JPH05143792A

JPH05143792A - 非接触形情報媒体に対するデータ伝送システム

Info

Publication number: JPH05143792A
Application number: JP3206304A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takasugi; 和夫高杉; Yosuke Katayama; 洋介片山; Takashi Takeuchi; 隆竹内; Toshiatsu Iegi; 俊温家木
Original assignee: N T T DATA TSUSHIN KK; NTT Data Communications Systems Corp; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: N T T DATA TSUSHIN KK; Maxell Holdings Ltd; NTT Data Corp
Priority date: 1991-07-23
Filing date: 1991-07-23
Publication date: 1993-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】１伝送系統で電力送信と送信されたデータの
復調ができかつ小型化、薄型化に適する情報媒体に対す
るデータ伝送システムを提供することにある。【構成】送信クロック周期のｎ倍、例えば、２倍の周
期のクロックの立上がり又は立下がりに対応して位相変
調した信号をキャリア信号として用いて受信側の情報媒
体において送信クロックに対応する同期クロックを位相
変調点に応じて生成して復調するようにすれば、１系統
の結合で電力とデータと同期クロックとを同時に送信す
ることができ、しかも、受信側でのデータも誤りをほと
んど発生せずに復調することができる。さらに、送信ク
ロック周期の２倍の周期のクロックから同期クロックを
発生するので、同期クロックを生成する場合でもフリッ
プフロップや簡単な論理回路で済み、回路構成がシンプ
ルになりこれにより情報媒体を小型化、薄型化すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、非接触形情報媒体に
対するデータ伝送システムに関し、詳しくは、非接触電
磁結合のＩＣカード等のカード形情報媒体やペンダント
形あるいはコイン形情報媒体等において電力エネルギー
とデータとを同時に１伝送系統で伝送することができ、
かつ、小型化、薄型化に適するような情報媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＩＣカード，ペンダントあるい
はコイン等の形態にして、携帯容易にしたもの（この明
細書ではこれを情報媒体という）を用いた情報システム
が提案されている。この種の情報媒体には、これと結合
する上位の情報処理装置との間で非接触形の結合装置を
通してデータや電力の送信が行われるものがあって、そ
れは、通常、高周波のキャリア信号により電力を伝達
し、また、キャリアをデータに従って変調することでデ
ータ伝送を行っている。

【０００３】ここで、ＩＣカード等のカードでのデータ
伝送は、通常、情報ビットの前後にスタートビットやス
トップビットを設けた調歩同期方式を基本としているた
めにデータを復調するのために必要なクロック信号の伝
送は直接行われていない。一方、非接触形の情報媒体で
は電力伝送やデータ伝送にキャリア信号が用いられる関
係でキャリアを直接あるいは周波数変換して波形整形し
て同期クロックを生成して同期を採る同期方式が採用さ
れ、生成した同期クロックに従って伝送データが復調さ
れ、さらにはこのクロックがロジック回路のクロックと
しても使用されることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に非接触形の情報
媒体では、クロック系、データ系と、電力系は、キャリ
ア周波数が異なっていて送受信系がそれぞれクロック，
データ系と電力系との２系統あるいはそれぞれの３系統
に分離されている。そのため、周波数分離回路が必要に
なることと、情報媒体側に内蔵する送受信結合系の回路
が多くなり、いわゆる軽薄短小型にするのが難しい。

【０００５】また、１系統でデータ系と、電力系をとも
に送るものもあるが、この場合もキャリア周波数は別で
あって、周波数分離が必要なことと情報の復調を正確に
行うために情報媒体側に復調用の同期クロック発生のた
めの同期クロック発生回路を内蔵しなければならなくな
り、その結果として小型化、薄型化が難しくなる。この
発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、１伝送系統で電力送信と送信されたデー
タの復調ができかつ小型化、薄型化に適する情報媒体に
対するデータ伝送システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明の情報媒体に対するデータ伝送システムの特
徴は、ＩＣカードリーダ・ライタ等の送信装置とこの送
信装置と非接触でデータの送受信を行うＩＣカード等の
情報媒体とからなり、送受信装置が送信クロック周期の
ｎ倍（ｎは２以上の整数）の周期のクロックの立上がり
又は立下がりに対応して位相変調し、かつ、送信データ
に応じて振幅変調した所定周波数の振動エネルギー信号
を発生し、情報媒体が送信装置から振動エネルギーを受
信して電気信号に変換する変換回路とこの変換回路から
の信号を包絡線検波により整流して直流の電力を発生す
る直流電力発生回路と変換回路からの信号により送信ク
ロックに対応するクロックを生成してこのクロックに同
期させて直流電力発生回路から得られる信号から送信さ
れたデータを復調する復調回路とを備えているものであ
る。

【０００７】

【作用】このように、送信クロック周期のｎ倍、例え
ば、２倍の周期のクロックの立上がり又は立下がりに対
応して位相変調した信号をキャリア信号として用いて受
信側の情報媒体において送信クロックに対応する同期ク
ロックを位相変調点に応じて生成して復調するようにす
れば、１系統の結合で電力とデータと同期クロックとを
同時に送信することができ、しかも、受信側でのデータ
も誤りをほとんど発生せずに復調することができる。さ
らに、送信クロック周期の２倍の周期のクロックから同
期クロックを発生するので、同期クロックを生成する場
合でもフリップフロップや簡単な論理回路で済み、回路
構成がシンプルになりこれにより情報媒体を小型化、薄
型化することができる。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明の非接触形情報媒体に対す
るデータ伝送システムを適用した一実施例のＩＣカード
送受信システムのブロック図であり、図２は、そのデー
タと電力、同期クロックについての伝送動作を説明する
タイミング図、図３は、ＩＣカードの受信動作を説明す
るタイミング図である。図１において、１は、非接触形
ＩＣカード１（以下単にＩＣカード１）であり、２は、
このＩＣカード１が挿着されるリーダ・ライタである。
そして３０は、そのインタフェース（ＩＦ）２３を介し
てリーダ・ライタ２と情報の授受を行うホストコンピュ
ータである。

【０００９】ＩＣカード１は、その電源となる電力をこ
のリーダ・ライタ２の発振回路（ＯＳＣ）２２から変調
回路（ＭＯＤ）２１、送受信コイル２０を介してこれと
非接触状態で電磁結合されている送受信コイル１０で受
ける。発振回路２２は、例えば１〜５ＭＨｚ程度のキャ
リア信号を発生し、このキャリア信号を送受信コイル１
０が磁界の形で受けて電力が伝達される。なお、このキ
ャリア信号の周波数は、データの伝送レート（データ伝
送周波数）に比べ十分高いところに設定される。送受信
コイル１０で受けた電力は、次に、包絡線検波で整流を
行い直流の電力を発生する直流電力発生回路１１に供給
され、ここを経てＩＣカード１の電源回路である電圧安
定化回路１２で直流電圧の電力に変換される。なお、電
圧安定化回路１２には、通常、ツェナーダイオード等で
構成される定電圧回路が含まれていて、その電圧が安定
化されて電源電圧ＶccでＩＣカード１の各回路に電力が
供給される。

【００１０】２４は、リーダ・ライタ２の送受信コイル
２０で受信した信号に対して包絡線検波をする包絡線検
波回路であり、この包絡線検波回路２４の出力が復調回
路（ＤＥＭ）２５に供給される。なお、復調回路２５
は、変調回路２１から送信時の送信クロックと包絡線検
波回路２４からの包絡線検波信号とを受けてこれらから
ＩＣカード１側からの送信データを復調する。復調回路
２５により復調された信号は、インタフェース２３に送
出されて、インタフェース２３を介してホストコンピュ
ータ３０に送られる。そして、ホストコンピュータ３０
から送出された送信データは、インタフェース２３を介
して変調回路２１に送られ、変調回路２１がインタフェ
ース２３からの制御信号により制御されて発振回路２２
からのキャリア信号が後述する変調を受けて送受信コイ
ル２０から送出される。

【００１１】１３，１４は、それぞれＩＣカード１にお
ける復調回路（ＤＥＭ）と変調回路（ＭＯＤ）であっ
て、先の復調回路２５や変調回路２１と同様なものであ
る。１５は、同期クロック生成回路であって、送受信コ
イル１０で受信した信号から送信クロックに対応する同
期クロック信号を生成して復調回路１３と変調回路１４
とに送出する。復調回路１３は、同期クロック生成回路
１５から同期クロックを受けて直流電力発生回路１１で
包絡線検波された信号からリーダ・ライタ２から送出さ
れた送信データを復調する。なお、１６は、クロック発
生回路であり、このクロック発生回路は、同期クロック
生成回路１５からの同期クロックを受けて発生させても
よく、同期クロック生成回路１５の同期クロックをデー
タ処理装置１７に送出してもよい。

【００１２】復調回路１３により復調された信号は、デ
ータ処理装置１７に送出されて所定のデータ処理がなさ
れ、必要なデータがそのメモリに記憶される。そして、
データ処理装置１７から送出された送信データは、変調
回路１４に送出され、同期クロックのタイミングに合わ
せて変調出力が発生し、それにより送受信コイル１０の
インピーダンスが制御されて送受信コイル１０に結合さ
れたリーダ・ライタ２側の送受信コイル２０にＩＣカー
ド１側の変調信号として伝送される。

【００１３】次に、ＩＣカード１側を中心に電力の伝送
とともに行われるデータ伝送クロックの伝送について説
明する。さて、ここではリーダ・ライタ２とＩＣカード
１とは、送受信コイル２０，１０で相互に結合され、変
調回路２１により変調されたキャリア信号が伝達され
る。これは、ＩＣカード１に電力をまずは供給するため
であって、ＩＣカード１では、これを受けて内部回路の
動作電力を発生させる。

【００１４】図２の（ａ）は、発振回路２２から得られ
るキャリア信号３であり、変調回路２１は、このキャリ
ア信号３を受けて同図（ｂ）に示す送信クロックの２倍
の周期のクロック４を生成して、このクロック４の立上
がり、立下がり時点で位相反転変調をして、同図（ｃ）
の２相位相シフト法（ＰＳＫ）による変調信号５を生成
する。さらに位相変換点に応じて振幅変調（変調度１０
０％）して同図（ｄ）に示すような位相−振幅変調され
たキャリア信号６を発生し、これを送受信コイル２０に
送出する。なお、図（ｄ）に示すものは、送信データが
ない状態のものである。このキャリア信号６は、送信デ
ータがあるときには、その“１”，“０”に応じて後述
するようにさらに振幅変調を受ける。

【００１５】具体的には、変調回路２１は、クロック４
に従い、（ｃ）ではＰ１，Ｐ２の点でキャリアの位相を
１８０°変化させ、（ｄ）では、キャリアの振幅Ａ₁
を、クロック４に従いＡ₂ のごとく振幅変調する。この
振幅変調としては、例えばキャリア波を１〜数波抜き取
った形（１００％振幅変調）で行われる。このようにし
てもデータとキャリア周波数比は大きい（例えば、５０
０〜１０００程度）ので電力の伝送については問題な
く、また、キャリア周波数からロジックの動作クロック
を得る場合でも、上記キャリア波の欠ける部分を利用す
ることができる。なお、送信データにより図（ｄ）のキ
ャリア信号６が振幅変調を受けたときには、次の受信側
信号として示す図３の（ａ）と同様な形態になるので、
次の受信側での説明をもってその説明を割愛する。

【００１６】図３においてＩＣカード１側の復調につい
て説明すると、まず、送受信コイル１０は、図３の
（ａ）の受信信号７を受信する。すなわち、送信側での
変調は、図３の（ｃ）に示す送信クロックに対応する同
期クロック８の２倍の周期のクロック４に応じてキャリ
アが抜け、かつ、送信データが“０”であるときに５０
％の変調を受けて、送信データの“１”，“０”に従
い、Ａ₁ ，Ａ₃ の振幅のキャリアと同期クロック情報を
示すＡ₂ の３段階の振幅を有する信号が受信される。そ
こで、同期クロック生成回路１５は、この信号を送受信
コイル１０から受けて図（ａ）の受信信号７の波形から
図（ｂ）に示すクロック信号８ａを検出して送信クロッ
クに対応する同期クロック８（図３（ｃ）参照）を生成
する。また、振幅Ａ₁ ，Ａ₃ に対応する包絡線信号を直
流電力発生回路１１から受け、これと同期クロック８と
により同期クロック８に同期させて、正確に（ｄ）に示
すような送信されたデータ９を復調回路１３により再生
してデータ処理装置１７に送出する。

【００１７】さて、ＩＣカード１には、電力供給のため
に、常時、図２の（ｄ）が供給されている。そこで、リ
ーダ・ライタ２に送信データがあるときには図３の
（ａ）に示すような信号が受信される。一方、ＩＣカー
ド１からデータを送信する場合には、リーダ・ライタ２
側からの送信信号は図２の（ｄ）の状態にある。この状
態にあって、ＩＣカード１がデータを送信するときに
は、ＩＣカード１からの送信データは、まず、データ処
理装置１７から変調回路１４に送出される。変調回路１
４は、常時、図３の同期クロックを受けているので、こ
のクロックのタイミングに合わせて、送信データの
“１”，“０”に対応して送受信コイル１０のインピー
ダンスを送信データが“０”のときに送受信コイル側の
送信信号の振幅が図３（ａ）のＡ₃ になるように変化さ
せる。これにより図３の（ａ）と同じ信号がリーダ・ラ
イタ２側に伝達される。そして、先と同様な復調がリー
ダ・ライタ２の復調回路２５により行われる。

【００１８】なお、以上の場合、データの送信開始や送
信終了は、調歩同期の場合と同じように送信データの最
初にスタートビット、最後にストップビットを挿入すれ
ばよい。前記の実施例では、通常の電力伝送時点では、
図３（ａ）のＡ₁ の状態にあるので、これは、送信デー
タでは“１”を示している。そこで、スタートビットあ
るいはストップビットは、“０”の状態を複数ビット挿
入することで検出することができる。もちろん、“０”
と“１”とはキャリア信号の振幅に対して相対的に割当
てればよく、Ａ₁ の状態を“０”としてもよい。

【００１９】以上説明してきたが、実施例では、送信側
で発生する送信クロックに対応するクロック情報は、送
信クロックの２倍の周期のクロックにより生成している
が、これは、２以上の整数倍の周期であってもよい。ま
た、実施例では、クロック４の立上がり及び立下がりに
対応して位相変調を行っているが、これは立上がり又は
立下がりのいずれかでよい。また、この位相変調点に対
してさらに１００％で振幅変調を行っているが、送信デ
ータを送信時点でさらに振幅変調を行うようにしている
ので、クロックが抽出でき、送信データに振幅変調と区
分けができる状態であれば、必ずしも１００％の振幅変
調をここで行う必要はない。さらに、実施例では、ＩＣ
カードを中心として説明しているが、この発明は、その
他のカードやペンダントあるいはコイン等の、携帯容易
にした情報媒体一般に適用できる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明にあっては、送信クロック周期のｎ倍、例えば、２
倍の周期のクロックの立上がり又は立下がりに対応して
位相変調した信号をキャリア信号として用いて受信側の
情報媒体において送信クロックに対応する同期クロック
を位相変調点に応じて生成して復調するようにすれば、
１系統の結合で電力とデータと同期クロックとを同時に
送信することができ、しかも、受信側でのデータも誤り
をほとんど発生せずに復調することができる。さらに、
送信クロック周期の２倍の周期のクロックから同期クロ
ックを発生するので、同期クロックを生成する場合でも
フリップフロップや簡単な論理回路で済み、回路構成が
シンプルになりこれにより情報媒体を小型化、薄型化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の非接触形情報媒体に対す
るデータ伝送システムを適用した一実施例のＩＣカード
送受信システムのブロック図である。

【図２】図２は、そのデータと電力、同期クロックに
ついての伝送動作を説明するタイミング図である。

【図３】図３は、ＩＣカードの受信動作を説明するタ
イミング図である。

【符号の説明】

１…ＩＣカード、２…リーダ・ライタ、３…キャリア信
号、４…クロック、５…変調信号、６…位相−振幅変調
されたキャリア信号、７…受信信号、８…同期クロッ
ク、９…復調された送信データ、１０，２０…送受信コ
イル、１１…直流電力発生回路、１２…電圧安定化回
路、１３，２５…復調回路、１４，２１…変調回路、１
５…同期クロック生成回路、１６…クロック発生回路、
１７…データ処理装置、２２…発振回路、２３…インタ
フェース、３０…ホストコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内隆東京都港区虎ノ門１丁目26番５号エヌ・テイ・テイ・データ通信株式会社内 (72)発明者家木俊温東京都港区虎ノ門１丁目26番５号エヌ・テイ・テイ・データ通信株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信クロック周期のｎ倍（ｎは２以上の
整数）の周期のクロックの立上がり又は立下がりに対応
して位相変調し、かつ、送信データに応じて振幅変調し
た所定周波数の振動エネルギー信号を発生する送信装置
と、この送信装置から前記振動エネルギーを受信して電気信
号に変換する変換回路と、この変換回路からの信号を包
絡線検波により整流して直流の電力を発生する直流電力
発生回路と、前記変換回路からの信号により前記送信ク
ロックに対応するクロックを生成してこのクロックに同
期させて前記直流電力発生回路から得られる信号から送
信されたデータを復調する復調回路とを備える非接触形
情報媒体と、からなる非接触形情報媒体に対するデータ
伝送システム。