(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタシステムにおいて、
所定のプロトコルパケット構造によりリーダライタとの通信を行う上位機器と、該上位機器からの複数のコマンド信号を非接触型ＩＣカードに送信するポーリング送信手段及び該ポーリング送信手段により送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出手段とを有するリーダライタと、を備え、
前記上位機器から前記リーダライタに対して複数のポーリングを実行し、非接触型ＩＣカードからのレスポンスにより、前記上位機器と前記リーダライタ間のプロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記非接触型ＩＣカードから受信した異なるプロトコルパケット構造を挿入するようにしたことを特徴とする非接触型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項２】
前記上位機器とのプロトコルパケット構造内のデータ領域は、前記リーダライタからのレスポンスを識別して、該識別結果が特定のポーリング方式と異なる場合に、前記プロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記非接触型ＩＣカードから受信した異なるプロトコルパケット構造を挿入することを特徴とする請求項１に記載の非接触型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項３】
前記上位機器は、前記応答信号の識別結果が予め決定したプロトコルと異なる場合、前記所定のプロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記特定のポーリング方式に対応するプロトコルパケット構造を付加したコマンドを前記リーダライタに送信し、前記コマンドを受信したリーダライタは、前記予め決定したプロトコルに従って処理し、前記所定のプロトコルパケット構造内のデータ領域からデータのみを抽出し、該データにより前記非接触ＩＣカードとのポーリングを行い、前記リーダライタは、前記データにより前記非接触ＩＣカードとのポーリングを行い、該ポーリングに対する応答信号を受信した場合、該応答信号に前記所定のプロトコルパケット構造を付加して前記上位機器に送信することを特徴とする請求項１又は２記載の非接触型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項４】
前記上位機器は、前記応答信号の識別結果が予め決定したプロトコルの場合、前記所定のプロトコルパケット構造のみを送信することを特徴とする請求項１記載の非接触型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項５】
ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタシステムにおいて、
所定のプロトコルパケット構造によりリーダライタとの通信を行う上位機器と、該上位機器からの複数のコマンド信号を非接触型ＩＣカードに送信するポーリング送信手段及び該ポーリング送信手段により送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出手段とを有するリーダライタと、を備え、
前記ポーリング送信手段は、複数の異なる変復調方式のコマンドを順次送信し、前記応答信号検出手段が特定のポーリングに対応する応答信号であることを認識した場合、前記上位機器に該応答信号を返送し、前記上位機器は、前記応答信号の識別結果に基づいて、該識別結果に対応するプロトコルを前記リーダライタに送信することを特徴とする非接触型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【請求項６】
前記ポーリング送信手段は、複数の異なる変復調方式のコマンドを送信する割合を可変とすると共に、前記所定のプロトコルパケット構造内の特定のビットにより決定することを特徴とする請求項５記載の非接触型ＩＣカード用リーダライタシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型ＩＣカード用リーダライタシステムに関し、さらに詳しくは、上位機器から１種類のプロトコルで、変復調方式の異なるＩＣカードを読み書きするリーダライタシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣ（Integrated Circuit）が組み込まれているものを総称した名称である。ＩＣカードは大きく分けて接触型、非接触型の２種類に分けられる。接触型とは、カード表面に端子が設けられており、その端子とリーダライタ側の端子とを接触させつつ、該端子を通じて信号のやり取りを行うものである。現在、使い捨てタイプのＩＣカードはヨーロッパ等の国々ではテレホンカードとして広く流通している。また、情報の書き換え可能なタイプを、マネーカードとして使用する実験が各国で行われており、金融関係で使用されるカードとして注目されている。
また、非接触型ＩＣカードは、鉄道の乗降時に使用される定期券として、現在の磁気カード方式に代わり採用することが検討されている。さらに、官公庁では、省資源ならびに環境問題に鑑み、ペーパーレス化を推進する意味と、省力化を実現する一環として、ＩＴ(Information Technology)化が強力に推し進められており、特に、福祉や公共施設の利用、各種証明書交付など、国、地方自治体の幅広い行政サービスに効率的に使えるカードとして、ＩＣカード化の動きが出てきている。
特に、前記した非接触ＩＣカードは、データのやり取りを電波で行うため、改札口通過の際に、一々定期券を取り出す必要がなく、定期入れや鞄等の中からでも情報交換できるため、利便性が大きく向上するものと期待され、従来の記録媒体に代わるものとして注目されている。また、特に荷物、部品を移動しながら非接触で管理できるので、物流方面や交通課金システムへの応用も期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の非接触ＩＣカードにあっては、ＩＣカードそのものの開発と相まって、非接触ＩＣカードに情報を記録したり、情報の読み取りを行うリーダライタの開発が一体で進められなければならない。そのとき、各社が独自の規格によって開発をおこなうと、各カード、リーダライタ間に互換性がなくなり、システム全体の進歩、発展を阻害する恐れが出てくる。そこで、このような不具合を防止するため、国際的な規格化が望まれている。現在、リーダライタとＩＣカードとのインタフェースおよび制御は、ＩＳＯ７８１６の規格に基づいて行われており、また、非接触ＩＣカードで使用される電波の周波数と変復調方式は、ＩＳＯ１４４４３により規定されている。しかしながら、民間、特に交通系で使用されようとしている非接触ＩＣカードの規格は、ＩＳＯ１４４４３タイプＣが圧倒的に多く、そのプロトコルも基本的にはＩＣカードメーカが規定した規格に基づいているのが現状である。従って、タイプＣのカードを使う時は必然的にリーダライタの規格をそれに合わせる必要がある。また、官公庁で使用される規格は、ＩＳＯ１４４４３タイプＢが予定され、その変復調方式が異なるものである。そのため、システムを利用する使用者は、自己が有する特定種類のＩＣカードに合致した専用のリーダライタ以外を利用することができず、利便性に欠けるといった問題が発生する。
さらに、リーダライタを制御する上位機器から見た場合、ＩＣカードのタイプ別にプロトコルを行うことが要求され、ソフトウェアが複雑となる。
本発明は、かかる課題に鑑み、上位機器から複数のポーリングを行い、リーダライタからのレスポンスにより、プロトコルパケット構造内のデータ領域を変更するようにして、見かけ上、上位機器からは１種類のプロトコルで通信を行うことを可能としたリーダライタシステムを提供することを目的とする。
また、他の目的は異なるタイプのＩＣカードを１種類のリーダライタで読み書き可能なリーダライタシステムを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１の発明は、ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタシステムにおいて、所定のプロトコルパケット構造によりリーダライタとの通信を行う上位機器と、該上位機器からの複数のコマンド信号を非接触型ＩＣカードに送信するポーリング送信手段及び該ポーリング送信手段により送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出手段とを有するリーダライタと、を備え、前記上位機器から前記リーダライタに対して複数のポーリングを実行し、非接触型ＩＣカードからのレスポンスにより、前記上位機器と前記リーダライタ間のプロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記非接触型ＩＣカードから受信した異なるプロトコルパケット構造を挿入するようにしたことを特徴とする。非接触型ＩＣカードの無電池型は、リーダライタにこのカードを近接させたときに非接触状態でリーダライタからの搬送波を内部のループアンテナで受信し、それを整流して自らの電力として駆動するタイプである。従って、あくまでも最初のアクセスは、リーダライタ側であり（これをリーダライタtalk first／カードlistenと呼ぶ）、その後、リーダライタからの固有の呼び出しコードを認識して初めて返信するものである。ここで、１種類の変復調方式であれば、決められた変復調方式でポーリング送信を行えばよいが、複数の異なる変復調方式を持った非接触型ＩＣカードが存在する場合は、その種類に対応した変復調方式を用意する必要がある。そして、リーダライタは、順次ポーリング信号送信時に送信して、そのレスポンスの有無により変復調方式を認識する方法が考えられる。
また、上位機器はリーダライタとのポーリングを単純化するために、ある特定のポーリング方式（例えば、最も市場に多く出回っているタイプのカード）に限定して行い、リーダライタとカード間はカードのタイプに合わせてプロトコルを行う方法がある。これを実現するためにリーダライタからのレスポンスを識別して、特定のポーリング方式か否かでプロトコルを変更できるようにしておくのが好ましい。
かかる発明によれば、リーダライタ側に複数の変復調方式を用意して、それを順次ポーリング送信するため、必ず所望の複数の変復調方式がみつかり、確実にＩＣカードとの通信を成立させることができる。また、上位機器とのプロトコルはリーダライタからのレスポンスを識別して、特定のポーリング方式か否かでプロトコルを変更できるようにしておくので、無駄な操作を極力少なくすることができ、アクセスタイムが速くなる。
また、請求項２の発明は、前記上位機器とのプロトコルパケット構造内のデータ領域は、前記リーダライタからのレスポンスを識別して、該識別結果が特定のポーリング方式と異なる場合に、前記プロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記非接触型ＩＣカードから受信した異なるプロトコルパケット構造を挿入することを特徴とする。
【０００５】
また、請求項３の発明は、前記上位機器は、前記応答信号の識別結果が予め決定したプロトコルと異なる場合、前記所定のプロトコルパケット構造内のデータ領域に、前記特定のポーリング方式に対応するプロトコルパケット構造を付加したコマンドを前記リーダライタに送信し、前記コマンドを受信したリーダライタは、前記予め決定したプロトコルに従って処理し、前記所定のプロトコルパケット構造内のデータ領域からデータのみを抽出し、該データにより前記非接触ＩＣカードとのポーリングを行い、前記リーダライタは、前記データにより前記非接触ＩＣカードとのポーリングを行い、該ポーリングに対する応答信号を受信した場合、該応答信号に前記所定のプロトコルパケット構造を付加して前記上位機器に送信することも本発明の有効な手段である。
上位機器は１種類の所定のプロトコルにより常にリーダライタと通信を行う。従って、その所定のプロトコルと同じカードの場合は、前記プロトコルパケット構造を変更する必要はない。しかし、異なる場合は、そのプロトコルを何らかの手段でリーダライタに連絡する必要がある。その最も簡単な方法として、プロトコルパケット構造内のデータ領域に、異なるプロトコルパケット構造をそのまま挿入する。かかる技術手段によれば、プロトコルパケット構造のデータ領域にカードとのプロトコルを挿入しておくので、１種類のプロトコルで通信を可能とし、上位機器のソフトウェアを単純化できる。
また、コマンドを受信したリーダライタは、どのタイプのカードからのコマンドかを認識している。従って、上位機器からのプロトコルパケット構造には余分なプロトコルコマンドが含まれている。必要なプロトコルはこのデータ領域に挿入されているので、その部分を抽出してカードに送信することによりカードとのポーリングが成立する。かかる技術手段によれば、所定のプロトコルパケット構造内のデータ領域からデータのみを抽出するので、不要なプロトコルを簡単な方法で除外することができる。
また、カードからの応答信号には上位機器とのプロトコルを行うコマンドは含まれていない。従って、応答信号を上位機器に送信するには、このプロトコルを付加する必要がある。かかる技術手段によれば、応答信号に前記所定のプロトコルパケット構造を付加して前記上位機器に送信するので、常に上位機器とは１種類のプロトコルコマンドで通信が可能である。
【０００６】
また、請求項４の発明は、前記上位機器は、前記応答信号の識別結果が予め決定したプロトコルの場合、前記所定のプロトコルパケット構造のみを送信することも本発明の有効な手段である。
リーダライタからの応答信号が所定のプロトコルの場合、プロトコルパケット構造を変更する必要がない。つまり、そのままのパケット構造でプロトコルを行えばよい。かかる技術手段によれば、所定のプロトコルパケット構造のみを送信するので、従来の既成のソフトウェアを使用することができる。
また、請求項５の発明は、ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変復調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタシステムにおいて、所定のプロトコルパケット構造によりリーダライタとの通信を行う上位機器と、該上位機器からの複数のコマンド信号を送信するポーリング送信手段及び該ポーリング送信手段により送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出手段とを有するリーダライタと、を備え、前記ポーリング送信手段は、複数の異なる変復調方式のコマンドを順次送信し、前記応答信号検出手段が特定のポーリングに対応する応答信号であることを認識した場合、前記上位機器に該応答信号を返送し、前記上位機器は、前記応答信号の識別結果に基づいて、該識別結果に対応するプロトコルを前記リーダライタに送信することを特徴とする。
リーダライタは基本的に判断機能を多く持たない方が構造的に簡単に構成できる。そして、制御は上位機器に極力持たせるようにすれば、カードの種類が増加した場合や、プロトコルの変更に対してシステム全体としてその柔軟性が増す。従って、リーダライタはカードと上位機器の間にあり、最小限のポーリング制御と信号の受け渡しのみを行う。そして、上位機器はポーリング制御、コマンド制御およびデータの通信等を司る。
かかる発明によれば、上位機器は、前記応答信号の識別結果に基づいて該識別結果に対応するプロトコルを前記リーダライタに送信するので、リーダライタの構成が簡単となり、システムとしての柔軟性と拡張性が増加する。
【０００７】
また、請求項６の発明は、前記ポーリング送信手段は、複数の異なる変復調方式のコマンドを送信する割合を可変とすると共に、前記所定のプロトコルパケット構造内の特定のビットにより決定することを特徴とする。
リーダライタとプロトコルを交わしたＩＣカードの前記変復調方式は、さまざまであり、また、リーダライタ側から見たＩＣカードの前記変復調方式毎の使用頻度もさまざまである。あるリーダライタから見た場合、前記変復調方式毎の使用頻度を知ることは重要である。なぜならば、使用頻度を知ることにより、リーダライタが設定する変復調方式の優先度を知ることができるからである。例えば、駅の改札では、ある特定の方式が圧倒的多数であり、また、その頻度が時間により変動することも考えられる。従って、高い頻度の方式に対して優先的にポーリングの回数を増加するようにすれば、無駄な動作を極力減らすことにつながる。
かかる発明によれば、使用頻度により変復調方式のポーリング回数を決定するため、使用頻度が高い方式を優先的に処理可能となり、リーダライタの無駄な動作を低減することができる。
また、コマンドを送信する割合をリーダライタで変更するのは現実的に困難である。そこで、この操作を上位機器から行えれば好ましい。その方法として、プロトコルパケット構造内の特定のビットを操作することにより行う。かかる技術手段によれば、複数の異なる変復調方式のコマンドを送信する割合を、前記所定のプロトコルパケット構造内の特定のビットにより決定するので、任意の時間に簡単にしかも確実に変更することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の一実施形態のＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。このＩＣカード用リーダライタ１００の構成は、外部にありリーダライタ１００に対してデータの授受を行ってシステム全体を制御する上位機器５０と、外部の上位機器５０とのデータの通信プロトコルを司る送受信装置１と、リーダライタ１００全体の動作を制御する制御装置２と、制御装置２を動作させる手順を記録したファームウェアと複数の複変調方式を格納するメモリ装置３と、制御装置２からのデータを搬送波に乗せて変調する変調器４と、操作コマンドを入力する入力装置５と、制御装置２からの情報を表示する表示装置６と、制御装置２からの交流信号である電力供給用信号と変調器４からの書き込みコマンドを電力増幅する電力増幅器７と、ループアンテナ９から受信した搬送波から２値化データに変換する検波復調器８と、図示しないＩＣカードとの電力用搬送波とデータの授受をするループアンテナ９と、乱数表を有し、その乱数表から乱数を発生する乱数発生装置１０から構成されている。
なお、制御装置２、メモリ装置３、変調器４、電力増幅器７が主としてポーリング送信手段と算出手段を構成している。また、検波復調器８、制御装置２、メモリ装置３が主として応答信号検出手段と応答信号計数手段を構成している。また、制御装置２、メモリ装置３、入力装置５が主として変復調方式決定手段を構成している。また、制御装置２、乱数発生装置１０が主として乱数出力手段を構成している。
【００１０】
次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、対を成すＩＣカードの構成を先に説明しておく。図２は、本発明の実施形態の非接触型ＩＣカードの構成を示すブロック図である。実施形態の非接触型ＩＣカード２００の構成は、前記リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするループアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、ループアンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの一時記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＩＣカード２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。
【００１１】
次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれの動作について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御装置２のイニシャル動作後、メモリ装置３に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、図３（ａ）に示すシーケンスにより上位機器５０との初期化が行われる（詳細は後述）。次に、制御装置２は、ＩＣカード２００に供給する電力供給用信号と、ポーリング信号を交互に電力増幅器７から送信する。その信号は、ループアンテナ９から電磁波として外部に放射される。例えば、ＩＳＯ１４４４３タイプＢでは、中心搬送周波数１３．５６ＭＨｚ±７ＫＨｚ、ＡＭ変調度１０％、変調方式ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、符号化方式はＮＲＺ−Ｌ、通信速度が１０６ｋｂ／ｓで行われる。次に、ＩＣカード２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、カード内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って、制御を開始する。ＩＣカード２００は前記と同じ規格に従えば、通信方式は、負荷変動方式、リーダライタとの通信関係は、リーダライタ１００からの固有の呼び出しコードを認識して初めて返信する。また、副搬送波は中心搬送波の１／１６の８４７．５ｋＨｚ、変調方式は副搬送波のＡＳＫ、符号化方式はＮＲＺ−Ｌ方式、通信速度は１０６ｋｂ／ｓである。
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。
このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ９で受信して、検波復調器８で２値化コードに変換し、制御回路２により解析してＩＣカード２００が規格に合致したカードであると認識する。それにより、以後リーダライタ１００とＩＣカード２００の間でポーリングが行われる。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施例の動作を説明するＣタイプカードの処理シーケンスの図である。図１、２と併せて参照しながら説明する。非接触型ＩＣカード２００の無電池タイプは、リーダライタ１００に、このカードを近接して非接触状態でリーダライタ１００からの搬送波を内部のループアンテナ２０で受信し、それを整流して自らの電力として駆動するタイプである。従って、あくまでも最初のアクセスは、リーダライタ１００側であり（これをリーダライタtalk first／カードlistenと呼ぶ）、その後、リーダライタ１００からの固有の呼び出しコードを認識して初めて返信するものである。ここで、１種類の変復調方式であれば、決められた変復調方式でポーリング送信を行えばよいが、複数の異なる変復調方式を持った非接触型ＩＣカードが存在する場合は、その種類に対応した変復調方式を用意する必要がある。そして、順次ポーリング信号送信時に送信して、そのレスポンスの有無により変復調方式を認識する方法が考えられる。
【００１３】
図３は、その考え方を実施例として具体化したものであり、図３（ａ）はリーダライタの初期化シーケンスの図であり、図３（ｂ）はＣタイプカードの処理シーケンスの図である。以下、全ての実施例では方式がＢ、Ｃの２種類の場合について説明する。図３（ａ）を参照してリーダライタの初期化シーケンスを説明する。まず、リーダライタ１００を初期化するため、上位機器５０からアテンション・コマンド(Attention Command)１を送信する。リーダライタ１００はそのコマンドを受信すると、アテンション・レスポンス(Attention Response)２を返送する。その信号を受信すると所望のリーダライタである旨の認証コマンド（１）(Authentication1)３を送信し、そのレスポンス認証コマンド（１）レスポンス４を返す。続いて、認証コマンド（２）(Authentication1)５を送信し、そのレスポンス認証コマンド（２）レスポンス６を返す。この一連の動作によりリーダライタ１００が認証される。
次に、図３（ｂ）を参照してＣタイプカードの処理シーケンスについて説明する。まず、上位機器５０からタイプＢ、Ｃ用のポーリング１０を送信する。リーダライタ１００はそのコマンドを受信すると、ポーリングＢ１１とポーリングＣ１２を交互にＣタイプのＩＣカード２００ａに送信する。ＩＣカード２００ａは交互に送られたポーリングを順次受信して、あるタイミングでポーリングＣ１２を受信するとポーリングＣレスポンス１３をリーダライタ１００に返送する。リーダライタ１００はその信号を受信してＩＣカード２００ａがＣタイプであることを認識すると同時に、上位機器５０にポーリングＣレスポンス１４を返送する。上位機器５０がこのレスポンスを受信すると、以後、上位機器５０とリーダライタ１００との間の通信は、図８（ａ）に示すパケット構成で行われる。
つまり、ヘッダー４０とコマンドコード４１からなるＡ部と、フッター４３からなるＢ部と、Ａ部とＢ部に挟まれたデータ４２からなるＣ部から構成されている。このようなパケット構成で、Ｃタイプのカード処理のための相互認証コマンド１５を送信し、その後リーダライタ１００とＩＣカード２００ａとの間で認証のやり取りが行われる（１６〜１９）。認証２レスポンス１９をＩＣカード２００ａから受信すると、リーダライタ１００は相互認証レスポンス２０を上位機器５０に送信してデータの読み書きが開始される（２１〜２４）。
【００１４】
図４は、本発明の第２の実施例の動作を説明するＢタイプカードの処理シーケンスの図である。図８（ｂ）を合わせて参照しながら説明する。本発明の特徴は、上位機器５０とリーダライタ１００間は常にタイプＣのパケット構成（図８（ａ））で行われる。従って、図８（ａ）のＡ部、Ｂ部に挟まれたＣ部４２のデータ部に、ヘッダーＢ４４、コマンドコードＢ４５、データＢ４７、フッターＢ４６のパケット構成を挿入する。以下、ポーリング以外の全てのコマンドのやりとりは、このパケット構成で行われる。尚、同じ構成要素には同じ参照番号が付せられているので、重複する説明は省略する。
まず、上位機器５０からタイプＢ、Ｃ用のポーリング１０を送信する。リーダライタ１００はそのコマンドを受信すると、ポーリングＢ１１とポーリングＣ１２を交互にＢタイプのＩＣカード２００ｂに送信する。ＩＣカード２００ｂは交互に送られたポーリングを順次受信して、あるタイミングでポーリングＢ１１を受信するとポーリングＢレスポンス３０をリーダライタ１００に返送する。リーダライタ１００はその信号を受信してカード通信の諸設定（リトライ時間など）を決定すると同時に、上位機器５０にポーリングＢレスポンス３１を返送する。上位機器５０がこのレスポンスを受信すると、Ｂタイプのカード処理のための相互認証コマンド３２を送信する。このときのパケット構成は、図８（ｂ）の構成である。リーダライタ１００がこのパケット構成のコマンドを受信すると、このままではＩＣカード２００ｂに送れないので、リーダライタ１００はパケットをＣプロトコルに従って処理（ヘッダー解析、暗号化解除など）し、中のＣ部を取り出して（コマンド３３）それをＩＣカード２００ｂに送る。
レスポンス３４をＩＣカード２００ｂから受信すると、リーダライタ１００はカードレスポンスをＣプロトコルに従って処理（Ａ部、Ｂ部の付加と暗号化など）を行って、Ｂカードコマンドレスポンス３５として上位機器５０に送信する。その後、データの読み書きが開始される（３６〜３９）。
以上の通り、上位機器は１種類の所定のプロトコルにより常にリーダライタと通信を行う。従って、その所定のプロトコルと同じカードの場合は、前記プロトコルパケット構造を変更する必要はないが、異なる場合は、そのプロトコルを何らかの手段でリーダライタに連絡する必要がある。その最も簡単な方法として、プロトコルパケット構造内のデータ領域に、異なるプロトコルパケット構造をそのまま挿入する方法である。これにより、プロトコルパケット構造のデータ領域にカードとのプロトコルを挿入しておくので、１種類のプロトコルで通信を可能とし、上位機器のソフトウェアを単純化できる。
【００１５】
図５は、本発明の第３の実施例の動作を説明するフローチャートである。図１、２と併せて参照しながら説明する。リーダライタ１００とプロトコルを交わしたＩＣカード２００の前記変復調方式は、Ｂ、Ｃの２種類あり、また、リーダライタ１００側から見たＩＣカード２００の前記変復調方式毎の使用頻度もさまざまである。あるリーダライタから見た場合、前記変復調方式毎の使用頻度を知ることは重要である。なぜならば、使用頻度を知ることにより、リーダライタ１００が設定する変復調方式の優先度を知ることができるからである。例えば、駅の改札では、ある特定の方式が圧倒的であり、また、その頻度が時間により変動することも考えられる。従って、高い頻度の方式に対して優先的にポーリングの回数を増加するようにすれば、無駄な動作を極力減らすことにつながる。本実施例では、方式Ｂを３回の繰り返しで行い、方式Ｃを２回行う場合について説明する。この回数設定は任意に決めても構わない。まず、方式Ｂのポーリングを送信する（ステップＳ４０）。次に、レスポンスの有無を検索し（ステップＳ４１）、レスポンスがあれば方式Ｂの処理を実行する（ステップＳ４２）。もし、レスポンスがなければ、方式Ｂのポーリング送信回数のカウンタが３回（Ｎ＝３）になったかを確認する（ステップＳ４３）。３回に満たなければステップＳ４０に戻り、３回になればステップＳ４４に進む。
次に、方式Ｃのポーリングを送信して（ステップＳ４４）、レスポンスの有無を検索し（ステップＳ４５）、レスポンスがあれば方式Ｃの処理を実行する（ステップＳ４６）。もし、レスポンスがなければ、方式Ｃのポーリング送信回数のカウンタが２回（Ｍ＝２）になったかを確認する（ステップＳ４７）。２回に満たなければステップＳ４４に戻り、２回になればステップＳ４０に戻る。
前記はリーダライタの使用頻度からポーリングの回数を決定したが、この操作を上位機器から行ってもかまわない。その方法として、プロトコルパケット構造内の特定のビットを操作することにより行う。これによれば、複数の異なる変復調方式のコマンドを送信する割合を、前記所定のプロトコルパケット構造内の特定のビットにより決定するので、任意の時間に簡単にしかも確実に変更することができる。また、本実施例では方式Ｂが完了した後、方式Ｃを送信しているが、方式ＢとＣを交互に送信するようにしても良い。
【００１６】
図６は、本発明の第４の実施例の動作を説明するフローチャートである。図１、２と併せて参照しながら説明する。前記図５では、人為的に使用頻度を調査してその結果から、優先度を決定していたが、本実施例ではリーダライタ１００自らが学習機能を持ち、日々の蓄積データからどの方式が最も使用頻度が高いかを統計的に計算し、その結果からポーリング回数を計算する方法である。また、使用頻度は一定ではなく、時間、日、曜日、月により変動する要素を含んでいる。例えば、時間でいえば、朝夕のラッシュアワーとそれ以外の時間では大きく異なるし、また、曜日でいえば、ウイークデイとウイークエンドでは人の動き方が全く異なる。これらの変動要因を人為的に解析するのには限界がある。また、リアルタイムに変動要因を捉えることも困難である。そこでまず、リーダライタ１００がＩＣカード２００からのレスポンスを、各方式毎にカウントしておく（応答信号計数手段）（ステップＳ６０）。次に、Ｂ方式のレスポンスの回数からポーリングの送信回数（ＮＢ）を計算する（算出手段）（ステップＳ６１）。この計算方法はいろいろあるが、最も単純な方法として、レスポンス回数の１／５とか１／１０にする方法があり、または、上限を設けてそれ以上は一定の回数にする方法がある。
次に、その算出された回数（この場合は、ＮＢ＝ｎ１）になったかを検出する（ステップＳ６２）。ｎ１に満たなければ、Ｂ方式の処理を実行し（ステップＳ６３）、ステップＳ６２に戻る。ｎ１になれば、次のステップＳ６４に進む。
次に、前記と同様に、Ｃ方式のレスポンスの回数からポーリングの送信回数（ＮＣ）を計算する（ステップＳ６４）。次に、その算出された回数（この場合は、ＮＣ＝ｎ２）になったかを検出する（ステップＳ６５）。ｎ２に満たなければ、Ｃ方式の処理を実行し（ステップＳ６６）、ステップＳ６５に戻る。ｎ２になれば、次のステップＳ６０に戻る。
これにより、リーダライタ１００が自ら学習して変復調方式の使用頻度を計算するため、人の手を煩わすことなく、正確でしかもリアルタイムに実情に合ったポーリング送信を行うことができる。
【００１７】
図７は、本発明の第５の実施例の動作を説明するフローチャートである。図１、２と併せて参照しながら説明する。開始する順番を統計的に同じ出現頻度に配列された乱数表を使えばさらに公平さが増す筈である。そこでまず、乱数表から乱数を出力する（乱数出力手段）（ステップＳ８０）。次に、その出力された乱数から方式ＢあるいはＣを決定する（変復調方式決定手段）（ステップＳ８１）。乱数と方式の割り当て方は、単純に０〜９の数字に方式Ｂは、１、３、５、７、９を割り当て、方式Ｃには、０、２、４、６、８を割り当てる。
次に、順番にＢから検索する（ステップＳ８２）。ここでＢ方式であれば、方式Ｂのポーリングを送信して（ステップＳ８３）、レスポンスの有無を検査し（ステップＳ８４）、方式Ｂの処理を実行してステップＳ８６に進む（ステップＳ８５）。もし、方式がＢでなければ、Ｂの検索に進む（ステップＳ８６）。これ以降は前記と同様にして、Ｃであれば方式Ｃのポーリングを送信して（ステップＳ８７）、レスポンスの有無を検査し（ステップＳ８８）、方式Ｃの処理を実行する（ステップＳ８９）。もし、方式がＣでなければ、ステップＳ８２に戻る。これにより、順次全ての変復調方式をポーリングする方法において、その開始する順番を乱数表により決定するため、公平さが更に増加して、確率的に各変復調方式とＩＣカード２００との一致性が平均化される。
【００１８】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、請求項１は、リーダライタ側に複数の変復調方式を用意して、それを順次ポーリング送信するため、必ず所望の複数の変復調方式がみつかり、確実にＩＣカードとの通信を成立させることができる。また、上位機器とのプロトコルはリーダライタからのレスポンスを識別して、特定のポーリング方式か否かでプロトコルを変更できるようにしておくので、無駄な操作を極力少なくすることができ、アクセスタイムが速くなる。
請求項２は、リーダライタからのレスポンスを識別して、該識別結果が特定のポーリング方式か否かによりプロトコルを変更するか否かを決定するので、プロトコルの制御を簡略化することができる。
請求項３は、プロトコルパケット構造のデータ領域にカードとのプロトコルを挿入しておくので、１種類のプロトコルで通信を可能とし、上位機器のソフトウェアを単純化できる。
請求項４は、所定のプロトコルパケット構造のみを送信するので、従来の既成のソフトウェアを使用することができる。
請求項５は、上位機器は、前記応答信号の識別結果に基づいて該識別結果に対応するプロトコルを前記リーダライタに送信するので、リーダライタの構成が簡単となり、システムとしての柔軟性と拡張性が増加する。
【００１９】
請求項６は、使用頻度により変復調方式のポーリング回数を決定するため、使用頻度が高い方式を優先的に処理可能となり、リーダライタの無駄な動作を低減することができる。また、複数の異なる変復調方式のコマンドを送信する割合を、前記所定のプロトコルパケット構造内の特定のビットにより決定するので、任意の時間に簡単にしかも確実に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の非接触型ＩＣカードの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例の動作を説明するＣタイプカードの処理シーケンスの図であり、（ａ）はリーダライタの初期化シーケンスを示す図、（ｂ）はＣタイプカード処理のシーケンスを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例の動作を説明するＢタイプカードの処理シーケンスの図である。
【図５】本発明の第３の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第５の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図８】（ａ）は本発明のタイプＣのパケット構成例を示す図、（ｂ）は本発明のタイプＢ／Ｃ共用パケット構成例を示す図である。
【符号の説明】
１  送受信装置、２  制御装置、３  メモリ装置、４  変調器、５  入力装置、６  表示装置、７  電力増幅器、８  検波復調器、９  ループアンテナ、１０乱数発生装置、５０  上位機器、１００  リーダライタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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