读取器的制作方法

文档编号:14478431
研发日期:2018/5/19
电脑版网页:读取器的制作方法

本实用新型的各实施例及其实现方式涉及读取器与物体之间的非接触式通信,具体地涉及NFC(近场通信)物体,例如,标记类型的转发器、非接触式智能卡或者以卡模式仿真的其他移动电话,这些示例是非限制性的,并且更具体地,涉及读取器。



背景技术:

近场通信(本领域人员已知的首字母缩略词NFC)是无线连接技术,其允许在电子设备(诸如例如,非接触式智能卡或以卡模式仿真的移动电话)与读取器之间通过短距离(例如,10cm)进行通信。

NFC技术具体地被适配成用于连接任何类型的用户设备并且允许快速且简易的通信。

非接触式物体是能够根据非接触式通信协议经由天线与另一非接触式物体(例如,读取器)交换信息的物体。

为非接触式物体的物体是与NFC技术兼容的物体。

NFC技术是在ISO/IEC 18092和ISO/IEC 21481标准中被标准化的开放技术平台,但是并入了众多已经存在的标准,诸如例如,在ISO-14443标准中限定的类型A和类型B协议,这些协议是可以在NFC技术中使用的通信协议。

基于在NFC技术中可使用的非接触式通信协议,除了其常规的电话功能,蜂窝移动电话可以用于(如果其配备有特定装置)与另一非接触式设备(例如,非接触式读取器)交换信息。

这允许在位于移动电话内的非接触式读取器与安全元件之间交换信息。因此多数应用是可能的,诸如在公共交通中移动检票(移动电话表现为票据)或者移动支付(移动电话表现为支付卡)。

当在读取器与以标记或卡模式仿真的物体之间传输信息时,读取器通过其天线的方式生成磁场,该天线在常规使用的标准中通常为13.56MHz的正弦波(载波)。

为了将信息从读取器传输至物体,读取器使用该载波的振幅调制。

针对其部分,物体对接收的载波进行解调以便从中推断出从读取器传输的数据。

为了将信息从物体传输至读取器,读取器生成磁场(载波)而无需调制。根据待传输的信息,仿真标记的物体的天线然后调制由读取器生成的磁场。此调制的频率与该载波的子载波相对应。此子载波的频率取决于所使用的通信协议并且可以例如等于848kHz。

通过对连接至物体的天线的终端的载荷进行修改来实施此调制。

通过跨物体的天线的终端对载荷进行修改,读取器的天线的输出阻抗的变化归结于这两个天线之间的磁耦合。这导致存在于读取器和物体的天线上的电压和电流的振幅变化和/或相位变化。从而,以此方式,从物体待传输到读取器的信息通过载荷调制被传输至读取器的天线电流。

在载荷调制过程中实施的载荷变形导致读取器的天线上的信号(电压或电流)的振幅调制和/或相位调制。生成天线电流的副本并且将其注入到读取器的接收器链中,其中,对其进行解调并处理从而提取传输信息。

当标记配备有与读取器的共振电路相匹配的电流及其由读取器传输的信号的频率处的谐振(例如,13.56MHz)时,获得读取器与标记之间的最佳功率传送。

在读取器与物体根据非接触式通信协议进行通信之前,设置用于由读取器检测靠近后者的物体的可能存在的阶段。

这种模式例如是在非接触式通信标准中被描述并且包括由读取器发射(或多或少,例如每秒)请求并且等待来自物体的具体响应的一段时间。

如果接收到这些具体响应,则检测物体并且可开始通信。

然而,这种检测模式消耗大量功率,这对在蓄电池电源上操作的读取器是不利的。

当前存在用于检测物体的低功耗模式,该低功耗模式在校准阶段包括以13.56MHz的频率发射磁场的脉冲并且测量天线上的电磁场的振幅。确实,如果卡接近读取器的天线,则这导致由于耦合效应而引起的读取器的天线上的电压降。

因此,校准阶段提供在天线上测量的磁场的振幅的参考值。

然后,除了校准之外,如果在给定时刻在读取器的天线上实时测量的电磁场的振幅从此参考值发生变化,则这意味着已经具有射频现象(耦合效应),这可以是由于可能存在非接触式物体或者是由于例如铁的质量在读取器的环境中的存在。

然后针对物体的有效存在使用标准化程序来实施验证,换言之,发送请求并等待接收确认信号。

如果此验证阶段得出结论为在检测阶段过程中获得的耦合效应不与物体的有效检测相对应,则重复校准阶段以便获得新的参考值。

这种检测具有缺陷。

一个原因是读取器配备有包括解调器的接收器链,该解调器被设置为由物体用于向读取器传输信息的子载波的频率。

因此,在ISO-14443标准中限定的类型A和类型B协议中,此子载波例如等于848KHz。

然而,如果通过具体装置来实施对天线上的电磁场的振幅的测量而无需使用接收器链,则检测的灵敏度远低于在从物体到接收器接收数据的过程中接收器链的灵敏度。

换言之,虽然物体可以完全地与读取器以一定距离进行通信,但是检测物体的存在将仅在更近的距离处有效。

另一方面,如果使用接收器链来实施电磁场的振幅的测量,则检测信号将极其微弱,这归因于由接收器链对13.56MHz载波频率进行的滤波。

因此,这将导致检测物体时的困难。



技术实现要素:

根据一个实施例机及其实现方式,提供了由提供低功耗(同时提供与数据的通信灵敏度至少一样好的检测灵敏度)的非接触式读取器检测非接触式物体。

根据一个方面,提供了一种用于由能够经由至少一个非接触式通信协议相互进行通信的读取器来检测物体的可能存在的方法。

此方法包括检测阶段,该检测阶段包括:由读取器的天线来传输由第一数据序列调制的载波信号(例如13.56MHz的正玄波,其具有子载波(例如在14443标准的类型A协议或类型B协议的情况下的848KHz的子载波)),此调制被选择至少是该物体不可解释的。

该方法进一步包括:在读取器的天线上接收由此传输产生的信号;以及在读取器中解调该产生的信号的子载波,以此方式从中提取第二数据序列。

该方法然后包括:在这两个数据序列之间进行相关;以及取决于相关的结果来检测该物体的可能存在或不存在。

因此,生成电磁场的脉冲(例如以13.56MHz),但是在子载波上对该磁场进行调制,其中调制指数被选择为至少是该物体不可解释的,并且读取器通过有利地使用接收器链来解调其自身的调制子载波并且因此可将传输的信号与由此传输所产生的信号进行相关。

此相关的结果允许检测物体的可能存在(这当然将需要通过验证阶段来确认)或者物体的不存在。

虽然在理论上可以针对在检测阶段中调制的子载波而选择任何给定的频率,但是优选的是从由与一个或多个参考非接触式通信协议相关联的一个或多个参考频率所形成的组来选择调制的子载波的频率,该一个或多个参考非接触式通信协议能够由物体用于向读取器传输信息。

因此,可有利地选择848KHz的频率(其在14443标准的类型A 或类型B协议中使用)、或者212KHz或424KHz的频率(其在此14443标准的类型F协议中使用)、或者另外的26KHz的频率(其在15693标准中使用)。

不言而喻,在此检测阶段中,调制由读取器发射的子载波一定不能够被非接触式物体解读为信息的有效传输。因此,例如,在有效传送读取器与卡之间的信息的过程中,将调制指数设置为高于7%(例如,针对14443标准的类型B或类型F协议的情况)。

结果,在检测阶段中用于调制子载波的、小于7%的调制指数将能够由非接触式物体来检测但将不会被解读为对来自读取器的信息的有效传输。

然而,优选的是,对子载波的调制不仅是该物体不可解释的,也是不可检测的。

出于此目的,将选择有利地低于阈值指数的、与由物体进行的调制的不可检测性兼容的调制指数,例如小于1%的调制指数。

一般来说,对于使用的调制指数与读取器能够解调的最小调制指数相对应是有利的。

根据一个实施例中,两个数据序列之间的完全相关的结果等于参考相关值,典型地为值1。如果这两个数据序列之间的该相关的结果小于等于该参考相关值并大于等于阈值相关值,则检测到不存在物体,而如果这两个数据序列之间的该相关的结果小于阈值相关值,则检测到可能存在物体。

在不存在任何物体的情况下执行的校准阶段过程中,在该检测阶段之前有利地确定此阈值相关值。

更准确地,根据一个实施例,确定阈值相关值包括:

由读取器的天线在载波信号上传输磁场,该载波信号具有由校准数据序列(这可以与在检测阶段中使用的该第一数据序列相同或不同)调制的子载波,

在读取器的天线上接收由此传输产生的信号,

在读取器中对该产生的信号的子载波进行解调以便从中提取第 三数据序列,

在校准数据序列与第三数据序列之间进行相关,此相关额结果供应该阈值相关值。

可以例如在工厂或者初始地在第一次使用读取器之前实施第一校准阶段以便将后者的环境考虑在内。

而且,在检测阶段之后检测存在物体的情况下,该方法有利地另外包括验证阶段,该验证阶段包括验证物体的有效存在。

如上文指示的,在该检测阶段中调制的该子载波的存在有利地选自由与一个或多个参考非接触式通信协议相关联的一个或多个参考频率所形成的组,该一个或多个参考非接触式通信协议能够由该物体用于向该读取器传输信息。

此外,根据一个实施例,在该验证阶段,该验证该物体的有效存在包括:针对该参考非接触式通信协议中的至少一个参考非接触式通信协议,由该读取器传输标识请求(典型地符合使用的标准化协议的请求)的特定信息;以及等待接收反过来由该物体根据此参考协议传输的特定信息(典型地符合该标准的确认)一段时间。

实际上,如果读取器能够检测各种类型的卡,则其将能够针对通信协议中的每个通信协议来实施此验证,因为解调器可被调节至相应的子载波的频率直到其接收表示物体的有效存在的确认。

从而,如果一旦已经测试了在读取器中实现的所有通信协议并且尚未接收到相应的确认,则可以考虑物体的可能检测实际上与例如由于金属质量的读取器的环境中而造成的故障检测相对应。

在此情况下,在验证阶段之后物体的有效不存在的情况下,新执行校准阶段可以有利地被执行以便确定新的阈值相关值。

根据另一方面,提供了能够经由天线通过至少一个非接触式通信协议与物体进行通信的读取器。

读取器包括被配置成用于检测可能存在或不存在物体的处理装置,该处理装置包括:

传输装置,该传输装置被配置成用于经由该天线在载波信号上传 输磁场,

调制装置,该调制装置被配置成用于通过第一数据序列调制载波信号的子载波,该调制至少是该物体不可解释的,

接收装置,该接收装置被配置成用于在天线上接收由此传输产生的信号,

解调装置,该解调装置被配置成用于实施对该产生的信号的该子载波的进行解调以便从中提取第二数据序列,

相关装置,该相关装置被配置成用于在这两个数据序列之间进行相关,以及

分析装置,该分析装置被配置成用于取决于相关的结果来实施检测该物体的可能存在或不存在。

根据一个实施例,该调制装置被配置成用于利用不可由该物体检测的调制来调制该子载波。

根据一个实施例,该调制装置被配置成用于利用低于与由该物体进行的该调制的不可检测性兼容的阈值指数的调制指数来调制该子载波。

该调制指数可以例如小于1%。

然而,更一般地,该调制装置有利地被配置成用于利用与能够由该解调装置解调的该最小调制指数相对应的调制指数来调制该子载波。

根据一个实施例,其中,完全相关的结果等于参考相关值,该分析装置被配置成用于:如果这两个数据序列之间的该相关的结果小于等于该参考相关值并大于等于阈值相关值,则检测到该物体不存在,并且如果这两个数据序列之间的该相关的结果低于该阈值相关值,则检测到该物体的可能存在。

根据一个实施例,该读取器进一步包括:校准装置,该校准装置被配置成用于在不存在任何物体的情况下确定该阈值相关值。

根据一个实施例,该校准装置包括:该调制装置,该调制装置被配置成用于通过校准数据序列调制该子载波;该接收装置,该接收装 置被配置成用于在读取器的天线上接收由于经由该天线对该经调制的子载波的该传输所产生的信号;该解调装置,该解调装置被配置成用于解调该产生的信号的该子载波以便从中提取第三数据序列;以及该相关装置,该相关装置被配置成用于执行该校准数据序列与该第三数据序列之间的相关,此相关的结果供应该阈值相关值。

根据一个实施例,该读取器进一步包括:验证装置,该验证装置被配置成用于在检测到该物体的可能存在的情况下验证该物体的有效存在。

根据一个实施例,该读取器包括接收器链,该接收器链连接至该天线、被配置为使得允许根据该至少一个非接触式通信协议从该物体接收信息;并且该接收器链包括解调器,该解调器能够在该信息被接收到时对利用在由与一个或多个参考非接触式通信协议相关联的一个或多个参考频率所形成的组中所选择的参考频率而调制的子载波进行解调,该一个或多个参考非接触式通信协议能够由该物体用于向该读取器传输信息,并且

该处理装置(MT)包括该接收器链,由该处理装置使用的该子载波的频率是在该组中选择的。

根据一个实施例,该验证装置包括传输链和该接收器链,并且被配置成用于针对该参考非接触式通信协议中的至少一个参考非接触式通信协议而传输符合此参考协议的特定标识请求信息,并且等待接收反过来由该物体根据此参考协议而传输的特定信息。

根据一个实施例,该校准装置被配置成用于在物体的有效不存在的情况下确定新的阈值相关值。

附图说明

在阅读本实用新型的非限制性实施例的详细描述及其实现方式之后并且从所附附图,本实用新型的其他优点和特征将变得明显,在这些附图中:

-图1至图7涉及本实用新型的实施例及其实现方式,更具体地:

图1示意性地示出了在两个设备之间实现NFC类型的近场通信的非接触式通信系统;

图2示意性地示出了被配置成用于检测可能存在或不存在物体的处理装置;

图3示出了以13.56MHz生成的磁场的脉冲IMP;

图4示意性地示出了被配置成用于检测可能存在或不存在物体的处理装置的具体配置;

图5示出了用于检测可能存在或不存在物体的阶段的一个实施例;

图6示出了实施对物体的有效存在的验证阶段的一个示例;以及

图7示出了利用校准数据序列和参考子载波频率对调制脉冲的处理过程。

具体实施方式

在图1中,参考号1指代读取器,例如但不限于:在读取器模式中仿真的蜂窝移动电话、或者非接触式智能卡或标记(诸如徽章)的常规读取器。

参考号2指代非接触式物体,例如以卡模式仿真的蜂窝移动电话,更一般地电磁转换器(诸如标记或徽章)。

在此示例NFC设备中的这两个设备(读取器和物体)形成允许在这两个设备之间实现NFC类型的近场通信的非接触式通信系统。

出于此目的,读取器1拥有天线5,并且物体2拥有天线21,这两个天线经由读取器生成的接近磁场而被设计为耦合。

读取器包括连接在数字处理模块(例如,处理器3)与天线5之间的常规传输链10。

传输链常规地包括被配置成用于以载波频率生成连续脉冲的生成器100,例如13.56MHz。调制器101允许根据待传输至物体的信息来调制载波信号。传输链还包括连接至天线5的放大器102。

为了简洁,尚未示出此传输链的其他常规和已知的装置。

通过物体2的接收器链对从读取器传输至物体的信息进行解调。

为了实施将信息从物体2传输至读取器1,读取器经由其天线5生成振幅未被调制的磁场,例如在NFC通信中,13.56MHz的正弦波。

在标记侧,天线21对由读取器生成的磁场进行调制。由物体通过对连接至物体的天线21的终端的载荷进行修改来实施此调制。这导致存在于天线21和5上的电压和电流的振幅变化。

在ISO 14443标准的A协议和B协议的情况下,以等于例如848KHz的子载波频率来实施此调制。

生成在天线5中流动的电流的副本以便以此方式将其注入到读取器的接收器链20中,其中,在解调器200中解调所产生的信号以便提取传输的信息。

读取器的框4示意性地示出了允许生成在天线5中流动的电流的副本的常规方式。

图2示意性地展示了被配置成用于检测可能存在或不存在物体2的处理装置MT。

出于此目的,处理装置使用传输的一部分以及读取器1的接收器链。

更准确地,第一数据序列SQ1(包括逻辑“0”和“1”)被递送至传输链的调制器101以此方式对由生成器100生成的载波信号的子载波进行调制。

图3展示了以13.56MHz生成的磁场的脉冲IMP。

另一方面,如在图4中展示的,通过第一数据系列SQ1来调制载波信号的子载波(848KHz的子载波)允许将使得通过第一数据序列对子载波进行调制的载波信号递送至天线5,此传输信号包括在图4中展示的脉冲IMPMD。

读取器然后在天线上接收由此传输产生(换言之,从其自身的子载波调制产生的)的信号SR,并且在被调节至子载波的频率(此处,848KHz)的解调器中对此产生的信号进行解调以便从中提取第二数据序列SQ2(图2)。

处理器3然后包括能够在这两个数据序列SQ1和SQ2之间执行相关的相关装置30以便传递相关结果。

随后在分析装置31中分析此相关结果。

如在图4中示意性展示的,根据在此图4中展示的公式,在这两个数据序列SQ1和SQ2之间实施相关。

如果这两个相关序列SQ1和SQ2或多或少对应,则可以从这推断出不存在物体。

另一方面,如果这两个数据序列之间具有更显著的偏移,则可以从而推断出可能存在物体。此偏移是由于读取器与物体的共振电路的失配。

然而,如下文将更详细可见的,这种失配还可能源于金属质量的接近度,例如与读取器的天线5。

如在图4中展示的,调制的脉冲IMPMD与此处具有频率为848KHz的子载波的调制相对应。作为结果,此调制频率Fd(此处等于848KHz)与可在调制的脉冲IMPMD上发现的第一数据序列SQ1的一个时间段Td相对应。

针对子载波的调制,使用由物体使用的频率以用于将此信息传输至读取器有利地允许使用接收器链并且尤其是读取器的解调器,这允许利用与在用于读取器与物体之间进行通信(一旦已经检测到后者)的该阶段中获得的灵敏度至少一样好的灵敏度对待获得的物体进行检测。

然而,有利地以使得子载波的此调制至少是物体不可解释的并且优选地不可检测的方式来选择调制指数。

如本领域技术人员熟知的,调制指数表示振幅波谷的深度并且是通过公式(Amax-Amin)/(Amax+Amin)获得的,Amax和Amin分别指代振幅的最大水平和最小水平。

通过示例的方式,如果未调制脉冲的振幅是10伏特并且如果选择1毫伏的调制,则将获得0.01%量级的调制指数,这使得此调制是物体不可检测的。

然而,小于1%的调制指数也是令人满意的以便使得该调制是物体不可检测的。

实际上,由调制装置使用的调制指数等于(或者对应于)解调装置能够解调的最小调制指数是有利的。

现在更具体地参考图5以便描述用于检测可能存在或不存在物体2的阶段的一个实施例。

在步骤S1中,如下文指示的,通过使用第一数据序列SQ1以及针对调制频率的参考频率Fdi(根据此物体可使用的通信协议,其可以选自能够由该物体使用的一组参考频率Fd1-Fdn)来实施对调制的脉冲IMPMD的调制和传输。

在示例中,将选择频率Fdi=848KHz。

在步骤S2中,在天线上检测由此传输所产生的信号SR,并且将在读取器的天线5中流动的电流的副本注入到接收器链20中。

在步骤S3中,实施对此产生的信号SR进行解调以便获得第二数据序列SQ2。

在步骤S4中,执行第一数据序列SQ1与第二数据序列SQ2之间的相关以便获得相关结果RCR。

然后,分析装置31分析此相关结果。

出于此目的,第一数据序列SQ1与第二数据序列SQ2之间的完全相关使得相关结果RCR等于参考相关值,典型地等于1。

然而,取决于读取器的环境并且取决于噪声,通过校准阶段对阈值相关值VS进行限定(如下文中将更详细可见的),并且然后考虑的是,入股相关结果RCR小于等于参考相关值VCR并且大于等于阈值相关值VS,则这对应于不存在物体。

另一方面,如果相关结果RCR小于阈值VS,则可以从此得出结论:具有物体的可能存在。

然后,实施对此物体的有效存在的验证阶段,其中的一个示例在图6中被展示。

由验证装置来实施此验证阶段,该验证装置在此处包括传输链和 接收器链。

在此验证阶段中,读取器传输(步骤S6)能够由物体使用的非接触式通信协议中的至少一个非接触式通信协议、以及例如连续传输能够由物体、特定标识请求信息(例如符合此或这些参考协议的请求RQ1,…RQn)使用的所有非接触式通信协议。

在步骤S7中,读取器然后使用参考频率对在天线上接收的所产生的信号进行解调,该参考频率对由物体使用的子载波进行解调以便根据在物体内实现的协议作出响应。

在步骤S8中,然后验证反过来接收到特定信息,例如分别对应请求RQ1,…RQn的确认ACQ1,…ACQn。

如果响应于请求RQi而接收到相对应的标准化确认ACQi,则可以从中得出结论:具有物体的有效存在并且此物体与特定的通信协议进行通信。

另一方面,如果未接收到确认ACQi,则可以从中得出结论:在靠近读取器的邻居中没有物体,并且被证明为正的物体的此可能检测实际上是例如由于在读取器的邻居中出现金属质量而造成的故障检测。

如在图6中展示的,然后有利地实施新的校准阶段S9。

校准阶段(在任何检测阶段之前还是响应于对物体的、实际上证明是故障检测的可能检测而实施校准阶段)允许确定阈值相关值VS或新的阈值相关值VS。

通过校准装置来实施此校准阶段,该校准装置包括:

调制装置,该调制装置被配置成用于通过校准数据序列调制子载波,

接收装置,该接收装置被配置成用于在读取器的天线上经由该调制的子载波的该天线来接收由传输产生的信号,

解调装置,该解调装置被配置成用于对该产生的信号的子载波进行解调以便从中提取第三数据序列,以及

相关装置,该相关装置被配置成用于在校准数据序列与第三数据 序列之间进行相关。

更准确地,如在图7中展示的,在步骤S70中,以与上文已经描述的方式相似的方式来实施对调制脉冲IMPMD的解调与传输,通过将校准数据序列SQE(其可以与第一数据序列SQ1相同或不同)与参考子载波频率Fdi中的一个或多个参考子载波频率一起使用。

在步骤S80中,检测由此传输(信号SR)产生的信号,并且在步骤S90中,在接收器链的解调器内对该信号进行解调以便获得第三数据序列SQ3。

然后,实施校准数据序列SQE与第三数据序列SQ3之间的相关(步骤S100),此相关的结果供应初始阈值相关值VS或新的阈值相关值VS。

当前第1页1 2 3 
猜你喜欢
网友询问留言