JP5001341B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、利用者が携帯する携帯機から車両に搭載される車載機へ無線信号を伝送する際、スペクトラム拡散方式で無線信号を伝送する無線通信システムに関する。

拡散符号を用いて拡散変調した信号を送信すると共に、受信側において、送信側と同一の拡散符号を用いて受信信号を逆拡散復調するスペクトラム拡散方式の無線通信が知られている。この方式では、受信信号を逆拡散復調する際には、受信信号と拡散符号との同期捕捉が必要となるが、この同期捕捉を行うための代表的な手法としては、スライディング相関器を用いる手法や、マッチドフィルタを用いる手法が知られている。特許文献１や特許文献２には、スライディング相関器を用いて同期捕捉を行う手法が記載されている。

特開平５−２１９０１１号公報 特開平８−２３７１７０号公報

また、本願の出願人は、同期捕捉に要する時間の短縮し、応答性を向上させることを目的として、「特願２００８−１６７７０７」（以後、先行出願とも記載）において、以下の無線通信システムを提案した。すなわち、車載機から携帯機に対し、スペクトラム拡散方式による無線通信の開始前に基準周期を伝達しておき、予め同期調整を行う。そして、携帯機は、基準周期に基づくタイミングで拡散変調した無線信号を送信し、車載機は、同期調整の際に生じる遅延時間のばらつきを考慮した範囲内でスライディング相関器やマッチドフィルタを利用した同期捕捉を行うのである。

このような無線通信システムをスマートエントリシステムに適用することにより、同期捕捉に要する時間が短縮され、システムの応答性を向上させることができると考えられる。しかし、その一方で、以下のような問題が発生する。

すなわち、一般的にスマートエントリシステムは、利用者の遠隔操作により車両のドアの開錠等を行うキーレスエントリシステムと並存しており、キーレスエントリシステムにおいても、スマートエントリシステムと同一の拡散符号を用いてスペクトラム拡散変調が行われる。ここで、キーレスエントリシステムによるドアの開錠等は利用者の操作に基づくものであり、スマートエントリシステムによる処理よりも優先して行う必要がある。

しかしながら、先行出願に記載の発明を適用した場合には、車載機では、同期調整後は、受信信号に対し遅延時間のばらつきを考慮した範囲内で同期捕捉が行われるため、基準周期と関係なく送信されるキーレス信号をスマート信号に替わって受信した場合には、同期捕捉に失敗するおそれがある。このため、キーレスエントリシステムにおける処理が遅延してしまい、利用者の操作に対する応答性が悪化してしまう可能性がある。

本願発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、２種類の信号に対し共通の拡散符号を用いたスペクトラム拡散変調が行われる場合において、一方の信号に基づく処理の応答性を悪化させること無く、他方の信号について同期捕捉に要する時間を短縮させることができる無線通信システムを提供することを目的とする。

上記課題に鑑みてなされた請求項１に記載の無線通信システムは、車両に搭載される車載機と利用者が携帯する携帯機とで構成され、車載機と携帯機との間で相互に無線信号を伝送可能で、携帯機側から車載機側へ、無線信号である第一携帯機信号または第二携帯機信号を伝送する際、携帯機は、携帯機側拡散符号を用いて拡散変調された第一携帯機信号、または第二携帯機信号を車載機へと送信する一方、車載機は、携帯機側拡散符号と同一の車載機側拡散符号を用いて携帯機から受信した無線信号の逆拡散復調を行うことにより、車載機と携帯機がスペクトラム拡散方式で通信を行う。そして、車載機は、車載機側で決めた基準周期を携帯機側へ伝達するために同期信号を携帯機へと送信し、携帯機は、同期信号を車載機から受信すると、第二携帯機信号を伝送中でなければ、同期信号との同期をとって携帯機側拡散符号を変動させるとともに、当該携帯機側拡散符号を用いて拡散変調された第一携帯機信号（以後、第一拡散信号とも記載）を車載機へと送信し、利用者から予め定められた操作を受け付けた場合には、第一携帯機信号の伝送中であれば該信号の伝送を中止して、携帯機側拡散符号を用いて拡散変調された第二携帯機信号（以後、第二拡散信号とも記載）を車載機へと送信する。

尚、基準周期の開始から終了までの時間は、例えば、拡散変調における１サイクル分の時間、すなわち、拡散符号のｃｈｉｐ数に拡散変調における１ｃｈｉｐの時間を乗算して得られる時間であっても良い。

先行出願に記載されているように、携帯機は低消費電力を目的として車載機からの電波が無い状態ではＳｌｅｅｐモードになっており、車載機からの電波をＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）により検知した後に携帯機をＷａｋｅモードへと切り替える仕組みになっていることが考えられる。そして、車載機と携帯機との距離が変わると、携帯機のＲＳＳＩによる検知時間にも変化が生じる。また、車載機および携帯機それぞれの回路遅延時間にもばらつきがある。したがって、携帯機が同期信号を受信した後から、同期信号との同期をとって第一携帯機信号に対して拡散変調を行い、車載機に送信するまでの遅延時間にはばらつきが存在する。そして、この遅延時間のばらつきがどの程度であるかは、例えば実験結果やシミュレーション結果から予測することができる。

そこで、車載機は、同期信号の送信後に拡散変調された第一携帯機信号、または第二携帯機信号を携帯機から受信した場合には、該同期信号を送信した後から、該携帯機が第一携帯機信号を拡散変調して送信するまでの遅延時間の変動範囲に基づき定められた期間であって、基準周期の開始から終了までに含まれる期間を検索期間とし、拡散変調が行われた第一携帯機信号の開始点が検索期間に確実に含まれるようにした。そして、該検索期間を対象として、逆拡散復調における相関値が最大となる同期捕捉点をサーチする第一同期捕捉処理を行う。

したがって、請求項１に記載の無線通信システムによれば、同期調整を行うことなく同期捕捉を行う方式（つまり、基準周期１周期分の期間を検索期間として同期捕捉を行う方式）と比べ、第一拡散信号の同期捕捉完了までに要する時間を格段に短縮することができ、システムの応答性を向上させることができる。

また、携帯機は、第一携帯機信号よりも優先して、利用者の操作に応じて第二携帯機信号を拡散変調して車載機に送信しており、車載機は、第一拡散信号に替えて、第二拡散信号を受信する可能性がある。そして、第二携帯機信号に関しては同期調整が行われないため、車載機は、第二拡散信号については、基準周期１周期分の期間を対象として同期捕捉を行う必要がある。

そこで、車載機は、第一同期捕捉処理に失敗した場合には、検索期間の終了点から、該期間の開始点を起点として基準周期の開始から終了までの時間が経過した時点までを残余期間とし、該残余期間を対象としてサーチを行う第二同期捕捉処理を行い、第一同期捕捉処理、または第二同期捕捉処理に成功したら、受信した信号との同期をとって車載機側拡散符号を変動させるとともに、当該車載機側拡散符号を用いて受信した信号の逆拡散復調を行う。

こうすることにより、第一同期捕捉処理と第二同期捕捉処理とにより基準周期１周期分の期間を対象とした同期捕捉を行うことができ、第一拡散信号に替えて第二拡散信号を受信した場合であっても同期捕捉を行うことができる。したがって、第二携帯機信号に基づく処理の遅延を防ぐことができる。

このように、請求項１に記載の無線通信システムによれば、第二携帯機信号に基づく処理の応答性を悪化させること無く、第一携帯機信号について同期捕捉に要する時間を短縮させることができるのである。

また、同期調整とほぼ同時期に利用者から携帯機に対し操作がなされると、第一拡散信号の送信開始直後に第二拡散信号の送信が開始されてしまうおそれがある。このような場合には、第一同期捕捉処理や第二同期捕捉処理の途中で、サーチを行なう信号が第一拡散信号から第二拡散信号に入れ替わってしまうことが考えられ、これにより、これらの処理での同期捕捉に失敗してしまうおそれがある。

そこで、請求項２に記載の無線システムでは、車載機は、第二同期捕捉処理に失敗した場合には、残余期間以後の時点から、該時点を起点として基準周期の開始から終了までの時間が経過する時点までの期間を対象としてサーチを行う。

こうすることにより、第一同期捕捉処理や第二同期捕捉処理の途中で、サーチを行なう信号が第一拡散信号から第二拡散信号に入れ替わってしまい、第一同期捕捉処理や第二同期捕捉処理による同期捕捉に失敗した場合であっても、同期捕捉を成功させることができる。

また、車載機が第一拡散信号の同期捕捉に成功し、第一拡散信号の逆拡散復調を開始した後であっても、逆拡散復調の途中で、利用者の操作により携帯機から第一拡散信号に替えて新たに第二拡散信号の送信が開始される場合があり、このような場合には、車載機は、第一拡散信号の逆拡散復調に失敗してしまう。

そこで、請求項３に記載の無線システムでは、車載機は、逆拡散復調を開始後、該逆拡散復調の失敗を検知した場合には、該逆拡散復調の失敗を検知した以後の時点から、該時点を起点として、基準周期の開始から終了までの時間が経過する時点までの期間を対象としてサーチを行う。

こうすることにより、第一拡散信号の逆拡散復調を実行中に、携帯機にて第一拡散信号に替えて第二拡散信号の送信が開始された場合であっても、車載機は、第二拡散信号に対しての同期補足を行い、第二携帯機信号に基づく処理を行うことができる。

また、携帯機からの第一拡散信号の送信が終了し、車載機が第一拡散信号の逆拡散復調を終えて第一携帯機信号に基づき処理を行っている場合であっても、利用者の操作により、携帯機から新たに第二拡散信号が送信される場合がある。そして、このような場合には、車載機は、利用者の操作を無視することはできないため、第二拡散信号を逆拡散復調して第二携帯機信号に基づく処理を行う必要がある。

そこで、請求項４に記載の無線システムでは、車載機は、第一同期捕捉処理に成功し、受信した信号を逆拡散復調して得られた第一携帯機信号に基づく処理を実行中に、拡散変調された第一携帯機信号、または第二携帯機信号を携帯機から受信した場合には、該受信の開始以後の時点から、該時点を起点として、基準周期の開始から終了までの時間が経過する時点までの期間を対象としてサーチを行う。

こうすることにより、車載機が第一携帯機信号に基づき処理を行っている場合に携帯機から新たに第二拡散信号の受信を開始した場合であっても、第二拡散信号に対しての同期捕捉を行い、第二携帯機信号に基づく処理を行うことができる。

また、車載機は、消費電力を低減させるため携帯機信号の受信を行わないスタンバイモードに定期的に遷移するという構成を有する場合があるが、このような場合を想定し、第二携帯機信号は、次のように構成されていても良い。

すなわち、請求項５に記載されているように、車載機は、消費電力を低減させるため第一携帯機信号、または第二携帯機信号の受信を行わないスタンバイモードと、第一携帯機信号、または第二携帯機信号の受信を行う通常モードとを有しており、定期的なタイミングで、スタンバイモードから通常モードへのモード遷移であるウェイクアップを行うと共に、予め定められたタイミングで、通常モードからスタンバイモードへのモード遷移を行い、ウェイクアップのタイミングに基づき基準周期を定めても良い。そして、携帯機は、少なくとも、ウェイクアップの間隔に相当する時間に、第一同期捕捉処理及び第二同期捕捉処理にてサーチがなされる信号の受信時間を加算した時間にわたって送信される信号である予備部と、予備部に続いて出力され、携帯機から車載機への伝送データに対応する信号で構成される主要部と、を有する第二携帯機信号を伝送しても良い。

こうすることにより、車載機は、例えばノイズ等の影響により第二同期捕捉処理より後に行われる同期捕捉に失敗した場合であっても、次のウェイクアップにより遷移する通常モードにおいて第一同期捕捉処理及び第二同期捕捉処理が行われるタイミングで、予備部に対応する第二拡散信号を受信することができる。このため、車載機は、第二同期捕捉処理後の同期捕捉に失敗した後、最初に行われる第一同期捕捉処理及び第二同期捕捉処理にて用いられる信号として、第二拡散信号における予備部を確実に受信することができ、予備部に対しての該第一同期捕捉処理及び第二同期捕捉処理により同期捕捉を成功させることができる。したがって、車載機は、同期捕捉完了後に主要部の受信を開始することが可能となり、主要部についての逆拡散復調を確実に行い、伝送データを取得することが可能となる。

無線通信システムの構成を示すブロック図である。 同期信号に基づく同期捕捉について説明するためのタイミングチャートである。 キーレス信号、スマート信号についての同期捕捉について説明するための説明図である。 キーレス・スマートエントリシステムの作動エリア等について説明するための説明図である。 ＲＦ信号受信処理についてのフローチャートである。 同期捕捉制御処理についてのフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について一例を挙げて説明する。
［無線通信システムの構成］
以下に説明する無線通信システムは、車両の正規利用者が所持する特定の携帯機が車両周囲の無線通信エリア内に入ったときにドアのアンロック等の制御を実行する機能（いわゆるスマートエントリーシステム）と、携帯機でのボタン操作に応じてドアのロック／アンロック等の制御を実行する機能（いわゆるキーレスエントリーシステム）とを兼ね備えたものである。

図１は、本実施形態の無線通信システム１の構成を表すブロック図である。この無線通信システム１は、ＬＦ帯の無線信号（ＬＦ信号とも記載）を送信するＬＦ送信用車載機２と、ＬＦ信号を受信すると共に、拡散変調によるスペクトラム拡散方式で、ＬＦ信号よりも高周波のＲＦ帯（例えば、日本国向けの仕様であれば３００ＭＨｚ程度の周波数）の無線信号（ＲＦ信号とも記載）を送信するＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３と、拡散変調によるスペクトラム拡散方式でＲＦ信号を受信するＲＦ受信用車載機４を備えている。尚、ＬＦ送信用車載機２、およびＲＦ受信用車載機４は、本発明でいう車載機に相当し、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、本発明でいう携帯機に相当する。

そして、ＬＦ送信用車載機２は、基準周期（詳細は後述する）を特定するための同期信号を生成するＣＰＵ２１と、同期信号にてＬＦ帯の搬送波を変調し、無線信号として送信するＬＦ用変調機２２、アンプ・フィルタ２３、及びＬＦ用送信アンテナ２４とを備える。尚、ＣＰＵ２１は、内部バスを介してＲＦ受信用車載機４にも同期信号を伝送する。

また、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、ＬＦ信号を受信して復調するＬＦ用受信アンテナ３１、アンプ・フィルタ３２、及びＬＦ用復調機３３と、スマートエントリシステムにおける伝送データに基づきスマート信号を生成して出力すると共に、キーレスエントリシステムにおける伝送データに基づき、スマート信号と同形式の信号であるキーレス信号を生成して出力するＣＰＵ３４と、Ｎｃｈｉｐ（本実施形態では、一例として７ｃｈｉｐとする）の拡散符号３６により、ＣＰＵ３４から出力されたキーレス信号或いはスマート信号の符号拡散を行う拡散部３５と、拡散部３５により符号拡散が行われた信号にてＲＦ帯の搬送波を変調し、ＲＦ信号として送信するＲＦ用変調機３７、アンプ・フィルタ３８、及びＲＦ用送信アンテナ３９などを備えている。

尚、ＣＰＵ３４は、ＬＦ用送信アンテナ２４等を介して同期信号を受信すると、キーレス信号を出力中でなければ、この同期信号に基づくタイミングでスマート信号及び拡散符号３６を拡散部３５に出力して拡散部３５に符号拡散を行わせ、ＲＦ用変調機３７等により、符号拡散されたスマート信号をＲＦ信号として送信させる。また、ＣＰＵ３４は、図示しない操作部を介して所定の操作を受け付けた場合には、スマート信号を出力中であれば該信号の出力を中止してキーレス信号及び拡散符号３６を拡散部３５に出力して拡散部３５に符号拡散を行わせ、符号拡散されたスマート信号をＲＦ信号として送信させる。

また、ＲＦ受信用車載機４は、ＲＦ信号を受信して復調するＲＦチューナ４１と、ＲＦチューナ４１にて復調されたＲＦ信号に対しての同期捕捉等を行うＣＰＵ（ＲＦ車載機用）４２とを有する。

ＲＦチューナ４１は、ＲＦ信号を受信して復調するＲＦ用受信アンテナ４１１、アンプ・フィルタ４１２、及びＲＦ用復調機４１３と、ＲＦ信号の受信を検知しＣＰＵ４２に通知するＲＳＳＩ４１４（Received Signal Strength Indicator）と、ＲＦ信号受信開始時はスライディング相関器４１６或いはマッチドフィルタ４１６（以後、これらを単にスライディング相関器４１６等とも記載）を選択して復調されたＲＦ信号を出力すると共に、スライディング相関器４１６等による同期捕捉の終了後は、逆拡散部４１８を選択して復調されたＲＦ信号を出力するスイッチ４１５と、ＣＰＵ４２からの指示に応じて、７ｃｈｉｐの拡散符号４１７を用いて復調されたＲＦ信号の同期捕捉を行うスライディング相関器４１６等と、拡散符号４１７を用いて復調されたＲＦ信号の逆拡散を行う逆拡散部４１８と、スライディング相関器４１６等により検出された同期捕捉点をＣＰＵ４２に通知する同期検出部４１９等を備える。

また、ＣＰＵ（ＲＦ車載機用）４２を実行するプログラムは、逆拡散により生成された信号がキーレス信号であるかスマート信号であるかを判定する判定部４２１と、スライディング相関器４１６等を制御して同期捕捉を行う同期制御部４２２、スマート同期部４２３、キーレス同期部４２４、及びスイッチ４２５等を有している。

［同期捕捉について］
（１）同期信号に基づく同期捕捉について
次に、無線通信システム１にて行われる同期補足について、図２を用いて説明する。

ＬＦ送信用車載機２は、スマート信号における伝送データ１ビット分の時間間隔で周期的に到来するタイミングを設定し、このタイミングが到来するサイクルを基準周期とし、基準周期を特定可能な同期信号をＬＦ信号としてＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３に送信する。そして、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、同期信号を受信すると同期信号から基準周期を抽出し、相関値が最大となる同期捕捉点と基準周期の開始点とが重なるよう、スマート信号を符号拡散してＲＦ信号として送信する。具体的には、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、同期信号に基づき認識した基準周期の開始点からＲＦ信号の送信が開始されるようタイミングを調整して、スマート信号を拡散変調して送信する。

しかしながら、通常、ＬＦ送信用車載機２とＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３との間の距離によってＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３内のＲＳＳＩの検知時間は変化し、この検知時間にはある程度の範囲内でばらつきがある。また、ＬＦ送信用車載機２、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３、およびＲＦ受信用車載機４それぞれの回路遅延時間にもある程度の範囲内でばらつきがある。このため、ＬＦ送信用車載機２における実際の基準周期と、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３にて認識される基準周期との間に「ずれ」が生じてしまう。

ここで、この「ずれ」がどの程度となるかは、実験結果やシミュレーション結果から予測することができ、予測される「ずれ」の範囲に基づき、復調後のＲＦ信号における同期捕捉点が存在する期間を、各基準周期の開始点を基準として特定することができる。そして、ＲＦ受信用車載機４では、この期間を検索期間とし、基準周期１周期全てを対象とするのではなく、検索期間を対象とした同期捕捉点のサーチが行われるのである。

図２のタイミングチャートには、一般的な同期捕捉の例と、上述した同期信号に基づく同期捕捉の例が記載されている。図２に記載されているように、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３から受信したＲＦ信号を復調して得られた信号は、７ｃｈｉｐの拡散符号により拡散変調されたスマート信号である。そして、一般的な方法によりこの信号の同期捕捉を行う場合には、例えば、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３のＣＰＵ（ＲＦ車載機用）４２は、適当な開始点を設定してスライディング相関器４１６を使って相関観察を行い、以後、１ｃｈｉｐ分ずつ拡散符号の位相をずらしながら同様の相関観察を順次行って、同期捕捉を行うことが考えられる。このような方法による場合には、一般的には、１周期にわたって（すなわち７回にわたって）開始点をずらしながら相関観察を行い、相関値が最大となる開始点をサーチすることにより同期捕捉が行われる。尚、この１周期分の相関観察の際に所定の閾値を超える相関値が得られた場合には、該相関値が得られた際の開始点を同期捕捉点とし、相関観察を終了しても良い。

一方、同期信号に基づく同期捕捉は、例えば、次のようにして行われる。すなわち、上述した「ずれ」の範囲に基づき、第一補正時間Ｔ１と第二補正時間Ｔ２を予め算出しておき、ＣＰＵ４２は、基準周期の開始点からＴ１が経過した時点を検索スタート点、基準周期の開始点からＴ２が経過した時点を検索エンド点とし、検索スタート点から検索エンド点までの期間を検索期間とする。そして、検索スタート点，検索エンド点を伝達するための検索スタート制御信号，検索エンド制御信号を、スライディング相関器４１６に伝達する。

スライディング相関器４１６は、ｔ１の時点で拡散変調されたスマート信号の入力が開始され、ｔ２の時点で同期捕捉の試行を開始できる状態になったとしても、直ちに同期捕捉の試行を開始することはなく、ＣＰＵ３９からの検索スタート制御信号を待つ。そして、時刻ｔ３の時点で検索スタート制御信号が到来したら、検索エンド制御信号が到来する時刻ｔ４の時点までの範囲（つまり、検索期間の範囲）で、１ｃｈｉｐずつ拡散符号の位相をずらしながら相関観察を行う。具体的には、図２の例では、検索期間として２ｃｈｉｐ分の期間が設定されており、この検索期間にわたって（すなわち２回にわたって）開始点をずらしながら相関観察を行い、相関値が最大となる開始点をサーチすることにより同期捕捉が行われる。また、この検索期間にわたる相関観察の際に所定の閾値を超える相関値が得られた場合には、該相関値が得られた際の開始点を同期捕捉点とし、相関観察を終了しても良い。尚、図２には、拡散変調されたスマート信号の同期捕捉点とｔ３が重なっており、１回目の相関観察にて所定の閾値を越える相関値が得られ、同期捕捉に成功した例が記載されている。

尚、ここでは、スライディング相関器４１６が、入力信号に対してリアルタイムに相関観察を行うことにより同期捕捉を行う方式であることを前提に説明を行った。しかしながら、言うまでも無く、スライディング相関器４１６が、入力信号をバッファし、バッファした入力信号に対して相関観察を行うことにより同期捕捉を行う方式であっても、上述した同期信号に基づく同期捕捉の方法を適用することができる。また、マッチドフィルタ４１６を用いて同期捕捉を行う場合であっても同様である。

（２）キーレス信号、スマート信号の同期捕捉について
ところで、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、キーレス信号とスマート信号を拡散変調して送信するが、次に、キーレス信号についての同期捕捉と、スマート信号についての同期捕捉について、それぞれ説明する。尚、これより以後は、スライディング相関器４１６が、入力信号をバッファし、バッファした入力信号に対し同期捕捉を行う方式であることを想定して説明を行う。

まず、キーレス信号であるが、キーレス信号は、同期信号に関係なく利用者の操作に応じたタイミングで拡散変調されて送信される。このため、図３（ａ）に記載されているように、一般的な同期捕捉と同様に、復調されたＲＦ信号（キーレス信号）における伝送データ１ビット分に相当する期間を対象として同期捕捉点をサーチする必要がある。具体的には、例えば、スライディング相関器４１６は、伝送データ２ビット分の上記キーレス信号をバッファし、バッファした上記キーレス信号に対し、先頭から順に拡散符号の位相を１ｃｈｉｐ分ずつずらしながら相関値を算出し、相関値が最大となるポイントを同期捕捉点として検出することが考えられる。

一方、スマート信号については、既に述べたように、同期信号に基づくタイミングで拡散変調されて送信される。このため、図３（ｂ）に記載されているように、検索期間の長さが、例えば２ｃｈｉｐ分の時間であれば、スライディング相関器４１６は、伝送データ約１．３ビット分の復調されたＲＦ信号（スマート信号）をバッファし、バッファしたこのスマート信号に対し、先頭から順に、拡散符号の位相を１ｃｈｉｐ分ずつずらしながら最大２回にわたって相関値を算出し、相関値が最大となるポイントを同期捕捉点として検出することが考えられる。

尚、上述した検索期間の長さやバッファすべきスマート信号のビット数は、上述した「ずれ」の程度により変動するものであり、本実施形態では、一例として、検索期間が２ｃｈｉｐ分の時間で、バッファすべきスマート信号のビット数が約１．３ビットあることを想定して説明を行う。

また、図３（ｂ）における残余期間については、後に説明する。
［作動エリアについて］
次に、本実施形態の無線通信システム１における、スマートエントリシステムの作動エリアと、キーレスエントリシステムの作動エリアとについて説明する。

図４（ａ）に記載されているように、本実施形態では、無線通信システム１が搭載された車両５００の中央を中心とした半径１０ｍ程度の円がキーレス作動エリア５１０として設定されており、このエリア内では、ＲＦ受信用車載機４は、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３から送信されたＲＦ信号を受信可能に構成されている。

また、車両５００の運転席側のドア、及び助手席側のドア、及び、後部トランクの付近の半径１ｍ程度の半円の領域がスマート作動エリア５２１，５２２，５２３として設定されており、このエリア内では、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、ＬＦ送信用車載機２から送信されたＬＦ信号を受信可能となっている。

つまり、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３を所持する利用者は、キーレス作動エリア５１０に位置する場合には、キーレスエントリシステムのみを利用することができる。また、上記利用者がスマート作動エリア５２１，５２２，５２３に位置する場合には、スマートエントリシステム、及びキーレスエントリシステムの両方を利用することができる。このため、上記利用者がスマート作動エリア５２１，５２２，５２３に位置する場合には、ＲＦ受信用車載機４は、スマート信号と、キーレス信号の両方を受信する可能性がある。

［通信タイミングについて］
次に、ＬＦ送信用車載機２によるＬＦ信号の通信タイミングと、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３によるＲＦ信号の通信タイミングについて説明する。

ＲＦ受信用車載機４は、一部を除き電源がＯＦＦされ、ＲＦ信号の受信が不可能となるスタンバイモードと、全ての部位に対して電源がＯＮされ、ＲＦ信号の受信が可能となる通常モードとの二つのモードを有している。そして、図４（ｂ）に記載されているように、ＲＦ受信用車載機４の電源がＯＮされ、スタンバイモードから通常モードに遷移した後、所定時間が経過すると、ＬＦ送信用車載機２からＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３に対し、ＬＦ信号である同期信号が送信される。尚、ＲＦ受信用車載機４の電源がＯＮされた後、安定化時間が経過すると、ＲＦ受信用車載機４はＲＦ信号の受信が可能な状態となり、ＲＦ受信用車載機４は、同期信号の送信開始後にＲＦ信号の受信が可能となる。

また、既に述べたようにして同期信号に基づき、ＲＦ信号として送信されるスマート信号の同期捕捉点が存在する検索期間が基準周期毎に特定されるが、これらのうち、スマート信号の送信開始点が存在するものが第一検索期間として特定される。そして、ＲＦ受信用車載機４がＲＦ信号の受信が可能となった後から第一検索期間の開始点までをＡ期間、第一検索期間の開始後、該第一検索期間内に存在する同期捕捉点をサーチに必要となるスマート信号の受信に要する期間（すなわち、伝送データ約１．３ビット分のデータ長のスマート信号の受信に要する期間）をＢ期間とする。尚、本実施形態では、一例として、スマート信号の送信開始点が存在する検索期間を第一検索期間とするが、他の検索期間を第一検索期間としても良い。

また、ＬＦ信号（同期信号）を受信したＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、該信号に基づくタイミングで符号拡散がなされたスマート信号をＲＦ信号として送信するが、Ｂ期間の終了後から、このＲＦ信号の送信終了までの期間をＣ期間、Ｃ期間の終了後から、ＲＦ受信用車載機４の電源が一部を除きＯＦＦされてスタンバイモードに遷移するまでの期間をＤ期間とする。

尚、Ｄ期間経過後、所定時間が経過すると、ＲＦ受信用車載機４は、再度電源がＯＮされて通常モードに遷移し、ＲＦ受信用車載機４は、定期的なタイミングでスタンバイモードから通常ノードへの遷移（以後、ウェイクアップとも記載）が行われる。

また、ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機３は、利用者の操作に応じて、スマート信号よりも優先して、キーレス信号をＲＦ信号として送信する。このため、図４（ｃ）に記載されているように、ＲＦ受信用車載機４は、Ａ期間及びＤ期間では、キーレス信号のみを受信する可能性があり、Ｂ期間及びＣ期間では、キーレス信号とスマート信号との両方を受信する可能性がある。

尚、本実施形態では、ウェイクアップは数１００ｍｓ程度の間隔で実施される。また、キーレス信号は、１個のフレームがウェイクアップの間隔より短い時間にわたって送信されるフレーム数個から構成されており、ウェイクアップのタイミングに関わらず、少なくとも１個のフレームと２ビット分のＲＦ信号を受信できるような、ウェイクアップの間隔とキーレス信号の時間の関係に構成されている。尚、このフレームは、キーレスエントリシステムにおける伝送データに基づく信号となっている。

また、キーレス信号は、次のように構成されていても良い。すなわち、キーレス信号は、少なくともウェイクアップの間隔に相当する時間に、同期捕捉に必要となる伝送データ２ビット分のＲＦ信号の受信時間を加えた時間にわたって送信される予備部と、この予備部に続く主要部とから構成されていても良い。尚、主要部は、キーレスエントリシステムにおける伝送データに基づく信号である。また、予備部は、ダミーデータに基づく信号、上記伝送データに基づく信号、或いは、ダミーデータと上記伝送データとの両方に基づく信号のうちのいずれかである。

［動作の説明］
次に、ＲＦ受信用車載機４の動作について説明する。
（１）ＲＦ信号受信処理について
まず、ＲＦ受信用車載機４がＲＦ信号を受信する際の処理であるＲＦ信号受信処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。この処理は、図４（ｂ）におけるＢ期間が到来した際に開始される。

Ｓ６０５では、ＲＦ受信用車載機４のＣＰＵ（ＲＦ車載機用）４２は、Ｂ〜Ｄ期間においてＲＦ受信用車載機４のＲＳＳＩ４１４によりＲＦ信号の受信が検知されたかどうかを判定し、ＲＦ信号の受信が検知された場合（Ｓ６０５：Ｙｅｓ）はＳ６１５に処理を移行する。また、Ｂ〜Ｄ期間においてＲＦ信号の受信が検知されなかった場合（Ｓ６０５：Ｎｏ）は、Ｓ６１０に処理を移行する。

Ｓ６１０では、ＣＰＵ４２は、ＲＦ受信用車載機４をスタンバイモードに遷移させ、本処理を終了する。
Ｓ６１５では、ＣＰＵ４２は、図４（ｂ）におけるＢ期間に受信されたＲＦ信号を用いて第一検索期間における同期捕捉点のサーチを行うようスライディング相関器４１６に指示し、第一検索期間を対象とした同期捕捉を行う（この同期捕捉は、先に説明した同期信号に基づく同期捕捉に相当する）。尚、この第一検索期間を対象とした同期捕捉は、ＣＰＵ４２を動作させるプログラムであるスマート同期部４２３により実行される。そして、この同期捕捉終了後にＳ６２０に処理を移行する。

Ｓ６２０では、ＣＰＵ４２は、Ｓ６１５での同期捕捉に成功したか判定し、肯定判定の場合（Ｓ６２０：Ｙｅｓ）はＳ６４５に、否定判定の場合（Ｓ６２０：Ｎｏ）はＳ６２５に処理を移行する。

Ｓ６２５では、ＣＰＵ４２は、検索期間の終了点を開始点とし、検索期間の開始から伝送データ１ビット分の時間が経過した時点を終了点とする残余期間（図３（ｂ）参照）を設定する。そして、スライディング相関器４１６を用いて、第一検索期間に続く残余期間を対象として、Ｓ６１５と同様の同期捕捉を行う（具体的には、この残余期間の開始点から、該期間の終了後伝送データ１ビット分の時間が経過した時点までの期間に受信したＲＦ信号を用いて、この残余期間における同期捕捉点のサーチを行う）。尚、この第二検索期間を対象とした同期捕捉は、ＣＰＵ４２を動作させるプログラムであるキーレス同期部４２４により実行される。そして、この同期捕捉終了後にＳ６３０に処理を移行する。

Ｓ６３０では、ＣＰＵ４２は、残余期間を対象とした同期捕捉に成功したか判定し、肯定判定の場合（Ｓ６３０：Ｙｅｓ）はＳ６４０に、否定判定の場合（Ｓ６３０：Ｎｏ）はＳ６３５に処理を移行する。

Ｓ６３５では、ＣＰＵ４２は、サブルーチンである同期捕捉制御処理を実行し、この同期捕捉制御処理が完了した後に本処理を終了する。
Ｓ６４０では、ＣＰＵ４２は、逆拡散部４１８に対し、復調されたＲＦ信号の逆拡散復調を開始させる。尚、残余期間を対象とする同期捕捉が成功するということは、受信したＲＦ信号はキーレス信号に基づくものであり、以後、ＣＰＵ４２は、キーレス信号に基づきキーレスエントリシステムにおける処理を実行し、本処理を終了する。

第一検索期間を対象とする同期捕捉に成功した場合に移行するＳ６４５では、ＣＰＵ４２は、逆拡散部４１８に対し復調されたＲＦ信号の逆拡散復調を開始させ、Ｓ６５０に処理を移行する。

Ｓ６５０では、ＣＰＵ４２は、逆拡散復調における相関値が閾値以上かどうか（つまり、同期が取れているか）判定し、肯定判定の場合（Ｓ６５０：Ｙｅｓ）はＳ６６０に、否定判定の場合（Ｓ６５０：Ｎｏ）はＳ６５５に処理を移行する。

Ｓ６５５では、ＣＰＵ４２は、サブルーチンである同期捕捉制御処理を実行し、この同期捕捉制御処理が完了した後に本処理を終了する。
Ｓ６６０では、ＣＰＵ４２は、（第一検索期間を対象とする同期捕捉に成功した場合は、スマート信号を受信した場合とキーレス信号を受信した場合の両方が想定されるため）逆拡散復調により得られた信号の内容に基づき、受信した信号がスマート信号であるかキーレス信号であるかを判定する。そして、キーレス信号を受信した場合にはＳ６６５に、スマート信号を受信した場合にはＳ６７０に処理を移行する。

Ｓ６６５では、ＣＰＵ４２は、受信したキーレス信号に基づきキーレスエントリシステムにおける処理を実行し、本処理を終了する。
Ｓ６７０では、ＣＰＵ４２は、受信したスマート信号に基づきスマートエントリシステムにおける処理を開始し、Ｓ６７５に処理を移行する。

Ｓ６７５では、ＣＰＵ４２は、ＲＳＳＩ４１４により新たなＲＦ信号の受信が検知されたかどうかを判定する。そして、否定判定の場合（Ｓ６７５：Ｎｏ）には、ＣＰＵ４２は、本処理を終了する。尚、本処理が終了した後も、スマートエントリシステムにおける処理は継続して行われる。また、肯定判定の場合には（Ｓ６７５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ４２は、スマートエントリシステムにおける処理を終了し、Ｓ６８０に処理を移行する。

Ｓ６８０では、ＣＰＵ４２は、サブルーチンである同期捕捉制御処理を実行し、この同期捕捉制御処理が完了した後に本処理を終了する。
（２）同期捕捉制御処理について
次に、一般的な方法による同期捕捉（つまり、伝送データ１ビット分の期間を対象として同期捕捉点をサーチする同期捕捉）を行う同期補足制御処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。尚、この処理は、ＲＦ信号受信処理からサブルーチンとしてコールされる処理である。

Ｓ７０５では、ＲＦ受信用車載機４のＣＰＵ（ＲＦ車載機用）４２は、現時点から、現時点を起点として伝送データ１ビット分のＲＦ信号の受信時間が経過する時点を対象期間として設定し、スライディング相関器４１６を用いてこの対象期間における同期捕捉点をサーチし、同期捕捉を行う。そして、Ｓ７１０に処理を移行する。

Ｓ７１０では、ＣＰＵ４２は、Ｓ７０５における同期捕捉に成功したかどうか判定し、肯定判定の場合（Ｓ７１５：Ｙｅｓ）にはＳ７１５に、否定判定の場合（Ｓ７１５：Ｎｏ）にはＳ７２０に処理を移行する。

Ｓ７１５では、ＣＰＵ４２は、逆拡散部４１８に対し、復調されたＲＦ信号の逆拡散復調を開始させる。尚、本処理における同期捕捉が成功するということは、受信したＲＦ信号はキーレス信号に基づくものであり、以後、ＣＰＵ４２は、キーレス信号に基づきキーレスエントリシステムにおける処理を実行し、本処理を終了する。

Ｓ７２０では、ＣＰＵ４２は、ＲＦ受信用車載機４をスタンバイモードに遷移させ、本処理を終了する。
［効果］
本実施形態のＲＦ受信用車載機４では、伝送データ１ビット分の期間を対象とするのではなく、検索期間を対象とした同期捕捉点のサーチを行うことにより、スマート信号に対しての同期捕捉が行われる。このため、スマート信号に対しての同期捕捉完了までに要する時間を格段に短縮することができ、スマートエントリシステムの応答性を向上させることができる。

また、第一検索期間を対象とする同期捕捉に失敗した場合には、残余期間を対象とする同期捕捉が行われ、この２回にわたる同期捕捉により、伝送データ１ビット分の期間を対象とした同期捕捉が行われる。このため、スマート信号に替えてキーレス信号を受信した場合であっても、遅延することなく同期捕捉を行うことができる。

［他の実施形態］
（１）本実施形態では、一例として、キーレス・スマートエントリシステムにて行われるスペクトラム拡散方式の無線通信に、同期信号に基づく同期捕捉に関する発明を適用した場合について説明したが、言うまでも無いことではあるが、この発明は、他の無線通信システムにも適用することができる。

（２）本実施形態では、スライディング相関器４１６が、入力信号をバッファし、バッファした入力信号に対し同期捕捉を行う方式であることを想定してＲＦ信号受信処理等の説明を行った。しかしながら、スライディング相関器４１６が、入力信号に対してリアルタイムに相関観察を行うことにより同期捕捉を行う方式である場合や、スライディング相関器４１６に替えてマッチドフィルタ４１６を用いる場合であっても、同様の処理を行うことができる。尚、リアルタイムに相関観察を行う方式を用いる場合や、マッチドフィルタ４１６を用いて同期捕捉を行う場合には、所定期間を対象として同期捕捉点のサーチを行う際に必要となるＲＦ信号の受信時間が異なるものとなり、この受信時間に応じて、図４（ｂ）におけるＢ期間等を設定する必要がある。

（３）本実施形態では、１ｃｈｉｐ分ずつ拡散符号の位相をずらしながら相関観察が行われており、この位相をずらす間隔は、復調されたＲＦ信号のサンプリングレートと同様の間隔となっているが、この位相をずらす間隔は、１ｃｈｉｐに限定されるわけではない。具体的には、例えば、このＲＦ信号のサンプリングレートのＭ倍（Ｍは整数）のレートに相当する間隔で拡散符号の位相をずらしながら、すなわち、１／Ｍｃｈｉｐ分ずつ位相をずらしながら相関観察を行っても良い。このように、同期捕捉の際の位相をずらす間隔を短くすることにより、同期捕捉の精度を向上させることができる。

［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。

スマート信号が第一携帯機信号に、キーレス信号が第二携帯機信号に、ＲＦ信号受信処理におけるＳ６１５が第一同期捕捉処理に、Ｓ６２５が第二同期捕捉処理に、それぞれ相当する。

１…無線通信システム、２…ＬＦ送信用車載機、３…ＬＦ受信用・ＲＦ送信用携帯機、４…ＲＦ受信用車載機、２１…ＣＰＵ、２２…ＬＦ用変調機、２３…アンプ・フィルタ、２４…ＬＦ用送信アンテナ、３１…ＬＦ用受信アンテナ、３２…アンプ・フィルタ、３３…ＬＦ用復調機、３４…ＣＰＵ、３５…拡散部、３６…拡散符号、３７…ＲＦ用変調機、３８…アンプ・フィルタ、３９…ＲＦ用送信アンテナ、４１…ＲＦチューナ、４２…ＣＰＵ（ＲＦ車載機用）、４１１…ＲＦ用受信アンテナ、４１２…アンプ・フィルタ、４１３…ＲＦ用復調機、４１４…ＲＳＳＩ、４１５…スイッチ、４１６…スライディング相関器、４１７…拡散符号、４１８…逆拡散部、４１９…同期検出部、４２１…判定部、４２２…同期制御部、４２３…スマート同期部、４２４…キーレス同期部、４２５…スイッチ。

Claims (5)

1. 車両に搭載される車載機と利用者が携帯する携帯機とで構成され、前記車載機と前記携帯機との間で相互に無線信号を伝送可能で、前記携帯機側から前記車載機側へ、無線信号である第一携帯機信号または第二携帯機信号を伝送する際、前記携帯機は、携帯機側拡散符号を用いて拡散変調された前記第一携帯機信号、または前記第二携帯機信号を前記車載機へと送信する一方、前記車載機は、前記携帯機側拡散符号と同一の車載機側拡散符号を用いて前記携帯機から受信した無線信号の逆拡散復調を行うことにより、前記車載機と前記携帯機がスペクトラム拡散方式で通信を行う無線通信システムであって、
   前記車載機は、車載機側で決めた基準周期を携帯機側へ伝達するために同期信号を前記携帯機へと送信し、
   前記携帯機は、前記同期信号を前記車載機から受信すると、前記第二携帯機信号を伝送中でなければ、前記同期信号との同期をとって前記携帯機側拡散符号を変動させるとともに、当該携帯機側拡散符号を用いて拡散変調された前記第一携帯機信号を前記車載機へと送信し、利用者から予め定められた操作を受け付けた場合には、前記第一携帯機信号の伝送中であれば該信号の伝送を中止して、前記携帯機側拡散符号を用いて拡散変調された前記第二携帯機信号を前記車載機へと送信し、
   前記車載機は、
   前記同期信号の送信後に前記拡散変調された前記第一携帯機信号、または前記第二携帯機信号を前記携帯機から受信した場合には、該同期信号を送信した後から、該携帯機が前記第一携帯機信号を拡散変調して送信するまでの遅延時間の変動範囲に基づき定められた期間であって、前記基準周期の開始から終了までに含まれる期間を検索期間とし、該検索期間を対象として、逆拡散復調における相関値が最大となる同期捕捉点をサーチする第一同期捕捉処理を行い、
   前記第一同期捕捉処理に失敗した場合には、前記検索期間の終了点から、該期間の開始点を起点として前記基準周期の開始から終了までの時間が経過した時点までを残余期間とし、該残余期間を対象として前記サーチを行う第二同期捕捉処理を行い、
   前記第一同期捕捉処理、または前記第二同期捕捉処理に成功したら、前記受信した信号との同期をとって前記車載機側拡散符号を変動させるとともに、当該車載機側拡散符号を用いて前記受信した信号の逆拡散復調を行うこと、
   を特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記車載機は、前記第二同期捕捉処理に失敗した場合には、前記残余期間以後の時点から、該時点を起点として前記基準周期の開始から終了までの時間が経過する時点までの期間を対象として前記サーチを行うこと、
   を特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
   前記車載機は、前記逆拡散復調を開始後、該逆拡散復調の失敗を検知した場合には、該逆拡散復調の失敗を検知した以後の時点から、該時点を起点として、前記基準周期の開始から終了までの時間が経過する時点までの期間を対象として前記サーチを行うこと、
   を特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
   前記車載機は、前記第一同期捕捉処理に成功し、前記受信した信号を前記逆拡散復調して得られた前記第一携帯機信号に基づく処理を実行中に、前記拡散変調された前記第一携帯機信号、または前記第二携帯機信号を前記携帯機から受信した場合には、該受信の開始以後の時点から、該時点を起点として、前記基準周期の開始から終了までの時間が経過する時点までの期間を対象として前記サーチを行うこと、
   を特徴とする無線通信システム。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
   前記車載機は、消費電力を低減させるため前記第一携帯機信号、または前記第二携帯機信号の受信を行わないスタンバイモードと、前記第一携帯機信号、または前記第二携帯機信号の受信を行う通常モードとを有しており、定期的なタイミングで、前記スタンバイモードから前記通常モードへのモード遷移であるウェイクアップを行うと共に、予め定められたタイミングで、前記通常モードから前記スタンバイモードへのモード遷移を行い、前記ウェイクアップのタイミングに基づき前記基準周期を定め、
   前記携帯機は、少なくとも、前記ウェイクアップの間隔に相当する時間に、前記第一同期捕捉処理及び前記第二同期捕捉処理にて前記サーチがなされる信号の受信時間を加算した時間にわたって送信される信号である予備部と、前記予備部に続いて出力され、前記携帯機から前記車載機への伝送データに対応する信号で構成される主要部と、を有する前記第二携帯機信号を伝送すること、
   を特徴とする無線通信システム。

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