JP4704751B2 - スマートカードとその関連装置のためのアンテナを介した通信処理 - Google Patents

スマートカードとその関連装置のためのアンテナを介した通信処理 Download PDF

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Description

本発明は、スマートカード(smart card)に関し、更に詳しくは、スマートカードと外部ユニットとの間の通信処理に関する。
スマートカードは、異なるタイプの情報、具体的には銀行取引(bank transaction)、交通機関のチケット(transport ticket)、健康情報(health information)のための情報および身分証明書(identification)のための情報を収容すると共に移送するために広く使用されるサポート(support)となっている。スマートカードは、通常、銀行カード(bank card)のようにプラスチックカードに収められる。これらのカードは、通常、データ記憶およびデータ処理のためのメモリ及びプロセッサを備える。従来、スマートカードは、カードの電気接点と電気的接続を行うためのカードリーダに挿入される。
ＩＳＯ国際標準規格７８１６は、最も広く使用されるスマートカードの特性を規定している。従って、この国際標準は、ＳＩＭカードまたは銀行カードの特性を規定するために使用されている。ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２は、接続インターフェイスを備えたチップ表面の電気接点の位置、機能、および数を規定している。ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２の英語版は、これらの接点を“ピン(pins)”と呼んでいる。この規格では、表面ピン(surface pins)はＣ１〜Ｃ８で示される。また、ピンＣ１はＶｃｃを示し、カード上のチップに電力を供給する電源接続を行うために使用される。また、ピンＣ２はＲＳＴ又はリセットとして参照され、チップ再初期化命令シーケンス(chip reinitialization instruction sequence)を起動する外部コマンド信号を伝送する。また、ピンＣ３はＣＬＫを示し、チップにクロック信号を伝送する。また、ピンＣ５は、ＧＮＤを示し、チップの集積回路と、このチップに接続されたデバイスに電気的なグランドを共通に供給する。また、ピンＣ６はＶｐｐと呼ばれ、もしチップ上にＥＥＰＲＯＭがあれば、このＥＥＰＲＯＭをプログラムするために使用される。また、ピンＣ７は、Ｉ／Ｏピンと呼ばれ、チップと、上記接続されたデバイスとの間の通信チャンネルを提供する。ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２は、ピンＣ及びＣ８にはまだ何の使用も割り当てていない。
ＩＳＯ国際標準規格１４４４３及び１５６９３は、無線により外部装置と通信するためにカードにパッシブアンテナ(passive antenna)を備えることを提案している。
とりわけ、ＩＳＯ国際標準規格１４４４３は、アンテナから２０センチメートル以内で理想的に通信できる無線周波通信プロトコル(radio-frequency communication protocol)を規定している。しかしながら、アンテナによって提供される通信距離は限られている。また、通信速度は変調周波数によって制限される。
ＩＳＯ国際標準規格１５６９３は、ＩＳＯ国際標準規格１４４４３よりも遠距離で通信するための他の通信プロトコルを記述しているが、通信速度が低下する。提供される通信距離は依然として相当に短い。
一般に、これらのスマートカードのアンテナは範囲が制限されている。さらに、それらの範囲は、それらの環境の影響を強く受ける。一般に、金属部品（特に、カードが置かれる装置のバッテリまたは他の電気回路）の存在は、カードの上記範囲を低下させる。さらにまた、いくつかの小さなカード（例えば、ＳＩＭカード）は、アンテナの性能を低下させる。
従って、これらの問題の１つ又は多くを解決する通信処理、スマートカードおよび装置に対する要請が存在し、本発明は、この要請を満足させることを目的としている。
本発明による処理は、上記序文で与えられた共通定義(generic definition)を満たし、本質的には、
−少なくとも一つのアンテナと該アンテナに接続された少なくとも二つのピンとを備えた装置を供給するステップと、
−チップを備えたスマートカードを供給するステップと、
−前記カードの表面ピンと前記アンテナとの間で電気的信号を伝送するステップと、
を含み、
前記チップが、
−少なくとも二つの表面ピンと、
−処理モジュールと、
−前記カードの前記表面ピンに接続されると共に前記処理モジュールに結合され、前記カードの前記表面ピンが前記装置の前記ピンに接続された無線周波インターフェイスと
を備えたことを特徴とする。
一つの変形によれば、前記チップは、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２で与えられた形式であり、前記カードの前記表面ピンは、ピンＣ４およびＣ８である。
また、本発明は、少なくとも二つの表面ピンと処理モジュールを有するチップを備えたスマートカードに関し、また、前記処理モジュールに結合されると共に前記二つの表面ピンに接続された無線周波インターフェイスを具備する。
一つの変形によれば、前記チップは、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２形式であると共に、前記カードの前記表面ピンはピンＣ４およびＣ８である。
さらに他の変形によれば、前記カードは、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−１に規定された形式である。
他の変形によれば、前記カードは、ＧＳＭ標準の形式である。
また、本発明は、アンテナと、スマートカードに接続可能な接続インターフェイスとを備えた装置に関し、
−前記接続インターフェイスは、いわゆるスマートカードの表面ピンに接続可能な二つのピンを備え、
−前記装置の前記ピンは、前記アンテナに接続される。
一つの変形によれば、前記装置のピンは、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２形式におけるスマートカードのピンＣ４およびＣ８に接続可能である。
他の変形によれば、前記装置は携帯電話機(cell-phone)である。
他の変形によれば、前記電話は、本体(body)と、着脱可能なバッテリとを備え、前記アンテナは前記着脱可能なバッテリに固定される。
他の変形によれば、前記電話は、本体(body)と、着脱可能なバッテリとを備え、前記アンテナは前記本体に固定される。
また、本発明による前記装置は、自動車車両、ＰＤＡ、スマートカードサポート、または記憶装置である。
このような装置の一つの変形によれば、前記アンテナはアクティブ型である。
本発明は、以下の説明と、本明細書に添付された図面を参照することにより、より一層理解が深められるであろう。
本発明は、カードの表面ピンを、接続された装置(connected device)上のアンテナと接続することによりスマートカードと通信することを提案する。そして、このスマートカードは、他の装置との非接触通信(contactless communication)のために、上記接続された装置の上記アンテナを使用することができる。上記スマートカードの上記表面ピンが、上記アンテナに接続された装置のピンに接続されると、電気的信号が上記表面ピンと上記アンテナとの間に発生される。
図１は、ＧＳＭ標準形式のＳＩＭカードの形状を示し、この例では、上記カードは、スマートカードの特定の例であり、ここで、上記カードは共通標準(generic standard)７８１６−１で規定された形式であり、且つ、上記チップは、ＩＳＯ共通標準７８１６−２で規定された形式である。カード１は、カード本体３上に設けられた接続インターフェイス２を備えている。接続インターフェイス２は、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２で規定されているように、表面ピンＣ１〜Ｃ８を備えている。
図２および３に示されるチップ２１の変形例において、無線周波インターフェイス２２は、処理モジュール２５と結合されている。無線周波インターフェイスと結合された処理モジュールは、
−無線周波インターフェイス２２が上記処理モジュールとは独立なモジュールであって上記処理モジュール２５に接続された別手段(the alternative)と、
−上記処理モジュール２５が無線周波インターフェイス２２を統合(integrate)した別手段と
の両方を網羅するであろう。
図２は、本発明によるカード１に設けられた第１の選択的構造のブロック図を示す。チップ２１は、適切なタイプの接続(connection)またはリンク(link)２３を介して無線周波インターフェイス２２に接続された処理モジュール２５を備える。
図３は、チップ２１の第２の選択的構造のブロック図を示す。この選択的案では、無線周波インターフェイス２２は、処理モジュール２５に統合(integrate)されている。
これらの変形例を用いて、処理モジュール２５は、特に、スマートカードの一般的論理機能を遂行するように設計される。詳細には、適切なマイクロコントローラは、処理モジュール２５として使用できる。処理モジュール２５は、例えば、本来的に公知の方法で、表面ピンＣ１〜Ｃ３およびＣ５〜Ｃ７に接続される。無線周波インターフェイス２２は、表面ピンＣ４およびＣ８に接続される。無線周波インターフェイス２２は、適切な周波数で電気的信号を発生し又は処理するように設計される。
そして、カード１のチップ２１は、無線周波インターフェイス２２を介して無線周波電気信号を発生することができる。後で詳しく述べるように、この構造は、チップ２１と特に処理モジュールが、無線周波で通信する関連装置のアンテナを使用することを可能にする。従って、スマートカード１の通信範囲は、このカードの大きさ(dimension)によって制限されない。よって、特定のスマートカードは、ＧＳＭ標準の形式に従うＳＩＭカードでさえも、著しく異なった通信範囲を必要とする多くのアプリケーションにおいて使用することができる。また、外部との電気的信号の伝送のためのＩＳＯ国際標準規格７８１６−２に従う表面ピンＣ４及びＣ８の潜在的用途(possible use)は、これらのピンがすでに存在し、かつ本出願が提出された日には上記標準で割り当てられていないので、実施が容易であろう。
無線周波インターフェイス２２は、チップ１と外部装置との間のデータ通信のための適切な電気的信号を処理し又は発生するように設計される。
図２及び３における例では、チップ２１は、一つ又は多数のメモリ２４を備えている。例えば、これらのメモリ２４は、チップ２１の処理モジュール２５に統合される。これらメモリ２４は、有益な情報の異なる項目(item)を格納するように設計されている。具体的には、ＲＯＭ、ＲＡＭリードアクセスメモリ、フラッシュメモリ、電気的消去可能およびプログラム可能なメモリＥＥＰＲＯＭ、または任意の他のタイプの適切なオンボードメモリの中から選択された一つ又は複数のメモリ２４を使用することができる。
詳細には説明されないが、スマートカードは、アンテナを提供する装置のアイテム(item)の存在を必要とすることなく、外部と通信することができるように、本来的に公知の方法で、それ自身でアンテナを備えることもできる。
ここで、我々は、スマートカードと協調動作する装置の動作を説明し、そのための例を図４に示す。本発明による装置の特異性(specific nature)は、本装置が、上述したスマートカード１の表面接点に接続可能な二つのピンを有する接続インターフェイスを備えていることである。上記装置の二つのピンはアンテナに接続される。このタイプの装置は、スマートカード１が、上記装置および上記カード上のピンの接続を介してアンテナ１１を使用することを可能にする。そして、このタイプの装置は、スマートカード１の通信範囲を拡大させることができる。
図４は、上述のスマートカード１で動作するように設計された携帯電話機４を示す。携帯電話機は、携帯電話機能を遂行できる任意の装置を示す；従って、この用語は、ＧＳＭ機能および他の任意の類似装置を備えたＰＤＡ(Personal Data Assistants)を含む。電話機４は、電話機本体５、ＧＳＭ通信アンテナ６、および、本来的に公知の方法で、図示しない着脱可能なバッテリに接続されるように設計された電源供給接点７〜１０を備える。また、本体５は、所定形式のスマートカードが適合するハウジング１２を備える。ピンＡ１〜Ａ８を含む接続インターフェイスは、例えば、ハウジング１２の底に配置されることができる。ピンＡ１〜Ａ８は、それらが、ハウジング１２に挿入されたスマートカード１上で、電気的接点により表面ピンＣ１〜Ｃ８にそれぞれ接続されるように配置されている。上述の理由により、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２に従う装置接続インターフェイスが、優先して使用されるであろう。
上記装置上のピンＡ４及びＡ８はアンテナ１１への接続を有する。このアンテナは、ＩＳＯ国際標準規格１４４４３、標準１５６９３、または標準１８０００で規定されたキャリア周波数帯域のような、所定の周波数帯域において通信するのに適合されてもよい。従って、このアンテナは、一つ又は多数の選択された周波数での共振回路を形成する。示されたアンテナ１１は、サポート(support)上にプリントされたトラック(track)の形式で作成されるが、任意のタイプの適切なアンテナも想定される。また、上記アンテナは、とりわけインピーダンス整合をとるために、パッシブ又はアクティブ電子コンポーネントを備えてもよい。また、装置ピンへのアンテナの接続上に増幅器を配置することもできる。
示された電話機４の変形例において、アンテナ１１は電話機本体５に固定される。例えば、アンテナ１１は、最適な範囲を提供する位置上に配置されてもよく、それは、当技術分野の当業者であれば決定することができる。
また、アンテナ１１を、携帯電話機の着脱可能なバッテリに埋め込むこともできる。この配置は、そのオリジナルの電話機を維持したまま、ユーザがスマートカード１を電話機のアンテナ１１に接続するためにバッテリを交換することを可能にする。具体的には、バッテリに配置されたアンテナ１１に対して本体に配置されたスマートカードへの接続を提供するために、電話機上に電気的ピンを追加し又は割り当てることが可能である。また、バッテリ上にスマートカードの接続インターフェイスを埋め込むことや、インターフェイスのピンに接続されたアンテナにこの接続インターフェイスを埋め込むことも可能である。
また、カードボードボックス(cardboard box)またはコンテナー(container)のような記憶装置または携帯リスニング装置(portable listening equipment)、スマートカードのためのサポート又はケース、車両のような他のタイプの装置を想定することも可能である。具体的には、自動車車両は、乗室(passenger compartment)内に配置されたスマートカード接続インターフェイスに接続されたアンテナを内蔵することが想定できる。例えば、アンテナは、遠距離料金アプリケーション(remote toll apprication)をなすために、有料で通信するように適合できる。具体的には、カードに記録された予約(subscription)が検出されることができ、またはスマートカードと関連づけられた口座(account)に負債(debit)が記録されることもできる。また、スマートカード接続インターフェイスに接続されるアンテナに適合するサポート又はカードケースを想定することもできる。また、このような接続インターフェイスを備えた装置は、スマートカードの通信範囲を拡大するために、アクティブアンテナを備えることもできる。
上記装置のアンテナとスマートカードの表面ピンＣ４〜Ｃ８との対応インピーダンスは、選択された変調周波数帯域について選択された共振周波数を有するように適合される。
このようなスマートカード及びこのような装置に関連した通信処理は、次のステップを備える；即ち、
−接続ステップの間に、
−装置が、アンテナと該アンテナに接続された少なくとも二つのピンとを備えて提供され、
−スマートカードが、少なくとも二つの表面ピンと、処理モジュールと、該処理モジュールに結合されると共に前記カードの前記表面ピンに接続された無線周波インターフェイスとを有するチップを備え、前記カードの前記表面ピンは、前記装置の前記ピンに接続され、
−電気的信号が、続く伝送ステップにおいて、前記アンテナと前記カードピンとの間を伝送される。
ＳＩＭカードの形状を示す図である。 本発明によるチップの第１の変形例を示すブロック図である。 本発明によるチップの第２の変形例を示すブロック図である。 本発明のよる携帯電話機を示す図である。
符号の説明
１ チップカード
４ 携帯電話機（装置）
５ 電話機本体
６ ＧＳＭ通信アンテナ
１１ アンテナ
２１ チップ
２２ 無線周波インターフェイス
２５ 処理モジュール
Ａ１−Ａ８ ピン
Ｃ１−Ｃ８ 表面ピン

Claims (6)

  1. 本体と、着脱可能なバッテリと、前記着脱可能なバッテリに固定された少なくとも一つのアンテナ（１１）と、該アンテナに対して前記本体に配置されたスマートカードへの接続を提供する少なくとも二つのピン（Ａ４，Ａ８）とを備えた携帯電話機（４）を提供するステップと、
    前記スマートカード（１）を提供するステップと
    を含み、
    前記スマートカードはチップ（２１）を備えると共に前記本体のハウジング（１２）に挿入され、前記アンテナは前記チップの外部にあり、
    前記チップ（２１）が、更に、
    少なくとも二つの表面ピン（Ｃ４，Ｃ８）と、
    処理モジュール（２５）と、
    前記チップ（２１）の前記表面ピン（Ｃ４，Ｃ８）に接続されると共に前記処理モジュール（２５）に結合され、前記表面ピン（Ｃ４，Ｃ８）が前記携帯電話機（４）の前記ピン（Ａ４，Ａ８）に接続された無線周波インターフェイス（２２）と、
    を備え、
    前記チップ（２１）の前記表面ピンと前記アンテナとの間で電気信号を伝送する通信処理方法。
  2. 前記提供されたスマートカードは、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２で与えられた形式であり、前記カードの前記表面ピンは、ピンＣ４およびＣ８であることを特徴とする請求項１記載の通信処理方法。
  3. 携帯電話機（４）であって、
    本体（５）と、
    着脱可能なバッテリと、
    前記着脱可能なバッテリに固定されたアンテナ（１１）と、
    前記アンテナ（１１）に対して前記本体のハウジングに挿入されたスマートカードへの接続を提供する二つのピン（Ａ４，Ａ８）を有し、前記スマートカード（１）に結合されると共に、該スマートカード（１）が備えるチップ（２１）の表面ピン（Ｃ４，Ｃ８）に接続された接続インターフェイス（Ａ１−Ａ８）とを備えた携帯電話機。
  4. 前記電話機ピンは、ＩＳＯ国際標準規格７８１６−２形式でスマートカードのピンＣ４及びＣ８に接続可能であることを特徴とする請求項３記載の携帯電話機。
  5. 当該携帯電話機は、オーガナイザー(organizer)であることを特徴とする請求項３または４の何れか１項記載の携帯電話機。
  6. 前記アンテナはアクティブ型であることを特徴とする請求項３ないし５の何れか１項記載の携帯電話機。
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