカーソルキー、及び電話番号の入力等ダイヤルするためのから構成される。また、携帯端末装置１００Ａが、ＰＤＡではタッチパネルやキーボード、携帯電話機であればキー，ジョグダイヤル等のユーザ端末に対して入力を行う入力装置である。

無線認証部１０７は、アンテナ１０６を介してキーユニット２００と無線通信し相互に無線認証を行い、認証不成立時、使用制限信号を制御部１０８に出力する。無線認証部１０７は、ＩＤなどを送受信する送受信部１１１と、認証を行うためのＩＤを記憶する認証用ＩＤ記憶部１１２と、記憶ＩＤと受信ＩＤ照合を行う無線認証制御部１１３とを備え、無線認証制御部１１３は、スロット情報取得部１１４及びキャリアセンスタイミング生成部１１５を備える。

スロット情報取得部１１４は、キーユニット２００からのスロット番号とキーユニット２００が認証している端末の総数を取得する。

キャリアセンスタイミング生成部１１５は、取得したスロット番号及び認証中の端末の総数を基にキャリアセンスのタイミングを決定し、またキャリアセンスのパターンを生成する。詳細には、キャリアセンスタイミング生成部１１５は、キーユニット２００に認証要求を送信するタイミングに応じて、キーユニット２００からの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定する決定部１１５ａと、決定されたキャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うキャリアセンス部１１５ｂとを有する。スロット番号及び、スロット番号から生成されるキャリアセンスのタイミング生成については、図８Ａ−Ｃにより後述する。

一方、キーユニット２００は、携帯端末装置１００Ａ，１００Ｂの無線認証部１０７と無線通信を行うアンテナ２０１と、ＩＤなどを送受信する送受信部２０２と、認証を行うためのＩＤを記憶するＩＤ記憶部２０３と、記憶ＩＤと受信ＩＤ照合を行う無線認証制御部２０４と、各部に電源を供給する電池２０５とを備え、無線認証制御部２０４は、スロット情報制御部２０６及び送信タイミング制御部２０７を備える。

スロット情報制御部２０６は、認証できた携帯端末装置に対し、順番にスロット番号を割り振る。送受信部２０２は、スロット番号及びキーユニット２００が認証している携帯端末装置の総数を通知する。

送信タイミング制御部２０７は、認証要求を受信できた全ての携帯端末装置がキャリアセンスするタイミングで認証応答を送信するように制御する。

キーユニット２００の無線認証制御部２０４と携帯端末装置１００の無線認証部１０７とは、例えば４００ＭＨｚ帯の特定省電力無線周波数帯を使って低消費電力で双方向無線通信を行う通信モジュールにより構成される。

図６では、１つのキーユニット２００と２つの携帯端末装置１００Ａ，１００Ｂを示しているが、携帯端末装置は３以上であってもよく、キーユニット２００との間で１：Ｎ通信を行う。

以下、上述のように構成されたキーユニット及び携帯端末装置の１：Ｎ通信動作について説明する。以降の動作説明では、簡便のため携帯端末装置を単に端末と呼ぶ。

まず、本発明の１：Ｎ通信方式の基本的な考え方について説明する。

図７は、本１：Ｎ通信方式のキーユニットと端末Ａ〜Ｃの無線認証の動作を示す図である。図７の端末Ａ，端末Ｂは、図６の携帯端末装置１００Ａ，１００Ｂであり、端末Ｃは、図６には図示しない携帯端末装置である。

図７に示すように、キーユニット２００は、各端末Ａ〜Ｃから認証要求を受信すると、各端末Ａ〜Ｃに対して共通の認証応答の信号を送信する。キーユニット２００は、認証要求によって認証できた複数端末のキャリアタイミングが一致するタイミングで認証応答を送信する。すなわち、キーユニット２００は、認証可能な相手のみ受信できるようなタイミングで認証応答の信号を送る。

従来例では、図５に示したように、キーユニットと各端末Ａ〜Ｃが認証要求／認証応答を１：１の通信を組合わせていたのに対し、本１：Ｎ通信方式では、認証可能な相手のみ受信できるようなタイミングで認証応答の信号を送信することで低消費電力な１：Ｎ通信を実現する。

次に、本１：Ｎ通信方式の特徴について[サーチ／認証]，[キーユニット]，[端末]に分けて説明する。
[サーチ／認証]
ａ）サーチＣＨによるキーユニットと端末間の認証が行われた順に、認証要求を送信するタイミングを決定する。
[キーユニット]
ｂ）認証できた端末（複数）に対し応答を一括で送信する。
ｃ）送信信号の送信タイミングをずらし、認証できた端末（複数）にのみ送る。
ｄ）認証応答のヘッダを使って認証中の端末数を通知する。
[端末]
ｅ）認証要求を送信するタイミング（スロット）に応じてその後のキャリアセンスパターンを決定する。
ｆ）キーユニットからの応答を受信できた場合、それ以降のキャリアセンスを止める。
ｇ）認証中の端末数によってキャリアセンスを何回行うか及びどのパターンを行うかを決定する。

図８Ａ−Ｃは、キーユニットと端末Ａ〜Ｃの無線認証の動作を示す図であり、図８Ａは全端末の信号がＯＫの場合、図８Ｂは端末Ｂの信号がＮＧの場合、図８Ｃは各端末のキャリアセンスをそれぞれ示す。図８の端末Ａ，端末Ｂは、図６の携帯端末装置１００Ａ，１００Ｂ、端末Ｃは、図６には図示しない携帯端末装置である。

図８Ａに示すように、サーチＣＨによるキーユニット２００と端末間の認証が行われた順に、認証要求を送信するタイミングを決定する。端末Ａ〜Ｃは、認証要求を送信するタイミング（スロット）に応じてその後のキャリアセンスパターンを決定する。キーユニット２００は、各端末Ａ〜Ｃから認証要求を受信する。認証できた端末Ａ〜Ｃに対し、番号１，２，３，…順に、順番にスロットを割り振る。キーユニット２００は、認証できた端末Ａ〜Ｃに対し共通の認証応答の信号を一括で送信する。図８Ａでは、全端末Ａ〜Ｃ共通のキャリアセンスで認証応答を一括で送信する。キーユニット２００からの応答を受信できた端末Ａ〜Ｃはそれ以降のキャリアセンスを止める。

また、図８Ｂに示すように、キーユニット２００は、各端末Ａ〜Ｃから認証要求を受信する。端末Ｂの信号がＮＧであるとする。キーユニット２００は、認証できた端末Ａ，Ｃに対し、順番にスロットを割り振る。端末Ｂの信号がＮＧであるため、番号２にはスロットを割り振らない。キーユニット２００は、認証できた端末Ａ，Ｃにのみ送るため、図８Ｂ破線に示すように認証応答の送信タイミングをずらし、端末Ａ，Ｃだけが受け取れるタイミングで送信する。キーユニット２００からの応答を受信できた端末Ａ，Ｃはそれ以降のキャリアセンスを止める（図８Ｂ破線のキャリアセンス参照）。キーユニット２００からの応答を受信できない端末Ｂは、キャリアセンスパターンに従ったキャリアセンスをそのまま継続する。

また、図８Ｃに示すように、キーユニット２００からの認証応答を待ち受ける各端末Ａ〜Ｃのキャリアセンスパターンは、以下のパターン(I)〜(III)を含んで構成される。(I)全端末Ａ〜Ｃのキャリアセンスタイミングが一致するタイミング、(II)端末Ａと端末Ｂ、端末Ａと端末Ｃ、端末Ｂと端末Ｃのキャリアセンスタイミングがそれぞれ一致するタイミング、(III)各端末Ａ〜Ｃのみが一致するタイミングである。キーユニット２００は、上記端末Ａ〜Ｃのキャリアセンスパターンを利用すると共に、送信信号の送信タイミングをずらすことで、認証できた端末にのみ認証応答を送信することができる。

以上をまとめると、（１）１：Ｎ通信において、サーチＣＨによるキーユニットと端末間の認証が行われた順に端末からの認証応答を送信するタイミングを決定する。（２）端末から受信した認証要求を照合し、認証できた複数の端末のみが受信可能なタイミングで応答を返す。（３）キーユニットと認証中の端末は、認証要求を送信するタイミング（スロット）に応じて、キーユニットからの応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定し、端末はこのキャリアセンスパターンを受信する。

図９Ａ−Ｄは、キーユニットと携帯端末装置のサーチ動作及び認証動作を示すフローチャートであり、図９Ａはキーユニット２００のサーチフロー、図９Ａは携帯端末装置１００Ａのサーチフロー、図９Ｃはキーユニット２００の認証フロー、図９Ｄは携帯端末装置１００Ａの認証フローである。本フローは、キーユニット２００の無線認証制御部２０４、及び携帯端末装置１００Ａの無線認証部１０７により実行される。図中、Ｓはフローの各ステップを示し、破線矢印は各制御部間の制御シーケンスを示す。

〔キーユニット２００のサーチ動作〕
図９Ａのサーチフロー（Ｓｔａｒｔ１）がスタートすると、ステップＳ１で携帯端末装置１００Ａ（以下、端末という）からサーチ信号を受信する（番号３０１参照）。

ステップＳ２では、ＩＤ照合ができたか否かを判別し、ＩＤ照合ができなければ上記テップＳ１でサーチ信号受信を続ける。ＩＤ照合ができた場合、ステップＳ３で端末に対してサーチ応答を送信する（番号３０２参照）。

ステップＳ４では、端末から認証信号を受信する（番号３０３参照）。

ステップＳ５では、認証ができたか否かを判別し、認証ができなければ上記テップＳ１でサーチ信号受信を続ける。

認証ができた場合、ステップＳ６でスロット情報制御部２０６はスロット情報を設定し、ステップＳ７で認証ＣＨを指定する。スロット情報制御部２０６は、認証できた端末に対し、順番にスロット番号を割り振る。

ステップＳ８では、端末に対して認証応答を送信する（番号３０４参照）。無線認証制御部２０４は、認証できた端末に対し、スロット情報制御部２０６により割り振ったスロット番号と認証している端末の総数を送受信部２０２により通知する。端末に割当てられたスロットとキーユニット２００が認証している端末の総数によってキャリアセンスパターンが決まる。

ステップＳ９では、上記ステップＳ８の認証応答送信で該当するＣＨの処理が済んだと判断して認証ＣＨ移動して本フローを終え、キーユニット２００の認証フロー（図９Ｃ）に移行する。認証ＣＨ移動の具体例については、図１０Ａ−Ｃ及び図１３Ａ−Ｃにより後述する。

〔端末のサーチ動作〕
図９Ｂのサーチフロー（Ｓｔａｒｔ１’）がスタートすると、ステップＳ１１でキーユニット２００にサーチ信号を送信する（番号３０１参照）。

ステップＳ１２では、キーユニット２００からサーチ応答を受信し（番号３０２参照）、ステップＳ１３でＩＤ照合ができたか否かを判別する。

ＩＤ照合ができなければ上記テップＳ１１でサーチ信号送信を続ける。ＩＤ照合ができた場合、ステップＳ１４でキーユニット２００に対して認証信号を送信する（番号３０３参照）。

ステップＳ１５では、キーユニット２００から認証信号を受信する（番号３０４参照）。

ステップＳ１６では、認証ができたか否かを判別し、認証ができなければ上記テップＳ１１でサーチ信号送信を続ける。

認証ができた場合、ステップＳ１７で無線認証部１０７は使用制限を解除する。

ステップＳ１８でスロット情報取得部１１４はキーユニット２００からのスロット番号を取得してスロットを設定し、ステップＳ１９で認証ＣＨを指定して本フローを終え、端末の認証フロー（図９Ｄ）に移行する。

〔キーユニット２００の認証動作〕
図９Ｃの認証フロー（Ｓｔａｒｔ２）がスタートすると、ステップＳ２１で端末から認証要求を受信する（番号３０５参照）。

ステップＳ２２では、認証結果を記憶し、ステップＳ２３でＮスロット分受信したか否かを判別する。

Ｎスロット分受信していない場合は、上記テップＳ２１に戻ってＮスロット分受信するまで認証要求受信及びその結果記憶を続ける。

Ｎスロット分受信した場合は、ステップＳ２４で送信タイミング制御部１０７は認証要求を受信できた全ての端末がキャリアセンスするタイミングで認証応答を送信するようにキャリアセンスのタイミングを生成する。

ステップＳ２５では、スロット情報制御部２０６は認証できた端末に対し、順番にスロット番号を割り振ってスロット情報を設定する。

ステップＳ２６では、認証できた端末に対し認証応答を送信（番号３０６参照）して本認証フロー（Ｓｔａｒｔ２）のステップＳ２１に戻る。この認証応答では、スロット情報制御部２０６により割り振ったスロット番号と認証している端末の総数も併せて送信する。

〔端末の認証動作〕
図９Ｄの認証フロー（Ｓｔａｒｔ２’）がスタートすると、ステップＳ３１でキーユニット２００に認証要求を送信する（番号３０５参照）。

ステップＳ３２では、キャリアセンスタイミング生成部１１５は取得したスロット番号を基にキャリアセンスのタイミングを生成する。

ステップＳ３３では、キーユニット２００から認証応答を受信し（番号３０６参照）、認証中の端末数によってキャリアセンスを何回行うか及びどのパターンを行うかを決定する。また、キーユニット２００からの応答を受信できた場合、それ以降のキャリアセンスを止める。

ステップＳ３４では、キーユニット２００からの認証応答が受信できたか否かを判別し、受信できない場合は、上記ステップＳ３３に戻って認証応答が受信できるまで待つ。

認証応答が受信できた場合は、ステップＳ３５で認証できたか否かを判別する。認証できない場合は、ステップＳ３６で使用制限を行って端末のサーチフロー（Ｓｔａｒｔ１’）に移行する。

上記ステップＳ３５で認証できた場合は、ステップＳ３７でスロット情報取得部１１４はスロット情報を更新して本認証フロー（Ｓｔａｒｔ２’）のステップＳ３１に戻る。

次に、Ｎスロットが増減した場合を例に採り、キーユニット及び携帯端末装置の１：Ｎ通信の具体的動作について説明する。

〔１：Ｎ通信でＮスロットが２から３に増えた場合の動作〕
図１０Ａ−Ｃは、１：Ｎ通信でＮスロットが２から３に増えた場合の動作を説明する図であり、図１０ＡはＮ＝２で認証中の動作、図１０Ｂは端末Ａを追加した場合の動作、図１０Ｃは端末Ｂ，Ｃのキャリアセンスパターン変更をそれぞれ示す。

図１１は、図１０Ｂの認証応答のヘッダ及びデータ構造を示す図である。図１１において、認証応答５００は、認証中端末の総数及び空きスロットを有するヘッダ５０１と、データ５０２とから構成される。

図１２は、図１０Ｃのキャリアセンスパターン変更の一例を示す図である。

図１０Ａのａ．に示すように、キーユニット２００は、認証要求を送信する端末Ｂ，ＣとＮ＝２で認証中である。認証できた端末Ｂ，Ｃに対し、番号１，２，３，…順に、端末Ｃ，Ｂの順番にスロットを割り振る。図１０Ａのｂ．に示すように認証中端末の総数は２であり、この総数（＝２）に対して端末Ｂ，ＣはＮ＝２を使用しているため空きスロットは０である。キーユニット２００の無線認証制御部２０４（図６）は、認証できた端末Ｂ，Ｃに対し、スロット情報制御部２０６により割り振ったスロット番号と認証している端末の総数を送受信部２０２により通知する。また、図１０Ａのｃ．に示すように、端末Ｂ，Ｃの無線認証制御部１１３は、スロット情報取得部１１４がキーユニット２００と認識している総数と端末Ｂ，Ｃに割当てられたスロット情報を取得する。キャリアセンスタイミング生成部１１５は、上記取得したスロット情報によってキャリアセンスタイミング及びキャリアセンスパターンを生成する。この時のキャリアセンスパターンは、図１２の<Ａ>で示される。

端末Ａの追加により、図１０Ｂに移行する。図１０Ｂのａ．に示すように、端末が追加されるときは、番号順にスロットを埋めていく。この場合、端末Ａの追加により、番号２の次の番号３にスロットを割当てる。図１０Ｂのｂ．に示すように、キーユニット２００は、認証応答のヘッダを使って現在認証している総数（＝Ｎ）を端末Ａ，Ｂ，Ｃに通知する。この場合の認証応答のヘッダ及びデータ構造は、図１１で示される。ヘッダに認証中端末の総数（＝３）と空きスロット（＝０）が付加されている。図１１の認証応答の信号を、現時点の全端末である端末Ａ，Ｂ，Ｃに送るため、認証応答の送信タイミングをずらし、端末Ａ，Ｂ，Ｃが受け取れるタイミングで送信する。キーユニット２００からの応答を受信できた端末Ａ，Ｂ，Ｃはそれ以降のキャリアセンスを止める（図１０Ｂｃ．破線のキャリアセンス参照）。全端末Ａ〜Ｃに送信する時のキャリアセンスパターンは、図１２の<Ｂ>で示される。

上記認証応答の通知により、図１０Ｃに移行する。図１０Ｃのａ．に示すように、上記認証応答を受信した端末Ａ，Ｂ，Ｃのうち、追加された端末Ａ以外の端末Ｂ，Ｃは、端末Ａが追加されたことによるスロット情報（スロット番号と認証している端末の総数）の更新を基に、次回のためにキャリアセンスパターンを変更する。この変更されたキャリアセンスパターンは、図１２の<Ｃ>で示される。この場合、キャリアセンスパターンは図１２の<Ｂ>と<Ｃ>で同じである。認証応答の受信後、端末Ａ，Ｂ，Ｃはキャリアセンスを止めているため、図１０Ｂ，Ｃでは破線で示されている。図１０Ｂ，Ｃのキャリアセンスパターンを比較すれば分かるように、端末Ｂ，Ｃのキャリアセンスパターンは変更される。

〔１：Ｎ通信でＮスロットが３から２に減った場合の動作〕
図１３Ａ−Ｃは、１：Ｎ通信でＮスロットが３から２に減った場合の動作を説明する図であり、図１３ＡはＮ＝３で認証中の動作、図１３Ｂは端末Ｂが存在しなくなる場合の動作、図１３Ｃは端末Ａのスロット移動をそれぞれ示す。

また、図１４は、図１３Ａの認証応答のヘッダ及びデータ構造を示す図である。図１１と同一構成部分には同一符号を付している。図１５は、図１３Ｂのキャリアセンスパターン変更の一例を示す図である。

図１３Ａのａ．に示すように、キーユニット２００は、認証要求を送信する端末Ａ，Ｂ，ＣとＮ＝３で認証中である。認証できた端末Ａ，Ｂ，Ｃに対し、番号１，２，３，４，…順に、端末Ｃ，Ｂ，Ａの順番にスロットを割り振る。図１３Ａのｂ．に示すように、キーユニット２００は、認証応答のヘッダを使って現在認証している総数（＝Ｎ）を端末Ａ，Ｂ，Ｃに通知する。この場合の認証応答のヘッダ及びデータ構造は、図１４で示される。ヘッダに認証中端末の総数（＝３）と空きスロット（＝０）が付加されている。図１４の認証応答の信号を、現時点の全端末である端末Ａ，Ｂ，Ｃに送るため、認証応答の送信タイミングをずらし、端末Ａ，Ｂ，Ｃが受け取れるタイミングで送信する。キーユニット２００からの応答を受信できた端末Ａ，Ｂ，Ｃはそれ以降のキャリアセンスを止める（図１３Ａ破線のキャリアセンス参照）。全端末Ａ〜Ｃに送信する時のキャリアセンスパターンは、図１５の<Ａ>で示される。

端末Ｂが存在しなくなることにより、図１３Ｂに移行する。図１３Ｂのａ．に示すように、端末が存在しなくなるときは、該当番号を飛ばして番号順にスロットを埋めていく。この場合、端末Ｂが存在しなくなることにより、番号１の次の番号２をとばして番号３にスロットを割当てる。図１３Ｂのｂ．に示すように、認証中端末の総数は３であり、この総数（＝３）に対して端末Ｂが存在しなくなったため空きスロットは２である。キーユニット２００は、認証応答のヘッダを使って現在認証している総数（＝Ｎ）を端末Ａ，Ｃに通知する。端末Ａ，Ｃに送るため、認証応答の送信タイミングをずらし、端末Ａ，Ｃが受け取れるタイミングで送信する。キーユニット２００からの応答を受信できた端末Ａ，Ｃはそれ以降のキャリアセンスを止める（図１３Ｂｃ．破線のキャリアセンス参照）。端末Ａ，Ｃに送信する時のキャリアセンスパターンは、図１５の<Ｂ>で示される。また、端末Ａ，Ｃは、認証応答受信時にＮが減ったことを知り、キャリアセンスの回数を次回から変更する。すなわち、端末Ｂが減ったことによるスロット情報（スロット番号と認証している端末の総数）の更新を基に、次回のためにキャリアセンスの回数を次回から変更する。この変更されたキャリアセンスパターンは、図１５の<Ｃ>で示される。

端末Ｂが存在しなくなることにより、端末Ａのスロットが移動し、図１３Ｃに移行する。

図１３Ｃのａ．に示すように、端末Ｂが存在しなくなることにより、スロット番号がもっとも大きい端末（端末Ａ）がスロットを変更する。そして、図１３Ｃのｂ．に示すように、認証応答のヘッダを使って現在認証している総数（＝２）を端末Ａ，Ｃに通知する。端末Ａ，Ｃに送るため、認証応答の送信タイミングをずらし、端末Ａ，Ｃが受け取れるタイミングで送信する。

以上のように、本実施の形態によれば、各端末は、認証要求を送信後、送信したタイミングに応じたパターンでキャリアセンスを行いキーユニット２００からの認証応答を待ち受ける。キーユニット２００は、端末からの認証要求によって認証できた複数端末のキャリアセンスタイミングが一致するタイミングで認証応答を送信する。これにより、キーユニット２００は、認証の取れた相手のみにまとめて送信することで低消費電力な１：Ｎ通信を実現することができる。特に、キーホルダのような小型の筐体のキーユニット２００では、比較的小さい容量の電池２２しか搭載できないが、この貴重な消費電力を低減することができる。

また、認証の送受信で帯域を占有する時間を減らすことができるので、チャンネルあたりに共存できるペア数を増やすことができ、また干渉による影響を小さくすることができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、携帯端末装置として携帯電話機に適用した例について説明しているが、携帯電話機に限らずＰＤＡ等の携帯情報端末、パーソナルコンピュータ又はその融合された装置、さらにはＭＰ３プレーヤー、ＨＤＤプレーヤー、携帯型ゲーム機などの携帯機器に適用可能である。

また、本実施の形態では携帯端末装置、無線通信ユニット、無線通信システム及び無線通信方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、携帯電話機、機器の使用制限装置、１：Ｎ通信方法等であってもよいことは勿論である。

さらに、上記携帯端末装置及び無線通信ユニットを構成する各回路部、例えば無線認証部等の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。

また、以上説明した携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線通信方法は、これら携帯端末装置、無線通信ユニット及び無通信方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。

本発明に係る携帯端末装置、無線通信ユニット及び無線通信方法は、無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う携帯電話機などの携帯端末装置、認証制御システムの用途に有用である。また、親機と、複数の携帯電話機／ＰＨＳ，ＰＤＡ，ノート型ＰＣ，ＭＰ３プレーヤー，ＨＤＤプレーヤーなどの携帯端末装置の１：Ｎ通信方法の用途に有効である。また、無線通信プログラムとして携帯電話機などの携帯機器に組み込むことも可能である。

従来の無線認証通信を使用して携帯端末装置に使用制限をかける使用制限方法を説明する図 図１の携帯端末装置の使用制限方法を実現するブロック図 従来の携帯端末装置とキーユニットの無線認証の基本動作を示す図 従来の無線通信ユニットと複数の携帯端末装置による使用制限システムを示す図 図４の無線通信ユニットと端末の無線認証の動作を示す図 本発明の実施の形態に係る無線通信ユニット及び携帯端末装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係る無線通信ユニット及び携帯端末装置の無線認証の動作を示す図 本発明の実施の形態に係る無線通信ユニット及び携帯端末装置の無線認証の動作を示す図 本発明の実施の形態に係る無線通信ユニット及び携帯端末装置のサーチ動作を示すフロー図 本発明の実施の形態に係る無線通信ユニット及び携帯端末装置の認証動作を示すフロー図 本発明の実施の形態に係る無線通信ユニット及び携帯端末装置の１：Ｎ通信でＮスロットが２から３に増えた場合の動作を説明する図 図１０Ｂの認証応答のヘッダ及びデータ構造を示す図 図１０Ｃのキャリアセンスパターン変更の一例を示す図 本発明の実施の形態に係る無線通信ユニット及び携帯端末装置の１：Ｎ通信でＮスロットが３から２に減った場合の動作を説明する図 図１３の認証応答のヘッダ及びデータ構造を示す図 図１３のキャリアセンスパターン変更の一例を示す図

Claims (12)

1. 無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う携帯端末装置であって、
   前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定するとともに、前記認証応答に付加された認証中の携帯端末装置の総数に応じてキャリアセンスの回数を決定する決定手段と、
   決定された前記キャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うキャリアセンス手段と、
   を備える携帯端末装置。
2. 前記キャリアセンス手段は、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信できた場合、以降のキャリアセンスを止める、
   請求項１記載の携帯端末装置。
3. 前記無線通信ユニットからの認証応答に付されたスロット番号及び認証中の携帯端末装置の総数を取得するスロット情報取得手段、をさらに備え、
   前記決定手段は、取得したスロット番号及び認証中の端末の総数を基にキャリアセンスのタイミング及びキャリアセンスのパターンを決定する、
   請求項１記載の携帯端末装置。
4. 複数の携帯端末装置と無線通信を行う無線通信ユニットであって、
   前記携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行う無線認証制御手段と、
   前記携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信する送信タイミング制御手段と、
   を備える無線通信ユニット。
5. 前記送信タイミング制御手段は、認証できた携帯端末装置のキャリアセンスタイミングが一致するタイミングで前記認証応答を送信する、
   請求項４記載の無線通信ユニット。
6. 前記送信タイミング制御手段は、認証できた複数の携帯端末装置に対して前記認証応答を一括して送信する、
   請求項４記載の無線通信ユニット。
7. 前記送信タイミング制御手段は、前記携帯端末装置が前記認証応答を受信するために有するキャリアセンスパターンに対して、認証できた携帯端末装置のみが受信できるキャリアセンスタイミングとなるように送信タイミングをずらす、
   請求項４記載の無線通信ユニット。
8. 前記送信タイミング制御手段は、前記認証応答のヘッダに、前記無線通信ユニットが認証中の携帯端末装置の総数及び空きスロットを付加して送信する、
   請求項４記載の無線通信ユニット。
9. 無線通信ユニットと、前記無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う複数の携帯端末装置とからなる無線通信システムであって、
   前記携帯端末装置は、
   前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定する決定手段と、
   決定された前記キャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うキャリアセンス手段と、を備え、
   前記無線通信ユニットは、
   前記携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行う無線認証制御手段と、
   前記携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信する送信タイミング制御手段と、を備える、
   無線通信システム。
10. 無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行うステップと、
    前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定するとともに、前記認証応答に付加された認証中の携帯端末装置の総数に応じてキャリアセンスの回数を決定するステップと、
    決定された前記キャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うステップと、
    を有する無線通信方法。
11. 複数の携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行うステップと、
    複数の携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信するステップと、
    を有する無線通信方法。
12. 無線通信ユニットとの間で無線信号を送受信して無線認証を行う複数の携帯端末装置とからなる無線通信システムの無線通信方法であって、
    前記携帯端末装置側では、
    前記無線通信ユニットに認証要求を送信するタイミングに応じて、前記無線通信ユニットからの認証応答を受信するためのキャリアセンスパターンを決定するステップと、
    決定された前記キャリアセンスパターンでキャリアセンスを行うステップと、を実行し、
    前記無線通信ユニット側では、
    複数の携帯端末装置との間で無線信号を送受信して無線認証を行うステップと、
    複数の携帯端末装置からの認証要求を照合し、認証できた携帯端末装置のみが受信可能なキャリアセンスタイミングで認証応答を送信するステップと、を実行する、
    無線通信方法。

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