KR100822802B1 - 안테나를 내장한 심카드 및 그것을 포함하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

여기에 개시된 시스템은 심카드; 그리고 제 1 무선 인터페이스를 통하여 외부와 통신하고, 제 2 무선 인터페이스를 통하여 상기 심카드와 통신하는 통신 회로를 포함한다.

Description

안테나를 내장한 심카드 및 그것을 포함하는 시스템{SIM CARD EMBEDDING ANTENNA AND SYSTEM INCLUDING THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 SIM카드의 핀를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 NFC 통신부와 카드리더기 시스템(200)간의 무선 데이터 통신을 하기 위한 데이터 포맷을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 SOF의 파형을 도시한 타이밍도이다.
도 5는 도 1에 도시된 SIM카드(110)와 NFC 통신부(210)간의 무선통신을 하기 위한 데이터 포맷을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 프리엠블의 타이밍도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : SIM카드 112 : SIM코어
113 : 송수신부 111 : 제 1 안테나
122 : NFC 통신부 121 : 제 2 안테나
100 : 모바일 시스템 200 : 카드리더기 시스템
본 발명은 집적회로 카드(IC card)에 관한 것으로, 구체적으로는 심(SIM)카드에 관한 것이다.
심(SIM:Subscriber Identity Module Card)카드(110)(이하 "SIM카드"라 한다.)는 C1부터 C8까지의 8개 핀(Pin)을 사용하는 접촉형 집적회로 카드이다. SIM카드는 8개 핀을 이용하여 접촉형 집적회로 카드 인터페이스인 ISO 7816을 사용한다.
SIM카드는 사용자의 통신용 단말기의 고유 번호와 계좌 번호, 등록한 전화번호, 문자메시지 등 사용자와 관련된 정보 등를 저장하는데 사용된다. SIM카드의 종류로는 GSM 방식의 통신용 단말기에 장착되는 SIM과 CDMA 방식에 장착되는 USIM(Universal Subscriber Identify Module), GSM과 CDMA에 장착이 가능한 R-SIM(Roaming Subscriber Identify Module) 등이 있다.
ISO 7816(International Organization for Standardization 7816)(이하, "ISO 7816"라 한다.)란 국제표준화기구(ISO:International Organization for Standardization)에서 규정한 접촉형 집적 회로(IC:Intergrated Circuit) 카드의 인터페이스 프로토콜을 의미한다.
SIM카드는 핀수의 제한으로 인하여 사용할 수 있는 인터페이스 프로토콜이 제한적이다. SIM카드에 사용하는 기본 인터페이스 프로토콜인 ISO 7816은 5개의 핀을 사용한다. 하이엔드(High-End) 제품에 SIM카드가 적용되는 경우에는 ISO 7816 인터페이스 프로토콜에서 사용하는 5개의 핀을 제외하고, 나머지 3개의 핀을 이용하여 USB 인터페이스 프로토콜 또는 MMC 인터페이스 프로토콜을 사용한다.
USB(Universal Serial Bus)(이하, "USB"라 한다.)란 인켈, 컴팩, IBM, DEC, 마이크로소프트, NEC, 노던텔레콤 등 7개 기업이 합의한 PC주변기기와 인터페이스하기 위하여 제정된 인터페이스 프로토콜을 의미한다.
MMC(Multi-Media Card)(이하, "MMC"라 한다.)란 주로 휴대용 디지탈기기에 사용하기 위하여 마련된 플래시 메모리(Flash Memory) 카드를 의미한다. MMC 카드는 MMC 인터페이스 프로토콜을 사용한다.
SIM카드는 ISO 7816 인터페이스와 USB 또는 MMC 인터페이스 통신으로 8개의 핀을 모두 사용하고 있다. SIM카드 시장(Market)은 종래 교통카드기능, 금융결제기능, 전자화폐, 출입관리 등과 같은 다양한 부가 서비스를 제공하거나 송수신 데이터가 많고 정보처리량이 많은 제품이나 처리속도가 고속성이 요구되는 제품에서 사용되기 위하여 ISO 14443 인터페이스와 같은 비접촉 무선 통신 및 다양한 인터페이스를 지원하기를 원하고 있다. 그러나, SIM카드의 핀수 및 크기의 제한으로 인하여 다양한 인터페이스를 제공하지 못하고 있다.
ISO 14443(International Organization for Standardization 14443)(이하, "ISO 14443"라 한다.)란 국제표준화기구에서 규정한 비접촉형 집적회로 카드의 인터페이스 프로토콜을 의미한다.
따라서 본 발명의 목적은 SIM카드에 RF모듈을 추가하여 다양한 인터페이스를 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 SIM카드에 RF모듈을 추가하여 외부의 무선 단말기 를 억세스할 수 있도록 한다.
상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 시스템은 심카드; 그리고 제 1 무선 인터페이스를 통하여 외부와 통신하고, 제 2 무선 인터페이스를 통하여 상기 심카드와 통신하는 통신 회로를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 심카드는, 기능 회로 코어와; 상기 제 2 무선 인터페이스를 통하여 상기 기능 회로 코어와 상기 통신 회로 사이의 데이터 신호를 송수신하는 송수신 유닛을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 무선 인터페이스는 근거리 무선 통신을 위한 인터페이스한다.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 무선 인터페이스와 상기 제 2 무선 인터페이스는 서로 다른 주파수 대역으로 통신하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 송수신 유닛은, 상기 기능 회로 코어로부터 출력되는 데이터 신호에 프리앰블을 부가한 무선 송신 데이터신호를 상기 제 2 무선 인터페이스를 통하여 상기 통신 회로로 전송하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 통신 회로는, 상기 기능 회로 코어로 입력되는 데이터 신호에 프리앰블을 부가한 무선 송신 데이터신호를 상기 제 2 무선 인터페이스를 통하여 상기 송수신 유닛으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
. 심카드는 심코어와; 안테나: 그리고 송수신부는 상기 심코어로부터 외부로 전송될 데이터를 무선 송신 데이터 신호로 변환하여 상기 안테나를 통해 외부로 전 송하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 송수신부는 외부로부터 상기 안테나를 통하여 상기 무선 수신 데이터 신호를 수신하여 상기 심코어로 전달하는 것을 특징으로 하는 심카드.
이 실시예에 있어서, 상기 무선 송신 데이터 신호는 프리엠블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 송수신부는 상기 심코어로부터 제공된 데이터 신호를 프리앰블이 부가된 상기 무선 송신 데이터 신호를 상기 안테나를 통하여 외부로 송신하는 것을 특징으로 한다.
이 실시예에 있어서, 상기 송수신부는 상기 안테나를 통해 수신된 상기 무선 수신 데이터 신호에 프리앰블이 포함되어 있을 때 상기 무선 수신 데이터 신호를 상기 무선 심코어로 전달하는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하 본 발명에 다른 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템을 도시한 블럭도이다. 도 1에 따르면, 모바일 시스템(100)은 송수신부(113)와 제 1 안테나(111)를 내장한 SIM카드(110), NFC통신파트(122)로 구성되고, 카드리더기 시스템(200)은 카드리더기(210)과 제 3 안테나(201)로 구성된다.
SIM카드(110)는 SIM코어(112), 송수신부(113)과 제 1 안테나(111)로 구성된다. 즉, SIM카드는 종래의 SIM카드인 SIM코어(112)와 RF모듈(Radio Frequency Module)인 송수신부(113)과 제 1 안테나(111)을 포함한다.
예를 들면, SIM코어(112)는 램(RAM : Random Access Memory), 롬(ROM : Read Only Memory), 마이크로 프로세서(Microprocessor), 그리고 비휘발성 메모리(Flash Memory)로 구성된다. 램(RAM)은 마이크로 프로세서의 데이터 처리용 메모리, 롬(ROM)은 마이크로 프로세서의 프로그램용 메모리, 그리고 비휘발성 메모리는 데이터용 메모리이다. 즉, 비휘발성 메모리는 발행자에 대한 정보 및 발행자가 서비스를 제공하기 위한 데이터를 저장하고, 마이크로 프로세서는 램(RAM)에 저장된 데이터와 롬(ROM)에 저장된 프로그램에 의하여 비휘발성 메모리에 저장된 정보에 따라 이용자에게 원하는 서비스를 제공하도록 제어한다.
SIM코어(112)는 ISO 7816 인터페이스를 이용하여 모바일 시스템(100)과 데이터를 송수신하는 역할을 수행한다. 또는 SIM코어(112)는 송수신부(113)와 제 1 안테나(111)를 이용하여 NFC 통신파트(120)와 무선 데이터 통신을 할 수 있다. NFC통신파트(122)는 NFC통신부(122)와 제 2 안테나(121)로 구성된다. NFC통신부(122)는 제 2 안테나(121)을 통하여 카드리더기 시스템(200)과 무선 데이터 통신을 할 수 있다. 카드리더기(210)는 제 3 안테나(201)을 통하여 NFC통신부와 ISO 14443 인터페이스 프로토콜을 이용하여 데이터 통신할 수 있다.
모바일 시스템(100)은 카드리더기 시스템(200)과 무선 데이터 통신을 위한 NFC 통신파트(120)을 내장한다. 카드리더기 시스템(200)은 ISO 14443 인터페이스를 통하여 모바일 시스템(100)과 무선통신을 수행한다.
NFC 통신부(122)는 듀얼밴드(Dual-Band)를 이용하여 SIM카드(110)과 송수신 하거나 카드리더기 시스템(200)과 송수신한다. 예를 들면, NFC 통신부(122)는 13.56MHz를 사용하여 ISO 14443 인터페이스 프로토콜로 카드리더기 시스템(200)과 송수신한다. 또한, NFC 통신부(122)는 125KHz를 사용하여 SIM카드(110)과 송수신한다. 즉, NFC 통신부(122)는 듀얼밴드(13.56MHz, 125KHz)를 사용하여 SIM카드(110)와 카드리더기 시스템(200)과 동시에 억세스(Access)를 수행할 수 있다.
SIM카드는 다른 종류의 집적회로카드에 비하여 적은 핀수와 작은 크기를 가지고 있다. 따라서, SIM카드 내부에 안테나를 구비한다 하더라도 외부의 단말기와 직접 무선통신할 수 있는 충분한 길이의 안테나를 구비할 수 없다. 그러므로, SIM카드는 모바일 시스템 내부의 NFC 통신부를 통하여 외부의 단말기와 무선 데이터 통신할 수 있다.
SIM코어(112)에 저장된 데이터중 모바일 시스템과 관련된 데이터(예를 들면, 사용자의 개인정보, 전화번호, 주소록, 단문 메시지, 멀티미디어 정보 등)는 송수신부(113)를 거쳐 제 1 안테나(111)를 통하여 제 2 안테나(121)로 전송된다.
제 2 안테나(121)로 전송된 데이터는 NFC 통신부(122)를 통하여 모바일 시스템(100) 내부로 전송된다. 모바일 시스템(100)은 전송된 데이터를 처리하여 결과 데이터를 NFC 통신부(122)를 거쳐 제 2 안테나(121)를 통하여 제 1 안테나(111)로 전송한다. 제 1 안테나(111)에 전송된 결과 데이터는 송수신부(113)을 거쳐 SIM코어(112)로 전송된다. SIM카드(110)는 결과 데이터를 SIM코어(112)에 업데이트한다.
물론, SIM카드(110)는 ISO7816 인터페이스나 하이엔드 제품의 경우 USB 인터페이스 또는 MMC 인터페이스를 통하여 모바일 시스템과 통신을 할 수 있다.
그러나, 만약 SIM카드(110)내의 메모리 용량이 현재보다 1000배이상 커진다면 종래의 인터페이스만으로는 USB 인터페이스 또는 MMC 인터페이스를 통하여 모바일시스템으로 전송하는 것도 한계에 이르게 될 것이다. 또는, 모바일 시스템내에서 또 다른 집적회로카드와 SIM카드(110)가 서로 통신을 하는 경우 모바일 시스템의 내부 버스를 이용한다면 모바일 시스템내에 많은 부하가 걸릴 것이다.
따라서, SIM카드(110)는 종래의 모바일 시스템내의 유선 전송방식의 한계를 극복하기 위하여 하나의 시스템내에서 무선 통신을 이용하여 SIM카드(110)와 모바일 시스템(100)간의 무선 통신을 하거나 RF모듈을 내장한 다른 종류의 집적회로카드간의 무선 통신을 통하여 모바일 시스템(100)의 부하를 경감할 수 있다.
SIM카드(110)에 저장된 데이터중 다양한 서비스를 위한 데이터(예를 들면, 금융결재정보, 전자화폐 등)는 송수신부(113)를 거쳐 제 1 안테나(111)를 통하여 제 2 안테나(121)로 전송된다. NFC 통신부(122)는 전송된 데이터의 종류를 기준으로 모바일 시스템(100)으로 전송할 데이터인지 외부의 카드리더기 시스템(200)으로 전송한 데이터인지를 판별한다.
제 2 안테나(121)로 전송된 데이터는 NFC 통신부(122)를 거쳐 제 2 안테나(121)를 통하여 제 3 안테나(201)로 데이터를 전송한다. 제 3 안테나로 전송된 데이터는 카드리더기(210)로 전송된다. 카드리더기(210)는 전송된 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 제 3 안테나(201)을 거쳐 제 2 안테나(121)로 전송한다. 제 2 안테나(121)로 전송된 결과 데이터는 NFC 통신부(122)를 거쳐 제 2 안테나(121)를 통하여 제 1 안테나(111)로 전송한다. 제 1 안테나(111)에 전송된 결과 데이터는 송수신부(113)을 거쳐 SIM코어(112)로 전송된다. SIM카드(110)는 결과 데이터를 SIM코어(112)에 업데이트한다.
근거리 무선통신으로 불리는 NFC(Near Field Communication)(이하 "NFC"라 한다.)는 모바일 장비나 PC(Personal Computer)의 단거리 무선통신을 말한다. NFC는 13.56MHz 대역의 주파수를 사용, 10㎝ 이내의 거리에서 낮은 전력으로 데이터를 전송(424kbps급)할 수 있는 비접촉식 근거리 무선통신의 일종으로 사용자의 인위적인 조작 없이도 두 개 이상의 단말기를 근접시키면 전화번호는 물론 전자상거래 등에 필요한 정보를 주고받을 수 있다. 특히 NFC는 차세대 유비쿼터스 환경에서 응용이 다양한 원천기술로서 이 기술이 채택되면 조만간 휴대전화, AV장비, 디지털카메라, PDA, 셋톱박스 등의 기기간에 사용자 조작 없이 빠른 속도로 전화번호, 그림, 티켓, MP3 파일을 받는 게 가능해진다.
도 2는 도 1에 도시된 SIM카드의 핀를 도시한 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, SIM카드(110)의 핀은 C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7과 C8 핀들로 구성된다. SIM카드(110)는 ISO 7816 인터페이스 프로토콜을 사용하기 위하여 C1, C2, C3, C5 그리고 C7 핀을 사용한다.
ISO 7816 인터페이스 프로토콜에서 C1 핀은 전원(VDD)에 연결되고, C2 핀은 리셋(Reset)에 연결되고, C3 핀은 클럭(Clock)에 연결되고, C5 핀은 그라운드(GND)에 연결되고, C7 핀은 데이터 입출력(SIO)에 연결된다. ISO 7816 인터페이스 프로토콜에서 C4, C6과 C8 핀은 사용하지 않는다.
본 발명은 SIM카드(110)에서 무선 통신을 수행하기 위하여 RF모듈을 내장한 다. 따라서, SIM카드(110)는 내장된 RF모듈을 이용하여 NFC 통신부와 무선 데이터 통신이 가능하다.
도 3은 도 1에 도시된 NFC 통신부와 카드리더기 시스템(200)간의 무선 데이터 통신을 하기 위한 데이터 포맷을 도시한 도면이다. 도 3에 따르면, NFC 통신부와 카드리더기 시스템은 ISO 14443 인터페이스 프로토콜을 이용하여 무선통신을 수행한다. ISO 14443 인터페이스를 위한 데이터 포맷(Format)은 SOF(Start Of File)(323), Characters(322) 그리고 EOF(End Of File)(321)로 구성된다.
SOF(323)는 무선 데이터의 시작을 알리는 부분이다. Characters(322)는 실제 송수신할 데이터를 저장하는 부분이다. EOF(321)는 무선 데이터의 종료를 알리는 부분이다.
도 4는 도 3에 도시된 SOF의 파형을 도시한 타이밍도이다. SOF(323)는 무선 데이터의 시작을 알리는 부분이다. SOF(323)은 ISO 14443 인터페이스의 포맷을 따른다.
SOF(323)의 전체 길이는 12 ~ 14 etu이다. etu란 1 비트(bit)의 데이터를 저장하는 최소 시간을 의미한다. SOF(323)은 초반에 로우(low)를 10etu에서 11etu만큼 유지한 후에 하이(high)를 2etu에서 3etu만큼 유지한다. 도 4의 타이밍이 무선 데이터가 전송되면 모바일 시스템(100) 또는 카드리더기 시스템(200)은 무선 데이터의 시작임을 인식한다.
도 5는 도 1에 도시된 SIM카드(110)와 NFC 통신부(210)간의 무선통신을 하기 위한 데이터 포맷을 도시한 도면이다. SIM카드(110)와 NFC 통신부(210)간의 무선 데이터 통신을 위한 프로토콜은 정해지지 않았다. 따라서, SIM카드(110)와 NFC 통신부(210)간의 인터페이스는 ISO 14443의 무선 데이터 포맷에 프리엠블(Preemble)을 추가하여 사용한다.
프리엠블(Preamble)이란 무선 데이터를 송수신할 때 데이터의 동기 또는 데이터의 종류를 판별하기 위하여 무선 데이터의 선두에 기록하는 2진 문자열을 의미한다. 즉, 프리엠블은 "지금 막 데이터를 전송한다"는 의미로서 통신 시스템들이 이해할 수 있는 일련의 특정 송신 펄스를 정의한다. 프리엠블은 정보를 수신하고 있는 시스템들이 언제 데이터 전송이 시작되는지를 식별하기 위하여 사용된다. 본 발명에서 프리엠블은 SIM카드와 NFC 통신부간의 무선 데이터 통신을 식별하기 위하여 사용한다. 따라서, NFC 통신부(210)는 SIM카드(110)과 무선 통신을 식별하기 위하여 프리엠블 신호(314)를 생성한다. SIM카드(110)는 NFC 통신부(210)와 무선 통신을 식별하기 위하여 송수신부(113) 또는 SIM코어(112)에서 프리엠블 신호(314)를 생성한다.
도 5에 따르면, ISO 14443의 무선데이터 포맷(310)에 프리엠블(314)를 추가한다. SIM카드(110)와 NFC 통신부(210)간의 무선 데이터 포맷(310)은 도 3에서 도시된 ISO 14443 무선통신 데이터포맷(320)에 프리엠블(314)를 포함한다.
도 6은 도 5에 도시된 프리엠블의 타이밍도이다. 도 6을 참조하면, SIM카드(110)와 NFC 통신부(210)간의 무선 데이터 통신을 식별하기 위하여 사용하는 프리엠블의 타이밍은 클럭(Clock)과 유사하게 일정한 시간동안 하이(high)와 로우(low)을 반복하는 패턴(Pattern)을 사용한다.
NFC 통신부(210)는 프리엠블(314)을 사용하여 카드리더기 시스템(200)과 SIM카드(110)을 식별할 수 있다.
본 발명의 모바일 시스템은 SIM카드의 핀수의 제약으로 인하여 구현하기 어려운 무선 데이터 통신기능을 SIM카드내에 RF모듈을 추가하여 구현한다.
따라서, SIM카드는 모바일 시스템과 NFC 통신부를 통하여 무선 데이터통신을 수행한다. 또한, SIM카드는 NFC 통신부를 통하여 외부의 단말기와 무선 데이터 통신이 가능하다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, SIM카드는 모바일 시스템과 NFC 통신부를 통하여 무선 데이터통신을 수행한다. 또한, SIM카드는 NFC 통신부를 통하여 외부의 단말기와 무선 데이터 통신이 가능하다.

Claims (16)

  1. 안테나를 포함하는 심카드; 그리고
    제1 무선 인터페이스를 통하여 외부장치와 통신하고, 제2 무선 인터페이스를 통하여 상기 심카드와 데이터 신호를 송수신하는 통신 회로를 포함하되,
    상기 데이터 신호는 프리앰블을 포함하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리앰블은 상기 데이터 신호의 시작을 알리는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 무선 인터페이스는 근거리 무선 통신(NFC)인 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 무선 인터페이스는 ISO 14443 프로토콜인 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 무선 인터페이스와 상기 제2 무선 인터페이스는 서로 다른 대역의 주파수를 사용하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 심카드는 상기 통신 회로를 중계기로 이용하여 상기 외부장치와 무선 데이터 통신하는 시스템.
  7. 심코어;
    안테나: 및
    상기 안테나를 통해 데이터 신호를 상기 심코어와 송수신하는 통신부를 포함하되,
    상기 데이터 신호는 프리앰블을 포함하는 심카드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 통신부는 외부장치로부터 상기 안테나를 통해 수신된 상기 데이터 신호에 상기 프리앰블이 포함된 경우 상기 데이터 신호를 상기 심코어로 전송하는 심카드.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 프리앰블은 상기 데이터 신호의 시작을 알리는 심카드.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 외부장치는 심카드 리더기인 심카드.
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