JP2010233128A - 通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】パケット完結型の通信手順において、ペイロード部の誤り訂正能力を強化するとともに、ヘッダー領域を保護する。
【解決手段】パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要な制御情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化してペイロード部の前で伝送を行なう。パケットの受信側では、多重化したヘッダー部のうちいずれか１つを取り込みパケットの同期を獲得することに成功すればよい。例えば１つのヘッダー領域のエラー確率をＰ_eとすると、ヘッダー領域をＮ重書きしたときのエラー確率はＰ_eのＮ乗となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばパケット単位でデータ伝送を完結させる通信手順を用い、高速な無線伝送を行なう通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに係り、特に、高速な無線データ伝送において、ペイロード部の誤り訂正能力を強化するとともに、ヘッダー領域を保護する通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムに関する。

自ら電波の発生源を持たない通信端末が無線で通信相手となる装置へデータを送信する通信システムとしてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる非接触通信システムが知られ、多くの非接触ＩＣカードに適用されている。ＲＦＩＤシステムは、トランスポンダとしてのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カードと、ＩＣカードからの情報の読み出しや、又はＩＣカードへの情報の書込みを行なう装置（以下、「リーダライタ」と呼ぶ）からなる。リーダライタは、最初に電磁波を出力して相互通信を開始する（すなわち通信の主導権を握る）装置であり、「イニシエーター」とも呼ばれる。また、ＩＣカードなどトランスポンダは、イニシエーターからのコマンド（相互通信開始要求）に対してレスポンス（相互通信開始応答）を返す「ターゲット」である。

ＲＦＩＤに適用可能な非接触通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。また、ＲＦＩＤシステムは、伝送距離に応じて、密着型（０〜２ｍｍ以下：Ｃｌｏｓｅ ｃｏｕｐｌｅｄ）、近接型（０〜１０ｃｍ以下：Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）、近傍型（０〜７０ｃｍ以下：Ｖｉｃｉｎｉｔｙ）の３種類に分類することができ、それぞれＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３などの国際規格によって規定されている。このうち、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３に準拠する近接型のＩＣカード規格として、ＴｙｐｅＡ、ＴｙｐｅＢ、ＦｅｌｉＣａ（フェリカ）（登録商標）を挙げることができる。

さらに、ソニーとＰｈｉｌｉｐｓ社が開発したＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎは、主に、上記のＴｙｐｅＡ、ＦｅｌｉＣａの各ＩＣカードと通信可能なＮＦＣ通信装置（リーダライタ）の仕様を規定したＲＦＩＤ規格であり、２００３年１２月にＩＳＯ／ＩＥＣ ＩＳ １８０９２として国際標準となった。ＮＦＣ通信方式は、非接触式ＩＣカードとして広く普及しているソニーの「ＦｅｌｉＣａ」やＰｈｉｌｉｐｓ社の「Ｍｉｆａｒｅ」を継承したものであり、１３．５６ＭＨｚ帯を使い、電磁誘導方式により１０ｃｍ程度の近接型の非接触双方向通信が可能である（ＮＦＣは、カードとリーダライタ間の通信の他に、リーダライタ同士のアクティブ型通信を規定している）。現在、ＮＦＣは、個人認証や電子マネー決済などに盛んに用いられている。例えば、パッシブ・モードの他にアクティブ・モードを備えたＮＦＣ通信装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。

フェリカ・フォーマットでは、ダウンリンクとアップリンクで、同一のパケットを使用する。図８には、フェリカ・フォーマットのパケット構造を示している。図示のパケットは、「プリアンブル部（Ｐｒｅａｍｌｂｅ）」、「シンク部（ＳＹＮＣ）」、「データ部」の３つのパートで構成される。プリアンブル部は、６バイト長の“０”の系列からなり、シンク部は、２バイトの既知系列“０ｘＢ２４Ｄ”からなる。また、データ部は、パケット長を示す１バイトのＬＥＮと、（ＬＥＮ−１）バイト長のデータ本体（ペイロード）と、２バイトのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ：巡回冗長検査）コードからなる。

図８に示すパケットの受信側では、連続波形であるプリアンブル部を基にクロック（サンプリング・タイミング）の抽出、すなわち「タイミング同期」が行なわれる。続いて、「０ｘＢ２４Ｄ」をマンチェスター符号化したパターンからなるシンク部を検出して、後続のデータ部の開始位置の推定、すなわち「パケット同期」が行なわれる。そして、この開始位置を基にデータ部の復号が行なわれる。

フェリカ・フォーマットの伝送データ長は最大で２５５バイトである。ポーリングなどのパケットは短く、データ長は数バイト長で済む。これに対し、フェリカ通信機能をＣＥ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）機器に組み込み、動画像などの大容量コンテンツのストリーミング伝送を行なう場合などには、パケットのデータ長は数百バイトを超えた方が効率がよい。

また、フェリカ・フォーマットでは、通信レートとして、２１２Ｋｂｐｓ、４２４Ｋｂｐｓ、さらに８４８Ｋｂｐｓ、１．７Ｍｂｐｓ、３．４Ｍｂｐｓなどに上げることも今後考えられる。従来のＮＦＣ通信の主な用途は課金や個人認証であり、１０６Ｋｂｐｓ〜４２４Ｋｂｐｓ程度の通信レートで十分である。これに対し、上述したストリーミング伝送などさまざまなアプリケーションへの応用を考慮し、大容量のデータのやり取りを従来と同じアクセス時間の感覚で行なうには、通信レートの高速化が必須となる。

ここで、通信レートの高速化に伴い、通信データの信頼性が低下していくという問題が生じる。通信データの信頼性を保つ方法として、伝送データにＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ Ｃｏｄｅ：誤り訂正符号）符号化を施すことが挙げられる。上述したＮＦＣ高速化通信のペイロード部にＥＣＣを実装してストリーミングを行なう場合、固定長（若しくは、比較的短いデータ長の）パケットの連続送信というよりも、１パケット当たりの伝送データ長を長くする運用形態が想定される。後者の場合、シンク部においてより正確にパケット同期を獲得すること、言い換えればヘッダー領域を保護することが極めて重要となる。何故ならば、ＥＣＣを用いてペイロード部の誤り訂正能力を強化できたとしても、パケット自体を検出できなければ、長いデータ長からなるパケット全体の伝送がまったく無駄になってしまうからである。図８に示したパケット・フォーマットでは、同期獲得に用いるシンク部はパリティー付きのエリアではない。また、パケット単位でデータ伝送が完結するような通信手順を採用する場合、シンク部の内挿や、複数のパケット間を関連付けした２次元的なＥＣＣ符号化を行なうことも不可能である。

例えば、パケットに対して同期をかけるための同期用パターンを、１パケット内で他のコマンドと見分けの付くユニーク・ワードとすることによって、１パケットを受信することでパケット同期を完了させて同期期間を短縮する非接触ＩＣカードシステムについて提案がなされている（例えば、特許文献２を参照のこと）。しかしながら、このようの方法は、高速通信時においてパケット同期を獲得する能力を強化するものではない。

特開２００５−１６８０６９号公報 特開平１１−３２８３３０号公報

本発明の目的は、パケット単位でデータ伝送を完結させる通信手順を用い、高速な無線伝送を行なうことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、ペイロード部の誤り訂正能力を強化するとともに、ヘッダー領域を保護して、高速な無線データ伝送を実現することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することにある。

本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の発明は、パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットを受信処理する通信装置であって、
多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出部と、
前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいて前記ヘッダー部内に記載されている前記ヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込み部と、
前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査部と、
取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出部と、
を具備することを特徴とする通信装置である。

本願発明に係る通信装置は、請求項２に記載されるように、取り込みに成功した前記ヘッダー情報内の前記シンク部を前記シンク検出部が検出したタイミングに基づいて、より正確にパケット同期を獲得することができる。

また、本願の請求項３に記載の発明によれば、前記ヘッダー部はパリティー付きのエリアを有することを前提とする場合に、請求項１に記載の通信装置の検査部は、前記ヘッダー部から取り込んだパリティー・チェックにより、前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査するように構成されている。

また、本願の請求項４に記載の発明によれば、前記ヘッダー情報が前記ヘッダー領域内での前記ヘッダー部の通し番号を含むことを前提とする場合に、請求項１に記載の通信装置の遅延時間算出部は、取り込みに成功したヘッダー情報に記載されている前記通し番号と、前記シンク部及び前記ヘッダー部のデータ長に基づいて、前記ヘッダー情報の取り込みに成功した前記ヘッダー部から前記ペイロードの開始位置までの遅延時間を算出するように構成されている。なお、ヘッダー部の多重度は、パケット交換を行なう通信装置間であらかじめ既知であるか、若しくは、多重度を通知する手段を備えている（例えば、ヘッダー情報に含める）ものとする。

また、本願の請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の通信装置は、前記シンク検出部、前記検査部、又は前記遅延時間算出部は、最初に前記ヘッダー情報の取り込みに成功した前記ヘッダー部の位置から前記ペイロード部の開始位置までの残りのヘッダー領域を無視するように構成されている。

また、本願の請求項６に記載の発明は、パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットを受信処理する通信方法であって、
多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出ステップと、
前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいてヘッダー部内に記載されているヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込みステップと、
前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査ステップと、
取り込みに成功した前記ヘッダー情報内の前記シンク部を前記シンク検出部が検出したタイミングに基づいてパケット同期を獲得するパケット同期獲得ステップと、
取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと、
前記の算出された開始位置から前記ペイロード部の取り込みを行なうデータ取り込みステップと、
を有することを特徴とする通信方法である。

また、本願の請求項７に記載の発明は、パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットの受信処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出部、
前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいて前記ヘッダー部内に記載されている前記ヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込み部、
前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査部、
取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出部、
として機能させるためのコンピューター・プログラムである。

本願の請求項７に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター・システム上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項に係るコンピューター・プログラムをコンピューター・システムにインストールすることによって、コンピューター・システム上では協働的作用が発揮され、本願の請求項１に係る通信装置と同様の作用効果を得ることができる。

また、本願の請求項８に記載の発明は、パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットを送信する送信機と、
前記パケットを受信する受信機で構成され、
前記受信機は、
多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出部と、
前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいて前記ヘッダー部内に記載されている前記ヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込み部と、
前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査部と、
取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出部と、
を備えることを特徴とする通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

本発明によれば、パケット単位でデータ伝送を完結させる通信手順を用い、高速な無線伝送を行なうことができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。

また、本発明によれば、ペイロード部の誤り訂正能力を強化するとともに、ヘッダー領域を保護して、高速な無線データ伝送を実現することができる、優れた通信装置及び通信方法、コンピューター・プログラム、並びに通信システムを提供することができる。

本願の請求項１、６乃至８に記載の発明によれば、ヘッダー領域を多重化することによって、パケットの受信側ではヘッダー取り込み確率が向上する。

本願の請求項２に記載の発明によれば、ヘッダー情報の取り込みに成功したヘッダー部と組となるシンク部にて前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいてより正確にパケット同期を獲得するので、ヘッダー領域を保護して、高速な無線データ伝送を実現することができる。

本願の請求項３に記載の発明によれば、ヘッダー部から取り込んだヘッダー情報のパリティー・チェックに基づいてヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査することができる。

本願の請求項４に記載の発明によれば、パケットの送信側では各ヘッダー部に通し番号を付けておくので、受信機側では、取り込みに成功したヘッダー部に記載されている通し番号を参照することで、ペイロード部の開始位置を特定することができる。

本願の請求項５に記載の発明によれば、パケットの受信側では、最初に取り込みに成功したヘッダー部の位置を記録して、ペイロード部の開始位置を特定すると、その後に続くヘッダー領域を無視することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る通信システムで利用されるパケット・フォーマットの一例を示した図である。 図２は、図２には、図１に示したパケットのヘッダー部内のＬ１及びＬ２に記載されるヘッダー情報の構成例を示した図である。 図３は、トランスポンダ及びリーダライタからなる電磁誘導方式の非接触通信システムの主に誘導結合部分の構成例を示した図である。 図４は、送受信処理部１１又は３１内の送信処理部分及び受信処理部分の機能ブロック図である。 図５は、多重ヘッダー検出部５６の内部構成例を示した図である。 図６は、初に正しいヘッダー情報を取り込むことができたヘッダー部の先頭からペイロード部の受信処理を開始するまでの遅延量を求める様子を示した図である。 図７は、多重化されたヘッダー領域を持つパケットの受信処理手順を示したフローチャートである。 図８は、フェリカ・フォーマットのパケット構造を示した図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。

本発明は、ＮＦＣ規格に代表される非接触通信において、従来の課金や個人認証の用途に加え、さまざまなアプリケーションへの応用を考慮し、通信の高速化を目指すものである。ＮＦＣ高速化通信によれば、大容量データ伝送などを従来と同じアクセス時間の感覚で行なうことができるが、通信レートの高速化に伴い、通信データの信頼性が低下していく。

通信データの信頼性を保つ方法として、伝送データにＥＣＣ符号化を施すことが挙げられる。例えば、ＮＦＣ高速化通信のペイロード部にＥＣＣを実装してストリーミングを行なう場合、１パケット当たりの伝送データ長を長くする運用形態が想定される。しかしながら、同期獲得に用いるシンク部はパリティー付きのエリアではないことから、ＥＣＣを用いてペイロード部の誤り訂正能力を強化できたとしても、そもそもパケット自体を検出できず、パケット全体の伝送がまったく無駄になってしまうことが懸念される。

パケット同期獲得に用いるシンク部は、通常、パリティー付きのエリアではない。また、パッケージ・メディアなどの場合にはシンク部の内挿が行なわれる。これに対し、パケット単位でデータ通信が完結するシステムの場合、シンク部を検出できなかったときの以前のパケットの同期タイミングを基にしたシンク部を内挿することも不可能である。

そこで、本発明に係る非接触通信システムでは、ヘッダー領域の保護方法として、パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化してペイロード部の前で伝送を行なうようにしている。

このような場合、パケットの受信側では、多重化したヘッダー部のうちいずれか１つを取り込みパケットの同期を獲得することに成功すればよいことになる。ヘッダー領域を多重化することによって、ヘッダー取り込み確率が向上する。例えば、１つのヘッダー部のエラー確率をＰ_eとすると、ヘッダー部をＮ重書きしたヘッダー領域全体でのエラー確率はＰ_eのＮ乗となる（但し、Ｎは２以上の整数とする。以下同様）。

また、シンク部及びヘッダー部の組を多重化して送る場合、各ヘッダー部に通し番号（若しくは、先頭から何番目のヘッダー領域であるかを識別する情報）を付けておく。受信機側では、取り込みに成功したヘッダー部に記載されている通し番号を参照することで、ペイロード部の開始位置を特定することができる。また、受信機は、最初に取り込みに成功したヘッダー部の位置を記録して、ペイロード部の開始位置を特定すると、その後に続くヘッダー領域を無視することができる。

図１には、本発明の実施形態に係る通信システムで利用されるパケット・フォーマットの一例を示している。図示のパケットは、６バイトのプリアンブル部と、５バイトのヘッダー部をＮ重書きしたヘッダー領域と（但し、Ｎは２以上の整数とする）、ペイロード部からなる。ペイロード部は、伝送データ部（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｄａｔａ）と、パリティー部（Ｐａｒｉｔｙ）からなる。

ヘッダー部は、２バイトのシンク部（ＳＹＮＣ）と、各１バイトのＬ１及びＬ２と、１バイトのパリティー（Ｐ）を有している。シンク部は、受信機側でパケット同期を獲得するために使用される。Ｌ１及びＬ２からなる２バイトのフィールドには、ヘッダー情報が記載される。また、パリティーには、Ｌ１とＬ２の排他的論理和をとって求まる、ヘッダー情報についてのパリティー情報が記載される。

また、図２には、図１に示したパケットのヘッダー部内のＬ１及びＬ２に記載されるヘッダー情報の構成例を示している。Ｌ１及びＬ２からなる２バイトの領域には、ヘッダー情報として、ヘッダー領域内の位置（すなわち、何番目のヘッダー部であるか）を示すヘッダー番号と、ペイロード内の伝送データ長（バイト数）と、伝送データ長を最適冗長度に揃えるために挿入されたダミーデータ長のビット数が書き込まれる。

ここで、ダミーデータは、伝送データを必要に応じて複数の系列にインターリーブし、ＥＣＣインターリーブ系列毎にパリティー数が一定となるＥＣＣ符号化処理を行なう際に、伝送データ長を最適冗長度に揃えるために必要となる。具体的には、使用するＥＣＣインターリーブ系列数ｍの倍数となるペイロード長が最適冗長度となる。

なお、伝送データを複数のＥＣＣインターリーブ系列に振り分けるのは、ＥＣＣ符号化により冗長度が増すことを考慮して、誤りの検出能力と誤り訂正能力のバランスをとることを目的とするものである。すなわち、伝送データを必要に応じた系列数にインターリーブし、各ＥＣＣインターリーブ系列に対しパリティー数が一定となるＥＣＣ符号化処理を行なった後、これらのＥＣＣ符号をデインターリーブしてペイロードを構成することで、ペイロード全体として伝送データ長に適した冗長ビット数（パリティー数）を調整することができる。

ＮＦＣ高速化通信においては、通信形態が多様であり、パケットに求められる信頼性と伝送効率は一様でない。（例えば、ポーリングのような場合には、ＥＣＣの符号化時間を短くして通信の即時性が求められる。他方、動画コンテンツのストリーミングのような場合には、ＥＣＣの符号化復号時間に伴うある程度のレイテンシーをあまり問題とせず、むしろデータの信頼性が求められる。）このため、ペイロード長の変化に応じてインターリーブ系列数を制御してペイロード全体の冗長度を保つ方法は有効である、と本発明者は思料する。例えば以下の表１に示すように、伝送データ長に応じてパリティー数及びインターリーブ系列数を切り替えることによって、伝送データ長が長くなっても全体的な冗長度をある程度一定に保ち、データ長が大きく変わっても同程度の訂正能力を維持することができる。また、伝送データ長がＥＣＣ１系列分の制限を超えた場合に対応することができる。そして、複数のＥＣＣインターリーブ系列を用いる場合には、表２に示すように、ペイロード長がインターリーブ系列数の倍数にするという制約が課される。

パケットの受信側では、ヘッダー情報を正しく読めないと、ペイロード部を取り込むことができない。ここで、各ヘッダー部から読み込んだヘッダー情報が正しいか否かは、パリティーを用いて判断することができる。すなわち、シンク部の検出に成功してヘッダー部からＬ１、Ｌ２、Ｐを取り込むと、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｐ＝０になるか否かで情報の正しさを判別する。

また、図１に示すように、ヘッダー部を多重化したヘッダー領域をペイロード部の前で伝送を行なうというパケット・フォーマットを用いる場合、パケットの受信側では、多重化したヘッダー部のうちいずれか１つを取り込みパケットの同期を獲得することに成功すればよい。受信機は、最初に取り込みに成功したヘッダー部の位置を記録して、ペイロード部の開始位置を特定すると、その後に続くヘッダー領域を無視する。ヘッダー部を４重書きとした場合の取り込みに成功したヘッダー部の位置とそのときの動作説明を以下の表３にまとめておく。

本発明の適用例は、非接触・近接型の電磁誘導方式の非接触通信である。図３には、トランスポンダ及びリーダライタからなる電磁誘導方式の非接触通信システムの主に誘導結合部分の構成例を示している。リーダライタ１０及びトランスポンダ３０がそれぞれ備えるアンテナ共振回路１２、３２が電磁結合して、情報信号の授受が行なわれる。

リーダライタ１０のアンテナ共振回路１２は、抵抗Ｒ₁と、コンデンサＣ₁と、コイルＬ₁から成り、送受信処理部１１により生成された情報信号を、トランスポンダ３０側に送信する。また、アンテナ共振回路１２は、トランスポンダ３０から情報信号を受信し、送受信処理部１１に供給する。なお、アンテナ共振回路１２の固有の共振周波数は、コンデンサＣ₁のキャパシタンスとコイルＬ₁のインダクタンスにより、あらかじめ所定の値に設定される。

一方、トランスポンダ３０のアンテナ共振回路３２は、抵抗Ｒ₂と、コンデンサＣ₂と、コイルＬ₂から成り、送受信処理部３１により生成され、負荷切り替え変調回路部３３により変調された情報信号を、リーダライタ１０側のアンテナ（コイルＬ₂）に送信する。また、アンテナ共振回路３２は、リーダライタ側から情報信号を受信し、送受信処理部３１に供給する。なお、アンテナ共振回路３２の共振周波数は、コンデンサＣ₂のキャパシタンスとコイルＬ₂のインダクタンスにより、あらかじめ所定の値に設定される。

リーダライタ１０側の送受信処理部１１、並びに、トランスポンダ３０側の送受信処理部３１では、図１に示したパケットの送信処理並びに受信処理が行なわれる。

図４には、送受信処理部１１又は３１内の送信処理部分並びに受信部分の機能ブロック図を示している。図示のように、送信処理部分は、インターリーブ部４１と、符号化部４２と、デインターリーブ部４３と、制御部４４と、パケット構成部４５と、ヘッダー多重化部４６を備えている。

制御部４４は、指定されたパリティー数と伝送データ長に基づいて、伝送データをインターリーブするＥＣＣインターリーブ系列数を制御する。

インターリーブ部４１は、制御部４４が決定したＥＣＣインターリーブ系列数に該当するインターリーブ則に従って、伝送データをインターリーブする。そして、符号化部４２は、ＥＣＣインターリーブ系列毎にＥＣＣ符号化処理を行なって、それぞれについて所定バイト数のパリティーを生成してＥＣＣ符号を得る。デインターリーブ部４３は、系列毎のＥＣＣ符号が付加された伝送データを多重化して、ペイロードを生成する。なお、伝送データを複数のＥＣＣインターリーブ系列に振り分けてＥＣＣ符号化する処理の詳細については、例えば本出願人に既に譲渡されている特願２００９−６４１１７号明細書を参照されたい。

そして、パケット構成部４５は、シンク部とペイロード長及びパリティー数などの情報を記載したヘッダー情報からなるヘッダー部をその先頭に追加して、パケットを構成する。さらに、ヘッダー多重化部４６は、パケット構成部４５で作成したヘッダー部を図１に示したように多重化する。

また、図４に示すように、受信処理部分は、デインターリーブ部５１と、復号化部５２と、インターリーブ部５３と、制御部５４と、ヘッダー解析部５５と、多重ヘッダー検出部５６を備えている。

受信パケットのプリアンブルでパケットの到来を検出すると、まず、多重ヘッダー検出部５６で、シンク部を用いてパケット同期を獲得した後、後続のヘッダー部の取り込みに成功したか否かをチェックする。具体的には、ヘッダー部からＬ１、Ｌ２、Ｐを取り込むと、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｐ＝０になるか否かで情報の正しさを判別する。

そして、ヘッダー領域から最初にヘッダー部の取り込みに成功すると、続くヘッダー解析部５５では、当該ヘッダー部の位置を記録して、ペイロード部の開始位置を特定する。また、多重ヘッダー検出部５６並びにヘッダー解析部５５は、その後に続くヘッダー領域を無視する。

制御部５４は、ヘッダー解析部５５で解析された伝送データ長若しくはその他の情報に基づいて、受信パケットのペイロード部をインターリーブ部５３でインターリーブするＥＣＣインターリーブ系列数を制御する。

復号化部５２は、インターリーブしたＥＣＣインターリーブ系列毎に、所定バイト数のパリティーを用いてＥＣＣ復号処理を行なって、元のデータ系列を復元する。そして、デインターリーブ部５１は、制御部５４が決定したＥＣＣインターリーブ系列数に該当するインターリーブ則に従って、復元されたデータをデインターリーブして伝送データを再現する。

図５には、多重ヘッダー検出部５６の内部構成例を示している。

シンク検出部６１は、例えばシンク・パターンの相関演算などによって、シンク部を検出して、後続のＬ１、Ｌ２、Ｐバイトの取り込みタイミングを生成する。

Ｌ１取り込み部６２、Ｌ２取り込み部６３、パリティー取り込み部６４は、シンク検出部６１で生成された各取り込みタイミングに従って、Ｌ１、Ｌ２、Ｐバイトの取り込みをそれぞれ行なう。

パリティー検査部６５は、Ｌ１取り込み部６２、Ｌ２取り込み部６３、パリティー取り込み部６４でそれぞれ取り込まれたＬ１、Ｌ２、Ｐバイトの排他的論理和をとり、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｐ＝０になるかどうかを基に、取り込んだヘッダー情報が正しいかどうかを判別する。

フリップ・フロップ（ＦＦ）６６は、シンク検出部６１が出力するシンク検出信号をトリガにして、Ｌ１取り込み部６２で取り込んだＬ１の上位２ビットに記載されているヘッダー番号と、パリティー検査部６５の検査結果をラッチする。

最初に正しいヘッダー情報を取り込むことができたときに、当該ヘッダー部と組となるシンク部にて検出したタイミングに基づいてパケット同期を獲得することができる。したがって、遅延量算出部６７は、パリティー検査部６５により最初に正しいヘッダー部が検出されたことに応答して起動し、そのときのヘッダー番号に基づいて、その時点からペイロード部の先頭までの遅延量すなわちペイロード部の開始位置を特定する。

そして、図５に示した受信処理部分では、ペイロード部の開始位置からデータの取り込みを開始する。また、遅延量算出部６７は、最初に正しいヘッダー部が検出されたことに応答して、マスク信号を出力して、その後に続くヘッダー領域を無視するようにする。

図６には、遅延量算出部６７で、最初に正しいヘッダー情報を取り込むことができたヘッダー部の先頭からペイロード部の受信処理を開始するまでの遅延量を求める様子を図解している。

シンク検出部６１は、各ヘッダー部において、シンク部の終端でシンク検出信号を出力する。また、ヘッダー部の終端で、正しいヘッダー情報を取り込むことができたか否かが確定する。最初に正しいヘッダー情報を取り込むことができたときに、当該ヘッダー部と組となるシンク部にて検出したタイミングに基づいてパケット同期を獲得する。そして、そのヘッダー部の終端を起算位置として、ヘッダー部あたりの長さ（バイト数）に残りのヘッダー部の個数を乗算した結果に基づいて、ペイロード部の開始位置を特定する。

例えば、ヘッダー部あたりの長さを３２バイトとすると、最初に正しいヘッダー情報を取り込むことができたヘッダー番号が０であれば３２×３＝９６バイト、ヘッダー番号が１であれば３２×２＝６４バイト、ヘッダー番号が２であれば３２×１＝３２バイト、ヘッダー番号が３であれば３２×０＝０バイトの遅延後が、各々におけるペイロード部の開始位置となる。

図７には、図１及び図２に示したような、多重化されたヘッダー領域を持つパケットの受信処理手順をフローチャートの形式で示している。

通信装置は、プリアンブル部を検出すると（ステップＳ１のＹｅｓ）、続いて、相関演算などによってシンク部の検出を試みる（ステップＳ２）。

そして、通信装置は、シンク部を検出すると（ステップＳ３のＹｅｓ）、さらに、そのシンク部と組となっているヘッダー部の取り込みを試みる（ステップＳ４）。

続いて、通信装置は、取り込んだヘッダー部の検査を行なう（ステップＳ５）。具体的には、Ｌ１、Ｌ２、Ｐ（パリティー）の排他的論理和をとることで、パリティー・チェックを行なう。

ここで、ヘッダー部の検査に失敗したとき（ステップＳ６のＮｏ）、あるいはヘッダー部を取り込むことができなかったときには、ステップＳ２に戻って、次のシンク部の検出を試みる。

一方、ヘッダー部の検査に成功したとき（ステップＳ６のＹｅｓ）、すなわち、ヘッダー部の取り込みに成功したときには、通信装置は、当該ヘッダー部と組となるシンク部にて検出したタイミングに基づいてパケット同期を獲得するとともに、当該ヘッダー部のＬ１の上位２ビットに記載されているヘッダー番号を参照し、ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する（ステップＳ７）。また、ペイロード部の開始位置を特定すると、その後に続くヘッダー領域を無視する。そして、通信装置は、この遅延時間が経過した後に、ペイロード部の取り込みを行なう（ステップＳ８）。

このように、本発明の一実施形態に係る通信システムでは、ヘッダー領域の保護方法として、パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化してペイロード部の前で伝送を行なう。

パケットの受信側では、多重化したヘッダー部のうちいずれか１つを取り込みパケットの同期を獲得することに成功すればよいことになる。ヘッダー領域を多重化することによって、ヘッダー取り込み確率が向上する。例えば、１つのヘッダー部のエラー確率をＰ_eとすると、ヘッダー部をＮ重書きしたヘッダー領域全体でのエラー確率はＰ_eのＮ乗となる。

また、図２に示したように、各ヘッダー部に通し番号が記載されているので、受信機側では、取り込みに成功した最初のヘッダー部に記載されている通し番号を参照することで、ペイロード部の開始位置までの遅延時間を特定することができる。但し、ヘッダー部の多重度は、パケット交換を行なう通信装置間であらかじめ既知であるか、若しくは、多重度を通知する手段を備えている（例えば、ヘッダー情報に含める）ものとする。このような場合、受信機は、その後に続くヘッダー領域を無視することができる。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書では、ＮＦＣ高速化通信に適用した実施形態を中心に説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。ＮＦＣ規格以外の非接触通信システム、あるいは非接触通信方式以外の通信システムに対しても、本発明を適用することができる。

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

１０…リーダライタ
１１…送受信処理部
１２…アンテナ共振回路
１３…アナログ回路部
３０…トランスポンダ
３１…送受信処理部
３２…アンテナ共振回路
３３…負荷切替変調回路
３４…アナログ回路部
４１…インターリーブ部
４２…符号化部
４３…デインターリーブ部
４４…制御部
４５…パケット構成部
４６…ヘッダー多重化部
５１…デインターリーブ部
５２…復号化部
５３…インターリーブ部
５４…制御部
５５…ヘッダー解析部
５６…多重ヘッダー検出部
６１…シンク検出部
６２…Ｌ１取り込み部
６３…Ｌ２取り込み部
６４…パリティー取り込み部
６５…パリティー検査部
６６…フリップ・フロップ
６７…遅延量算出部

Claims (8)

1. パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットを受信処理する通信装置であって、
   多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出部と、
   前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいて前記ヘッダー部内に記載されている前記ヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込み部と、
   前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査部と、
   取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出部と、
   を具備することを特徴とする通信装置。
2. 取り込みに成功した前記ヘッダー情報内の前記シンク部を前記シンク検出部が検出したタイミングに基づいてパケット同期を獲得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記ヘッダー部はパリティー付きのエリアを有し、
   前記検査部は、前記ヘッダー部から取り込んだパリティー・チェックにより、前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記ヘッダー情報は、前記ヘッダー領域内での前記ヘッダー部の通し番号を含み、
   前記遅延時間算出部は、取り込みに成功したヘッダー情報に記載されている前記通し番号と、前記シンク部及び前記ヘッダー部のデータ長に基づいて、前記ヘッダー情報の取り込みに成功した前記ヘッダー部から前記ペイロードの開始位置までの遅延時間を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
5. 前記シンク検出部、前記検査部、又は前記遅延時間算出部は、最初に前記ヘッダー情報の取り込みに成功した前記ヘッダー部の位置から前記ペイロード部の開始位置までの残りのヘッダー領域を無視する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
6. パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットを受信処理する通信方法であって、
   多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出ステップと、
   前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいてヘッダー部内に記載されているヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込みステップと、
   前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査ステップと、
   取り込みに成功した前記ヘッダー情報内の前記シンク部を前記シンク検出部が検出したタイミングに基づいてパケット同期を獲得するパケット同期獲得ステップと、
   取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと、
   前記の算出された開始位置から前記ペイロード部の取り込みを行なうデータ取り込みステップと、
   を有することを特徴とする通信方法。
7. パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットの受信処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
   多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出部、
   前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいて前記ヘッダー部内に記載されている前記ヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込み部、
   前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査部、
   取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出部、
   として機能させるためのコンピューター・プログラム。
8. パケット同期獲得に用いるシンク部と、受信処理に必要なヘッダー情報を記載したヘッダー部を一まとめにし、それを多重化したヘッダー領域がペイロード部の前で伝送されるパケットを送信する送信機と、
   前記パケットを受信する受信機で構成され、
   前記受信機は、
   多重化されたいずれかの前記シンク部を検出するシンク検出部と、
   前記シンク検出部が前記シンク部を検出したタイミングに基づいて前記ヘッダー部内に記載されている前記ヘッダー情報を取り込むヘッダー情報取り込み部と、
   前記ヘッダー情報の取り込みに成功したか否かを検査する検査部と、
   取り込みに成功した前記ヘッダー情報の記載に基づいて、当該取り込みに成功した前記ヘッダー情報が記載されているヘッダー部から前記ペイロード部の開始位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出部と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
   

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