专利名称：：通信装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种以非接触方式执行近场通信的通信装置。具体地，本发明涉及一种诸如通信终端(应答器)的非接触式的通信装输数据给作为通信伙伴的装置(读写器)。更具体地，本发明涉及一种通过电石兹感应使用读写器中的一级线圏和应答器中的二级线圈来执行非接触式通信的通信装置。具体地，本发明涉及一种具有与已建立的NFC通4言系统的完美向上兼容性的通信装置。
背景技术：
：因为其中的通信终端不具有其自身的无线电波源的通信系统以无线方式将凄t据传输给通信4火伴装置，故称作射频识别(RFID)的非接触式通信系统是/>知的。RFID也^皮称为"ID系统"、"数据载波系统"等等，但是全世界普遍使用的名字是"RFID系统"，也被简称为"RFID"。RFID系统应用于大量的非接触式的IC卡。IC卡系统由作为应答器的集成电路(IC)卡片和从IC卡中读取信息或向IC卡写入信息的装置(在下文中称为"读写器")组成。IC卡系统提供了很大的^^利，因为其中的IC卡和读写器以非^r触方式在他们之间交换信息。因此，IC卡系统的应用范围已被扩展。例如，IC卡系统已替代了传统的磁卡作为通勤通行证，身份证等等。同样地，IC卡系统已在分配系统等方面发现更广泛的应用。在RFID系统中使用的非接触式的通信方法的实例包括静电耦合、电》兹感应和孩i波通信。4吏用电》兹感应的RFID系统由读写器中的一级线圈和卡片(或应答器)中的二级线圈组成，并且这两种线圏4皮i兹耦合，从而通过线圏完成数据通信。具体地，读写器通过在由一级线圈产生的磁场中执行调幅来传输数据，而应答器对该数据进行解调。应答器能通过执行调制(例如调幅)将数据经过二级线圈中的负载开关(LS)传输至读写器。每一个应答器和读写器中的线圏作为LC共振电路工作。通常，可以通过将线圏的共振频率调节至用于通信的载波频率，并4吏它们彼此共振，来适当地设置应答器与读写器之间的通信范围。应该注意，在适当情况下，应答器和读写器中每一个的线圏在下文中也称为"天线"。图17示出4吏用电》兹感应的由应答器和读写器组成的非接触式的通信系统的典型结构。在应答器和读写器中都提供的天线共振电路部彼此电磁耦合以在他们之间交换信息信号。读写器的天线共振电i各部由电阻器R4、电容器d和线圏Li组成，并且将由处理部生成的信息信号传输给应答器。同样地，天线共振电路部接收来自于应答器的信息信号，并且将收到的信息信号提供给处理部。应注意，天线共振电路部特有的共振频率预先按照电容器d的电容值和线圈Li的感应系数而被设为预定值。8应答器的天线共振电路部由电阻器R2、电容器C2和线圏L2组成，并且将由处理部生成并由负载开关调制电路部调制的信息信号传输给读写器的天线。同样地，天线共振电路部接收来自于读写器的信息信号，并且将收到的信息信号提供给处理部。应注意，天线共振电路部的共振频率预先按照电容器C2的电容值和线圏L2的感应系数被设为预定值。由索尼公司和荷兰飞利浦公司开发的近场通信技术(NFC)作为一种RFID标准而7>知。在2003年11月，NFC^皮认可为与ISO/IECIS18092—样的国际标准。NFC最初是在索尼公司的"FeliCa"和荷兰飞利浦7>司的"Mifare"中4吏用的通信标准，净皮广泛用于非4妾触式的IC卡。NFC使用频率13.56MHz的无线电波，并且能够在约10cm的很短的通信范围内双向通信。(NFC规定了除在卡片和读写器之间的通信之外，在不同的读写器之间的净皮动通信。NFC包4舌在ISO14443中定义的FeliCa、TypeA和TypeB。TypeA对应于荷兰飞利浦公司的Mifare。作为智能卡的卡片和读写器被标准化为ISO7816。)目前，NFC被广泛用于身份识别、电子货币支付等等。例如，NFC通信装置已被提议除被动一莫式之外还具有主动模式(例如，参见日本专利/>开第2005-168069号)。下列表格示出了在NFC接口和协议-1(IP-1)标准中定义的传输方向以及各个通信模式的传输速度、调制方案、编码系统等等。[表格1]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>如在上表中所示，以NFCIP-1标准定义的最大传输速度低至424kbps,并且与其他的通用无线通信标准(例如，WiFi、蓝牙等等)相比是很低的。因此，很难将NFC应用于图像数据、音频数据、视频数据等的高容量数据通信。另外，由于例如载波频率的物理约束，能够实现的最大可能传输速度l氐至848kbps,并且i人为未来在传输速度上不会有显著增长。同样地，当前NFC通信的实际应用^f又限于电子货币、身个分识别(例如IC卡、票证等等)、在多用途无线通信中协助建立连接(转交)以及使用便宜的标签传输很少量的数据(例如智能海报等等)。
发明内容本发明针对上述以及其他与现有方法和装置相关的问题，提供了一种优异的通信装置作为没有其自身的无线电波源的应答器或将载波传输到应答器的读写器，该通信装置能够通过无线通信适当地扭J于ft据传输的。此外，本发明提供了一种能够通过电磁感应适当地执行无线通信的优异的通信装置，其中在读写器中使用了主线圏，而在应答器中使用了次级线圏。更进一步地，本发明提供了一种能够执行高速数据通信的同时，保持与已建立的NFC通信系统的完美向上兼容性的优异通信装置。才艮据本发明的一个实施例，提供了一种以非接触方式执行近场通信的通信装置，该通信装置包括大天线；第一无线处理部，用于4吏用大天线通过电万兹感应方式执4于数据通信；小天线，置于大天线的内部；以及第二无线处理部，用于使用小天线执行数据通信。才艮据本发明的另一实施例，才是供了一种通信系统，包括具有大天线的，能够近场通信的读写器；具有大天线的，能够近场通信的卡片或者以卡片模式工作的能够近场通信的读写器。读写器和卡片以非接触方式执行他们之间的近场通信。读写器和卡片均具有置于大天线内部的小天线，并且^f吏用该对小天线来通过NFC通信以外的另一个非接触式的通信系统执行他们之间的多路通信。这里，应注意上述"通信系统"中的术语"系统"指的是多个装置(或实现特定功能的功能模块)的逻辑集合，不考虑所述多个装置或功能模块是否包含在单个外壳中。称为RFID的非4妄触式通4言系统是z^知的，并且RFID的应用范围已被扩展。使用13.56MHz频率的无线电波的NFC标准已发展为4吏用电》兹感应的非4妄触式通信系统。NFC标准允i午在大约10cm的近距离范围内的双向通信。然而，以NFCIP-1标准定义的最大传输速度低至424kbps，并且与其他通用途无线通信标准相比也很低，并且认为未来在传输速度上不会有显著增长。相反，除了对应于能够近场通信的读写器或应答器的大天线和第一无线处理部之外，才艮据本发明实施例的通信装置包括第二无线处理单元和一个或多个置于已知大天线内部的小天线。各个小天线对用于执行高速通信，从而可以在整个系统的传输速度上得到改善。大天线具有与7>知的NFC标准的良好兼容性，并且能够在不使用小天线之间的通信时执行公知的NFC通信(在下文中称为"多路通信，，)。另一方面，小天线仅仅负责数据通信。因此，从读写器至卡片的电能提供也由大天线执行。因此，才艮据本发明实施例的通信装置具有与已建立的NFC通信系统的完美向上兼容性，并且不需要对上层软件程序的明显改变。与现有NFC通信相比，4艮据本发明实施例的通信装置实现了在数据通信速度上的显著增加。用于建立如上所述的多路通信的控制可以由包含在卡片和读写器中的CPU的软件程序(例如，所谓的固件)完成。作为选择，上述控制可能在物理层上使用硬件(或微程序)实现。在后一情况下，允许软件程序执行数据通信，而不考虑在物理层上执行哪种通信(即已知的NFC通信或多路通信)。换言之，不需要对在上层的已知NFC通信中使用的软件程序做任何改变，就可以完成多路通信。如果能够在读写器中同步控制无线电波传输和多个小天线的工作，则根据本发明的多路通信也可以应用于以NFCIP-1标准定义的主动才莫式7又向通4言。本发明提供了一种能够通过非接触式通信适当地执行数据传输的优异通信装置，作为没有其自身的无线电波源的应答器，或将载波传输到应答器的读写器。此外，本发明还提供了一种能够通过电磁感应适当地执行非接触式通信的优异通信装置，其中在读写器中使用主线圈，而在应答器中使用次级线圈。才艮据本发明的实施例的通信装置具有一个或多个形成在大天线内部的统一的小天线，帔用作已知的NFC读写器或应答器，并使用多个天线执行多路通信。因此，通信装置保持与已建立的NFC通信系统的完美向上兼容性，并且不需要对上层软件程序的明显改变。另夕卜，与现有NFC通4言相比，该通4言装置实现了在凝:据通信速度上的显著增加。从下面本发明的优选实施例与附图结合的详细描述中，本发明的这些或其他的特4正和优势将变得更加明显。图1示出了NFC通信系统的基本结构；图2示出了普通的能够NFC的卡片的天线结构；图3示出了根据本发明实施例的能够NFC的卡片以及读写器的示例性天线结构；图4示出了卡片中的天线与读写器中的天线相对置，在卡片和读写器之间执行多路通信，即，在大天线之间的通信与在小天线之间的通信的结合；图5示意性地示出了多路通信系统的结构，其中，使用一对大天线执行NFC通信，同时使用一对置于大天线内部的小天线执行反射波传输；图6示出了卡片和读写器的反向散射RF功能部的结构；图7示出了在配置有多个小天线的能够NFC的卡片中的示例性天线结构；图8示出了在能够NFC的读写器中的示例性天线结构，其中大量的小天线以阵列排列；图9示出了在卡片和读写器之间执行多路通信时，选择通信用小天线的步骤；图10示出了#4居读写器和卡片的物理排列，选择通信用天线的步骤；图11是示出了为在读写器和卡片之间建立多路通信而由读写器执4亍的步驶《的流程图12是示出了为在读写器和卡片之间建立多路通信而由卡片执行的步骤的流程图13是示出了为在读写器和卡片之间建立多路通信而由读写器执行的步骤的流程图；图14是示出了为在读写器和卡片之间建立多路通信而由卡片执行的步骤的流程图15示出了在读写器和卡片之间的天线结构或特性不同的情况下的示例性天线配置；图16示出了在读写器之间执行多路通信时，在不同读写器中的天线4皮此相对的示例性方式；以及图17示出了使用电磁感应的由应答器和读写器组成的非接触式通信系统的示例性结构。具体实施例方式在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。NFC标准^皮确立为13.56MHz频带的RFIDii/f言标准，而目前广泛用于使用RFID卡的身份识别、电子货币支付等等。在NFCIP-1标准中，传输速度、调制方案和编码系统均^4居传输方向和通信才莫式来确定(参见表1),但是Felica的最大传输速度是424Kbps,与其4也无线ii/f言标准(例如，蓝牙、IEEE802.11等)相比非常寸氐。另一方面，NFC4支术具有如下几个优势。(1)NFC技术使用非接触式接口，在外形上实现了极大的灵活性，它的4妄触点不会纟皮磨损或损坏，并且可以防止4妄口端处的积尘、溅水等等情况。(2)应答器，例如卡片，是被动型的，因而其自身不需要配备有电源。(3)可以在读写器和应答器之间设置电绝缘。(4)信号可以覆盖的最大可能距离低至10cm，因而该物理特性保证了极大的安全性。当使用卡片作为用于存储目的的应答器时(例如，以与使用USB存储器相似的方式使用卡片时)，或用于在便携装置之间的高容量数据通信，例如在便携装置之间交换图像数据、音频数据、视频数据等时候，所述特性是很有吸引力的。因此，对NFC技术的传输速度的改进的需求日益增加。根据本发明的一个实施例的通信装置对应于能够NFC的读写器和应答器，读写器和应答器均具有用于现有NFC通信的大天线，并且在大天线内设置有一个或多个小天线的统一阵列。各小天线对彼此高速通信，以提高整个系统的传输速度。因此，根据本实施例的通信装置保持与已建立的NFC通信系统的完美兼容性，并且不需要对上层l欠件禾呈序的明显改变。另外，与现有NFC通4言相比，根据本实施例的通信装置实现了在数据通信速度上的显著增加。NFC通信系统使NFC读写器和NFC卡片之间能够彼此通信，或者使被动NFC读写器之间能够彼此通信。图1示出了NFC通信系统的基本结构。NFC通信系统由开始通信的发起者和通信指向的目标组成。具体地，发起者是能够NFC的以读写器模式工作的读写器(R/W)。作为发起者的读写器通过例如通用异步收发器(UART)的主4姿口连4妄到主才几。主才几相当于个人计算才几(PC)、包含在读写器中的中央处理器(CPU)等等。另一方面，所述目标是例如能够NFC的卡片的应答器，或者以卡片冲莫式工作的能够NFC的读写器(在下文中，目标也^L简称为"卡片"，这就包括了所有上述装置)。卡片可以独立工作或连接到主机装置。一旦从主机接收到通信开始命令(如在图1中由(1)所示)，连接到主机装置的读写器首先传输载波。之后，为了检查是否有任何能够NFC的卡片(或任何能够NFC的以卡片^^莫式工作的读写器)存在于能够NFC的读写器的通信能力覆盖的区域之内，能够NFC的读写器以在标准中定义的方式(也就是，使用规定的载波频率、规定的数据调制率和规定的数据内容)传输响应请求(responserequest)信号(如在图1中由(2)所示)。另一方面，卡片首先通过由读写器传输的载波的感应电动势来供电，从而被激活并能够接收信号。之后，卡片接收从读写器传输的响应请求信号。如果收到的响应请求信号匹配卡片的型号，卡片以标准定义的方式(也就是，使用规定的数据调制率、规定的响应时间和规定的数据容量)通过对读写器传输的载波执行负载调制来传输包含其自身的识别信息(即卡的ID)的响应信号(如在图1中由(3)所示)。读写器从卡片接收响应信号，然后传输关于该响应信号的信息给主机装置(如在图1中由(4)所示)。主机装置识别存在于读写器的通信能力覆盖的区域中的卡片数量，以及每张卡片的识别信息，并按照操作程序(固件)进入与特定卡片通信的阶段。因此，建立了读写器和卡片之间的通信(或在能够NFC的被动型读写器之间的通信)。建立通信之后，作为发起者的读写器继续恒定地传输载波，从而将必需电能发送给作为目标的卡片，直到所需的通信结束。与在上述响应请求操作时一样，在数据通信的时候，读写器执行对载波的强度调制，以传输数据给卡片，而卡片执行对未调制载波的负载调制，以将数据传输给读写器。应注意，编码系统取决于通信模式。详见表l。图2示出了普通的能够NFC的卡片的天线结构。如在图2中所示的天线结构,皮用于FeliCa、RC-S860等等。为了确保尽可能多的电能，矩形天线线圈沿卡片的边缘排列，所述卡片具有普通IC卡的尺寸，即，在ISO/IEC7816-2、JIS6301-2等定义的85.6mmx54.0mm。应注意，ISO14443没有失见定天线线圏的结构或线圏的圏凄t，<旦是推荐将天线线圈4要照ISO/IEC7816-2标准的定义，围绕，接触型IC卡的接触部分排列。图3示出了根据本发明实施例的能够NFC的卡片和读写器的示例性天线结构。小尺寸天线(在下文中称为"小天线")被置于现有的大尺寸天线(在下文中称为"大天线")的中间，并且连接至控制IC芯片。大天线保持与已知NFC标准的完美兼容性，并且当不使用小天线之间的通信(在下文中称为"多路通信")时，能够执行已知NFC通信。因此，大天线还用于从读写器向卡片提供电能。另一方面，小天线^f又:故用于教:据通信。适当调整物理配置(包括将小天线连接到控制IC芯片的导线的物理配置)、载波频率、读写器的载波输出等，以避免引起小天线之间的通信与大天线之间的通信之间的相互沖突，或干扰大天线从读写器向卡片提供电能。小天线具有独立于大天线执行数据通信的能力。18图4示出了卡片中的天线与读写器中的天线相对放置，卡片和读写器之间执行的多路通信，即，大天线之间的通信与小天线之间的通〗言的结合。在读写器中，小天线以及大天线传输载波，并调制载波以向卡片发送信号。另一方面，卡片不使用自身电能，发送响应信号给读写器。因此，即使当使用小天线对执行数据通信时，如同现有的能够NFC的卡片一样，卡片自身仍不需要配备电源。这里应注意，小天线之间的通信不限于〗吏用13.56MHz频带的已知NFC标准，而可以4吏用不同载波频带或不同通j言4莫式、或具有不同覆盖范围的另一种无线通信技术，应用于小天线之间的通信，只要使用大天线的NFC通信和电能供给均不被干扰。作为应用于小天线之间的通信的示例性无线通信4支术，本发明人提出了一种使用微波通信的RFID系统。根据此通信系统，例如卡片的应答器配置有用于通过由调制未调制的载波而获得的反射波来传输数据的反射器，而读写器配置有用于从反射器传输的调制反射波信号中读取数据的反射波读取器。如果未调制载波从反射波读取器中被发送至反射器，则在改变天线负载阻抗等操作，从而在反射波上叠加传输数据的基础上，反射器通过调制反射波执行反射波传输，也叫做"反向散射"。图5示意性地示出了多路通信系统的结构，其中使用一对大天线执行NFC通信，同时使用一对置于大天线内部的小天线执行反射波传输。如在图5中所示，卡片包括能够NFC的大天线、能够NFC的RF功能部、小天线、反向散射RF功能部和相当于上层协议的处理部。另一方面，读写器包括能够NFC的大天线、能够NFC的RF功能部、小天线、反向散射RF功能部和相当于上层协议的处理部。卡片和读写器的能够NFC的RF功能部的结构与图17中示出的一样。因此，这里不再赘述。图6示出了卡片和读写器的反向散射RF功能部的结构。在本实施例中，2.4GHz频带^皮用作无线电波的频率。卡片的反向散射RF功能部300包括天线309,天线开关310，天线负载311,带通滤波器312和ASK才企测部313。当执行反射波传输时，根据从处理部提供的传输数据的位图像(bitimage)执行连接到天线309的天线开关310的开/关操作。例如，天线开关310在凄t据为1时打开，而在凄史据为0时关闭。例如，天线开关310由砷化镓IC形成，而在开/关操作的时候的电能消耗少于几十孩t瓦。如图6中所示，当天线开关310在开的^f立置时，天线309终止于50Q的天线负载311,当天线开关310在关的4立置时，天线309打开。根据此操作，关于从传输数据的目的地传输的无线电波，当天线开关310在开的4立置时，天线309终止，而当天线开关310在关的位置时天线309开始反射。因此，读写器能够通过检测传输的无线电波的反射来读取数据。此反射波信号等同于ASK调制波。然而，应注意，PSK调制和FSK调制也同样适用。例如，从读写器接收用于ASK调制的确认信号时，使用带通滤波器(BPF)312和ASK4企测部313。另一方面，读写器的反向散射RF功能部400包括使用2.4GHz频带的天线401、循环器402、接收部403、传输部406和频率合成器409。接收部403包括正交检波部404和AGC放大器405。传输部406包括混频器408和功率》文大器407。当传输未调制载波时，将一定直流电压施加至混频器408。被传输的未调制载波的频率由通信控制部(未示出)所控制的频率合成器的频率确定。本实施例中使用2.4GHz频带。混频器408输出的未调制载波被功率放大器407放大到预定电平，然后通过循环器402被天线401输出。从卡片的反向散射RF功能部传输的反射波信号具有与未调制载波相同的频率。此反射波信号由天线401^妄收，并且通过循环器402输入到接收部403。与用于传输的频率一样的局部频率被输入到正交4全波部404，因此，图像传输装置300传输的ASK调制波作为正交检波部404的输出而出现。然而，因为收到的信号在相位上不同于局部信号，故对应于相位差的调制信号出现在I-轴信号和Q-轴信号中。在AGC放大器405中增益被控制为最优值，并且AGC放大器405输出的信号被提供给处理部。处理部解调I-轴和Q-轴信号，以获得数字数据，并将合适的数据转输到处理部。当乂人几兆赫到几百兆赫的频率(例如，13.56MHz)4皮用在NFC通信系统中的时候，例如，如在图6中所示的反射波传输系统使用称为工业、科学及医学(ISM)频带的2.4GHz频带U效波)，例如为高频带，以实现Mbps级的高速数据传输。因此，可以通过执行使用小天线的多路通信并同时执行使用成对的大天线的NFC通信，实现在NFC通信的传输速度上的显著增加。例如，反射波传输系统在日本专利7>开第2005-136666、2005-136943、2005-323267号等中描述，这些发明已转让给本受让人。只要各个小天线可以在不干护G任何其他小天线的通信的情况下独立地执4于通信，并且不扰乱大天线的NFC通信或电能供应，则可以将多个小天线置于大天线的内部。图7示出了在配置有多个小天线的能够NFC的卡片中的示例性天线结构。关于读写器中的天线，在可以确^呆天线有足够宽的面积区域的情况下，可以将大量的小天线以阵列排列。图8示出了在能够NFC的读写器中的示例性天线结构，其中，大量的小天线以阵列排列。在这种情况下，读写器和卡片配置有一个部，该部用于将所要通信的数据在'J、天线之间适当地分配，使得每个d、天线均传输数据的单独部分，或者该部用于将各个小天线接收到的数据适当地集成为一个单元，并且各对小天线并行地执行独立的通信，以便于提高多路通信的传输速度。图9示出了在卡片和读写器之间执行多路通信时，用于选择通信用小天线的步骤。读写器和卡片配置有一个部，该部用于在开始多路通信之前，分别确定每个小天线是否能够与另一方通信。读写器和卡片使任何被确定为不能够与另一方通信的小天线进入桂起模式，并且只使用一对能够彼此通信的天线进行多路通信(参见图9中的(l))。此时，如果读写器或卡片中的超过一个小天线能够与在另一方中的同一小天线通信(参见图9中的(2))，则选择多个小天线中的一个能够进行最好通信的小天线，并使其余的多个小天线进入挂起模式(参见在图9中的(3))。图10示出了#4居读写器和卡片的物理排列，选择用于通信的天线的步骤。例如，在连接至读写器的卡片固定器的帮助下，读写器和卡片的物理排列为理想状态下，以成对的读写器和卡片允许的最大可能传输速度执行多路通信(参见在图10中的(1))。此时，当读写器和卡片的物理排列不理想时，例如当使用者用手把持卡片或将卡片接近读写器放置时，以在此情况下允许的最大传输速度执行多路通信(参见图10中的(2))。同时，当没有成对的天线能够通信时，以现有方式使用大天线执行NFC通信(参见图10中的(3))。在用于选择通信用天线的步骤中，无论是否使用大天线执行数据通信，都使用大天线从读写器恒定地向卡片提供电能。图11是示出为了在读写器和卡片之间建立通信而由读写器执-f亍的步骤的流程图。应注意，在此图中用虚线包围的步骤对应于用来建立多路通4言的新步骤。在开启电源(步骤S1)之后，读写器等待，直到从主机接收到读写器开始命令，读写器通过UART等连接到主机(步骤S2)。一旦从主机收到读写器开始命令，读写器就使用大天线向其覆盖范围内的任何能够NFC的卡片传输响应请求信号(步骤S3)，并等待从任何能够NFC的卡片接收响应(步骤S4)。如果在读写器等待来自于任何卡片的响应的时候出现超时(time-out)，则控制转回至步骤S2，读写器再次等待直到从主机收到读写器开始命令。此时，如果读写器从任何能够NFC的卡片接收对响应请求信号的响应，则读写器使用大天线向该卡传输"多路通信支持4佥查信号"，以检查该卡片是否能够使用小天线进行高速通信，即，该卡片是否支持多路通信(步骤S5)。然后，读写器等待来自于卡片的响应(步骤S6)。这时，如果在读写器等待来自于卡片的响应的时候出现超时，则确定不执行与卡片的多路通信的读写器进入只涉及使用大天线的NFC通信才莫式(步骤S12)，并且通过大天线向卡片传输NFC通信命令。此时，如果读写器从卡片接收到对多路通信支持检查信号的响应，则读写器使用小天线同时向卡片传输"多路通信响应请求信号"(步骤S7),并且等待来自于卡片的响应(步骤S8)。从各个小天线传输的多路通信响应请求信号包括指出传输该信号那一个小天线的ID号码。如果在读写器等待卡片的响应的时候出现超时，则确定不执行多路通信的读写器进入只涉及使用大天线的NFC通信模式(步骤S12),并且通过大天线向卡片传输NFC通信命令。对多路通信响应请求信号的响应包括指出卡片中传输该信号的那一个小天线的ID号码(细节将稍后描述)。如果在读写器中的任何小天线从卡片中接收到多路通信响应信号(即，对多路通信响应请求信号的响应)，读写器使所有没收到多路通信响应信号的小天线进入挂起模式(步骤S9)。另外，读写器将由小天线收到的响应信号所包含的ID号码相互比举交，以确定是否超过一个的小天线收到同样的包含在多路通信响应信号中的ID号码(步骤SIO)。如果确定超过一个的小天线收到同样的包含在多路通信响应信号中的ID号码，则读写器在多个小天线中选择一个能够最好地通信的小天线，并且使剩下的多个小天线进入挂起模式。然后，控制转回到步骤S7，并且读写器通过各个剩余小天线再次同时传输多路通信响应请求信号。读写器数次重复上述关于卡片的多个通信响应请求操作，以建立能够以一对一的方式没有重叠地彼此通信的成对d、天线，成对小天线中一个在读写器中而另一个在卡片中，。然后，在确定没有两个由小天线收到的多路通信响应信号包4舌相同的ID号码时(也就是，在确定没有多个小天线，接收到同才羊的包含在多路通信响应信号中的ID号码时)，读写器转换到多路通信模式，其中除使用大天线的NFC通信之外，读写器还使用小天线执行高速通信。在这种情况下，读写器通过每个能够通信的小天线向卡片传输多路通信命令(步骤Sll)。图12是示出为了在读写器和卡片之间建立通信由卡片执行的步骤的流程图。应注意，在此图中用虚线包围的步骤对应于用来建立多3各通信的新步骤。在开启电源(步骤S21)之后，卡片等待，直到从任一在其覆盖范围内的能够NFC的读写器接收到响应请求信号(步骤S22)。然后，响应于从任一读写器收到的响应请求信号，卡片通过大天线传输对响应请求信号的响应(步骤S23)。然后，卡片转换到用于确定是执行与读写器的NFC通信还是执行与读写器的多路通信的选择模式，所述多路通信包括同步执行NFC通信和使用小天线的高速通信(步骤S24)。如果在卡片在此模式下的时候出现超时，则确定不执行多路通信的卡片进入只涉及使用大天线的NFC通信模式(步骤S31)。此时，如果卡片在选择模式下从读写器接收到多路通信支持检查信号，则卡片通过大天线传输响应，以通知读写器该卡片支持多路通信(步骤S25)。然后，卡片等待从读写器接收多路通信响应请求信号(步骤S26)。如果在卡片等待从读写器接收多路通信响应请求信号的时候出现超时，则确定不执行多路通信的卡片进入只涉及4吏用大天线的NFC通信才莫式(步骤S31)。25如果卡片从读写器接收到多路通信响应请求信号，则卡片通过小天线传输响应信号。此时，卡片使所有没有从读写器接收到多路通信响应请求信号的小天线进入挂起模式(步骤S27)。另外，卡片将由小天线收到的响应请求信号中所包含的ID号码相互比较，以决定是否超过一个的小天线收到与同样的包含在多路通信响应请求信号中的ID号码。如果确定没有两个小天线收到与同才羊的包含在多路通信响应请求信号中的ID号码，则卡片通过所有收到多路通信响应请求信号的小天线中的每一个同时传输响应信号(步骤S28)。此时，如果确定超过一个的小天线收到同样的包含在多路通信响应请求信号中的ID号码，则卡片选择多个小天线中的一个能够最好地通信的小天线，并且，在使剩下的多个小天线进入挂起模式(步骤S27)之后，通过每个剩余小天线同时传输响应信号(步骤S28)。通过每个小天线传输的响应信号包括指出传输响应信号的卡片中的小天线的ID号码。然后，卡片转换到用于等待多路通信的模式(步骤S29)。如果在卡片在等待多路通信的模式下的时候(或者如果卡片从读写器收到NFC通信命令)出现超时，则确定不执行多路通信的卡片进入只涉及使用大天线的NFC通信模式(步骤S31)。此时，如果卡片在等待多路通信的模式下从读写器收到多路通信命令，则卡片转换到多路通信模式，该模式中卡片除使用大天线执行NFC通信之外，还使用小天线执行高速通信(步骤S30)。在如图11和12中示出的每一个步骤中的控制可以由包含在卡片以及通过UART连接到读写器的主机装置中的CPU的软件程序(例如，所谓固件)完成。作为选择，上述控制可以在物理层上使用硬件(或微程序)来完成。在后一种情况中，软件程序允许执行数据通信，而不用考虑物理层上执行的是哪种通信(即，现有NFC通信或多路通信)。换言之，可以实现多路通信，而不需要对现有NFC通信中使用的上层软件程序估:U壬何改变。在如图11和12中示出的步f《中，每个读写器和卡均需要在读写器与卡片之间交换多路通信支持检查信号和对此信号的响应的步骤，以识别另一方是否支持多路通信。然而，应注意，用于各个读写器和卡片识别对方是否支持多i!各通信的步骤可以通过在现有NFC通信中4吏用的响应i青求信号和响应信号内的未用位(RFU)中存储是否支持多路通信的信息而简化。图13和14是分别示出了在用于NFC通信中使用的的响应请求信号和响应信号的未用位(RFU)中，存储用于指示是否支持多路通信的信息的情况下，为了建立读写器与卡片之间的通信，由读写器和卡片执行的步骤的流程图。应注意，在这两张图中由虚线包围的步艰《乂于应于建立多路通4言的新步骤。在开启电源(步骤S41)之后，读写器等待，直到从主机收到读写器开始命令，读写器通过UART等连接到主机(步骤S42)。一旦从主机收到读写器开始命令，读写器就使用大天线给任何在其覆盖范围内的能够NFC的卡片传输响应请求信号(步骤S43)，并且等待乂人任何能够NFC的卡片中4妄收响应(步骤S44)。指示读写器支持多路通信的信息被存储在响应请求信号之内的未用位(RFU)中。如果在读写器等待任何卡片的响应的时候出现超时，则控制转回到步骤S42,并且读写器再次等待，直到从主机收到读写器开始命令。此时，如果读写器/人任一能够NFC的卡片中4矣收到对响应请求信号的响应，则读写器检查是否有指示卡片支持多路通信的信息被存储在此响应的未用位(RFU)中(步骤S45)。应注意，传输多路通信支持检查信号的操作在此程序中被省略。如果根据从卡片接收到的响应内的未用位(RFU)确定卡片不支持多路通信，则确定不执行与卡片的多路通信的读写器进入只涉及使用大天线的NFC通信模式(步骤S51),并且通过大天线向卡片传输NFC通信命令。此时，如果根据从卡片中接收到的响应内的未用位(RFU)确定卡片支持多路通信，则读写器使用小天线同时向卡片传输"多路通信响应请求信号"(步骤S46)，并且等待卡片的响应(步骤S47)。从每一个小天线传输的多路通信响应请求信号包含指出传输该信号的那一个小天线的ID号码。如果在读写器等待卡片的响应的时候出现超时，则确定不执行多路通信的读写器进入只涉及使用大天线的NFC通信模式(步骤S51),并通过大天线向卡片传输NFC通信命令。对多路通信响应请求信号的响应包含指出卡片中传输该信号的那一个小天线的ID号码。如果在读写器中的任一'卜天线从卡片收到多路通信响应信号，则读写器使所有没有收到多路通信响应信号的小天线进入挂起才莫式(步骤S48)。另外，读写器将由小天线收到的响应J言号中包含的ID号石马相互比丰交，以确定是否超过一个的小天线收到同样的包含在多路通信响应信号中的ID号码(步骤S49)。如果确定超过一个的小天线收到同样的包含在多路通信响应信号中的ID号码，则读写器从多个小天线中选择一个能够最好地通信的小天线，并且使剩下的多个小天线进入挂起模式。然后，控制转回到步骤S46,并且读写器通过每个剩余小天线同时再次传输多路通信响应请求信号。读写器数次重复上述关于卡片的多路通信响应请求操作，以建立能够以一对一的方式彼此通信的成对d、天线，成对小天线中一个在读写器中而另一个在卡片中。然后，在确定没有两个由小天线收到的多^各通信响应信号包括相同的ID号码时(也就是，在确定没有多个小天线接收到同样的包含在多路通信响应信号中的ID号码时)，读写器转换到多路通信模式，其中除使用大天线的NFC通信之外，读写器还使用小天线执行高速通信。在这种情况下，读写器通过每个能够通信的小天线向卡片传输多^各通信命令(步骤S50)。另一方面，在开启电源(步骤S61)之后，卡片等待，直到从任何在其覆盖范围内的能够NFC的读写器接收到响应请求信号(步骤S62)。然后，如果卡片从读写器接收到响应请求信号，则卡片识別被存储在接收到的信号内的未用位(RFU)中的信息，该信息指出读写器支持多^各通信，然后通过大天线传输对此信号的响应(步骤S63)，并且等待从此读写器接收多路通信响应请求信号(步骤S64)。表明卡片支持多路通信的信息被存储在对响应请求信号的响应内的未用位(RFU)中。应注意，用于确定是执行与读写器的NFC通信还是执行与读写器的多路通信的选择模式在此过程中被省略。同样地，应注意，传输对多路通信支持4全查信号的响应的步骤在此过程中神皮省略。如果在卡片等待从读写器接收多路通信响应请求信号的时候出现超时，则决定不执行多路通信的卡片进入只涉及使用大天线的NFC通信模式(步骤S69)。如果卡片从读写器接收到多路通信响应请求信号，则卡片通过小天线传输响应信号。此时，卡片使所有没有从读写器收到多路通信响应请求信号的小天线进入挂起模式(步骤S65)。另外，卡片将由小天线收到的响应信号中包含的ID号码相互比4交，以确定是否29超过一个的小天线收到同才羊的包含在多路通信响应信号中的ID号码。如果确定没有两个小天线收到同样的包含在多路通信响应请求信号中的ID号码，则卡片通过所有收到多路通信响应请求信号的小天线中的每一个同时传输响应信号(步骤S66)。此时，如果确定超过一个的小天线收到同^^羊的包含在多路通信响应i青求信号中的ID号码，则卡片从多个小天线中选择一个能够最好地通信的小天线，并且，在使剩下的多个小天线进入挂起模式(步骤S65)之后，通过每个剩余小天线同时传输响应信号(步骤S66)。通过各个小天线传输的响应信号包括指出卡片中的传输响应信号的小天线的ID号码。然后，卡片转换到等待多路通信的模式(步骤S67)。如果在卡片在等待多路通信的模式下(或者如果卡片从读写器收到NFC通信命令)出现超时，则确定不执行多路通信的卡片进入只涉及使用大天线的NFC通信模式(步骤S69)。此时，如果卡片在等待多路通信的模式下从读写器收到多路通信命令，则卡片转换到多路通信模式，该模式中卡片除使用大天线的NFC通信之外，还使用小天线执行高速通信(步骤S68)。在多路通信模式的情况下，大天线被用于执行读写器和卡片之间的NFC通信，并从读写器向卡片提供电能，同时，置于大天线内部的成对的小天线用于执行读写器和卡片之间的#:据通信。例如，使用2.4GHz频带的反射波传输可以应用于使用成对的小天线的凄史据通信。在这种情况下，使用成对的小天线的数据通信可以以高速执行，而对4吏用大天线的NFC通信没有干扰。上文已参考特定实施例详细地描述了本发明。然而，本领域技术人员应该理解，只要属于所附岸又利要求书的范围或其等同范围，就可以才艮据，没计需求和其4也因素，进行各种<务改、组合、子組合和变化。30以上描述的本发明特定实施例集中于读写器和卡片之间的非接触式通信。然而，应注意，这对于本发明来说不是必要的。例如，本发明同才羊适用于NFCIP-1标准定义的不同读写器之间的^t动才莫式的双向通4言。应注意，在通过小天线的通信中利用反射波传输的上述通信#支术中，在读写器和卡片的结构不对称(也就是，在读写器和卡片之间的天线结构或特性不同的情况下)的情况下，需要灵活排列读写器和卡片中的天线。图15示出了在读写器与卡片之间的天线结构或特性不同的情况下的示例性天线排列。还应注意，在执行不同读写器之间的多路通信的情况下，也需要注意读写器的相对位置(定位)。图16示出了在读写器之间执行多路通信时，不同读写器中的天线彼此不同的示例性方式。还应注意，如果在读写器中可以同步控制无线电波传输和多个小天线的操作，根据本发明的实施例的多路通信也可以应用于NFCIP-1才示准定义的主动才莫式的双向ii/f言。权利要求1.一种通信装置，用于以非接触方式执行近距离无线通信，所述通信装置包括大天线；第一无线处理单元，用于使用所述大天线通过电磁感应方式执行数据通信；小天线，置于所述大天线内；以及第二无线处理单元，用于使用所述小天线执行数据通信。2.才艮据权利要求1所述的通信装置，其中，所述第一无线处理单元作为卡片或读写器在近场通信(NFC)中使用所述大天线进行工作，以执行与作为读写器或卡片工作的另一个通信装置的数据通信。3.根据权利要求2所述的通信装置，其中，当所述第二无线处理单元不能使用所述小天线执行数据通信时，所述第一无线处理单元只使用所述大天线执行数据通信。4.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述第二无线处理单元作为反射器或者反射波读取器进行工作，以使用所述小天线执行反射波传输，所述反射器用于通过由调制未调制的载波而获得的反射波来传输数据，所述反射波读取器用于从所述反射器传输的调制反射波信号中读取数据。5.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述大天线由以统一阵列^排列在所述大天线内的多个小天线组成，以及所述第二无线处理单元将所要通信的数据在所述小天线之间适当地分配，以4吏每个所述小天线均传l俞所述凄t据的一个单独部分，或者将各个所述小天线接收的数据适当地集成为一个单元。6.根据权利要求5所述的通信装置，其中，当所述第二无线处理单元不能使用所述小天线执行数据通信时，所述第一无线处理单元只使用所述大天线来4丸行凄t据通信。7.根据权利要求5所述的通信装置，其中，所述第二无线处理单元具有这样的单元，在使用一对所述小天线的多路通信开始之前，分别确定各个所述小天线是否能够与另一个通信装置通信，并且所述第二无线处理单元4吏#:确定为不能通信的任4可一个小天线进入挂起冲莫式，只使用一对能够通信的天线执行所述多^各通信。8.根据权利要求7所述的通信装置，其中，当多于一个的小天线与另一通信装置中的同一小天线通信重叠并且都能与其通信时，所述第二无线处理单元选择所述多个小天线中的一个能够进行最好通信的小天线，并使所述多个小天线中的其他小天线进入挂起模式。9.根据权利要求2所述的通信装置，其中，所述第一无线处理单元^f吏用所述大天线4企查另一通信装置是否能够使用小天线执行多路通信，并且只有在确定所述另一通信装置能够使用所述小天线执行多3各通信的情况下，所述第二无线处理单元才^f吏用所述小天线进行多路通信。10.根据权利要求2所述的通信装置，其中，当所述第一无线处理单元作为所述读写器进行工作时，不管所述第一无线处理单元是否使用所述大天线执行数据通信，所述第一无线处理单元都爿使用所述大天线将电能恒定地提供至作为卡片进行工作的另一通信装置。11.一种通信系统，包4舌具有大天线的、能够近场通信(NFC)的读写器；以及具有大天线的、能够近场通信的卡片或以卡片模式工作的能够近场通信的读写器，其中，所述读写器和所述卡片之间以非4妾触方式4丸4亍近场通信，并且所述读写器和所述卡片均具有内置于所述大天线的小天线，并且其之间4吏用该对小天线来通过NFC通信以外的另一个非接触式通信系统执4亍多路通信。12.根据权利要求11所述的通信系统，其中，所述卡片包括用于通过由调制被所述d、天线接收的未调制的载波而获得的反射波来传输数据的反射器，所述读写器包括用于从被所述小天线接收的调制反射波信号中读取数据的反射波读取器，并且所述读写器和所述卡片之间通过使用该对小天线的反射波传输来执行多路通信。13.根据权利要求11所述的通信系统，其中，在使用该对小天线开始多路通信之前，所述读写器和所述卡片均通过使用该对大天线的NFC通信来检查另一方是否能够使用该对小天线执行多路通信，并且只有在确定所述读写器和所述卡片能够使用该对小天线执行多路通信的情况下，才使用该对小天线进行多路通信。14.根据权利要求11所述的通信系统，其中，至少在所述读写器和所述卡片之一中，所述大天线由多个以统一阵列排列在所述大天线内的小天线组成，并且所要通信的数据在所述d、天线之间被适当地分配，以^f吏每个小天线均传输所述^:据的一个单独部分，或者将各个小天线接收的数据适当地集成至一个单元。15.根据权利要求14所述的通信系统，其中，所述读写器或卡片在使用该对小天线开始多路通信之前，分别确定各个小天线是否均能够与另一方进行通信，并且使任何一个被确定为不能通信的小天线进入挂起模式，只使用一对能够彼此通信的天线执行多路通信，所述读写器或卡片的小天线由多个以统一阵列排列在所述大天线内部的小天线组成。16.根据权利要求15所述的通信系统，其中，当多于一个小天线与在另一方中相同的小天线重叠并且都能够与其通信时，所述读写器或卡片选择所述多个小天线中的一个能够进行最好通信的小天线，并使所述多个小天线中的其他小天线进入挂起模式，所述读写器或卡片的小天线由多个以统一阵列排列在大天线内部的小天线组成。17.根据权利要求11所述的通信系统，其中，当所述读写器和所述卡片不能使用该对小天线执行数据通信时，所述读写器和所述卡片只使用该对大天线执4亍凄史据通信。18.根据权利要求11所述的通信系统，其中，不管所述读写器是否使用该对大天线执行数据通信，所述读写器都使用所述大天线将电能恒定地提供至所述卡片。全文摘要本发明披露了一种以非接触方式执行近距离无线通信的通信装置。该通信装置包括大天线；第一无线处理部，用于使用大天线通过电磁感应方式执行数据通信；小天线，置于大天线内；以及第二无线处理部，用于使用小天线执行数据通信。文档编号G06K7/00GK101458761SQ20081018576公开日2009年6月17日申请日期2008年12月10日优先权日2007年12月11日发明者后藤哲郎,深见正,远藤彰申请人:索尼株式会社