(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加入者識別モジュール・カード（ＳＩＭカード）を受け入れ可能な通信装置において、前記ＳＩＭカードを含む電子回路モジュールを保護する方法であって、当該方法は：
前記通信装置内のコントローラが、ＳＩＭカード・レジスタを読み取ることにより、前記通信装置内にＳＩＭカードが存在するか否かを調べる検出段階；
前記コントローラが前記通信装置に供給される電源電圧を測定する段階；および
前記コントローラが前記電源電圧を所定の閾値電圧と比較する比較段階；
を備え、前記電源電圧が前記閾値電圧より低い場合は、前記コントローラが前記通信装置に通常の機能を与えて前記比較段階に戻り；
前記電源電圧が前記閾値電圧より高い場合は、前記コントローラが前記ＳＩＭカードに対する接続を遮断して、前記通信装置の機能を制限し、
前記通信装置が、電流制御ループに結合される充電コントローラを備えて、外部電源から電力を受ける充電回路と、バッテリ源および前記充電回路から電力を受けて前記通信装置に電力を供給する電源電圧レールと、前記電源電圧レールに結合され、前記比較段階において前記電源電圧レール上の電圧を所定の閾値電圧と比較するよう動作することのできるコントローラとを備え、
前記所定の閾値電圧は、前記電源電圧が外部電源から導かれている場合に前記ＳＩＭカードに対する接続が遮断されるように、完全に充電されたバッテリ源から予測される最大電圧許容値のレベルに設定されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記接続の遮断が前記通信装置の電力を遮断することにより行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記通信装置はユーザ・インタフェースを備え、前記ＳＩＭカードが検出されなかった場合、前記検出段階は、前記コントローラが前記ユーザ・インタフェース上にＳＩＭカード・エラーを標示する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記通信装置はユーザ・インタフェースを備え、前記接続を遮断することが前記ユーザ・インタフェース上にバッテリの問題点を標示することを更に含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記通信装置は、ＳＩＭカードおよび少なくとも１つのバッテリを挿入可能に構成され、前記少なくとも１つのバッテリの設置後は前記ＳＩＭカードが不正に変更されないように構成されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記通信装置が、ダイオードおよび電流検知抵抗に結合されるパス・トランジスタ・スイッチを有する前記電流制御ループを備え、前記充電コントローラが、前記パス・トランジスタを飽和モードで動作させてバッテリの高速充電を行う段階と、前記電流検知抵抗を介して電流を監視しバッテリの低速充電を行う段階より成ることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記通信装置が、バッテリから得ることのできる電圧よりも高い電圧を有する外部電源から電力を受け取る前記充電回路を備えて、前記外部電源を未調整とすることができ、前記充電回路が前記測定および比較段階の間に、前記外部電源からの電圧が前記バッテリの前記電圧より下がらずに前記外部電源の電力変動に対処することを可能にすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に識別の目的で加入者識別モジュール（SIM: subscriber identification module）カードを利用する通信装置に関し、さらに詳しくは、SIMカードを保護する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
現在ヨーロッパで用いられる汎ヨーロッパ・デジタル化移動体通信システム（GSM：Global System for Mobile Communications）無線電話機システムなどの現行の通信装置システムにおいては、SIMカードを無線電話機に挿入して、加入者の識別を行い、課金情報や、通信装置の動作に関するその他の情報を提供する。
GSMシステムにおいては、無線電話機のSIMカード・リーダに挿入されるすべてのSIMカードについて同じハードウェアを用いることができる。
【０００３】
SIMカードは、カード内の情報を破壊することがあるラッチアップ条件に影響を受けやすい。SIMカードに不適切に電力が供給されると、ラッチアップが起こりうる。これにより、SIMカード回路構成のための入力ダイオード保護が導電状態のままになり、過剰な電流を引き出して、最終的には回路構成とその中の情報とを破壊する。従って、無線電話機は、SIMカードに電力を供給することができるときを認識して、SIMカードがラッチアップして破壊されることを防がねばならない。SIMカードの破壊を防ぐための従来の方法は、無線電話機に追加のハードウェアを入れることであった。
【０００４】
従来の方法の１つに、SIMカードの存在を検出する機械的スイッチがある。しかし、この方法は、機械的反発力の問題と、無線電話機内でSIMカードを良好に反復可能に整合することが必要であるために信頼性に欠ける。
【０００５】
別の従来の方法としては、無線電話機のバッテリの下にSIMカードを配置して、SIMカードがバッテリの前に取り付けられるようにする方法がある。さらに、バッテリの存在が、バッテリ・サーミスタの存在をチェックすることにより検出される。この方法は、既製品のバッテリの代わりにサーミスタを有する、より高価な注文のバッテリ・モジュールを用いることを必要とする。
【０００６】
第３の検出方法は、代替の電源が存在する場合に無線電話機のＢ＋レールからバッテリを切り離すための電気的スイッチを利用する方法である。この方法の欠点は、スイッチのみならず代替の電源により、コストが上がることである。さらに、代替電源は、電話機の破壊を防ぐよう調整しなければならない。未調整の電源は、他の電化回路に対して損傷を与えずに無線電話機を動作させることができない。
【０００７】
通信装置においてSIMカードに電力を供給しても安全な時間を検出するための装置および方法を提供できると便利である。さらに、追加のハードウェアやコストを必要とせずにこのような保護を行うことが望ましい。また、未調整の外部電源を受け入れることができれば便利である。SIMのラッチアップを防ぐために行われる電力保護を、通信装置の動作中にSIMカードに対する不正行為を防ぐためにも用いることができればさらに有用である。
【０００８】
【実施例】
SIMカードその他の破壊的ラッチアップに敏感な電子モジュールに電力を供給しても安全な時間を検出するための装置および方法を、本発明は提供する。たとえば、スマート・カードもラッチアップ条件に影響を受けやすい。本発明のラッチアップ保護は、追加のハードウェアやコストを必要とせずに実現される。また、本発明は、未調整の外部電源から容易に電力を受け入れる。さらに、SIMのラッチアップを防ぐために行われる電力保護により、通信装置の動作中にSIMカードに対する不正行為を防ぐこともできる。上記の利点は、電気部品や調整された電源を追加せずに、既存のルース・バッテリ・セルを利用して達成される。このため、コストが最小限に抑えられる。
【０００９】
図１および図２は、本発明による無線電話機システムなどの通信システムを図示する。この通信システムにおいて、遠隔トランシーバ１０１は、遠隔トランシーバ１０１によりサービスが提供される一定の地域内で移動および携帯無線電話機と無線周波数（RF）信号を送受信する。無線電話機１０３は、遠隔トランシーバ１０１によってサービスが提供されるこのような通信装置の１つである。
【００１０】
通信装置１０３を通電する前に、SIMカード１０５またはラッチアップに敏感な他の電子モジュールを、通信装置１０３に内蔵されるカード・リーダ１０７に挿入する。これは、フィールド・サービス技術者またはエンド・ユーザが行うことができる。次に、少なくとも１つのバッテリ１２０がSIMカード１０５を覆うように挿入されて、少なくとも１つのバッテリ１２０の設置後は、SIMカード１０５を不正に操作できなくなる。電源をオンにすると、通信装置１０３はユーザ・インタフェース１０９（たとえばディスプレイ）を介してユーザに個人識別番号（PIN：personal identification number）の入力を求める。これはSIMカードのロックを解除して、それに含まれる加入者情報に対するアクセスを可能にするためである。他の実施例では、PIN番号の入力を要求せずにSIMカードはその中に含まれる加入者情報のロックを解除することも可能である。後述するプロセス２００を成功裡に終了すると、通信装置１０３は、図１の通信装置システム１００におけるサービスに関して完全に登録される。これで、通信装置１０３は、遠隔トランシーバ１０１との間にRF信号を送受信することができる。
【００１１】
遠隔トランシーバ１０１からRF信号を受信する間、通信装置１０３はアンテナ１１１を利用してRF信号に結合し、RF信号を電気的なRF信号に変換する。電気的なRF信号は無線受信機１１３により受信されて、通信装置１０３内で用いられる。受信機１１３は、受信した電気的なRF信号を復調し、コントローラ１１７が用いるシンボル信号を出力する。コントローラ１１７は、シンボル信号を、ユーザ・インタフェース１０９が用いる音声またはデータにフォーマットする。コントローラ１１７は、モトローラ社から一般的に市販されるようなマイクロプロセッサと、RAMおよびEEPROMなどのメモリ装置とを具備する。ユーザ・インタフェース１０９は、ユーザと通信装置１０３との間に情報を伝えるために用いられ、通常は、マイクロフォン，スピーカ，ディスプレイ，データ・ポートおよびキーパッドを備える。
【００１２】
携帯通信装置１０３から遠隔トランシーバ１０１にRF信号を送信する場合、ユーザ・インタフェース１０９からの音声および／またはデータ信号はコントローラ１１７により処理される。処理された信号は、送信機１１５に入力される。送信機１１５は、データを電気RF信号に変換する。電気RF信号は、RF信号に変換されて、アンテナ１１１により出力される。RF信号は、遠隔トランシーバ１０１により受信され、地上回線電話機システム用に変換される。
【００１３】
準備段階として、SIMカードが装備され、続いてバッテリまたはバッテリ群が装備される。特殊なバッテリを用いる必要はない。サーミスタ検出が必要ではないので、たとえば、一般的に市販される「ＡＡ」または「ＡＡＡ」アルカリ・バッテリを用いることができる。代替のバッテリ技術、たとえばニッケル・カドミウム，水酸化ニッケル金属またはリチウム・バッテリなども等しく良好に用いることができる。本発明には、より高価な専用のバッテリ・セルの代わりにルース(loose)・バッテリ・セルを利用できるという利点がある。
【００１４】
好ましくは、SIMカード１０５を通信装置１０３のバッテリ１２０の下に配置する。SIMカードそのものは、本発明の動作性に影響を与えずにスマート・カードなどの当技術で周知の種々の構造をとることができることを認識頂きたい。バッテリ１２０が存在するとき、通信装置１０３は、通信装置１０３に電力が供給される間、SIMカード１０５が付けられたり外されたりする危険性なしに、SIMコネクタ１０７に電力を供給することができる。バッテリそのものがSIMカードを所定の位置に保持することも可能である。あるいは、別のSIMカード掛止機構（図示せず）を利用することもできる。
【００１５】
図３は、充電コントローラ回路と電流制御ループとを備える通信装置用の充電回路を示す。充電コントローラ回路は、外部電力およびバッテリ電力の有無により、異なる動作モードを提供する。さらに、充電コントローラは、高速および低速充電機能をバッテリに提供する。充電コントローラ回路には、過剰なあるいは未調整の外部電力に対応する過電圧保護機能を有する。
【００１６】
充電回路は、電流制限を行う電流制御ループを備える。詳しくは、PNPパス・トランジスタ・スイッチがダイオードに結合され、充電コントローラにより制御される電流源を提供する。本発明においては、他の電流制御ループ構造も等しく良好に用いることができることを認識頂きたい。充電コントローラは、電流検知抵抗R1を介して電流を監視する。充電コントローラは、飽和モードにおいてパス・トランジスタを動作させることが可能であり、電流規制モードにおいて電流制御ループを動作するために電流源抵抗を用いることもできる。バッテリ充電中は、これらの２つのモードが、高速充電と低速充電のためにそれぞれ利用される。いずれのモードにおいても、通信装置が通電され、バッテリが存在する場合は、バッテリ電圧は閾値より低くなる。１．４Ｖのバッテリ・セルを３個用いる通常の使用に関しては、バッテリの最大総充電量に関する外部電圧許容制限は、４．２Ｖを公称値として約５．１Ｖである。通信装置コントローラ（図１の１１７）は、Ｂ＋レールを監視して、バッテリ電圧上の上限（すなわち５．１Ｖ以下）と外部電源から導かれた電圧とを区別する。
【００１７】
図４は、図３の充電回路と共に用いる外部電源を図示する。AC本線電圧に接続し、それを約１４．４VACの二次電圧に変換する変圧器が設けられる。二次電圧は利用可能なバッテリ電圧よりもはるかに大きく、充電回路が本線電圧または高速充電と低速充電との間の電圧差による変動に耐えうることができると好ましい。変圧器は、当技術では周知のブリッジ整流器回路を通じて給電される。好ましくは、全波ブリッジ整流器が用いられる。変圧器は、約１３オームである実効抵抗Ｒ２を介して電流制限される。キャパシタC2が設けられて、調整を用いずに電圧変動を最小限に抑え、出力のリップルを制限する。この場合、約１３ボルトのDC出力が与えられるが、これはDC出力が未調整であるところのあるいはAC本線電圧変動に委ねられるところの通信装置において供給されるバッテリ電圧より常に高くなる。出力は、充電回路の外部電力入力に接続されて、バッテリを充電する。
【００１８】
動作中は、図３の充電回路に外部電源が与えられ、バッテリが存在しない場合は、変圧器が電流制限を行うか、あるいは電流制御ループがパス・トランジスタ／ダイオードを通じて電流制限を行う。いずれの場合にも、無線機Ｂ＋電圧が変圧器電圧から、ダイオード接合部の両端の電圧降下およびトランジスタ飽和降下を減じた値に等しくなるまで、キャパシタC1が充電する。図４の変圧器回路からの電圧が約１３Ｖであるので、Ｂ＋電圧は、電流制御ループ全体の電圧降下を考慮しても５．１Ｖの閾値付近に依然としてある。変圧器回路が未調整で本線電圧変動がある場合にもこれが当てはまる。バッテリが存在すると、無線機Ｂ＋レールで利用可能な電圧は５．１Ｖ程度となる。これは、バッテリのみが接続されても外部電力が接続されても当てはまり、低速充電条件下でも高速充電条件下でもそうなる。
【００１９】
実際には、Ｂ＋電源の監視は、電話機が通電されたすぐ後に開始される。この時間は、通常、約０．５秒である。その後、Ｂ＋レールが引き続き監視され、電圧が閾値（５．１Ｖ）より高いか低いかが判断される。約０．５秒以下の電力中断は、修正動作を伴わずに許される。さらに、１回の電圧測定に亘る電圧変動では何の動作も起こらない。いくつかのサンプルをとり、あるいは平均化して、Ｂ＋電圧が実際に電圧閾値を超えたか否かを判断する。監視は通信装置コントローラまたは専用の監視回路により行われる。
【００２０】
好適な実施例においては、電話機が動作するには充電されたバッテリを挿入しなければならない。ユーザがバッテリのみで電話機に電力供給できない場合は、バッテリが閾値を超えて充電するまで外部充電器を接続する必要がある。様々な可能性のある条件を考慮した簡単な意志決定テーブルを以下に示す。
【００２１】
【表１】
通信装置の動作可能性
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通電時に、電話機（コントローラ）がバッテリの存在をチェックする。バッテリがない場合は、SIM（ある場合）の電力が遮断される。好ましくは、バッテリがあり、通信装置が通電されると、電話機はSIMカード・レジスタを読みとり、SIMカードがあるか否かをチェックすることができる。このチェックは随時、数秒以上毎に行われ、SIMカードがまだ存在するか、あるいは接続が失われていないかをチェックすることができる。バッテリが存在しSIMの存在が確認される場合は、SIMカードは安全である。外部電源（充電，シガレット・ライター・アダプタ，ハンズフリー・アダプタなど）が電話機に接続される場合、電話機はバッテリを連続的にチェックしなければならない。バッテリがない（Ｂ＋が閾値を超える）といつでも、SIMカードの電力が遮断される。SIMカードからデータを読み込むことができない場合は、カードがないことを示し、「カードをチェック」のメッセージがディスプレイに表示される。バッテリ電力がないと、コントローラはSIMコネクタから、あるいは好ましくは電話機全体から電力を遮断する。上記の電力制御装置および方法は、SIMカードのみならず、通信装置に付属しそこから電力を引き出す任意の電子装置に適応できることを認識頂きたい。
【００２２】
図５は、通信装置内のSIMカード・モジュールへの電力を制御する方法を説明するプロセス流れ図である。図５に示されるプロセスは、通常モトローラ社から市販されるものなどで、コントローラ１１７に埋め込まれるマイクロプロセッサ内のソフトウェアに実現される。このプロセスでは、通信装置Ｂ＋レールの電圧を測定し、外部充電が存在するか否かを判断する。プロセスは、Ｂ＋電圧と閾値とを測定することによってバッテリが存在するか否かを判断する。電圧が高過ぎると、電話機はSIMカードに対する電力を不能化して、電話機の動作中のラッチアップまたは不正使用から電話機を保護する。
【００２３】
プロセス２００は、電話機が通電される２０２から始まる。電話機はＢ＋電圧の測定を行い、所定の閾値とそれを比較する（２０４）。Ｂ＋電圧が閾値より高い場合は、外部充電器の電力のみが存在することを示し、電話機はSIMコネクタを停止させるか（２１８）、さらに／あるいは電話機を停止させる（２２０）。Ｂ＋電圧が閾値より低い場合は、バッテリ電力のみが存在することを示し、電話機はSIMコネクタに電力を供給する（２０６）。次に電話機はSIMカード・レジスタを読みとり、SIMカードが存在するか否かを示そうとする（２０８）。
【００２４】
SIMカードが存在しない場合、電話機は緊急用の処理に移り（２１０）、引き続きＢ＋電圧を閾値と比較する（２１２）。Ｂ＋が閾値より低い限り、電話機は緊急モードで動作することになる。あるいは、電話機はSIMの存在を随時チェックし、継続する（ブロック２０８）。Ｂ＋が閾値より高い場合（２１２）は、SIMカードがディセーブルされ（２１０）、電話機全体の電力が遮断される（２１２）。
【００２５】
SIMカードが検出されると（２０８）、電話機はその機能を全面的に利用できるようになる。この間に、電話機はＢ＋電圧を測定し、閾値と比較する（２１６）。Ｂ＋電圧が閾値より低い場合は、バッテリ電力のみが存在することを示し、電話機は引き続き全面的な通常の動作を行う（２１４）。Ｂ＋電圧が閾値を超えると、充電器が存在することを示し、電話機はSIMカードを不能化する（２１８）。
【００２６】
上記の動作は、通信装置における回路モジュールを保護する方法として説明することができる。この方法の第１段階は、ユーザ・インタフェースと入れ替え可能なSIMカードとを備える通信装置を設けることである。次の段階は、通信装置に通電することである。次の段階は、SIMカードが通信装置内に存在するか否かを検出することである。好ましくは、SIMカードが検出されない場合は、SIMカード・エラーが表示される。次の段階は、通信装置に対する電源電圧を測定することである。次の段階は、電源電圧を所定の閾値と比較することである。電源電圧が閾値より低い場合の次の段階は、通常の機能性を電話機に与えて、比較段階に戻る。電源電圧が閾値より高い場合の次の段階はSIMカードの電源を遮断し、通信装置の機能を制限する。電源遮断段階はバッテリ電力がないことを示すので、ユーザ・インタフェースがこの問題を反映することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による通信システムのブロック図である。
【図２】図１の通信装置の分解等角図である。
【図３】本発明による図１の通信装置の充電回路の概略図である。
【図４】図３の充電回路と共に用いることのできる外部電源の概略図である。
【図５】本発明による方法のプロセス流れ図である。
【符号の説明】
１００  通信システム
１０１  トランシーバ
１０３  通信装置
１０５  SIMカード
１０７  SIMカード・リーダ
１０９  ユーザ・インタフェース
１１１  アンテナ
１１３  受信機
１１５  送信機
１１７  コントローラ
【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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