JP5468144B2 - 近距離通信方法およびシステム - Google Patents
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Description
カードリーダがモバイルRFデバイスへアクセスするプロセスは主に、カードリーダとモバイルRFデバイスとの間を固有結合するプロセスを有する。例えば、結合プロセスは以下の通りである。モバイルRFデバイスが低周波数信号からのカードリーダの固有識別コードIDrをデコードした後、識別コードはモバイルRFデバイス内の第2メイン処理モジュールへ送信される。次に第2メイン処理モジュールは、モバイルRFデバイスの固有識別コードIDcを、受信したIDrとともにカードリーダへRF送受信モジュールを介して送信する。カードリーダがモバイルRFデバイスからリターンコード(IDr,IDc)を受信した後、モバイルRFデバイスは、識別コードIDcが正当であると判定し、識別コードIDrを有効にしてカードリーダへ戻す。これは、現在の通信の固有通信端末である。IDrエンコードにより、当該カードリーダの周辺にある他のカードリーダの識別コードがその時点において確実に異なることになるので、識別コードIDrを有するモバイルRFデバイスは、識別コードIDrを有するカードリーダと確実に固有通信を確立することができる。したがって、モバイルRFデバイスとカードリーダとの間で固有結合を実現することができる。モバイルRFデバイスとカードリーダは、結合アドレス(IDr,IDc)を通じて、相互に識別することができる。結合の後、RFチャネルは通信プロセスにおいて用いられ、エラーのない通信を実施する。モバイルRFデバイスへのアクセスに成功した後、距離制御プロセスは完了し、通信が終了するまでRFチャネルを介して後続の通信プロセスを実施することができる。
固有の高信頼性通信リンクが、RFチャネルを介してカードリーダとモバイルRFデバイスとの間で確立される。このリンクに基づき、カードリーダとモバイルRFデバイスは、通信またはその他のプロセスで必要になるID認証を実現することができる。これら全てのプロセスは、高速RFチャネルによって実現することができる。上記プロセスの実装によって所定距離範囲内のアクセスが確実に確立されるので、全通信プロセスは所定範囲内で実施される近距離通信プロセスである。
上記RF通信の周波数点は、概ね2400〜2483MHzの2.4G ISM周波数帯域を用い、高速通信と端末に対する良好な貫通性能を実現する。その他の周波数点を用いることもできる。例えば433MHz、900MHz、5GHzなどである。
較正なしのシステムの低周波数点f0は、上記方法によって判定することができる。一般GSMモバイル通信端末については、周波数点f0は一般に10KHzより小さく、500Hz、1KHz、1.5KHz、2KHz、2.5KHz、3KHz、5KHz、などである。これにより0〜10cmの範囲内で距離制御を実現する。
送信パラメータは、主に変調モード、エンコードモード、送信磁気誘導強度振幅Brを含む。
受信器電圧閾値Vtは、上記方法によって判定することができる。
Claims (21)
- 少なくとも1つのカードリーダと少なくとも1つのモバイルRFデバイスを備える近距離通信システムのための近距離通信方法であって、以下のステップ:
ステップa:前記カードリーダは、プリセットされた送信パラメータに基づき、低周波数交流磁気信号を送信する。前記低周波数交流磁気信号は、前記カードリーダの識別情報を搬送する。前記送信パラメータは、前記システムを較正する必要がない前記システムの最高周波数f0以下である、前記低周波数交流磁気信号の周波数を含む。
ステップb:前記モバイルRFデバイスは、各距離地点において前記低周波数交流磁気信号を受信および検出し、これを一定振幅を有し前記距離に対応する電圧信号へ増幅し、プリセットされた電圧閾値Vtを用いて、前記モバイルRFデバイスを搭載した端末がプリセットした有効距離範囲に入ったか否かを判定する。前記電圧閾値Vtは、前記モバイルRFデバイスを搭載した全端末について同一である。
ステップc:受信した低周波数交流磁気信号に対応する電圧が前記電圧閾値Vt以上である場合は、前記モバイルRFデバイスを搭載した端末はプリセットされたカードスワープの有効範囲に入ったと判定し、前記モバイルRFデバイスは前記カードリーダの識別情報を前記受信した低周波数交流磁気信号から取得し、これを自身の識別情報とともに前記カードリーダへRFチャネルを介して送信する。
ステップd:前記カードリーダは、前記モバイルRFデバイスがRFチャネルを介して送信した情報を受信し、その情報内の前記カードリーダの識別情報が自身の識別情報と合致する否かを比較する。合致する場合は、自身の識別情報を前記モバイルRFデバイスの識別情報と結合して結合アドレスとし、前記モバイルRFデバイスと前記RFチャネルを介してスワープ通信を実施する。
を有し、
前記ステップaにおいて、較正なしの前記システムの動作のための前記最高周波数f0は、以下のステップによって判定される:
ステップa1:前記システムの距離制御目標値(Din,Dv)を判定する。Dinは、前記モバイルRFデバイスを搭載した全ての端末を0〜Dinの範囲内で確実にスワープできることを示す。Dvは、距離変動範囲を示す。前記カードをDin〜(Din+Dv)の範囲内でスワープすることができ、Din+Dvを超えるとスワープすることができない。
ステップa2:前記カードリーダによって生じる前記モバイルRFデバイスの検出電圧の変動範囲δ R を判定する。
ステップa3:前記モバイルRFデバイスによって生じる検出電圧の変動範囲δ C を判定する。
ステップa4:周波数fにおける複数の一般端末および障害物の電圧−距離曲線を検出する。
ステップa5:前記距離制御目標値(Din,Dv)に基づき、前記モバイルRFデバイスについての検出電圧の変動範囲δ A を判定する。δ A は、一般端末と障害物についての個々の電圧−距離曲線から得られる平均磁界強度減衰曲線勾配を有する前記電圧−距離制御曲線におけるDin地点に対応する電圧と(Din+Dv)地点に対応する電圧との間の電圧差に等しい。
ステップa6:前記端末によって生じる前記モバイルRFデバイスについての検出電圧の変動範囲δ T を判定する。δ T は、前記端末の減衰特性によって生じる前記モバイルRFデバイスについての検出電圧の変動範囲を示し、δ T =δ A −δ R −δ C である。
ステップa7:距離制御範囲内の複数の距離点において、複数の一般端末および障害物間の最大磁界強度差δを取得する。δがδ T より大きい場合は周波数fを下げてステップa4に戻り、δがδ T より小さい場合は周波数fを上げてステップa4に戻り、δがδ T と等しい場合は現在の検出周波数fは前記システムの較正なしの最高周波数f0に等しいと判定する。
ことを特徴とする近距離通信方法。 - 前記ステップaにおいて、前記送信パラメータは、変調モード、エンコードモード、送信磁気誘導強度振幅Brを含み、前記変調モード、前記エンコードモード、前記送信磁気誘導強度振幅Brは、以下のステップによって判定される:
直流成分のない任意のエンコードモードを選択するステップ;
無変調モードまたは振幅不変キャリア変調モードを選択するステップ;
f0未満の動作周波数、変調モード、エンコードモードを選択した後、始めに一般ノイズ端末と容易に実装できる前記モバイルRFデバイス内の磁気検出および増幅のためのゲインパラメータを選択し、前記カードリーダが前記低周波数交流磁気信号を送信しない条件の下における前記モバイルRFデバイス内の検出電圧の固有ノイズ電圧振幅Vnを検出し、次に、前記カードリーダが選択した変調モードおよびエンコードモードを用いて前記低周波数交流磁気信号を送信するとき前記モバイルRFデバイスの検出電圧Vrを測定し、Vr/Vn>SNR(SNRは前記モバイルRFデバイスの信号対ノイズ比)を満たすように送信磁気誘導強度振幅Brを選択するステップ;
ことを特徴とする請求項1記載の近距離通信方法。 - 前記ステップbにおいて、前記プリセットされた電圧閾値Vtは、以下のステップによって判定される:
ステップb1:選択された前記送信パラメータの下で、複数の一般端末および障害物についての電圧−距離曲線を測定する。前記送信パラメータは、前記低周波数交流磁気信号の周波数、前記変調モード、前記エンコードモード、前記送信磁気誘導強度振幅Brを含む。
ステップb2:基準電圧−距離曲線を取得する。前記基準電圧−距離曲線は、前記一般端末および障害物についての電圧−距離曲線から得られる平均値であり、上端から下端までの電圧振幅差δT/2が一般端末の前記曲線におけるものと同一である。
ステップb3:前記モバイルRFデバイスについての検出電圧閾値Vtを選択する。この値は、前記基準電圧−距離曲線上のVtである(Din+Dv/2)地点に対応する。
ことを特徴とする請求項2記載の近距離通信方法。 - 前記低周波数交流磁気信号の周波数は、極超低周波数帯または超低周波数帯または低周波数帯にセットされ、前記極超低周波数帯は300Hz〜3000Hzの範囲、前記超低周波数帯は3KHz〜30KHzの範囲、前記低周波数帯は30KHz〜300KHzの範囲である
ことを特徴とする請求項2記載の近距離通信方法。 - 前記低周波数交流磁気信号の周波数は、300Hz〜50KHzである
ことを特徴とする請求項4記載の近距離通信方法。 - 前記低周波数交流磁気信号の周波数は、500Hz、1KHz、1.5KHz、2KHz、2.5KHz、3KHz、4KHz、5KHz、10KHz、20KHz、または30KHzである
ことを特徴とする請求項5記載の近距離通信方法。 - 前記エンコードモードは、マンチェスターコード、差分マンチェスターコード、またはゼロ復帰コードであり、
前記変調モードは、ON−OFFキーイング、位相シフトキーイング、または周波数シフトキーイングである
ことを特徴とする請求項2記載の近距離通信方法。 - 少なくとも1つのカードリーダと少なくとも1つのモバイルRFデバイスを備えた近距離通信システムであって、
前記カードリーダは、プリセットされた送信パラメータに基づき低周波数交流磁気信号を送信し、前記低周波数交流磁気信号は、前記カードリーダの識別情報を搬送し、前記送信パラメータは、前記システムを較正する必要がない前記システムの最高周波数f0以下である前記低周波数交流磁気信号の周波数を含み、
前記カードリーダは、RFチャネルを介して前記モバイルRFデバイスが送信した情報を受信し、その情報に含まれる前記カードリーダの識別情報が自身の識別情報と合致するか否かを比較し、合致する場合は自身の識別情報を前記モバイルRFデバイスの識別情報と結合して結合アドレスとし、前記RFチャネルを介して前記モバイルRFデバイスとスワープ通信を実施し、
前記モバイルRFデバイスは、各距離点において前記低周波数交流磁気信号を受信および検出し、これを一定振幅を有し前記距離に対応する電圧信号へ増幅し、プリセットされた電圧閾値Vtを用いて、前記モバイルRFデバイスを搭載した端末がプリセットされた有効距離範囲内に入ったか否かを判定し、前記電圧閾値Vtは、前記モバイルRFデバイスを搭載した全端末について同一であり、
受信した前記低周波数交流磁気信号に対応する電圧信号が前記電圧閾値Vt以上である場合は、前記モバイルRFデバイスは受信した前記低周波数交流磁気信号から前記カードリーダの識別情報を取得し、これを自身の識別情報とともに前記カードリーダへ前記RFチャネルを介して送信し、前記RFチャネルを介して前記カードリーダとスワープ通信を実施し、
前記カードリーダは、較正なしの前記システムの動作のための前記最高周波数f0を、以下のステップによって判定する:
ステップa1:前記システムの距離制御目標値(Din,Dv)を判定する。Dinは、前記モバイルRFデバイスを搭載した全ての端末を0〜Dinの範囲内で確実にスワープできることを示す。Dvは、距離変動範囲を示す。前記カードをDin〜(Din+Dv)の範囲内でスワープすることができ、Din+Dvを超えるとスワープすることができない。
ステップa2:前記カードリーダによって生じる前記モバイルRFデバイスの検出電圧の変動範囲δ R を判定する。
ステップa3:前記モバイルRFデバイスによって生じる検出電圧の変動範囲δ C を判定する。
ステップa4:周波数fにおける複数の一般端末および障害物の電圧−距離曲線を検出する。
ステップa5:前記距離制御目標値(Din,Dv)に基づき、前記モバイルRFデバイスについての検出電圧の変動範囲δ A を判定する。δ A は、一般端末と障害物についての個々の電圧−距離曲線から得られる平均磁界強度減衰曲線勾配を有する前記電圧−距離制御曲線におけるDin地点に対応する電圧と(Din+Dv)地点に対応する電圧との間の電圧差に等しい。
ステップa6:前記端末によって生じる前記モバイルRFデバイスについての検出電圧の変動範囲δ T を判定する。δ T は、前記端末の減衰特性によって生じる前記モバイルRFデバイスについての検出電圧の変動範囲を示し、δ T =δ A −δ R −δ C である。
ステップa7:距離制御範囲内の複数の距離点において、複数の一般端末および障害物間の最大磁界強度差δを取得する。δがδ T より大きい場合は周波数fを下げてステップa4に戻り、δがδ T より小さい場合は周波数fを上げてステップa4に戻り、δがδ T と等しい場合は現在の検出周波数fは前記システムの較正なしの最高周波数f0に等しいと判定する。
ことを特徴とする近距離通信システム。 - 前記カードリーダは、少なくとも1つの低周波数送信コイル、少なくとも1つの駆動回路、少なくとも1つのエンコード回路、少なくとも1つの第1メインプロセッサ、少なくとも1つのRF送受信回路、少なくとも1つのRFアンテナを備え、
前記低周波数送信コイル、前記駆動回路、前記エンコード回路、前記第1メインプロセッサ、前記RF送受信回路、前記RFアンテナは、直列接続されており、
前記モバイルRFデバイスは、少なくとも1つの低周波数磁気誘導回路、少なくとも1つの低周波数増幅回路、少なくとも1つの閾値判定復調回路、少なくとも1つの第2メインプロセッサ、少なくとも1つのRF送受信回路、少なくとも1つのRFアンテナを備え、
前記低周波数磁気誘導回路、前記低周波数増幅回路、前記閾値判定復調回路、前記第2メインプロセッサ、前記RF送受信回路、前記RFアンテナは、直列接続されている
ことを特徴とする請求項8記載の近距離通信システム。 - 変調回路が前記カードリーダの前記駆動回路と前記エンコード回路との間に設けられている
ことを特徴とする請求項9記載の近距離通信システム。 - 前記低周波数送信コイルは、エナメル線で形成されたコイルまたはPCBコイルである
ことを特徴とする請求項9または10記載の近距離通信システム。 - 前記低周波数送信コイルの巻数は、10以上である
ことを特徴とする請求項11記載の近距離通信システム。 - 前記低周波数送信コイルの巻数は50〜500である
ことを特徴とする請求項12記載の近距離通信システム。 - 前記低周波数送信コイルは、フェライト磁石コアまたは鉄コアで満たされている
ことを特徴とする請求項11記載の近距離通信システム。 - 前記低周波数送信コイルによって囲まれた領域は、最広部分において、前記モバイルRF端末の幅よりも広い幅を有する
ことを特徴とする請求項11記載の近距離通信システム。 - 前記低周波数コイルによって囲まれた領域部分は、直径3cmの円領域または3cm×3cmの矩形領域を少なくとも含む
ことを特徴とする請求項11記載の近距離通信システム。 - 前記低周波数磁気誘導回路は、PCBコイル、エナメル線で作成されたコイル、ホールデバイス、または巨大磁気抵抗デバイスである
ことを特徴とする請求項9記載の近距離通信システム。 - 前記モバイルRFデバイスは、モバイル端末内に配置されている
ことを特徴とする請求項8記載の近距離通信システム。 - 前記モバイルRFデバイスは、モバイル端末のSIMカード内、UIMカード内、USIMカード内、TFカード内、またはSDカード内に配置されている
ことを特徴とする請求項8記載の近距離通信システム。 - 前記モバイル端末は、携帯電話、携帯情報端末、またはノートブックコンピュータであることを特徴とする請求項18または19記載の近距離通信システム。
- 前記識別情報は、認証コードである
ことを特徴とする請求項8記載の近距離通信システム。
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