リーダ・ライタ及び通信方法
【課題】 リーダ・ライタと非接触で無線通信を行う際に、ヌル状態の発生を効果的に防止する。
【解決手段】 所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末と近距離無線通信を行うリーダ・ライタにおいて、搬送波を送信し、無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と搬送波との合成波を受信して、受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、搬送波を弱めるように作用させる。
【解決手段】 所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末と近距離無線通信を行うリーダ・ライタにおいて、搬送波を送信し、無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と搬送波との合成波を受信して、受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、搬送波を弱めるように作用させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型のＩＣカード等と称される近距離無線通信機能を備えた無線通信端末と通信を行うリーダ・ライタ、及びそのリーダ・ライタでの通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通機関の乗車券、会員証や社員証、店での代金決済手段用のカード等として、非接触型のＩＣカードの利用が急速に広まっている。非接触型のＩＣカードは、近接したリーダ・ライタとの間で無線通信を行って、認証処理を行うので、財布やパスケースなどの中に入れたままで使用でき、磁気カードなどに比べて使い勝手がよい。
【０００３】
一方、このような非接触型のＩＣカード（或いはＩＣカードと同等の機能の回路部品）を、携帯電話端末などの携帯用の電子機器に内蔵させて、これらの機器を使用して、同様の認証や決済を行えるようにすることが提案されている。なお、携帯端末にＩＣカード機能部を組み込む場合などには、ＩＣカード機能部が必ずしもカード型の形状をしているとは限らないが、以下の説明ではＩＣカードと称した場合、特に説明がない限りはＩＣカード機能を有する部分を含むものである。また、この種の非接触型のＩＣカードは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）や無線ＩＣタグなどとも称され、単体で使用される場合でもカード型以外にラベル型、コイン型、スティック型など、種々の形状のものが想定されるが、本明細書では便宜上ＩＣカードと称する。
【０００４】
ＩＣカード機能部がリーダ・ライタと無線通信を行う場合には、リーダ・ライタからの電磁誘導で、ＩＣカード機能部が作動するようにしてある。即ち、ＩＣカード側では、リーダ・ライタが出力する所定の周波数の搬送波に同調させる処理を行って、その検出された搬送波をＡＳＫ(Amplitude shift keying)変調などで変調して、リーダ・ライタ側にデータを送るようしてある。ＡＳＫ変調は、デジタル信号を搬送波の振幅の違いで表わす振幅変調である。
【０００５】
図７は、リーダ・ライタとＩＣカードとの通信状態の概要を示した図である。この図に示すように、リーダ・ライタ１は、ループアンテナ２を備えて、所定の周波数の搬送波Ｆ１（ｘ）を送信する。ＩＣカード３についてもループアンテナ４を備え、そのループアンテナ４でＡＳＫ変調された応答波形Ｆ２（ｘ）を送信し、リーダ・ライタ１のループアンテナ２は、搬送波Ｆ１（ｘ）と応答波形Ｆ２（ｘ）の合成波を受信する。
【０００６】
特許文献１には、非接触型のＩＣカードについての開示がある。
【特許文献１】特開２００３−６７６９３号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＩＣカード機能部がリーダ・ライタと無線通信を行う場合には、リーダ・ライタからの電磁誘導で、ＩＣカード機能部が作動するので、基本的には、ＩＣカードに組み込まれたアンテナとリーダ・ライタとが、出来るだけ近接した状態である方が、正しく無線通信ができる。ところが、ＩＣカード機能部とリーダ・ライタとが非常に近接した状態の場合に、あるポイントで通信ができない状態が発生することがある。
【０００８】
この通信が出来ない状態の発生について説明すると、ＩＣカード機能部とリーダ・ライタとの無線通信は、それぞれが備える専用のアンテナ間で行われるが、両アンテナは搬送周波数に合わせて同調を取っており、伝送特性が最適になるように調整されている。しかし、それぞれのアンテナは、自由空間上で共振周波数の調整がされているので、距離が近づいてアンテナ同士、又はアンテナと金属体が結合してしまうと、本来の特性を出すことができなくなってしまう。結合状態によっては、アンテナの同調周波数がずれることで、送受信波形間の位相ずれが大きくなり、あるポイントで位相が反転してしまう現象が起こる。
【０００９】
図８は、ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離と、リーダ・ライタの共振周波数の関係を示した図で、ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離が近づくに従って、共振周波数ｆａは、ある距離まではほぼ一定であるが、ある距離よりも近づくと、上昇してしまう。
【００１０】
このような共振周波数の変化があると、送受信波形間の位相ずれが発生するが、非接触型のＩＣカードで広く使用されているＡＳＫ変調の場合、送受信波形の合成波のデータ振幅で通信を行うので、波形間の位相が中途半端な状態になってしまうと、データ振幅変化がキャンセルされてしまう。このようにキャンセルされるポイントは通信が成立しないので、ヌル（Ｎｕｌｌ）状態と称される。
【００１１】
図９、図１０、図１１は、ＩＣカード機能部とリーダ・ライタとの無線通信状態の例を示した図である。この図９〜図１１の各図において、（ａ）はリーダ・ライタが送信する搬送波波形を示し、（ｂ）はＩＣカード機能部からのＡＳＫ変調された応答波形を示し、（ｃ）は両波形の合成波を示し、この合成波がリーダ・ライタで検出されて、ＩＣカードから送信されたデータを受信できる。
【００１２】
ここで、図９は、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが同相状態の場合であり、図１１は、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが逆相状態の場合であり、図１０は、図９の状態と図１１の状態の中間の中途半端な位相差の状態を示してある。
【００１３】
図９に示すように、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが同相状態の場合には、図９（ｃ）に示す合成波には、ＡＳＫ変調された応答波形に対応したレベル変化が現れ、リーダ・ライタで正しくデータを受信できる。また、図１１に示すように、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが逆相状態の場合には、図１１（ｃ）に示す合成波には、ＡＳＫ変調された応答波形と逆のレベル変化が現れ、波形変化が図９の同相状態とは逆であるが、この場合にもリーダ・ライタで正しくデータを受信できる。
【００１４】
これに対して、図１０の中途半端な位相差の状態の場合には、図１０（ｃ）に示す合成波として、ほとんどレベル変化がなく、リーダ・ライタでデータを受信不可能な状態となってしまう。この図１０の状態が上述したヌル状態である。
【００１５】
このような図９〜図１１の状態の変化は、ＩＣカード側のアンテナとリーダ・ライタ側のアンテナとの距離によって変化し、例えばある程度ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離がある場合には、図９に示す同相状態となり、ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離が極めて接近した場合には、図１１に示す逆相状態となり、その途中の特定のポイントで、図１０に示したヌル状態が発生する。
【００１６】
図１２は、ＩＣカード（タグ）の同調周波数ｆ０とリーダ・ライタの同調周波数ｆ０との関係の例を示した図で、両周波数が一定の関係となる範囲で、通信が出来ないヌル領域が発生している。
【００１７】
このようなヌル状態の発生を防止するためには、位相反転が起こらないようにアンテナ形状を工夫するか、或いはＩＣカード機能部を携帯端末に組み込む際に、金属体を出来るだけ使用しない構造にする等が考えられるが、アンテナ形状などでの対処には限りがあり、ヌル状態の発生を完全に防ぐことは困難であった。
【００１８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、リーダ・ライタと非接触で無線通信を行う際に、ヌル状態の発生を効果的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末と近距離無線通信を行うリーダ・ライタにおいて、搬送波を送信し、無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と搬送波との合成波を受信して、受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、搬送波を弱めるように作用させるものである。
【００２０】
このようにしたことで、受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難である状態、即ち無線通信端末との位置関係として、ヌル状態が発生する状態となったことが検出された場合に、リーダ・ライタが扱う搬送波が弱められて、結果的にヌル状態が回避される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、リーダ・ライタでヌル状態が発生する状態となったことが検出された場合に、ヌル状態が回避されるように処理される。従って、リーダ・ライタに無線通信端末を近づけた状態で通信が出来ない状態となることがなく、リーダ・ライタに無線通信端末を短時間近接させるだけで、確実に無線通信が行える。また、リーダ・ライタ側での処理でヌル状態を回避するようにしたので、無線通信端末側では、アンテナの形状や金属部の配置などを、ヌル状態を回避する形状などに考慮する必要がなくなり、それだけ端末装置の設計の自由度が向上する。
【００２２】
この場合、搬送波を打ち消すように作用する信号を、リーダ・ライタのアンテナの近傍に設置した補助アンテナから無線送信させることで、リーダ・ライタのアンテナから送受信される信号には手を加えることなく、ヌル状態を良好に回避できるようになる。
【００２３】
また、リーダ・ライタのアンテナが受信した合成波に、その合成波に含まれる搬送波成分を弱める信号を混合することで、リーダ・ライタが受信した信号の処理で、ヌル状態を良好に回避できるようになる。
【００２４】
また、リーダ・ライタのアンテナが送信する搬送波の出力レベルを低下させることで、リーダ・ライタが送信する信号の処理で、ヌル状態を良好に回避できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２６】
本例においては、非接触型のＩＣカードと通信を行うリーダ・ライタに適用した例としてある。図１はシステム構成例を示してあり、非接触型のＩＣカードとしては、ここでは非接触型のＩＣカード機能に相当するＲＦＩＤ部５１を内蔵させた携帯端末機５０を使用してある。単体のＩＣカードの場合には、ＲＦＩＤ部５１だけで構成される。このような構成の携帯端末機５０を、所定の場所に設置されたリーダ・ライタ１０に近接させて、リーダ・ライタ１０と双方向の通信を行って、リーダ・ライタ１０側でＲＦＩＤ部５１を認証する処理や、課金処理などが行われる。リーダ・ライタ１０とＲＦＩＤ部５１とが通信可能な距離としては、数ｃｍから数十ｃｍ程度の非常に近接した距離である。
【００２７】
ここで本例の場合には、リーダ・ライタ１０に隣接した位置に、補助送信機３０を設置し、リーダ・ライタ１０側で検出した通信状態に応じて、補助送信機３０のアンテナ３１から所定周波数の信号を送信するようにしてある。補助送信機３０から信号を送信させる処理及び構成については後述する。
【００２８】
リーダ・ライタ１０とＲＦＩＤ部５１との通信状態としては、リーダ・ライタ１０のアンテナ１１が所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の搬送波Ｆ１（ｘ）を送信させて、その搬送波Ｆ１（ｘ）をＲＦＩＤ部５１で受信させる。ＲＦＩＤ部５１では、受信した搬送波Ｆ１（ｘ）に対する応答波Ｆ２（ｘ）を生成させて、その応答波Ｆ２（ｘ）を送信させる。応答波Ｆ２（ｘ）は、ＡＳＫ変調（振幅変調）された波形である。そして、リーダ・ライタ１０では、自身が送信する搬送波Ｆ１（ｘ）と、ＲＦＩＤ部５１が送信する応答波Ｆ２（ｘ）との合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）が受信される。
【００２９】
そして、リーダ・ライタ１０では、その受信した合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）が、発明が解決しようとする課題の欄で説明したヌル状態であるか否か判断して、ヌル状態であることを検出した場合には、補助送信機３０を起動させて、補助送信機３０のアンテナ３１から、ヌル状態を回避させる信号Ｆ３（ｘ）を送信させる。この信号Ｆ３（ｘ）の送信で、リーダ・ライタ１０が受信する合成波は、Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）＋Ｆ３（ｘ）となる。なお、各信号Ｆ１（ｘ）、Ｆ２（ｘ）、Ｆ３（ｘ）は、全て同じ周波数であり、ヌル状態を回避させる信号Ｆ３（ｘ）としては、リーダ・ライタ１０が送信させる搬送波Ｆ１（ｘ）を弱めるように作用する信号である。
【００３０】
具体的な例を示して説明すると、搬送波Ｆ１（ｘ）＝Ａｓｉｎ（ωｘ）とし、再合成用信号Ｆ３（ｘ）＝Ｂｓｉｎ（ωｘ＋θ）とし、Ａ＝Ｂ、θ＝πとすると、
Ｆ３（ｘ）＝Ａｓｉｎ（ωｘ＋π）＝−Ａｓｉｎ（ωｘ）＝−Ｆ１（ｘ）となる。従って、Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）＋Ｆ３（ｘ）＝Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）−Ｆ１（ｘ）＝Ｆ２（ｘ）となり、搬送波Ｆ１（ｘ）と応答波Ｆ２（ｘ）の位相ずれにより埋もれていた応答波Ｆ２（ｘ）を、リーダ・ライタ１０側で抽出できるようになる。
【００３１】
図２は、リーダ・ライタ１０の具体的な構成例を示した図である。まず受信構成について説明すると、アンテナ１１は、同調部１２を介してアンプ・フィルタ部１３に供給し、アンプ・フィルタ部１３で増幅及びフィルタリングされた受信信号を、送受信ブロック２０内の復調回路２１に供給する。復調回路２１では、ＡＳＫ変調されたデータを復調し、その復調データを制御部２４に供給する。復調回路２１は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路２２から受信信号に同期した基準周波数信号が供給され、その基準信号を使用して復調処理が行われる。ＰＬＬ回路２２は、クロック発生部２３から、基準クロックが供給されて、このクロックと受信データを使用したＰＬＬ処理が行われる。基準クロックは、送受信ブロック２０内の制御部２４などにも供給される。
【００３２】
図２に示したリーダ・ライタ１０の送信構成としては、制御部２４からの出力された送信データを、変調回路２５に供給し、搬送波周波数で変調された送信信号とし、その送信信号を、ドライブ回路１４に供給して、所定の送信出力とする。ドライブ回路１４は、抵抗器１５を介して、同調部１２及びアンテナ１１に接続してあり、アンテナ１１から無線送信される。なお、同調部１２は、アンテナ１１の同調周波数特性を、搬送波周波数とする回路である。また、抵抗器１５は無線通信状態を検出するために接続された、比較的抵抗値の小さな抵抗器である。
【００３３】
そして本例のリーダ・ライタ１０は、ドライブ回路１４と同調部１２との間に接続された抵抗器１５の一端（ａ点）及び他端（ｂ点）の電圧を、送受信ブロック２０内の比較部２６で比較し、両電圧の差を制御部２４で判断する構成としてある。制御部２４では、この比較部２６で検出される電圧差が所定状態の場合に、このリーダ・ライタ１０と近接した携帯端末機５０（又はＩＣカード）との無線通信状態が、既に説明したヌル状態（或いはヌル状態に近い状態）であると判断する。ヌル状態であると判断した場合には、制御信号を補助送信機３０に出力する。
【００３４】
ここで、制御部２４が抵抗器１５の両端の電位差からヌル状態を判断する原理について説明すると、ドライブ回路１４の出力側である抵抗器１５の一端（ａ点）の電位は、ＩＣカードなどと無線通信中と、無線通信していない状態のいずれでもほぼ一定となる。これに対して、ＩＣカードや携帯端末機などがリーダ・ライタ１０に接近すると、リーダ・ライタ１０の共振周波数が上昇し、共振周波数が搬送波周波数から外れて、アンテナとドライブ回路１４の出力との間にインピーダンス不整合が生じ、その結果、抵抗器１５の他端（ｂ点）の電圧が降下する。この電圧の降下を検出して、予め設定した基準となる電圧値以下となったことを制御部２４で判断することで、ＩＣカードや携帯端末機などの相手がリーダ・ライタ１０に近接した距離が推定され、基準となる電圧（即ち比較部２６での電圧差）を適正に設定することで、ヌル状態が発生する可能性の高い距離であることが判断（推定）される。このようにして判断することで、制御部２４でヌル状態か否かの判断が行われ、ヌル状態であると判断された場合に、補助送信機３０に信号Ｆ３（ｘ）を送信させることを指示する制御信号を送信する。
【００３５】
図３は、補助送信機３０の構成例を示したものである。補助送信機３０は制御部３２を備え、リーダ・ライタ１０から伝送される制御信号を受信して、その制御信号で指示された内容に応じて、周波数発生回路３３で、搬送波周波数の信号を発生させ、その発生された信号をドライブ回路３４で所定の送信出力として、アンテナ３１に供給し、アンテナ３１から無線送信させる。この補助送信機３０から送信される信号が、図１を参照して説明した信号Ｆ３（ｘ）となり、ヌル状態の場合に搬送波Ｆ１（ｘ）を弱めるように作用する信号として機能する。なお、信号Ｆ３（ｘ）は、リーダ・ライタ１０から送信される搬送波Ｆ１（ｘ）と同じ周波数であるが、位相が逆相の信号であり、搬送波Ｆ１（ｘ）より若干レベルが弱い信号としてある。
【００３６】
ここで、図４を参照して本例での処理でヌル状態が回避される例について説明すると、通常時（即ち信号Ｆ３（ｘ）が送信されていないとき）に、リーダ・ライタ１０で通信中に受信される信号としては、リーダ・ライタ自身が送信する搬送波Ｆ１（ｘ）と、ＲＦＩＤ側が送信する応答波Ｆ２（ｘ）との合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）となる。図４（ａ）は、合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）の波形例を示しており、この状態ではヌル状態となって振幅変化がほとんどない状態となっている。
【００３７】
このような信号状態となっている場合に、図４（ｂ）に示すように、ヌル状態の発生を打ち消すような搬送波周波数の信号Ｆ３（ｘ）を生成させる。このような信号の送信があると、結果的にリーダ・ライタで受信される信号は、図４（ｃ）に示す合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）＋Ｆ３（ｘ）となり、搬送波Ｆ１（ｘ）の信号成分が弱められて、信号Ｆ２（ｘ）に対応した振幅変化が現れるようになり、相手から送信されたデータを復調できるようになる。
【００３８】
このようにしてリーダ・ライタ１０と近接して配置された補助送信機３０からの信号でヌル状態の発生を回避できることで、リーダ・ライタとＲＦＩＤ側との間で良好に無線通信が行えるようになる。特に、ＩＣカードや携帯端末機などで構成されるＲＦＩＤ側でのヌル状態への対処が必要なく、種々のＲＦＩＤと良好に近距離無線通信できるようになる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図５を参照して説明する。本実施の形態においても、ＩＣカードや携帯端末機などに構成されるＲＦＩＤと近距離無線通信を行うリーダ・ライタに適用させた例としてあり、本実施の形態においては、リーダ・ライタ単独でヌル状態を回避する構成としたものである。
【００４０】
図５は、本実施の形態におけるリーダ・ライタ１００の構成を示した図である。まず受信構成について説明すると、アンテナ１０１は、同調部１０２を介してアンプ・フィルタ部１０３に供給し、アンプ・フィルタ部１０３で増幅及びフィルタリングされた受信信号を、送受信ブロック１２０内の復調回路１２１に供給する。復調回路１２１では、ＡＳＫ変調されたデータを復調し、その復調データを制御部１２４に供給する。復調回路１２１は、ＰＬＬ回路１２２から受信信号に同期した基準周波数信号が供給され、その基準信号を使用して復調処理が行われる。ＰＬＬ回路１２２は、クロック発生部１２３から、基準クロックが供給されて、このクロックと受信データを使用したＰＬＬ処理が行われる。基準クロックは、送受信ブロック１２０内の制御部１２４などにも供給される。
【００４１】
リーダ・ライタ１００の送信構成としては、制御部１２４からの出力された送信データを、変調回路１２５に供給し、搬送波周波数で変調された送信信号とし、その送信信号を、ドライブ回路１０４に供給して、所定の送信出力とする。ドライブ回路１０４は、同調部１０２及びアンテナ１０１に接続してあり、アンテナ１０１から無線送信される。
【００４２】
そして本例のリーダ・ライタ１００は、ヌル状態判別部１０５を備え、ドライブ回路１０４と同調部１０２との接続点に得られる信号などから、ヌル状態に相当する状態か否かを判別して、その判別した結果を制御部１２４に供給する。ヌル状態判別部１０５の具体的な構成としては、例えば第１の実施の形態で説明した図２の抵抗器１５と比較部２６を使用できる。
【００４３】
そして、送受信ブロック１２０は、Ｆ３（ｘ）発生回路１２６と、その発生回路１２６で発生した信号と、アンプ・フィルタ１０３が出力する受信信号に混合するミキサ１２７とを備える。Ｆ３（ｘ）発生回路１２６が発生させる信号Ｆ３（ｘ）は、第１の実施の形態で説明した搬送波Ｆ１（ｘ）を弱めるように作用する信号であり、搬送波と同一周波数で逆位相の信号である。
【００４４】
このような構成として、ヌル状態判別部１０５から制御部１２４にヌル状態であることを示す信号が供給された場合には、制御部１２４の制御で、Ｆ３（ｘ）発生回路１２６で信号Ｆ３（ｘ）を発生させて、受信信号に混合させることで、送受信ブロック１２０内の復調回路１２１に供給される受信信号として、ヌル状態が回避された振幅変化が現れる良好な信号となり、良好に通信相手からのデータが復調できるようになる。即ち、既に説明した図４（ａ）に示した信号と、図４（ｂ）に示した信号とが、ミキサ１２７で混合されることになり、図４（ｃ）に示す合成波が、復調回路１２１に入力されることになる。従って、上述した第１の実施の形態の場合と同様の良好な近距離無線通信が可能になる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態を、図６を参照して説明する。本実施の形態においても、ＩＣカードや携帯端末機などに構成されるＲＦＩＤと近距離無線通信を行うリーダ・ライタに適用させた例としてあり、本実施の形態においては、リーダ・ライタの送信側での処理で、ヌル状態を回避する構成としたものである。
【００４６】
図６は、本実施の形態におけるリーダ・ライタ２００の構成を示した図である。まず受信構成について説明すると、アンテナ２０１は、同調部２０２を介してアンプ・フィルタ部２０３に供給し、アンプ・フィルタ部２０３で増幅及びフィルタリングされた受信信号を、送受信ブロック２２０内の復調回路２２１に供給する。復調回路２２１では、ＡＳＫ変調されたデータを復調し、その復調データを制御部２２４に供給する。復調回路２２１は、ＰＬＬ回路２２２から受信信号に同期した基準周波数信号が供給され、その基準信号を使用して復調処理が行われる。ＰＬＬ回路２２２は、クロック発生部２２３から、基準クロックが供給されて、このクロックと受信データを使用したＰＬＬ処理が行われる。基準クロックは、送受信ブロック２２０内の制御部２２４などにも供給される。
【００４７】
リーダ・ライタ２００の送信構成としては、制御部２２４からの出力された送信データを、変調回路２２５に供給し、搬送波周波数で変調された送信信号とし、その送信信号を、ドライブ回路２０４に供給して、所定の送信出力とする。ドライブ回路２０４は、同調部２０２及びアンテナ２０１に接続してあり、アンテナ２０１から無線送信される。なお、本例のドライブ回路２０４は、送信信号の送信出力を、制御部２２４からの指示で弱くすることができるようにしてある。
【００４８】
そして本例のリーダ・ライタ２００は、ヌル状態判別部２０５を備え、ドライブ回路２０４と同調部２０２との接続点に得られる信号などから、ヌル状態に相当する状態か否かを判別して、その判別した結果を制御部２２４に供給する。ヌル状態判別部２０５の具体的な構成としては、例えば第１の実施の形態で説明した図２の抵抗器１５と比較部２６を使用できる。
【００４９】
そして、送受信ブロック２２０は、ヌル状態判別部２０５から制御部２２４にヌル状態であることの信号が供給された場合には、ドライブ回路２０４が出力する搬送波成分を弱める指示を行い、アンテナ２０１から無線送信される信号状態を変化させる。ここでの搬送波成分を弱める処理としては、既に説明した搬送波Ｆ１（ｘ）に信号Ｆ３（ｘ）を混合した状態の搬送波とする処理である。このような処理を行うことで、結果的にこのリーダ・ライタ２００が受信する信号が、ヌル状態が回避された図４（ｃ）に示した状態となり、図４（ｃ）に示す合成波が受信されて、復調回路２２１に入力されることになる。従って、上述した第１及び第２の実施の形態の場合と同様の良好な近距離無線通信が可能になる。
【００５０】
携帯電話端末装置以外の携帯端末装置（例えばＰＤＡ：Personal Digital Assistanceなどの携帯用情報処理端末）に、ＩＣカードやＩＣタグを内蔵又は装着させた場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による例を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるリーダ・ライタの構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による補助送信機の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による再合成処理例を示す波形図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による構成例を示すブロック図である。
【図７】従来のシステム構成例を示す構成図である。
【図８】リーダ・ライタとＩＣカードとの距離と共振周波数との関係例を示す特性図である。
【図９】リーダ・ライタと通信部との同相の場合の通信状態を示す波形図である。
【図１０】リーダ・ライタと通信部との中途半端な位相差の場合の通信状態を示す波形図である。
【図１１】リーダ・ライタと通信部との逆相の場合の通信状態を示す波形図である。
【図１２】リーダ・ライタと通信部との通信が出来ない範囲を示す周波数特性図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…リーダ・ライタ、２…アンテナ、３…ＩＣカード、１０…リーダ・ライタ、１１…アンテナ、１２…同調部、１３…アンプ・フィルタ部、１４…ドライブ回路、１５…抵抗器、２０…送受信ブロック、２１…復調回路、２２…ＰＬＬ回路、２３…クロック発生部、２４…制御部、２５…変調回路、２６…比較部、３０…補助送信機、３１…アンテナ、３２…制御部、３３…周波数発生回路、３４…ドライブ回路、５０…携帯端末機、５１…ＲＦＩＤ部、１００…リーダ・ライタ、１０１…アンテナ、１０２…同調部、１０３…アンプ及びフィルタ、１０４…ドライブ回路、１０５…ヌル状態判別部、１２０…送受信ブロック、１２１…復調回路、１２２…ＰＬＬ回路、１２３…クロック発生部、１２４…制御部、１２５…変調回路、１２６…Ｆ３（ｘ）発生回路、１２７…ミキサ、２００…リーダ・ライタ、２０１…アンテナ、２０２…同調部、２０３…アンプ及びフィルタ、２０４…ドライブ回路、２０５…ヌル状態判別部、２２０…送受信ブロック、２２１…復調回路、２２２…ＰＬＬ回路、２２３…クロック発生部、２２４…制御部、２２５…変調回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触型のＩＣカード等と称される近距離無線通信機能を備えた無線通信端末と通信を行うリーダ・ライタ、及びそのリーダ・ライタでの通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通機関の乗車券、会員証や社員証、店での代金決済手段用のカード等として、非接触型のＩＣカードの利用が急速に広まっている。非接触型のＩＣカードは、近接したリーダ・ライタとの間で無線通信を行って、認証処理を行うので、財布やパスケースなどの中に入れたままで使用でき、磁気カードなどに比べて使い勝手がよい。
【０００３】
一方、このような非接触型のＩＣカード（或いはＩＣカードと同等の機能の回路部品）を、携帯電話端末などの携帯用の電子機器に内蔵させて、これらの機器を使用して、同様の認証や決済を行えるようにすることが提案されている。なお、携帯端末にＩＣカード機能部を組み込む場合などには、ＩＣカード機能部が必ずしもカード型の形状をしているとは限らないが、以下の説明ではＩＣカードと称した場合、特に説明がない限りはＩＣカード機能を有する部分を含むものである。また、この種の非接触型のＩＣカードは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）や無線ＩＣタグなどとも称され、単体で使用される場合でもカード型以外にラベル型、コイン型、スティック型など、種々の形状のものが想定されるが、本明細書では便宜上ＩＣカードと称する。
【０００４】
ＩＣカード機能部がリーダ・ライタと無線通信を行う場合には、リーダ・ライタからの電磁誘導で、ＩＣカード機能部が作動するようにしてある。即ち、ＩＣカード側では、リーダ・ライタが出力する所定の周波数の搬送波に同調させる処理を行って、その検出された搬送波をＡＳＫ(Amplitude shift keying)変調などで変調して、リーダ・ライタ側にデータを送るようしてある。ＡＳＫ変調は、デジタル信号を搬送波の振幅の違いで表わす振幅変調である。
【０００５】
図７は、リーダ・ライタとＩＣカードとの通信状態の概要を示した図である。この図に示すように、リーダ・ライタ１は、ループアンテナ２を備えて、所定の周波数の搬送波Ｆ１（ｘ）を送信する。ＩＣカード３についてもループアンテナ４を備え、そのループアンテナ４でＡＳＫ変調された応答波形Ｆ２（ｘ）を送信し、リーダ・ライタ１のループアンテナ２は、搬送波Ｆ１（ｘ）と応答波形Ｆ２（ｘ）の合成波を受信する。
【０００６】
特許文献１には、非接触型のＩＣカードについての開示がある。
【特許文献１】特開２００３−６７６９３号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＩＣカード機能部がリーダ・ライタと無線通信を行う場合には、リーダ・ライタからの電磁誘導で、ＩＣカード機能部が作動するので、基本的には、ＩＣカードに組み込まれたアンテナとリーダ・ライタとが、出来るだけ近接した状態である方が、正しく無線通信ができる。ところが、ＩＣカード機能部とリーダ・ライタとが非常に近接した状態の場合に、あるポイントで通信ができない状態が発生することがある。
【０００８】
この通信が出来ない状態の発生について説明すると、ＩＣカード機能部とリーダ・ライタとの無線通信は、それぞれが備える専用のアンテナ間で行われるが、両アンテナは搬送周波数に合わせて同調を取っており、伝送特性が最適になるように調整されている。しかし、それぞれのアンテナは、自由空間上で共振周波数の調整がされているので、距離が近づいてアンテナ同士、又はアンテナと金属体が結合してしまうと、本来の特性を出すことができなくなってしまう。結合状態によっては、アンテナの同調周波数がずれることで、送受信波形間の位相ずれが大きくなり、あるポイントで位相が反転してしまう現象が起こる。
【０００９】
図８は、ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離と、リーダ・ライタの共振周波数の関係を示した図で、ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離が近づくに従って、共振周波数ｆａは、ある距離まではほぼ一定であるが、ある距離よりも近づくと、上昇してしまう。
【００１０】
このような共振周波数の変化があると、送受信波形間の位相ずれが発生するが、非接触型のＩＣカードで広く使用されているＡＳＫ変調の場合、送受信波形の合成波のデータ振幅で通信を行うので、波形間の位相が中途半端な状態になってしまうと、データ振幅変化がキャンセルされてしまう。このようにキャンセルされるポイントは通信が成立しないので、ヌル（Ｎｕｌｌ）状態と称される。
【００１１】
図９、図１０、図１１は、ＩＣカード機能部とリーダ・ライタとの無線通信状態の例を示した図である。この図９〜図１１の各図において、（ａ）はリーダ・ライタが送信する搬送波波形を示し、（ｂ）はＩＣカード機能部からのＡＳＫ変調された応答波形を示し、（ｃ）は両波形の合成波を示し、この合成波がリーダ・ライタで検出されて、ＩＣカードから送信されたデータを受信できる。
【００１２】
ここで、図９は、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが同相状態の場合であり、図１１は、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが逆相状態の場合であり、図１０は、図９の状態と図１１の状態の中間の中途半端な位相差の状態を示してある。
【００１３】
図９に示すように、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが同相状態の場合には、図９（ｃ）に示す合成波には、ＡＳＫ変調された応答波形に対応したレベル変化が現れ、リーダ・ライタで正しくデータを受信できる。また、図１１に示すように、リーダ・ライタからの搬送波とＩＣカード機能部からの応答波とが逆相状態の場合には、図１１（ｃ）に示す合成波には、ＡＳＫ変調された応答波形と逆のレベル変化が現れ、波形変化が図９の同相状態とは逆であるが、この場合にもリーダ・ライタで正しくデータを受信できる。
【００１４】
これに対して、図１０の中途半端な位相差の状態の場合には、図１０（ｃ）に示す合成波として、ほとんどレベル変化がなく、リーダ・ライタでデータを受信不可能な状態となってしまう。この図１０の状態が上述したヌル状態である。
【００１５】
このような図９〜図１１の状態の変化は、ＩＣカード側のアンテナとリーダ・ライタ側のアンテナとの距離によって変化し、例えばある程度ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離がある場合には、図９に示す同相状態となり、ＩＣカードとリーダ・ライタとの距離が極めて接近した場合には、図１１に示す逆相状態となり、その途中の特定のポイントで、図１０に示したヌル状態が発生する。
【００１６】
図１２は、ＩＣカード（タグ）の同調周波数ｆ０とリーダ・ライタの同調周波数ｆ０との関係の例を示した図で、両周波数が一定の関係となる範囲で、通信が出来ないヌル領域が発生している。
【００１７】
このようなヌル状態の発生を防止するためには、位相反転が起こらないようにアンテナ形状を工夫するか、或いはＩＣカード機能部を携帯端末に組み込む際に、金属体を出来るだけ使用しない構造にする等が考えられるが、アンテナ形状などでの対処には限りがあり、ヌル状態の発生を完全に防ぐことは困難であった。
【００１８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、リーダ・ライタと非接触で無線通信を行う際に、ヌル状態の発生を効果的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末と近距離無線通信を行うリーダ・ライタにおいて、搬送波を送信し、無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と搬送波との合成波を受信して、受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、搬送波を弱めるように作用させるものである。
【００２０】
このようにしたことで、受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難である状態、即ち無線通信端末との位置関係として、ヌル状態が発生する状態となったことが検出された場合に、リーダ・ライタが扱う搬送波が弱められて、結果的にヌル状態が回避される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、リーダ・ライタでヌル状態が発生する状態となったことが検出された場合に、ヌル状態が回避されるように処理される。従って、リーダ・ライタに無線通信端末を近づけた状態で通信が出来ない状態となることがなく、リーダ・ライタに無線通信端末を短時間近接させるだけで、確実に無線通信が行える。また、リーダ・ライタ側での処理でヌル状態を回避するようにしたので、無線通信端末側では、アンテナの形状や金属部の配置などを、ヌル状態を回避する形状などに考慮する必要がなくなり、それだけ端末装置の設計の自由度が向上する。
【００２２】
この場合、搬送波を打ち消すように作用する信号を、リーダ・ライタのアンテナの近傍に設置した補助アンテナから無線送信させることで、リーダ・ライタのアンテナから送受信される信号には手を加えることなく、ヌル状態を良好に回避できるようになる。
【００２３】
また、リーダ・ライタのアンテナが受信した合成波に、その合成波に含まれる搬送波成分を弱める信号を混合することで、リーダ・ライタが受信した信号の処理で、ヌル状態を良好に回避できるようになる。
【００２４】
また、リーダ・ライタのアンテナが送信する搬送波の出力レベルを低下させることで、リーダ・ライタが送信する信号の処理で、ヌル状態を良好に回避できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００２６】
本例においては、非接触型のＩＣカードと通信を行うリーダ・ライタに適用した例としてある。図１はシステム構成例を示してあり、非接触型のＩＣカードとしては、ここでは非接触型のＩＣカード機能に相当するＲＦＩＤ部５１を内蔵させた携帯端末機５０を使用してある。単体のＩＣカードの場合には、ＲＦＩＤ部５１だけで構成される。このような構成の携帯端末機５０を、所定の場所に設置されたリーダ・ライタ１０に近接させて、リーダ・ライタ１０と双方向の通信を行って、リーダ・ライタ１０側でＲＦＩＤ部５１を認証する処理や、課金処理などが行われる。リーダ・ライタ１０とＲＦＩＤ部５１とが通信可能な距離としては、数ｃｍから数十ｃｍ程度の非常に近接した距離である。
【００２７】
ここで本例の場合には、リーダ・ライタ１０に隣接した位置に、補助送信機３０を設置し、リーダ・ライタ１０側で検出した通信状態に応じて、補助送信機３０のアンテナ３１から所定周波数の信号を送信するようにしてある。補助送信機３０から信号を送信させる処理及び構成については後述する。
【００２８】
リーダ・ライタ１０とＲＦＩＤ部５１との通信状態としては、リーダ・ライタ１０のアンテナ１１が所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の搬送波Ｆ１（ｘ）を送信させて、その搬送波Ｆ１（ｘ）をＲＦＩＤ部５１で受信させる。ＲＦＩＤ部５１では、受信した搬送波Ｆ１（ｘ）に対する応答波Ｆ２（ｘ）を生成させて、その応答波Ｆ２（ｘ）を送信させる。応答波Ｆ２（ｘ）は、ＡＳＫ変調（振幅変調）された波形である。そして、リーダ・ライタ１０では、自身が送信する搬送波Ｆ１（ｘ）と、ＲＦＩＤ部５１が送信する応答波Ｆ２（ｘ）との合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）が受信される。
【００２９】
そして、リーダ・ライタ１０では、その受信した合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）が、発明が解決しようとする課題の欄で説明したヌル状態であるか否か判断して、ヌル状態であることを検出した場合には、補助送信機３０を起動させて、補助送信機３０のアンテナ３１から、ヌル状態を回避させる信号Ｆ３（ｘ）を送信させる。この信号Ｆ３（ｘ）の送信で、リーダ・ライタ１０が受信する合成波は、Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）＋Ｆ３（ｘ）となる。なお、各信号Ｆ１（ｘ）、Ｆ２（ｘ）、Ｆ３（ｘ）は、全て同じ周波数であり、ヌル状態を回避させる信号Ｆ３（ｘ）としては、リーダ・ライタ１０が送信させる搬送波Ｆ１（ｘ）を弱めるように作用する信号である。
【００３０】
具体的な例を示して説明すると、搬送波Ｆ１（ｘ）＝Ａｓｉｎ（ωｘ）とし、再合成用信号Ｆ３（ｘ）＝Ｂｓｉｎ（ωｘ＋θ）とし、Ａ＝Ｂ、θ＝πとすると、
Ｆ３（ｘ）＝Ａｓｉｎ（ωｘ＋π）＝−Ａｓｉｎ（ωｘ）＝−Ｆ１（ｘ）となる。従って、Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）＋Ｆ３（ｘ）＝Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）−Ｆ１（ｘ）＝Ｆ２（ｘ）となり、搬送波Ｆ１（ｘ）と応答波Ｆ２（ｘ）の位相ずれにより埋もれていた応答波Ｆ２（ｘ）を、リーダ・ライタ１０側で抽出できるようになる。
【００３１】
図２は、リーダ・ライタ１０の具体的な構成例を示した図である。まず受信構成について説明すると、アンテナ１１は、同調部１２を介してアンプ・フィルタ部１３に供給し、アンプ・フィルタ部１３で増幅及びフィルタリングされた受信信号を、送受信ブロック２０内の復調回路２１に供給する。復調回路２１では、ＡＳＫ変調されたデータを復調し、その復調データを制御部２４に供給する。復調回路２１は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路２２から受信信号に同期した基準周波数信号が供給され、その基準信号を使用して復調処理が行われる。ＰＬＬ回路２２は、クロック発生部２３から、基準クロックが供給されて、このクロックと受信データを使用したＰＬＬ処理が行われる。基準クロックは、送受信ブロック２０内の制御部２４などにも供給される。
【００３２】
図２に示したリーダ・ライタ１０の送信構成としては、制御部２４からの出力された送信データを、変調回路２５に供給し、搬送波周波数で変調された送信信号とし、その送信信号を、ドライブ回路１４に供給して、所定の送信出力とする。ドライブ回路１４は、抵抗器１５を介して、同調部１２及びアンテナ１１に接続してあり、アンテナ１１から無線送信される。なお、同調部１２は、アンテナ１１の同調周波数特性を、搬送波周波数とする回路である。また、抵抗器１５は無線通信状態を検出するために接続された、比較的抵抗値の小さな抵抗器である。
【００３３】
そして本例のリーダ・ライタ１０は、ドライブ回路１４と同調部１２との間に接続された抵抗器１５の一端（ａ点）及び他端（ｂ点）の電圧を、送受信ブロック２０内の比較部２６で比較し、両電圧の差を制御部２４で判断する構成としてある。制御部２４では、この比較部２６で検出される電圧差が所定状態の場合に、このリーダ・ライタ１０と近接した携帯端末機５０（又はＩＣカード）との無線通信状態が、既に説明したヌル状態（或いはヌル状態に近い状態）であると判断する。ヌル状態であると判断した場合には、制御信号を補助送信機３０に出力する。
【００３４】
ここで、制御部２４が抵抗器１５の両端の電位差からヌル状態を判断する原理について説明すると、ドライブ回路１４の出力側である抵抗器１５の一端（ａ点）の電位は、ＩＣカードなどと無線通信中と、無線通信していない状態のいずれでもほぼ一定となる。これに対して、ＩＣカードや携帯端末機などがリーダ・ライタ１０に接近すると、リーダ・ライタ１０の共振周波数が上昇し、共振周波数が搬送波周波数から外れて、アンテナとドライブ回路１４の出力との間にインピーダンス不整合が生じ、その結果、抵抗器１５の他端（ｂ点）の電圧が降下する。この電圧の降下を検出して、予め設定した基準となる電圧値以下となったことを制御部２４で判断することで、ＩＣカードや携帯端末機などの相手がリーダ・ライタ１０に近接した距離が推定され、基準となる電圧（即ち比較部２６での電圧差）を適正に設定することで、ヌル状態が発生する可能性の高い距離であることが判断（推定）される。このようにして判断することで、制御部２４でヌル状態か否かの判断が行われ、ヌル状態であると判断された場合に、補助送信機３０に信号Ｆ３（ｘ）を送信させることを指示する制御信号を送信する。
【００３５】
図３は、補助送信機３０の構成例を示したものである。補助送信機３０は制御部３２を備え、リーダ・ライタ１０から伝送される制御信号を受信して、その制御信号で指示された内容に応じて、周波数発生回路３３で、搬送波周波数の信号を発生させ、その発生された信号をドライブ回路３４で所定の送信出力として、アンテナ３１に供給し、アンテナ３１から無線送信させる。この補助送信機３０から送信される信号が、図１を参照して説明した信号Ｆ３（ｘ）となり、ヌル状態の場合に搬送波Ｆ１（ｘ）を弱めるように作用する信号として機能する。なお、信号Ｆ３（ｘ）は、リーダ・ライタ１０から送信される搬送波Ｆ１（ｘ）と同じ周波数であるが、位相が逆相の信号であり、搬送波Ｆ１（ｘ）より若干レベルが弱い信号としてある。
【００３６】
ここで、図４を参照して本例での処理でヌル状態が回避される例について説明すると、通常時（即ち信号Ｆ３（ｘ）が送信されていないとき）に、リーダ・ライタ１０で通信中に受信される信号としては、リーダ・ライタ自身が送信する搬送波Ｆ１（ｘ）と、ＲＦＩＤ側が送信する応答波Ｆ２（ｘ）との合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）となる。図４（ａ）は、合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）の波形例を示しており、この状態ではヌル状態となって振幅変化がほとんどない状態となっている。
【００３７】
このような信号状態となっている場合に、図４（ｂ）に示すように、ヌル状態の発生を打ち消すような搬送波周波数の信号Ｆ３（ｘ）を生成させる。このような信号の送信があると、結果的にリーダ・ライタで受信される信号は、図４（ｃ）に示す合成波Ｆ１（ｘ）＋Ｆ２（ｘ）＋Ｆ３（ｘ）となり、搬送波Ｆ１（ｘ）の信号成分が弱められて、信号Ｆ２（ｘ）に対応した振幅変化が現れるようになり、相手から送信されたデータを復調できるようになる。
【００３８】
このようにしてリーダ・ライタ１０と近接して配置された補助送信機３０からの信号でヌル状態の発生を回避できることで、リーダ・ライタとＲＦＩＤ側との間で良好に無線通信が行えるようになる。特に、ＩＣカードや携帯端末機などで構成されるＲＦＩＤ側でのヌル状態への対処が必要なく、種々のＲＦＩＤと良好に近距離無線通信できるようになる。
【００３９】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図５を参照して説明する。本実施の形態においても、ＩＣカードや携帯端末機などに構成されるＲＦＩＤと近距離無線通信を行うリーダ・ライタに適用させた例としてあり、本実施の形態においては、リーダ・ライタ単独でヌル状態を回避する構成としたものである。
【００４０】
図５は、本実施の形態におけるリーダ・ライタ１００の構成を示した図である。まず受信構成について説明すると、アンテナ１０１は、同調部１０２を介してアンプ・フィルタ部１０３に供給し、アンプ・フィルタ部１０３で増幅及びフィルタリングされた受信信号を、送受信ブロック１２０内の復調回路１２１に供給する。復調回路１２１では、ＡＳＫ変調されたデータを復調し、その復調データを制御部１２４に供給する。復調回路１２１は、ＰＬＬ回路１２２から受信信号に同期した基準周波数信号が供給され、その基準信号を使用して復調処理が行われる。ＰＬＬ回路１２２は、クロック発生部１２３から、基準クロックが供給されて、このクロックと受信データを使用したＰＬＬ処理が行われる。基準クロックは、送受信ブロック１２０内の制御部１２４などにも供給される。
【００４１】
リーダ・ライタ１００の送信構成としては、制御部１２４からの出力された送信データを、変調回路１２５に供給し、搬送波周波数で変調された送信信号とし、その送信信号を、ドライブ回路１０４に供給して、所定の送信出力とする。ドライブ回路１０４は、同調部１０２及びアンテナ１０１に接続してあり、アンテナ１０１から無線送信される。
【００４２】
そして本例のリーダ・ライタ１００は、ヌル状態判別部１０５を備え、ドライブ回路１０４と同調部１０２との接続点に得られる信号などから、ヌル状態に相当する状態か否かを判別して、その判別した結果を制御部１２４に供給する。ヌル状態判別部１０５の具体的な構成としては、例えば第１の実施の形態で説明した図２の抵抗器１５と比較部２６を使用できる。
【００４３】
そして、送受信ブロック１２０は、Ｆ３（ｘ）発生回路１２６と、その発生回路１２６で発生した信号と、アンプ・フィルタ１０３が出力する受信信号に混合するミキサ１２７とを備える。Ｆ３（ｘ）発生回路１２６が発生させる信号Ｆ３（ｘ）は、第１の実施の形態で説明した搬送波Ｆ１（ｘ）を弱めるように作用する信号であり、搬送波と同一周波数で逆位相の信号である。
【００４４】
このような構成として、ヌル状態判別部１０５から制御部１２４にヌル状態であることを示す信号が供給された場合には、制御部１２４の制御で、Ｆ３（ｘ）発生回路１２６で信号Ｆ３（ｘ）を発生させて、受信信号に混合させることで、送受信ブロック１２０内の復調回路１２１に供給される受信信号として、ヌル状態が回避された振幅変化が現れる良好な信号となり、良好に通信相手からのデータが復調できるようになる。即ち、既に説明した図４（ａ）に示した信号と、図４（ｂ）に示した信号とが、ミキサ１２７で混合されることになり、図４（ｃ）に示す合成波が、復調回路１２１に入力されることになる。従って、上述した第１の実施の形態の場合と同様の良好な近距離無線通信が可能になる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態を、図６を参照して説明する。本実施の形態においても、ＩＣカードや携帯端末機などに構成されるＲＦＩＤと近距離無線通信を行うリーダ・ライタに適用させた例としてあり、本実施の形態においては、リーダ・ライタの送信側での処理で、ヌル状態を回避する構成としたものである。
【００４６】
図６は、本実施の形態におけるリーダ・ライタ２００の構成を示した図である。まず受信構成について説明すると、アンテナ２０１は、同調部２０２を介してアンプ・フィルタ部２０３に供給し、アンプ・フィルタ部２０３で増幅及びフィルタリングされた受信信号を、送受信ブロック２２０内の復調回路２２１に供給する。復調回路２２１では、ＡＳＫ変調されたデータを復調し、その復調データを制御部２２４に供給する。復調回路２２１は、ＰＬＬ回路２２２から受信信号に同期した基準周波数信号が供給され、その基準信号を使用して復調処理が行われる。ＰＬＬ回路２２２は、クロック発生部２２３から、基準クロックが供給されて、このクロックと受信データを使用したＰＬＬ処理が行われる。基準クロックは、送受信ブロック２２０内の制御部２２４などにも供給される。
【００４７】
リーダ・ライタ２００の送信構成としては、制御部２２４からの出力された送信データを、変調回路２２５に供給し、搬送波周波数で変調された送信信号とし、その送信信号を、ドライブ回路２０４に供給して、所定の送信出力とする。ドライブ回路２０４は、同調部２０２及びアンテナ２０１に接続してあり、アンテナ２０１から無線送信される。なお、本例のドライブ回路２０４は、送信信号の送信出力を、制御部２２４からの指示で弱くすることができるようにしてある。
【００４８】
そして本例のリーダ・ライタ２００は、ヌル状態判別部２０５を備え、ドライブ回路２０４と同調部２０２との接続点に得られる信号などから、ヌル状態に相当する状態か否かを判別して、その判別した結果を制御部２２４に供給する。ヌル状態判別部２０５の具体的な構成としては、例えば第１の実施の形態で説明した図２の抵抗器１５と比較部２６を使用できる。
【００４９】
そして、送受信ブロック２２０は、ヌル状態判別部２０５から制御部２２４にヌル状態であることの信号が供給された場合には、ドライブ回路２０４が出力する搬送波成分を弱める指示を行い、アンテナ２０１から無線送信される信号状態を変化させる。ここでの搬送波成分を弱める処理としては、既に説明した搬送波Ｆ１（ｘ）に信号Ｆ３（ｘ）を混合した状態の搬送波とする処理である。このような処理を行うことで、結果的にこのリーダ・ライタ２００が受信する信号が、ヌル状態が回避された図４（ｃ）に示した状態となり、図４（ｃ）に示す合成波が受信されて、復調回路２２１に入力されることになる。従って、上述した第１及び第２の実施の形態の場合と同様の良好な近距離無線通信が可能になる。
【００５０】
携帯電話端末装置以外の携帯端末装置（例えばＰＤＡ：Personal Digital Assistanceなどの携帯用情報処理端末）に、ＩＣカードやＩＣタグを内蔵又は装着させた場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態による例を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるリーダ・ライタの構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による補助送信機の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による再合成処理例を示す波形図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による構成例を示すブロック図である。
【図７】従来のシステム構成例を示す構成図である。
【図８】リーダ・ライタとＩＣカードとの距離と共振周波数との関係例を示す特性図である。
【図９】リーダ・ライタと通信部との同相の場合の通信状態を示す波形図である。
【図１０】リーダ・ライタと通信部との中途半端な位相差の場合の通信状態を示す波形図である。
【図１１】リーダ・ライタと通信部との逆相の場合の通信状態を示す波形図である。
【図１２】リーダ・ライタと通信部との通信が出来ない範囲を示す周波数特性図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…リーダ・ライタ、２…アンテナ、３…ＩＣカード、１０…リーダ・ライタ、１１…アンテナ、１２…同調部、１３…アンプ・フィルタ部、１４…ドライブ回路、１５…抵抗器、２０…送受信ブロック、２１…復調回路、２２…ＰＬＬ回路、２３…クロック発生部、２４…制御部、２５…変調回路、２６…比較部、３０…補助送信機、３１…アンテナ、３２…制御部、３３…周波数発生回路、３４…ドライブ回路、５０…携帯端末機、５１…ＲＦＩＤ部、１００…リーダ・ライタ、１０１…アンテナ、１０２…同調部、１０３…アンプ及びフィルタ、１０４…ドライブ回路、１０５…ヌル状態判別部、１２０…送受信ブロック、１２１…復調回路、１２２…ＰＬＬ回路、１２３…クロック発生部、１２４…制御部、１２５…変調回路、１２６…Ｆ３（ｘ）発生回路、１２７…ミキサ、２００…リーダ・ライタ、２０１…アンテナ、２０２…同調部、２０３…アンプ及びフィルタ、２０４…ドライブ回路、２０５…ヌル状態判別部、２２０…送受信ブロック、２２１…復調回路、２２２…ＰＬＬ回路、２２３…クロック発生部、２２４…制御部、２２５…変調回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末と近距離無線通信を行うリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波を送信し、前記無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と前記搬送波との合成波を受信するアンテナと、
前記無線通信端末が近接した状態で、前記アンテナで受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定する判定部と、
前記判定部で、変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、前記搬送波を弱めるように作用させる処理を行う搬送波制御部とを備えたことを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項２】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波制御部は、前記搬送波を打ち消すように作用する信号を、前記アンテナの近傍に設置した補助アンテナから無線送信させることを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項３】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波制御部は、前記アンテナが受信した合成波に、その合成波に含まれる搬送波成分を弱める信号を混合することを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項４】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波制御部は、前記アンテナが送信する搬送波の出力レベルを低下させることを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項５】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記アンテナが受信する合成波は、前記無線通信端末で振幅変調された信号を含む合成波であり、
前記判定部での、変調成分の検出が困難であることの判定は、前記合成波の振幅変化が判別不能な状態の判定であることを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項６】
所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末との間で近距離無線通信を行い、前記無線通信端末との間でデータの双方向の伝送を行う通信方法において、
前記搬送波を送信し、前記無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と前記搬送波との合成波を受信する送受信処理と、
前記無線通信端末が近接した状態で、前記送受信処理で受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定処理と、
前記判定処理で、変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、前記搬送波を弱めるように作用させる搬送波制御処理とを行うことを特徴とする
通信方法。
【請求項１】
所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末と近距離無線通信を行うリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波を送信し、前記無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と前記搬送波との合成波を受信するアンテナと、
前記無線通信端末が近接した状態で、前記アンテナで受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定する判定部と、
前記判定部で、変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、前記搬送波を弱めるように作用させる処理を行う搬送波制御部とを備えたことを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項２】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波制御部は、前記搬送波を打ち消すように作用する信号を、前記アンテナの近傍に設置した補助アンテナから無線送信させることを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項３】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波制御部は、前記アンテナが受信した合成波に、その合成波に含まれる搬送波成分を弱める信号を混合することを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項４】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記搬送波制御部は、前記アンテナが送信する搬送波の出力レベルを低下させることを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項５】
請求項１記載のリーダ・ライタにおいて、
前記アンテナが受信する合成波は、前記無線通信端末で振幅変調された信号を含む合成波であり、
前記判定部での、変調成分の検出が困難であることの判定は、前記合成波の振幅変化が判別不能な状態の判定であることを特徴とする
リーダ・ライタ。
【請求項６】
所定の周波数の搬送波を出力させて、近接した無線通信端末との間で近距離無線通信を行い、前記無線通信端末との間でデータの双方向の伝送を行う通信方法において、
前記搬送波を送信し、前記無線通信端末から送信される所定状態に変調された信号と前記搬送波との合成波を受信する送受信処理と、
前記無線通信端末が近接した状態で、前記送受信処理で受信した合成波に含まれる変調成分の検出が困難であることを判定処理と、
前記判定処理で、変調成分の検出が困難であることを判定した場合に、前記搬送波を弱めるように作用させる搬送波制御処理とを行うことを特徴とする
通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−７４１５３（Ｐ２００７−７４１５３Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５６９６９（Ｐ２００５−２５６９６９）
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【出願人】（５０１４３１０７３）ソニー・エリクソン・モバイルコミュニケーションズ株式会社 (810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月５日（２００５．９．５）
【出願人】（５０１４３１０７３）ソニー・エリクソン・モバイルコミュニケーションズ株式会社 (810)
【Ｆターム（参考）】
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