(57)【要約】【課題】現状のシステムを変更することなく、非接触ＩＣカードとリーダライタとの通信可能距離を延長して非接触ＩＣカードの利用範囲を拡張する通信装置（リピータ）を提供する。【解決手段】前記リーダライタ１００との送受信を司るリーダライタアンテナ３０と、このリーダライタアンテナ３０が受信した受信信号を復調する受信回路３１と、この受信回路３１により復調された受信信号を波形整形する波形整形回路３２と、波形整形された受信信号を変調する変調器３３と、変調器３３により変調された変調波を電力増幅する電力増幅器３４と、前記ＩＣカード２００との送受信を司るループアンテナ３５と、このループアンテナ３５が受信した受信信号を復調する検波復調器３６と、復調された受信信号を波形整形する波形整形回路３８と、その信号を（主としてレスポンス信号）を変調する変調器４２と、変調された送信信号を電力増幅する電力増幅器３９と、前記各回路を制御する制御回路４３と、前記全ての回路に電力を供給する電池３７から構成されている。【選択図】　　　図１
2004094752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣカードとリーダライタ間の通信可能距離を延長するリピータであって、
前記リピータは、前記リーダライタとの間における無線信号の送受信を司るリーダライタ用アンテナと、該リーダライタ用アンテナから入力される入力信号を復調するリーダライタ用受信手段と、前記リーダライタ用アンテナから出力される送信信号を変調及び電力増幅するリーダライタ用送信手段と、前記非接触ＩＣカードとの間での無線信号の送受信を司るループアンテナと、該ループアンテナからの受信信号を復調するカード受信手段と、前記ループアンテナから出力される送信信号を変調及び電力増幅するカード送信手段と、前記各手段を制御する制御手段と、前記全ての手段に電力を供給する電源手段と、を備え、
前記リピータと前記非接触ＩＣカードは相互に通信可能距離に配置され、前記リピータが前記リーダライタとの無線通信を行う場合は、前記リピータからの送信電力を増幅することにより、前記リーダライタと非接触ＩＣカードとの通信可能距離を延長することを特徴とする非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項２】
非接触ＩＣカードとリーダライタ間の通信可能距離を延長するリピータであって、
前記リピータは、前記リーダライタとの間における無線信号の送受信を司るリーダライタ用アンテナと、該リーダライタ用アンテナから入力される入力信号を復調するリーダライタ用受信手段と、前記リーダライタ用アンテナの負荷を変動させ送信信号を送出するリーダライタ用送信手段と、前記非接触ＩＣカードとの間での無線信号の送受信を司るループアンテナと、該ループアンテナからの受信信号を復調するカード受信手段と、前記ループアンテナから出力される送信信号を変調及び電力増幅するカード送信手段と、前記各手段を制御する制御手段と、前記全ての手段に電力を供給する電源手段と、を備え、
前記リピータと前記非接触ＩＣカードは相互に通信可能距離に配置され、前記リピータが前記リーダライタとの無線通信を行う場合は、前記リピータからの送信電力を増幅することにより、前記リーダライタと非接触ＩＣカードとの通信可能距離を延長することを特徴とする非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項３】
前記制御手段は、前記リーダライタと前記非接触ＩＣカードとの間における通信手順が、予め決められた通信手順となるように前記リピータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項４】
前記カード送信手段が、前記非接触ＩＣカードへ送信する電力の強さが、前記リーダライタが送信する電力の強さと同じになるように予め設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項５】
前記制御手段は、前記リーダライタから非接触ＩＣカードを識別するポーリング信号を受信した場合、該信号を波形整形後、所定の変調方式に基づいて変調して前記非接触ＩＣカードに送信するように前記カード送信手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項６】
前記リーダライタは、前記リピータを介して該リピータと通信可能な距離に配置された非接触ＩＣカードと情報の授受を行なうことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項７】
前記リーダライタ送信手段は、前記非接触ＩＣカードと前記リーダライタとの通信限界距離より長い距離で通信可能なように、送信電力が予め設定されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項８】
前記カード送信手段の変調方式は、搬送波の振幅を変動させて２値を形成する振幅変調方式であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項９】
非金属により構成された第１の外装カバーと、導電材料により構成された第２の外装カバーと、を備え、
前記第１の外装カバー内には前記リーダライタ用アンテナが内蔵され、前記第２の外装カバー内には前記ループアンテナ及び非接触ＩＣカードが通信可能距離に配置されて内蔵されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【請求項１０】
前記非接触ＩＣカードは、前記第２の外装カバーから出し入れ自在な保持手段により保持されていることを特徴とする請求項９に記載の非接触ＩＣカード用リピータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触ＩＣカード用リピータに関し、さらに詳しくは、リーダライタと非接触ＩＣカードを仲介するリピータに関するものである。
【従来の技術】
近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）が組み込まれているものを総称した名称である。ＩＣカードは大きく分けて接触型、非接触型の２種類に分けられる。特に非接触型ＩＣカードは、鉄道の駅改札における乗降時に使用される定期券等として、多くの駅で磁気カード方式と併用して採用されている。また、前記した非接触ＩＣカードはデータのやり取りを電波で行うため、利用者が改札口を通過する際に、定期券入れから一々定期券を取り出すことなく定期券入れをリーダライタにかざすだけで情報交換できるため、ますます利便性が大きく向上するものと期待され、従来の磁気カード方式に代わるものとして注目されている。また、非接触ＩＣカードの原理をＩＣタグに転用した場合には、荷物、部品を移動しながら非接触で管理できるので、物流方面や交通課金システムへの応用も期待されている。
しかし、現状の非接触ＩＣカードはリーダライタとの通信距離が電波法規等の規制により１０ｃｍ程度と短く、ＩＣカードをリーダライタに近接しなければ使用できないため、現状では駅の自動改札、銀行等の特定の場面にその利用範囲が限定されていた。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる課題に鑑み、現状のシステムを変更することなく、非接触ＩＣカードとリーダライタとの通信可能距離を延長して非接触ＩＣカードの利用範囲を拡張する通信装置（リピータ）を提供することを目的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、非接触ＩＣカードとリーダライタ間の通信可能距離を延長するリピータであって、前記リピータは、前記リーダライタとの間における無線信号の送受信を司るリーダライタ用アンテナと、該リーダライタ用アンテナから入力される入力信号を復調するリーダライタ用受信手段と、前記リーダライタ用アンテナから出力される送信信号を変調及び電力増幅するリーダライタ用送信手段と、前記非接触ＩＣカードとの間での無線信号の送受信を司るループアンテナと、該ループアンテナからの受信信号を復調するカード受信手段と、前記ループアンテナから出力される送信信号を変調及び電力増幅するカード送信手段と、前記各手段を制御する制御手段と、前記全ての手段に電力を供給する電源手段と、を備え、前記リピータと前記非接触ＩＣカードは相互に通信可能距離に配置され、前記リピータが前記リーダライタとの無線通信を行う場合は、前記リピータからの送信電力を増幅することにより、前記リーダライタと非接触ＩＣカードとの通信可能距離を延長することを特徴とする。
リーダライタと非接触ＩＣカード（以下、単にＩＣカードと記す）との通信距離は、例えば、ＩＳＯ１４４４３タイプＡの規格に準ずれば約１０ｃｍである。従って、その距離以上に離間して通信するためには、リーダライタからの電波の電力パワーを強める必要がある。しかし、電波の法規制上の理由の他に、鉄道の自動改札では複数のリーダライタが近くに併設され通信エリアが重なることを防ぐ意味でも電力パワーを強めることは困難である。また、ＩＣカードは電池を内部に持たず、リーダライタからの搬送波により電力を生成しているので、その意味でもリーダライタ間の距離を有効な電磁界範囲を越えて離すことは困難である。また、従来のリーダライタから出力される信号には、搬送波以外にポーリングやコマンド信号が含まれており、それらの信号はかなり長い距離電波として伝搬されるため、その信号を正しく復調できれば信号の通信は可能である。そこで、本発明ではリーダライタとＩＣカードとの間に搬送電力を新たに生成するリピータを介在させ、それにより、リピータからリーダライタへの送信信号については増幅した電波により情報の通信をおこない、リピータとＩＣカード間では、至近距離により従来通り通信を行うようにする。
かかる発明によれば、リーダライタとＩＣカード間に電波を増幅するリピータを介在させることにより、リーダライタとＩＣカード間の通信距離を実質的に延長することができ、ＩＣカードの利用範囲を拡張することができる。
【０００４】
請求項２は、非接触ＩＣカードとリーダライタ間の通信可能距離を延長するリピータであって、前記リピータは、前記リーダライタとの間における無線信号の送受信を司るリーダライタ用アンテナと、該リーダライタ用アンテナから入力される入力信号を復調するリーダライタ用受信手段と、前記リーダライタ用アンテナの負荷を変動させ送信信号を送出するリーダライタ用送信手段と、前記非接触ＩＣカードとの間での無線信号の送受信を司るループアンテナと、該ループアンテナからの受信信号を復調するカード受信手段と、前記ループアンテナから出力される送信信号を変調及び電力増幅するカード送信手段と、前記各手段を制御する制御手段と、前記全ての手段に電力を供給する電源手段と、を備え、前記リピータと前記非接触ＩＣカードは相互に通信可能距離に配置され、前記リピータが前記リーダライタとの無線通信を行う場合は、前記リピータからの送信電力を増幅することにより、前記リーダライタと非接触ＩＣカードとの通信可能距離を延長することを特徴とする。
請求項１では、リーダライタ用送信手段が送信信号を変調及び電力増幅するように働いたが、この他に、リーダライタ用アンテナの負荷を変動させ送信信号を送出する方法も有効である。そこで、本発明ではリーダライタとＩＣカードとの間にリーダライタ用アンテナの負荷を変動させるリピータを介在させ、それにより、リピータからリーダライタへの送信信号については負荷変動した電波により情報の通信をおこない、リピータとＩＣカード間では、至近距離により従来通り通信を行うようにする。
かかる発明によれば、リーダライタとＩＣカード間に負荷変動するリピータを介在させることにより、リーダライタとＩＣカード間の通信距離を実質的に延長することができ、ＩＣカードの利用範囲を拡張することができる。
請求項３は、前記制御手段は、前記リーダライタと前記非接触ＩＣカードとの間における通信手順が、予め決められた通信手順となるように前記リピータを制御することを特徴とする。
リーダライタとＩＣカードとのプロトコル（通信手順）はＩＳＯにより規格が決められている。また、それに準じたシステムが多数稼動しており、それらのシステムとの互換性も考慮する必要がある。従って、リピータの制御もこのプロトコルに準じて行うように制御される。
かかる発明によれば、リピータの制御を予め決まられたプロトコルに準じて行うため、従来の既存システムとの互換性を維持しつつ、通信距離を延長することができる。
【０００５】
請求項４は、前記カード送信手段は、前記非接触ＩＣカードへ送信する電力の強さが、前記リーダライタが送信する電力の強さと同じになるように予め設定されていることを特徴とする。
本発明のリピータはリーダライタとＩＣカード間に存在して、リーダライタとＩＣカードとの間の通信距離を実質的に延長するためにあるものである。従って、ＩＣカード側から見れば、通信相手はあくまでもリーダライタであり、電力を生成する搬送波の電力の強さは、所定の距離からのリーダライタから送信される電力の強さと等しい必要がある。
かかる発明によれば、リピータからＩＣカードに送信される電力の強さが、リーダライタから送信される電力の強さと同じであるので、ＩＣカードとの互換性を保つことができる。
請求項５は、前記制御手段は、前記リーダライタから非接触ＩＣカードを識別するポーリング信号を受信した場合、該信号を波形整形後、所定の変調方式に基づいて変調して前記非接触ＩＣカードに送信するように前記カード送信手段を制御することを特徴とする。
ＩＣカードは、まず初めにリーダライタから電力供給用搬送波を受信することにより、動作を開始する。しかし、リーダライタからの距離が遠いために、搬送波から必要な電力を得ることができない。そこで、ＩＣカードとリーダライタとの間に配置したリピータが電源を入れると同時に、ＩＣカードを駆動するために電力供給用の搬送波を送信する。それにより、ＩＣカードは電力を生成して動作を開始し、その後、リピータが最初のポーリング信号をリーダライタから受信すると、その信号を変調してＩＣカードに送信することにより、リーダライタからのポーリング信号を受信することができる。
かかる発明によれば、リーダライタとＩＣカード間が通信不可能な程度に離れていても、リピータからの電力供給用の搬送波によりＩＣカードは駆動可能となり、その後、リピータが最初のポーリング信号をリーダライタから受信することにより、リーダライタとＩＣカードは正しい通信手順に従って通信を行うことができる。
【０００６】
請求項６は、前記リーダライタは、前記リピータを介して該リピータと通信可能な距離に配置された非接触ＩＣカードと情報の授受を行なうことを特徴とする。
リピータとリーダライタ間は通常のＩＣカードとの通信距離よりも離れている。従って、リーダライタとＩＣカード間で直接通信を行うことはできない。そこで、リピータとＩＣカード間の距離を通信可能な範囲に設定することにより、リピータを介してリーダライタとＩＣカード間の通信を可能とすることができる。かかる発明によれば、リピータとＩＣカード間の距離を通信可能な範囲に設定するので、リーダライタはＩＣカードと通信不可能な距離でもリピータを介してＩＣカードと通信を行うことができる。
請求項７は、前記リーダライタ送信手段は、前記非接触ＩＣカードと前記リーダライタとの通信限界距離より長い距離で通信可能なように、送信電力が予め設定されていることを特徴とする。
リピータとリーダライタとの通信距離は、電波の法規制により極端に長くすることはできない。従って、ある所定の距離を想定して、その間で通信が可能なように送信電力が決定される。つまり、リピータ内のリーダライタ送信手段の送信電力は、リピータとリーダライタの距離に見合った送信電力に設定される。
かかる発明によれば、リピータの送信電力がリーダライタの距離に見合った電力に設定されるので、不要な輻射を最小限にすることができる。
請求項８は、前記カード送信手段の変調方式は、搬送波の振幅を変動させて２値を形成する振幅変調方式であることを特徴とする。
リピータとＩＣカード間の通信は、基本的に従来の規格に準じた方式を採用することが互換性の点でも好ましいことである。つまり、リーダライタからの送信変調方式に準ずることが必要である。従来の近接型では、振幅変調して搬送波の周波数を変えないで、振幅を変動させてデータの２値を形成するＡＳＫ（振幅変調方式）が採用されている。
かかる発明によれば、リピータからＩＣカードへの変調方式は、リーダライタからの受信と同一方式であるので、従来のＩＣカードとの互換性を維持しつつ、搬送波により電力を生成することができる。
【０００７】
請求項９は、非金属により構成された第１の外装カバーと、導電材料により構成された第２の外装カバーと、を備え、前記第１の外装カバー内には前記リーダライタ用アンテナが内蔵され、前記第２の外装カバー内には前記ループアンテナと非接触ＩＣカードが通信可能距離に配置されて内蔵されていることを特徴とする。
リピータはＩＣカードと近接して常に配置されることが重要である。その理由は、リピータとリーダライタ間は所定以上に離間しても通信が可能となるように、リピータからの送信電力を増幅したり、負荷変動している。しかし、リピータとＩＣカード間は、ＩＣカードが搬送波により電力を生成するために、その搬送波を送信するリピータの搬送波を受信可能な位置に配置されなければならない。そして、動作するときは常にその状態で一対で存在する必要がある。それには、非金属のカバー内にはリーダライタ用アンテナを内蔵し、そのアンテナと隔離するために、導電性のカバーでループアンテナとＩＣカードを内蔵する。
かかる発明によれば、リーダライタ用アンテナとループアンテナを電磁的に隔離して、しかも、ループアンテナとＩＣカードを近接して配置するため、リピータとＩＣカードとの通信が確実におこなわれると共に、ループアンテナに不要な電波が混入することを防ぐことができる。
請求項１０は、前記非接触ＩＣカードは、前記第２の外装カバーから出し入れ自在な保持手段により保持されていることを特徴とする。
ＩＣカードは使用目的により、リピータを必要としない場合もある。つまり、駅の自動改札の場合はＩＣカードのみをリーダライタにかざして使用される。また、リピータを必要とする場合は、例えば、駐車場や入退出管理が行われている部屋に入出場する時であり、その場合はＩＣカードをリピータの保持部に保持して両者一対で使用される。このように、両方の場合に対応するためにＩＣカードをリピータから出し入れ自在にできるようにしておくことが重要である。
かかる発明によれば、ＩＣカードをリピータから出し入れ自在にできる構成になっているので、使用目的に応じてリピータを対応させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
先ず、本発明の実施形態の説明の前に、一般的なリーダライタと非接触ＩＣカード（以下、単にＩＣカードと記す）の構成と、その動作について説明しておく。図５は、リーダライタの構成を示すブロック図である。このリーダライタ１００は、外部にありリーダライタ１００に対してデータの授受を行ってシステム全体を制御するコンピュータ５０と、外部のコンピュータ５０とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライタ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置２を動作させる手順を記録したファームウェアを格納するメモリ装置３と、制御装置２からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コマンドを入力する入力装置５と、制御装置２からの情報を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号である電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から受信した信号から２値化データに変換する検波復調器８と、図示しないＩＣカードとの電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ９と、から構成されている。
次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、対を成すＩＣカードの構成を先に説明しておく。図６は、ＩＣカードの構成を示すブロック図である。このＩＣカード２００は、前記リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするループアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを送受する送受信回路２１と、ループアンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの一時記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの搬送波に送信コマンドを乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する復調器２５と、ＩＣカード２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。
【０００９】
次に、図５と図６を併せて参照してそれぞれの動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、制御装置２は、ＩＣカード２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を電力増幅器７から送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波として外部に放射される。次に、ＩＣカード２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、カード内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って、制御を開始する。次に、ＩＣカード２００の制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを復調器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを、変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＩＣカード２００が規格に合致したカードであると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＩＣカード２００の間で通信が行われる。
ＩＣカード２００の無電池タイプは、リーダライタ１００に、このカードを近接して非接触状態でリーダライタ１００からの搬送波を内部のループアンテナ２０で受信し、それを整流して自らの電力として駆動するタイプである。従って、あくまでも最初のアクセスは、リーダライタ１００側であり（これをＲｅａｄｅｒ　ｔａｌｋ　ｆｉｒｓｔと呼ぶ）、その後、リーダライタ１００からの固有の呼び出しコードを認識して初めて返信するものである。ここで、ＩＣカード２００とリーダライタ１００の距離は非常に近接しており（約１０ｃｍ）、その距離以内であれ、ＩＣカード２００は充分動作は可能であるが、それ以上の距離になると、ＩＣカード２００は搬送波をループアンテナ２０で受信することができなくなる。このように、従来のＩＣカードは使用目的が駅自動改札等の至近距離による使用目的に限定され、リーダライタと離れた場所からＩＣカードとのデータの通信は不可能であった。そこで、本発明により、例えば、駐車場に入場する場合、車両内のリピータと距離が離間した駐車場のゲートに設置されたリーダライタ間で無線により通信して、認証された加入者に限りゲートを開ける入場管理と、駐車場から退場する際の料金精算を自動的に行うシステムや、入退出システムに適用が可能である。
【００１０】
次に、図１は、本発明の実施形態に係る信号増幅装置（以下、リピータと記す）の構成を示すブロック図である。本実施形態のリピータ３００は、前記リーダライタ１００との間でポーリング信号、レスポンス信号、及びコマンド信号等の無線信号の送受信を司るリーダライタアンテナ３０と、このリーダライタアンテナ３０が受信した受信信号を復調する受信回路３１と、この受信回路３１により復調された受信信号を波形整形する波形整形回路３２と、波形整形された受信信号を変調する変調器３３と、変調器３３により変調された変調波を電力増幅する電力増幅器３４と、前記ＩＣカード２００との間でポーリング信号、レスポンス信号、及びコマンド信号等の無線信号の送受信を司るループアンテナ３５と、このループアンテナ３５が受信した受信信号を復調する検波復調器３６と、復調された受信信号を波形整形する波形整形回路３８と、その信号を（主としてレスポンス信号）を変調する変調器４２と、変調された送信信号を電力増幅する電力増幅器３９と、前記各回路を制御する制御回路４３と、前記全ての回路に電力を供給する電池３７から構成されている。
【００１１】
図２は、本実施形態の概略動作を説明するためのリーダライタ、リピータ、及びＩＣカードの位置関係を模式的に示す図である。この図でリーダライタ１００とリピータ３００間の距離Ｌと、リピータ３００とＩＣカード２００間の距離ｌの間にはＬ≫ｌの関係が有り、リーダライタ１００とリピータ３００の間の距離は従来のリーダライタとＩＣカードの距離より大きく取れる。また、リピータ３００とＩＣカード２００間の距離ｌは従来通り１０ｃｍ以内に保持される。リーダライタ１００からは常に搬送波が出力されている。その状態でリピータ３００が通信可能距離Ｌに近づくと、アンテナ３０によりポーリング信号４０を受信する。リピータ３００はこの信号の受信によりＩＣカード２００に対して搬送波を送信する。ＩＣカード２００はリピータ３００との通信可能距離ｌ内に配置されているので、その搬送波を受信して駆動する。それと同時に、リピータ３００がＩＣカード２００にリーダライタ１００から受信したポーリング信号と同じポーリング信号を送信する。ＩＣカード２００がそのポーリング信号を受信してレスポンス信号を返すと、リピータ３００はそのレスポンス信号を電力増幅、又は負荷変動としてリーダライタ１００にアンテナ３０を介してレスポンス信号４１として送信する。
このように、本発明ではリピータ３００とＩＣカード２００は相互に通信可能距離に配置され、リピータ３００によりリーダライタ１００とＩＣカード２００との通信距離を延長することが可能となる。これにより、例えば、駐車場に入場する場合、車両内のリピータと距離が離れた駐車場のゲートに設置されたリーダライタ間で無線により通信して、認証された加入者に限りゲートを開ける入場管理と、駐車場から退場する際の料金精算を自動的に行うことができる。また、ＩＣカードを持参する人に限り扉を開閉するシステムにも応用が可能である。
【００１２】
図３は、本発明の実施形態に係るリーダライタ、リピータ、及びＩＣカード間のプロトコルの流れを示す図である。この図は左からリーダライタ１００、リピータ３００、ＩＣカード２００が配置され、それぞれの距離は図２の通りＬとｌに配置されている。また、各信号の矢印の向きは信号が送信される向きを表し、矢印の交点が信号を受信した点であり、その交点の記号（黒丸）はリピータ３００が波形整形してＩＣカード２００に送信することを表し、記号（白丸）はリピータ３００が電力増幅してリーダライタ１００に送信することを表している。そして、リーダライタ１００とＩＣカード２００の間のタイムラグは、許容される時間内であるように設計される。
【００１３】
図３を参照して本実施形態のリピータ３００の動作を中心に説明する。ここで、ＩＣカード２００はポーリングＡに対応しているものとする。まず、リーダライタ１００は常時、電力供給用信号６０とポーリングＡ６１を変調された搬送波として送信している（リーダライタ１００の詳しい動作は前記図５で説明したのでここでは省略する）。そして、リピータ３００が電源をＯＮすると電力供給用信号６２が送信され、ＩＣカード２００は動作可能状態となる。その状態で通信可能距離Ｌに来ると（しかし、電力供給用信号６０はＩＣカード２００には到達しない。）、ポーリングＡ６１をリーダライタアンテナ３０で受信して、その信号が受信回路３１により復調され、そのまま波形整形回路３２により整形後、さらに変調器３３により変調され、ポーリング（Ａ）６３として変調器３３により変調してさらに電力増幅器３４によりレベル変換してＩＣカード２００に送信する。ＩＣカード２００はポーリング（Ａ）６３を受信すると、その応答としてポーリング（Ａ）レスポンス６４を送信する。リピータ３００がその信号をループアンテナ３５で受信して検波復調器３６で復調して、波形整形回路３８により整形し、ポーリング（Ａ）レスポンス６５として変調器４２により変調して電力増幅器３９で電力増幅してリーダライタアンテナ３０から送信する。
リーダライタ１００はこのポーリング（Ａ）レスポンス６５を受信すると、正しいＩＣカードであるかを認証するために認証コマンドＣ６６を送信する。認証コマンドＣ６６をリーダライタアンテナ３０で受信して、その信号が受信回路３１により復調されて、そのまま波形整形回路３２により整形され、さらに変調器３３により変調され、認証コマンドＣ６７として変調器３３によりレベル変換してＩＣカード２００に送信する。ＩＣカード２００は認証コマンドＣ６７を受信すると、その応答として認証コマンドＣレスポンス６８を送信する。リピータ３００がその信号をループアンテナ３５で受信して検波復調器３６で復調して、波形整形回路３８により整形し、認証コマンドＣレスポンス６９として変調器４２により変調して電力増幅器３９で電力増幅してリーダライタアンテナ３０から送信する。リーダライタ１００はこの認証コマンドＣレスポンス６９を受信すると、正しいＩＣカードであることを認証して、リードライト信号７０を送信する。以下、同様にしてリードライト動作が行われる。このように、あたかもリーダライタ１００とＩＣカード２００は、間にリピータが介在しないかのように交信が行われるので、従来の互換性を維持しつつ、通信距離を伸ばすことができる。
【００１４】
図４は、本発明の実施形態に係るリピータの外観構成図である。図４（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側断面図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。リピータ３００は、上下２段構造で構成され、上段は樹脂等の非誘電材料の外装カバー５２と、それにより囲まれたリーダライタアンテナ３０により構成され、下段はコの字型の金属等の導電性カバー５４と、その内部にループアンテナ３５とＩＣカード２００が収納された構成である。また、リーダライタアンテナ３０とループアンテナ３５はスタッド５３により夫々のカバーに固定されている。また、ＩＣカード２００はガイドレール５５により出し入れ自在な構成であり、ループアンテナ３５との距離は交信可能な距離に配置されている。尚、図示を省略するが、この他に電池３７と各回路の構成要素を集積したＩＣが内部に実装される。
この構成により、リーダライタアンテナ３０は非金属の外装カバー５２により覆われているが、外部のリーダライタとの交信は何の支障も無く可能であり、しかもループアンテナ３５とは金属カバー５４により電磁的に遮蔽されており、ループアンテナ３５が外部から不要な電波を受信することを防いでいる。しかも、ループアンテナ３５はＩＣカード２００とは常に近接されて配置され、図示しない電源スイッチをＯＮすることにより、リーダライタ１００と距離が離れていてもリーダライタ１００とＩＣカード２００の通信が可能となる。尚、ＩＣカード２００の保持方法は本実施形態に限定されるものではなく、他の方法でも構わない。また、各部品の配置も一例であり、他の配置でも構わない。
【００１５】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、リーダライタとＩＣカード間に電波を増幅するリピータを介在させることにより、リピータとリーダライタ間の通信時には、送信電波の電力を増幅することにより、リーダライタとＩＣカード間の通信距離を実質的に延長することができ、ＩＣカードの利用範囲を拡張することができる。
また請求項２では、リーダライタとＩＣカード間に負荷変動するリピータを介在させることにより、リーダライタとＩＣカード間の通信距離を実質的に延長することができ、ＩＣカードの利用範囲を拡張することができる。
また請求項３では、リピータの制御を予め決まられたプロトコルに準じて行うため、リーダライタとＩＣカード間のプロトコルが維持され、従来の既存システムとの互換性を維持しつつ、通信距離を延長することができる。
また請求項４では、リピータからＩＣカードに送信される電力の強さが、リーダライタから送信される電力の強さと同じであるので、あたかもＩＣカードはリーダライタと直接通信をしている状況を作り出し、ＩＣカードとの互換性を保つことができる。
【００１６】
また請求項５では、リーダライタとＩＣカード間が通信不可能な程度に離れていても、リピータからの電力供給用の搬送波によりＩＣカードは駆動可能となり、その後、リピータが最初のポーリング信号をリーダライタから受信することにより、リーダライタとＩＣカードは正しい通信手順に従って通信を行うことができる。
また請求項６では、リピータとＩＣカード間の距離を通信可能な範囲に設定するので、リーダライタはＩＣカードと通信不可能な距離でもリピータを介してＩＣカードと通信を行うことができる。
また請求項７では、リピータの送信電力がリーダライタの距離に見合った電力に設定されるので、必要以上に大きなパワーを出力することを防ぎ、不要輻射を最小限にすることができる。
また請求項８では、リピータからＩＣカードへの変調方式が、振幅変調方式であるので、従来のＩＣカードとの互換性を維持しつつ、搬送波により電力を生成することができる。
また請求項９では、リーダライタ用アンテナとループアンテナを電磁的に隔離して、しかも、ループアンテナとＩＣカードを近接して配置されるため、リピータとＩＣカードとの通信が確実におこなわれると共に、ループアンテナに不要な電波が混入することを防ぐことができる。
また請求項１０では、ＩＣカードをリピータから出し入れ自在にできる構成になっているので、使用目的に応じてＩＣカードのみで使用することができ、しかも異なる種類のＩＣカードを入れ替えてリピータを対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るリピータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の概略動作を説明するためのリーダライタ、リピータ、及びＩＣカードの位置関係を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るリーダライタ、リピータ、及びＩＣカード間のプロトコルの流れを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るリピータの外観構成図である。
【図５】リーダライタの構成を示すブロック図である。
【図６】ＩＣカードの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３０　リーダライタアンテナ、３１　受信回路、３２、３８　波形整形回路、３３、４２　変調器、３４、３９　電力増幅器、３５　ループアンテナ、３６　検波復調器、３７　電池、４３　制御回路、３００　リピータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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