(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導結合によりＩＣカード処理装置との間で情報の通信を行う手段と、
受信した情報を復調する手段と、
情報を記憶するメモリ手段と、
上記ＩＣカード処理装置から受信した情報に従って所定の処理を実行するとともに処理結果に従って上記ＩＣカード処理装置に送信する情報を決定する処理手段と、
そのＩＣカード処理装置に送信する情報を変調する手段と、
上記処理手段の処理および処理結果にしたがって、上記メモリ手段の読み出しおよび書き込みおよび消去処理を行う手段と、
上記処理手段の電磁誘導結合により情報および電力の伝送を行うためのアンテナを備えたＩＣカードにおいて、
上記メモリ手段に対する読み出し動作、書き込み動作または消去動作の終了時点から上記ＩＣカード処理装置に送信する情報の変調を開始する時点までの間に少なくとも送信情報のビットレートで示される２ビット分以上の時間の上記メモリの読み出し、書き込みおよび消去処理を行わない無変調期間を設けることを特徴とするＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカード上に、半導体集積回路による制御回路とメモリと変復調回路および上記変復調回路に接続されるアンテナを含み、電磁誘導結合により非接触で情報通信および電力伝送を実現する非接触型ＩＣカードまたはそれに類するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁誘導結合によって情報通信およびＩＣカードへの電力伝送を実現するＩＣカードで、特に同一のコイルを使用して情報と電力を同時に伝送するようなＩＣカードに関するものとしては、例えば特開平6−96300号「電磁誘導結合による非接触ＩＣカードおよびリーダライタ」がある。
【０００３】
前記公報によれば、ＩＣカードは、情報および電力の伝送用のコイルと、コイルに接続された情報の変復調回路および電力を抽出してＩＣカード動作用の電力を得る電源回路と、ＩＣカード処理装置からの情報に従って処理を実行する処理回路と、情報を記憶するメモリで構成されており、ＩＣカード処理装置からＩＣカードへの情報の転送は、搬送波の振幅変調によって実現し、ＩＣカードからＩＣカード処理装置への情報の転送は、ＩＣカードの通信用コイルに等価的に並列に接続された負荷を変化させるいわゆる負荷変調によって実現する。
【０００４】
前記ＩＣカード処理装置においては、以下のような動作となる。ＩＣカードに情報を送信する場合、ＩＣカードに送信する情報に対応して、情報の通信および電力の伝送を行うコイルを駆動する電圧または電流を変化することによって搬送波の振幅変調を実現する。ＩＣカードから送信される情報を受信する場合、ＩＣカード側の負荷変調に対応して変化する前記コイルに流れる電流の変化を検出して復調することによって、情報の受信を実現する。
【０００５】
前記ＩＣカードにおいては、以下のような動作となる。ＩＣカードの動作に必要な電力は、ＩＣカード処理装置から送られてくる搬送波を抽出，整流した後、安定化することによって得る。ＩＣカード処理装置から送信される情報は、振幅変調された搬送波を復調することによって受信する。ＩＣカード処理装置に情報を送信する場合には、送信すべく情報に対応して、前記コイルに等価的に並列接続された抵抗を用いて負荷変調を実行する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように同一のコイルを使用して情報の通信と電力の伝送を実現しかつＩＣカードから情報を送信する方法として負荷変調を応用するようなＩＣカードにおいては、以下のような課題がある。
【０００７】
ＩＣカード内の各手段（回路）が動作するときの消費電流の変化が、通信用コイルの電流変化となって現れ、等価的に負荷変動と同じ作用が発生する。これを受信したＩＣカード処理装置側では上記負荷変動を変調信号として検出し、誤った情報として正しい通信が行われない現象が発生する。特に前記メモリの読み出しまたは書き込みまたは消去動作のときには、消費電流が大きくなり、前記等価的な負荷変動も大きく検出される。
【０００８】
このような現象が送信すべき情報に対応した負荷変調を開始する時点、言い換えれば情報を送信する直前に発生すると、ＩＣカード処理装置側の受信エラーの頻度が高くなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においてはＩＣカードにおいて、前記情報を記憶しておくメモリに対する読み出し動作の開始、または読み出し動作の終了、または書き込み動作の終了，消去動作の終了からＩＣカード処理装置に対する情報の変調を開始するまでの間に、情報のビットレートであらわされる２ビット分以上の時間の無変調期間を設ける。ＩＣカード処理装置側では、この無変調期間を検出してＩＣカードからの変調信号の開始された時点を正確に認識できる様にする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による非接触ＩＣカードの一実施例を示している。ＩＣカード１は、信号の送受信を行うアンテナ部１０１，受信信号を復調して情報を得る復調部１０２，送信する情報を変調する変調部１０３，受信した情報を処理部105に引き渡すとともに処理部１０５からの情報を変調部１０３に引き渡す通信制御部１０４，受信した情報にしたがって処理を実行する処理部１０５，メモリ部１０７に対して処理部１０５から読み出し，書き込み，消去を実現するメモリ制御部１０６，情報を記憶しておくメモリ部１０７および搬送波を整流して上記に示すようなＩＣカード内部の動作に必要な電源部１０８で構成されている。
【００１１】
特に図示しないがアンテナ部１０１には、アンテナコイルと、搬送波を抽出する手段と、変調された受信情報を抽出する手段と、情報を送信するために必要な負荷変調を実現する抵抗が含まれている。また、通常、メモリ部１０７には、書き換え可能な不揮発性の半導体記憶素子が使用される。
【００１２】
説明を分かり易くするために、システムを構成するＩＣカード処理装置２について説明する。ＩＣカード処理装置は、単独で動作するわけではなく、外部に上位から制御をする装置（例えばパソコンのようなもの）に接続されて使用される。
【００１３】
ＩＣカード処理装置２は、ＩＣカードとの間で情報の送受信を行うアンテナ部２０１，受信信号を復調して情報を得る復調部２０２，送信する情報を変調する変調部２０３，受信した情報を処理部２０５に引き渡すとともに処理部２０５からの情報を変調部２０３に引き渡す通信制御部２０４，受信した情報にしたがって処理を実行する処理部２０５，外部の制御装置との間での通信を実現する通信制御部２０６等で構成される。必要に応じてメモリ部が付加される。
【００１４】
特に図示しないがアンテナ部２０１には、アンテナコイルと、変調部２０３からの出力によってアンテナコイルを駆動する駆動手段と、ＩＣカード１の負荷変調によって変化するアンテナコイルに流れる電流の変化を検出する電流検出手段およびその電流検出手段から情報を抽出する手段が含まれている。この検出信号は、等価的に振幅変調信号となる。
【００１５】
基本的な通信の動作について説明する。ＩＣカード１とＩＣカード処理装置２の間での変調方式には、振幅変調や位相変調や負荷変調が使用されるが、本発明の適用は、主にＩＣカード処理装置に対して送信する場合の負荷変調方式を使用した電磁誘導結合による非接触通信に適応される。さらに、情報を上記の負荷変調方式に適合させるためのデータ変調が行われる。本願では、ＮＲＺコードをモディファイドミラーコードに変調する方式を使用している。このモディファイドミラーコードは、正常な通信が行われているとき、スタートビットからストップビットの間には、通信のビットレートで示される２ビット分以上の無変調部分が存在しない特徴を有している。
【００１６】
図３は、ＩＣカード１およびＩＣカード処理装置２間の通信の信号状態を示している。まず、ＩＣカード処理装置２からＩＣカード１へ情報を送信する場合について説明する。図３の（１）は、ＩＣカード処理装置２の通信制御部２０４から変調部２０２に引き渡されるＮＲＺコードの情報を示している。通常、非接触ＩＣカードシステムの通信には調歩同期方式が採用される。まずスタートビットが出力され、次にデータ部分（本実施例の場合は８ビット）が続き、その後に必要に応じてパリティビットが付加され、最後にストップビットが出力される。図３の（２）は、変調部２０２において変調された送信する情報に対するモディファイドミラーコードを示している。図３の（３）は、ＩＣカード１のアンテナ部１０１における受信信号を示している。上記モディファイドミラーコードに従って搬送波が振幅変調されている。ＩＣカード１では、この信号から情報を抽出して、図３の（４）に示す信号を得る。この信号は、モディファイドミラーコードである。このコードを復調部１０３において復調し、図３の（５）に示すＮＲＺコードを得る。
【００１７】
次に、ＩＣカード１からＩＣカード処理装置２へ情報を送信する場合について説明する。基本的には、ＩＣカード処理装置２からＩＣカード１の送信と同じ形態になる。従って図３を使用して説明する。
【００１８】
図３の（１）は、ＩＣカード１の通信制御部１０４から変調部１０２に引き渡されるＮＲＺコードの情報を示している。まずスタートビットが出力され、次にデータ部分（本実施例の場合は８ビット）が続き、その後に必要に応じてパリティビットが付加され、最後にストップビットが出力される。図３の（２）は、変調部１０２において変調された送信する情報に対するモディファイドミラーコードを示している。図３の（３）は、ＩＣカード処理装置２のアンテナ部２０１における電流検出手段から出力される受信信号を示している。上記モディファイドミラーコードに従って搬送波が振幅変調されている。実際には、ＩＣカード１の変調部１０３の出力に対応して、アンテナ部１０１の負荷変調のための抵抗を使用して負荷変調が行われる。ＩＣカード処理装置２では、この信号から情報を抽出して、図３の（４）に示す信号を得る。この信号は、モディファイドミラーコードである。このコードを復調部２０３において復調し、図３の（５）に示す
ＮＲＺコードを得る。
【００１９】
前述したように、負荷変調方式の場合、アンテナコイルに流れる電流が変化することは、負荷変調と等価な現象を生じることになる。この現象が、情報通信の誤りの大きな原因となる。また、上記ＩＣカード１に含まれるメモリ部は、読み出しや書き込みや消去が行われると消費電流が増加する。特に読み出しの開始時および終了に消費電流が大きく変化する。
【００２０】
図４を使用して、負荷変調方式を使用した電磁誘導結合による非接触通信の問題点について説明する。ＩＣカード１からＩＣカード処理装置２へ情報を送信する場合に問題が発生する。
【００２１】
図４の（１）はＩＣカード１の変調部１０３に入力される通信する情報に対応したＮＲＺコードである。図４の（２）は、ＩＣカード１の変調部１０３から出力されるＮＲＺコードに対してデータ変調したモディファイドミラーコードである。図４の（３）は、ＩＣカード処理装置２のアンテナ部２０１で受信した信号であり、図４の（４）はアンテナ部２０１での電流検出手段で抽出されたモディファイドミラーコードに変調された信号である。図４の（５）は、アンテナ部２０１での電流検出手段で抽出されたモディファイドミラーコードを復調部203において復調したＮＲＺコードである。このＮＲＺコードがＩＣカード１から送信された情報となる。図４の（６）は、ＩＣカード１に含まれているメモリ部１０７から情報を読み出すことを許可する信号であり、ハイレベルが読み出しの許可を示している。
【００２２】
ここで通常半導体のメモリの場合には、このメモリ部１０７から情報を読み出すことを許可する信号が変化する部分（図４中の立ち上がりまたは特に図示していない立ち下がり等）で過渡的に消費電流が流れる。このような状態が発生したとき、電源部で許容されない電流がアンテナコイルに流れて、上記負荷変調と同じ状態を引き起こす。これがＩＣカード処理装置２側では、１ビット以上のデータとして検出され、通信誤りとなって現れる。
【００２３】
特に、本来通信する情報のスタートビットの前、ビットレートで示される１ビット以内の時間に上記の問題点が発生すると、図４の点線枠で示すデータ誤りが発生する部分のようになり、発生したデータ誤りと本来の情報を識別できなくなってしまって、通信誤りを削除できなくなってしまう。この例ではスタートビットが本来の情報の前に現れて、本来の情報のスタートビットが“０”の情報に認識されてしまう。
【００２４】
図５は、発生したデータ誤りと本来の情報を識別できなくなってしまう問題点を解決するために、本発明によって実現される通信状態のタイミングチャートを示している。同図で、（１）〜（６）の信号の意味は図４の（１）〜（６）と同一である。
【００２５】
本発明は、上記メモリ部１０７から情報を読み出すことを許可する信号が変化する部分（図５中の立ち上がりまたは特に図示していない立ち下がり等）で過渡的に流れる消費電流によって引き起こされる上記負荷変調と同じ状態による通信誤りとなって現れる部分を、本来通信する情報のスタートビットの前にビットレートで示される２ビット以内の時間に上記の問題点が発生しないように制御する。
【００２６】
ビットレートで示される２ビット以上の無変調期間があれば、ＩＣカード処理装置２では、発生したデータ誤りを認識して、削除または訂正することができる。なぜならば、モディファイドミラーコードは、正常な通信が行われているとき、スタートビットからストップビットの間には、通信のビットレートで示される２ビット分以上の無変調部分が存在しない特徴を有しているからである。
【００２７】
本願では、モディファイドミラーコードで説明したが、スタートビットからストップビットの間には、通信のビットレートで示される２ビット分以上の無変調部分が存在しないコードであれば特に限定されるものではない。
【００２８】
具体的には図５中に示すように、メモリ制御部１０６からメモリ部１０７に与えられる読み出し動作を許可する信号の開始、または終了、または書き込み動作を許可する信号の終了，消去動作を許可する信号の終了からＩＣカード処理装置２に対する情報の変調を開始するまでの間に、ビットレートであらわされる２ビット分以上の時間の無変調期間を設けるように、通信制御部１０４とメモリ制御部１０６を処理部１０５から制御するようにする。こうすることによってＩＣカード処理装置２側では、この無変調期間を検出してデータ誤りを無視することができ、ＩＣカード１からの変調信号の開始された時点（スタートビット）を正確に認識できる様になる。
【００２９】
上記無変調期間を設けるタイミングは、ＩＣカード１において、メモリ部107の情報を読み出しつつＩＣカード処理装置２に情報を送信する場合には、メモリ部１０７に与えられる読み出し動作を許可する信号の開始が対象となり、読み出しや書き込み、消去動作が必ずＩＣカード処理装置２に情報を通信する前に終了するならば、それらの動作の終了が対象となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、カード処理装置側では上記無変調部分を検出することによって、ＩＣカードの動作ノイズによる情報通信誤りを安価でかつ容易に解消でき、信頼性の高い負荷変調方式を使用した電磁誘導結合による非接触通信を実現できる。また、ＩＣカードの単価を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のＩＣカードの構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例のＩＣカード処理装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明によるＩＣカードとＩＣカード処理装置間の通信のタイミングチャート。
【図４】負荷変調方式による非接触通信方式の問題点を示すタイミングチャート。
【図５】本発明の一実施例による負荷変調方式による非接触通信方式のタイミングチャート。
【符号の説明】
１…ＩＣカード、１０１…アンテナ部、１０２…受復調部、１０３…変調部、１０４…通信制御部、１０５…処理部、１０６…メモリ制御部、１０７…メモリ部、１０８…メモリ部、１０９…電源部  ２…ＩＣカード処理装置、２０１…アンテナ部、２０２…復調部、２０３…変調部、２０４…通信制御部、２０５…処理部、２０６…通信制御部。
【図１】
0003717032.tif 000002
【図２】
0003717032.tif 000003
【図３】
0003717032.tif 000004
【図４】
0003717032.tif 000005
【図５】
0003717032.tif 000006