(57)【要約】第一の携帯無線デバイスが、ＰＩＣＯＮＥＴに入り、ＰＩＣＯＮＥＴマスターである第二の無線通信デバイスと、暗号化されていない通信を形成する。第一の携帯無線デバイスは、従来の短距離通信プロトコルを用いて、第二の無線通信デバイスに、識別情報を送信する。第二の無線通信デバイスは、新たなＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで、暗号キーを第一の携帯無線通信デバイスに、送信する。こうして、第一の無線通信デバイスは、暗号キーに基づいて、暗号化されたメッセージを、従来の短距離通信プロトコルを用いて、第二の無線通信デバイスに安全に送信する。
2007526668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短距離無線通信のためのシステムであって、該システムは、
ロケータを有する第一の無線通信デバイスと、
該第一の無線通信デバイスと通信する第二の無線通信デバイスとを備え、
該第一の無線通信デバイスは、該ロケータを用いて、該第二の無線通信デバイスから受信した信号を分析して、該第二の無線通信デバイスの空間的位置を決定し、
該第一の無線通信デバイスは、該第二の無線通信デバイスに向けて、該ロケータによって決定された空間的位置に、暗号キーを送信し、それによって、該第二の無線通信デバイスによる該暗号キーの受信を可能にする、システム。
【請求項２】
前記第一の無線通信デバイスは、前記ロケータによって決定された前記空間的位置の近傍では干渉によって強め合い、該ロケータによって決定された該空間的位置の周囲では干渉によって弱め合う複数の信号を介して、前記暗号キーを送信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ロケータによって決定される前記空間的位置の形状は、ほぼ球状である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ほぼ球状の直径が、３フィート未満である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ほぼ球状の直径が、１フィート未満である、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の信号は、前記第一の無線通信デバイスと結合された１本のアンテナによって送信され、該信号の少なくとも１つが、少なくとも１つの反射板によって反射した後、前記ロケータによって決定された前記空間的位置に到達する、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の信号は、前記第一の無線通信デバイスと結合された複数のアンテナによって送信される、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の信号は、空洞共振器を用いて、送受信される、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記ロケータが、時間反転ミラー機能を実行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
安全な短距離通信を確立する方法であって、該方法は、
（ａ）第一の無線通信デバイスと第二の無線通信デバイスとの間に、暗号化されてないＰＩＣＯＮＥＴモード通信を確立することと、
（ｂ）該第一の無線通信デバイスから該第二の無線通信デバイスに、暗号キーを、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで送信することと、
（ｃ）該第二の無線通信デバイスから該第一の無線通信デバイスに、該暗号キーに基づいて暗号化されたメッセージをＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで送信することと
を包含する、方法。
【請求項１１】
（ｄ）前記第二の無線通信デバイスから前記第一の無線通信デバイスに、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、識別情報を送信することをさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｄ）は、前記第二の無線通信デバイスを有する個人からの生物学的情報を送信することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｄ）は、前記第二の無線通信デバイスと関連した普遍的で固有な識別番号を送信することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｄ）は、前記識別情報を、送信前に、前記暗号キーを用いて暗号化することを包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
短距離無線通信システムであって、該システムは、
ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードおよびＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードのうちのいずれかで、選択的に動作する第一の無線通信デバイスと、
ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、該第一の無線通信デバイスと通信する、第二の無線通信デバイスとを備え、
該第一の無線通信デバイスは、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで、暗号キーを該第二の無線通信デバイスに送信し、それによって、該第二の無線通信デバイスは、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、暗号キーに基づいて暗号化されたメッセージを、第一の無線通信デバイスに送ることが可能となる、システム。
【請求項１６】
前記第一の無線通信システムはキャッシュレジスタであり、前記第二の無線通信デバイスは、プリント凹凸パターンを読み込むことのできる携帯デバイスである、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般的に、無線通信に関する。より具体的には、無線デバイスとの短距離通信を安全に行うことに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）は、短距離無線ネットワークに対し、８０２．１１、および、８０２．１５で指定された標準を普及させてきた。これらの標準には、プロトコルや手順が記されており、これによって、無線デバイスが、個人操作空間（ＷＬＡＮ、ＰＩＣＯＮＥＴ、ＰＡＮ）、あるいは、ＩＥＥＥ個人領域ネットワークで、通信することができるようになっている。
【０００３】
一般的に言って、ＰＩＣＯＮＥＴ、ＷＬＡＮ、あるいは、ＰＡＮの一部として機能する短距離無線デバイスは、通信半径が少なくとも１０ｍある。これは、例えば、２．４ＧＨｚで、約１Ｍｂ／ｓで作動する１ｍＷの送信機を有する短距離無線デバイスの場合に基づいている。ピアツーピア通信能力を有する多重短距離無線デバイスは、重なり合っているＰＩＣＯＮＥＴ、あるいは、ＰＡＮの中で、動作することもでき、さらに大きなネットワーク（Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｎｅｔと称される）の一部をなす。
【０００４】
短距離無線デバイスの一般的な傾向として、従来のＰＩＣＯＮＥＴ、および、ＰＡＮでの作動範囲を増やす方向にある。例えば、より最近のＰＩＣＯＮＥＴ、および、ＰＡＮの標準では、作動範囲が３０ｍとなるように要請している。この範囲を拡大させることは、安全性を重視する短距離無線を応用する場合、不利になる。例えば、ＰＩＣＯＮＥＴあるいはＰＡＮでの短距離無線デバイスの通信範囲を広げると、ネットワークでのメッセージを受信する無線デバイスの数を制限することは、ますます難しくなり、その結果、意図しない受け手に、受信されたり、あるいは、間違って作動させたり、また、おそらく、権限のない受け手に、ハッカー行為されることもあろう。ネットワークメッセージを暗号化することで、作動範囲の拡大にともなう問題は解決できようが、暗号化を用いることは、従来のＰＩＣＯＮＥＴ、および、ＰＡＮに途切れなく、出入りすることが、難しくなる。
【０００５】
必要とされているのは、従来のＰＩＣＯＮＥＴ、あるいは、ＰＡＮの制限を克服する、新たな、短距離無線通信の安全なシステムと方法である。特に、必要とされているのは、ＰＩＣＯＮＥＴに入るユーザーと、物理的位置を監視する信頼性ある機関（ｂｏｄｙ）との間のセッションキーを交換する方法である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の簡単な要旨)
本発明は、短距離無線通信の安全を確保するシステム、および、方法を供給する。一実施形態において、本発明は、既存の従来の通信システムに準拠し、互換性があるシステムを供給し、物理的空間内のプロプライアターが、例えば、ＰＩＣＯＮＥＴ内の１つのノード（プロプライアター・ノード）を導入する方法である。そのノードはＰＩＣＯＮＥＴを超えて、ある特定の携帯無線デバイスに、セッション暗号キー、あるいは、セッションキーを安全に送ることができる。送信したセッションキーは、携帯無線通信デバイスがある正しい物理的位置を囲むＰＩＣＯＮＥＴ内の小さな物理的体積（約１立方フィート）（以下、ＦＥＭＴＯＮＥＴと記す）内でのみ受信可能である。２台の携帯無線通信デバイスが、気付かれることなく、同じＦＥＴＯＮＥＴ内に入ることは、非常に起こりそうにないので、本発明は、ただ１つの相手にセッションキーを渡す簡便で安全な方法を提供できる。セッションキーは、受信側の携帯無線通信デバイス、あるいは、相手に、プロプライアター・ノードで、その通信を暗号化できる。これは、ＰＩＣＯＮＥＴ内の他のノードが、秘密でありうるデータを受信できないようにするためである。
【０００７】
一実施形態では、第一の携帯無線通信デバイスあるいはノードと、プロプライアターの無線通信デバイスあるいはノードとの間で、通信が形成される。これは、典型的には、例えば、第一の無線通信デバイスが、プロプライアターの無線通信デバイスがマスターとなっているＰＩＣＯＮＥＴの作動範囲に入るときに起こる。これは、第二の無線通信デバイスとともに、第一の無線通信デバイスが通信プロトコル（ある種の標準では、「ディスカバリ・プロトコル」と呼ばれる）内に入ろうとすることを含み得、その結果、第一の無線通信デバイスは、ＰＩＣＯＮＥＴのノードの１つとなることができる。
【０００８】
第一と第二の無線通信デバイス間における通信プロトコルの交換は、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで行われる。ここでの使用として、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードは、任意の通常の短距離通信モードとして定義され、ＷＩ−ＦＩ、ＩＥＥＥ  ８０２．１１、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ、あるいは、ＩＥＥＥ  ８０２．１５に準拠したモードなども、その例である。
【０００９】
第一と第二（例、プロプライアター）の無線通信デバイスとの間で、通信が成立した後、第一の無線通信デバイスは、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、第二の無線通信デバイスに識別情報を送る。一実施形態において、この識別情報は、第一の無線通信デバイスと関連した普遍的で固有な（ｕｎｉｖｅｒｓａｌｌｙ  ｕｎｉｑｕｅ）識別番号を含む。第一の通信デバイスは、ここで、ＰＩＣＯＮＥＴ内のノードの１つとなり、ＰＩＣＯＮＥＴ内の他のノードで提供された他のリソースとの通信も、利用も可能である。
【００１０】
一実施形態として、店舗、あるいは、安全なビルなどで、第一の無線通信デバイスが、入り口で、ＰＩＣＯＮＥＴに入る。この入り口には、少なくとも、１本のアンテナ、および、ＲＦ信号を反射するのに適したＲＦ反射板とが備えられている。これは、第一の無線通信デバイスの位置を、反射によって、暗号化するためである。この結果、ＰＩＣＯＮＥＴの大部分に、位相が同じでなく、他の無線通信デバイスによって、衝突したものと解釈され、無視された信号を残し、ＦＥＭＴＯＮＥＴ内の同位相の信号に集中して、プロプライアター・ノードからの送信を可能となる。ＦＥＭＴＯＮＥＴに送信されたこのメッセージは、第一の無線通信デバイスが、データを暗号化するためのセッションキーをダウンロードし、プロプライアターに送り返すために用いられる。
【００１１】
第一の無線通信デバイスは、セッション暗号キーを受信した後、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、暗号キーに基づいて、暗号化された情報を、プロプライアターの無線通信デバイスに送信する。この情報は、プロプライアターの無線通信デバイスによって、解読されるのみである。こうして、第一の無線通信デバイスから、第二の無線通信デバイスに送られた情報は、ＰＩＣＯＮＥＴ通信情報モードで送信された情報であっても、安全を確保できる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、第二の無線通信デバイスは、第一の無線通信デバイスに、セッション暗号キーを、第二の無線通信デバイスのロケータに決定された空間的位置の近傍（ｉｎ  ｔｈｅ  ｖｉｃｉｎｉｔｙ）で干渉により強め合う（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅ）複数の信号で送る。この空間的位置は、第一の無線通信デバイスの物理的位置に相当する。第二の無線通信デバイスによって送られた信号は、ロケータによって決定された空間的位置の周囲（ａｂｏｕｔ）で、干渉して弱め合う（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅ）。
【００１３】
一実施形態では、第二の無線通信デバイスのロケータは、時間反転ミラー（ｔｉｍｅ−ｒｅｖｅｒｓａｌ−ｍｉｒｒｏｒ）機能を実行する。この機能は、第二の無線通信デバイスが、第一の無線通信デバイスの位置を見つけ、追跡することを可能とする。
【００１４】
一実施形態では、第二の無線通信デバイスのロケータによって決定された空間的位置の形状は、ほぼ球状で、その直径は３フィート未満である。また、別の実施形態では、ほぼ球状（ｓｐｈｅｒｉａｌ  ｖｏｌｕｍｅ）で、その直径は１フィート未満である。
【００１５】
本発明の一実施形態では、第二の無線通信デバイスから送られた複数の信号は、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで作動しているとき、第二の無線通信デバイスに結合された１本のアンテナで送られる。少なくとも１つの信号が、反射板で反射した後に、ロケータによって決定された空間的位置に到着する。
【００１６】
本発明の特徴と利点を、本発明の様々な実施形態の構造と動作とともに、以下に、添付図面を参照しながら、詳細に述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（発明の詳細な説明)
（発明の概要）
ここに組み込み、本明細書の一部をなす添付図面は、本発明を、その詳細も含み、図解するもので、さらに、本発明の原理を説明するのに役立ち、ならびに、当該技術の当業者が本発明を作成、および、使用するのに役立つ。
【００１８】
本発明は一般に短距離の無線通信システムと方法、および、その応用に関するものである。本発明の一実施形態においては、第一の携帯無線通信デバイスがＰＩＣＯＮＥＴに入り、第二の無線通信デバイス、ＰＩＣＯＮＥＴマスターと暗号化されていない通信を行う。第一の携帯無線通信デバイスは、従来の短距離通信プロトコルを用いて、第二の無線通信デバイスに識別情報を送る。第二の無線通信デバイスは、新たなＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードにおいて、第一の無線通信デバイスに暗号キーを送る。こうして、第一の携帯無線通信デバイスは、従来の短距離通信プロトコルを用いて、暗号キーに基づいた暗号メッセージを第二の無線通信デバイスに、安全に送ることができる。
【００１９】
（本発明のシステムの実施形態例）
図１に、ＰＩＣＯＮＥＴ１００の例を示す。図１に示すように、ＰＩＣＯＮＥＴ１００は、１つの二重通信モードの無線通信デバイス１０２、ならびに、３つの無線通信デバイス１０４、１０６および１０８を含む。無線通信デバイス１０２は、ＰＩＣＯＮＥＴ１００のマスターである。３つの無線通信デバイス１０４、１０６および１０８は無線通信デバイス１０２のタイミングに応じて動作するスレイブで、無線通信デバイス１０２からの任意のメッセージに応答する。図１に示されたＰＩＣＯＮＥＴ１００の外周は、無線通信デバイス１０２の最大実行通信範囲を示す。図１に示された第四の無線通信デバイス１１０は、まだＰＩＣＯＮＥＴ１００の一部になっていない。
【００２０】
以下に、より詳細に示すように、無線通信デバイス１０２は、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードあるいはＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モード状態にあるＰＩＣＯＮＥＴ１００内の任意の無線通信デバイスとも通信することができる。上述のように、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードは、従来の任意の短距離通信モード(例えば、Ｗｉ-Ｆｉ、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨに対応した通信モード、あるいは、ＩＥＥＥ  ８２．１１またはＩＥＥＥ  ８０２．１５に対応した通信モードなど）と考えられる。ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードは、新たな短距離通信モードと考えられる。そこでは、ＰＩＣＯＮＥＴ１００のある特定の無線通信デバイスによる受信を狙った通信信号が、無線通信デバイス１０２によって、無線通信デバイス１０２の通信範囲内にある他の無線通信デバイスがその信号を受信・傍受することのないように送られる。一実施形態では、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで作動しているとき、無線通信デバイス１０２で送られた信号は、無線通信デバイス１０２によって選ばれた無線通信デバイスの近傍で、信号を受信するために干渉により強め合い、理想的には、ＰＩＣＯＮＥＴ１００の一つおきの場所で干渉により弱め合う。なぜなら、無線通信デバイス１０２によって送られた信号は、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで送られた場合、ＰＩＣＯＮＥＴ１００で、所定の受け手となる無線通信デバイスの近傍を除く、全ての個所で、干渉により弱め合うからである。ＰＩＣＯＮＥＴ１００の他の無線通信デバイスは、信号を受信したり傍受したりすることを妨げる。
【００２１】
図１に示すように、無線通信デバイス１０４、１０６および１０８のそれぞれは、無線通信デバイス１０２と通信状態にある。無線通信デバイス１０４は、通信チャンネル１１４を通じて、二重通信モードの無線通信デバイス１０２と通信する。無線通信デバイス１０６は通信チャンネル１１６を通じて、二重通信モードの無線通信デバイス１０２と通信する。無線通信デバイス１０８は通信チャンネル１１８を通じて、二重通信モードの無線通信デバイス１０２と通信する。図には示されていないが、さらなる通信チャンネルがＰＩＣＯＮＥＴ１００を形成する様々な無線通信デバイスとの間に存在することもある。
【００２２】
３つの通信チャンネル１１４、１１６および１１８のそれぞれは、任意の標準的な近距離通信チャンネルであって、例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨに準拠した通信チャンネル、あるいは、ＩＥＥＥ  ８０２．１１に準拠した通信チャンネル、および／または本発明にしたがったＦＥＭＴＯＮＥＴ通信チャンネルでありうる。ここに記載した技術に関する当業者なら分かるように、これら３つの通信チャンネル１１４、１１６および１１８は、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードの場合、無線通信デバイス１０２による単一の全方向向け放送で実施される。無線通信デバイス１０２がＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで作動している場合は、３つの通信チャンネル１１４、１１６および１１８のうち１つのみが、いかなるときも作動している。以下に、詳細に記述するが、実施形態によれば、３つの通信チャンネル１１４，１１６および１１８は、暗号化されたメッセージを伝える。
【００２３】
図２に、ＰＩＣＯＮＥＴ１００に入ろうとする無線通信デバイス１１０を示す。図２に示すように、無線通信デバイス１１０は、無線通信デバイス１０２の通信範囲内にある。
【００２４】
ＰＩＣＯＮＥＴ１００に入るためには、無線通信デバイス１１０は、その存在と、ＰＩＣＯＮＥＴ１００の通信ノードになりたいということとを示す信号２０２を送る。信号２０２は、無線通信デバイス１０２、１０４および１０８によって受信することが可能である。図２に示すように、無線通信デバイス１０６は無線通信デバイス１１０の最大実行通信範囲外にある。
【００２５】
ここに記載した技術に関する当業者なら分かるように、ＰＩＣＯＮＥＴ１００内の２つ以上の無線通信デバイス間での通信といった多くの応用分野で、例えば、無線通信デバイス１０２と、無線通信デバイス１１０との間での通信する場合など、安全が確保されることが望ましい。この安全確保は、暗号解読キーがメッセージ送信前にメッセージを暗号化するために使われる。しかしながら、そのとき生じる問題は、無線通信デバイス１１０がＰＩＣＯＮＥＴ１００に入ろうとするとき、解読キーがいかにして、無線通信デバイス１０２と無線通信デバイス１１０との間を、無線通信デバイス１０２、あるいは、無線通信デバイス１１０の伝達範囲にある他の無線通信デバイスに傍受されることなく、通り抜けることができるかということである。いかにして、これが成立しているかを図４から図６を用い、以下に詳細に述べる。
【００２６】
図３に、無線通信デバイス１１０がＰＩＣＯＮＥＴ１００に入ることに成功した後のＰＩＣＯＮＥＴ１００を示す。図３に示すように、安全を確保された通信チャンネル３００が、無線通信デバイス１０２と、無線通信デバイス１１０との間に形成される。
【００２７】
無線通信デバイス１１０は、無線通信デバイス１０２に送られるメッセージを、無線通信デバイス１０２から受け取った暗号キーを用いて、暗号化する。上述したように、この暗号キーがいかにして、無線通信デバイス１１０に安全に伝えられるかは、図４、図５、および、図６を用い、以下に詳細に述べる。一実施形態では無線通信デバイス１１０によって受信した無線通信デバイス１０２からのメッセージも、また、暗号化される。これらのメッセージは、無線通信デバイス１０２によって提供された暗号キーによって、あるいは、無線通信デバイス１１０によって提供された暗号キーによって、暗号化されうる。一度、無線通信デバイス１１０が無線通信デバイス１０２から暗号キーを受け取ったことがあれば、無線通信デバイス１１０は、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、無線通信デバイス１０２に（無線通信デバイス１０２から受け取った暗号キーを使って暗号化された）暗号キーを送ることができる。なぜなら、無線通信デバイス１０２および１１０のみが、通信チャンネル３００経由のメッセージのコード化に使われた暗号キーを知っているからである。無線通信デバイス１０２および１１０の通信範囲内にある他のデバイスは、これらのメッセージを解読できない。
【００２８】
図４に、移動体通信デバイス１１０がＰＩＣＯＮＥＴ１００の例にあるディスカバリ・プロトコル・パッケージを通信している状況を示す。ＰＩＣＯＮＥＴ１００では、無線周波（ＲＦ）反射板が本発明の指示に基づき使われる。本発明の実施形態例では、例えば、ＲＦ反射板１１１および１１２のように数枚のＲＦ反射板があり、それらは壁などの既存の構造物の場合もあるし、ＲＦ反射を強めるために、意図的に設計されたり、設置されたりする場合もある。
【００２９】
通信デバイス１１０によって伝わる信号が、無線通信デバイス１０２（プロプライアター・ノード）に届くには、いくつかの経路がある。これらの経路は、例えば、直接、あるいは、ＲＦ反射板１１１および１１２経由である。無線通信デバイス１０２で受信した信号は、この場合、通信デバイス１１０からの直接の信号、および、受動ＲＦ反射１１１および１１２からの反射の和である。この受信した信号の和は、ＰＩＣＯＮＥＴ１００の環境における何らかの特性あるいは形跡を有すると考えられ得る。ＲＦ反射板１１１および１１２のような反射デバイスが十分に大きくない場合は、無線通信デバイス１１０に対する立体角の割合で定義されるように、直接の信号がより強くなり、通信は正確に読み取られる。反射信号はバックグラウンドノイズとして、通常は取り扱われることになる。
【００３０】
しかしながら、ＲＦ反射板１１１および１１２とが波長に対して大きい（任意の方向で、５０〜１００ｃｍ）という条件下では、反射は、直接の信号と干渉し、直接の信号に対して遅れた信号を含むことになろう。ＩＥＥＥ  ８０２．１１とＩＥＥＥ  ８０２．１５標準、および、これらの標準を強化した提案に準拠したＰＩＣＯＮＥＴの場合、ここでは２．４ＧＨｚで波長が１２ｃｍ、および、５ＧＨｚで波長が６ｃｍの場合、無線通信デバイス１０２から任意のメッセージを、３つの同時に遅れた信号とともに、再送することが必要なだけである。それは、無線通信デバイス１１０の位置以外では、一般的にＰＩＣＯＮＥＴ１００全体で現れても、その通信は非常に壊れたデータとして現れるようにするためである。無線通信デバイス１１０の位置では、信号は無線通信デバイス１０２から、無線通信デバイス１１０によって直接受信される信号は、ＲＦ反射板１１１および１１２からの反射信号と同位相で受信されることになる。この反射板（環境）による同位相の総和によって、無線通信デバイス１１０は、元々送られたメッセージを抽出することができる。
【００３１】
ここに記載した技術に関する当業者なら分かるように、本発明は図４に示す実施形態のみに限られない。図４には、２つのＲＦ反射と、１つの直接の信号が無線通信デバイス１０２によって受信されている様子を示す。より複雑な実施形態としては、環境からの多数の反射があり、無線通信デバイス１０２から無線通信デバイス１１０に伝わる信号は、これら全ての反射を複雑に合計したものとなる。これは、時間反転ミラーとしてよく知られている方法を用いて成される。ここで、無線通信デバイス１０２において無線通信デバイス１１０から受信した信号の総和は、蓄積され、その後、無線通信デバイス１０２から無線通信デバイス１１０に送信した信号の解読のため、逆の順番で回復される。多くの場合、直接の信号は時間反転ミラーから除かれ、無線通信デバイス１０２から送られない。これは、ＲＦ反射板経由で、反射された信号のみが無線通信デバイス１１０に同位相で到達するためにである。
【００３２】
図５Ａに、本発明の別の実施形態例を示す。この実施形態例では、アンテナが複数本ある場合で、ここでは、アンテナ１１３および１１４のいずれもが無線通信デバイス１０２に結合されている例である。これらのアンテナが受信した信号が合わされば、ＰＩＣＯＮＥＴ１００内の任意の伝達デバイスの位置で、信号の総和がコード化される。遅れ干渉信号には、アンテナに無線通信デバイス１０２をつなぐ同軸ケーブルあるいは電気ケーブルを伝わる時間に起因する遅れも含むことになる。こうした複合遅れは、位相差として言及されるが、時間反転ミラーで反転され、その結果、自動的に時間反転ミラーの特性も帯びることになる。無線通信デバイス１０２は、こうして、複数のアンテナに対し、時間反転ミラーを通じ、その通信を多数に伝えることができる。このように、壊れていない信号（例として、図５Ｂに示す同位相信号）を受け取れるＰＩＣＯＮＥＴ１００の唯一の場所は、ＰＩＣＯＮＥＴ１００の元々の送信器、あるいは、無線通信デバイス１１０であることは非常に確度が高い。図５Ｂは、無線通信デバイス１１０が同位相空間、あるいは、同位相位置にあり、無線通信デバイス１１５が同位相でない位置にあることを示す。
【００３３】
店舗や事務所などでの実施形態例として、入り口に反射板および／またはアンテナを備えれば、ログイン操作をより簡単にすることができる。ここで、施設に入るときの移動体無線通信デバイスは、そのＵＵＩＤを放棄し、その施設にあったディスカバリ・プロトコルの役割を果たす。その施設は、訪問あるいは出席に対して、移動体通信セッションキーをダウンロードする。このような設備を入り口に特別に設ければ、離れた場にある受付も、特設したＦＥＭＴＯＮＥＴ空間となり、最適に安全化できる。ここに述べたように、ＦＥＭＴＯＮＥＴとは、ＰＩＣＯＮＥＴの小さな一部分の範囲に過ぎず、一実施形態においては、ＰＩＣＯＮＥＴの範囲の１０００分の１のオーダーである。
【００３４】
ここに記載した技術は、ＦＥＭＴＯＮＥＴと同位相で来るＲＦエネルギーを、様々な経路で送るように設計されており、さらに追加することもできるので、強い信号を発生する。しかしながら、ＰＩＣＯＮＥＴの反射できる全範囲にある他のノードやＦＥＭＴＯＮＥＴが同位相、あるいは、認識するのに十分な相で、様々な経路で送られるＲＦエネルギーを受け取ることはありえそうにない。これら同位相のＦＥＭＴＯＮＥＴは、一般的に、ランダムになろうし、適切な複合アンテナおよび／または反射板の配置は、ありえないだろう。
【００３５】
（本発明の方法の実施形態例）
図６に、安全な短距離無線通信を確立する方法６００のステップを示すフローチャートを示す。図６に示すように、方法６００には、６０２、６０４、６０６、および、６０８の４つのステップが含まれる。
【００３６】
ステップ６０２では、第一の移動体無線通信デバイスと第二の固定点にある無線通信デバイスとの間に通信を成立させる。このステップは、例えば、無線通信デバイスが、ＰＩＣＯＮＥＴマスターの通信デバイスの稼動範囲内に入ることで形成される。ステップ６０２は、典型的には、移動体通信デバイスが、一つの施設通信デバイス（ＰＩＣＯＮＥＴマスター）を備えた通信プロトコル内に入り、それがＰＩＣＯＮＥＴのノードの一つとなって成立する。この通信プロトコルは、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで導かれる。
【００３７】
ステップ６０４では、固定点にある無線通信デバイスが、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードで、移動体無線通信デバイスに対するセッション暗号キーを送信する。ここに記載されたように、一実施形態では、この無線通信施設は、ＲＦ反射板および／またはアンテナ、ならびに、時間反転電子機器を備えている。こうして、これは、固定点無線通信デバイスが、ＦＥＭＴＯＮＥＴモードで、選ばれた移動体無線通信デバイスと通信でき、暗号通信セッションにおいては、暗号キーを提供できる。ここで記載されたように、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードにおいては、送られたメッセージ（例えば、暗号キー）を受領しようとした無線通信デバイスのみが、メッセージを受領できる。ＰＩＣＯＮＥＴ内にあって、そのメッセージの意図した受け手でない無線通信デバイスは、例えば、その空間的な位置で、解釈できない位相外れのノイズといったノイズしか聞こえない。
【００３８】
ステップ６０６では、移動体無線通信デバイスは、このステップで、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モード（セッションキーを暗号化した通信）となって、識別情報を施設や固定点無線通信デバイスに送る。一実施形態では、この識別情報は、移動体無線通信デバイスを所有する個人からの生物学的情報も含む。この生物学的情報には、例えば、移動体無線通信デバイスを所有する個人の指または親指のプリント凹凸パターン（ｐｒｉｎｔ  ｒｉｄｇｅ  ｐａｔｔｅｒｎ）情報も含む。
【００３９】
ステップ６０８では、移動体無線通信デバイスと、固定点通信デバイスは、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、暗号キーに基づいた暗号化された情報を送信し、受信する。こうして、その情報は、たとえＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで送られた情報であったとしても、安全を確保できる。本発明の実施形態では、移動体無線通信デバイスから送られた情報のみが、暗号化され、固定点無線通信デバイスから送られた一般的な情報、あるいは、秘密でない情報は、暗号化されない。それは、こうした情報は暗号化する必要がないからである。また、さらに別の実施形態では、移動体無線通信デバイスは、固定点無線通信デバイスに送る、限られた秘密情報のみを暗号化する。
【００４０】
（本発明の応用例）
図７に、方法６００の応用７００の例を示す。応用７００では、顧客７０４が、店員（図示されない）から、電子的な買い物を安全に行おうとしているところである。
【００４１】
応用７００では、顧客７０４が選んだ商品を購入するために、キャッシュレジスタ７０２に向かうところから始まる。顧客７０４は、携帯無線通信デバイス７０６を持っており、これで、顧客７０４は選んだ商品を電子的に買うことができる。携帯無線通信デバイス７０６のような携帯無線デバイスを用いたとき、いかにして、安全な電子的商取引を行うかについての詳細は、例えば、共同所有である、２００２年１０月３１日に出願された米国特許出願番号第１０／２８４，４５３号を参照されたい。ここでは、その全体が参考に援用される。
【００４２】
キャッシュレジスタ７０２は、ＰＩＣＯＮＥＴマスターである。顧客７０４が、携帯無線通信デバイス７０６を持って、キャッシュレジスタ７０２に近づくと、携帯無線通信デバイス７０６は、キャッシュレジスタ７０２のＰＩＣＯＮＥＴ圏内に入る。携帯無線通信デバイス７０６がキャッシュレジスタ７０２のＰＩＣＯＮＥＴ圏内に入った後、携帯無線通信デバイス７０６、および、キャッシュレジスタ７０２とが、ディスカバリ・プロトコルに参加し、携帯無線通信デバイス７０６が、ＰＩＣＯＮＥＴのノードの１つになる。
【００４３】
キャッシュレジスタ７０２は、複数のアンテナを含むか、多数のＲＦ反射板（図示されない）がある場所にあるため、携帯無線通信デバイス７０６の位置を時間反転できる。一実施形態では、ロケータが、携帯無線通信デバイス７０６の位置を決定するために、時間反転ミラー機能を実施する。キャッシュレジスタ７０２は、顧客７０４が動き回ると、携帯無線通信デバイス７０６の位置を、絶えず、更新する。一実施形態では、ロケータは、携帯無線通信デバイス７０６がある位置が、ほぼ球状空間の範囲にあることを決定する。このほぼ球状空間の直径は、３フィート未満である。また、一実施形態では、このほぼ球状空間の直径は、１フィート未満である。
【００４４】
一実施形態では、ディスカバリ・プロトコルが完結したら、顧客７０４は、携帯無線通信デバイス７０６によって、携帯無線通信デバイス７０６のセンサー７１２に、親指を載せるように、指示される。携帯無線通信デバイス７０６は、こうして、顧客の親指接触部の凹凸を読み取り、携帯無線通信デバイス７０６に関連した普遍的で固有な識別番号と一緒に、その凹凸を伝える。その他の識別データも、このときに送ることも可能である。一実施形態では、識別情報は送信前に暗号化される。以下に、その手法の例を、述べる。
【００４５】
携帯無線通信デバイス７０６によって、送られる識別情報をキャッシュレジスタ７０２が受け取ると、キャッシュレジスタ７０２は、その通信モードをＰＩＣＯＮＥＴ通信モードから、ＦＥＭＴＯＮＥＴ通信モードに切り換える。キャッシュレジスタ７０２は、次いで、暗号キーを携帯無線通信デバイス７０６に送る。その理由は、暗号キーが、携帯無線通信デバイス７０６を含む小さな球体空間にＦＥＭＴＯＮＥＴモードで送られるのは、ＰＩＣＯＮＥＴ圏内の他の無線デバイス、例えば、携帯無線通信デバイス７０８、および、７１０などによって、妨害されないためである。このようにして、無線通信デバイス７０６に暗号キーが渡されることで、携帯無線通信デバイス７０６は、容易に、かつ、安全にキャッシュレジスタ７０２のＰＩＣＯＮＥＴに加わることができる。
【００４６】
一度、携帯無線通信デバイス７０６が、キャッシュレジスタ７０２から暗号キーを受け取ると、携帯無線通信デバイス７０６は、ＰＩＣＯＮＥＴ通信モードで、キャッシュレジスタ７０２と暗号化されたメッセージを送受信することができる。安全を確保すべきメッセージには、例えば、クレジットカード番号、デビットカード番号、銀行口座番号などを含む。
【００４７】
この技術の当業者なら分かるように、応用７００の例は、本発明が限られた使い道しかないことを意図するものではなく、本発明の能力および有用性を示すことを意図している。
【００４８】
簡明に述べると、ここでいう「ロケータ」は、複数のアンテナおよび／またはＲＦ反射板を含み、それが意識的に設置されたものか、環境のあるがままになっているものかは問わず、そして、これは、時間反転をなすための電気的および機械的手段である。時間を反転させる電気的および機械的手段は、ここに記載した技術の当業者には十分知られていることなので、ここに記載する必要はない。
【００４９】
（結論）
本発明の様々な実施形態例を上述したが、これらは例として述べられただけで、実施形態は上述の例に限られないということは、理解されるべきである。ここに付した請求項で定義された本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲で、形式や細部を種々変更可能であることは、本技術の当業者なら理解される。このように、本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的実施形態のいずれかに限られらたものでなく、後述する請求項とその均等物に従って、定義されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、ＰＩＣＯＮＥＴの一例となる図である。
【図２】図２は、図１のＰＩＣＯＮＥＴに入ろうとする無線通信デバイスを示す図である。
【図３】図３は、新たな無線通信デバイスを取り込んで拡大された後の、図１のＰＩＣＯＮＥＴを示す図である。
【図４】図４は、短距離無線通信を安全に行うための、無線周波（ＲＦ）反射板の使用を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、短距離無線通信を安全に行うための、複数のアンテナの使用を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、安全な短距離無線通信の例を示す図である。
【図６】図６は、安全な短距離通信を確立するための方法の各ステップを示すフローチャートである。
【図７】図７は、図６の方法の一応用例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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