(57)【要約】  システムおよび方法が開示され、無線信号を受信することを含む。この方法は、無線信号を表すデジタルデータの第１および第２のセットを生成することを含む。この方法は、第１の対の既知の部分の、それぞれ余弦成分および正弦成分を表す第１および第２のサンプルを取得することを含む。この方法は、第２の対の既知の部分の、それぞれ余弦成分および正弦成分を表す第３および第４のサンプルを取得することを含む。この方法は、第１および第２のサンプルの振幅に基づいて第１の位相角値を決定し、第３および第４のサンプルの振幅に基づいて第２の位相角を決定することを含む。この方法は、第１および第２の位相角値の間の差に基づいて到着角度を決定することを含む。
2021526644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ（４３、５２）を使用して、パケット、ここで、パケットは、既知の部分を含むデータを含む、を含む無線信号を受信し、
送受信機（７２）またはマイクロコントローラ（８０）のうちの少なくとも１つを使用して、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを生成すること、
前記マイクロコントローラを使用して、（ｉ）前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得すること、
前記マイクロコントローラを使用して、（ｉ）前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得すること、
前記マイクロコントローラのプロセッサ、ここで、プロセッサは、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されている、を使用して、（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値を決定し、（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定すること、および、
前記プロセッサを使用して、前記第１の位相角値と前記第２の位相角値の間の差に基づいて到着角度を決定することを含む方法。
【請求項２】
前記無線信号がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分であり、および、
前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のうちのひとつであり、および、
前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のうちのひとつである、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、プリアンブル部分、アクセスアドレス部分、プロトコルデータユニット部分、および、巡回冗長検査部分を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号が一定波形（ＣＷ）のトーン部分を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記マイクロコントローラのＩＱジェネレータを使用して、前記第１のサンプル、前記第２のサンプル、前記第３のサンプル、および、前記第４のサンプルを取得することをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
スイッチング回路（６０）を使用して、前記第１のアンテナを前記マイクロコントローラに結合すること、および、
サンプリング期間の経過に応答して、前記スイッチング回路を使用して、前記マイクロコントローラから前記第１のアンテナを切断すること、および
前記スイッチング回路を使用して、前記第２のアンテナを前記マイクロコントローラに結合することを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の位相角値を決定することは、前記プロセッサを使用して、前記第１のサンプルの振幅および前記第２のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の位相角値を決定することは、前記プロセッサを使用して、前記第３のサンプルの振幅および前記第４のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することをさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記生成することは、複数の受信経路およびひとつまたは複数のマイクロコントローラを同時に使用して、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および、（ｉｉ）複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
パケット、ここで、パケットは、既知の部分を含むデータを含む、を含む無線信号を受信するように構成された複数のアンテナ（４３、５２）と、
（ｉ）前記複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）前記複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを生成するように構成された送受信機（７２）と、
（ｉ）前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得し、および、
（ｉ）前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得するように構成されたマイクロコントローラ（８０）と、
前記マイクロコントローラに含まれており、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されたプロセッサとを備え、
前記命令は、
（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値、および（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定し、
前記第１の位相角値と前記第２の位相角値の間の差に基づいて到着角度を決定するように構成されているシステム。
【請求項１３】
前記無線信号がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分であり、および、
前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のうちのひとつであり、および、
前記第２のデジタルデータのセットの前記既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のうちのひとつである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、プリアンブル部分、アクセスアドレス部分、プロトコルデータユニット部分、および、巡回冗長検査部分を含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号が一定波形（ＣＷ）のトーン部分を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
さらに、前記マイクロコントローラのＩＱジェネレータを備え、ここで、前記ＩＱジェネレータは、前記第１のサンプル、前記第２のサンプル、前記第３のサンプル、および、前記第４のサンプルを取得するように構成されている、請求項１２から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
さらに、
前記第１のアンテナを前記マイクロコントローラに結合し、
サンプリング期間の経過に応答して、前記マイクロコントローラから前記第１のアンテナを切断し、前記マイクロコントローラに前記第２のアンテナを結合するように構成されているスイッチング回路（６０）を含む、請求項１２から１８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記第１のサンプルの振幅および前記第２のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することにより、前記第１の位相角値を決定するように構成されている、請求項１２から１９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記プロセッサは、前記第３のサンプルの振幅および前記第４のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することにより、前記第１の位相角値を決定するように構成されている、請求項１２から２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記生成することは、複数の受信経路およびひとつまたは複数のマイクロコントローラを同時に使用して、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表すデジタルデータの第１のセット、および、（ｉｉ）複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表すデジタルデータの第２のセットを受信することを含む、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、２０１８年７月１３日に提出された米国仮出願番号６２／６９７，６５０、２０１９年３月２９日に提出された米国仮出願番号６２／８２６，１７９、および、２０１９年７月８日に提出された米国特許出願番号１６／５０４，４８８の利益を請求する。上記複数の出願の開示の全体は、参照により、この明細書に組み込まれている。
【技術分野】
【０００２】
この開示は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標）（ＢＬＥ）パケットの一定の部分における到着角度を測定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
この節は、この開示に関連する背景情報を提供し、それは必ずしも従来技術ではない。
【０００４】
従来、キーレスエントリーシステムを含む車両システムであるパッシブエントリー／パッシブスタート（ＰＥＰＳ）システムでは、以前に車両の中央ＰＥＰＳ電子制御ユニット（ＥＣＵ）とペアリングされていたキーフォブ（ｋｅｙ  ｆｏｂ）を所有している人が、ドアハンドルをつかむだけで車両にアクセスでき、ボタンを押すだけで車両を始動できる。ボタンプッシュに応答して、中央のＰＥＰＳ  ＥＣＵはキーフォブを認証し、キーフォブが車両へのアクセスを許可されているかどうかを判断し、複数の車両アンテナによって示される信号強度を使用してキーフォブの位置を推定する。キーフォブが認証され、認証ゾーン内にある場合、ユーザは車両の機能を利用できる（ドアのロックが解除される、車両が始動されるなど）。
【０００５】
従来のＰＥＰＳシステムは、約１２５ｋＨｚの低周波数（ＬＦ）信号を使用する独自仕様の無線プロトコルを使用する。ＰＥＰＳシステムは、ＬＦシステムの物理特性によっても妨げられている。ＬＦは初期のＰＥＰＳシステムで選択された、これは、波の伝播により、２メートルという典型的な目標活性化範囲内の信号強度を使用することで、範囲と位置を比較的正確に推定できるからであった。しかし、車両のアンテナとキーフォブ受信機のサイズに比べてＬＦ信号の波長が非常に長いため、数メートルを超えて、妥当な電力消費と安全な送信電力レベルとの範囲内において、ＬＦシステムを使用してキーフォブと確実に通信することは困難である。そのため、キーフォブが車両から数メートル以上離れている場合、ユーザが車両の機能を利用できるようにすることは困難であった。
【０００６】
したがって、キーフォブは現在、スマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅｓ）およびウェアラブルデバイス（ｗｅａｒａｂｌｅ  ｄｅｖｉｃｅｓ）などのスマートデバイスによって実装されており、スマートデバイスは、ＬＦシステムの活性化範囲よりも広い範囲において通信することができる。このように、スマートデバイスは、パッシブウェルカムライティング（ｐａｓｓｉｖｅ  ｗｅｌｃｏｍｅ  ｌｉｇｈｔｉｎｇ）、リモートパーキングアプリケーション（ｒｅｍｏｔｅ  ｐａｒｋｉｎｇ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）の距離制限など、さまざまな車両機能と長距離遠隔機能の利用を可能にする。
【０００７】
スマートデバイスの範囲および位置を推定するために、ＰＥＰＳシステムは、スマートデバイスによって送信された信号の到着角度を測定するように構成される場合がある。
【発明の概要】
【０００８】
この項は、概要を提供し、開示の全範囲またはその全特徴の包括的な開示ではない。
【０００９】
方法が提供され、アンテナを使用して、パケット、ここで、パケットは、既知の部分を含むデータを含む、を備える無線信号を受信し、
送受信機およびまたはマイクロコントローラを使用して、（ｉ）アンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）アンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを生成すること、
マイクロコントローラを使用して、（ｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得すること、
マイクロコントローラを使用して、（ｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得すること、
マイクロコントローラのプロセッサを使用して、（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値、（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定すること、ここで、プロセッサは、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されており、および、
プロセッサを使用して、第１の位相角値と第２の位相角値の間の差に基づいて到着角度を決定することを含む。
【００１０】
他の特徴では、システムが提供され、パケット、ここでパケットは既知の部分を有するデータを含んでいる、を含む無線信号を受信するように構成されたアンテナ、送受信機、および、マイクロコントローラを含む。送受信機、および、マイクロコントローラの少なくともひとつは、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを生成するように構成されている。マイクロコントローラは、（ｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得し、および（ｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得するように構成されている。マイクロコントローラは、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されたプロセッサを含み、命令は、（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値、および、（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定すること、および第１の位相角値と第２の位相角値との差に基づいて到着角度を決定することを含む。
【００１１】
方法も開示され、複数のアンテナを使用して無線信号を受信することを含む。この方法には、マイクロコントローラを使用して、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信した無線通信信号を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）複数のアンテナの第２のアンテナを使用して受信した無線通信信号を表す第２のデジタルデータのセットを取得することを含む。方法は、マイクロコントローラを使用して、（ｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得することを含む。方法は、マイクロコントローラを使用して、（ｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得することを含む。方法は、マイクロコントローラのプロセッサ、ここで、プロセッサは、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されている、を使用して、（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値を決定し、（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定することを含む。方法は、プロセッサを使用して、第１の位相角値と第２の位相角値の間の差に基づいて到着角度を決定することを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、無線信号はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）信号である。
【００１３】
いくつかの実施形態では、第１のデジタルデータのセットの一定部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分であり、第２のデジタルデータのセットの一定部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分である。
【００１４】
いくつかの実施形態では、第１のデジタルデータのセットの一定部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつであり、第２のデジタルデータのセットの一定部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつである。
【００１５】
いくつかの実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、プリアンブル部分、アクセスアドレス部分、プロトコルデータユニット部分、および巡回冗長検査部分を含む。
【００１６】
いくつかの実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、一定波形（ＣＷ）のトーン部分を含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、方法は、マイクロコントローラのＩＱジェネレータを使用して、第１のサンプル、第２のサンプル、第３のサンプル、および第４のサンプルを取得することをさらに含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、方法は、スイッチング回路を使用して、第１のアンテナをマイクロコントローラに結合することをさらに含む。この方法はまた、スイッチング回路を使用して、サンプリング期間の経過に応答して、マイクロコントローラから第１のアンテナを切断すること、および、マイクロコントローラに第２のアンテナを結合することを含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、方法は、第１の位相角値を決定することは、プロセッサを使用して、第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することをさらに含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、方法は、第２の位相角値を決定することは、プロセッサを使用して、第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することをさらに含む。
【００２１】
システムも開示されており、無線信号を受信するように構成された複数のアンテナと、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された無線信号を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）複数のアンテナの第２のアンテナを使用して受信された無線信号を表す第２のデジタルデータのセットを生成するように構成されているマイクロコントローラを含む。マイクロコントローラはまた、（ｉ）第１のデジタルデータのセットの一定部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）第１のデジタルデータのセットの一定部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得するように構成されている。マイクロコントローラはまた、（ｉ）第２のデジタルデータのセットの一定部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）第２のデジタルデータのセットの一定部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得するように構成されている。マイクロコントローラはまた、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されているプロセッサを含み、命令は、（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値を決定し、（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定することを含む。命令はまた、第１の位相角値と第２の位相角値の間の差に基づいて到着角度を決定するように構成されている。
【００２２】
いくつかの実施形態では、無線信号はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号である。
【００２３】
いくつかの実施形態では、第１のデジタルデータのセットの一定部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分であり、第２のデジタルデータのセットの一定部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、第１のデジタルデータのセットの一定部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつであり、第２のデジタルデータのセットの一定部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつである。
【００２５】
いくつかの実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、プリアンブル部分、アクセスアドレス部分、プロトコルデータユニット部分、および巡回冗長検査部分を含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、一定波形（ＣＷ）のトーン部分を含む。
【００２７】
いくつかの実施形態では、システムは、マイクロコントローラのＩＱジェネレータをさらに含み、ＩＱジェネレータは、第１のサンプル、第２のサンプル、第３のサンプル、および第４のサンプルを取得するように構成されている。
【００２８】
いくつかの実施形態では、システムは、第１のアンテナをマイクロコントローラに結合するように構成されたスイッチング回路をさらに備える。スイッチング回路はまた、サンプリング期間の経過に応答して、第１のアンテナをマイクロコントローラから切断し、第２のアンテナをマイクロコントローラに接続するように構成されている。
【００２９】
いくつかの実施形態では、プロセッサは、第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することにより、第１の位相角値を決定するように構成されている。
【００３０】
いくつかの実施形態では、プロセッサは、第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することにより、第１の位相角値を決定するように構成されている。
【００３１】
適用性のさらなる領域は、この明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この概要の説明および特定の例は、例示のみを目的とするものであり、この開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
ここに記載された図面は、選択された実施形態を図示するだけのものであって、すべての実用的な可能性を示すものではなく、この開示の範囲を限定するものではない。
【図１】図１は、この開示による車両および携帯機器の図である。
【図２】図２は、この開示による車両および携帯機器の機能ブロック図である。
【図３】図３は、この開示による車両のセンサの機能ブロック図である。
【図４】図４は、この開示による車両の通信ゲートウェイの機能ブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、この開示による、システムオンチップ（ＳｏＣ）受信機およびマイクロコントローラを含む例示的なアンテナ送受信機システムを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、この開示による、システムオンチップ（ＳｏＣ）受信機およびマイクロコントローラを含む例示的なアンテナ送受信機システムを示す。
【図６】図６は、この開示によるアンテナシステムの例示的なマイクロコントローラを示す。
【図７Ａ】図７Ａは、この開示による例示的なメッセージパケットを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、この開示による例示的なメッセージパケットを示す。
【図８】図８は、この開示による例示的な制御アルゴリズムのフローチャートを示す。
【００３３】
複数の図面の図示にわたって、対応する参照符号は、対応する部分を指している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
添付の図面を参照して、例示的な実施形態をより完全に説明する。
【００３５】
この開示は、消費者グレードの無線プロトコルを使用して、ＰＥＰＳシステムなどの位置特定システムを実装するためのシステム、方法、およびアーキテクチャに関する。具体的には、この開示は、車両とスマートフォンまたはウェアラブルデバイスなどの携帯機器との間の通信のために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）通信プロトコルなどの無線通信プロトコルを使用するＰＥＰＳシステムに関する。ＰＥＰＳシステムは、携帯機器と車両との間の既存の接続を見つけ、携帯機器と車両との間の通信のタイミングおよび信号特性を測定するように構成されたセンサネットワークを含む。タイミングおよび信号特性に基づいて、ＰＥＰＳシステムは、携帯機器と車両との間の到着角度を決定することができる。
【００３６】
図１−２を参照すると、ＰＥＰＳシステム１は、車両３０内に設けられており、通信ゲートウェイ２９、センサ３１Ａ−３１Ｊ（これらはセンサ３１と総称される）、および制御モジュール２０を含む。通信ゲートウェイ２９は、ＲＳＳＩ、送信角度値、受信角度値、往復伝播時間値、および／または、キャリア位相ベースの測距情報を測定または交換するように構成またはプログラムされている。図１から図２は、１０個のセンサ３１Ａから３１Ｊを示しているが、任意の数のセンサを使用することができる。それぞれのセンサ３１は、ＲＳＳＩ、送受信角度値、到着送受信角度値、往復伝播時間値、および／または、キャリア位相ベースの測距情報を測定または交換するように構成またはプログラムされている。さらに、図２は、１つの制御モジュール２０を示すが、ＰＥＰＳシステム１は、車両３０全体に分散されたひとつまたは複数の制御モジュール２０を含む場合がある。
【００３７】
ひとつまたは複数の制御モジュール２０およびセンサ３１は、車両インターフェース４５を使用して互いに通信することができる。一例として、車両インターフェース４５は、メインモジュール間の通信のためのコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを含む場合がある。別の例として、車両インターフェース４５は、より低いデータレート通信のためのローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）を含む場合がある。他の実施形態では、車両インターフェース４５は、クロック拡張周辺インターフェース（ＣＸＰＩ）バスを含む場合がある。追加的にまたは代替的に、車両インターフェース４５は、ＣＡＮバス、ＬＩＮ、ＣＸＰＩ、無線周波数、および電子バス通信インターフェースの任意の組み合わせを含むことができる。
【００３８】
制御モジュール２０は、ひとつまたは複数のアンテナ１９に接続された無線通信チップセット（または送受信機）２１を含む通信ゲートウェイ２９を含む。例えば、無線通信チップセット２１は、ＢＬＥ通信プロトコルを利用するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）通信チップセットである場合がある。代替的に、Ｗｉ−ＦｉやＷｉ−Ｆｉダイレクトなどの他の無線通信プロトコルを使用することもできる。図２に示されるように、アンテナ１９は、車両３０の中に配置される場合がある。代替的に、アンテナ１９は、車両３０の外部または制御モジュール２０内に配置されてもよい。制御モジュール２０はまた、通信リンク５０を介した通信のために携帯機器１０を認証するリンク認証モジュール２２を含む場合がある。一例として、リンク認証モジュール２２は、携帯機器１０を認証するために、チャレンジレスポンス認証または他の暗号検証アルゴリズムを実行するように構成される場合がある。
【００３９】
以下に説明された較正操作の少なくともいくつかを実行するために検査装置３５を含む場合がある。検査装置３５は、例えば、コンピュータまたはテストスタンドとして実装されてもよく、制御モジュール２０と通信するためのプロセッサ３７、メモリ３８、送受信機３９およびアンテナ５１を有する場合がある。メモリ３８は、この明細書で説明される較正ソフトウェアおよび／または較正情報を格納することができる。
【００４０】
制御モジュール２０はまた、プッシュデータのためのデータ管理層２３を含む場合がある。一例として、データ管理層２３は、モジュールのいずれかによって取得された車両情報（たとえば、テレマティクスモジュール２６によって取得された位置情報）を取得し、車両情報を携帯機器１０に送信するように構成される。
【００４１】
制御モジュール２０は、通信リンク５０の通信チャネルおよびチャネル切り替えパラメータに対応する情報を取得し、その情報をセンサ３１に送信するように構成された接続情報配信モジュール２４も含む場合がある。センサ３１が、車両インターフェース４５を介して接続情報配信モジュール２４から情報を受信し、センサ３１が通信ゲートウェイ２９と同期していることに応答して、センサ３１は、通信リンク５０を突き止め、追跡、または盗聴することができる。
【００４２】
制御モジュール２０はまた、リンク認証モジュール２２がチャレンジレスポンス認証を実行するときに、通信リンク５０に対応するタイミング情報を取得するタイミング制御モジュール２５を含むことができる。さらに、タイミング制御モジュール２５は、車両インターフェース４５を介してセンサ３１にタイミング情報を提供するように構成されている。
【００４３】
制御モジュール２０はまた、車両３０に関連付けられた位置情報および／または位置情報のエラーを生成するように構成されたテレマティクスモジュール２６を含む場合がある。テレマティクスモジュール２６は、全地球的航法衛星システム（例えば、ＧＰＳ）、慣性航法システム、移動体通信用全地球的システム（ＧＳＭ）システム、または他の位置特定システムによって実装される場合がある。
【００４４】
制御モジュール２０はまた、物理層およびプロトコルの違反を検出し、それに応じてデータをフィルタリングしてからセンサ処理および位置特定モジュール３２に情報を提供するように構成されたセキュリティフィルタリングモジュール３３を含む場合がある。セキュリティフィルタリングモジュール３３はまた、注入されたデータにフラグを立てるように構成される場合があり、その結果、センサ処理および位置特定モジュール３２は、フラグが立てられたデータを破棄し、ＰＥＰＳシステム１に警告する場合がある。センサ処理および位置特定モジュール３２からのデータは、ＰＥＰＳモジュール２７に提供され、それは、車両機能にアクセスするユーザの意図を検出するために、センサ３１から車両状態情報を読み取り、携帯機器１０の位置を、車両３０のドアのロック解除および／または車両３０の始動などの特定の機能を許可する位置のセットと比較するように構成されている。
【００４５】
上記の様々なモジュールの上記の機能を実行するために、制御モジュール２０は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの非一時的なコンピュータ可読媒体に格納された命令を実行するように構成されるひとつまたは複数のプロセッサも含む場合がある。
【００４６】
図１から２に図示されるように、携帯機器１０は、通信リンク５０を介して車両３０の通信ゲートウェイ２９と通信することができる。携帯機器１０は、車両３０の所有者、運転者、乗員、および／または、車両３０の技術者などの車両３０のユーザに関連付けられた、スマートフォン、スマートウォッチ、ウェアラブル電子デバイス、キーフォブ、タブレットデバイス、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ送信機器、または、他のデバイスなどの任意のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応通信デバイスとすることができるが、これらに限定されない。追加的にまたは代替的に、携帯機器１０は、Ｗｉ−Ｆｉおよび／またはＷｉ−Ｆｉダイレクトなどの別の無線通信プロトコルを介して無線通信するように構成されてもよい。通信リンク５０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様によって定義され、提供されるようなＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信リンクであってもよい。一例として、通信リンク５０は、ＢＬＥ通信リンクである場合がある。代替的に、通信リンク５０は、Ｗｉ−ＦｉまたはＷｉ−Ｆｉ直接通信リンクであってもよい。
【００４７】
携帯機器１０は、アンテナ１３に接続された無線通信チップセット１１を含む場合がある。無線通信チップセット１１は、ＢＬＥ通信チップセットであってもよい。代替的に、無線通信チップセット１１は、Ｗｉ−ＦｉまたはＷｉ−Ｆｉ直接通信チップセットであってもよい。携帯機器１０はまた、携帯機器１０のプロセッサによって実行可能であり、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されるアプリケーションコード１２を含む場合がある。携帯機器１０は、アプリケーションコード１２に基づき、無線通信チップセット１１およびアンテナ１３を使用して、例えば、通信リンク５０の認証、携帯機器１０の全地球的航法衛星システム（例えば、ＧＰＳ）センサまたは加速度計によって取得された位置および／または速度情報の送信、および車両機能の手動活性化に対応する様々な命令を実行するように構成される場合がある。
【００４８】
携帯機器１０は、携帯機器１０のプロセッサによって実行可能であって、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの非一時的なコンピュータ可読媒体に保存されるアプリケーションコードによって実装できる暗号化検証モジュール（ＣＶＭ）１４をも含む場合がある。ＣＶＭ１４は、通信リンク５０がリプレイ攻撃されることを防ぐために、トーンバイト（以下に示す）を生成してメッセージパケットに挿入するように構成される場合がある。トーンバイトを生成するためのアルゴリズムの例については、２０１８年１２月６日に出願され、ＤＥＮＳＯ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．に譲渡されたＵ．Ｓ．Ｐａｔ．Ａｐｐ．Ｎｏ．１６／２１１，３３０に詳細に説明されており、それは全体的に参照により援用されている。
【００４９】
図３を参照すると、各センサ３１は、複数のアンテナ要素を含み得るアンテナ（またはアンテナアセンブリ）４３に接続された無線通信チップセット４１を含む。任意の数のアンテナ４３が各センサ３１に含まれていてもよい。図３において、３つのアンテナ４３ａ、４３ｂ、および４３ｃが示されている。無線通信チップセット４１は、ＢＬＥ通信チップセットであってもよい。代替的に、無線通信チップセット４１は、Ｗｉ−ＦｉまたはＷｉ−Ｆｉ直接通信チップセットであってもよい。図３に示されるように、アンテナ４３は、センサ３１の内部に配置されてもよい。代替的に、アンテナ４３は、ＢＬＥセンサ３１の外部に配置されてもよい。アンテナ４３は、以下において図５から６を参照してさらに詳しく説明される。
【００５０】
制御モジュール２０、より具体的には通信ゲートウェイ２９は、携帯機器１０との通信リンク５０などの安全な通信接続を確立することができる。例えば、制御モジュール２０は、ＢＬＥ通信プロトコルを使用して安全な通信接続を確立することができる。次に、制御モジュール２０は、タイミングおよび同期情報などの安全な通信接続に関する情報を各センサ３１に通信することができる。例えば、制御モジュール２０は、安全な通信接続に関する情報として、例えば、次の通信接続イベントのタイミング、通信接続イベント間のタイミング間隔、次の通信接続イベントの通信チャネル、次の通信接続イベントのチャネルを計算するためのチャネルマップ、チャネルホップ間隔、またはオフセット、通信遅延情報、通信ジッタ情報などの情報を通信することができる。次に、センサ３１は、携帯機器によって制御モジュール２０に送信された通信パケットを盗聴することができ、携帯機器１０から受信された信号の信号情報を測定することができる。例えば、センサ３１は、受信信号強度を測定し、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を決定することができる。追加的に、または代替的に、センサ３１は、携帯機器１０から受信した信号の、到着角度、到着時間、到着時間差、出発角度、到着時間差、飛行距離の往復時間、キャリア位相ベースの測距距離などの、他の測定値を決定することができる。
【００５１】
次に、センサ３１は、各センサ３１から受信した測定情報に基づいて、携帯機器１０の位置または携帯機器１０までの距離を決定することができる制御モジュール２０に測定情報を通信することができる。例えば、制御モジュール２０は、例えば、さまざまなセンサ３１によって携帯機器１０から受信されたさまざまな信号のＲＳＳＩ値のパターンに基づいて、携帯機器１０の位置を決定することができる。例えば、比較的強いＲＳＳＩは、一般に、携帯機器１０がより近いことを示し、比較的弱いＲＳＳＩは、一般的に、携帯機器１０がより遠くにあることを示す。各センサ３１を用いて携帯機器１０により送信された通信信号のＲＳＳＩを分析することにより、制御モジュール２０は、車両３０に対する携帯機器１０の位置又は携帯機器１０までの距離を決定することができる。追加的に、または代替的に、携帯機器１０によって送信され、センサ３１によって受信された信号の到着角度または到着時間差はまた、携帯機器１０の位置を決定するために制御モジュール２０によって使用される場合がある。追加的に、または代替的に、センサ３１自体が、測定された情報に基づいて携帯機器１０の位置または携帯機器１０までの距離を決定し、位置または距離を制御モジュール２０に伝達することができる。
【００５２】
次に、車両３０に対する携帯機器１０の決定された位置または距離に基づいて、ＰＥＰＳシステム１は、車両３０のドアのロック解除、車両３０のトランクのロック解除、車両３０の始動、および／または車両３０の始動の許容などの、車両機能を許可または実行することができる。例えば、携帯機器１０が車両３０までの第１の距離閾値未満である場合、ＰＥＰＳシステム１は、車両３０の室内灯または室外灯を作動させることができる。携帯機器１０が車両までの第２の距離閾値未満である場合、ＰＥＰＳシステム１は、車両３０のドアまたはトランクのロックを解除することができる。携帯機器１０が車両３０の内部にある場合、ＰＥＰＳシステム１は、車両３０の始動を許容することができる。
【００５３】
引き続き図３を参照して、ＢＬＥ通信プロトコルが使用される場合、センサ３１は、アンテナ４３を使用してＢＬＥ信号を受信し、具体的には、ＢＬＥ物理層（ＰＨＹ）コントローラ４６を使用してＢＬＥ物理層メッセージを受信する。センサ３１は、ＢＬＥ物理層メッセージを観察し、例えば、チャネルマップ再構築モジュール４２によって生成されるチャネルマップを使用して受信信号強度（ＲＳＳＩ）を含む、関連する信号の物理的特性の測定を行うように構成されている。追加的に、または、代替的に、センサ３１は、互いに通信、および／または、車両インターフェース４５を介して通信ゲートウェイ２９と通信して、複数のセンサ３１によって受信された信号の到着時間差、到着時間、または、到着角度データを決定する場合がある。
【００５４】
タイミング同期モジュール４４は、車両インターフェース４５上のメッセージの受信時間を正確に測定し、タイミング情報を無線通信チップセット４１に渡すように構成されている。無線通信チップセット４１は、チャネルマップ情報およびタイミング信号に基づいて、ＰＨＹコントローラ４６を特定の時間に特定のチャネルに調整するように構成されている。さらに、ＢＬＥ通信プロトコルが使用されるとき、無線通信チップセット４１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様バージョン５．０において提案され、または、採用された通常のデータレートを含むＢｌｕｅｔｏｏｔｈ物理層仕様に準拠するすべての物理層メッセージおよびデータを監視するように構成されている。データ、タイムスタンプ、および測定された信号強度は、車両インターフェース４５を介して、制御モジュール２０の様々なモジュールに、無線通信チップセット４１によって報告されてもよい。
【００５５】
図４を参照すると、通信ゲートウェイ２９は、ＢＬＥ信号を受信するためにひとつまたは複数のアンテナ１９（たとえば、アンテナ１９Ａ、１９Ｂ、および１９Ｃが示されている）に接続された無線通信チップセット４１を含む。ＢＬＥ通信プロトコルが使用されるとき、無線通信チップセット４１は、例えば、ＢＬＥ仕様に準拠するＢｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルスタック４８を実装する。無線通信チップセット４１はまた、無線通信チップセット４１のプロセッサによって実行可能なアプリケーションコードによって実装されるアプリケーション４７を含む場合がある。追加的に、または代替的に、アプリケーション４７は、制御モジュール２０のプロセッサによって実行可能であり、制御モジュール２０の非一時的なコンピュータ可読媒体に格納される場合がある。
【００５６】
アプリケーション４７は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様外の変更を含み、無線通信チップセット４１が、データの有効性に関係なく、無線通信チップセット４１によって送受信されるタイムスタンプ付きデータを検査できるようにすることができる。例えば、アプリケーション４７は、無線通信チップセット４１が送信されたデータと受信されたデータを期待と比較することを可能にする。通信ゲートウェイ２９は、実際に送信および受信されたデータを、車両インターフェース４５を介して制御モジュール２０の様々なモジュールに送信するように構成されている。代替的に、通信ゲートウェイ２９は、車両インターフェース４５を介して各センサ３１からデータを受信するように構成される場合がある。アプリケーション４７は、無線通信チップセット４１が、各センサ３１が正しい時間に正しいデータを受信したことを確認できるようにさらに構成される場合がある。
【００５７】
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルスタック４８は、チャネルマップ、アクセス識別子、次のチャネル、および、次のチャネルまでの時間をアプリケーション４７に提供するように構成されている。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコルスタック４８は、アプリケーション４７への送信、および、受信イベントのタイムスタンプのタイミング信号、および／または、無線通信チップセット４１のデジタルＰＩＮ出力を出力するように構成されている。通信ゲートウェイ２９はまた、タイミング信号を受け入れるように構成され、車両インターフェース４５と連携して機能して、接続情報メッセージおよび他の通信の正確なタイムスタンプを作成するタイミング同期モジュール４４を含む。
【００５８】
引き続き図４を参照し、通信ゲートウェイ２９は、タイミング情報およびチャネルマップ情報をそれぞれタイミング制御モジュール２５に提供することができる。通信ゲートウェイ２９は、接続情報配信モジュール２４への進行中の接続およびタイミング制御モジュール２５へのタイミング信号に対応する情報を提供するように構成される場合があり、その結果、センサ３１が通信リンク５０を発見し、および追跡し、または盗聴することができる。
【００５９】
さらに、無線通信チップセット４１は、Ｐｈｏｎｅ−ａｓ−ａ−ｋｅｙ（ＰａａＫ）モジュール４９を含み、これは、制御モジュール２０のプロセッサによって実行可能であり、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されるアプリケーションコードによって実装される。ＰａａＫモジュール４９は、メッセージパケットからトーンバイト（以下に示されている）を除去し、メッセージパケットを再構成するように構成されている。トーンバイトを除去し、メッセージパケットを再構築するためのアルゴリズムの例は、２０１８年１２月６日に出願され、ＤＥＮＳＯ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．に譲渡された１６／２１１，３３０に記載されており、それは全体的に参照により援用されている。
【００６０】
図５Ａおよび５Ｂ（まとめて図５）は、図２の通信リンク５０の到着角度を決定するように構成された例示的な電子システム４を示す。電子システム４は、例えば、アンテナ４３および／またはアンテナ５２−１、５２−２、５２−３（まとめてアンテナ５２と呼ばれる）、結合回路５６−１、５６−２、５６−３（まとめて結合回路５６と呼ばれる）、入力フィルタ回路５８−１、５８−２、５８−３（まとめて入力フィルタ回路５８と呼ばれる）、およびスイッチング回路６０を含む。一実施形態では、結合回路５６、入力フィルタ回路５８、およびスイッチング回路６０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置することができる。
【００６１】
アンテナ５２のそれぞれは、様々な位相（０度、９０度、１８０度、および２７０度、または０度、−９０度、−１８０度、および−２７０度）において、携帯機器１０によって送信されたＲＦ信号を受信するように構成されている。１つの例示的な実施形態では、アンテナ５２は、四重アンテナによって実装される。アンテナ５２は、接地５４または結合回路５６のいずれかに電気的に結合される場合があり、結合回路５６は、３ｄＢ９０度ハイブリッドカプラによって実装される場合がある。各結合回路５６は、それぞれのアンテナ５２から受信されたＲＦ信号を結合し、例えば、９０度の位相差を有する信号を出力するように構成されている。信号の不一致からの反射は、結合回路５６の絶縁ポートを介して接地に提供される。
【００６２】
各アンテナのアンテナ素子は、異なる位相において、複数の信号をそれぞれに受信する。一例として、アンテナ素子７０Ａ、７２Ａ、７４Ａ、７６Ａは、０度、−９０度、−１８０度、および−２７０度のそれぞれの位相でＲＦ信号を受信することができる。このシステム４は、アンテナごとにひとつまたは複数（ｎ）のアンテナ素子を含むことができ、結合回路５６は、３６０°／ｎのステップで位相入力を有する。位相の符号、正と負の位相の定義、および右偏向対左偏向は、アンテナ４３、５２がアンテナの上面に向かって大きなゲインを持ち、アンテナの下面に向かって小さなゲインを持つように提供されている。
【００６３】
一実施形態では、アンテナ要素の対は、それぞれのバランおよび／または他のインピーダンス整合回路要素に接続され、各バランは、一方の出力が接地面に接続され、他方の出力が結合回路５６の対応するひとつに接続される２つの出力を有する。したがって、アンテナ４３、５２のそれぞれは、２つのバランに接続されてもよく、２つのバランは、同じ結合回路に接続される２つの出力を有する。結合回路５６は、３ｄＢ９０度ハイブリッドカプラによって実装することができる。結合回路５６は、同軸コネクタ化され、および表面実装パッケージ内の直交（９０度）および１８０度ハイブリッドなどの、ハイブリッドカプラおよび／またはハイブリッドスプリッタ／コンバイナなどのハイブリッドデバイスを含んでいてもよい。一実施形態では、結合回路５６は、それぞれのインピーダンス整合回路を含む。
【００６４】
各結合回路５６は、対応するアンテナ素子から受信されたＲＦ信号を結合し、例えば、９０度の位相差を有する信号を出力するように構成されている。信号の不一致からの反射は、結合回路５６の絶縁ポートを介して接地面に提供される。
【００６５】
結合回路５６は、入力フィルタ回路５８を介してスイッチング回路６０に信号を提供するように構成され、入力フィルタ回路５８は、アンテナ４３、５２に関連する帯域外周波数範囲からの不要な信号を拒否するように構成される場合がある。一実施形態では、入力フィルタ回路５８は、ひとつまたは複数のデカップリングコンデンサ（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ）によって実装することができる。一実施形態では、結合回路５６は、各アンテナ要素からの入力信号を受信し、入力信号を３６０度／ｎの倍数、ここで、ｎは要素の数である、で位相シフトし、対応する結果の無線周波数信号を加算的に単一の出力信号に結合し、これは入力フィルタ回路５８に提供される。
【００６６】
各結合回路５６からの信号の受信に応答して、スイッチング回路６０は、信号の１つを選択的に出力するように構成されている。一例として、制御信号（ＶＣＴＲＬ）をスイッチング回路６０の第１の制御ポートに提供することに応答して、スイッチング回路６０は、アンテナ５２−１に関連付けられた信号を制御モジュール２０に出力するように構成されている。スイッチング回路６０の第２の制御ポートに制御信号を提供することに応答して、スイッチング回路６０は、アンテナ５２−２に関連付けられた信号を制御モジュール２０に出力するように構成されている。同様に、スイッチング回路６０の第１および第２の制御ポートの両方に制御信号を提供することに応答して、スイッチング回路６０は、アンテナ５２−３に関連付けられた信号を制御モジュール２０に出力するように構成されている。スイッチング回路６０の制御ポートに制御信号を提供するために、スイッチング回路６０の２：３トランジスタ・トランジスタ論理／相補型金属酸化膜半導体（２：３  ＴＴＬ／ＣＭＯＳ）互換デコーダは、制御電圧発生器回路に電気的に結合され得るスイッチング回路６０の２つの制御ポートを選択的に作動させる。送受信機２１は、スーパーヘテロダイン型の受信機であってもよい。マイクロプロセッサは、アンテナ４３、５２が位相ロックループ（ＰＬＬ）に近いＲＦ信号、例えば、ＰＬＬ＋２５０ＫＨｚを受信するように、送受信機２１およびスイッチを構成する。
【００６７】
制御モジュール２０が信号の１つを受信し、増幅器を介して信号を送信することに応答して、０度（同相（Ｉ））および９０度（直交相（Ｑ））ミキサ、ローパスフィルタ、同相および直行相アナログ−デジタル（ＡＤＣ）、および中間周波数信号を０Ｈｚ信号にダウンコンバートする処理回路、ここで、プロセッサは＋２５０ＫＨｚ正弦波のＩＱ値を受信する。
【００６８】
制御モジュール２０は、アンテナ４３、５２のそれぞれ１つである０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号の位相角、およびアンテナシステムの少なくとも１つの対の０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号間の少なくとも１つの位相角差を決定するように構成されている。位相角は、アンテナシステム内のアンテナ４３、５２のそれぞれの１つによって受信される信号の１つの同相成分と直角位相成分の間の角度を指す。
【００６９】
０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号の位相角および少なくともひとつの位相角差を決定するために、制御モジュール２０は、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭのような非一時的なコンピュータ可読メモリ内の命令を実行するように構成されているひとつまたは複数のプロセッサを含む場合がある。さらに、制御モジュール２０は、少なくともひとつの位相差に基づいて到着角度を決定するように構成される場合がある。結合回路５６、入力フィルタ回路５８、およびスイッチング回路６０は、ＰＣＢ上に配置することができる。
【００７０】
電子システム４は、対応する回路トポロジを使用して制御信号（ＶＣＴＲＬ）を生成し、アンテナシステムの少なくともひとつの位相角の差、および、アンテナ４３、５２のそれぞれの０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号の位相角を決定するように構成されたマイクロコントローラ８０を含む。０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号の位相角および少なくともひとつの位相角差を決定するために、マイクロコントローラ８０は、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭのような非一時的なコンピュータ可読メモリ内の命令を実行するように構成されているひとつまたは複数のプロセッサを含む場合がある。命令は、例えば、スイッチング回路６０から受信された信号（ＲＦ  ＦＥＥＤ）を０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号の位相角に変換し、その後少なくともひとつの位相角差を決定するためのアルゴリズムを含む場合がある。
【００７１】
電子システム４はまた、電源（例えば、１２Ｖを出力するＤＣ電源）から受け取った電力を、マイクロコントローラ８０に適した電圧レベルに変換するように構成されている場合がある。一実施形態では、保護回路２５０は、電源から電力を受け取り、保護回路２５０は、高周波信号およびノイズを抑制するように構成されている。一例として、保護回路２５０は、フェライトビーズおよびバイパスコンデンサフィルタ回路を含む場合がある。
【００７２】
電圧調整器２６０は、保護回路２５０から、電源の電圧値と等しい電圧値を持つフィルタされた電力信号（ＶＰ）を受け取る。電圧調整器２６０は、フィルタリングされた電力信号を、マイクロコントローラ８０に適した３．３ボルトなどの電圧値を有する第２の論理信号（ＶＬＯＧＩＣ）に変換する。電圧調整器２６０は、例えば、電圧調整器ＩＣまたは降圧コンバータ回路によって実装することができる。
【００７３】
ＬＩＮバス送受信機２８０は、マイクロコントローラ８０から位相角測定値を受信し、それらをＬＩＮバス、および、チョークおよびキャパシタ回路網２９０を介して制御モジュール２０に送信するように構成される場合がある。追加的にまたは代替的に、ＬＩＮバス送受信機２８０は、少なくともひとつの位相角差または少なくともひとつの到着角度測定値をマイクロコントローラ８０から受信し、それらをＬＩＮバス、および、チョークおよびキャパシタ回路網２９０を介して制御モジュール２０に送信するように構成される場合がある。一例として、チョークおよびキャパシタ回路網２９０は、少なくともひとつのフェライトビーズおよびバイパスコンデンサフィルタと、少なくともひとつのフェライトビーズおよびバイパスコンデンサフィルタに並列に電気的に結合されたツェナーダイオードとを含む場合がある。追加的に、ＬＩＮバス送受信機２８０は、保護回路２５０からフィルタリングされた電力信号を受信し、ＬＩＮバス送受信機２８０は、フィルタリングされた電力信号を第２の論理信号（ＶＬＯＧＩＣ）に変換する電圧レギュレータＩＣを含む場合がある。
【００７４】
チョーク回路網３００および電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ回路３１０は、マイクロコントローラ８０から受信および／またはマイクロコントローラ８０に送信される信号に存在するノイズを抑制するように構成されている。チョーク回路網３００は、例えば、複数のフェライトビーズによって実装することができる。ＥＭＩフィルタ回路３１０は、例えば、ＥＭＩフィルタアレイを含む集積回路によって実装することができる。
【００７５】
デバッグ回路３２０は、オペレータがマイクロコントローラ８０などのＰＣＢの様々な回路の機能をテストできるように構成されている。さらに、オペレータは、デバッグ回路３２０を介してマイクロコントローラ８０のソフトウェアを更新および／またはロードすることができる。デバッグ回路３２０は、ジョイントテストアクショングループ（ＪＴＡＧ）標準インターフェースまたはシリアルワイヤデバッグ（ＳＷＤ）標準インターフェースなど、オペレータが機能をテストするか、マイクロコントローラ８０のソフトウェアを更新できるようにするための様々なインターフェースを含む場合がある。
【００７６】
マイクロコントローラ８０は、論理信号のノイズがマイクロコントローラ８０を損傷するのを防ぐように構成される場合がある少なくともひとつのキャパシタ回路網３３０を介してマイクロコントローラ８０の様々なポートで論理信号（ＶＬＯＧＩＣ）を受信するように構成される場合がある。
【００７７】
いくつかの実施形態では、マイクロコントローラ８０は、マイクロコントローラ８０がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信リンクを介して周辺デバイスと通信することを可能にするＢｌｕｅｔｏｏｔｈ送受信機回路を含む場合がある。
【００７８】
マイクロコントローラ８０は、例えば、ＥＭＩフィルタアレイを含む集積回路によって実装される場合があるＥＭＩフィルタ回路３４０を介してスイッチング回路６０に制御信号を提供するように構成される場合がある。制御信号の１つを受信することに応答して、スイッチング回路６０は、上述のように、結合回路５６を介して受信された信号の１つを選択的に出力するように構成されている。一例として、スイッチング回路６０に提供される第１の制御信号に応答して、スイッチング回路６０は、アンテナ５２−１に関連する信号をマイクロコントローラ８０に出力するように構成されている。スイッチング回路６０に提供される第２の制御信号に応答して、スイッチング回路６０は、アンテナ５２−２に関連する信号をマイクロコントローラ８０に出力するように構成されている。同様に、スイッチング回路６０に提供される第３の制御信号に応答して、スイッチング回路６０は、アンテナ５２−３に関連する信号をマイクロコントローラ８０に出力するように構成されている。
【００７９】
信号の１つを受信するマイクロコントローラ８０に応答して、マイクロコントローラ８０は、対応するアンテナ４３、５２の０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号の位相角およびアンテナシステムの少なくともひとつの位相角差を決定するように構成されている。さらに、マイクロコントローラ８０は、少なくともひとつの位相差に基づいて到着角度を決定するように構成される場合がある。
【００８０】
図６を参照すると、スイッチング回路６０、システムオンチップ受信機７２（ＳｏＣ）およびマイクロコントローラ８０を含むアンテナ送受信機システム７０の例示的な機能ブロック図が示されている。以下でさらに詳細に説明するように、マイクロコントローラ８０は、スイッチング回路６０によって選択的に出力される信号のひとつに基づいてアンテナシステムの到着角度を決定するように構成されている。一実施形態では、ＳｏＣ受信機７２は、ひとつまたは複数の受信経路を含むことができ、各受信経路は、それぞれの増幅器８２、周波数ミキサ８４、フィルタおよび増幅器８８、ならびに同相直角位相アナログ／デジタル変換器９０（ＩＱ＿ＡＤＣ）を有する。図示の例では、２つの受信経路は、スイッチング回路６０の２つのアンテナ出力のために提供されている。スイッチング回路６０は、非常に多くのアンテナ出力を有することができる。各アンテナ出力は、図５のアンテナ５２のひとつ、および／または、アンテナ素子７０Ａ、７２Ａ、７４Ａ、７６Ａのひとつまたは複数と関連付けられている場合がある。０Ｈｚ中間周波数（ＩＦ）コンバータ９２は、各受信経路とマイクロコントローラ８０との間に接続されている。ＩＦコンバータ９２は、ＳｏＣ受信機７２、マイクロコントローラ８０に実装されてもよく、または図示のように別個であってもよい。マイクロコントローラ８０は、位相角差決定モジュール４０５および較正曲線生成器モジュール４１０を含む場合がある。図２の制御モジュール２０は、または、プロセッサ３７は、位相角差制限決定モジュール４２０、較正指標４３０、および到着角度決定モジュール４４０を含む場合がある。一実施形態では、位相角差制限決定モジュール４２０、較正指標４３０、および到着角度決定モジュール４４０は、マイクロコントローラ８０によって実装されている。
【００８１】
ＩＱ＿ＡＤＣ９０、０Ｈｚ＿ＩＦコンバータ９２、位相角差決定モジュール４０５、較正曲線生成器モジュール４１０、位相角差限界決定モジュール４２０、および到着角度決定モジュール４４０は、ひとつまたは複数のプロセッサによって実装することができ、それらは、ＲＡＭおよび／またはＲＯＭなどの非一時的なコンピュータ可読媒体に格納された命令を実行するように構成されている。
【００８２】
増幅器８２は、信号を増幅するように構成され、例えば、演算増幅器によって実装することができる。周波数ミキサ８４は、増幅された信号を新しい中間信号に変更するために、増幅器８２からの増幅された信号および局部発振器８６からの混合信号を受信するように構成されている。フィルタおよび増幅器８８は、中間信号を増幅し、中間信号の周波数を特定の帯域幅に制限することによって分析信号を生成するように構成される場合がある。一実施形態では、フィルタおよび増幅器８８は、演算増幅器および帯域通過フィルタまたは低域フィルタのいずれかによって実装される。別の実施形態では、フィルタおよび増幅器８８は、帯域通過フィルタとして実装される場合、中間周波数または周波数のセットを通過させる。フィルタおよび増幅器８８は、ローパスフィルタとして実装された場合、低周波数または周波数のセットを通過させることができる。
【００８３】
一例として、周波数ミキサ８４は、例えば２．４ＧＨｚから２．４８３５ＧＨｚの周波数を有する増幅された信号を受信する。周波数ミキサ８４は、フェーズロックループ回路によって実装される局部発振器８６からミキシング信号を受信し、中間信号を生成するために増幅信号とミキシング信号をミキシングする。引き続き、フィルタおよび増幅器８８は、中間信号を増幅し、中間信号の周波数を特定の帯域幅、例えば２５０ｋＨｚ、に制限することによって分析信号を生成する。
【００８４】
ＩＱ＿ＡＤＣ９０は、中間信号をアナログ信号からデジタル分析信号に変換するように構成される。０Ｈｚ＿ＩＦコンバータ９２は、デジタル分析信号の余弦成分（すなわち、同相成分）および正弦成分（すなわち、直角位相成分）を取得するように構成されている。続いて、位相角差決定モジュール４０５は、余弦成分（Ｉまたは同相成分）および正弦成分（Ｑまたは直角位相成分）に基づいて、アンテナ４３、５２の０Ｈｚ＿ＩＦ＿ＩＱ信号の位相角を決定するように構成されている。特定の例として、位相角差決定モジュール４０５は、正弦成分の振幅および余弦成分の振幅の逆正接関数を実行することによって位相角を決定することができる。さらに、位相角差決定モジュール４０５は、一対のアンテナの各アンテナの位相角に基づいて、アンテナシステムの一対のアンテナ間の位相角差を決定するように構成される場合がある。より具体的な例として、ＩＱコンバータ９２は、アクセスアドレス部分、プリアンブル部分、巡回冗長検査部分、またはプロトコルデータユニットの一部などのＢＬＥパケットの一定部分を表すデジタルデータの余弦成分および正弦成分を取得するように構成されている。一定部分は、パケットを受信する前に既知であるパケットの事前に既知の部分である。ＢＬＥパケットについては、図７Ａから７Ｂを参照して、以下においてさらに詳細に説明される。さらに、ＩＱコンバータ９２は、所定のサンプリング期間の正弦成分および余弦成分を取得するように構成され、これは、スイッチング回路６０のスイッチングレートに関連付けられる。一実施形態では、サンプリング期間は４マイクロ秒（μｓ）である。
【００８５】
位相差決定モジュール４０５は、携帯機器１０のさまざまな位置のために、アンテナシステムの一対のアンテナ間の位相角差値（例えば、アンテナ５２−１および５２−３などのアンテナの外側の対間の位相角差値）を決定するように構成されている。一例として、位相角差決定モジュール４０５は、アンテナシステムと携帯機器１０との間の各方位角（すなわち、０度から３６０度）に対するアンテナの対間の位相角差を決定するように構成されている。
【００８６】
さらに、位相角差決定モジュール４０５は、携帯機器１０の様々な通信チャネルのためのアンテナシステムの一対のアンテナ間の位相角差値を決定するように構成されている。一例として、位相角差決定モジュール４０５は、ＢＬＥ通信チャネルごとにアンテナの対間の位相角差を決定するように構成されている。
【００８７】
較正曲線生成器モジュール４１０は、位相角差決定モジュール４０５によって取得された情報に基づいて複数の参照曲線を生成するように構成されている。一例として、較正曲線生成器４１０は、第１のＢＬＥ通信チャネルに関連付けられた第１の基準曲線を生成するように構成される場合があり、第１の基準曲線は、各方位角に対するアンテナ対の測定された位相角差を表す場合がある。さらに、較正曲線生成器４１０は、ＢＬＥ通信チャネルごとに基準曲線を生成することができ、追加の基準曲線のそれぞれは、方位角ごとのアンテナ対の測定された位相角差値を表す。追加的に、較正曲線生成器モジュール４１０は、第１の参照曲線および少なくとも１つの追加の参照曲線に基づいて較正曲線を生成するように構成されている。
【００８８】
位相差制限決定モジュール４２０は、各通信チャネルの位相角差制限を生成するように構成されている。一例として、位相角差の制限は、アンテナシステムのボアサイトからの事前定義された距離に関連付けられている（例えば、特定の通信チャネルの位相角差の値の制限は、ボアサイトから＋／−８０度における較正曲線における位相角差の値として定義されている）。別の例として、位相角差の制限は、特定の通信チャネルの基準曲線の幾何学に基づいて決定されてもよい。より具体的には、位相角差の限界は、基準曲線の導関数が所定の量だけ変化する基準曲線上の位置に関連付けられる場合がある。位相角差の制限は、各通信チャネルで同じにすることができる。他の実施形態では、各通信チャネルは、異なる位相角差の限界を有する場合がある。
【００８９】
較正曲線生成器モジュール４１０および位相角差限界決定モジュール４２０は、較正された曲線および位相角差限界をそれぞれ較正指数４３０に格納するように構成されている。較正指数４３０とアンテナ対の位相角差を使用して、到着角度決定モジュール４４０は、それぞれのチャネルの較正曲線および／または位相角差限界を参照することにより、携帯機器１０の位置を決定するように構成されている。位相角差および通信チャネルを使用して、それぞれの到着角度決定モジュール４４０は、第１の通信チャネルに関連する較正曲線および／または位相角差の限界を参照し、携帯機器１０とそれぞれのアンテナ４３との間の方位角を決定することができる。各アンテナ４３によって得られた各方位角を使用して、制御モジュール２０は、車両３０に対する携帯機器１０の位置を決定するように構成される場合がある。
【００９０】
少なくとも一対のアンテナ５２間の位相角差に基づいて、到着角度決定モジュール９６は、無線信号の到着角度（ＡｏＡ）を決定するように構成されている。複数のアンテナシステム４３によって得られたＡｏＡ測定値を使用して、制御モジュール２０は、車両３０に対する携帯機器１０の位置を決定するように構成されている。
【００９１】
図７Ａから７Ｂを参照して、メッセージパケット１００の例示的な図が示されている。いくつかの実施形態では、メッセージパケット１００は、プリアンブル部分１０２（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、アクセスアドレス部分１０４（Ａｃｃｅｓｓ  Ａｄｄｒｅｓｓ）、プロトコルデータユニット部分１０６（Ｐｒｏｔｃｏｌ  Ｄａｔａ  Ｕｎｉｔ（ＰＤＵ））、および巡回冗長検査部分１０８（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ（ＣＲＣ））を含む場合がある。ＰＤＵ１０６は、論理リンク識別子（ＬＬＩＤ）ビット、次に予期されるシーケンス番号（ＮＥＳＮ）ビット、シーケンス番号（ＳＮ）ビット、追加データ（ＭＤ）ビット、長さビット（Ｌｅｎｇｔｈ）、および、将来使用するために予約されているビット（ＲＦＵ）を含むヘッダ部分１１０（Ｈｅａｄｅｒ）を含む場合がある。ＬＬＩＤビットは、メッセージパケット１００がデータまたは制御メッセージを含むかどうかを示すことができる。ＮＥＳＮビットおよびＳＮビットは、確認応答とフロー制御のシーケンス番号を表す場合がある。ＭＤビットは、携帯機器１０と通信ゲートウェイ２９とが通信リンク５０を介して通信している間に、携帯機器１０が追加のメッセージパケット１００を送信するつもりであるかどうかを示すことができる。長さビットは、ＰＤＵ１０６のペイロード１２０（Ｐａｙｌｏａｄ）の長さを表すことができる。
【００９２】
一実施形態では、トーンバイト１２２（Ｔｏｎｅ  Ｂｙｔｅ）および／または連続波（ＣＷ）トーン１２４（ＣＷＴｏｎｅ）は、ペイロード１２０の様々な場所にランダムに挿入される場合がある。一例として、図７Ａに示すように、トーンバイト１２２は、ＣＷトーン１２４（例えば、それぞれが１のバイナリ値を有するガウス周波数シフトキーイング値のＣＷトーン）とノンスバイト（Ｎｏｎｃｅ  Ｂｙｔｅ）との間に配置される場合がある。他の実施形態では、トーンバイト１２２および／またはＣＷトーン１２４は、ペイロード１２０の他の任意の場所に配置される場合がある。
【００９３】
別の例として、図７Ｂに示されるように、ＣＷトーン１２４は、ＰＤＵ１０６の外側であって、かつ、ＣＲＣ１０８の後に配置される場合がある。他の実施形態では、ＣＷトーン１２４は、プリアンブル部分１０２の前、プリアンブル部１０２とアクセスアドレス部１０４との間、アクセスアドレス部分１０４とＰＤＵ１０６との間、または、ＰＤＵ１０６とＣＲＣ１０８との間に配置されてもよい。
【００９４】
図８を参照すると、メッセージパケット１００の到着角度を計算するための制御アルゴリズム８００のフローチャートが示されている。制御アルゴリズム８００は、例えば、携帯機器１０が通信ゲートウェイ２９に接続され、接続されることを許可される８０４から始まる。一例として、携帯機器１０は、リンク認証モジュール２２がチャレンジレスポンス認証を首尾よく実行したことに応答して、通信ゲートウェイ２９に接続することを許可される。８０８において、制御アルゴリズム８００は、アンテナシステム４３を使用して、ＢＬＥ信号を受信する。８１２において、制御アルゴリズム８００は、スイッチング回路６０を使用して、アンテナシステム４３の第１アンテナ５２を選択する。
【００９５】
いくつかの実施形態では、対応するアンテナ送受信機システム７０は、アンテナ出力を備えたスイッチング回路６０と、複数の増幅器、中間周波数フィルタおよび増幅器、ＩＱ＿ＡＤＣ、および、ＩＱコンバータを備えた無線受信機とを含み、それぞれが複数のアンテナから複数のＩＱ流れを同時に受信できるようにし、各々は同じ局部発振器を参照している。これにより、異なるアンテナからの同時ＩＱサンプルの位相角を差し引いて、到着時間の差を表す差を作成できる。単一のマイクロコントローラ８０が示されているが、マイクロコントローラ８０は、各受信経路に対して実装されていてもよい。
【００９６】
８１６において、制御アルゴリズム８００は、マイクロコントローラ８０を使用して、トーンバイト（１２２）またはＣＷトーン（１２４）を含むＢＬＥ信号に基づいて分析信号を生成する。８２０において、制御アルゴリズム８００は、ＡＤＣ９０を使用して、分析信号をＢＬＥ信号を表すデジタルデータに変換する。８２４において、制御アルゴリズム８００は、マイクロコントローラ８０を使用して、ＢＬＥ信号の一定および／または既知の部分（例えば、アクセスアドレス部分１０４）を表すデジタルデータの余弦成分および正弦成分を分析信号として取得する。８３２において、制御アルゴリズム８００は、マイクロコントローラ８０を使用して、サンプリング期間が経過したかどうかを判定する。そうである場合、制御アルゴリズム８００は８３６に進み、そうでない場合、制御アルゴリズム８００は８２４に進む。
【００９７】
８３６において、制御アルゴリズム８００は、マイクロコントローラ８０を使用して、アンテナシステム４３の各アンテナ５２について振幅サンプルが得られたかどうかを決定する。そうである場合、制御アルゴリズム８００は８４４に進み、そうでない場合、制御アルゴリズム８００は８４０に進み、そこで制御アルゴリズム８００はアンテナシステム４３の次のアンテナ５２を選択し、次に８１６に進む。８４４において、制御アルゴリズム８００は、マイクロコントローラ８０を使用して、正弦成分の振幅および対応する余弦成分の振幅に基づいて位相角を決定する。一例として、マイクロコントローラ８０は、正弦成分の振幅および対応する余弦成分の振幅の逆正接関数を実行することによって位相角を決定することができる。
【００９８】
８４８において、制御アルゴリズム８００は、アンテナシステム４３の少なくとも１対のアンテナについて、マイクロコントローラ８０または制御モジュール２０を使用して、それぞれの位相角に基づいて少なくとも１つの位相角差を決定する。一例として、サンプリング期間中、第１のアンテナ５２−１について、マイクロコントローラ８０は、正弦成分の振幅のサンプルのセット（例えば、８つのサンプルまたは他の所定数のサンプル）、および、余弦成分の振幅のサンプルのセット（例えば、８つのサンプルまたは他の所定数のサンプル）を得ることができ、これらのサンプルを使用して、位相角差決定モジュール９４は、上述のように、８つの位相角を決定することができる。続いて、マイクロコントローラ８０は、これらのステップを繰り返して、第２のアンテナ５２−２および／または第３のアンテナ５２−３の８つの位相角と、第１のアンテナ５２−１の８つの追加の位相角を取得する。一対のアンテナ５２の対応する位相角サンプル間の差（すなわち、アンテナ５２−１の位相角の第１の反復の第１のサンプル、アンテナ５２−２またはアンテナ５２−３の位相角の第１の反復の第１のサンプル、および、アンテナ５２−１の位相角の第２の反復の第１のサンプル）、それぞれの対のアンテナ５２を隔てる距離、および／または各反復の間に得られたサンプルの数に基づいて、位相角差決定モジュール９４は、それぞれの対のアンテナ間の位相角差を決定する場合がある。いくつかの実施形態では、位相角差決定モジュール９４は、位相角差決定の精度を改善するために位相アンラッピングアルゴリズム（ｐｈａｓｅ  ｕｎｗｒａｐｐｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を実行することができる。
【００９９】
追加的に８４８において、ＢＬＥ信号に基づく解析信号が、一定のトーンを作成する一定の（同一の）「１」または「０」シンボルのガウス周波数シフトキー付き（Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｅｄ）系列を送信する場合、位相角差として捕捉される位相シフトでもあるすべての周波数シフトが、主にアンテナの選択およびアンテナおよび送信機の幾何学的形状に起因するアンテナでの位相の到達時間の異なる時間によって引き起こされるものとして、９２ａまたは９２ｂでの一定の残留周波数を有するものとして帰着することが明らかである。アンテナが切り替えられていなかった場合、一定の残留周波数が受信される。これは、８６と８４Ａまたは８４Ｂとによって生成される搬送周波数と、一定の送信トーンを構成するガウス周波数シフトキー付き（Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｅｄ）定数シンボルの周波数との間の瞬時周波数の差である。これは、アンテナ切り替えなしの予測残留周波数シーケンスである。８４８が位相差を計算すると、ＩＱサンプルが取得された時間に基づいて、予測された残留周波数シーケンス（残留位相変動とも呼ばれる）が差し引かれる。
【０１００】
追加的に８４８において、ＢＬＥ信号に基づく分析信号が、ガウス周波数シフトキー付きの変動分析信号を生成するガウス周波数シフトキー付きの「１」または「０」信号を含む事前に知られたシーケンスを含む事前に知られたトーンバイトまたは複数バイトに基づく事前に知られた部分である場合、残留信号は、９２Ａまたは９２Ｂにおいて事前に知られた変動残差周波数（残差位相変動とも呼ばれる）を有する。アンテナが切り替えられなかった場合、残留信号が受信される。これは、キャリアと変動する解析信号との間の瞬時周波数の違いである。繰り返し、これは、アンテナ切り替えなしの予測残留周波数シーケンスである。繰り返し、８４８が位相差を計算すると、ＩＱサンプルが取得された時間に基づいて、予測された残留周波数シーケンス（残留位相変動とも呼ばれる）が差し引かれる。
【０１０１】
残留周波数が変化する解析信号の送受信において、部品ごと、周波数ごと、温度ごと、電圧ごとの変動のためである。制御アルゴリズムは、アンテナを切り替えることなく、所定の周波数および温度における分析信号の１から０および０から１の遷移のうち、９２Ａまたは９２ＢにおけるＩＱサンプルを記録し、それらを使用して、アンテナを切り替えることなく、予測された残留周波数シーケンスを構築してもよい。繰り返し、８４８が位相差を計算すると、ＩＱサンプルが取得された時間に基づいて、残留周波数（残留位相変動とも呼ばれる）が差し引かれる。
【０１０２】
８５２において、制御アルゴリズム８００は、アンテナシステム４３の少なくとも一対のアンテナ５２について、マイクロコントローラ８０を使用して、ステップ８４８からの位相角差と、それぞれの少なくとも一対のアンテナ５２を隔てる距離とを使用して、それぞれの少なくとも一対のアンテナ５２の位相角差の平均位相角差に基づいて、ＢＬＥ信号の到着角度を決定する。８５６において、制御アルゴリズム８００は終了する。
【０１０３】
さらに、制御アルゴリズム８００は、それぞれのセンサ３１のアンテナシステム４３のうちの少なくとも１つによって取得された到着角に基づいて、携帯機器１０の位置および／または携帯機器１０と車両３０との間の距離を決定することができる。一例として、制御アルゴリズム８００は、携帯機器１０が、第１のセンサ３１Ａへの到着角度を表す第１の線と第２のセンサ３１Ｂへの到着角度を表す第２の線との交点に位置すると決定することができる。
【０１０４】
制御アルゴリズム８００は、マイクロコントローラ８０を使用して、（ｉ）決定された位相角差および（ｉｉ）較正曲線または対応する位相角差の限界に基づいて、携帯機器１０の到着角度を決定することができる。一例として、マイクロコントローラ８０は、決定された位相角差に関連する較正曲線上の方位角を識別することによって到着角度を決定することができる。代替的に、マイクロコントローラ８０は、決定された位相角差および通信リンク５０の通信チャネルに関連する位相角差限界に関連する較正曲線上の方位角を特定することによって到着角度を決定することができる。到着角度は、決定された方位角に、基づいているか、等しいか、および／または、直接的に関係している。制御アルゴリズム８００は、制御モジュール２０を使用して、センサ３１によって取得された各到着角に基づいて、車両３０に対する携帯機器１０の位置を決定することができる。
【０１０５】
制御モジュール２０は、携帯機器１０の決定された位置に基づいて、またはそれに応答して、車両ドアのロックを解除し、車両（例えば、車両３０）へのアクセスを提供し、窓を開け、車両の始動を許可し、および／または、他のタスクを実行する。
【０１０６】
この教示によれば、方法は、複数のアンテナを使用して、パケット、ここで、パケットは、既知の部分を有するデータを含んでいる、を含む無線信号を受信することを含む。この方法はまた、送受信機またはマイクロコントローラのうちの少なくとも１つを使用して、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）複数のアンテナの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを生成することを含む。方法は、マイクロコントローラを使用して、（ｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得することを含む。方法は、マイクロコントローラを使用して、（ｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得することを含む。方法は、マイクロコントローラのプロセッサ、ここで、プロセッサは、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されている、を使用して、（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値を決定し、（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定することを含む。方法は、プロセッサを使用して、第１の位相角値と第２の位相角値の間の差に基づいて到着角度を決定することを含む。
【０１０７】
他の特徴では、無線通信信号はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号である。
【０１０８】
他の特徴では、第１のデジタルデータのセットの一定部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分であり、第２のデジタルデータのセットの既知の部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分である。
【０１０９】
他の特徴では、第１のデジタルデータのセットの一定部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつであり、第２のデジタルデータのセットの既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつである。
【０１１０】
他の特徴では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、プリアンブル部分、アクセスアドレス部分、プロトコルデータユニット部分、および巡回冗長検査部分を含む。
【０１１１】
他の特徴では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号に一定波形（ＣＷ）のトーン部分が含まれている。
【０１１２】
他の特徴では、方法は、マイクロコントローラのＩＱジェネレータを使用して、第１のサンプル、第２のサンプル、第３のサンプル、および第４のサンプルを取得することを含む。
【０１１３】
他の特徴では、方法は、スイッチング回路を使用して、第１のアンテナをマイクロコントローラに結合すること、サンプリング期間の経過に応答して、スイッチング回路を使用して、マイクロコントローラから第１のアンテナを切断すること、および、マイクロコントローラに第２のアンテナを結合することを含む。
【０１１４】
他の特徴では、方法は、第１の位相角値を決定することは、プロセッサを使用して、第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することをさらに含む。
【０１１５】
他の特徴では、方法は、第２の位相角値を決定することは、プロセッサを使用して、第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することをさらに含む。
【０１１６】
他の特徴では、生成することは、複数の受信経路およびひとつまたは複数のマイクロコントローラを同時に使用して、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および、（ｉｉ）複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを受信することを含む。
【０１１７】
この教示によれば、システムは、複数のアンテナを使用して、パケット、ここで、パケットは、既知の部分を有するデータを含んでいる、を含む無線信号を受信するように構成されている。システムは、さらに、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および（ｉｉ）複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを生成するように構成されている送受信機を含む。システムは、さらに、（ｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第１のサンプル、および（ｉｉ）第１のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第２のサンプルを取得し、および（ｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の余弦成分を表す第３のサンプル、および（ｉｉ）第２のデジタルデータのセットの既知の部分の正弦成分を表す第４のサンプルを取得するように構成されているマイクロコントローラを含む。マイクロコントローラは、非一時的なコンピュータ可読メモリに格納された命令を実行するように構成されたプロセッサを含み、命令は、（ｉ）第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて第１のアンテナに関連付けられた第１の位相角値、および、（ｉｉ）第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて第２のアンテナに関連付けられた第２の位相角値を決定すること、および第１の位相角値と第２の位相角値との差に基づいて到着角度を決定することを含む。
【０１１８】
他の特徴では、無線通信信号はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号である。
【０１１９】
他の特徴では、第１のデジタルデータのセットの既知の部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分であり、第２のデジタルデータのセットの既知の部分はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のアクセスアドレス部分である。
【０１２０】
他の特徴では、第１のデジタルデータのセットの既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつであり、第２のデジタルデータのセットの既知の部分は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号のプリアンブル部分および巡回冗長検査部分のいずれかひとつである。
【０１２１】
他の特徴では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号は、プリアンブル部分、アクセスアドレス部分、プロトコルデータユニット部分、および巡回冗長検査部分を含む。
【０１２２】
他の特徴では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号に一定波形（ＣＷ）のトーン部分が含まれている。
【０１２３】
他の特徴では、システムは、マイクロコントローラのＩＱジェネレータをさらに含み、ＩＱジェネレータは、第１のサンプル、第２のサンプル、第３のサンプル、および第４のサンプルを取得するように構成されている。
【０１２４】
他の特徴では、システムは、第１のアンテナをマイクロコントローラに結合し、サンプリング期間の経過に応じて、第１のアンテナをマイクロコントローラから切断し、第２のアンテナをマイクロコントローラに結合するように構成されているスイッチング回路をさらに含む。
【０１２５】
他の特徴では、プロセッサは、第１のサンプルの振幅および第２のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することにより、第１の位相角値を決定するように構成されている。
【０１２６】
他の特徴では、プロセッサは、第３のサンプルの振幅および第４のサンプルの振幅に基づいて逆正接関数を実行することにより、第１の位相角値を決定するように構成されている。
【０１２７】
他の特徴では、生成することは、複数の受信経路およびひとつまたは複数のマイクロコントローラを同時に使用して、（ｉ）複数のアンテナの第１のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第１のデジタルデータのセット、および、（ｉｉ）複数のアンテナのうちの第２のアンテナを使用して受信された既知の部分を表す第２のデジタルデータのセットを受信することを含む。
【０１２８】
以上に述べた説明は、事実上単なる例示であり、この開示、その用途、または使用を限定するものでは決してない。この開示の広範な教示は、様々な形態で実施することができる。したがって、この開示は特定の実施形態を含むが、この開示の真の範囲は、図面、明細書、および、特許請求の範囲から明らかになるであろうから、それに限定されるべきではない。方法におけるひとつまたは複数のステップは、この開示の原理を変更することなく、異なる順序で（または同時に）実行され得ることが理解されるべきである。さらに、各実施形態は、特定の特徴を有するものとして上述のように説明されているが、この開示の任意の実施形態に関して説明された特徴のうちの任意のひとつまたは複数は、他の実施形態のいずれかの特徴の代わりに、および／または、それら特徴の組み合わせが明示的には記述されていないとしても、それら特徴の組み合わせによって、実施されてもよい。言い換えると、記載されている実施形態は、相互に排他的ではなく、ひとつまたは複数の実施形態の互いの置換え、変更は、この開示の範囲内である。
【０１２９】
「接続された」、「連結された」、「結合された」、「隣接した」、「隣り合う」、「頂部に」、「上に」、「下に」、および、「設けられる」などの様々な用語を用いて、要素間の空間的、および、機能的関係（例えば、複数のモジュールの間、複数の回路要素の間、複数の半導体層の間など）が説明されている。「直接」と明示的に記載されていない限り、第１の要素と第２の要素との間の関係が上記の開示に記載される場合、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係である場合があるが、第１の要素と第２の要素との間にひとつまたは複数の介在要素が存在する（空間的にも機能的にも）間接的な関係である場合もある。この明細書では、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくともひとつ」の語句は、非排他的論理和を使用する論理（ＡｏｒＢｏｒＣ）を意味するものと解釈されるべきであり、「少なくともひとつのＡ、少なくともひとつのＢ、および、少なくともひとつのＣ」を意味するものと解釈されるべきではない。
【０１３０】
図面において、矢印の方向は、矢印記号によって示されるように、一般的に、図示において重要な情報（データまたは命令など）の流れを示している。たとえば、要素Ａと要素Ｂがさまざまな情報を交換しているが、要素Ａから要素Ｂに送信される情報が図に関連している場合、矢印は要素Ａから要素Ｂを指す場合があり、さらに、要素Ａから要素Ｂに送信される情報の場合、要素Ｂは情報の要求または受信確認を要素Ａに送信することができる。
【０１３１】
この出願において、以下の定義を含めて、用語「モジュール」または用語「コントローラ」は、用語「電子装置」または用語「回路」に置き換えられてもよい。用語「モジュール」は、下記の要素の一部によって、または下記の要素を包含することによって提供される。その要素は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル式、アナログ式、またはアナログ／デジタル混合式のディスクリート回路、デジタル式、アナログ式、またはアナログ／デジタル混合式の集積回路、組合せ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行する（共有、専用、またはグループの）プロセッサ回路、プロセッサ回路によって実行されるコードを格納する（共有、専用、またはグループの）メモリ回路、説明された機能を提供する他の適切なハードウェアコンポーネント、または、システムオンチップ（ＳＹＳＴＥＭ−ＯＮ−ＣＨＩＰ）のような上記の要素の一部または全部の組み合わせを含む。
【０１３２】
モジュールは、ひとつまたは複数のインターフェース回路を含むことができる。いくつかの例では、インターフェース回路は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、またはそれらの組み合わせに接続された有線または無線インターフェースを含むことができる。この開示の任意の所与のモジュールの機能は、インターフェース回路を介して接続される複数のモジュールに分散されてもよい。たとえば、複数のモジュールで負荷調整が可能である。さらなる例では、サーバ（リモートまたはクラウドとしても知られている）モジュールは、クライアントモジュールに代わっていくつかの機能を達成することができる。
【０１３３】
用語「命令（ｃｏｄｅ）」は、上記したように、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはマイクロコードを含むことができ、プログラム、ルーチン、機能、クラス、データ構造、および／または、オブジェクトを指すことができる。共有プロセッサ回路という用語は、複数のモジュールからのコードの一部または全部を実行する単一のプロセッサ回路を含む。グループプロセッサ回路という用語は、追加のプロセッサ回路と組み合わせて、ひとつまたは複数のモジュールからのいくつかまたはすべてのコードを実行するプロセッサ回路を包含する。複数のプロセッサ回路への言及は、ディスクリートな基盤上の複数のプロセッサ回路、単一の基盤上の複数のプロセッサ回路、単一のプロセッサ回路の複数のコア、単一のプロセッサ回路の複数のスレッド、または上記の組み合わせを含む。共有メモリ回路という用語は、複数のモジュールからのコードの一部または全部を格納する単一のメモリ回路を含む。グループメモリ回路という用語は、追加のメモリと組み合わせて、ひとつまたは複数のモジュールからのコードの一部または全部を記憶するメモリ回路を包含する。
【０１３４】
メモリ回路という用語は、コンピュータ読み取り可能な媒体という用語の一要素である。用語「コンピュータ読み取り可能な媒体」は、（搬送波上のような）媒体を通って伝搬する一時的な電気的または電磁的信号を包含することはなく、したがって、用語「コンピュータ読み取り可能な媒体」は、実体的かつ非一時的（非遷移的）であると解釈される。非一時的な実体的なコンピュータ読み取り可能な媒体非限定的な例は、不揮発性メモリ回路（フラッシュメモリ回路、消去可能なプログラム可能な読み出し専用メモリ回路、またはマスク型の読み出し専用メモリ回路など）、揮発性メモリ回路（例えば、スタティックランダムアクセスメモリ回路またはダイナミックランダムアクセスメモリ回路）、磁気記憶媒体（アナログまたはデジタル磁気テープまたはハードディスクドライブなど）、光記憶媒体（ＣＤ、ＤＶＤ、またはブルーレイディスク）である。
【０１３５】
このアプリケーションについて説明された装置、および、方法は、コンピュータプログラムに組み込まれたひとつまたは複数の特定の機能を実行する汎用コンピュータを構成することによって作成された専用コンピュータによって部分的または完全に実装されてもよい。上記の機能ブロックとフローチャート要素は、ソフトウェア仕様として機能し、熟練した技術者またはプログラマの日常業務によってコンピュータプログラムに変換できる。
【０１３６】
コンピュータプログラムは、少なくともひとつの非一時的かつ実体的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されたプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータプログラムは、格納されたデータを含むか、またはそれに依存することができる。コンピュータプログラムは、専用コンピュータのハードウェアと相互作用する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）、専用コンピュータの特定のデバイスと相互作用するデバイスドライバ、ひとつまたは複数のオペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、バックグラウンドサービス、バックグラウンドアプリケーションなどを含む。
【０１３７】
コンピュータプログラムには、（ｉ）ＨＴＭＬ（ハイパーテキストマークアップ言語）またはＸＭＬ（拡張マークアップ言語）などの解析対象の説明テキスト、（ｉｉ）アセンブリコード、（ｉｉｉ）コンパイラによってソースコードから生成されたオブジェクトコード、（ｉｖ）インタプリタによる実行のためのソースコード、（ｖ）ジャストインタイムコンパイラによるコンパイルおよび実行のためのソースコードなどを含む。例として、ソースコードは、以下に列挙する言語を用いて記述される場合がある：Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ−Ｃ、Ｓｗｉｆｔ、Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｇｏ、ＳＱＬ、Ｒ、Ｌｉｓｐ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｐｅｒｌ、Ｐａｓｃａｌ、Ｃｕｒｌ、ＯＣａｍｌ、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ（登録商標）、ＨＴＭＬ５（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ  ５ｔｈ  ｒｅｖｉｓｉｏｎ）、Ａｄａ、ＡＳＰ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｓｅｒｖｅｒ  Ｐａｇｅｓ）、ＰＨＰ（ＰＨＰ：Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ  Ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、Ｓｃａｌａ、Ｅｉｆｆｅｌ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｅｒｌａｎｇ、Ｒｕｂｙ、Ｆｌａｓｈ（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ｌｕａ、ＭＡＴＬＡＢ、ＳＩＭＵＬＩＮＫ、およびＰｙｔｈｏｎ（登録商標）。
【０１３８】
上述の複数の実施形態の説明は、例示および説明のために提供されたものである。この開示は、網羅的であること、または開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能であれば、交換可能であり、特に示されていないまたは記載されていない場合でも選択された実施形態で使用できる。同じことは、多様に変化することができる。そのような変形は、開示からの逸脱とみなされるべきではなく、そのような変更のすべては、この開示の範囲内に含まれることが意図されている。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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