JP2008167259A - 通信装置および情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本来特定の距離において発生するヌル現象が防止でき、その結果安定で信頼性の高いＩＣカード通信を実現することが可能な通信装置および情報機器を提供する。
【解決手段】アンテナ回路２１０と、アンテナ回路２１０の共振回路に直列に接続された少なくとも一つのリアクタンス素子２１３と、アンテナ回路で受信した信号を復調する第１復調器２３０と、リアクタンス素子２１３を経た受信信号を復調する第２復調器２４０と、第１復調器２３０と第２復調器２４０の復調信号を受けて、正常に信号抽出が行われたかを判定し、正常に信号抽出が行われた復調器の復調信号を選択し出力する判定選択部２５０とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、非接触型ＩＣカードと通信可能な通信装置、およびパーソナルコンピュータや携帯電話機等の情報機器に関するものである。

近年のＩＣカード技術の発展は目覚しいものがあり、鉄道の乗車券、物品の購入、入退出管理等、様々な分野で便利に利用されてきている。

これらのシステムにおいては、ＩＣカード側には電池を持たず、リーダ／ライタ（以下、Ｒ／Ｗと記す）側から送出された電磁波による非接触給電によりＩＣカードを動作させているものが多い（たとえば特許文献１，２，３参照）。

上記アプリケーションのシステムでは、Ｒ／ＷからＩＣカード(下り)方向とＩＣカードからＲ／Ｗ(上り)方向の双方向のデータ伝送が必要である。
そして、下り方向については、Ｒ／Ｗから送出するキャリアを振幅変位キーイング（ＡＳＫ：Amplitude sift keying）変調することにより目的を果たしている。

一方、上り方向については、ＩＣカードは電源を持っておらず、それ自体からキャリアを送出する機能を有していない。
このため、ＩＣカードは、Ｒ／Ｗから送出されたキャリアをインダクタＬとキャパシタＣの同調回路に接続された負荷抵抗で受け、送出データの"1"/"0"に対応させてその負荷抵抗の値を変化させる、いわゆる「負荷変調方式」によりデータ伝送機能を実現している。

Ｒ／Ｗ側では、ＩＣカード側の負荷抵抗の値の変化に応じて生じるアンテナコイルの電圧変化として検出し、上りデータを再生する。
特許３４８８１６６号公報 特開２００４−３５６７６５号公報 特開２００５−１３６９４４号公報

上記「負荷変調方式」は、電池を搭載していないＩＣカードからでも簡易な構成で上り方向のデータ伝送が実現できる長所を持っているが、一方、Ｌ・Ｃ結合回路の負荷を切替える方法であるため、原理的に、特定の距離で負荷変調がかからなくなる、いわゆる「ヌル現象」が発生し、上り方向の通信ができなくなるという不都合が発生していた。
以下ヌル現象について図面に関連付けて説明する。

図１は、Ｒ／ＷとＩＣカードの原理的な構成例を示したものである。

Ｒ／Ｗ１は、図１に示すように、アンテナコイル１１、アンテナコイル１１に並列に接続されたキャパシタ１２、キャパシタ（整合回路）１３、キャリア信号源（ＯＳＣ）１４、およびＡＳＫ復調器１５を有する。
また、ＩＣカード２は、アンテナコイル２１、アンテナコイル２１に並列に接続されたキャパシタ２２、アンテナコイル２１とキャパシタ２２に並列に接続された負荷抵抗２３，２４、および負荷抵抗３に直列に接続されたスイッチ（ＳＷ）２５を有する。

Ｒ／Ｗ１側のＯＳＣ１４は、たとえば発振周波数ｆｃが１３．５６ＭＨｚのキャリア信号源であり、整合回路１３を介してアンテナコイル１１とキャパシタ１２の並列共振回路を駆動している。

Ｒ／Ｗ１側のアンテナコイル１１とＩＣカード２側のアンテナコイル２１は結合係数ｋで電磁的に結合されている。
結合係数ｋはＲ／Ｗ１とＩＣカード２の距離に依存する値であり、距離＝∞のときｋ＝０となる。

ＩＣカード２側においては、アンテナコイル２１とキャパシタ２２による並列共振回路によりＲ／Ｗ１から送られてくるキャリアを抽出し、負荷抵抗２３および２４で終端している。
ＩＣカード２に設けられたスイッチ２５は、負荷変調用の切替スイッチであり、負荷変調信号ＬＭＳの入力の“１”／“０”に従って“オン（ＯＮ）”／“オフ（ＯＦＦ）”動作を行う。
すなわち、スイッチ２５が“ＯＮ”の時には負荷抵抗は抵抗２３，２４になり、“ＯＦＦ”のときには負荷抵抗２３のみに変化するから、Ｒ／Ｗ１側から見たＩＣカード２側の負荷インピーダンスが変化し、その変化分がアンテナコイル１１の両端の電圧Ｖ１の変化となって検出される。
ただし、負荷抵抗の変化とアンテナコイル１１の両端の電圧Ｖ１の変化の関係は一律とはならず、距離∝結合係数ｋの値に大きく依存する。

図２（Ａ），（Ｂ）は、Ｒ／Ｗ１のノードＡから見たインピーダンスの周波数特性とトランジェント(transient)波形を示す図である。

ここで、図１のシステムにおいて、カードとＲ／Ｗ間の距離が通信可能範囲にあるにも関わらず、ある特定距離において通信できない場合がある。ここでは、この現象を負荷変調ヌル（Ｎｕｌｌ）とよぶ。

負荷変調ヌル（Ｎｕｌｌ）の状態では、ノードＡの復調器側から見たインピーダンスZ_Aがカード２側の可変抵抗２３接続されたスイッチ２５をオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）させても、図２（Ａ）に示すように、インピーダンスの絶対値が変化しなくなる。
｜Z_A｜はカードスイッチ２５のオンとオフで異なる特性をもち、コイル間距離、すなわちｋ(コイルの結合係数)によって変化する。搬送周波数ｆｃおいて、カードスイッチがＯＮの場合とＯＦＦの場合で｜Z_A｜が交点をもつとき負荷変調ヌル（Ｎｕｌｌ）となる。
この場合、ノードＡの電圧V_Aは、図２（Ｃ）に示すように、振幅変調成分レベルは小さくなる。

本発明は、本来特定の距離において発生するヌル現象が防止でき、その結果安定で信頼性の高いＩＣカード通信を実現することが可能な通信装置および情報機器を提供することにある。

本発明の第１の観点の通信装置は、共振回路を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の共振回路に直列に接続された少なくとも一つのリアクタンス素子と、上記アンテナ回路で受信した信号を復調する第１復調器と、上記リアクタンス素子を経た受信信号を復調する第２復調器と、上記第１復調器と上記第２復調器の復調信号を受けて、正常に信号抽出が行われたかを判定し、正常に信号抽出が行われた復調器の復調信号を選択し出力する判定選択部とを有する。

本発明の第２の観点は、情報処理機能を有する情報機器であって、リーダライタ機能を有する通信装置を含み、上記通信装置は、共振回路を含むアンテナ回路と、上記アンテナ回路の共振回路に直列に接続された少なくとも一つのリアクタンス素子と、上記アンテナ回路で受信した信号を復調する第１復調器と、上記リアクタンス素子を経た受信信号を復調する第２復調器と、上記第１復調器と上記第２復調器の復調信号を受けて、正常に信号抽出が行われたかを判定し、正常に信号抽出が行われた復調器の復調信号を選択し出力する判定選択部と、を有する。

好適には、上記判定選択部は、正常な同期が行われた同期コードが抽出された信号を選択して出力する。

好適には、上記判定選択部は、上記第１復調器において復調された信号よる復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定する第１判定回路と、上記第２復調器において復調された信号よる復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定する第２判定回路と、上記第１判定回路と第２判定回路の判定結果で正常であると判定された方の復調信号を選択して出力するように制御する制御回路と、を含む。

好適には、上記第１判定回路および第２判定回路の少なくとも一方は、復調器からのベースバンド信号と基準信号の位相を最適化し、単位ビット伝送時間の中央でサンプリングする同期クロックを生成する同期回路と、復調器からのベースバンド信号をしきい値に対して２値化し、上記同期クロックによってクロック再生を行い、最終的に振幅情報を論理レベルの０、１に識別する識別回路と、復調デジタル信号の同期コードを抽出処理を行い、同期が行われたかどうか判定を行い、判定結果を上記制御回路に出力する同期コード抽出部と、を含む。

本発明によれば、アンテナ回路で受信され、リアクタンス素子を通る前の受信が第１復調器で復調され、リアクタンス素子を通った受信信号が第２復調器で復調される。
そして、判定選択部において、記第１復調器と第２復調器の復調信号を受けて、正常に信号抽出が行われたかが判定され、正常に信号抽出が行われた復調器の復調信号が選択されて出力される。

本発明によれば、本来特定の距離において発生するヌル現象が防止でき、その結果安定で信頼性の高いＩＣカード通信を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

図３は、本発明の実施形態に係る携帯情報機器としての携帯電話機が適用される通信システムの構成例を示す図である。

図３に示す通信システム１００は、携帯電話機１１０と、外部の非接触型ＩＣカード１２０と、基地局１３０と、通信網１４０と、サーバ１５０とにより構成されている。

本実施形態の携帯電話機１１０は、たとえばＲ／Ｗ（リーダライタ）機能を内蔵しており、搭載されたＲ／Ｗ機能は、外部の非接触型ＩＣカード１２０からの応答(信号)を受信すると、この非接触型ＩＣカード１２０との間で無線通信を行って、コネクションを確立させる。
非接触型ＩＣカード１２０とのコネクションが確立すると、携帯電話機１１０は、所定の通信方式に従った無線通信により基地局１３０から通信網１４０を経由してサーバ１５０に接続し、非接触型ＩＣカード１２０とサーバ１５０との通信を中継する。
両者の相互認証が成功すると、携帯電話機１１０に搭載されたＲ／Ｗ機能は、サーバ１５０からの指示に従って、非接触型ＩＣカード１２０に格納される情報を読出す処理や、非接触型ＩＣカード１２０に新たな情報を書き込む処理を行う。

図４は、本実施形態に係る携帯電話機の基本的な構成例を示すブロック図である。

本携帯電話機１１０は、図４に示すように、通信網１４０を介してサーバ１５０との無線通信処理を行う無線通信部１１１、液晶表示デバイス(ＬＣＤ)等により構成される表示部１１２、テンキー等の操作キーを含む操作部１１３、マイクロフォンやスピーカを有し音声入力処理または音声出力処理を行う音声処理部１１４、プログラムやメッセージデータ、アドレスデータ、ＩＣカード用データ等を記憶するメモリ部１１５、Ｒ／Ｗ機能を実現するためのフロントエンド回路部を形成する通信装置１１６、および携帯電話機１１０の全体的な機能制御やＲ／Ｗ機能を実現するためのモード制御や送信データＴＤ、受信データＲＤに対する所定の処理やそれに応じたメモリ部１１５へのアクセスを行う制御部（ＣＰＵ）１１７を有する。

無線通信部１１１、表示部１１２、操作部１１３、音声処理部１１４、メモリ部１１５、および制御部１１７により、通常の携帯電話としての電話部が構成される。
また、通信装置１１６、メモリ部１１５、および制御部１１７によりＲ／Ｗ機能を実現するカード機能部が構成される。
また、モードの指定、切り替え等は操作部１１４の操作に応じて制御部１１７の制御により行うように構成可能である。
この際、制御部１１７は、通信装置１１６に対して、たとえば制御信号と送信データＴＤを出力し、受信データＲＤを受けてメモリ部１１５への格納処理等を行う。メモリ部１１５は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。
なお、制御部１１７は、電話部とカード機能部とで個別に設けるような構成にすることも可能である。

図５は、本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載されるＲ／Ｗ機能を内蔵した通信装置の一構成例を示す図である。
なお、図５においては、図４の通信装置１１６を符号２００を用いて表している。

図５の通信装置２００は、図５に示すように、アンテナ回路（アンテナ・フロントエンド）２１０、発振周波数ｆｃが１３．５６ＭＨｚのキャリアを発生するキャリア信号源（ＯＳＣ）２２０、第１ＡＳＫ復調器２３０、第２ＡＳＫ復調器２４０、および判定選択回路２５０を有し、これらの構成要素によりＲ／Ｗ機能の一部を実現している。
通信装置２００のＯＳＣ２２０は、整合回路を介してアンテナコイル２１１とキャパシタ２１３の並列共振回路を駆動している。

アンテナ回路２１０は、図５に示すように、アンテナコイル２１１、アンテナコイル２１１に並列に接続されアンテナコイル２１１とともに並列共振回路２６０を形成するキャパシタ２１２、および並列共振回路２６０の直列に接続されたリアクタンス素子（ｊＸ）２１３、およびキャパシタ２１４（整合回路）を有する。

アンテナコイル２１１の一端、キャパシタＣ２１２の第１電極、およびリアクタンス素子２１３の一端部が接続されてノード“Ａ”が形成され、リアクタンス素子２１３の他端部とキャパシタ２１４の第１電極が接続されてノード“Ｂ”が形成されている。
そして、ノード“Ａ”が第１ＡＳＫ復調器２３０の入力に接続され、ノード“Ｂ”が第２ＡＳＫ復調器２４０の入力に接続されている。

図６は、本実施形態に係るＩＣカードの構成例を示す回路図である。

また、ＩＣカード１２０は、アンテナコイル１２１、アンテナコイル１２１に並列に接続されたキャパシタ１２２、アンテナコイル１２１とキャパシタ１２２に並列に接続された負荷抵抗１２３，１２４、および負荷抵抗１２３の一端部に接続されたスイッチ（ＳＷ）１２５を有する。

携帯電話機１１０の通信装置２００（１１６）におけるアンテナコイル２１１とＩＣカード１２０側のアンテナコイル１２１は結合係数ｋで電磁的に結合されている。
結合係数ｋは通信装置２００（Ｒ／Ｗ）側とＩＣカード１２０の距離に依存する値であり、距離＝∞のときｋ＝０となる。

ＩＣカード１２０側においては、アンテナコイル１２１とキャパシタ１２２による並列共振回路により通信装置２００（Ｒ／Ｗ）から送られてくるキャリアを抽出し、負荷抵抗１２３および１２４で終端している。
ＩＣカード１２０に設けられたスイッチ１２５は、負荷変調用の切替スイッチであり、負荷変調信号ＬＭＳの入力の“１”／“０”に従って“オン（ＯＮ）”／“オフ（ＯＦＦ）”動作を行う。
すなわち、スイッチ１２５が“ＯＮ”の時には負荷抵抗は抵抗１２３，１２４になり、“ＯＦＦ”の時には負荷抵抗は抵抗１２４のみに変化することから、Ｒ／Ｗ側から見たＩＣカード１２０側の負荷インピーダンスが変化し、その変化分がアンテナコイル２１１の両端の電圧Ｖ１の変化となって検出される。
ただし、負荷抵抗ＲＬの変化とアンテナコイル２１１の両端の電圧Ｖ１の変化の関係は一律とはならず、距離∝結合係数ｋの値に大きく依存する。

図７は、近接ＩＣカード通信に適用されるパケットデータのフォーマット例を示す図である。

このパケット３００は、少なくとも４８ビットの論理０のデータを含む前置符号（プリアンブル）領域（Preamble）３１０、２バイトの同期符号領域（ＳＹＮＣ）３２０、ペイロードの長さがセットされる８ビットのレングス領域(Length)３３０、ｎ個のバイト領域を含むペイロード領域(Payload)３４０、および巡回冗長検査領域（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）３５０を含んで形成されている。

ここで、図５の構成の説明に戻る。
本実施形態においては、図５に示すように、Ｒ／Ｗの共振回路２５０に直列にリアクタンス素子（ｊＸ）２１３を接続し、そのリアクタンス（ｊＸ）の両端の２つの端子であるノード“Ａ”、“Ｂ”にそれぞれ接続された２つの第１および第２ＡＳＫ復調器２３０，２５０、並びに判定選択回路２５０を有する。以下、この詳細について説明する。

近接形ＩＣカードの上り方向(ＩＣカードからＲ／Ｗ方向)通信では、カード内の負荷抵抗値を切替えることによりＲ／Ｗのアンテナコイル端の電圧を変化させてデータ通信を行ういわゆる負荷変調を採用しているが、理論的に負荷変調がかからなくなる距離(ヌル点)が存在する。
本実施形態において、このヌル現象の影響を回避するため、Ｒ／Ｗ側においてリアクタンス素子２１３の両端の信号（リアクタンス素子を通す前の信号と通した後の信号）をＡＳＫ復調して、判定選択回路２５０において正常な同期が行われて同期コードが抽出され同期が取れた信号を選択し、制御部１１７に出力するように構成して通信品質を向上させている。

リアクタンス素子（ｊＸ）２１３は、インダクタもしくはキャパシタのみで構成してもよいし、インダクタとキャパシタの組み合わせ回路でもよい。
また、２つのＡＳＫ復調器２３０，２４０は異なる特性であってもよい。たとえば、負荷変調ヌル（Ｎｕｌｌ）の状況を考えた場合、多数の強力な妨害波が存在する中から微弱な受信信号を捉えるため、アンプ、ミキサ、フィルタなどの復調器を構成する回路の歪み特性が重要となる場合がある。
またノードＡ、ノードＢへの伝送信号の特性は、リアクタンスｊＸによりそれぞれ異なるため、その信号特性に合わせた復調器を用いるとよい。

図８（Ａ），（Ｂ）は、図５の通信装置２００のノードＢから見たインピーダンスの周波数特性とトランジェント(transient)波形を示す図である。
なお、このときのノードＡの特性は図２に示すような負荷変調ヌル（Ｎｕｌｌ）状態とする。

図２（Ａ）および図８（Ａ）に示すように、キャリア周波数ｆｃにおけるインピーダンスの絶対値は、リアクタンスｊＸの影響によりそれぞれ異なる。
よって、ＩＣカード１２０側のスイッチ１２５がＯＮ／ＯＦＦしたときにＲ／Ｗ側のノードＡ、ノードＢのどちらか片側の振幅変調成分が０であっても、もう一方のノードの振幅変調成分は０ではないことになる。

図９は、本実施形態に係る判定選択回路２５０の構成例を示すブロック図である。

図９の判定選択回路２５０は、第１判定回路２５１、第２判定回路２５２、制御回路２５３、およびセレクタ２５４を有する。

第１判定回路２５１は、第１ＡＳＫ復調器２３０において復調された信号において、プリアンブル（Preamble）ブロックにて復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定し、その結果を信号Ｓ２５１として制御回路２５３に出力し、また復調されたデジタル信号をセレクタ２５４に出力する。

第２判定回路２５２は、第２ＡＳＫ復調器２４０において復調された信号において、プリアンブル（Preamble）ブロックにて復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定し、その結果を信号Ｓ２５２として制御回路２５３に出力し、また復調されたデジタル信号をセレクタ２５４に出力する。

制御回路２５３は、第１判定回路２５１の判定信号Ｓ２５１と第２判定回路２５２の判定信号Ｓ２５２を受けて、同期コードが抽出されたという肯定的な判定結果を出力した側の出力を選択して出力するように制御信号Ｓ２５３によりセレクタ２５４に指示する。

セレクタ２５４は、第１判定回路２５１による復調信号（ベースバンド信号）と第２判定回路２５２による復調信号（ベースバンド信号）のうち、制御回路２５３による制御信号Ｓ２５３に応じて、先に同期コードが抽出された信号（同期が取れた信号）を選択して、たとえば制御部１１７に出力する。

図１０は、図９の第１および第２判定回路の構成例を示すブロック図である。

図１０の判定回路２７０は、同期回路２７１、識別回路２７２、および同期コード抽出回路２７３を有する。

同期回路２７１は、ＡＳＫ復調器からのベースバンド信号ＢＢＳと基準信号ＲＥＦの位相を最適化し、単位ビット伝送時間の中央でサンプリングする同期クロックＣＬＫを生成し、識別回路２７２に出力する。

識別回路２７２は、ＡＳＫ復調器からのベースバンド信号ＢＢＳをしきい値に対して２値化し、同期クロックＣＬＫによってクロック再生を行い、最終的に振幅情報を論理レベルの０、１に識別し、復調デジタル信号を同期コード抽出部２７３に出力する。

同期コード抽出部２７３は、復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、同期が行われたかどうか判定を行って、判定結果を制御回路２５３に出力し、復調された復調デジタル信号をセレクタ２５４に出力する。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、識別回路２７２の動作タイミングを示す図である。
図１１（Ａ）がベースバンド信号ＢＢＳを、図１１（Ｂ）が２値化信号ＢＳを、図１１（Ｃ）が同期クロックＣＬＫを、図１１（Ｄ）が復調デジタル信号ＤＳを、それぞれ示している。

識別回路２７２は、図１１（Ａ）に示すようなＡＳＫ復調器からのベースバンド信号ＢＢＳをしきい値ＶＴＨに対して２値化する。
そして、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、２値化信号ＢＳに対して同期クロックＣＬＫによってクロック再生を行う。
これにより、図１１（Ｄ）に示すように、最終的に振幅情報を論理レベルの０、１に識別し、復調デジタル信号が生成される。

次に、図５の構成によるＲ／Ｗ機能を有する通信装置２００の動作を説明する。

ＩＣカード１２０から負荷変調信号をアンテナ回路２１０で受信されると、その変調信号が、リアクタンス素子２１３の両端のノードＡおよびノードＢから第１ＡＳＫ復調器２３０と第２ＡＳＫ復調器２４０に入力され、ＡＳＫ復調される。
その後、第１ＡＳＫ復調器２３０の復調信号Ｓ２３０（ベースバンド信号ＢＢＳ）と第２ＡＳＫ復調器２４０の復調信号Ｓ２４０（ベースバンド信号ＢＢＳ）が、判定選択回路２５０の第１判定回路２５１、第２判定回路２５２にそれぞれ供給される。

第１判定回路２５１では、第１ＡＳＫ復調器２３０において復調された信号において、プリアンブル（Preamble）ブロックにて復調デジタル信号の同期コードの抽出処理が行われる。そして、抽出が正常にできた否かが判定され、その結果が信号Ｓ２５１として制御回路２５３に出力され、また復調された復調デジタル信号がセレクタ２５４に出力される。
また、第２判定回路２５２では、第２ＡＳＫ復調器２４０において復調された信号において、プリアンブル（Preamble）ブロックにて復調デジタル信号の同期コードの抽出処理が行われる。そして、抽出が正常にできた否かが判定され、その結果を信号Ｓ２５２として制御回路２５３に出力され、また復調された復調デジタル信号がセレクタ２５４に出力される。

制御回路２５３においては、第１判定回路２５１の判定信号Ｓ２５１と第２判定回路２５２の判定信号Ｓ２５２を受けて、同期コードが抽出されたという肯定的な判定結果を出力した側の出力を選択して出力するように制御信号Ｓ２５３がセレクタ２５４に出力される。
そして、セレクタ２５４においては、第１判定回路２５１による復調信号（ベースバンド信号）と第２判定回路２５２による復調信号（ベースバンド信号）のうち、制御回路２５３による制御信号Ｓ２５３に応じて、先に同期コードが抽出された信号（同期が取れた信号）が選択される。

図１２は、図５のリアクタンス素子２１３にインダクタＬを接続したときのＲ／Ｗ、カードの簡易モデルを示す図である。
また、図１３は、ノードＡ、ノードＢにおける距離変化に対する振幅変位ΔＶの変化を示す図である。
また、図１４（Ａ），（Ｂ）は、ノードＡがヌル（Ｎｕｌｌ）になるkのときの| Z_A |と| Z_B |の周波数特性をそれぞれ示す図である。

図１３に示すように、ある距離においてノードＡはΔＶ＝０、つまりヌル（Ｎｕｌｌ）となる。
これは図１４（Ａ）に示すように、カード１２０のスイッチ（ＳＷ）１２５がＯＮ／ＯＦＦしても | Z_A |は変化しないからである。
一方、同じ距離におけるノードＢのΔＶはΔＶ≠０となる。
これは図１４（Ｂ）に示すように、| Z_B |がカード１２０のスイッチ（ＳＷ）１２５がＯＮ／ＯＦＦしたときでそれぞれ異なるので、結果として振幅変調が生じる。
この結果からリアクタンス素子（ｊＸ）２１３の両端の端子から復調を行うことで、負荷変調ヌル(Ｎｕｌｌ)を克服できることがわかる。

図１５は、図５のリアクタンス素子２１３にキャパシタＣを接続したときのＲ／Ｗ、カードの簡易モデルを示す図である。
また、図１６は、ノードＡ、ノードＢにおける距離変化に対する振幅変位ΔＶの変化を示す図である。
また、図１７（Ａ），（Ｂ）は、ノードＡがヌル（Ｎｕｌｌ）になるkのときの| Z_A |と| Z_B |の周波数特性をそれぞれ示す図である。

図１６に示すように、ある距離においてノードＡはΔＶ＝０、つまりヌル（Ｎｕｌｌ）となる。
これは図１７（Ａ）に示すように、カード１２０のスイッチ（ＳＷ）１２５がＯＮ／ＯＦＦしても | Z_A |は変化しないからである。
一方、同じ距離におけるノードＢのΔＶはΔＶ≠０となる。
これは図１７（Ｂ）に示すように、| Z_B |がカード１２０のスイッチ（ＳＷ）１２５がＯＮ／ＯＦＦしたときでそれぞれ異なるので、結果として振幅変調が生じる。
この結果からリアクタンス素子（ｊＸ）２１３の両端の端子から復調を行うことで、負荷変調ヌル(Ｎｕｌｌ)を克服できることがわかる。

以上のように、近接形ＩＣカードの上り方向(ＩＣカードからＲ／Ｗ方向)通信では、カード内の負荷抵抗値を切替えることによりＲ／Ｗのアンテナコイル端の電圧を変化させてデータ通信を行ういわゆる負荷変調を採用しているが、理論的に負荷変調がかからなくなる距離(ヌル点)が存在する。
本実施形態において、このヌル現象の影響を回避するため、Ｒ／Ｗ側においてリアクタンス素子２１４の両端の信号（リアクタンス素子を通す前の信号と通した後の信号）をＡＳＫ復調して、判定選択回路２５０において正常な同期が行われて同期コードが抽出され同期が取れた信号を選択することにより、通信品質を向上させることができる。

また上記例では、リアクタンス素子２１３を図１８（Ａ）に示すように、インダクタＬやキャパシタＣの１素子のみで構成した例を示したが、Ｌ１やＣ１の素子値の選定次第では、図１８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、キャパシタの代りにインダクタ素子で構成することもできるし、場合によってはたとえば複数のキャパシタ２１４やインダクタ２１６を組合せて構成することも可能である。
複数素子で構成した場合、素子値を変化させるのはそのうちの特定の１個のみでも良いし、複数個を同時に変化させても良い。

なお、本実施形態においては、情報機器として携帯電話機を一例として説明したが、本発明は携帯電話機の他の携帯端末（ＰＤＡ等）、あるいはパーソナルコンピュータ等に適用可能である。

Ｒ／ＷとＩＣカードの原理的な構成例を示したものである。 図１のＲ／ＷのノードＡから見たインピーダンスの周波数特性とトランジェント(transient)波形を示す図である。 発明の実施形態に係る携帯情報機器としての携帯電話機が適用される通信システムの構成例を示す図である。 本実施形態に係る携帯電話機の基本的な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る携帯電話機に搭載されるＲ／Ｗ機能を内蔵した通信装置の一構成例を示す図である。 本実施形態に係るＩＣカードの構成例を示す回路図である。 近接ＩＣカード通信に適用されるパケットデータのフォーマット例を示す図である。 図５の通信装置２００のノードＢから見たインピーダンスの周波数特性とトランジェント(transient)波形を示す図である。 本実施形態に係る判定選択回路の構成例を示すブロック図である。 図９の第１および第２判定回路の構成例を示すブロック図である。 識別回路の動作タイミングを示す図である。 図５のリアクタンス素子２１４にインダクタＬを接続したときのR/W、カードの簡易モデルを示す図である。 ノードＡ、ノードＢにおける距離変化に対する振幅変位ΔＶの変化を示す図である。 ノードＡがヌル（Ｎｕｌｌ）になるkのときの| Z_A |と| Z_B |の周波数特性をそれぞれ示す図である。 図５のリアクタンス素子２１４にキャパシタＣを接続したときのR/W、カードの簡易モデルを示す図である。 ノードＡ、ノードＢにおける距離変化に対する振幅変位ΔＶの変化を示す図である。 ノードＡがヌル（Ｎｕｌｌ）になるkのときの| Z_A |と| Z_B |の周波数特性をそれぞれ示す図である。 リアクタンス素子の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１００・・・通信システム、１１０・・・携帯電話機、１１５・・・メモリ部、１１６・・・通信装置、１１７・・・制御部、１２０・・・非接触型ＩＣカード、１３０・・・基地局、１４０・・・通信網、１５０・・・サーバ、２００・・・通信装置、２１０・・・アンテナ回路、２１１・・・アンテナコイル、２１２・・・キャパシタ、２１３・・・リアクタンス素子（ｊＸ）、２１４・・・キャパシタ、２２０・・・キャリア信号源（ＯＳＣ）、２３０・・・第１ＡＳＫ復調器、２４０・・・第２ＡＳＫ復調器、２５０・・・判定選択回路、２５１・・・第１判定回路、２５２・・・第２判定回路、２５３・・・制御回路、２５４・・・セレクタ、２７１・・・同期回路、２７２・・・識別回路、２７３・・・同期コード抽出部。

Claims (14)

1. 共振回路を含むアンテナ回路と、
   上記アンテナ回路の共振回路に直列に接続された少なくとも一つのリアクタンス素子と、
   上記アンテナ回路で受信した信号を復調する第１復調器と、
   上記リアクタンス素子を経た受信信号を復調する第２復調器と、
   上記第１復調器と上記第２復調器の復調信号を受けて、正常に信号抽出が行われたかを判定し、正常に信号抽出が行われた復調器の復調信号を選択し出力する判定選択部と
   を有する通信装置。
2. 上記判定選択部は、正常な同期が行われた同期コードが抽出された信号を選択して出力する
   請求項１記載の通信装置。
3. 上記判定選択部は、
   上記第１復調器において復調された信号よる復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定する第１判定回路と、
   上記第２復調器において復調された信号よる復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定する第２判定回路と、
   上記第１判定回路と第２判定回路の判定結果で正常であると判定された方の復調信号を選択して出力するように制御する制御回路と、を含む
   請求項２記載の通信装置。
4. 上記第１判定回路および第２判定回路の少なくとも一方は、
   復調器からのベースバンド信号と基準信号の位相を最適化し、単位ビット伝送時間の中央でサンプリングする同期クロックを生成する同期回路と、
   復調器からのベースバンド信号をしきい値に対して２値化し、上記同期クロックによってクロック再生を行い、最終的に振幅情報を論理レベルの０、１に識別する識別回路と、
   復調デジタル信号の同期コードを抽出処理を行い、同期が行われたかどうか判定を行い、判定結果を上記制御回路に出力する同期コード抽出部と、を含む
   請求項３記載の通信装置。
5. 上記リアクタンス素子は、少なくともインダクタ、もしくはキャパシタを含む
   請求項１記載の通信装置。
6. 上記第１復調器と上記第２復調器は特性が異なる
   請求項１記載の通信装置。
7. 上記アンテナ回路が受信する信号には負荷変調信号を含む
   請求項１から６のいずれか一に記載の通信装置。
8. 情報処理機能を有する情報機器であって、
   リーダライタ機能を有する通信装置を含み、
   上記通信装置は、
   共振回路を含むアンテナ回路と、
   上記アンテナ回路の共振回路に直列に接続された少なくとも一つのリアクタンス素子と、
   上記アンテナ回路で受信した信号を復調する第１復調器と、
   上記リアクタンス素子を経た受信信号を復調する第２復調器と、
   上記第１復調器と上記第２復調器の復調信号を受けて、正常に信号抽出が行われたかを判定し、正常に信号抽出が行われた復調器の復調信号を選択し出力する判定選択部と、を有する
   情報機器。
9. 上記判定選択部は、正常な同期が行われた同期コードが抽出された信号を選択して出力する
   請求項８記載の情報機器。
10. 上記判定選択部は、
    上記第１復調器において復調された信号よる復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定する第１判定回路と、
    上記第２復調器において復調された信号よる復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、抽出を正常にできた否かを判定する第２判定回路と、
    上記第１判定回路と第２判定回路の判定結果で正常であると判定された方の復調信号を選択して出力するように制御する制御回路と、を含む
    請求項９記載の情報機器。
11. 上記第１判定回路および第２判定回路の少なくとも一方は、
    復調器からのベースバンド信号と基準信号の位相を最適化し、単位ビット伝送時間の中央でサンプリングする同期クロックを生成する同期回路と、
    復調器からのベースバンド信号をしきい値に対して２値化し、上記同期クロックによってクロック再生を行い、最終的に振幅情報を論理レベルの０、１に識別する識別回路と、
    復調デジタル信号の同期コードの抽出処理を行い、同期が行われたかどうか判定を行い、判定結果を上記制御回路に出力する同期コード抽出部と、を含む
    請求項１０記載の情報機器。
12. 上記リアクタンス素子は、少なくともインダクタ、もしくはキャパシタを含む
    請求項８記載の情報機器。
13. 上記第１復調器と上記第２復調器は特性が異なる
    請求項９記載の情報機器。
14. 上記アンテナ回路が受信する信号には負荷変調信号を含む
    請求項９から１３のいずれか一に記載の情報機器。

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