FR3084941A1 - RADIO FREQUENCY METHODS OF RECORDING IDENTIFICATION AND DATA EXCHANGE INFORMATION FOR BIOMETRIC CHIP CARDS AND OTHER AUTHENTICATION DEVICES WITHOUT POWER SUPPLY - Google Patents

RADIO FREQUENCY METHODS OF RECORDING IDENTIFICATION AND DATA EXCHANGE INFORMATION FOR BIOMETRIC CHIP CARDS AND OTHER AUTHENTICATION DEVICES WITHOUT POWER SUPPLY Download PDF

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Abstract

La présente invention se rapporte au transfert sans fil d’énergie vers des appareils d'authentification biométrique ne disposant pas de leur propre source d’alimentation, ceci en extrayant l’énergie requise d’ondes électromagnétiques émises par un appareil à proximité disposant de sa propre source d’alimentation électrique. Par défaut, l’appareil d'authentification biométrique sans source directe d’alimentation selon l'invention est constitué d'une antenne radiofréquence de type micro-onde, d'un adaptateur d’impédance d’antenne, d’un redresseur de tension alternative en tension continu ainsi que d’un convertisseur de puissance. Les méthodes de transfert sans fil d’énergie vers les appareils d'authentification biométrique selon l'invention sont particulièrement bien adaptées à l’enregistrement des informations d’identification sur les cartes à puce biométriques directement par l’utilisateur, mais peuvent également être appliquées pour l'échange ultérieur de données comme le transfert d'argent entre utilisateurs. Numéro de Figure d’abrégé : 3The present invention relates to the wireless transfer of energy to biometric authentication devices that do not have their own power source, this by extracting the required energy from electromagnetic waves emitted by a nearby device having its own own power source. By default, the biometric authentication device without a direct power source according to the invention consists of a microwave-type radio frequency antenna, an antenna impedance adapter, a voltage rectifier alternating to direct voltage as well as a power converter. The methods of wireless transfer of energy to biometric authentication devices according to the invention are particularly well suited to the recording of identification information on biometric smart cards directly by the user, but can also be applied for further data exchange such as money transfer between users. Abstract Figure Number: 3

Description

DescriptionDescription

Titre de l’invention : MÉTHODES PAR RADIOFRÉQUENCE D’ENREGISTREMENT DES INFORMATIONS D’IDENTIFICATION ET D’ÉCHANGE DE DONNÉES POUR CARTES À PUCE BIOMÉTRIQUES ET AUTRES APPAREILS D’AUTHENTIFICATION DEPOURVUS D’ALIMENTATION ELECTRIQUE [0001] La présente invention concerne le transfert sans fil d’énergie vers des cartes à puce biométriques principalement ainsi que vers d'autres appareils d'authentification biométrique dépourvus de leur propre source d’alimentation électrique plus généralement, tant pour l’enregistrement initial des informations d’identification de l’utilisateur que pour l'échange ultérieur de données (transfert d'argent en mode point-a-point entre deux utilisateurs) ; ceci en extrayant l’énergie requise d’ondes électromagnétiques émises par un appareil à proximité disposant de sa propre source d’alimentation électrique (signal Bluetooth/Wi-Li dans les bandes de fréquence 2,4 GHz/5,8 GHz, signal radiofréquence de téléphone mobile).Title of the invention: RADIO FREQUENCY METHODS OF RECORDING IDENTIFICATION AND DATA EXCHANGE INFORMATION FOR BIOMETRIC CHIP CARDS AND OTHER AUTHENTICATION DEVICES WITHOUT POWER SUPPLY [0001] The present invention relates to wireless transfer energy to mainly biometric smart cards as well as to other biometric authentication devices without their own source of electrical power more generally, both for the initial recording of user identification information and for the subsequent exchange of data (point-to-point money transfer between two users); this by extracting the required energy from electromagnetic waves emitted by a nearby device with its own power source (Bluetooth / Wi-Li signal in the 2.4 GHz / 5.8 GHz frequency bands, radio frequency signal mobile phone).

[0002] Comme l'illustre [fig.l], une carte à puce biométrique (101) est une carte à puce avec contact et/ou sans contact avec une antenne boucle facultative (104) intégrée dans la couche interne de la carte à puce, et également pourvue d’un capteur d'empreintes digitales (103) afin d’authentifier l'utilisateur au lieu d'entrer un code pin. L'empreinte digitale capturée est ensuite comparée à la version modèle stockée dans la zone de mémoire sécurisée de la micro-puce (102) et si correspondance parfaite entre les deux il y a, l'utilisateur est alors authentifié. L'ensemble du processus d'authentification est donc effectué entièrement sur la carte à puce biométrique.As illustrated [fig.l], a biometric smart card (101) is a smart card with contact and / or contactless with an optional loop antenna (104) integrated in the internal layer of the smart card. chip, and also provided with a fingerprint sensor (103) in order to authenticate the user instead of entering a pin code. The captured fingerprint is then compared to the model version stored in the secure memory area of the microchip (102) and if there is a perfect match between the two, the user is then authenticated. The entire authentication process is therefore carried out entirely on the biometric smart card.

[0003] Pour être authentifié, l'utilisateur doit d'abord scanner et stocker son modèle d'empreintes digitales sur la zone de mémoire sécurisée de la carte à puce biométrique. Ce processus est appelé enregistrement (des informations d’identification) et nécessite de l'énergie électrique pour la capture, numérisation, extraction et stockage de la version modèle de l’empreinte digitale.To be authenticated, the user must first scan and store his fingerprint model on the secure memory area of the biometric smart card. This process is called registration (identification information) and requires electrical power to capture, scan, extract and store the model version of the fingerprint.

[0004] Le problème avec les méthodes d'enregistrement actuelles, est qu'elles ne sont pas pratiques, ce qui est un obstacle majeur à l’adoption. En effet, l'utilisateur est soit contraint d'aller dans des banques ou des centres d'inscription pour enregistrer ses empreintes digitales, ce qui implique un déplacement physique, soit de recevoir, comme l'illustre la [fig.2], un appareil avec batterie intégré et à usage unique (201) avec une fente d’insertion (202), afin d’alimenter en énergie électrique la carte à puce bio métrique (101) durant la procédure d'enregistrement; ou bien encore d'avoir en sa possession un lecteur de type RFID (Radio-Identification) pour alimenter la carte à puce biométrique par couplage inductif via l'antenne boucle de 13,56 MHz (104) intégrée dans la couche interne de la carte à puce.The problem with current recording methods is that they are not practical, which is a major obstacle to adoption. Indeed, the user is either forced to go to banks or registration centers to register his fingerprints, which involves physical movement, or to receive, as illustrated in [fig.2], a apparatus with integrated, single-use battery (201) with an insertion slot (202), for supplying electrical energy to the bio metric smart card (101) during the registration procedure; or even to have in its possession an RFID (Radio-Identification) type reader to supply the biometric smart card by inductive coupling via the 13.56 MHz loop antenna (104) integrated in the internal layer of the card smart.

[0005] Les méthodes d’enregistrement (des informations d’identification) selon l’invention permettent d'éliminer les obstacles à l'adoption précédemment mentionnés tout en permettant un scenario d’utilisation supplémentaire (échange de données tel que le transfert d'argent en mode point-a-point entre deux utilisateurs) via un transfert d’énergie sans fil par ondes électromagnétiques en provenance d’un appareil à proximité disposant de sa propre source d’alimentation électrique (appareil Bluetooth mais avec séquence de désembrouillage afin d'opérer sur une fréquence-porteuse fixe, point d'accès sans fil Wi-Fi au domicile/bureau/lieu public/mobile, signal radiofréquence de téléphone mobile). Les méthodes d’enregistrement selon l’invention ne nécessitant ni d’appareil supplémentaire ni de déplacement physique de l'utilisateur.The recording methods (identification information) according to the invention make it possible to eliminate the obstacles to adoption previously mentioned while allowing an additional usage scenario (data exchange such as the transfer of point-to-point money between two users) via wireless energy transfer by electromagnetic waves from a nearby device with its own power source (Bluetooth device but with descrambling sequence in order to '' operate on a fixed carrier frequency, Wi-Fi wireless access point at home / office / public place / mobile, radiofrequency signal from mobile phone). The recording methods according to the invention require neither additional apparatus nor physical movement of the user.

[0006] Une caractéristique de la carte à puce biométrique selon l'invention est de réutiliser l'antenne boucle intégrée dans la couche interne de la carte à puce, mais accordée pour la réception de radiofréquences de type micro-ondes (bandes de fréquence de 1GHz à 300 GHz) en ajoutant, au sein du circuit intégré de capteur d'empreintes digitales ou de la micro-puce, un bloc fonctionnel de gestion de puissance comprenant les éléments d'adaptation d’impédance-antenne, la fonction redresseur de tension alternative en tension continu ainsi que les fonctions de conversion de puissance (élévateur/stabilisateur de tension).A characteristic of the biometric smart card according to the invention is to reuse the loop antenna integrated in the internal layer of the smart card, but granted for the reception of radio frequencies of the microwave type (frequency bands of 1GHz to 300 GHz) by adding, within the integrated circuit of fingerprint sensor or microchip, a power management functional block comprising the antenna impedance adaptation elements, the voltage rectifier function alternating in direct voltage as well as the power conversion functions (voltage booster / stabilizer).

[0007] Une autre caractéristique de la carte à puce biométrique selon l'invention est que l'antenne boucle maintenant accordée à une fréquence de type micro-ondes est connectée au circuit de gestion de puissance susmentionné soit par une connexion filaire soit par couplage inductif grâce à l'ajout d'une antenne boucle plus petite intégrée dans le circuit intégré du capteur d'empreintes digitales ou de la micro-puce.Another characteristic of the biometric smart card according to the invention is that the loop antenna now tuned to a frequency of microwave type is connected to the aforementioned power management circuit either by a wired connection or by inductive coupling. thanks to the addition of a smaller loop antenna integrated into the integrated circuit of the fingerprint sensor or the microchip.

[0008] Dans d'autres incarnations de la présente invention, la carte à puce biométrique selon l'invention peut également n’inclure que l'antenne boucle plus petite dans le circuit intégré du capteur d'empreintes digitales ou de la micro-puce.In other embodiments of the present invention, the biometric smart card according to the invention may also include only the smaller loop antenna in the integrated circuit of the fingerprint sensor or the microchip .

[0009] Les méthodes ci-dessus permettront non seulement de réaliser l’enregistrement d'identité en alimentant sans fil la carte à puce biométrique par ondes électromagnétiques en provenance d’un appareil à proximité disposant de sa propre source d’alimentation (appareil Bluetooth mais avec séquence de désembrouillage afin d'opérer sur une fréquence-porteuse fixe, point d'accès sans fil Wi-Fi au domicile/ bureau/lieu public/mobile, signal radiofréquence de téléphone mobile) mais aussi de permettre d'autres scénarios d’utilisation tels que l'échange de données entre deux appareils biométriques dépourvus de leur propre source d’alimentation électrique (échange d'argent en mode point-a-point entre deux utilisateurs).The above methods will not only achieve identity registration by wirelessly supplying the biometric smart card by electromagnetic waves from a nearby device having its own power source (Bluetooth device but with descrambling sequence in order to operate on a fixed carrier frequency, Wi-Fi wireless access point at home / office / public place / mobile, radiofrequency signal from mobile phone) but also to allow other scenarios of 'use such as exchanging data between two biometric devices without their own power supply (point-to-point money exchange between two users).

[0010] Les dessins annexés illustrent l’invention et il est à noter que les mêmes chiffres de référence désignent des parties identiques ou correspondantes pour l’ensemble des différentes figures.The accompanying drawings illustrate the invention and it should be noted that the same reference numerals designate identical or corresponding parts for all of the different figures.

[0011] La [fig. 1]montre, dans un espace tridimensionnel, une carte à puce biométrique avec une micro-puce, un capteur d'empreintes digitales et une antenne boucle facultative intégrée dans la couche interne de la carte à puce; La [Eig.2] illustre, dans un espace tridimensionnel l’appareil à usage unique avec batterie intégré et fente d’insertion utilisé pour alimenter la carte à puce biométrique pendant l'enregistrement (des informations d’identification); La vue transversale de la [Eig.3a] montre une implémentation de la carte à puce biométrique selon l'invention, avec la micro-puce ou le capteur d'empreintes digitales intégrant le bloc fonctionnel de gestion de puissance accordé pour la réception de radiofréquences de type micro-ondes, et connecté à l'antenne boucle de la carte à puce via une connexion filaire ; La vue transversale de la [Eig.3b] illustre une autre implémentation de la carte à puce biométrique selon l'invention, avec la micro-puce ou le capteur d'empreintes digitales intégrant le bloc fonctionnel de gestion de puissance accordé pour la réception de radiofréquences de type micro-ondes, et connecté à l'antenne boucle de la carte à puce par couplage inductif via sa propre antenne boucle implémentée dans le substrat supérieur du circuit intégré ; et la vue transversale de la [Eig.3c] montre une autre implémentation de la carte à puce biométrique selon l'invention, avec la micro-puce ou le capteur d'empreintes digitales intégrant le bloc fonctionnel de gestion de puissance accordé pour la réception de radiofréquences de type micro-ondes, et connecté à l'antenne boucle de la carte à puce par couplage inductif via sa propre antenne boucle implémentée dans le substrat inferieur du circuit intégré ; Les [Eig.4a] et [Eig.4b] montrent le signal radiofréquence de type micro-ondes émis par un appareil à proximité disposant de sa propre source d’alimentation électrique, respectivement lors de l’enregistrement des informations d’identification et lors de l'échange de données entre cartes biométriques.The [fig. 1] shows, in a three-dimensional space, a biometric smart card with a microchip, a fingerprint sensor and an optional loop antenna integrated in the internal layer of the smart card; [Eig.2] illustrates, in a three-dimensional space, the single-use device with integrated battery and insertion slot used to supply the biometric smart card during recording (identification information); The transverse view of [Eig.3a] shows an implementation of the biometric smart card according to the invention, with the microchip or the fingerprint sensor integrating the power management functional block granted for the reception of radio frequencies. microwave type, and connected to the loop antenna of the smart card via a wired connection; The transverse view of [Eig.3b] illustrates another implementation of the biometric smart card according to the invention, with the microchip or the fingerprint sensor integrating the power management functional block granted for the reception of microwave-type radio frequencies, and connected to the loop antenna of the smart card by inductive coupling via its own loop antenna implemented in the upper substrate of the integrated circuit; and the transverse view of [Eig.3c] shows another implementation of the biometric smart card according to the invention, with the microchip or the fingerprint sensor integrating the power management functional block granted for reception microwave type radio frequencies, and connected to the loop antenna of the smart card by inductive coupling via its own loop antenna implemented in the lower substrate of the integrated circuit; [Eig.4a] and [Eig.4b] show the microwave-type radio frequency signal emitted by a nearby device having its own power source, respectively when recording the identification information and when data exchange between biometric cards.

[0012] Si on se referre aux dessins annexés et plus particulièrement à la [fig.3a], on peut observer que la puce en silicium (308) du circuit intégré (310), correspondant soit à la micro-puce ou au capteur d'empreintes digitales de la carte à puce biométrique (101), est équipée d'un bloc fonctionnel de gestion de puissance (305), intégrant les éléments d'adaptation d’impédance-antenne, la fonction redresseur de tension alternative en tension continu ainsi que les fonctions de conversion de puissance (élévateur/stabilisateur de tension). La puce en silicium est attachée au substrat supérieur (304), recouverte d’un matériau composite type époxy (307) pour la protection mécanique, puis insérée dans une cavité (302) du corps (303) de la carte à puce typiquement réalisée par fraisage mécanique, perforage ou découpage laser.If we refer to the accompanying drawings and more particularly to [fig.3a], we can observe that the silicon chip (308) of the integrated circuit (310), corresponding either to the microchip or to the sensor d fingerprint of the biometric smart card (101), is equipped with a power management functional block (305), integrating the antenna-impedance adaptation elements, the AC voltage rectifier function in DC voltage as well than the power conversion functions (voltage booster / stabilizer). The silicon chip is attached to the upper substrate (304), covered with an epoxy-type composite material (307) for mechanical protection, then inserted into a cavity (302) in the body (303) of the smart card typically produced by mechanical milling, punching or laser cutting.

[0013] Dans une implémentation préférée de la présente invention, le bloc fonctionnel de gestion de puissance (305) est relié à l'antenne boucle (104) intégrée dans la couche interne (301) de la carte à puce via les liaisons par fil électrique (306) de la puce en silicium (308) ainsi que par la connexion filaire du substrat supérieur (304).In a preferred implementation of the present invention, the power management functional block (305) is connected to the loop antenna (104) integrated in the internal layer (301) of the smart card via the wire connections electrical (306) of the silicon chip (308) as well as by the wire connection of the upper substrate (304).

[0014] Dans les implémentations de la présente invention présentées aux [fig.3b] et [0015] [fig.3c], la carte à puce biométrique (101) selon l'invention inclut également une antenne boucle supplémentaire (309), de plus petite taille, insérée soit dans le substrat supérieur (304) ou bien dans le substrat inférieur (311) du circuit intégré (310), et reliant ainsi le bloc fonctionnel de gestion de puissance (305) à l'antenne boucle (104) de la carte à puce (301) par couplage inductif.In the implementations of the present invention presented in [fig.3b] and [fig.3c], the biometric smart card (101) according to the invention also includes an additional loop antenna (309), of smaller size, inserted either in the upper substrate (304) or in the lower substrate (311) of the integrated circuit (310), and thus connecting the power management functional block (305) to the loop antenna (104) of the smart card (301) by inductive coupling.

[0016] Bien que les cartes à puce biométriques illustrées dans les [fig.3a], [Fig.3b] et [Fig.3c] montrent une plus grande antenne boucle intégrée dans la couche interne de la carte à puce, des implémentations alternatives, selon des modes particuliers de réalisation, peuvent ne pas implémenter une telle grande antenne boucle. Par exemple, et selon des implémentations non illustrées de la présente invention, une seule antenne boucle plus petite, placée soit dans le substrat supérieur ou bien dans le substrat inférieur du circuit intégré, peut uniquement être reliée au bloc fonctionnel de gestion de puissance. En conséquence, de nombreuses modifications et variations de la présente invention sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus.Although the biometric smart cards illustrated in [fig.3a], [Fig.3b] and [Fig.3c] show a larger loop antenna integrated in the internal layer of the smart card, alternative implementations , according to particular embodiments, may not implement such a large loop antenna. For example, and according to non-illustrated implementations of the present invention, a single smaller loop antenna, placed either in the upper substrate or else in the lower substrate of the integrated circuit, can only be connected to the power management functional block. Accordingly, many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings.

[0017] [fig.4a] montre le signal radiofréquence de type micro-ondes (Bluetooth mais avec séquence de désembrouillage afin d'opérer sur une fréquence-porteuse fixe, Wi-Fi pour un point d’accès fixe ou mobile, radiofréquence cellulaire pour un téléphone mobile) émis par un appareil à proximité (401), disposant de sa propre source d’alimentation électrique, tel qu'un téléphone portable ou un point d'accès sans fil, et utilisé pour alimenter sans fil la carte à puce biométrique (101), équipée d'une micropuce (102) et d'un capteur d'empreintes digitales (103) tel que décrit ci-dessus, lors de l’enregistrement des informations d’identification.[Fig.4a] shows the microwave type radio signal (Bluetooth but with descrambling sequence in order to operate on a fixed carrier frequency, Wi-Fi for a fixed or mobile access point, cellular radio frequency for a mobile phone) emitted by a nearby device (401), having its own power source, such as a mobile phone or a wireless access point, and used to wirelessly power the smart card biometric (101), equipped with a microchip (102) and a fingerprint sensor (103) as described above, when recording the identification information.

[0018] [fig.4b] montre que ce même signal radiofréquence de type micro-ondes émis par un appareil à proximité (401), disposant de sa propre source d’alimentation électrique, peut également être utilisé pour alimenter sans fil deux cartes à puce biométriques (101) pour l'échange de données entre elles, tel le transfert d'argent en mode pointa-point entre deux utilisateurs (portefeuilles électroniques).[Fig.4b] shows that this same microwave type radiofrequency signal emitted by a nearby device (401), having its own power source, can also be used to wirelessly supply two cards to biometric chip (101) for exchanging data between them, such as point-to-point money transfer between two users (electronic wallets).

[0019] Les méthodes de transfert d’énergie selon l'invention sont particulièrement destinées aux cartes à puce biométriques, mais peuvent également s’appliquer à d'autres appareils d'authentification biométrique ne disposant pas de leur source d’énergie propre.The energy transfer methods according to the invention are particularly intended for biometric smart cards, but can also be applied to other biometric authentication devices that do not have their own energy source.

Claims (1)

Revendications claims [Revendication 1] [Claim 1] Un appareil d'authentification biométrique sans sa propre source d’alimentation électrique caractérisé par un microsystème comprenant : • a) Une antenne radiofréquence de type micro-onde • b) Un adaptateur d’impédance d'antenne • c) Un redresseur de tension alternative en tension continu • d) Un convertisseur de puissance Ce microsystème permettant d'alimenter sans fil ce même appareil d'authentification, par le biais d'ondes électromagnétiques émises par un autre appareil à proximité disposant de sa propre source d’alimentation, pendant les phases d’enregistrement initial des informations d’identification et/ou échanges ultérieures de données. A biometric authentication device without its own source of electrical power characterized by a microsystem comprising: • a) A microwave-type radiofrequency antenna • b) An antenna impedance adapter • c) An AC voltage rectifier in DC voltage • d) A power converter This microsystem making it possible to wirelessly supply this same authentication device, by means of electromagnetic waves emitted by another nearby device having its own power source, during the phases of initial recording of identification information. and / or subsequent exchange of data. [Revendication 2] [Claim 2] Un appareil d'authentification biométrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'antenne boucle existante, déjà intégrée dans la couche interne de la carte à puce biométrique pour le transfert d’énergie par couplage inductif, est accordée pour la réception de radiofréquences de type micro-onde et connectée à l’un des circuits intégrés de la carte à puce par une connexion électrique. A biometric authentication device according to claim 1, characterized in that the existing loop antenna, already integrated in the internal layer of the biometric smart card for energy transfer by inductive coupling, is granted for the reception of radio frequencies. of microwave type and connected to one of the integrated circuits of the smart card by an electrical connection. [Revendication 3] [Claim 3] Un appareil d'authentification biométrique selon la revendication 1, caractérisé en qu’il se compose également d’une deuxième antenne boucle plus petite intégrée dans l'un des circuits intégrés et étant inductivement couplée avec l’antenne boucle existante déjà intégrée dans la couche interne de la carte à puce biométrique. A biometric authentication device according to claim 1, characterized in that it also consists of a second smaller loop antenna integrated in one of the integrated circuits and being inductively coupled with the existing loop antenna already integrated in the layer internal biometric smart card. [Revendication 4] [Claim 4] Un appareil d'authentification biométrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième antenne boucle plus petite est intégrée dans le substrat supérieur de l'un des circuits intégrés de la carte à puce biométrique. A biometric authentication device according to claim 3, characterized in that the second smaller loop antenna is integrated in the upper substrate of one of the integrated circuits of the biometric smart card. [Revendication 5] [Claim 5] Un appareil d'authentification biométrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième antenne boucle plus petite est intégrée dans le substrat inférieur de l'un des circuits intégrés de la carte à puce biométrique. A biometric authentication device according to claim 3, characterized in that the second smaller loop antenna is integrated in the lower substrate of one of the integrated circuits of the biometric smart card. [Revendication 6] [Claim 6] Un appareil d'authentification biométrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième antenne boucle plus petite est intégrée sur la puce en silicium de l'un des circuits intégrés de la carte à puce biométrique. A biometric authentication device according to claim 3, characterized in that the second smaller loop antenna is integrated on the silicon chip of one of the integrated circuits of the biometric smart card.
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