(57)【要約】【課題】よりセキュリティ性の高い無線通信を行う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、指向性を有するアンテナ１１と、アンテナ１１が電波を送受信する角度を限定する短絡線２５およびスイッチ２６と、短絡線２５およびスイッチ２６により限定された角度が規定の角度以内であった場合のみ、他の無線送受信装置と通信を開始する制御部１８とを備える。また制御部１８は、他の無線送受信装置と通信を開始した後、他の無線送受信装置との間で認証を行ってからデータ等の通信を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性を有するアンテナと、
前記アンテナが電波を送受信する角度を限定する限定手段と、
前記限定手段により限定された角度が規定の角度以内であった場合のみ、他の無線送受信装置と通信を開始する制御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】
前記制御手段は、前記他の無線送受信装置と通信を開始した後、該他の無線送受信装置との間で認証を行ってからデータ等の通信を行う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】
第１の他の無線送受信装置および第２の他の無線送受信装置との間の距離を測定する距離測定手段を備え、
前記制御手段は、前記限定手段と前記距離測定手段により特定された前記第１の他の無線送受信装置との間に認証エリアを規定し、該認証エリア内に、前記第２の他の無線送受信装置が位置している場合にのみ、前記第２の他の無線送受信装置と通信を開始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、三角測量により前記第１の他の無線送受信装置および前記第２の他の無線送受信装置との間の距離を測定することを特徴とする請求項３に記載の無線送受信装置。
【請求項５】
前記制御手段により記載される前記認証エリアは、幾何学形状であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の無線送受信装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記限定手段と前記距離測定手段により特定された前記第１の他の無線送受信装置との間に認証エリアを規定するとともに、認証を行わない非認証エリアを前記認証エリアに追加、または前記非認証エリアを前記認証エリアから削除することを特徴とする請求項３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】
前記距離測定手段は、規格に則ったプロトコルを利用して距離測定を行うことを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れかに記載の無線送受信装置。
【請求項８】
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３乃至請求項７の何れかに記載の無線送受信装置。
【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、特に通信相手機とセキュリティ性の高い送受信を行う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、セキュリティ性の高い通信を行う技術としては、ＵＷＢシステムを部屋内で使う場合に、まず測距により部屋の大きさを測定し、そこから推定した、部屋内は全てカバーできるが、隣の部屋には届かないような送信出力で通常のデータ通信を行うことにより、隣の部屋へ電波を漏れさせないようにし、また、測距の際に別途指向性アンテナを用いることにより、ある方向には敢えて電波を届かせないようにすることにより、無線データが無制限に壁越えを行わない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】特開２００３−１７４３６８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に示す技術においては、意図せず無線データが壁越えをしてしまうと、隣の部屋からでも無線データを傍受することが容易となり、秘匿性、即ちセキュリティ性の低い状態となってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、よりセキュリティ性の高い無線通信を行う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、指向性を有するアンテナと、前記アンテナが電波を送受信する角度を限定する限定手段と、前記限定手段により限定された角度が規定の角度以内であった場合のみ、他の無線送受信装置と通信を開始する制御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、意図しない位置にある無線送受信装置との通信を回避し、よりセキュリティ性の高い無線通信を行うことができる。
【０００９】
また、本発明の無線送受信装置は、前記制御手段は、前記他の無線送受信装置と通信を開始した後、該他の無線送受信装置との間で認証を行ってからデータ等の通信を行うことを特徴としている。
【００１０】
この構成により、通信を開始した後、無線送受信装置間で認証を行い、その上でデータ等の通信をするようになっているので、よりセキュリティ性を高めることができる。
【００１１】
また、本発明の無線送受信装置は、第１の他の無線送受信装置および第２の他の無線送受信装置との間の距離を測定する距離測定手段を備え、前記制御手段は、前記限定手段と前記距離測定手段により特定された前記第１の他の無線送受信装置との間に認証エリアを規定し、該認証エリア内に、前記第２の他の無線送受信装置が位置している場合にのみ、前記第２の他の無線送受信装置と通信を開始することを特徴としている。
【００１２】
この構成により、２機以上の無線送受信装置と他の無線送受信装置と間で距離測定を実施し、他の無線送受信装置が規定の認証エリア内に位置している場合のみ、互いに通信を開始するようになっているので、より精度良く認証エリアを規定することができるとともに、よりセキュリティ性を高めることができる。
【００１３】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、三角測量により前記第１の他の無線送受信装置および前記第２の他の無線送受信装置との間の距離を測定することを特徴としている。
【００１４】
この構成により、他の無線送受信装置の位置判定を三角測量により行うので、より精度良く認証エリアを規定することができるとともに、よりセキュリティ性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、前記制御手段により記載される前記認証エリアは、幾何学形状であることを特徴としている。
【００１６】
この構成により、認証エリアを幾何学的形状とするようになっているので、より精度良く認証エリアを規定することができるとともに、よりセキュリティ性を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の無線送受信装置は、前記制御手段は、前記限定手段と前記距離測定手段により特定された前記第１の他の無線送受信装置との間に認証エリアを規定するとともに、認証を行わない非認証エリアを前記認証エリアに追加、または前記非認証エリアを前記認証エリアから削除することを特徴としている。
【００１８】
この構成により、認証可能なエリア内に、認証不可能なエリアを追加、または、認証可能なエリアから認証不可能なエリアを削除するようになっているので、無線送受信装置の設置位置の決定をより柔軟に行うことができる。
【００１９】
また、本発明の無線送受信装置は、前記距離測定手段は、規格に則ったプロトコルを利用して距離測定を行うことを特徴としている。
【００２０】
この構成により、他の無線送受信装置との間の距離測定を、規格に則ったプロトコルを利用して実施するようになっているので、距離に変化があった場合でも、自動で補正することができ、より設置位置の自由度を高めることができる。
【００２１】
また、本発明の無線送受信装置は、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している。
【００２２】
この構成により、無線送受信装置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。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、よりセキュリティ性の高い無線通信を行う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】
【００２４】
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。
【００２５】
（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においては、電波を送受信する角度を限定し、規定の角度以内であった場合のみ、他の無線送受信装置と通信を開始するようになっている。
【００２６】
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１７と、制御部１８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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図４は無線送受信装置１０１が他の無線送受信装置２０１、２０２、２０３と送受信を行う場合の動作を示すものである。無線送受信装置１０１は、自機の指向性角度θ１の範囲内に位置する無線送受信装置２０１とのみ通信を開始する。無線送受信装置１０１は、アンテナ１１の指向性を制御する手段を持つ。ここでは、無線送受信装置１０１においてユーザが予め指向性角度θ１の範囲に入ることが想定される無線送受信装置２０１とのみ通信することを選択し、無線送受信装置２０２、２０３とは通信しない場合について説明する。まず、無線送受信装置１０１に接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の端末のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）でそのアンテナ１１の指向性を選択する。この段階では、まだ無線プロトコルに則った通信は開始しない。そして、無線送受信装置１０１は、ユーザにより選択された指向性角度θ１に電波を発射して、指向性角度θ１の範囲内に位置する他の無線送受信装置からの応答を受信する。これにより、ユーザは、指向性角度θ１の範囲内に位置する他の無線送受信装置が何であるかを理解した上で、無線プロトコルに則った通信を開始することができる。
【００４０】
ここで、アンテナ１１により電波を発信する指向性角度について説明する。電波に指向性を持たせて通信相手を規定する必要があるのは、ＷｉＭｅｄｉａＭＡＣの仕様により、同一のビーコングループを形成可能な収容可能機器数が自機を含めて所定の機器数に規定されているからである。なお、同一のビーコングループを形成可能な収容可能機器数は最大４８機器であるが、最終的な規格では、更に減る可能性もある。
【００４１】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ等の無線ＬＡＮにおいては通信可能な範囲が数１００メートル程度であるが、ＵＷＢにおいては、通信可能な範囲は半径１０数メートル程度と想定されているので、現状のオフィスにおけるモバイル機器の状況を考えると、例えば無線送受信機能を有するキーボード、マウス、ストレージ、ディスプレイを１人で使用する場合に、半径１０数メートル内に２０〜３０人程度の人がいたとすると、直ちに収容可能機器数をオーバーしてしまう。
【００４２】
また、例えば、会議等のような狭い場所に一時的に多数の機器が存在してしまうような場合は、指向性が無く通信対象を限定できないと、その場所にある機器が他のどの機器とも通信できなくなってしまう可能性がある。
【００４３】
ここで、好ましい指向性角度の一例を示す。周辺に無線送受信装置が多数存在し、極めて明確に通信対象を規定したい場合は１５度〜３０度程度の指向性角度が好ましい。また、周辺に無線送受信装置が多数存在し、明確に通信対象を規定したい場合は３０度〜６０度程度の指向性角度が好ましい。また、周辺に無線送受信装置がある程度存在し、ある程度通信対象を規定したい場合は９０度程度の指向性角度が好ましい。また、周辺に無線送受信装置が少数存在し、大雑把に通信対象を規定したい場合は１８０度程度の指向性角度が好ましい。なお、無線プロトコルに則った通信（規格に則ったプロトコル）とは、例えばＷｉＭｅｄｉａ  ＭＡＣにおけるビーコン等のことを意味し、その手順は以下のようになっている。
【００４４】
すなわち、無線通信を開始しようとする無線送受信装置は、まず自機が聞き耳を立てて周辺に自機以外の無線送受信装置が存在するかどうかを確認する。自機以外の無線送受信装置が存在しない場合は、最初に出すべきビーコンの規則に則ったフォーマットでビーコン送信を開始する。存在する場合は、受信したビーコンを解析した上で、追加参入する場合のフォーマットに則ってビーコン送信を開始する。以後、データ等の送受信を行う場合等に、ビーコンにその情報を乗せてネゴシエーション等を行う。
【００４５】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１においては、電波を送受信する角度、すなわち指向性を限定し、規定の角度以内であった場合のみ、他の無線送受信装置と通信を開始しているので、意図しない位置にある無線送受信装置との通信を回避し、よりセキュリティ性の高い無線通信を行うことができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図５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、他の無線送受信装置と通信を開始した後、他の無線送受信装置との間で認証を行い、その上でデータ等の通信を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。
【００４７】
２台の無線送受信装置１０１が通信を開始し、一方の無線送受信装置１０１が認証者（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｏｒ）として、他方の無線送受信装置１０１が相手方（Ｓｕｐｐｌｉｃａｎｔ）として認証を開始するときの動作を説明する。無線送受信装置１０１は、前述した方法で無線プロトコルに則った通信を開始した後、認証を行う。この際、例えば４−Ｗａｙ  ｈａｎｄｓｈａｋｅのようなセキュリティ方式に則っても良い。
【００４８】
図５は、４（ｆｏｕｒ）−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。
【００４９】
まず、お互いに同じキー（ＰＭＫ：Ｐａｉｒｗｉｓｅ  Ｍａｓｔｅｒ  Ｋｅｙ）を持ち合う。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１においては、通信を開始した後、無線送受信装置間で認証を行い、その上でデータ等の通信をするようになっているので、よりセキュリティ性を高めることができる。
【００５５】
（第３の実施の形態）
図６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、２台以上の無線送受信装置１０１と他の無線送受信装置との間で距離測定を実施し、他の無線送受信装置が規定の認証エリア内に位置している場合のみ、互いに通信を開始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。
【００５６】
複数の無線送受信装置１０１の間で認証を実施するとともに距離を測定し、他の新たな無線送受信装置が検出された場合に、新たな無線送受信装置との距離を測定して新たな無線送受信装置が規定のエリア内に位置していた場合のみ互いに通信を開始するときの動作について図６を参照して説明する。
【００５７】
まず、無線送受信装置１０１は、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との間で認証および測距を実施した後に認証を行うエリアとしての認証エリア１０００を定め、この認証エリア１０００内にある無線送受信装置２０１と通信を開始する。無線送受信装置１０１、１０２は、既に認証まで行い、距離ｒも予め測距済みであるものとする。更に、前述の実施の形態で説明したように、無線送受信装置１０１、１０２の各々のアンテナは指向性を持ち、通信相手とのおおよその角度を測定できるものとする。これにより、無線送受信装置１０１は、認証エリア１０００内にある無線送受信装置２０１とのみ、通信を開始する。なお、この場合の「測距」は、特開２００３−１７４３６８号公報に記載されているような公知の技術により実施される。
【００５８】
図６に示すように、複数の無線送受信装置１０１、１０２、２０１、２０２、２０３、２０４が存在する中で、無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２が測距を実施して距離ｒ３を得る。なお、何れの無線送受信装置が測距を実施するかは、ユーザが指定しても良いし、何れかの無線送受信装置自身が決定しても良い。例えば、無線送受信装置がプリンタのように重量がありその位置から余り移動させることが無いような場合は、プリンタとしての無線送受信装置自身が測距を決定することが好ましい。
【００５９】
無線送受信装置１０１、１０２は、距離ｒ３に基づいて送信パワーを制御し、各々の通信距離Ｒ１およびＲ２を決定する。通信距離Ｒ１、Ｒ２は、具体的には無線送受信装置１０１、１０２間で充分通信可能かつユーザが範囲を感覚的に掴み易いように設定される。最終的には、無線送受信装置２０１のみが認証エリア１０００に入るので通信対象となる。無線送受信装置２０３は無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２の何れからも電波が届かないため通信できない。無線送受信装置２０２は無線送受信装置１０１の範囲内、無線送受信装置２０４は無線送受信装置１０２の範囲内であるが、各々一方の無線送受信装置からのみしか電波が届かず、また認証範囲外であるので、通信できない。
【００６０】
このように、本実施の形態においては、無線送受信装置１０１、１０２と他の無線送受信装置２０１と間で距離測定を実施し、他の無線送受信装置２０１が規定の認証エリア１０００内に位置している場合のみ、互いに通信を開始するようになっているので、より精度良く認証エリア１０００を規定することができるとともに、よりセキュリティ性を高めることができる。
【００６１】
（第４の実施の形態）
図７〜図１０を参照して第４の実施の形態の無線送受信装置１０１について説明する。第４の実施の形態の無線送受信装置１０１は、第３の実施の形態の構成に加えて、前述の測量、すなわち、他の無線送受信装置の位置判定を三角測量により行うようになっている。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。
【００６２】
三角測量は、三角形の原理を使って離れた地点との距離を計測する手法のことである。例えば、図７に示すように、ある２点間の正確な距離が分かっている場合、その２点から離れた場所のある地点との距離は、その２点との角度が分かれば「三角形の一辺とその両端角が分かれば三角形が確定する」という性質によって確定することができる。測った角度や基準点間の距離を「正弦定理」の公式にあてはめて、残りの辺を求め、新点の位置を特定する。正弦定理は図８で言うと、Ａ［ｄｅｇｒｅｅ］＋Ｂ［ｄｅｇｒｅｅ］＋Ｃ［ｄｅｇｒｅｅ］＝１８０［ｄｅｇｒｅｅ］、および、ａ／ｓｉｎＡ＝ｂ／ｓｉｎＢ＝ｃ／ｓｉｎＣである。また、これらの式を変形すると、Ａ［ｄｅｇｒｅｅ］＝１８０［ｄｅｇｒｅｅ］−Ｂ［ｄｅｇｒｅｅ］−Ｃ［ｄｅｇｒｅｅ］、および、ｂ＝ａ×ｓｉｎＢ／ｓｉｎＡおよびｃ＝ａ×ｓｉｎＣ／ｓｉｎＡとなる。ここで、ａを既設基準点間の距離、角度Ｂ、Ｃが既知の角度とする。
【００６３】
本実施の形態では、角度Ｂおよび角度Ｃが指向性角度θに相当するが、本実施の形態においては測量器のように正確に角度を求める必要は無く、もし通信相手が存在すれば、指向性角度θを以って相手との角度とみなすようになっている。
【００６４】
前述の三角測量を本実施の形態に適用した例を説明する。図９に示したように、無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２が存在し、既に認証および測距を実施し、無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２の距離がｒ２であると判明しているものとする。ここで、無線送受信装置２０１からの電波が無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２の両方で受信されたとする。図１０に示すように、無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２は指向性を切り替えつつ無線送受信装置２０１からの電波の送信方向を探る。なお、図では、無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２は、指向性を３０度毎の１２のエリアに区切って無線送受信装置２０１からの電波の送信方向を探っている。無線送受信装置１０１はエリア２で電波を検知し、無線送受信装置１０２はエリア１１で電波を検知する。これにより、θ２が４５度、θ３が４５度であることが分かる。従って、無線送受信装置２０１の距離を三角測量の原理により推定することができる。
【００６５】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１においては、他の無線送受信装置の位置判定を三角測量により行うので、より精度良く認証エリアを規定することができるとともに、よりセキュリティ性を高めることができる。
【００６６】
（第５の実施の形態）
図１１、図１２を参照して第５の実施の形態の無線送受信装置１０１について説明する。第５の実施の形態の無線送受信装置１０１は、第４の実施の形態の構成に加えて、前述の認証エリアを幾何学的形状とするように構成されている。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。
【００６７】
無線送受信装置１０１、１０２は、状況によって、エリア１００１、１００２のように、幾何学的に認証エリアを決める。三角測量をより厳密に実施して、幾何学的形状の認証エリア１００１、１００２を規定している。
【００６８】
図１１は無線送受信装置１０１、１０２が幾何学的に認証エリア１００１を設定する一例を示す。図において、無線送受信装置１０１は指向性角度をθ１０１に設定し、無線送受信装置１０２はθ１０２に設定している。なお、指向性角度の設定はユーザができるものとし、絶対角も装置上で目視で確認できるものとする。これらにより、ユーザは感覚的に図１１に示す「幾何学状の認証エリア」を設定することができる。
【００６９】
図１２は無線送受信装置１０１、１０２が幾何学的に認証エリア１００２を設定する他の例を示す。図１１の例に加えて、無線送受信装置１０１は通信距離をＲ１までに限定し、無線送受信装置１０２は通信距離をＲ２までに限定する。このようにすることにより、ユーザは感覚的に図１２に示す「幾何学状の認証エリア」を設定することができる。
【００７０】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１においては、認証エリア１００１、１００２を幾何学的形状とするようになっているので、より精度良く認証エリア１００１、１００２を規定することができるとともに、よりセキュリティ性を高めることができる。
【００７１】
（第６の実施の形態）
図１３、図１４を参照して第６の実施の形態の無線送受信装置１０１について説明する。第６の実施の形態の無線送受信装置１０１は、第５の実施の形態の構成に加えて、認証可能な認証エリア１００３内に、認証を行わない非認証エリア１００４を追加、または、認証エリア１００３から非認証エリア１００４を削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。
【００７２】
無線送受信装置１０１、１０２は、認証可能な認証エリア１００３内に、認証を行わない非認証エリア１００４を後で設定する。最初に規定した認証エリア１００３内に、認証させたくない無線送受信装置２０２が設置されたとする。認証済みの無線送受信装置１０１、１０２（場合によっては無線送受信装置２０１も含む）が三角測量により、非認証エリア１００４を規定する。このエリアは、場合によっては元に戻しても良いし、逆に、認証するエリアを追加しても良い。すなわち、認証可能エリア１００３内に、非認証エリア１００４を追加したり、認証可能エリア１００３内から、非認証エリア１００４を削除しても良い。
【００７３】
次に、手順について説明する。まず、図１２の例で説明した手順で認証エリア１００３を設定する。図１３の例では、無線送受信装置１０１を基準に、物理的な距離が余りにも近すぎるエリアを非認証エリア１００４として設定して干渉等を避けるようになっている。具体的には、測距した結果、無線送受信装置１０１からの距離がＲ／２以内であった場合は認証しないようになっている。また、図１４では、非認証エリア１００４の別の設定例を示している。即ち、無線送受信装置１０１および無線送受信装置１０２の両方が通信可能なエリアを非認証エリア１００４とすることで、無用な干渉を避けることができる。
【００７４】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１においては、認証可能なエリア内に、認証不可能なエリアを追加、または、認証可能なエリアから認証不可能なエリアを削除するようになっているので、無線送受信装置１０１の設置位置の決定をより柔軟に行うことができる。
【００７５】
（第７の実施の形態）
図１５を参照して第７の実施の形態の無線送受信装置１０１について説明する。第７の実施の形態の無線送受信装置１０１は、第６の実施の形態の構成に加えて、他の無線送受信装置との間の距離測定を、規格に則ったプロトコルを利用して実施するように構成されている。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。
【００７６】
例えば、ＷｉＭｅｄｉａ  ＭＡＣ規格では、Ｒａｎｇｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔプロトコルを利用して測距を行うことができる。具体的な手順としては、まず自機（例えば、無線送受信装置１０１）は、通信相手（例えば、無線送受信装置１０２）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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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１５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１５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。
【００８０】
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。
【００８１】
このように、本実施の形態の無線送受信装置１０１においては、他の無線送受信装置との間の距離測定を、規格に則ったプロトコルを利用して実施するようになっているので、距離に変化があった場合でも、自動で補正することができ、より設置位置の自由度を高めることができる。
【００８２】
なお、第１〜第７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】
【００８３】
以上のように、本発明に係る無線送受信装置は、よりセキュリティ性の高い無線通信を行うことができるという効果を有し、狭い範囲内で他の複数の無線送受信装置と通信を行う無線送受信装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第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）無線送受信装置のアンテナの構成を示す斜視図  （ｂ）無線送受信装置のアンテナの構成を示す断面図  （ｃ）無線送受信装置のアンテナの構成を示す断面図
【図３】（ａ）無線送受信装置のアンテナの指向性を示す図  （ｂ）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指向性角度と通信相手機の位置関係を示す図
【図５】第２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
【図６】第３の実施の形態の無線送受信装置の認証エリアを説明する図
【図７】第４の実施の形態の無線送受信装置の認証エリアを設定する為の三角測量を説明する図
【図８】第４の実施の形態の無線送受信装置の認証エリアを設定する為の三角測量を説明する図
【図９】第４の実施の形態の無線送受信装置の認証エリアを設定する為の三角測量を説明する図
【図１０】第４の実施の形態の無線送受信装置の認証エリアを設定する為の三角測量を説明する図
【図１１】第５の実施の形態の無線送受信装置の幾何学的形状の認証エリアを説明する図
【図１２】第５の実施の形態の無線送受信装置の幾何学的形状の認証エリアを説明する図
【図１３】第６の実施の形態の無線送受信装置の認証エリアおよび非認証エリアを説明する図
【図１４】第６の実施の形態の無線送受信装置の認証エリアおよび非認証エリアを説明する図
【図１５】第７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
【符号の説明】
【００８５】
１１  アンテナ
１２  アンテナ切り替えスイッチ
１３  受信部
１４  送信部
１５  変復調部
１６  ベースバンド部
１７  メディアアクセスコントローラ部
１８  制御部（制御手段）
２５  短絡線（限定手段）
２６  スイッチ（限定手段）
１０１、１０２、２０１、２０２、２０３、２０４  無線送受信装置
１０００、１００１、１００２、１００３  認証エリア
１００４  非認証エリア
θ１、θ２、θ３、θ１０１、θ１０２  指向性角度
Ａ、Ｂ、Ｃ  角度
ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ａ、ｂ、ｃ  距離
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２  半径
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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