近场通信 (NFC) 测试方案介绍 罗德与施瓦茨钟学毅电话 :13510839142
议程 NFC 背景介绍 NFC 应用 NFC 工作模式和传输技术 NFC 测试方案 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 2
背景介绍 RFID 技术通过无线信号进行无接触识别军用 : 身份识别, 敌我识别民用 : 访问控制, 零售安全标准 ISO 14443 典型频率范围 : LF: 125 khz, 134 khz ( 长波,2500m) HF: 13.56 MHz ( 短波,22m) UHF: 433 MHz, 868 MHz ( 分米波,30cm-60cm ) 智能卡技术最早 : 磁条随后 : 存储卡 (1984) 现在 : CPU 卡, 加密 CPU 卡 (1995) 标准 EMV 非接触式芯片卡技术 NXP: Mifare SONY: Feica 源于 RFID 技术 Chip card memory Chip card processor Mifare = Mikron Fare Coection System Feica = Feicity Card EMV = Europay,Mastercard,Visa R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 3
RFID Radio Frequency Identifcation 自动识别 无接触短距离通信 在 RFID 标签上存储和查询数据 RFID 标签含有微芯片, 能够接受和应答读写器的请求 智能卡中芯片通过 RFID 与读卡器通信 标准 : e.g. ISO/IEC 14443,JIS X6319-4 频率范围 : 100 khz 6 GHz *EPC = 96 Bit Eectronic Product Code R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 4
无接触智能卡系统 芯片卡缩写距离标准备注 Cose Couping Integrated Chip Card CICC ( 紧贴式 IC 卡 ) Up to 1 cm ISO 10536 Proximity Integrated Chip Card PICC ( 接近式 IC 卡 ) PCD = Proximity Couping Device Up to 10 cm ISO 14443 Typ A Typ B ISO 18092 (JIS X 6319-4) NFC-A NFC-B NFC-F Vicinity Integrated Chip Card VICC ( 临近式 IC 卡 ) Up to 1 m ISO 15693 数据速率达到 26 kbit/s Source: EMV Contactess Specifications for Payment Systems R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 5
背景介绍 RFID 技术通过无线信号进行无接触识别军用 : 身份识别, 敌我识别民用 : 访问控制, 零售安全标准 ISO 14443 典型频率范围 : LF: 125 khz, 134 khz ( 长波,2500m) HF: 13.56 MHz ( 短波,22m) UHF: 433 MHz, 868 MHz ( 分米波,30cm-60cm ) 智能卡技术最早 : 磁条随后 : 存储卡 (1984) 现在 : CPU 卡, 加密 CPU 卡 (1995) 标准 EMV 非接触式芯片卡技术 NXP: Mifare SONY: Feica 源于 RFID 技术 Chip card memory NFC Chip card processor Mifare = Mikron Fare Coection System Feica = Feicity Card EMV = Europay,Mastercard,Visa R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 6
NFC 论坛 由 NXP, Nokia,Sony 于 2004 年发起成立 www.nfc-forum.org 非盈利性组织 推广 NFC 技术 开发基于标准的 NFC 规范 NFC 品牌化 制定认证程序 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 7
NFC 标准的演变 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 8
议程 NFC 背景介绍 NFC 应用 NFC 工作模式和传输技术 NFC 测试方案 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 9
NFC 应用 (Quee: NFC Forum) 移动式付费权限及访问控制数据传输与交换启动其他服务读取讯息购票 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 10
带 NFC 功能的智能手机 (Source: www.nfcword.com, 05.03.2012) Acer E230 Backberry Bod 9790/9900/9930 Backberry Curve 9350/9360/9370/9380 Casio DT-X8/IT-800 Fujitsu Arrows F-07D Samsung Gaaxy Nexus/Note/SII Googe Nexus S HTC Incredibe HTC Ruby Huawei Sonic Kuoziro FT701W LG Optimus LTE/Net LG T530 Ego Mobiwire Cosyphone Motoroa Droid Razr Motoroa MC75A HF Nokia 603/700/701/c7/Astound/N9/Oro Panasonic BizPad Pantech Sky Vega LTE Porsche Design P 9981 Prada phone by LG Samsung S5230/ S5260 NFC Samsung SHW-A170K Samsung Wave 578/M/Y Sky Vega Racer Sonim XP1301 Core NFC Sonim XPand NFC Sony Xperia S Turkce T11 Maxiphone.. R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 11
议程 NFC 背景介绍 NFC 应用 NFC 工作模式和传输技术 NFC 测试方案 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 12
NFC 工作模式 (1) 作为识读设备 ( 读卡器 ) NFC 设备读写标签 标签可以被放置在像信息指示牌, 物品外包装, 文档上 作为被读设备 ( 卡模拟 ) NFC 设备表现为非接触式智能卡 E.g. 非接触支付 ( 信用卡功能 ), 电子客票, 身份核实 点对点 (p2p) 通信 两个 NFC 设备之间交换数据 E.g. 数字照片, 虚拟名片, R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 13
NFC 工作模式 (2) Reader/ Writer Suppy to create an eectromagnetic fied; transponder is suppied via the magnetic fied Reader/ writer starts communication Transponder answers with oad moduation 读写模式下的通信 ( 读卡器 ) Reader Suppy to create an eectromagnetic fied; emuated chip card is suppied via the magnetic fied Reader starts communication 卡模拟模式下的通信 Emmuated chip card answers with oad moduation R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 14
NFC 工作模式 (3) Suppy to create an eectromagnetic fied Initiator starts communication with any data rate Target answers with oad moduation and the same data rate Suppy for further processing 点对点被动通信 Initiator starts communication with any data rate Suppy to create an eectromag netic fied Suppy for further processing 点对点主动通信 Suppy for further processing Target answers with the same data rate Suppy to create an eectromagnetic fied R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 15
NFC 数据传播原理 使用导电线圈的磁场感应耦合查询设备和收听设备 NFC 工作频率 f c = 13.56 MHz, 为被动设备 ( 收听设备 ) 提供能量 数据速率为 106 kbit/s (f c /128), 212 kbit/s (f c /64) 和 424 kbit/s (f c /32) R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 16
NFC 编码与调制方式 数据 脉冲成型滤波 ( 编码 ) 调制 ASK100% (OOK) ASK10% BPSK R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 17
NFC 编码与调制方式 使用辅助载波的负载调制在时域及频域的图示 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 18
负载调制 Ɩ Ɩ Ɩ 查询设备与收听设备的线圈之间的耦合收听设备的阻抗变化, 直接会影响查询设备天线端电压幅度或相位变化辅助载波调制只应用与 NFC-A,NFC-B 的收听模式 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 19
NFC 传输技术总览 NFC Type Coding Moduation Data rate Frequency NFC-A Upink Modified Mier 2-ASK 100% 106 kbit/s 13.56 MHz Downink Manchester Load moduation (ASK) 106 kbit/s 13.56 MHz ± 848 khz subcarrier NFC-B NFC-F Upink NRZ-L 2-ASK 10% 106 kbit/s 13.56 MHz Downink NRZ-L Load moduation (BPSK) 106 kbit/s 13.56 MHz ± 848 khz subcarrier Upink Manchester 2-ASK 10% 212 / 424 kbit/s 13.56 MHz Downink Manchester Load moduation (ASK) 212 / 424 kbit/s 13.56 MHz Upink = Poer to Listener Downink = Listener to Poer R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 20
工作模式与传输模式 查询模式下辨识过程之流程图 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 21
Type A vs. Type B TYPE A TYPE B Source: EMV Contactess Specifications for Payment Systems R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 22
TypeA 查询设备到收听设备脉冲形状规范 调制指数 m = (V 1 -V 2 )/(V 1 +V 2 ) Source: NFC Forum R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 23
TypeB,F 查询设备到收听设备脉冲形状规范 Source: NFC Forum R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 24
议程 NFC 背景介绍 NFC 应用 NFC 工作模式和传输技术 NFC 测试方案 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 25
NFC Forum 认证流程 www.nfc-forum.org R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 26
NFC 论坛测试工具方框图 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 27
NFC 射频测量 为确保 NFC 设备的功能符合各种标准 (NFC 论坛模拟测试要求 ). 射频测量须由参考设备予以规定 ( 即 NFC 论坛的参考收听器和 NFC 论坛的参考查询器 ) 收听模式测试配置 查询模式测试配置 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 28
NFC 查询模式参考设备 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 29
NFC 收听模式参考设备 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 30
NFC 射频测量 : DUT 定位 150mm NFC Forum Reference Equipment Operating Voume DUT DUT Test point target φ=0 NFC Forum Reference Antenna θ=0 Antenna center Z axis 10 mm 5 mm (z200) (z210) (z220) (z230) 5mm r axis Landing Pane Reference Mark (z000) (z001) (z002) 认证级为了保证测量结果的可追溯性和可重复性, 要求使用机械定位转台! R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 31
NFC 射频测量 重要的射频测量 主动查询模式 载波频率精度 (Carrier Frequency Accuracy) 功率测量 (Power Leve measurement) 波形特征测量 (Waveform Characteristic Measurement) 负载调制灵敏度 (Load Moduation Sensitivity) 门限值测试 (Threshod eve test) 被动收听模式 负载调制测量 (Load Moduation Measurement) 功率接收测试 (Power reception test) 帧延迟时间 (Frame deay time) 需要在设备支持的各种不同模式下完成上述测试 NFC-A, NFC-B,NFC-F 对于认证级测试需要在规范要求的工作空间 (5 x 20 x 20mm) 中的 14 个位置点完成各项测试 ( 要求使用高精度转台 ) R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 32
R&S NFC 信号产生 NFC-A 查询模式信号举例 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 33
R&S NFC 信号产生 NFC 信号可以通过配备脉冲序列选举 K6 的所有 R&S 矢量信号源产生 脉冲序列选件 K6 调制和编码 (NFC -A -B -F) 采样数据源文件 (SENS_REQ, ) 设置 (time Sequences etc, ) 包含所有重要命令的采样波形文件用户自定义序列 LC-resistor Edge with set timing LC-resistor Edge with set timing and with Overshoot (10%) R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 34
NFC 分析应用软件 FS-K112 结合 R&S RTO 示波器 ( 带 RTO-K11 选件 ) 完成测量可以和 R&S 频谱仪一起工作 (FSL, FSV, FSG, FSU, FSQ) 测量高动态范围的 poer 和 istener 信号检查是否满足 NFC 模拟规范定义的极限要求解码出比特信息使用标准命令如 SENS_REQ, SENS_RES 等验证 NFC 设备的功能直接从测试仪器或是先前保存的文件读取信号信息进行分析 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 35
使用 NFC 分析软件 FS-K112,RTO 和 SMBV 搭建查询模式下测试环境 Generates test signas (poing and istening) R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 36
使用 NFC 分析软件 FS-K112,RTO 和 SMBV 搭建收听模式下测试环境 R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 37
NFC 分析软件 Options( 设置 ) R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 38
NFC 分析软件 Resut Overview V R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 39
NFC 分析软件 Power vs Time R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 40
NFC 分析软件 - Decoding Function R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 41
NFC 分析软件 Poer Vaues R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 42
NFC 分析软件 Power vs Time R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 43
NFC 分析软件 Listener Vaues R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 44
从 R&S 网站获取更多 NFC 相关的信息 www.rohde-schwarz.com R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 45
谢谢! R&S Product Champs Training 2012 NFC Introduction 46