KR20170112180A - 멀티플 송신기들을 포함하는 집적 회로와 이를 포함하는 nfc 시스템 - Google Patents

멀티플 송신기들을 포함하는 집적 회로와 이를 포함하는 nfc 시스템 Download PDF

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KR20170112180A
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문병택
송일종
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삼성전자주식회사
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Abstract

근거리 무선 통신(NFC)을 위한 집적 회로가 게시된다. 상기 집적 회로는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 제1 NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 공용으로 사용되는 제1송신기와, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 제2 NFC 카드 모드를 위해 사용되는 제2송신기와, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제1송신기의 출력 신호를 제1NFC 안테나로 전송하기 위한 제1전송 핀들과, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제2송신기의 출력 신호를 제2NFC 안테나로 전송하기 위한 제2전송 핀들과, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 상기 집적 회로의 외부로부터 입력된 제어 신호에 응답하여 상기 제1송신기의 동작과 상기 제2송신기의 동작을 제어하는 로직 회로를 포함한다.

Description

멀티플 송신기들을 포함하는 집적 회로와 이를 포함하는 NFC 시스템 {INTEGRATED CIRCUIT INCLUDING MULTIPLE TRANSMITTERS AND NEAR FIELD COMMUNICATION SYSTEM HAVING THE INTEGRATED CIRCUIT}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 집적 회로에 관한 것으로, 특히 싱글 칩 반도체 기판에 배치된 멀티플 송신기들을 포함하는 집적 회로와 이를 포함하는 NFC 시스템에 관한 것이다.
근거리 무선 통신(Near Field Communication(NFC))은 13.56MHz 반송파 주파수를 이용하는 근거리 통신 방법이고, 상기 NFC에서 신호 전달을 위한 안테나로서 루프 안테나가 사용된다.
마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission(MST)) 기술을 이용하는 MST 시스템은 NFC를 위한 NFC 시스템과 별도의 칩으로 제조되고, 상기 MST 시스템과 상기 NFC 시스템은 스마트폰에 적용되고 있다. 상기 MST 시스템은 송신기만 포함하고, 상기 송신기의 구성은 NFC 시스템에 포함된 송신기의 구성과 유사하고, 신호 전달을 위한 안테나로서 루프 안테나가 사용된다.
다양한 통신 시스템들이 하나의 장치(예컨대, 스마트폰)에 적용되고 있는 추세에서 상기 다양한 통신 시스템들은 사용자의 입장에서 무선 통신을 수행해야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 다양한 통신 방법들에 해당하는 다양한 통신 신호들을 전송하는 멀티플 송신기들이 집적된 싱글 칩 반도체 기판을 포함하는 싱글 칩 집적 회로와 이를 포함하는 NFC 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication (NFC))을 위한 집적 회로는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 제1 NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 공용으로 사용되는 제1송신기와, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 제2 NFC 카드 모드를 위해 사용되는 제2송신기와, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제1송신기의 출력 신호를 제1NFC 안테나로 전송하기 위한 제1전송 핀들과, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제2송신기의 출력 신호를 제2NFC 안테나로 전송하기 위한 제2전송 핀들과, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 상기 집적 회로의 외부로부터 입력된 제어 신호에 응답하여 상기 제1송신기의 동작과 상기 제2송신기의 동작을 제어하는 로직 회로를 포함한다.
실시 예들에 따라, 상기 NFC를 위한 집적 회로는 상기 반도체 기판 위에 배치되고, 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission(MST))를 위해 사용되는 제3송신기와, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제3송신기의 출력 신호를 MST 안테나로 전송하기 위한 제3전송 핀들을 더 포함하고, 상기 로직 회로는, 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1송신기, 상기 제2송신기, 및 상기 제3송신기 중에서 어느 하나를 인에이블한다.
실시 예들에 따라, 상기 제2송신기는 마그네틱 보안 전송(MST)을 위해 공용으로 사용되고, 상기 제2송신기는 상기 MST를 위한 제1데이터 신호와 상기 제2 NFC 카드 모드를 위한 제2데이터 신호 중에서 어느 하나를 상기 제2전송 핀들로 전송한다.
실시 예들에 따라, 상기 NFC를 위한 집적 회로는 상기 반도체 기판 위에 배치되고 무선 충전을 위해 사용되는 제4송신기와, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제4송신기의 출력 신호를 무선 충전 안테나(482)로 전송하기 위한 제4전송 핀들을 더 포함하고, 상기 로직 회로는, 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1송신기, 상기 제2송신기, 상기 제3송신기, 및 제4송신기 중에서 어느 하나를 인에이블한다.
실시 예들에 따라, 상기 제2송신기와 상기 제3송신기는 하나의 공용 송신기로 구현되고, 상기 제2전송 핀들과 상기 제3전송 핀들은 동일한 공용 전송 핀들로 구현되고, 상기 공용 송신기는 상기 MST를 위한 제1데이터 신호와 상기 제2 NFC 카드 모드를 위한 제2데이터 신호 중에서 어느 하나를 상기 공용 전송 핀들로 전송한다.
본 발명의 실시 예에 따른 근거리 무선 통신(NFC) 시스템은 집적 회로, 상기 집적 회로의 동작을 제어하는 프로세서, 제1 NFC 안테나, 및 제2 NFC 안테나를 포함한다. 상기 집적 회로는 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 제1 NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 공용으로 사용되는 제1송신기와, 상기 반도체 기판 위에 배치되고 제2 NFC 카드 모드를 위해 사용되는 제2송신기와, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제1송신기의 출력 신호를 상기 제1 NFC 안테나로 전송하기 위한 제1전송 핀들과, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제2송신기의 출력 신호를 상기 제2 NFC 안테나로 전송하기 위한 제2전송 핀들과, 상기 반도체 기판 위에 배치되고, 상기 프로세서의 제어에 따라, 상기 제1송신기의 동작과 상기 제2송신기의 동작을 제어하는 로직 회로를 포함한다.
상기 로직 회로는 상기 제1 NFC 안테나를 통해 무선 신호가 수신되었는지를 판단하고, 판단 신호를 상기 프로세서로 전송하고, 상기 프로세서는 상기 판단 신호에 응답하여 제어 신호를 상기 로직 회로로 전송하고, 상기 로직 회로는 상기 무선 신호가 수신됨을 지시하는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1송신기를 인에이블하고, 상기 무선 신호가 수신되지 않음을 지시하는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제2송신기를 인에이블한다.
실시 예들에 따라, 상기 집적 회로는 상기 반도체 기판 위에 배치되고, 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission(MST))를 위해 사용되는 제3송신기와, 상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제3송신기의 출력 신호를 MST 안테나로 전송하기 위한 제3전송 핀들을 더 포함하고, 상기 로직 회로는, 상기 프로세서의 제어에 따라, 상기 제1송신기, 상기 제2송신기, 및 상기 제3송신기 중에서 어느 하나를 인에이블한다. 실시 예들에 따라, 상기 제2송신기는 마그네틱 보안 전송을 위해 공용으로 사용된다.
상기 NFC 시스템은 상기 제1전송 핀들과 상기 제1 NFC 안테나 사이에 연결된 제1매칭 네트워크; MST 안테나; 상기 제2전송 핀들, 상기 MST 안테나, 및 상기 제2 NFC 안테나 사이에 연결된 제2매칭 네트워크를 더 포함하고, 상기 제2송신기는 상기 MST를 위한 제1데이터 신호와 상기 제2 NFC 카드 모드를 위한 제2데이터 신호 중에서 어느 하나를 상기 제2전송 핀들로 전송한다. 상기 제2매칭 네트워크는 제1주파수 대역을 갖는 상기 제1데이터 신호를 상기 MST 안테나로 전송하고, 상기 제1주파수 대역과 다른 제2주파수 대역을 갖는 상기 제2데이터 신호를 상기 제2 NFC 안테나로 전송한다.
실시 예들에 따라, 상기 제1 NFC 안테나의 모양과 상기 MST 안테나의 모양은 서로 동일하고, 상기 제1 NFC 안테나의 모양과 상기 제2 NFC 안테나의 모양은 서로 다르다.
상기 제2매칭 네트워크는 상기 제2전송 핀들과 상기 제2 NFC 안테나 사이에 연결되고, 상기 제2데이터 신호만을 전송하기 위해 사용되는 제1 공진 및 임피던스 매칭 회로; 및 상기 제2전송 핀들과 상기 MST 안테나 사이에 연결되고, 상기 제1데이터 신호만을 전송하기 위해 사용되는 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로를 포함한다.
실시 예들에 따라, 상기 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로는 상기 MST 안테나와 병렬로 연결된 제1커패시터와, 상기 제2전송 핀들 중의 어느 하나와 상기 제1커패시터의 제1단자 사이에 연결된 제2커패시터와, 상기 제2전송 핀들 중의 다른 하나와 상기 제1커패시터의 제2단자 사이에 연결된 제3커패시터를 포함한다.
실시 예들에 따라, 상기 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로는 상기 MST 안테나와 병렬로 연결된 커패시터를 포함한다.
실시 예들에 따라, 상기 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로는 상기 제2전송 핀들 중의 어느 하나와 상기 MST 안테나의 제1단자 사이에 연결된 제1커패시터와, 상기 제2전송 핀들 중의 다른 하나와 상기 MST 안테나의 제2단자 사이에 연결된 제2커패시터를 포함한다. 실시 예들에 따라, 상기 제2 NFC 안테나의 일단은 접지에 연결되고, 상기 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로는 싱글-엔디드 시그널링을 위한 발룬을 포함한다.
실시 예들에 따라, 상기 제2 NFC 안테나의 일단은 접지에 연결되고, 상기 제1 공진 및 임피던스 매칭 회로는 상기 제2전송 핀들에 연결된 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터에 연결된 발룬과, 상기 제2 NFC 안테나에 병렬로 연결된 제1커패시터와, 상기 발룬의 제1출력 단자와 상기 제2NFC 안테나의 제1단자 사이에 연결된 제2커패시터를 포함한다. 상기 NFC 시스템은 모바일 장치이다.
본 발명의 실시 예에 따른 싱글 칩 반도체 기판을 포함하는 싱글 칩 집적 회로에서, 다양한 통신 방법들을 지원하는 다양한 종류의 멀티플 송수신기들이 상기 싱글 칩 반도체 기판에 배치 또는 집적되므로, 상기 싱글 칩 집적 회로는 다양한 종류의 무선 통신 프로토콜들을 지원할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 싱글 칩 집적 회로를 포함하는 NFC 시스템은 다양한 종류의 멀티플 송신기들에 연결된 다양한 종류의 안테나들을 포함하므로, 상기 다양한 종류의 안테나들은 사용자 편의성을 증가시키기 위해 배치할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 상기 NFC 시스템은 상기 싱글 칩 집적 회로를 이용하여 NFC 동작 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 결제 단말기와 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치를 포함하는 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모바일 장치에 내장된 본 발명의 실시 예들에 따른 NFC 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다.
도 9는 도 2에 도시된 제1매칭 네트워크의 회로도이다.
도 10은 도 2에 도시된 안테나들의 배치도의 실시 예이다.
도 11은 도 1에 도시된 모바일 장치에 내장된 본 발명의 실시 예들에 따른 NFC 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 12는 도 1에 도시된 모바일 장치에 내장된 본 발명의 실시 예들에 따른 NFC 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 13은 도 11 또는 도 12에 도시된 다양한 종류의 무선 통신들을 지원하는 안테나들의 배치도의 실시 예다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 MST 통신과 NFC 중에서 어느 하나를 이용하여 데이터 신호를 통신하는 방법을 설명하는 플로우 차트이다.
도 15는 도 11에 도시된 NFC 시스템의 동작을 설명하는 플로우 차트이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 결제 단말기와 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치를 포함하는 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(50)은 결제 단말기(100)와 모바일 장치 (200)를 포함할 수 있다. 비록, 도 1에서는 모바일 장치(200)의 예로서 스마트폰이 도시되어 있으나, 모바일 장치(200)는 태블릿 PC, PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 웨어러블(wearable) 컴퓨터, 사물 인터넷(Internet of Things(IoT)) 장치, 또는 만물 인터넷(Internet of Everything(IoE)) 장치로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 설명될 모바일 장치(200)는 다양한 종류의 무선 통신 프로토콜들을 지원(또는 사용)할 수 있는 다양한 멀티플 송신기들과 상기 멀티플 송신기들에 연결된 안테나들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 상기 멀티플 송신기들은 하나의 싱글 칩(single chip) 집적 회로에 구현(또는 집적)되고, 상기 멀티플 송신기들은 근거리 무선 통신(near field communication(NFC))를 위한 송신기, 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission(MST)) 통신과 NFC를 위한 공용 송신기, 및 무선 충전(또는 유도 충전(inductive charging))을 위한 송신기를 포함할 수 있으나, 상기 싱글 칩 집적 회로에 구현(또는 집적)될 수 있는 송신기들의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 모바일 장치(200)와 통신할 수 있는 장치의 예로서 결제 단말기 (100)가 도시되어 있으나, 결제 단말기(100)는 NFC 송수신기(또는 NFC 수신기), MST 수신기, 및/또는 무선 충전을 위한 무선 충전 수신기를 포함하는 장치로서 모바일 장치(200)와 무선 통신할 수 있다.
모바일 장치(200)는 MST 통신을 이용하여 결제를 수행할 수 있는 제1결제 애플리케이션(APP1; 201) 및/또는 NFC를 이용하여 결제를 수행할 수 있는 제2결제 애플리케이션(APP2; 203)을 실행할 수 있는 애플리케이션 프로세서(도 2의 205)와, 상기 MST 통신을 이용한 결제 또는 상기 NFC를 이용한 결제에 필요한 보안 데이터(예컨대, 모바일 장치(200)의 사용자의 보안 데이터)를 안전하게 저장할 수 있는 보안 요소(secure element; 도 2의 207)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 모바일 장치에 내장된 본 발명의 실시 예들에 따른 NFC 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 모바일 장치(200)에 내장되는 NFC 시스템(300)은 통신 칩(또는 싱글 칩 집적 회로; 310), 제2매칭 네트워크(360), MST 안테나(365), 제2NFC 안테나(370), 제1매칭 네트워크(380), 및 제1NFC 안테나(385)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위해, 애플리케이션 프로세서(205)와 보안 요소(207)가 NFC 시스템(300)과 함께 도시된다. NFC 시스템(300)은 모바일 장치(200)를 의미할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(205)는 통신 칩(310)과 보안 요소(207)의 동작을 제어할 수 있다. 싱글 칩 집적 회로로 구현되는 통신 칩(310)은 제1회로(315)와 제2회로(330)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1회로(315)와 제2회로(330)는 설명의 편의를 위해 또는 기능에 따라 개념적으로 분리된 것으로서, 실시 예들에 따라 제1회로 (315)와 제2회로(330)는 하나의 회로를 의미할 수 있다.
제1회로(315)와 제2회로(330)는 싱글 칩 반도체 기판(또는 공통 기판; 301)의 위(on)에 집적 또는 배치될 수 있다. 싱글 칩 반도체 기판(301)의 위는 싱글 칩 반도체 기판(301)의 위(on or above)를 의미할 수도 있고, 경우에 따라 싱글 칩 반도체 기판(301)의 내부를 의미할 수도 있다.
제1회로(315)는 제1로직 회로(320)와 공용(common) 송신기(325)를 포함할 수 있다. 제1로직 회로(320)는 공용 송신기(325)의 동작을 제어할 수 있다. 제1로직 회로(320)는 MST 통신을 위한 제1신호(또는 제1데이터 신호) 또는 NFC를 위한 제2신호(또는 제2데이터 신호)를 공용 송신기(325)로 전송할 수 있다.
공용 송신기(325)는 MST 통신과 NFC 카드 모드(카드 에뮬레이션 모드(card emulation mode)라고도 함, 이하 "NFC 카드 모드"로 사용함.)를 위한 통신에 사용될 수 있다. 즉, 공용 송신기(325)는 MST 통신을 위한 송신기로 사용될 수 있고 NFC 카드 모드만을 위한 송신기로 사용될 수 있다. 따라서 공용 송신기(325)는 MST 통신을 위한 제1데이터 신호 또는 NFC 카드 모드만을 위한 제2데이터 신호를 제2매칭 네트워크(360)로 전송할 수 있다.
제2매칭 네트워크(360)는 제1데이터 신호를 MST 안테나(365)를 통해 제1 외부 장치로 전송하고 제2데이터 신호를 제2NFC 안테나(370)를 통해 제2 외부 장치로 전송할 수 있다. 실시 예들에 따라, 상기 제1 외부 장치와 상기 제2 외부 장치는 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
NFC는 13.56MHz의 주파수 대역(frequency bandwidth)을 사용하는 비접촉식 근거리 통신 기술로써, 신호 및/또는 전력을 전송하기 위해 루프(loop) 안테나로 구현된 제2NFC 안테나(370)를 사용할 수 있다. MST는 20KHz 이하의 주파수 대역을 사용하고 MST 통신을 위해 루프 안테나로 구현된 MST 안테나(365)를 사용할 수 있다.
MST 통신과 NFC 카드 모드를 위한 통신에 공용으로 사용되는 공용 전송기 (325)는 제2매칭 네트워크(360)를 공유하고, 도 10에 도시된 바와 같이 모바일 장치(200)의 뒷면(210)의 상단부에 배치된 제2NFC 안테나(370)는 NFC 카드 모드만을 위해 독립적으로 사용될 수 있다. 이러한 제2NFC 안테나(370)의 배치는, 다른 무선 통신(예컨대, 이동 통신, 블루투스 통신, Wi-Fi 통신, 또는 GPS 통신)에 영향을 주지 않으면서, NFC의 동작 특성을 개선하고 사용자의 편의성을 개선할 수 있다.
NFC 카드 모드는 NFC 리더 모드에 비해 매우 적은 전류(또는 전류량)를 이용하므로, NFC 카드 모드에서 사용되는 공용 송신기(325)는, NFC 리더로부터 전송된 NFC 신호에 응답하여, 매우 짧은 시간 동안 데이터 신호를 상기 NFC 리더로 전송한다. 따라서, 상기 다른 무선 통신에 제2NFC 안테나(370)가 사용되더라도, 제2NFC 안테나(370)가 NFC 카드 모드에서만 사용되므로 상기 다른 무선 통신에 주는 영향은 작다.
그러나 제2NFC 안테나(370)가 NFC 카드 모드가 아닌 NFC 리더 모드로 사용될 경우, 상기 NFC 리더 모드는 매우 큰 전류(또는 전류량)를 이용하므로 상기 큰 전류에는 하모닉(harmonic)이 존재한다. 따라서 상기 다른 무선 통신이 제2NFC 안테나(370)를 이용할 때, 상기 하모닉은 상기 다른 무선 통신에 대해 노이즈로 작용할 수 있다. 이러한 문제를 제거하기 위해, 제2NFC 안테나(370)는 제1NFC 안테나(385)와 달리 NFC 카드 모드만을 위해 독립적으로 사용될 수 있다.
제2회로(330)는 제2로직 회로(335), 카드 모드를 위한 카드 수신기(340), 카드 모드를 위한 카드 송신기(345), 및 리더 모드를 위한 리더 송수신기(350)를 포함할 수 있다. 비록, 도 2에서는 카드 송신기(345)와 리더 송수신기(350)가 기능적으로 서로 분리된 형태로 도시되어 있으나, NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드(peer-to-peer mode)를 위해 공용으로 사용되는 송신기는 하나의 송신기로 구현될 수 있다.
제2로직 회로(335)는 카드 수신기(340), 카드 송신기(345), 및 리더 송수신기(350)를 제어할 수 있다. 카드 수신기(340)는 제2매칭 네트워크(360) 또는 제1매칭 네트워크(380)로부터 출력된 데이터 신호를 수신하여 처리하고, 처리된 데이터 신호를 제2로직 회로(335)로 전송할 수 있다. 제2로직 회로(335)는 제3데이터 신호를 카드 송신기(345)로 전송할 수 있다. 제2로직 회로(335)는 제4데이터 신호를 리더 송수신기(350)로 전송하고, 리더 송수신기(350)로부터 전송된 데이터 신호를 처리할 수 있다.
제1매칭 네트워크(380)는 제1NFC 안테나(385)를 통해 수신된 데이터 신호를 카드 수신기(340)로 전송할 수 있고, 카드 송신기(345)로부터 출력된 제3데이터 신호를 제1NFC 안테나(385)로 전송할 수 있고, 리더 송수신기(350)로부터 출력된 제4데이터 신호를 제1NFC 안테나(385)로 전송하거나 제1NFC 안테나(385)로부터 전송된 데이터 신호를 리더 송수신기(350)로 전송할 수 있다. 카드 수신기(340), 카드 송신기(345), 및 리더 송수신기(350)는 제1매칭 네트워크(380)를 공유할 수 있다. 또한, 공용 전송기(325)와 카드 수신기(340)는 제2매칭 네트워크(360)를 공유할 수 있다.
비록, 도 2에서는 제1로직 회로(320)와 제2로직 회로(335)가 기능적으로 분리된 형태로 도시되어 있으나, 실시 예들에 따라 로직 회로(320)와 제2로직 회로 (335)는 하나의 물리적인 로직 회로로 구현될 수 있다.
싱글 칩 집적 회로(310)는 싱글 칩 반도체 기판(301), 제2송신기(또는 공용 송신기; 325), 제1송신기, 제1전송 핀들, 제2전송 핀들, 및 로직 회로를 포함할 수 있다. 예컨대, 전송 핀들은 전송 패드들을 의미할 수 있다.
제2송신기(325)는 싱글 칩 반도체 기판(301) 위에 배치되고, NFC 카드 모드만(또는 제2NFC 카드 모드)을 위해 사용되거나 또는 MST를 위해 사용된다. 제2송신기(325)는 공용 송신기(325)를 의미한다.
상기 제1송신기는 싱글 칩 반도체 기판(301) 위에 배치되고, NFC 카드 모드(또는 제1NFC 카드 모드), NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 공용으로 사용된다. 예컨대, 상기 제1송신기는 리더 송수신기(350) 중에서 송신 기능을 수행하는 송신기와 카드 송신기(345)를 포함하는 송신기를 의미할 수 있다.
상기 제1송신기는 하나의 프로토콜(예컨대, NFC)만을 지원할 수 있으나 제2송신기(325)는 복수의 프로토콜들(예컨대, NFC와 MCT 통신)을 지원할 수 있다.
상기 제1전송 핀들은 싱글 칩 반도체 기판(310)에 연결되고 제1송신기의 출력 신호를 제1NFC 안테나(385)로 전송하기 위한 전송 핀들을 의미하고, 상기 제2전송 핀들은 싱글 칩 반도체 기판(301)에 연결되고 제2송신기(325)의 출력 신호를 제2NFC 안테나(370)로 전송하기 위한 전송 핀들을 의미한다.
로직 회로들(320과 335)을 포함하는 하나의 로직 회로는 싱글 칩 반도체 기판(301) 위에 배치되고, 싱글 칩 집적 회로(310)의 외부(예컨대, 애플리케이션 프로세서(205))로부터 입력된 제어 신호(들)에 응답하여 제1송신기(예컨대, 제1NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드 모두를 지원하는 송신기)의 동작과 제2송신기(325)의 동작 모두를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다. 도 3부터 도 8에 도시된 제2매칭 네트워크들(360A~360F)은 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크(360)의 다양한 실시 예들이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 제2매칭 네트워크(360A)는 제2NFC 카드 모드만을 위한 제1매칭 회로(360-1A)와 MST 통신을 위한 제2매칭 회로(360-2A)를 포함할 수 있다. 각 매칭 회로(360-1A와 360-2A)는 공진과 임피던스 매칭을 위해 사용된다.
제1매칭 회로(360-1A)는 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하고, 제2매칭 회로 (360-2A)는 20KHz 이하의 주파수 대역을 사용한다. 제1매칭 회로(360-1A)와 제2매칭 회로(360-2A) 각각의 주파수 대역이 서로 다르므로, 제1매칭 회로(360-1A)와 제2매칭 회로(360-2A)는 하나의 제2매칭 네트워크(360A)에 함께 사용될 수 있다.
제1매칭 회로(360-1A)는 필터(예컨대, 저역 통과 필터), 임피던스 매칭 커패시터들(361-5와 361-6), 및 공진 커패시터(361-7)를 포함할 수 있다. 13.56MHz의 주파수 대역을 통과시키기 위한 상기 저역 통과 필터는 인덕터들(361-1과 361-2)과 커패시터들(361-3과 361-4)을 포함한다. 제2NFC 안테나(370)는 공진 커패시터(361-7)와 병렬로 연결되고, La2는 제2NFC 안테나(370)의 인덕턴스를 나타낸다. 또한, 제1매칭 회로(360-1A)는 카드 수신기(340)를 위한 커패시터들(361-8과 361-9)을 더 포함할 수 있다. 단자들(T1과 T2)은 공용 송신기(325)의 출력 단자들에 연결되고, 단자들(T3과 T4)은 카드 수신기(340)의 입력 단자들에 연결될 수 있다. 단자들(T1과 T2)은 제2전송 핀들을 의미할 수 있다.
제2매칭 회로(360-2A)는 직렬 커패시터들(361-10과 361-11)과 병렬 커패시터 (361-12) 모두를 포함할 수 있다. 직렬 커패시터들(361-10과 361-11)은 MST 안테나 (365)에 직렬로 연결되고, 병렬 커패시터(361-12)는 MST 안테나(365)에 병렬로 연결된다. La_MST는 MST 안테나(365)의 인덕턴스를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다. 제2매칭 회로(360-2B)의 구조를 제외하면, 도 3의 제2매칭 네트워크(360A)의 구조와 도 4의 제2매칭 네트워크(360B)의 구조는 동일하다. 즉, 도 4의 제2매칭 회로(360-2B)는 MST 안테나(365)에 병렬로 연결된 병렬 커패시터(361-12)만을 포함한다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다. 제2매칭 회로(360-2C)의 구조를 제외하면, 도 3의 제2매칭 네트워크(360A)의 구조와 도 5의 제2매칭 네트워크(360C)의 구조는 동일하다. 즉, 도 5의 제2매칭 회로(360-2C)는 MST 안테나(365)에 직렬로 연결된 직렬 커패시터들(361-10과 361-11)만을 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다. 도 6부터 도 8에 도시된 제2매칭 네트워크(360D, 360E, 또는 360F)는 도 10의 제2NFC 안테나(370)를 사용하므로, 제2매칭 네트워크(360D, 360E, 또는 360F)는 싱글-엔디드(single-ended) 구조로 구현될 수 있다. 도 6부터 도 8에 도시된 제2NFC 안테나(370)의 제1단자는 커패시터(362-2)에 연결되고, 제2NFC 안테나(370)의 제2단자는 접지에 연결된다.
도 6부터 도 8에 도시된 바와 같이, 제1매칭 회로(360-1B)는 변환 회로(362-1)를 포함할 수 있다. 예컨대, 변환 회로(362-1)는 발룬(balance-to-unbalance (Balun)) 회로로 구현될 수 있고, 상기 발룬 회로는 밸런스된(balanced) 신호를 언밸런스된(unbalanced) 신호로 변환하는 회로이다. 싱글-엔디드 시스널링(single-ended signaling)에서, 하나의 전선은 신호를 나타내는 가변 전압(varying voltage)을 전송하고, 다른 하나의 전선은 기준 전압, 예컨대 접지에 연결된다.
도 2와 도 6을 참조하면, 제2매칭 네트워크(360D)는 제2 NFC 카드 모드만을 위한 제1매칭 회로(360-1B)와 MST 통신을 위한 제2매칭 회로(360-2A)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 제1매칭 회로(360-1B)는 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하고, 제2매칭 회로(360-2A)는 20KHz 이하의 주파수 대역을 사용한다.
제1매칭 회로(360-1B)는 저역 통과 필터, 변환 회로(362-1), 임피던스 매칭 커패시터(362-2), 및 공진 커패시터(362-3)를 포함할 수 있다. 13.56MHz의 주파수 대역을 통과시키기 위한 상기 저역 통과 필터는 인덕터들(361-1과 361-2)과 커패시터들(361-3과 361-4)을 포함한다.
변환 회로(362-1)의 각 입력 단자((+)과 (-))는 각 인덕터(361-1과 361-2)에 연결되고, 변환 회로(362-1)의 제1출력 단자(OUT1)는 임피던스 매칭 커패시터(362-2)에 연결되고, 변환 회로(362-1)의 제2출력 단자(OUT2)는 접지에 연결된다. 제2NFC 안테나(370)는 공진 커패시터(362-3)와 병렬로 연결되고, 제2NFC 안테나(370)의 한쪽 단자는 접지에 연결된다. La2는 제2NFC 안테나(370)의 인덕턴스를 나타낸다. 또한, 제1매칭 회로(360-1B)는 카드 수신기(340)를 위한 커패시터들(363-1과 363-2)을 더 포함할 수 있다. 단자들(T1과 T2)은 공용 송신기(325)의 출력 단자들에 연결되고, 단자들(T3과 T4)은 카드 수신기(340)의 입력 단자들에 연결된다.
도 6의 제2매칭 회로(360-2A)의 구조는 도 3의 제2매칭 회로(360-2A)의 구조와 동일하다. 도 6의 제2매칭 회로(360-2A)는 직렬 커패시터들(361-10과 361-11)과 병렬 커패시터(361-12) 모두를 포함한다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다. 제2매칭 회로(360-2B)의 구조를 제외하면, 도 6의 제2매칭 네트워크(360D)의 구조와 도 7의 제2매칭 네트워크(360E)의 구조는 동일하다. 즉, 도 7의 제2매칭 회로(360-2B)는 MST 안테나(365)에 병렬로 연결된 병렬 커패시터(361-12)만을 포함한다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따라 도 2에 도시된 제2매칭 네트워크의 회로도이다. 제2매칭 회로(360-2C)의 구조를 제외하면, 도 6의 제2매칭 네트워크(360D)의 구조와 도 8의 제2매칭 네트워크(360F)의 구조는 동일하다. 즉, 도 8의 제2매칭 회로(360-2C)는 MST 안테나(365)에 직렬로 연결된 직렬 커패시터들(361-10과 361-11)만을 포함한다.
도 9는 도 2에 도시된 제1매칭 네트워크의 회로도이다. 도 2와 도 9를 참조하면, 제1매칭 네트워크(380)는 저역 통과 필터, 임피던스 매칭 커패시터들(363-3과 363-7), 및 공진 커패시터(363-6)를 포함할 수 있다.
상기 저역 통과 필터는 인덕터들(363-1과 363-2)과 커패시터들(363-3과 363-4)을 포함한다. 제1NFC 안테나(385)는 공진 커패시터(363-6)와 병렬로 연결되고, La1는 제1NFC 안테나(385)의 인덕턴스를 나타낸다.
제1매칭 네트워크(380)는 카드 수신기(340)를 위한 커패시터들(363-10과 363-13)을 더 포함할 수 있다. 단자들(T23과 T24)은 카드 수신기(340)의 입력 단자들에 연결될 수 있다. 제1매칭 네트워크(380)는 리더 송수신기(350)를 위한 저항들 (363-8과 363-11)과 커패시터들(363-9과 363-12)을 더 포함할 수 있다. 단자들(T25와 T26)은 리더 송수신기(350)의 수신기의 수신 단자들에 연결될 수 있다. 카드 송신기(345)는 제3데이터 신호들을 단자들(T21과 T22)로 전송할 수 있고, 리더 송수신기(350)는 제4데이터 신호들을 단자들(T21과 T22)로 전송할 수 있다. 제3데이터 신호들 또는 제4데이터 신호들은 차동 신호들일 수 있다. 단자들(T21과 T22)은 제1전송 핀들로 사용될 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 안테나들의 배치도의 실시 예이다. 도 2부터 도 10을 참조하면, MST 통신과 NFC 각각은 루프 안테나를 이용하므로, MST 안테나(365)와 제1NFC 안테나(385)는 모바일 장치(200)의 뒷면(210)의 중앙 부분에 배치될 수 있다.
예컨대, NFC 리더 모드, 제1NFC 카드 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 사용되는 제1NFC 안테나(385)는 상대적으로 큰 전력을 이용하고, 사용자가 NFC 카드(또는 NFC 태그)를 인식하기 위해 모바일 장치(200)의 뒷면(210)을 이용하기 때문에 제1NFC 안테나(385)는 모바일 장치(200)의 뒷면(210)의 중앙 부분에 배치될 수 있다.
제2NFC 카드 모드만을 위해 이용되는 제2NFC 안테나(370)는 상대적으로 적은 전력을 이용하므로, 제2NFC 안테나(370)는 모바일 장치(200)의 뒷면(210)의 상단부에 배치될 수 있다. 제2NFC 안테나(370)는 메탈 안테나로 구현될 수 있다. 또한, 제2NFC 안테나(370)는 사용의 편의성과 NFC 동작 특성을 위해 모바일 장치(200)의 뒷면(210)의 상단부에 배치될 수 있다. 메탈 프레임(212)은 모바일 장치(200)의 뒷면(210)에 배치될 수 있다.
비록, 도 10에서는 MST 안테나(365)가 제1NFC 안테나(385) 내부에 배치되어 있으나, MST 안테나(365)는 제1NFC 안테나(385) 외부에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2NFC 카드 모드를 위한 송신기와 MST 통신을 위한 송신기는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 공용 송신기(325)로 구현된 수 있다.
MST 통신을 위한 구성(예컨대, 325, 360, 및 365를 포함하는 구성)과 NFC를 위한 구성(예컨대, 325, 360, 및 370을 포함하는 구성)은 서로 유사하고, 상기 MST 통신을 위한 상기 구성은 상기 NFC를 위한 상기 구성보다 더 큰 전류를 제어할 수 있으므로, 상기 MST 통신을 위한 상기 구성은 상기 NFC를 위한 상기 구성보다 더 전력을 얻을 수 있다. 제2NFC 카드 모드만을 위한 메탈 안테나(370)가 낮은 인덕턴스를 갖는 경우에도, 메탈 안테나(370)는 루프 안테나(385)의 특성과 비슷한 특성을 가질 수 있다. 메탈 안테나(370)는 메탈 프레임 안테나, 메탈 케이스 안테나, 또는 메탈 바디 안테나 등으로 불릴 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 모바일 장치에 내장된 본 발명의 실시 예들에 따른 NFC 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1과 도 11을 참조하면, 모바일 장치(200)에 내장되는 NFC 시스템(400)은 통신 칩(또는 싱글 칩 집적 회로; 410), 제4매칭 네트워크(470), 제3매칭 네트워크(472), 제2매칭 네트워크(474), 제1매칭 네트워크 (476), MST 안테나(480), 무선 충전을 위한 NFC 신호를 전송하는 무선 충전 안테나 (482), 제2NFC 안테나(484), 및 제1NFC 안테나(486)를 포함할 수 있다. 도 11에서는 설명의 편의를 위해, 애플리케이션 프로세서(205)와 보안 요소(207)가 NFC 시스템(400)과 함께 도시된다. NFC 시스템(400)은 모바일 장치(200)를 의미할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(205)는 통신 칩(410)과 보안 요소(207)의 동작을 제어할 수 있다. 싱글 칩 집적 회로로 구현되는 통신 칩(410)은 제1회로(415)와 제2회로(440)를 포함할 수 있다.
제1회로(415)는 제1로직 회로(420), MST 송신기(425), 무선 충전 송신기 (430), 및 카드 모드 제2송신기(435)를 포함할 수 있다. 제1로직 회로(420)는, 애플리케이션 프로세서(205)로부터 출력된 제어 신호에 응답하여, 송신기들(425, 430, 및 435) 각각의 동작(예컨대, 인에이블 또는 디스에이블)을 제어할 수 있다. 예컨대, 송신기들(425, 430, 및 435) 중에서 적어도 하나는 제1로직 회로(420)의 제어에 따라 인에이블될 수 있다.
제4매칭 네트워크(470)는 MST 송신기(425)와 MST 안테나(480) 사이의 데이터 신호의 전송과 임피던스 매칭을 위해 사용되고, 제4매칭 네트워크(470)는 MST 송신기(425)로부터 전송된 데이터 신호를 MST 안테나(480)로 전송할 수 있다. MST 송신기(425)는 전송 핀들을 통해 MST를 위한 데이터 신호를 제4매칭 네트워크(470)로 전송할 수 있다.
제3매칭 네트워크(472)는 무선 충전 송신기(430)와 충전 안테나(482) 사이의 데이터 신호 전송과 임피던스 매칭을 위해 사용되고, 제3매칭 네트워크(472)는 무선 충전 송신기(430)로부터 전송된 데이터 신호를 충전 안테나(482)로 전송할 수 있다. 무선 충전 송신기(430)는 전송 핀들을 통해 무선 충전을 위한 신호를 제3매칭 네트워크(472)로 전송할 수 있다.
제2매칭 네트워크(474)는 카드 모드 제2송신기(435)와 제2NFC 안테나(484) 사이의 데이터 신호 전송과 임피던스 매칭을 위해 사용되고, 카드 모드 제2송신기 (435)로부터 출력된 데이터 신호를 제2NFC 안테나(484)로 전송할 수 있다. 또한, 제2매칭 네트워크(474)는 카드 모드 수신기(450)와 제2NFC 안테나(484) 사이의 데이터 신호 전송과 임피던스 매칭을 위해 사용되고, 제2NFC 안테나(484)로부터 전송된 데이터 신호를 카드 모드 수신기(450)로 전송할 수 있다. 카드 모드 제2송신기(435)는 전송 핀들을 통해 데이터 신호들을 제2매칭 네트워크(474)로 전송할 수 있다.
제2회로(440)는 제2로직 회로(445), 카드 모드 수신기(450), 카드 모드 제1송신기(455), 및 리더 모드 송수신기(460)를 포함할 수 있다. 제2로직 회로(445)는, 애플리케이션 프로세서(205)로부터 출력된 제어 신호에 응답하여, 카드 모드 수신기(450), 카드 모드 제1송신기(455), 및 리더 모드 송수신기(460) 각각의 동작(예컨대, 인에이블 또는 디스에이블)을 제어할 수 있다.
각 회로(415와 440)는 싱글 칩 반도체 기판(401)의 위에 배치 또는 집적될 수 있다. 도 11에 도시된 각 구성(420, 425, 430, 135, 445, 450, 455, 및 460)은 기능에 따라 분리된 형태로 도시되나 있으나 이는 예시적인 것에 불과하다. 따라서, 로직 회로들(420과 445)은 하나의 로직 회로로 구현될 수 있고, NFC를 위한 구성들(450, 455, 및 460)은 하나의 NFC 송수신기로 구현될수 있다.
제1매칭 네트워크(476)는 카드 모드 수신기(450), 카드 모드 제1송신기 (455), 및 리더 모드 송수신기(460) 각각과 제1NFC 안테나(486) 사이의 데이터 신호 전송과 임피던스 매칭을 위해 사용되고, 카드 모드 제1송신기(455)로부터 전송된 데이터 신호를 제1NFC 안테나(486)로 전송할 수 있다. 제1매칭 네트워크(476)는 리더 모드 송수신기(460)와 제1NFC 안테나(486) 사이에서 주고받는 데이터 신호의 전송을 제어할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 싱글 칩 집적 회로(410)는 싱글 칩 반도체 기판 (401)과, 싱글 칩 반도체 기판(401) 위에 배치되고 제1 NFC 카드 모드를 위해 사용되는 제2송신기(435)와, 싱글 칩 반도체 기판(401) 위에 배치되고 제1 NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드 모두를 위해 공용으로 사용되는 제1송신기와, 싱글 칩 반도체 기판(401)에 연결되고 제2송신기(435)의 출력 신호를 제2NFC 안테나(484)로 전송하기 위한 제2전송 핀들과, 싱글 칩 반도체 기판(401)에 연결되고 상기 제1송신기의 출력 신호를 제1NFC 안테나(486)로 전송하기 위한 제1전송 핀들과, 싱글 칩 반도체 기판(401) 위에 배치되고 싱글 칩 집적 회로(410)의 외부(예컨대, 애플리케이션 프로세서(205))로부터 입력된 제어 신호에 응답하여 제1송신기의 동작과 제2송신기(435)의 동작을 제어하는 로직 회로를 포함한다. 상술한 바와 같이, 상기 제1송신기는 리더 모드 송수신기(460) 중에서 송신 기능을 수행하는 송신기와 카드 모드 제1송신기(455)를 포함할 수 있다. 상기 로직 회로는 로직 회로들(420와 445)을 포함할 수 있다.
싱글 칩 집적 회로(410)는 싱글 칩 반도체 기판(401) 위에 배치되고 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission(MST))를 위해 사용되는 제3송신기 (425)와, 싱글 칩 반도체 기판(401)에 연결되고 제3송신기(425)의 출력 신호를 MST 안테나(480)로 전송하기 위한 제3전송 핀들을 더 포함할 수 있다. 상기 로직 회로는, 애플리케이션 프로세서(205)로부터 출력된 제어 신호에 응답하여, 제1송신기 (435), 상기 제2송신기, 및 제3송신기(425) 중에서 적어도 하나를 인에이블할 수 있다.
또한, 싱글 칩 집적 회로(410)는 싱글 칩 반도체 기판(401) 위에 배치되고 무선 충전을 위해 사용되는 제4송신기(430)와, 싱글 칩 반도체 기판(401)에 연결되고 제4송신기(430)의 출력 신호를 무선 충전 안테나(482)로 전송하기 위한 제4전송 핀들을 더 포함할 수 있다. 상기 로직 회로는, 애플리케이션 프로세서(205)로부터 출력된 제어 신호에 응답하여, 제1송신기(435), 상기 제2송신기, 제3송신기(425), 및 제4송신기(430) 중에서 적어도 하나를 인에이블할 수 있다.
실시 예들에 따라 로직 회로들(420와 445)을 포함하는 하나의 로직 회로는 복수의 송신기들(425, 430, 435, 455, 및 460) 각각의 동작을 제어할 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 모바일 장치에 내장된 본 발명의 실시 예들에 따른 NFC 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 11과 도 12를 참조하면, 모바일 장치(200)에 내장되는 NFC 시스템(400A)은 통신 칩(또는 싱글 칩 집적 회로; 410A), 제3매칭 네트워크(472), 제2매칭 네트워크(360), 제1매칭 네트워크(476), MST 안테나(480), 무선 충전을 위해 NFC 신호를 전송하는 무선 충전 안테나(482), 제2NFC 안테나 (484), 및 제1NFC 안테나(486)를 포함할 수 있다. NFC 시스템(400A)은 모바일 장치 (200)를 의미할 수 있다.
도 11에 도시된 MST 송신기(425)와 카드 모드 제2송신기(435)는 하나의 공용 송신기(325)로 구현(또는 대체)될 수 있다. 카드 모드 제2송신기(435)의 출력 신호를 제2NFC 안테나(484)로 전송하기 위한 전송 핀들과 MST 송신기(425)의 출력 신호를 MST 안테나(480)로 전송하기 위한 전송 핀들은 동일한 공용 전송 핀들(예컨대, 도 3부터 도 8에 도시된 T1과 T2)로 구현될 수 있다. 따라서, 도 12의 공용 송신기 (325)는 MST를 위한 제1데이터 신호와 제2 NFC 카드 모드를 위한 제2데이터 신호 중에서 어느 하나를 공용 전송 핀들(T1과 T2)로 전송할 수 있다.
도 13은 도 11 또는 도 12에 도시된 다양한 종류의 무선 통신들을 지원하는 안테나들의 배치도의 실시 예다. 도 11부터 도 13을 참조하면, 각 안테나(480, 482, 484, 및 486)는 모바일 장치(200)의 뒷면(210)에 배치될 수 있다.
MST 안테나(480)는 루프 안테나로서 뒷면(210)의 중앙 부분에 배치되고, 무선 충전 안테나(482)는 루프 안테나로서 뒷면(210)의 상단부에 배치되고, 제2NFC 카드 모드만을 위한 제2NFC 안테나(484)는 뒷면(210)의 상기 상단부에 배치되고, 제1NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 공용으로 사용되는 제1NFC 안테나(486)는 루프 안테나로서 뒷면(210)의 중앙 부분에 배치된다. 비록, 도 13에서는 MST 안테나(480)가 제1NFC 안테나(486) 내부에 배치된 실시 예가 도시되어 있으나 MST 안테나(480)는 제1NFC 안테나(486) 외부에 배치될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 MST 통신과 NFC 중에서 어느 하나를 이용하여 데이터 신호를 통신하는 방법을 설명하는 플로우 차트이다. 도 1부터 도 10, 및 도 14를 참조하면, 모바일 장치(200)의 사용자는 제1결제 애플리케이션(APP1; 201)을 실행시킬 수 있다.
통신 칩(310)은, 애플리케이션 프로세서(205)의 제어에 따라, MST 통신 모드를 수행할 준비를 한다(S110의 YES). 통신 칩(310)의 공용 송신기(325)는 제1로직 회로(320)로부터 전송된 MST 데이터 신호(또는 제1데이터 신호)를 제2매칭 네트워크(360)로 전송한다 (S120). 상기 MST 데이터 신호는 보안 요소(207)로부터 출력된 모바일 장치(200)의 사용자의 결제 정보를 포함할 수 있다.
공용 송신기(325)로부터 전송된 상기 MST 데이터 신호는 제2매칭 네트워크 (360)의 제2매칭 회로(360-2A, 360-2B 또는 360-2C)와 MST 안테나(365)를 통해 외부 장치(예컨대, 결제 단말기(100))로 전송된다(S140).
다른 실시 예로서, 모바일 장치(200)의 사용자는 제2결제 애플리케이션 (APP2; 202)을 실행시킬 수 있다.
통신 칩(310)은, 애플리케이션 프로세서(205)의 제어에 따라, 제2NFC 카드 모드를 수행할 준비를 한다(S110의 NO). 통신 칩(310)의 공용 송신기(325)는 제1로직 회로(320)로부터 전송된 NFC 데이터 신호(또는 제2데이터 신호)를 제2매칭 네트워크(360)로 전송한다(S130). 상기 NFC 데이터 신호는 보안 요소(207)로부터 출력된 모바일 장치(200)의 사용자의 결제 정보를 포함할 수 있다.
공용 송신기(325)로부터 전송된 상기 NFC 데이터 신호는 제2매칭 네트워크 (360)의 제1매칭 회로(360-1A, 또는 360-1B)와 제2NFC 안테나(370)를 통해 외부 장치(예컨대, 결제 단말기(100))로 전송된다(S150).
도 15는 도 11에 도시된 NFC 시스템의 동작을 설명하는 플로우 차트이다. 도 11, 도 12, 도 13, 및 도 15를 참조하면, 초기에 모바일 장치(200)는 대기 모드를 수행한다고 가정한다(S210).
애플리케이션 프로세서(205)는 무선 충전이 연결되었는지를 판단할 수 있다 (S220). 로직 회로(420)는 무선 충전을 원하는 장치로부터 출력된 무선 충전 요청 신호를 무선 충전 패드로부터 수신하고(S220의 YES), 상기 무선 충전 요청 신호를 애플리케이션 프로세서(205)로 전송할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(205)는 상기 무선 충전 요청 신호에 응답하여 제어 신호를 로직 회로(420)로 전송할 수 있다. 로직 회로(420)는 상기 제어 신호에 응답하여 무선 충전 송신기(430)를 인에이블할 수 있다(S225). 무선 충전 송신기(430)는 무선 충전을 위한 신호를 제3매칭 네트워크(472)와 무선 충전 안테나(482)를 통해 무선 충전을 원하는 장치로 전송할 수 있다.
그러나 상기 무선 충전 패드로부터 무선 충전 요청 신호가 수신되지 않을 때(S220의 NO), 애플리케이션 프로세서(205)는 결제 진행을 위한 애플리케이션(201 또는 203)이 실행되는지의 여부를 판단할 수 있다(S230). 무선 충전이 연결되지 않고(S220의 NO), 결제 진행을 위한 애플리케이션(201 또는 203)이 실행되지 않으면 (S230의 N0), 모바일 장치(200)는 대기 모드를 유지한다(S210).
결제 진행을 위한 애플리케이션(201 또는 203)이 실행되면(S230의 YES), 애플리케이션 프로세서(205)는 NFC 리더 신호의 검출 여부를 판단할 수 있다(S235). 예컨대, 상기 NFC 리더 신호는 안테나들(484와 486) 중에서 적어도 하나로부터 싱글 칩 집적 회로(410 또는 410A)로 전송될 수 있다. 상기 NFC 리더 신호는 NFC 리더(예컨대, 결제 단말기(100))로부터 출력된 신호일 수 있다.
예컨대, 카드 모드 수신기(450)는 매칭 네트워크(474 또는 476)로부터 출력된 NFC 리더 신호를 수신하고, 상기 NFC 리더 신호를 로직 회로(445)로 전송하고, 로직 회로(445)는 NFC 리더 신호의 수신 여부를 지시하는 지시 신호를 애플리케이션 프로세서(205)로 전송할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(205)는 상기 지시 신호에 응답하여 NFC 리더 신호의 검출 여부를 판단할 수 있다(S235).
상기 NFC 리더 신호가 검출되지 않았을 때(S235의 NO), 애플리케이션 프로세서(205)는 MST 송신기(425) 또는 공용 송신기(325)를 인에이블하기 위한 제어 신호를 로직 회로(420)로 전송한다. 도 11의 MST 송신기(425)는 MST를 위한 제1데이터 신호를 제4매칭 네트워크(470)와 MST 안테나(480)를 통해 결제 단말기(100)로 전송할 수 있다(S240). 도 12의 공용 송신기(325)는 MST를 위한 제1데이터 신호를 제2매칭 네트워크(360)와 MST 안테나(480)를 통해 결제 단말기(100)로 전송할 수 있다 (S240). 이때, 결제 진행을 위해 실행 중인 애플리케이션은 제1애플리케이션(201)일 수 있다.
상기 NFC 리더 신호가 검출되었을 때(S235의 YES), 애플리케이션 프로세서 (205)는 상기 NFC 리더 신호가 제1NFC 안테나(486)를 통해 수신되었는지는 판단할 수 있다(245).
상기 NFC 리더 신호가 제1NFC 안테나(486)를 통해 수신되었을 때(S245의 YES), 애플리케이션 프로세서(205)는 카드 모드 제1 송신기(455)를 인에이블하기 위한 제어 신호를 로직 회로(445)로 전송한다. 로직 회로(445)는 상기 제어 신호에 응답하여 카드 모드 제1 송신기(455)를 인에이블할 수 있다(S250). 카드 모드 제1 송신기(455)는 결제를 위한 데이터 신호를 제1매칭 네트워크(476)와 제1NFC 안테나 (486)를 통해 결제 단말기(100)로 전송할 수 있다(S250). 이때, 결제 진행을 위해 실행중인 애플리케이션은 제2애플리케이션(203)일 수 있다.
상기 NFC 리더 신호가 제1NFC 안테나(486)를 통해 수신되지 않았을 때(S245의 NO), 애플리케이션 프로세서(205)는 카드 모드 제2송신기(435) 또는 공용 송신기(325)를 인에이블하기 위한 제어 신호를 로직 회로(420)로 전송할 수 있다.
도 11에서, 로직 회로(420)는 상기 제어 신호에 응답하여 카드 모드 제2송신기(435)를 인에이블할 수 있다(S255). 카드 모드 제2송신기(455)는 결제를 위한 데이터 신호를 제2매칭 네트워크(474)와 제2NFC 안테나(484)를 통해 결제 단말기 (100)로 전송할 수 있다(S250). 이때, 결제 진행을 위해 실행중인 애플리케이션은 제2애플리케이션(203)일 수 있다.
도 12에서, 로직 회로(420)는 상기 제어 신호에 응답하여 공용 송신기(325)를 인에이블할 수 있다(S255). 공용 송신기(325)는 결제를 위한 데이터 신호를 제2매칭 네트워크(360)와 제2NFC 안테나(484)를 통해 결제 단말기(100)로 전송할 수 있다(S255). 이때, 결제 진행을 위해 실행중인 애플리케이션은 제2애플리케이션 (203)일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
50: 무선 통신 시스템
100: 카드 결제기
200: 모바일 장치
210: 뒷면
310: 통신 칩
325: 공용 송신기
360: 제2매칭 네트워크
360-1A, 360-1B: 제1매칭 회로
360-2A, 260-2B, 360-2C: 제2매칭 회로
365: MST 안테나
370: 제2NFC 안테나
385: 제1NFC 안테나

Claims (10)

  1. 근거리 무선 통신(Near Field Communication (NFC))을 위한 집적 회로에 있어서,
    반도체 기판;
    상기 반도체 기판 위에 배치되고, 제1 NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 공용으로 사용되는 제1송신기;
    상기 반도체 기판 위에 배치되고 제2 NFC 카드 모드를 위해 사용되는 제2송신기;
    상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제1송신기의 출력 신호를 제1NFC 안테나로 전송하기 위한 제1전송 핀들;
    상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제2송신기의 출력 신호를 제2NFC 안테나로 전송하기 위한 제2전송 핀들; 및
    상기 반도체 기판 위에 배치되고, 상기 집적 회로의 외부로부터 입력된 제어 신호에 응답하여 상기 제1송신기의 동작과 상기 제2송신기의 동작을 제어하는 로직 회로를 포함하는 NFC를 위한 집적 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판 위에 배치되고, 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission(MST))를 위해 사용되는 제3송신기; 및
    상기 반도체 기판에 연결되고, 상기 제3송신기의 출력 신호를 MST 안테나로 전송하기 위한 제3전송 핀들을 더 포함하고,
    상기 로직 회로는, 상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1송신기, 상기 제2송신기, 및 상기 제3송신기 중에서 어느 하나를 인에이블하는 NFC를 위한 집적 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2송신기는 마그네틱 보안 전송(MST)을 위해 공용으로 사용되고,
    상기 제2송신기는 상기 MST를 위한 제1데이터 신호와 상기 제2 NFC 카드 모드를 위한 제2데이터 신호 중에서 어느 하나를 상기 제2전송 핀들로 전송하는 NFC를 위한 집적 회로.
  4. 집적 회로;
    상기 집적 회로의 동작을 제어하는 프로세서;
    제1 NFC(near field communication(NFC)) 안테나; 및
    제2 NFC 안테나를 포함하고,
    상기 집적 회로는,
    반도체 기판;
    상기 반도체 기판 위에 배치되고, 제1 NFC 카드 모드, NFC 리더 모드, 및 피어-투-피어 모드를 위해 공용으로 사용되는 제1송신기;
    상기 반도체 기판 위에 배치되고 제2 NFC 카드 모드를 위해 사용되는 제2송신기;
    상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제1송신기의 출력 신호를 상기 제1 NFC 안테나로 전송하기 위한 제1전송 핀들;
    상기 반도체 기판에 연결되고 상기 제2송신기의 출력 신호를 상기 제2 NFC 안테나로 전송하기 위한 제2전송 핀들; 및
    상기 반도체 기판 위에 배치되고, 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 제1송신기의 동작과 상기 제2송신기의 동작을 제어하는 로직 회로를 포함하는 NFC 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로직 회로는 상기 제1 NFC 안테나를 통해 무선 신호가 수신되었는지를 판단하고, 판단 신호를 상기 프로세서로 전송하고,
    상기 프로세서는 상기 판단 신호에 응답하여 제어 신호를 상기 로직 회로로 전송하고,
    상기 로직 회로는,
    상기 무선 신호가 수신됨을 지시하는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1송신기를 인에이블하고,
    상기 무선 신호가 수신되지 않음을 지시하는 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제2송신기를 인에이블하는 NFC 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 집적 회로는,
    상기 반도체 기판 위에 배치되고, 마그네틱 보안 전송(magnetic secure transmission(MST))를 위해 사용되는 제3송신기; 및
    상기 반도체 기판에 연결되고, 상기 제3송신기의 출력 신호를 MST 안테나로 전송하기 위한 제3전송 핀들을 더 포함하고,
    상기 로직 회로는, 상기 프로세서의 제어에 따라, 상기 제1송신기, 상기 제2송신기, 및 상기 제3송신기 중에서 어느 하나를 인에이블하는 NFC 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2송신기는 마그네틱 보안 전송을 위해 공용으로 사용되고,
    상기 NFC 시스템은,
    상기 제1전송 핀들과 상기 제1 NFC 안테나 사이에 연결된 제1매칭 네트워크;
    MST 안테나; 및
    상기 제2전송 핀들, 상기 MST 안테나, 및 상기 제2 NFC 안테나 사이에 연결된 제2매칭 네트워크를 더 포함하고,
    상기 제2송신기는 상기 MST를 위한 제1데이터 신호와 상기 제2 NFC 카드 모드를 위한 제2데이터 신호 중에서 어느 하나를 상기 제2전송 핀들로 전송하고,
    상기 제2매칭 네트워크는,
    제1주파수 대역을 갖는 상기 제1데이터 신호를 상기 MST 안테나로 전송하고,
    상기 제1주파수 대역과 다른 제2주파수 대역을 갖는 상기 제2데이터 신호를 상기 제2 NFC 안테나로 전송하는 NFC 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2매칭 네트워크는,
    상기 제2전송 핀들과 상기 제2 NFC 안테나 사이에 연결되고, 상기 제2데이터 신호만을 전송하기 위해 사용되는 제1 공진 및 임피던스 매칭 회로; 및
    상기 제2전송 핀들과 상기 MST 안테나 사이에 연결되고, 상기 제1데이터 신호만을 전송하기 위해 사용되는 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로를 포함하는 NFC 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로는,
    상기 MST 안테나와 병렬로 연결된 커패시터를 포함하는 NFC 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2 공진 및 임피던스 매칭 회로는,
    상기 제2전송 핀들 중의 어느 하나와 상기 MST 안테나의 제1단자 사이에 연결된 제1커패시터; 및
    상기 제2전송 핀들 중의 다른 하나와 상기 MST 안테나의 제2단자 사이에 연결된 제2커패시터를 포함하는 NFC 시스템.
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