Die Erfindung betrifft eine Chipkarte mit einer Speichereinheit zum Speichern von Daten, mit einer Übertragungseinheit zum drahtlosen Übertragen von Daten, mit einer Kontakteinheit zum kontaktbehafteten Übertragen von Daten und mit einer Steuereinheit zur Steuerung der Datenspeicherung und Datenübertragung.The invention relates to a chip card with a memory unit for storingData, with a transmission unit for the wireless transmission of data, witha contact unit for the contact-related transmission of data and with oneControl unit for controlling data storage and data transmission.
Eine solche Chipkarte wird von Philips Semiconductors als MIFARE Pro Card IC unter der Bezeichnung MF2ICD80 angeboten. Bei einer solchen passiven Chipkarte wir die Energie durch induktive Kopplung mittels Spulen von außen in die Chipkarte eingekoppelt. Die Datenübertragung kann einerseits kontaktbehaftet über eine Kontakteinheit gemäß ISO7816 oder andererseits drahtlos mittels einer Übertragungseinheit erfolgen. Die drahtlose Datenübertragung erfolgt dabei ebenfalls durch induktive Kopplung bei einer Arbeitsfrequenz von 13,56 MHz, wobei zur Modulation der Daten eine Lastmodulation in der Chipkarte angewendet wird.Such a chip card is used by Philips Semiconductors as a MIFARE Pro Card ICoffered under the designation MF2ICD80. With such a passive chip cardthe energy through inductive coupling with coils from the outside into the chip cardcoupled. The data transmission can, on the one hand, involve contact via aContact unit according to ISO7816 or, on the other hand, wirelessly using a transmissionunit. The wireless data transmission also takes place throughinductive coupling at an operating frequency of 13.56 MHz, whereby to the Modulation of the data a load modulation is applied in the chip card.
Sowohl die Energieübertragung als auch die Datenübertragung kann bei der bekannten passiven Chipkarte drahtlos nur über eine geringe Entfernung von maximal wenigen Zentimetern erfolgen. Es wäre für viele Anwendungen jedoch wünschenswert, Daten auf drahtlosem Wege von einer Chipkarte zu einem entsprechenden Lesegerät oder von einem Lesegerät zu einer Chipkarte auch über größere Entfernungen übertragen zu können. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Chipkarte so auszugestalten, dass Daten drahtlos über größere Entfernungen übertragen werden können.Both the energy transmission and the data transmission can be atknew passive chip card wirelessly only over a short distance of maximuma few centimeters. However, it would be desirable for many applicationsworth wirelessly transferring data from a smart card to a corresponding oneReader or from a reader to a chip card even over a greater distanceto be able to transmit. The invention is therefore based on the objectto design a chip card so that data can be transmitted wirelessly over long distancescan be transferred.
Diese Erfindung wird ausgehend von der anfangs genannten Chipkarte dadurch gelöst, dass auf und/oder in der Chipkarte eine Energieversorgungseinheit zur Energieversorgung der Einheiten der Chipkarte angeordnet ist und dass die Übertragungseinheit zum Übertragen von Daten im Mobilfunkfrequenzbereich ausgestaltet ist.This invention is based on the chip card mentioned abovesolved that on and / or in the chip card an energy supply unit forPower supply to the units of the chip card is arranged and that the oversupport unit for transmitting data in the mobile radio frequency rangeis.
Erst durch die Anordnung einer Energieversorgungseinheit, bevorzugt einer Batterie oder eines wiederaufladbaren Akkumulators, auf und/oder in der Chipkarte ist es möglich, aktiv ohne Energiezufuhr von außen Daten von der Chipkarte drahtlos auch über größere Entfernungen, d. h. mehr als wenige Zentimeter, an ein Lesegerät übertragen zu können. Erfindungsgemäß erfolgt die Datenübertragung in einem Frequenzbereich der Mobilfunktechnik, das heißt, in einem Frequenzbereich oberhalb von 100 MHz bis maximal 20 GHz. Die drahtlose Datenübertragung kann dabei von jedem Ort innerhalb eines bestimmten Radius von der Leseeinheit erfolgen und nicht nur wie bei der bekannten passiven Chipkarte in unmittelbarer Nähe von der Leseeinheit, da einerseits keine Energie induktiv in die Chipkarte eingekoppelt werden muss und da andererseits auch die Datenübertragung nicht durch induktive Kopplung erfolgt. Vielmehr ist auf der Chipkarte selbst ein geeigneter Mobilfunksender vorgesehen, mit dem die Daten zur drahtlosen Übertragung an das Lesegerät gesendet werden.Only by arranging an energy supply unit, preferably a batteryor a rechargeable battery, on and / or in the chip cardpossible, active without external energy supply Data from the chip card wirelesseven over longer distances, d. H. more than a few centimeters to a reading frameadvises to be able to transmit. According to the invention, the data transmission takes place in oneFrequency range of mobile radio technology, that is, in a frequency range abovehalf from 100 MHz to a maximum of 20 GHz. Wireless data transmission canthereby from any location within a certain radius of the reading unitand not only in the immediate vicinity as with the well-known passive chip cardfrom the reading unit, since on the one hand no energy is inductively fed into the chip cardmust be pelt and because on the other hand also the data transmission throughinductive coupling takes place. Rather, a suitable one is on the chip card itselfMobile radio transmitter is provided, with which the data for wireless transmission to theReader are sent.
Neben der Möglichkeit zu drahtlosen Übertragung ist weiterhin auch die Kontakteinheit zur kontaktbehafteten Übertragung der Daten vorgesehen, um die Chipkarte möglichst multifunktional und für verschiedene Anwendungen einsetzen zu können.In addition to the possibility of wireless transmission, there is also contactUnit for contact-based transmission of data to the chip cardto be as multifunctional as possible and for different applications.
So erfordern dann zahlreiche Anwendungen wie beispielsweise die Anwendung als Krankenkassenkarte oder Bankkarte die Eingabe der Chipkarte in ein Terminal zum Auslesen von Daten über die Kontakteinheit, während bei anderen Anwendungen wie beispielsweise Zugangskontrolle oder Zeiterfassung die drahtlose Übertragung von Daten über größere Entfernung bevorzugt eingesetzt werden kann. Durch die Erfindung lassen sich auch die Einsatzbereiche von Chipkarten erweitern, beispielsweise auf Anwendungen, bei denen registriert werden soll, ob eine Person eine bestimmte Kontrollstelle passiert hat, um dann Gebühren von dessen Konto abzubuchen, beispielsweise Autobahn- oder Mautgebühren.So then numerous applications such as use requireHealth insurance card or bank card entering the chip card in a terminalReading out data via the contact unit while in other applicationssuch as access control or time recording wireless transmissionof data over longer distances can be used preferentially. Through theThe application areas of chip cards can also be expanded, for examplepoint to applications in which to register whether a person is acertain control point has passed, then charges from its accountadd, for example highway or toll fees.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Chipkarte das ID-1 Format aufweist. Dies ist das übliche Chipkarten-Format. Erfindungsgemäß sind die Energieversorgungseinheit und die Übertragungseinheit so klein ausgestaltet, dass sie auf einer solchen nur etwa 1 mm dicken Chipkarte untergebracht werden können.In one embodiment it is provided that the chip card has the ID-1 formathas. This is the usual chip card format. According to the invention, the energysupply unit and the transmission unit designed so small that they aresuch a chip card only about 1 mm thick.
Zur Übertragung und gegebenenfalls zum Empfang von Daten weist die Übertragungseinheit bevorzugt eine Antennenstruktur, insbesondere eine zirkulare Antenne auf, die vorteilhafterweise als Lambda/4 oder Lambda/2-Dipol ausgebildet ist. Eine solche Antennenstruktur läßt sich bevorzugt als Dünnschichtstruktur oder als dünne Folie auf einer Chipkarte vorsehen, wobei die Antennenstruktur beispielsweise auf die Chipkarte aufgedampft oder in die Chipkarte selbst integriert sein kann. Die Größe und Ausgestaltung der Antennenstruktur hängt im wesentlichen davon ab, bei welcher Frequenz die drahtlose Datenübertragung erfolgen soll. Bevorzugt ist erfindungsgemäß dafür das ISM-Band vorgesehen mit einer Frequenz oberhalb von 400 MHz. In einer praktischen Realisierung sind zur drahtlosen Datenübertragung Frequenzen von 433 MHz und 868 MHz vorgesehen.For the transmission and, if necessary, for the reception of data, the Übersupport unit preferably an antenna structure, in particular a circularAntenna on, which is advantageously designed as a lambda / 4 or lambda / 2 dipoleis. Such an antenna structure can preferably be a thin-film structure orprovide as a thin film on a chip card, the antenna structure for examplebe evaporated onto the chip card or integrated into the chip card itselfcan. The size and design of the antenna structure essentially dependsdepends on the frequency at which the wireless data transmission should take place.According to the invention, the ISM band with a frequency is preferably provided for thisabove 400 MHz. In a practical implementation are wireless dataTransmission frequencies of 433 MHz and 868 MHz are provided.
Um die Daten auf einer solch hohen Frequenz übertragen zu können, weist die Übertragungseinheit in einer Weiterbildung der Erfindung eine Modulationseinheit zur Modulation und/oder Demodulation eines Datensignals auf.In order to be able to transmit the data at such a high frequency, theTransmission unit in a development of the invention, a modulation unitfor modulating and / or demodulating a data signal.
Weiter ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Speichereinheit und die Steuereinheit für eine multifunktionale, veränderliche und erweiterbare Nutzung der Chipkarte ausgestaltet sind. In einer erfindungsgemäßen Chipkarte können deshalb zahlreiche gewünschte Anwendungen miteinander vereint werden, wofür bislang mehrere verschiedene Chipkarten erforderlich sind. Auch können zukünftige noch hinzuzufügende Funktionen auf einfache Weise integriert werden, indem beispielsweise die Chipkarte bei Eingabe in eine kontaktbehaftete Leseeinheit softwaremäßig so modifiziert wird, dass die Chipkarte für die neue Anwendung einsetzbar ist. Bevorzugt weist dazu die Steuereinheit einen programmierbaren Mikroprozessor auf oder ist als solcher ausgestaltet, der sich auf einfache Weise umprogrammieren läßt. Dazu ist erfindungsgemäß nicht mehr erforderlich, dass sämtliche Chipkarten, die für eine neue Anwendung eingesetzt werden sollen, von den jeweiligen Benutzern eingesammelt und an einem speziellen Programmiergerät umprogrammiert werden müssen, sondern diese Neuprogrammierung kann auf einfache und schnelle Weise an der beliebigen Leseeinheit erfolgen, beispielsweise dann, wenn der Benutzer seine Chipkarte zum ersten Mal wieder in eine Leseeinheit eingibt, nachdem die neue Anwendung eingerichtet wurde. Der Benutzer braucht dabei von dieser Neuprogrammierung gar nichts zu bemerken.It is further provided in one embodiment of the invention that the memoryunit and the control unit for a multifunctional, changeable and expandablebare use of the chip card are designed. In a chip according to the inventioncard can therefore combine numerous desired applications with each other, which previously required several different chip cards. Alsocan easily add future functions to be addedbe, for example, by entering the chip card in a contactReading unit is modified in software so that the chip card for the newApplication can be used. For this purpose, the control unit preferably has a programmable microprocessor on or is designed as such, which is based on areprogrammed in a simple way. According to the invention, this is no longer necessaryThat all chip cards that are used for a new applicationshould be collected by the respective users and on a special promust be reprogrammed, but this new programcan be done easily and quickly on any reader,for example, when the user puts his chip card back in for the first timeenters a reader after the new application is set up. TheUsers do not need to notice anything about this reprogramming.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit Mittel zur Verschlüsselung und/oder Entschlüsselung von Daten aufweist. Durch den Einsatz solcher Mittel kann verhindert werden, dass insbesondere drahtlos übertragene Daten von nicht-berechtigten Personen abgehört und unbefugt benutzt werden.In a further development of the invention it is provided that the control unit has meansfor encrypting and / or decrypting data. By theUse of such means can be prevented, in particular wirelesslyData that has been carried is intercepted by unauthorized persons and used without authorizationbecome.
Bevorzugt ist die Steuereinheit zur Unterstützung der ISO-Norm7816, insbesondere der ISO-Normen7816-4,7816-7 und7816-8, ausgebildet und verhält sich kompatibel zu diesen Normen. Insbesondere arbeitet das in der Steuereinheit für die Chipkarte vorgesehene Betriebssystem nach dieser Norm, und sowohl die kontaktbehaftet also auch die drahtlos zu übertragenden Daten werden von der Steuereinheit entsprechend dieser ISO-Norm bereitgestellt.The control unit is preferably designed to support the ISO standard7816 , in particular the ISO standards7816-4 ,7816-7 and7816-8 , and is compatible with these standards. In particular, the operating system provided in the control unit for the chip card operates in accordance with this standard, and both the contact-related and thus the wireless data to be transmitted are provided by the control unit in accordance with this ISO standard.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit Mittel zur Auswahl der Übertragungsart aufweist. Dies ist insbesondere erforderlich, da nicht alle Daten auch drahtlos übertragen werden sollen und dürfen. So sind beispielsweise für die Anwendung der Chipkarte als Krankenkassenkarte persönliche Daten auf der Chipkarte gespeichert, die nur über den kontaktbehafteten Übertragungsweg an eine Leseeinheit übertragen werden sollen, während eine drahtlose Übertragung solcher Daten vermieden werden soll aufgrund der Abhörgefahr. Mit Hilfe der Auswahlmittel kann deshalb die drahtlose Übertragung kritischer Daten verhindert werden. Auch können einzelne Datensätze eine entsprechende Kennung aufweisen, über welchen Übertragungsweg sie übertragen werden dürfen, wobei die Kennung von den Auswahlmitteln ausgewertet wird.In a further embodiment it is provided that the control unit has means forSelection of the transmission type. This is particularly necessary because notall data should and may also be transmitted wirelessly. For examplewise for the use of the chip card as a health insurance card personal datastored on the chip card, which is only via the contact-based transmissionto be transmitted away to a reader while a wireless overSuch data should be avoided due to the risk of eavesdropping. With helpthe selection means can therefore prevent the wireless transmission of critical databe changed. Individual data records can also have a corresponding identifierhave the transmission path through which they may be transmitted, wherebythe identifier is evaluated by the selection means.
Die Erfindung betrifft auch ein System zur Kommunikation mit Chipkarten, wobei wenigstens eine Empfangseinheit zum Empfang der von einer Chipkarte drahtlos übertragenen Daten vorgesehen ist. Bevorzugt sind in einem solchen System mehrere derartige Empfangseinheiten und zudem auch mindestens eine Leseeinheit zum Lesen von Daten bei Berührung der Kontakteinheit einer Chipkarte mit der Leseeinheit vorgesehen. Die Zahl, Anordnung und Ausgestaltung der Empfangs- und Leseeinheiten richtet sich dabei insbesondere nach Art und Ausgestaltung der Anwendungen, für die die Chipkarte vorgesehen sein soll.The invention also relates to a system for communication with chip cards, whereinat least one receiving unit for receiving wirelessly from a chip cardtransmitted data is provided. Are preferred in such a systemseveral such receiving units and also at least one reading unitfor reading data when touching the contact unit of a chip card with theReading unit provided. The number, arrangement and design of the receptionand reading units depend in particular on the type and design of theApplications for which the chip card is intended.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments result from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Chipkarte,Fig. 1 is a block diagram of a smart card according to the invention,
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der drahtlosen Datenübertragung bei einer erfindungsgemäßen Chipkarte,Fig. 2 is a block diagram for explaining the wireless data transmission in an inventive chip card,
Fig. 3 ein vereinfachtes Layout einer erfindungsgemäßen Chipkarte,Fig. 3 is a simplified layout of a chip card according to the invention,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems zur Kommunikation mit einer Chipkarte undFig. 4 is a block diagram of a system according to the invention for com communication with a chip card and
Fig. 5 ein Blockschaltbild der Steuereinheit einer erfindungsgemäßen Chipkarte.Fig. 5 is a block diagram of the control unit of a chip card according to the invention.
InFig. 1 sind im einem Blockschaltbild die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen aktiven Chipkarte gezeigt. Diese, auch als Wireless-SmartCard bezeichnete Chipkarte umfasst einen als Steuereinheit ausgebildeten Mikrokontroller1, eine Übertragungseinheit2 zum drahtlosen Übertragen von Daten und eine Kontakteinheit3 nach ISO7816-2 zum kontaktbehafteten Übertragen von Daten. Zur Energieversorgung der Chipkarte ist eine Batterie4 vorgesehen, die im gezeigten Beispiel als Teil der Steuereinheit1 dargestellt ist, was jedoch nicht zwingend ist. Die Steuereinheit1 weist eine zentrale Recheneinheit5, eine nur lesbare Speichereinheit6 im wesentlichen zur Speicherung des Betriebssystems, eine les- und beschreibbare Speichereinheit7 als Datenspeicher und eine les- und beschreibbare Speichereinheit8 als Arbeitsspeicher, insbesondere auch als Datei- und Programmspeicher für Applikationen, die auf die Chipkarte geladen werden, auf. Ferner weist die Steuereinheit Kontaktanschlüsse9 auf, über die die Steuereinheit1 mit anderen Einheiten2,3 der Chipkarte in Verbindung steht. Dabei sind Kontaktanschlüsse vorgesehen für eine Versorgungsspannung Vcc, für eine Bezugsspannung GND, für ein Reset-Signal RST und für ein Taktsignal CLK. Weiter ist ein serieller Anschluss I/O zur Verbindung mit der Kontakteinheit3 und ein weiterer serieller Anschluss I/O zur Verbindung mit der Übertragungseinheit2 vorgesehen.InFig. 1, the essential elements of an inventive smart card are shown in a block diagram. This chip card, also referred to as a wireless smart card, comprises a microcontroller1 designed as a control unit, a transmission unit2 for the wireless transmission of data and a contact unit3 according to ISO7816-2 for the contact-based transmission of data. To supply energy to the chip card, a battery4 is provided, which is shown in the example shown as part of the control unit1 , but this is not mandatory. The control unit1 has a central processing unit5 , a read-only memory unit6 essentially for storing the operating system, a readable and writable memory unit7 as data memory and a readable and writable memory unit8 as working memory, in particular also as a file and program memory for Applications that are loaded onto the chip card. Furthermore, the control unit has contact connections9 , via which the control unit1 is connected to other units2 ,3 of the chip card. Kon contact connections are provided for a supply voltage Vcc, for a reference voltage GND, for a reset signal RST and for a clock signal CLK. Furthermore, a serial connection I / O for connection with the contact unit3 and a further serial connection I / O for connection with the transmission unit2 are provided.
Die Übertragungseinheit2 weist entsprechende Kontaktanschlüsse10 auf zur Verbindung mit der Steuereinheit1. Weiter weist die Übertragungseinheit2 ein Taktmodul11 zur Taktgenerierung, ein Resetmodul12 zur Reseterzeugung und ein Sende-/Empfangsmodul (Transceiver)13 zum Senden und Empfangen von Daten auf. Das Sende-/Empfangsmodul13 ist außerdem mit einer Antenne14 verbunden als Sende-/Empfangselement.The transmission unit2 has corresponding contact connections10 for connection to the control unit1 . Furthermore, the transmission unit2 has a clock module11 for clock generation, a reset module12 for generating a reset and a transmitting / receiving module (transceiver)13 for transmitting and receiving data. The transmission / reception module13 is also connected to an antenna14 as a transmission / reception element.
Der erfindungsgemäße Chipkarten-Mikrokontroller1 besitzt somit zwei echte I/O Kanäle, die zur Kommunikation mit der Perpherie benutzt werden. Diese Peripherie besteht aus dem Kontaktfeld3 und dem RF-Interface2 als Übertragungseinheit. Das Kontaktfeld3 wird benutzt, um mit ISO-konformen Chipkarten zu kommunizieren, während das RF-Interface2 zur drahtlosen Datenübertragung benutzt wird. Das RF-Interface2 und die Kontaktfläche3 sind dabei gleichberechtigte Perpheriegeräte, die beide parallel und unmittelbar von der Steuereinheit1 angesteuert werden können.The chip card microcontroller1 according to the invention thus has two real I / O channels which are used for communication with the periphery. This periphery consists of the contact field3 and the RF interface2 as a transmission unit. The contact field3 is used to communicate with ISO-compliant chip cards, while the RF interface2 is used for wireless data transmission. The RF interface2 and the contact surface3 are peripheral devices with equal rights, both of which can be controlled in parallel and directly by the control unit1 .
Das RF-Interface2 umfasst als wesentliches Element den Transceiver13, der bevorzugt bei einer Frequenz im ISM-Band arbeitet. In einer praktischen Ausgestaltung sind dabei Frequenzen von 433 und 868 MHz vorgesehen, wobei allgemein Frequenzen etwa im Bereich von 100 MHz bis 20 GHz in Frage kommen. Aus dem modulierten RF-Signal werden auch das Taktsignal und das Resetsignal für die Steuereinheit1 abgeleitet. Dadurch, dass auf der Chipkarte eine eigene Energieversorgung vorgesehen ist in Form einer Batterie4 und dass Mittel zum Senden von Daten auf einer Mobilfunkfrequenz vorgesehen sind, können mit der erfindungsgemäßen Chipkarte Daten über deutlich größere Entfernungen als bei den bekannten passiven Chipkarten übertragen werden. Bevorzugt ist das Betriebssystem so ausgestaltet, dass für einzelne Daten bestimmt werden kann, auf welchem Übertragungsweg - kontaktbehaftet oder drahtlos - sie übertragen werden dürfen oder sollen. Bevorzugt sind für die drahtlose Datenübertragung auch schnelle Antikollisionsprotokolle vorgesehen, damit die von mehreren unterschiedlichen Chipkarten drahtlos zu einer Empfangseinheit übertragenen Daten parallel abgearbeitet und unterschieden werden können.The RF interface2 comprises, as an essential element, the transceiver13 , which preferably operates at a frequency in the ISM band. In a practical embodiment, frequencies of 433 and 868 MHz are provided, frequencies generally in the range from 100 MHz to 20 GHz being considered. The clock signal and the reset signal for the control unit1 are also derived from the modulated RF signal. Characterized in that a separate power supply is provided in the form of a battery4 and that means for sending data on a mobile radio frequency are provided on the chip card, data can be transmitted over significantly greater distances than with the known passive chip cards with the chip card according to the invention . The operating system is preferably designed in such a way that it can be determined for individual data via which transmission path - contact-based or wireless - it may or should be transmitted. Fast anti-collision protocols are also preferably provided for the wireless data transmission, so that the data transmitted wirelessly from several different chip cards to a receiving unit can be processed and distinguished in parallel.
InFig. 2 sind in einem Blockschaltbild wesentliche Elemente der Übertragungseinheit2 näher dargestellt. Wenn ein Signal von der Antenne14 empfangen wird, so wird es zunächst über einen Schalter131 einem rauscharmen Verstärker133 (LNA = Low Noise Amplifier) zugeführt, wo es verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers133 wird anschließend einem Demodulator135 zugeführt, der je nach verwendeter Modulationsart ausgestaltet ist, beispielsweise als Frequenzdemodulator, um das verstärkte empfangene Signal zu demodulieren und anschließend an die Steuereinheit zur Weiterverarbeitung auszugeben. Parallel dazu wird aus dem Ausgangssignal des Verstärkers133 von dem Taktgenerator11 ein digitales Synchronisationssignal generiert, das ebenfalls an die Steuereinheit1 ausgegeben wird.InFig. 2 essential elements of the unit2 are shown in more detail in a block diagram. When a signal is received by the antenna14 , it is first fed via a switch131 to a low-noise amplifier133 (LNA = Low Noise Amplifier), where it is amplified. The output signal of the amplifier133 is then fed to a demodulator135 , which is designed depending on the type of modulation used, for example as a frequency demodulator, to demodulate the amplified received signal and then output it to the control unit for further processing. In parallel, a clock signal generator11 generates a digital synchronization signal from the output signal of the amplifier133 , which is also output to the control unit1 .
Wenn ein Signal gesendet werden soll, so wird dies von der Steuereinheit1 an den Modulator134 übergeben, wo das Signal aufmoduliert wird auf die Sendefrequenz. Anschließend erfolgt im Leistungsverstärker132 (PA = Power Amplifier) die Verstärkung des Signals, das anschließend über die Schalteinheit131, die in Halbleitertechnik realisiert sein kann, an die Antenne14 übergeben und von dort gesendet wird.If a signal is to be sent, this is transferred from the control unit1 to the modulator134 , where the signal is modulated onto the transmission frequency. This is followed by the amplification of the signal in the power amplifier132 (PA = Power Amplifier), which is then transferred to the antenna14 via the switching unit131 , which can be implemented in semiconductor technology, and transmitted from there.
Das Layout einer erfindungsgemäßen Chipkarte ist inFig. 3 gezeigt. Zu erkennen ist die Ausgestaltung der Chipkarte15 im ID1-Format, das in der Norm ISO7810 definiert ist. Die Kontakteinheit3 ist wie bei bekannten Chipkarten an den durch die Norm vorgeschriebenen Stellen angeordnet. Darüber bzw. darunter befindet sich die als IC ausgestaltete Steuereinheit1, die über Verbindungsleitungen mit der Batterie4 und der ebenfalls als IC ausgestalteten Übertragungseinheit2 verbunden ist. Die Antenne14 ist bei dem gezeigten Layout als dünne Metallfolie ausgestaltet, die auf der Oberfläche der Chipkarte15 aufgebracht ist. Die Antenne14 kann beispielsweise als dünne Kupferfolie auf die Oberfläche der Chipkarte15 aufgeklebt sein. Denkbar sind jedoch auch andere elektrisch leitende Materialien, die sich als Antenne im Mobilfunkfrequenzbereich eignen, andere Anbringungsmöglichkeien (z. B. durch Aufdampfen oder Einbringen als Lage in die Chipkarte), andere Anbringungsorte und andere Ausgestaltungsformen der Antenne14. Bevorzugt ist die Antenne jedoch so ausgestaltet, dass sie zur Abstrahlung elektromagnetischer Wellen als Lambda/4 oder Lambda/2 Dipol geeignet ist. Bei der erfindungsgemäßen Chipkarte werden somit weder die Energie zur Versorgung der Chipkarte noch die Daten durch kapazitive oder induktive Kopplung zwischen Chipkarte und Lesegerät übertragen. Somit ist es möglich, größere Entfernungen als bei bekannten Chipkarten überbrücken zu können.The layout of a chip card according to the invention is shown inFIG. 3. The design of the chip card15 in the ID1 format, which is defined in the ISO7810 standard, can be seen. The contact unit3 is arranged as in known chip cards at the locations prescribed by the standard. Above or below is the control unit1 designed as an IC, which is connected to the battery4 and the transmission unit2 also designed as an IC via connecting lines. In the layout shown, the antenna14 is designed as a thin metal foil which is applied to the surface of the chip card15 . The antenna14 can, for example, be glued to the surface of the chip card15 as a thin copper foil. However, other electrically conductive materials which are suitable as antennas in the mobile radio frequency range, other attachment options (for example by vapor deposition or insertion as a position in the chip card), other attachment locations and other embodiments of the antenna14 are also conceivable. However, the antenna is preferably designed such that it is suitable for emitting electromagnetic waves as a lambda / 4 or lambda / 2 dipole. In the chip card according to the invention, neither the energy for supplying the chip card nor the data are transmitted by capacitive or inductive coupling between the chip card and the reader. It is thus possible to be able to bridge greater distances than in known chip cards.
InFig. 4 ist vereinfacht ein System zur Kommunikation mit einer erfindungsgemäßen Chipkarte gezeigt. Ein solches System weist je nach Anwendung ein oder mehrere Leseeinheiten zum kontaktbehafteten Übertragen von Daten und/oder ein oder mehrere Empfangseinheiten zum drahtlosen Übertragen von Daten auf. Beispielhaft sind zwei unterschiedliche Leseeinheiten16,17 gezeigt, bei denen die Chipkarte15 in einen Leseschlitz eingeführt oder über einen Lesesensor geführt werden muss, um Daten über die Kontakteinheit an die Leseeinheit16,17 zu übertragen oder um von der Leseeinheit16,17 Daten an die Chipkarte15 zu übertragen. Außerdem ist eine Empfangseinheit18 gezeigt, um drahtlos Daten von der Chipkarte15 zu empfangen. Je nach Anwendung kann auch vorgesehen sein, dass die Empfangseinheiten18 auch zum Senden von Daten an die Chipkarte15 ausgestaltet sind.InFig. 4, a system for communication with an inventive chip card is shown simplified. Depending on the application, such a system has one or more reading units for the contact-based transmission of data and / or one or more receiving units for the wireless transmission of data. By way of example, two different reading units16 ,17 are shown, in which the chip card15 must be inserted into a reading slot or passed over a reading sensor in order to transmit data via the contact unit to the reading unit16 ,17 or to receive data from the reading unit16 ,17 to be transferred to the chip card15 . A receiving unit18 is also shown in order to receive data from the chip card15 wirelessly. Depending on the application, it can also be provided that the receiving units18 are also designed to send data to the chip card15 .
Ein solches System könnte vorteilhaft beispielsweise in einem größeren Firmengebäude mit zahlreichen Mitarbeitern eingesetzt werden. Jeder Mitarbeiter besitzt dabei eine erfindungsgemäße Chipkarte15, auf der unterschiedliche Daten gespeichert sind. Mittels Empfangseinheiten18 im Eingangsbereich des Firmengebäudes könnte die Zutrittskontrolle und Zeiterfassung realisiert sein, so dass kein Mitarbeiter mehr beim Betreten des Gebäudes seine Karte aus der Tasche oder dem Portemonnaie entnehmen und von Hand in ein Lesegerät eingeben muss. Die Zutrittskontrolle in spezielle Räume könnte mittels Lesegeräten16 realisiert sein, wofür auf der Chipkarte beispielsweise ein Zutrittspasswort gespeichert ist, das nur kontaktbehaftet übertragen werden soll. Weiter könnte auf der Chipkarte ein Geldwertspeicher vorgesehen sein, um in der Kantine an einer Leseeinheit16 oder17 bezahlen zu können. Weiter könnten auf der Chipkarte persönliche Daten wie Versicherungsdaten, Krankenkassendaten, Zugangsdaten für einen Geldausgabeautomaten oder andere Geldspeicher zum Bezahlen in Geschäften vorgesehen sein.Such a system could advantageously be used, for example, in a larger company building with numerous employees. Each employee has a chip card15 according to the invention on which different data are stored. Access control and time recording could be implemented by means of reception units18 in the entrance area of the company building, so that no employee has to take his card out of his pocket or wallet when entering the building and manually enter it into a reader. To access control in special rooms could be realized by means of readers16 , for which an access password is stored on the chip card, for example, which should only be transmitted with contact. A monetary value store could also be provided on the chip card in order to be able to pay at a reading unit16 or17 in the canteen. Furthermore, personal data such as insurance data, health insurance data, access data for a cash dispenser or other money storage device for payment in shops could be provided on the chip card.
Auch ein Geldspeicher zum Bezahlen von Straßenbenutzungs-, Maut- oder Brückenbenutzungsgebühren lässt sich in die Chipkarte integrieren. Das Aufladen dieser Geldspeicher könnte beispielsweise zentral an einem Bankautomaten erfolgen. Auch die Erweiterung von Anwendungen und die Umprogrammierung kann an einem zentralen Lesegerät oder zentral gesteuert an einem beliebigen Lesegerät erfolgen, unter Umständen ohne dass es der Benutzer bemerkt.Also a money store for paying for road use, toll or bridgesuser fees can be integrated into the chip card. Charging thisFor example, money could be stored centrally at an ATM.The expansion of applications and reprogramming can also be starteda central reader or centrally controlled on any readerunder certain circumstances without the user noticing.
InFig. 5 sind in einem Blockschaltbild die wesentlichen Elemente des als Steuereinheit1 ausgestalteten Mikrokontrollers bei einer erfindungsgemäßen Chipkarte gezeigt. Der Chipkartenkontroller verfügt zunächst über einen nicht überschreibbaren Speicherbereich6, der keine Änderungen und somit auch keine Manipulationen ermöglicht. In diesem Speicherbereich6 ist auch das Betriebssystem der Chipkarte abgelegt, das unter anderem die Normen aus der Serie ISO/IEC7816 unterstützt. Dieses Betriebssystem ermöglicht die multifunktionale Nutzung der Chipkarte, weshalb mehrere unterschiedliche Anwendungen unterstützt werden können. Die erfindungsgemäße Chipkarte weist außerdem zusätzliche Betriebssystem-Kommandos auf, die die Wahl des Kommunikationsweges betreffen. Es wird also ein Betriebssystem in einem Chipkartenkontroller für zwei Übertragungsverfahren genutzt.InFIG. 5, the essential elements of the unit1 as a control designed microcontroller are shown in an inventive chip card in a block diagram. The chip card controller initially has a non-rewritable memory area6 which does not allow any changes and therefore no manipulations. The operating system of the chip card is also stored in this memory area6 and supports, among other things, the standards from the ISO / IEC7816 series. This operating system enables the multifunctional use of the chip card, which is why several different applications can be supported. The chip card according to the invention also has additional operating system commands which relate to the choice of the communication path. An operating system in a chip card controller is therefore used for two transmission methods.
Der Mikrokontroller1 weist ferner eine überschreibbare Speichereinheit (RAM)81 zum Laden von speziellen Befehlen und Anwendungen und eine weitere überschreibbare Speichereinheit (RAM)82 zum Starten einer virtuellen Maschine auf. Weiter sind eine Schnittstelle für Anwendungsprogramme (API = Application Program Interface)19 und eine Einheit zur Authentifizierung und Authorisierung20 vorgesehen. Mittels einer Schutzeinheit (Firewall)21 soll verhindert werden, dass kritische Daten, die nur kontaktbehaftet übertragen werden sollen, von einer Empfangseinheit abgefragt und drahtlos übertragen werden. Zur Verschlüsselung und Entschlüsselung von Daten vor bzw. nach der Übertragung ist eine geeignete Kryptographieeinheit22 vorgesehen. Daten selbst werden in einer Speichereinheit7 abgelegt. Schließlich sind eine Schnittstelle91 zur kontaktbehafteten Übertragung und eine Schnittstelle92 zur drahtlosen Übertragung vorgesehen, über die die Daten an die Übertragungseinheit bzw. die Kontakteinheit weitergegeben werden.The microcontroller1 furthermore has a rewritable memory unit (RAM)81 for loading special commands and applications and a further writable memory unit (RAM)82 for starting a virtual machine. Furthermore, an interface for application programs (API = Application Program Interface)19 and a unit for authentication and authorization20 are provided. A protection unit (firewall)21 is intended to prevent critical data, which are to be transmitted only by contact, from being interrogated by a receiving unit and transmitted wirelessly. A suitable cryptography unit22 is provided for encrypting and decrypting data before or after transmission. Data itself is stored in a storage unit7 . Finally, an interface91 for contact-based transmission and an interface92 for wireless transmission are provided, via which the data are forwarded to the transmission unit or the contact unit.
Die erfindungsgemäße Chipkarte zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie je nach Anwendung zur drahtlosen und kontaktbehafteten Übertragung von Daten benutzt werden kann, wobei je nach Anwendung die geeignete Übertragungsart ausgewählt wird. Die Auswahl erfolgt dabei über entsprechende Befehlssätze des Betriebssystems. Anders als bei den bekannten Chipkarten ist die erfindungsgemäße Chipkarte zur aktiven Übertragung von Daten im Mobilfunkfrequenzbereich ausgestaltet, wodurch die Reichweite deutlich größer ist als bei passiven Chipkarten. Dadurch lässt sich die erfindungsgemäße Chipkarte bei einer Vielzahl neuer Anwendungen vorteilhaft einsetzen.The chip card according to the invention is characterized in particular by the fact that itdepending on the application for wireless and contact-based transmission of datacan be used, depending on the application, the appropriate type of transmissionis selected. The selection is made using the corresponding command sets of theOperating system. Unlike the known chip cards, the invention isappropriate chip card for the active transmission of data in the mobile radio frequency rangedesigned, whereby the range is significantly larger than with passive chipcards. As a result, the chip card according to the invention can be used with a large number of new onesUse applications to advantage.
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