JP2012510095A - Ｒｆｓｉｍカード、ｒｆカードリーダ、およびｒｆ通信における磁気誘導制御方法 - Google Patents

Abstract

無線周波数ＳＩＭカード、無線周波数カードリーダ、および無線周波数通信における磁気誘導制御方法を開示する。無線周波数ＳＩＭカードは、ＳＩＭカード自身と、第１無線周波数トランシーバモジュールと、第１無線周波数アンテナと、第１マイクロコントローラと、磁気誘導モジュールとを備える。磁気誘導モジュールが対応する磁界信号を誘導していないときは、第１無線周波数トランシーバモジュールと第１マイクロコントローラは、ともに休止状態にある（３０１，３０２）。磁気誘導モジュールが無線周波数リーダの磁界によって生成された磁界信号を誘導すると、誘導された磁界信号は、電気信号に変換された後、第１無線周波数トランシーバモジュールを始動させる（３０４）。無線周波数トランシーバモジュールは次に、無線周波数搬送信号が存在するか否かを検出し（３０５）、第１マイクロコントローラを起動する外部干渉信号が生成されるか否かを判定する。生成される場合は、第１無線周波数トランシーバモジュールは通常動作状態（３０７）に移行して無線周波数カードリーダの第２無線周波数トランシーバモジュールとデータ交換する（３０８）。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＲＦ無線通信技術に関する。特に、ＲＦ ＳＩＭカード、ＲＦ カードリーダ、ＲＦ通信制御方法に関する。

現在のモバイル通信技術における契約者識別モジュール（ＳＩＭカード）は、モバイル通信端末において広く用いられている。科学技術の進歩によって、一般的なモバイル通信端末のＳＩＭカードに様々なインテリジェント回路モジュールを追加する様々な手法が採用されている。これにより、ＳＩＭカードにはＳＩＭカードの基本的な機能のみならず、日常生活により関連の深い他の機能も追加されている。ＲＦ ＳＩＭカードはその１つである。本出願人は、ＲＦ ＳＩＭカードに関する中国特許出願第２００７１０１２４３５４．７号を出願した。ＲＦ ＳＩＭカードは、アクティブＲＦ技術に対応する。これにより一般的なＳＩＭカードは、電子財布のようなモバイル支払い機能、アクセス制御機能、その他のコンシューマ向けアプリケーション機能を備えることができる。

ＲＦ ＳＩＭカードはモバイル端末のバッテリーから電力を取り出すので、ＲＦ動作を実施するときにモバイル端末のバッテリーの電力を消費する。そのため、モバイル端末の待ち受け時間に影響を及ぼす。この問題に対して、ＲＦ ＳＩＭカードの電力消費を抑える手法として現在存在するのは、以下のようなものである。すなわち、ＲＦ ＳＩＭカードは周期的に、ＲＦ交換データが存在するか否かを照会し、交換処理を継続する必要があるか否かを判定する。この手法は、ＲＦ ＳＩＭカードの電力消費をある程度まで抑えることができるが、この手法を用いると、ＲＦトランシーバモジュールおよびＲＦ ＳＩＭカードのマイクロコントローラは、アクティブになったままとなる。これは、実際にはＲＦ交換データが存在しないときに照会を実施するためである。これにより、モバイル端末のバッテリーの電力が消費されるので、モバイル端末の待ち受け時間に多大な影響を及ぼすことに変わりはない。

ＲＦ ＳＩＭカードは、アプリケーションによっては（例えば、ＲＦ ＳＩＭカードを公共輸送料金ＩＣカードその他のＲＦスマートカードとして用いるとき）、意図せずカードを読み出したり誤読み取りしたりする現象を避けるため、ＲＦ ＳＩＭカードとＲＦカードリーダの間の通信範囲を非常に狭い範囲内に制御する必要がある。そのため、上記通信範囲制御は、ＲＦ ＳＩＭカード無線通信システムにとって最も重要な実現課題となる。現在の技術は、ＲＦ ＳＩＭカード信号強度の減衰を利用して、ＲＦ ＳＩＭカードとＲＦカードリーダの間の無線通信範囲を制御する。しかし、ＲＦ ＳＩＭカードは一般にモバイル通信端末内に組み込まれ、モバイル通信端末のシールド効果に影響される。ＲＦ ＳＩＭカードの無線伝送パワーが同じであっても、モバイル通信端末の種類が異なれば、ＲＦ信号は異なる伝送パワーを有する。したがって、個々の無線通信範囲を適切な範囲内に制御するためには、様々なモバイル通信端末の種類のために様々な通信伝送パワーを有する様々なＲＦ ＳＩＭカードを製造することが必要である。これにより、ＲＦ ＳＩＭカードを使用する前に、ユーザはＲＦ ＳＩＭカードの無線伝送パワーをモバイル通信端末の種類にしたがって較正することが必要となる。また、ユーザがモバイル通信端末を交換した場合、交換後にＲＦ ＳＩＭカードを無線伝送パワーに対して再度較正することが必要になる。この面倒な較正作業は、ユーザに不便感を与えるのみならず、ＲＦ ＳＩＭカードを広範に適用する妨げとなる。

本発明は、上述した現在の技術が有する欠点を回避するという技術課題を解決することを目的とし、ＲＦ ＳＩＭカードおよびそれに適したＲＦカードリーダと、ＲＦ通信の磁気誘導制御方法を提供する。これにより、電力消費を効果的に抑え、モバイル通信端末の待ち受け時間への影響を少なくすることができる。

本発明は、上記技術課題を以下の技術手法によって解決する。

ＲＦ ＳＩＭカードを以下のように設計し、動作させる。ＲＦ ＳＩＭカードは、ＳＩＭカードコアと、第１ＲＦトランシーバモジュールと、第１ＲＦアンテナと、第１マイクロコントローラとを備える。第１ＲＦトランシーバモジュールは、第１ＲＦアンテナおよび第１マイクロコントローラとそれぞれ電気的に接続されている。ＲＦ ＳＩＭカードは磁気誘導モジュールも備える。磁気誘導モジュールは、第１ＲＦトランシーバモジュールに電気的に接続されている。磁気誘導モジュールが対応する磁界信号を受信していないとき、第１ＲＦトランシーバモジュールと第１マイクロコントローラは、ともに休止状態にある。磁気誘導モジュールが磁界生成モジュールによって生成された磁界信号を受信しているときは、受信した磁界信号は電気信号に変換され、第１ＲＦトランシーバモジュールを始動させる。第１ＲＦトランシーバモジュールは次に、ＲＦ変調信号が存在するか否かを調べ、第１マイクロコントローラを起動する外部干渉信号を生成するか否かを判定し、通常動作状態に移行してＲＦカードリーダとデータ交換する。

ＲＦカードリーダを以下のように設計し、ＲＦ ＳＩＭカードとともに動作するように用いる。ＲＦカードリーダは、第２ＲＦトランシーバモジュールと、第２ＲＦアンテナと、第２マイクロコントローラとを備える。第２ＲＦトランシーバモジュールは、第２ＲＦアンテナと第２マイクロコントローラにそれぞれ電気的に接続されている。ＲＦカードリーダは、磁界生成モジュールも備える。磁界生成モジュールは、誘導磁界を生成するために用いられる。ＲＦ ＳＩＭカードがＲＦカードリーダに接近すると、ＲＦ ＳＩＭカードは磁界生成モジュールが生成した磁界信号を検出し、ＲＦ ＳＩＭカードの第１ＲＦトランシーバモジュールが始動し、第１マイクロコントローラが起動される。

ＲＦ ＳＩＭカードとこれに適したＲＦカードリーダの間のデータ通信に基づき、ＲＦ通信における磁気誘導制御方法が提示される。同方法は、以下のステップを含む。
Ａ．磁界生成モジュールをＲＦカードリーダ内に配置するステップ；
Ｂ．磁気誘導モジュールを、ＲＦ ＳＩＭカードの第１トランシーバモジュールと電気的に接続されるように、ＲＦ ＳＩＭカード内に配置するステップ；
Ｃ．通常状態、すなわちＲＦ ＳＩＭカードがＲＦカードリーダに近接していない場合は、ＲＦ ＳＩＭカードの第１ＲＦトランシーバモジュールと第１マイクロコントローラはともに休止状態にある。
Ｄ．ＲＦ ＳＩＭカードがＲＦカードリーダに接近すると、ＲＦ ＳＩＭカードの磁気誘導モジュールはＲＦカードリーダの磁界生成モジュールからの磁界信号を検出し、検出した磁界信号は電気信号に変換され、第１ＲＦトランシーバモジュールを始動させる。
Ｅ．第１ＲＦトランシーバモジュールは次に、ＲＦ変調信号が存在するか否かを調べ、第１マイクロコントローラを起動する外部干渉信号を生成するか否かを判定し、通常動作状態に移行してＲＦカードリーダの第２トランシーバモジュールとデータ交換し、交換データをそれぞれ対応する第１および第２マイクロコントローラへ送信する。

磁気誘導モジュールは、誘導コイル、ホールデバイス、または磁気誘導スイッチである。

磁気誘導から変換される電気信号によって始動するＳＩＭカードの第１ＲＦトランシーバモジュールは、調整可能な閾値を有する。

ＲＦ ＳＩＭカードの第１ＲＦトランシーバモジュールとＲＦカードリーダの第２ＲＦトランシーバモジュールは、高周波数帯（ＳＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、または極超短波（ＵＨＦ）の範囲で動作するように構成されている。

現在の技術と比較すると、本発明に係るＲＦ ＳＩＭカード、ＲＦカードリーダ、ＲＦ通信における磁気誘導制御方法は、以下の技術的効果を有する。１．磁気誘導モジュールをＲＦ ＳＩＭカード内に配置し、これに適した磁界生成モジュールをＲＦカードリーダ内に配置し、ＲＦ ＳＩＭカードの第１ＲＦトランシーバモジュールと第１マイクロコントローラを、対応する磁界信号が検出されていないとき、すなわちＲＦ交換データが存在しないときの通常状態として、休止状態にする。第１ＲＦトランシーバモジュールが適切な磁界信号を検出した場合、すなわちＲＦ ＳＩＭカードがＲＦカードリーダに接近してＲＦデータ交換のためカード読み取りを実施する場合、第１ＲＦトランシーバモジュールと第１マイクロコントローラは通常動作モードを開始する。このようにして、ＲＦ ＳＩＭカードの電力消費は効果的に抑えられ、したがってモバイル端末の待ち受け時間への影響は少ない。２．本発明は、磁気誘導技術を用いて効果的にＲＦトランシーバモジュールを動作開始させる。これは、磁界エネルギーの伝送と誘導はモバイル通信端末の設計と構造に対する相関が小さいことによる。これにより、ＲＦ ＳＩＭカードは異なるモバイル通信端末においても一貫した誘導信号強度を検出し、ＲＦ ＳＩＭカードの広範な適用を効果的に促進することができる。３．ＲＦ ＳＩＭカードの第１トランシーバモジュールが始動した後、第１トランシーバモジュールはＲＦ変調信号が存在するか否かを調べ、次に外部干渉信号を生成して第１マイクロコントローラを起動することを決定する。これにより、さらに効果的にＲＦ ＳＩＭカードの電力消費を抑えることができる。ＲＦ ＳＩＭカードの第１ＲＦトランシーバモジュールの始動閾値は、調整することができる。これにより、カード読み取り範囲を特定範囲内に効果的に制御し、カードの誤読み取りや意図しない読み取りを避けることができる。

本発明に係るＲＦ ＳＩＭカードの原理を示す論理ブロック図である。 本発明に係るＲＦカードリーダの原理を示す論理ブロック図である。 本発明に係る、ＲＦ通信における磁気誘導制御方法を示す論理フローチャートである。

図１に示すように、ＲＦ ＳＩＭカード１００は、ＳＩＭカードコア１０６、第１ＲＦトランシーバモジュール１０１、第１ＲＦアンテナ１０２、第１マイクロコントローラ１０３を備える。第１ＲＦトランシーバ１０１は、第１ＲＦアンテナ１０２と第１マイクロコントローラ１０３にそれぞれ電気的に接続されている。ＳＩＭカード１００はまた、磁気誘導モジュール１０８を備える。磁気誘導モジュール１０８は、第１ＲＦトランシーバモジュール１０１に電気的に接続されている。

磁気誘導モジュール１０８は、従来技術における誘導コイル、ホールデバイス、または磁気誘導スイッチを採用することができる。

図２に示すように、ＲＦ ＳＩＭカード１００とともに動作するＲＦリーダ２００は、第２トランシーバモジュール２０２、第２ＲＦアンテナ２０２、第２マイクロコントローラ２０３を備える。第２ＲＦトランシーバモジュール２０１は、第２ＲＦアンテナ２０２と第２マイクロコントローラ２０３にそれぞれ電気的に接続されている。ＲＦリーダ２００はまた、磁界生成モジュール２０８を備える。磁界生成モジュール２０８は、誘導磁界を生成するために用いられる。

ＲＦ ＳＩＭカード１００がＲＦカードリーダ２００に接近すると、磁気誘導モジュール１０８は、磁界生成モジュール２０８が生成した適切な磁界信号を検出する。磁界信号は電気信号に変換および処理され、第１ＲＦトランシーバモジュール１０１に送信され、第１ＲＦトランシーバモジュール１０１を始動させる。第１ＲＦトランシーバモジュール１０１は、ＲＦ変調信号が存在するか否かを調べ、第１マイクロコントローラ１０３を起動する外部干渉信号を生成するか否かを判定する。第１ＲＦトランシーバモジュール１０１は次に、通常動作状態に移行し、ＲＦカードリーダ２００とＲＦデータを交換する。

以下では図３を参照して、スマートＲＦカードとしてのＲＦ ＳＩＭカード１００とＲＦカードリーダ２００の間のＲＦ通信プロセスを簡略化して説明する。すなわち、本発明に係るＲＦ通信における磁気誘導制御方法の制御プロセスを説明する。

ステップ１：通常状態、すなわちＲＦ ＳＩＭカード１００がＲＦカードリーダ２００に隣接していない状態において、ＲＦ ＳＩＭカードの第１ＲＦトランシーバモジュール１０１と第１マイクロコントローラ１０３を休止状態にする。

ステップ２：ＲＦ ＳＩＭカード１００がＲＦカードリーダ２００に接近すると、ＲＦ ＳＩＭカード１００はＲＦカードリーダ２００の磁界生成モジュール２０８が生成した磁界の中に置かれる。ＲＦ ＳＩＭカード１００の磁気誘導モジュール１０８は、磁界生成モジュール２０８が生成した磁界信号を検出する。

ステップ３：検出した磁界信号は、電気信号へ変換および処理され、第１トランシーバモジュール１０１を始動させる。第１ＲＦトランシーバモジュール１０１は、第１ＲＦアンテナ１０１を用いてＲＦ変調信号検出を実施する。ＲＦ変調信号が検出された場合はステップ４に進み、ＲＦ変調信号が検出されなかった場合は、ステップ１へ戻る。

ステップ４：第１ＲＦトランシーバモジュール１０１は、ＲＦ変調信号を検出し、外部干渉信号を生成して第１マイクロコントローラ１０３を起動し、通常動作状態に移行する。

ステップ５：ＲＦ ＳＩＭカード１００の第１ＲＦトランシーバモジュール１０１とＲＦカードリーダ２００の第２トランシーバモジュール２０１の間で（第１ＲＦアンテナ１０２と第２ＲＦアンテナ２０２それぞれを介して）、ＲＦ交換データを交換し処理する。

ステップ６：第１マイクロコントローラ１０３と第２マイクロコントローラ２０３は、データ交換を終了する。

本発明において、第１ＲＦトランシーバモジュール１０１は、磁気誘導から変換された電気信号によって始動するための調整可能な閾値を有する。ＲＦ ＳＩＭカード１００の第１ＲＦトランシーバモジュール１０１とＲＦカードリーダ２００の第２ＲＦトランシーバモジュール２０１は、高周波数帯（ＳＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、または極超短波（ＵＨＦ）の周波数範囲で動作する。

磁気誘導モジュール１０８は、誘導コイル、ホールデバイス、または磁気誘導スイッチを採用することができる。磁界生成モジュール２０８は、従来技術を用いることができる。これらの原理と制御手法はここでは記載していない。電気信号と磁気信号の間の処理および変換については、磁気誘導モジュール１０８の内部で実施することができる。また、適切な回路を備えたＲＦトランシーバモジュール１０１内で実施することもできる。これらも従来技術であり、ここでは特段記載していない。

Claims (10)

1. ＲＦ ＳＩＭカードであって、
   ＳＩＭカードコアと、
   第１トランシーバモジュールと、
   第１ＲＦアンテナと、
   第１マイクロコントローラと、
   を備え、
   前記第１ＲＦトランシーバモジュールは、前記第１ＲＦアンテナと前記第１マイクロコントローラにそれぞれ電気的に接続されており、
   さらに磁気誘導モジュールを備え、
   前記磁気誘導モジュールは、前記第１ＲＦトランシーバモジュールに電気的に接続されており、
   前記第１ＲＦトランシーバモジュールと前記第１マイクロコントローラは、前記磁気誘導モジュールが対応する磁界信号を検出していないときは、ともに休止状態にあり、
   前記磁気誘導モジュールが対応する磁界信号を検出したときは、前記検出された磁界信号は、電気信号に変換された後、前記第１ＲＦトランシーバモジュールを始動させ、前記第１ＲＦトランシーバモジュールは次に、ＲＦ変調信号が存在するか否かを調べ、前記第１マイクロコントローラを起動する外部干渉信号を生成するか否かを判定し、通常動作状態に移行して対応するＲＦカードリーダとデータ交換する
   ことを特徴とするＲＦ ＳＩＭカード。
2. 前記磁気誘導モジュールは、誘導コイル、ホールデバイス、または磁気誘導スイッチである
   ことを特徴とする請求項１記載のＲＦ ＳＩＭカード。
3. 前記第１ＲＦトランシーバモジュールは、前記磁気誘導から変換された電気信号によって始動するための、調整可能な始動閾値を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載のＲＦ ＳＩＭカード。
4. 前記第１ＲＦトランシーバモジュールは、高周波数帯（ＳＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、または極超短波（ＵＨＦ）の周波数範囲で動作する
   ことを特徴とする請求項３記載のＲＦ ＳＩＭカード。
5. 請求項１記載のＲＦ ＳＩＭカードに対応するＲＦカードリーダであって、
   第２ＲＦトランシーバモジュールと、
   第２ＲＦアンテナと、
   第２マイクロコントローラと、
   を備え、
   前記第２ＲＦトランシーバモジュールは、前記第２ＲＦアンテナと前記第２マイクロコントローラにそれぞれ電気的に接続されており、
   さらに、誘導磁界を生成するために用いられる磁界生成モジュールを備え、
   前記ＲＦ ＳＩＭカードが前記ＲＦカードリーダに接近すると、前記磁界生成モジュールが生成した磁界信号を検出し、前記第１ＲＦトランシーバモジュールを始動させ、前記第１マイクロコントローラを起動する
   ことを特徴とするＲＦカードリーダ。
6. 前記第２ＲＦトランシーバモジュールは、高周波数帯（ＳＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、または極超短波（ＵＨＦ）の周波数範囲で動作する
   ことを特徴とする請求項５記載のＲＦカードリーダ。
7. ＲＦ ＳＩＭカードとこれに適したＲＦカードリーダの間のデータ通信に基づき、ＲＦ通信における磁気誘導を制御する方法であって、
   Ａ．磁界生成モジュールをＲＦカードリーダ内に配置するステップ；
   Ｂ．磁気誘導モジュールを、ＲＦ ＳＩＭカードの第１トランシーバモジュールと電気的に接続されるように、前記ＲＦ ＳＩＭカード内に配置するステップ；
   を有し、
   Ｃ．通常状態、すなわち前記ＲＦ ＳＩＭカードが前記ＲＦカードリーダに近接していない場合は、前記ＲＦ ＳＩＭカードの前記第１ＲＦトランシーバモジュールと前記第１マイクロコントローラはともに休止状態にあり、
   Ｄ．前記ＲＦ ＳＩＭカードが前記ＲＦカードリーダに接近すると、前記ＲＦ ＳＩＭカードの前記磁気誘導モジュールは前記ＲＦカードリーダの前記磁界生成モジュールからの磁界信号を検出し、検出した前記磁界信号は電気信号に変換され、前記第１ＲＦトランシーバモジュールを始動させ、
   Ｅ．前記第１ＲＦトランシーバモジュールは次に、ＲＦ変調信号が存在するか否かを調べ、前記第１マイクロコントローラを起動する外部干渉信号を生成するか否かを判定し、通常動作状態に移行して前記ＲＦカードリーダの第２トランシーバモジュールとデータ交換し、その交換データをそれぞれ対応する第１および第２マイクロコントローラへ送信する
   ことを特徴とする磁気誘導制御方法。
8. 前記磁気誘導モジュールは、誘導コイル、ホールデバイス、または磁気誘導スイッチである
   ことを特徴とする請求項７記載の磁気誘導制御方法。
9. 前記ＲＦ ＳＩＭカードの前記第１ＲＦトランシーバモジュールは、前記磁気誘導から変換された電気信号によって始動し、調整可能な閾値を有する
   ことを特徴とする請求項７または８記載の磁気誘導制御方法。
10. 前記ＲＦ ＳＩＭカードの前記第１ＲＦトランシーバモジュールと前記ＲＦカードリーダの第２トランシーバモジュールは、高周波数帯（ＳＨＦ）、超短波（ＶＨＦ）、または極超短波（ＵＨＦ）の範囲で動作するように構成されている
    ことを特徴とする請求項９記載の磁気誘導制御方法。

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