專利名稱：數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及近場通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及近場通信中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br> 技術(shù)背景
基于移動通信設(shè)備的移動非接觸應(yīng)用是目前技術(shù)和市場都比較活躍的應(yīng)用領(lǐng)域， 其中以近場通信(Near Field Communication,NFC)技術(shù)為典型代表。近場通信技術(shù)經(jīng)過幾 代的發(fā)展，其相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范(例如IS018092以及IS021481)越來越成熟，但 是相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入市場的進(jìn)程卻比預(yù)期要緩慢很多。除了近場通信技術(shù)涉及的產(chǎn)業(yè)鏈長，導(dǎo) 致應(yīng)用模式和商務(wù)模式較為復(fù)雜的原因外，現(xiàn)有的解決方案中采用的單線通信協(xié)議(SWP) 對已存在非接觸應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)兼容性不佳，是技術(shù)層面上的主要障礙。關(guān)于SWP的技術(shù) 細(xì)節(jié)，在公開號為CN 101103582A的中國專利申請中有詳細(xì)描述。
另一方面，電子支付業(yè)務(wù)已經(jīng)深入了我們的生活，給我們帶來了諸多的便利，特別 是在固定營業(yè)場所，基于非接觸智能卡(Picc)的電子支付業(yè)務(wù)形成了成熟的技術(shù)和穩(wěn)定 的市場。隨著應(yīng)用的發(fā)展，希望將PICC應(yīng)用與移動通信設(shè)備相結(jié)合的需求開始出現(xiàn)人們 希望PICC上有顯示功能，可以查詢顯示卡片內(nèi)部的數(shù)據(jù)；人們希望PICC有通信功能，可以 和后臺服務(wù)器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)例如電子錢包的遠(yuǎn)程充值功能。換而言之，人們希望手機(jī)就是 PICC。所以，2004年出現(xiàn)了基于NFC的將非接觸智能卡、非接觸智能卡讀寫器與手機(jī)終端結(jié) 合在一起的全新產(chǎn)品。
經(jīng)過技術(shù)開發(fā)以及標(biāo)準(zhǔn)化工作，NFC相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范已經(jīng)成熟了很多， 但是基于該技術(shù)的產(chǎn)品卻遲遲沒有進(jìn)入市場。其中一個主要的制約因素是NFC設(shè)備盡管在 功能上實(shí)現(xiàn)了 PICC的模擬，但無法保證完全體現(xiàn)PICC的特性。特別是應(yīng)用上兼容原系統(tǒng)中 使用的PICC的特性，導(dǎo)致一些已經(jīng)在運(yùn)營且影響巨大的非接觸應(yīng)用市場的進(jìn)入門檻變高。 如公共交通系統(tǒng)、小額支付系統(tǒng)等，往往需要對其已部署的識讀設(shè)備(POS)進(jìn)行改造，由此 帶來高額的改造成本和商務(wù)成本。而NFC終端是一個需要全新設(shè)計的產(chǎn)品，在無成熟的應(yīng) 用環(huán)境的情況下，終端設(shè)備制造商推出支持NFC功能的手機(jī)終端的動力不足，導(dǎo)致該技術(shù) 的實(shí)際應(yīng)用推廣進(jìn)展緩慢。
NFC本質(zhì)上是一個PICC的應(yīng)用，無非是智能卡的載體發(fā)生了變化。從結(jié)構(gòu) 化的角度出發(fā)，近場通信的實(shí)現(xiàn)方案采用的是雙模塊架構(gòu)，如圖1所示，即非接觸前端 (Contactless Front, CLF)模塊和安全模塊(Security Element, SE)的組合架構(gòu)。其中 CLF模塊負(fù)責(zé)處理非接觸射頻接口和通信協(xié)議，SE負(fù)責(zé)處理智能卡的應(yīng)用和數(shù)據(jù)管理。采 用這種設(shè)計架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于
1) CLF與SE雙模塊架構(gòu)，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)卡分離。CLF集成在終端上，實(shí)現(xiàn)完整的非接 觸射頻接口 ；而智能卡應(yīng)用涉及諸多安全要求，需要發(fā)行管理而后才進(jìn)入應(yīng)用環(huán)節(jié)，SE從 近場通信終端上分離，可以獨(dú)立于終端之外單獨(dú)發(fā)行，管理上容易保持與現(xiàn)有系統(tǒng)的一致。
2)智能卡往往是封閉應(yīng)用環(huán)境，不同地區(qū)不同應(yīng)用之間，即使是同一款智能卡，其 初始化配置也會不同。CLF與SE架構(gòu)，通用近場通信終端可與不同的SE搭配實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用需求。
3) CLF及其射頻天線集成在終端上，易于實(shí)現(xiàn)一致性的非接觸接口性能。
近場通信終端實(shí)現(xiàn)非接觸智能卡模擬功能，由CLF和SE聯(lián)合完成，CLF與SE之 間需要定義連接接口。在近場通信終端方案上，通常SE由SIM卡實(shí)現(xiàn)，其接口是單線協(xié)議 (Single Wire Protocol, SffP)接口，圖2表示了該方案結(jié)構(gòu)。支持SWP接口的SIM卡安全 模塊，稱為SWP SIM。SffP SIM卡利用SIM卡的C6引腳與CLF模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)近場通信 功能。
基于近場通信實(shí)現(xiàn)非接觸智能卡模擬功能，其標(biāo)準(zhǔn)IS018092是架構(gòu)在非接觸智 能卡基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)IS014443之上的。由于SWP接口定義了完整的一套通信協(xié)議，在SE和CLF 之間傳輸IS014443協(xié)議數(shù)據(jù)包時，需要將IS014443協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合SWP協(xié)議的數(shù)據(jù) 包，增加邏輯鏈路控制(LLC)層及介質(zhì)訪問控制(MAC)層，組成SWP數(shù)據(jù)幀，如圖3所示。
而遵循IS018092或IS014443的幀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成SWP幀時，會增加SOF，LLC control field，CRC16，E0F共5字節(jié)數(shù)據(jù)。在SWP的速度為848K的條件下，理想收發(fā)的最小延時也 要大于113ys。隨著應(yīng)用數(shù)據(jù)的增多，延遲時間也隨之增多。
IS014443-4定義的非接觸應(yīng)用層協(xié)議，對響應(yīng)時間沒有嚴(yán)格規(guī)定。因此SWP接口 可以實(shí)現(xiàn)PICC模擬功能，但要求非接觸識別設(shè)備(PCD)等待響應(yīng)的超時設(shè)置相對長一些， 否則會發(fā)生時序兼容性問題。這是SWP接口面臨的第一個問題。
根據(jù)IS014443-3的規(guī)定，針對尋卡、喚醒、防沖突、選卡幾條指令，PICC對P⑶的 最小響應(yīng)時間是1172/Fc (Fe為外部場時鐘頻率，為13. 56MHz)，換算為時間約86 μ s。即 使將SWP接口速度提至標(biāo)準(zhǔn)的極限，再加上模塊的數(shù)據(jù)處理時間，響應(yīng)延遲也將遠(yuǎn)大于 86 μ s，因而這些指令也無法通過SWP接口及時完成。因此在已出現(xiàn)的近場通信解決方案 中，IS014443-3的指令由CLF直接響應(yīng)，當(dāng)進(jìn)入IS014443-4層協(xié)議時，再通過SWP接口由 SE對PCD響應(yīng)。
這樣實(shí)現(xiàn)的PICC模擬功能，除了稍微增加了一些延時之外，功能上與普通PICC表 現(xiàn)一致。但其背后隱含著另一個比較嚴(yán)重的問題。IS014443-3定義的幾條指令會處理卡片 的唯一識別碼(UID)。UID在非接觸應(yīng)用系統(tǒng)中非常重要，通常是一卡一密模式下密鑰分散 的因子，并且非常多的應(yīng)用系統(tǒng)中以UID作為卡片的識別標(biāo)志。當(dāng)由CLF完成IS014443-3 協(xié)議時，是CLF回答UID給P⑶，必然要求SWP SIM卡在放入近場通信終端時，通過同步操作 事先將SWP SIM卡的UID傳送至CLF并保存。普通IC卡的UID在出廠后是不允許被改動 的，并且各IC卡廠商和運(yùn)營商制定了多種管理辦法來保證UID的唯一性。由于機(jī)卡分離的 結(jié)構(gòu)，近場通信終端可能被置入不同的SWPSIM卡，這意味著CLF的UID必定是可被改寫的。 當(dāng)UID可被改寫后，UID的唯一性管理將面臨重大挑戰(zhàn)，會導(dǎo)致一些應(yīng)用系統(tǒng)的帳務(wù)管理發(fā) 生混亂，并降低系統(tǒng)的安全性，使得例如克隆卡的難度降低。
綜上，盡管SWP SIM已經(jīng)成為近場通信的一種主流解決方案，相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也 制定出臺，但SWP接口存在的延時問題和衍生的UID管理問題，對近場通信將來的發(fā)展會 有一定的影響。因此，在近場通信領(lǐng)域，特別是對于近場通信領(lǐng)域里大規(guī)模使用的，符合 IS014443 Type A標(biāo)準(zhǔn)的通信方案，需要有一種改進(jìn)的，更有效的解決方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中具體實(shí)施方式
所要解決的技術(shù)問題是如何在符合IS014443Type A標(biāo) 準(zhǔn)的情況下，降低近場通信終端中CLF與SE之間的通信延時，進(jìn)而解決SE中的UID保存在 CLF中所產(chǎn)生的安全性問題和時序兼容性問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
提供一種一種數(shù)據(jù)傳輸方法，包 括步驟非接觸前端模塊通過非接觸通信場從非接觸識別設(shè)備獲取包含第一數(shù)據(jù)的經(jīng)米勒 調(diào)制的具有第一載波頻率的第一信號；非接觸前端模塊對所述第一信號進(jìn)行處理后獲得第 一數(shù)據(jù)；非接觸前端模塊將第一數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行重新編碼調(diào)制后獲得具有第二載波頻率的第 二信號；非接觸前端模塊將第二信號通過單線連接傳輸至安全模塊；所述安全模塊將第二 信號表征的第一數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)、解碼及處理后形成第二數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)是依據(jù)曼徹斯 特編碼規(guī)則產(chǎn)生的信號；所述安全模塊將所述第二數(shù)據(jù)與非接觸前端模塊通過單線傳輸?shù)?第二載波頻率信號進(jìn)行負(fù)載調(diào)制后獲得具有第二載波頻率的第三信號；所述安全模塊將所 述第三信號通過所述單線鏈接傳輸至非接觸前端模塊；所述非接觸前端模塊將所述第三信 號進(jìn)行解調(diào)后獲得第二數(shù)據(jù)；所述非接觸前端模塊將所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為曼徹斯特編碼信 號，對非接觸識別設(shè)備的場信號調(diào)制后獲得具有第一載波頻率的第四信號；非接觸前端模 塊將第四信號通過非接觸通信場傳輸至非接觸識別設(shè)備。
可選地，所述改進(jìn)米勒編碼規(guī)則是符合IS014443 type A標(biāo)準(zhǔn)定義的改進(jìn)米勒編 碼規(guī)則；所述曼徹斯特編碼規(guī)則是符合IS014443 type A標(biāo)準(zhǔn)定義的曼徹斯特編碼規(guī)則。
可選地，所述將所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為曼徹斯特編碼信號，是指將所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換為符合IS014443 type A標(biāo)準(zhǔn)中非接觸卡片向非接觸識別設(shè)備回傳的曼徹斯特編碼信號。
可選地，所述第一載波頻率與所述第二載波頻率相同。
可選地，所述第二載波頻率是所述第一載波頻率的分頻。
可選地，所述第二載波頻率是所述第一載波頻率的二分頻或四分頻。
可選地，所述第一載波頻率為13. 56MHz。
可選地，所述曼徹斯特編碼調(diào)制為84 副載波曼徹斯特編碼調(diào)制。
可選地，所述的非接觸前端模塊對第一數(shù)據(jù)或第二數(shù)據(jù)的傳輸為實(shí)時傳輸。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的數(shù)據(jù)傳輸方法，可以在CLF和SE之間實(shí)時傳輸非 接觸數(shù)據(jù)。CLF和SE組合在一起實(shí)現(xiàn)PICC的功能，因此CLF和SE之間的接口引起的延時， 小于P⑶幀數(shù)據(jù)結(jié)束至PICC幀數(shù)據(jù)開始的最小約定。正是這種實(shí)時性特點(diǎn)，使得CLF-SE 架構(gòu)模擬的PICC時序特性與標(biāo)準(zhǔn)PICC時序特性完全一致，解決了應(yīng)用兼容性問題。
本發(fā)明也解決了 UID管理問題，使得UID不必預(yù)先由SE轉(zhuǎn)存至CLF，而是由SE直 接回復(fù)。這種實(shí)時傳輸非接觸界面接收和應(yīng)回發(fā)的數(shù)據(jù)，接口傳輸延時被嚴(yán)格限制，SE可以 在模擬PICC的過程中直接響應(yīng)PCD發(fā)出的全部指令，從而使CLF完全變成透明傳輸通道， 進(jìn)而讓近場通信解決方案實(shí)現(xiàn)機(jī)卡分離和非接觸兼容性良好統(tǒng)一。
此外，將第二載波頻率設(shè)置成第一載波頻率的二分頻或四分頻，可以使得CLF與 SE之間的接口功率降低至二分之一或四分之一，進(jìn)而可以在不使用外部電源的情況下實(shí)現(xiàn) 采用CLF-SE架構(gòu)模擬PICC的功能。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中非接觸前端模塊和安全模塊的組合架構(gòu)示意圖2為現(xiàn)有技術(shù)中非接觸前端模塊和安全模塊的連接示意圖3為現(xiàn)有技術(shù)中SWP數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明一個實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5為本發(fā)明一個實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖6為本發(fā)明一個實(shí)施例中第一數(shù)據(jù)被非接觸前端模塊接收、解調(diào)和重新調(diào)解產(chǎn) 生的信號示意圖7為本發(fā)明一個實(shí)施例中第二數(shù)據(jù)被非接觸前端模塊接收、解調(diào)和重新調(diào)解產(chǎn) 生的信號示意圖8為本發(fā)明另一個實(shí)施例中分頻器的結(jié)構(gòu)示意圖9為本發(fā)明另一個實(shí)施例中對解調(diào)出的信號進(jìn)行包絡(luò)復(fù)位前后的波形示意圖。
具體實(shí)施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
本發(fā)明一個實(shí)施例中數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，該數(shù)據(jù)傳輸裝置 100，包括非接觸前端模塊101和與非接觸前端模塊101單線連接的安全模塊102。
其中，非接觸前端模塊101負(fù)責(zé)處理非接觸射頻接口和通信協(xié)議。非接觸前端模 塊101通過與其連接的天線103—起組成了與非接觸識別設(shè)備進(jìn)行通信的接口。這一接口 可以通過射頻傳輸?shù)姆绞揭訧S014443這一標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)命令和數(shù)據(jù)的收發(fā)。
安全模塊102負(fù)責(zé)處理模擬PICC的各種應(yīng)用，包括處理尋卡應(yīng)答命令、防沖突命 令及選卡命令等等。安全模塊102還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理和處理，例如UID的管理和其他應(yīng)用數(shù) 據(jù)的處理。
由于處理模擬PICC的各種應(yīng)用和數(shù)據(jù)管理都由安全模塊102處理，因此避免了現(xiàn) 有技術(shù)中，UID等不可更改信息在CLF中可被修改所帶來的諸多安全隱患等問題。
非接觸前端模塊101包括第二信號產(chǎn)生模塊111、第三信號解調(diào)模塊112、負(fù)載調(diào) 制電路113、整流電路114、電源穩(wěn)壓電路115和其他電路116。天線103的一端與第二信號 產(chǎn)生模塊111的輸入端連接。而在非接觸前端模塊101的內(nèi)部，第二信號產(chǎn)生模塊111的 輸出端與第三信號解調(diào)模塊112的輸入端連接，形成單線引腳端口 ；第三信號解調(diào)模塊112 的輸出端與負(fù)載調(diào)制電路113的輸入端連接。最后，負(fù)載調(diào)制電路113的輸出端通過開關(guān) 電路(未標(biāo)注)等與天線103的輸入端連接。整流電路114從天線端獲取能量產(chǎn)生電源電 壓Vcc，電源穩(wěn)壓電路115將Vcc電源轉(zhuǎn)換為內(nèi)部電路需要的穩(wěn)定工作電壓Vdd，Vcc和Vdd 為非接觸前端電路101提供電源。其他電路116為非接觸前端模塊的其他功能模塊。為表示方便，圖4中的其他電路116與第二信號產(chǎn)生模塊111和負(fù)載調(diào)制電路113的連接關(guān)系 未畫出。
第二信號產(chǎn)生模塊111的作用是將天線103接收過來的信號進(jìn)行解調(diào)和簡單電學(xué) 處理。第二信號產(chǎn)生模塊111包括時鐘恢復(fù)及解調(diào)電路1111和邏輯處理電路1112，邏輯 處理電路1112實(shí)時處理輸入的時鐘和解調(diào)信號，產(chǎn)生適合單線傳輸?shù)?、具備全部非接觸信 息的、與外部非接觸信號同步的編碼信號。時鐘恢復(fù)及解調(diào)電路1111有兩個輸出端，分別 輸出時鐘恢復(fù)信號和解調(diào)后所產(chǎn)生的信號，例如米勒信號。而邏輯處理電路1112有兩個輸 入端。時鐘恢復(fù)及解調(diào)電路1111的兩個輸出端分別和邏輯處理電路1112的兩個輸入端連 接。邏輯處理電路1112的輸出端即成為整個第二信號產(chǎn)生模塊111的輸出端。
安全模塊102包括第二信號解調(diào)模塊121、主處理模塊122和第三信號產(chǎn)生模塊 123。第二信號解調(diào)模塊121的輸出端與主處理模塊122的輸入端連接；主處理模塊122的 輸出端與所述第三信號產(chǎn)生模塊123的輸入端連接。
安全模塊102中第二信號解調(diào)模塊121的輸入端和第三信號產(chǎn)生模塊123的輸出 端連接后，與非接觸前端模塊101的第二信號產(chǎn)生模塊111的輸出端和第三信號解調(diào)模塊 112所形成的連接，形成單線連接。
上述結(jié)構(gòu)，可以執(zhí)行一種新的數(shù)據(jù)傳輸方法，用來降低非接觸前端模塊101與安 全模塊102之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r，從而實(shí)現(xiàn)非接觸前端模塊101在安全模塊102和非接觸 識別設(shè)備之間的數(shù)據(jù)透傳。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方式，提供一種數(shù)據(jù)傳輸方法，如圖5所示，包括步驟
S201，非接觸前端模塊通過非接觸通信場從非接觸識別設(shè)備獲取包含第一數(shù)據(jù)的 經(jīng)米勒調(diào)制的具有第一載波頻率的第一信號；
S202,非接觸前端模塊對第一信號進(jìn)行處理后獲得第一數(shù)據(jù)；
S203，非接觸前端模塊將第一數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制后獲得具有第二載波頻率的第二 信號；
S204，非接觸前端模塊將第二信號通過單線連接傳輸至安全模塊；
S205,安全模塊將第一數(shù)據(jù)處理后形成第二數(shù)據(jù)；
S206，安全模塊將第二數(shù)據(jù)在單線連接傳輸?shù)男盘柹喜捎秘?fù)載調(diào)制方法獲得具有 第二載波頻率的第三信號；
S207,安全模塊將第三信號通過所述單線鏈接傳輸至非接觸前端模塊；
S208,非接觸前端模塊將第三信號進(jìn)行解調(diào)后獲得第二數(shù)據(jù)；
S209，非接觸前端模塊將第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為應(yīng)答信號，應(yīng)答信號對非接觸識別設(shè)備 信號場負(fù)載調(diào)制后獲得具有第一載波頻率的第四信號；
S210，非接觸前端模塊將第四信號通過非接觸通信場傳輸至非接觸識別設(shè)備。
下面對上述方法進(jìn)行詳細(xì)解釋。
首先執(zhí)行步驟201，非接觸前端模塊101通過非接觸通信場從非接觸識別設(shè)備獲 取包含第一數(shù)據(jù)的經(jīng)米勒調(diào)制的具有第一載波頻率(以下用Fc表示其頻率)的第一信號。 非接觸識別設(shè)備輸出和接收的信號都是符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，例如IS014443標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制信號， 這樣的調(diào)制信號是經(jīng)米勒調(diào)制后產(chǎn)生的。按照該標(biāo)準(zhǔn)，第一信號所具有的第一載波頻率Fc =13.56MHz。這樣的調(diào)制信號可以通過射頻傳輸?shù)姆绞接商炀€103所接收。
接著執(zhí)行步驟S202，非接觸前端模塊101對所述第一信號進(jìn)行解調(diào)后獲得第一數(shù)據(jù)。
再執(zhí)行步驟S203，非接觸前端模塊101將第一數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼獲得具有第二載波頻 率的第二信號。該編碼方法可以采用IS014443 type A標(biāo)準(zhǔn)中的改進(jìn)米勒編碼方法，以便 于安全模塊采用標(biāo)準(zhǔn)非接觸IC卡解調(diào)電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解調(diào)。為了讓非接觸前端模塊101和安 全模塊102的實(shí)現(xiàn)方案都比較簡潔，在非接觸前端模塊101與安全模塊102之間傳輸?shù)牡?二信號采用與第一信號同樣的編碼方式，即采用載波(以下用Fs表示其頻率)加改進(jìn)米勒 編碼調(diào)制表示的信號。顯然，采用Fs = Fc = 13. 56MHz載波的信號是最簡單的實(shí)現(xiàn)方式。 這樣的信號是所有符合IS014443標(biāo)準(zhǔn)Type A類型PICC都會產(chǎn)生的信號。其電路實(shí)現(xiàn)也 非常簡單非接觸前端模塊101內(nèi)的時鐘恢復(fù)及解調(diào)電路1111可以分別輸出場時鐘信號和 經(jīng)解調(diào)出的米勒編碼調(diào)制波形；非接觸前端模塊101內(nèi)的邏輯與電路1112再將場時鐘信號 和調(diào)制出的信號進(jìn)行經(jīng)邏輯操作處理。處理后產(chǎn)生的信號與非接觸識別設(shè)備送出的第一信 號類似的第二信號。
然后執(zhí)行步驟S204，非接觸前端模塊101將第二信號通過單線連接傳輸至安全模 塊 102。
前述步驟中的信號轉(zhuǎn)換相當(dāng)于將非接觸識別設(shè)備與非接觸前端模塊101之間傳 輸?shù)姆墙佑|場信號轉(zhuǎn)換為非接觸前端模塊101與安全芯片102之間傳輸?shù)慕佑|式的電壓信 號。符合IS014443標(biāo)準(zhǔn)Type A類型信號的安全芯片102接收到第二信號后，直接送至原 解調(diào)電路即可實(shí)現(xiàn)卡片功能。第一信號、由非接觸前端模塊101解調(diào)出的第一數(shù)據(jù)、以及由 非接觸前端模塊101重新調(diào)制產(chǎn)生的第二信號的示意圖如圖6所示。由于第一數(shù)據(jù)在非接 觸前端模型101內(nèi)沒有經(jīng)過時序電路處理，除了少量的納秒級電路延時之外，安全模塊102 通過非接觸前端模塊101接收到的非接觸識別設(shè)備發(fā)送的信號時序和普通的PICC內(nèi)部處 理電路收到的信號時序一致，因此可以表現(xiàn)出與普通PICC同樣的時序特性。
因此，從非接觸前端模塊101發(fā)往安全模塊102的信號與非接觸識別設(shè)備送出的 場信號是符合同一標(biāo)準(zhǔn)(例如IS014443標(biāo)準(zhǔn))的信號。也就是說，非接觸前端模塊101并 沒有像現(xiàn)有技術(shù)那樣，對第一數(shù)據(jù)進(jìn)行再次打包形成符合其他標(biāo)準(zhǔn)(例如SWP標(biāo)準(zhǔn))的信 號。因此非接觸前端模塊101在非接觸識別設(shè)備與安全模塊102之間形成了一個“透明”的 通道。使得數(shù)據(jù)從非接觸識別設(shè)備到安全模塊102之間的傳輸是透傳。這樣的透傳模式， 免去了對第一數(shù)據(jù)的再次打包和經(jīng)過打包后數(shù)據(jù)量增加所帶來的傳輸延時問題，因而可以 直接用安全模塊102響應(yīng)非接觸識別設(shè)備的所有命令和處理所有模擬PICC功能的數(shù)據(jù)，進(jìn) 而避免了現(xiàn)有技術(shù)中由非接觸前端模塊101處理部分非接觸識別設(shè)備發(fā)出的命令所帶來 的保存UID的安全問題。
并且，非接觸前端模塊101與安全模塊102之間仍然采用單線連接，物理端口可以 保持與SWP接口的共存，避免了對現(xiàn)有的SIM卡用作安全模塊102進(jìn)行接口改動。
接著執(zhí)行步驟S205，安全模塊102將第一數(shù)據(jù)處理后形成第二數(shù)據(jù)。該第二數(shù)據(jù) 為普通PICC正常應(yīng)答的負(fù)載調(diào)制編碼信號，其編碼方法可以采用與IS014443 type A應(yīng)答 曼徹斯特編碼相同的方法。這一步包括安全模塊102中的第一信號解調(diào)電路121將第二信 號進(jìn)行解調(diào)；安全模塊102中的主處理電路122響應(yīng)非接觸識別設(shè)備的命令產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)， 包括執(zhí)行模擬PICC所需輸出至非接觸識別設(shè)備的數(shù)據(jù)。為符合IS014443標(biāo)準(zhǔn)Type A類 型數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，這一步所產(chǎn)生的第二數(shù)據(jù)可以是84 副載波曼徹斯特編碼調(diào)制信號。
再執(zhí)行步驟S206，安全模塊102將第二數(shù)據(jù)在非接觸前端模塊送出的單線連接信 號上進(jìn)行負(fù)載調(diào)制，獲得具有第二載波頻率的第三信號。
然后執(zhí)行步驟S207，安全模塊102將第三信號通過單線鏈接傳輸至非接觸前端模 塊101。這一步是也是通過安全模塊102與非接觸前端模塊101之間的單線連接來傳輸。
接著執(zhí)行步驟S208，非接觸前端模塊101將第三信號進(jìn)行解調(diào)后重新獲得第二數(shù) 據(jù)。這一步即將安全模塊102模擬PICC所調(diào)制的第二數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，以用于后續(xù)對第二數(shù) 據(jù)進(jìn)行再次調(diào)制來符合傳輸至非接觸識別設(shè)備的要求。
再執(zhí)行步驟S209，非接觸前端模塊101將第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為應(yīng)答信號。應(yīng)答信號符 合IS014443標(biāo)準(zhǔn)type A類型PICC進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)答的曼徹斯特編碼信號。如果安全模塊產(chǎn) 生的第二數(shù)據(jù)已符合標(biāo)準(zhǔn)要求的曼徹斯特編碼信號要求，則此處的轉(zhuǎn)換僅僅為應(yīng)答調(diào)制信 號的電平轉(zhuǎn)換(level shift)。應(yīng)答信號對非接觸識別設(shè)備場信號調(diào)制后獲得具有第一載 波頻率的第四信號。這一步即將第二數(shù)據(jù)調(diào)制成非接觸識別設(shè)備可通過射頻接收的信號。
在處理從安全模塊102回傳至非接觸識別設(shè)備的第二數(shù)據(jù)過程中，非接觸前端模 塊101僅對第二數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的解調(diào)和調(diào)制，而非現(xiàn)有技術(shù)中對打包的SWP幀數(shù)據(jù)進(jìn)行解 包。因而非接觸前端模塊101在傳輸從安全模塊102至PCD的第二數(shù)據(jù)也是以透傳的形式 進(jìn)行，避免了現(xiàn)有技術(shù)中對SWP幀數(shù)據(jù)解包所帶來的時滯問題。
最后執(zhí)行步驟S210，非接觸前端模塊101將第四信號通過非接觸通信場傳輸至非 接觸識別設(shè)備。
上述實(shí)施例采用了 Fs = 13. 56MHz頻率，因此可以延用IS014443A標(biāo)準(zhǔn)中所采用 的回發(fā)的848KHZ副載波OOK調(diào)制方式，以及相同的位編碼。第二數(shù)據(jù)被非接觸前端模塊 101接收、解調(diào)和重新調(diào)解產(chǎn)生的信號示意圖如圖7所示。
在上述實(shí)施例中，安全模塊102接收非接觸前端模塊101轉(zhuǎn)發(fā)的第一數(shù)據(jù)，并如同 普通的PICC —樣進(jìn)行應(yīng)答處理，產(chǎn)生的第二數(shù)據(jù)經(jīng)同樣的848K副載波調(diào)制后形成第三信 號。此處要求安全模塊102的調(diào)制及非接觸前端模塊101的解調(diào)速度需滿足13. 56MHz頻率 要求。第三信號與普通PICC的回發(fā)調(diào)制信號相同，但因非接觸前端第三信號解調(diào)模塊的解 調(diào)需進(jìn)行信號采樣，會形成0. 5個Fs時鐘延遲。由于Fs采用與Fc同樣的頻率，因此采用 上述方法時，非接觸前端模塊101回發(fā)至非接觸識別設(shè)備的信號，比同樣處理電路的PICC 僅僅存在 0. 5Fc 的延遲。根據(jù) IS014443-3 規(guī)定(6. 2. 2 Frame Delay Time from PCD to PICC), PICC響應(yīng)非接觸識別設(shè)備的幀延遲FDT允許誤差范圍是0 0. 4us (約5. 5個Fe)。 因此，上述實(shí)施例所述方法所帶來的延時完全滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的要求。
從步驟S201至步驟S210即完成了 CLF-SE架構(gòu)完全模擬PICC的整個過程。
在前述實(shí)施例中，由于在非接觸前端模塊101與安全模塊102之間的單線傳輸信 號采用了 Fs = Fc = 13. 56MHz的時鐘頻率。這樣的接口速度較高，相應(yīng)的功耗也較高。為 了適當(dāng)降低接口功耗，同時對非接觸前端模塊101和安全模塊102的電路實(shí)現(xiàn)不造成較大 影響，可以上述實(shí)施例的方案進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。
為了降低非接觸前端模塊101和安全模塊102之間的接口功耗，在本發(fā)明的一 個實(shí)施例中，取第二載波頻率Fs為第一載波頻率Fc的2分頻，則接口功耗可以降低約一 半。進(jìn)一步提高分頻比，接口功耗可以顯著下降。IS014443標(biāo)準(zhǔn)定義了高通訊波特率方案 (212K/424K/848K BPS)，很多PICC已經(jīng)可以用正常高波特率通訊。而高波特率信號的解調(diào)電路，恰好可以用來處理分頻的第二信號，所以安全模塊102的第二信號解調(diào)電路不難實(shí) 現(xiàn)。并且第三信號因?yàn)槭?48KHZ的副載波信號，其Fs對Fc的分頻比不超過16時不會影 響第二信號。所以本發(fā)明接口可以擴(kuò)展低功耗模式，第二載波頻率Fs可以設(shè)定為第一載波 頻率Fc的1、2、4、8分頻。
前面采用米勒編碼和曼徹斯特編碼及Fs = Fc= 13. 56MHz時鐘，是為了安全模塊 102電路設(shè)計保持與普通卡片相同。如果安全模塊102電路全部重新設(shè)計，第二載波頻率 Fs可以為大于106KHz頻率，而編碼方法可表征IS014443type A非接觸識別設(shè)備和PICC之 間的三種數(shù)據(jù)狀態(tài)，但保障非接觸前端模塊101從接收到非接觸識別設(shè)備數(shù)據(jù)幀結(jié)束標(biāo)志 起，經(jīng)過實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)安全模塊102處理并回傳，到非接觸前端模塊101開始回應(yīng)非接觸識別設(shè) 備數(shù)據(jù)幀開始標(biāo)志止，總延時滿足IS014443標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的FDT (幀延時時間)要求。
由于存在時鐘相位的問題，分頻后的第二信號可能產(chǎn)生多種相位，例如米勒調(diào)制 信號可能變化為高電平信號，且米勒調(diào)制信號后沿會產(chǎn)生相位抖動。而在IS014443標(biāo)準(zhǔn)中 是按第一信號的后沿定義幀延遲時間的(14443-3,6. 2. 2Frame Delay Time from PCD to PICC)，因此分頻后的第二信號上調(diào)制的米勒信號后沿不應(yīng)有相位抖動。分頻電路可用圖8 所示的電路來實(shí)現(xiàn)。
上述分頻電路用解調(diào)出的原始米勒包絡(luò)信號對分頻器進(jìn)行復(fù)位，則可以保證分頻 后的第二信號在米勒調(diào)制期間處于低電平，并且無論時鐘相位如何，調(diào)制信號的后沿對于 每種分頻系數(shù)都固定，其波形比較如圖9所示。
從圖9所示波形圖可以看到，分頻后產(chǎn)生的第二信號，在米勒包絡(luò)信號的前沿存 在相差抖動。在4分頻以上還會產(chǎn)生最小1個Fc寬度的高電平信號，但這些不會影響到安 全模塊102的解調(diào)。關(guān)鍵是該電路將分頻后產(chǎn)生的第二信號中的米勒信號后沿時延固定 下來2分頻第二信號的米勒包絡(luò)后沿比非接觸識別設(shè)備發(fā)出的米勒包絡(luò)后沿延遲了 0. 5/ Fc(如圖9中的T2) ；4分頻第二信號延遲了 1.5/Fc(如圖9中的T4) ；8分頻第二信號則延 遲了 3. 5/Fc (如圖9中的T8)。相應(yīng)地，安全模塊102響應(yīng)產(chǎn)生的第三信號在非接觸前端模 塊101進(jìn)行解調(diào)時，需花費(fèi)0. 5/Fs時間(安全模塊102在Fs上升沿調(diào)制產(chǎn)生第三信號，非 接觸前端模塊101在Fs下降沿解調(diào)第三信號)。這樣則可以計算出總延遲時間2分頻信 號延遲1. 5/Fc，4分頻信號延遲3. 5/Fc，8分頻信號延遲7. 5/Fc。顯然，8分頻信號延遲超 出了 IS014443規(guī)定的非接觸識別設(shè)備至PICC的FDT時間。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例 中，非接觸前端模塊101與安全模塊102之間的單線連接，可以采用13. 56MHz及其2分頻、 4分頻時鐘頻率。
上述實(shí)施例中所提供的數(shù)據(jù)傳輸方法中，非接觸前端模塊對第一數(shù)據(jù)或第二數(shù)據(jù) 的傳輸具備實(shí)時特性，在非接觸前端模塊101與安全模塊102之間傳輸?shù)男盘柋３峙c外部 非接觸識別設(shè)備傳輸信號同步。其引入的固定延時滿足IS014443標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的非接觸識別 設(shè)備至非接觸集成電路卡的幀延時的時間要求。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人體員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù) 內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因 此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何 簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，包括步驟非接觸前端模塊通過非接觸通信場從非接觸識別設(shè)備獲取包含第一數(shù)據(jù)的經(jīng)米勒調(diào) 制的具有第一載波頻率的第一信號；非接觸前端模塊對所述第一信號進(jìn)行處理后獲得第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)是依據(jù)改進(jìn) 米勒編碼規(guī)則產(chǎn)生的信號；非接觸前端模塊將第一數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行重新編碼調(diào)制后獲得具有第二載波頻率的第二 信號；非接觸前端模塊將第二信號通過單線連接傳輸至安全模塊；所述安全模塊將第二信號表征的第一數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)、解碼及處理后形成第二數(shù)據(jù)，所 述第二數(shù)據(jù)是依據(jù)曼徹斯特編碼規(guī)則產(chǎn)生的信號；所述安全模塊將所述第二數(shù)據(jù)與非接觸前端模塊通過單線傳輸?shù)牡诙d波頻率信號 進(jìn)行負(fù)載調(diào)制后獲得具有第二載波頻率的第三信號；所述安全模塊將所述第三信號通過所述單線鏈接傳輸至非接觸前端模塊； 所述非接觸前端模塊將所述第三信號進(jìn)行解調(diào)后獲得第二數(shù)據(jù)； 所述非接觸前端模塊將所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為曼徹斯特編碼信號，對非接觸識別設(shè)備的 場信號調(diào)制后獲得具有第一載波頻率的第四信號；非接觸前端模塊將第四信號通過非接觸通信場傳輸至非接觸識別設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述改進(jìn)米勒編碼規(guī)則是符合 IS014443 type A標(biāo)準(zhǔn)定義的改進(jìn)米勒編碼規(guī)則；所述曼徹斯特編碼規(guī)則是符合IS014443 type A標(biāo)準(zhǔn)定義的曼徹斯特編碼規(guī)則。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述將所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為曼徹 斯特編碼信號，是指將所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合IS014443 typeA標(biāo)準(zhǔn)中非接觸卡片向非接 觸識別設(shè)備回傳的曼徹斯特編碼信號。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述第一載波頻率與所述第二載 波頻率相同。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述第二載波頻率是所述第一載 波頻率的分頻。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述第二載波頻率是所述第一載 波頻率的二分頻或四分頻。
7.如權(quán)利要求4或5所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述第一載波頻率為 13.56MHz。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述曼徹斯特編碼調(diào)制為84 副 載波曼徹斯特編碼調(diào)制。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于所述的非接觸前端模塊對第一數(shù) 據(jù)或第二數(shù)據(jù)的傳輸為實(shí)時傳輸。
全文摘要
本發(fā)明涉及近場通信中的數(shù)據(jù)傳輸方法。該數(shù)據(jù)傳輸方法包括步驟獲取第一信號；對第一信號進(jìn)行處理獲得第一數(shù)據(jù)；將第一數(shù)據(jù)實(shí)時進(jìn)行重新編碼獲得第二信號；將第二信號通過單線連接傳輸；將第一數(shù)據(jù)處理后形成第二數(shù)據(jù)；將第二數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼調(diào)制后獲得第三信號；將第三信號通過單線鏈接傳輸；將第三信號進(jìn)行解調(diào)后獲得第二數(shù)據(jù)；將第二數(shù)據(jù)以曼徹斯特編碼方式調(diào)制場信號獲得第四信號；將第四信號傳輸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在符合ISO14443 Type A標(biāo)準(zhǔn)的情況下，降低了近場通信終端中CLF與SE之間的通信延時，進(jìn)而解決SE中的UID保存在CLF中所產(chǎn)生的安全性問題和時序兼容性問題。
文檔編號H04B5/00GK102035576SQ201010605978
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者俞軍, 劉楓, 李蔚, 王磊, 石亦欣 申請人:上海復(fù)旦微電子股份有限公司