专利名称：一种射频sim卡通讯系统及控制其有效距离的方法
技术领域：
本发明属于SIM卡通讯领域，具体涉及一种射频SIM卡的通讯系统及利用该系统 进行射频SIM卡通讯距离控制的方法。
背景技术：
SIM (Subscriber Identity Module)卡作为移动通信终端的用户身份识别模块， 是移动通信终端必不可少的一部分。为丰富移动通信终端的功能，可以为SIM卡在基本的 SIM卡功能基础上增加其它的应用和接口，采用射频通讯接口可以为SIM卡增加新的数据 传输途径，突破SIM卡的数据传输瓶颈。射频SIM卡在卡体上设置与移动通信终端SIM卡座匹配的符合ISO 7816规范的 接口，该接口与卡体内的微处理器MPU相连，由微处理器MPU处理与移动通信终端之间交换 的数据，实现常规SIM卡的功能。同时，卡体内还内置射频接收与发送电路、与射频收发电 路相连的收发天线，射频SIM卡内的微处理器MPU通过射频收发电路和天线，与配套的读写 器进行无线通讯，实现扩展的功能应用。射频SIM卡与读写器通讯时，采用的是射频信号具有穿透性较好、传输距离远的 特点，能透过移动通信终端的外壳、电池、印制电路板PCB等障碍物传输到较远的距离，这 样，就给射频通讯带来了较大的安全隐患，因此，有必要采取一定的措施，对射频通讯的有 效范围进行控制，只有射频SIM卡与读写器距离在有效范围之内时才能进行数据的传输。
发明内容
本发明为克服上述问题，提出了一种射频SIM卡通讯系统，所述系统法通过为射 频通讯建立一条辅助通道，该辅助通道采用电磁感应的方式来近距离地传输射频通讯的控 制参数，通过该辅助通讯通道来检测射频SIM卡与读写器是否在安全通讯距离范围内，来 保证通讯数据的安全，从而解决目前射频SIM卡射频通讯系统通讯距离大而带来的问题。本发明的具体内容为一种射频SIM卡通讯系统，包括内置于移动通信终端的射频SIM卡，和配套的读写
ο所述的读写器包括微处理器MPU、与该微处理器MPU电连接的上位机通讯接口电 路、射频收发电路、天线、信号调理电路及发送线圈。所述的上位机通讯接口电路用于与上 位机电连接通讯；所述射频收发电路和天线构成读写器的射频通道，用来与射频SIM卡进 行射频通讯；所述信号调理电路及发送线圈构成读写器的辅助通道，用来对微处理器MPU 输出的包含控制参数的调制信号进行调理和发送。所述的射频SIM卡包括微处理器MPU，与该微处理器MPU电连接的接口电路、射频 收发电路、天线、电磁感应线圈及信号调理电路。所述接口电路用于与移动通信终端连接； 所述射频收发电路和天线构成射频SIM卡的射频通道，用来与所述配套的读写器进行射频 通讯；所述电磁感应线圈及信号调理电路构成射频SIM卡的辅助通道，用来接收读写器发送的调制信号；所述微处理器MPU通过检测和解调辅助通道接收到的调制信号，来确定射 频SIM卡与读写器之间的距离，获得读写器发送的射频通讯控制参数。本发明还提供了一种控制射频SIM卡通讯系统有效通讯距离的方法，所述方法包 括如下步骤1、确定移动通讯终端和读写器之间进行电磁感应传输数据的载波信号频率。所述 的载波信号为500HZ 4KHz的周期性信号，波形为正/余弦波、三角波、锯齿波。2、在读写器上，由微处理器将控制参数调制到载波信号上，所采用的调制方式为 调频或调幅，调制后的信号输入到信号调理电路进行调理，经发送线圈发送给射频SIM卡。3、射频SIM卡靠近读写器的发送线圈时，由感应线圈接收读写器发送的调制信 号，再经信号调理电路进行调理，调理后的信号输入到微处理器进行解调，射频SIM卡根据 解调获得的控制参数建立与读写器的射频通讯连接。为保证射频通道的安全，射频SIM卡 和读写器在建立射频通讯连接后，可进一步以加密方式协商通讯参数，防止未经允许可的 用户对数据进行跟踪和拦截。4、在射频通讯过程中，射频SIM卡根据感应线圈感应到的信号进行距离判断，在 超出读写器发送线圈的有效电磁场范围时，射频SIM卡的感应线圈因感应不到足够强的调 制信号，无法获得读写器发送的控制参数，则断开与读写器的射频通讯连接。同现在技术相比较，本发明的优点在于1、本发明所述方案成本低廉、简单易行；2、本发明所述方案可以使内置射频SIM卡的移动终端与读写器之间的射频通讯 可靠地控制在IOcm以内，保证了通讯数据的安全，可有效防范数据跟踪、拦截和恶意攻击。
图1是本发明所述系统的示意图；图2是本发明所述射频SIM卡的逻辑框图；图3是本发明所述读写器的逻辑框具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细阐述。本发明所述的系统10，如图1所示，包括射频SIM卡11和读写器13，所述射频SIM 卡11内置于移动终端12。所述的射频SIM卡11的逻辑框图如图2所示，射频SIM卡11包括微处理器MPU 111、射频收发电路112、天线113、感应线圈114、信号调理电路115和接口电路116。所述的射频SIM卡11的微处理器MPU 111与射频收发电路112电连接，射频收发 电路112和天线113电连接。微处理器MPU 111的指令和数据通过射频收发电路112转换 后通过天线113发送出去，射频收发电路112通过天线113接收读写器13的指令和数据并 交由微处理器MPU 111处理。所述的射频SIM卡11的微处理处理器MPU 111与信号调理电路115电连接，信号 调理电路115与感应线圈114电连接。感应线圈114感应接收到的调制信号经过信号调理 电路115调理后交由微处理器MPU 111进行解调得到控制参数。
所述的射频SIM卡11的微处理器MPU 111与接口电路116电连接。射频SIM卡 通过接口电路116与移动终端12交换数据。所述读写器13的逻辑框图如图3所示，读写器13内置微处理器MPU 131、射频收 发电路132、天线133、信号调理电路134、发射线圈135、以及上位机接口电路。所述读写器13的微处理器MPU 131与射频收发电路132电连接，射频收发电路 132和天线133电连接。微处理器MPU 131的指令和数据通过射频收发电路132转换后通 过天线133发送出去，射频收发电路132通过天线133接收射频SIM卡11发送的指令和数 据并交由微处理器MPU 131处理。所述读写器13的微处理器MPU 131与信号调理电路134电连接，信号调理电路 134与发射线圈135电连接。控制参数由微处理器MPU 131进行调制，调制后的信号经过信 号调理电路134调理后由发射线圈135发射出去。所述读写器13的微处理器MPU 131与上位机接口电路136电连接。上位机接口 电路136提供了读写器13与上位机之间的通讯通道。本发明的控制射频通讯距离的方法包括如下步骤1、确定移动终端12和读写器13之间通过辅助通道传输数据的载波信号频率，所 述的载波信号为500Hz 4KHz的周期性信号。2、在读写器13上，由微处理器MPU 131将控制参数调制到载波信号上，所采用的 调制方式为调频或调幅，调制后的信号输入到信号调理电路134进行调理，经发送线圈发 送给射频SIM卡11。3、射频SIM卡11由感应线圈114接收读写器13发送的调制信号，由信号调理电路 115对感应到的信号进行调理，调理后的信号输入到微处理器MPU 111进行解调，射频SIM 卡11根据解调获得的控制参数建立与读写器13的射频通讯连接。4、在射频通讯过程中，射频SIM卡11根据感应线圈114感应到的信号进行距离判 断，在超出读写器13通过发送线圈133发送的调制信号的有效范围之外时，射频SIM卡11 断开与读写器I3的射频通讯连接。在所述步骤2中，读写器13在微处理器MPU 131上根据控制参数对载波信号进行 调制得到的调制数字信号；该调制信号由信号调理电路134转换成模拟信号，并进行放大、 整形等调理，获得波形和幅度均满足近距离传输要求的模拟信号，该模拟信号经发送线圈 发送给射频SIM卡11。所述的载波信号为500Hz 4KHz的周期性信号，波形为正/余弦波、三角波、锯齿 波。所述的调制方式为调频或调幅。调频方式时，控制信息的数据0对应频率A，控制 信息的数据1对应频率B ；调幅方式时，控制信息的数据0对应幅度0，控制信息的数据1对 应幅度为满幅。读写器13在辅助通道发送完控制参数后，根据控制参数计算获得的射频通讯的 初始参数，连接射频收发电路112和天线113等待射频SIM卡的连接。如果在规定的时间 内，射频SIM卡11未能与读写器13成功建立连接，读写器13会循环通过辅助通道发送控 制参数，为防止非法跟踪，每一次发送的控制参数可以为随机数。在所述步骤3中，射频SIM卡11在读写器13发送的调制信号的有效范围内时，感应线圈114会感应到调制信号，该微弱的信号需要经过信号调理电路115对感应信号进行 放大、整形、比较等调理，得到满足微处理器MPU 111输入要求的信号波形。射频SIM卡11的微处理器MPU 111对输入的波形进行解调，如果解调成功得到控 制参数，射频SIM卡11将根据控制参数计算获得的射频通讯的初始参数，同时连接射频收 发电路112和天线113，开启射频通讯功能，建立与读卡器13的连接。为保证射频通道的安全，射频SIM卡11和读写器13在建立射频通讯连接后，可进 一步以加密方式协商通讯参数，防止非法用户的跟踪、拦截和恶意攻击。在所述步骤4中，读写器13通过射频收发电路132和天线133构成的射频通道向 射频SIM卡11发送指令后，会通过信号调理电路134和发送线圈135构成的辅助通道发送 控制参数，射频SIM卡11在接收到指令和控制参数之后进行距离判断，只在当射频SIM和 读写器的距离在有效范围(< IOcm)内时才能进行指令的处理，否则，射频SIM卡11将断 开与读写器13的连接。
权利要求
1.一种射频SIM卡通讯系统，能实现对射频SIM卡的射频通讯距离的控制，该系统包括 读写器(13)和内置于移动通信终端(12)的射频SIM卡(11)，所述读写器(13)通过其内置 的发送线圈(135)发送包含控制参数的调制信号，在该发送线圈(135)的有效电磁场范围 内的射频SIM卡(11)通过内置的感应线圈(114)接收到调制信号并解调，获得控制参数，所 述读写器(13)和射频SIM卡(11)根据该控制参数建立射频通讯连接进行通讯。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述读写器(13)还包括第一微处理器MPU(131)和第一信号调理电路(134)，所述第一微处理器MPU(131)依次与该第一信号调理电 路(134)和发射线圈(135)电连接，控制参数由所述第一微处理器MPU (131)进行调制后， 经过所述第一信号调理电路(134)调理，再由所述发射线圈(135)发射出去。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述读写器(13)还包括第一射频收 发电路(132)和第一天线(133)，所述第一微处理器MPU (131)依次与该第一射频收发电路(132)和第一天线(133)电连接，所述第一微处理器MPU(131)的指令和数据经所述第一射 频收发电路(132)转换后通过该第一天线(133)发送出去，且所述第一射频收发电路(132) 还通过该第一天线(133)接收射频SIM卡(11)发送的指令和数据，并交由所述第一微处理 器MPU (131)处理。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述读写器(13)还包括上位机接口 电路，所述第一微处理器MPU (131)与该上位机接口电路(136)电连接，用于提供所述读写 器(13)与上位机之间的通讯通道。
5.根据权利要求1-4之一所述的系统，其特征在于，所述射频SIM卡(11)还包括第二 微处理器MPU (111)和第二信号调理电路(115)，所述感应线圈(114)感应到的调制信号经 过该第二信号调理电路(115)调理后交由该第二微处理器MPU (111)进行解调得到控制参 数。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述射频SIM卡(11)还包括第二射频收 发电路(112)和第二天线(113)，所述第二微处理器MPU(Ill)与该第二射频收发电路(112) 电连接，该第二射频收发电路(112)和所述第二天线(113)电连接，所述第二微处理器MPU (111)的指令和数据通过该第二射频收发电路(112)转换后通过该第二天线(113)发送出 去，所述第二射频收发电路(112)还通过所述第二天线(113)接收所述读写器(13)的指令 和数据，并交由该第二微处理器MPU (111)处理。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述射频SIM卡(11)还包括接口电 路(116)，所述第二微处理器MPU (111)与该接口电路(116)电连接，所述射频SIM卡(11) 通过该接口电路(116)与所述移动终端(12)交换数据。
8.一种控制射频SIM卡通讯系统有效通讯距离的方法，用于内置于移动终端(12)中的 射频SIM卡(11)和与其配合的读写器(13)之间的通讯距离的控制，该方法包括(A)读写 器(13)通过其内置的发射线圈(135)发送包含控制参数的调制信号的步骤；和(B):在所述 发射线圈(135)的有效电磁场范围内的射频SIM卡(11)通过内置的感应线圈(114)接收信 号并解调，获得控制参数，再根据控制参数建立与读写器(13)的射频通讯连接的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在射频通讯过程中，所述的射频SIM卡 (11)根据所述感应线圈(114)感应到的信号进行距离判断，在超出所述读写器(13)通过所 述发送线圈(133)发送的有效范围时，所述射频SIM卡(11)断开与所述读写器(13)的射频通讯连接。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述的射频SIM卡和读写器在建立 射频通讯连接后，可进一步以加密方式协商通讯参数，防止未经允许可的用户对数据进行 跟踪和拦截。
全文摘要
本发明公开了一种射频SIM卡通讯系统，包括读写器(13)和内置于移动通信终端(12)的射频SIM卡(11)，所述读写器(13)通过内置的发送线圈(135)发送包含控制参数的调制信号，在发送线圈(135)的有效电磁场范围内的射频SIM卡(11)通过内置的感应线圈(114)接收调制信号并解调，获得控制参数，所述读写器(13)和射频SIM卡(11)根据该控制参数建立射频通讯连接进行通讯。本发明还公开了一种控制射频SIM卡通讯系统有效距离的方法。本发明可以使内置射频SIM卡的移动终端与读写器之间的射频通讯可靠地控制在10cm以内，保证了通讯数据的安全，可有效防范数据跟踪、拦截和恶意攻击。
文档编号G06K7/08GK102073887SQ20101061820
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者付积存, 吴俊军, 廖学龙, 熊建军, 王同洋 申请人:武汉天喻信息产业股份有限公司