DE19938998B4

DE19938998B4 - Verfahren zum Betreiben von Chipkarten

Info

Publication number: DE19938998B4
Application number: DE19938998A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schraud; Robert Reiner; Dierk Eichner; Volker GÜNGERICH
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: WO2001013597A1; DE19938998A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Unterscheidung zweier modulierter Signale mit gleichem oder annähernd gleichem Amplidutenhub und gleicher oder unterschiedlicher Trägerfrequenz beschrieben. Um diese beiden modulierten Signale sicher voneinander unterscheiden zu können, ist vor oder nach der Demodulation der Signale eine digitale Filterung z. B. mittels eines digitalen Filters (DF) vorgesehen. Die Erfindung läßt sich vorteilhaft auf kontaktlosen Chipkarten realisieren; sind mehrere erfindungsgemäße Chipkarten in ein Schreiblesegerät gesteckt, kann jede Chipkarte mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens feststellen, ob empfangene Signale vom Schreiblesegerät oder von einer anderen Chipkarte gesendet wurden, weil das Schreiblesegerät in einer anderen Modulation sendet als die Chipkarten. Jedoch haben sowohl die vom Schreiblesegerät als auch die von einer Chipkarte gesendeten Signale annähernd den gleichen oder sogar gleichen Amplitudenhub.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von Chipkarten, bei dem zwei modulierte Signale mit gleichem oder annähernd gleichem Amplitudenhub mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen empfangen werden.
Kreditkarten, Telefonkarten, Versicherungskarten, Ausweiskarten, um nur einige Beispiele einer Vielzahl von maschinenlesbaren Karten zu nennen, sind meist als kontaktlose Chipkarten ausgeführt, auf denen ein integrierter Schaltkreis angeordnet ist, auf den nicht nur die erforderliche Versorgungsspannung drahtlos eingespeist wird, sondern auch der Datenaustausch zwischen der Karte und dem Kartenschreiblesegerät drahtlos ohne elektrische Kontakte erfolgt.
Gemäß dem „Final Committee Draft" bezüglich der Norm ISO/IEC 14443-2 Typ B ist für die Datenübertragung vom Schreiblesegerät zur Karte ein digitales Amplitudenmodulationsverfahren, das so genannte Amplitude-shiftkeying – abgekürzt ASK –, vorgeschrieben, das einen Amplitudenwechsel zwischen zwei Amplituden mit einem Amplitudenhub von 10% vorsieht. Die Frequenz ist auf 106 KHz genormt. Doch auch die von der Karte zum Schreiblesegerät gesendeten Daten sind moduliert, jedoch nicht amplitudenmoduliert. Vielmehr moduliert ein Subträger mit einer Frequenz von 106 kHz die Phase eines Trägers. Dabei treten Schwebungen auf, das heißt Bereiche mit höherer und Bereiche mit niedrigerer Amplitude. Diese Art der Phasenmodulation ist unter dem Begriff Biphasenmodulation oder dem englischen Begriff Biphaseshiftkeying – abgekürzt BPSK – bekannt. Der Amplitudenhub liegt bei dieser Biphasenmodulation aber in der gleichen Größenordnung wie bei der für die Daten übertragung vom Schreiblesegerät zur Karte vorgesehenen Amplitudenmodulation.
Neben Schreiblesegeräten, in welche jeweils nur eine Karte einsteckbar und bearbeitbar ist, gibt es auch leistungsfähigere Schreiblesegeräte, die gleichzeitig mehrere Karten aufnehmen können. Befinden sich mehrere Karten gleichzeitig in einem derartigen Schreiblesegerät so sind Maßnahmen erforderlich, um einen geregelten und sicheren Datenaustausch zwischen dem Schreiblesegerät einerseits und den zahlreichen Karten andererseits sicherzustellen. Weil, wie bereits erwähnt, der Amplitudenhub beider Modulationsverfahren in gleicher Größenordnung liegt, kann eine Karte nicht unterscheiden, ob die von ihr empfangenen Signale vom Schreiblesegerät oder von einer anderen Karte ausgesendet worden sind.
Aus der DE 3305685 A1 (nächstkommender Stand der Technik) ist ein Durchgangsüberwachungssystem bekannt, bei welchem batteriebetriebene, kodierte Kennmarken ein eindeutiges Kennmarkensignal abgeben, sobald eine Portaleinheit in Kennmarkenempfangsreichweite ist. Die Portaleinheit sendet dabei ein sich stets wiederholendes Signal und wartet in einer unmittelbar darauf folgenden Sendepause auf Antwort durch die angeregte Kennmarke. Hierbei können auch mehrere Kennmarken gleichzeitig durch eine Portaleinheit erkannt werden, da innerhalb der Kennmarke mittels Zufallssystem ein Sendezeitpunkt für das Kennmarkensignal festgelegt wird. Bei gleichzeitigem Senden zweier Marken werden allerdings beide Kennmarkensignale in der Portaleinheit verworfen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben von Chipkarten vorzusehen, bei dem zwei modulierte Signale mit gleichem oder annähernd gleichem Amplitudenhub moduliert sind und diese Signale auch bei gleichzeitigem Empfang der Signale sicher unterschieden werden können.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Maßnahme, vor der Demodulation der empfangenen Signale eine digitale Filterung – beispielsweise mittels eines digitalen Filters – vorzusehen, lassen sich die unerwünschten Signale abblocken, während die erwünschten Signale eingekoppelt werden.
Eine im Anspruch 4 angegebene vorteilhafte Ausgestaltung des im Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens sieht vor, die Abtastfrequenz für die digitale Filterung halb oder etwa halb so groß zu wählen wie die höhere der beiden Trägerfrequenzen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben von Chipkarten,
2 ein alternatives Verfahren zum Betreiben von Chipkarten,
3 eine Spezifizierung des Verfahrens gemäß 1,
4 eine Spezifizierung des Verfahrens gemäß 2.
Es wird nun das in der 1 gezeigte erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben von Chipkarten beschrieben und erläutert.
Die von einem Sender SE ausgestrahlten Signale werden von einer Induktivität I empfangen, die an einen Brückengleichrichter G angeschlossen ist, dessen einer Gleichspannungsausgang mit dem Eingang eines digitalen Filters DF verbunden ist. Der Ausgang des digitalen Filters DF ist mit dem Dateneingang, der zugleich auch als ein Versorgungsspannungseingang dient, eines Demodulators D verbunden, dessen anderer Versorgungsspannungseingang mit dem anderen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G verbunden ist.
Das digitale Filter DF blockt nun diejenigen Signale mit der falschen Trägerfrequenz ab, während es die Signale mit der richtigen Trägerfrequenz durchläßt. Der Demodulator D wird daher nur bei der richtigen Trägerfrequenz mit Strom versorgt und gibt daher nur in diesem Fall ein Signal an seinem Ausgang A ab. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß der Empfänger E nur dann Strom zieht – also gewissermaßen eingeschaltet ist –, wenn das richtige Signal anliegt, während er stromlos bleibt – also ausgeschaltet ist –, wenn das Signal mit der falschen Trägerfrequenz vom Sender SE gesendet wird.
Das in der 2 abgebildete alternative Verfahren zum Betreiben von Chipkarten unterscheidet sich vom erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das digitale Filter DF nicht in einer der beiden Zuleitungen vom Brückengleichrichter G liegt, sondern am Ausgang A des Demodulators D vorgesehen ist. Bei diesem alternativen Verfahren ist der Demodulator D zwar stets eingeschaltet, am Ausgang des digitalen Filters DF liegen aber nur dann Signale an, wenn der Sender SE Signale mit der richtigen Trägerfrequenz sendet.
Es wird nun die in der 3 dargestellte Spezifizierung des Verfahrens gemäß 1 beschrieben und erläutert.
Diese Spezifizierung ist verglichen mit 1 durch folgende Bauteile ergänzt.
Der eine Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G ist über den einen Zweig eines Stromspiegels SP mit dem Eingang des digitalen Filters DF verbunden, dessen Ausgang an den Dateneingang, der zugleich als ein Versorgungsspannungseingang dient, eines Demodulators D verbunden, dessen anderer Versorgungsspannungseingang mit dem anderen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G verbunden ist. Der andere Zweig des Stromspiegels SP ist über eine Parallelschaltung aus einem Spannungsregler SR, einer Kapazität C und einer Steuerschaltung S mit dem anderen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G verbunden. Der Ausgang des Demodulators D ist mit dem Dateneingang der Steuerschaltung S verbunden, deren Ausgang über eine Steuerleitung SL mit dem Steuereingang des Demodulators D verbunden ist.
Mittels des Spannungsreglers SR und der Kapazität C wird die Versorgungsspannung für den Demodulator D und für die Steuerschaltung S geregelt und geglättet. In Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Demodulators D steuert die Steuerschaltung S über die Steuerleitung SL den Demodulator D. Wegen des digitalen Filters DF erhält der Demodulator D aber nur dann seine Versorgungsspannung, wenn die Induktivität I Signale mit der richtigen Modulation empfängt. Nur in diesem Fall gibt der Demodulator D ein Ausgangssignal an seinem Ausgang A ab, während er bei Empfang von Signalen mit der falschen Modulation durch die Induktivität I keine Signale abgibt.
Die in der 4 gezeigte Spezifizierung unterscheidet sich vom in der 2 abgebildeten alternativen Verfahren zum Betreiben einer Chipkarte dadurch, daß das digitale Filter DF nicht zwischen dem Stromspiegel SP und dem Demodulator D liegt, sondern am Ausgang des Demodulators D angeordnet ist. Das digitale Filter DF läßt nur Signale mit der richtigen Modulation durch, dagegen blockt es Signale mit der falschen Modulation ab.
Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung auf den eingangs erwähnten kontaktlosen Chipkarten anwenden. Wenn z. B. mehrere Chipkarten, auf denen die Erfindung realisiert ist, gleichzeitig in einem Schreiblesegerät stecken, kann jede dieser erfindungsgemäßen Chipkarten unterscheiden, ob die empfangenen Signale vom Schreiblesegerät oder von einer anderen Chipkarte gesendet wurden.
Die Chipkarten empfangen bzw. verarbeiten nur vom Schreiblesegerät gesendete Signale, weil diese Signale die richtige Modulation haben, während sie von Chipkarten ausgesendete Signale ignorieren.
Die Erfindung gewährleistet daher einen sicheren und geregelten Datenaustausch zwischen einem Schreiblesegerät und mehreren gleichzeitig in dem Schreiblesegerät steckenden Chipkarten.
Ein Vorteil liegt darin, daß die erfindungsgemäßen Chipkarten auch von einem Schreiblesegerät für jeweils nur eine Karte angenommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, mit einem nur geringen Aufwand an Bauteilen eine sichere Unterscheidung zwischen den beiden Signalen zu erzielen, denn es genügt, an geeigneter Stelle ein digitales Filter vorzusehen.

E: Empfänger
SE: Sender
I: Induktivität
G: Brückengleichrichter
D: Demodulator
H: Signalausgang des Demodulators
DF: Digitales Filter
SP: Stromspiegel
SR: Spannungsregler
C: Kapazität
S: Steuerschaltung
SL: Steuerleitung

Claims

Verfahren zum Betreiben von Chipkarten, bei dem zwei modulierte Signale mit gleichem oder annähernd gleichem Amplitudenhub mit unterschiedlicher Trägerfrequenz empfangen werden, wobei vor einer Demodulation der modulierten Signale eine digitale Filterung vorgesehen ist, wobei der Demodulator nur dann seine Versorgungsspannung von der digitalen Filterung erhält, wenn die richtige Trägerfrequenz oder ein Signal mit der richtigen Modulation empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Signale amplitudenmoduliert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Signal amplitudenmoduliert, das andere Signal dagegen mit einem Subträger biphasenmoduliert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastfrequenz für die digitale Filterung halb so groß oder ungefähr halb so groß gewählt ist wie die höhere der beiden Trägerfrequenzen.