DE102012102108A1 - Kontaktlos-Chipkarte, Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung und kontaktloses Kommunikationssystem mit mehreren Kommunikationsschnittstellen - Google Patents

Kontaktlos-Chipkarte, Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung und kontaktloses Kommunikationssystem mit mehreren Kommunikationsschnittstellen Download PDF

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Kontaktlos-Chipkarte (100) bereitgestellt, welche aufweist: eine erste Kommunikationsschnittstelle (103), welche eingerichtet ist ein erstes Signal mittels eines elektromagnetischen Feldes (104) mit einer ersten Frequenz zu empfangen; einen Taktsignalerzeugungsschaltkreis (106), welcher mit der ersten Kommunikationsschnittstelle (103) gekoppelt ist und eingerichtet ist aus dem ersten Signal ein Taktsignal abzuleiten; und eine zweite Kommunikationsschnittstelle (110), welche mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis (106) gekoppelt ist und eingerichtet ist eine Signalübertragung bereitzustellen mittels eines elektromagnetischen Feldes (114) mit einer zweiten Frequenz, welche aus dem Taktsignal abgeleitet ist, wobei die erste Frequenz von der zweiten Frequenz unterschiedlich ist. Ferner werden in verschiedenen Ausführungsformen eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) und ein kontaktloses Kommunikationssystem bereitgestellt.

Description

  • Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Kontaktlos-Chipkarte, eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung und ein diese aufweisendes kontaktloses Kommunikationssystem.
  • Eine Kontaktlos-Chipkarte ist eine Chipkarte, üblicherweise im handlichen Taschenformat, welche in der Lage ist mit einer Lesevorrichtung kontaktlos bzw. drahtlos zu kommunizieren. In der Kontaktlos-Chipkarte kann dazu eine Antenne bereitgestellt sein, welche an ein Magnetfeld koppeln kann, welches von einer entsprechend mit einer Antenne ausgerüsteten Lesevorrichtung erzeugt werden kann. Mittels der Antenne kann die Kontaktlos-Chipkarte ihrerseits Informationen an die Lesevorrichtung übermitteln. Die Maße der Kontaktlos-Chipkarte können gemäß ISO/IEC 7816 genormt sein und die drahtlose Kommunikation kann gemäß ISO/IEC 14443 genormt sein.
  • Ferner kann es wünschenswert sein, dass eine Chipkarte außer einer Nahfeldkommunikationsschnittstelle, auch als NFC(Near Field Communication – Nahfeldkommunikation)-Schnittstelle bezeichnet, welche der Norm ISO/IEC 14443 genügen kann, über eine weitere drahtlose bzw. kontaktlose Schnittstelle verfügt, wie etwa eine Infrarot-Schnittstelle in Form einer IrDA-Schnittstelle (IrDA: Infrared Data Association – Infrarot-Daten-Verband), um beispielsweise mit anderen Vorrichtungen kommunizieren zu können, welche eine Infrarot-Schnittstelle aufweisen. Das zum Betrieb der Infrarot-Schnittstelle benötigte Taktsignal wird üblicherweise von einem externen oder einem auf dem Chip der Chipkarte angeordneten Quarzoszillator bereitgestellt. Bei Quarzoszillatoren handelt es sich für gewöhnlich um relativ große und teure Komponenten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Kontaktlos-Chipkarte bereitgestellt, welche aufweist: eine erste Kommunikationsschnittstelle, welche eingerichtet ist ein erstes Signal mittels eines elektromagnetischen Feldes mit einer ersten Frequenz zu empfangen; einen Taktsignalerzeugungsschaltkreis, welcher mit der ersten Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist und eingerichtet ist aus dem ersten Signal ein Taktsignal abzuleiten; eine zweite Kommunikationsschnittstelle, welche mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis gekoppelt ist und eingerichtet ist eine Signalübertragung auf Grundlage des Taktsignals bereitzustellen mittels eines elektromagnetischen Feldes mit einer zweiten Frequenz, wobei die erste Frequenz von der zweiten Frequenz unterschiedlich ist. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass das Taktsignal zusätzlich zur Kommunikation über die erste(n) Schnittstelle(n) verwendet werden kann, indem ein „Kommunikationstaktsignal” aus dem Taktsignal abgeleitet werden kann (anschaulich also als Kodierungstakt).
  • Bei der Kontaktlos-Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann es sich beispielsweise um eine Chipkarte handeln, welche mit dem ISO/IEC 7810 Standard konform ist. Demnach kann die Chipkarte jedes der üblichen Größenformate ID-1, ID-2, ID-3, ID-000 (auch mini-SIM-Format genannt, SIM: Subscriber Identity Module – Teilnehmer-Identitätsmodul) oder 3FF (auch micro-SIM-Format genannt) aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann unter der Kontaktlos-Chipkarte eine Chipkarte verstanden werden, welche nur kontaktlose Schnittstellen aufweist, es kann sich aber auch um eine Chipkarte handeln, welche sowohl kontaktlos wie auch kontaktbasiert mit einer Lesevorrichtung kommunizieren kann, wie es beispielsweise bei Hybridkarten und Dual Interface (Doppelschnittstelle) Chipkarten der Fall ist. Eine kontaktbasierte Schnittstelle kann entsprechende Kontaktfelder auf einer der Oberflächen der Chipkarte aufweisen, so dass diese mit entsprechenden Kontakten einer Lesevorrichtung in Kontakt gebracht werden können.
  • Der Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eingerichtet sein ein Taktsignal zu erzeugen, welches der zweiten Kommunikationsschnittstelle zugeführt wird. Die zweite Schnittstelle kann auf Grundlage des erhaltenen Taktsignals eine Kommunikation mittels des elektromagnetischen Feldes aufbauen, wodurch eine Übermittlung von Daten ermöglicht wird. Bei dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis kann es sich beispielsweise um einen Detektions- bzw. Extraktionsschaltkreis handeln, welcher eingerichtet ist, aus dem empfangenen ersten Signal das Taktsignal zu detektieren bzw. zu extrahieren. Die erste Frequenz des elektromagnetischen Feldes kann der Frequenz des Taktsignals entsprechen. Die Frequenz des elektromagnetischen Feldes mit der ersten Frequenz kann aber auch größer sein als die Frequenz des darin enthaltenen Taktsignals, beispielsweise um einen bestimmten Faktor, welcher nicht notwendigerweise ganzzahlig sein muss.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann die Kontaktlos-Chipkarte ferner einen Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis aufweisen, welcher mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis und der zweiten Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist und eingerichtet ist die Frequenz des Taktsignals zu erhöhen. Dieses kann erforderlich sein, wenn beispielsweise die Kommunikation bzw. der Datenaustausch der zweiten Kommunikationsschnittstelle auf einem (Modulations-)Taktsignal beruht, dessen Frequenz größer ist als die Frequenz des Taktsignals, welches von dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis erzeugt wird aus dem Signal, welches dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis von der ersten Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt wird. Ein solche Konstellation kann sich beispielsweise ergeben, wenn die erste Schnittstelle als eine Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle eingerichtet ist und die zweite Schnittstelle als eine Infrarotschnittstelle eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarte kann der Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis eine Phasenregelschleife (PLL – phase locked loop) aufweisen. Diese kann verwendet werden und derart verschaltet werden, um aus dem ursprünglichen, von dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarte generierten Taktsignal ein Taktsignal mit einer erhöhten Frequenz zu erzeugen. Dieses kann erreicht werden, indem in dem Rückkopplungspfad der Phasenregelschleife ein Frequenzteiler bereitgestellt wird, welcher den Faktor bestimmt, um welchen die Frequenz des dem Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis zugeführten Taktsignals erhöht wird.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarte kann die erste Kommunikationsschnittstelle als eine Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle eingerichtet sein. Bei Nahfeldkommunikation handelt es sich um einen internationalen Übertragungsstandard, der einen kontaktlosen Austausch von Daten über Distanzen von einigen Zentimetern ermöglicht. Beispielsweise kann eine solche drahtlose Kommunikation gemäß der ISO/IEC 14443 oder ISO/IEC 15693 oder ISO/IEC 18000 genormt sein.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann die Kontaktlos-Chipkarte ferner eine Chipkartenantenne aufweisen, welche mit der ersten Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist. Die Chipkartenantenne kann eine im Chipkartenkörper bereitgestellte Antenne aufweisen, beispielsweise in Form von Windungen einer Flachspule, deren Resonanzfrequenz auf die Frequenz des entsprechenden Kommunikationsfeldes abgestimmt sein kann. In dem Fall, dass die erste Kommunikationsschnittstelle beispielsweise als eine NFC-Schnittstelle eingerichtet ist, kann die Resonanzfrequenz der Chipkartenantenne ungefähr 13,56 MHz betragen, wobei die Chipkartenantenne und/oder die erste Kommunikationsschnittstelle induktive und kapazitive Elemente aufweisen kann, mittels welcher die Resonanzfrequenz der Chipkartenantenne angepasst werden kann.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarte kann die erste Frequenz 13,56 Mhz betragen. Diese Frequenz entspricht einer der standardisierten RFID(realfrequency identification – Identifizierung mittels elektromagnetischer Wellen)-Frequenzen im Kurzwellenbereich, welche zudem üblicherweise von NFC-Systemen verwendet wird und stellt nur einen beispielhaften Wert von vielen möglichen Werten dar.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann die zweite Kommunikationsschnittstelle ein Lichtkommunikationsmodul aufweisen, welches mit der zweiten Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist und zum Aussenden und Empfangen von Licht eingerichtet ist. Das Lichtkommunikationsmodul kann die Rolle einer Antenne übernehmen und beispielsweise Licht im infraroten oder ultravioletten Bereich empfangen und aussenden. Die zweite Kommunikationsschnittstelle kann dem Lichtkommunikationsmodul zu übermittelnde Daten bereitstellen, woraufhin das Lichtkommunikationsmodul ein Lichtfeld mit der zweiten Frequenz aussendet oder erzeugt. Das Licht kann auf Grundlage des der zweiten Kommunikationsschnittstelle bereitgestellten Taktsignals und in Abhängigkeit von den zu übermittelnden Daten moduliert sein. Das Lichtkommunikationsmodul kann ebenfalls eingerichtet sein, ein empfangenes Lichtfeld in ein entsprechendes Signal umzuwandeln und dieses an die zweite Kommunikationsschnittstelle zu liefern.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarte kann es sich bei dem von dem Lichtkommunikationsmodul abgestrahlten Licht um Infrarotlicht handeln. In einem solchen Fall kann entsprechend die zweite Kommunikationsschnittstelle als eine Infrarot-Schnittstelle eingerichtet sein, beispielsweise als eine Infrared Data Association(IrDA)-Schnittstelle.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarte kann es sich bei dem von dem Lichtkommunikationsmodul abgestrahlten Licht um UV-Licht handeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung bereitgestellt, welche aufweist: eine erste Kommunikationsschnittstelle, welche eingerichtet ist ein erstes Signal mittels eines elektromagnetischen Feldes mit einer ersten Frequenz zu senden; eine zweite Kommunikationsschnittstelle, welche eingerichtet ist eine Kommunikation auf Grundlage eines Taktsignals mittels eines elektromagnetischen Feldes mit einer zweiten Frequenz bereitzustellen; einen Taktsignalerzeugungsschaltkreis, welcher mit der ersten Kommunikationsschnittstelle und der zweiten Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist und eingerichtet ist das Taktsignal aus dem ersten Signal zu erzeugen; wobei die erste Frequenz von der zweiten Frequenz unterschiedlich ist.
  • Der Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eingerichtet sein ein Taktsignal zu erzeugen, welches sowohl der ersten Kommunikationsschnittstelle der Lesevorrichtung wie auch der zweiten Kommunikationsschnittstelle der Lesevorrichtung zugeführt wird. Die zweite Schnittstelle kann auf Grundlage des erhaltenen Taktsignals eine Kommunikation mittels des elektromagnetischen Feldes aufbauen.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung kann der Taktsignalerzeugungsschaltkreis einen Quarzoszillator aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen kann unter einem Quarzoszillator eine elektronische Schaltung zu verstanden werden, welche eingerichtet ist Schwingungen zu erzeugen mit Hilfe eines Schwingquarzes als frequenzbestimmendes bzw. Takt gebendes Element. Alternativ kann der Schwingquarz beispielsweise durch einen Keramik-Resonator ersetzt werden oder es kann auch ein LC-Schwingkreis statt des Quarzoszillators verwendet werden.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung einen Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis aufweisen, welcher mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis und der zweiten Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist und eingerichtet ist die Frequenz des Taktsignals zu erhöhen. Dieses kann erforderlich sein, wenn beispielsweise die Kommunikation bzw. der Datenaustausch der zweiten Kommunikationsschnittstelle auf einem (Modulations-)Taktsignal beruht, dessen Frequenz größer ist als die Frequenz des Taktsignals, welches von dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung ausgegeben wird. Eine solche Konstellation kann sich beispielsweise ergeben, wenn die erste Schnittstelle als eine Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle eingerichtet ist und die zweite Schnittstelle als eine Infrarotschnittstelle eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung kann der Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis eine Phasenregelschleife aufweisen. Diese kann verwendet werden, um aus dem ursprünglich von dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen generierten Taktsignal ein Taktsignal mit einer erhöhten Frequenz zu erzeugen. Dieses kann beispielsweise erreicht werden, indem in dem Rückkopplungspfad der Phasenregelschleife ein Frequenzteiler bereitgestellt wird, dessen Teilungsfaktor den Faktor bestimmt, um welchen die Frequenz des Taktsignals vergrößert wird.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung kann die erste Kommunikationsschnittstelle als eine Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle eingerichtet sein, welche beispielsweise den Standards ISO/IEC 14443 oder ISO/IEC genügen kann bzw. den Standards ISO/IEC 14443 oder ISO/IEC konform eingerichtet ist.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen kann die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung ferner eine Lesevorrichtungsantenne aufweisen, welche mit der ersten Kommunikationsschnittstelle der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung gekoppelt ist. Die Resonanzfrequenz der Lesevorrichtungsantenne kann auf die Frequenz des Kommunikationsfeldes abgestimmt sein. Im Falle, dass die erste Kommunikationsschnittstelle beispielsweise als eine NFC-Schnittstelle eingerichtet ist, kann die Resonanzfrequenz der Lesevorrichtungsantenne ungefähr 13,56 MHz betragen, wobei die Lesevorrichtungsantenne und/oder die erste Kommunikationsschnittstelle induktive und kapazitive Elemente aufweisen kann, mittels welcher die Resonanzfrequenz der Lesevorrichtungsantenne angepasst werden kann.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung kann die erste Frequenz 13,56 Mhz betragen. Diese üblicherweise für das Kommunikationsfeld bei NFC-Systemen verwendete Frequenz entspricht einer der standardisierten RFID(real-frequency identification – Identifizierung mittels elektromagnetischer Wellen)-Frequenzen im Kurzwellenbereich und stellt nur einen beispielhaften Wert von vielen Möglichen dar.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung kann die zweite Kommunikationsschnittstelle ein Lichtkommunikationsmodul aufweisen, welches mit der zweiten Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist und zum Aussenden und Empfangen von Licht eingerichtet ist. Das Lichtkommunikationsmodul kann hierbei die Rolle einer Antenne übernehmen und beispielsweise Licht im infraroten oder ultravioletten Bereich empfangen und aussenden. Die zweite Kommunikationsschnittstelle kann dem Lichtkommunikationsmodul zu übermittelnde Daten bereitstellen, woraufhin das Lichtkommunikationsmodul Licht einer dem Kommunikationsfeld entsprechenden zweiten Frequenz aussendet, welches auf Grundlage des Taktsignal und in Abhängigkeit von den zu übermittelnden Daten moduliert ist. Das Lichtkommunikationsmodul kann ebenfalls eingerichtet sein ein empfangenes Lichtsignal in ein Strom- bzw. Spannungssignal umzuwandeln und dieses der zweiten Kommunikationsschnittstelle zuzuführen.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung kann es sich bei dem von dem Lichtkommunikationsmodul abgestrahlten Licht um Infrarotlicht handeln. In einem solchen Fall kann entsprechend die zweite Kommunikationsschnittstelle der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung als eine Infrarot-Schnittstelle eingerichtet sein, beispielsweise eine IrDA-Schnittstelle.
  • Gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung kann es sich bei dem von dem Lichtkommunikationsmodul abgestrahlten Licht um UV-Licht handeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein kontaktloses Kommunikationssystem bereitgestellt, welches eine Kontaktlos-Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsformen und eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen aufweist, wobei die erste Kommunikationsschnittstelle der Kontaktlos-Chipkarte eingerichtet ist das von der ersten Kommunikationsschnittstelle der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung gesendete erste Signal zu empfangen. Das erste Signal entspricht dem oder enthält das Taktsignal, welches von dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung erzeugt wird. Die Kontaktlos-Chipkarte ist eingerichtet, das erste Signal mittels der Chipkartenantenne zu empfangen und daraus mittels des Taktsignalerzeugungsschaltkreises der Kontaktlos-Chipkarte das Taktsignal zu erzeugen, wobei darunter auf der Seite der Kontaktlos-Chipkarte in verschiedenen Ausführungsformen verstanden werden kann, dass der Taktsignalerzeugungsschaltkreises der Kontaktlos-Chipkarte das erste Signal demoduliert und entsprechend daraus das Taktsignal extrahiert bzw. wiedergewinnt. Sowohl der Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung als auch der Taktsignalerzeugungsschaltkreis der Kontaktlos-Chipkarte führen das Taktsignal der jeweiligen zweiten Kommunikationsschnittstelle zu, wobei gegebenenfalls die Frequenz des Taktsignals mittels des sowohl in der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung wie auch in der Kontaktlos-Chipkarte bereitgestellten Taktsignalerhöhungsschaltkreis erhöht werden kann. Im Falle, dass die Frequenz des Taktsignals vor Weitergabe an die jeweiligen zweiten Kommunikationsschnittstellen erhöht wird, geschieht dies in der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung und in der Kontaktlos-Chipkarte in gleichem Maße, so dass beiden zweiten Kommunikationsschnittstellen ein Taktsignal mit einer gleichen erhöhten Frequenz bereitgestellt wird. Folglich steht das gleiche Taktsignal der zweiten Kommunikationsschnittstelle der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung und der zweiten Kommunikationsschnittstelle der Kontaktlos-Chipkarte zur Verfügung zum Bereitstellen der Kommunikation mittels des elektromagnetischen Feldes mit der zweiten Frequenz.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen des kontaktlosen Kommunikationssystems sind die Kontaktlos-Chipkarte und die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung eingerichtet mittels des elektromagnetischen Feldes mit der zweiten Frequenz miteinander zu kommunizieren unter Verwendung des Taktsignals.
  • Das Taktsignal kann in jeder der zweiten Kommunikationsschnittstelle verwendet werden, um das Trägersignal, d. h. das zur Kommunikation verwendete elektromagnetische Feld, nach Maßgabe des Taktsignals in Abhängigkeit von den zu übermittelnden Daten zu modulieren. Die Verwendung des gleichen Taktsignals durch die zweiten Kommunikationsschnittstellen, welches vorher mittels der ersten Kommunikationsschnittstellen von der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung an die Kontaktlos-Chipkarte kommuniziert worden ist, kann eine stabile Kommunikation zwischen der Kontaktlos-Chipkarte und der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung mittels des elektromagnetischen Feldes ermöglichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Betreiben eines kontaktlosen Kommunikationssystems aufweisend eine Kontaktlos-Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsformen und eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellt. Das Verfahren kann die folgenden Schritte aufweisen: Erzeugen des Taktsignals in der Lesevorrichtung; Bereitstellen des Taktsignals der zweiten Kommunikationsschnittstelle in der Lesevorrichtung; Übermitteln des Taktsignals mittels der ersten Kommunikationsschnittstelle zur Kontaktlos-Chipkarte; Bereitstellen des Taktsignals der zweiten Kommunikationsschnittstelle in der Kontaktlos-Chipkarte; und Verwenden des Taktsignals durch die zweiten Kommunikationsschnittstellen zur Kommunikation.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 ein Blockdiagramm einer Kontaktlos-Chipkarte gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 2 ein Blockdiagramm einer Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 3 ein Blockdiagramm eines kontaktlosen Kommunikationssystems gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
  • 4 ein Flussdiagramm, in dem ein Verfahren zum Betrieb des kontaktlosen Kommunikationssystems dargestellt ist;
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • In dem in 1 gezeigten Blockdiagramm ist eine Kontaktlos-Chipkarte 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Chipkarte 100 kann beispielsweise Teil eines kontaktlosen bzw. drahtlosen Kommunikationssystems sein und auch als Smartcard, RFID-Chipkarte oder PICC (proximity IC (integrated circuit – integrierter Schaltkreis) card – Nähe-IC-Karte) bezeichnet werden. Die Kontaktlos Chipkarte 100 weist eine Chipkartenantenne 102 auf, welche zum Senden und Empfangen von Daten mittels eines ersten elektromagnetischen Feldes 104 eingerichtet ist. Die Chipkartenantenne 102 kann induktive und/oder kapazitive Elemente (nicht dargestellt) aufweisen, so dass ihre Resonanzfrequenz auf die Frequenz des ersten elektromagnetischen Feldes 104 eingestellt sein kann, mittels dessen die Kommunikation erfolgt. Die Chipkartenantenne 102 kann in der Kontaktlos-Chipkarte 100 eingebettet sein und beispielsweise in Form von Windungen einer Flachspule vorliegen. Die Chipkartenantenne 102 ist an eine erste Kommunikationsschnittstelle 103 gekoppelt, welche beispielsweise eine Modulations- und Demodulationseinheit aufweisen kann zur Aufbereitung von Daten, welche von der Kontaktlos-Chipkarte versendet bzw. empfangen werden sollen. Das mittels der Chipkartenantenne 102 empfangene und von der ersten Kommunikationsschnittstelle demodulierte Signal wird einem Taktsignalerzeugungsschaltkreis 106 zugeführt. Der Taktsignalerzeugungsschaltkreis 106 kann ein eigenständiger integrierter Schaltkreis sein, er kann aber auch in dem Chip oder Mikroprozessor (nicht dargestellt) als dem zentralen integrierten Schaltkreis der Kontaktlos-Chipkarte 100 integriert sein. Der Taktsignalerzeugungsschaltkreis 106 kann eingerichtet sein, aus dem Signal, welches von der Chipkartenantenne 102 empfangen wird und von der ersten Kommunikationsschnittstelle ausgegeben wird, ein Taktsignal zu erzeugen bzw. zu extrahieren. Das Taktsignal kann die gleiche Frequenz aufweisen wie das erste elektromagnetische Feld 104, seine Frequenz kann aber auch kleiner sein als die Frequenz des ersten elektromagnetischen Feldes 104. Das erzeugte Taktsignal wird der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 zugeführt. Optional kann zwischen dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis 106 und der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 ein Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis 108 zwischengeschaltet sein, welcher eingerichtet sein kann die Frequenz des von dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis 106 erhaltenen Taktsignals zu erhöhen. Beispielsweise kann der Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis 108 eine Phasenregelschleife aufweisen, welche aus dem eingehenden Taktsignal ein Taktsignal erhöhter Frequenz erzeugen kann. Das der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 jedenfalls zugeführte Taktsignal kann verwendet werden, um auf dessen Grundlage eine Kommunikation mittels eines weiteren elektromagnetischen Feldes 114 bereitzustellen. Das Taktsignal kann von der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 verwendet werden, um mindestens einen Parameter eines zweiten elektromagnetischen Feldes 114 mit der Frequenz des Taktsignals zu variieren oder zu verändern. Das zweite elektromagnetische Feld 114 kann beispielsweise Frequenzen des sichtbaren Lichts (entspricht in etwa Wellenlängen in einem Bereich von ungefähr 380 nm bis ungefähr 780 nm) aufweisen oder daran angrenzende Frequenzen, beispielsweise Frequenzen im infraroten Bereich (entspricht in etwa Wellenlängen in einem Bereich von ungefähr 780 nm bis ungefähr 1°mm) oder etwa Frequenzen im ultravioletten Bereich (entspricht in etwa Wellenlängen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 380 nm). Die zweite Kommunikationsschnittstelle 110 kann mit einem Lichtkommunikationsmodul 112 gekoppelt sein, welches eingerichtet sein kann, Licht entsprechender Wellenlänge zu erzeugen. Das Lichtkommunikationsmodul 112 kann einen Lichtgenerator (nicht dargestellt) aufweisen, beispielsweise eine Leuchtdiode, und kann eingerichtet sein, das zweite elektromagnetische Feld 114, also beispielsweise das von der Leuchtdiode erzeugte Licht, gemäß dem von der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 gelieferten Signal zu modulieren, also mindestens einen Parameter des zweiten elektromagnetischen Feldes 114 zu variieren. Das Lichtkommunikationsmodul 112 kann ferner einen Lichtempfänger aufweisen, beispielsweise eine Photodiode oder einen Phototransistor, und es kann eingerichtet sein, die Strahlung des zweiten elektromagnetischen Feldes 114 in ein elektrisches Signal umzuwandeln und dieses der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 bereitzustellen. Eine bidirektionale Kommunikation mittels der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 und des Lichtkommunikationsmoduls 112 ist somit möglich. Obwohl das Lichtkommunikationsmodul 112 als separate Einheit in dem in 1 dargestellten Blockdiagramm gezeigt ist, kann es auch integraler Bestandteil des zweiten Kommunikationsmoduls 110 sein.
  • In einem beispielhaften Szenario kann es sich bei der ersten Kommunikationsschnittstelle 103 der Kontaktlos-Chipkarte 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen um eine NEC-Kommunikationsschnittstelle handeln, wobei das erste elektromagnetische Feld 104 beispielsweise eine Frequenz von ungefähr 13,56 MHz aufweisen kann, welche einer der standardisierten Betriebsfrequenzen eines RFID-Systems im Kurzwellenbereich entspricht. Es sei jedoch betont, dass das erste elektromagnetische Feld 104 nicht auf diese Frequenz festgelegt ist, sondern auch eine beliebige andere Frequenz aufweisen kann, beispielsweise andere Frequenzen, welche standardmäßig zur drahtlosen Kommunikation verwendet werden. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 110 kann beispielsweise als eine Infrarot-Schnittstelle eingerichtet sein, welche dem IrDA-Standard genügt und mit Infrarotstrahlung arbeitet. In einer solchen beispielhaften Ausgestaltung der Kontaktlos-Chipkarte kann die erste Frequenz des ersten elektromagnetischen Feldes 104 der Frequenz des NEC-Kommunikationsfeldes entsprechen, also beispielsweise 13,56 MHz, während die zweite Frequenz des zweiten elektromagnetischen Feldes 114 einigen Hundert Gigahertz bis einigen Hundert Terrahertz entsprechen kann, je nach Wellenlänge der entsprechend verwendeten Infrarotstrahlung. Die Kontaktlos-Chipkarte 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann dann eingerichtet sein, mittels der ersten Kommunikationsschnittstelle 103 über ein Nahfeld-Kommunikationsfeld 104 ein Signal zu empfangen, aus dem ein Taktsignal ableitbar ist, welches von der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 verwendet wird, um auf dessen Grundlage eine Kommunikation mittels des zweiten elektromagnetischen Feldes 114 bereitzustellen. Beispielsweise kann das empfangene Taktsignal von dem Taktsignalerhöhungsschaltkreis auf eine Frequenz von ungefähr 48 MHz, beispielsweise auf (13,56 MHz·4 =) 54,24 MHz, erhöht werden und von der IrDA-Schnittstelle als beispielhafte zweite Kommunikationsschnittstelle zur Modulation des abgestrahlten Infrarotlichts verwendet werden.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Kontaktlos-Chipkarte 100, wie sie anhand des Blockdiagramms in 1 beschreiben wurde, selbstverständlich weitere Komponenten neben den soweit beschriebenen aufweisen kann, beispielsweise einen Magnetsteifen, Kontaktfelder zur kontaktbasierten Kommunikation (beispielsweise gemäß ISO/IEC 14443 oder ISO/IEC 15693 oder ISO/IEC 18000), einen Chip bzw. einen Mikroprozessor sowie integrierten Speicher, welche miteinander und den in 1 dargestellten Komponenten wirkungsmäßig so verbunden sind, dass die Kontaktlos-Chipkarte einen individuell an ihren Einsatz angepassten Funktionsumfang bereitstellen kann.
  • In dem in 2 gezeigten Blockdiagramm ist eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Die Chipkarten-Lesevorrichtung 200 kann beispielsweise Teil eines kontaktlosen bzw. drahtlosen Kommunikationssystems sein und auch als PCD (proximity coupling device – Nähe-Kopplungsvorrichtung) oder auch als VCD (vicinity coupling device – Umgebungs-Kopplungsvorrichtung) bezeichnet werden. Die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 weist eine Lesevorrichtungsantenne 202 auf, welche zum Senden und Empfangen von Daten mittels eines ersten elektromagnetischen Feldes 204 eingerichtet ist. Die Lesevorrichtungsantenne 202 und/oder die erste Kommunikationsschnittstelle 203 kann induktive und/oder kapazitive Elemente (nicht dargestellt) aufweisen, so dass die Resonanzfrequenz der Lesevorrichtungsantenne auf die Frequenz des ersten elektromagnetischen Feldes 204 eingestellt sein kann, mittels welchem eine Datenkommunikation erfolgen kann. Die Lesevorrichtungsantenne 202 kann im Gehäuse der Lesevorrichtung 200 angeordnet sein und beispielsweise in Form von Windungen einer Flachspule vorliegen. Die Lesevorrichtungsantenne 202 ist an die erste Kommunikationsschnittstelle 203 gekoppelt, welche beispielsweise eine Modulations- und Demodulationseinheit aufweisen kann zur Aufbereitung von Daten, welche von der Lesevorrichtung 200 versendet bzw. empfangen werden sollen. Die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ferner einen Taktsignalerzeugungsschaltkreis 206 auf, welcher eingerichtet ist ein Taktsignal zu erzeugen. Dazu kann der Taktsignalerzeugungsschaltkreis 206 einen LC-Schwingkreis oder einen Quarzoszillator aufweisen. Im letzteren Fall kann der Taktsignalerzeugungsschaltkreis 206 eingerichtet sein ein Taktsignal mit Quarzgenauigkeit bereitzustellen. Dieses Taktsignal wird der ersten Kommunikationsschnittstelle 203 der Lesevorrichtung 200 und der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 der Lesevorrichtung 200 bereitgestellt. Das Taktsignal kann mittels der ersten Kommunikationsschnittstelle 203 über die Lesevorrichtungsantenne 202 nach außen, also an mögliche Empfänger, kommuniziert werden. Das von dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis 206 erzeugte Taktsignal kann die gleiche Frequenz aufweisen wie die Frequenz des ersten elektromagnetischen Feldes 204, seine Frequenz kann aber auch kleiner sein als die Frequenz des ersten elektromagnetischen Feldes 204. Bevor das Taktsignal der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 der Lesevorrichtung 200 zugeführt wird, kann seine Frequenz optional mittels eines zwischen dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis 206 und der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 optional verschalteten Taktsignal-Erhöhungsschaltkreises 208 erhöht werden. Beispielsweise kann der Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis 208 eine Phasenregelschleife aufweisen, welche aus dem eingehenden Taktsignal ein Taktsignal erhöhter Frequenz erzeugen kann, wobei der Erhöhungsfaktor mittels des Faktors des Frequenzteilers im Rückkopplungspfad der Phasenregelschleife angepasst werden kann.
  • Jedenfalls kann das der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 zugeführte Taktsignal verwendet werden, um eine Kommunikation mittels eines zweiten elektromagnetischen Feldes 214 bereitzustellen. Das Taktsignal kann von der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 verwendet werden, um mindestens einen Parameter des zweiten elektromagnetischen Feldes 214 mit der Frequenz des ihr bereitgestellten Taktsignals und in Abhängigkeit von den zu versendenden Daten zu verändern. Beispielsweise kann das zweite elektromagnetische Feld 214 Frequenzen des sichtbaren Lichts (entspricht in etwa Wellenlängen im Bereich von 380 nm bis 780 nm) aufweisen oder daran angrenzende Frequenzen, beispielsweise Frequenzen im infraroten Bereich (entspricht in etwa Wellenlängen im Bereich von 780 nm bis 1°mm) oder etwa Frequenzen im ultravioletten Bereich (entspricht in etwa Wellenlängen im Bereich von 1 nm bis 380 nm). Die zweite Kommunikationsschnittstelle 210 kann mit einem Lichtkommunikationsmodul 212 gekoppelt sein, welches eingerichtet sein kann, Licht oder ein Lichtfeld zu erzeugen, welches dem zweiten elektromagnetischen Feld 214 entspricht. Das Lichtkommunikationsmodul 212 kann einen Lichtgenerator (nicht dargestellt) aufweisen, beispielsweise eine Leuchtdiode, und es kann eingerichtet sein das zweite elektromagnetische Feld 214 gemäß einem von der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 gelieferten Datensignal zu modulieren, d. h. mindestens einen Parameter des zweiten elektromagnetischen Feldes 214 zu variieren. Das Lichtkommunikationsmodul 212 kann ferner einen Lichtempfänger aufweisen, beispielsweise eine Photodiode oder einen Phototransistor, und es kann eingerichtet sein die Strahlung des zweiten elektromagnetischen Feldes 214 in ein elektrisches Signal umzuwandeln und dieses der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 bereitzustellen. Eine bidirektionale Kommunikation mittels der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 und des Lichtkommunikationsmoduls 212 ist damit möglich. Obwohl das Lichtkommunikationsmodul 212 als separate Einheit in dem in 2 dargestellten Blockdiagramm gezeigt ist, kann es auch in dem zweiten Kommunikationsmodul 210 integriert sein.
  • In einem beispielhaften Szenario kann es sich bei der ersten Kommunikationsschnittstelle 206 der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen um eine NFC-Kommunikationsschnittstelle handeln, wobei das erste elektromagnetische Feld 204 beispielsweise eine Frequenz von ungefähr 13,56 MHz aufweisen kann, welche einer der standardisierten Betriebsfrequenzen eines RFID-Systems im Kurzwellenbereich entspricht. Es sei jedoch betont, dass das erste elektromagnetische Feld 204 nicht auf diese Frequenz festgelegt ist, sondern auch eine beliebige andere Frequenz aufweisen kann. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 210 kann beispielsweise als eine Infrarot-Schnittstelle eingerichtet sein, welche dem IrDA-Standard genügt. In einer solchen beispielhaften Ausgestaltung der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 kann die Frequenz des ersten elektromagnetischen Feldes 204 der Frequenz des NEC-Kommunikationsfeldes entsprechen, also beispielsweise 13,56 MHz, während die Frequenz des zweiten elektromagnetischen Feldes 214 einige Hundert Gigahertz bis einige Hundert Terrahertz betragen kann, je nach Wellenlänge der entsprechend verwendeten Infrarotstrahlung. Die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eingerichtet sein, mittels der ersten Kommunikationsschnittstelle 203 und der Lesevorrichtungsantenne 202 ein Signal zu versenden, in dem das Taktsignal enthalten ist, welches ebenfalls von der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 der Lesevorrichtung 200 verwendet werden kann, um auf dessen Grundlage eine Kommunikation mittels des zweiten elektromagnetischen Feldes 214 bereitzustellen.
  • Es sei drauf hingewiesen, dass die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200, wie sie anhand des Blockdiagramms in 2 beschreiben wurde, selbstverständlich weitere Komponenten neben den soweit beschriebenen aufweisen kann, beispielsweise Kontaktfelder zur kontaktbasierten Kommunikation mit einer Chipkarte, diverse Chips und/oder Mikroprozessoren, Speicherbausteine, eine Anzeigevorrichtung, beispielsweise zur Darstellung von Informationen für einen Benutzer, ein Tastenfeld zur Interaktion mit einem Benutzer, wobei die eben aufgeführten Elemente miteinander und mit den in 2 dargestellten Komponenten wirkungsmäßig so verbunden sind, dass die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 einen individuell an ihren Einsatz angepassten Funktionsumfang bereitstellen kann.
  • In 3 ist ein Blockdiagramm eines kontaktlosen Kommunikationssystems 300 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. Das Kommunikationssystem 300 weist eine Kontaktlos-Chipkarte 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen und eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 auf, deren individuelle Funktionsweisen bereits im Vorfeld beschrieben worden sind und daher im Folgenden nicht erneut beschrieben werden. Das Kontaktlos-Kommunikationssystem 300 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen weist in der in 3 dargestellten Form zwei unterschiedliche Kommunikationskanäle auf. Die erste Kommunikationsschnittstelle 103 der Kontaktlos-Chipkarte 100 und die erste Kommunikationsschnittstelle 203 der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 können eine Kommunikation mittels des ersten elektromagnetischen Feldes 302 aufbauen. Beide ersten Kommunikationsschnittstellen können beispielsweise als NFC-Schnittstellen eingerichtet sein. Dabei kann das erste elektromagnetische Feld 302 beispielsweise eine Frequenz von ungefähr 13,56 aufweisen, welche der standardisierten Arbeitsfrequenz von NFC-Systemen entspricht, oder etwa Frequenzen im Bereich von ungefähr 865 MHz bis ungefähr 869 MHz aufweisen, welcher der Arbeitsfrequenzbereich von RFID-Systemen im UHF(ultra high frequency – ultrahohe Frequenz)-Bereich entspricht. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 110 der Kontaktlos-Chipkarte 100 und die zweite Kommunikationsschnittstelle 210 der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 können eine Kommunikation auf Grundlage des Taktsignals mittels des zweiten elektromagnetischen Feldes 304 aufbauen. Dabei kann es sich bei den zweiten Kommunikationsschnittstellen beispielsweise um Infrarot-Schnittstellen, beispielsweise IrDA-Schnittstellen, oder um UV-Schnittstellen handeln. Entsprechend sind dann die Lichtkommunikationsmodule 112, 212 an die gewählte Frequenz des zweiten elektromagnetischen Feldes 304 angepasst, d. h. im Falle einer Infrarot-Schittstelle sind sie eingerichtet Infrarotlicht abzustrahlen und zu empfangen und im Falle einer UV-Schnittstelle sind sie eingerichtet UV-Licht abzustrahlen und zu empfangen. Das Taktsignal, welches die zweiten Kommunikationsschnittstellen zum Bereitstellen der Kommunikation mittels des zweiten elektromagnetischen Feldes 304 verwenden, ist jeweils das Taktsignal, welches von dem Takterzeugungsschaltkreis 206 der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 erzeugt wird, wobei es sich dabei um ein quarzgenaues Signal handeln kann, d. h. ein Signal, welches mittels eines Schwingquarzes erzeugt worden ist und daher eine hohe Genauigkeit und Langzeitstabilität aufweist. Innerhalb der Lesevorrichtung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird es vom Takterzeugungsschaltkreis 206 gegebenenfalls über den Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 zugeführt. Zu der Kontaktlos-Chipkarte 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gelangt das Taktsignal durch Übermittlung mittels der ersten Kommunikationsschnittstellen über das erste elektromagnetische Feld 302. Folglich kann das gleiche, quarzgenaue Taktsignal als Grundlage für die Kommunikation mittels der jeweils zweiten Kommunikationsschnittstelle in der Kontaktlos-Chipkarte wie auch in der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung verwendet werden. Anders ausgedrückt kann gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen des kontaktlosen Kommunikationssystems 300 bei dem Taktsignal in der Lesevorrichtung 200 und bei dem Taktsignal in der Chipkarte 100 Quarzgenauigkeit gegeben sein, wobei nur eines Quarzoszillator verwendet wird, welcher in der Lesevorrichtung 200 angeordnet ist.
  • Im Folgenden soll anhand des in 4 dargestellten Flussdiagramms 400 das Verfahren zum Betrieb des kontaktlosen Kommunikationssystems 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen erläutert werden. In Schritt S400 wird zunächst ein Taktsignal in der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung 200 erzeugt. Diese kann, wie oben dargelegt, beispielsweise mittels des Taktsignalerzeugungsschaltkreises 206 bewerkstelligt werden. Das Taktsignal kann hierbei quarzgenau sein. So kann beispielsweise der Taktsignalerzeugungsschaltkreis 206 einen Quarzoszillator zum Erzeugen des Taktsignals aufweisen. In Schritt S402 wird das Taktsignal der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 in der Lesevorrichtung 200 bereitgestellt. Optional kann die Frequenz vorher mittels des Taktsignal-Erhöhungsschaltkreises 208 erhöht werden, bevor es der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 zugeführt wird. In Schritt S404 wird das Taktsignal über die erste Kommunikationsschnittstelle 203 der Lesevorrichtung 200 mittels des ersten elektromagnetischen Feldes 302 zur ersten Kommunikationsschnittstelle 103 der Kontaktlos-Chipkarte 100 übermittelt. Es sei angemerkt, dass die Reihenfolge der Schritte S402 und S404 beliebig ist, es können die in diesen Schritten stattfinden Prozesse auch gleichzeitig erfolgen oder sich zumindest zeitlich überlappen. In Schritt s406 wird das zur Kontaktlos-Chipkarte 100 übermittelte Taktsignal der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 in der Kontaktlos-Chipkarte 100 bereitgestellt. Genau wie in der Lesevorrichtung 200 kann auch in der Kontaktlos-Chipkarte 100 optional die Frequenz des Taktsignals vorher mittels des Taktsignal-Erhöhungsschaltkreises 108 erhöht werden, bevor es der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 zugeführt wird. Eine Erhöhung der Frequenz des Taktsignals in einer der Vorrichtungen, also entweder der Chipkarte 100 oder der Lesevorrichtung 200, kann bedingen, dass die Frequenz des Taktsignals in der entsprechend anderen Vorrichtung ebenfalls und in gleichem Maße erhöht wird. So kann gewährleistet werden, dass beiden zweiten Kommunikationsschnittstellen ein gleiches Taktsignal zugeführt wird. In Schritt S408 kann das Taktsignal von der zweiten Kommunikationsschnittstelle 110 der Kontaktlos-Chipkarte 100 und der zweiten Kommunikationsschnittstelle 210 der Kontaktlos-Chipkarten-Vorrichtung 200 verwendet werden, um auf dessen Grundlage als Modulationstakt eine stabile und Kommunikation zwischen diesen bereitzustellen mittels des zweiten elektromagnetischen Feldes 304.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (24)

  1. Kontaktlos-Chipkarte (100), aufweisend: – eine erste Kommunikationsschnittstelle (103), welche eingerichtet ist ein erstes Signal mittels eines elektromagnetischen Feldes (104) mit einer ersten Frequenz zu empfangen; – einen Taktsignalerzeugungsschaltkreis (106), welcher mit der ersten Kommunikationsschnittstelle (103) gekoppelt ist und eingerichtet ist aus dem ersten Signal ein Taktsignal abzuleiten; – eine zweite Kommunikationsschnittstelle (110), welche mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis (106) gekoppelt ist und eingerichtet ist eine Signalübertragung auf Grundlage des Taktsignals bereitzustellen mittels eines elektromagnetischen Feldes (114) mit einer zweiten Frequenz, wobei die erste Frequenz von der zweiten Frequenz unterschiedlich ist.
  2. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis (108), welcher mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis (106) und der zweiten Kommunikationsschnittstelle (110) gekoppelt ist und eingerichtet ist die Frequenz des Taktsignals zu erhöhen.
  3. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß Anspruch 2, wobei der Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis (108) eine Phasenregelschleife aufweist.
  4. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Kommunikationsschnittstelle (103) als eine Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle eingerichtet ist.
  5. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: – eine Chipkartenantenne (102), welche mit der ersten Kommunikationsschnittstelle (103) gekoppelt ist.
  6. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß Anspruch 1 und 5, wobei die erste Frequenz 13,56 Mhz beträgt.
  7. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Kommunikationsschnittstelle (110) aufweist: ein Lichtkommunikationsmodul (112), welches mit der zweiten Kommunikationsschnittstelle (110) gekoppelt ist und zum Aussenden und Empfangen von Licht eingerichtet ist.
  8. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß Anspruch 7, wobei es sich bei dem Licht um Infrarotlicht handelt.
  9. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die zweite Kommunikationsschnittstelle (110) als eine Infrarot-Schnittstelle eingerichtet ist.
  10. Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß Anspruch 7, wobei es sich bei dem Licht um UV-Licht handelt.
  11. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200), aufweisend: – eine erste Kommunikationsschnittstelle (203), welche eingerichtet ist ein erstes Signal mittels eines elektromagnetischen Feldes (204) mit einer ersten Frequenz zu senden; – einen Taktsignalerzeugungsschaltkreis (206), welcher mit der ersten Kommunikationsschnittstelle (203) gekoppelt ist und eingerichtet ist ein Taktsignal aus dem ersten Signal zu erzeugen; – eine zweite Kommunikationsschnittstelle (210), welche mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis (206) gekoppelt ist und eingerichtet ist eine Kommunikation auf Grundlage des Taktsignals bereitzustellen mittels eines elektromagnetischen Feldes (214) mit einer zweiten Frequenz; – wobei die erste Frequenz von der zweiten Frequenz unterschiedlich ist.
  12. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß Anspruch 11, wobei der Taktsignalerzeugungsschaltkreis (206) einen Quarzoszillator aufweist.
  13. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß Anspruch 11 oder 12, ferner aufweisend: einen Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis (208), welcher mit dem Taktsignalerzeugungsschaltkreis (206) und der zweiten Kommunikationsschnittstelle (210) gekoppelt ist und eingerichtet ist die Frequenz des Taktsignals zu erhöhen.
  14. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß Anspruch 13, wobei der Taktsignal-Erhöhungsschaltkreis (208) eine Phasenregelschleife aufweist.
  15. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die erste Kommunikationsschnittstelle (203) als eine Nahfeld-Kommunikationsschnittstelle eingerichtet ist.
  16. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, ferner aufweisend: eine Lesevorrichtungsantenne (202), welche mit der ersten Kommunikationsschnittstelle (203) gekoppelt ist.
  17. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die erste Frequenz 13,56 Mhz beträgt.
  18. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die zweite Kommunikationsschnittstelle (210) aufweist ein Lichtkommunikationsmodul (212), welches mit der zweiten Kommunikationsschnittstelle (210) gekoppelt ist und zum Aussenden und Empfangen von Licht eingerichtet ist.
  19. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß Anspruch 18, wobei es sich bei dem Licht um Infrarotlicht handelt.
  20. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die zweite Kommunikationsschnittstelle (210) als eine Infrarot-Schnittstelle eingerichtet ist.
  21. Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß Anspruch 19, wobei es sich bei dem Licht um UV-Licht handelt.
  22. Kontaktloses Kommunikationssystem, aufweisend: – eine Kontaktlos-Chipkarte (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, – eine Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 22, – wobei die erste Kommunikationsschnittstelle (103) der Kontaktlos-Chipkarte (100) eingerichtet ist das von der ersten Kommunikationsschnittstelle (203) der Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) gesendete erste Signal zu empfangen.
  23. Kontaktloses Kommunikationssystem gemäß Anspruch 22, wobei die Kontaktlos-Chipkarte (100) und die Kontaktlos-Chipkarten-Lesevorrichtung (200) eingerichtet sind mittels des elektromagnetischen Feldes (114) mit der zweiten Frequenz miteinander zu kommunizieren unter Verwendung des Taktsignals.
  24. Verfahren zum Betreiben eines kontaktlosen Kommunikationssystems gemäß Anspruch 22 oder 23, aufweisend die Schritte: – Erzeugen des Taktsignals in der Lesevorrichtung (200); – Bereitstellen des Taktsignals der zweiten Kommunikationsschnittstelle (210) in der Lesevorrichtung (200); – Übermitteln des Taktsignals mittels der ersten Kommunikationsschnittstelle (203) zur Kontaktlos-Chipkarte (100); – Bereitstellen des Taktsignals der zweiten Kommunikationsschnittstelle (110) in der Kontaktlos-Chipkarte (100); und – Verwenden des Taktsignals durch die zweiten Kommunikationsschnittstellen (110, 210) zur Kommunikation.
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Title
ISO/IEC 14443
ISO/IEC 15693
ISO/IEC 18000
ISO/IEC 7810
ISO/IEC 7816
Norm ISO/IEC 14443
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