CN101957934B - 带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡，便于卡片发行商初始化，便于用户挑选移动运营商，为手机通讯的新业务提供了开放的应用平台，避免了新业务所需要的手机更换成本。其技术方案为：分离式智能卡包括：射频天线；天线适配器，用于射频天线与射频收发模块之间的阻抗匹配；射频收发模块，进行射频信号的发送和接收；微型接口，用于外接微型化封装的通讯卡；路由模块，用于实现微型接口、手机端口以及安全控制模块之间的路由功能；安全控制模块，用于实现数据安全；测距模块，用于测量分离式智能卡和外围设备之间的距离；共享时钟模块，为射频收发模块、安全控制模块和路由模块提供时钟信号。

Description

带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡
技术领域
本发明涉及一种卡片装置，尤其涉及一种带有测距功能和射频无线通讯功能的智能卡装置。
背景技术
随着近距离无线通信技术的发展，手机除了最原始的通讯、短信功能，扩展到了其他方方面面的应用。例如，随着多种电子支付手段的兴起，手机移动支付成为电子支付的一种新的形式。如果将多张发卡行的银行卡和电子钱包集成在同一部手机中，人们外出时只要按照日常习惯携带一部自己的手机，就可以满足全部持有的银行卡、电子钱包的使用功能。
目前带电子支付功能的手机全是特制的专用手机，或者由于采用13.56M的载波频率，其天线尺寸会较大，所以只能做到天线外置的方式。如果要推广这种专用手机就需要更换目前大家手中正在使用的手机，而仅国内手机用户就超过5亿，如此庞大的用户群，更换手机的成本将会是一个天文数字，所以专用手机方案无法推广使用。
类似于电子支付功能，手机上通常还有其他的扩展功能，例如电子钱包、网银密码、身份认证、特征信息等等。对于这些手机扩展功能，现有技术都需要专门为这些扩展功能设计专用的手机，由于促使用户更换手机的难度是相当大的，因此，现有方法在推广手机扩展方面的效果并不好。
现有的智能卡都采用2.4G波段，由于2.4G波段穿透性较好，信号传输较远，现有的通过射频场强匹配或射频信号功率控制来检测智能卡和外界读卡器之间的距离都不准确可靠，无法确保近距离(例如10cm以内)安全通信，不符合金融系统对数据传输的安全要求。
现有的智能卡都将SIM/UIM卡与安全控制芯片封装在一块卡内，造成金融单位、移动运营商、系统集成商在发卡时初始化不便，用户难以自行指定移动运营商。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种带有测距和射频无线通讯功能的分离式智能卡，这种分离式智能卡内置于手机内部，又与SIM/UIM/USIM卡分离，便于卡片发行商初始化，便于用户挑选移动运营商，为手机通讯的新业务提供了开放的应用平台，避免了新业务所需要的手机更换成本。
本发明的技术方案为：本发明揭示了一种带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡，该分离式智能卡内置在手机中，该分离式智能卡包括：
射频天线；
天线适配器，电性连接该射频天线，用于该射频天线与射频收发模块之间的阻抗匹配；
该射频收发模块，电性连接该天线适配器，进行射频信号的发送和接收；
微型接口，用于外接微型化封装的通讯卡；
路由模块，电性连接该微型接口、手机端口、安全控制模块，用于实现该微型接口、该手机端口以及该安全控制模块之间的路由功能；
该安全控制模块，电性连接该射频收发模块，用于实现数据安全；
测距模块，电性连接该安全控制模块，内部设置微型测距传感器，用于测量分离式智能卡和外围设备之间的距离；
共享时钟模块，电性连接该射频收发模块、该安全控制模块和该路由模块，为该射频收发模块、该安全控制模块和该路由模块提供时钟信号。
根据本发明的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的一实施例，该微型接口是符合7816接口通讯标准的接口。
根据本发明的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的一实施例，该微型接口上设有与微型化封装的SIM卡、UIM卡或USIM卡相匹配的缺口，在插入微型化封装的SIM卡、UIM卡或USIM卡后其组合外形不超过ISO7816标准规定的外形尺寸。
根据本发明的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的一实施例，该路由模块通过7816从接口与手机通讯，通过7816主接口与该微型接口所外接的SIM卡、UIM卡或USIM卡通讯，以及通过内部数据接口与该安全控制模块进行数据交换。
根据本发明的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的一实施例，该安全控制模块通过串行通讯接口和该射频收发模块通讯。
根据本发明的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的一实施例，该微型测距传感器是微型磁场传感器。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明的技术方案是由于智能卡和SIM/UIM/USIM卡分离，造成本发明的分离式智能卡本身没有SIM/UIM/USIM功能。在智能卡上设计符合ISO7816接口通讯标准的微型接口和符合ISO7816接口通讯标准的普通接口，既可以插入微型化封装的SIM/UIM/USIM卡，同时也可以与手机的7816端口通讯。这样便于卡片发行商的初始化，便于用户挑选移动运营商。并且在分离式智能卡上设置测距模块用以保障近距离安全数据通讯。将本发明的分离式智能卡插上SIM/UIM/USIM卡之后，可实现移动现有各种业务应用。
附图说明
图1是本发明的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的实施例的结构图。
图2是本发明的安全控制模块的实施例的内部结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的实施例
图1示出了本发明的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡的实施例的结构。请参见图1，本实施例的分离式智能卡包括射频天线10、天线适配器11、射频收发模块12、共享时钟模块13、路由模块14、微型接口15、安全控制模块16和测距模块17。模块之间的连接关系是：射频天线10电性连接天线适配器11。射频收发模块12电性连接天线适配器11。安全控制模块16通过SPI接口(串行通讯接口)与射频收发模块12电性连接，电性连接测距模块17。路由模块14通过7816主接口与微型接口15外接的通讯卡通讯，通过7816从端口与手机端口通讯，通过内部数据接口与安全控制模块16通讯。共享时钟模块13电性连接射频收发模块12、安全控制模块16和路由模块14。在本实施例中，路由模块14、安全控制模块16、射频收发模块12、测距模块17、共享时钟模块13以及天线适配器11可以是独立的芯片，也可以组合成一个芯片。
射频天线10、天线适配器11和射频收发模块12依次电性连接，用于接收和发送射频信号。天线适配器11用于射频天线10和射频收发模块12之间的阻抗匹配。其中的射频收发模块12是一个2.4G或5.8G的射频收发器，为分离式智能卡提供了一条直接与外设通讯的无线数据双向通道。2.4G或5.8G射频通信信号由射频收发模块12通过天线适配器11连接到射频天线10，通过射频天线10与外设信号交互通讯。共享时钟模块13为射频收发模块12、安全控制模块16和路由模块14提供时钟信号，通常是一种能输出稳定时钟信号的CMOS集成电路或者RC同步振荡电路。路由模块14用于实现其所连接的各个模块(包括安全控制模块16、微型接口15以及手机端口)之间的数据通信的路由功能。
本实施例的两个特别之处在于：微型接口15和测距模块17。微型接口15符合7816接口通讯标准，外接通讯卡，例如是SIM卡、UIM卡或USIM卡。通常在微型接口15上设有与微型化封装的SIM卡、UIM卡或USIM卡相匹配的缺口，在插入微型化封装的SIM卡、UIM卡或USIM卡后其组合外形不超过ISO7816接口标准规定的外形尺寸。
测距模块17内部设置微型测距传感器，通常是一个微型磁场传感器，用于测量分离式智能卡和外围设备(例如外界读卡器)之间的距离。这种微型测距传感器可将读卡距离精度达到厘米级别水平，确保近距离(例如10cm以内)的安全通信，为应用程序提供安全闸门。
图2示出了安全控制模块的内部结构。请进一步参见图2，本实施例的安全控制模块例如是一个高性能8位安全控制器，含有DES/3DES、AES、SSF33、SCB2和公钥算法引擎。本实施例的安全控制模块进一步包括：安全组件160、应用程序模块、基础程序模块、链路协议模块。
安全组件160是用于实现安全计算以及安全功能的硬件组件，包含密钥算法引擎、随机数发生器、安全检测与防护单元等硬件的专用部件。
应用程序模块集成了至少一个用于运行应用服务的单元，例如电子银行卡、电子钱包、网银密码、身份认证、特征信息以及其他应用。电子银行卡是指将银行磁条卡的磁条信息记录在智能卡内，在需要银行卡支付时，通过外界读卡器将磁条信息传送给POS机、ATM机等金融机具，银行系统还是按照原来银行卡的支付流程实现电子支付。电子钱包是按照现行PBOC 2.0标准实现非接触小额支付，适用于公交车票支付、自动售货机购物、地铁车票支付等无密码小额支付场合。网银密码是通过手机上的USB端口，将智能卡内的数字证书传送到网络的计算机，功能与银行现行的网银密码完全相同。身份认证是指智能卡开通时，将用户的个人身份信息预置在智能卡中，并有密钥封锁。在内置密钥卡的读卡器查询时，智能卡回复个人身份信息。身份认证可广泛应用于各类需要身份认证的场合，如医院病历卡、家居钥匙、商用贵宾卡、会员证等。特征信息是指智能卡开通时将用户的个人特征信息置于智能卡内，包括签名字迹、面部照片等，主要用于日后需要对照持卡人时使用。
基础程序模块是供应用程序模块上的运行应用服务的单元所调用的，基础程序模块进一步包括安全密钥单元、操作系统单元、STK菜单单元和OTA下载单元。其中安全密钥单元存储安全密钥的密码和使用密码的接口程序。操作系统单元负责智能卡中全部软件、硬件资源的分配和调度，控制协调并发活动。STK(SIM Tool Kit，用户识别卡应用程序开发工具)菜单单元存储用户识别应用发展工具开发的应用菜单程序。OTA(Over-the-Air Technology，空中下载技术)下载单元用于通过空中下载技术并用短信为载体来实现智能卡内程序参数的修改。OTA是通过移动通信的空中接口对SIM/UIM卡数据应用进行远程管理的技术。OTA技术的应用使得移动通信可提供语音和数据服务，而且还能提供新业务下载。链路协议模块连接安全控制模块的16的7816主接口、7816从接口、USB/RS232接口、SPI接口等通讯接口和基础程序模块。链路协议模块进一步包括I/O端口驱动单元、安全组件接口驱动单元、UART接口驱动单元、SPI接口驱动单元、USB接口驱动单元以及7816接口驱动单元，为基础程序模块提供通讯接口的接口规范。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (5)

1.一种带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡，该分离式智能卡内置在手机中，该分离式智能卡包括：
射频天线；
天线适配器，电性连接该射频天线，用于该射频天线与射频收发模块之间的阻抗匹配；
该射频收发模块，电性连接该天线适配器，进行射频信号的发送和接收；
微型接口，用于外接微型化封装的通讯卡，该微型接口是符合7816接口通讯标准的接口；
路由模块，电性连接该微型接口、手机端口、安全控制模块，用于实现该微型接口、该手机端口以及该安全控制模块之间的路由功能；
该安全控制模块，电性连接该射频收发模块，用于实现数据安全；
测距模块，电性连接该安全控制模块，内部设置微型测距传感器，用于测量分离式智能卡和外围设备之间的距离；
共享时钟模块，电性连接该射频收发模块、该安全控制模块和该路由模块，为该射频收发模块、该安全控制模块和该路由模块提供时钟信号。
2.根据权利要求1所述的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡，其特征在于，该微型接口上设有与微型化封装的SIM卡、UIM卡或USIM卡相匹配的缺口，在插入微型化封装的SIM卡、UIM卡或USIM卡后其组合外形不超过ISO7816标准规定的外形尺寸。
3.根据权利要求2所述的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡，其特征在于，该路由模块通过7816从接口与手机通讯，通过7816主接口与该微型接口所外接的SIM卡、UIM卡或USIM卡通讯，以及通过内部数据接口与该安全控制模块进行数据交换。
4.根据权利要求3所述的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡，其特征在于，该安全控制模块通过串行通讯接口和该射频收发模块通讯。
5.根据权利要求1所述的带有测距和射频无线通讯的分离式智能卡，其特征在于，该微型测距传感器是微型磁场传感器。
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