Batteriegestütze Transponder in ISO/IEC Eine neue Transponder-Klasse

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Batteriegestütze Transponder in ISO/IEC 14443.

1 Batteriegestütze Transponder in ISO/IEC Eine neue Transponder-Klasse Klaus Finkenzeller Technology Consulting, Giesecke & Devrient, München Smart Card Workshop Darmstadt,

Kontaktlose Chipkarte nach ISO/IEC 14443 Neue Anwendungen führen zu einer zunehmenden Komplexität des Standards 1993: Anforderungen und Parameter für kontaktlose Karten und Leser Induktiv gekoppeltes

2 Kontaktlose Chipkarte nach ISO/IEC Neue Anwendungen führen zu einer zunehmenden Komplexität des Standards 1993: Anforderungen und Parameter für kontaktlose Karten und Leser Induktiv gekoppeltes RFID-System Kartenformat ID-1 Feldstärke Leser 1,5 7 A/m Sendefrequenz 13,56 MHz Bitrate 106 kbit/s resultierende Reichweite cm typisch 2011: Neue Anwendungen und Anforderungen Immer kleinere Bauformen, neben der Karte Immer öfter mit metallischer Umgebung (Handy) Kommunikation nicht immer garantiert Contactless Contactless Reader Reader PCD PCD Power Clock Contactless Contactless smartcard smartcardpicc PICC Data H-Field f=13,560 MHz Slide 2

Begrenzungsfaktoren der Lesereichweite (für kleine Antennen) 2. Datenübertragung PCD PICC (Downlink) PCD PCD (Lesegerät) (Lesegerät) 1. Energie ~ PICC PICC (Karte) (Karte) 3.

3 Begrenzungsfaktoren der Lesereichweite (für kleine Antennen) 2. Datenübertragung PCD PICC (Downlink) PCD PCD (Lesegerät) (Lesegerät) 1. Energie ~ PICC PICC (Karte) (Karte) 3. Datenübertragung PICC PCD (Uplink) 1. Energie: Die kleine Antenne nimmt zu wenig Energie aus dem Leserfeld auf. 2. Downlink: Induzierte Spannung zu gering zum Empfang von Daten Lösung: Energieversorgung aus Batterie; verbesserter Empfänger! 3. Uplink: Die Rückwirkung der Antenne (Lastmodulationssignal) ist zu schwach Lösung: Signal aktiv senden aktive Lastmodulation Slide 3

Lesereichweiten passive vs. aktive Lastmodulation Die aktive Lastmodulation ermöglicht auch kleine Transponder mit akzeptabler Lesereichweite.

4 Lesereichweiten passive vs. aktive Lastmodulation Die aktive Lastmodulation ermöglicht auch kleine Transponder mit akzeptabler Lesereichweite. Acceptable read range 0 10 cm 20 cm 7 cm Passive ID1 Antenna (4000 mm 2 ) ~4 cm NFC-Mobile Passive PICC mode < 1 cm Passive Antenna (~130 mm 2 ) 10 cm Active Load Modulation, Antenna size ~130 mm2 ~4 Active Load Modulation from tag inside a Mobile Phone Antenna size ~130 mm 2 Slide 4

5 ASK-Modulation Aktive Lastmodulation = Double Sideband Modulation Anforderungen an die aktive Lastmodulation Kompatibilität mit passiver Lastmodulation (keine Anpassung der Lesegeräte erforderlich!). Frequenzspektrum identisch mit passiver Lastmodulation. Verfügbare Energie (Batterie) möglichst effizient nutzen Signale im Frequenzspektrum die KEINE Information übertragen können unterdrückt werden. U subcarrier fc-fsub 12,712 MHz Data fc 13,56 MHz carrier fc+fsub 14,408 MHz f Frequenzspektrum einer klassischen, passiven Lastmodulation Slide 5

6 ASK-Modulation Aktive Lastmodulation = Double Sideband Modulation Anforderungen an die aktive Lastmodulation Kompatibilität mit passiver Lastmodulation (keine Anpassung der Lesegeräte erforderlich!). Frequenzspektrum identisch mit passiver Lastmodulation. Verfügbare Energie (Batterie) möglichst effizient nutzen Signale im Frequenzspektrum die KEINE Information übertragen können unterdrückt werden. U Ideales Spektrum einer aktiven LM subcarrier fc-fsub 12,712 MHz Data fc 13,56 MHz fc+fsub 14,408 MHz f Modulation der Trägerfrequenz mit Moduliertem Subcarrier (848 khz) im ASK- Modulator oder im Ringmodulator Slide 6

7 Erzeugung der aktiven Lastmodulation Die aktive Lastmodulation ist bereits mit einfacher Schaltungstechnik realisierbar Einfachster Modulator: Logisch UND CF SC BS Verstärker ASK-Modulator =1 & & Antenne TX CF=13.56 SC BS Beispiel: Typ A, 106 kbit/s CF: Carrier Frequency 13,56 MHz TX: aktive Last-Modulation (Antennen Signal) SC: Sub-Carrier 848 MHz 1Bit (~9,8 µs) BS: Baseband Signal Manchester Code (Daten) Vergleich: passive Lastmodulation Slide 7

Anwendungsbeispiel: ISO/IEC 14443 micro-sd Karte Die kontaktlose micro-sd Karte ist eine Plug & Play NFC Erweiterung

Active Load Modulation S 2 C μsd Steckplatz Antenne Die kontaktlose micro SD Karte basiert auf einer Secure Flash

8 Anwendungsbeispiel: ISO/IEC micro-sd Karte Die kontaktlose micro-sd Karte ist eine Plug & Play NFC Erweiterung für Mobiltelefone ISO enabled μsd SD interface Flash Controller 7816 Payment Chip Flash Memory CL Interface Active Load Modulation S 2 C μsd Steckplatz Antenne Die kontaktlose micro SD Karte basiert auf einer Secure Flash Card Die Karte unterstützt OTA download von Anwendungen Die Karte ist kompatibel zu allen ISO/IEC Lesegeräten Slide 8

9 Involved Standards ISO/IEC ( card mode ) and ISO/IEC ISO/IEC ISO/IEC Protocol Protocol Input by bydin (G&D) ISO/IEC ISO/IEC ISO/IEC ISO/IEC Initialisation Future Ammendment of ISO/IEC and ISO/IEC : ISO/IEC ISO/IEC PWR/signal Interface Interface NWI NWI Enhanced EnhancedModulation PICC PICC to to PCD PCD ISO/IEC ISO/IEC Physical PhysicalCharacterist. Slide 9

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