リーダライタ及び非接触ＩＣモジュール
【課題】本発明は、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させるとともに、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ認証処理を行うことができる非接触ＩＣモジュール及びリーダライタを提供する。
【解決手段】本発明の非接触ＩＣモジュールＡは、リーダライタＢから受信する電波に含まれる同期補正情報に基づいてリーダライタＢに送信するタイミングを変化させるとともに、受信強度が第１の閾値未満である場合にはリーダライタＢとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、リーダライタＢから受信する電波の受信強度が第１の閾値以上である場合にはリーダライタＢとの間で行うべき第２の認証処理を行うものである。
【解決手段】本発明の非接触ＩＣモジュールＡは、リーダライタＢから受信する電波に含まれる同期補正情報に基づいてリーダライタＢに送信するタイミングを変化させるとともに、受信強度が第１の閾値未満である場合にはリーダライタＢとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、リーダライタＢから受信する電波の受信強度が第１の閾値以上である場合にはリーダライタＢとの間で行うべき第２の認証処理を行うものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーダライタとの間で非接触型の無線通信を利用して情報の送受信を行う非接触ＩＣモジュール、及びそのリーダライタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触型のＩＣモジュール（以下、非接触ＩＣモジュールと称する。なお、この非接触ＩＣモジュールは、カードサイズの非接触ＩＣカード、携帯端末装置に搭載される、非接触ＩＣカード型技術を利用した小型モジュール、荷札として荷に貼り付けられる非接触ＩＣタグなどを含み、ＩＣチップとアンテナとを含んで構成される）と、その非接触ＩＣモジュールと無線通信を行うリーダライタと、を含んで構成されるシステムが、様々なサービスに利用されている。このシステムでは、リーダライタと無線通信を行っている非接触ＩＣモジュールが当該システムによるサービスを提供可能なものであるか否かを識別するために、リーダライタは、非接触ＩＣモジュールとの間で認証処理を行っている。
【０００３】
特許文献１には、上記認証処理に要する処理時間を短縮するためになされた非接触ＩＣカードリーダ装置について、開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０２８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、タッチアンドゴー形式を適用した非接触ＩＣカードリーダライタと、密着型の非接触ＩＣカード（つまり、非接触ＩＣカードリーダライタにおける読み取り部と無線通信を行うためには、その読み取り部と２ミリ未満の距離に位置する必要がある非接触ＩＣカード）と、の間での認証処理について開示されている。このシステムでは、非接触ＩＣカードリーダライタは、２枚以上の非接触ＩＣカードを一時期に読み取り部にタッチさせることができない構造であり、一枚の非接触ＩＣカードとのみ認証を行うことを想定したものである。また、非接触ＩＣカードリーダライタは、利用者が非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダライタと通信可能な距離に位置させるために非接触ＩＣカードを読み取り部にタッチするという行為を行ってはじめて、非接触ＩＣカードと認証を開始するものである。
【０００５】
一方、遠隔型の非接触ＩＣカード（つまり、リーダライタにおける読み取り部と無線通信を行うために、その読み取り部と７０センチ以上の距離に位置することが許容される非接触ＩＣカード）との間で認証処理を行う場合、リーダライタと通信可能な距離に複数枚の非接触ＩＣカードが位置することによって、リーダライタは、その複数枚の非接触ＩＣカードと同時期に認証を行うことが考えられる。また、リーダライタは、利用者が意図せず非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダライタと通信可能な距離に位置させた場合にも、非接触ＩＣカードと認証を開始することが考えられる。
【０００６】
このように、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合には、密着型の非接触ＩＣカードとの間での無線通信と異なってくる。すなわち、リーダライタと非接触ＩＣカードが一対多となる可能性が高く、常に複数の非接触ＩＣカードが存在することが想定される。そのため、リーダライタは効率良く周囲に存在する非接触ＩＣカードとの同期を取って通信を行う必要がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、リーダライタの周囲に存在する非接触ＩＣカード
の数の状況に応じて、効率良く通信の同期補正を実現する非接触ＩＣモジュール、携帯端末装置、及びリーダライタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のリーダライタは、電波の送受信を行う無線部と、無線部による非接触ＩＣモジュールとの無線通信を制御する制御部とを備え、制御部は、無線部により非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満かつ第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、無線部により非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が第１の閾値以上である場合に、非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの、第１の認証処理を除く第２の認証処理を行い、無線部により非接触ＩＣモジュールに対して送信する電波に、非接触ＩＣモジュールが送信するタイミングを計るための同期補正情報を含むものである。
【０００９】
また、本発明のリーダライタにおける制御部は、無線部により複数の非接触ＩＣモジュールからの応答を受信できる受信数によって同期補正情報の内容を変更するものである。
【００１０】
また、本発明のリーダライタにおける制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも少ない場合に、同期補正情報で示される時間値を小さくするものである。
【００１１】
また、本発明のリーダライタにおける制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも多い場合に、同期補正情報で示される時間値を大きくするものである。
【００１２】
この構成により、リーダライタは周囲に複数個存在する遠隔型の非接触ＩＣモジュールの台数を把握することが可能となり、リーダライタが送信するタイミングと前記非接触ＩＣモジュールが送信するタイミングを周囲環境に応じて柔軟に変更することが可能となり、効率の良いシステムを提供することができる。さらに、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させることができる。
【００１３】
また、本発明の非接触ＩＣモジュールは、電波の送受信を行う無線部と、無線部によるリーダライタとの無線通信を制御する制御部とを備え、制御部は、無線部によりリーダライタから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満かつ第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、無線部によりリーダライタから受信する電波の受信強度が第１の閾値以上である場合に、リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を除く第２の認証処理を行い、無線部によりリーダライタから受信する電波に含まれる同期補正情報に基づきリーダライタに対して送信する電波の送信タイミングを変化させるものである。
【００１４】
この構成により、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させるとともに、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ認証処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の非接触ＩＣモジュール及びリーダライタによれば、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させるとともに、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ認証処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態のリーダライタと非接触ＩＣモジュールとを含んで構成されるシステムについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の非接触ＩＣモジュールの構成図、図２は、本発明の実施の形態のリーダライタの構成図である。まず、図１の非接触ＩＣモジュールＡの構成について説明する。非接触ＩＣモジュールＡは、復調処理部１１と、全体制御部１２と、メモリ１３と、変調処理部１４と、アンテナ１５とを備えている。
【００１７】
復調処理部１１は、リーダライタＢからアンテナ１５を通じて受信されたＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調信号を復調し、受信信号を取り出すように機能する。さらに、ＦＳＫ変調信号の受信強度を計測し、その計測した数値を全体制御部１２に出力する。なお、ここでは、復調処理部１１がＦＳＫ変調された信号を復調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおける非接触ＩＣモジュールは、リーダライタから受信した信号がＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調されていれば、そのＡＳＫ変調信号を復調するようにしてもよい。
【００１８】
全体制御部１２は、復調処理部１１から入力する受信強度に関する数値を参照して、後述するシーケンスに則った信号の送受信をリーダライタＢと行うよう復調処理部１１及び変調処理部１４を制御するとともに、メモリ１３に対する読み込みまたは書き込みのアクセスを実行するように機能する。
【００１９】
変調処理部１４は、アンテナ１５を介して受信した無変調搬送波を、メモリ１３から全体制御部１２を通して読み出されたデータに基づいてＦＳＫ変調し、アンテナ１５を介してリーダライタＢへ送出するように機能する。なお、ここではパッシブ型の非接触ＩＣモジュールについて述べたが、本発明の非接触ＩＣモジュールに適用されるものは、パッシブ型に限るものではない。なお、ここでは、変調処理部１４が搬送波をＦＳＫ変調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおける非接触ＩＣモジュールが、搬送波をＡＳＫ変調するようにしてもよい。
【００２０】
次に、図２のリーダライタＢの構成について説明する。リーダライタＢは、全体制御部２１と、通信制御部２２と、メモリ２３と、変調処理部２４と、搬送波発振器２５と、サーキュレータ２６と、復調処理部２７と、を備え、外部にアンテナ２８を備えている。
【００２１】
全体制御部２１は、復調処理部２７から入力する、非接触ＩＣモジュールＡから受信した信号の受信強度を参照して、後述するシーケンスに則った信号の送受信を非接触ＩＣモジュールＡと行うよう通信制御部２２に命令するとともに、非接触ＩＣモジュールＡに対するデータの書き込み、読み出しの制御を通信制御部２２に命令する。
【００２２】
通信制御部２２は、全体制御部２１の制御下で、対象とする非接触ＩＣモジュールＡのＩＤや非接触ＩＣモジュールＡに書き込ませるデータをメモリ２３から読み出して、変調処理部２４に渡すように機能する。
【００２３】
変調処理部２４は、メモリ２３から読み出した前記データにより、搬送波発振器２５が発生する、例えば４００ＭＨｚの、無変調搬送波に対しＦＳＫ変調処理を行うように機能する。なお、ここでは、変調処理部２４が搬送波をＦＳＫ変調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおけるリーダライタが、搬送波をＡＳＫ変調するようにしてもよい。
【００２４】
サーキュレータ２６は、方向性を持った結合器であり、上述のように変調処理部２４が変調したＦＳＫ変調信号を、アンテナ２８を介して非接触ＩＣモジュールＡへ送信すると
ともに、非接触ＩＣモジュールＡからアンテナ２８を介して受信したＦＳＫ変調信号を復調処理部２７へ供給するように機能する。
【００２５】
復調処理部２７は、搬送波発振器２５の無変調搬送波を用いてＦＳＫ変調データを復調し、復調したデータを全体制御部２１へ送出するように機能する。さらに、ＦＳＫ変調信号の受信強度を計測し、その計測した数値を全体制御部２１に出力する。なお、全体制御部２１は、その復調したデータにもとづいて、非接触ＩＣモジュールＡから受信したデータの内容を認識する。なお、ここでは、復調処理部２７がＦＳＫ変調されたデータを復調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおけるリーダライタは、非接触ＩＣモジュールから受信した信号がＡＳＫ変調されていれば、そのＡＳＫ変調信号を復調するようにしてもよい。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態の携帯端末装置及びリーダライタについて詳細に説明する。図３に、本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの位置関係の一例を示す図を、図４に、本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの間での認証処理シーケンスを、それぞれ示す。
【００２７】
図３に示すように、リーダライタ２の付近には、非接触ＩＣモジュールを搭載した複数台の携帯端末装置１ａ〜１ｎが位置しているものとする。また、複数台の携帯端末装置１ａ〜１ｎのうち、携帯端末装置１ｊ〜１ｎは、非接触ＩＣモジュールがリーダライタ２と無線通信を行うことができる通信範囲外（図３における、点線で形成される円Ｃ１の外部。円Ｃ１は、リーダライタ２を中心とする円であって、リーダライタ２が非接触ＩＣモジュールと無線通信を行うために最低限必要な受信強度の閾値（レベル１）に応じて描かれている）に位置する。また、複数台の携帯端末装置１ａ〜１ｎのうち、携帯端末装置１ａ〜１ｉは、非接触ＩＣモジュールがリーダライタと無線通信を行うことができる通信範囲内（図３における、点線で形成される円Ｃ１の内部）に位置し、さらに、携帯端末装置１ａは、その通信範囲内であって、よりリーダライタに近い領域（上記レベル１よりも値の大きい受信強度の閾値（レベル２）に応じて描かれる円Ｃ２の内部）に位置する。
【００２８】
以降、携帯端末装置１ａが、通信範囲外に位置する点Ｐ０、及び円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置する点Ｐ１を経て、円Ｃ２の内部に位置する点Ｐ２に至る場合の、携帯端末装置１ａ及びリーダライタ２の処理について、図４を参照して説明する。
【００２９】
点Ｐ０に位置する携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュールは、周期Ｔにてキャリアセンスを行ってもリーダライタ２が出力する電波を受信することができず、したがって、認証処理を行うことができない。一方、円Ｃ１の内部に位置する携帯端末装置１ｂ〜１ｉは、後述するプレ認証フェーズにてリーダライタ２との間で認証処理を実行している。携帯端末装置１ｂ〜１ｉは、リーダライタ２から受信した、要求信号（この要求信号は、図４における、プレ認証要求に対応する）を含む電波の受信強度を計測し、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１とを比較して、携帯端末装置１ｂ〜１ｉが円Ｃ１の内部に位置するか否かを判別している。また、リーダライタ２は、円Ｃ１の内部に位置する携帯端末装置１ｂ〜１ｉとの間で、後述するプレ認証フェーズにて認証処理を実行している。リーダライタ２は、携帯端末装置１ｂ〜１ｉから受信した、応答信号（この応答信号は、図４における、プレ認証応答１またはプレ認証応答２に対応する）を含む電波の受信強度を計測し、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１とを比較して、携帯端末装置１ｂ〜１ｉが円Ｃ１の内部に位置するか否かを判別している。
【００３０】
点Ｐ１または点Ｐ２に位置する携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２が定期的にプレ認証要求を出力するタイミング（図４に示す、プレ認証要求と記載された白抜きの矢印の幅は、リーダライタ２がプレ認証要求を送信する期間に
相当する）と、周期Ｔにてキャリアセンスを行うタイミング（図４に示す、「○」で示される時点において、携帯端末装置１ａ〜１ｉは、キャリアセンスを行う）と、が一致すれば、リーダライタ２からプレ認証要求を受信する。同時に、非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２からプレ認証要求を含む電波の受信強度を計測し、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１およびレベル２とを比較する。ここで、図５に示す、本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答を送受信するタイミングを説明する図と、図６に示す、本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答のフレームフォーマットを説明する図と、を参照して、携帯端末装置１ａ〜１ｉとリーダライタ２が送受信するプレ認証要求とプレ認証応答について説明する。なお、図５（ｂ）の下段の図は、図５（ｂ）の上段の図における点線で囲まれた範囲を拡大したものである。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、リーダライタ２は、定期的にプレ認証要求を送信し、一方、携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、周期Ｔにてキャリアセンスを行う。携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、図３に示す点Ｐ０に位置するときは、図５（ａ）に示すように、周期的にキャリアセンスを繰り返すものの、プレ認証要求を受信することができず、リーダライタ２に応答を返すことはない。
【００３２】
携帯端末装置１ａが点Ｐ１または点Ｐ２に位置する場合、その携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、キャリアセンスを行ったときにリーダライタ２から送信されるプレ認証要求を受信することができる。このとき、携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、キャリアセンスを行ってプレ認証要求がリーダライタ２から送信されていることを検出した時点（図５（ｂ）に示す時点ｔ１）から、リーダライタ２がプレ認証要求を送信し終える時点（図５（ｂ）に示す、プレ認証要求のフレームの終端である時点ｔ２）まで、プレ認証要求を受信する。プレ認証要求を構成するフレームは、図５（ｂ）の下段の図に示すように、簡易情報を構成するサブフレームと、完全情報を構成するサブフレームと、に分割される。また、図５（ａ）に示すＴｘは、リーダライタ２がプレ認証要求を送信する間隔を示しており、図５（ｂ）で示すように、リーダライタ２はＴｘの間に携帯端末装置１ａ〜１ｉから、後述するプレ認証要求に対する応答であるプレ認証応答を受信することとなる。
【００３３】
図５（ｂ）では、プレ認証要求のフレームは、簡易情報を構成するサブフレーム４個と（図５（ｂ）では、簡易情報Ｎｏ．１から簡易情報Ｎｏ．４に該当する）、完全情報を構成するサブフレーム１個と、から構成される。リーダライタ２は、含まれるデータが同一の簡易情報を連続して４回送信した後、完全情報を送信する。簡易情報を構成するサブフレームのフレームフォーマットは、図６（ａ）に示すように、非接触ＩＣモジュールがビット同期をとるためのビット同期信号、非接触ＩＣモジュールがフレーム同期をとるための簡易情報フレーム同期信号、及び、簡易情報の主要データとなる簡易ＩＤ情報によって構成される。簡易ＩＤ情報は、サブフレームの種別やデータ長などを特定するための制御情報を含むヘッダと、リーダライタ２が決済処理を行うことができるサービス（例えば、Ｓｕｉｃａ（登録商標）やＥｄｙ（登録商標））を識別するためのサービスＩＤと、を含んで構成される。なお、簡易情報フレーム同期信号に簡易情報固有のビットパターンを挿入することによって、あるサブフレームを受信した非接触ＩＣモジュールが、簡易ＩＤ情報のヘッダを認識する前にその簡易情報フレーム同期信号を参照して、そのサブフレームが簡易情報であると識別するようにしてもよい。
【００３４】
また、完全情報を構成するサブフレームのフレームフォーマットは、図６（ｂ）に示すように、非接触ＩＣモジュールがビット同期をとるためのビット同期信号、非接触ＩＣモジュールがフレーム同期をとるための完全情報フレーム同期信号、完全情報の主要データとなる完全ＩＤ情報及び、リーダライタ２の周囲環境に応じて効率よく同期補正を行うための同期補正情報によって構成される。
【００３５】
完全ＩＤ情報は、サブフレームの種別やデータ長などを特定するための制御情報を含むヘッダと、リーダライタ２が決済処理を行うことができるサービス（例えば、Ｓｕｉｃａ（登録商標）やＥｄｙ（登録商標））を識別するためのサービスＩＤと、さらに、プレ認証要求を送信したリーダライタ２を識別するための送信元ＩＤを含んで構成される。
【００３６】
完全情報は、送信元ＩＤを含んで構成される点で、簡易情報と異なる。なお、完全情報フレーム同期信号に完全情報固有のビットパターンを挿入することによって、あるサブフレームを受信した非接触ＩＣモジュールが、完全ＩＤ情報のヘッダを認識する前にその完全情報フレーム同期信号を参照して、そのサブフレームが完全情報であると識別するようにしてもよい。
【００３７】
同期補正情報は、図５（ａ）に示す時間Ｔｘを示すものであり、リーダライタ２が送信するプレ認証要求の送信間隔を表すものである。これは、言い換えれば非接触ＩＣモジュールがプレ認証要求を受信した後にリーダライタ２に対するプレ認証応答を返すタイミングである。
【００３８】
リーダライタ２は時間Ｔｘが長ければ長いほど、周囲にある非接触ＩＣモジュールの応答を数多く受信することが可能となるが、Ｔｘの時間が長すぎる場合にはリアルタイム性が悪くなり効率の悪いシステムとなってしまう。逆に、Ｔｘの時間が短い場合には、リアルタイム性は向上するがリーダライタ２の周囲に数多くの非接触ＩＣモジュールが存在してしまう。その結果、非接触ＩＣモジュールからの応答を全て受信することができなくなり、通信が成立しない非接触ＩＣモジュールが出てくる可能性がある。このため、Ｔｘの時間は長すぎても、短すぎてもシステムとしては良くないため適切に調整する必要がある。
【００３９】
非接触ＩＣモジュールは、図５（ｂ）の下段の図に示すように、時点ｔ１においてキャリアセンスを行って簡易情報Ｎｏ．３を構成するデータの途中からプレ認証要求の受信を開始した場合、そのプレ認証要求を構成するサブモジュールのうち、簡易情報Ｎｏ．３よりも後のサブフレームである簡易情報Ｎｏ．４及び完全情報を受信し、簡易情報に含まれるサービスＩＤまたは完全情報に含まれるサービスＩＤ及び送信元ＩＤを参照して、自装置（非接触ＩＣモジュール）によって決済処理を行うことが許可されているサービスのＩＤ及び送信元ＩＤと一致すれば、プレ認証応答１またはプレ認証応答２をリーダライタ２に送信する。非接触ＩＣモジュールは、受信したプレ認証要求を含む電波の受信強度を計測しており、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１及びレベル２とを比較して、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル１以上かつレベル２未満であれば（すなわち、非接触ＩＣモジュールが点Ｐ１に位置する場合）、プレ認証応答１を送信し、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル２以上であれば（すなわち、非接触ＩＣモジュールが点Ｐ２に位置する場合）、プレ認証応答２を送信する。
【００４０】
なお、プレ認証要求を構成するサブモジュールのうちの、ある簡易情報を受信した非接触ＩＣモジュールは、その簡易情報のサービスＩＤに挿入されているＩＤが自装置（非接触ＩＣモジュール）によって決済処理を行うことができるサービスのＩＤと一致しなければ、自装置（非接触ＩＣモジュール）によって決済処理を行うことができるサービスではないと判定し、完全情報を受信するまでも無く、その簡易情報よりも後のサブフレームである簡易情報及び完全情報の受信を停止することもできる。従来、リーダライタは、ポーリング処理時に、本発明の実施の形態の完全情報に相当する情報のみによって構成されるコマンドを非接触ＩＣモジュールへ送信し、非接触ＩＣモジュールは、送信元ＩＤ（リーダライタのＩＤ）を含む完全情報に相当する情報に基づいて、自装置（非接触ＩＣモジュール）が決済処理を行うことができるサービスであるかを判定していた。本発明の実施の
形態のように、リーダライタ２が簡易情報を含むプレ認証要求を非接触ＩＣモジュールへ送信することによって、非接触ＩＣモジュールは、送信元ＩＤ（リーダライタのＩＤ）を含まない簡易情報に相当する情報に基づいて、自装置（非接触ＩＣモジュール）が決済処理を行うことができるサービスであるかを簡易に判定することにより、判定処理に伴う負担を軽減することができる。
【００４１】
続いて、非接触ＩＣモジュールが送信するプレ認証応答を構成するフレームについて、説明する。プレ認証応答を構成するフレームのフレームフォーマットは、図６（ｃ）に示すように、リーダライタ２がビット同期をとるためのビット同期信号、リーダライタ２がフレーム同期をとるための応答フレーム同期信号、及び、プレ認証応答の主要データとなるＩＤ情報によって構成される。ＩＤ情報は、フレームの種別やデータ長などを特定するための制御情報を含むヘッダと、非接触ＩＣモジュールが決済処理を行うことができるサービス（例えば、Ｓｕｉｃａ（登録商標）やＥｄｙ（登録商標））を識別するためのサービスＩＤと、プレ認証応答を受信すべきリーダライタ２を識別するための送信先ＩＤ、プレ認証応答を送信する非接触ＩＣモジュールを識別するための送信元ＩＤを含んで構成される。リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールが送信するプレ認証応答１またはプレ認証応答２を、上記プレ認証応答を構成するフレームにおける、ＩＤ情報のヘッダに挿入されているデータによって識別する。
【００４２】
なお、上記プレ認証応答を構成するフレームにおける応答フレーム同期信号にプレ認証応答１固有のビットパターンまたはプレ認証応答２固有のビットパターンを挿入することによって、プレ認証応答を受信したリーダライタ２が、ＩＤ情報のヘッダを認識する前にその応答フレーム同期信号を参照して、そのフレームがプレ認証応答１またはプレ認証応答２であると識別するようにしてもよい。
【００４３】
また、非接触ＩＣモジュールはプレ認証応答１またはプレ認証応答２を送信する際には、全体制御部１２に備えられているタイマによって、プレ認証要求の完全ＩＤ情報に続く同期補正情報で示されたＴｘの時間を判断し、Ｔｘの時間内に収まるように各々の非接触ＩＣモジュールがランダムに応答タイミングを生成してプレ認証応答１またはプレ認証応答２を送信することで、各々の非接触ＩＣモジュール同士の無線電文の衝突を回避し、リーダライタ２は複数の非接触ＩＣモジュールからの応答を処理することが可能となる。
【００４４】
リーダライタ２は、プレ認証応答１またはプレ認証応答２のいずれかを受信すると、次に説明する処理を実行する。すなわち、リーダライタ２は、受信したプレ認証応答を含む電波の受信強度を計測しており、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１及びレベル２とを比較して、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル１以上かつレベル２未満であれば、そのプレ認証応答を送信した非接触ＩＣモジュールが図４に示す円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置すると判定し、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル２以上であれば、そのプレ認証応答を送信した非接触ＩＣモジュールが図４に示す円Ｃ２の内部に位置すると判定する。または、非接触ＩＣモジュールからプレ認証応答１またはプレ認証応答２のいずれかを受信すると、受信した応答信号に応じて、その非接触ＩＣモジュール（非接触ＩＣモジュールを搭載する携帯端末装置１ａ〜１ｉ）が図４に示す円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置する、または円Ｃ２の内部に位置すると判定するようにしてもよい。
【００４５】
前者は、リーダライタ２が主体となって非接触ＩＣモジュールの位置を計測しており、後者は、非接触ＩＣモジュールが主体となって非接触ＩＣモジュールの位置を計測している。非接触ＩＣモジュールは、携帯端末装置の筐体内に搭載されることが多く、その筐体の形状によって非接触ＩＣモジュールを取り巻く電波環境は異なる、つまり、非接触ＩＣモジュールが受信する電波の受信強度やリーダライタ２が非接触ＩＣモジュールから受信
する電波の受信強度が変化するため、リーダライタ２は、両方の判定結果を参照することによって、非接触ＩＣモジュールの位置をより的確に認識することができる。
【００４６】
次に、リーダライタ２が、プレ認証応答１を受信した場合のリーダライタ２による処理について説明する。リーダライタ２は、プレ認証応答１を受信すると、プレ認証応答１を構成するＩＤ情報のサービスＩＤ、送信元ＩＤ（非接触ＩＣモジュールのＩＤ）を参照して、その非接触ＩＣモジュールがそのサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であるか、あるいは、そのサービスＩＤにより特定されるサービスの利用が禁止されていないか（ブラックリストに登録されていないか）、などを判別する。リーダライタ２は、サービスＩＤにより特定されるサービスを利用可能な非接触ＩＣモジュールのＩＤのリストを保持していれば、自装置（リーダライタ２）のみの処理によって、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かを判別できるが、そのリストを保持していなければ、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かをリーダライタ２の上位装置であるサーバに問い合わせ、サーバから取得した結果を基に判別する。リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールがサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であると判別した場合、プレ認証応答１に対する応答信号であるプレ認証確認１をそのプレ認証応答１を送信した非接触ＩＣモジュール宛てに送信するとともに（リーダライタ２は、受信したプレ認証応答のフレームフォーマットにおける送信元ＩＤにより、プレ認証確認１の送信先である非接触ＩＣモジュールのＩＤを特定することができる）、当該非接触ＩＣモジュールのＩＤを記憶する。一方、非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２からプレ認証確認１を受信すると、リーダライタ２によって自装置（非接触ＩＣモジュール）がサービスＩＤにより特定されるサービスのサービス対象であると判別されたことを認識する。
【００４７】
また、リーダライタ２は前述したように、複数の非接触ＩＣモジュールからプレ認証応答１またはプレ認証応答２を受信する必要がある。プレ認証要求の送信間隔であるＴｘを、はじめは長い時間で設定してプレ認証要求を送信し、このプレ認証要求に対する応答であるプレ認証応答１またはプレ認証応答２がＴｘ時間内に、どの程度の応答数があるかをカウントする。
【００４８】
そして、このときの時間Ｔｘ内での応答カウント数が所定値以下であれば、次のプレ認証要求の完全情報フレームで指定する同期補正情報の値を小さくし、Ｔｘ時間を少し短く設定する。これは、リーダライタ２の周囲に、認証すべき非接触ＩＣモジュールが想定よりも少ないことを意味しており、Ｔｘ時間を短くすることによってシステムの応答性をよくすることができる。
【００４９】
また、時間Ｔｘ内での応答カウント数が所定値よりも多ければ、次のプレ認証要求の完全情報サブフレームで指定する同期補正情報の値を大きくし、Ｔｘ時間を長く設定する。これは、リーダライタ２の周囲に、認証すべき非接触ＩＣモジュールが想定よりも多く存在している可能性があることを意味しており、リーダライタ２が周囲に存在している非接触ＩＣモジュールの応答を受け切れていない可能性がある。Ｔｘ時間を長く設定することによって、リーダライタ２の周囲に存在する多数の非接触ＩＣモジュールの応答を漏れなく受信することで、周囲状況を適切に把握することが可能となる。
【００５０】
このように同期補正情報を、プレ認証要求を送信する毎に状況に合わせて変化させることにより、リーダライタ２の周囲環境に応じた適切なＴｘ時間を設定することが可能となり、効率の良い同期補正を行うことが可能となり、柔軟なシステムを提供することができる。
【００５１】
次に、リーダライタ２が、プレ認証応答２を受信した場合のリーダライタ２による処理
について説明する。リーダライタ２は、プレ認証応答２を受信すると、プレ認証応答２を構成するＩＤ情報のサービスＩＤ、送信元ＩＤ（非接触ＩＣモジュールのＩＤ）を参照して、その非接触ＩＣモジュールがそのサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であるか、あるいは、そのサービスＩＤにより特定されるサービスの利用が禁止されていないか（ブラックリストに登録されていないか）、などを判別する。リーダライタ２は、サービスＩＤにより特定されるサービスを利用可能な非接触ＩＣモジュールのＩＤのリストを保持していれば、自装置（リーダライタ２）のみの処理によって、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かを判別できるが、そのリストを保持していなければ、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かをリーダライタ２の上位装置であるサーバに問い合わせ、サーバから取得した結果を基に判別する。リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールがサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であると判別した場合、プレ認証応答２に対する応答信号であるプレ認証確認２をそのプレ認証応答２を送信した非接触ＩＣモジュール宛てに送信するとともに（リーダライタ２は、受信したプレ認証応答のフレームフォーマットにおける送信元ＩＤにより、プレ認証確認１の送信先である非接触ＩＣモジュールのＩＤを特定することができる）、当該非接触ＩＣモジュールのＩＤを記憶する。
【００５２】
なお、リーダライタ２がプレ認証応答２を受信する場合、そのプレ認証応答２を送信した非接触ＩＣモジュールは、図３に示す円Ｃ２の内部に位置していることになるが、円Ｃ２の内部に位置する前には、円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置しており、既にプレ認証応答１をリーダライタ２に送信していることが考えられる。この場合、リーダライタ２は、プレ認証応答１に対してプレ認証確認１を送信した非接触ＩＣモジュールのＩＤを記憶しているため、記憶しておいた非接触ＩＣモジュールのＩＤと、プレ認証応答２を構成するＩＤ情報の送信元ＩＤ（非接触ＩＣモジュールのＩＤ）と、を比較して、その非接触ＩＣモジュールがそのサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であるか、あるいは、そのサービスＩＤにより特定されるサービスの利用が禁止されていないか（ブラックリストに登録されていないか）、などを判別するようにしてもよい。これにより、サービスを提供可能な非接触ＩＣモジュールであるか否かを判別する処理に伴う、リーダライタ２による負担を軽減することができる。
【００５３】
さらに、一度プレ認証確認１を受信した非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２から受信するプレ認証要求を含む電波の受信強度がレベル２以上になるまでの期間、プレ認証要求に対してプレ認証応答１を送信しないようにしてもよい。これにより、リーダライタ２は、サービスを提供可能な非接触ＩＣモジュールであると一度判別した非接触ＩＣモジュールを再度、判別することがなくなるため、その判別する処理に伴うリーダライタ２による負担を軽減することができる。
【００５４】
リーダライタ２は、プレ認証応答２を送信した非接触ＩＣモジュール宛てにプレ認証確認２を送信すると、続いて、他の非接触ＩＣモジュール宛てに、プレ認証を停止するよう要求するプレ認証停止要求を送信する。プレ認証停止要求のフレームフォーマットは、例えば、プレ認証要求のフレームフォーマットと同様のものであって、サブフレームである簡易情報及び完全情報のフレーム同期信号やヘッダの領域に、当該プレ認証停止要求に固有のビットパターンを割り当てればよい。このプレ認証停止要求を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ｂ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュール）は、ある所定の期間、周期Ｔにて行うキャリアセンスを停止する。一方、プレ認証確認２を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）もまた、プレ認証停止要求を受信する場合が考えられるが、プレ認証確認２を受信した場合には、その後プレ認証停止要求を受信したとしてもプレ認証確認２を受信した時点から上記所定の期間キャリアセンスを継続するようにする、と取り決めておく。こう
して、プレ認証確認２を受信した非接触ＩＣモジュールのみが、リーダライタ２から送信される本認証要求を待ち受けることになる。以後、非接触ＩＣモジュールがプレ認証停止要求をリーダライタ２から受信するまでの期間を「プレ認証フェーズ」と称する。また、プレ認証停止要求を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ｂ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュール）が、キャリアセンスを停止する期間のことを「プレ認証停止フェーズ」と称し、後述する、本認証要求を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）が決済処理を完了するまでの期間を「本認証フェーズ」と称する。
【００５５】
本認証要求を受信した非接触ＩＣモジュールは、決済処理を実行するために必要な情報（以降、決済情報と称することがある）を本認証応答に挿入してリーダライタ２に送信する。リーダライタ２は、決済情報を非接触ＩＣモジュールから受信すると、その決済情報をリーダライタ２の上位装置へ送信し、その上位装置によって行われる決済情報チェック処理の結果を受信する。リーダライタ２は、その決済情報チェック処理の結果が適正であった場合には、以下、チャレンジアンドレスポンス方式を用いた認証を行う。すなわち、リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールに記憶されている鍵情報を送信するよう要求し、非接触ＩＣモジュールから鍵情報を受信すると、生成した乱数データを非接触ＩＣモジュールに送信するとともに、その乱数データに対して非接触ＩＣモジュールから受信した鍵情報によって演算を施し、その演算結果を記憶する。一方、非接触ＩＣモジュールは、受信した乱数データに対して自装置（非接触ＩＣモジュール）が記憶している鍵情報によって演算を施し、その演算結果をリーダライタ２に送信する。リーダライタ２は、先に演算し記憶しておいた演算結果と、非接触ＩＣモジュールから受信した演算結果と、を比較し、一致する場合には、当該非接触ＩＣモジュールが適正なものであると認証する。なお、本明細書では、認証フェーズにおけるチャレンジアンドレスポンス方式を採用した認証と、プレ認証フェーズにおけるプレ認証要求を用いた認証とを区別するために、前者を「本認証」、後者を「プレ認証」と称する。
【００５６】
その後、リーダライタ２は、本認証を行ってセッションを確立した後、データ読み出し要求を送信して非接触ＩＣモジュールから決済処理に必要なデータを受信するとともに、その受信したデータを上位装置に送信し、そのデータを基に所定の演算を行う上位装置から受信した演算結果に応じて、データ書き込み要求を非接触ＩＣモジュールに送信し、非接触ＩＣモジュールに決済処理に必要なデータの書き込みを行わせる。データ書き込み要求をリーダライタ２から受信した非接触ＩＣモジュールは、その要求に応じたデータの書き込みを行い、その書き込みが正常に終了した場合には書き込み完了通知をリーダライタ２に送信する。本認証フェーズは、本認証及びデータ読み出し、データ書き込みの一連の処理をもって終了する。
【００５７】
リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）から書き込み完了通知を受信する、または、その書き込み完了通知を受信する前に、プレ認証停止要求を送信してから所定の期間が経過する（つまり、本認証またはデータ読み出し、データ書き込みに失敗する）、と、プレ認証要求の送信を開始する。これにより、このプレ認証停止要求を受信してプレ認証停止フェーズに遷移していた非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ｂ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュール）は、再度、プレ認証フェーズに遷移する。なお、リーダライタ２が本認証フェーズを終了したあとすぐにプレ認証要求の送信を開始すると、本認証フェーズを終了した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）がプレ認証フェーズから再度本認証フェーズに遷移してしまい、一度のサービスの利用に対して二度の決済処理が発生してしまうことが考えられる。これを防ぐために、リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）との決済処理が終了してから所定時間が経過することを待って、プレ認
証要求の送信を開始するようにすればよい。また、決済処理を終了した非接触ＩＣモジュールが、決済処理が終了してから所定時間が経過するまでは、プレ認証要求をリーダライタ２から受信しても応答を返さないようにすることによって、一度のサービスの利用に対して二度の決済処理が発生してしまうことを抑制することができる。さらに、決済処理が終了してから所定時間が経過した後、同じ非接触ＩＣモジュールが連続して本認証フェーズに遷移する可能性が残るが、同じ非接触ＩＣモジュールが連続して本認証フェーズに遷移したことを判別できるリーダライタ２が、リーダライタ２の操作者に対してブザーやＬＥＤなどによって、一度のサービスの利用に対して二度の決済処理が発生していることを報知するようにしてもよい。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態の非接触ＩＣモジュール及びリーダライタによれば、リーダライタは、プレ認証フェーズにてリーダライタによるサービスを提供可能な非接触ＩＣモジュールを簡易的に認証し、本認証フェーズにて決済処理を行おうとする利用者が所持する非接触ＩＣモジュール、つまり、リーダライタから所定の距離よりも近い場所に位置する非接触ＩＣモジュール一台とのみ、高い安全性が求められる認証を行い、各フェーズの認証に成功した非接触ＩＣモジュールのみが決済処理を実行することができる。
【００５９】
さらに、プレ認証要求に含まれるサブフレームである完全情報に同期補正情報が含まれることにより、リーダライタは常に周囲環境の状況変化を捉えることが可能となり、状況に応じた適切な設定でプレ認証要求を送信することができる。その結果、複数の非接触ＩＣモジュールを効率的に処理することができ、効率の良いシステムを提供することが可能となる。
【００６０】
このため、遠隔型の非接触ＩＣモジュールとリーダライタによって実施されるシステムであっても、同時期に複数台の非接触ＩＣモジュールと行う認証は簡易な処理である一方、高い安全性が求められる認証を行う非接触ＩＣモジュールは一台に限られるため、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減することができる。
【００６１】
また、遠隔型の非接触ＩＣモジュールとリーダライタによって実施されるシステムであっても、本認証を行わせるリーダライタと非接触ＩＣモジュールの距離を適宜設定することによって、複数枚の非接触ＩＣモジュールのうちの、決済処理を行う必要のある非接触ＩＣカードを特定し、利用者が意図しない決済処理が行われることを防ぐことができる。
【００６２】
また、従来、決済処理時に、本発明の実施の形態で説明したところのプレ認証と本認証を行っていたが、本発明の実施の形態では、リーダライタは、任意の非接触ＩＣモジュールに対して当該非接触ＩＣモジュールが後で決済処理を行う行わないに関わらず決済処理前にプレ認証を行っておき、決済処理を行う時に決済処理の対象となる非接触ＩＣモジュールに対して本認証のみを行う構成であるため、決済処理時に要する時間を、プレ認証を行わないで済む分短縮することができる。
【００６３】
また、本発明の実施の形態で説明したプレ認証を実施するために、リーダライタと非接触ＩＣモジュールにて送受信されるデータは少量で済むため、遠隔型の非接触ＩＣモジュールとリーダライタによって実施されるシステムに利用されることが考えられる特定小電力無線にとって、本発明の非接触ＩＣモジュール及びリーダライタは極めて有用である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上、本発明の非接触ＩＣモジュール、携帯端末装置、及びリーダライタによれば、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させるとと
もに、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ認証処理を行うことができるという効果を奏し、リーダライタとの間で非接触型の無線通信を利用して情報の送受信を行う非接触ＩＣモジュール、及びそのリーダライタに関する分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態の非接触ＩＣモジュールの構成図
【図２】本発明の実施の形態のリーダライタの構成図
【図３】本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの位置関係の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの間での認証処理シーケンス図
【図５】本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答を送受信するタイミングを説明する図
【図６】本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答のフレームフォーマットを説明する図
【符号の説明】
【００６６】
Ａ、１ａ〜１ｉ 非接触ＩＣモジュール
１１ 復調処理部
１２ 全体制御部
１３ メモリ
１４ 変調処理部
１５ アンテナ
Ｂ、２ リーダライタ
２１ 全体制御部
２２ 通信制御部
２３ メモリ
２４ 変調処理部
２５ 搬送波発振器
２６ サーキュレータ
２７ 復調処理部
２８ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーダライタとの間で非接触型の無線通信を利用して情報の送受信を行う非接触ＩＣモジュール、及びそのリーダライタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触型のＩＣモジュール（以下、非接触ＩＣモジュールと称する。なお、この非接触ＩＣモジュールは、カードサイズの非接触ＩＣカード、携帯端末装置に搭載される、非接触ＩＣカード型技術を利用した小型モジュール、荷札として荷に貼り付けられる非接触ＩＣタグなどを含み、ＩＣチップとアンテナとを含んで構成される）と、その非接触ＩＣモジュールと無線通信を行うリーダライタと、を含んで構成されるシステムが、様々なサービスに利用されている。このシステムでは、リーダライタと無線通信を行っている非接触ＩＣモジュールが当該システムによるサービスを提供可能なものであるか否かを識別するために、リーダライタは、非接触ＩＣモジュールとの間で認証処理を行っている。
【０００３】
特許文献１には、上記認証処理に要する処理時間を短縮するためになされた非接触ＩＣカードリーダ装置について、開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０２８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、タッチアンドゴー形式を適用した非接触ＩＣカードリーダライタと、密着型の非接触ＩＣカード（つまり、非接触ＩＣカードリーダライタにおける読み取り部と無線通信を行うためには、その読み取り部と２ミリ未満の距離に位置する必要がある非接触ＩＣカード）と、の間での認証処理について開示されている。このシステムでは、非接触ＩＣカードリーダライタは、２枚以上の非接触ＩＣカードを一時期に読み取り部にタッチさせることができない構造であり、一枚の非接触ＩＣカードとのみ認証を行うことを想定したものである。また、非接触ＩＣカードリーダライタは、利用者が非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダライタと通信可能な距離に位置させるために非接触ＩＣカードを読み取り部にタッチするという行為を行ってはじめて、非接触ＩＣカードと認証を開始するものである。
【０００５】
一方、遠隔型の非接触ＩＣカード（つまり、リーダライタにおける読み取り部と無線通信を行うために、その読み取り部と７０センチ以上の距離に位置することが許容される非接触ＩＣカード）との間で認証処理を行う場合、リーダライタと通信可能な距離に複数枚の非接触ＩＣカードが位置することによって、リーダライタは、その複数枚の非接触ＩＣカードと同時期に認証を行うことが考えられる。また、リーダライタは、利用者が意図せず非接触ＩＣカードを非接触ＩＣカードリーダライタと通信可能な距離に位置させた場合にも、非接触ＩＣカードと認証を開始することが考えられる。
【０００６】
このように、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合には、密着型の非接触ＩＣカードとの間での無線通信と異なってくる。すなわち、リーダライタと非接触ＩＣカードが一対多となる可能性が高く、常に複数の非接触ＩＣカードが存在することが想定される。そのため、リーダライタは効率良く周囲に存在する非接触ＩＣカードとの同期を取って通信を行う必要がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、リーダライタの周囲に存在する非接触ＩＣカード
の数の状況に応じて、効率良く通信の同期補正を実現する非接触ＩＣモジュール、携帯端末装置、及びリーダライタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のリーダライタは、電波の送受信を行う無線部と、無線部による非接触ＩＣモジュールとの無線通信を制御する制御部とを備え、制御部は、無線部により非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満かつ第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、無線部により非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が第１の閾値以上である場合に、非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの、第１の認証処理を除く第２の認証処理を行い、無線部により非接触ＩＣモジュールに対して送信する電波に、非接触ＩＣモジュールが送信するタイミングを計るための同期補正情報を含むものである。
【０００９】
また、本発明のリーダライタにおける制御部は、無線部により複数の非接触ＩＣモジュールからの応答を受信できる受信数によって同期補正情報の内容を変更するものである。
【００１０】
また、本発明のリーダライタにおける制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも少ない場合に、同期補正情報で示される時間値を小さくするものである。
【００１１】
また、本発明のリーダライタにおける制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも多い場合に、同期補正情報で示される時間値を大きくするものである。
【００１２】
この構成により、リーダライタは周囲に複数個存在する遠隔型の非接触ＩＣモジュールの台数を把握することが可能となり、リーダライタが送信するタイミングと前記非接触ＩＣモジュールが送信するタイミングを周囲環境に応じて柔軟に変更することが可能となり、効率の良いシステムを提供することができる。さらに、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させることができる。
【００１３】
また、本発明の非接触ＩＣモジュールは、電波の送受信を行う無線部と、無線部によるリーダライタとの無線通信を制御する制御部とを備え、制御部は、無線部によりリーダライタから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満かつ第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、無線部によりリーダライタから受信する電波の受信強度が第１の閾値以上である場合に、リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を除く第２の認証処理を行い、無線部によりリーダライタから受信する電波に含まれる同期補正情報に基づきリーダライタに対して送信する電波の送信タイミングを変化させるものである。
【００１４】
この構成により、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させるとともに、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ認証処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の非接触ＩＣモジュール及びリーダライタによれば、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させるとともに、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ認証処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態のリーダライタと非接触ＩＣモジュールとを含んで構成されるシステムについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の非接触ＩＣモジュールの構成図、図２は、本発明の実施の形態のリーダライタの構成図である。まず、図１の非接触ＩＣモジュールＡの構成について説明する。非接触ＩＣモジュールＡは、復調処理部１１と、全体制御部１２と、メモリ１３と、変調処理部１４と、アンテナ１５とを備えている。
【００１７】
復調処理部１１は、リーダライタＢからアンテナ１５を通じて受信されたＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調信号を復調し、受信信号を取り出すように機能する。さらに、ＦＳＫ変調信号の受信強度を計測し、その計測した数値を全体制御部１２に出力する。なお、ここでは、復調処理部１１がＦＳＫ変調された信号を復調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおける非接触ＩＣモジュールは、リーダライタから受信した信号がＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調されていれば、そのＡＳＫ変調信号を復調するようにしてもよい。
【００１８】
全体制御部１２は、復調処理部１１から入力する受信強度に関する数値を参照して、後述するシーケンスに則った信号の送受信をリーダライタＢと行うよう復調処理部１１及び変調処理部１４を制御するとともに、メモリ１３に対する読み込みまたは書き込みのアクセスを実行するように機能する。
【００１９】
変調処理部１４は、アンテナ１５を介して受信した無変調搬送波を、メモリ１３から全体制御部１２を通して読み出されたデータに基づいてＦＳＫ変調し、アンテナ１５を介してリーダライタＢへ送出するように機能する。なお、ここではパッシブ型の非接触ＩＣモジュールについて述べたが、本発明の非接触ＩＣモジュールに適用されるものは、パッシブ型に限るものではない。なお、ここでは、変調処理部１４が搬送波をＦＳＫ変調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおける非接触ＩＣモジュールが、搬送波をＡＳＫ変調するようにしてもよい。
【００２０】
次に、図２のリーダライタＢの構成について説明する。リーダライタＢは、全体制御部２１と、通信制御部２２と、メモリ２３と、変調処理部２４と、搬送波発振器２５と、サーキュレータ２６と、復調処理部２７と、を備え、外部にアンテナ２８を備えている。
【００２１】
全体制御部２１は、復調処理部２７から入力する、非接触ＩＣモジュールＡから受信した信号の受信強度を参照して、後述するシーケンスに則った信号の送受信を非接触ＩＣモジュールＡと行うよう通信制御部２２に命令するとともに、非接触ＩＣモジュールＡに対するデータの書き込み、読み出しの制御を通信制御部２２に命令する。
【００２２】
通信制御部２２は、全体制御部２１の制御下で、対象とする非接触ＩＣモジュールＡのＩＤや非接触ＩＣモジュールＡに書き込ませるデータをメモリ２３から読み出して、変調処理部２４に渡すように機能する。
【００２３】
変調処理部２４は、メモリ２３から読み出した前記データにより、搬送波発振器２５が発生する、例えば４００ＭＨｚの、無変調搬送波に対しＦＳＫ変調処理を行うように機能する。なお、ここでは、変調処理部２４が搬送波をＦＳＫ変調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおけるリーダライタが、搬送波をＡＳＫ変調するようにしてもよい。
【００２４】
サーキュレータ２６は、方向性を持った結合器であり、上述のように変調処理部２４が変調したＦＳＫ変調信号を、アンテナ２８を介して非接触ＩＣモジュールＡへ送信すると
ともに、非接触ＩＣモジュールＡからアンテナ２８を介して受信したＦＳＫ変調信号を復調処理部２７へ供給するように機能する。
【００２５】
復調処理部２７は、搬送波発振器２５の無変調搬送波を用いてＦＳＫ変調データを復調し、復調したデータを全体制御部２１へ送出するように機能する。さらに、ＦＳＫ変調信号の受信強度を計測し、その計測した数値を全体制御部２１に出力する。なお、全体制御部２１は、その復調したデータにもとづいて、非接触ＩＣモジュールＡから受信したデータの内容を認識する。なお、ここでは、復調処理部２７がＦＳＫ変調されたデータを復調するよう記載したが、本発明の実施の形態のシステムにおけるリーダライタは、非接触ＩＣモジュールから受信した信号がＡＳＫ変調されていれば、そのＡＳＫ変調信号を復調するようにしてもよい。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態の携帯端末装置及びリーダライタについて詳細に説明する。図３に、本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの位置関係の一例を示す図を、図４に、本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの間での認証処理シーケンスを、それぞれ示す。
【００２７】
図３に示すように、リーダライタ２の付近には、非接触ＩＣモジュールを搭載した複数台の携帯端末装置１ａ〜１ｎが位置しているものとする。また、複数台の携帯端末装置１ａ〜１ｎのうち、携帯端末装置１ｊ〜１ｎは、非接触ＩＣモジュールがリーダライタ２と無線通信を行うことができる通信範囲外（図３における、点線で形成される円Ｃ１の外部。円Ｃ１は、リーダライタ２を中心とする円であって、リーダライタ２が非接触ＩＣモジュールと無線通信を行うために最低限必要な受信強度の閾値（レベル１）に応じて描かれている）に位置する。また、複数台の携帯端末装置１ａ〜１ｎのうち、携帯端末装置１ａ〜１ｉは、非接触ＩＣモジュールがリーダライタと無線通信を行うことができる通信範囲内（図３における、点線で形成される円Ｃ１の内部）に位置し、さらに、携帯端末装置１ａは、その通信範囲内であって、よりリーダライタに近い領域（上記レベル１よりも値の大きい受信強度の閾値（レベル２）に応じて描かれる円Ｃ２の内部）に位置する。
【００２８】
以降、携帯端末装置１ａが、通信範囲外に位置する点Ｐ０、及び円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置する点Ｐ１を経て、円Ｃ２の内部に位置する点Ｐ２に至る場合の、携帯端末装置１ａ及びリーダライタ２の処理について、図４を参照して説明する。
【００２９】
点Ｐ０に位置する携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュールは、周期Ｔにてキャリアセンスを行ってもリーダライタ２が出力する電波を受信することができず、したがって、認証処理を行うことができない。一方、円Ｃ１の内部に位置する携帯端末装置１ｂ〜１ｉは、後述するプレ認証フェーズにてリーダライタ２との間で認証処理を実行している。携帯端末装置１ｂ〜１ｉは、リーダライタ２から受信した、要求信号（この要求信号は、図４における、プレ認証要求に対応する）を含む電波の受信強度を計測し、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１とを比較して、携帯端末装置１ｂ〜１ｉが円Ｃ１の内部に位置するか否かを判別している。また、リーダライタ２は、円Ｃ１の内部に位置する携帯端末装置１ｂ〜１ｉとの間で、後述するプレ認証フェーズにて認証処理を実行している。リーダライタ２は、携帯端末装置１ｂ〜１ｉから受信した、応答信号（この応答信号は、図４における、プレ認証応答１またはプレ認証応答２に対応する）を含む電波の受信強度を計測し、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１とを比較して、携帯端末装置１ｂ〜１ｉが円Ｃ１の内部に位置するか否かを判別している。
【００３０】
点Ｐ１または点Ｐ２に位置する携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２が定期的にプレ認証要求を出力するタイミング（図４に示す、プレ認証要求と記載された白抜きの矢印の幅は、リーダライタ２がプレ認証要求を送信する期間に
相当する）と、周期Ｔにてキャリアセンスを行うタイミング（図４に示す、「○」で示される時点において、携帯端末装置１ａ〜１ｉは、キャリアセンスを行う）と、が一致すれば、リーダライタ２からプレ認証要求を受信する。同時に、非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２からプレ認証要求を含む電波の受信強度を計測し、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１およびレベル２とを比較する。ここで、図５に示す、本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答を送受信するタイミングを説明する図と、図６に示す、本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答のフレームフォーマットを説明する図と、を参照して、携帯端末装置１ａ〜１ｉとリーダライタ２が送受信するプレ認証要求とプレ認証応答について説明する。なお、図５（ｂ）の下段の図は、図５（ｂ）の上段の図における点線で囲まれた範囲を拡大したものである。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、リーダライタ２は、定期的にプレ認証要求を送信し、一方、携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、周期Ｔにてキャリアセンスを行う。携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、図３に示す点Ｐ０に位置するときは、図５（ａ）に示すように、周期的にキャリアセンスを繰り返すものの、プレ認証要求を受信することができず、リーダライタ２に応答を返すことはない。
【００３２】
携帯端末装置１ａが点Ｐ１または点Ｐ２に位置する場合、その携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、キャリアセンスを行ったときにリーダライタ２から送信されるプレ認証要求を受信することができる。このとき、携帯端末装置１ａ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュールは、キャリアセンスを行ってプレ認証要求がリーダライタ２から送信されていることを検出した時点（図５（ｂ）に示す時点ｔ１）から、リーダライタ２がプレ認証要求を送信し終える時点（図５（ｂ）に示す、プレ認証要求のフレームの終端である時点ｔ２）まで、プレ認証要求を受信する。プレ認証要求を構成するフレームは、図５（ｂ）の下段の図に示すように、簡易情報を構成するサブフレームと、完全情報を構成するサブフレームと、に分割される。また、図５（ａ）に示すＴｘは、リーダライタ２がプレ認証要求を送信する間隔を示しており、図５（ｂ）で示すように、リーダライタ２はＴｘの間に携帯端末装置１ａ〜１ｉから、後述するプレ認証要求に対する応答であるプレ認証応答を受信することとなる。
【００３３】
図５（ｂ）では、プレ認証要求のフレームは、簡易情報を構成するサブフレーム４個と（図５（ｂ）では、簡易情報Ｎｏ．１から簡易情報Ｎｏ．４に該当する）、完全情報を構成するサブフレーム１個と、から構成される。リーダライタ２は、含まれるデータが同一の簡易情報を連続して４回送信した後、完全情報を送信する。簡易情報を構成するサブフレームのフレームフォーマットは、図６（ａ）に示すように、非接触ＩＣモジュールがビット同期をとるためのビット同期信号、非接触ＩＣモジュールがフレーム同期をとるための簡易情報フレーム同期信号、及び、簡易情報の主要データとなる簡易ＩＤ情報によって構成される。簡易ＩＤ情報は、サブフレームの種別やデータ長などを特定するための制御情報を含むヘッダと、リーダライタ２が決済処理を行うことができるサービス（例えば、Ｓｕｉｃａ（登録商標）やＥｄｙ（登録商標））を識別するためのサービスＩＤと、を含んで構成される。なお、簡易情報フレーム同期信号に簡易情報固有のビットパターンを挿入することによって、あるサブフレームを受信した非接触ＩＣモジュールが、簡易ＩＤ情報のヘッダを認識する前にその簡易情報フレーム同期信号を参照して、そのサブフレームが簡易情報であると識別するようにしてもよい。
【００３４】
また、完全情報を構成するサブフレームのフレームフォーマットは、図６（ｂ）に示すように、非接触ＩＣモジュールがビット同期をとるためのビット同期信号、非接触ＩＣモジュールがフレーム同期をとるための完全情報フレーム同期信号、完全情報の主要データとなる完全ＩＤ情報及び、リーダライタ２の周囲環境に応じて効率よく同期補正を行うための同期補正情報によって構成される。
【００３５】
完全ＩＤ情報は、サブフレームの種別やデータ長などを特定するための制御情報を含むヘッダと、リーダライタ２が決済処理を行うことができるサービス（例えば、Ｓｕｉｃａ（登録商標）やＥｄｙ（登録商標））を識別するためのサービスＩＤと、さらに、プレ認証要求を送信したリーダライタ２を識別するための送信元ＩＤを含んで構成される。
【００３６】
完全情報は、送信元ＩＤを含んで構成される点で、簡易情報と異なる。なお、完全情報フレーム同期信号に完全情報固有のビットパターンを挿入することによって、あるサブフレームを受信した非接触ＩＣモジュールが、完全ＩＤ情報のヘッダを認識する前にその完全情報フレーム同期信号を参照して、そのサブフレームが完全情報であると識別するようにしてもよい。
【００３７】
同期補正情報は、図５（ａ）に示す時間Ｔｘを示すものであり、リーダライタ２が送信するプレ認証要求の送信間隔を表すものである。これは、言い換えれば非接触ＩＣモジュールがプレ認証要求を受信した後にリーダライタ２に対するプレ認証応答を返すタイミングである。
【００３８】
リーダライタ２は時間Ｔｘが長ければ長いほど、周囲にある非接触ＩＣモジュールの応答を数多く受信することが可能となるが、Ｔｘの時間が長すぎる場合にはリアルタイム性が悪くなり効率の悪いシステムとなってしまう。逆に、Ｔｘの時間が短い場合には、リアルタイム性は向上するがリーダライタ２の周囲に数多くの非接触ＩＣモジュールが存在してしまう。その結果、非接触ＩＣモジュールからの応答を全て受信することができなくなり、通信が成立しない非接触ＩＣモジュールが出てくる可能性がある。このため、Ｔｘの時間は長すぎても、短すぎてもシステムとしては良くないため適切に調整する必要がある。
【００３９】
非接触ＩＣモジュールは、図５（ｂ）の下段の図に示すように、時点ｔ１においてキャリアセンスを行って簡易情報Ｎｏ．３を構成するデータの途中からプレ認証要求の受信を開始した場合、そのプレ認証要求を構成するサブモジュールのうち、簡易情報Ｎｏ．３よりも後のサブフレームである簡易情報Ｎｏ．４及び完全情報を受信し、簡易情報に含まれるサービスＩＤまたは完全情報に含まれるサービスＩＤ及び送信元ＩＤを参照して、自装置（非接触ＩＣモジュール）によって決済処理を行うことが許可されているサービスのＩＤ及び送信元ＩＤと一致すれば、プレ認証応答１またはプレ認証応答２をリーダライタ２に送信する。非接触ＩＣモジュールは、受信したプレ認証要求を含む電波の受信強度を計測しており、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１及びレベル２とを比較して、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル１以上かつレベル２未満であれば（すなわち、非接触ＩＣモジュールが点Ｐ１に位置する場合）、プレ認証応答１を送信し、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル２以上であれば（すなわち、非接触ＩＣモジュールが点Ｐ２に位置する場合）、プレ認証応答２を送信する。
【００４０】
なお、プレ認証要求を構成するサブモジュールのうちの、ある簡易情報を受信した非接触ＩＣモジュールは、その簡易情報のサービスＩＤに挿入されているＩＤが自装置（非接触ＩＣモジュール）によって決済処理を行うことができるサービスのＩＤと一致しなければ、自装置（非接触ＩＣモジュール）によって決済処理を行うことができるサービスではないと判定し、完全情報を受信するまでも無く、その簡易情報よりも後のサブフレームである簡易情報及び完全情報の受信を停止することもできる。従来、リーダライタは、ポーリング処理時に、本発明の実施の形態の完全情報に相当する情報のみによって構成されるコマンドを非接触ＩＣモジュールへ送信し、非接触ＩＣモジュールは、送信元ＩＤ（リーダライタのＩＤ）を含む完全情報に相当する情報に基づいて、自装置（非接触ＩＣモジュール）が決済処理を行うことができるサービスであるかを判定していた。本発明の実施の
形態のように、リーダライタ２が簡易情報を含むプレ認証要求を非接触ＩＣモジュールへ送信することによって、非接触ＩＣモジュールは、送信元ＩＤ（リーダライタのＩＤ）を含まない簡易情報に相当する情報に基づいて、自装置（非接触ＩＣモジュール）が決済処理を行うことができるサービスであるかを簡易に判定することにより、判定処理に伴う負担を軽減することができる。
【００４１】
続いて、非接触ＩＣモジュールが送信するプレ認証応答を構成するフレームについて、説明する。プレ認証応答を構成するフレームのフレームフォーマットは、図６（ｃ）に示すように、リーダライタ２がビット同期をとるためのビット同期信号、リーダライタ２がフレーム同期をとるための応答フレーム同期信号、及び、プレ認証応答の主要データとなるＩＤ情報によって構成される。ＩＤ情報は、フレームの種別やデータ長などを特定するための制御情報を含むヘッダと、非接触ＩＣモジュールが決済処理を行うことができるサービス（例えば、Ｓｕｉｃａ（登録商標）やＥｄｙ（登録商標））を識別するためのサービスＩＤと、プレ認証応答を受信すべきリーダライタ２を識別するための送信先ＩＤ、プレ認証応答を送信する非接触ＩＣモジュールを識別するための送信元ＩＤを含んで構成される。リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールが送信するプレ認証応答１またはプレ認証応答２を、上記プレ認証応答を構成するフレームにおける、ＩＤ情報のヘッダに挿入されているデータによって識別する。
【００４２】
なお、上記プレ認証応答を構成するフレームにおける応答フレーム同期信号にプレ認証応答１固有のビットパターンまたはプレ認証応答２固有のビットパターンを挿入することによって、プレ認証応答を受信したリーダライタ２が、ＩＤ情報のヘッダを認識する前にその応答フレーム同期信号を参照して、そのフレームがプレ認証応答１またはプレ認証応答２であると識別するようにしてもよい。
【００４３】
また、非接触ＩＣモジュールはプレ認証応答１またはプレ認証応答２を送信する際には、全体制御部１２に備えられているタイマによって、プレ認証要求の完全ＩＤ情報に続く同期補正情報で示されたＴｘの時間を判断し、Ｔｘの時間内に収まるように各々の非接触ＩＣモジュールがランダムに応答タイミングを生成してプレ認証応答１またはプレ認証応答２を送信することで、各々の非接触ＩＣモジュール同士の無線電文の衝突を回避し、リーダライタ２は複数の非接触ＩＣモジュールからの応答を処理することが可能となる。
【００４４】
リーダライタ２は、プレ認証応答１またはプレ認証応答２のいずれかを受信すると、次に説明する処理を実行する。すなわち、リーダライタ２は、受信したプレ認証応答を含む電波の受信強度を計測しており、その計測した受信強度と受信強度の閾値であるレベル１及びレベル２とを比較して、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル１以上かつレベル２未満であれば、そのプレ認証応答を送信した非接触ＩＣモジュールが図４に示す円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置すると判定し、計測した受信強度が受信強度の閾値であるレベル２以上であれば、そのプレ認証応答を送信した非接触ＩＣモジュールが図４に示す円Ｃ２の内部に位置すると判定する。または、非接触ＩＣモジュールからプレ認証応答１またはプレ認証応答２のいずれかを受信すると、受信した応答信号に応じて、その非接触ＩＣモジュール（非接触ＩＣモジュールを搭載する携帯端末装置１ａ〜１ｉ）が図４に示す円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置する、または円Ｃ２の内部に位置すると判定するようにしてもよい。
【００４５】
前者は、リーダライタ２が主体となって非接触ＩＣモジュールの位置を計測しており、後者は、非接触ＩＣモジュールが主体となって非接触ＩＣモジュールの位置を計測している。非接触ＩＣモジュールは、携帯端末装置の筐体内に搭載されることが多く、その筐体の形状によって非接触ＩＣモジュールを取り巻く電波環境は異なる、つまり、非接触ＩＣモジュールが受信する電波の受信強度やリーダライタ２が非接触ＩＣモジュールから受信
する電波の受信強度が変化するため、リーダライタ２は、両方の判定結果を参照することによって、非接触ＩＣモジュールの位置をより的確に認識することができる。
【００４６】
次に、リーダライタ２が、プレ認証応答１を受信した場合のリーダライタ２による処理について説明する。リーダライタ２は、プレ認証応答１を受信すると、プレ認証応答１を構成するＩＤ情報のサービスＩＤ、送信元ＩＤ（非接触ＩＣモジュールのＩＤ）を参照して、その非接触ＩＣモジュールがそのサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であるか、あるいは、そのサービスＩＤにより特定されるサービスの利用が禁止されていないか（ブラックリストに登録されていないか）、などを判別する。リーダライタ２は、サービスＩＤにより特定されるサービスを利用可能な非接触ＩＣモジュールのＩＤのリストを保持していれば、自装置（リーダライタ２）のみの処理によって、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かを判別できるが、そのリストを保持していなければ、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かをリーダライタ２の上位装置であるサーバに問い合わせ、サーバから取得した結果を基に判別する。リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールがサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であると判別した場合、プレ認証応答１に対する応答信号であるプレ認証確認１をそのプレ認証応答１を送信した非接触ＩＣモジュール宛てに送信するとともに（リーダライタ２は、受信したプレ認証応答のフレームフォーマットにおける送信元ＩＤにより、プレ認証確認１の送信先である非接触ＩＣモジュールのＩＤを特定することができる）、当該非接触ＩＣモジュールのＩＤを記憶する。一方、非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２からプレ認証確認１を受信すると、リーダライタ２によって自装置（非接触ＩＣモジュール）がサービスＩＤにより特定されるサービスのサービス対象であると判別されたことを認識する。
【００４７】
また、リーダライタ２は前述したように、複数の非接触ＩＣモジュールからプレ認証応答１またはプレ認証応答２を受信する必要がある。プレ認証要求の送信間隔であるＴｘを、はじめは長い時間で設定してプレ認証要求を送信し、このプレ認証要求に対する応答であるプレ認証応答１またはプレ認証応答２がＴｘ時間内に、どの程度の応答数があるかをカウントする。
【００４８】
そして、このときの時間Ｔｘ内での応答カウント数が所定値以下であれば、次のプレ認証要求の完全情報フレームで指定する同期補正情報の値を小さくし、Ｔｘ時間を少し短く設定する。これは、リーダライタ２の周囲に、認証すべき非接触ＩＣモジュールが想定よりも少ないことを意味しており、Ｔｘ時間を短くすることによってシステムの応答性をよくすることができる。
【００４９】
また、時間Ｔｘ内での応答カウント数が所定値よりも多ければ、次のプレ認証要求の完全情報サブフレームで指定する同期補正情報の値を大きくし、Ｔｘ時間を長く設定する。これは、リーダライタ２の周囲に、認証すべき非接触ＩＣモジュールが想定よりも多く存在している可能性があることを意味しており、リーダライタ２が周囲に存在している非接触ＩＣモジュールの応答を受け切れていない可能性がある。Ｔｘ時間を長く設定することによって、リーダライタ２の周囲に存在する多数の非接触ＩＣモジュールの応答を漏れなく受信することで、周囲状況を適切に把握することが可能となる。
【００５０】
このように同期補正情報を、プレ認証要求を送信する毎に状況に合わせて変化させることにより、リーダライタ２の周囲環境に応じた適切なＴｘ時間を設定することが可能となり、効率の良い同期補正を行うことが可能となり、柔軟なシステムを提供することができる。
【００５１】
次に、リーダライタ２が、プレ認証応答２を受信した場合のリーダライタ２による処理
について説明する。リーダライタ２は、プレ認証応答２を受信すると、プレ認証応答２を構成するＩＤ情報のサービスＩＤ、送信元ＩＤ（非接触ＩＣモジュールのＩＤ）を参照して、その非接触ＩＣモジュールがそのサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であるか、あるいは、そのサービスＩＤにより特定されるサービスの利用が禁止されていないか（ブラックリストに登録されていないか）、などを判別する。リーダライタ２は、サービスＩＤにより特定されるサービスを利用可能な非接触ＩＣモジュールのＩＤのリストを保持していれば、自装置（リーダライタ２）のみの処理によって、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かを判別できるが、そのリストを保持していなければ、当該非接触ＩＣモジュールがサービス対象であるか否かをリーダライタ２の上位装置であるサーバに問い合わせ、サーバから取得した結果を基に判別する。リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールがサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であると判別した場合、プレ認証応答２に対する応答信号であるプレ認証確認２をそのプレ認証応答２を送信した非接触ＩＣモジュール宛てに送信するとともに（リーダライタ２は、受信したプレ認証応答のフレームフォーマットにおける送信元ＩＤにより、プレ認証確認１の送信先である非接触ＩＣモジュールのＩＤを特定することができる）、当該非接触ＩＣモジュールのＩＤを記憶する。
【００５２】
なお、リーダライタ２がプレ認証応答２を受信する場合、そのプレ認証応答２を送信した非接触ＩＣモジュールは、図３に示す円Ｃ２の内部に位置していることになるが、円Ｃ２の内部に位置する前には、円Ｃ１の内部かつ円Ｃ２の外部に位置しており、既にプレ認証応答１をリーダライタ２に送信していることが考えられる。この場合、リーダライタ２は、プレ認証応答１に対してプレ認証確認１を送信した非接触ＩＣモジュールのＩＤを記憶しているため、記憶しておいた非接触ＩＣモジュールのＩＤと、プレ認証応答２を構成するＩＤ情報の送信元ＩＤ（非接触ＩＣモジュールのＩＤ）と、を比較して、その非接触ＩＣモジュールがそのサービスＩＤにより特定されるサービスを利用して決済することができるサービス対象であるか、あるいは、そのサービスＩＤにより特定されるサービスの利用が禁止されていないか（ブラックリストに登録されていないか）、などを判別するようにしてもよい。これにより、サービスを提供可能な非接触ＩＣモジュールであるか否かを判別する処理に伴う、リーダライタ２による負担を軽減することができる。
【００５３】
さらに、一度プレ認証確認１を受信した非接触ＩＣモジュールは、リーダライタ２から受信するプレ認証要求を含む電波の受信強度がレベル２以上になるまでの期間、プレ認証要求に対してプレ認証応答１を送信しないようにしてもよい。これにより、リーダライタ２は、サービスを提供可能な非接触ＩＣモジュールであると一度判別した非接触ＩＣモジュールを再度、判別することがなくなるため、その判別する処理に伴うリーダライタ２による負担を軽減することができる。
【００５４】
リーダライタ２は、プレ認証応答２を送信した非接触ＩＣモジュール宛てにプレ認証確認２を送信すると、続いて、他の非接触ＩＣモジュール宛てに、プレ認証を停止するよう要求するプレ認証停止要求を送信する。プレ認証停止要求のフレームフォーマットは、例えば、プレ認証要求のフレームフォーマットと同様のものであって、サブフレームである簡易情報及び完全情報のフレーム同期信号やヘッダの領域に、当該プレ認証停止要求に固有のビットパターンを割り当てればよい。このプレ認証停止要求を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ｂ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュール）は、ある所定の期間、周期Ｔにて行うキャリアセンスを停止する。一方、プレ認証確認２を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）もまた、プレ認証停止要求を受信する場合が考えられるが、プレ認証確認２を受信した場合には、その後プレ認証停止要求を受信したとしてもプレ認証確認２を受信した時点から上記所定の期間キャリアセンスを継続するようにする、と取り決めておく。こう
して、プレ認証確認２を受信した非接触ＩＣモジュールのみが、リーダライタ２から送信される本認証要求を待ち受けることになる。以後、非接触ＩＣモジュールがプレ認証停止要求をリーダライタ２から受信するまでの期間を「プレ認証フェーズ」と称する。また、プレ認証停止要求を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ｂ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュール）が、キャリアセンスを停止する期間のことを「プレ認証停止フェーズ」と称し、後述する、本認証要求を受信した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）が決済処理を完了するまでの期間を「本認証フェーズ」と称する。
【００５５】
本認証要求を受信した非接触ＩＣモジュールは、決済処理を実行するために必要な情報（以降、決済情報と称することがある）を本認証応答に挿入してリーダライタ２に送信する。リーダライタ２は、決済情報を非接触ＩＣモジュールから受信すると、その決済情報をリーダライタ２の上位装置へ送信し、その上位装置によって行われる決済情報チェック処理の結果を受信する。リーダライタ２は、その決済情報チェック処理の結果が適正であった場合には、以下、チャレンジアンドレスポンス方式を用いた認証を行う。すなわち、リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュールに記憶されている鍵情報を送信するよう要求し、非接触ＩＣモジュールから鍵情報を受信すると、生成した乱数データを非接触ＩＣモジュールに送信するとともに、その乱数データに対して非接触ＩＣモジュールから受信した鍵情報によって演算を施し、その演算結果を記憶する。一方、非接触ＩＣモジュールは、受信した乱数データに対して自装置（非接触ＩＣモジュール）が記憶している鍵情報によって演算を施し、その演算結果をリーダライタ２に送信する。リーダライタ２は、先に演算し記憶しておいた演算結果と、非接触ＩＣモジュールから受信した演算結果と、を比較し、一致する場合には、当該非接触ＩＣモジュールが適正なものであると認証する。なお、本明細書では、認証フェーズにおけるチャレンジアンドレスポンス方式を採用した認証と、プレ認証フェーズにおけるプレ認証要求を用いた認証とを区別するために、前者を「本認証」、後者を「プレ認証」と称する。
【００５６】
その後、リーダライタ２は、本認証を行ってセッションを確立した後、データ読み出し要求を送信して非接触ＩＣモジュールから決済処理に必要なデータを受信するとともに、その受信したデータを上位装置に送信し、そのデータを基に所定の演算を行う上位装置から受信した演算結果に応じて、データ書き込み要求を非接触ＩＣモジュールに送信し、非接触ＩＣモジュールに決済処理に必要なデータの書き込みを行わせる。データ書き込み要求をリーダライタ２から受信した非接触ＩＣモジュールは、その要求に応じたデータの書き込みを行い、その書き込みが正常に終了した場合には書き込み完了通知をリーダライタ２に送信する。本認証フェーズは、本認証及びデータ読み出し、データ書き込みの一連の処理をもって終了する。
【００５７】
リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）から書き込み完了通知を受信する、または、その書き込み完了通知を受信する前に、プレ認証停止要求を送信してから所定の期間が経過する（つまり、本認証またはデータ読み出し、データ書き込みに失敗する）、と、プレ認証要求の送信を開始する。これにより、このプレ認証停止要求を受信してプレ認証停止フェーズに遷移していた非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ｂ〜１ｉに搭載される非接触ＩＣモジュール）は、再度、プレ認証フェーズに遷移する。なお、リーダライタ２が本認証フェーズを終了したあとすぐにプレ認証要求の送信を開始すると、本認証フェーズを終了した非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）がプレ認証フェーズから再度本認証フェーズに遷移してしまい、一度のサービスの利用に対して二度の決済処理が発生してしまうことが考えられる。これを防ぐために、リーダライタ２は、非接触ＩＣモジュール（図４では、携帯端末装置１ａに搭載される非接触ＩＣモジュール）との決済処理が終了してから所定時間が経過することを待って、プレ認
証要求の送信を開始するようにすればよい。また、決済処理を終了した非接触ＩＣモジュールが、決済処理が終了してから所定時間が経過するまでは、プレ認証要求をリーダライタ２から受信しても応答を返さないようにすることによって、一度のサービスの利用に対して二度の決済処理が発生してしまうことを抑制することができる。さらに、決済処理が終了してから所定時間が経過した後、同じ非接触ＩＣモジュールが連続して本認証フェーズに遷移する可能性が残るが、同じ非接触ＩＣモジュールが連続して本認証フェーズに遷移したことを判別できるリーダライタ２が、リーダライタ２の操作者に対してブザーやＬＥＤなどによって、一度のサービスの利用に対して二度の決済処理が発生していることを報知するようにしてもよい。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態の非接触ＩＣモジュール及びリーダライタによれば、リーダライタは、プレ認証フェーズにてリーダライタによるサービスを提供可能な非接触ＩＣモジュールを簡易的に認証し、本認証フェーズにて決済処理を行おうとする利用者が所持する非接触ＩＣモジュール、つまり、リーダライタから所定の距離よりも近い場所に位置する非接触ＩＣモジュール一台とのみ、高い安全性が求められる認証を行い、各フェーズの認証に成功した非接触ＩＣモジュールのみが決済処理を実行することができる。
【００５９】
さらに、プレ認証要求に含まれるサブフレームである完全情報に同期補正情報が含まれることにより、リーダライタは常に周囲環境の状況変化を捉えることが可能となり、状況に応じた適切な設定でプレ認証要求を送信することができる。その結果、複数の非接触ＩＣモジュールを効率的に処理することができ、効率の良いシステムを提供することが可能となる。
【００６０】
このため、遠隔型の非接触ＩＣモジュールとリーダライタによって実施されるシステムであっても、同時期に複数台の非接触ＩＣモジュールと行う認証は簡易な処理である一方、高い安全性が求められる認証を行う非接触ＩＣモジュールは一台に限られるため、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減することができる。
【００６１】
また、遠隔型の非接触ＩＣモジュールとリーダライタによって実施されるシステムであっても、本認証を行わせるリーダライタと非接触ＩＣモジュールの距離を適宜設定することによって、複数枚の非接触ＩＣモジュールのうちの、決済処理を行う必要のある非接触ＩＣカードを特定し、利用者が意図しない決済処理が行われることを防ぐことができる。
【００６２】
また、従来、決済処理時に、本発明の実施の形態で説明したところのプレ認証と本認証を行っていたが、本発明の実施の形態では、リーダライタは、任意の非接触ＩＣモジュールに対して当該非接触ＩＣモジュールが後で決済処理を行う行わないに関わらず決済処理前にプレ認証を行っておき、決済処理を行う時に決済処理の対象となる非接触ＩＣモジュールに対して本認証のみを行う構成であるため、決済処理時に要する時間を、プレ認証を行わないで済む分短縮することができる。
【００６３】
また、本発明の実施の形態で説明したプレ認証を実施するために、リーダライタと非接触ＩＣモジュールにて送受信されるデータは少量で済むため、遠隔型の非接触ＩＣモジュールとリーダライタによって実施されるシステムに利用されることが考えられる特定小電力無線にとって、本発明の非接触ＩＣモジュール及びリーダライタは極めて有用である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上、本発明の非接触ＩＣモジュール、携帯端末装置、及びリーダライタによれば、リーダライタと遠隔型の非接触ＩＣカードとの間で無線通信を行わせる場合に、複数枚の非接触ＩＣカードとの間での認証処理に伴って生じるリーダライタの負担を軽減させるとと
もに、認証処理を行う必要のある非接触ＩＣカードとのみ認証処理を行うことができるという効果を奏し、リーダライタとの間で非接触型の無線通信を利用して情報の送受信を行う非接触ＩＣモジュール、及びそのリーダライタに関する分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態の非接触ＩＣモジュールの構成図
【図２】本発明の実施の形態のリーダライタの構成図
【図３】本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの位置関係の一例を示す図
【図４】本発明の実施の形態の携帯端末装置とリーダライタの間での認証処理シーケンス図
【図５】本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答を送受信するタイミングを説明する図
【図６】本発明の実施の形態におけるプレ認証要求とプレ認証応答のフレームフォーマットを説明する図
【符号の説明】
【００６６】
Ａ、１ａ〜１ｉ 非接触ＩＣモジュール
１１ 復調処理部
１２ 全体制御部
１３ メモリ
１４ 変調処理部
１５ アンテナ
Ｂ、２ リーダライタ
２１ 全体制御部
２２ 通信制御部
２３ メモリ
２４ 変調処理部
２５ 搬送波発振器
２６ サーキュレータ
２７ 復調処理部
２８ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波の送受信を行う無線部と、
前記無線部による非接触ＩＣモジュールとの無線通信を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記無線部により前記非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満かつ前記第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、前記非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、
前記無線部により前記非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が前記第１の閾値以上である場合に、前記非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの、前記第１の認証処理を除く、第２の認証処理を行い、
前記無線部により前記非接触ＩＣモジュールに対して送信する電波に、前記非接触ＩＣモジュールが送信するタイミングを計るための同期補正情報を含むリーダライタ。
【請求項２】
制御部は、無線部により複数の非接触ＩＣモジュールからの応答を受信できる受信数によって同期補正情報の内容を変更する請求項２記載のリーダライタ。
【請求項３】
制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも少ない場合に、同期補正情報で示される時間値を小さくする請求項２記載のリーダライタ。
【請求項４】
制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも多い場合に、同期補正情報で示される時間値を大きくする請求項２記載のリーダライタ。
【請求項５】
電波の送受信を行う無線部と、
前記無線部によるリーダライタとの無線通信を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記無線部により前記リーダライタから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満、かつ前記第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、前記リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、
前記無線部により前記リーダライタから受信する電波の受信強度が前記第１の閾値以上である場合に、前記リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの前記第１の認証処理を除く第２の認証処理を行い、
前記無線部により前記リーダライタから受信する電波に含まれる同期補正情報に基づき前記リーダライタに対して送信する電波の送信タイミングを変化させる非接触ＩＣモジュール。
【請求項１】
電波の送受信を行う無線部と、
前記無線部による非接触ＩＣモジュールとの無線通信を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記無線部により前記非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満かつ前記第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、前記非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、
前記無線部により前記非接触ＩＣモジュールから受信する電波の受信強度が前記第１の閾値以上である場合に、前記非接触ＩＣモジュールとの間で行うべき認証処理のうちの、前記第１の認証処理を除く、第２の認証処理を行い、
前記無線部により前記非接触ＩＣモジュールに対して送信する電波に、前記非接触ＩＣモジュールが送信するタイミングを計るための同期補正情報を含むリーダライタ。
【請求項２】
制御部は、無線部により複数の非接触ＩＣモジュールからの応答を受信できる受信数によって同期補正情報の内容を変更する請求項２記載のリーダライタ。
【請求項３】
制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも少ない場合に、同期補正情報で示される時間値を小さくする請求項２記載のリーダライタ。
【請求項４】
制御部は、非接触ＩＣモジュールの応答数が所定値よりも多い場合に、同期補正情報で示される時間値を大きくする請求項２記載のリーダライタ。
【請求項５】
電波の送受信を行う無線部と、
前記無線部によるリーダライタとの無線通信を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記無線部により前記リーダライタから受信する電波の受信強度が第１の閾値未満、かつ前記第１の閾値よりも値が小さい第２の閾値以上である場合に、前記リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの第１の認証処理を行い、
前記無線部により前記リーダライタから受信する電波の受信強度が前記第１の閾値以上である場合に、前記リーダライタとの間で行うべき認証処理のうちの前記第１の認証処理を除く第２の認証処理を行い、
前記無線部により前記リーダライタから受信する電波に含まれる同期補正情報に基づき前記リーダライタに対して送信する電波の送信タイミングを変化させる非接触ＩＣモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２７７１７２（Ｐ２００９−２７７１７２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０４２５（Ｐ２００８−１３０４２５）
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１９日（２００８．５．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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