JPH066261A - 非接触ｉｃカードシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本体側受信機で受信された通信パケットのシン
クワード中にデータエラーが発生したとしても、その本
体側受信機においてデータエラーを訂正して、非接触Ｉ
Ｃカードと本体側との間の通信を正常に行うことができ
るようにする。 【構成】非接触ＩＣカードからのパケット通信開始時に
は、シンクワード発生器７にてシンクワードを発生し、
同シンクワード、ＣＰＵ９で計算されてデータレジスタ
８に保持されているデータの順でパラレル／シリアル変
換器６を介して誤り訂正符号器５に入力し、この入力デ
ータを情報ビットとして、それに誤り訂正符号である検
査ビットを付加して、情報ビット、検査ビット、情報ビ
ットというように交互に出力する。この出力データは、
マンチェスタ符号器４、ＭＳＫエンコーダ３、変調器２
を介してアンテナ１から送信される。料金所受信機で
は、このデータを受信すると誤り訂正を行った後、シン
クワードを検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非接触ＩＣカードと料
金所等のアンテナとの間で無線によるデータ伝送を行う
のに好適な非接触ＩＣカードシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、有料自動車道路の料金収受システ
ムでは、非接触ＩＣカードを導入し、料金所のアンテナ
と利用者が携帯する非接触ＩＣカードとの間で無線によ
りデータ伝送を行うことにより、自動的にかつ自動車を
停止させることなく料金を精算する試みが各社頻繁に実
施されている。図３は、この非接触ＩＣカードを使用し
た有料自動車道路の料金収受システムの無人料金所近傍
の様子を示したものである。

【０００３】図中、３３は料金所アンテナであり、有料
自動車道路３４の利用者が携帯する非接触ＩＣカード３
６との間で無線により通信するためのものである。この
非接触ＩＣカード３６には、その利用者（または利用者
が乗る車両３５）に固有の利用者番号等の情報が格納さ
れている。なお、非接触ＩＣカード３６は、車両３５の
例えばフロントガラス内側に貼り付けられていてもよ
い。

【０００４】３１は無人料金所３２に設置された料金所
計算機である。この料金所計算機３１は、非接触ＩＣカ
ード３６から料金所アンテナ３３を介して通信されてく
る利用者番号、入口料金所番号等の情報を受けて引去額
を演算し、メッセージボード３０等を用いて引去額、残
額を利用者に提示する。また、料金所計算機３１は、中
央管理センタに設置され、同計算機３１と通信回線等に
より結合されている中央計算機３７に引去額を通信し、
これをもとに利用者の持つ銀行口座等から自動的に料金
を引き出す仕組みになっている。

【０００５】ところで、上記した非接触ＩＣカードを利
用した料金収受システム、即ち非接触ＩＣカードシステ
ムでは、料金所のアンテナと非接触ＩＣカードとの間の
無線による通信のために、非接触ＩＣカード自ら電波を
出力することは電波法において許可されていない。した
がって、非接触ＩＣカードから料金所のアンテナに対し
てデータを伝送する場合には、料金所のアンテナから出
力される搬送波にディジタル的に変調を行い、反射波と
して料金所の受信機に送信することになる。

【０００６】また、受信電波の復調には、通常はダイオ
ードを用いた包絡線検波を行うが、このシステムにおい
ては、変調された信号よりも搬送波の漏洩電力の方が大
きくなるために、包絡線検波を行うことができず、その
ためホモダイン検波による方法を用いている。

【０００７】ここでホモダイン検波の原理について説明
する。このホモダイン検波は、図４に示すように、料金
所のアンテナから出力される搬送波と非接触ＩＣカード
からの反射波である受信波を掛算し、周波数シフトをＤ
Ｃレベルまで行い、その時点でＤＣ成分、即ち搬送波成
分を除去し、目的とする変調信号だけを検出し復調する
ものである。ところが、このホモダイン検波には、符号
反転とヌルポイントという２つの問題点がある。以下、
この問題点について述べる。今、料金所の搬送波の電波
をＷ１、非接触ＩＣカードからの反射波の電波をＷ２と
すると、Ｗ１，Ｗ２は次式のように表わすことができ
る。 Ｗ１＝Ａ１×ＳＩＮωＴ ……（１） Ｗ２＝Ａ２×ＳＩＮ（ωＴ＋φ） ……（２） ここで、Ａ１，Ａ２は振幅、Ｔは周期、φは料金所アン
テナと非接触ＩＣカードの位置関係によって変化する位
相差である。次に、Ｗ１とＷ２を掛算することにより、
その合成波Ｗの電波は次のようになる。 Ｗ＝A1×SIN ωT ×A2×SIN(ωT+φ) ……（３） これを展開して整理すると、Ｗは次のようになる。 Ｗ＝A1×A2/2(COSφ-COS 2ωT × COSφ+SIN 2ωT × SINφ) ……（４） ところで、φは料金所アンテナと非接触ＩＣカードの位
置関係によって変化するので、φを０から２πまで変化
させると、Ｗは次のようになる。φ＝０，２πの場合 Ｗ（０，２π）＝A1×A2/2(1-COS 2ωT) ……（５） φ＝π／２の場合 Ｗ（π／２）＝A1×A2/2(SIN 2ωT) ……（６） φ＝πの場合 Ｗ（π）＝ -A1×A2/2(COS 2ωT-) ……（７） φ＝３π／２の場合 Ｗ（３π／２）＝ -A1×A2/2(SIN 2ωT) ……（８）

【０００８】以上の式（５）乃至（８）で示される波形
を図５に示す。図５において、波形ａ５０はＷ（０，２
π）、波形ｂ５２はＷ（π／２）、波形ｃ５４はＷ
（π）、波形ｄ５６はＷ（３π／２）である。これらの
波形をローパスフィルタを通して直流レベル検波を行う
と、波形ａ５０，ｂ５２，ｃ５４，ｄ５６は、図に示す
ような波形ａ′５１，ｂ′５３，ｃ′５５，ｄ′５７に
なる。

【０００９】この図５からわかるように、波形ａ′（５
１）と波形ｃ′（５５）とは全く極性の異なる信号にな
り、波形ｂ′（５３）と波形ｄ′（５７）では全く信号
がなくなってしまう。これが、ホモダイン検波の特徴で
ある符号反転とヌルポイントと呼ばれる現象である。つ
まり、非接触ＩＣカード側で波形ａ′を送信したつもり
が、料金所の受信機では、お互いの位置関係により位相
がπずれているときには波形ｃ′のようになってしまう
ことになり、データとしては“１”から“０”になって
しまうことになる。また、位相がπ／２または３π／２
ずれている場合には、非接触ＩＣカードからデータ
“１”を送信しても、料金所の受信機で受信されるデー
タは全て“０”になってしまうことになる。なお、非接
触ＩＣカードシステムで、準マイクロ波帯の２．５ＧＨ
ｚを使用した場合、このような符号反転とヌルポイント
は、非接触ＩＣカードが料金所のアンテナに対して約３
ｃｍ移動する毎に発生する。

【００１０】これらの問題点を解決する手段として、Ｍ
ＳＫ（minimum shift keying）変調方式とＩＱレシーバ
方式が知られている。ＭＳＫ変調方式（ＭＳＫ方式）は
符号反転の問題を解決し、ＩＱレシーバ方式はヌルポイ
ントの問題を解決するものである。

【００１１】図６はＭＳＫ方式の変復調原理を示したも
のであり、変調器はＭＳＫエンコーダとして非接触ＩＣ
カード側に内蔵されている。この変調方式は、図６
（ａ）に示す送信データに対して、図６（ｂ）に示すよ
うに、データ“０”のときには送信データを２等分する
ようにディジタル変調し、データ“１”のときには送信
データを３等分するようにディジタル変調することを特
徴とする。また、復調器はＭＳＫデコーダとして料金所
の受信機に内蔵されている。この復調方式を以下に説明
する。

【００１２】まず、非接触ＩＣカードから送信されてく
る図６（ｃ）に示すような変調データを、図６（ｄ）に
示すように１ビット単位で後ろにシフトし、この図６
（ｃ）と（ｄ）の波形を掛算器に入力して、図６（ｅ）
に示すような出力を得る。次に、これをローパスフィル
タに通すことにより、図６（ｆ）に示すような鈍った波
形が得られる。そして、この図６（ｆ）の波形に対し
て、あるレベルより上をデータの“１”とし、あるレベ
ルより下をデータの“０”として判定すると、図６
（ｇ）に示すような復調データが得られ、図６（ａ）の
送信データが再生されることになる。

【００１３】ＭＳＫのディジタル変調では、以上に述べ
たようにデータ“１”または“０”が周波数情報に置き
換わっているため、符号反転が発生してもその周波数情
報は変化せず、したがってデータが正常に伝送されるこ
とになる。

【００１４】ところが、位相差がπ／２、または３π／
２のときには、ＭＳＫによるディジタル変調を行って
も、信号がなくなってしまうヌルポイントの問題は解決
できない。

【００１５】そこで従来のシステムでは、非接触ＩＣカ
ードから送られてくる反射波と掛算を行う料金所アンテ
ナの搬送波Ｗ１を予めＩ相、Ｑ相の２系統用意しておく
ＩＱレシーバ方式を用いている。これを図７を参照して
説明する。

【００１６】まず受信アンテナ７０で受信した電波は高
周波アンプ７１で増幅されてデバイダ７２でＩ相とＱ相
に分割される。そして、Ｉ相は搬送波をπ／２だけ位相
シフトしたものでホモダインを行う。また、Ｑ相は、搬
送波をそのままホモダインする。Ｑ相のホモダイン結果
は図５に示した通りであり、π／２と３π／２の位相関
係のところでヌルポイントが生ずる。

【００１７】ところが、Ｉ相のホモダイン結果は、Ｑ相
のホモダイン結果をπ／２だけ位相を進めたものになる
ため、ヌルポイントもπ／２だけ進んだ０、πまたは２
πの位相関係で生ずる。したがって、非接触ＩＣカード
と料金所のアンテナの位相関係でＩ相、またはＱ相のレ
ベルの大きい方のデータを選択しアナログＳＷ（スイッ
チ）７９にて切り替えることにより、ヌルポイントの問
題も解決できることになる。このＩ相とＱ相のレベルを
比較し、アナログＳＷ７９を切り替える回路を極性判定
回路７８という。この極性判定回路７８は、図５で示す
ようにφがπ／４，３π／４，５π／４，７π／４のと
ころでその判定を行うことになり、非接触ＩＣカードを
利用する自動車と料金所のアンテナの位相関係がこの点
を横切る毎に動作することになる。

【００１８】ここで問題になるのが、極性判定回路７８
が働き、Ｉ相とＱ相をアナログＳＷ７９で切り替える際
に生ずるビットエラーである。このビットエラーは、
２．５ＧＨｚの周波数を使用した場合には、非接触ＩＣ
カードが料金所アンテナに対して約３ｃｍ移動する毎に
発生するため、車両が時速６０ｋｍで走行している場合
には、１．８ｍｓ毎に極性判定回路７８が働き、このと
きデータを送信中であれば必ずこのビットエラーが発生
することになる。

【００１９】ところで、非接触ＩＣカードと料金所アン
テナとの間の通信には、一般にパケット通信が用いられ
ている。これは、送信するデータ列を予め１つのパケッ
トにして送信するものである。このパケットの始まりに
は、シンクワードと呼ばれるビット同期のためのデータ
が送られる。受信機は、このシンクワードを受信して初
めて、それに続くデータが意味を持ったデータであるこ
とを知ることができる。このパケット送信中にビットエ
ラーが発生した場合、１パケット全てのデータを破棄し
なくてはならず、非接触ＩＣカードと料金所アンテナと
の間の限られた領域での移動体通信の信頼性を考慮する
と大きなロスとなる。

【００２０】そのため、ビットエラーが発生してもその
エラーを訂正可能とするための誤り訂正符号をデータと
共に送信するのが一般的である。誤り訂正とは、例えば
１ビットの情報データ（当初の意味のあるデータ）に対
して、１ビットの検査ビット（誤り訂正のためのビッ
ト）を互い違いに送信することにより、受信側では、そ
の情報ビットと検査ビットを参照しながら、たとえビッ
トエラーが発生してもそれを訂正するという手法であ
る。ここで重要なことは、料金所の受信機では、情報ビ
ットと検査ビットの送られてくる順序を予め知っておく
必要がある。この順序が違うと、受信されるデータは、
非接触ＩＣカードが送信したデータと全く違うものにな
ってしまうことになる。

【００２１】また、先にＭＳＫについてデータ“０”と
データ“１”についてのディジタル変調について述べた
が、そのデータ“０”と“１”は実際のデータではな
く、マンチェスタという符号化を行った結果である。つ
まり、真に送信したいデータが“０”であるとすると、
マンチェスタではデータを“１０”と変調する。同様に
データ“１”の場合にはデータを“０１”と変調する。
このマンチェスタ符号化の利点は、１ビットのデータに
対して故意にエッジを発生させることにより、これが見
掛け上のクロックになる。つまり、データビット同期の
ためのクロックが予めデータ中に挿入できることであ
り、クロックの信号線を減らせることである。

【００２２】このようなマンチェスタ符号は、高速で且
つ中長距離のデータ転送に用いられる。それは、次の理
由による。まず、このようなデータ伝送では、必ずデー
タの（波形の）鈍りが発生する。このため、マンチェス
タ符号を行わないクロック非同期の通信では、データが
長い時間にわたって“０”が連続し、突然“１”を送信
した場合、その“０”と“１”の境界で同期ずれが発生
する。しかし、マンチェスタ符号化がなされているデー
タの場合には、１ビットのデータ中に必ず立ち上がりま
たは立ち下がりエッジが存在するために、それからクロ
ックを再生し、データを抽出することができるようにな
る。ところが、ここで問題になることは、受信側は予め
データの必要エッジと不要エッジを知っておく必要があ
る点である。

【００２３】以上の問題をまとめると、次の２つとな
る。第１は、非接触ＩＣカードから送られてくるデータ
には、誤り訂正のための情報ビットと検査ビットがあ
り、料金所の受信機はその順序を知らなければならない
ということである。第２は、その情報ビット、検査ビッ
トともマンチェスタ符号化されているので、そのエッジ
の選択を誤るとデータ“０”が“１”に、データ“１”
が“０”に反転してしまうということである。

【００２４】このため、従来の非接触ＩＣカードシステ
ムでは、非接触ＩＣカードから料金所アンテナへの通信
のパケットフォーマットを、次のようにしていた。ま
ず、意味のあるデータ列については、先に述べたように
誤り訂正を行い、情報ビットと検査ビットを交互に送信
していた。これに対してシンクワードについては、誤り
訂正を行わず、シンクワードとなるデータだけを送信し
ていた。

【００２５】また、マンチェスタ符号についても、非接
触ＩＣカード側から送信する際にはマンチェスタの符号
化を行うが、料金所の受信機ではそれをマンチェスタ・
データとして扱わず、全てのエッジを必要エッジとして
シンクワードを検出していた。このことについて図８を
参照して説明する。

【００２６】まず、図８（ａ）は非接触ＩＣカードから
の送信データを、図８（ｂ）はこの送信データに対する
料金所の受信機での受信データを示す。この図８（ａ）
の送信データ中のシンクワード９６は、マンチェスタ符
号で “１１００１” となる。ところが、料金所の受信機では、図８（ｂ）の
受信データ中のシンクワード９６の全てのエッジを必要
エッジとするので、データ列は “０１０１１０１００１” となる。

【００２７】つまり、シンクワード９６をこのように構
成することにより、シンクワード９６検知後の最初のデ
ータ・ビットを情報ビット９２として決めておけば、情
報ビット９２と検査ビット９３の取り違えの問題を解消
できることになる。

【００２８】また、マンチェスタ符号の復号化に際して
も、シンクワード９６検知後のエッジを必要エッジ９４
とし、次のエッジを不要エッジ９５とすることで、正常
なデータ列を検出できることになる。

【００２９】つまり、ここでのシンクワード９６は、パ
ケットの始まりを検知すると共に、その後のデータの誤
り訂正に必要な情報ビット９２と検査ビット９３の判
定、マンチェスタ符号の必要エッジ９４と不要エッジ９
５の判定に用いられることになる。したがって、逆にい
えば、シンクワード９６中では誤り訂正が行えず、シン
クワード９６後の意味のあるデータ列９７に限って誤り
訂正が行えることになる。

【００３０】ここで、従来の非接触ＩＣカードシステ
ム、例えば非接触ＩＣカードを用いた有料道路の料金収
受システムにおける、非接触ＩＣカードの構成と、料金
所の送受信機の構成について説明する。

【００３１】図９は、従来の非接触ＩＣカードの構成を
示したものである。先に述べたように、非接触ＩＣカー
ドから料金所アンテナへのデータ伝送には、パケット通
信を用いている。パケットの最初では、シンクワードが
送信される。このシンクワードは、シンクワード発生器
１０１で発生されてパラレル／シリアル変換器（ＰＳ
Ｃ）１０３ａに入力され、シリアルデータに変換され
る。また、通行料金等のデータはＣＰＵ１００により処
理され、データレジスタ１０２で保持され、順番にパラ
レル／シリアル変換器（ＰＳＣ）１０３ｂに入力されて
シリアルデータに変換される。そして、その後、誤り訂
正符号器１０４で、本来のデータである情報ビットと、
誤り訂正符号である検査ビットが付加されて出力され
る。つまり、この図９の構成では、シンクワードには誤
り訂正符号を付加していないことが理解されよう。

【００３２】セレクタ１０５は、パラレル／シリアル変
換器１０３ａからのシンクワードと、誤り訂正符号器１
０４からのデータの順序を選択しパケットを構成する。
このセレクタ１０５から出力されたデータはマンチェス
タ符号器１０６に入力され、同符号器１０６において先
に説明したマンチェスタ符号化が行われる。このマンチ
ェスタ符号器１０６の出力はＭＳＫエンコーダ１０７に
入力され、ＭＳＫデータにディジタル変調される。この
ＭＳＫエンコーダ１０７の出力は変調器１０８に入力さ
れ、搬送波によりアナログ変調され、アンテナ１０９に
送られて、電波として放射される。

【００３３】次に、料金所の受信機の構成について図１
０を参照して説明する。図中、１１０は料金所のアンテ
ナであり、非接触ＩＣカードからの電波を受信するため
のものである。このアンテナ１１０で受信された非常に
レベルの低い信号はプリアンプ１１１により増幅された
後、デバイダ（パワーデバイダ）１１２により、Ｉ，Ｑ
位相に分配される。

【００３４】Ｑ位相の信号は、搬送波発振器１１３から
の搬送波とミキサ１１４ａにより掛算され、このとき、
非接触ＩＣカードから送信したＭＳＫデータが復元され
る。一方、Ｉ位相の信号は、位相シフタ１１５によって
搬送波が９０°位相変調されたものとミキサ１１４ｂに
より掛算される。そして、それぞれの位相のＭＳＫデー
タは、アンプ１１６ａ，１１６ｂにより増幅された後、
極性判定回路１１７に入力され、信号レベルの比較が行
われる。

【００３５】セレクタ１１８は、極性判定回路１１７の
比較結果で決定される選択信号を受け、それぞれの位相
のＭＳＫデータ信号のうち信号レベルの大きい方を選択
する。このセレクタ１１８の出力信号はＭＳＫデコーダ
１１９に入力される。ＭＳＫデコーダ１１９の出力信号
は、図９の非接触ＩＣカードでＭＳＫエンコーダ１０７
によりディジタル変調されたデータが再生されたもので
あり、この時点ではまだマンチェスタ符号化されてい
る。

【００３６】このマンチェスタ符号化されているＭＳＫ
デコーダ１１９の出力信号は、クロック抽出回路１２
０、ゲート回路１２１およびシンクワード検知回路１２
２にそれぞれ入力される。シンクワード検知回路１２２
では、入力信号から、パケットの始まりを示すシンクワ
ードの検知が行われる。このとき、従来の受信機では、
データの不要エッジと必要エッジの選択ができないた
め、全てのエッジを必要エッジとして、先に述べたよう
にマンチェスタ符号のパターンを比較し、それがシンク
ワードと一致したとき、ゲート回路１２１およびクロッ
ク抽出回路１２０に対して許可信号１２３を出力する。

【００３７】ゲート回路１２１は、シンクワード検知回
路１２２からの許可信号１２３が到来しなければ、後続
の回路にデータを伝達しないようになっている。つま
り、逆にいえば、シンクワード検知回路１２２から許可
信号１２３が出力された直後のデータ信号列を予め非接
触ＩＣカード側と取り決めておけば、誤り訂正に必要な
情報ビットと検査ビットの選択ができることになる。そ
こで、従来の非接触ＩＣカードおよび料金所の受信機に
おいては、許可信号１２３の後の最初のビットを情報ビ
ット、その次のビットを検査ビット、また更にその次の
ビットを情報ビットというようにしていた。

【００３８】次にクロック抽出回路１２０においては、
許可信号１２３が到来した直後のエッジを必要エッジ、
その次のエッジを不要エッジ、また更にその次のエッジ
を必要エッジというように取り決めることにより、クロ
ックの抽出もできることになる。

【００３９】ゲート回路１２１から出力されるデータ信
号はマンチェスタ／ＮＲＺ変換回路１２５に入力され
る。このマンチェスタ／ＮＲＺ変換回路１２５は、クロ
ック抽出回路１２０によって抽出されたクロックによ
り、ゲート回路１２１からのデータ信号をマンチェスタ
符号からＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）符号に変換す
る。このＮＲＺ符号に変換されたデータは誤り訂正回路
（誤り訂正復号器）１２６に入力される。この誤り訂正
回路１２６は、極性判定回路１１７がＩ位相とＱ位相の
選択を行いアナログスイッチが切り替わる際に生ずるビ
ットエラーを訂正するためのものである。誤り訂正回路
１２６は、ゲート回路１２１から情報ビット、検査ビッ
ト、情報ビットと順にデータが出力されることから、そ
のＮＲＺへの変換後のデータに対して、正常な誤り訂正
を行うことができる。誤り訂正回路１２６から出力され
るデータはシリアル／パラレル変換器（ＳＰＣ）１２７
でパラレルデータに変換され、ＣＰＵ１２８に送られ
る。

【００４０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の非接触ＩＣカードシステムでは、非接触ＩＣカード
から料金所の受信機への通信において、送信データが伝
送されないことがあった。本発明者は、この要因とし
て、シンクワードのデータが極性判定回路によりつぶれ
てしまうことにあるものと認識するに至った。即ち従来
の非接触ＩＣカードシステムでは、シンクワードのデー
タが極性判定回路によりつぶれてしまうと、言い換えれ
ばシンクワード中にデータエラーが発生すると、シンク
ワード検知回路はそれをシンクワードと認識できなくな
るため、許可信号を出さず、したがって料金所の受信機
は非接触ＩＣカードからのデータを受信できなくなると
いう問題があった。

【００４１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
その目的は、非接触ＩＣカードと無線により通信を行う
ための（料金所アンテナなどの）本体側アンテナを介し
て（料金所受信機などの）本体側受信機で受信された通
信パケットのシンクワード中にデータエラーが発生した
としても、その本体側受信機においてデータエラーを訂
正して、非接触ＩＣカードと本体側との間の通信を正常
に行うことができる非接触ＩＣカードシステムを提供す
ることにある。

【００４２】本発明の他の目的は、本体側アンテナを介
して受信された通信パケットに対して必要エッジと不要
エッジの選択も情報ビットと検査ビットの選択も行うこ
となくシンクワードを確実に検知して、それに続くデー
タ列を正常に受信できる非接触ＩＣカードシステムを提
供することにある。

【００４３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、本体側アンテナと非接触ＩＣカードとの
間で無線によりパケット通信を行うことによって本体側
で移動体識別等を行う非接触ＩＣカードシステムにおい
て、非接触ＩＣカードから本体側アンテナに対して送信
されるパケットのシンクワードにも誤り訂正ビットを付
加する構成とすると共に、本体側の受信機では、非接触
ＩＣカードから送信されて本体側アンテナで受信された
パケットを受けて誤り訂正を行い、しかる後にシンクワ
ードを検知する構成としたことを特徴とする。

【００４４】本発明はまた、本体側受信機に、パケット
受信における必要エッジおよび不要エッジと情報ビット
および検査ビットのそれぞれの関係の全ての組み合わせ
に対応した４系統の受信回路を備え、各受信回路に、受
信パケットの誤り訂正を行うための誤り訂正回路と、こ
の誤り訂正回路の出力データからシンクワードを検知す
るシンクワード検知回路とを設けたことをも特徴とす
る。

【００４５】

【作用】上記の構成において、非接触ＩＣカードからの
パケット通信においては、パケットの始まりを示すシン
クワードにも誤り訂正ビットが付加されて送信される。
この非接触ＩＣカードから送信されるパケットは本体側
のアンテナ（例えば料金所アンテナ）で受信される。

【００４６】本体側受信機では、この受信パケットのシ
ンクワードに誤り符号が付加されていることから、同シ
ンクワードの誤り訂正を行うこともできる。したがっ
て、たとえ本体側受信機内の極性判定回路がシンクワー
ド受信中に動作してデータエラーが発生したとしても、
本体側受信機での誤り訂正により、そのシンクワードの
エラーを訂正して復元することができ、通信エラーをな
くすことが可能となる。

【００４７】また本体側受信機は、必要エッジおよび不
要エッジと情報ビットおよび検査ビットのそれぞれの関
係の全ての組み合わせに対応した４系統の受信回路を内
蔵しているため、受信パケット中の必要エッジと不要エ
ッジの選択と、情報ビットと検査ビットの選択を行わな
くても、この４系統の受信回路のうちの１つで正しく誤
り訂正を行ってシンクワードを確実に検知できるように
なり、その後に続くデータ列を正常に受信することが可
能となる。

【００４８】

【実施例】図１は本発明の非接触ＩＣカードシステムに
適用される非接触ＩＣカードの一実施例を示すブロック
構成図である。なお、本実施例は、有料道路の料金収受
システムに実施した場合である。

【００４９】図中、９はＣＰＵであり、料金収受に必要
な料金計算、残額計算等を行うものである。ＣＰＵ９に
はデータレジスタ８が接続されており、ＣＰＵ９で計算
されたデータはデータレジスタ８に送られて、同レジス
８に一時保持される。

【００５０】７はシンクワード発生器であり、パケット
通信の開始時に予め定められたパターンのデータを（シ
ンクワードとして）出力する。このシンクワード発生器
７からのデータ出力に続いて、データレジスタ８に保持
されているデータが出力される。

【００５１】シンクワード発生器７およびデータレジス
タ８から出力されたデータはパラレル／シリアル変換器
（ＰＳＣ）６に入力される。パラレル／シリアル変換器
６は、シンクワード発生器７およびデータレジスタ８か
ら出力されたパラレルデータをシリアルデータに変換す
る。

【００５２】パラレル／シリアル変換器６から出力され
たシリアルデータは、誤り訂正符号器５に入力される。
誤り訂正符号器５は、このパラレル／シリアル変換器６
からのシリアルデータを情報ビットとし、それに誤り訂
正符号である検査ビットを付加して、情報ビット、検査
ビット、情報ビットというように交互に出力する。この
誤り訂正符号器５から出力されるデータの形式はＮＲＺ
データである。

【００５３】誤り訂正符号器５から出力されたＮＲＺデ
ータはマンチェスタ符号器４に入力される。マンチェス
タ符号器４は、誤り訂正符号器５からのＮＲＺデータを
マンチェスタ符号化する。

【００５４】マンチェスタ符号器４によってマンチェス
タ符号化されたデータはＭＳＫエンコーダ３に入力され
る。ＭＳＫエンコーダ３は、このマンチェスタ符号化さ
れたデータをディジタル変調する。

【００５５】ＭＳＫエンコーダ３によってディジタル変
調されたデータ（ＭＳＫデータ）は変調器２に入力され
る。変調器２は、このディジタル変調されたデータに対
して電波として放射できるように搬送波によりアナログ
変調する。このアナログ変調された信号はアンテナ１に
送られ、同アンテナ１から電波として放射される。図２
は図１に示す構成の非接触ＩＣカードから伝送されるデ
ータを受信するための料金所の受信機の一実施例を示す
ブロック構成図である。

【００５６】図中、１０は料金所のアンテナであり、図
１に示す非接触ＩＣカードからの電波を受信するための
ものである。アンテナ１０で受信された非常にレベルの
低い受信信号はプリアンプ１１に入力される。プリアン
プ１１は、このアンテナ１０からの微弱な受信信号を増
幅する。この増幅された受信信号はパワーデバイダ１２
に入力される。

【００５７】パワーデバイダ１２は、プリアンプ１１に
よって増幅された受信信号を均等にＩ位相とＱ位相とに
分配する。このＩ位相とＱ位相の受信信号のうち、Ｑ位
相の受信信号はミキサ１５ａに入力される。ミキサ１５
ａには、搬送波発振器１３から出力される搬送波も入力
される。しかして、パワーデバイダ１２によって分配さ
れたＱ位相の信号と搬送波発振器１３からの搬送波とを
ミキサ１５ａにて掛算することによりホモダイン検波を
行う。

【００５８】搬送波発振器１３からの搬送波は位相シフ
タ１４にも入力される。位相シフタ１４は、この搬送波
の位相を９０°回転する。位相シフタ１４により９０°
位相を回転（位相変調）された搬送波はミキサ１５ｂに
入力される。ミキサ１５ｂには、パワーデバイダ１２に
よって分配されたＩ位相の信号も入力される。しかし
て、パワーデバイダ１２によって分配されたＩ位相の信
号と位相シフタ１４により９０°位相を回転された搬送
波とをミキサ１５ｂにて掛算することによりホモダイン
検波を行う。

【００５９】ミキサ１５ａ，１５ｂによって掛算された
それぞれＱ位相，Ｉ位相のＭＳＫデータはアンプ１６
ａ，１６ｂに入力され、同アンプ１６ａ，１６ｂにより
増幅される。この増幅されたＱ位相，Ｉ位相のＭＳＫデ
ータは極性判定回路１７に入力される。

【００６０】極性判定回路１７は、アンプ１６ａ，１６
ｂにより増幅されたＱ位相，Ｉ位相のＭＳＫデータの信
号レベルの比較を行い、その比較結果に応じた選択信号
を出力する。この選択信号はセレクタ１８を制御するの
に用いられる。このセレクタ１８には、アンプ１６ａ，
１６ｂにより増幅されたＱ位相，Ｉ位相のＭＳＫデータ
が入力される。セレクタ１８は、極性判定回路１７から
の選択信号の状態に応じて、アンプ１６ａ，１６ｂによ
り増幅されたＱ位相，Ｉ位相のＭＳＫデータ信号のうち
受信信号レベルの大きい方を選択する。

【００６１】セレクタ１８の出力信号はＭＳＫデコーダ
１９に入力される。ＭＳＫデコーダ１９は、セレクタ１
８の出力信号、即ちＭＳＫのディジタル変調されたデー
タ信号をマンチェスタ符号に復調する。これにより、図
１に示す非接触ＩＣカードでＭＳＫエンコーダ３により
ディジタル変調されたマンチェスタ符号のデータが再生
されることになる。

【００６２】さて、マンチェスタ符号のデータが再生さ
れると、そのデータから必要エッジと不必要エッジを見
極め、クロックを抽出する必要がある。ところが本実施
例では、このような見極めを不要とする以下に示す特徴
ある構成を有している。即ち本実施例では、奇数エッジ
をクロックとして抽出する奇数エッジ抽出回路２０と偶
数エッジをクロックとして抽出する偶数エッジ抽出回路
２１の２系統のクロック抽出回路を有している。この２
系統のクロック抽出回路のうち、奇数エッジ抽出回路２
０は、ＭＳＫデコーダ１９によって再生された連続する
マンチェスタ符号のデータ列から奇数番目のエッジだけ
を抽出し、それをクロックとして出力する。一方、偶数
エッジ抽出回路２１は、同じ連続するマンチェスタ符号
のデータ列から偶数番目のエッジだけを抽出し、それを
クロックとして出力する。

【００６３】このように、２系統のクロック抽出回路を
構成することにより、再生されたデータ列からどちらの
エッジが必要エッジであるかどうかを見極める必要性を
なくすことができる。

【００６４】奇数エッジ抽出回路２０によって抽出され
たクロックはマンチェスタ／ＮＲＺ変換器２２ａに入力
され、偶数エッジ抽出回路２１によって抽出されたクロ
ックはマンチェスタ／ＮＲＺ変換器２２ｂに入力され
る。これら両マンチェスタ／ＮＲＺ変換器２２ａ，２２
ｂには、ＭＳＫデコーダ１９によって再生された連続す
るマンチェスタ符号のデータも入力される。しかしてマ
ンチェスタ／ＮＲＺ変換器２２ａ，２２ｂは、このマン
チェスタ符号のデータをそれぞれ奇数エッジ抽出回路２
０，偶数エッジ抽出回路２１によって抽出されたクロッ
クにより、ＮＲＺデータに変換する。

【００６５】一方、奇数エッジ抽出回路２０，偶数エッ
ジ抽出回路２１によって抽出されたクロックはそれぞれ
クロック反転器２３ａ，２３ｂにも入力される。クロッ
ク反転器２３ａ，２３ｂは、この奇数エッジ抽出回路２
０，偶数エッジ抽出回路２１からのクロックを反転す
る。このクロック反転器２３ａ，２３ｂによるクロック
反転動作の対象となるクロック（もとのクロック）と、
その反転クロックとは、マンチェスタ符号のデータ中の
情報ビットと検査ビットの選択に必要なものであり、も
とのクロックは最初に認識したデータを情報ビットと
し、反転クロックはその次のデータを情報ビットとする
ことになる。以上のように料金所側の受信系を構成する
ことにより、必要エッジと不要エッジの選択も、情報ビ
ットと検査ビットの選択も必要なくなる。

【００６６】クロック反転器２３ａの出力（反転クロッ
ク）は誤り訂正復号器（誤り訂正回路）２４ａ，２４ｃ
に入力される。一方、クロック反転器２３ｂの出力（反
転クロック）は誤り訂正復号器（誤り訂正回路）２４
ｂ，２４ｄに入力される。また誤り訂正復号器２４ａ，
２４ｂには、マンチェスタ／ＮＲＺ変換器２２ａの出力
（ＮＲＺデータ）が入力され、誤り訂正復号器２４ｃ，
２４ｄには、マンチェスタ／ＮＲＺ変換器２２ｂの出力
（ＮＲＺデータ）が入力される。

【００６７】誤り訂正復号器２４ａ，２４ｂは、マンチ
ェスタ／ＮＲＺ変換器２２ａの出力（奇数エッジを必要
エッジとして得られたＮＲＺデータ）に対して、それぞ
れクロック反転器２３ａ，２３ｂからのクロックに応じ
て誤り訂正を行う。同様に、誤り訂正復号器２４ｃ，２
４ｄは、マンチェスタ／ＮＲＺ変換器２２ｂの出力（偶
数エッジを必要エッジとして得られたＮＲＺデータ）に
対して、それぞれクロック反転器２３ａ，２３ｂからの
クロックに応じて誤り訂正を行う。以上の結果、誤り訂
正復号器２４ａ〜２４ｄの出力データのうちのいずれか
１つは、必要エッジと不要エッジの選択と、情報ビット
と検査ビットの選択とが行われていなくても、必ず誤り
訂正されたデータとなる。誤り訂正復号器２４ａ〜２４
ｄの出力データは、シンクワード検知回路２５ａ〜２５
ｄおよびゲート回路（Ｇ）２６ａ〜２６ｄに入力され
る。

【００６８】シンクワード検知回路２５ａ〜２５ｄは、
誤り訂正復号器２４ａ〜２４ｄの出力データを受けて、
予め定められているパターンのシンクワードを検知す
る。このシンクワード検知の対象となる誤り訂正復号器
２４ａ〜２４ｄの出力データの１つは、誤り訂正された
データであるため、たとえシンクワード受信中に極性判
定回路１７が動作してビットエラーが発生していても、
シンクワード検知回路２５ａ〜２５ｄの対応する１つに
誤り訂正されたデータが入力されることになり。そのデ
ータ（シンクワード）を検知できる。

【００６９】シンクワード検知回路２５ａ〜２５ｄのう
ちのシンクワードを検知したシンクワード検知回路２５
ｉ（ｉはａ〜ｄのいずれか）は、ゲート回路２６ａ〜２
６ｄのうちの対応するゲート２６ｉに対して許可信号を
出力する。

【００７０】ゲート回路２６ａ〜２６ｄの出力にはシリ
アル／パラレル変換器（ＳＰＣ）２７ａ〜２７ｄの入力
が接続されている。ゲート回路２６ａ〜２６ｄは、シン
クワード検知回路２５ａ〜２５ｄから許可信号が到来し
た場合には、対応する誤り訂正復号器２４ａ〜２５ｄか
らの出力データ（即ちシンクワードに続くデータ列）を
シリアル／パラレル変換器２７ａ〜２７ｄに伝達する。
したがって、ゲート回路２６ａ〜２６ｄのうちのゲート
回路２６ｉ（ｉはａ〜ｄのいずれか）に対して許可信号
が出力された場合には、誤り訂正復号器２４ｉからの出
力データ（シリアルデータ）がゲート回路２６ｉからシ
リアル／パラレル変換器２７ｉに伝達される。

【００７１】シリアル／パラレル変換器２７ａ〜２７ｄ
の出力はＣＰＵ２８に接続されている。シリアル／パラ
レル変換器２７ａ〜２７ｄのうちのシリアル／パラレル
変換器２７ｉは、ゲート回路２６ｉによって伝達された
誤り訂正復号器２４ｉからの出力データをパラレルデー
タに変換し、ＣＰＵ２８に送る。このように、シンクワ
ード検知回路２５ａ〜２５ｄのうちのシンクワード検知
回路２５ｉがシンクワードを検知して許可信号を出力し
た場合には、ＣＰＵ２８は、シリアル／パラレル変換器
２７ｉのみからパラレルデータを受け取ることになる。

【００７２】このように本実施例によれば、非接触ＩＣ
カードからのパケット通信の際に、シンクワードにも誤
り訂正符号が付されて送信される。また、料金所の受信
機においては、それぞれ、誤り訂正復号器２４ａとシン
クワード検知回路２５ａの組、誤り訂正復号器２４ｂと
シンクワード検知回路２５ｂの組、誤り訂正復号器２４
ｃとシンクワード検知回路２５ｃの組、および誤り訂正
復号器２４ｄとシンクワード検知回路２５ｄとの組を有
する４系統のデータ受信回路を内蔵することにより、必
要エッジと不要エッジの選択と、情報ビットと検査ビッ
トの選択を行わなくても、４系統のデータ受信回路のい
ずれか１つで誤り訂正符号のついたシンクワードを受信
できることになる。また、これにより、誤り訂正復号器
２４ｉ（ｉ＝ａ〜ｄ）の後にシンクワード検知回路２５
ｉを設けることができ、シンクワードの受信中に極性判
定回路１７が動作することによって発生するビットエラ
ーを訂正することができるようになる。

【００７３】以上は、本発明を有料自動車の料金収受シ
ステムに実施した場合について説明したが、本発明は物
流等の管理システムなど、本体側アンテナと非接触ＩＣ
カードとの間で無線によりパケット通信を行うことによ
って本体側で移動体識別等を行う非接触ＩＣカードシス
テムであれば同様に適用できる。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、非
接触ＩＣカードからのパケット通信の際に、シンクワー
ドにも誤り訂正ビットを付加するようにしたので、本体
側受信機においては、同受信機内の極性判定回路がシン
クワード受信中に動作するなどの要因により、シンクワ
ードにビットエラーが発生しても、そのエラーをシンク
ワードに付加された誤り訂正ビットにより訂正すること
ができ、非接触ＩＣカードと本体側受信機との間の通信
を正常に行うことができる。したがって本発明によれ
ば、非接触ＩＣカードが本体側受信機に対して通信可能
領域内にあれば、その位置および位相とは無関係に必ず
通信ができるようになり、非接触ＩＣカードシステムの
通信信頼性が高くなる。

【００７５】また本発明によれば、本体側受信機に、必
要エッジおよび不要エッジと情報ビットおよび検査ビッ
トのそれぞれの関係の全ての組み合わせに対応した４系
統の受信回路を備えた構成としたことにより、受信パケ
ット中の必要エッジと不要エッジの選択と、情報ビット
と検査ビットの選択を行わなくても、この４系統の受信
回路のうちの１つで正しく誤り訂正を行ってシンクワー
ドを確実に検知できるようになり、その後に続くデータ
列を正常に受信することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非接触ＩＣカードシステムを有料道路
の料金収受システムに適用した場合の非接触ＩＣカード
の一実施例を示すブロック構成図。

【図２】図１に示す構成の非接触ＩＣカードから伝送さ
れるデータを受信するための料金所の受信機の一実施例
を示すブロック構成図。

【図３】非接触ＩＣカードを使用した有料自動車道路の
料金収受システムの無人料金所近傍の様子を示す図。

【図４】ホモダイン検波の原理を説明するための図。

【図５】ホモダイン検波の符号反転とヌルポイントを説
明するための図。

【図６】ＭＳＫ方式の変復調原理を説明するための図。

【図７】一般的なホモダイン受信機の構成を示す図。

【図８】従来の非接触ＩＣカードシステムにおけるシン
クワードの検知方法を説明するための図。

【図９】従来の非接触ＩＣカードのブロック構成図。

【図１０】従来の料金所受信機のブロック構成図。

【符号の説明】

１…アンテナ、２…変調器、３…ＭＳＫエンコーダ、４
…マンチェスタ符号器、５…誤り訂正符号器、６…パラ
レル／シリアル変換器（ＰＳＣ）、７…シンクワード発
生器、８…データレジスタ、９，２８…ＣＰＵ、１０…
アンテナ（料金所アンテナ、本体側アンテナ）、１２…
パワーデバイダ、１３…搬送波発振器、１４…位相シフ
タ、１５ａ，１５ｂ…ミキサ、１７…極性判定回路、１
８…セレクタ、１９…ＭＳＫデコーダ、２０…奇数エッ
ジ抽出回路、２１…偶数エッジ抽出回路、２２ａ，２２
ｂ…マンチェスタ／ＮＲＺ変換器、２３ａ，２３ｂ…ク
ロック反転器、２４ａ〜２４ｄ…誤り訂正復号器（誤り
訂正回路）、２５ａ〜２５ｄ…シンクワード検知回路、
２６ａ〜２６ｄ…ゲート回路（Ｇ）、２７ａ〜２７ｄ…
シリアル／パラレル変換器（ＳＰＣ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泰井 真之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体側アンテナと非接触ＩＣカードとの
   間で無線によりパケット通信を行うことによって前記本
   体側で移動体識別等を行う非接触ＩＣカードシステムに
   おいて、 前記非接触ＩＣカードに、同カードから前記本体側アン
   テナに対して送信されるパケットのシンクワードに誤り
   訂正ビットを持たせる手段を設けると共に、 前記本体側に、前記アンテナで受信された前記非接触Ｉ
   Ｃカードからの送信パケットを受けて誤り訂正を行い、
   しかる後に前記シンクワードを検知する受信機を設けた
   ことを特徴とする非接触ＩＣカードシステム。
2. 【請求項２】 前記受信機は、パケット受信における必
   要エッジおよび不要エッジと情報ビットおよび検査ビッ
   トのそれぞれの関係の全ての組み合わせに対応した４系
   統の受信回路であって、それぞれ、前記パケットの誤り
   訂正を行うための誤り訂正回路と、この誤り訂正回路の
   出力データから前記シンクワードを検知するシンクワー
   ド検知回路とを有する４系統の受信回路を備えているこ
   とを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカードシステ
   ム。