ES2326547T3

ES2326547T3 - Soporte de datos portatil, con interfaz activo sin contactos.

Info

Publication number: ES2326547T3
Application number: ES06025811T
Authority: ES
Inventors: Klaus Finkenzeller
Original assignee: Giesecke+Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke+Devrient GmbH
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: EP2348455A3; EP2107494A2; EP1801741A3; DE102005061660A1; ATE437417T1; EP2348455B1; ES2881662T3; EP1801741B1; DE502006004295D1; EP2348455A2; EP1801741A2; EP2107494A3

Abstract

Procedimiento para la transmisión de datos de un soporte de datos portátil (1, 120) con una interfaz inalámbrica a un aparato lector (100), al que se pueden transmitir datos de transpondedores mediante la modulación de carga de un campo del aparato lector, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1, 120), para la transmisión de los datos al aparato lector (100), en un modo de funcionamiento activo, genera un campo propio y lo envía como señal que el aparato lector (100) puede evaluar como modulación de carga por un transpondedor del campo del aparato lector (110), y porque el soporte de datos portátil (1, 120) está montado en un aparato terminal (127) y recibe de dicho aparato terminal una tensión de alimentación (127) mediante una interfaz con contactos (126).

Description

Soporte de datos portátil, con interfaz activo sin contactos.

La presente invención se refiere a un soporte de datos portátil, por ejemplo, una tarjeta de memoria masiva, a un procedimiento para la transferencia inalámbrica de datos entre el soporte de datos portátil y un aparato lector, así como a un sistema que comprende el soporte de datos portátil y un aparato terminal en el que se puede insertar el soporte de datos portátil.

Los soportes de datos portátiles, tales como las tarjetas de chip o tarjetas de memoria masiva, por ejemplo, una MMC ("MultiMediaCard", "Tarjeta multimedia") o una "SD Card" ("Secure Digital Card", "Tarjeta Digital Segura"), cada vez más frecuentemente poseen tanto una interfaz con contactos como una interfaz inalámbrica. De esta forma, los soportes de datos portátiles también pueden ser utilizados, por ejemplo, como transpondedores en sistemas RFID.

Hasta el momento, tanto la alimentación de energía del transpondedor en un sistema RFID como el intercambio de datos entre el transpondedor y un aparato lector se realizan utilizando campos magnéticos o electromagnéticos. Los transpondedores RFID poseen un circuito electrónico y, según la gama de frecuencias, una antena en forma de bobina (p. ej., para 13,56 MHz) o una antena electromagnética (p. ej., para 868 MHz). Mediante la antena se puede extraer del campo del aparato lector la energía necesaria para el funcionamiento del transpondedor, así como realizar la transmisión de datos.

Hasta una cierta distancia entre el aparato lector y el transpondedor, también denominada cobertura o alcance de la energía, el transpondedor puede extraer del campo del aparato lector una cantidad de energía todavía suficiente para el funcionamiento autónomo de su circuito. Los alcances de energía típicos de los sistemas de este tipo son de aproximadamente 10 centímetros para los sistemas compatibles con la Norma ISO 14443 y de hasta 1 metro para los compatibles con la Norma ISO 15693.

El alcance dentro del cual es posible una comunicación en el sistema mediante transmisión de datos se puede aumentar utilizando transpondedores activos, es decir, transpondedores con su propia alimentación de energía. La alimentación de energía de un transpondedor activo, por ejemplo, en forma de una batería, hace funcionar el circuito electrónico del mismo. A su vez, los transpondedores sin alimentación de energía propia se denominan transpondedores pasivos.

Los sistemas RFID, por ejemplo para diferentes tipos de acoplamiento, así como una modulación de carga utilizando un soporte auxiliar en sistemas RFID de acoplamiento inductivo, se describen, en especial, en la Sección 3.2 del "RFID-Handbuch" ("Manual RFID") de Klaus Finkenzeller.

Para una comunicación inalámbrica sencilla y rápida entre dos aparatos, las empresas Philips y Sony han desarrollado una tecnología de transmisión inductiva, conocida como NFC ("Near Field Communication", "Comunicación de campo próximo"). Esta tecnología se incorpora, por ejemplo, a teléfonos móviles o a PDAs, para hacer posible una comunicación entre los aparatos o con un ordenador. El acoplamiento de los dos aparatos se realiza mediante bobinas, y la frecuencia portadora, igual que en los sistemas RFID, es de 13,56 MHz. Tal como se describe con más detalle en la Norma NFC ISO/IEC 18092, en los sistemas NFC existe un modo de comunicación activo y un modo de comunicación pasivo. En el modo de comunicación activo, dos unidades NFC generan alternadamente su propio campo de radiofrecuencia RF como portador de señales, es decir que, ajustados el uno al otro, igual que en un sistema tradicional de telefonía móvil, conmutan ida y vuelta entre el funcionamiento de emisión y el de recepción. En cambio, en el modo pasivo, las dos unidades NFC se deben poner de acuerdo sobre cuál de las unidades actúa como aparato lector y genera un campo, que luego puede influir en la otra unidad mediante modulación de carga. Con los sistemas NFC, en especial en el modo pasivo, sólo son posibles distancias de comunicación reducidas, principalmente debido a los pequeños diámetros de antena empleados. Según el documento WO 2004/063971 A1, la unidad que, en el marco de la comunicación inalámbrica, reconoce una correspondiente solicitud, es la que debería realizar la conmutación de modos, en especial, entre un modo "Tag-Talk-First-Modus" y un modo "Reader-Talk-First-Modus".

Incluso en transpondedores activos se presenta el problema de que la transmisión de datos del transpondedor al aparato lector está limitada por las señales, que se debilitan a medida que aumenta la distancia entre el aparato lector y el transpondedor.

En cambio, en los sistemas RFID que trabajan según el principio de la retrodispersión ("Backscatter") se consiguen habitualmente distancias de comunicación de 10 metros. Según el documento WO 2005/073906 A1, se aumenta aún más el alcance de un transpondedor de esta clase disponiendo un elemento emisor activo.

El documento US 6161762 A1 da a conocer una tarjeta que, dependiendo de la presencia de un campo de comunicación inalámbrica externo, conmuta la tarjeta entre un modo inalámbrico y un modo con contactos.

Generalmente, en los sistemas de acoplamiento inductivo, los cuales transmiten datos al aparato lector según el principio de la modulación de carga, no se pueden obtener, incluso con transpondedores activos, alcances superiores a 1 - 2 metros.

Por ello, el objeto de la invención es aumentar el alcance de la transmisión de datos respecto a los sistemas tradicionales con transpondedores activos o pasivos, en un sistema de modulación de carga que comprende un aparato lector y un soporte de datos portátil.

Este objetivo se consigue mediante las características de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes presentan configuraciones ventajosas y perfeccionamientos de la invención.

Según la invención, un soporte de datos portátil, preferentemente una tarjeta de memoria masiva, envía un campo, autogenerado en forma de señal, a un aparato lector, con el que, mediante la modulación del campo del aparato lector, se pueden comunicar transpondedores, de modo que el aparato lector puede evaluar la señal como modulación por un transpondedor tradicional. Así pues, sin tener que realizar una modulación de carga o de retrodispersión del campo del aparato lector, el propio soporte de datos portátil emite un campo que simula para el aparato lector una modulación del campo del aparato lector hecha por un transpondedor. Una unidad de transpondedor, según la invención, comprende medios para emitir la señal modulada correspondiente. Consecuentemente, el alcance total del sistema ya no está limitado por el alcance de las comunicaciones del aparato lector, sino que se amplía hasta el alcance de la emisión de la unidad de transpondedor.

En una configuración preferente, en el soporte de datos portátil se puede elegir entre el modo de funcionamiento activo y/o el modo de funcionamiento pasivo, en el que el soporte de datos portátil realiza una modulación del campo del aparato lector.

Preferentemente, la selección del modo de funcionamiento se realiza dependiendo de una alimentación de energía del soporte de datos portátil. Para configurar la selección del modo de funcionamiento de manera que se pueda influir en ella, alternativa o adicionalmente, mediante un aparato terminal en el que está introducido el soporte de datos portátil, el modo de funcionamiento puede depender de una señal de selección externa o de una instrucción recibida por el soporte de datos.

También de forma complementaria o alternativa a una selección del modo de funcionamiento, el modo de funcionamiento activo se puede desactivar para la transmisión de datos inalámbrica.

Es especialmente ventajoso que la desactivación se realice dependiendo de una de las aplicaciones ejecutadas sobre el soporte de datos portátil. Así pues, una primera aplicación sobre un soporte de datos portátil puede utilizar el alcance incrementado del modo de funcionamiento activo, mientras que una segunda aplicación, tan pronto se ejecuta sobre el soporte de datos portátil, desactiva el modo de funcionamiento activo, a fin de conseguir la mayor seguridad que conlleva el menor alcance.

Es especialmente ventajoso que el soporte de datos portátil pueda conmutar entre su propia antena y una antena de un aparato terminal, la cual puede ser utilizada por el soporte de datos portátil para la transmisión de datos inalámbrica. La conmutación entre antenas se puede realizar como respuesta a una instrucción recibida por el soporte de datos portátil, o bien como respuesta a una señal de conmutación generada internamente.

En especial, el soporte de datos portátil puede estar adaptado para reconocer si está instalado en un aparato terminal y modificar correspondientemente su respuesta.

Otras características y ventajas de la invención se desprenden de la siguiente descripción de ejemplos de realización de la invención, en relación con los dibujos adjuntos. En los dibujos:

- la figura 1 muestra un sistema que consta de una unidad de transpondedor y un aparato lector;

- la figura 2 muestra esquemáticamente una unidad de transpondedor con un circuito según la invención;

- la figura 3 muestra un esquema básico de conexiones de un modulador anular analógico;

- la figura 4 muestra una forma de realización de un emisor para una unidad de transpondedor con modulador anular digital;

- la figura 5 muestra un emisor para una unidad de transpondedor con modulador ASK como modulador de frecuencia portadora;

- la figura 6 muestra un emisor para una unidad de transpondedor con modulador ASK como modulador de frecuencia portadora y un modulador de portadora auxiliar modificado;

- la figura 7 muestra una unidad de transpondedor en la que se ha conectado un módulo de seguridad a un módulo de interfaz mediante una interfaz S^{2}C;

- la figura 8 muestra un módulo de interfaz para una unidad de transpondedor según la figura 7;

\newpage

- la figura 9 muestra una unidad de transpondedor en la que se ha conectado un chip con una interfaz HF convencional a un módulo de interfaz, en otra forma de realización;

- la figura 10 muestra una unidad de transpondedor en la que se ha conectado un chip con una interfaz HF convencional a un módulo de interfaz modificado;

- la figura 11 muestra un detalle de una unidad de transpondedor, en el que se ha acoplado inductivamente un chip con una interfaz HF convencional a un módulo de interfa;

- la figura 12 muestra un sistema constituido por un aparato terminal y una tarjeta de memoria masiva con una interfaz inalámbrica adicional;

- la figura 13 muestra un módulo de interfaz con medios para seleccionar un modo de funcionamiento activo o pasivo;

- la figura 14 muestra un sistema constituido por un soporte de datos portátil con antena interna así como un aparato terminal con otra antena utilizable por el soporte de datos portátil, en una primera forma de realización;

- la figura 15 muestra un soporte de datos portátil con antena interior así como un aparato terminal con otra antena utilizable por el soporte de datos portátil, en una segunda forma de realización;

- la figura 16 muestra el modo de conexión de una interfaz con contactos de una tarjeta MMC en un primer modo de funcionamiento;

- la figura 17 muestra el modo de conexión de una interfaz con contactos de una tarjeta MMC en un segundo modo de funcionamiento;

- la figura 18 muestra un sistema constituido por un aparato terminal y un soporte de datos portátil que reconoce si está montado en un aparato terminal; y

- la figura 19 muestra un módulo de interfaz con un circuito PLL preferente.

A continuación, se describe en primer lugar el sector de utilización de la presente invención, con referencia a la figura 12. Un soporte de datos portátil se puede conectar a un aparato terminal mediante una interfaz de contactos y además comprende, como unidad de transpondedor, según la invención, medios mejorados para la comunicación inalámbrica. El principio básico para aumentar el alcance en un sistema con una unidad de transpondedor y un correspondiente aparato lector se describe a continuación sobre la base de la figura 1.

Con referencia a las figuras 2 a 11 se explican con más detalle otras opciones y posibilidades de mejora de una comunicación inalámbrica de este tipo, con alcance aumentado. Finalmente, con referencia a las figuras 13 a 19 se describen mejoras útiles, en especial, para la aplicación que muestra la figura 12.

La figura 12 muestra una tarjeta de memoria masiva segura (MultiMediaCard - MMC) (120), que se puede conectar de forma reversible con un aparato terminal (127) mediante su interfaz de contactos (126). La tarjeta de memoria masiva (120) comprende una memoria masiva (122) y una primera unidad de control (124) asociada. Una segunda unidad de control (125), configurada preferentemente como un controlador de tarjetas de chip, está acoplada a una unidad de interfaz (módulo de interfaz) (121), a la que se ha conectado una antena (123) de la tarjeta de memoria masiva (120), y a la primera unidad de control (124).

El control de la tarjeta de memoria masiva (120) no necesariamente debe estar dividido entre la primera unidad de control (124) y la segunda unidad de control (125), por el contrario, las dos unidades de memoria y, opcionalmente, también el módulo de interfaz (121) pueden estar configurados como un único componente. La tarjeta de memoria masiva (120) puede estar dotada de una batería, no representada, preferentemente una batería de membrana.

La tarjeta de memoria masiva (120), tal como se describe con más detalle en relación con las figuras 1 a 11, genera un campo electromagnético propio para una comunicación inalámbrica con un segundo aparato. Independientemente de una modulación del campo del segundo aparato, el campo de la tarjeta de memoria masiva se genera y se emite de manera que el segundo aparato lo percibe como una modulación de su campo. De este modo, la tarjeta de memoria masiva se puede comunicar con el segundo aparato a través de distancias que no dependen del alcance de comunicaciones del segundo aparato. Según la presente invención, la tarjeta de memoria masiva y/o el sistema de tarjeta de memoria masiva y aparato terminal puede actuar como unidad de transpondedor.

La figura 1 muestra un sistema para la transmisión de datos que comprende una unidad de transpondedor (1) y un aparato lector (100) que actúa conjuntamente con la unidad de transpondedor (1).

El aparato lector convencional (100) puede intercambiar datos dentro del alcance de energía (ER) con transpondedores pasivos convencionales (200), y dentro del alcance de comunicaciones (KR) con transpondedores activos (300) convencionales.

Dependiendo del tipo de sistema utilizado, los datos se pueden transmitir de los transpondedores (200), (300) al aparato lector (100) mediante modulación de carga (acoplamiento inductivo) o bien mediante sección de reflexión modulada (acoplamiento de retrodispersión electromagnética). A continuación se describen preferentemente formas de realización para sistemas que transmiten datos al aparato lector según el principio de la modulación de carga. No obstante, los aspectos individuales de las formas de realización se pueden utilizar en gran medida de forma análoga en sistemas que funcionan según el principio de sección de reflexión modulada de la unidad de transpondedor.

Para la transmisión de datos, la unidad de transpondedor (1) envía al aparato lector (100) una señal que el aparato lector (100) puede reconocer como señal de un transpondedor que realiza una modulación de carga del campo (110) del aparato lector (100). Contrariamente a los transpondedores (200), (300) convencionales que modulan el campo (110) del aparato lector (100) a un campo de aparato lector modulado (102), (103), la unidad de transpondedor (1) genera y emite como señal para la transmisión de datos un campo modulado propio (20). Así pues, la unidad de transpondedor (1) usa energía propia para la transmisión de datos.

Para conseguir una mejor relación señal/ruido, en los sistemas inductivos con una frecuencia portadora f_{T} del aparato lector RFID de, por ejemplo, 13,56 MHz, se utiliza del modo conocido una portadora auxiliar f_{H}, siendo f_{H} < f_{T}, es decir, por ejemplo, f_{H} = 848 kHz (ISO/IEC 14443). La resistencia de carga en la unidad de transpondedor se conecta y desconecta con la frecuencia f_{H}, de forma que en el espectro de señales, junto a la señal fuerte de la frecuencia portadora f_{T} del aparato lector, se generan dos señales portadoras auxiliares a una distancia de +/- f_{H}. Cuando se modula la portadora auxiliar en la unidad de transpondedor (1) según los datos a transmitir, se generan en el espectro, por debajo y por encima de las dos portadoras auxiliares, las bandas laterales de modulación que portan la información. Así pues, los datos a transmitir están contenidos de forma igual en las bandas laterales de las portadoras auxiliares, las cuales están situadas, respectivamente, en los dos lados de las dos líneas espectrales correspondientes. La transmisión de datos se realiza mediante modulación ASK, FSK o PSK de la portadora auxiliar, con el ciclo del flujo de datos. Contrariamente a lo que sucede en la modulación de carga sin portadora auxiliar, en la que los datos se transmiten en bandas laterales de la frecuencia portadora del aparato lector, la señal de portadora auxiliar se puede filtrar y desmodular mejor en el aparato lector para recuperar los datos.

La unidad de transpondedor (1) genera y emite según un campo propio (20) que comprende, como mínimo, las bandas laterales de modulación de la frecuencia portadora f_{T} o las bandas laterales de modulación de una frecuencia portadora auxiliar f_{H}, pero que por regla general comprende las bandas laterales de modulación de las dos portadoras auxiliares, junto con las dos portadoras auxiliares.

Un sistema de este tipo se puede utilizar para múltiples aplicaciones, y en muchos casos evita que en el aparato lector sea necesaria una interfaz adicional.

Por ejemplo, en un edificio donde el sistema esté instalado como sistema de acceso, cada persona con autorización de acceso se puede autenticar inalámbricamente mediante una unidad de transpondedor (1) con forma de tarjeta de chip. Las puertas del edificio dotadas de los aparatos lectores RFID del sistema de acceso, incluyendo las entradas para vehículos, se pueden abrir a tiempo con la tarjeta de chip de forma que no exista un tiempo de espera de la apertura automática de la puerta.

Otro ejemplo es la utilización en grandes almacenes y en sistemas de almacenamiento o de transporte, en los que los correspondientes artículos o recipientes de almacenamiento o de transporte están equipados con una unidad de transpondedor, según la invención. De este modo es posible, en especial, registrar automáticamente los artículos o recipientes, sin grandes limitaciones de distancia.

También se podría utilizar un terminal móvil con una unidad de transpondedor según la invención como unidad de mantenimiento y supervisión, para comprobar la capacidad de funcionamiento de múltiples aparatos lectores RFID, por ejemplo, en las cajas de un supermercado o en un sistema de acceso, o bien realizar el mantenimiento a distancia de los mismos.

La figura 2 muestra muy esquemáticamente la unidad de transpondedor (1), por ejemplo, en forma de una tarjeta de chip de acoplamiento inductivo, la cual comprende los componentes habituales que aquí no se muestran de forma explícita. A efectos de simplificación, sólo se muestra una unidad de transpondedor RFID, según la invención, en una tarjeta de chip. La unidad de transpondedor dispone de una batería (2), una antena inductiva (3) y un circuito electrónico (4), (5), (6), (7). El circuito electrónico consta básicamente de tres bloques funcionales: un receptor (4), un controlador (5) y un emisor (6).

\hbox{Un conmutador (7) sirve
para conmutar la antena (3) entre  el receptor (4) y el emisor
(6).}

El receptor (4) está previsto para desmodular una señal transmitida por el aparato lector (100), a fin de extraer datos de dicha señal. Los datos extraídos se transmiten al controlador (5), el cual los procesa y genera los datos a enviar al aparato lector (100). El controlador (5) también envía una señal de control al conmutador (7), el cual conmuta la unidad de transpondedor entre los modos de funcionamiento de recepción y de emisión. No obstante, se puede prever en lugar de ello una antena separada para la emisión. Como controlador (5) se puede utilizar, por ejemplo, una parte del sistema operativo de un soporte de datos portátil, por ejemplo, una tarjeta de chip.

El emisor (6) consta de un oscilador (8), un modulador, para el que se describe en primer lugar una realización como modulador anular (9), y un amplificador final (10). Además, el emisor (6) de la unidad de transpondedor que muestra la figura 2 se ha ampliado con un módulo electrónico (11) destinado a generar y modular una señal portadora auxiliar, para realizar la transmisión de datos de la unidad de transpondedor a un aparato lector (100) mediante una señal de portadora auxiliar. Según el uso previsto de la unidad de transpondedor, la señal portadora auxiliar puede tener distintas frecuencias, por ejemplo, 848 kHz según ISO 14443, 424 kHz según ISO 15693 y 212 kHz para LEGIC, pero también, según el caso, se puede prescindir de ella.

En la unidad de transpondedor que muestra la figura 2 se ha previsto que el módulo (11), mediante un divisor de frecuencia 12, divida la frecuencia del oscilador por un determinado factor, por ejemplo, mediante división binaria. La señal portadora auxiliar así generada se modula con los datos a emitir, los cuales son aportados por el controlador (5) al módulo (11).

La modulación de la portadora auxiliar en el módulo (11) se realiza, por ejemplo, en una compuerta "AND" (13) mediante la llamada manipulación de amplitud al 100% (ASK, "Amplitude Shift Keying"). Con ello, la amplitud de la señal generada por división de frecuencia se conmuta entre dos estados "on" y "off" según los datos a enviar. Como alternativa a ello, se puede realizar una modulación (B)PSK, por ejemplo, según ISO 14443 Tipo B, o bien una modulación FSK.

La unidad de transpondedor, según la invención, posee una batería (2), para alimentar con energía, como mínimo parcialmente, los componentes activos de la unidad de transpondedor y para aumentar el alcance de energía entre la unidad de transpondedor (1) y el aparato lector (100).

Tanto la señal del oscilador como la señal de modulación ASK generada en el módulo (11) se envían al modulador anular (9), cuya configuración de circuitos se describirá con más detalle en relación con la figura 3.

El modulador anular (9) tiene la particularidad de que realiza una forma especial de modulación de amplitud. Igual que en la modulación de amplitud habitual, se generan, observadas en el espectro de frecuencias, dos líneas espectrales, a la distancia de la frecuencia de la señal de modulación ASK, a ambos lados de la frecuencia de la señal del oscilador, la llamada frecuencia portadora. En la modulación de amplitud en el modulador anular (9), la frecuencia portadora de la señal fuerte y de mucha energía del oscilador se suprime en gran medida. Los datos a enviar contenidos en la señal de modulación ASK, después de la modulación de amplitud en el modulador anular (9), se encuentran en bandas laterales alrededor de las dos líneas espectrales de la frecuencia portadora auxiliar. Este tipo de modulación se denomina "DoubleSide-Band-(DSB)-Modulation" ("Modulación de doble banda lateral") o bien "Double-Side-Band-Supressed-Carrier (DSSC)-Modulation" ("Modulación de doble banda lateral y portadora suprimida"). No se transmiten datos con la frecuencia portadora. Por el contrario, mediante el empleo del modulador anular (9) que suprime la frecuencia portadora, se consigue el objetivo de poder enviar datos al aparato lector (100) con una potencia de emisión menor o con un notable aumento de la cobertura. La mayor cobertura se consigue, en especial, cuando toda la potencia de emisión se emplea en las bandas laterales en las que se encuentran los datos a enviar. La frecuencia portadora es básicamente necesaria para la desmodulación de la señal, a fin de poder extraer en el aparato lector los datos transmitidos por la unidad de transpondedor. No obstante, dado que la frecuencia portadora de todos modos está presente en el aparato lector, no es necesario que la propia señal del transpondedor contenga esta frecuencia.

En la salida del modulador anular (9) se tiene pues a disposición una señal de salida que contiene las dos bandas laterales de modulación, que es idéntica a una señal (lo suficientemente precisa) generada mediante modulación de carga o modulación de retrodispersión. La señal de salida generada por el modulador anular (9) se puede amplificar, en su caso, con el amplificador (10) y, a través del conmutador (7), que mediante una señal del controlador (5) conmuta la unidad de transpondedor al modo de emisión, conducirse a la antena (3) para el envío de los datos a transmitir.

Igualmente es posible conectar directamente la salida del modulador anular a la antena. Sin embargo, en este caso se debe adaptar adecuadamente la antena y tener en cuenta un posible efecto de reacción de la señal acoplada por el aparato lector sobre el modulador anular, ya que habitualmente se utiliza la misma antena para la emisión y la recepción, y el aparato lector emite ininterrumpidamente.

La unidad de transpondedor (1) se hace funcionar en un primer modo (activo) como transpondedor que emite de modo activo. En un segundo modo de funcionamiento (pasivo), en cambio, la unidad de transpondedor trabaja como un transpondedor pasivo corriente que realiza una modulación de carga sobre el campo del aparato lector.

Por ejemplo, el receptor (4) puede estar configurado, adicionalmente, como modulador de carga convencional accionado por el controlador (5). En ese caso, el controlador (5) conecta el emisor (6) y desconecta el modulador de carga, o bien conecta el modulador de carga y desconecta el emisor (6). El conmutador (7) se conmuta correspondientemente: Como criterio para conmutar del estado de funcionamiento pasivo al activo se puede emplear, por ejemplo, la fuerza de la señal recibida, la presencia y/o suficiencia de una alimentación de tensión externa (en un conector Vcc opcional, no representado) o bien la suficiencia de una alimentación interna (estado de carga de la batería -2-). De esta manera es posible, por ejemplo, hacer funcionar una unidad de transpondedor (1) primero en modo pasivo, y conmutarla al modo de funcionamiento

\hbox{activo, por ejemplo, cuando
involuntariamente aumenta la distancia  al aparato
lector.}

También el tipo de utilización para el que se transmiten los datos puede ser un criterio para elegir el modo de funcionamiento. En las aplicaciones críticas para la seguridad, la unidad de transpondedor sólo debería trabajar en el modo de funcionamiento pasivo. En cambio, para un empleo menos crítico, como la comprobación de la autorización de acceso a recintos o edificios, se trabaja, preferentemente, con el modo de funcionamiento activo. El titular de la unidad de transpondedor debería poder seleccionar un valor por defecto para el modo de funcionamiento general o actual, por ejemplo, mediante un aparato terminal en el que está introducida o integrada la unidad de transpondedor. La conmutación entre los modos de funcionamiento activo y pasivo se realiza, preferentemente, durante la recepción de datos por la unidad de transpondedor, es decir, en funcionamiento de recepción activo o pasivo.

La figura 3 muestra un esquema de principio del circuito de un modulador anular (9). Tal como ya se ha descrito, lo fundamental en la utilización del modulador anular (9) es que realiza una modulación de amplitud, de modo que, aunque las bandas laterales de modulación de una portadora auxiliar se generan del modo corriente, la frecuencia portadora se suprime en gran medida. Por ejemplo, en la unidad de transpondedor, según la invención, se puede emplear un modulador equilibrado, el MC1496 Balanced Modulator de la empresa ON Semiconductor, que es muy adecuado para suprimir la portadora. El modulador anular puede estar totalmente integrado en un chip de transpondedor, gracias a lo cual un chip de transpondedor, según la invención, con la plena integración de todos los componentes, sólo necesita conectores para la antena (3) y la alimentación de tensión.

La entrada HF del modulador anular (9) se alimenta con la señal de salida de alta frecuencia del oscilador (8). En este caso, preferentemente, la frecuencia de la señal del oscilador se corresponde exactamente con la frecuencia de emisión del aparato lector (100) (p. ej., 13,56 MHz). La entrada NF del modulador anular (9) se alimenta con una señal de datos en la banda de base (p. ej., para el Sistema Felica) o bien con una portadora auxiliar modulada (p. ej., en ISO 14443, ISO 15693), del modo antes descrito.

En el modulador anular (9) se han conectado cuatro diodos (14) formando un anillo, de modo que cada ánodo está conectado a un cátodo del diodo (14) siguiente. Una de las esquinas del puente de diodos está conectada a tierra y la señal en la entrada NF se acopla capacitivamente a la esquina opuesta. Para conseguir una buena supresión de la portadora, la señal del oscilador se acopla sobre la entrada HF con un puente de resistencia.

La señal de datos que alimenta la entrada NF en el modulador anular (9) en la banda de base o señal de portadora auxiliar modulada se conmuta entre la forma propia y la forma invertida al ritmo de la oscilación de la señal del oscilador, con lo que se suprime la frecuencia portadora debido a las tensiones simétricas en oposición resultantes. Un circuito que muestra la figura 3 se denomina también modulador de equilibrado ("Balance-Modulator").

La figura 4 muestra esquemáticamente una configuración alternativa del emisor de una unidad de transpondedor con un modulador anular digital.

Igual que en la configuración según la figura 2, la señal de datos binarios (A) se vincula a una señal de portadora auxiliar (B) mediante una compuerta AND (43). La señal vinculada está en contacto con un modulador anular (49). Como modulador anular digital (49) se puede utilizar un elemento XOR. De modo diferente a la configuración del emisor de la figura 2, una señal portadora (C) no se aplica directamente a la entrada del modulador anular (49). Al contrario, primero se vincula en una compuerta AND (46) la señal portadora (C) a una señal de datos (A). Esta configuración produce un mejor rendimiento, tal como se explica con más detalle más adelante. La señal de salida del modulador anular (49) se amplifica en un amplificador (40), antes de ser emitida por la antena (3) como campo de la unidad de transpondedor. A título de ejemplo, a continuación se describen con más detalle los tipos de señales (A) a (C), con referencia a la figura 5.

La figura 5 muestra esquemáticamente un emisor alternativo de una unidad de transpondedor sin modulador anular.

El emisor sirve para generar una señal modulada en amplitud, y el emisor que se muestra se utiliza, preferentemente, para señales de datos binarias (A), con lo que se crea una señal OOK ("on-off-keying") o bien una señal 2-ASK. La señal de datos (A) en la banda de base (p. ej., una señal NRZ o señal Manchester), una señal portadora auxiliar (B) (p. ej., 848 kHz en ISO/IEC 14443) y una señal portadora (C) (p. ej., 13,56 MHz en ISO/IEC 14443) se vinculan como AND mediante conmutaciones lógicas (53) y (59), de modo que en primer lugar se vinculan como AND las señales (A) y (B) mediante la conmutación (53), con lo que se genera la señal (E). La señal (E) se vincula luego como AND con la señal (C) mediante la conmutación (59), con lo que se genera la señal (D). Desde el punto de vista funcional, la conmutación (59) adopta la función del modulador y la conmutación (53) toma el papel de la compuerta AND (13) de la figura 2.

En este caso, la señal (D) que sale de una antena (3) hacia un aparato lector presenta un espectro de frecuencias equivalente a un espectro de frecuencias creado mediante modulación de carga. En su caso, la señal (D) se puede amplificar con un amplificador (40). Por ejemplo, el amplificador (40) puede ser un amplificador simétrico con amplificadores de salida del tipo "Push-Pull" (en contrafase).

La figura 6 muestra esquemáticamente una pequeña variante del emisor de la figura 5. En el emisor según la figura 5 se genera una señal portadora auxiliar modulada en amplitud, mientras que el emisor que muestra la figura 6 genera una señal portadora auxiliar modulada en fase. Este emisor, igual que el emisor de la figura 5, se utiliza en una unidad de transpondedor, según la invención, preferentemente, sólo cuando la señal de datos (A) es una señal binaria. Correspondientemente, el emisor que se muestra genera una señal BPSK ("2-PSK, Binary Phase Shift Keying"). En este caso se vinculan como AND una señal portadora auxiliar (B) (p. ej., 848 kHz en ISO-/IEC 14443) y una señal portadora (C) (p. ej., 13,56 MHz en ISO/IEC 14443), mediante la conmutación (69). La señal de datos (A) en la banda de base (p. ej., señal NRZ o Manchester), mediante un conmutador (63) y un inversor (64), conmuta la señal portadora auxiliar (B) entre un estado invertido y un estado no invertido. El efecto de ello se corresponde con el de una modulación de fase de 180º (BPSK, manipulación de fase binaria).

Una señal (D) que se crea mediante una sencilla vinculación AND de la señal portadora auxiliar (E) modulada en fase con la señal portadora (C) y se emite mediante la antena (3), presenta, ventajosamente, un espectro de frecuencias equivalente al de una modulación de carga con una portadora auxiliar con modulación BPSK.

La tabla siguiente muestra una sinopsis de las vinculaciones lógicas de las señales, del consumo de electricidad y del alcance de diferentes conmutaciones de modulación digitales (frecuencia portadora TF = 13,56 MHz; frecuencia portadora auxiliar HT = 868 kHz; señal de modulación MS en la banda de base y HIB = "High Baudrates" según ISO/IEC14443: 212, 424 y 868 kBit/s idénticas para los tipos -A- y -B-).

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En la transmisión de datos de un transpondedor a un aparato lector se utiliza una portadora auxiliar con modulación ASK (OOK, on-off-keying: HT \cap MS) según ISO/IEC 14443-3/Tipo A con una tasa de bits de inicialización de 106 kBit/s. Si se imita activamente esta señal con arreglo al procedimiento, según la invención, las bandas laterales necesarias se pueden generar del modo más efectivo con un modulador anular. La modulación de doble banda lateral (DSB) así creada debería presentar los mejores resultados en lo que respecta al alcance de las comunicaciones, ya que con ello se suprime la frecuencia portadora (13,56 MHz) y la energía disponible se proporciona a las bandas laterales.

Si simplemente se utilizase un elemento XOR como modulador anular digital con la configuración de circuito de la figura 2, en la señal estudiada, según ISO/IEC 14443 - Tipo A, se obtendría una mala supresión de la portadora. Esto se debe principalmente a que la señal portadora también se emite durante las pausas de modulación, es decir, durante el 100% del tiempo, y tiene un consumo de electricidad innecesariamente elevado.

Cuando se utiliza una portadora auxiliar con modulación ASK (OOK, p. ej., 14443/Tipo A), en todo caso es conveniente vincular la señal de frecuencia portadora TF, prevista para alimentar el modulador anular digital, con la señal de la banda de base MS mediante una vinculación AND lógica (TF \cap MS) y usar la señal de ello resultante para alimentar una entrada del modulador anular digital. Con ello se consigue reducir a un 50% el consumo de corriente, si se compara con el modulador anular sencillo. La señal HF se emite entonces sólo en los momentos en los que también está conectada la portadora auxiliar. El alcance de comunicaciones de este circuito es exactamente igual al alcance del modulador anular digital sencillo. La frecuencia portadora está ahora claramente suprimida en el espectro de salida, tal y como se espera de un modulador anular. Con relación a la figura 4 ya se ha descrito una configuración de circuito de esta clase.

El modulador ASK, tal como se muestra en la figura 4, se realiza mediante una vinculación AND de todas las señales de entrada. La señal de salida ya sólo consta de los impulsos de frecuencia portadora al ritmo de la frecuencia portadora auxiliar y de la señal de modulación en la banda de base. En lo que respecta al alcance, hay que aceptar pérdidas, y el alcance se reduce al 83% del alcance del modulador anular. En cambio, el consumo de corriente sólo es el 25% del consumo del modulador anular sencillo. Así pues, este circuito de modulación parece ser especialmente ventajoso, ya que el consumo de energía del circuito, con una pequeña reducción del alcance, se puede reducir al 25%.

Para una interfaz HF, por ejemplo, con la interfaz S^{2}C que se describe con más detalle más adelante, se debería utilizar, preferentemente, un modulador ASK, ya que de este modo el consumo de energía es mínimo. Cuando la interfaz HF se integra en un chip de tarjeta inteligente, o si se emplea una interfaz HF que pone a disposición la señal (TF \cap MS), cuando existe energía suficiente se emplea, preferentemente, el modulador anular optimizado. En cambio, cuando hay que ahorrar energía, también en este caso se puede utilizar el modulador ASK.

Cuando se transmiten datos de un transpondedor a un aparato lector según ISO/IEC 14443-3/Tipo B, así como con una velocidad en línea de baudios de 212 kBit/s y mayor, para los dos tipos de interfaz A y B se emplea una portadora auxiliar con modulación BPSK ("Binary Phase Shift Keying").

También cuando se imita activamente una señal de esta clase, un modulador anular produce los mejores resultados en lo que respecta al alcance de comunicaciones. El modulador anular digital presenta un buen comportamiento en lo que respecta a la supresión de la portadora. Sin embargo, el consumo de corriente relativo es del 100%, ya que se emite energía HF durante toda la duración de un bit.

El modulador ASK tiene un mala respuesta en lo que respecta a la supresión de la portadora. El consumo de corriente, comparado con el modulador anular digital, se reduce al 50%.

Para portadoras auxiliares con modulación BPSK, o también FSK, se emplea, preferentemente, un modulador ASK, ya que en este caso el emisor tiene un consumo de corriente mínimo. Sin embargo, cuando se dispone de energía suficiente se puede utilizar el modulador anular digital. No se puede emplear un modulador anular digital optimizado, dado que con una modulación PSK o FSK de la portadora auxiliar, se debe emitir durante toda la duración de un bit.

A continuación, con referencia a las figuras 7 a 11, se exponen las posibilidades ventajosas de realización de un circuito, según la invención, en relación con componentes conocidos.

Existen chips de tarjeta inteligente que comprenden la llamada interfaz S^{2}C definida por la empresa Philips, para conectar el chip de tarjeta inteligente con una interfaz HF de un aparato NFC. Estos chips de tarjeta inteligente disponen de elementos de hardware destinados a generar y descodificar las señales (Código Miller, código Manchester, portadora auxiliar de 848 kHz) que requiere una interfaz ISO/IEC 14443. No obstante, un chip de esta clase no posee una unidad de interfaz HF propia.

La figura 7 muestra esquemáticamente una unidad de transpondedor, según la invención, constituida por un módulo de interfaz (unidad de interfaz) (71), conectada a una antena (3), y un chip (75) con una interfaz adecuada, por ejemplo, una interfaz S^{2}C. Una unidad de transpondedor de esta clase se puede realizar, por ejemplo, en un teléfono móvil, con la tarjeta SIM como chip (75), la cual, preferentemente, está conectada al módulo de interfaz (71) mediante una o varias superficies de contacto libres (-C6- y/o -C4-, -C8-) de la tarjeta SIM.

Tanto el módulo de interfaz (71) como el chip (75) pueden obtener su tensión de alimentación del aparato, en el que están dispuestos, preferentemente, de forma reversible. El módulo de interfaz (71), en un segundo modo de funcionamiento, puede actuar como un transpondedor corriente y alimentar al chip con una tensión de funcionamiento VccRF.

La figura 8 muestra esquemáticamente una configuración más exacta de un módulo de interfaz para un chip con una interfaz S^{2}C.

El módulo de interfaz (71) está equipado con una entrada de señal (SIGIN) y una salida de señal (SIGOUT), para dirigir señales de la antena al chip (no representado) y del chip, que genera la señal portadora auxiliar modulada, a la antena. Una señal a (SIGOUT) consta de una señal TTL de 13,56 MHz que, en su caso, contiene una señal de modulación de un aparato lector distante.

El módulo de interfaz (71) comprende un amplificador (80), una compuerta AND (89), un oscilador (88), un divisor de frecuencias (82), un formador de señal (84) y un conmutador (87). Por ejemplo, el amplificador (80) puede ser un amplificador simétrico con amplificadores de salida (digitales) del tipo "Push-Pull" (en contrafase). Además, el módulo de interfaz posee dos conectores de antena (LA) y (LB) y una capacidad en serie (81). Adicionalmente, el módulo de interfaz (71) posee conexiones (Vcc-in) y (GND) para la alimentación de energía y una entrada de control (CTRL) para conmutar el módulo de interfaz, mediante el conmutador (87), entre el funcionamiento de emisión y el funcionamiento de recepción.

La señal portadora auxiliar de modulación externa se conduce mediante una interfaz adecuada (p. ej., la interfaz S^{2}C de Philips) a la entrada de señal (SIGIN) del módulo de interfaz (71), donde se procesa del modo descrito a continuación. Por ejemplo, la señal portadora auxiliar es una señal TTL de 848 kHz, de modulación ASK (ISO/IEC 14443 A, Código Manchester) o BPSK (ISO/IEC 14443 B, Código NRC).

Cuando el módulo de interfaz está en funcionamiento de emisión, es decir, cuando se realiza una transmisión de datos inalámbrica hacia un aparato lector externo o un aparato NFC, en la entrada de señal (SIGIN), mediante el chip de tarjeta inteligente, se alimenta una señal portadora auxiliar modulada y, opcionalmente, se invierte en un inversor (86). La señal invertida (E) se vincula en la compuerta AND (89), como modulador de frecuencia portadora, con una señal de frecuencia portadora de 13,56 MHz, y se conduce al amplificador (80).

La antena (3) y la capacidad en serie (81) forman un circuito oscilante en serie, el cual está conectado a las salidas (LA') y (LB') del amplificador (80), de forma que la corriente HF que en caso de resonancia fluye en el circuito oscilante de antena sólo está limitada por las resistencias óhmicas de las conducciones y del amplificador (80). Gracias a esto se consigue la máxima potencia posible de emisión del módulo de interfaz.

Además, desde el oscilador (88), con el conmutador (87) en funcionamiento de emisión, a través de la salida (SIGOUT), se puede conducir al chip de tarjeta inteligente una señal de ciclo uniforme de 13,56 MHz, siempre que una señal de ciclo (externa) de este tipo sea necesaria para el funcionamiento, a fin de mantener una sincronización ("Timing") exacta. Tal como ya se ha descrito, esto es necesario para una comunicación según la Norma ISO 14443 Tipo A.

En funcionamiento de recepción, mediante el conmutador (87) y salida (SIGOUT), se puede conducir al chip de tarjeta inteligente una señal de recepción digitalizada tomada de la antena (1). En este caso, el formador de señal (84) funciona como amplificador, para poder captar señales débiles, y como circuito de umbral, para poner a disposición una señal de salida digitalizada en la salida del formador de señal. Por ejemplo, se puede utilizar como circuito de umbral un disparador Schmitt, el cual emite un nivel alto o bajo inequívoco, dependiendo de que se supere o no se alcance un valor de umbral predeterminado.

Las salidas Push-Pull del excitador de salida (ver unidades amplificadoras en la figura 5) se conmutan a GND mediante la entrada de control del amplificador simétrico (80), de modo que con la antena (3) y el condensador (41) se genera un circuito oscilador paralelo. En funcionamiento de recepción del módulo de interfaz, el amplificador (80) se puede conmutar a un modo de ahorro de corriente a fin de ahorrar energía.

El oscilador (88) genera la señal de frecuencia portadora de 13,56 MHz necesaria para el funcionamiento de emisión. En caso de que en funcionamiento de recepción el oscilador no se pueda desconectar, en su caso, porque su régimen transitorio es demasiado prolongado, se hace funcionar el oscilador con el módulo de interfaz en modo de recepción, preferentemente, a un múltiplo "N" de la señal de frecuencia portadora (p. ej., 27,120 MHz) para no perturbar con diafonía la señal de recepción, que puede ser débil. En funcionamiento de emisión se puede entonces generar la señal de 13,56 MHz dividiendo por "N" la señal del oscilador mediante un divisor opcional (82).

La entrada de señal de control (CTRL) para una señal de control es opcional, ya que la señal se control para conmutar el modo de funcionamiento también se puede derivar de la señal de entrada en la entrada de señal (SIGIN). Por ejemplo, un elemento de tiempo monoestable (Monoflop), a partir de la señal de entrada en (SIGIN), puede generar una señal de control. Sólo existe una entrada de señal activa cuando el chip desea enviar datos. En la salida del elemento de tiempo se obtiene una señal de control cuando el elemento de tiempo monoestable se dispara con el primer flanco de la señal de entrada. En especial, el elemento de tiempo se debería realizar como redisparable y estar ajustado de forma que recaiga en el estado inicial, por ejemplo, después de un tiempo igual a una o dos veces la duración de un bit (máximo el FGT, "Frame Guard Time" ("Tiempo de seguridad de cuadro")). Con ello, la señal de control activa nuevamente un funcionamiento de recepción cuando ya no se envían datos.

La figura 9 muestra esquemáticamente la configuración de un módulo de interfaz para su conexión a un chip con una interfaz HF convencional.

La unidad de transpondedor activa, según la invención, dispone de un ramal de recepción y un ramal de emisión. El ramal de emisión consta de una antena (3), un amplificador de entrada (91), un regulador de amplificación automático (92), así como un amplificador, el cual está configurado, preferentemente, como amplificador simétrico (V+, V-). Además, existe un chip de transpondedor (CL) conectado al amplificador simétrico mediante sus conectores de antena.

El chip de transpondedor (CL) es un chip RFID convencional según el estado de la técnica. Normalmente está conectado en sus conectores a una antena, por ejemplo, en una tarjeta de chip. Por otra parte, el chip de transpondedor (CL) está configurado de forma que la transmisión de datos se realiza de la unidad de transpondedor a un aparato lector mediante modulación de carga. Esto de todas maneras casi siempre sucede en los sistemas RFID habituales utilizados con 13,56 MHz o también con 125 kHz (p. ej., ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693, ISO/IEC 18000-3).

El ramal de emisión consta de un circuito de desmodulación (97), un circuito de modulador (9), un oscilador (8) (p. ej., 13,56 MHz), un módulo de control (95), así como un amplificador de emisión (80) conectado a la antena (3). El circuito de desmodulación (98) puede constar, por ejemplo, de un rectificador (96) y un conmutador de valor de umbral (97).

En modo de recepción, mediante el campo magnético de un aparato lector RFID distante se induce una tensión en la antena (3). Junto con el condensador (81), la antena (3) forma un circuito oscilante en paralelo cuya frecuencia de resonancia es aproximadamente igual a la frecuencia de emisión del aparato lector RFID. La tensión que de este modo aparece en el circuito oscilante se conduce al amplificador de entrada (91) mediante el conmutador (7). Mediante un regulador de amplificación (92) se realiza el seguimiento del factor de amplificación del amplificador de entrada (91) de forma que la amplitud de salida de la tensión amplificada por el amplificador de entrada (91) se mantiene en gran medida constante. La constante de tiempo de la regulación se ajusta, preferentemente, de modo tal que, aunque se mantenga constante la tensión de salida del amplificador (91) para distancias diferentes respecto al aparato lector (es decir, con tensiones de valores diferentes en la bobina -3-), las señales de modulación (p. ej., 10% ASK con 106 kBit/s), en cambio, no se supriman debido a una regulación demasiado rápida.

La señal de salida del amplificador (91) se conduce a otro amplificador, preferentemente, un amplificador simétrico (V+, V-). La señal de salida del amplificador simétrico se conduce a las conexiones del chip RFID inalámbrico (CL) mediante, como mínimo, una resistencia en serie (93). La amplitud de la señal de salida del amplificador simétrico V+/V- se selecciona de forma que mediante la señal de salida se pueda alimentar al chip RFID (CL) con energía suficiente para su funcionamiento.

Así pues, el chip RFID (CL) recibe una señal que se corresponde a lo largo del tiempo con la señal del aparato lector distante y que se comporta de modo proporcional a la misma en lo que se refiere a la amplitud. Con ello, el chip RFID también está en situación de poder recibir las instrucciones enviadas por dicho aparato lector, evaluarlas y, en su caso, procesarlas.

Tan pronto el chip RFID (CL) ha recibido y procesado una instrucción, intentará enviar una respuesta al aparato lector distante. Para ello, el chip RFID habitualmente utiliza una modulación de carga, o sea que una resistencia adicional en paralelo del chip se conecta y desconecta con el paso de la señal de modulación. Esto conduce a oscilaciones medibles de la caída de tensión en las resistencias (93), (94). Dicho de otra manera, se modula la amplitud de la tensión alterna HF en las conexiones. Esta señal de tensión alterna modulada en amplitud es desmodulada por el circuito de desmodulación (98), de forma que se reconstruye la señal de modulación original.

El circuito de desmodulación (98), en el caso más sencillo, consta de un rectificador en puente (96) y un conmutador de valor umbral (97). Otra posibilidad es realizar el circuito de desmodulación con un convertidor A/D y un posterior procesado de datos (p. ej., un procesador DSP con software). En los sistemas RFID que trabajan con portadoras auxiliares con modulación de carga, también es posible realizar un filtrado de una banda portadora auxiliar creada con modulación de carga (banda portadora auxiliar superior 13,56 MHz + f_{HT}, banda portadora auxiliar inferior -13,56 Mhz - f_{HT}) y un procesado posterior.

La señal de modulación reconstruida mediante el circuito de desmodulación (97) también se conduce a un módulo de control (95). Este módulo de control conmuta el conmutador, según la invención, con el primer flanco de la señal de modulación, en lo posible de modo instantáneo, a un modo de funcionamiento de emisión, de forma que los datos generados por el chip RFID (CL) se puedan transmitir al aparato lector distante. Para ello, se conmuta en primer lugar el conmutador (7) de la antena (3) al oscilador (8) (13,56 MHz). Esto es necesario para poder seguir alimentando el chip RFID (CL) con una tensión alterna de la frecuencia correcta. Al mismo tiempo se activa el amplificador (80) mediante el módulo de control (95).

La señal de modulación reconstruida así como la señal del oscilador (8) se conducen al circuito de modulador (9). La función exacta de dicho circuito ya ha sido descrita detalladamente. La señal de salida del circuito de modulador (9) se conduce al amplificador (80) y se emite al aparato lector distante mediante la antena (3).

Según la invención, se ha previsto que cuando no se conduce ninguna señal de modulación al módulo de control (95) durante un tiempo definido "t", dicho módulo vuelva a conmutar el conmutador, según la invención, al modo de funcionamiento de recepción. El tiempo "t" se ajusta, preferentemente, entre la duración de un bit (ISO 14443-A: \sim10 \mus) y el "Frame Delay Time" (tiempo mínimo hasta la señal siguiente de un aparato lector, ISO 14443-A: \sim86 \mus).

La señal que llega al módulo de control (95) procedente del ramal de recepción (-91-, -92-, V+, V-) tiene un papel importante. Cuando un aparato lector envía datos mediante una modulación de la amplitud del campo emitido (p. ej., 150/IEC 14443-A: 100% ASK, ISO/IEC 14443-B: 10% ASK), esta modulación también se transmite al chip de transpondedor (CL). Es posible que el circuito de desmodulación (98) no pueda distinguir entre una señal de modulación de un aparato lector y una modulación de carga del chip RFID (CL), ya que las dos se manifiestan en las conexiones del chip RFID (CL) en forma de modulación de amplitud de la señal HF.

No obstante, una modulación de carga del chip de transpondedor (CL) se reconoce solamente en las conexiones, mientras que, por el contrario, una señal de modulación del aparato lector ya se reconoce en el ramal de recepción (-91-,
-92-, V+, V-) del circuito, según la invención. Por ello, se ha previsto conectar el circuito, según la invención, al modo de emisión solamente cuando se puede detectar una señal de modulación (modulación de amplitud) exclusivamente en las conexiones del chip RFID (CL), pero no en el ramal de recepción, ya que sólo en este caso se trata de una modulación de carga. En la figura 9 esto se muestra con la señal que alimenta el elemento de control (95) procedente del ramal de recepción (-91-, -92-, V+, V-).

Una segunda posibilidad de diferenciación es la evaluación de la profundidad de modulación de la señal en las conexiones del chip RFID. Con la modulación de carga se consigue una profundidad de modulación inferior al 100%. En un modelo experimental se determinó aproximadamente el 25%, y las combinaciones de diferentes resistencias (93), (94) con distintos chips RFID (CL) conducen a otros valores. Por ello, se ha previsto que la diferenciación entre la modulación de carga y la modulación del aparato lector se realice mediante la determinación de la profundidad de modulación sobre la base de valores umbral prefijados. Si la fuerza de una señal de modulación es superior a un primer umbral elevado, se trata de una señal del aparato lector. Por el contrario, si la señal de modulación es menor que el primer umbral de conmutación y, opcionalmente, superior a un segundo umbral de conmutación, se reconocerá que se trata de una modulación de carga. La conmutación al modo de emisión se realizará cuando la modulación ha sido producida por una modulación de carga.

La figura 10 muestra esquemáticamente la composición de un módulo de interfaz simplificado destinado a su conexión a un chip con una interfaz HF convencional. En esta forma de realización, en lugar de un amplificador lineal se emplea un excitador TTL simétrico (23), (24), (25). Un detector de modulación (22) sirve para reconocer una modulación de amplitud enviada por el aparato lector, y durante los impulsos de modulación del aparato lector, que realiza una modulación 100% ASK, según la invención, conmuta a un nivel bajo las dos salidas (23), (24) del circuito simétrico. Por el contrario, si el chip de transpondedor (CL) y el aparato lector utilizan para la transmisión de datos una modulación 10% ASK (p. ej., según ISO/IEC 14443-B), se prevé que el detector de modulación (22) conmute con el ciclo de las señales de modulación entre dos circuitos simétricos con niveles de señal de salida diferentes.

Otra posibilidad de acoplamiento del chip de transpondedor (CL) es un acoplamiento capacitivo o también inductivo. La figura 11 muestra la parte relevante de un módulo de interfaz simplificado para una conexión inductiva a un transpondedor.

Para un acoplamiento inductivo el circuito dispone de una antena adicional (29) que se lleva a resonancia con la frecuencia de trabajo (p. ej., 13,56 MHz) mediante un condensador (26). Contiguo a la antena (29) se sitúa un transpondedor que consta de un chip de transpondedor (CL) y una antena (28), de forma que se pueda conseguir el mejor acoplamiento magnético posible entre las antenas (28) y (29). También en esta configuración se puede detectar fácilmente una modulación de carga del chip de transpondedor (CL).

El módulo de interfaz inductivamente acoplable y la antena adicional vinculada al mismo (ver el símbolo de referencia -3- en la figura 10) puede estar dispuesto en un aparato terminal. Con la ayuda de un aparato terminal de este tipo se puede aumentar el alcance de un transpondedor corriente. Por ejemplo, el dueño de un teléfono móvil podría establecer una comunicación entre su transpondedor y un aparato lector desfavorablemente situado o al que por otros motivos no se pueda acceder cómodamente, acercando el transpondedor a su teléfono móvil dotado de un módulo de interfaz inductivamente acoplable, según la invención.

La tabla siguiente muestra los resultados de las mediciones de alcance realizadas:

2

Tal como se observa en la tabla, con el procedimiento, según la invención, se consiguen alcances de comunicaciones elevados también con antenas muy pequeñas.

Se ha comprobado que las antenas pequeñas, por ejemplo en una tarjeta SIM con antena propia (aprox. 15x25 mm^{2}), con una modulación de carga convencional, sólo consiguen distancias de lectura muy reducidas. Con frecuencia incluso es imposible la comunicación con un aparato lector inalámbrico cuando la tarjeta SIM con antena está colocada, por ejemplo, dentro de un teléfono móvil. No sólo aumenta considerablemente el alcance cuando uno de los emisores, según la invención, se incorpora a un aparato terminal móvil. También se puede aprovechar ventajosamente el hecho de que los aparatos terminales móviles tales como los teléfonos móviles, PDAs, etc., poseen su propia alimentación de energía (batería), la cual también se puede utilizar para alimentar un circuito, según la invención.

Las soluciones descritas se pueden considerar alternativas al uso de unidades NFC, las cuales, en el modo activo del sistema NFC, emiten su campo alternadamente. Sin embargo, las presentes soluciones también pueden servir como complemento ventajoso para el modo pasivo en un sistema NFC.

Así pues, se podría adaptar una unidad NFC para que responda de acuerdo con las presentes soluciones, en su modo pasivo, con el papel ("Being Card") en el que la unidad NFC debe realizar una modulación de carga. Por ejemplo, la unidad NFC podría actuar como componente permanentemente activo que emite un campo propio. Igualmente, la unidad NFC también podría diferenciar y, en su caso, conmutar, entre un primer submodo, correspondiente a una modulación de carga convencional, y un segundo submodo de emisión activa, en el que se simula la modulación de carga. Gracias al modo de funcionamiento pasivo modificado, una unidad NFC mejorada de esta manera también se puede comunicar, con un alcance mayor, con aparatos lectores RFID corrientes. Dado que las unidades NFC ya disponen de determinadas unidades para la emisión autónoma en su modo activo convencional, por ejemplo, un oscilador, un amplificador y una unidad de control, un circuito NFC necesita relativamente pocas modificaciones para realizar en una unidad NFC un circuito de acuerdo con la presente solicitud de patente.

Es posible combinar entre sí aspectos parciales de cada forma de realización, tal como se desprende de los ejemplos descritos en los párrafos siguientes.

Por ejemplo, con las combinaciones de componentes antes citados, se puede elegir una modulación adecuada para el caso de aplicación concreto. También se pueden combinar en un modulador, teóricamente de cualquier manera deseada, los distintos tipos mostrados de moduladores de portadora auxiliar y moduladores de frecuencia portadora. También se puede elegir según el tipo de aplicación prevista, si se prevé un modo de funcionamiento pasivo así como las condiciones en que se ha de realizar una conmutación.

Los componentes funcionales individuales de la unidad de transpondedor, es decir, la antena, la unidad de interfaz, el chip y, en su caso, la unidad de alimentación de tensión pueden estar dispuestos por separado en diversas combinaciones, o bien estar integrados en una unidad. Por ejemplo, una unidad de transpondedor, según la invención, puede estar conformada como un transpondedor de configuración especial en un soporte de datos portátil, en especial una tarjeta de chip, que opcionalmente puede tener una batería. Un soporte de datos portátil, en especial, una tarjeta SIM con un chip y una unidad de interfaz, en un aparato terminal móvil, puede estar conectado a una fuente de tensión externa y/o una antena externa. La unidad de interfaz dispuesta en un aparato terminal puede estar conectada a una antena propia o externa, y comunicarse con un chip situado de forma fija en el aparato terminal o bien dispuesto temporalmente sobre el aparato terminal.

Con referencia a las figuras 13 a 19, se describen a continuación mejoras que son ventajosas, en especial, para el caso de aplicación que muestra la figura 12. En la figura 12 se muestra como unidad de transpondedor una tarjeta de memoria masiva conectable a un aparato terminal. Los siguientes soportes de datos móviles se consideran casos de aplicación análogos: una tarjeta SIM, un módulo de seguridad para un terminal de transacciones de pago, un módulo de seguridad (TPM - "Trusted-Platform-Module") para un ordenador o un USB-Token conectable a un aparato terminal, siempre que también comprendan medios adecuados, según la invención, para la comunicación de datos inalámbrica. Por ello, a continuación se utiliza, cono mínimo parcialmente, el término genérico "soporte de datos portátil", prescindiendo de la mención de los componentes opcionalmente presentes de la memoria masiva (122) y la unidad de control (124) asociada.

La figura 13 muestra la configuración del módulo de interfaz (121) de la figura 12. El módulo de interfaz (131) comprende un amplificador (130), una unidad de procesado de señal (136), una unidad de conmutación (134) para el modo de funcionamiento pasivo, que habitualmente comprende un rectificador, un desmodulador y un modulador de carga, y una unidad de selección (135). El módulo de interfaz recibe una tensión de alimentación externa (Vcc-MMC) a través de una entrada (Vcc-MMC), y prepara una tensión de alimentación propia para la salida (Vcc-out).

De este modo, se puede alimentar la tarjeta de memoria masiva (120) de la figura 12 con dos posibles fuentes de energía. Dicha tarjeta recibe su tensión de alimentación sea de la alimentación de energía (128) del aparato terminal (127) (VCC-MMC) sea de un campo de alta frecuencia externo (VCC-HF).

La unidad de selección (135) que muestra la figura 13 detecta si existe una tensión de alimentación (VCC-MMC) y conecta una señal de selección interna (habilitar) del módulo de interfaz (131), preferentemente, según la presencia de la alimentación de tensión preparada por el aparato terminal. Dependiendo de la señal de selección interna, el módulo de interfaz (138) utiliza un modo de funcionamiento pasivo (unidad de interfaz pasiva -134- activada, y amplificador -130- y procesado de señal -136- desactivados), o bien el modo de funcionamiento activo, según la invención (unidad de interfaz pasiva -134- desactivada, y amplificador -130- y procesado de señal -136- activados). Por otra parte, la unidad de selección (135) puede detectar si la alimentación de tensión externa (Vcc-MMC) está presente con fuerza suficiente y, en su caso, incluso evaluar su evolución en el tiempo.

Cuando la tarjeta de memoria masiva (120) de la figura 12 se encuentra en el aparato terminal (127), toma su tensión de alimentación de la alimentación de energía (128). La unidad de selección (135) conecta el amplificador (130) y la unidad de procesado de señal (136), para enviar los datos a transmitir en el modo de funcionamiento
activo.

Por el contrario, cuando la tarjeta de memoria masiva (120) no está introducida en un aparato terminal, o bien no recibe de un aparato terminal energía suficiente, la alimentación de la tarjeta de memoria masiva (120) se realiza con energía del campo de alta frecuencia recibido. La unidad de selección (135) desconecta el amplificador (130) y la unidad de procesado de señal (136), y activa la unidad de comunicaciones (134) para, por ejemplo, realizar una modulación de carga convencional de un campo de alta frecuencia presente.

Opcionalmente se puede recurrir a una batería de la tarjeta de memoria masiva para complementar la alimentación de energía. Así pues, en el modo de funcionamiento pasivo, la tarjeta de memoria masiva (120) trabaja como un transpondedor activo o pasivo convencional. La unidad de selección (135) puede estar adaptada para configurar la señal de salida según la tensión de batería disponible y/o según la capacidad de energía de la batería.

De forma alternativa o complementaria, la señal para la selección del modo de funcionamiento se puede prefijar independientemente de la alimentación de tensión medida. La señal de selección se puede generar como respuesta a una instrucción recibida por la tarjeta de memoria masiva (120), o bien dependiendo de la aplicación que esté ejecutando la unidad de control (125) en ese momento. La selección del modo de funcionamiento pasivo se puede elegir para determinadas aplicaciones que, por motivos de seguridad, sólo están destinadas a intercambiar datos inalámbricamente a muy corta distancia. Una aplicación de esta clase podría ser, por ejemplo, un monedero electrónico. Por el contrario, otra aplicación en la unidad de control (125), por ejemplo, un billete de viaje de un sistema de transporte público de pasajeros de cercanías, puede elegir el modo de funcionamiento activo para aprovechar su mayor
alcance.

Incluso puede ser razonable prever un valor prefijado para la señal de selección. Por ejemplo, para una tarjeta de memoria masiva que después de su activación utiliza como aplicación por defecto una aplicación de billete de viaje y que no posee una batería, es útil elegir el valor prefijado de modo que la forma de funcionamiento pasivo esté preseleccionada. Por el contrario, si la tarjeta de memoria masiva tiene una batería que, como mínimo a carga completa, es lo suficientemente potente, con el valor prefijado se debería elegir el modo de funcionamiento activo de la tarjeta de memoria masiva.

Un control de la señal de salida también se puede emplear para aumentar o reducir selectivamente el alcance durante una determinada parte del tiempo de una transacción. Como parte del tiempo se puede elegir una fase inicial, una fase central o una fase de conclusión de la transacción. Por ejemplo, en la fase inicial se establece el enlace de comunicaciones y la autenticación, en la fase central se contabiliza (un billete de viaje), y en la fase final se registra la transacción y se concluye el enlace de comunicaciones.

Por ejemplo, si una aplicación de billetes de viaje trabaja, en primer lugar, en el modo activo, se puede utilizar este modo para una fase de acercamiento de la tarjeta de memoria masiva (120) a un aparato lector del sistema de billetes de viaje. Dado que se puede comenzar una comunicación para una transacción de billetes de viaje ya a una distancia relativamente mayor, se reduce el tiempo necesario para la misma.

Tan pronto la unidad de selección (135) de la tarjeta de memoria masiva (120) detecta un valor prefijado para una alimentación de tensión por parte de un campo HF, genera una correspondiente señal de selección para conmutar la tarjeta de memoria masiva al modo de funcionamiento pasivo. El valor prefijado se puede elegir de manera que se asegure que la tarjeta de memoria masiva se encuentra dentro del alcance de comunicaciones del aparato lector que emite el campo HF.

De forma adicional o alternativa a la conmutación por la unidad de selección (135), por ejemplo, la aplicación de billetes de viaje puede obligar a una conmutación al modo de funcionamiento pasivo, como mínimo, durante un espacio de tiempo determinado, preferentemente, durante la fase central de la transacción. Con ello, se podría asegurar, por ejemplo, que no se cancele inadvertidamente un billete de viaje cuando se aproxima casualmente a un aparato lector de billetes de viaje, y la cancelación se produzca solamente cuando, después de un acercamiento aproximado, se realiza un acercamiento intencionado dentro de la zona de cobertura de comunicaciones del aparato lector.

Por último, también sería posible utilizar el modo de funcionamiento activo durante el espacio de tiempo del final de una transacción, para evitar que pueda concluir totalmente una transacción que de por sí ha tenido éxito. Según el tipo de transacción, pueden ser adecuadas combinaciones diversas de la selección del modo de funcionamiento en función del tiempo para determinadas fases.

Con referencia a la figura 14 se describen, en especial, posibilidades para desactivar selectivamente un modo de funcionamiento. Se puede realizar una desactivación como complemento o alternativa de una selección del modo de funcionamiento.

La figura 14 muestra un soporte de datos portátil (140) conectado reversiblemente a un aparato terminal (147) con una interfaz propia para las comunicaciones a corta distancia (148), (149). Además de la alimentación de energía (128) y una unidad de control (129), el aparato terminal (147) comprende una unidad de interfaz (149) que, preferentemente, es una unidad de interfaz NFC y a la que está conectada una antena (148). De esta manera, el aparato terminal (147) puede desempeñar papeles diferentes en un sistema NFC o en un sistema RFID, según el modo de funcionamiento seleccionado ("Being Reader", "Being Card" y "Peer-to-Peer") para la unidad de interfaz inalámbrica (149).

En el soporte de datos portátil (140) se han dispuesto la antena (123), el módulo de interfaz (121) y la unidad de control (125). Opcionalmente, el soporte de datos portátil (140) recibe una alimentación de tensión VCC-MMC de una unidad de alimentación de energía (128). La unidad de control (129) del aparato terminal (147) está conectada, como mínimo, con el módulo de interfaz (121) y, opcionalmente, también con la unidad de control (125) del soporte de datos portátil.

Cuando la unidad de interfaz (149) del aparato terminal (147) trabaja en el modo "BeingReader", un soporte de datos portátil (140), no introducido en el aparato terminal (147), podría comunicarse inalámbricamente con el aparato terminal (147).

Por el contrario, cuando el soporte de datos portátil (140), tal como se muestra, se emplea dentro del aparato terminal (147), generalmente no se desea esa comunicación inalámbrica. Una comunicación inalámbrica entre el soporte de datos portátil (140) en estado introducido y el aparato terminal (147) incluso sería perjudicial, porque dificulta o incluso impide la lectura de otros soportes de datos inalámbricos que también se encuentren dentro de la zona de cobertura del aparato terminal (147). En cualquier caso, quedaría afectado el rendimiento de la interfaz inalámbrica del aparato terminal, ya que habría que resolver la colisión entre los dos transpondedores inalámbricos presentes (el soporte de datos portátil -140- y el transpondedor RFID externo). Además, puede no ser deseable que tanto el soporte de datos portátil (140) como el aparato terminal (147) como unidad NFC en el modo "BeingCard" se comuniquen con un aparato lector externo.

En el sistema constituido por un aparato terminal (147) y un soporte de datos portátil (140), se ha previsto asignar una mayor prioridad de comunicación a una de las dos interfaces inalámbricas (148), (149) y (121), (123) presentes. En su caso, se puede desactivar de modo permanente o temporal la otra interfaz correspondiente. La prioridad de una interfaz se debería asignar, preferentemente, de modo temporal. Por ejemplo, en un primer momento puede ser ventajoso asociar una prioridad mayor a una interfaz NFC del aparato terminal, cuando éste se encuentra en un modo determinado, en especial, en el modo "BeingReader". En un segundo momento, en cambio, se debe asignar una prioridad mayor a la interfaz inalámbrica del soporte de datos portátil (140). Para establecer las prioridades de las interfaces, en el sistema constituido por un aparato terminal (147) y un soporte de datos portátil (140), se genera una señal de desactivación para una de las dos interfaces inalámbricas.

La aplicación a ejecutar puede ser un primer criterio para decidir cuál ha de ser la interfaz preferente. Por ejemplo, puede ser adecuado para algunas aplicaciones, por ejemplo, aplicaciones de transacciones de pago, comunicar preferentemente mediante el soporte de datos portátil (140). En cambio, otras aplicaciones comunicarán preferentemente a través de la interfaz inalámbrica del aparato terminal, por ejemplo, cuando se deba cargar software para el aparato terminal (147). Otro criterio puede ser el lugar de almacenamiento de la aplicación ejecutada. En su caso, para una aplicación que se ejecuta en la unidad de control (125) del soporte de datos portátil (140), es sencillo comunicarse con un aparato lector externo inalámbrico mediante la propia interfaz inalámbrica (121). Contrariamente, para un software de aplicación que se ejecuta mediante la unidad de control (129) del aparato terminal (147), puede ser más sencillo utilizar la unidad de interfaz (NFC) (149) del aparato terminal (147).

Otro criterio para fijar la prioridad de las interfaces inalámbricas puede ser el modo de funcionamiento ("Being Reader", "Being Card" y "Peer-to-Peer") de la unidad de interfaz (NFC) (149) del aparato terminal (147). También se pueden utilizar como criterios las directrices que ha elegido el usuario del aparato terminal (147), por ejemplo, dentro del marco de una configuración del aparato.

Para conmutar la prioridad entre las dos interfaces inalámbricas se pueden emplear distintos procedimientos.

Según un primer planteamiento, la unidad de control (125) del soporte de datos portátil (145), mediante la interfaz de comunicaciones interna (141), envía a la unidad de interfaz (121) una instrucción para desactivar o reactivar la interfaz. La interfaz inalámbrica del aparato terminal (147) recibe una mayor prioridad, ya que la interfaz inalámbrica del soporte de datos portátil (125) es desactivada totalmente. La reconexión de la interfaz inalámbrica del soporte de datos portátil (140) mediante la unidad de control (125) se puede realizar automáticamente con la recepción de cualquier otra instrucción o de una instrucción destinada especialmente para ello, a través de la interfaz (143).

Según un segundo planteamiento, la unidad de interfaz (121) del soporte de datos portátil (140) se activa o desactiva mediante una señal especial de desbloqueo o desactivación, sin intervención de la unidad de control (125). La señal de desbloqueo puede ser, por ejemplo, una señal lógica (nivel alto o bajo). Nuevamente, la interfaz inalámbrica del aparato terminal (147) recibe una mayor prioridad, gracias a la desactivación de la interfaz inalámbrica del soporte de datos portátil (140). Esta señal de desactivación también se puede aplicar por un tiempo breve, por ejemplo, en un momento en el que la unidad de interfaz inalámbrica (149) del aparato terminal emite una señal "REQUEST" para establecer un enlace de comunicaciones con un transpondedor externo posiblemente presente.

Según un tercer planteamiento, se interrumpe la tensión de alimentación (VCC-MMC) interna del soporte de datos portátil. Sin embargo, complementariamente a la interrupción de la alimentación de tensión, se deben producir otras etapas para evitar la activación de la interfaz inalámbrica del soporte de datos por un campo de alta frecuencia externo de un aparato lector o por el campo de alta frecuencia del aparato terminal. Por ejemplo, se pueden prever en el soporte de datos portátil (140) medios, no representados, para detectar que el soporte de datos portátil está introducido en un aparato terminal. Más adelante se describirá con más detalle este tipo de "Reconocimiento-Instalado".

La figura 15 muestra un soporte de datos portátil (150) con una antena interna (123) incorporado a un aparato terminal (157) equipado con una antena externa (158) que puede utilizar el soporte de datos portátil. A elección, para la transmisión de datos inalámbrica, el soporte de datos portátil puede utilizar la antena interna (123) o bien la antena externa (158) del aparato terminal (157).

En la forma de realización que muestra la figura 15, el soporte de datos portátil (150) comprende medios de comprobación (151) adaptados para comprobar si el soporte de datos portátil (150) está conectado a una antena externa (158). La configuración, mostrada como ejemplo, de uno de dichos medios de comprobación (151) aprovecha el atributo típico de una antena RFID para la gama de frecuencias de 13,56 MHz, de que la resistencia de corriente continua de dicha antena generalmente es de pocos ohmios. Para la comprobación se aplica a la tensión de alimentación VVC un conector de la antena con una resistencia pull-up (153). El segundo conector se coloca temporalmente a tierra (GND) con un transistor conmutador (156). Cuando entre los dos ciclos de conexión existe una unión galvánica debido a una antena de baja resistencia (158), el proceso de conmutación del transistor se puede detectar como barrera de potencial (salto de tensión) en la entrada de un circuito de evaluación (154), por ejemplo, en forma de un disparador Schmitt.

Otra posibilidad es enviar al soporte de datos portátil (150) mediante la interfaz inalámbrica, como mínimo, en un primer momento, por ejemplo, después de la conexión del aparato terminal (157), una instrucción especial para la selección de la antena. Si no se envía dicha instrucción, por ejemplo, porque no se dispone de una antena externa (158), o bien, porque el usuario del aparato terminal ha seleccionado la correspondiente configuración de usuario, se mantiene como seleccionada la antena interna (123). Se debería prever otra instrucción especial para volver a conmutar de la antena externa (158) a la antena interna (123), para permitir la conmutación reiterada de las antenas.

Un tercer planteamiento se puede basar, por ejemplo, en un nivel fijo, para indicar la presencia o ausencia de una señal de conmutación sencilla (nivel alto o bajo), que se puede acoplar a una conexión explícitamente prevista para ello en la interfaz de contactos del soporte de datos portátil. Por ejemplo, esta señal de conmutación se puede poner a un nivel fijo para indicar la presencia o ausencia de una antena externa. Esta señal de conmutación permite al aparato terminal realizar la selección de la antena según sea necesario, es decir, en especial, dependiendo del estado de funcionamiento del aparato terminal (157) o de la configuración de usuario.

A continuación se explican primero de modo general los medios para reconocer si el soporte da datos portátil está montado en un aparato terminal ("Reconocimiento-Instalado"), y luego más detalladamente con referencia a las figuras 16 a 18.

Para muy diversas funciones puede ser importante reconocer si el soporte de datos portátil está instalado en un aparato terminal, o bien si el soporte de datos portátil se está haciendo funcionar independientemente de un aparato terminal. Por ello, se ha previsto disponer en el soporte de datos portátil, como mínimo, dos modos de funcionamiento (funcionamiento "independiente" o funcionamiento "dependiente" (instalado)). En primer lugar, estos dos modos de funcionamiento se pueden seleccionar independientemente del posible modo de funcionamiento activo o pasivo del soporte de datos portátil. Sin embargo, por regla general el modo de funcionamiento independiente se vincula al modo de funcionamiento pasivo, ya que la alimentación de energía del soporte de datos portátil se realiza mediante el campo del aparato lector inalámbrico.

Después de una puesta en marcha ("Inicio") del aparato terminal, el mismo, de conformidad con la Especificación MMC, se encuentra en el llamado "Card Identification Mode" ("Modo de identificación de tarjeta"). En este modo el aparato terminal busca (nuevas) tarjetas conectadas con él. Así pues, la tarjeta de memoria masiva, según la invención, se inicia primero en modo de funcionamiento independiente. Cuando a través de la interfaz de contacto se recibe una instrucción SET-RCA, la tarjeta de memoria masiva pasa al modo de funcionamiento dependiente.

Para una tarjeta SIM como soporte de datos portátil, se puede utilizar la presencia de una secuencia de reposición en la interfaz de contacto, o bien la recepción mediante dicha interfaz de una primer APDU ("Application Protocol Data Unit", "Unidad de datos de protocolo de aplicación"), como criterio de conmutación del modo de funcionamiento independiente al modo dependiente.

Opcionalmente, el cambio de un estado de funcionamiento independiente a un estado dependiente se puede hacer depender de una autenticación con éxito. La autenticación puede ser una autenticación recíproca entre el aparato terminal y un soporte de datos portátil, pero debería comprender, como mínimo, una autenticación del aparato terminal frente al soporte de datos portátil. Esta autenticación antes de la conmutación del estado de funcionamiento puede ser especialmente adecuada cuando el aparato terminal requiere una fiabilidad elevada, por ejemplo, para la entrada del número PIN.

En las figuras 16 y 17 se muestran los modos de conexión eléctrica de la interfaz de contacto de una MMC (162), (172) como tarjeta de memoria masiva mediante un anfitrión (161), (171) como aparato terminal para el modo MMC y para el modo SPI de la Especificación "MultiMediaCard", respectivamente.

En otro procedimiento para reconocer el estado instalado de un soporte de datos portátil, se comprueba el estado de, como mínimo, uno de los contactos de la interfaz de contacto, para seleccionar del modo correspondiente el modo de funcionamiento.

Así pues, en el caso de la tarjeta de memoria masiva (162), (172), en un momento posterior al inicio del aparato terminal (161), (171), se comprueba, como mínimo, una de las conducciones CMD, DAT, CLK, VCC-MMC, VCC1, VSS1, VSS2. Por ejemplo, las conducciones CMD, DAT se encuentran en estado de reposo debido a una resistencia "pull-up" a nivel elevado. La conducción (VCC1) se encuentra a nivel elevado y la conducción (VSS1) se encuentra a un nivel bajo. En caso de que, como mínimo, uno de los niveles se corresponda al estado instalado esperado, la tarjeta de memoria masiva (162), (172) cambia al modo de funcionamiento dependiente ("Instalado"). En caso contrario, o cuando, por ejemplo, los valores de nivel medidos no corresponden a una combinación esperada, la tarjeta de memoria masiva (162), (172) permanece en el modo de funcionamiento independiente.

En la figura 18 se muestra otra posibilidad de reconocimiento de instalación. Para detectar si un soporte de datos (180) portátil está instalado en un aparato terminal (187), se consulta el nivel lógico de un contacto que, por ejemplo, puede estar conectado con una resistencia "pull-up" (181). Cuando mediante el conmutador (188) el contacto en el aparato terminal (187) se lleva a un nivel bajo (GND), esto puede ser detectado por el soporte de datos portátil
(180).

En lugar del conmutador (188) también se puede utilizar en el aparato terminal (187) una conexión directa a tierra (GND). El conmutador (188) se puede regular mediante una configuración de usuario del aparato terminal (187). Además, el conmutador (188) puede estar diseñado de manera que sólo conecta a tierra el contacto del aparato terminal (187) para el reconocimiento de un estado de instalación mediante la tensión de batería presente gracias a la alimentación de energía (128). Una configuración de este tipo es especialmente ventajosa, dado que el soporte de datos portátil (180), cuando en el aparato terminal existe tensión de batería, independientemente de si en ese momento el aparato terminal está conectado o desconectado, siempre se reconoce el estado "instalado" y se elige el modo de funcionamiento dependiente. Por el contrario, cuando la batería está descargada, se elige el modo de funcionamiento independiente, de forma que, en su caso, pasan a estar disponibles en el soporte de datos portátil (180) otras funciones de software (por ejemplo, un funcionamiento para casos de emergencia). La posibilidad de ajustar el conmutador mediante una configuración de usuario así como la supervisión de la tensión de batería también se pueden vincular lógicamente, y de esta manera combinarse entre sí.

En otra variante, el conmutador (188) es un conmutador mecánico, por ejemplo, un conmutador DIP o un conmutador deslizante.

En el modo de funcionamiento dependiente el soporte de datos portátil (180) debe responder de forma diferente que en el modo de funcionamiento independiente. En especial, los derechos de acceso a partes de programas y/o datos del sistema de datos se pueden configurar de manera que dependan del modo de funcionamiento. Por ejemplo, puede ser adecuado escribir determinados datos mediante las interfaces inalámbricas (121), (123) solamente cuando el soporte de datos portátil (180) está instalado en un aparato terminal (187) y el soporte de datos portátil (180) ha detectado esta circunstancia. Las modificaciones de los datos se pueden mostrar al usuario mediante un dispositivo indicador, no representado, del aparato terminal (187). Sobre el soporte de datos portátil (180), existen partes de programas y/o datos dotados de autorizaciones de acceso complejas. En estas autorizaciones de acceso se puede establecer en cuál de los modos de funcionamiento (independiente, dependiente, activo, pasivo, activo dependiente, pasivo dependiente o pasivo independiente) está permitido interrogar una determinada parte de un programa, o bien si los datos se pueden leer, escribir, borrar o utilizar en ese estado de funcionamiento.

La figura 19 muestra un circuito mejorado para un módulo de interfaz, por ejemplo del tipo de la figura 8, que permite sincronizar el necesario oscilador con la señal recibida de un aparato lector, mediante un circuito PLL. Por ello, el oscilador no necesita un cuarzo propio.

Un módulo de interfaz (191) está conectado a una antena (3). El módulo de interfaz (191) consta de un amplificador (80), una unidad de procesado de señal (198) así como de un circuito de oscilador modificado. El circuito de oscilador modificado (192) a (197) comprende un oscilador (193) con control por tensión, un primer divisor binario (194) (1/n), un segundo divisor binario (195) (1/m), un comparador de fases (196), un filtro pasabajos (197) y un circuito "Sample-and-Hold" (192). Como circuito "Sample-and-Hold" (192) se puede emplear, por ejemplo, un circuito convencional con la designación LF 198 de la empresa National Semiconductor.

El circuito oscilador (192) a (197) se puede conmutar entre los estados "Funcionamiento de recepción" y "Funcionamiento de emisión" mediante una señal de conmutación (199) recibida por el procesador de señal (191), que se lleva al circuito "Sample-and-Hold" (192).

Mediante la antena (3) se recibe la señal de 13,56 MHz de un aparato lector distante y se conduce al procesado de señal pasando por un módulo de preparación de señal (84), por ejemplo, un disparador Schmitt. A partir de la señal de referencia, el segundo divisor binario (195) genera una señal de referencia, por ejemplo, de frecuencia 6,87 MHz, que se conduce al comparador de fases (196). El oscilador de control por tensión (193) genera una segunda frecuencia, la cual, preferentemente, es superior a 13,56 MHz y que, por ejemplo, puede ser de 27,12 MHz. A partir de la señal del oscilador, el primer divisor binario (194) genera una segunda señal de referencia, por ejemplo, de frecuencia 6,87 MHz, que también se conduce al comparador de fases (196). Partiendo de las diferencias de fases y de frecuencia de las dos señales de referencia, el comparador de fases (196) genera una tensión de regulación, la cual se aplana en un filtro pasabajos (197) y seguidamente se conduce al circuito "Sample-and-Hold" (192).

El circuito "Sample-and-Hold" (192), según la invención, en el modo de funcionamiento de recepción actúa como servidor de tensión, de modo que la tensión de regulación se conduce al oscilador de control por tensión (193) como voltaje constante. Esto tiene como consecuencia que el oscilador (193), tras un breve tiempo de regulación, está acoplado (sincronizado), con enclavamiento en fase, a la frecuencia del aparato lector externo, con la relación de frecuencias "m" a "n" de los dos divisores binarios.

En funcionamiento de emisión, según la invención, el circuito "Sample-and-Hold" (192) se hace funcionar en el modo "Hold". La tensión de regulación antes determinada en el funcionamiento de recepción se mantiene ahora, de forma que el oscilador (193) conserva la frecuencia ajustada. El primer divisor binario (194) parte la frecuencia del oscilador (193) a 13,56 MHz y la conduce al módulo de preparación de señal.

Para facilitar la lectura de la presente descripción, no se han repetido, discutido y combinado en cada una de las formas de realización cada una de las características y configuraciones ventajosas.

Claims

1. Procedimiento para la transmisión de datos de un soporte de datos portátil (1, 120) con una interfaz inalámbrica a un aparato lector (100), al que se pueden transmitir datos de transpondedores mediante la modulación de carga de un campo del aparato lector, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1, 120), para la transmisión de los datos al aparato lector (100), en un modo de funcionamiento activo, genera un campo propio y lo envía como señal que el aparato lector (100) puede evaluar como modulación de carga por un transpondedor del campo del aparato lector (110), y porque el soporte de datos portátil (1, 120) está montado en un aparato terminal (127) y recibe de dicho aparato terminal una tensión de alimentación (127) mediante una interfaz con contactos (126).

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1) es una tarjeta de memoria masiva.

3. Procedimiento, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1), en un modo de funcionamiento pasivo, realiza una modulación de carga del campo del aparato lector.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, caracterizado porque se seleccionan el modo de funcionamiento activo y/o pasivo.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado porque la etapa de selección se realiza dependiendo de una señal de selección interna del soporte de datos portátil (1), de modo que la señal interna de selección se genera dependiendo de una alimentación de energía del soporte de datos portátil (1).

6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque la etapa de selección se realiza dependiendo de una señal de selección externa que recibe el soporte de datos portátil.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la etapa de selección se realiza dependiendo de una instrucción externa recibida.

8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque se utiliza un control de la etapa de selección, a fin de aumentar o reducir selectivamente al alcance durante un determinado espacio de tiempo de una transacción.

9. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se desactiva el modo de funcionamiento activo para la transmisión inalámbrica de datos, de forma que la desactivación se realiza como complemento de la selección del modo de funcionamiento.

10. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se desactiva la transmisión de datos inalámbrica, en especial, los modos de funcionamiento activo y pasivo para la transmisión de datos inalámbri-
ca.

11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque la etapa de desactivación se realiza dependiendo de una señal de desactivación interna del soporte de datos portátil (1).

12. Procedimiento, según las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque la etapa de desactivación se realiza dependiendo de una aplicación activa sobre el soporte de datos portátil (1).

13. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la etapa de desactivación se realiza dependiendo de una señal de desactivación externa que recibe el soporte de datos portátil.

14. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la etapa de desactivación se realiza dependiendo de una especificación del usuario.

15. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque la etapa de desactivación se realiza dependiendo de un modo de funcionamiento inalámbrico del aparato terminal, en el que está introducido el soporte de datos portátil (1).

16. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque para la transmisión de datos inalámbrica se conmuta entre una antena del soporte de datos portátil (1) y una antena del aparato terminal en el que está introducido el soporte de datos portátil (1).

17. Procedimiento, según la reivindicación 16, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1) genera internamente una señal de conmutación para conmutar entre las antenas disponibles.

18. Procedimiento, según la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1) recibe una señal de conmutación externa.

19. Procedimiento, según las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1) realiza la conmutación como respuesta a una instrucción externa recibida.

20. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque se determina si el soporte de datos portátil (1) está instalado en el aparato terminal.

21. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque el soporte de datos portátil (1) envía la señal de forma tal que simula al aparato lector una modulación de carga del campo del aparato lector.

22. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque existe una etapa de acoplamiento de una señal de un oscilador con una señal recibida del aparato lector (100) mediante un circuito PLL ("Phase-Locked-Loop"), el cual es conmutable mediante una señal de conmutación entre un funcionamiento de recepción y un funcionamiento de emisión.

23. Elemento de interfaz para la modulación de señales, que se realiza para una transmisión de datos a un aparato lector (100), al que se pueden transmitir datos de transpondedores mediante la modulación de la frecuencia del campo del aparato lector, caracterizado porque dispone de medios para generar un campo propio y para enviarlo como señal de salida que el aparato lector puede evaluar como una modulación de carga realizada por un transpondedor, para transmitir en una unidad de interfaz activa los datos al aparato lector, y que está preparado para recibir, en el modo de funcionamiento activo, una tensión de alimentación de un aparato terminal.

24. Soporte de datos portátil, caracterizado por disponer de una unidad de interfaz, según la reivindicación 23, adaptado para realizar un procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 22.

25. Documento de valor, por ejemplo, billete de banco, cheque o documento similar, caracterizado porque dispone de una unidad de interfaz, según la reivindicación 23, adaptada para realizar un procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 22.

26. Sistema para la transmisión de datos que comprende un soporte de datos portátil y el aparato terminal en el que se puede instalar el soporte de datos portátil, caracterizado porque el soporte de datos portátil y el aparato terminal están adaptados para realizar el procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 22.