(57)【要約】 【課題】  周囲の電磁ノイズ強度が通信限界ノイズ強度に近いほど大きな場合にも、非接触ＩＣカードリーダライタと非接触ＩＣカードの間で安定した双方向通信を実現する。【解決手段】  非接触ＩＣカードリーダライタにノイズ検知装置１１を搭載し、周囲の電磁ノイズ強度を測定する。そして安定通信ノイズ強度と通信限界ノイズ強度との間に閾値となる強度指標を１つ以上設定して、周囲の電磁ノイズ強度とこの強度指標とを比較し、その結果に基づいて双方向通信に対して非接触ＩＣカードリーダライタが講じるノイズ対策のレベルを変更する。これによって周囲の電磁ノイズ強度が大きい場合に、通信速度など、他の通信特性を一部犠牲にすることで、ノイズ対策の強化を図ることができる。【選択図】  図２
2009070082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナを備え、前記アンテナにより非接触ＩＣカードに所定の信号を送信し、前記非接触ＩＣカードからの応答信号を前記アンテナにより受信する非接触ＩＣカードリーダライタであって、
前記アンテナにより受信した電磁ノイズを検知するノイズ検知装置と、
前記ノイズ検知装置によって検知した電磁ノイズの強度を判定するための強度指標として、複数種類の電磁ノイズの強度のデータを含む比較データを記憶している記憶手段と、
前記ノイズ検知装置にて検知した前記電磁ノイズの強度を前記比較データと比較して、前記電磁ノイズの強度として複数の強度指標の中から１つの強度指標の選択を行う判定手段とを有することを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタ。
【請求項２】
前記記憶手段に記憶され、前記ノイズ検知装置において検知した電磁ノイズの強度を判定するための前記比較データが、
非接触ＩＣカードリーダライタと前記非接触ＩＣカードとの間において、ノイズ対策を行うことなしに双方向通信が可能な範囲の第１の電磁ノイズの強度のデータと、
前記第１の電磁ノイズの強度のデータを上回り、非接触ＩＣカードリーダライタと前記非接触ＩＣカードとの間の双方向通信において、実施可能な最大のノイズ対策を行うことで双方向通信が可能となる範囲の第２の電磁ノイズの強度のデータとの、少なくとも２種類の電磁ノイズの強度のデータを有していることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカードリーダライタ。
【請求項３】
前記記憶手段に記憶され、前記ノイズ検知装置において検知した電磁ノイズの強度を判定するための前記比較データが、
前記第１の電磁ノイズの強度のデータを上回り、前記第２の電磁ノイズの強度のデータを下回る強度である、少なくとも１種類の電磁ノイズの強度のデータを有していることを特徴とする請求項２に記載の非接触ＩＣカードリーダライタ。
【請求項４】
非接触ＩＣカードリーダライタが不揮発性メモリを備え、前記不揮発性メモリの少なくとも一部が、前記電磁ノイズ検知装置において検知した電磁ノイズの強度を判定するための前記比較データを記憶する、前記記憶手段として用いられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の非接触ＩＣカードリーダライタ。
【請求項５】
非接触ＩＣカードリーダライタが、前記電磁ノイズの強度の判定手段により選択した１つの強度指標の値を表示する表示装置を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の非接触ＩＣカードリーダライタ。
【請求項６】
非接触ＩＣカードリーダライタの電源の投入時に、前記ノイズ検知装置によって検知した電磁ノイズの強度を前記比較データと比較して、前記電磁ノイズの強度として複数の強度指標の中から１つの強度指標の選択を行うとともに、前記選択による判定結果として選択された結果を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項５に記載の非接触ＩＣカードリーダライタ。
【請求項７】
非接触ＩＣカードリーダライタが、前記電磁ノイズの強度の判定手段により選択した１つの強度指標の値を上位装置に送信するための通信装置を備えていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の非接触ＩＣカードリーダライタ。
【請求項８】
前記通信装置が前記上位装置から電磁ノイズの強度を判定するためのノイズ測定コマンドを受信する機能を有しており、
前記通信装置が前記ノイズ測定コマンドを受信すると、前記ノイズ検知装置によって検知した電磁ノイズの強度を前記比較データと比較して、前記電磁ノイズの強度として複数の強度指標の中から１つの強度指標の選択を行い、
前記選択による判定結果として選択された結果を前記表示装置に表示するとともに、前記結果を前記通信装置より前記上位装置に送信することを特徴とする請求項７に記載の非接触ＩＣカードリーダライタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣカードと無線通信によって双方向通信を行う非接触ＩＣカードリーダライタに関するものであって、さらに詳しくは、双方向通信の障害となる外部からの電磁ノイズへの対策を講じた非接触ＩＣカードリーダライタに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触ＩＣカードリーダライタは、非接触情報媒体である非接触ＩＣカードと電磁波によって双方向無線通信を行う装置であり、その通信によって、非接触ＩＣカードに内蔵されたメモリに記憶された情報の読み出しと、新たな情報の書き込みを行うことのできる装置である。非接触ＩＣカードリーダライタと非接触ＩＣカードとの間の双方向通信は、無線により、電磁界を介して行っていることから、非接触ＩＣカードとの間の通信特性は、非接触ＩＣカードリーダライタが設置されている周囲の磁界環境の影響を大きく受けることになる。非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁界の環境が悪化して電磁ノイズが増加すると、非接触ＩＣカードとの間で双方向通信が可能な通信領域の範囲が狭くなる場合や、あるいは双方向通信が通信距離に無関係に不可能な状況となる場合がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、特許文献１に記載の方法が提案されている。この方法によれば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）を有する非接触ＩＣカードリーダライタの回路構成において、アンテナからの受信回路の途中に分岐を設け、そこにノイズ検知装置を設置する。アンテナによって受信された電磁ノイズは、整流回路によって整流された後に、このノイズ検知装置において所定の閾値と比較され、この閾値を上回っている場合には制御装置を介して外部の上位装置にそのことが送信される。これにより、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度が非接触ＩＣカードとの双方向通信に影響するほどの大きさであることを、この装置の当該運用者に連絡することができる。従って、安定した双方向通信を行うための対策を講じるように当該運用者に促すことが可能となる。
【０００４】
特許文献１に記載の従来の非接触ＩＣカードリーダライタにおいて、外部からの電磁ノイズの検知回路であるノイズ検知装置の構成を示すブロック図の例を図５に示す。図５において、ノイズ検知装置２１は整流回路１８、強度比較回路１９、閾値情報２０により構成される。アンテナにより受信された周囲の電磁ノイズを含む信号（搬送波）はまず整流回路１８によって整流される。特許文献１によると、整流回路１８は、例えばコンデンサによって高周波を吸収して、その電荷を蓄積するローパスフィルタのような構成である。この構成では、コンデンサに蓄積された電荷により生じた電圧を、強度比較回路１９によって閾値情報２０から供給される信号強度の値と比較している。そしてその信号強度の値よりも、前記のコンデンサに蓄積された電圧が高い場合に、その情報を非接触ＩＣカードリーダライタのＣＰＵへと出力する。この構成は、例えばコンパレータのような回路を用いることで実現可能であり、ＣＰＵは、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズが予め想定した信号強度の値よりも高いか否かを知ることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−４８２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法では、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲に双方向通信に影響を与えるほどの強度の電磁ノイズが存在するかどうかを検知することが可能である。しかし、電磁ノイズが検知された場合に、それが非接触ＩＣカードとの通信特性にどの程度の影響を与えるものなのかは判断できない。電磁ノイズの存在が確認されている場合であっても、非接触ＩＣカードリーダライタと非接触ＩＣカードとの間での双方向通信はやはり必要であるから、通信動作におけるビットレートを低く抑えるなど、何らかのノイズ対策を施した上で双方向通信を確立させる必要がある。しかし、この方法では電磁ノイズの強度が閾値を越えているかどうかを判定するのみであるので、実際に運用する場合には、固定的なノイズ対策を発動するか否かの操作しかできないことになる。
【０００７】
一般に通信動作においてノイズ対策を発動させた場合は、安定した双方向通信と引き替えに通信ビットレートの低下など、様々なデメリットが発生してしまう。このデメリットはノイズ対策の程度に応じて大きくなる。例えば、電磁ノイズの強度が大きい場合でも安定した双方向通信を実施可能なように誤り訂正機能を強化したり、通信のビットレートを低下させたりした場合には、その代償として通信速度の低下が生じてしまう。そのため、周囲の電磁ノイズの強度に応じて発動するノイズ対策のレベルを随時変更し、通信動作が安定して維持される範囲内で、できるだけ高速の双方向通信を行うことが望ましい。しかし、特許文献１に記載の方法では、ノイズ対策のレベルを変更するために必要となる、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度を含む情報を得ることができないため、最大レベルのノイズ対策を行った場合と特段の対策を行わない場合の２種類の状態の切り換え操作以上のノイズ対策のレベルの変更は実施できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の課題を鑑みてなされたものであり、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度に応じて、発動するノイズ対策のレベルを随時変更するものである。それによって、通信動作が安定して維持される範囲内で、できるだけ高速な双方向通信の実施を実現可能とする。このようなノイズ対策のレベルの変更を可能にするために、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度を、電磁ノイズの有無のみの２値情報としてではなく、電磁ノイズの強度に関する情報も含む、３値以上の情報として検知することとする。このためには非接触ＩＣカードリーダライタが電磁ノイズの強度の閾値となる情報を少なくとも２値以上記憶しておき、周囲の電磁ノイズの強度を自身が備えるアンテナによって測定して、予め記憶している前記の電磁ノイズの強度の閾値となる情報と比較する。
【０００９】
電磁ノイズの強度の閾値となる情報の記憶は、非接触ＩＣカードリーダライタが備える不揮発性メモリに予め行っておくことが好適である。ノイズ検知装置は、この不揮発性メモリに記憶されている複数の閾値の情報を読み出して、測定した周囲の電磁ノイズの強度の値と順次比較を行う。この比較結果は、測定した周囲の電磁ノイズの強度の値がその値を下回ることのない、最大の閾値を強度指標として用いて表すことができる。例えば予め設定した不揮発性メモリに記憶させている閾値の情報がｎ個（ｎは２以上の正整数）であって、これらの閾値の情報を小さい順にＡ１，Ａ２，…，Ａｎと定めた場合に、周囲の電磁ノイズの強度の値Ｓが、Ａｋ−１≦Ｓ＜Ａｋ（ｋは２以上ｎ以下の正整数）の範囲であったとする。このとき、閾値の中で周囲の電磁ノイズの強度の値Ｓを下回ることのない最大の値である、Ａｋ−１を用いて表すものと定める。また、Ｓ＜Ａ１である場合には、周囲の電磁ノイズの強度の値Ｓとして０（ゼロ）を割り当てることとする。
【００１０】
以上の方法により、アンテナによって測定した非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度の値の比較結果を、予め設定している閾値を強度指標として、０，Ａ１，Ａ２，…，Ａｎと離散的に表すことができる。この数値は非接触ＩＣカードリーダライタが備える通信装置を介して上位装置に送られ、そこで非接触ＩＣカードとの双方向通信におけるノイズ対策のレベルの決定のために用いられる。具体的には、双方向通信におけるビットレートの変更や、送受信に用いられる通信ビットのうちで、誤り訂正のために使用されるビット数の割合の変更（誤り訂正のために用いられるビット数の割合が大きいほどノイズ対策が強化されるため、電磁ノイズの強度が大きい場合にも双方向通信を確立することが可能になる）などが実施される。この方法により、特許文献１に記載の方法のように、双方向通信における固定的なノイズ対策を単に実施するかどうかを決めるだけではなく、周囲の電磁ノイズの強度の値に応じてノイズ対策のレベルを随時変更することが可能となる。この場合に比較的電磁ノイズの強度が低い場合にはノイズ対策のレベルを下げることにより、それに応じて双方向通信の通信速度を向上させるといった処置を行うことが可能である。
【００１１】
なお、強度指標として用いられる、予め設定した複数の閾値のうちの最小の値として、前記の双方向通信において、ノイズ対策を行うことなしに双方向通信が可能な範囲の電磁ノイズの強度のデータを用いる。この際、通信可能な電磁ノイズの強度の最大値に近い値を設定すれば、通信の速度の面では有利である。しかしこの最大値は実際には条件により変動する場合などがあり、この最大値に近い値を設定すると、通信を確保できる確率が低下する可能性があるため、通信の安全率を考慮して設定する。また閾値のうちの最大の値として、前記ノイズ対策を行わない場合の電磁ノイズの強度のデータを上回る値であり、実施可能な最大のノイズ対策を行うことで双方向通信が可能となる範囲の電磁ノイズの強度のデータを用いる。このデータを、設定可能な電磁ノイズの強度の範囲の最大値に近い値に設定した場合に通信の速度の面で有利となることは、前記閾値の最小の値の設定の場合と同様である。
【００１２】
複数の閾値のうちでそれぞれ最小と最大の値をこのように定めた場合に、強度指標として前記０，Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを用いれば、強度指標が０の場合（周囲の電磁ノイズの強度が、ノイズ対策を行うことなしに双方向通信が可能な範囲の電磁ノイズの強度の場合）には、非接触ＩＣカードとの双方向通信において、周囲の電磁ノイズの強度をとくに考慮する必要はない。従ってこの場合は一般的な誤り訂正を行うのみで双方向通信の確立には十分であり、その場合に通信動作における通信速度も最大値とすることができる。
【００１３】
一方、強度指標がＡｎの場合（周囲の電磁ノイズの強度が前記強度指標が０の場合を上回り、実施可能な最大のノイズ対策を行うことで双方向通信が可能となる範囲の電磁ノイズの強度を越えた場合）には、非接触ＩＣカードとの双方向通信では送受信の信号は周囲のノイズに埋もれてしまい、安定な通信を確立することができない可能性がある。このときの周囲の電磁ノイズは、誤り訂正や通信動作におけるビットレートの低下など、いかなるノイズ対策を実施しても安定な双方向通信には至らない強度となりうるので、非接触ＩＣカードリーダライタの表示装置にエラーの表示を行うなどの対処を行って、双方向通信は休止とする。また、強度指標が０とＡｎの中間の場合には、適切なレベルのノイズ対策を行うことで非接触ＩＣカードとの間に双方向通信を確立することが可能であるので、ノイズ検知装置において得られた強度指標に基づく適切なノイズ対策を上位装置が実施することにより、通信速度は若干落ちるものの、非接触ＩＣカードとの間に安定な双方向通信を確立することができる。
【００１４】
また、非接触ＩＣカードリーダライタの電源が投入された時点で、アンテナにより受信した周囲の電磁ノイズの強度をノイズ検知装置が判定して、その強度指標を非接触ＩＣカードリーダライタが備える表示装置に表示するように構成することも好適である。この構成によれば、非接触ＩＣカードリーダライタを制御する上位装置が接続されていない場合であっても、周囲の電磁ノイズの強度が非接触ＩＣカードとの双方向通信に及ぼす影響の程度について、作業者がその表示を見て判断することができる。そのため、上位装置がなくても非接触ＩＣカードリーダライタのみによって作業者が周囲の電磁ノイズの強度の見積りを行ってその設置位置を決めることができ、またその設置確認を行うことが容易になるため、設置作業の効率を向上させることができる。
【００１５】
即ち、本発明は、アンテナを備え、前記アンテナにより非接触ＩＣカードに所定の信号を送信し、前記非接触ＩＣカードからの応答信号を前記アンテナにより受信する非接触ＩＣカードリーダライタであって、前記アンテナにより受信した電磁ノイズを検知するノイズ検知装置と、前記ノイズ検知装置によって検知した電磁ノイズの強度を判定するための強度指標として、複数種類の電磁ノイズの強度のデータを含む比較データを記憶している記憶手段と、前記ノイズ検知装置にて検知した前記電磁ノイズの強度を前記比較データと比較して、前記電磁ノイズの強度として複数の強度指標の中から１つの強度指標の選択を行う判定手段とを有することを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【００１６】
また、本発明は、前記記憶手段に記憶され、前記ノイズ検知装置において検知した電磁ノイズの強度を判定するための前記比較データが、非接触ＩＣカードリーダライタと前記非接触ＩＣカードとの間において、ノイズ対策を行うことなしに双方向通信が可能な範囲の電磁ノイズの強度の最大値を上回ることのない、第１の電磁ノイズの強度のデータと、前記第１の電磁ノイズの強度のデータを上回り、非接触ＩＣカードリーダライタと前記非接触ＩＣカードとの間の双方向通信において、実施可能な最大のノイズ対策を行うことで双方向通信が可能となる範囲の電磁ノイズの強度の最大値を上回ることのない、第２の電磁ノイズの強度のデータとの、少なくとも２種類の電磁ノイズの強度のデータを有していることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【００１７】
さらに、本発明は、前記記憶手段に記憶され、前記ノイズ検知装置において検知した電磁ノイズの強度を判定するための前記比較データが、前記第１の電磁ノイズの強度のデータを上回り、前記第２の電磁ノイズの強度のデータを下回る強度である、少なくとも１種類の電磁ノイズの強度のデータを有していることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【００１８】
さらに、本発明は、非接触ＩＣカードリーダライタが不揮発性メモリを備え、前記不揮発性メモリの少なくとも一部が、前記電磁ノイズ検知装置において検知した電磁ノイズの強度を判定するための前記比較データを記憶する、前記記憶手段として用いられることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【００１９】
さらに、本発明は、非接触ＩＣカードリーダライタが、前記電磁ノイズの強度の判定手段により選択した１つの強度指標の値を表示する表示装置を備えていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【００２０】
さらに、本発明は、非接触ＩＣカードリーダライタの電源の投入時に、前記ノイズ検知装置によって検知した電磁ノイズの強度を前記比較データと比較して、前記電磁ノイズの強度として複数の強度指標の中から１つの強度指標の選択を行うとともに、前記選択による判定結果として選択された結果を前記表示装置に表示することを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【００２１】
さらに、本発明は、非接触ＩＣカードリーダライタが、前記電磁ノイズの強度の判定手段により選択した１つの強度指標の値を上位装置に送信するための通信装置を備えていることを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【００２２】
さらに、本発明は、前記通信装置が前記上位装置から電磁ノイズの強度を判定するためのノイズ測定コマンドを受信する機能を有しており、前記通信装置が前記ノイズ測定コマンドを受信すると、前記ノイズ検知装置によって検知した電磁ノイズの強度を前記比較データと比較して、前記電磁ノイズの強度として複数の強度指標の中から１つの強度指標の選択を行い、前記選択による判定結果として選択された結果を前記表示装置に表示するとともに、前記結果を前記通信装置より前記上位装置に送信することを特徴とする非接触ＩＣカードリーダライタである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、非接触ＩＣカードリーダライタのアンテナによって受信した周囲の電磁ノイズの強度を、その不揮発性メモリに予め記憶されている比較データと比較することにより判定して、その結果をもとに複数の強度指標の中から１つの強度指標を選択して結果を表示装置に表示し、また選択結果を通信装置を介して上位装置に送信する。そしてこの際に選択する強度指標の最小の値は、ノイズ対策を行うことなしに双方向通信が可能な範囲に設定した電磁ノイズの強度の場合の中にあり、また最大の値は、実施可能な最大のノイズ対策を行うことで双方向通信が可能となる範囲に設定した電磁ノイズの強度のうちの最大の場合である。さらに両者の間に適当な間隔でいくつかの強度指標を設けることとする。強度指標をこのように設けることによって、非接触ＩＣカードとの双方向通信のために上位装置が講じるノイズ対策のレベルを、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度に応じて変えることができる。従って、非接触ＩＣカードとの間で、適切な通信速度による安定した双方向通信を確立することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態による非接触ＩＣカードリーダライタの例について、図１ないし図４を参照しながら説明する。このうち図１は、本発明の非接触ＩＣカードリーダライタの構成の例を示すブロック図である。
【００２５】
図１において、ＣＰＵ２は非接触ＩＣカードリーダライタを構成する各素子を制御する役割を有している。通信装置１は、ＣＰＵ２と図示しない上位装置であるコンピュータなどの間を接続するインタフェースであり、両者はこの通信装置１を介して双方向の信号伝送を行っている。非接触ＩＣカードリーダライタが非接触ＩＣカードに対して情報の送信を行う際には、まずＣＰＵ２が生成した通信情報を変調回路３に送り、そこで通信情報の変調を行う。変調された信号は次に送信アンプ４に送られ、そこで増幅されてアンテナ５に送られる。アンテナ５から非接触ＩＣカードに対して送信される電磁波は、情報信号の伝達の他に、非接触ＩＣカードを動作させるための電力の給電も行っている。
【００２６】
非接触ＩＣカードリーダライタが、非接触ＩＣカードから送信された周囲の電磁ノイズを含む電磁波をアンテナ５により受信すると、まずフィルタ１０に送られて処理され、信号成分が取り出される。この信号は次に受信アンプ９に送られて増幅され、さらに復調回路８に送られて２値化されて、デジタル信号として復号化される。復号化された受信信号は最後にＣＰＵ２に送られて処理される。メモリ６は少なくともその一部が不揮発性メモリからなる記憶装置であり、そこにはＣＰＵ２の動作プログラムや、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度の比較データである閾値などが記憶されている。このうち少なくとも電磁ノイズの強度の比較データは不揮発性メモリの領域に記憶されている。表示装置７はＣＰＵ２により制御されており、アンテナ５により受信した電磁ノイズの強度の判定結果を、その強度指標の値として表示するものである。この表示により、上位装置であるコンピュータなどが接続されていない場合であっても、作業者は周囲の電磁ノイズの強度を知ることができ、この表示結果をもとに作業者は非接触ＩＣカードリーダライタの設置位置を変更するなどの措置をとることが可能である。
【００２７】
図１のノイズ検知装置１１は、受信アンプ９から出力された信号情報を解析し、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズの強度を検知するための装置である。図２にその内部の構成例に関するブロック図を示す。図２において、アンテナにより受信され、フィルタおよび受信アンプを経由してノイズ検知装置１１に達した信号情報は、まず整流回路１２によって整流された後に、Ａ／Ｄ変換回路１３によって信号の強度を２値化されてデジタル信号となる。この信号は図１のＣＰＵ２に送られて、メモリ６の不揮発性メモリの領域に記憶されている所定の閾値と比較され、この比較された閾値の情報が、強度指標としてレベル化された電磁ノイズの強度情報として出力される。この出力は非接触ＩＣカードリーダライタの表示装置７に強度指標の値として表示され、さらに通信装置１を経由して上位装置であるコンピュータなどに送られる。上位装置はこの情報をもとに、アンテナ５から非接触ＩＣカードに向けて送信する電磁波のノイズ対策のレベルの変更を行うなどの対応を行う。
【００２８】
図１に示す本発明における非接触ＩＣカードリーダライタを起動させた場合の動作は、以下のようになる。まず本発明の非接触ＩＣカードリーダライタの電源をＯＮとして、装置に給電が開始されると、所定の時間が経過した後にＣＰＵ２はメモリ６の所定のアドレスに記憶されている動作プログラムを読み込み、初期設定動作を開始する。初期設定動作が完了すると、ＣＰＵ２の動作はノイズ測定動作へと移行し、アンテナ５により受信された強度信号の測定を実施する。このときアンテナ５は送信電磁波を発信していないので、通常は、近くに非接触ＩＣカードがある場合でも、その非接触ＩＣカードは非動作状態であり、よって非接触ＩＣカードリーダライタに対して電磁波を送信することはない。従ってこのときアンテナ５により受信された信号の情報は全て、非接触ＩＣカードリーダライタの周囲の電磁ノイズによるものである。
【００２９】
アンテナ５による受信信号は、フィルタ１０を経由して受信アンプ９にて増幅され、ノイズ検知装置１１へ送られる。ノイズ検知装置１１はこの受信信号をまず整流し、次いでその信号強度成分をＡ／Ｄ変換して２値化して、ＣＰＵ２に送る。ＣＰＵ２は２値化された受信信号の強度と、メモリ６に予め記憶されている比較データである閾値とを比較して、受信信号の信号強度が該当する強度指標の値を出力する。そしてこの値が非接触ＩＣカードとの通信動作に与える影響の度合を判断したのち、表示装置７に結果を表示する。ここで非接触ＩＣカードリーダライタの電源を一度ＯＦＦとした後に再度ＯＮとすると、前記の周囲の環境による電磁ノイズの測定および比較と、表示装置への表示の動作とを再度繰り返す。このように、電源のＯＮとＯＦＦの操作を行うだけで、非接触ＩＣカードリーダライタは単独で繰り返し周囲の電磁ノイズの強度の確認を行うことができる。
【００３０】
非接触ＩＣカードリーダライタにおける電源投入時のこれらの一連の動作には上位装置はとくに関与しておらず、上位装置との間の双方向通信は無効であっても構わない。この非接触ＩＣカードリーダライタでは、周囲の電磁ノイズが非接触ＩＣカードとの通信動作に与える影響の度合の判断が行われ、表示装置７にその結果が表示されると、通信装置１の機能が有効となるように構成されている。このとき、通信装置１に上位装置が接続されている場合は、上位装置との双方向のコマンドの送受信が可能になり、周囲の電磁ノイズの影響の判断結果が、そのときに選択された強度指標の値として、通信装置１を介して上位装置に伝達される。上位装置はその結果をもとに、非接触ＩＣカードとの双方向通信に最適なノイズ対策のレベルを判断してビットレートや誤り訂正機能の強度などを決定し、それを踏まえた一連の制御コマンドを非接触ＩＣカードリーダライタに伝達する。なお非接触ＩＣカードリーダライタがこの制御コマンドを受信すると、表示装置７に表示されている従来の電磁ノイズの影響の度合の表示は消去される。
【００３１】
上位装置からの電磁ノイズの測定コマンドを受け取ると、非接触ＩＣカードリーダライタは外部の非接触ＩＣカードとの双方向通信を中断するか、もしくは一連の双方向通信の終了後に、周囲の電磁ノイズの測定動作へ移行する。この状態に移行すると、非接触ＩＣカードリーダライタは電源投入時と同様にアンテナ５により受信する電磁ノイズの強度を測定し、非接触ＩＣカードとの通信動作に与える影響の度合を判断して、表示装置７に結果を表示するとともに、強度指標の値を上位装置に対して出力する。上位装置からこの電磁ノイズの測定コマンドを所定の間隔で繰り返し伝達するようにすれば、非接触ＩＣカードリーダライタは周囲の電磁ノイズの測定動作を繰り返し行って、表示装置７に表示している結果をその都度書き換えることになる。従って作業者は、非接触ＩＣカードリーダライタを設置している環境での、そのときの電磁ノイズの強度をリアルタイムで確認することができ、それをもとに実施されているノイズ対策のレベルを知ることができる。
【００３２】
次に、非接触ＩＣカードリーダライタと非接触ＩＣカードとの間の双方向通信において、実施可能な最大のノイズ対策を行うことで双方向通信が可能となる範囲における、最大の電磁ノイズの強度（以下、通信限界ノイズ強度と表記）と、非接触ＩＣカードリーダライタと非接触ＩＣカードとの間において、ノイズ対策を行うことなしに双方向通信が可能となる範囲における、最大の電磁ノイズの強度（以下、安定通信ノイズ強度と表記）との決定方法について説明する。これら２つの値はいずれも電磁ノイズの強度の閾値である強度指標の値を決定するための基準となるものである。本発明ではこれら２つの値の間に適当な数の閾値を設けて各々の強度指標の値を設定し、上位装置はこの強度指標の値をもとに、通信動作が安定して維持される範囲内でできるだけ高速の双方向通信が実施できるように、ノイズ対策のレベルの変更を随時行うこととなる。
【００３３】
このうち前者の通信限界ノイズ強度は、電磁ノイズが存在する場合に実施可能な最強のノイズ対策を行うことで、両者の双方向通信が可能となる限界を表すものであり、電磁ノイズの強度がこの値を上回る場合は、どんなノイズ対策を実施しても双方向通信の実施が保証されない、通信可能な領域の限界を示すものである。一方、後者の安定通信ノイズ強度は、ノイズ対策をとくに実施しなくても安定した双方向通信の実施が可能な範囲を示しており、電磁ノイズの強度がこの値を下回る場合は、とくにノイズ対策を施さなくても安定した双方向通信を行うことが可能である。この２つの電磁ノイズの強度の間の領域が、何らかのノイズ対策を実施することによって双方向通信が実施可能となる領域である。
【００３４】
図３は非接触ＩＣカードとの双方向通信システムにおいて、前記の通信限界ノイズ強度および安定通信ノイズ強度を測定により決定するための設定装置の構成の例である。このようなノイズ強度の測定は、周囲の電磁界が一様に安定した環境下で行うことが望ましい。この装置を用いて両者を決定する手順について以下に説明する。図３において、まず検査用の非接触ＩＣカード１６を、非接触ＩＣカードリーダライタ１５のアンテナ面から予め定められた一定の距離を開けて配置する。両者の距離の規格は、この双方向通信システムにおける使用規定として決められている通信距離に準じたものであり、例えば近接型の非接触ＩＣカードと非接触ＩＣカードリーダライタとの間の距離の場合であれば、１０ｃｍ程度である。外部の電磁ノイズが存在しない条件で、検査用ＰＣ（Personal Computer：パーソナルコンピュータ）１７から非接触ＩＣカードリーダライタ１５に通信制御コマンドを送信し、それによって非接触ＩＣカード１６と非接触ＩＣカードリーダライタ１５との間で双方向通信が確立していることをまず確認する。
【００３５】
この状態で電磁ノイズ発生器１４にて電磁ノイズを発生させ、徐々にその強度を大きくしていく。こうして非接触ＩＣカード１６と非接触ＩＣカードリーダライタ１５との間で双方向通信が途絶するか、もしくは通信エラーが発生したら、電磁ノイズを発生させた状態のままで検査用の非接触ＩＣカード１６を取り除き、検査用ＰＣ１７から非接触ＩＣカードリーダライタ１５にノイズ強度測定コマンドを送信して、そのときの電磁ノイズの強度を測定する。このときの測定値が前記の安定通信ノイズ強度であり、この値を非接触ＩＣカードリーダライタ１５が備える不揮発性メモリに記憶する。なお電磁ノイズ発生器１４から発生させるノイズは、スイッチング電源やインバータ電源からのノイズなど、周囲環境に一般的に存在する可能性の高い種類のノイズを数種類混在させたものが好適であり、そのような場合を想定してシミュレーションして得られたものとするべきである。
【００３６】
次に非接触ＩＣカード１６をもとの配置位置に再び配置し、非接触ＩＣカードリーダライタ１５側から送信する信号を最大限のノイズ対策を施したものに変更して、電磁ノイズ発生器１４から発生させる電磁ノイズの強度を同様に徐々に大きくしていく。こうして両者の間の双方向通信が途絶するか、もしくは通信エラーが発生したら、上記の測定の場合と同様に、電磁ノイズを発生させた状態のままで検査用の非接触ＩＣカード１６を取り除く。そうして検査用ＰＣ１７から非接触ＩＣカードリーダライタ１５にノイズ強度測定コマンドを送信し、電磁ノイズの強度を測定する。このときの測定値は最も強力なノイズ対策を施した場合における通信限界ノイズ強度であり、この値を非接触ＩＣカードリーダライタ１５が備える不揮発性メモリに同様に記憶する。また、安全率を考慮して適当な安全係数を掛け、測定した電磁ノイズ強度の値よりもそれぞれ若干低い値を不揮発性メモリに記憶させてもよい。もちろん、安全率についてはこの２種類の電磁ノイズの強度の計測時ではなく、強度指標である閾値の設定時に考慮することとしても構わない。
【００３７】
以上の方法により、測定を行った装置における通信限界ノイズ強度と安定通信ノイズ強度を求めることができる。後者は前者よりも大きな値であり、周囲の電磁ノイズの強度が両者の中間にある場合は、適当なノイズ対策を施すことにより、通信途絶や通信エラーが生じることのない、安定した双方向通信を実施することが可能である。両者の間には閾値を設けて強度指標とし、周囲の電磁ノイズの強度がこの閾値を越えるごとにノイズ対策のレベルを変更するようにすれば、各々の電磁ノイズの強度の大きさに応じた最適なノイズ対策をそれぞれ実施することができる。この方法により、電磁ノイズの強度が変化しても、通信限界ノイズ強度未満であれば常に安定した双方向通信が実施可能であって、かつそのときの電磁ノイズの強度に応じたレベルのノイズ対策を行うことで、通信速度もそれなりに速い、非接触ＩＣカードリーダライタを実現することができる。
【００３８】
図４は、非接触ＩＣカードとそのような双方向通信を行う場合の、周囲の電磁ノイズの強度と必要なノイズ対策との関係の例について説明するためのグラフである。図４（ａ）は安定通信ノイズ強度（図中にＡと表記）および通信限界ノイズ強度（図中にＢと表記）の間に閾値を１つも設けない場合、図４（ｂ）は、同じく閾値を２つ設けた場合について示したものである。図４（ａ）の場合は安定通信ノイズ強度および通信限界ノイズ強度を含めて強度指標は２つ、図４（ｂ）の場合は強度指標は４つである。また閾値である強度指標を越えるごとに変更されるノイズ対策として、図４（ａ）および図４（ｂ）では通信速度の変更を伴う通信ビットレートの引き下げ（間引き）のみを実施している。ノイズ対策レベルを１段階強化するごとにこの通信ビットレートの１段階の引き下げを実施して、１つの通信ビットの送信にかける時間を２倍とすると同時に、通信速度は半分に落としている。またこの場合に実施する最大のノイズ対策を、そのレベルを３段階強化する（通信ビットレートを３段階引き下げる）こととしている。
【００３９】
なお図４（ａ）および図４（ｂ）では、最小の閾値を安定通信ノイズ強度に、最大の閾値を通信限界ノイズ強度にそれぞれ一致させた場合を示しているが、前記の通り安定通信ノイズ強度や通信限界ノイズ強度は条件により変動する場合などがある。このため、実際にこのような値を設定すると、それぞれ双方向通信を確保できる確率が低下する可能性があるため、それぞれの閾値は通信の安全率を考慮する必要がある。従って最小の閾値、最大の閾値ともそれぞれ安定通信ノイズ強度、通信限界ノイズ強度よりも若干低く設定することが望ましい。もちろん安定通信ノイズ強度、通信限界ノイズ強度が、すでに一定の安全係数を含むものとして設定されている場合にはこの限りではない。
【００４０】
ここで図４（ａ）の場合は安定通信ノイズ強度と通信限界ノイズ強度の間に閾値は設けられておらず、周囲の電磁ノイズの強度が安定通信ノイズ強度未満の場合には通信ビットレートを２Nｂｐｓとしているが、安定通信ノイズ強度以上で通信限界ノイズ強度未満の場合は、一挙にノイズ対策のレベルを最大として通信ビットレートを３段階引き下げて２N-3ｂｐｓとしている。また通信限界ノイズ強度以上の場合には通信ビットレートを０ｂｐｓとして、通信を断念している。このため図４（ａ）は通信ビットレートが２回大きく低下する階段状のグラフとなっており、とくにグラフの安定通信ノイズ強度の位置において通信ビットレートが大きく低下している。なおＮは正整数であって、例えばＮ＝１６の場合には２Nｂｐｓ＝６４ｋｂｐｓ、２N-3ｂｐｓ＝８ｋｂｐｓである。
【００４１】
一方、図４（ｂ）の場合は安定通信ノイズ強度と通信限界ノイズ強度の間に、図４（ａ）の場合と比べてさらに２つの閾値を設けており、周囲の電磁ノイズの強度がこれらの強度指標を越えて増大するごとにノイズ対策のレベルを上げて、通信ビットレートを１段階ずつ引き下げている。このため周囲の電磁ノイズの強度が安定通信ノイズ強度未満の場合は通信ビットレートが２Nｂｐｓであるが、通信限界ノイズ強度の直前ではノイズ対策のレベルを最大として、通信ビットレートを２N-3ｂｐｓまで引き下げている。また通信限界ノイズ強度以上では図４（ａ）の場合と同じく０ｂｐｓである。従って図４（ｂ）もやはり階段状のグラフとなっているが、通信ビットレートの引き下げは４回と図４（ａ）の場合よりも多くなっており、また周囲の電磁ノイズの強度が大きくなるほど、１回の変更で低下するグラフでのビットレートの高さが小さくなっている。
【００４２】
この両者を比較すると、図４（ａ）の場合は強度指標が２つのみと少ないため、ノイズ対策のレベルの変更を行う機会は少なく、それを実行するためのプログラムが簡単になるほか、不揮発性メモリに記憶するデータ量も少なくなる。しかし安定通信ノイズ強度以上の場合には、通信限界ノイズ強度に達するまでノイズ対策のレベルが変更されることがないため、非接触ＩＣカードとの双方向通信を行うためにはこの間のノイズ対策のレベルを常に最大としておかなければならない。従って、安定通信ノイズ強度以上では、周囲の電磁ノイズの強度の値に関わらず通信ビットレートが低く抑えられるため、双方向通信の速度が遅いままとなってしまう。
【００４３】
一方、図４（ｂ）の場合には、安定通信ノイズ強度と通信限界ノイズ強度の間に複数の閾値が設けられている。このため、安定通信ノイズ強度以上であっても周囲の電磁ノイズの強度が比較的低い場合には通信速度を大きくし、また通信限界ノイズ強度の近傍の場合には通信ビットレートの引き下げを行ってノイズ対策を強化している。これにより、図４（ａ）の場合と比較して、双方向通信の確立を維持し続けながら、そのときの周囲の電磁ノイズの強度に応じて通信速度をできるだけ大きく保つことが可能である。ただし図４（ａ）、図４（ｂ）のいずれの場合であっても、特許文献１に記載の従来例のように閾値が１つのみの場合と比較すれば、周囲の電磁ノイズの強度が安定通信ノイズ強度を越える場合であっても、非接触ＩＣカードとの間で双方向通信を安定的に行うことができる。従って、全体としては非接触ＩＣカードリーダライタを使用可能となる場面が増加することとなる。
【００４４】
なお図４（ａ）、図４（ｂ）では、ノイズ対策として通信ビットレートの引き下げを行った場合を例として記述したが、それ以外に、誤り訂正符号の比率の変更などの方法を実施してもよい。この方法を実施する場合には、ノイズ対策のレベルを上げるためには全体の通信ビット数のうち、誤り訂正のために用いるビット数の占める割合を増加させるといった対処を行うことになる。この方法の場合にも、やはり周囲の電磁ノイズの強度の増大に対応して非接触ＩＣカードとの通信速度が低下することとなるため、電磁ノイズの強度が大きい環境で双方向通信を行うためには、低い通信速度であっても使用上の問題が生じることがないように、通信ビットレートの引き下げの場合と同様に、運用面における対応が必要である。
【００４５】
本発明の実施の形態に基づく、周囲の電磁ノイズの強度によってノイズ対策のレベルの切り換えを行う非接触ＩＣカードとの通信システムは、例えば日本工業規格ＪＩＳＸ６３２２−１〜４「外部端子なしＩＣカード−近接型−」に準拠した、搬送周波数１３．５６ＭＨｚの近接型のシステムに応用することなどが可能である。この場合には、寸法が横８５．６ｍｍ×縦５４．０ｍｍ×厚さ０．７６ｍｍの一般的な寸法形状の非接触ＩＣカードを用いることができ、また図３に示した例と同一の測定システムを用いて周囲の電磁ノイズの強度を計測可能である。変調方式としては、ＡＳＫ１０％（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）方式、符号化方式としてはマンチェスタデータ符号化方式などを用いることができる。
【００４６】
以上示したように、本発明の実施の形態に基づき、閾値である複数の強度指標によりノイズ対策のレベルを随時変更することによって、周囲の電磁ノイズの強度が通信限界ノイズ強度に近いような大きな電磁ノイズ環境の下であっても、非接触ＩＣカードリーダライタと非接触ＩＣカードとの間で安定した双方向通信を実現することができる。さらに、上記説明は、本発明の実施の形態に係る場合の効果について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の非接触ＩＣカードリーダライタの構成の例を示すブロック図。
【図２】図１における、本発明のノイズ検知装置の内部の構成の例を示すブロック図。
【図３】通信限界ノイズ強度および安定通信ノイズ強度の設定装置の構成の例を示す図。
【図４】周囲の電磁ノイズの強度と必要なノイズ対策との関係の例についてのグラフ。図４（ａ）は安定通信ノイズ強度および通信限界ノイズ強度の間に閾値を１つも設けない場合、図４（ｂ）は、同じく閾値を２つ設けた場合をそれぞれ示すグラフ。
【図５】従来のノイズ検知装置の構成の例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４８】
１  通信装置
２  ＣＰＵ
３  変調回路
４  送信アンプ
５  アンテナ
６  メモリ
７  表示装置
８  復調回路
９  受信アンプ
１０  フィルタ
１１，２１  ノイズ検知装置
１２，１８  整流回路
１３  Ａ／Ｄ変換回路
１４  電磁ノイズ発生器
１５  非接触ＩＣカードリーダライタ
１６  非接触ＩＣカード
１７  検査用ＰＣ
１９  強度比較回路
２０  閾値情報
【図１】
2009070082.tif 000003
【図２】
2009070082.tif 000004
【図３】
2009070082.tif 000005
【図４】
2009070082.tif 000006
【図５】
2009070082.tif 000007