TWI534712B - 智慧卡性能增強電路及系統 - Google Patents

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TWI534712B
TWI534712B TW103136821A TW103136821A TWI534712B TW I534712 B TWI534712 B TW I534712B TW 103136821 A TW103136821 A TW 103136821A TW 103136821 A TW103136821 A TW 103136821A TW I534712 B TWI534712 B TW I534712B
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納廉達西瓦Ｇ
伽拉柏堤索瑞
塔迪帕里波拉伯哈卡爾
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泰豐股份有限公司
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Description

智慧卡性能增強電路及系統
本發明一般相關於非接觸式通訊裝置，且更特定地相關於非接觸式智慧卡裝置。
無線射頻識別「標籤」(RFID tags)可分成兩個大類別：主動標籤與被動標籤。主動標籤之特徵在於本地功率源，諸如電池。主動標籤一般藉由使用在本地產生的RF載波，在選擇的RF載波頻率上廣播以發送資訊。主動標籤通常用以發送長距離，通常被稱為「遠距離通訊(far field communications；FFC)」。主動RFID標籤所使用的天線傾向為大型，以允許長距離通訊。
被動標籤未被供電。被動標籤從詢問RF場導出對標籤供電所需的能量，並使用彼能量藉由調變天線對詢問場呈現的阻抗，而藉以調變反射回讀取機天線的訊號，來發送回應碼。被動標籤通常用以發送短距離，通常被稱為「近距離通訊(near field communications；NFC)」。例如，操作在13.56MHz的被動標籤通常被設計為在數 公分遠處與RFID讀取機通訊。
被動標籤通常連接至「環形天線(loop antenna)」。環形天線的一種範例示於授與Carpier等人，並於2003年5月27日公告的美國專利第6,568,600號中(此後稱為'600專利案)。'600專利案所說明的裝置可被認知為「信用卡大小」被動RFID卡(更特定言之，為符合ISO 7816尺寸要求的卡)。環形天線必須為大型，因為被動標籤使用由RFID讀取機發送並由天線接收的能量來供電。
第12圖圖示在存在詢問RF場時，藉由將誘發於環形天線中的電壓整流，而隨著時間所形成的功率供應電壓。一旦功率供應電壓到達臨界值，標籤被供電而可操作。因為天線尺寸被縮小，功率供應電壓需要較長的時間以到達臨界值，而標籤作業可無法符合回應時間規格。在某一天線尺寸之下，功率供應電壓可永遠無法到達臨界值，而標籤可永遠無法被供電。
用於RFID應用的天線設計說明於Microchip Technology,Inc.的應用註解「Antenna Circuit Design for RFID Applications」(Youbok Lee,Ph.D.，發表於2003年(未說明於何月發表))。李博士的應用註解詳盡說明了如何決定以13.56MHz操作的被動RFID標籤的尺寸要求。在應用註解第5頁，李博士說明環形天線線圈的最佳半徑等於所需讀取範圍的1.414倍。此分析確認了對於數公分等級的讀取範圍，信用卡大小的環形天線可被製成為接近最佳。
被動標籤被廣泛地使用於許多應用中。例如，行動裝置製造者將被動RFID標籤嵌入行動裝置，以用於NFC應用。範例行動應用包含(但不限於)售票與行動付款。授與Leizerovich等人，並於2008年2月19日公告的美國專利第7,333,062號('062專利案)說明具有用於NFC裝置之整合環形天線的行動電話。如'062專利案說明，行動電話提供了實施於13.56MHz的環形天線所必須的實物。
人們嘗試著在較小的行動裝置中實施被動標籤。部份因為環形天線的尺寸，該等嘗試被限制而難以成功。例如，第13圖圖示由位於Calgary,Alberta Canada的Wireless Dynamics,Inc.所製造的保全數位(secure digital；SD)記憶卡中的RFID標籤實施。卡1300包含天線，但SD卡因此明顯的尺寸過大。又例如，美國專利申請號第US 2006/0124755 A1號說明具有被動標籤的記憶卡，但卡必須被插入插槽以存取在不同裝置上的環形天線。在此實施中，環形天線的實施仍然依賴行動裝置實物。由此可見，天線的尺寸被證明為將被動RFID標籤進一步縮小化的障礙。
第14圖圖示習知技術智慧卡控制器與天線的組合。智慧卡控制器330包含非接觸式介面，非接觸式介面包含意為連接線圈(天線1480)的兩個墊1472與1474。智慧卡控制器330亦包含橋式整流器1420，以在天線1480感應耦合至另一裝置且存在詢問RF場時，將墊1472與 1474上的交替電壓整流。電容器1440通常被調諧以產生位於所需頻率(例如13.56MHz)的諧振電路。在天線1480為大型環形天線時，橋式整流器1420如第12圖所示提供功率至內部電路。解調變器1430將存在於詢問RF場中的資料解調變，且負載調變電路1410在線圈(天線1480)感應耦合至呈現詢問RF場之個別的裝置時，將呈現詢問RF場的裝置所見的阻抗調變。此在呈現詢問RF場的裝置與智慧卡控制器330之間產生半雙工(half-duplex)通訊路徑。智慧卡控制器的範例為由位於Eindhoven,The Netherlands的NXP Semiconductors N.V.所販賣的「SmartMX」控制器。
需要不依賴外部裝置來容納天線的小型覆蓋區RFID標籤。亦需要與行動裝置上的標準記憶卡插槽相容的記憶卡相容RFID標籤。
本發明之一態樣提供一種記憶卡，包含：雙介面智慧卡晶片，雙介面智慧卡經耦合至主機裝置以從該主機裝置接收功率；放大器，放大器在接收天線感應耦合至另一裝置時，從接收天線接收訊號，放大器提供從接收天線至在雙介面智慧卡晶片上之非接觸式介面的單工通訊路徑；以及發送電路，發送電路從非接觸式介面接收外送資料，並驅動發送天線。
本發明之另一態樣提供用戶識別模組(subscriber identity module；SIM)卡，包含：雙介面智慧卡晶片，雙介面智慧卡晶片經耦合以從主機裝置接收功率；放大器，放大器在接收天線感應耦合至另一裝置時，從接收天線接收訊號，放大器提供從接收天線至在雙介面智慧卡晶片上之非接觸式介面的單工通訊路徑；以及發送電路，發送電路從非接觸式介面接收外送資料，並驅動發送天線。
本發明之另一態樣提供一種行動裝置，包含：保全元件，保全元件具有非接觸式介面，非接觸式介面從行動裝置接收功率；天線；放大器，放大器經耦合以形成從天線至非接觸式介面的單工通訊路徑；以及發送電路，發送電路經耦合以從非接觸式介面接收外送資料，並驅動天線。
110‧‧‧行動運算裝置
112‧‧‧記憶卡插槽
120‧‧‧RFID卡
122‧‧‧電氣接點
210‧‧‧處理器
220‧‧‧記憶體
230‧‧‧微波電路
240‧‧‧天線
300‧‧‧RFID卡
310‧‧‧主機介面
330‧‧‧智慧卡控制器
332‧‧‧程式記憶體
334‧‧‧天線埠
340‧‧‧記憶卡控制器
342‧‧‧通訊匯流排
350‧‧‧小型感應元件
360‧‧‧記憶體
302‧‧‧RFID卡
402‧‧‧電路板
450‧‧‧磁心
452‧‧‧線圈
510‧‧‧隱藏指令資料值
520‧‧‧狀態欄位
530‧‧‧密碼欄位
532‧‧‧裝置ID
540‧‧‧指令索引
550‧‧‧隱藏指令相關資料
600‧‧‧方法
610-660‧‧‧步驟
700‧‧‧方法
710-750‧‧‧步驟
800‧‧‧方法
810-880‧‧‧步驟
900‧‧‧方法
910-960‧‧‧步驟
1000‧‧‧方法
1010-1040‧‧‧步驟
1100‧‧‧方法
1110-1170‧‧‧步驟
1410‧‧‧負載調變電路
1420‧‧‧橋式整流器
1430‧‧‧解調變器
1440‧‧‧電容器
1472‧‧‧墊
1474‧‧‧墊
1480‧‧‧天線
1510‧‧‧放大器
1520‧‧‧外送資料萃取電路
1530‧‧‧負載調變電路
1540‧‧‧調諧電路
1542‧‧‧天線
1544‧‧‧電容器
1610‧‧‧頻率旁頻帶
1620‧‧‧詢問RF場載波頻率
1740‧‧‧調諧電路
1742‧‧‧接收天線
1744‧‧‧電容器
1750‧‧‧調諧電路
1752‧‧‧發送天線
1754‧‧‧電容器
1810‧‧‧相對低的Q調諧
1820‧‧‧相對高的Q調諧
1950‧‧‧調諧發送電路
1952‧‧‧天線
1954‧‧‧電容器
1960‧‧‧調諧發送電路
1962‧‧‧天線
1964‧‧‧電容器
2130‧‧‧主動發送電路
2410‧‧‧墊
2430‧‧‧智慧卡控制器
3520‧‧‧智慧卡控制器
3550‧‧‧增強電路
3560‧‧‧天線
第1圖圖示行動運算裝置以及與記憶卡插槽相容的小型RFID卡；第2圖圖示行動運算裝置的方塊圖；第3A圖至第3B圖圖示具有整合感應元件之與記憶卡相容的RFID卡的方塊圖；第4圖圖示具有整合感應元件之與記憶卡相容的RFID卡；第5圖圖示記憶卡寫入指令的資料部分；第6圖至第11圖圖示根據本發明的各種具體實施例的 方法的流程圖；第12圖圖示在存在詢問RF場時，藉由將誘發於環形天線中的電壓整流，而隨著時間所形成的功率供應電壓；第13圖圖示在保全數位(SD)記憶卡中的習知技術RFID標籤實施例；第14圖圖示習知技術智慧卡控制器與天線的結合；第15圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與單一天線；第16圖圖示使用於RFID通訊中的頻譜圖；第17圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與個別的接收與發送天線；第18圖圖示使用於RFID通訊中的頻譜圖；第19圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與多重發送天線；第20圖圖示使用於RFID通訊中的頻譜圖；第21圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與單一天線；第22圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與個別的接收與發送天線； 第23圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與多重發送天線；第24圖圖示具有墊以提供基頻數位資料輸出的智慧卡控制器；第25圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與單一天線；第26圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與個別的接收與發送天線；第27圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與多重發送天線；第28圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與單一天線；第29圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含發送電路與個別的接收與發送天線；第30圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含發送電路與多重發送天線；第31圖至第34圖圖示根據本發明的各種具體實施例 之耦合至各種智慧卡控制器的性能增強特定應用積體電路(ASICs)。
第35圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了智慧卡控制器、性能增強電路與天線的記憶卡。
第36圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了智慧卡控制器與性能增強電路的記憶卡。
第37圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了智慧卡控制器、性能增強電路與天線的用戶識別模組(SIM)卡。
第38圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了智慧卡控制器與性能增強電路的用戶識別模組(SIM)卡。
第39圖圖示具有智慧卡控制器、增強電路與天線的行動裝置。
在下文實施方式中參照附加圖式，附加圖式為示例目的圖示發明的各種具體實施例。該等具體實施例詳盡描述以使在本發明領域中具有通常知識者能夠實作本發明。應瞭解本發明的各種具體實施例，雖然不同，但卻不必須為相互排斥。例如，連同一種具體實施例所描述的特定特徵、結構或特性可實施於其他具體實施例中，而不脫離本發明的精神與範圍。此外，應瞭解在所揭示之每一具體實施例中個別元件的位置或設置，可經修改 而不脫離本發明的精神與範圍。因此，下文實施方式並不意為限制，且本發明的範圍僅由適當地解譯附加申請專利範圍來界定，且一併包含申請專利範圍的完整均等範圍。在圖式中，在數個視圖中類似的元件符號代表類似的功能。
第1圖圖示行動運算裝置以及與記憶卡插槽相容的小型RFID卡。在第1圖中行動運算裝置110被圖示為行動電話，但此不為對本發明的限制。例如，行動運算裝置110可為個人數位助理(personal digital assistant；PDA)、智慧手機(smartphone)、手持式電腦、桌上型電腦或任何其他能夠如本文所描述般操作的裝置。
行動運算裝置110包含記憶卡插槽112。記憶卡插槽112為能夠接收RFID卡120的插槽。例如，記憶卡插槽112可具有與RFID卡120相容的實際尺寸，並可具有使用與RFID卡120相容的協定來操作的通訊介面。在本發明的一些具體實施例中，記憶卡插槽112為經設計以接受記憶卡並與記憶卡通訊的記憶卡插槽。在本文中所使用的名詞「記憶卡插槽」代表任何能夠接受具有可由行動運算裝置存取之記憶體的卡，諸如圖示於第1圖的附加插槽。例如，記憶卡插槽可與工業標準通訊協定相容，或可與廣泛被接受，而不必須被正式記錄為工業標準的通訊協定相容。範例包含與多媒體記憶卡(Multimedia Memory Card；MMC)協定、Memory Stick DUO協定、保全數位(SD)協定以及智慧媒體(Smart Media)協定相容的插槽。前述列表係意為示例性，且不為窮舉的。記憶卡插槽112可與許多除了上文特別列舉出的彼等記憶卡插槽協定之外的許多記憶卡插槽協定相容，而不脫離本發明的範圍。再者，在一些具體實施例中，記憶卡插槽112接收用戶識別模組(SIM)卡。記憶卡插槽112可如圖示曝露於行動運算裝置110邊緣上，或可位於蓋的後面。例如，記憶卡插槽112可在電池蓋的後面、在電池後面或在行動運算裝置110的任何其他位置。
RFID卡120包含電氣接點122，電氣接點122為與記憶卡插槽112通訊的主機介面的部份。例如，電氣接點122可提供適用於對於記憶卡之通訊協定的連接性。RFID卡120包含RFID功能性，且亦可包含可被行動運算裝置110存取的記憶體。例如，在一些具體實施例中，RFID卡120包含智慧卡控制器以及能夠與NFC讀取機(例如，適用於ISO 14443的介面)互動的感應元件。在其他具體實施例中，RFID卡120不包含可被行動運算裝置110存取的記憶體。RFID卡120可包含除了記憶體與RFID之外的功能性。電氣接點122亦可適用於智慧卡「接觸」介面(例如，ISO 7816)。
在本發明的各種具體實施例中，由行動運算裝置110使用已界定為使用於記憶卡插槽112中的記憶卡存取指令，來存取在RFID卡120中的RFID功能性。因此，本發明的各種具體實施例，使RFID功能的實施能夠在存 取記憶體之外，而不界定新指令。在一些具體實施例中，用於RFID卡的新指令被嵌入接續記憶卡讀取/寫入指令之後的資料位元中。隨後，RFID卡120決定輸入的資料位元是用於一般讀取/寫入記憶體功能還是用於RFID功能。換言之，除了標準記憶卡功能之外的功能，可經由「隱藏」在資料串流中的指令來存取，資料串流可使用已存記憶卡存取指令與功能來交流。根據本發明的各種具體實施例，已存記憶卡功能與RFID功能兩者皆可被實施，而無需改變主機協定的建置方式。
行動運算裝置110與RFID卡120的組合，可用於任何目的。例如，在一些具體實施例中，RFID卡120可與銷售點付款裝置(point-of-sale payment device)互動，以進行行動付款。又例如，在一些具體實施例中，RFID卡120可用於在大眾運輸環境中的感應式付費(wave-and-pay)售票，諸如MIFARE。
第2圖圖示行動運算裝置的方塊圖。行動運算裝置110包含天線240、微波電路230、處理器210、記憶體220以及記憶卡插槽112。在一些具體實施例中，行動運算裝置110為行動電話，或包含行動電話功能性。例如，天線240與微波電路230可用以與蜂巢式電話網路通訊。再者，在一些具體實施例中，行動運算裝置110為無線區域網路(WLAN)或無線廣域網路(WWAN)裝置。例如，天線240與微波電路230可用以與無線存取點通訊。在一些具體實施例中，省略天線240與微波電路 230，且行動運算裝置110不利用無線連接性。
處理器210代表能夠與圖示於行動運算裝置110中的其他方塊通訊的處理器。例如，處理器210可為微處理器、數位訊號處理器(DSP)、微控制器或類似者。再者，處理器210可由狀態機或其他時序邏輯來形成。在作業中，處理器210可從記憶體220讀取指令，並回應於此而執行步驟。例如，處理器210可執行影響在行動運算裝置110與耦合至記憶卡插槽112之裝置之間的通訊的程式指令。
記憶卡插槽112已參照第1圖於上文描述。記憶卡插槽112包含與RFID卡120相容的電路系統。行動運算裝置110可藉由使用標準記憶卡存取指令組來與RFID卡120通訊。例如，處理器210可使用記憶卡寫入指令，以寫入在RFID卡120中的記憶體，並可使用記憶卡讀取指令，以讀取RFID卡120中的記憶體。行動運算裝置110亦可使用與ISO 7816相容的介面或類似者來與RFID卡120通訊。例如，在RFID卡120為SIM卡時，行動運算裝置110可與在SIM卡中的智慧卡控制器通訊。
行動運算裝置110可使用嵌入記憶卡存取指令的「隱藏」指令，來存取RFID卡中的RFID功能性。例如，記憶卡寫入指令可包含獨特資料串，以將記憶卡寫入指令識別為不同於記憶體寫入目的的指令。此外，與記憶卡寫入指令一起提供的區段位址，可被設為特定位址值， 以進一步將記憶卡寫入指令識別為不同的指令。除了用以將記憶卡存取指令識別為不同於存取記憶體目的的指令的特定位址/資料值以外，記憶體存取指令可包含用以進一步指定隱藏指令類型與功能的資料位元。下文進一步描述隱藏指令的範例格式。在一些具體實施例中，讀取指令在寫入指令之後立刻發出，以致能從非記憶體卡功能至主機的資料串流，其中寫入指令的資料具有隱藏指令。可由此方式使用記憶卡寫入指令與記憶卡讀取指令的結合，以形成隱藏讀取指令。
在一些具體實施例中，在一段未活動時間之後記憶卡插槽112被切斷電源以節省功率。例如，在處理器210發出記憶卡寫入或讀取指令時，記憶卡插槽112可被供電，但隨後記憶卡插槽112可被切斷電源以節省功率。在記憶卡插槽112被切斷電源時，任何耦合至記憶卡插槽的裝置亦被切斷電源。例如，若RFID卡120(第1圖)係耦合至記憶卡插槽，則在記憶卡插槽112被切斷電源時RFID卡120被切斷電源。
在本發明的各種具體實施例中，處理器210執行位於記憶體220中的軟體，以維持對於記憶卡插槽112(以及對於RFID卡120)的功率。例如，可發送週期性的隱藏指令至RFID卡120以保持功率被施加，同時RFID卡120被期望為提供RFID功能性。又例如，可發送隱藏指令至RFID卡120以循環功率至位於卡上的智慧卡控制器。下文對於之後的圖式進一步描述該等隱藏指令。
第3A圖圖示具有整合感應元件之與記憶卡相容之RFID卡的方塊圖。RFID卡300代表可能的RFID卡120(第1圖)具體實施例。RFID卡300包含主機介面310、記憶卡控制器340、記憶體360、智慧卡控制器330、程式記憶體332以及小型感應元件350。RFID卡300能夠與在行動運算裝置中的記憶卡插槽通訊。再者，RFID卡300不需要記憶卡插槽即能實施延伸輸入/輸出功能。例如(且不為限制)，在SD與microSD具體實施例中，RFID卡300可操作於任何SD或microSD記憶卡插槽中，且不需要保全數位輸入輸出(secure digital input output；SDIO)記憶卡插槽。
主機介面310包含電氣接點以與記憶卡插槽介面連接。例如，主機介面310包含諸如接點122(第1圖)的接點。又例如，在一些具體實施例中，主機介面310包含凹槽電氣接點。主機介面310亦可包含諸如驅動器、接收器、終端以及類似者。
在由第3A圖代表的具體實施例中，記憶卡控制器340使用記憶卡存取指令與行動裝置通訊。記憶卡控制器340亦與記憶體360通訊。記憶卡控制器340決定每一指令是否要與記憶體360產生記憶體作業、隱藏指令是否要轉向至智慧卡控制器330、或記憶卡控制器340是否要採取行動以回應於隱藏指令。在一些具體實施例中，記憶卡控制器340執行儲存在內部記憶體中或記憶體360中的指令。在一些具體實施例中，記憶卡控制器 340包含特定用途硬體，特定用途硬體可用於決定指令是否需被轉向。在其他具體實施例中，記憶卡控制器340可為微控制器，微控制器在各方面相同於可見於記憶卡中的控制器，除了控制器所執行的程式之外。
記憶體360可為任何類型的揮發性或非揮發性記憶體。例如，記憶體360可為揮發性記憶體，諸如靜態隨機存取記憶體(static random access memory；SRAM)或動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory；DRAM)。又例如，記憶體360可為非揮發性記憶體，諸如NOR快閃記憶體或NAND快閃記憶體。在本發明的各種具體實施例中，記憶體360代表由行動運算裝置使用記憶卡存取指令來存取的記憶體，記憶卡存取指令係為此而界定。
在RFID卡300正與在行動運算裝置中的記憶卡插槽通訊時，行動運算裝置可發送記憶卡存取指令，以存取記憶體360。又例如，行動運算裝置可發送包含隱藏指令的記憶卡存取指令。記憶卡控制器340偵測隱藏指令的存在，而使用通訊匯流排342將所有或部分的記憶體存取指令轉向至智慧卡控制器330。通訊匯流排342可具有任何數量的導體並可為任何形式。例如，通訊匯流排342可為串列埠、平行埠或可包含多重資料導體、多重位址導體、及/或導體以裝載控制訊號(諸如時脈訊號)。在一些具體實施例中，記憶卡控制器340採取一或多個行動以回應隱藏指令。例如，記憶卡控制器340可 修改時脈訊號以回應隱藏指令。
記憶卡控制器340可由許多方式偵測隱藏指令。例如，在一些具體實施例中，記憶卡存取指令可包含特定位址值或特定資料值。記憶卡控制器340偵測包含特定位址值或特定資料值之一者或兩者的指令，並適當地將指令選徑(route)。用於此目的的特定位址值與特定資料值，在本文中被稱為隱藏指令位址值與隱藏指令資料值。
在一些具體實施例中，記憶卡控制器340僅基於隱藏指令位址值來偵測隱藏指令的存在。在該等具體實施例中，記憶卡控制器340查核包含在記憶卡存取指令中的位址值，並在位址值與隱藏指令位址值匹配時將指令轉向(或採取一些其他行動)。在一些具體實施例中，記憶卡控制器340僅基於隱藏指令資料值來偵測隱藏指令的存在。在該等具體實施例中，記憶卡控制器340查核包含在記憶卡存取指令中的資料值，並在資料值與隱藏指令資料值匹配時將所有或部分的指令轉向。在進一步的具體實施例中，記憶卡控制器340基於隱藏指令位址值與隱藏指令資料值兩者來偵測隱藏指令的存在。在該等具體實施例中，記憶卡控制器340僅在記憶卡存取位址及資料各別與隱藏指令位址值及資料值匹配時將指令轉向。
隱藏指令位址值與隱藏指令資料值可由許多方式指定。例如，所有RFID卡可被發行為具有固定值。在該 等具體實施例中，每一次RFID功能被存取，記憶卡存取指令包含相同的隱藏指令位址及/或資料值。又例如，不同的RFID卡可被發行為具有獨特值。在該等具體實施例中，每一RFID卡可在被查詢時將該等值提供至行動運算裝置。又例如，可由行動運算裝置指定隱藏指令位址及/或資料值。在其他的具體實施例中，隱藏指令位址與資料值可為動態的。隱藏指令位址與資料值可在功率每次被施加時改變，或根據週期而改變。
智慧卡控制器330接收由記憶卡控制器340轉向的隱藏指令。智慧卡控制器330進一步解譯隱藏指令，並回應於隱藏指令而執行步驟。智慧卡控制器330執行儲存在程式記憶體332中的指令。在一些具體實施例中，程式記憶體332被嵌入智慧卡控制器330中，且在其他具體實施例中，程式記憶體332為記憶體360的部份。
智慧卡控制器330為雙介面智慧卡控制器，雙介面智慧卡控制器的一個介面包含RFID功能性。在一些具體實施例中，智慧卡控制器330與NFC應用中的被動RFID標籤讀取機相容。例如，智慧卡控制器330可為能夠實施對於非接觸式NFC裝置之所有或部分的ISO 14443標準的裝置。又例如，智慧卡控制器330可為能夠同時實施對於接觸式/非接觸式要求之ISO 7816與ISO 14443標準的雙介面智慧卡控制器。可自位於荷蘭的NXP Semiconductors N.V.取得的「SmartMX」家族控制器，為適合的雙介面智慧卡控制器的範例。該等控制器提供在 13.56MHz的RFID功能性。本發明的各種具體實施例操作在13.56MHz，但不限於操作在此頻率。在一些具體實施例中，智慧卡控制器與用於售票應用的MIFARE系統相互操作(interoperate)。
智慧卡控制器330從主機介面接收功率。藉由不從詢問RF場接收功率，消除了用於功率產生之環形天線的必要性。智慧卡控制器330包含非接觸式介面，非接觸式介面相應地包含天線埠334。天線埠334包含至少兩個墊以連接至天線，在第14圖與往後的圖式中圖示為1742與1744。在第3A圖中，天線埠334係耦合至小型感應元件350。
小型感應元件350包含捲繞在磁心周圍的線圈。如參照於往後圖式描述者，小型感應元件可包含一或多個線圈或天線。小型感應元件的線圈小到無法從詢問RF場中抽取功率，但此不為必要的，因為智慧卡控制器330係由主機裝置經由主機介面310來供電。小型感應元件350與RFID讀取機中的天線互動的方式，類似於變壓器中初級線圈與次級線圈互動的方式。RFID讀取機具有於13.56MHz諧振的線圈，線圈的運作如同變壓器的初級線圈。小型感應元件350的運作如同變壓器的次級線圈。因此，發送機「看見」次級線圈(小型感應元件350)的阻抗。智慧卡控制器330能夠使用電路系統修改在天線埠的阻抗，以調變經反射RF訊號。
小型感應元件350可製成非常小。例如，在一些具體 實施例中，RFID卡120為miniSD卡、microSD卡或SIM卡，且小型感應元件350小到足以完全包含在miniSD、microSD或SIM的形狀因素中。小型感應元件在記憶卡形狀因素中的特定具體實施例，於下文參照第4圖以描述。
在本發明的各種具體實施例中，記憶卡控制器340與智慧卡控制器330以許多不同的方式來實施。例如在一些具體實施例中，各種部件被實施於硬體中。在該等具體實施例中，各種部件可被實施為個別的積體電路，或為組合積體電路。又例如在一些具體實施例中，各種部件可被實施為軟體，或硬體與軟體的組合。在一些具體實施例中，RFID卡300可包含微處理器，且部件可被實施為在微處理器上執行的軟體模組。在其他具體實施例中，RFID卡300可包含多重處理器，且部件可被實施為分散於多重處理器中的軟體模組。
第3B圖圖示具有整合感應元件之與記憶卡相容的RFID卡的方塊圖。RFID卡302代表可能的RFID卡120(第1圖)具體實施例。RFID卡302包含主機介面310、記憶卡控制器340、記憶體360、智慧卡控制器340、程式記憶體332以及小型感應元件350，所有以上者已於上文參照第3A圖描述。RFID卡302能夠與行動運算裝置中的記憶卡插槽通訊。再者，RFID卡302不需要記憶卡插槽來實施延伸輸入/輸出功能。例如(且不為限制)，在SD與microSD具體實施例中，RFID卡302可在任何 的SD或microSD記憶卡插槽中操作，且不需要保全數位輸入輸出(SDIO)記憶卡插槽。
在由第3B圖代表的具體實施例中，智慧卡控制器330從記憶體控制器340接收功率。在該等具體實施例中，記憶體控制器340具有對提供至智慧卡控制器330之功率的直接控制。記憶體控制器340可回應於從主機介面接收的指令，而施加功率至智慧卡控制器330及/或移除功率自智慧卡控制器330。例如，記憶體控制器340可接收隱藏指令，以藉由透過功率週期再啟動，以重置智慧卡控制器330。
第4圖圖示具有整合感應元件之與記憶卡相容的RFID卡。RFID卡120圖示為在SD卡形狀因素中，雖然此不為對本發明的限制。例如，在本發明範圍中的其他形狀因素包含(但不限於)microSD形狀因素以及SIM卡形狀因素。RFID卡120包含電氣接點122、記憶卡控制器340、智慧卡控制器330、記憶體360、磁心450以及線圈452，所有以上者係添加至電路板402。
磁心450與線圈452實施小型感應元件350(第3A、3B圖)。如可見於第4圖，小型感應元件完全契合於記憶卡形狀因素中。小型感應元件不提供對於智慧卡控制器330的功率產生，且因此不需為彼目的被製成大型。
第5圖圖示記憶卡寫入指令的資料部分。所包含的是隱藏指令資料值510、狀態欄位520、密碼欄位530、裝置ID 532、指令索引540以及隱藏指令相關資料550。 在第5圖之範例中，資料部分的長度為512位元組，雖然此不為對本發明的限制。任何資料量可被包含在寫入指令中，且每一圖示於第5圖中的欄位可為任何長度。
在第5圖的範例中，隱藏指令資料值的長度為256位元，雖然可使用任何長度而不脫離本發明的範圍。在一些具體實施例中，隱藏指令資料值510被用以將記憶體寫入指令識別為隱藏指令。在所接收的寫入指令在首256位元中具有與隱藏指令資料值匹配的資料時，指令被識別為欲被轉向至智慧卡控制器的指令。如上文所述，隱藏指令位址值可連同於(或替代於)隱藏指令資料值使用，以將記憶體寫入指令識別為隱藏指令。
剩餘的欄位在記憶體寫入為隱藏指令時具有重要性。例如，若首256位元不與隱藏指令資料值匹配(或若寫入位址不與隱藏指令位址值匹配，或以上兩者同時發生)，則資料欄位中剩餘的位元需被視為正常記憶體寫入指令中的資料。相反的，在記憶體寫入為隱藏指令時，剩餘的欄位被用以進一步解譯隱藏指令。
記憶卡控制器340(第3、4圖)查核隱藏指令資料值510、狀態欄位520以及可能的密碼欄位530與裝置ID 532。在一些具體實施例中，若指令被識別為隱藏指令，則記憶卡控制器340將密碼530、指令索引540與相關資料550前送給智慧卡控制器330。在其他具體實施例中，記憶卡控制器340可基於隱藏指令直接採取行動。
狀態欄位520可包含相關於隱藏指令之狀態的任何資 訊。例如，狀態欄位520可包含又一位元，以對記憶卡控制器340表示主機(行動運算裝置)是否期待智慧卡控制器回應於隱藏指令而回傳資料。例如，在狀態欄位520表示寫入時，記憶卡控制器340將密碼、裝置ID、指令索引與相關資料前送，而不期待回傳任何資料至主機。又例如，在狀態欄位520表示讀取時，記憶卡控制器340將密碼、裝置ID、指令索引與相關資料前送，並期待智慧卡控制器330回應於記憶卡讀取指令而提供欲送至主機的資料。可使用記憶卡寫入指令與隨即接續的記憶卡讀取指令的結合，以對智慧卡控制器提供「讀取」功能性。來自智慧卡控制器的讀取作業於下文參照第8圖進一步描述。
密碼欄位530包含密碼以允許智慧卡控制器330將主機對RFID卡認證。在一些具體實施例中，每一隱藏指令包含密碼。每次密碼、裝置ID、指令索引以及相關資料被轉向至智慧卡控制器，密碼被查核以將主機對RFID卡認證。
裝置ID 532獨特地識別主機(行動運算裝置)。可由智慧卡控制器查核裝置ID，以確保RFID卡被插入RFID卡所認證的主機。本發明的一些具體實施例使用裝置ID實施獨特主機/卡配對，且其他具體實施例允許智慧卡控制器功能被任何主機存取。
指令索引540識別隱藏指令的類型。隱藏指令的可能數量僅由分配至隱藏指令之位元的數量來限制。可分配 任何位元數量至指令索引540而不脫離本發明的範圍。對於每一隱藏指令類型，可不同地利用與隱藏指令相關的資料550。與隱藏指令相關的資料550可使用任何的位元數量。
圖示於第5圖中的資料被提供為範例，且記憶卡存取指令的資料欄位可包含比圖示於第5圖中要更多或更少的資料欄位。本發明不限於在記憶卡存取指令中之欄位的數量或內容。
第6圖圖示根據本發明的各種具體實施例的流程圖。在一些具體實施例中，可由行動運算裝置使用方法600，以與記憶卡插槽中的RFID卡通訊。在一些具體實施例中，方法600(或該方法之部分)係由具有記憶卡插槽的行動運算裝置執行，且在其他具體實施例中，方法600(或該方法之部分)係由軟體執行。方法600中的各種步驟可由所呈現次序或由不同次序執行，或可同時執行。再者，在一些具體實施例中，在方法600中省略第6圖所列出的一些步驟。
方法600開始於610，其中從記憶卡插槽中的RFID卡接收資料樣式與位址值。資料樣式對應於隱藏指令資料值，且位址值對應於隱藏指令位址值。在一些具體實施例中，行動裝置僅接收資料值，且在其他具體實施例中，行動裝置僅接收位址值。在一些具體實施例中，步驟610可在RFID卡首次插入記憶卡插槽時發生。行動運算裝置隨後可在每次產生隱藏指令時使用位址值與資料值。 在其他具體實施例中，步驟610在每次將RFID卡插入記憶卡插槽時發生。在進一步的具體實施例中，步驟610可週期性地發生。每次步驟610發生，資料樣式可為相同或不同，且位址值可為相同或不同。
在620，記憶卡存取指令的資料欄位容納(populate)資料樣式，以進一步使指令被轉向至RFID卡上的智慧卡控制器。例如，資料樣式可作為隱藏指令資料值510被寫入資料欄位(第5圖)。
在630，記憶卡存取指令的位址欄位容納位址值，以進一步使指令被轉向至智慧卡控制器。在一些具體實施例中，僅利用620與630的一者。在該等具體實施例中，隱藏指令的存在係單獨由資料值表示，或單獨由位址值表示。
在640，記憶卡存取指令的資料欄位容納指令串，以指定除了記憶卡存取以外的目的。例如，指令串可被寫入資料欄位為用於智慧卡控制器的指令索引540。此指令可用於任何目的。例如，一或多個隱藏指令可具有單一目的：保持提供至記憶卡插槽的功率，使得RFID卡繼續接收到功率。
在650，記憶卡存取指令的資料欄位容納密碼，以認證對耦合至記憶卡插槽之RFID卡的存取。在一些具體實施例中，對每一隱藏指令包含密碼於資料欄位中。在其他具體實施例中，僅在交換開始時包含密碼。
在660，記憶卡存取指令被發送至耦合至記憶卡插槽 之RFID卡。例如，行動運算裝置(第1、2圖之110)可發送記憶卡存取指令至記憶卡插槽(第1、2圖之112)中的RFID卡(第1、3圖之120)。RFID卡包含記憶卡控制器(第3圖之340)以基於在方法600中所容納的資料欄位，來將指令轉向(或採取一些其他的步驟)。
第7圖圖示根據本發明之各種具體實施例的流程圖。在一些具體實施例中，可由記憶卡插槽中的RFID卡來使用方法700。在一些具體實施例中，方法700(或該方法之部分)係由在與記憶卡相容之RFID卡內的記憶卡控制器來執行，且在其他具體實施例中，方法700(或該方法之部分)係由軟體來執行。方法700中的各種步驟可由所呈現次序或不同的次序來執行，或同時執行。再者，在一些具體實施例中，方法700省略一些在第7圖中列出的步驟。
方法700開始於710，其中經由主機介面從行動運算裝置接收記憶卡存取指令。步驟710對應於行動運算裝置之記憶卡插槽中的RFID卡接收記憶卡存取指令。
在720，記憶卡控制器在記憶卡存取指令中查核準則，以決定記憶卡存取指令是否要被轉向至位於RFID卡上的智慧卡控制器。準則可為隱藏指令資料值與隱藏指令位址值的一者或兩者。若在730存在準則匹配，則存在隱藏指令，且至少一部分的記憶卡存取指令在740被轉向。若未有準則匹配，則不存在隱藏指令，且在750執行記憶體存取。
第8圖圖示根據本發明的各種具體實施例的流程圖。在一些具體實施例中，可由記憶卡插槽中的RFID卡來使用方法800。在一些具體實施例中，方法800(或該方法之部分)係由RFID卡內的記憶卡控制器來執行，且在其他具體實施例中，方法800(或該方法之部分)係由軟體來執行。方法800中的各種步驟可由所呈現次序或不同的次序來執行，或可同時執行。再者，在一些具體實施例中，方法800省略一些第8圖列出的步驟。
方法800開始於810，其中經由主機介面從行動運算裝置接收記憶卡寫入指令。若記憶卡寫入指令被決定為隱藏指令，則處理程序繼續進行840；否則在830執行記憶體寫入。
在840，隱藏指令被轉向至智慧卡控制器。在一些具體實施例中，此對應於發送指令索引540與隱藏指令相關資料550(第5圖)至智慧卡控制器。若在850隱藏指令被決定為「讀取」，則處理程序繼續於860；否則隱藏指令處理程序結束。在860，記憶卡控制器從智慧卡控制器擷取非記憶體資料，且在870從行動運算裝置接收記憶卡讀取指令。在880，非記憶體資料被回傳至行動運算裝置。
方法800示範行動運算裝置可如何執行讀取與記憶卡相容之RFID卡中的智慧卡控制器。行動運算裝置發出具有隱藏指令的記憶卡寫入指令，隱藏指令具有指定讀取的狀態欄位，且隨後行動運算裝置發出記憶卡讀取指 令。卡中的處理程序接收隱藏指令，將隱藏指令識別為讀取，且隨後回應於隨後的記憶卡讀取指令而將資料回傳至行動運算裝置。
第9圖圖示根據本發明的各種具體實施例的流程圖。在一些具體實施例中，可由記憶卡插槽中的RFID卡使用方法900。在一些具體實施例中，方法900(或該方法之部分)係由RFID卡中的智慧卡控制器執行，且在其他具體實施例中，方法900(或該方法之部分)係由軟體執行。方法900中的各種步驟可由所呈現次序或不同的次序執行，或可同時執行。再者，在一些具體實施例中，方法900省略一些第9圖列出的步驟。
方法900開始於910，其中智慧卡控制器從記憶卡控制器接收指令。此指令對應於由記憶卡控制器接收的隱藏指令。在950，智慧卡控制器決定指令是否為「虛擬」指令，虛擬指令的目的單獨為用於維持對記憶卡插槽之功率。若否，則在930執行指令所指定的智慧卡功能。若是，則指令被忽視於960。
方法900允許在主機裝置中的記憶卡插槽將移除功率以節省能源的期間內，保持對記憶卡插槽中與記憶卡相容的RFID卡的供電。此為記憶卡存取指令中建造隱藏指令之軟體、將隱藏指令轉向至智慧卡控制器之記憶卡控制器與忽視指令之智慧卡控制器之間的協同作用。根據第3A圖代表的具體實施例，提供功率至RFID卡，亦提供功率至智慧卡控制器，從而允許使用諸如圖示於第 3、4圖中的小型感應裝置。
第10圖示根據本發明的各種具體實施例的流程圖。在一些具體實施例中，方法1000可由記憶卡插槽中的RFID卡來使用。在一些具體實施例中，方法1000(或該方法之部分)係由RFID卡內的記憶卡控制器執行，且在其他具體實施例中，方法1000(或該方法之部分)係由軟體執行。方法1000中的各種步驟可由所呈現次序或不同的次序執行，或可同時執行。再者，在一些具體實施例中，方法1000省略一些第10圖列出的步驟。
方法1000開始於1010，其中記憶卡控制器從行動運算裝置接收隱藏指令。若在1020，記憶卡控制器決定隱藏指令欲被轉向至智慧卡控制器，則指令在1030被轉向。在一些具體實施例中，此對應於發送指令索引540與隱藏指令相關資料550(第5圖)至智慧卡控制器。若指令不欲被轉向，則記憶卡控制器不轉向指令；然而，記憶卡控制器可基於隱藏指令在1040採取其他步驟。例如，記憶卡控制器可修改提供至智慧卡控制器的時脈訊號。又例如，智慧卡控制器可確立至智慧卡控制器的重置訊號。又例如，記憶卡控制器可循環功率至智慧卡控制器。在第3B圖代表的具體實施例中，記憶卡控制器能夠循環功率至智慧卡控制器。
循環功率至智慧卡控制器，可為主機運算裝置與RFID卡中之記憶卡控制器之間的協同作用。例如，可由供應虛擬隱藏指令至RFID卡(如下文參照第9圖描述者)， 來維持對記憶卡插槽的功率。在維持對記憶卡插槽的功率的同時，可使用隱藏指令以使記憶卡控制器循環功率至智慧卡控制器。
第11圖圖示將行動運算裝置認證至與記憶卡相容之RFID卡中的一或多個功能的方法。方法1100開始於方塊1110，其中在RFID卡從行動運算裝置接收啟動碼。在1120，所接收的啟動碼被與儲存在RFID卡中的碼比較。若啟動碼匹配，則在1140 RFID卡從行動運算裝置接收密碼，並在1150將密碼儲存在RFID卡中以在往後使用。若啟動碼不匹配，則在1160 RFID卡決定是否已超過可被允許的嘗試數量。若可被允許的嘗試數量已被超過，則在1170聯絡RFID卡發行者，且如可被允許的嘗試數量未被超過，則重複方法直到啟動碼匹配或可被允許的嘗試數量已被超過。
可在RFID卡被發行給使用者時執行方法1100。例如，RFID卡可為由商業機構發行的行動付款卡。使用者可被提供啟動碼以「啟動」RFID卡。在使用者成功輸入啟動碼時，使用者被提示輸入密碼，且彼密碼被儲存以用於未來的隱藏指令。
在一些具體實施例中，使用方法1100認證在RFID卡中的多重非記憶體功能。例如，多重非記憶體功能之每一者可具有經儲存的啟動碼，且每一者係個別執行。個別執行功能之每一者可具有不同的密碼，或多重功能可共享密碼。
以上所描述的具體實施例，包含從主機至智慧卡控制器的功率傳遞機制，功率傳遞機制允許天線或線圈為非常小型。小型天線或線圈允許較高的整合層級，但亦可減少RFID卡可運作的最大距離。例如，參照第14圖，由天線製造的電壓在資料可在智慧卡控制器內被解調變之前，需要克服橋式整流器的二極體壓降。隨著天線尺寸的縮小，RFID卡需要較靠近產生詢問RF場的裝置，以產生足夠大以克服橋式整流器二極體壓降的電壓，從而減少了最大可用距離。
第15圖圖示根據本發明之各種具體實施例的具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與單一天線。天線1542為如上文所述之小型感應元件。電容器1544係與天線1542平行，且電容器1544與天線1542一起形成調諧電路1540，調諧電路1540係經調諧以在操作頻率處(例如13.56MHz)共振。性能增強電路包含放大器1510、外送資料萃取電路1520以及負載調變電路1530。放大器1510放大在天線1542接收到的電壓，且經放大電壓被提供至智慧卡控制器。此提昇RFID卡可在接收資料的同時操作的最大距離，但亦產生單向資料路徑，其中先前係存在雙向資料路徑。換言之，放大器1510形成單工通訊路徑，其中先前係存在半雙工路徑。
為了回復外送資料路徑並重新產生半雙工通訊系統，RFID卡包含外送資料萃取電路1520與負載調變電路 1530。外送資料萃取電路1520接收由詢問RF場形成，並已被智慧卡控制器調變負載的訊號。例如，由負載調變電路1410(第14圖)調變天線埠阻抗，其中調變訊號為基頻資料。外送資料萃取電路1520恢復基頻資料，且隨後負載調變電路1530調變調諧電路1540的阻抗，以形成外送資料路徑。
外送資料萃取電路1520可包含一或多個濾波器以萃取基頻資料。例如，現在參照第16圖，在智慧卡控制器中的負載調變電路產生在詢問RF場載波頻率1620附近的頻率旁頻帶(sideband)1610。外送資料萃取電路1520可包含傳統濾波器以隔離一或多個旁頻帶，並萃取基頻資料。如圖示於第16圖，在一些13.56MHz具體實施例中，詢問RF場的載波頻率頻寬可為850KHz等級，且旁頻帶的頻寬可為100至200KHz等級，雖然此不為對本發明的限制。
負載調變電路1530從外送資料萃取電路1520接收經萃取基頻資料，並回應於此而負載調變調諧電路1540。負載調變電路為一般地熟知，且可簡單地為從調諧電路1540增加或移除反應元件的切換電晶體。在一些具體實施例中，負載調變電路1530實質上複製在智慧卡控制器330內的負載調變電路1410。
放大器1510被圖示為耦合至智慧卡控制器墊1472，且資料萃取電路1520被圖示為耦合至智慧卡控制器墊1474，但此不為對本發明的限制。例如，外送資料萃取 電路1520可耦合至智慧卡控制器墊1472，同時放大器510可耦合至智慧卡控制器墊1474。又例如，電路1520與放大器1510兩者可耦合至墊1472或墊1474而不脫離本發明的範圍。
第17圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與個別的接收與發送天線。第17圖圖示智慧卡控制器330、放大器1510、外送資料萃取電路1520以及負載調變電路1530，所有以上者皆於上文描述。第17圖亦圖示調諧電路1740與1750。調諧電路1740包含接收天線1742與電容器1744。調諧電路1750包含發送天線1752與電容器1754。在一些具體實施例中，接收天線1742與發送天線1752為如上文所述之小型感應元件。
個別的發送與接收天線允許對頻率與頻寬(或Q)之不同的調諧。例如，調諧電路1740可由相對高的Q調諧以接收，如圖示於第18圖之1820，同時調諧電路1750可由較低的Q調諧以包含用於發送的兩個旁頻帶，如圖示於第18圖之1830。對於接收天線的較高Q調諧，可在RFID卡接收時進一步提昇最大可用距離。
第19圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與多重發送天線。第19圖圖示智慧卡控制器330、放大器1510、外送資料萃取電路1520、負載調變電路1530以及調諧接收電路1740，所有以上者皆於上文描述。第 19圖亦圖示兩個調諧發送電路1950與1960。調諧電路1950包含天線1952與電容器1954，且調諧電路1960包含天線1962與電容器1964。天線1952與1962可為如上文所述之小型感應元件。
個別的發送天線允許對兩個旁頻帶的個別調諧。例如，調諧電路1950可對較低旁頻帶調諧，而調諧電路1960可對較高旁頻帶調諧，如圖示於第20圖中。對於個別旁頻帶之發送天線的較高Q調諧，可在RFID卡發送時進一步提昇最大可用距離。
第21圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與單一天線。圖示於第21圖的電路係類似於第15圖，除了將負載調變替換成主動發送電路2130以外。主動發送電路2130可包含電路以主動地發送訊號，而非單純的負載調變調諧電路1540。例如，主動發送電路2130可包含一或多個放大器濾波器、震盪器、調變器等等，以形成模仿旁頻帶1610(第16圖)如同詢問RF場經歷了負載調變的訊號。主動發送可使用在RFID卡上可用的功率，且可在智慧卡控制器330發送時進一步提昇可用距離。
第22圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與個別的接收與發送天線。圖示於第22圖中的電路係類似於第17圖，除了負載調變被替換成主動發送電 路2130以外。主動發送電路2130已於上文參照第21圖描述。
第23圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與多重發送天線。圖示於第23圖中的電路係類似於第19圖，除了負載調變被替換成主動發送電路2130以外。主動發送電路2130已於上文參照第21圖描述。
第24圖圖示具有墊以提供基頻數位資料輸出的智慧卡控制器。智慧卡控制器2430如上文所述包含天線墊1472與1474。智慧卡控制器2430亦包含直接提供基頻數位資料的墊2410。藉由直接提供基頻數位資料輸出，智慧卡控制器2430使本發明的各種具體實施例能夠消除外送資料萃取電路。
第25圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與單一天線。第25圖圖示智慧卡控制器2430、放大器1510、負載調變電路1530以及調諧電路1540，所有以上者皆於上文描述。注意到，因為智慧卡控制器2430直接提供數位基頻資料，外送資料萃取電路1520(第15圖)可被省略，從而減少了零件數目與成本。
第26圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與個別的接收與發送天線。第26 圖圖示類似於第25圖所圖示的電路，除了提供了個別的發送與接收天線之外。個別的發送與接收天線(以及相關的調諧電路)允許對接收天線的較高Q調諧，從而提昇在RFID卡接收時的最大可用距離。見第18圖。
第27圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含負載調變與多重發送天線。第27圖圖示類似於第26圖所圖示的電路，除了提供了多重發送天線之外。多重發送天線(以及相關的調諧電路)允許對每一發送天線的較高Q調諧，從而提昇在RFID卡發送時的最大可用距離。見第20圖。
第28圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含主動發送電路與單一天線。第28圖圖示類似於第25圖所圖示的電路，除了將負載調變替換成主動發送電路2130之外。主動發送電路2130已於上文參照第21圖描述。
第29圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含發送電路與個別的接收與發送天線。第29圖圖示類似於第26圖所圖示的電路，除了將負載調變替換成主動發送電路2130之外。主動發送電路已於上文參照第21圖描述。
第30圖圖示根據本發明的各種具體實施例之具有基 頻數位資料輸出與性能增強電路的智慧卡控制器，性能增強電路包含發送電路與多重發送天線。第30圖圖示類似於第27圖所圖示的電路，除了將負載調變替換成主動發送電路2130之外。主動發送電路已於上文參照第21圖描述。
第31圖至第34圖圖示根據本發明的各種具體實施例之耦合至各種智慧卡控制器的性能增強特定應用積體電路(ASICs)。第31圖與第32圖圖示耦合至智慧卡控制器330的ASIC。這兩種ASIC包含放大器1510與外送資料萃取電路1520。第31圖的ASIC包含負載調變電路1530，且第32圖的ASIC包含主動發送電路2130。第33圖與第34圖圖示經耦合以從智慧卡控制器2430接收直接數位基頻資料的ASIC。因此，省略了外送資料萃取電路。第33圖的ASIC包含放大器1510與負載調變電路1530，且第34圖的ASIC包含放大器1510與主動發送電路2130。
藉由結合在本文中描述的智慧卡控制器與ASIC，RFID卡的性能可被增強且零件數量減少。再者，所圖示的任何ASIC可使用個別的接收與發送天線、多重發送天線、或任何組合。再者，可提供圖示於第31圖至第34圖中的所有功能性給一種ASIC，且ASIC連接至智慧卡控制器的方式將指定使用哪些功能方塊(例如資料萃取、負載調變、主動發送)。
第35圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了 智慧卡控制器、性能增強電路與天線的記憶卡。主機介面310、記憶卡控制器340與記憶體360已於上文描述。智慧卡控制器3520可為任何在本文中描述的智慧卡控制器，包含智慧卡控制器330或智慧卡控制器2430。增強電路3550可包含任何在本文中描述的增強電路，包含放大器1510、外送資料萃取電路1520、負載調變電路1530與主動發送電路2130的任何組合。天線3560可包含任何數量或類型的天線。例如，天線3560可包含一個天線、個別的發送與接收天線、或接收天線與多重發送天線。
第36圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了智慧卡控制器與性能增強電路的記憶卡。第36圖之記憶卡圖示類似於第35圖的電路，除了天線3560之外。相反地，第36圖的記憶卡係意為用於具有天線的主機裝置。在一些具體實施例中，天線3560係包含於第36圖的記憶卡中，從而允許主機裝置決定是否要使用在記憶卡上的天線，或在主機裝置上的天線。第35圖與第36圖中的記憶卡形狀因素被圖示為microSD卡，但此不為對本發明的限制。可使用任何形狀因素。
第37圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了智慧卡控制器、性能增強電路與天線的用戶識別模組(SIM)卡。智慧卡控制器3520、增強電路3550與天線3560已於上文參照第35圖描述。
第38圖圖示根據本發明的各種具體實施例之整合了 智慧卡控制器與性能增強電路的用戶識別模組(SIM)卡。第38圖的SIM卡圖示了類似於第37圖的電路，除了天線3560之外。相反地，第38圖的SIM卡係意為用於包含天線的主機裝置。在一些具體實施例中，第38圖的SIM卡包含天線3560，從而允許主機裝置決定是否使用在SIM卡上的天線，或在主機裝置上的天線。
第39圖圖示具有智慧卡控制器、增強電路與天線的行動裝置。第39圖的行動裝置包含用於RFID功能性的內建(built-in)智慧卡控制器，相反於如上文所述般接收個別的RFID卡。行動裝置可為任何電子裝置，包含行動電話、平板電腦與類似者。
雖然已連同一些具體實施例來描述本發明，需瞭解可進行修改與變化而不脫離如在本發明領域中具有通常知識者所真正能瞭解之本發明的精神與範圍。此等修改與變化被視為位於本發明以及附加申請專利範圍的範圍中。
330‧‧‧智慧卡控制器
1472‧‧‧墊
1474‧‧‧墊
1510‧‧‧放大器
1520‧‧‧外送資料萃取電路
1530‧‧‧負載調變電路
1740‧‧‧調諧電路
1742‧‧‧接收天線
1744‧‧‧電容器
1950‧‧‧調諧發送電路
1952‧‧‧天線
1954‧‧‧電容器
1960‧‧‧調諧發送電路
1962‧‧‧天線
1964‧‧‧電容器

Claims (20)

  1. 一種行動裝置，該行動裝置包括：一智慧卡控制器；一放大器，該放大器用以在一天線感應耦合至另一裝置時，從該天線接收一信號，該放大器提供從該天線至該智慧卡控制器的一單工通訊路徑(simplex communication path)；及一發送電路，該發送電路用以從該智慧卡控制器接收外送資料並驅動該天線。
  2. 如請求項1所述之行動裝置，其中該天線係經調諧以在13.56MHz運作。
  3. 如請求項1所述之行動裝置，其中該智慧卡控制器係經耦合以由該行動裝置供電。
  4. 如請求項3所述之行動裝置，其中該天線包括一感應元件，該感應元件太小無法從一詢問射頻(RF)場取得足以運作該智慧卡控制器的功率。
  5. 如請求項1所述之行動裝置，其中該放大器係經耦合以由該行動裝置供電。
  6. 如請求項1所述之行動裝置，其中該發送電路包括一負載調變電路。
  7. 如請求項1所述之行動裝置，其中該發送電路包括一主動發送驅動電路。
  8. 一種行動電話，該行動電話包括：一智慧卡控制器；一放大器，該放大器用以在一天線感應耦合至另一裝置時，從該天線接收一信號，該放大器提供從該天線至該智慧卡控制器的一單工通訊路徑(simplex communication path)；及一發送電路，該發送電路用以從該智慧卡控制器接收外送資料並驅動該天線。
  9. 如請求項8所述之行動電話，其中該天線係經調諧以在13.56MHz運作。
  10. 如請求項8所述之行動電話，其中該智慧卡控制器係經耦合以由該行動電話供電。
  11. 如請求項10所述之行動電話，其中該天線包括一感應元件，該感應元件太小無法從一詢問射頻(RF)場取得足以運作該智慧卡控制器的功率。
  12. 如請求項8所述之行動電話，其中該放大器係經耦合以由該行動電話供電。
  13. 如請求項8所述之行動電話，其中該發送電路包括一負載調變電路。
  14. 如請求項8所述之行動電話，其中該發送電路包括一主動發送驅動電路。
  15. 一種行動裝置，該行動裝置包括：一智慧卡控制器，該智慧卡控制器經耦合以從該行動裝置接收功率；一放大器，該放大器用以在一天線感應耦合至另一裝置時，從該天線接收一信號，該放大器提供從該天線至該智慧卡控制器的一單工通訊路徑(simplex communication path)；及一發送電路，該發送電路用以從該智慧卡控制器接收外送資料並驅動一發送天線。
  16. 如請求項15所述之行動裝置，其中該發送天線及接收天線為單一天線。
  17. 如請求項16所述之行動裝置，其中該接收天線係經調諧以在13.56MHz運作。
  18. 如請求項16所述之行動裝置，其中該發送天線係經調諧以在13.56MHz運作。
  19. 如請求項16所述之行動裝置，其中該發送電路包括一負載調變電路。
  20. 如請求項16所述之行動裝置，其中該發送電路包括一主動發送驅動電路。
TW103136821A 2011-03-01 2011-11-24 智慧卡性能增強電路及系統 TWI534712B (zh)

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US13/038,341 US8451122B2 (en) 2008-08-08 2011-03-01 Smartcard performance enhancement circuits and systems

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