JP2010287228A - 複数のインターフェースを介した非接触型通信 - Google Patents

Abstract

【課題】高速データ通信を行える非接触型通信装置を提供する。
【解決手段】非接触型通信装置は、第１のキャリア信号に基づいて、非接触型通信装置または非接触型通信パートナーをアクティブにするように構成されたエネルギーインターフェースと、高周波（ＨＦ）よりも高い周波数を有する第２のキャリア信号に基づいて、非接触型通信装置と非接触型通信パートナーとの間のデータ通信を可能にするように構成された非接触型高速データインターフェースとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の非接触型インターフェースを有する非接触型通信装置に関し、より詳細にいうと、電力を供給するように構成されたインターフェースと、高速データ通信を提供するように構成されたインターフェースとを有する非接触型通信装置に関する。

非接触型カードシステムの基本的な部材は、非接触型読取り装置および非接触型カードである。非接触型読取り装置は、フェーズ結合型デバイス（ＰＣＤ）としても知られており、電子回路に電気的に結合されたアンテナを備えている。

非接触型カードは、スマートカード、タグ、近接型ＩＣチップ（ＰＩＣＣ）、または無線ＩＣ（ＲＦＩＤ）タグとしても知られており、誘導アンテナと該誘導アンテナに電気的に結合された集積回路とを備えている。

非接触型カードが、読取り装置の伝送フィールドの中に入ると、読取り装置のアンテナは、非接触型カードにキャリア信号を伝送する。該キャリア信号は、無線周波数フィールドを生成して、非接触型カードに電力およびデータを供給する。

読取り装置のアンテナが非接触型カードにキャリア信号を伝送することは、キャリア信号を振幅変調することによって行われる。

これに対し、非接触型カードは、キャリア信号を負荷変調することによってデータを伝送する。この負荷変調された信号は、読取り装置のアンテナによって検出される。

読取り装置と非接触型カードとの間の通信は、ＩＳＯ（国際標準化機構）の、例えば１４４４３のＡ／Ｂ／Ｃタイプ、１５６９３、１８０００などの数多くの規格のいずれかによって規定されていてよい。

上述のＩＳＯ通信は、８４８ｋビット／秒の速度のデータ通信に制限されるが、現在、進行中の仕様設定作業中の規格では、１０Ｍビット／秒よりも速い速度のデータ通信が設定される。

これらの規格に基づいて構築された通信装置では、一般に、無線周波数の信号によって電力が供給される。キャリア伝送フィールドは、データ通信だけに用いられるのではなく、上記カードに電力を供給するためにも用いられる。

他の、ＵＨＦ、ＷＬＡＮなどの規格は、より早いビット転送速度を有している。しかし、これらの規格の電磁フィールドは、弱すぎて、非接触型装置に対しミリアンペア（ｍＡ）の範囲の電力を供給することができない。

典型的な一実施形態に係る、非接触型読取り装置と非接触型カードとを有する非接触型システムを示す回路図である。 典型的な一実施形態に係る非接触型通信方法を示すフロー図である。 典型的な他の一実施形態に係る非接触型通信方法を示すフロー図である。 典型的な他の一実施形態に係る非接触型通信方法を示すフロー図である。

図１は、典型的な一実施形態に係る、読取り装置つまりＰＣＤ１１０と非接触型カードつまりＰＩＣＣ１２０とを有する、非接触型システム１００を示す回路図である。

読取り装置１１０は、高周波（ＨＦ）インターフェース１１６に結合されたＨＦアンテナ１１２と、高速データインターフェース１１８に結合された高速データアンテナ１１４とを備えている。

同様に、非接触型カード１２０は、ＨＦインターフェース１２６に結合されたＨＦアンテナ１２２と、高速データインターフェース１２８に結合された高速データアンテナ１２４とを備えている。

当然ながら、一般的に読取り装置および非接触型カード内に設けられる、内部回路、発振器、変調部材、復調部材、マイクロプロセッサ、メモリ、整流器などといったさらなる部材も、想定可能である。本明細書では、記載を不必要に不明瞭なものとしないように、このような部材については、説明されず、図示されていない。

読取り装置１１０および非接触型カード１２０が、各ＨＦインターフェース１１６・１２６と各ＨＦアンテナ１１２・１２２とを用いて、ＨＦ範囲内の周波数において通信することは公知である。ＨＦ周波数とは３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの間の周波数である。

上述のＩＳＯ規格によって規定されたプロトコルを用いることによって、このＨＦ周波数のデータは、約８４８ｋビット／秒未満の速度で伝送される。

より詳細にいうと、読取り装置１１０のＨＦインターフェース１１６は、データにて変調されたキャリア信号を生成し、ＨＦアンテナ１１２は、この変調されたキャリア信号を伝送する。

変調されたキャリア信号は、ＨＦ伝送フィールドを生成する。非接触型カード１２０が、上記ＨＦ伝送フィールドの中に入ると、ＨＦアンテナ１２２は、変調されたキャリア信号を検出および受信する。ＨＦインターフェース１２６は、該キャリア信号を整流および復調して電力を発生させ、上記データを復号する。

その後、非接触型カード１２０は、新たなデータによりキャリア信号を変調すると共に、この新たに変調されたキャリア信号を、ＨＦアンテナ１２２を介して読取り装置１１０に返送することによって、読取り装置１１０に対して応答することができる。読取り装置と非接触型カードとの間のこの通信は、上述のような、数多くのＩＳＯ規格のいずれかによって規定されていてよい。

典型的な本実施形態では、各インターフェース１１６・１２６は、ＨＦ範囲内の周波数において伝送されたキャリア信号を処理するように構成されている。本発明は、必ずしもこの構成に限定されるものではない。各インターフェース１１６・１２６は、意図される目的に適した、十分な電力を供給することが可能な他の任意の周波数のキャリア信号を介して通信するように構成されていてよい。

典型的な一実施形態に係る、各高速データアンテナ１１４・１２４と各高速データインターフェース１１８・１２８とを用いることによって、読取り装置１１０と非接触型カード１２０との間のデータ通信を高速にて生じさせることが可能である。

各高速データインターフェース１１８・１２８は、高周波（ＨＦ）よりも高く、ＧＨｚ範囲までの周波数において伝送されるキャリア信号を処理するように構成されている。典型的な一実施形態では、読取り装置１１０の高速データインターフェース１１８および非接触型カード１２０の高速データインターフェース１２８は、いずれも、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚまでの範囲である極超短波（ＵＨＦ）範囲内の周波数のキャリア信号を介して通信するように構成されている。

図２Ａは、典型的な一実施形態に係る、非接触型高速通信方法を示すフロー図である。最初に、各ＨＦインターフェース１１６・１２６が、非接触型カード１２０をアクティブ（動作可能状態）にする（工程２１０Ａ）。

より詳細にいうと、読取り装置のＨＦインターフェース１１６が、上述のＨＦ範囲内の周波数のキャリア信号を変調させ、変調された上記キャリア信号を、ＨＦアンテナ１１２を介して伝送する。非接触型カード１２０がＨＦキャリア信号のＨＦ伝送フィールドの中に入ると、上記非接触型カードのＨＦアンテナ１２２は、変調されたキャリア信号を検出および受信する。

上記非接触型カードのＨＦインターフェース１２６は、キャリア信号を整流および復調して、電力および場合によってはデータを得る。これらの電力およびデータは、非接触型カード１２０をアクティブにするために用いられる。

各ＨＦインターフェース１１６・１２６は、基本的に、非接触型カード１２０に電力を供給するためのエネルギーインターフェースであるが、これらのインターフェースは、通信を行うことも可能である。

また、典型的な一実施形態では、ＨＦインターフェース１１６・１２６は、ＨＦ周波数範囲にある周波数において伝送されるキャリア信号を処理する。しかし、もし、十分な電力が供給され得るならば、この周波数が、上述の典型的な範囲の外にあることも可能である。

非接触型カード１２０がアクティブにされると、各高速データインターフェース１１８・１２８がアクティブになり、読取り装置１１０と非接触型カード１２０との間の高速データ通信が可能になる（工程２２０Ａ）。

非接触型カード１２０の高速データインターフェース１２８は、非接触型カード１２０のＨＦインターフェース１２６によってアクティブにされることが可能である。

あるいは、非接触型カード１２０の高速データインターフェース１２８は、非接触型カード１２０がアクティブにされた後の、読取り装置１１０の高速データインターフェース１１８との通信に基づいてアクティブにされてもよい。

各高速データインターフェース１１８・１２８は、高周波（ＨＦ）よりも高い周波数、例えばＧＨｚ範囲の周波数において動作するキャリア信号を介して通信し、これによって、８４８ｋビット／秒よりも著しく速いデータ通信速度を実現可能である。

また、典型的な一実施形態では、各高速データインターフェース１１８・１２８は、極超短波（ＵＨＦ）範囲における周波数において動作するキャリア信号を処理するように構成されている。

あるいは、各高速データインターフェース１１８・１２８は、ＨＦインターフェース１１６・１２６と同様の方法で、すなわち、キャリア信号上にてデータを変調することによって（しかし、ＨＦインターフェース１１６・１２６よりも高い周波数のキャリア信号にて変調することにより）、読取り装置１１０と非接触型カード１２０との間でデータを伝送する。

読取り装置１１０および非接触型カード１２０が、各高速データインターフェース１１８・１２８を介して通信するので、読取り装置１１０は、高周波（ＨＦ）のキャリア信号を介して電力を供給することにより、非接触型カード１２０に各ＨＦインターフェース１１６・１２６を介して電力を継続的に供給することができる。

図２Ｂは、典型的な他の一実施形態に係る非接触型通信方法を示すフロー図である。本方法は、図２Ａの方法と類似しているが、非接触型カード１２０が、エネルギーパルスによってアクティブにされ（工程２１０Ｂ）、その後、直ちに、通信は、高速データ通信に切り替えられ、実質的に、読取り装置１１０によっては、非接触型カード１２０に追加的な電力は供給されない点が異なっている（工程２２０Ｂ）。

より詳細にいうと、読取り装置のＨＦインターフェース１１６は、ＨＦ範囲内の周波数のキャリア信号をポーリングデータによって変調し、変調されたキャリア信号を、ＨＦアンテナ１１２を介して伝送する。

非接触型カード１２０がＨＦキャリア信号のＨＦ伝送フィールドの中に入ると、非接触型カードのＨＦアンテナ１２２は、変調されたキャリア信号を受信する。非接触型カードのＨＦインターフェース１２６は、キャリア信号を整流してエネルギーパルスの形の電力を得る。これによって、非接触型カード１２０はアクティブになる（工程２１０Ｂ）。

ＨＦインターフェース１１６は、その後、キャリア信号を伝送することを停止し、その代わりに、高速データインターフェース１１８・１２８が、上述のように、読取り装置１１０と非接触型カード１２０との間の高速データ通信を行うことが可能である（工程２２０Ｂ）。その後、非接触型カード１２０は、その電力を、内蔵電池（図示しない）などの別の供給源から得る。

図２Ｃは、典型的な他の一実施形態に係る非接触型通信方法を示すフロー図である。本方法は、図２Ａの方法と類似しているが、各高速データインターフェース１１８・１２８を介したデータ通信に加えて、各ＨＦインターフェース１１６・１２６を介したデータ通信も存在する点が異なっている。

図２Ａの方法と同様に、各ＨＦインターフェース１１６・１２６は、非接触型カード１２０をアクティブにするように構成されている（工程２１０Ｃ）。その後、上述のように、読取り装置１１０と非接触型カード１２０との間の、高周波（ＨＦ）におけるデータ通信が、ＨＦインターフェース１１６・１２６によって可能になる（工程２２０Ｃ）。

次に、上述のように、読取り装置１１０と非接触型カード１２０との間の、高周波（ＨＦ）よりも高い周波数における高速データ通信が、高速データインターフェース１１８・１２８によって可能になる。結果的に、データ通信は、インターフェース１１６・１２６および／または高速データインターフェース１１８・１２８を介して、同時に、連続的に、交互に、または任意の適した順番において行われ得る。

図２Ａに関連して説明したように、高速データインターフェース１２８は、ＨＦインターフェース１２６によってアクティブにされてもよいし、または高速データインターフェース１１８との通信に基づいてアクティブにされてもよい。

また、高速通信の間、読取り装置１１０は、高周波（ＨＦ）のキャリア信号を介して電力を供給することによって、非接触型カード１２０に各ＨＦインターフェース１１６・１２６を介して電力を継続的に供給することができる。

読取り装置１１０および非接触型カード１２０は、それぞれ、単一のＨＦインターフェース１１６・１２６および単一の高速データインターフェース１１８・１２８を有したものとして説明してきたが、本発明は、この形態に限定されない。読取り装置１１０および非接触型カード１２０は、意図される目的に適した任意の数のＨＦインターフェースまたは高速データインターフェースを有していてよい。

また、読取り装置１１０および非接触型カード１２０はそれぞれ、別個のＨＦアンテナおよび高速データアンテナを有するものとして説明してきた。これに代えて、ＨＦアンテナと高速データアンテナとを組み合わせて単一のアンテナとし、全ての動作周波数における信号を受信可能にすることも可能である。

各高速データインターフェース１１８・１２８は、主にその高速通信性能のために提供されたものであるが、これらは、また、非接触型カード１２０に電力を供給することも可能である。しかしながら、より高周波のために、各高速データインターフェース１１８・１２８によって供給される任意の電力は、各ＨＦインターフェース１１６・１２６によって供給される電力よりも大幅に少ないことは明らかであろう。

本発明は、多数の利点を提供する。各高速データインターフェース１１８・１２８は、データ転送を管理するだけでよい。また、非接触型カード１２０の高速データインターフェース１２８は、ＨＦインターフェース１２６によって電力を供給され、他のエネルギー源によって電力を供給される必要はない。

しかしながら、本発明は、この形態に限定されることを意図していないことは明らかであろう。高速データインターフェース１２８は、ＨＦインターフェース１２６に加えて、またはＨＦインターフェース１２６の代わりに、別のエネルギー源によっても電力を供給されてよい。

典型的な本実施形態では、非接触型カードについて説明してきたが、本発明は、この形態に限定されない。非接触型カード１２０は、カードの形態である必要はない。例えば、非接触型カード１２０は、パーソナルコンピュータに連結されたデジタルカメラであってよい。

このような場合、電力伝達および通信の設定は、各ＨＦインターフェース１１６・１２６を介して行われる。各ＨＦインターフェース１１６・１２６は、ＩＳＯ１４４４３によって既に説明したようなインターフェースであってよい。その後、このプロトコルは、高速データインターフェース１１８・１２８に切り替わり、写真を公知のＵＳＢなどの技術に基づいて転送する。

あるいは、非接触型カード１２０は、携帯電話用の非接触式高密度加入者識別モジュール（High Density Subscriber identity Module （ＨＤ−ＳＩＭ））であってよい。ＨＤ−ＳＩＭ上のデータは、メガバイトからギガバイトの範囲内である。

しかしながら、各ＨＦインターフェース１１６・１２６によって非接触型カードに電力を供給すると共に、各高速データインターフェース１１８・１２８を介して大量のデータを転送することが可能である。

あるいは、非接触型カード１２０を、オンボードプリント基板（ＰＣＢ）通信の代わりに用いてもよい。ＰＣＢ上のチップを書き込む代わりに、ＨＦインターフェース１２６および高速データインターフェース１２８が、データおよび電力リンクとして機能することが可能である。この設定は、デバイスを容易に拡張することを可能にする。

本発明を主にＩＳＯ１４４４３通信に関して説明してきたが、本発明は、この形態に限定されない。本発明は、任意の種類の非接触型通信に適用可能である。

本明細書には、具体的な実施形態について図解したが、図解したこれら具体的な実施形態を、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形例および／または同様の形態に置き換えてもよいことは、当業者には明らかであろう。

本願は、本明細書にて説明した具体的な実施形態の任意の適合または変形をも対象とすることを意図している。従って、本発明は、特許請求の範囲およびその同様のものによってのみ限定されることを意図するものである。

１１０ 読取り装置
１１２ ＨＦアンテナ
１１４ 高速データアンテナ
１１６ ＨＦインターフェース
１１８ 高速データインターフェース
１２０ 非接触型カード
１２２ ＨＦアンテナ
１２４ 高速データアンテナ
１２６ ＨＦインターフェース
１２８ 高速データインターフェース

Claims (25)

1. 第１のキャリア信号に基づいて、非接触型通信装置または非接触型通信パートナーをアクティブにするように構成されたエネルギーインターフェースと、
   高周波（ＨＦ）よりも高い周波数を有する第２のキャリア信号に基づいて、上記非接触型通信装置と上記非接触型通信パートナーとの間のデータ通信を可能にするように構成された非接触型高速データインターフェースとを備える、非接触型通信装置。
2. 上記第１のキャリア信号は、ＨＦ範囲内の周波数を有している、請求項１に記載の非接触型通信装置。
3. 上記第２のキャリア信号は、極超短波（ＵＨＦ）範囲内の周波数を有している、請求項１に記載の非接触型通信装置。
4. 上記エネルギーインターフェースは、さらに、上記第１のキャリア信号からエネルギーパルスを検出するとすぐに、上記アクティブにすることを実行するように構成されている、請求項１に記載の非接触型通信装置。
5. 上記エネルギーインターフェースは、さらに、上記アクティブにすることを実行した後に、上記非接触型通信装置または上記非接触型通信パートナーに電力を供給するように構成されている、請求項１に記載の非接触型通信装置。
6. 上記非接触型高速データインターフェースは、さらに、上記アクティブにすることが実行された後に、データ通信を可能にするように構成されている、請求項４に記載の非接触型通信装置。
7. 上記エネルギーインターフェースは、さらに、ＨＦ範囲内の周波数を有する上記第１のキャリア信号に基づいて、上記非接触型通信装置と上記非接触型通信パートナーとの間のさらなるデータ通信を可能にするように構成されており、
   上記非接触型高速データインターフェースは、さらに、上記エネルギーインターフェースによるデータ通信の後に、データ通信を可能にするように構成されている、請求項４に記載の非接触型通信装置。
8. 上記エネルギーインターフェースは、さらに、上記非接触型高速データインターフェースをアクティブにするように構成されている、請求項１に記載の非接触型通信装置。
9. 上記非接触型高速データインターフェースは、さらに、上記非接触型通信パートナーの非接触型高速データインターフェースから上記第２のキャリア信号を受信するとすぐに、アクティブにされるように構成されている、請求項１に記載の非接触型通信装置。
10. 複数の非接触型高速データインターフェースをさらに備える、請求項１に記載の非接触型通信装置。
11. 上記非接触型通信装置は、非接触型通信カードであり、上記非接触型通信パートナーは、非接触型通信読取り装置である、請求項１に記載の非接触型通信装置。
12. 上記非接触型通信装置は、非接触型通信読取り装置であり、上記非接触型通信パートナーは、非接触型通信カードである、請求項１に記載の非接触型通信装置。
13. 上記非接触型通信装置および上記非接触型通信パートナーの一方は、デジタルカメラである、請求項１に記載の非接触型通信装置。
14. 上記非接触型通信装置および上記非接触型通信パートナーの一方は、ＳＩＭカードである、請求項１に記載の非接触型通信装置。
15. 上記非接触型通信装置および上記非接触型通信パートナーのそれぞれは、集積回路チップである、請求項１に記載の非接触型通信装置。
16. エネルギーインターフェースによって、非接触型通信装置または非接触型通信パートナーを、第１のキャリア信号に基づいてアクティブにする工程と、
    非接触型高速データインターフェースによって、上記非接触型通信装置と上記非接触型通信パートナーとの間のデータ通信を、高周波（ＨＦ）よりも高い周波数を有する第２のキャリア信号に基づいて可能にする工程とを備える、非接触型通信方法。
17. 上記第１のキャリア信号は、ＨＦ範囲内の周波数を有している、請求項１６に記載の方法。
18. 上記第２のキャリア信号は、極超短波（ＵＨＦ）範囲内の周波数を有している、請求項１６に記載の方法。
19. 上記アクティブにする工程は、上記第１のキャリア信号からエネルギーパルスを検出する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
20. 上記アクティブにする工程の後、上記エネルギーインターフェースによって、上記非接触型通信装置または上記非接触型通信パートナーに電力を供給する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
21. 上記非接触型高速データインターフェースはさらに、上記アクティブにする工程の後、データ通信を可能にするように構成されている、請求項１６に記載の方法。
22. 上記エネルギーインターフェースによって、上記非接触型通信装置と上記非接触型通信パートナーとの間のさらなるデータ通信を、上記ＨＦ範囲内の周波数を有する第１のキャリア信号に基づいて可能にする工程と、
    上記エネルギーインターフェースによる上記データ通信の後に、上記高速データインターフェースによってデータ通信を可能にする工程とをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
23. 上記エネルギーインターフェースによって、上記非接触型高速データインターフェースをアクティブにする工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
24. 上記非接触型通信パートナーの高速データインターフェースから上記第２のキャリア信号を受信するとすぐに、高速データインターフェースをアクティブにする工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
25. エネルギーインターフェースおよび高速データインターフェースを備える読取り装置と、
    エネルギーインターフェースおよび高速データインターフェースを備える非接触型装置とを有する非接触型通信システムであって、
    上記読取り装置のエネルギーインターフェース、および上記非接触型装置のエネルギーインターフェースは、第１のキャリア信号に基づいて、上記非接触型装置をアクティブにするように構成されており、
    上記読取り装置の高速データインターフェース、および上記非接触型装置の高速データインターフェースは、高周波（ＨＦ）範囲よりも高い周波数範囲内の周波数を有する第２のキャリア信号に基づいて、上記読取り装置と上記非接触型装置との間のデータ通信を可能にするように構成されている、非接触型通信システム。

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