(57)【要約】【課題】第１通信機及び第２通信機の間の距離算出の精度を確保可能にした測距システムを提供する。【解決手段】ブルートゥース通信で測距を実行するにあたり、波形生成部８は、「０」及び「１」が周期的に繰り返される周期信号Ｓｋを生成する。電波送信部６は、この周期信号Ｓｋを変調部９で変調し、Ｄ／Ａ変換した後に送信アンテナ１３から送信する。電波受信部７は、電波送信部６から送信された電波を受信すると、これをＡ／Ｄ変換し、変換後の信号をフーリエ変換部２０で演算することにより、伝搬特性を測定する。測距システム１は、複数周波数の伝搬特性を逆フーリエ変換し、その演算結果から２者間の距離を演算する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通信機及び第２通信機の一方から他方にブルートゥースの通信を通じて電波を送信し、当該電波の伝搬特性を求めて当該伝搬特性を逆フーリエ変換することにより、前記第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算する測距システムであって、
前記第１通信機及び前記第２通信機の間で送信される電波として、周期的なデジタル符号からなる周期信号を生成する波形生成部と、
受信した電波をフーリエ変換することによって求まる周波数スペクトルの伝搬特性において、ＤＣ成分付近の位相を基に当該ＤＣ成分の位相を補間することにより、ＤＣ成分伝搬特性を抽出するＤＣ成分抽出部と、
抽出された前記ＤＣ成分伝搬特性を複数周波数分、合成する合成部と、
合成により得られた伝搬特性を逆フーリエ変換した演算結果から、前記第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算する測距部と
を備えた測距システム。
【請求項２】
前記電波は、複数チャネルで送信されることにより複数周波数での送信が実行され、
前記測距部は、各チャネルから測定される伝搬特性を基に、第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算する
請求項１に記載の測距システム。
【請求項３】
前記ＤＣ成分抽出部は、前記伝搬特性として求まる位相スペクトルにおいて、前記ＤＣ成分の前後の位相の平均をとることにより、前記ＤＣ成分の位相を求める
請求項１又は２に記載の測距システム。
【請求項４】
前記デジタル符号は、２値化符号である
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の測距システム。
【請求項５】
前記周期信号は、前記２値化符号の「０」及び「１」の繰り返しの信号である
請求項４に記載の測距システム。
【請求項６】
前記周期信号が送信されるにあたり、前記周期信号をＧＦＳＫ変調する変調部を備える
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の測距システム。
【請求項７】
前記第１通信機及び前記第２通信機は、これらの間の距離を演算するにあたって電波を送受し合い、
前記測距部は、前記第１通信機から前記第２通信機に電波を送信して求められる伝搬特性と、前記第２通信機から前記第１通信機に電波を送信して求められる伝搬特性とを基に、前記距離を演算する
請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の測距システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２者間の距離を測定する測距システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２者間で電波を送受信し合って、電波の伝搬時間から２者間の距離を演算する測距システムが周知である（特許文献１等参照）。この測距システムでは、基地局から端末に電波を送信し、その電波を端末から基地局に返信させる。そして、このときの電波のやり取りに要した伝搬時間から、基地局と端末との間の距離を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３８３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の測距システムは、２者間の通信がブルートゥース通信であるとの明記はなく、ブルートゥース通信する２者間の距離を求めたいニーズがある。よって、ブルートゥース通信する２者間の距離を精度よく演算できる技術開発のニーズがあった。
【０００５】
本発明の目的は、第１通信機及び第２通信機の間の距離算出の精度を確保可能にした測距システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決する測距システムは、第１通信機及び第２通信機の一方から他方にブルートゥースの通信を通じて電波を送信し、当該電波の伝搬特性を求めて当該伝搬特性を逆フーリエ変換することにより、前記第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算する構成であって、前記第１通信機及び前記第２通信機の間で送信される電波として、周期的なデジタル符号からなる周期信号を生成する波形生成部と、受信した電波をフーリエ変換することによって求まる周波数スペクトルの伝搬特性において、ＤＣ成分付近の位相を基に当該ＤＣ成分の位相を補間することにより、ＤＣ成分伝搬特性を抽出するＤＣ成分抽出部と、抽出された前記ＤＣ成分伝搬特性を複数周波数分、合成する合成部と、合成により得られた伝搬特性を逆フーリエ変換した演算結果から、前記第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算する測距部とを備えた。
【０００７】
本構成によれば、周期的なデジタル符号からなる周期信号を電波として送信して測距を行うので、伝搬特性として求められる周波数スペクトルが周期的に立つことになる。このため、位相スペクトルのＤＣ成分を補間する場合には、一定周期で立ち上がる周波数スペクトルの傾向を踏まえてＤＣ成分の位相を補間することが可能となるので、ＳＮ（ＳＮ比：信号雑音比）の高いデータのみを使用して、ＤＣ成分の位相を抽出することが可能となる。これにより、逆フーリエ変換の演算結果が精度よく求まる。よって、第１通信機及び第２通信機の間の距離を精度よく求めることが可能となる。
【０００８】
前記測距システムにおいて、前記電波は、複数チャネルで送信されることにより複数周波数での送信が実行され、前記測距部は、各チャネルから測定される伝搬特性を基に、第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算することが好ましい。この構成によれば、電波を複数チャネルで送信するという簡素な通信態様により、複数周波数での電波送信が可能となる。
【０００９】
前記測距システムにおいて、前記ＤＣ成分抽出部は、前記伝搬特性として求まる位相スペクトルにおいて、前記ＤＣ成分の前後の位相の平均をとることにより、前記ＤＣ成分の位相を求めることが好ましい。この構成によれば、位相スペクトルのＤＣ成分の前後平均をとるという簡素な処理により、ＤＣ成分の位相を抽出することが可能となる。
【００１０】
前記測距システムにおいて、前記デジタル符号は、２値化符号であることが好ましい。この構成によれば、「０」及び「１」から構築される簡素なデータ配列の信号から送信電波を生成することが可能となる。
【００１１】
前記測距システムにおいて、前記周期信号は、前記２値化符号の「０」及び「１」の繰り返しの信号であることが好ましい。この構成によれば、「０」，「１」が単に繰り返される簡素なデータ群から周期信号を構築することが可能となる。
【００１２】
前記測距システムにおいて、前記周期信号が送信されるにあたり、前記周期信号をＧＦＳＫ変調する変調部を備えることが好ましい。この構成によれば、信号変調の前に周期信号のスペクトルが整形されるので、スペクトル帯域幅や帯域外スペクトラムを低減することが可能となる。よって、隣接チャネルの電力除去が可能となる。
【００１３】
前記測距システムにおいて、前記第１通信機及び前記第２通信機は、これらの間の距離を演算するにあたって電波を送受し合い、前記測距部は、前記第１通信機から前記第２通信機に電波を送信して求められる伝搬特性と、前記第２通信機から前記第１通信機に電波を送信して求められる伝搬特性とを基に、前記距離を演算することが好ましい。この構成によれば、第１通信機から第２通信機に電波を送信して求まる伝搬特性と、第２通信機から第１通信機に電波を送信して求まる伝搬特性とを乗算するなどの計算を経ることにより、逆符号の位相誤差をキャンセルすることが可能となる。よって、距離演算の精度確保に一層有利となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１通信機及び第２通信機の間の距離算出の精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態の測距システムが用いられる通信機のモデル図。
【図２】測距システムの電波送信部及び電波受信部の構成図。
【図３】測距システムにおいて距離演算を行う要素の構成図。
【図４】測距の手順を示すフローチャート。
【図５】パワースペクトル図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は位相スペクトル図。
【図７】補間されたＤＣ成分の位相を示す位相スペクトル図。
【図８】複数チャネルの振幅及び位相を示す特性図。
【図９】逆フーリエ変換の演算結果を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、測距システムの一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
図１に示すように、測距システム１は、無線通信を行う第１通信機２及び第２通信機３の間の距離Ｌを測定する。本例の測距システム１は、無線によって接続された第１通信機２及び第２通信機３の間で電波Ｓｉを複数チャネルに亘り送受し、これら各チャネルにおいて伝搬特性（振幅及び位相）を求める。そして、求めた複数チャネルの伝搬特性を合成し、合成により得られた伝搬特性を逆フーリエ変換することにより、等価的にインパルスの伝搬時間Ｔｘ、すなわち距離Ｌを演算する。本例の場合、例えば第１通信機２が車両の電子キーであり、例えば第２通信機３が車両である。第１通信機２及び第２通信機３の通信は、例えばブルートゥース（Bluetooth：登録商標）であることが好ましい。
【００１７】
図２に示すように、測距システム１は、電波Ｓｉの送信側となる電波送信部６と、電波Ｓｉの受信側となる電波受信部７とを備える。電波送信部６は、波形生成部８、変調部９、ＤＡコンバータ１０、ミキサ１１、発振器１２及び送信アンテナ１３を備える。
【００１８】
波形生成部８は、第１通信機２及び第２通信機３の間で送信される電波Ｓｉとして、周期的な２値化符号からなる周期信号Ｓｋを生成し、これを変調部９に出力する。周期信号Ｓｋは、２値化符号の「０」及び「１」が周期Ｔごとに切り替わる信号である。変調部９は、ＧＦＳＫ（Gaussian Frequency Shift Keying）からなる。周期信号Ｓｋは、変調部９で変調されて、ＤＡコンバータ１０でＤ／Ａ変換された後、ミキサ１１で発振器１２の搬送波と重畳されて、送信アンテナ１３から送信される。
【００１９】
電波受信部７は、受信アンテナ１６、ミキサ１７、発振器１８、ＡＤコンバータ１９及びフーリエ変換部２０を備える。電波受信部７は、電波送信部６から送信された周期信号Ｓｋの電波Ｓｉを受信アンテナ１６で受信すると、受信信号をミキサ１７でベースバンド信号Ｓｂに変換し、これをＡＤコンバータ１９でＡ／Ｄ変換する。そして、Ａ／Ｄ変換後の信号がフーリエ変換部２０によって変換（ＦＦＴ変換）されることにより、受信信号の周波数スペクトル（伝搬特性）が測定される。伝搬特性は、送受信された電波Ｓｉの振幅及び位相の各データである。
【００２０】
測距システム１は、通信時の伝搬特性の測定を、通信されるチャネルの全てで実行する。通信がブルートゥースの場合、複数のチャネル（例えば４０チャネル）が存在するので、全てのチャネル（ＣＨ１，ＣＨ２，…，ＣＨｎ）において伝搬特性の測定が実行される。このように、本例の場合、電波Ｓｉを複数チャネルで送信することにより、電波Ｓｉを複数周波数で送信する。また、本例の場合、第１通信機２から第２通信機３に電波Ｓｉを送信して伝搬特性を測定するとともに、第２通信機３から第１通信機２にも電波Ｓｉを送信して伝搬特性を測定する。すなわち、第１通信機２及び第２通信機３の両方で伝搬特性の測定を行う。この場合、第１通信機２及び第２通信機３の両方に、電波送信部６及び電波受信部７が各々設けられることになる。
【００２１】
電波受信部７は、伝搬特性のＤＣ成分を抽出するＤＣ成分抽出部２１を備える。ＤＣ成分抽出部２１は、伝搬特性として振幅及び位相のＤＣ成分（ＤＣ成分伝搬特性）を抽出する。特に、本例のＤＣ成分抽出部２１は、受信した電波Ｓｉをフーリエ変換することによって求まる周波数スペクトルの伝搬特性において、ＤＣ成分付近の位相を基にＤＣ成分の位相を補間して、ＤＣ成分伝搬特性を算出する。ＤＣ成分は、フーリエ変換後（ＦＦＴ変換後）の周波数スペクトルにおいて周波数が「０」のときの特性値である。
【００２２】
図３に示すように、測距システム１は、乗算部２３、合成部２４、逆フーリエ変換部２５及び測距部２６を備える。なお、乗算部２３、合成部２４、逆フーリエ変換部２５及び測距部２６の機能群は、第１通信機２及び第２通信機３のどちらに設けられていてもよい。
【００２３】
乗算部２３は、第１通信機２から第２通信機３に電波送信して測定された伝搬特性と、第２通信機３から第１通信機２に電波送信して測定された伝搬特性とを乗算する。このように、本例の乗算部２３は、第１通信機２から第２通信機３に電波送信して求まったＦＦＴ結果と、第２通信機３から第１通信機２に電波送信して求まったＦＦＴ結果とを乗算する。
【００２４】
合成部２４は、抽出されたＤＣ成分伝搬特性を複数チャネル分合成する。本例の合成部２４は、各チャネルの伝搬特性を並べたベクトルからなる周波数データＨ（ｆ）を求める。
【００２５】
逆フーリエ変換部２５は、合成後の伝搬特性を逆フーリエ変換するものである。逆フーリエ変換部２５は、合成部２４により求められた周波数データＨ（ｆ）を逆フーリエ変換し、その演算結果として時間データｙ（ｔ）を求める。
【００２６】
測距部２６は、合成により得られた伝搬特性を逆フーリエ変換した演算結果（逆フーリエ変換部２５の演算結果）から、第１通信機２及び第２通信機３の間の距離Ｌを算出する。本例の測距部２６は、逆フーリエ変換部２５により求められた時間データｙ（ｔ）から、第１通信機２及び第２通信機３の間の距離Ｌを算出する。
【００２７】
次に、図４〜図９を用いて、本実施例の測距システム１の作用及び効果を説明する。
図４に示すように、ステップ１０１において、第１通信機２は、電波Ｓｉを第２通信機３に送信して、第２通信機３に伝搬特性を測定させる。本例の場合、まず波形生成部８は、「０」及び「１」が周期的に繰り返される周期信号Ｓｋを生成し、これを変調部９に出力する。変調部９は、「０」及び「１」の繰り返し信号の周期信号ＳｋをＧＦＳＫ変調し、これをＤＡコンバータ１０に出力する。ＤＡコンバータ１０は、変調後の信号をＤ／Ａ変換する。ＤＡコンバータ１０でＤ／Ａ変換された信号は、ミキサ１１で搬送波に乗せられ、送信アンテナ１３から電波Ｓｉとして送信される。なお、電波Ｓｉが複数チャネルで送信される場合、各チャネルの電波Ｓｉは、各々対応するキャリアに乗せられて送信される。
【００２８】
第２通信機３は、第１通信機２から送信された電波Ｓｉを受信アンテナ１６で受信する。受信アンテナ１６で受信した信号は、ミキサ１７を通じてベースバンド信号Ｓｂに変換する。ベースバンド信号Ｓｂは、ＡＤコンバータ１９によってＡ／Ｄ変換され、フーリエ変換部２０に出力される。フーリエ変換部２０は、Ａ／Ｄ変換後の信号をフーリエ変換し、ベースバンド信号Ｓｂの周波数スペクトル（伝搬特性）を測定する。そして、以降、ベースバンド信号ＳｂのＤＣ成分伝搬特性を求めていき、この伝搬特性に基づき、電波受信部７が受信した信号の中心周波数の伝搬特性を測定することができる。
【００２９】
図５及び図６に示すように、伝搬特性は、周波数スペクトルの要素として振幅データＰ（ｆ）（図５参照）と位相データ∠θ（ｆ）（図６参照）とから構築される。振幅データＰ（ｆ）は、図５に示すようなパワースペクトルで表される。本例の場合、周期Ｔで「０」，「１」が繰り返される周期信号Ｓｋを送信して測距するので、パワースペクトルは、１／Ｔ周期でスペクトルが立つ波形をとる。すなわち、パワースペクトルは、ＤＣ成分である周波数「０」を頂点とした放物線に沿って値が変化する波形をとる。ＤＣ成分抽出部２１は、フーリエ変換後のパワースペクトルからＤＣ成分（周波数「０」）の振幅Ｐ０を抽出する。
【００３０】
図６に示すように、位相データ∠θ（ｆ）は、同図に示すような位相スペクトルで表される。本例の場合、周期Ｔで「０」，「１」が繰り返される周期信号Ｓｋを送信して測距するので、位相スペクトルは、１／Ｔ周期でスペクトルが立つ波形をとる。ここで、図６（ａ）に示すように、例えばベースバンド信号Ｓｂの伝搬による位相変化特性は、値が比例増加していくような直線状をとる。ところで、電波送受信時、Ａ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換のサンプリングタイミングの際に遅延が生じるが、仮に遅延が発生した場合には、図６（ｂ）に示すように、位相変化特性の傾きは変化するものの、ＤＣ成分である周波数「０」の位相は変化しない。このように、周波数「０」の位相には遅延の誤差が現れないので、この位相を電波（送信チャネルの中心周波数）の位相として抽出すれば、遅延の誤差をキャンセルできることが分かる。しかし、図６（ｃ）に示すように、実際のところ、周波数「０」の成分にはオフセットによる誤差が生じ、正しく「０」成分を抽出することができない。このように、測距にＤＣ成分の伝搬特性のみ使用するのは、ＤＣ成分の位相には誤差がのらないが、それ以外の成分には誤差が入っているため、使えないからである。
【００３１】
そこで、図７に示すように、本例のＤＣ成分抽出部２１は、位相スペクトルのＤＣ成分（周波数「０」）の直近前後の位相θｍ，θｐを利用して、ＤＣ成分の位相θ０を算出する。本例の場合、ＤＣ成分（周波数「０」）の１つ前の位相スペクトルの位相θｍと、ＤＣ成分（周波数「０」）の１つ後の位相スペクトルの位相θｐとの平均を求め、これをＤＣ成分の位相θ０（＝（θｍ＋θｐ）／２）として割り出す。このようにして、本例のＤＣ成分抽出部２１は、周波数スペクトルの伝搬特性において、ＤＣ成分付近の位相を基にＤＣ成分の位相を補間することにより、ＤＣ成分伝搬特性を抽出する。そして、ＤＣ成分抽出部２１は、パワースペクトルのＤＣ成分と、補間により求めた位相スペクトルのＤＣ成分とを、ＤＣ成分伝搬特性として算出する。
【００３２】
このように、本例の場合、伝搬特性を測定するにあたり、２値化符号の「０」、「１」が周期Ｔの間隔で繰り返された周期信号Ｓｋを基に生成された電波Ｓｉを送信するので、伝搬特性として求められた周波数スペクトル（パワースペクトル及び位相スペクトル）においては、スペクトル成分が１／Ｔ間隔で周期的に立つことになる。このため、ＤＣ成分の位相θ０を補間するにあたっては、例えばＤＣ成分の前後の位相θｍ，θｐの２値の平均をとるという演算を通じて、位相θ０を抽出することが可能となる。このため、ＳＮ（ＳＮ比：信号雑音比）の高いデータのみ使用することが可能となるので、位相θ０がばらつきの少ない精度のよい値となる。
【００３３】
図４に戻り、ステップ１０２において、第２通信機３は、電波Ｓｉを第１通信機２に送信して、第１通信機２に伝搬特性（振幅及び位相）を測定させる。すなわち、第２通信機３から第１通信機２に電波Ｓｉを送信して、第１通信機２においても伝搬特性（振幅及び位相）を測定する。なお、伝搬特性の測定は、第１通信機２から第２通信機３に電波送信して行う場合と同様であるので、説明を省略する。
【００３４】
第１通信機２及び第２通信機３の通信の往復で伝搬特性が各々測定されると、乗算部２３は、第１通信機２から第２通信機３に電波送信して測定された伝搬特性（ＦＦＴ結果）と、第２通信機３から第１通信機２に電波送信して測定された伝搬特性（ＦＦＴ結果）とを乗算する。これにより、測距システム１の各デバイスにクロック誤差やＰＬＬの初期位相誤差が発生していても、これら誤差は送信側と受信側とで逆符号の位相誤差で現れていることから、ＦＦＴ結果の乗算により、これら誤差がキャンセルされる。
【００３５】
ここで、図８に示すように、例えばチャネルＣＨ１の電波が通信された場合には、ＣＨ１の中心周波数ｆ１の伝搬特性Ｈ（ｆ１）、すなわちＣＨ１のベースバンド信号ＳｂのＤＣ成分伝搬特性が得られる。伝搬特性Ｈ（ｆ１）は、大きさが振幅特性、位相角が位相特性を表す複素数として得られる。伝搬特性Ｈ１（ｆ１）は、次式(1)により表される。なお、次式では、Ｐ（ｆ１）がＣＨ１の振幅データであり、∠θ（ｆ１）が位相データである。
【００３６】
Ｈ（ｆ１）＝Ｐ（ｆ１）∠θ（ｆ１）  …  (1)
図４に戻り、ステップ１０３において、測距システム１（第１通信機２及び第２通信機３）は、通信の各チャネルで、順次、伝搬特性を測定する。通信がブルートゥースの場合、複数のチャネル（例えば４０チャネル）が存在するので、各チャネルの全てにおいて通信（往復）の伝搬特性が測定される。このため、例えばＣＨ２〜ＣＨｎの電波が送受信された場合には、各チャネルの中心周波数ｆ２〜ｆｎの各伝搬特性Ｈ（ｆ２）〜Ｈ（ｆｎ）が得られる。複数周波数の伝搬特性を測定するのは、１つの周波数の伝搬特性ではインパルスを作ることができないからである。
【００３７】
ステップ１０４において、合成部２４は、全チャネルの往復の伝搬特性を合成する。本例の場合、合成部２４は、各チャネルの伝搬特性を並べたベクトルを作る。本例では、各チャネルの伝搬特性を並べたベクトル、すなわち周波数データＨ（ｆ）として、［Ｈ（ｆ１），Ｈ（ｆ２），…，Ｈ（ｆｎ）］を得る。
【００３８】
ステップ１０５において、逆フーリエ変換部２５は、合成後の伝搬特性（周波数データＨ（ｆ））を逆フーリエ変換する。本例の場合、ベクトル（周波数データＨ（ｆ））を入力データとして、これを逆フーリエ変換し、その演算結果を取得する。逆フーリエ変換の演算結果は、時間データｙ（ｔ）として取得することができる。時間データｙ（ｔ）は、［ｙ（ｔ１），ｙ（ｔ２），…，ｙ（ｔｎ）］で表される。なお、ｔ１〜ｔｎは、各伝搬特性Ｈ（ｆ１）〜Ｈ（ｆｎ）に対応した時間データである。
【００３９】
図９に示すように、測距部２６は、逆フーリエ変換の演算結果を基に、電波Ｓｉの伝搬時間Ｔｘ、すなわち第１通信機２及び第２通信機３の距離Ｌを演算する。逆フーリエ変換を演算すると、同図に示すようなパルス３０を取得できる。なお、マルチパスの影響により複数のパルス３０が出現した場合には、最短時間のもの（パルス３０ａ）を対象パルスとして取得する。測距部２６は、パルス３０ａの位置から伝搬時間Ｔｘを算出し、これを距離Ｌに換算する。
【００４０】
なお、パルス３０の選択は、最短時間のものを選ぶ方式に限定されない。例えば、パルス３０のピーク値が最も高いものを対象パルスとして取得してもよい。このように、パルス３０の選択の仕方は、様々な方法が採用できる。
【００４１】
ところで、例えば周期信号Ｓｋとして２値化符号の「０」，「１」がランダムに並んだビット信号を送信して測距を行う場合、周波数スペクトル（位相スペクトル）がランダムに帯域全体に広がる。このため、ＤＣ成分の位相θ０を補間しようとした場合、例えばスペクトル全体を平均してＤＣ成分の位相θ０を抽出することになるが、この場合はランダムに立ち上がる多数データの平均をとって値を抽出する演算を行うので、精度よい値を求めることができず、ＳＮＲが劣化してしまう。このため、ＳＮが低い部分の位相データも使うことになってしまうので、測距の精度が確保できない問題が生じる。
【００４２】
一方、本例の場合、周期的な２値化符号からなる周期信号Ｓｋを電波として送信して測距を行うので、伝搬特性として求められる周波数スペクトルが周期的に立つことになる。このため、位相スペクトルのＤＣ成分を補間する場合には、一定周期で立ち上がる周波数スペクトルの傾向を踏まえてＤＣ成分の位相θ０を補間することが可能となるので、ＳＮの高いデータのみを使用して、ＤＣ成分の位相θ０を抽出することが可能となる。特に、本例の場合、ＤＣ成分の前後の位相θｍ，θｐの単なる平均を求めればよい。これにより、逆フーリエ変換の演算結果が精度よく求まる。よって、第１通信機２及び第２通信機３の間の距離Ｌを精度よく求めることができる。
【００４３】
電波Ｓｉは、複数チャネルで送信されることにより複数周波数での送信が実行される。測距部２６は、各チャネルから測定される伝搬特性を基に、第１通信機２及び第２通信機３の間の距離Ｌを演算する。よって、電波Ｓｉを複数チャネルで送信するという簡素な通信態様により、複数周波数での電波送信を実現することができる。
【００４４】
デジタル符号は、２値化符号からなる。よって、「０」及び「１」から構築される簡素なデータ配列の信号から送信電波（電波Ｓｉ）を生成することができる。
周期信号Ｓｋは、２値化符号の「０」及び「１」の繰り返しの信号である。よって、「０」，「１」が単に繰り返される簡素なデータ群から周期信号Ｓｋを構築することができる。
【００４５】
電波送信部６は、周期信号ＳｋをＧＦＳＫ変調する変調部９を備えた。このため、信号変調の前に周期信号Ｓｋのスペクトルが整形されるので、スペクトル帯域幅や帯域外スペクトラムを低減することが可能となる。よって、隣接チャネルの電力除去が可能となる。
【００４６】
第１通信機２及び第２通信機３は、これらの間の距離Ｌを演算するにあたって電波Ｓｉを送受し合う。測距部２６は、第１通信機２から第２通信機３に電波Ｓｉを送信して求められる伝搬特性と、第２通信機３から第１通信機２に電波Ｓｉを送信して求められる伝搬特性とを基に、距離Ｌを演算する。ところで、測距システム１の各デバイスには、クロック誤差やＰＬＬの初期位相誤差が発生するが、これら誤差は送信側と受信側とで逆符号の位相誤差として現れる。このため、第１通信機２→第２通信機３の電波送信で求まる伝搬特性と、第２通信機３→第１通信機２の電波送信で求まる伝搬特性とを乗算するなどの計算を経ることにより、逆符号の位相誤差をキャンセルすることができる。よって、距離演算の精度確保に一層有利となる。
【００４７】
第１通信機２及び第２通信機３は、一方から他方に対して複数のチャネルで電波を送信する。測距部２６は、各チャネルにおいて伝搬特性を求めて、これら伝搬特性から距離Ｌを演算する。このため、例えば周波数ホッピング等を通じて、ノイズを避けて通信を実行することが可能となる。よって、通信成立性を確保するのに有利となる。
【００４８】
測距部２６は、複数チャネルでＤＣ成分伝搬特性（振幅データ、位相データ）を求め、これらの伝搬特性を合成し、合成により得られた伝搬特性を逆フーリエ変換して、その演算結果から距離Ｌを演算する。よって、複数チャネルの伝搬特性の合成によって得られるパワースペクトル及び位相スペクトルを逆フーリエ変換した演算結果から、第１通信機２及び第２通信機３の間の距離Ｌを精度よく求めることができる。
【００４９】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・処理は、全てのチャネルを用いることに限定されず、一部のチャネルのみ使用する態様としてもよい。
【００５０】
・周期信号Ｓｋは、「０」，「１」が繰り返される信号に限定されない。例えば、「０」，「０」，「１」のデータ群が繰り返される信号など、２値化符号が周期的に繰り返されるものであれば、「０」，「１」の組み合わせは適宜変更できる。
【００５１】
・周期信号Ｓｋは、「０」，「１」の周期的な信号に限定されず、例えば「０」のみ、或いは「１」のみの信号でもよい。
・演算の順序は、フーリエ変換、ＤＣ成分抽出、乗算の順に限定されない。例えば、フーリエ変換、乗算、ＤＣ成分抽出の順序に変更してもよい。
【００５２】
・ＤＣ成分の位相θ０は、ＤＣ成分の前後の平均をとった値に限定されない。例えば、ＤＣ成分前後に限らず位相をいくつか抽出し、それらの値からＤＣ成分の位相θ０を求めてもよい。
【００５３】
・第２通信機３は、電子キー機能を有する高機能携帯電話でもよい。
・複数周波数での電波送信は、電波Ｓｉを複数チャネルで送信することに限定されない。例えば、電波送信に使用するチャネルは１つでもよい。この場合、例えば送信する電波Ｓｉのベースバンド信号Ｓｂを規定量、周波数シフトしたものをアップコンバートして電波送信する。そして、周波数シフトしないベースバンド信号Ｓｂから測定された伝搬特性と、周波数シフトしたベースバンド信号Ｓｂから測定された伝搬特性とを用いて、測距を実行してもよい。
【００５４】
・例えば、任意の周波数を「０」とし、これを逆フーリエ変換時に周波数データＨ（ｆ）に加えてもよい。例えば、Ｈ（ｆ）＝［Ｈ（ｆ１），Ｈ（ｆ２），Ｈ（ｆ３），…，Ｈ（ｆｎ）］を、Ｈ（ｆ）＝［Ｈ（ｆ１），０，Ｈ（ｆ２），０，Ｈ（ｆ３），０，…，０，Ｈ（ｆｎ）］として逆フーリエ変換してもよい。こうすることで、逆フーリエ変換後の時間データサンプル数を増やすことができる。前述の例の場合、サンプル数は「ｎ」→「２ｎ−１」となる。
【００５５】
・電波の周波数は、種々の周波数が採用できる。
・デジタル符号は、２値化符号に限定されず、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）等の変調を用いる場合を想定して、他の符号に変更してもよい。
【００５６】
・変調部９は、ＧＦＳＫに限定されず、単なるＦＳＫなどの他の部材に変更してもよい。
・第１通信機２を車両とし、第２通信機３を電子キーとすることに限定されない。例えば、第１通信機２を無線通信式のパーソナルコンピュータとし、第２通信機３を無線ＬＡＮルータとしてもよい。
【００５７】
・測距システム１は、電波を送受し合って測距を行うシステムに限定されない。例えば、第１通信機２及び第２通信機３の一方から他方のみに電波を送信して測距を行う単方向としてもよい。また、第１通信機２及び第２通信機３で電波を送受し合い、さらにもう一度、第１通信機２及び第２通信機３の一方から他方に電波を送信した上で、伝搬特性を求めて、２者間の測距を行ってもよい。
【００５８】
・測距システム１は、車両用の電子キーの認証を無線で行う電子キーシステムに使用されることに限定されず、種々のシステムや装置に適用してもよい。
・通信方式は、ブルートゥースに限定されず、例えば無線ＬＡＮやＵＷＢ等の他の通信としてもよい。
【００５９】
次に、上記実施形態及び変更例ら把握できる技術的思想について記載する。
（イ）第１通信機及び第２通信機の一方から他方にブルートゥースの通信を通じて電波を送信し、当該電波の伝搬特性を求めて当該伝搬特性を逆フーリエ変換することにより、前記第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算する測距方法であって、前記第１通信機及び前記第２通信機の間で送信される電波として、周期的なデジタル符号からなる周期信号を生成するステップと、受信した電波をフーリエ変換することによって求まる周波数スペクトルの伝搬特性において、ＤＣ成分付近の位相を基に当該ＤＣ成分の位相を補間することにより、ＤＣ成分伝搬特性を抽出するステップと、抽出された前記ＤＣ成分伝搬特性を複数周波数分、合成するステップと、合成により得られた伝搬特性を逆フーリエ変換した演算結果から、前記第１通信機及び前記第２通信機の間の距離を演算するステップとを備えた測距方法。
【符号の説明】
【００６０】
１…測距システム、２…第１通信機、３…第２通信機、８…波形生成部、９…変調部、２１…ＤＣ成分抽出部、２４…合成部、２６…測距部、Ｓｉ…電波、Ｓｋ…周期信号、Ｔｘ…伝搬時間、Ｌ…距離、θ０…位相、θｍ…位相、θｐ…位相。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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