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Dokumentenidentifikation DE19938998A1 08.03.2001
Titel Verfahren zur Unterscheidung zweier modulierter Signale
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Schraud, Gerhard, 86415 Mering, DE;
Reiner, Robert, 85579 Neubiberg, DE;
Eichner, Dierk, 80689 München, DE;
Güngerich, Volker, 80997 München, DE
Vertreter Epping, Hermann & Fischer GbR, 80339 München
DE-Anmeldedatum 17.08.1999
DE-Aktenzeichen 19938998
Offenlegungstag 08.03.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.03.2001
IPC-Hauptklasse H04B 5/02
IPC-Nebenklasse H04L 27/06   H02J 17/00   
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zur Unterscheidung zweier modulierter Signale mit gleichem oder annähernd gleichem Amplidutenhub und gleicher oder unterschiedlicher Trägerfrequenz beschrieben. Um diese beiden modulierten Signale sicher voneinander unterscheiden zu können, ist vor oder nach der Demodulation der Signale eine digitale Filterung z. B. mittels eines digitalen Filters (DF) vorgesehen. Die Erfindung läßt sich vorteilhaft auf kontaktlosen Chipkarten realisieren; sind mehrere erfindungsgemäße Chipkarten in ein Schreiblesegerät gesteckt, kann jede Chipkarte mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens feststellen, ob empfangene Signale vom Schreiblesegerät oder von einer anderen Chipkarte gesendet wurden, weil das Schreiblesegerät in einer anderen Modulation sendet als die Chipkarten. Jedoch haben sowohl die vom Schreiblesegerät als auch die von einer Chipkarte gesendeten Signale annähernd den gleichen oder sogar gleichen Amplitudenhub.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterscheidung zweier modulierter Signale mit gleichem oder annähernd gleichem Amplitudenhub mit gleichen oder unterschiedlichen Trägerfrequenzen.

Kreditkarten, Telefonkarten, Versicherungskarten, Ausweiskarten, um nur einige Beispiele einer Vielzahl von maschinenlesbaren Karten zu nennen, sind meist als kontaktlose Chipkarten ausgeführt, auf denen ein integrierter Schaltkreis angeordnet ist, auf den nicht nur die erforderliche Versorgungsspannung drahtlos eingespeist wird, sondern auch der Datenaustausch zwischen der Karte und dem Kartenschreiblesegerät drahtlos ohne elektrische Kontakte erfolgt.

Der Datenaustausch zwischen dem Schreiblesegerät und der Karte ist genormt. Gemäß der Norm ISO 14443 Typ B ist für die Datenübertragung vom Schreiblesegerät zur Karte ein digitales Amplitudenmodulationsverfahren, das sogenannte Amplitudeshiftkeying - abgekürzt ASK -, vorgeschrieben, das einen Amplitudenwechsel zwischen zwei Amplituden mit einem Amplitudenhub von 10% vorsieht. Die Frequenz ist auf 106 KHz genormt. Doch auch die von der Karte zum Schreiblesegerät gesendeten Daten sind moduliert, jedoch nicht amplitudenmoduliert. Vielmehr moduliert ein Subträger mit einer Frequenz von 106 kHz die Phase eines Trägers. Dabei treten Schwebungen auf, das heißt Bereiche mit höherer und Bereiche mit niedrigerer Amplitude. Diese Art der Phasenmodulation ist unter dem Begriff Biphasenmodulation oder dem englischen Begriff Biphaseshiftkeying - abgekürzt BPSK - bekannt. Der Amplitudenhub liegt bei dieser Biphasenmodulation aber in der gleichen Größenordnung wie bei der für die Datenübertragung vom Schreiblesegerät zur Karte vorgesehenen Amplitudenmodulation.

Neben Schreiblesegeräten, in welche jeweils nur eine Karte einsteckbar und bearbeitbar ist, gibt es auch leistungsfähigere Schreiblesegeräte, die gleichzeitig mehrere Karten aufnehmen können. Befinden sich mehrere Karten gleichzeitig in einem derartigen Schreiblesegerät so sind Maßnahmen erforderlich, um einen geregelten und sicheren Datenaustausch zwischen dem Schreiblesegerät einerseits und den zahlreichen Karten andererseits sicherzustellen. Weil, wie bereits erwähnt, der Amplitudenhub beider Modulationsverfahren in gleicher Größenordnung liegt, kann eine Karte nicht unterscheiden, ob die von ihr empfangenen Signale vom Schreiblesegerät oder von einer anderen Karte ausgesendet worden sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Unterscheidung zweier modulierter Signale so zu gestalten, daß zwischen Signalen, die gemäß einem ersten und einem zweiten digitalen Modulationsverfahren mit gleichem oder annähernd gleichem Amplitudenhub moduliert sind, sicher unterschieden werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß vor oder nach der Demodulation der modulierten Signale eine digitale Filterung vorgesehen ist.

Durch die Maßnahme, vor oder nach der Demodulation der empfangenen Signale eine digitale Filterung - beispielsweise mittels eines digitalen Filters - vorzusehen, lassen sich die unerwünschten Signale abblocken, während die erwünschten Signale eingekoppelt werden.

Eine im Anspruch 2 angegebene vorteilhafte Ausgestaltung des im Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens sieht vor, die Abtastfrequenz für die digitale Filterung halb oder etwa halb so groß zu wählen wie die höhere der beiden Trägerfrequenzen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Es wird nun das in der Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und erläutert.

Die von einem Sender SE ausgestrahlten Signale werden von einer Induktivität I empfangen, die an einen Brückengleichrichter E angeschlossen ist, dessen einer Gleichspannungsausgang mit dem Eingang eines digitalen Filters DF verbunden ist. Der Ausgang des digitalen Filters DF ist mit dem Dateneingang, der zugleich auch als ein Versorgungsspannungseingang dient, eines Empfängers E verbunden, dessen anderer Versorgungsspannungseingang mit dem anderen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G verbunden ist.

Das digitale Filter DF blockt nun diejenigen Signale mit der falschen Trägerfrequenz ab, während es die Signale mit der richtigen Trägerfrequenz durchläßt. Der Empfänger E wird daher nur bei der richtigen Trägerfrequenz mit Strom versorgt und gibt daher nur in diesem Fall ein Signal an seinem Ausgang A ab. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß der Empfänger E nur dann Strom zieht - also gewissermaßen eingeschaltet ist -, wenn das richtige Signal anliegt, während er stromlos bleibt - also ausgeschaltet ist -, wenn das Signal mit der falschen Trägerfrequenz vom Sender SE gesendet wird.

Das in der Fig. 2 abgebildete zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß das digitale Filter DF nicht in einer der beiden Zuleitungen vom Brückengleichrichter G liegt, sondern am Ausgang A des Empfängers E vorgesehen ist. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Empfänger E zwar stets eingeschaltet, am Ausgang des digitalen Filters DF liegen aber nur dann Signale an, wenn der Sender SE Signale mit der richtigen Trägerfrequenz sendet.

Es wird nun das in der Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und erläutert.

Es ist verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel durch folgende Bauteile ergänzt.

Der eine Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G ist über den einen Zweig eines Stromspiegels SP mit dem Eingang des digitalen Filters DF verbunden, dessen Ausgang an den Dateneingang, der zugleich als ein Versorgungsspannungseingang dient, eines Demodulators D verbunden, dessen anderer Versorgungsspannungseingang mit dem anderen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G verbunden ist. Der andere Zweig des Stromspiegels SP ist über eine Parallelschaltung aus einem Spannungsregler SR, einer Kapazität C und einer Steuerschaltung S mit dem anderen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters G verbunden. Der Ausgang des Demodulators ist mit dem Dateneingang der Steuerschaltung S verbunden, deren Ausgang über eine Steuerleitung SL mit dem Steuereingang des Demodulators D verbunden ist.

Mittels des Spannungsreglers SR und der Kapazität C wird die Versorgungsspannung für den Demodulator D und für die Steuerschaltung S geregelt und geglättet. In Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Demodulators D steuert die Steuerschaltung S über die Steuerleitung SL den Demodulator D. Wegen des digitalen Filters DF erhält der Demodulator D aber nur dann seine Versorgungsspannung, wenn die Induktivität I Signale mit der richtigen Modulation empfängt. Nur in diesem Fall gibt der Demodulator D ein Ausgangssignal an seinem Ausgang A ab, während er bei Empfang von Signalen mit der falschen Modulation durch die Induktivität I keine Signale abgibt.

Das in der Fig. 4 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich vom dritten in der Fig. 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel dadurch, daß das digitale Filter DF nicht zwischen dem Stromspiegel SP und dem Demodulator D liegt, sondern am Ausgang des Demodulators D angeordnet ist. Das digitale Filter DF läßt nur Signale mit der richtigten Modulation durch, dagegen blockt es Signale mit der falschen Modulation ab.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung auf den eingangs erwähnten kontaktlosen Chipkarten anwenden. Wenn z. B. mehrere Chipkarten, auf denen die Erfindung realisiert ist, gleichzeitig in einem Schreiblesegerät stecken, kann jede dieser erfindungsgemäßen Chipkarten unterscheiden, ob die empfangenen Signale vom Schreiblesegerät oder von einer anderen Chipkarte gesendet wurden.

Die Chipkarten empfangen bzw. verarbeiten nur vom Schreiblesegerät gesendete Signale, weil diese Signale die richtige Modulation haben, während sie von Chippkarten ausgesendete Signale ignorieren.

Die Erfindung gewährleistet daher einen sicheren und geregelten Datenaustausch zwischen einem Schreiblesegerät und mehreren gleichzeitig in dem Schreiblesegerät steckenden Chipkarten.

Ein Vorteil liegt darin, daß die erfindungsgemäßen Chipkarten auch von einem Schreiblesegerät für jeweils nur eine Karte angenommen werden. Jedoch ist die Erfindung keineswegs auf die bevorzugte Anwendung auf einer kontaktlosen Chipkarte beschränkt. Vielmehr läßt sich die Erfindung stets dann vorteilhaft einsetzen, wenn zwischen zwei modulierten Signalen gleicher oder unterschiedlicher Trägerfrequenz aber mit annähernd gleichem oder sogar gleichem Amplitudenhub sicher unterschieden werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, mit einem nur geringen Aufwand an Bauteilen eine sichere Unterscheidung zwischen den beiden Signalen zu erzielen, denn es genügt, an geeigneter Stelle ein digitales Filter vorzusehen. Bezugszeichenliste E Empfänger

SE Sender

I Induktivität

G Brückengleichrichter

D Demodulator

H Signalausgang des Demodulators

DF Digitales Filter

SP Stromspiegel

SR Spannungsregler

C Kapazität

S Steuerschaltung

SL Steuerleitung


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Unterscheidung zweier modulierter Signale mit gleichem oder annähernd gleichem Amplitudenhub mit gleicher oder unterschiedlicher Trägerfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach der Demodulation der modulierten Signale eine digitale Filterung vorgesehen ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Signale amplitudenmoduliert sind.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Signal amplitudenmoduliert, das andere Signal dagegen mit einem Subträger biphasenmoduliert ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz für die digitale Filterung halb so groß oder ungefähr halb so groß gewählt ist wie die höhere der beiden Trägerfrequenzen.
  5. 5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Empfänger (E) mit einem Demodulator (D) vorgesehen ist und daß vor oder nach dem Demodulator (D) ein digitales Filter (DF) vorgesehen ist.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger (E) eine Induktivität (I) an einen Brückengleichrichter (G) angeschlossen ist, an dessen Gleichspannungsausgängen der Demodulator (D) angeschlossen ist, an dessen Datenein- oder Datenausgang das digitale Filter (DF) liegt.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters (G) und dem Demodulator (D) der eine Zweig eines Stromspiegels (SP) liegt, daß parallel zum anderen Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters (G) und des anderen Zweigs des Stromspiegels (SP) ein Spannungsregler (SR), eine Kapazität (C) sowie eine Steuerschaltung (S) liegen, deren Steuerausgang über eine Steuerleitung (SL) mit dem Steuereingang des Demodulators (D) verbunden ist, daß das digitale Filter (DF) zwischen dem Stromspiegel (SP) und dem Demodulator (D) liegt oder am Ausgang (A) des Demodulators (D) angeordnet ist.
  8. 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung auf einer Chipkarte angeordnet ist.






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