Brevet FR2844078A1 — publié le 20040305

PROCEDE DE COMMUNICATION PAR ANTENNE POUR CARTE A PUCE ET APPAREIL ASSOCIE L'invention concerne les cartes à puce, et en particulier les procédés de communication d'une carte à puce avec un appareil extérieur. Les cartes à puce deviennent un support répandu pour 10 contenir et transférer des informations de différents types, notamment pour des transactions bancaires, pour des titres de transport, des informations de santé ou encore pour l'identification. Les cartes à puce sont habituellement logées dans une carte en plastique, telle 15 qu'une carte bancaire. Ces cartes présentent habituellement une mémoire et un processeur destinés à assurer le stockage et le traitement de données. La carte à puce est classiquement insérée dans un lecteur de carte qui effectue un contact électrique avec des contacts 20 électriques de la carte. La norme I-SO 7816 définit les caractéristiques des cartes à puce les plus répandues. Cette norme est ainsi utilisée pour définir les caractéristiques de cartes SIM ou de cartes bancaires. La norme ISO 78162 définit le 25 nombre, la fonction et la position des contacts électriques de surface de la puce avec une interface annexe. Les contacts de surfaces sont appelés "contact" dans la version française de la norme ISO 7816-2, et sont appelés "Pin" dans la version anglaise de cette norme. 30 Les contacts de surface sont référencés Cl à C8 dans cette norme. Le contact Cl, également désigné par Vcc, est utilisé pour effectuer une connexion de puissance par laquelle la puce de la carte est alimentée en puissance. Le contact C2, également désigné par RST ou Reset, 35 transmet un signal de commande extérieur requérant le lancement d'une séquence d'instructions de 2 2844078 réinitialisation de la puce. Le contact C3, également désigné par CLK, transmet à la puce un signal d'horloge. Le contact C5, également désigné par GND, fournit une masse électrique commune au circuit intégré de la puce et 5 au dispositif connecté à la puce. Le contact C6, également appelé Vpp, est utilisé pour programmer une éventuelle EEPROM de la puce. Le contact C7, également désigné par I/O, fournit un canal de communication entre le dispositif connecté et la puce. La norme ISO 7816-2 10 n'a pas encore affecté l'utilisation des contacts C4 et C8. Les normes ISO 14443 et ISO 15693 proposent d'inclure une antenne passive dans la carte afin de communiquer par radiofréquences avec un dispositif 15 extérieur. La norme ISO 14443 définit notamment un protocole de communication radiofréquences qui permet idéalement de communiquer jusqu'à 20 centimètres de l'antenne. La distance de communication fournie par l'antenne est 20 cependant limitée. La vitesse de communication est également limitée par la fréquence de modulation. La norme ISO 15693 décrit un autre protocole de communication, qui permet de communiquer à une distance plus grande qu'avec la norme ISO 14443, avec cependant 25 une vitesse de communication moindre. La distance de communication fournie est cependant encore relativement réduite. De façon générale, les antennes de ces cartes à puces présentent une portée limitée. De plus, leur portée 30 est fortement affectée par leur environnement. De façon générale, la présence de pièces métalliques -en particulier une batterie ou d'autres circuits électriques d'un dispositif dans lequel la carte est placéedétériorent la portée de la carte. En outre, certaines 35 cartes de format réduit -par exemple une carte SIMimpliquent des performances de l'antenne réduites. 3 2844078 Il existe donc un besoin, que l'invention vise à satisfaire, pour un procédé de communication, une carte à puce et un appareil résolvant un ou plusieurs de ces problèmes. Le procédé de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule cidessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: fourniture d'un appareil muni d'au moins une 10 antenne et d'au moins deux contacts connectés à l'antenne; -fourniture d'une carte à puce présentant une puce munie: -d'au moins deux contacts de surface; 15 -d'un module de traitement; -d'une interface radiofréquence associée au module de traitement et connectée aux contacts de surface de la carte, les contacts de surface de la carte étant couplés aux contacts de 20 l'appareil; -transmission de signaux électriques entre les contacts de surface de la carte et l'antenne. Selon une variante, la puce fournie est au format de la norme ISO 7816-2, et les contacts de surface de la 25 carte sont les contacts C4 et C8. L'invention porte également sur une carte à puce présentant une puce munie d'au moins deux contacts de surface et d'un module de traitement, carte comprenant en outre une interface radiofréquence associée au module de 30 traitement et connectée aux deux contacts de surface. Selon une variante, la puce est au format de la norme ISO 7816-2, et les contacts de surface de la carte sont les contacts C4 et C8. Selon encore une variante, la carte est au format de 35 la norme ISO 78161. 4 2844078 Selon une autre variante, la carte est au format d'une norme GSM. L'invention concerne encore un appareil présentant une antenne et une interface de couplage susceptible d'être couplée à une carte à puce, dans lequel: -l'interface de couplage présente deux contacts susceptibles d'être couplés à des contacts de surface d'une dite carte à puce; -les contacts de l'appareil sont connectés à 10 l'antenne. Selon une variante, les contacts de l'appareil sont susceptibles d'être couplés à des contacts C4 et C8 d'une carte à puce au format de la norme ISO 7816-2. Selon encore une variante, l'appareil est un 15 téléphone cellulaire. Selon une autre variante, le téléphone présente un corps et une batterie amovible et l'antenne est solidaire de la batterie amovible. Selon encore une autre variante, le téléphone 20 présente un corps et une batterie amovible et l'antenne est solidaire du corps. L'appareil de l'invention peut également être un véhicule automobile, un organiseur, un support de carte à puce ou un dispositif de stockage. Selon une variante d'un tel appareil, l'antenne est active. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Les figures montrent: -figure 1, une représentation schématique de la géométrie d'une carte SIM; -figure 2, un schéma bloc d'une première variante de puce selon l'invention; -figure 3, un schéma bloc d'une deuxième variante de 35 puce selon l'invention; 2844078 -figure 4, une représentation schématique d'un téléphone cellulaire selon l'invention. L'invention propose de communiquer avec une carte à puce en couplant des contacts de surface de la carte avec 5 une antenne d'un appareil annexe. La carte à puce peut alors utiliser l'antenne de l'appareil annexe pour communiquer sans contact avec d'autres appareils. Lorsque des contacts de surface de la carte à puce sont couplés à des contacts de l'appareil connectés à l'antenne, des 10 signaux électriques sont émis entre les contacts de surface et l'antenne. La figure 1 représente schématiquement la géométrie d'une carte SIM, au format d'une norme GSM. La carte SIM est un exemple particulier d'une carte à puce dont la 15 carte est au format de la norme générique ISO 7816-1, et dont la puce est au format de la norme générique ISO 7816-2. La carte 1 présente une interface de contact 2 réalisée sur un corps de carte 3. L'interface de contact 2 présente des contacts de surface C1 à C8 tels que 20 définis dans la norme ISO 7816-2. Dans les variantes de puces 21 représentées aux figures 2 et 3, une interface radiofréquence 22 est associée à un module de traitement 25. Un module de traitement associé à une interface radiofréquence 25 couvrira par la suite à la fois: -l'alternative dans laquelle l'interface radiofréquence 22 est un module indépendant du module de traitement, connecté au module de traitement 25, et -l'alternative dans laquelle le module de traitement 30 25 intègre l'interface radiofréquence 22. La figure 2 représente un schéma bloc de la première alternative de structure de puce 21 placée dans une carte 1 selon l'invention. La puce 21 comprend un module de traitement 25 connecté à une interface radiofréquence 22 35 par une connexion ou liaison 23 d'un type approprié. 6 2844078 La figure 3 représente un schéma bloc de la deuxième alternative de structure d'une puce 21. Dans cette alternative, l'interface radiofréquence 22 est intégrée dans le module de traitement 25. Suivant ces variantes, le module de traitement 25 est notamment prévu pour réaliser diverses fonctions logiques usuelles d'une carte à puce. On peut notamment utiliser un microcontrôleur adéquat comme module de traitement 25. Le module de traitement 25 est par exemple connecté, de façon connue en soi, aux contacts de surface C1 à C3 et C5 à C7. L'interface radiofréquence 22 est connectée aux contacts de surface C4 et C8. L'interface radiofréquence 22 est prévue pour traiter ou générer des signaux électriques à des fréquences 15 adéquates. La puce 21 de la carte 1 peut ainsi générer des signaux électriques radiofréquences par l'intermédiaire de l'interface radiofréquence 22. Comme cela sera détaillé ultérieurement, cette structure permet à la puce 20 21, et en particulier au module de traitement 25, d'utiliser l'antenne d'un appareil annexe pour communiquer par radiofréquence. La portée de communication de la carte à puce 1 n'est donc pas limitée par les dimensions de cette carte. Ainsi, une même carte 25 à puce, même de la dimension d'une carte SIM au format d'une norme GSM, peut être utilisée pour de nombreuses applications exigeant des portées de communication sensiblement différentes. L'utilisation éventuelle des contacts de surface C4 et C8 de la norme ISO 7816-2, pour 30 la transmission de signaux électriques avec l'extérieur, est en outre aisée à mettre en oeuvre car ces contacts sont préexistants et non affectés dans cette norme à la date de dépôt de la présente demande. L'interface radiofréquence 22 est prévue pour 35 traiter ou générer des signaux électriques adéquats pour 7 2844078 la communication de données entre la puce 1 et des appareils extérieurs. Dans les exemples des figures 2 et 3, la puce 21 présente une ou plusieurs mémoires 24. Ces mémoires 24 5 sont par exemple intégrées dans le module de traitement de la puce 21. Ces mémoires 24 sont prévues pour stocker différentes informations utiles. On peut notamment utiliser une ou plusieurs mémoires 24 choisies parmi les mémoires mortes ROM, les mémoires vives RAM, 10 les mémoires flash, les mémoires effaçables et programmables électriquement EEPROM, ou une quelconque autre mémoire embarquée adéquate. Bien que cela n'ait pas été détaillé, il est clair que la carte à puce peut également comprendre sa propre 15 antenne de façon connue en soi, afin de pouvoir communiquer avec l'extérieur sans nécessiter la présence d'un appareil lui fournissant une antenne. On va maintenant détailler le fonctionnement d'un appareil coopérant avec la carte à puce, dont un exemple 20 est fourni à la figure 4. La spécificité d'un appareil selon l'invention est de disposer d'une interface de contact présentant deux contacts susceptibles d'être couplés à des contacts de surface d'une carte à puce 1 décrite précédemment. Les deux contacts de l'appareil 25 sont connectés à une antenne. Un tel appareil permet à la carte à puce 1 d'utiliser l'antenne 11 par l'intermédiaire du couplage des contacts de l'appareil et de la carte. Un tel appareil permet alors d'accroître la portée de communication de la carte à puce 1. La figure 4 présente un téléphone cellulaire 4 prévu pour fonctionner avec une carte à puce 1 décrite auparavant. On entend par téléphone cellulaire tout appareil apte à réaliser la fonction de téléphonie portable: ce terme inclut donc les organiseurs -aussi 35 appelés PDA en anglais- munis d'une fonction de communication GSM et tout autre appareil similaire. Le 8 2844078 téléphone 4 présente de façon connue en soi un corps de téléphone 5, une antenne de communication GSM 6 et des contacts d'alimentation 7 à 10 destinés à être couplés à une batterie amovible non représentée. Le corps 5 5 présente en outre un logement 12 apte à recevoir une carte à puce d'un format donné. Une interface de couplage comprenant les contacts Ai à A8 est disposée par exemple dans le fond du logement 12. Les contacts Ai à A8 sont disposés de façon à être couplés par contact électrique 10 respectivement aux contacts de surface Cl à C8 d'une carte à puce 1 introduite dans le logement 12. Pour les raisons évoquées précédemment, on utilise de préférence une interface de connexion de l'appareil conforme à la norme ISO 7816-2. Les contacts A4 et A8 de l'appareil présentent une connexion à une antenne 11. L'antenne peut être adaptée pour communiquer dans des bandes de fréquences prédéfinies, telles que les bandes de fréquence de porteuse spécifiées dans la norme ISO 14443, ISO 15693 ou 20 ISO 18000. L'antenne présente forme ainsi un circuit résonant à une ou plusieurs fréquences choisies. L'antenne 11 représentée est réalisée sous forme de piste imprimée sur un support mais on peut également envisager tout type d'antenne adéquat. On peut également munir 25 l'antenne d'éléments électroniques passifs ou actifs pour notamment réaliser une adaptation d'impédance. On peut également envisager de disposer un amplificateur sur la connexion de l'antenne aux contacts de l'appareil. Dans la variante du téléphone 4 représentée, 30 l'antenne 11 est solidaire du corps 5 du téléphone. L'antenne 11 est par exemple placée sur un emplacement lui fournissant une portée optimaie, emplacement qui peut être déterminé par l'homme de métier. On peut également prévoir d'implanter l'antenne 11 35 sur une batterie amovible du téléphone cellulaire. Une telle implantation peut permettre à un utilisateur de 9 2844078 changer de batterie pour connecter la carte à puce 1 à l'antenne 11 du téléphone, en conservant son téléphone d'origine. On peut notamment prévoir d'ajouter ou d'affecter des contacts électriques sur le téléphone pour 5 fournir une connexion d'une carte à puce placée dans le corps, avec une antenne 11 placée dans la batterie. On peut également prévoir d'implanter sur une batterie, une interface de couplage à une carte à puce et une antenne connectée à des contacts de cette interface. On peut également envisager d'autres types d'appareils, tels que des véhicules, des étuis ou supports pour carte à puce, des appareils d'écoute portables, ou des dispositifs de stockage, tels que des containers ou des cartons. On peut notamment prévoir un 15 véhicule automobile muni d'une antenne connectée à une interface de couplage de carte à puce disposée à l'intérieur de l'habitacle. L'antenne peut par exemple être adaptée pour communiquer avec un péage pour réaliser une application de télépéage. On peut notamment envisager 20 la détection d'un abonnement enregistré sur la carte, ou l'enregistrement d'un débit sur un compte associé à la carte à puce. On peut également envisager des étuis ou supports de carte munis d'une antenne connectée à une interface de couplage de carte à puce. Les appareils 25 munis d'une telle interface de couplage peuvent également inclure une antenne active, afin d'accroître la portée de communication de la carte à puce. Les impédances respectives de l'antenne de l'appareil et des contacts de surface C4 et C8 de la 30 carte à puce sont adaptées pour présenter une fréquence de résonance adéquate pour la bande de fréquence de modulation choisie. Le procédé de communication associé à une telle carte à puce et un tel appareil comprend les étapes 35 suivantes: -lors d'une étape de connexion: 0lo 2844078 -on fournit un appareil muni d'une antenne et d'au moins deux contacts connectés à l'antenne; -on fournit une carte à puce présentant une puce munie d'au moins deux contacts de surface, 5 d'un module de traitement et d'une interface radiofréquence associée au module de traitement et connectée aux contacts de surface de la carte, les contacts de surface de la carte étant couplés aux contacts de l'appareil; -lors d'une étape ultérieure de transmission, on transmet des signaux électriques entre les contacts de la carte et l'antenne. REVENDICATIONS 1. Procédé de communication, comprenant les étapes de: -fourniture d'un appareil (4) muni d'au moins une antenne (11) et d'au moins deux contacts (A4, A8) connectés à l'antenne (11); -fourniture d'une carte à puce (1) présentant une puce (21) munie: -d'au moins deux contacts de surface (C4, C8); -d'un module de traitement (25); -d'une interface radiofréquence (22) associée au module de traitement (25) et connectée aux contacts de surface (C4, C8) de la carte (1), 15 les contacts de surface de la carte étant couplés aux contacts (A4, A8) de l'appareil (4); -transmission de signaux électriques entre les contacts de surface de la carte et l'antenne. 20 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la puce fournie est au format de la norme ISO 7816-2, et en ce que les contacts de surface de la carte sont les contacts C4 et C8. 25 3. Carte à puce (1) présentant une puce (21) munie d'au moins deux contacts de surface (C4, C8) et d'un module de traitement (25), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une interface radiofréquence (22) 30 associée au module de traitement (25) et connectée aux deux contacts de surface. 4. Carte à puce selon la revendication 3, caractérisée en ce que la puce est au format de la norme ISO 7816-2, 35 et en ce que les contacts de surface de la carte sont les contacts C4 et C8. 12 2844078 5. Carte à puce selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la carte est au format de la norme ISO 7816-1. 6. Carte à puce selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la carte est au format d'une norme GSM. 7. Appareil (4) présentant une antenne (11) et une interface de couplage (A1-A8) susceptible d'être couplée à une carte à puce (1), caractérisé en ce que -l'interface de couplage présente deux contacts (A4, 15 A8) susceptibles d'être couplés à des contacts de surface (C4, C8) d'une dite carte à puce (1); -les contacts de l'appareil sont connectés à l'antenne (11). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que: -les contacts de l'appareil sont susceptibles d'être couplés à des contacts C4 et C8 d'une carte à puce au format de la norme ISO 7816-2. 25 9. Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'appareil est un téléphone cellulaire. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce 30 que: l'appareil présente un corps (5) et une batterie amovible; et -l'antenne est solidaire de la batterie amovible. 11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que: 13 2844078 -l'appareil présente un corps (5) et une batterie amovible; et -l'antenne (11) est solidaire du corps. 12. Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'appareil est un véhicule automobile. 13. Appareil selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'appareil est un organiseur. 14. Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l'appareil est un support de carte à puce.. 15. Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé 15 en ce que l'appareil est un dispositif de stockage. 16. Appareil selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que l'antenne est active.