CN101996340B - 具有非接触通信功能的用户识别卡及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有非接触通信功能的用户识别卡及其工作方法，该用户识别卡包括用户识别卡芯片、RF芯片和IC卡芯片，IC卡芯片提供与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口，并分别与用户识别卡芯片和RF芯片相连，其中：RF芯片用于接收第一RF信号，将第一RF信号进行模数转换得到第一APDU指令，并唤醒IC卡芯片，以及将IC卡芯片返回的第一APDU指令执行响应进行数模转换得到第二RF信号并发送；IC卡芯片，用于接收第一APDU指令，并将执行之后得到的第一APDU指令执行响应返回给RF芯片，以及将移动终端发送的第二APDU指令转发给用户识别卡芯片，并将用户识别卡芯片返回的第二APDU指令执行响应转发给移动终端。

Description

具有非接触通信功能的用户识别卡及其工作方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种具有非接触通信功能的用户识别卡及其工作方法。

背景技术

现有各种网络制式的移动通信系统中采用的SIM(Subscriber IdentityModule，用户识别模块)卡、UIM(User Identity Module，用户识别模块)卡、PIM(PHS SIM，PHS：Personal Handy-phone System；个人手持式电话系统用户识别模块)卡、USIM(UMTS SIM，UMTS：Universal MobileTelecommunications System；通用移动通信系统用户识别模块)卡等，均属于接触式IC(Integrated Circuits，集成电路)卡的范畴，符合ISO(InternationalOrganization for Standardization，国际标准化组织)7816标准，本申请文件中可以统称为用户识别卡。

随着移动电子商务技术的发展，移动终端(一般为手机)不再是单纯的通话工具，还可以为用户提供电子钱包、电子卡、条码凭证、电子医疗预约等丰富的应用服务，内置于移动终端的用户识别卡成为实现移动通信业务、移动电子商务业务、移动互联网业务及其它业务的核心模块，具有安全认证、数据存储等功能。移动终端的非接触支付业务是一种移动电子商务业务，基于NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)技术和RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)技术实现，用于移动终端的非接触支付。内置于移动终端的用户识别卡作为非接触支付的核心模块，需要具有非接触通信功能，现有技术中提供了一种实现方案，用户识别卡以SIM卡为例进行说明，该实现方案可以称为双界面SIM卡方案。双界面SIM卡又称为Combi SIM卡，用双界面SIM卡替换内置于移动终端的普通SIM卡，双界面SIM卡与普通SIM卡相比，在现有接触式IC卡应用界面的基础上增加了非接触IC卡应用界面。非接触天线需要连接在现有SIM卡的预留引脚(C4和C8引脚)上，非接触天线可以印刷在物理卡基的塑料薄膜上，再贴到双界面SIM卡的表面，也可以作为一个独立的部件附加在移动终端中，并且从移动终端的内部引出。双界面SIM卡方案中，双界面SIM卡与非接触天线以及移动终端的连接关系，请参见图1。

双界面SIM卡中接触式IC卡部分符合ISO 7816标准，非接触IC卡部分符合ISO/IEC 14443标准。双界面SIM卡的芯片结构请参见图2，主要包括RF(Radio Frequency，射频)接口、ISO 7816接口、CPU(中央处理器)、存储器(包括ROM、EEPROM、RAM)及其它外围模块，例如时钟模块等。其中，RF接口是双界面SIM卡和非接触读卡器的通信接口；ISO 7816接口是移动终端和双界面SIM卡的通信接口，并且是移动终端向双界面SIM卡提供电源的通道；CPU处理移动终端通信指令的执行和非接触读卡器通信指令的执行。其中，非接触天线和非接触读卡器的工作频率一致，一般为13.56MHz。

双界面SIM卡方案存在如下技术问题：

1、双界面SIM卡芯片需要占用现有SIM卡的预留引脚(C4和C8引脚)，限制了基于高速机卡接口的各种后续业务的应用。

2、由于移动终端的电池和电路板的屏蔽作用，双界面SIM卡接收到的非接触读卡器的信号以及返回给非接触读卡器的信号都非常微弱，如果双界面SIM卡返回的信号不进行功率放大且与该双界面SIM卡配套的非接触读卡器不进行信号增强，双界面SIM卡与非接触读卡器之间的通信质量会非常差，非接触读卡器几乎无法接收到双界面SIM卡返回的信号，导致移动终端中的双界面SIM卡无法进行非接触通信。

3、非接触天线贴到双界面SIM卡表面或者从移动终端的内部引出，在制作、以及使用过程中很容易造成非接触天线的断裂、损坏，影响用户使用。

4、在多行业合作应用场景中，某些行业对支付业务要求安全性、独立性都非常高，要求支付业务与SIM卡的移动通信业务分别放置在不同芯片内，该方案无法实现。

可见，现有SIM卡具有非接触通信功能的实现方案，虽然可以满足使用移动终端进行非接触支付的需求，但由于存在上述技术问题，严重影响了移动终端非接触支付业务的发展。

发明内容

本发明提供一种具有非接触通信功能的用户识别卡及其工作方法，用以解决现有具有非接触通信功能的用户识别卡需要占用预留引脚，限制了基于高速机卡接口的各种后续业务应用的问题。

本发明提供了一种具有非接触通信功能的用户识别卡，包括用户识别卡芯片，还包括射频RF芯片和集成电路IC卡芯片，所述IC卡芯片提供与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口，并分别与所述用户识别卡芯片和RF芯片相连，其中：

所述RF芯片，用于接收第一RF信号，将接收到的第一RF信号进行模数转换得到第一应用协议数据单元APDU指令，并唤醒所述IC卡芯片；以及将所述IC卡芯片返回的第一APDU指令执行响应进行数模转换得到第二RF信号，并发送所述第二RF信号；

所述IC卡芯片，用于在被所述RF芯片唤醒之后，接收所述第一APDU指令，并将所述第一APDU指令执行之后得到的第一APDU指令执行响应返回给所述RF芯片；以及将移动终端发送的第二APDU指令转发给所述用户识别卡芯片，并将所述用户识别卡芯片执行所述第二APDU指令之后生成并返回的第二APDU指令执行响应转发给所述移动终端。

本发明提供了一种基于上述用户识别卡实现非接触通信功能的方法，包括：

射频RF芯片接收第一RF信号，将接收到的第一RF信号进行模数转换得到应用协议数据单元APDU指令，并唤醒集成电路IC卡芯片；

所述IC卡芯片在被所述RF芯片唤醒之后，接收所述APDU指令，并将所述APDU指令执行之后得到的APDU指令执行响应返回给所述RF芯片；

所述RF芯片将所述IC卡芯片返回的APDU指令执行响应进行数模转换得到第二RF信号，并发送所述第二RF信号。

本发明提供了一种基于上述的用户识别卡实现接触式通信功能的方法，包括：

集成电路IC卡芯片将移动终端发送的APDU指令转发给所述用户识别卡芯片；并

将所述用户识别卡芯片执行所述APDU指令之后生成并返回的APDU指令执行响应转发给所述移动终端。

本发明提供的具有非接触通信功能的用户识别卡，包括用户识别卡芯片、RF芯片和IC卡芯片，多个芯片封装在同一物理卡基中，IC卡芯片提供与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口，并分别与用户识别卡芯片和RF芯片相连，使得该用户识别卡无需占用预留管脚(C4和C8)，有利于基于高速机卡接口的各种后续业务的应用；该用户识别卡的物理特性符合ISO 7816标准，对于用户来说感受不到卡片外形的改变，用户只需更换该新型的用户识别卡即可实现使用移动终端进行非接触支付，有利于移动终端的非接触支付业务的推广。

本发明提供的具有非接触通信功能的用户识别卡，对于非接触通信业务来说，通过RF芯片接收RF信号，并经过模数转换后得到APDU指令，IC卡芯片接收该APDU指令并控制其执行，将相应的指令执行响应返回给RF芯片，RF芯片将APDU指令执行响应经过数模转换后得到的RF信号发送，从而实现了非接触通信功能；对于接触式通信业务来说，IC卡芯片在移动终端和用户识别卡芯片之间转发APDU指令和相应的指令执行结果，从而实现了接触式通信功能。

本发明提供的具有非接触通信功能的用户识别卡中，用户识别卡芯片相比普通用户识别卡芯片没有改动，因此RF芯片、IC卡芯片可以独立开发，并结合用户识别卡芯片封装实现具有非接触通信功能的用户识别卡的各项功能。

附图说明

图1为现有技术中双界面SIM卡的连接关系示意图；

图2为现有技术中双界面SIM卡的芯片结构示意图；

图3为本发明实施例中用户识别卡的工作系统示意图；

图4为本发明实施例中用户识别卡的芯片结构示意图；

图5为本发明实施例中用户识别卡的各芯片逻辑功能示意图；

图6为本发明实施例中用户识别卡实现非接触通信功能的方法流程图；

图7为本发明实施例中用户识别卡实现接触式通信功能的方法流程图；

图8为本发明实施例中RFID-SIM卡实现非接触支付业务的一种处理流程图；

图9为本发明实施例中RFID-SIM卡实现非接触支付业务的另一种处理流程图；

图10为本发明实施例中RFID-SIM卡实现移动通信业务的处理流程图。

具体实施方式

现有用户识别卡已无法满足多技术、多应用相融合环境下的各种业务需求，需要提供一种新型的用户识别卡，在现有用户识别卡所具备各种功能的基础上兼具非接触通信功能，通过统一规划卡片资源，实现对移动通信业务、移动电子商务业务、移动互联网业务等业务需求的支持。本发明实施例提供的具有非接触通信功能的用户识别卡是一种新型的用户识别卡，该新型的用户识别卡无需占用预留管脚，有利于基于高速机卡接口的各种后续业务的应用，并且其物理特性符合ISO 7816标准，对于用户来说感受不到卡片外形的改变，用户只需更换该新型的用户识别卡即可实现使用移动终端进行非接触支付，有利于移动终端的非接触支付业务的推广。

本发明实施例中，将基于非接触通信功能实现的业务称为非接触通信业务，例如移动终端的非接触支付业务；将基于接触式通信功能实现的业务称为接触式通信业务，例如普通用户识别卡上的移动通信业务、移动互联网业务等。

下面将结合说明书附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细阐述。

本发明实施例中首先给出具有非接触通信功能的用户识别卡的工作系统，如图3所示，包括非接触读卡器301、具有非接触通信功能的用户识别卡302、移动终端303，具有非接触通信功能的用户识别卡302插入移动终端303，且具有非接触通信功能的用户识别卡302和非接触读卡器301支持相同的频率，其中：

非接触读卡器301，用于发射和接收固定频率的RF信号；

具有非接触通信功能的用户识别卡302，用于接收非接触读卡器301发射的第一RF信号，将接收到的第一RF信号进行处理后返回第二RF信号；以及接收移动终端303发送的APDU指令，将接收到的APDU指令进行处理后返回APDU指令执行响应；

移动终端303的功能和结构与现有技术中一致。

与该工作系统相关的设备还包括OTA(Over-the-Air，空中下载)平台、POS(交易点)设备、PSAM(终端安全控制模块)设备等，各设备的结构和功能均与现有技术中一致。其中，具有非接触通信功能的用户识别卡与移动终端之间的通信接口IF18为ISO 7816接口；具有非接触通信功能的用户识别卡与非接触读卡器之间的通信接口IF14为空中射频接口；具有非接触通信功能的用户识别卡与OTA平台之间的通信接口IF15为空中报文接口，用于控制各种应用程序的下载。

具有非接触通信功能的用户识别卡的芯片结构如图4所示，包括：用户识别卡芯片400、RF芯片401、IC卡芯片402，IC卡芯片402提供与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口，并分别与用户识别卡芯片400和RF芯片401相连，上述三个芯片封装在同一物理卡基中，无需占用预留管脚，该用户识别卡的物理特性符合ISO 7816标准，因此无需对移动终端进行改造。其中：

RF芯片401，用于接收第一RF信号，将接收到的第一RF信号进行模数转换得到第一APDU(应用协议数据单元)指令，并唤醒IC卡芯片402；以及将IC卡芯片402返回的第一APDU指令执行响应进行数模转换得到第二RF信号，并发送该第二RF信号；

IC卡芯片402，用于在被RF芯片401唤醒之后，接收该第一APDU指令，并将第一APDU指令执行之后得到的第一APDU指令执行响应返回给RF芯片401；以及将移动终端发送的第二APDU指令转发给用户识别卡芯片400，并将用户识别卡芯片400执行该第二APDU指令之后生成并返回的第二APDU指令执行响应转发给移动终端。

RF芯片的内部结构包括非接触天线以及与其适配的非接触天线接口，解调电路、调制电路、数字量化电路和数字电路，其中：

解调电路，用于将通过非接触天线接收到的第一RF信号进行解调得到第一模拟信号，并将第一模拟信号发送给数字量化电路；

数字量化电路，用于将从解调电路接收到的第一模拟信号转换为第一数字信号，并将所述第一数字信号发送给数字电路，以及将从数字电路接收到的第二数字信号转换为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号发送给调制电路；

数字电路，用于将从数字量化电路接收到的第一数字信号转换为第一APDU指令，以及将第一APDU指令执行响应转换为第二数字信号，并将第二数字信号发送给数字量化电路；

调制电路，用于将从数字量化电路接收到的第二模拟信号进行调制得到第二RF信号，并通过非接触天线发送第二RF信号。

具体实施中，为了解决由于移动终端的电池和电路板的屏蔽作用影响射频信号收发的问题，可以提高非接触天线的工作频率，相应的要求非接触读卡器的工作频率与其相一致。本发明实施例中，非接触天线的工作频率的选择范围为1GHz至5GHz，较佳的选择工作频率为2.4GHz。

进一步，为了解决非接触天线贴到物理卡基表面或者从移动终端的内部引出，在制作以及使用过程中很容易造成非接触天线的断裂、损坏等问题，可以将非接触天线封装在该用户识别卡的物理卡基中，无需外置该非接触天线。由于高频的频率特性，使得对应的非接触天线的物理尺寸可以非常小(工作频率为1GHz至5GHz时，对应的物理尺寸一般在0.5cm～1cm之间)，从而使得内置非接触天线得以实现。并且随着天线技术的发展，除了提高非接触天线的工作频率之外，也可以采用其它手段达到缩小非接触天线的物理尺寸的目的，例如采用介质天线技术、多天线技术、新型的电磁材料天线技术等，从而可以将非接触天线封装在该用户识别卡的物理卡基中。

IC卡芯片的内部结构包括第一CPU、第一存储器(包括ROM、EEPROM、RAM等)，以及与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口，与RF芯片相连的RF接口、与用户识别卡芯片相连的第一ISO 7816接口，及其它外围模块，例如时钟模块等。其中，RF接口控制RF信号的收发以及非接触通信协议栈的处理；对外ISO 7816接口是移动终端和具有非接触通信功能的用户识别卡的通信接口，并且是移动终端向该用户识别卡提供电源的通道。其中：

第一CPU，用于处理控制程序的执行以及应用程序的APDU指令执行；

第一存储器，用于存储控制程序、应用程序以及相关数据，存储器中ROM和EEPROM用于存储控制程序、应用程序、永久性数据等，控制程序是实现CPU调度、不同存储空间分配、以及IO(输入输出)处理等功能的逻辑程序。RAM用于存储临时性数据，运行控制程序时为了提升运行速率，可以将部分程序代码逻辑复制到RAM中，以实现快速调用，该部分程序代码可以称为临时程序，具体实施中RAM还可用于存储该临时程序。

同时，IC卡芯片也可实现非接触通信业务，例如移动终端的非接触支付业务，则需要在存储器中存储相应的应用程序。

用户识别卡芯片包括但不限于应用于GSM系统的SIM卡芯片，应用于CDMA(码分多址接入)系统的UIM卡芯片，应用于PHS系统的PIM卡芯片，应用于UMTS系统的USIM卡芯片，本发明实施例中同样以应用于GSM系统的SIM卡芯片为例进行说明。SIM卡芯片可以实现基本程序例如COS(卡片操作系统)，并实现现有各种接触式通信业务，SIM卡芯片也可实现非接触通信业务，则需要在存储器中存储相应的应用程序。SIM卡芯片的内部结构包括第二ISO 7816接口、第二CPU、第二存储器(包括ROM、EEPROM、RAM)及其它外围模块，例如时钟模块等。其中，第二ISO 7816接口是实现和IC卡芯片的通信接口，并且是移动终端向该SIM卡芯片提供电源的通道；第二CPU用于处理控制程序的执行以及应用程序的APDU指令执行；第二存储器中ROM和EEPROM用于存储控制程序、应用程序、永久性数据等，RAM用于存储临时性数据，还有可能存储临时程序。该SIM卡芯片与普通SIM卡中SIM卡芯片的结构和功能一致，无需对该SIM卡芯片进行任何改造。

本发明实施例中的具有非接触通信功能的用户识别卡中，各芯片之间的逻辑功能如图5所示。

IC卡芯片中实现CIOS(卡片输入输出管理系统)，用来管理SCD(与移动终端的接触式ISO 7816接口)、SCR(非接触RF接口)、SCC(与用户识别卡芯片的接触式ISO 7816接口)三个接口。IC卡芯片中CIOS具体实现以下功能：

1、控制和实现与移动终端的接触式ISO 7816接口，具体为：

ISO 7816接口协议控制，接收发送外部接触式通信数据；

接收外部电源；

时钟控制；

休眠和唤醒状态控制；

程序运行超时响应控制；

内存访问控制。

2、控制和实现与RF芯片的非接触RF接口，具体为：

RF接口协议控制，接收发送非接触通信数据；

射频通信协议栈，包括物理层、链路层、传输层的数据打包拆包，校验，纠错等；

时钟控制；

休眠和唤醒状态控制；

实现非接触通道数据缓存；

RF信号的距离控制；

芯片的功耗控制。

3、控制和实现与用户识别卡芯片的通信接口，具体为：

ISO 7816接口协议或其他芯片间通信接口协议控制，接收发送指令数据；

提供芯片间电源信号；

时钟控制；

休眠和唤醒状态控制；

程序运行超时响应控制；

内存访问控制；

4、提供芯片上层程序的统一API接口，具体为：

将接触式和非接触通道的接口统一化；

提供芯片控制所需的相关接口函数，如时钟管理、内存管理、版本信息等API接口，相关接口函数请参见表1。

表1

函数名	说明
		Go_Sleep	休眠等待函数
Scd_RecvByte	7816收
		Scd_SendByte	7816发
Scd_Mode	Scd收发模式转换
		Scr_Recv	RF收
Scr_Send	RF发

Scr_Data	RF数据缓存
		Scr_Param	RF的参数
Scr_Start	启动射频功能
		Set_Boot	置为BOOT状态
Set_Timer	60发送函数
		Get_Ver	返回Cios版本号
Scc_Reset	对Scc复位
		Scc_SendByte	Scc发
Scc_RecvByte	Scc收
		Scc_Mode	Scc收发模式转换

在具有非接触通信功能的用户识别卡的基础上，本发明实施例相应提供了一种上述用户识别卡实现非接触通信功能的方法，如图6所示，包括：

601、RF芯片接收第一RF信号，将接收到的第一RF信号进行模数转换得到APDU指令，并唤醒IC卡芯片；

602、IC卡芯片在被RF芯片唤醒之后，接收APDU指令，并将APDU指令执行之后得到的APDU指令执行响应返回给RF芯片；

603、RF芯片将IC卡芯片返回的APDU指令执行响应进行数模转换得到第二RF信号，并发送第二RF信号。

具体的，执行APDU指令的应用程序存储在IC卡芯片或者用户识别卡芯片中，以及该方法还包括：

IC卡芯片在接收到APDU指令之后，判断执行APDU指令的应用程序是否存储在本芯片内，如果是，则调用本芯片内相应的应用程序执行APDU指令并生成APDU指令执行响应；如果否，则将APDU指令转发给用户识别卡芯片，由用户识别卡芯片调用本芯片内相应的应用程序执行APDU指令并生成APDU指令执行响应。

本发明实施例还相应提供了一种上述用户识别卡实现接触通信功能的方法，如图7所示，包括：

701、IC卡芯片将移动终端发送的APDU指令转发给用户识别卡芯片；

702、IC卡芯片将用户识别卡芯片执行APDU指令之后生成并返回的APDU指令执行响应转发给移动终端。

本发明实施例中，所述的具有非接触通信功能的用户识别卡以具有非接触通信功能的SIM卡为例，本发明实施例中可以称为RFID-SIM卡，说明实现移动终端的非接触支付业务的具体流程，相应的芯片结构包括SIM卡芯片、IC卡芯片和RF芯片。

假设非接触支付业务相应的应用程序存储在IC卡芯片的存储器中，如图8所示，包括如下处理流程：

步骤1、非接触读卡器发射固定频率的电磁波进行频点探寻，本发明实施例中假设固定频率为2.4GHz；

步骤2、RFID-SIM卡进入非接触读卡器的工作区内，由于RFID-SIM卡中RF芯片支持的频率也为2.4GHz(内置的非接触天线的工作频率为2.4GHz)，所以被非接触读卡器发射的电磁波激励，RF芯片进行硬件初始化；

步骤3、RF芯片通过非接触天线接收非接触读卡器发送的第一RF信号，并对接收到的第一RF信号进行模数转换，主要包括解调、进行模数转换的数字量化处理、基于APDU指令的编码格式进行数字处理等，得到APDU指令；

步骤4、RF芯片唤醒IC卡芯片；

步骤5、IC卡芯片被唤醒，RF接口控制接收数据即接收该APDU指令，并通过CIOS的API通知上层OS(操作系统)；

步骤6、RF接口将APDU指令发送给IC卡芯片；

步骤7、IC卡芯片的上层OS根据执行该APDU指令的应用程序存储在本芯片内，判断出当前APDU指令在本芯片内处理，调用芯片内相应的应用程序；

步骤8、该APDU指令执行结束，IC卡芯片内相应的应用程序生成APDU指令执行响应；

步骤9、IC卡芯片的上层OS调用CIOS的API和RF接口，RF接口控制发送数据；

步骤10、IC卡芯片将APDU指令执行响应返回给RF芯片；

步骤11、RF芯片将IC卡芯片返回的APDU指令执行响应进行数模转换，主要包括数据处理、数字量化处理、调制等处理，得到第二RF信号；

步骤12、RF芯片通过非接触天线向非接触读卡器发送该第二RF信号。

假设非接触支付业务相应的应用程序存储在SIM卡芯片的存储器中，如图9所示，包括如下处理流程：

步骤1、非接触读卡器发射固定频率的电磁波进行频点探寻，本发明实施例中固定频率为2.4GHz；

步骤2、RFID-SIM卡进入非接触读卡器的工作区内，由于RFID-SIM卡中RF芯片支持的频率也为2.4GHz(内置的非接触天线的工作频率为2.4GHz)，所以被非接触读卡器发射的电磁波激励，RF芯片进行硬件初始化；

步骤3、RF芯片通过非接触天线接收非接触读卡器发送的第一RF信号，并对接收到的第一RF信号进行模数转换，得到APDU指令；

步骤4、RF芯片唤醒IC卡芯片；

步骤5、IC卡芯片被唤醒，RF接口控制接收数据即接收该APDU指令，并通过CIOS的API通知上层OS(操作系统)；

步骤6、RF接口将APDU指令发送给IC卡芯片；

步骤7、IC卡芯片的上层OS根据执行该APDU指令的应用程序没有存储在本芯片内，判断出当前APDU指令不在本芯片内处理，调用CIOS的API和ISO 7816接口；

步骤8、IC卡芯片将APDU指令转发给SIM卡芯片；

步骤9、SIM卡芯片被唤醒，ISO 7816接口控制接收数据即接收该APDU指令；

步骤10、SIM卡芯片的OS处理当前APDU指令，调用本芯片内相应的应用程序；

步骤11、该APDU指令执行结束，SIM卡芯片内相应的应用程序生成APDU指令执行响应，并返回给IC卡芯片；

步骤12、IC卡芯片的上层OS调用CIOS的API和RF接口，RF接口控制发送数据；

步骤13、IC卡芯片将APDU指令执行响应返回给RF芯片；

步骤14、RF芯片将IC卡芯片返回的APDU指令执行响应进行数模转换，主要包括数字量化处理、调制等处理，得到第二RF信号；

步骤15、RF芯片通过非接触天线向非接触读卡器发送该第二RF信号。

本发明实施例中，所述的具有非接触通信功能的用户识别卡同样以RFID-SIM卡为例，说明实现接触式通信业务的具体流程，相应的芯片结构包括SIM卡芯片、IC卡芯片和RF芯片。如图10所示，包括如下处理流程：

步骤1、移动终端上电启动；

步骤2、IC卡芯片硬件和CIOS初始化；

步骤3、IC卡芯片通过ISO 7816接口上电启动SIM卡芯片；

步骤4、SIM卡芯片初始化；

SIM卡芯片初始化包括SIM卡芯片硬件初始化，以及上电启动之后芯片寄存器的设置、应用逻辑的启动、必要文件的读写等初始化，以实现后续操作的运行环境；

步骤5、SIM卡芯片通过ISO 7816接口向IC卡芯片返回初始化响应；

步骤6、IC卡芯片通过ISO 7816接口向移动终端返回初始化响应；

步骤7、移动终端发送APDU指令；

步骤8、IC卡芯片被唤醒，ISO 7816接口控制接收数据即接收该APDU指令，并通过CIOS的API通知上层OS；

步骤9、IC卡芯片的上层OS判断出当前APDU指令不在本芯片内处理，调用CIOS的API和ISO 7816接口，ISO 7816接口控制向SIM卡芯片发送数据；

步骤10、IC卡芯片将该APDU指令转发给SIM卡芯片；

步骤11、SIM卡芯片被唤醒，SIM卡芯片的ISO 7816接口控制接收数据即接收该APDU指令；

步骤12、SIM卡芯片的OS处理当前APDU指令，调用相应的应用程序执行该APDU指令，SIM卡芯片内相应的应用程序生成APDU指令执行响应；

步骤13、SIM卡芯片将APDU指令执行响应返回给IC卡芯片；

步骤14、IC卡芯片的上层OS调用CIOS的API和ISO 7816接口，RF接口控制发送数据；

步骤15、IC卡芯片将APDU指令执行响应返回给移动终端。

本发明实施例提供的具有非接触通信功能的用户识别卡，包括用户识别卡芯片、RF芯片和IC卡芯片，多个芯片封装在同一物理卡基中，IC卡芯片提供与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口，并分别与用户识别卡芯片和RF芯片相连，使得该用户识别卡无需占用预留管脚(C4和C8)，有利于基于高速机卡接口的各种后续业务的应用，该用户识别卡的物理特性符合ISO7816标准，对于用户来说感受不到卡片外形的改变，用户只需更换该新型的用户识别卡即可实现使用移动终端进行非接触支付，有利于移动终端的非接触支付业务的推广。

本发明实施例提供的具有非接触通信功能的用户识别卡，RF芯片支持1GHz～5GHz频段，基于高频的频率特性解决了由于移动终端的电池和电路板的屏蔽作用造成的RF信号质量非常差，无法与非接触读卡器通信的问题，同时可以实现有源通信，不限于被动通信模式。

本发明实施例提供的具有非接触通信功能的用户识别卡，非接触天线可封装在物理卡基内，解决了由于非接触天线贴到SIM卡表面或者从移动终端的内部引出所导致的在制作、使用过程中造成非接触天线的断裂、损坏等问题；同时，非接触天线由于体积小且内置在物理卡基内，不存在与外挂天线或移动终端天线通信适配性问题，避免了天线兼容性差的问题。

在多行业合作应用场景中，某些行业对支付业务要求性、独立性都非常高，要求支付业务与SIM卡的移动通信业务分别放置在不同芯片内，该方案可以满足该要求，提升卡片安全性和独立性。

用户识别卡芯片相比普通用户识别卡芯片没有改动，因此RF芯片、IC卡芯片可以独立开发，并结合用户识别卡芯片封装实现具有非基础通信功能的用户识别卡的各项功能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种具有非接触通信功能的用户识别卡，包括用户识别卡芯片，其特征在于，还包括射频RF芯片和集成电路IC卡芯片，所述IC卡芯片提供与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口，并分别与所述用户识别卡芯片和RF芯片相连，其中：

所述RF芯片，用于接收第一RF信号，将接收到的第一RF信号进行模数转换得到第一应用协议数据单元APDU指令，并唤醒所述IC卡芯片；以及将所述IC卡芯片返回的第一应用协议数据单元APDU指令执行响应进行数模转换得到第二RF信号，并发送所述第二RF信号；

所述IC卡芯片，用于在被所述RF芯片唤醒之后，接收所述第一应用协议数据单元APDU指令，并将所述第一APDU指令执行之后得到的第一APDU指令执行响应返回给所述RF芯片；以及将移动终端发送的第二APDU指令转发给所述用户识别卡芯片，并将所述用户识别卡芯片执行所述第二APDU指令之后生成并返回的第二APDU指令执行响应转发给所述移动终端。

2.如权利要求1所述的用户识别卡，其特征在于，执行所述第一APDU指令的应用程序存储在所述IC卡芯片或者所述用户识别卡芯片中，以及

所述IC卡芯片，还用于在接收到所述第一APDU指令之后，判断执行所述第一APDU指令的应用程序是否存储在本芯片内，如果是，则调用本芯片内相应的应用程序执行所述第一APDU指令并生成所述第一APDU指令执行响应；如果否，则将所述第一APDU指令转发给所述用户识别卡芯片，由所述用户识别卡芯片调用本芯片内相应的应用程序执行所述第一APDU指令并生成所述第一APDU指令执行响应。

3.如权利要求1或2所述的用户识别卡，其特征在于，所述RF芯片包括非接触天线以及与其适配的非接触天线接口，解调电路、调制电路、数字量化电路和数字电路，其中：

所述解调电路，用于将通过非接触天线接收到的所述第一RF信号进行解调得到第一模拟信号，并将所述第一模拟信号发送给数字量化电路；

所述数字量化电路，用于将从解调电路接收到的第一模拟信号转换为第一数字信号，并将所述第一数字信号发送给数字电路，以及将从数字电路接收到的第二数字信号转换为第二模拟信号，并将所述第二模拟信号发送给调制电路；

所述数字电路，用于将从数字量化电路接收到的第一数字信号转换为所述第一APDU指令，以及将所述第一APDU指令执行响应转换为第二数字信号，并将所述第二数字信号发送给数字量化电路；

所述调制电路，用于将从数字量化电路接收到的第二模拟信号进行调制得到所述第二RF信号，并通过非接触天线发送所述第二RF信号。

4.如权利要求1或2所述的用户识别卡，其特征在于，所述IC卡芯片包括第一中央处理器CPU、第一存储器，以及与移动终端的基带芯片相连的对外ISO 7816接口、与所述RF芯片相连的RF接口、与所述用户识别卡芯片相连的第一ISO 7816接口，其中：

所述第一中央处理器CPU，用于处理控制程序的执行以及应用程序的APDU指令执行；

所述第一存储器，用于存储控制程序、应用程序以及相关数据。

5.如权利要求1或2所述的用户识别卡，其特征在于，所述用户识别卡芯片包括第二中央处理器CPU、第二存储器，以及与所述IC卡芯片相连的第二ISO 7816接口，其中：

所述第二中央处理器CPU，用于处理控制程序的执行以及应用程序的APDU指令执行；

所述第二存储器，用于存储控制程序、应用程序以及相关数据。

6.如权利要求3所述的用户识别卡，其特征在于，所述非接触天线的工作频率的选择范围为1GHz至5GHz。

7.如权利要求3所述的用户识别卡，其特征在于，所述非接触天线封装在所述用户识别卡的物理卡基中。

8.一种基于权利要求1所述的用户识别卡实现非接触通信功能的方法，其特征在于，包括：

射频RF芯片接收第一RF信号，将接收到的第一RF信号进行模数转换得到应用协议数据单元APDU指令，并唤醒集成电路IC卡芯片；

所述IC卡芯片在被所述RF芯片唤醒之后，接收所述应用协议数据单元APDU指令，并将所述应用协议数据单元APDU指令执行之后得到的应用协议数据单元APDU指令执行响应返回给所述RF芯片；

所述RF芯片将所述IC卡芯片返回的应用协议数据单元APDU指令执行响应进行数模转换得到第二RF信号，并发送所述第二RF信号。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，执行所述APDU指令的应用程序存储在所述IC卡芯片或者所述用户识别卡芯片中，以及所述方法还包括：

所述IC卡芯片在接收到所述APDU指令之后，判断执行所述APDU指令的应用程序是否存储在本芯片内，如果是，则调用本芯片内相应的应用程序执行所述APDU指令并生成所述APDU指令执行响应；如果否，则将所述APDU指令转发给所述用户识别卡芯片，由所述用户识别卡芯片调用本芯片内相应的应用程序执行所述APDU指令并生成所述APDU指令执行响应。

10.一种基于权利要求1所述的用户识别卡实现接触式通信功能的方法，其特征在于，包括：

集成电路IC卡芯片将移动终端发送的APDU指令转发给所述用户识别卡芯片；并

将所述用户识别卡芯片执行所述APDU指令之后生成并返回的APDU指令执行响应转发给所述移动终端。

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