專利名稱：一種具有非接觸ic卡或電子標(biāo)簽及非接觸ic卡或電子標(biāo)簽讀寫器用途的手機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是手機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，它能使手機(jī)具備非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫功能，并可以將該類手機(jī)直接應(yīng)用于非接觸支付、門禁等多種應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
IC卡特別是非接觸式IC卡經(jīng)過十多年的發(fā)展，已深入現(xiàn)代生活的各個(gè)角落，被廣泛應(yīng)用于公交、門禁、小額電子支付等領(lǐng)域。近年來，在軌道交通、物流管理、物品防偽、身份識(shí)別等需求推動(dòng)下，非接觸式IC卡或電子標(biāo)簽技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)用越來越普及，迫切需要各類非接觸IC卡或電子標(biāo)簽識(shí)別設(shè)備。與此同時(shí)，手機(jī)經(jīng)歷20多年的迅速發(fā)展，已經(jīng)幾乎成為居民人手俱備的隨身裝置，普及率非常高，并且有向手機(jī)集成更多功能的趨勢(shì)。利用手機(jī)實(shí)現(xiàn)近距離支付是應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。目前業(yè)界主要有兩套基于非接觸技術(shù)的解決方案雙界面SIM卡方案和NFC(Near Field Communication)方案。
Combi SIM(又稱Dual Interface雙界面)卡方案指通過更換手機(jī)內(nèi)部SIM，取代以Combi SIM卡，在保留原接觸界面的SIM卡功能基礎(chǔ)上增加非接觸IC卡應(yīng)用界面。因需增加射頻天線接口，該方案需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改造或重設(shè)計(jì)。Combi SIM卡方案在手機(jī)中增加了非接觸IC卡的功能，但沒有實(shí)現(xiàn)讀寫器和雙工通訊功能。
NFC(Near Field Communication近場(chǎng)通訊)是這幾年飛速發(fā)展的一種新興技術(shù)，由Sony、Philips和Nokia提出，它使得兩個(gè)電子設(shè)備直接可以進(jìn)行短程的通訊，工作在13.56MHz頻段，工作距離幾個(gè)厘米。NFC技術(shù)目標(biāo)是電子設(shè)備之間的近距離通訊，但在實(shí)際推廣過程中面臨較多困難，因此也將其主要應(yīng)用領(lǐng)域集中近距離支付應(yīng)用。該方案同樣要求對(duì)手機(jī)進(jìn)行重設(shè)計(jì)。上述兩種方案盡管技術(shù)上都可行，但沒有很好地理順手機(jī)設(shè)備制造商、移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營商和應(yīng)用服務(wù)運(yùn)營商之間的關(guān)系，造成推廣困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是獲得一種用于擴(kuò)展手機(jī)功能實(shí)現(xiàn)非接觸支付及電子標(biāo)簽讀寫器應(yīng)用的方法。
本發(fā)明中作為IC卡形狀的產(chǎn)品通常稱為非接觸式IC卡，而作為紙質(zhì)標(biāo)簽的非接觸IC卡，通常又叫做RFID(電子標(biāo)簽)，兩者從芯片的角度是一樣的，對(duì)本發(fā)明來說，兩種表述是一致的，所以本發(fā)明說明書部分均用“非接觸IC卡或電子標(biāo)簽”表述。
本發(fā)明提出的一種具有非接觸IC卡或電子標(biāo)簽及非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器用途的手機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)方法，是在通用手機(jī)(1)功能基礎(chǔ)上，分別增加獨(dú)立的非接觸IC(集成電路)卡(或者電子標(biāo)簽)讀寫器模塊(2)和非接觸IC(集成電路)卡(或者電子標(biāo)簽)(3)兩部分，使該手機(jī)既可作為非接觸卡(或者電子標(biāo)簽)讀寫器使用，又可作為非接觸卡(或者電子標(biāo)簽)使用。
本發(fā)明中，增加非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)、非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)的手機(jī)終端，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)與手機(jī)終端(1)的基帶芯片或主控CPU或SIM卡之間采用接觸的物理電氣連接方式，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)與讀寫器模塊(2)和手機(jī)終端(1)之間無直接電氣連接，通過電場(chǎng)耦合進(jìn)行能量和數(shù)據(jù)交換。
本發(fā)明中，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線繞制在手機(jī)周邊外殼、或背部外殼或電池板背部，并與金屬器件存在1mm-5mm距離。
本發(fā)明中，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線可與手機(jī)電池板/或印刷電路板具有金屬特性的器件之間填充鐵氧體材料，用于隔離金屬層屏蔽并增加天線的電磁力線通過量。
本發(fā)明中，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)采用粘貼和模具固定的方式，放置在非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線區(qū)域，并保持非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)與非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線全部或部分重疊。
本發(fā)明中，手機(jī)終端(1)作為無線鏈路用作應(yīng)用服務(wù)器與非接觸卡或電子標(biāo)簽讀寫模塊(2)、非接觸卡或電子標(biāo)簽(3)之間數(shù)據(jù)傳送通道，數(shù)據(jù)通訊采用手機(jī)自帶加密或第三方加密通訊方式。
本發(fā)明中，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)裝入手機(jī)時(shí)，手機(jī)和非接觸IC卡(或者電子標(biāo)簽)(3)之間要進(jìn)行綁定，由手機(jī)通過讀寫器模塊(2)讀取和記錄非接觸IC(集成電路)卡(或者電子標(biāo)簽)(3)的ID號(hào)。
本發(fā)明中，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)能從手機(jī)內(nèi)部拆卸轉(zhuǎn)移。
本發(fā)明中，拆卸轉(zhuǎn)移非接觸IC卡(或者電子標(biāo)簽)(3)后需要重新綁定。
本發(fā)明中，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)能獨(dú)立更換升級(jí)為符合EMV2000規(guī)范的非接觸式銀行IC卡，滿足金融支付的要求。
本發(fā)明中，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器(2)與非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)部分或全部支持13.56MHz頻段的ISO14443、ISO15693國際標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明所述方法實(shí)現(xiàn)的手機(jī)裝置能支持手機(jī)內(nèi)置界面和STK(SIM Toolkit)擴(kuò)展界面兩種方式，并支持OTA(空中下載)接口，便于運(yùn)營商管理應(yīng)用。
綜上所述，本發(fā)明在普通手機(jī)基礎(chǔ)上(Feature phone或Smart phone)增加非接觸讀寫模塊及電子標(biāo)簽。其中非接觸讀寫模塊由非接觸IC卡讀寫芯片(支持ISO14443或ISO15693標(biāo)準(zhǔn))及MCU組成，MCU完成對(duì)讀寫芯片的底層控制及相關(guān)的應(yīng)用流程，同時(shí)完成加密認(rèn)證及密鑰傳遞的工作。該讀寫芯片可以支持NFC功能。RFID標(biāo)簽為獨(dú)立的標(biāo)簽產(chǎn)品，表現(xiàn)為粘貼標(biāo)簽直接粘貼在手機(jī)外殼處或者作為插卡直接插入固定在手機(jī)外殼的特定區(qū)域。RFID標(biāo)簽放置位置與讀寫模塊天線位置重合或交疊，并且RFID標(biāo)簽芯片支持防沖突機(jī)制，可以被讀寫模塊休眠和喚醒。
本發(fā)明方法簡單，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，但可使手機(jī)具有如下多重功能1)手機(jī)成為獨(dú)立的非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器，在防沖突協(xié)議下關(guān)閉自身攜帶的非接觸卡/RFID的通訊請(qǐng)求，可以直接與外部非接觸卡(電子標(biāo)簽)器件進(jìn)行通訊；2)手機(jī)可以作為非接觸IC卡或電子標(biāo)簽在小額電子支付、門禁等領(lǐng)域使用；3)手機(jī)可以通過讀寫模塊對(duì)機(jī)內(nèi)非接觸IC卡或電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)(余額，消費(fèi)記錄等)查詢，資費(fèi)充值等操作；4)機(jī)內(nèi)非接觸IC卡或電子標(biāo)簽獨(dú)立于手機(jī)，便于應(yīng)用推廣(兼容已有非接觸卡應(yīng)用系統(tǒng))與手機(jī)更新(機(jī)卡分離)


圖1為本發(fā)明的具有非接觸IC卡或電子標(biāo)簽及非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器用途的手機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的讀寫模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明采用的安全模式一示意圖。
圖4為本發(fā)明采用的安全模式二示意圖。
圖5為本發(fā)明采用的安全模式三示意圖。
上述圖中1是手機(jī)，2是讀寫器模塊，3是電子標(biāo)簽，4是基帶芯片，5是SIM卡。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具體實(shí)施方式
參見圖一，由手機(jī)(1)、讀寫模塊(2)和RFID(電子標(biāo)簽)(3)三部分組成。
手機(jī)(1)為標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)通訊設(shè)備，可以為普通手機(jī)或者為智能手機(jī)(具有OS)，相關(guān)部件包括基帶芯片和SIM卡(在CDMA、小靈通等手機(jī)稱為UIM卡、PIM卡或其它名稱，以下統(tǒng)稱為SIM卡)。
讀寫模塊(2)為非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫控制單元，并同時(shí)基本一定的加密功能。讀寫模塊由射頻模塊、MCU兩個(gè)主要部分構(gòu)成，輔以天線、電源以及IO接口，具體參見圖二。射頻模塊和MCU可以是兩塊獨(dú)立的芯片，也可以是集成的一塊芯片。射頻模塊具有符合ISO/IEC14443及ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的IC卡讀寫功能，在MCU的控制下，完整實(shí)現(xiàn)了對(duì)IC卡的各種操作功能，該射頻模塊也可以升級(jí)增加符合NFC相關(guān)功能；MCU還同時(shí)完成安全處理(加解密、密鑰分散與計(jì)算等)功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)IC卡的安全、可靠操作；讀寫模塊提供豐富的對(duì)外接口方式，包括UART、SPI、I2C、SDIO、USB等，考慮到模塊與SIM卡可能直接連接，因此還支持?jǐn)U展的SIM卡接口(如SWP單線協(xié)議接口等)，模塊通過這些接口，與手機(jī)的基帶處理芯片或SIM卡進(jìn)行連接和通訊；模塊具有讀寫模式、低功耗模式以及斷電模式，分別適應(yīng)于不同的需要；在模塊發(fā)行(應(yīng)用初始化)時(shí)，模塊支持將各種不同的應(yīng)用程序?qū)氲侥K中。天線被內(nèi)置在移動(dòng)終端中。
非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)同樣內(nèi)置在移動(dòng)終端中，也同樣具有自身的天線。RFID的天線與模塊天線內(nèi)置在手機(jī)中的位置需要一定層度的交疊，保證模塊天線和RFID天線之間有足夠的空間穿透電(磁)力線。
高頻的RFID讀寫原理為電磁感應(yīng)，讀寫器和IC卡之間通過天線進(jìn)行數(shù)據(jù)和能量的發(fā)射和接收，在此過程中，一些物理的設(shè)計(jì)如天線的大小，天線之間的距離，以及天線周邊的環(huán)境對(duì)讀寫的效果有明顯的影響。天線面積與，讀寫距離成正比關(guān)系，天線所在的平面和RFID所在的平面宜盡可能平行，避免夾角大于45°，讀寫模塊以及RFID的天線都應(yīng)該遠(yuǎn)離金屬密集地，如金屬面板等，具體在手機(jī)中，包括PCB板、電池以及金屬外殼等，該距離應(yīng)保持1cm以上，并在小于3cm空間距離時(shí)可以通過添加鐵氧體等磁性材料來增加電(磁)力線的通過量。
在本方面的應(yīng)用過程中，安全性是最基本也是最重要的要求。特別是移動(dòng)支付應(yīng)用，根據(jù)PBOC2.0的要求，在支付過程中，應(yīng)該根據(jù)不同的交易類型，實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)或脫機(jī)的交易認(rèn)證。對(duì)于其他種類的應(yīng)用，例如產(chǎn)品防偽、追蹤監(jiān)管等，就其安全體系來說，事實(shí)上就是一個(gè)數(shù)據(jù)加解密的過程。
在不同的應(yīng)用中，IC卡(RFID)主要有兩種不同的產(chǎn)品一般的邏輯加密卡或者CPU卡。一般來說，對(duì)于CPU卡，終端只是在用戶卡與后臺(tái)或PSAM卡之間傳遞認(rèn)證數(shù)據(jù)，無須獲得用戶卡的密鑰。密鑰存儲(chǔ)在后臺(tái)或PSAM卡中，在交易過程中通過分散算法計(jì)算出用戶卡的密鑰，并進(jìn)一步計(jì)算出相關(guān)的交易認(rèn)證數(shù)據(jù)輸出或?qū)斎脒M(jìn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)的安全體系與終端是不相關(guān)的。在目前的非接觸邏輯加密卡的應(yīng)用中，由于卡片沒有運(yùn)算能力，終端必須通過對(duì)讀寫模塊加載密鑰才能實(shí)現(xiàn)對(duì)卡片的讀寫，因此如何保證密鑰在傳輸過程中的安全性，是保證卡片安全交易的關(guān)鍵。
本發(fā)明應(yīng)用的安全體系支持三種模式1.第一種模式后臺(tái)密鑰支持體系此種方式下，所有的密鑰被放置在應(yīng)用服務(wù)提供商的后臺(tái)服務(wù)器上，由后臺(tái)服務(wù)器向前端應(yīng)用提供實(shí)時(shí)的密鑰服務(wù)，其基本的過程如下圖三所示。在每次交易時(shí)，終端向后臺(tái)申請(qǐng)分散后的卡片密鑰密文，傳送給讀寫模塊，由模塊解密后使用。應(yīng)用開始之前，用戶需要向應(yīng)用服務(wù)提供商提出應(yīng)用申請(qǐng)，由應(yīng)用服務(wù)提供商完成對(duì)用戶終端的初始化(如應(yīng)用程序?qū)?工作，在每次的應(yīng)用中，后臺(tái)服務(wù)和用戶終端之間還有一個(gè)相互認(rèn)證的過程，以確定后臺(tái)服務(wù)和用戶終端對(duì)于對(duì)方來說都是合法的。
2.第二種模式采用本地SIM卡作為SAM卡的安全體系此種方式下，密鑰被放置在移動(dòng)終端的SIM卡中，讀寫模塊在需要時(shí)，向SIM卡申請(qǐng)密鑰服務(wù)。此種方式的基本結(jié)構(gòu)和過程如圖四所示。此種方案的應(yīng)用初始化工作由移動(dòng)通信運(yùn)營商負(fù)責(zé)提供，其初始化的過程就是在SIM卡中增加應(yīng)用所需要的密鑰以及在讀寫模塊中導(dǎo)入應(yīng)用程序。
3.第三種模式內(nèi)部模擬SAM卡的安全體系此種方式下，密鑰被放置在讀寫模塊的內(nèi)部，在應(yīng)用需要時(shí)，由內(nèi)置的安全服務(wù)計(jì)算出訪問IC卡的密鑰。此種方式的基本結(jié)構(gòu)和過程如圖5所示。此種方案的應(yīng)用初始化工作由應(yīng)用服務(wù)提供商負(fù)責(zé)提供，其初始化的過程主要是在讀寫模塊中導(dǎo)入密鑰及應(yīng)用程序，是成本最低的一種方式。
本發(fā)明的所以功能實(shí)現(xiàn)是在手機(jī)人機(jī)界面上表現(xiàn)，該界面可以是手機(jī)MMI界面，也可以通過SIM的STK功能擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，并同時(shí)支持OTA接口，以實(shí)現(xiàn)靈活便利的功能添加和升級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種具有非接觸IC卡或電子標(biāo)簽及非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器用途的手機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于在通用手機(jī)(1)基礎(chǔ)上，增加獨(dú)立的非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)和非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)兩部分，使該手機(jī)可以作為非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器使用，或者作為非接觸IC卡或電子標(biāo)簽使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于增加非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)和非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)的手機(jī)終端，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)與手機(jī)終端(1)的基帶芯片(4)或主控CPU或SIM卡(5)之間采用接觸的物理電氣連接方式，非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)與讀寫器模塊(2)和手機(jī)終端(1)之間無直接電氣連接，通過電場(chǎng)耦合進(jìn)行能量和數(shù)據(jù)交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線繞制在手機(jī)周邊外殼或背部外殼或電池板背部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線與手機(jī)電池板或印刷電路板具有金屬特性的器件之間填充鐵氧體材料，用于隔離金屬層屏蔽并增加天線的電磁力線通過量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)采用粘貼或模具固定的方式，放置在非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線區(qū)域，并保持非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)與非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊(2)的天線全部或部分重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于手機(jī)終端(1)使用無線鏈路作為應(yīng)用服務(wù)器與非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫模塊(2)、非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)之間數(shù)據(jù)傳送通道，數(shù)據(jù)通訊采用手機(jī)自帶加密或第三方加密通訊方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)裝入手機(jī)時(shí)，手機(jī)和非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)之間進(jìn)行綁定，由手機(jī)通過讀寫器模塊(2)讀取和記錄非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)的唯一ID識(shí)別號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)能從手機(jī)內(nèi)部拆卸轉(zhuǎn)移。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于拆卸轉(zhuǎn)移非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)后需要重新綁定。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)能獨(dú)立更換升級(jí)為符合EMV2000規(guī)范的非接觸式銀行IC卡，滿足金融支付的要求。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器(2)與非接觸IC卡或電子標(biāo)簽(3)部分或全部支持13.56MHz頻段的ISO14443、IS015693國際標(biāo)準(zhǔn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法實(shí)現(xiàn)的手機(jī)裝置能支持手機(jī)內(nèi)置界面和STK擴(kuò)展界面兩種方式，并支持OTA接口，便于運(yùn)營商管理應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有非接觸IC卡或電子標(biāo)簽及非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器用途的手機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于它在通用手機(jī)功能基礎(chǔ)上，增加獨(dú)立的非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊和非接觸IC卡或電子標(biāo)簽兩部分，其中非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫器模塊與手機(jī)基帶處理芯片或主控CPU或SIM卡之間有接觸的物理電氣連接接口，受基帶處理芯片或主控CPU或SIM卡控制完成非接觸IC卡或電子標(biāo)簽讀寫操作及通訊功能；非接觸IC卡或電子標(biāo)簽與讀寫模塊、手機(jī)其它模塊之間無接觸的物理電氣接口，雙方通過近場(chǎng)耦合原理進(jìn)行能量供應(yīng)及通訊，該非接觸IC卡或電子標(biāo)簽具有安全認(rèn)證及防沖突功能。采用該方法，可以使該手機(jī)在具有普通手機(jī)功能的同時(shí)，具有非接觸電子支付、電子錢包查詢和充值、門禁考勤管理、防偽和物流管理等多重功能。
文檔編號(hào)H04Q7/32GK1933351SQ200610116549
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者李蔚, 張綱, 王元彪, 李清 申請(qǐng)人:上海復(fù)旦微電子股份有限公司