Brevet FR3003418A1 — publié le 20140919

B12448 - 13-R0-0081FRO1 1 MÉCANISME D'ANTICOLLISION POUR DISPOSITIF NFC Domaine La présente description concerne de façon générale les dispositifs et circuits électroniques et, plus particulièrement, les dispositifs de communication en champ proche de type NFC (Near Field Communication). Exposé de l'art antérieur De plus en plus de dispositifs portables de communication (par exemple les téléphones portables) sont équipés de systèmes de communication en champ proche de type NFC. Le principe est qu'un même dispositif peut fonctionner soit à la façon d'un transpondeur électromagnétique ou d'une étiquette électronique (mode carte) et communiquer avec un autre dispositif mobile ou avec une borne émettant un champ électromagnétique haute fréquence, soit à la manière d'un lecteur de transpondeur électromagnétique (mode lecteur) et générer un champ susceptible d'être capté par d'autres dispositifs configurés en mode carte ou par d'autres types de transpondeurs. Un même dispositif doit cependant sélectionner le mode 20 carte ou lecteur dans lequel il fonctionne. En pratique, le dispositif est par défaut configuré en mode carte et ne se place B12448 - 13-R0-0081FRO1 2 en mode lecteur que sous l'effet d'une commande déclenchée par une des applications du dispositif. Pour éviter que deux dispositifs à proximité l'un de l'autre ne se mettent simultanément à fonctionner en mode 5 lecteur, ce qui serait préjudiciable à toute communication, des mécanismes d'anticollision sont prévus. Toutefois, ces mécanismes n'évitent pas toutes les collisions, en particulier, lorsqu'un dispositif NFC se trouve dans le champ d'une borne de lecture/écriture, dite ancienne génération, ne respectant pas 10 les normes NFC Forum et ISO 18092, mais uniquement la norme ISO 14443. Résumé Un objet d'un mode de réalisation est de pallier tout ou partie des inconvénients des mécanismes connus d'anti15 collision. Un autre objet d'un mode de réalisation est de proposer un mécanisme d'anticollision plus particulièrement destiné à des situations où un dispositif NFC se trouve à proximité d'une borne de lecture-écriture ne respectant pas les 20 normes NFC. Un autre objet d'un mode de réalisation est de proposer une solution ne nécessitant aucune modification des bornes de lecture-écriture. Un autre objet d'un mode de réalisation est de 25 proposer une solution ne retardant pas l'établissement d'une communication en champ proche. Un autre objet d'un mode de réalisation est de proposer une solution compatible avec les autres mécanismes anticollision usuels. 30 Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que d'autres, on prévoit un procédé d'anticollision pour dispositif NFC dans lequel : en mode lecteur, on surveille une variation d'une information représentative de l'amplitude du signal dans une 35 antenne du dispositif ; et B12448 - 13-R0-0081FRO1 3 si cette information excède un seuil, on provoque une commutation du dispositif en mode carte. Selon un mode de réalisation, ladite information correspond à un niveau de tension reçu par un démodulateur du dispositif. Selon un mode de réalisation, ledit seuil correspond à une variation de plusieurs dizaines de pourcents de ladite amplitude, de préférence de l'ordre de 30%. On prévoit également un dispositif mobile de communi10 cation comportant un circuit de communication en champ proche, adapté à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes 15 de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation très schématique d'un système de communication en champ proche du type auquel s'appliquent les modes de réalisation qui vont être décrits ; 20 la figure 2 illustre, de façon très schématique, un exemple de tête d'émission-réception d'un routeur NFC ; la figure 3 représente, sous forme de blocs, un mode de mise en oeuvre d'un procédé d'anticollision ; et les figures 4A, 4B, 4C et 4D sont des chronogrammes 25 illustrant le fonctionnement d'un mode de réalisation d'un mécanisme d'anticollision. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures dont les chronogrammes ont 30 été tracés sans respect d'échelle. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été détaillés. En particulier, la génération des signaux à transmettre et l'exploitation de signaux reçus n'ont pas été détaillés, les 35 modes de réalisation décrits étant compatibles avec les B12448 - 13-R0-0081FRO1 4 techniques usuelles de génération et d'exploitation de signaux selon les normes NFC. De plus, les autres dispositifs généralement associés à un routeur NFC dans un dispositif mobile de communication et à un lecteur de transpondeurs électro- magnétiques selon les normes ISO n'ont pas non plus été détaillés, les modes de réalisation décrits étant là encore compatibles avec les dispositifs usuels. La figure 1 représente, de façon très schématique, un système de communication en champ proche impliquant un ou plusieurs dispositifs mobiles de communication 1 de type NFC et un lecteur 2 de transpondeurs électromagnétiques (par exemple, une borne de contrôle d'accès à un bâtiment, une borne de validation de titres de transport, etc.) répondant aux normes ISO de communication de transpondeurs électromagnétiques. Cette figure illustre une situation d'anticollision que vise plus particulièrement à résoudre le mécanisme qui va être décrit. Pour simplifier, on n'a pas illustré le fonctionnement habituel selon les normes NFC entre deux dispositifs mobiles de communication (par exemple deux téléphones portables), l'un en mode carte et l'autre en mode lecteur, ce fonctionnement n'étant pas modifié. La borne 2 de lecture-écriture de transpondeurs électromagnétiques comporte divers circuits non représentés fonction de l'application à laquelle est destinée cette borne. Quelle que soit cette application, on retrouve des circuits électroniques (symbolisés par un bloc 22) de génération d'un signal radiofréquence (typiquement à 13,56 MHz) envoyé sur une antenne 24 faisant partie d'un circuit oscillant de génération d'un champ électromagnétique haute fréquence. Ce champ est destiné à être capté par des transpondeurs électromagnétiques se trouvant à portée. Parmi ces transpondeurs, se trouvent désormais des dispositifs NFC fonctionnant en mode carte. Le dispositif 1 est équipé d'un routeur NFC 12 susceptible de commuter entre un mode carte et un mode lecteur 35 en fonction de la situation dans laquelle il se trouve. Plus B12448 - 13-R0-0081FRO1 particulièrement, les routeurs NFC sont aux repos en mode carte de façon à être réveillés lorsqu'une antenne 14 qu'ils comportent capte un champ électromagnétique généré par un lecteur 2 ou un autre dispositif fonctionnant en mode lecteur. 5 Lorsqu'un dispositif NFC souhaite à l'inverse émettre un champ électromagnétique susceptible d'être capté par d'autres dispositifs en mode carte (non représenté), il joue le rôle d'un lecteur et se met à émettre un champ électromagnétique haute fréquence du type de celui émis par la borne 2. Dans l'exemple de la figure 1, on suppose que le dispositif 1 souhaite communiquer avec un transpondeur électromagnétique 1' de type carte sans contact. Les mécanismes anticollision (décrits dans le "NFC Forum IP1" et dans la norme ISO 18092) existants consistent, pour un routeur NFC, à ne commuter en mode lecteur que si l'antenne 14 ne reçoit aucun signal, c'est à dire qu'elle ne se trouve pas dans le champ d'un autre dispositif déjà en mode lecteur. Une fois en mode lecteur, le routeur NFC émet un signal radiofréquence sous la forme d'une porteuse de modulation à la manière d'une borne usuelle de lecture de transpondeurs électromagnétiques jusqu'à la fin d'une communication (par exemple avec le transpondeur 1') à l'issue routeur rebascule en mode carte. De tels mécanismes d'anticollision 25 façon satisfaisante entre deux dispositifs Toutefois, lorsqu'un dispositif NFC se trouve de laquelle le fonctionnent de de types NFC. à portée d'une borne de lecture-écriture ISO, dite ancienne génération, c'est à dire ne mettant pas en oeuvre les mécanismes anticollision prévus par la norme NFC, des problèmes sont susceptibles de se 30 poser. En présence d'une borne 2 qui émet un champ électromagnétique en permanence, un dispositif NFC se trouvant à portée ne commutera jamais en mode lecteur grâce à son mécanisme d'anticollision usuel et un fonctionnement correct est préservé. B12448 - 13-R0-0081FRO1 6 Toutefois, la plupart des bornes 2 n'émettent pas en permanence pour des questions d'économie d'énergie. Au repos, elles émettent périodiquement des trames radiofréquences de brèves durées (typiquement de l'ordre d'une centaine de millisecondes une à quatre fois par seconde) et ne quittent ce mode de repos pour émettre de façon continue que lorsqu'elles détectent qu'un transpondeur a capté le champ émis pendant une trame d'interrogation. Dans un tel cas, un dispositif NFC (par exemple, le dispositif 1) souhaitant commuter en mode lecteur entre deux trames d'interrogation d'une borne 2 y sera autorisé par un mécanisme anticollision usuel. Le dispositif 1 restera en mode lecteur tant qu'il n'aura pas achevé la communication déterminée par l'application ayant déclenché le mode lecteur. Or, la borne 2 est de son coté susceptible de se remettre à émettre (ne serait ce que pendant les trames d'interrogation) et ces émissions engendrent des collisions dans les communications entre le dispositif 1 et un autre dispositif voisin (le transpondeur) en mode carte avec lequel il souhaite communiquer. On prévoit donc d'adjoindre, aux mécanismes anti- collisions usuels mis en oeuvre par le dispositif NFC, un mécanisme additionnel selon lequel, en mode lecteur, le dispositif NFC détecte la présence éventuelle d'un autre champ pour alors couper sa communication et rebasculer en mode carte. La figure 2 représente, de façon très schématique, une tête d'émission-réception radiofréquence du type de celle équipant un routeur NFC. Divers circuits électroniques symbolisés par un bloc 122 ont pour rôle de générer les divers signaux à émettre et de traiter les signaux reçus. Les signaux à émettre sont envoyés par l'intermédiaire d'un amplificateur d'émission 124 à un circuit oscillant (par exemple série) formé d'un élément inductif constituant l'antenne 14 et d'un élément capacitif 126 pour générer, en mode lecteur, un champ haute fréquence. Un démodulateur 128 est chargé de détecter et d'exploiter une perturbation du champ haute fréquence émis pour B12448 - 13-R0-0081FRO1 7 décoder la réponse d'un dispositif en mode carte chargeant l'antenne 14. Lorsqu'il est en mode carte, le routeur 12 n'émet rien mais détecte un éventuel signal radiofréquence capté par son antenne 14 et communique alors avec le dispositif émettant ce champ, par exemple avec la borne 2, en modifiant la charge qu'il constitue sur le champ électromagnétique généré. Ce fonctionnement en mode carte n'a pas été illustré en figure 2. Le mécanisme d'anticollision prévu consiste, lorsque le dispositif 1 a basculé en mode lecteur, à surveiller en permanence l'apparition d'une variation de forte amplitude de l'enveloppe du signal capté par le démodulateur 128. La présence d'une telle variation signifie en effet qu'un autre champ électromagnétique interfère avec le champ émis par l'antenne 14. On tire profit du fait qu'en fonctionnement normal la variation d'enveloppe du signal de l'antenne 14 sous l'effet de la charge d'un dispositif en mode carte communiquant avec le dispositif 1 est faible (typiquement de quelques pourcents). Ainsi, il est possible de fixer un seuil (par exemple de quelques dizaines de pourcents, typiquement de l'ordre de 30%) à partir duquel on peut considérer de façon fiable qu'une telle variation d'enveloppe est provoquée par un champ additionnel, donc par une collision. La figure 3 est un schéma bloc illustrant un mode de 25 mise en oeuvre du mécanisme d'anticollision. Les figures 4A, 4B, 4C et 4D illustrent, sous forme de chronogrammes, le fonctionnement de ce mécanisme. La figure 4A représente symboliquement le mode carte ou lecteur dans lequel se trouve le dispositif 1 sous la forme d'un signal C/R 30 d'activation de son champ. La figure 4B illustre un exemple très schématique d'allure de la tension V présente en entrée du démodulateur 128. La figure 4C illustre l'état du signal de collision éventuelle COLL fourni par le démodulateur 128 au circuit 122. La figure 4D illustre les périodes pendant 35 lesquelles la borne 2 émet un champ, sous la forme d'un signal B12448 - 13-R0-0081FRO1 8 S24 symbolisant la présence (niveau 1) ou l'absence (niveau 0) d'un champ généré par l'antenne 24. Au repos, le dispositif 1 est en mode carte (bloc 31, C, figure 3). Cela correspond à la situation initiale des chronogrammes des figures 4A à 4D. Lorsqu'il est en mode carte, le dispositif 1 peut se trouver dans une situation où il capte le champ du lecteur 2 pour établir une communication avec ce dernier. Ce fonctionnement usuel n'a pas été illustré. On suppose qu'à un instant tO, le dispositif 1 souhaite commuter en mode lecteur. Pour cela, il commence par vérifier (bloc 32, V=0 ?) qu'aucun signal ne soit capté par son antenne 14. Dans la négative (sortie N du bloc 32), il reste en mode carte. Si le lecteur 2 n'émet pas (et qu'aucun autre dispositif NFC aux alentours n'émet), le dispositif 1 bascule en mode lecteur (bloc 33, C -> R) et commence à émettre un champ électromagnétique pour communiquer, par exemple, avec un autre dispositif NFC qui pourrait être à proximité ou avec une carte sans contact (1', figure 1) ou autre transpondeur électromagnétique. Le dispositif 1 en mode lecteur met alors en oeuvre les étapes prévues par l'application ayant déclenchée le mode lecteur (bloc 34, APPLI). En parallèle, ses circuits 122 surveillent l'état du signal COLL. Cela est illustré en figure 3 par un test (bloc 35 COLL = 1 ?) qui vérifie l'état du signal COLL (figure 4C). Tant que ce signal reste à l'état inactif (arbitrairement 0), le test reboucle sur lui-même. Toutefois, si le démodulateur détecte une brusque variation d'enveloppe (exemple de l'instant tl aux chronogrammes 30 des figures 4A à 4D), le signal COLL change d'état (figure 4C) et cela provoque le basculement du dispositif 1 en mode carte (bloc 36 R -> C) à l'instant t2. Il en découle qu'au niveau de l'antenne 14 et du démodulateur (signal V), on ne voit plus que le champ émis par la borne 2. B12448 - 13-R0-0081FRO1 9 L'échelle temporelle n'a pas été respectée aux chronogrammes des figures 4A et 4D. L'intervalle entre les instants tl et t2 correspond en pratique au temps nécessaire à la détection et au basculement du dispositif 1 vers le mode carte. On tire profit du fait qu'en fonctionnement normal, la variation d'enveloppe du signal de l'antenne 14 sous l'effet de la charge d'un dispositif en mode carte communiquant avec le dispositif 1 est faible (typiquement de quelques pourcents). Ainsi, il est possible de fixer un seuil (par exemple de quelques dizaines de pourcents, typiquement de l'ordre de 30%) à partir duquel on peut considérer de façon fiable qu'une telle variation d'enveloppe est provoquée par un champ additionnel, donc par une collision. Un avantage des modes de réalisation qui ont été décrits est qu'ils sont compatibles avec les mécanismes anticollision usuels. Un autre avantage des modes de réalisation qui ont été décrits est qu'ils ne nécessitent aucune modification des bornes 20 de lecture-écriture existantes et sont donc compatibles avec les bornes ISO. Divers modes de réalisation ont été décrits, diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le choix du seuil pour considérer une collision 25 dépend de la sensibilité du démodulateur et peut varier. Plus généralement, on pourra exploiter toute information représentative de l'amplitude du signal dans une antenne et détecter une variation de cette information qui correspond à une variation d'enveloppe de plusieurs dizaines de pourcents. De plus, la mise 30 en oeuvre pratique du mécanisme d'anticollision est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus et en utilisant des techniques en elles mêmes usuelles. REVENDICATIONS1. Procédé d'anticollision pour dispositif NFC (1) dans lequel : en mode lecteur, on surveille une variation d'une information représentative de l'amplitude du signal dans une 5 antenne (14) du dispositif ; et si cette information excède un seuil, on provoque une commutation du dispositif en mode carte. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite information correspond à un niveau de tension (V) reçu 10 par un démodulateur (128) du dispositif. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit seuil correspond à une variation de plusieurs dizaines de pourcents de ladite amplitude, de préférence de l'ordre de 30%. 4. Dispositif mobile de communication comportant un 15 circuit de communication en champ proche, adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 3.