WO2016001506A1 - Dispositif de validation d'une transaction lors d'une communication radio mettant en œuvre le corps humain - Google Patents

Dispositif de validation d'une transaction lors d'une communication radio mettant en œuvre le corps humain Download PDF

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WO2016001506A1
WO2016001506A1 PCT/FR2015/051620 FR2015051620W WO2016001506A1 WO 2016001506 A1 WO2016001506 A1 WO 2016001506A1 FR 2015051620 W FR2015051620 W FR 2015051620W WO 2016001506 A1 WO2016001506 A1 WO 2016001506A1
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WO
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carrier wave
user
signal
validation
received
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/051620
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English (en)
Inventor
Philippe Levionnais
Valentin BLIN
Original Assignee
Orange
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/22—Capacitive coupling
    • G—PHYSICS
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    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/20—Individual registration on entry or exit involving the use of a pass

Definitions

  • the invention relates to short-range wireless communications for transmitting data between two devices via the human body. More specifically, the invention relates to a system for carrying out transactions between a portable device and a base station, connected for example to a transaction server, by using the conductivity capacity of the human body to transmit the electromagnetic waves carrying such wireless communications.
  • NFC Near Field Communication
  • ISO International Standard Organization
  • the near field receiver receives a message from the near field transmitter. Such a message may correspond, in the aforementioned context, to the exchange of a ticket (show, transport, etc.), the payment or validation of a transaction, etc.
  • WO2012 / 131224 discloses a communication system comprising a portable transmitter device whose antenna is directly in contact with, or very close to, the user, which is called here the "carrier".
  • the signal is modulated by means of a low frequency modulator and transmitted through the body of the user.
  • the human body has conduction capabilities adapted to convey such electromagnetic signals when the antenna is located at proximity (within a few centimeters) of the user's body and designed to make the objective expected; it is constituted for this purpose by a set of turns in number and adequate layout to emit optimally the wave through the human body.
  • an NFC device equipped with such an antenna will be called “Bodypass” device, referring to the validation of a communication through the human body, of English translation "body”.
  • This system also comprises a receiver which comprises a sensitive surface consisting of an antenna of the same type as that of the transmitter and on which the user can put his hand.
  • the receiving device receives the signal due to the physical contact of the user with the antenna.
  • the received signal is demodulated and transmitted to the equipment adapted to perform processing, in this case to implement the transaction (payment, door opening, etc.).
  • the bearer himself can validate a transaction by mistake: if he gets close enough to the base station, also referred to in the following "terminal", it falls within the direct scope of his transmitter and can therefore interpret the wave received while the user has not approached the hand of the base station.
  • the signal associated with this wave exchanged directly between the two Bodypass antennas is then called a "fortuitous signal" without passing through the human body. It is fortuitous in the sense that it can carry the right message but is not transmitted in the desired way.
  • This system also does not ensure the identification of the bearer of the issuer.
  • identification we mean by identification the fact of recognizing the carrier of the mobile.
  • a second user for example malicious, uses the transaction to his own advantage: he can jostle the wearer as he approaches the terminal and enjoy the reception of the fortuitous signal by the terminal to pass the door instead of the carrier, validate a purchase, etc.
  • the invention offers a solution that does not have the drawbacks of the state of the art.
  • the invention relates to a radio communication system comprising:
  • a first device capable of transmitting a radio carrier wave
  • a second device said receiver device, adapted to receive the carrier wave, the carrier wave being intended to be transmitted and received using electromagnetic wave conduction capabilities of the body of a user;
  • a radio carrier wave is transmitted through the body of a user of a transmitting device to a receiving device.
  • This carrier wave carries a message that can be explicit (for example a message modulating the carrier), or implicit (for example the unmodulated carrier wave). In both cases, the term "message" means the message associated with the carrier wave.
  • a validation signal is generated following a validation movement, or voluntary movement of the user.
  • voluntary movement of the user we mean any movement consciously made by the latter in order to validate the transaction, typically a hand or arm movement, etc.
  • the receipt of a validation signal triggered by the user makes it possible to effectively validate the message received by the wave.
  • a fortuitous message can be received by the terminal directly, without using the human body as a transmission vector, while the user did not wish not.
  • the invention makes it possible not to validate the transaction as long as an additional validation signal has not been received by the terminal.
  • This additional signal and the carrier wave must reach the terminal together so that the terminal processes them simultaneously.
  • the signals are synchronous, or slightly shifted in time with overlap, or follow each other closely in time, and so on.
  • the roles of the transmitter and the receiver can be exchanged during bidirectional communication, the two devices then each having a transmitting module and a receiving module.
  • such a communication system is further characterized in that:
  • the first device is a portable terminal equipped with an antenna capable of transmitting a radio carrier wave to be transmitted by using electromagnetic wave conduction capabilities of the user's body, said antenna being located at a distance less than a first distance from the user's body;
  • the second device is a terminal equipped with an antenna capable of receiving a radio-transmitted carrier wave by using electromagnetic wave conduction capabilities of the user's body.
  • the human user is close to the transmitting device, typically a mobile phone (smartphone) equipped with an NFC antenna "Bodypass" as defined beforehand and located for example in one of its pockets, a bag, etc.
  • the receiving device typically a terminal equipped with an NFC antenna "Bodypass” is adapted to receive the message carried by the wave from the transmitter and the validation signal generated following the voluntary action of the user.
  • the terminal receiving the message, and in the presence of the validation signal, can validate the transaction safely and perform an appropriate action, such as the flow of a ticket.
  • the human user can thus keep his mobile terminal in a pocket without taking it out to present it to the terminal but must nevertheless make a voluntary gesture to validate the transaction, thus ensuring that the one who validates the transaction is also the one who carries the phone. mobile.
  • the two predetermined distances may be different or identical. They correspond approximately to the operating distance of a standard NFC device (of the order of a few centimeters maximum).
  • the respective roles of the mobile phone and the terminal can be exchanged, that is to say that the terminal becomes transmitting and the receiving mobile phone.
  • such a communication system is further characterized in that the means for receiving the validation signal is a sensor able to detect a movement of the user and to generate the validation signal.
  • sensor here is meant any type of motion sensor capable of generating a signal following a detection of the user's movement: a photosensitive sensor which detects the fact that the wearer covers it with his hand or any object, sensor user's hand movement, image or sound sensor generated by the user in a certain position, etc.
  • This embodiment offers the advantage of simply validating the message associated with the carrier wave.
  • such a communication system is further characterized in that the means for receiving the validation signal is a means of analyzing the power of the carrier wave, able to detect a characteristic of the evolution of said power and to generate the validation signal according to this characteristic.
  • the invention does not require any additional means of validation, such as the sensor of the previously explained variant: it is indeed the analysis of the carrier wave itself that leads to validating or not the transaction. linked to the message.
  • a single voluntary movement of the carrier of the wave transmitter (the user of the smartphone) can transmit to the terminal both the message associated with the carrier wave and the validation signal.
  • the user can place his hand on the receiving device (or touch it) to transmit the carrier wave through his body.
  • the power of the received signal which is different from the power of a fortuitous signal which would be received directly by the NFC antenna of the terminal, makes it possible to take into account the validation of the operation by the user.
  • this variant prevents a malicious user from operating the sensor to his advantage.
  • this voluntary movement can take the form of a touch or touch of the sensitive surface hosting the antenna, movement realized in addition with a certain speed of the hand, testifying of a voluntary gesture.
  • the validation signal here advantageously forms an integral part of the carrier wave, their synchronization rendering their simultaneous processing by the terminal particularly easy.
  • this embodiment offers the advantage of the validation of the transaction and the identification of the carrier due to the natural synchronization between the carrier wave and the validation signal; indeed, if another person puts his hand on the antenna of the receiving terminal it will not generate a change in the power of the carrier wave and there will be no validation of the transaction.
  • the communication system is characterized in that the means for analyzing the carrier wave comprises decision means adapted to validate the carrier wave when the power of the wave exceeds a threshold of taking into account the power.
  • the means for analyzing the carrier wave comprises decision means adapted to validate the carrier wave when the power of the wave exceeds a threshold of taking into account the power.
  • a voluntary gesture of the user can be detected: if the wearer approaches too close to the terminal and by mistake transmits the fortuitous signal to it, this signal remains relatively weak power and the transaction does not is not validated.
  • the power of the signal received via the human body undergoes a considerable variation which then needs to be measured and taken into account when it exceeds a certain threshold set so as to distinguish it from a noise or a fortuitous signal.
  • the communication system is characterized in that the means for analyzing the power of the received carrier wave comprises:
  • a voluntary act of the user can be detected with greater certainty: as it is well known, the derivative of a signal exceeds a certain threshold only when said signal undergoes a large and rapid variation, proportional here to the speed of the voluntary movement (the derivative of a signal being in direct relation with the slope of the function which supports it).
  • the modification of the signal is fast in addition to being important, causing the derivative to cross the predefined threshold and the transaction to be validated.
  • the signal not only remains of relatively weak power but moreover does not undergo a rapid variation and its derivative does not cross the threshold for taking the derived signal into account if it is correctly predefined.
  • the communication system is characterized in that it further comprises a means of denoising the received carrier wave.
  • the signal is cleaned of noise and spurious signals which may err in the subsequent measurement of the power or the derivative of the signal.
  • the measurement, and therefore the detection of the voluntary gesture, is thus more reliable.
  • the communication system is characterized in that the threshold of taking into account the derivative or the threshold of the power of the received carrier wave are calculated by means of analyzing the carrier wave received on several samples in the absence of voluntary action by the user.
  • the invention also relates to a receiver device adapted to receive a radio-frequency carrier wave by using electromagnetic wave conduction capabilities of the body of a user, said receiver device being characterized in that it also comprises :
  • the invention also relates to a method for receiving a received carrier wave by using wave conduction capabilities.
  • electromagnetic body of a user characterized in that it comprises the steps of:
  • the invention also relates to a loadable program in the memory of a device, the program comprising portions of code for executing the steps of the method according to the invention, when the program is executed on said receiving device.
  • the invention also relates to a partially or totally removable data carrier, comprising program code instructions for carrying out the steps of a reception method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a wireless communication system according to one embodiment of the invention when the user does not perform voluntary movement
  • FIG. 2 represents a wireless communication system according to one embodiment of the invention when the user performs a voluntary movement
  • FIG. 3 represents an exemplary embodiment of a portable device according to the invention
  • FIG. 4 represents an exemplary embodiment of a base station according to the invention.
  • FIG. 5 represents the steps of a method between the base station and the portable device according to one embodiment of the invention
  • FIG. 6 represents the detailed steps of a voluntary motion detection method of a user according to the invention
  • FIG. 7 represents an example of a carrier wave modulated by a message and of the validation signal as well as its signal derived in the spatio-temporal domain;
  • Figure 1 shows a wireless communication system according to one embodiment of the invention when the user does not perform voluntary movement.
  • a user (2) carrying a portable device (1) equipped with an NFC module "Bodypass" as defined above approaches a base station, or terminal (3).
  • the portable device (1) is adapted to transmit and possibly receive radio signals, which are also called radio carrier waves, via an antenna through the body of a user (2).
  • the portable device (1) is located close to the user (2), without necessarily being in direct contact with it.
  • the device (1) is placed inside a pocket or bag worn against the user. In these configurations, it is estimated that the portable device (1) is not more than a few centimeters away from the body of the user (2). The distance is for example less than 10 cm.
  • the portable device (1) is equipped with a battery or batteries, for autonomous operation. This is for example a mobile phone equipped with an NFC antenna used as an antenna for transmitting and receiving modulated or unmodulated electrical signals.
  • the "Bodypass" antenna (8) is designed to optimally transmit the electromagnetic wave through the human body; it is constituted for this purpose of a set of turns in number and adequate disposition.
  • the base station (3) is a device capable of transmitting and receiving radio signals, or carrier waves, through the body of the user via a "Bodypass" antenna (7).
  • the base station (3) is a terminal which comprises a sensitive surface formed by the antenna (7) possibly protected and adapted to react when the user touches it or comes into contact with it, for example example by putting your hand on it.
  • the base station (3) also comprises a user interface (9), also called HMI, for displaying messages to the user and a device (not shown in Figure 1) capable of performing processing, like a PC or a server.
  • a user interface (9), also called HMI for displaying messages to the user
  • a device capable of performing processing, like a PC or a server.
  • the sensitive surface covering the antenna, the user interface and the equipment are connected for example by means of a wired link, or through a network, for example a mobile network, or the Internet network.
  • the user is for example in a public transport system and wishes to use a service that uses dematerialized transport tickets; we usually talk about a "ticketing" application: he bought a certain number of transport tickets whose rights are registered on his mobile, and he has to consume a ticket to be able to use the means of transport, that is to say say here open the gate (6) of the base station associated with the transport.
  • the user must make a payment whose amount is displayed on an interface type (9).
  • the NFC application installed on the portable device (1) transmits a request to open the transaction (payment or ticket) via a message, converted into an NFC signal. For example, a "BODYP" message is sent as a modulated signal to mean "I am a Bodypass application".
  • the message (BODYP) modulates the carrier of the radio wave, but it will be noted that this modulation is not necessary for the invention: if the carrier wave is not modulated, it can still be used as is, as will be seen later (power of the wave carrier, shape, etc.)
  • the portable device (1) can both perform direct NFC transactions if it is approaching the terminal and also NFC transactions "Bodypass" via the body of the user if it does not wish to take it out from his pocket.
  • the "Bodypass" signal (5) is represented as traversing the human body in form a wave and the direct signal, or direct radio carrier wave (4), said fortuitous signal, as moving directly between the two antennas (7,8).
  • the user approaches the terminal (3) and puts his hand above the antenna (7); the modulated signal (5) carrying the "Bodypass" message is conveyed by the body of the user to the terminal, demodulated, possibly decoded and analyzed, and the transaction can begin.
  • the portable device constantly transmits the message "Bodypass" and it is possible that, inadvertently, the transaction is validated independently of the wish of the user because the terminal has received the fortuitous signal (4) carrying the fortuitous message. In such a case, the transaction is initialized even though the user did not intend to open it. Someone else can take advantage of it (to pass the gate, validate an amount, etc.).
  • Figure 2 shows a wireless communication system according to an embodiment of the invention when the user performs a voluntary movement.
  • the voluntary movement consists, fairly conventionally, to put his hand above the antenna (7) NFC terminal (3) voluntarily, that is to say, simply and unambiguously.
  • the problem of the fortuitous signal mentioned above is solved in the following way: the movement of the user is detected by the system in the form of a signal, said validation signal, and transmitted to the terminal.
  • a photosensitive sensor can be used. It is placed, for example, very close to the antenna so that the user's hand covers it at the same time as the antenna (7). The difference in brightness perceived by the sensor is then transmitted by the sensor to the terminal, which validates the "Bodypass" message received simultaneously. Thus, the message can be received only if the user makes the voluntary gesture to approach his hand from the terminal.
  • this sensor can perform fingerprint recognition, motion detection, etc.
  • this first embodiment does not solve the problem of another user who would put his hand (or an object) on the sensor when the mobile carrier would be close to the NFC terminal and thus validate the transaction to his advantage since in such a case, the carrier wave corresponding to the fortuitous "BODYP" message would be received directly by the antenna of the terminal and the sensor enable signal would be generated simultaneously.
  • the terminal analyzes the power of the received carrier wave.
  • the power of the received wave increases significantly and the rise is quite fast, proportionally to the approach speed of the user's hand .
  • This power variation can constitute the validation signal: if a rapid increase in power of the carrier wave conveying the message is not detected, the transaction is not validated.
  • the dual condition "significant power increase in a predetermined time interval" then "received application identification message (" BODYP ")" not only validates the transaction but also to ensure that it is the user who wears the mobile phone who put his hand on the terminal, in other words to perform a carrier identification.
  • a portable device 1 according to the invention will now be described in relation to FIG.
  • the portable device 1 comprises: a processing unit 200, or “CPU” (for "Central Processing Unit”), intended to load instructions in memory, to execute them, to perform operations;
  • CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • non-volatile memory 202 of the "ROM” type (of the English “Read Only Memory”), or "EEPROM” (for “Electronic ally Erasable Programmable Read Only Memory”) intended to contain persistent information.
  • this memory can be used to store the balance of tickets;
  • a 203 Bodypass antenna adapted to transmit and receive on the radio path and via the human body
  • a modulator 204 intended to adapt, if necessary, a digital signal produced by the microprocessor 200 to a modulated electrical signal, intended to be transmitted via the antenna 203.
  • the modulation operation carried out by the modulator 204 is an amplitude modulation by all or nothing, also called "OOK" modulation (of the English “On-Off Keying”).
  • the signal is a 13.56 MHz amplitude-modulated signal.
  • the invention is however not limited to this type of modulation.
  • the modulation is a frequency modulation, less sensitive to parasites. Note that this realization is however more expensive because it requires more components.
  • phase modulation is performed.
  • the modulator 204 is arranged to implement the modulation step E6 of the communication method described hereinafter;
  • a demodulator 205 intended to receive via the antenna 203 a second modulated electrical signal and to transform it into a second digital signal intended to be transmitted to the processing unit 200.
  • the demodulator 205 is arranged to implement the step E12 demodulation of the communication method described later;
  • switch in English, "switch" adapted to alternately connect the modulator 204 to the antenna 203 and the demodulator 205 to the antenna
  • the portable device 1 In the first position, the portable device 1 is in reception mode, the switch 206 connects the antenna 203 to the demodulator 205. On detection of the first modulated electrical signal received via the antenna 203, the detection being an analog level detection, the switch switches and connects the antenna 203 to the modulator 204. Then the switch 206 switches back to connect the antenna 203 to the demodulator 205. The portable device is then in reception mode until it detects and receives a new modulated electrical signal.
  • an optional clock 207 intended to cooperate with the switch 206 to alternate, for example, predetermined periods of time in transmission and reception during bidirectional communication.
  • this validation circuit intended to validate a message received by the analysis of the carrier wave, modulated or not, and in particular its power and the amplitude of its derivative.
  • this validation circuit comprises:
  • a low-pass filter for "cleaning" the noisy signal before analysis which can be for example a Butterworth filter with a cut-off frequency of 0.5 Hz (see FIG. 8);
  • the portable device (1) is of autonomous operation, equipped with a battery or batteries and of reduced size so as to be transported by the user.
  • the portable device (1) is for example a mobile terminal adapted to implement the invention.
  • a base station (3) according to the invention will now be described in relation with FIG. 4.
  • the base station (3) comprises several modules which are similar to those of the portable device 1 described in connection with FIG. 3.
  • the base station ( 3) includes:
  • a processing unit 300 intended to load instructions in memory, to execute them, to perform operations.
  • a set of memories of which a volatile memory 301, or "RAM” (for "Random Access Memory”) used to execute code instructions, store variables, etc., a non-volatile memory 302 of the "ROM” or “EEPROM” type intended to contain persistent information;
  • RAM Random Access Memory
  • a "Bodypass" antenna 303 adapted to transmit and receive on the radio channel and via the human body;
  • a modulator 304 for adapting a digital signal produced by the microprocessor 300 to a first modulated electrical signal, intended to be transmitted via the antenna 303, through the body of the user.
  • the modulation operation carried out by the modulator 304 is an on / off amplitude modulation comparable to the modulation performed by the modulator 204 of the portable device (1) described with reference to FIG. Other types of modulation are possible.
  • the modulation performed by the modulator 304 of the base station 3 is the same as that performed by the modulator 204 of the portable device (1).
  • the modulator 304 is arranged to implement the transmission step E2 of the communication method described hereinafter;
  • a demodulator 305 intended to receive via the antenna 303 a modulated electrical signal and to transform it into a digital signal intended to be transmitted to the processing unit 300.
  • the demodulator 305 is arranged to implement the step E12 demodulating the communication method to be described later;
  • a switch 306, adapted to connect the antenna 303 alternately to the modulator 304 and the demodulator 305.
  • a clock 307 intended to cooperate with the switch 306 so that the latter moves from the position where it connects the antenna 303 to the modulator 304 to the position where it connects the antenna 303 to the demodulator 305.
  • this validation circuit 400 intended to validate the message received by the analysis of the modulated or non-modulated carrier wave and in particular its power and the amplitude of its derivative.
  • this validation circuit comprises, like that of the transmitter:
  • a low-pass filter for "cleaning" the noisy signal before analysis which can be for example a Butterworth filter with a cut-off frequency of 0.5 Hz (see FIG. 8);
  • the base station (3) also includes:
  • a sensitive surface 308 adapted to react to a contact with the user or a simple touch thereof.
  • this surface corresponds to the antenna 303, so that a modulated electrical signal transmitted or received via the antenna 303 is able to be conveyed by the body of the user who is in contact with the sensitive surface.
  • the antenna 303 can be integrated in the sensitive surface 308.
  • the sensitive surface is arranged to cooperate with the processing unit 300 to implement the steps of the method which will be described later;
  • a user interface 309 adapted to transmit instructions or information messages to the user.
  • the user interface 309 is a screen on which messages and instructions are displayed.
  • the interface 309 is an audio interface for playing messages and instructions.
  • the user interface 309 is arranged to implement in particular the steps E0 of invitation of the communication method.
  • the base station 3 is less constrained in terms of power and size than the portable device 1.
  • the processing unit modules 300, volatile memory 301 and non-volatile memory 302 and user interface 309 are, in one embodiment, integrated in a PC type computer 310 or server that can be powered by the sector.
  • the computer 310 is interfaced with the surface sensitive components 308 coupled to the antenna 303, modulator 304, demodulator 305, clock 307, switch 306, a validation circuit VAL, for example by means of a wired interface.
  • FIG. 5 represents the steps of a bidirectional wireless communication method through the human body between a mobile (1) equipped with a "Bodypass” antenna (8), carried by a user (2), and a radio station base (3) equipped with a "Bodypass” antenna (7), as already presented in support of FIG.
  • an initial invitation step E0 the user (2) equipped with the portable device (1) approaches the base station 3 and possibly reads a message displayed on the screen: amount of a transaction, invites to put his hand on the sensitive surface of the base station 3, etc.
  • a next step El (CT) of contacting the user 2 puts his hand above the antenna "Bodypass" of the base station 3.
  • the base station 3 transmits via its antenna a modulated electrical signal associated with a search message intended for a device located near the base station, in this case the portable device (1) carried by the user (2).
  • the search message transmitted in the modulated electrical signal transmitted by the base station (3) is intended according to this example to come into contact with a portable device located near the station (3). It is service-specific. More precisely, the search message comprises a plurality of information elements intended to be transmitted continuously for a certain period during which the base station 3 is in transmission mode. For example, the information element consists of a word, "BODYP? ", Transmitted several times in the first modulated electrical signal. At the end of the transmission period, the base station (3) goes into reception mode.
  • a detection and reception step E3 the first electrical modulated signal emitted during the preceding step is detected and received by the portable device (1).
  • the user (2) whose hand is placed on the antenna (7) is a transmission vector of the first electrical signal transmitted by the base station (3).
  • the portable device (1) previously in standby state, or receiving state, detects and receives the modulated electrical signal carried by the body of the user. The detection and reception of the modulated electrical signal triggers the passage of the portable device (1) in transmission mode for a certain predefined duration.
  • a demodulation step E4 the portable device (1) demodulates the first electrical signal received in a first digital signal.
  • a subsequent analysis step E5 the portable device 1 analyzes the digital signal thus obtained.
  • the portable device 1 detects at least one of the information elements corresponding to the interrogation of the station, namely in this example a "Bodypass" type service. It will be noted that here we have introduced a single simplified analysis step but that the complete analysis according to the invention, as described in steps E10 to E14 for the base station, can also be performed on the side of the portable device when it is in reception.
  • a modulation step E6 the digital message associated with the response is used to modulate the radio carrier wave into a modulated electrical signal.
  • the steps E4 and E6 of modulation and demodulation are optional in the case where the message is implicit, that is to say that it does not correspond to a message strictly speaking but simply to information carried by the carrier of the signal itself (we will see later how the power of this carrier can be sufficient to validate or not the transaction, without the presence of explicit message).
  • step E7 (TX) response the modulated response electric message is transmitted via the antenna of the portable device (1).
  • the modulated electrical signal is conveyed by the body of the user during a step (passive) denoted E8.
  • a detection and reception step E9 the modulated electrical signal S transmitted during the previous step E7 by the portable device (1) and transmitted by the user's body (2) is detected and received by the station basic (3). Indeed, the user (2) whose hand is placed on the antenna of the terminal is transmission vector of this modulated electrical signal.
  • a detection and reception step E'9 represented in dashed line, it is imagined that the modulated electrical signal Sf emitted during the previous step E'7 identical to E7 by the portable device (1) is detected and received by the base station (3).
  • This is a fortuitous signal according to our terminology, carrying the same message (BODYP) as the non fortuitous signal, but with a lower power.
  • the base station returns during a step E10 in an analysis step (ANA1) of the received signal: if the carrier (2) has correctly placed his hand on the station near the antenna, the carrier wave S which carries the message must be received with sufficiently high power and which moreover has increased rapidly, that is to say that the derived signal must exceed a certain threshold.
  • ANA1 analysis step
  • the result of this analysis is tested during a step E1.
  • the test can relate to the intrinsic or relative power of the signal received, to the value of the signal simply. derivative, doubly derived, or any other method within the reach of the skilled person indicating a fairly rapid variation in the power of the received signal.
  • the base station 3 demodulates the modulated electrical signal S into a digital signal (BODYP message), in a demodulation step E12.
  • a second analysis step E13 the base station (3) analyzes the digital signal thus obtained.
  • the base station detects at least one of the expected response elements (here, the BODYP message).
  • the base station tests during a step E14 whether the message has been correctly analyzed and corresponds to an expected response. If it is not the case, it returns for example to step E2.
  • the base station can enter into communication (E15) with the mobile device (to validate a ticket balance, open the door, validate a purchase whose amount is displayed on the terminal, or exchange any other message required for communication, etc.)
  • the user holds the hand placed on the sensitive surface of the base station from the step El of contacting the user with the base station (3) until the end of the step of communication (E15).
  • Figure 6 shows the detailed steps of a voluntary motion detection method according to the invention. This is the detail of the steps E10 (ANA1) and El i (PWR OK) analysis of the power of the modulated signal of Figure 5, in order to validate the received message and therefore the upcoming transaction.
  • the substeps S20 to S23 represent a sampling loop which is called several times by the main algorithm (S1-S7) in order to calculate a statistical value (average, power, etc.) relative to the signal on a number predefined samples (eg 100).
  • the signal (S) is sampled.
  • a step S21 the sampled signal is filtered by a low-pass filter to clean it of its noises.
  • a filter template is given in Figure 8. This filter can be for example, as is well known to those skilled in the art, a filter of
  • the average power P (S) of the signal is calculated on a predetermined number of samples, for example 5, during a step S22.
  • a first estimate of the signal is made. This is only noise, or accidental signal since the user has not yet made a voluntary movement.
  • the derivative N 'of the noise is calculated.
  • a second estimate of the signal is made. This time it is the relevant signal, that is to say the signal associated with the radio carrier wave from the body of the user, since it is assumed that it has made a voluntary movement by posing his hand above the antenna.
  • the derivative S 'of the signal is obtained and its maximum Max (S') calculated.
  • this value Max (S ') is compared with the threshold T1. If the derivative is greater than the threshold, it means that the user has put his hand on the terminal, by rapidly increasing significantly the power of the signal; we continue the analysis. Otherwise we stop and we can for example return to S3 for a new analysis of the signal, or stop the algorithm.
  • the power threshold T2 is obtained; it is fixed for example, in this embodiment, at -70 dBm (Decibel - Milliwatt); it can be estimated or calculated by any method within the scope of the skilled person.
  • step S6 the power of the signal is acquired, P (S).
  • this value P (S) is compared with the threshold T2. If the power is greater than the threshold, it means that the user has put his hand on the terminal, significantly increasing the power of the signal; the analysis is complete, we go to the next step E12 of the general algorithm of the previous figure (demodulation of the signal). Otherwise we stop and we can for example return to S3 for a new analysis of the signal, or stop the algorithm
  • FIG. 7 represents the signal S associated with the received carrier wave (at the top of the figure) and its signal derived (at the bottom) in the spatio-temporal domain;
  • the two periods are linked in the following way:
  • Period 1 the user has not yet put the hand, the signal is of relatively "weak” power (around -70dBm) and it is noisy. As explained in support of the previous figure, a filtering step removes the noise, then the signal is derived and the maximum of the derivative is calculated.
  • the threshold T1 is set at the maximum of the derived signal, possibly with a markup.
  • Period 2 the user puts his hand on the antenna: the signal increases (goes to -50dB) abruptly and the derivative records a peak. The peak exceeds the threshold T1 that has been set. The message can therefore be demodulated and validated.
  • FIG 8 shows the same signals in the frequency domain. Fourier transform (FFT) was performed on the signal.
  • FFT Fourier transform
  • the FILTER signal represents a possible template of the low-pass filter.
  • the CTC signal represents the spectrum of the signal acquired when the user has made contact with the terminal.
  • the signal NOCTC represents the spectrum of the signal acquired when the user has no contact with the terminal.
  • the low-pass filter used for noise filtering is a cutoff frequency Butterworth filter located around 0.5Hz, easily identifiable in the figure (FILTER). All noise frequencies due to noise are greatly attenuated by the filter.
  • the contact signal (CTC) exhibits the spectrum resulting from the hand gesture while the non-contact signal (NOCTC) remains low power.

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Abstract

Dispositif de validation d'une transaction lors d'une communication radio mettant en œuvre le corps humain L'invention concerne un système de communication radio comprenant : - un premier dispositif (1), dit dispositif émetteur, apte à émettre une onde porteuse radio (S); - un second dispositif (3), dit dispositif récepteur, apte à recevoir l'onde porteuse, l'onde porteuse étant destinée à être émise et reçue en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps d'un utilisateur; caractérisé en ce que le second dispositif (3) comporte également : - un moyen de réception (305) d'un signal de validation de l'onde porteuse, - un moyen de validation (VAL) de l'onde porteuse en fonction du signal 15 de validation reçu, le signal de validation étant obtenu par un mouvement de validation dudit utilisateur.

Description

Dispositif de validation d'une transaction lors d'une communication radio mettant en œuvre le corps humain
L'invention concerne les communications sans fil à courte portée pour la transmission de données entre deux dispositifs par l'intermédiaire du corps humain. Plus précisément, l'invention porte sur un système pour effectuer des transactions entre un dispositif portatif et une station de base, connectée par exemple à un serveur de transactions, en utilisant la capacité de conductivité du corps humain pour transmettre les ondes électromagnétiques porteuses de telles communications sans fils.
Etat de la technique
Les communications en champ proche, usuellement connues sous le sigle « NFC » (pour « Near Field Communication »), basées principalement sur la norme ISO (International Standard Organisation) 14443, utilisent des technologies sans fil pour permettre un échange d'informations entre deux périphériques éloignés d'une courte distance, typiquement inférieure à dix centimètres. Les communications de ce type offrent de nombreuses applications, par exemple dans les domaines du paiement ou du transport. Le récepteur en champ proche reçoit un message de la part de l'émetteur en champ proche. Un tel message peut correspondre, dans le contexte précité, à l'échange d'un ticket (de spectacle, de transport, etc.), au paiement ou à la validation d'une transaction, etc.
On connaît dans l'état de la technique un système permettant d'échanger de tels messages en utilisant la capacité de conductivité du corps humain pour transmettre les ondes électromagnétiques porteuses de telles communications sans fils.
La demande de brevet internationale publiée sous le numéro
WO2012/131224 décrit un système de communication comprenant un dispositif émetteur portatif dont l'antenne est directement en contact avec, ou très proche, de l'utilisateur, que l'on appelle ici le « porteur ». Le signal est modulé au moyen d'un modulateur basse fréquence et transmis à travers le corps de l'utilisateur. Il est en effet connu que le corps humain présente des capacités de conduction adaptées pour véhiculer de tels signaux électromagnétiques dès lors que l'antenne est située à proximité (à moins de quelques centimètres) du corps de l'utilisateur et conçue de manière à rendre l'objectif attendu ; elle est constituée à cet effet d'un ensemble de spires en nombre et disposition adéquats pour émettre de façon optimale l'onde à travers le corps humain. Par la suite, un dispositif NFC équipé d'une telle antenne sera appelé dispositif « Bodypass », en référence à la validation d'une communication à travers le corps humain, de traduction anglaise « body».
Ce système selon l'état de l'art comporte aussi un récepteur qui comprend une surface sensitive constituée d'une antenne de même type que celle de l'émetteur et sur laquelle l'utilisateur peut poser la main. Le dispositif récepteur reçoit le signal du fait du contact physique de l'utilisateur avec l'antenne. Le signal reçu est démodulé et transmis à l'équipement adapté pour effectuer des traitements, en l'espèce pour mettre en œuvre la transaction (paiement, ouverture de porte, etc.)
Cependant, une telle architecture n'assure pas la validité de la transaction.
Le porteur lui-même peut valider une transaction par erreur : s'il s'approche suffisamment de la station de base, aussi appelée dans la suite « borne », celle-ci rentre dans la portée directe de son émetteur et peut donc interpréter l'onde reçue alors que l'utilisateur n'a pas approché la main de la station de base. On appelle par la suite « signal fortuit » le signal associée à cette onde échangée directement entre les deux antennes Bodypass sans passer par le corps humain. Il est fortuit dans le sens où il peut porter le bon message mais n'est pas transmis de la manière souhaitée.
Ce système n'assure pas non plus l'identification du porteur de l'émetteur. On entend ici par identification le fait de reconnaître le porteur du mobile. En effet, dans le système décrit ci-dessus, on peut imaginer qu'un second utilisateur, par exemple malveillant, utilise la transaction à son propre avantage : il peut bousculer le porteur au moment où celui-ci s'approche de la borne et profiter de la réception du signal fortuit par la borne pour passer la porte à la place du porteur, valider un achat, etc.
L'invention offre une solution ne présentant pas les inconvénients de l'état de la technique. L'invention
A cet effet, selon un aspect matériel, l'invention concerne un système de communication radio comprenant :
un premier dispositif, dit dispositif émetteur, apte à émettre une onde porteuse radio ;
un second dispositif, dit dispositif récepteur, apte à recevoir l'onde porteuse, l'onde porteuse étant destinée à être émise et reçue en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps d'un utilisateur ;
caractérisé en ce que le second dispositif comporte également :
o un moyen de réception d'un signal de validation de l'onde porteuse,
o un moyen de validation de l'onde porteuse en fonction du signal de validation reçu,
le signal de validation étant obtenu par un mouvement de validation dudit utilisateur. Selon l'invention, une onde porteuse radio est transmise à travers le corps d'un utilisateur d'un dispositif émetteur vers un dispositif récepteur. Cette onde porteuse porte un message qui peut être explicite (par exemple un message modulant la porteuse), ou implicite (par exemple l'onde porteuse non modulée). Dans les deux cas, on entend par « message » le message associé à l'onde porteuse.
Avantageusement selon l'invention, un signal de validation est généré suite à un mouvement de validation, ou mouvement volontaire de l'utilisateur. Par mouvement volontaire de l'utilisateur, on entend tout mouvement effectué consciemment par celui- ci dans le but de valider la transaction, typiquement un mouvement de main ou de bras, etc. Ainsi, la réception d'un signal de validation déclenché par l'utilisateur permet-elle de valider effectivement le message reçu par l'onde. Selon l'invention, il ne suffit plus, comme dans l'état de la technique, de transmettre le message associé à l'onde lui-même pour qu'une transaction (par exemple un paiement ou la consommation d'un ticket) soit prise en compte, mais il faut de surcroît une indication de validation protégeant l'utilisateur de toute manipulation erronée de sa part ou de la part d'un tiers. En effet, si l'utilisateur s'approche trop de l'interface radio du dispositif récepteur (borne réceptrice), un message fortuit peut être reçu par la borne directement, sans utiliser le corps humain comme vecteur de transmission, alors que l'utilisateur ne le souhaitait pas. L'invention permet de ne pas valider la transaction tant qu'un signal supplémentaire de validation n'a pas été reçu par la borne. Ce signal supplémentaire et l'onde porteuse doivent atteindre la borne ensemble afin que la borne les traite simultanément. Par exemple, les signaux sont synchrones, ou légèrement décalés dans le temps avec un recouvrement, ou se suivent de près dans le temps, etc. Naturellement, les rôles de l'émetteur et du récepteur peuvent être échangés lors d'une communication bidirectionnelle, les deux dispositifs disposant alors chacun d'un module d'émission et d'un module de réception. Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, un tel système de communication est en outre caractérisé en ce que :
le premier dispositif est un terminal portatif équipé d'une antenne apte à émettre une onde porteuse radio à transmettre en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps de l'utilisateur, ladite antenne se trouvant située à une distance inférieure à une première distance du corps de l'utilisateur ;
le second dispositif est un terminal équipé d'une antenne apte à recevoir une onde porteuse radio transmise en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps de l'utilisateur.
Selon ce mode de réalisation, l'utilisateur humain se trouve proche du dispositif émetteur, typiquement un téléphone portable (smartphone) équipé d'une antenne de type NFC « Bodypass » telle que définie au préalable et situé par exemple dans l'une de ses poches, un sac, etc. Le dispositif récepteur, typiquement une borne équipée d'une antenne de type NFC « Bodypass » est apte à recevoir le message porté par l'onde en provenance de l'émetteur et le signal de validation généré suite à l'action volontaire de l'utilisateur. La borne, recevant le message, et en présence du signal de validation, peut valider la transaction en toute sécurité et réaliser une action adéquate, comme par exemple le débit d'un ticket. L'utilisateur humain peut ainsi conserver son terminal mobile dans une poche sans le sortir pour le présenter à la borne mais doit néanmoins effectuer un geste volontaire pour valider la transaction, en assurant ainsi que celui qui valide la transaction est aussi celui qui porte le téléphone mobile. Les deux distances prédéterminées peuvent être différentes ou identiques. Elles correspondent approximativement à la distance opératoire d'un dispositif NFC standard (de l'ordre de quelques centimètres au maximum). Naturellement, si la communication est bidirectionnelle, les rôles respectifs du téléphone mobile et de la borne peuvent être échangés c'est-à-dire que la borne devient émettrice et le téléphone mobile récepteur.
Selon une variante de ce mode de mise en œuvre particulier de l'invention, un tel système de communication est en outre caractérisé en ce que le moyen de réception du signal de validation est un capteur apte à détecter un mouvement de l'utilisateur et à générer le signal de validation. Par capteur, on entend ici tout type de capteur de mouvement capable de générer un signal suite à une détection du mouvement de l'utilisateur : capteur photosensible qui détecte le fait que le porteur le recouvre de sa main ou d'un objet quelconque, capteur de mouvement de la main de l'utilisateur, capteur d'image ou de son généré par l'utilisateur dans une certaine position, etc. Ce mode de réalisation offre l'avantage de valider simplement le message associé à l'onde porteuse. Dans l'exemple d'un capteur photosensible, il suffira au porteur de poser sa main sur la borne pour assurer simultanément la transmission de l'onde via son corps et la génération du signal de validation qui est dans ce cas le signal émis par exemple par la cellule photosensible à destination du microprocesseur de la borne. Ce signal supplémentaire et l'onde porteuse atteignent la borne simultanément, ou de manière légèrement décalée dans le temps, puisqu'ils sont déclenchés par le même geste de l'utilisateur. Avantageusement, il est donc aisé pour la borne de les traiter ensemble.
Selon une seconde variante de ce mode de mise en œuvre particulier de l'invention, qui pourra être mis en œuvre alternativement ou cumulativement avec la précédente, un tel système de communication est en outre caractérisé en ce que le moyen de réception du signal de validation est un moyen d'analyse de la puissance de l'onde porteuse, apte à détecter une caractéristique de l'évolution de ladite puissance et à générer le signal de validation en fonction de cette caractéristique. Avantageusement selon cette variante, l'invention ne nécessite pas de moyen supplémentaire de validation, comme le capteur de la variante précédemment exposée : c'est en effet l'analyse de l'onde porteuse elle-même qui conduit à valider ou non la transaction liée au message. Grâce à ce mode de réalisation, un seul mouvement volontaire du porteur de l'émetteur de l'onde (l'utilisateur du smartphone) peut transmettre à la borne à la fois le message associé à l'onde porteuse et le signal de validation. L'utilisateur peut notamment poser sa main sur le dispositif récepteur (ou l'effleurer) pour lui transmettre l'onde porteuse via son corps. La puissance du signal reçu, qui est différente de la puissance d'un signal fortuit qui serait reçu directement par l'antenne NFC de la borne, permet de prendre en compte la validation de l'opération par l'utilisateur.
De surcroît cette variante empêche un utilisateur malveillant de faire fonctionner le capteur à son avantage. On s'affranchit en effet du problème qui se pose lorsque l'utilisateur s'approche trop du dispositif récepteur qui peut alors recevoir le signal fortuit, puisque dans un tel cas la transaction ne sera néanmoins pas validée tant que le porteur n'aura pas approché sa main en dessous d'une certaine distance de la borne réceptrice. Concrètement, ce mouvement volontaire pourra prendre la forme d'un contact ou effleurement de la surface sensitive hébergeant l'antenne, mouvement réalisé de surcroît avec une certaine vitesse de la main, témoignant d'un geste volontaire. Le signal de validation fait ici avantageusement partie intégrante de l'onde porteuse, leur synchronisation rendant particulièrement aisé leur traitement simultané par la borne.
Ainsi, ce mode de réalisation offre l'avantage de la validation de la transaction et l'identification du porteur du fait de la synchronisation naturelle entre l'onde porteuse et le signal de validation ; en effet, si une autre personne pose la main sur l'antenne de la borne réceptrice il ne générera pas de modification de la puissance de l'onde porteuse et il n'y aura donc pas de validation de la transaction.
Selon une troisième variante de ce mode de mise en œuvre particulier de l'invention, qui pourra être mise en œuvre alternativement ou cumulativement avec les précédentes, le système de communication est caractérisé en ce que le moyen d'analyse de l'onde porteuse comprend un moyen de décision apte à valider l'onde porteuse lorsque la puissance de l'onde dépasse un seuil de prise en compte de la puissance. Avantageusement selon cette variante, un geste volontaire de l'utilisateur peut être détecté : si le porteur s'approche trop de la borne et transmet par erreur le signal fortuit à celle-ci, ce signal reste de puissance relativement faible et la transaction n'est pas validée. En revanche, lorsque l'utilisateur entre en contact avec l'antenne de la borne ou l'effleure, la puissance du signal reçu via le corps humain subit une variation importante qu'il suffit alors de mesurer et prendre en compte lorsqu'elle dépasse un certain seuil fixé de manière à la distinguer d'un bruit ou d'un signal fortuit.
Selon une quatrième variante de ce mode de mise en œuvre particulier de l'invention, qui pourra être mise en œuvre alternativement ou cumulativement avec les précédentes, le système de communication est caractérisé en ce que le moyen d'analyse de la puissance de l'onde porteuse reçue comprend :
un moyen de dérivation de l'onde porteuse pour obtenir un signal dérivé ; un moyen de décision en fonction du signal dérivé, apte à valider l'onde porteuse lorsque la dérivée dépasse un seuil de prise en compte du signal dérivé.
Avantageusement selon cette variante, un geste volontaire de l'utilisateur peut être détecté avec plus de sûreté : comme il est bien connu, la dérivée d'un signal dépasse un certain seuil seulement lorsque ledit signal subit une variation importante et rapide, proportionnelle ici à la vitesse du mouvement volontaire (la dérivée d'un signal étant en relation directe avec la pente de la fonction qui le supporte). Or, lorsque l'utilisateur approche sa main de la borne, la modification du signal est rapide en plus d'être importante, entraînant la dérivée à franchir le seuil prédéfini et la transaction à être validée. Si le porteur s'approche trop de la borne et transmet par erreur le signal fortuit porteur du message à celle-ci, le signal, non seulement reste de puissance relativement faible mais de surcroît ne subit pas de variation rapide et sa dérivée ne franchit pas le seuil de prise en compte du signal dérivé s'il est correctement prédéfini.
Ces deux vérifications cumulées, sur la puissance du signal selon la variante précédente et sur la dérivée selon la variante courante, garantissent une insensibilité aux signaux fortuits décrits ci-dessus, notamment grâce à la rapidité du geste volontaire de la main de l'utilisateur et l'augmentation de puissance apportée. Selon une cinquième variante de ce mode de mise en œuvre particulier de l'invention, qui pourra être mise en œuvre alternativement ou cumulativement avec les précédentes, le système de communication est caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de débruitage de l'onde porteuse reçue.
Selon cette variante, le signal est nettoyé du bruit et des signaux parasites qui peuvent entacher d'erreur la mesure subséquente de la puissance ou de la dérivée du signal. La mesure, et donc la détection du geste volontaire, est ainsi plus fiable.
Selon une sixième variante de ce mode de mise en œuvre particulier de l'invention, qui pourra être mise en œuvre alternativement ou cumulativement avec les précédentes, le système de communication est caractérisé en ce que le seuil de prise en compte de la dérivée ou le seuil de la puissance de l'onde porteuse reçu sont calculés par un moyen d'analyse de l'onde porteuse reçue sur plusieurs échantillons en l'absence de geste volontaire de l'utilisateur.
Avantageusement selon cette variante, il est possible à certains moment privilégiés, comme par exemple à l'initialisation du système, c'est-à-dire lorsqu'on est certain que l'utilisateur n'a pas effectué de mouvement volontaire, de mesurer le bruit ambiant, de le dériver et d'en déduire les seuils appropriés à prédéfinir pour la future prise en compte de la dérivée et de la puissance du signal.
Selon un autre aspect matériel, l'invention concerne aussi un dispositif récepteur apte à recevoir une onde porteuse radio en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps d'un utilisateur, ledit dispositif récepteur étant caractérisé en ce qu'il comporte également :
un moyen de réception d'un signal de validation,
un moyen de validation de l'onde porteuse en fonction du signal de validation reçu,
le signal de validation résultant d'un mouvement de validation dudit utilisateur.
Selon un aspect fonctionnel, l'invention porte également sur un procédé de réception d'une onde porteuse reçue en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps d'un utilisateur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :
Réception d'une onde porteuse radio,
Réception d'un signal de validation résultant d'un mouvement de validation dudit utilisateur,
Validation de l'onde porteuse reçue en fonction du signal de validation reçu.
L'invention porte également sur un programme chargeable dans la mémoire d'un dispositif, le programme comprenant des portions de code pour l'exécution des étapes du procédé selon l'invention, lorsque le programme est exécuté sur ledit dispositif récepteur.
L'invention concerne aussi un support de données partiellement ou totalement amovible, comportant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes d'un procédé de réception selon l'invention.
De nombreux détails et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description d'un mode particulier de réalisation en référence aux schémas annexés donnés à titre non limitatif et dans lesquels :
- la figure 1 représente un système de communication sans fil selon un mode de réalisation de l'invention lorsque l'utilisateur n'accomplit pas de mouvement volontaire ;
- la figure 2 représente un système de communication sans fil selon un mode de réalisation de l'invention lorsque l'utilisateur accomplit un mouvement volontaire ;
- la figure 3 représente un exemple de réalisation d'un dispositif portatif selon l'invention ;
- la figure 4 représente un exemple de réalisation d'une station de base selon l'invention ;
- la figure 5 représente les étapes d'un procédé entre la station de base et le dispositif portable selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 représente les étapes détaillées d'un procédé de détection de mouvement volontaire d'un utilisateur selon l'invention ;
- la figure 7 représente un exemple d'onde porteuse modulée par un message et du signal de validation ainsi que son signal dérivé dans le domaine spatio-temporel ;
- la figure 8 représente les mêmes signaux dans le domaine fréquentiel.
Les principes du procédé de communication sans fil à travers le corps humain entre un dispositif portatif porté par un utilisateur et une station de base, ou borne, selon un mode particulier de réalisation, vont maintenant être décrits en relation avec la figure 1 et la figure 2.
La figure 1 représente un système de communication sans fil selon un mode de réalisation de l'invention lorsque l'utilisateur n'accomplit pas de mouvement volontaire.
Un utilisateur (2) porteur d'un dispositif portatif (1) équipé d'un module NFC « Bodypass » tel que défini auparavant s'approche d'une station de base, ou borne (3).
Le dispositif portatif (1) selon l'invention est adapté pour émettre et éventuellement recevoir des signaux radioélectriques, que l'on appelle aussi ondes porteuses radio, via une antenne à travers le corps d'un utilisateur (2). A cette fin, le dispositif portatif (1) est situé à proximité de l'utilisateur (2), sans nécessairement être en contact direct avec celui-ci. Par exemple, le dispositif (1) est placé à l'intérieur d'une poche ou d'un sac porté contre l'utilisateur. Dans ces configurations, on estime que le dispositif portatif (1) n'est pas éloigné de plus de quelques centimètres du corps de l'utilisateur (2). La distance est par exemple inférieure à 10 cm. Le dispositif portatif (1) est équipé d'une batterie ou de piles, pour un fonctionnement autonome. Il s'agit par exemple d'un téléphone mobile équipé d'une antenne NFC utilisée comme antenne pour émettre et recevoir les signaux électriques modulés ou non modulés. Dans le contexte de cet exemple de réalisation, et comme déjà expliqué auparavant, l'antenne « Bodypass » (8) est conçue de manière à transmettre de façon optimale l'onde électromagnétique à travers le corps humain; elle est constituée à cet effet d'un ensemble de spires en nombre et disposition adéquats. La station de base (3) est un équipement apte à émettre et recevoir des signaux radioélectriques, ou ondes porteuses, à travers le corps de l'utilisateur via une antenne « Bodypass » (7). Dans cet exemple de réalisation, la station de base (3) est une borne qui comprend une surface sensitive constituée par l'antenne (7) éventuellement protégée et adaptée pour réagir lorsque l'utilisateur l'effleure ou entre en contact avec elle, par exemple en posant la main dessus. La station de base (3) comprend aussi une interface utilisateur (9), aussi appelée IHM, destinée à afficher des messages à l'attention de l'utilisateur et un équipement (non représenté sur la figure 1) apte à effectuer des traitements, tel un PC ou un serveur. La surface sensitive recouvrant l'antenne, l'interface utilisateur et l'équipement sont connectés par exemple au moyen d'une liaison filaire, ou à travers un réseau, par exemple un réseau mobile, ou le réseau Internet.
L'utilisateur est par exemple dans un système de transports en commun et souhaite utiliser un service qui utilise des tickets de transport dématérialisés ; on parle habituellement d'application de « ticketing » : il a acheté un certain nombre de tickets de transport dont les droits sont inscrits sur son mobile, et il doit consommer un ticket pour pouvoir emprunter le moyen de transport, c'est-à-dire ici ouvrir le portillon (6) de la station de base associée au transport. Selon un autre exemple, l'utilisateur doit effectuer un paiement dont le montant s'affiche sur une interface de type (9). Dans les deux cas, l'application NFC installée sur le dispositif portable (1) transmet une demande d'ouverture de la transaction (paiement ou ticket) via un message, transformé en signal NFC. Par exemple, un message « BODYP » est émis sous forme de signal modulé pour signifier « je suis une application de type Bodypass ». Dans cet exemple le message (BODYP) module la porteuse de l'onde radio, mais on notera que cette modulation n'est pas nécessaire à l'invention : si l'onde porteuse n'est pas modulée, elle peut tout de même être utilisée telle quelle, comme il sera vu par la suite (puissance de la porteuse de l'onde, forme, etc.)
On notera que le dispositif portatif (1) peut à la fois réaliser des transactions NFC directes s'il est approché de la borne et également des transactions NFC « Bodypass » via le corps de l'utilisateur si celui-ci ne souhaite pas le sortir de sa poche. Le signal « Bodypass » (5) est représenté comme traversant le corps humain sous forme d'une onde et le signal direct, ou onde porteuse radio directe (4), dit signal fortuit, comme se déplaçant directement entre les deux antennes (7,8).
Deux options s'offrent à l'utilisateur. Il peut classiquement présenter son téléphone mobile directement à la borne, ce qui représente un certain nombre d'inconvénients : nécessité de prendre le téléphone en main, risque de vol, etc. Il peut aussi, et ceci l'affranchit des problèmes précités, laisser le téléphone dans sa poche et établir avec la borne un contact manuel. On rappelle que ce système de communication, utilisant les propriétés du corps humain pour conduire certains types d'ondes, et notamment les signaux radio de type NFC, est décrit par exemple dans la demande de brevet publiée sous le numéro WO2012/131224. Aucune limitation n'est attachée à ce exemple de signaux radio. Il peut également s'agir de l'Ultra Haute-Fréquence (UHF), de Supra Haute-Fréquence (SHS).
Dans le contexte qui nous intéresse, l'utilisateur s'approche donc de la borne (3) et pose sa main au-dessus de l'antenne (7) ; le signal modulé (5) porteur du message « Bodypass » est véhiculé par le corps de l'utilisateur jusqu'à la borne, démodulé, éventuellement décodé et analysé, et la transaction peut commencer.
Un problème se pose cependant lorsque le porteur s'approche de la borne d'une distance inférieure à la distance minimale nécessaire à la communication NFC : le dispositif portatif émet en permanence le message « Bodypass » et il se peut que, par inadvertance, la transaction soit validée indépendamment du souhait de l'utilisateur parce que la borne a reçu le signal fortuit (4) porteur du message fortuit. Dans un tel cas, la transaction est initialisée quand bien même l'utilisateur n'a pas eu l'intention de l'ouvrir. Quelqu'un d'autre peut en profiter à sa place (pour passer le portillon, valider un montant, etc.).
La figure 2 représente un système de communication sans fil selon un mode de réalisation de l'invention lorsque l'utilisateur accomplit un mouvement volontaire. Dans notre exemple, le mouvement volontaire consiste, assez classiquement, à poser sa main au-dessus de l'antenne (7) NFC de la borne (3) de façon volontaire, c'est-à-dire franchement et sans ambiguïté. Selon l'invention, le problème du signal fortuit mentionné ci-dessus est résolu de la manière suivante : le mouvement de l'utilisateur est détecté par le système sous forme d'un signal, dit signal de validation, et transmis à la borne.
Selon un premier exemple simple, un capteur photosensible peut être utilisé. Il est placé par exemple tout près de l'antenne de manière à ce que la main de l'utilisateur le recouvre en même temps que l'antenne (7). La différence de luminosité perçue par le capteur est alors transmise par le capteur à la borne, qui valide le message « Bodypass » reçu simultanément. Ainsi, le message ne peut être reçu que si l'utilisateur effectue le geste volontaire d'approcher sa main de la borne. Alternativement, ce capteur peut réaliser une reconnaissance d'empreinte digitale, une détection de mouvement, etc.
Cependant, ce premier exemple de réalisation ne résout pas le problème d'un autre utilisateur qui poserait sa main (ou un objet) sur le capteur lorsque le porteur du mobile serait à proximité directe de la borne NFC et ferait ainsi valider la transaction à son profit puisque dans un tel cas, l'onde porteuse correspondant au message « BODYP » fortuit serait reçu directement par l'antenne de la borne et le signal de validation du capteur serait généré simultanément.
Ce problème est résolu par un autre mode de réalisation de l'invention, selon lequel la borne analyse la puissance de l'onde porteuse reçue. Lorsque l'utilisateur pose la main de façon volontaire sur la borne, la puissance de l'onde reçue augmente de manière significative et la montée en puissance est assez rapide, de manière proportionnelle à la vitesse d'approche de la main de l'utilisateur. Cette variation de puissance peut constituer le signal de validation : si une augmentation rapide de puissance de l'onde porteuse véhiculant le message n'est pas détectée, la transaction n'est pas validée. Ainsi, la double condition « augmentation de puissance significative dans un intervalle de temps prédéterminé » puis « message d'identification de l'application reçu (« BODYP ») » permet non seulement de valider la transaction mais encore de s'assurer que c'est bien l'utilisateur qui porte le téléphone mobile qui a posé la main sur la borne, autrement dit d'effectuer une identification du porteur.
Un dispositif portatif 1 selon l'invention va maintenant être décrit en relation avec la figure 3.
Le dispositif portatif 1 comprend : - une unité de traitement 200, ou « CPU » (pour « Central Processing Unit »), destinée à charger des instructions en mémoire, à les exécuter, à effectuer des opérations ;
- un ensemble de mémoires, dont une mémoire volatile 201, ou "RAM" (pour "Random Access Memory") utilisée pour exécuter des instructions de code, stocker des variables, etc. ;
- une mémoire non volatile 202, de type « ROM » (de l'anglais « Read Only Memory »), ou « EEPROM » (pour « Electronic ally Erasable Programmable Read Only Memory ») destinée à contenir des informations persistantes. Dans le cas d'un service de ticketing, cette mémoire peut être utilisée pour mémoriser le solde de tickets ;
- une antenne 203 « Bodypass » adaptée pour émettre et recevoir sur la voie radio et via le corps humain ;
- un modulateur 204 destiné à adapter si nécessaire un signal numérique produit par le microprocesseur 200 en un signal électrique modulé, destiné à être transmis via l'antenne 203. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, l'opération de modulation effectuée par le modulateur 204 est une modulation d'amplitude par tout ou rien, appelée également modulation « OOK » (de l'anglais « On-Off Keying »). Ainsi, par exemple, le signal est un signal à 13,56 MHz modulé en amplitude tout ou rien. L'invention n'est cependant pas limitée à ce type de modulation. Dans un autre exemple de réalisation, la modulation est une modulation de fréquence, moins sensible aux parasites. On note que cette réalisation est cependant plus coûteuse car elle nécessite plus de composants. Dans un autre exemple de réalisation, une modulation de phase est réalisée. Le modulateur 204 est agencé pour mettre en œuvre l'étape E6 de modulation du procédé de communication décrit par la suite ;
- un démodulateur 205, destiné à recevoir via l'antenne 203 un deuxième signal électrique modulé et à le transformer en un deuxième signal numérique destiné à être transmis à l'unité de traitement 200. Le démodulateur 205 est agencé pour mettre en œuvre l'étape E12 de démodulation du procédé de communication décrit par la suite ;
- un commutateur 206 (en anglais, « switch ») adapté pour connecter alternativement le modulateur 204 à l'antenne 203 et le démodulateur 205 à l'antenne
203. Dans la première position, le dispositif portatif 1 est en mode réception, le commutateur 206 connecte l'antenne 203 au démodulateur 205. Sur détection du premier signal électrique modulé reçu via l'antenne 203, la détection étant une détection de niveau analogique, le commutateur commute et connecte l'antenne 203 au modulateur 204. Puis le commutateur 206 commute de nouveau pour connecter l'antenne 203 au démodulateur 205. Le dispositif portatif est alors en mode réception jusqu'à détecter et recevoir un nouveau signal électrique modulé.
- une horloge 207, optionnelle, destinée à coopérer avec le commutateur 206 pour alterner par exemple des périodes de temps prédéterminées en émission et en réception lors d'une communication bidirectionnelle.
- un circuit de validation 500 selon l'invention, destiné à valider un message reçu par l'analyse de l'onde porteuse, modulée ou non, et notamment sa puissance et l'amplitude de sa dérivée. Par exemple, selon ce mode de réalisation, ce circuit de validation comporte :
• un filtre passe-bas pour « nettoyer » le signal bruité avant analyse, qui peut être par exemple un filtre de Butterworth avec une fréquence de coupure de 0.5Hz (voir figure 8) ;
• un filtre dérivateur pour dériver le signal.
Le dispositif portatif (1) est de fonctionnement autonome, équipé d'une batterie ou de piles et de taille réduite de manière à être transporté par l'utilisateur. Le dispositif portatif (1) est par exemple un terminal mobile adapté pour mettre en œuvre l'invention.
Une station de base (3) selon l'invention va maintenant être décrite en relation avec la figure 4.
La station de base (3), que l'on appelle plus communément « borne » dans le contexte NFC, comprend plusieurs modules qui sont similaires à ceux du dispositif portatif 1 décrit en relation avec la figure 3. Ainsi, la station de base (3) comprend :
- une unité de traitement 300, ou « CPU », destinée à charger des instructions en mémoire, à les exécuter, à effectuer des opérations.
- un ensemble de mémoires, dont une mémoire volatile 301, ou "RAM" (pour "Random Access Memory") utilisée pour exécuter des instructions de code, stocker des variables, etc., - un mémoire non volatile 302, de type « ROM » ou « EEPROM » destinée à contenir des informations persistantes ;
- une antenne 303 « Bodypass » adaptée pour émettre et recevoir sur la voie radio et via le corps humain ;
- un modulateur 304 destiné à adapter un signal numérique produit par le microprocesseur 300 en un premier signal électrique modulé, destiné à être transmis, via l'antenne 303, à travers le corps de l'utilisateur. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, l'opération de modulation effectuée par le modulateur 304 est une modulation d'amplitude tout ou rien comparable à la modulation réalisée par le modulateur 204 du dispositif portatif (1) décrit en relation avec la figure 3. D'autres types de modulation sont possibles. D'une manière générale, la modulation effectuée par le modulateur 304 de la station de base 3 est la même que celle réalisée par le modulateur 204 du dispositif portatif (1). Le modulateur 304 est agencé pour mettre en œuvre l'étape E2 d'émission du procédé de communication décrit par la suite ;
- un démodulateur 305, destiné à recevoir via l'antenne 303 un signal électrique modulé et à le transformer en un signal numérique destiné à être transmis à l'unité de traitement 300. Le démodulateur 305 est agencé pour mettre en œuvre l'étape E12 de démodulation du procédé de communication qui sera décrit ultérieurement ;
- un commutateur 306, adapté pour connecter l'antenne 303 alternativement au modulateur 304 et au démodulateur 305.
- une horloge 307 destinée à coopérer avec le commutateur 306 de manière à ce que ce dernier passe de la position où il connecte l'antenne 303 au modulateur 304 à la position où il connecte l'antenne 303 au démodulateur 305.
- un circuit de validation 400 selon l'invention, destiné à valider le message reçu par l'analyse de l'onde porteuse modulée ou non et notamment sa puissance et l'amplitude de sa dérivée. Par exemple, selon ce mode de réalisation, ce circuit de validation comporte, comme celui de l'émetteur :
• un filtre passe-bas pour « nettoyer » le signal bruité avant analyse, qui peut être par exemple un filtre de Butterworth avec une fréquence de coupure de 0.5Hz (voir figure 8) ;
• un filtre dérivateur pour dériver le signal. Alternativement, le calcul de la puissance et de la dérivée du signal peut se faire de manière complètement numérique.
La station de base (3) comprend également :
- une surface sensitive 308 adaptée pour réagir à un contact avec l'utilisateur ou à un simple effleurement de celui-ci. Dans l'exemple décrit ici, cette surface correspond à l'antenne 303, de manière à ce qu'un signal électrique modulé émis ou reçu via l'antenne 303 soit apte à être véhiculé par le corps de l'utilisateur qui est en contact avec la surface sensitive. Dans un exemple de réalisation, l'antenne 303 peut être intégrée dans la surface sensitive 308. La surface sensitive est agencée de manière à coopérer avec l'unité de traitement 300 pour mettre en œuvre les étapes du procédé qui sera décrit ultérieurement ;
- une interface utilisateur 309, adaptée pour transmettre à l'utilisateur des instructions ou des messages d'information. Par exemple, l'interface utilisateur 309 est un écran sur lequel les messages et instructions sont affichés. Dans un autre exemple de réalisation, l'interface 309 est une interface audio permettant de jouer les messages et instructions. L'interface utilisateur 309 est agencée pour mettre en œuvre notamment l'étapes E0 d'invitation du procédé de communication.
La station de base 3 est moins contrainte en termes d'alimentation et de taille que le dispositif portatif 1. Ainsi, les modules unité de traitement 300, mémoires volatile 301 et non volatile 302 et interface utilisateur 309 sont, dans un exemple de réalisation, intégrés dans un ordinateur 310 de type PC ou serveur qui peut être alimenté par le secteur. L'ordinateur 310 est interfacé avec les composants surface sensitive 308 couplée à l'antenne 303, modulateur 304, démodulateur 305, horloge 307, commutateur 306, un circuit de validation VAL, par exemple au moyen d'une interface filaire.
La figure 5 représente les étapes d'un procédé de communication sans fil bidirectionnelle à travers le corps humain entre un mobile (1) équipé d'une antenne « Bodypass » (8), porté par un utilisateur (2), et une station de base (borne, 3) équipée d'une antenne « Bodypass » (7), tels que déjà présentés à l'appui de la figure 2.
Dans une étape initiale E0 (AFF) d'invitation, l'utilisateur (2) équipé du dispositif portatif (1) approche de la station de base 3 et lit éventuellement un message affiché sur l'écran : montant d'une transaction, invite à poser sa main sur la surface sensitive de la station de base 3, etc.
Dans une étape suivante El (CT) de mise en contact, l'utilisateur 2 pose sa main au-dessus de l'antenne « Bodypass » de la station de base 3.
Au cours d'une étape E2 (POOL) d'émission, la station de base 3 émet via son antenne un signal électrique modulé associé à un message de recherche destiné à un dispositif situé à proximité de la station de base, en l'espèce le dispositif portatif (1) porté par l'utilisateur (2). Le message de recherche transmis dans le signal électrique modulé émis par la station de base (3) est destiné selon cet exemple à entrer en contact avec un dispositif portatif situé à proximité de la station (3). Il est propre au service. Plus précisément, le message de recherche comprend une pluralité d'éléments d'information destinés à être transmis en continu pendant une certaine période pendant laquelle la station de base 3 est en mode émission. Par exemple l'élément d'information consiste en un mot, « BODYP? », transmis plusieurs fois dans le premier signal électrique modulé. Au terme de la période d'émission, la station de base (3) passe en mode réception.
Dans une étape E3 (REC) de détection et de réception, le premier signal modulé électrique émis au cours de l'étape précédente est détecté et reçu par le dispositif portatif (1). En effet, l'utilisateur (2) dont la main est posée sur l'antenne (7) est un vecteur de transmission du premier signal électrique émis par la station de base (3). Le dispositif portatif (1), jusque-là en état d'attente, ou état de réception, détecte et reçoit le signal électrique modulé véhiculé par le corps de l'utilisateur. La détection et la réception du signal électrique modulé déclenche le passage du dispositif portatif (1) en mode émission pendant une certaine durée prédéfinie.
Dans une étape E4 (DEMOD) de démodulation, le dispositif portatif (1) démodule le premier signal électrique reçu en un premier signal numérique.
Dans une étape suivante E5 d'analyse (ANA), le dispositif portatif 1 analyse le signal numérique ainsi obtenu. Au cours de cette étape E5 d'analyse, le dispositif portatif 1 détecte au moins un des éléments d'information correspondant à l'interrogation de la station, à savoir dans cet exemple un service de type « Bodypass ». On remarquera qu'on a ici introduit une seule étape d'analyse simplifiée mais que l'analyse complète selon l'invention, telle que décrite aux étapes E10 à E14 pour la station de base, peut également être effectuée du côté du dispositif portatif lorsque celui-ci se trouve en réception.
Dans une étape E6 (MOD) de modulation, le message numérique associé à la réponse est utilisé pour moduler l'onde porteuse radio en un signal électrique modulé. On notera que les étapes E4 et E6 de modulation et démodulation sont facultatives dans le cas où le message est implicite, c'est-à-dire qu'il ne correspond pas à un message à proprement parler mais simplement à une information transportée par la porteuse du signal elle-même (on verra par la suite comment la puissance de cette porteuse peut suffire à valider ou non la transaction, sans la présence de message explicite).
Dans une étape suivante E7 (TX) de réponse, le message électrique modulé de réponse est transmis via l'antenne du dispositif portatif (1). De la même manière que précédemment, le signal électrique modulé est véhiculé par le corps de l'utilisateur au cours d'une étape (passive) notée E8.
Dans une étape E9 de détection et de réception, le signal électrique modulé S émis au cours de l'étape précédente E7 par le dispositif portatif (1) et transmis par le corps de l'utilisateur (2) est détecté et reçu par la station de base (3). En effet, l'utilisateur (2) dont la main est posée sur l'antenne de la borne est vecteur de transmission de ce signal électrique modulé.
Dans une étape E'9 de détection et de réception, représentée en pointillé, on imagine que le signal électrique Sf modulé émis au cours de l'étape précédente E'7 identique à E7 par le dispositif portatif (1) est détecté et reçu par la station de base (3). Il s'agit d'un signal fortuit selon notre terminologie, transportant le même message (BODYP) que le signal non fortuit, mais avec une puissance inférieure.
La station de base rentre au cours d'une étape E10 dans une étape d'analyse (ANA1) du signal reçu : si le porteur (2) a correctement posé sa main sur la station à proximité de l'antenne, l'onde porteuse S qui porte le message doit être reçue avec une puissance suffisamment élevée et qui de surcroît a augmenté rapidement, c'est-à-dire que le signal dérivé doit dépasser un certain seuil. Cette étape sera détaillée ultérieurement à l'appui des figures 6 à 8.
Le résultat de cette analyse est testé lors d'une étape El 1. Le test peut porter sur la puissance intrinsèque ou relative du signal reçu, sur la valeur du signal simplement dérivé, doublement dérivé, ou sur toute autre méthode à la portée de l'homme du métier indiquant une variation assez rapide de la puissance du signal reçu.
Dans le cas du signal fortuit Sf issu de l'étape E'7, la puissance reste faible, le test échoue et l'algorithme revient par exemple à l'étape E2.
Si le test est réussi (par exemple la dérivée du signal S dépasse un certain seuil), la station de base 3 démodule le signal électrique modulé S en un signal numérique (message BODYP), dans une étape E12 de démodulation.
Dans une seconde étape E13 d'analyse (ANA2), la station de base (3) analyse le signal numérique ainsi obtenu. Au cours de cette étape E13 d'analyse, la station de base détecte au moins un des éléments de réponse attendu (ici, le message BODYP).
La station de base teste au cours d'une étape E14 si le message a été correctement analysé et correspond à une réponse attendue. Si ce n'est pas le cas, elle revient par exemple à l'étape E2.
Si la réponse est positive (on a bien reçu le message BODYP), la station de base peut entrer en communication (E15) avec le dispositif mobile (pour valider un solde de ticket, ouvrir la porte, valider un achat dont le montant est affiché sur la borne, ou échanger tout autre message requis pour la communication, etc.)
Bien sûr, l'utilisateur maintient la main posée sur la surface sensitive de la station de base depuis l'étape El de mise en contact de l'utilisateur avec la station de base (3) jusqu'à la fin de l'étape de communication (E15).
La figure 6 représente les étapes détaillées d'un procédé de détection de mouvement volontaire selon l'invention. Il s'agit du détail des étapes E10 (ANA1) et El i (PWR OK) d'analyse de la puissance du signal modulé de la figure 5, dans le but de valider le message reçu et donc la transaction à venir.
Les sous-étapes S20 à S23 représentent une boucle d'échantillonnage qui est appelée plusieurs fois par l'algorithme principal (S1-S7) dans le but de calculer une valeur statistique (moyenne, puissance, etc.) relative au signal sur un nombre d'échantillons prédéfini (e.g. 100).
Lors d'une étape initiale S20, le signal (S) est échantillonné.
Lors d'une étape S21, le signal échantillonné est filtré par un filtre passe-bas pour le nettoyer de ses bruits. Un exemple de gabarit du filtre est donné en figure 8. Ce filtre peut être par exemple, comme il est bien connu de l'homme du métier, un filtre de
Butterworth d'ordre 2 avec une pulsation normalisée de 0.05 pour une période d'échantillonnage de 100 millisecondes. Sa fonction de transfert prend donc la forme :
Q.QQ5543s2 + 0.01109 s + 0.005543
s2 - 1.779 s + 0.8008
Puis le signal filtré est dérivé au cours d'une étape S23.
En parallèle, la puissance moyenne P(S) du signal est calculée sur un nombre d'échantillons prédéterminé, par exemple 5, lors d'une étape S22.
On revient maintenant à l'algorithme principal qui fait appel à cette boucle aussi souvent que nécessaire (la boucle est symbolisée par une flèche arrondie sur le côté des étapes principales).
Lors d'une étape SI, par exemple à l'initialisation de la borne (lorsqu'on est certain que l'utilisateur n'a pas encore posé sa main sur l'antenne), une première estimation du signal est effectuée. Il s'agit uniquement de bruit, ou du signal fortuit puisque l'utilisateur n'a pas encore effectué de mouvement volontaire. La dérivée N' du bruit est calculée.
Lors d'une étape S2, on utilise ce signal N' pour calculer le seuil Tl de prise en compte du signal dérivé : il suffit de majorer la dérivée du signal de bruit (Tl = Max(N')) pour en avoir une approximation acceptable.
Lors d'une étape S3, une seconde estimation du signal est effectuée. Il s'agit cette fois du signal pertinent, c'est-à-dire de celui associé à l'onde porteuse radio en provenance du corps de l'utilisateur, puisqu'on suppose que celui-ci a effectué un mouvement volontaire en posant sa main au-dessus de l'antenne. La dérivée S' du signal est obtenue et son maximum Max(S') calculé. Lors d'une étape S4 cette valeur Max(S') est comparée au seuil Tl. Si la dérivée est supérieure au seuil, cela signifie que l'utilisateur a posé la main sur la borne, en faisant augmenter rapidement et significativement la puissance du signal ; on poursuit l'analyse. Sinon on arrête et on peut par exemple retourner en S3 pour une nouvelle analyse du signal, ou arrêter l'algorithme. Lors d'une étape S5, le seuil de puissance T2 est obtenu ; il est fixé par exemple, dans ce mode de réalisation, à -70 dBm (Décibel - Milliwatt) ; il peut être estimé ou calculé selon tout procédé à la portée de l'homme du métier.
Lors d'une étape S6, on acquiert la puissance du signal, P(S).
Lors d'une étape S7, cette valeur P(S) est comparée au seuil T2. Si la puissance est supérieure au seuil, cela signifie que l'utilisateur a posé la main sur la borne, en faisant augmenter significativement la puissance du signal ; l'analyse est terminée, on passe à l'étape E12 suivante de l'algorithme général de la figure précédente (démodulation du signal). Sinon on arrête et on peut par exemple retourner en S3 pour une nouvelle analyse du signal, ou arrêter l'algorithme
La figure 7 représente le signal S associé à l'onde porteuse reçue (en haut de la figure) et son signal dérivé (en bas) dans le domaine spatio-temporel ;
Il s'agit d'un signal sensiblement périodique pendant lequel l'utilisateur porteur du mobile émetteur du signal pose et retire la main de la surface sensible de la borne (l'antenne). Les deux périodes s'enchaînent de la manière suivante :
• Période 1 : l'utilisateur n'a pas encore posé la main, le signal est de puissance relativement « faible » (autour de -70dBm) et il est bruité. Comme expliqué à l'appui de la figure précédente, une étape de filtrage enlève le bruit, puis le signal est dérivé et le maximum de la dérivée est calculé. Le seuil Tl est fixé au maximum du signal dérivé, avec éventuellement une majoration.
• Période 2 : l'utilisateur pose la main sur l'antenne : le signal augmente (passe à - 50dB) brutalement et la dérivée enregistre un pic. Le pic dépasse le seuil Tl qui a été fixé. Le message peut donc être démodulé et validé.
La figure 8 représente les mêmes signaux dans le domaine fréquentiel. Une transformée de Fourrier (FFT) a été effectuée sur le signal.
Le signal FILTER représente un gabarit possible du filtre passe-bas.
Le signal CTC représente le spectre du signal acquis lorsque l'utilisateur a établi le contact avec la borne. Le signal NOCTC représente le spectre du signal acquis lorsque l'utilisateur n'a pas de contact avec la borne.
Le filtre passe-bas utilisé pour le filtrage du bruit est un filtre de Butterworth de fréquence de coupure située aux alentours de 0.5Hz, facilement repérable sur la figure (FILTER). Toutes les fréquences parasites dues au bruit sont fortement atténuées par le filtre. Le signal avec contact (CTC) exhibe le spectre résultant du geste de la main alors que le signal sans contact (NOCTC) reste de puissance faible.
Il va de soi que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
Système de communication radio comprenant :
un premier dispositif (1), dit dispositif émetteur, apte à émettre une onde porteuse radio (S) ;
un second dispositif (3), dit dispositif récepteur, apte à recevoir l'onde porteuse radio, via un moyen de réception (305) de l'onde porteuse, l'onde porteuse (S) étant destinée à être émise et reçue en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps d'un utilisateur apte à réaliser un mouvement de validation,
caractérisé en ce que le mouvement de validation modifie au moins une caractéristique (P(S)) de l'onde porteuse (S) et en ce que le second dispositif (3) comporte également :
un moyen d'analyse (400) de l'onde porteuse (S), apte à détecter ladite caractéristique modifiée par le mouvement de validation,
un moyen de validation (400) de l'onde porteuse en fonction de cette caractéristique.
Système de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
le premier dispositif (1) est un terminal portatif équipé d'une antenne (8, 203) apte à émettre l'onde porteuse radio (S) en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps de l'utilisateur, ladite antenne (8, 203) se trouvant située à une distance inférieure à une première distance du corps de l'utilisateur ;
le second dispositif (2) est un terminal équipé d'une antenne (7, 303) apte à recevoir l'onde porteuse radio (S) émise en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps de l'utilisateur.
Système de communication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'analyse (400) de l'onde porteuse (S) reçue est un moyen d'analyse de la puissance (P(S)) de l'onde porteuse (S), apte à détecter une caractéristique de l'évolution de ladite puissance (P) et à générer le signal de validation en fonction de cette caractéristique. Système de communication selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen d'analyse de la puissance de l'onde porteuse (S) reçue comprend un moyen de décision apte à valider l'onde porteuse lorsque la puissance (P) dudit signal (S) dépasse un seuil (T2) de prise en compte de la puissance.
Système de communication selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen d'analyse de la puissance de l'onde porteuse reçue (S) comprend :
un moyen de dérivation de l'onde porteuse (S) pour obtenir un signal dérivé
(S') ;
un moyen de décision en fonction du signal dérivé (S') apte à valider l'onde porteuse lorsque la dérivée dépasse un seuil (Tl) de prise en compte du signal dérivé.
Système de communication selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen de débruitage de l'onde porteuse reçue.
Système de communication selon la revendication 4 ou la revendication 5 caractérisé en ce que le seuil de prise en compte de la dérivée (Tl) ou le seuil de la puissance de l'onde porteuse (T2) sont calculés par un moyen d'analyse de l'onde porteuse reçue sur plusieurs échantillons en l'absence de geste volontaire de l'utilisateur.
Dispositif récepteur (3) apte à recevoir une onde porteuse radio via un moyen de réception (305) de l'onde porteuse en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps d'un utilisateur apte à réaliser un mouvement de validation, ledit dispositif récepteur étant caractérisé en ce que le mouvement de validation modifie au moins une caractéristique (P(S)) de l'onde porteuse et en ce qu'il comporte également :
un moyen d'analyse (400) de l'onde porteuse (S), apte à détecter ladite caractéristique modifiée par le mouvement de validation,
un moyen de validation (VAL) de l'onde porteuse en fonction de cette caractéristique modifiée.
Procédé de réception d'une onde porteuse radio (S) reçue en utilisant des capacités de conduction d'onde électromagnétique du corps d'un utilisateur apte à réaliser un mouvement de validation, caractérisé en ce que le mouvement de validation modifie au moins une caractéristique (P(S)) de l'onde porteuse et en ce qu'il comporte les étapes de :
Réception (E9) d'une onde porteuse radio (S),
analyse (E10) de l'onde porteuse (S), apte à détecter ladite caractéristique modifiée par le mouvement de validation,
validation (El i, S4, S7) de l'onde porteuse reçue en fonction de ladite caractéristique modifiée par le mouvement de validation.
10. Programme d'ordinateur apte à être mis en œuvre sur un dispositif tel que défini dans la revendication 8, le programme comprenant des instructions de code qui, lorsque le programme est exécuté par un processeur, réalise les étapes du procédé défini selon la revendication 9.
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