WO2014002443A1 - 無線通信システム - Google Patents
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- H04B2201/70715—Orthogonal indexing scheme relating to spread spectrum techniques in general relating to direct sequence modulation with application-specific features
Definitions
- This disclosure relates to a wireless communication system including a portable device possessed by a user and an in-vehicle device mounted on the vehicle.
- the reach range of the vehicle-side request signal is widened, the area where the portable device is located will also become wider, so that the position of the portable device cannot be specified with high accuracy. For this reason, merchantability cannot be improved.
- An object of the present invention is to provide a wireless communication system that can specify the position of a portable device with higher accuracy.
- a wireless communication system includes a portable device possessed by a user, and an in-vehicle device that is mounted on the vehicle and connected to be communicable with the portable device.
- the in-vehicle device includes a transmission unit, a transmission control unit, a reception determination unit, and a position specifying unit.
- the transmission unit performs spread spectrum modulation on the transmission data with a plurality of predetermined spreading factors including a first predetermined spreading factor and a second predetermined spreading factor, and the first request signal and the second request signal in the low frequency band subjected to the spread spectrum modulation.
- a plurality of request signals including are transmitted to the portable device.
- the transmission control unit sets the first predetermined spreading factor, performs spread spectrum modulation on the transmission data using the first predetermined spreading factor, and sends the first request signal having a first reach to the portable device Controlling the transmission unit to transmit, setting the second predetermined spreading factor based on the first predetermined spreading factor, and subjecting the transmission data to spread spectrum modulation using the second predetermined spreading factor;
- the transmission unit is controlled to transmit the second request signal having a reachable range.
- the reception determination unit determines reception of a response signal transmitted from the portable device in response to a target request signal that is one of the first request signal and the second request signal. Based on the determination result of the reception determination of the response signal, an area where the portable device is located is specified as one of the first reachable range and the second reachable range.
- the above wireless communication system it is possible to increase the reach range of the request signal while keeping the radio wave intensity of the request signal from the in-vehicle device to the portable device within a desired range, and to specify the position of the portable device with higher accuracy.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present disclosure
- FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the LF transmitter and the LF receiver
- FIG. 3 is a flowchart showing processing executed by the vehicle-side control unit of the smart ECU.
- FIG. 4 is a flowchart showing a process executed by the portable side control unit of the portable device.
- FIG. 5 (a) is a diagram showing the spectrum of the original signal before the spread spectrum modulation.
- FIGS. 5 (b), 5 (c) and 5 (d) show spreading factors of 15, 31, respectively.
- FIG. 63 is a diagram showing a spectrum in the case of 63
- FIG. 6 (a) is a diagram showing the power level after the spread modulation process when the spreading factor is 63, 31, 15, 0, and
- FIG. 6 (b) shows the spreading factor of 63, 31, 15, It is a figure which shows the electric power level after a de-spreading demodulation process at the time of setting to 0
- FIG. 7 (a) is a graph showing the power level of the signal transmitted from the LF transmission antenna when no spread modulation is performed
- FIG. 7 (b), FIG. 7 (c), and FIG. Each of them is a graph showing the power level of the signal transmitted from the LF transmitting antenna when the spreading factor is 15, 31, 63.
- FIG. 6 (a) is a diagram showing the power level after the spread modulation process when the spreading factor is 63, 31, 15,
- FIG. 6 (b) shows the spreading factor of 63, 31, 15, It is a figure which shows the electric power level after a de-spreading demodul
- FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the output intensity at each point of the request signal and the communication distance due to the difference in spreading factor
- FIG. 1 shows the configuration of a wireless communication system according to this embodiment.
- the wireless communication system is configured as a smart system.
- This smart system performs smart vehicle driving, such as welcome control (welcome light lighting, etc.), unlocking the door of the vehicle, and starting a vehicle driving device (for example, an engine).
- -V APPA smart vehicle driving
- MB DEV portable device
- a request signal in the LF wave band is transmitted from the in-vehicle device 10 to the portable device 20, and a response signal in the RF wave band is transmitted from the portable device 20 to the in-vehicle device 10.
- LF means low frequency
- RF means high frequency.
- the RF wave has a higher frequency than the LF wave.
- the LF band communication distance will be described.
- communication in the RF band communication is performed in the region of the radiated electromagnetic field even in the case of communication at a short distance due to the short wavelength, but in the case of wireless communication in the LF band at a short distance such as a smart system.
- Has a very long wavelength compared to the communication distance and communication is performed in the area of the induction electromagnetic field.
- the distance attenuation in the RF band attenuates in inverse proportion to the square of the distance, whereas the distance attenuation in the LF band attenuates in inverse proportion to the cube of the distance. For this reason, the communication in the LF band can be limited to a specific area.
- the in-vehicle device 10 includes a smart electronic control unit (SMART ECU) 1, an LF transmission antenna 2, an LF transmission unit (LF TR) 3, an RF reception antenna 4, an RF demodulation unit (RF DEMD) 5, a sensor (SENS) 6, and an actuator. (ACTU) 7.
- SMART ECU smart electronic control unit
- LF TR LF transmission antenna 2
- RF TR LF transmission unit 3
- RF reception antenna 4 an RF demodulation unit
- RF DEMD RF demodulation unit
- SENS sensor
- actuator ACTU
- the LF transmitting antenna 2 is an antenna for wirelessly transmitting an LF waveband signal (LF radio wave).
- the LF transmission unit 3 is a circuit that modulates the signal of the LF data output from the smart ECU 1 into a signal of the LF wave band and outputs the signal to the LF transmission antenna 2.
- the modulation method a spread spectrum modulation method or the like is adopted.
- the spread spectrum modulation method will be described.
- a signal is broadened by multiplying a data signal by a spreading code (spreading modulation process), and when receiving, the data signal is multiplied by the same timing at the same timing (despreading demodulation process).
- This is a communication method to be restored.
- the transmission output is compensated and the communication distance is increased.
- the RF receiving antenna 4 is an antenna for wirelessly receiving an RF waveband signal (RF radio wave).
- the RF demodulator 5 is a circuit that demodulates an RF waveband signal received by the RF receiving antenna 4 and outputs it to the smart ECU 1 as an RF data signal.
- the sensor 6 is a sensor that is attached to a door handle portion or the like of the door of the vehicle, detects a user's operation of placing a hand on the door, and outputs a detection result to the smart ECU 1, and can be realized as a touch sensor, for example. is there.
- the actuator 7 is an actuator that is a target of smart driving, and a welcome light actuator that controls turning on and off of a welcome light mounted on the vehicle and controlling an optical axis, a starter motor of a vehicle engine (or an engine ECU that controls a starter motor) ), A door lock mechanism (door ECU for controlling the door lock mechanism) for locking and unlocking the door of the vehicle.
- the smart ECU 1 is an electronic control unit that performs smart driving based on communication with the portable device 20 by exchanging signals with the LF transmitter 3, the RF demodulator 5, the sensor 6, and the actuator 7.
- the smart ECU 1 includes a vehicle side control unit (V-CONT) 13 and the like.
- the vehicle-side control unit 13 is realized as a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, an I / O, and the like.
- the CPU executes a program recorded in the ROM, various processes using the RAM as a work area are performed. Is realized. Below, the process which CPU of the vehicle side control part 13 performs is described as a vehicle side process.
- the portable device 20 includes an LF reception antenna 21, an LF reception unit (LF RC) 22, an RF transmission antenna 24, an RF modulation unit (RF MD) 25, and a portable side control unit (MB CONT) 26.
- LF RC LF reception unit
- RF MD RF modulation unit
- M CONT portable side control unit
- the LF receiving antenna 21 is an antenna for receiving an LF waveband signal transmitted from the in-vehicle device 10.
- the LF receiving unit 22 is a circuit that demodulates the signal of the LF wave band received by the LF receiving antenna 21 and outputs the demodulated signal to the portable side control unit 26 as a signal of LF data.
- a demodulation method a spread spectrum modulation method or the like is adopted.
- the RF transmission antenna 24 is an antenna for wirelessly transmitting an RF waveband signal (RF radio wave).
- the RF modulation unit 25 is a circuit that modulates an RF data signal output from the mobile-side control unit 26 into an RF waveband signal and outputs it to the RF transmission antenna 24.
- the portable side control unit 26 is realized as a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, an I / O, and the like. When the CPU executes a program recorded in the ROM, various processes are performed using the RAM as a work area. Is realized. Below, the process which CPU of the portable side control part 26 performs is described as a portable machine side process.
- FIG. 2 shows the configuration of the LF transmitter 3 and the LF receiver 22.
- the LF transmission unit 3 includes a spread modulation processing unit (SP MD CONT) 31, a band pass filter 32, a primary modulation unit 33, a carrier output unit 34, and an LF driver (LF DRV) 35.
- the spread modulation processing unit 31 applies a spreading factor (SF) 3b specified by the vehicle side control unit 13 to the data signal (DATA) 1a (corresponding to the above-mentioned LF data) input from the vehicle side control unit 13.
- the spread code (SC) 3 a recorded in advance in the storage medium is used to perform spread modulation by the spread spectrum modulation method, and the spread modulated signal (spread data signal) is input to the bandpass filter 32.
- the band pass filter 32 extracts only a component of a predetermined frequency band from the input spread data signal and inputs it to the primary modulation unit 33.
- the primary modulation unit 33 performs primary modulation on the spread modulation signal input from the bandpass filter 32 using the LF carrier signal (134 kHz sine wave signal) output from the carrier output unit 34.
- a modulation method for example, Phase-Shift Keying (PSK) is adopted.
- PSK Phase-Shift Keying
- the signal subjected to the primary modulation by the primary modulation unit 33 is input to the LF driver 35 as a signal in the LF wave band.
- the LF driver 35 amplifies the input LF waveband signal with an amplification factor corresponding to the signal input from the control unit 13, and outputs the amplified LF waveband signal input to the LF transmission antenna 2. Thereby, the signal of the LF wave band amplified from the LF transmission antenna 2 is transmitted as a request signal.
- the LF receiver 22 includes a bandpass filter 22b, an amplifier 22c, a carrier output unit 22d, a primary demodulation unit 22e, a despread demodulation processing unit (SP DEMD CONT) 22f, a frequency switching bandpass filter (FR SW) 22g, It has a reception level detector (RC LV DETC) 22h.
- the bandpass filter 22b extracts only a component in a predetermined frequency band of the signal, and an amplifier 22c. To enter.
- the amplifier 22c amplifies the input signal and inputs it to the primary demodulation unit 22e.
- the frequency switching band pass filter 22g changes the frequency band of the signal to be passed in accordance with the frequency switching signal input from the vehicle-side control unit 13.
- the reception level detection unit 22h detects the carrier of the signal output from the primary demodulation unit 22e and the reception level of the signal output from the primary demodulation unit 22e.
- the primary demodulation unit 22e performs primary demodulation on the signal input from the amplifier 22c using the LF carrier signal (134 kHz sine wave signal) output from the carrier output unit 22d, and the signal after the primary demodulation is obtained.
- the data is input to the despread demodulation processing unit 22f.
- the same method for example, PSK
- PSK the same method as the primary modulation unit 33 is adopted.
- the despreading demodulation processing unit 22f despreads the signal input from the primary demodulation unit 22e using a spreading code 3a (same as the spreading code 3a of the LF transmission unit 3) recorded in advance in the storage medium.
- the data signal 1 a (LF data) obtained as a result of the spread demodulation and the despread demodulation is output to the portable side control unit 26.
- the data signal 1a is the same data as the data signal 1a spread-modulated in the LF transmitter 3.
- the despreading demodulation processing unit 22f also performs synchronization acquisition processing necessary for despreading demodulation.
- the despreading demodulation processing unit 22f performs the despreading demodulation, the first reception level in the center frequency band of the signal input from the primary demodulation unit 22e, and the first reception level in the frequency band apart from the center frequency band by a certain frequency. 2 reception levels are identified, the spreading factor of the request signal is identified from the level difference between the first reception level and the second reception level, and despread demodulation processing is performed with the same spreading factor as this spreading factor.
- FIG. 3 is a flowchart of processing executed by the vehicle-side control unit 13 of the smart ECU 1
- FIG. 4 is a flowchart executed by the portable-side control unit 26 of the portable device 20.
- the vehicle-side control unit 13 of the smart ECU 1 periodically performs the process shown in FIG. Moreover, the portable side control part 26 of the portable device 20 performs the process shown in FIG. 4 regularly.
- the vehicle-side control unit 13 first designates the spread rate of the spread spectrum modulation to the initial set value (IV) for the spread modulation processing unit 31 of the LF transmission unit 3 (S100).
- the initial setting value of the spreading factor is 63
- the spreading factor is designated as the initial setting value 63
- the amplification factor of the LF driver 35 is designated as an initial setting value.
- the vehicle side controller 13 outputs the LF data to the LF transmitter 3 (S102).
- the vehicle-side control unit 13 enters a standby state for a response signal transmitted from the portable device 20 in response to the request signal.
- the request signal when the portable device 20 transmits a response signal in response to the request signal is also referred to as a target request signal.
- the mobile-side control unit 26 performs the processing shown in FIG. That is, the portable side control unit 26 periodically determines whether or not a carrier of LF data (request signal) is detected (S200). Specifically, it is determined whether the carrier of the LF data (request signal) is detected by the reception level detection unit 22h.
- the determination in S200 is NO and the determination in S200 is repeated. Further, when the portable device 20 is located within the receivable range of the request signal and the carrier of the LF data is detected, the determination in S200 is YES, and then the portable control unit 26 uses the center frequency of the request signal.
- a reception level at 134 kHz (corresponding to the first reception level) is detected (S202).
- the bandpass frequency of the frequency switching bandpass filter 22g is in the 134 kHz band.
- the reception level at 134 kHz can be detected by the reception level detector 22h.
- the portable control unit 26 switches the detection frequency (S204). Specifically, the portable side control unit 26 switches the bandpass frequency of the frequency switching bandpass filter 22g to the 160 kHz band.
- the portable control unit 26 detects a reception level at 160 kHz (corresponding to the second reception level) (S202).
- the reception level at 160 kHz can be detected by the reception level detector 22h.
- the mobile-side control unit 26 specifies a level difference between reception levels (S208). Specifically, the portable control unit 26 calculates a difference between a reception level (corresponding to the first reception level) at 134 kHz, which is the center frequency of the request signal, and a reception level (corresponding to the second reception level) at 160 kHz. To do.
- the mobile-side control unit 26 specifies the diffusion rate from the level difference (S210).
- the smart ECU 1 according to the present embodiment, as will be described later, request signals that have been subjected to spread spectrum modulation by changing the spreading factor stepwise in the order of 63, 31, and 15 are sequentially transmitted.
- the mobile-side control unit 26 specifies the spreading factor specified in S210, performs despread demodulation processing of the request signal with the same spreading factor as that specified in S210,
- the despreading demodulation processing unit 22f is instructed to decode (S212).
- the despreading demodulation processing unit 22f performs synchronization supplement processing and outputs LF data included in the request signal (a signal having the LF waveband frequency as the center frequency).
- the mobile-side control unit 26 has successfully received the LF data based on whether or not the LF data included in the request signal (the signal having the LF waveband frequency as the center frequency) is authentic. It is determined whether or not (S214).
- the mobile-side control unit 26 when the reception of the LF data is not normally completed, the mobile-side control unit 26 returns to S212, again causes the despreading demodulation processing unit 22f to perform the synchronization supplement processing, and performs the determination of S214.
- the determination in S214 is YES, and then the portable control unit 26 transmits RF data (response signal) (S216).
- the portable side control unit 26 creates RF data and outputs it to the RF modulation unit 25.
- the RF data is modulated by the RF modulation unit 25 and wirelessly transmitted from the RF transmission antenna 24 as an RF waveband signal.
- the signal of the RF wave band reaches farther than the signal of the LF wave band.
- the RF receiving antenna 4 of the in-vehicle device 10 receives the RF waveband signal, and the RF demodulator 5 receives the RF waveband signal. Demodulated and output to the vehicle side controller 13 as a signal of RF data.
- the vehicle side control unit 13 determines whether or not RF data (response signal) has been received (S104).
- the determination in S104 is YES, and then the vehicle-side control unit 13 determines whether the received RF data is legitimate.
- the RF data is collated with predetermined collation data (S106).
- the vehicle-side control unit 13 determines whether or not the RF data is genuine based on the result of the collation in S110 (S108). For example, the vehicle-side control unit 13 determines whether or not the RF data is genuine by determining whether or not the RF data matches the verification data.
- the vehicle-side control unit 13 specifies the region where the portable device 20 is located (S110).
- the greater the spreading factor the longer the request signal reach.
- the spread rate of the spread spectrum modulation is decreased stepwise in the order of 63, 31, and 15, the request signal reachability is decreased stepwise, and the portable device is located. Narrow down the area.
- the vehicle side control unit 13 determines whether or not there is an unimplemented diffusion rate (S112).
- the spreading factor is gradually reduced in the order of 63, 31, and 15. If there is an unimplemented spreading factor, it is determined YES, and there is no unimplemented spreading factor. Is determined to be NO.
- the vehicle-side control unit 13 changes the diffusion rate (S114). Specifically, the vehicle-side control unit 13 designates the diffusivity as the diffusivity 31 that is the second smallest after the pre-change diffusivity 63. Moreover, the vehicle side control part 13 designates the gain of the LF driver 35 to a value smaller than the initial set value, and returns to S102.
- the pre-change diffusion rate is referred to as a first predetermined diffusion rate
- the post-change diffusion rate changed in S114 based on the pre-change diffusion rate is also referred to as a second predetermined diffusion rate.
- a request signal having the first reachable range of the LF wave band that is spread-modulated with the first predetermined spreading factor and further subjected to primary modulation is referred to as a first request signal.
- a request signal having a second reach of the LF wave band that is spread-modulated with the second predetermined spreading factor and further subjected to primary modulation is referred to as a second request signal.
- a signal response signal
- the vehicle-side control unit 13 designates the diffusion rate as the smallest 15 again, designates the amplification factor of the LF driver 35 to a smaller value, and returns to S102.
- a signal response signal
- the spread modulation is 15
- the range in which the received request signal can be received is set as a short-distance area.
- the portable device 20 is located in the long-distance area, it is specified that the portable device 20 is located in the middle-distance area. It can be determined that it is located within the region.
- the portable device 20 when it is specified that the portable device 20 is located in the middle-distance area after the portable device 20 is identified as being located in the long-distance area, the portable device 20 is identified within the middle-distance area. And it can be determined that it is located outside the short distance region.
- the portable device 20 is located in the long-distance region, and it is specified that the portable device 20 is not located in the middle-distance region, the portable device 20 is located in the long-distance region and outside the medium-distance region. It can be confirmed.
- the determination in S104 is NO and the process proceeds to S116, where the region where the portable device 20 is located is specified. In this case, it is determined that the portable device 20 does not exist at least in the long-distance region.
- the determination in S108 is NO, and the process proceeds to S116, where the region where the portable device 20 is located is specified. Also in this case, it is determined that the portable device 20 does not exist at least in the long-distance region.
- the vehicle-side control unit 13 performs smart control according to the position of the portable device 20.
- the smart control includes, for example, a control for greeting.
- the vehicle-side control unit 13 performs control and the like for welcome according to the area where the portable device 20 is located.
- the actuator 7 is used to move the area around the door of the vehicle so that the illumination range of the welcome light mounted on the vehicle is moved according to the region where the portable device 20 is located. It may come to light up.
- the light for the welcome is turned on, and further, the irradiation destination is changed by changing the optical axis of the light for the welcome to the area where the portable device 20 is located.
- the vehicle may be moved so as to approach the vehicle from a position away from the vehicle (for example, a position away from 3 m). Then, the standby state is entered until there is a next event (for example, an event in which the driver touches the door, an engine start operation event). When an event occurs in which the driver touches the door, the door is unlocked, and when an engine start operation event occurs, the engine is started.
- a next event for example, an event in which the driver touches the door, an engine start operation event.
- FIG. 5 (a) shows the spectrum of the original signal (NON-SPRD SIG) before spectrum spreading.
- FIGS. 5 (b) to 5 (d) show a spreading factor (SF) of 15, The spectrum of the signal after the spread modulation processing (SPRD MD SIG) in the case of 31 and 63 is shown.
- the spectrum spreads as the spreading factor increases.
- the peak level (PW LV) of the signal after the spread spectrum modulation is smaller than the peak power level (PW LV) of the original signal before the spread spectrum modulation.
- the adjustable width (RG) of the transmission output also increases.
- FIG. 6 shows the relationship between the power level after the spread modulation process and the power level after the despread demodulation process when the spreading factor is 63, 31, 15, 0.
- FIG. 6A shows the power level (PW LV) of the signal after spreading modulation processing (SPRD MD SIG), and
- FIG. 6B shows the signal after despreading demodulation processing (SPRD DEMD SIG).
- the power level (PW LV) is shown.
- the despread demodulation is performed even though the peak level after spreading modulation processing is set to the same output standard upper limit (LMT)
- LMT output standard upper limit
- the LF transmitter 3 spreads and modulates predetermined LF data (data signal 1a) with a predetermined spread code 3a in the spread modulation processor 31 and the bandpass filter 32.
- a signal is generated, and the spread data signal is converted into a modulation signal of the LF wave band by the primary modulation unit 33.
- the modulation signal is amplified by the external lead 35a and output to the antenna 2 as a request signal.
- the LF data is 1 by the primary modulation unit 33.
- the frequency spectrum of the signal in the LF wave band transmitted from the LF transmitting antenna 2 is not subjected to spread modulation, and is as shown in FIG.
- the vertical axis represents the power level LFout (unit: dBm) of the signal transmitted from the LF transmitting antenna 2
- the horizontal axis represents the frequency FR (unit: kHz).
- the peak level of the output power is lower when the spread modulation is performed than when the spread modulation is not performed on the LF data. Therefore, it is possible to increase the signal amplification factor while suppressing the radio wave intensity within a desired range as compared with the case where the LF data is not spread-modulated, and as a result, the radio wave of the request signal from the in-vehicle device to the portable device. It is possible to increase the reach range of the request signal while suppressing the strength within a desired range.
- FIG. 8 shows the relationship between the output strength at each point of the request signal, that is, the electric field strength (FI) and the communication distance due to the difference in spreading factor.
- the horizontal axis represents the communication distance (unit: m), and the vertical axis represents the output intensity (unit: dBuV / m).
- the portable device 20 in the present embodiment pays attention to the fact that the spread of the spectrum band differs depending on the spreading factor, specifies the second reception level in a frequency band that is a fixed frequency away from the center frequency of the request signal,
- the spreading factor of the request signal is specified using the second reception level, and the despreading demodulation process of the request signal is performed with the same spreading factor as this spreading factor.
- the frequency of the second reception level is 160 kHz.
- the first reception level in the center frequency band of the request signal and the second reception level in a frequency band that is a certain frequency away from the center frequency band are specified, and the spreading factor of the request signal is determined using this second reception level.
- the spreading factor for performing the despreading demodulation process can be specified in a short period of time.
- the in-vehicle device 10 performs spread spectrum modulation on transmission data with a predetermined spreading factor and transmits a request signal in the LF frequency band subjected to spread spectrum modulation, so that the power peak of the request signal is lowered.
- the power adjustable range within the power limit value can be increased, and the reach range of the request signal can be increased while suppressing the radio wave intensity of the request signal from the in-vehicle device to the portable device within a desired range. .
- the spread rate is changed stepwise to perform spread spectrum modulation on the transmission data, and a plurality of request signals having different reach ranges are sequentially transmitted from the transmission unit 3, and a response transmitted from the portable device 20 in response to the request signal Since the reception determination of the signal is performed and the region where the portable device 20 is located is specified by dividing into a plurality of regions based on the determination result of the reception determination of the response signal, the position of the portable device can be specified with higher accuracy.
- An LF driver 35 for adjusting the transmission level of the request signal transmitted from the antenna 2 is provided, and the LF driver 35 is instructed to increase the transmission level of the request signal as the spreading factor of the spread spectrum modulation process increases. Yes.
- the radio wave intensity of the request signal is set to the maximum within a desired range, It is possible to increase the communication distance of the request signal.
- the portable device 20 when the portable device 20 receives the request signal from the in-vehicle device 10, the portable device 20 specifies the first reception level in the center frequency band of the request signal and the second reception level in a frequency band away from the center frequency band by a certain frequency.
- the request signal spreading factor is determined from the difference between the first and second reception levels, the request signal is despread and demodulated at the same spreading factor as the request signal spreading factor, and the request signal is decoded. Therefore, the spreading factor for performing the despreading demodulation process can be specified in a short period, and the request signal can be decoded in a short period.
- the in-vehicle device 10 sequentially transmits a plurality of request signals subjected to spread spectrum modulation from the LF transmitter 3 with the spreading factor being reduced stepwise, and if the response signal is determined to be abnormally received, the LF transmitter 3 It is possible to prevent transmission of useless request signals by interrupting the transmission of request signals.
- the present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms based on the gist of the present disclosure.
- a plurality of request signals subjected to spread spectrum modulation are sequentially transmitted from the LF transmission unit 3 with the spreading factor being reduced stepwise, and when the response signal is determined to be abnormally received, the portable device 20
- a plurality of request signals modulated by spread spectrum modulation are sequentially transmitted from the LF transmission unit 3 and the response signal is received. If it is determined that there is an abnormality, the specification of the region where the portable device 20 is located may be interrupted. In this case, it is possible to prevent transmission of useless request signals.
- the amplification factor of the LF driver 35 is reduced as the spreading factor of the diffusion modulation processing unit 31 is reduced.
- the amplification factor of the LF driver 35 is changed to the diffusion modulation processing unit.
- a fixed value may be used regardless of the spreading factor of 31, and the amplification factor of the LF driver 35 may be increased as the spreading factor of the spread modulation processing unit 31 is reduced.
- the diffusivity is changed in three stages, but it may be changed in two stages or may be changed in four or more stages. Further, the diffusion rate is not limited to 63, 31, and 15 shown in the above embodiment.
- the processing performed in S100, S102, and S114 corresponds to the transmission control unit
- the processing performed in S104 to S108 corresponds to the reception determination unit
- the processing performed in S110 corresponds to the position specifying unit.
- the LF driver 35 corresponds to an adjustment unit that adjusts the transmission levels of a plurality of request signals
- the processing performed in S202 to S206 corresponds to a reception level specifying unit
- the processing performed in S208 to S210 is a spreading factor specifying unit.
- the process performed in S212 corresponds to a decoding processing unit.
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Abstract
無線通信システムは、ユーザが所持する携帯機(20)と、車両に搭載され、携帯機と通信可能に接続された車載装置(10)を備える。車載装置は、送信部(3)、送信制御部、受信判定部と位置特定部を備える。送信部は、送信データを所定拡散率でスペクトラム拡散変調した低周波数帯のリクエスト信号を送信する。送信制御部は、送信データを第1所定拡散率を用いて拡散変調させて第1到達範囲を有する第1リクエスト信号を送信させるように送信部を制御し、第1所定拡散率に基づいて第2所定拡散率を設定し、送信データを第2所定拡散率を用いて拡散変調させて第2到達範囲を有する第2リクエスト信号を送信させるように送信部を制御する。受信判定部は、リクエスト信号に応答して携帯機より送信されるレスポンス信号の受信判定を行う。位置特定部は、受信判定の結果に基づいて、携帯機が位置する領域を第1到達範囲と第2到達範囲のうちの1つに特定する。
Description
本開示は、2012年6月29日に出願された日本出願番号2012-146522号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、ユーザが所持する携帯機と、車両に搭載された車載装置を備えた無線通信システムに関するものである。
従来、車両に搭載される車載装置とユーザが持つ携帯機とが双方向に通信する無線通信システムにおいて、車両近傍が通信エリアとなるよう、車載装置から携帯機へLF周波数帯を用いて車両側リクエスト信号を送信し、その応答として携帯機から車載装置へ携帯側信号を返信し、この携帯側信号を受信した車載装置が、車両内のアクチュエータ(ドアの解錠装置、ドアの施錠装置、灯具等)を作動させるスマートシステムの技術が知られている。
このようなスマートシステムの技術において、車両側リクエスト信号の到達範囲を広げたいというニーズがある。リクエスト信号の到達範囲を拡大するための方法として、車載装置側でLF出力を拡大させる方法があるが、単にLF出力を拡大させると、送信させるリクエスト信号の強度が大きくなるので、リクエスト信号の電波強度を強めたくない場合(例えば、電波法法規によって或る上限を超える強度が禁止されている場合)には適用できない。
また、仮に、車両側リクエスト信号の到達範囲を広げた場合、今度は、携帯機が位置する領域も広くなってしまうため、携帯機の位置を精度良く特定することができなくなってしまう。このため、商品性を向上させることができなくなってしまう。
つまり、商品性を向上させるためには、車両側リクエスト信号の到達範囲を広げるだけでなく、携帯機が位置する領域をより精度良く特定できるようにする必要がある。
本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車載装置から携帯機へのリクエスト信号の電波強度を所望の範囲内に抑えつつ、リクエスト信号の到達範囲を大きくするとともに、携帯機の位置をより精度良く特定できる無線通信システムを提供することにある。
本開示の一態様による無線通信システムは、ユーザが所持する携帯機と、車両に搭載され、前記携帯機と通信可能に接続された車載装置を備える。前記車載装置は、送信部、送信制御部、受信判定部と位置特定部を備える。前記送信部は、送信データを第1所定拡散率と第2所定拡散率を含む複数の所定拡散率でスペクトラム拡散変調し、スペクトラム拡散変調した低周波数帯の第1リクエスト信号と第2リクエスト信号を含む複数のリクエスト信号を前記携帯機に送信する。前記送信制御部は、前記第1所定拡散率を設定し、前記送信データを前記第1所定拡散率を用いてスペクトラム拡散変調させて第1到達範囲を有する前記第1リクエスト信号を前記携帯機に送信させるように前記送信部を制御し、前記第1所定拡散率に基づいて前記第2所定拡散率を設定し、前記送信データを前記第2所定拡散率を用いてスペクトラム拡散変調させて第2到達範囲を有する前記第2リクエスト信号を送信させるように前記送信部を制御する。前記受信判定部は、前記第1リクエスト信号と第2リクエスト信号のうちの1つである対象リクエスト信号に応答して前記携帯機より送信されるレスポンス信号の受信判定を行う。前記レスポンス信号の受信判定の判定結果に基づいて、前記携帯機が位置する領域を前記第1到達範囲と第2到達範囲のうちの1つに特定する。
上記無線通信システムによると、車載装置から携帯機へのリクエスト信号の電波強度を所望の範囲内に抑えつつ、リクエスト信号の到達範囲を大きくするとともに、携帯機の位置をより精度良く特定できる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、本開示の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図であり、
図2は、LF送信部およびLF受信部の構成を示す図であり、
図3は、スマートECUの車両側制御部が実行する処理を示すフローチャートであり、
図4は、携帯機の携帯側制御部が実行する処理を示すフローチャートであり、
図5(a)はスペクトラム拡散変調する前の元の信号のスペクトルを示す図であり、図5(b)、図5(c)、図5(d)は、それぞれ拡散率が15、31、63の場合のスペクトルを示す図であり、
図6(a)は、拡散率を63、31、15、0にした場合の拡散変調処理後の電力レベルを示す図であり、図6(b)は、拡散率を63、31、15、0にした場合の逆拡散復調処理後の電力レベルを示す図であり、
図7(a)は、拡散変調を行わない場合のLF送信アンテナから送信される信号の電力レベルを示すグラフであり、図7(b)、図7(c)、図7(d)は、それぞれ、拡散率が15,31,63の場合のLF送信アンテナから送信される信号の電力レベルを示すグラフであり、
図8は、拡散率の違いによるリクエスト信号の各地点での出力強度と通信距離の関係を示す図であり、
図9は、スペクトラム拡散変調する前の元の信号のスペクトルと、拡散率=15、31、63の場合のスペクトルを重ねて示した図である。
本実施形態に係る無線通信システムの構成を図1に示す。本無線通信システムは、スマートシステムとして構成されている。このスマートシステムは、スマート駆動として、お出迎え制御(ウェルカムライト点灯等)、車両のドアの解錠および車両駆動装置(例えばエンジン)の始動を行うものであり、車両に搭載される車載装置(IN-V APPA)10と、ユーザが所持する携帯機(MB DEV)20とを備えている。
このシステムにおいては、車載装置10から携帯機20へは、LF波帯のリクエスト信号が送信され、携帯機20から車載装置10へはRF波帯のレスポンス信号が送信される。LFとは、低周波数をいい、RFとは高周波数をいう。本開示では、RF波は、LF波より、高い周波数を有する。
ここで、LF帯通信距離について説明する。RF帯における通信の場合は、波長が短いために近距離における通信の場合でも、通信は放射電磁界の領域で通信が行われるが、スマートシステムのような近距離におけるLF帯の無線通信の場合は通信距離に比べて非常に波長が長く、通信は誘導電磁界の領域で行われる。RF帯での距離減衰は距離の2乗に反比例して減衰するが、LF帯での距離減衰は距離の3乗に反比例して減衰する。このためLF帯での通信は特定のエリアに限定した通信が可能になる。
車載装置10は、スマートElectronic Control Unit(SMART ECU)1、LF送信アンテナ2、LF送信部(LF TR)3、RF受信アンテナ4、RF復調部(RF DEMD)5、センサ(SENS)6、アクチュエータ(ACTU)7を有している。
LF送信アンテナ2は、LF波帯の信号(LF電波)を無線送信するためのアンテナである。LF送信部3は、スマートECU1から出力されたLFデータの信号をLF波帯の信号に変調してLF送信アンテナ2に出力する回路である。変調方式としては、スペクトラム拡散変調方式等を採用する。
ここで、スペクトラム拡散変調方式について説明する。スペクトラム拡散変調方式は、データ信号に拡散符号を掛け合わせること(拡散変調処理)により信号を広帯域化し、受信の際は同じ拡散符号を同じタイミングで掛け合わせること(逆拡散復調処理)によりデータ信号を復元する通信方式である。本実施形態では、後述するように、車載装置10から携帯機20への信号を広帯域化することにより出力のピークレベルが下がる点に着目して送信出力の補填をおこない通信距離の拡大を実現する。
RF受信アンテナ4は、RF波帯の信号(RF電波)を無線受信するためのアンテナである。RF復調部5は、RF受信アンテナ4が受信したRF波帯の信号を復調してRFデータの信号としてスマートECU1に出力する回路である。
センサ6は、車両のドアのドアハンドル部分等に取り付けられ、ユーザがドアに手をかける動作を検出し、検出結果をスマートECU1に出力するためのセンサであり、例えば、タッチセンサとして実現可能である。
アクチュエータ7は、スマート駆動の対象となるアクチュエータであり、車両に搭載されたウェルカムライトの点灯、消灯、光軸を制御するウェルカムライトアクチュエータ、車両のエンジンのスタータモータ(またはスタータモータを制御するエンジンECU)、車両のドアの施錠および解錠を行うドアロック機構(ドアロック機構を制御するドアECU)等から成る。
スマートECU1は、LF送信部3、RF復調部5、センサ6、アクチュエータ7と信号をやり取りすることで、携帯機20との通信に基づいてスマート駆動を行う電子制御ユニットである。このスマートECU1は、車両側制御部(V-CONT)13等を備えている。
車両側制御部13は、CPU、RAM、ROM、I/O等を備えたマイクロコンピュータとして実現されており、CPUがROMに記録されたプログラムを実行することで、RAMを作業領域として種々の処理を実現する。以下では、車両側制御部13のCPUが実行する処理を、車両側処理として記載する。
携帯機20は、LF受信アンテナ21、LF受信部(LF RC)22、RF送信アンテナ24、RF変調部(RF MD)25、および携帯側制御部(MB CONT)26を有している。
LF受信アンテナ21は、車載装置10から送信されたLF波帯の信号を受信するためのアンテナである。LF受信部22は、LF受信アンテナ21が受信したLF波帯の信号を復調してLFデータの信号として携帯側制御部26に出力する回路である。復調方式としては、スペクトラム拡散変調方式等を採用する。
RF送信アンテナ24は、RF波帯の信号(RF電波)を無線送信するためのアンテナである。RF変調部25は、携帯側制御部26から出力されたRFデータの信号をRF波帯の信号に変調してRF送信アンテナ24に出力する回路である。
携帯側制御部26は、CPU、RAM、ROM、I/O等を備えたマイクロコンピュータとして実現されており、CPUがROMに記録されたプログラムを実行することで、RAMを作業領域として種々の処理を実現する。以下では、携帯側制御部26のCPUが実行する処理を、携帯機側処理として記載する。
ここで、車載装置10のLF送信部3および携帯機20のLF受信部22について詳細に説明する。図2に、LF送信部3およびLF受信部22の構成を示す。
LF送信部3は、拡散変調処理部(SP MD CONT)31、バンドパスフィルタ32、1次変調部33、キャリア出力部34、LFドライバ(LF DRV)35を有している。拡散変調処理部31は、車両側制御部13から入力されたデータ信号(DATA)1a(上述のLFデータに相当する)に対し、車両側制御部13より指定された拡散率(SF)3bで、かつ、予め記憶媒体に記録されている拡散符号(SC)3aを用いてスペクトラム拡散変調方式による拡散変調を行い、拡散変調された信号(拡散データ信号)をバンドパスフィルタ32に入力する。バンドパスフィルタ32は、入力された拡散データ信号のうち所定の周波数帯域の成分のみを抽出して1次変調部33に入力する。
1次変調部33は、バンドパスフィルタ32から入力された上記拡散変調信号に対し、キャリア出力部34から出力されたLFキャリア信号(134kHzの正弦波信号)を用いて1次変調する。変調方式としては、例えばPhase-Shift Keying(PSK)を採用する。1次変調部33で1次変調された信号は、LF波帯の信号としてLFドライバ35に入力される。
LFドライバ35は、入力されたLF波帯の信号を制御部13より入力される信号に応じた増幅率で増幅し、増幅され入力されたLF波帯の信号をLF送信アンテナ2に出力する。これにより、LF送信アンテナ2から増幅されたLF波帯の信号が、リクエスト信号として送出される。
また、LF受信部22は、バンドパスフィルタ22b、増幅器22c、キャリア出力部22d、1次復調部22e、逆拡散復調処理部(SP DEMD CONT)22f、周波数切替バンドパスフィルタ(FR SW)22g、受信レベル検出部(RC LV DETC)22hを有している。LF受信アンテナ21がLF波帯の信号(車載装置10から送信された上記LF波帯の信号)を受信すると、バンドパスフィルタ22bはその信号の所定の周波数帯域の成分のみを抽出して増幅器22cに入力する。増幅器22cは、入力された信号を増幅して1次復調部22eに入力する。
また、周波数切替バンドパスフィルタ22gは、車両側制御部13より入力される周波数切替信号に応じて通過させる信号の周波数帯域が変化するようになっている。
また、受信レベル検出部22hは、1次復調部22eより出力される信号のキャリア検出と、1次復調部22eより出力される信号の受信レベルを検出する。
1次復調部22eは、増幅器22cから入力された信号に対し、キャリア出力部22dから出力されたLFキャリア信号(134kHzの正弦波信号)を用いて1次復調し、1次復調後の信号を逆拡散復調処理部22fに入力する。復調方式は、1次変調部33と同じ方式(例えばPSK)を採用する。
逆拡散復調処理部22fは、1次復調部22eから入力された信号に対して、あらかじめ記憶媒体に記録されている拡散符号3a(LF送信部3の拡散符号3aと同じもの)を用いて逆拡散復調し、その逆拡散復調の結果得たデータ信号1a(LFデータ)を、携帯側制御部26に出力する。このデータ信号1aは、LF送信部3において拡散変調されたデータ信号1aと同じデータとなる。なお、逆拡散復調のために必要な同期捕捉処理も、この逆拡散復調処理部22fが行う。
また、逆拡散復調処理部22fは、逆拡散復調する際に、1次復調部22eから入力された信号の中心周波数帯における第1受信レベルと、中心周波数帯から一定周波数離れた周波数帯における第2受信レベルを特定し、第1受信レベルと第2受信レベルのレベル差からリクエスト信号の拡散率を特定し、この拡散率と同じ拡散率で逆拡散復調処理を行う。
以下、本スマートシステムの作動について説明する。図3は、スマートECU1の車両側制御部13が実行する処理のフローチャートであり、図4は、携帯機20の携帯側制御部26が実行するフローチャートである。
スマートECU1の車両側制御部13は、図3に示す処理を定期的に実施する。また、携帯機20の携帯側制御部26は、定期的に図4に示す処理を実施する。
車両側制御部13は、まず、LF送信部3の拡散変調処理部31に対し、スペクトラム拡散変調の拡散率を初期設定値(IV)に指定する(S100)。本実施形態では拡散率の初期設定値は63となっており、拡散率を初期設定値の63に指定する。また、LFドライバ35の増幅率を初期設定値に指定する。
次に、車両側制御部13は、LFデータをLF送信部3に出力する(S102)。これにより、LFデータがLF送信部3で拡散率=63(第1所定拡散率)として拡散変調および1次変調され、LF送信アンテナ2からLF波帯のリクエスト信号が無線送信される。 なお、このようにリクエスト信号を無線送信した後、車両側制御部13は、リクエスト信号に応答して携帯機20より送信されるレスポンス信号の待ち受け状態になる。携帯機20がリクエスト信号に応答してレスポンス信号を送信する場合のリクエスト信号は、対象リクエスト信号ともいう。
一方、携帯側制御部26は、図4に示す処理を実施する。すなわち、携帯側制御部26は、定期的にLFデータ(リクエスト信号)のキャリアが検出されたか否かを判定する(S200)。具体的には、受信レベル検出部22hによりLFデータ(リクエスト信号)のキャリアが検出されたか否かを判定する。
ここで、携帯機20がリクエスト信号の受信可能範囲内に位置せず、LFデータのキャリアが検出されない場合、S200の判定はNOとなり、S200の判定を繰り返す。また、携帯機20がリクエスト信号の受信可能範囲内に位置し、LFデータのキャリアが検出されると、S200の判定はYESとなり、次に、携帯側制御部26は、リクエスト信号の中心周波数である134kHzにおける受信レベル(第1受信レベルに相当する)を検出する(S202)。ここで、周波数切替バンドパスフィルタ22gのバンドパス周波数を134kHz帯となっているものとする。134kHzにおける受信レベルは、受信レベル検出部22hにより検出することができる。
次に、携帯側制御部26は、検出周波数を切り替える(S204)。具体的には、携帯側制御部26は、周波数切替バンドパスフィルタ22gのバンドパス周波数を160kHz帯に切り替える。
次に、携帯側制御部26は、160kHzにおける受信レベル(第2受信レベルに相当する)を検出する(S202)。160kHzにおける受信レベルは、受信レベル検出部22hにより検出することができる。
次に、携帯側制御部26は、受信レベルのレベル差を特定する(S208)。具体的には、携帯側制御部26は、リクエスト信号の中心周波数である134kHzにおける受信レベル(第1受信レベルに相当する)と160kHzにおける受信レベル(第2受信レベルに相当する)の差分を算出する。
次に、携帯側制御部26は、レベル差から拡散率を特定する(S210)。本実施形態におけるスマートECU1では、後述するように、拡散率を63、31、15の順で段階的に変更してスペクトラム拡散変調したリクエスト信号を順次送信するようになっている。具体的には、携帯側制御部26は、レベル差が15デシベル(dB)以上の場合は拡散率=15、レベル差が8デシベル(dB)以上で15デシベル(dB)未満の場合は拡散率=31、レベル差が7デシベル(dB)未満の場合は拡散率=63として特定する。
次に、携帯側制御部26は、S210にて特定された拡散率を指定して、S210にて特定された拡散率と同じ拡散率でリクエスト信号の逆拡散復調処理を行って、リクエスト信号を復号するように逆拡散復調処理部22fに指示する(S212)。なお、逆拡散復調処理部22fは、同期補足処理を行い、リクエスト信号(LF波帯の周波数を中心周波数とする信号)に含まれるLFデータを出力する。
次に、携帯側制御部26は、リクエスト信号(LF波帯の周波数を中心周波数とする信号)に含まれるLFデータが正規のものであるか否かに基づいてLFデータの受信が正常終了したか否かを判定する(S214)。
ここで、LFデータの受信が正常終了していない場合、携帯側制御部26は、S212へ戻り、再度、逆拡散復調処理部22fに同期補足処理を実施させ、S214の判定を行う。そして、LFデータの受信が正常終了すると、S214の判定はYESとなり、次に、携帯側制御部26は、RFデータ(レスポンス信号)を送信させる(S216)。具体的には、携帯側制御部26は、RFデータを作成してRF変調部25に出力する。これにより、RFデータがRF変調部25で変調され、RF送信アンテナ24からRF波帯信号として無線送信される。RF波帯の信号は、LF波帯の信号に比べて遠くまで届くようになっている。
上記のようにRFデータを含むRF波帯の信号が送信されると、車載装置10のRF受信アンテナ4が当該RF波帯の信号を受信し、RF復調部5が当該RF波帯の信号を復調してRFデータの信号として車両側制御部13に出力する。
図3の説明に戻り、車両側制御部13は、RFデータ(レスポンス信号)を受信したか否かを判定する(S104)。
ここで、RFデータ(レスポンス信号)を受信した場合、S104の判定はYESとなり、次に、車両側制御部13は、受信したRFデータが正規のものであるか否かを判定するため、当該RFデータを所定の照合用データと照合する(S106)。
次に、車両側制御部13は、S110の照合の結果に基づいて、当該RFデータが正規のものであるか否かを、周知の方法で判定する(S108)。例えば、車両側制御部13は、RFデータが照合用データと一致するか否か判断することで、当該RFデータが正規のものであるか否かを判定する。
ここで、RFデータが照合用データと一致している場合、S108の判定はYESとなり、次に、車両側制御部13は、携帯機20が位置する領域を特定する(S110)。拡散率が大きいほどリクエスト信号の到達距離は長くなる。本実施形態では、後述するように、スペクトラム拡散変調の拡散率を63、31、15の順に段階的に小さくするようにして、リクエスト信号の到達距離を段階的に短くし、携帯機が位置する領域の絞り込みを行う。ここでは、拡散率=63とするリクエスト信号の到達距離の比較的長い領域に携帯機20が位置するものと特定する。
次に、車両側制御部13は、未実施の拡散率があるか否かを判定する(S112)。本実施形態では、拡散率を63、31、15の順に段階的に小さくするようになっており、未実施の拡散率がある場合にはYESと判定し、未実施の拡散率がない場合にはNOと判定する。
ここでは、拡散率=63でしか実施しておらず、未実施の拡散率があるためS112の判定はYESとなり、車両側制御部13は、拡散率を変更する(S114)。具体的には、車両側制御部13は、拡散率を変更前拡散率63の次に小さな拡散率31に指定する。また、車両側制御部13は、LFドライバ35の増幅率を初期設定値よりも小さな値に指定し、S102へ戻る。変更前拡散率を第1所定拡散率といい、変更前拡散率に基づいてS114にて変更された変更後拡散率を第2所定拡散率ともいう。第1所定拡散率で拡散変調され、さらに1次変調されたLF波帯の第1到達範囲を有するリクエスト信号を第1リクエスト信号という。第2所定拡散率で拡散変調され、さらに1次変調されたLF波帯の第2到達範囲を有するリクエスト信号を第2リクエスト信号という。
これにより、S102では、LFデータがLF送信部3で拡散率=31として拡散変調および1次変調され、LF送信アンテナ2からLF波帯の周波数を中心周波数とするリクエスト信号として無線送信される。また、LFドライバ35の増幅率が初期設定値よりも小さな値に変更されているので、リクエスト信号の到達範囲も狭くなる。
ここで、例えば、携帯機20が拡散率=31として拡散変調されたリクエスト信号の受信可能範囲内に位置する場合、リクエスト信号の受信に応答して携帯機20からRFデータを含むRF波帯の信号(レスポンス信号)が送信される。
そして、RFデータが照合用データと一致している場合、S108の判定はYESとなり、次に、再度、車両側制御部13は、S110にて携帯機20が位置する領域を特定する。この場合、拡散率=31とするリクエスト信号の到達距離の領域に携帯機20が位置すると絞り込まれる。
そして、車両側制御部13は、S114にて、再度、拡散率を最も小さな15に指定するとともに、LFドライバ35の増幅率を更に小さな値に指定し、S102へ戻る。
これにより、S102では、LFデータがLF送信部3で拡散率=15として拡散変調および1次変調され、LF送信アンテナ2からLF波帯の周波数を中心周波数とするリクエスト信号として無線送信される。また、LFドライバ35の増幅率が更に小さな値に変更されているので、リクエスト信号の到達範囲も更に狭くなる。
ここで、例えば、携帯機20が拡散率=15として拡散変調されたリクエスト信号の受信可能範囲内に位置する場合、リクエスト信号の受信に応答して携帯機20からRFデータを含むRF波帯の信号(レスポンス信号)が送信される。
そして、RFデータが照合用データと一致している場合、S108の判定はYESとなり、次に、S112にて、再度、携帯機20が位置する領域を特定する。この場合、拡散率=15とするリクエスト信号の到達距離の領域に携帯機20が位置すると絞り込まれる。
このようにして携帯機20が位置する領域の絞り込みが行われ、未実施の拡散率がなくなると、S112の判定はNOとなり、携帯機が位置する領域を確定する(S116)。
ここで、拡散率=63として拡散変調されたリクエスト信号の受信可能範囲を遠距離領域、拡散率=31として拡散変調されたリクエスト信号の受信可能範囲を中距離領域、拡散率=15として拡散変調されたリクエスト信号の受信可能範囲を近距離領域とする。
例えば、S110にて、携帯機20が遠距離領域に位置すると特定された後、中距離領域に位置すると特定され、更に、近距離領域に位置すると特定されている場合、携帯機20が近距離領域内に位置すると確定することができる。
また、例えば、携帯機20が遠距離領域に位置すると特定された後、中距離領域に位置すると特定されたものの、近距離領域に位置しない特定された場合、携帯機20が中距離領域内で、かつ、近距離領域外に位置すると確定することができる。
また、例えば、携帯機20が遠距離領域に位置すると特定された後、中距離領域に位置しないと特定された場合、携帯機20が遠距離領域内で、かつ、中距離領域外に位置すると確定することができる。
なお、携帯機20がリクエスト信号の受信可能範囲内に位置しない場合には、S104の判定はNOとなり、S116へ進み、携帯機20が位置する領域を特定する。この場合、携帯機20が少なくとも遠距離領域内には存在しないものとして確定される。
また、携帯機20の照合がNGとなった場合には、S108の判定はNOとなり、S116へ進み、携帯機20が位置する領域を特定する。この場合も、携帯機20が少なくとも遠距離領域内には存在しないものとして確定される。
次のS118では、車両側制御部13は、携帯機20の位置に応じたスマート制御を行う。スマート制御は、例えば、お出迎えのための制御等を含む。具体的には、車両側制御部13は、携帯機20位置する領域に応じたお出迎えのための制御等を行う。お出迎えのための制御においては、例えばアクチュエータ7を使用して、車両に搭載されたお出迎えのためのライトの照射範囲を携帯機20位置する領域に合わせて移動させるように車両のドア周辺を照らすようになっていてもよいし。また、お出迎えのための制御において、お出迎えのためのライトを点灯させ、更に、お出迎えのためのライトの光軸を携帯機20位置する領域に合わせるように変化させることで、照射先を、車両から離れた位置(例えば3m離れた位置)から車両に近づけるように移動させるようになっていてもよい。そして、次のイベント(例えば、ドライバがドアに触れるイベント、エンジン始動操作のイベント)があるまでスタンバイ状態に入る。なおドライバがドアに触れるイベントが発生すると、ドアを解錠し、エンジン始動操作のイベントが発生すると、エンジンを始動させる。
次に、拡散率とスペクトルの関係について説明する。図5(a)に、スペクトラム拡散する前の元の信号(NON-SPRD SIG)のスペクトルを示し、図5(b)から図5(d)には、それぞれ、拡散率(SF)が15、31、63の場合の拡散変調処理後信号(SPRD MD SIG)のスペクトルを示す。図に示されるように、拡散率が大きくなるほどスペクトルが広がっている。また、スペクトラム拡散変調する前の元の信号のピークの電力レベル(PW LV)よりも、スペクトラム拡散変調した後の信号のピークのレベル(PW LV)の方が小さくなっている。なお、元の信号のピークの電力レベルとスペクトラム拡散変調した後の信号のピークの電力レベルの差分が大きいほど、送信出力の調整可能幅(RG)も大きくなる。
図6に、拡散率を63、31、15、0にした場合の拡散変調処理後の電力レベルと逆拡散復調処理後の電力レベルの関係を示す。図6(a)には、拡散変調処理後信号(SPRD MD SIG)の電力レベル(PW LV)が示されており、図6(b)には、逆拡散復調処理後信号(SPRD DEMD SIG)の電力レベル(PW LV)が示されている。
拡散率=63の場合と、拡散率=0の場合を比較すると、いずれも拡散変調処理後のピークレベルが同一の出力規格上限(LMT)に設定されているのにもかかわらず、逆拡散復調処理後のピークレベルは、拡散率=63の場合の方が、拡散率=0の場合よりも18dBも大きくなっている。
次に、携帯機20から送信されるLF波帯の信号の強度について説明する。本実施形態では、既に説明した通り、LF送信部3は、拡散変調処理部31、バンドパスフィルタ32において、所定のLFデータ(データ信号1a)を所定の拡散符号3aによって拡散変調して拡散データ信号を生成し、拡散データ信号を1次変調部33によってLF波帯の変調信号へ変換し、この変調信号を外部リード35aが増幅してリクエスト信号としてアンテナ2に出力する。
この場合、仮に、当該所定のLFデータを、拡散変調処理部31、バンドパスフィルタ32を迂回させて、直接1次変調部33に入力した場合、それによってLFデータが1次変調部33で1次変調され、LFドライバ35で増幅され、LF送信アンテナ2から送出される。このようにしてLF送信アンテナ2から送出されたLF波帯の信号の周波数スペクトルは、拡散変調されていないので、図7(a)に示したようなものになる。なお、図7(b)から図7(d)の各グラフでは、縦軸がLF送信アンテナ2から送出される信号の電力レベルLFout(単位:dBm)であり、横軸が周波数FR(単位:kHz)である。
これに対し、図7(a)の例と同じLFデータを、本実施形態の通り拡散変調処理部31で拡散変調する場合、拡散率が15、31、63の拡散符号3aを用いると、それぞれ、図7(b)、図7(c)、図7(d)のような周波数スペクトルとなる。これらの場合は、図7(a)の場合に比べ、それぞれ、出力電力のピークレベルが8.76dB、12.3dB、14.47dBだけ下がる。
このように、LFデータを拡散変調しなかった場合に比べて、拡散変調した場合の方が出力電力のピークレベルが下がる。したがって、LFデータを拡散変調しなかった場合よりも、電波強度を所望の範囲内に抑えつつも、信号の増幅率を上げることができ、その結果、車載装置から携帯機へのリクエスト信号の電波強度を所望の範囲内に抑えつつ、リクエスト信号の到達範囲を大きくすることが可能となる。
図8に、拡散率の違いによるリクエスト信号の各地点での出力強度即ち電界強度(FI)と通信距離の関係を示す。なお、図8において、横軸は通信距離(単位はm)であり、縦軸は出力強度(単位はdBuV/m)である。また、図中の実線51は拡散率=15の場合の出力強度、実線52は拡散率=31の場合の出力強度、実線53は拡散率=63の場合の出力強度である。
受信感度が110dBuV/mの携帯機20を用いる場合、出力強度=110dBuV/mに対応する距離dが通信距離となる。すなわち、拡散率=15の場合の通信距離は1.8メートル、拡散率=31の場合の通信距離は2.5メートル、拡散率=63の場合の通信距離は3.2メートルとなる。なお、図示してないが、拡散変調されていない場合(拡散率=0の場合)の通信距離は1.7メートルとなっている。
ところで、本実施形態にける携帯機20は、拡散率によりスペクトルの帯域の広がり方が異なる点に着目し、リクエスト信号の中心周波数から一定周波数離れた周波数帯における第2受信レベルを特定し、この第2受信レベルを用いてリクエスト信号の拡散率を特定し、この拡散率と同じ拡散率でリクエスト信号の逆拡散復調処理を行うようにしている。
図9に、スペクトラム拡散変調する前の元の信号(NON-SPRD SIG)のスペクトルと、拡散率=15、31、63の場合の拡散変調処理後信号(SPRD MD SIG)のスペクトルを重ねたものを示す。本実施形態では、第2受信レベルの周波数を160kHzとしている。このように、第2受信レベルの周波数を160kHzとすることで、第2受信レベル=0の場合は拡散率=15として特定し、第2受信レベルが0よりも大きく、ある基準値未満の場合は拡散率=31として特定し、第2受信レベルがある基準値以上の場合は拡散率=63として特定することが可能となる。
このように、リクエスト信号の中心周波数帯における第1受信レベルと、中心周波数帯から一定周波数離れた周波数帯における第2受信レベルを特定し、この第2受信レベルを用いてリクエスト信号の拡散率を特定することで、逆拡散復調処理を行うための拡散率を短期間で特定することができる。
上記した構成によれば、車載装置10は、予め定められた拡散率で送信データをスペクトラム拡散変調し、スペクトラム拡散変調したLF周波数帯のリクエスト信号を送信するので、リクエスト信号の電力ピークを下げることが可能となる。更に、電力制限値内における電力調整可能幅を大きくすることができ、車載装置から携帯機へのリクエスト信号の電波強度を所望の範囲内に抑えつつ、リクエスト信号の到達範囲を大きくすることができる。更に、拡散率を段階的に変更して送信データをスペクトラム拡散変調させ、送信部3から到達範囲の異なる複数のリクエスト信号を順次送信させ、リクエスト信号に応答して携帯機20より送信されるレスポンス信号の受信判定を行い、レスポンス信号の受信判定の判定結果に基づいて携帯機20が位置する領域を複数の領域に分けて特定するので、携帯機の位置をより精度良く特定することができる。
また、LF周波数帯の電波は、高周波帯の電波と比較して送信電波強度が低く規定されているため、通信距離が比較的短くなってしまうという課題があるが、車載装置10は、LF送信アンテナ2より送信されるリクエスト信号の送信レベルを調整するLFドライバ35を備え、スペクトラム拡散変調処理の拡散率が大きいほどリクエスト信号の送信レベルが大きくなるようにLFドライバ35に指示するようになっている。
このように、スペクトラム拡散変調処理の拡散率が大きいほどリクエスト信号の送信レベルが大きくなるようにLFドライバ35に指示することで、リクエスト信号の電波強度を所望の範囲内で最大限に設定し、リクエスト信号の通信距離を拡大することが可能となる。
また、携帯機20は、車載装置10からのリクエスト信号を受信すると、当該リクエスト信号の中心周波数帯における第1受信レベルと、中心周波数帯から一定周波数離れた周波数帯における第2受信レベルを特定し、第1、第2受信レベルのレベル差からリクエスト信号の拡散率を特定し、リクエスト信号の拡散率と同じ拡散率でリクエスト信号の逆拡散復調処理を行い、リクエスト信号を復号するように構成されているので、逆拡散復調処理を行うための拡散率を短期間で特定することができ、短期間でリクエスト信号を復号することが可能である。
また、車載装置10は、拡散率を段階的に小さくしてLF送信部3よりスペクトラム拡散変調させた複数のリクエスト信号を順次送信させ、レスポンス信号が受信異常と判定されるとLF送信部3からのリクエスト信号の送信を中断するように構成することで、無駄なリクエスト信号の送信を防止することが可能である。
(その他の実施形態)
本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。
本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。
例えば、上記第1実施形態では、拡散率を段階的に小さくしてLF送信部3よりスペクトラム拡散変調させた複数のリクエスト信号を順次送信させ、レスポンス信号が受信異常と判定されると携帯機20が位置する領域の特定を中断するように構成したが、反対に、拡散率を段階的に大きくしてLF送信部3よりスペクトラム拡散変調させた複数のリクエスト信号を順次送信させ、レスポンス信号が受信異常と判定されると携帯機20が位置する領域の特定を中断するように構成してもよい。この場合、無駄なリクエスト信号の送信を防止することが可能である。
また、上記第1実施形態では、拡散変調処理部31の拡散率を小さくするのに伴ってLFドライバ35の増幅率も小さくするようにしたが、LFドライバ35の増幅率を、拡散変調処理部31の拡散率と関係なく固定値としてもよく、拡散変調処理部31の拡散率を小さくするのに伴ってLFドライバ35の増幅率を大きくするように構成してもよい。
また、上記第1実施形態では、拡散率を3段階で変化させたが、2段階で変化させてもよく、また、4段階以上で変化させるように構成してもよい。また、拡散率についても、上記実施形態に示した63、31、15に限定されるものではない。
上記実施形態において、S100、S102、S114で行われる処理が送信制御部に相当し、S104~S108で行われる処理が受信判定部に相当し、S110で行われる処理が位置特定部に相当し、LFドライバ35が複数のリクエスト信号のそれぞれの送信レベルを調整する調整部に相当し、S202~S206で行われる処理が受信レベル特定部に相当し、S208~S210で行われる処理が拡散率特定部に相当し、S212で行われる処理が復号処理部に相当する。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (5)
- ユーザが所持する携帯機(20)と、
車両に搭載され、前記携帯機(20)と通信可能に接続された車載装置(10)とを備え、
前記車載装置(10)は、
送信データを第1所定拡散率と第2所定拡散率を含む複数の所定拡散率でスペクトラム拡散変調し、スペクトラム拡散変調した低周波数帯の第1リクエスト信号と第2リクエスト信号を含む複数のリクエスト信号を前記携帯機(20)に送信する送信部(3)と、
前記第1所定拡散率を設定し、前記送信データを前記第1所定拡散率を用いてスペクトラム拡散変調させて第1到達範囲を有する前記第1リクエスト信号を前記携帯機(20)に送信させるように前記送信部(3)を制御し、前記第1所定拡散率に基づいて前記第2所定拡散率を設定し、前記送信データを前記第2所定拡散率を用いてスペクトラム拡散変調させて第2到達範囲を有する前記第2リクエスト信号を送信させるように前記送信部(3)を制御する送信制御部と、
前記第1リクエスト信号と前記第2リクエスト信号のうちの1つである対象リクエスト信号に応答して前記携帯機(20)より送信されるレスポンス信号の受信判定を行う受信判定部と、
前記レスポンス信号の受信判定の判定結果に基づいて、前記携帯機(20)が位置する領域を前記第1到達範囲と前記第2到達範囲のうちの1つに特定する位置特定部とを備える無線通信システム。 - 前記車載装置(10)は、さらに
前記複数のリクエスト信号を前記携帯機へ送信する送信アンテナ(2)と、
前記送信アンテナ(2)により送信される前記複数のリクエスト信号のそれぞれの送信レベルを調整する調整部(35)を備え、
前記送信制御部は、前記第1所定拡散率が前記第2所定拡散率より大きい時、前記第1リクエスト信号の送信レベルが前記第2リクエスト信号の送信レベルより大きくなるように前記調整部(35)を制御する請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記携帯機(20)は、さらに
前記車載装置(10)からの前記対象リクエスト信号を受信すると、当該リクエスト信号の中心周波数帯における第1受信レベルと、前記中心周波数帯から一定周波数離れた周波数帯における第2受信レベルを特定する受信レベル特定部と、
前記第1受信レベルと第2受信レベルとのレベル差から前記対象リクエスト信号の拡散率を特定する拡散率特定部と、
前記拡散率特定部により特定された前記対象リクエスト信号の拡散率と同じ拡散率で前記対象リクエスト信号の逆拡散復調処理を行い、前記対象リクエスト信号を復号する復号処理部とを備える請求項1または2に記載の無線通信システム。 - 前記送信制御部は、前記第1所定拡散率に基づいて、前記第2所定拡散率を前記第1所定拡散率より小さく設定し、前記スペクトラム拡散変調させた前記第1リクエスト信号と前記第2リクエスト信号を前記携帯機(20)に順次送信するように前記送信部(3)を制御し、
前記送信制御部は、前記受信判定部により前記対象リクエスト信号に対応する前記レスポンス信号が受信異常と判定されると、前記対象リクエスト信号の送信を中断するように前記送信部(3)を制御する請求項1ないし3のいずれか1つに記載の無線通信システム。 - 前記送信制御部は、第1所定拡散率に基づいて、前記第2所定拡散率を前記第1所定拡散率より大きく設定し、前記スペクトラム拡散変調させた前記第1リクエスト信号と前記第2リクエスト信号を前記携帯機(20)に順次送信するように前記送信部(3)を制御し、
前記送信制御部は、前記受信判定部により前記対象リクエスト信号に対応する前記レスポンス信号が受信異常と判定されると、前記対象リクエスト信号の送信を中断するように前記送信部(3)を制御する請求項1ないし3のいずれか1つに記載の無線通信システム。
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Ref document number: 14411110 Country of ref document: US |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13810584 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |