CN101622633A - 存储介质、通信系统和控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种存储介质、通信系统和控制装置。运营商主动一体地在SIM卡上提供与蜂窝电话相关的多种服务。通过反射波发送系统的无线通信功能被安装到SIM卡上，以便允许通过无线通信从外部控制装置访问SIM卡的控制接口。所述SIM卡设置有用于处理电子货币的信用功能，以及用于允许运营商处理用户信息的SIM功能。而且，高容量存储卡功能被添加所述SIM卡中，以便允许通过反射波发送系统从控制装置访问所述存储卡的控制接口。

Description

存储介质、通信系统和控制装置
技术领域
本发明涉及一种存储介质，该存储介质在其中存储有蜂窝电话的用户信息，并且包含用于连接到蜂窝电话以便可以从蜂窝电话侧控制该用户信息的接触式连接接口，特别地，本发明涉及具有由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡功能的存储介质、控制装置、以及由存储介质和控制装置形成的通信系统。
更具体地说，本发明涉及一种存储介质，该存储介质具有与由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡的尺寸和端子形状相同的尺寸和端子形状，并且在蜂窝电话上提供多种功能，例如存储卡、电子货币以及信用卡的功能，并且，本发明涉及一种控制装置、以及由存储介质和控制装置形成的通信系统。特别地，本发明涉及一种存储介质，除了用于连接到蜂窝电话的接触式连接接口以外，该存储介质还包括非接触式接口，该存储介质的与由存储卡、电子货币和信用卡提供的服务有关的存储内容通过该非接触式接口由外部控制装置控制，并且，本发明涉及一种控制装置、以及由存储介质和控制装置形成的通信系统。
背景技术
近年来，由于信息设备和信息通信的技术的进步和普及，通信运营商的重组、价格修改、以及通信服务的多样化得到了促进。在高速发展的电信业中，特别是以蜂窝电话为代表的移动通信的技术得到了显著的成长。
通常，蜂窝电话被设置有称为用户识别模块(SIM)的接触式IC卡，在该接触式IC卡中存储有关于在蜂窝电话网络中的运营商(电信公司)的用户信息。此外，很多最近的蜂窝电话被配备有用于支持诸如电子货币的应用的非接触式IC卡功能。而且，很多蜂窝电话具有一个槽，在该槽中载入用于在其中记录由照相机捕获的图像和用于再现的音乐数据的存储卡。下面将针对并入蜂窝电话中的各种卡功能描述背景技术。
SIM卡和IC卡
SIM卡是由ISO/IEC 7816标准定义的接触式IC卡，并且在基于GSM(全球移动通信系统)、W-CDMA(宽带码分多址)等系统的蜂窝电话中使用。SIM卡被赋予称为国际移动用户识别码(IMSI)的唯一的号码。该蜂窝电话可以通过将IMSI与其电话号码链接来进行通信。
为了并入蜂窝电话中，SIM卡1具有特定的尺寸和形状(参见图14A)。该尺寸(宽15mm×深25mm×厚0.76mm)小于普通的非接触式IC卡1’的尺寸(86mm×54mm，参见图14B)。通过具有特定形状的端子300进行接触式IC卡和设备之间的信息交换。
图15示出SIM卡1应用于蜂窝电话2的例子。由于在载入/卸载该卡之前SIM卡的电源必须确保被断开，因此很多蜂窝电话的结构不允许载入/卸载SIM卡，除非蜂窝电话的电池被拆下，从而其电源被断开。在图15的例子中，SIM卡1被包含在蜂窝电话2的背侧上的电池21之后。
在蜂窝电话中载入SIM卡/从蜂窝电话卸载SIM卡允许电话号码被转移到另一个蜂窝电话，并且允许一个蜂窝电话通过切换使用多个电话号码。但是，基本上SIM卡不是设计用来频繁载入/卸载的。实际使用的SIM卡的最大容量与约128MB一样低，从而允许存储契约者(contractor)的个人信息和几十个电话目录。但是，有将容量增加到1GB的趋势，从而允许存储内容信息等。
通常，诸如SIM卡的接触式IC卡旨在在其中安全地记录内部消息并且安全地处理在卡和设备(蜂窝电话、支付终端等)之间的信息以及应用该卡的服务。参考图16，将在下面描述SIM卡和IC卡的功能。
用户信息安全地记录在SIM卡1中，并且在连接到蜂窝电话网络时用于与运营商(carrier)30进行认证。SIM卡1包括存储电话目录等的数据区域，从而允许根据用户对蜂窝电话2的操作记录和参考电话号码。
另一方面，IC卡1’用作，例如，现金卡、信用卡或者电子货币IC卡，并且不仅与中心31进行认证而且与支付终端2’进行认证。此外，IC卡1’与支付终端2’和中心31交换加密的重要信息，例如信用信息(包括电子货币信息)和个人信息。
在这一过程中，SIM卡和IC卡的命令/响应由应用该卡的设备控制。在IC卡接口4上的电子信号端子、电子规格、数据传输控制系统、以及命令/响应发送/接收系统由ISO/IEC 7816定义为标准。上一级的命令/响应和协议被逐个服务地定义。例如，作为全球标准，GSM用于蜂窝电话服务，并且EVM(Europay、MasterCard、Visa)用于信用卡服务。
因此，SIM卡和IC卡具有保持数据的功能，并且共同配备有与ISO 7816标准兼容的接口功能。此外，这些卡均具有与对应的一个服务兼容的协议功能。根据由该协议提供的功能，进行对认证、加密等的控制。
图17示意性地示出SIM卡(IC卡)的硬件配置。
IC卡端子300是应用于IC卡接口4的电子信号端子。在ISO/IEC7816-1和-2的标准下，电源(VCC)、重置(Reset)、时钟(Clock)、程序电源(VPP)、数据传输输入/输出(I/O)、接地(GND)、以及保留(RFU)的各个端子如图所示在端子300中布置。
IC卡接口控制器301提供接口功能，并根据ISO/IEC 7816-3标准控制卡1和IC卡接口4之间的数据传输。此外，控制器301根据ISO/IEC 7816-4(应用协议数据单元(APDU))的格式进行命令接收和响应发送。
CPU(中央处理单元)302是用于控制与卡1和蜂窝电话2之间的服务兼容的协议的主控制器。
只读存储器(ROM)304是将由CPU 302执行的程序以非易失性方式存储在其中的存储区域。随机存取存储器(RAM)305是当CPU 302执行程序时使用的工作存储区域。
当CPU 302处理加密数据时，密码块306执行数据加密/解密。诸如数据加密标准(DES)、Triple-DES或者高级加密标准(AES)的加密算法(cryptographic arithmetic)在密码块306上实施。
电可擦可编程ROM(EEPROM)307是用于保持要由卡处理的数据的非易失性存储区域。
CPU 302通过系统总线303从IC卡接口控制器301获取命令，并通过对密码块306和EEPROM 307的访问进行预定的协议控制，从而将响应发送到IC卡接口控制器301。
图18示意性地示出载入有SIM卡1的蜂窝电话终端2的硬件配置。
IC卡槽400是用于接收SIM卡1的插入端口，并且具有与SIM卡1的IC卡端子300上的各个信号端子相对应的触点。
IC卡接口控制器401是与载入在IC卡槽400中的SIM卡1中的控制器301相对应的控制器，并且进行向/从IC卡接口4的命令发送和响应接收。
CPU 402控制关于SIM卡1的协议，并且控制蜂窝通信功能单元409，从而控制关于运营商3的协议。此外，CPU 402通过UI(用户界面)功能单元408进行对作为蜂窝电话2的应用的控制。
ROM 404是将由CPU 402执行的程序以非易失性方式存储在其中的存储区域。RAM 405是当CPU 402执行程序时使用的工作存储区域。EEPROM 407是用于保持要由卡处理的数据的非易失性存储区域。
当CPU 402处理加密数据时，密码块406执行数据加密/解密。诸如DES、Triple-DES或者AES的加密算法在密码块406上实施。
蜂窝通信功能单元409是提供该蜂窝电话的通信功能的无线通信单元。UI功能单元408是用于提供该蜂窝电话的用户界面的操作系统和显示系统的装置。
图19是示出基于ISO/IEC 7816-3和-4的标准的SIM卡(IC卡)的接口处理的过程的流程图。除命令处理504外，这一处理由IC卡接口控制器301执行。
起动(activation)处理500是允许蜂窝电话2起动SIM卡1。具体地说，SIM卡1的各个端子被这样控制以便处于下列状态：VCC提供、Clock提供、VPP停止、RST＝Low，以及I/O＝接收模式。
重置处理501是在起动蜂窝电话2之后向SIM卡1发出重置并获取称为Answer to Reset(ATR)的接口能力信息。在能力信息中描述的是：可提供的时钟频率的上限、可变时钟速率转换因子(定义为F、D)、用于数据(命令/响应)的发送/接收的传输协议系统(定义为T＝0、T＝1)、VPP的供电电压值等。蜂窝电话2必须根据在数据通信中的能力信息进行接口控制。
协议设置(协议类型选择(PTS))处理502是允许蜂窝电话2为SIM卡1设置传输协议系统和时钟速率转换因子。在这一处理中，蜂窝电话2发出PTS请求，从而设置SIM卡1中的协议系统。SIM卡1发回PTS应答，从而通知设置的协议系统。从此时起，数据(命令/响应)通信在设置的传输协议和时钟速率下进行。
命令接收处理503是允许SIM卡1接收从蜂窝电话2发送的命令。接收到的命令被发送到CPU 302。
命令处理504由CPU 302执行。具体地说，CPU 302执行对接收到的命令的分析、对对应于该命令的密码的算术操作、以及EEPROM控制，从而形成响应。
响应发送处理505将从CPU 302发送的响应发送到蜂窝电话2。
通过重复命令接收处理503、命令处理504和响应发送处理505，执行一系列命令处理，从而进行对应于该服务的协议控制。
停止处理506是允许蜂窝电话2停止SIM卡1。具体地说，SIM卡1的各个端子被这样控制从而处于下述状态：VCC停止、Clock停止、VPP停止、RST＝L、以及I/O＝L。
图20示出应用于基于ISO/IEC 7816-4标准的SIM卡(IC卡)的接口的命令/响应的应用协议数据单元(APDU)。
在由附图标记60表示的命令APDU中，CLA(600)提供用于识别对应于服务的协议的类别(CLAss)信息。INS(601)提供关于服务类别的命令指令(INStruction)的信息。P1(602)和P2(603)提供关于与命令相关的参数的信息。Lc(604)给出命令的后续数据区域(605)的数据长度。Le(606)给出响应的数据区域(610)的数据长度的期望值。
在由附图标记61表示的响应APU中，在数据区域(610)后的SW1(611)和SW2(612)表示响应的结束，并且在某些情况下根据它们的值表示处理状态。
图21简单地示出使用SIM卡和IC卡的认证和加密的协议的控制序列的例子。
在图21中的序列中，SIM卡1和运营商(中心)3保持用于执行验证的公用秘密密钥Ki(700)。具体地说，为了防止公用秘密密钥Ki(700)被泄露到发送路径(IC卡接口4或者通信网络5)，由运营商3生成的随机数(701)和公用秘密密钥Ki(700)被输入到公用加密算法A(702)，并且所得到的认证数据(703)被用于验证。而且，在认证之后，在使用与认证数据(703)一同获得的会话密钥Ks(704)加密后将数据发送，从而在相对侧对发送的数据进行解密。
通过IC卡接口4，在起动蜂窝电话2时执行图19中示出的起动处理500、重置处理501，以及协议设置处理502。从此时起，基于图20示出的APDU发送/接收为服务指定的命令/响应。在命令APDU中的类别信息CLS(600)给出用于提供该服务的公用值。
各个命令/响应和操作序列的细节将在下面参考图21进行描述。
在认证请求命令(710)中的INS(601)给出表示“认证请求”的值。随机数(701)在命令APDU的数据区域(605)中被指定，并且其数据长度在Lc(604)中被指定。
SIM卡1接收认证请求命令(710)，并且开始对认证数据(703)和会话密钥Ks(704)的算术操作。另外，SIM卡1发送认证请求响应(711)。在响应APDU中的SW1和SW2中，设置表示处理正常开始的处理状态。
为了获取认证数据(703)，蜂窝电话2向SIM卡1发出认证应答命令(712)。表示“认证应答”的值在命令APDU中的INS(601)中被指定，并且认证数据(703)的数据长度在Lc(604)中被指定。
SIM卡1将作为算术结果获得的认证数据(703)添加到响应APDU的数据区域(610)，并发送认证应答响应(713)。此时，在响应APDU中的SW1和SW2中设置处理状态。
对于从SIM卡1的数据读取，蜂窝电话2向数据读取命令(714)添加与由运营商3发出的数据读取请求相对应的地址、和数据长度，并将该命令发送到SIM卡1。在命令APDU中，在INS(601)中设置表示“数据读取”的值，并且在P1(602)和P2(603)中设置地址值。此外，在Lc(604)中设置数据长度。
一旦接收到数据读取命令(714)，SIM卡1从由命令指定的地址读取纯文本数据(705)，并通过会话密钥Ks(704)对读取的数据进行加密。SIM卡1将获得的密码文本(706)添加到响应APDU中的数据区域(610)并发送数据读取响应(715)。密码文本(706)在运营商3中被解密为纯文本(705)。
对于向SIM卡1的数据写入，蜂窝电话2向数据写入命令(716)添加对应于由运营商3发出的数据写入请求的地址、数据长度、和从运营商3中的加密得到的密码文本(708)，并将命令发送到SIM卡1。在命令APDU中，在INS(601)中设置表示“数据写入”的值，并且在P1(602)和P2(603)中设置地址值。此外，在Lc(604)中设置数据长度，并且在数据区域(605)中设置密码文本(708)。
一旦接收到数据写入命令(716)，SIM卡1将设置在数据区域中的密码文本(708)解密为纯文本(707)，并将该纯文本写入到指定地址。SIM卡1将处理结果添加到响应APDU中的SW1和SW2，并发送数据写入响应(717)。
请注意，在通信网络(公共网络、蜂窝网络)侧的通信系统与本发明的要点没有直接关系，因此将省略对其描述。
存储卡
存储卡是包含作为记录介质的高容量闪存的卡式存储装置。存在不同标准的存储卡，例如存储棒、安全数字(SD)卡、多媒体卡(MMC)、压缩闪存(Compact Flash，注册商标)和通用串行总线(USB)存储器。而且，还有一种存储卡，在考虑到与版权相关的诸如音乐和视频的介质内容的记录的情况下，在该存储卡上实施版权管理技术。
图22示意性地示出存储卡的硬件配置。
存储卡接口6用于从外部设备对存储卡7进行控制并且为每一种存储卡标准进行定义。通常，定义了用于规定电信号和发送系统的物理规格和用于从外部设备进行命令控制的存储卡的逻辑规格。对于命令控制，定义了用于存储器数据的读取或写入的命令系统。另外，如果实施了版权管理技术，那么定义用于与外部设备的认证和数据加密的命令系统。
存储卡端子800起到根据存储卡标准发送电信号的作用。
存储卡接口控制器801根据存储卡接口6的物理规格和逻辑规格的规定与外部设备执行命令处理。与命令处理相关的是，控制器801与闪存控制器803交换添加到命令的控制信息和存储器数据。此外，对于与版权管理相关的命令处理，控制器801控制密码块802，用于对认证信息执行算术操作并对存储器数据进行加密/解密。
闪存控制器803根据控制信息从闪速存储器804读取/向闪速存储器804写入存储器数据。
设置有SIM功能和高容量存储器功能的存储卡
对于使用非易失性存储卡和SIM卡二者的各种应用，将SIM集成电路芯片并入在存储卡中是方便的。例如，已经提出了关于符合MMC卡标准或者符合SD卡标准的卡的提议(例如，参考专利文献1)。对该卡进行物理改变，从而使其具有与MMC卡标准或SD卡标准指定的相同的形状和引脚位置，并且，对该卡进行修改，从而使其包括符合ISO/IEC 7816标准的卡和符合ISO/IEC 7816标准的卡的电路布置。
另外，还提出了关于通过将SIM功能与符合MMC或SD卡标准的非易失性闪速存储器和该存储器的控制器组合而获得的复合存储卡的另一个提议(例如，参考专利文献2)。该复合存储卡的物理格式是插入式SIM卡、MMC卡和SD卡的格式之一。在一种代表性形式中，使用插入式SIM卡格式，并且，几个外部电触点以这样的方式被添加到这些插入式SIM标准中，从而使得对于符合MMC标准或SD标准的存储器的操作，可以需要这些触点。
而且，已经存在具有SIM卡形状并配备有SIM卡和高容量非易失性存储器二者的功能的存储卡(例如，参考非专利文献1)。该存储卡具有SIM卡的电触点和彼此独立地访问非易失性存储器(例如MMC、USB)的电触点。此外，在蜂窝电话中使用的用户信息和各种介质内容在一个存储卡中管理。对于在非易失性存储器功能中存储的数据，提供用于版权管理的功能。当蜂窝电话终端改变时，通过将卡移动到新终端，该蜂窝电话的用户不仅可以转移用户信息而且可以同时转移介质内容。此外，运营商可以安全地管理介质内容，通过其内容服务将该介质内容与同一张卡中的用户信息一起要提供给用户。而且，蜂窝电话不必具有存储卡槽。
图23示意性地示出通过将SIM卡和存储卡并入在一个形状的体中获得的卡的硬件配置例子。基本上，该卡是通过将在图17中示出的SIM卡的功能块与在图22中示出的存储卡的功能块组合而形成的。各个功能块的配置和操作如上所述。密码块306由SIM卡和存储卡共享。
非接触式IC卡技术
非接触式IC卡是通过用无线接口代替IC卡接口将接触式IC卡到连接外部设备而获得的。对于非接触式IC卡的操作，通过利用由于来自读取器/写入器的发送载波而引起的电磁感应，向该IC卡供电，因此通过对载波的调制进行读取器/写入器与卡之间的通信。非接触式IC卡技术用于诸如“Edy”的电子货币、诸如“Suica”的铁路通行证、员工ID卡等。
作为基于非接触式IC卡技术的系统之一，“FeliCa(注册商标)”是众所周知的。对于FeliCa，使用采用13.56-MHz频带的电磁感应系统。基于ASK 10％进行调制，并且采用曼彻斯特码。最大通信速率是212kbps。
基于电磁感应系统的非接触式IC卡的通信范围取决于卡的天线。例如，当具有一般尺寸(86mm×54mm)的IC卡配备有其长度与IC卡的整个外周长相等的环形天线时，该卡的通信范围为几厘米到大约10cm的范围内。
在日本，蜂窝电话也设置有非接触式IC卡技术。例如，当蜂窝电话配备有由FeliCa网络公司开发的用于Mobile FeliCa的IC芯片时，上述Edy和Suica(Mobile Suica)甚至可以在蜂窝电话上使用：通过非接触式发送存款/取款以及通过蜂窝网络存款(充值(check))是可能的。此外，在这种情况下，通信范围取决于天线，并且蜂窝电话配备有其长度与蜂窝电话的整个外周长相等的环形天线。
专利文献1：JP-T-2004-506266
专利文献2：JP-T-2006-523889
非专利文献1：
http://www.spansion.com/jp/flash_memory_products/mirrorbit_hd_sim.html(于2007年2月22日)。
发明内容
技术问题
当前，SIM卡、存储卡和非接触式IC卡的功能均作为单独的介质应用于蜂窝电话，并且用于运营商的服务。SIM卡允许电话呼叫和诸如“i-mode(注册商标)”的信息提供服务。另外，可以通过使用存储卡作为介质来提供处理介质内容(例如，音乐下载等)的服务。此外，可以通过使用非接触式IC卡技术来使用电子货币和铁路通行证的服务。
这样的蜂窝电话的使用模式(具有提供服务的良好的灵活性)特别地应用于日本的服务。这是由于日本的商业模式的缘故，在日本的商业模式中运营商侧的灵活性高。具体地说，在日本，运营商主动一体地提供与蜂窝电话有关的各种服务，并且，基本上，运营商还主动地设计由制造商开发并制造的蜂窝电话终端的规格。
另一方面，除了日本以外的诸如美国、欧洲和中国的具有主要的移动电话市场的国家通常具有这样的商业模式：其中，运营商只向用户提供存储有用户信息的SIM卡。在这些国家，制造商独立地开发蜂窝电话终端。因此，按照现在的情况，与日本相比，在外国运营商提供服务的灵活性较低。尽管运营商计划通过蜂窝电话使用上述的电子货币服务，但是该服务是不会如计划地实现的，除非制造商方同意该计划并且使端子配备非接触式通信功能。
本发明人认为，作为允许运营商确保在除了日本以外的其它国家通过蜂窝电话也实现提供服务的灵活性的方法之一，优选的是，使由运营商提供给用户的SIM卡设置有各种功能。
使用电磁感应系统作为非接触式通信技术涉及通信范围取决于天线并且不够长的问题。例如，在采用13.56-MHz体的FeliCa中，通信范围在如上所述的几厘米到10cm的范围内。
下面将对SIM卡设置有非接触式IC卡技术的情况进行讨论。
在这种情况下，由于必须确保SIM卡的电源在载入/卸载该卡之前断开，因此基本采用这样一种结构：其中，SIM卡设置在蜂窝电话的背侧上的电池之后，因此不能载入/卸载SIM卡，除非电池被拆下以断开蜂窝电话的电源(参见图15)。但是，除了非接触式IC卡的通信范围本来短的问题以外，这样的结构还涉及另一个问题，即电波被电池阻挡。
此外，很难将用于非接触式IC卡的环形天线安装到与该非接触式IC卡相比具有较小的尺寸的SIM卡上。可以将环形天线置于SIM卡外。但是，在这种情况下，需要将该外部天线路由(route)到蜂窝电话终端的内部。因此，最终保持这样的情形：该计划不能实现，除非得到端子制造商的同意。也就是说，运营商不能确保提供服务的灵活性。
如上所述，在日本，制造商在运营商的倡导下提供具有诸如FeliCa系统的非接触式IC卡技术的蜂窝电话。这样，实现在蜂窝电话上使用电子货币的服务。当然，这种情况也涉及由于环形天线的路由(routing)的限制而导致终端具有大尺寸的问题。而且，当终端改变时，只将SIM卡从旧的蜂窝电话终端卸载以便移动到新的蜂窝电话终端，而在非接触式IC卡功能上充值的电子货币信息留在旧终端中。也就是说，存在这样的问题：电子货币信息不能在终端改变之时由用户自己立即移动。就后一个问题而言，如果SIM卡设置有非接触式IC卡功能，那么可以方便地由用户自己将电子货币信息与SIM卡一同移动。
对于使用非易失性存储卡和SIM卡二者的应用，将SIM集成电路芯片并入在上述存储卡是方便的。尽管不存在将无线功能并入在这种复合存储卡中的技术，但是本发明人可以容易地想到并入诸如使用SIM功能的FeliCa的非接触式IC卡的功能。但是，基于采用13.56-MHz频带的电磁感应系统的FeliCa涉及这样的问题：通信速率至多为212kbps，并且这个速率不足以发送记录在高容量存储卡中的介质内容。当然，可以对复合存储卡应用诸如无线LAN或蓝牙通信的已知的高速无线通信技术。但是，这种通信技术具有这样的问题：功耗太高以至于不能将这种用于无线通信的电路并入在蜂窝电话中。
本发明的一个目的是提供这样一种优质的存储介质并提供一种通信系统和控制装置，该存储介质与由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡具有相同的尺寸和端子形状，并且可以在蜂窝电话上提供诸如存储卡、电子货币和信用卡的多种功能。
本发明的另一个目的是提供这样一种优质的存储介质并提供一种通信系统和控制装置，该存储介质包括用于连接到蜂窝电话的除了接触式连接接口外的非接触式接口，并且，该存储介质的与存储卡、电子货币和信用卡提供的服务有关的存储内容通过非接触式接口由外部控制装置良好地控制。
发明的另一个目的是提供一种优质的存储介质并提供一种通信系统和控制装置，该存储介质是通过将与非接触式接口有关的所有的电路部件(包括天线)都容纳在由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡中而获得的，并且，即使在被载入在蜂窝电话中时，该存储介质也可以确保非接触式接口的充分的通信性能，而不受蜂窝电话终端中的部件的影响。
技术方案
根据本发明的一个实施例，提供一种通信系统，该通信系统包括蜂窝电话、以载入在所述蜂窝电话中的方式使用并且至少存储所述蜂窝电话的用户信息的存储介质、以及提供使用所述存储介质的应用功能的控制装置。所述通信系统包括用于将所述存储介质连接到蜂窝电话的接触式连接部件、和用于将所述存储介质连接到外部控制装置的无线通信部件。允许所述蜂窝电话通过所述接触式连接部件控制所述用户信息，并且允许所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述用户信息。。
术语“系统”是指由多个装置(或者实现特定功能的功能模块)的逻辑集合体形成的实体，并且不论各个装置或功能模块是否包含在单独一个壳体内，都没有关系(在下文中，应当同样适用)。
当前，在日本，SIM卡、存储卡和非接触式IC卡的功能均被应用于作为独立介质的蜂窝电话，并且用于运营商的服务。然而，这种特征取决于日本的商业模式，在该商业模式中，运营商主动一体地提供与蜂窝电话有关的各种服务。按照现在的情况，该特征难以在运营商仅仅向用户提供存储有用户信息的SIM卡的很多其它国家中流行，因此由运营商提供服务的灵活性被限制了。
本发明人认为，作为允许运营商确保在除了日本以外的其它国家通过蜂窝电话也实现提供服务的灵活性的方法之一，优选的是，使由运营商提供给用户的SIM卡设置有各种功能。如果SIM卡设置有非接触式IC卡功能，那么在终端改变时可以方便地由用户自己将电子货币信息与SIM卡一同移动。
当SIM卡设置有基于现有技术的电磁感应系统的非接触式IC卡技术时，将出现下列问题：通信范围取决于天线并不够长；电波容易受终端中的诸如电池的其它部件的干扰；并且，由于环形天线的路由的限制而很难设计SIM卡和终端主体。
相反地，根据本发明的一个实施例，以被载入在蜂窝电话中的方式使用的存储介质包括：用于起到连接到蜂窝电话的作用的接触式连接部件、用于起到连接到外部控制装置的作用的无线通信部件，以及用于在其中存储所述蜂窝电话的用户信息的用户信息存储部件。所述用户信息存储部件可以通过所述接触式连接部件从所述蜂窝电话控制，并且通过所述无线通信部件从所述控制装置控制。基本上，该存储介质与由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡具有相同的尺寸和端子形状。
所述无线通信部件包括通过由调制处理产生的反射波来发送数据的反射器，并且，所述控制装置包括发送未调制的载波并从来自所述反射器的已调制的反射波读出数据的反射波读取单元。用于连接到所述控制装置的无线接口采用反射波发送系统。
也就是说，根据本发明的一个实施例的存储介质可以形成为设置有基于反射波发送系统的无线通信功能的SIM卡。这将允许通过反射波发送系统经由无线通信从外部控制装置访问SIM卡的控制接口。当2.4-GHz频带应用于反射波发送时，与采用13.56-MHz频带的FeliCa相比，天线尺寸可以减小。这使得更容易将SIM卡与无线通信功能集成。
在将用于反射波发送的天线并入在诸如SIM卡的存储介质中的情况下，优选的是，考虑SIM卡载入在蜂窝电话的槽中的取向根据蜂窝电话终端的类别而不同(面向朝外的SIM卡的前表面和后表面的取向不同)的可能性，将这一内置式天线设置在SIM卡的前表面和后表面的两个表面上。
形成为SIM卡的存储介质可以设置有用于处理电子货币等的信用功能、以及用于允许运营商处理用户信息的SIM功能。在这种情况下，控制装置可以通过反射波发送来控制信用功能。此外，如果高容量存储卡功能被添加到该SIM卡中，那么该控制装置可以通过反射波发送来访问该存储卡的控制接口。
在这样的情况下，接触式连接部件作为IC卡接口进行与ISO/IEC 7816-3兼容的数据传输。无线通信部件在控制装置和存储介质之间传输由ISO/IEC 7816-4定义的命令/响应APDU。
此外，在这种情况下，由ISO/IEC 7816-3定义的传输协议系统(T＝0，T＝1)可以通过接触式连接部件从蜂窝电话为用户信息存储部件设置。另外，在从控制装置访问时，无线通信部件识别从蜂窝电话为用户信息存储部件设置的传输协议系统，并根据该传输协议系统进行命令/响应控制。
根据本发明的一个实施例的存储介质还可以包括用于在其中存储与服务提供相关的服务信息的服务信息存储部件。“与服务提供相关的服务信息”是指由现有技术中的非接触式IC卡提供的电子货币、信用卡等的功能。该控制装置可以通过无线通信部件控制信用功能的存款/取款和清算帐目(accounting)。
也就是说，根据本发明的一个实施例，可以将非接触式信用功能容易地提供给蜂窝电话。此外，现有技术的SIM卡的形状和端子可以照样被使用。因此，本发明的该实施例可以在不需要重制现有技术的蜂窝电话终端的情况下顺利地应用。此外，在改变蜂窝电话终端时，仅仅通过将SIM卡移动到新终端就可以容易地转移信息。
根据本发明的一个实施例的存储介质还可以包括具有相同形状的存储卡功能和用于访问存储卡功能的存储卡端子。这样的存储卡功能可以通过存储卡端子从蜂窝电话进行控制，并且可以通过无线通信部件从控制装置进行控制。例如，该控制装置可以控制向存储卡功能发送介质内容/从存储卡功能接收介质内容。此外，该控制装置可以控制记录在存储卡功能中的介质内容的接收和再现。
在这种情况下，无线通信部件向控制装置发送由ISO/IEC 7816-4定义的命令/响应APDU。优选的是，在控制装置和存储介质之间发送的命令/响应包括提供访问类型的信息成分，以便区别控制存储卡功能的命令/响应和与ISO/IEC 7816-4兼容的命令/响应。该特征允许在不改变设置在SIM卡中的传输协议的情况下通过同一传输协议从蜂窝电话和控制装置二者访问SIM卡。
该存储卡功能具有由存储棒、SD卡、MMC、压缩闪存(注册商标)和USB存储器中的任何一个标准定义的存储卡形状和存储卡端子。如果高容量存储卡功能被添加到配备有基于反射波发送系统的无线通信功能的SIM卡，那么通过反射波发送的访问允许在蜂窝电话上使用的介质内容也从控制装置被处理。将这样的存储卡功能与SIM功能和信用功能组合将容许运营商为介质内容提供分发服务。
此外，还可能的是，通过经由反射波发送来传输内容，用户使用外部设备来使用原本计划通过蜂窝电话使用的内容(例如，再现该内容)。在读出内容的过程中，反射波发送允许低功耗的高速操作。
有益效果
本发明的一个实施例可以提供一种优质的存储介质并提供一种通信系统和控制装置，该存储介质与由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡具有相同的尺寸和端子形状，并且可以在蜂窝电话上提供诸如存储卡、电子货币和信用卡的功能的多种功能。
此外，本发明的一个实施例可以提供一种优质的存储介质，该存储介质包括用于连接到蜂窝电话的除了接触式连接接口外的非接触式接口，并且，该存储介质的与存储卡、电子货币和信用卡提供的服务有关的存储内容通过非接触式接口由外部控制装置良好地控制。而且，该实施例可以提供一种通信系统和控制装置。
此外，本发明的一个实施例可以提供一种优质的存储介质，该存储介质是通过将与非接触式接口有关的所有的电路部件(包括天线)都容纳在由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡中而获得的，并且，即使在被载入在蜂窝电话中时，该存储介质也可以确保非接触式接口的充分的通信性能，而不受蜂窝电话终端中的部件的影响，而且，该实施例可以提供一种通信系统和控制装置。
根据本发明的一个实施例的存储介质由设置有基于反射波发送系统的无线通信功能的SIM卡形成，并且被配置为允许通过这样的无线接口从外部控制装置访问该SIM卡的控制接口。通过该无线接口，例如，基于ISO/IEC 7816-4的命令/响应系统被发送。因此，在SIM卡中存储的内容也可以与从蜂窝电话控制相似地通过无线接口从外部控制装置控制。此外，由于该无线功能不取决于该SIM卡的更高级别的协议，因此该无线功能可以应用到多种卡。
在通过无线接口访问SIM卡时，在识别最初从蜂窝电话为SIM卡设置的传输协议和时钟速率后，进行访问处理。这允许在不改变在SIM卡中设置的传输协议和时钟速率的情况下从具有相同的传输协议和时钟速率的蜂窝电话和控制装置二者访问该SIM卡。
作为SIM卡的功能，用于处理电子货币等的信用功能、以及用于允许运营商处理用户信息的SIM功能可以合并。此外，控制装置通过无线接口使用信用功能以及SIM功能，从而进行存款/取款和清算帐目的控制。这允许在蜂窝电话上也使用非接触式信用功能。现有技术的SIM卡的形状和端子可以照样被使用。另外，可以在不需要重制现有技术的蜂窝电话终端的情况下应用该SIM卡。此外，在改变蜂窝电话终端时，仅仅通过将SIM卡移动到新终端就可以将用户信息和电子货币信息都传输到新终端。
如果2.4-GHz频带用于通过并入在SIM卡中的无线接口的反射波发送，那么与采用13.56-MHz频带的FeliCa相比，天线尺寸可以减小。这可以使天线和卡集成。
此外，可以将高容量存储卡功能添加到SIM卡。这允许通过反射波发送从外部控制装置访问该存储卡的控制接口。也就是说，可以从外部控制装置处理原本计划从蜂窝电话使用的介质内容。将高容量存储卡功能与信用功能组合容许运营商为介质内容提供分发服务。此外，通过经由反射波发送传输内容，用户可以使用原本计划通过蜂窝电话从外部设备使用的内容。在读出内容的过程中的反射波发送允许低功耗的高速操作。
根据下面基于本发明的实施例和附图的更详细的描述，本发明的其它目的、特征和优点变得明显。
附图说明
图1是示出应用于反射器的非接触式无线单元100的配置例子的视图。
图2是示出应用于反射波读取单元的无线单元11的配置例子的视图。
图3是示出其中反射波发送系统应用于无线接口的SIM卡的硬件配置的视图。
图4是示意性地示出通过基于所述反射波发送系统的无线接口7控制图3中示出的SIM卡12的控制装置的硬件配置的视图。
图5是示出集成有存储卡功能并且采用反射波发送系统作为其无线接口的SIM卡14的硬件配置例子的视图。
图6是示出无线帧的配置例子的视图。
图7是示出其中应用于SIM卡的控制命令系统被承载在数据帧上的帧配置的视图。
图8是示出其中应用于存储卡的控制命令系统被承载在数据帧上的帧配置例子的视图。
图9是示出其中耦合到用于从存储卡读取/向存储卡写入的扇区数据(sector data)的控制命令系统被承载在数据帧上的帧配置例子的视图。
图10是示出用于从控制装置13控制SIM卡12的帧序列的例子的视图。
图11是示出根据本发明的一个实施例的使用SIM卡和控制装置提供电子货币或信用卡的服务的无线通信系统的配置例子的视图。
图12是示出使用多功能SIM卡和控制装置提供用于版权管理内容的分发服务的无线通信系统的配置例子的视图。
图13是示出其中记录在SIM卡140中的DRM内容通过控制装置再现的例子的视图。
图14A是示出SIM卡的结构的视图。
图14B是示出非接触式IC卡的结构的视图。
图15是示出其中SIM卡1应用于蜂窝电话2的例子的视图。
图16是用于解释SIM卡和IC卡的功能的视图。
图17是示意性地示出SIM卡(IC卡)的硬件配置的视图。
图18是示意性地示出载入有SIM卡1的蜂窝电话终端2的硬件配置的视图。
图19是示出基于ISO/IEC 7816-3和-4的标准的SIM卡(IC卡)的接口处理的过程的流程图。
图20是示出应用于基于ISO/IEC 7816-4的标准的SIM卡(IC卡)的接口的命令/响应APDU的视图。
图21是简单地示出使用SIM卡和IC卡的认证和加密的协议的控制序列的例子的视图。
图22是示意性地示出存储卡的硬件配置的视图。
图23是示意性地示出通过将SIM卡和存储卡并入在一个形状的体中而获得的卡的硬件配置例子的视图。
附图标记的说明
1…SIM卡
2…蜂窝电话
3…IC卡接口
6…存储卡接口
7…无线接口
10…非接触式无线单元
1001…天线开关
1002…基带控制器
1003…ASK接收器
11…无线单元
1101…天线
1102…循环器
1103…接收器
1104…发送器
1105…基带控制器
1106…系统总线
1107…CPU
12…SIM卡
1200…内置式天线
1201…IC卡控制器
1202…选择器
13…控制装置
1301…UI功能单元
1302…通信功能单元
14…SIM卡
1400…IC卡/存储卡控制器
1401…选择器
30…运营商
31…中心
300…IC卡端子
301…IC卡接口控制器
302…CPU
303…系统总线
304…ROM
305…RAM
306…密码块
307…EEPROM
400…IC卡槽
401…IC卡接口控制器
402…CPU
403…系统总线
404…ROM
405…RAM
406…密码块
407…EEPROM
408…UI功能单元
800…存储卡端子
801…存储卡接口控制器
802…密码块
803…闪存控制器
804…闪速存储器
2200…电视机
2201…扬声器
具体实施方式
下面将参考附图对本发明实施例进行详细的描述。
本发明的一个实施例提供一种通过将无线通信功能并入在存储有蜂窝电话的用户信息的SIM卡中而获得的存储介质。基本上，该存储介质具有与由ISO/IEC 7816定义的相同的尺寸和端子形状。
此外，根据本发明的一个实施例的存储介质采用反射波发送系统作为其无线通信系统。术语“反射波发送”是指一种通信系统，在该通信系统中反射器将通过对接收到的电波执行调制处理而产生的反射波信号发送从而允许无线发送。反射波发送具有可以在通信模式实现低功耗的特征，在该通信模式中来自反射器侧的发送几乎占住了所有的通信。
反射波发送系统由通过使用由调制处理产生的反射波发送数据的反射器、以及从由该反射器发出的反射波读出数据的反射波读取单元。在数据发送时，反射波读取单元发送未调制的载波。对此作出响应，反射器通过对诸如天线端子的接通/断开进行负载阻抗操作来为未调制的载波执行对应于发送数据的调制处理。反射波读取单元接收该反射波并可以通过解调和解码处理获取发送数据。
例如，反射器由反射入射的连续电波的天线、发送数据生成电路、以及根据发送数据改变天线的阻抗的阻抗变化电路形成。图1示出应用于反射器的非接触式无线单元10的配置例子。
附图标记1001表示作为单刀/双掷(SPDT)开关的天线开关。该天线开关既用于产生反射波，也用于在发送和接收之间切换。端子c连接到天线。
在数据发送时，端子b由基带控制器1002保持在断开(off)状态，从而使右端开关保持在断开状态。此外，发送数据(TX_DATA)从基带控制器1002应用到端子a。由于端子d接地，当发送数据是1时左端开关短路，并且当发送数据是0时左端开关开路。以这种方式，对通过天线(未示出)接收到的未调制的载波执行相位调制，从而使所得到的波作为已调制的反射波信号从天线射出。
在接收数据时，端子b由基带控制器1002保持在接通(on)状态，并且由天线接收的ASK调制信号通过端子e发送到ASK接收器1003。被发送的信号由ASK接收器1003解调从而转换为接收到的数据(RX_DATA)。以这种方式，接收到的数据被发送到基带控制器1002。
图2示出应用到反射波读取单元侧的无线单元11的配置例子。该无线单元11包括天线1101、循环器1102、接收器1103、发送器1104、以及基带控制器1105。
当无线单元11从在图1中示出的非接触式无线单元10读取数据时，响应由基带控制器1105发出的指令从发送器1104生成未调制的载波。该未调制的载波通过循环器1102，并且从天线1101向非接触式无线单元10发射。循环器1102用于在同时进行发送和接收时将发送波(未调制的载波)与接收到的波(已调制的反射波)分离。
如上所述，反射波是由非接触式无线单元10中的未调制的载波生成的，从而使该波作为已调制的反射波返回到无线单元110。该已调制的反射波通过天线1101和循环器1102由接收器1103接收并被转换为基带IQ信号，随后由基带控制器1105解调。
另一方面，在从无线单元110向非接触式无线单元10发送数据或控制命令时，由发送器1104根据来自基带控制器1105的发送数据生成ASK调制波，从而类似地从天线1101发射生成的波。基带控制器1105被连接到系统总线1106，并通过系统总线1106与中央处理单元(CPU)1107交换数据。CPU 1107执行用于通信协议的更高层的处理和用于控制整个单元的操作的处理。
还可能的是，在非接触式无线单元10中，用于改变天线的负载阻抗的天线开关1001由并入在电路模块中的CMOS晶体管形成。或者，天线开关1001可以由从电路模块中分离的由砷化镓(GaAs)构成的集成电路(IC)形成，从而使得可以以低功耗实现高速切换操作。在后一种情况下，通过反射波调制的数据发送的速率提高了，并且功耗被抑制到几十微瓦或更低。因此，考虑到在通信时无线LAN的功耗在大约几百毫瓦到几瓦的范围内，可以说，反射波通信与涉及明显更高的功耗的普通的无线LAN相比具有压倒性的性能差别(例如，参考日本专利公开No.2005-64822)。
此外，配备有反射器的非接触式无线单元10(或者配备有非接触式无线单元10的SIM卡)没有生成载波，而仅仅反射接收到的电波。因此，它不被视为无线站，从而被处理为免除施加在无线电波通信上的规定。此外，诸如电磁感应系统的其它非接触式通信系统采用在几兆赫到几百兆赫范围内的频率(例如，13.65MHz)。相反地，反射波通信系统可以使用例如称为ISM带(工业科学和医疗带)的2.4-GHz的高频带实现高速数据发送。
反射波发送系统的性能规格在表1中示出。在表1中，“上”是指从非接触式无线单元10到无线单元11的方向，并且“下”是指从无线单元11到非接触式无线单元10的方向。
【表1】
  项目  规格
  使用频带  2.4-GHz带
  发送速率  上：20Mbps，下：2.5Mbps
  调制系统  上：QPSK/BPSK，下：ASK
  发送系统  上-下不对称TDD系统
  最大吞吐量  上：16Mbps，下：1.5Mbps
  误差校正码  上：Reed Solomon码，下：BCH码
  重新发送控制系统  混合ARQ系统
  无线单元的发送功率  10mW
  无线单元的天线增益  5dBi
  反射器的功耗  30mW(在通信时的平均值)
  通信范围  最大3m(取决于反射器侧天线)
图3示出其中反射波发送系统应用于无线接口的SIM卡12的硬件配置。该SIM卡具有通过向图17中示出的SIM卡附加地提供非接触式无线单元10、内置式天线1200、IC卡控制器1201和选择器1202而获得的配置。
无线接口7起到通过反射波发送系统控制SIM卡12的作用，并且，在特性上通过使用无线帧传输应用到IC卡接口的命令/响应APDU(参见图20)的数据。
一旦通过内置式天线1200接收到无线帧，非接触式无线单元10就向IC卡控制器1201发送在该帧上承载的命令数据。
IC卡控制器1201通过应用到IC卡接口的预定电信号来经由选择器1202连接到IC卡接口控制器301。选择器1202起到选择来自IC卡控制器1201的电信号的路径和来自IC卡端子300的电信号的路径中的一个的作用。
IC卡控制器1201通过符合ISO/IEC 7816的数据传输系统向IC卡接口控制器301发送命令数据。随后，IC卡控制器1201接收作为由CPU 302进行的命令处理的结果的响应数据。该响应数据通过非接触式无线单元10被承载在无线帧上，随后通过内置式天线1200发送到无线接口7。
关于内置式天线1200的配置，优选的是，考虑到SIM卡12载入在蜂窝电话的槽中的取向根据蜂窝电话终端的类型而不同(面向朝外的SIM卡12的前表面和后表面的取向不同)的可能性，将该内置式天线置于SIM卡的前表面和后表面的两个表面上。
图4示意性地示出通过基于反射波发送系统的无线接口7控制如图3所示的SIM卡12的控制装置13的硬件配置。该控制装置13通过无线接口7从无线单元11控制SIM卡12。
无线单元11发送/接收应用到IC卡接口的命令/响应APDU的数据(如上所述)，因此向控制装置13提供与在图18中示出的蜂窝电话中的IC卡接口控制器401的功能等同的功能。CPU 402、系统总线403、ROM 404、RAM 405、密码块406、以及EEPROM 407具有与图18所描述的功能相同的功能。
此外，对应于由控制装置13提供的应用功能，提供了UI功能单元1300和通信功能单元1301。将在稍后描述由控制装置13进行的应用的例子。
在图23中，示出通过将SIM卡和存储卡并入在一个形状的体中而获得的卡的配置例子。图5示出集成有存储卡功能并采用反射波发送系统作为其无线接口的SIM卡14的硬件配置例子。
除了在图23中示出的部件外，该SIM卡14还包括内置式天线1200、非接触式无线单元10、IC卡/存储卡控制器1400和选择器1401。
与图3中示出的SIM卡类似，SIM卡14通过非接触式无线单元10进行用于SIM卡功能部分的无线控制和用于存储卡功能部分的无线控制。即，通过无线接口7，用于控制存储卡的命令/响应被传输在公共无线帧上。
此外，SIM卡14通过非接触式无线单元10接收/发送命令数据/响应数据。IC卡/存储卡控制器1400相对于存储卡接口控制器801控制命令/响应传输。
选择器1401起到选择通过存储卡端子800的电信号的路径和来自IC卡/存储卡控制器1400的电信号的路径中的一个的作用。
例如，在已经转让给本受让人的日本专利公开No.2006-202260中公开了一种存储卡控制系统。例如，在已经转让给本受让人的日本专利公开No.2006-146460和日本专利申请No.2006-330894中公开了一种在无线接口上的传输系统。
图6示出无线帧的配置例子。在发送和接收中都提供公共例子。
前同步码150是关于帧的位同步化等的数据。唯一字(uniqueword)151是用于帧同步化的固定模式数据。报头152由帧类型1521、目的地地址1522、源地址1523、控制1524和数据长度1525组成。帧类型1521提供信标、控制帧、数据帧等之间的区别。目的地地址1522和源地址1523指示帧的发送和接收目的地。控制1524起到重新发送控制、到达确认等的作用。数据长度1525存储帧的数据长度。数据153是用于要被发送和接收的数据的区域。在数据帧中，数据153通常是指“有效载荷”。FEC 154是用于执行帧误差检查的误差校正码，并且，例如，CRC32用于FEC 154。
图7示出其中应用于SIM卡的控制命令系统被承载在数据帧上的帧配置。
在图20中示出的命令APDU 60或响应APDU 61与访问类型1600一同被承载在无线帧(数据帧)15的有效载荷153上。访问类型1600是用于鉴别由上述的SIM卡14的IC卡/存储卡控制器1400控制的对象的类型信息。图17的访问类型1600被赋予将IC卡侧指定为控制对象的值。
图8示出其中应用于存储卡的控制命令系统被承载在数据帧上的帧配置例子。在日本专利申请No.2006-330894(如上所述)中也公开了相同的帧配置，并且在特性上，通过无线通信对存储卡实施直接注册控制、命令控制和缓冲控制。
在图8中示出的数据帧中，控制命令1700或响应1701与访问类型1600一同被承载在有效载荷153中。与图7中示出的访问类型类似，图8的访问类型也是用于鉴别由SIM卡14的IC卡/存储卡控制器1400控制的对象的类型信息。图8的访问类型被赋予将存储卡侧指定为控制对象的值。
图9示出其中耦合到用于从存储卡读取/向存储卡写入的扇区数据的控制命令系统被承载在数据帧上的帧配置例子。附图标记180表示用于读取的有效载荷配置，并且，附图标记181表示用于写入的有效载荷配置。附图标记1800和1801表示用于读取的命令和响应，并且，附图标记1802和1803表示用于写入的命令和响应。在日本专利公开No.2006-146460(如上所述)中也公开了相同的帧配置。在特性上，该帧配置允许在存储卡侧实施一系列的注册控制、命令控制和缓冲控制，从而逐个扇区地进行读取/写入。此外，耦合到扇区数据的数据的传输可以提供无线帧效率。
在图9示出的数据帧中，控制命令1800(1802)或者响应1801(1803)与访问类型160一同被承载在有效载荷153上。与图7和图8中示出的访问类型类似，图9的访问类型也是用于鉴别由SIM卡14的IC卡/存储卡控制器1400控制的对象的类型信息。图9的访问类型被赋予将存储卡侧指定为控制对象的值。
图10示出用于从控制装置13控制SIM卡12的帧序列的例子。在本例子中，控制装置13执行在图21中由蜂窝电话2对运营商3执行的认证序列。该例子的描述是基于控制装置13连接到公共网络5或另一个固定网络的前提。对于控制装置13和运营商3之间的通信的系统，与图21的情况类似，由于该系统与本发明的要点没有直接关系，所以将省略对其详细描述。
SIM卡12以插入在蜂窝电话2的槽中的方式使用。一旦起动蜂窝电话2(1900)就从蜂窝电话2向SIM卡12输入电。响应于输入电，SIM卡12执行用于无线通信的初始设置(1901)。此外，起动处理500、重置处理501和协议设置处理502(参见图19)由蜂窝电话2对SIM卡12执行。由于这一操作，IC卡接口控制器301被设置为根据预定协议进行数据传输。
IC卡控制器1201也必须遵循用于将数据传输到IC卡接口控制器301的同一协议。因此，选择器1202监视IC卡端子300和IC卡接口控制器301之间的IC卡接口。这将允许选择器1202设置有从PTS请求和PTS应答(如上所述)获取协议类型信息和时钟速率转换因子并将其通知IC卡控制器1201的功能。以这种方式，完成用于IC卡控制器1201的协议设置处理(1902)。
在这个帧序列例子中，从控制装置13到SIM卡12进行面向连接(connection-oriented)的连接。具体地说，控制装置13同时周期性地发送信标帧1903并等待来自SIM卡12的应答。当通过用户操作使SIM卡12(配备有SIM卡12的蜂窝电话)靠近控制装置13，SIM卡12接收信标帧(1903)。响应于该接收，SIM卡12通过位置通知帧将其位置通知给控制装置13(1904)。一旦接收到位置通知帧(1904)，控制装置13就发送连接请求帧(1905)。随后，一旦从SIM卡12接收到连接应答帧(1906)，连接就建立。
从此时起，从控制装置13对SIM卡12的命令/响应控制通过使用如图7所示的数据帧进行。具体地说，在认证请求命令(1907)中的INS(601)被赋予指示“认证请求”的值。在命令APDU的数据区域(605)中指定随机数(701)，并且其数据长度在Lc(604)中指定。
SIM卡12接收认证请求命令(1907)，并且开始对认证数据(703)和会话密钥Ks(704)的算术操作。另外，SIM卡12发送认证请求响应(1908)。在响应APDU中的SW1和SW2中，设置指示处理正常开始的处理状态。
为了获取认证数据(703)，控制装置13向SIM卡12发出认证应答命令1909。指示“认证应答”的值在命令APDU中的INS(601)中指定，并且认证数据(703)的数据长度在Lc(604)中指定。
SIM卡12将作为算术结果获得的认证数据(703)添加到响应APDU的数据区域(610)，并发送认证应答响应(1910)。此时，在APDU中的SW1和SW2中设置处理状态。
以这种方式，与从蜂窝电话2进行的命令控制(参见图21)等同的命令控制可以通过无线通信从控制装置13进行。此外，对于还配备有存储卡功能的SIM卡14(参考图5)，与从蜂窝电话2进行的命令控制等同的命令控制可以通过使用图8中示出的数据帧进行。而且，使用图9中示出的数据帧允许高速存储器数据访问。
在对同一连接进行预定的SIM卡控制和存储器控制后，控制装置13向SIM卡12(或14)发送断开连接请求帧(1911)。随后，一旦从SIM卡12(或14)接收到断开连接应答帧(1912)，控制装置13就结束通信。
图11示出根据本发明的一个实施例的使用SIM卡和控制装置提供电子货币或信用卡的服务的无线通信系统的配置例子。
与现有技术的SIM卡类似，SIM卡120具有为运营商30处理用户信息的功能。此外，SIM卡120具有通常以IC卡的形式提供的电子货币或信用卡的功能(信用功能)。具体地说，与电子货币或信用卡有关的信息(信用信息)存储在SIM卡(IC卡)的存储区域中，并且用于安全地处理该信息的协议由应用该卡的设备和中心31共享。该协议通过经由IC卡接口4或无线接口7进行一系列命令/响应控制来实现。
与典型的SIM卡类似，SIM卡120由蜂窝电话20通过IC卡接口4控制。现有技术的蜂窝电话只包括SIM功能。相反地，在本实施例中，蜂窝电话20包括信用功能以及SIM功能。
控制装置130通过无线接口7访问SIM卡120，并且通过通信网络5连接到运营商30和中心31。
在图11中示出的系统配置中，与现有技术类似，通过将SIM卡120应用于蜂窝电话20，蜂窝电话20可以通过用户认证来使用。此外，如果蜂窝电话20包括信用功能，那么通过蜂窝网络可以使用电子货币/信用卡的服务。
而且，通过控制装置130也可以类似地使用电子货币/信用卡的服务。在这种情况下，在SIM卡120和中心31之间使用电子货币/信用卡的过程中，控制装置130充当执行存款/取款、清算帐目等处理(信用处理)的支付终端。
另外，在图11中示出的系统中，可以通过使用SIM卡来执行用户认证和信用处理。这将允许蜂窝电话的运营商30具有提高了的提供服务的灵活性，因此，除了原本的电话呼叫服务以外，该运营商变成还能够向用户提供电子货币和信用卡的服务。
此外，可以通过一个SIM卡对用户信息和信用信息进行管理。这给蜂窝电话用户提供了一个好处：在改变蜂窝电话终端时，仅仅通过将SIM卡移动到新终端就可以转移这些信息。
图12示出使用上述多功能SIM卡和控制装置提供用于版权管理(DRM(数字版权管理))内容的分发服务的无线通信系统的配置例子。
DRM系统的参与者通常是内容提供者、许可管理者和用户。用户拥有内容再现装置并通过使用该装置利用内容。许可管理者向用户颁发许可。内容提供商向用户提供内容。在DRM中，向用户提供内容的许可(使用许可)是通过将内容密钥给予用户的(指定的)合法的再现装置来实现的。“合法的再现装置”是指再现装置可以处理密码密钥、内容密钥和解密内容，而不将它们泄露到外面。
SIM卡140具有图5所示的配置，因此除了具有SIM卡120的功能(SIM功能、信用功能)外，还具有高容量存储卡的功能。该存储卡功能包括版权管理(DRM)功能，并且在SIM卡140和应用该SIM卡140的设备之间进行认证控制和内容加密控制。
图12的系统配置是基于下述假设：蜂窝电话21具有SIM功能、信用功能和再现DRM内容的功能。在本系统中，蜂窝电话21通过IC卡接口4和存储卡接口6控制SIM卡140。
控制装置131通过无线接口7访问SIM卡140，并且通过通信网络5(固定网络)连接到运营商30、中心31和内容分发服务器32。
在图12的系统配置中，可以通过将SIM卡140应用于蜂窝电话21来使用下列服务：通过蜂窝电话的电话呼叫、电子货币/信用卡服务、以及内容分发服务。而且，相同的服务可以通过控制装置131来使用。
在使用后一种内容分发服务的情况下，控制装置131执行为SIM卡140下载DRM内容的处理，并且通过使用该内容的信用处理来进行许可购买过程。通过这样组合下载处理和信用处理，诸如音乐或视频的具有受保护版权的内容可以通过诸如将蜂窝电话21保持在控制装置131之上的简单的用户操作来同时购买。
此外，用户认证、信用处理和下载处理可以通过使用同一SIM卡来进行。这给蜂窝电话提供了一个好处：除了电话呼叫服务和电子货币/信用卡的服务以外，运营商还可以向用户提供内容分发服务，因此允许具有提高了的提供服务的灵活性。
此外，用户信息、信用信息和内容信息可以通过一个SIM卡来管理。这给蜂窝电话用户提供了一个优点：在改变蜂窝电话终端时，仅仅通过将SIM卡移动到新终端，就可以将这些信息全部转移。
图13示出其中由控制装置再现记录在图12的SIM卡140中的DRM内容的例子。
控制装置132通过无线接口7获取存储在SIM卡140的存储卡存储区域中的DRM信息和加密内容，并通过DRM处理再现该内容。控制装置132将视频内容输出到电视机2200并将音乐内容输出到扬声器2201。出于这个目的，控制装置132具有与各种内容介质兼容的输出功能。
以这种方式，通常在现有技术中只能由配备有存储卡的蜂窝电话21再现的DRM内容也可以通过经由无线接口7发送出该内容来在另一个设备上再现。此外，单独一个人喜爱的使用风格可以改变为多个人喜爱的使用风格。
上面参考本发明的特定实施例对本发明进行了详细描述。应该明白的是，本领域技术人员可以在不脱离本发明的要点的情况下将各种变形和替换并入到这些实施例。
在本说明书中，针对这样的实施例进行了描述，该实施例应用于由GSM(11.11)和ISO/IEC 7816定义的SIM卡，作为存储有蜂窝电话的用户信息的存储介质。但是，本发明的要点不必局限于此。尽管目前SIM卡广泛地用于GSM和W-CDMA系统的蜂窝电话中，但是，当然，本发明的实施例还可以类似地应用于存储有蜂窝电话的用户信息的各种存储介质，而不管是否与SIM卡的兼容。
也就是说，本发明的实施例仅仅出于示例的目的而被公开。因此，在本说明书中的描述不应当被解释为限制本发明的范围。应该参考所附的权利要求来确定本发明的要点。

Claims (33)

1.一种存储介质，以载入在蜂窝电话中的方式使用，所述存储介质包括：
用于起到连接到蜂窝电话的作用的接触式连接部件；
用于起到连接到外部控制装置的作用的无线通信部件；和
用于存储蜂窝电话的用户信息的用户信息存储部件；其中，
所述用户信息存储部件能够通过所述接触式连接部件从所述蜂窝电话控制，并且能够通过所述无线通信部件从所述控制装置控制。
2.根据权利要求1所述的存储介质，其中
所述无线通信部件包括通过由调制处理产生的反射波来发送数据的反射器，所述控制装置包括发送未调制的载波并从来自所述反射器的已调制的反射波读出数据的反射波读取单元，并且，通过反射波发送系统进行与所述控制装置的数据通信。
3.根据权利要求1所述的存储介质，其中
所述存储介质具有与由GSM(11.11)(全球移动通信系统(11.11))定义的卡尺寸相同的卡尺寸，并且所述接触式连接部件具有与由ISO/IEC(国际标准化组织/国际电子技术协会)7816-2定义的端子形状相同的端子形状。
4.根据权利要求1所述的存储介质，其中
所述接触式连接部件作为IC(集成电路)卡接口进行与ISO/IEC7816-3兼容的数据传输控制，并且
所述无线通信部件向所述控制装置发送由ISO/IEC 7816-4定义的命令/响应应用协议数据单元(APDU)。
5.根据权利要求4所述的存储介质，其中
允许通过所述接触式连接部件从所述蜂窝电话为所述用户信息存储部件设置由ISO/IEC 7816-3定义的传输协议系统(T＝0，T＝1)和时钟速率转换因子(F，D)，并且
在从所述控制装置访问时，所述无线通信部件识别从所述蜂窝电话为所述用户信息存储部件设置的所述传输协议系统和所述时钟速率转换因子，并根据所述传输协议系统和所述时钟速率转换因子进行命令/响应控制。
6.根据权利要求1所述的存储介质，还包括：
用于存储与服务提供相关的服务信息的服务信息存储部件，其中
存储在所述服务信息存储部件中的服务信息能够通过所述接触式连接部件从所述蜂窝电话控制，并且能够通过所述无线通信部件从所述控制装置控制。
7.根据权利要求6所述的存储介质，其中
所述服务信息存储部件包括电子货币和信用卡中的至少一种，作为与服务提供相关的服务信息。
8.根据权利要求1所述的存储介质，还包括：
配置为以相同形状设置的存储卡功能和存储卡端子，所述存储卡端子用于访问所述存储卡功能，其中
所述存储卡功能能够通过所述存储卡端子从所述蜂窝电话控制，并且能够通过所述无线通信部件从所述控制装置控制。
9.根据权利要求8所述的存储介质，其中
所述存储卡功能具有由存储棒、安全数字(SD)卡、多媒体卡(MMC)、Compact Flash(注册商标)和通用串行总线(USB)存储器中的任何一个标准定义的存储卡形状和存储卡端子。
10.根据权利要求8所述的存储介质，其中
允许所述无线通信部件向所述控制装置发送由ISO/IEC 7816-4定义的命令/响应应用协议数据单元(APDU)，并且
发送到所述控制装置的命令/响应包括信息成分，所述信息成分提供用于区分控制所述存储卡功能的命令/响应和与ISO/IEC 7816-4兼容的命令/响应的访问类型。
11.根据权利要求2所述的存储介质，其中
用于反射波发送的内置式天线既置于所述存储介质的前表面上也置于所述存储介质的后表面上。
12.一种通信系统，包括蜂窝电话、以载入在所述蜂窝电话中的方式使用并且至少存储所述蜂窝电话的用户信息的存储介质、以及提供使用所述存储介质的应用功能的控制装置，所述通信系统包括：
用于将所述存储介质连接到蜂窝电话的接触式连接部件；和
用于将所述存储介质连接到外部控制装置的无线通信部件；其中，
允许所述蜂窝电话通过所述接触式连接部件控制所述用户信息，并且允许所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述用户信息。
13.根据权利要求12所述的通信系统，其中
所述无线通信部件由反射器和反射波读取单元形成，该反射器包含在所述存储介质中并通过由调制处理产生的反射波来发送数据，该反射波读取单元包含在所述控制装置中并发送未调制的载波以从来自所述反射器的已调制的反射波读出数据，并且，所述无线通信部件通过反射波发送系统进行数据通信。
14.根据权利要求12所述的通信系统，其中
所述存储介质被形成为具有与由GSM(11.11)定义的卡尺寸相同的卡尺寸，并且所述接触式连接部件具有与由ISO/IEC 7816-2定义的端子形状相同的端子形状。
15.根据权利要求14所述的通信系统，其中
所述接触式连接部件作为IC卡接口进行与ISO/IEC 7816-3兼容的数据传输控制，并且
所述无线通信部件发送由ISO/IEC 7816-4定义的命令/响应APDU。
16.根据权利要求15所述的通信系统，其中
所述蜂窝电话通过所述接触式连接部件为所述存储介质设置由ISO/IEC 7816-3定义的传输协议系统(T＝0，T＝1)和时钟速率转换因子(F，D)，并且
在通过所述无线通信部件访问所述存储介质时，所述控制装置识别设置的传输协议系统和设置的时钟速率转换因子，并根据所述传输协议系统和所述时钟速率转换因子进行命令/响应控制。
17.根据权利要求12所述的通信系统，其中
所述存储介质还存储与服务提供相关的服务信息，并且
允许所述蜂窝电话通过所述接触式连接部件控制所述服务信息，并且允许所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述服务信息。
18.根据权利要求17所述的存储介质，其中
所述服务信息包括电子货币和信用卡中的至少一种，并且
所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述信用功能的存款/取款和清算帐目。
19.根据权利要求12所述的通信系统，其中
所述存储介质还包括具有相同形状的存储卡功能和用于访问所述存储卡功能的存储卡端子，并且
允许所述蜂窝电话通过所述接触式连接部件控制所述存储卡功能，并且允许所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述存储卡功能。
20.根据权利要求19所述的通信系统，其中
所述控制装置控制向所述存储卡功能发送介质内容/从所述存储卡功能接收介质内容。
21.根据权利要求19所述的通信系统，其中
所述控制装置控制记录在所述存储卡功能中的介质内容的接收和再现。
22.根据权利要求19所述的通信系统，其中
所述存储卡功能具有由存储棒、安全数字(SD)卡、多媒体卡(MMC)、Compact Flash(注册商标)和通用串行总线(USB)存储器中的任何一个标准定义的存储卡形状和存储卡端子。
23.根据权利要求19所述的通信系统，其中
所述存储介质根据由GSM(11.11)的规定配置，并且
所述控制装置将提供访问类型的信息成分添加到发送至所述存储介质的命令/响应，以便区别控制所述存储卡功能的命令/响应和与ISO/IEC 7816-4兼容的命令/响应。
24.一种用于控制存储介质的控制装置，该存储介质载入在所述蜂窝电话中，并且至少存储所述蜂窝电话的用户信息，所述控制装置包括：
用于起到连接到所述存储介质的作用的无线通信部件；和
用于通过无线通信部件控制所述存储介质的控制部件。
25.根据权利要求24所述的控制装置，其中
所述存储介质包括通过由调制处理产生的反射波来发送数据的反射器，并且
所述无线通信部件由反射波读取单元形成，该反射波读取单元发送未调制的载波并从来自所述反射器的已调制的反射波读出数据，并且所述无线通信部件通过反射波发送系统进行数据通信。
26.根据权利要求24所述的控制装置，其中
所述存储介质被形成为具有与由ISO/IEC 7816定义的卡尺寸相同的卡尺寸，并且通过IC卡接口与所述蜂窝电话进行与ISO/IEC7816-3兼容的数据传输控制，并且
所述无线通信部件向所述存储介质发送由ISO/IEC 7816-4定义的命令/响应APDU。
27.根据权利要求26所述的控制装置，其中
在所述存储介质中设置由ISO/IEC 7816-3定义的传输协议系统(T＝0，T＝1)和时钟速率转换因子(F，D)，并且
在访问所述存储介质时，所述无线通信部件识别设置的传输协议系统和设置的时钟速率转换因子，并根据所述传输协议系统和所述时钟速率转换因子进行命令/响应控制。
28.根据权利要求24所述的控制装置，其中
所述存储介质还存储与服务提供相关的服务信息，并且
所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述服务信息。
29.根据权利要求28所述的控制装置，其中
所述服务信息包括电子货币和信用卡中的至少一种，并且
所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述信用功能的存款/取款和清算帐目。
30.根据权利要求24所述的控制装置，其中
所述存储介质还包括具有相同形状的存储卡功能，并且
所述控制装置通过所述无线通信部件控制所述存储卡功能。
31.根据权利要求30所述的控制装置，其中
所述控制装置通过所述无线通信部件控制向所述存储卡功能发送介质内容/从所述存储卡功能接收介质内容。
32.根据权利要求30所述的控制装置，其中
所述控制装置通过所述无线通信部件控制记录在所述存储卡功能中的介质内容的接收和再现。
33.根据权利要求30所述的控制装置，其中
所述存储介质根据GSM(11.11)和ISO/IEC 7816的规定而被配置，并且
所述无线通信部件将提供访问类型的信息成分添加到发送至所述存储介质的命令/响应，以便区别控制所述存储卡功能的命令/响应和与ISO/IEC 7816-4兼容的命令/响应。
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