JPH05135220A - 半導体記憶媒体におけるデータの非接触転送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＩＣカードとリーダライタ装置との間を物理
的に非接触な状態に保ったまま、より信頼性の高い正確
なデータ転送を行う。 【構成】 転送情報(a) として、５ビットの情報「００
１１０」を送信する。信号波(b) には、所定の周期Ｔで
トリガーパルス（周期Ｔの先頭のパルス）が配置され、
このトリガーパルスの立上がり時点から時間ｔ＋δだけ
遅延した時点にビット情報が配置される。ビット情報
は、ビットパルスの有無によって表現され、有がビット
１、無がビット０を表現する。信号波(b) は、所定の搬
送波にのせられて、変調波(c) としてＩＣカードへ送信
される。ＩＣカードは、これを復調して信号波(b) を取
り出し、トリガーパルスの立上がり時点から時間ｔ＋δ
だけ経過したときの信号波のレベルを検出することによ
りビット情報を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶媒体における
データの非接触転送方法に関し、特に、ＩＣカードに対
するデータ転送を非接触で行うのに適したデータ転送方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、新しい情報記憶媒体として、ＩＣ
カードが注目を集めている。ＩＣカードは、形態に便利
なカード状の記憶媒体でありながら半導体記憶素子を内
蔵しており、磁気カードなどに比べて極めて大容量の情
報記録が可能である。また、ＣＰＵ内蔵型のＩＣカード
では、ＩＣカード自身が演算処理機能を有するため、高
度のセキュリティが必要な用途への利用価値も高い。

【０００３】上述したＩＣカードをはじめとする半導体
記憶媒体に対してデータを書き込んだり、データを読出
したりするには、リーダライタ装置が用いられる。この
リーダライタ装置側の入出力端子をＩＣカード側の入出
力端子に電気的に接触させれば、リーダライタ装置から
ＩＣカードへ電力やクロックの供給を行うことができ、
また、両者間でのデータ転送が可能になる。両者間のデ
ータ転送を行う新しい方式として、最近では、両者を物
理的に非接触の状態においたまま、データの転送を行う
方法が提案されている。すなわち、リーダライタ装置側
に設けられた第１のコイルと、ＩＣカード側に設けられ
た第２のコイルとにより、両者を電磁界により結合し、
電力やクロックの供給とともに、データ転送を行うよう
にするものである。このような非接触方式のデータ転送
を行うようにすれば、外部入出力端子が不要になり、Ｉ
Ｃカードなどはより携帯性が便利になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体記憶媒体におけるデータの非接触転送方
法には、正確なデータ転送を行うことができないという
問題がある。一般に、非接触状態でのデータ転送は、電
気的な接触が確保された状態でのデータ転送に比べる
と、正確な情報転送を行うという点では非常に不利にな
る。すなわち、非接触状態でデータ転送を行うために
は、データ信号を搬送波によって変調し、この変調波を
第１のコイルから第２のコイルへと電磁誘導によって伝
達した後、変調波に対する復調を行ってもとのデータ信
号を抽出するという処理を行わねばならない。このた
め、復調後のデータ信号は、もとのデータ信号に比べて
かなり波形がなまった状態となり、いわゆるビット落ち
が発生する可能性が高くなる。また、外部からのノイズ
の混入も受けやすい。したがって、信頼性の高いデータ
転送を実現するためには、十分なエラーチェック処理な
どを行う必要がある。

【０００５】そこで本発明は、より信頼性の高い正確な
データ転送を行うことのできる半導体記憶媒体における
データの非接触転送方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体記憶媒
体と、この半導体記憶媒体に対するデータの書き込み／
読出しを行うリーダライタ装置と、の両者間でデータ転
送を行うために、リーダライタ装置側では、信号波と搬
送波とを重畳して変調波を生成し、この変調波を第１の
コイルに与えて送信を行い、半導体記憶媒体側では、第
２のコイルにより前記変調波を受信し、受信した変調波
を復調することにより信号波を検出し、両者を物理的に
非接触の状態においたまま、データ転送を行うデータの
非接触転送方法において、所定の周期Ｔで配置されるト
リガー情報と、このトリガー情報の配置位置から所定の
時間ｔ（ｔ＜Ｔ）だけ遅れた位置に配置されるビット情
報と、により信号波を形成するようにしたものである。

【０００７】

【作 用】従来の一般的なデータの転送方法では、転送
すべきデータをビット情報の羅列として表わし、この一
連のビット情報を搬送波にのせて転送するという形式を
採っていたが、本発明に係るデータの転送方法では、ビ
ット情報はトリガー情報とともに搬送波にのせられて転
送される。すなわち、１つのトリガー情報に１ビットの
ビット情報が後続するという形式を周期Ｔで繰り返す信
号波が搬送波にのせられて転送される。トリガー情報と
これに後続するビット情報との間隔は所定の時間間隔ｔ
に設定される。したがって、復調後の信号波がなまりを
生じていたとしても、まずトリガー情報を検出し、続い
てこのトリガー情報から時間ｔだけ遅れた位置に存在す
るビット情報を検出するという手順を踏むことにより、
ビット情報を確実に検出することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明に係るデータの非接触転送方法
の適用対象となるリーダライタ装置１００およびＩＣカ
ード２００を示すブロック図である。リーダライタ装置
１００には第１のコイル１１０が、ＩＣカード２００に
は第２のコイル２１０が、それぞれ備わっている。これ
らのコイルを電磁的に結合させることにより、両者間で
のデータ転送が行われる。より具体的には、リーダライ
タ装置１００からＩＣカード２００に対して、電力およ
びクロックが供給されるとともに、両者間でデータ信号
が送受される。

【０００９】リーダライタ装置１００は、転送すべきデ
ータに関する情報を含んだ信号波と、所定周波数の搬送
波とを重畳して変調波を生成し、この変調波を第１のコ
イル１１０に与えて送信を行う。一方、ＩＣカード２０
０は、送信された変調波を第２のコイル２１０によって
受信し、受信した変調波を整流することにより電源電力
を発生し、受信した変調波から所定周波数成分を抽出す
ることによりクロック信号を発生し、受信した変調波を
復調することにより信号波を検出する。

【００１０】図２に、上述した搬送波、信号波、変調波
の一例を示す。図２(a) に示す搬送波は、便宜上、三角
波の例を示してあるが、正弦波あるいは矩形波の搬送波
を用いても勿論かまわない。図２(b) に示す信号波は、
レベルＬまたはＨのいずれかをとる二値データである。
本発明の本質は、この二値データによる情報の表現方法
にあり、これについては後に詳述する。図２(c) に示す
変調波は、図２(b) に示す信号波を図２(a) に示す搬送
波によって変調した波形であり、搬送波と信号波とを重
畳することによって得られる。第１のコイル１１０に
は、図２(c) に示すような変調波が与えられ、この変調
波はＩＣカード２００側の第２のコイル２１０によって
受信される。

【００１１】図３は、ＩＣカード２００の入力段の内部
構成を示すブロック図である。この入力段は、電力入力
部１０、クロック入力部２０、信号入力部３０、の３つ
の主たる構成要素からなり、第２のコイル２１０で受信
した受信信号、すなわち変調波は、これらの各構成要素
に与えられる。電力入力部１０に与えられた変調波は、
整流ブリッジ１１によって整流され、リプルフィルタ１
２を通って平滑化され、レギュレータ１３によって安定
した電源電圧ＶＣＣに変換される。なお、リプルフィル
タを通すかわりに、コンデンサを用いて平滑化してもよ
い。また、電源電圧ＶＣＣをより安定化するには、電源
ラインと接地ラインとの間にコンデンサを設けるのが好
ましい。こうして、電力入力部１０は、受信信号から、
ＩＣカードの動作に必要な電源電力を取り出す。一方、
クロック入力部２０に与えられた変調波は、キャリアク
ロック・レベルシフタ２１に入力される。ここで、搬送
波のもつ周波数成分が抽出され、更に、分周回路２２に
おいて所定の分周比に分周され、所定の周波数のクロッ
ク信号ＣＬＫが生成される。こうして、クロック入力部
２０は、受信信号から、ＩＣカードの動作に必要なクロ
ック信号を取り出す。また、信号入力部３０に与えられ
た変調波は、ＡＭ復調回路３１において復調される。す
なわち、図２(c) に示すような変調波から、図２(b) に
示すような信号波が抽出されることになる。この信号波
は、トリガーパルス検出回路３２および受信データ復調
回路３３に与えられる。トリガーパルス検出回路３２
は、受信データの復調に必要なトリガーパルスの検出を
行い、検出タイミングを受信データ復調回路３３に知ら
せる。受信データ復調回路３３は、この検出タイミング
に基づいて、受信データの復調を行い、リーダライタ装
置１００からの転送データＤＡＴＡを取り出す。なお、
この復調方法については後述する。

【００１２】以上のような構成により、リーダライタ装
置１００からＩＣカード２００へ、物理的に非接触の状
態を保ちながら、電力、クロック、データの転送が可能
になる。ここで、転送すべきデータの表現形式について
考えてみる。転送すべき情報は、図２(b) に示すような
二値データによって表現された信号波として転送され
る。従来からの一般的な二値データによる情報表現は、
図４に示すように、レベルＬおよびレベルＨに、いずれ
か一方のビット状態を定義することによってなされる。
たとえば、レベルＬにビット“０”を、レベルＨにビッ
ト“１”を、それぞれ定義すれば、図４に示す二値デー
タは、“０１１１０１００１０１”という情報を示すこ
とになる。ところが、図４に示すような二値データを信
号波として用い、これを搬送波にのせて送信した場合、
正確な情報伝達が損なわれる可能性がある。図２に示し
た各波の波形は、理論的な波形を示したものであり、実
際の波形には歪みやなまりが生じる。特に、ＩＣカード
２００が受信した変調波は、かなりなまったものとな
る。したがって、図４に示すような信号波を送信したと
しても、ＩＣカード２００側で復調された信号波は、こ
のようなきれいな波形にはならないため、正確なビット
情報が復元できない可能性がある。

【００１３】本発明に係るデータ転送方法は、このよう
な環境においても、より信頼性の高い正確なデータ転送
を行うことができるデータの表現形式を提案するもので
ある。いま、図５に示すように、所定の周期Ｔでトリガ
ーパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…を配置する。そして、各
トリガーパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…の配置位置から、
所定の時間ｔ（ｔ＜Ｔ）だけ遅れた位置にビット情報Ｂ
１，Ｂ２…を配置する。この実施例では、ビット情報と
して、ビットパルスの有無に関する情報を配置してい
る。より具体的に説明すれば、所定位置にビットパルス
が存在するか、存在しないか、という情報により、ビッ
トを表現するのである。たとえば、図５において、ビッ
ト情報Ｂ１は、トリガーパルスＰ１から所定時間ｔだけ
遅れた位置にビットパルスが存在するのでビット“１”
を表現しており、ビット情報Ｂ２は、トリガーパルスＰ
２から所定時間ｔだけ遅れた位置にビットパルスが存在
しないのでビット“０”を表現している。このように、
トリガーパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…は、周期Ｔごとに
必ず現れるパルスであるが、ビットパルスＢ１，Ｂ２，
Ｂ３…は、トリガーパルスから時間ｔだけ遅れて現れた
り現れなかったりするパルスである。もっとも、トリガ
ーパルスもビットパルスも、１つのパルス波形としてみ
れば、全く同一のパルスであり、その存在位置によって
のみ区別されるものである。

【００１４】このようにして、本発明の方法では、転送
すべき情報の１ビットが、周期Ｔごとに表現されること
になる。トリガーパルスの周期Ｔおよびビット情報の配
置遅延時間ｔを予め設定しておけば、図５に示すような
信号波から、１ビットずつ情報を取り出すことができ
る。すなわち、受信側では、まず、トリガーパルスＰ
１，Ｐ２，Ｐ３，…を検出し、これに基づいてビットパ
ルスの検出を行えばよい。具体的には、トリガーパルス
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…が立上がった時点から、時間ｔだ
け経過した時点で、ビットパルスが立上がるか否かを検
出すればよい。実際には、時間ｔに所定の余裕δ（たと
えば、ビットパルスの幅の１／２の値を余裕δとする）
を加えた時間ｔ＋δを設定時間とし、トリガーパルスＰ
１，Ｐ２，Ｐ３，…が立上がった時点から、この設定時
間ｔ＋δだけ経過した時点において、信号波がレベルＨ
にあるかレベルＬにあるかを検出する処理を行うのが好
ましい。信号波がレベルＨにあればビット“１”が、レ
ベルＬにあればビット“０”が、それぞれ検出されるこ
とになる。

【００１５】図６は、本発明のより具体的な実施例を示
す波形図である。いま、図６(a) に示すように、「００
１１０」なる５ビットの情報を転送する場合を考える。
この場合、図６(b) に示すような信号波を用意すればよ
い。この信号波には、所定の周期Ｔごとにトリガーパル
スが配置されており、各トリガーパルスの立上がり時点
から、所定の設定時間ｔ＋δだけ経過した時点における
ビットパルスの有無によって、図６(a) のビット情報が
表現されている。すなわち、第１周期および第２周期に
はビットパルスは存在せず、「００」なるビット情報が
表現され、第３周期および第４周期にはビットパルスが
存在し、「１１」なるビット情報が表現され、第５周期
にはビットパルスが存在せず、「０」なるビット情報が
表現されていることになる。このような信号波に基づい
て、図６(c) に示すような変調波が得られ、このような
変調波の形式で転送情報がＩＣカード２００へと送信さ
れる。

【００１６】図３に示すＩＣカード２００の入力段で
は、まず、ＡＭ復調回路３１によって、図６(c) に示す
変調波から図６(b) に示す信号波が取り出される。そし
て、トリガーパルス検出回路３２は、この信号波から、
所定の周期Ｔごとに現れるトリガーパルスを検出し、こ
の検出タイミングから所定時間ｔ＋δだけ経過した時点
でトリガー信号を受信データ復調回路３３に与える。受
信データ復調回路３３は、このトリガー信号が与えられ
た時点で、信号波のレベルを検出し、レベルＨであれば
ビット“１”を、レベルＬであればビット“０”を、そ
れぞれ出力し、こうして出力されたビット列により転送
データＤＡＴＡが形成される。このようなビット検出方
法を用いれば、信号波がなまりを生じていたとしても、
正確なビット検出が可能になる。

【００１７】なお、データビットを検出する別な方法と
して、トリガーパルス検出タイミングから所定時間ｔ＋
δ´経過するまでに検出されるパルス数を計数する方法
も考えられる。パルス計数値が１である場合は、トリガ
ーパルスのみしか存在しないことを意味し、ビット
“０”が検出されたことになる。これに対し、パルス計
数値が２である場合は、トリガーパルスとビットパルス
との両方が存在することを意味し、ビット“１”が検出
されたことになる。すなわち、図６に示すように、期間
ｔ＋δ´内に検出されるパルスが１つの場合は情報
“０”、２つの場合は、情報“１”を示すことになる。

【００１８】上述の実施例では、リーダライタ装置１０
０からＩＣカード２００へデータを転送する例を示した
が、逆にＩＣカード２００からリーダライタ装置１００
へデータを転送する場合にも本発明を適用することがで
きる。図７はこの場合のＩＣカード２００の入出力段の
構成を示すブロック図である。電源入力部１０により電
源入力を行い、クロック入力部２０によりクロック入力
を行う点は、前述の実施例と同様であるが、この実施例
では信号出力部４０によってＣＰＵから与えられたデー
タＤＡＴＡがリーダライタ装置１００へ転送される。

【００１９】信号出力部の動作は次のとおりである。ま
ず、トリガーパルス発生回路４２は、分周回路２２から
与えられるクロック信号ＣＬＫに基づいて、所定のタイ
ミングでトリガーパルスを発生し、このタイミングから
所定時間ｔだけ経過した時点でトリガー信号を送信デー
タ変調回路４３に与える。送信データ変調回路４３は、
与えられたデータＤＡＴＡがビット“１”であればトリ
ガー信号に同期したデータパルスを発生し、ビット
“０”であればデータパルスは発生しない。ＡＭ変調回
路４１は、トリガーパルス発生回路４２から与えられる
トリガーパルスと送信データ変調回路４３から与えられ
るデータパルスとを合成し、これをＡＭ変調してリーダ
ライタ装置１００へ転送する。転送方法としては、受信
信号とは別個の電磁波を送信することもできるが、本実
施例では、リーダライタ装置１００が送信する電磁波
（これを受信して電源電圧およびクロック信号を生成し
ている）をそのまま搬送波として利用したＡＭ変調を行
っている。具体的には、ＡＭ変調回路４１は、トリガー
パルスおよびデータパルスに同期して、コイル２１０の
入力インピーダンスを変化させる動作を行う。こうして
受信側での負荷変動により、リーダライタ装置１００が
送信する電磁波に振幅変動を起こさせることができ、Ｉ
Ｃカード２００からリーダライタ装置１００への情報伝
達が可能になる。

【００２０】以上、本発明を図示する実施例に基づいて
説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。た
とえば、上述の実施例では、トリガーパルスとして単一
のパルスを用いていたが、複数のパルスをトリガーパル
スに用いるようにしてもかまわない。また、上述の実施
例では、トリガーパルスとビットパルスとを、全く同じ
波形のパルスによって構成していたが、両者のパルス幅
を変えるようにすることも可能である。更に、上述の実
施例では、リーダライタ装置１００からＩＣカード２０
０へ電源およびクロックを供給しているが、ＩＣカード
側に電源あるいはクロック発生器を内蔵したシステムに
も本発明は適用可能である。また、上述の実施例では、
ＩＣカードに本発明を適用した例を示したが、本発明は
ＩＣカードをはじめとするあらゆる半導体記憶媒体に適
用可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明に係るデータの非
接触転送方法によれば、所定の周期Ｔで配置されるトリ
ガー情報と、このトリガー情報の配置位置から所定の時
間ｔ（ｔ＜Ｔ）だけ遅れた位置に配置されるビット情報
と、により信号波を形成するようにしたため、より信頼
性の高い正確なデータ転送を行うことができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るデータの非接触転送方法の適用対
象となるリーダライタ装置１００およびＩＣカード２０
０を示すブロック図である。

【図２】本発明に係るデータの非接触転送方法において
用いられる搬送波、信号波、変調波の一例を示す波形図
である。

【図３】図１に示すＩＣカード２００の入力段の構成を
示すブロック図である。

【図４】従来の転送方法における信号波の表現内容を示
す波形図である。

【図５】本発明の転送方法における信号波の表現内容を
示す波形図である。

【図６】本発明の一実施例に係る転送方法における転送
情報、信号波、変調波の関係を示す図である。

【図７】本発明の別な実施例に係るＩＣカード２００の
入出力段の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０…電力入力部 １１…整流ブリッジ １２…リプルフィルタ １３…レギュレータ ２０…クロック入力部 ２１…キャリアクロック・レベルシフタ ２２…分周回路 ３０…信号入力部 ３１…ＡＭ復調回路 ３２…トリガーパルス検出回路 ３３…受信データ復調回路 ４０…信号出力部 ４１…ＡＭ変調回路 ４２…トリガーパルス発生回路 ４３…送信データ変調回路 １００…リーダライタ装置 １１０…第１のコイル ２００…ＩＣカード ２１０…第２のコイル Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…トリガーパルス Ｂ１，Ｂ２…ビットパルス（ビット情報）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体記憶媒体と、この半導体記憶媒体
   に対するデータの書き込み／読出しを行うリーダライタ
   装置と、の両者間でデータ転送を行うために、 リーダライタ装置側では、信号波と搬送波とを重畳して
   変調波を生成し、この変調波を第１のコイルに与えて送
   信を行い、 半導体記憶媒体側では、第２のコイルにより前記変調波
   を受信し、受信した変調波を復調することにより信号波
   を検出し、 両者を物理的に非接触の状態においたまま、データ転送
   を行うデータの非接触転送方法において、 所定の周期Ｔで配置されるトリガー情報と、このトリガ
   ー情報の配置位置から所定の時間ｔ（ｔ＜Ｔ）だけ遅れ
   た位置に配置されるビット情報と、により信号波を形成
   するようにしたことを特徴とする半導体記憶媒体におけ
   るデータの非接触転送方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のデータの非接触転送方
   法において、 トリガー情報をトリガーパルスの配置によって、ビット
   情報をビットパルスの有無によって、それぞれ表現し、
   データをビットパルスの有無に対応するバイナリデータ
   の形式で転送することを特徴とする半導体記憶媒体にお
   けるデータの非接触転送方法。