JP2003067677A

JP2003067677A - 非接触型ｉｃカード用リーダライタシステム

Info

Publication number: JP2003067677A
Application number: JP2001255062A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kawamura; 英樹河村; Takashi Ohashi; 享司大橋
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2003-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-24
Also published as: JP5079953B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】上位機器から複数のポーリングを行い、リー
ダライタからのレスポンスにより、プロトコルパケット
構造内のデータ領域を変更するようにして、見かけ上、
上位機器からは１種類のプロトコルで通信を行う。【解決手段】上位機器５０がリーダライタ１００から
レスポンスを受信すると、Ｂタイプのカード処理のため
の相互認証コマンド３２を送信する。リーダライタ１０
０がこのパケット構成のコマンドを受信すると、リーダ
ライタ１００はパケットをＣプロトコルに従って処理
（ヘッダー解析、暗号化解除など）し、中のＣ部を取り
出して（コマンド３３）それをＩＣカード２００ｂに送
る。レスポンス３４をＩＣカード２００ｂから受信する
と、リーダライタ１００はカードレスポンスをＣプロト
コルに従って処理（Ａ部、Ｂ部の付加と暗号化など）を
行って、Ｂカードコマンドレスポンス３５として上位機
器５０に送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触型ＩＣカー
ド用リーダライタシステムに関し、さらに詳しくは、上
位機器から１種類のプロトコルで、変復調方式の異なる
ＩＣカードを読み書きするリーダライタシステムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報
記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードは、
クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカ
ード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣ
（Integrated Circuit）が組み込まれているものを総称
した名称である。ＩＣカードは大きく分けて接触型、非
接触型の２種類に分けられる。接触型とは、カード表面
に端子が設けられており、その端子とリーダライタ側の
端子とを接触させつつ、該端子を通じて信号のやり取り
を行うものである。現在、使い捨てタイプのＩＣカード
はヨーロッパ等の国々ではテレホンカードとして広く流
通している。また、情報の書き換え可能なタイプを、マ
ネーカードとして使用する実験が各国で行われており、
金融関係で使用されるカードとして注目されている。ま
た、非接触型ＩＣカードは、鉄道の乗降時に使用される
定期券として、現在の磁気カード方式に代わり採用する
ことが検討されている。さらに、官公庁では、省資源な
らびに環境問題に鑑み、ペーパーレス化を推進する意味
と、省力化を実現する一環として、ＩＴ(Information T
echnology)化が強力に推し進められており、特に、福祉
や公共施設の利用、各種証明書交付など、国、地方自治
体の幅広い行政サービスに効率的に使えるカードとし
て、ＩＣカード化の動きが出てきている。特に、前記し
た非接触ＩＣカードは、データのやり取りを電波で行う
ため、改札口通過の際に、一々定期券を取り出す必要が
なく、定期入れや鞄等の中からでも情報交換できるた
め、利便性が大きく向上するものと期待され、従来の記
録媒体に代わるものとして注目されている。また、特に
荷物、部品を移動しながら非接触で管理できるので、物
流方面や交通課金システムへの応用も期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の非接触ＩＣカー
ドにあっては、ＩＣカードそのものの開発と相まって、
非接触ＩＣカードに情報を記録したり、情報の読み取り
を行うリーダライタの開発が一体で進められなければな
らない。そのとき、各社が独自の規格によって開発をお
こなうと、各カード、リーダライタ間に互換性がなくな
り、システム全体の進歩、発展を阻害する恐れが出てく
る。そこで、このような不具合を防止するため、国際的
な規格化が望まれている。現在、リーダライタとＩＣカ
ードとのインタフェースおよび制御は、ＩＳＯ７８１６
の規格に基づいて行われており、また、非接触ＩＣカー
ドで使用される電波の周波数と変復調方式は、ＩＳＯ１
４４４３により規定されている。しかしながら、民間、
特に交通系で使用されようとしている非接触ＩＣカード
の規格は、ＩＳＯ１４４４３タイプＣが圧倒的に多く、
そのプロトコルも基本的にはＩＣカードメーカが規定し
た規格に基づいているのが現状である。従って、タイプ
Ｃのカードを使う時は必然的にリーダライタの規格をそ
れに合わせる必要がある。また、官公庁で使用される規
格は、ＩＳＯ１４４４３タイプＢが予定され、その変復
調方式が異なるものである。そのため、システムを利用
する使用者は、自己が有する特定種類のＩＣカードに合
致した専用のリーダライタ以外を利用することができ
ず、利便性に欠けるといった問題が発生する。さらに、
リーダライタを制御する上位機器から見た場合、ＩＣカ
ードのタイプ別にプロトコルを行うことが要求され、ソ
フトウェアが複雑となる。本発明は、かかる課題に鑑
み、上位機器から複数のポーリングを行い、リーダライ
タからのレスポンスにより、プロトコルパケット構造内
のデータ領域を変更するようにして、見かけ上、上位機
器からは１種類のプロトコルで通信を行うことを可能と
したリーダライタシステムを提供することを目的とす
る。また、他の目的は異なるタイプのＩＣカードを１種
類のリーダライタで読み書き可能なリーダライタシステ
ムを提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、請求項１の発明は、ＩＣカードのループ
アンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力
の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカ
ード用リーダライタシステムにおいて、所定のプロトコ
ルパケット構造によりリーダライタとの通信を行う上位
機器と、該上位機器からの複数のコマンド信号を非接触
型ＩＣカードに送信するポーリング送信手段と該ポーリ
ング送信手段により送信されたコマンドに対する応答信
号を検出する応答信号検出手段とを有するリーダライタ
と、を備え、前記ポーリング送信手段は、複数の異なる
変復調方式のコマンドを順次送信し、前記応答信号検出
手段が特定のポーリングに対応する応答信号を受信した
場合、前記上位機器は、前記応答信号の識別結果により
前記所定のプロトコルパケット構造内のデータ領域に、
前記特定のポーリングに対応するプロトコルパケット構
造を付加するか否かを選択可能としたことを特徴とす
る。非接触型ＩＣカードの無電池型は、リーダライタに
このカードを近接させたときに非接触状態でリーダライ
タからの搬送波を内部のループアンテナで受信し、それ
を整流して自らの電力として駆動するタイプである。従
って、あくまでも最初のアクセスは、リーダライタ側で
あり（これをリーダライタtalk first／カードlistenと
呼ぶ）、その後、リーダライタからの固有の呼び出しコ
ードを認識して初めて返信するものである。ここで、１
種類の変復調方式であれば、決められた変復調方式でポ
ーリング送信を行えばよいが、複数の異なる変復調方式
を持った非接触型ＩＣカードが存在する場合は、その種
類に対応した変復調方式を用意する必要がある。そし
て、リーダライタは、順次ポーリング信号送信時に送信
して、そのレスポンスの有無により変復調方式を認識す
る方法が考えられる。また、上位機器はリーダライタと
のポーリングを単純化するために、ある特定のポーリン
グ方式（例えば、最も市場に多く出回っているタイプの
カード）に限定して行い、リーダライタとカード間はカ
ードのタイプに合わせてプロトコルを行う方法がある。
これを実現するためにリーダライタからのレスポンスを
識別して、特定のポーリング方式か否かでプロトコルを
変更できるようにしておくのが好ましい。かかる発明に
よれば、リーダライタ側に複数の変復調方式を用意し
て、それを順次ポーリング送信するため、必ず所望の複
数の変復調方式がみつかり、確実にＩＣカードとの通信
を成立させることができる。また、上位機器とのプロト
コルはリーダライタからのレスポンスを識別して、特定
のポーリング方式か否かでプロトコルを変更できるよう
にしておくので、無駄な操作を極力少なくすることがで
き、アクセスタイムが速くなる。

【０００５】また、請求項２の発明は、前記上位機器
は、前記応答信号の識別結果が前記所定のプロトコルと
異なる場合、前記所定のプロトコルパケット構造内のデ
ータ領域に、前記特定のポーリングに対応するプロトコ
ルパケット構造を付加したコマンドを前記リーダライタ
に送信することも本発明の有効な手段である。上位機器
は１種類の所定のプロトコルにより常にリーダライタと
通信を行う。従って、その所定のプロトコルと同じカー
ドの場合は、前記プロトコルパケット構造を変更する必
要はない。しかし、異なる場合は、そのプロトコルを何
らかの手段でリーダライタに連絡する必要がある。その
最も簡単な方法として、プロトコルパケット構造内のデ
ータ領域に、異なるプロトコルパケット構造をそのまま
挿入する。かかる技術手段によれば、プロトコルパケッ
ト構造のデータ領域にカードとのプロトコルを挿入して
おくので、１種類のプロトコルで通信を可能とし、上位
機器のソフトウェアを単純化できる。また、請求項３の
発明は、前記コマンドを受信したリーダライタは、前記
所定のプロトコルに従って処理し、前記所定のプロトコ
ルパケット構造内のデータ領域からデータのみを抽出
し、該データにより前記非接触ＩＣカードとのポーリン
グを行うことも本発明の有効な手段である。コマンドを
受信したリーダライタは、どのタイプのカードからのコ
マンドかを認識している。従って、上位機器からのプロ
トコルパケット構造には余分なプロトコルコマンドが含
まれている。必要なプロトコルはこのデータ領域に挿入
されているので、その部分を抽出してカードに送信する
ことによりカードとのポーリングが成立する。かかる技
術手段によれば、所定のプロトコルパケット構造内のデ
ータ領域からデータのみを抽出するので、不要なプロト
コルを簡単な方法で除外することができる。

【０００６】また、請求項４の発明は、前記リーダライ
タは、前記データにより前記非接触ＩＣカードとのポー
リングを行い、該ポーリングに対する応答信号を受信し
た場合、該応答信号に前記所定のプロトコルパケット構
造を付加して前記上位機器に送信することも本発明の有
効な手段である。前記請求項３とは逆に、カードからの
応答信号には上位機器とのプロトコルを行うコマンドは
含まれていない。従って、応答信号を上位機器に送信す
るには、このプロトコルを付加する必要がある。かかる
技術手段によれば、応答信号に前記所定のプロトコルパ
ケット構造を付加して前記上位機器に送信するので、常
に上位機器とは１種類のプロトコルコマンドで通信が可
能である。また、請求項５の発明は、前記上位機器は、
前記応答信号の識別結果が前記所定のプロトコルの場
合、前記所定のプロトコルパケット構造のみを送信する
ことも本発明の有効な手段である。リーダライタからの
応答信号が所定のプロトコルの場合、プロトコルパケッ
ト構造を変更する必要がない。つまり、そのままのパケ
ット構造でプロトコルを行えばよい。かかる技術手段に
よれば、所定のプロトコルパケット構造のみを送信する
ので、従来の既成のソフトウェアを使用することができ
る。また、請求項６の発明は、ＩＣカードのループアン
テナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送
信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード
用リーダライタシステムにおいて、所定のプロトコルパ
ケット構造によりリーダライタとの通信を行う上位機器
と、該上位機器からの複数のコマンド信号を送信するポ
ーリング送信手段と該ポーリング送信手段により送信さ
れたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出
手段とを有するリーダライタと、を備え、前記ポーリン
グ送信手段は、複数の異なる変復調方式のコマンドを順
次送信し、前記応答信号検出手段が特定のポーリングに
対応する応答信号を受信した場合、前記上位機器は、前
記応答信号の識別結果に基づいて該識別結果に対応する
プロトコルを前記リーダライタに送信することを特徴と
する。リーダライタは基本的に判断機能を多く持たない
方が構造的に簡単に構成できる。そして、制御は上位機
器に極力持たせるようにすれば、カードの種類が増加し
た場合や、プロトコルの変更に対してシステム全体とし
てその柔軟性が増す。従って、リーダライタはカードと
上位機器の間にあり、最小限のポーリング制御と信号の
受け渡しのみを行う。そして、上位機器はポーリング制
御、コマンド制御およびデータの通信等を司る。かかる
発明によれば、上位機器は、前記応答信号の識別結果に
基づいて該識別結果に対応するプロトコルを前記リーダ
ライタに送信するので、リーダライタの構成が簡単とな
り、システムとしての柔軟性と拡張性が増加する。

【０００７】また、請求項７の発明は、前記ポーリング
送信手段は、複数の異なる変復調方式のコマンドを送信
する割合を可変としたことも本発明の有効な手段であ
る。リーダライタとプロトコルを交わしたＩＣカードの
前記変復調方式は、さまざまであり、また、リーダライ
タ側から見たＩＣカードの前記変復調方式毎の使用頻度
もさまざまである。あるリーダライタから見た場合、前
記変復調方式毎の使用頻度を知ることは重要である。な
ぜならば、使用頻度を知ることにより、リーダライタが
設定する変復調方式の優先度を知ることができるからで
ある。例えば、駅の改札では、ある特定の方式が圧倒的
多数であり、また、その頻度が時間により変動すること
も考えられる。従って、高い頻度の方式に対して優先的
にポーリングの回数を増加するようにすれば、無駄な動
作を極力減らすことにつながる。かかる発明によれば、
使用頻度により変復調方式のポーリング回数を決定する
ため、使用頻度が高い方式を優先的に処理可能となり、
リーダライタの無駄な動作を低減することができる。ま
た、請求項８の発明は、前記ポーリング送信手段は、複
数の異なる変復調方式のコマンドを送信する割合を、前
記所定のプロトコルパケット構造内の特定のビットによ
り決定することも本発明の有効な手段である。コマンド
を送信する割合をリーダライタで変更するのは現実的に
困難である。そこで、この操作を上位機器から行えれば
好ましい。その方法として、プロトコルパケット構造内
の特定のビットを操作することにより行う。かかる技術
手段によれば、複数の異なる変復調方式のコマンドを送
信する割合を、前記所定のプロトコルパケット構造内の
特定のビットにより決定するので、任意の時間に簡単に
しかも確実に変更することができる。

【０００８】また、請求項９の発明は、前記応答信号検
出手段からの前記応答信号を計数する応答信号計数手段
と、該応答信号計数手段からの計数結果から前記ポーリ
ング送信回数を算出する算出手段と、を更に備え、前記
ポーリング送信手段は、前記算出手段から算出された回
数に基づいて、特定のコマンドに対応する変復調方式に
基づき、前記非接触型ＩＣカードとのデータの授受を行
うことも本発明の有効な手段である。人為的に使用頻度
を調査してその結果から、優先度を決定する方法もある
が、リーダライタ自らが学習機能を持ち、日々の蓄積デ
ータからどの方式が最も使用頻度が高いかを統計的に計
算し、その結果からポーリング回数を計算する方法が考
えられる。また、使用頻度は一定ではなく、時間、日、
曜日、月により変動する要素を含んでいる。例えば、時
間でいえば、朝夕のラッシュアワーとそれ以外の時間で
は大きく異なるし、また、曜日でいえば、ウイークデイ
とウイークエンドでは人の動き方が全く異なる。これら
の変動要因を人為的に解析するのには限界がある。ま
た、リアルタイムに変動要因を捉えることも困難であ
る。かかる発明によれば、リーダライタ自ら学習して変
復調方式の使用頻度を計算するため、人の手を煩わすこ
となく、正確でしかもリアルタイムに実情に合ったポー
リング送信を行うことができる。また、請求項１０の発
明は、完全に無秩序に、しかも、出現頻度が等しくなる
ように配列された乱数表から、乱数を出力する乱数出力
手段と、該乱数出力手段から選択された乱数から前記変
復調方式を決定する変復調方式決定手段と、を更に備
え、前記ポーリング送信手段は、前記変復調方式決定手
段により決定された変復調方式のコマンドを送信し、前
記応答信号検出手段が前記決定されたコマンドに対応す
る応答信号を受信した場合、該決定コマンドに対応する
変復調方式に基づき、前記非接触型ＩＣカードとのデー
タの授受を行うことも本発明の有効な手段である。順次
全ての変復調方式をポーリングする方法において、開始
する順番を統計的に同じ出現頻度に配列された乱数表を
使えばさらに公平さが増す筈である。かかる発明によれ
ば、順次全ての変復調方式をポーリングする方法におい
て、その開始する順番を乱数表により決定するため、公
平さが更に増加して、確率的に各変復調方式とＩＣカー
ドとの一致性が平均化される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施形
態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載
される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配
置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそ
れのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎな
い。図１は、本発明の一実施形態のＩＣカード用リーダ
ライタの構成を示すブロック図である。このＩＣカード
用リーダライタ１００の構成は、外部にありリーダライ
タ１００に対してデータの授受を行ってシステム全体を
制御する上位機器５０と、外部の上位機器５０とのデー
タの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライ
タ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置
２を動作させる手順を記録したファームウェアと複数の
複変調方式を格納するメモリ装置３と、制御装置２から
のデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コ
マンドを入力する入力装置５と、制御装置２からの情報
を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号で
ある電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンド
を電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から
受信した搬送波から２値化データに変換する検波復調器
８と、図示しないＩＣカードとの電力用搬送波とデータ
の授受をするループアンテナ９と、乱数表を有し、その
乱数表から乱数を発生する乱数発生装置１０から構成さ
れている。なお、制御装置２、メモリ装置３、変調器
４、電力増幅器７が主としてポーリング送信手段と算出
手段を構成している。また、検波復調器８、制御装置
２、メモリ装置３が主として応答信号検出手段と応答信
号計数手段を構成している。また、制御装置２、メモリ
装置３、入力装置５が主として変復調方式決定手段を構
成している。また、制御装置２、乱数発生装置１０が主
として乱数出力手段を構成している。

【００１０】次に、本構成によるリーダライタ１００の
動作を説明する前に、対を成すＩＣカードの構成を先に
説明しておく。図２は、本発明の実施形態の非接触型Ｉ
Ｃカードの構成を示すブロック図である。実施形態の非
接触型ＩＣカード２００の構成は、前記リーダライタ１
００からの電力用搬送波によりデータの授受をするルー
プアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンド
を生成する送受信回路２１と、ループアンテナ２０から
の電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換
する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデー
タの一時記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６か
らの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４
と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化デー
タに変換する検波器２５と、ＩＣカード２００の全体の
動作を制御する制御回路２６から構成されている。

【００１１】次に、図１と図２を併せて参照してそれぞ
れの動作について説明する。リーダライタ１００は、図
示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動
作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作
を開始する。まず、図３（ａ）に示すシーケンスにより
上位機器５０との初期化が行われる（詳細は後述）。次
に、制御装置２は、ＩＣカード２００に供給する電力供
給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から
送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波と
して外部に放射される。例えば、ＩＳＯ１４４４３タイ
プＢでは、中心搬送周波数１３．５６ＭＨｚ±７ＫＨ
ｚ、ＡＭ変調度１０％、変調方式ＡＳＫ（Amplitude Sh
ift Keying）、符号化方式はＮＲＺ−Ｌ、通信速度が１
０６ｋｂ／ｓで行われる。次に、ＩＣカード２００がリ
ーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ２０が
電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその
搬送波を整流して直流電力に変換して、カード内の全て
の回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆
動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従
って、制御を開始する。ＩＣカード２００は前記と同じ
規格に従えば、通信方式は、負荷変動方式、リーダライ
タとの通信関係は、リーダライタ１００からの固有の呼
び出しコードを認識して初めて返信する。また、副搬送
波は中心搬送波の１／１６の８４７．５ｋＨｚ、変調方
式は副搬送波のＡＳＫ、符号化方式はＮＲＺ−Ｌ方式、
通信速度は１０６ｋｂ／ｓである。次に、制御回路２６
は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復
調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。
その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レ
スポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を
介してループアンテナ２０から送信する。このレスポン
スをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信し
て、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２
により解析してＩＣカード２００が規格に合致したカー
ドであると認識する。それにより、以後リーダライタ１
００とＩＣカード２００の間でポーリングが行われる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施例の動
作を説明するＣタイプカードの処理シーケンスの図であ
る。図１、２と併せて参照しながら説明する。非接触型
ＩＣカード２００の無電池タイプは、リーダライタ１０
０に、このカードを近接して非接触状態でリーダライタ
１００からの搬送波を内部のループアンテナ２０で受信
し、それを整流して自らの電力として駆動するタイプで
ある。従って、あくまでも最初のアクセスは、リーダラ
イタ１００側であり（これをリーダライタtalk first／
カードlistenと呼ぶ）、その後、リーダライタ１００か
らの固有の呼び出しコードを認識して初めて返信するも
のである。ここで、１種類の変復調方式であれば、決め
られた変復調方式でポーリング送信を行えばよいが、複
数の異なる変復調方式を持った非接触型ＩＣカードが存
在する場合は、その種類に対応した変復調方式を用意す
る必要がある。そして、順次ポーリング信号送信時に送
信して、そのレスポンスの有無により変復調方式を認識
する方法が考えられる。

【００１３】図３は、その考え方を実施例として具体化
したものであり、図３（ａ）はリーダライタの初期化シ
ーケンスの図であり、図３（ｂ）はＣタイプカードの処
理シーケンスの図である。以下、全ての実施例では方式
がＢ、Ｃの２種類の場合について説明する。図３（ａ）
を参照してリーダライタの初期化シーケンスを説明す
る。まず、リーダライタ１００を初期化するため、上位
機器５０からアテンション・コマンド(Attention Comma
nd)１を送信する。リーダライタ１００はそのコマンド
を受信すると、アテンション・レスポンス(Attention R
esponse)２を返送する。その信号を受信すると所望のリ
ーダライタである旨の認証コマンド（１）(Authenticat
ion1)３を送信し、そのレスポンス認証コマンド（１）
レスポンス４を返す。続いて、認証コマンド（２）(Aut
hentication1)５を送信し、そのレスポンス認証コマン
ド（２）レスポンス６を返す。この一連の動作によりリ
ーダライタ１００が認証される。次に、図３（ｂ）を参
照してＣタイプカードの処理シーケンスについて説明す
る。まず、上位機器５０からタイプＢ、Ｃ用のポーリン
グ１０を送信する。リーダライタ１００はそのコマンド
を受信すると、ポーリングＢ１１とポーリングＣ１２を
交互にＣタイプのＩＣカード２００ａに送信する。ＩＣ
カード２００ａは交互に送られたポーリングを順次受信
して、あるタイミングでポーリングＣ１２を受信すると
ポーリングＣレスポンス１３をリーダライタ１００に返
送する。リーダライタ１００はその信号を受信してＩＣ
カード２００ａがＣタイプであることを認識すると同時
に、上位機器５０にポーリングＣレスポンス１４を返送
する。上位機器５０がこのレスポンスを受信すると、以
後、上位機器５０とリーダライタ１００との間の通信
は、図８（ａ）に示すパケット構成で行われる。つま
り、ヘッダー４０とコマンドコード４１からなるＡ部
と、フッター４３からなるＢ部と、Ａ部とＢ部に挟まれ
たデータ４２からなるＣ部から構成されている。このよ
うなパケット構成で、Ｃタイプのカード処理のための相
互認証コマンド１５を送信し、その後リーダライタ１０
０とＩＣカード２００ａとの間で認証のやり取りが行わ
れる（１６〜１９）。認証２レスポンス１９をＩＣカー
ド２００ａから受信すると、リーダライタ１００は相互
認証レスポンス２０を上位機器５０に送信してデータの
読み書きが開始される（２１〜２４）。

【００１４】図４は、本発明の第２の実施例の動作を説
明するＢタイプカードの処理シーケンスの図である。図
８（ｂ）を合わせて参照しながら説明する。本発明の特
徴は、上位機器５０とリーダライタ１００間は常にタイ
プＣのパケット構成（図８（ａ））で行われる。従っ
て、図８（ａ）のＡ部、Ｂ部に挟まれたＣ部４２のデー
タ部に、ヘッダーＢ４４、コマンドコードＢ４５、デー
タＢ４７、フッターＢ４６のパケット構成を挿入する。
以下、ポーリング以外の全てのコマンドのやりとりは、
このパケット構成で行われる。尚、同じ構成要素には同
じ参照番号が付せられているので、重複する説明は省略
する。まず、上位機器５０からタイプＢ、Ｃ用のポーリ
ング１０を送信する。リーダライタ１００はそのコマン
ドを受信すると、ポーリングＢ１１とポーリングＣ１２
を交互にＢタイプのＩＣカード２００ｂに送信する。Ｉ
Ｃカード２００ｂは交互に送られたポーリングを順次受
信して、あるタイミングでポーリングＢ１１を受信する
とポーリングＢレスポンス３０をリーダライタ１００に
返送する。リーダライタ１００はその信号を受信してカ
ード通信の諸設定（リトライ時間など）を決定すると同
時に、上位機器５０にポーリングＢレスポンス３１を返
送する。上位機器５０がこのレスポンスを受信すると、
Ｂタイプのカード処理のための相互認証コマンド３２を
送信する。このときのパケット構成は、図８（ｂ）の構
成である。リーダライタ１００がこのパケット構成のコ
マンドを受信すると、このままではＩＣカード２００ｂ
に送れないので、リーダライタ１００はパケットをＣプ
ロトコルに従って処理（ヘッダー解析、暗号化解除な
ど）し、中のＣ部を取り出して（コマンド３３）それを
ＩＣカード２００ｂに送る。レスポンス３４をＩＣカー
ド２００ｂから受信すると、リーダライタ１００はカー
ドレスポンスをＣプロトコルに従って処理（Ａ部、Ｂ部
の付加と暗号化など）を行って、Ｂカードコマンドレス
ポンス３５として上位機器５０に送信する。その後、デ
ータの読み書きが開始される（３６〜３９）。以上の通
り、上位機器は１種類の所定のプロトコルにより常にリ
ーダライタと通信を行う。従って、その所定のプロトコ
ルと同じカードの場合は、前記プロトコルパケット構造
を変更する必要はないが、異なる場合は、そのプロトコ
ルを何らかの手段でリーダライタに連絡する必要があ
る。その最も簡単な方法として、プロトコルパケット構
造内のデータ領域に、異なるプロトコルパケット構造を
そのまま挿入する方法である。これにより、プロトコル
パケット構造のデータ領域にカードとのプロトコルを挿
入しておくので、１種類のプロトコルで通信を可能と
し、上位機器のソフトウェアを単純化できる。

【００１５】図５は、本発明の第３の実施例の動作を説
明するフローチャートである。図１、２と併せて参照し
ながら説明する。リーダライタ１００とプロトコルを交
わしたＩＣカード２００の前記変復調方式は、Ｂ、Ｃの
２種類あり、また、リーダライタ１００側から見たＩＣ
カード２００の前記変復調方式毎の使用頻度もさまざま
である。あるリーダライタから見た場合、前記変復調方
式毎の使用頻度を知ることは重要である。なぜならば、
使用頻度を知ることにより、リーダライタ１００が設定
する変復調方式の優先度を知ることができるからであ
る。例えば、駅の改札では、ある特定の方式が圧倒的で
あり、また、その頻度が時間により変動することも考え
られる。従って、高い頻度の方式に対して優先的にポー
リングの回数を増加するようにすれば、無駄な動作を極
力減らすことにつながる。本実施例では、方式Ｂを３回
の繰り返しで行い、方式Ｃを２回行う場合について説明
する。この回数設定は任意に決めても構わない。まず、
方式Ｂのポーリングを送信する（ステップＳ４０）。次
に、レスポンスの有無を検索し（ステップＳ４１）、レ
スポンスがあれば方式Ｂの処理を実行する（ステップＳ
４２）。もし、レスポンスがなければ、方式Ｂのポーリ
ング送信回数のカウンタが３回（Ｎ＝３）になったかを
確認する（ステップＳ４３）。３回に満たなければステ
ップＳ４０に戻り、３回になればステップＳ４４に進
む。次に、方式Ｃのポーリングを送信して（ステップＳ
４４）、レスポンスの有無を検索し（ステップＳ４
５）、レスポンスがあれば方式Ｃの処理を実行する（ス
テップＳ４６）。もし、レスポンスがなければ、方式Ｃ
のポーリング送信回数のカウンタが２回（Ｍ＝２）にな
ったかを確認する（ステップＳ４７）。２回に満たなけ
ればステップＳ４４に戻り、２回になればステップＳ４
０に戻る。前記はリーダライタの使用頻度からポーリン
グの回数を決定したが、この操作を上位機器から行って
もかまわない。その方法として、プロトコルパケット構
造内の特定のビットを操作することにより行う。これに
よれば、複数の異なる変復調方式のコマンドを送信する
割合を、前記所定のプロトコルパケット構造内の特定の
ビットにより決定するので、任意の時間に簡単にしかも
確実に変更することができる。また、本実施例では方式
Ｂが完了した後、方式Ｃを送信しているが、方式ＢとＣ
を交互に送信するようにしても良い。

【００１６】図６は、本発明の第４の実施例の動作を説
明するフローチャートである。図１、２と併せて参照し
ながら説明する。前記図５では、人為的に使用頻度を調
査してその結果から、優先度を決定していたが、本実施
例ではリーダライタ１００自らが学習機能を持ち、日々
の蓄積データからどの方式が最も使用頻度が高いかを統
計的に計算し、その結果からポーリング回数を計算する
方法である。また、使用頻度は一定ではなく、時間、
日、曜日、月により変動する要素を含んでいる。例え
ば、時間でいえば、朝夕のラッシュアワーとそれ以外の
時間では大きく異なるし、また、曜日でいえば、ウイー
クデイとウイークエンドでは人の動き方が全く異なる。
これらの変動要因を人為的に解析するのには限界があ
る。また、リアルタイムに変動要因を捉えることも困難
である。そこでまず、リーダライタ１００がＩＣカード
２００からのレスポンスを、各方式毎にカウントしてお
く（応答信号計数手段）（ステップＳ６０）。次に、Ｂ
方式のレスポンスの回数からポーリングの送信回数（Ｎ
Ｂ）を計算する（算出手段）（ステップＳ６１）。この
計算方法はいろいろあるが、最も単純な方法として、レ
スポンス回数の１／５とか１／１０にする方法があり、
または、上限を設けてそれ以上は一定の回数にする方法
がある。次に、その算出された回数（この場合は、ＮＢ
＝ｎ１）になったかを検出する（ステップＳ６２）。ｎ
１に満たなければ、Ｂ方式の処理を実行し（ステップＳ
６３）、ステップＳ６２に戻る。ｎ１になれば、次のス
テップＳ６４に進む。次に、前記と同様に、Ｃ方式のレ
スポンスの回数からポーリングの送信回数（ＮＣ）を計
算する（ステップＳ６４）。次に、その算出された回数
（この場合は、ＮＣ＝ｎ２）になったかを検出する（ス
テップＳ６５）。ｎ２に満たなければ、Ｃ方式の処理を
実行し（ステップＳ６６）、ステップＳ６５に戻る。ｎ
２になれば、次のステップＳ６０に戻る。これにより、
リーダライタ１００が自ら学習して変復調方式の使用頻
度を計算するため、人の手を煩わすことなく、正確でし
かもリアルタイムに実情に合ったポーリング送信を行う
ことができる。

【００１７】図７は、本発明の第５の実施例の動作を説
明するフローチャートである。図１、２と併せて参照し
ながら説明する。開始する順番を統計的に同じ出現頻度
に配列された乱数表を使えばさらに公平さが増す筈であ
る。そこでまず、乱数表から乱数を出力する（乱数出力
手段）（ステップＳ８０）。次に、その出力された乱数
から方式ＢあるいはＣを決定する（変復調方式決定手
段）（ステップＳ８１）。乱数と方式の割り当て方は、
単純に０〜９の数字に方式Ｂは、１、３、５、７、９を
割り当て、方式Ｃには、０、２、４、６、８を割り当て
る。次に、順番にＢから検索する（ステップＳ８２）。
ここでＢ方式であれば、方式Ｂのポーリングを送信して
（ステップＳ８３）、レスポンスの有無を検査し（ステ
ップＳ８４）、方式Ｂの処理を実行してステップＳ８６
に進む（ステップＳ８５）。もし、方式がＢでなけれ
ば、Ｂの検索に進む（ステップＳ８６）。これ以降は前
記と同様にして、Ｃであれば方式Ｃのポーリングを送信
して（ステップＳ８７）、レスポンスの有無を検査し
（ステップＳ８８）、方式Ｃの処理を実行する（ステッ
プＳ８９）。もし、方式がＣでなければ、ステップＳ８
２に戻る。これにより、順次全ての変復調方式をポーリ
ングする方法において、その開始する順番を乱数表によ
り決定するため、公平さが更に増加して、確率的に各変
復調方式とＩＣカード２００との一致性が平均化され
る。

【００１８】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、請求
項１は、リーダライタ側に複数の変復調方式を用意し
て、それを順次ポーリング送信するため、必ず所望の複
数の変復調方式がみつかり、確実にＩＣカードとの通信
を成立させることができる。また、上位機器とのプロト
コルはリーダライタからのレスポンスを識別して、特定
のポーリング方式か否かでプロトコルを変更できるよう
にしておくので、無駄な操作を極力少なくすることがで
き、アクセスタイムが速くなる。請求項２は、プロトコ
ルパケット構造のデータ領域にカードとのプロトコルを
挿入しておくので、１種類のプロトコルで通信を可能と
し、上位機器のソフトウェアを単純化できる。請求項３
は、所定のプロトコルパケット構造内のデータ領域から
データのみを抽出するので、不要なプロトコルを簡単な
方法で除外することができる。請求項４は、応答信号に
前記所定のプロトコルパケット構造を付加して前記上位
機器に送信するので、常に上位機器とは１種類のプロト
コルコマンドで通信が可能である。請求項５は、所定の
プロトコルパケット構造のみを送信するので、従来の既
成のソフトウェアを使用することができる。請求項６
は、上位機器は、前記応答信号の識別結果に基づいて該
識別結果に対応するプロトコルを前記リーダライタに送
信するので、リーダライタの構成が簡単となり、システ
ムとしての柔軟性と拡張性が増加する。

【００１９】請求項７は、使用頻度により変復調方式の
ポーリング回数を決定するため、使用頻度が高い方式を
優先的に処理可能となり、リーダライタの無駄な動作を
低減することができる。請求項８は、複数の異なる変復
調方式のコマンドを送信する割合を、前記所定のプロト
コルパケット構造内の特定のビットにより決定するの
で、任意の時間に簡単にしかも確実に変更することがで
きる。請求項９は、リーダライタ自ら学習して変復調方
式の使用頻度を計算するため、人の手を煩わすことな
く、正確でしかもリアルタイムに実情に合ったポーリン
グ送信を行うことができる。請求項１０は、順次全ての
変復調方式をポーリングする方法において、その開始す
る順番を乱数表により決定するため、公平さが更に増加
して、確率的に各変復調方式とＩＣカードとの一致性が
平均化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のＩＣカード用リーダライタ
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態の非接触型ＩＣカードの構成
を示すブロック図である。

【図３】本発明の第１の実施例の動作を説明するＣタイ
プカードの処理シーケンスの図であり、（ａ）はリーダ
ライタの初期化シーケンスを示す図、（ｂ）はＣタイプ
カード処理のシーケンスを示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例の動作を説明するＢタイ
プカードの処理シーケンスの図である。

【図５】本発明の第３の実施例の動作を説明するフロー
チャートである。

【図６】本発明の第４の実施例の動作を説明するフロー
チャートである。

【図７】本発明の第５の実施例の動作を説明するフロー
チャートである。

【図８】（ａ）は本発明のタイプＣのパケット構成例を
示す図、（ｂ）は本発明のタイプＢ／Ｃ共用パケット構
成例を示す図である。

【符号の説明】

１送受信装置、２制御装置、３メモリ装置、４
変調器、５入力装置、６表示装置、７電力増幅
器、８検波復調器、９ループアンテナ、１０乱数発
生装置、５０上位機器、１００リーダライタ。

フロントページの続きＦターム(参考） 2C005 MA33 MB03 MB07 MB08 MB10 NA08 SA02 SA05 SA06 SA21 SA25 TA22 5B035 BB09 CA23 5B058 CA15 CA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＣカードのループアンテナを介して、
所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授
受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタ
システムにおいて、所定のプロトコルパケット構造によりリーダライタとの
通信を行う上位機器と、該上位機器からの複数のコマン
ド信号を非接触型ＩＣカードに送信するポーリング送信
手段及び該ポーリング送信手段により送信されたコマン
ドに対する応答信号を検出する応答信号検出手段とを有
するリーダライタと、を備え、前記ポーリング送信手段は、複数の異なる変復調方式の
コマンドを順次送信し、前記応答信号検出手段が特定の
ポーリングに対応する応答信号を受信した場合、前記上
位機器は、前記応答信号の識別結果により前記所定のプ
ロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記特定のポ
ーリングに対応するプロトコルパケット構造を付加する
か否かを選択可能としたことを特徴とする非接触型ＩＣ
カード用リーダライタシステム。
【請求項２】前記上位機器は、前記応答信号の識別結
果が前記所定のプロトコルと異なる場合、前記所定のプ
ロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記特定のポ
ーリングに対応するプロトコルパケット構造を付加した
コマンドを前記リーダライタに送信することを特徴とす
る請求項１記載の非接触型ＩＣカード用リーダライタシ
ステム。
【請求項３】前記コマンドを受信したリーダライタ
は、前記所定のプロトコルに従って処理し、前記所定の
プロトコルパケット構造内のデータ領域からデータのみ
を抽出し、該データにより前記非接触ＩＣカードとのポ
ーリングを行うことを特徴とする請求項２記載の非接触
型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項４】前記リーダライタは、前記データにより
前記非接触ＩＣカードとのポーリングを行い、該ポーリ
ングに対する応答信号を受信した場合、該応答信号に前
記所定のプロトコルパケット構造を付加して前記上位機
器に送信することを特徴とする請求項３記載の非接触型
ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項５】前記上位機器は、前記応答信号の識別結
果が前記所定のプロトコルの場合、前記所定のプロトコ
ルパケット構造のみを送信することを特徴とする請求項
１記載の非接触型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項６】ＩＣカードのループアンテナを介して、
所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授
受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタ
システムにおいて、所定のプロトコルパケット構造によりリーダライタとの
通信を行う上位機器と、該上位機器からの複数のコマン
ド信号を送信するポーリング送信手段及び該ポーリング
送信手段により送信されたコマンドに対する応答信号を
検出する応答信号検出手段とを有するリーダライタと、
を備え、前記ポーリング送信手段は、複数の異なる変復調方式の
コマンドを順次送信し、前記応答信号検出手段が特定の
ポーリングに対応する応答信号を受信した場合、前記上
位機器は、前記応答信号の識別結果に基づいて、該識別
結果に対応するプロトコルを前記リーダライタに送信す
ることを特徴とする非接触型ＩＣカード用リーダライタ
システム。
【請求項７】前記ポーリング送信手段は、複数の異な
る変復調方式のコマンドを送信する割合を可変としたこ
とを特徴とする請求項１〜６記載の非接触型ＩＣカード
用リーダライタシステム。
【請求項８】前記ポーリング送信手段は、複数の異な
る変復調方式のコマンドを送信する割合を、前記所定の
プロトコルパケット構造内の特定のビットにより決定す
ることを特徴とする請求項１〜７記載の非接触型ＩＣカ
ード用リーダライタシステム。
【請求項９】前記応答信号検出手段からの前記応答信
号を計数する応答信号計数手段と、該応答信号計数手段
からの計数結果から前記ポーリング送信回数を算出する
算出手段と、を更に備え、前記ポーリング送信手段は、前記算出手段から算出され
た回数に基づいて、特定のコマンドに対応する変復調方
式に基づき、前記非接触型ＩＣカードとのデータの授受
を行うことを特徴とする請求項１〜８記載の非接触型Ｉ
Ｃカード用リーダライタシステム。
【請求項１０】完全に無秩序に、しかも、出現頻度が
等しくなるように配列された乱数表から、乱数を出力す
る乱数出力手段と、該乱数出力手段から選択された乱数
から前記変復調方式を決定する変復調方式決定手段と、
を更に備え、前記ポーリング送信手段は、前記変復調方式決定手段に
より決定された変復調方式のコマンドを送信し、前記応
答信号検出手段が前記決定されたコマンドに対応する応
答信号を受信した場合、該決定コマンドに対応する変復
調方式に基づき、前記非接触型ＩＣカードとのデータの
授受を行うことを特徴とする請求項１〜８記載の非接触
型ＩＣカード用リーダライタシステム。