JP2001135034A

JP2001135034A - データの復調方法およびデータの復調装置

Info

Publication number: JP2001135034A
Application number: JP31188499A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamura; 宏中村
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-18
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP3778742B2

Abstract

(57)【要約】【課題】読み取り信号波形にピークシフトが存在して
いても、正確に記録情報を復調し、誤読を大幅に減らす
ことができるデータの復調方法およびデータの復調装置
を得る。【解決手段】高低２種の周波数変調信号で形成した２
値データの所定ビット数により１文字分のデータを形成
し、記録されたデータ信号の再生信号波形よりピーク点
の有無を検出し２値データを読み取る。再生信号波形の
各ピーク間の時間間隔を計測し、１文字分を構成する個
々のピーク間隔値を基準値と比較して２値データからな
るビット配列に変換し、１文字分のデータを復調するに
際し、１文字分のデータ間隔に対応する基準セグメント
長に対し、基準セグメント長とピーク位置を基準として
復調すべきセグメント長候補を複数選定し、セグメント
長候補に対して基準波形データとパターンマッチングを
行い、その類似度により該当する文字を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば磁気カード
等に記録されているデータ信号の復調方法およびデータ
信号の復調装置に関するもので、周波数変調方式により
記録されているデータを高い信頼性で復調することがで
きるものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば磁気カードリーダ等の記録再生装
置においては、Ｆおよび２Ｆという２種類の周波数の組
み合わせによって２値のデータ信号を記憶するＦＭ変調
方式が一般に知られている。このＦＭ変調方式によって
記録されたデータの再生時は、磁気カードの磁気ストラ
イプに対して相対的に磁気ヘッドが摺動することによ
り、磁気記録データをアナログ再生信号の形態で再生
し、このアナログ再生信号の信号波形に基づき、２値デ
ータを復調するようになっている。

【０００３】一般的な磁気カードの磁気ストライプは、
実際に記録データが記憶されている有効データ領域だけ
ではなく、その前の同期ビット領域と、記録データの始
まりを示すＳＴＸコード領域と、有効データ領域の後ろ
のデータ終了を示すＥＴＸコード領域、ＬＲＣコード領
域および同期ビット領域を有している。

【０００４】図１７に上記のような従来の磁気カードの
記録データ復調時の一般的な機能ブロックを、図１８に
その各部の信号波形を示す。図１７において、磁気カー
ド１０が相対移動することによって得られる磁気ヘッド
１１の出力信号は二つの増幅器１２、１５によって増幅
される。増幅器１２の出力信号はピーク検出回路１３に
よってピーク検出が行われ、ピーク検出回路１３のピー
ク検出信号はコンパレータ１４によってゼロレベルと比
較されゼロクロス点が検出されるようになっている。他
方の増幅器１５の出力信号はコンパレータ１６によって
ゼロクロス点が検出され、その出力信号はタイミング発
生回路１７に入力される。タイミング発生回路１７で
は、一方のコンパレータ１４から出力される信号の転換
位置における他方のコンパレータ１６の出力信号レベル
を見て、そのときのコンパレータ１６の出力信号レベル
に応じてその出力レベルを転換するようになっている。
タイミング発生回路１７の出力信号はデータ弁別回路ま
たはＣＰＵ１８に入力され、所定の信号処理が行われる
ことによって文字が判別されるようになっている。

【０００５】図１７に示す機能ブロックの動作を、図１
８を併せて参照しながらさらに具体的に説明する。磁気
カード１０に記録されている信号の例を図１８（ａ）に
示す。記録信号はＦおよび２Ｆという２種類の周波数の
組み合わせによる２値のデータ信号であって、１ビット
分の時間間隔Ｔ内において信号極性が反転するか否かに
よってそのビットが「０」であるか、または「１」であ
るかを表している。図１８（ａ）の例は「０１１０１」
を表している。この記録信号を磁気ヘッド１１で読み取
り、増幅器１２、１５で増幅したものの例を図１８
（ｂ）に示す。記録信号「０」に対応する増幅器１２、
１５の出力の周波数に対して記録信号「１」に対応する
増幅器１２、１５の出力の周波数は２倍、したがって周
期は１／２になっている。

【０００６】ピーク検出回路１３は微分回路からなるも
のと考えてよく、従ってピーク検出出力は図１８（ｃ）
に示すように増幅器１２の出力信号のピーク位置でゼロ
クロスとなる信号波形が得られる。その信号はコンパレ
ータ１４によりゼロレベルと比較され、図１８（ｄ）に
示すように上記ピーク検出波形のゼロクロス位置で反転
するデジタル信号に変換される。他方の増幅器１５の出
力波形はコンパレータ１６によりゼロレベルと比較さ
れ、図１８（ｅ）に示すように増幅器１５の出力波形の
ゼロクロス位置で反転するデジタル信号に変換される。
タイミング発生回路１７は、コンパレータ１４の出力信
号の転換位置におけるコンパレータ１６の出力信号のレ
ベルを見て、そのときのコンパレータ１６の出力信号レ
ベルに応じてその出力レベルを転換し、図１８（ｆ）に
示すような信号を出力するようになっている。図１８
（ｆ）に示す信号は（ａ）に示す信号と同じ「０１１０
１」を表すデジタル信号となっており、磁気カードに記
録されているデータ信号が復調されることがわかる。

【０００７】以上説明したような磁気カードに記録され
ているデータの読み取り性能は、磁気記録媒体であるカ
ードの状態や、磁気ヘッドの汚れや摩耗、モータなどか
らの電気的なノイズ、機械的なノイズなどの影響を受け
る。すなわち、磁気カード等の記録媒体は、繰り返し使
用されることによって様々な負荷を受ける結果、記録媒
体の表面の汚れや傷により、本来存在するはずのない位
置に信号が発生することがある。また、記録媒体に記録
される基本データは１回書き込まれると使用を繰り返し
ても書き換えられることはないため、繰り返し使用して
磁気ヘッドとの接触を繰り返すうちに磁力が減衰し、再
生に必要な信号強度が不足してデータの読み取りの信頼
性が低下する。さらに、磁気ヘッドの摩耗によって磁気
ヘッドの分解能が低下し、ピークシフトが発生する。

【０００８】このようにしてデータの読み取り波形に異
常が生じると、媒体に記録されているデータの読み取り
性能を低下させる要因となり、データを正しく判別する
ことができなくなる。また、本来存在するはずのないピ
ークが存在したり、本来存在すべき位置にピークが存在
しなかったりすると、異常波形が忠実にデコードされる
ことを原因としてビット数を誤って読み取り、以降のビ
ットの区切りにもずれが生じ、この影響が後続の文字区
間に波及し、後続の文字区間でも誤読を引き起こす原因
となる。

【０００９】前述のＦＭ変調方式では、図２に示すよう
に、１ビットの時間間隔Ｔに関して一定の基準時間αＴ
（ただし、０≦α≦１、例えばα＝０.８）を設定し、
この基準時間αＴ内に読み取り信号の極性反転があるか
ないかで２値データが「０」かまたは「１」かの判定を
行うようになっている。すなわち、基準時間αＴ内に極
性反転がなければ周波数Ｆで２値データは「０」、基準
時間αＴ内に極性反転があれば周波数２Ｆで２値データ
は「１」と判定する。これによってある程度のピークシ
フトによる影響を回避することができる。

【００１０】しかしながら、図２に示す例のように、基
準時間αＴを設定し、その時間αＴ内に読み取り信号の
極性反転があるかないかで２値データを判定するように
しても、前述のような、本来存在するはずのないピーク
が存在したり、本来存在すべき位置にピークが存在しな
かったりすることによって誤読を生じることがある。

【００１１】そして、ビット列中のたった一つのビット
だけについて誤読を生じたとしても、この誤読が後続の
ビット列にも波及し、誤った判定をすることになる。そ
こで本発明者らは、一つのビットの誤読が後続のビット
列に波及することのないようにしたデータの復調方法に
ついて先に特許出願した。特願平１１−８８０４８号、
特願平１１−１０５０６５号、特願平１１−１１６２０
２号の明細書および図面に記載されている発明がそれ
で、個々のビットの２値データを判定するに当たり、１
文字分の文字時間間隔を合理的な方法で区切り、この１
文字分の文字時間間隔という要素を加味することによっ
て、誤読を大幅に減らし、信頼性の高いデータの復調を
可能としたものである。

【００１２】上記各出願に係る発明の狙いは、再生波形
データを解析し、その波形データを正確に１文字分ごと
に区切ること、すなわちセグメンテーションを正確に行
うことである。上記各出願にかかる発明のうち特願平１
１−１１６２０２号にかかる発明は、予め１文字を構成
する各ビットのピーク間隔値を文字ごとに基準配列パタ
ーンとして用意しておき、上記再生信号の各ピーク間の
時間間隔を計測し、１文字分を構成する個々のピーク間
隔値を上記基準配列パターンと比較してタイムパターン
マッチングを行い、最も高い類似度を示す上記基準配列
パターンに対応する文字を該当する文字と判定するもの
である。こうすることによって、より信頼性の高いデー
タの復調が可能である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記の各出願にかかる
発明によれば、データ復調の信頼性を高めることができ
る。しかしながら、上記各出願にかかる発明によって
も、読み取り信号の異常の出方によっては、記録媒体上
の記録データを正しく読み取ることが困難な場合があ
る。例えば、読み取り信号波形にピークシフトが存在す
ると、１文字分の２値データの配列パターンが誤って読
み取られることがある。その結果、文字の選択を誤るこ
とになるため、何らかのエラー処理が必要になる。ま
た、例えば、第２番目のビットで２値変換を誤ったとす
ると、第３ビット以降のビットの区切りにずれが生じ、
この影響が後続の文字区間に波及し、後続の文字区間で
も誤読を生じる原因となる場合もある。このように、上
記各出願にかかる発明は、さらに改良する余地がある。

【００１４】本発明は上記のような従来技術に鑑みてな
されたもので、読み取り信号波形にピークシフトが存在
していても、正確に記録情報を復調することができるよ
うにし、もって、誤読を大幅に減らすことができ、信頼
性の高いデータの復調方法およびデータの復調装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１に記載されているように、高低
２種の周波数信号の組み合わせによる周波数変調信号で
２値データを形成し、この２値データの所定ビット数に
より１文字分のデータを形成するようになっており、記
録されたデータ信号を再生して得られる再生信号波形よ
りピーク点の有無を検出することにより２値データを読
み取るようにしたデータの復調方法であって、上記再生
信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測し、１文
字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較する
ことにより２値データからなるビット配列に変換し、１
文字分のデータを復調するに際し、１文字分のデータ間
隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準セグメ
ント長とピーク位置を基準として復調すべきセグメント
長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候補に対
して基準波形データとパターンマッチングを行い、その
類似度により該当する文字を判定することを特徴とす
る。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記パターンマッチングはタイムパターン
マッチングであり、上記セグメント長候補は上記基準セ
グメント長に対し近いものから順位付けされるようにし
たものである。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記基準セグメント長は、復調すべきセグ
メントの直前における複数個のセグメント長の平均によ
り定めるものである。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、上記基準セグメント長は、セグメントごと
に更新するものであるとともに、上記セグメント長候補
は同一極性のピーク位置が選定されるようになってお
り、前記パターンマッチングの評価値が基準値を満たす
ものであるかどうかを判定するようにしたものである。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、上記パターンマッチングの評価値が基準値
を満たすものでなかった場合、基準セグメント長に最も
近いセグメント長候補を選定するようにしたものであ
る。

【００２０】請求項６記載の発明は、高低２種の周波数
信号の組み合わせによる周波数変調信号で２値データを
形成し、この２値データの所定ビット数により１文字分
のデータを形成するようになっており、記録されたデー
タ信号を再生して得られる再生信号波形よりピーク点の
有無を検出することにより２値データを読み取るように
したデータの復調装置であって、上記再生信号波形の各
ピーク間のピーク時間間隔を計測する計測手段と、１文
字分を構成する個々のピーク時間間隔値を基準値と比較
することにより２値データからなるビット配列に変換
し、１文字分のデータを復調する復調手段と、この復調
手段で復調するに際し、１文字分のデータ間隔に対応す
る基準セグメント長に対し、この基準セグメント長とピ
ーク位置を基準として復調すべきセグメント長候補を複
数選定し、この複数のセグメント長候補に対して基準波
形データとパターンマッチングを行い、その類似度によ
り該当する文字を判定する判定手段とを有することを特
徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるデータの復
調方法およびデータの復調装置の実施形態について図１
〜図１６を参照しながら説明する。本発明に用いられる
ハードウエアの構成例を、図１にブロック図で示す。図
１において、磁気記録媒体である磁気カード２０の磁気
ストライプには、Ｆおよび２Ｆという高低２種類の周波
数信号の組み合わせによる周波数変調信号で形成された
２値データが記録されている。２値データは、所定ビッ
ト数とパリティビットとにより１文字分のデータを形成
するようになっていて、複数文字分のデータが記録され
ている。図１の例は磁気カード２０の記録信号を再生す
る場合の例で、磁気カード２０を記録再生装置に挿入す
ると、搬送ローラ２６が図示されないモータによって回
転駆動され、搬送ローラ２６は磁気カード２０を、その
磁気ストライプを磁気ヘッド２１に摺接させながら搬送
し、磁気ヘッド２１は磁気ストライプに記録されている
データ信号を読み出すようになっている。

【００２２】磁気ヘッド２１の出力信号は増幅器２２で
必要な信号強度まで増幅され、アナログ・デジタル変換
器２３によりサンプリングされてデジタル信号に変換さ
れ、バッファメモリ２４に記憶されるようになってい
る。バッファメモリ２４の記憶データはＣＰＵ２５にお
いて読み出され、復調処理が実行される。以下、ＣＰＵ
２５における復調処理について説明する。

【００２３】図３に示すように、初めにステップ２０１
（以下ステップについては「Ｓ４０」「Ｓ２０１」のよ
うに表す）において波形の平滑化を行い、スパイク状ノ
イズを除去する。Ｓ２０２において逐次波形のピークを
検出し、ピークを検出するごとに一つ前のピークとの時
間間隔を計測する。この処理を、ＬＲＣを復調するま
で、すなわち磁気カードの磁気ストライプ全長にわたっ
て実行し、ピーク間隔データの配列を生成する。これが
Ｓ２０３のデータビット検出である。

【００２４】図５に読み取り波形の例とそのピーク間隔
データ（以下「ピーク間隔値」という）配列の例を示
す。磁気カードは、例えばＩＳＯ規格では第１、第３ト
ラックは記録密度２１０ＢＰＩであり、カード搬送速度
を１９０ｍｍ／Ｓとすれば、１ビットに相当する時間は
６３６．６μＳである。アナログ波形をＡ／Ｄ変換する
ときのサンプリングレートを１０μｓとすれば、１ビッ
トに含まれるデータ点数の理論値は６３．７個になる。
図５の波形の例では、ピーク間隔値配列は「６５」「４
４」「３４」「３１」「３１」……となっている。

【００２５】上記ピーク間隔値配列に基づいてセグメン
テーションを行う。セグメンテーションとは、再生波形
データを文字に対応するように区切ることをいう（図
３、Ｓ２０４参照）。このセグメンテーションの手順の
具体例を図５、図６を参照しながら説明する。図５に示
す波形はＩＳＯ第３トラックの例である。ＩＳＯ第３ト
ラックは４個のデータビットと１個のパリティビットと
の合計５ビットで１文字を表す。奇数パリティであるた
め、ビット０は偶数個しか許されず、従ってセグメント
を構成するピーク間隔値の個数は、６、８、１０の３通
りに限定される。

【００２６】ここで、ピーク間隔値の個数が６というこ
とは、「０」が４個、「１」が１個で構成される文字符
号に対応する。ピーク間隔値の個数が８ということは、
「０」が２個、「１」が３個の場合であり、ピーク間隔
値の個数が１０ということは、５ビット全てが「１」の
文字符号に対応する。

【００２７】上記セグメンテーションの動作例を図６に
示す。図６において、まず、ピーク間隔値累計をゼロに
する（Ｓ３０１）。次にＳ３０２で基準セグメント長を
設定する。これは、前述の例のように５ビットで記録デ
ータの１文字分を表すようになっているため、基準ビッ
トセル長の５倍に設定する。基準ビットセル長は、例え
ば、連続する「０」で構成される同期ビット部分の波形
を計測するなどして求める。

【００２８】次に、Ｓ３０３において符号化するセグメ
ントの最初のピーク間隔値をピーク間隔値累計に加算す
る。続いてＳ３０４でピーク間隔値累計が基準セグメン
ト長の０．９倍を超えているかどうかを判断する。図５
に示す例において、最初のピーク間隔値を加算した段階
ではピーク間隔値累計は「６５」で、基準セグメント長
の０．９倍を超えることはないので、Ｓ３０７で次のピ
ーク間隔データを取り出し、これをＳ３０３に戻ってピ
ーク間隔値累計に加算する。以上の動作を数回繰り返す
ことによって、Ｓ３０４での判断でピーク間隔値累計が
基準セグメント長の０．９倍を超えるので、そのときは
Ｓ３０５でここまで加算してきたピーク間隔値の個数が
偶数であるかどうかチェックする。

【００２９】Ｓ３０５の判断で偶数でなければ、さらに
Ｓ３０７で次のピーク間隔データを取り出し、Ｓ３０
４，Ｓ３０５を繰り返す。Ｓ３０５でピーク間隔値の個
数が偶数と判断されれば、Ｓ３０６に進み、ピーク間隔
値累計が基準セグメント長の１．１倍より小さいかどう
かをチェックする。ピーク間隔値累計が基準セグメント
長の１．１倍より小さければ、これでセグメンテーショ
ンを打ち切る。ピーク間隔値累計が基準セグメント長の
１．１倍より大きければ、ピーク間隔値累計が大きすぎ
ると判断できるため、Ｓ３０８で最後の２個分のピーク
間隔値データをピーク間隔値累計から差し引くとともに
ピーク間隔値の個数を表すポインタの値を「２」だけ減
じる。２個分のピーク間隔値データを差し引く理由は、
ピーク間隔値の個数は偶数個しかとりえないという条件
を満足させるためである。

【００３０】このようにして１文字分のセグメントが得
られる。ピーク間隔値の累計個数を、上記のようにして
基準セグメント長の０．９〜１．１倍の範囲に入るよう
に決定する根拠は、この範囲内にあれば、１文字分のセ
グメントがほとんど誤りなく得られることが実験的にわ
かったからである。

【００３１】このようにして切り出されたセグメントに
関して、この構成要素である個々のピーク間隔データを
チェックし、バイナリ値に変換する。この操作をここで
はビット変換と呼ぶ。図３に示すＳ２０５がそれで、こ
のビット変換の詳細を図１１に示す。図１１のビット変
換について、異常な波形を含む図１２の例を用いながら
説明する。図１２の例では、ピーク間隔データが「１
９」「２１」「３２」「２９」……「３４」「６９」と
なっていて、異常なデータを含む。まずＳ４０において
ピーク間隔値累計を「０」にリセットし、未処理ビット
数を７または５にセットする。次にＳ４１で、基準セル
幅を、（セグメント長−ピーク間隔値累計）／未処理ビ
ット数、の演算を行うことによって設定し、基準境界値
を、ピーク間隔値累計＋基準セル幅、の演算を行うこと
によって設定する。また、しきい値Ａを、基準境界値−
基準セル幅×０．３、の演算を行うことによって設定
し、しきい値Ｂを、基準境界値＋基準セル幅×０．３、
の演算を行うことによって設定する。

【００３２】図１２の例ではセグメント長は「３２２」
であり、当初、ピーク間隔値累計はゼロ、未処理ビット
数の初期値は「５」であるから、図１１のＳ４１で、基
準セル幅を３２２／５を演算して「６４」と設定する。
また、ピーク間隔値累計はゼロであるから、基準境界値
は「６４」となる。この結果、しきい値Ａは、６４−６
４×０．３＝４４、しきい値Ｂは、６４＋６４×０．３
＝８３となる。

【００３３】図１１のＳ４２において、サブビットカウ
ンタを０にリセットし、次にＳ４３でピーク間隔値をピ
ーク間隔値累計に加算し、ピーク間隔値ポインタを更新
する。図１２の例でセグメント中の最初のピーク間隔値
は「１９」であり、これがピーク間隔値累計に加算され
る結果、累計は「１９」となる。ピーク間隔値ポインタ
は「１」に更新される。上記ピーク間隔値累計「１９」
はＳ４４でしきい値Ａと比較され、上記しきい値Ａの
「４４」よりも小さいので、基準セル幅内にピークがあ
ったことを意味することになり、Ｓ４２’においてサブ
ビットカウンタをインクリメント（ここでは０→１）し
たあとＳ４３に戻る。Ｓ４３ではピーク間隔値累計に次
のピーク間隔値「２１」が加算されて「４０」となる。
これは、しきい値Ａ＝４４よりも大きく、しきい値Ｂ＝
８３よりも小さいため、Ｓ４２’においてサブビットカ
ウンタをインクリメント（ここでは１→２）したあとＳ
４３に戻る。

【００３４】ピーク間隔値累計は、これに次のピーク間
隔値「３２」が加算されて「７２」となる。この値はし
きい値Ａよりも大きく、しきい値Ｂよりも小さいので、
Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６の順に進み、Ｓ４６でサブビッ
トカウンタが０であるかどうかが判断される。上記のよ
うにＳ４２’においてサブビットカウンタはインクリメ
ントされて「２」となっているため、Ｓ５１が選択さ
れ、最初のバイナリ値として「２」が得られる。Ｓ５２
で未処理ビット数が「１」引かれて「５」から「４」に
変化する。この未処理ビット数は「０」ではないので、
Ｓ５３での判断を経てＳ５４に進み、バイナリ値は
「３」ではないため、Ｓ５４を経てＳ４１に戻る。

【００３５】Ｓ４１では前述のように基準セル幅、基準
境界値、しきい値Ａ、しきい値Ｂを演算する。この場
合、基準セル幅は（３２２−７２）／４＝６２、基準境
界値は７２＋６２＝１３４、しきい値Ａは１３４−６２
×０．３＝１１６、しきい値Ｂは１３４＋６２×０．３
＝１５２となる。Ｓ４３ではピーク間隔値累計にピーク
間隔値２９が加算されて７２＋２９＝１０１となる。上
記の処理と同様にＳ４４，Ｓ４２’の順に実行され、Ｓ
４３に戻り、ピーク間隔値累計「１０１」に「３５」が
加算され、ピーク間隔値累計は「１３６」となる。以
下、Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ５０の順に実
行され、２番目のバイナリ値＝１が得られる。Ｓ５２で
未処理ビット数が「４」から「３」に変化し、従ってそ
の結果は「０」ではなく、バイナリ値も「３」ではない
ので、Ｓ５４を経てＳ４１に戻る。

【００３６】Ｓ４１では、基準セル幅＝（３２２−１３
６）／３＝６２、基準境界値＝１３６＋６２＝１９８、
しきい値Ａ＝１９８−６２×０．３＝１８０、しきい値
Ｂ＝１９８＋６２×０．３＝２１６が演算され、それぞ
れの値がセットされる。以下、Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４
２’，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ５
０の順に実行され、３番目のバイナリ値＝１が得られ
る。以下、未処理ビット数がゼロとなるまで処理が実行
され、４番目のバイナリ値＝１、５番目のバイナリ値＝
０が得られる。

【００３７】このようにしてビット変換されることによ
り、２値で表されるビット列が得られる。上記の例で得
られるビット列は「２１１１０」であり、これをもとに
文字コードに変換する。この例では第１ビットが「２」
になっていて異常を示しており、これ以外の４個のビッ
トは正しいものとみなすことにすると、奇数パリティと
いう制約条件から、この１文字分に含まれるビット
「０」の個数は偶数、ビット「１」の個数は奇数でなけ
ればならない。上記正常な４個のビットの内訳は、ビッ
ト「０」が１個、ビット「１」が３個であるから、残り
の１ビットは「０」であることがわかる。従って、本来
のビット列は「０１１１０」であり、このセグメントに
対応する文字は「ＯＥＨ」であると推定することができ
る。

【００３８】このように、再生した信号を記録データの
１文字分の長さに相当するセグメントに切り出し、この
セグメントを一つの処理単位として、この構成要素であ
るピーク間隔値の大小関係を基準値と比較し、「０」と
「１」からなるビット列を得てこのセグメントに対応す
る文字コードを得るようにし、１文字分の文字時間間隔
という要素を加味しながら個々のビットの２値データを
復調するようになっているため、従来のように個々のビ
ットを単位としてビット列を得る場合に比べて、誤読を
大幅に減らすことができる。これによって、信頼性の高
いデータの復調方法を得ることができ、加えて、１文字
分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較するこ
とにより、２値データからなるビット配列に変換するた
め、ピーク間隔値が極端に小さい場合や極端に大きい場
合もこれを検出することができ、この異常なピーク間隔
値に対応するビット値を導入することにより、現に評価
中のセグメントに波形異常が存在することを検出するこ
とができる。ここまで説明してきたセグメント切り出し
およびビット変換は、本出願人の出願にかかる前記特願
平１１−１１６２０２号および特願平１１−１０５０６
５号に記載されているものと同じである。

【００３９】図３に戻って、ビット変換後Ｓ２０６にお
いて異常ピーク間隔検出を行い、Ｓ２０７で異常ピーク
間隔ありと判定されたときは、Ｓ２０８においてパター
ンマッチングを行う。ここでは、予め１文字を構成する
各ビットのピーク間隔値を、文字ごとに基準配列パター
ンとして用意しておき、上記再生信号波形をアナログ・
デジタル変換によってデジタル信号に変換し、デジタル
化した再生信号の各ピーク間の時間間隔を計測し、１文
字分を構成する個々のピーク間隔値を上記基準配列パタ
ーンと比較するタイムパターンマッチングを行い、最も
高い類似度を示す上記基準配列パターンに対応する文字
を該当する文字と判定する。以下、このタイムパターン
マッチングについて具体的に説明する。

【００４０】パターンマッチングの機能部分として、テ
ンプレート、マッチング演算手段、データ判別手段など
があり、これらの機能部分は、図１に示すＣＰＵあるい
はマイクロコンピュータに持たせることができる。テン
プレートの例を図７に示す。ＩＳＯ第２、第３トラック
では、４データビット＋１パリティビットの５ビットで
１文字を表現するため、図７に示すテンプレートは全部
で１６通りのパターンＴ０，Ｔ１，……，Ｔ１５が存在
する。このうちのパターンＴ０の波形と、この波形のピ
ーク間隔値配列、および各ピーク間隔値の比率を図８に
示す。これは、文字コード「１０Ｈ」に対応する理想的
な波形で、ピーク間隔値配列Ｔ０＝｛６４，６４，６
４，６４，３２，３２｝である。テンプレートの値とし
ては、バイナリ「０」の磁化反転間隔を「６４」、バイ
ナリ「１」の磁化反転間隔を「３２」として、この値を
そのまま用いてもよいが、磁化反転間隔の比率が２：１
という条件が満たされていれば、図８に示すように、Ｔ
０’＝｛２，２，２，２，１，１｝を用いてもよい。図
７の例では、文字コードパターンＴ０，Ｔ１，……，Ｔ
１５のそれぞれにつき、ピーク間隔値配列を磁化反転間
隔の比率で表すとともに、それぞれに対応する文字コー
ドを表している。

【００４１】上記テンプレートを用いたパターンマッチ
ングの具体的な動作例について、図４、図５、図９、図
１０を参照しながら説明する。なお、図４、図５に示す
波形は同じ波形であり、図４にはその波形についての正
しいビット変換と誤ったビット変換を示し、図５には、
上記波形を計測して得られるピーク間隔値配列を示す。
まず、図１０に示すＳ１で対象パターンのピーク間隔値
Ｐを取得する。図５に示す例では、Ｐ＝｛６５，４４，
３４，３１，３１，２５，３８，５８｝であり、Ｐの要
素は８であるから、図７に示す１６パターンのテンプレ
ートのうち、図９に示すように、要素数８を持つテンプ
レートＴＰ３，ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ７，ＴＰ９，ＴＰ
１０，ＴＰ１１，ＴＰ１２，ＴＰ１３，ＴＰ１４の１０
個を比較の対象となるテンプレートとして取得する（Ｓ
３）。

【００４２】次に、Ｓ４において、対象パターンと、上
記比較の対象となる１０個のテンプレートとの相関値を
演算する。相関値の演算は次の式による。ｒｋは相関
値、Ｓｎはセグメント、Ｔｋはテンプレートを示す。

【００４３】比較の対象となる１０個のテンプレート全
てについて相関値の演算が済んだら（Ｓ５）、次に、算
出された相関値の中から最大相関値を見つける（Ｓ
７）。図４、図５に示す波形の例について、比較の対象
となる上記１０個のテンプレートを比較演算して得られ
た各相関値を図９に示す。この例によれば、テンプレー
トＴＰ１４との相関値が約０．９と最も大きいので、こ
のセグメントの文字は、テンプレートＴＰ１４に対応す
る「０ＥＨ」（コード「０１１１０Ｂ」）を、該当する
文字と判定する。この文字コードは、図４に示す波形
の、本来の正しいビット変換値列と一致しており、図４
に示すようなピークシフト（ジッタ）が存在する波形で
あっても、誤りなく読み取ることができることがわか
る。

【００４４】図３にＳ２１１で示されるように、ＬＲＣ
を復調するまで、ピーク検出およびピーク間隔計測、セ
グメンテーション、ピーク間隔マッチング（パターンマ
ッチング）操作が繰り返され、ＬＲＣ復調が終わると、
最後にＳ２１２でＬＲＣチェック、すなわち全体として
の復調結果の成否判定が行われる。

【００４５】以上説明したセグメンテーション、ピーク
間隔マッチング（タイムパターンマッチング）操作によ
れば、予め１文字を構成する各ビットのピーク間隔値
を、文字ごとに基準配列パターンとして用意しておき、
上記再生信号の時間間隔を計測し、１文字分を構成する
個々のピーク間隔値を上記基準配列パターンと比較して
パターンマッチングを行い、最も高い類似度を示す上記
基準配列パターンに対応する文字を該当する文字と判定
するようにしたため、ビット変換では正しく判定するこ
とができない異常波形、例えば局所的なピーク間隔の変
動があったとしても、１文字分を構成するセグメントと
いう一つのブロック全体として、局所的なピーク間隔の
変動の影響を受け難く、正しく文字を判定することがで
き、データ復調の信頼性を高めることができる。

【００４６】しかしながら、それでも記録媒体の表面の
汚れや傷、磨耗により、本来存在するはずのない位置に
信号が発生すると、上記のようにして判定した正しい文
字のはずが、実は間違った文字であったということがあ
り得る。そこで、本発明では、前述のセグメンテーショ
ンに工夫を加えてデータ復調エラーをさらに低減できる
ようにした。以下、本発明の特徴的な構成部分であるセ
グメンテーションの例について具体的に説明する。

【００４７】図１３は、セグメンテーションの基本的な
処理の流れを示す。図１３において、まず、Ｓ１１で基
準セグメント長を更新し、Ｓ１２でこの基準セグメント
長を用いてこれに最も近いセグメントを基準セグメント
として設定する。続いてＳ１３で上記標準セグメントよ
りもピーク間隔値が２個分短いセグメントと２個分長い
セグメントを選択し、全部で３種類のセグメントをセグ
メンテーション候補として準備する。さらにＳ１４で上
記３種類のセグメントの順位付けを行い、パターンマッ
チング処理を行うセグメントの順番を設定する。この順
番に従い、上記３種類のセグメントに対してタイムパタ
ーンマッチングを行い、その結果に従い、Ｓ１５でこの
波形部分のセグメントを決定する。このセグメンテーシ
ョンについて、波形の例を用いながら以下に詳細に説明
する。

【００４８】図１４は、上記セグメンテーションを説明
するための再生信号波形の一部を示す。この波形は、磁
気カードのＩＳＯ第３トラックを読み出したときに得ら
れる波形の例である。このフォーマットでは、１文字は
データビット４個＋パリティビット１個で構成され、パ
リティは奇数パリティである。いま、セグメンテーショ
ンを行おうとしている部分は図１４中のＳＥＧ(ｉ)であ
る。ＳＥＧ(ｉ)のセグメンテーションに使用する基準セ
グメント長は、その直前の連続する４個のセグメントＳ
ＥＧ(ｉ−４)、ＳＥＧ(ｉ−３)、ＳＥＧ(ｉ−２)、ＳＥ
Ｇ(ｉ−１)のそれぞれのセグメント長の平均値である。
こうすることによって基準セグメント長の変動を抑制す
ることができる。図１４の例では、上記のようにして得
られた基準セグメント長Ｌｍは「１０６」となっている。

【００４９】次に、標準セグメントを設定する。これ
は、既に説明した特願平１１−１１６２０２号に係る発
明におけるセグメンテーションと同じ方法で行う。この
標準セグメントを含む３種類のセグメント設定の様子を
図１５に示す。図１５に示す例において、標準セグメン
トの設定に使用するしきい値は、１０６×０.９＝９５
となる。ピーク間隔データの累計値は、７個のセグメン
トまで加算したところで「１００」となり、これはしき
い値の「９５」を超える。しかし、加算個数は偶数個で
なければならないので、図１５の例では８番目のピーク
間隔値「９」を加えたところで演算を打ち切る。したがっ
て、標準セグメントは図１５にＬ＝１０９で示すセグメ
ントとなる。

【００５０】上記標準セグメントをもとに、さらに二つ
のセグメント候補を設定する。ピーク間隔値が２個分短
いセグメント、したがって、標準セグメントに隣接する
同一極性のピーク位置で区切られるセグメントとして図
１５にＬ＝９１で示すセグメントと、ピーク間隔値が２
個分長いセグメント、したがって、標準セグメントに隣
接する同一極性のピーク位置で区切られるセグメントと
して図１５にＬ＝１３７で示すセグメントを選択し設定
する。ピーク間隔値が２個分短く、または、２個分長い
セグメントを選択する理由は、セグメントを構成するピ
ーク間隔データの個数は偶数であるという制約に従うか
らである。すなわち、作為的に作られたカードでない限
り、ピーク間隔データが７個もしくは９個などというセ
グメントは存在しないということである。

【００５１】上記のようにしてセグメント候補が設定さ
れたら、次にセグメントの処理順位を決定する。選択さ
れた上記３種類のセグメントの中から、基準セグメント
長に最も近いセグメント長を持つセグメントを選択し、
これを処理順位１とする。また、２番目に近いセグメン
ト長のセグメントを第２位とし、残りのセグメントを第
３位とする。この演算は、単にセグメント長の差を計算
し、その値の大小関係で順位を決定すればよい。最後に
セグメントの評価・決定を行う。

【００５２】図１６は、以上の処理の流れを示す。図１
６において、まずＳ２１において第１のセグメント候補
を設定し、この第１のセグメント候補について、S２２
においてタイムパターンマッチング演算を実行し、相関
値rを得る。マッチング演算は、前述の特願平１１−１１
６２０２号の明細書および図面記載のものと同じ方法に
よって行う。Ｓ２３において上記相関値ｒを、予め用意
した規格値ｒ０と比較し、ｒ０以上であればＳ２７にお
いてこのセグメント候補を正しいセグメントとして採択
する。Ｓ２３において相関値ｒが規格値ｒ０に満たない
場合は、Ｓ２４において未処理候補のセグメントの有無
を判定し、もし未評価のセグメントがあればＳ２６にお
いて次順位のセグメントについてタイムパターンマッチ
ング演算を行う。未評価のセグメントがない場合は、相
関値が規格値を満足しない原因はセグメンテーションの
誤りではなく、波形異常の存在によるものとして、Ｓ２
５で第１位のセグメントを正しいセグメントとして採択
する。

【００５３】以上説明した本発明の実施の形態によれ
ば、再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測
し、１文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と
比較することにより２値データからなるビット配列に変
換し、１文字分のデータを復調するに際し、１文字分の
データ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基
準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセ
グメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長
候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行
い、その類似度により該当する文字を判定するため、カ
ードの速度変動等によって再生波形のピーク間隔が著し
く乱れた場合でも、正しくカードデータを読み取ること
ができ、誤読の少ない信頼性の高いデータの復調方法お
よびデータの復調装置を提供することができる。また、
再生波形中の異常なピークや、ピークの欠落を検出する
こともできる。

【００５４】本発明にかかるデータの復調方法および装
置は、モータ駆動式磁気カードリーダにも適用できる
し、手動式磁気カードリーダにも適用することができ
る。

【００５５】

【発明の効果】請求項１または６記載の発明によれば、
再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測し、
１文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較
することにより２値データからなるビット配列に変換
し、１文字分のデータを復調するに際し、１文字分のデ
ータ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基準
セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセグ
メント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長候
補に対して基準波形データとパターンマッチングを行
い、その類似度により該当する文字を判定するため、カ
ードの速度変動等によって再生波形のピーク間隔が著し
く乱れた場合でも、正しくカードデータを読み取ること
ができ、誤読の少ない信頼性の高いデータの復調方法お
よびデータの復調装置を提供することができる。

【００５６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、上記パターンマッチングはタイムパ
ターンマッチングであり、上記セグメント長候補は上記
基準セグメント長に対し近いものから順位付けするた
め、セグメント長候補の選定が合理的に行われ、請求項
１記載の発明の効果をよりいっそう高めることができ
る。

【００５７】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、上記基準セグメント長は、復調すべ
きセグメントの直前における複数個のセグメント長の平
均により定めるものであるため、基準セグメントの設定
が的確に行われ、請求項１記載の発明の効果をよりいっ
そう高めることができる。

【００５８】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の発明において、上記基準セグメント長は、セグメン
トごとに更新するものであるとともに、上記セグメント
長候補は同一極性のピーク位置が選定されるようになっ
ており、前記パターンマッチングの評価値が基準値を満
たすものであるかどうかを判定するものであるため、セ
グメンテーションが合理的かつ厳格に行われることにな
り、誤読が少なく、より一層信頼性の高いデータの復調
方法を提供することができる。

【００５９】請求項５記載の発明のように、請求項４記
載の発明において、上記パターンマッチングの評価値が
基準値を満たすものでなかった場合、基準セグメント長
に最も近いセグメント長候補を選定するようにしたもの
においても、セグメンテーションが合理的かつ厳格に行
われることになり、誤読が少なく、より一層信頼性の高
いデータの復調方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるデータの復調方法および復調装
置の実施形態を示す機能ブロック図である。

【図２】Ｆ２Ｆ変調方式を説明するための波形図であ
る。

【図３】上記実施形態によるデータ復調動作を示すフロ
ーチャートである。

【図４】データ復調における再生波形の例とそのビット
変換の例を示す波形図である。

【図５】データ復調における再生波形の例とそのピーク
間隔値配列を示す波形図である。

【図６】本発明における１文字分のセグメンテーション
の例を示すフローチャートである。

【図７】本発明にかかるデータの復調方法においてパタ
ーンマッチングに用いるテンプレートの例を示す数列図
である。

【図８】本発明に用いることができる特定の１文字分の
テンプレートの例を示す波形図である。

【図９】本発明において比較の対象とする基準配列パタ
ーンとある再生信号ピーク間隔値配列とを比較した結果
を類似度で示す数列図である。

【図１０】本発明におけるパターンマッチングの例を示
すフローチャートである。

【図１１】本発明に適用可能なビット変換の例を示すフ
ローチャートである。

【図１２】余分なピークを含むためにデータ復調におけ
る誤読を生じる場合の例を説明するための波形図であ
る。

【図１３】本発明に用いることができるセグメンテーシ
ョンの基本的な処理の例を示すフローチャートである。

【図１４】同上セグメンテーションを説明するための再
生信号波形の一部を示す波形図である。

【図１５】同上セグメンテーションにおいて標準セグメ
ントを含む複数のセグメント候補設定の様子を示す波形
図である。

【図１６】上記複数のセグメント候補の中から一つのセ
グメントを選定する様子を示すフローチャートである。

【図１７】従来のデータの復調方法の例を示す機能ブロ
ック図である。

【図１８】同上従来のデータの復調方法の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

２０磁気カード２１磁気ヘッド２２増幅器２３ＡＤ変換器２４メモリ２５ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高低２種の周波数信号の組み合わせによ
る周波数変調信号で２値データを形成し、この２値デー
タの所定ビット数により１文字分のデータを形成するよ
うになっており、記録されたデータ信号を再生して得ら
れる再生信号波形よりピーク点の有無を検出することに
より２値データを読み取るようにしたデータの復調方法
であって、上記再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測
し、１文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と
比較することにより２値データからなるビット配列に変
換し、１文字分のデータを復調するに際し、１文字分の
データ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基
準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセ
グメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長
候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行
い、その類似度により該当する文字を判定することを特
徴とするデータの復調方法。
【請求項２】上記パターンマッチングはタイムパター
ンマッチングであり、上記セグメント長候補は上記基準
セグメント長に対し近いものから順位付けされてなる請
求項１記載のデータの復調方法。
【請求項３】上記基準セグメント長は、復調すべきセ
グメントの直前における複数個のセグメント長の平均に
より定めたものである請求項１記載のデータの復調方
法。
【請求項４】上記基準セグメント長は、セグメントご
とに更新するものであるとともに、上記セグメント長候
補は同一極性のピーク位置が選定されるようになってお
り、前記パターンマッチングの評価値が基準値を満たす
ものであるかどうかを判定するようにした請求項３記載
のデータの復調方法。
【請求項５】上記パターンマッチングの評価値が基準
値を満たすものでなかった場合、基準セグメント長に最
も近いセグメント長候補を選定するようにした請求項４
記載のデータの復調方法。
【請求項６】高低２種の周波数信号の組み合わせによ
る周波数変調信号で２値データを形成し、この２値デー
タの所定ビット数により１文字分のデータを形成するよ
うになっており、記録されたデータ信号を再生して得ら
れる再生信号波形よりピーク点の有無を検出することに
より２値データを読み取るようにしたデータの復調装置
であって、上記再生信号波形の各ピーク間のピーク時間間隔を計測
する計測手段と、１文字分を構成する個々のピーク時間
間隔値を基準値と比較することにより２値データからな
るビット配列に変換し、１文字分のデータを復調する復
調手段と、上記復調手段で復調するに際し、１文字分の
データ間隔に対応する基準セグメント長に対し、この基
準セグメント長とピーク位置を基準として復調すべきセ
グメント長候補を複数選定し、この複数のセグメント長
候補に対して基準波形データとパターンマッチングを行
い、その類似度により該当する文字を判定する判定手段
とを有することを特徴とするデータの復調装置。