JP4079196B2 - Wireless alarm device and program thereof - Google Patents
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Description
本発明は、複数のアンテナを用いて受信レベルを求め、無線送受信機間で定期的或いは不定期的に無線の送受信を行うことによりお互いの存在を確認しあい、無線送受信機間の距離が所定の通信範囲を超えた場合に無線送受信機の機能を制限したり或いは警報を発生させることに用いられる通信システム、無線警報装置及びそのプログラムに関するものである。 The present invention obtains a reception level using a plurality of antennas, confirms the presence of each other by performing radio transmission / reception periodically or irregularly between radio transceivers, and the distance between the radio transceivers is predetermined. The present invention relates to a communication system, a radio alarm device, and a program thereof used for limiting the function of a radio transceiver or generating an alarm when a communication range is exceeded.
近年、セキュリティを考慮しながら携帯電話、あるいはパソコンをはじめとする電子機器の操作ロックを、ワイヤレスで制御するようにしたセキュリティシステムが実用化されてきている。 In recent years, security systems have been put into practical use in which an operation lock of an electronic device such as a mobile phone or a personal computer is wirelessly controlled in consideration of security.
かかるセキュリティシステムの一形態として、携帯電話の盗難を防止するために、携帯電話の使用者が、カード形態の識別信号送信機を所持し、前記の携帯電話と識別信号送信機との間で予め定めた識別コードを相互に通信し、双方で識別コードを確認できた時に前記携帯電話の使用を可能とするものがある(例えば特許文献1参照)。 As one form of such a security system, in order to prevent the mobile phone from being stolen, a user of the mobile phone possesses an identification signal transmitter in the form of a card, and the mobile phone and the identification signal transmitter are previously connected. There is a mobile phone that can be used when a predetermined identification code is communicated with each other and the identification code is confirmed by both parties (see, for example, Patent Document 1).
かかるワイヤレスによる双方向通信システムの特許文献1では、電子機器等の本体側に搭載された機器において、携帯側装置(以降、ワイヤレスキーと称する)から定期的に発せられる信号を検知する動作を継続して行わせる構成であった。
In
そして、サーチモード、アプリモード、サーチモードからアプリモードに移行する中間段階である認証モード、という3つのモードを有し、アプリモードにおいて電子機器の操作を可能とする構成、サーチモードにおいては電子機器の操作を制限する構成が示されている。サーチモードとアプリモードの識別は電波強度によって行われる。 Further, there are three modes: a search mode, an application mode, and an authentication mode that is an intermediate stage for shifting from the search mode to the application mode, and a configuration that enables operation of the electronic device in the application mode. In the search mode, the electronic device A configuration for restricting the operation is shown. The search mode and the application mode are identified by the radio field intensity.
例えば、電波強度が強い(ワイヤレスキーを持った使用者との距離が近い)ときはアプリモードとして電子機器が使用可能とし、電波強度が弱い(距離が遠い)ときにはサーチモードとして電子機器を使用制限する。 For example, when the signal strength is strong (the distance to the user with the wireless key is short), the electronic device can be used as the app mode, and when the signal strength is weak (the distance is long), the electronic device can be used as the search mode. To do.
また電界強度や受信レベルの測定に関しては、特許文献2に見られるように、受信ダイバーシティアンテナの切り替え制御に関する例がある。特許文献2では、複数の受信アンテナから受信した信号の受信レベルを測定し、一番受信レベルの大きなアンテナを受信に用いることが記されている。さらに複数回の測定において同一のアンテナが受信に用いられている場合にはフェージングが少ないと判断することが記されている。
As for the measurement of the electric field strength and the reception level, as seen in
また、特許文献3に見られるように、送信ダイバーシティアンテナの切り替え制御に関する例がある。特許文献3では、防犯、防災等の検出情報と送信アンテナ情報を1ワードのコード信号として繰り返し無線送出するシステムにおいて、1ワードの送信データ毎に2つのアンテナを切り替えて送信を行うことで、受信側では受信データより送信アンテナ情報を読み出し、その受信レベルを測定して受信レベルの高いほうの送信アンテナからの信号を使用するように制御している。
しかしながら、特許文献1には電波強度の具体的な測定方法についてはなんら記述されていない。また特許文献2には受信レベルの測定結果によりフェージングが大きいかどうかの判断についての記述はあるが、受信レベルの算出方法や通信相手との距離と受信レベルとの関係についての記述は見られない。
However,
また、特許文献3のように、短いデータ通信であるにもかかわらず同じデータを複数回送信して各データの受信レベルを比較して送信アンテナを選択する手段を用いると、短いデータを送信しているにもかかわらず通信時間がかかり、消費電力も大きくなってしまう。さらに、データが非常に短ければ、無線受信による復調を行うことができないので、受信データにアンテナ情報を含ませてもその情報を読み出すことが非常に困難である。
In addition, as in
一般的に、入力信号のビット同期を取ったり無線送受信部のアナログ回路立ち上がり時間のために必要なビット同期信号と、それに続いてこれよりデータ信号であることを表すフレーム同期信号を合わせて、最低でも数バイト程度を情報として送信したいデータに先立って送信しなければデータ復調は行えない。 In general, the bit synchronization signal required for the bit synchronization of the input signal and the analog circuit rise time of the wireless transmission / reception unit is combined with the frame synchronization signal that represents the data signal, and the minimum However, data demodulation cannot be performed unless data is transmitted prior to data to be transmitted as a few bytes.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、フェージングやマルチパスがあっても正確に通信相手との距離に対応した受信レベル値を決定できる低消費電力の通信システム、無線警報装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and can achieve a low power consumption communication system, a wireless alarm device, and a radio power warning device capable of accurately determining a reception level value corresponding to a distance to a communication partner even when fading or multipath occurs. The purpose is to provide a program.
第1の発明は、第1の送受信機と第2の送受信機とによってなり、前記第1の送受信機は複数のアンテナを有して1つのパケットデータを送信している途中に前記複数のアンテナを切り替え、前記第2の送受信機は前記第1の送受信機でパケットデータを送信する間に切り替えたそれぞれの前記複数のアンテナでの送信時間中の受信レベルをそれぞれ少なくとも1回以上測定し、前記複数の受信レベルから最大値、或いは平均値、或いは中央値のうち少なくとも1つの値を用いて受信レベル値を求め、前記第2の送受信機は、前記受信レベル値を基に前記第1の送受信機と前記第2の送受信機間の距離を推定する距離推定手段とを有し、前記距離推定手段で推定した距離が所定の距離以上の場合には、前記第1の送受信機あるいは前記第2の送受信機に接続される本体装置の機能を制限したり或いは警報を発生させる構成としてものである。 1st invention consists of a 1st transmitter / receiver and a 2nd transmitter / receiver, and the said 1st transmitter / receiver has a plurality of antennas, and is transmitting the said some antenna in the middle of transmitting one packet data The second transmitter / receiver measures at least once each the reception level during the transmission time at each of the plurality of antennas switched during transmission of packet data by the first transmitter / receiver, and A reception level value is obtained from at least one of a maximum value, an average value, or a median value from a plurality of reception levels, and the second transceiver transmits the first transmission / reception based on the reception level value. A distance estimating means for estimating a distance between the first transceiver and the second transceiver, and when the distance estimated by the distance estimating means is greater than or equal to a predetermined distance, the first transceiver or the second transceiver of Those functions of the main unit which is connected to a receiver as configured for generating or or alarm limits.
これによって、複数のアンテナでの送信時間中の受信レベルをそれぞれ測定できるので、ダイバーシティ効果が得られフェージングやマルチパスにより受信レベルが変動する影響を除去し、精度よく第1の送受信機と第2の送受信機の距離に応じた受信レベルを算出して、決められた距離を閾値として第1の送受信機あるいは第2の送受信機に接続される本体装置の機能を制限したり或いは警報を発生させることができる。 As a result, it is possible to measure each of the reception levels during the transmission time with a plurality of antennas, so that the diversity effect is obtained, and the influence of fluctuations in the reception level due to fading and multipath is eliminated, and the first transceiver and the second transmitter are accurately obtained. The reception level according to the distance of the transmitter / receiver is calculated, and the function of the main unit connected to the first transmitter / receiver or the second transmitter / receiver is limited or an alarm is generated using the determined distance as a threshold value. be able to.
第2の発明は、第1の発明に記載した無線警報装置の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムとする。そして、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、等のハードリソースを協働させて本発明の少なくとも一部を簡単なハードウェアで実現できる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。 The second invention is a program for causing a computer to realize at least a part of the wireless alarm device described in the first invention . Since it is a program, at least a part of the present invention can be realized with simple hardware by cooperating hardware resources such as an electric / information device and a computer. In addition, the program can be distributed / updated and installed easily by recording on a recording medium or distributing the program using a communication line.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施の形態における通信システムを用いた無線警報装置のブロック図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a wireless alarm device using a communication system according to a first embodiment of the present invention.
図1において、通信システム101は、第1の送受信機アンテナ1aおよび1b、第1の送受信機2、第1の送受信機アンテナ1aまたは1bを切り替えるための電子スイッチ3、第2の送受信機アンテナ4、第2の送受信機5、受信レベル決定手段6、距離推定手段7で構成されている。
In FIG. 1, a communication system 101 includes first transceiver antennas 1a and 1b, a
そして、第2の送受信機5で受信した信号の受信レベルを受信レベル決定手段6によって決定し、受信レベル決定手段5によって決定した受信レベルによって第1の送受信機2と第2の送受信機5との間の距離を距離推定手段7によって推定し、距離推定手段7の出力で機能制限手段8を起動するように構成されている。
Then, the reception level of the signal received by the second transceiver 5 is determined by the reception level determination means 6, and the
第1の送受信機アンテナ1aと1bは、指向特性の異なるアンテナで構成する。その一例として、アンテナ単体としては同一の指向特性のアンテナであるが、アンテナ1aと1bでアンテナの配置を直交させることによりアンテナ1aと1bで指向特性を直交させることができる。もちろん、アンテナ単体としても指向特性の異なる二つのアンテナを用意しても良い。 The first transceiver antennas 1a and 1b are composed of antennas having different directivity characteristics. As an example, the antennas have the same directivity characteristics, but the antennas 1a and 1b can be orthogonalized to make the directivity characteristics orthogonal. Of course, two antennas having different directivity characteristics may be prepared as a single antenna.
また第1の送受信機アンテナ1aと1bは、偏波特性の異なるアンテナで構成してもよい。その一例として、アンテナ単体としては同一の指向特性及び偏波特性のアンテナであるが、アンテナ1aと1bでアンテナの配置を変えて偏波面が直交するように構成することができる。もちろん、アンテナ単体としても形状が異なり偏波特性の異なる二つのアンテナを用意しても良い。 Further, the first transceiver antennas 1a and 1b may be configured with antennas having different polarization characteristics. As an example, the antenna itself is an antenna having the same directivity and polarization characteristics, but the antennas 1a and 1b can be configured to change the antenna arrangement so that the planes of polarization are orthogonal. Of course, two antennas having different shapes and different polarization characteristics may be prepared as a single antenna.
第1の送受信機2は、第2の送受信機5の認証を行うための鍵となるもので、第1の送
受信機2の搭載された機器を使用する人が常に携帯するように、小形で軽量のカード、キーホルダー、ネックレス、腕時計、腕輪、指輪等の形状とするため、電池等の小形電源で駆動するものである。
The first transmitter /
図1の通信システム101を用いた無線警報装置の動作について送受信の信号を示す図2および図3、4のフローチャートを参照しながら説明する。 The operation of the wireless alarm device using the communication system 101 of FIG. 1 will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
第1の送受信機2及び第2の送受信機5はそれぞれ無線送信手段と無線受信手段を有している(図示しない)。
Each of the first transmitter /
第1の送受信機2は、電池等の小形電源で駆動するため、通信時間をできるだけ短縮して機器の消費電力を抑えることが必要なので、送信信号21は間欠で短時間のみとすることが望ましい。
Since the first transmitter /
例えば図2のような2バイト(2値9600bpsで送信する場合は、1.67ミリ秒程度)の送信信号21を送信する場合は、10秒毎に(S301)定期的に第1の送受信機2は送信するアンテナを電子スイッチ3によって第1の送受信機アンテナ1aにして(S302)、送信を開始し(S303)、8ビット送信後に(S304のYes)、第1の送受信機アンテナ1bに切り替えて(S305)8ビット送信すれば(S306)、1つのパケットデータの送信終了にアンテナを切り替えて同じパケットデータを再度送信する必要はない。2値9600bpsで送信する場合は、送信信号を約833マイクロ秒送信した時点で第1の送受信機アンテナ1bに切り替えればよい。
For example, when transmitting a
上記の例では、第1の送受信機2からの送信信号21を10秒毎に定期的に送信することとしたが、この送信信号21の送信の間隔は、それぞれの機器の移動速度や用途に応じて距離の確認が必要である間隔以内で設定すればよい。
In the above example, the
第2の送受信機5が第一の送受信機2からの送信の開始を検出するためには、キャリアセンスを行う方法があるが、キャリアセンスを行うためには受信を事前に開始しておかなければならないため、実際に信号を送受信していない間の受信動作のための消費電力が無駄である。
In order for the second transmitter / receiver 5 to detect the start of transmission from the first transmitter /
このため、第2の送受信機5は第一の送受信機2の送信タイミングに同期して受信動作を行うようにするために事前に同期合わせ処理を行う。
For this reason, the second transmitter / receiver 5 performs synchronization processing in advance in order to perform a reception operation in synchronization with the transmission timing of the first transmitter /
まず、第1の送受信機2または第2の送受信機5から間欠的に繰り返し無線によりサーチ信号を送信し、相手の送受信機は、定期的に受信動作を行い、サーチ信号を受信すると受信した時間を基点として通信タイミングを生成することで通信の同期を取る。
First, the search signal is intermittently and repeatedly transmitted from the first transmitter /
第2の送受信機5は第一の送受信機2からの送信の開始に合わせて10秒毎に(S401のYes)受信動作を開始し(S402)、例えば2値9600bpsで通信する場合は、200マイクロ秒毎に(S405)8回受信レベル値を測定する(S404)。受信レベル値の測定方法としては、第2の送受信機5で受信した受信信号レベルをA/D変換し、受信信号レベルに応じたアナログ値をデータに変換して受信レベル値とする。 The second transmitter / receiver 5 starts a reception operation every 10 seconds (Yes in S401) in accordance with the start of transmission from the first transmitter / receiver 2 (S402). For example, when communicating at a binary value of 9600 bps, Every microsecond (S405), the reception level value is measured 8 times (S404). As a method for measuring the reception level value, the reception signal level received by the second transceiver 5 is A / D converted, and an analog value corresponding to the reception signal level is converted into data to obtain a reception level value.
本実施の形態のように、通信時間を短縮して機器の消費電力を抑えるために非常に短いパケットデータを送信して受信レベルを決定しようとした場合、受信レベルの測定は、送信されているはずの時間を少なくともアンテナの切り替え回数分に等間隔に分割した時間間隔で行えば、少なくとも各アンテナからの送信信号の受信レベルを測定できるはずである。 When the reception level is determined by transmitting very short packet data in order to shorten the communication time and suppress the power consumption of the device as in this embodiment, the reception level measurement is transmitted. If the expected time is performed at time intervals divided at equal intervals by at least the number of antenna switching times, at least the reception level of the transmission signal from each antenna should be able to be measured.
しかしながら、第2の送受信機5が受信を開始するタイミングが第1の送受信機2が送信信号21の送信を開始するタイミングとちょうど一致していなければ(例えば少し早く受信を開始してしまうと)、受信レベルを測定しても送信信号の信号レベルでなく、ノイズの受信レベルを測定してしまう可能性がある。
However, if the timing at which the second transceiver 5 starts reception does not exactly coincide with the timing at which the
このため、受信レベルの測定は送信されているはずの時間(上記の例では1.67ミリ秒)の間に短い間隔で複数回行って最大値を受信レベル値と決定することにすれば、送信と受信のタイミングが完全に同期して起動しなくても、各アンテナから送信された信号の受信レベルを測定して、受信レベル値として決定することができる。同時に、複数回測定することは時間ダイバーシチの効果も得られるため、より正確に受信レベル値を得ることができる。 For this reason, if the measurement of the reception level is performed a plurality of times at short intervals during the time when it should be transmitted (1.67 milliseconds in the above example), the maximum value is determined as the reception level value. Even if the transmission and reception timings do not start in complete synchronization, the reception level of the signal transmitted from each antenna can be measured and determined as the reception level value. At the same time, since the effect of time diversity can be obtained by measuring a plurality of times, the reception level value can be obtained more accurately.
受信レベルの測定間隔は、同期タイミングの許容誤差によって決定すればよく、例えば、上記のように1.67ミリ秒の間に2つのアンテナで8回の受信レベル測定を行うとすると、約600マイクロ秒程度の送受信タイミングの誤差であれば、2つのアンテナのいずれもの送信信号の受信レベルの測定を少なくとも1回以上行うことが可能である。 The reception level measurement interval may be determined by the synchronization timing tolerance. For example, if the reception level measurement is performed eight times with two antennas during 1.67 milliseconds as described above, the measurement interval is about 600 μm. If the transmission / reception timing error is on the order of seconds, it is possible to measure the reception level of the transmission signal of either of the two antennas at least once.
フェージングやマルチパスがあると受信レベルが時間により変動する。例えば、「ディジタル無線通信の変復調(斉藤洋一氏著)」の194ページに示された受信ダイバーシティによる受信レベルの確率分布図を図10に示す。 If there is fading or multipath, the reception level varies with time. For example, FIG. 10 shows a probability distribution diagram of reception levels due to reception diversity shown on page 194 of “Modulation and Demodulation of Digital Wireless Communication (by Yoichi Saito)”.
図10のMで示す値はアンテナ数で、横軸は中央値(多数個の測定値を大きい順に並べた場合の中央に位置する数値)との差を示しており、レイリー分布として考えた受信レベルの中央値より大きく受信レベルが観測される場合(確率分布でほぼ確率99%となる割合)は、せいぜい6dB程度であるが、受信レベルが低く観測される場合(確率分布でほぼ確率1%となる割合)は、20dBと大きく減衰する場合が多い。 The value indicated by M in FIG. 10 is the number of antennas, and the horizontal axis indicates the difference from the median value (a numerical value located at the center when a large number of measured values are arranged in descending order). When the reception level is observed to be larger than the median level (the rate at which the probability is approximately 99% in the probability distribution), it is at most about 6 dB. However, when the reception level is observed to be low (approximately 1% probability in the probability distribution). In many cases, the ratio is greatly attenuated to 20 dB.
このため、受信レベル決定手段6では、第2の送受信機5で測定した複数の受信レベル値の中から最も大きい値をとる(S406)ことにすることにより、上記フェージングの特徴である位置や時間による急激な受信レベルの減衰の現象を抑えて、より正確な距離に応じた受信レベル値を決定することができる。 For this reason, the reception level determination means 6 takes the largest value from among the plurality of reception level values measured by the second transceiver 5 (S406), so that the position and time that are the characteristics of the fading described above are obtained. The reception level value corresponding to a more accurate distance can be determined by suppressing the phenomenon of abrupt reception level attenuation due to the above.
また、他の受信レベル値の決定方法の例を次に示す。 An example of another reception level value determination method will be described below.
図2における受信信号22で測定した8つの受信レベル値を用いる場合には、8つの受信レベルの平均値を正しい受信レベル値としたり、大きいほうから並べて中央値に相当する4つ目或いは5つ目の受信レベル値を正しい受信レベル値と決定することもできる。
When the eight reception level values measured with the
そして、距離推定手段7は、この受信レベル値として決定した値より、あらかじめ定めた閾値、或いはあらかじめテーブル等に格納されている受信レベル値と距離の関係の表、或いは「受信レベル=A×距離B 」という関係式から距離を推定することができる。ここで、AとBはある定数である。 Then, the distance estimation means 7 uses a value determined as the reception level value, a predetermined threshold value, a table of the relationship between the reception level value and distance stored in a table or the like, or “reception level = A × distance”. The distance can be estimated from the relational expression " B ". Here, A and B are certain constants.
例えば、距離推定手段7により第1の送受信機2と第2の送受信機5の間が距離にして2m以下に相当すると判定すれば、機能制限手段8に対しての機能制限要求を行わない。
For example, if it is determined by the distance estimation means 7 that the distance between the
また、距離推定手段7により第1の送受信機2と第2の送受信機5の間が距離にして2mより離れていると判定すれば、機能制限手段8に対しての機能制限要求を行う。
If the distance estimating means 7 determines that the distance between the first transmitter /
機能制限とは、例えば携帯電話に本システムを搭載した場合には、キー操作を禁止したり、電子マネー機能を禁止したり、電話の発信を禁止したりすることにより、携帯電話の機能の一部或いは全てを使えなくすることである。 For example, when the system is installed in a mobile phone, the function restriction is one of the functions of the mobile phone by prohibiting key operations, prohibiting electronic money functions, and prohibiting outgoing calls. It is to make part or all unusable.
第2の送受信機5は、電源の起動時には連続受信を行い、第1の送受信機2からの受信信号22によって距離が2m以下に相当すると判断すると、受信信号22を受けたタイミングをもとに第1の送受信機2が送信を行う10秒毎に受信処理を起動し、受信が終了すると受信処理を停止することで電力の消費を抑える。
The second transmitter / receiver 5 performs continuous reception when the power is turned on, and when the received
また、受信レベル決定手段6によって決定した受信レベル値が第1の送受信機2からの受信信号22としての有効値(ノイズのレベルを超えているとみなせる電界強度レベルで、例えば−110dBm)を超えなければ、受信間隔がずれている可能性があるため第1の送受信機2からの受信信号22によって距離が2m以下に相当すると判断するまで連続受信を行い、その後再び10秒毎の受信処理に戻る。
Further, the reception level value determined by the reception level determination means 6 exceeds the effective value (the electric field intensity level that can be regarded as exceeding the noise level, for example, −110 dBm) as the
また、本実施の形態のように、通信時間を短縮して機器の消費電力を抑えるために非常に短いパケットデータを送信する場合、受信信号の復調は技術的に困難ではあるが、第1の送受信機2からの送信信号21にビット同期信号と第1の送受信機2を示すIDのように通信相手が特定できる情報とデータに入れて受信側で確認することができれば、第2の送受信機5によって受信したデータを復調してIDを確認することで、第1の送受信機2の特定ができるので、他のシステムの送信信号での受信レベルと誤ることがなくなる。
Also, as in this embodiment, when transmitting very short packet data in order to shorten the communication time and reduce the power consumption of the device, demodulation of the received signal is technically difficult, but the first If the
また、上記のようにIDを確認する場合には、ビット同期を検出後にIDを確認するまでに確実に第1の送受信機アンテナ1を切り替えておき、途切れることなくIDを受信できるようにする。例えば、アンテナの切り替え時には送受信機アンテナ1aと送受信機アンテナ1bが両方とも受信できる状態になるように電子スイッチ3を制御する等で受信が途切れないようにしてもよい。
In the case of confirming the ID as described above, the first transmitter /
以上のように、本実施の形態によると、第1の送受信機2から第1の送受信機アンテナ1aと1bの2つのアンテナを順番に用いて信号を送信して、第2の送受信機5で2つの第1の送受信機アンテナ1のそれぞれから送信された信号の受信レベルを複数回測定して、それより受信レベル決定手段6によって受信レベル値を決定する。
As described above, according to the present embodiment, the
これによって、アンテナの位置や時間でフェージングによって一方のアンテナからの信号受信レベルが減衰しても他方のアンテナからの信号受信レベルを選択できるように測定値の平均値、或いは中央値、或いは最大値等を計算して受信レベルを決定することで安定した受信レベル値が得られ、受信レベル値に相当する第1の送受信機2と第2の送受信機5との距離をより正確に推定して、携帯電話等の機能制御を行う距離の管理を正確にできる。
Thus, even if the signal reception level from one antenna is attenuated due to fading due to the position and time of the antenna, the average value, median value, or maximum value of the measurement value can be selected so that the signal reception level from the other antenna can be selected. By calculating the reception level and the like, a stable reception level value is obtained, and the distance between the
なお、本発明においては、無線送信中に送信アンテナを切り替えているので、無線信号が一瞬途切れるなどして歪むことによる受信波形への影響が懸念されるが、無線信号を周波数偏移変調(FSK;frequency shift keying)のような周波数変調を用いた信号とすれば、本来の送信振幅は一定であるため、送信アンテナ切り替え時の振幅変動は受信データの復調においては影響を受けにくいので、復調データの誤り率を非常に低くすることができる。 In the present invention, since the transmission antenna is switched during wireless transmission, there is a concern about the influence on the received waveform due to the momentary distortion of the wireless signal, but the frequency shift keying (FSK) ; If a signal using frequency modulation such as frequency shift keying) is used, the original transmission amplitude is constant, and therefore amplitude fluctuation at the time of switching the transmission antenna is not easily affected by demodulation of received data. The error rate can be made very low.
また、送信アンテナの切り替え速度に関しては、受信回路や復調の方法および処理時間によって異なるが、例えば、ビット長の1/3以下の時間内に切り替えを行えれば、ほとんどの場合に正しくデータサンプリングすることができるので十分に正しく復調すること
ができる。
The switching speed of the transmission antenna varies depending on the receiving circuit, the demodulation method, and the processing time. For example, if switching can be performed within 1/3 or less of the bit length, data sampling is performed in most cases. Can be demodulated correctly enough.
例えば、図5(A)に示すようなFSK信号の復調回路では、図5(B)の入力信号を周波数検波することによってFSKの周波数偏移に応じた電圧が検波信号として得られ、これを受信信号速度に応じたタイミング回路によってサンプリングすることで復調出力を得ることができる。 For example, in an FSK signal demodulating circuit as shown in FIG. 5A, a voltage corresponding to the frequency shift of the FSK is obtained as a detection signal by frequency detecting the input signal in FIG. A demodulated output can be obtained by sampling with a timing circuit corresponding to the received signal speed.
送信データのビット切替時に、1/3程度かかったとすると、図6の入力信号のようにビット間の波形が歪むが、サンプリング信号のタイミングを適切に取ることによって、正確な復調出力を得ることができる。 If it takes about 1/3 when the bit of the transmission data is switched, the waveform between bits is distorted as in the input signal of FIG. 6, but an accurate demodulated output can be obtained by appropriately taking the timing of the sampling signal. it can.
(実施の形態2)
図7は本発明の第2の実施の形態における通信システムを用いた無線警報装置のブロック図を示すものである。
(Embodiment 2)
FIG. 7 shows a block diagram of a wireless alarm device using a communication system in the second embodiment of the present invention.
図7において、図1と構成の異なる点は、第1の送受信機2側に受信レベル決定手段6、距離推定手段7を設け、さらに距離推定手段7の出力を警報手段9に通知していることである。
7 is different from FIG. 1 in that the reception level determination means 6 and the distance estimation means 7 are provided on the first transmitter /
また、第2の送受信機5では第1の送受信機2から受信したパケットデータに入った「機能制限指示」により直接機能制限手段8を制御する。
Further, the second transceiver 5 directly controls the function restriction means 8 according to the “function restriction instruction” entered in the packet data received from the
図7の通信システム102の動作について送受信の信号を示す図8を参照しながら説明する。 The operation of the communication system 102 in FIG. 7 will be described with reference to FIG.
第1の送受信機2の起動時には、まず電子スイッチ3を第1の送受信機アンテナ1aにして要求信号41を送信する(図8(A)要求信号41参照)。
When the first transmitter /
第2の送受信機5はその信号を受信する(図8(B)受信信号42参照)。その後、第1の送受信機2からの要求信号42であることをヘッダまたはデータエリアに含まれるIDによって通信相手を確認して、応答信号44を送信する(図8(D)応答信号44参照)。この応答信号44には、第2の送受信機5のIDがヘッダまたはデータエリアに含まれている。
The second transceiver 5 receives the signal (see the received signal 42 in FIG. 8B). Thereafter, the communication partner is confirmed by the ID included in the header or the data area to be the request signal 42 from the first transmitter /
第1の送受信機2では、まず電子スイッチ3を第1の送受信機アンテナ1aにして応答信号44の受信を開始し(図8(C)受信信号43)、8ビット受信したところで、電子スイッチ3を第1の送受信機アンテナ1bに切り替えて受信を続ける。受信を開始してから200マイクロ秒毎に4回受信レベルを測定して、さらに4ビット受信した(つまり16ビット受信し、受信レベルを8回測定した)ところで、受信レベル決定手段6は、前半に測定した4回の受信レベルと後半に受信した4回の受信レベルのそれぞれからアンテナ1aでの受信レベル値とアンテナ1bでの受信レベル値を決定し、この2つの受信レベルを比較して大きなほうの受信レベル値が得られたアンテナを第1の送受信機2に通知する。
In the first transmitter /
第1の送受信機2では受信レベル決定手段6から通知されたアンテナ(例えば、アンテナ1aでの受信レベル値が「−90dBm」で、アンテナ1bでの受信レベル値が「−80dBm」と決定すれば、電子スイッチ3によって切り替えてアンテナ1bで受信信号43の残りの信号を受信する。
In the
第1の送受信機2は、受信信号43を受信終了すると、先ほどのアンテナ1aでの受信
レベル値とアンテナ1bとで受信レベル値の大きなほうを受信信号43の受信レベル値と決定して距離推定手段に通知する。
When the reception of the
距離推定手段7では、第1の実施の形態と同様に、決定した受信レベル値より第1の送受信機2と第2の送受信機5との間の距離を推定する。
The distance estimation means 7 estimates the distance between the
また、要求信号41および応答信号44には第1の送受信機2および第2の送受信機5のそれぞれのIDが含まれていることで、受信によってIDを検出することによりお互いが正しい通信相手であることを認証する。
The
そして例えば20秒ごとに第1の送受信機2から要求信号41が順次送信され、第2の送受信機5から応答信号44が返信される。この繰り返しによりお互いの認証が維持される。この要求信号41の送信の間隔は、用途に応じて認証が維持される必要のある間隔以内で設定すればよい。
For example, the
第1の送受信機2からは、前回の応答信号の受信レベル値が大きかった方のアンテナに電子スイッチ3によって切り替えて次の要求信号41を送信する。
The first transmitter /
このように要求信号41に対して応答信号44を返信しお互いが認証しあっている状態において、距離推定手段7により第1の送受信機2と第2の送受信機5の間が距離にしてたとえば2m以下に相当すると判定すれば、警報手段9からの警報は行わない。
Thus, in the state where the
さらに、第1の送受信機2からの要求信号41のデータに「機能制限なし」の通知を含めることにより、第2の送受信機5では、組み込まれた携帯電話などの電子機器の機能制限手段8への機能制限要求は行わない。
Further, by including a notification of “no function restriction” in the data of the
また、距離推定手段7により第1の送受信機2と第2の送受信機5の間が距離にして2mよりも離れていると判定すれば、距離推定手段7は、報知手段9に対して報知信号を送る。報知手段7は報知信号を受信するとブザーなどを鳴動させ第1の送受信機2と第2の送受信機5が所定の距離以上離れたこと、すなわちおき忘れを報知する。
If the
そして第1の送受信機2は要求信号41のデータに「機能制限指示」の通知を含めることにより、受信機7では、機能制限手段8に対して機能制限指示を通知し、携帯電話などの機器の機能を制限する。
The first transmitter /
以上のように、本実施の形態によると、第1の送受信機2で第1の送受信機アンテナ1aと1bの2つのアンテナを順番に用いて第2の送受信機5からの応答信号を受信して、第1の送受信機の2つのアンテナのそれぞれで受信された信号の受信レベルを複数回測定して、それより受信レベル決定手段6によって受信レベル値を決定する。
As described above, according to the present embodiment, the
これによって、アンテナの位置や時間でフェージングによって一方のアンテナからの信号受信レベルが減衰しても他方のアンテナからの信号受信レベルを選択できるように測定値の平均値、或いは中央値、或いは最大値等を計算して受信レベルを決定することで安定した受信レベル値が得られ、受信レベル値に相当する第1の送受信機2と第2の送受信機5との距離をより正確に推定して、携帯電話等の機能制御を行う距離の管理を正確にできる。
Thus, even if the signal reception level from one antenna is attenuated due to fading due to the position and time of the antenna, the average value, median value, or maximum value of the measurement value can be selected so that the signal reception level from the other antenna can be selected. By calculating the reception level and the like, a stable reception level value is obtained, and the distance between the
また、本実施の形態のように複数の受信アンテナを受信途中で切り替える方法は、複数の受信アンテナで同じ信号を同時に受信して良好なほうをとる方法に比べて、受信アンテナの受信回路が1つで済むというメリットがあるため、回路規模やコスト的に有利である
。
In addition, the method of switching a plurality of receiving antennas during reception as in the present embodiment has one receiving circuit of the receiving antenna as compared with the method of receiving the same signal simultaneously with a plurality of receiving antennas and taking the better one. This is advantageous in terms of circuit scale and cost.
なお、本実施の形態では、要求信号41を送信時の送信アンテナを固定したが、図9(A)に示すように、第1の送受信機2からはまず電子スイッチ3を第1の送受信機アンテナ1aにして要求信号41を送信し、8ビット送信したところで電子スイッチ3を第1の送受信機アンテナ1bに切り替えて送信を続けてもよい。
In the present embodiment, the transmission antenna at the time of transmitting the
そして、第1の実施の形態と同様に、図9(B)に示すように、第2の送受信機5で200マイクロ秒毎に8回受信レベル値を測定するといったように送信アンテナ1aと1bのそれぞれの送信タイミングを含めて受信レベル値の測定を行い、第2の送受信機5で受信した受信信号の受信レベル値から距離推定を行う受信レベル決定手段および距離推定手段を設けることとすれば、より早く機能制限手段8に対して機能制限の制御ができる。 Similarly to the first embodiment, as shown in FIG. 9B, the transmission antennas 1a and 1b are measured such that the second transceiver 5 measures the reception level value eight times every 200 microseconds. If the reception level value is measured including the respective transmission timings, the reception level determining means and the distance estimation means for estimating the distance from the reception level value of the received signal received by the second transceiver 5 are provided. Thus, it is possible to control the function restriction on the function restriction means 8 earlier.
さらに、第2の送受信機5での受信レベル値を応答信号に含めて第1の送受信機2へ送ることとすれば、第1の送受信機2での受信レベル値としての決定に選択の1つとして含めることができる。
Furthermore, if the reception level value in the second transmitter / receiver 5 is included in the response signal and sent to the first transmitter /
例えば、アンテナ1aでの受信レベル値が「−90dBm」で、アンテナ1bでの受信レベル値が「−85dBm」で、応答信号に含まれる受信レベルが「−80dBm」であれば、受信レベル値としては最大値をとって「−80dBm」と決定することができ、第1の送受信機2と第2の送受信機5との距離をより正確に推定できる。
For example, if the reception level value at the antenna 1a is “−90 dBm”, the reception level value at the antenna 1b is “−85 dBm”, and the reception level included in the response signal is “−80 dBm”, the reception level value is Can be determined to be “−80 dBm” by taking the maximum value, and the distance between the
また、第2の送受信機5からの応答信号のそれぞれのアンテナでの受信レベル値を決定すると、次回の送信時に小さい受信レベル値となったアンテナから順番に切り替えて要求信号を送信する構成とすれば、受信側では複数のアンテナのそれぞれでの受信レベルが測定できる上にそのままアンテナを切り替えずに受信レベルの高い可能性のあるアンテナで要求信号のデータ部分を送信することになるので、受信し損なうことがより少なくなる。 In addition, when the reception level value at each antenna of the response signal from the second transmitter / receiver 5 is determined, the request signal is transmitted by switching in order from the antenna having the smaller reception level value at the next transmission. For example, the reception side can measure the reception level at each of the plurality of antennas and transmits the data portion of the request signal with an antenna having a high reception level without switching the antenna as it is. Less damage.
また、上記の各実施の形態では、第1の送受信機アンテナを2つで構成しているが、3つ以上で構成して送信または受信中に全てのアンテナに切り替える、または構成したアンテナの中から1回以上切り替えることとして、最も大きな受信レベルを求めるなどすることで、よりフェージングの影響を抑えることができる。 In each of the above embodiments, the first transmitter / receiver antenna is composed of two. However, the antenna is composed of three or more and is switched to all the antennas during transmission or reception, or among the configured antennas. By switching one or more times, the maximum reception level can be obtained, so that the influence of fading can be further suppressed.
なお、本実施の形態で例示した送信信号のフォーマット、ビット数、通信間隔は一例であってこれに限るものではない。 Note that the format of the transmission signal, the number of bits, and the communication interval exemplified in this embodiment are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
また、本実施の形態で説明した手段は、CPU(またはマイコン)、RAM、ROM、記憶・記録装置、I/Oなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。 In addition, the means described in the present embodiment cooperates hardware resources such as a CPU (or microcomputer), RAM, ROM, storage / recording device, electrical / information device including I / O, a computer, a server, and the like. You may implement with the form of a program. In the form of a program, new functions can be easily distributed / updated and installed by recording them on a recording medium such as magnetic media or optical media or distributing them via a communication line such as the Internet.
以上のように本発明にかかる通信システム、無線警報装置及びプログラムは、携帯電話、カメラ、ビデオカメラ、ノートパソコン、PDA、携帯オーディオ機器等の携帯電子機器の動作制限や、所有者がそばにいなければ機能制限を行いたい自動車、オートバイ等の車両に用いて、置き忘れや盗難時には迅速に警報動作や機能制限動作をかけることができる機器を提供できる。 As described above, the communication system, the wireless alarm device, and the program according to the present invention are limited in operation of portable electronic devices such as a mobile phone, a camera, a video camera, a notebook computer, a PDA, and a portable audio device, and the owner is nearby. Otherwise, it can be used in vehicles such as automobiles, motorcycles, and the like for which function restriction is to be performed, and a device that can quickly perform an alarm action or a function restriction action when left misplaced or stolen can be provided.
1 第1の送受信機アンテナ(1a、1b)
2 第1の送受信機
3 電子スイッチ
4 第2の送受信機アンテナ
5 第2の送受信機
6 受信レベル決定手段
7 距離推定手段
8 機能制限手段
9 警報手段
101、102 通信システム
1 First transceiver antenna (1a, 1b)
2 first transmitter /
Claims (2)
前記第1の送受信機は複数のアンテナを有して1つのパケットデータを送信している途中に前記複数のアンテナを切り替え、
前記第2の送受信機は前記第1の送受信機でパケットデータを送信する間に切り替えたそれぞれの前記複数のアンテナでの送信時間中の受信レベルをそれぞれ少なくとも1回以上測定し、前記複数の受信レベルから最大値、或いは平均値、或いは中央値のうち少なくとも1つの値を用いて受信レベル値を求め、
前記第2の送受信機は、前記受信レベル値を基に前記第1の送受信機と前記第2の送受信機間の距離を推定する距離推定手段とを有し、前記距離推定手段で推定した距離が所定の距離以上の場合には、前記第1の送受信機あるいは前記第2の送受信機に接続される本体装置の機能を制限したり或いは警報を発生させる無線警報装置。 It consists of a first transceiver and a second transceiver,
The first transceiver has a plurality of antennas and switches the plurality of antennas while transmitting one packet data,
The second transmitter / receiver measures at least one reception level during transmission time at each of the plurality of antennas switched during transmission of packet data by the first transmitter / receiver at least once. From the level, obtain the reception level value using at least one of the maximum value, average value, or median value ,
The second transceiver has distance estimation means for estimating a distance between the first transceiver and the second transceiver based on the reception level value, and the distance estimated by the distance estimation means A wireless alarm device that restricts the function of the main unit connected to the first transmitter / receiver or the second transmitter / receiver or generates an alarm when the distance is equal to or greater than a predetermined distance.
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