JP5062154B2 - 携帯端末装置及びリーダライタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末装置及び、その携帯端末装置と無線通信を行うリーダライタ装置に関するものである。

近年、非接触型のＩＣモジュール（以下、非接触ＩＣモジュールと称する。なお、この非接触ＩＣモジュールは、カードサイズの非接触ＩＣカード、携帯端末装置に搭載される、非接触ＩＣカード型技術を利用した小型モジュール、荷札として荷に貼り付けられる非接触ＩＣタグなどを含み、ＩＣチップとアンテナとを含んで構成される）と、その非接触ＩＣモジュールと無線通信を行うリーダライタ装置と、を含んで構成されるシステムが、様々なサービスに利用されている。このシステムでは、リーダライタ装置と無線通信を行っている非接触ＩＣモジュールが当該システムによるサービスを提供可能なものであるか否かを識別するために、リーダライタ装置は、非接触ＩＣモジュールとの間で認証処理を行っている。

特許文献１には、上記認証処理に要する処理時間を短縮するためになされた非接触ＩＣカードリーダ装置について、開示されている。
特開２００４−１０２８８５号公報

特許文献１では、タッチアンドゴー形式を適用した非接触ＩＣカードリーダライタ装置と、密着型の非接触ＩＣカード（つまり、非接触ＩＣカードリーダライタにおける読み取り部と無線通信を行うためには、その読み取り部と２ミリ未満の距離に位置する必要がある非接触ＩＣカード）と、の間での認証処理について開示されている。このシステムでは、非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、２枚以上の非接触ＩＣカードを一時期に読み取り部にタッチさせることができない構造であり、一枚の非接触ＩＣカードとのみ認証を行うことを想定したものである。また、非接触ＩＣカードリーダライタ装置は、利用者が非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダライタと通信可能な距離に位置させるために非接触ＩＣカードを読み取り部にタッチするという行為を行ってはじめて、非接触ＩＣカードと認証を開始するものである。

一方、遠隔型の非接触ＩＣカード（つまり、リーダライタにおける読み取り部と無線通信を行うために、その読み取り部と７０センチ以上の距離に位置することが許容される非接触ＩＣカード）との間で認証処理を行う場合、リーダライタ装置と通信可能な距離に複数枚の非接触ＩＣカードが位置することによって、リーダライタ装置は、その複数枚の非接触ＩＣカードと同時期に認証を行うことが考えられる。また、リーダライタ装置は、利用者が意図せず非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダライタ装置と通信可能な距離に位置させた場合にも、非接触ＩＣカードと認証を開始することが考えられる。

このように、リーダライタ装置と遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合には、密着型の非接触ＩＣカードとの間での無線通信と異なり、次の点について考慮する必要がある。

すなわち、複数枚の非接触ＩＣカードのうちの、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードを特定することである。リーダライタ装置は、利用者が非接触ＩＣカードに認証処理を行わせることを意図した場合にのみ、非接触ＩＣカードと無線通信を開始する必要が
ある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、リーダライタ装置と遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードのうち、確実に特定の認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ無線通信を行うことを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の携帯端末装置は、電波の送受信を行うことで前記リーダライタ装置と無線通信を行う第１無線部と、電波の送受信を行うことで前記リーダライタ装置と無線通信を行い、前記第１無線部による無線通信距離よりも短い通信距離である第２無線部と、前記第１無線部と及び前記第２無線部の無線処理を制御する携帯端末制御部とを備え、前記リーダライタ装置との初期設定フェーズの後に実通信フェーズに移行するものであって、前記初期設定フェーズにおいて、前記第１無線部と前記第２無線部のそれぞれを介して前記リーダライタ装置と初期設定を行い、前記第１無線部及び前記第２無線部を介した初期設定が成立した場合に前記初期設定フェーズから前記実通信フェーズに移行するものである。

これによれば、前記従来の課題のうち近距離でのみ通信可能にするために携帯端末は、パッシブＲＦタグ機能を搭載し、この信号の強さにより、近距離であるか否かを判定することができるので、近距離でのみ通信したいといった課題が解決可能となる。

さらに、通信相手側が近接して設置されていた場合に、誤って違う相手の信号を先に受信した場合でも、パッシブＲＦタグとの通信が成立しないので、この通信はこのとき終了する。そして、その通信終了後に本来通信すべき通信相手からの信号を受信して、通信を実施するので、誤った相手との通信を防ぐことができる。

本発明の携帯端末装置は、リーダライタ装置と無線通信を行う携帯端末装置において、前記携帯端末装置は、前記リーダライタ装置と第１の電波の送受信を行う第１無線部と、前記リーダライタ装置と前記第１の電波とは異なる第２の電波の送受信を行う第２無線部とを備え、前記第１の電波の送受信を行った後に前記第２の電波の送受信を行うことで前記無線通信の初期設定を行い、前記初期設定が成立した場合に前記無線通信を実行し、前記第１の電波の通信距離は、前記第２の電波の通信距離よりも長いことを特徴とするものである。

これによれば、携帯電話の機種によっては、ＳＩＭカードが外側に近いところに搭載される場合も考えられ、この場合受信信号が強くなり、遠距離でも通信可能になるため、機種によらず近距離でも通信するということが難しくなる可能性がある。しかし、本発明では、携帯端末にパッシブＲＦタグが搭載されており、このパッシブＲＦタグで受信した信号で近距離かどうかを判断するので、携帯電話に搭載されたＳＩＭカードの位置に関係なく、一定距離の近距離通信が可能になる。

第１の発明は、リーダライタ装置と無線通信を行う携帯端末装置において、前記携帯端末装置は、前記リーダライタ装置と第１の電波の送受信を行う第１無線部と、前記リーダライタ装置と前記第１の電波とは異なる第２の電波の送受信を行う第２無線部とを備え、前記第１の電波の送受信を行った後に前記第２の電波の送受信を行うことで前記無線通信の初期設定を行い、前記初期設定が成立した場合に前記無線通信を実行し、前記第１の電波の通信距離は、前記第２の電波の通信距離よりも長いことを特徴とするものである。

これによれば、追加された近距離無線通信部を機能させることができ、かつ、第２の近距離無線通信部は、さらに短い通信距離であるので、必要な近距離通信のみ実施することが可能になり、遠距離での誤通信を防ぐことができる。

第２の発明は、第２無線部はパッシブＲＦタグであることを特徴とするので、追加された近距離無線通信部を機能させることができ、必要な近距離通信のみ実施することが可能になり、遠距離での誤通信を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態の携帯端末装置の斜視図を示すものである。図１に示す携帯端末装置は、ディスプレイ、操作キーなどを筐体表面に、回路基板を筐体内部にそれぞれ備える携帯端末装置本体１１０と、携帯端末装置本体１１０の回路基板に電力を供給するバッテリ１１１と、バッテリ１１１を保護するカバー１１２とから構成される。

携帯端末装置本体１１０は、ＳＩＭカード１２０が筐体内部に挿入される構造である。ＳＩＭカード１２０は、バッテリ１１１、カバー１１２の順に覆いかぶさって携帯端末装置本体１１１内に格納される。

また、ＳＩＭカード１２０は、ＳＩＭチップ１２１、無線回路１２２を含んで構成され、非接触ＩＣカードの機能を果たす。ＳＩＭカード１２０の表面には、露出するようにしてＳＩＭチップ１２１と無線回路１２２が設けられている。携帯端末装置本体１１０には、ＳＩＭチップ１２１の導体板に接触する接続端子が設けられており、携帯端末装置本体１１０とＳＩＭカード１２０とはその接続端子を介して信号の送受信を行う。

本発明の実施の形態の携帯端末装置は、図１に示す構造に限られるものではなく、ＳＩＭカードを挿抜可能な様々な構造を有する携帯端末装置に適用可能である。ＳＩＭカードを挿抜可能な構造やＳＩＭカード近辺の構造、材質が異なる様々な携帯端末装置にあるＳＩＭカードを挿入する場合、ＳＩＭカードに備わる無線回路の電波環境も異なるが、本発明の実施の形態の携帯端末装置は、この電波環境に適した、無線通信を行うために当該無線回路が最低限必要とする受信強度の閾値または信号を送信するときの送信出力を設定することを実現する。

次に、本発明の実施の形態の携帯端末装置及びＳＩＭカードの機能ブロックを図２に示す。携帯端末装置本体１１０は、セルラー送受信部１３１、携帯端末記憶部１３２、ＳＩＭカード接続部１３３、携帯端末制御部１３４、パッシブＲＦタグ送受信部１３５を含んで構成される。

セルラー送受信部１３１は、無線基地局（図２に図示せず）との間で取り決められた所定の通信方式に則って、デジタルデータの送受信を行う。

携帯端末記憶部１３２は、携帯端末制御部１３４が実行するプログラムや、そのプログラムを実行することによって生じる演算結果、ＳＩＭカード接続部１３３を介してＳＩＭ
カード１２０から入力したデータなどの各種データを記憶する。

ＳＩＭカード接続部１３３は、上述した、携帯端末装置本体１１０に設けられたＳＩＭカード１２０との接続端子に相当し、ＳＩＭカード１２０との間で信号の入出力を行う。

携帯端末制御部１３４は、携帯端末記憶部１３２に記憶されている各種プログラムを参照して、セルラー送受信部１３１による無線通信制御、ＳＩＭカード１２０との間でのデータの入出力制御、携帯端末記憶部１３２へのデータの書き込み、読み取り制御、などの各種制御を実行する。

パッシブＲＦタグ送受信部１３５は、リーダライタ装置等のパッシブＲＦタグ通信が可能な外部の無線通信機器と通信を実施する。パッシブＲＦタグ送受信部１３５は、４００ＭＨｚ帯特定小電力無線、１３．５６ＭＨｚ帯のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：無線周波数識別）で使用される短距離通信用の電波や、４．２ＧＨｚ帯から４．８ＧＨｚ帯のＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：超広帯域無線）等の電波を介して信号の送受信を行う。

一方、ＳＩＭカード１２０は、ＳＩＭカード記憶部１４１、携帯端末接続部１４２、ＳＩＭカード制御部１４３、近距離無線送受信部１４４、セキュリティ記憶部１４５を含んで構成される。

ＳＩＭカード記憶部１４１は、ＳＩＭカード制御部１４３が実行するプログラムや、そのプログラムを実行することによって生じる演算結果、携帯端末接続部１４２を介して携帯端末装置本体１１０から入力したデータなどの各種データを記憶する。

携帯端末接続部１４２は、上述した、ＳＩＭカード１２０の表面に露出するＳＩＭチップ１２１の導体板に相当し、電気的に接続されているＳＩＭカード接続部１３３との間で信号の入出力を行う。

ＳＩＭカード制御部１４３は、ＳＩＭカード記憶部１４１やセキュリティ記憶部１４５に記憶されている各種プログラムを参照して、近距離無線送受信部１４４による無線通信制御、携帯端末装置本体１１０との間でのデータの入出力制御、ＳＩＭカード記憶部１４１へのデータの書き込み、読み取り制御、などの各種制御を実行する。また、近距離無線送受信部１４４により受信される信号の受信強度値を検出する。

近距離無線送受信部１４４は、無線回路１２２に相当する。近距離無線送受信部１４４は、無線回路１２２に形成されるアンテナを介して、４００ＭＨｚ帯特定小電力無線、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ：無線周波数識別）で使用される短距離通信用の電波やＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：超広帯域無線）等の電波を介して信号の送受信を行う。また、近距離無線送受信部１４４を介して行われる無線通信の通信距離は、パッシブＲＦタグ送受信部１３５を介して行われる無線通信の通信距離よりも長い。実際、送信出力にもよるが、４００ＭＨｚ帯特定小電力無線通信では数センチメートルから数十メートルの通信距離が得られ、１３．５６ＭＨｚ帯無線通信では数センチメートルから数十センチメートルである。

セキュリティ記憶部１４５は、携帯端末装置とリーダライタ装置との間で、例えば決済処理等を行う場合に必要となる情報を記憶している。具体的には、銀行が運用する決済処理用ネットワークに接続するためのパスワードや、決済に関する個人情報などが記憶されている。このような決済処理を行うための情報はＳＩＭカード記憶部１４１に記憶することも可能であるが、ＳＩＭカード記憶部１４１とは別に記憶することで、重要な情報を安
易に書き換えることがなく、また消去することもない。

次に、リーダライタ装置の機能ブロックを図３に示す。リーダライタ装置１５０は、リーダライタ近距離無線送受信部１５１、リーダライタ制御部１５２、リーダライタ記憶部１５３、外部通信部１５４、パッシブＲＦタグ送受信部１５５を含んで構成される。

リーダライタ近距離無線送受信部１５１は無線回路に形成されるアンテナ（図示せず）を介して、ＳＩＭカード近距離無線送受信部１４４と信号の送受信を行う。これらのアンテナは無線回路上に複数構成されており、それぞれのアンテナは無線回路上の異なる位置に形成されている。

リーダライタ制御部１５２は、リーダライタ近距離無線送受信部１５１やパッシブＲＦタグ送受信部１５５から入力される信号に対し何らかの処理を実行する。例えば、ＳＩＭカード１２０に書き込ませるデータをリーダライタ記憶部１５３から読み出し、その読み出した信号を近距離無線送受信部１５１や外部通信部１５４に出力する。また、リーダライタ近距離無線送受信部１５１により受信される信号の受信強度値を検出する。

外部通信部１５４は、インターネットなどの外部通信網と接続することで外部サーバと接続できる。例えば、決済処理を行う場合、ＳＩＭカード１２０からの要求信号に応じて外部通信部１５４を介して銀行やカード会社が運営する決済処理用ネットワークに接続し、銀行やカード会社が保有するサーバと通信を行う。

パッシブＲＦタグ送受信部１５５は、パッシブＲＦタグ送受信部１３５と通信を行う。

次に、ＳＩＭカード１２０とリーダライタ装置１５０とが通信を開始する処理の流れを図４に示す。まず、リーダライタ制御部１５２からリーダライタ近距離無線送受信部１５１に対して通信開始コマンド（ＳＩＧ０１）を伝送し、通信開始コマンド（ＳＩＧ０１）を受信したリーダライタ近距離無線送受信部１５１はＳＩＭカード１２０に向けて通信開始コマンド（ＳＩＧ０２）を送信する。この通信開始コマンド（ＳＩＧ０１）及び通信開始コマンド（ＳＩＧ０２）は、定期的（例えば、１００ｍｓごと）に送信されるコマンド信号であり、リーダライタ制御部１５２は後述する通信開始コマンド（ＳＩＧ０６）を確認できない限り定期的な発信を行う。

そして、ＳＩＭカード近距離無線送受信部１４４が通信開始コマンド（ＳＩＧ０２）を受信すれば、ＳＩＭカード近距離無線送受信部１４４はＳＩＭカード制御部１４３に対して通信開始コマンド（ＳＩＧ０３）を伝送する。

通信開始コマンド（ＳＩＧ０３）を受けたＳＩＭカード制御部１４３は、応答信号としての通信開始コマンド（ＳＩＧ０４）をＳＩＭカード近距離無線送受信部１４４に伝送する。ＳＩＭカード近距離無線送受信部１４４は、通信開始コマンド（ＳＩＧ０２）を送信したリーダライタ装置１５０へ向けて通信開始コマンド（ＳＩＧ０５）を送信する。

リーダライタ近距離無線送受信部１５１が通信開始コマンド（ＳＩＧ０５）を受信すれば、リーダライタ近距離無線送受信部１５１はリーダライタ制御部１５２に対して通信開始コマンド（ＳＩＧ０６）を伝送する。

次に、通信開始コマンド（ＳＩＧ０６）を受けたリーダライタ制御部１５２は、パッシブＲＦタグ送受信部１５５に対して通信開始コマンド（ＳＩＧ０７）を伝送し、通信開始コマンド（ＳＩＧ０７）を受けたパッシブＲＦタグ送受信部１５５は、ＳＩＭカード１２０に向けて通信開始コマンド（ＳＩＧ０８）を送信する。

パッシブＲＦタグ送受信部１３５が、通信開始コマンド（ＳＩＧ０８）を受信した場合は、パッシブＲＦタグ送受信部１３５は携帯端末制御部１３４に向けて通信開始コマンド（ＳＩＧ０９）を伝送する。通信開始コマンド（ＳＩＧ０９）を確認した携帯端末制御部１３４は、通信開始コマンド（ＳＩＧ１０）をＳＩＭカード接続部１３３に伝送する。通信開始コマンド（ＳＩＧ１０）を確認したＳＩＭカード接続部１３３は、電気的に接続された携帯端末接続部１４２に通信開始コマンド（ＳＩＧ１１）を伝送し、通信開始コマンド（ＳＩＧ１１）を確認した携帯端末接続部１４２はＳＩＭカード制御部１４３に対して通信開始コマンド（ＳＩＧ１２）を伝送する。

通信開始コマンド（ＳＩＧ１２）を確認したＳＩＭカード制御部１４３は、ＳＩＭカード近距離無線送受信部１４４に対して通信開始コマンド（ＳＩＧ１３）を伝送し、通信開始コマンド（ＳＩＧ１３）を確認したＳＩＭカード近距離無線送受信部１４４は、リーダライタ装置１５０に向けて通信開始コマンド（ＳＩＧ１４）を送信する。

リーダライタ近距離無線送受信部１５１が通信開始コマンド（ＳＩＧ１４）を受信すれば、リーダライタ近距離無線送受信部１５１はリーダライタ制御部１５２に対して通信開始コマンド（ＳＩＧ１５）を伝送する。

なお、リーダライタ制御部１５２は、所定期間（例えば、５００ｍｓ）の間に通信開始コマンド（ＳＩＧ１５）を確認できない場合、通信開始コマンド（ＳＩＧ０８）を予め決められた回数だけ再送するが、それでも通信開始コマンド（ＳＩＧ１５）を確認できない場合は、再び通信開始コマンド（ＳＩＧ０１）及び通信開始コマンド（ＳＩＧ０２）を定期的に送信し始める。

以上のような一連の通信開始コマンド（ＳＩＧ０１〜ＳＩＧ１５）のやり取りを通じて、ＳＩＭカード１２０とリーダライタ装置１５０との間で無線通信が確立される、すなわち種々のデータ情報をやり取りする無線通信を行うための事前設定準備に関する手続きが完了する。なお、本実施の形態では、通信開始コマンドＳＩＧ０１から通信開始コマンドＳＩＧ１５の期間を初期設定フェーズとし、特に通信開始コマンドＳＩＧ０１から通信開始コマンドＳＩＧ０７の期間を第１初期設定フェーズとし、通信開始コマンドＳＩＧ０８から通信開始コマンドＳＩＧ１５の期間を第２初期設定フェーズと称する。そして、初期設定フェーズによりＳＩＭカード１２０とリーダライタ装置１５０との間で無線通信が確立されると、その後は実通信フェーズ（例えば、個人情報や銀行口座に関するデータ情報などをやり取りする決済等処理を実施する）に移行する。

なお、本実施の形態では、パッシブＲＦタグ送受信部１３５は携帯端末装置本体１１０に搭載されるとしたが、ＳＩＭカード１２０に搭載されてもよい。

以上のように、本発明にかかる携帯端末とＳＩＭカードは、リーダライタ装置から近距離無線通信で送信された通信開始コマンドをＳＩＭカードが受信すると、ＳＩＭカードからリーダライタ装置へ通信開始コマンドを返信する。そして、この信号をリーダライタ装置が受信すると、次に、パッシブＲＦタグ無線で通信開始コマンドを携帯端末へ送信する。携帯端末は、パッシブＲＦタグ送受信装置を備えており、リーダライタからパッシブＲＦタグ無線で送信された通信開始コマンドを受信する。このときリーダライタと携帯端末との距離が離れている場合は、この信号は届かず通信は成立しない。携帯端末に搭載されているパッシブＲＦタグ送受信装置は、通信距離が短いので、携帯端末の機種によらず、ケースの内側の表面に近い場所に設置されているので、機種間での通信距離のばらつきが小さいので、近距離の検知に活用できる。

本発明の実施の形態の携帯端末装置の斜視図 本発明の実施の形態の携帯端末装置及びＳＩＭカードの機能ブロック図 本発明の実施の形態のリーダライタ装置の機能ブロック図 本発明の実施の形態の携帯端末装置とＳＩＭカードとリーダライタ装置が通信開始する場合のシーケンス図

符号の説明

１１０ 携帯端末装置本体
１１１ バッテリ
１１２ カバー
１２０ ＳＩＭカード
１２１ ＳＩＭチップ
１２２ 無線回路
１３１ セルラー送受信部
１３２ 記憶部
１３３ ＳＩＭカード接続部
１３４ 携帯端末制御部
１３５ パッシブＲＦタグ送受信部
１４１ ＳＩＭカード記憶部
１４２ 携帯端末接続部
１４３ ＳＩＭカード制御部
１４４ ＳＩＭカード近距離無線通信信部
１４５ セキュリティ記憶部
１５０ リーダライタ装置
１５１ 近距離無線通信部
１５２ リーダライタ制御部
１５３ リーダライタ記憶部
１５４ 外部通信部
１５５ リーダライタパッシブＲＦタグ送受信部

Claims (2)

1. リーダライタ装置と無線通信を行う携帯端末装置において、
   前記携帯端末装置は、
   前記リーダライタ装置と第１の電波の送受信を行う第１無線部と、
   前記リーダライタ装置と前記第１の電波とは異なる第２の電波の送受信を行う第２無線部とを備え、
   前記第１の電波の送受信を行った後に前記第２の電波の送受信を行うことで前記無線通信の初期設定を行い、
   前記初期設定が成立した場合に前記無線通信を実行し、
   前記第１の電波の通信距離は、前記第２の電波の通信距離よりも長いことを特徴とする携帯端末装置。
2. 前記第２無線部はパッシブＲＦタグであることを特徴とする請求項１記載の携帯端末装置。

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