兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡及双频段通讯系统

摘要

本发明公开一种兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡及双频段通讯系统，主要是为了提供能够同时支持NFC和2.4G频段通讯协议的智能卡及通讯系统而设计。本发明智能卡包括：基卡、集成在所述基卡上的CPU处理模块、第一射频收发电路和第二射频收发电路，以及第一天线和第二天线；其中，第一射频收发电路，其信号收发端连接第一天线，经所述第一天线发射和接收13.56MHz频段的数据信息；第二射频收发电路，其信号收发端连接第二天线，经所述第二天线发射和接收2.4GHz频段的数据信息；CPU处理模块，分别与所述第一射频收发电路和所述第二射频收发电路相连；识别接收或发射的数据信息的频率，依据识别结果按预设程序输出控制指令控制第一射频收发电路或所述第二射频收发电路完成数据的交互通信。

说明书

技术领域

本发明涉及NFC和2.4G频段通讯领域，尤其涉及一种兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡及双频段通讯系统。

背景技术

NFC(NearFieldCommunication)作为一种近距离无线通信技术，具有一些明显的优点，如功耗极小、安全性较好，同时速率一般能满足两个设备之间点对点信息交换、内容访问和服务交换的需求，对于音视频流等需要较高带宽的应用，可以配合蓝牙、无线局域网等技术，提供一个方便自动的接入功能。NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。但基于NFC手机终端的技术解决方案还具有天生的缺陷，用户若要使用手机刷卡及支付业务，必须更换带有NFC功能的手机。这个市场障碍在中国表现尤为突出。

2.4G无线技术，其频段处于2.405GHz-2.485GHz之间，所以简称为2.4G无线技术。这个频段里是国际规定的免费频段，是不需要向国际相关组织缴纳任何费用的。这就为2.4G无线技术可发展性提供了必要的有利条件。2.4G频段包含了WPAN、Bluetooth、Zigbee、UMB等无线传输技术。目前出现的RFID-SIM卡与SIMpass均采用2.4GHz作为通信频率，相比于近距离无线通讯NFC，RFID的传输范围较大，其传输范围可达到几米、甚至几十米。基于此特性，2.4G无线技术可以实现非接触式消费、门禁、考勤等应用，建立智能“手机一卡通”。

目前手机支付，主要是以13.56MHz通讯频率为主；而手机一卡通的应用，主要是以2.4GHz为主，二者并不兼容。因此用户在使用基于NFC通讯技术的手机支付与基于2.4G通讯技术的手机一卡通这两种业务时需要更换手机终端，给用户带来了不便，那么如何将NFC和2.4G无线通讯技术融合，实现一卡多技术融合应用，真正实现手机一卡通，是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能够同时支持NFC和2.4G频段通讯协议的兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡及双频段通讯系统。

为达到上述目的，本发明所述兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡，包括：基卡、集成在所述基卡上的CPU处理模块、第一射频收发电路和第二射频收发电路，以及第一天线和第二天线；其中，

第一射频收发电路，其信号收发端连接第一天线，经所述第一天线发射和接收13.56MHz频段的数据信息；

第二射频收发电路，其信号收发端连接第二天线，经所述第二天线发射和接收2.4GHz频段的数据信息；

CPU处理模块，分别与所述第一射频收发电路和所述第二射频收发电路相连；识别接收或发射的数据信息的频率，依据识别结果按预设程序输出控制指令控制第一射频收发电路或所述第二射频收发电路完成数据的交互通信。

进一步地，还包括：存储器，所述存储器集成在所述基卡上，与所述CPU处理模块数据通讯连接。

进一步地，所述CPU处理模块包括：识别子模块和处理子模块；其中，

所述识别子模块，实时判断所述第一射频收发电路和所述第二射频收发电路发出和接收到的数据信息的频率，若该数据信息的频率符合第一设定频率范围则输出第一控制信号；若该数据信息的频率符合第二设定频率范围则输出第二控制信号；

所述处理子模块，实时接收所述识别子模块输出的第一控制信号或第二控制信号；依据接收到的控制信号调用相应的预设程序控制所述第一射频收发电路或第二射频收发电路完成数据的交互通信。

进一步地，所述CPU处理模块还包括：外接设备控制子模块，经所述基卡的外接设备接口基于APDU协议向外接设备输出控制指令。

进一步地，所述第一天线为外置天线，该外置天线通过基卡的外接设备接口引出，或设置在所述外接设备的印刷电路板上。

为达到上述目的，本发明所述同时实现NFC和2.4GHz双频段通讯的系统，包括：

NFC和2.4GHz双频段通讯的手持终端，其内插有上述任意一所述的兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡；

服务终端，与所述手持终端通过NFC和/或2.4GHz频段进行通讯；以及

业务平台，与所述服务终端通信连接，管理不同频段的业务信息，发布和采集不同频段的业务信息。

进一步地，所述服务终端与所述业务平台通过IP网络形式连接、或通过串口或并口专线连接、或通过无线通讯的方式连接。

进一步地，所述手持终端为手机。

本发明的有益效果是：

1、本发明将NFC、2.4G和SIM\UIM三个技术集成到一张智能卡(如SIM\UIM卡)中，实现多技术的融合，实现高集成。这样客户只需更换一张SIM\UIM卡，便可使手机客户迅速实现手机支付和手机一卡通的应用，极大的提高市场推广度，降低对更换手机的要求。

2、本发明所述的同时实现NFC和2.4GHz双频段通讯的系统，通过服务终端与手机进行短距离无线双向数据通信，该服务终端同时支持NFC和2.4G的通迅协议，能让手机具备小额支付卡、考勤卡、信用卡、IC等诸多卡的功能。

附图说明

图1是本发明提供带无线射频通信功能的手机智能卡的原理框图；

图2是本发明的射频收发天线的第一实施例的示意图；

图3是本发明的射频收发天线的第二实施例的示意图；

图4是本发明的射频收发天线的第三实施例的示意图；

图5是本发明的射频收发天线的第四实施例的示意图；

图6为本发明所述同时实现NFC和2.4GHz双频段通讯的系统的原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡，包括：基卡1、集成在所述基卡上的CPU处理模块8、第一射频收发电路3和第二射频收发电路4，以及第一天线5和第二天线6；其中，

第一射频收发电路3，其信号收发端连接第一天线5，经所述第一天线5发射和接收13.56MHz频段的数据信息；

第二射频收发电路4，其信号收发端连接第二天线6，经所述第二天线6发射和接收2.4GHz频段的数据信息；

CPU处理模块8，分别与所述第一射频收发电路3和所述第二射频收发电路4相连；识别接收或发射的数据信息的频率，依据识别结果按预设程序输出控制指令控制第一射频收发电路3或所述第二射频收发电路4完成数据的交互通信。

作为本发明进一步地实施例，为能使所述兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡可以存储IMSI(International Mobile Iidentication Number，国际移动用户识别码)，以及其他应用所需要的信息，本发明中所述的智能卡还包括：存储器2，所述存储器集成在所述基卡上(如图1所示)，与所述CPU处理模块数据通讯连接。。

作为本发明更进一步的实施例，如图1中所示，所述CPU处理模块具体包括：识别子模块81和处理子模块82；其中，

所述识别子模块81，实时判断所述第一射频收发电路3和所述第二射频收发电路4发出和接收到的数据信息的频率，若该数据信息的频率符合第一设定频率范围则输出第一控制信号；若该数据信息的频率符合第二设定频率范围则输出第二控制信号；

所述处理子模块82，实时接收所述识别子模块81输出的第一控制信号或第二控制信号；依据接收到的控制信号调用相应的预设程序控制所述第一射频收发电路3或第二射频收发电路4完成数据的交互通信。

其中，所述CPU处理模块还包括：外接设备控制子模块83，经所述基卡的外接设备接口基于APDU协议向所述外接设备输出控制指令。必要时，CPU处理模块可通过智能卡上的数据引脚调用标准的APDU协议，向外接设备(如手机)发指令控制其屏幕显示和键盘的输入。

优选地，所述第一天线为外置天线，该外置天线通过基卡的外接设备接口引出，或设置在所述外接设备的印刷电路板上，如手机的PCBA板(Printed CircuitBoard Assembly)。

下面结合具体的实施例对本发明所述的，兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡作详细的说明。

实施例1

本实施例，如图1所示，基卡1，即SIM卡或UIM卡上有可与手机卡座匹配使用的铜制接口7，完全符合ISO7816标准.基卡1上集成有：CPU处理器8、存储器2、第一射频收发电路3和第二射频收发电路4。第一天线5和第二天线6分别与所述第一射频收发电路3和第二射频收发电路4连接，其中，第一天线5和第二天线6可为外置天线也可为内置天线，但较为优选的第一天线5，即NFC的13.56M的频率的天线最好外置，可以通过铜制接口引出，也可以设计在手机的PCBA板上。整个电路与铜接口7的相应端点对应连接，使得基卡1可以通过手机的电路提供的电源保证工作。在CPU处理器8内预设置的程序控制下，使整个电路能与手机通信以实现常规SIM/UIM的标准功能，同时通过业务平台传送到基卡1的信号，由CPU处理器8内置的识别子模块对不同信号发射源进行识别和业务处理。必要时CPU处理器会通过手机的基卡1上的数据引脚调用标准的APDU协议，通过外接设备控制子模块83向手机发指令去控制手机的屏幕显示和键盘输入。

基卡1内集成的存储器2内可以存储IMSI，也可以存储其它应用所需要的信息，使其具备基本的基卡功能，也可以做为其它的功能卡，包括电子钱包、一卡通业务内容等。

其中第一射频收发电路3和第二射频收发电路4分别负责13.56Mhz和2.4GHz频率的射频信号的发射和接收。在使用时，是要使用该智能卡的支付功能还是一卡通的功能，可通过CPU处理器的控制下分别启动各自的射频电路信号，实现各自的任务。

如图2至图5所示，第一天线和第二天线可以是环状天线、偶极子天线、螺旋天线或鞭状天线，具体可根据实际操作工艺进行选择。

如图7所示，本发明所述的同时实现NFC和2.4GHz双频段通讯的系统，包括：

NFC和2.4GHz双频段通讯的手持终端，其内插有兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡；其中，所述智能卡包括：基卡、集成在所述基卡上的CPU处理模块、第一射频收发电路和第二射频收发电路，以及第一天线和第二天线；第一射频收发电路，其信号收发端连接第一天线，经所述第一天线发射和接收13.56MHz频段的数据信息；第二射频收发电路，其信号收发端连接第二天线，经所述第二天线发射和接收2.4GHz频段的数据信息；CPU处理模块，分别与所述第一射频收发电路和所述第二射频收发电路相连；识别接收或发射的数据信息的频率，依据识别结果按预设程序输出控制指令控制第一射频收发电路或所7述第二射频收发电路完成数据的交互通信。

服务终端，与所述手持终端通过NFC和/或2.4GHz频段进行通讯；以及

业务平台，与所述服务终端通信连接，管理不同频段的业务信息，发布和采集不同频段的业务信息。

其中，所述兼具NFC和2.4G双频段通讯的智能卡还可以是上述具体实施例中所述的智能卡。所述手持终端为手机。

作为本发明进一步地实施例，所述服务终端与所述业务平台通过IP网络形式连接、或通过串口或并口专线连接、或通过无线通讯的方式连接。

下面结合具体的实施例对本发明所述的系统进行详细的说明。

实施例2

如图7所示，本实施例中，NFC和2.4GHz双频段通讯的手机以无线射频方式与服务终端(POS机)进行数据传送。该手机内装有兼具NFC和2.4G双频段通讯的SIM/UIM卡，其与服务终端通过NFC和2.4G频段进行信息交互处理。

业务平台，是手机一卡通业务的处理工作平台，主要负责一卡通业务处理和管理，如门禁、考勤、车库、ETC、VIP卡、信息发布采集、电子证件、门票等，处理业务信息，管理业务信息，发布和采集业务信息的总平台；

支付平台，是运营商和第三方支付公司等的支付结算平台，主要处理手机支付和结算业务的管理和运营，与业务平台通过有线或无线网络进行数据交互。

服务终端：包括POS终端、门禁、考勤、信息发布采集、专业终端等，主要是采集和发布信息的终端，通过NFC和2.4G的无线技术，与手机进行无线信息交换，接收、确认、发布相关的信息，是一个支持双频点(NFC和2.4G)的终端。它和业务平台的联接可以是IP网络形式，也可以是串口或并口专线的形式，还可以是无线通讯的方式(如GPRS、3G、WIFI等)。

本实施例中所述的手机在信息在交互时，只响应同类型的信息源信息，如支付时，手机接收POS终端的支付请求，手机通过NFC响应POS终端的请求，POS终端再将手机信息发送到业务平台和支付平台，平台给予处理确认，再将确认信息通过POS终端发给手机，实现手机的支付。整个过程都使用的是支付的同类型信息源信号，与其他2.4G的门禁等应用的信号源信息类型不同，各个信息源信息是用不同的频率和信号源类型。

在有些远距离支付场景时，NFC和2.4G技术可以相互匹配，准确定位，减少定位误差，实现支付和一卡通业务的准确稳定实现。

当手机内装有采用本发明所述的智能卡时，卡内存储器中会存储常见基卡的信息外，还可以保存一些私人料，包括个人身份信息、私人名片资料、通讯录、银行账号、保险号、医疗卡号、小额支付账号等。一般情况下，该手机可以使用普通手机所有功能，当进入到配有外围终端机的地方，手机就变成了我们日常使用的各种卡。

我们在商场消费时，用户买东西付款时，配套POS会将本身信号源类型发送给业务平台，业务平台将信号类型推送给手机端，由智能卡内部的CPU处理器进行调用与信号源类型相同的处理模块，然后手机卡内存储的相关信息会由手机发送到POS机的接收机内，接收机收到账号后，再向使用者发送密码验证请求，用户可以使用手机的按键进行密码输入，待收银台的接收机收到到密码确认后，再次请求用户进行付款确认，用户选择确认即可完成付款业务。

消费者平时在小区内的门禁、车库，以及在上班时的考勤打卡等场景也可以应用本发明。当外围处理端感知到手机进入探测区域，将自身信号类型发送给业务平台，平台同样将信号类型推送到手机端，通过卡内CPU的处理调用同类型的模块完成业务流程。

同时，使用者还可以用本发明传输电子名片。只要两部手机都配备有本发明的智能卡时，只要打开相应的传输程序，可由发起端自动检测接收端的信号强度，若两个手机相距较远时，使用2.4G的无线传输模式，反之则调用NFC方式进行数据的传输。

本发明将手机支付业务和手机一卡通业务进行完美结合，用户不需要在不同的应用场景中进行手机更换或携带大量的卡片，真正实现了一机多用。无论是在生活消费中，我们只需要将手机在有外围信号源的环境下，使用手机在POS上一刷，便可以完成消费过程。在小区里的门禁、车库、公司门禁等地方也只需要拿出手机一刷即可。使消费者可以方便、快捷、安全、简单的享受手机所带来的更多服务。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。