(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触により近距離の無線通信を行なう通信装置であって、
大アンテナと、
前記大アンテナを用いて電磁誘導方式によりデータ通信を行なう第１の無線処理手段と、
前記大アンテナの内側にアレイ状に一括形成された複数の小アンテナと、
通信すべきデータを各小アンテナに適正に分配して送信し、あるいは各小アンテナの受信データを適正に統合して、データ通信を行なう第２の無線処理手段と、
を具備し、
前記第２の無線処理手段は、前記小アンテナの対を用いたマルチ通信を開始する前に各小アンテナが相手側と通信可能かどうかを個別に判定する手段を持ち、通信不能な小アンテナを休止状態にし、通信可能なアンテナ対のみを用いてマルチ通信を行なう、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記第２の無線処理手段は、複数の小アンテナが通信相手となる通信装置側の同一の小アンテナと重複して通信可能となるときには、最も通信状態が良好な小アンテナを１つ選択し、その他の重複する小アンテナは休止状態にする、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
非接触により近距離の無線通信を行なう通信装置であって、
大アンテナと、
前記大アンテナを用いて、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）におけるリーダライタ又はカードのいずれか一方として動作し、カード又はリーダライタとして動作する通信装置との間でデータ通信を行なう第１の無線処理手段と、
前記大アンテナの内側に配設された小アンテナと、
前記小アンテナを用いてデータ通信を行なう第２の無線処理手段と、
を具備し、
前記第２の無線処理手段が前記小アンテナを用いてデータ通信を行なうことができないときには、前記第１の無線処理手段が前記大アンテナのみを用いたデータ通信を行なう、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項４】
非接触により近距離の無線通信を行なう通信装置であって、
大アンテナと、
前記大アンテナを用いて電磁誘導方式によりデータ通信を行なう第１の無線処理手段と、
前記大アンテナの内側にアレイ状に一括形成された複数の小アンテナと、
通信すべきデータを各小アンテナに適正に分配して送信し、あるいは各小アンテナの受信データを適正に統合して、データ通信を行なう第２の無線処理手段と、
を具備し、
前記第２の無線処理手段が前記小アンテナを用いてデータ通信を行なうことができないときには、前記第１の無線処理手段が前記大アンテナのみを用いたデータ通信を行なう、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項５】
非接触により近距離の無線通信を行なう通信装置であって、
大アンテナと、
前記大アンテナを用いて、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）におけるリーダライタ又はカードのいずれか一方として動作し、カード又はリーダライタとして動作する通信装置との間でデータ通信を行なう第１の無線処理手段と、
前記大アンテナの内側に配設された小アンテナと、
前記小アンテナを用いてデータ通信を行なう第２の無線処理手段と、
を具備し、
前記第１の無線処理手段は、前記大アンテナを用いて、通信相手となる通信装置が小アンテナを用いたマルチ通信を行なうことが可能であるかどうかを確認し、
前記第２の無線処理手段は、該確認に成功した場合のみ、前記小アンテナを用いたマルチ通信を実行する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項６】
前記第２の無線処理手段は、無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器、又は前記反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器として動作し、小アンテナを用いて反射波伝送を行なう、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の通信装置。
【請求項７】
前記第１の無線処理手段がリーダライタとして動作するときには、前記大アンテナを用いてデータ通信を行なうか否かに拘らず、カードとして動作する通信相手の通信装置に対して、常に大アンテナを用いて電力供給を行なう、
ことを特徴とする請求項３又は５のいずれかに記載の通信装置。
【請求項８】
それぞれ大アンテナを用いてＮＦＣ対応のリーダライタ及びカード（若しくはカード・モードで動作するリーダライタ）の間で非接触により近距離の無線通信を行なう通信システムであって、
前記リーダライタ及びカードは、大アンテナの内側に配設された小アンテナをそれぞれ備え、前記小アンテナの対を用いたマルチ通信を開始する前に、前記大アンテナの対を用いたＮＦＣ通信を通じて、前記小アンテナの対を用いたマルチ通信を行なうことが可能であるかどうかを互いに確認し、該確認に成功した場合のみ、前記小アンテナの対を用いてＮＦＣ通信以外の非接触通信方式によるマルチ通信を行なう、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項９】
それぞれ大アンテナを用いてＮＦＣ対応のリーダライタ及びカード（若しくはカード・モードで動作するリーダライタ）の間で非接触により近距離の無線通信を行なう通信システムであって、
前記リーダライタ及びカードは、大アンテナの内側に配設された小アンテナをそれぞれ備え、且つ、前記リーダライタ又は前記カードのうち少なくとも一方は、前記大アンテナの内側に複数の小アンテナをアレイ状に一括形成しており、通信すべきデータを各小アンテナに適正に分配して送信し、あるいは各小アンテナの受信データを適正に統合するように構成され、前記リーダライタと前記カード間で、前記小アンテナの対を用いてＮＦＣ通信以外の非接触通信方式によるマルチ通信を行なう、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１０】
前記代アンテナの内側にアレイ状に一括形成された複数の小アンテナを持つリーダライタ又は前記カードは、前記小アンテナの対を用いたマルチ通信を開始する前に各小アンテナが相手側と通信可能かどうかを個別に判定し、通信不能な小アンテナを休止状態にし、通信可能なアンテナ対のみを用いてマルチ通信を行なう、
ことを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記代アンテナの内側にアレイ状に一括形成された複数の小アンテナを持つリーダライタ又は前記カードは、複数の小アンテナが通信相手となる通信装置側の同一の小アンテナと重複して通信可能となるときには、最も通信状態が良好な小アンテナを１つ選択し、その他の重複する小アンテナは休止状態にする、
ことを特徴とする請求項１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
それぞれ大アンテナを用いてＮＦＣ対応のリーダライタ及びカード（若しくはカード・モードで動作するリーダライタ）の間で非接触により近距離の無線通信を行なう通信システムであって、
前記リーダライタ及びカードは、大アンテナの内側に配設された小アンテナをそれぞれ備え、該小アンテナの対を用いてＮＦＣ通信以外の非接触通信方式によるマルチ通信を行ない、前記小アンテナの対を用いてデータ通信を行なうことができないときには、前記大アンテナの対のみを用いたデータ通信を行なう、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
前記カードは前記小アンテナで受信した無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器を備えるとともに、前記リーダライタは前記小アンテナで受信した変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器を備え、前記リーダライタ及び前記カードは前記小アンテナの対を用いて反射波伝送によるマルチ通信を行なう、
ことを特徴とする請求項８、９、又は１２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１４】
前記リーダライタは、前記大アンテナの対を用いてデータ通信を行なうか否かに拘らず、前記カードに対して常に大アンテナを用いて電力供給を行なう、
ことを特徴とする請求項８、９、又は１２のいずれかに記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、非接触により近距離の無線通信を行なう通信装置に係り、特に、自ら電波の発生源を持たない通信端末（トランスポンダ）が無線で通信相手となる装置（リーダライタ）へデータを送信する非接触の通信装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、リーダライタ側の１次コイルとトランスポンダ側の２次コイルで構成される電磁誘導方式の非接触通信を行なう通信装置に係り、特に、現在既に確立しているＮＦＣ通信システムとの完全な上位互換を持つ通信装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自ら電波の発生源を持たない通信端末が無線で通信相手となる装置へデータを送信する通信システムとしてＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と呼ばれる非接触通信システムが知られている。ＲＦＩＤの他の呼び方として、ＩＤシステム、データ・キャリア・システムなどがあるが、世界的に共通なのがＲＦＩＤシステム、略してＲＦＩＤである。日本語に訳すると「高周波（無線）を使用した認識システム」となる。
【０００４】
ＲＦＩＤシステムは多くの非接触ＩＣカードに適用されている。ＩＣカード・システムは、トランスポンダとしてのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）カードと、ＩＣカードからの情報の読み出しや、又はＩＣカードへの情報の書込みを行なう装置（以下、「リーダライタ」と呼ぶ）から成る。かかるＩＣカード・システムは、ＩＣカードとリーダライタ間で非接触により情報の読み書きを行なうことから、利便性が高く、定期券、認証カードなど、従来の磁気式カードでの用途、あるいは物流システムなどにおいて、その利用範囲を拡大している。
【０００５】
ＲＦＩＤシステムで利用される非接触通信方法には、静電結合方式、電磁誘導方式、電波通信方式などが挙げられる。このうち電磁誘導方式のＲＦＩＤシステムは、リーダライタ側の１次コイルとカード（若しくはトランスポンダ）側の２次コイルで構成され、これら２つのコイルの磁気的な結合によってコイル経由でデータ通信が行なわれる。具体的には、リーダライタは、１次コイルで発生する磁界を振幅変調することによってデータを送信し、トランスポンダ側ではこれを検波する。また、トランスポンダは２次コイルの負荷切り替え（Ｌｏａｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＬＳ）により振幅変調などの変調処理を行なうことで、リーダライタへデータを送信することができる。
【０００６】
トランスポンダ及びリーダライタの各コイルはＬＣ共振回路として動作しており、一般には、これらコイルの共振周波数を、通信に用いる搬送波の搬送波周波数に調整して共振させることにより、トランスポンダとリーダライタ間の適当な通信距離を設定することができる。なお、以下では、トランスポンダ及びリーダライタの各コイルを「アンテナ」とも呼ぶ。
【０００７】
図１７には、トランスポンダ及びリーダライタからなる電磁誘導方式の非接触通信システムの構成例を示している。トランスポンダ及びリーダライタがそれぞれ備えるアンテナ共振回路部が電磁結合して、情報信号の授受が行なわれる。
リーダライタのアンテナ共振回路部は、抵抗Ｒ1と、コンデンサＣ1と、コイルＬ1から成り、処理部により生成された情報信号を、トランスポンダ側に送信する。また、アンテナ共振回路部は、トランスポンダから情報信号を受信し、処理部に供給する。なお、アンテナ共振回路部の固有の共振周波数は、コンデンサＣ1のキャパシタンスとコイルＬ1のインダクタンスにより、あらかじめ所定の値に設定される。
【０００８】
トランスポンダのアンテナ共振回路部は、抵抗Ｒ2と、コンデンサＣ2と、コイルＬ2から成り、処理部により生成され、負荷切り替え変調回路部により変調された情報信号を、リーダライタのアンテナ側に送信する。また、アンテナ共振回路部は、リーダライタ側から情報信号を受信し、処理部に供給する。なお、アンテナ共振回路部の共振周波数は、コンデンサＣ2のキャパシタンスとコイルＬ2のインダクタンスにより、あらかじめ所定の値に設定される。
【０００９】
ＲＦＩＤ通信規格として、ソニーとＰｈｉｌｉｐｓ社が開発したＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が知られており、２００３年１２月にＩＳＯ／ＩＥＣ  ＩＳ  １８０９２として国際標準となった。ＮＦＣは、元々は非接触式ＩＣカードとして広く普及しているソニーの「ＦｅｌｉＣａ」やＰｈｉｌｉｐｓ社の「Ｍｉｆａｒｅ」で使われていた通信方式であり、１３．５６ＭＨｚの電波を使い、１０ｃｍ程度のごく近距離での双方向通信が可能である（ＮＦＣは、カードとリーダライタ間の通信の他に、リーダライタ同士のパッシブ方通信を規定している。ＮＦＣには、ＩＳＯ１４４４３で規定するＴｙｐｅＡ及びＴｙｐｅＢと、ＦｅｌｉＣａが含まれる。このうち、ＴｙｐｅＡはＰｈｉｌｉｐｓ社のＭｉｆａｒｅに相当する。また、ＳｍａｒｔＣａｒｄとしてのカード、リーダライタはＩＳＯ７８１６として規格化されている）。
【００１０】
現在、ＮＦＣは、個人認証や電子マネー決済などに盛んに用いられている。例えば、パッシブ・モードの他にアクティブ・モードを備えたＮＦＣ通信装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【００１１】
ＮＦＣ  ＩＰ−１（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−１）規格における転送方向、通信モード毎の通信速度や変調方式、符号化方式を、以下の表に示しておく。
【００１２】
【表１】
0005125465.tif 000002
【００１３】
上表のＮＦＣ  ＩＰ−１規格で定められた通信速度は、最大値でも高々４２４ｋｂｐｓであり、他の汎用の無線通信（ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなど）と比べると非常に低速である。このため、ＮＦＣを画像や音声、動画像などの大容量データ通信へ適用することは困難である。また、キャリア周波数などの物理的な制約からも、実現可能な最高通信速度は高々８４８ｋｂｐｓまでであり、今後の飛躍的な高速化を期待することはできない。
【００１４】
このことから、現在のＮＦＣ通信の実際の使用用途は、電子マネーや、個人認証（ＩＤカードやチケットなど）、汎用無線通信の接続確立補助（ハンドオーバ）、若しくは、安価なタグを利用したごく小容量のデータ送信（スマートポスタなど）のみに限定されている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−１６８０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、自ら電波の発生源を持たないトランスポンダ、あるいはトランスポンダにキャリアを送出するリーダライタとして、非接触通信により好適にデータ伝送を行なうことができる、優れた通信装置を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、リーダライタ側の１次コイルとトランスポンダ側の２次コイルで構成される電磁誘導方式の非接触通信を好適に行なうことができる、優れた通信装置を提供することにある。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、現在既に確立しているＮＦＣ通信システムとの完全な上位互換を持ちながら、高速のデータ通信を行なうことができる、優れた通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、非接触により近距離の無線通信を行なう通信装置であって、
大アンテナと、
前記大アンテナを用いて電磁誘導方式によりデータ通信を行なう第１の無線処理手段と、
前記大アンテナの内側に配設された小アンテナと、
前記小アンテナを用いてデータ通信を行なう第２の無線処理手段と、
を具備することを特徴とする通信装置である。
【００２０】
また、本発明の第２の側面は、それぞれ大アンテナを用いてＮＦＣ対応のリーダライタ及びカード（若しくはカード・モードで動作するリーダライタ）の間で非接触により近距離の無線通信を行なう通信システムであって、
前記リーダライタ及びカードは、大アンテナの内側に配設された小アンテナをそれぞれ備え、
該小アンテナの対を用いてＮＦＣ通信以外の非接触通信方式によるマルチ通信を行なう、
ことを特徴とする通信システムである。
【００２１】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００２２】
ＲＦＩＤと呼ばれる非接触通信システムが知られており、その利用範囲を拡大している。電磁誘導方式の非接触通信システムとして１３．５６ＭＨｚの電波を使うＮＦＣ規格が策定されており、１０ｃｍ程度のごく近距離での双方向通信が可能である。
【００２３】
しかしながら、ＮＦＣ  ＩＰ−１規格で定められた通信速度は最大値でも高々４２４ｋｂｐｓと、他の汎用の無線通信と比べると非常に低速であり、飛躍的な高速化は望めない。
【００２４】
これに対し、本発明に係る通信装置は、ＮＦＣ対応のリーダライタ又はトランスポンダに相当する大アンテナ及び第１の無線処理手段の他に、従来型の大アンテナの内側に１以上の小アンテナ並びに第２の無線処理手段を備えており、個々の小アンテナの対によって高速通信を行ない、システム全体での通信速度の向上を図るものである。
【００２５】
また、大アンテナは従来のＮＦＣ規格と完全な互換性を持ち、小アンテナ同士の通信（以下、マルチ通信）を用いない場合は従来のＮＦＣ通信を行なう能力を持つ。一方、小アンテナは、データ通信のみを担当する。したがって、リーダライタからカードへの電力供給もこの大アンテナが行なう。
【００２６】
したがって、本発明に係る通信装置は、現在既に確立しているＮＦＣ通信システムの完全上位互換をとり、上位のソフトウェア・プログラムの大きな変更を強いることはない。また、本発明に係る通信装置は、現状のＮＦＣ通信し比較して飛躍的に高速なデータ通信を行なうことができる。
【００２７】
ここで、第２の無線処理手段の一例として、電波通信方式のＲＦＩＤシステムとして知られる反射波伝送を適用することができる。具体的には、第２の無線処理手段は、無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器、又は前記反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器として動作し、小アンテナを用いてデータ通信を行なう。第２の無線処理手段は、例えばＩＳＭと呼ばれる２．４ＧＨｚ帯（マイクロ波）の高帯域を用いることによって、ＮＦＣ通信よりも高速となるＭｂｐｓクラスのデータ伝送を行なうことができる。
【００２８】
また、大アンテナの内側には、複数の小アンテナをアレイ状に一括形成することができる。このような場合、第２の無線処理手段は、通信すべきデータを各小アンテナに適正に分配して送信し、あるいは各小アンテナの受信データを適正に統合するようにする。
【００２９】
また、前記第２の無線処理手段は、マルチ通信開始前に各小アンテナが相手側と通信可能かどうかを個別に判定する手段を持ち、通信不能な小アンテナを休止状態にし、通信可能なアンテナ対のみを用いてマルチ通信を行なうようにしてもよい。
【００３０】
また、第２の無線処理手段は、複数の小アンテナが通信相手となる通信装置側の同一の小アンテナと重複して通信可能となるときには、最も通信状態が良好な小アンテナを１つ選択し、その他の重複する小アンテナは休止状態にするようにしてもよい。
【００３１】
また、いずれの小アンテナの対でもリーダライタとカードの物理的配置が良好でないなどの理由により、第２の無線処理手段が前記小アンテナを用いてデータ通信を行なうことができないときには、前記第１の無線処理手段が前記大アンテナのみを用いた従来通りのＮＦＣ通信を行なうようにする。
【００３２】
また、第１の無線処理手段は、大アンテナを用いた従来のＮＦＣ通信を通じて、通信相手となる通信装置が小アンテナを用いたマルチ通信を行なうことが可能であるかどうかを確認する。そして、第２の無線処理手段は、該確認に成功した場合のみ、いずれか適当な小アンテナの対を用いたマルチ通信を実行するようにする。これによって、ＮＦＣ通信のみを行なう従来のＮＦＣ対応リーダライタ又はカードとの間でも完全な互換性を持つことができる。
【００３３】
また、第１の無線処理手段がリーダライタとして動作するときには、前記大アンテナを用いてデータ通信を行なうか否かに拘らず、カードとして動作する通信相手の通信装置に対して、常に大アンテナを用いて電力供給を行なうことによって、通信相手の通信装置は電源レスで拘束データ通信を行なうことが可能となる。
【００３４】
上述したようなマルチ通信を確立するための制御を、リーダライタ並びにカード側のそれぞれの組込みＣＰＵのソフトウェア・プログラム（いわゆるファームウェアなど）によって実現することができる。あるいは、これらの制御をハードウェア（若しくはマイクロプログラム）により物理層において実装することもでる。後者の場合、ソフトウェア・プログラム上では、物理層でどのような通信を行なっているか（すなわち従来のＮＦＣ通信あるいはマルチ通信）を意識することなく、データ通信を行なうことができる。すなわち、従来のＮＦＣ通信に利用していた上層のソフトウェア・プログラムを一切改変することなしに、マルチ通信を実現することができる。
【００３５】
また、リーダライタ側の送信電波及び複数の小アンテナ動作の同期制御を行なうことができれば、ＮＦＣ  ＩＰ−１規格が定めるアクティブ型相互通信にも本発明に係るマルチ通信を応用することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、自ら電波の発生源を持たないトランスポンダ、あるいはトランスポンダにキャリアを送出するリーダライタとして、非接触通信により好適にデータ伝送を行なうことができる、優れた通信装置を提供することができる。
【００３７】
また、本発明によれば、リーダライタ側の１次コイルとトランスポンダ側の２次コイルで構成される電磁誘導方式の非接触通信を好適に行なうことができる、優れた通信装置を提供することができる。
【００３８】
本発明に係る通信装置は、現在のＮＦＣのリーダライタ又はトランスポンダとして使用する大アンテナの内側に新たに１以上の小アンテナを一括して形成して、複数のアンテナでマルチ通信を行なうように構成されている。したがって、現在既に確立しているＮＦＣ通信システムとの完全な上位互換を持つことができ、上層のソフトウェア・プログラムを大きく変更する必要はない。また、従来のＮＦＣ通信と比較して飛躍的に高速データ通信を行なうことができる。
【００３９】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４１】
１３．５６ＭＨｚ帯のＲＦＩＤ通信規格としてＮＦＣ規格が確立され、ＲＦＩＤカードによる個人認証や電子マネー決済などに盛んに用いられている。ＮＦＣ  ＩＰ−１規格では転送方向や通信モードに応じて通信速度、変調方式並びにコーディング方式が規定されるが（表１を参照のこと）、最大通信速度はＦｅｌｉｃａの４２４Ｋｂｐｓであり、他の無線通信（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信や、ＩＥＥＥ８０２．１１）に比べると非常に低速である。
【００４２】
他方、ＮＦＣ技術には、以下のような数々の有利な特性がある。
【００４３】
（１）非接触インターフェースであり、インターフェースの形状が問われない、接点の磨耗・劣化がない、インターフェースのポートにおける防塵や防滴などの対策が可能である。
（２）カードなどのトランスポンダはパッシブ型であり、電源レスにすることができる。
（３）リーダライタとトランスポンダ間で電気的なアイソレーションを取ることができる。
（４）最大信号到達距離が高々１０ｃｍ程度であることから、物理的に高いセキュリティ性を得ることができる。
【００４４】
このような優れた特性は、トランスポンダとしてのカードをストレージ化した場合（すなわちＵＳＢメモリのような用途）、携帯機器同士の画像や音声、動画などの大容量データ通信の用途においても大変魅力的であり、その通信速度向上への期待は大きくなっている。
【００４５】
本発明に係る通信装置は、ＮＦＣ対応のリーダライタ及びトランスポンダに相当するが、従来のＮＦＣ通信に用いる大アンテナの内側に１以上の小アンテナをアレイ状に配置して一括形成し、個々の小アンテナの対によって高速通信を行ない、システム全体での通信速度の向上を図るものである。したがって、本発明に係る通信装置は、現在既に確立しているＮＦＣ通信システムの完全上位互換をとり、上位のソフトウェア・プログラムの大きな変更を強いることはない。また、本発明に係る通信装置は、現状のＮＦＣ通信し比較して飛躍的に高速なデータ通信を行なうことができる。
【００４６】
ＮＦＣ通信システムは、ＮＦＣリーダライタとＮＦＣカード間の通信、若しくはパッシブ型ＮＦＣリーダライタ同士の相互通信を行なうことができる。図１には、ＮＦＣ通信システムの基本的な形態を示している。ＮＦＣ通信システムは、通信を開始するイニシエータ（Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）と、その通信の対象となるターゲット（Ｔａｒｇｅｔ）で構成される。
【００４７】
イニシエータは、具体的にはリーダライタ・モードで動作するＮＦＣ対応リーダライタ（Ｒ／Ｗ）である。イニシエータとしてのリーダライタは、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒａｌ  Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ−ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ：万能非同期送受信機）などのホスト・インターフェースを介してホスト機器に接続されている。ホスト機器は、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）やリーダライタ内部の組み込みＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）に相当する。
【００４８】
一方、ターゲットは、ＮＦＣ対応カードなどのトランスポンダ、又は、カード・モードで動作するＮＦＣ対応リーダライタである（以下では、これらをまとめて、ターゲットのことを単に「カード」とも呼ぶ）。カードは、スタンドアロンである他、ホスト機器に接続されている場合もある。
【００４９】
ホスト機器と接続されたリーダライタは、ホスト機器から通信開始コマンドを受けると（図１中の（１））、まずキャリア電波を送出する。その後、ＮＦＣ対応リーダライタは、通信可能空間にＮＦＣ対応カード（若しくはカード・モードで動作する他のＮＦＣ対応リーダライタ）が存在するかどうかを確認するため、規格に定められた方法（キャリア周波数、データ変調速度、データ内容）により、応答要求信号を送信する（図１中の（２））。
【００５０】
これに対し、カードは、まずリーダライタが送出するキャリアの誘導起電力によって電力を供給されて起動し受信可能状態となり、その後、リーダライタから送られて来る応答要求信号を受信する。そして、受信した応答要求信号が自らのタイプに合致する信号であれば、カードは、規格に定められた方法（データ変調速度、返信タイミング、データ内容）で自らの識別情報（Ｃａｒｄ  ＩＤ）を含む応答信号を、リーダライタからのキャリアへ負荷変調をかけることによって応答する（図１中の（３））。
【００５１】
そして、リーダライタは、カードからの応答信号を受信すると、その情報をホスト機器に伝達する（図１中の（４））。ホスト機器は、通信可能空間に存在するカードの枚数及び各々の識別情報を認識すると、動作プログラム（ファームウェア）に従って特定のカードとの通信フェーズへ移行する。これによって、リーダライタとカード間の通信（若しくはパッシブ型ＮＦＣ対応リーダライタ相互通信）が確立する。通信が確立した後は、イニシエータとなるリーダライタは必要な通信が終了するまで常にキャリア電波を出し続け、ターゲットであるカードに対し必要な電力を送る。
【００５２】
上述した応答要求動作と同様、データ通信時にも、リーダライタからカードへキャリア電波の強度変調、カードからリーダライタヘ無変調キャリアの負荷変調によってデータ伝送を行なう。但し、コーディング方式は通信モードに応じて異なるので、表１を参照されたい。
【００５３】
図２には、一般的なＮＦＣ対応カードのアンテナ形状を示している。図示のアンテナ形状は、ＦｅｌｉＣａやＲＣ−Ｓ８６０などで使用されている。
【００５４】
ＩＳＯ／ＩＥＣ  ７８１６−２、ＪＩＳ  ６３０１−2規格などが定める８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍの一般的なＩＣカード形状の中に、できるだけ大きい電力を確保するためカードの外周に沿って長方形のアンテナ・コイルが形成されている。
【００５５】
なお、ＩＳＯ１４４４３規格では、アンテナ・コイルの形状やコイルの巻数について特に規定されていない。ＩＳＯ／ＩＥＣ  ７８１６−２規格の定める接触型ＩＣカードのコンタクトが存在する場所を囲んで形成することが推奨されている。
【００５６】
これに対し、図３には、本発明を適用したＮＦＣ対応カード並びにリーダライタのアンテナの構成例を示している。従来型の大きなアンテナ（以下、「大アンテナ」と呼ぶ）の中心に小型のアンテナ（以下、「小アンテナ」と呼ぶ）を配置し、制御ＩＣチップと接続している。
【００５７】
大アンテナは従来のＮＦＣ規格と完全な互換性を持ち、小アンテナ同士の通信（以下、マルチ通信）を用いない場合は従来のＮＦＣ通信を行なう能力を持つ。したがって、リーダライタからカードへの電力供給もこの大アンテナが行なう。
【００５８】
一方、小アンテナは、データ通信のみを担当する。大アンテナ同士の通信との相互干渉、並びに大アンテナによるリーダライタからカードへの電力供給の妨げとならないよう、制御ＩＣチップとの接続線も含めた物理的配置や、キャリア電波の周波数、リーダライタ側のキャリア出力などが適切に調整され、大アンテナとは独立して小アンテナを用いたデータ通信を行なう能力を持つ。
【００５９】
図４には、カード側のアンテナとリーダライタ側のアンテナが対向して、大アンテナ同士の通信と小アンテナ同士の通信からなるマルチ通信を行なう様子を示している。
【００６０】
リーダライタは、大アンテナと同様、小アンテナでも自らキャリア電波を送出し、キャリア電波に変調を掛けることによってカード側へ信号を送る。これに対し、カード側は自らの電力を用いることなくリーダライタ側へ回答信号を送る。したがって、カードは、小アンテナの対を用いたデータ通信を行なう場合であっても、従来のＮＦＣ対応カードと同様に、電源レスで構成することができる。
【００６１】
ここで、小アンテナ同士の通信は、従来の１３．５６ＭＨｚ帯ＮＦＣ通信規格に限定されるものではなく、大アンテナによるＮＦＣ通信及び電力供給機能を妨げない限り、キャリア周波数帯、通信方式、伝達距離などが異なる別の無線通信技術を適用することができる。
【００６２】
小アンテナ同士の通信に適用する無線通信技術の一例として、本発明者らは、電波通信方式のＲＦＩＤシステムを提案する。この通信システムでは、カードなどのトランスポンダ側は無変調キャリアに対し変調処理を施した反射波によりデータを送信する反射器を備え、リーダライタ側は反射器からの変調反射波信号からデータを読み取る反射波読取器を備えている。そして、反射器は、反射波読取器から無変調キャリアが送られてくると、アンテナ負荷インピーダンスの切り替え操作などに基づいてその反射波に変調を施して送信データを重畳して「バックスキャッタ」とも呼ばれる反射波伝送を行なう。
【００６３】
図５には、大アンテナの対を用いてＮＦＣ通信を行なうとともに、大アンテナの内側に配設された小アンテナの対を用いて反射波伝送を行なうマルチ通信システムの構成を模式に示している。図示のように、カード側は、ＮＦＣ対応の大アンテナと、ＮＦＣ対応ＲＦ機能部と、小アンテナと、バックスキャッタ用ＲＦ機能部と、上位プロトコルに相当する処理部で構成される。また、リーダライタ側も、ＮＦＣ対応の大アンテナと、ＮＦＣ対応ＲＦ機能部と、小アンテナと、バックスキャッタ用ＲＦ機能部と、上位プロトコルに相当する処理部で構成される。
【００６４】
カード側及びリーダライタ側のＮＦＣ対応ＲＦ機能部の構成は図１７に示した通りなので、ここでは説明を省略する。
【００６５】
図６には、カード側及びリーダライタ側のバックスキャッタ用ＲＦ機能部の構成を示している。本実施形態では、無線電波の周波数として２．４ＧＨｚ帯を用いる。
【００６６】
カード側のバックスキャッタ用ＲＦ機能部３００は、アンテナ３０９と、アンテナ・スイッチ３１０と、アンテナ負荷３１１と、バンドパス・フィルタ３１２と、ＡＳＫ検波部３１３とで構成される。
【００６７】
反射波伝送を行なう場合、処理部から受け取った送信データのビット・イメージに従ってアンテナ３０９に接続されたアンテナ・スイッチ３１０のオン／オフ動作を行なう。例えば、データが１のときはアンテナ・スイッチ３１０をオンに、データが０のときオフとする。アンテナ・スイッチ３１０は例えばガリウム砒素のＩＣで構成され、オン／オフ操作の際の消費電力は数１０μＷ以下である。
【００６８】
図示の通り、アンテナ・スイッチ３１０がオンのときは、アンテナ３０９は５０Ωのアンテナ負荷３１１で終端され、オフのときは、アンテナ３０９はオープンとなる。この動作は、転送先から到来する電波に対して、オンのときは終端、オフのときは反射の振る舞いをすることから、リーダライタ側では、送信電波の反射を検出することによってデータを読み取ることができる。この場合の反射波信号はＡＳＫ変調波と等価であるが、ＰＳＫやＦＳＫ変調方式を適用することも可能である。
【００６９】
バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）３１２、ＡＳＫ検波部３１３は、リーダライタからＡＳＫ変調された送達確認信号の受信時などに用いる。
【００７０】
一方、リーダライタ側のバックスキャッタ用ＲＦ機能部４００は、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ４０１と、サーキュレータ４０２と、受信部４０３と、送信部４０６と、周波数シンセサイザ４０９で構成される。受信部４０３は、直交検波部４０４とＡＧＣアンプ４０５)で構成され、送信部４０６は、ミキサ４０８とパワー・アンプ４０７で構成される。
【００７１】
無変調キャリアを送信するとき、ミキサ４０８にある直流電圧を与える。送信する無変調キャリアの周波数は、処理部から制御される周波数シンセサイザ４０９の周波数で決まる。本実施形態では、２．４ＧＨｚ帯を用いている。ミキサ４０８から出力される無変調キャリアは、パワー・アンプ４０７にて所定のレベルまで増幅され、サーキュレータ４０２経由でアンテナ４０１より送出される。
【００７２】
カード側のバックスキャッタ用ＲＦ機能部３００から送られてくる反射波信号は無変調キャリアの周波数と同じである。この反射波信号は、アンテナ４０１で受信され、サーキュレータ４０２経由で受信部４０３に入力される。直交検波部４０４には、送信と同じローカル周波数が入力されるため、直交検波部４０４の出力には、画像伝送装置３００で掛けられたＡＳＫ変調波が現れることになる。但し、受信した信号はローカル信号と位相が異なるため、Ｉ軸信号とＱ軸信号には、その位相差に応じた変調信号が現われる。ＡＧＣアンプ部４０５では、最適値にゲインを制御され、その出力信号は処理部に渡される。そして、処理部では、Ｉ軸及びＱ軸の各信号よりデジタル・データへの復調を行ない、正しいデータは処理部に転送される。
【００７３】
ＮＦＣ通信システムでは数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ（例えば１３．５６ＭＨｚ）の周波数を用いるのに対し、図６に示した反射波伝送システムでは例えばＩＳＭ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｂａｎｄ）と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯（マイクロ波）の高帯域を用いたＭｂｐｓ程度の高速なデータ伝送を実現することができる。したがって、大アンテナの対でＮＦＣ通信を行なうのに並行して小アンテナでマルチ通信を行なうことにより、ＮＦＣ通信の飛躍的な通信速度向上が期待できる。
【００７４】
なお、反射波伝送システムについては、例えば、本出願人に既に譲渡されている特開２００５−１３６６６６号公報、特開２００５−１３６９４３号公報、特開２００５−３２３２６７号公報などに開示されている。
【００７５】
ところで、各小アンテナの通信が互いに干渉せず通信の独立性が保たれ、大アンテナのＮＦＣ通信及び電力供給機能を妨げない限り、大アンテナの内部に複数の小アンテナを配置することもできる。図７には、複数の小アンテナを備えたＮＦＣ対応カードのアンテナ形状例を示している。
【００７６】
また、リーダライタ側アンテナに関しては、アンテナ面積を十分広く取れる場合には、多数の小アンテナをアレイ状に並べた形態をとることもできる。図８には、多数の小アンテナをアレイ状に並べたＮＦＣ対応リーダライタのアンテナ形状例を示している。このとき、リーダライタ及びカードは通信すべきデータを各小アンテナに適正に分配して送信し、あるいは各小アンテナの受信データを適正に統合する手段を備え、各小アンテナの対において独立した通信を並行して行なうことによって、より高速なマルチ通信を実現することができる。
【００７７】
図９には、カード及びリーダライタ間でマルチ通信を行なう際に、通信に用いる小アンテナを選択する処理手順を図解している。
【００７８】
リーダライタ及びカードは、マルチ通信開始前に各小アンテナが相手側と通信可能かどうかを個別に判定する手段を持ち、通信不能な小アンテナを休止状態にし、通信可能なアンテナ対のみを用いてマルチ通信を行なうことができる（図９（１）を参照のこと）。
【００７９】
このとき、リーダライタ若しくはカード側の複数の小アンテナが相手側の同一の小アンテナと重複して通信可能となる場合には（図９（２）を参照のこと）、最も通信状態が良好な小アンテナを１つ選択し、その他の重複する小アンテナは休止状態にする（図９（３）を参照のこと）。
【００８０】
図１０には、リーダライタとカードの物理的配置に応じて通信に用いるアンテナを選択する処理手順を図解している。
【００８１】
リーダライタ側に付属したカードホルダなどによりリーダライタとカードの物理的配置が理想的に保たれる場合には、そのリーダライタ及びカードの対が持つ能力の最高速度によりマルチ通信を行なう（図１０（１）を参照のこと）。
【００８２】
一方、ユーザが手でカードを保持したりリーダライタ近傍に配置したりした場合など、リーダライタとカードの物理的配置が良好でないときには、その状況で可能な最高速度によりマルチ通信を行なう（図１０（２）を参照のこと）。
【００８３】
また、すべての小アンテナ対が通信不能な場合には、大アンテナを用いた従来型ＮＦＣ通信を行なう（図１０（３）を参照のこと）。
【００８４】
このような通信アンテナ選択処理の間も、大アンテナを用いてデータ通信を行なうかどうかに拘らず、常に大アンテナを通じてリーダライタからカードへの電力供給を行なう。
【００８５】
図１１には、リーダライタとカードの間で通信を確立するためにリーダライタが実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、同図中の点線で囲った処理ステップは、マルチ通信を確立するための新規の処理に相当する。
【００８６】
リーダライタは、電源が投入されると（ステップＳ１）、ＵＡＲＴなどを介して接続されているホストからリーダライタ開始コマンドを受信するまで待機する（ステップＳ２）。
【００８７】
ホストからリーダライタ開始コマンドが届くと、リーダライタは、大アンテナを用いて通信可能範囲内のＮＦＣ対応カードに対する応答要求信号を送信し（ステップＳ３）、ＮＦＣ対応カードからのレスポンスの受信を待機する（ステップＳ４）。カードからのレスポンスを待機中にタイムアウトすると、ステップＳ２に戻り、ホストからリーダライタ開始コマンドを受信するまで再び待機する。
【００８８】
一方、ＮＦＣ対応カードから応答要求信号に対するレスポンスを受信できたときには、続いて、リーダライタは、同カードに対して、小アンテナを介して高速通信が可能であるか、すなわちマルチ通信に対応しているかどうかを確認するためのマルチ通信対応判定信号を大アンテナから送信する（ステップＳ５）。そして、カードからのレスポンスを待機する（ステップＳ６）。
【００８９】
ここで、カードからのレスポンスを待機中にタイムアウトすると、カードとのマルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定して（ステップＳ１２）、カードに対してＮＦＣ通信コマンドを大アンテナから送信する。
【００９０】
これに対し、マルチ通信対応判定信号に対するレスポンスをカードから受信できたときには、リーダライタは、今度は小アンテナを用いて、同カードに対してマルチ通信応答要求信号を一斉に送信して（ステップＳ７）、カードからのレスポンスを待機する（ステップＳ８）。各小アンテナから送信するマルチ通信応答要求信号には、どの小アンテナから送られたものかを示すＩＤ番号が含まれている。
【００９１】
カードからのレスポンスを待機中にタイムアウトすると、リーダライタは、マルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定して（ステップＳ１２）、カードに対してＮＦＣ通信コマンドを大アンテナから送信する。
【００９２】
マルチ通信応答要求信号に対するレスポンスには、カード側のどの小アンテナから送られたかを示すＩＤ番号が含まれている（後述）。リーダライタは、いずれかの小アンテナでカードからのマルチ通信応答信号を受信できたときには、応答信号を受信できなかった小アンテナを休止状態にする（ステップＳ９）。また、リーダライタは、各小アンテナで受信した応答信号内のＩＤ番号を吟味し、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答信号を複数の小アンテナで重複して受信しているときには（ステップＳ１０）、その中で最も通信状態がよい小アンテナを選択し、その他の小アンテナを休止状態にした後、ステップＳ７に戻って、残った小アンテナより再度一斉にマルチ通信応答要求信号を送信する。このようなマルチ通信応答要求動作をカードとの間で繰り返し実行することによって、リーダライタとカード間で小アンテナの重複のない１対１の通信可能な小アンテナの対を形成することができる。
【００９３】
そして、各小アンテナで受信した応答信号内に同一のＩＤ番号がないときには（すなわち、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答信号を複数の小アンテナで受信しなくなったとき）、リーダライタは、大アンテナを用いたＮＦＣ通信に併せて、小アンテナを用いた高速通信を行なうマルチ通信モードに移行する。この場合、リーダライタは、通信可能な小アンテナから、カードに対してマルチ通信コマンドを送信する（ステップＳ１１）。
【００９４】
また、図１２には、リーダライタとカードの間で通信を確立するためにカードが実行する処理手順をフローチャートの形式で示している。但し、同図中の点線で囲った処理ステップは、マルチ通信を確立するための新規の処理に相当する。
【００９５】
カードは、電源が投入されると（ステップＳ２１）、通信可能範囲のＮＦＣ対応リーダライタからの応答要求信号の受信を待機する（ステップＳ２２）。そして、カードは、リーダライタからの応答要求信号を受信したことに応答して、これに対するレスポンスを大アンテナから送信する（ステップＳ２３）。そして、カードは、同リーダライタとの間でＮＦＣ通信、あるいは小アンテナを用いた高速通信を並行して行なうマルチ通信のうちいずれを行なうかを選択する選択状態に移行する（ステップＳ２４）。この選択状態でタイムアウトしたときには、カードは、マルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定する（ステップＳ３１）。
【００９６】
また、選択状態で、リーダライタからマルチ通信対応判定信号を受信できたときには、カードは、自らマルチ通信に対応していることを伝えるためのレスポンスを、大アンテナから送信する（ステップＳ２５）。そして、同リーダライタからのマルチ通信応答要求信号の受信を待機する（ステップＳ２６）。この待機状態でタイムアウトしたときには、カードは、マルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定する（ステップＳ３１）。
【００９７】
カードは、リーダライタからのマルチ通信応答要求信号を受信したときには、小アンテナから応答信号を送信する。このとき、リーダライタからマルチ通信応答要求信号を受信できなかった小アンテナを休止状態にする（ステップＳ２７）。また、カードは、各小アンテナで受信した応答要求信号内のＩＤ番号を吟味し、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答要求信号を複数の小アンテナで重ねて受信していなければ、マルチ通信応答要求信号を受信したすべての小アンテナから応答信号を一斉に送信する（ステップＳ２８）。あるいは、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答要求信号を複数の小アンテナで重ねて受信しているときには、その中で最も通信状態がよい小アンテナを選択するとともに、その他の小アンテナを休止状態にした後（ステップＳ２７）、残った小アンテナより応答信号を一斉に送信する（ステップＳ２８）。各小アンテナから送信する応答信号には、カード側のどの小アンテナから送られたかを示すＩＤ番号を含める。そして、マルチ通信の待機状態に移行する（ステップＳ２９）。
【００９８】
この待機状態でタイムアウトしたとき（あるいはリーダライタ側からＮＦＣ通信コマンドを受信したとき）には、カードは、マルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定する（ステップＳ３１）。
【００９９】
また、この待機状態の間に、リーダライタ側からマルチ通信コマンドを受信できたときには、カードは、大アンテナを用いたＮＦＣ通信に併せて、小アンテナを用いた高速通信を行なうマルチ通信モードに移行する（ステップＳ３０）。
【０１００】
図１１並びに図１２に示した処理手順の制御は、リーダライタをＵＡＲＴ経由で接続するホスト機器、並びにカード側のそれぞれの組込みＣＰＵのソフトウェア・プログラム（いわゆるファームウェアなど）によって実現することができる。あるいは、これらの制御をハードウェア（若しくはマイクロプログラム）により物理層において実装することもでる。後者の場合、ソフトウェア・プログラム上では、物理層でどのような通信を行なっているか（すなわち従来のＮＦＣ通信あるいはマルチ通信）を意識することなく、データ通信を行なうことができる。すなわち、従来のＮＦＣ通信に利用していた上層のソフトウェア・プログラムを一切改変することなしに、マルチ通信を実現することができる。
【０１０１】
また、図１１及び図１２に示した処理手順では、リーダライタ及びカード間でマルチ通信に対応しているか否かを互いに確認するために、マルチ通信対応判定信号とこれに対するレスポンスを交換する手続が必要である。これに対し、従来のＮＦＣ通信における応答要求信号及び応答信号内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）の中にマルチ通信の対応／非対応情報を格納することができれば、マルチ通信対応を確認する手順を簡素化することができる。
【０１０２】
図１３及び図１４には、ＮＦＣ通信における応答要求信号及び応答信号内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）の中にマルチ通信の対応／非対応情報を含める場合の、リーダライタとカードの間で通信を確立するためにリーダライタ並びにカードが実行する処理手順をフローチャートの形式でそれぞれ示している。但し、同図中の点線で囲った処理ステップは、マルチ通信を確立するための新規の処理に相当する。
【０１０３】
リーダライタは、電源が投入されると（ステップＳ４１）、ＵＡＲＴなどを介して接続されているホストからリーダライタ開始コマンドを受信するまで待機する（ステップＳ４２）。
【０１０４】
ホストからリーダライタ開始コマンドが届くと、リーダライタは、大アンテナを用いて通信可能範囲内のＮＦＣ対応カードに対する応答要求信号を送信し（ステップＳ４３）、ＮＦＣ対応カードからのレスポンスの受信を待機する（ステップＳ４４）。応答要求信号内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）の中には、自らマルチ通信に対応していることを示す情報が格納されている。
【０１０５】
カードからのレスポンスを待機中にタイムアウトすると、ステップＳ４２に戻り、ホストからリーダライタ開始コマンドを受信するまで再び待機する。また、ＮＦＣ対応カードから応答要求信号に対するレスポンスを受信できたときには、このレスポンス内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）の中にカードがマルチ通信に対応していることを示す情報が格納されているか否かをチェックする（ステップＳ４５）。マルチ通信対応判定信号の送信動作が省略されている点を十分理解されたい。
【０１０６】
ここで、カードから受信したレスポンス内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）中で当該カードがマルチ通信に対応していることが確認できないときには、カードとのマルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定して（ステップＳ５１）、カードに対してＮＦＣ通信コマンドを大アンテナから送信する。
【０１０７】
一方、カードから受信したレスポンス内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）中で当該カードがマルチ通信に対応していることが確認することができたときには、リーダライタは、今度は小アンテナを用いて、同カードに対してマルチ通信応答要求信号を一斉に送信して（ステップＳ４６）、カードからのレスポンスを待機する（ステップＳ４７）。各小アンテナから送信するマルチ通信応答要求信号には、どの小アンテナから送られたものかを示すＩＤ番号が含まれている。
【０１０８】
カードからのレスポンスを待機中にタイムアウトすると、リーダライタは、マルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定して（ステップＳ５１）、カードに対してＮＦＣ通信コマンドを大アンテナから送信する。
【０１０９】
マルチ通信応答要求信号に対するレスポンスには、カード側のどの小アンテナから送られたかを示すＩＤ番号が含まれている。リーダライタは、いずれかの小アンテナでカードからのマルチ通信応答信号を受信できたときには、応答信号を受信できなかった小アンテナを休止状態にする（ステップＳ４８）。また、リーダライタは、各小アンテナで受信した応答信号内のＩＤ番号を吟味し、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答信号を複数の小アンテナで重ねて受信しているときには（ステップＳ４９）、その中で最も通信状態がよい小アンテナを選択し、その他の小アンテナを休止状態にした後、ステップＳ４６に戻って、残った小アンテナより再度一斉にマルチ通信応答要求信号を送信する。このようなマルチ通信応答要求動作をカードとの間で繰り返し実行することによって、リーダライタとカード間で小アンテナの重複のない１対１の通信可能な小アンテナの対を形成することができる。
【０１１０】
そして、各小アンテナで受信した応答信号内に同一のＩＤ番号がないときには（すなわち、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答信号を複数の小アンテナで受信しなくなったとき）、リーダライタは、大アンテナを用いたＮＦＣ通信に併せて、小アンテナを用いた高速通信を行なうマルチ通信モードに移行する。この場合、リーダライタは、通信可能な小アンテナから、カードに対してマルチ通信コマンドを送信する（ステップＳ５０）。
【０１１１】
一方、カード側では、電源が投入されると（ステップＳ６１）、通信可能範囲のＮＦＣ対応リーダライタからの応答要求信号の受信を待機する（ステップＳ６２）。そして、カードは、リーダライタからの応答要求信号を受信すると、当該受信信号内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）の中にカードがマルチ通信に対応していることを示す情報が格納されていることを確認してから、これに対するレスポンスを大アンテナから送信して（ステップＳ６３）、同リーダライタからのマルチ通信応答要求信号の受信を待機する（ステップＳ６４）。応答要求信号に対するレスポンス内の現在非使用ビット（ＲＦＵ）の中にリーダライタがマルチ通信に対応していることを示す情報が格納されている。ＮＦＣ通信／マルチ通信の選択待機状態とマルチ通信対応判定信号のレスポンスを送信する処理が省略されている点を十分理解されたい。
【０１１２】
リーダライタからのマルチ通信応答要求信号の受信待機状態でタイムアウトしたときには、カードは、マルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定する（ステップＳ６９）。
【０１１３】
カードは、リーダライタからのマルチ通信応答要求信号を受信したときには、小アンテナから応答信号を送信する。このとき、リーダライタからマルチ通信応答要求信号を受信できなかった小アンテナを休止状態にする（ステップＳ６５）。また、カードは、各小アンテナで受信した応答要求信号内のＩＤ番号を吟味し、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答要求信号を複数の小アンテナで重ねて受信していなければ、マルチ通信応答要求信号を受信したすべての小アンテナから応答信号を一斉に送信する（ステップＳ６６）。あるいは、同一のＩＤ番号を持つマルチ通信応答要求信号を複数の小アンテナで重ねて受信しているときには、その中で最も通信状態がよい小アンテナを選択するとともに、その他の小アンテナを休止状態にした後（ステップＳ６５）、残った小アンテナより応答信号を一斉に送信する（ステップＳ６６）。各小アンテナから送信する応答信号には、カード側のどの小アンテナから送られたかを示すＩＤ番号を含める。そして、マルチ通信の待機状態に移行する（ステップＳ６７）。
【０１１４】
この待機状態でタイムアウトしたとき（あるいはリーダライタ側からＮＦＣ通信コマンドを受信したとき）には、カードは、マルチ通信を諦め、大アンテナのみを用いたＮＦＣ通信モードに設定する（ステップＳ６９）。
【０１１５】
また、この待機状態の間に、リーダライタ側からマルチ通信コマンドを受信できたときには、カードは、大アンテナを用いたＮＦＣ通信に併せて、小アンテナを用いた高速通信を行なうマルチ通信モードに移行する（ステップＳ６８）。
【０１１６】
マルチ通信モード下では、リーダライタとカード間では、大アンテナを用いたＮＦＣ通信並びにリーダライタからカードへの電力供給を行なうとともに、大アンテナの内側に形成された小アンテナの対によるデータ通信を行なうことができる。小アンテナの対による通信として、例えば２．４ＧＨｚ帯を使用する反射波伝送を適用することで、大アンテナによるＮＦＣ通信とは干渉することなく、且つ高速なデータ通信を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１１８】
本明細書では、リーダライタとカード間の非接触通信に着目して本発明の実施形態について説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。例えば、ＮＦＣ  ＩＰ−１規格が定めるリーダライタ同士のパッシブ型相互通信に対しても、同様に本発明を適用することができる。
【０１１９】
但し、小アンテナの通信形態において前述の反射波伝送方式の通信技術のように、リーダライタ側とカード側の構成が非対称である場合（アンテナ形状や特性が異なる場合）には、リーダライタ側及びカード側のアンテナ配置を工夫する必要がある。図１５には、リーダライタ側とカード側のアンテナ形状や特性が異なる場合のアンテナ配置例を示している。
【０１２０】
また、リーダライタ同士でマルチ通信を行なう際には、リーダライタ同士の位置関係（向き）にも注意する必要がある。図１６には、リーダライタ間でマルチ通信を行なうときの、各リーダライタのアンテナ同士の重ね方を例示している。
【０１２１】
さらに、リーダライタ側の送信電波及び複数の小アンテナ動作の同期制御を行なうことができれば、ＮＦＣ  ＩＰ−１規格が定めるアクティブ型相互通信にも本発明に係るマルチ通信を応用することができる。
【０１２２】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】図１は、ＮＦＣ通信システムの基本的な形態を示した図である。
【図２】図２は、一般的なＮＦＣ対応カードのアンテナ形状を示した図である。
【図３】図３は、本発明を適用したＮＦＣ対応カード並びにリーダライタのアンテナの構成例を示した図である。
【図４】図４は、カード側のアンテナとリーダライタ側のアンテナが対向して、大アンテナ同士の通信と小アンテナ同士の通信からなるマルチ通信を行なう様子を示した図である。
【図５】図５は、大アンテナの対を用いてＮＦＣ通信を行なうとともに、大アンテナの内側に配設された小アンテナの対を用いて反射波伝送を行なうマルチ通信システムの構成を模式に示した図である。
【図６】図６は、カード側及びリーダライタ側のバックスキャッタ用ＲＦ機能部の構成を示した図である。
【図７】図７は、複数の小アンテナを備えたＮＦＣ対応カードのアンテナ形状例を示した図である。
【図８】図８は、多数の小アンテナをアレイ状に並べたＮＦＣ対応リーダライタのアンテナ形状例を示した図である。
【図９】図９は、カード及びリーダライタ間でマルチ通信を行なう際に、通信に用いる小アンテナを選択する処理手順を説明するための図である。
【図１０】図１０は、リーダライタとカードの物理的配置に応じて通信に用いるアンテナを選択する処理手順を説明するための図である。
【図１１】図１１は、リーダライタとカードの間でマルチ通信を確立するためにリーダライタが実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、リーダライタとカードの間でマルチ通信を確立するためにカードが実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図１３】図１３は、リーダライタとカードの間でマルチ通信を確立するためにリーダライタが実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、リーダライタとカードの間でマルチ通信を確立するためにカードが実行する処理手順を示したフローチャートである。
【図１５】図１５は、リーダライタ側とカード側のアンテナ形状や特性が異なる場合のアンテナ配置例を示した図である。
【図１６】図１６は、リーダライタ間でマルチ通信を行なうときの、各リーダライタのアンテナ同士の重ね方を例示した図である。
【図１７】図１７は、トランスポンダ及びリーダライタからなる電磁誘導方式の非接触通信システムの構成例を示した図である。
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１７】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１５】
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【図１６】
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