JP4414093B2

JP4414093B2 - 非接触型データキャリヤと端末との間の通信方法

Info

Publication number: JP4414093B2
Application number: JP2000556327A
Authority: JP
Inventors: ヴァーラーシュトルファー、クルト
Original assignee: Skidata AG
Current assignee: Skidata AG
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2019-03-22
Also published as: EP1090370A1; EP1090370B1; JP2002519875A; ATE223090T1; CA2335527A1; DE19827691C1; DE59902477D1; WO1999067734A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型データキャリヤと該データキャリヤとの非電流式の電磁結合のための電磁波を放射する複数の装置を配設してなる端末との間の双方向通信方法に係る。本発明はまた、かかる方法を実施するためのデータキャリヤと端末とに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
電磁波を放射する端末の該装置は、コイルとコンデンサ、共振回路、光カプラ-、などである。該データキャリヤは、トランスポンダーとして形成されるのであるが、同様にコイル、コンデンサ、共振回路、光カプラ-などの非電流エネルギー及び/又はデータ転送のための装置を有しており、その結果該データキャリヤは、読み込み/書き込み端末などの端末にエネルギーを転送するに到るのである。
【０００３】
非接触型データキャリヤは、例えば非接触型スマートカードなどであり、例えば公共輸送システムでの利用、電子財布、健康保険ＩＤカードなどとして極めて多様な用途に利用可能である。一般的に個人が保有するスマートカードの数は、常時増加しているので、可能な限り多くの用途で使用できる多機能型データキャリヤ、好ましくは個人によって利用される全てのサービスに実質的に使用できる単一パーソナルデータキャリヤが望ましい。
【０００４】
非接触型データキャリヤは、可能なデータ転送距離に従ってデータ転送距離が０と２ミリメートルである“クローズカップリング”データキャリヤ及び“リモートカップリング”データキャリヤとに分類されるが、後者は更に、データ転送距離が１００ミリメートルまでの“近接型(proximity)”データキャリヤとデータ転送距離が１００ミリメートル以上である“近傍型(vicinity)”又は“ハンドフリー型”データキャリヤとに分類される。クローズカップリング又は近接型データキャリヤは、いくつかの用途については問題なく利用できるが、それに対して近傍型データキャリヤしか適していないいくつかの用途もある。例えば、電子的に再充電可能な地下鉄切符は、“touch and go”原理に従って、即ちクローズカップリング又は近接型データキャリヤとして端末までのデータ転送を行うよう容易に設計できるが、このようなデータキャリヤは、例えばスキーリフトにおけるアクセスコントロールシステムに対しては不適であるか又は何れにしろ極めて厄介である。その理由は、かかるリフトカードは例えば着衣に固定するか又はデータキャリヤを腕時計に一体とするしかないからである。
【０００５】
データ転送のためのキャリヤ周波数、許容される周波数帯域幅及びデータキャリヤと端末との間の非接触型データ転送を行うため端末によって発信される転送エネルギーは、法規制によって制限されている。例えば、ＩＳＯ規格によれば、キャリヤ周波数として１３．５６ＭＨｚが規定されているが、この場合一定の低い周波数帯域幅しか許可されていない。
【０００６】
多機能型データキャリヤについてデータ転送距離が異なるという問題を解決するために、発信された転送エネルギーを増大させて、その結果近傍データ転送距離を全ての用途について保持できるようにすることが考えられる。しかしながら、最大転送エネルギーも同様に、生理学的理由などによって公式に制限されている。また、データ保護規定は、かかる多機能型データキャリヤのいくつかの用途においては近傍型データ転送距離とは対立するものである。
【０００７】
ＷＯ９８/１０３６４において、スマートカードを認識識別して、類似のカード群から選ばれたただ一枚のスマートカードのみを端末と通信させる方法が開示されている。また、端末をより低い電力で経済的に作動させることも知られている（例えばＷＯ９８/０１８１６など）。
ＵＳＡ−４４１１００４においては、ケーブルを介して複数の受信装置と連結されたトランスミッターにおいて、異なる転送速度でデータ転送を実行すること、即ち該トランスミッターからの距離が短い受信装置に対しては距離が長い受信装置に対してよりも早いデータ転送速度でデータ転送を実行することが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、データ転送距離が短くまた長い、何れの用途に対しても一つの、同一データキャリヤを使用可能ならしめる方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の態様】
このことは、本発明に従えば、非接触型データキャリヤと、該データキャリヤとの非電流式の電磁結合のための電磁波を放射する装置を配設してなる端末との間の双方向通信方法において、データ転送速度が、橋渡しされるべきデータ転送距離に応じて、データ転送開始時に転送周波数帯域幅を変化させることにより、固定・決定された値に変化させられること、及び、該端末の伝送電力が、該データ転送速度の大小に応じて段階的に変動させられることにより、使用帯域における規定の伝送電力パターンを超えない値に変化させられることを特徴とする双方向通信方法によって実現されるのである。
【００１０】
データ転送距離が長くなればなるだけ、当該端末が発射する伝送エネルギーはそれだけ大きくしなければならない。しかしながら、上述したように、最大許容可能な発射伝送エネルギーは、行政規則によって制限されている。双方向通信速度が速くなればなるほど、また当該装置での処理操作に選択されるトランスアクション時間が短くなればなるほど、当該データ転送プロセスによって要求される周波数帯域幅はそれだけ大きくなる。使用するキャリヤ周波数に依存して、当該周波数帯域幅もまた、相当する法規制によって制限されることになる。
【００１１】
データ転送速度が遅い場合は、周波数帯域幅も狭くなり、かくして端末の伝送電力を大きくすること、即ちデータ転送距離をより大きくすることが可能となるが、それに対してデータ転送速度が速い場合は、周波数帯域幅は相当程度に広くなり、その結果、本発明に従えば、端末の伝送電力、従ってデータ転送距離は低減せしめられ取締法規制に対応することが出来る。
【００１２】
即ち、本発明に従えばデータ転送は、リモートカップリング（遠隔結合）用途、具合的には近傍用途においては遅い速度で実行され、早いデータ転送速度は、近接用途、具体的にはクローズカップリング（密結合）用途において実現されるのである。
【００１３】
即ち、本発明に従えば、周波数帯域幅と発射電磁波エネルギーに関し該当する制限数値を遵守しながら、一つの同一データキャリヤを短くまた長い何れのデータ転送距離をも橋かけするために使用することが出来る。
【００１４】
本発明に従えば、端末及びデータキャリヤとが、当該データキャリヤが例えば近傍データキャリヤ、近接データキャリヤ及びクローズカップリングデータキャリヤとして使用するのに適したように設計されるのである。したがって、データ転送速度を橋かけするべきデータ転送距離に適合させて可能な限り速くして、データキャリヤの具体的な用途に使用することが出来るのである。
【００１５】
本発明の方法を実施するために、好ましくは伝送電力をデータ転送速度に応じて変動させる制御手段を有する端末を使用する。このことによってまた、従来公知のデータキャリヤ、即ち一つのデータ転送速度でしか通信できないデータキャリヤをその機能を損なうことなくかつ又上記した該当法規制を遵守しながら、本発明に従って使用することが可能となるのである。
【００１６】
更には、本発明に従えば、当該データキャリヤは好ましくは、データ転送距離に従って異なったデータ転送速度で通信を行うため本発明の方法を実施できるように設計される。こうすることによって、従来公知の端末、即ち伝送電力がデータ転送速度に従って制御可能ではない端末を、その機能を損なうことなくかつ又上記した該当法規制を遵守しながら、本発明に従って使用することが可能となるのである。
【００１７】
言い換えれば、本発明の方法は、端末の伝送電力を低くする、即ち高いデータ転送速度で短いデータ転送距離を実現し、且つ端末の伝送電力を高くする、即ち遅いデータ転送速度で長いデータ転送距離を実現するものであり、データ転送距離に従って異なるデータ転送速度で通信するデータキャリヤ及び/又は伝送電力がデータ転送速度に従って制御可能である端末によって実現することが出来る。
【００１８】
橋かけするべきデータ転送距離に相当するデータ転送速度は、好ましくはデータ転送の開始時において付加した通信工程によって変動せしめる。
【００１９】
前記付加通信工程においては、発射電力、必要な転送周波数帯域幅及び生理学的安全性に関する該当法規制は遵守されるのであり、然もこの際従来公知の端末と組み合わせた本発明に従ったデータキャリヤも、その機能を損なうことなくかつ又上記した該当法規制を遵守しながら、使用すること出来るのであり、また本発明に従った端末も、その機能を損なうことなくかつ又上記した該当法規制を遵守しながら、従来公知のデータキャリヤの読み出しと書き込みを行うために使用することが出来るのである。
【００２０】
前記付加した通信工程は、本発明に従った端末が、通信開始に先立って選択されるべきデータ転送速度の識別コードとして当該データキャリヤにある信号パターンを発信するように構築・構成することが出来る。かくして、従来公知のデータキャリヤもかかる端末に使用できることになり、その結果前記信号パターンは、従来公知のデータキャリヤによって誤って解釈されてその後のデータ転送を妨害し且つこれに影響を及ぼすものであってはならない。
【００２１】
通信開始に先立って選択されるべきデータ転送速度の識別コードとして当該データキャリヤにある信号パターンを発信することは、データキャリヤが、当該端末が放射する電磁場に近接して、その後に当該端末へのデータ転送を開始しないうちに当該端末からのコマンドを待機するようなシステムに対しても適用される。
【００２２】
かかる端末は、例えばスキーリフトにおけるアクセス制御に使用された場合、近接用途のための信号パターン、即ち遅いデータ転送速度を認識する信号パターンを盲目的に発信するのであるが、この際一つのデータキャリヤが、前記端末が照射する電磁場内に到達すると、端末の伝送電力を変動させることなく前記端末に設定された遅いデータ転送速度で端末に逆送信するのである。
【００２３】
上述したシステムの代替案として、データキャリヤが、当該端末が照射する電磁場に近接した場合、自発的にデータ転送を開始する方法がいくつかある。後者の方法で作動する本発明に従った端末とデータキャリヤを用いた場合、本発明に従った当該端末は、端末の照射する電磁場に接近してから本発明に従ったデータキャリヤが自発的にデータ転送を開始し、その後に更なるデータ転送を行うために選択するべきデータ転送速度の識別コードとして一つの信号パターンを発信することが出来る。使用する信号パターンは、従来公知のデータキャリヤ、即ち本発明に従った方法を実施することが出来ないデータキャリヤによって誤って解釈されることがない信号パターンであり、従ってそれ以後のデータ転送を障害し又は影響を与えるものではない。
【００２４】
即ち、例えば長いデータ転送距離、つまり遅いデータ転送速度を使用しかつ当該データキャリヤが端末の電磁場に接近して自発的に速いデータ転送速度で伝送を開始した場合、当該データキャリヤは、次に遅いデータ転送速度に切り替える旨のコマンドを伝達する信号パターンを端末から受信し、更なるデータ処理を行う。
【００２５】
特定のデータ転送速度のための識別コードとしての信号パターンは、例えばある種のパターンに従って振幅同調することが出来る。例えば、“単側波帯”変調即ちＳＳＢ変調が可能であり、又は位相変調も可能である。
【００２６】
更なるデータ処理を行うため選択されるべきデータ転送速度の識別コードとしての信号パターンは、通信において慣用される電報であってもよく、かかる電報は、更なるデータ処理を行うため使用されるデータ転送速度でデータキャリヤに伝送される。即ち、例えば当該端末が遅いデータ転送速度で伝送する場合、このデータキャリヤは、遅い速度でしかデータを逆送信するに過ぎない。
【００２７】
データ転送を行うため選択されるべきデータ転送速度の識別コードとしての信号パターンとして、更には相当するデータビット信号又は相当するプロトコールを使用することが出来る。かかる識別認識は、プロトコールによる相当するデータ信号により行うことも出来る。
【００２８】
データ転送速度の適応は、本発明によれば当該端末から当該データキャリヤへのデータ転送をいうものとする。しかしながら、特に当該端末の受信感度が極めて低いため、当該データキャリヤが速いデータ転送速度で送信したデータをもはや読み取ることが出来なくなる場合は、データ転送速度の適応とは、当該データキャリヤから当該端末へのデータ転送を言うか又はデータ転送の方向の二つをいうものとする。
【００２９】
本発明に従って、非接触型データキャリヤと非接触型端末との間において通信が行われるのであるが、この際コイルとデータ転送及びデータ受信を行う他の適当な装置を有するトランスポンダーとして設計された一つ以上のデータキャリヤは、非接触型で非電流型の電磁場接合及び双方向通信の目的のため当該端末が照射する電磁場内に移動させられるのである。
【００３０】
本発明に従ったデータキャリヤ、即ちデータ転送距離に応じて異なったデータ転送速度で通信するデータキャリヤを用いると、また本発明に従った端末、即ちデータ転送速度に応じて伝送電力を変動させるよう制御可能な端末を用いると、本発明に従った方法によって、データ転送速度を橋かけするべきデータ転送距離に適応させることか可能となり、その結果該当法規制を遵守しつつ一定のデータ転送距離において可能な限り最高のデータ転送速度を実現することが出来るのである。
【００３１】
データ転送速度に相当する端末の伝送電力は、段階的に変動させられる。例えば、当該伝送電力を二つの段階にのみ切換えること、即ち例えば近接など短いデータ転送距離と例えば近傍など長いデータ転送距離の目的のために切換えることが可能である。
【００３２】
かかるデータキャリヤは、種々の態様で設計することが出来るのであり、例えばコード、腕時計、ブレースレット又はキーペンダントなどに設計することが出来る。
【００３３】
【実施例】
本発明を添付した図面に言及して、実施例を下記して更に詳細に説明する。
【００３４】
図１は、ある一定のキャリヤ周波数における当該端末の許容可能な最大伝送電力及び許容可能な最大周波数帯域幅を実線Ａによって示す。低い周波数帯域幅が、破線Ｂに従って低いデータ転送速度において生じており、かくして当該端末の許容可能最大伝送電力、即ち大きなデータ転送距離が可能であるが、かかる周波数帯域幅は、破線Ｃに従って早いデータ転送速度においてより大きくなり、かくして小さい伝送電力、即ち短いデータ転送距離しか可能となるに過ぎない。
【００３５】
図２は、1eとして本発明に従った端末、即ち伝送電力がデータ転送速度に応じて制御可能である端末を示し、また1kとしてかかる伝送電力制御が不可能な従来公知の端末、さらに2eとしてデータ転送距離に応じて異なるデータ転送速度で通信する本発明に従ったデータキャリヤを示し、また2kとして通信性能が単一のデータ転送速度に限定されている従来公知のデータキャリヤをそれぞれ示す。変型Ａ及びＢに従えば、本発明に従った方法が、従来公知のデータキャリヤ2kが本発明に従った端末（Ａ）と通信し又は従来公知の端末1kが本発明に従ったデータキャリヤ（Ｂ）と通信することによっても実施することが出来る。本発明に従った端末と本発明に従ったデータキャリヤを用いうる変形Ｃに従えば、最大可能なデータ転送速度が、長いデータ転送距離(a)また短いデータ転送距離(b)の双方においても実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】端末の最大伝送電力を周波数帯域幅の関数として表すダイアグラムを示す。
【図２】本発明に従ったデータキャリヤと本発明に従った端末とから成る組合せの表示を概略的に示す。

Claims

非接触型データキャリヤと、該データキャリヤとの非電流式の電磁結合のための電磁波を放射する装置を配設してなる端末との間の双方向通信方法において、
データ転送速度が、橋渡しされるべきデータ転送距離に応じて、データ転送開始時に転送周波数帯域幅を変化させることにより、固定・決定された値に変化させられること、及び、該端末の伝送電力が、該データ転送速度の大小に応じて段階的に変動させられることにより、使用帯域における規定の伝送電力パターンを超えない値に変化させられる
ことを特徴とする双方向通信方法。
転送周波数帯域幅を変化させる際に、該端末が通信開始前に、特定のデータ転送速度のための識別同定コードとしてある種の信号パターンを発信することを特徴とする、請求項１記載の方法。
特定のデータ転送速度のための識別同定コードとしての該信号パターンが、振幅変調又は位相変調されるものであることを特徴とする、請求項２記載の方法。
端末の該伝送電力が、短距離データ転送及び長距離データ転送を行うため二段階に変動せしめられることを特徴とする、請求項１記載の方法。
請求項１ないし４の内の何れか一項記載の方法に基づいた端末との双方向通信に用いるための非接触型データキャリヤであって、
データ転送距離に依存したデータ転送速度を実現する端末を有し、
該端末は、橋渡しされるべきデータ転送距離に応じて、データ転送開始時に、転送周波数帯域幅を変化させることにより、固定・決定された値に変化させると共に、該端末の伝送電力を、該データ転送速度の大小に応じて段階的に変動せしめて、使用帯域における規定の伝送電力パターンを超えない値に変化させる制御手段を備えている
ことを特徴とする、非接触型データキャリヤ。