JP3972224B2 - Ｉｃカード、ｉｃカード処理装置及びｉｃカードシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣカード、ＩＣカード処理装置及びＩＣカードシステムに関し、特に非接触により種々のデータを入出力するＩＣカードと、このＩＣカードとデータ通信するＩＣカード処理装置及びこのＩＣカードを使用するＩＣカードシステムに適用することができる。本発明は、ＩＣカード及びＩＣカード処理装置で同一周波数の主搬送波を用いて、周波数軸上で互いの側波帯が重なり合わないようにデータ列を変調して送受することにより、周波数帯域を有効に利用して全二重方式によりデータ交換することができる簡易な構成の、ＩＣカード、ＩＣカード処理装置及びＩＣカードシステムを提案する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣカードを用いたＩＣカードシステムにおいては、交通機関の改札システム、部屋の入退出管理システム等に適用されるようになされている。このようなＩＣカードシステムは、ユーザーの携帯するＩＣカードと、これらＩＣカードとの間で種々のデータを送受するリードライタ（すなわちＩＣカード処理装置でなる）とにより構成され、これらＩＣカード及びリードライタ間で非接触により種々のデータを送受するようになされたものが提案されている。
【０００３】
すなわちこの種のＩＣカードシステムにおいて、リードライタは、所定周波数の搬送波を所望のデータ列により変調して送信信号を生成し、アンテナを介してこの送信信号をＩＣカードに送出する。
【０００４】
ＩＣカードは、アンテナを介して、この送信信号を受信し、この送信信号よりリードライタから送出されたデータを復調する。さらにＩＣカードは、この受信したデータに応じて、内部に保持する個人情報等のデータを所定の搬送波により変調してリードライタに送出する。
【０００５】
リードライタは、このＩＣカードより送出されたデータを受信し、この受信したデータより、改札機の扉を開閉し、また部屋の入退出を許可するようになされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところでＩＣカードとリードライタとの間のデータ交換を全二重方式により実行すれば、その分データ交換に要する時間を短縮することができ、この種のＩＣカードシステムの使い勝手を向上できると考えられる。
【０００７】
この場合、リードライタより送出する送信信号の搬送波周波数と、ＩＣカードより送出する応答信号の搬送波周波数とを異なる周波数に設定することにより、全二重方式によりデータ交換することができる。
【０００８】
ところがこのようにすると、周波数帯域の利用効率が低下する問題がある。
【０００９】
また周波数の異なる送信信号と応答信号とを効率良く送受信することが必要になり、その分アンテナ等の構成が煩雑になる問題もある。
【００１０】
受信した送信信号の電力により動作する形式のＩＣカードにおいては、効率良く送信信号を受信して電力の供給を受けると共に、少ない電力で効率良くデータ送信することが必要なことにより、送信信号及び受信信号を効率良く送受信することが困難になると、その分動作が不安定になる。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、周波数帯域を有効に利用して全二重方式によりデータ交換することができる簡易な構成の、ＩＣカード、ＩＣカード処理装置及びＩＣカードシステムを提案しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、ＩＣカードにおいて、送信信号の側波帯と周波数軸上で側波帯が重なり合わないように、送信データ列に対応する応答データ列を、送信信号の主搬送波と同一周波数の主搬送波により変調して応答信号を生成する。
【００１３】
またＩＣカード処理装置において、応答信号の側波帯と周波数軸上で側波帯が重なり合わないように、応答データ列の送出を促す送信データ列を、応答信号の主搬送波と同一周波数の主搬送波により変調して送信信号を生成し、この送信信号を所定のアンテナより送出する。
【００１４】
ＩＣカードシステムにおいて、ＩＣカードが、送信信号の側波帯と周波数軸上で側波帯が重なり合わないように、送信データ列に対応する応答データ列を、送信信号の主搬送波と同一周波数の主搬送波により変調して応答信号を生成し、この応答信号をアンテナより送出する。
【００１５】
ＩＣカードにおいて、送信信号の側波帯と周波数軸上で側波帯が重なり合わないように、送信データ列に対応する応答データ列を、送信信号の主搬送波と同一周波数の主搬送波により変調して応答信号を生成して送出すれば、送信データ列及び応答データ列間の干渉を有効に回避して、送信データ列及び応答データ列を同時に送受することができる。これにより全二重によりデータ交換することができる。
【００１６】
またＩＣカード処理装置において、応答信号の側波帯と周波数軸上で側波帯が重なり合わないように、応答データ列の送出を促す送信データ列を、応答信号の主搬送波と同一周波数の主搬送波により変調して送信信号を生成し、この送信信号を所定のアンテナより送出すれば、送信データ列及び応答データ列間の干渉を有効に回避して、送信データ列及び応答データ列を同時に送受することができる。これにより全二重によりデータ交換することができる。
【００１７】
これらによりＩＣカードシステムのＩＣカードにおいて、送信信号の側波帯と周波数軸上で側波帯が重なり合わないように、送信データ列に対応する応答データ列を、送信信号の主搬送波と同一周波数の主搬送波により変調して応答信号を生成すれば、全二重によりデータ交換することができるＩＣカードシステムを構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＩＣカードシステムを示すブロック図である。このＩＣカードシステム１は、例えば交通機関の改札システムに適用して、ＩＣカード２とリードライタ３間でデータ交換する。
【００２０】
ここでＩＣカード２は、集積回路を実装した基板と保護シートとを積層してカード形状に形成される。ＩＣカード２は、この基板上の配線パターンによりループアンテナ４が形成される。またこの基板上に実装した集積回路により、変復調回路５及び信号処理回路６が形成される。
【００２１】
ここでループアンテナ４は、リードライタ３のループアンテナ８と結合して、このループアンテナ８より送出された送信信号を受信すると共に、変復調回路５で生成した応答信号を放射する。
【００２２】
変復調回路５は、ループアンテナ４で受信した送信信号より、このＩＣカード２の動作に必要な電力、クロック等を生成する。さらに変復調回路５は、この電力、クロックにより動作して、送信信号よりリードライタ３より送出されたデータ列（以下送信データ列と呼ぶ）Ｄ（Ｒ→Ｃ）を復調して信号処理回路６に出力する。またこの送信データ列により送信が促されて信号処理回路６より入力されるデータ列（以下応答データ列と呼ぶ）Ｄ（Ｃ→Ｒ）より応答信号を生成し、この応答信号によりループアンテナ４を駆動して応答信号を放射する。
【００２３】
信号処理回路６は、変復調回路５で生成した電力、クロックにより動作して、送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を解析し、必要に応じて応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を変復調回路５に出力する。
【００２４】
リードライタ３において、変復調回路９は、ＳＰＵ（シグナルプロセスユニット）１０より入力される送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）より送信信号を生成し、この送信信号によりループアンテナ８を駆動する。また変復調回路９は、このループアンテナ８で受信された応答信号を信号処理して、ＩＣカード２より送出された応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を復調し、この応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）をＳＰＵ１０に出力する。
【００２５】
ＳＰＵ１０は、比較的簡易な処理手順を実行する演算処理ユニットにより構成され、ＩＣカード２に送信する送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を変復調回路９に送出し、またこの変復調回路９より入力される応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を処理する。この処理において、ＳＰＵ１０は、必要に応じて表示部１１に処理経過、処理結果を表示する。また入力部１２からのコマンドにより動作を切り換え、必要に応じて外部装置１３との間で処理手順等のデータを入出力する。
【００２６】
図１は、ＩＣカード２の変復調回路５と、リードライタ３の変復調回路９とを示すブロック図である。
【００２７】
この変復調回路９において、変調器１７は、ＳＰＵ１０より入力される送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を所定周波数Ｆ１の副搬送波Ｓｓ１によりＢＰＳＫ変調又はＤＰＳＫ変調して出力する。なおここで送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）は、ＳＰＵ１０からＮＲＺによりビットコーディングされて、１０６．２〔ｋｂｐｓ〕又は２１２．４〔ｋｂｐｓ〕で入力される。なお変調方式は、必要に応じてＡＳＫ、ＰＳＫ、ＧＭＳＫ、ＦＳＫ、ＰＭ等、種々の変調方式を適用することができる。
【００２８】
変調器１８は、変調器１７の出力信号Ｓ１を所定周波数Ｆｍの主搬送波によりＡＳＫ変調してループアンテナ８を駆動する。なお変調方式は、必要に応じてＰＳＫ、ＤＰＳＫ、ＧＭＳＫ、ＦＳＫ、ＰＭ等、種々の変調方式を適用することができる。
【００２９】
これらによりリードライタ３は、送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を２段階に変調して送信信号を生成し、この送信信号をループアンテナ８より送出する。
【００３０】
ＩＣカード２側の変復調回路５において、電源供給回路１９は、ループアンテナ４に誘起される送信信号を受け、この送信信号を整流して直流電源を生成する。電源供給回路１９は、この直流電源をＩＣカード２の各回路ブロックに供給し、これにより送信信号の電力により変復調回路５、信号処理回路６を動作させる。
【００３１】
キャリア抽出器２０は、ループアンテナ４より送信信号を受け、この送信信号より主搬送波成分を抽出する。さらにこの主搬送波成分を動作クロックをして変調器２１、復調器２２に出力する。さらにキャリア抽出器２０は、この動作クロックを基準にして各種基準クロックを生成し、この基準クロックを信号処理回路６等に出力する。
【００３２】
復調器２２は、ループアンテナ４より送信信号を受け、キャリア抽出器２０より出力される動作クロックを用いてこの送信信号を処理することにより、この送信信号に重畳されてなる変調器１７の出力信号Ｓ１を復調する。
【００３３】
バンドパスフィルタ２３は、この復調器２２の出力信号Ｓ１を帯域制限することにより、変調器１７の出力信号Ｓ１に対応する信号成分を選択的に出力する。
【００３４】
復調器２４は、このバンドパスフィルタ２３の出力信号より送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を復調し、この送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を信号処理回路６に出力する。これによりＩＣカード２では、リードライタ３より送出された送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を受信できるようになされている。
【００３５】
変調器２５は、信号処理回路６よりリードライタ３に送出する応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を受け、この応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を所定周波数Ｆ２（８４７．５〔ｋＨｚ〕）の副搬送波Ｓｓ２によりＢＰＳＫ変調又はＤＰＳＫ変調して出力する。なおここで変調方式は、ＡＳＫ、ＰＳＫ、ＧＭＳＫ、ＦＳＫ、ＰＭ等、種々の変調方式を適用することができる。なおここでデータ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）は、信号処理回路６からＮＲＺによりビットコーディングされて、１０６．２〔ｋｂｐｓ〕又は２１２．４〔ｋｂｐｓ〕で入力される。
【００３６】
変調器２１は、ループアンテナ４の端子間を接続する可変負荷回路により構成され、変調器２５より出力される出力信号Ｓ２の信号レベルに応じてインピーダンスを可変する。これにより変調器２１は、ループアンテナ４に誘起されてこのループアンテナ４から再輻射される送信信号の電力を、変調器２５の出力信号Ｓ２に応じて変化させる。
【００３７】
このようにしてループアンテナ４から再輻射される電力は、主に主搬送波Ｓｍによる電力であり、ループアンテナ４の周囲においては、変調器２５の出力信号Ｓ２に応じて強度が変化する主搬送波Ｓｍによる電磁界が形成されることになる。これにより変調器２１は、等価的に、変調器２１の出力信号Ｓ１を主搬送波ＳｍによりＡＳＫ変調して、リードライタ３に対して応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を搬送する応答信号を生成し、この応答信号をループアンテナ４より輻射する。
【００３８】
復調器２７は、このようにして生成されてループアンテナ８に誘起される応答信号を受け、この応答信号に重畳されてなる変調器２５の出力信号Ｓ２を復調する。
【００３９】
バンドパスフィルタ２８は、この復調器２５の出力信号を帯域制限することにより、変調器２５の出力信号Ｓ２に対応する信号成分を選択的に出力する。
【００４０】
復調器２９は、このバンドパスフィルタ２８の出力信号より応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を復調し、このデータ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）をＳＰＣ１０に出力する。これによりリードライタ３では、ＩＣカード２より送出された応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を受信できるようになされている。
【００４１】
このようにしてデータ列を送受するＩＣカード２及びリードライタ３において、副搬送波Ｓｓ１及びＳｓ２の周波数Ｆ１及びＦ２は、所定周波数だけ異なる周波数により設定される。またこの周波数Ｆ１及びＦ２、変調器１７及び２５における変調度は、リードライタ３側の変調器１７より出力される出力信号Ｓ１と、この変調器２５より出力される出力信号Ｓ２とのスペクトラムを周波数軸上で見たとき、側波帯が重なり合わないように、またこれら出力信号Ｓ１及びＳ２が重畳された際に、簡易な構成のバンドパスフィルタ２３、２８により出力信号Ｓ１及びＳ２の信号成分をそれぞれ抽出できるように、十分に離間した周波数、対応する変調度に設定される。
【００４２】
なおここで側波帯が周波数軸上で重なり合わないとは、例えばＦＭ変調等においてベッセル展開して解析される高次の側波帯のうち、他方のデータ列の側波帯の帯域に混入する成分がこの他方のデータ列を十分な信頼性により復調できる程度に、十分に抑圧されていることを意味する。
【００４３】
また主搬送波Ｓｍの周波数Ｆｍは、この種のＩＣカードに対して法的に許可された周波数１３．５６〔ＭＨｚ〕に設定される。また変調器１８における変調度は、約１０〔％〕程度に設定され、これにより図３に示すように、ループアンテナ４及び８により形成される電界を計測して周波数スペクトラムにより観察した際に、全電力に対する、出力信号Ｓ１の上側波Ｓ１Ｕ及び下側波Ｓ１Ｌ、出力信号Ｓ２の上側波Ｓ２Ｕ及び下側波Ｓ２Ｌの電力比が１〔％〕以下になるように設定される。
【００４４】
これにより変調器１８は、側波帯の電力を所定値以下に制限してループアンテナ８よりデータ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を送出し、またこのときループアンテナ８より常に所定レベル以上の主搬送波Ｓｍが送出されるようになされている。
【００４５】
以上の構成において、ＩＣカードシステム１は（図１及び図２）、リードライタ３よりＩＣカード２に送出する送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）が変調器１７により周波数Ｆ１の副搬送波Ｓｓ１で変調された後、周波数Ｆｍの主搬送波Ｓｍにより変調されてループアンテナ８より送出される。
【００４６】
これによりＩＣカード２がリードライタ３に接近すると、ＩＣカード２のループアンテナ４にこの主搬送波Ｓｍにより変調されてなる送信信号が誘起される。この誘起された送信信号は、一部が電源供給回路１９によりＩＣカード２の電力に変換され、この電力によりＩＣカード２の変復調回路５、信号処理回路６が駆動される。
【００４７】
さらにこのループアンテナ４より得られる送信信号は、復調器２２により変調器１７の出力信号Ｓ１が復調され、この信号成分がバンドパスフィルタ２３で帯域制限されて他の信号成分と分離された後、続く復調器２４に入力され、ここで送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）が復調される。
【００４８】
これによりこの送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）が信号処理回路６で解析されて、リードライタ３に送出する応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）が生成され、この応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）が変調器２５に入力される。ここでこの応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）は、周波数Ｆ２の副搬送波Ｓｓ２により変調され、変調器２１において、この変調器２５の出力信号Ｓ２に応じてループアンテナ４の負荷インピーダンスが可変されることにより、送信信号の主搬送波Ｓｍの振幅変調信号としてループアンテナ４より送出される。
【００４９】
これによりＩＣカード２からリードライタ３に、応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）が送信される。このようにして送信された応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）は、ループアンテナ４と結合するループアンテナ８によりリードライタ３で受信され、この受信した信号でなる応答信号が復調器２７に入力され、これにより変調器２５の出力信号Ｓ２が復調される。さらにこの信号成分がバンドパスフィルタ２８で帯域制限されることにより、他の信号成分と分離された後、続く復調器２９に入力され、ここで応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）が復調される。
【００５０】
このようにして送受される応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）及び送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）は、副搬送波Ｓｓ１及びＳｓ２の周波数Ｆ１及びＦ２が、異なる周波数に設定され、さらにリードライタ３側の変調器１７より出力される出力信号Ｓ１と、この変調器２５より出力される出力信号Ｓ２とのスペクトラムを周波数軸上で見たとき、側波帯が重なり合わないように、この周波数Ｆ１及びＦ２、変調器１７及び２５における変調度が設定されていることにより、ＩＣカード２及びリードライタ３より同時に応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）及び送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を送出する場合でも、互いに妨害を与えることなく、それぞれリードライタ３及びＩＣカード２で応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）及び送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を受信することができる。
【００５１】
すなわちそれぞれＩＣカード２の復調器２２及びリードライタ３の復調器２７は、これら２つのデータ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）及びＤ（Ｒ→Ｃ）による変調信号（出力信号Ｓ１及びＳ２でなる）で、主搬送波Ｓｍが振幅変調されてなるアンテナ出力が入力されることになるものの、これら出力信号Ｓ１及びＳ２は、周波数軸上で重なり合わないように保持されることにより、復調器２２及び２７において、それぞれビート等の妨害を受けることなく復調された後、それぞれバンドパスフィルタ２３、２８により抽出される。さらにこの抽出された出力信号Ｓ１及びＳ２がそれぞれ復調器２４及び２９に入力され、これにより全二重によるデータ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）及びＤ（Ｒ→Ｃ）の送受が可能となる。
【００５２】
このときＩＣカード２においては、１の主搬送波Ｓｍを用いて、１のループアンテナ４により応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を送信し、また送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を受信できることにより、またリードライタ３においても、１の主搬送波Ｓｍを用いて、１のループアンテナ８により送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を送信し、また応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を受信できることにより、２つの搬送波を用いて全２重によりデータ列を送受する場合に比して、それぞれＩＣカード２及びリードライタ３の構成が簡略化される。
【００５３】
これによりこの１の主搬送波を効率良く送受信可能に、ループアンテナ４及び８の形状を選択するができ、簡易な構成により所望のデータ列を送受することが可能となる。また送信信号によりＩＣカード２の電力を供給する場合に、効率良くリードライタ３より電力を供給でき、ＩＣカードシステム１を安定に動作させることが可能となる。
【００５４】
さらにこれら送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）及び応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を副搬送波Ｓｓ１及びＳｓ２で変調してなる出力信号Ｓ１及びＳ２については、周波数１３．５６〔ＭＨｚ〕の主搬送波Ｓｍにより変調され、このときループアンテナ４及び８により形成される電界を計測して周波数スペクトラムにより観察して、全電力に対する、出力信号Ｓ１の上側波Ｓ１Ｕ及び下側波Ｓ１Ｌ、出力信号Ｓ２の上側波Ｓ２Ｕ及び下側波Ｓ２Ｌの電力比が１〔％〕以下になるように変調される。
【００５５】
これにより法的に許可された周波数１３．５６〔ＭＨｚ〕については、安定にデータ交換可能な電力がループアンテナ８より送出されるものの、電界強度の増大が法的に規制されてなる周波数１３．５６〔ＭＨｚ〕以外の帯域については、十分に電界強度が低減される。
【００５６】
またＩＣカード２側のループアンテナ４に誘起される送信信号においては、変調度が１以下に設定されていることにより、主搬送波Ｓｍの振幅変化成分が継続して現れることになり、変調器２１によりループアンテナ４の負荷インピーダンスを可変して、変調器２５の出力信号Ｓ２による主搬送波Ｓｍの変調が可能となる。
【００５７】
以上の構成によれば、リードライタ３及びＩＣカード２において、それぞれ相手側に送出するデータ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）及びＤ（Ｃ→Ｒ）を、周波数軸上で側波帯が重なり合わないように周波数の異なる副搬送波Ｓｓ１及びＳｓ２で変調した後、主搬送波Ｓｍにより変調して送出することにより、共通の主搬送波により同時にデータを送受することができ、これにより簡易な構成で、周波数帯域を有効に利用して全二重方式によりデータ交換することができる。
【００５８】
これにより電源供給回路１９を配置して、ループアンテナ４に誘起された電力によりＩＣカード２を駆動する場合に、効率良くリードライタ３より電力の供給を受けることができる。
【００５９】
またループアンテナ４の負荷インピーダンスを変化させて、ループアンテナ４に誘起される主搬送波Ｓｍを変調することにより、簡易な構成によるＩＣカード２で全二重によるデータ交換を実行することができる。
【００６０】
さらに変調器１８における変調度を約１０〔％〕に設定したことにより、ループアンテナ４に継続して主搬送波Ｓｍを誘起させることができ、これによりループアンテナ４の負荷インピーダンスを変化させて、確実にループアンテナ４に誘起される主搬送波Ｓｍを変調することができる。
【００６１】
また変調器１８における変調度の設定により、ループアンテナ４及び８により形成される電界を周波数スペクトラムにより観察して、全送信電力に対する、出力信号Ｓ１の上側波Ｓ１Ｕ及び下側波Ｓ１Ｌ、出力信号Ｓ２の上側波Ｓ２Ｕ及び下側波Ｓ２Ｌの電力比が１〔％〕以下になるように設定したことにより、側波帯の電力を所定値以下に設定でき、いわゆる不要輻射を低減することができる。
【００６２】
（２）第２の実施の形態
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用されるＩＣカードの変復調回路３０を、リードライタ３側の変復調回路９と共に示すブロック図である。この実施の形態においては、ループアンテナ４の負荷インピーダンスを変化させてリードライタ３に応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を送出する。このとき電源供給回路１９の負荷を変化させて、ループアンテナ４の負荷インピーダンスを変化させる。なおこの図４に示す構成において、図１について上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００６３】
ここで負荷回路３１は、電源供給回路１９より出力される電源ラインに接続され、変調器２５の出力信号Ｓ２に応じて抵抗値を変化させる。これにより負荷回路３１は、電源供給回路１９の負荷を出力信号Ｓ２に応じて変化させ、ループアンテナ４より見た電源供給回路１９の入力インピーダンスを出力信号Ｓ２に応じて変化させる。これにより負荷回路３１は、電源供給回路１９と共に、データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を２段階で変調する最終段の変調回路を構成する。
【００６４】
電源安定化回路３２は、このように負荷の変化による変動する電源電圧を安定化させて出力する。
【００６５】
図４に示す構成によれば、電源供給回路１９の負荷を変化させてループアンテナ４の負荷インピーダンスを変化させ、これにより応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を２段階で変調する最終段の変調回路を構成することにより、簡易な構成で、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（３）第３の実施の形態
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用されるＩＣカード及びリードライタの変復調回路４０及び４１を示すブロック図である。この第３の実施の形態においては、ＩＣカードよりリードライタに伝送する応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を１段階の変調により伝送する。なおこの図５に示す構成において、図１について上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００６７】
すなわちこの実施の形態において、変調器４２は、応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）に応じてループアンテナ４の負荷インピーダンスを変化させることにより、このループアンテナ４に誘起される主搬送波Ｓｍを応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）の論理レベルに応じて振幅変調する。
【００６８】
またこれに対応してリードライタ側において、復調器４３は、ループアンテナ８より得られる応答信号より応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を復調し、続くローパスフィルタ（ＬＰＦ）４４は、この応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を帯域制限して出力する。
【００６９】
このときこの実施の形態では、変調器１７、１８、４２の設定により、また副搬送波Ｓｓ１の設定により、図６に示すように、応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）による側波帯成分ＳＢｍと、送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）による側波帯成分Ｓ１Ｕ及びＳ１Ｌとが周波数軸上で重なり合わないように設定される。なおこれら側波帯成分Ｓ１Ｕ及びＳ１Ｌ、ＳＢｍと、主搬送波成分の電力比については、第１の実施の形態と同様に設定される。
【００７０】
図５に示す構成によれば、ＩＣカード側より送出する応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）については、２段階の変調を省略しても、側波帯成分ＳＢ１Ｕ及びＳ１Ｌとが周波数軸上で重なり合わないように設定することにより、第１の実施の形態と同様の効果を簡易な構成により得ることができる。
【００７１】
（４）第４の実施の形態
図７は、本発明の第４の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用されるＩＣカード及びリードライタの変復調回路５０及び５１を示すブロック図である。この第４の実施の形態においては、リードライタよりＩＣカードに伝送する送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を１段階の変調により伝送する。なおこの図７に示す構成において、図１について上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００７２】
すなわちこの実施の形態において、変調器５２は、主搬送波Ｓｍにより送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を振幅変調する。このとき変調器５２は、約１０〔％〕の変調度により振幅変調し、これにより全送信電力に対する主搬送波Ｓｍの電力比が９９〔％〕以上になるように送信信号を生成し、また常に主搬送波Ｓｍが継続するように送信信号を生成する。
【００７３】
これに対応してＩＣカード側の変復調回路５０において、復調器５３は、ループアンテナ４より得られる送信信号より送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を復調し、続くローパスフィルタ（ＬＰＦ）５４は、この送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を帯域制限して出力する。
【００７４】
このときこの実施の形態では、変調器２１、２５、５２の設定により、また副搬送波Ｓｓ２の設定により、応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）による側波帯成分と、送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）による側波帯成分とが周波数軸上で重なり合わないように設定される。
【００７５】
図７に示す構成によれば、ＩＣカード処理装置側より送出する送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）について、２段階の変調を省略しても、側波帯成分が周波数軸上で重なり合わないように設定することにより、第１の実施の形態と同様の効果を簡易な構成により得ることができる。
【００７６】
（５）第５の実施の形態
図８は、本発明の第５の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用されるＩＣカード及びリードライタの変復調回路６０及び５１を示すブロック図である。なおこの図８に示す構成において、図４及び図７について上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００７７】
この実施の形態において、変復調回路５１は、変調器５２による１段階の変調により送信信号を生成する。これに対応して変復調回路６０は、復調器５３により送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を復調する。
【００７８】
またＩＣカード側においては、変調器２５、負荷回路３１により、電源負荷を変化させて応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を変調する。
【００７９】
図８に示す構成によれば、送信データ列Ｄ（Ｒ→Ｃ）を１段の変調により送出し、電源負荷を変化させて応答データ列Ｄ（Ｃ→Ｒ）を変調するようにしても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
（６）第６の実施の形態
図９は、本発明の第６の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用されるＩＣカード及びリードライタの変復調回路７０及び７１を示すブロック図である。なおこの図９に示す構成において、図１及び図７について上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００８１】
この実施の形態においては、転送レートに対応する周波数を中心にスペクトラム成分が分布し、直流成分が十分に抑圧されてなる送信データ列Ｄ１（Ｒ→Ｃ）及び応答データ列Ｄ１（Ｃ→Ｒ）を使用して、側波帯が重なり合わないように、１段の変調により送信信号及び応答信号を生成する。
【００８２】
すなわち送信データ列Ｄ１（Ｒ→Ｃ）は、図１０（Ａ）に示すように、周波数Ｆ１を中心にスペクトラム成分が分布し、直流成分が十分に抑圧されてなる、例えばマンチェスター符号により構成される。また応答データ列Ｄ１（Ｃ→Ｒ）は、周波数Ｆ２を中心にスペクトラム成分が分布してなる例えばマンチェスター符号により構成される。またこれら送信データ列Ｄ１（Ｒ→Ｃ）及び応答データ列Ｄ１（Ｃ→Ｒ）は、ベースバンドにおいて帯域が重なり合わないように、転送速度が設定される。
【００８３】
これによりこの実施の形態では、それぞれ変調器１８及び２１で送信信号及び応答信号を生成して、図１０（Ｂ）に示すように、送信データ列Ｄ１（Ｒ→Ｃ）及び応答データ列Ｄ１（Ｃ→Ｒ）の側波帯Ｓ１Ｕ〜Ｓ２Ｌが重なり合わないようにする。
【００８４】
図９に示す構成によれば、転送レートに対応する周波数を中心にスペクトラム成分が分布し、直流成分が十分に抑圧されてなる送信データ列Ｄ１（Ｒ→Ｃ）及び応答データ列Ｄ１（Ｃ→Ｒ）を使用して、側波帯が重なり合わないように、１段の変調により送信信号と応答信号を生成することにより、さらに一段と簡易な構成により第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
（７）第７の実施の形態
図１１は、本発明の第７の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用されるＩＣカード及びリードライタの変復調回路８０及び８１を示すブロック図である。なおこの図１１に示す構成において、図１について上述した構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００８６】
この実施の形態においては、複数系統の送信データ列ＤＡ（Ｒ→Ｃ）〜ＤＸ（Ｒ→Ｃ）及び応答データ列ＤＡ（Ｃ→Ｒ）〜ＤＸ（Ｃ→Ｒ）をそれぞれ多重化して送受する。すなわち変復調回路８１において、変調器８２は、周波数Ｆ１の副搬送波Ｓｓ１を用いた多相ＰＳＫ変調により複数系統の送信データ列ＤＡ（Ｒ→Ｃ）〜ＤＸ（Ｒ→Ｃ）を変調して出力する。
【００８７】
またＩＣカード側の変復調回路８０において、変調器８３は、周波数Ｆ２の副搬送波Ｓｓ２を用いた多相ＰＳＫ変調により複数系統の応答データ列ＤＡ（Ｃ→Ｒ）〜ＤＸ（Ｃ→Ｒ）を変調して出力する。なお、多重化方法としては、多相ＰＳＫ変調に代えてＱＡＭ変調等を適用することもできる。
【００８８】
これらに対応して変復調回路８１の復調器８４は、バンドパスフィルタ２８の出力信号Ｓ２より応答データ列ＤＡ（Ｃ→Ｒ）〜ＤＸ（Ｃ→Ｒ）を復調する。またＩＣカード側変復調回路８０の復調器８５は、バンドパスフィルタ２３の出力信号Ｓ１より送信データ列ＤＡ（Ｒ→Ｃ）〜ＤＸ（Ｒ→Ｃ）を復調する。
【００８９】
この実施の形態においては、これらの変復調処理により生成される送信信号及び応答信号において、図３について上述したように、側波帯が重なり合わないように、また主搬送波Ｓｍの電力が所定値以上になるように、送信信号及び応答信号が生成される。
【００９０】
図１１に示す構成によれば、複数系列のデータ列を多重化して伝送する場合でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
（８）第８の実施の形態
図１２は、本発明の第８の実施の形態に係るＩＣカードシステムに適用されるＩＣカード及びリードライタの変復調回路９０及び９１を示すブロック図である。なおこの図１２に示す構成において、上述した実施の形態の構成と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。
【００９２】
この実施の形態においては、複数系統の送信データ列ＤＡ（Ｒ→Ｃ）〜ＤＸ（Ｒ→Ｃ）及び応答データ列ＤＡ（Ｃ→Ｒ）〜ＤＸ（Ｃ→Ｒ）を周波数多重化して送受する。すなわち変復調回路９１において、変調器１７Ａ〜１７Ｘは、それぞれ所定周波数Ｆ１Ａ〜Ｆ１Ｘの副搬送波により各送信データ列ＤＡ（Ｒ→Ｃ）〜ＤＸ（Ｒ→Ｃ）を変調し、加算回路９２は、これら変調器１７Ａ〜１７Ｘの出力信号を加算する。このとき変復調回路９１は、図１３（Ａ）に示すように、各出力信号における側波帯が重なり合わないように、変調度、副搬送波の周波数Ｆ１Ａ〜Ｆ１Ｘが設定され、これにより複数系統の送信データ列ＤＡ（Ｒ→Ｃ）〜ＤＸ（Ｒ→Ｃ）を周波数多重化して送信信号を生成するようになされている。
【００９３】
また変復調回路９０において、変調器２５Ａ〜２５Ｘは、それぞれ所定周波数Ｆ２Ａ〜Ｆ２Ｘの副搬送波により各応答データ列ＤＡ（Ｃ→Ｒ）〜ＤＸ（Ｃ→Ｒ）を変調し、加算回路９３は、これら変調器２５Ａ〜２５Ｘの出力信号を加算する。このとき変復調回路９０は、図１３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、各出力信号における側波帯が重なり合わないように、またＩＣカード処理装置側における周波数多重化信号の側波帯と、各出力信号の側波帯とが重なり合わないように、変調度、副搬送波の周波数Ｆ２Ａ〜Ｆ２Ｘが設定され、これにより複数系統の応答データ列ＤＡ（Ｃ→Ｒ）〜ＤＸ（Ｃ→Ｒ）を周波数多重化して応答信号を生成するようになされている。
【００９４】
これらに対応して変復調回路９１は、バンドパスフィルタ２８Ａ〜２８Ｘにおいて、復調器２７の出力信号をそれぞれ中心周波数Ｆ２Ａ〜Ｆ２Ｘで帯域制限し、これによりそれぞれ変調器２５Ａ〜２５Ｘの出力信号を再生する。また復調器２９Ａ〜２９Ｘは、各バンドパスフィルタ２８Ａ〜２８Ｘの出力信号を処理して、応答データ列ＤＡ（Ｃ→Ｒ）〜ＤＸ（Ｃ→Ｒ）を復調する。
【００９５】
またＩＣカード側の変復調回路９０は、バンドパスフィルタ２３Ａ〜２３Ｘにおいて、復調器２２の出力信号をそれぞれ中心周波数Ｆ１Ａ〜Ｆ１Ｘで帯域制限し、これによりそれぞれ変調器１７Ａ〜１７Ｘの出力信号を再生する。また復調器２４Ａ〜２４Ｘは、各バンドパスフィルタ２３Ａ〜２３Ｘの出力信号を処理して、送信データ列ＤＡ（Ｒ→Ｃ）〜ＤＸ（Ｒ→Ｃ）を復調する。
【００９６】
この実施の形態においては、これらの変復調処理により生成される送信信号及び応答信号において、図３について上述したように、側波帯が重なり合わないように、また主搬送波Ｓｍの電力が所定値以上になるように、送信信号及び応答信号が生成される。
【００９７】
図１２に示す構成によれば、複数系列のデータ列を多重化して伝送する場合でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９８】
（９）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、１０〔％〕の変調度により送信信号を生成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、側波帯の電力が法上何ら規制されない場合等にあっては、１未満の変調度により送信信号を生成して上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
さらに上述の実施の形態においては、ループアンテナを使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ダイポールアンテナ等、種々の形状のアンテナを広く適用することができる。
【０１００】
また上述の実施の形態においては、主搬送波Ｓｍの周波数を１３．５６〔ＭＨｚ〕に設定した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マイクロ波帯域等、種々の周波数に設定する場合に広く適用することができる。
【０１０１】
さらに上述の実施の形態においては、送信信号の電力によりＩＣカードを動作させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電池により動作させる場合等にも広く適用することができる。
【０１０２】
また上述の実施の形態においては、ＩＣカード処理装置側において、データ列送信及び受信に共通のアンテナを使用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＩＣカード処理装置側においては、ＩＣカードに比して複雑な構成が許容される場合があることにより、送信専用、受信専用のアンテナを設けるようにしてもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ＩＣカード及びＩＣカード処理装置で同一周波数の主搬送波を用いて、周波数軸上で側波帯が重なり合わないようにデータ列を変調して送受することにより、簡易な構成で、周波数帯域を有効に利用して全二重方式によりデータ交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図２】図１のＩＣカードシステムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１の変復調回路の説明に供する特性曲線図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図６】図５の変復調回路の説明に供する特性曲線図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図１０】図９の変復調回路の説明に供する特性曲線図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態に係るＩＣカードシステムにおける変復調回路を示すブロック図である。
【図１３】図１２の変復調回路の説明に供する特性曲線図である。
【符号の説明】
１……ＩＣカードシステム、２……ＩＣカード、３……リードライタ、４、８……ループアンテナ、５、９、３０、４０、４１、５０、５１、６０、７０、７１、８０、８１、９０、９１……変復調回路、１７、１７Ａ〜１７Ｘ、１８、２１、２５、２５Ａ〜２５Ｘ、４２、５２、８２、８３……変調器、２２、２４、２４Ａ〜２４Ｘ、２７、２９、２９Ａ〜２９Ｘ、４３、５３、８４、８５……復調器、１９……電源供給回路

Claims (16)

1. ＩＣカード処理装置との間で、所望のデータ列を非接触により送受するＩＣカードにおいて、
   前記ＩＣカード処理装置より到来する送信信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した前記送信信号より動作用の電源を生成する電源回路と、
   前記アンテナで受信した前記送信信号より前記ＩＣカード処理装置より送出された送信データ列を復調する復調回路と、
   前記送信信号の側波帯と側波帯が周波数軸上で重なり合わないようにして、前記送信データ列に対応する応答データ列を、前記送信信号の主搬送波により変調して応答信号を生成し、前記応答信号を前記アンテナより送出する変調回路とを備え、
   前記ＩＣカード処理装置は、
   前記アンテナにおいて、継続して前記送信信号の主搬送波が現れるように、前記送信信号を生成し、
   前記変調回路は、
   前記送信データ列に対応する応答データ列により、又は前記応答データ列より生成した変調信号により、前記アンテナの負荷インピーダンスを変化させることにより、前記送信信号の主搬送波により前記応答信号を生成する
   ことを特徴とするＩＣカード。
2. 前記ＩＣカード処理装置は、
   前記送信信号において、前記主搬送波の電力が全電力の９９〔％〕以上を占めるように、前記送信信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
3. 前記復調回路は、
   前記アンテナで受信した前記送信信号より復調信号を復調する第１の復調器と、
   前記復調信号より前記送信データ列を復調する第２の復調器とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
4. 前記変調回路は、
   前記応答データ列を所定周波数の副搬送波により変調した後、前記主搬送波により変調して前記応答信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
5. 前記応答データ列は、
   複数系列のデータ列により形成され、
   前記変調回路は、
   前記複数系列のデータ列を多重化した後、前記応答信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
6. 前記変調回路は、
   前記複数系列のデータ列を周波数多重化して前記応答信号を生成する
   ことを特徴とする請求項５に記載のＩＣカード。
7. 前記応答データ列は、
   低域を抑圧する符号化方式によるデータ列でなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のＩＣカード。
8. ＩＣカードとの間で、所望のデータ列を非接触により送受するＩＣカード処理装置において、
   前記ＩＣカードより無線伝送される応答信号から前記ＩＣカードより送出された応答データ列を復調する復調回路と、
   前記応答信号の側波帯と側波帯が周波数軸上で重なり合わないように、前記応答データ列の送出を促す送信データ列を、主搬送波により変調して送信信号を生成し、前記送信信号を所定のアンテナより送出する変調回路とを備え、
   前記ＩＣカードは、
   前記応答データ列により、又は前記応答データ列より生成した変調信号により、アンテナの負荷インピーダンスを変化させることにより、前記送信信号の主搬送波により前記応答信号を生成して送出し、
   前記変調回路は、
   前記ＩＣカードにおいて、継続して前記送信信号の主搬送波が現れるように、前記送信信号を生成する
   ことを特徴とするＩＣカード処理装置。
9. 前記変調回路は、
   前記送信信号において、前記主搬送波の電力が全電力の９９〔％〕以上を占めるように、前記送信信号を生成する
   ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣカード処理装置。
10. 前記復調回路は、
    前記アンテナで受信した応答信号より復調信号を復調する第１の復調器と、
    前記復調信号より前記応答データ列を復調する第２の復調器とを有する
    ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣカード処理装置。
11. 前記変調回路は、
    前記送信データ列を所定周波数の副搬送波により変調した後、前記主搬送波により変調して前記送信信号を生成する
    ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣカード処理装置。
12. 前記送信データ列は、
    複数系列のデータ列により形成され、
    前記変調回路は、
    前記複数系列のデータ列を多重化した後、前記送信信号を生成する
    ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣカード処理装置。
13. 前記変調回路は、
    前記複数系列のデータ列を周波数多重化して前記送信信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のＩＣカード処理装置。
14. 前記送信データ列は、
    低域を抑圧する符号化方式によるデータ列でなる
    ことを特徴とする請求項８に記載のＩＣカード処理装置。
15. ＩＣカード及びＩＣカード処理装置の間で、所望のデータ列を非接触により送受するＩＣカードシステムにおいて、
    前記ＩＣカードは、
    前記ＩＣカード処理装置より到来する送信信号を受信するアンテナと、
    前記アンテナで受信した前記送信信号より動作用の電源を生成する電源回路と、
    前記アンテナで受信した送信信号より前記ＩＣカード処理装置より送出された送信データ列を復調する復調回路と、
    前記送信信号の側波帯と側波帯が周波数軸上で重なり合わないようにして、前記送信データ列に対応する応答データ列を、前記送信信号の主搬送波により変調して応答信号を生成し、前記応答信号を前記アンテナより送出する変調回路とを有し、
    前記ＩＣカード処理装置は、
    前記ＩＣカードより無線伝送される前記応答信号より前記応答データ列を復調する復調回路と、
    前記主搬送波により前記送信データ列を変調して前記送信信号を生成し、前記送信信号を所定のアンテナより送出する変調回路とを有し、
    前記ＩＣカード処理装置の変調回路は、
    前記アンテナにおいて、継続して前記送信信号の主搬送波が現れるように、前記送信信号を生成し、
    前記ＩＣカードの変調回路は、
    前記送信データ列に対応する応答データ列により、又は前記応答データ列より生成した変調信号により、前記アンテナの負荷インピーダンスを変化させることにより、前記送信信号の主搬送波により前記応答信号を生成する
    ことを特徴とするＩＣカードシステム。
16. 前記ＩＣカード処理装置の変調回路は、
    前記送信信号において、主搬送波の電力が全電力の９９〔％〕以上を占めるように、前記送信信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１５に記載のＩＣカードシステム。

Images