JP4999973B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description
この発明は、車両に搭載される無線通信機能を有する車載機と、車両ユーザーによって携帯される無線通信機能を有する携帯機とで通信を行い、スマートキーレスエントリーシステムなどを実現するための無線通信システムに関するものである。 The present invention relates to a wireless communication system for realizing a smart keyless entry system or the like by performing communication between an in-vehicle device having a wireless communication function mounted on a vehicle and a portable device having a wireless communication function carried by a vehicle user. It is about.
自動車のドアの施錠や解錠を、自動車のユーザーによって携帯される携帯無線装置からの遠隔操作によって行うことを可能とするキーレスエントリーシステムが知られている。また携帯無線装置を操作することなく、ドアの施錠や解錠を行うスマートエントリーシステムが知られている。 There is known a keyless entry system that enables locking and unlocking of an automobile door by remote operation from a portable wireless device carried by an automobile user. A smart entry system that locks and unlocks a door without operating a portable wireless device is also known.
特許文献1では、車載通信装置(以下、車載機と称する)と携帯無線装置(以下、携帯機と称する)を有するキーレスエントリーシステムにおいて、車載機からのLF(Low Frequency )通信によるリクエスト信号に対して、携帯機から車載機に返信するRF(Radio Frequency )通信の周波数(チャンネル)を切り替えることにより、妨害電波による通信不良を回避する方式を示している。
In
ところで、自動車の車載通信装置と携帯無線装置の間でLF通信を行う際、搬送波周波数に対して送受信回路の共振周波数が変動すると、LF受信信号の振幅に変動が現れる。受信信号の振幅変動が許容範囲を超えると信号の復調が出来なくなり通信不能に陥る。
対策方法として送受信系のQを下げたり、共振周波数の変動幅を抑えることで振幅変動を抑える方法があるが、送受信系のQを下げると通信距離は短くなり、共振周波数の変動幅を抑える為に高精度の部品使用や共振周波数調整を行うとコストアップが発生していた。
By the way, when LF communication is performed between an in-vehicle communication device and a portable wireless device of an automobile, if the resonance frequency of the transmission / reception circuit fluctuates with respect to the carrier frequency, the amplitude of the LF reception signal fluctuates. If the amplitude fluctuation of the received signal exceeds the allowable range, the signal cannot be demodulated and communication is impossible.
As countermeasures, there is a method to reduce the amplitude fluctuation by lowering the Q of the transmission / reception system or suppressing the fluctuation range of the resonance frequency. However, if the Q of the transmission / reception system is lowered, the communication distance becomes shorter and the fluctuation range of the resonance frequency is suppressed. In addition, if high-precision parts are used and the resonance frequency is adjusted, the cost increases.
この発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、共振周波数変動の影響による通信性能の低下を防止して良好なLF受信性能を確保するようした無線通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and it is an object of the present invention to provide a radio communication system that ensures a good LF reception performance by preventing a decrease in communication performance due to the influence of resonance frequency fluctuations. .
この発明に係る無線通信システムは、車両に搭載される無線通信機能を有する車載機と、車両ユーザーによって携帯される無線通信機能を有する携帯機とで構成される無線通信システムであって、車載機は、CPUと、認証コードを記憶するメモリと、電界強度測定用信号と認証要求信号を送信する送信回路と、認証応答信号を受信する受信回路とを備え、携帯機は、CPUと、認証コードを記憶するメモリと、電界強度測定用信号と認証要求信号を受信する受信回路と、認証応答信号を送信する送信回路と、電界強度測定用信号の電界強度を測定する電界強度測定部とを備え、携帯機の受信回路には、共振周波数を多段階に切り替える共振回路を有し、携帯機は、車載機から送信された電界強度測定用信号を共振回路の共振周波数を切り替えながら受信して各段階の電界強度を測定し、測定した電界強度のうち、電界強度が最大値となるときの共振周波数に共振回路を切り替えた後に、認証要求信号を受信して認証応答信号を車載機に送信するようしたものである。 A wireless communication system according to the present invention is a wireless communication system including an in-vehicle device having a wireless communication function mounted on a vehicle and a portable device having a wireless communication function carried by a vehicle user. Includes a CPU, a memory for storing an authentication code, a transmission circuit for transmitting an electric field strength measurement signal and an authentication request signal, and a reception circuit for receiving an authentication response signal. A memory for storing the signal, a receiving circuit for receiving the signal for measuring the electric field strength and the authentication request signal, a transmitting circuit for transmitting the authentication response signal, and an electric field strength measuring unit for measuring the electric field strength of the signal for measuring the electric field strength. The reception circuit of the portable device has a resonance circuit that switches the resonance frequency in multiple stages, and the portable device switches the resonance frequency of the resonance circuit with the electric field strength measurement signal transmitted from the in-vehicle device. While receiving and measuring the electric field strength at each stage, after switching the resonance circuit to the resonance frequency when the electric field strength becomes the maximum value among the measured electric field strengths, receiving the authentication request signal and receiving the authentication response signal The data is transmitted to the in-vehicle device.
この発明によれば、スマートキーレスシステムのような無線通信システムにおいて、車載機の送信回路、及び携帯機の受信回路に使用している回路素子定数の経年変化や、公差によるばらつきにより、共振周波数が変動した場合においても、自動的に良好なLF通信状態を実現することが可能となり、高精度の部品使用や、緻密な共振周波数調整が不用となる。 According to the present invention, in a wireless communication system such as a smart keyless system, the resonance frequency is reduced due to secular variation of circuit element constants used in a transmission circuit of an in-vehicle device and a reception circuit of a portable device, and variations due to tolerances. Even when it fluctuates, it is possible to automatically realize a good LF communication state, and use of high-precision components and precise resonance frequency adjustment are unnecessary.
実施の形態1.
以下、この発明の実施形態の無線通信システムとしてスマートキーレスエントリーシステムを図に基づいて詳細に説明する。
図1はこの発明の実施形態であるスマートキーレスエントリーシステムの構成を示している概略図である。図1に示すように、スマートキーレスエントリーシステムは、自動車100に搭載されている無線通信装置1(以下、車載機1と称す)と、車両のユーザー200によって携帯される無線通信装置2(以下、携帯機2と称す)とを含んで構成される。車載機1は、自動車100のイグニションスイッチに関する制御とドアの施錠・解錠を制御する装置4(以下、制御装置4と称す)に電気的に接続されている。
Hereinafter, a smart keyless entry system as a wireless communication system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a smart keyless entry system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a smart keyless entry system includes a wireless communication device 1 (hereinafter referred to as an in-vehicle device 1) mounted on an
車載機1には、自動車100のドアに設けられるLF送信アンテナ14a、14bおよび車室内の前後部席の間に設けられるLF送信アンテナ14cが接続され、さらに携帯機2からの信号を受信するRF受信アンテナ15、自動車100のドアノブに設けられるリクエストSW16a、16bが接続される。
The in-
この発明の実施形態によるスマートキーレスエントリーシステムでは、携帯機2から送られてくる信号を車載機1が受信し、受信した信号の内容に応じて、車載機1はイグニッション操作の許可・禁止を判断し、制御装置4にイグニション操作の許可又は禁止を指示する。又、車載機1は受信信号の内容に応じて、ドアの施錠・解錠を判断し、制御装置4にドアの施錠又は解錠を指示する。又、車載機1は受信信号の内容に応じて、携帯機2が車載機1との通信可能圏内にあるかを判断し、制御装置4に警報用ブザー吹鳴の許可・禁止、警告用ランプの点灯・消灯を指示する。
In the smart keyless entry system according to the embodiment of the present invention, the vehicle-mounted
なお、以下に説明する実施形態において、車載機1から携帯機2への通信はLF(Low Frequency)通信方式を使用し変調を行った信号を使用する。また携帯機2から携帯機1への通信はRF(Radio Frequency)通信方式を使用し変調を行った信号を使用する。
In the embodiment described below, communication from the in-
図2はこの発明の実施形態として無線通信システムの車載機1の回路構成を示している。車載機1は、CPU10、認証コード110や実行プログラムを記憶するROMやRAM等からなるメモリ11、電界強度測定用信号と認証要求信号を送信するLF送信回路12、携帯機2からの認証応答信号を受信するRF受信回路13、リクエストSW16a、16bからの信号を入力するSW信号入力回路17を含んで構成される。車載機1のLF送信回路12にはLF送信アンテナ14a、14b、14cが、RF受信回路13にはRF受信アンテナ15が、SW信号入力回路17にはリクエストSW16a、16bが接続される。
FIG. 2 shows a circuit configuration of the in-
CPU10は、車載機1の統合的な制御を行い、メモリ11に記憶されているプログラムを実行することで各種機能を実現する。メモリ11には、携帯機2から送信されてくるデータを認証するための認証コード110が記憶されている。
The
LF送信回路12は、CPU10から出力されてくる信号をLF周波数帯の正弦波の搬送波で変調した送信信号を生成する変調回路121と、送信信号を増幅する増幅回路122で構成され、送信信号を大気中に送信するLF送信アンテナ14a、14b、14cが接続される。
LF送信アンテナ14cは車室内への送信に使用し、LF送信アンテナ14a、14bは車外への送信に使用する。
The
The
RF受信回路13は、大気中の無線信号を受信するRF受信アンテナ15に接続され、RF受信アンテナ15から入力される受信信号を増幅する増幅回路131と、受信信号を復調することにより生成される復調信号をCPU10に出力する復調回路132で構成される。
The
図3はこの発明の実施形態として無線通信システムの携帯機2の回路構成を示している。携帯機2は、CPU20、キーレスエントリー機能を利用するためのトリガーとなるスイッチなどの操作入力を検出する入力回路21、認証コード220や測定した電界強度221を記憶するROMやRAM等からなるメモリ22、認証応答信号を送信するRF送信回路23、車載機1から送信される電界強度測定用信号と認証要求信号を受信するLF受信回路24、RF送信アンテナ25、LF受信アンテナ26、電界強度測定用信号の電界強度を測定する電界強度測定部であるRSSI(Received Signal Strength Indicator)回路27を含んで構成される。
なお、入力回路21は、携帯機2を操作することなくドアの施錠や解錠を行うスマートエントリーシステムに適用する場合は省略される。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the
The
CPU20は、携帯機2の統合的な制御を行い、メモリ22に記憶されているプログラムを実行することで各種機能を実現する。メモリ22には、携帯機2から車載機1に送信されて、車載機1において携帯機2を認証するのに必要なデータである認証コード220がROMに記憶されている。又、メモリ22のRAMには電界強度測定結果である電界強度E1、E2、E3として記憶するメモリエリア221を有する。
The
RF送信回路23は、CPU20から出力されてくる信号により、RF周波数帯の搬送波を変調した送信信号を生成するRF変調回路231と、送信信号を増幅する増幅回路232を備え、送信信号を大気中に送信するRF送信アンテナ25に接続されている。
LF受信回路24は、大気中の無線信号を受信するLF受信アンテナ26に接続され、LF受信アンテナ26から入力される受信信号と共振する共振回路241と、受信信号を復調することにより生成される復調信号をCPU20に入力するLF復調回路242とを備えている。
The
The
共振回路241について、携帯機のLF受信回路24の詳細を示す図4により具体的に説明する。
共振回路241では、LF受信アンテナ26にコンデンサC21、C22、C23が並列に接続され、各コンデンサの接続・開放は、CPU20からの指令信号によって各コンデンサに直列に接続されたスイッチ回路SW1、SW2、SW3をON又はOFFすることによって制御される。
The
In the
共振回路241のLF共振周波数は、コンデンサC21、C22、C23の接続状態によって決定する。コンデンサC21が選択された場合、すなわちスイッチ回路SW1のみがON状態となった場合には、共振周波数FC1が選択され、コンデンサC22が選択された場合、すなわちスイッチ回路SW2のみがON状態となった場合には、共振周波数FC2が選択され、コンデンサC23が選択された場合、すなわちスイッチ回路SW3のみがON状態となった場合には、共振周波数FC3が選択される。
こうして共振回路241は、携帯機のCPU20の指令信号により、共振周波数を切り替えることになる。
The LF resonance frequency of the
Thus, the
入力回路21は、携帯機2を持った車両ユーザー200による、ドアやトランクを施錠または解錠する操作入力を検出し、操作入力に応じた信号をCPU20へ出力する。
電界強度測定部であるRSSI回路27は、共振回路241から入力される受信信号の電界強度をアナログ電圧信号に変換して検出し、それをデジタル化してCPU20へ出力する。
The
The
次に、以上のように構成されている無線通信システムにおいて、図5のフローチャートと図6のタイミングチャートを用いて、この発明の実施の形態1に係るスマートキーレスエントリーシステムの具体的な動作を説明する。
なお、図5のフローチャートと図6のタイミングチャートは、携帯機2を持った車両ユーザー200が車外においてリクエストSW16aを操作し、ドアの解錠操作を行おうとしている場合を説明している。
Next, in the wireless communication system configured as described above, the specific operation of the smart keyless entry system according to
The flow chart of FIG. 5 and the timing chart of FIG. 6 illustrate a case where the
図5において、先ず、車両ユーザー200が自動車100のドアノブに取り付けられているリクエストSW16aを操作すると、車載機1のCPU10は、その操作信号をSW信号入力回路17で検出し(S400:YES)、携帯機2が車外に存在するかどうかを確認するためにLF送信回路12を制御して、無線信号(以下、電界強度測定用信号と称す)の送信を開始する。電界強度測定用信号はLF送信アンテナ14a、14bから車外に向けて送信される。電界強度測定用信号は図6(a)に示すように所定周期毎に3段階に分けて、所定期間づつ送信し、まず最初に電界強度測定用信号1を送信する(S401)。
In FIG. 5, first, when the
携帯機2では、あらかじめCPU20の指令により、共振回路241の共振周波数を共振周波数FC1に設定するために、スイッチ回路SW1をON、スイッチ回路SW2をOFF、スイッチ回路SW3をOFFに設定している(S402)。電界強度測定用信号1をLF受信アンテナ26で受信し、LF受信回路24を経由して受信を開始すると(S403:YES)、RSSI回路27は図6(b)に示すように受信信号をアナログ電圧信号に変換してその電界強度を測定し、電界強度測定結果を電界強度E1とする(S404)。電界強度測定用信号1の受信が完了すれば(S405:YES)、電界強度E1をデジタル信号に変換してCPU20へ出力し、測定結果のピーク値のみをメモリ22のメモリエリア221に電界強度E1のピーク値として記憶する(S406)。
In the
引き続き、車載機1は電界強度測定用信号2を送信する(S407)。携帯機2のCPU20は、共振回路241の共振周波数を共振周波数FC2に設定するために、スイッチ回路SW1をOFF、スイッチ回路SW2をON、スイッチ回路SW3をOFFに設定する(S408)。電界強度測定用信号2はLF受信アンテナ26を経由してLF受信回路24で受信され、RSSI回路27は図6(b)に示すように受信信号をアナログ電圧信号に変換してその電界強度を測定し、電界強度測定結果を電界強度E2とする(S409)。電界強度測定用信号2の受信が完了すれば(S410:YES)、電界強度E2をデジタル信号に変換してCPU20へ出力し、測定結果のピーク値のみをメモリ22のメモリエリア221に電界強度E2のピーク値として記憶する(S411)。
Subsequently, the vehicle-mounted
引き続き、車載機1は電界強度測定用信号3を送信する(S412)。携帯機2のCPU20は、共振回路241の共振周波数を共振周波数FC3に設定するために、スイッチ回路SW1をOFF、スイッチ回路SW2をOFF、スイッチ回路SW3をONに設定する(S413)。電界強度測定用信号3はLF受信アンテナ26を経由してLF受信回路24で受信され、RSSI回路27は図6(b)に示すように受信信号をアナログ電圧信号に変換してその電界強度を測定し、電界強度測定結果を電界強度E3とする(S414)。電界強度測定用信号3の受信が完了すれば(S415:YES)、電界強度E3をデジタル信号に変換してCPU20へ出力し、測定結果のピーク値のみをメモリ22のメモリエリア221に電界強度E3のピーク値として記憶する(S416)。
Subsequently, the vehicle-mounted
次に、メモリ22のメモリエリア221に記憶した電界強度E1が電界強度E2、E3よりも大きいかどうかを判定し(S417)、大きければ(S417:YES)電界強度E1測定時の共振周波数FC1が最適な共振状態であると判断し、共振回路241の共振周波数を共振周波数FC1に設定するために、スイッチ回路SW1をON、スイッチ回路SW2をOFF、スイッチ回路SW3をOFFに設定する(S418)。
Next, it is determined whether or not the electric field strength E1 stored in the
メモリ22のメモリエリア221の電界強度E1が電界強度E2、E3よりも大きくなければ(S417:NO)電界強度E2が電界強度E1、E3よりも大きいかどうかを判定し(S419)、大きければ(S419:YES)電界強度E2測定時の共振周波数FC2が最適な共振状態であると判断し、共振回路241の共振周波数を共振周波数FC2に設定するために、スイッチ回路SW1をOFF、スイッチ回路SW2をON、スイッチ回路SW3をOFFに設定する(S420)。
If the electric field strength E1 of the
メモリ22のメモリエリア221の電界強度E2が電界強度E1、E3よりも大きくなければ(S419:NO)電界強度E3測定時の共振周波数FC3が最適な共振状態であると判断し、共振回路241の共振周波数を共振周波数FC3に設定するために、スイッチ回路SW1をOFF、スイッチ回路SW2をOFF、スイッチ回路SW3をONに設定する(S421)。
このように携帯機2のメモリ20に記憶された電界強度E1、E2、E3をそれぞれ比較し、最も高い電界強度が得られた時の状態を、最適なLF信号受信状態と判断し、以降のLF受信実施時には、この共振周波数を選択して使用する。例えば、電界強度E2が最も高い電界強度であれば、受信回路の共振周波数をFC2に選択して使用する。
If the electric field strength E2 of the
Thus, the electric field strengths E1, E2, and E3 stored in the
最適なLF信号受信状態と判断され、LF受信回路の共振周波数が選択されたら、車載機1は図6(c)に示すように認証要求信号を送信する(S422)。携帯機2は車載機1からの認証要求信号を受信すると(S423:YES)、メモリ22に記憶している認証コード220を、認証応答信号としてRF送信回路23を経由して、RF送信アンテナ25から送信する(S425)。車載機1のRF受信アンテナ15で受信した信号はRF受信回路13を経由してCPU10に入力され、認証応答信号として受信されれば(S426:YES)、受信信号の内容がメモリ11に記憶している認証コード111に一致しているかどうかを判定し(S427)、一致していれば(S427:YES)、ドアロック解錠要求を制御装置4に送信し(S428)、ドアロックの解錠を行う。
When the optimal LF signal reception state is determined and the resonance frequency of the LF reception circuit is selected, the in-
車載機1は、認証応答信号が受信されないか(S426:NO)又は、受信信号の内容がメモリ11に記憶している認証コード111に一致していない(S427:NO)場合は、規定時間が経過したかどうかを判定し(S429)、規定時間を経過していないならば(S429:NO)、認証応答信号の受信待ちとなる(S401)。規定時間を経過したならば(S429:YES)、通信エラーとして認証通信を終了する。
The in-
このように、携帯機2のLF受信回路24の共振周波数を最適値に自動的に調整することにより、良好なLF通信を継続することが可能となるため、車載機の送信回路、及び携帯機の受信回路に使用している回路素子定数の経年変化や、公差によるばらつきにより、共振周波数が変動した場合においても、自動的に良好なLF通信状態を実現することが可能となり、高精度の部品使用や、緻密な共振周波数調整が不用となる。
したがってこの無線通信システム及び無線通信方法をスマートキーレスエントリーシステムに適用することにより、スマートキーレス性能の向上を実現することができる。
As described above, by automatically adjusting the resonance frequency of the
Therefore, the smart keyless performance can be improved by applying the wireless communication system and the wireless communication method to the smart keyless entry system.
実施の形態1では、携帯機2のLF受信回路24、メモリ22、RF送信回路23及びRSSI回路27は、CPU20の外部に回路を構成していたが、CPU20に内蔵することでも同様な効果を得ることが可能である。
また、実施の形態1では、電界強度測定用信号は所定周期毎に所定期間づつ3回送信され、各送信期間中に携帯機の受信回路の共振周波数をFC1、FC2、FC3に切替を実施し、各期間中に測定した電界強度を、電界強度E1、E2、E3として順次携帯機のメモリに記憶するようにしたが、電界強度測定用信号の送信回数は3回に限らず、2回以上であればよい。但し、あまり回数を多くすると認証に時間を要するので、多くても5回目までが望ましい。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the electric field strength measurement signal is transmitted three times at predetermined intervals for each predetermined period, and the resonance frequency of the receiving circuit of the portable device is switched to FC1, FC2, and FC3 during each transmission period. The electric field strength measured during each period is sequentially stored in the memory of the portable device as electric field strengths E1, E2, and E3. However, the number of transmissions of the electric field strength measurement signal is not limited to three times, but two times or more. If it is. However, if the number of times is too large, authentication takes time, so it is desirable that the number is at most five.
1 車載機、 2 携帯機、
4 制御装置、 10 CPU、
11 メモリ、 12 LF送信回路、
13 RF受信回路、 14a LF送信アンテナ、
14b LF送信アンテナ、 14c LF送信アンテナ、
15 RF受信アンテナ、 16a リクエストSW、
16b リクエストSW、 17 SW入力回路、
20 CPU、 21 入力回路、
22 メモリ、 23 RF送信回路、
24 LF受信回路、 25 RF送信アンテナ、
26 LF受信アンテナ、 27 RSSI回路、
100 自動車 200 車両ユーザ
110 認証コード、 121 増幅回路、
122 変調回路、 131 復調回路、
132 増幅回路、 220 認証コード、
221 メモリエリア 231 変調回路、
232 増幅回路、 241 共振回路、
242 復調回路。
1 onboard machine, 2 portable machine,
4 control unit, 10 CPU,
11 memory, 12 LF transmission circuit,
13 RF receiving circuit, 14a LF transmitting antenna,
14b LF transmit antenna, 14c LF transmit antenna,
15 RF receiving antenna, 16a request SW,
16b request SW, 17 SW input circuit,
20 CPU, 21 input circuit,
22 memory, 23 RF transmitter circuit,
24 LF receiver circuit, 25 RF transmit antenna,
26 LF receiving antenna, 27 RSSI circuit,
100
122 modulation circuit, 131 demodulation circuit,
132 amplifier circuit, 220 authentication code,
221
232 amplifier circuit, 241 resonant circuit,
242 Demodulation circuit.
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