近距离通信方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及近距离通信方法和系统。所述方法包括：读卡器发射低频交变磁场信号，其频率等于或小于系统无校准工作的最高频率ｆ０，信号中携带其身份标识信息；移动射频装置接收、检测低频信号并放大为电压信号，判断终端是否进入有效距离区间；若电压信号大于或等于电压门限Ｖｔ，则终端进入有效刷卡区间，获取读卡器身份标识信息，连同自身的身份标识信息一起通过射频通道传送给读卡器；读卡器接收所述传送信息，比较其中身份标识信息是否同自身的身份标识信息一致，若一致则与移动射频装置通过射频通道进行刷卡交易。本发明专利技术实现了含有移动射频装置的射频通信终端与读卡器的数据通信距离可靠地控制在规定范围内，并且无需对终端进行校准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种近距离通信方法及系统。
技术介绍
随着移动终端的普及，利用移动终端进行移动终端支付的应用需求非常迫切，目前已经有多种实现方案，但各有缺点。当前，已经出现了在移动终端中的用户识别模块SIM(SubscriberIdentity Module)卡上增加射频功能(称为射频SIM卡)或者在移动终端主板上增加近距离通信模块来实现移动终端近距离通信的方法，后者称为NFC(Near FieldCommunication，近场通信)，这些方法的出现使得移动终端成为一个可以充值、消费、交易及身份认证的超级智能终端，极大地满足了市场的迫切需求。其中，基于射频SIM卡的移动终端近距离解决方案以其简单、无需更改移动终端等优势得到广泛的关注，在该方案中，射频SIM卡采用UHF(UltraHigh Frequency，超高频)技术，由于UHF特别是采用2.4GHz ISM公共频段(即工业，科学和医用频段)的射频SIM卡，其工作频率很高，天线的尺寸很小，在SIM卡内放置小型的天线就能发射足够强度的信号，即使射频SIM卡嵌入在移动终端内部射频信号仍然可以从移动终端中透射出来，在读卡器中采用业界主流的RF(Radio Frequency，射频)收发芯片即可无需额外放大可靠接收到绝大多数移动终端的射频信号，从而实现不必对现有的移动终端进行任何结构改变就可使移动终端具备近距离通信功能。但是，不同移动终端由于内部结构不同造成射频信号透射效果存在很大的差异，透射强的移动终端其射频SIM卡射频通信距离可能达到几米远的距离，透射弱的移动终端其射频SIM卡通信距离只可以达到几厘米。射频SIM卡为了避免不同移动终端对RF信号衰减的巨大差异，必须对移动终端进行校准，也就是在使用前必须将移动终端的衰减参数记录到卡中。需要校准是射频SIM卡的主要问题。另外一种移动支付的技术NFC基于ISO14443标准的非接触卡技术演化而来，两者根本点在于都采用13.56MHz的磁场传送信号和能量。NFC技术的主要问题有：1.必须改造移动终端才能实现可靠的双向数据通讯，NFC的磁场线圈不能集成到SIM卡或SD卡(SecureDigitalMemory Card，安全数字存储卡)/TF(TransFLash，闪存)卡等移动终端用的卡内。在13.56MHz频点下，读卡器和卡之间采用电感线圈耦合的方式交互信号及传送能量，读卡器到卡的方向需要同时传递能量和13.56MHz调幅信号，对卡上接收线圈的尺寸面积均有较高要求；卡到读卡器的方向，卡依靠短路和开路卡上线圈的负载调制方式而不是依靠外部能量直接发送场强的方式向读卡器传递信息，由于负载调制信号要求卡线圈和读卡器线圈的耦合系数越高越利于读卡器解码卡传送的信息，这种方式进一步提高了对卡上天线尺寸和面积的要求。另外一方面，由于13.56MHz频点较低，耦合线圈的尺寸相对较大。综合上述因素，NFC要求移动终端内的天线线圈足够大，该尺寸大小完全不能放入SIM卡或SD/TF卡等移动终端用的卡内，不但如此，移动终端上的金属及其它导电物体会严重干扰天线的接收和负载调制效果，为了达到近场通讯良好的通讯效果，必须对手机进行定-->制化的改造，使天线的效果达到最佳。改造点例如，将卡的多匝天线放到移动终端的电池后盖上，或者通过柔性PCB从终端主板上将天线引到电池背面，天线的面积和普通电池尺寸相当，另外，手机的后盖不能为金属材质。2.NFC所使用的13.56MHz频点需要校准才能用于距离控制。即使有一种NFC的天线能够更换到任何移动终端中，由于其使用13.56MHz频点，该频点信号在遇到金属和其它导电物体会形成强烈的涡流效应，信号强度会随着移动终端结构而变化，从而在NFC卡接收天线上形成场强的巨大波动，无法进行无校准的距离控制。图1为线圈接收电路放入各种移动终端内，在同一14443POS机上保持13.56MHz载波恒定的情况下测试的电压距离曲线，其中信号强度值是接收天线感应电压经过必要的放大后的值，放大倍数保持恒定，只需关注强度随距离的相对变化。可以看出，不同终端接收到的场强差异＞30dB，同一终端从1cm到10cm的场强变化为25dB左右，手机差异造成的场强变化已经超过终端在1cm到10cm距离控制范围内的场强变化，因此无法采用同一门限对各终端进行距离控制，也就是无法实现无校准距离控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种近距离通信方法及系统，使得对于各种具有近距离通信功能的移动终端不需要校准就能够实现电子支付等刷卡交易。为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种近距离通信方法，应用于包括至少一个读卡器和至少一个移动射频装置的近距离通信系统，包括如下步骤：步骤a，读卡器按照预设的发射参数发射低频交变磁场信号，所述低频交变磁场信号中携带该读卡器的身份标识信息，所述发射参数包括低频交变磁场信号的频率，该频率等于或小于系统无校准工作的最高频率f0；步骤b，移动射频装置在各距离点上接收、检测所述低频交变磁场信号并放大为与距离对应的幅度恒定的的电压信号，进而通过预设的电压门限Vt判断装载有所述移动射频装置的终端是否进入了预设的有效距离区间，所述电压门限Vt对装载有所述移动射频装置的所有终端相同；步骤c，若与接收到的低频交变磁场信号对应的电压信号大于或等于预设的电压门限Vt，则装载有所述移动射频装置的终端进入了预设的有效刷卡区间，移动射频装置从接收到的低频交变磁场信号中获取读卡器的身份标识信息，并将其连同自身的身份标识信息一起通过射频通道传送给所述读卡器；步骤d，读卡器接收所述移动射频装置通过射频通道传送的信息，比较该信息中读卡器的身份标识信息是否同自身的身份标识信息一致，若一致则以自身的身份标识信息和所述移动射频装置的身份标识信息的结合作为组合地址，与所述移动射频装置通过射频通道进行刷卡交易。进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述步骤a中，所述系统无校准工作的最高频率f0通过下述步骤确定：步骤a1，确定系统的距离控制目标(Din，Dv)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述移动射频装置的终端确保可刷卡，Dv表示距离波动范围，距离为Din～(Din+Dv)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+Dv的范围不允许刷卡；-->步骤a2，确定读卡器导致的移动射频装置内检测电压的波动范围δR；步骤a3，确定移动射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC；步骤a4，在f频率下测试各典型终端及障碍物的电压距离曲线；步骤a5，由距离控制目标(Din，Dv)确定移动射频装置内检测电压的波动范围δA，δA等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+Dv)点所对应的电压值之差；步骤a6，确定由终端导致的移动射频装置内检测电压的波动范围δT，δT表示终端衰减特性造成的移动射频装置内检测电压波动范围，δT＝δA-δR-δC；步骤a7，计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上的最大场强差异δ，若δ大于δT，则降低频率f，转步骤a4；若δ小于δT，则提高频率f，转步骤a4；若δ等于δT，则当前测试频率f等于系统无校准工作的最高频率f0。进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种近距离通信方法，应用于包括至少一个读卡器和至少一个移动射频装置的近距离通信系统，其特征在于，包括如下步骤：步骤ａ，读卡器按照预设的发射参数发射低频交变磁场信号，所述低频交变磁场信号中携带该读卡器的身份标识信息，所述发射参数包括低频交变磁场信号的频率，该频率等于或小于系统无校准工作的最高频率ｆ０；步骤ｂ，移动射频装置在各距离点上接收、检测所述低频交变磁场信号并放大为与距离对应的幅度恒定的的电压信号，进而通过预设的电压门限Ｖｔ判断装载有所述移动射频装置的终端是否进入了预设的有效距离区间，所述电压门限Ｖｔ对装载有所述移动射频装置的所有终端相同；步骤ｃ，若与接收到的低频交变磁场信号对应的电压信号大于或等于预设的电压门限Ｖｔ，则装载有所述移动射频装置的终端进入了预设的有效刷卡区间，移动射频装置从接收到的低频交变磁场信号中获取读卡器的身份标识信息，并将其连同自身的身份标识信息一起通过射频通道传送给所述读卡器；步骤ｄ，读卡器接收所述移动射频装置通过射频通道传送的信息，比较该信息中读卡器的身份标识信息是否同自身的身份标识信息一致，若一致则以自身的身份标识信息和所述移动射频装置的身份标识信息的结合作为组合地址，与所述移动射频装置通过射频通道进行刷卡交易。...

【技术特征摘要】
1.一种近距离通信方法，应用于包括至少一个读卡器和至少一个移动射频装置的近距离通信系统，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，读卡器按照预设的发射参数发射低频交变磁场信号，所述低频交变磁场信号中携带该读卡器的身份标识信息，所述发射参数包括低频交变磁场信号的频率，该频率等于或小于系统无校准工作的最高频率f0；步骤b，移动射频装置在各距离点上接收、检测所述低频交变磁场信号并放大为与距离对应的幅度恒定的的电压信号，进而通过预设的电压门限Vt判断装载有所述移动射频装置的终端是否进入了预设的有效距离区间，所述电压门限Vt对装载有所述移动射频装置的所有终端相同；步骤c，若与接收到的低频交变磁场信号对应的电压信号大于或等于预设的电压门限Vt，则装载有所述移动射频装置的终端进入了预设的有效刷卡区间，移动射频装置从接收到的低频交变磁场信号中获取读卡器的身份标识信息，并将其连同自身的身份标识信息一起通过射频通道传送给所述读卡器；步骤d，读卡器接收所述移动射频装置通过射频通道传送的信息，比较该信息中读卡器的身份标识信息是否同自身的身份标识信息一致，若一致则以自身的身份标识信息和所述移动射频装置的身份标识信息的结合作为组合地址，与所述移动射频装置通过射频通道进行刷卡交易。2.根据权利要求1所述的近距离通信方法，其特征在于，所述步骤a中，所述系统无校准工作的最高频率f0通过下述步骤确定：步骤a1，确定系统的距离控制目标(Din，Dv)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述移动射频装置的终端确保可刷卡，Dv表示距离波动范围，距离为Din～(Din+Dv)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+Dv的范围不允许刷卡；步骤a2，确定读卡器导致的移动射频装置内检测电压的波动范围δR；步骤a3，确定移动射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC；步骤a4，在f频率下测试各典型终端及障碍物的电压距离曲线；步骤a5，由距离控制目标(Din，Dv)确定移动射频装置内检测电压的波动范围δA，δA等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+Dv)点所对应的电压值之差；步骤a6，确定由终端导致的移动射频装置内检测电压的波动范围δT，δT表示终端衰减特性造成的移动射频装置内检测电压波动范围，δT＝δA-δR-δC；步骤a7，计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上的最大场强差异δ，若δ大于δT，则降低频率f，转步骤a4；若δ小于δT，则提高频率f，转步骤a4；若δ等于δT，则当前测试频率f等于系统无校准工作的最高频率f0。3.根据权利要求2所述的近距离通信方法，其特征在于，所述步骤a中，所述发射参数还包括调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br，其中调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br通过下述步骤选定：选定任意一种无平均直流分量的编码方式；选择无调制方式或幅度无变化的载波调制方式；在选定的小于f0的工作频率、调制方式及编码方式下，先选定典型噪声终端及易于实现的移动射频装置内磁检测及放大的增益参数，测试读卡器未发送低频交变磁场信号条件下移动射频装置内检测电压的固有噪声电压幅度Vn，然后测量读卡器用选定的调制编码方式发送低频交变磁场信号时移动射频装置内检测电压Vr，选择发射磁感应强度幅值Br值，使Vr/Vn＞SNR，SNR为移动射频装置的信噪比。4.根据权利要求3所述的近距离通信方法，其特征在于，所述步骤b中，所述预设的电压门限Vt通过下述步骤确定：步骤b1，在选定的发射参数下，测量各典型终端和障碍物的电压距离曲线，所述发射参数包括低频交变磁场信号的频率、调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br；步骤b2，求取基准电压距离曲线，基准电压距离曲线是典型终端及障碍物曲线的中间值，其距离典型终端曲线的上边界及下边界的电压幅度都为δT/2；步骤b3，选定移动射频装置内检测电压门限Vt，在基准电压距离曲线上对应于(Din+Dv/2)点处的电压值即为Vt值。5.根据权利要求1所述的近距离通信方法，其特征在于，所述低频交变磁场信号的频率处于特低频频段或甚低频频段或...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈爱民，罗魏熙，
申请(专利权)人：国民技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]