無線送受信装置
【課題】セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる無線送受信装置を提供すること。
【解決手段】無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置と送受信を行うアンテナ１１、スイッチ１２、ベースバンド部１６と、前記他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会に、ビーコンフレームを送信する代わりに測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距する制御部１８とを備えたことを特徴とする無線送受信装置。
【解決手段】無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置と送受信を行うアンテナ１１、スイッチ１２、ベースバンド部１６と、前記他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会に、ビーコンフレームを送信する代わりに測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距する制御部１８とを備えたことを特徴とする無線送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送受信装置に関し、特に、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定する無線送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速に通信を行うことができる無線通信技術として、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）と周辺機器の接続に使用される有線ＵＳＢの通信に無線を利用した規格であるＷＵＳＢ（ワイヤレスＵＳＢ）が検討されている。ＷＵＳＢは、通信方式にＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）を用い、無線送受信装置間の距離が３ｍ以内なら有線のＵＳＢ２．０と同等の４８０Ｍｂｐｓでの通信が可能であり、また、無線送受信装置間の距離が１０ｍ離れていても１１０Ｍｂｐｓでの通信を確保することができるものである。
【０００３】
また、他の方式であるＵＷＢは、搬送波を数ＧＨｚ幅の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行う無線通信方式であり、それぞれの周波数帯に送信されるデータはノイズ程度の強さしかないため、同じ周波数帯を使う無線送受信装置と混信することがなく、消費電力も少ないという特徴がある。さらに、ＵＷＢにおいては、超極細パルスを用いることにより高い時間分解能を持ち、この性質を使ってレーダーやポジショニングを行う「測距」をすることが可能である。すなわち、ＵＷＢは、位置測定、レーダーおよび無線通信の３つの機能を合わせ持つものであり、極めて独特な無線応用技術と言うことができる。
【０００４】
一方、相手の無線送受信装置の位置を測定する技術としては、位置が既に判明している無線送受信装置に対して測位情報を求める要求信号を送信し、要求信号を受信したこれらの位置判明済み無線送受信装置が、測位情報を位置が判明していない無線送受信装置に送信し、応答のあった無線送受信装置から取得された情報と位置判明済みの無線送受信装置から受信された測位情報を使用して、位置が判明していない無線送受信装置の位置を推定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００４−５１６４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、通信を行わない他の無線送受信装置にも影響を与えてしまうというセキュリティ性の可能性があった。
【０００６】
本発明は、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる無線送受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無線送受信装置は、他の無線送受信装置と送受信を行う送受信手段と、
前記他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会に、ビーコンフレームを送信する代わりに測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距する距離測定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
この構成により、本発明の機構を持たない無線送受信装置に影響を与えることなく測距を実施することができるので、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる。
【０００９】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、既にビーコングループが形成されている状態で前記他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距することを特徴としている。
【００１０】
この構成により、本発明の機構を持たない無線送受信装置に影響を与えることなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる。
【００１１】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を定期的に測距し、測距して得た距離を記憶することを特徴としている。
【００１２】
この構成により、使用者からの指示を受けなくても距離を記憶することができる。
【００１３】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、測距して得た前記他の無線送受信装置との距離が規定値より大きくなった場合、前記他の無線送受信装置との認証を解除することを特徴としている。
【００１４】
この構成により、測定された距離が規定値より大きくなったら、現在の認証を解除しているので、よりセキュリティを高めることができる。
【００１５】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段が測距して得た前記他の無線送受信装置との距離をリアルタイムで報知する報知手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
この構成により、現在接続中の機器間の距離を実時間で使用者に通知しているので、使用者は常に機器間の距離情報を把握することができる。
【００１７】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を規定のプロトコルを用いて測距することを特徴としている。
【００１８】
この構成により、測距を規定のプロトコルを用いて実施しているので、特別な機構を追加することなく測距を実施することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる無線送受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の無線送受信装置１０１の構成を示すブロック図である。後述するように、第１の実施の形態の無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会にビーコンフレーム送信の代わりに測距を実施するようになっている。また、無線送受信装置１０１は、通信を行っている他の無線送受信装置との距離を表示または音声によりリアルタイムで報知するようになっている。また、無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置との距離の測定を規定のプロトコルを用いて実施するようになっている。
【００２２】
無線送受信装置１０１は、指向性を有するアンテナ１１と、アンテナ切り替えスイッチ１２と、受信部１３と、送信部１４と、変復調部１５と、メディアアクセスコントローラ部１７と、制御部１８と、報知装置１９とを備えている。また、受信部１３、送信部１４および変復調部１５は、ベースバンド部１６を構成する。
【００２３】
アンテナ１１は、送信と受信を兼用するものであり、アンテナ切り替えスイッチ１２により切り替えられ、受信部１３または送信部１４の何れかに接続される。
【００２４】
受信部１３は、アンテナ１１が受信した信号をＡ／Ｄ変換するものであり、送信部１４は、アンテナ１１から送信される信号をＤ／Ａ変換するものである。
【００２５】
変復調部１５は、アンテナ１１が受信した信号またはアンテナ１１から送信される信号に対し変調または復調を行うものである。また、受信部１３、送信部１４および変復調部１５はベースバンド部１６を構成している。
【００２６】
メディアアクセスコントローラ部１７は、ベースバンド部１６と制御部１８の調停を行うものであり、制御部１８は無線送受信装置１０１の制御を行うものである。
【００２７】
また、制御部１８は図示しない記憶部を有しており、後述する距離測定により得られた他の無線送受信装置との距離がこの記憶部に記憶されるようになっている。なお、制御部１８の記憶部に記憶された他の無線送受信装置との距離は、無線送受信装置１０１本体で利用する他に、無線送受信装置１０１が搭載される機器において利用されるようにしてもよい。
【００２８】
報知装置１９は、無線送受信装置１０１が通信を行っている他の無線送受信装置との距離を表示または音声により、実時間で、すなわちリアルタイムで報知するものである。
【００２９】
なお、無線送受信装置１０１における無線通信は送信と受信が排他的に行われるため、メディアアクセスコントローラ部１７によるベースバンド部１６と制御部１８の調停は必須の作業となる。
【００３０】
次に、図２、図３を参照して指向性を有するアンテナ１１の一例を説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）はそれぞれアンテナ１１の構成を示す斜視図および断面図である。また、図３（ａ）、図３（ｂ）はアンテナ１１の放射指向性を示す図である。
【００３１】
アンテナ１１は、図２に示すように、同軸線路２４で給電され、放射素子２１と接地導体板２２とで構成されるディスコーンアンテナにおいて、放射素子２１の周囲に放射素子２１を中心とした円錐状のテーパを有する浮遊導体板２３を備えている。浮遊導体板２３は、接地導体板２２と同軸線路２４との接続部において４方向（例えば、周方向に９０度の間隔で配置）に設けられた短絡線２５とスイッチ２６（ＰＩＮダイオードスイッチ）により接地導体板２２と接続されており、電気的にオン／オフすることができる。なお、図２（ｂ）において、細長い矢印は、同軸線路２４から放射される電波の流れを示す。図２（ｃ）においても、同様に電波が放射されている。浮遊導体板２３と接地導体板２２とが４箇所でスイッチ２６により接続されている。図２（ｂ）は、スイッチ２６が全てオフであるときを示し、図２（ｃ）は、スイッチ２６が全てオンであるときを示す。
【００３２】
このように構成されたアンテナ１１においては、図２（ｃ）に示すスイッチ２６を全てオンとしたときの放射方向は、図２（ｂ）に示すスイッチ２６を全てオフとしたときの放射方向に比べて、図の上方向（電界面内方向）へ指向される。
【００３３】
図３（ａ）は、図２に示したアンテナ１１の鉛直上方向を０度として、放射される電波の電界面内で観測角度を変化させた場合の放射指向性を示すものである。また、図３（ｂ）は、放射指向性のグラフである。図中には、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合の放射指向性を破線で示し、４方向のスイッチ２６を全てオンにした場合の放射指向性を実線で示す。４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合には、利得が最大となる角度は３８度である。一方、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合には、利得が最大となる角度は２９度となり、指向性が変化している。
【００３４】
このような電界方向への指向性の変化（または磁界方向への指向性の変化）は、スイッチ２６の素子により短絡された部分がインダクタンスとして働くためと考えられ、短絡部分では電界強度分布が変化する。具体的には、短絡部付近の電界強度が小さくなり、短絡されてない側の電界強度が大きくなる。このため、スイッチ２６をオンまたはオフにすることにより短絡部を切り替えて指向性を変化させることが可能となる。また、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合の利得の最大値は、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合よりも増大している。
【００３５】
このように、無線送受信装置１０１は、アンテナ１１が無指向性から特定の指向性角度まで任意に制御ができるように構成されている。また、無線送受信装置１０１は、特開２００６−８０９５８号公報に記載された技術によりアンテナ１１の指向性を制御するようにしてもよい。
【００３６】
次に、以上のように構成された無線送受信装置１０１の動作を説明する。
【００３７】
図４に示すように、無線送受信装置１０１は、ビーコンフレーム１の代わりに、ビーコンフレーム１が無くなってしまったと他の無線送受信装置に認識されない程度の頻度で、数スーパーフレーム（ｓｆ）おきに測距フレーム２を送受信する。これにより、無線送受信装置１００は、常に他の無線送受信装置との間の距離を測定する。
【００３８】
例えば、ＵＷＢ規格の１つであるＷｉＭｅｄｉａ ＭＡＣ仕様では、Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅと呼ばれる時間間隔で、自機の情報（場合によっては近隣の他局の情報も）をビーコンフレームに乗せて送信している。このビーコンフレームは、同期外れ、或いは送信／受信障害を考慮し、３回に１回は抜けても良い規定になっている。このため、Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅに参加している無線送受信装置は、ビーコン送受信のための特別な期間は、ビーコン以外のフレームが受信された場合、上記の規定により受信したフレームを無視することになる。
【００３９】
従って、この特別な測距方法は、測距を実施したい無線局間で予めネゴシエーションしておくことにより、他局に無用な影響を与えることなく実施することができる。
【００４０】
ここで、無線送受信装置１０１が行う「距離測定」の具体的な手順について説明する。ＷｉＭｅｄｉａ ＭＡＣ規格では、Ｒａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔプロトコルを利用することで距離測定を実現している。
【００４１】
具体的な手順としては、まず自機（無線送受信装置１０１）は、通信相手がＲａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ実施が可能かどうかを問い合わせる（測定直前でなくとも可）。Ｒａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔの実施が可能な場合は測定直前に自機のタイマをオンにし、通信相手にもタイマをオンするようにリクエストするプロトコルを送信する。なお、これと同時に測定回数を通知する。上記プロトコルを受信した通信相手はタイマをオンにし、更に規定時間（ＳＩＦＳ）後、Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ（確認応答）を送信する。
【００４２】
自機がＲａｎｇｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ（ＲＭ１）プロトコルを送信し、規定時間（ＳＩＦＳ）後、通信相手はＩｍｍｅｄｉａｔｅ Ａｃｋ（ＩｍｍＡｃｋ）（ＲＭ２）を送信する。
【００４３】
自機および通信相手は、各々、送信時および受信時のタイマ値を保持する。これを通知された測定回数回繰り返す。測定完了後、通信相手は測定回数分記録したタイマ値をレポートするプロトコル（例えば１０回測定したら１０回分をまとめて）を送信する。自身はタイマをオフし、通信相手にＩｍｍＡｃｋを送信する。
【００４４】
ＩｍｍＡｃｋを受信した通信相手は自身のタイマをオフする。Ｒａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔにおける「測定」の詳細を図５を参照して説明する。規定のレートおよびフレーム形式（ＲａｎｇｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ（ＲＭ１）およびＩｍｍｅｄｉａｔｅＡｃｋ（ＩｍｍＡｃｋ）（ＲＭ２））でフレーム交換を行う。内部遅延、規定のインターフレームスペース（図５ではＳＩＦＳ→ＳｈｏｒｔＩｎｔｅｒＦｒａｍｅＳｐａｃｅ）を考慮して、測定したＦｌｉｇｈｔ ｔｉｍｅｓから機器間で実際に送信に要した時間を計算し距離を算出する。ベースクロックが時間の最小分解能となる。
【００４５】
ＷｉＭｅｄｉａＭＡＣでは４種類のベースクロック（時間の分解能を規定）が規定されており、最大周波数は４２２４ＭＨｚである。以下２１１２ＭＨｚ、１０５６ＭＨｚ、５２８ＭＨｚとなっている。周波数が大きい程ベースクロックの１周期の時間が短くなるため、測距の分解能も上がる。４２２４ＭＨｚでは７．１ｃｍ、２１１２ＭＨｚでは１４．２ｃｍ、１０５６ＭＨｚでは２８．４ｃｍ、５２８ＭＨｚでは５６．８ｃｍとなる。結局、４２２４ＭＨｚのベースクロックで測定した結果、１００クロックかかったとすれば、その距離は「１００×７．１ｃｍ＝７１０ｃｍ」となる。
【００４６】
従来は、上記の手順をビーコン周期以外のタイミングで実施していたが、本実施の形態では、自機及び通信相手のビーコン周期のタイミングで上記の手順を行うようになっている。
【００４７】
図４において、ビーコンフレーム１は、Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ（約６５ｍｓ）周期で送受信される。本実施の形態では、９×ＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ周期で、ビーコンフレーム１の代わりに測距フレーム２を送受信することによりＲａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔが実施される。但し、Ｒａｎｇｅ ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔはＷｉＭｅｄｉａＭＡＣ仕様ではｃｏｍｍａｎｄフレームであり、本来はビーコンでは使用できないが、本実施の形態ではビーコンが見失われない頻度で、少なくとも３Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ以上離して実施するようになっている。
【００４８】
また、本実施の形態では、ネゴシエーションは、通常のｃｏｍｍａｎｄフレームの送受信のためのタイミング、すなわちビーコン送受信以外のタイミングで、ＷｉＭｅｄｉａＭＡＣ規格で定義された（但し、具体的な中身はベンダに任されている）Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｒａｍｅにて実施するようになっている。従って、本実施の形態は、ネゴシエーションを実施する無線送受信装置間でＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃフレームの送受信ができることを前提としている。Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃフレームの「中身」であるｐａｙｌｏａｄは“Ｓｐｅｃｉｆｉｅｒ ＩＤ（２ Ｏｃｔｅｔｓ）＋データ（ＮＡ）”で好きなように定義できる。なお、Ｓｐｅｃｉｆｉｅｒ ＩＤはベンダ固有番号である。従って、Ｄａｔａを図６に示すフォーマットで定義し、以下の処理を実行する。なお、数値はＨｅｘであり、無線等で使用されるフォーマットに従うものとする。また、無線送受信装置１０１が、無線送受信装置１０１と同様に構成された無線送受信装置１０２に対して測距しようとした場合、ＤｅｓｔＡｄｄｒ＝“１０２のアドレス”、ＳｒｃＡｄｄｒ＝“１０１のアドレス”となる。また、処理を中止する場合は以下のステップ２または３または４でＣｏｍｍａｎｄ＝“０”とすればよい。
【００４９】
まず、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０１”：ａｓｋ ＲＭ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙとして、測距可能かどうかを問い合わせる（ステップ１）。なお、ＣｏｍｍａｎｄはＤｏｎ’ｔ ｃａｒｅである。
【００５０】
次いで、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０２”：ａｎｓｗｅｒ ＲＭ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙとして、測距可能かどうかを返答する（ステップ２）。なお、Ｃｏｍｍａｎｄ＝“０”は不可、“１”は可であり、ＳｒｃとＤｅｓｔの中身はひっくり返る。
【００５１】
次いで、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０４”：Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｐｅｒｉｏｄとして、測距を実施するＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ周期を得る（ステップ３）。なお、Ｃｏｍｍａｎｄ＝“ｐｅｒｉｏｄ”であり、０で測距が解除となる。
【００５２】
次いで、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０８”：Ｃｏｕｎｔｄｏｗｎ Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒとして、測距を実施するまでの残りのＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ数を得る（ステップ４）。なお、Ｃｏｍｍａｎｄ＝“ｎｕｍｂｅｒ”であり、０で測距を解除、それ以外はこのコマンド以降で実施する。
【００５３】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない頻度で、自機のビーコン送信機会にビーコンフレーム１送信の代わりに測距フレーム２を送受信して測距を実施しているので、無線送受信装置１０１と同様の構成を有しない他の無線送受信装置に影響を与えることなく、測距を実施することができる。
【００５４】
また、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、接続中の他の無線送受信装置との距離をリアルタイムに報知しているので、使用者は常に他の無線送受信装置との距離情報を把握することができる。
【００５５】
また、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、距離測定を規定のプロトコルを用いて実施しているので、距離測定のための特別な機構を追加することなく距離測定を実施することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
図７を参照して第２の実施の無線送受信装置１０１について説明する。第２の実施の形態の無線送受信装置１０１は、第１の実施の形態の構成に加えて、既にビーコングループが形成されている状態で、他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて距離測定を実施するようになっている。なお、前述の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、無線送受信装置１０１は、特別なビーコンスロットＳＮ０またはＳＮ１で測距フレーム２の送受信を行う。本実施の形態ではＳＮ０で測距フレームの送受信を行っている。また、無線送受信装置１０１は、測距フレーム２の送受信による測距の実施に先だって相手の無線送受信装置との間で予めネゴシエーションをしておく。ネゴシエーションを行っていない場合は、相手の無線送受信装置は、本来このスロットではビーコンフレーム１のみが送受信されることになっているため測距フレーム２を破棄する。また、無線送受信装置１０１は、測距フレーム２の送受信による測距を常に実施して相手の無線送受信装置との距離を測定する。
【００５８】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、既にビーコングループが形成されている状態で他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて測距を実施しているので、本発明の機構を有しない無線送受信装置に影響を与えることなく、測距を実施することができる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
図８、図９を参照して第３の実施の無線送受信装置１０１について説明する。第３の実施の形態においては、第２の実施の形態の構成に加えて、測定された他の無線送受信装置との距離が規定値より大きくなった場合に、現在の認証を解除するようになっている。なお、前述の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
無線送受信装置１０１は、第１の実施の形態および第２の実施の形態による測距を常に実施することにより、無線送受信装置１０２等の他の無線送受信装置との距離を測定して制御部１８の記憶部に記憶するようになっている。そして、無線送受信装置１０１は、制御部１８の記憶部に予め定められた距離ｒにより決定する認証エリア１００１の外に無線送受信装置１０２が離れた場合に認証を解除するようになっている。
【００６１】
図９は、無線送受信装置１０１が無線送受信装置１０２との間で行う認証の例として、４−Ｗａｙ ｈａｎｄｓｈａｋｅを用いた認証（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）の具体的な手順について説明するための図である。認証とは、通信の相手方が誰かを確かめることであり、図においては、認証者（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）が通信の相手方（Ｓｕｐｐｌｉｃａｎｔ）と鍵の交換を行い、通信の相手方が誰かを確かめるようになっている。なお、“４（ｆｏｕｒ）−Ｗａｙ ｈａｎｄｓｈａｋｅ”とは、認証１回につき４回の鍵交換が行われるためこのように呼ばれている。
【００６２】
まず、お互いに同じキー（ＰＭＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）を持ち合う。次いで、ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒからＳｕｐｐｌｉｃａｎｔへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＡＮｏｎｃｅ）の送信においては、ＰＭＫを種に、認証者が乱数を発生して相手方に送信する。これを元に、相手方は一時限りのＫｅｙ（ＰＴＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）を生成する。なお、ＳＮｏｎｃｅとは、Ｓｕｐｐｌｉｃａｎｔ Ｎｏｎｃｅのことである。
【００６３】
次いで、ＳｕｐｐｌｉｃａｎｔからＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＳＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ、ＲＳＮ ＩＥ）の送信においては、相手方もＰＭＫを種に、乱数を発生して相手方に送信する。これを元に、認証者も一時限りのＫｅｙ（ＰＴＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）を生成する。
【００６４】
次いで、ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒからＳｕｐｐｌｉｃａｎｔへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＡＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ、ＲＳＮ ＩＥ）の送信においては、生成したＰＴＫを相手方に送信する。相手側はこのＫｅｙをインストールする。
【００６５】
次いで、ＳｕｐｐｌｉｃａｎｔからＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＳＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ）の送信においては、生成したＰＴＫを認証者に送信する。認証者はこのＫｅｙをインストールする。なお、ＡＮｏｎｃｅとは、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ Ｎｏｎｃｅのことである。
【００６６】
なお、４−Ｗａｙ ｈａｎｄｓｈａｋｅにおける認証の解除は、「鍵を放棄する（鍵を使用しない状態にする）」ことにより実現される。また、「認証」を「同一ビーコングループ内のデバイス」という定義にするなら、自機のビーコンを停止するか、または、自機のビーコンパラメータから同一ビーコングループであったデバイスのパラメータを抜き、同一ビーコングループでは無くなったことを周辺に宣言することにより実現される。
【００６７】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、測定された距離が規定値より大きくなったら、現在の認証を解除しているので、よりセキュリティを高めることができる。
【００６８】
なお、第１〜第３の実施の形態の無線送受信装置１０１を、画像入力装置、印刷装置、画像形成装置等の画像機器、または情報処理装置等の機器に搭載することにより、無線送受信装置１０１を搭載した他の機器との位置関係を常に規定、把握することができるので、よりセキュリティ性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明に係る無線送受信装置は、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができるという効果を有し、他の無線送受信装置との距離を測定する無線送受信装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施の形態の無線送受信装置の構成を示すブロック図
【図２】（ａ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの構成を示す斜視図 （ｂ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの構成を示す断面図 （ｃ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの構成を示す断面図
【図３】（ａ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの指向性を示す図 （ｂ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの指向性を示す図
【図４】第１の実施の形態の無線送受信装置の距離測定に用いるビーコンフレームを示す図
【図５】第１の実施の形態の無線送受信装置の測距に用いるプロトコルを説明する図
【図６】第１の実施の形態の無線送受信装置のネゴシエーションのフォーマットを示す図
【図７】第２の実施の形態の無線送受信装置が送受信するビーコンスロットを示す図
【図８】第３の実施の形態の無線送受信装置と他の無線送受信装置との位置関係を示す図
【図９】第３の実施の形態の無線送受信装置の認証手順を説明する図
【符号の説明】
【００７１】
１ ビーコンフレーム
２ 測距フレーム
３ ビーコンピリオド始点
４ ビーコンピリオド終点
１０ ビーコンスロット
１１ アンテナ（送受信手段）
１２ アンテナ切り替えスイッチ（送受信手段）
１３ 受信部
１４ 送信部
１５ 変復調部
１６ ベースバンド部（送受信手段）
１７ メディアアクセスコントローラ部
１８ 制御部（距離測定手段）
１９ 報知装置（報知手段）
２５ 短絡線
２６ スイッチ
１０１、１０２ 無線送受信装置
１００１ 認証エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送受信装置に関し、特に、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定する無線送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速に通信を行うことができる無線通信技術として、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）と周辺機器の接続に使用される有線ＵＳＢの通信に無線を利用した規格であるＷＵＳＢ（ワイヤレスＵＳＢ）が検討されている。ＷＵＳＢは、通信方式にＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）を用い、無線送受信装置間の距離が３ｍ以内なら有線のＵＳＢ２．０と同等の４８０Ｍｂｐｓでの通信が可能であり、また、無線送受信装置間の距離が１０ｍ離れていても１１０Ｍｂｐｓでの通信を確保することができるものである。
【０００３】
また、他の方式であるＵＷＢは、搬送波を数ＧＨｚ幅の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行う無線通信方式であり、それぞれの周波数帯に送信されるデータはノイズ程度の強さしかないため、同じ周波数帯を使う無線送受信装置と混信することがなく、消費電力も少ないという特徴がある。さらに、ＵＷＢにおいては、超極細パルスを用いることにより高い時間分解能を持ち、この性質を使ってレーダーやポジショニングを行う「測距」をすることが可能である。すなわち、ＵＷＢは、位置測定、レーダーおよび無線通信の３つの機能を合わせ持つものであり、極めて独特な無線応用技術と言うことができる。
【０００４】
一方、相手の無線送受信装置の位置を測定する技術としては、位置が既に判明している無線送受信装置に対して測位情報を求める要求信号を送信し、要求信号を受信したこれらの位置判明済み無線送受信装置が、測位情報を位置が判明していない無線送受信装置に送信し、応答のあった無線送受信装置から取得された情報と位置判明済みの無線送受信装置から受信された測位情報を使用して、位置が判明していない無線送受信装置の位置を推定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００４−５１６４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、通信を行わない他の無線送受信装置にも影響を与えてしまうというセキュリティ性の可能性があった。
【０００６】
本発明は、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる無線送受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無線送受信装置は、他の無線送受信装置と送受信を行う送受信手段と、
前記他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会に、ビーコンフレームを送信する代わりに測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距する距離測定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
この構成により、本発明の機構を持たない無線送受信装置に影響を与えることなく測距を実施することができるので、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる。
【０００９】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、既にビーコングループが形成されている状態で前記他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距することを特徴としている。
【００１０】
この構成により、本発明の機構を持たない無線送受信装置に影響を与えることなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる。
【００１１】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を定期的に測距し、測距して得た距離を記憶することを特徴としている。
【００１２】
この構成により、使用者からの指示を受けなくても距離を記憶することができる。
【００１３】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、測距して得た前記他の無線送受信装置との距離が規定値より大きくなった場合、前記他の無線送受信装置との認証を解除することを特徴としている。
【００１４】
この構成により、測定された距離が規定値より大きくなったら、現在の認証を解除しているので、よりセキュリティを高めることができる。
【００１５】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段が測距して得た前記他の無線送受信装置との距離をリアルタイムで報知する報知手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
この構成により、現在接続中の機器間の距離を実時間で使用者に通知しているので、使用者は常に機器間の距離情報を把握することができる。
【００１７】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を規定のプロトコルを用いて測距することを特徴としている。
【００１８】
この構成により、測距を規定のプロトコルを用いて実施しているので、特別な機構を追加することなく測距を実施することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができる無線送受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の無線送受信装置１０１の構成を示すブロック図である。後述するように、第１の実施の形態の無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会にビーコンフレーム送信の代わりに測距を実施するようになっている。また、無線送受信装置１０１は、通信を行っている他の無線送受信装置との距離を表示または音声によりリアルタイムで報知するようになっている。また、無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置との距離の測定を規定のプロトコルを用いて実施するようになっている。
【００２２】
無線送受信装置１０１は、指向性を有するアンテナ１１と、アンテナ切り替えスイッチ１２と、受信部１３と、送信部１４と、変復調部１５と、メディアアクセスコントローラ部１７と、制御部１８と、報知装置１９とを備えている。また、受信部１３、送信部１４および変復調部１５は、ベースバンド部１６を構成する。
【００２３】
アンテナ１１は、送信と受信を兼用するものであり、アンテナ切り替えスイッチ１２により切り替えられ、受信部１３または送信部１４の何れかに接続される。
【００２４】
受信部１３は、アンテナ１１が受信した信号をＡ／Ｄ変換するものであり、送信部１４は、アンテナ１１から送信される信号をＤ／Ａ変換するものである。
【００２５】
変復調部１５は、アンテナ１１が受信した信号またはアンテナ１１から送信される信号に対し変調または復調を行うものである。また、受信部１３、送信部１４および変復調部１５はベースバンド部１６を構成している。
【００２６】
メディアアクセスコントローラ部１７は、ベースバンド部１６と制御部１８の調停を行うものであり、制御部１８は無線送受信装置１０１の制御を行うものである。
【００２７】
また、制御部１８は図示しない記憶部を有しており、後述する距離測定により得られた他の無線送受信装置との距離がこの記憶部に記憶されるようになっている。なお、制御部１８の記憶部に記憶された他の無線送受信装置との距離は、無線送受信装置１０１本体で利用する他に、無線送受信装置１０１が搭載される機器において利用されるようにしてもよい。
【００２８】
報知装置１９は、無線送受信装置１０１が通信を行っている他の無線送受信装置との距離を表示または音声により、実時間で、すなわちリアルタイムで報知するものである。
【００２９】
なお、無線送受信装置１０１における無線通信は送信と受信が排他的に行われるため、メディアアクセスコントローラ部１７によるベースバンド部１６と制御部１８の調停は必須の作業となる。
【００３０】
次に、図２、図３を参照して指向性を有するアンテナ１１の一例を説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）はそれぞれアンテナ１１の構成を示す斜視図および断面図である。また、図３（ａ）、図３（ｂ）はアンテナ１１の放射指向性を示す図である。
【００３１】
アンテナ１１は、図２に示すように、同軸線路２４で給電され、放射素子２１と接地導体板２２とで構成されるディスコーンアンテナにおいて、放射素子２１の周囲に放射素子２１を中心とした円錐状のテーパを有する浮遊導体板２３を備えている。浮遊導体板２３は、接地導体板２２と同軸線路２４との接続部において４方向（例えば、周方向に９０度の間隔で配置）に設けられた短絡線２５とスイッチ２６（ＰＩＮダイオードスイッチ）により接地導体板２２と接続されており、電気的にオン／オフすることができる。なお、図２（ｂ）において、細長い矢印は、同軸線路２４から放射される電波の流れを示す。図２（ｃ）においても、同様に電波が放射されている。浮遊導体板２３と接地導体板２２とが４箇所でスイッチ２６により接続されている。図２（ｂ）は、スイッチ２６が全てオフであるときを示し、図２（ｃ）は、スイッチ２６が全てオンであるときを示す。
【００３２】
このように構成されたアンテナ１１においては、図２（ｃ）に示すスイッチ２６を全てオンとしたときの放射方向は、図２（ｂ）に示すスイッチ２６を全てオフとしたときの放射方向に比べて、図の上方向（電界面内方向）へ指向される。
【００３３】
図３（ａ）は、図２に示したアンテナ１１の鉛直上方向を０度として、放射される電波の電界面内で観測角度を変化させた場合の放射指向性を示すものである。また、図３（ｂ）は、放射指向性のグラフである。図中には、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合の放射指向性を破線で示し、４方向のスイッチ２６を全てオンにした場合の放射指向性を実線で示す。４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合には、利得が最大となる角度は３８度である。一方、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合には、利得が最大となる角度は２９度となり、指向性が変化している。
【００３４】
このような電界方向への指向性の変化（または磁界方向への指向性の変化）は、スイッチ２６の素子により短絡された部分がインダクタンスとして働くためと考えられ、短絡部分では電界強度分布が変化する。具体的には、短絡部付近の電界強度が小さくなり、短絡されてない側の電界強度が大きくなる。このため、スイッチ２６をオンまたはオフにすることにより短絡部を切り替えて指向性を変化させることが可能となる。また、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合の利得の最大値は、４方向のスイッチ２６を全てオフにした場合よりも増大している。
【００３５】
このように、無線送受信装置１０１は、アンテナ１１が無指向性から特定の指向性角度まで任意に制御ができるように構成されている。また、無線送受信装置１０１は、特開２００６−８０９５８号公報に記載された技術によりアンテナ１１の指向性を制御するようにしてもよい。
【００３６】
次に、以上のように構成された無線送受信装置１０１の動作を説明する。
【００３７】
図４に示すように、無線送受信装置１０１は、ビーコンフレーム１の代わりに、ビーコンフレーム１が無くなってしまったと他の無線送受信装置に認識されない程度の頻度で、数スーパーフレーム（ｓｆ）おきに測距フレーム２を送受信する。これにより、無線送受信装置１００は、常に他の無線送受信装置との間の距離を測定する。
【００３８】
例えば、ＵＷＢ規格の１つであるＷｉＭｅｄｉａ ＭＡＣ仕様では、Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅと呼ばれる時間間隔で、自機の情報（場合によっては近隣の他局の情報も）をビーコンフレームに乗せて送信している。このビーコンフレームは、同期外れ、或いは送信／受信障害を考慮し、３回に１回は抜けても良い規定になっている。このため、Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅに参加している無線送受信装置は、ビーコン送受信のための特別な期間は、ビーコン以外のフレームが受信された場合、上記の規定により受信したフレームを無視することになる。
【００３９】
従って、この特別な測距方法は、測距を実施したい無線局間で予めネゴシエーションしておくことにより、他局に無用な影響を与えることなく実施することができる。
【００４０】
ここで、無線送受信装置１０１が行う「距離測定」の具体的な手順について説明する。ＷｉＭｅｄｉａ ＭＡＣ規格では、Ｒａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔプロトコルを利用することで距離測定を実現している。
【００４１】
具体的な手順としては、まず自機（無線送受信装置１０１）は、通信相手がＲａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ実施が可能かどうかを問い合わせる（測定直前でなくとも可）。Ｒａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔの実施が可能な場合は測定直前に自機のタイマをオンにし、通信相手にもタイマをオンするようにリクエストするプロトコルを送信する。なお、これと同時に測定回数を通知する。上記プロトコルを受信した通信相手はタイマをオンにし、更に規定時間（ＳＩＦＳ）後、Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ（確認応答）を送信する。
【００４２】
自機がＲａｎｇｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ（ＲＭ１）プロトコルを送信し、規定時間（ＳＩＦＳ）後、通信相手はＩｍｍｅｄｉａｔｅ Ａｃｋ（ＩｍｍＡｃｋ）（ＲＭ２）を送信する。
【００４３】
自機および通信相手は、各々、送信時および受信時のタイマ値を保持する。これを通知された測定回数回繰り返す。測定完了後、通信相手は測定回数分記録したタイマ値をレポートするプロトコル（例えば１０回測定したら１０回分をまとめて）を送信する。自身はタイマをオフし、通信相手にＩｍｍＡｃｋを送信する。
【００４４】
ＩｍｍＡｃｋを受信した通信相手は自身のタイマをオフする。Ｒａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔにおける「測定」の詳細を図５を参照して説明する。規定のレートおよびフレーム形式（ＲａｎｇｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＲｅｑｕｅｓｔ（ＲＭ１）およびＩｍｍｅｄｉａｔｅＡｃｋ（ＩｍｍＡｃｋ）（ＲＭ２））でフレーム交換を行う。内部遅延、規定のインターフレームスペース（図５ではＳＩＦＳ→ＳｈｏｒｔＩｎｔｅｒＦｒａｍｅＳｐａｃｅ）を考慮して、測定したＦｌｉｇｈｔ ｔｉｍｅｓから機器間で実際に送信に要した時間を計算し距離を算出する。ベースクロックが時間の最小分解能となる。
【００４５】
ＷｉＭｅｄｉａＭＡＣでは４種類のベースクロック（時間の分解能を規定）が規定されており、最大周波数は４２２４ＭＨｚである。以下２１１２ＭＨｚ、１０５６ＭＨｚ、５２８ＭＨｚとなっている。周波数が大きい程ベースクロックの１周期の時間が短くなるため、測距の分解能も上がる。４２２４ＭＨｚでは７．１ｃｍ、２１１２ＭＨｚでは１４．２ｃｍ、１０５６ＭＨｚでは２８．４ｃｍ、５２８ＭＨｚでは５６．８ｃｍとなる。結局、４２２４ＭＨｚのベースクロックで測定した結果、１００クロックかかったとすれば、その距離は「１００×７．１ｃｍ＝７１０ｃｍ」となる。
【００４６】
従来は、上記の手順をビーコン周期以外のタイミングで実施していたが、本実施の形態では、自機及び通信相手のビーコン周期のタイミングで上記の手順を行うようになっている。
【００４７】
図４において、ビーコンフレーム１は、Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ（約６５ｍｓ）周期で送受信される。本実施の形態では、９×ＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ周期で、ビーコンフレーム１の代わりに測距フレーム２を送受信することによりＲａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔが実施される。但し、Ｒａｎｇｅ ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔはＷｉＭｅｄｉａＭＡＣ仕様ではｃｏｍｍａｎｄフレームであり、本来はビーコンでは使用できないが、本実施の形態ではビーコンが見失われない頻度で、少なくとも３Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ以上離して実施するようになっている。
【００４８】
また、本実施の形態では、ネゴシエーションは、通常のｃｏｍｍａｎｄフレームの送受信のためのタイミング、すなわちビーコン送受信以外のタイミングで、ＷｉＭｅｄｉａＭＡＣ規格で定義された（但し、具体的な中身はベンダに任されている）Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｒａｍｅにて実施するようになっている。従って、本実施の形態は、ネゴシエーションを実施する無線送受信装置間でＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃフレームの送受信ができることを前提としている。Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃフレームの「中身」であるｐａｙｌｏａｄは“Ｓｐｅｃｉｆｉｅｒ ＩＤ（２ Ｏｃｔｅｔｓ）＋データ（ＮＡ）”で好きなように定義できる。なお、Ｓｐｅｃｉｆｉｅｒ ＩＤはベンダ固有番号である。従って、Ｄａｔａを図６に示すフォーマットで定義し、以下の処理を実行する。なお、数値はＨｅｘであり、無線等で使用されるフォーマットに従うものとする。また、無線送受信装置１０１が、無線送受信装置１０１と同様に構成された無線送受信装置１０２に対して測距しようとした場合、ＤｅｓｔＡｄｄｒ＝“１０２のアドレス”、ＳｒｃＡｄｄｒ＝“１０１のアドレス”となる。また、処理を中止する場合は以下のステップ２または３または４でＣｏｍｍａｎｄ＝“０”とすればよい。
【００４９】
まず、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０１”：ａｓｋ ＲＭ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙとして、測距可能かどうかを問い合わせる（ステップ１）。なお、ＣｏｍｍａｎｄはＤｏｎ’ｔ ｃａｒｅである。
【００５０】
次いで、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０２”：ａｎｓｗｅｒ ＲＭ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙとして、測距可能かどうかを返答する（ステップ２）。なお、Ｃｏｍｍａｎｄ＝“０”は不可、“１”は可であり、ＳｒｃとＤｅｓｔの中身はひっくり返る。
【００５１】
次いで、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０４”：Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｐｅｒｉｏｄとして、測距を実施するＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ周期を得る（ステップ３）。なお、Ｃｏｍｍａｎｄ＝“ｐｅｒｉｏｄ”であり、０で測距が解除となる。
【００５２】
次いで、ＥｌｅｍｅｎｔＩＤ＝“０８”：Ｃｏｕｎｔｄｏｗｎ Ｓｕｐｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒとして、測距を実施するまでの残りのＳｕｐｅｒＦｒａｍｅ数を得る（ステップ４）。なお、Ｃｏｍｍａｎｄ＝“ｎｕｍｂｅｒ”であり、０で測距を解除、それ以外はこのコマンド以降で実施する。
【００５３】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない頻度で、自機のビーコン送信機会にビーコンフレーム１送信の代わりに測距フレーム２を送受信して測距を実施しているので、無線送受信装置１０１と同様の構成を有しない他の無線送受信装置に影響を与えることなく、測距を実施することができる。
【００５４】
また、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、接続中の他の無線送受信装置との距離をリアルタイムに報知しているので、使用者は常に他の無線送受信装置との距離情報を把握することができる。
【００５５】
また、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、距離測定を規定のプロトコルを用いて実施しているので、距離測定のための特別な機構を追加することなく距離測定を実施することができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
図７を参照して第２の実施の無線送受信装置１０１について説明する。第２の実施の形態の無線送受信装置１０１は、第１の実施の形態の構成に加えて、既にビーコングループが形成されている状態で、他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて距離測定を実施するようになっている。なお、前述の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図７に示すように、無線送受信装置１０１は、特別なビーコンスロットＳＮ０またはＳＮ１で測距フレーム２の送受信を行う。本実施の形態ではＳＮ０で測距フレームの送受信を行っている。また、無線送受信装置１０１は、測距フレーム２の送受信による測距の実施に先だって相手の無線送受信装置との間で予めネゴシエーションをしておく。ネゴシエーションを行っていない場合は、相手の無線送受信装置は、本来このスロットではビーコンフレーム１のみが送受信されることになっているため測距フレーム２を破棄する。また、無線送受信装置１０１は、測距フレーム２の送受信による測距を常に実施して相手の無線送受信装置との距離を測定する。
【００５８】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、既にビーコングループが形成されている状態で他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて測距を実施しているので、本発明の機構を有しない無線送受信装置に影響を与えることなく、測距を実施することができる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
図８、図９を参照して第３の実施の無線送受信装置１０１について説明する。第３の実施の形態においては、第２の実施の形態の構成に加えて、測定された他の無線送受信装置との距離が規定値より大きくなった場合に、現在の認証を解除するようになっている。なお、前述の実施の形態と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
無線送受信装置１０１は、第１の実施の形態および第２の実施の形態による測距を常に実施することにより、無線送受信装置１０２等の他の無線送受信装置との距離を測定して制御部１８の記憶部に記憶するようになっている。そして、無線送受信装置１０１は、制御部１８の記憶部に予め定められた距離ｒにより決定する認証エリア１００１の外に無線送受信装置１０２が離れた場合に認証を解除するようになっている。
【００６１】
図９は、無線送受信装置１０１が無線送受信装置１０２との間で行う認証の例として、４−Ｗａｙ ｈａｎｄｓｈａｋｅを用いた認証（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）の具体的な手順について説明するための図である。認証とは、通信の相手方が誰かを確かめることであり、図においては、認証者（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）が通信の相手方（Ｓｕｐｐｌｉｃａｎｔ）と鍵の交換を行い、通信の相手方が誰かを確かめるようになっている。なお、“４（ｆｏｕｒ）−Ｗａｙ ｈａｎｄｓｈａｋｅ”とは、認証１回につき４回の鍵交換が行われるためこのように呼ばれている。
【００６２】
まず、お互いに同じキー（ＰＭＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）を持ち合う。次いで、ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒからＳｕｐｐｌｉｃａｎｔへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＡＮｏｎｃｅ）の送信においては、ＰＭＫを種に、認証者が乱数を発生して相手方に送信する。これを元に、相手方は一時限りのＫｅｙ（ＰＴＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）を生成する。なお、ＳＮｏｎｃｅとは、Ｓｕｐｐｌｉｃａｎｔ Ｎｏｎｃｅのことである。
【００６３】
次いで、ＳｕｐｐｌｉｃａｎｔからＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＳＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ、ＲＳＮ ＩＥ）の送信においては、相手方もＰＭＫを種に、乱数を発生して相手方に送信する。これを元に、認証者も一時限りのＫｅｙ（ＰＴＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｍａｓｔｅｒ Ｋｅｙ）を生成する。
【００６４】
次いで、ＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒからＳｕｐｐｌｉｃａｎｔへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＡＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ、ＲＳＮ ＩＥ）の送信においては、生成したＰＴＫを相手方に送信する。相手側はこのＫｅｙをインストールする。
【００６５】
次いで、ＳｕｐｐｌｉｃａｎｔからＡｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒへのＥＡＰＯＬ−Ｋｅｙ（ＳＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ）の送信においては、生成したＰＴＫを認証者に送信する。認証者はこのＫｅｙをインストールする。なお、ＡＮｏｎｃｅとは、Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ Ｎｏｎｃｅのことである。
【００６６】
なお、４−Ｗａｙ ｈａｎｄｓｈａｋｅにおける認証の解除は、「鍵を放棄する（鍵を使用しない状態にする）」ことにより実現される。また、「認証」を「同一ビーコングループ内のデバイス」という定義にするなら、自機のビーコンを停止するか、または、自機のビーコンパラメータから同一ビーコングループであったデバイスのパラメータを抜き、同一ビーコングループでは無くなったことを周辺に宣言することにより実現される。
【００６７】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１は、測定された距離が規定値より大きくなったら、現在の認証を解除しているので、よりセキュリティを高めることができる。
【００６８】
なお、第１〜第３の実施の形態の無線送受信装置１０１を、画像入力装置、印刷装置、画像形成装置等の画像機器、または情報処理装置等の機器に搭載することにより、無線送受信装置１０１を搭載した他の機器との位置関係を常に規定、把握することができるので、よりセキュリティ性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明に係る無線送受信装置は、セキュリティ性を損なうことなく他の無線送受信装置の位置を測定することができるという効果を有し、他の無線送受信装置との距離を測定する無線送受信装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施の形態の無線送受信装置の構成を示すブロック図
【図２】（ａ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの構成を示す斜視図 （ｂ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの構成を示す断面図 （ｃ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの構成を示す断面図
【図３】（ａ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの指向性を示す図 （ｂ）第１の実施の形態の無線送受信装置のアンテナの指向性を示す図
【図４】第１の実施の形態の無線送受信装置の距離測定に用いるビーコンフレームを示す図
【図５】第１の実施の形態の無線送受信装置の測距に用いるプロトコルを説明する図
【図６】第１の実施の形態の無線送受信装置のネゴシエーションのフォーマットを示す図
【図７】第２の実施の形態の無線送受信装置が送受信するビーコンスロットを示す図
【図８】第３の実施の形態の無線送受信装置と他の無線送受信装置との位置関係を示す図
【図９】第３の実施の形態の無線送受信装置の認証手順を説明する図
【符号の説明】
【００７１】
１ ビーコンフレーム
２ 測距フレーム
３ ビーコンピリオド始点
４ ビーコンピリオド終点
１０ ビーコンスロット
１１ アンテナ（送受信手段）
１２ アンテナ切り替えスイッチ（送受信手段）
１３ 受信部
１４ 送信部
１５ 変復調部
１６ ベースバンド部（送受信手段）
１７ メディアアクセスコントローラ部
１８ 制御部（距離測定手段）
１９ 報知装置（報知手段）
２５ 短絡線
２６ スイッチ
１０１、１０２ 無線送受信装置
１００１ 認証エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の無線送受信装置と送受信を行う送受信手段と、
前記他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会に、ビーコンフレームを送信する代わりに測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距する距離測定手段とを備えたことを特徴とする無線送受信装置。
【請求項２】
前記距離測定手段は、既にビーコングループが形成されている状態で前記他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距することを特徴とする請求項１に記載の無線送受信装置。
【請求項３】
前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を定期的に測距し、測距して得た距離を記憶することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線送受信装置。
【請求項４】
前記距離測定手段は、測距して得た前記他の無線送受信装置との距離が規定値より大きくなった場合、前記他の無線送受信装置との認証を解除することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項５】
前記距離測定手段が測距して得た前記他の無線送受信装置との距離をリアルタイムで報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項６】
前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を規定のプロトコルを用いて測距することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項７】
前記無線送受信装置は画像機器に搭載されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項１】
他の無線送受信装置と送受信を行う送受信手段と、
前記他の無線送受信装置に自機の存在が無くなったと認識されない程度の頻度で、自機のビーコン送信機会に、ビーコンフレームを送信する代わりに測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距する距離測定手段とを備えたことを特徴とする無線送受信装置。
【請求項２】
前記距離測定手段は、既にビーコングループが形成されている状態で前記他の無線送受信装置が新規にビーコングループに参入する時に使用される特別なビーコンスロットを用いて測距フレームを送信して前記他の無線送受信装置との距離を測距することを特徴とする請求項１に記載の無線送受信装置。
【請求項３】
前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を定期的に測距し、測距して得た距離を記憶することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線送受信装置。
【請求項４】
前記距離測定手段は、測距して得た前記他の無線送受信装置との距離が規定値より大きくなった場合、前記他の無線送受信装置との認証を解除することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項５】
前記距離測定手段が測距して得た前記他の無線送受信装置との距離をリアルタイムで報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項６】
前記距離測定手段は、前記他の無線送受信装置との距離を規定のプロトコルを用いて測距することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項７】
前記無線送受信装置は画像機器に搭載されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の無線送受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−７９０８９（Ｐ２００８−７９０８９Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５７２７２（Ｐ２００６−２５７２７２）
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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