JP4133242B2

JP4133242B2 - Non-contact IC card, response method, and program thereof

Info

Publication number: JP4133242B2
Application number: JP2002329143A
Authority: JP
Inventors: 中部　　太志; 忠勝正木; 眞二川野; 秀夫大関; 裕美江原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: JP2003223624A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、非接触ＩＣカード、応答方法、及びそのプログラムに関し、詳しくは、リーダライタより送信されるリクエストに対してタイムスロットを用いて応答する非接触ＩＣカード、応答方法、及びそのプログラムに関する。
【従来の技術】
【０００３】
従来、電磁誘導方式等を用いてデータの授受を行なう非接触ＩＣカードと当該非接触ＩＣカードを認識するリーダライタとの間の通信には、タイムスロット方式が採用されている。これは、複数の非接触ＩＣカードが同時にリーダライタの通信可能エリア内に存在し、リーダライタからのポーリングに対して複数の非接触ＩＣカードが同時に応答した場合、当該応答に用いられる各レスポンス信号が衝突して何れの非接触ＩＣカードもリーダライタと正常に通信することができなくなるためである。
【０００４】
上記タイムスロット方式の通信方法を以下に説明する。
【０００５】
（１）まずリーダライタは非接触ＩＣカードの存在を確認するために、リクエストとして初期応答リクエストコマンドを非接触ＩＣカードに送信する。上記初期応答リクエストコマンドには、非接触ＩＣカードが行なう初期応答のタイミングの制御に必要な「スロット数」、又は「スロット数」を計算する為に必要な値が含まれる。
【０００６】
（２）上記非接触ＩＣカードは、上記初期応答リクエストコマンドを受信後、特定時間から設けられるタイムスロット（１〜「スロット数」）へ上記初期応答を返す。応答に用いるタイムスロット、即ちタイミングは、非接触ＩＣカード自身が乱数で決定する。
【０００７】
（３）上記リーダライタは、複数の非接触ＩＣカードが同一のタイムスロットを選択した際に起こる初期応答の衝突を検出した場合、再度上記初期応答リクエストを送信する。
【０００８】
（４）上記リーダライタは、すべての非接触ＩＣカードからの初期応答を衝突なしに受信することですべての非接触ＩＣカードの認識をし、当該カードの識別のためのシーケンスを完了する。
【０００９】
以上の処理を、図１６〜図１８を用いてさらに詳しく説明する。尚、以下に示すのは、近接型非接触ＩＣカードの国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３に適応した場合の非接触ＩＣカードの処理である。
【００１０】
ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３は例えば、非接触テレホンカードなどに適応できる。さらに具体的に、図１６に示すように、公衆電話として機能するリーダライタ１６００にテレホンカードとしての機能を有する非接触ＩＣカード１６０１、１６０２を同時に差し込んだ（近接させた）場合を想定する。
【００１１】
ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３の非接触ＩＣカードの認識システムにおいては、以下の手順で非接触ＩＣカードの認識が行われる。
【００１２】
まず、公衆電話であるリーダライタ１６００が初期応答リクエスト（リクエスト）を送信する。当該初期応答リクエストは、図１８に示されるフォーマットになっており、初期応答リクエスト１８０１を構成するＰＡＲＡＭ１８０２内の８ｂｉｔのうち、ｂｉｔ１〜ｂｉｔ３の３ｂｉｔ１８０３を用いてタイムスロット数（Ｎ）を非接触ＩＣカードに通知する。尚、ＡＰｆ１８０４は、初期要求コマンドを示すヘッダであり、ＡＦＩ１８０５は非接触ＩＣカードの適応クラスを示す。又、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）１８０６はＡＰｆ〜ＰＡＲＡＭまでのＣＲＣである。
【００１３】
尚、非接触ＩＣカードは１〜ＮまでのＮ個のスロットで応答するが、今回の説明ではタイムスロット数（Ｎ）を４として説明を行う。即ち、初期応答リクエストに対して非接触ＩＣカード１６０１及び１６０２は、１〜４までのタイムスロットのうち一つを選択し、初期応答を行う。
【００１４】
図１７で示す一回目のカード識別処理１７０１において、まずリーダライタ１６００から初期応答リクエストＲ１〔ＲＥＱＢ〕（１７０２）を送信する。当該初期応答リクエストＲ１（１７０２）に対して非接触ＩＣカード１６０１及び１６０２が、乱数としてそれぞれ「１」を生成したときには、タイムスロット１（１７０４）内の初期応答〔ＡＴＱＢ〕Ａ２１、Ａ３１でそれぞれ応答する。この場合、上記非接触ＩＣカード１６０１、１６０２共同一のタイミングで初期応答を応答するため、リーダライタ１６００は、非接触ＩＣカードの初期応答の衝突を検出する。したがって、再度、識別処理を再開する。
【００１５】
二回目の識別処理１７０７において、リーダライタ１６００から初期応答リクエストＲ２（１７０３）を送信する。初期応答リクエストに対して非接触ＩＣカード１６０１及び１６０２が、乱数として「３」、および「２」を生成したときには、タイムスロット３（１７０５）内のパケットＡ２２、およびタイムスロット２（１７０６）内のパケットＡ３２で応答する。この場合、リーダライタ１６００は衝突を検出しないため、すべての非接触ＩＣカードの識別を行うことができ、識別処理を完了する。以上がＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３の規定に従った、非接触ＩＣカードのカード識別処理である。尚、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３の規定では、初期応答リクエストコマンドを受け取ってから、非接触ＩＣカードがタイムスロット１で応答する場合の時間を３０２μｓｅｃと規定し、また、１つのタイムスロットの期間（時間）は２２６６μｓｅｃと規定している。つまり、リーダライタ１６００から初期応答リクエストを受信して、初期応答を送信するまでのタイミング（μｓｅｃ）は、以下の計算式（式１）により与えられる。
【００１６】
タイミング（μｓｅｃ）＝３０２μｓｅｃ＋２２６６μｓｅｃ×（選択されたスロット番号−１）：（式１）
このようなシステムとして、無線式識別装置（特開平９−６９３４号公報）も開示されており、またさらに、上記タイムスロット方式に類似の方法として、スロットマーカ方式もある。
【００１７】
上記スロットマーカ方式は、リーダライタが上記タイムスロット方式における初期応答リクエストを送信後、さらに当該リーダライタが各スロット開始のタイミング毎にスロットの開始を示すスロットマーカコマンドを送信する方式である。従って、リーダライタに指定されたタイムスロットを利用して各ＩＣカードが応答する事で当該各ＩＣカードを認識する点で、本質的にタイムスロット方式と同様である。
【特許文献１】
特開平９−６９３４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０５３３４号公報
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記特開平９−６９３４号公報に記載の無線式識別装置や、上述した国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３準拠の非接触ＩＣカードでは、非接触ＩＣカードが上記リーダライタに対して応答を行う際に、非接触ＩＣカード自身が乱数を用いてタイムスロットを選択し、そのタイムスロットで指定される時間間隔の中で応答を行う。このため、例えば複数の非接触ＩＣカードが生成した乱数が同一の場合には、上記選択されるタイムスロットが同一となり、上記初期応答が必ず衝突してしまう。この場合、上記リーダライタは、上記初期応答リクエストコマンドを再度送信して非接触ＩＣカードの認識処理を行う必要があり、結果的に非接触ＩＣカードの認識が遅延するに至る。
【００１９】
また、リーダライタが非接触ＩＣカードに対して指定するタイムスロットの数を増加させることにより、非接触ＩＣカードが同じタイムスロットを選択する確率を下げることも可能である。しかし、タイムスロットを増加させることにより、タイムスロットのすべてが完了する（終了する）までの時間が増加し、結果としてリーダライタによる非接触ＩＣカードの認識までに時間がかかることになる。
【００２０】
以上に示した認識までに時間がかかる問題は、特に電車の改札機等のように、立ち止まることなく利用者が非接触ＩＣカードをリーダライタに認識させる必要があるシステムにて顕著に表れる。即ち、非接触ＩＣカードの認識が遅れることにより、利用者が立ち止まる必要が生じ、結果として当該システムの利用に障害が生じるのである。
【００２１】
また、上記非接触ＩＣカードの認識が高速に行なわれるようになれば、さらに高速な移動体へも適用可能となるため、非接触ＩＣカードの利用分野における、認識及び処理のさらなる高速化が望まれている。
【００２２】
本発明は、初期応答の衝突を最小限に抑えた非接触ＩＣカード、応答方法、及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用している。即ち、本発明は、リーダライタより送信されるリクエストに対して、当該リーダライタより与えられる複数のタイムスロットの中から選択したタイムスロットを用いて応答する非接触ＩＣカードを前提としている。ここで、応答判定手段は、選択したタイムスロットの開始時刻から前もって決められた判定期間が経過する間、他の非接触ＩＣカードからの応答を受信したか否かに基づいて、応答の有無を判定する。続いて、応答タイミング変更手段は、他の非接触ＩＣカードからの応答ありと判定し、かつ、上記選択したタイムスロットに続くタイムスロットが存在する場合、応答に用いるタイムスロットを、選択したタイムスロットの後のタイムスロットに変更する。
【００２４】
従って、他の非接触ＩＣカードの初期応答や初期応答の衝突を判定し、さらに初期応答や初期応答の衝突があった場合には応答に利用するタイムスロットを変更することで、初期応答の衝突を最小限に抑えることが可能となる。
【００２５】
さらに、選択したタイムスロットの開始時に、応答判定手段の利用を決定する利用決定手段を備える。
【００２６】
この構成では、応答の有無の判定の実行を所定の確率で決定することにより、本発明に係る非接触ＩＣカード同士の初期応答時にも、応答の衝突を軽減することが可能となる。
【００２７】
また、さらに選択したタイムスロットがリーダライタより与えられる複数のタイムスロットのうち最終スロットであるか否かを判定する最終スロット判定手段を備え、応答タイミング変更手段は、上記最終スロット判定手段が最終スロットであると判定した場合、再度、リーダライタより与えられる複数のタイムスロットの中から１つを選択することで、応答に用いる上記タイムスロットを変更する構成がある。
【００２８】
この構成では、可能であれば必ずタイムスロットの変更を行うことができ、衝突の回避を行う場合が増加し、衝突の減少を図ることが可能となる。
【００２９】
尚、非接触ＩＣカードはコンピュータを用いて具体化することができる。この場合、応答判定手段、応答タイミング変更手段、利用決定手段、最終スロット判定手段は、コンピュータ上でプログラムを動作させることにより具体化される。
【発明の実施の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
まず、本発明にかかる実施の形態１における非接触ＩＣカードについて説明する。図１は、実施の形態１における非接触ＩＣカード１０１の機能ブロック図である。また、図２は、上記非接触ＩＣカード１０１のハードウェア構成図である。上記非接触ＩＣカード１０１は、アンテナ２０３、送受信回路２０２、ＣＰＵ２０１、当該非接触ＩＣカードを制御するためのプログラムが格納されているＲＯＭ（Read Only Memory）２０４、プログラム実行時に例えばワークエリアとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）２０５より構成されている。
【００３２】
ここで上記非接触ＩＣカード１０1は、リーダライタ等の通信可能エリアに入ると、上記リーダライタからの電磁波より上記アンテナ２０３を介して誘導される電力にて動作する。
【００３３】
上記非接触ＩＣカード１０1を機能別に表した場合、図１に示すようにアンテナ手段１０７、送受信手段１０６、制御手段１０５、応答判定手段１０２、応答タイミング変更手段１０３、利用決定手段１０４を備える。ただし、各手段の処理の詳細については適宜説明を行う。
【００３４】
尚、例えば上記応答判定手段１０２、応答タイミング変更手段１０３、利用決定手段１０４は、図２に示したＲＯＭ２０４にプログラムとして格納され、必要に応じてＣＰＵ２０１に読み出されて実行される。
【００３５】
次に、図３、図４を用いて本実施の形態１に係る非接触ＩＣカードの処理について説明する。ここに図３は、非接触ＩＣカード１０1が実行する処理のフローチャートである。尚、理解に供するため、本実施の形態１では図１６のように２つの非接触ＩＣカード１６０１（非接触ＩＣカード１０１）、１６０２が、リーダライタ１６００と通信を行うものとする。
【００３６】
まず、非接触ＩＣカード１０１を構成する制御手段１０５はリーダライタから初期要求リクエストが送信されてくるのを待機する（図３：Ｓ３００ＮＯ）。ここで上記リーダライタからの初期要求リクエストを、アンテナ手段１０７及び送受信手段１０６を介して受信した場合、制御手段１０５は当該初期要求リクエストの中からタイムスロット数を取得する（図３：Ｓ３００ＹＥＳ→Ｓ３０１）。尚、タイムスロット数は、図１８に示されるＰＡＲＡＭのＢｉｔ１〜Ｂｉｔ３の３ｂｉｔ１８０３で指定されており、このｂｉｔに指定される値の２の乗数がタイムスロット数となる。以下にタイムスロット数の計算式（式２）を示す。
【００３７】
タイムスロット数（Ｎ）=２ⁿ ：式２
（ｎはＢｉｔ１〜Ｂｉｔ３であらわされる０から４までの値）
図４に示すように、通常、タイムスロット４０１は、所定の時刻４０２から２２６６μｓｅｃ後の時刻４０３までの時間間隔で構成される。
【００３８】
次に、上記制御手段１０５は、１から式２で示されるタイムスロット数（Ｎ）の間の整数を１つ選択することで応答を行うタイムスロットを決定する（図３：Ｓ３０２）。
【００３９】
続いて、上記制御手段１０５は、上記リーダライタに初期応答を送信するタイムスロットの開始時刻まで待機する（図３：Ｓ３０３ＮＯ）。利用決定手段１０４は、上記時刻に到達した時点で応答判定手段１０２を使用するか否かを例えば所定の確立で決定する（図３：Ｓ３０３ＹＥＳ→Ｓ３０４）。但し、上記応答判定手段１０２を必ず利用する場合には、上記利用決定手段１０４は必要ない。
【００４０】
ここで、上記応答判定手段１０２を使用する場合、当該応答判定部１０２は、例えば以下のように他の非接触ＩＣカードからの初期応答の有無を判定する（図３：Ｓ３０４ＹＥＳ→Ｓ３０５）。
【００４１】
ここで、上記応答判定部１０２を具備しない、もしくは使用しない非接触ＩＣカードは、上記所定の時刻４０２直後から初期応答であるＡＴＱＢ４０４を送信する。尚、上記ＡＴＱＢ４０４は、例えばＳＯＦ（Start Of Frame）４１０、ヘッダ（初期応答ヘッダ）４１１、ＰＵＰＩ（カード固有ＩＤ：Pseudo-Unique PICC Identifier）４１２、ＡＰＰＤａｔａ（アプリケーション固有データ）４１３、ＰｒｏｔｏｃｏｌＩｎｆ（プロトコル情報）４１４、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）４１５、ＥＯＦ（End Of Frame）４１６により構成される。
【００４２】
非接触ＩＣカード１０１は、上記タイムスロット４０１のタイミング内（所定の時刻４０２から２２６６μｓｅｃ以内）に初期応答（送信時間約１５３９μｓｅｃ）を送信すればよいため、ここでは例えば上記所定の時刻４０２から所定の判定期間４１６経過後にＡＴＱＢ４０５を送信する。尚、上記判定期間４１６は例えば２１７μｓｅｃである。
【００４３】
但し、上記ＡＴＱＢ４０５を送信するまでに、他の非接触ＩＣカード（例えば非接触ＩＣカード１６０２）の上記ＳＯＦ４１０やヘッダ４１１、又は初期応答の衝突等を受信した場合、上記応答判定手段１０２は、他の非接触ＩＣカードの初期応答有りと判定する（図３：Ｓ３０５ＹＥＳ→Ｓ３０６）。
【００４４】
上記応答判定手段１０２が、他の非接触ＩＣカードの初期応答有りと判定すると、続いて応答タイミング変更手段１０３は、上記タイムスロットが変更可能であるかどうかを判定する（図３：Ｓ３０６）。尚、他の非接触ＩＣカードからの初期応答やＳＯＦ、ヘッダ等は、上記リーダライタから初期応答リクエストを受信するのと同様の手順で受信可能である。
【００４５】
ここで、上記タイムスロットの変更とは、例えば上記リーダライタから複数のタイムスロットを取得した場合であって、上記所定の時刻４０２が最後のタイムスロットではない場合、当該タイムスロットに続くタイムスロットにて初期応答を行うことを言う。尚、上記「続くタイムスロット」とは、１つ後のタイムスロットでもよいし、複数個後のタイムスロットでもよい。変更可能ではない場合とは、例えばリーダライタから与えられたタイムスロットが１の場合や、現在初期応答に利用しているタイムスロットが、リーダライタから与えられた最後のタイムスロットである最終スロットの場合等である。
【００４６】
上記応答タイミング変更手段１０３がタイムスロットを変更可能であると判断した場合には、さらに応答するタイムスロットの変更を行い、制御手段１０５は再度応答するタイムスロットか否かの判定を行う（図３：Ｓ３０６ＹＥＳ→Ｓ３０７→Ｓ３０３）。
【００４７】
上記応答判定手段１０２の使用をしない場合（図３：Ｓ３０４ＮＯ）、他の非接触ＩＣカードの初期応答がない場合（図３：Ｓ３０５ＮＯ）、スロットの変更が不可能である場合（図３：Ｓ３０６ＮＯ）には、上記制御手段１０５は、初期応答を上記リーダライタに対して送信する（図３：Ｓ３０８）。
【００４８】
以上のように、他の非接触ＩＣカードの初期応答や初期応答の衝突を判定し、さらに初期応答や初期応答の衝突があった場合には応答に利用するタイムスロットを変更することで、初期応答の衝突を最小限に抑えた非接触ＩＣカードを提供することが可能になる。
【００４９】
続いて、上記処理による衝突の軽減について具体的に図を用いて説明する。
【００５０】
図５に示すのは、従来の非接触ＩＣカード５０２、５０２がリーダライタに初期応答を行う場合の衝突の確率を図示したものである。尚、×は衝突を示し、○は衝突しないことを示す。
【００５１】
ここで、理解に供するため、リーダライタより与えられるタイムスロット数を２としている。すなわち、非接触ＩＣカード５０１や、非接触ＩＣカード５０２は、Ｓｌｏｔ１とＳｌｏｔ２の２つを選択可能である。
【００５２】
まず、非接触ＩＣカード５０１、５０２は、それぞれＳｌｏｔ１とＳｌｏｔ２の２つのスロットが選択可能であるので、２×２＝４通りの選択状態がある。図５では、各々の状態を矩形で示し、各矩形に（１）から（４）までの番号をつけ、各番号の衝突の有無を以下に示す。
【００５３】
（１）：非接触ＩＣカード５０１がＳｌｏｔ１を選択し、非接触ＩＣカード５０２がＳｌｏｔ１を選択。したがって、衝突が発生する。
【００５４】
（２）：非接触ＩＣカード５０１がＳｌｏｔ２を選択し、非接触ＩＣカード５０２がＳｌｏｔ１を選択。したがって、衝突は発生しない。
【００５５】
（３）：非接触ＩＣカード５０１がＳｌｏｔ１を選択し、非接触ＩＣカード５０２がＳｌｏｔ２を選択。したがって、衝突は発生しない。
【００５６】
（４）：非接触ＩＣカード５０１がＳｌｏｔ２を選択し、非接触ＩＣカード５０２がＳｌｏｔ２を選択。したがって、衝突が発生する。
【００５７】
以上から、衝突が発生する確率は、
２／４＝５０％：式３
と計算される。
【００５８】
図６は、本発明に係る非接触ＩＣカード６０１、６０２を用いた場合で、ここでも、リーダライタから与えられるタイムスロット数を２としている。即ち、非接触ＩＣカード６０１や、非接触ＩＣカード６０２は、Ｓｌｏｔ１とＳｌｏｔ２の２つを選択可能である。
【００５９】
また、上記利用決定手段１０４が他の非接触ＩＣカードの初期応答を判定するか否かの確率を１／２、すなわち、判定する場合と判定しない場合がそれぞれ半分づつと仮定する。
【００６０】
この場合、非接触ＩＣカード６０１と非接触ＩＣカード６０２は、各タイムスロットで衝突判定をする場合と判定をしない場合の２通りあるので４×４＝１６通りの状態がある。
【００６１】
各々の状態を図６では矩形で示し、各矩形に（１）から（１６）までの番号をつけ、各番号の衝突の有無を以下に示す。
【００６２】
（１）：非接触ＩＣカード６０1は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態で、非接触ＩＣカード６０２も非接触ＩＣカード６０１と同様に、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態である。互いに初期応答を行っていない状態のため、非接触ＩＣカード６０１、および、非接触ＩＣカード６０２はＳｌｏｔ１へ初期応答を応答し、衝突が発生する。
【００６３】
（２）：非接触ＩＣカード６０１は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定せず、Ｓｌｏｔ１に初期応答を行う状態であり、非接触ＩＣカード６０２は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態である。非接触ＩＣカード６０２は、非接触ＩＣカード６０１がＳｌｏｔ１に初期応答を行っていることを認識してＳｌｏｔ２へ初期応答を行い、初期応答の衝突回避を行うため衝突は発生しない。
【００６４】
（３）：非接触ＩＣカード６０１がＳｌｏｔ２を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定する状態で、非接触ＩＣカード６０２がＳｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定する状態である。非接触ＩＣカード６０１、６０２は各タイムスロットを監視したが、他の非接触ＩＣカードによる初期応答が行われていないため、各々選択したスロットに初期応答を応答する。したがって、衝突は発生しない。
【００６５】
（４）：非接触ＩＣカード６０１は、Ｓｌｏｔ２を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定しないので、Ｓｌｏｔ２へ送信を行う状態である。また、非接触ＩＣカード６０２は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態である。非接触ＩＣカード６０２は、Ｓｌｏｔ１を監視したが、他の非接触ＩＣカードによる初期応答が行われていないため、Ｓｌｏｔ１へ初期応答を応答し、非接触ＩＣカード６０１は、スロット２へ送信を行う。したがって、衝突は発生しない。
【００６６】
（５）：非接触ＩＣカード６０１は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態である。非接触ＩＣカード６０２は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定せず、Ｓｌｏｔ１に初期応答を行う。この場合、非接触ＩＣカード６０１は、非接触ＩＣカード６０２がＳｌｏｔ１に初期応答を行っていることを認識し、Ｓｌｏｔ２へ初期応答を行うため衝突は発生しない。
【００６７】
（６）：非接触ＩＣカード６０１は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定しない状態で、非接触ＩＣカード６０２も非接触ＩＣカード６０１と同様に、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定しない状態である。互いにスロット１に対して初期応答を行うため、衝突が発生する。
【００６８】
（７）：（３）や（４）と同様に異なるタイムスロットを選択しているため衝突は発生しない。
【００６９】
（８）：（３）や（４）と同様に異なるタイムスロットを選択しているため衝突は発生しない。
【００７０】
（９）：（３）や（４）と同様に異なるタイムスロットを選択しているため衝突は発生しない。
【００７１】
（１０）：（３）や（４）と同様に異なるタイムスロットを選択しているため衝突は発生しない。
【００７２】
（１１）：非接触ＩＣカード６０１は、Ｓｌｏｔ２を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態であるが、Ｓｌｏｔの変更はできないため、Ｓｌｏｔ２へ送信を行う状態。非接触ＩＣカード６０２も同様に、Ｓｌｏｔ２を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定する状態であるが、Ｓｌｏｔは変更できないため、Ｓｌｏｔ２へ送信を行う状態。したがって、衝突が発生する。
（１２）：（１１）と同様にＳｌｏｔ２にしか送信できないため衝突が発生する。
【００７３】
（１３）：（３）や（４）と同様に異なるタイムスロットを選択しているため衝突は発生しない。
【００７４】
（１４）：（３）や（４）と同様に異なるタイムスロットを選択しているため衝突は発生しない。
【００７５】
（１５）：（１１）と同様にＳｌｏｔ２にしか送信できないため衝突が発生する。
【００７６】
（１６）：（１１）と同様にＳｌｏｔ２にしか送信できないため衝突が発生する。
【００７７】
以上から、衝突が発生する確率は、
６／１６≒３７.５％：式４
と計算される。
【００７８】
以上のように、式３及び式４より衝突が発生する確率は、式４が小さくなっている。従って、本発明に係る非接触ＩＣカード同士の環境において、衝突確率が減少する。
【００７９】
次に、図７は、本発明に係る非接触ＩＣカード７０１と従来の非接触ＩＣカード７０２を用いた場合で、ここでは、リーダライタから与えられるタイムスロット数を２としている。すなわち、非接触ＩＣカード７０１や、非接触ＩＣカード７０２は、Ｓｌｏｔ１とＳｌｏｔ２の２つを選択可能である。
【００８０】
また、利用決定手段が他の非接触ＩＣカードの初期応答を判定するか否かの確率を１／２、すなわち、判定する場合と判定しない場合はそれぞれ半分づつと仮定する。
【００８１】
この場合、非接触ＩＣカード７０１は、各タイムスロットで衝突判定をする場合と判定をしない場合の２通りあるので、４×２＝８通りの状態がある。
【００８２】
上記各々の状態を図７にて矩形で示し、各矩形に（１）から（８）までの番号をつけ、各番号の衝突の有無を以下に示す。
【００８３】
（１）：非接触ＩＣカード７０１は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態で、非接触ＩＣカード７０２は、Ｓｌｏｔ１へ初期応答を行う状態である。非接触ＩＣカード７０１は、非接触ＩＣカード７０２の初期応答を認識するため、非接触ＩＣカード７０１は、Ｓｌｏｔ２を用いて初期応答を行う。したがって、衝突の回避が行われるため、衝突は発生しない。
【００８４】
（２）：非接触ＩＣカード７０１は、Ｓｌｏｔ１を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定しない状態であるため、Ｓｌｏｔ１へ初期応答を行う状態である。非接触ＩＣカード７０２は、Ｓｌｏｔ１へ初期応答を行う状態である。両非接触ＩＣカードはＳｌｏｔ１を用いて初期応答を行うため、衝突が発生する。
【００８５】
（３）：非接触ＩＣカード７０１は、Ｓｌｏｔ２を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定している状態であるが、Ｓｌｏｔ１へは送信できないため、Ｓｌｏｔ２へ送信を行う状態である。非接触ＩＣカード７０２は、Ｓｌｏｔ１へ初期応答を行う状態である。したがって、衝突は発生しない。
【００８６】
（４）：（３）と同様に異なるタイムスロットに送信するため、衝突は発生しない。
【００８７】
（５）：（３）と同様に異なるタイムスロットに送信するため、衝突は発生しない。
【００８８】
（６）：（３）と同様に異なるタイムスロットに送信するため、衝突は発生しない。
【００８９】
（７）：非接触ＩＣカード７０１は、Ｓｌｏｔ２を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定する状態であるが、Ｓｌｏｔ１へは送信できないため、Ｓｌｏｔ２へ送信を行う状態である。非接触ＩＣカード７０２は、Ｓｌｏｔ２へ初期応答を行う状態である。したがって、衝突が発生する。
【００９０】
（８）：非接触ＩＣカード７０１は、Ｓｌｏｔ２を選択し、なおかつ他の非接触ＩＣカードが初期応答を行っているかを判定しない状態であるため、Ｓｌｏｔ２へ送信を行う状態である。非接触ＩＣカード７０２は、Ｓｌｏｔ２へ初期応答を行う状態である。したがって、衝突が発生する。
【００９１】
以上から、衝突が発生する確率は、
３／８≒３７.５％：式５
と計算される。
【００９２】
上記式３及び式５より衝突が発生する確率は、式５が小さくなる。したがって、本発明に係る非接触ＩＣカードと従来の非接触ＩＣカードが混在する環境においても、衝突確率が減少することがわかる。
【００９３】
尚、例えば本発明に係る非接触ＩＣカード７０１が利用決定手段１０４を備えない場合、即ちすべての場合に対して他の非接触ＩＣカードの初期応答の有無を判定する場合を考える。この場合、図７に示すように、本発明に係る非接触ＩＣカードと従来の非接触ＩＣカードが混在する環境において衝突が発生する確率は、
１／４＝２５％と計算される。
【００９４】
即ち、本発明に係る非接触ＩＣカードと従来の非接触ＩＣカードが混在する環境においては、上記利用決定手段１０４が無い、又は機能しない場合(図７の★マークに該当)の方が衝突の発生を減らすことが可能である。
【００９５】
続いて、上記ではリーダライタから与えらえるタイムスロット数を２としたが、更にタイムスロット数が４の場合を以下に検証する。
【００９６】
図８、図９、図１０は、それぞれ、図５、図６、図７で説明を行ったタイムスロット数を２から４に変更した場合の図であり、他の条件は同一である。
【００９７】
図８より、従来例の非接触ＩＣカード８０１、８０２を用いて、スロット数を４にした場合の衝突確立は、
４／１６＝２５％：式６
と計算される。
【００９８】
図９より、本発明に係る非接触ＩＣカード９０１、９０２を用いた場合において、タイムスロット数を４とした場合の衝突確率は、
１０／６４≒１５.６％：式７
と計算される。
【００９９】
上記式６及び式７より衝突が発生する確率は、式７が小さくなる。したがって、本発明に係る非接触ＩＣカード同士の環境において衝突確率が減少する。
【０１００】
図１０より、本発明に係る非接触ＩＣカード１００１と従来例の非接触ＩＣカード１００２を用いて、タイムスロット数を４とした場合の衝突確率は、
５／３２≒１５.６％：式８
と計算される。
【０１０１】
上記式６及び式８より衝突が発生する確率は、式８が小さくなる。したがって、本発明に係る非接触ＩＣカードと従来の非接触ＩＣカードの環境においても、衝突確率が減少する。
【０１０２】
尚、例えば本発明に係る非接触ＩＣカード１００１が利用決定手段１０４を備えない場合、即ちすべての場合に対して他の非接触ＩＣカードの初期応答の有無を判定する場合を考える。この場合、図１０に示すように、本発明に係る非接触ＩＣカードと従来の非接触ＩＣカードが混在する環境において衝突が発生する確率は、
１／１６≒６.３％と計算される。
【０１０３】
即ち、本発明に係る非接触ＩＣカードと従来の非接触ＩＣカードが混在する環境においては、上記利用決定手段１０４が無い、又は機能しない場合(図１０の★マークに該当)の方が衝突の発生を減らすことが可能である。
【０１０４】
以上のように、他の非接触ＩＣカードによる応答の有無を判定し、当該判定の結果に応じて応答のタイムスロットを変更することで非接触ＩＣカードが初期応答を行う際の初期応答の衝突を低減することができる。また、上記応答の有無の判定の実行を所定の確率で決定することにより、本発明に係る非接触ＩＣカード同士の初期応答時にも、応答の衝突を軽減することが可能となる。
【０１０５】
尚、他の非接触ＩＣカードによる応答の有無を判定しない場合には、最終のタイムスロットを乱数で選択した場合であっても当該タイムスロットを変更しないようにしてもよい。
【０１０６】
他の非接触ＩＣカードによる応答の有無を判定しない場合には、タイムスロットを変更することがないため、結果として選択可能なタイムスロットの数の減少を防止することができる。
【０１０７】
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２に係る非接触ＩＣカード１１００の機能ブロック図であり、図１２は、非接触ＩＣカード１１００が実行する処理のフローチャートである。
【０１０８】
尚、本実施の形態２における非接触ＩＣカードは、上記実施の形態１における非接触ＩＣカードとほぼ同様の構成を有するため、異なる点のみ説明を行う。
【０１０９】
上記実施の形態１に係る非接触ＩＣカード１０１では、初期応答スロットとして、最終スロットを選択した場合には、最終スロットで初期応答や当該初期応答の衝突を検知できても、タイムスロットの変更ができないため必ず衝突が発生してしまうという問題がある。この問題を解決するために実施の形態２に示す技術を適用する。尚、ここで言う最終スロットとは、リーダライタより与えられた複数個のタイムスロットのうち、応答可能な最後のタイムスロットを指し、例えば図１０におけるＳｌｏｔ４がこれに該当する。
【０１１０】
まず、非接触ＩＣカード１１００はリーダライタから初期要求リクエストが送信されてくるのを待機し、初期応答リクエストを受信すると応答すべきタイムスロットを選択するのは上記実施の形態１と同様である（図１１：Ｓ３００〜Ｓ３０２）。
【０１１１】
ここで、実施の形態２では、上記非接触ＩＣカード１１００を構成する最終スロット判定手段１１０１は、まず上記リーダライタから与えられたタイムスロット数が“１”であるか否かを判定する（図１２：Ｓ１２０１）。
【０１１２】
ここでリーダライタから与えられたタイムスロット数が“１”で無い場合、さらに上記選択した応答すべきタイムスロットが最終スロットであるか否かを判定する（図１２：Ｓ１２０１ＮＯ→Ｓ１２０２）。
【０１１３】
ここで、上記選択した応答すべきタイムスロットが最終スロットである場合、再度応答すべきタイムスロットの選択よりやり直す（図１２：Ｓ１２０２ＹＥＳ→Ｓ３０２）。
【０１１４】
尚、リーダライタから与えられるスロット数が１の場合（図１２：Ｓ１２０１ＹＥＳ）や、応答すべきタイムスロットが最終スロットではない場合（図１２：Ｓ１２０１ＮＯ)には、応答するタイムスロット（タイミング）が来るまで待機し、以後実施の形態１と同様に初期応答の送信までの処理を行う（図１２：Ｓ３０３→Ｓ３０８）。
【０１１５】
以上のように、最終スロット判定手段を設けることで、必要であれば必ずタイムスロットの変更を行うことが可能となり、衝突の回避を行う場合が増加し、衝突の減少を図ることが可能となる。
【０１１６】
尚、上記最終スロット判定手段は、図１２に示した処理１２００にて最終スロットの選択を回避しているが、例えばリーダライタから与えられたスロット数から１を引いた値で示されるタイムスロットより、応答するタイムスロットを選択するといった処理でもよい。
【０１１７】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る非接触ＩＣカードについて説明する。本実施の形態３における非接触ＩＣカード１３０１は、図１３に示すように、制御手段１０５、送受信手段１０６、アンテナ手段１０７に加えて測定手段１３０２、応答タイミング決定手段１３０３を備える。ここで、上記制御手段１０５、送受信手段１０６、アンテナ手段１０７については、上記実施の形態１、２にて説明したのと同様であり、上記測定手段１３０２、応答タイミング決定手段１３０３の処理については適宜説明する。尚、非接触ＩＣカードにおける起電力と磁界強度の関係を示したのが図１４である。
【０１１８】
まず、図１４について説明を行う。非接触ＩＣカードは、リーダライタが発する電磁波により構成される磁界内に進入することにより、起電力を得る事が出来る。上記磁界内で得られる起電力は、磁界強度により異なるのは知られているがさらに、非接触ＩＣカードの枚数によっても起電力は異なるのである。つまり、非接触ＩＣカードを複数所有する場合、当該非接触ＩＣカードを財布内等に重ねて入れるのが通常である。このような場合には、上記財布に非接触ＩＣカードを入れたまま例えば上記磁界内に進入すると、リーダライタに近い非接触ＩＣカード（内側）はグラフ１４０２に示すように、リーダライタから遠い非接触ＩＣカード（外側）のグラフ１４０３よりも起電力（電圧）が高くなる。これは、上記非接触ＩＣカード（内側）にて電磁波がある程度吸収されるためであると予想される。これは非接触ＩＣカードを２枚重ねている場合の起電力であるが、非接触ＩＣカードが１枚の場合には、上記非接触ＩＣカード（内側）よりもより高い起電力を得られることがグラフ１４０１より読み取れる。
【０１１９】
本実施の形態３では、この特性を利用してタイムスロットを決定しようとするものである。
【０１２０】
まず、非接触ＩＣカード１３０１が磁界内に進入し、起電力が発生した場合、測定手段１３０２は適宜、当該起電力を測定し、起電力の値を上記応答タイミング決定手段１３０３に送信する。
【０１２１】
上記測定結果を受信した上記応答タイミング決定手段１３０３は、所定のタイミング１４０４（電圧が所定の値になった際）にて、当該電圧の微分値を算出する。これにより、上記所定のタイミング１４０４における電圧とその微分値を得る事ができる。
【０１２２】
次に、上記応答タイミング決定手段１３０３は、上記タイミング１４０４において実際に得られた電圧の微分値と、予め保持している起電力と磁界強度との関係から得られる電圧の微分値とを比較する。尚、予め保持している起電力と磁界強度との関係を示す情報は、図１４に示すグラフで表現可能である。上記タイミング１４０４における各非接触ＩＣカードの電圧の微分値は、上記グラフ１４０１、１４０２、１４０３におけるポイント１４０５、１４０６、１４０７の傾きを意味する。
【０１２３】
上記比較により、上記応答タイミング決定手段１３０３が算出した微分値は、上記ポイント１４０５、１４０６、１４０７の何れかの傾きと一致、又は近い値を示すため、非接触ＩＣカード１３０１が置かれている状況をある程度判断できる事になる。つまり、例えば上記比較により、タイミング１４０４に対応する微分値がポイント１４０６の値と一致する場合、該当する非接触ＩＣカード１３０１が２枚のカードの内側であると判断することが可能となる。
【０１２４】
続いて、該当する非接触ＩＣカード１３０１が置かれている状況を判断した後、応答タイミング決定手段１３０３は、初期応答リクエストにて与えられたタイムスロットから、応答に用いるタイムスロットを決定するのである。
【０１２５】
上記タイムスロットの決定方法はどのようであってもよいが、例えば以下のような決定が行われる。
【０１２６】
即ち、非接触ＩＣカードが１枚と判断された場合（グラフ１４０１）、上記応答タイミング決定手段１３０３は、通常通りランダムにタイムスロットを選択し或いは１番目のタイムスロットを選択する。
【０１２７】
非接触ＩＣカードが２枚と判断された場合でさらに内側と判断された場合（グラフ１４０２）、上記応答タイミング決定手段１３０３は例えば１番目のタイムスロットを選択する。この場合、２枚と判断された場合でさらに外側と判断された非接触ＩＣカード（グラフ１４０３）の上記応答タイミング決定手段１３０３は、２番目のタイムスロットを選択するのである。
【０１２８】
以上のように、起電力変化時の微分値、起電力の測定値、及び上記起電力と上記磁界強度との関係を示す情報に基づいて非接触ＩＣカードの状況を判断し、当該判断に応じて応答タイミング（タイムスロット）を決定することで、非接触ＩＣカードの初期応答の衝突を減少させる事が可能になる。
【０１２９】
ところで、上述したのは、応答タイミング決定手段１３０３が微分値を算出する方法であったが、以下のようにして非接触ＩＣカードの状況を判断してもよい。
【０１３０】
即ち、リーダライタが上記非接触ＩＣカードと通信する距離が予め決められているシステムがある。例えば複数枚の非接触ＩＣカードをリーダーに指し込み、リード位置に固定した後に当該非接触ＩＣカードと通信するシステム等が該当する。
【０１３１】
このようなシステムでは、非接触ＩＣカードが通信を行う際の磁界強度は一定値となるはずである。上記リード位置の磁界強度が例えば図１５に示すポイント１５０１であるとすると、上記非接触ＩＣカードが初期応答リクエストを受信した際の電圧は、当該非接触ＩＣカードの状況に応じて例えばＡ１５０２（Ｖ）、Ｂ１５０３（Ｖ）、Ｃ１５０４（Ｖ）となるはずである。尚、上記Ａ１５０２は
非接触ＩＣカードが１枚の場合、Ｂ１５０３は非接触ＩＣカードが２枚の内側の場合、Ｃ１５０４は非接触ＩＣカードが２枚の外側の場合である。
【０１３２】
つまり、初期応答リクエストを受信した際に上記測定手段１３０２が測定した起電力の測定値と、上記起電力と上記磁界強度との関係を示す情報（図１５）とに基づいて、上記応答タイミング決定手段１３０３は、上記非接触ＩＣカードの状況を判断可能である。
【０１３３】
以後、応答タイミング決定手段１３０３は、初期応答リクエストにて与えられたタイムスロットから、応答に用いるタイムスロットを決定するのは上述した通りである。
【０１３４】
以上のように、磁界強度が固定の場合には、起電力の測定値、及び上記起電力と上記磁界強度との関係を示す情報に基づいて非接触ＩＣカードの状況を判断し、当該判断に応じて応答タイミング（タイムスロット）を決定することで、非接触ＩＣカードの初期応答の衝突を減少させる事が可能になる。
【０１３５】
また更に、以下のようにして非接触ＩＣカードの状況を判断してもよい。
【０１３６】
リーダライタが発生する磁界強度の規格は、例えば一般的な実装規約では磁界強度にある程度幅を持たせて定義されている。このような場合には、リーダライタによってリード位置における磁界強度が異なるため、上記方法が利用できない事になる。このような場合には、リーダライタが送信する初期応答リクエストに、当該リーダライタが発生している磁界強度の情報を含めて送信するとよい。
【０１３７】
上記磁界強度の情報を含む初期応答リクエストを受信すると、上記非接触ＩＣカード１３０１を構成する磁界強度取得手段１３０４は、当該初期応答リクエストより磁界強度の情報を取得し、上記応答タイミング決定手段１３０３に送信する。例えば上記磁界強度の情報が例えばポイント１５０５にて示される値であった場合、Ａ‘１５０６（Ｖ）、Ｂ’１５０７（Ｖ）、Ｃ‘１５０８（Ｖ）が起電力と磁界強度との関係を示す情報から得られる値である。当該値と、測定手段１３０２が測定した起電力とを比較する事により、上記応答タイミング決定手段１３０３は、上記非接触ＩＣカードの状況を判断可能である。
【０１３８】
以後、応答タイミング決定手段１３０３は、初期応答リクエストにて与えられたタイムスロットから、応答に用いるタイムスロットを決定するのは上述した通りである。
【０１３９】
以上のように、本発明に係る非接触ＩＣカードは、磁界強度が固定ではない場合であっても、磁界強度取得手段が初期応答リクエストに含まれる磁界強度に関する情報を取得する事で、起電力の測定値、及び上記起電力と上記磁界強度との関係を示す情報に基づいて非接触ＩＣカードの状況を判断することが可能となり、非接触ＩＣカードの初期応答の衝突を減少させる事が可能になる。
【０１４０】
尚、本実施の形態における図１４、図１５には、非接触ＩＣカードが１枚の場合と２枚の場合についてのグラフのみ示したが、非接触ＩＣカードが３枚以上の場合においても、それぞれ独立したグラフを得る事が可能である。従って同様の処理にて非接触ＩＣカードの状況を判断可能である事はいうまでもない。
【発明の効果】
【０１４１】
以上のように、他の非接触ＩＣカードの初期応答や初期応答の衝突を判定し、さらに初期応答や初期応答の衝突があった場合には応答に利用するタイムスロットを変更することで、初期応答の衝突を最小限に抑えることが可能となる。
【０１４２】
また、応答の有無の判定の実行を所定の確率で決定することにより、本発明に係る非接触ＩＣカード同士の初期応答時にも、応答の衝突を軽減することが可能となる。
【０１４３】
さらに、最終スロット判定手段を設けることで、可能であれば必ずタイムスロットの変更を行うことが可能となり、衝突の回避を行う場合が増加し、衝突の減少を図ることが可能となる。
また、起電力変化時の微分値、起電力の測定値、及び上記起電力と上記磁界強度との関係を示す情報に基づいて非接触ＩＣカードの状況を判断し、当該判断に応じて応答タイミング（タイムスロット）を決定することで、非接触ＩＣカードの初期応答の衝突を減少させる事が可能になる。
さらに、磁界強度が固定の場合には、起電力の測定値、及び上記起電力と上記磁界強度との関係を示す情報に基づいて非接触ＩＣカードの状況を判断し、当該判断に応じて応答タイミングを決定することで、非接触ＩＣカードの初期応答の衝突を減少させる事が可能になる。
また、磁界強度が固定ではない場合であっても、磁界強度取得手段が初期応答リクエストに含まれる磁界強度に関する情報を取得する事で、起電力の測定値、及び上記起電力と上記磁界強度との関係を示す情報に基づいて非接触ＩＣカードの状況を判断することが可能となり、非接触ＩＣカードの初期応答の衝突を減少させる事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】実施の形態１における非接触ＩＣカードの機能ブロック図
【図２】実施の形態１における非接触ＩＣカードのハードウェア構成図
【図３】実施の形態１における非接触ＩＣカードが実行する処理のフローチャート
【図４】タイムスロット及び初期応答のフォーマットを示す図
【図５】従来の非接触ＩＣカード同士が初期応答を行う場合の衝突の確率を示す第１図
【図６】本発明に係る非接触ＩＣカード同士が初期応答を行う場合の衝突の確率を示す第１図
【図７】従来の非接触ＩＣカード及び本発明に係る非接触ＩＣカードが初期応答を行う場合の衝突の確率を示す第１図
【図８】従来の非接触ＩＣカード同士が初期応答を行う場合の衝突の確率を示す第２図
【図９】本発明に係る非接触ＩＣカード同士が初期応答を行う場合の衝突の確率を示す第２図
【図１０】従来の非接触ＩＣカード及び本発明に係る非接触ＩＣカードが初期応答を行う場合の衝突の確率を示す第２図
【図１１】実施の形態２における非接触ＩＣカードの機能ブロック図
【図１２】実施の形態２における非接触ＩＣカードが実行する処理のフローチャート
【図１３】実施の形態３における非接触ＩＣカードの機能ブロック図
【図１４】非接触ＩＣカードにおける起電力と磁界強度の関係を示す第１の図
【図１５】非接触ＩＣカードにおける起電力と磁界強度の関係を示す第２の図
【図１６】リーダライタ及び非接触ＩＣカードの通信状態を示すイメージ図
【図１７】タイムスロット方式を示すイメージ図
【図１８】初期応答リクエストパケットのフォーマットを示す図
【符号の説明】
【０１４５】
１０１非接触ＩＣカード
１０２応答判定手段
１０３応答タイミング変更手段
１０４利用決定手段
１０５制御手段
１０６送受信手段
１０７アンテナ手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]
  The present invention relates to a contactless IC card, a response method, and a program thereof, and more particularly, to a contactless IC card that responds to a request transmitted from a reader / writer using a time slot, a response method, and a program thereof.
[Prior art]
[0003]
  Conventionally, a time slot method has been adopted for communication between a non-contact IC card that exchanges data using an electromagnetic induction method or the like and a reader / writer that recognizes the non-contact IC card. This is because when a plurality of non-contact IC cards are simultaneously present in the communicable area of the reader / writer and a plurality of non-contact IC cards respond simultaneously to polling from the reader / writer, each response signal used for the response This is because no contactless IC card can normally communicate with the reader / writer due to the collision.
[0004]
  The time slot communication method will be described below.
[0005]
  (1) First, the reader / writer transmits an initial response request command as a request to the non-contact IC card in order to confirm the presence of the non-contact IC card. The initial response request command includes a “slot number” or a value necessary for calculating the “slot number” necessary for controlling the timing of the initial response performed by the non-contact IC card.
[0006]
  (2) After receiving the initial response request command, the non-contact IC card returns the initial response to a time slot (1 to “slot number”) provided from a specific time. The time slot used for the response, that is, the timing, is determined by the non-contact IC card itself with a random number.
[0007]
  (3) When the reader / writer detects a collision of initial responses that occurs when a plurality of contactless IC cards select the same time slot, the reader / writer transmits the initial response request again.
[0008]
  (4) The reader / writer recognizes all non-contact IC cards by receiving initial responses from all non-contact IC cards without collision, and completes the sequence for identifying the cards.
[0009]
  The above processing will be described in more detail with reference to FIGS. The following is the processing of the non-contact IC card in the case of conforming to the international standard ISO / IEC14443 of the proximity type non-contact IC card.
[0010]
  ISO / IEC14443 can be applied to, for example, a non-contact telephone card. More specifically, as shown in FIG. 16, it is assumed that contactless IC cards 1601 and 1602 having a function as a telephone card are simultaneously inserted (closed) to a reader / writer 1600 that functions as a public telephone.
[0011]
  In the ISO / IEC14443 contactless IC card recognition system, the contactless IC card is recognized by the following procedure.
[0012]
  First, the reader / writer 1600, which is a public telephone, transmits an initial response request (request). The initial response request has the format shown in FIG. 18, and among the 8 bits in the PARAM 1802 constituting the initial response request 1801, the number of time slots (N) is set using a non-contact IC card using 3 bits 1803 of bit 1 to bit 3. Notify APf 1804 is a header indicating an initial request command, and AFI 1805 indicates an adaptation class of a non-contact IC card. A CRC (Cyclic Redundancy Check) 1806 is a CRC from APf to PARAM.
[0013]
  The non-contact IC card responds with N slots from 1 to N. In this explanation, the number of time slots (N) is assumed to be 4. That is, the non-contact IC cards 1601 and 1602 select one of the time slots 1 to 4 and perform an initial response to the initial response request.
[0014]
  In the first card identification process 1701 shown in FIG. 17, first, the reader / writer 1600 transmits an initial response request R1 [REQB] (1702). When the contactless IC cards 1601 and 1602 generate “1” as random numbers in response to the initial response request R1 (1702), they respond with initial responses [ATQB] A21 and A31 in the time slot 1 (1704), respectively. To do. In this case, the reader / writer 1600 detects the collision of the initial response of the non-contact IC card in order to respond the initial response at the same timing of the non-contact IC cards 1601 and 1602. Therefore, the identification process is resumed.
[0015]
  In the second identification processing 1707, an initial response request R2 (1703) is transmitted from the reader / writer 1600. When the contactless IC cards 1601 and 1602 generate “3” and “2” as random numbers in response to the initial response request, the packet A22 in the time slot 3 (1705) and the time slot 2 (1706) Reply with packet A32. In this case, since the reader / writer 1600 does not detect a collision, all the contactless IC cards can be identified, and the identification process is completed. The above is the card identification processing of the non-contact IC card in accordance with ISO / IEC14443. In ISO / IEC14443, the time when the contactless IC card responds in time slot 1 after receiving the initial response request command is defined as 302 μsec, and the period (time) of one time slot is 2266 μsec. That is, the timing (μsec) from when the initial response request is received from the reader / writer 1600 until the initial response is transmitted is given by the following calculation formula (formula 1).
[0016]
  Timing (μsec) = 302 μsec + 2266 μsec × (selected slot number−1): (formula 1)
  As such a system, a wireless identification device (Japanese Patent Laid-Open No. 9-6934) is also disclosed, and there is a slot marker method similar to the time slot method.
[0017]
  The slot marker method is a method in which after the reader / writer transmits an initial response request in the time slot method, the reader / writer further transmits a slot marker command indicating the start of the slot at each slot start timing. Therefore, this is essentially the same as the time slot method in that each IC card recognizes each IC card by responding using the time slot designated by the reader / writer.
[Patent Document 1]
        Japanese Patent Laid-Open No. 9-6934
[Patent Document 2]
        JP-A-11-205334
[Problems to be solved by the invention]
[0018]
In the wireless identification device described in the above Japanese Patent Laid-Open No. 9-6934 and the above-mentioned non-contact IC card conforming to the international standard ISO / IEC14443, when the non-contact IC card makes a response to the reader / writer, The contact IC card itself selects a time slot using a random number, and responds within a time interval specified by the time slot. For this reason, for example, when the random numbers generated by a plurality of contactless IC cards are the same, the selected time slots are the same, and the initial responses always collide. In this case, the reader / writer needs to transmit the initial response request command again to perform recognition processing of the non-contact IC card, and as a result, recognition of the non-contact IC card is delayed.
[0019]
  It is also possible to reduce the probability that the non-contact IC card selects the same time slot by increasing the number of time slots designated by the reader / writer for the non-contact IC card. However, by increasing the time slot, the time until all the time slots are completed (finished) increases, and as a result, it takes time for the reader / writer to recognize the non-contact IC card.
[0020]
  The problem that takes time to recognize as described above is particularly noticeable in a system in which a user needs to make a reader / writer recognize a non-contact IC card without stopping, such as a ticket gate of a train. That is, when the recognition of the non-contact IC card is delayed, the user needs to stop, and as a result, the use of the system is hindered.
[0021]
  In addition, if recognition of the non-contact IC card is performed at high speed, it can be applied to a higher-speed moving body, so that further increase in recognition and processing speed in the field of use of the non-contact IC card is desired. It is rare.
[0022]
  An object of the present invention is to provide a non-contact IC card, a response method, and a program therefor, in which the initial response collision is minimized.
[Means for Solving the Problems]
[0023]
  The present invention employs the following means in order to achieve the above object. That is, the present invention provides a request transmitted from the reader / writer by the reader / writer.MultipleTime slotsTime slot selected fromIt assumes a non-contact IC card that responds using Here, the response determination means isWhile the pre-determined judgment period has elapsed from the start time of the selected time slot,Other contactless IC cardsBased on whether or not a response was received fromDetermine if there is a response. Subsequently, the response timing changing meansWhen it is determined that there is a response from another non-contact IC card and there is a time slot following the selected time slot, the time slot used for the response is set to the time slot after the selected time slot.change.
[0024]
  Therefore, the initial response or initial response collision of another non-contact IC card is determined, and if there is an initial response or initial response collision, the time slot used for the response is changed, so that the initial response conflict Can be minimized.
[0025]
  further,At the start of the selected time slot,Use determination means for determining the use of response determination meansThe
[0026]
  In this configuration, it is possible to reduce the collision of responses even during the initial response between the non-contact IC cards according to the present invention by determining the execution of the presence / absence of the response with a predetermined probability.
[0027]
  And alsoThe selected time slot isA final slot determining means for determining whether or not it is the last slot among a plurality of time slots given from the reader / writer, and the response timing changing means is the final slot determining meansIf it is determined that is the last slot, by selecting again one of a plurality of time slots given by the reader / writer,There is a configuration in which the time slot used for response is changed.
[0028]
  In this configuration, the time slot can be changed whenever possible, the number of cases where collision is avoided increases, and collision can be reduced.
[0029]
  The non-contact IC card can be embodied using a computer. in this case,Response determination means, response timing change means, usage determination means, and final slot determination meansIt is embodied by running a program on a computer.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0030]
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: It is not the thing of the character which limits the technical scope of this invention.
[0031]
  (Embodiment 1)
  First, the non-contact IC card according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a functional block diagram of contactless IC card 101 in the first embodiment. FIG. 2 is a hardware configuration diagram of the contactless IC card 101. The non-contact IC card 101 is used as an antenna 203, a transmission / reception circuit 202, a CPU 201, a ROM (Read Only Memory) 204 storing a program for controlling the non-contact IC card, for example, as a work area when the program is executed. RAM (Random Access Memory) 205.
[0032]
  Here, when the non-contact IC card 101 enters a communicable area such as a reader / writer, the non-contact IC card 101 operates with the electric power induced through the antenna 203 from the electromagnetic wave from the reader / writer.
[0033]
  When the non-contact IC card 101 is represented by function, it comprises antenna means 107, transmission / reception means 106, control means 105, response determination means 102, response timing change means 103, and usage determination means 104 as shown in FIG. However, details of the processing of each means will be described as appropriate.
[0034]
  For example, the response determination unit 102, the response timing change unit 103, and the usage determination unit 104 are stored as programs in the ROM 204 shown in FIG. 2, and are read and executed by the CPU 201 as necessary.
[0035]
  Next, processing of the non-contact IC card according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart of processing executed by the non-contact IC card 101. For the sake of understanding, it is assumed in the first embodiment that two non-contact IC cards 1601 (non-contact IC card 101) and 1602 communicate with the reader / writer 1600 as shown in FIG.
[0036]
  First, the control means 105 constituting the non-contact IC card 101 waits for an initial request request from the reader / writer (FIG. 3: S300 NO). When the initial request request from the reader / writer is received via the antenna unit 107 and the transmission / reception unit 106, the control unit 105 acquires the number of time slots from the initial request (FIG. 3: S300 YES → S301). ). The number of time slots is18Is specified by 3-bit 1803 of Bit 1 to Bit 3 of PARAM shown in FIG. 2, and a multiplier of 2 of the value specified in this bit is the number of time slots. The formula for calculating the number of time slots (Formula 2) is shown below.
[0037]
        Number of time slots (N) = 2ⁿ  : Formula 2
(N is a value from 0 to 4 represented by Bit1 to Bit3)
  As shown in FIG. 4, the time slot 401 is usually composed of a time interval from a predetermined time 402 to a time 403 after 2266 μsec.
[0038]
  Next, the control means 105 determines a time slot in which a response is made by selecting one integer between 1 and the number of time slots (N) expressed by Equation 2 (FIG. 3: S302).
[0039]
  Subsequently, the control means 105 waits until the start time of the time slot for transmitting the initial response to the reader / writer (FIG. 3: S303 NO). The usage determining means 104 determines whether or not to use the response determining means 102 when the time is reached, for example, by a predetermined establishment (FIG. 3: S303 YES → S304). However, when the response determination unit 102 is always used, the use determination unit 104 is not necessary.
[0040]
  Here, when the response determination unit 102 is used, the response determination unit 102 determines whether or not there is an initial response from another non-contact IC card, for example, as follows (FIG. 3: S304 YES → S305).
[0041]
  Here, a non-contact IC card that does not include or does not use the response determination unit 102 transmits an ATQB 404 that is an initial response immediately after the predetermined time 402. The ATQB 404 includes, for example, an SOF (Start Of Frame) 410, a header (initial response header) 411, a PUPI (card unique ID: Pseudo-Unique PICC Identifier) 412, an APP Data (application specific data) 413, a Protocol Inf (protocol). Information) 414, CRC (Cyclic Redundancy Check) 415, and EOF (End Of Frame) 416.
[0042]
  The non-contact IC card 101 only needs to transmit an initial response (transmission time of about 1539 μsec) within the timing of the time slot 401 (within 2266 μsec from the predetermined time 402). The ATQB 405 is transmitted after the determination period 416 has elapsed. The determination period 416 is, for example, 217 μsec.
[0043]
  However, if the SOF 410 or the header 411 of another non-contact IC card (for example, the non-contact IC card 1602) or an initial response collision is received before the ATQB 405 is transmitted, the response determination unit 102 It is determined that there is an initial response of the non-contact IC card (FIG. 3: S305 YES → S306).
[0044]
  When the response determination unit 102 determines that there is an initial response of another non-contact IC card, the response timing change unit 103 subsequently determines whether the time slot can be changed (FIG. 3: S306). Note that initial responses, SOFs, headers, and the like from other non-contact IC cards can be received in the same procedure as receiving an initial response request from the reader / writer.
[0045]
  Here, the change of the time slot is, for example, when a plurality of time slots are acquired from the reader / writer, and when the predetermined time 402 is not the last time slot, the time slot is changed to the time slot following the time slot. To do an initial response. The “following time slot” may be the next time slot or a plurality of subsequent time slots. For example, when the time slot given from the reader / writer is 1, or the time slot currently used for the initial response is the last time slot given by the reader / writer This is the case.
[0046]
  When the response timing changing means 103 determines that the time slot can be changed, the response time slot is further changed, and the control means 105 determines whether or not the time slot is a response time again (FIG. 3). : S306 YES-> S307-> S303).
[0047]
  When the response determination means 102 is not used (FIG. 3: S304 NO), when there is no initial response from another non-contact IC card (FIG. 3: S305 NO), when the slot cannot be changed (FIG. 3: S306 NO) ), The control means 105 transmits an initial response to the reader / writer (FIG. 3: S308).
[0048]
  As described above, the initial response or initial response collision of another non-contact IC card is determined, and if there is an initial response or initial response collision, the time slot used for the response is changed to change the initial response. It is possible to provide a contactless IC card that minimizes response collisions.
[0049]
  Next, collision reduction by the above process will be specifically described with reference to the drawings.
[0050]
  FIG. 5 illustrates the probability of collision when the conventional non-contact IC cards 502 and 502 make an initial response to the reader / writer. In addition, * shows a collision and (circle) shows no collision.
[0051]
  Here, for the sake of understanding, the number of time slots given from the reader / writer is set to two. That is, for the non-contact IC card 501 and the non-contact IC card 502, two of Slot 1 and Slot 2 can be selected.
[0052]
  First, since the non-contact IC cards 501 and 502 can select two slots, Slot 1 and Slot 2, respectively, there are 2 × 2 = 4 selection states. In FIG. 5, each state is shown by a rectangle, numbers (1) to (4) are given to each rectangle, and the presence or absence of a collision of each number is shown below.
[0053]
  (1): Non-contact IC card 501 selects Slot 1 and non-contact IC card 502 selects Slot 1. Therefore, a collision occurs.
[0054]
  (2): Non-contact IC card 501 selects Slot2, and non-contact IC card 502 selects Slot1. Therefore, no collision occurs.
[0055]
  (3): Non-contact IC card 501 selects Slot 1 and non-contact IC card 502 selects Slot 2. Therefore, no collision occurs.
[0056]
  (4): Non-contact IC card 501 selects Slot 2 and non-contact IC card 502 selects Slot 2. Therefore, a collision occurs.
[0057]
  From the above, the probability that a collision will occur is
        2/4 = 50%: Formula 3
Is calculated.
[0058]
  FIG. 6 shows the case where the non-contact IC cards 601 and 602 according to the present invention are used, and here, the number of time slots given from the reader / writer is also two. That is, the non-contact IC card 601 and the non-contact IC card 602 can select two of Slot 1 and Slot 2.
[0059]
  In addition, it is assumed that the probability that the usage determining unit 104 determines the initial response of another non-contact IC card is ½, that is, the case where the determination is made and the case where the determination is not made are halved.
[0060]
  In this case, the non-contact IC card 601 and the non-contact IC card 602 have 4 × 4 = 16 states because there are two types of cases where the collision determination is performed in each time slot and the case where the determination is not performed.
[0061]
  Each state is indicated by a rectangle in FIG. 6, and each rectangle is numbered from (1) to (16), and the presence or absence of a collision of each number is shown below.
[0062]
  (1): The non-contact IC card 601 selects Slot 1 and determines whether another non-contact IC card is making an initial response, and the non-contact IC card 602 is also a non-contact IC card 601. Similarly, the slot 1 is selected and it is determined whether another non-contact IC card is making an initial response. Since the initial responses are not made to each other, the non-contact IC card 601 and the non-contact IC card 602 respond to the initial response to Slot 1 and a collision occurs.
[0063]
  (2): The non-contact IC card 601 is in a state in which the slot 1 is selected and it is not determined whether another non-contact IC card is making an initial response, and an initial response is made to the slot 1, and the non-contact IC card 602 Is a state in which Slot 1 is selected and it is determined whether another non-contact IC card is making an initial response. The non-contact IC card 602 recognizes that the non-contact IC card 601 is making an initial response to Slot 1 and makes an initial response to Slot 2 to avoid collision of the initial response, so no collision occurs.
[0064]
  (3): In a state in which the non-contact IC card 601 selects Slot 2 and it is determined whether another non-contact IC card is making an initial response, the non-contact IC card 602 selects Slot 1 and other non-contact IC cards This is a state in which it is determined whether the contact IC card is making an initial response. The non-contact IC cards 601 and 602 monitor each time slot, but an initial response is not made by another non-contact IC card, so an initial response is returned to each selected slot. Therefore, no collision occurs.
[0065]
  (4): The non-contact IC card 601 is in a state of transmitting to Slot 2 because it selects Slot 2 and does not determine whether another non-contact IC card is making an initial response. The non-contact IC card 602 is in a state in which Slot 1 is selected and it is determined whether another non-contact IC card is making an initial response. The non-contact IC card 602 monitors the slot 1, but since an initial response is not made by another non-contact IC card, the non-contact IC card 601 sends an initial response to the slot 1, and the non-contact IC card 601 transmits to the slot 2. . Therefore, no collision occurs.
[0066]
  (5): The non-contact IC card 601 is in a state of selecting Slot 1 and determining whether another non-contact IC card is making an initial response. The non-contact IC card 602 selects Slot 1 and makes an initial response to Slot 1 without determining whether another non-contact IC card is making an initial response. In this case, the non-contact IC card 601 recognizes that the non-contact IC card 602 is making an initial response to Slot 1 and makes an initial response to Slot 2, so that no collision occurs.
[0067]
  (6): The non-contact IC card 601 selects Slot 1 and does not determine whether another non-contact IC card is making an initial response, and the non-contact IC card 602 is the same as the non-contact IC card 601. , Slot 1 is selected, and it is not determined whether another non-contact IC card is making an initial response. Collisions occur because the initial responses are made to slot 1 each other.
[0068]
  (7): Since different time slots are selected as in (3) and (4), no collision occurs.
[0069]
  (8): Since different time slots are selected as in (3) and (4), no collision occurs.
[0070]
  (9): Since different time slots are selected as in (3) and (4), no collision occurs.
[0071]
  (10): Since a different time slot is selected as in (3) and (4), no collision occurs.
[0072]
  (11): The non-contact IC card 601 is in a state in which Slot 2 is selected and it is determined whether another non-contact IC card is making an initial response, but since the slot cannot be changed, it is transmitted to Slot 2. State to do. Similarly, the non-contact IC card 602 is in a state in which Slot 2 is selected and it is determined whether another non-contact IC card is making an initial response. However, since the Slot cannot be changed, transmission is performed to the Slot 2. Therefore, a collision occurs.
(12): Similar to (11), a collision occurs because transmission is possible only to Slot2.
[0073]
  (13): Since different time slots are selected as in (3) and (4), no collision occurs.
[0074]
  (14): Since different time slots are selected as in (3) and (4), no collision occurs.
[0075]
  (15): Similar to (11), a collision occurs because transmission is possible only to Slot2.
[0076]
  (16): Similar to (11), a collision occurs because transmission is possible only to Slot2.
[0077]
  From the above, the probability that a collision will occur is
  6 / 16≈37.5%: Formula 4
Is calculated.
[0078]
  As described above, the probability of a collision occurring from Equation 3 and Equation 4 is smaller in Equation 4. Therefore, the collision probability is reduced in the environment of the non-contact IC cards according to the present invention.
[0079]
  Next, FIG. 7 shows a case where the non-contact IC card 701 according to the present invention and the conventional non-contact IC card 702 are used. Here, the number of time slots given from the reader / writer is two. That is, the non-contact IC card 701 and the non-contact IC card 702 can select two of Slot 1 and Slot 2.
[0080]
  Further, it is assumed that the probability of whether the usage determining means determines the initial response of another non-contact IC card is ½, that is, when the determination is made and when not determined, the probability is halved.
[0081]
  In this case, there are two types of non-contact IC card 701, when the collision is determined in each time slot and when not determining, so there are 4 × 2 = 8 states.
[0082]
  Each of the above states is indicated by a rectangle in FIG. 7, and each rectangle is numbered from (1) to (8), and the presence or absence of a collision of each number is shown below.
[0083]
  (1): The non-contact IC card 701 selects the slot 1, and the non-contact IC card 702 makes an initial response to the slot 1 while determining whether another non-contact IC card is making an initial response. It is a state to do. Since the non-contact IC card 701 recognizes the initial response of the non-contact IC card 702, the non-contact IC card 701 makes an initial response using Slot2. Therefore, since collision is avoided, no collision occurs.
[0084]
  (2): The non-contact IC card 701 is in a state in which Slot 1 is selected and it is not determined whether another non-contact IC card is making an initial response, and therefore an initial response is made to Slot 1. The non-contact IC card 702 is in a state of making an initial response to Slot 1. Since both non-contact IC cards make an initial response using Slot1, a collision occurs.
[0085]
  (3): The non-contact IC card 701 selects Slot 2 and determines whether another non-contact IC card is making an initial response, but cannot transmit to Slot 1 and therefore transmits to Slot 2 It is in a state to perform. The non-contact IC card 702 is in a state of making an initial response to Slot 1. Therefore, no collision occurs.
[0086]
  (4): Since transmission is performed in different time slots as in (3), no collision occurs.
[0087]
  (5): Since transmission is performed in different time slots as in (3), no collision occurs.
[0088]
  (6): Since transmission is performed in different time slots as in (3), no collision occurs.
[0089]
  (7): The non-contact IC card 701 is in a state of selecting Slot 2 and determining whether another non-contact IC card is making an initial response, but cannot transmit to Slot 1, and therefore transmits to Slot 2. State. The non-contact IC card 702 is in a state in which an initial response is made to Slot2. Therefore, a collision occurs.
[0090]
  (8): The non-contact IC card 701 is in a state where transmission is performed to Slot 2 because Slot 2 is selected and it is not determined whether another non-contact IC card is making an initial response. The non-contact IC card 702 is in a state in which an initial response is made to Slot2. Therefore, a collision occurs.
[0091]
  From the above, the probability that a collision will occur is
  3 / 8≈37.5%: Formula 5
Is calculated.
[0092]
  From the above equations 3 and 5, the probability that a collision will occur is that equation 5 becomes smaller. Therefore, it can be seen that the collision probability is reduced even in an environment where the non-contact IC card according to the present invention and the conventional non-contact IC card coexist.
[0093]
  For example, let us consider a case where the non-contact IC card 701 according to the present invention does not include the usage determining unit 104, that is, a case where the presence / absence of an initial response of another non-contact IC card is determined for all cases. In this case, as shown in FIG. 7, the probability that a collision occurs in an environment where the non-contact IC card according to the present invention and the conventional non-contact IC card are mixed is as follows:
  Calculated as 1/4 = 25%.
[0094]
  In other words, in the environment where the non-contact IC card according to the present invention and the conventional non-contact IC card are mixed, the case where the use determining means 104 is not present or does not function (corresponding to the ★ mark in FIG. 7) is more likely to cause a collision. It is possible to reduce the occurrence.
[0095]
  Subsequently, in the above description, the number of time slots given from the reader / writer is 2. However, the case where the number of time slots is 4 will be verified below.
[0096]
  FIGS. 8, 9, and 10 are diagrams when the number of time slots described in FIGS. 5, 6, and 7 is changed from 2 to 4, and the other conditions are the same.
[0097]
  From FIG. 8, using the non-contact IC cards 801 and 802 of the conventional example, the collision establishment when the number of slots is 4 is
  4/16 = 25%: Formula 6
Is calculated.
[0098]
  From FIG. 9, in the case of using the non-contact IC cards 901 and 902 according to the present invention, the collision probability when the number of time slots is 4,
  10 / 64≈15.6%: Formula 7
Is calculated.
[0099]
  From the above equations 6 and 7, the probability that a collision will occur is that equation 7 becomes smaller. Therefore, the collision probability is reduced in the environment of the non-contact IC cards according to the present invention.
[0100]
  From FIG. 10, using the non-contact IC card 1001 according to the present invention and the conventional non-contact IC card 1002, the collision probability when the number of time slots is 4 is
  5 / 32≈15.6%: Formula 8
Is calculated.
[0101]
  From the above equations 6 and 8, the probability that a collision will occur is that equation 8 becomes smaller. Therefore, even in the environment of the non-contact IC card according to the present invention and the conventional non-contact IC card, the collision probability is reduced.
[0102]
  For example, let us consider a case where the non-contact IC card 1001 according to the present invention does not include the usage determining unit 104, that is, the case where the presence / absence of an initial response from another non-contact IC card is determined in all cases. In this case, as shown in FIG. 10, the probability that a collision occurs in an environment where the non-contact IC card according to the present invention and the conventional non-contact IC card are mixed is
  It is calculated that 1 / 16≈6.3%.
[0103]
  That is, in the environment where the non-contact IC card according to the present invention and the conventional non-contact IC card are mixed, the case where the use determining means 104 is not present or does not function (corresponding to the ★ mark in FIG. 10) is more likely to cause a collision. It is possible to reduce the occurrence.
[0104]
  As described above, it is determined whether or not there is a response from another non-contact IC card, and an initial response collision occurs when the non-contact IC card makes an initial response by changing the response time slot according to the determination result. Can be reduced. Further, by determining the execution of the presence / absence of the response with a predetermined probability, it is possible to reduce the collision of responses even during the initial response between the non-contact IC cards according to the present invention.
[0105]
  If it is not determined whether or not there is a response by another non-contact IC card, the time slot may not be changed even when the last time slot is selected with a random number.
[0106]
  When it is not determined whether or not there is a response from another non-contact IC card, the time slot is not changed, and as a result, it is possible to prevent a decrease in the number of selectable time slots.
[0107]
  (Embodiment 2)
  FIG. 11 is a functional block diagram of the non-contact IC card 1100 according to the second embodiment, and FIG. 12 is a flowchart of processing executed by the non-contact IC card 1100.
[0108]
  Note that the non-contact IC card in the second embodiment has substantially the same configuration as the non-contact IC card in the first embodiment, and therefore only the differences will be described.
[0109]
  In the non-contact IC card 101 according to the first embodiment, when the final slot is selected as the initial response slot, the time slot can be changed even if the initial response or the collision of the initial response can be detected in the final slot. There is a problem that a collision always occurs because it is impossible. In order to solve this problem, the technique shown in the second embodiment is applied. The last slot here refers to the last time slot that can be responded among the plurality of time slots given by the reader / writer, and corresponds to, for example, Slot 4 in FIG.
[0110]
  First, the non-contact IC card 1100 waits for the initial request request to be transmitted from the reader / writer, and when receiving the initial response request, selects the time slot to respond to, as in the first embodiment ( FIG. 11: S300 to S302).
[0111]
  Here, in the second embodiment, the last slot determining means 1101 constituting the non-contact IC card 1100 first determines whether or not the number of time slots given from the reader / writer is “1” (FIG. 12: S1201).
[0112]
  If the number of time slots given by the reader / writer is not “1”, it is further determined whether or not the selected time slot to be responded is the last slot (FIG. 12: S1201 NO → S1202).
[0113]
  Here, if the selected time slot to be responded is the last slot, the process is repeated from the selection of the time slot to be responded again (FIG. 12: S1202 YES → S302).
[0114]
  When the number of slots given from the reader / writer is 1 (FIG. 12: S1201 YES) or when the time slot to be responded is not the last slot (FIG. 12: S1201 NO), the time slot (timing) to respond to comes. After that, the processing up to the transmission of the initial response is performed in the same manner as in the first embodiment (FIG. 12: S303 → S308).
[0115]
  As described above, by providing the final slot determination means, it is possible to change the time slot whenever necessary, and the number of cases where collision is avoided increases, and collision can be reduced. .
[0116]
  The last slot determination means avoids the selection of the last slot in the process 1200 shown in FIG. 12, but for example, from the time slot indicated by a value obtained by subtracting 1 from the number of slots given from the reader / writer. Alternatively, a process of selecting a time slot to respond may be performed.
[0117]
  (Embodiment 3)
  Next, a non-contact IC card according to Embodiment 3 will be described. As shown in FIG. 13, the non-contact IC card 1301 according to the third embodiment includes a measurement unit 1302 and a response timing determination unit 1303 in addition to the control unit 105, the transmission / reception unit 106, and the antenna unit 107. Here, the control means 105, the transmission / reception means 106, and the antenna means 107 are the same as those described in the first and second embodiments, and the processing of the measurement means 1302 and the response timing determination means 1303 is appropriately determined. explain. FIG. 14 shows the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength in the non-contact IC card.
[0118]
  First, FIG. 14 will be described. A non-contact IC card can obtain an electromotive force by entering a magnetic field constituted by an electromagnetic wave generated by a reader / writer. Although it is known that the electromotive force obtained in the magnetic field varies depending on the magnetic field strength, the electromotive force also varies depending on the number of non-contact IC cards. That is, when a plurality of non-contact IC cards are owned, the non-contact IC cards are usually put in a wallet or the like. In such a case, when the contactless IC card is inserted into the wallet, for example, when entering the magnetic field, the contactless IC card (inside) close to the reader / writer is not distant from the reader / writer as shown in the graph 1402. The electromotive force (voltage) becomes higher than the graph 1403 of the contact IC card (outside). This is presumably because electromagnetic waves are absorbed to some extent by the non-contact IC card (inside). This is the electromotive force when two non-contact IC cards are stacked. When there is one non-contact IC card, a higher electromotive force can be obtained than the non-contact IC card (inside). Can be read from the graph 1401.
[0119]
  In the third embodiment, this characteristic is used to determine a time slot.
[0120]
  First, when the non-contact IC card 1301 enters the magnetic field and an electromotive force is generated, the measuring unit 1302 appropriately measures the electromotive force and transmits the electromotive force value to the response timing determining unit 1303.
[0121]
  The response timing determination unit 1303 that has received the measurement result calculates a differential value of the voltage at a predetermined timing 1404 (when the voltage reaches a predetermined value). Thereby, the voltage and its differential value at the predetermined timing 1404 can be obtained.
[0122]
  Next, the response timing determination unit 1303 compares the differential value of the voltage actually obtained at the timing 1404 with the differential value of the voltage obtained from the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength held in advance. . Note that the information indicating the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength held in advance can be expressed by the graph shown in FIG. The differential value of the voltage of each non-contact IC card at the timing 1404 means the slope of the points 1405, 1406, 1407 in the graphs 1401, 1402, 1403.
[0123]
  A situation in which the non-contact IC card 1301 is placed because the differential value calculated by the response timing determination unit 1303 matches or is close to the slope of any of the points 1405, 1406, and 1407 by the comparison. Can be judged to some extent. That is, for example, when the differential value corresponding to the timing 1404 matches the value of the point 1406 by the above comparison, it is possible to determine that the corresponding non-contact IC card 1301 is inside the two cards.
[0124]
  Subsequently, after determining the situation where the corresponding non-contact IC card 1301 is placed, the response timing determination unit 1303 determines the time slot used for the response from the time slot given in the initial response request. .
[0125]
  The time slot may be determined by any method. For example, the following determination is made.
[0126]
  That is, when it is determined that there is one non-contact IC card (graph 1401), the response timing determination unit 1303 selects a time slot at random or selects the first time slot as usual.
[0127]
  When it is determined that there are two non-contact IC cards and the inner side is further determined (graph 1402), the response timing determination unit 1303 selects, for example, the first time slot. In this case, the response timing determining means 1303 of the non-contact IC card (graph 1403) determined to be further outside when it is determined to be two, selects the second time slot.
[0128]
  As described above, the state of the non-contact IC card is determined based on the differential value when the electromotive force changes, the measured value of the electromotive force, and the information indicating the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength, and the determination is made according to the determination. By determining the response timing (time slot), it is possible to reduce the collision of the initial response of the non-contact IC card.
[0129]
  By the way, the above is the method in which the response timing determination means 1303 calculates the differential value, but the situation of the non-contact IC card may be determined as follows.
[0130]
  That is, there is a system in which the distance over which the reader / writer communicates with the non-contact IC card is determined in advance. For example, a system in which a plurality of non-contact IC cards are inserted into a reader and fixed at the lead position and then communicated with the non-contact IC card is applicable.
[0131]
  In such a system, the magnetic field strength when the non-contact IC card performs communication should be a constant value. If the magnetic field intensity at the lead position is, for example, a point 1501 shown in FIG. 15, the voltage when the non-contact IC card receives the initial response request is, for example, A1502 (V ), B1503 (V), C1504 (V). The above A1502 is
When there is one non-contact IC card, B1503 is when two non-contact IC cards are inside, and C1504 is when two non-contact IC cards are outside.
[0132]
  That is, the response timing determination is performed based on the measured value of the electromotive force measured by the measuring unit 1302 when the initial response request is received and information (FIG. 15) indicating the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength. The means 1303 can determine the status of the non-contact IC card.
[0133]
  Thereafter, the response timing determination unit 1303 determines the time slot used for the response from the time slot given in the initial response request as described above.
[0134]
  As described above, when the magnetic field strength is fixed, the situation of the non-contact IC card is determined based on the measured value of the electromotive force and the information indicating the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength. By determining the response timing (time slot) accordingly, it is possible to reduce the collision of the initial response of the non-contact IC card.
[0135]
  Furthermore, the status of the non-contact IC card may be determined as follows.
[0136]
  The standard of the magnetic field intensity generated by the reader / writer is defined, for example, by giving a certain range to the magnetic field intensity in a general mounting rule. In such a case, since the magnetic field strength at the lead position differs depending on the reader / writer, the above method cannot be used. In such a case, the initial response request transmitted by the reader / writer may be transmitted including information on the magnetic field strength generated by the reader / writer.
[0137]
  When the initial response request including the magnetic field strength information is received, the magnetic field strength acquisition means 1304 constituting the non-contact IC card 1301 acquires the magnetic field strength information from the initial response request, and sends the response timing determination means 1303 to the response timing determination means 1303. Send. For example, when the information on the magnetic field strength is a value indicated by a point 1505, for example, A′1506 (V), B′1507 (V), and C′1508 (V) indicate the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength. It is a value obtained from the indicated information. By comparing the value with the electromotive force measured by the measuring unit 1302, the response timing determining unit 1303 can determine the state of the non-contact IC card.
[0138]
  Thereafter, the response timing determination unit 1303 determines the time slot used for the response from the time slot given in the initial response request as described above.
[0139]
  As described above, in the non-contact IC card according to the present invention, even when the magnetic field strength is not fixed, the magnetic field strength acquisition unit acquires information on the magnetic field strength included in the initial response request, so that the electromotive force It is possible to judge the status of the non-contact IC card based on the measured value and the information indicating the relationship between the electromotive force and the magnetic field intensity, and it is possible to reduce the collision of the initial response of the non-contact IC card become.
[0140]
  In FIGS. 14 and 15 in the present embodiment, only the graphs for the case of one non-contact IC card and the case of two non-contact IC cards are shown, but even in the case of three or more non-contact IC cards, It is possible to obtain independent graphs. Therefore, it goes without saying that the status of the non-contact IC card can be determined by the same processing.
【The invention's effect】
[0141]
  As described above, the initial response or initial response collision of another non-contact IC card is determined, and if there is an initial response or initial response collision, the time slot used for the response is changed to change the initial response. Response collisions can be minimized.
[0142]
  Also, by determining whether or not there is a response with a predetermined probability, it is possible to reduce response collisions even during an initial response between non-contact IC cards according to the present invention.
[0143]
  Furthermore, by providing the final slot determination means, it is possible to change the time slot whenever possible, and the number of cases where collision is avoided increases, and collision can be reduced.
Further, the status of the non-contact IC card is determined based on the differential value when the electromotive force is changed, the measured value of the electromotive force, and information indicating the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength, and the response timing is determined according to the determination. By determining (time slot), it is possible to reduce collisions of initial responses of non-contact IC cards.
Further, when the magnetic field strength is fixed, the status of the non-contact IC card is determined based on the measured value of the electromotive force and the information indicating the relationship between the electromotive force and the magnetic field strength, and the response is made according to the determination. By determining the timing, it is possible to reduce the collision of the initial response of the non-contact IC card.
Even if the magnetic field strength is not fixed, the magnetic field strength acquisition means acquires information on the magnetic field strength included in the initial response request, so that the measured electromotive force value and the electromotive force and the magnetic field strength It is possible to determine the state of the non-contact IC card based on the information indicating the relationship, and to reduce the initial response collision of the non-contact IC card.
[Brief description of the drawings]
[0144]
FIG. 1 is a functional block diagram of a non-contact IC card according to a first embodiment.
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a contactless IC card according to the first embodiment.
FIG. 3 is a flowchart of processing executed by the non-contact IC card in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a format of a time slot and an initial response.
FIG. 5 is a first diagram showing the probability of collision when conventional non-contact IC cards make an initial response to each other.
FIG. 6 is a first diagram showing the probability of a collision when non-contact IC cards according to the present invention make an initial response.
FIG. 7 is a first diagram showing the probability of collision when a conventional non-contact IC card and a non-contact IC card according to the present invention make an initial response.
FIG. 8 is a second diagram showing the probability of collision when conventional non-contact IC cards make initial responses to each other.
FIG. 9 is a second diagram showing the probability of collision when contactless IC cards according to the present invention make an initial response.
FIG. 10 is a second diagram showing the probability of collision when the conventional non-contact IC card and the non-contact IC card according to the present invention make an initial response.
11 is a functional block diagram of a non-contact IC card in Embodiment 2. FIG.
FIG. 12 is a flowchart of processing executed by the non-contact IC card according to the second embodiment.
13 is a functional block diagram of a non-contact IC card in Embodiment 3. FIG.
FIG. 14 is a first diagram showing the relationship between electromotive force and magnetic field strength in a non-contact IC card.
FIG. 15 is a second diagram showing the relationship between electromotive force and magnetic field strength in a non-contact IC card.
FIG. 16 is an image diagram showing a communication state of a reader / writer and a non-contact IC card.
FIG. 17 is an image diagram showing a time slot method.
FIG. 18 is a diagram showing a format of an initial response request packet
[Explanation of symbols]
[0145]
  101 Non-contact IC card
  102 Response judging means
  103 Response timing changing means
  104 Usage decision means
  105 Control means
  106 Transmission / reception means
  107 Antenna means

Claims

In a contactless IC card that responds to a request transmitted from a reader / writer using a time slot selected from among a plurality of time slots given by the reader / writer,
A response determination means for determining presence / absence of a response based on whether or not a response from another non-contact IC card is received during a determination period determined in advance from the start time of the selected time slot ;
When the response determination unit determines that there is a response from another non-contact IC card and there is a time slot following the selected time slot, the time slot used for the response is changed to the time slot after the selected time slot. Response timing changing means for changing to a time slot ;
Use determination means for determining whether or not to use the response determination means at the start of the selected time slot ;
When the use determining means determines to use the response determining means, when the response determining means determines that there is no response from another non-contact IC card, and when the response determining means is from another non-contact IC card And when there is no time slot following the selected time slot, a response is made after the determination period has elapsed from the start time of the selected time slot,
A contactless IC card , wherein when the use determining means determines not to use the response determining means, a response is made from the start time of the selected time slot .

The contactless IC card according to claim 1, wherein the use determining unit randomly determines whether or not to use the response determination unit at the start of the selected time slot .

Furthermore, a final slot determining means for determining whether or not the selected time slot is a final slot among a plurality of time slots given from the reader / writer,
The response timing changing means, when the last slot determining means determines that it is the last slot, by selecting again one of a plurality of time slots given from the reader / writer, The contactless IC card according to claim 1, wherein the slot is changed.

In a non-contact IC card response method for responding to a request transmitted from a reader / writer using a time slot selected from a plurality of time slots given by the reader / writer,
A response determination step for determining the presence or absence of another response based on whether or not a response from another non-contact IC card is received during a predetermined determination period from the start time of the selected time slot. When,
And have you in the response determination step it is determined that there is another response, and changes, if the time slot following the selected time slot is present, the time slot used for response, the time slot after the selected time slot A response timing changing step,
And a usage determining step for determining whether or not to execute the response determining step at the start of the selected time slot .

To a contactless IC card that responds to a request transmitted from a reader / writer using a time slot selected from a plurality of time slots given by the reader / writer,
A response determination step for determining the presence or absence of another response based on whether or not a response from another non-contact IC card is received during a predetermined determination period from the start time of the selected time slot. When,
And have you in the response determination step it is determined that there is another response, and changes, if the time slot following the selected time slot is present, the time slot used for response, the time slot after the selected time slot A response timing changing step,
A use determining step for determining whether or not to execute the response determining step at the start of the selected time slot ;
When it is determined to execute the response determination step in the use determination step, when it is determined that there is no other response in the response determination step, and it is determined that there is another response in the response determination step. And, when there is no time slot following the selected time slot, responding after the determination period has elapsed from the start time of the selected time slot;
If it is determined not to execute the response determination step in the use determination step, a step of responding from the start time of the selected time slot;
A program that executes

To a contactless IC card that responds to a request transmitted from a reader / writer using a time slot selected from a plurality of time slots given by the reader / writer,
A response determination step for determining the presence or absence of another response based on whether or not a response from another non-contact IC card is received during a predetermined determination period from the start time of the selected time slot. When,
And have you in the response determination step it is determined that there is another response, and changes, if the time slot following the selected time slot is present, the time slot used for response, the time slot after the selected time slot A response timing changing step,
A use determining step for determining whether or not to execute the response determining step at the start of the selected time slot ;
When it is determined to execute the response determination step in the use determination step, when it is determined that there is no other response in the response determination step, and it is determined that there is another response in the response determination step. And, when there is no time slot following the selected time slot, responding after the determination period has elapsed from the start time of the selected time slot;
If it is determined not to execute the response determination step in the use determination step, a step of responding from the start time of the selected time slot;
The computer-readable recording medium which recorded the program which performs this.