JP3966340B2

JP3966340B2 - 非接触ｉｄシステム

Info

Publication number: JP3966340B2
Application number: JP2005084955A
Authority: JP
Inventors: 剛小川; 浩司星; 俊彦八木; 禎佐竹
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP2006268383A

Description

本発明は、所定の周波数の搬送波を介して、互いに通信規格の異なる複数の非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードとの無線通信をする非接触ＩＤシステムに関する。

非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードといった非接触情報媒体を用いた非接触ＩＤシステムであるＲＦＩＤシステムが考案、実施されている。ＲＦＩＤシステムは、非接触情報媒体に内蔵されているＩＣチップと、カードリーダとの間で情報通信がなされるものであり、例えば、駅の自動改札や、図書館における書籍の貸し出しなどに利用されており、今後も様々な分野で個人情報のやり取りに用いられることが予想される。

なお、非接触ＩＣカードとは、いわゆるクレジットカードなどのようにカード形状をした非接触情報媒体の総称であると共に、カード形状以外の非接触情報媒体、例えば、クレジットカードよりも小さなラベルサイズ、切手サイズやそれ以下のサイズのもの、また、形状もカード形状だけではなく、丸型や、星形など様々な形状をした非接触情報媒体も含むものとする。

例えば、電磁誘導方式によるＲＦＩＤシステムにおいて、非接触情報媒体は、カードリーダから送信された電波を受信し、受信した電波から電磁誘導によって動作電力を得ると共に、この電波を利用してカードリーダとの間でデータ通信を行う。非接触情報媒体と、カードリーダとは、この電波を送受信するためのアンテナコイルをそれぞれ内蔵している。このような、電磁誘導方式のカードリーダと、非接触情報媒体との適切な通信距離は、概ね数ｃｍ〜数十ｃｍとなる。

このようなＲＦＩＤシステムにおいて、通信規格の異なる非接触ＩＣカードに１台で対応することができるマルチカードリーダシステムが用いられることがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１４３０２３号公報

例えば、図４に示すように、マルチカードリーダシステム２００は、互いにシリアルケーブル２０１で接続された上位管理装置２１０と、質問器（リーダモジュール）２２０とからなる。マルチカードリーダシステム２００の上位管理装置２１０は、質問器２２０に対して、質問要求として、カード捕捉要求をし、これに応じた質問器２２０が非接触ＩＣカード２５０に対して通信規格の問い合わせを行う。

非接触ＩＣカード２５０から応答があった場合、問い合わせた通信規格にて、非接触ＩＣカード２５０と、マルチカードリーダシステム２００との間で非接触の通信が実行されることになる。

具体的には、図５に示すフローチャートのように、質問器２２０が、非接触ＩＣカード２５０が取りうる１〜Ｎ（Ｎは、自然数）までの通信規格１〜Ｎを、順番に非接触ＩＣカード２５０に問い合わせていき、（ステップＳ１０１，１０３，１０５）、応答があった場合に、非接触ＩＣカード２５０の所定のメモリに格納されているカード固有識別番号を読み取り（ステップＳ１０２，１０４，１０６）、通信を実行する。

また、質問器２２０と、上位管理装置２１０とのシーケンスは、図６に示すようになる。図６に示すように、上位管理装置２１０から、質問器２２０を介した質問要求を、通信規格毎に行っているのが分かる。

このように、マルチカードリーダシステム２００は、様々な通信規格の非接触ＩＣカードと通信を実行することができるが、上位管理装置２１０から、質問器２２０を介しての質問要求が通信規格毎になされているため、非接触ＩＣカード２５０の応答により通信規格を特定して実際の通信に至るまでに多大な時間を要してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、マルチ対応としたカードリーダの非接触ＩＣカードとの通信時間を効率的に短縮させる非接触ＩＤシステムを提供することを目的とする。

なお、上述した課題以外にもさらに課題がある場合は、発明を実施するための最良の形態に示し、その解決手法を適宜示すことにする。

本発明の非接触ＩＤシステムは、第１の固有識別子を格納し、第１の通信規格に基づく質問信号を受信したことに応じて、上記第１の固有識別子を含む応答信号を送信する第１の非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードと、第２の固有識別子を格納し、第２の通信規格に基づく質問信号を受信したことに応じて、上記第２の固有識別子を含む応答信号を送信し、上記第１の通信規格に基づく質問信号を受信したことに応じて、所定の応答信号を送信する第２の非接触ＩＣカードと、上記第１の非接触ＩＣカード及び上記第２の非接触ＩＣカードと無線通信をするカードリーダとを備え、上記カードリーダは、上記第１の通信規格に基づく質問信号を送信したことに応じて、応答信号を受信した場合に、上記応答信号が、上記第１の通信規格に基づく応答信号であるかどうかを判定する判定手段と、上記判定手段によって、上記応答信号が、上記第１の通信規格に基づく応答信号であると判定された場合、上記第１の非接触ＩＣカードとの所定の処理を開始し、上記応答信号が、上記第１の通信規格に基づく応答信号でないと判定された場合、上記第２の通信規格に基づく質問信号を送信するよう制御する制御手段とを備えることにより、上述の課題を解決する。

本発明の非接触ＩＤシステムは、カードリーダが、第１の通信規格に基づく質問信号を送信したことに応じて、応答信号を受信した場合に、この応答信号が、第１の通信規格に基づく応答信号かどうかを判定し、上記第１の通信規格に基づく応答信号でなかった場合には、第２の通信規格に基づく質問信号を送信する。

これにより、本発明の非接触ＩＤシステムは、ポーリングに要する工程を１ステップ短縮できるため、非接触ＩＣカードとの通信を高速化することができ、単位時間あたりの非接触ＩＣカードの読み取り回数を増加させることを可能とする。

まず、本発明の実施の形態として示す非接触ＩＤシステムについて説明をする。図１に示すように、本発明の実施の形態として示す非接触ＩＤシステムは、例えば、ＰＣ（Personal Computer）などの上位管理装置１０と、リーダモジュールである質問器２０とを有するマルチカードリーダシステム４０と、図示しないそれぞれのメモリ内に固有の識別子を格納した非接触ＩＣカード５０ａ，５０ｂとを備えてなる。なお、非接触ＩＣカード５０ａ，５０ｂは、それぞれ通信規格が異なっているものとし、それぞれを総称して呼称する際は、非接触ＩＣカード５０と呼ぶものとする。

本発明の実施の形態として示す非接触ＩＤシステムは、通信規格の異なる非接触ＩＣカード５０と通信可能な非接触ＩＤシステムであり、通信規格を特定する際の時間を短縮することで、従来の技術で説明したマルチ化した際の、通信時間の増加を回避すべく通信の高速化を図ることを目的としている。

この非接触ＩＤシステムは、例えば、１３．５６ＭＨｚ以下の周波数帯域を利用する電磁誘導方式（電磁結合方式）によるＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）システムであり、非接触情報媒体である非接触ＩＣカード５０が、マルチカードリーダシステム４０から送信された電波を受信して、電磁誘導によって動作電力を得ると共に、この電波を利用してマルチカードリーダシステム４０との間でデータ通信を行う。

また、この非接触ＩＤシステムは、上述した電磁誘導方式に限定されるものではなく、ＵＨＦ帯以上の周波数帯域を利用して電力を確保する電波方式（マイクロ波方式）によるＲＦＩＤシステムであってもよい。なお、説明のため、以下においては、１３．５６ＭＨｚの周波数を利用して電力を確保する電磁誘導方式を適用して説明をする。

マルチカードリーダシステム４０は、インダクタである図示しないアンテナコイルを備えており、周波数ｆｃ（例えば、１３．５６ＭＨｚ付近）をキャリア周波数とする搬送波を変調した電波を利用して非接触ＩＣカード５０と無線通信をする。なお、以下の説明において、キャリア周波数をキャリア周波数ｆｃとするが、キャリア周波数ｆｃは、１３．５６ＭＨｚに限定されるものではない。

データ送信時において、マルチカードリーダシステム４０は、キャリア周波数ｆｃの搬送波を、送信するデータによって変調して伝送信号を生成する。データの変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などが使用可能である。

変調され、生成された伝送信号は、図示しないアンテナコイルに供給され、磁界を発生させる。アンテナコイルで発生する磁界は、伝送信号に基づいて変化することになり、キャリア周波数ｆｃの搬送波に乗ったデータが、磁束の変化として伝達される。

また、データ受信時において、マルチカードリーダシステム４０は、非接触ＩＣカード５０から送信され、アンテナコイルで磁束の変化として受信されるデータを復調する。非接触ＩＣカード５０からデータが送信されると、アンテナコイルには、磁束の変化によって誘導電流が発生する。

アンテナコイルで発生する誘導電流は、磁束に基づいて変化することになり、キャリア周波数ｆｃの搬送波に乗ったデータが、誘導電流の変化として伝達される。

マルチカードリーダシステム４０は、この誘導電流を復調することで、非接触ＩＣカード５０から送信されたデータを取得する。

このようなマルチカードリーダシステム４０において、上位管理装置１０は、当該マルチカードリーダシステム４０を統括的に制御し、質問器２０に対して質問要求を行う。

質問器２０は、上位管理装置１０からの質問要求に応じて、非接触ＩＣカード５０とネゴシエーションを行い、当該非接触ＩＣカード５０に応じた通信規格にてデータ通信を実行する。質問器２０は、１台で、２種類以上の非接触ＩＣカードの規格に対応、つまりマルチ対応しており、例えば、図１に示すように、非接触ＩＣカード５０ａ，５０ｂのそれぞれの通信規格に対応している。

このように１台の質問器２０で、異なる通信規格の非接触ＩＣカード５０に対応させることで、例えば、通信規格毎に質問器を設けることでマルチ対応させた場合に較べて、部品点数を削減することができ、装置の軽量化と大幅なコストダウンを図ることができる。

非接触ＩＣカード５０は、インダクタである図示しないアンテナコイルによって受信された電波の磁束の変化を妨げる向きに誘導起電力を発生することになり、この誘導起電力によって周波数ｆｃ＝１３．５６ＭＨｚ付近で同調するようになる。

動作電力が供給された非接触ＩＣカード５０は、マルチカードリーダシステム４０から送信されたデータの受信及びマルチカードリーダシステム４０へデータを送信する。

データ受信時において、非接触ＩＣカード５０は、マルチカードリーダシステム４０から送信され、アンテナコイルで磁束の変化として受信される電波を復調し、データを取得する。

データ送信時において、非接触ＩＣカード５０は、キャリア周波数ｆｃの搬送波を送信するデータによって変調して伝送信号を生成する。非接触ＩＣカード５０は、送信するデータに応じて、アンテナコイルの負荷を変えて搬送波を変調する負荷変調を行う。

変調され、生成された伝送信号は、アンテナコイルに供給され、磁界を発生させる。アンテナコイルで発生する磁界は、伝送信号に基づいて変化することになり、キャリア周波数ｆｃの搬送波に乗ったデータが、磁束の変化として伝達される。

上述したように、マルチカードリーダシステム４０が、非接触ＩＣカード５０とデータ通信を実行するには、質問器２０によって、上位管理装置１０からの質問要求に応じて、非接触ＩＣカード５０に問い合わせることで、通信規格を特定する必要がある。このとき、従来の技術として示した図５に示すような手法を用いると、問い合わせ回数が増加して通信を開始するまでに多大な時間を要してしまうことになる。

ところで、非接触ＩＣカード５０の通信規格は、様々な種類の通信規格がある。ある通信規格の非接触ＩＣカード５０では、別の通信規格の問い合わせに応答する場合がある。具体的には、国際標準化機構（ＩＳＯ：International Organization for Standardization）で策定されたＩＳＯ１４４４３に準拠した近接型（通信距離、約１０ｃｍ以下）の通信規格であるＴｙｐｅＢの非接触ＩＣカード５０は、ＩＳＯ１５６９３に準拠した近傍型（通信距離、約７０ｃｍ以下）の通信規格であるＩ−ＣＯＤＥＳＬＩの問い合わせに対して応答する。

そこで本発明の実施の形態として示す非接触ＩＤシステムでは、このような性質を利用することで、非接触ＩＣカード５０への問い合わせ回数を削減し、通信時間を短縮させる。

図２に、本発明の実施の形態として示す非接触ＩＤシステムの動作フローチャートを示す。例えば、図１に示す非接触ＩＣカード５０ａの通信規格を、上述したＩ−ＣＯＤＥＳＬＩとして、通信規格１と呼び、非接触ＩＣカード５０ｂの通信規格を、上述したＴｙｐｅＢとして、通信規格２と呼ぶことにする。

まず、ステップＳ１１において、リーダモジュールである質問器２０に非接触ＩＣカード５０が、かざされたことに応じて、上位管理装置１０は、質問器２０に通信規格１の問い合わせをする質問要求をする。応答があった場合は、工程をステップＳ１２へと進め、応答がなかった場合は、ステップＳ１１に戻り、別な非接触ＩＣカード５０がかざされるのを待つ。

図１に示す非接触ＩＣカード５０ａ，５０ｂは、どちらも通信規格１の問い合わせに応答するため、工程をステップＳ１２へと進める。

ステップＳ１２において、質問器２０は、送信された非接触ＩＣカード５０からの応答信号を解析し、例えば、応答信号に含まれる、非接触ＩＣカード５０を一意に特定する固有識別子が取得できているかなどを解析し、通信規格１の問い合わせに対する正しい応答かどうかを判定する。応答が正しいと判定された場合には、工程をステップＳ１３へと進め、正しくないと判定された場合には、工程をステップＳ１４へと進める。

非接触ＩＣカード５０ａの場合、通信規格１であるため、正しい応答がなされるため、工程をステップＳ１３へと進める。また、非接触ＩＣカード５０ｂの場合、通信規格２であるため、正しい応答がなされないため、工程をステップＳ１４へと進める。

ステップＳ１３において、上位管理装置１０は、非接触ＩＣカード５０から送信された応答信号に基づいて、通信規格１であることを認証する。

ステップＳ１４において、質問器２０は、通信規格２の問い合わせをする質問信号を非接触ＩＣカード５０に送信する。応答があった場合は、工程をステップＳ１５へと進め、応答がなかった場合は工程をステップＳ１１へと戻す。

ステップＳ１５において、上位管理装置１０は、非接触ＩＣカード５０から送信された応答信号に基づいて、通信規格２であることを認証する。

ここで、図３に従来の非接触ＩＤシステムにおいて、通信規格１，２を認証する際の動作フローチャートを示す。図３に示すように、従来の非接触ＩＤシステムでは、通信規格１の問い合わせ要求（ステップＳ２１）をした際に、非接触ＩＣカード５０から応答がなかった場合は、必ずステップＳ２３へと進み、通信規格２の問い合わせ要求をすることになる。

非接触ＩＣカード５０から応答があった場合には、ステップＳ２２で通信規格１の認証などがなされる。

一般に、非接触ＩＣカードをカードリーダにかざしてから、非接触ＩＣカードから応答があるまで、カードリーダは、繰り返しポーリング（問い合わせ）を実行することになる。図３に示すような動作をする従来の非接触ＩＤシステムだと、メインの動作ループがステップＳ２１、ステップＳ２３を必ず経るため、図２に示す本発明の実施の形態におけるメインの動作ループ（ステップＳ１１のみ）と比較して、毎回のポーリングに要する工程が１ステップ多いことになる。

非接触ＩＣカード５０から応答があった場合には、ステップＳ２４で通信規格２の認証などがなされる。

つまり、本発明の実施の形態として示す非接触ＩＤシステムでは、ポーリングに要する工程が、１ステップ短縮されるため、非接触ＩＣカード５０との通信を高速化することができ、単位時間あたりの非接触ＩＣカードの読み取り回数を増加させることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明の実施の形態として示す非接触ＩＤシステムについて説明するための図である。同非接触ＩＤシステムで実行される処理動作について説明するためのフローチャートである。従来の非接触ＩＤシステム実行される処理動作について説明するためのフローチャートである。従来の技術として示す非接触ＩＤシステムについて説明するための図である。同非接触ＩＤシステムの処理動作について説明するためのフローチャートである。同非接触ＩＤシステムの処理動作について説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１０上位管理装置
２０質問器
４０マルチカードリーダシステム
５０非接触ＩＣカード

Claims

第１の固有識別子を格納し、第１の通信規格に基づく質問信号を受信したことに応じて、上記第１の固有識別子を含む応答信号を送信する第１の非接触ＩＣ（Integrated Circuit）カードと、
第２の固有識別子を格納し、第２の通信規格に基づく質問信号を受信したことに応じて、上記第２の固有識別子を含む応答信号を送信し、上記第１の通信規格に基づく質問信号を受信したことに応じて、所定の応答信号を送信する第２の非接触ＩＣカードと、
上記第１の非接触ＩＣカード及び上記第２の非接触ＩＣカードと無線通信をするカードリーダとを備え、
上記カードリーダは、上記第１の通信規格に基づく質問信号を送信したことに応じて、応答信号を受信した場合に、上記応答信号が、上記第１の通信規格に基づく応答信号であるかどうかを判定する判定手段と、
上記判定手段によって、上記応答信号が、上記第１の通信規格に基づく応答信号であると判定された場合、上記第１の非接触ＩＣカードとの所定の処理を開始し、
上記応答信号が、上記第１の通信規格に基づく応答信号でないと判定された場合、上記第２の通信規格に基づく質問信号を送信するよう制御する制御手段とを備えること
を特徴とする非接触ＩＤシステム。