JP2003116176A - 通信システムおよびその方法と通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線通信方式で通信を行う際のデータの秘匿
性を高めることができる通信システムを提供する。 【解決手段】 通信装置３を用いて通信装置５と通信を
行う場合に、ユーザ２がアンテナ６をシールドケース８
内の空間に位置させる。これにより、シールドケース８
内で、アンテナ６とアンテナ７とを介して通信装置３と
通信装置５とがデータの送受信を行う。このとき、送受
信されるデータは、シールドケース８の外部に漏れるこ
とはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信方式で通
信を行う際のセキュリティを高める通信システムおよび
その方法と、通信装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、無線パーソナルエリアネットワー
クといわれる、身の回りの近辺程度を無線カバレッジエ
アリアとした近距離無線通信装置を搭載した機器が製品
化されている。このような近距離無線通信装置は、例え
ば、携帯情報端末やノート型のパーソナルコンピュータ
などに搭載され、無線通信を行う。図１５は、このよう
な近距離無線通信装置を用いた従来の通信システムの全
体構成図である。当該通信システムでは、ユーザ２が使
用する通信装置３と、店舗などに設置された通信装置１
０５とが近距離無線通信を行い、無線カバレッジエリア
２０１内であれば、互いにどのような位置関係にあって
も滞りなく通信ができるように、通信装置３のアンテナ
６としては無指向性のアンテナが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の通信システムでは、店舗での支払い手順を無線
化した、いわゆるワイヤレスキャッシュレスシステムな
ど、セキュリティが重要視される状況においては、無線
カバレッジエリア２０１が無指向性のため、セキュリテ
ィに係わる情報（電波）が漏れてしまい、システムのセ
キュリティ面での信頼性が低いという問題がある。

【０００４】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされ、無線通信方式で通信を行う際のデータの秘匿
性を高めることができる通信システムおよびその方法
と、通信装置とを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、第１の発
明の通信システムは、第１のアンテナを介して所定の無
線通信方式で通信を行う携帯型の第１の通信装置と、第
２のアンテナを介して前記第１の通信装置と前記無線通
信方式で通信を行う第２の通信装置と、外部との間で電
磁遮蔽された空間を有し、当該空間内に前記第２のアン
テナが位置し、当該空間内で前記第２のアンテナと前記
無線通信方式で送受信可能な位置に前記第１のアンテナ
を挿入出可能な電磁遮蔽手段とを有する。

【０００６】第１の発明の通信システムの作用は以下の
ようになる。携帯型の第１の通信装置が第２の通信装置
と通信を行うときに、例えば、第１の通信装置のユーザ
によって、第１の通信装置が、電磁遮蔽手段内の空間に
挿入される。そして、当該空間内で、第１の通信装置の
第１のアンテナと、第２の通信装置の第２のアンテナと
を介して電波が送受信され、通信が行われる。このと
き、第１のアンテナと第２のアンテナから送信される電
波は、電磁遮蔽手段の空間の外部には漏れないため、当
該通信で送受信されるセキュリティに係わるデータが漏
れることを防止できる。

【０００７】また、第１の発明の通信システムは、好ま
しくは、前記無線通信方式は、超広帯域インパルス通信
方式である。また、第１の発明の通信システムは、好ま
しくは、前記第１の通信装置および前記第２の通信装置
の各々は、前記無線通信方式で信号を送信する送信回路
と、前記無線通信方式で信号を受信する受信回路とをそ
れぞれ有し、前記送信回路は、所定の拡散符号系列の信
号を生成する拡散符号生成回路と、送信する信号と前記
拡散符号系列の信号とを乗算する乗算回路と、前記乗算
によって得られた信号のレベルに対応した所定の周期の
パルス信号を生成するパルス生成回路とを有し、前記受
信回路は、受信した信号を前記拡散符号系列と同じ信号
を用いて逆拡散処理する逆拡散処理回路と、前記逆拡散
処理によって得られた信号を積分処理する積分回路とを
有する。

【０００８】また、第１の発明の通信システムは、好ま
しくは、前記電磁遮蔽手段は、電波を反射する部材を用
いて前記空間を形成している。また、第１の発明の通信
システムは、好ましくは、前記電磁遮蔽手段は、電波を
吸収する部材を用いて前記空間を形成している。

【０００９】また、第２の発明の通信方法は、第１のア
ンテナを介して所定の無線通信方式で通信を行う携帯型
の第１の通信装置と、第２のアンテナを介して前記第１
の通信装置と前記無線通信方式で通信を行う第２の通信
装置と、外部との間で電磁遮蔽された空間を有し、当該
空間内に前記第２のアンテナが位置し、当該空間内で前
記第２のアンテナと前記無線通信方式で送受信可能な位
置に前記第１のアンテナを挿入出可能な電磁遮蔽手段を
用いて行う通信方法であって、前記第１の通信装置と第
２の通信装置とで通信を行う場合に、前記第１の通信装
置の前記第１のアンテナを、前記電磁遮蔽手段の前記空
間内に位置させ、前記第１の通信装置と前記第２の通信
装置が、前記空間内で前記第１のアンテナおよび前記第
２のアンテナを介して送受信を行う。

【００１０】また、第３の発明の通信装置は、第１のア
ンテナを介して所定の無線通信方式で通信を行う携帯型
の他の通信装置と通信を行う通信装置であって、第２の
アンテナと、前記第２のアンテナを介して前記第１の通
信装置と前記無線通信方式で通信を行う通信手段と、外
部との間で電磁遮蔽された空間を有し、当該空間内に前
記第２のアンテナが位置し、当該空間内で前記第２のア
ンテナと前記無線通信方式で送受信可能な位置に前記第
１のアンテナを挿入出可能な電磁遮蔽手段とを有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
通信システムについて説明する。第１実施形態 図１は、本実施形態の通信システム１の全体構成図であ
る。図１に示すように、通信システム１は、例えば、ユ
ーザ２が使用する通信装置３と、店舗４などに設置され
た通信装置５とが、超広帯域(Ultra Wide Band) インパ
ルス通信方式で近距離通信を行う。通信装置３と通信装
置５との間の通信は、通信装置３のアンテナ６（本発明
の第１のアンテナ）と、通信装置５のアンテナ７（本発
明の第２のアンテナ）とを介して行われる。本実施形態
では、通信装置５のアンテナ７が、電波を反射あるいは
電波を吸収するシールドケース８（本実施形態の電磁遮
蔽手段）内に収容されている。

【００１２】なお、通信装置３が本発明の第１の通信装
置に対応し、通信装置５が本発明の第２の通信装置に対
応している。超広帯域インパルス通信方式は、周波数資
源を有効に利用できる無線技術であり、非常に細かいパ
ルス幅（例えば１ｎｓ以下）のパルス列からなる信号を
用いて、ベースバンド伝送を行うものである。その占有
帯域幅をその中心周波数（例えば１ＧＨｚから１０ＧＨ
ｚ）で割った値が略１となるようなＧＨｚオーダーの帯
域幅を有する近距離無線通信方式である。

【００１３】〔通信装置３〕図２は、図１に示す通信装
置３の機能ブロック図である。図２に示すように、通信
装置３は、例えば、記憶部２１、操作部２２、表示部２
３、ＵＷＢ送信部２４、ＵＷＢ受信部２５および制御部
２６を有する。

【００１４】記憶部２１は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡ
Ｍ、あるいはハードディスクなどの記憶装置である。操
作部２２は、例えば、キーボードやタッチパネルなどの
操作手段であり、ユーザ２による操作に応じた操作信号
を制御部２６に出力する。表示部２３は、制御部２６の
制御に応じた画像を表示する。

【００１５】ＵＷＢ送信部２４は、信号を超広帯域イン
パルス通信方式で変調して図１に示すアンテナ６を介し
て送信する。図３は、ＵＷＢ送信回路２４の機能ブロッ
ク図である。また、図４は、図３に示すＵＷＢ送信回路
２４の各回路における信号波形を示す図である。また、
図５は図３に示すＵＷＢ送信回路２４におけるデータ系
列の信号スペクトラムを示す図であり、図６は図３に示
すＵＷＢ送信回路２４における拡散信号の信号スペクト
ラムを示す図であり、図７は図３に示すＵＷＢ送信回路
２４から出力される信号のスペクトラムを示す図であ
る。

【００１６】図３に示すように、ＵＷＢ送信回路２４
は、例えば、周波数合成器１００１、拡散符号生成器１
００２、乗算器１００３およびパルス生成器１００４を
有する。なお、パルス生成器１００４の後段にバントパ
スフィルタを設けてもよい。また、本実施形態では、バ
イフェース方式により信号を変調および復調する場合を
例示したが、本発明では、ＰＰ(Pulse Position)変調方
式で信号を変調および復調してもよい。

【００１７】拡散符号生成器１００２は、周波数合成器
１００１の周波数で拡散符号系列ＳＧ１００２（図４
（ｂ））を乗算器１００３に出力する。乗算器１００３
では、データ系列である送信データＳＧ１００１（図４
（ａ）、図５）に拡散符号系列ＳＧ１００２が乗算され
て拡散信号ＳＧ１００３（図４（ｃ）、図６）となり、
この拡散信号ＳＧ１００３がパルス発生器１００４に出
力される。

【００１８】パルス発生器１００４では、拡散信号ＳＧ
１００３の０／１に対応して、例えば１００ｐｓの非常
に細かいパルス信号ＳＧ１００５（図４（ｄ）、図７）
となり、アンテナ６を介して送信される。

【００１９】ＵＷＢ受信部２５は、図１に示すアンテナ
６を介して受信した信号を超広帯域インパルス通信方式
で復調する。図８は、ＵＷＢ受信回路２５の機能ブロッ
ク図である。ＵＷＢ受信回路２５は、アンテナ６を介し
て受信した信号を復調してチャンネル信号ＳＧ１６０８
を生成する。図９は、図８に示すＵＷＢ受信回路２５の
いわゆるＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）の
構成を持つタイミング同期回路の主要回路１６０９にお
ける相関特性を示す図である。

【００２０】アンテナ６で受信された信号１６０１がバ
ンドパスフィルタ１６０２に出力される。受信信号１６
０１は、バンドパスフィルタ１６０２で不要成分が除去
された後に、乗算器１６０７，１６１３，１６１０に出
力される。

【００２１】拡散符号生成器１６０４は、シンセサイザ
１６０３の周波数で拡散符号系列（図３に示すＵＷＢ送
信回路２４で用いた拡散符号系列と同じ拡散符号系列）
をパルス発生器１６０５に出力する。パルス発生器１６
０５では、パルスを発生させると共に、拡散符号生成器
１６０４から出力された拡散符号系列をパルスに重畳し
て、遅延器１６０６，１６１２及び乗算器１６１０に出
力する。

【００２２】遅延器１６０６では、拡散符号系列を重畳
したパルスを１／２パルス幅遅延させて乗算器１６０７
に出力する。また、遅延器１６１２では、拡散符号系列
を重畳したパルスを１パルス幅遅延させて乗算器１６１
３に出力する。

【００２３】したがって、乗算器１６０７では、送信デ
ータを復調するための、拡散符号系列を重畳したパルス
が受信信号に乗算され、逆拡散処理が行われる。また、
乗算器１６１０では、遅延器１６０６の出力より１／２
パルス幅先行したタイミングで、拡散符号系列を重畳し
たパルスが受信信号に乗算され、逆拡散処理が行われ
る。また、乗算器１６１３では、遅延器１６０６の出力
より１／２パルス幅遅延したタイミングで、拡散符号系
列を重畳したパルスが受信信号に乗算され、逆拡散処理
が行われる。

【００２４】乗算器１６０７の乗算結果は、積分器１６
０８に出力され、積分器１６０８で積分されて信号ＳＧ
１６０８として出力される。乗算器１６１０の乗算結果
は、積分器１６１１に出力され、積分器１６１１で積分
されて差分器１６１５に出力される（図９の１７０
２）。乗算器１６１３の乗算結果は、積分器１６１４に
出力され、積分器１６１４で積分されて差分器１６１５
に出力される（図９の１７０１）。

【００２５】差分器１６１５では、積分器１６１１の出
力と積分器１６１４の出力の差分（図９の１７０３：実
線）をとり、その差分をループフィルタ１６１６に出力
する。図９から分かるように、位相のずれ（横軸）に対
して出力（縦軸）が線形に応答している。したがって、
この差分についてループフィルタ１６１６でフィルタリ
ングした出力（差分）をシンセサイザ１６０３にフィー
ドバックする。

【００２６】シンセサイザ１６０３では、ループフィル
タ１６１６の出力が正ならば拡散符号系列の発生位相を
若干遅らせ、負ならば拡散符号系列の発生位相を若干進
めるように制御する。これにより、ループフィルタ１６
１６の出力（差分）がゼロになり、乗算器１６０７に供
給される拡散符号系列を重畳したパルスと受信信号の位
相が揃うことになり、逆拡散出力が最大となる。

【００２７】制御部２６は、通信装置３の処理を統括し
て制御する。制御部２６の処理は、後述する通信システ
ム１の動作例に関連付けて説明する。制御部２６は、通
信装置３との間で送受信するセキュリティに係わるデー
タの生成並びに処理を行う。

【００２８】〔通信装置５〕図１０は、図１に示す通信
装置５の機能ブロック図である。図１０に示すように、
通信装置５は、例えば、記憶部３１、操作部３２、表示
部３３、ＵＷＢ送信部３４、ＵＷＢ受信部３５および制
御部３６を有する。

【００２９】記憶部３１、操作部３２、表示部３３、Ｕ
ＷＢ送信部３４、ＵＷＢ受信部３５は、基本的に、前述
した記憶部２１、操作部２２、表示部２３、ＵＷＢ送信
部２４およびＵＷＢ受信部２５と同じ機能を有してい
る。制御部３６は、例えば、通信装置３を用いたキャッ
シュレス処理などを行う。また、ＵＷＢ送信部２４およ
びＵＷＢ受信部２５が信号を送受信するアンテナ７は、
図１に示すように、シールドケース８内に収容されてい
る。シールドケース８は、図１１に示すように、筒状で
あり、中空部８ａ内にアンテナ７を配置している。シー
ルドケース８は、金属（例えば金属メッシュ）などの電
波を反射する部材や、電波を吸収する部材を用いて、電
波を遮蔽するように構成される。本実施形態では、例え
ば、図１２に示すように、シールドケース８の中空部８
ａ内にアンテナ６を位置させた状態でアンテナ６とアン
テナ７との間で無線方式で通信を行った場合に、当該通
信時に送受信される電波は中空部８ａの外部には漏れな
い。そのため、セキュリティに係わるデータが漏れるこ
とを防止でき、セキュリティを向上できる。

【００３０】以下、図１に示す通信システム１の動作例
を説明する。図１３は、図１に示す通信システム１の動
作例を説明するためのフローチャートである。 ステップＳＴ１：ユーザ２が、店舗４に訪れ、店舗４内
に設置された通信装置５の図１０に示す操作部３２を操
作し、例えば、自らの希望するサービスを指定する。

【００３１】ステップＳＴ２：ステップＳＴ１の操作に
応じて、図２に示す通信装置３の制御部２６と、図１０
に示す通信装置５の制御部３６とが無線通信モードに切
り換わる。また、通信装置５の制御部３６は、ステップ
ＳＴ１で指定されたサービスのプログラムを実行し、そ
れに基づいた処理を開始する。

【００３２】ステップＳＴ３：ユーザ２が、携帯型の通
信装置３を、図１２に示すように、シールドケース８内
の中空部８ａ内に位置させる。

【００３３】ステップＳＴ４：通信装置３のアンテナ６
および通信装置５のアンテナ７とが、シールドケース８
の中空部８ａ内で電波を送受信しながら、前述した超広
帯域インパルス通信方式で通信を行う。このとき、図２
に示す通信装置３のＵＷＢ送信部２４および図１０に示
すＵＷＢ送信部３４において、図３〜図７を用いて前述
した処理が行われ、超広帯域インパルス通信方式による
変調が行われる。また、図２に示す通信装置３のＵＷＢ
受信部２５および図１０に示すＵＷＢ受信部３５におい
て、図８および図９を用いて前述した処理が行われ、超
広帯域インパルス通信方式による復調が行われる。当該
通信では、通信装置３と通信装置５との間で、例えば、
キャッシュレス処理などに係わる秘匿性の高いデータの
送受信される。

【００３４】以上説明したように、通信システム１によ
れば、携帯型の通信装置３のアンテナ６と通信装置５の
アンテナ７とを、シールドケース８の中空部８ａ内に位
置させた状態で、通信装置３と通信装置５との間で超広
帯域インパルス通信方式で通信を行う。そのため、通信
装置３と通信装置５との間で秘匿性の高いデータを送受
信する場合でも、当該データが電波でシールドケース８
の外部に漏れることを回避でき、秘匿性を高め、システ
ムの信頼を高めることができる。

【００３５】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。例えば、上述した実施形態では、超広帯域インパル
ス通信方式で電波を送受信する場合を例示したが、その
他ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex
ing)方式や、スペクトラム拡散方式などで電波を送受信
してもよい。

【００３６】また、本実施形態では、シールドケース８
として図１および図１１に示すように筒状のものを例示
したが、例えば、図１４に示すように箱型のものを用い
てもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無線通信方式で通信を行う際のデータの秘匿性を高める
ことができる通信システムおよびその方法と、通信装置
とを提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態の通信システムの全
体構成図である。

【図２】図２は、図１に示す通信装置３の機能ブロック
図である。

【図３】図３は、図２に示すＵＷＢ送信回路の機能ブロ
ック図である。

【図４】図４は、図２に示すＵＷＢ送信回路の各回路に
おける信号波形を示す図である。

【図５】図５は、図２に示すＵＷＢ送信回路におけるデ
ータ系列の信号スペクトラムを示す図である。

【図６】図６は、図２に示すＵＷＢ送信回路における拡
散信号の信号スペクトラムを示す図である。

【図７】図７は、図２に示すＵＷＢ送信回路におけるバ
ンドパスフィルタ出力の信号スペクトラムを示す図であ
る。

【図８】図８は、図２に示すＵＷＢ受信回路の機能ブロ
ック図である。

【図９】図９は、図２に示すＵＷＢ受信回路のいわゆる
ＤＬＬ（Ｄｅｌａｙ ＬｏｃｋＬｏｏｐ）の構成を持つ
タイミング同期回路の主要回路における相関特性を示す
図である。

【図１０】図１０は、図１に示す通信装置５の機能ブロ
ック図である。

【図１１】図１１は、図１に示すシールドケースを説明
するための図である。

【図１２】図１２は、図１に示す通信システムの使用形
態を説明するための図である。

【図１３】図１３は、図１に示す通信システムの動作例
を説明するための図である。

【図１４】図１４は、本実施形態のシールドケースのそ
の他の例を説明するための図である。

【図１５】図１５は、従来の通信システムを説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１…通信システム、３，５…通信装置、６，７…アンテ
ナ、８…シールドケース、２１，３１…記憶部、２２，
３２…操作部、２３，３３…表示部、２４，３４…ＵＷ
Ｂ送信部、２５，３５…ＵＷＢ受信部、２６，３６…制
御部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のアンテナを介して所定の無線通信方
   式で通信を行う携帯型の第１の通信装置と、 第２のアンテナを介して前記第１の通信装置と前記無線
   通信方式で通信を行う第２の通信装置と、 外部との間で電磁遮蔽された空間を有し、当該空間内に
   前記第２のアンテナが位置し、当該空間内で前記第２の
   アンテナと前記無線通信方式で送受信可能な位置に前記
   第１のアンテナを挿入出可能な電磁遮蔽手段とを有する
   通信システム。
2. 【請求項２】前記無線通信方式は、超広帯域インパルス
   通信方式である請求項１に記載の通信システム。
3. 【請求項３】前記第１の通信装置および前記第２の通信
   装置の各々は、前記無線通信方式で信号を送信する送信
   回路と、前記無線通信方式で信号を受信する受信回路と
   をそれぞれ有し、 前記送信回路は、 所定の拡散符号系列の信号を生成する拡散符号生成回路
   と、 送信する信号と前記拡散符号系列の信号とを乗算する乗
   算回路と、 前記乗算によって得られた信号のレベルに対応した所定
   の周期のパルス信号を生成するパルス生成回路とを有
   し、 前記受信回路は、 受信した信号を前記拡散符号系列と同じ信号を用いて逆
   拡散処理する逆拡散処理回路と、 前記逆拡散処理によって得られた信号を積分処理する積
   分回路とを有する請求項２に記載の通信システム。
4. 【請求項４】前記電磁遮蔽手段は、電波を反射する部材
   を用いて前記空間を形成している請求項１に記載の通信
   システム。
5. 【請求項５】前記電磁遮蔽手段は、電波を吸収する部材
   を用いて前記空間を形成している請求項１に記載の通信
   システム。
6. 【請求項６】第１のアンテナを介して所定の無線通信方
   式で通信を行う携帯型の第１の通信装置と、第２のアン
   テナを介して前記第１の通信装置と前記無線通信方式で
   通信を行う第２の通信装置と、外部との間で電磁遮蔽さ
   れた空間を有し、当該空間内に前記第２のアンテナが位
   置し、当該空間内で前記第２のアンテナと前記無線通信
   方式で送受信可能な位置に前記第１のアンテナを挿入出
   可能な電磁遮蔽手段を用いて行う通信方法であって、 前記第１の通信装置と第２の通信装置とで通信を行う場
   合に、前記第１の通信装置の前記第１のアンテナを、前
   記電磁遮蔽手段の前記空間内に位置させ、 前記第１の通信装置と前記第２の通信装置が、前記空間
   内で前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナを介
   して送受信を行う通信方法。
7. 【請求項７】前記無線通信方式は、超広帯域インパルス
   通信方式である請求項６に記載の通信方法。
8. 【請求項８】第１のアンテナを介して所定の無線通信方
   式で通信を行う携帯型の他の通信装置と通信を行う通信
   装置であって、 第２のアンテナと、 前記第２のアンテナを介して前記第１の通信装置と前記
   無線通信方式で通信を行う通信手段と、 外部との間で電磁遮蔽された空間を有し、当該空間内に
   前記第２のアンテナが位置し、当該空間内で前記第２の
   アンテナと前記無線通信方式で送受信可能な位置に前記
   第１のアンテナを挿入出可能な電磁遮蔽手段とを有する
   通信装置。
9. 【請求項９】前記無線通信方式は、超広帯域インパルス
   通信方式である請求項８に記載の通信装置。