KR20010006410A - 데이터 및 에너지를 무접촉 수신하기 위한 데이터 캐리어와 이러한 데이터 캐리어를 동작시키기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 및 에너지를 무접촉 수신하기 위한 데이터 캐리어와 이 데이터 캐리어를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다. 데이터 캐리어, 특히 스마트 카드는 데이터 및 에너지를 무접촉 수신하고 데이터를 무접촉 전송하기 위한 코일(L)과, 수신되어 복조 및 디코딩된 데이터를 처리하기 위한 논리회로(LS)와, 수신된 100% ASK 변조된 신호를 복조하기 위한 제 1 복조기(DEM 100)와, 100%이하의 변조깊이를 가진 수신된 ASK 변조된 신호를 복조하기 위한 제 2 복조기(DEM 10)를 포함하며, 상기 제 2 복조기(DEM 10)는 100% ASK 변조된 신호의 수신시에 상기 제 1 복조기(DEM 100)에 의해 비활성화되도록 상기 제 1 복조기(DEM 100)에 의해 구동된다.

Description

데이터 및 에너지를 무접촉 수신하기 위한 데이터 캐리어와 이러한 데이터 캐리어를 동작시키기 위한 방법{DATA CARRIER FOR THE CONTACTLESS RECEPTION OF DATA AND ENERGY AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
현재까지, 이러한 데이터 캐리어는 소위 무접촉 스마트 카드로써 주로 사용되거나, 또는 이들 캐리어가 무접촉 인터페이스외에 접촉 인터페이스를 가지는 경우는 소위 결합 카드 또는 이중 인터페이스 카드로써 사용되었다. 그러나, 이러한 데이터 캐리어의 사용은 그들이 이미 손목시계 또는 스키 리프트용 행 태그(hang tag)로서 사용되고 있기 때문에 카드의 형태에 제한되지 않는다.
이러한 스마트 카드의 무접촉 인터페이스에 대한 ISO 표준 14443에서, 판독/기록 스테이션으로부터 카드로 전송되는 데이터를 변조하기 위해 두가지의 방식, 즉 온-오프 키잉으로써 언급되며 작업 타이틀 ASK 100%를 유지하는 순수 캐리어 블랭킹과 5% 내지 15%의 변조깊이를 가지며 작업 타이틀 ASK 10%를 유지하는 ASK 변조가 현재 사용되고 있다. 이하에서 언급되는 ASK 10% 또는 10% ASK 변조는 ISO표준 14443에서 규정하고 있는 변조 형태이다.
다른 종류의 비트 코딩은 이들 형태의 변조와 연관되어 있다. 따라서, 펄스 위치 코딩은 ASK 100%로 사용된다. 스마트 카드로부터 판독/기록 스테이션으로 전송되는 데이터를 변조 및 비트 코딩하기 위한 방식도 마찬가지로 서로 다를 수 있다. 이러한 경우에, ASK 100%는 복조시 블랭킹 간격 식별 회로만을 필요로하기 때문에 복조를 쉽게 수행할 수 있는 장점을 가진다. 그러나, 이러한 형태의 변조에서는 블랭킹 간격동안 클록 신호가 손실되고 매우 넓은 측대역이 주파수 스펙트럼에서 유발될 수 있다.
대조적으로, ASK 10%는 연속적으로 클록을 공급할 수 있고 매우 낮은 측대역 레벨과 연관되어 있으나, 복조하기가 어렵다. 왜냐하면, 카드 및 판독/기록 스테이션간의 거리가 매우 자주 변동할 수 있고, 카드 측면상의 회로가 매우 불규칙적으로 전류를 소비하며, 일정한 고전압을 이용할 수 없음으로 인해 복조기 회로에 대한 회로 선택이 제한되기 때문이다.
본 발명의 목적은 전술한 두가지의 변조 방식을 사용하여 데이터를 정확하게 수신 및 전송할 수 있도록 하는 전술한 형태의 데이터 캐리어를 개선하는데 있다.
본 발명은 데이터 및 에너지를 무접촉 수신하고 전송하기 위한 코일을 가지며, 수신되어 복조 및 디코딩된 데이터를 처리 및 저장하기 위한 논리 회로를 가진 데이터 캐리어에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 데이터 캐리어에 대한 기본회로를 나타낸 도면.
도 2는 100% ASK 복조기에 대한 상세한 회로를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 따른 회로에 대한 전압 프로파일을 나타낸 도면.
도 4는 10% ASK 복조기에 대한 상세한 회로를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 따른 회로에 대한 전압 프로파일을 나타낸 도면.
본 발명의 특허청구범위 제 1항에 따르면, 각 경우에 100% ASK 및 10% ASK 변조된 신호를 복조할 수 있으며, 100% ASK-변조된 신호가 수신될 때, 즉 제 1 블랭킹 간격이 수신될 때 비록 10% ASK 복조기가 100% ASK 변조된 신호를 수신할 수 있을지라도 다음 디코딩이 완전히 부정확한 결과를 발생시키기 때문에 10% ASK 복조기가 비활성화되는 두 개의 복조기가 제공된다.
본 발명에 따르면, 100% ASK 복조기는 10% ASK-변조된 신호의 제 1 데이터 비트를 수신한후에 비활성화된다. 이와 같은 방식은 회로의 안정상태를 보장한다.
대안적으로, 본 발명에 따르면, 100% ASK 복조기에 속하며 블랭킹 간격의 수신을 지시하는 출력은 10% 데이터 비트의 수신후에 데이터 캐리어의 논리회로의 리세트 입력에 접속될 수 있으며, 그 결과 전체 데이터 캐리어는 10% ASK 변조된 신호의 경우의 블랭킹 간격의 발생이 에러 또는 조작을 지시하기 때문에 리세트된다.
본 발명에 따르면, 복조기에 의해 구동될 수 있으며 복조기가 활성화되는 것을 지시하기 위하여 사용되는 상태 레지스터가 제공되며, 이 상태 레지스터는 예를들어 공통 버스를 통해 문의될 수 있다.
10% ASK 변조된 신호가 수신될때의 전력 전송이 100% ASK 변조된 신호가 수신될때의 전력전송과 상당히 다르기 때문에, 본 발명의 다른 설계는 상태 레지스터의 상태에 따라 논리회로에 의해 구동될 전압공급장치를 제공하여 최적의 조절이 이루어진다. 이의 대안으로써, 구동은 복조기에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1에서, 코일(L) 및 커패시터(CS)를 포함하는 공진회로는 정류기 회로(GR)의 입력에 접속된다. 정류기 회로(GR)의 출력은 평활 커패시터(CG)에 접속되며, 평활 커패시터(CG)의 양 단자에는 공급전압(VDD) 및 (VSS)가 추출될 수 있다. 공급전압(VDD) 및 (VSS)은 하위 회로에 대해 가능한 일정한 전압을 그의 출력에서 제공할 수 있도록 하기 위하여 특히 폐쇄루프 제어소자를 포함하는 전압공급장치(SV)에 공급된다. 도 1에 따른 회로에서, 전압공급장치(SV)의 출력은 전형적인 방식으로 논리회로(LS)에 접속된다. 그러나, 공급전압은 모든 다른 회로 유니트에 공급된다.
기본회로는 100% ASK-변조된 신호를 복조하는 제 1 복조기(DEM100)를 더 포함하고 있다. 공진회로(L, CS)에 존재되는 고주파수 신호는 복조기(DEM100)에 공급된다. 제 1 복조기(DEM100)는 제 1 디코딩 회로(DEC100)에 접속되며, 제 1 디코딩 회로(DEC100)는 복조된 신호를 디코딩하여 데이터를 제 1 OR 게이트(OR1)의 제 1 입력에 공급하며 클럭신호를 제 2 OR 게이트(OR2)의 제 1 입력에 공급한다.
제 1 복조기(DEM100)는 플립플롭으로써 설계된 상태 레지스터(FF)의 제 1 입력(R)에 접속되는 제 1 출력을 가진다.
복조되고 정류 및 평활되나 아직 조절되지 않은 신호로써, 공급전압(VDD)은 10% ASK 변조된 신호를 복조하는 제 2 복조기(DEM10)의 입력에 공급된다. 이러한 경우에, 기준전압(VSS)은 제 2 복조기(DEM10)에 공급되며, 또한 회로의 모든 다른 부분에 공급된다. 이는 보다 명확한 이해를 위해 도 1에 기술하지 않았다.
제 2 복조기(DEM10)는 제 2 디코딩 회로(DEC10)에 접속되며, 제 2 디코딩 회로(DEC10)의 데이터 출력은 제 1OR 회로(OR1)의 제 2 입력에 접속되며, 제 2 디코딩 회로(DEC10)의 클록 출력은 제 2 OR 회로(OR2)의 제 2 입력에 접속된다. 제 2 복조기(DEM10)의 출력은 상태 레지스터(FF)의 제 2 입력(S)에 접속된다.
제 1 복조기(DEM100)는 제 2 복조기(DEM10)의 비활성 입력에 접속된 추가 출력을 가진다. 원리적으로, 제 1 복조기(DEM100)의 추가 출력 대신에, 상태 레지스터(FF)에 접속된 제 1 출력은 제 2 복조기(DEM10)의 비활성 입력에 접속될 수 있다.
동일한 방식으로, 제 2 복조기(DEM10)는 파선으로 표시된 바와같이 제 1 복조기(DEM100)의 비활성 입력에 접속되거나, 또는 상태 레지스터(FF)에 접속된 제 1 복조기(DEM100)의 제 1 출력을 논리 회로(LS)의 리세트 입력에 접속하는 스위칭 수단(SM)을 구동시키는 출력을 가진다.
두 개의 OR 게이트(OR1, OR2)는 수신된 데이터가 수신된 신호로부터 유도된 클록 신호에 의해 기록되는 데이터 레지스터(DR)에 접속된다. 클록 신호는 물론 예를들어 논리회로(LS)와 같은 회로의 다른 부분에 이용할 수 있다. 상태 레지스터(FF), 데이터 레지스터(DR) 및 논리회로(LS)는 도 1에 기술된바와같이 예를들어 버스를 통해 서로 접속된다.
논리회로(LS)의 출력은 전압공급장치(SV)의 입력에 접속되며, 그 결과 공급전압장치(SV)는 상태 레지스터(FF)의 상태에 따라 그리고 수신된 변조 형태에 따라 논리회로(LS)에 의해 최적으로 조절될 수 있다.
100% ASK 복조기(DEM100)의 기능은 도 2 및 도 3을 참조한 전형적인 실시예를 이용하여 이하에서 상세히 설명될 것이다. 도 1에 기술된 회로 부분과 동일한 회로 부분은 동일한 참조부호로 기술된다.
100% ASK 복조기(DEM100)는 3개의 종속 CMOS 인버터(I1, I2, I3)에 의해 형성되며, 중간 인버터(I2)는 다른 도전성을 가진 트랜지스터(T1, T2)로 설계된다. 더욱이, 트랜지스터(R)는 제 2 인버터(I2)의 n-채널 트랜지스터(T2)에 접속된다. 커패시터(C)는 저항기(R)와 n-채널 트랜지스터(T2)의 로드 경로에 의해 형성된 직렬회로와 병렬로 접속된다. 공진 회로(L, CS)에 존재하는 고주파수 신호(V)는 제 1 인버터(I1)의 입력에 공급되며, 제 3 인버터(I3)의 출력은 복조된 출력 신호(V4)를 형성한다.
공진회로(L, CS)에 존재하는 고주파수 100% ASK 변조된 신호(V)는 도 3의 상부에 기술된다. 블랭킹 간격은 기술된 예에 도시되어 있다. 100% ASK 변조된 신호(V)로부터 유도된 공급전압(VDD) 및 (VSS)의 기본적인 프로파일은 마찬가지로 도 3의 상부에 도시되어 있다. 스위칭 임계치가 파선으로 기술된 제 1 인버터(I1)의 스위칭 임계치(S1)는 공급전압(VDD) 및 (VSS)의 함수로써 발생된다. 도 3의 중간 부분은 커패시터(C)에 걸리는 전압(V3)의 프로파일을 기술하며, 또한 파선으로 도시되어 있으며 기준전압(VSS)으로 언급되는 제 2 인버터(I2)의 스위칭 임계치(S2)의 프로파일을 기술한다. 그의 프로파일이 도 3의 하부에 기술된 제 3 인버터(I3)의 출력 신호(V4)의 프로파일은 스위칭 임계치(S2)에 대하여 전압(V3)의 상대 프로파일로부터 발생된다.
도 3으로부터 추측할 수 있는 바와같이, 도 2에 따른 복조기 회로(DEM 100)는 저항기(R) 및 커패시터(C)에 의해 조절될 수 있는 지연을 이용하여 도 3의 상부에 기술된 종류의 블랭킹 간격을 검출하는 것이 가능하다. 판독/기록 스테이션으로부터 데이터 캐리어로 전송될 데이터를 코딩하기 위하여 펄스위치 코딩은 100% ASK 변조에 현재 사용되며, 상기 펄스위치 코딩에 있어서 평가될 시간 윈도우내에서 블랭킹 간격의 위치로부터의 정보는 정보를 위해 매우 중요하다(ISO/IEC 14443-2 참조). 디코딩을 하기 위하여, 제 1 디코딩 회로(DEC100)에서는 고주파수 발진으로부터 유도된 클록 펄스가 시간 윈도우의 시작부분으로부터 블랭킹 간격의 시작부분까지 카운팅 및 평가될 수 있다.
10% ASK 복조기(DEM10)의 전형적인 실시예는 도 4에 기술되어 있다. 여기서, 도 1에서 이미 기술된 회로 부분과 동일한 회로 부분은 동일한 참조부호로 제공된다.
10% ASK 또는 제 2 복조기(DEM10)는 푸쉬-풀 출력 드라이버 및 이 드라이버의 하위에 접속된 인버터와 공지된 차동증폭기에 의해 형성된다. 기술되지 않은 회로부의 공급전압(VDD) 및 (VSS)으로부터 유도된 기준전압(VREF)은 차동증폭기의 전류원과 출력 드라이버의 펄스 트랜지스터에 공급된다.
저항기(R1) 및 분압기(RT1, RT2)를 통해 공급전압(VDD, VSS)으로부터 유도된 신호(V1)는 차동증폭기의 제 1 입력에 공급된다. 마찬가지로 분압기(RT1, RT2)를 통해 공급전압(VDD) 및 (VSS)으로부터 유도되고 저항기(R2) 및 커패시터(C2)에 의해 형성된 저역통과 필터를 통해 전송되는 신호(V2)는 차동증폭기의 제 2 입력에 공급된다. 이의 결과로써, 진폭변조 때문에 발생하는 공급전압(VDD)의 진폭 변화는 차동증폭기의 제 1입력에 직접 공급되며 또한 시간이 지연되어 차동증폭기의 제 2 입력에 공급된다. 이러한 방식으로, 진폭 변동이 검출될 수 있다.
개별 전압 프로파일은 도 5에 기술되어 있으며, 제 2 복조기(DEM10)의 변동은 상기 전압 프로파일에 의해 자체 설명방식으로 나타난다. 따라서, 공진회로(L, CS)에 공급된 고주파수 캐리어 신호의 진폭변조가 공급전압(VDD)의 대응하는 진폭 변동으로 복제되는 것은 명백하다. 공급전압(VDD)은 분압기(RT1, RT2)와 저항기(R1) 및 저역통과 필터(R2, C2)를 통해 제 2 복조기(DEM10)의 차동증폭기의 입력에 공급된다. 이 결과는 도 5의 하부에 기술된 종류의 출력신호(VOUT)와 같다.
도 1 및 도 3과 도 4 및 도 5의 비교로부터 명백한 바와같이, 10% ASK 변조는 제 1 100% ASK복조기(DEM 100)에 의해 식별될 수 없다. 다시말해서, 제 1 복조기(DEM 100)는 이경우에 응답하지 않는다. 그러나, 제 2 복조기(DEM10)는 데이터 레지스터(DR)에 디코딩된 데이터를 기록하는 제 2 디코더(DEC10)에 출력 신호를 공급할 것이다. 제 2 복조기(DEM 10)로부터의 신호에 의하여, 상태 레지스터(FF)는 논리회로(LS)가 변조형태를 식별할 수 있는 상태로 된다. 본 발명의 유리한 장점에 따르면, 공급전압장치(SV)는 논리회로(LS)를 제어함으로써 최적의 값으로 조절될 수 있다.
제 2 복조기(DEM 10)는 제 1 복조기(DEM 100)를 비활성화시키거나 또는 제 1 복조기(DEM 100)의 출력을 스위칭할 수 있으며, 제 1 복조기(DEM 100)의 출력은 블랭킹 간격이 스위치 수단(SM)을 통해 논리회로(LS)의 리세트 입력에 수신되었다는 것을 지시한다. 이 결과로써, 가능한 에러 또는 오류가 효율적으로 방지될 수 있다.
그러나, 제 1 복조기(DEM 100)의 비활성화 또는 스위칭 수단(SM)의 활성화는 ASK 100% 신호의 중간부분 또는 간섭보다 오히려 실제 ASK 10% 신호가 포함되었다는 것이 확인된 후에만, 다시 말해서 10% ASK 변조의 제 1 데이터 비트가 완전히 수신된 후에만 초기에 발생하도록 된다. 그다음에, 제 1 복조기(DEM 100)는 블랭킹 간격이 포함될 수 없기 때문에 더이상 응답하지 않을 것이다. 예를들어 시작 및 정지 비트로부터 ASK 10% 변조가 확실히 포함되었는지의 여부를 검사하기 위하여 다수의 비트, 예를들어 완전한 바이트가 수신될때까지 대기하는 것이 유리하다.
그러나, 만일 제 1 복조기(DEM 100)가 먼저 블랭킹 간격을 검출한다면, 제 2 복조기(DEM 10)는 도 2 및 도 3과 도 4 및 도 5의 비교로부터 명백한바와같이 제 2 복조기(DEM 10)가 전체적으로 100% ASK 변조를 복조할 수 있으나 통상적으로 다른 비트 코딩으로 인해 부적절할 데이터를 제공하기 때문에 즉시 비활성화되어야 한다.
회로가 적절한 기능을 수행할 수 있도록 하기 위하여, 파워-업, 즉 충분한 에너지가 수신되었을 때, 복조기 및 디코더 둘다는 개별 회로부의 만족스러운 기능을 위하여 동작해야 한다. 이러한 경우에, 전압공급장치(SV)는 유리하게 초기에 10% ASK 변조를 복조하는 상태에 있다. 이러한 상태에서, 감소된 범위에서만 100% ASK 변조를 수신하는 것이 가능하다.

Claims (7)

  1. 데이터 캐리어, 특히 스마트 카드에 있어서,
    데이터 및 에너지를 무접촉 수신하고 상기 데이터를 무접촉 전송하기 위한 코일(L)과;
    수신되어 복조 및 디코딩된 데이터를 처리하기 위한 논리회로(LS)와;
    수신된 100% ASK 변조된 신호를 복조하기 위한 제 1 복조기(DEM 100)와;
    100%이하의 변조깊이를 가진 수신된 ASK 변조된 신호를 복조하기 위한 제 2 복조기(DEM 10)를 포함하며,
    상기 제 2 복조기(DEM 10)는 상기 100% ASK 변조된 신호의 수신시에 상기 제 1 복조기(DEM 100)에 의해 비활성화되도록 상기 제 1 복조기(DEM 100)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 데이터 캐리어.
  2. 제 1항에 있어서, 제어라인을 통해 상기 복조기(DEM 10, DEM 100)에 접속되고, 각각의 활성 복조기(DEM 10 또는 DEM 100)를 지시하며, 상기 논리회로(LS)에 의해 문의될 수 있는 상태 레지스터(FF)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 캐리어.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제어라인을 통해 상기 논리회로(LS)에 공급전압장치(SV)가 접속되며, 상기 공급전압장치(SV)는 바로 수신된 신호의 변조형태에 따라 선택적으로 조절가능한 것을 특징으로 하는 데이터 캐리어.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 1 복조기(DEM 100)에 속하며 상기 상태 레지스터(FF)를 구동시키는 출력은 상기 제 2 복조기(DEM 10)에 의해 구동될 수 있는 스위치 수단(SM)을 통해 상기 논리회로(LS)의 리세트 입력에 접속되는 것을 특징으로 하는 데이터 캐리어.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 복조기(DEM 100)는 제 1 블랭킹의 수신시 상기 제 2 복조기(DEM 10)를 비활성화시키며, 상기 제 2 복조기(DEM 10)는 상기 제 1 데이터 비트의 수신후에 초기에 상기 제 1 복조기(DEM 100)를 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 데이터 캐리어.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 복조기(DEM 100)는 상기 제 1 블랭킹의 수신시 상기 제 2 복조기(DEM 10)를 비활성화시키며, 상기 논리회로(LS)는 상기 블랭킹이 100% 이하의 변조깊이를 가진 상기 ASK 변조된 신호의 수신동안 발생할 때 리세트되는 것을 특징으로 하는 데이터 캐리어.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 전압공급장치(SV)는 상기 상태 레지스터(FF)의 상태에 따라 상기 논리회로(LS)에 의해 최적의 동작으로 조절되는 것을 특징으로 하는 데이터 캐리어.
KR1019997009497A 1998-02-17 1998-12-15 데이터 및 에너지를 무접촉 수신하기 위한 데이터 캐리어와 이러한 데이터 캐리어를 동작시키기 위한 방법 KR100338157B1 (ko)

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