提供近场通信(NFC)地理位置认证的NFC系统及相关方法

摘要

一种近场通信(NFC)系统可以包括NFC标签，该NFC标签包括：存储器，被配置为存储与该NFC标签的地理位置相对应的地理位置数据；以及与该存储器耦合的第一NFC传感器，并且该第一NFC传感器被配置为：启动基于NFC通信的事务。NFC系统还可以包括移动无线通信设备，该移动无线通信设备包括第二NFC传感器和与其耦合的控制器。控制器可以被配置为：当与该第一NFC传感器靠近时，与该第一NFC传感器建立NFC通信，并从该第一NFC传感器获取地理位置，基于所获取的地理位置数据，对该NFC标签的地理位置进行认证，以及，如果该NFC标签的地理位置得以认证，则执行与该NFC标签的事务。

说明书

相关申请的交叉引用

本公开要求2010年10月14日提交的标题为NEAR-FIELD  COMMUNICATION(NFC)SYSTEM PROVIDING NFC TAG GEOGRAPHIC  POSITION AUTHENTICATION AND RELATED METHODS的欧洲专利申请No. 10187600.1的优先权。

以上专利申请的内容通过引用方式明确地并入本文的详细说明 中。

技术领域

本申请涉及通信领域，并且更具体来说，涉及使用近场通信(NFC) 的移动无线通信设备及相关方法。

背景技术

移动通信系统继续流行，并已经变成个人通信和商务通信的主要 部分。现在，各种移动设备集成了个人数字助理(PDA)特征(例如， 日历、地址簿、任务列表、计算器、备忘录以及写程序、媒体播放器、 游戏等)。这些多功能设备通常允许无线地发送和接收电子邮件 (email)消息，以及经由例如蜂窝网络和/或无线局域网(WLAN)接 入因特网。

一些移动设备集成无接触卡技术和/或近场通信(NFC)芯片。NFC 技术通常用于基于射频识别(RFID)标准的无接触短距离通信，使用 磁场感应以能够实现电子设备(包括移动无线通信设备)之间的通信。 此短距离高频无线通信技术在短距离(例如，仅若干厘米)的设备之 间交换数据。

附图说明

图1是根据示例实施例的提供基于地理位置的NFC标签认证的近场 通信(NFC)系统的示意性方框图。

图2是更详细地示出了图1的系统的示意性方框图。

图3和4是示出了与图1和2的系统相关联的方法方案的流程图。

图5是根据提供NFC标签地理位置确定的备选实施例的NFC系统的 示意性方框图。

图6是更详细地示出了图5的系统的示意性方框图。

图7示出了图6系统的备选实施例的示意性方框图。

图8和9是示出了与图5-7的系统相关联的方法方案的流程图。

图10是示出了可以使用图1-2和5-7示例NFC系统的移动无线通信 设备的示例组件的示意性方框图。

具体实施方式

参考附图进行本文描述，在附图中示出了实施例。然而，可以使 用很多不同实施例，因此，描述不应当被解释为是受限于本文阐述的 实施例。反而，提供这些实施例，使得本公开将周密并完全。在所有 附图中，类似标记指代类似要素，并且使用主要标记来指示备选实施 例中的类似要素或步骤。

通常来说，本文中所公开的近场通信(NFC)系统可以包括NFC标 签，所述NFC标签包括：存储器，被配置为存储与所述NFC标签的地理 位置相对应的地理位置数据；以及，与所述存储器耦合的第一NFC传感 器，并且所述第一NFC传感器被配置为：启动基于NFC通信的事务。NFC 系统还可以包括移动无线通信设备，所述移动无线通信设备包括第二 NFC传感器和与其耦合的控制器。控制器可以被配置为：当与所述第一 NFC传感器靠近时，与所述第一NFC传感器建立NFC通信，并从所述第一 NFC传感器获取地理位置，基于所获取的地理位置数据，对所述NFC标 签的地理位置进行认证，以及，如果所述NFC标签的地理位置得以认证， 则执行与所述NFC标签的事务。因此，所述移动无线通信设备可以有益 地核实所述NFC标签处于其合适的地理位置或地点，并因此认证所述 NFC标签为安全的。

更具体地，所述移动无线通信设备还可以包括与所述控制器耦合 的位置确定设备，所述位置确定设备被配置为：基于所述位置确定设 备，认证所述NFC标签的地理位置。通过示例方式，所述位置确定设备 可以包括全球定位系统(GPS)设备。在其他示例实施例中，所述位置 确定设备能够使用诸如无线电塔三角测量、无线网络三角测量等技术， 确定位置。

此外，所述移动无线通信设备还可以包括与所述控制器耦合的无 线收发机。此外，所述控制器还可以被配置为经由所述无线收发机和 无线通信网络与认证服务器进行通信，以认证所述NFC标签的地理位 置。通过示例方式，所述无线收发机可以包括蜂窝收发机。

还通过示例方式，所述事务可以包括电子商务事务。此外，例如， 可以以NFC数据交换格式(NDEF)在NFC记录类型定义(RTD)字段中存 储所述地理位置数据。更具体地来说，NDEF是定义如何存储RTD文件的 二进制数据格式，其可以包括地理位置字段。所述地理位置数据可以 包括例如位置坐标或与地理位置相关联的唯一标识(ID)。

还可以提供相关移动无线通信设备(例如，上文简单描述的移动 无线通信设备)和NFC通信方法。所述方法可以包括：当相互靠近时， 在NFC标签的第一NFC传感器和移动无线通信设备的第一NFC传感器之 间建立NFC通信，以从所述NFC标签的存储器向所述移动无线通信设备 获取地理位置数据。所述方法还可以包括：基于在所述移动无线通信 设备获取的地理位置数据，认证所述NFC标签的地理位置，并且如果所 述NFC标签的地理位置得以认证，则执行所述移动无线通信设备和所述 NFC标签之间的事务。

首先参考图1至4，近场通信(NFC)系统30示意性地包括NFC标签 31，NFC标签31包括：存储器32，被配置为存储与NFC标签的地理位置 相对应的地理位置数据(图4的步骤50’和57’)；以及，与所述存储器 32耦合的第一NFC传感器33，该第一NFC传感器33被配置为启动基于NFC 通信的事务，将进一步在下文中讨论。通过示例方式，可以以NFC数据 交换格式(NDEF)在NFC记录类型定义(RTD)字段中存储地理位置数 据，尽管其他合适的格式也是可能的。系统30还示意性地包括移动无 线通信设备34(在本文中还被称为是“移动设备”)，移动无线通信设备 34包括第二NFC传感器35和与之耦合的控制器36。

作为背景，NFC是短距离无线通信技术，在短距离无线通信技术中， 能够实现NFC的设备“刷”、“碰”或以其他方式相互靠近地移动以进行通 信。在一个非限制性示例实施方式中，NFC可以在13.56MHz上并以约 10cm的有效范围操作，但还可以使用具有例如不同操作频率、有效范 围等的其他近场通信的合适版本。

控制器36被配置为：在步骤51-52，当与第一NFC传感器33靠近时， 使第二NFC传感器35与第一NFC传感器33建立NFC通信，并从第一NFC传 感器33获取地理位置数据。作为示例，地理位置数据可以包括位置坐 标(例如，纬度/经度坐标或标量值)。另一方案是地理位置数据可以 包括与地理位置相关联的唯一标识(ID)。

通过示例方式，在图2中可看到，移动设备34还示意性地包括无线 收发机37和位置确定设备38，它们都与控制器36耦合。例如，无线收 发机37可以包括蜂窝收发机，虽然还可以使用其他合适的无线通信格 式(例如，无线LAN、WiMAX等)。此外，位置确定设备38可以包括例如 全球定位系统(GPS)接收机，虽然还可以使用其他合适格式(例如， Galileo、GLONASS等)。

唯一ID可以标识NFC标签31自身(例如，序列号)，或者唯一ID可 以是位置坐标的转换或编码版本。因此，因为唯一ID可以存储在控制 器36经由无线收发机37、无线通信网络41(例如，蜂窝网络)以及广 域网(WAN)42(例如，因特网)进行通信的认证服务器40中，唯一ID 可以用于向移动设备34通知移动设备34应该处于的位置或相应的位置 坐标。例如，可以在认证服务器40的数据库中与唯一ID一起存储针对 NFC标签31的地理位置。因为在某些NFC标签上提供的相对小的存储器， 在某些实施例中，使用唯一ID以确定给定NFC标签的适当位置可以是有 益的。例如，某些NFC标签可以具有2KB或更少存储容量，因此，使用 相对小的唯一ID有助于在NFC标签上为其他数据保留存储资源。

控制器36还被配置为：在步骤53，基于所获取的地理位置数据， 对NFC标签31的地理位置进行认证。可以以各种方式完成此处理。例如， 如果存储器32中存储的地理位置数据包括位置坐标，则当控制器36获 取位置坐标时，控制器可以将所获取的位置坐标与由位置确定设备38 提供的当前地理位置作比较(步骤53’)。如果两个位置坐标集合是在 相互的阈值距离以内，则NFC标签31的位置得以认证。在移动设备34 不包括位置确定设备38的实施例中，无线通信网络41可以向控制器36 提供移动设备34的位置坐标(例如，来自蜂窝或WiFi接入点三角测量) 以与所获取的NFC标签31的地理位置坐标进行比较。

在其他实施例中，可以由认证服务器40执行NFC标签31的地理位置 的认证。即，控制器36还可以被配置为：经由无线收发机37和无线通 信网络41(并且，在合适的情况下，广域网42)与认证服务器40进行 通信，以对NFC标签31的地理位置进行认证。例如，如果在存储器32 中存储的地理位置是与针对在认证服务器40中存储的NFC标签的地理 位置坐标相对应的唯一ID，则认证服务器可以将这些坐标与移动设备 34的当前位置(可以从位置确定设备38、三角测量等获得)作比较， 以对地理位置数据(更具体地说，NFC标签31的地理位置)进行认证。

如果在步骤54NFC标签31的地理位置得以认证，则控制器36在步 骤55与NFC标签31执行上述事务，因此结束图3中所示的方法(步骤56)。 否则，控制器36可以避免执行或参与与NFC标签31的事务，并还可以停 止与NFC标签的NFC通信。作为示例，事务可以是电子商务(e-commerce) 事务(例如，如果NFC标签31是票务销售终端(用于支付费用或票价等 的终端)的一部分)。其他类型的事务可以包括：在web浏览器中打开 链接(该链接是由NFC标签31提供，一般用于查看广告(被称为是“智 能海报”))，与蓝牙设备配对以开始蓝牙会话，读取电话号码以启动呼 叫或SMS，从标签下载铃声等。此外，NFC标签31可以提供与移动设备 34的精确下落有关的线索，以帮助加速GPS获取。更具体地，当GPS接 收机迷失或GPS接收机对其位置、速率或当前时间没有准确估计时，则 接收机将系统地搜索所有可能的卫星以获得此信息，这显著地提升当 前位置的初次确定时间(TTFF)。然而，提供这些值中一个或更多个的 初始估计可以显著降低TTFF。

为了例如安全目的，在从事与NFC标签31的事务之前对NFC标签31 的地理位置进行认证，有助于确保NFC标签31很可能处于指定给NFC标 签31的地理位置。即，该认证有益地帮助确保不会秘密地建立“假的” 或未认证的标签用于欺骗或欺诈移动设备用户，而是已知要由可信源 (例如，企业或政府等)在指定位置布置的有效终端。在某些实施例 中，为了更加安全，可以核实唯一ID和位置坐标。此外，此技术帮助 防止有效NFC标签被恶意方盗窃并重放到不是其已授权的位置(并导致 未授权事务发生)。

根据现在参考图5至8描述的备选实施例，NFC系统30’示意性地包 括多个地理上分布的NFC标签31’，并且标签地理位置数据库45’被配置 为存储NFC标签的各自的地理位置。如上所讨论，所存储的地理位置可 以是例如纬度/经度位置。

NFC系统30’还示意性地包括多个移动设备34’。如上文类似地描 述，每个移动设备34’被配置为：在步骤80-82，当靠近给定NFC标签31’ 时，与给定NFC标签31’进行通信，并在步骤83确定其各自的当前地理 位置。即，在启动与各个NFC标签31’的NFC通信时，每个移动设备34’ 可以基于其位置确定设备38’(如果提供)或从无线通信网络41’(例 如，从三角测量)来确定其当前地理位置，如上文所述。备选地考虑， 当移动设备34’足够靠近以能够与给定NFC标签31’进行通信时，它们各 自的地理位置可以有效地是相同的。即，针对NFC的上述有效通信范围 可以比一般位置确定设备的误差幅度小很多，因此，当两者进行NFC 通信时，它们各自的地理位置可以认为是相同的。应当注意，仅当在 NFC标签的存储器中已经没有位置，或NFC标签具有位置但其与(通过 GPS获得的)移动设备的位置不匹配并存在需要校正的差异时，才需要 记录NFC标签31’的位置。即，一旦通常已知给定NFC标签31’的位置时， 不需要不断地报告其位置。

因此，在步骤84，可以使用已确定的移动设备34’的当前地理位置， 以更新地理位置数据库45’，即，提供此已确定的地理位置作为给定标 签31’的地理位置，因此在步骤85结束图8中示出的方法。与NFC标签交 互的移动设备34’可以在布置之后有益地提供NFC标签31’的地理位置， 这可以有益地减少与布置NFC标签相关联的时间和开销。即，NFC标签 31’仅需要放置在期望的位置，并且通过与移动设备34’的普通交互， 将在标签地理位置数据库45’中生成它们各自的地理位置。这还可以有 益地有利于向系统30’添加新NFC标签31’，或在需要的情况下将NFC标 签重新部署到不同的地理位置。

在某些实施例中，标签地理位置数据库45’可以被配置为：在步骤 86’-87’，基于来自不同移动设备34’的多个已确定的当前地理位置， 更新针对给定NFC标签31’的已存储的地理位置。即，当标签地理位置 数据库45’接收到针对不同移动设备34’的新地理位置坐标时，标签地 理位置数据库45’可以继续完善针对给定NFC标签31’的地理位置。例如 通过三角测量产生针对给定NFC标签31’的初始地理位置估计，则此位 置估计的精确度相对较低。然而，因为具有位置确定设备38’(例如， GPS)的一个或更多个移动设备34’中继针对给定NFC标签31’的地理位 置坐标(该地理位置坐标一般比从三角测量获得的地理位置坐标更精 确)，则地理位置数据库45’可以有益地更新，以反映更精确的坐标。 这可以通过对坐标取平均或将之前存储的坐标替换为已知具有更高精 度的新坐标来完成。此外，使用不同定位技术的移动设备可以报告正 在使用的各个定位技术或其期望精度。在对在标签地理位置数据库45’ 执行的平均计算中，这可以对使用更精确技术(例如，GPS)作出的报 告增加权重，而对较低精确度方法(例如，小区塔定位)给予较少权 重，已存储的坐标可以包括若干坐标的加权平均。

在图6的示例实施例中，控制器36’经由其无线收发机37’与标签地 理位置数据库45’进行通信。然而，在其他实施例(例如图7中示出的 实施例)中，移动设备34″和控制器36″可以取而代之地经由NFC标签31″ 与标签地理位置数据库45″进行通信，其还包括用于与WAN42″接口连 接的WAN接口46″。即，移动设备34″可以经由NFC标签31″与标签地理位 置数据库45″进行通信，或者在移动设备通过提供精确位置(例如，利 用GPS)的帮助下，NFC标签可以直接与地理位置数据库通信。

如上文所述，将地理位置与NFC标签相关联可以有利地允许执行其 他操作。通过示例方式，NFC可以将可用Wi-Fi接入点信息连同其各自 的地理位置存储在其中。这样，移动设备可以使用地图应用以指示接 入点(或其他服务)位于哪里。另一操作是使用在地标处的NFC标签的 地理位置，以在移动设备上对信息进行地理编码(例如，通过将移动 设备刷过NFC标签，对在此位置拍摄的照片进行地理编码)。

另一有益的方案是：针对读取器至读取器应用，将地理位置信息 与联系人相关联。因此，例如，当在特定位置(例如，事务展示等)， 移动设备之间交换联系人信息时，连同联系人一起记录交换的位置， 允许搜索从此位置获得的所有联系人，并因此将其归为一组。另一方 案是使用NFC标签中的地理位置以产生日历约会。例如，将移动设备刷 过在医生办公室的NFC标签可以向移动设备分配包括针对下一约会的 位置信息的日历条目。

此外，存储针对NFC标签的地理位置信息的另一有益方案是：NFC 标签可以放置在无法获得卫星位置信息的建筑物中的某个位置以传送 方向信息。例如，可以在朝北的飞机场内的登机口处放置在其中已存 储其各自地理位置信息的NFC标签。当到达乘客离开登机口时，将移动 设备刷过NFC标签允许基于在此特定时刻移动设备正朝向的方向(即， 北)提供方向，使得取决于用户下一目的地是转机还是地面交通等， 移动设备可以示出提示，要求移动设备用户向“右”或“左”走。因为在 建筑物中，东或西方向不是容易地显而易见的，所以在建筑物内，这 种信息一般比例如“东”或“西”方向更有帮助。

此外，另一应用正在NFC标签上存储多个地理位置。通过示例方式， 对于在客户服务或销售点(POS)站的NFC标签，如果用户将移动设备 刷过此NFC标签，而站未响应或关闭，则提供到另一站的方向(例如， 下一最接近站)。类似地，为了消费报告的目的等，记录POS终端的位 置可以用于稍后通过位置搜索销售事务。

参考图10，在下文中进一步描述可以根据上述实施例使用的移动 无线通信设备1000的示例组件。设备1000示意性地包括外壳1200，键 盘或小键盘1400和输出装置1600。所示的输出设备为可包括一个全图 示LCD的显示器1600。可以备选地使用其它类型的输出设备。处理设备 1800包含在外壳1200内并耦合在键盘1400和显示器1600之间。处理设 备1800响应于在键盘1400上的按键促动来控制显示器1600的操作以及 移动设备1000的整体操作。

外壳1200可以垂直延伸，或可以采用其它尺寸和形状(包含翻盖 外壳结构)。键盘1400可以包含模式选择键，或其它用于在文本条目和 电话条目之间切换的硬件或软件。

除了处理设备1800外，在图10中还示意性地示出了移动设备1000 的其它部件。这些其它部件包括通信子系统1001；短距离通信子系统 1020；键盘1400和显示器1600，以及其它输入/输出设备1060、1080、 1100和1120；以及存储器设备1160、1180和各种其它设备子系统1201。 移动设备1000可以包括具有数据和(可选地)语音通信能力的双向RF 通信设备。此外，移动设备1000可以具有经由因特网与其它计算机系 统通信的功能。

由处理设备1800执行的操作系统软件可以存储在持久性存储器 (如，闪存1160)中，但也可以存储在其它类型的存储器设备中，例 如只读存储器(ROM)或类似的存储单元。此外，系统软件、特定设备 应用、或其部分，可以暂时加载进易失性存储器(例如随机访问存储 器(RAM)1180)中。移动设备接收到的通信信号也可以存储在RAM1180 中。

除了其操作系统功能外，处理设备1800还可以执行设备1000上的 软件应用1300A-1300N。可以在制造过程中将控制基本的设备操作的预 定的应用集合(如数据和语音通信1300A和1300B)安装在设备1000上。 此外，可以在制造过程中安装个人信息管理器(PIM)应用。该PIM能 够组织和管理数据项，例如e-mail、日程事件、语音邮件、约会和任 务项。该PIM应用还能够经由无线网络1401发送和接收数据项。通过具 有存储有或关联设备用户的相应数据项的主机系统的无线网络1401， 可以无缝整合、同步和更新该PIM数据。

通过通信子系统1001并可能通过短距离通信子系统执行通信功 能，包括数据和语音通信。该通信子系统1001包括接收机1500、发射 机1520以及一个或多个天线1540和1560。此外，通信子系统1001还可 以包括处理模块，例如数字信号处理器(DSP)1580和本地振荡器(LO) 1601。通信子系统1001的特定设计和实现取决于移动设备1000欲在其 中工作的通信网络。例如，移动设备1000可以包括通信子系统1001， 该通信子系统被设计来与MobitexTM、数据TACTM或通用分组无线服务 (GPRS)移动数据通信网络一起工作，并且还被设计用于与各种语音 通信网络中任意一种一起工作，例如AMPS、TDMA、CDMA、WCDMA、PCS、 GSM、EDGE等。移动设备1000还可以使用单独的或集成的其它类型的数 据和语音网络。移动设备1000还可以适用于其它通信标准，例如3GSM、 3GPP、UMTS、4G等。

网络接入需求根据通信系统的类型而不同。例如，在Mobitex和 DataTAC网络中，使用与每个设备相关联的唯一个人识别号或PIN将移 动设备注册到网络上。但在GPRS网络中，网络接入与设备的订户或用 户相关。因此，为了在GPRS网络上工作，GPRS设备一般涉及使用通常 被称为SIM卡的订户标识模块。

当所需的网络注册或激活过程已经完成时，移动设备1000可以在 通信网络1401中发送和接收通信信号。通过天线1540从通信网络1401 接收的信号被路由到接收机1500，接收机1500提供信号放大、下变频 转换、滤波和信道选择等，并且还可以提供模数转换。接收信号的模 数转换允许DSP1580执行更复杂的通信功能，例如解调和解码。以类 似的方式，将被发送到网络1401中的信号由DSP1580进行处理(例如 调制和编码)，然后提供给发射机1520用于数模转换、上变频转换、滤 波、放大以及经由天线1560到通信网络1401(或网络)的传输。

除了处理通信信号，DSP1580还提供接收机1500和发射机1520的 控制。例如，通过在DSP1580中实现的自动增益控制算法来自适应地 控制接收机1500和发射机1520中应用于通信信号的增益。

在数据通信模式中，所接收的信号，例如文本消息或网页下载， 由通信子系统1001处理并输入到处理设备1800。然后，所接收的信号 进一步由处理设备1800处理以输出到显示器1600，或备选地输出到其 它一些辅助I/O设备1060。设备还可以用于使用键盘1400和/或一些其 它辅助I/O设备1060(如，触摸板、摇臂开关、指轮或一些其它类型的 输入装置)来编辑数据项，例如电子邮件消息。然后可以经由通信子 系统1001在通信网络1401上发送所编写的数据项。

在语音通信模式中，除了将接收到的信号输出到扬声器1100，以 及由麦克风1120生成用于发送的信号外，设备的全部操作基本上与数 据通信模式中相同。还可以在设备1000上实现备选的语音或音频I/O 子系统，例如语音消息记录子系统。此外，显示器1600还可以用于语 音通信模式，例如显示呼叫方的身份、语音呼叫的时长或其它与语音 呼叫相关的信息。

短距离通信子系统允许移动设备1000与其它邻近的系统或设备之 间的通信，该其它邻近的系统或设备不需要是相同的设备。例如，该 短距离通信子系统可以包括：红外设备及其相关联的电路和组件，或 用于提供与类似启用的系统和设备的通信的蓝牙^TM通信模块，或用于 经由NFC通信与NFC设备或NFC标签进行通信的近场通信(NFC)传感器。

受益于之前的描述和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员将 想到很多修改和其它实施例。因此，应当理解，意在将各种修改和实 施例包含在所附权利要求书的范围内。