WO2013062000A1 - 送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、通信システム、通信方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

Abstract

　特別な近接通信デバイスを含まない機器を用いて近接通信を可能とする技術を提供すること。　送信データを取得し、前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力し、前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる。前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示す。

Description

送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、通信システム、通信方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

　本発明は送信装置、受信装置、送信方法、受信方法、通信システム、通信方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

　近年では、非接触型ＩＣチップを内蔵するカードを用いて電子マネーの決済を行う技術が普及しつつある。また電子マネーの扱いをより便利にするため、非接触型ＩＣチップを有する携帯電話にソフトウェアをインストールし、その携帯端末を電子マネーの決済に用いることも行われている。非接触型ＩＣチップは、専用の周波数帯を用いた近接通信を行う。

特開２００４－２７２５６０号公報

　非接触型ＩＣチップを内蔵した携帯端末の数は増加傾向にあるものの、スマートフォンの多くや低価格の携帯電話など、非接触型ＩＣチップを搭載していない携帯端末も多い。それは、非接触型ＩＣチップが電波を用いた専用の通信用ハードウェアであることが関連している。非接触型ＩＣチップが組み込まれていない携帯端末がなくならないことは、携帯端末を用いた電子マネー決済が普及する上での障害となっている。非接触型ＩＣチップが組み込まれていない携帯端末を所有しかつ電子マネーを利用する利用者は、非接触型ＩＣカードを別途持ち歩かねばならなかった。

　本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、携帯端末等の機器が非接触型ＩＣチップのような専用の近接通信用ハードウェアを有していない場合でも、その機器を用いて近接通信することを可能とする技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明にかかる送信装置は、送信データを取得する手段と、前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力する符号化手段と、前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる音声出力手段と、を含み、前記符号化手段は、前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示すように当該出力音声データを出力する。

　また、本発明にかかる受信装置は、マイクに入力されかつ送信データが符号化されてなる非可聴周波数帯の音声であって、前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有しかつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示す音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する音声入力手段と、前記入力音声データが示す音声から非可聴周波数帯の音声を抽出した抽出音声データを生成する抽出手段と、前記抽出音声データに基づいて前記送信データを復号する復号手段と、を含むことを特徴とする。

　本発明によれば、ＤＡ変換器及びスピーカを含む装置と、ＡＤ変換器及びマイクを有する装置と、を用いることにより、非接触型ＩＣチップなどの専用の近接通信用ハードウェアを用いなくても通信することが可能となる。

　また、本発明にかかる携帯端末は、店舗端末に送信する決済口座を示すデータを取得する手段と、前記決済口座を示すデータが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データを出力する符号化手段と、前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる音声出力手段と、を含むことを特徴とする。

　また、本発明にかかる店舗端末は、マイクに入力される音声であって、携帯端末が出力する決済口座を示すデータが符号化されてなる音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する音声入力手段と、前記入力音声データに基づいて前記決済口座を示すデータを復号する復号手段と、前記決済口座を示すデータと、決済金額とを残高管理装置に送信する決済問合手段と、前記残高管理装置から受信した決済の可否を示す情報に基づいて決済の結果を示す情報を出力する結果出力手段と、を含むことを特徴とする。

　また、本発明にかかる送信方法は、店舗端末に送信する決済口座を示すデータを取得するステップと、前記決済口座を示すデータが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データを出力する符号化ステップと、前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる出力ステップと、を含むことを特徴とする。

　また、本発明にかかる受信方法は、マイクに入力される音声であって、携帯端末が出力する決済口座を示すデータが符号化されてなる音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する入力ステップと、前記入力音声データに基づいて前記決済口座を示すデータを復号する復号ステップと、前記決済口座を示すデータと、決済金額とを残高管理装置に送信する決済問合ステップと、前記残高管理装置から受信した決済の可否を示す情報に基づいて決済の結果を示す情報を出力する結果出力ステップと、を含むことを特徴とする。

　また、本発明にかかる携帯端末用のプログラムは、店舗端末に送信する決済口座を示すデータを取得する手段、前記決済口座を示すデータが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データを出力する符号化手段、および、前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる音声出力手段、としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

　また、本発明にかかる店舗端末用のプログラムは、店舗端末に送信する決済口座を示すデータを取得する手段、前記決済口座を示すデータが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データを出力する符号化手段、および、前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる音声出力手段、としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

　また、本発明にかかる決済システムは、上述の携帯端末と店舗端末を含むことを特徴とする。

　また、本発明にかかる決済方法は、店舗端末に送信する決済口座を示すデータを取得するステップと、前記決済口座を示すデータが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データを出力する符号化ステップと、携帯端末が前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる出力ステップと、店舗端末がマイクに入力される音声であって、携帯端末が送信する決済口座を示すデータが符号化されてなる音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する入力ステップと、前記入力音声データに基づいて前記決済口座を示すデータを復号する復号ステップと、前記決済口座を示すデータと、決済金額とを残高管理装置に送信する決済問合ステップと、前記残高管理装置から受信した決済の可否を示す情報に基づいて決済の結果を示す情報を出力する結果出力ステップと、を含むことを特徴とする。

　本発明によれば、ＤＡ変換器及びスピーカを含む携帯端末と、ＡＤ変換器及びマイクを有する店舗端末と、を用いることにより、非接触型ＩＣチップなどの専用の近接通信用ハードウェアを用いなくても決済することが可能となる。

　本発明の一態様では、前記符号化手段は前記出力音声データが示す音声の振幅変化を抑制するように当該出力音声データを出力してもよい。

　本発明の一態様では、携帯端末は、前記店舗端末に対し通信を開始することを示す音声を前記スピーカに出力させ、マイクに入力される音声であって前記通信を開始することを示す音声に前記店舗端末が応答する音声に基づいて前記音声出力手段が出力させる音声の大きさを変更する開始制御手段、をさらに含んでもよい。

　本発明の一態様では、携帯端末は、前記店舗端末に対し通信を開始することを示す音声を前記音声出力手段を用いて前記スピーカに出力させ、当該通信を開始することを示す音声に前記店舗端末が応答する音声を認識しない場合に、前記音声出力手段が出力させる音声の大きさを変更し、前記店舗端末に対し通信を開始することを示す音声を前記スピーカに出力させることを繰り返す開始制御手段、をさらに含んでもよい。

　本発明の一態様では、携帯端末は、ユーザＩＤに基づいて、前記ユーザＩＤに応じた決済口座を示す情報をネットワークを介して取得する決済情報取得手段をさらに含んでもよい。

　本発明の一態様では、前記決済口座を示す情報は、暗号化された前記決済口座の残高情報を含んでもよい。

　本発明の一態様では、携帯端末は、前記決済口座を示す情報に応じた音声をスピーカが出力した後に、更新されかつ暗号化された決済口座の残高情報を含む決済結果情報を前記店舗端末から取得する決済結果取得手段をさらに含んでもよい。

　本発明の一態様では、店舗端末は、前記マイクに入力される音声であって、携帯端末が通信を開始することを示す音声が所定の条件を満たす場合に、前記携帯端末が出力する音声の大きさを変更させる情報を示す音声をスピーカに出力させる開始応答手段をさらに含んでもよい。

　本発明の一態様では、前記結果出力手段は、前記残高管理装置から決済可能を示す情報を受信した場合に、前記決済の結果を示す情報として利用者が認識できる所定の音をスピーカに出力させる情報を出力してもよい。

　本発明の一態様では、前記決済口座を示すデータは暗号化された前記決済口座の残高情報を含み、前記結果出力手段は、前記残高管理装置から決済可能を示す情報を受信した場合に、前記残高管理装置から更新されかつ暗号化された決済口座の残高情報を受信し、当該受信した残高情報を前記携帯端末に送信してもよい。

　本発明の一態様では、店舗端末は、前記更新されかつ暗号化された決済口座の残高情報を前記携帯端末に送信した後に、前記携帯端末から当該残高情報を受信したことを示す情報を受信した場合に、前記残高管理装置に決済完了を示す情報を送信する完了情報送信手段をさらに含んでもよい。

第１の実施形態にかかる決済システムの構成の一例を示す図である。 第１の実施形態にかかる支払者端末および店舗端末のハードウェア構成の一例を示す図である。 第１の実施形態にかかる支払者端末が実現する機能を示す機能ブロック図である。 第１の実施形態にかかる店舗端末が実現する機能を示す機能ブロック図である。 第１の実施形態にかかる決済サーバが実現する機能を示す機能ブロック図である。 音声を用いた送信処理のフローの一例を示す図である。 出力音声データが示す音声の時間推移を示す図である。 有音区間における波形の一例を示す図である。 音声を用いた受信処理のフローの一例を示す図である。 支払者端末の処理フローの一例を示す図である。 店舗端末の処理フローの一例を示す図である。 決済サーバの処理フローの一例を示す図である。 決済サーバが管理する情報の一例を示す図である。 第２の実施形態にかかる決済システムの構成の一例を示す図である。 第２の実施形態にかかる支払者端末が実現する機能を示す機能ブロック図である。 第２の実施形態にかかる店舗端末が実現する機能を示す機能ブロック図である。 第２の実施形態にかかるブラックボックスが実現する機能を示す機能ブロック図である。 支払者端末の処理フローの一例を示す図である。 店舗端末の処理フローの一例を示す図である。 ブラックボックスの処理フローの一例を示す図である。 暗号化済残高情報の一例を示す図である。

　以下では、本発明の第１の実施形態および第２の実施形態について図面に基づいて説明する。同じ符号を付された構成のうち、その前に説明した内容と違いが無い構成はその説明を省略する。

［第１の実施形態］
　図１は、第１の実施形態にかかる決済システムの構成の一例を示す図である。この決済システムは、支払者端末１と店舗端末２と決済サーバ３とを含む。支払者端末１と店舗端末２とは物理的にはつながれておらず、店舗端末２と決済サーバ３とは専用回線やプライベートネットワークなどの通信回線を介して接続されている。決済サーバ３は店舗端末を所有する店舗に関わらず同じであり、例えばデータセンタに設置されている。決済サーバ３は決済口座の残高情報等を一元的に所有し管理している。図２は、第１の実施形態にかかる支払者端末１および店舗端末２のハードウェア構成の一例を示す図である。支払者端末１および店舗端末２のそれぞれは、プロセッサ１１、記憶部１２、通信部１３、表示操作部１４、ＤＡ変換器１５、ＡＤ変換器１６、スピーカ１７およびマイク１８を含む。支払者端末１は、例えば商品に対する支払いをするユーザが所有するスマートフォンや携帯電話であってよい。店舗端末２は主に店舗が所有する決済用の端末であり、ＰＯＳレジスタやスマートフォンであってよい。図示しないが、決済サーバ３はプロセッサ１１、記憶部１２、通信部１３を含み、例えばＰＣサーバであってよい。

　プロセッサ１１は、記憶部１２に格納されているプログラムに従って動作する。またプロセッサ１１は通信部１３、表示操作部１４、ＤＡ変換器１５およびＡＤ変換器１６を制御する。なお、上記プログラムは、インターネット等のネットワークを介して提供されるものであってもよいし、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよい。

　記憶部１２は、ＲＡＭやフラッシュメモリ等のメモリ素子やハードディスクドライブ等によって構成されている。記憶部１２は、上記プログラムを格納する。また、記憶部１２は、各部から入力される情報や演算結果を格納する。

　通信部１３は、他の装置と通信するものであり、有線ＬＡＮや無線ＬＡＮを構成する集積回路やアンテナ、通信端子などにより構成されている。通信部１３は、ＣＰＵ１１の制御に基づいて、他の装置から受信した情報をＣＰＵ１１や記憶部１２に入力し、他の装置に情報を送信する。なお、通信部１３は携帯電話の回線を用いて通信をしてもよい。

　表示操作部１４は、液晶表示パネル等の表示出力デバイスを制御する手段や、タッチパネル等の入力デバイスを制御する手段などによって構成されている。表示操作部１４は、プロセッサ１１の制御に基づいて、画像データ等を表示出力デバイスに対して出力し、入力デバイスより操作者（ユーザ）からの情報を取得する。

　ＤＡ変換器１５は、プロセッサ１１の制御に基づいて、ＰＣＭ形式の出力音声データを出力信号電圧に変換する。ＤＡ変換器１５は、例えばΔΣ法を用いてＤＡ変換する。またＤＡ変換器１５は、操作者による設定に応じて出力信号電圧を変換するボリューム制御の機能も有する。

　ＡＤ変換器１６は、プロセッサ１１の制御に基づいて、入力信号電圧をＰＣＭ形式の入力音声データに変換する。ＡＤ変換器１６は、例えばΔΣ法を用いてＡＤ変換を行う。

　スピーカ１７は、ＤＡ変換器１５が出力する出力信号電圧に応じた音声を出力する。スピーカ１７は、音声出力用のスピーカであり、主に可聴周波数帯の音声を出力する特性を有する。

　マイク１８は、入力される音声を入力信号電圧に変換する。マイク１８は、音声入力用のマイクであり、主に可聴周波数帯の音声を入力する特性を有する。

　図３は、第１の実施形態にかかる支払者端末１が実現する機能を示す機能ブロック図である。支払者端末１は機能的に、開始制御部６１、決済情報取得部６２、決済情報送信部６３、決済結果取得部６４、符号化部６５、音声出力部６６、復号部６７、抽出部６８、および音声入力部６９を含む。これらの機能は、支払者端末１を構成するプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、ＤＡ変換器１５、ＡＤ変換器１６、通信部１３等を制御することで実現される。

　図４は、第１の実施形態にかかる店舗端末２が実現する機能を示す機能ブロック図である。店舗端末２は機能的に、開始応答部７１、決済問合部７２、結果出力部７３、符号化部７５、音声出力部７６、復号部７７、抽出部７８、および音声入力部７９を含む。これらの機能は、店舗端末２を構成するプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、ＤＡ変換器１５、ＡＤ変換器１６、通信部１３等を制御することで実現される。

　図５は、第１の実施形態にかかる決済サーバ３が実現する機能を示す機能ブロック図である。決済サーバ３は機能的に、情報受信部８１、残高更新部８２、決済可否回答部８３および口座管理部８４を含む。これらの機能は、決済サーバ３に含まれるプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、記憶部１２とデータをやりとりし、通信部１３等を制御することで実現される。決済サーバ３は、電子マネー等の決済口座の残高を管理する装置である。

　決済を行う前には、支払者端末１を所有する支払者が購入したい商品を店員に示し、店員がその商品を識別する情報（バーコードなど）を店舗端末２に入力し、店舗端末２は商品データベース等から支払すべき金額（決済金額）を取得しその金額を記憶部１２に記憶するとともに画面を介して支払者にその金額を示す。そして、決済の際には、支払者端末１と店舗端末２との間、店舗端末２と決済サーバ３との間で決済に関する１つ以上のデータの通信がなされる。特に、支払者端末１と店舗端末２との間では主に非可聴周波数帯の音声を用いた通信を行っている。支払者端末１から店舗端末２にデータを送信する場合には、大まかに以下の処理が行われる。はじめに支払者端末１の符号化部６５が送信するデータを符号化して非可聴周波数帯の音声を含むＰＣＭ形式の出力音声データを出力し、音声出力部６６はそのＰＣＭ形式の出力音声データをＤＡ変換器１５に変換させて、送信するデータを示す出力音声を支払者端末１のスピーカ１７に出力させる。その出力音声は店舗端末２のマイク１８に入力され、店舗端末２の音声入力部７９はその音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器１６を介して取得する。さらに抽出部７８は入力音声データから非可聴周波数帯の音声を抽出し、復号部７７は抽出された音声に基づいて送信データを復号する。

　ここで、店舗端末２の符号化部７５、音声出力部７６は、それぞれ支払者端末１の符号化部６５、音声出力部６６と同様の機能であり、支払者端末１の復号部６７、抽出部６８、および音声入力部６９は、それぞれ店舗端末２の復号部７７、抽出部７８、および音声入力部７９と同様の機能である。

　以下では、符号化部６５，７５、音声出力部６６，７６、復号部６７，７７、抽出部６８，７８、および音声入力部６９，７９の機能の詳細について説明する。ここでは説明の容易のため支払者端末１から店舗端末２に送信する場合の処理について、つまり符号化部６５、音声出力部６６、復号部７７、抽出部７８、および音声入力部７９の処理について説明する。図６は、音声を用いた送信処理のフローの一例を示す図である。

　符号化部６５は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。符号化部６５は、送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データを出力する。

　出力音声データの形式について説明する。図７は、出力音声データが示す音声の時間推移を示す図である。出力音声データが示す音声は、出力開始を示す同期信号５１と、出力終了を示す同期信号５２と、時間的にみて同期信号５１と同期信号５２とに挟まれる複数の伝送信号区間５３とからなる。これらの複数の伝送信号区間５３は、送信データが変調された信号である。各伝送信号区間５３は、音声が出力される有音区間であり、その出力される音声は、予め定められた２種類の音声のうち何れかである。各伝送信号区間５３は、送信データを構成するビット配列のうちいずれかに対応する。ここでは、伝送信号区間５３に出力される２種類の音声は、互いにその時間幅が異なる。具体的には、値が１となるビットに対応する伝送信号区間５３の時間幅Ｔｔ１と、値が０となるビットに対応する伝送信号区間５３の時間幅Ｔｔ０とが異なっている。図７の例では、時間幅Ｔｔ１は６ｍｓ、時間幅Ｔｔ０は２ｍｓである。また、隣り合う伝送信号区間５３の間には無音区間が配置され、また同期信号５１，５２とそれらの隣の伝送信号区間５３との間にも無音区間が配置される。無音区間の時間幅Ｔｎは１０ｍｓである。なお、本実施形態では時間幅Ｔｔ１と時間幅Ｔｔ０とが異なっていれば、時間幅Ｔｔ０，Ｔｔ１，Ｔｎの時間幅は上述のものと異なっていてもよい。

　次に符号化部６５の処理の詳細について説明する。符号化部６５は、まず符号化部６５に渡される送信データを取得する（ステップＳ４０１）。次に、出力音声データに同期信号５１を示す音声データを設定し（ステップＳ４０２）、無音区間を示す音声データを追加する（ステップＳ４０３）。次に変数ｉに１を代入し（ステップＳ４０４）、複数の伝送信号区間５３を出力音声データに追加する処理をする。

　符号化部６５は、送信データからｉ番目のビットを取得する（ステップＳ４０５）。ここで、送信データは順序づけられて並ぶｎ個のビットの集合であるとする。次に、取得されたビットに応じた時間幅を有する有音区間を示す音声データを出力音声データに追加し（ステップＳ４０６）、さらに出力音声データに無音区間を示す音声データを追加する（ステップＳ４０７）。そして変数ｉの値を１増やし（ステップＳ４０８）、送信データを構成する全て（ｎ個）のビットについて処理を行っていなければ（ステップＳ４０９のＮ）、ステップＳ４０５から処理を繰り返す。全てのビットについて処理を行っていれば（ステップＳ４０９のＹ）、出力音声データに同期信号５２を示す音声データを追加する（ステップＳ４１０）。これらの処理により、符号化部６５は送信データを２進数のビット列とした場合の各ビットに対応する種類の音声（有音区間）を順に出力する出力音声データを出力する。

　音声出力部６６は、プロセッサ１１、記憶部１２を中心として実現される。音声出力部６６は、出力音声データをＤＡ変換器１５に変換させることによりその出力音声データが示す音声をスピーカ１７に出力させる。具体的には、まず音声出力部６６は、出力音声データをＤＡ変換器１５に出力し（ステップＳ４１１）、ＤＡ変換器１５はその出力音声データを出力信号電圧に変換する。ＤＡ変換器１５から出力される出力信号電圧はスピーカ１７に入力され、スピーカ１７は出力信号電圧に応じた音声を出力する。

　ここで、有音区間の信号の詳細について説明する。図８は、有音区間における波形の一例を示す図である。実線は有音区間の音声の波形を示し、破線はその波形の振幅の時間変化を示す。有音区間においては、非可聴周波数帯、具体的には２０ｋＨｚ以上かつ出力可能な最大周波数（２５ｋＨｚ程度）以下の周波数の音声が出力されている。非可聴周波数帯の音声を通信に用いることで、周りの人間が不快なノイズを認識することを防ぐことができる。また、符号化部６５は有音区間における音声の振幅の変化を抑制するように出力音声データを設定する。より具体的には、出力音声データが示す各有音区間は、音声の振幅が徐増する区間と、音声の振幅が徐減する区間とを有する。音声の振幅が徐増する区間は、無音区間から有音区間に切り替わった後の一定の区間（図８の例では前半部分）であり、音声の振幅が徐減する区間は、有音区間から無音区間に切り替わる前の一定の区間（図８の例では後半部分）である。本実施形態では、上述の特徴を有する有音区間の振幅は、有音区間の時間幅の２倍の周期のサイン関数から求められている。

　有音区間におけるタイムステップｘにおける波形ｆ（ｘ）を示す式を以下に示す。ここで、ＰＣＭ形式の出力音声データは１６ビットであり、－３２７６８～３２７６７の値を取ることができるとし、１タイムステップは１秒をサンプリングレートで割った時間とする。

　ここで、γは出力音声データのサンプリングレートを非可聴周波数帯の音声の周波数で割った値である。サンプリングレートは通信に用いる非可聴周波数帯の周波数の２倍以上かつ自然数倍にするとよい。サンプリング周期と音声の周期との違いにより目的とする周波数より低い周波数が出力されることを防ぐことができるからである。本実施形態では、サンプリングレートが４４．１ｋＨｚ、音声の周波数は２２．０５ｋＨｚとしている。Ａは、有音区間のデータとして取りうる最大値を示している。Ｂは、サンプリングレートを振幅変化を示す周波数１０００でわった値である。なお、実際の出力音声データでは、ｆ（ｘ）が示す値のうち小数部の情報は切り捨てられている。

　ｆ（ｘ）の式は、非可聴周波数帯の音声を示すサイン波に、振幅の時間変化を抑制するサイン波をかけた式になっている。これにより、以下のｆｓ（ｘ）の式が示す有音区間における振幅を一定とするサイン波に比べ振幅の時間変化が抑制される。

　ここで、前述のように支払者端末１（および店舗端末２）のスピーカ１７は音声用のスピーカであるので、２０ｋＨｚ以上の非可聴周波数帯の音を出力する場合、物理的な特性のために出力信号電圧の変化に追随できない現象が起きる場合がある。その現象がおきると、スピーカ１７からより低い周波数のノイズのような音が出力される。上述の現象は、ｆｓ（ｘ）が示す有音区間の音声を出力する場合にはほぼ確実に発生するが、ｆ（ｘ）のように振幅の時間変化を制限すると、スピーカ１７が出力信号電圧の時間変化に追随しやすくなるため発生しなくなる。これにより、通信時にスピーカ１７が発生するノイズであってユーザが認識できるノイズを大幅に減少させることができる。

　なお、符号化部６５が出力する出力音声データにおける１つの伝送信号区間５３が、必ずしも１ビットのデータを表さなくてもよい。例えば、１つの伝送信号区間５３の時間幅の種類を４種類にし、１つの伝送信号区間５３が送信データの２ビットに対応させてもよい。また送信データをｋ進数（ｋ＞３）の値の配列に変換し、ｋ種類の音声のうちそれぞれの値に対応するものを出力するように符号化部６５が出力音声データを出力してもよい。

　図９は、音声を用いた受信処理のフローの一例を示す図である。以下ではこの処理フローに従い復号部７７、抽出部７８、および音声入力部７９が有する機能を説明する。

　音声入力部７９は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。音声入力部７９は、ＡＤ変換器１６からマイク１８に入力される音声が変換されてなるＰＣＭ形式の入力音声データを取得する（ステップＳ５０１）。この処理は、マイク１８には送信元（支払者端末１のスピーカ１７）が出力する音声が入力する状態で行われる。すると、入力音声データには送信データが符号化されてなる音声のデータを含まれる。なお、本実施形態では、サンプリングレートは送信元（支払者端末１）と同じサンプリングレートとしている。

　抽出部７８は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。抽出部７８は、音声入力部７９が取得した入力音声データから非可聴周波数帯の音声を抽出し（ステップＳ５０２）、抽出された音声を示すデータを記憶部１２に格納する。抽出部７８は、非可聴周波数帯の音声を抽出するためにバンドパスフィルタ（bandpass filter）を用いる。この処理を行うことにより、周囲の人の声などのノイズの影響を取り除くことができる。雑音が少ない環境で通信を行う前提であれば、この処理を行なわずに復号部７７に入力音声データをそのまま渡してもよい。

　復号部７７は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。復号部７７は抽出された音声を示すデータに基づいて送信データを復号する。まず、復号部７７は抽出された音声の振幅を正規化する（ステップＳ５０３）。これにより、マイク１８に入力される音声の大きさが通信するごとに異なっていても、後続の処理で問題が生じなくなる。なお、正規化の際にその音声の大きさが所定の範囲の外にある（最大値より大きいあるいは最小値より小さい）場合には、そのことを示す情報（エラー情報）を復号部６７が復号するデータを渡す先の機能に通知する。

　復号部７７は、次に有音区間と無音区間との境界を検出し、複数の有音区間のそれぞれの時間幅を検出する（ステップＳ５０４）。復号部７７は、検出された各有音期間の時間幅に応じて、ビットの値の配列を取得し（ステップＳ５０５）、取得した値の配列を復号された受信データとして記憶部１２等に出力する（ステップＳ５０６）。ここで、復号部７７はＣＲＣ訂正などの公知の誤り訂正技術を用いて受信データの精度を向上させてもよい。また、送信元（支払者端末１）が出力する伝送信号区間５３の時間幅の種類が３以上であれば、それに応じた値の配列を取得して受信データを復号してもよい。

　ＤＡ変換器１５に接続されるスピーカ１７を含む送信側の装置と、ＡＤ変換器１６に接続されるマイク１８を含む受信側の装置とは、上述の技術を用いて、他のデバイスを付加せずに通信を行うことができる。非可聴周波数帯の音声は電波に比べれば指向性が強いので、送信内容を誤って別の装置が受信する恐れも少なくなり、電波を用いる場合のように混信を防ぐための機能を付加したり操作を複雑化する必要もない。しかも、非可聴周波数帯の音声を用い、かつノイズの発生も抑えられているので、スピーカを用いて通信を行っているにも関わらず、その通信により人が不快な音を認識することはない。そのため、人体への影響も少ない。

　また、上述の説明ではスピーカ１７が出力する音声の時間幅を用いて送信データを符号化しているが、他の変調方法を用いて送信データを符号化してもよい。例えば、ＡＭ変調方式のように音声の振幅の違いによって送信するビット配列の各ビットを表してもよいし、ＦＭ変調方式のように音声の周波数の違いによってビット配列の各ビットを表してもよい。ただし、音声の時間幅を用いた方が、前者に比べてノイズ等の環境変化に強く、また後者に比べて復号に必要な計算量が少ない。

　なお、店舗端末２から支払者端末１にデータを送受信する場合は、店舗端末２の符号化部７５、音声出力部７６が、それぞれ支払者端末１の符号化部６５、音声出力部６６と同様の処理を行い、支払者端末１の復号部６７、抽出部６８、および音声入力部６９は、それぞれ店舗端末２の復号部７７、抽出部７８、および音声入力部７９と同様の処理を行う。

　上述の非可聴周波数帯の音声による通信を用いた決済の処理およびその処理を行う機能について、処理の順番に従って説明する。図１０は、支払者端末１の処理フローの一例であり、図１１は店舗端末２の処理フローの一例を示す図であり、図１２は決済サーバ３の処理フローの一例を示す図である。

　支払者端末１の開始制御部６１は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。開始制御部６１は、スピーカ１７に対し店舗端末２に対し開始情報を示す音声を出力させることにより、開始情報を送信する（ステップＳ１０１）。開始情報は、通信の開始を店舗端末２に知らせる情報である。より具体的には、開始制御部６１は、開始情報を送信データとして符号化部６５に符号化させ、音声出力部６６を介して符号化部６５が出力する出力音声データをＤＡ変換器１５に変換させることで、開始情報を示す音声をスピーカ１７に出力させる。

　店舗端末２の開始応答部７１は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。開始応答部７１は、マイク１８に入力される音声から支払者端末１が出力する開始情報を取得し、開始情報に応答するＡＣＫ信号を示す音声を店舗端末２のスピーカ１７に出力させる。また、マイク１８に入力される開始情報を示す音声の大きさが所定の範囲にない場合に、支払者端末１のスピーカ１７が出力する音声の音量を、その大きさが所定の範囲に入るように変更させる情報を示す音声をスピーカに出力させる。より具体的には、はじめに、音声入力部７９は、開始応答部７１の指示に基づいて、マイク１８に入力される音声が変換されてなるＰＣＭ形式の入力音声データを取得する（ステップＳ２０１）。次に、開始応答部７１は、その入力音声データに基づいて抽出部７８および復号部７７が処理をした結果として、復号された情報やエラー情報を取得する。開始応答部７１は、エラー情報が、取得した音声が小さすぎてデコードできないなど、取得した音声の大きさが所定の範囲にあることを示さない場合（ステップＳ２０２のＮ）には、支払者端末１の音声出力部６６によりスピーカ１７が出力する音声の音量を、取得した音声の大きさが所定の範囲に入るように変更させる（上述の場合には大きくさせる）音量補正信号を示す音声を店舗端末２の符号化部７５および音声出力部７６を用いてスピーカ１７に出力させ（ステップＳ２０３）、その応答となる音声のデータを取得するようステップＳ２０１から繰り返す。開始応答部７１は、エラー情報が、取得した音声の大きさが所定の範囲にあることを示す場合（ステップＳ２０２のＹ）には、取得した音声から復号された情報が開始情報であるか判定する（ステップＳ２０４）。その情報が開始情報でない場合には（ステップＳ２０４のＮ）、ステップＳ２０１から音声のデータを取得することを繰り返す。またその情報が開始情報である場合には（ステップＳ２０４のＹ）、開始情報に応答するＡＣＫ信号を示す音声を店舗端末２の符号化部７５および音声出力部７６を用いてスピーカ１７に出力させる（ステップＳ２０５）。

　支払者端末１の音声入力部６９、抽出部６８、復号部６７は、一定の時間の間にマイク１８から入力される音声について上述の受信処理を行い、受信データがあれば、その受信データを店舗端末２が応答する音声から復号された応答情報として受信する（ステップＳ１０２）。次に、開始制御部６１は、その応答情報が音量補正信号であるか、応答情報を受信していない場合には（ステップＳ１０３のＹ）、音声出力部６６が音量補正信号が示す大きさで音声を出力させるよう、あるいは音量補正信号を受信していない場合にはその大きさを大きくするように音声出力部６６の音量を変更し（ステップＳ１０４）、再度ステップＳ１０１の開始情報を送信することから繰り返す。また、応答情報を受信しておりその応答情報が音量補正信号でなく、さらにＡＣＫ信号でもない場合には（ステップＳ１０５のＮ）、ステップＳ１０１から繰り返す。そして応答情報がＡＣＫ信号の場合には（ステップＳ１０５のＹ）、決済情報送信部６３の処理を行う。

　これまでに説明した開始制御部６１や開始応答部７１の処理によって、通信に必要な音声のボリュームを適切に調整することができる。これにより、セキュリティと通信エラーとのバランスを最適に調整することができる。

　支払者端末１の決済情報送信部６３は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。決済情報送信部６３は、予め記憶部１２に記憶されている決済口座を示すデータである決済口座情報を取得し（ステップＳ１０６）、符号化部６５および音声出力部６６に送信データとして決済口座情報を入力することで、スピーカ１７の音声を介して決済口座情報を送信する（ステップＳ１０７）。決済口座情報は、この例では口座番号である。

　ここで、決済口座情報は、予め決済情報取得部６２により事前に取得され、記憶部１２に記憶された情報である。決済情報取得部６２は、プロセッサ１１、記憶部１２および通信部１３を中心として実現される。決済情報取得部６２は、ユーザＩＤとパスワードなどの認証情報とを通信部１３を用いてネットワークを介して決済サーバ３に送信し、決済サーバ３からユーザＩＤに応じた口座情報を取得する。

　決済サーバ３の口座管理部８４は、プロセッサ１１、記憶部１２および通信部１３を中心として実現される。口座管理部８４は、口座情報および残高情報を管理する。図１３は決済サーバ３が管理する情報の一例を示す図である。図１３に示す情報は記憶部１２に記憶されている。図１３の「ＵｓｅｒＩＤ」の欄はユーザＩＤを、「ＰＷ」の欄はパスワードを、「Ａｃｃｏｕｎｔ　Ｎｕｍｂｅｒ」の欄は口座情報を、「Ｂａｌａｎｃｅ」の欄は残高情報であるユーザの残高を示す。これらの情報は図示しないキーバリューストアに格納されている。

　ユーザＩＤおよびパスワードは、事前に支払者端末１を保有するユーザを登録する際に設定される情報である。口座管理部８４は、支払者端末１やＰＣ等を介してユーザから個人情報の入力を受け、さらにそのユーザとの間でユーザＩＤ、パスワードを決定し、記憶部１２に記憶する。また口座管理部８４は口座番号を生成し記憶部１２に記憶する。さらに口座管理部８４は、ユーザＩＤに対応する口座情報を支払者端末１の決済情報取得部６２に送信する。また口座管理部８４は、支払者端末１の決済情報取得部６２からユーザＩＤとパスワードなどの認証情報とを受信した場合、そのユーザＩＤについて認証情報を用いて認証を行い、認証できれば口座情報を決済情報取得部６２に送信する。こうすることで、ユーザはユーザＩＤとパスワードを記憶していれば、支払者端末１を他のものに変えても、新しい支払者端末１で決済を行うことが可能になる。もちろん、口座情報をユーザにも見せないことで、セキュリティを確保することもできる。なお、口座管理部８４は入出金履歴などの利用履歴も管理してよいし、口座管理部８４が支払者端末１を用いて支払者がクレジットカード等から入金する画面を提供してもよいし、支払者端末１側で残高が所定の金額より低い場合に自動的に口座管理部８４にアクセスし所定額を入金するようにしてもよい。

　ここで、支払者端末１が決済口座情報を送信した後の店舗端末２の処理以降を説明する。まず、店舗端末２の音声入力部７９、抽出部７８、復号部７７は、マイク１８から入力される音声について上述の受信処理を行い、その受信データを決済口座情報として受信する（ステップＳ２０６）。

　店舗端末２の決済問合部７２は、プロセッサ１１、記憶部１２および通信部１３を中心として実現される。決済問合部７２は、決済口座を示すデータである決済口座情報と、決済金額とを決済サーバ３に送信する（ステップＳ２０７）。

　決済サーバ３の情報受信部８１は、プロセッサ１１、記憶部１２および通信部１３を中心として実現される。情報受信部８１は、決済口座情報と、決済金額とを店舗端末２から受信する（ステップＳ３０１）。

　決済サーバ３の残高更新部８２は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。残高更新部８２は、受信した決済口座情報が示す口座の残高を取得する（ステップ３０２）。そして、残高が決済金額以上でなければ（ステップＳ３０３のＮ）、支払い不可を示す決済結果情報を店舗端末２に送信する（ステップＳ３０４）。そして、残高が決済金額以上であれば（ステップＳ３０３のＹ）、残高から決済金額を減算することで残高を更新し（ステップＳ３０５）、支払い許可を示す決済結果情報を店舗端末２に送信する（ステップＳ３０６）。図１２の例では決済サーバ３の決済に関する処理はこれで終了する。

　店舗端末２の結果出力部７３は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。結果出力部７３は、決済サーバから決済の可否を示す決済結果情報を受信する（ステップＳ２０８）。そして結果出力部７３は、決済結果情報に基づいて決済の結果を示す情報を出力する。より具体的には、結果出力部７３は、符号化部７５および音声出力部７６を用いて、決済結果情報を送信データとして支払者端末１に決済結果情報を送信し（ステップＳ２０９）、また決済結果情報が支払い許可を示す場合（ステップＳ２１０のＹ）には成功音のデータを音声出力部７６に渡し、店舗端末２のスピーカ１７に成功音を出力させ（ステップＳ２１１）、決済結果情報が支払い不可を示す場合（ステップＳ２１０のＹ）には失敗音のデータを音声出力部７６に渡し、店舗端末２のスピーカ１７に失敗音を出力させる（ステップＳ２１２）。なお、結果出力部７３は、支払者端末１に決済結果情報を送信しなくてもよい。

　支払者端末１の決済結果取得部６４は、プロセッサ１１、記憶部１２および表示操作部１４を中心として実現される。決済結果取得部６４は、音声入力部６９、抽出部６８、復号部６７を用いて決済結果情報を受信し（ステップＳ１０８）、決済結果情報が支払い不可を示す場合には（ステップＳ１０９のＮ）表示操作部１４を介して失敗メッセージを出力する（ステップＳ１１０）。

　これまでに説明した決済方法によれば、スマートフォンや携帯電話機などにアプリケーションプログラムをインストールするだけで、非接触型ＩＣチップを搭載していないスマートフォンや携帯電話機であっても支払者端末１になることができる。スマートフォンや携帯電話機は、必ずＤＡ変換器１５とそれに接続されるスピーカ１７、ＡＤ変換器１６とそれに接続されるマイク１８を装備しているからである。アプリケーションプログラムは、決済事業者が用意するサーバによって配信されてもよいし、スマートフォンやＯＳを提供する事業者、あるいは携帯電話のキャリアが提供する配信システムによって配信されてもよい。

［第２の実施形態］
　第２の実施形態は、第１の実施形態に対し、残高情報を支払者端末１に保持する点が異なる。この実施形態では、残高情報を必ずしも決済サーバ３で一元管理しなくてもよい。以下では第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

　図１４は、第２の実施形態にかかる決済システムの構成の一例を示す図である。この決済システムは、支払者端末１と店舗端末２とブラックボックス４とを含む。第１の実施形態と比べると、支払者端末１と店舗端末２とは物理的にはつながれていない点は同様であるが、ブラックボックス４は店舗ごとに存在し、決済口座の残高情報そのものを保有せず残高情報を一元管理していない点が主に異なる。支払者端末１および店舗端末２のハードウェア構成は第１の実施形態の図２で説明したものと同じであるので説明を省略する。また図示しないが、ブラックボックス４はプロセッサ１１、記憶部１２、通信部１３を含む。ブラックボックス４に含まれるプロセッサ１１や記憶部１２はリバースエンジニアリングや暗号キーの流出を防ぐために外部からのデータの読み出しを制限する機能を有する。

　図１５は、第２の実施形態にかかる支払者端末１が実現する機能を示す機能ブロック図である。支払者端末１は機能的に、開始制御部６１、決済情報送信部６３、決済結果取得部６４、符号化部６５、音声出力部６６、復号部６７、抽出部６８、および音声入力部６９を含む。これらの機能は、支払者端末１を構成するプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、ＤＡ変換器１５、ＡＤ変換器１６、通信部１３等を制御することで実現される。

　図１６は、第２の実施形態にかかる店舗端末２が実現する機能を示す機能ブロック図である。店舗端末２は機能的に、開始応答部７１、決済問合部７２、結果出力部７３、完了情報送信部７４、符号化部７５、音声出力部７６、復号部７７、抽出部７８、および音声入力部７９を含む。これらの機能は、店舗端末２を構成するプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、ＤＡ変換器１５、ＡＤ変換器１６、通信部１３等を制御することで実現される。

　図１７は、第２の実施形態にかかるブラックボックス４が実現する機能を示す機能ブロック図である。ブラックボックス４は機能的に、情報受信部９１、暗号復号部９２、残高更新部９３、暗号部９４、決済可否回答部９５、決済終了部９６を含む。これらの機能は、ブラックボックス４に含まれるプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、通信部１３等を制御することで実現される。ブラックボックス４は、支払者端末１から受け取った電子マネー等の決済口座の残高を変更（管理）する装置である。なお、ある店舗に複数の店舗端末２が設置されていてもブラックボックス４は店舗に１つでよい。ネットワークを介して店舗端末２とブラックボックス４を接続すれば、店舗端末２ごとにブラックボックス４を設ける必要はないからである。またブラックボックス４が一般的な通信機能を有すると、ブラックボックス４に接続することが容易になる。例えば店舗端末２がスマートフォンのように拡張が難しい機器である場合でも、容易にブラックボックス４のセキュリティ機能を利用できる。

　第２の実施形態にかかる符号化部６５，７５、音声出力部６６，７６、復号部６７，７７、抽出部６８，７８、および音声入力部６９，７９は、第１の実施形態と同じ機能であるので説明を省略し、以下では決済の処理およびその決済を行う機能について処理フローに従い説明する。図１８は、支払者端末１の処理フローの一例であり、図１９は店舗端末２の処理フローの一例を示す図であり、図２０はブラックボックス４の処理フローの一例を示す図である。

　支払者端末１の開始制御部６１は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。開始制御部６１は、スピーカ１７に対し店舗端末２に対し開始情報を示す音声を出力させることにより、開始情報を送信する（ステップＳ１５１）。より具体的には、開始制御部６１は、開始情報を送信データとして符号化部６５に符号化させ、音声出力部６６を介して符号化された出力音声データをＤＡ変換器１５に変換させて、開始情報を含む音声をスピーカ１７に出力させる。

　店舗端末２の開始応答部７１は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。開始応答部７１は、マイク１８に入力される音声から支払者端末１が出力する開始情報を取得し、開始情報に応答するＡＣＫ信号を示す音声を店舗端末２のスピーカ１７に出力させる。また、マイク１８に入力される開始情報を示す音声の大きさが所定の範囲にない場合に、支払者端末１のスピーカ１７が出力する音声の音量を、その大きさが所定の範囲に入るように変更させる情報を示す音声を店舗端末２のスピーカ１７に出力させる。より具体的には、はじめに、音声入力部７９は、開始応答部７１の指示に基づいて、マイク１８に入力される音声が変換されてなるＰＣＭ形式の入力音声データを取得する（ステップＳ２５１）。次に、開始応答部７１は、その入力音声データに基づいて抽出部７８および復号部７７により復号された情報を取得する。次に開始応答部７１は、取得した音声から復号された情報が開始情報であるか判定する（ステップＳ２５２）。その情報が開始情報でない場合には（ステップＳ２５２のＮ）、ステップＳ２５１から音声のデータを取得することを繰り返す。またその情報が開始情報である場合には（ステップＳ２５２のＹ）、開始情報に応答するＡＣＫ信号を示す音声を店舗端末２の符号化部７５および音声出力部７６を用いてスピーカ１７に出力させる（ステップＳ２５３）。

　支払者端末１の音声入力部６９、抽出部６８、復号部６７は、マイク１８から入力される音声について上述の受信処理を行い、受信データがＡＣＫ信号であるか判定する（ステップＳ１５２）。ＡＣＫ信号を受信していない場合には（ステップＳ１５２のＮ）、再度受信処理から繰り返す。ＡＣＫ信号を受信した場合には（ステップＳ１５２のＹ）、決済情報送信部６３の処理を行う。なお、第１の実施形態のように、店舗端末２が音声の大きさをチェックし必要に応じて音量補正信号を送信し、支払者端末１がその信号等に応じて音量を変更するようにしてもよい。

　支払者端末１の決済情報送信部６３は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。決済情報送信部６３は、予め記憶部１２に記憶されている決済口座を示すデータである暗号化済残高情報を取得し（ステップＳ１５３）、符号化部６５および音声出力部６６に送信データとして暗号化済残高情報を入力することで、音声を介して暗号化済残高情報を送信する（ステップＳ１５４）。

　図２１は、暗号化済残高情報の一例を示す図である。暗号化済残高情報は、暗号化されたデータ（暗号化部）とチェックサムとを含む。チェックサムはデータの転送が問題なく行われたか否かを確認するための誤り検出符号の一種であり、開始情報や第１の実施形態における決済口座情報など、符号化部６５，７５、復号部６７，７７を用いて通信する他のデータにも含まれている。暗号化部は、口座番号（Ａｃｃｏｕｎｔ　Ｎｏ）、残高情報（Ｂａｌａｎｃｅ）、およびコントロールコード（Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｏｄｅ）が暗号化されたデータである。口座番号は６４ビット長であり、残高情報は１６ビット長であり、コントロールコードは１６ビット長である。コントロールコードは、口座番号や残高情報等から非公開の計算方法を用いて計算される値であり、第三者は生成することができない。ブラックボックス４側でコントロールコードが正しいかチェックすることで、改ざんを検出する。よって、仮に暗号化済残高情報を改ざんしようとする者がいても、暗号化キーとコントロールコードの計算方法の秘密の２つの情報を取得せねばならないので、セキュリティが確保される。

　店舗端末２の音声入力部７９、抽出部７８、復号部７７は、マイク１８から入力される音声について受信処理を行い、その受信データを暗号化済残高情報として受信する（ステップＳ２５４）。

　店舗端末２の決済問合部７２は、プロセッサ１１、記憶部１２および通信部１３を中心として実現される。決済問合部７２は、決済口座を示すデータである暗号化済残高情報と、決済金額とをブラックボックス４に送信する（ステップＳ２５５）。

　ブラックボックス４の情報受信部８１は、プロセッサ１１、記憶部１２および通信部１３を中心として実現される。情報受信部８１は、暗号化済残高情報と、決済金額とを店舗端末２から受信する（ステップＳ３５１）。

　ブラックボックス４の暗号復号部９２は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。暗号復号部９２は、記憶部１２に記憶されている秘密鍵を用いて暗号化済残高情報を復号し、残高を取得する（ステップＳ３５２）。

　ブラックボックス４の残高更新部９３は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。残高更新部９３は、残高が決済金額以上である場合に（ステップＳ３５３のＹ）、残高から決済金額を減算して残高を更新する（ステップＳ３５５）。

　ブラックボックス４の暗号部９４は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。暗号部９４は記憶部１２に記憶されている秘密鍵を用いて更新された残高や口座番号などの情報を暗号化し、暗号化済残高情報を生成する（ステップＳ３５６）。

　ブラックボックス４の決済可否回答部９５は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。決済可否回答部９５は、残高が決済金額以上である場合に更新された残高等を暗号化した暗号化済残高情報と支払い許可を示す支払情報を店舗端末２に送信し（ステップＳ３５７）、残高が決済金額未満である場合に（ステップＳ３５３のＮ）、支払い不可を示す支払情報を店舗端末２に送信する（ステップＳ３５４）。なお、支払許可を示す支払情報には、平文の残高の情報も含まれる。この残高は、支払者端末１が利用者に残高を知らせるために用いられる。

　店舗端末２の結果出力部７３は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。結果出力部７３は、ブラックボックス４から決済の可否（決済結果）を示す情報である支払情報を受信し、支払許可の場合には暗号化済残高情報も受信する（ステップＳ２５６）。そして結果出力部７３は、支払者端末１に決済の結果を示す支払情報を送信する（ステップＳ２５７）。そして、支払情報が支払不可を示す場合には（ステップＳ２５８のＮ）店舗端末２の処理を終了し、支払情報が支払許可を示す場合には（ステップＳ２５８のＹ）、符号化部７５および音声出力部７６を用い、送信データを暗号化済残高情報として、支払者端末１にその暗号化済残高情報を送信する（ステップＳ２５９）。ここで、支払者端末１から受信通知を受信しなければ（ステップＳ２６０のＮ）、結果出力部７３はステップＳ２５９から支払者端末１にその暗号化済残高情報を送信する処理を繰り返す。支払者端末１から受信通知を受信した場合（ステップＳ２６０のＹ）、完了情報送信部７４の処理をする。

　支払者端末１の決済結果取得部６４は、プロセッサ１１、記憶部１２および表示操作部１４を中心として実現される。決済結果取得部６４は、音声入力部６９、抽出部６８、復号部６７を用いて支払情報を受信し（ステップＳ１５５）、支払情報が支払い不可を示す場合には（ステップＳ１５６のＮ）表示操作部１４を介して失敗メッセージを出力する（ステップＳ１５７）。また支払情報が支払許可を示す場合には（ステップＳ１５６のＹ）、決済結果取得部６４は音声入力部６９、抽出部６８、復号部６７を用いて店舗端末２から暗号化済残高情報を受信する（ステップＳ１５８）、なお、暗号化済残高情報を受信しなければ（ステップＳ１５９のＮ）、ステップＳ１５８から繰り返す。また暗号化済残高情報を受信したら（ステップＳ１５９のＹ）、符号化部６５および音声出力部６６を用いて受信通知を送信する（ステップＳ１６１）。さらに決済結果取得部６４は音声入力部６９、抽出部６８、復号部６７を用いて店舗端末２から送信される支払成功通知を受信し、支払成功通知を一定時間受信できなければ（ステップＳ１６０）ステップＳ１５９の受信通知の送信を繰り返す。また支払成功通知を受信したら（ステップＳ１６１）、記憶部１２に記憶されている古い暗号化済残高情報を、受信した更新後の暗号化済残高情報に更新する（ステップＳ１６１）。また記憶部１２に記憶される平文の残高の情報を、支払情報に含まれる平文の残高の情報で更新し、また表示操作部１４を用いて利用者に残高を知らせる。

　店舗端末２の完了情報送信部７４は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。完了情報送信部７４は、支払者端末１から受信通知を受信した場合（ステップＳ２６０のＹ）に、支払の成功音をスピーカ１７出力させるとともに、支払者端末１に支払成功通知を送信する（ステップＳ２６１）。またブラックボックス４に完了通知を送信する（ステップＳ２６２）。

　ブラックボックス４の決済終了部９６は、プロセッサ１１および記憶部１２を中心として実現される。決済終了部９６は店舗端末２から完了通知を受信したら、決済金額、口座番号および残高の利用履歴を記憶部１２に記憶する、暗号化済残高情報を削除するなどの終了処理を行う（ステップＳ３５８）。記憶部１２に記憶される利用履歴は締めなどのタイミングで外部に読み出され、決済金額の支払いを決済業者に要求する売上請求の情報として決済を管理するセンターに転送される。支払者端末１が暗号化済残高情報を受信したことを店舗端末２が確認し、さらにその確認の後でブラックボックス４の利用履歴を記憶することで、通信経路に問題が生じた場合の残高等の情報の食い違いを抑えることができる。

　以上に説明した方法によって、スマートフォンや携帯電話機などのようにＤＡ変換器１５やＡＤ変換器１６を用いて音声の入出力をする支払者端末１があれば、電子マネーなどの電子的な決済をすることができる。なお、支払者端末１からの入金を、ブラックボックス４や外部のサーバを用いて実現してもよい。例えば、店舗端末４でなされた入金に基づいて、残高が加算された後の暗号化済残高情報をブラックボックス４から支払者端末１に向けて送信してもよい。なお、ブラックボックス４の代わりに、ブラックボックス４の機能を有し、かつ店舗にかかわらず共通に設けられる決済サーバを設けてもよい。こうすれば、決済サーバ側でも口座の残高を管理し、不正利用をより容易に検出することも可能になり、また決済サーバが入金の機能を提供してもよい。

　また、支払者端末１が第１の実施形態にかかる店舗端末２と第２の実施形態にかかる店舗端末２との両方に対応するようにしてもよい。例えば店舗端末２が開始情報に応答する際に店舗端末２のタイプの情報を送信し、そのタイプの情報に応じてその後は決済口座情報を扱う処理をするか、暗号化済残高情報を扱う処理とするかを選択してよい。なお、これまでに説明した支払者端末１および店舗端末２の処理は、必ずしも汎用的なプロセッサ１１や記憶部１２で行わなくてもよい。例えば専用に設計された集積回路などのデバイスを用いてこれらの処理を実現してもよい。

　また、支払者端末１と店舗端末２との間での決済に関する通信手順（プロトコル）は、第１の実施形態や第２の実施形態で説明したものには限られず、他のプロトコルであってもよい。例えば、既存の電子マネーの決済で用いる通信手順に対し、非接触型ＩＣを用いた電波による通信を、これまでに説明した非可聴音声を用いた通信に置き換えた通信手順であってよい。より具体的には、例えばＦｅｌｉｃａ（登録商標）等の非接触型ＩＣで稼働するＯＳの下で生成された決済用の通信データを、符号化部６５等を用いて非可聴音声として送信し、復号部６７等を用いて非可聴音声から復号される決済用の通信データを、そのＯＳの下で処理することで、決済処理を行えばよい。
 

Claims (25)

1. 　送信データを取得する手段と、
   　前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力する符号化手段と、
   　前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる音声出力手段と、
   　を含み、
   　前記符号化手段は、前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示すように当該出力音声データを出力する、
   　ことを特徴とする送信装置。
2. 　前記符号化手段は、前記送信データに応じて前記複数の有音区間のそれぞれ時間幅を決定し、前記複数の有音区間を含む音声を示す出力音声データを出力する、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. 　前記複数の有音期間のそれぞれの時間幅は、予め定められた所定数の時間幅のうちいずれかである、
   　ことを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
4. 　前記非可聴周波数帯は、２０ｋＨｚ以上である、
   　ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
5. 　前記受信装置に対し通信を開始することを示す音声を前記スピーカに出力させ、マイクに入力される音声であって前記通信を開始することを示す音声に前記受信装置が応答する音声に基づいて前記音声出力手段が出力させる音声の大きさを変更する開始制御手段、
   　をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
6. 　前記受信装置に対し通信を開始することを示す音声を前記音声出力手段を用いて前記スピーカに出力させ、当該通信を開始することを示す音声に前記受信装置が応答する音声を認識しない場合に、前記音声出力手段が出力させる音声の大きさを変更し、前記受信装置に対し通信を開始することを示す音声を前記スピーカに出力させることを繰り返す開始制御手段、
   　をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
7. 　前記送信データは受信装置に送信する決済口座を示すデータを含む、
   　ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の送信装置。
8. 　ユーザＩＤに基づいて、前記ユーザＩＤに応じた決済口座を示す情報をネットワークを介して取得する決済情報取得手段、
   　をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の送信装置。
9. 　前記決済口座を示す情報は、暗号化された前記決済口座の残高情報を含む、
   　ことを特徴とする請求項７に記載の送信装置。
10. 　前記決済口座を示す情報に応じた音声をスピーカが出力した後に、更新されかつ暗号化された決済口座の残高情報を含む決済結果情報を前記店舗端末から取得する決済結果取得手段をさらに含む、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
11. 　送信データを取得するステップと、
    　前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力する符号化ステップと、
    　前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより、当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させるステップと、
    　を含み、
    　前記符号化ステップでは、前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示すように当該出力音声データを出力する、
    　ことを特徴とする送信方法。
12. 　送信データを取得する手段、
    　前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力する符号化手段、および、
    　前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる出力手段、
    　としてコンピュータを機能させ、
    　前記符号化手段は、前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示すように当該出力音声データを出力する、
    　ことを特徴とするプログラム。
13. 　送信データを取得する手段、
    　前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力する符号化手段、および、
    　前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる出力手段、
    　としてコンピュータを機能させるプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
    　前記符号化手段は、前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示すように当該出力音声データを出力する、
    　ことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
14. 　マイクに入力されかつ送信データが符号化されてなる非可聴周波数帯の音声であって、前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有しかつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示す音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する音声入力手段と、
    　前記入力音声データが示す音声から非可聴周波数帯の音声を抽出した抽出音声データを生成する抽出手段と、
    　前記抽出音声データに基づいて前記送信データを復号する復号手段と、
    　を含むことを特徴とする受信装置。
15. 　前記復号手段は、前記抽出音声データが示す複数の有音区間であって、前記マイクに順に入力される複数の有音区間のそれぞれの時間の長さに基づいて前記送信データを復号する、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の受信装置。
16. 　前記マイクに入力される音声であって、送信装置が通信を開始することを示す音声が所定の条件を満たす場合に、前記送信装置が出力する音声の大きさを変更させる情報を示す音声をスピーカに出力させる開始応答手段をさらに含む、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の受信装置。
17. 　前記送信データは決済口座を示すデータを含み、
    　前記決済口座を示すデータと、決済金額とを残高管理装置に送信する決済問合手段と、
    　前記残高管理装置から受信した決済の可否を示す情報に基づいて決済の結果を示す情報を出力する結果出力手段と、
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の受信装置。
18. 　前記決済口座を示すデータは暗号化された前記決済口座の残高情報を含み、
    　前記結果出力手段は、前記残高管理装置から決済可能を示す情報を受信した場合に、前記残高管理装置から更新されかつ暗号化された決済口座の残高情報を受信し、当該受信した残高情報を前記携帯端末に送信する、
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の受信装置。
19. 　前記更新されかつ暗号化された決済口座の残高情報を前記携帯端末に送信した後に、前記携帯端末から当該残高情報を受信したことを示す情報を受信した場合に、前記残高管理装置に決済完了を示す情報を送信する完了情報送信手段をさらに含む、
    　ことを特徴とする請求項１８に記載の受信装置。
20. 　前記結果出力手段は、前記残高管理装置から決済可能を示す情報を受信した場合に、前記決済の結果を示す情報として利用者が認識できる所定の音をスピーカに出力させる情報を出力する、
    　ことを特徴とする請求項１７に記載の受信装置。
21. 　マイクに入力されかつ送信データが符号化されてなる非可聴周波数帯の音声であって、前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有しかつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示す音声に基づいてＡＤ変換器を介してＰＣＭ形式の入力音声データを取得するステップと、
    　前記入力音声データが示す音声から非可聴周波数帯の音声を抽出した抽出音声データを生成するステップと、
    　前記抽出音声データに基づいて前記送信データを復号するステップと、
    　を含むことを特徴とする受信方法。
22. 　マイクに入力されかつ送信データが符号化されてなる非可聴周波数帯の音声であって、前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有しかつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示す音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する音声入力手段、
    　前記入力音声データが示す音声から非可聴周波数帯の音声を抽出した抽出音声データを生成する抽出手段、および、
    　前記抽出音声データに基づいて前記送信データを復号する復号手段、
    　としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
23. 　マイクに入力されかつ送信データが符号化されてなる非可聴周波数帯の音声であって、前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有しかつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示す音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する音声入力手段、
    　前記入力音声データが示す音声から非可聴周波数帯の音声を抽出した抽出音声データを生成する抽出手段、および、
    　前記抽出音声データに基づいて前記送信データを復号する復号手段、
    　としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
24. 　送信装置と受信装置とを含む通信システムであって、
    　前記送信装置は、
    　送信データを取得する手段と、
    　前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力する符号化手段と、
    　前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより、当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させる音声出力手段と、
    　を含み、
    　前記符号化手段は、前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示すように当該出力音声データを出力し、
    　前記受信装置は、
    　前記スピーカが出力しマイクに入力される音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得する音声入力手段と、
    　前記入力音声データが示す音声から非可聴周波数帯の音声を抽出した抽出音声データを生成する抽出手段と、
    　前記抽出音声データに基づいて前記送信データを復号する復号手段と、
    　を含む、
    　ことを特徴とする通信システム。
25. 　送信データを取得するステップと、
    　前記送信データが符号化されてなるＰＣＭ形式の出力音声データであって、非可聴周波数帯の音声を示す出力音声データを出力する符号化ステップと、
    　前記出力音声データをＤＡ変換器に変換させることにより、当該出力音声データに応じた音声をスピーカに出力させるステップと、
    　前記スピーカが出力しマイクに入力される音声を示すＰＣＭ形式の入力音声データをＡＤ変換器を介して取得するステップと、
    　前記入力音声データが示す音声から非可聴周波数帯の音声を抽出した抽出音声データを生成するステップと、
    　前記抽出音声データに基づいて前記送信データを復号するステップと、
    　を含み、
    　前記符号化ステップでは、前記出力音声データが前記送信データに応じて複数の有音区間と隣り合う有音区間の間の無音区間とを有する音声を示し、かつ前記各有音区間の振幅が開始時から増加し極大となった後に減少するサインカーブを示すように当該出力音声データを出力する、
    　ことを特徴とする通信方法。

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