JP2014082644A - 携帯電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】バッテリの残量が少ないときに近接通信機能が正常に動作する可能性を高めること。
【解決手段】1つの態様において、携帯電子機器11は、近接通信部110と、近接通信部110が通信する際に用いる情報を記憶する記憶部121および122と、を備える。近接通信部110は、供給される電力の電圧に基づいて、記憶部121および122へのアクセスを制御される。
【選択図】図1

Description

本出願は、近接通信機能を有する携帯電子機器に関する。
近接通信機能を有する機器が知られている。例えば、特許文献1では、バッテリからの必要な電力供給がなくなった場合にだけ、セキュリティコントローラを低消費電力で動作するモードに制御し、外部からの電磁界電力により非接触認証および決済機能を確保する携帯通信端末装置が提案されている。
特開2011−035749号公報
近接通信機能を有する機器では、供給される電力の電圧によっては、近接通信機能に関連する通信部、記憶部等の動作が不安定になり、近接通信機能が正常に動作しないおそれがあった。上記のことから、近接通信機能が正常に動作する可能性を高めることができる携帯電子機器に対するニーズがある。
1つの態様において、携帯電子機器は、近接通信部と、前記近接通信部が通信する際に用いる情報を記憶する記憶部と、を備え、前記近接通信部は、供給される電力の電圧に基づいて、前記記憶部へのアクセスを制御される。
図1は、第1の実施形態に係る携帯電子機器の構成を示すブロック図である。 図2は、低電圧検出部の動作を示すフローチャートである。 図3は、遅延回路を備えない場合における近接通信部の起動時の電圧降下の例を示す図である。 図4は、遅延回路を備える場合における近接通信部の起動時の電圧降下の例を示す図である。 図5は、第2の実施形態に係る携帯電子機器の構成を示すブロック図である。 図6は、動作周期の例を示す図である。 図7は、制御部の動作を示すフローチャートである。
本発明を実施するための実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、携帯電子機器の例として、携帯電話について説明する。
(実施形態1)
図1を参照しながら、第1の実施形態に係る携帯電子機器11の構成について説明する。図1は、携帯電子機器11の構成を示すブロック図である。携帯電子機器11は、近接通信機能を有する携帯電話である。図1に示すように、携帯電子機器11は、近接通信部110と、セキュア領域(記憶部)121および122と、バッテリ131と、制御部141と、電源管理部142と、ロック保持部143と、低電圧検出部144と、通信部151と、カメラ152と、低損失レギュレータ161および162と、遅延回路171および172とを含む。携帯電子機器11は、一般的な携帯電話が備えるその他の要素を含んでもよい。
近接通信部110は、近接通信(非接触通信)を実現する。近接通信は、数センチ〜1メートル程度の近距離で行われる通信である。近接通信を実現するための技術は、例えば、NFC(Near Field Communication)フォーラムにて仕様が策定された技術、その他のRFID(Radio Frequency IDentification)技術等を含む。近接通信部110は、例えば、電磁誘導により通信を行う。近接通信部110は、携帯電子機器11の電源がOFFのとき(制御部141等の他の機能部が停止しているとき)にも近接通信を行うことができるように構成されてもよい。
近接通信部110は、ベースバンド処理部111と、検波回路112と、アンテナ113と、スイッチ114とを含む。ベースバンド処理部111は、近接通信部110を制御する。ベースバンド処理部111は、ベースバンド処理等の近接通信のための各種信号処理を行う機能に加えて、スイッチ114を制御する機能を有する。検波回路112は、アンテナ113による信号の受信を検出する。アンテナ113は、機器20等の近接通信に対応した他の機器との間で信号を送受信する。機器20は、例えば、リーダ、ライタ、またはリーダ/ライタである。スイッチ114は、近接通信部110のロックを設定または解除する。ロックが設定されている場合、近接通信部110は、近接通信を行わず、セキュア領域121および122に対するアクセス(読み書き)も行わない。
セキュア領域121および122は、近接通信部110が通信する際に用いる信号(近接通信によってやりとりされる情報)を記憶する。セキュア領域121および122に記憶される情報は、例えば、認証のための情報、決定のための情報等を含む。セキュア領域121および122に記憶される情報は、例えば、暗号化技術によって、安全に保護される。セキュア領域121および122は、異なる場所に設けられてもよい。セキュア領域121および122は、それぞれ、近接通信専用の記憶デバイス、SIM(Subscriber Identity Module)カード、各種のアプリやデータの記憶に用いられる本体メモリ、取り外し可能なメモリカード等のいずれの場所に設けられてもよい。
バッテリ131は、携帯電子機器11の各部に電力を供給する。バッテリ131は、充電可能であってもよい。バッテリ131は、取り外し可能であってもよい。
制御部141は、携帯電子機器11を全体制御する。制御部141は、各種制御を実行するための演算処理装置を有する。演算処理装置は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、SoC(System−on−a−chip)、MCU(Micro Control Unit)、及びFPGA(Field−Programmable Gate Array)を含むが、これらに限定されない。
電源管理部142は、バッテリ131の電力が効率よく利用され、長持ちするように、各部への電力供給を管理する。電源管理部142は、バッテリ131の充電を管理する機能を有してもよい。
ロック保持部143は、近接通信部110のロックを保持する。具体的には、ロック保持部143は、制御部141によって近接通信部110のロックを指示されると、ベースバンド処理部111に対して近接通信部110のロックを指示する信号の送出を開始する。そして、ロック保持部143は、制御部141によって近接通信部110のロック解除を指示されると、近接通信部110のロックを指示する信号の送出を停止する。制御部141からロック保持部143への指示は、例えば、近接通信機能の有効化または無効化を指示する利用者の操作に応じて実行される。
低電圧検出部144は、バッテリ131から供給される電力B1の電圧(以下、「バッテリ電圧」という)に基づいて、近接通信部110によるセキュア領域121および122へのアクセスを制御する。具体的には、低電圧検出部144は、バッテリ電圧が閾値より低いかを判定する。バッテリ電圧が閾値より低い場合、低電圧検出部144は、ベースバンド処理部111に対して近接通信部110のロックを指示する信号を送出する。バッテリ電圧が閾値より低くない場合、低電圧検出部144は、近接通信部110のロックを指示する信号をベースバンド処理部111に対して送出しない。低電圧検出部144がバッテリ電圧との比較に用いる閾値は、近接通信部110と、セキュア領域121および122とが安定して動作する電圧(以下、「必要動作電圧」という)である。
バッテリ131の残量が減少し、バッテリ電圧が必要動作電圧を下回ると、ベースバンド処理部111がセキュア領域121または122へ正常にアクセスできない等の障害が発生するおそれがある。バッテリ131の残量が減少しつつあるときに通信部151等の負荷が動作したときにも、バッテリ電圧が必要動作電圧を一時的に下回り、ベースバンド処理部111がセキュア領域121または122へ正常にアクセスできない等の障害が発生するおそれがある。バッテリ電圧が必要動作電圧を下回る前に低電圧検出部144が近接通信部110をロックすることにより、このような障害が発生する可能性を低くすることができる。
携帯電子機器11が、電源がOFFのときにも近接通信を行うことができるように構成される場合、電源がOFFであっても、暗電流または近接通信の利用によってバッテリ131の電力が消費され、バッテリ電圧が必要動作電圧を下回ることがある。そのため、このような構成が採られる場合、低電圧検出部144は、電源がOFFであっても、少なくともバッテリ電圧が必要動作電圧を下回るまでは動作するように構成される。
通信部151は、通信キャリアの基地局と無線通信を行う。通信部151がサポートする通信方式は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)、CDMA2000、PDC(Personal Digital Cellular)、GSM(登録商標)(Global System for Mobile Communications)、PHS(Personal Handy-phone System)、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等を含むがこれに限定されない。通信部151は、IEEE802.11、Bluetooth(登録商標)等の比較的近距離で通信が行われる通信方式をサポートしてもよい。通信部151は、複数の通信方式をサポートしてもよい。
カメラ152は、撮影範囲の画像を電子的に取得する。通信部151およびカメラ152は、バッテリ131の電力を消費する負荷である。
低損失レギュレータ(Low Drop Out regulator)161および162は、バッテリ131から供給される電力の電圧を、近接通信部110と、セキュア領域121および122とが動作する電圧へ変換する。低損失レギュレータ161は、変換後の電力P1を近接通信部110およびセキュア領域121へ供給する。低損失レギュレータ162は、変換後の電力P2をセキュア領域122へ供給する。低損失レギュレータ161および162による電力の供給は、検波回路112が信号を検出していることを示す信号(以下、「検出信号」という)が低損失レギュレータ161および162に入力されている間、すなわち、近接通信が可能な間に行われる。
遅延回路171は、検波回路112から送出される検出信号を遅延させる。遅延回路171によって遅延された検出信号は、低損失レギュレータ161および遅延回路172に出力される。遅延回路172は、遅延回路171から入力された検出信号をさらに遅延させる。遅延回路172によって遅延された検出信号は、低損失レギュレータ162に出力される。
このように遅延回路171が検出信号を遅延させることにより、近接通信部110およびセキュア領域121へ電力P1の供給が開始されるタイミングは、検波回路112が信号を検出するタイミングよりも僅かに遅れる。また、遅延回路172が検出信号を遅延させることにより、セキュア領域122へ電力P2の供給が開始されるタイミングは、さらに遅れる。
近接通信部110と、セキュア領域121および122とへの電力供給が開始されるとき、突入電流によりバッテリ電圧が一時的に低下することがある。このため、バッテリ電圧が必要動作電圧を一時的に下回り、ベースバンド処理部111がセキュア領域121または122へ正常にアクセスできない等の障害が発生するおそれがある。このような状況は、バッテリ131の残量が比較的低い場合に発生しやすい。
遅延回路172により、セキュア領域122への電力供給が開始されるタイミングを、近接通信部110およびセキュア領域121への電力供給が開始されるタイミングよりも遅らせることにより、突入電流を分散させることができる。さらに、遅延回路171により、近接通信部110およびセキュア領域121への電力供給が開始されるタイミングを、検波回路112で信号が検出されるタイミングよりも遅らせることにより、近接通信部110への電源の投入をより緩やかにすることができる。その結果、突入電流によるバッテリ電圧の低下が減少し、障害が発生する可能性を低くすることができる。
図2を参照しながら、低電圧検出部144の動作について説明する。図2は、低電圧検出部144の動作を示すフローチャートである。低電圧検出部144は、図2に示す動作を繰り返して実行する。
図2に示すように、バッテリ電圧が閾値より低い場合(ステップS101,Yes)、低電圧検出部144は、出力をONにする(ステップS102)。低電圧検出部144の出力がONになるということは、低電圧検出部144から近接通信部110に対してロックの指示がなされることを意味する。
バッテリ電圧が閾値より低くない場合(ステップS101,No)、低電圧検出部144は、出力をOFFにする(ステップS103)。低電圧検出部144の出力がOFFになるということは、低電圧検出部144からは、近接通信部110に対してロックの指示がなされないことを意味する。この場合でも、ロック保持部143から近接通信部110に対してロックの指示がなされることはありうる。
図3および図4を参照しながら、実施形態の効果について説明する。図3は、遅延回路172を備えない場合における近接通信部110の起動時の電圧降下の例を示す図である。図4は、遅延回路172を備える場合における近接通信部110の起動時の電圧降下の例を示す図である。図3および図4において、電流Aは、低損失レギュレータ161から近接通信部110およびセキュア領域121へ供給される電力P1の電流値であり、電流Bは、低損失レギュレータ162からセキュア領域122へ供給される電力P2の電流値である。
図3に示す例では、突入電流が流れる間隔が約4μsしかないため、電力P2の電圧が大きく低下している。この結果、ベースバンド処理部111は、電力P2が供給されるセキュア領域122へ正常にアクセスできない等の障害が発生する可能性がある。具体的な事例として、たとえば、セキュア領域122に供給される電力P2の電圧が低くなると、セキュア領域122からベースバンド処理部111に対して送出する信号の電圧も低くなってしまう可能性がある。したがって、セキュア領域122は、ベースバンド処理部111に信号を送出したつもりでも、当該信号の電圧が低いために、ベースバンド処理部111が検出できない可能性がある。このようにして、ベースバンド処理部111が、セキュア領域122へ正常にアクセスできないという障害が発生する可能性があった。
一方、図4に示す例では、遅延回路172により、突入電流が流れる間隔が82.5μsまで拡がっている。このため、電力P2の電圧低下は、図3の場合よりも低減されている。この結果、電力P2が供給されるセキュア領域122に関する障害が発生する可能性は低くなっている。
上述したように、携帯電子機器11は、低電圧検出部144により、バッテリ電圧の低下を検出する。このため、携帯電子機器11は、バッテリ電圧が必要動作電圧を下回るまでバッテリ131の残量が低下する前に、近接通信部110と、セキュア領域121および122とをロックし、障害が発生する可能性を低くすることができる。さらに、携帯電子機器11は、遅延回路171および172により、近接通信部110と、セキュア領域121および122とに電力供給が開始される際の突入電流を分散させる。このため、携帯電子機器11は、バッテリ電圧が必要動作電圧を下回るまでバッテリ131の残量が低下する前においても、バッテリ電圧の一時的な低下を抑制し、障害が発生する可能性を低くすることができる。
なお、上述の実施形態においては、電力P2の電圧が低下する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されない。たとえば、同様の方法によって、電力P1の電圧の低下も低減することが可能となり、この場合、ベースバンド処理部111がセキュア領域122に対して送出する信号が、セキュア領域122によって検出できなくなる可能性を低くすることができる。
(実施形態2)
他の実施形態について説明する。図5は、携帯電子機器12の構成を示すブロック図である。携帯電子機器12は、セキュア領域(記憶部)123と、低損失レギュレータ163と、遅延回路173と、信号線L1とをさらに有する点において、携帯電子機器11と相違する。
セキュア領域123は、近接通信部110が通信する際に用いる信号(近接通信によってやりとりされる情報)を記憶する。セキュア領域123に記憶される情報は、例えば、認証のための情報、決定のための情報等を含む。セキュア領域123に記憶される情報は、例えば、暗号化技術によって、安全に保護される。セキュア領域123は、近接通信専用の記憶デバイス、SIMカード、各種のアプリやデータの記憶に用いられる本体メモリ、取り外し可能なメモリカード等のいずれの場所に設けられてもよい。
低損失レギュレータ163は、バッテリ131から供給される電力の電圧をセキュア領域123が動作する電圧へ変換し、変換後の電力P3をセキュア領域123へ供給する。低損失レギュレータ163による電力の供給は、検波回路112から送出される検出信号が低損失レギュレータ163に入力されている間、すなわち、近接通信が可能な間に行われる。
遅延回路173へは、検波回路112から送出され、遅延回路171および遅延回路172によって遅延された検出信号が入力される。遅延回路173は、遅延回路172から入力された検出信号をさらに遅延させる。遅延回路173によって遅延された検出信号は、低損失レギュレータ163に出力される。このように遅延回路173が検出信号を遅延させることにより、セキュア領域123への電力P3の供給が開始されるタイミングは、セキュア領域122への電力P2の供給が開始されるタイミングよりも、さらに遅れる。
遅延回路173により、セキュア領域123への電力供給が開始されるタイミングを、セキュア領域122への電力供給が開始されるタイミングよりも遅らせることにより、突入電流を分散させることができる。すなわち、携帯電子機器12においては、近接通信部110およびセキュア領域121への電力供給が開始された後、遅延回路172による遅延の分だけ遅れて、セキュア領域122への電力供給が開始される。その後、遅延回路173による遅延の分だけ遅れて、セキュア領域123への電力供給が開始される。
携帯電子機器12においては、セキュア領域123が増えたために、近接通信を開始する際の突入電流の総量が増大しているが、遅延回路173により、増大した分の突入電流が発生するタイミングが遅延されている。このため、突入電流が分散し、突入電流によるバッテリ電圧の低下が低減されている。この結果、バッテリ電圧の一時的な低下による障害が発生する可能性が低くなっている。
このように、セキュア領域の数が増えても、遅延回路を増やすことにより、近接通信を開始する際の突入電流を分散させ、バッテリ電圧の一時的な低下による障害が発生する可能性を低くすることができる。
信号線L1は、制御部141による指示をベースバンド処理部111へ向けて伝送する。具体的には、携帯電子機器12において、制御部141は、近接通信部110およびセキュア領域121〜123以外の負荷の動作状況を監視する。そして、バッテリ電圧の低下が生じる可能性が高い場合には、制御部141は、信号線L1を介して、ベースバンド処理部111に対して近接通信部110のロックを指示する信号を送出する。
例えば、図6に示すように、通信部151が基地局と通信を行うための動作には、動作周期がある。この動作周期は、待受状態のように通信の頻度が低い場合には長くなり、通話時のように大量の情報を送受信する場合には短くなる。通信部151のような負荷が、動作を開始する際には、突入電流が発生し、バッテリ電圧の一時的な低下による障害が発生する可能性がある。
そこで、制御部141は、通信部151のような負荷の動作周期が最低基準周期よりも短い場合には、ベースバンド処理部111に対して近接通信部110のロックを指示する信号を送出する。これにより、バッテリ電圧の一時的な低下による障害が発生する可能性を低くすることができる。
最低基準周期は、例えば、セキュア領域121〜123に対する情報の読み書きに要する時間よりも十分に長く設定される。このような設定により、セキュア領域121〜123に対する正常なアクセスができない障害が発生する可能性を低くすることができる。最低基準周期は、監視対象の負荷毎に異なってもよい。最低基準周期と比較される動作周期は、直近の所定回数の動作周期の平均値、中央値、最大値、最小値等の統計的な値であってもよい。
制御部141は、動作周期に基づいて負荷が次に動作するタイミングを予測し、現在から予測したタイミングまでの期間が閾値よりも短い場合に、ベースバンド処理部111に対して近接通信部110のロックを指示する信号を送出してもよい。閾値は、例えば、セキュア領域121〜123に対する情報の読み書きに要する時間よりも十分に長い時間である。すなわち、制御部141は、負荷の動作開始による突入電流の発生までに十分に時間的な余裕があると判定される場合にのみ、近接通信部110の動作を許してもよい。このような構成により、バッテリ電圧の一時的な低下による障害が発生する可能性をさらに低くすることができる。
図7を参照しながら、制御部141の動作について説明する。図7は、制御部141の動作を示すフローチャートである。制御部141は、図7に示す動作を繰り返して実行する。制御部141は、図7に示す動作と並行して、他の動作を実行してもよい。
図7に示すように、動作周期が最低基準周期より短い場合(ステップS201,Yes)、制御部141は、ベースバンド処理部111に対する出力をONにする(ステップS202)。制御部141がベースバンド処理部111に対する出力をONにするということは、制御部141から近接通信部110に対してロックの指示がなされることを意味する。
動作周期が最低基準周期より短くない場合(ステップS201,No)、制御部141は、ベースバンド処理部111に対する出力をOFFにする(ステップS203)。制御部141がベースバンド処理部111に対する出力をOFFにするということは、制御部141からは、近接通信部110に対してロックの指示がなされないことを意味する。この場合でも、ロック保持部143または低電圧検出部144から近接通信部110に対してロックの指示がなされることはありうる。
上述したように、セキュア領域の数に応じて遅延回路を増やすことにより、セキュア領域が増えても、突入電流を分散させ、障害が発生する可能性を低くすることができる。また、制御部141は、近接通信部110およびセキュア領域121〜123以外の負荷の動作状況を監視し、動作周期が最低基準周期よりも短い場合に近接通信部110をロックする。このような制御によっても、バッテリ電圧の一時的な低下を抑制し、障害が発生する可能性を低くすることができる。
本出願の開示する実施形態は、発明の要旨及び範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。さらに、本出願の開示する実施形態及びその変形例は、適宜組み合わせることができる。
また、上述の実施形態においては、セキュア領域121(P1)、セキュア領域122(P2)、セキュア領域123(P3)の順番で電力が供給されるが、実施形態はこれに限定されない。
たとえば、遅延回路171、遅延回路172および遅延回路173が、図5に示すように別々のディスクリート半導体によって構成されずに信号出力部を3つ備える一つの遅延制御部によって構成され、さらに、機器20が携帯電子機器12と近接通信を開始する際に、携帯電子機器12に対して、セキュア領域121、セキュア領域122、セキュア領域123のうち、いずれのセキュア領域と通信をしたいかを要求する構成であってもよい。
このように構成されることによって、いずれのセキュア領域と通信したいかの要求を、機器20からベースバンド処理部111を介して受け付けた遅延制御部は、要求に該当するセキュア領域へ電力を供給する低損失レギュレータに最初に信号を出力する。
つまり、たとえば、機器20がセキュア領域123に記憶された情報に基づく通信を、近接通信が開始される際に要求してきた場合、当該要求に応じて、遅延制御部は、低損失レギュレータ163に最初に信号を出力することによって、セキュア領域121、セキュア領域122よりも早いタイミングで、セキュア領域123に電力(P3)を供給することが出来る。
このようにして、機器20からの要求に応じて、セキュア領域への電力の供給の順番、換言すれば電力を供給する遅延の順番を、遅延制御部が変更可能としてもよい。
上記の実施形態では、携帯電子機器の例として、携帯電話について説明したが、添付の請求項に係る装置は、携帯電話に限定されない。添付の請求項に係る装置は、携帯電話以外の携帯電子機器であってもよい。携帯電子機器は、例えば、タブレット、携帯型パソコン、デジタルカメラ、メディアプレイヤ、電子書籍リーダ、ナビゲータ、及びゲーム機を含むが、これらに限定されない。
添付の請求項に係る技術を完全かつ明瞭に開示するために特徴的な実施形態に関し記載してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。
11、12 携帯電子機器
110 近接通信部
111 ベースバンド処理部
112 検波回路
113 アンテナ
114 スイッチ
121〜123 セキュア領域(記憶部)
131 バッテリ
141 制御部
142 電源管理部
143 ロック保持部
144 低電圧検出部
151 通信部
152 カメラ
161〜163 低損失レギュレータ
171〜173 遅延回路
20 機器

Claims (1)

  1. 近接通信部と、
    前記近接通信部が通信する際に用いる情報を記憶する記憶部と、を備え、
    前記近接通信部は、供給される電力の電圧に基づいて、前記記憶部へのアクセスを制御される携帯電子機器。
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Citations (9)

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