雖然非接觸式IC通信系統(tǒng)的資料傳輸距離d只有數(shù)十cm,傳輸波長卻高達2.2m(13.56MHz),因此d<λ<2π成立,這意味著非接觸式IC卡系統(tǒng)使用電磁結(jié)合領(lǐng)域,進行數(shù)字化金融與個人隱私資料通信,然而這種方式極易因為各種因素,造成其中一方的特性例如阻抗(impedance)的變動影響通信品質(zhì)。
圖1 通信系統(tǒng)作業(yè)模式 圖2是非接觸式IC卡片用讀寫器(RW: Read & Writer)的動作原理,如圖所示非接觸式IC卡片本身并無電源,因此RW供應電源給IC卡片的同時還必需進行通信作業(yè),RW與loop天線亦即IC卡片的天線變成電磁性結(jié)合狀態(tài),RW利用13.56MHz的傳輸波供應電源給IC卡。
此時RW若傳送資料給IC卡片時,RW會傳輸變調(diào)度大約10%左右的ASK(振幅輸變)信號給IC卡片,IC卡片檢測該信號并轉(zhuǎn)換成資料;反之如果從IC卡片傳送資料給RW時,IC卡片變成從RW接收無變調(diào)信號狀態(tài),接著利用IC卡片內(nèi)的變調(diào)器產(chǎn)生負載變動,RW將此負載變動當成自我loop天線,亦即RW的天線的電流、電壓變化檢測并將資料復調(diào)。表1是FeilCa的物理層與資料鍊層的主要規(guī)格。
圖2 RW的動作原理 表1 物理層與資料鍊層的規(guī)格
接著介紹有關(guān)如何達成「完全無錯誤」的電路品質(zhì)與錯誤控制相關(guān)技術(shù)。最近幾年強大的錯誤修正技術(shù),使得許多完全無錯誤化的要求獲得實現(xiàn),由于非接觸式IC卡片通信系統(tǒng)的packet長度高達數(shù)百位元,因此錯誤修正效果幾乎被局限在隨機錯誤(random error)范圍,理論上如果能維持比較良好的位元錯誤率,會比採用低編碼效率與不良的修正碼更具實用效果,依此判斷研究人員最后決定採用低冗長度,而且可以對錯誤檢測碼進行再送控制的混合方式,事實上傳統(tǒng)FeilCa也是沿襲上述架構(gòu)進行錯誤救濟再送控制。
不過上述方式回路的位元錯誤率會變差,而且再送次數(shù)則大幅增加,其結(jié)果反而會造成非接觸式IC卡通信系統(tǒng)的通信成功率惡化,例如packet長度為256進行2次再送時,為獲得通信錯誤率10-8,回路的位元錯誤率必需低于10-5,此時若以ASK的非同步檢波獲得10-5的位元錯誤率,S/N比大約需要15dB左右,如此才能確保RW的預期目標。實現(xiàn)以上位元錯誤率目標值的關(guān)鍵,是如何對策阻抗(impedance)特性變動的技術(shù),具體內(nèi)容分別是: ‧非接觸式IC卡片特性變動的對策 ‧RW設(shè)置環(huán)境的適應性 非接觸式IC卡片具備無形狀上限制等特徵,因此最近幾年甚至出現(xiàn)內(nèi)建非接觸式IC晶片的手錶與list band等商品,依此觀之未來勢必推廣至移動電話等領(lǐng)域,然而RW的廣泛應用卻造成RW的相容性、如何同時辨識復數(shù)非接觸式IC卡片、如何設(shè)計復數(shù)RW之間不會相互干擾等問題成為重要課題,亦即今后必需克服以下問題: ‧支援多樣化媒體與周圍環(huán)境的適應性 ‧復數(shù)非接觸式IC卡片的辨識能力 ‧抑制復數(shù)RW之間相互干擾 對策技術(shù) 圖3是媒體特性對非接觸式IC卡片通人系統(tǒng)的影響實例,如圖所示它是非接觸式IC卡片-RW之間的距離,與RW-非接觸式IC卡片之間的信號強度對復數(shù)個卡片共振頻率fc變數(shù)的互動關(guān)系,由圖可知fc相異時通信特性相對變大,尤其是fc=15MHz的特性,非接觸式IC卡片-RW之間的距離d=10mm時,信號強度幾乎接近zero cross。
圖3 通信距離與信號強度的關(guān)系
圖4 鈑金元件對RW天線的影響 圖4是有關(guān)RW天線附近設(shè)置鈑金元件對時,RW天線的阻抗受到的影響分析結(jié)果,由圖可知由于鈑金元件內(nèi)部有渦電流流動,因此阻抗成份減少共振頻率數(shù)則朝高點方向移動。