通信システム、リーダライタ、非接触ＩＣカード、通信方法
【課題】通信に使用する非接触インタフェースを物理レベルレイヤで判断する。
【解決手段】本発明に係る通信システムは、リーダライタ10及び非接触ＩＣカード20を含む通信システムであって、リーダライタ10は、非接触ＩＣカード20にポーリングコマンドを送信する際、ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、トーン周波数によりキャリアを振幅変調し、非接触ＩＣカード20は、リーダライタ10からのキャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定し、振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、リーダライタ10との通信を行う。
【解決手段】本発明に係る通信システムは、リーダライタ10及び非接触ＩＣカード20を含む通信システムであって、リーダライタ10は、非接触ＩＣカード20にポーリングコマンドを送信する際、ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、トーン周波数によりキャリアを振幅変調し、非接触ＩＣカード20は、リーダライタ10からのキャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定し、振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、リーダライタ10との通信を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信システム、リーダライタ、非接触ＩＣカード、及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３に規定されているように、リーダライタでサポートする非接触インタフェース毎に専用の非接触ＩＣカードが必要であった（例えば、非特許文献１、２参照）。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３タイプＡでは、タバコカードのようにタイプＡのリーダライタとタイプＡカードが、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３タイプＢでは、住基カードのようにタイプＢのリーダライタとタイプＢカードが、鉄道改札やバス運賃箱のような交通系カードでも特定の仕様のリーダライタと対応する非接触ＩＣカードが必要であった。
【０００３】
また、複数の非接触インタフェースをサポートする非接触ＩＣカードも存在するが（例えば、非特許文献３参照）、その非接触ＩＣカードにおいても、初期設定でいずれかの非接触インタフェースに決定する必要があり、動的に非接触インタフェースを切り替えることはできなかった。以降の説明では、上記の非接触インタフェース種別を、非接触インタフェース種別甲、乙、丙と表記する。
【０００４】
複数の非接触インタフェースをサポートする非接触ＩＣカードにおいて、非接触インタフェースを自動的に切り替える方式に関する従来特許としては、例えば特許文献１に記載の方式がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＪＩＳ 外部端子なしＩＣカード 近接型 第２部：電力伝送及び信号インタフェース」、日本規格協会、平成１３年４月２０日
【非特許文献２】「ＪＩＳ 外部端子なしＩＣカード 近接型 第３部：初期化及び衝突防止」、日本規格協会、平成１３年９月２０日
【非特許文献３】"ＡＥ−４シリーズ"、ルネサスエレクトロニクス、［online］、［平成２３年２月１４日検索］、インターネット〈http://japan.renesas.com/products/iccard/ae4/ae4_root.jsp〉
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３８１９７８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、非接触ＩＣカード側において、リーダライタからの変調信号を受信した時にその反復性を利用して変調方式、符号化方式を探索して決定するものであり、探索のための時間がかかる問題点や、非接触ＩＣカードチップの回路が複雑になるという問題点があった。
【０００８】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、非接触インタフェースで通信するリーダライタと、複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードとの間で、非接触ＩＣカードが、通信に使用する非接触インタフェースを物理レベルレイヤで判断して高速に切替えることが可能な通信システム、リーダライタ、非接触ＩＣカード、及び通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る通信システムは、リーダライタ及び非接触ＩＣカードを含む通信システムであって、前記リーダライタは、キャリアを変調する変調部と、使用する非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調し、前記非接触ＩＣカードは、複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、前記リーダライタからの前記キャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うものである。
【００１０】
また、本発明に係るリーダライタは、非接触インタフェースによる通信を行うリーダライタであって、キャリアを変調する変調部と、前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調するものである。
【００１１】
また、本発明に係る非接触ＩＣカードは、複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードであって、前記複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、リーダライタからのキャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、前記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うものである。
【００１２】
また、本発明に係る通信方法は、リーダライタ及び非接触ＩＣカード間の通信方法であって、前記リーダライタの処理手順は、使用する非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するステップと、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調するステップと、を含み、前記非接触ＩＣカードの処理手順は、前記リーダライタからの前記キャリアを検波するステップと、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するステップと、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うステップと、を含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る通信システム、リーダライタ、非接触ＩＣカード、通信方法によれば、非接触インタフェースで通信するリーダライタと、複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードとの間で、非接触ＩＣカードが、通信に使用する非接触インタフェースを物理レベルレイヤで判断して高速に切替えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる通信システムの概略を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかるリーダライタの機能ブロックを示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかるリーダライタによる振幅変調の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの機能ブロックを示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの実装例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態にかかるリーダライタの動作フローチャートである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの動作フローチャートである。
【図８】図８は、本発明の一実施形態にかかる通信システムの動作シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態にかかる通信システムの運用イメージを示す図である。従来、自動販売機、行政サービス、鉄道改札等の非接触ＩＣカードを利用した各種サービスにおいては、非接触インタフェース種別甲、乙、丙等の異なる非接触インタフェースを利用しているため、各種サービス毎に非接触インタフェースに特化したリーダライタと非接触ＩＣカードが必要であった。本発明によると、１枚の非接触ＩＣカード２０で、異なる非接触インタフェースのリーダライタ１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）と通信可能となる。これにより、非接触ＩＣカード２０に各種サービスの非接触インタフェースに応じたアプリケーションを搭載すれば、１枚で各種サービスを受けられる非接触ＩＣカードを実現することができる。
【００１７】
図２に本発明の一実施形態にかかるリーダライタの概略構成を示す。リーダライタ１０は、キャリア発振部１１と、変調部１２と、出力部１３と、コントローラ１４と、データ送信部１５と、トーン発振部１６と、復調部１７と、アンテナ部１８とを備える。リーダライタ１０は、サポートする非接触インタフェース種別を非接触ＩＣカード２０に伝達する方法として、アンテナ部１８から発生する交流磁界（キャリア）に低周波のトーン信号を載せる。リーダライタ１０は、非接触インタフェース種別に応じて、トーン信号の周波数（以下、トーン周波数という。）をあらかじめ決めておく。例えば、非接触インタフェース種別甲の場合はトーン周波数を１ＫＨｚとし、乙の場合はトーン周波数を３ＫＨｚとし、丙の場合はトーン周波数を５ＫＨｚ等と決定できる。
【００１８】
図２に示すように、リーダライタ１０はトーン発振部１６を持ち、トーン発振部１６の発振のＯＮ（開始）とＯＦＦ（停止）の切り替え及び発振周波数は、コントローラ１４から制御できる。例えば、リーダライタ１０が非接触インタフェース種別乙により動作するときは、コントローラ１４は、トーン発振部１６に３ＫＨｚのトーン周波数で発振するよう指示を出す。また、非接触ＩＣカード２０を捕捉するポーリング時には、コントローラ１４は、トーン発振部１６に対して発振をＯＮとするように指示を出す。
【００１９】
図３（ａ）は、トーン発振部１６の発振がＯＮである時にアンテナ部１８から発生する磁界波形を示すものである。トーン発振部１６の発振がＯＮである場合、変調部１２は、トーン発振部からのトーン信号（トーン周波数）に応じて、キャリアをＡＭ（Amplitude Modulation）変調（振幅変調）する。コントローラ１４は、非接触ＩＣカード２０へのポーリング信号送信時にトーン発振部１６の発振をＯＮとし、この場合、キャリアには例えば３ＫＨｚのトーン信号（トーン周波数）がＡＭ変調された形で載り、さらに、１０６Ｋｂｐｓのポーリング信号がＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調された形で載ることになる。なお、ＡＭ変調の変調度は、電力伝送やポーリング信号伝送に影響のない程度に小さくすることが好ましい。また、トーン信号の周波数はポーリング信号伝送に影響のない程度に低くすることが好ましい。
【００２０】
リーダライタ１０が非接触ＩＣカード２０から所定の非接触インタフェース種別のポーリング応答を受信すると、復調部１７はポーリング応答を復調してコントローラ１４に出力する。コントローラ１４は、非接触ＩＣカード２０からのポーリング応答を確認すると、トーン発振部１６の発振の動作を停止する（発振ＯＦＦ）。
【００２１】
図３（ｂ）は、トーン発振部１６の発振がＯＦＦである時にアンテナ部１８から発生する磁界波形を示すものである。トーン発振部１６の発振がＯＦＦである場合、変調部１２は、キャリア発振部１２からのキャリアをＡＳＫ変調してデータ送信部１５からのデータをキャリアに載せるが、トーン信号によるＡＭ変調は行わない。変調されたキャリアは、出力部１３で増幅され、アンテナ部１８より非接触ＩＣカード２０に送信される。この場合、アンテナ部１８の発する磁界波形は、図３（ｂ）に示すように、トーン信号によるＡＭ変調が行われない従来の磁界波形となる。
【００２２】
図４に本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの概略構成を示す。非接触ＩＣカード２０は、アンテナ部２１と、切り替えスイッチ２２及び２６と、各種非接触インタフェースに対応した送受信部（通信ＩＦ種別甲送受信部２３、通信ＩＦ種別乙送受信部２４、通信ＩＦ種別丙送受信部２５）と、アプリケーション処理部２７と、を備える。さらに、非接触ＩＣカード２０は、リーダライタ１０からのトーン信号を復調するトーン信号受信部３０を備える。トーン信号受信部３０は、キャリアにＡＭ変調されたトーン信号を検波するトーン検波部３１と、検波されたトーン信号をコンパレータでレベル判定できるまでに増幅するアンプ部３２と、レベル判定するコンパレータ部３３と、コンパレータでディジタル化されたトーン信号の周波数をカウントするカウンタ部３４と、カウンタ部のカウント結果からトーン周波数を決定するトーン周波数判定部３５とを含んで構成される。トーン周波数判定部３５は、トーン周波数の判定結果に基づいて、切り替えスイッチ２２及び２６が該当する送受信部（２３、２４、２５）を接続するように制御する。切り替えスイッチ２２及び２６によって所定の非接触インタフェースに対応した送受信部（２３、２４、２５）が接続されると、所定の非接触インタフェースによるデータ送受信が可能になり、アプリケーション処理部２７は、所定の処理を実行することが可能になる。
【００２３】
図５は、図４に示す非接触ＩＣカード２０の実装例を示す。図５に示す非接触ＩＣカード２０の各機能部は、ハードウェアＨ及びファームウェアＦに大別され、ハードウェアＨ及びファームウェアＦは、それぞれ、トーン信号受信部３０、受信部４０、及び送信部５０の各機能部を含むものである。また、ハードウェアＨは、送信用クロックを生成するクロック再生部６１と、サブキャリアを生成するサブキャリア生成部６２と、リーダライタ１０からのキャリアを整流して電源を得る電源部６３とを備える。また、ファームウェアＦは、所定のアプリケーション処理を行うアプリケーション処理部７１を備える。
【００２４】
トーン信号受信部３０は、トーン信号の復調系である。まず、アンテナ部２１からとりこんだ受信信号をトーン検波部３１で検波する。トーン検波部３１は単にダイオード、およびキャパシタ（Ｃ）、抵抗（Ｒ）によるローパスフィルタにより構成される。トーン検波部３１のＣ、Ｒによる時定数は、数ＫＨｚのトーン信号の復調に適するように、受信部４０（データ復調系）のコマンド検波部４１に比べて時定数が数十倍〜数百倍程度に長くなるように選択される。アンプ部３２は検波後のトーン信号をコンパレータ３３でディジタル化可能なように数十〜数百ミリボルト程度まで増幅するものであり、ゲインは数十倍程度である。コンパレータ３３によりディジタル化されたトーン信号は、コントローラ上のファームウェアＦにより実現されるトーン周波数判定部３５によってゲート制御されるカウンタ３４でカウントされ、トーン周波数が特定される。ファームウェアＦによるトーン周波数判定部３５は、トーン周波数の判定結果を、受信処理部４８及び送信処理部５１に伝達する。受信処理部４８及び送信処理部５１は、それぞれ、変調部（５３、５４、５５）及び復調部（４４、４５、４６）切り替え信号をハードウェアＨに対して発することにより、ハードウェアＨを切り替えるとともに、非接触インタフェース種別に応じた送受信処理を行う。
【００２５】
具体的には、送信部５０では、送信処理部５１は、トーン周波数の判定結果に応じて切り替えスイッチ５２及び５６を切り替え、所定の非接触インタフェースに応じた変調部（通信ＩＦ種別甲変調部５３、通信ＩＦ種別乙変調部５４、通信ＩＦ種別丙変調部５５）を接続する。例えば、トーン周波数が３ＫＨｚの場合、送信処理部５１は、通信ＩＦ種別乙変調部５４を接続するように、切り替えスイッチ５２及び５６を切り替える。変調部（５３、５４、５５）は、サブキャリア生成部６２からのサブキャリアを変調し、負荷変調部５７を通じてアンテナ部２１よりリーダライタ１０にポーリング応答を送信する。
【００２６】
受信部４０では、受信処理部４８がトーン周波数の判定結果に応じて切り替えスイッチ４３及び４７を切り替え、所定の非接触インタフェースに応じた復調部（通信ＩＦ種別甲復調部４４、通信ＩＦ種別乙復調部４５、通信ＩＦ種別丙復調部４６）を接続する。例えば、トーン周波数が３ＫＨｚの場合、受信処理部４８は、通信ＩＦ種別乙復調部４５を接続するように、切り替えスイッチ４３及び４７を切り替える。復調部（４４、４５、４６）は、コマンド検波部４１及びアンプ部４２を通じた受信信号を復調し、受信処理部４８は、復調された受信信号をアプリケーション処理部７１に供給する。
【００２７】
図６は、リーダライタ１０の処理フローである。リーダライタ１０は起動するとまず、外部からの設定等により、対応可能な通信インタフェース種別である甲、乙、丙等の非接触インタフェースの中から一の非接触インタフェースを決定する（ステップＳ１０１）。次に、キャリア発振部１１はキャリアの発生を開始し（ステップＳ１０２）、コントローラ１４は、トーン発振部１６の発振をＯＮにするとともに、決定した非接触インタフェースに従いトーン発振部１６の発振周波数（トーン周波数）を設定する（ステップＳ１０３）。変調部１２は、トーン発振部１６からのトーン周波数に応じたＡＭ変調を開始する（ステップＳ１０４、Ｓ１０８、Ｓ１１２）。例えば、変調部１２は、非接触インタフェース種別が甲である場合、１ＫＨｚのトーン周波数でキャリアをＡＭ変調し、非接触インタフェース種別が乙である場合、３ＫＨｚのトーン周波数でキャリアをＡＭ変調し、非接触インタフェース種別が丙である場合、５ＫＨｚのトーン周波数でキャリアをＡＭ変調する。次に、変調部１２は、データ送信部１５からのポーリングコマンドのＡＳＫ変調を開始する（ステップＳ１０５、Ｓ１０９、Ｓ１１３）。以上の処理は瞬時に行われ、運用上この処理期間に非接触ＩＣカード２０がかざされても問題はない。カードリーダ１０は、この状態で非接触ＩＣカード２０からのポーリング応答を待ち受ける（ステップＳ１０６、Ｓ１１０、Ｓ１１４）。
【００２８】
リーダライタ１０に非接触ＩＣカード２０がかざされると、後述する図７の処理フローにより非接触ＩＣカード２０側で適応する非接触インタフェースが選択され、決定した非接触インタフェースに従ったポーリング応答が送信されてくる。リーダライタ１０では、非接触ＩＣカード２０からの応答を受信すると、コントローラ１４は、トーン信号によるＡＭ変調を停止するため、トーン発振部１６の発振をＯＦＦにする指示を出す（ステップＳ１０７、Ｓ１１１、Ｓ１１５）。以降、リーダライタ１０は、データの送受信が終了するまで、従来の非接触ＩＣカードの規格通りの通信を行う（ステップＳ１１６、Ｓ１１７）。
【００２９】
図７は、非接触ＩＣカード２０の処理フローである。非接触ＩＣカード２０は、ポーリングの受信処理に入る前に、トーン信号の検出を試みる。リーダライタ１０からのキャリアを受けて非接触ＩＣカード２０に電源が供給されると、トーン信号受信部３０が動作を開始し、キャリアをＡＭ検波することによりトーン信号を取得する（ステップＳ２０１）。次に、トーン信号受信部３０は、ディジタル化されたトーン信号のカウントを開始する。具体的には、トーン信号受信部３０は、あらかじめ定められたゲート期間によりカウンタでディジタル化されたトーン信号のパルスをカウントし、カウント数からトーン周波数を計測する（ステップＳ２０２）。
【００３０】
トーン信号受信部３０は、トーン信号の周波数を判定すると、切り替えスイッチ２２及び２６の接続を、対応する非接触インタフェースの送受信部（２３、２４、２５）に切り替える（ステップＳ２０３、Ｓ２０６、Ｓ２０９）。具体的には、トーン信号受信部３０は、トーン周波数が１ＫＨｚの場合、非接触インタフェースを甲に切り替え、トーン周波数が３ＫＨｚの場合、非接触インタフェースを乙に切り替え、トーン周波数が５ＫＨｚの場合、非接触インタフェースを丙に切り替える。なお、各種非接触インタフェースに対応する送受信部（２３、２４、２５）の処理は、従来の非接触ＩＣカードの規格に沿ったものである。非接触ＩＣカード２０は、接続された送受信部（２３、２４、２５）を通じてリーダライタ１０からのポーリングを受信し、ポーリング応答をリーダライタ１０に送信する（ステップＳ２０４、Ｓ２０７、Ｓ２１０）。その後、非接触ＩＣカード２０は、トーン周波数により判定した非接触インタフェースによって、リーダライタ１０との間で通信を行う（ステップＳ２０５、Ｓ２０８、Ｓ２１１）。
【００３１】
図８は、リーダライタ１０と、非接触ＩＣカード２０と、上位機器８０とを含む通信システムの処理フローである。なお、上位機器８０とは、改札機やＰＯＳシステムなど、リーダライタ１０を備え、リーダライタ１０に対して各種制御を行うものである。
【００３２】
上位機器８０は、電源投入後リーダライタ１０の初期設定を行う（ステップＳ３０１）。初期設定の中には、サービスで利用する非接触インタフェース種別の設定が含まれる。リーダライタ１０は、上位機器８０から初期設定コマンドを受けると、非接触インタフェース種別を決定し、上位機器８０に非接触インタフェースを決定した旨の初期設定応答を返す（ステップＳ３０２）。その後、リーダライタ１０は、上位機器８０からのコマンドを待ち受ける。
【００３３】
上位機器８０は、リーダライタ１０から初期設定応答を受信すると、非接触ＩＣカードを探索するため、カード探索コマンドをリーダライタ１０に送信する（ステップＳ３０３）。上位機器８０がカード探索コマンドを発すると、リーダライタ１０は、磁界によるキャリア送信を開始する（ステップＳ３０４）。また、リーダライタ１０は、ほぼ同時に非接触インタフェース種別に応じたトーン信号によるＡＭ変調と、非接触ＩＣカードに対するポーリングコマンドによるＡＳＫ変調とを開始する（ステップＳ３０５、Ｓ３０６）。このとき、図３（ａ）のように、磁界によるキャリアにトーン信号が数ＫＨｚでＡＭ変調され、さらに数１０バイトのポーリングコマンドが数百Ｋｂｐｓの通信速度により数１０ｍ秒間隔でＡＳＫ変調されている状態となる。
【００３４】
ここで、非接触インタフェース切り替え機能付きの非接触ＩＣカード２０がリーダライタ１０の磁界に入ってきたとき、非接触ＩＣカード２０は、キャリアを整流して電源を得て動作を開始する（ステップＳ３０７）。まず、非接触ＩＣカード２０は、キャリアをＡＭ検波しトーン信号を取得する（ステップＳ３０８）。トーン信号受信部３０によりトーン信号の周波数が判別すると、非接触ＩＣカード２０は、トーン周波数に応じた非接触インタフェースを選択する（ステップＳ３０９）。非接触ＩＣカード２０は、選択が完了すると、選択した非接触インタフェースによりキャリアを検波し、ポーリングコマンドを受信する（ステップＳ３１０）。
【００３５】
非接触ＩＣカード２０は、ポーリングコマンドを処理し、選択した非接触インタフェースに従ったポーリング応答をリーダライタに送信する（ステップＳ３１１）。リーダライタ１０は、非接触インタフェースが一意に選択されたポーリング応答を受信すると、カードを検出したことを上位機器８０に伝えるとともに、トーン信号によるＡＭ変調を停止する（ステップＳ３１２）。これ以降は、従来の非接触ＩＣカードの通信と同様にデータ転送が行われる。上位機器８０は、所定のアプリケーション処理に応じたデータ転送コマンドをリーダライタ１０に送信する（ステップＳ３１３）。リーダライタ１０は、当該データ転送コマンドを非接触ＩＣカード２０に転送する（ステップＳ３１４）。この際の磁界波形は図３（ｂ）の状態となる。非接触ＩＣカード２０は、所定のアプリケーション処理を行い（ステップＳ３１５）、リーダライタ１０及び上位機器８０にデータ転送応答を送信する。その後、各装置の処理は終了する（ステップＳ３１６、Ｓ３１７、Ｓ３１８）。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、リーダライタ１０において、コントローラ１４は、非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、トーン発振部１６に使用する非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振させ、変調部１２は、ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、トーン周波数によりキャリアを振幅変調する。これにより、リーダライタ１０は、自らが使用する非接触インタフェースの種別を、非接触ＩＣカード２０に物理レベルレイヤで伝えることが可能になる。
【００３７】
また、非接触ＩＣカード２０は、リーダライタ１０からのキャリアを検波して当該キャリアの振幅変調の周波数を判定し、振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、リーダライタ１０との通信を行う。これにより、非接触ＩＣカード２０は、リーダライタ１０が使用する非接触インタフェースを物理レベルレイヤで判定することが可能になる。
【００３８】
即ち、本実施形態によるリーダライタ１０及び非接触ＩＣカード２０を含む通信システムにおいては、非接触ＩＣカード２０において、リーダライタ１０がサポートする非接触インタフェース種別を物理レイヤレベルで判断して、非接触インタフェースを切り替え可能であるので、ユーザに利用する非接触インタフェースの種類と、インタフェースの切り替え時間を感じさせない高速なサービスを提供可能となる。
【００３９】
また、非接触ＩＣカード２０は、ポーリングコマンドへの応答をリーダライタ１０に送信し、リーダライタ１０のコントローラ１４は、ポーリングコマンドへの応答を受信すると、トーン発振部１６の動作を停止する。これにより、非接触ＩＣカード２０が非接触インタフェースの種別を判定した後は、従来の規格通りの通信を行うことが可能になる。
【００４０】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ リーダライタ
１１ キャリア発信部
１２ 変調部
１３ 出力部
１４ コントローラ
１５ データ送信部
１６ トーン発信部
１７ 復調部
１８ アンテナ部
２０ 非接触ＩＣカード
２１ アンテナ部
２２ 切り替えスイッチ
２３ 通信ＩＦ種別甲送受信部
２４ 通信ＩＦ種別乙送受信部
２５ 通信ＩＦ種別丙送受信部
２６ 切り替えスイッチ
２７ アプリケーション処理部
３０ トーン信号受信部
３１ トーン検波部
３２ アンプ部
３３ コンパレータ
３４ カウンタ
３５ トーン周波数判定部
４０ 受信部
４１ 包落線検波部
４２ アンプ部
４３ 切り替えスイッチ
４４ 通信ＩＦ種別甲復調部
４５ 通信ＩＦ種別乙復調部
４６ 通信ＩＦ種別丙復調部
４７ 切り替えスイッチ
４８ 受信処理部
５０ 送信部
５１ 送信処理部
５２ 切り替えスイッチ
５３ 通信ＩＦ種別甲変調部
５４ 通信ＩＦ種別乙変調部
５５ 通信ＩＦ種別丙変調部
５６ 切り替えスイッチ
５７ 負荷変調部
６０ 電源部
６１ クロック再生部
６２ サブキャリア生成部
７１ アプリケーション処理部
Ｈ ハードウェア
Ｆ ファームウェア
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信システム、リーダライタ、非接触ＩＣカード、及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３に規定されているように、リーダライタでサポートする非接触インタフェース毎に専用の非接触ＩＣカードが必要であった（例えば、非特許文献１、２参照）。例えば、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３タイプＡでは、タバコカードのようにタイプＡのリーダライタとタイプＡカードが、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３タイプＢでは、住基カードのようにタイプＢのリーダライタとタイプＢカードが、鉄道改札やバス運賃箱のような交通系カードでも特定の仕様のリーダライタと対応する非接触ＩＣカードが必要であった。
【０００３】
また、複数の非接触インタフェースをサポートする非接触ＩＣカードも存在するが（例えば、非特許文献３参照）、その非接触ＩＣカードにおいても、初期設定でいずれかの非接触インタフェースに決定する必要があり、動的に非接触インタフェースを切り替えることはできなかった。以降の説明では、上記の非接触インタフェース種別を、非接触インタフェース種別甲、乙、丙と表記する。
【０００４】
複数の非接触インタフェースをサポートする非接触ＩＣカードにおいて、非接触インタフェースを自動的に切り替える方式に関する従来特許としては、例えば特許文献１に記載の方式がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「ＪＩＳ 外部端子なしＩＣカード 近接型 第２部：電力伝送及び信号インタフェース」、日本規格協会、平成１３年４月２０日
【非特許文献２】「ＪＩＳ 外部端子なしＩＣカード 近接型 第３部：初期化及び衝突防止」、日本規格協会、平成１３年９月２０日
【非特許文献３】"ＡＥ−４シリーズ"、ルネサスエレクトロニクス、［online］、［平成２３年２月１４日検索］、インターネット〈http://japan.renesas.com/products/iccard/ae4/ae4_root.jsp〉
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３８１９７８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、非接触ＩＣカード側において、リーダライタからの変調信号を受信した時にその反復性を利用して変調方式、符号化方式を探索して決定するものであり、探索のための時間がかかる問題点や、非接触ＩＣカードチップの回路が複雑になるという問題点があった。
【０００８】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、非接触インタフェースで通信するリーダライタと、複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードとの間で、非接触ＩＣカードが、通信に使用する非接触インタフェースを物理レベルレイヤで判断して高速に切替えることが可能な通信システム、リーダライタ、非接触ＩＣカード、及び通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る通信システムは、リーダライタ及び非接触ＩＣカードを含む通信システムであって、前記リーダライタは、キャリアを変調する変調部と、使用する非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調し、前記非接触ＩＣカードは、複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、前記リーダライタからの前記キャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うものである。
【００１０】
また、本発明に係るリーダライタは、非接触インタフェースによる通信を行うリーダライタであって、キャリアを変調する変調部と、前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調するものである。
【００１１】
また、本発明に係る非接触ＩＣカードは、複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードであって、前記複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、リーダライタからのキャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、前記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うものである。
【００１２】
また、本発明に係る通信方法は、リーダライタ及び非接触ＩＣカード間の通信方法であって、前記リーダライタの処理手順は、使用する非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するステップと、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調するステップと、を含み、前記非接触ＩＣカードの処理手順は、前記リーダライタからの前記キャリアを検波するステップと、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するステップと、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うステップと、を含むものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る通信システム、リーダライタ、非接触ＩＣカード、通信方法によれば、非接触インタフェースで通信するリーダライタと、複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードとの間で、非接触ＩＣカードが、通信に使用する非接触インタフェースを物理レベルレイヤで判断して高速に切替えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる通信システムの概略を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態にかかるリーダライタの機能ブロックを示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかるリーダライタによる振幅変調の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの機能ブロックを示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの実装例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態にかかるリーダライタの動作フローチャートである。
【図７】図７は、本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの動作フローチャートである。
【図８】図８は、本発明の一実施形態にかかる通信システムの動作シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態にかかる通信システムの運用イメージを示す図である。従来、自動販売機、行政サービス、鉄道改札等の非接触ＩＣカードを利用した各種サービスにおいては、非接触インタフェース種別甲、乙、丙等の異なる非接触インタフェースを利用しているため、各種サービス毎に非接触インタフェースに特化したリーダライタと非接触ＩＣカードが必要であった。本発明によると、１枚の非接触ＩＣカード２０で、異なる非接触インタフェースのリーダライタ１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）と通信可能となる。これにより、非接触ＩＣカード２０に各種サービスの非接触インタフェースに応じたアプリケーションを搭載すれば、１枚で各種サービスを受けられる非接触ＩＣカードを実現することができる。
【００１７】
図２に本発明の一実施形態にかかるリーダライタの概略構成を示す。リーダライタ１０は、キャリア発振部１１と、変調部１２と、出力部１３と、コントローラ１４と、データ送信部１５と、トーン発振部１６と、復調部１７と、アンテナ部１８とを備える。リーダライタ１０は、サポートする非接触インタフェース種別を非接触ＩＣカード２０に伝達する方法として、アンテナ部１８から発生する交流磁界（キャリア）に低周波のトーン信号を載せる。リーダライタ１０は、非接触インタフェース種別に応じて、トーン信号の周波数（以下、トーン周波数という。）をあらかじめ決めておく。例えば、非接触インタフェース種別甲の場合はトーン周波数を１ＫＨｚとし、乙の場合はトーン周波数を３ＫＨｚとし、丙の場合はトーン周波数を５ＫＨｚ等と決定できる。
【００１８】
図２に示すように、リーダライタ１０はトーン発振部１６を持ち、トーン発振部１６の発振のＯＮ（開始）とＯＦＦ（停止）の切り替え及び発振周波数は、コントローラ１４から制御できる。例えば、リーダライタ１０が非接触インタフェース種別乙により動作するときは、コントローラ１４は、トーン発振部１６に３ＫＨｚのトーン周波数で発振するよう指示を出す。また、非接触ＩＣカード２０を捕捉するポーリング時には、コントローラ１４は、トーン発振部１６に対して発振をＯＮとするように指示を出す。
【００１９】
図３（ａ）は、トーン発振部１６の発振がＯＮである時にアンテナ部１８から発生する磁界波形を示すものである。トーン発振部１６の発振がＯＮである場合、変調部１２は、トーン発振部からのトーン信号（トーン周波数）に応じて、キャリアをＡＭ（Amplitude Modulation）変調（振幅変調）する。コントローラ１４は、非接触ＩＣカード２０へのポーリング信号送信時にトーン発振部１６の発振をＯＮとし、この場合、キャリアには例えば３ＫＨｚのトーン信号（トーン周波数）がＡＭ変調された形で載り、さらに、１０６Ｋｂｐｓのポーリング信号がＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調された形で載ることになる。なお、ＡＭ変調の変調度は、電力伝送やポーリング信号伝送に影響のない程度に小さくすることが好ましい。また、トーン信号の周波数はポーリング信号伝送に影響のない程度に低くすることが好ましい。
【００２０】
リーダライタ１０が非接触ＩＣカード２０から所定の非接触インタフェース種別のポーリング応答を受信すると、復調部１７はポーリング応答を復調してコントローラ１４に出力する。コントローラ１４は、非接触ＩＣカード２０からのポーリング応答を確認すると、トーン発振部１６の発振の動作を停止する（発振ＯＦＦ）。
【００２１】
図３（ｂ）は、トーン発振部１６の発振がＯＦＦである時にアンテナ部１８から発生する磁界波形を示すものである。トーン発振部１６の発振がＯＦＦである場合、変調部１２は、キャリア発振部１２からのキャリアをＡＳＫ変調してデータ送信部１５からのデータをキャリアに載せるが、トーン信号によるＡＭ変調は行わない。変調されたキャリアは、出力部１３で増幅され、アンテナ部１８より非接触ＩＣカード２０に送信される。この場合、アンテナ部１８の発する磁界波形は、図３（ｂ）に示すように、トーン信号によるＡＭ変調が行われない従来の磁界波形となる。
【００２２】
図４に本発明の一実施形態にかかる非接触ＩＣカードの概略構成を示す。非接触ＩＣカード２０は、アンテナ部２１と、切り替えスイッチ２２及び２６と、各種非接触インタフェースに対応した送受信部（通信ＩＦ種別甲送受信部２３、通信ＩＦ種別乙送受信部２４、通信ＩＦ種別丙送受信部２５）と、アプリケーション処理部２７と、を備える。さらに、非接触ＩＣカード２０は、リーダライタ１０からのトーン信号を復調するトーン信号受信部３０を備える。トーン信号受信部３０は、キャリアにＡＭ変調されたトーン信号を検波するトーン検波部３１と、検波されたトーン信号をコンパレータでレベル判定できるまでに増幅するアンプ部３２と、レベル判定するコンパレータ部３３と、コンパレータでディジタル化されたトーン信号の周波数をカウントするカウンタ部３４と、カウンタ部のカウント結果からトーン周波数を決定するトーン周波数判定部３５とを含んで構成される。トーン周波数判定部３５は、トーン周波数の判定結果に基づいて、切り替えスイッチ２２及び２６が該当する送受信部（２３、２４、２５）を接続するように制御する。切り替えスイッチ２２及び２６によって所定の非接触インタフェースに対応した送受信部（２３、２４、２５）が接続されると、所定の非接触インタフェースによるデータ送受信が可能になり、アプリケーション処理部２７は、所定の処理を実行することが可能になる。
【００２３】
図５は、図４に示す非接触ＩＣカード２０の実装例を示す。図５に示す非接触ＩＣカード２０の各機能部は、ハードウェアＨ及びファームウェアＦに大別され、ハードウェアＨ及びファームウェアＦは、それぞれ、トーン信号受信部３０、受信部４０、及び送信部５０の各機能部を含むものである。また、ハードウェアＨは、送信用クロックを生成するクロック再生部６１と、サブキャリアを生成するサブキャリア生成部６２と、リーダライタ１０からのキャリアを整流して電源を得る電源部６３とを備える。また、ファームウェアＦは、所定のアプリケーション処理を行うアプリケーション処理部７１を備える。
【００２４】
トーン信号受信部３０は、トーン信号の復調系である。まず、アンテナ部２１からとりこんだ受信信号をトーン検波部３１で検波する。トーン検波部３１は単にダイオード、およびキャパシタ（Ｃ）、抵抗（Ｒ）によるローパスフィルタにより構成される。トーン検波部３１のＣ、Ｒによる時定数は、数ＫＨｚのトーン信号の復調に適するように、受信部４０（データ復調系）のコマンド検波部４１に比べて時定数が数十倍〜数百倍程度に長くなるように選択される。アンプ部３２は検波後のトーン信号をコンパレータ３３でディジタル化可能なように数十〜数百ミリボルト程度まで増幅するものであり、ゲインは数十倍程度である。コンパレータ３３によりディジタル化されたトーン信号は、コントローラ上のファームウェアＦにより実現されるトーン周波数判定部３５によってゲート制御されるカウンタ３４でカウントされ、トーン周波数が特定される。ファームウェアＦによるトーン周波数判定部３５は、トーン周波数の判定結果を、受信処理部４８及び送信処理部５１に伝達する。受信処理部４８及び送信処理部５１は、それぞれ、変調部（５３、５４、５５）及び復調部（４４、４５、４６）切り替え信号をハードウェアＨに対して発することにより、ハードウェアＨを切り替えるとともに、非接触インタフェース種別に応じた送受信処理を行う。
【００２５】
具体的には、送信部５０では、送信処理部５１は、トーン周波数の判定結果に応じて切り替えスイッチ５２及び５６を切り替え、所定の非接触インタフェースに応じた変調部（通信ＩＦ種別甲変調部５３、通信ＩＦ種別乙変調部５４、通信ＩＦ種別丙変調部５５）を接続する。例えば、トーン周波数が３ＫＨｚの場合、送信処理部５１は、通信ＩＦ種別乙変調部５４を接続するように、切り替えスイッチ５２及び５６を切り替える。変調部（５３、５４、５５）は、サブキャリア生成部６２からのサブキャリアを変調し、負荷変調部５７を通じてアンテナ部２１よりリーダライタ１０にポーリング応答を送信する。
【００２６】
受信部４０では、受信処理部４８がトーン周波数の判定結果に応じて切り替えスイッチ４３及び４７を切り替え、所定の非接触インタフェースに応じた復調部（通信ＩＦ種別甲復調部４４、通信ＩＦ種別乙復調部４５、通信ＩＦ種別丙復調部４６）を接続する。例えば、トーン周波数が３ＫＨｚの場合、受信処理部４８は、通信ＩＦ種別乙復調部４５を接続するように、切り替えスイッチ４３及び４７を切り替える。復調部（４４、４５、４６）は、コマンド検波部４１及びアンプ部４２を通じた受信信号を復調し、受信処理部４８は、復調された受信信号をアプリケーション処理部７１に供給する。
【００２７】
図６は、リーダライタ１０の処理フローである。リーダライタ１０は起動するとまず、外部からの設定等により、対応可能な通信インタフェース種別である甲、乙、丙等の非接触インタフェースの中から一の非接触インタフェースを決定する（ステップＳ１０１）。次に、キャリア発振部１１はキャリアの発生を開始し（ステップＳ１０２）、コントローラ１４は、トーン発振部１６の発振をＯＮにするとともに、決定した非接触インタフェースに従いトーン発振部１６の発振周波数（トーン周波数）を設定する（ステップＳ１０３）。変調部１２は、トーン発振部１６からのトーン周波数に応じたＡＭ変調を開始する（ステップＳ１０４、Ｓ１０８、Ｓ１１２）。例えば、変調部１２は、非接触インタフェース種別が甲である場合、１ＫＨｚのトーン周波数でキャリアをＡＭ変調し、非接触インタフェース種別が乙である場合、３ＫＨｚのトーン周波数でキャリアをＡＭ変調し、非接触インタフェース種別が丙である場合、５ＫＨｚのトーン周波数でキャリアをＡＭ変調する。次に、変調部１２は、データ送信部１５からのポーリングコマンドのＡＳＫ変調を開始する（ステップＳ１０５、Ｓ１０９、Ｓ１１３）。以上の処理は瞬時に行われ、運用上この処理期間に非接触ＩＣカード２０がかざされても問題はない。カードリーダ１０は、この状態で非接触ＩＣカード２０からのポーリング応答を待ち受ける（ステップＳ１０６、Ｓ１１０、Ｓ１１４）。
【００２８】
リーダライタ１０に非接触ＩＣカード２０がかざされると、後述する図７の処理フローにより非接触ＩＣカード２０側で適応する非接触インタフェースが選択され、決定した非接触インタフェースに従ったポーリング応答が送信されてくる。リーダライタ１０では、非接触ＩＣカード２０からの応答を受信すると、コントローラ１４は、トーン信号によるＡＭ変調を停止するため、トーン発振部１６の発振をＯＦＦにする指示を出す（ステップＳ１０７、Ｓ１１１、Ｓ１１５）。以降、リーダライタ１０は、データの送受信が終了するまで、従来の非接触ＩＣカードの規格通りの通信を行う（ステップＳ１１６、Ｓ１１７）。
【００２９】
図７は、非接触ＩＣカード２０の処理フローである。非接触ＩＣカード２０は、ポーリングの受信処理に入る前に、トーン信号の検出を試みる。リーダライタ１０からのキャリアを受けて非接触ＩＣカード２０に電源が供給されると、トーン信号受信部３０が動作を開始し、キャリアをＡＭ検波することによりトーン信号を取得する（ステップＳ２０１）。次に、トーン信号受信部３０は、ディジタル化されたトーン信号のカウントを開始する。具体的には、トーン信号受信部３０は、あらかじめ定められたゲート期間によりカウンタでディジタル化されたトーン信号のパルスをカウントし、カウント数からトーン周波数を計測する（ステップＳ２０２）。
【００３０】
トーン信号受信部３０は、トーン信号の周波数を判定すると、切り替えスイッチ２２及び２６の接続を、対応する非接触インタフェースの送受信部（２３、２４、２５）に切り替える（ステップＳ２０３、Ｓ２０６、Ｓ２０９）。具体的には、トーン信号受信部３０は、トーン周波数が１ＫＨｚの場合、非接触インタフェースを甲に切り替え、トーン周波数が３ＫＨｚの場合、非接触インタフェースを乙に切り替え、トーン周波数が５ＫＨｚの場合、非接触インタフェースを丙に切り替える。なお、各種非接触インタフェースに対応する送受信部（２３、２４、２５）の処理は、従来の非接触ＩＣカードの規格に沿ったものである。非接触ＩＣカード２０は、接続された送受信部（２３、２４、２５）を通じてリーダライタ１０からのポーリングを受信し、ポーリング応答をリーダライタ１０に送信する（ステップＳ２０４、Ｓ２０７、Ｓ２１０）。その後、非接触ＩＣカード２０は、トーン周波数により判定した非接触インタフェースによって、リーダライタ１０との間で通信を行う（ステップＳ２０５、Ｓ２０８、Ｓ２１１）。
【００３１】
図８は、リーダライタ１０と、非接触ＩＣカード２０と、上位機器８０とを含む通信システムの処理フローである。なお、上位機器８０とは、改札機やＰＯＳシステムなど、リーダライタ１０を備え、リーダライタ１０に対して各種制御を行うものである。
【００３２】
上位機器８０は、電源投入後リーダライタ１０の初期設定を行う（ステップＳ３０１）。初期設定の中には、サービスで利用する非接触インタフェース種別の設定が含まれる。リーダライタ１０は、上位機器８０から初期設定コマンドを受けると、非接触インタフェース種別を決定し、上位機器８０に非接触インタフェースを決定した旨の初期設定応答を返す（ステップＳ３０２）。その後、リーダライタ１０は、上位機器８０からのコマンドを待ち受ける。
【００３３】
上位機器８０は、リーダライタ１０から初期設定応答を受信すると、非接触ＩＣカードを探索するため、カード探索コマンドをリーダライタ１０に送信する（ステップＳ３０３）。上位機器８０がカード探索コマンドを発すると、リーダライタ１０は、磁界によるキャリア送信を開始する（ステップＳ３０４）。また、リーダライタ１０は、ほぼ同時に非接触インタフェース種別に応じたトーン信号によるＡＭ変調と、非接触ＩＣカードに対するポーリングコマンドによるＡＳＫ変調とを開始する（ステップＳ３０５、Ｓ３０６）。このとき、図３（ａ）のように、磁界によるキャリアにトーン信号が数ＫＨｚでＡＭ変調され、さらに数１０バイトのポーリングコマンドが数百Ｋｂｐｓの通信速度により数１０ｍ秒間隔でＡＳＫ変調されている状態となる。
【００３４】
ここで、非接触インタフェース切り替え機能付きの非接触ＩＣカード２０がリーダライタ１０の磁界に入ってきたとき、非接触ＩＣカード２０は、キャリアを整流して電源を得て動作を開始する（ステップＳ３０７）。まず、非接触ＩＣカード２０は、キャリアをＡＭ検波しトーン信号を取得する（ステップＳ３０８）。トーン信号受信部３０によりトーン信号の周波数が判別すると、非接触ＩＣカード２０は、トーン周波数に応じた非接触インタフェースを選択する（ステップＳ３０９）。非接触ＩＣカード２０は、選択が完了すると、選択した非接触インタフェースによりキャリアを検波し、ポーリングコマンドを受信する（ステップＳ３１０）。
【００３５】
非接触ＩＣカード２０は、ポーリングコマンドを処理し、選択した非接触インタフェースに従ったポーリング応答をリーダライタに送信する（ステップＳ３１１）。リーダライタ１０は、非接触インタフェースが一意に選択されたポーリング応答を受信すると、カードを検出したことを上位機器８０に伝えるとともに、トーン信号によるＡＭ変調を停止する（ステップＳ３１２）。これ以降は、従来の非接触ＩＣカードの通信と同様にデータ転送が行われる。上位機器８０は、所定のアプリケーション処理に応じたデータ転送コマンドをリーダライタ１０に送信する（ステップＳ３１３）。リーダライタ１０は、当該データ転送コマンドを非接触ＩＣカード２０に転送する（ステップＳ３１４）。この際の磁界波形は図３（ｂ）の状態となる。非接触ＩＣカード２０は、所定のアプリケーション処理を行い（ステップＳ３１５）、リーダライタ１０及び上位機器８０にデータ転送応答を送信する。その後、各装置の処理は終了する（ステップＳ３１６、Ｓ３１７、Ｓ３１８）。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、リーダライタ１０において、コントローラ１４は、非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、トーン発振部１６に使用する非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振させ、変調部１２は、ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、トーン周波数によりキャリアを振幅変調する。これにより、リーダライタ１０は、自らが使用する非接触インタフェースの種別を、非接触ＩＣカード２０に物理レベルレイヤで伝えることが可能になる。
【００３７】
また、非接触ＩＣカード２０は、リーダライタ１０からのキャリアを検波して当該キャリアの振幅変調の周波数を判定し、振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、リーダライタ１０との通信を行う。これにより、非接触ＩＣカード２０は、リーダライタ１０が使用する非接触インタフェースを物理レベルレイヤで判定することが可能になる。
【００３８】
即ち、本実施形態によるリーダライタ１０及び非接触ＩＣカード２０を含む通信システムにおいては、非接触ＩＣカード２０において、リーダライタ１０がサポートする非接触インタフェース種別を物理レイヤレベルで判断して、非接触インタフェースを切り替え可能であるので、ユーザに利用する非接触インタフェースの種類と、インタフェースの切り替え時間を感じさせない高速なサービスを提供可能となる。
【００３９】
また、非接触ＩＣカード２０は、ポーリングコマンドへの応答をリーダライタ１０に送信し、リーダライタ１０のコントローラ１４は、ポーリングコマンドへの応答を受信すると、トーン発振部１６の動作を停止する。これにより、非接触ＩＣカード２０が非接触インタフェースの種別を判定した後は、従来の規格通りの通信を行うことが可能になる。
【００４０】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ リーダライタ
１１ キャリア発信部
１２ 変調部
１３ 出力部
１４ コントローラ
１５ データ送信部
１６ トーン発信部
１７ 復調部
１８ アンテナ部
２０ 非接触ＩＣカード
２１ アンテナ部
２２ 切り替えスイッチ
２３ 通信ＩＦ種別甲送受信部
２４ 通信ＩＦ種別乙送受信部
２５ 通信ＩＦ種別丙送受信部
２６ 切り替えスイッチ
２７ アプリケーション処理部
３０ トーン信号受信部
３１ トーン検波部
３２ アンプ部
３３ コンパレータ
３４ カウンタ
３５ トーン周波数判定部
４０ 受信部
４１ 包落線検波部
４２ アンプ部
４３ 切り替えスイッチ
４４ 通信ＩＦ種別甲復調部
４５ 通信ＩＦ種別乙復調部
４６ 通信ＩＦ種別丙復調部
４７ 切り替えスイッチ
４８ 受信処理部
５０ 送信部
５１ 送信処理部
５２ 切り替えスイッチ
５３ 通信ＩＦ種別甲変調部
５４ 通信ＩＦ種別乙変調部
５５ 通信ＩＦ種別丙変調部
５６ 切り替えスイッチ
５７ 負荷変調部
６０ 電源部
６１ クロック再生部
６２ サブキャリア生成部
７１ アプリケーション処理部
Ｈ ハードウェア
Ｆ ファームウェア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダライタ及び非接触ＩＣカードを含む通信システムであって、
前記リーダライタは、
キャリアを変調する変調部と、
使用する非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、
前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、
前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調し、
前記非接触ＩＣカードは、
複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、
前記リーダライタからの前記キャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、
前記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行う、通信システム。
【請求項２】
前記非接触ＩＣカードの前記送受信部は、前記判定した非接触インタフェースにより、前記ポーリングコマンドへの応答を前記リーダライタに送信し、
前記リーダライタの前記コントローラは、前記ポーリングコマンドへの応答を受信すると、前記トーン発振部の動作を停止する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
非接触インタフェースによる通信を行うリーダライタであって、
キャリアを変調する変調部と、
前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、
前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、
前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調する、リーダライタ。
【請求項４】
前記制御部は、前記非接触カードから前記ポーリングコマンドへの応答を受信すると、前記トーン発振部の動作を停止する、請求項３に記載のリーダライタ。
【請求項５】
複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードであって、
前記複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、
リーダライタからのキャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、
前記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行う、非接触ＩＣカード。
【請求項６】
リーダライタ及び非接触ＩＣカード間の通信方法であって
前記リーダライタの処理手順は、
使用する非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するステップと、
前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調するステップと、を含み、
前記非接触ＩＣカードの処理手順は、
前記リーダライタからの前記キャリアを検波するステップと、
当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するステップと、
前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うステップと、を含む通信方法。
【請求項７】
前記リーダライタの処理手順は、前記非接触カードから前記ポーリングコマンドへの応答を受信すると、前記トーン発振部の動作を停止するステップを含む、請求項６に記載の通信方法。
【請求項１】
リーダライタ及び非接触ＩＣカードを含む通信システムであって、
前記リーダライタは、
キャリアを変調する変調部と、
使用する非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、
前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、
前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調し、
前記非接触ＩＣカードは、
複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、
前記リーダライタからの前記キャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、
前記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行う、通信システム。
【請求項２】
前記非接触ＩＣカードの前記送受信部は、前記判定した非接触インタフェースにより、前記ポーリングコマンドへの応答を前記リーダライタに送信し、
前記リーダライタの前記コントローラは、前記ポーリングコマンドへの応答を受信すると、前記トーン発振部の動作を停止する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
非接触インタフェースによる通信を行うリーダライタであって、
キャリアを変調する変調部と、
前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するトーン発振部と、
前記トーン発振部を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記非接触インタフェースにより非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記トーン発振部に前記非接触インタフェースに対応する前記トーン周波数を発振させ、
前記変調部は、前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調して前記キャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調する、リーダライタ。
【請求項４】
前記制御部は、前記非接触カードから前記ポーリングコマンドへの応答を受信すると、前記トーン発振部の動作を停止する、請求項３に記載のリーダライタ。
【請求項５】
複数の非接触インタフェースに対応した非接触ＩＣカードであって、
前記複数の非接触インタフェースに対応した送受信部と、
リーダライタからのキャリアを検波し、当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するトーン信号受信部と、を備え、
前記送受信部は、前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行う、非接触ＩＣカード。
【請求項６】
リーダライタ及び非接触ＩＣカード間の通信方法であって
前記リーダライタの処理手順は、
使用する非接触インタフェースにより前記非接触ＩＣカードにポーリングコマンドを送信する際、前記非接触インタフェースに対応するトーン周波数を発振するステップと、
前記ポーリングコマンドをＡＳＫ変調してキャリアに載せ、かつ、前記トーン周波数により前記キャリアを振幅変調するステップと、を含み、
前記非接触ＩＣカードの処理手順は、
前記リーダライタからの前記キャリアを検波するステップと、
当該キャリアの振幅変調の周波数を判定するステップと、
前記振幅変調の周波数に対応した非接触インタフェースにより、前記リーダライタとの通信を行うステップと、を含む通信方法。
【請求項７】
前記リーダライタの処理手順は、前記非接触カードから前記ポーリングコマンドへの応答を受信すると、前記トーン発振部の動作を停止するステップを含む、請求項６に記載の通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６８８０９（Ｐ２０１２−１６８８０９Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０１６１（Ｐ２０１１−３０１６１）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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