DE10104220C2

DE10104220C2 - Kontaktloser Datenträger

Info

Publication number: DE10104220C2
Application number: DE2001104220
Authority: DE
Inventors: Walter Kargl
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: DE10104220A1

Description

Die Erfindung betrifft einen kontaktlosen Datenträger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kontaktlose Datenträger sind in einer großen Vielzahl bekannt und werden von vielen Herstellern angeboten. Um einen breiten Einsatz zu ermöglichen, haben sich Normen entwickelt, die viele Parameter von Datenträgern festschreiben. Beispielswei se beschreibt die ISO 14443 sogenannte "Proximity-Coupling- Chipkarten". In Teil 1 dieser Norm werden die mechanischen Eigenschaften des Datenträgers beziehungsweise der Chipkarte definiert. Der Teil 2 der Norm beschreibt die Anforderungen für das Magnetfeld hinsichtlich Frequenz und Stärke. Aller dings war es bei der Entwicklung der Norm nicht möglich, sich auf ein gemeinsames Kommunikationsinterface zu einigen. Dies hat dazu geführt, daß bei Proximity-Coupling-Chipkarten ver schiedene Modulationsarten parallel zueinander verwendet wer den. Eine Chipkarte braucht jedoch nur eine der Modulations arten zu unterstützen. Ein normkonformes Lesegerät hingegen muß in der Lage sein, mittels beider Verfahren gleichermaßen zu kommunizieren, um so alle Chipkarten zu unterstützen.

Aus der DE 199 56 908 A1 ist ein kontaktloser Datenträger mit Koppelelement bekannt, bei dem in einer ersten Betriebsart ein Koppelelement (Antenne) auf das Anliegen eines Datensi gnals überwacht wird und bei Erkennung eines gültigen Daten signals in der Datenverarbeitungseinheit ein Antwortsignal erzeugt und über ein anderes Koppelelement an das Schreib- /Lesegerät gesendet wird und in einer zweiten Bestriebsart ohne Erkennung eines gültigen Datensignals an einem weiteren Koppelelement ein Datensignal in der Datenverarbeitungsein heit erzeugt und über das weitere Koppelelement an das Schreib-/Lesegerät gesendet wird.

Darüber hinaus ist es aus der DE 198 47 135 A1 bei einem Daten träger bekannt, daß ein vom Abfragegerät gesendeter HF- Abfrageimpuls mit einem HF-Antwortsignal beantwortet wird.

Allerdings ist es den bekannten Datenträgern nicht möglich, mit verschiedenartigen Lesegeräten zu kommunizieren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen kontaktlosen Daten träger anzugeben, der mit unterschiedlich arbeitenden Lesege räten kommunizieren kann.

Diese Aufgabe wird durch einen kontaktlosen Datenträger der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in einer ersten Betriebsart das Koppelelement auf das Anliegen eines Datensignals überwacht und bei Erkennung eines gültigen Datensignals in der Datenverarbeitungseinheit ein Antwortsignal erzeugbar und über das Koppelelement an das Schreib-/Lesegerät sendbar ist, und daß in einer zweiten Be triebsart ohne Erkennung eines gültigen Datensignals an dem Koppelelement ein Datensignal in der Datenverarbeitungsein heit erzeugbar und über das Koppelelement an das Schreib-/ Lesegerät sendbar ist.

Ein erfindungsgemäßer kontaktloser Datenträger ist also nicht nur in der Lage, zwischen verschiedenen Modulationsarten um zuschalten, sondern mit prinzipiell unterschiedlichen Ar beitsweisen von Schreib-/Lesegeräten zusammenzuwirken. In der ersten Betriebsart der Datenverarbeitungseinheit nimmt der Datenträger seinen Betrieb auf, sobald er sich in einem Ma gnetfeld befindet, das genügend Energie zum Betrieb der elek tronischen Schaltkreise liefert. Das Koppelelement wird dann auf das Anliegen eines Datensignales überwacht. Wenn das Schreib-/Lesegerät nach einer Betriebsweise arbeitet, für die der kontaktlose Datenträger ausgelegt ist, erkennt die Daten verarbeitungseinheit ein gültiges Datensignal und erzeugt daraufhin ein entsprechendes Antwortsignal. Aus verschiedenen Gründen kann es aber möglich sein, daß zwar prinzipiell eine Kommunikation mit dem Schreib-/Lesegerät möglich ist, aber beispielsweise das Feld zu schwach oder gestört ist, um auf dem in der ersten Betriebsart festgelegten Weg eine Kommuni kation zu ermöglichen. Daher ist eine zweite Betriebsart vor gesehen, die ohne Erkennung eines gültigen Datensignales in der Datenverarbeitungseinheit ein Datensignal erzeugt und über das Koppelelement an das Schreib-/Lesegerät sendet, was letztlich doch zu einer erfolgreichen Kommunikation führen kann.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, daß kontaktlose Da tenträger ein periodisches Signal aussenden, sobald sie sich in einem Energiefeld befinden. Dies entspricht, der zweiten Betriebsart des erfindungsgemäßen kontaktlosen Datenträgers. Auf diese Weise wird aber eine Vielzahl von Signalen gesen det, obwohl prinzipiell nur eines genügen würde, was zu unnö tigen Störungen des Systems oder Geräten in der Umgebung füh ren kann. Daher ist es besonders vorteilhaft, den erfindungs gemäßen kontaktlosen Datenträger so auszuführen, daß nach An liegen einer ausreichenden Betriebsspannung sich die Daten verarbeitungseinheit zunächst in der ersten Betriebsart be findet und nach einer vorbestimmten Zeit durch die Steuerein richtung in die zweite Betriebsart versetzt wird. Auf diese Weise wird nur dann ein wiederholtes Datensignal gesendet, was zu den bekannten Störungen führen kann, wenn auf anderem Wege keine Kommunikation mit dem Schreib-/Lesegerät möglich ist.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn in den verschiedenen Be triebsarten auch verschiedene Funktionen ausgeführt werden, beispielsweise in der ersten Betriebsart eine Diebstahlsiche rungsfunktion und/oder eine Logistikfunktion, bei der eine Warenkennnummer gesendet wird, und in der zweiten Betriebsart nur die Diebstahlsicherungsfunktion realisiert ist. Dadurch können im kontaktlosen Datenträger verschiedene Funktionen zusammengeführt werden, die normalerweise auf verschiedene Datenträger verteilt sind. In einer solchen Anwendung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Diebstahlsicherungsfunktion deaktivierbar ist.

Eine weitere Reduzierung von Systemstörungen wird in einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß in der zweiten Betriebsart die Trägerfrequenz des Empfangssignals und die Trägerfrequenz eines Sendesignals unterschiedlich sind. Somit kann es nicht zu Überlagerungen zwischen einem von dem Schreib-/Lesegerät oder einem anderen Gerät gesendeten oder empfangenen Signal und einem von dem kontaktlosen Datenträger gesendeten Signal kommen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Anordnung mit einem erfindungsgemäßen kontakt losen Datenträger und einem Schreib-/Lesegerät in einer ersten Betriebsart,

Fig. 2 die Anordnung von Fig. 1 in einer zweiten Be triebsart,

Fig. 3 eine detailliertere Darstellung eines kontaktlosen Datenträgers,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm für die Betriebsartensteuerung,

Fig. 5 das Durchlaufen eines kontaktlosen Datenträgers durch das Energiefeld eines Schreib-/Lesegerätes.

In der Fig. 1 ist ein Schreib-/Lesegerät 1 und ein kontakt loser Datenträger 2 dargestellt. Diese schematische Darstel lung zeigt, daß das Schreib-/Lesegerät 1 Energie E und Daten D zu dem Datenträger 2 überträgt, wobei die Übertragung auf einer Frequenz f1 erfolgt. Diese Frequenz f1 liegt zur Zeit standardmäßig bei 13,56 MHz. Die Frequenz hängt aber von der anzuwendenden Norm ab. Zur Übertragung der Daten D wird ein Hilfsträger mit einer Frequenz von beispielsweise 847 KHz oder 423 KHz verwendet. Die Antwort des Datenträgers 2 er folgt ebenfalls auf der Frequenz f1. Dieses Kommunikations verfahren wird als Reader-talks-first bezeichnet, weil zu nächst das Schreib-/Lesegerät ein Signal, insbesondere ein Datensignal an den Datenträger sendet.

In der Fig. 2 liegt eine zweite Betriebsart vor. In dieser Betriebsart wird auf einer Frequenz f1 nur Energie an den Datenträger 2 übertragen. Der Datenträger 2 sendet daraufhin ein Datensignal D auf einer zweiten Frequenz f2 an das Schreib-/Lesegerät 1. Die Frequenz f2 ist so gewählt, daß es zu keinen Störungen von Signalen kommt, die möglicherweise auf der Frequenz f1 übertragen werden. Hier gilt es insbeson dere das Vorhandensein von Oberwellen und andere gültige Nor men, die andere Frequenzbereiche zum Gegenstand haben, zu be achten.

In der Fig. 3 ist nun detaillierter dargestellt, wie ein er findungsgemäßer kontaktloser Datenträger 10 aufgebaut ist, der mit einem Schreib-/Lesegerät 11 zusammenarbeitet. Der Da tenträger 10 besitzt ein Koppelelement 12 und eine Datenver arbeitungseinheit 13, die mit dem Koppelelement 12 verbunden ist. Über das Koppelelement 12, das als Spule ausgestaltet ist, wird die Energie zur Versorgung der anderen Datenträger komponenten aufgenommen. Eine Spannungsversorgungseinheit, die aus der über die Spule empfangene Energie eine verwendba re Betriebsspannung erzeugt, ist in der Fig. 3 nicht darge stellt, aber selbstverständlich vorhanden. In der Datenverar beitungseinheit 13 werden Daten D aus dem Empfangssignal des Koppelelementes 12 in einer entsprechenden Vorrichtung 17 herausgefiltert.

Die Steuereinheit 16 erkennt, ob gültige Daten in dem empfan genen Signal vorhanden sind. Dadurch kann festgestellt wer den, daß ein Betrieb in der ersten Betriebsart möglich ist, also nach Erkennen eines Datensignales ein Antwortsignal er zeugt und über das Koppelelement 12 an das Schreib-/Lesegerät 11 gesendet wird. Wenn nach einer vorbestimmten Zeit nach Er reichen des Energiefeldes des Schreib-/Lesegerätes 11, also nach Anliegen einer ausreichenden Betriebsspannung, kein gül tiges Datensignal empfangen worden ist, schaltet die Steuer einheit 16 die Datenverarbeitungseinheit 13 in die zweite Be triebsart um. In der zweiten Betriebsart wird durch eine Vor richtung 15 ein Signal erzeugt und wiederholt über das Koppe lelement 12 an das Schreib-/Lesegerät 11 übertragen. Die verwendete Frequenz f2 unterscheidet sich dabei, wie anhand von Fig. 2 beschrieben, von der Frequenz f1, über die die Ener gie von dem Schreib-/Lesegerät 11 bezogen wird. Das Senden der Signale durch die Vorrichtung 15 wird beendet, wenn der Datenträger 10 das Energiefeld des Schreib-/Lesegeräts 11 verläßt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann vorteilhaft verwen det werden, wenn eine Logistikfunktion und eine Diebstahlsi cherungsfunktion auf einem Datenträger verknüpft werden soll. Dieser Anwendungsfall tritt häufig auf, beispielsweise bei Bekleidung. In der Logistikfunktion sendet der Datenträger 11 eine Warenkennnummer, die das Kleidungsstück eindeutig identi fizierbar macht. Dies ist von der Herstellung über den Trans port bis zur Lagerhaltung eines Bekleidungshauses vorteil haft. Andererseits soll die Kleidung davor geschützt werden, das Bekleidungshaus ohne Bezahlung zu verlassen. In solchen Fällen erfüllen Datenträger eine Diebstahlsicherungsfunktion in der Art und Weise, daß beim Verlassen des Bekleidungshau ses eine Schleuse durchschritten wird, in der ein Warnsignal erzeugt wird, wenn ein Kleidungsstück mit einem Datenträger mit Diebstahlsicherungsfunktion mitgeführt wird. Bisher wur den für diese beiden Anwendungszwecke verschiedene Datenträ ger verwendet. Für die Diebstahlsicherungsfunktion ist es wichtig, daß diese deaktiviert werden kann, nämlich nach dem Bezahlen an der Kasse. Dazu ist in dem erfindungsgemäßen Da tenträger ein Speicher 18 vorgesehen, der die entsprechende Information über die Aktivierung oder Deaktivierung der Dieb stahlsicherungsfunktion enthält.

In der Fig. 4 ist der Ablauf, der anhand von Fig. 3 bereits erläutert wurde, nochmals anhand eines Ablaufdiagrammes über sichtlich dargestellt. Nach dem Eintritt in das Feld des Schreib-/Lesegerätes 11 (Schritt 21) wird das Empfangssignal auf das Anliegen gültiger Daten überwacht (Schritt 22). Wenn ein gültiges Signal erkannt wird (Schritt 23), wird über prüft, ob das Senden eines Antwortsignals zulässig ist (Schritt 25). Falls die Diebstahlsicherungsfunktion deakti viert ist, die Prüfung also negativ ausfällt, wird zur Si gnalüberwachung (Schritt 22) verzweigt. Ist die Funktion je doch erlaubt, so wird ein Antwortsignal gesendet (Schritt 27). An diesen Schritt können sich im Zuge eines gegenseiti gen Datenaustausch zwischen Datenträger 10 und Schreib-/Lese einheit 11 noch weitere Schritte anschließen.

Solange im Schritt 23 kein gültiges Datensignal erkannt wird, wird überwacht, ob seit Eintritt in das Energiefeld eine vor bestimmte Zeit t1 erreicht wurde (Schritt 24). Ist dies nicht der Fall, wird weiterhin auf Anliegen eines gültigen Datensi gnales überwacht. Wurde die Zeit t1 erreicht oder überschrit ten, so wird wiederum geprüft, ob das Senden von Signalen er laubt ist oder nicht (Schritt 26). Wenn nicht, so wird wei terhin auf Erkennung eines Signales überwacht (Schritt 22), ansonsten wird in periodischen Abständen ein Antwortsignal an das Schreib-/Lesegerät gesendet (Schritt 28).

Zur Veranschaulichung des Anwendungsfalles ist in Fig. 5 der Weg eines Datenträgers dargestellt, der zum Zeitpunkt t0 das Energiefeld eines Schreib-/Lesegerätes 31 erreicht. Zum Zeit punkt t1 wird von der ersten Betriebsart in die zweite Be triebsart umgeschaltet, wenn kein gültiges Datensignal er kannt wurde. Die Zeit t1 ist dabei so gewählt, daß unter nor malen Umständen das Energiefeld 32, also der Einzugsbereich des Schreib-/Lesegerätes 31, noch nicht durchschritten wurde. Somit bleibt immer noch die Möglichkeit, in der zweiten Be triebsart eine Kommunikation mit dem Schreib-/Lesegerät her zustellen. Für eine Diebstahlsicherungsfunktion ist dies ein erheblicher Vorteil, da viele Datenträger beim Hindurchführen durch das Energiefeld 32 nicht erkannt werden. Durch die Zu satzfunktion in der zweiten Betriebsart erhöht sich die Er kennungssicherheit beträchtlich, was in diesem Answendungs fall zu einer Reduzierung der ohne Bezahlung mitgenommenen Waren führt. Zum Zeitpunkt t2 verläßt der Datenträger das Energiefeld 32, worauf die Betriebsspannung unter ein zulässiges Minimum absinkt und ein weiterer Betrieb des Datenträ gers nicht mehr möglich ist.

Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt sondern findet überall dort Anwendung, wo verschieden Betriebsarten die Flexibili tät, die Kompatibilität, die Kommunikationssicherheit oder die Störsicherheit erhöhen.

Bezugszeichenliste

1

Schreib-/Lesegerät

2

Datenträger
E Energie
D Daten
f1 erste Trägerfrequenz
f2 zweite Trägerfrequenz

10

Datenträger

11

Schreib-/Lesegerät

12

Koppelelement

13

Datenverarbeitungseinheit

14

erste Mittel

15

zweite Mittel

16

Steuereinheit

17

Datendemodulierer

21

bis

28

Verfahrensschritte

31

Schreib-/Lesegerät

32

Energiefeld
t0 erster Zeitpunkt
t1 vorbestimmte Zeit
t2 zweiter Zeitpunkt

Claims

1. Kontaktloser Datenträger mit
einem Koppelelement (12) zur Kommunikation mit einem Schreib-/Lesegerät (11; 31),
einer Datenverarbeitungseinheit (13), die mit dem Koppele lement (12) verbunden ist, mit mindestens zwei verschiedenen Betriebsarten,
einer Steuereinheit (16) zur Steuerung der verwendeten Be triebsart der Datenverarbeitungseinheit (13),
dadurch gekennzeichnet, daß
in einer ersten Betriebsart das Koppelelement (12) auf das Anliegen eines Datensignals überwacht und bei Erkennung eines gültigen Datensignals in der Datenverarbeitungseinheit (13) ein Antwortsignal erzeugbar und über das Koppelelement (12) an das Schreib-/Lesegerät (11; 31) sendbar ist, und
in einer zweiten Betriebsart ohne Erkennung eines gültigen Datensignals an dem Koppelelement (12) ein Datensignal in der Datenverarbeitungseinheit (13) erzeugbar und über das Koppe lelement (12) an das Schreib-/Lesegerät (11; 31) sendbar ist.

2. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung über ein von dem Schreib-/Lesegerät er zeugtes magnetisches Feld (32) erfolgt und daß sich die Da tenverarbeitungseinheit (13) nach Anliegen einer Betriebs spannung in der ersten Betriebsart befindet und nach einer vorbestimmten Zeit (t1) durch die Steuereinheit (16) in die zweite Betriebsart versetzbar ist.

3. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Betriebsart eine Diebstahlsicherungsfunktion und/oder eine Logistikfunktion, bei der eine Warenkennnummer gesendet wird, und in der zweiten Betriebsart eine Diebstahl sicherungsfunktion realisiert ist.

4. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diebstahlsicherungsfunktion deaktivierbar ist.

5. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Betriebsart eine Trägerfrequenz (f1) des Emp fangssignals und eine Trägerfrequenz (f2) eines Sendesignals gleich sind und daß in der zweiten Betriebsart die Trägerfre quenz (f1) des Empfangssignals und die Trägerfrequenz (f2) eines Sendesignals unterschiedlich sind.