DE69936808T2

DE69936808T2 - Chipkarte, Lesegerät und System

Info

Publication number: DE69936808T2
Application number: DE69936808T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Shinagawa-ku Arisawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2019-02-11
Also published as: US6567394B1; JPH11234164A; JP3972224B2; DE69936808D1; AU1550299A; SG74121A1; EP0936571A2; EP0936571B1; MY127541A; EP0936571A3; AU754016B2

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine IC-Karte, einen IC-Kartenprozessor und ein IC-Kartensystem. Die vorliegende Erfindung kann bei einer IC-Karte angewandt werden, welche verschiedene Datenarten hat, welche ihr in kontaktloser Weise zugeführt werden oder von ihr ausgegeben werden, bei einem IC-Kartenprozessor, der dann Kommunikation mit der IC-Karte durchführt, und bei einem IC-Kartensystem, bei dem die IC-Karten verwendet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
IC-Kartensysteme, bei denen IC-Karten verwendet werden, werden bei Fahrscheinprüfsystemen zur Verwendung bei Transportbetrieben, Raumeingangs-/Ausgangs-Steuersystemen, usw. angewandt. Ein IC-Kartensystem dieser Art wurde vorgeschlagen, welches aus IC-Karten besteht, welche durch Benutzer getragen werden, und ein Lesegerät/Schreibgerät (d.h., ein IC-Kartenprozessor) zum Austauschen verschiedener Datenarten mit jeder der IC-Karten. Verschiedene Datenarten werden zwischen der IC-Karte und dem Lese-/Schreibgerät kontaktlos übertragen und empfangen.
Das heißt, bei dieser Art von IC-Kartensystem bildet das Lesegerät/Schreibgerät ein Übertragungssignal durch Modulieren eines Trägers, der eine vorher festgelegte Frequenz hat, mit einer gewünschten Datensequenz und sendet das Übertragungssignal über eine Antenne zur IC-Karte.
Die IC-Karte empfängt das Übertragungssignal über eine Antenne und demoduliert das Übertragungssignal, um die Daten, welche vom Lesegerät/Schreibgerät gesendet werden, zu extrahieren. Außerdem sendet die IC-Karte Daten, beispielsweise persönliche Information, die darin gespeichert ist, zum Lesegerät/Schreibgerät als Antwort auf die empfangenen Daten durch Modulation eines vorher festgelegten Trägers mit den Daten, die zu übertragen sind.
Das Lesegerät/Schreibgerät empfängt die Daten, welche von der IC-Karte gesendet werden, und öffnet oder schließt eine Tür einer Fahrscheinprüfmaschine oder erlaubt das Eintreten in einen Raum oder das Verlassen des Raums.
Der Datenaustausch zwischen der IC-Karte und dem Lesegerät/Schreibgerät kann auf Basis eines Voll-Duplex-Verfahrens ausgeführt werden, um die Zeit zu reduzieren, welche für den Datenaustausch erforderlich ist, und um das Handhaben dieser Art von IC-Kartensystem zu verbessern.
Um den Datenaustausch auf Basis eines Voll-Duplex-Verfahrens zu ermöglichen, werden die Trägerfrequenz des Übertragungssignals, welches vom Lesegerät/Schreibgerät ausgesendet wird, und die Trägerfreguenz des Antwortsignals, welches von der IC-Karte auszusenden ist, auf unterschiedliche Frequenzen eingestellt.
Man begegnet jedoch dem Problem einer Reduzierung bezüglich der Verwendungseffektivität des Frequenzbands.
Es ist auch notwendig, das Übertragungssignal und das Antwortsignal, die unterschiedliche Frequenzen haben, wirksam zu übertragen und zu empfangen. Außerdem besteht eine Schwierigkeit des Aufbaus der Antennen usw., die kompliziert werden.
Im Fall einer IC-Kartenart, welche durch elektrische Leistung eines empfangenen Übertragungssignals betrieben wird, ist es notwendig, elektrische Leistung zu empfangen, indem effektiv das Übertragungssignal empfangen wird und Daten durch niedrige elektrische Leistung wirksam übertragen werden. Wenn die Wirksamkeit einer Übertragung und der Empfang des Übertragungssignals und das Empfangssignal nicht ausreichend vergrößert werden können. wird der Betrieb der IC-Karte instabil.
Eine IC-Karte ist in der WO97/07413 beschrieben.
Aus diesem Dokument ist ein passives Abfragegerät-/Antwortgerät-System mit FSK-Modulation im Antwortgerät bekannt. Interferenz zwischen mehreren Lesegeräten und den Kennzeichnungen wird durch Frequenz-Springen vermieden (bevorzugt gegenüber einem Zuteilen fester Kanäle zu den Einrichtungen). Einzelseitenband-Modulation (SSB) wird zum Minimieren der Bandbreite vorgeschlagen. Die Empfängersignal-Erzeugungseinrichtungen enthalten zwei digitale Direktsynthesizer, beispielsweise zufallsmäßig pseudo-programmiert in der Frequenz unter Verwendung einer Rückführung, welche mit einem Schieberegister gekoppelt ist, um ein Steuerwort zu erzeugen. Der erste Synthesizer erzeugt ein Leistungsübertragungssignal, und der zweite hat eine programmierbare feste Frequenztrennung gegenüber dem ersten. Dies ermöglicht störungsfreien Betrieb elektro-magnetisch-leistungsversorgter passiver Transponder. Dieses Dokument behandelt jedoch nicht unterschiedliche Fre quenzen für die Signale zu und von der IC-Karte. Bevorzugt sind die Frequenzen der verschiedenen Lesegeräte verschieden.
In der GB 2 300 318 A ist ein Empfängersystem beschrieben, welches ausgebildet ist, Funksignale von einem Transponder zu übertragen und zu empfangen. Das Empfängersystem verwendet einen Multiplizierer, der Signale multipliziert, welche vom Tiefpassfilter zugeführt werden. Ein Phasenmodulator steuert die Phase der Signale, welche von einem Oszillator zugeführt werden, wobei ein Phasenquadraturmodulator im Lesegerät zur verbesserten Unterscheidung zwischen dem Träger und dem Datensignal dient, wobei die reflektierten Übertragungssignale einen DC-Offset erzeugen, und die Interferenz durch Ändern der örtlichen Oszillatorphase gelöscht wird, um die Interferenz auszugleichen. Das Rückkehrsignal hat die gleiche Frequenz wie das Abfragesignal.
Aus der EP 0 639 817 A1 ist außerdem ein intelligentes Kartensystem mit einem zweiphasigen differentiell-modulierten Signal bekannt, welches von einer Kennzeichnung zu einem Lesegerät geliefert wird, wobei beide Seitenbänder vorhanden sind.
Die EP 779 520 offenbart ein drahtloses Kommunikationssystem, bei dem modulierte Rückstreutechnologie verwendet wird, bei der nach Übertragung einer Information von einem Lesegerät zu einer Kennzeichnung das Lesegerät ein Funksignal mit stetiger Welle (CW) zum Kennzeichen überträgt, wobei das Kennzeichen einen Hilfsträger moduliert, der mit Antwortdaten auf dem CW-Funksignal moduliert wurde und das modulierte CW-Funksignal zum Lesegerät reflektiert.
Die EP 764 920 beschreibt ein Kommunikationssystem, welches eine drahtlose Kommunikationskarte aufweist, und ein Kartenlesegerät/Schreibgerät, bei dem das Kartenlesegerät/Schreibgerät ein Signal, welches durch eine erste Trägerversorgungsquellenspannung und einen zweiten Träger zum Übertragen von Daten gebildet wird, zur Drahtloskommunikationskarte überträgt.
Die unabhängigen Ansprüche sind gegenüber diesem Dokument abgegrenzt.
Überblick über die Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine IC-Karte, einen IC-Kartenprozessor und ein IC-Kartensystem bereitzustellen, die eingerichtet sind, bezüglich des Aufbaus einfach zu sein, sowie in der Lage zu sein, Daten auf Basis eines Voll-Duplex-Verfahrens auszutauschen, wobei ein Frequenzband effektiv genutzt wird.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, welche durch die beigefügten unabhängigen Patentansprüche definiert ist. Vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen definiert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches den Gesamtaufbau des in 1 gezeigten IC-Kartensystems zeigt;
3 ist ein Kennlinienkurvendiagramm zur Erläuterung der Modulations- und Demodulationsschaltungen, die in 1 gezeigt sind;
4 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltung bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist ein Kennlinienkurvendiagramm zur Erläuterung der Modulations- und Demodulationsschaltungen, welche in 5 gezeigt sind;
7 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
10A und 10B sind Kennlinienkurvendiagramme zur Erläuterung der Modulations- und Demodulationsschaltungen, welche in 9 gezeigt sind;
11 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen bei einem IC-Kartensystem zeigt, welches eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
13A, 13b und 13B sind Kennlinienkurvendiagramme zur Erläuterung der Modulations- und Demodulationsschaltungen, welche in 12 gezeigt sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben.
(1) Erste Ausführungsform
2 ist ein Blockdiagramm, welches ein IC-Kartensystem zeigt, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieses IC-Kartensystem 1 wird beispielsweise bei einem Fahrkartenprüfsystem zur Verwendung bei Transportbetrieben angewandt. Bei dem IC-Kartensystem 1 werden Daten zwischen einer IC-Karte 2 und einem Lese-/Schreibgerät 3 ausgetauscht.
Die IC-Karte 2 ist zur Form einer Karte ausgebildet, die durch eine Schutzfolie laminiert wird, und besitzt eine Basisplatte, auf der integrierte Schaltungen befestigt sind. Die IC-Karte 2 hat eine Schleifenantenne 4 aus einem Drahtmuster auf der Basisplatte. Eine Modulations- und Demodulationsschaltung 5 und eine Signalverarbeitungsschaltung 6 sind durch integrierte Schaltungen gebildet, die auf der Basisplatte gebildet sind.
Die Schleifenantenne 4 ist mit einer Schleifenantenne 8 des Lesegeräts/Schreibgeräts 3 gekoppelt. Die Schleifenantenne 4 empfängt ein Übertragungssignal, welches von der Schleifenantenne 8 gesendet wird, und strahlt ein Antwortsignal, welches durch die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 gebildet wird, ab.
Die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 erzeugt notwendige elektrische Leistung, ein Taktsignal, usw. für den Betrieb der IC-Karte 2 aus dem Übertragungssignal, welches durch die Schleifenantenne 4 empfangen wird. Die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 arbeitet durch die elektrische Leistung und das Taktsignal, um das Übertragungssignal zu demodulieren, um eine Datensequenz, welche vom Lesegerät/Schreibgerät 3 gesendet wird, abzurufen (anschließend als "Übertragungsdatensequenz" bezeichnet) D (R → C). Die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 gibt die Datensequenz an die Signalverarbeitungsschaltung 6 aus. Durch diese übertragene Datensequenz wird die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 gezwungen, ein Antwortsignal zu übertragen. Die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 bildet das Antwortsignal aus einer Datensequenz (anschlie ßend als "Antwortdatensequenz" bezeichnet) D (C → R), welche von der Signalverarbeitungsschaltung 6 zugeführt wird, und strahlt das Antwortsignal durch Ansteuern der Schleifenantenne 4 durch das Antwortsignal ab.
Die Signalverarbeitungsschaltung 6 wird durch die elektrische Leistung und das Taktsignal, welches durch die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 erzeugt wird, betrieben, um die Übertragungsdatensequenz D (R → C) zu analysieren und gibt eine Antwortdatensequenz D (C → R) an die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 gemäß der Notwendigkeit aus.
Im Lesegerät/Schreibgerät 3 bildet eine Modulations- und Demodulationsschaltung 9 ein Übertragungssignal aus der übertragenen Datensequenz D (R → C), welche von der Signalverarbeitungseinheit (SPU) 10 zugeführt wird, und steuert die Schleifenantenne 8 durch dieses Übertragungssignal an. Die Modulations- und Demodulationsschaltung 9 verarbeitet ein Antwortsignal, welches durch die Schleifenantenne 8 empfangen wird, um eine Antwortdatensequenz D (C → R) abzurufen, welche von der IC-Karte 2 gesendet wird, und gibt diese Antwortdatensequenz D (C → R) an die SPU 10 aus.
Die SPU 10 wird durch eine Berechnungsverarbeitungseinheit gebildet, um eine vergleichsweise einfache Verarbeitungsprozedur auszuführen. Die SPU 10 sendet zur Modulations- und Demodulationsschaltung 9 eine Übertragungsdatensequenz D (R → C), die zur IC-Karte 2 zu übertragen ist. Die SPU 10 verarbeitet außerdem eine Antwortdatensequenz D (C → R), welche von der Modulations- und Demodulationsschaltung 9 zugeführt wird. Während dieser Verarbeitung zeigt die SPU 10 den Fortschritt und die Ergebnisse der Verarbeitung durch einen Anzeigeabschnitt 11 gemäß der Notwendigkeit an. Die SPU 10 ändert außerdem die Arbeitsweise durch einen Befehl von dem Eingabeabschnitt 12 und ändert Daten für eine Verarbeitungsprozedur, usw., mit einer externen Einrichtung 13 gemäß der Notwendigkeit.
1 ist ein Blockdiagramm, welches die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 der IC-Karte 2 und die Modulations- und Demodulationsschaltung 9 des Schreibgeräts/Lesegeräts 3 zeigt.
In der Modulations- und Demodulationsschaltung 9 führt ein Modulator 17 binäre Phasenumschaltungs-Modulation (BPSK) oder differentielle Phasenumschaltungs-Modulation (DPSK) eines Hilfsträgers Ss1 durch, der eine vorher festgelegte Frequenz F1 hat, mit einer Übertragungsdatensequenz D (R → C), welche von der SPU 10 zugeführt wird, und gibt das modulierte Signal aus. Die übertragene Datensequenz D (R → C) ist in der Weise einer ohne Rückkehr nach null (NRZ) bit-codiert und wird mit einer Rate von 106,2 kbps oder 212,4 kbps von der SPU 10 geliefert. Als Verfahren für diese Modulation können irgendwelche anderen Modulationsverfahren, beispielsweise Amplitudenumschaltung (ASK), PSK, minimales Gaussches gefiltertes Umschalten (GMSK), Frequenzumschalten (FSK) und Pulsmodulation (PM) gemäß der Notwendigkeit verwendet werden.
Ein Modulator 18 ASK-moduliert einen Hauptträger (Sm), der eine vorher festgelegte Frequenz Fm hat, mit einem Ausgangssignal S1 vom Modulator 17 und steuert die Schleifenantenne 8 an. Als Verfahren für diese Modulation können irgendwelche verschiedenen Modulationsverfahren, beispielsweise PSK, DPSK, GMSK, FSK und PM gemäß der Notwendigkeit verwendet werden.
Aus diese Weise bildet das Lesegerät/Schreibgerät 3 ein Übertragungssignal durch zweistufige Modulation mit der übertragenen Datensequenz D (R → C) und sendet das Übertragungssignal von der Schleifenantenne 8 aus.
In der Modulations- und Demodulationsschaltung 5 empfängt auf der Seite der IC-Karte 2 eine Spannungsversorgungsschaltung 19 ein Übertragungssignal, welches in die Schleifenantenne 4 induziert wird, und richtet dieses Übertragungssignal gleich, um eine DC-Spannung zu erzeugen. Die Spannungsversorgungsschaltung 19 liefert diese DC-Spannung zu den Schaltungsblöcken der IC-Karte 2. Die Modulations- und Demodulationsschaltung 5 und die Signalverarbeitungsschaltung 6 sind so ausgebildet, durch elektrische Leistung des Übertragungssignals betrieben zu werden.
Ein Trägerextraktor 20 empfängt das Übertragungssignal von der Schleifenantenne 4 und extrahiert eine Hauptträgerkomponente des Übertragungssignals. Der Trägerextraktor 20 gibt die Hauptträgerkomponente als Betriebstaktsignal an einen Modulator 21 und einen Demodulator 22 aus. Der Trägerextraktor 20 erzeugt verschiedene Referenztaktsignale auf Basis des Betriebstaktsignals und gibt die Referenztaktsignale an die Signalverarbeitungsschaltung 6 und weitere Komponenten aus.
Der Demodulator 22 empfängt das Übertragungssignal von der Schleifenantenne 4 und verarbeitet und demoduliert das Übertragungssignal unter Verwendung des Betriebstaktsignals, welches vom Trägerextraktor 20 ausgegeben wird, um dadurch das Ausgangssignal S1 vom Modulator 17 abzurufen, welches dem Übertragungssignal überlagert wurde.
Ein Bandpassfilter 23 führt eine Bandbegrenzung des Ausgangssignals S1 durch, um selektiv die Signalkomponente entsprechend dem Ausgangssignal S1 vom Modulator 17 auszugeben.
Ein Demodulator 24 demoduliert ein Ausgangssignal vom Bandpassfilter 23, um die übertragene Datensequenz D (R → C) abzurufen und gibt die übertragene Datensequenz D (R → C) an die Signalverarbeitungsschaltung 6 aus. Damit ist die IC-Karte 2 so eingerichtet, die übertragene Datensequenz D (R → C), welche vom Lesegerät/Schreibgerät 3 gesendet wurde, zu empfangen.
Ein Modulator 25 empfängt von der Signalverarbeitungsschaltung 6 eine Antwortdatensequenz D (C → R), welche zum Lesegerät/Schreibgerät 3 geliefert wird, BPSK- oder DPSK-moduliert einen Hilfsträger Ss2, der eine vorher festgelegte Frequenz F2 (847,5 kHz) hat, mit der Antwortdatensequenz D (C → R) und gibt das modulierte Signal aus. Als Verfahren für diese Modulation kann eines von verschiedenen Modulationsverfahren, beispielsweise ASK, PSK, GMSK, FSK und PM verwendet werden. Die übertragene Datensequenz D (R → C) wird in der NRZ-Weise bit-codiert und mit einer Rate von 106,2 kbps oder 212,4 kbps von der Signalverarbeitungsschaltung 6 zugeführt.
Der Modulator 21 besteht aus einer variablen Lastschaltung, welche zwischen zwei Anschlüssen der Schleifenantenne 4 geschaltet ist. Der Modulator 21 ist impedanz-variabel gemäß dem Signalpegel des Ausgangssignals S2 vom Modulator 25. Der Modulator 21 ist somit eingerichtet, gemäß dem Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 die Leistung eines Übertragungssignals, welches in die Schleifenantenne 4 induziert wird und von der Schleifenantenne 4 zurückgestrahlt wird, zu ändern.
Die Leistung, welche von der Schleifenantenne 4 zurückgestrahlt wird, besteht hauptsächlich aus der Leistung des Hauptträgers Sm. Rundum die Schleifenantenne 4 wird ein elektro-magnetisches Feld durch den Hauptträger Sm gebildet, dessen Intensität sich gemäß dem Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 ändert. Folglich bildet der Modulator 21 ein Antwortsignal, welches die Antwortdatensequenz D (C → R) zum Lesegerät/Schreibgerät 3 durch äquivalentes ASK-Modulieren des Hauptträgers Sm mit dem Ausgangssignal S1 vom Modulator 21 trägt, und strahlt das Antwortsignal von der Schleifenantenne 4 ab.
Ein Demodulator 27 empfängt das Antwortsignal, welches wie oben beschrieben ausgebildet ist, und in die Antenne 8 induziert wird, und demoduliert das Antwortsignal, um das Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 abzurufen, welches dem Antwortsignal überlagert wurde.
Ein Bandpassfilter 28 führt eine Bandbegrenzung des Ausgangssignals vom Demodulator 25 durch, um selektiv die Signalkomponente auszugeben, welche dem Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 entspricht.
Ein Demodulator 29 demoduliert das Ausgangssignal vom Bandpassfilter 25, um die Antwortdatensequenz D (C → R) abzurufen und gibt die Datensequenz D (C → R) an die SPC 10 aus. Das somit eingerichtete Lesegerät/Schreibgerät 3 empfängt die Antwortdatensequenz D (C → R), welche von der IC-Karte 2 gesendet wird.
In der IC-Karte 2 und im Lesegerät/Schreibgerät 3, von denen jedes eine Datensequenz wie oben beschrieben überträgt oder empfängt, werden die Frequenzen F1 und F2 der Hilfsträger Ss1 und Ss2 auf Frequenzen festgelegt, die voneinander um eine vorher festgelegte Frequenz verschieden sind. Die Frequenzen F1 und F2, und die Tiefen der Modulation in den Modulatoren 17 und 25 werden auf Frequenzen festgelegt, die ausreichend voneinander beabstandet sind und Tiefen entsprechen, so dass im Spektrum des Ausgangssignals S1 vom Modulator 17 auf Seiten des Lesegeräts/Schreibgeräts 3 und des Ausgangssignals S2 vom Modulator 25 gesehen längs der Frequenzachse sich die Seitenbänder nicht einander überlappen, und, so dass, wenn die Ausgangssignale S1 und S2 überlagert sind, jede der Signalkomponenten des Ausgangssignals S1 und S2 entsprechend durch das Bandpassfilter 23 oder 28, welches einen einfachen Aufbau hat, extrahiert werden können.
Der Status, bei dem die Seitenbänder sich nicht längs der Frequenzachse überlappen, ist in Wirklichkeit äquivalent beispielsweise einem Zustand, bei dem, in Seitenbändern höher Ordnung, die analysiert werden, wobei sie bezüglich der Frequenzmodulation oder dgl. Kessel-expandiert werden, Komponenten in den Seitenbändern von einer von zwei Datensequenzen, die in den Bändern der Seitenbänder der anderen Datensequenz gemischt sind, auf einen ausreichend tiefen Pegel unterdrückt werden, dass die andere Datensequenz mit ausreichend hoher Verlässlichkeit abgerufen werden kann.
Die Frequenz Fm des Hauptträgers Sm wird auf eine Frequenz von 13,56 MHz festgelegt, welche legal in Bezug auf diese IC-Kartenart zugelassen ist. Die Tiefe der Modulation im Modulator 18 wird auf ungefähr 10% festgelegt, so dass, wie in 3 gezeigt ist, wenn elektrische Felder durch die Schleifenantennen 4 und 8 gebildet werden, gemessen werden und das Frequenzspektrum davon beobachtet wird, das Leistungsverhältnis der oberen und unteren Wellen S1U und S1L des Ausgangssignals S1 und der oberen und unteren Wellen S2U und S2L des Ausgangssignals S2 zur Gesamtleistung gleich oder niedriger als 1% ist.
Der Modulator 18 ist somit eingerichtet, die Datensequenz D (R → C) über die Schleifenantenne 8 auszusenden, wobei die elektrische Leistung der Seitenbänder auf einen Pegel eingestellt wird, der gleich oder niedriger ist als ein vorher festgelegter Wert, während der Hauptträger Sm bei einem Pegel gleich oder höher als ein vorher festgelegter Wert von der Schleifenantenne 8 ausgesendet wird.
Bei dem IC-Kartensystem 1 (1 und 2), welches wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird der Hilfsträger Ss1, der die Frequenz F1 hat, durch den Modulator 17 mit der Übertragungsdatensequenz D (R → C) moduliert, welche vom Lesegerät/Schreibgerät 3 zur IC-Karte 2 gesendet wird, und der Hauptträger Sm, der die Frequenz Fm hat, wird mit dem Signal moduliert, welches durch den Modulator 17 moduliert wurde, um somit von der Schleifenantenne 8 ausgesendet zu werden.
Wenn die IC-Karte 2 nahe an das Lesegerät/Schreibgerät 3, welches auf diese Weise arbeitet, gebracht wird, wird das Übertragungssignal entsprechend dem modulierten Hauptträger Sm in die Schleifenantenne 4 der IC-Karte 2 induziert. Ein Teil dieses induzierten Übertragungssignals wird in elektrische Leistung für die IC-Karte 2 durch die Spannungsversorgungsschaltung 19 umgesetzt. Die Modulation- und Demodulationsschaltung 5 und die Signalverarbeitungsschaltung 6 der IC-Karte 2 werden durch diese elektrische Leistung angesteuert.
Das Übertragungssignal, welches durch die Schleifenantenne 4 erlangt wird, wird durch den Demodulator 22 demoduliert, um das Ausgangssignal S1 vom Modulator 17 abzurufen. Diese Signalkomponente unterliegt einer Bandbegrenzung im Bandpassfilter 23, um somit von anderen Signalkomponenten getrennt zu werden, und die abgetrennte Signalkomponente wird an den nachfolgenden Demodulator 24 geliefert. Die übertragene Datensequenz D (R → C) wird im Demodulator 24 abgerufen.
Die übertragene Datensequenz D (R → C) wird dann in der Signalverarbeitungsschaltung 6 analysiert, um die Antwortdatensequenz D (C → R) zu bilden, welche zum Lesegerät/Schreibgerät 3 zu senden ist. Die Antwortdatensequenz D (C → R) wird dem Modulator 25 zugeführt. Im Modulator 25 wird der Hilfsträger Ss2, der die Frequenz F2 hat, mit der Antwortdatensequenz D (C → R) moduliert. Im Modulator 21 wird die Lastimpedanz der Schleifenantenne 4 gemäß dem Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 geändert. Die Antwortdatensequenz D (C → R) wird dadurch wie ein amplituden-moduliertes Signal auf dem Hauptträger Sm des Übertragungssignals ausgesendet.
Die Antwortdatensequenz D (C → R) wird dadurch von der IC-Karte 2 zum Lesegerät/Schreibgerät 3 übertragen. Die Antwortdatensequenz D (C → R), welche in der oben beschriebenen Weise übertragen wurde, wird durch das Lesegerät/Schreibgerät 3 mit der Schleifenantenne 8, welche mit der Schleifenantenne 4 gekoppelt ist, empfangen. Das Antwortsignal, welches das Empfangssignal bildet, wird an den Demodulator 27 ausgegeben und darin demoduliert, um das Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 abzurufen. Diese Signalkomponente unterliegt einer Bandbegrenzung im Bandpassfilter 28, um somit von anderen Signalkomponenten getrennt zu werden, und die getrennte Signalkomponente wird dem nach folgenden Demodulator 29 zugeführt. Die Antwortdatensequenz D (C → R) wird im Demodulator 29 abgerufen.
Bei der Übertragung und dem Empfang der Antwortdatensequenz D (C → R) und der Übertragungsdatensequenz D (R → C), die wie oben beschrieben durchgeführt werden, werden die Frequenzen F1 und F2 der Hilfsträger Ss1 und Ss2 auf verschiedene Frequenzen eingestellt, und die Frequenzen F1 und F2 und die Tiefen der Modulation in den Modulatoren 17 und 25 werden auf solche Werte eingestellt, dass im Spektrum des Ausgangssignals S1 vom Modulator 17 auf Seiten des Lesegeräts/Schreibgeräts 3 und des Ausgangssignals S2 vom Modulator 25 gesehen längs der Frequenzachse die Seitenbänder nicht einander überlappen. Daher können sogar in dem Fall, wo die Antwortdatensequenz D (C → R) und die Übertragungsdatensequenz D (R → C) simultan von der IC-Karte 2 und dem Lesegerät/Schreibgerät 3 übertragen werden, die Antwortdatensequenz D (C → R) und die Übertragungsdatensequenz D (R → C) entsprechend durch das Lesegerät/Schreibgerät 3 und die IC-Karte 2 ohne wechselseitige Störung empfangen werden.
Das heißt, dass der Demodulator 22 der IC-Karte 2 und der Demodulator 27 des Lesegeräts/Schreibgeräts 3 mit den Antennenausgangssignalen beliefert werden, welche durch entsprechendes Amplituden-Modulieren des Hauptträgers Sm mit dem Modulationssignalen gebildet werden (entsprechend von Ausgangssignalen 51 und S2 gebildet werden), welche unter Verwendung der beiden Datensequenzen D (C → R) und D (R → C) erlangt werden. Diese Ausgangssignale S1 und S2 werden jedoch beibehalten, so dass sie nicht einander längs der Frequenzachse sich überlappen. Daher werden die Ausgangssignal S1 und S2 entsprechend durch die Demodulatoren 22 und 27 ausgerufen, ohne an der Takt-Störung oder dgl. zu leiden und entsprechend durch die Bandpassfilter 23 und 28 extrahiert. Die extrahierten Ausgangssignale S1 und S2 werden entsprechend zu den Demodulatoren 24 und 29 geliefert. Somit kann die Übertragung und Empfang der Datensequenzen D (C → R) und D (R → C) in einer Voll-Duplex-Weise durchgeführt werden.
Bei dieser Übertragung und dem Empfang ist es in der IC-Karte 2 möglich, eine Antwortdatensequenz D (C → R) zu übertragen und die Übertragungsdatensequenz D (R → C) über eine Schleifenantenne 4 unter Verwendung eines Hauptträgers Sm zu empfangen. Bei dem Lesegerät/Schreibgerät 3 ist es außerdem möglich, die Übertragungsdatensequenz D (R → C) zu übertragen, und um die Antwortdatensequenz D (C → R) über eine Schleifenantenne 8 unter Verwendung eines Hauptträgers Sm zu empfangen. Daher kann der Aufbau der IC-Karte 2 und des Lesegeräts/Schreibgeräts 3 im Vergleich zu der Anordnung zum Übertragen und zum Empfang der Datensequenzen auf Basis des Voll-Duplexen unter Verwendung von zwei Trägern vereinfacht werden.
Die Form der Schleifenantennen 4 und 8 kann so ausgewählt werden, dass der eine Hauptträger wirksam übertragen und empfangen werden kann, und gewünschte Datensequenzen durch das einfach angeordnete System übertragen und empfangen werden können. Wenn die IC-Karte 2 mit elektrischer Leistung von einem Übertragungssignal beliefert wird, kann die elektrische Leistung für die IC-Karte 2 wirksam vom Lesegerät/Schreibgerät 3 geliefert werden, wodurch es ermöglicht wird, dass das IC-Kartensystem 1 stabil arbeitet.
Der Hauptträger Sm, der die Frequenz Fm von 13,56 MHz hat, wird mit Ausgangssignalen S1 und S2 moduliert, die durch entsprechendes Modulieren von Hilfsträgern Ss1 und Ss2 mit der übertragenen Datensequenz D (R → C) und der Antwortdatensequenz D (C → R) erlangt werden. Der Hauptträger Sm wird so moduliert, dass das Leistungsverhältnis der oberen und unteren Wellen S1U und S1L des Ausgangssignals S1 und der oberen und unteren Wellen S2U und S2L des Ausgangssignals S2 zur Gesamtleistung gemessen und beobachtet im Frequenzspektrum von elektrischen Feldern, welche durch die Schleifenantennen 4 und 8 gebildet werden, gleich oder niedriger ist als 1%.
Auf diese Weise kann elektrische Leistung zum stabilen Austausch von Daten von der Schleifenantenne 8 bei der Frequenz von 13,56 MHz, die legal zugelassen ist, ausgesendet werden, wobei jedoch die Feldstärke wirksam in Bändern reduziert wird, die anders sind als das Band, bei dem die Frequenz von 13,56 MHz legal zugelassen ist, wo die Vergrößerung der Feldstärke durch Gesetz eingeschränkt ist.
Bei dem Übertragungssignal, welches in die Schleifenantenne 4 auf Seiten der IC-Karte induziert wird, erscheint die Amplituden-Variations-Komponente des Hauptträgers Sm gleichmäßig, da die Tiefe der Modulation auf 1 oder weniger eingestellt ist. Damit kann die Modulation des Hauptträgers Sm mit dem Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 durch Ändern der Lastimpedanz der Schleifenantenne 4 durch den Modulator 21 ausgeführt werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform können die Datensequenzen D (R → C) und D (C → R), die jeweils von dem Lesegerät/Schreibgerät 3 zur IC-Karte 2 oder von der IC-Karte 2 zum Lesegerät/Schreibgerät 3 ausgesendet werden, simultan unter Verwendung des gemeinsamen Hauptträgers Sm übertragen und empfangen werden. Dies wird durch Durchführen eines Prozesses erlangt, bei dem der Hauptträger Sm mit allen Modulationssignalen moduliert wird, welche durch Modulation der Hilfsträger Ss1 und Ss2 unterschiedlicher Frequenzen erlangt werden, mit den Datensequenzen in einer Weise, dass die Seitenbänder sich nicht einander längs der Frequenzachse überlappen. Daher kann der Datenaustausch auf Basis eines Voll-Duplex-Verfahrens mit einem einfach angeordneten System wirksam unter Verwendung eines Frequenzbands ausgeführt werden.
Wenn die Spannungsversorgungsschaltung 19 vorgesehen ist, um die IC-Karte 2 mit elektrischer Leistung anzusteuern, welche in die Schleifenantenne 4 induziert wird, kann die IC-Karte 2 effektiv mit Leistung vom Lesegerät/Schreibgerät 3 beliefert werden.
Ein Voll-Duplex-Datenaustausch kann mit der einfach angeordneten IC-Karte 2 ausgeführt werden, wobei die Lastimpedanz der Schleifenantenne 4 so geändert wird, um den Träger Sm zu modulieren, der in die Schleifenantenne 4 induziert wird.
Die Tiefe der Modulation im Modulator 18 wird auf ungefähr 10% festgelegt, um zu ermöglichen, dass der Hauptträger Sm fortlaufend in die Schleifenantenne 4 induziert wird, wodurch die Lastimpedanz der Schleifenantenne 4 so geändert wird, dass der Hauptträger Sm, der in die Schleifenantenne 4 induziert wird, verlässlich moduliert wird.
Die Modulationstiefe im Modulator 18 wird auf einen Wert eingestellt, dass das Leistungsverhältnis der oberen und unteren Wellen S1U und S1L des Ausgangssignals S1 und der oberen und unteren Wellen S2U und S2L des Ausgangssignals S2 zur Gesamtleistung gemessen und beobachtet im Frequenzspektrum von elektrischen Feldern, die durch die Schleifenantennen 4 und 8 gebildet werden, gleich oder niedriger ist als 1%, wodurch ermöglicht wird, dass die elektrische Leistung in den Seitenbändern gleich oder kleiner als ein vorher festgelegter Wert festgelegt wird. Folglich können parasitäre Emissionen reduziert werden.
(2) Zweite Ausführungsform
4 ist ein Blockdiagramm, welches eine Modulation- und Demodulationsschaltung 30 einer IC-Karte zeigt, welche bei einem IC-Kartensystem verwendet wird, welches eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und welche außerdem die Modulations- und Demodulationsschaltung 9 auf Seiten des Lesegeräts/Schreibgeräts 3 zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird die Lastimpedanz der Schleifenantenne 4 geändert, um eine Antwortdatensequenz D (C → R) zum Lesegerät/Schreibgerät 3 zu senden. In diesem Zeitpunkt wird die Last auf die Spannungsversorgungsschaltung 19 geändert, um die Lastimpedanz der Schleifenantenne 4 zu ändern. Bei der in 4 gezeigten Anordnung sind die Komponenten, die gleich denen sind, die oben mit Hilfe von 1 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass eine Beschreibung dafür nicht wiederholt wird.
Eine Lastschaltung 31 ist mit einer Spannungsversorgungsleitung zur Ausgabe von der Spannungsversorgungsschaltung 19 verbunden und besitzt einen Widerstandswert, der gemäß dem Ausgangssignal S2 vom Modulator 25 geändert ist. Die Lastschaltung 31 ändert dadurch die Last in Bezug auf die Spannungsversorgungsschaltung 19 gemäß dem Ausgangssignal S2, wodurch die Eingangsimpedanz der Spannungsversorgungsschaltung 19 gesehen von der Schleifenantenne 4 gemäß dem Ausgangssignal S2 geändert wird. Damit bildet die Lastschaltung 31 in Verbindung mit der Spannungsversorgungsschaltung 19 eine Endstufen-Modulationsschaltung zur Modulation mit der Datensequenz D (C → R) bei der Zweistufen-Modulation.
Eine Spannungsversorgungs-Stabilisierungsschaltung 32 stabilisiert die Spannungsversorgungsspannung, welche durch die oben beschriebene Änderung der Last variiert wurde und gibt die stabilisierte Spannung aus.
Gemäß der in 4 gezeigten Anordnung wird eine Endstufen-Modulationsschaltung zur Modulation bei Zweistufen-Modulation der Antwortdatensequenz D (C → R), die für diese Modulation die Lastimpedanz der Schleifenantenne 4 durch Ändern der Last in Bezug auf die Spannungsversorgungsschaltung 19 ändert, gebildet. Damit können die gleichen Vorteile wie die bei der ersten Ausführungsform durch das einfach angeordnete System erlangt werden.
(3) Dritte Ausführungsform
5 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen 40 und 41 einer IC-Karte zeigt, sowie ein Lesegerät/Schreibgerät, welches bei einem IC-Kartensystem verwendet wird, welches eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der dritten Ausführungsform wird eine Antwortdatensequenz D (C → R), welche von der IC-Karte zum Lesegerät/Schreibgerät zu übertragen ist, durch einstufige Modulation übertragen. Bei der Anordnung, welche in 5 gezeigt ist, sind die gleichen Komponenten wie die oben mit Hilfe von 1 beschriebenen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass eine Beschreibung dafür nicht wiederholt wird.
Bei dieser Ausführungsform amplituden-moduliert ein Modulator 42 den Hauptträger Sm, der in die Schleifenantenne 4 induziert wird, gemäß dem logischen Pegel der Antwortdatensequenz D (C → R), wobei die Lastimpedanz der Schleifenantenne gemäß der Antwortdatensequenz D (C → R) geändert wird.
Entsprechend demoduliert auf Seiten des Lesegeräts/Schreibgeräts ein Demodulator 43 ein Antwortsignal, welches von der Schleifenantenne 8 erlangt wird, um die Ant wortdatensequenz D (C → R) abzurufen, und ein nachfolgendes Tiefpassfilter (LPF) 44 führt eine Bandbegrenzung dieser Antwortdatensequenz D (C → R) durch und gibt die durchgelaufende Antwortdatensequenz D (C → R) aus.
Bei dieser Ausführungsform wird das Einstellen der Modulatoren 17, 18 und 42 und das Einstellen des Hilfsträgers Ss1 in einer Weise durchgeführt, dass eine Seitenbandkomponente SBm entsprechend der Antwortdatensequenz D (C → R) und Seitenbandkomponenten S1U und S1L entsprechend der übertragenen Datensequenz D (R → C) sich nicht einander längs der Frequenzachse überlappen. Das Leistungsverhältnis dieser Seitenbandkomponenten S1U, S1L und SBm und die Hauptträgerkomponente wird in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform eingestellt.
Gemäß der in 5 gezeigten Anordnung werden die Seitenbandkomponenten S1U und S1L so eingestellt, dass sie nicht einander längs der Frequenzachse sich überlappen, sogar wenn die zweistufige Modulation für die Antwortdatensequenz D (C → R), welche von Seiten der IC-Karte gesendet wird, durchgeführt wird. Damit können die gleichen Vorteile wie die der ersten Ausführungsform durch das einfach aufgebaute System erlangt werden.
(4) Vierte Ausführungsform
7 ist ein Blockdiagramm, welches eine Modulations- und Demodulationsschaltung 50 und 51 einer IC-Karte sowie ein Lesegerät/Schreibgerät zeigt, welches bei einem IC-Kartensystem verwendet wird, welches eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der vierten Ausführungsform wird eine Übertragungsdatensequenz D (R → C), welche vom Lesegerät/Schreibgerät zur IC-Karte zu übertragen ist, durch einstufige Modulation übertragen. Bei der in 7 gezeigten Anordnung sind die gleichen Komponenten wie die, die oben mit Hilfe von 1 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass eine Beschreibung dafür nicht wiederholt wird.
Bei dieser Ausführungsform amplituden-moduliert ein Modulator 52 einen Hauptträger Sm mit der Übertragungsdatensequenz D (R → C). Der Modulator 52 führt diese Amplitudenmodulation bis zu einer Modulationstiefe von ungefähr 10% aus, um ein Übertragungssignal zu bilden, so dass das Leistungsverhältnis des Hauptträgers Sm zur gesamten übertragenen Leistung 99% oder höher ist, und so dass der Hauptträger Sm nicht aussetzt.
Dagegen demoduliert in der Modulations- und Demodulationsschaltung 50 auf Seiten der IC-Karte ein Demodulator 53 ein Übertragungssignal, welches von der Schleifenantenne 4 erlangt wird, um eine Übertragungsdatensequenz D (R → C) abzurufen, und ein nachfolgendes Tiefpassfilter (LPF) 54 führt Bandbegrenzung dieser Übertragungsdatense quenz D (R → C) durch und gibt die durchgelassene Übertragungsdatensequenz D (R → C) aus.
Bei dieser Ausführungsform werden das Einstellen der Modulatoren 21, 25 und 52 und das Einstellen des Hilfsträgers Ss2 in einer Weise durchgeführt, dass die Seitenbandkomponenten, welche der Antwortdatensequenz D (C → R) entsprechen, und eine Seitenbandkomponente, welche der Übertragungsdatensequenz D (R → C) entspricht, sich nicht längs der Frequenzachse überlappen.
Gemäß der in 7 gezeigten Anordnung werden die Seitenbandkomponenten so eingestellt, dass sie sich nicht längs er Frequenzachse überlappen, sogar, wenn die zweistufige Modulation für die Übertragungsdatensequenz D (R → C) nicht durchgeführt wird, welche von der Seite des IC-Kartenprozessors ausgesendet wird. Damit können die gleichen Vorteile wie die der ersten Ausführungsform durch das einfach angeordnete System erlangt werden.
(5) Fünfte Ausführungsform
8 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen 60 und 51 einer IC-Karte zeigt, sowie ein Lesegerät/Schreibgerät, welches bei einem IC-Kartensystem verwendet wird, welches eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der in 8 gezeigten Anordnung sind die gleichen Komponenten wie die, die oben mit Hilfe von 4 und 7 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass eine Beschreibung dafür nicht wiederholt wird.
Bei dieser Ausführungsform bildet die Modulations- und Demodulationsschaltung 51 ein Übertragungssignal durch einstufige Modulation mit dem Modulator 52. Dagegen führt die Modulations- und Demodulationsschaltung 60 die Demodulation mit einem Demodulator 53 durch, um eine Übertragungsdatensequenz D (R → C) zu extrahieren.
Auf Seiten der IC-Karte wird die Modulation mit der Antwortdatensequenz D (C → R) durch Ändern der Versorgungsspannungslast mit dem Modulator 25 und der Lastschaltung 31 durchgeführt.
Gemäß der in 8 gezeigten Anordnung können die gleichen Vorteile wie die bei der ersten Ausführungsform ebenfalls erlangt werden, indem die Übertragungsdatensequenz D (R → C) durch einstufige Modulation ausgesendet wird und durch Ändern der Versorgungsspannungslast für die Modulation mit der Antwortdatensequenz D (C → R).
(6) Sechste Ausführungsform
9 ist ein Blockdiagramm, welches die Modulations- und Demodulationsschaltungen 70 und 71 einer IC-Karte zeigt, sowie ein Lesegerät/Schreibgerät, welches bei einem IC-Kartensystem verwendet wird, welches eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der in 9 gezeigten Anordnung sind die gleichen Komponenten wie die, die oben mit Hilfe von 1 und 7 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass eine Beschreibung dafür nicht wiederholt wird.
Bei dieser Ausführungsform werden ein Übertragungssignal und ein Antwortsignal durch einstufige Modulation mit der Übertragungsdatensequenz D1 ((R → C) und der Antwortdatensequenz D1 (C → R)gebildet, wobei Spektralkomponenten um eine Frequenz entsprechend einer Übertragungsrate verteilt werden, und wobei DC-Komponenten ausreichend unterdrückt werden, in einer Weise, dass die Seitenbänder sich nicht einander überlappen.
Das heißt, dass, wie in 10A gezeigt ist, die Übertragungsdatensequenz D1 (R → C) beispielsweise durch einen Manchester-Code gebildet wird, so dass Spektralkomponenten um die Frequenz F1 verteilt werden und DC-Komponenten ausreichend unterdrückt werden. Außerdem ist die Antwortdatensequenz D1 (C → R) beispielsweise durch einen Manchester-Code gebildet, so dass Spektralkomponenten um die Frequenz F2 herum verteilt werden. Die Übertragungsraten der Übertragungsdatensequenz D1 (R → C) und der Antwortdatensequenz D1 (C → R) werden so eingestellt, auf Werte, dass ihre Basisbänder sich einander nicht überlappen.
Bei dieser Ausführungsform bilden die Modulatoren 18 und 21 entsprechend ein Übertragungssignal und ein Antwortsignal unter Verwendung dieser Datensequenzen in einer Weise, dass die Seitenbänder S1U bis S2L der Übertragungsdatensequenz D1 (R → C) und der Antwortdatensequenz D1 (C → R) sich nicht einander überlappen, wie in 10B gezeigt ist.
Gemäß der in 9 gezeigten Anordnung werden ein Übertragungssignal und ein Antwortsignal durch einstufige Modulation mit der Übertragungsdatensequenz D1 (R → C) und der Antwortdatensequenz D1 (C → R) gebildet, wobei die Spektralkomponenten um eine Frequenz verteilt werden, die einer Übertragungsrate entspricht, und wobei die DC-Komponenten ausreichend unterdrückt werden, in einer Weise, dass die Seitenbänder einander nicht überlappen. Damit werden die gleichen Vorteile wie die bei der ersten Ausführungsform bei einer sehr viel einfacheren Anordnung erreicht.
(7) Siebte Ausführungsform
11 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen 80 und 81 einer IC-Karte zeigt, sowie ein Lesegerät/Schreibgerät, welches bei dem IC-Kartensystem verwendet wird, welches eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der in 11 gezeigten Anordnung sind die gleichen Komponenten wie die, die oben mit Hilfe von 1 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass eine Beschreibung dafür nicht wiederholt wird.
Bei dieser Ausführungsform werden jeweils mehrere Übertragungsdatensequenzen DA (R → C) bis DX (R → C) und mehrere Antwortdatensequenzen DA (C → R) bis DX (C → R) übertragen und empfangen, indem sie gemultiplext werden. Das heißt, dass bei der Modulations- und Demodulationsschaltung 81 ein Modulator 82 eine PSK-Multiphasen-Modulation des Hilfsträgers Ss1 durchführt, der die Frequenz F1 hat, mit mehreren Übertragungsdatensequenzen DA (R → C) bis DX (R → C) und das modulierte Signal ausgibt.
In der Modulations- und Demodulationsschaltung 80 auf Seiten der IC-Karte führt ein Modulator 83 PSK-Multiphasen-Modulation des Hilfsträgers Ss2 durch, der die Frequenz F2 hat, mit mehreren Antwortdatensequenzen DA (C → R) bis DX (C → R) und gibt das modulierte Signal aus. Als Multiplexverfahren kann die Quadraturamplituden-Modulation (QAM) oder dgl. anstelle der PSK-Multiphasen-Modulation verwendet werden.
Entsprechend demoduliert ein Demodulator 84 der Modulations- und Demodulationsschaltung 81 das Ausgangssignal S2 vom Bandpassfilter 28, um Antwortdatensequenzen DA (C → R) bis DX (C → R) zu extrahieren. Außerdem demoduliert ein Demodulator 85 der Modulations- und Demodulationsschaltung 80 auf Seiten der IC-Karte das Ausgangssignal S1 vom Bandpassfilter 23, um Übertragungsdatensequenzen DA (R → C) bis DX (R → C) zu extrahieren.
Bei dieser Ausführungsform werden das Übertragungssignal und das Antwortsignal durch diese Modulations- und Demodulationsverarbeitungen gebildet, so dass die Seitenbänder sich nicht einander überlappen, wie oben mit Hilfe von 3 beschrieben wurde, und so dass die Leistung des Hauptträgers Sm gleich oder größer als ein vorher festgelegter Wert ist.
Gemäß der in 11 gezeigte Ausführungsform können die gleichen Vorteile wie die bei der ersten Ausführungsform erlangt werden, sogar in dem Fall, dass mehrere Datensequenzen gemultiplext und übertragen werden.
(8) Achte Ausführungsform
12 ist ein Blockdiagramm, welches Modulations- und Demodulationsschaltungen 90 und 91 einer IC-Karte zeigt, sowie ein Lesegerät/Schreibgerät, welches bei einem IC-Kartensystem verwendet wird, welches eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei der in 12 gezeigten Anordnung sind die gleichen Komponenten wie die der oben beschriebenen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf eine Beschreibung dafür nicht wiederholt wird.
Bei dieser Ausführungsform werden mehrere Übertragungsdatensequenzen DA (R → C) bis DX (R → C) und mehrere Antwortdatensequenzen DA (C → R) bis DX (C → R) jeweils übertragen und empfangen, wobei sie gemultiplext werden. Das heißt, dass in der Modulations- und Demodulationsschaltung 91 die Modulatoren 17A bis 17X Hilfsträger, welche vorher festgelegte Frequenzen F1A bis F1X haben, mit Übertragungsdatensequenzen DA (R → C) bis DX (R → C) modulieren. Eine Summierschaltung 92 addiert Ausgangssignale von den Modulatoren 17A bis 17X miteinander. In der Modulations- und Demodulationsschaltung 92 werden die Modulationstiefe und die Frequenzen F1A bis F1X der Hilfsträger auf Werte eingestellt, dass die Seitenbänder der Ausgangssignale nicht einander überlappen, wie in 13A gezeigt ist. Damit wird ein Übertragungssignal durch Frequenz-Multiplexen der mehreren Übertragungsdatensequenzen DA (R → C) bis DX (R → C) gebildet.
In der Modulations- und Demodulationsschaltung 90 modulieren die Modulatoren 25A bis 25X Hilfsträger, die vorher festgelegte Frequenzen F2A bis F2X haben, mit Antwortdatensequenzen DA (C → R) bis DX (C → R). Eine Summierschaltung 93 addiert die Ausgangssignale der Modulatoren 25A bis 25X miteinander. In der Modulations- und Demodulationsschaltung 90 werden die Modulationstiefe und die Frequenzen F2A bis F2X der Hilfsträger auf Werte eingestellt, dass die Seitenbänder der Ausgangssignale sich einander nicht überlappen, und dass die Seitenbänder der Ausgangssignale und die Seitenbänder des Frequenzmultiplexsignals auf Seiten des IC-Kartenprozessor sich nicht einander überlappen, wie in 13B und 13C gezeigt ist. Damit wird ein Antwortsignal durch Frequenz-Multiplexen der mehreren Antwortdatensequenzen DA (C → R) bis DX (C → R) gebildet.
Folglich führt die Modulations- und Demodulationsschaltung 91 die Bandbegrenzung um die Mittelfrequenzen F2A bis F2X der Ausgangssignale herum vom Demodulator 27 in den Bandpassfiltern 28A bis 28X durch, wodurch die Ausgangssignale von den Modulatoren 25A bis 25X reproduziert werden. Die Demodualtoren 29A bis 29X demodulieren die Ausgangssignale von den Bandpassfiltern 28A bis 28X, um Antwortdatensequenzen DA (C → R) bis DX (C → R) zu extrahieren.
Die Modulations- und Demodulationsschaltung 90 auf Seiten der IC-Karte für die Bandbegrenzung um die Mittelfrequenzen F1A bis F1X der Ausgangssignale vom Demodulator 22 in den Bandpassfiltern 23A bis 23X durch, wodurch die Ausgangssignale von den Modulatoren 17A bis 17X reproduziert werden. Die Modulatoren 24A bis 24X demodulieren die Ausgangssignale von den Bandpassfiltern 23A bis 23X, um Übertragungsdatensequenzen DY (R → C) bis DX (R → C) zu extrahieren.
Bei dieser Ausführungsform werden das Übertragungssignal und das Antwortsignal durch diese Modulations- und Demodulationsverarbeitungen gebildet, so dass sich die Seitenbänder nicht einander überlappen, wie oben mit Hilfe von 3 beschrieben wurde, und so dass die Leistung des Hauptträgers Sm gleich oder größer als ein vorher festgelegter Wert ist.
Gemäß der in 12 gezeigten Anordnung können die gleichen Vorteile wie die der ersten Ausführungsform sogar in dem Fall erlangt werden, wo mehrere Datensequenzen gemultiplext und übertragen werden.
(9) Weitere Ausführungsformen
Die Ausführungsformen wurden in Bezug auf den Fall beschrieben, wo ein Übertragungssignal durch Modulation bis zu einer Tiefe von 10% gebildet wird, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Wenn die Leistung der Seitenbänder nicht durch Gesetz eingeschränkt ist oder in einer ähnlichen Situation, kann das Übertragungssignal durch eine Modulationstiefe gebildet werden, welche kleiner als 1 ist, um die gleichen Vorteile wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen zu erlangen.
Die Ausführungsformen wurden in Bezug auf den Fall beschrieben, wo Schleifenantennen verwendet werden, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Eine Dipolantenne oder irgendwelche anderen Antennen, die verschiedene Formen haben, können alternativ verwendet werden.
Die Ausführungsformen wurden in Bezug auf den Fall beschrieben, wo die Frequenz des Hauptträgers Sm auf 13,56 MHz festgelegt ist, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und verschiedene Anwendungen finden kann, bei denen die Hauptträgerfrequenzen auf eine Frequenz in einem Mikrowellenband oder bei irgendwelchen weiteren Frequenzen festgelegt ist.
Die Ausführungsformen wurden in Bezug auf den Fall beschrieben, wo die IC-Karte durch elektrische Leistung eines Übertragungssignals betrieben wird, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und verschiedene Anwendungen finden kann, bei denen eine Batterie oder irgend andere Mittel verwendet werden, die IC-Karte zu betreiben.
Die Ausführungsformen wurden in Bezug auf den Fall beschrieben, wo eine Antenne allgemein zur Übertragung und zum Empfang von Datensequenzen auf Seiten des IC-Kartenprozessors verwendet wird, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es kann komplizierter Aufbau auf Seiten des IC-Kartenprozessors im Vergleich mit der IC-Kartenkonfiguration zugelassen werden, und Antennen, die entsprechend für die Übertragung und den Empfang eigens ausgebildet sind, können auf Seiten des IC-Kartenprozessors vorgesehen sein.
Die Ausführungsformen wurden in Bezug auf den Fall beschrieben, wo ein Antwortsignal dadurch gebildet wird, dass die Lastimpedanz der Antenne in der IC-Karte geändert wird, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Anordnung des Modulators und des Demodulators kann derart sein, dass ein Referenzsignal, welches die gleiche Frequenz wie der Hauptträger hat und mit dem Hauptträger Phasen-synchronisiert ist, durch eine Trägerextraktionsschaltung, welche eine PLL-Konfiguration hat, gebildet wird, und ein Antwortsignal durch Modulieren des Referenzsignals gebildet wird, wie durch die unterbrochene Linie in dem Diagramm gezeigt ist, welches den Aufbau jeder Modulations- und Demodulationsschaltung zeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden wie oben beschrieben Datensequenzen unter Verwendung von Hauptträgern übertragen, welche die gleiche Frequenz auf Seiten der IC-Karte und des IC-Kartenprozessor haben und durch Durchführen von Modulation der Hauptträger mit den Datensequenz in einer Weise, dass sich die Seitenbänder längs der Frequenzachse nicht überlappen. Daher kann der Datenaustausch auf Basis eines Voll-Duplex-Verfahrens mit einem einfach angeordneten System und durch effektives Nutzen eines Frequenzbands durchgeführt werden.

Claims

IC-Karte, die eingerichtet ist, Datensequenzen in kontaktloser Übertragung zwischen ihr und einem vorher festgelegten Prozessor (3) zu übertragen und zu empfangen, wobei die IC-Karte (2) aufweist: eine Antenne (4) zum Empfangen eines Übertragungssignals vom Prozessor (3) und zum Aussenden eines Antwortsignals zum Prozessor (3); eine Demodulationsschaltung (22, 24) zum Abrufen einer Übertragungsdatensequenz, welche vom Prozessor (3) gesendet wird, durch Demodulieren des Übertragungssignals, welches durch die Antenne (4) empfangen wurde; und eine Modulationsschaltung (21, 25) zum Bilden des Antwortsignals durch Modulieren eines Hauptträgers (Sm), der die gleiche Frequenz (Fm) wie ein Hauptträger (Sm) des Übertragungssignals hat, wobei eine Antwortdatensequenz der übertragenen Datensequenz entspricht, wobei die Demodulationsschaltung (22, 24) eingerichtet ist, das Übertragungssignal, welches durch den Hauptträger (Sm) gebildet ist, und einen ersten Hilfsträger (Ss1), der mit der Übertragungsdatensequenz moduliert wurde, zu demodulieren, wobei die Frequenz (F1) des ersten Hilfsträgers (Ss1) gegenüber der Frequenz (Fm) des Hauptträgers (Sm) verschieden ist, der mit der Antwortdatensequenz moduliert wurde; und die Modulationsschaltung (21, 25) eingerichtet ist, das Antwortsignal durch Modulieren mit der Antwortdatensequenz zu bilden, wobei ein zweiter Hilfsträger (Ss2) eine Frequenz (F2) hat, die gegenüber der Frequenz (Fm) des Hauptträgers (Sm) verschieden ist, der mit der Übertragungsdatensequenz moduliert wurde, und durch Modulieren des Hauptträgers (Sm1) mit dem zweiten Hilfsträger (Ss2), dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen (F1, F2) des ersten und des zweiten Hilfsträgers (Ss1, Ss2) voneinander verschieden sind.
IC-Karte nach Anspruch 1, wobei die Antwortdatensequenz aus mehreren Datensequenzen gebildet ist, und wobei die Modulationsschaltung (21, 25) eingerichtet ist, die mehreren Datensequenzen zu multiplexen und danach das Antwortsignal zu bilden.
IC-Karte nach Anspruch 2, wobei die Modulationsschaltung (21, 25) eingerichtet ist, das Antwortsignal durch Frequenz-Multiplexen der mehreren Datensequenzen zu bilden.
IC-Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antwortdatensequenz durch ein Codierverfahren zum Unterdrücken eines unteren Bands codiert ist.
IC-Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modulationsschaltung (21, 25) eingerichtet ist, das Antwortsignal von der Antenne (4) durch Ändern der Lastimpedanz der Antenne (4) auszusenden.
IC-Karte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Demodulationsschaltung (22, 24) und die Modulationsschaltung (21, 25) durch elektrische Leistung des Übertragungssignals betrieben werden.
IC-Kartenprozessor, der eingerichtet ist, Datensequenzen in kontaktloser Übertragung zwischen ihm und einer IC-Karte (2) zu übertragen und zu empfangen, wobei der IC-Kartenprozessor (3) aufweist: eine Demodulationsschaltung (27, 29) zum Abrufen einer Antwortdatensequenz, welche von der IC-Karte (2) gesendet wird, durch Demodulieren eines Antwortsignals, welches von der IC-Karte (2) durch drahtlose Kommunikation gesendet wird; und eine Modulationsschaltung (17, 18) zum Bilden eines Übertragungssignals durch Modulieren eines Hauptträgers (Sm), der die gleiche Frequenz (Fm) wie ein Hauptträger (Sm) des Antwortsignals hat, mit einer zu übertragenden Datensequenz, wobei die Modulationsschaltung (17, 18) eingerichtet ist, das Übertragungssignal durch Modulieren mit der zu übertragenden Datensequenz zu bilden, wobei ein erster Hilfsträger (Ss1) eine Frequenz (F1) hat, die gegenüber der Frequenz (Fm) des Hauptträgers (Sm) verschieden ist, der mit der Antwortdatensequenz moduliert wurde, und durch Modulieren des Hauptträgers (Sm) mit dem ersten Hilfsträger (Ss1), und die Demodulationsschaltung (27, 29) eingerichtet ist, das Antwortsignal zu demodulieren, welches durch den Hauptträger (Sm) gebildet wird, und einen zweiten Hilfsträger (Ss2), der mit der Datendatensequenz moduliert wurde, wobei die Frequenz (F2) des zweiten Hilfsträgers (Ss2) gegenüber der Frequenz (Fm) des Hauptträgers (Sm) verschieden ist, der mit der zu übertragenden Datensequenz moduliert wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen (F1, F2) des ersten und des zweiten Hilfsträgers (Ss1, Ss2) voneinander verschieden sind.
IC-Kartenprozessor nach Anspruch 7, wobei die übertragene Datensequenz aus mehreren Datensequenzen gebildet wird, und wobei die Modulationsschaltung (17, 18) eingerichtet ist, die mehreren Datensequenzen zu multiplexen und danach das Übertragungssignal zu bilden.
IC-Kartenprozessor nach Anspruch 8, wobei die Modulationsschaltung (17, 18) eingerichtet ist, das Übertragungssignal durch Frequenz-Multiplexen der mehreren Datensequenzen zu bilden.
IC-Kartenprozessor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die übertragene Datensequenz durch ein Codierverfahren zum Unterdrücken eines unteren Bandes codiert ist.
IC-Kartenprozessor nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Modulationsschaltung (17, 18) eingerichtet ist, das Übertragungssignal zu bilden, so dass die elektrische Leistung des Hauptträgers 99% oder mehr der gesamten elektrischen Leistung ist.
IC-Kartenprozessor nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Modulationsschaltung (17, 18) eingerichtet ist, das Übertragungssignal über einen Modulationsgrad kleiner als 1 zu bilden.
IC-Kartensystem, welches eine IC-Karte (2), nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einen IC-Kartenprozessor (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 aufweist.
IC-Kartensystem nach Anspruch 13, wobei das IC-Kartensystem eingerichtet ist, die Datensequenzen zwischen dem Prozessor (3) und der IC-Karte (2) im Voll-Duplex-Modus zu übertragen und zu empfangen.