CN1175588C - 信息通信系统、非接触型ic卡及ic芯片 - Google Patents

Abstract

提供包含主站和多个从站的、可以缩短系统整体处理时间的信息通信系统。在本发明的信息通信系统中，当多个从站分别向主站发送响应信号时，不仅生成时隙序号，而且还生成延时序号，在同一时隙内，当检测出其他从站以对应在先的延时序号的时间发送了响应信号时，通过控制使本站不发送响应信号。

Description

信息通信系统、非接触型IC卡及IC芯片

技术领域

本发明涉及主站与多个从站之间进行通信的信息通信系统、作为该信息通信系统的从站所采用的非接触型IC卡及IC芯片。

背景技术

近年来，作为从站使用IC卡与作为主站的读写器之间，以非接触状态进行信息通信的信息通信系统得以开发，在车站检票口及物流等各种领域正在探讨其实用化。这种信息通信系统例如应用在车站检票口时，作为月票等使用IC卡与设在自动检票口的读写器之间通过信息的传递进行门的开关控制等，使利用者可以不必从卡片盒中取出月票等，非常实用，估计今后将在广泛的领域被利用。

然而，在上述信息通信系统中，例如当一个利用者持有多张月票等时，对于来自主站的请求有时会有多个从站发送响应信号。但是，当来自多个从站的响应信号重叠时，就会出现主站无法识别来自从站的响应信号的问题。这在主站与从站之间进行通信的最初，主站要取得付与各从站的固有标识符(下称ID)时，问题就更大。因为一旦主站取得了各从站的ID，以后便可以将该ID附加在信号上，个别地进行信息传递。

现阶段，为了避免来自从站的响应信号的冲突，可以考虑利用时隙的方法。即，将从站发送响应信号的时间带分割成一定间隔的时隙，各从站从该多个时隙中，随机选择一个时隙发送响应信号，以达到避免来自多个从站的响应信号冲突的目的。

下面，就利用上述时隙的方法作一说明。图1是就主站901与多个从站，图中列举的是从站A902、从站B903、从站C904、从站D905四个从站之间进行信息通信的情况进行说明的时间图。

当主站901发送的第1次ID请求信号911，由各从站接收后，根据在该从站内部随机决定的时隙序号发送ID响应信号。在本图的举例中，从站A902选择时隙序号1的时隙，以与其对应的时间发送ID响应信号912，其他从站从从站B903到从站D905选择时隙序号2的时隙以与其对应的时间发送。

这时，主站对于未发生冲突的从站A902发出的ID响应信号912可以识别。但是对于因使用同一时隙发送而发生冲突的ID响应信号913、914、915，则全都无法识别从站的ID。为此，主站901对于发生冲突的从站B903至从站D905，为了取得ID，有必要再次发出ID请求信号916。

各从站接收到第2次ID请求信号916后，再次根据随机决定的时隙序号发送ID响应信号。在此，在第2次的ID请求信号916上，将附加上对于主站已经取得ID的从站A902，无需对第2次ID请求信号916发送ID响应信号，从站A902无需响应这样的信息。这样，通过再次发送ID请求信号，主站901最终可以取得全部从站的ID。

另外，为了避免来自各从站的ID响应信号冲突，除如上所述由主站901反复发送ID请求信号外，还可以通过增加时隙数量来处理。即，不是如图1所示，只设四个时隙，而是譬如设十个，则多个从站选择同一时隙的概率便会相应地降低。

但是，不论是由主站反复发送ID请求信号，还是增加时隙的数量，从整体上说都会带来增加处理时间的问题。例如，多个从站是月票，在同设在车站检票口的主站之间进行信息通信时，必须在从站可能通信的范围内按照所规定的时间完成包括从站内部数据写入等在内的所有处理。一旦处理时间增加，就有可能在规定的时间内处理不完，实用上会酿成重大问题。

有鉴于此，本发明的目的在于提供在主站与多个从站之间进行信息通信时，可以缩短整体处理时间的信息通信系统、作为该信息通信系统的从站所采用的非接触型IC卡及IC芯片。

发明内容

本发明的信息通信系统，包括主站和同该主站以非接触状态进行通信的多个从站，其特征在于：各从站，包括接收来自所述主站的信号的接收单元；发送对来自所述主站的信号进行响应的响应信号的发送单元；决定发送所述响应信号的时隙的时隙决定单元；决定在由所述时隙决定单元所决定的时隙内的所述响应信号的发送开始时间的延时决定单元。

在这一构成中，即使多个从站选择了同一时隙，其响应信号的发送开始时间因从站而异的可能性也会增大。因而，由于主站或各从站只要进行某些处理，主站至少可以正常识别来自一个从站的响应信号的可能性增大，由此整体上会缩短处理时间。

具体地说，所述各从站如果还具备检测在与所述时隙决定单元所决定的时隙同一时隙上，其他从站以先于所述延时决定单元所决定的时间的时间发送了响应信号的检测单元，以及当由所述检测单元检测出由其他从站发送了响应信号时，进行本站不发送响应信号的控制的响应信号发送控制单元，则在冲突发生时，在各从站方可以控制不进行响应信号的发送，由此可以避免来自多个从站的响应信号的冲突。

附图说明

图1为说明在进行利用了时隙的信息通信的系统中，主站与多个从站之间进行信息通信时的时间图。

图2为表示在本发明的信息通信系统中主站101与从站201的概略结构的功能方框图。

图3为说明延时的时间图。

图4为说明本实施方式中主站与多个从站之间进行的信息通信的时间图。

图5为表示从站控制部202的处理内容的流程图。

图6为说明时隙序号及延时序号生成方法的图。

图7为说明数据发送检测部208结构的图。

实施方式

以下就本发明的实施方式参照图6进行说明。

图2为表示在本发明的信息通信系统中，主站(读写器)101及从站(非接触型IC卡)201的概略结构的功能方框图。

主站101包括控制部102、调制部103、解调部104、存储器

及天线106。从站201包括控制部202、调制部203、解调部204、非易失性存储器205、定时器206、时间序号生成部207、数据发送检测部208及天线209。

主站101与从站201之间的信息收发送分别使用天线106及209，以电磁感应方式等进行。主站101发给从站201的请求信号通过存储器105及控制部102的工作作成后，由调制部103，譬如使用ASK调制(调幅)方式进行调制，通过天线106发送到从站201。

另外，作为本实施方式的从站201所采用的非接触型IC卡，内部未装有电池，是以接收到主站发送的电波的天线209两端所发生的电动势作为电源使用的，可以适用于譬如依据ISO14443或ISO15693等规格的情况，但是，并不局限于此。

解调部104将由从站发送通过天线106接收到的调制波进行解调后，输送到控制部102。控制部102根据由从站201发送的信息，实施各种处理。

从站解调部204将由主站101发送，由天线209接收到的调制波进行解调后输送到控制部202。控制部202以逻辑电路为中心构成，根据由主站101发来的指令和数据，进行包括向非易失性存储器205的数据写入、读出在内的各种处理，同时生成传送给主站101的响应信号。此响应信号在调制部203，例如以BPSK调制方式进行调制后通过天线209向主站101发送。

时间序号生成部207通过控制部202的工作，分别生成在对来自主站101的ID请求信号响应该从站201的ID时使用的时隙及延时的序号。在此，就延时进行说明。图3为就延时进行说明的时间图。

正如该图所示，在本实施方式中，在4个时隙之上，同一时隙内又进一设了延时，根据由各从站的时间序号生成部207所决定的延时序号使从站201发往主站101的ID响应信号的发送开始时间延迟。所谓延时序号，是在从站201发送ID响应信号的时间里进一步使ID响应信号的发送开始时间按照规定的时间逐个延迟，对该延迟时间附加的序号。

在该图3的举例中，从站B401在时间序号生成部207上，生成时隙序号为2号，延时序号为2号，在接收到由主站101发送的ID请求信号191后，要等到2号时隙的时间到来，并还要等到从2号时隙开始到2号延时时间到来之后，才发送ID响应信号491。同时，在该图的举例中，从站C501决定时隙序号为2号，延时序号为4号，从站D601决定时隙序号为2号，延时序号为3号，在同一时隙上，由于从站B401正以2号延时发送ID响应信号，因此，从站C501及从站D601便不发送本站的ID响应信号。

这样，在利用同一时隙的多个从站之间，就使ID响应信号的发送开始时间有所不同，当检测出在与本站决定的时隙同一的时隙上，其他从站进行了ID响应信号的发送时，则通过控制使本站不进行ID响应信号的发送，这就可以防止在多个从站利用同一时隙时，主站至少无法取得来自所有从站的ID这一事态的发生。就是说，从站C501及从站D601通过数据发送检测部208，可以检测从站B401发出ID响应信号，因此当检测出时，就可以不进行在同一时隙上的ID响应信号的发送。

据此，在该2号时隙上，只有从站B401发送ID响应信号，由此主站101可以准确地取得从站B401的ID。另外，延时的时间间隔ΔTd可以设定为数据发送检测部208能够检测其他从站在先发送了ID响应信号的时间间隔，设时隙的时间间隔为ΔTs，延时数为N，则ΔTs＞(分组发送时间)+ΔTd×N即可。这样，由于使用延时，可以比增加时隙数更能达到缩短系统处理时间的目的。

主站101通过第1次ID请求信号191，接收到从站A301发出的ID响应信号391、从站B401发出的ID响应信号491，可以取得各从站的ID，因此对于第2次ID请求信号192(参照图4)，从站B401可以不必发送ID响应信号。即，与不使用延时的情况(此情况由于第1次不能取得从站B401的ID，对第2次ID请求信号192，从站B401也需发送ID响应信号)相比，发生冲突的概率下降，因此，主站101再次发出ID请求信号的次数也可以减少，由此也能使系统整体的处理时间缩短。

另外，在第2次ID请求信号192上，包括已经取得的从站ID在内，对于已经取得ID的从站，也不必发送ID响应信号，在图4的举例中，对于该图未图示的第3次ID请求信号，所有从站都不发送ID响应信号，因此主站101据此可以测出已经全部取得了在可通信范围内的多个从站的ID。即，在以后同各从站的信息通信中，，通过将各从站的ID附加在信号上，便可以个别地进行信息的传递。

另外，各从站方的发送开始时间的调整由定时器206进行。下面，就发送ID响应信号时各从站控制部202的具体处理内容加以说明。图5是表示从站201的控制部202的处理内容的流程图。

进入到同主站101可能通信范围内的从站201，由于来自主站101的电波，电源呈接通状态。图5的处理开始后，处于等待接收主站101指令的等待状态(S101)。当接收到指令时(S101：是)判断该指令是否是ID请求指令(S102)。

当接收到的指令不是ID请求指令时(S102：否)，因为该指令上应附加ID，因此判断附加的ID与从站201所持有的ID是否一致(S103)，当ID不一致时(S103：否)判断接收到的指令是发送给其他从站的，便不进行任何处理返回指令接收等待状态。

当ID一致时(S103：是)则进行该指令所指定的处理(S104)。通过进行这样的处理，可以由主站101在可能通信范围内存在多个从站的情况下，个别地进行处理。

另一方面，当接收到的指令是ID请求指令时(S102：是)，时间序号器207便生成时隙序号(S105)及延时序号(S106)。

在此，就本实施方式中时隙序号及延时序号(以下将二者合并通称为<时间序号>)的生成方法作一说明。图6为就时间序号的生成方法进行说明的图。

在本实施方式中，时间序号的生成利用各从站的ID。这是由于ID属于各从站所固有，可以设想利用它将有利于尽可能地防止因各从站生成的时间序号相同而发生冲突。

在该图的举例中，从站A301及从站B401分别被付与固有的IDT1<00230167>及T2<00230168>。在本实施方式中，为了生成时隙序号，使用ID的前4位。即，不论从站A301还是从站B401均使用<0023>(T2、T8)。为生成延时序号使用ID的后4位，即从站A301使用<0167>(T3)，从站B401使用<0168>(T9)。

而且，通过分别进行时间序号的生成处理(T4、T10)，生成了时隙序号(T5、T11)及延时序号(T6、T12)。另外，从站A301及从站B401的时间序号生成处理(T4及T10)为相同的处理。在上述例中，ID前4位为相同数字(0023)，因此，作为时隙序号(T5、T11)生成相同的序号<2>。但是，由于ID后4位不同，因此生成的延时序号(T6为<2>，T12为<4>)不同的可能性增大，因而时隙序号与延时序号二者一致的概率极低。就是说，即使生成同一时隙序号，由于也可以使延时序号不同，因此，可以防止各从站在发送ID响应信号时冲突。

另外，时间序号生成处理的方法可以设想有种种方法，包括是否利用从站的ID在内，并未特别加以限定。当然，对于第1次ID请求信号所生成的时间序号，由于在多个从站之间相同的可能性可以说为零，因此，对于第2次以后的ID请求信号，以生成与前次所生成的时间序号不同的时间序号为宜。具体地说，可以设想出在时间序号生成部207内部设置任意数发生电路加以利用的方法，以及譬如在各位上以不同的加权计算出时间序号的方法中对输入的ID进行移位的方法等。

时隙序号及延时序号生成结束后返回图5的流程图，根据生成的时间序号转移到控制ID响应信号发送时间的处理上。即，首先将对应所生成的时隙序号的值设定在定时器206上(S107)，等待所决定的时隙时间的到来(S108)。

当所决定的时隙的时间到来时(S108：是)，将对应所生成的延时序号的值设定在定时器206上(S109)。而且，当数据发送检测部208检测出其他从站发送了响应信号时(S110：是)，则不进行以后的响应信号发送处理返回到接收指令等待状态。

当尚未检测出其他从站发送响应信号(S110：否)，决定的延时时间已到来时(S111：是)，则发出包括该从站ID的ID响应信号(S112)，返回接收指令状态。如上所述，由于在同一时隙内检测其他从站是否发送了ID响应信号或者已经检测时，不发送ID响应信号，返回接收指令等待状态，因此可以防止从站相互间的冲突。在此，就数据发送检测部208的详细结构作一说明。图7表示装有天线106的主站101、从站A301、从站B401的部分概略结构。

从站A301向主站101发送的信号是将经过调制的响应信号输入到处于调制部203a内，源极及漏极分别连接在天线209a两端的未图示的晶体管电路，通过发生负载变化发送的。从站B401也同样是通过将经过调制的响应信号输入到调制部203b内的晶体管电路来发送的。

从站A301发送ID响应信号时，从站B401借助信号线检测输入到电平比较器210b的信号变动。电平比较器210b判断该信号变动是由于噪声等造成的小的信号变动，还是由于其他从站进行响应信号的发送而造成的比较大的信号变动，其检测结果做为数据发送检测信号211b，传送到控制部202b。

在此，由于从站A301正向主站101发送响应信号，因此，从站B401的电平比较器210b，判断是由于其他从站发送响应信号而造成的比较大的信号变动，根据输送到控制部202b的检测结果，控制从站B不进行响应信号的发送。

另一方面，正在发送响应信号的从站A301一方，由于通过控制部202a可以检测到是从站A301正在发送响应信号的时间，因此即使周围发生磁场变动，也可以很容易检测出不是由于其他从站进行响应信号的发送造成的。就是说，各从站在其他从站发送响应信号时可以将其检测出来，通过控制使自己不进行响应信号的发送。

(变形例)

以上，就本发明的实施方式进行了说明。当然本发明的内容并不仅仅限于上述实施方式所表示的具体例上，例如，可以考虑如下的变形例。

(1)即，在上述实施方式中，从站方对来自主站的ID请求信号发送ID响应信号时，要决定延时序号，但是，决定延时序号延迟发送时间，并不局限于发送ID响应信号时，也可用在其他情况。具体地说，例如，对所有从站的存储器请求写入数据时，由主站发送不含从站ID的指令，所有从站发送响应信号(表示数据写入结果的信号等)时，也可以考虑利用延时。

(2)另外，在上述实施方式中，从站方检测出其他从站进行的响应信号的发送，检测到的从站通过控制使自己不发送响应信号，以达到防止从站之间冲突的目的。但是，从主站方取得从站ID这一观点看，不只是从站方通过控制使之不发送响应信号，而且主站方面也可以进行对应。就是说，由于在上述实施方式中例如对使用13.56MHz单一的频带进行通信作了说明，因此，当多个从站同时发送了响应信号时，主站无法识别各从站的ID，但是只要采用多频带的方法，从站方不仅能单是决定延时序号延迟响应信号的发送开始时间，而且也可以设想不必进行检测其他从站响应等的处理。

(3)另外，在上述实施方式中，就时隙为4，延时为5的情况进行了说明，但是时隙数和延时数并不局限于此，设定是任意的。

(4)同时，上述说明的从站的电路构成，具体地说，包括控制部202、定时器206、时间序号生成部207、数据发送检测部208等在内的电路均可以装置在单一的IC芯片上。此IC芯片并不局限于上述说明的IC卡，例如，张贴在邮件上的封缄，付在货物上的非接触标签等，在各种加工基础上均可以加以利用。

产业上利用的可能性

本发明的信息通信系统可适用于特别是包括非接触型IC卡等多个从站的信息通信系统。

Claims (10)

1.一种包含主站和与该主站以非接触状态进行通信的多个从站的信息通信系统，其特征在于：

各从站，包括

接收单元，接收来自所述主站的信号；

发送单元，发送对来自所述主站的信号进行响应的响应信号；

时隙决定单元，决定发送所述响应信号的时隙；

延时决定单元，决定在由所述时隙决定单元所决定的时隙内的所述响应信号的发送开始时间；

检测单元，检测在与所述时隙决定单元所决定的时隙同一时隙上，其他从站以先于所述延时决定单元所决定的时间的时间发送了响应信号；

响应信号发送控制单元，当由所述检测单元检测出由其他从站发送了响应信号时，进行本站不发送响应信号的控制。

2.权利要求1记载的信息通信系统，其特征在于：

所述延时决定单元从预先设定的多个发送开始时间中选取其一。

3.权利要求2记载的信息通信系统，其特征在于：

所述多个发送开始时间的时间间隔完全相同，该间隔ΔTd设定为在一个时隙上，所述检测单元能够在其他从站先于本站发送了响应信号时将其检测出来的间隔，设所述时隙的时间间隔为ΔTs，所述多个发送开始时间的数量为N，则ΔTs＞分组发送所需要的时间+ΔTd×N。

4.权利要求2记载的信息通信系统，其特征在于：

所述延时决定单元，

根据予先付与本站的固有的标识符选择所述发送开始时间。

5.权利要求1记载的信息通信系统，其特征在于：

所述延时决定单元，

在所述接收单元接收到主站标识符请求信号时决定所述发送开始时间。

6.一种与主站以非接触状态进行通信的非接触型IC卡，其特征在于：具备

接收单元，接收来自主站的信号；

发送单元，发送对来自所述主站的信号进行响应的响应信号；

时隙决定单元，决定发送所述响应信号的时隙；

延时决定单元，决定在由所述时隙决定单元所决定的时隙内的所述响应信号的发送开始时间；

检测单元，检测在与所述时隙决定单元所决定的时隙同一时隙上，其他装置以先于所述延时决定单元所决定的时间的时间发送了响应信号；

响应信号发送控制单元，当由所述检测单元检测出由其他装置发送了响应信号时，进行不发送响应信号的控制。

7.权利要求6记载的非接触型IC卡，其特征在于：

所述延时决定单元，从预先设定的多个发送开始时间中选取其一。

8.权利要求7记载的非接触型IC卡，其特征在于：

所述延时决定单元，根据予先付与的标识符选择所述发送开始时间。

9.权利要求6记载的非接触型IC卡，其特征在于：

所述延时决定单元，在所述接收单元接收到主站的标识符请求信号时，决定所述发送开始时间。

10.一种IC芯片，其特征在于：

包含

接收电路，接收从其他装置无线发送的信号；

发送电路，发送对所述其他装置的信号作出响应的响应信号；

检测电路，检测其他装置发送了所述响应信号；

控制电路以及存储器，

在所述存储器中，存储使所述控制电路实施下述处理的程序，

时隙决定处理，决定发送所述响应信号的时隙；

延时决定处理，决定在所述时隙决定处理中所决定的时隙内的所述响应信号的发送开始时间；

响应信号发送控制处理，当所述检测电路检测出在与所述时隙决定处理中所决定的时隙同一时隙上，其他装置以先于所述延时决定处理所决定的时间的时间发送了响应信号时，进行所述发送电路不发送响应信号的控制。

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