系统特性   将数字化资讯从资讯源传送至资讯传输目的地的无线通信系统,一般都可以进行类似图1的通信系统模式化分析。通信系统的作业模式可以分成变调方式与编码方式,但不论哪种方式非接触式IC卡系统处理的资讯主要是与金融、个人隐私有关的高敏感性数字资料,因此非接触式IC卡通信系统不允许有方式任何错误,要求达到完全无错误(error free)水准。

  虽然非接触式IC通信系统的资料传输距离d只有数十cm,传输波长却高达2.2m(13.56MHz),因此d<λ<2π成立,这意味着非接触式IC卡系统使用电磁结合领域,进行数字化金融与个人隐私资料通信,然而这种方式极易因为各种因素,造成其中一方的特性例如阻抗(impedance)的变动影响通信品质。

  图1 通信系统作业模式   图2是非接触式IC卡片用读写器(RW: Read & Writer)的动作原理,如图所示非接触式IC卡片本身并无电源,因此RW供应电源给IC卡片的同时还必需进行通信作业,RW与loop天线亦即IC卡片的天线变成电磁性结合状态,RW利用13.56MHz的传输波供应电源给IC卡。

  此时RW若传送资料给IC卡片时,RW会传输变调度大约10%左右的ASK(振幅输变)信号给IC卡片,IC卡片检测该信号并转换成资料;反之如果从IC卡片传送资料给RW时,IC卡片变成从RW接收无变调信号状态,接着利用IC卡片内的变调器产生负载变动,RW将此负载变动当成自我loop天线,亦即RW的天线的电流、电压变化检测并将资料復调。表1是FeilCa的物理层与资料鍊层的主要规格。

  图2 RW的动作原理   表1 物理层与资料鍊层的规格

  接着介绍有关如何达成「完全无错误」的电路品质与错误控制相关技术。最近几年强大的错误修正技术,使得许多完全无错误化的要求获得实现,由于非接触式IC卡片通信系统的packet长度高达数百位元,因此错误修正效果几乎被局限在随机错误(random error)范围,理论上如果能维持比较良好的位元错误率,会比採用低编码效率与不良的修正码更具实用效果,依此判断研究人员最后决定採用低冗长度,而且可以对错误检测码进行再送控制的混合方式,事实上传统FeilCa也是沿袭上述架构进行错误救济再送控制。

  不过上述方式回路的位元错误率会变差,而且再送次数则大幅增加,其结果反而会造成非接触式IC卡通信系统的通信成功率恶化,例如packet长度为256进行2次再送时,为获得通信错误率10-8,回路的位元错误率必需低于10-5,此时若以ASK的非同步检波获得10-5的位元错误率,S/N比大约需要15dB左右,如此才能确保RW的预期目标。实现以上位元错误率目标值的关键,是如何对策阻抗(impedance)特性变动的技术,具体内容分别是:   ‧非接触式IC卡片特性变动的对策   ‧RW设置环境的适应性   非接触式IC卡片具备无形状上限制等特徵,因此最近几年甚至出现内建非接触式IC晶片的手錶与list band等商品,依此观之未来势必推广至移动电话等领域,然而RW的广泛应用却造成RW的相容性、如何同时辨识复数非接触式IC卡片、如何设计复数RW之间不会相互干扰等问题成为重要课题,亦即今后必需克服以下问题:   ‧支援多样化媒体与周围环境的适应性   ‧复数非接触式IC卡片的辨识能力   ‧抑制复数RW之间相互干扰   对策技术   图3是媒体特性对非接触式IC卡片通人系统的影响实例,如图所示它是非接触式IC卡片-RW之间的距离,与RW-非接触式IC卡片之间的信号强度对复数个卡片共振频率fc变数的互动关系,由图可知fc相异时通信特性相对变大,尤其是fc=15MHz的特性,非接触式IC卡片-RW之间的距离d=10mm时,信号强度几乎接近zero cross。

  图3 通信距离与信号强度的关系

  图4 钣金元件对RW天线的影响   图4是有关RW天线附近设置钣金元件对时,RW天线的阻抗受到的影响分析结果,由图可知由于钣金元件内部有涡电流流动,因此阻抗成份减少共振频率数则朝高点方向移动。