WO2020032701A1 - Nfc 신호용 hbc 장치 및 방법 - Google Patents

Nfc 신호용 hbc 장치 및 방법 Download PDF

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젠나디에비치 체르노카로브알렉산더
알렉산드로비치 파블로브콘스탄틴
유리에비치 니키쇼브아르템
니콜라예비치 올리유닌니콜레이
김기수
김태선
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Definitions

  • the present disclosure relates to a human body communication (HBC) device and method for near field communication (NFC) signals.
  • HBC human body communication
  • NFC near field communication
  • NFC technology is widely used for contactless payment, access control, and the like, and many NFC functions are installed in mobile devices such as smart phones and smart watches.
  • NFC is typically operated within a distance of less than about 10cm, in many cases about 1 ⁇ 2cm, the user is inconvenient to bring his NFC device closer to the NFC reader.
  • HBC technology which is a communication technology using a human body, has recently been developed.
  • One embodiment of the present disclosure allows to improve the convenience of use while maintaining the security of NFC communication.
  • an HBC device for NFC signals a first communication unit for receiving a first NFC signal from the NFC reader through the body in close proximity to the body, and the user And a second communication unit for transmitting a signal to the device, wherein the first data contained in the first NFC signal received from the NFC reader via the body by the first communication unit to the user device by the second communication unit. It is possible to provide an HBC device, characterized in that the transmission.
  • the HBC device may further include a reception amplifier for amplifying the first NFC signal received from the NFC reader through the body by the first communication unit.
  • the second communication unit receives the second data in response to the first data from the user NFC device, the HBC device amplifies a transmission to amplify a second NFC signal containing the second data And a second NFC signal is amplified by the transmission amplifier and then transmitted to the NFC reader through the body by the first communication unit.
  • an HBC device for NFC signals a first communication unit for receiving a first NFC signal from the NFC reader through the body in close proximity to the body, and the NFC reader through the body by the first communication unit It may provide an HBC device, characterized in that it comprises an NFC module for extracting the first data from the first NFC signal received from the NFC communication scheme.
  • the NFC module may further include a reception amplifying unit configured to amplify the first NFC signal received from the NFC reader through the body by the first communication unit, and from the amplified first NFC signal.
  • the first data may be extracted according to an NFC communication method.
  • the NFC module generates a second NFC signal including second data in response to the first data according to the NFC communication scheme, and transmits the second NFC signal by the first communication unit. It may provide an HBC device, characterized in that for transmitting to the NFC reader through the body.
  • the NFC module including a transmission amplifier for amplifying the generated second NFC signal, and transmits the amplified second NFC signal to the NFC reader through the body by the first communication unit It is possible to provide an HBC device, characterized in that.
  • An embodiment of the present disclosure includes the NFC signal HBC device, and the NFC reader, wherein the NFC reader generates the first NFC signal including the first data and is in proximity to the NFC antenna.
  • An NFC system may be provided by transmitting a first NFC signal to the HBC device through the body by a parasitic capacitance of a coil.
  • the HBC device transmits a second NFC signal including second data that is a response to the first data to the NFC reader through the body by the first communication unit
  • the NFC reader may provide an NFC system, characterized in that receiving the second NFC signal from the HBC device through the body by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil in close proximity to the body.
  • An embodiment of the present disclosure is a method of operating an HBC device for NFC signals, the method comprising: receiving a first NFC signal from an NFC reader through the body by a first communication unit proximate to a body, and the body by the first communication unit; And transmitting the first data included in the first NFC signal received from the NFC reader to a user device by a second communication unit through the HBC device.
  • An embodiment of the present disclosure is a method of operating an HBC device for NFC signals, the method comprising: receiving a first NFC signal from an NFC reader through the body by a first communication unit proximate to a body, and the body by the first communication unit; The method may further include extracting first data from the first NFC signal received from the NFC reader through an NFC communication scheme by an NFC module.
  • One embodiment of the present disclosure allows to improve the convenience of use while maintaining the security of NFC communication.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an HBC device for NFC signals in communication with a user device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an HBC device for an NFC signal that communicates with a user device using NFC communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device communicating with a user device using non-NFC communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device communicating with a user device using HBC communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an HBC device for an NFC signal equipped with an NFC function according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a view schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device having an NFC function for communicating with an NFC reader using an electrode according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device having an NFC function for communicating with an NFC reader using an electrode and a coil, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a view illustrating a use case in which a user wearing a smart watch touches an NFC reader with a finger.
  • FIG. 9 is a view schematically illustrating a configuration and operation method of an HBC device for an NFC signal equipped with an NFC function using an electro-magnetic combination device according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of operating an HBC device for NFC signals in communication with a user device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of operating an HBC device for an NFC signal with an NFC function according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a block diagram of an HBC device for an NFC signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a block diagram of a microcontroller operation algorithm of an HBC device when performing a payment.
  • connection lines or connecting members between the components shown in the drawings are merely illustrative of functional connections and / or physical or circuit connections. In an actual device, the connection between components may be implemented by various functional connections, physical connections, or circuit connections that are replaceable or added.
  • a, b, or c includes only a, includes only b, includes only c, includes a and b, includes b and c, or a And c, or may include all of a, b, and c.
  • One embodiment of the present disclosure may be represented by functional block configurations and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented in various numbers of hardware and / or software configurations that perform particular functions.
  • the functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more microprocessors or by circuit configurations for a given function.
  • the functional blocks of the present disclosure may be implemented in various programming or scripting languages.
  • the functional blocks may be implemented in algorithms running on one or more processors.
  • the present disclosure may employ the prior art for electronic configuration, signal processing, and / or data processing.
  • the HBC device 100 for an NFC signal may include a first communication unit configured to receive an NFC signal from an NFC reader 300 through a body 200 in proximity to a body 200. 110 and a second communication unit 120 for transmitting a signal to the user device 400.
  • the body 200 generally refers to a human body, but may include an object having a high-permittivity similar to the human body, such as an animal body.
  • NFC reader 300 refers to a conventional NFC reader that performs NFC communication in accordance with the NFC standard.
  • the NFC reader 300 may include a POS payment terminal, a public transportation fee payment terminal, an access control device, an information guide device, and the like.
  • the NFC signal refers to an RF signal according to the NFC standard that is exchanged when performing NFC communication between NFC devices.
  • NFC standards include ISO / IEC 14443, FeliCa, ISO / IEC 18092, and ECMA-340.
  • the user device 400 may include a smartphone, a tablet, a smart watch, and the like.
  • the user device 400 may have an NFC function.
  • NFC reader 300 is a conventional NFC device without the HBC function, and has an NFC antenna coil for NFC signal transmission, when the body 200 is close to the NFC antenna coil, the NFC signal by the parasitic capacitance body 200 Can be delivered.
  • the NFC reader 300 and the body 200 may be in direct contact or may not be in direct contact.
  • the NFC signal may be transmitted from the NFC reader 300 to the body 200 by capacitive coupling.
  • the NFC signal transmitted to the body 200 may propagate using the body 200 as a medium to reach the HBC device 100.
  • the NFC signal may propagate along the surface of the body 200 as a creeping wave.
  • the NFC reader 300 may generate an NFC signal and transmit the NFC signal to the HBC device 100 through the body 200 by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil in proximity to the body 200.
  • the parasitic capacitance of the NFC antenna coil may be an inter-wire intrinsic capacitance.
  • the first communication unit 110 of the HBC device 100 is a module for HBC communication, and may receive an NFC signal transmitted through the body 200 from the NFC reader 300 in proximity to the body 200.
  • the first communication unit 110 may perform HBC communication by capacitive coupling, which typically uses an electric field.
  • the first communication unit 110 may perform HBC communication by galvanic coupling.
  • the distance from the NFC reader 300 to which the NFC signal is transmitted by the HBC communication from the HBC device 100 may be 1 m or more.
  • Data included in the NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the first communication unit 110 may be transmitted to the user device 400 by the second communication unit 120. Accordingly, the NFC reader 300 may transfer data to the user device 400 through the body 200.
  • the data when the data is transmitted to the user device 400 by the second communication unit 120, the data may be transmitted in a manner unrelated to the NFC standard, may be transmitted according to the data format of the NFC standard (eg, NDEF), or It may be transmitted according to the RF signal format of the standard.
  • the data format of the NFC standard eg, NDEF
  • the HBC device 100 may be implemented to be attached to the user device 400.
  • the HBC device 100 may be implemented as a cover of the smartphone.
  • the HBC device 100 may be implemented as a wearable device.
  • the HBC device 100 may be implemented as a smart watch or a smart textile device.
  • the NFC signal is transmitted through the air by electromagnetic induction between NFC antenna coils of NFC devices in close proximity to each other, but in the present invention, the NFC signal transmitted from the NFC reader 300 is first transmitted through the body 200.
  • the communication unit 110 is delivered. Therefore, when the user uses the HBC device 100 for the NFC signal, the user does not have to bring the user device 400 close to the NFC reader 300, but the user moves a part of his body, such as a hand, close to the NFC reader 300.
  • NFC communication regarding the device 400 may be performed. For example, in the case of an NFC traffic card, a user can use public transportation by bringing his or her hand close to the NFC traffic terminal without taking out his smartphone with the NFC traffic card function. According to a user's selection, the user device 400 equipped with his NFC function may be approached closer to the NFC reader 300 so that normal NFC communication may be performed.
  • the security is inferior because the NFC signal is propagated far into the air.
  • the possibility of crosstalk increases when there are multiple NFC devices.
  • the NFC signal is transmitted using the medium 200 adjacent to the NFC reader 300 and the user device 400, the NFC signal is localized of signals without propagating far into the air. . Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the operating distance of NFC while maintaining security while improving convenience in use.
  • the NFC reader 300 is a conventional conventional NFC device
  • the HBC device 100 for NFC signal according to the present invention has the advantage that no change in the NFC reader side in HBC communication with the NFC reader.
  • the HBC device 100 for NFC signal according to the present invention can perform HBC communication with NFC readers that are already installed and used.
  • the user device 400 may generate response data with respect to the data received from the NFC reader 300 and transmit the generated response data to the HBC device 100.
  • data transferred from the NFC reader 300 to the user device 400 is referred to as first data
  • response data thereof is referred to as second data.
  • the second data may be received by the second communication unit 120.
  • the NFC signal including the second data may be transmitted to the NFC reader 300 through the body 200 by the first communication unit 110.
  • an NFC signal including first data transmitted from the NFC reader 300 to the first communication unit 110 is referred to as a first NFC signal, and is transferred from the first communication unit 110 to the NFC reader 300.
  • An NFC signal including 2 data is called a second NFC signal.
  • the second NFC signal may propagate through the body 200 to reach the NFC reader 300, and may be transferred to the NFC reader 300 by parasitic capacitance of the NFC antenna coil of the NFC reader 300. That is, the NFC reader 300 may receive the second NFC signal from the HBC device 100 through the body 200 by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil in proximity to the body 200. As a result, the NFC reader 300 and the user device 400 may communicate with each other through the body 200 by the HBC device 100 for NFC signals.
  • NFC reader 300 is a conventional NFC device without the HBC function, since the first NFC signal is transmitted to the body 200 by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil, the first NFC received by the HBC device 100 The signal is very weak in strength. Therefore, the HBC device 100 may further increase reception sensitivity by further including a reception amplification unit for amplifying the first NFC signal received by the first communication unit 110. That is, the HBC device 100 may allow the first data to be extracted from the first NFC signal amplified by the reception amplifier.
  • the HBC device 100 may increase the transmission power by further including a transmission amplifier for amplifying the second NFC signal. That is, the HBC device 100 may be transmitted to the NFC reader through the body 200 by the first communication unit 110 after the second NFC signal is amplified by the transmission amplifier.
  • the receiving amplifier and the transmitting amplifier may have a controlled gain.
  • the gain of the amplifier can be adjusted according to various conditions, such as temperature, skin condition, and whether gloves are worn. An example of how to adjust the gain of an amplifier is described later.
  • the HBC device 100 may receive power for an amplifier or other device from a battery or a user device 400.
  • the HBC device 100 may be powered from the user device 400 by wire or wirelessly.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an HBC device for an NFC signal that communicates with a user device using NFC communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first communication unit 110 may include an electrode that receives the first NFC signal from the NFC reader 300 through the body 200 in proximity to the body 200.
  • the second NFC signal may be transmitted to the NFC reader 300 by this electrode.
  • the electrode may be plate-like, which may be in close proximity to the surface of the body 200.
  • the width of the electrode may be, for example, about 1 cm 2.
  • the electrode may be a capacitive emitting element.
  • the electrode includes at least one of a flat capacitor (two electrodes), a dipole antenna, a monopole antenna, a Planar Inverted-F type antenna (PIFA), or a patch antenna. can do.
  • PIFA Planar Inverted-F type antenna
  • the user device 400 may be a conventional NFC device that performs NFC communication by the NFC antenna coil.
  • the second communication unit 120 may include an NFC antenna coil for transmitting a signal to the user NFC device 400. That is, the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the electrode may be transmitted to the user NFC device 400 by the NFC antenna coil.
  • the first NFC signal may be transmitted from the HBC device 100 to the user NFC device 400 by a conventional NFC communication method in which a signal is transmitted through electromagnetic induction between NFC antenna coils.
  • the HBC device 100 for NFC signal transmission in close proximity to the body 200, the signal to the electrode and the user NFC device 400 for receiving the first NFC signal from the NFC reader 300 through the body 200.
  • the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the electrode may be transmitted to the user NFC device 400 by the NFC antenna coil.
  • the HBC device 100 may include a signal receiving circuit connected to an electrode and a signal transmitting circuit connected to an NFC antenna coil.
  • the HBC device 100 may include a matching circuit for impedance matching between the electrode and the NFC antenna coil.
  • the HBC device 100 further includes a reception amplifier for amplifying the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by an electrode, and after the first NFC signal is amplified by the reception amplifier, The NFC antenna coil may be transmitted to the user NFC device 400.
  • the reception amplifier unit for amplifying the first NFC signal may be provided in the user device 400. That is, the user NFC device 400 may include a reception amplifier for amplifying the first NFC signal received from the NFC antenna coil.
  • the HBC device 100 may receive a second NFC signal including second data that is a response to the first data from the user NFC device 400 by the NFC antenna coil.
  • the second NFC signal may be transferred from the user NFC device 400 to the HBC device 100 by a conventional NFC communication method in which a signal is transmitted through electromagnetic induction between NFC antenna coils.
  • the HBC device 100 may include a signal receiving circuit connected to an NFC antenna coil and a signal transmitting circuit connected to an electrode.
  • the HBC device 100 further includes a transmission amplification unit for amplifying the second NFC signal received from the user NFC device 400 to the NFC reader 300, and the second NFC signal is amplified by the transmission amplification unit.
  • the back electrode may be transmitted to the NFC reader 300 through the body 200.
  • the transmission amplifier for amplifying the second NFC signal may be provided in the user device 400.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device communicating with a user device using non-NFC communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • the HBC device 100 may include an NFC processing unit configured to extract first data based on an NFC communication scheme from a first NFC signal received from an NFC reader 300 through an electrode 200 by an electrode. 130) may be further included.
  • NFC processor 130 may include a commercial NFC IC.
  • the second communication unit 120 may communicate with the user device 400 by using a communication method other than NFC.
  • the communication method other than NFC may include a wireless communication method such as Bluetooth, MST, ISM, or the like, or a wired communication method such as USB.
  • a communication method other than NFC is referred to as non-NFC communication method.
  • the second communication unit 120 may transmit the first data extracted by the NFC processing unit 130 to the user device 400 according to the non-NFC communication method.
  • the first data may be transmitted in a manner unrelated to the NFC standard or may be transmitted according to a data format (eg, NDEF) of the NFC standard.
  • a data format eg, NDEF
  • the HBC device 100 for NFC signal transmission is an electrode that receives the first NFC signal from the NFC reader 300 through the body 200 in close proximity to the body 200, through the body 200 by the electrode NFC processor 130 for extracting the first data from the first NFC signal received from the NFC reader 300 in accordance with the NFC communication scheme, and transmitting the first data to the user device 400 in accordance with the non-NFC communication scheme It may include a second communication unit 120.
  • the second communication unit 120 may receive second data that is a response to the first data from the user device 400 according to the non-NFC communication scheme.
  • the second data may be received in a manner unrelated to the NFC standard, or may be received according to a data format (eg, NDEF) of the NFC standard.
  • the NFC processor 130 may generate a second NFC signal including second data according to an NFC communication scheme, and transmit the second NFC signal to the NFC reader 300 through the body 200 by an electrode. .
  • the user device 400 may not have an NFC function. That is, even if the user device 400 does not have an NFC function, the user may enable NFC communication between the user device 400 and the NFC reader 300 using the HBC device 100 for NFC signal transmission according to the present embodiment. have. Of course, even if the user device 400 is provided with the NFC function can use the HBC device 100 for NFC signal transmission according to the present embodiment.
  • the HBC device 100 may include a signal receiving circuit and a signal transmitting circuit connected to the electrode.
  • HBC device 100 may include a matching circuit coupled to the electrode.
  • the NFC processing unit 130 further includes a reception amplifying unit for amplifying the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the electrode, and the first NFC signal is amplified according to the NFC communication scheme. 1 You can extract data.
  • the NFC processing unit 130 further includes a transmission amplifying unit that amplifies the second NFC signal to transmit the generated NFC signal to the NFC reader 300, and through the body 200 by an electrode of the amplified second NFC signal through the NFC reader ( 300).
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device communicating with a user device using HBC communication according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first communication unit 110 includes a first electrode that receives a first NFC signal from the NFC reader 300 through the body 200 in proximity to a first position of the body 200.
  • the second communication unit 120 may include a second electrode that transmits a signal to the user device 400 through the body 200 in proximity to the second position of the body 200.
  • the HBC device 100 for NFC signal transmission includes a first electrode and a body 200 that receive a first NFC signal from the NFC reader 300 through the body 200 in proximity to a first position of the body 200. And a second electrode that transmits a signal to the user NFC device 400 through the body 200 in proximity to the first position.
  • the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the first electrode may be transmitted to the user NFC device 400 through the body 200 by the second electrode.
  • the user device 400 may be a conventional NFC device having no HBC function.
  • the user NFC device 400 includes an NFC antenna coil, and may receive a first NFC signal from the HBC device 100 through the body 200 by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil.
  • the HBC device 100 may include a signal receiving circuit connected to the first electrode.
  • the HBC device 100 may include a signal transmission circuit connected to the second electrode.
  • the HBC device 100 further includes a reception amplifier for amplifying the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the first electrode, wherein the first NFC signal is amplified by the reception amplifier. And then transmitted by the second electrode to the user NFC device 400 through the body 200.
  • the reception amplifier unit for amplifying the first NFC signal may be provided in the user device 400. That is, the user NFC device 400 may include a reception amplification unit for amplifying the first NFC signal received from the second electrode through the body 200.
  • the HBC device 100 may receive a second NFC signal including second data that is a response to the first data from the user NFC device 400 through the body 200 by the second electrode.
  • the second NFC signal may be transmitted to the HBC device 100 through the body 200 by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil 400.
  • the received second NFC signal may be transmitted to the NFC reader 300 through the body 200 by the first electrode.
  • the HBC device 100 may include a signal receiving circuit connected to the second electrode.
  • the HBC device 100 may include a signal transmission circuit connected to the first electrode.
  • the HBC device 100 further includes a transmission amplification unit for amplifying the second NFC signal received from the user NFC device 400 to the NFC reader 300, and the second NFC signal is amplified by the transmission amplification unit. Then, the first electrode may be transmitted to the NFC reader 300 through the body 200.
  • the transmission amplifier for amplifying the second NFC signal may be provided in the user device 400.
  • a matching circuit may be provided between the electrode and the amplifier.
  • the user NFC device 400 can communicate with the NFC reader 300 close to the user's body even wherever the user's body is located.
  • the HBC device 100 may be implemented as a smart textile device.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an HBC device for an NFC signal equipped with an NFC function according to an embodiment of the present disclosure.
  • the HBC device 500 for an NFC signal having an NFC function according to an embodiment of the present disclosure may include a first communication unit configured to receive a first NFC signal from the NFC reader 300 through a body 200.
  • NFC module 510 may include a commercial NFC IC.
  • a user device having an NFC function (The communication unit 110 for the HBC communication is embedded in the 500 so that the user device itself becomes an HBC device for NFC. Accordingly, the NFC reader 300 generates the first NFC signal and transmits the first NFC signal to the HBC device 100 through the body 200 by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil in proximity to the body 200. The HBC device 100 may receive this.
  • the NFC module 510 generates a second NFC signal including second data that is a response to the first data according to the NFC communication scheme, and transmits the second NFC signal to the body 200 by the first communication unit 110. Through the NFC reader 300 can be transmitted.
  • the NFC reader 300 may receive a second NFC signal from the HBC device 100 through the body 200 by the parasitic capacitance of the NFC antenna coil in proximity to the body 200.
  • the NFC HBC device 500 can communicate with the body through a conventional NFC reader without the HBC function, the user has a part of his body NFC reader ( By close to the 300, it is possible to perform NFC communication.
  • NFC module 510 further includes a reception amplifying unit for amplifying the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the first communication unit 110, the amplified first NFC signal The first data can be extracted from the NFC communication scheme.
  • the NFC module 510 further includes a transmission amplifying unit for amplifying the generated second NFC signal, NFC reader 300 through the body 200 by the first communication unit 110 amplified a second NFC signal Can be sent by
  • FIG. 6 is a view schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device having an NFC function for communicating with an NFC reader using an electrode according to an embodiment of the present disclosure.
  • the first communication unit 110 may include an electrode that receives the first NFC signal from the NFC reader 300 through the body 200 in proximity to the body 200.
  • the NFC module 510 may extract first data from the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by an electrode according to an NFC communication scheme.
  • the NFC module 510 generates a second NFC signal including second data that is a response to the first data according to the NFC communication method, and the second NFC signal 300 through the body 200 by the electrode. ) Can be sent.
  • the electrode may be connected to the receiving circuit of the NFC module 510.
  • the electrode may be connected to the transmitting circuit of the NFC module 510.
  • a matching circuit may be provided between the electrode and the NFC module 510.
  • the NFC module 510 may further include a reception amplifier configured to amplify the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by an electrode, and may be configured according to the NFC communication scheme from the amplified first NFC signal. 1 You can extract data.
  • the NFC module 510 may include a transmission amplifier for amplifying the generated second NFC signal, and may transmit the amplified second NFC signal to the NFC reader 300 through the body 200 by an electrode.
  • the HBC device 100 may further include an NFC antenna coil 610.
  • the NFC module 510 may also perform normal NFC communication by the NFC antenna coil 610 in addition to the above-described HBC communication. That is, the NFC module 510 extracts the third data from the third NFC signal received from the NFC reader 300 by the NFC antenna coil 610 according to the NFC communication scheme, and the third data according to the NFC communication scheme.
  • the fourth NFC signal may include a fourth NFC signal including fourth data in response to the second NFC signal, and may be transmitted to the NFC reader 300 by the NFC antenna coil 610.
  • the third NFC signal and the fourth NFC signal are transmitted by a general NFC communication method by electromagnetic induction between the NFC antenna coil 610 of the HBC device 100 and the NFC antenna coil of the NFC reader 300 adjacent to each other.
  • the NFC antenna coil 610 may be connected to a signal receiving circuit of the NFC module 510.
  • the NFC antenna coil 610 may be connected to a signal transmission circuit of the NFC module 510.
  • a matching circuit may be provided between the NFC antenna coil 610 and the NFC module 510.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration and operation method of an NFC signal HBC device having an NFC function for communicating with an NFC reader using an electrode and a coil, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the HBC device 100 includes an NFC antenna coil 610.
  • the reception of the NFC signal may be performed by an electrode, and the transmission of the NFC signal may be performed through the NFC antenna coil 610. have.
  • the electrode may be connected to the receiving circuit of the NFC module 510, and the NFC antenna coil 610 may be connected to the transmitting circuit of the NFC module 510.
  • the electrode is connected to both the receiving circuit and the transmitting circuit of the NFC module 510, and may be used only for reception if necessary.
  • the NFC antenna coil 610 is connected to both the receiving circuit and the transmitting circuit, and may be used only for transmission as necessary.
  • a matching circuit may be provided between the electrode and the NFC module 510.
  • a matching circuit may be provided between the NFC antenna coil 610 and the NFC module 510.
  • the NFC module 510 may extract first data from the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by an electrode according to an NFC communication scheme.
  • the NFC module 510 generates a second NFC signal including second data that is a response to the first data according to the NFC communication scheme, and transmits the second NFC signal to the body 200 by the NFC antenna coil 610. Through the NFC reader 300 can be transmitted.
  • the NFC module 510 may further include a reception amplifier configured to amplify the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by an electrode, and may be configured according to the NFC communication scheme from the amplified first NFC signal. 1 You can extract data.
  • the NFC module 510 includes a transmission amplifying unit for amplifying the generated second NFC signal, and transmits the amplified second NFC signal to the NFC reader 300 through the body 200 by the NFC antenna coil 610. Can be.
  • This embodiment is useful when it is possible to transmit the NFC signal to the NFC reader through the NFC antenna coil but can not receive the NFC signal from the NFC reader.
  • the HBC device 100 is a smart watch
  • the distance from the smart watch worn on the user's wrist to the NFC payment device is sufficient to transmit the NFC signal in a conventional NFC method
  • NFC signal in a conventional NFC method If the attenuation is too large to receive the user, the user can bring the finger to the NFC payment device to receive the NFC signal by the HBC communication.
  • 8 is a view illustrating a use case in which a user wearing a smart watch touches an NFC reader with a finger.
  • the NFC signal may be received by the NFC antenna coil 610, and the NFC signal may be transmitted through an electrode.
  • the electrode may be connected to the transmitting circuit of the NFC module 510
  • the NFC antenna coil 610 may be connected to the receiving circuit of the NFC module 510.
  • the electrode is connected to both the receiving circuit and the transmitting circuit of the NFC module 510, and may be used only for transmission as necessary.
  • the NFC antenna coil 610 is connected to both a receiving circuit and a transmitting circuit, and may be used only for reception as necessary.
  • FIG. 9 is a view schematically illustrating a configuration and operation method of an HBC device for an NFC signal equipped with an NFC function using an electro-magnetic combination device according to one embodiment of the present disclosure.
  • the first communication unit 110 receives a first NFC signal from the NFC reader 300 through the body 200 in proximity to the body 200, and a combined electro-magnetic element. ) May be included.
  • the electro-magnetic combination device has sufficient inductance and capacitance and can perform both NFC communication and HBC communication.
  • the electro-magnetic combination device can perform HBC communication through capacitive coupling and NFC communication through electromagnetic induction.
  • the electro-magnetic combination device may include a coil mixed with dipole or a coil with specially increased intrinsic capacitances.
  • the resonant frequency of the electro-magnetic combination device may be set equal to or close to the RF frequency (eg, 13.56 MHz) of the NFC communication standard.
  • the same may include substantially the same, since it is impossible for two frequencies to be completely identical physically.
  • the resonant frequency of the electro-magnetic combination element is set equal to or close to the RF frequency of the NFC communication standard, HBC communication may be possible even if the distance between the electro-magnetic combination element and the body 200 is large.
  • the NFC signal may be transmitted by the capacitance between the electro-magnetic combination element and the body when the body is away from the electro-magnetic combination element.
  • the NFC module 510 may extract first data from the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the electro-magnetic combination device according to the NFC communication scheme.
  • the NFC module 510 generates a second NFC signal including the second data in response to the first data according to the NFC communication scheme, and transmits the second NFC signal through the body 200 by the electro-magnetic combination device.
  • the NFC reader 300 may transmit.
  • the electro-magnetic combination device may be connected to the receiving circuit of the NFC module 510.
  • the electro-magnetic combination element may be connected to the transmitting circuit of the NFC module 510.
  • a matching circuit may be provided between the electro-magnetic combination element and the NFC module 510.
  • NFC module 510 further includes a reception amplifier for amplifying the first NFC signal received from the NFC reader 300 through the body 200 by the electro-magnetic combination device, NFC communication from the amplified first NFC signal According to the method, the first data may be extracted.
  • the NFC module 510 may include a transmission amplifier for amplifying the generated second NFC signal, and may transmit the amplified second NFC signal to the NFC reader 300 through the body 200 by an electric-magnetic combination device. have.
  • the above-described HBC device 100 for NFC signal according to the present invention described with reference to Figures 1 to 9 can send and receive NFC signals with a conventional NFC reader 300 without the HBC function, HBC communication, NFC reader 300 Can operate as an active mode NFC device.
  • NFC signal HBC device 100 according to the present invention is used for POS payment, public transportation fee payment, road toll payment, user identification, pairing or data transmission between IoT devices, access control, information guidance system, robot control, pet identification, etc. Can be.
  • the user may recognize the user by using a smartwatch worn on the user's wrist to provide different levels of access or privileges according to the user, provide a customized service for the user, or Wear headphones on your head to allow NFC to communicate with your handheld smartphone for Bluetooth pairing, or to open an animal door only when an animal wearing a particular NFC necklace steps on the footsteps.
  • a smartwatch worn on the user's wrist to provide different levels of access or privileges according to the user, provide a customized service for the user, or Wear headphones on your head to allow NFC to communicate with your handheld smartphone for Bluetooth pairing, or to open an animal door only when an animal wearing a particular NFC necklace steps on the footsteps.
  • the application of is possible.
  • the method of operating the HBC device 100 for an NFC signal may include an NFC reader 300 via a body 200 by a first communication unit 110 proximate to a body 200.
  • Receiving the first NFC signal from the (S1010) and the first communication unit 110 by the first communication unit 110 receives the first data contained in the first NFC signal received from the NFC reader 300 via the second communication unit It may include the operation (S1020) to transmit to the user device 400 by 120.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of operating an HBC device for an NFC signal with an NFC function according to an embodiment of the present disclosure.
  • the NFC reader 300 is provided through the body 200 by the first communication unit 110 proximate to the body 200.
  • NFC by the NFC module 510 from the first NFC signal received from the NFC reader 300 via the body 200 by the operation (S1110) and the first communication unit 110 by the first communication unit (110).
  • the first data may be extracted according to the communication scheme.
  • the aforementioned transmit or receive amplifier may be implemented as a variable gain amplifier using a standard automatic gain control (AGC) circuit.
  • AGC automatic gain control
  • the security level may be automatically changed according to the signal strength of the NFC reader 300. For example, if the security level is high, the user must touch the user's body directly to the NFC reader. If the security level is low, the user can bring the body close to the NFC reader or use NFC to wear clothes, for example, with a gloved hand. You can touch the leader.
  • FIG. 12 is a block diagram of an HBC device for an NFC signal according to an embodiment of the present disclosure.
  • a first NFC signal received from an NFC reader 300 by an electrode through a body 200 is a differential low noise resonance preamplifier that subtracts in-phase noise components. Is entered. After subtraction is performed, the signal is divided into two output signals according to the power ratio given by the power splitter.
  • One of the output signals is amplified by the variable gain amplifier to an optimal gain level to equalize the amplitude of the signal to meet the limits of the dynamic range of the receiving circuit.
  • the other output signal is input to a peak detector that determines the current signal power for calibration of the variable gain amplifier to set the optimum gain level.
  • the output signal of the peak detector which includes information about the power level of the signal detected by the electrode, is input to a control combiner. The control combiner adjusts the gain value of the variable gain amplifier based on the data received from the peak detector.
  • the HBC device 100 may optionally include a cycled steps generator.
  • the control combiner has two inputs, an input from the aforementioned peak detector and an input from a cyclic step generator to sequentially repeat the possible gain values of the variable gain amplifier.
  • the start, stop, and start level of the cyclic step generator (initially set to a gain value of 0) can be set using a microcontroller (MCU).
  • MCU microcontroller
  • the memory of the microcontroller may store a fixed value of the level of the recursive step generator in which the NFC signal was successfully exchanged previously. The stored fixed value may be set by the microcontroller to the starting level of the circular phase generator.
  • control combiner processes the data received from the peak detector and the cyclic step generator, and then sends the generator level to the variable gain amplifier to set the optimum gain level required for the current instant signal.
  • the microcontroller may transmit to the control combiner a security level that can be set according to the power of the signal transmitted from the NFC reader 300 or according to a condition set by the user. Security level setting may also be considered when setting the above-described gain level.
  • the microcontroller can send a command to restart the circular phase generator for a new phase of calibrating the optimum gain level. have.
  • the amplified signal from the variable gain amplifier is passed to a receiving circuit, where the signal is demodulated, converted into a digital data packet and then sent to a microcontroller.
  • the microcontroller sends a response digital data packet to the transmitting circuit.
  • the transmitting circuit converts the response digital data packet received from the microcontroller into an electromagnetic signal (eg, the transmitting circuit can modulate the 13.56 MHz carrier frequency).
  • the electromagnetic signal from the transmitting circuit is delivered to a resonant transmit amplifier having a certain gain factor in a narrow frequency band near the carrier frequency. There may be no transmit amplifier. In the absence of a resonant transmit amplifier, the signal from the transmit circuit is delivered directly to the electrode for transmission by surface waves.
  • the signal from the transmitting circuit is sent to a matching circuit for impedance matching and signal filtering. Can be delivered.
  • the matched signal is delivered to the NFC antenna coil 610 for transmission to the NFC reader 300 (especially to the antenna coil of the NFC reader) by magnetic field induction.
  • the HBC device 100 may be calibrated based on the body characteristics described above. That is, the user can choose one of two methods to calibrate the HBC device.
  • the first calibration method is calibration based on set data (user data). According to this method, a user inputs respective user data such as weight, age, gender, etc. to the HBC device.
  • the HBC device consults a lookup table previously stored in the device to ascertain the correspondence between the input data and the average required gain for this input data.
  • the HBC device may set a gain level to reduce amplifier calibration time in subsequent operation.
  • calibration is performed using the HBC device itself. Specifically, when the second calibration method is selected, a guide for the user to touch the HBC device is displayed on the screen of the HBC device.
  • the user then touches the HBC device when the device's NFC antenna coil is in active mode, which starts receiving data through the NFC antenna coil and adjusts the gain parameter of the amplifier.
  • the HBC device informs the user of the completion, saves the new gain parameters for the user, and sets the gain level of the HBC device.
  • FIG. 13 is a block diagram of a microcontroller operation algorithm of an HBC device when performing a payment.
  • the HBC device 100 is in a standby mode for user operation.
  • the microcontroller classifies the action. If the operation is classified as a calibration command, then a calibration method is further determined.
  • the microcontroller of the HBC device 100 requests user data and updates the cyclic step generator level based on this data and the previously stored lookup table. In the absence of a cyclic step generator, calibration is performed only by the peak detector according to the method described above with respect to FIG.
  • the HBC device 100 (particularly the microcontroller) returns to the standby mode for user operation.
  • the HBC device 100 requests the user to touch the HBC device 100.
  • the circular phase generator is started, and the generator start level is set by the microcontroller of the HBC apparatus 100.
  • the start level of the generator is set to a gain value of 0 on first use.
  • the current level of the generator is stored in the memory of the HBC device 100, and the next time the generator is used, the start level of the generator is set to the last value of the generator level stored in memory.
  • the cyclic step generator repeats the data receiving step until the data is received or until the user stops working.
  • the recursive step generator captures the current level of the recursive step generator. That is, it stops at the current control voltage level.
  • the standard method of implementing data exchange with the NFC reader 300 is completed, and then the HBC device 100 returns to the standby mode for user operation.
  • the user is prompted to select a new security level (low or high). Selecting a lower security level increases the gain level. That is, the user can make payments with or without direct contact with the NFC reader (eg, via gloves). Selecting a higher security level reduces the gain level. In other words, payment is possible only by direct physical contact between the NFC reader and the user (eg, direct touch). After increasing or decreasing the gain level by the microcontroller, the user device returns to the standby mode for user operation again.
  • the circular phase generator begins to receive data, and the start level of the generator is set as described above. If the microcontroller does not capture the data reception by the receiving circuit of the HBC device 100, the cyclic step generator repeats the data receiving step until the data is received or until the user stops working. Upon receipt of the data, the circular phase generator captures the current level of the generator. In order to make a payment, a standard method of implementing data exchange with an NFC reader is additionally performed. The HBC device 100 then returns to the standby mode for user action and, for example, is ready to initiate the next payment.
  • Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media.
  • Computer readable media may include computer storage media and communication media.
  • Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
  • Communication media may typically include computer readable instructions, data structures, or other data in a modulated data signal, such as a program module. It is also possible to record the database used in the present disclosure on a recording medium.

Landscapes

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Abstract

NFC 신호용 HBC 장치로서, 상기 신체에 근접하여 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 통신부, 및 사용자 장치로 신호를 송신하는 제2 통신부를 포함하고, 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 제1 NFC 신호에 포함된 제1 데이터가 상기 제2 통신부에 의해 상기 사용자 장치로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치가 개시된다.

Description

NFC 신호용 HBC 장치 및 방법
본 개시는 NFC(Near Field Communication) 신호용 HBC(Human Body Communication) 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 NFC 기술이 비접촉식 결제(contactless payment), 접근 제어(access control) 등에 널리 사용되고 있으며, 스마트폰이나 스마트워치 등 모바일 기기들에 NFC 기능이 많이 탑재되고 있다. NFC는 통상적으로 10cm 이내, 많은 경우에 있어서 1~2cm 정도 이내의 거리에서 동작하기 때문에 사용자는 자신의 NFC 장치를 NFC 리더에 가까이 가져다 대어야 하는 불편이 있다. 반면에 이와 같은 짧은 동작거리는, NFC 신호가 공중으로 멀리 퍼지지 않아 보안이 강화되는 효과가 있다. 한편, 최근 인체를 매질로 하는 통신기술인 HBC 기술이 발전하고 있다.
본 개시의 일 실시예는 NFC 통신의 보안성을 유지하면서 사용상의 편리함을 향상시킬 수 있도록 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, NFC 신호용 HBC 장치로서, 신체에 근접하여 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 통신부, 및 사용자 장치로 신호를 송신하는 제2 통신부를 포함하고, 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 제1 NFC 신호에 포함된 제1 데이터가 상기 제2 통신부에 의해 상기 사용자 장치로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 통신부는 상기 사용자 NFC 장치로부터 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 수신하고, 상기 HBC 장치는 상기 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하며, 상기 제2 NFC 신호는 상기 송신 증폭부에 의해 증폭된 후 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, NFC 신호용 HBC 장치로서, 신체에 근접하여 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 통신부, 및 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호로부터, NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 NFC 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 NFC 모듈은, 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고, 상기 증폭된 제1 NFC 신호로부터 상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 NFC 모듈은, 상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고, 상기 제2 NFC 신호를 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 NFC 모듈은, 상기 생성된 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 포함하고, 상기 증폭된 제2 NFC 신호를 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, 상기 NFC 신호용 HBC 장치, 및 상기 NFC 리더를 포함하고, 상기 NFC 리더는, 상기 제1 데이터를 포함하는 상기 제1 NFC 신호를 생성하고, 상기 신체에 근접하여 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 상기 신체를 통해 상기 HBC 장치로 상기 제1 NFC 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는, NFC 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, 상기 HBC 장치는, 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하고, 상기 NFC 리더는, 상기 신체에 근접하여 상기 NFC 안테나 코일의 상기 기생 커패시턴스에 의해 상기 신체를 통해 상기 HBC 장치로부터 상기 제2 NFC 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는, NFC 시스템을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법으로서, 신체에 근접한 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 동작, 및 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호에 포함된 제1 데이터를 제2 통신부에 의해 사용자 장치로 송신하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치의 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는, NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법으로서, 신체에 근접한 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 동작, 및 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호로부터, NFC 모듈에 의해 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치의 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 NFC 통신의 보안성을 유지하면서 사용상의 편리함을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 의한, 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 의한, NFC 통신을 이용하여 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 의한, 비-NFC 통신을 이용하여 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 의한, HBC 통신을 이용하여 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 의한, NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 의한, 전극을 이용하여 NFC 리더와 통신하는 NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 의한, 전극과 코일을 이용하여 NFC 리더와 통신하는 NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 스마트워치를 착용한 사용자가 손가락으로 NFC 리더를 터치하는 유스 케이스를 도시한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 의한, 전기-자기 조합 소자을 이용하여 NFC 리더와 통신하는 NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 의한, 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 의한, NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 의한 NFC 신호용 HBC 장치의 블록도이다.
도 13은 결제을 수행할 때 HBC 장치의 마이크로 컨트롤러 동작 알고리즘의 블록도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 개시에서 설명되는 특정 실행들은 일 실시예일 뿐이며, 어떠한 방법으로도 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 및 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다.
그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 구현될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 용어는, 본 개시에서 언급되는 기능을 고려하여 현재 사용되는 일반적인 용어로 기재되었으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 다양한 다른 용어를 의미할 수 있다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 용어의 명칭만으로 해석되어서는 안되며, 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 이 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 이 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 본 개시에서 다양한 곳에 등장하는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다. 또한, 본 개시에서, "a, b 또는 c 중 적어도 하나를 포함한다"는 a만 포함하거나, b만 포함하거나, c만 포함하거나, a 및 b를 포함하거나, b 및 c를 포함하거나, a 및 c를 포함하거나, a, b 및 c를 모두 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 개시의 일 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다.
본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 의한, 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 NFC 신호용 HBC 장치(100)는, 신체(200)에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 NFC 신호를 수신하는 제1 통신부(110) 및 사용자 장치(400)로 신호를 송신하는 제2 통신부(120)를 포함할 수 있다. 여기서 신체(200)는 일반적으로 인체(human body)를 말하나, 동물의 신체와 같이 인체와 유사한 고유전율(high-permittivity)의 물체를 포함할 수 있다. NFC 리더(300)는 NFC 규격에 따라 NFC 통신을 수행하는 통상적인 NFC 리더를 말한다. NFC 리더(300)는 POS 결제 단말기, 대중교통 요금 결제 단말기, 출입 통제 장치, 정보 안내 장치 등을 포함할 수 있다. NFC 신호는 NFC 장치들 간에 NFC 통신을 수행할 때 주고받는 NFC 규격에 따른 RF 신호를 말한다. NFC 규격에는 ISO/IEC 14443, FeliCa, ISO/IEC 18092, ECMA-340 등이 있다. 사용자 장치(400)는 스마트폰, 태블릿, 스마트워치 등을 포함할 수 있다. 사용자 장치(400)는 NFC 기능을 구비하고 있을 수 있다.
NFC 리더(300)는 HBC 기능이 없는 통상적인 NFC 장치로서, NFC 신호 전달을 위해 NFC 안테나 코일을 구비하고 있는데, 신체(200)가 NFC 안테나 코일에 근접하면 기생 커패시턴스에 의해 NFC 신호가 신체(200)로 전달될 수 있다. 이때 NFC 리더(300)와 신체(200)는 직접 접촉될 수도 있고, 직접 접촉되지 않을 수도 있다. 예를 들어 사용자가 장갑을 낀 채로 NFC 리더(300)에 손을 댄 경우에도 용량성 커플링(capacitive coupling)에 의해 NFC 리더(300)로부터 신체(200)로 NFC 신호가 전달될 수 있다. 신체(200)로 전달된 NFC 신호는 신체(200)를 매질로 하여 전파되어 HBC 장치(100) 근처에 도달할 수 있다. NFC 신호는 신체(200)의 표면을 따라 크리핑 파(creeping wave)로 전파될 수 있다. 즉, NFC 리더(300)는 NFC 신호를 생성하고, 신체(200)에 근접하여 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 신체(200)를 통해 HBC 장치(100)로 NFC 신호를 송신할 수 있다. NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스는 전선 간의 고유 용량(Inter-wire intrinsic capacitance)일 수 있다.
HBC 장치(100)의 제1 통신부(110)는 HBC 통신을 위한 모듈로서, 신체(200)에 근접하여 NFC 리더(300)로부터 신체(200)를 통해 전달된 NFC 신호를 수신할 수 있다. 제1 통신부(110)는 통상적으로 전기장을 이용하는 용량성 커플링(capacitive coupling)에 의해 HBC 통신을 수행할 수 있다. 실시예에 따라 제1 통신부(110)는 갈바닉 커플링(Galvanic coupling)에 의해 HBC 통신을 수행할 수도 있다. HBC 통신에 의해 NFC 신호가 전달되는 NFC 리더(300)로부터 HBC 장치(100)까지의 거리는 1m 이상일 수 있다.
제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 NFC 신호에 포함된 데이터는 제2 통신부(120)에 의해 사용자 장치(400)로 송신될 수 있다. 이에 따라 NFC 리더(300)는 신체(200)를 통해 사용자 장치(400)로 데이터를 전달할 수 있다. 여기서 데이터는 제2 통신부(120)에 의해 사용자 장치(400)로 송신될 때 NFC 규격과 무관한 방식으로 송신될 수도 있고, NFC 규격의 데이터 형식(예: NDEF)에 따라 송신될 수도 있고, NFC 규격의 RF 신호 형식에 따라 송신될 수도 있다.
HBC 장치(100)는 사용자 장치(400)에 부착되는 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어 사용자 장치(400)가 스마트폰인 경우, HBC 장치(100)는 스마트폰의 커버로 구현될 수 있다. HBC 장치(100)는 웨어러블 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어 HBC 장치(100)는 스마트워치나 스마트 직물 장치(smart textile device)로 구현될 수 있다.
통상적인 NFC 통신에서는 서로 근접한 NFC 장치들의 NFC 안테나 코일들 간의 전자기 유도에 의해 공기를 통해 NFC 신호가 전달되지만, 본 발명에서는 NFC 리더(300)에서 송신된 NFC 신호가 신체(200)를 통해 제1 통신부(110)에 전달된다. 따라서 사용자는 NFC 신호용 HBC 장치(100)를 이용하면 사용자 장치(400)를 NFC 리더(300)에 가까이 가져다 댈 필요 없이, 자신의 신체의 일부, 예컨대 손을 NFC 리더(300)에 가까이 접근시킴으로써 사용자 장치(400)에 관한 NFC 통신을 수행할 수 있게 된다. NFC 교통 카드의 경우를 예로 들면, 사용자는 NFC 교통카드 기능이 있는 자신의 스마트폰을 주머니에서 꺼내지 않은 채로 NFC 교통 단말기에 손을 가까이 가져감으로써 대중교통을 이용할 수 있게 된다. 사용자는 선택에 따라 자신의 NFC 기능이 구비된 사용자 장치(400)를 NFC 리더(300)에 가까이 접근시켜 통상적인 NFC 통신이 수행되도록 할 수도 있다.
만일 사용자가 사용자 장치(400)를 NFC 리더(300)에 가까이 가져다 댈 필요가 없게 하기 위해 사용자 장치(400)의 NFC 통신의 동작거리를 늘리면, NFC 신호가 공중으로 멀리 전파되기 때문에 보안성이 떨어지게 되며, 여러 개의 NFC 장치들이 있을 때 혼선의 가능성이 커진다. 그러나 본 발명에 의하면 NFC 리더(300)와 사용자 장치(400)에 근접한 신체(200)를 매질로 하여 NFC 신호가 전달되므로, NFC 신호가 공중으로 멀리 전파되지 않고 신호 구역화(localization of signals)가 이루어진다. 따라서 본 발명에 의하면 NFC의 동작 거리를 증가시켜 사용상의 편리함을 향상시키면서도 보안성을 유지할 수 있다. 또한 NFC 리더(300)는 종래의 통상적인 NFC 장치인바, 본 발명에 의한 NFC 신호용 HBC 장치(100)는 NFC 리더와 HBC 통신을 함에 있어서 NFC 리더 측에 변경이 필요 없다는 장점이 있다. 다시 말해, 본 발명에 의한 NFC 신호용 HBC 장치(100)는 기존에 이미 설치되어 사용되고 있는 NFC 리더들과 HBC 통신을 수행할 수 있다.
사용자 장치(400)는 NFC 리더(300)로부터 수신한 데이터에 대한 응답 데이터를 생성하여 HBC 장치(100)에 전달할 수 있다. 이하 편의상 NFC 리더(300)로부터 사용자 장치(400)로 전달되는 데이터를 제1 데이터라 하고, 그에 대한 응답 데이터를 제2 데이터라 한다. 제2 데이터는 제2 통신부(120)에 의해 수신될 수 있다. 제2 데이터를 포함하는 NFC 신호가 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신될 수 있다. 이하 NFC 리더(300)로부터 제1 통신부(110)로 전달되는, 제1 데이터를 포함하는 NFC 신호를 제1 NFC 신호라 하고, 제1 통신부(110)로부터 NFC 리더(300)로 전달되는, 제2 데이터를 포함하는 NFC 신호를 제2 NFC 신호라 한다. 제2 NFC 신호는 신체(200)를 통해 전파되어 NFC 리더(300)에 도달하고, NFC 리더(300)의 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 NFC 리더(300)로 전달될 수 있다. 즉, NFC 리더(300)는 신체(200)에 근접하여 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 신체(200)를 통해 HBC 장치(100)로부터 제2 NFC 신호를 수신할 수 있다. 이로써 NFC 신호용 HBC 장치(100)에 의해 NFC 리더(300)와 사용자 장치(400)는 신체(200)를 통해 양방향 통신을 할 수 있게 된다.
한편, NFC 리더(300)는 HBC 기능이 없는 통상적인 NFC 장치이고, 제1 NFC 신호는 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 신체(200)로 전달되므로, HBC 장치(100)가 수신하는 제1 NFC 신호는 그 세기가 매우 약하게 된다. 따라서 HBC 장치(100)는 제1 통신부(110)에 의해 수신한 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함함으로써 수신 감도를 높일 수 있다. 즉 HBC 장치(100)는 수신 증폭부에 의해 증폭된 제1 NFC 신호로부터 제1 데이터가 추출되도록 할 수 있다. 실제 상황에서 HBC 기능이 없는 통상적인 NFC 장치로부터 신체를 통해 전달되는 NFC 신호를 수신 증폭부 없이 수신하는 것은 매우 어려운바, HBC 장치(100)는 수신 증폭부를 구비하여야 HBC 통신이 원활히 수행할 수 있다.
제2 NFC 신호도 NFC 리더(300)가 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 수신하므로, NFC 리더(300)가 수신하는 제2 NFC 신호는 그 세기가 약할 수 있다. 따라서 HBC 장치(100)는 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함함으로써 송신 전력을 높일 수 있다. 즉 HBC 장치(100)는 제2 NFC 신호가 송신 증폭부에 의해 증폭된 후 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 상기 NFC 리더로 송신되도록 할 수 있다.
수신 증폭기와 송신 증폭기는 제어 가능한 이득(controlled gain)을 가질 수 있다. 증폭기의 이득은 온도, 피부 상태, 장갑 착용 여부 등 다양한 조건에 따라 조절될 수 있다. 증폭기의 이득을 조절하는 방법의 예는 뒤에서 설명한다. HBC 장치(100)는 증폭기나 기타 소자를 위한 전원을 배터리 또는 사용자 장치(400)로부터 공급받을 수 있다. HBC 장치(100)는 사용자 장치(400)로부터 유선 또는 무선으로 전원을 공급받을 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 의한, NFC 통신을 이용하여 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 제1 통신부(110)는 신체(200)에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 전극(electrode)을 포함할 수 있다. 제2 NFC 신호는 이러한 전극에 의해 NFC 리더(300)로 송신될 수 있다. 전극은 신체(200)의 표면에 평행하게 근접할 수 있는 판형일 수 있다. 전극의 넓이는 예를 들어 1cm2 정도일 수 있다. 전극은 용량성 방출 소자(capacitive emitting element)일 수 있다. 전극은 플랫 커패시터(Flat capacitor)(2개의 전극), 다이폴 안테나(Dipole antenna), 모노폴 안테나(Monopole antenna), PIFA(Planar Inverted-F type Antenna), 또는 패치 안테나(Patch antenna) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
사용자 장치(400)는 NFC 안테나 코일에 의해 NFC 통신을 수행하는 통상적인 NFC 장치일 수 있다. 제2 통신부(120)는 사용자 NFC 장치(400)로 신호를 송신하는 NFC 안테나 코일을 포함할 수 있다. 즉, 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호가 NFC 안테나 코일에 의해 사용자 NFC 장치(400)로 송신될 수 있다. 이때 제1 NFC 신호는 NFC 안테나 코일들 간의 전자기 유도를 통해 신호가 전달되는 통상적인 NFC 통신 방식에 의해 HBC 장치(100)로부터 사용자 NFC 장치(400)로 전달될 수 있다.
요컨대, NFC 신호 전송용 HBC 장치(100)는, 신체(200)에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 전극 및 사용자 NFC 장치(400)로 신호를 송신하는 NFC 안테나 코일를 포함하고, 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호가 NFC 안테나 코일에 의해 사용자 NFC 장치(400)로 송신될 수 있다.
HBC 장치(100)는 전극에 연결된 신호 수신 회로 및 NFC 안테나 코일에 연결된 신호 송신 회로를 포함할 수 있다. HBC 장치(100)는 전극과 NFC 안테나 코일 사이에 임피던스 매칭을 위한 매칭 회로를 포함할 수 있다.
HBC 장치(100)는 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하며, 제1 NFC 신호는 수신 증폭부에 의해 증폭된 후 NFC 안테나 코일에 의해 사용자 NFC 장치(400)로 송신될 수 있다.
제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부가 사용자 장치(400)에 구비될 수도 있다. 즉, 사용자 NFC 장치(400)는 NFC 안테나 코일로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 포함할 수 있다.
HBC 장치(100)는 NFC 안테나 코일에 의해 사용자 NFC 장치(400)로부터 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 수신할 수 있다. 이때 제2 NFC 신호는 NFC 안테나 코일들 간의 전자기 유도를 통해 신호가 전달되는 통상적인 NFC 통신 방식에 의해 사용자 NFC 장치(400)로부터 HBC 장치(100)로 전달될 수 있다.
HBC 장치(100)는 NFC 안테나 코일에 연결된 신호 수신 회로 및 전극에 연결된 신호 송신 회로를 포함할 수 있다.
HBC 장치(100)는 사용자 NFC 장치(400)로부터 수신된 제2 NFC 신호를 NFC 리더(300)로 송신하기 위해 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하며, 제2 NFC 신호는 송신 증폭부에 의해 증폭된 후 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신될 수 있다. 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부가 사용자 장치(400)에 구비될 수도 있다.
이하 다른 실시예를 설명함에 있어, 앞서 설명한 것과 중복되는 내용은 가능한 한 생략하기로 한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 의한, 비-NFC 통신을 이용하여 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, HBC 장치(100)는, 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호로부터, NFC 통신방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 NFC 처리부(130)를 더 포함할 수 있다. NFC 처리부(130)는 상용 NFC IC를 포함할 수 있다.
제2 통신부(120)는 NFC 외의 통신 방식을 이용하여 사용자 장치(400)와 통신할 수 있다. 여기서 NFC 외의 통신 방식은, Bluetooth, MST, ISM 등과 같은 무선 통신 방식 또는 USB와 같은 유선 통신 방식을 포함할 수 있다. 이하 NFC 외의 통신 방식을 비-NFC 통신 방식이라고 한다. 제2 통신부(120)가 HBC 통신 방식을 이용하여 사용자 장치(400)와 통신하는 경우는 뒤에서 도 4를 참조하여 별도의 실시예로 설명하는바, 여기서 비-NFC 통신방식은 HBC 통신 방식을 포함하지 않는다. 제2 통신부(120)는 NFC 처리부(130)에 의해 추출된 제1 데이터를 비-NFC 통신 방식에 따라 사용자 장치(400)로 송신할 수 있다. 이때 제1 데이터는 NFC 규격과 무관한 방식으로 송신될 수도 있고, NFC 규격의 데이터 형식(예: NDEF)에 따라 송신될 수도 있다.
요컨대, NFC 신호 전송용 HBC 장치(100)는, 신체(200)에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 전극, 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 NFC 처리부(130), 및 비-NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 사용자 장치(400)로 송신하는 제2 통신부(120)를 포함할 수 있다.
제2 통신부(120)는 비-NFC 통신 방식에 따라 사용자 장치(400)로부터 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 수신할 수 있다. 이때 제2 데이터는 NFC 규격과 무관한 방식으로 수신될 수도 있고, NFC 규격의 데이터 형식(예: NDEF)에 따라 수신될 수도 있다. NFC 처리부(130)는, NFC 통신 방식에 따라 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고, 제2 NFC 신호를 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
이때 사용자 장치(400)에는 NFC 기능이 없을 수 있다. 즉, 사용자 장치(400)에 NFC 기능이 없더라도 사용자는 본 실시예에 의한 NFC 신호 전송용 HBC 장치(100)를 사용하여 사용자 장치(400)와 NFC 리더(300) 간에 NFC 통신이 가능하게 할 수 있다. 물론 사용자 장치(400)에 NFC 기능이 구비되어 있더라도 본 실시예에 의한 NFC 신호 전송용 HBC 장치(100)를 사용할 수 있다.
HBC 장치(100)는 전극에 연결된 신호 수신 회로 및 신호 송신 회로를 포함할 수 있다. HBC 장치(100)는 전극에 연결된 매칭 회로를 포함할 수 있다.
NFC 처리부(130)는 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고, 증폭된 제1 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다.
NFC 처리부(130)는 생성된 제2 NFC 신호를 NFC 리더(300)로 송신하기 위해 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하고, 증폭된 제2 NFC 신호를 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 의한, HBC 통신을 이용하여 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제1 통신부(110)는 신체(200)의 제1 위치에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 전극을 포함하고, 제2 통신부(120)는 신체(200)의 제2 위치에 근접하여 신체(200)를 통해 사용자 장치(400)로 신호를 송신하는 제2 전극을 포함할 수 있다.
즉, NFC 신호 전송용 HBC 장치(100)는, 신체(200)의 제1 위치에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 전극 및 신체(200)의 제1 위치에 근접하여 신체(200)를 통해 사용자 NFC 장치(400)로 신호를 송신하는 제2 전극을 포함할 수 있다.
제1 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호는 제2 전극에 의해 신체(200)를 통해 사용자 NFC 장치(400)로 송신될 수 있다. 이때 사용자 장치(400)는 HBC 기능이 없는 통상적인 NFC 장치일 수 있다. 사용자 NFC 장치(400)는 NFC 안테나 코일을 구비하고 있으며, NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 신체(200)를 통해 HBC 장치(100)로부터 제1 NFC 신호를 수신할 수 있다.
HBC 장치(100)는 제1 전극에 연결된 신호 수신 회로를 포함할 수 있다. HBC 장치(100)는 제2 전극 에 연결된 신호 송신 회로를 포함할 수 있다.
HBC 장치(100)는 제1 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하며, 제1 NFC 신호는 수신 증폭부에 의해 증폭된 후 제2 전극에 의해 신체(200)를 통해 사용자 NFC 장치(400)로 송신될 수 있다.
제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부가 사용자 장치(400)에 구비될 수도 있다. 즉, 사용자 NFC 장치(400)는 신체(200)를 통해 제2 전극으로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 포함할 수 있다.
HBC 장치(100)는 제2 전극에 의해 신체(200)를 통해 사용자 NFC 장치(400)로부터 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 수신할 수 있다. 이때 제2 NFC 신호는 사용자 NFC 장치(400)는 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 신체(200)를 통해 HBC 장치(100)로 전달될 수 있다. 수신된 제2 NFC 신호는 제1 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신될 수 있다.
HBC 장치(100)는 제2 전극에 연결된 신호 수신 회로를 포함할 수 있다. HBC 장치(100)는 제1 전극에 연결된 신호 송신 회로를 포함할 수 있다.
HBC 장치(100)는 사용자 NFC 장치(400)로부터 수신된 제2 NFC 신호를 NFC 리더(300)로 송신하기 위해 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하며, 제2 NFC 신호는 송신 증폭부에 의해 증폭된 후 제1 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신될 수 있다. 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부가 사용자 장치(400)에 구비될 수도 있다.
전극과 증폭기 사이에 매칭 회로가 구비될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 사용자 NFC 장치(400)가 사용자의 몸 어느 곳에 있더라도 사용자의 몸에 근접한 NFC 리더(300)와 통신을 수행할 수 있게 된다. HBC 장치(100)는 스마트 직물 장치(smart textile device)로 구현될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 의한, NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치(500)는, 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 통신부(110) 및 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 NFC 모듈(510)을 포함할 수 있다. NFC 모듈(510)은 상용 NFC IC를 포함할 수 있다. 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 실시예에서 NFC 신호용 HBC 장치(100)가 사용자 장치(400)와 별도로 독립형(Stand-alone)으로 구현되었던 것과 달리, 본 실시예에서는 NFC 기능이 구비된 사용자 장치(500)에 HBC 통신을 위한 통신부(110)가 내장(embedded)되어 사용자 장치 자체가 NFC용 HBC 장치가 된다. 이에 따라 NFC 리더(300)는 제1 NFC 신호를 생성하고, 신체(200)에 근접하여 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 신체(200)를 통해 HBC 장치(100)로 제1 NFC 신호를 송신하고, HBC 장치(100)는 이를 수신할 수 있다.
NFC 모듈(510)은, NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고, 제2 NFC 신호를 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다. NFC 리더(300)는 신체(200)에 근접하여 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 신체(200)를 통해 HBC 장치(100)로부터 제2 NFC 신호를 수신할 수 있다.
이와 같이 NFC용 HBC 장치(500)는 HBC 기능이 없는 통상적인 NFC 리더와 신체를 통해 통신할 수 있으므로, 사용자는 NFC용 HBC 장치(500)를 몸에 지닌 채로 자신의 신체의 일부를 NFC 리더(300)에 가까이 접근시킴으로써 NFC 통신을 수행할 수 있게 된다.
한편, NFC 모듈(510)은 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고, 증폭된 제1 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다. 또한, NFC 모듈(510)은 생성된 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하고, 증폭된 제2 NFC 신호를 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 의한, 전극을 이용하여 NFC 리더와 통신하는 NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 제1 통신부(110)는 신체(200)에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 전극을 포함할 수 있다.
NFC 모듈(510)은 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호로부터, NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다. NFC 모듈(510)은 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고, 제2 NFC 신호를 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
전극은 NFC 모듈(510)의 수신 회로에 연결될 수 있다. 전극은 NFC 모듈(510)의 송신 회로에 연결될 수 있다. 전극과 NFC 모듈(510) 사이에 매칭 회로가 구비될 수 있다.
NFC 모듈(510)은 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고, 증폭된 제1 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다. NFC 모듈(510)은 생성된 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 포함하고, 증폭된 제2 NFC 신호를 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
또한, HBC 장치(100)는 NFC 안테나 코일(610)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 NFC 모듈(510)은 상술한 HBC 통신 외에 NFC 안테나 코일(610)에 의한 통상적인 NFC 통신도 수행할 수 있게 된다. 즉, NFC 모듈(510)은, NFC 안테나 코일(610)에 의해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제3 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제3 데이터를 추출하고, NFC 통신 방식에 따라 제3 데이터에 대한 응답인 제4 데이터를 포함하는 제4 NFC 신호를 생성하고, 제4 NFC 신호를 NFC 안테나 코일(610)에 의해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다. 이때 제3 NFC 신호와 제4 NFC 신호는, 서로 근접한 HBC 장치(100)의 NFC 안테나 코일(610)과 NFC 리더(300)의 NFC 안테나 코일 간의 전자기 유도에 의한 통상적인 NFC 통신 방식에 의해 전달된다. NFC 안테나 코일(610)은 NFC 모듈(510)의 신호 수신 회로에 연결될 수 있다. NFC 안테나 코일(610)은 NFC 모듈(510)의 신호 송신 회로에 연결될 수 있다. NFC 안테나 코일(610)과 NFC 모듈(510) 사이에 매칭 회로가 구비될 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 의한, 전극과 코일을 이용하여 NFC 리더와 통신하는 NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, HBC 장치(100)는 NFC 안테나 코일(610)을 포함하고 있는데, NFC 신호의 수신은 전극에 의해 수행하고, NFC 신호의 송신은 NFC 안테나 코일(610)을 통해 수행할 수 있다. 이때 전극은 NFC 모듈(510)의 수신 회로에 연결되고, NFC 안테나 코일(610)은 NFC 모듈(510)의 송신 회로에 연결될 수 있다. 전극이 NFC 모듈(510)의 수신 회로와 송신 회로에 모두 연결되어 있고, 필요에 따라 수신용으로만 사용될 수도 있다. NFC 안테나 코일(610) 수신 회로와 송신 회로에 모두 연결되어 있고, 필요에 따라 송신용으로만 사용될 수도 있다. 전극과 NFC 모듈(510) 사이에 매칭 회로가 구비될 수 있다. NFC 안테나 코일(610)과 NFC 모듈(510) 사이에 매칭 회로가 구비될 수 있다.
NFC 모듈(510)은 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호로부터, NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다. NFC 모듈(510)은 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고, 제2 NFC 신호를 NFC 안테나 코일(610)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
NFC 모듈(510)은 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고, 증폭된 제1 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다. NFC 모듈(510)은 생성된 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 포함하고, 증폭된 제2 NFC 신호를 NFC 안테나 코일(610)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
본 실시예는 NFC 안테나 코일을 통해 NFC 리더로 NFC 신호를 송신할 수는 있으나 NFC 리더로부터 NFC 신호를 수신할 수는 없는 경우에 유용하다. 예를 들어, HBC 장치(100)가 스마트워치이고, 사용자 손목에 착용된 스마트워치로부터 NFC 결제 장치까지의 거리가 통상적인 NFC 방식으로 NFC 신호를 송신하기에 충분하나, 통상적인 NFC 방식으로 NFC 신호를 수신하기에는 감쇄가 너무 큰 경우, 사용자가 손가락을 NFC 결제 장치에 가까지 가져감으로써 HBC 통신에 의해 NFC 신호가 수신되도록 할 수 있다. 도 8은 스마트워치를 착용한 사용자가 손가락으로 NFC 리더를 터치하는 유스 케이스를 도시한 도면이다.
실시예에 따라, 반대로 NFC 신호의 수신은 NFC 안테나 코일(610)에 의해 수행하고, NFC 신호의 송신은 전극을 통해 수행할 수도 있다. 이때 전극은 NFC 모듈(510)의 송신 회로에 연결되고, NFC 안테나 코일(610)은 NFC 모듈(510)의 수신 회로에 연결될 수 있다. 전극이 NFC 모듈(510)의 수신 회로와 송신 회로에 모두 연결되어 있고, 필요에 따라 송신용으로만 사용될 수도 있다. NFC 안테나 코일(610) 수신 회로와 송신 회로에 모두 연결되어 있고, 필요에 따라 수신용으로만 사용될 수도 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 의한, 전기-자기 조합 소자을 이용하여 NFC 리더와 통신하는 NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 구성 및 동작 방법을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 제1 통신부(110)는 신체(200)에 근접하여 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 전기-자기 조합 소자(Combined electro-magnetic element)를 포함할 수 있다. 전기-자기 조합 소자는 충분한 인덕턴스와 커패시턴스를 가지고 있어 NFC 통신과 HBC 통신을 모두 수행할 수 있는 소자이다. 예를 들어 전기-자기 조합 소자는 용량성 커플링을 통해 HBC 통신을 수행할 수 있고, 전자기 유도를 통해 NFC 통신을 수행할 수 있다. 전기-자기 조합 소자는 코일과 쌍극자의 조합(Coil mixed with dipole) 또는 기생 커패시턴스를 증가시킨 코일(Coil with specially increased intrinsic capacitances)을 포함할 수 있다.
전기-자기 조합 소자의 공진 주파수는 NFC 통신 규격의 RF 주파수(예: 13.56 MHz)와 동일하거나 그에 근접하게 설정될 수 있다. 여기서 동일하다는 것은, 두 주파수가 물리적으로 완벽하게 동일한 것은 불가능한바, 실질적으로 동일한 것을 포함할 수 있다. 전기-자기 조합 소자의 공진 주파수가 NFC 통신 규격의 RF 주파수와 동일하거나 그에 근접하게 설정되면, 전기-자기 조합 소자와 신체(200) 간 거리가 어느 정도 크더라도 HBC 통신이 가능할 수 있다. 전기-자기 조합 소자와 신체가 떨어져 있을 때 전기-자기 조합 소자와 신체 간의 커패시턴스에 의해 NFC 신호가 전달될 수 있다.
NFC 모듈(510)은 전기-자기 조합 소자에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호로부터, NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다. NFC 모듈(510)은 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고, 제2 NFC 신호를 전기-자기 조합 소자에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
전기-자기 조합 소자는 NFC 모듈(510)의 수신 회로에 연결될 수 있다. 전기-자기 조합 소자는 NFC 모듈(510)의 송신 회로에 연결될 수 있다. 전기-자기 조합 소자와 NFC 모듈(510) 사이에 매칭 회로가 구비될 수 있다.
NFC 모듈(510)은 전기-자기 조합 소자에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고, 증폭된 제1 NFC 신호로부터 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출할 수 있다. NFC 모듈(510)은 생성된 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 포함하고, 증폭된 제2 NFC 신호를 전기-자기 조합 소자에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로 송신할 수 있다.
이상에서 도 1 내지 도9를 참조하여 설명한 본 발명에 의한 NFC 신호용 HBC 장치(100)는 HBC 기능이 없는 통상적인 NFC 리더(300)와 HBC 통신으로 NFC 신호를 주고받을 수 있으며, NFC 리더(300)에 대하여 능동 모드(Active mode) NFC 장치로서 동작할 수 있다. 본 발명에 의한 NFC 신호용 HBC 장치(100)는 POS 결제, 대중교통 요금 결제, 도로 통행료 결제, 사용자 식별, IoT 장치 간 페어링 또는 데이터 전송, 출입 통제, 정보 안내 시스템, 로봇 제어, 애완동물 식별 등에 이용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 손으로 단말기를 조작할 때 사용자의 손목에 착용된 스마트워치에 의해 사용자를 인식하여 사용자에 따라 다른 접근 수준 또는 권한을 제공하거나, 사용자에 따른 맞춤형 서비스를 제공하거나, 사용자가 헤드폰을 머리에 착용하면 헤드폰이 손에 들고 있는 스마트폰과 NFC 통신을 하여 바로 블루투스 페어링이 되도록 하거나, 특정 NFC 목걸이를 착용한 동물이 문 앞의 발판을 밟았을 때만 동물용 문이 열리도록 하는 등의 응용이 가능하다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 의한, 사용자 장치와 통신하는 NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법의 흐름을 도시한 순서도이다. 도 10을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 NFC 신호용 HBC 장치(100)의 동작 방법은, 신체(200)에 근접한 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 동작(S1010) 및 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호에 포함된 제1 데이터를 제2 통신부(120)에 의해 사용자 장치(400)로 송신하는 동작(S1020)을 포함할 수 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 의한, NFC 기능이 구비된 NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법의 흐름을 도시한 순서도이다. 도 11을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 NFC 신호용 HBC 장치(100)의 동작 방법은, 신체(200)에 근접한 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 동작(S1110) 및 제1 통신부(110)에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호로부터, NFC 모듈(510)에 의해 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 동작(S1110)을 포함할 수 있다.
전술한 송신 또는 수신 증폭기는 표준 자동 이득 제어(AGC) 회로를 사용하여 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier)로 구현될 수 있다. 이득 레벨을 조정함으로써 NFC 리더(300)의 신호 강도에 따라 보안 레벨을 자동으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 보안 수준이 높으면 사용자는 사용자의 신체를 NFC 리더에 직접 접촉해야 하고, 보안 수준이 낮으면 사용자는 신체를 NFC 리더에 가까이 가져 가거나 옷을 통해, 예를 들어 장갑을 낀 손으로 NFC 리더를 접촉할 수 있다.
알려진 바와 같이, 전자기 신호가 전달될 때 전력이 감소된다. 즉, 전송되는 신호가 약해진다. 전송되는 신호의 약화는 신체의 특성 및 신호가 전송되는 거리와 같은 많은 요소에 따라 달라진다. 신체의 특성은 습도 수준, 피부 나이, 유전율, 수화 수준, 온도 등이다. 도 12는 본 개시의 일 실시예에 의한 NFC 신호용 HBC 장치의 블록도이다. 도 12를 참조하면, 전극에 의해 신체(200)를 통해 NFC 리더(300)로부터 수신된 제1 NFC 신호는 동상(in-phase) 잡음 성분을 감산하는 차동 저잡음 공명 증폭기(differential low noise resonance preamplifier)에 입력된다. 감산이 수행된 후 신호는 전력 스플리터(Power spliitter)에 의해 주어진 전력비에 따라 두 개의 출력 신호로 분할된다. 출력 신호 중 하나는 가변 이득 증폭기에 의해 수신 회로의 다이나믹 레인지의 한계에 맞도록 신호의 진폭을 균등화하기 위해 최적의 이득 레벨로 증폭된다. 다른 하나의 출력 신호는, 최적의 이득 레벨을 설정하기 위한 가변 이득 증폭기의 캘리브레이션을 위해 현재의 신호 전력을 결정하는 피크 검출기(Peak detector)에 입력된다. 전극에 의해 검출된 신호의 전력 레벨에 대한 정보를 포함하는 피크 검출기의 출력 신호는 제어 결합기(Control combiner)에 입력된다. 제어 결합기는 피크 검출기로부터 수신한 데이터에 기초하여 가변 이득 증폭기의 이득 값을 조정한다.
또한, HBC 장치(100)는 선택적으로 순환 단계 생성기(cycled steps generator)를 포함할 수 있다. 이 경우 제어 결합기에는 두 가지 입력, 즉 전술한 피크 검출기로부터의 입력과, 가변 이득 증폭기의 가능한 이득 값들을 순차적으로 반복하기 위한 순환 단계 생성기로부터의 입력이 있다. 순환 단계 생성기의 시작, 정지, 및 시작 레벨(초기에는 이득 값 0으로 설정 됨)은 마이크로 컨트롤러(MCU)를 이용하여 설정될 수 있다. 마이크로 컨트롤러의 메모리에 이전에 NFC 신호가 성공적으로 교환되었던 순환 단계 생성기의 레벨의 고정값이 저장되어 있을 수 있다. 상기 저장된 고정값은 마이크로 컨트롤러에 의해 순환 단계 생성기의 시작 레벨로 설정될 수 있다. 따라서, 제어 결합기는 피크 검출기 및 순환 단계 생성기로부터 수신된 데이터를 처리한 후, 현재 순간의 신호에 대해 요구되는 최적 이득 레벨을 설정하기 위해 생성기 레벨을 가변 이득 증폭기로 전송한다. 또한, 마이크로 컨트롤러는 NFC 리더(300)로부터 전송된 신호의 전력에 따라, 또는 사용자에 의해 설정된 조건에 따라 설정 가능한 보안 레벨을 제어 결합기에 전송할 수 있다. 상술한 이득 레벨을 설정할 때 보안 수준 설정도 고려될 수 있다. 통신 채널의 상태가 악화될 때(예를 들어, 표준 NFC 기술에 따른 패킷 교환이 중단된 경우), 마이크로 컨트롤러는 최적 이득 레벨을 캘리브레이션하는 새로운 단계를 위해 순환 단계 생성기를 다시 시작하라는 명령을 보낼 수 있다.
가변 이득 증폭기로부터의 증폭된 신호는 수신 회로에 전달되고, 여기서 신호는 복조되어 디지털 데이터 패킷으로 변환된 후 마이크로 컨트롤러로 전송된다. 마이크로 컨트롤러는 응답 디지털 데이터 패킷을 송신 회로로 전송한다. 송신 회로는 마이크로 컨트롤러로부터 수신된 응답 디지털 데이터 패킷을 전자기 신호로 변환한다(예를 들어, 송신 회로는 13.56MHz 반송파 주파수를 변조할 수 있다). 송신 회로로부터의 전자기 신호는 상기 반송파 주파수 근처의 좁은 주파수 대역에서 소정의 이득 계수를 갖는 공명 송신 증폭기에 전달된다. 송신 증폭기가 없을 수도 있다. 공명 송신 증폭기가 없으면, 송신 회로로부터의 신호는 표면파에 의한 송신을 위해 전극에 직접 전달된다.
HBC 장치(100)를 이용하여, 표준 NFC 기술에 따른, 즉 NFC 안테나 코일(610)을 이용한 자기장 유도에 의한 통신을 구현하는 경우, 송신 회로로부터의 신호는 임피던스 매칭 및 신호 필터를 하는 매칭 회로에 전달될 수 있다. 매칭된 신호는 자기장 유도에 의해 NFC 리더(300)로(특히, NFC 리더의 안테나 코일로) 송신되기 위해 NFC 안테나 코일(610)로 전달된다.
또한, HBC 장치(100)는 전술한 신체 특성들에 기초하여 캘리브레이션될 수 있다. 즉, 사용자는 HBC 장치를 캘리브레이션하기 위해 두 가지 방법 중 하나를 선택할 수 있다. 첫 번째 캘리브레이션 방법은 설정된 데이터(사용자 데이터)를 기반으로 하는 캘리브레이션이다. 이 방법에 따르면, 사용자는 체중, 연령, 성별 등과 같은 각각의 사용자 데이터를 HBC 장치에 입력한다. HBC 장치는 입력 데이터와 이러한 입력 데이터에 대한 평균 요구 이득 사이의 대응 관계를 확인하기 위해 장치에 미리 저장된 룩업 테이블을 참조한다. 또한, HBC 장치는 추후 동작 시 증폭기 캘리브레이션 시간을 감소시키기 위해 이득 레벨을 설정할 수 있다. 두 번째 방법에 의하면, 캘리브레이션은 HBC 장치 자체를 이용하여 수행된다. 구체적으로, 두 번째 캘리브레이션 방법을 선택하면, 사용자가 HBC 장치를 터치하라는 안내가 HBC 장치의 화면에 표시된다. 그러면 사용자가 장치의 NFC 안테나 코일이 활성 모드일 때에 HBC 장치를 터치하고, HBC 장치는 NFC 안테나 코일을 통해 데이터를 수신하기 시작하고 증폭기의 이득 파라미터를 조정한다. 캘리브레이션이 완료되면, HBC 장치는 사용자에게 완료를 알리고 사용자에 대한 새로운 이득 파라미터를 저장하고, HBC 장치의 이득 레벨을 설정한다.
도 13은 결제을 수행할 때 HBC 장치의 마이크로 컨트롤러 동작 알고리즘의 블록도이다. 도 13을 참조하면, HBC 장치(100)는 사용자 동작에 대한 대기 모드에 있다. 사용자가 동작을 수행하면, 특히 화면을 터치하면 마이크로 컨트롤러가 이 동작을 분류한다. 동작이 캘리브레이션 명령으로 분류되면, 캘리브레이션 방법이 추가로 결정된다. 제1 캘리브레이션 방법이 선택되면, HBC 장치(100)의 마이크로 컨트롤러는 사용자 데이터를 요청하고 이 데이터 및 이전에 저장된 룩업 테이블에 기초하여 순환 단계 생성기 레벨을 갱신한다. 순환 단계 생성기가 없는 경우, 도 5와 관련하여 전술한 방법에 따라 피크 검출기에 의해서만 캘리브레이션이 수행된다. HBC 장치(100) (특히 마이크로 컨트롤러)는 사용자 동작에 대한 대기 모드로 복귀한다.
제2 캘리브레이션 방법이 선택되면, HBC 장치(100)는 사용자에게 HBC 장치(100)를 터치하도록 요청한다. 순환 단계 생성기가 시작되고, 생성기 시작 레벨은 HBC 장치(100)의 마이크로 컨트롤러에 의해 설정된다. 특히, 처음 사용 시 생성기의 시작 레벨은 이득 값 0으로 설정된다. 그 후 캘리브레이션이 끝나면 생성기의 현재 레벨이 HBC 장치(100)의 메모리에 저장되고, 다음에 생성기가 사용될 때 생성기의 시작 레벨이 메모리에 저장된 생성기 레벨의 마지막 값으로 설정된다.
마이크로 컨트롤러가 HBC 장치(100)의 수신 회로에 의한 데이터 수신을 캡처하지 않으면, 순환 단계 생성기는 데이터가 수신될 때까지 또는 사용자가 작업을 중단할 때까지 데이터 수신 단계를 반복한다. 데이터를 수신하면 순환 단계 생성기는 순환 단계 생성기의 현재 레벨을 캡처한다. 즉, 현재의 제어 전압 레벨에서 정지한다. 또한, NFC 리더(300)와의 데이터 교환을 구현하는 표준 방법이 완료되고, 이어서 HBC 장치(100)는 사용자 동작에 대한 대기 모드로 복귀한다.
사용자의 동작이 결제 시의 보안 레벨을 변경하는 명령으로 분류된 경우 사용자에게 새 보안 레벨(낮음 또는 높음)을 선택하라는 프롬프트가 표시된다. 낮은 보안 수준을 선택하면 이득 레벨이 증가한다. 즉, 사용자가 NFC 리더를 직접 접촉하거나 직접 접촉하지 않고(예: 장갑을 통해) 결제할 수 있다. 높은 보안 수준을 선택하면 이득 레벨이 감소한다. 즉, 결제는 NFC 리더와 사용자의 직접적인 물리적 접촉(예: 직접 터치)에 의하여만 가능하다. 마이크로 컨트롤러에 의해 이득 레벨을 증가 또는 감소시킨 후, 사용자 장치는 다시 사용자 동작에 대한 대기 모드로 복귀한다.
사용자의 동작이 결제를 개시하기 위한 명령으로 분류되면, 순환 단계 생성기가 데이터를 수신하기 시작하고, 생성기의 시작 레벨은 전술한 바와 같이 설정된다. 마이크로 컨트롤러가 HBC 장치(100)의 수신 회로에 의한 데이터 수신을 캡처하지 않으면, 순환 단계 생성기는 데이터가 수신 될 때까지 또는 사용자가 작업을 중단할 때까지 데이터 수신 단계를 반복한다. 데이터를 수신하면 순환 단계 생성기는 생성기의 현재 레벨을 캡처한다. 결제를 하기 위해 NFC 리더와의 데이터 교환을 구현하는 표준 방법이 추가로 수행된다. 그 후 HBC 장치(100)는 사용자 동작에 대한 대기 모드로 복귀하고, 예를 들어 다음 지불을 개시하기 위한 준비 상태가 된다.
본 개시의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 또는 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시에서 사용되는 데이터 베이스를 기록매체에 기록하는 것이 가능하다.
지금까지 본 개시에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 개시를 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 이러한 실시예들을 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 개시의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 개시의 각 동작은 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다.
본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 하며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 개시된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (28)

  1. NFC(Near Field Communication) 신호용 HBC(Human Body Communication) 장치로서,
    신체에 근접하여 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 통신부; 및
    사용자 장치로 신호를 송신하는 제2 통신부를 포함하고,
    상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 제1 NFC 신호에 포함된 제1 데이터가 상기 제2 통신부에 의해 상기 사용자 장치로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 통신부는 상기 사용자 장치로부터 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 수신하고,
    상기 HBC 장치는 상기 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하며,
    상기 제2 NFC 신호는 상기 송신 증폭부에 의해 증폭된 후 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신부는 상기 신체에 근접하여 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 상기 제1 NFC 신호를 수신하는 전극을 포함하고,
    상기 제2 통신부는 상기 사용자 장치인 사용자 NFC 장치로 신호를 송신하는 NFC 안테나 코일을 포함하고,
    상기 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호가 상기 NFC 안테나 코일에 의해 상기 사용자 NFC 장치로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하며,
    상기 제1 NFC 신호는 상기 수신 증폭부에 의해 증폭된 후 상기 NFC 안테나 코일에 의해 상기 사용자 NFC 장치로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 NFC 안테나 코일에 의해 상기 사용자 NFC 장치로부터 수신된, 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하며,
    상기 제2 NFC 신호는 상기 송신 증폭부에 의해 증폭된 후 상기 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 NFC 장치는 상기 NFC 안테나 코일로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신부는 상기 신체에 근접하여 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 상기 제1 NFC 신호를 수신하는 전극을 포함하고,
    상기 HBC 장치는, 상기 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호로부터, NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터를 추출하는 NFC 처리부를 더 포함하고,
    상기 제2 통신부는 비-NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터를 상기 사용자 장치로 송신하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 NFC 처리부는,
    상기 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고,
    상기 증폭된 제1 NFC 신호로부터, 상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 통신부는 상기 비-NFC 통신 방식에 따라 상기 사용자 장치로부터 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 수신하고,
    상기 NFC 처리부는, 상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고, 상기 제2 NFC 신호를 상기 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 NFC 처리부는,
    상기 생성된 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 포함하고,
    상기 증폭된 제2 NFC 신호를 상기 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신부는 상기 신체의 제1 위치에 근접하여 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 상기 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 전극을 포함하고,
    상기 제2 통신부는 상기 신체의 제2 위치에 근접하여 상기 신체를 통해 상기 사용자 장치인 사용자 NFC 장치로 신호를 송신하는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 제1 NFC 신호가 상기 제2 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 사용자 NFC 장치로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하며,
    상기 제1 NFC 신호는 상기 수신 증폭부에 의해 증폭된 후 상기 제2 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 사용자 NFC 장치로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 사용자 NFC 장치로부터 수신된, 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하며,
    상기 제2 NFC 신호는 상기 송신 증폭부에 의해 증폭된 후 상기 제1 전극에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신되는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 사용자 NFC 장치는 상기 신체를 통해 상기 제2 전극으로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  16. NFC 신호용 HBC 장치로서,
    신체에 근접하여 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 제1 통신부; 및
    상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호로부터, NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 NFC 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 통신부는 상기 신체에 근접하여 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 상기 제1 NFC 신호를 수신하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    NFC 안테나 코일을 더 포함하고,
    상기 NFC 모듈은,
    상기 NFC 안테나 코일에 의해 상기 NFC 리더로부터 수신된 제3 NFC 신호로부터 상기 NFC 통신 방식에 따라 제3 데이터를 추출하고,
    상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제3 데이터에 대한 응답인 제4 데이터를 포함하는 제4 NFC 신호를 생성하고,
    상기 제4 NFC 신호를 상기 NFC 안테나 코일에 의해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 통신부는 상기 신체에 근접하여 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 상기 제1 NFC 신호를 수신하는 전기-자기 조합 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전기-자기 조합 소자의 공진 주파수는 상기 NFC 통신 방식의 RF 주파수인 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    NFC 안테나 코일을 더 포함하고,
    상기 NFC 모듈은,
    상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고,
    상기 제2 NFC 신호를 상기 NFC 안테나 코일에 의해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NFC 모듈은,
    상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호를 증폭하는 수신 증폭부를 더 포함하고,
    상기 증폭된 제1 NFC 신호로부터 상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  23. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 NFC 모듈은,
    상기 NFC 통신 방식에 따라 상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 생성하고,
    상기 제2 NFC 신호를 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 NFC 모듈은,
    상기 생성된 제2 NFC 신호를 증폭하는 송신 증폭부를 더 포함하고,
    상기 증폭된 제2 NFC 신호를 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치.
  25. 제1항 또는 제16항의 NFC 신호용 HBC 장치; 및
    상기 NFC 리더를 포함하고,
    상기 NFC 리더는,
    상기 제1 데이터를 포함하는 상기 제1 NFC 신호를 생성하고,
    상기 신체에 근접하여 NFC 안테나 코일의 기생 커패시턴스에 의해 상기 신체를 통해 상기 HBC 장치로 상기 제1 NFC 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는, NFC 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 HBC 장치는,
    상기 제1 데이터에 대한 응답인 제2 데이터를 포함하는 제2 NFC 신호를 상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로 송신하고,
    상기 NFC 리더는,
    상기 신체에 근접하여 상기 NFC 안테나 코일의 상기 기생 커패시턴스에 의해 상기 신체를 통해 상기 HBC 장치로부터 상기 제2 NFC 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는, NFC 시스템.
  27. NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법으로서,
    신체에 근접한 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 동작; 및
    상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호에 포함된 제1 데이터를 제2 통신부에 의해 사용자 장치로 송신하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치의 동작 방법.
  28. NFC 신호용 HBC 장치의 동작 방법으로서,
    신체에 근접한 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 NFC 리더로부터 제1 NFC 신호를 수신하는 동작; 및
    상기 제1 통신부에 의해 상기 신체를 통해 상기 NFC 리더로부터 수신된 상기 제1 NFC 신호로부터, NFC 모듈에 의해 NFC 통신 방식에 따라 제1 데이터를 추출하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, HBC 장치의 동작 방법.
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