DE102004061478A1

DE102004061478A1 - RFID data and power transmission procedure uses different diameter coils to create different distance dependent fields to define operating region

Info

Publication number: DE102004061478A1
Application number: DE200410061478
Authority: DE
Inventors: Klaus Finkenzeller
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2006-07-13

Abstract

An RFID (Radio Frequency Identification) data and power transmission procedure uses a reader with different diameter and so magnetic field strength generating coils so that the first data transmission field (13) is greater than the second disturbing field (14) in the near field only, so defining the transmission region (15). Independent claims are included for an RFID (Radio Frequency Identification) reader using the procedure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lesegerät, welches zur Übertragung von Daten und/oder Energie zwischen dem Lesegerät und einer Transpondereinheit dient. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren und ein System zur Übertragung von Daten und/oder Energie zwischen dem Lesegerät und der Transpondereinheit.The The present invention relates to a reader which is for transmission data and / or energy between the reader and a transponder unit serves. Furthermore, the invention relates to a method and a system for transmission of data and / or energy between the reader and the transponder unit.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird als Transpondereinheit eine Anordnung aus einer Antenne und einer elektronischen Schaltung verstanden, wobei die Antenne in Form einer Antennenspule ausgebildet ist und die Schaltung in Form eines Chips ausgebildet sein kann. Derartige Transpondereinheiten werden in kontaktlosen Chipkarten, in auf Waren angebrachten Etiketten, in Schlüsseln insbesondere Autoschlüsseln als Wegfahrsperre, aber auch bei Tieren zur Identifikation verwendet.in the The context of the present invention is referred to as a transponder unit an arrangement of an antenna and an electronic circuit understood, wherein the antenna is formed in the form of an antenna coil is and the circuit may be formed in the form of a chip. Such transponder units are used in contactless chip cards, in labels affixed to goods, in particular car keys as keys Immobilizer, but also used in animals for identification.

Um kontaktlos Daten aus einer Transpondereinheit auszulesen und/oder Daten an eine Transpondereinheit zu senden werden Lesegeräte eingesetzt, deren Aufbau prinzipiell bekannt ist. Zusätzlich können solche Lesegeräte die Transpondereinheit innerhalb einer bestimmten Entfernung kontaktlos mit Energie versorgen, so dass die Transpondereinheit keine eigene Energieversorgung benötigt. Solche kontaktlosen Daten- und Energieübertragungssysteme werden herkömmlich als RFID-Systeme (Radio Frequency Identification) bezeichnet. Sie besitzen eine bestimmte Energiereichweite und einen bestimmten Ansprechbereich.Around contactless read out data from a transponder unit and / or To send data to a transponder unit readers are used, whose structure is known in principle. Additionally, such readers may be the transponder unit provide power contactlessly within a certain distance, so that the transponder unit does not need its own power supply. Such contactless Data and energy transmission systems become conventional referred to as RFID systems (Radio Frequency Identification). she have a specific energy range and a specific response range.

Unter der Energiereichweite versteht man die Entfernung der Transpondereinheit zum Lesegerät, in der gerade noch ausreichend Energie vom Lesegerät zum Betrieb der Transpondereinheit zur Verfügung steht. Der maximale Ansprechbereich definiert den Bereich, innerhalb dessen Daten zwischen dem Lesegerät und dem Transponder gerade noch ausgetauscht werden können. Dabei ist die Energiereichweite kleiner als der maximale Ansprechbereich. Daher können vom Lesegerät gesendete Daten in größerer Entfernung durch die Transpondereinheit nur detektiert werden, wenn die Transpondereinheit eine eigene Energieversorgung besitzt, beispielsweise in Form einer Batterie. Solche Transpondereinheiten werden als aktive Transponder bezeichnet, im übrigen als passive Transponder.Under The energy range is the distance of the transponder unit to the reader, in the just enough energy from the reader to the operation the transponder unit available stands. The maximum response range defines the range within its data between the reader and the transponder straight can still be exchanged. The energy range is smaller than the maximum response range. Therefore, you can from the reader sent data at a greater distance be detected by the transponder unit only when the transponder unit has its own power supply, for example in the form of a Battery. Such transponder units are called active transponders designated, otherwise as a passive transponder.

Ein herkömmliches RFID-Lesegerät strahlt über eine Antennenspule ein hochfrequentes Magnetfeld von z.B. 13,56 MHz ab, wobei passive Transpondereinheiten innerhalb der Energiereichweite des Lesegeräts durch Gegenkopplung zwischen der Antennenspule des Lesegeräts und der Antennenspule der Transpondereinheit diesem Magnetfeld Energie entnehmen. Die für die Transpondereinheit verfügbare elektrische Leistung ist dabei proportional zu der magnetischen Feldstärke an der Antennenspule der Transpondereinheit. Typische Energiereichweiten solcher Systeme sind etwa 10 cm für ISO 14443 und bis zu 1 m für ISO 15693 kompatible Systeme. Die Datenübertragung kann beispielsweise durch Modulation des vom Lesegerät erzeugten Feldes erfolgen. Die sogenannte Lastmodulation ist dabei das mit Abstand am häufigsten eingesetzte Verfahren zur Datenübertragung zwischen der Transpondereinheit und dem Lesegerät. Unterschiedliche Modulationsarten und deren technische Realisierung werden im "RFID-Handbuch" von Klaus Finkenzeller (ISBN 3-446-22071-2) beschrieben.One conventional RFID reader shines over an antenna coil radiates a high frequency magnetic field of e.g. 13.56 MHz, with passive transponder units within the energy range of the reader by negative feedback between the antenna coil of the reader and the Antenna coil of the transponder unit take energy from this magnetic field. The for the transponder unit available electrical power is proportional to the magnetic field strength at the antenna coil of the transponder unit. Typical energy ranges of such Systems are about 10 cm for ISO 14443 and up to 1 m for ISO 15693 compatible systems. The data transmission can, for example through modulation of the reader generated field done. The so-called load modulation is included by far the most common used methods for data transmission between the transponder unit and the reader. Different modulation types and their technical realization are in the "RFID Handbook" by Klaus Finkenzeller (ISBN 3-446-22071-2) described.

Da die zwischen Lesegerät und Transpondereinheit übertragenen Daten auch noch in größeren Entfernungen detektierbar sind, können sie mittels eines herkömmlichen Empfangsgeräts relativ einfach abgehört und demoduliert werden, wodurch ein Angriff auf ein RFID-System möglich ist. Beispielsweise ist es bei ISO 14443 bereits durch das Abhören der vom Lesegerät zur Transpondereinheit gesendeten Daten möglich, die eindeutige Seri ennummer einer an der Datenübertragung beteiligten Transpondereinheit zu ermitteln. Ebenso können binäre Applikationsdaten mitgelesen werden, sofern diese nicht verschlüsselt übertragen werden. Besteht darüber hinaus eine Möglichkeit, Daten aus großer Entfernung an ein Lesegerät zurück zu senden, so kann auch aus großer Entfernung, z.B. über mehrere Meter, versucht werden, mit dem Lesegerät zu kommunizieren und ein RFID-System anzugreifen.There the between reader and transponder unit transmitted Data even at greater distances are detectable they by means of a conventional receiving device bugged relatively easily and be demodulated, thereby attacking an RFID system possible is. For example, in ISO 14443 it is already by listening to the from the reader Data transmitted to the transponder unit possible, the unique serial number one at the data transmission to determine involved transponder unit. Likewise, binary application data be read if they are not transmitted encrypted. Insists beyond a possibility, Data from a long distance to a reader back to send, so can also be great Distance, e.g. above several meters, trying to communicate with the reader and a RFID system attack.

Das Dokument US 6,429,768 B1 beschreibt ein Sicherheitssystem für Fahrzeuge. Teil des Systems ist der Fahrzeugschlüssel, der mit einem passiven Transponder ausgestattet ist. Befindet sich der Transponder innerhalb der Energiereichweite und des Ansprechbereichs einer Leseeinrichtung des Fahrzeugs, welche hier ausschließlich zum Empfang von Daten des Transponders eingerichtet ist, so findet eine unidirektionale Datenübertragung vom Transponder zur Leseeinrichtung statt. Wenn der Transponder von der Leseeinrichtung als gültiger Transponder identifiziert wird, kann das Fahrzeug in Betrieb genommen werden. Die Datenübertragung kann durch einen im Fahrzeug angebrachten Störsender verhindert werden, wobei der Störsender erst dann ein Störsignal aussendet, wenn er durch eine Alarmsteuerung des Fahrzeugs aktiviert wird. Problematisch ist dabei, dass die Datenübertragung vom Transponder zur Leseeinrichtung mit einem herkömmlichen Empfangsgerät im gesamten Ansprechbereich, also auch außerhalb der Energiereichweite des Lesegeräts, "mitgehört" werden kann, so dass beispielsweise Autodiebe die transponderspezifischen Daten, welche für das in Betrieb nehmen des Fahrzeugs entscheidend sind, problemlos erlangen können.The document US Pat. No. 6,429,768 B1 describes a safety system for vehicles. Part of the system is the vehicle key, which is equipped with a passive transponder. If the transponder is located within the energy range and the response range of a reading device of the vehicle, which is set up here exclusively for receiving data of the transponder, a unidirectional data transmission from the transponder to the reading device takes place. If the transponder is identified by the reading device as a valid transponder, the vehicle can be put into operation. The data transmission can be prevented by an in-vehicle jammer, the jammer emitting an interference signal only when activated by an alarm control of the vehicle. The problem is that the data transmission from the transponder to the reading device with a conventional receiver in the entire response range, ie outside the energy range of the reader, "listened" can, so that, for example, car thieves transponderspezifi data which are crucial for the commissioning of the vehicle can easily be obtained.

Dagegen beschreibt das Dokument EP 0 833169 A1 ein Verfahren, um unerwünschte Antworten eines "falschen" Transponders zu blockieren, der sich im Ansprechbereich eines Lesegeräts befindet. Dieses Verfahren wird im Zusammenhang mit einer automatischen Fahrzeugidentifikation auf Mautstraßen beschrieben, wo immer nur ein Fahrzeug mit einem Transponder überprüft werden soll, bevor es eine Schranke passieren darf. Der Transponder wird als gültig erkannt, wenn die Maut bezahlt ist. Die Aufgabe des Lesegeräts besteht darin, den Transponder zu aktivieren, den Transponder abzufragen und nach einer gültigen Antwort des Transponders ein Bestätigungssignal an den Transponder zu senden. Dabei berechnet der Transponder mittels des Abfragesignals des Lesegeräts eine Prüfsumme und sendet nur bei einer gültigen Prüfsumme eine Antwort an das Lesegerät. In bestimmten Teilen des Ansprechbereichs des Lesegeräts wird mindestens ein vom Lesegerät lokal getrennter Störsender angebracht, der ein im Vergleich zum Lesegerät sehr leistungsstarkes Signal aussendet, damit alle "falschen" Transponder in diesem Teilbereich eine falsche Prüfsumme berechnen und dadurch keine Antwort aussenden. Die Realisierung eines solchen Systems ist sehr aufwendig, da für jeden Ansprechteilbereich des Lesegeräts, in dem die Kommunikation mit "falschen" Transpondern unmöglich gemacht werden soll, ein vom Lesegerät lokal getrennter Störsender angebracht werden muss.In contrast, the document describes EP 0 833 169 A1 a method to block unwanted responses from a "false" transponder within the range of a reader. This procedure is described in connection with an automatic vehicle identification on toll roads, where only one vehicle with a transponder is to be checked before it is allowed to pass a barrier. The transponder is recognized as valid when the toll has been paid. The task of the reader is to activate the transponder, to interrogate the transponder and to send a confirmation signal to the transponder after a valid response of the transponder. In this case, the transponder calculates a checksum by means of the interrogation signal of the reader and only sends a response to the reader with a valid checksum. In certain parts of the reader's response range, at least one jammer, which is locally separate from the reader, will be used to send out a signal that is very powerful compared to the reader, so that all "wrong" transponders in that subset will calculate an incorrect checksum and thus not send a response. The realization of such a system is very expensive, since for each Ansprechteilbereich the reader in which the communication is to be made impossible with "wrong" transponders, a jammer locally separate jammer must be installed.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein RFID-System auf einfache Weise vor Angriffen zu schützen und das Abhören einer Datenübertragung zwischen einem Lesegerät und einer Transpondereinheit weitgehend zu verhindern.Therefore It is an object of the invention, an RFID system in a simple manner to protect against attacks and listening a data transfer between a reader and a transponder unit to prevent largely.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Lesegerät und ein System gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.These The object is achieved by a method, a reading device and a system according to the independent claims. In it dependent claims are advantageous embodiments and developments of the invention specified.

Das erfindungsgemäße Lesegerät besitzt zwei Antennenspulen unterschiedlichen Durchmessers. Dabei dient die kleinere Antennenspule zur Spannungsversorgung der Transpondereinheit, wenn mit passiven Transpondern kommuniziert wird, und/oder zur Datenübertragung zwischen Lesegerät und Transpondereinheit. Die größere Antennenspule dient als Störsender.The Inventive reader has two Antenna coils of different diameters. It serves the smaller Antenna coil for supplying power to the transponder unit, if is communicated with passive transponders, and / or for data transmission between reader and Transponder unit. The larger antenna coil is used as a jammer.

Da die Antennenspulen des Lesegeräts stromdurchflossen sind, erzeugt jede ein magnetisches Wechselfeld. Mit zunehmender Entfernung von der Spule nimmt die Stärke des magnetischen Feldes ab, wobei die Feldstärke bis zu einer vom Spulenradius abhängigen Entfernung nahezu konstant bleibt und danach stark abfällt. Je größer der Strom durch die jeweilige Antennenspule ist, desto größer ist auch die Feldstärke des erzeugten magnetischen Wechselfelds. Dadurch können der Ansprechbereich und die Energiereichweite jeder Spule vergrößert oder verkleinert werden.There the antenna coils of the reader flow through current Each generates a magnetic alternating field. With increasing Distance from the coil decreases the strength of the magnetic field down, with the field strength up to a coil radius dependent distance almost constant remains and then drops sharply. The bigger the electricity through the respective antenna coil, the greater the field strength of the generated magnetic alternating field. This allows the response range and the energy range of each coil is increased or decreased.

Erfindungsgemäß wird nun ausgenutzt, dass der Verlauf der Feldstärken zweier Antennenspulen bei gleichem Stromdurchfluss verschieden sind, wenn die Antennenspulen unterschiedliche Spulendurchmesser besitzen, die Leiterschleifen also unterschiedliche Flächen umschließen. Je kleiner der Spulenradius ist, desto größer ist zwar die Feldstärke in Spulennähe, desto eher und auch schneller fällt aber die Feldstärke mit zunehmendem Abstand ab.According to the invention will now exploited that the course of the field strengths of two antenna coils at same current flow are different when the antenna coils have different coil diameter, the conductor loops so different areas enclose. The smaller the coil radius, the greater the field strength near the coil, the greater rather and faster but falls the field strength with increasing distance.

Indem das Lesegerät erfindungsgemäß zwei Antennenspulen mit unterschiedlichen Spulendurchmessern besitzt, werden also zwei unterschiedliche Magnetfelder erzeugt. Das erfindungsgemäße Lesegerät ist so eingerichtet, dass die beiden Magnetfelder gleichzeitig erzeugt werden und das erste Magnetfeld der ersten Antennenspule im Nahbereich des Lesegeräts größer ist als das zweite Magnetfeld der zweiten Antennenspule, so dass die beiden Magnetfelder erst in einem bestimmten Abstand vom Lesegerät die gleiche Feldstärke besitzen. In einem Diagramm betrachtet, in dem die Feldstärke im Verhältnis zum Abstand vom Lesegerät dargestellt ist, würde sich in diesem Abstand ein Schnittpunkt der beiden Feldstärken ergeben. Dabei wird der Bereich vom Lesegerät bis zu diesem Schnittpunkt als Nahbereich bzw. im Zusammenhang mit der Erfindung als Kommunikationsbereich bezeichnet.By doing the reader According to the invention, two antenna coils with different coil diameters, so will be two generates different magnetic fields. The reader according to the invention is so set up that generates the two magnetic fields simultaneously and the first magnetic field of the first antenna coil in the near range of the reader is larger as the second magnetic field of the second antenna coil, so that the Both magnetic fields only at a certain distance from the reader the same field strength have. In a diagram, consider the field strength in relation to the Distance from the reader is presented, would become at this distance give an intersection of the two field strengths. The range from the reader to this point of intersection as close range or in connection with the invention as a communication area designated.

Während das erste, von der kleinen Antennenspule erzeugte Magnetfeld zur Kommunikation, also zur Daten und/oder Energieübertragung, zwischen dem Lesegerät und dem Transponder dient, wird das zweite, von der großen Spule erzeugte Magnetfeld als Störsender verwendet. Da die Feldstärke des ersten Magnetfelds im Kommunikationsbereich größer als die Feldstärke des zweiten Magnetfelds ist, kann das erfindungsgemäße Lesegerät im Kommunikationsbereich über die erste Antennenspule trotz der vom zweiten Magnetfeld erzeugten Störsignale mit der mindestens einen Transpondereinheit kommunizieren. Dazu sind die Durchmesser der beiden Antennenspulen vorzugsweise so ausgelegt, dass im Kommunikationsbereich des Lesegeräts die Feldstärke der ersten, kleineren Antennenspule deutlich größer ist als die Feldstärke der zweiten, größeren Antennenspule. Wird die Transpondereinheit aus dem Kommunikationsbereich heraus bewegt, ist keine Kommunikation mehr möglich, da in diesem entfernten Bereich das zweite Magnetfeld durchgehend stärker ist als das erste Magnetfeld und da die zweite Antennenspule lediglich Störsignale aussendet. Ein Abhören der Kommunikation zwischen Lesegerät und Transpondereinheit wird verhindert, da das Störsignal außerhalb des Kommunikationsbereichs des Lesegeräts deutlich stärker als das die zu übertragenden Daten enthaltende Nutzsignal ist. Dieser entferntere Bereich kann daher auch als abhörsicherer Bereich bezeichnet werden.While the first magnetic field generated by the small antenna coil is used for communication, that is to say for data and / or energy transmission, between the reading device and the transponder, the second magnetic field generated by the large coil is used as a jamming transmitter. Since the field strength of the first magnetic field in the communication area is greater than the field strength of the second magnetic field, the reader according to the invention can communicate with the at least one transponder unit in the communication area via the first antenna coil despite the interference signals generated by the second magnetic field. For this purpose, the diameters of the two antenna coils are preferably designed so that in the communication region of the reader, the field strength of the first, smaller antenna coil is significantly larger than the field strength of the second, larger antenna coil. If the transponder unit moved out of the communication area, no communication is possible because in this ent far range, the second magnetic field is consistently stronger than the first magnetic field and because the second antenna coil emits only noise. A listening to the communication between the reader and transponder unit is prevented because the interference signal outside the communication range of the reader is much stronger than the useful signal containing the data to be transmitted. This remote area can therefore also be referred to as a tap-proof area.

Das Störsignal kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. So kann die zweite Antennenspule des Lesegeräts mit einem Sender verbunden sein, dem beispielsweise ein Rauschsignal aufmoduliert wird. Eine andere Variante besteht darin, die über die erste Antennenspule zu sendenden Daten mittels eines Zufallsgenerators zu verfälschen und über die zweite Antennenspule zu versenden. Dabei kann der Zufallsgenerator auch ein über die zweite Antennenspule zu sendendes Signal erzeugen, ohne mit dem Nutzsignal gekoppelt zu sein.The noise can be generated in different ways. So the second one Antenna coil of the reader be connected to a transmitter, for example, a noise signal is modulated. Another variant is that over the first antenna coil to be transmitted data by means of a random number generator to falsify and over the to send second antenna coil. The random number generator can do this also an over the second antenna coil to generate signal to send without to be coupled to the useful signal.

Das die zu übertragenden Daten enthaltende Nutzsignal kann insbesondere durch Amplitudenmodulation einer Trägerschwingung erzeugt werden, indem die Trägerschwingung mittels binärer Daten zwischen zwei Zuständen variiert. Beispielsweise variiert die Trägerschwingung bei einer 100 % Amplitudentastung (Amplitude Shift Keying, ASK) zwischen den Zuständen "An" und "Aus" (On/Off-Keying), wobei auch ein davon abweichender Modulationsgrad möglich ist. Die Trägerschwingung kann auch mittels anderer digitaler Modulationsverfahren moduliert werden, wie z.B. Zweifrequenzumtastung (2-Frequency Shift Keying, 2-FSK) oder Phasenumtastung (Phase Shift Keying, 2-PSK). Wird das Störsignal erzeugt, indem das Nutzsignal mittels des Zufallsgenerators verfälscht wird, so werden das Störsignal und das Nutzsignal vorteilhafterweise zeitlich synchronisiert. Dann liegen die Bitgrenzen der beiden Signal auf den gleichen Zeitpunkten.The the ones to be transferred Data containing useful signal can in particular by amplitude modulation a carrier vibration are generated by the carrier vibration by means of binary Data between two states varied. For example, the carrier vibration varies at 100 % Amplitude Shift Keying (ASK) between On and Off Keying states, although a deviating degree of modulation is possible. The carrier vibration can also be modulated by other digital modulation techniques, such as. Two Frequency Shift Keying (2-Frequency Shift Keying, 2-FSK) or phase shift keying (2-PSK). Becomes the interfering signal generated by the useful signal is falsified by means of the random number generator, so will the jamming signal and the useful signal advantageously synchronized in time. Then the bit limits of the two signals are at the same times.

Durch Änderung der Spulendurchmesser lässt sich das erfindungsgemäße Lesegerät auf besonders einfache Weise an unterschiedliche Kommunikationsbereiche und Einsatzgebiete anpassen. Ein weiterer Vorteil eines Systems bestehend aus dem erfindungsgemäßen Lesegerät und mindestens einer Transpondereinheit liegt darin, dass die Anpassung lediglich im Lesegerät erfolgen muss.By change the bobbin diameter leaves the reader according to the invention particularly easy way to different communication areas and applications to adjust. Another advantage of a system consisting of the reader according to the invention and at least a transponder unit is that the adaptation only in the reader must be done.

Soll das Lesegerät mit passiven Transpondern kommunizieren, so muss die Feldstärke der ersten, kleineren Antennenspule ausreichend groß sein, damit die Transpondereinheit mit ausreichend Energie versorgt wird. Dementsprechend sollte der Spulendurchmesser der ersten Antennenspule relativ klein gewählt werden. Die Energieversorgung passiver Transponder ist in RFID-Systemen dennoch nur bei geringem Abstand (ca. 10 cm) zwischen Lesegerät und Transpondereinheit möglich. Da die Feldstärke einer kleinen Spule mit zunehmenden Abstand vergleichsweise schnell abfällt, ist der Ansprechbereich des Lesegeräts relativ klein.Should the reader communicate with passive transponders, so the field strength of the first, smaller antenna coil be large enough to allow the transponder unit is supplied with sufficient energy. Accordingly, the should Coil diameter of the first antenna coil can be chosen relatively small. The power supply of passive transponders is still in RFID systems only at a small distance (about 10 cm) between reader and transponder unit possible. Because the field strength a small coil with increasing distance comparatively fast drops the response range of the reader is relatively small.

Erfolgt die Datenübertragung zwischen dem erfindungsgemäßen Lesegerät und einem aktiven Transponder, so muss bei der Anpassung des Lesegeräts nicht auf die Energiereichweite des Lesegeräts geachtet werden. Daher kann der Kommunikationsbereich des Lesegeräts entsprechend größer gewählt werden, indem der Durchmesser der kleineren, ersten Spule entsprechend groß gewählt wird. D.h., dass in diesem Fall das Nutzsignal auch noch in relativ großer Entfernung vom aktiven Transponder detektiert wird. Deshalb muss bei der Anpassung der Antennenspulen beachtet werden, dass durch einen großen Kommunikationsbereich des Lesegeräts auch das Abhören der Kommunikation mittels eines entsprechenden Lesegeräts aus großer Entfernung möglich ist, wodurch ein Angriff auf das RFID-System oder das Abhören relevanter Daten leichter möglich ist. Vorteilhaft ist, wenn die Differenz zwischen den beiden Spulenradien der kleinen und großen Antennenspulen groß ist. Dann ist das Nutzsignal im Kommunikationsbereich besonders leicht zu detektieren, da die Feldstärke des Störsignals vergleichsweise gering ist. Dagegen ist das Nutzsignal im abhörsicheren Bereich nur noch schwer detektierbar, da dort die Feldstärke des Störsignals vergleichsweise groß ist.He follows the data transmission between the reader according to the invention and a active transponder, so does not need when adjusting the reader pay attention to the energy range of the reader. Therefore, can the communication range of the reader is chosen to be correspondingly larger, by the diameter of the smaller, first coil is chosen correspondingly large. This means that in this case the useful signal is still at a relatively great distance is detected by the active transponder. Therefore, in the adaptation the antenna coils are respected by a large communication area the reader too the interception the communication by means of a corresponding reader from a great distance is possible, making an attack on the RFID system or listening more relevant Data is easier. It is advantageous if the difference between the two coil radii the small and big Antenna coils is large. Then the useful signal in the communication area is particularly easy to detect, as the field strength of the interference signal is comparatively low. In contrast, the useful signal is in the tap-proof Range is difficult to detect, since there the field strength of interference signal is comparatively large.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschiedener, erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele und Ausführungsalternativen im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen. Darin zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of various, inventive embodiments and alternative embodiments in conjunction with the accompanying drawings. Show:

1 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Lesegeräts; 1 schematically the structure of a reader according to the invention;

2 den Feldstärkeverlauf bei unterschiedlichen Spulendurchmessern; und 2 the field strength course with different coil diameters; and

3 binäre Nutzdaten und binäre Zufallsdaten. 3 binary payload and binary random data.

1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Lesegeräts. Prinzipiell umfasst das Lesegerät einen ersten Sender 1, der gleichzeitig Empfänger ist, einen ersten Modulator/Demodulator 2, einen zweiten Sender 3, einen zweiten Modulator 4, einen Oszillator 5 zur Erzeugung einer gemeinsamen Sende- und/oder Referenzfrequenz der beiden Sender 1, 3, einen Bitratengenerator 6 und einen Zufallsgenerator 7. Der erste Sender 1 ist mit einer ersten Sendeantenne 8 und der zweite Sender 3 mit einer zweiten Sendeantenne 9 verbunden. Der Radius der ersten Sendeantenne 8 wird dabei grundsätzlich kleiner gewählt als der Radius der zweiten Sendeantenne 9. Durch die erste Sendeantenne 8 fließt der Strom i1 und durch die zweite Sendeantenne 9 fließt der Strom i2, um an den Sendeantennen 8, 9, welche als Leiterschleife ausgebildet sind, jeweils ein Magnetfeld mit einer entsprechenden Feldstärke zu erzeugen. Dabei können die Ströme i1 und i2 gleich groß sein. Die Sendeantennen 8, 9 sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Außerdem sind die beiden Sendeantennen 8, 9, wie in 1 gezeigt, vorzugsweise koaxial angeordnet. Bei dieser Anordnung der Sendeantennen 8, 9 können deren Magnetfelder und Ansprechbereiche genau aufeinander abgestimmt werden. Des weiteren verfügt das erfindungsgemäße Lesegerät über eine Steuerung 10, z.B. einen programmierbaren Mikroprozessor. Mittels der Steuerung 1/werden im Sendebetrieb des Lesegeräts an eine Transpondereinheit (nicht gezeigt) zu übertragende Daten 11 an den ersten Modulator/Demodulator 2 geleitet, um ein Trägersignal des Lesegeräts entsprechend zu modulieren. Im Empfangsbetrieb des Lesegeräts werden von der Transpondereinheit empfangene Daten 12 vom Modulator/Demodulator 2 demoduliert und an die Steuerung 10 geleitet. 1 schematically shows the structure of a reader according to the invention. In principle, the reader comprises a first transmitter 1 , which is simultaneously a receiver, a first modulator / demodulator 2 , a second transmitter 3 , a second modulator 4 , an oscillator 5 for generating a common transmission and / or reference frequency of the two transmitters 1 . 3 , a bitrate generator 6 and a random number generator 7 , The first station 1 is with a first transmitting antenna 8th and the second transmitter 3 with egg ner second transmission antenna 9 connected. The radius of the first transmitting antenna 8th is basically chosen to be smaller than the radius of the second transmitting antenna 9 , Through the first transmission antenna 8th the current flows i1 and through the second transmitting antenna 9 the current i2 flows to the transmit antennas 8th . 9 , which are formed as a conductor loop, in each case to generate a magnetic field with a corresponding field strength. The currents i1 and i2 can be the same size. The transmitting antennas 8th . 9 are preferably arranged in a common plane. In addition, the two transmit antennas 8th . 9 , as in 1 shown, preferably arranged coaxially. In this arrangement, the transmitting antennas 8th . 9 Their magnetic fields and response ranges can be precisely matched. Furthermore, the reader according to the invention has a controller 10 , eg a programmable microprocessor. By means of the controller 1 / are in the transmission mode of the reader to a transponder unit (not shown) to be transmitted data 11 to the first modulator / demodulator 2 directed to modulate a carrier signal of the reader accordingly. In the receiving mode of the reader data received from the transponder unit 12 from the modulator / demodulator 2 demodulated and sent to the controller 10 directed.

Der erste Sender 1 mit dem ersten Modulator/Demodulator 2 ist in herkömmlich Weise aufgebaut. Dadurch kann mit einer Transpondereinheit im Ansprechbereich des Lesegeräts in beide Richtungen kommuniziert werden, also Daten an den Transponder gesendet oder vom Transponder empfangen werden. Der zweite Sender 3 mit dem Modulator 4 und der zweiten Sendeantenne 9 dient nur als Sender. Zum Empfangen von Daten ist er nicht vorgesehen.The first station 1 with the first modulator / demodulator 2 is constructed in a conventional manner. This can be communicated with a transponder unit in the response range of the reader in both directions, ie data is sent to the transponder or received by the transponder. The second transmitter 3 with the modulator 4 and the second transmitting antenna 9 only serves as a transmitter. It is not intended to receive data.

Die beiden Sendeantennen 8, 9 sind als Leiterschleifen zur Erzeugung zweier magnetischer Wechselfelder ausgebildet. Wie nun 2 zeigt, verlaufen die Feldstärken 13 (kleine Spule 8), 14 (große Spule 9) der beiden Magnetfelder bis zu einer bestimmten, vorn Spulenradius abhängigen Entfernung x nahezu konstant, fallen dann jedoch ab. Dies bedeutet, dass es für jede gewünschte Lesereichweite eines RFID-Systems einen optimalen Antennenradius R gibt.The two transmit antennas 8th . 9 are designed as conductor loops for generating two alternating magnetic fields. Like now 2 shows, the field strengths run 13 (small coil 8th ) 14 (big coil 9 ) of the two magnetic fields up to a certain, depending on coil radius distance x almost constant, but then fall off. This means that there is an optimal antenna radius R for each desired reading range of an RFID system.

2 zeigt den Verlauf der magnetischen Feldstärke H(x, R) der beiden Sendeantennen 8, 9 mit unterschiedlichen Radien R1, R2 im Abstand x, wobei der gleiche Strom i (i1=i2) durch die Sendeantennen 8, 9 fließt. Es zeigt sich, dass die kleinere Sendeantenne 8 mit dem Radius R1 bei geringem Abstand x zur Antenne ein deutlich stärkeres Magnetfeld H als die größere Sendeantenne 9 mit dem Radius R2 aufweist. Etwa bei einem Abstand x = R1 beginnt die Feldstärke H der Sendeantenne 8 mit 60 dB/Dekade abzufallen, um schließlich einen durchgehend kleineren Wert als die Feldstärke der Sendeantenne 9 anzunehmen. Mit weiter zunehmendem Abstand x zeigt sich, dass nun die Sendeantenne 9 ein deutlich stärkeres Magnetfeld H als die Sendeantenne 8 aufweist. 2 shows the course of the magnetic field strength H (x, R) of the two transmitting antennas 8th . 9 with different radii R1, R2 at the distance x, with the same current i (i1 = i2) passing through the transmit antennas 8th . 9 flows. It turns out that the smaller transmitting antenna 8th with the radius R1 at a small distance x to the antenna a much stronger magnetic field H than the larger transmitting antenna 9 having the radius R2. At about a distance x = R1, the field strength H of the transmitting antenna begins 8th with 60 dB / decade to finally a smaller value than the field strength of the transmitting antenna 9 to accept. With increasing distance x shows that now the transmitting antenna 9 a much stronger magnetic field H than the transmitting antenna 8th having.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste Sender 1 über die erste Sendeantenne 8 in herkömmlicher Weise mit einer Transpondereinheit kommuniziert. Wenn das Lesegerät mit einer passiven Transpondereinheit kommuniziert, bedeutet Kommunizieren, dass nicht nur Daten zwischen dem Lesegerät und der Transpondereinheit ausgetauscht werden, sondern auch Energie vom Lesegerät an die Transpondereinheit übertragen wird. Über den zweiten Sender 3 und die zweite Sendeantenne 9 wird ein Störsignal ausgesendet. Die Radien der beiden Sendeantennen 8, 9 sowie die Sendeleistung des ersten Senders 1 und des zweiten Senders 3 sind so ausgelegt, dass innerhalb eines vorgesehenen Kommunikationsbereichs 15 ein Daten enthaltendes Nutzsignal der Sendeantenne 8 deutlich stärker ist als das Störsignal der Sendeantenne 9. Außerhalb des durch die Radien R1, R2 der Sendeantennen 8, 9 angepassten Kommunikationsbereichs 15 ist dagegen das Störsignal der Sendeantenne 9 stärker, so dass sich hier ein abhörsicherer Bereich 16 ausbildet.According to the invention, it is provided that the first transmitter 1 over the first transmission antenna 8th communicates with a transponder unit in a conventional manner. When the reader communicates with a passive transponder unit, communicating means not only exchanging data between the reader and the transponder unit, but also transferring energy from the reader to the transponder unit. About the second transmitter 3 and the second transmitting antenna 9 an interference signal is emitted. The radii of the two transmitting antennas 8th . 9 as well as the transmission power of the first transmitter 1 and the second transmitter 3 are designed to be within a designated communication range 15 a data containing useful signal of the transmitting antenna 8th is significantly stronger than the interference signal of the transmitting antenna 9 , Outside of the radii R1, R2 of the transmitting antennas 8th . 9 adapted communication area 15 on the other hand is the interference signal of the transmitting antenna 9 stronger, so that here is a tap-proof area 16 formed.

Das Störsignal kann aus einem dem zweiten Sender 3 aufmodulierten Rauschsignal oder einem anderen Zufallssignal bestehen. Eine bevorzugte Lösung besteht jedoch darin, im Sendebetrieb des Lesegeräts das Zufallssignal mit dem Nutzsignal zeitlich zu synchronisieren. Hierzu wird ein vom Bitratengenerator 6 generiertes Bitratensignal dem ersten Modulator/Demodulator 2 (Nutzdaten) und dem zweiten Modulator 4 (Störsignal) zugeführt. Während der erste Modulator/Demodulator 2 dem Sender 1 die Nutzdaten aufmoduliert, werden dem zweiten Sender 3 durch den zweiten Modulator 4 von dem Zufallsgenerator 5 erzeugte Zufallsdaten aufmoduliert.The interference signal can be from a second transmitter 3 modulated noise signal or another random signal. However, a preferred solution is to synchronize the random signal with the useful signal in the transmitting mode of the reader. This is done by a bitrate generator 6 generated bit rate signal to the first modulator / demodulator 2 (Payload) and the second modulator 4 (Interference signal) supplied. While the first modulator / demodulator 2 the transmitter 1 the payload data is modulated to the second transmitter 3 through the second modulator 4 from the random number generator 5 generated random data modulated.

Das Trägersignal des Lesegeräts wird zur Datenübertragung und/oder zum Aussenden eines Störsignals moduliert. Beispielsweise kann dem Trägersignal des Lesegeräts ein binäres Signal aufmoduliert werden, so dass, wenn mit einer Amplitudenmodulation gearbeitet wird, das Trägersignal zwischen zwei Zuständen variiert. 3 zeigt, wie die Modulation der beiden Sender 1, 3 mittels eines binären Signals zeitsynchron erfolgen kann. Die Bitgrenzen des Nutzdatensignals und des Störsignals treten zu gleichen Zeitpunkten t0, t1, t2, ... auf. Die Zufallsdaten 18 des Störsignals können dabei mit der gleichen Bitrate wie die Nutzdaten 17 des Nutzdatensignals übertragen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Zufallsdaten 18' jedoch mit einer zwei oder N-fachen (ganzzahligen) Bitrate übertragen.The carrier signal of the reading device is modulated for data transmission and / or transmission of an interfering signal. For example, a binary signal can be modulated onto the carrier signal of the reading device so that, when working with an amplitude modulation, the carrier signal varies between two states. 3 shows how the modulation of the two transmitters 1 . 3 time synchronized by means of a binary signal. The bit boundaries of the payload signal and the interference signal occur at the same times t0, t1, t2,. The random data 18 of the interference signal can at the same bit rate as the user data 17 of the payload signal. In a preferred embodiment, random data becomes 18 ' but transmitted at a two or N-fold (integer) bit rate.

Claims

Method for transmitting data and / or energy between a reading device and a transponder unit by means of a first antenna coil generating a first magnetic field ( 8th ) of the reading device, characterized in that by means of a second antenna coil ( 9 ) of the reader a second magnetic field having a different field strength to the first magnetic field ( 14 ) is generated such that the field strength ( 13 ) of the first magnetic field is stronger than the field strength only in a near area of the reader ( 14 ) of the second magnetic field.

Method according to claim 1, characterized in that in the first antenna coil ( 8th ) and the second antenna coil ( 9 ) high-frequency magnetic fields of the same frequency are generated.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that by means of the first magnetic field a data ( 17 ) is transmitted to the transponder unit and / or received by the transponder unit and by means of the second magnetic field, an interference signal is sent.

Method according to claim 3, characterized that the useful signal and the interference signal in time be synchronized.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized by adjusting the field strengths ( 13 . 14 ) of the two magnetic fields by changing the respective coil diameter to a communication area ( 15 ) of the reader.

Reader for transmitting data and / or energy between the reading device and at least one transponder unit by means of a first antenna coil generating a first magnetic field ( 8th ) of the reading device, characterized in that the reading device further comprises a second magnetic field generating second antenna coil ( 9 ) with one compared to the first antenna coil ( 8th ) has larger coil diameter.

Reader according to claim 6, characterized in that the two antenna coils ( 8th . 9 ) are arranged in a common plane.

Reader according to claim 6 or 7, characterized in that the two antenna coils ( 8th . 9 ) are arranged coaxially.

Reader according to one of claims 6 to 8, characterized in that the reading device is set up, via the first antenna coil ( 8th ) a data ( 17 ) to send to the at least one transponder unit and / or to receive from the at least one transponder unit and via the second antenna coil ( 9 ) to send an interference signal.

System for transmission of data and / or energy between a transponder unit and a reader, comprising a transponder and a reading device according to one of claims 6 to 9th