JP2000298948A

JP2000298948A - データの復調方法

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Publication number: JP2000298948A
Application number: JP11105065A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamura; 宏中村; Mitsuo Yokozawa; 満雄横沢
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2000-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-13
Also published as: JP3681570B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビット変換の結果につき、その確からしさを
得て対処法を明確にすることができ、もって誤読を大幅
に減らすことができ、信頼性の高いデータの復調方法を
得る。【解決手段】再生信号波形をアナログ・デジタル変換
によってデジタル信号に変換し、デジタル化した再生信
号の各ピーク間の時間間隔を計測し、１文字分を構成す
る個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより２
値データからなるビット配列に変換して１文字分のデー
タの復調をするとともに、再生される各文字の理想的な
再生波形を基準波形データとして予め用意しておき、上
記ピーク間隔値が上記基準値より小さい場合または大き
い場合に、１文字分を構成する個々のピーク間隔値のデ
ータと上記基準波形データとのパターンマッチングを行
い、その類似度により該当する文字を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば磁気カード
等に記録されているデータ信号の復調方法に関するもの
で、周波数変調方式により記録されているデータを高い
信頼性で復調することができるようにしたデータの復調
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば磁気カードリーダ等の記録再生装
置においては、Ｆおよび２Ｆという２種類の周波数の組
み合わせによって２値のデータ信号を記憶するＦＭ変調
方式が一般に知られている。このＦＭ変調方式によって
記録されたデータの再生時は、磁気カードの磁気ストラ
イプに対して相対的に磁気ヘッドを摺動させることによ
り、磁気記録データをアナログ再生信号の形態で再生
し、このアナログ再生信号の信号波形に基づき、２値デ
ータを復調するようになっている。

【０００３】一般的な磁気カードの磁気ストライプは、
実際に記録データが記憶されている有効データ領域だけ
ではなく、その前の同期ビット領域と、記録データの始
まりを示すＳＴＸコード領域と、有効データ領域の後ろ
のデータ終了を示すＥＴＸコード領域、ＬＲＣコード領
域および同期ビット領域を有している。

【０００４】図１５に上記のような従来の磁気カードの
記録データ復調時の一般的な機能ブロックを、図１６に
その各部の信号波形を示す。図１５において、磁気カー
ド１０が相対移動することにって得られる磁気ヘッド１
１の出力信号は二つの増幅器１２、１５によって増幅さ
れる。増幅器１２の出力信号はピーク検出回路１３によ
ってピーク検出が行われ、ピーク検出回路１３のピーク
検出信号はコンパレータ１４によってゼロレベルと比較
されゼロクロス点が検出されるようになっている。他方
の増幅器１５の出力信号はコンパレータ１６によってゼ
ロクロス点が検出され、その出力信号はタイミング発生
回路１７に入力される。タイミング発生回路１７では、
コンパレータ１４の出力信号の転換位置におけるコンパ
レータ１６の出力信号のレベルを見て、そのときのコン
パレータ１６の出力信号レベルに応じてその出力レベル
を転換するようになっている。タイミング発生回路１７
の出力信号はデータ弁別回路またはＣＰＵ１８に入力さ
れ、所定の信号処理が行われることによって文字が判別
されるようになっている。

【０００５】図１５に示す機能ブロックの動作を、図１
６を併せて参照しながらさらに具体的に説明する。磁気
カード１０に記録されている信号の例を図１６（ａ）に
示す。記録信号はＦおよび２Ｆという２種類の周波数の
組み合わせによる２値のデータ信号であって、１ビット
分の時間間隔Ｔ内において信号極性の反転の有無によっ
てそのビットが「０」か「１」かを表している。（ａ）
の例は「０１１０１」を表している。この記録信号を磁
気ヘッド１１で読み取り、増幅器１２、１５で増幅した
ものの例を図１６（ｂ）に示す。記録信号「０」に対応
する増幅器１２、１５の出力の周波数に対して記録信号
「１」に対応する増幅器１２、１５の出力の周波数は２
倍になっている。

【０００６】ピーク検出回路１３は微分回路からなるも
のと考えてよく、従ってピーク検出出力は図１６（ｃ）
に示すように増幅器１２の出力信号のピーク位置でゼロ
クロスとなる信号波形が得られる。その信号はコンパレ
ータ１４によりゼロレベルと比較され、図１６（ｄ）に
示すように上記ピーク検出波形のゼロクロス位置で反転
するデジタル信号に変換される。他方の増幅器１５の出
力波形はコンパレータ１６によりゼロレベルと比較さ
れ、図１６（ｅ）に示すように増幅器１５の出力波形の
ゼロクロス位置で反転するデジタル信号に変換される。
タイミング発生回路１７は、コンパレータ１４の出力信
号の転換位置におけるコンパレータ１６の出力信号のレ
ベルを見て、そのときのコンパレータ１６の出力信号レ
ベルに応じてその出力レベルを転換し、図１６（ｆ）に
示すような信号を出力するようになっている。図１６の
（ｆ）に示す信号は（ａ）に示す信号と同じ「０１１０
１」を表すデジタル信号となっており、磁気カードに記
録されているデータ信号が復調されることがわかる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような磁
気カードに記録されているデータの読み取り性能は、磁
気記録媒体であるカードの状態や、磁気ヘッドの汚れや
摩耗、モータなどからの電気的なノイズ、機械的なノイ
ズなどの影響を受ける。すなわち、磁気カード等の記録
媒体は、繰り返し使用されることによって様々な負荷を
受ける結果、記録媒体の表面の汚れや傷により、本来存
在するはずのない位置に信号が発生することがある。ま
た、記録媒体に記録される基本データは１回書き込まれ
ると使用を繰り返しても書き換えられることはないた
め、繰り返し使用して磁気ヘッドとの接触を繰り返すう
ちに磁力が減衰し、再生に必要な信号強度が不足してデ
ータの読み取りの信頼性が低下する。さらに、磁気ヘッ
ドの摩耗によって磁気ヘッドの分解能が低下し、ピーク
シフトが発生する。

【０００８】このようにしてデータの読み取りに異常が
生じると、媒体に記録されているデータの読み取り性能
を低下させる要因となり、データを正しく判別すること
ができなくなる。また、本来存在するはずのないピーク
が存在したり、本来存在すべき位置にピークが存在しな
かったりすると、異常波形が忠実にデコードされること
を原因としてビット数を誤って読み取り、以降のビット
の区切りにもずれが生じ、この影響が後続の文字区間に
波及し、後続の文字区間でも誤読を引き起こす原因とな
る。

【０００９】前述のＦＭ変調方式では、図３に示すよう
に、１ビットの時間間隔Ｔに関して一定の基準時間αＴ
（ただし、０≦α≦１）を設定し、この基準時間αＴ内
に読み取り信号の極性反転があるかないかで２値データ
が「０」かまたは「１」かの判定を行うようになってい
る。すなわち、基準時間αＴ内に極性反転がなければ周
波数Ｆで２値データは「０」、基準時間αＴ内に極性反
転があれば周波数２Ｆで２値データは「１」と判定す
る。これによってある程度のピークシフトによる影響を
回避することができる。

【００１０】しかしながら、図３に示す例のように、基
準時間αＴを設定し、その時間αＴ内に読み取り信号の
極性反転があるかないかで２値データを判定するように
しても、前述のような、本来存在するはずのないピーク
が存在したり、本来存在すべき位置にピークが存在しな
かったりすることによって誤読を生じることがある。

【００１１】そして、ビット列中のたった一つのビット
だけについて誤読を生じたとしても、この誤読が後続の
ビット列にも波及し、誤った判定をすることになる。そ
こで本発明者らは、一つのビットの誤読が後続のビット
列に波及することのないようにしたデータの復調方法に
ついて先に特許出願した。特願平１１−８８０４８号の
明細書および図面に記載されている発明がそれで、個々
のビットの２値データを判定するに当たり、１文字分の
文字時間間隔を合理的な方法で区切り、この１文字分の
文字時間間隔という要素を加味することによって、誤読
を大幅に減らし、信頼性の高いデータの復調を可能とし
たものである。

【００１２】また、本発明者らは、ピーク間隔値配列よ
り個々のピーク間隔値を逐次加算して１文字の終端を決
定したのち、上記１文字分を構成する個々のピーク間隔
値を順方向および逆方向に基準値と比較して二つのビッ
ト配列を求め、この、二つのビット配列に基づいて１文
字分のデータの復調をすることを提案している。こうす
れば、信頼性の高いデータの復調が可能である。

【００１３】本発明者らはまた、各文字の理想的な再生
信号波形を基準波形データとして予め用意しておき、磁
気記録データに対応する再生信号を、記録データの１文
字に相当する長さを単位としてセグメントに区切り、少
なくとも一つのセグメントについて、上記基準波形デー
タのそれぞれとパターンマッチングによって比較し、各
基準波形データとの類似性の程度を判別して、最も高い
類似性を示した基準波形データに対応する文字を、上記
セグメントの表す文字であると判定することを特徴とす
るデータの復調方法について提案した。これは現在特許
出願中である。

【００１４】上記の各出願にかかる発明および上記提案
にかかる発明によれば、データ復調の信頼性を高めるこ
とができる。しかしながら、上記出願や提案にかかる発
明によれば、文字が一意的に限定できたとしても、その
確からしさはわからない。また、文字候補が複数あって
一意的に決まらない場合は、どの文字候補も同等の可能
性があるものとして取り扱わなければならず、誤りのな
い文字に絞り込む確率をより高めるには、さらに改良す
る余地がある。

【００１５】本発明は上記のような従来技術に鑑みてな
されたもので、ビット変換の結果につき、その確からし
さあるいは確度を得ることができるようにすることによ
って、対処法を明確にすることができ、結果として、誤
読を大幅に減らすことができ、信頼性の高いデータの復
調を可能としたデータの復調方法を提供することを目的
とする。

【００１６】本発明はまた、ビット変換によってセグメ
ントの文字を一意的に決定することができなかった場合
でも、文字候補を絞り込むことができるようにして、デ
ータの読み取り性能を向上させることができるデータの
復調方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１に記載されているように、高低
２種の周波数信号の組み合わせによる周波数変調信号で
２値データを形成し、この２値データの所定ビット数に
より１文字分のデータを形成するようになっており、記
録されたデータ信号を再生して得られる再生信号波形よ
りピーク点の有無を検出して２値データを復調するよう
にしたデータの復調方法であって、上記再生信号波形を
アナログ・デジタル変換によってデジタル信号に変換
し、デジタル化した再生信号の各ピーク間の時間間隔を
計測し、１文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準
値と比較することにより２値データからなるビット配列
に変換して１文字分のデータの復調をするとともに、再
生される各文字の理想的な再生波形を基準波形データと
して予め用意しておき、上記ピーク間隔値が上記基準値
より小さい場合または大きい場合に、１文字分を構成す
る個々のピーク間隔値のデータと上記基準波形データと
のパターンマッチングを行い、その類似度により該当す
る文字を判定するようにしたことを特徴とする。

【００１８】上記基準値は、請求項２記載の発明のよう
に、上記基準値は、理想的なピーク間隔値をもとにある
範囲を有するように定められた値であり、ピーク間隔値
が上記基準値より小さい場合あるいは大きい場合に波形
異常があることを検出し、この波形異常をパリティビッ
トの条件から修正して該当する文字を判定するととも
に、この該当文字を、パターンマッチングによって得ら
れる該当文字と比較し、これら二つの該当文字が互いに
異なる場合は、パターンマッチングによる類似度が所定
のレベル異常のとき、このパターンマッチングによって
得られる該当文字を選択するようにするとよい。

【００１９】請求項３記載の発明のように、請求項１記
載の発明において、１文字分を構成する個々のピーク間
隔値を順方向および逆方向に基準値と比較して二つのビ
ット配列を求め、この二つのビット配列が一致しない場
合に、それぞれのビット配列に基づき復調して該当する
文字候補とするとともに、この文字候補をパターンマッ
チングによって得られる該当文字と比較し、比較が一致
する文字を該当文字と判断するようにするとよい。

【００２０】請求項４記載の発明のように、再生信号波
形をアナログ・デジタル変換によってデジタル信号に変
換し、デジタル化した再生信号の各ピーク間の時間間隔
を計測してピーク間隔値配列を生成し、このピーク間隔
値配列より個々のピーク間隔値を順次加算して１文字の
終端を決定し、１文字分を構成する個々のピーク間隔値
を基準値と比較することにより２値データからなるビッ
ト配列に変換し、１文字分のデータとするとよい。

【００２１】請求項５記載の発明のように、再生信号波
形をアナログ・デジタル変換によってデジタル信号に変
換し、デジタル化した再生信号の各ピーク間の時間間隔
を計測し、ピーク間隔値配列をカードリーダに設けたメ
モリに保存し、このメモリに保存されたデータを、上記
カードリーダを制御する上位装置に送信し、この上位装
置において、上記ピーク間隔値配列より個々のピーク間
隔値を逐次加算して１文字の終端を決定し、１文字分を
構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較することに
より２値データからなるビット配列に変換するようにす
るとよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１３を参照しなが
ら本発明にかかるデータの復調方法の実施の形態につい
て説明する。本発明にかかる方法を実行するハードウエ
アの例を図１に機能ブロック図で示す。図１において、
磁気記録媒体である磁気カード２０の磁気ストライプに
は、Ｆおよび２Ｆという高低２種類の周波数信号の組み
合わせによる周波数変調信号で形成された２値データが
記録されている。２値データは、所定ビット数とパリテ
ィビットとにより１文字分のデータを形成するようにな
っていて、複数文字分のデータが記録されている。図１
の例は磁気カード２０の記録信号を再生する場合の例
で、磁気カード２０を記録再生装置に挿入すると、搬送
ローラ２６が図示されないモータによって回転駆動さ
れ、搬送ローラ２６は磁気カード２０の磁気ストライプ
を磁気ヘッド２１に摺接させながら搬送し、磁気ヘッド
２１は磁気ストライプに記録されているデータ信号を読
み出すようになっている。

【００２３】磁気ヘッド２１の出力信号は増幅器２２で
必要な信号強度まで増幅され、アナログ・デジタル変換
器２３によってサンプリングされデジタル信号に変換さ
れ、バッファメモリ２４に記憶されるようになってい
る。バッファメモリ２４の記憶データはＣＰＵ２５にお
いて読み出され、復調処理が実行される。以下、ＣＰＵ
２５における復調処理について説明する。

【００２４】図２に示すように、初めにステップ２０１
（以下ステップについては「Ｓ４０」「Ｓ２０１」のよ
うに表す）において波形の平滑化を行い、スパイク状ノ
イズを除去する。Ｓ２０２において逐次波形のピークを
検出し、ピークを検出するごとに一つ前のピークとの時
間間隔を計測する。次にＳ２０３でデータビットを検出
する。データビット検出は記録データの開始を示すデー
タを検出することにより行うことができる。以上の処理
を、ＬＲＣを復調するまで、すなわち磁気カードの磁気
ストライプ全長にわたって実行し、ピーク間隔データの
配列を生成する。

【００２５】図４、図７に読み取り波形の例とそのピー
ク間隔データ（以下「ピーク間隔値」という）配列の例
を示す。磁気カードは、例えばＩＳＯ規格では第１、第
３トラックは記録密度２１０ＢＰＩであり、カード搬送
速度を１９０ｍｍ／ｓとすれば、１ビットに相当する時
間は６３６．６μＳである。アナログ波形をＡ／Ｄ変換
するときのサンプリングレートを１０μｓとすれば、１
ビットに含まれるデータ点数の理論値は６３．７個にな
る。図４の波形の例では、ピーク間隔値配列は「６４」
「６５」「３３」「３１」「３３」……となっている。

【００２６】上記ピーク間隔値配列に基づいてセグメン
テーションを行う。セグメンテーションとは、再生波形
データを文字に対応するように区切ることをいう（図
２、Ｓ２０４参照）。このセグメンテーションの手順の
具体例を図３、図４、図５を参照しながら説明する。図
３、図４に示す波形はＩＳＯ第３トラックの例である。
ＩＳＯ第３トラックは４個のデータビットと１個のパリ
ティビットとの合計５ビットで１文字を表す。奇数パリ
ティであるため、ビット０は偶数個しか許されず、従っ
てセグメントを構成するピーク間隔値の個数は、６、
８、１０の３通りに限定される。

【００２７】ここで、ピーク間隔値の個数が６というこ
とは、「０」が４個、「１」が１個で構成される文字符
号に対応する。ピーク間隔値の個数が８ということは、
「０」が２個、「１」が３個の場合であり、ピーク間隔
値の個数が１０ということは、５ビット全てが「１」の
文字符号に対応する。図４において、ピーク間隔値配列
の第３番目以降が対象セグメントであるとすれば、この
例では、ピーク間隔値の個数が６の場合、６個のピーク
間隔値の累計は２２５であり、ピーク間隔値の個数が８
の場合、８個のピーク間隔値の累計は３２３であり、ピ
ーク間隔値の個数が１０の場合、１０個のピーク間隔値
の累計は３８８である。

【００２８】上記セグメンテーションの動作例を図５に
示す。図５において、まず、ピーク間隔値累計をゼロに
する（Ｓ３０１）。次にＳ３０２で基準セグメント長を
設定する。これは、前述の例ように５ビットで記録デー
タの１文字分を表すようになっているため、基準ビット
セル長の５倍に設定する。基準ビットセル長は、例え
ば、連続する「０」で構成される同期ビット部分の波形
を計測するなどして求める。

【００２９】次に、Ｓ３０３において符号化するセグメ
ントの最初のピーク間隔値をピーク間隔値累計に加算す
る。続いてＳ３０４でピーク間隔値累計が基準セグメン
ト長の０．９倍を超えているかどうかを判断する。最初
のピーク間隔値を加算した段階では基準セグメント長の
０．９倍を超えることはないので、Ｓ３０７で次のピー
ク間隔データを取り出し、これをＳ３０３に戻ってピー
ク間隔値累計に加算する。以上の動作を数回繰り返すこ
とによって、Ｓ３０４での判断でピーク間隔値累計が基
準セグメント長の０．９倍を超えるので、そのときはＳ
３０５でここまで加算してきたピーク間隔値の個数が偶
数であるかどうかチェックする。

【００３０】Ｓ３０６の判断で偶数でなければ、さらに
Ｓ３０７で次のピーク間隔データを取り出し、Ｓ３０
４，Ｓ３０５を繰り返す。Ｓ３０５でピーク間隔値の個
数が偶数と判断されれば、Ｓ３０６に進み、ピーク間隔
値累計が基準セグメント長の１．１倍より小さいかどう
かをチェックする。ピーク間隔値累計が基準セグメント
長の１．１倍より小さければ、これでセグメンテーショ
ンを打ち切る。ピーク間隔値累計が基準セグメント長の
１．１倍より大きければ、ピーク間隔値累計が大きすぎ
ると判断できるため、Ｓ３０８で最後の２個分のピーク
間隔値データをピーク間隔値累計から差し引くとともに
ピーク間隔値の個数を表すポインタの値を「２」だけ減
じる。２個分のピーク間隔値データを差し引く理由は、
ピーク間隔値の個数は偶数個しかとりえないという条件
を満足させるためである。

【００３１】このようにして１文字分のセグメントが得
られる。このセグメンテーション動作を図４の例に当て
はめてみると、図４の例では基準ビットセル長が「６
３」であり、従って基準セグメント長は「３１５」とな
る。ピーク間隔値を８個まで加算した段階でその累計値
は「３２３」となり、基準セグメント長の０．９倍以
上、１．１倍以下の条件を満足することになり、このセ
グメントが採用される。ピーク間隔値の累計個数を、上
記のようにして基準セグメント長の０．９〜１．１倍の
範囲に入るように決定する根拠は、この範囲内にあれ
ば、１文字分のセグメントがほとんど誤りなく得られる
ことが実験的にわかったからである。

【００３２】このようにして切り出されたセグメントに
関して、この構成要素である個々のピーク間隔データを
チェックし、バイナリ値に変換する。この操作をここで
はビット変換と呼ぶ。図２に示すＳ２０５がそれで、こ
のビット変換の詳細を図６に示す。図６のビット変換に
ついて、異常な波形を含む図７の例を用いながら説明す
る。図７の例では、ピーク間隔データが「１９」「２
１」「３２」「２９」……「３４」「６９」となってい
て、異常なデータを含む。まずＳ４０においてピーク間
隔値累計を「０」にリセットし、未処理ビット数を７ま
たは５にセットする。次にＳ４１で、基準セル幅を、
（セグメント長−ピーク間隔値累計）／未処理ビット
数、の演算を行うことによって設定し、基準境界値を、
ピーク間隔値累計＋基準セル幅、の演算を行うことによ
って設定する。また、しきい値Ａを、基準境界値−基準
セル幅×０．３、の演算を行うことによって設定し、し
きい値Ｂを、基準境界値＋基準セル幅×０．３、の演算
を行うことによって設定する。

【００３３】図７の例ではセグメント長は「３２２」で
あり、当初、ピーク間隔値累計はゼロ、未処理ビット数
の初期値は「５」であるから、Ｓ４１で、基準セル幅を
３２２／５を演算して「６４」と設定する。また、ピー
ク間隔値累計はゼロであるから、基準境界値は「６４」
となる。この結果、しきい値Ａは、６４−６４×０．３
＝４４、しきい値Ｂは、６４＋６４×０．３＝８３とな
る。

【００３４】図６のＳ４２において、サブビットカウン
タを０にリセットし、次にＳ４３でピーク間隔値をピー
ク間隔値累計に加算し、ピーク間隔値ポインタを更新す
る。図７の例でセグメント中の最初のピーク間隔値は
「１９」でありこれがピーク間隔値累計に加算される結
果、累計は「１９」となる。ピーク間隔値ポインタは
「１」に更新される。上記ピーク間隔値累計「１９」は
Ｓ４４でしきい値Ａと比較され、上記しきい値Ａの「４
４」よりも小さいので、基準セル幅内にピークがあった
ことを意味することになり、Ｓ４２’においてサブビッ
トカウンタをインクリメント（ここでは０→１）したあ
とＳ４３に戻る。Ｓ４３ではピーク間隔値累計に次のピ
ーク間隔値「２１」が加算されて「４０」となる。これ
は、しきい値Ａ＝４４よりも大きく、しきい値Ｂ＝８３
よりも小さいため、Ｓ４２’においてサブビットカウン
タをインクリメント（ここでは１→２）したあとＳ４３
に戻る。

【００３５】ピーク間隔値累計は、これに次のピーク間
隔値「３２」が加算されて「７２」となる。この値はし
きい値Ａよりも大きく、しきい値Ｂよりも小さいので、
Ｓ４４、Ｓ４５、Ｓ４６の順に進み、Ｓ４６でサブビッ
トカウンタが０であるかどうかが判断される。上記のよ
うにＳ４２’においてサブビットカウンタはインクリメ
ントされて「２」となっているため、Ｓ５１が選択さ
れ、最初のバイナリ値として「２」が得られる。Ｓ５２
で未処理ビット数が「１」引かれて「５」から「４」に
変化する。この未処理ビット数は「０」ではないので、
Ｓ５３での判断を経てＳ５４に進み、バイナリ値は
「３」ではないため、Ｓ５４を経てＳ４１に戻る。

【００３６】Ｓ４１では前述のように基準セル幅、基準
境界値、しきい値Ａ、しきい値Ｂを演算する。この場
合、基準セル幅は（３２２−７２）／４＝６２、基準境
界値は７２＋６２＝１３４、しきい値Ａは１３４−６２
×０．３＝１１６、しきい値Ｂは１３４＋６２×０．３
＝１５２となる。Ｓ４３ではピーク間隔値累計にピーク
間隔値２９が加算されて７２＋２９＝１０１となる。上
記の処理と同様にＳ４４，Ｓ４２’の順に実行され、Ｓ
４３に戻り、ピーク間隔値累計「１０１」に「３５」が
加算され、ピーク間隔値累計は「１３６」となる。以
下、Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ５０の順に実
行され、２番目のバイナリ値＝１が得られる。Ｓ５２で
未処理ビット数が「４」から「３」に変化し、従ってそ
の結果は「０」ではなく、バイナリ値も「３」ではない
ので、Ｓ５４を経てＳ４１に戻る。

【００３７】Ｓ４１では、基準セル幅＝（３２２−１３
６）／３＝６２、基準境界値＝１３６＋６２＝１９８、
しきい値Ａ＝１９８−６２×０．３＝１８０、しきい値
Ｂ＝１９８＋６２×０．３＝２１６が演算され、それぞ
れの値がセットされる。以下、Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４
２’，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ５
０の順に実行され、３番目のバイナリ値＝１が得られ
る。以下、未処理ビット数がゼロとなるまで処理が実行
され、４番目のバイナリ値＝１、５番目のバイナリ値＝
０が得られる。

【００３８】このようにしてビット変換されることによ
り、２値で表されるビット列が得られる。上記の例で得
られるビット列は「２１１１０」であり、これをもとに
文字コードに変換する。この例では第１ビットが「２」
になっていて異常を示しており、これ以外の４個のビッ
トは正しいものとみなすことにすると、奇数パリティと
いう制約条件から、この１文字分に含まれるビット
「０」の個数は偶数、ビット「１」の個数は奇数でなけ
ればならない。上記正常な４個のビットの内訳は、ビッ
ト「０」が１個、ビット「１」が３個であるから、残り
の１ビットは「０」であることがわかる。従って、本来
のビット列は「０１１１０」であり、このセグメントに
対応する文字は「ＯＥＨ」であると推定することができ
る。

【００３９】図２にＳ２１１で示されるように、ＬＲＣ
を復調するまで、セグメンテーション、ビット変換、コ
ード変換操作が繰り返され、ＬＲＣ復調が終わると、最
後にＳ２１２でＬＲＣチェック、すなわち全体としての
復調結果の成否判定が行われる。

【００４０】以上説明したように、再生した信号を記録
データの１文字分の長さに相当するセグメントに切り出
し、このセグメントを一つの処理単位として、この構成
要素であるピーク間隔値の大小関係を基準値と比較し、
「０」と「１」からなるビット列を得てこのセグメント
に対応する文字コードを得るようにし、１文字分の文字
時間間隔という要素を加味しながら個々のビットの２値
データを復調するようにしたため、従来のように個々の
ビットを単位としてビット列を得る場合に比べて、誤読
を大幅に減らすことができ、信頼性の高いデータの復調
方法を得ることができるとともに、これに加えて、１文
字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較する
ことにより、２値データからなるビット配列に変換する
ため、ピーク間隔値が極端に小さい場合や極端に大きい
場合もこれを検出することができ、この異常なピーク間
隔値に対応するビット値を導入することにより、現に評
価中のセグメントに波形異常が存在することを検出する
ことができる。しかしながら、これでもまだ、以下に説
明するように誤読を生じる場合がある。

【００４１】前記セグメンテーションとビット変換の各
処理を、磁気ストライプについて実際に行った状態の一
部を図８に示す。図８において、Ｓｇ１，Ｓｇ２，Ｓｇ
３……はそれぞれセグメンテーションによって切り出さ
れた１文字分のセグメントを示し、それぞれのセグメン
トでのビット変換によるデコード結果を「１」と「０」
のビット列で示している。また、各セグメントにおける
ピーク間隔値の配列を図９に示す。例えば、セグメント
Ｓｇ１についてはビット変換によってビット列「１００
１１」が読み出されている。正常なピーク間隔値の範囲
を、図６について説明したように所定の範囲、例えば基
準ビットセル幅の０．７倍以上１．３倍以下に設定し、
この範囲を外れるものを異常なピーク間隔値を有する可
能性があるものと判定する。

【００４２】基準セル幅、基準境界値、しきい値Ａ、し
きい値Ｂを前述のように設定し、各セグメントにつきビ
ット変換を実行する。セグメントＳｇ１のピーク間隔値
は、図９に示すとおり「３３、３２、６４、６５、３
４、３０、３２、３２」の８個であり、いずれも上記の
範囲内にあるため、異常ピーク間隔値なしと判断され、
上記ビット列「１００１１」が採択される。これはＬＲ
Ｃではないので、次のセグメンテーションに移行する。
次のセグメントＳｇ２ではビット列「００１１１」が読
み出され、ピーク間隔値はやはり全て正常条件を満たす
ため、上記ビット列が採択される。

【００４３】こうして、全てのセグメントのピーク間隔
値配列について判定されるが、図８、図９の例において
セグメントＳｇ４のビット列は「１１１００」であり、
ピーク間隔値配列を見ると、「３３、３１、２４、２
３、２３、６３、６４、６５」となっていて、この８個
のピーク間隔値のうち正常条件を満たさないものものが
「２４、２３、２３」の３個含まれている。したがっ
て、このセグメントＳｇ４には、波形異常が存在するこ
とになる。このセグメントＳｇ４の２番目のビットは、
本来、このビット区間内にピークが存在するはずはなか
ったものであるが、何らかの原因によって余分な二つの
ピークが発生してしまったものと推測される。

【００４４】上記異常波形につき何ら対策をとることな
く放置すれば、誤読を生じることになる。そこで本発明
では、再生される各文字の理想的な再生波形を基準波形
データとして予め用意しておき、ピーク間隔値が上記基
準値より小さい場合または大きい場合に、１文字分を構
成する個々のピーク間隔値のデータと上記基準波形デー
タとのパターンマッチングを行い、その類似度により該
当する文字を判定するようにした。パターンマッチング
は、本発明者らが発明し、現在特許出願中の方法を用い
ることができる。以下、その概略を説明する。

【００４５】パターンマッチングの機能部分として、テ
ンプレート、マッチング演算手段、データ判別手段など
があり、これらの機能部分は、図１に示すＣＰＵあるい
はマイクロコンピュータに持たせることができる。テン
プレートは、例えば１６種類の文字コードデータのそれ
ぞれに対応する理想的な基準波形データを予め記憶保持
している。マッチング演算手段は、バッファに保持され
ているセグメントデータと上記テンプレートに記憶保持
されている各基準波形データとを比較し、相関係数を用
いてパターンマッチングを行う。上記データ判別手段
は、上記相関係数を判別し、最大相関係数に対応する文
字コードデータを再生データとしてセグメントデータに
割り当てる。

【００４６】上記パターンマッチングをより具体的に説
明する。図１０に示すような再生信号波形Ａを、前述の
セグメンテーションによって、５ビットごとに、ピーク
を起点として区分し、１文字分の再生信号波形Ａの一部
分をセグメントＳｎとして切り出す。次に、セグメント
Ｓｎを、予めテンプレートに記憶されている１６種類の
基準波形データによって表される基本波形パターンＴ０
〜Ｔ１５と比較照合する。セグメントＳｎと１６種類の
基本波形パターンＴ０〜Ｔ１５のそれぞれとのパターン
マッチングによって、相関係数ｒ０〜ｒ１５を演算して
行う。相関係数の演算は次の式による。

【００４７】

【００４８】次に、算出された相関係数の中から最大相
関係数ｒｍを見つける。切り出したセグメントＳｎの開
始ピーク点の極性が、照合対象の基準波形パターンの開
始ピークの極性と異なる場合は、最大相関係数ｒｍが負
となる場合がある。従って、類似度としては、最大相関
係数の絶対値を採用すればよい。次に、最大相関係数ｒ
ｍが得られた基本波形パターンに対応する文字をセグメ
ントＳｎに割り当てる。以上のようにしてパターンマッ
チングを行い、類似度を相関係数で表すことができる。

【００４９】図９は、図８に示す再生波形の各セグメン
トについて、パターンマッチングを行い、各セグメント
につき相関係数を演算してこれを表したものである。そ
の結果、文字０１Ｈに関して最も高い相関係数０．８８
８を示している。図２に戻って、Ｓ２０９により前述の
ビット変換の結果によって得られる文字とパターンマッ
チングにより得られる文字を比較し、同じかどうかを判
断する。パターンマッチングにより得られる文字は０１
Ｈで、ビット変換の結果によって得られる文字は０７Ｈ
とは異なっており、また、相関係数は０．８以上である
から、Ｓ２１０においてパターンマッチングの結果を優
先して採択し、このセグメントの文字は０１Ｈと決定す
る。

【００５０】以上説明した実施の形態によれば、再生信
号の各ピーク間の時間間隔を計測し、１文字分を構成す
る個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより２
値データからなるビット配列に変換して１文字分のデー
タの復調をするとともに、ピーク間隔値が上記基準値よ
り小さい場合または大きい場合は、波形異常と判断し、
１文字分を構成する個々のピーク間隔値のデータと上記
基準波形データとのパターンマッチングを行い、その類
似度により該当する文字を判定するようにしたため、ビ
ット変換のみでは正しく判定することができない異常波
形を含む場合であっても、正しく文字を判定することが
でき、データ復調の信頼性をさらに高めることができ
る。

【００５１】また、１文字分を構成する個々のピーク間
隔値と比較する基準値は、理想的なピーク間隔値をもと
にある範囲を有するように定められた値であり、ピーク
間隔値が上記基準値より小さい場合あるいは大きい場合
に波形異常があることを検出し、この波形異常をパリテ
ィビットの条件から修正して該当する文字を判定すると
ともに、この該当文字を、パターンマッチングによって
得られる該当文字と比較し、これら二つの該当文字が互
いに異なる場合は、パターンマッチングによる類似度が
所定のレベル以上のとき、このパターンマッチングによ
って得られる該当文字を選択するようにしたため、デー
タ復調の信頼性をより一層高めることができる。

【００５２】以上説明した実施の形態は、記録媒体を読
み取ることによって得られる信号を一方向に変換処理し
てビット配列を得るようになっていたが、双方向に変換
処理してビット配列を得るようにすれば、さらにデータ
復調の信頼性を高めることができる。図１１に示す実施
の形態はその例で、Ｓ２０４でセグメンテーションを行
った後、Ｓ２０５で前述のようにビット変換を行う。こ
のビット変換を順方向ビット変換とする。次に、Ｓ２０
６で逆方向ビット変換を行う。逆方向ビット変換の方法
は、順方向ビット変換の方法と同じで、１文字分のセグ
メントを構成するピーク間隔データ配列の最終要素から
始めて配列番号が減る方向に処理を進め、第１要素まで
で終了するように実行し、ビット変換された２値の配列
が、順方向の配列に対応するように、前後逆向きに並べ
替える。次に、Ｓ２０７でビット列が正常であるか、そ
して順方向ビット変換の結果と逆方向ビット変換の結果
とが一致するかどうかを判断する。

【００５３】正逆ビット変換結果が一致する場合は、順
方向ビット変換の結果または逆方向ビット変換の結果を
採用する。正逆ビット変換結果が一致しない場合は、波
形に異常があることを検出していることになるので、Ｓ
２０９でも次候補Ｃ＝｛ｃ１，ｃ２，…，ｃｎ｝を形成
し、続いてＳ２０８でパターンマッチングを行い、相関
係数が大きいものから順に４個選び、文字候補Ｄ＝｛ｄ
１，ｄ２，…，ｄｎ｝を形成する。次にＳ２１０で文字
候補の絞り込みを行う。ここでは、上記ＣとＤの積集合
Ｅ＝Ｃ∩Ｄを求め、Ｅをもってこのセグメントのデコー
ド結果とする。

【００５４】以上の動作を、図１２、図１３に示す例を
用いて具体的に説明する。図１２に示す一つのセグメン
トの波形は、異常な波形を含むものであって、そのピー
ク間隔値の配列は図１２の下部に記されているとおりで
ある。この波形を順方向にビット変換すると、ビット列
「１０１１０」が得られ、逆方向にビット変換すると、
ビット列「１１１００」が得られる。この二つのビット
配列は一致しないため、波形異常が検出される。この二
つのビット配列によって得ることができる文字は図１３
に示すように０１Ｈ，０７Ｈ，０ＢＨ，０ＤＨの４個で
あり、これを文字候補の集合として、Ｃ＝｛０１Ｈ，０
７Ｈ，０ＢＨ，０ＤＨ｝を得る（Ｓ２０９）。次にパタ
ーンマッチングを行うと、１６個の文字に対して図１３
に示すように１６個の相関係数が得られるので、相関係
数が大きいものから順に４個選んで、文字候補の集合Ｄ
＝｛０７Ｈ，０１Ｈ，１ＦＨ，０４Ｈ｝を形成する。ゆ
えに、ＣとＤの積集合Ｅ＝Ｃ∩Ｄ＝｛０１Ｈ，０７Ｈ｝
となり、このセグメントのデコード結果として、２種類
の文字候補「０１Ｈ」および「０７Ｈ」に絞り込むこと
ができる。

【００５５】以上説明した実施の形態によれば、ビット
列を形成する操作を正逆両方向から行って２種類のビッ
ト列を得、それらが一致するかどうかによりセグメント
の正否を判定するようにしたため、そのセグメントが正
常であるかどうかを判定することができるとともに、一
方向のビット列からは判定することができなかった異常
波形をも、推定によって読み取ることが可能となり、デ
ータの復調性能を格段に向上させることができる。さら
に、正逆両方向からのビット変換によって波形異常が検
出され、文字を判定することができない場合は、それぞ
れのビット配列に基づき復調して得られる文字候補と、
パターンマッチングによって得られる該当文字とを比較
し、比較が一致する文字を該当文字であると判断するた
め、データ復調の信頼性をさらに高めることができる。

【００５６】次に、図１４に示す別の実施の形態につい
て説明する。図１４において、磁気カード読取装置、す
なわちカードリーダ３０は、図１について説明した構成
部分、すなわち、磁気ヘッド２１、増幅器２２、アナロ
グ・デジタル変換器２３、バッファメモリ２４、ＣＰＵ
２５、搬送ローラ２６を有してなる。カードリーダ３０
はまた波形データ転送手段２７を有し、カードリーダ３
０側で得たデジタル波形データを上位制御装置４０に転
送するようになっている。上位制御装置４０はＣＰＵ３
２を有し、ＣＰＵ３２に内蔵され、あるいはＣＰＵ３２
に外付けされたＲＡＭ３３は、機能ブロック別に、波形
前処理手段３４、ピーク間隔計測手段３５、文字判別手
段３６を有してなる。これらの機能ブロックは、ピーク
間隔計測、セグメンテーション、ビット変換、パターン
マッチングなどのデータ復調手段を構成している。ま
た、これらの機能ブロックは、ダイナミックリンクライ
ブラリまたはデバイスドライバ３８の形態で提供され
る。

【００５７】図１４のように構成された実施の形態は、
アナログ・デジタル変換によってデジタル波形データを
得、デジタル化した再生信号の各ピーク間の時間間隔を
計測し、ピーク間隔値配列をバッファメモリ２４に保存
するまでの制御を、カードリーダ３０側のＣＰＵ２５が
実行し、その後のデジタル波形データを上位制御装置４
０に送信するものである。上位制御装置４０は、上記機
能別のサブシステムを利用しながら、以後の復調動作、
すなわち、ピーク間隔値配列より個々のピーク間隔値を
逐次加算して１文字の終端を決定し、１文字分を構成す
る個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより２
値データからなるビット配列に変換する動作、パターン
マッチング、さらには、これらに付随する各種制御な
ど、必要な機能を遂行する。

【００５８】上記のような、ピーク間隔値配列より個々
のピーク間隔値を逐次加算して１文字の終端を決定し、
１文字分を構成する個々のピーク間隔値を基準値と比較
することにより２値データからなるビット配列に変換す
る動作や、パターンマッチングを行うためには、相当大
きな処理能力を備える必要があり、カードリーダ内だけ
でこのような処理を行わせるには処理能力が不足しがち
である。その点図１４に示す実施の形態によれば、カー
ドリーダの上位の制御装置で復調処理を行うことができ
るため、カードリーダ事態の処理能力を高める必要はな
く、処理系全体としての処理性能の最適化を実現するこ
とができる。

【００５９】本発明にかかるデータの復調方法は、モー
タ駆動式磁気カードリーダにも適用できるし、手動式磁
気カードリーダにも適用することができる。

【００６０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、再生信号
の各ピーク間の時間間隔を計測し、１文字分を構成する
個々のピーク間隔値を基準値と比較することにより２値
データからなるビット配列に変換して１文字分のデータ
の復調をするとともに、ピーク間隔値が上記基準値より
小さい場合または大きい場合は、波形異常と判断し、１
文字分を構成する個々のピーク間隔値のデータと上記基
準波形データとのパターンマッチングを行い、その類似
度により該当する文字を判定するようにしたため、ビッ
ト変換のみでは正しく判定することができない異常波形
を含む場合であっても、正しく文字を判定することがで
き、データ復調の信頼性をさらに高めることができる。

【００６１】請求項２記載の発明によれば、上記基準値
は、理想的なピーク間隔値をもとにある範囲を有するよ
うに定められた値であり、ピーク間隔値が上記基準値よ
り小さい場合あるいは大きい場合に波形異常があること
を検出し、この波形異常をパリティビットの条件から修
正して該当する文字を判定するようにしたため、波形異
常を的確に判定して修正することができるし、これに加
えて、上記該当文字を、パターンマッチングによって得
られる該当文字と比較し、これら二つの該当文字が互い
に異なる場合は、パターンマッチングによる類似度が所
定のレベル以上のとき、このパターンマッチングによっ
て得られる該当文字を選択するようにしたため、データ
復調の信頼性をさらに高めることができる。

【００６２】請求項３記載の発明によれば、１文字分を
構成する個々のピーク間隔値を順方向および逆方向に基
準値と比較して二つのビット配列を求め、この二つのビ
ット配列が一致しない場合は、それぞれのビット配列に
基づき復調して該当する文字候補とするとともに、この
文字候補をパターンマッチングによって得られる該当文
字と比較し、比較が一致する文字を該当文字と判断する
ようにしたため、データ復調の確実性を一層高めること
ができ、データ復調の信頼性をさらに高めることができ
る。

【００６３】請求項４記載の発明によれば、再生信号波
形をアナログ・デジタル変換によってデジタル信号に変
換し、デジタル化した再生信号の各ピーク間の時間間隔
を計測してピーク間隔値配列を生成し、このピーク間隔
値配列より個々のピーク間隔値を順次加算して１文字の
終端を決定し、１文字分を構成する個々のピーク間隔値
を基準値と比較することにより２値データからなるビッ
ト配列に変換し、１文字分のデータとするようにしたた
め、ピーク間隔値配列からのデータ復調の確実性を高め
ることができる。

【００６４】請求項５記載の発明によれば、カードリー
ダの上位の制御装置で復調処理を行うことができるた
め、カードリーダ事態の処理能力を高める必要はなく、
処理系全体としての処理性能の最適化を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるデータの復調方法の実施の形態
を示す機能ブロック図である。

【図２】同上実施の形態によるデータ復調動作を示すフ
ローチャートである。

【図３】Ｆ２Ｆ変調方式を説明するための波形図であ
る。

【図４】データ復調における再生波形の例とそのピーク
間隔データ配列の例を示す波形図である。

【図５】本発明における１文字分のセグメンテーション
の例を示すフローチャートである。

【図６】本発明におけるビット変換の例を示すフローチ
ャートである。

【図７】余分なピークを含むためにデータ復調における
誤読を生じる場合の例を説明するための波形図である。

【図８】上記本発明の実施の形態におけるビット変換動
作とパターンマッチングを行う場合の再生波形の例と復
調結果とを示すタイミングチャートである。

【図９】同上ビット変換動作とパターンマッチングによ
る復調動作の相互の関係を示す相関図である。

【図１０】本発明に適用可能なパターンマッチングの例
を示す波形図である。

【図１１】本発明にかかるデータの復調方法の別の実施
の形態を示すフローチャートである。

【図１２】同上実施の形態によって正常に処理すること
ができ、従来のデータの復調方法では誤読を生じてしま
う波形の例を示す波形図である。

【図１３】同上実施の形態によるビット変換動作とパタ
ーンマッチングによる復調動作の相互の関係を示す相関
図である。

【図１４】本発明にかかるデータの復調方法の別の実施
の形態を示す機能ブロック図である。

【図１５】従来のデータの復調方法の例を示す機能ブロ
ック図である。

【図１６】同上従来のデータの復調方法の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

２０磁気カード２１磁気ヘッド２２増幅器２３ＡＤ変換器２４メモリ２５ＣＰＵ３０カードリーダ４０上位制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高低２種の周波数信号の組み合わせによ
る周波数変調信号で２値データを形成し、この２値デー
タの所定ビット数により１文字分のデータを形成するよ
うになっており、記録されたデータ信号を再生して得ら
れる再生信号波形よりピーク点の有無を検出して２値デ
ータを復調するようにしたデータの復調方法であって、上記再生信号波形をアナログ・デジタル変換によってデ
ジタル信号に変換し、デジタル化した再生信号の各ピー
ク間の時間間隔を計測し、１文字分を構成する個々のピ
ーク間隔値を基準値と比較することにより２値データか
らなるビット配列に変換して１文字分のデータの復調を
するとともに、再生される各文字の理想的な再生波形を基準波形データ
として予め用意しておき、上記ピーク間隔値が上記基準
値より小さい場合または大きい場合に、１文字分を構成
する個々のピーク間隔値のデータと上記基準波形データ
とのパターンマッチングを行い、その類似度により該当
する文字を判定することを特徴とするデータの復調方
法。
【請求項２】基準値は、理想的なピーク間隔値をもと
にある範囲を有するように定められた値であり、ピーク
間隔値が上記基準値より小さい場合あるいは大きい場合
に波形異常があることを検出し、この波形異常をパリテ
ィビットの条件から修正して該当する文字を判定すると
ともに、この該当文字を、パターンマッチングによって
得られる該当文字と比較し、これら二つの該当文字が互
いに異なる場合は、パターンマッチングによる類似度が
所定のレベル以上のとき、このパターンマッチングによ
って得られる該当文字を選択する請求項１記載のデータ
の復調方法。
【請求項３】１文字分を構成する個々のピーク間隔値
を順方向および逆方向に基準値と比較して二つのビット
配列を求め、この二つのビット配列が一致しない場合
は、それぞれのビット配列に基づき復調して該当する文
字候補とするとともに、この文字候補をパターンマッチ
ングによって得られる該当文字と比較し、比較が一致す
る文字を該当文字と判断する請求項１記載のデータの復
調方法。
【請求項４】再生信号波形をアナログ・デジタル変換
によってデジタル信号に変換し、デジタル化した再生信
号の各ピーク間の時間間隔を計測してピーク間隔値配列
を生成し、このピーク間隔値配列より個々のピーク間隔
値を順次加算して１文字の終端を決定し、１文字分を構
成する個々のピーク間隔値を基準値と比較することによ
り２値データからなるビット配列に変換し、１文字分の
データとする請求項１記載のデータの復調方法。
【請求項５】再生信号波形をアナログ・デジタル変換
によってデジタル信号に変換し、デジタル化した再生信
号の各ピーク間の時間間隔を計測し、ピーク間隔値配列
をカードリーダに設けたメモリに保存し、このメモリに
保存されたデータを、上記カードリーダを制御する上位
装置に送信し、この上位装置において、上記ピーク間隔
値配列より個々のピーク間隔値を逐次加算して１文字の
終端を決定し、１文字分を構成する個々のピーク間隔値
を基準値と比較することにより２値データからなるビッ
ト配列に変換する請求項４記載のデータの復調方法。