CN105991816A - 用户识别模块、移动终端及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用户识别模块、移动终端及通信方法。一种用户识别模块，包括：蓝牙模块，用于实现蓝牙通信；限域通信模块，用于实现限域通信；以及安全主控电路模块，其连接到所述蓝牙模块和所述限域通信模块，用于与所述蓝牙模块和所述限域通信模块交互，以便根据蓝牙通信协议和限域通信协议实现通信。本发明还涉及一种移动终端及通信方法。本发明的方案能够解决移动终端对传统SIM卡的访问及数据交换问题，从而扩展RCCSIM卡的功能。

Description

用户识别模块、移动终端及通信方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种兼容蓝牙技术和限域通信技术的用户识别模块、移动终端及通信方法。

背景技术

用户识别模块是目前普遍用于移动通信终端中确定用户身份的模块，即SIM卡(Subscriber Identity Module)。在没有SIM卡时，除某些特殊情况(例如紧急呼叫)，用户不能接入移动通信系统进行正常通讯。SIM卡内部一般都具有安全智能芯片，其上存储了移动通信终端用户的信息、加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供移动通信网络用户进行身份鉴别，并对用户通话时的语音信息进行加密。SIM卡一般符合ISO 7816标准，该标准确定了机电特性和微电路卡功能。

限域通信(RCC，Range Controlled Communication)SIM卡通过在传统SIM卡中内置2.45GHz芯片和近距离识别芯片，实现2.45GHz频段与低频磁技术的结合，使得近场通信功能可以在SIM卡上得以实现，并可利用手机网络实现便利充值及查询。具备RCC功能的SIM卡可透过手机与消费终端直接完成交易，手机本身的操作系统不参与，交易数据不经过其他中间环节。

但是，由于移动通信终端中的操作系统能够提供给应用程序访问RCCSIM卡的接口功能非常有限，限制了这种RCC SIM卡的应用，导致其有以下几个缺点：

(1)SIM卡发行后，由于应用功能被固化不能更新，无法增加新业务，如果想更新功能，就需要重新换卡，导致换卡的推广成本高；

(2)传统的RCC SIM卡在手机上只能进行用户识别应用发展工具(STK，SIM Tool Kit)菜单操作，用户操作体验差；

(3)SIM卡无法与线上互通，应用扩展能力差。

因此，目前存在改进对SIM卡的访问及数据交换的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有兼容型的用户识别模块及通信方法，解决移动终端对传统SIM卡的访问及数据交换存在限制的问题，从而扩展SIM卡的功能和应用。

本发明的技术方案是这样的：

一种用户识别模块，包括：

蓝牙模块，用于实现蓝牙通信；

限域通信模块，用于实现限域通信；以及

安全主控电路模块，其连接到所述蓝牙模块和所述限域通信模块，用于与所述蓝牙模块和所述限域通信模块交互，以便根据蓝牙通信协议和限域通信协议实现通信。

其中，所述蓝牙模块包括蓝牙通信模块和蓝牙射频通道，所述射频通道用于发射和接收蓝牙射频信号，所述蓝牙通信模块与所述蓝牙射频通道相连，用于在所述安全主控电路模块的控制下处理所接收的蓝牙射频信号。

其中，所述限域通信模块包括限域通信距离控制模块、低频磁场天线和限域射频通道，所述低频磁场天线用于感应低频磁信号；所述限域通信距离控制模块连接到所述低频磁场天线，用于控制距离；所述限域射频通道用于发射和接收限域通信射频信号；当所述低频磁场天线检测到低频磁信号时，所述限域通信模块在所述安全主控电路模块的控制下执行限域通信。

其中，所述蓝牙射频通道和所述限域射频通道共用同一射频天线，或者所述蓝牙射频通道和所述限域射频通道分别采用各自的射频天线，所述射频天线包括频率为2.4～2.4835GHz的射频天线。

其中，所述蓝牙通信模块包括基本速率蓝牙通信模块、或低功耗蓝牙通信模块、或基本速率蓝牙通信模块和低功耗蓝牙通信模块二者。

其中，所述蓝牙通信模块和所述限域通信模块使用单芯片、或双芯片、或三芯片。

本发明还提供一种移动终端，其包括：基带芯片；蓝牙通讯模块，其连接到所述基带芯片，根据蓝牙协议与所述基带芯片通信；以及上述的用户识别模块，其通过所述蓝牙通讯模块与所述基带芯片通信。

其中，所述移动终端将所述用户识别模块通过蓝牙通讯模块传送的记录数据，借助移动终端的通信链路传输到外部。

进一步地，本发明还提供一种使用用户识别模块进行通信的方法，其中，所述用户识别模块包括安全主控电路模块、蓝牙模块以及限域通信模块，所述方法包括：

根据蓝牙通信协议实现数据更新；

检测到用于限域通信的低频磁信号；

根据限域通信协议完成限域通信。

其中，所述方法还包括：返回蓝牙通信状态。

与现有方案相比较，本发明提供一种兼容蓝牙技术的RCC SIM卡，可以使得SIM卡既能支持RCC功能，便于移动支付，又由于在兼容蓝牙技术的RCC SIM卡与移动终端之间建立的无线蓝牙通道，可以提供更快的传输速率，便于RCC SIM卡中数据和应用的更新与交换，扩展RCC SIM卡的功能和应用。

附图说明

参照以下附图，将更好地理解本发明的许多方面。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，而不是对本发明的限制。

图1A为根据本发明的基于蓝牙模块的RCC SIM卡的系统组成结构示意图；

图1B为根据本发明的基于BR/BLE蓝牙技术的RCC SIM卡的系统组成结构示意图；

图2是根据本发明的基于BR/BLE的RCC SIM卡与蓝牙移动终端组成的系统结构示意图；

图3为使用基于BR/BLE的RCC SIM卡进行移动支付并与移动终端进行数据交换的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。

需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

本发明是在传统SIM卡的基础上，集成有基本速率蓝牙和/或低功耗蓝牙技术以及RCC技术，实现SIM卡的支付功能以及与移动终端之间的蓝牙通信功能。以下，参照图1A、1B和图2来描述本发明的兼容型SIM卡以及其与移动终端的通信。在本发明中，移动终端可以是手机。

图1A为根据本发明的基于蓝牙模块的RCC SIM卡的系统组成结构示意图。图1A示出了手机SIM卡槽(移动终端SIM卡槽)100和SIM卡110。移动终端SIM卡槽100可以是但不限于标准卡、Micro SIM卡、Nano SIM卡等的卡槽。SIM卡110为基于蓝牙技术的RCC SIM卡，主要包括：安全主控电路模块111、蓝牙模块112、RCC通信模块113和射频天线117。

在图1A中，安全主控电路模块111分别连接蓝牙模块112和RCC通信模块113，根据蓝牙通信协议或RCC通信协议实现通信。卡槽100与SIM卡110之间通过接口120(例如，标准ISO 7816接口)进行通信。

在图1A中，蓝牙模块112为基于蓝牙技术(例如，BR和/或BLE)的通信模块，包括蓝牙通信模块和蓝牙射频通道。在图1A所示的实施例中，蓝牙模块112的蓝牙射频通道采用射频天线117。所述蓝牙射频通道用于发射和接收蓝牙射频信号，所述蓝牙通信模块与所述蓝牙射频通道相连，用于在安全主控电路模块111的控制下处理所接收的蓝牙射频信号，实现蓝牙通信。

RCC通信模块113包括射频模块113’、低频模块113”以及RCC射频通道。在图1A所示的实施例中，RCC通信模块113的RCC射频通道采用射频天线117。射频模块113’通过处理RCC射频信号与外部的通信，而低频模块113”用于确定通信距离。RCC射频通道与射频模块113’相连，用于接收和发射RCC射频信号。RCC通信模块113在安全主控电路111模块的控制下，通过射频模块113’和低频模块113”的配合，根据RCC通信协议实现RCC通信。

根据图1A，射频天线117包括2.4～2.4835GHz的射频天线，其分别连接蓝牙模块112和RCC通信模块113，用于接收或发射包括蓝牙射频信号和RCC射频信号的射频信号。根据一个实施例，如图1A所示，蓝牙模块112与RCC通信模块113的射频通道共用射频天线117。在共用射频天线117的情况下，当RCC SIM卡需要进行蓝牙通信时，射频天线117接收和发射蓝牙射频信号；而当需要进行RCC通信时，射频天线117接收和发射RCC射频信号。根据另一个实施例，蓝牙模块112与RCC通信模块113的射频通道也可以分别采用各自的射频天线。在分别采用各自的射频天线的情况下，分别通过各自的射频天线发射和接收蓝牙射频信号和RCC射频信号。

根据一个实施例，在工作开始时，SIM卡110处于蓝牙广播状态。在这一状态下，有蓝牙连接时，蓝牙射频通道发射或接收蓝牙射频信号，蓝牙通信模块对信号进行放大等处理，根据蓝牙通信协议实现数据的更新与交换。RCC通信模块113的低频模块113”检测是否接收到低频磁信号。如果接收到低频磁信号，安全主控电路模块111切换射频通道到RCC射频通道，RCC通信模块113在安全主控电路模块111的控制下根据限域通信协议实现RCC通信。根据一个实施例，在完成RCC通信后，SIM卡110返回蓝牙广播状态。而如果没有接收到低频磁信号，SIM卡110将持续处于蓝牙广播状态。

图1B为根据本发明的基于基本速率蓝牙(BR，Basic Rate)/低功耗蓝牙(BLE，Bluetooth Low Energy)蓝牙技术的RCC SIM卡的系统组成结构示意图。图1A中的RCC通信模块113的低频模块113”包括图1B所示的RCC距离控制模块114(也可以称为低频磁场感应电路)与低频磁场天线115。在图1B中，图1A的RCC通信模块113的射频模块113’与蓝牙模块112集成为一个整体，组成射频电路模块116(也可以称为蓝牙及2.4GHz收发电路)。根据一个实施例，如图1B所示，在基于BR/BLE蓝牙技术的RCC SIM卡中，射频电路模块116为BR/BLE/RCC射频电路模块。采用BR/BLE蓝牙技术的SIM卡符合ISO 7816-3国际标准及GSM和ETSI标准规定的电流消耗要求，满足终端对SIM卡蓝牙的兼容性要求，并且传输速率满足需要。

在图1B中，安全主控电路模块111与射频电路模块116和RCC距离控制模块114相连，用于分别与射频电路模块116和RCC距离控制模块114的控制、交互，以便根据蓝牙通信协议和/或RCC通信协议实现相应的通信。安全主控电路模块111还包括外部输入输出接口，通过与手机SIM卡槽相连，实现SIM卡功能。同时，安全主控电路模块111可实现卡片的ISO 7816接口静电释放(ESD，Electro-Static Discharge)保护。安全主控电路模块111可以是高性能安全智能卡芯片。

BR/BLE/RCC射频电路模块116负责射频信号的产生、处理。根据一个实施例，BR/BLE/RCC射频电路模块116可以是单芯片方案，即，将BR、BLE、RCC功能集成在一颗芯片内；根据另一个实施例，BR/BLE/RCC射频电路模块116也可以是双芯片方案，例如，将BR和BLE功能集成在一颗芯片上，而将RCC功能单独放在一颗芯片内实现，或者3个功能以任意两种方式结合的双芯片方案；根据另一个实施例，BR/BLE/RCC射频电路模块116还可以是三芯片方案，例如，将BR、BLE、RCC功能分别单独集成在一颗芯片上。

射频天线117连接到射频电路模块116，为射频电路模块116在空中高速传输数据的天线，包括2.4～2.4835GHz的射频天线，用于接收或发射射频信号。所述射频信号包括蓝牙射频信号和RCC射频信号。

RCC距离控制模块114为低频磁场感应电路，负责低频磁信号的接收、放大和信号检出，用于控制距离并传输认证数据。RCC距离控制模块114与低频磁场天线115相连，用于接收低频磁场天线115感应到的低频磁场。

根据一个实施例，在工作开始时，SIM卡110处于蓝牙广播状态。在这一状态下，有蓝牙连接时，射频天线117发射或接收蓝牙射频信号，BR/BLE/RCC射频电路模块116对信号进行放大等处理，根据蓝牙通信协议实现数据的更新与交换。RCC距离控制模块114检测通过低频磁场天线115是否接收到低频磁信号。如果接收到低频磁信号，安全主控电路模块111切换射频通道到RCC功能，SIM卡110根据限域通信协议实现RCC通信。根据一个实施例，在完成RCC通信后，SIM卡110返回蓝牙广播状态。而如果没有接收到低频磁信号，SIM卡110将持续处于蓝牙广播状态。

图2是基于蓝牙技术的RCC SIM卡与蓝牙手机组成的系统结构示意图。如图2所示，移动终端200包括手机基带芯片201、支持BR或者BLE或者BR/BLE蓝牙功能的蓝牙通讯模块203以及SIM卡槽202，SIM卡槽202类似于图1A或图1B中的SIM卡槽100。基于BR/BLE蓝牙技术的RCCSIM卡210如同图1A或图1B所示的110插入移动终端的SIM卡槽202，可以实现SIM卡功能及其他功能。从图2可以看出，蓝牙通讯模块203与手机基带芯片201连接，根据蓝牙协议与手机基带芯片201通信。SIM卡槽202与手机基带芯片201连接，RCC SIM卡210通过卡槽触点与手机基带芯片201连接。

移动终端200与基于BR/BLE蓝牙技术的RCC SIM卡210之间有两个通道，例如，一个是接口220，通过接口220实现SIM卡及获取SIM卡的IMSI号的功能；另外一个为无线蓝牙通道，其是移动终端的蓝牙通讯模块203与基于BR/BLE的RCC SIM卡210通过天线204建立的，可以实现移动终端对SIM卡的访问和数据交换，进行应用程序可动态加载和打通线上交易等功能。

在本申请中，移动终端200与RCC SIM卡210之间的连接具有唯一性，该唯一性是通过如下方式建立的。首先，移动终端200通过接触式通讯接口(如7816通讯接口方式等)获取安装在移动终端内的RCC SIM卡的IMSI号(该号是唯一的)，移动终端仅与该IMSI号的RCC SIM卡连接；其次，移动终端向SIM卡发送认证信息；最后，SIM卡对接收到的认证信息进行解密比对，如果正确则连接通信，如果错误则断开连接。这样，使得在蓝牙主从设备之间建立的安全连接具有唯一性。

根据一个实施例，在工作开始时，RCC SIM卡210处于蓝牙广播状态。在这一状态下，在有蓝牙连接的情况下，射频天线117发射或接收蓝牙射频信号，BR/BLE/RCC射频电路模块116对信号进行放大等处理，SIM卡210根据蓝牙通信协议通过蓝牙通讯模块203与移动终端实现数据的更新与交换。RCC距离控制模块114检测通过低频磁场天线115是否接收到低频磁信号。如果接收到低频磁信号，安全主控电路模块111切换射频通道到RCC功能，SIM卡210根据限域通信协议实现RCC通信。根据一个实施例，在完成RCC通信后，SIM卡210返回蓝牙广播状态。而如果没有接收到低频磁信号，SIM卡210将持续处于蓝牙广播状态。

本申请公开的上述方案可以用于对pos机(point of sale)数据和应用的更新。目前，对pos机的更新有两种方式：一种方式是在pos机终端加入移动通信模块，完成更新，但是成本较高；另一种方式是定时通过人工将数据下载，然后上传到其他软件进行管理更新，但这样比较繁琐，不够便捷。而如果采用上述基于蓝牙技术的RCC SIM卡，手机在pos机刷卡，pos机记录数据，并将该数据传输到RCC SIM卡中，SIM卡通过与手机终端的蓝牙通道将数据发送至手机，手机通过通信链路(例如，无线通道)将数据发送至pos机的后台，交由后台处理，完成数据更新。这样，借助SIM卡与手机终端的无线蓝牙通道带来的便利，pos机的更新可以通过手机的通信链路完成。

以上参照图1和图2分别描述了基于蓝牙技术的RCC SIM卡以及RCCSIM卡与移动终端之间的关联。以下参照图3详细描述本发明的通信方法。

图3是描述使用基于BR/BLE的RCC SIM卡进行RCC通信并与移动终端进行数据交换的方法300。所述基于BR/BLE的RCC SIM卡包括安全主控电路模块、BR/BLE/RCC射频电路模块、连接到射频电路模块的射频天线、RCC距离控制模块以及低频磁场天线。移动终端包括手机基带芯片、支持BR或者BLE或者BR/BLE蓝牙通讯模块以及卡槽。

总体而言，所述方法包括：根据蓝牙通信协议实现数据更新；检测到用于RCC通信的低频磁信号；根据RCC通信协议完成RCC通信。

具体而言，如图3所示，方法300包括如下步骤：

在步骤302处，SIM卡处于蓝牙广播状态。

在这一状态下，有蓝牙连接时，射频天线发射或接收蓝牙射频信号，BR/BLE/RCC射频电路模块对信号进行放大等处理，SIM卡根据蓝牙通信协议与移动终端实现数据的更新与交换。

在步骤304处，检测是否接收到低频磁信号。

在这一步骤中，RCC距离控制模块检测通过低频磁场天线是否接收到低频磁信号，如果接收到低频磁信号，则进行到步骤306；而如果没有接收到低频磁信号，SIM卡将持续处于蓝牙广播状态。

在步骤306处，当接收到低频磁信号时，实现RCC通信。

安全主控电路模块切换射频通道到RCC功能，SIM卡根据限域通信协议与外部实现RCC通信。根据一个实施例，在完成RCC通信后，SIM卡返回蓝牙广播状态。

在上述方法中，所述射频信号是频率为2.4～2.4835GHz的射频信号。

以上所述的具体实施方式是用于帮助理解本发明的目的、技术方案和有益效果，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用户识别模块，包括：

蓝牙模块，用于实现蓝牙通信；

限域通信模块，用于实现限域通信；以及

安全主控电路模块，其连接到所述蓝牙模块和所述限域通信模块，用于与所述蓝牙模块和所述限域通信模块交互，以便根据蓝牙通信协议和限域通信协议实现通信。

2.如权利要求1所述的用户识别模块，其中，所述蓝牙模块包括蓝牙通信模块和蓝牙射频通道，所述射频通道用于发射和接收蓝牙射频信号，所述蓝牙通信模块与所述蓝牙射频通道相连，用于在所述安全主控电路模块的控制下处理所接收的蓝牙射频信号。

3.如权利要求2所述的用户识别模块，其中，所述限域通信模块包括限域通信距离控制模块、低频磁场天线和限域射频通道，

所述低频磁场天线用于感应低频磁信号；

所述限域通信距离控制模块连接到所述低频磁场天线，用于控制距离；

所述限域射频通道用于发射和接收限域通信射频信号；

当所述低频磁场天线检测到低频磁信号时，所述限域通信模块在所述安全主控电路模块的控制下执行限域通信。

4.如权利要求3所述的用户识别模块，其中，所述蓝牙射频通道和所述限域射频通道共用同一射频天线，或者所述蓝牙射频通道和所述限域射频通道分别采用各自的射频天线，所述射频天线包括频率为2.4～2.4835GHz的射频天线。

5.如权利要求2所述的用户识别模块，其中，所述蓝牙通信模块包括基本速率蓝牙通信模块、或低功耗蓝牙通信模块、或基本速率蓝牙通信模块和低功耗蓝牙通信模块二者。

6.如权利要求5所述的用户识别模块，其中，所述蓝牙通信模块和所述限域通信模块使用单芯片、或双芯片、或三芯片。

7.一种移动终端，其包括：

基带芯片；

蓝牙通讯模块，其连接到所述基带芯片，根据蓝牙协议与所述基带芯片通信；以及

权利要求1至6任意一者所述的用户识别模块，其通过所述蓝牙通讯模块与所述基带芯片通信。

8.如权利要求7所述的移动终端，其中，所述移动终端将所述用户识别模块通过蓝牙通讯模块传送的记录数据，借助移动终端的通信链路传输到外部。

9.一种使用用户识别模块进行通信的方法，其中，所述用户识别模块包括安全主控电路模块、蓝牙模块以及限域通信模块，所述方法包括：

根据蓝牙通信协议实现数据更新；

检测到用于限域通信的低频磁信号；

根据限域通信协议完成限域通信。

10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括：返回蓝牙通信状态。