JP3983615B2 - BPSK signal recognition method and non-contact IC card terminal using the recognition method - Google Patents

BPSK signal recognition method and non-contact IC card terminal using the recognition method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)方式で位相変調された信号を用いて、複数のICチップと読取り/書込み端末との間で実現されるデータの通信の際に、各ICチップを認識するための方法およびその認識方法を用いる非接触式ICカードの端末装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
様々な物にICチップを埋込み、非接触で通信を行うことで、埋込まれた物品や、それを携帯する人物の情報を読取ることが従来から行われている。特に、前記ICチップをカードに埋込んで、既に定期券などとして実用化されている。そのようなICカードの分野において、非接触で読取り/書込み端末(以下、リーダライタ装置と称す)にデータを通信する方式として、ISO/IEC−14443に、BPSK変調を用いた通信方式が規定されている。なお、ICカードをリーダライタ装置に取込んで、端子を接触させて書込み/読出しを行うことができるとともに、無線によって前記非接触で書込み/読出しを行うことができるコンビ型と称されるICカードも、前記非接触での通信にはBPSK変調が用いられる。
【0003】
前記BPSK変調とは、リーダライタ装置から送信されたキャリア波に対して、ICカードがサブキャリア波の負荷を加えるか否かで変調するものであり、リーダライタ装置は、変調されたキャリア波から位相変化の点を検出することでデータを復調する。前記ISO/IEC−14443では、周波数13.56MHzのキャリア波に対して、周波数847kHzのサブキャリア波で負荷変調するようになっている。
【0004】
このように構成されるICカードシステムにおいて、たとえば1枚のカードを個人認証用として使用し、他のカードをカード内アプリケーション起動用として使用するようなシステムなどで、リーダライタ装置から送られてくる電磁波の到達範囲内に、複数のICカード1が存在する場合がある。その場合、それら複数のICカードが活性化され、初期応答等の信号のやり取りを開始すると、信号の衝突が発生する危険性がある。このため、ICカードの国際規格である前記ISO/IEC−14443には、初期応答および衝突防止の手順が、ISO/IEC−14443−3として規格化されている。
【0005】
その規格によると、通常、リーダライタ装置の動作磁界内にICカードが存在するかどうかを確認するとき、リーダライタ装置は初期応答用のデータ列を送信する。その動作磁界内に存在するICカードは、そのデータ列を受信するとレスポンスデータ列をリーダライタ装置に対して送信する。これによって、リーダライタ装置はICカードが動作磁界内に存在すると認識し、ICカードを活性化またはHALT状態にする。
【0006】
前記活性化とは、ICカードが、通常処理用のコマンドデータ列を受信可能な状態にすることである。また、前記HALT状態とは、ICカードを待機状態にし、該HALT状態を解除するためのコマンドを受信しない限り、どんなコマンドデータ列を受信しても応答しない状態である。1度活性化またはHALT状態にされたICカードは、再び初期応答用のデータ列が受信されてもレスポンスデータ列を送信することはない。
【0007】
そして、複数枚のICカードがリーダライタ装置の動作磁界内に存在する場合には、初期応答用のデータ列を受信すると、各ICカードからそのレスポンスデータ列が一斉に返却される。ここで、同時にレスポンスデータが返却されると、衝突が起り、リーダライタ装置は個々のICカードのレスポンスデータを認識することはできない。そこで、複数枚のICカードから送信されるレスポンスデータ列の衝突防止手段として、次に示すタイムスロット方式とスロットマーカーコマンド方式とが規定されている。
【0008】
前記タイムスロット方式は、以下に示すような仕組みである。前記初期応答用のデータ列を受信したICカードは、指定されたスロット数の範囲内で乱数を生成し、その乱数に応じて決まる一定期間後にレスポンスデータ列を返却する。したがって、生成された乱数が複数のICカード間で一致しない限り、レスポンスデータ列を同時に返却してしまい、衝突するようなことはなく、個々のICカードを認識することができる。そして、衝突が発生しない間は、各ICカードを順次、活性化またはHALT状態にする。衝突が発生した場合は、再度、初期応答用のデータ列を送信し、新たに生成された乱数で決まる一定期間後にレスポンスデータ列を返却する処理を、衝突が発生しなくなるまで繰返す。
【0009】
これに対して、前記スロットマーカーコマンド方式は、以下に示すような仕組みである。前記初期応答用のデータ列を受信したICカードは、前記タイムスロット方式と同様に、指定されたスロット数の範囲内で乱数を生成する。その後、スロットマーカーコマンドを受信し、そのスロットマーカーコマンドで指定される数値とICカード内で発生しておいた乱数とが一致するまで待機し、一致したタイミングでレスポンスデータ列を返却する。以降同様に、レスポンスデータ列を返却してきたICカードを活性化またはHALT状態にし、別の数値を指定したスロットマーカーコマンドを送信し、次のICカードを活性化またはHALT状態にしてゆくという処理を順次繰返す。
【0010】
これらの手順を採用することで、複数のICカード内で発生する乱数が一致しない限り、レスポンスデータ列を同時に返却してしまい、衝突するようなことはなく、個々のICカードを認識することができる。衝突が発生した場合は、再度、初期応答用のデータ列を送信し、衝突が発生しなくなるまでこの手順を繰返す。
【0011】
図4は、上述のようなタイムスロット方式またはスロットマーカーコマンド方式を採用したリーダライタ装置において、動作磁界内に存在する複数枚のICカードを認識するための初期応答処理の従来の手順を示すフローチャートである。先ず、ステップS1で、リーダライタ装置は、初期応答用のデータ列を送信する。もし、その時点で、リーダライタ装置の動作磁界内にICカードが存在する場合は、ステップS2でICカードからのレスポンスデータ列を受信する。このレスポンスデータ列の送信手順は、先述のタイムスロット方式またはスロットマーカーコマンド方式によって行われる。リーダライタ装置の動作磁界内にICカードが存在しない場合は、前記レスポンスデータ列は受信されず、前記ステップS1に戻って初期応答用のデータ列を再送信する。
【0012】
レスポンスデータ列を受信すると、リーダライタ装置は、ステップS3で衝突があるかどうか判定し、衝突が発生した場合は、再度ステップS1に戻り、初期応答用のデータ列を送信する。これに対して、衝突が発生しなかった場合には、ステップS4で、個々に識別できたICカードのうち、必要なものは活性化し、不必要なものはHALT状態とするコマンドデータ列を送信する。
【0013】
こうして、個々のICカードの認識を終了すると、ステップS5で、個々のICカードに所望とする動作を行わせるコマンドデータ列を送信する。このようにして、衝突防止処理を実行することによって、複数枚のICカードがリーダライタ装置の動作磁界内に存在する場合でも、衝突を回避し、個々のICカードを認識し、所望とする信号のやり取りが行われている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、衝突と判定できるのは、各ICカードからのレスポンスデータ列に微妙な時間差がある場合であり、全く同時にレスポンスデータ列としてのサブキャリアが送られてきた場合、衝突と判定されず、しかも相対的に小さいエネルギのサブキャリアは大きいエネルギのサブキャリアにマスクされてしまい、最も大きいエネルギのサブキャリアによるレスポンスデータ列しか認識されないという問題がある。つまり、上述の従来の認識方法では、複数枚のICカードがリーダライタ装置の動作磁界内に存在したとしても、そのうちの一部のカードを認識できない可能性がある。この点について、以下に詳述する。なお、前記エネルギの差は、たとえばリーダライタ装置と各ICカードとの距離が異なっていた場合に発生する。
【0015】
図5は前記BPSK方式での位相変調を説明するための波形図であり、図5(a)はキャリア波を示し、図5(b)はサブキャリア波を示す。前記13.56MHzのキャリア波に対して、時刻t0から、847kHzのサブキャリア波で負荷変調が開始されている。したがって、サブキャリア波の周期はキャリア波の周期の16倍で、半周期を1ビットとすると、1ビットの間隔は、8周期分となる。
【0016】
そして、たとえば106kbpsで通信する等倍速通信の場合、1つのデータは、図6(a)で示すような「1010101010101010」と、180°位相が異なり、図6(b)で示すような「0101010101010101」との2通りのデータ列で表現される。1つのデータが0か1かは、この図6の位相変化点がハイかローかによって決定される。
【0017】
ここで、2枚のICカードAとBとを考え、それらから相互にエネルギの異なるレスポンスデータ列が全く同時(位相が等しい)に返却された場合、リーダライタ装置の受信するそれらの合成波には、図7と図8とのケースが考えられる。図7および図8には、ICカードAとICカードBとによって負荷変調されたキャリア波および変調波であるサブキャリア波を示すとともに、それらによる合成波およびそれを前記ローパスフィルタ11を通過させて得られるサブキャリア波の成分を示す。
【0018】
図7は、データの値が相互に等しい、すなわちサブキャリア波の位相が相互に等しい場合であり、合成波から得られたサブキャリア波の成分は増幅されている。すなわち、サブキャリア波の成分は高低差がより大きく、エネルギの大きいレスポンスデータ列となっている。
【0019】
これに対して、図8は、データの値が相互に異なる、すなわちサブキャリア波の位相が相互に異なる場合であり、合成波から得られたサブキャリア波の成分は、相対的にエネルギの大きいICカードAのサブキャリア波の成分が減衰されて、エネルギのより小さいレスポンスデータ列となっている。
【0020】
このようにして、BPSK方式で、複数枚のICカードから全く同じタイミングでレスポンスデータ列が返却されると、前述のように相対的に小さいエネルギのサブキャリアは大きいエネルギのサブキャリアにマスクされてしまい、最も大きいエネルギのサブキャリアによるレスポンスデータ列しか認識されなくなってしまうことが理解される。
【0021】
本発明の目的は、複数のICチップと、そのデータの読取り/書込み端末との間で、BPSK方式で位相変調された信号を用いて読取り/書込みを行うにあたって、複数のICチップからの応答信号を正確に認識することができるBPSK信号の認識方法およびその認識方法を用いる非接触式ICカードの端末装置を提供することである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明のBPSK信号の認識方法は、複数のICチップと、そのデータの読取り/書込み端末との間で、BPSK方式で位相変調された信号を用いて前記読取り/書込みを行うに際に該読取り/書込み端末側で実施されるBPSK信号の認識方法において、前記読取り/書込み端末から初期応答信号を発信するステップと、前記初期応答信号を受信したICチップから発信される応答信号を受信するステップと、前記複数のICチップからの応答信号が衝突しているか否かを検出するステップと、前記応答信号が衝突していないと検出した場合、その受信した応答信号のICチップを認識するとともに、認識したICチップに応答を禁止する信号を送信するステップとを繰返すことを特徴とする。
【0023】
上記の構成によれば、非接触型ICカードなどの複数のICチップと、その読取り/書込み端末との間で、BPSK方式で位相変調された信号を用いて前記読取り/書込みを行う際に実現される信号の認識方法において、初期応答信号に対して、複数のICチップからの応答信号に相互にタイミングにずれがある場合は衝突していると判断することができ、読取り/書込み端末は、前記初期応答信号を再度送信し、これに応答して、各ICチップが相互に異なるタイムスロットで応答信号を返信することで、該読取り/書込み端末は、各ICチップを順次認識してゆくことができる。
【0024】
これに対して、前記初期応答信号に対して、複数のICチップからの応答信号のタイミングが相互に一致している場合は、このBPSK方式の信号では、エネルギの小さい信号が大きい信号にマスクされてしまい、前記衝突とは判定されない。そこで、先ず受信されたエネルギの大きい応答信号のICチップを活性化またはHALT状態などのように応答しないようにする信号を送信し、そのエネルギの大きい応答信号が返信されないようにした後に、再び前記初期応答信号の送信から応答信号の受信および認識…の処理を、応答信号が検出されなくなるまで繰返す。
【0025】
これによって、複数のICチップが読取り/書込み端末の動作磁界内に存在しても、総てのICチップを順次的確に認識してゆき、所望とするICチップから所望とするデータを読取り、または所望とするICチップへ所望とするデータを書込むことができる。
【0026】
また、本発明の非接触式ICカードの端末装置は、前記の認識方法を用いることを特徴とする。
【0027】
上記の構成によれば、非接触式ICカードは、前記BPSK信号を用いて読取り/書込みが行われるICチップがカード内に埋込まれるとともに、該ICチップがカード外周部に埋込まれるアンテナコイルと接続されて構成されるので、本発明を好適に実施することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図1〜図3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【0029】
図2は、本発明が実施される非接触式のICカード1と、そのリーダライタ装置2との一構成例を示すブロック図である。ICカード1の外周部にはアンテナコイル3が埋込まれており、そのアンテナコイル3に前記リーダライタ装置2からの前記13.56MHzのキャリア波が加えられると、起電力を生じる。この起電力は、コンデンサ4を介して、ICチップモジュール5に電源として供給され、該ICカード1は自動的に活電状態となり、その後、初期応答等の信号のやり取りを開始する。ICチップモジュール5は、必要に応じてデータの書込み/読出しを行い、送信すべきデータに対応して、アンテナコイル3から、前記キャリア波を前記847kHzのサブキャリア波で負荷変調する。
【0030】
リーダライタ装置2では、制御回路6からの信号に応答して、送信回路7がアンテナコイル8から前記キャリア波を発生する。該アンテナコイル8で受信された信号は、受信回路9で復調され、復調されたデータは前記制御回路8に取込まれ、必要に応じて、通信ポート10を介して、ホスト装置等に転送される。
【0031】
図3は、前記受信回路9の一構成例を示すブロック図である。この受信回路9は、大略的に、ローパスフィルタ11と、増幅器12と、コンパレータ13と、復調回路14と、基準電圧を生成する直列抵抗15,16とを備えて構成される。
【0032】
前記受信信号はローパスフィルタ11に与えられ、前記13.56MHzのキャリア波成分が除去され、情報となる前記847kHzのサブキャリア波成分が抽出される。前記サブキャリア波成分は、増幅器12において増幅され、コンパレータ13の一方の入力に入力される。前記コンパレータ13の他方の入力には、電源電圧を前記直列抵抗15,16で分割して発生された基準電圧が与えられており、該コンパレータ13は、前記サブキャリア波成分が基準電圧よりも電位が高ければ「1」、低ければ「0」と判定することで、デジタルデータを得る。こうして、「0」と「1」とを繰返すデータ列が得られることになる。このデータ列が復調回路14に入力され、180°の位相変調の有無から、データが復調される。
【0033】
図1は、本発明の実施の一形態の複数枚のICカードを認識するための初期応答処理のフローチャートである。この初期応答処理は、前述のタイムスロット方式またはスロットマーカーコマンド方式を採用したリーダライタ装置に実施される。
【0034】
先ず、ステップS11で、リーダライタ装置は、初期応答用のデータ列を送信する。もし、その時点で、リーダライタ装置の動作磁界内にICカードが存在する場合は、ステップS12でICカードからのレスポンスデータ列を受信する。このレスポンスデータ列の送信手順は、前述のタイムスロット方式またはスロットマーカーコマンド方式によって行われる。リーダライタ装置の動作磁界内にICカードが存在しない場合は、前記レスポンスデータ列は受信されず、前記ステップS11に戻って初期応答用のデータ列を再送信する。
【0035】
レスポンスデータ列を受信すると、リーダライタ装置は、ステップS13で衝突があるかどうか判定し、衝突が発生した場合は、再度ステップS11に戻り、初期応答用のデータ列を送信する。これに対して、衝突が発生しなかった場合には、ステップS14で、個々に識別できたICカードのうち、必要なものは活性化し、不必要なものはHALT状態とするコマンドデータ列を送信する。
【0036】
こうして、前記図4のステップS1〜S4と同様に1通りの認識を終了すると、注目すべきは、本発明では、ステップS15、S16において、再び前記ステップS11,S12と同様に、初期応答用のデータ列を送信し、レスポンスデータ列を受信するか否かを判断することである。前記レスポンスデータ列を受信した場合は前記ステップS13に戻って、衝突があるかどうかを判定し、衝突が発生しなかった場合はステップS14で、新たに識別できたICカードのうち、必要なものは活性化し、不必要なものはHALT状態とするコマンドデータ列を送信する。
【0037】
前記ステップS16において、レスポンスデータ列を受信しなくなると、リーダライタ装置の動作磁界内に、未だ認識されていないICカードは存在しないと判断して認識処理を終了し、ステップS17において、前記ステップS5と同様に、個々のICカードに所望とする動作を行わせるコマンドデータ列を送信する。このような初期応答の処理は、複数枚のICカードを認識しても、数msec程度で終了する。
【0038】
このようにして、前記タイムスロット方式またはスロットマーカーコマンド方式による衝突防止処理とともに、レスポンスデータ列が受信される限り認識を繰返すことで、距離の違い等でレスポンスデータ列を搬送するエネルギが異なっていても、確実に、リーダライタ装置の動作磁界内に存在する複数枚のICカードを認識することができる。よって、本願のように簡単な手順を追加することで、実用性を増大することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明のBPSK信号の認識方法は、以上のように、非接触型ICカードなどの複数のICチップと、その読取り/書込み端末との間で、BPSK方式で位相変調された信号を用いて前記読取り/書込みを行う際に実現される信号の認識方法において、初期応答信号に対して、先に受信されたエネルギの大きい応答信号のICチップを活性化またはHALT状態などのように応答しないようにする信号を送信し、そのエネルギの大きい応答信号が返信されないようにした後に、再び前記初期応答信号の送信から応答信号の受信および認識…の処理を、応答信号が検出されなくなるまで繰返す。
【0040】
それゆえ、複数のICチップが読取り/書込み端末の動作磁界内に存在しても、総てのICチップを順次的確に認識してゆき、所望とするICチップから所望とするデータを読取り、または所望とするICチップへ所望とするデータを書込むことができる。
【0041】
また、本発明の非接触式ICカードの端末装置は、以上のように、前記の認識方法を用いる。
【0042】
それゆえ、本発明が特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の複数枚のICカードを認識するための初期応答処理のフローチャートである。
【図2】本発明が実施される非接触式のICカードと、そのリーダライタ装置との一構成例を示すブロック図である。
【図3】図2で示すリーダライタ装置における受信回路の一構成例を示すブロック図である。
【図4】複数枚のICカードを認識するための従来技術の初期応答処理のフローチャートである。
【図5】BPSK方式での位相変調を説明するための波形図である。
【図6】BPSK方式で等倍速通信の場合のデータを示す波形図である。
【図7】2枚のICカードから全く同時にレスポンスデータ列が返却された場合のキャリア波およびサブキャリア波を示す波形図である。
【図8】2枚のICカードから全く同時にレスポンスデータ列が返却された場合のキャリア波およびサブキャリア波を示す波形図である。
【符号の説明】
1 ICカード
2 リーダライタ装置
3,8 アンテナコイル
5 ICチップモジュール
6 制御回路
7 送信回路
9 受信回路
10 通信ポート
11 ローパスフィルタ
12 増幅器
13 コンパレータ
14 復調回路
15,16 直列抵抗
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention recognizes each IC chip at the time of data communication realized between a plurality of IC chips and a read / write terminal using a signal phase-modulated by a BPSK (Binary Phase Shift Keying) method. The present invention relates to a contactless IC card terminal device using the method for recognizing and the recognition method thereof.
[0002]
[Prior art]
It has been conventionally performed to read information of an embedded article or a person carrying the IC chip by embedding an IC chip in various objects and performing contactless communication. In particular, the IC chip is embedded in a card and already put into practical use as a commuter pass. In such IC card field, ISO / IEC-14443 defines a communication method using BPSK modulation as a method for communicating data to a read / write terminal (hereinafter referred to as a reader / writer device) in a non-contact manner. ing. An IC card referred to as a combination type that can be read / written by reading the IC card into a reader / writer device by bringing the IC card into contact with the terminal and wirelessly performing the writing / reading without contact. However, BPSK modulation is used for the non-contact communication.
[0003]
The BPSK modulation is to modulate the carrier wave transmitted from the reader / writer device depending on whether or not the IC card applies a load of the subcarrier wave. Data is demodulated by detecting the point of phase change. In the ISO / IEC-14443, a carrier wave with a frequency of 13.56 MHz is load-modulated with a subcarrier wave with a frequency of 847 kHz.
[0004]
In the IC card system configured as described above, for example, a system in which one card is used for personal authentication and another card is used for starting an application in the card is sent from the reader / writer device. There may be a plurality of IC cards 1 within the reach of electromagnetic waves. In that case, there is a risk of collision of signals when the plurality of IC cards are activated and start exchanging signals such as initial responses. For this reason, the ISO / IEC-14443, which is an international standard for IC cards, has standardized the initial response and collision prevention procedures as ISO / IEC-14443-3.
[0005]
According to the standard, the reader / writer device normally transmits a data string for initial response when checking whether an IC card is present in the operating magnetic field of the reader / writer device. When receiving the data string, the IC card existing in the operating magnetic field transmits a response data string to the reader / writer device. As a result, the reader / writer device recognizes that the IC card is in the operating magnetic field, and activates the IC card or puts it in the HALT state.
[0006]
The activation means that the IC card is ready to receive a command data string for normal processing. The HALT state is a state in which any command data string is received and does not respond unless the IC card is placed in a standby state and a command for canceling the HALT state is received. Once activated or in the HALT state, the IC card does not transmit a response data string even if an initial response data string is received again.
[0007]
When a plurality of IC cards are present in the operating magnetic field of the reader / writer device, when an initial response data string is received, the response data strings are simultaneously returned from each IC card. If the response data is returned at the same time, a collision occurs and the reader / writer device cannot recognize the response data of each IC card. Therefore, the following time slot method and slot marker command method are defined as means for preventing collision of response data strings transmitted from a plurality of IC cards.
[0008]
The time slot method has the following mechanism. The IC card that has received the initial response data string generates a random number within the range of the designated number of slots, and returns the response data string after a certain period determined according to the random number. Therefore, unless the generated random numbers match among a plurality of IC cards, the response data strings are returned at the same time, and there is no collision, and each IC card can be recognized. Then, as long as no collision occurs, each IC card is sequentially activated or brought into the HALT state. If a collision occurs, the process of transmitting the initial response data string again and returning the response data string after a fixed period determined by the newly generated random number is repeated until no collision occurs.
[0009]
On the other hand, the slot marker command method has the following mechanism. The IC card that has received the initial response data string generates a random number within the range of the designated number of slots, as in the time slot method. Thereafter, it receives a slot marker command, waits until the numerical value specified by the slot marker command matches the random number generated in the IC card, and returns the response data string at the matching timing. Thereafter, similarly, the IC card that has returned the response data string is activated or is in the HALT state, a slot marker command that specifies another numerical value is transmitted, and the next IC card is activated or is in the HALT state. Repeat sequentially.
[0010]
By adopting these procedures, as long as the random numbers generated in multiple IC cards do not match, the response data string is returned at the same time, and it is possible to recognize individual IC cards without colliding. it can. If a collision occurs, the initial response data string is transmitted again, and this procedure is repeated until no collision occurs.
[0011]
FIG. 4 is a flowchart showing a conventional procedure of initial response processing for recognizing a plurality of IC cards existing in an operating magnetic field in a reader / writer device adopting the time slot method or the slot marker command method as described above. It is. First, in step S1, the reader / writer device transmits a data string for initial response. If there is an IC card in the operating magnetic field of the reader / writer device at that time, a response data string from the IC card is received in step S2. The response data string transmission procedure is performed by the time slot method or the slot marker command method described above. If there is no IC card in the operating magnetic field of the reader / writer device, the response data string is not received, and the process returns to step S1 to retransmit the initial response data string.
[0012]
Upon receiving the response data string, the reader / writer device determines whether or not there is a collision in step S3. If a collision occurs, the reader / writer device returns to step S1 again and transmits the data string for the initial response. On the other hand, if a collision does not occur, in step S4, a command data string that activates necessary ones of individually identified IC cards and sends unnecessary ones to the HALT state is transmitted. To do.
[0013]
When the recognition of each IC card is completed in this way, in step S5, a command data string that causes each IC card to perform a desired operation is transmitted. By performing the collision prevention process in this way, even when a plurality of IC cards exist within the operating magnetic field of the reader / writer device, collision is avoided, each IC card is recognized, and a desired signal is obtained. Are being exchanged.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, a collision can be determined when there is a subtle time difference between the response data strings from each IC card. If subcarriers are sent as response data strings at the same time, the collision is not determined, and A relatively low energy subcarrier is masked by a high energy subcarrier, and there is a problem in that only the response data string by the largest energy subcarrier is recognized. That is, in the conventional recognition method described above, even if a plurality of IC cards exist in the operating magnetic field of the reader / writer device, some of the cards may not be recognized. This point will be described in detail below. The energy difference occurs when the distance between the reader / writer device and each IC card is different, for example.
[0015]
5A and 5B are waveform diagrams for explaining phase modulation in the BPSK system. FIG. 5A shows a carrier wave, and FIG. 5B shows a subcarrier wave. With respect to the 13.56 MHz carrier wave, load modulation is started with a subcarrier wave of 847 kHz from time t0. Accordingly, the period of the subcarrier wave is 16 times the period of the carrier wave, and if the half period is 1 bit, the interval of 1 bit is 8 periods.
[0016]
For example, in the case of constant speed communication that communicates at 106 kbps, one data has a phase difference of 180 ° from “1010101010101010” as shown in FIG. 6A, and “01010101010101101” as shown in FIG. 6B. It is expressed by two kinds of data strings. Whether one data is 0 or 1 is determined by whether the phase change point in FIG. 6 is high or low.
[0017]
Here, when two IC cards A and B are considered, and response data sequences having mutually different energies are returned at the same time (equal in phase), the combined waves received by the reader / writer device are The cases of FIGS. 7 and 8 can be considered. 7 and 8 show the carrier wave modulated by the IC card A and the IC card B and the subcarrier wave which is the modulated wave, and the combined wave by them and the low-pass filter 11 passing it. The component of the obtained subcarrier wave is shown.
[0018]
FIG. 7 shows a case where the data values are equal to each other, that is, the phases of the subcarrier waves are equal to each other, and the subcarrier wave components obtained from the combined wave are amplified. That is, the component of the subcarrier wave is a response data string having a larger level difference and a larger energy.
[0019]
On the other hand, FIG. 8 shows a case where the data values are different from each other, that is, the phases of the subcarrier waves are different from each other, and the component of the subcarrier wave obtained from the combined wave has a relatively large energy. The component of the subcarrier wave of the IC card A is attenuated to form a response data string with smaller energy.
[0020]
In this way, when response data strings are returned from a plurality of IC cards at exactly the same timing in the BPSK method, relatively small energy subcarriers are masked by large energy subcarriers as described above. Thus, it can be understood that only the response data string by the subcarrier having the largest energy is recognized.
[0021]
It is an object of the present invention to perform response signals from a plurality of IC chips when reading / writing using a signal modulated in phase by the BPSK method between the plurality of IC chips and a data read / write terminal. BPSK signal recognition method capable of accurately recognizing a signal, and a non-contact IC card terminal device using the recognition method.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
According to the BPSK signal recognition method of the present invention, when reading / writing is performed between a plurality of IC chips and a data read / write terminal using a signal modulated in phase by the BPSK method, the read / write is performed. In the method for recognizing a BPSK signal implemented on the / write terminal side, a step of transmitting an initial response signal from the read / write terminal, and a step of receiving a response signal transmitted from an IC chip that has received the initial response signal; , Detecting whether or not response signals from the plurality of IC chips collide, and when detecting that the response signals do not collide, recognize and recognize the IC chip of the received response signals And a step of transmitting a signal prohibiting response to the IC chip.
[0023]
According to the above configuration, when reading / writing is performed between a plurality of IC chips such as a non-contact type IC card and the reading / writing terminal using a signal modulated in phase by the BPSK method. In the signal recognition method, it is possible to determine that there is a collision when the response signals from the plurality of IC chips are shifted in timing with respect to the initial response signal. The initial response signal is transmitted again, and in response to this, each IC chip returns a response signal in a different time slot so that the read / write terminal sequentially recognizes each IC chip. Can do.
[0024]
On the other hand, when the timings of response signals from a plurality of IC chips coincide with each other with respect to the initial response signal, in this BPSK system signal, a signal having a small energy is masked by a signal having a large energy. Therefore, the collision is not determined. Therefore, first, a signal for preventing the response of the IC chip of the received response signal having a large energy, such as activation or a HALT state, is transmitted, and after the response signal having the large energy is not returned, the above-described response is again performed. The processing from transmission of the initial response signal to reception and recognition of the response signal is repeated until no response signal is detected.
[0025]
As a result, even if a plurality of IC chips are present in the operating magnetic field of the read / write terminal, all the IC chips are recognized sequentially and the desired data is read from the desired IC chip, or Desired data can be written to a desired IC chip.
[0026]
Further, the terminal device of the non-contact type IC card according to the present invention is characterized by using the above recognition method.
[0027]
According to the above configuration, the non-contact IC card includes an antenna coil in which an IC chip that is read / written using the BPSK signal is embedded in the card, and the IC chip is embedded in the outer periphery of the card. Therefore, the present invention can be preferably implemented.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0029]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the non-contact type IC card 1 in which the present invention is implemented and the reader / writer device 2 thereof. An antenna coil 3 is embedded in the outer peripheral portion of the IC card 1. When the 13.56 MHz carrier wave from the reader / writer device 2 is applied to the antenna coil 3, an electromotive force is generated. This electromotive force is supplied as a power source to the IC chip module 5 through the capacitor 4, and the IC card 1 is automatically activated, and thereafter, exchange of signals such as an initial response is started. The IC chip module 5 writes / reads data as necessary, and performs load modulation of the carrier wave from the antenna coil 3 with the subcarrier wave of 847 kHz corresponding to the data to be transmitted.
[0030]
In the reader / writer device 2, the transmission circuit 7 generates the carrier wave from the antenna coil 8 in response to a signal from the control circuit 6. The signal received by the antenna coil 8 is demodulated by the receiving circuit 9, and the demodulated data is taken into the control circuit 8 and transferred to the host device or the like via the communication port 10 as necessary. The
[0031]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the receiving circuit 9. The reception circuit 9 is generally configured to include a low-pass filter 11, an amplifier 12, a comparator 13, a demodulation circuit 14, and series resistors 15 and 16 that generate a reference voltage.
[0032]
The received signal is applied to a low-pass filter 11 where the 13.56 MHz carrier wave component is removed, and the 847 kHz subcarrier wave component serving as information is extracted. The subcarrier wave component is amplified by the amplifier 12 and input to one input of the comparator 13. The other input of the comparator 13 is supplied with a reference voltage generated by dividing the power supply voltage by the series resistors 15 and 16, and the comparator 13 has the subcarrier wave component having a potential higher than the reference voltage. The digital data is obtained by determining “1” if the value is high and “0” if the value is low. In this way, a data string that repeats “0” and “1” is obtained. This data string is input to the demodulation circuit 14, and data is demodulated from the presence or absence of 180 ° phase modulation.
[0033]
FIG. 1 is a flowchart of an initial response process for recognizing a plurality of IC cards according to an embodiment of the present invention. This initial response process is performed in a reader / writer device adopting the above-described time slot method or slot marker command method.
[0034]
First, in step S11, the reader / writer device transmits a data string for initial response. If there is an IC card in the operating magnetic field of the reader / writer device at that time, a response data string from the IC card is received in step S12. The response data string transmission procedure is performed by the time slot method or the slot marker command method described above. If there is no IC card in the operating magnetic field of the reader / writer device, the response data string is not received, and the process returns to step S11 to retransmit the initial response data string.
[0035]
When the response data string is received, the reader / writer device determines whether or not there is a collision in step S13. If a collision occurs, the reader / writer device returns to step S11 again and transmits a data string for initial response. On the other hand, if a collision does not occur, in step S14, a command data string in which necessary ones are activated among the individually identified IC cards and unnecessary ones are sent to the HALT state is transmitted. To do.
[0036]
Thus, when one kind of recognition is completed as in steps S1 to S4 in FIG. 4, it should be noted that in the present invention, in steps S15 and S16, as in steps S11 and S12, the initial response is returned. It is to determine whether to send a data string and receive a response data string. If the response data string is received, the process returns to step S13 to determine whether or not there is a collision. If no collision occurs, the necessary one of the newly identified IC cards is identified in step S14. Is activated, and a command data string for setting unnecessary ones to the HALT state is transmitted.
[0037]
If no response data string is received in step S16, it is determined that there is no unrecognized IC card in the operating magnetic field of the reader / writer device, and the recognition process is terminated. In step S17, step S5 is performed. Similarly to the above, a command data string for causing each IC card to perform a desired operation is transmitted. Such initial response processing is completed in about several milliseconds even when a plurality of IC cards are recognized.
[0038]
In this way, by repeating the recognition as long as the response data string is received, together with the collision prevention processing by the time slot method or the slot marker command method, the energy for carrying the response data string differs due to the difference in distance or the like. However, it is possible to reliably recognize a plurality of IC cards present in the operating magnetic field of the reader / writer device. Therefore, practicality can be increased by adding a simple procedure as in the present application.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the BPSK signal recognition method of the present invention uses the signal modulated in phase by the BPSK method between a plurality of IC chips such as a non-contact type IC card and the read / write terminal. In the signal recognition method realized when performing read / write, the IC chip of the response signal having a large energy received previously is not responded to the initial response signal such as activation or HALT state. After transmitting a signal to be transmitted and preventing a response signal having a large energy from being returned, the process of receiving and recognizing the response signal from the transmission of the initial response signal is repeated again until no response signal is detected.
[0040]
Therefore, even when a plurality of IC chips are present in the operating magnetic field of the read / write terminal, all the IC chips are sequentially recognized and the desired data is read from the desired IC chip, or Desired data can be written to a desired IC chip.
[0041]
In addition, as described above, the noncontact IC card terminal device of the present invention uses the recognition method.
[0042]
Therefore, the present invention is particularly suitable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of an initial response process for recognizing a plurality of IC cards according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a non-contact type IC card and its reader / writer device in which the present invention is implemented.
3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a receiving circuit in the reader / writer device illustrated in FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart of a prior art initial response process for recognizing a plurality of IC cards.
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining phase modulation in the BPSK system.
FIG. 6 is a waveform diagram showing data in the case of constant speed communication in the BPSK system.
FIG. 7 is a waveform diagram showing carrier waves and subcarrier waves when response data strings are returned from two IC cards at exactly the same time.
FIG. 8 is a waveform diagram showing carrier waves and subcarrier waves when response data strings are returned from two IC cards at exactly the same time.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 IC card 2 Reader / writer apparatus 3, 8 Antenna coil 5 IC chip module 6 Control circuit 7 Transmission circuit 9 Reception circuit 10 Communication port 11 Low pass filter 12 Amplifier 13 Comparator 14 Demodulation circuits 15 and 16 Series resistance

Claims (2)

複数のICチップと、そのデータの読取り/書込み端末との間で、BPSK方式で位相変調された信号を用いて前記読取り/書込みを行うに際に該読取り/書込み端末側で実施されるBPSK信号の認識方法において、
前記読取り/書込み端末から初期応答信号を発信するステップと、
前記初期応答信号を受信したICチップから発信される応答信号を受信するステップと、
前記複数のICチップからの応答信号が衝突しているか否かを検出するステップと、
前記応答信号が衝突していないと検出した場合、その受信した応答信号のICチップを認識するとともに、認識したICチップに応答を禁止する信号を送信するステップとを繰返すことを特徴とするBPSK信号の認識方法。
A BPSK signal implemented on the read / write terminal side when the read / write is performed using a signal modulated in phase by the BPSK method between a plurality of IC chips and the data read / write terminal. In the recognition method of
Transmitting an initial response signal from the read / write terminal;
Receiving a response signal transmitted from the IC chip that has received the initial response signal;
Detecting whether or not response signals from the plurality of IC chips collide;
When it is detected that the response signals do not collide, a step of recognizing the IC chip of the received response signal and transmitting a signal for inhibiting the response to the recognized IC chip is repeated. Recognition method.
前記請求項1記載の認識方法を用いることを特徴とする非接触式ICカードの端末装置。A noncontact IC card terminal device using the recognition method according to claim 1.
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