FR3066869A1 - Procede d'activation d'un tag a modulation active - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'activation, par un premier dispositif NFC (DEV1), d'un deuxième dispositif NFC (DEV2), dans lequel : le deuxième dispositif détecte (21) une première salve de champ électromagnétique (F1) générée (12) par le premier dispositif ; le deuxième dispositif active (24) des circuits d'émission ; et à réception (21') d'une salve de champ ultérieure, générée par le premier dispositif, le deuxième dispositif génère (26) un deuxième champ électromagnétique (F2).

Description

PROCEDE D'ACTIVATION D'UN TAG A MODULATION ACTIVE

Domaine

La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et, plus particulièrement, les transpondeurs électromagnétiques ou étiquettes électroniques (TAG). La présente description s'applique plus particulièrement aux dispositifs électroniques intégrant un circuit de communication en champ proche (NFC - Near Field Communication) et à la détection de la présence d'un tel dispositif dans le champ d'un autre dispositif. État de l’art antérieur

Les systèmes de communication à transpondeurs électromagnétiques sont de plus en plus fréquents, en particulier, depuis le développement des technologies de communication en champ proche (NFC - Near Field Communication).

Ces systèmes exploitent un champ électromagnétique radiofréquence généré par un dispositif (terminal ou lecteur) pour communiquer avec un autre dispositif (carte).

Dans les systèmes récents, un même dispositif NFC peut opérer en mode carte ou en mode lecteur (par exemple dans le cas d'une communication en champ proche entre deux téléphones mobiles). Il est alors fréquent que les dispositifs soient alimentés par batteries et que leur fonctions et circuits soient mis en veille pour ne pas consommer d'énergie entre des périodes d'utilisation. Les dispositifs doivent alors être « réveillés » quand ils se trouvent à portée l'un de l'autre.

Plus généralement, on trouve des systèmes dans lesquels un terminal ou borne fonctionne en mode lecteur et souhaite communiquer avec un dispositif récepteur fonctionnant en mode carte (ou TAG) . Le dispositif récepteur est même, dans certaines applications, dépourvu de batterie et est alors téléalimenté par le dispositif émetteur dans le champ duquel il se trouve. Résumé

Un mode de réalisation vise à réduire tout ou partie des inconvénients des techniques connues de détection de présence d'un dispositif électronique intégrant un circuit de communication en champ proche par un autre dispositif électronique émettant un champ électromagnétique.

Un mode de réalisation vise à proposer une solution d'activation d'un dispositif récepteur d'un champ électromagnétique, évitant les erreurs de détection.

Ainsi, un mode de réalisation prévoit un procédé d'activation, par un premier dispositif NFC, d'un deuxième dispositif NFC, dans lequel : le deuxième dispositif détecte une première salve de champ électromagnétique générée par le premier dispositif ; le deuxième dispositif active des circuits d'émission ; et à réception d'une salve de champ ultérieure, générée par le premier dispositif, le deuxième dispositif génère un deuxième champ électromagnétique.

Selon un mode de réalisation, lorsqu'il détecte le deuxième champ, le premier dispositif initie une communication en champ proche avec le deuxième dispositif.

Selon un mode de réalisation, le procédé comporte les étapes successives suivantes : le premier dispositif est activé ; le premier dispositif génère ladite première salve ; le deuxième dispositif est activé par la détection de cette première salve et est placé en attente de réception de la salve ultérieure ; le premier dispositif émet ladite deuxième salve ; le deuxième dispositif détecte la deuxième salve et génère ledit deuxième champ électromagnétique ; le premier dispositif détecte le deuxième champ ; et le premier dispositif initie un processus de communication en champ proche.

Selon un mode de réalisation, l'activation du premier dispositif est périodique.

Selon un mode de réalisation, l'activation correspond à une sortie d'un mode de veille.

Un mode de réalisation prévoit un dispositif de communication en champ proche, adapté à la mise en oeuvre du procédé d'activation.

Brève description des dessins

Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation très schématique et sous forme de blocs d'un exemple de système à communication en champ proche du type auquel s'applique, à titre d'exemple, des modes de réalisation qui vont être décrits ; la figure 2 est un schéma-bloc illustrant partiellement un mode de réalisation de circuits d'un dispositif de communication en champ proche ; et la figure 3 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé d'activation de dispositifs NFC.

Description détaillée

De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures.

Par souci de clarté, seules les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, la génération des signaux radiofréquences et leur interprétation n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les techniques usuelles de génération et d'interprétation de ces signaux.

Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.

Dans la description qui suit, lorsqu'on fait référence aux termes « approximativement », « environ » et « de l'ordre de », cela signifie à 10% près, de préférence à 5% près.

La figure 1 est une représentation très schématique et sous forme de blocs d'un exemple de système de communication en champ proche du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, des modes de réalisation qui vont être décrits.

On suppose le cas de deux dispositifs électroniques similaires, par exemple deux téléphones mobiles, mais tout ce qui va être décrit s'applique plus généralement à tout système dans lequel un transpondeur capte un champ électromagnétique rayonné par un lecteur, borne ou terminal. En particulier, tout ce qui est décrit s'applique à des systèmes dans lesquels l'un des dispositifs est dédié à fonctionner en mode lecteur et l'autre est dédié à fonctionner en mode TAG. Pour simplifier, on fera référence à des dispositifs NFC pour designer des dispositifs électroniques intégrant des circuits de communication en champ proche.

Deux dispositifs de communication 1 (DEV1) et 2 (DEV2) sont susceptibles de communiquer par couplage électromagnétique en champ proche. Selon les applications, pour une communication, un des dispositifs fonctionne en mode dit lecteur tandis que l'autre fonctionne en mode dit carte, ou les deux dispositifs communiquent en mode poste à poste (peer to peer - P2P) . Chaque dispositif comporte divers circuits électroniques de génération d'un signal radiofréquence émis à l'aide d'une antenne. Le champ radiofréquence généré par l'un des dispositifs est capté par l'autre dispositif qui se trouve à portée et qui comporte également une antenne.

Dans les applications plus particulièrement visées par la présente description, lorsqu'un dispositif n'est pas en cours de communication, il est commuté en mode veille afin de réduire l'énergie consommée. Cela est en particulier le cas pour les dispositifs alimentés par batterie.

Lorsqu'un dispositif (par exemple le dispositif 1) émet un champ électromagnétique pour initier une communication avec un autre dispositif (par exemple le dispositif 2), ce champ est capté par ce dispositif 2 dès qu'il se trouve à portée. Ce champ est détecté par les circuits du dispositif 2 qui, pour un dispositif équipé d'une batterie, sont réactivés (réveillés) s'ils sont en veille. Dans le cas d'un dispositif 2 tirant l'alimentation des circuits qui le constituent du champ électromagnétique, cette activation ou réveil, correspond à alimenter les circuits correspondants. Cela se traduit par une variation de la charge constituée par les circuits du dispositif 2 sur le circuit résonant de génération du champ du dispositif 1. En pratique, la variation correspondante de phase ou d'amplitude du champ émis est détectée par le dispositif 1 qui entame alors un protocole de communication sans contact avec le dispositif 2. Côté dispositif 1, on détecte en pratique si l'amplitude de la tension aux bornes du circuit résonnant descend en dessous d'un seuil ou si la tension présente un déphasage supérieur à un seuil.

Une fois que le dispositif 1 a détecté la présence du dispositif 2 dans son champ, il entame une procédure d'établissement de communication, mettant en oeuvre des émissions de requêtes par le dispositif 1 et de réponses par le dispositif 2.

Une difficulté réside dans le fait que la variation de l'amplitude du champ ou de sa phase côté dispositif 1 dépend du couplage opéré avec le dispositif 2. Or, le facteur de couplage dépend de plusieurs paramètres parmi lesquels la distance entre les deux dispositifs et la taille de l'antenne du dispositif 2. Dans certaines situations, bien que le dispositif 2 ait été réveillé, le couplage est trop faible pour que la variation d'amplitude ou de phase soit détectée côté dispositif 1, alors même qu'une communication pourrait être établie.

On distingue les dispositifs à modulation de charge passive (PLM - Passive Load Modulation) qui modifient l'impédance du circuit résonant en commutant des composants passifs (résistances ou capacités de rétromodulation) des dispositifs à modulation de charge active (ALM - Active Load Modulation) qui génèrent un signal appliqué aux bornes du circuit résonant. Les modes de réalisation décrits concernent plus particulièrement les dispositifs à modulation de charge active.

La figure 2 est un schéma-bloc illustrant partiellement un mode de réalisation de circuits d'un dispositif de communication en champ proche.

De façon simplifiée, le dispositif (1 ou 2, figure 1) comporte au moins un circuit résonant 3, série ou parallèle. Dans le cas d'un circuit résonnant parallèle tel que représenté, le circuit 3 comporte une inductance L formant antenne en parallèle avec un élément capacitif C. Les bornes de l'association en parallèle définissent des bornes 31 et 33 d'entrée-sortie du circuit résonant 3. Dans l'exemple représenté, le même circuit résonant 3 sert en émission et en réception. Dans ce cas, les bornes 31 et 33 sont reliées à des bornes d'entrée 41 et 43 d'une chaîne de réception radiofréquence et à des bornes de sortie 51 et 53 d'une chaîne d'émission radiofréquence. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte deux antennes respectivement d'émission et de réception. Chaque chaîne de transmission (émission ou réception) comporte généralement divers circuits (adaptateurs d'impédance, aiguilleurs, coupleurs, etc.) non représentés entre le circuit résonant 3 et des circuits de traitement des signaux radiofréquence, symbolisés globalement par un bloc 6. Côté réception, la chaîne de réception comporte en outre au moins un circuit 45 de détection de champ (FD) . Côté émission, la chaîne d'émission comporte au moins un amplificateur 55 (PA) .

Le dispositif comporte en outre, dans les applications de modulation de charge active, une batterie 7 (BAT) d'alimentation des circuits électroniques qu'il comporte.

Selon les modes de réalisation décrits, on prévoit de faire émettre un champ par le dispositif récepteur après qu'il ait été réveillé par la présence d'un champ émis par le dispositif émetteur. Ainsi, ce champ va être détecté par le dispositif émetteur, même en cas de faible couplage. A la différence d'une communication dans laquelle le dispositif récepteur module le champ électromagnétique en modifiant la charge qu'il représente sur le champ de l'émetteur selon un codage interprétable par l'émetteur, on se trouve ici en présence d'une deuxième émission de champ. Cela permet d'activer de façon fiable les deux dispositifs. En effet, en cas de couplage trop faible pour que le champ émis par le récepteur soit détecté par le dispositif émetteur, cela signifie que la communication ne pourra pas s'opérer. Cependant, dès que ce champ peut être capté, on considère qu'une communication peut être initialisée.

Dans les applications de dispositifs NFC à faible consommation placés en mode veille, ces dispositifs activent périodiquement (par exemple avec un période de quelques centaines de millisecondes, quelques secondes, etc.) leurs circuits NFC pour émettre un champ pendant une durée (par exemple de quelques dizaines à quelques centaines de microsecondes) courte par rapport à la période entre deux activations, afin de détecter si un autre dispositif est à portée.

On prévoit de tirer profit de l'intervalle de temps entre deux émissions périodiques afin, lors de la détection d'un champ par un dispositif récepteur, d'activer ses circuits afin de lui faire émettre un champ en réponse de l'émission périodique suivante.

La figure 3 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé d'activation d'une communication par des dispositifs NFC.

Initialement, les deux (ou plus de deux) dispositifs DEV1 et DEV2 sont en veille (SM - Sleep Mode).

On suppose qu'un des dispositifs (par exemple le premier DEV1) est réveillé ou activé (bloc 11, WU) pour établir une communication. Cette activation peut prendre diverses formes usuelles, par exemple, une action d'un utilisateur, un déclenchement périodique, la réception d'une communication d'un autre type (par exemple utilisant le réseau téléphonique), etc.

Le dispositif DEV1 émet alors (bloc 12, LPCD - Low Power Card Détection) un champ Fl destiné à être capté par l'autre dispositif ou par les autres dispositifs à portée. Ce champ est généré par une excitation du circuit oscillant (3, figure 2) par un signal, typiquement une porteuse radio fréquence non modulée, pendant une durée donnée (par exemple de quelques dizaines à quelques centaines de microsecondes) . Cette émission représente une salve (burst) de détection d'un dispositif 2 à portée.

En supposant que le deuxième dispositif DEV2 est à portée et que le champ Fl est suffisant pour activer son détecteur de champ (bloc 21, FD), le dispositif DEV2 est réveillé (bloc 22, WU).

Les étapes suivantes consistent à préparer le dispositif DEV2 afin qu'il émette un champ à destination du dispositif DEV1.

Une première étape optionnelle est une mesure (bloc 23, CONFIRM) du temps pendant lequel le champ Fl est capté. Cela permet de valider qu'on est bien en présence d'un dispositif émetteur à portée et que le dispositif DEV2 n'a pas été réveillé par de simples perturbations électromagnétiques. En pratique, cette confirmation est validée si la durée pendant laquelle le dispositif DEV2 capte le champ Fl excède un seuil. De préférence, cette étape vérifie également que la durée d'émission du champ Fl n'est pas trop longue, c'est-à-dire est comprise entre deux seuils.

Si cette confirmation ne s'opère pas, le dispositif DEV2 repasse en mode veille (SM). Si, comme cela est représenté, l'étape 23 confirme un champ suffisant, les circuits du dispositif sont alors démarrés (bloc 24, START-UP) et notamment ses circuits d'émission.

Le dispositif DEV2 est alors placé en attente (bloc 25, WAIT) de réception de la salve suivante (ou plus généralement d'une salve ultérieure) d'émission de champ par le dispositif DEV1. Côté dispositif DEV1, à la fin de la première salve 12 d'émission du champ Fl, ses circuits se remettent en veille. En effet, comme le dispositif DEV2 n'a pas effectué de modulation active, on suppose que le dispositif DEV1 n'a pas détecté la présence du dispositif DEV2.

Les étapes de réveil WU et d'émission d'une salve de détection LPCD sont effectuées périodiquement par le dispositif DEV1. Toutefois, lors de l'occurrence suivante de ces deux étapes (réveil WU 11' et émission LPCD/FD 12' ) , que ce soit lors de la salve immédiatement suivante ou plus généralement lors de la première salve ultérieure détectée, le dispositif DEV2 réagit différemment. En effet, comme les circuits d'émission de ce dispositif DEV2 ont été démarrés à la suite de la première émission de champ Fl, ces circuits peuvent se mettre à émettre (bloc 26, FE) un champ F2 en retour dès que le champ Fl est détecté (bloc 21' FD) .

Le champ émis par le dispositif DEV2 est alors capté par le dispositif DEV1 comme une variation de phase ou d'amplitude. Grâce à l'émission d'un champ (par le dispositif DEV2), cette variation est significative, même en cas de faible couplage. L'émission par le dispositif DEV2 peut être immédiate grâce au fait que ces circuits ont été activés et initialisés à la suite de l'émission précédente de la salve. Ainsi, on maximise les chances de détection par le dispositif DEV1 dans la mesure où l'émission du champ F2 s'effectue sans attendre. A la fin de la deuxième salve 12' , le dispositif DEV2 est placé de nouveau en attente (bloc 25', WAIT) de réception d'une émission suivante. Côté dispositif DEV1, si le champ F2 n'a pas été détecté, le dispositif DEV1 est remis en veille jusqu'à la salve suivante.

Toutefois, si comme cela est représenté en figure 3, le dispositif DEV1 a détecté le champ F2, alors, il entame une phase d'initialisation (bloc 13, INIT) de ces circuits pour l'établissement d'une communication.

Cette phase est suivie d'une phase d'interrogation (bloc 14, POLLING) afin d'établir une communication.

Ce signal d'interrogation est détecté (bloc 21'', FD) par le dispositif DEV2 qui entame alors un protocole d'attente de commande en provenance du dispositif DEV1 et la communication peut s'établir.

Le fonctionnement des dispositifs à partir de l'étape 13 est usuel.

Un avantage est que, même en cas de couplage trop faible pour déclencher le détecteur usuel du dispositif DEV1 par détection d'un variation d'amplitude ou de phase du champ qu'il émet, les dispositifs peuvent entamer une communication.

Le procédé décrit ci-dessus peut être exécuté à la place ou en complément du procédé usuel selon lequel l'activation des circuits du dispositif récepteur DEV2 modifie la charge qu'il représente sur le champ de l'émetteur DEV1.

Un avantage des modes de réalisation décrits est qu'ils ne modifient pas les protocoles de communication entre les dispositifs. On insère simplement une phase d'activation avant d'initier une communication. Ainsi, les solutions décrites sont compatibles avec les systèmes usuels.

Un autre avantage est que la mise en oeuvre des modes de réalisation décrits ne requiert aucune modification matérielle des dispositifs. En effet, on utilise les fonctions matérielles existantes dans les dispositifs. Ainsi, selon un mode de réalisation, la mise en oeuvre des modes de réalisation décrits dans des dispositifs existants ne requiert qu'une mise à jour logicielle afin d'intégrer les étapes du procédé d'activation des dispositifs. En variante, les modes de réalisation décrits peuvent être mis en oeuvre par une solution matérielle, par exemple par une machine d'état (en logique câblée) . Cela permet généralement une exécution plus rapide et de moindre consommation.

Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le choix de la durée d'émission du champ peut varier d'une application à une autre. En outre, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation qui ont été décrits est à la portée de l'homme du métier en utilisant les indications fonctionnelles données ci-dessus.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé d'activation, par un premier dispositif NFC (DEV1), d'un deuxième dispositif NFC (DEV2), dans lequel : le deuxième dispositif détecte (21) une première salve de champ électromagnétique (Fl) générée (12) par le premier dispositif ; le deuxième dispositif active (24) des circuits d'émission ; et à réception (21') d'une salve de champ ultérieure, générée par le premier dispositif, le deuxième dispositif génère (26) un deuxième champ électromagnétique (F2).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lorsqu'il détecte le deuxième champ (F2), le premier dispositif (DEV1) initie (13) une communication en champ proche avec le deuxième dispositif (DEV2).
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant les étapes successives suivantes : le premier dispositif (DEV1) est activé (11) ; le premier dispositif génère (12) ladite première salve (Fl) ; le deuxième dispositif (DEV2) est activé (24) par la détection de cette première salve et est placé en attente (25) de réception de la salve ultérieure ; le premier dispositif émet (12' ) ladite deuxième salve (Fl) ; le deuxième dispositif détecte (21') la deuxième salve et génère (26) ledit deuxième champ électromagnétique (F2) ; le premier dispositif détecte (12') le deuxième champ ; et le premier dispositif initie (13) un processus de communication en champ proche.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'activation (11, 11') du premier dispositif (DEV1) est périodique.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'activation (11, 11') correspond à une sortie d'un mode de veille (SM).
6. 6. Dispositif de communication en champ proche (DEV1, DEV2) , adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.