本发明涉及一种通信系统及方法，其中,本发明的通信方法通过低频交变磁场控制第一射频装置和第二射频装置之间的通信距离,通过射频通道使所述第一射频装置与第二射频装置在预设的距离范围内进行信息交换。本发明提供的通信系统及方法，利用低频交变磁场信号双向检测对通信距离进行有效控制，从而改善了通信距离不可控的问题，提高了通信的安全性。
1.一种通信系统，该系统包括第一射频装置和第二射频装置，所述第一射频装置和第二射频装置通过低频交变磁场信号控制通信距离，所述第一射频装置和第二射频装置通过射频通道进行信息交换，其特征在于：所述第一射频装置包括:第一磁信号收发器，用于产生并发射第一低频交变磁场信号，还用于接收第二低频交变磁场信号；第一射频通信单元，用于与第二射频通信单元交换信息；
所述第二射频装置包括:第二磁信号收发器，用于产生并发射第二低频交变磁场信号，还用于接收第一低频交变磁场信号；第二射频通信单元，用于与第一射频通信单元交换信息；
所述第一磁信号收发器包括第一磁信号发射器和第一磁信号接收器；所述第一磁信号发射器用于产生并发射第一低频交变磁场信号，所述第一磁信号接收器用于接收第二低频交变磁场信号；
所述第二磁信号收发器包括第二磁信号发射器和第二磁信号接收器，所述第二磁信号发射器用于产生并发射第二低频交变磁场信号，所述第二磁信号接收器用于接收第一低频交变磁场信号；
所述第一磁信号接收器中包含第一判断单元，所述第一判断单元用于根据所述第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断所述第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置有效距离区间；
所述第二磁信号接收器中包含第二判断单元，所述第二判断单元用于根据所述第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号判断所述第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置有效距离区间；
当第二判断单元判定第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，并且第一判断单元判定第一射频装置也进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，才认为所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离在预设的有效通信距离内。
所述第一磁信号发射器中包含第一调制单元，所述第一调制单元用于将所述第一射频装置的身份标识信息加载到所述第一低频交变磁场信号中；
所述第二磁信号发射器中包含第二调制单元，所述第二调制单元用于将所述第一射频装置的身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息加载到所述第二低频交变磁场信号中。
所述第一判断单元包含第一比较子单元、第一判定子单元，所述第一比较子单元用于将由所述检测到的第二低频交变磁场信号解调出的第一射频装置的身份标识信息与自身的身份标识信息相比较，所述第一判定子单元用于根据所述第一比较子单元的比较结果判断所述第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；
所述第二判断单元包含第二比较子单元、第二判定子单元，所述第二比较子单元用于将由所述检测到的第一低频交变磁场信号转变过来的电信号与预设的门限值相比较，所述第二判定子单元用于根据所述第二比较子单元的比较结果判断所述第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
所述第一射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、第一主处理器、低频磁感应电路、低频放大滤波电路、低频解调电路、射频收发电路以及射频天线。
所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路和所述第一主处理器顺次串联连接；所述低频磁感应电路、低频放大滤波电路、低频解调电路与所述第一主处理器顺次串联连接；所述射频天线、射频收发电路与所述第一主处理器顺次串联连接。
所述第二射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、第二主处理器、低频磁感应电路、低频放大滤波电路、门限判断及解调电路、射频收发电路以及射频天线。
所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路以及第二主处理器顺次串联连接；所述低频磁感应电路、低频放大及滤波电路、门限判断及解调电路及所述第二主处理器顺次串联连接；
所述射频天线、射频收发电路及所述第二主处理器顺次串联连接。
9.根据权利要求1所述的通信系统,其特征在于,包括第一射频装置和第二射频装置,其中：所述第一射频装置包括,第一磁信号收发器、第一射频通信单元,所述第一磁信号收发器用于发射第一低频交变磁场信号,所述第一低频交变磁场信号中携带该第一射频装置的身份标识信息；并用于接收所述第二射频装置发射的第二低频交变磁场信号，比较该信号中包含的第一射频装置的身份标识信息是否同自身的身份标识信息一致，若一致则通过所述第一射频通信单元与所述第二射频装置进行射频通信；
所述第二射频装置包括，第二磁信号收发器、第二射频通信单元，所述第二磁信号收发器，用于接收所述第一低频交变磁场信号并转换为电信号，将该电信号与预设的门限值进行比较，当该电信号大于或等于预设的门限值时，从第一低频交变磁场信号中获取第一射频装置的身份标识信息，并发射第二低频交变磁场信号,所述第二低频交变磁场信号中携带所述第一射频装置的身份标识信息和所述第二射频装置的身份标识信息；并通过第二射频通信单元与所述第一射频装置进行射频通信。
所述第一射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、第一主处理器，所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路和所述第一主处理器顺次串联连接；并且包括低频磁感应电路，低频放大滤波电路，低频解调电路，所述低频磁感应电路、低频放大滤波电路、低频解调电路与所述第一主处理器顺次串联连接；还包括射频收发电路以及射频天线，所述射频天线、射频收发电路与所述第一主处理器顺次串联连接；
所述第二射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、至少一个第二主处理器，所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路以及第二主处理器顺次串联连接；并且包括低频磁感应电路、低频放大滤波电路、门限判断及解调电路，所述低频磁感应电路、低频放大及滤波电路、门限判断及解调电路与所述第二主处理器顺次串联连接；还包括射频收发电路以及射频天线，所述射频天线、射频收发电路与所述第二主处理器顺次串联连接。
11.根据权利要求10所述的通信系统,其特征在于：
所述第一射频装置和第二射频装置的驱动电路和编码电路之间还设有调制电路。
12.根据权利要求10所述的通信系统,其特征在于：
13.根据权利要求12所述的通信系统,其特征在于：
14.根据权利要求13所述的通信系统,其特征在于：
所述第一射频装置的低频发射线圈的匝数为50～500圈。
15.根据权利要求13所述的通信系统,其特征在于：
所述第一射频装置的低频发射线圈内填塞有铁氧体磁芯或铁芯。
16.根据权利要求13所述的通信系统,其特征在于：
所述第一射频装置的低频发射线圈所包围面积的截面最宽处大于所述第二射频装置的截面宽度。
17.根据权利要求13所述的通信系统,其特征在于：
所述第一射频装置的低频发射线圈所包围面积的截面至少包含直径3cm的圆形区域或者3cm*3cm的方形区域。
18.根据权利要求10所述的通信系统,其特征在于：
所述第一射频装置和所述第二射频装置的低频磁感电路为PCB线圈、漆包线线圈、霍尔器件或巨磁阻器件。
19.根据权利要求10所述的通信系统,其特征在于：
所述第一射频装置的低频磁感应电路为低频接收线圈，该低频接收线圈的匝数为
所述第二射频装置置于移动终端内的SIM卡、UIM卡、USIM卡、TF卡或SD卡中。
22.根据权利要求20或21所述的通信系统,其特征在于：所述移动终端为手机、个人数字助理PDA、MP4或者笔记本电脑。
通过低频交变磁场控制第一射频装置和第二射频装置之间的通信距离；以及通过射频通道使所述第一射频装置与第二射频装置在预设的距离范围内进行信息交换；
根据所述第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号和所述第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离，以使第二射频装置和第一射频装置通过射频通道在预设范围内交换信息。
24.根据权利要求23所述的通信方法,其特征在于：
所述第一低频交变磁场信号携带有所述第一射频装置的身份标识信息，第二低频交变磁场信号携带有所述第一射频装置的身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息。
25.根据权利要求24所述的通信方法,其特征在于：
所述根据所述第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号和所述第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离包括如下步骤:第二射频装置将所述第一低频交变磁场信号转换成第一电信号；
第二射频装置比较所述第一电信号和预设的第一门限值，根据比较的结果判断第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；
第一射频装置从所述第二低频交变磁场信号解调出该第二低频交变磁场信号携带的第一射频装置的身份标识信息；
第一射频装置比较解调出的第一射频装置的身份标识信息和自身的身份标识信息是否一致，根据比较的结果判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；
当第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，并且第一射频装置也进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，才认为所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离在预设的有效通信距离内。
26.根据权利要求25所述的通信方法,其特征在于：
第二射频装置比较所述第一电信号和预设的第一门限值步骤中，如果所述第一电信号大于或等于预设的第一门限值，则认为第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
27.根据权利要求25所述的通信方法,其特征在于：
第一射频装置比较解调出的第一射频装置的身份标识信息和其自身的身份标识信息是否一致，如果一致，则认为第一射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
28.根据权利要求25所述的通信方法,其特征在于：
第一射频装置将第二低频交变磁场信号转换成第二电信号，第一射频装置比较所述第二电信号和预设的第二门限值，根据比较的结果判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
29.根据权利要求28所述的通信方法,其特征在于：
第一射频装置比较所述第二电信号和预设的第二门限值步骤中，如果所述第二电信号大于或等于预设的第二门限值，则认为所述第一射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
30.根据权利要求25或28所述的通信方法,其特征在于：所述第一电信号和第二电信号分别为电压信号或电流信号。
31.根据权利要求25或28所述的通信方法,其特征在于：装载有所述第二射频装置的不同移动终端具有相同的所述第一门限值。
32.根据权利要求25或28所述的通信方法,其特征在于：装载有所述第二射频装置的不同移动终端具有相同的所述第二门限值。
33.根据权利要求24所述的通信方法,其特征在于：
所述第一射频装置的身份标识信息和所述第二射频装置的身份标识信息组合成一个组合地址，该组合地址被用于执行所述信息交换。
34.根据权利要求23所述的通信方法,其特征在于：
低频交变磁场具有一频率f0，当所述第一低频交变磁场信号的频率低于或等于该频率f0时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内。
35.根据权利要求34所述的通信方法,其特征在于：
确定系统基于第一低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，Dv)，其中Din表示距离为
0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的移动终端确保可刷卡，Dv表示距离波动范围，距离为Din～(Din+Dv)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+Dv的范围不允许刷卡；
确定第一射频装置导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δR；
确定第二射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC；
在频率f下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
由距离控制目标(Din，Dv)确定第二射频装置内检测电压的波动范围δA，δA等于由各典型移动终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+Dv)点所对应的电压值之差；
确定由移动终端导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δT，δT表示移动终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT＝δA-δR-δC；
计算各典型移动终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ，若δ大于δT，则降低频率f，返回在频率f下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ小于δT，则提高频率f，返回在频率f下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ等于δT，则当前测试频率f等于频率f0。
36.根据权利要求23所述的通信方法,其特征在于：
低频交变磁场具有一频率f0′，当所述第二低频交变磁场信号的频率低于或等于该频率f0′时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内。
37.根据权利要求36所述的通信方法,其特征在于：
确定系统基于第二低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，DV′)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的终端确保可刷卡，DV′表示第二低频通道通信距离波动范围，距离为Din～(Din+DV′)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+DV′的范围不允许刷卡；
确定第二射频装置导致的第一射频装置内检测电压的波动范围δR′；
确定第一射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC′；
在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
由距离控制目标(Din，DV′)确定第一射频装置内检测电压的波动范围δA′，δA′等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+DV′)点所对应的电压值之差；
确定由终端导致的第二射频装置导致的电压波动范围δT′，δT′表示终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT′＝δA′-δR′-δC′；
计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ′，若δ′大于δT′，则降低频率f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′小于δT′，则提高频f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′等于δT′，则当前测试频率f′等于频率f0′。
38.根据权利要求23所述的通信方法,其特征在于：
应用于包括第一射频装置和第二射频装置的通信系统，该方法包括如下步骤：第一射频装置发射第一低频交变磁场信号,所述第一低频交变磁场信号中携带所述第一射频装置的身份标识信息；
第二射频装置接收所述第一低频交变磁场信号并转换为电信号，然后将该电信号与预设的门限值进行比较；
若所述电信号大于或等于预设的门限值，则所述第二射频装置从所述第一低频交变磁场信号中获取第一射频装置的身份标识信息，然后发射第二低频交变磁场信号,所述第二低频交变磁场信号中携带所述第一射频装置的身份标识信息和所述第二射频装置的身份标识信息；
第一射频装置接收所述第二低频交变磁场信号，比较该信号中携带的第一射频装置身份标识信息与自身的身份标识信息是否一致，若一致则与所述第二射频装置进行射频通信。
39.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
40.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
所述第一射频装置与所述第二射频装置通过射频通道进行刷卡交易。
41.根据权利要求40所述的通信方法,其特征在于：
所述射频通道的射频通信地址为由所述第一射频装置的身份标识信息与所述第二射频装置的身份标识信息组合而成的组合地址。
42.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
装载有所述第二射频装置的所有移动终端具有相同的门限值。
43.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
低频交变磁场具有一频率f0，当所述第一低频交变磁场信号的频率在低于或等于该频率f0时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内，所述频率f0通过如下步骤确定：确定系统基于第一低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，Dv)，其中Din表示距离为
0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的移动终端确保可刷卡，Dv表示距离波动范围，距离为Din～(Din+Dv)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+Dv的范围不允许刷卡；
确定第一射频装置导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δR；
确定第二射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC；
在f频率下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
由距离控制目标(Din，Dv)确定第二射频装置内检测电压的波动范围δA，δA等于由各典型移动终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+Dv)点所对应的电压值之差；
确定由移动终端导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δT，δT表示移动终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT＝δA-δR-δC；
计算各典型移动终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ，若δ大于δT，则降低频率f，返回在f频率下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ小于δT，则提高频率f，返回在f频率下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ等于δT，则当前测试频率f等于频率f0。
44.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
低频交变磁场具有一频率f0′，当所述第二低频交变磁场信号的频率低于或等于该频率f0′时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内，所述频率f0′通过如下步骤确定：确定系统基于第二低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，DV′)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的终端确保可刷卡，DV′表示第二低频通道通信距离波动范围，距离为Din～(Din+DV′)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+DV′的范围不允许刷卡；
确定第二射频装置导致的第一射频装置内检测电压的波动范围δR′；
确定第一射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC′；
在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
由距离控制目标(Din，DV′)确定第一射频装置内检测电压的波动范围δA′，δA′等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+DV′)点所对应的电压值之差；
确定由终端导致的第二射频装置导致的电压波动范围δT′，δT′表示终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT′＝δA′-δR′-δC′；
计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ′，若δ′大于δT′，则降低频率f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′小于δT′，则提高频f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′等于δT′，则当前测试频率f′等于频率f0′。
45.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
所述第一低频交变磁场信号的调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br通过下述步骤选定：选定任意一种无平均直流分量的编码方式；
选择发射磁感应强度幅值Br：在选定的小于f0的工作频率、调制方式及编码方式下，先选定典型噪声移动终端及易于实现的第二射频装置内磁检测及放大的增益参数，测试第一射频装置未发送第一低频交变磁场信号条件下第二射频装置内检测电压的固有噪声电压幅度Vn，然后测量第一射频装置用选定的调制编码方式发送第一低频交变磁场信号时第二射频装置内检测电压Vc，选择发射磁感应强度幅值Br值，使Vc/Vn>SNR，SNR为第二射频装置的信噪比。
46.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
所述第二低频交变磁场信号的调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Bc通过下述步骤选定：选定任意一种无平均直流分量的编码方式；
选择发射磁感应强度幅值Bc：在选定的小于f0′的工作频率、调制方式及编码方式下，先选定典型噪声终端及易于实现的第一射频装置装置内磁检测及放大的增益参数，测试移动终端装置未发送低频交变磁场信号条件下第一射频装置装置内检测电压的固有噪声电压幅度Vn’，然后测量移动终端选定的调制编码方式发送低频交变磁场信号时第一射频装置装置内检测电压Vr，选择发射磁感应强度幅值Bc值，使Vr/Vn’>SNR’，SNR’为第一射频装置装置的信噪比。
47.根据权利要求45或46所述的通信方法,其特征在于：所述编码方式为曼彻斯特码、差分曼彻斯特码或归零码。
48.根据权利要求45或46所述的通信方法,其特征在于：所述调制方式为开关键控法、相移键控法或频移键控法。
49.根据权利要求38所述的通信方法,其特征在于：
所述电信号为电压信号，所述门限值为电压门限值Vt，所述电压门限值Vt通过下述步骤确定：在选定的发射参数下，测量各典型移动终端和障碍物的电压距离曲线，所述发射参数包括低频交变磁场信号的频率、调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br；
求取基准电压距离曲线，基准电压距离曲线是典型移动终端及障碍物曲线的中间值，其距离典型终端曲线的上边界及下边界的电压幅度都为δT/2；
选定第二射频装置内检测电压门限Vt，在基准电压距离曲线上对应于(Din+Dv/2)点处的电压值即为Vt值。
50.根据权利要求38所述的通信方法，其特征在于：
所述第一低频交变磁场信号以及所述第二低频交变磁场信号的频率处于特低频频段或甚低频频段或低频频段,所述特低频频段的频率范围为300Hz～3000Hz,所述甚低频频段的频率范围为3KHz～30KHz,所述低频频段的频率范围为30KHz～300KHz。
51.根据权利要求38所述的通信方法，其特征在于：
所述第一低频交变磁场信号和第二低频交变磁场信号的频率范围为300Hz～50KHz。
52.根据权利要求38所述的通信方法，其特征在于：
所述第一低频交变磁场信号的频率为500Hz、1KHz、1.5KHz、2KHz、2.5KHz、3KHz、4KHz、
53.根据权利要求38所述的通信方法，其特征在于：
所述第二低频交变磁场信号的频率为10KHz、15KHz、20KHz、25KHz或30KHz。
一种通信系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及通信领域，尤其涉及一种通信系统及方法。
背景技术
[0002] 随着移动终端的普及，利用移动终端进行移动支付的应用需求非常迫切，目前已经有多种实现方案，但各有缺点。当前已经出现了在移动终端SIM(Subscriber Identity Module)卡、SD(Secure Digital Memory Card)卡、Micro-SD卡或移动终端主板中，增加射频功能，使得移动终端成为一个可以充值，消费，交易、身份认证的超级智能终端。在该方案中，射频采用UHF(Ultra High Frequency，超高频)技术，使得射频模块嵌入移动终端后，仍可以透射出来，从而实现不必改变移动终端现有结构就能完成数据通信的功能。然而，由于移动终端的结构及其材料物理特性存在较大的差异，射频透射效果有很大不同，所以必须对移动终端进行校准，也就是在使用前必须将移动终端的衰减参数记录到卡中。需要校准是该方法存在的主要问题。
[0003] 所以，本领域技术人员又提出了一种利用低频交变磁场信号检测实现通信距离有效控制的方法，该方法通过第一射频装置发送单向低频交变磁场信号，第二射频装置接收并检测该低频交变磁场信号的强度，当该低频交变磁场信号强度大于或等于第二射频装置预设门限时，则表明装载该第二射频装置的移动终端进入了可刷卡区间，启动射频通信，实现刷卡交易。该方法中，随着第一射频装置与第二射频装置之间的通信距离的增加，第二射频装置接收到的低频信号强度呈单调衰减的规律，并且由于低频具有很强的绕射和透射能力，移动终端内的第二射频装置接收到的低频交变磁场信号强度受移动终端本身的结构和材料差异影响较小，所以利用上述特点，可以将所有移动终端的低频交变磁场信号强度判断门限设置成相同，进而实现了无需校准，即可使不同移动终端与第一射频装置的有效通信距离统一稳定在某个较小的有限范围内。
[0004] 但是，上述改进方案中，低频通信采用第一射频装置到第二射频装置的单向通信，当第一射频装置端遭到恶意篡改时，譬如加大其低频发射功率，提高其射频接收灵敏度等，将会导致装载有第二射频装置的移动终端与该被篡改的第一射频装置通信距离增大，从而造成刷卡距离超过预定刷卡距离等刷卡不安全因素，直接影响用户的刷卡感受与效果。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种通信系统及方法，改善通信距离不可控的问题，提高刷卡交易中通信的安全性。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出了一种通信系统,该系统包括第一射频装置和第二射频装置，所述第一射频装置和第二射频装置通过低频交变磁场信号控制通信距离，所述第一射频装置和第二射频装置通过射频通道进行信息交换：
[0007] 所述第一射频装置包括:第一磁信号收发器，用于产生并发射第一低频交变磁场信号，还用于接收第二低频交变磁场信号；第一射频通信单元，用于与第二射频通信单元交换信息；
[0008] 所述第二射频装置包括:第二磁信号收发器，用于产生并发射第二低频交变磁场信号，还用于接收第一低频交变磁场信号；第二射频通信单元，用于与第一射频通信单元交换信息；
[0009] 所述第一磁信号收发器包括第一磁信号发射器和第一磁信号接收器；所述第一磁信号发射器用于产生并发射第一低频交变磁场信号，所述第一磁信号接收器用于接收第二低频交变磁场信号；
[0010] 所述第二磁信号收发器包括第二磁信号发射器和第二磁信号接收器，所述第二磁信号发射器用于产生并发射第二低频交变磁场信号，所述第二磁信号接收器用于接收第一低频交变磁场信号；
[0011] 所述第一磁信号接收器中包含第一判断单元，所述第一判断单元用于根据所述第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断所述第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置有效距离区间；
[0012] 所述第二磁信号接收器中包含第二判断单元，所述第二判断单元用于根据所述第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号判断所述第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置有效距离区间；当第二判断单元判定第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，并且第一判断单元判定第一射频装置也进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，才认为所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离在预设的有效通信距离内。
[0013] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一磁信号发射器中包含第一调制单元，所述第一调制单元用于将所述第一射频装置的身份标识信息加载到所述第一低频交变磁场信号中；所述第二磁信号发射器中包含第二调制单元，所述第二调制单元用于将所述第一射频装置的身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息加载到所述第二低频交变磁场信号中。
[0014] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一判断单元包含第一比较子单元、第一判定子单元，所述第一比较子单元用于将由所述检测到的第二低频交变磁场信号解调出的第一射频装置的身份标识信息与自身的身份标识信息相比较，所述第一判定子单元用于根据所述第一比较子单元的比较结果判断所述第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；所述第二判断单元包含第二比较子单元、第二判定子单元，所述第二比较子单元用于将由所述检测到的第一低频交变磁场信号转变过来的电信号与预设的门限值相比较，所述第二判定子单元用于根据所述第二比较子单元的比较结果判断所述第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
[0015] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述电信号包括电压信号或电流信号。
[0016] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、第一主处理器、低频磁感应电路、低频放大滤波电路、低频解调电路、射频收发电路以及射频天线。
[0017] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路和所述第一主处理器顺次串联连接；所述低频磁感应电路、低频放大滤波电路、低频解调电路与所述第一主处理器顺次串联连接；所述射频天线、射频收发电路与所述第一主处理器顺次串联连接。
[0018] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第二射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、第二主处理器、低频磁感应电路、低频放大滤波电路、门限判断及解调电路、射频收发电路以及射频天线。
[0019] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路以及第二主处理器顺次串联连接；所述低频磁感应电路、低频放大及滤波电路、门限判断及解调电路及所述第二主处理器顺次串联连接；所述射频天线、射频收发电路及所述第二主处理器顺次串联连接。
[0020] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,包括第一射频装置和第二射频装置,其中：
[0021] 所述第一射频装置包括,第一磁信号收发器、第一射频通信单元,所述第一磁信号收发器用于发射第一低频交变磁场信号,所述第一低频交变磁场信号中携带该第一射频装置的身份标识信息；并用于接收所述第二射频装置发射的第二低频交变磁场信号，比较该信号中包含的第一射频装置的身份标识信息是否同自身的身份标识信息一致，若一致则通过所述第一射频通信单元与所述第二射频装置进行射频通信；
[0022] 所述第二射频装置包括，第二磁信号收发器、第二射频通信单元，所述第二磁信号收发器，用于接收所述第一低频交变磁场信号并转换为电信号，将该电信号与预设的门限值进行比较，当该电信号大于或等于预设的门限值时，从第一低频交变磁场信号中获取第一射频装置的身份标识信息，并发射第二低频交变磁场信号,所述第二低频交变磁场信号中携带所述第一射频装置的身份标识信息和所述第二射频装置的身份标识信息；并通过第二射频通信单元与所述第一射频装置进行射频通信。
[0023] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、第一主处理器，所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路和所述第一主处理器顺次串联连接；并且包括低频磁感应电路，低频放大滤波电路，低频解调电路，所述低频磁感应电路、低频放大滤波电路、低频解调电路与所述第一主处理器顺次串联连接；还包括射频收发电路以及射频天线，所述射频天线、射频收发电路与所述第一主处理器顺次串联连接；
[0024] 所述第二射频装置包括低频发射线圈、驱动电路、编码电路、至少一个第二主处理器，所述低频发射线圈、驱动电路、编码电路以及第二主处理器顺次串联连接；并且包括低频磁感应电路、低频放大滤波电路、门限判断及解调电路，所述低频磁感应电路、低频放大及滤波电路、门限判断及解调电路与所述第二主处理器顺次串联连接；还包括射频收发电路以及射频天线，所述射频天线、射频收发电路与所述第二主处理器顺次串联连接。
[0025] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置和第二射频装置的驱动电路和编码电路之间还设有调制电路。
[0026] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述低频发射线圈为漆包线线圈或PCB线圈。
[0027] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述低频发射线圈的匝数均大于4圈。
[0028] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置的低频发射线圈的匝数为50～500圈。
[0029] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置的低频发射线圈内填塞有铁氧体磁芯或铁芯。
[0030] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置的低频发射线圈所包围面积的截面最宽处大于所述移动通信装置的截面宽度。
[0031] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置的低频发射线圈所包围面积的截面至少包含直径3cm的圆形区域或者3cm*3cm的方形区域。
[0032] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置和所述第二射频装置的低频磁感电路为PCB线圈、漆包线线圈、霍尔器件或巨磁阻器件。
[0033] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第一射频装置的低频磁感应电路为低频接收线圈，该低频接收线圈的匝数为50-500圈。
[0034] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第二射频装置置于移动终端中。
[0035] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述第二射频装置置于移动终端内的SIM卡、UIM卡、USIM卡、TF卡或SD卡中。
[0036] 进一步地,上述系统还可具有以下特点,所述移动终端为手机、个人数字助理PDA、MP4或者笔记本电脑。
[0037] 为解决上述技术问题，本发明还提出了一种通信方法,通过低频交变磁场控制第一射频装置和第二射频装置之间的通信距离；以及通过射频通道使所述第一射频装置与第二射频装置在预设的距离范围内进行信息交换；
[0038] 所述第一射频装置发射第一低频交变磁场信号；
[0039] 所述第二射频装置检测所述第一低频交变磁场信号；
[0040] 所述第二射频装置发射第二低频交变磁场信号；
[0041] 所述第一射频装置检测所述第二低频交变磁场信号；
[0042] 根据所述第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号和所述第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离，以使第二射频装置和第一射频装置通过射频通道在预设范围内交换信息。
[0043] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一低频交变磁场信号携带有所述第一射频装置的身份标识信息，第二低频交变磁场信号携带有所述第一射频装置的身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息。
[0044] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述根据所述第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号和所述第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离包括如下步骤:
[0045] 第二射频装置将所述第一低频交变磁场信号转换成第一电信号；
[0046] 第二射频装置比较所述第一电信号和预设的第一门限值，根据比较的结果判断第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；
[0047] 第一射频装置从所述第二低频交变磁场信号解调出该第二低频交变磁场信号携带的第一射频装置的身份标识信息；
[0048] 第一射频装置比较解调出的第一射频装置的身份标识信息和自身的身份标识信息是否一致，根据比较的结果判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；
[0049] 当第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，并且第一射频装置也进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，才认为所述第二射频装置和第一射频装置之间的距离在预设的有效通信距离内。
[0050] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,第二射频装置比较所述第一电信号和预设的第一门限值步骤中，如果所述第一电信号大于或等于预设的第一门限值，则认为第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
[0051] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,第一射频装置比较解调出的第一射频装置的身份标识信息和其自身的身份标识信息是否一致，如果一致，则认为第一射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
[0052] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,该方法还包括如下步骤：
[0053] 第一射频装置将第二低频交变磁场信号转换成第二电信号，第一射频装置比较所述第二电信号和预设的第二门限值，根据比较的结果判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
[0054] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,第一射频装置比较所述第二电信号和预设的第二门限值步骤中，如果所述第二电信号大于或等于预设的第二门限值，则认为所述第一射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
[0055] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一电信号和第二电信号分别为电压信号或电流信号。
[0056] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,装载有所述第二射频装置的不同移动终端具有相同的所述第一门限值。
[0057] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,装载有所述第二射频装置的不同移动终端具有相同的所述第二门限值。
[0058] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一射频装置的身份标识信息和所述第二射频装置的身份标识信息组合成一个组合地址，该组合地址被用于执行所述交易。
[0059] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,低频交变磁场具有一频率f0，当所述第一低频交变磁场信号的频率低于或等于该频率f0时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内。
[0060] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述频率f0通过如下步骤确定：
[0061] 确定系统基于第一低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，Dv)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的移动终端确保可刷卡，Dv表示距离波动范围，距离为Din～(Din+Dv)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+Dv的范围不允许刷卡；
[0062] 确定第一射频装置导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δR；
[0063] 确定第二射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC；
[0064] 在频率f下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
[0065] 由距离控制目标(Din，Dv)确定第二射频装置内检测电压的波动范围δA，δA等于由各典型移动终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+Dv)点所对应的电压值之差；
[0066] 确定由移动终端导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δT，δT表示移动终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT＝δA-δR-δC；
[0067] 计算各典型移动终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ，若δ大于δT，则降低频率f，返回在频率f下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ小于δT，则提高频率f，返回在频率f下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ等于δT，则当前测试频率f等于频率f0。
[0068] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,低频交变磁场具有一频率f0′，当所述第二低频交变磁场信号的频率低于或等于该频率f0′时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内。
[0069] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述频率f0′通过如下步骤确定：
[0070] 确定系统基于第二低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，DV′)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的终端确保可刷卡，DV′表示第二低频通道通信距离波动范围，距离为Din～(Din+DV′)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+DV′的范围不允许刷卡；
[0071] 确定第二射频装置导致的第一射频装置内检测电压的波动范围δR′；
[0072] 确定第一射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC′；
[0073] 在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
[0074] 由距离控制目标(Din，DV′)确定第一射频装置内检测电压的波动范围δA′，δA′等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+DV′)点所对应的电压值之差；
[0075] 确定由终端导致的第二射频装置导致的电压波动范围δT′，δT′表示终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT′＝δA′-δR′-δC′；
[0076] 计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ′，若δ′大于δT′，则降低频率f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′小于δT′，则提高频f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′等于δT′，则当前测试频率f′等于频率f0′。
[0077] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,应用于包括第一射频装置和第二射频装置的通信系统，该方法包括如下步骤：
[0078] 第一射频装置发射第一低频交变磁场信号,所述第一低频交变磁场信号中携带所述第一射频装置的身份标识信息；
[0079] 第二射频装置接收所述第一低频交变磁场信号并转换为电信号，然后将该电信号与预设的门限值进行比较；
[0080] 若所述电信号大于或等于预设的门限值，则所述第二射频装置从所述第一低频交变磁场信号中获取第一射频装置的身份标识信息，然后发射第二低频交变磁场信号,所述第二低频交变磁场信号中携带所述第一射频装置的身份标识信息和所述第二射频装置的身份标识信息；
[0081] 第一射频装置接收所述第二低频交变磁场信号，比较该信号中携带的第一射频装置身份标识信息与自身的身份标识信息是否一致，若一致则与所述第二射频装置进行射频通信。
[0082] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述电信号为电压信号或电流信号。
[0083] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一射频装置与所述第二射频装置通过射频通道进行刷卡交易。
[0084] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述射频通道的射频通信地址为由所述第一射频装置的身份标识信息与所述第二射频装置的身份标识信息组合而成的组合地址。
[0085] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,装载有所述第二射频装置的所有移动终端具有相同的门限值。
[0086] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,低频交变磁场具有一频率f0，当所述第一低频交变磁场信号的频率在低于或等于该频率f0时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内，所述频率f0通过如下步骤确定：
[0087] 确定系统基于第一低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，Dv)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的移动终端确保可刷卡，Dv表示距离波动范围，距离为Din～(Din+Dv)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+Dv的范围不允许刷卡；
[0088] 确定第一射频装置导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δR；
[0089] 确定第二射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC；
[0090] 在f频率下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
[0091] 由距离控制目标(Din，Dv)确定第二射频装置内检测电压的波动范围δA，δA等于由各典型移动终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+Dv)点所对应的电压值之差；
[0092] 确定由移动终端导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δT，δT表示移动终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT＝δA-δR-δC；
[0093] 计算各典型移动终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ，若δ大于δT，则降低频率f，返回在f频率下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ小于δT，则提高频率f，返回在f频率下测试各典型移动终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ等于δT，则当前测试频率f等于频率f0。
[0094] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,低频交变磁场具有一频率f0′，当所述第二低频交变磁场信号的频率低于或等于该频率f0′时，安装有所述第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内，所述频率f0′通过如下步骤确定：
[0095] 确定系统基于第二低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，DV′)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的终端确保可刷卡，DV′表示第二低频通道通信距离波动范围，距离为Din～(Din+DV′)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+DV′的范围不允许刷卡；
[0096] 确定第二射频装置导致的第一射频装置内检测电压的波动范围δR′；
[0097] 确定第一射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC′；
[0098] 在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
[0099] 由距离控制目标(Din，DV′)确定第一射频装置内检测电压的波动范围δA′，δA′等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+DV′)点所对应的电压值之差；
[0100] 确定由终端导致的第二射频装置导致的电压波动范围δT′，δT′表示终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT′＝δA′-δR′-δC′；
[0101] 计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ′，若δ′大于δT′，则降低频率f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′小于δT′，则提高频f′，返回在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线的步骤；若δ′等于δT′，则当前测试频率f′等于频率f0′。
[0102] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一低频交变磁场信号的调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br通过下述步骤选定：
[0103] 选定任意一种无平均直流分量的编码方式；
[0104] 选择无调制方式或幅度无变化的载波调制方式；
[0105] 选择发射磁感应强度幅值Br：在选定的小于f0的工作频率、调制方式及编码方式下，先选定典型噪声移动终端及易于实现的第二射频装置内磁检测及放大的增益参数，测试第一射频装置未发送第一低频交变磁场信号条件下第二射频装置内检测电压的固有噪声电压幅度Vn，然后测量第一射频装置用选定的调制编码方式发送第一低频交变磁场信号时第二射频装置内检测电压Vc，选择发射磁感应强度幅值Br值，使Vc/Vn>SNR，SNR为第二射频装置的信噪比。
[0106] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第二低频交变磁场信号的调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Bc通过下述步骤选定：
[0107] 选定任意一种无平均直流分量的编码方式；
[0108] 选择无调制方式或幅度无变化的载波调制方式；
[0109] 选择发射磁感应强度幅值Bc：在选定的小于f0′的工作频率、调制方式及编码方式下，先选定典型噪声终端及易于实现的第一射频装置装置内磁检测及放大的增益参数，测试移动终端装置未发送低频交变磁场信号条件下第一射频装置装置内检测电压的固有噪声电压幅度Vn’，然后测量移动终端选定的调制编码方式发送低频交变磁场信号时第一射频装置装置内检测电压Vr，选择发射磁感应强度幅值Bc值，使Vr/Vn’>SNR’，SNR’为第一射频装置装置的信噪比。
[0110] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述编码方式为曼彻斯特码、差分曼彻斯特码或归零码。
[0111] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述调制方式为开关键控法、相移键控法或频移键控法。
[0112] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述电信号为电压信号，所述门限值为电压门限值Vt，所述电压门限值Vt通过下述步骤确定：
[0113] 在选定的发射参数下，测量各典型移动终端和障碍物的电压距离曲线，所述发射参数包括低频交变磁场信号的频率、调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br；
[0114] 求取基准电压距离曲线，基准电压距离曲线是典型移动终端及障碍物曲线的中间值，其距离典型终端曲线的上边界及下边界的电压幅度都为δT/2；
[0115] 选定第二射频装置内检测电压门限Vt，在基准电压距离曲线上对应于(Din+Dv/2)点处的电压值即为Vt值。
[0116] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一低频交变磁场信号以及所述第二低频交变磁场信号的频率处于特低频频段或甚低频频段或低频频段,所述特低频频段的频率范围为300Hz～3000Hz,所述甚低频频段的频率范围为3KHz～30KHz,所述低频频段的频率范围为30KHz～300KHz。
[0117] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一低频交变磁场信号和第二低频交变磁场信号的频率范围为300Hz～50KHz。
[0118] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第一低频交变磁场信号的频率为500Hz、1KHz、1.5KHz、2KHz、2.5KHz、3KHz、4KHz、5KHz、10KHz、20KHz或30KHz。
[0119] 进一步地,上述方法还可具有以下特点,所述第二低频交变磁场信号的频率为10KHz、15KHz、20KHz、25KHz或30KHz。
[0120] 本发明提供的通信系统及方法，利用低频交变磁场信号双向检测对刷卡交易的通信距离进行有效控制，从而改善了通信距离不可控的问题，提高了刷卡交易的安全性。
附图说明
[0121] 图1为本发明实施例中第一低频通道最高工作频率f0的选择系统结构框图；
[0122] 图2为由距离控制目标(Din,Dv)确定系统总的接收检测电压波动范围δA的示意图；
[0123] 图3为典型终端及障碍物电压距离曲线及其波动区间δ示意图；
[0124] 图4为频率f为3.3KHz时5种典型移动终端的电压距离曲线；
[0125] 图5为第二射频装置内部检测到的无调制直接基带发射时的接收电压信号和正弦波FSK调制时的接收电压信号的电压波形图；
[0126] 图6为第一低频通道通信模式下基准电压距离曲线的计算方法示意图；
[0127] 图7为第二低频通道通信模式下的电压距离曲线测试所用系统结构框图；
[0128] 图8为通过图7所示系统测得的电压距离曲线示意图；
[0129] 图9为第二低频通道通信模式下系统总的距离波动范围与第一射频装置检测电压波动范围的对应关系示意图；
[0130] 图10为第二低频通道通信模式下典型终端及障碍物电压距离曲线及其波动区间δ’示意图；
[0131] 图11为本发明实施例中通信系统的总体结构框图；
[0132] 图12为图11中第一磁信号收发器711和第二磁信号收发器721的一种具体结构图；
[0133] 图13为图12中第一判断单元7112和第二判断单元7212的一种具体结构图；
[0134] 图14为本发明实施例中通信系统的一种具体结构图；
[0135] 图15为第一射频装置低频发射部分示意图；
[0136] 图16为第一射频装置发送的低频数据帧格式示意图；
[0137] 图17为第二射频装置发送的低频数据帧格式示意图。
具体实施方式
[0138] 在此首先说明，以下本文中所出现的终端在默认情况下指装载有第二射频装置的终端，而且指能够移动的终端，即移动终端，如手机等，距离指第一射频装置与第二射频装置之间的距离，也即第一射频装置与装载有第二射频装置的终端之间的距离。
[0139] 本发明针对第二射频装置(尤其是内置于终端中的射频卡，如射频SIM卡)与第一射频装置实施刷卡交易的距离控制问题，提出了一种由带有低频交变磁场信号收发功能及射频信号收发功能的第一射频装置和与之对应的带有低频交变磁场信号收发功能及射频信号收发功能的第二射频装置组成的通信系统，以及与该系统对应的通信方法。本发明利用低频交变磁场信号穿透不同终端衰减差异小，以及第二射频装置所能提供的电流有限，在不影响移动终端工作的前提下，低频双向通信距离有限的特点进行双向距离控制及限制，利用高频射频能有效穿透终端来完成高速双向通信进行交易。
[0140] 本发明中通信系统通过第一射频装置到移动终端(装载有第二射频装置，下同)以及移动终端到第一射频装置的双向低频交变磁场信号检测来达到双向距离控制。具体可以为：第一射频装置按照预设的第一发射参数通过第一低频通道发射第一低频交变磁场信号，其频率为f，第二射频装置在各距离点上检测该磁场信号并放大为与距离对应的幅度恒定的电信号(电压信号或电流信号)，进而通过预先设定的门限值来判断移动终端是否进入预先设定的有效刷卡区间(也可以称为有效距离区间，即允许刷卡的区间)，预设的门限值对所有移动终端相同，无需校准，当移动终端进入有效刷卡区间时，第二射频装置再在预设好的低频频率f′上按照预设的第二发射参数通过第二低频通道发射第二低频交变磁场信号，只有第一射频装置能够正确解析该第二低频交变磁场信号并判断其身份合法后，才开启射频通信和刷卡交易，如此完成双向低频控制，达到双向距离控制和限制。本发明通过低频双向通讯和RF双向通讯结合的方法来完成第一射频装置和第二射频装置的唯一绑定，绑定之后通过射频通道来完成双向的高速大数据量的通信。本发明通信系统可以实现含有第二射频装置的终端(如装有射频SIM卡的手机)与第一射频装置的数据通信距离(也即刷卡交易距离)可靠地控制在规定范围内，并且无需对终端进行校准。
[0141] 以下结合附图和实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0142] 本实施例中，通信方法可以应用于包括至少一个第一射频装置和至少一个第二射频装置的通信系统，本实施例的通信方法包括如下的步骤a、步骤b、步骤c、步骤d和步骤e(注：这里的步骤标号只是为了后续引用方便，不具有任何其他含义，尤其是不表示各步骤的先后顺序)，下面分别对各个步骤进行具体说明：
[0143] 步骤a，第一射频装置发射第一低频交变磁场信号；
[0144] 具体地，可以是：第一射频装置可以按照预设的第一发射参数通过第一低频通道发射第一低频交变磁场信号,该低频交变磁场信号中可以携带该第一射频装置的身份标识信息，其中，第一发射参数可以包括第一低频交变磁场信号的频率，该频率等于或小于系统第一低频通道的最高工作频率f0；
[0145] 其中，身份标识信息可以是识别码ID。
[0146] 低频交变磁场频率越低，穿过各种类型的移动终端后衰减的差异越小,利用该特性，在频点选择系统(如图1所示)中选定差异足够小的频点，以实现无校准距离控制。采用标准信号源通过标准的磁场发射线圈发送低频交变磁场信号，在各个典型的移动终端及障碍物内部接收该低频交变磁场信号，调整发射频率直到找到频点f0，使第二射频装置(装载在移动终端中)接收到的电压(该电压是由低频交变磁场信号经放大后得到的与距离对应的幅度恒定的的电压信号)在距离发射线圈平面中心点相同距离条件下，不同终端及障碍物间的场强差异大致等于设定的波动范围δT,该频点f0及低于该频点f0的频段是系统第一低频通道通信模式的频段，不需要校准任何系统中的任何终端，工作频点(即前述的第一低频交变磁场信号的频率)高于f0，系统需要校准，通常工作频点高于f0越多，需要校准的终端越多，校准的复杂度越高。频点选定是一次性工作，一旦选定，在使用中无需更改。
[0147] 图1为本发明实施例中第一低频通道最高工作频率f0的选择系统结构框图，如图1所示，本实施例中，第一低频通道最高工作频率f0的选择系统的组成为：发送系统由信号源505和低频磁场发射线圈504组成，接收系统由典型移动终端501及障碍物、信号强度测试仪503(电压表、示波器、频谱仪等)组成，移动终端501内部具有低频接收模块502。信号源505可以精确的产生各种频率、波形和幅度的信号。频点选择的原理是：信号源505产生固定幅度频率为f的正弦波信号，通过发射线圈504发送，低频接收模块502放置在选定的典型移动终端501或障碍物内部，接收到的低频信号通过专用信号线接到信号强度测试仪503，信号强度测试仪503测试接收到的电压。改变移动终端的距离可以得到该移动终端或障碍物在频率f条件下的检测电压随距离变化的曲线(以下称为电压距离曲线)，更换移动终端或障碍物可以得到多个终端的曲线，改变频率f也可以得到不同的曲线。
[0148] 第一低频磁场信号的频率小于或等于频率f0时，安装有第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内，不需要校准，系统第一低频通道的最高工作频率f0可以通过下述步骤确定：
[0149] 步骤101，确定系统基于第一低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，Dv)，其中Din表示0～Din范围内所有终端(装载有第二射频装置)确保可刷卡，Dv表示距离波动范围，距离为Din～(Din+Dv)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+Dv范围不允许刷卡；
[0150] 例如(5cm，5cm)表示5cm以下所有终端确保可刷卡，5cm～10cm允许刷卡，超过10cm不能刷卡。距离控制目标由具体的应用确定。(0～Din+Dv)称为距离控制范围。
[0151] 步骤102，确定第一射频装置导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δR；
[0152] 第一射频装置低频发射电路参数波动形成发射场强的波动，造成第二射频装置内检测电压的波动，该参数包括发射驱动电压波动、线圈参数波动、温度影响等。δR由第一射频装置设计及生产环节来控制，该波动可以在生产环节校准，由于低频发射电路工作频率很低，通常δR可以被控制得很好，例如4dB以内。
[0153] 步骤103，确定第二射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC；
[0154] 第二射频装置本身低频接收电路参数波动造成的最终检测输出电压的波动，该参数包括接收天线误差、放大器增益误差、比较器或AD误差、温度影响及噪声等。δC由第二射频装置设计及生产环节来控制，该波动可以在生产环节校准，由于第二射频装置低频接收电路工作频率很低，通常δC可以被控制得很好，例如4dB以内。
[0155] 步骤104，在f频率下测试各典型终端及障碍物的电压距离曲线；
[0156] 在进行本步骤104之前先要做个准备工作，即选定典型终端及典型障碍物。典型终端的选取原则主要依据终端金属或导电结构的多少来选取，金属越多，衰减越大，例如可以选取塑料外壳、金属外壳、厚金属壳、薄金属壳、大尺寸终端、小尺寸终端等，典型终端的数量不严格限制，典型终端的选取基本可以覆盖终端对低频交变磁场信号的衰减特点。为了避免个别移动终端差异太大，可以在应用中加入移动终端型号认证，对每种需要支付应用的移动终端尝试做刷卡测试，确认该型号的移动终端衰减特性符合要求。典型障碍物可以选择不同材质的标准形状的塑料、铝、铜、铁、不锈钢等移动终端常见材料，放置在第一射频装置和第二射频装置之间作为移动终端衰减特性的一种等效障碍物测量衰减效果。
[0157] 步骤105，由距离控制目标(Din，Dv)确定第二射频装置内检测电压的波动范围δA，δA等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+Dv)点所对应的电压值之差；
[0158] 图2为由距离控制目标(Din,Dv)确定系统总的接收检测电压波动范围δA的示意图。如图2所示，Din点所对应的电压值为V1，(Din+Dv)点所对应的电压值为V2,则δA＝V1-V2。
[0159] 步骤106，确定由终端导致的第二射频装置内检测电压的波动范围δT，参数δT表示终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT＝δA-δR-δC；
[0160] 图3为典型终端及障碍物电压距离曲线及其波动区间δ示意图。如图3所示，最大衰减终端或障碍物对应的电压距离曲线称为最大衰减曲线，最小衰减终端或障碍物对应的电压距离曲线称为最小衰减曲线，最大及最小衰减曲线包围的区域称为典型终端及障碍物电压距离曲线分布区间，任意距离D在最小衰减曲线上对应的电压为V3，在最大衰减曲线上对应的电压为V4，则δ＝V3-V4。
[0161] 步骤107，计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上的最大场强差异δ(又称为波动区间)，若δ大于δT，则降低频率f，转步骤104；若δ小于δT，则提高频率f，转步骤104；若δ等于δT，则当前测试频率f等于系统第一低频通道的最高工作频率f0。
[0162] 至此，在限定距离控制目标的情况下，系统第一低频通道的最高工作频率f0就确定下来了。该第一低频通道可以采用调制的方式，也可以采用直接发送基带信号的方式，系统工作的主要频率分量最高只要不大于f0，距离控制就无需校准。
[0163] 举例说明f0的确定过程。图4为频率f为3.3KHz时5种典型移动终端的电压距离曲线。如图4所示，系统距离控制目标为(5cm，5cm)，系统0～10cm距离区间电压的变化范围约为40dB，第一射频装置和第二射频装置导致的第二射频装置内检测电压波动均为4dB，即δR＝δC＝4dB，δA＝20dB，δT＝δA-δR-δC＝12dB。假设5种终端可以代表系统所使用的所有终端，检查曲线在各距离点上的最大波动约等于12dB，因此该系统第一低频通道的最高频率f0可确定为f0＝3.3KHz。
[0164] 其中，第一发射参数还可以包括调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br。第一发射参数选定的基本原则是保证第二射频装置在各距离点上对第一射频装置所发射的低频交变磁场信号检测并放大后的信号是与距离对应的幅度恒定的电压信号。图5为第二射频装置内部检测到的无调制直接基带发射时的接收电压信号和正弦波FSK调制时的接收电压信号的电压波形图，图5中，a为无调制直接基带发射时的接收电压信号波形图，b为正弦波FSK调制时的接收电压信号波形图。如图5所示，检测电压信号是包含解调信息的变化电压信号，该信号可以为无直流分量的交流电压信号，也可以是有直流分量的电压信号，幅度恒定是指交流分量的变化最大幅度在不同传输符号间恒定。
[0165] 第一发射参数中的调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br通过下述步骤a11至步骤a13选定：
[0166] 步骤a11，选定任意一种无平均直流分量的编码方式，例如曼彻斯特码，差分曼彻斯特码，归零码等；
[0167] 步骤a12，选择无调制方式或幅度无变化的载波调制方式，载波调制方式可以选定任意一种幅度无变化的调制方式，例如载波可以采用正弦波、脉冲、三角波等，调制方式可以选为开关键控法(OOK)、相移键控法或频移键控法(FSK)等；采用无调制方式时，编码后的基带信号直接经驱动电路驱动由发射线圈发射；
[0168] 步骤a13，选定低频第一通道发射磁感应强度幅值Br，方法为：在选定的小于f0的工作频率、调制方式及编码方式下，先选定典型噪声终端及易于实现的第二射频装置内磁检测及放大的增益参数，测试第一射频装置未发送低频交变磁场信号条件下第二射频装置内检测电压的固有噪声电压幅度Vn，然后测量第一射频装置用选定的调制编码方式发送低频交变磁场信号时第二射频装置内的检测电压Vc，选择发射磁感应强度幅值Br值，使Vc/Vn>SNR，SNR为第二射频装置的信噪比。SNR值的选择通常越大越好，但是太大会造成第一射频装置发送功率过大，实现困难，典型值可选择SNR＝10.当SNR确定，Br通过上述方式便确定了。
[0169] 步骤b，第二射频装置检测第一低频交变磁场信号；
[0170] 具体地，可以是：第二射频装置可以在各距离点上接收、检测第一射频装置通过第一低频通道发射的第一低频交变磁场信号，并可以将该第一低频交变磁场信号放大为与距离对应的幅度恒定的电信号，进而通过预设的门限值判断装载有该第二射频装置的终端是否进入了预设的有效刷卡区间，其中，预设的门限值对装载有第二射频装置的所有终端相同；
[0171] 其中，若将第一低频交变磁场信号放大为与距离对应的幅度恒定的电压信号，则对应的门限值为电压门限值，预设的电压门限值Vt可以通过下述步骤201至步骤203确定：
[0172] 步骤201，在选定的发射参数下，测量各典型终端和障碍物的电压距离曲线，其中，发射参数包括低频交变磁场信号的频率、调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br；
[0173] 步骤202，求取基准电压距离曲线，基准电压距离曲线是典型终端及障碍物曲线的中间值，其距离典型终端曲线的上边界及下边界的电压幅度都为δT/2，如图6所示；
[0174] 步骤203，选定第二射频装置内检测电压门限值Vt，如图6所示，在基准电压距离曲线上对应于(Din+Dv/2)点处的电压值即为Vt值。
[0175] 若与接收到的第一低频交变磁场信号对应的电压信号大于或等于预设的电压门限Vt，则可以判断装载有该第二射频装置的终端进入了预设的有效刷卡区间。
[0176] 步骤c，第二射频装置发射第二低频交变磁场信号；
[0177] 具体地，可以是：若与接收到的第一低频交变磁场信号对应的电信号大于或等于预设的门限值，则装载有该第二射频装置的终端进入了预设的有效刷卡区间，第二射频装置从接收到的第一低频交变磁场信号中获取第一射频装置的身份标识信息，然后可以按照预设的第二发射参数通过第二低频通道发射第二低频交变磁场信号，第二低频交变磁场信号中可以携带第二射频装置已经获取的第一射频装置的身份标识信息，以及第二射频装置自身的身份标识信息，其中第二发射参数可以包括第二低频交变磁场信号的频率，该频率等于或小于系统第二低频通道的最高工作频率f0′，f0′为满足目标通信距离在Din～Din+DV′范围内的最大工作频率；
[0178] 在选定第二低频通道的通信频率f′前，需要确定在第二低频通道通信模式下，第一射频装置从所有典型终端及障碍物检测到的电压距离曲线的变化规律，以及电压随频率大小变化的规律；
[0179] 图7为第二低频通道通信模式下的电压距离曲线测试所用系统结构框图，如图7所示，系统组成为：发送系统由信号源601和各典型移动终端602(包括发射线圈603及各障碍物)组成，接收系统由低频接收模块604(包括低频接收线圈605和低频接收电路606)、信号强度测试仪607(电压表、示波器、频谱仪等)组成。测试电压距离曲线的原理是：
信号源601产生固定幅度频率为f′的正弦波信号，通过内置在移动终端602中的发射线圈
603发送，该信号从典型终端及障碍物中透射及绕射出来，低频接收模块604将接收到的低频信号通过专用信号线接到信号强度测试仪607，信号强度测试仪607测试接收到的电压。
改变移动终端的距离可以得到该低频接收模块从移动终端或障碍物在频率f′条件下的检测电压随距离变化的曲线，即电压距离曲线，更换移动终端或障碍物可以得到多个终端的曲线，改变频率f′也可以得到不同的曲线。
[0180] 图8为通过图7所示系统测得的电压距离曲线示意图，图8说明，在第二低频通道通信模式下，电压距离曲线与第一低频通道通信模式规律基本相同，第一射频装置检测到的电压大小随距离呈单调衰减趋势。
[0181] 其中，第二低频磁场信号的频率小于或等于频率f0′时，安装有第二射频装置的不同移动终端都在一个有效的通信距离范围内，不需要校准，第二低频通道的最大工作频率f0′可以通过如下步骤确定：
[0182] 步骤301，确定系统基于第二低频交变磁场信号的距离控制目标(Din，DV′)，其中Din表示距离为0～Din的范围内所有装载有所述第二射频装置的终端确保可刷卡，DV′表示第二低频通道通信距离波动范围，距离为Din～(Din+DV′)的范围内均允许刷卡，距离大于Din+DV′的范围不允许刷卡；
[0183] 步骤302，确定第二射频装置导致的第一射频装置内检测电压的波动范围δR′；
[0184] 步骤303，确定第一射频装置本身导致的检测电压的波动范围δC′；
[0185] 步骤304，在f’频率下测试各典型终端及障碍物的电压随距离变化的曲线；
[0186] 步骤305，由距离控制目标(Din，DV′)确定第一射频装置内检测电压的波动范围δA′，δA′等于由各典型终端及障碍物的电压距离曲线得到的具有平均场强衰减曲线斜率的电压距离曲线上Din点所对应的电压值与(Din+DV′)点所对应的电压值之差；
[0187] 图9为由距离控制目标(Din,Dv’)确定系统第二低频通道总的接收检测电压波动范围δA’的示意图。如图9所示，Din点所对应的电压值为V1’，(Din+Dv’)点所对应的电压值为V2’,则δA＝V1’-V2’。
[0188] 步骤306，确定由终端导致的第二射频装置导致的电压波动范围δT′，δT′表示终端衰减特性造成的第二射频装置内检测电压波动范围，δT′＝δA′-δR′-δC′；
[0189] 图10为第二低频通道典型终端及障碍物电压距离曲线及其波动区间δ’示意图。如图10所示，最大衰减终端或障碍物对应的电压距离曲线称为最大衰减曲线，最小衰减终端或障碍物对应的电压距离曲线称为最小衰减曲线，最大及最小衰减曲线包围的区域称为典型终端及障碍物电压距离曲线分布区间，任意距离D在最小衰减曲线上对应的电压为V3’，在最大衰减曲线上对应的电压为V4’，则δ＝V3’-V4’。
[0190] 步骤307，计算各典型终端及障碍物间在距离控制范围内各距离点上场强所对应的最大电压差异δ′，若δ′大于δT′，则降低频率f′，转步骤304；若δ′小于δT′，则提高频f′，转步骤304；若δ′等于δT′，则当前测试频率f′等于第二低频交变磁场工作的最高频率f0′。
[0191] 至此，系统中第二低频通道的通信频率f′的最大值f0′就确定下来了，在小于该最大值f0′的频率范围内，可确保第二低频通道通信距离满足Din～Din+DV′的范围。
[0192] 本实施例中，第二低频通道通信模式的通信频率f′的选择，还需考虑避开环境噪声特别是音频噪声的干扰。
[0193] 其中，第二射频装置的第二发射参数还可以包括低频编码方式，调制方式以及低频发射磁场强度幅值Bc，该第二发射参数可以通过如下步骤确定：
[0194] 步骤c11，选定任意一种无平均直流分量的编码方式，例如曼彻斯特码，差分曼彻斯特码，归零码等；
[0195] 步骤c12，选择无调制方式或幅度无变化的载波调制方式，载波调制方式可以选定任意一种幅度无变化的调制方式，例如载波可以采用正弦波、脉冲、三角波等，调制方式可以选为开关键控法(OOK)、相移键控法或频移键控法(FSK)等；采用无调制方式时，编码后的基带信号直接经驱动电路驱动由发射线圈发射；
[0196] 步骤c13，选择第二低频通道发射磁感应强度幅值Bc，方法如下：在选定的小于f0′的工作频率、调制方式及编码方式下，先选定典型噪声终端及易于实现的第一射频装置装置内磁检测及放大的增益参数，测试移动终端装置未发送低频交变磁场信号条件下第一射频装置装置内检测电压的固有噪声电压幅度Vn’，然后测量移动终端选定的调制编码方式发送低频交变磁场信号时第一射频装置装置内检测电压Vr，选择发射磁感应强度幅值Bc值，使Vr/Vn’>SNR’，SNR’为第一射频装置装置的信噪比，SNR’值的选择通常越大越好，但是太大会造成第二射频装置发送功率过大，增加移动终端的功耗，实现困难，典型值可选择SNR’＝10。当SNR’确定，Bc通过上述方式便确定了。
[0197] 步骤d，第一射频装置检测第二低频交变磁场信号；
[0198] 具体地，可以是：第一射频装置接收到第二低频交变磁场信号后，可以获取该信号所携带的身份标识信息，比较获取到的第二低频交变磁场信号中的第一射频装置身份标识信息和自身身份标识信息是否一致，若一致，则可以用自身身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息组合成组合地址，作为射频通信地址以及射频通信的信道参数，与装载有第二射频装置的终端进行刷卡交易。
[0199] 步骤e，根据第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号和第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断第二射频装置和第一射频装置之间的距离，以使第二射频装置和第一射频装置通过射频通道在预设范围内交换信息。
[0200] 其中，根据第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号和第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断第二射频装置和第一射频装置之间的距离可以包括如下步骤:
[0201] 第二射频装置将第一低频交变磁场信号转换成第一电信号；
[0202] 第二射频装置比较第一电信号和预设的第一门限值，根据比较的结果判断第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置有效距离区间；
[0203] 第一射频装置从第二低频交变磁场信号解调出该第二低频交变磁场信号携带的第一射频装置的身份标识信息；
[0204] 第一射频装置比较解调出的第一射频装置的身份标识信息和其存储的自身的身份标识信息是否一致，根据比较的结果判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；
[0205] 当第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，并且第一射频装置也进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，才认为第二射频装置和第一射频装置之间的距离在预设的有效通信距离内。
[0206] 还可以包括如下步骤：第一射频装置将第二低频交变磁场信号转换成第二电信号，第一射频装置比较第二电信号和预设的第二门限值，根据比较的结果判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
[0207] 本实施例的通信方法通过上述步骤，利用低频双向磁场检测技术实现了通信距离的安全有效的控制，且无需对终端校准。
[0208] 上述方法中还有一个特点，由于第二低频通道通信模式下低频发射磁场强度所需电流取自移动终端，通常该移动终端所能提供的电流有限，典型最大值为50mA，当移动终端的发射参数遭到篡改时，也不会过分扩大第二低频通道的通信距离，其有效通信距离仍可控制在Din～Din+DV′左右范围内。
[0209] 本发明中，低频交变磁场信号的频率处于特低频频段或甚低频频段或低频频段,其中，特低频频段的频率范围为300Hz～3000Hz,甚低频频段的频率范围为3KHz～30KHz,低频频段的频率范围为30KHz～300KHz。优选地，低频交变磁场信号的频率可以为300Hz～50KHz。优选地，第一低频交变磁场信号的频率可以为500Hz、1KHz、1.5KHz、2KHz、2.5KHz、
3KHz、4KHz、5KHz、10KHz、20KHz、30KHz、40KHz或50KHz，优选地，第二低频交变磁场信号的频率可以为10KHz、15KHz、20KHz、25KHz或30KHz。
[0210] 本发明通信方法利用低频交变磁场信号双向检测对实施刷卡交易的通信距离进行有效控制，从而改善了通信距离不可控的问题，提高了刷卡交易的安全性。因此本发明通信方法实现了含有第二射频装置的移动终端(如装有射频SIM卡的手机)与第一射频装置的数据通信距离(也即交易距离)可靠地控制在规定范围内，并且无需对终端进行校准。
[0211] 本发明还提出了一种利用双向低频交变信号检测技术进行通信距离有效控制的通信系统，用以实施上述的通信方法。
[0212] 图11为本发明实施例中通信系统的总体结构框图。如图11所示，本实施例中，通信系统70包括第一射频装置710和第二射频装置720，第一射频装置710和第二射频装置720通过低频交变磁场信号控制通信距离，通过射频通道进行信息交换。再如图11所示，第一射频装置710包括第一磁信号收发器711和第一射频通信单元712，第一磁信号收发器711用于产生并发射第一低频交变磁场信号，以及接收第二低频交变磁场信号；第一射频通信单元712用于与第二射频通信单元722交换信息；第二射频装置720包括第二磁信号收发器721和第二射频通信单元722，第二磁信号收发器721用于产生并发射第二低频交变磁场信号，以及接收第一低频交变磁场信号；第二射频通信单元722用于与第一射频通信单元712交换信息。
[0213] 当然，第一磁信号收发器711可以进一步包括第一磁信号发射器和第一磁信号接收器，第一磁信号发射器用于产生并发射第一低频交变磁场信号，第一磁信号接收器用于接收第二低频交变磁场信号；第二磁信号收发器721可以进一步包括第二磁信号发射器和第二磁信号接收器，第二磁信号发射器用于产生并发射第二低频交变磁场信号，第二磁信号接收器用于接收第一低频交变磁场信号。
[0214] 图12为图11中第一磁信号收发器711和第二磁信号收发器721的一种具体结构图。如图12所示，第一磁信号收发器711中可以包含第一调制单元7111，第一调制单元7111用于将第一射频装置的身份标识信息加载到第一低频交变磁场信号中；第二磁信号收发器721中可以包含第二调制单元7211，第二调制单元7211用于将第一射频装置的身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息加载到第二低频交变磁场信号中。具体地，第一调制单元7111可以包含在第一磁信号收发器711的第一磁信号发射器中，第二调制单元
7211可以包含在第二磁信号收发器721的第二磁信号发射器中。
[0215] 再如图12所示，第一磁信号收发器711中还可以包含第一判断单元7112，第一判断单元7112用于根据第一射频装置检测到的第二低频交变磁场信号判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置有效距离区间；第二磁信号收发器721中还可以包含第二判断单元7212，第二判断单元7212用于根据第二射频装置检测到的第一低频交变磁场信号判断第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置有效距离区间；当第二判断单元7212判定第二射频装置进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，并且第一判断单元7112判定第一射频装置也进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间，才认为第二射频装置和第一射频装置之间的距离在预设的有效通信距离内。具体地，第一判断单元7112可以包含在第一磁信号收发器711的第一磁信号接收器中，第二判断单元7212可以包含在第二磁信号收发器721的第二磁信号接收器中。
[0216] 当然，第一磁信号收发器和第二磁信号收发器还可以包含有磁信号发射单元、磁信号接收单元等功能单元，由于这些功能单元的作用比较明确，因此此处不再对这些单元作过多描述。
[0217] 图13为图12中第一判断单元7112和第二判断单元7212的一种具体结构图。如图13所示，第一判断单元7112可以包含第一比较子单元811、第一判定子单元812，第一比较子单元811用于将由检测到的第二低频交变磁场信号解调出的第一射频装置的身份标识信息与自身的身份标识信息相比较，第一判定子单元812用于根据第一比较子单元811的比较结果判断第一射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间；第二判断单元7212可以包含第二比较子单元821、第二判定子单元822，第二比较子单元821用于将由检测到的第一低频交变磁场信号转变过来的电信号与预设的门限值相比较，第二判定子单元822用于根据第二比较子单元821的比较结果判断第二射频装置是否进入预设的第二射频装置与第一射频装置的有效距离区间。
[0218] 需要说明的是，本领域技术人员可以理解，实施例中的多个模块或单元可以合并为一个模块或单元，实施例中的一个模块或单元也可以进一步拆分为多个模块或单元。
[0219] 本实施例中，通信系统包括至少一个第一射频装置和至少一个第二射频装置，第一射频装置和第二射频装置通过低频交变磁场信号控制通信距离，第一射频装置和第二射频装置通过射频通道进行信息交换，其中：第一射频装置包括用于产生并发射第一低频交变磁场信号、接收第二低频交变磁场信号的第一磁信号收发器，用于与第二射频通信单元交换信息的第一射频通信单元；第二射频装置包括用于产生并发射第二低频交变磁场信号、接收第一低频交变磁场信号的第二磁信号收发器，用于与第二射频通信单元交换信息的第二射频通信单元。
[0220] 具体地，第一射频装置可以用于按照预设的第一发射参数通过第一低频通道发射第一低频交变磁场信号,第一低频交变磁场信号中可以携带该第一射频装置的身份标识信息，第一发射参数可以包括第一低频交变磁场信号的频率，该频率等于或小于系统第一低频通道的最高工作频率f0；还可以用于接收第二射频装置通过第二低频通道发射的第二低频交变磁场信号，比较该第二低频交变磁场信号中第一射频装置的身份标识信息是否同自身的身份标识信息一致，若一致则用自身的身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息组合成组合地址，作为射频通信地址以及射频通信的信道参数，与装载有第二射频装置的终端通过射频通道进行刷卡交易。
[0221] 具体地，第二射频装置用于在各距离点上接收、检测第一低频交变磁场信号并放大为与距离对应的幅度恒定的的电信号(电压信号或电流信号)，进而可以通过预设的门限值判断装载有第二射频装置的终端是否进入了预设的有效刷卡区间，其中预设的门限值对装载有第二射频装置的所有终端相同；并用于在与接收到的第一低频交变磁场信号对应的电压信号大于或等于预设的门限值时，从接收到的第一低频交变磁场信号中获取第一射频装置的身份标识信息，并可以按照预设的第二发射参数通过第二低频通道发射第二低频交变磁场信号,第二低频交变磁场信号中可以携带第一射频装置的身份标识信息和第二射频装置的身份标识信息，其中第二发射参数可以包括第二低频交变磁场信号的频率，该频率等于或小于系统第二低频通道的最高工作频率f0′；还用于与第一射频装置通过射频通道进行刷卡交易。
[0222] 图14为本发明实施例中通信系统的一种具体结构图。如图14所示，本实施例中，通信系统包括第一射频装置100和第二射频装置200，其中：
[0223] 第一射频装置100包括至少一个低频发射线圈106、至少一个驱动电路105、至少一个编码电路103、至少一个第一主处理器102，低频发射线圈106、驱动电路105、编码电路103以及第一主处理器102顺次串联连接；并且包括至少一个低频磁感应电路107、至少一个低频放大滤波电路108，至少一个解调电路109，低频磁感应电路107、低频放大滤波电路
108、解调电路109与第一主处理器102顺次串联连接；还包括至少一个RF收发电路111(射频收发电路)以及RF天线110(射频天线)，RF天线110、RF收发电路111与第一主处理器
102顺次串联连接。其中，驱动电路105和编码电路103之间还可以设有调制电路104，驱动电路105、调制电路104和编码电路103顺次串联。
[0224] 第二射频装置200包括至少一个低频发射线圈206、至少一个驱动电路205、至少一个编码电路203、至少一个第二主处理器202，低频发射线圈206、驱动电路205、编码电路203以及第二主处理器202顺次串联连接；并且包括至少一个低频磁感应电路207、至少一个低频放大滤波电路208、至少一个门限判断及解调电路209，低频磁感应电路207、低频放大滤波电路208、门限判断及解调电路209与第二主处理器202顺次串联连接；还包括至少一个RF收发电路211(射频收发电路)以及RF天线210(射频天线)，RF天线210、RF收发电路211与第二主处理器202顺次串联连接。其中，驱动电路205和编码电路203之间还可以设有调制电路204，驱动电路205、调制电路204和编码电路203顺次串联。
[0225] 优选地，在具体实现电路中，低频发射线圈可以为漆包线线圈或PCB线圈。进一步地，低频发射线圈的匝数可以大于4圈。
[0226] 优选地，第一射频装置的低频发射线圈内可以填塞有铁氧体磁芯或铁芯。优选地，第一射频装置的低频发射线圈所包围面积的截面最宽处大于第二射频装置的截面宽度。优选地，第一射频装置的低频发射线圈所包围面积的截面至少包含直径3cm的圆形区域或者3cm*3cm的方形区域。优选地，第一射频装置的低频发射线圈的匝数可以为50-500圈。
[0227] 优选地，低频磁感电路可以为PCB线圈、漆包线线圈、霍尔器件或巨磁阻器件。优选地，第一射频装置的低频磁感应电路采用低频接收线圈实现，该低频接收线圈的匝数可以为50-500圈。
[0228] 本发明中，第二射频装置可以置于移动终端中，也可以于移动终端内的SIM卡、UIM卡、USIM卡、TF卡或SD卡中。其中，移动终端可以为手机、个人数字助理PDA、MP4或者笔记本电脑等。
[0229] 下面对本发明通信系统的原理进行说明：
[0230] 1、系统第一低频通道通信频率f及第二低频通道通信频率f‘的选定方法及装置在前述通信方法的内容中已有阐述，此处不再赘述；
[0231] 2、距离控制实现及第二射频装置接入第一射频装置的过程原理如下：
[0232] 第一射频装置端以固定周期对低频发射模式和接收模式进行来回切换，当处于发射模式时，第一射频装置根据距离控制目标，以设定的发射参数持续不断的循环发送不高于选定频率f0的第一低频交变磁场信号,该信号中以调制或直接基带传送的方式携带数据帧，数据帧内包含第一射频装置的唯一识别码Idr(当然也可以是其他身份标识信息)。当装载有第二射频装置的移动终端置于第一射频装置周围，低频交变磁场信号穿透该终端到达其内部的第二射频装置，第二射频装置在各距离点上检测该磁场信号并放大为与距离对应的幅度恒定的的电压信号，当电压的幅度低于卡内预设的接收电压门限值Vt，表示终端未进入有效刷卡距离范围，不允许刷卡；当电压的幅度高于卡内预设的接收电压门限值Vt，表示终端进入第一射频装置预定的有效刷卡范围，第二射频装置解析该磁场信号的信息，获取第一射频装置的Idr，并通过第二低频通道发射第二低频交变磁场信号给所述第一射频装置，该信号以调制或直接基带传送的方式携带数据帧，数据帧包含第一射频装置的唯一识别码Idr和第二射频装置的唯一识别码Idc，所述第一射频装置通过解析该磁场信号，获取Idr及Idc信息，比较该Idr信息与自身的Idr是否一致，当Idr一致时，说明第一射频装置和移动终端进入系统预设的刷卡范围，第一射频装置将Idr和Idc组合为射频通信地址，启动刷卡交易，启动刷卡交易时，第一射频装置不再对低频发射和接收进行周期切换，改为第一射频装置不间断地发射低频磁场信号，以确保所述装载有第二射频装置的移动终端在刷卡器件始终处在有效刷卡范围内。至此，第二射频装置和第一射频装置实现了唯一绑定，双方通过(IDr,IDc)组合地址唯一的识别对方。绑定后的通讯过程采用RF通道进行交互不会产生错误。第二射频装置接入成功后，距离控制过程完成，可在RF通道上进行后续的交易过程，直至交易结束。
[0233] 3、交易过程：
[0234] 第一射频装置和第二射频装置通过RF通道建立了可靠的唯一通讯链路，在该链路基础上，双方可以实现交易所需的身份认证及其他交易所需的过程。所有这些过程均通过快速的RF通道完成，由于前述过程的完成保证了只能在预定的距离范围内完成接入，因此整个交易过程也是在限定范围内的通讯。
[0235] 再如图14所示，该通信系统由两部分组成：第一射频装置装置100和第二射频装置200，该移动通信200放在移动终端内部，并通过移动终端通讯接口与终端交互。
[0236] 第一射频装置100由下述模块组成：第一主处理器102，负责第一射频装置低频及高频的控制及其他协议处理，第一主处理器102通过接口电路101或直接连接到外部通讯接口；编码电路103，负责将低频帧数据进行逐比特编码，调制电路104负责将编码输出的符号流对载波进行调制形成调制信号送给驱动电路105，不需要调制时编码后的信号直接送给驱动电路105；驱动电路105，负责驱动低频发射线圈106，产生低频交变磁场信号301；低频磁感应电路107，由PCB线圈、漆包线线圈、巨磁阻器件、霍尔器件或其他能感应磁场变化的电路元件构成，负责感应低频交变磁场信号302并转换为电信号；低频放大滤波电路
108负责放大低频磁感应电路检测到的电信号并滤除噪声分量；低频解调电路109负责将滤除噪声分量后的低频信号进行解调处理，得到第二射频装置中编码电路203发送的编码信号，并将此解调后的编码信号传送给第一主处理器102，由第一主处理器102负责解码处理；RF收发电路111通过RF天线110负责与第二射频装置200的RF收发模块完成RF双向通讯。
[0237] 第二射频装置200由下述模块组成：第二主处理器202，负责低频及射频模块的控制及其他协议处理，也负责和移动终端的通讯；SIM/TF/SD卡模块201为移动终端的SIM/TF/SD卡本体模块，具体何种模块由卡类型确定；低频磁感应电路207，由PCB线圈、漆包线线圈、巨磁阻器件、霍尔器件或其他能感应磁场变化的电路元件构成，负责感应低频交变磁场信号301并转换为电信号；低频放大滤波电路208负责放大低频磁感应电路检测到的电信号得到低频磁检测电压信号；门限判断及解调电路209，负责对低频磁检测电压信号按照预设的门限Vt进行判决，未达到门限Vt不解调也不允许刷卡，达到门限Vt对信号进行解调，解调后的信号送给第二主处理器202；编码电路203，负责低频帧数据进行逐比特编码；调制电路204，负责将编码输出的符号流对载波进行调制形成调制信号送给驱动电路205，不需要调制时编码后的信号直接送给驱动电路205；驱动电路205，负责驱动低频发射线圈206，产生低频交变磁场信号302；RF收发电路211通过RF天线210负责与第一射频装置100的RF收发模块完成RF双向通讯。
[0238] 系统通过第一射频装置到移动终端的低频通信门限判断以及移动终端到第一射频装置的低频通信距离限制来完成无需校准的距离检测和控制，即第一射频装置100按照预设的发射参数发射低频交变磁场信号301，第二射频装置200接收该磁场信号转换为低频磁检测电压信号，并通过预先设定的门限Vt来判断终端是否进入第一射频装置预先设定的有效距离区间，进入有效区间后，第二射频装置200再发送低频交变磁场信号302给第一射频装置100，第一射频装置100接收并解析该信息包含的数据合法。则表明第一射频装置和移动终端进入系统预设的有效刷卡距离。通过低频双向通讯和RF双向通讯结合的方法来完成第一射频装置100和第二射频装置200的唯一绑定，即第一射频装置100利用第一低频通道将自身唯一标识IDr传给第二射频装置200，第二射频装置200通过第二低频通道将卡自身唯一标识IDc附加在IDr后回传给第一射频装置100，第一射频装置100比较回传IDr的正确性，进而实现了第一射频装置100与第二射频装置200的唯一绑定。绑定之后通过射频通道来完成双向的高速大数据量的通讯。
[0239] 本实施例中，通信系统的具体工作流程如下：
[0240] (一)首先，选定系统工作的基本参数，包括RF频点，第一低频通道通信频率f，第二低频通道通信频率f′，第一射频装置发射参数，第二射频装置的发射参数，第二射频装置的接收电压门限Vt，第一射频装置低频接收参数等。
[0241] 1.RF频点选择
[0242] 上述RF通讯的频点通常采用2400～2483MH2.4G ISM频段，以实现高速的通讯和对终端的良好穿透性，也可以采用其它频点，例如433MHz，900MHz，5GHz等。
[0243] 2.第一低频通道通信频率f的选择
[0244] 采用前述方法确定系统第一低频通道通信频率f，对于典型的GSM移动通讯终端，要实现0～10cm范围的距离控制，f0频点通常小于10KHz，典型值包括500Hz，1KHz，1.5KHz，2KHz，2.5KHz，3KHz,5KHz等。
[0245] 3.第二低频通道通信频率f′的选择
[0246] 采用前述方法确定系统的第二低频通道通信频率f′，考虑距离控制范围，噪声干扰特别是音频干扰，f′频点通常介于20KHZ和50KHZ之间，典型值包括30KHZ、40KHZ、50KHZ等。
[0247] 4.第一射频装置发射参数的选择
[0248] 发射参数主要包括调制方式、编码方式及发射磁感应强度幅值Br。
[0249] 图15为第一射频装置低频发射部分示意图。如图15所示，第一射频装置低频发射部分包括低频发射电路和发射线圈。参见图14，第一射频装置低频发射电路由驱动电路105、调制电路104及编码电路103构成的，驱动电路105驱动的低频调制信号输出到低频发射线圈106。
[0250] 调制电路104可以采用下列的调制方式：
[0251] (1)载波调制方式调制：编码电路103产生的基带信号通过调制电路104对载波进行调制，载波可以为正弦波、方波及三角波等，调制可以采用开关频移键控OOK、相移键控、频移键控FSK等，调制后的信号通过驱动电路105加载到低频发射线圈106上；
[0252] (2)无载波直接基带发射：编码电路103产生的基带信号，通过驱动电路105直接加载到低频发射线圈106上；
[0253] (3)其他调制方式：由于本发明系统采用门限判断的方式进行距离控制，因此调制方式不宜采用幅度调制，凡是发送过程中能够保持第二射频装置内检测电压幅度基本恒定的调制方式均可以用于本发明的通信系统。
[0254] 编码电路103可以采用下列的编码方式：
[0255] (1)曼彻斯特编码：比特1编码为两个符号01，比特0编码为10；
[0256] (2)差分曼彻斯特编码：有两种比特符号序列：01及10，比特1编码为与上一符号序列不同，比特0则相同，或者反过来编码亦可；
[0257] (3)其他编码方式：由于本发明系统采用门限判断的方式进行距离控制，因此低频调制信号必须保持均值稳定，编码后的序列不能含有直流分量，凡是编码后平均直流分量为零的编码方式均可以用于本发明的通信系统。
[0258] 确定好调制方式和编码方式后，采用前述方法，确定第一射频装置发射磁感应强度幅值Br。调整Br的过程实际上是调整线圈匝数，线径，形状等参数的过程。
[0259] 5.第二射频装置接收电压门限Vt的选择
[0260] 采用前述方法确定卡接收门限电压Vt。
[0261] 6.第二射频装置发射参数的选择
[0262] 参见图14，第二射频装置的低频发射电路由驱动电路205、调制电路204及编码电路203构成的，驱动电路205驱动的低频调制信号输出到低频发射线圈206。
[0263] 优选地，调制电路204的调制方式选择载波调制方式；
[0264] 编码电路203可以采用多种编码方式，包括曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、不归零码等。
[0265] 确定好调制方式和编码方式后，采用前述方法，确定第二射频装置发射磁感应强度幅值Bc。调整Bc的过程实际上是调整线圈匝数，线径，形状以及驱动电路205的增益等参数的过程。
[0266] 7、第一射频装置低频接收参数的选择
[0267] 参见图14，第一射频装置低频磁感应电路107所用器件包括漆包线线圈、PCB线圈、霍尔器件或者巨磁阻器件，优选地，第一射频装置低频磁感应器件选择灵敏度高的器件。
[0268] 上述参数的选定是一次性的，一旦选定，工作中无需改变。
[0269] (二)其次，工作参数确定后的系统工作流程如下：
[0270] 步骤A100：距离测量和控制过程。第一射频装置100的第一主处理器102产生包含第一射频装置的唯一识别码IDr的数据帧，送给编码电路103完成编码，编码后的信号通过调制电路104调制或不经调制直接送给驱动电路105，调制电压送给低频发射线圈106发射，通过预先设定好帧格式、调制编码方式及驱动能力，发射线圈106以设定的强度Br周期不断地的按照上述帧格式循环发送指定参数的低频交变磁场信号301。当移动终端置于第一射频装置周围，低频交变磁磁场信号301穿透该终端到达内部的第二射频装置200，第二射频装置200内的低频磁感应电路207检测到低频磁信号，转换为电信号后经低频放大电路207放大并滤除噪声分量后得到低频磁检测电压，当电压的幅度小于(或大于)于预设的接收电压门限值Vt，不允许刷卡；当电压的幅度大于等于(或小于等于)预设的接收电压门限值Vt，表示终端进入第一射频装置预定的有效通信距离范围，门限判断及解调电路209解析电压信号，获取Idr，传送给第二主处理器202，第二主处理器再将第二射频装置的唯一识别码Idc和第一射频装置唯一识别码Idr组成一个数据帧，送给编码电路203，编码后的信号通过调制电路204调制或不经调制直接送给驱动电路205，调制电压送给低频发射线圈206发射，通过预先设定好帧格式、调制编码方式，以及发送磁场强度Bc，发射线圈
206发送指定参数的低频交变信号302，再由第一射频装置低频磁感应电路107检测该低频磁信号，转换为电信号后经低频放大滤波电路108放大并滤除噪声分量后得到低频检测电压，该电压信号经过低频解调电路109处理得到第二射频装置200发送的原始编码信号，送至第一主处理器进行解码处理，解码后获取Idr和Idc信息，第一主处理器判断该Idr与自身Idr是否一致，若不一致，则不允许刷卡，若一致，则说明第一射频装置与移动终端进入系统预设刷卡距离。
[0271] 步骤A100中的帧格式定义如下：
[0272] 图16为第一射频装置发送的低频数据帧格式示意图，如图16所示，第一射频装置低频数据帧每帧分为如下域：
[0273] 同步码：8比特，通常为FFH，用于帧同步；
[0274] 控制域：8比特，用于提供帧数据的解帧信息，如长度，数据类型等，可留保留位用于扩展；
[0275] IDr:N比特，第一射频装置唯一识别码，由控制域指定；
[0276] CRC：对控制域，IDr进行校验，可采用CRC校验和或其他方式。
[0277] 图17为第二射频装置发送的低频数据帧格式示意图，如图17所示，第二射频装置低频数据帧每帧分为如下域：
[0278] 同步码：同步码：8比特，通常为FFH，用于帧同步；
[0279] 控制域：8比特，用于提供帧数据的解帧信息，如长度，数据类型等，可留保留位用于扩展；
[0280] IDr:N比特，第一射频装置唯一识别码及第二射频装置唯一识别码，由控制域指定；
[0281] CRC：对控制域，IDr及Idc进行校验，可采用CRC校验和或其他方式。
[0282] 上面所述帧格式仅作为一种示例，不限制本发明实际采用的帧格式，原则上任何包含能唯一识别第一射频装置的帧格式均可使用。唯一识别码可采用足够长度的随机数，也可采用所有第一射频装置人工分配唯一码的方式，或其他方式产生的识别码。
[0283] 步骤A200：如A100步骤所述，第一射频装置在判断Idr信息一致后，则说明第一射频装置与第二射频装置进入系统预设的有效刷卡距离，此时第一主处理器202将Idr和Idc的组合设定为射频通信地址，如此使识别码为IDc的卡与识别码为IDr的第一射频装置建立了唯一的通讯。至此，第二射频装置和第一射频装置实现了唯一绑定，双方通过(IDr,IDc)组合地址唯一的识别对方。绑定后的通讯过程采用RF通道进行交互不会产生错误。第二射频装置成功接入第一射频装置后，距离控制过程完成，可在RF通道上进行后续的交易过程；
[0284] 步骤A200中的第二射频装置唯一识别码IDc,是预先存储在第二射频装置内非易失存储器内(NVM)的唯一识别码，或者是由第二射频装置内产生的足够长的的随机数。
[0285] 步骤A300:交易过程。第一射频装置100和第二射频装置200通过RF通道建立了可靠的唯一通讯链路，在该链路基础上，双方可以实现交易所需的身份认证及其他交易所需的过程。所有这些过程均通过快速的RF通道完成，直至本次交易结束。由于前述步骤A100～A200的完成保证了第二射频装置200只能在预定的距离范围内完成接入，因此整个交易过程也是在限定距离范围内才能完成交易。交易过程是成熟的POS机处理流程，本发明不做详细描述。
[0286] 第一射频装置100及第二射频装置200中低频信号检测电路107和207通常可以用PCB线圈、漆包线线圈、巨磁阻器件或霍尔器件构成，该检测电路并不仅限于用这几种元件，原则上任何能将磁场变化转变为电信号的传感器都可以用于该模块，唯一的限制是能第二射频装置200的低频检测电路207需要放入卡内部，而第一射频装置100的低频检测电路107优先选择灵敏度高的磁感应器件。
[0287] 本发明通信系统利用低频交变磁场实现距离检测和控制，并实现第一射频装置和第二射频装置的低频双向通讯，利用RF通道结合低频双向通讯实现终端的可靠绑定，同时利用RF通道实现第一射频装置和第二射频装置之间高速的数据通讯。其具有如下特点：1.可以无需改造移动终端，只需更换终端内部的SIM卡/TF/SD卡，即可实现可靠的双向距离通讯；2.由于第二射频装置所能提供的电流有限，低频信号传输距离有限，可以有效防止第二射频装置端发射功率等被篡改放大，安全有效地将通信距离控制在规定的范围内。
另外第二射频装置内同时放置RF收发电路，与第一射频装置内的RF收发电路实现双向高速通讯，RF电路的天线很小，可以轻易的集成到SIM卡/TF/SD卡内。
[0288] 依照本发明所述方法选定的频点f小于等于f0以及f′小于等于f0′，系统在该频点以下工作无需校准，即可对通信距离进行安全有效的控制，作为一种扩展，f频率选择在f0频点以上，f′频率选择在f0′以上，也不是绝对不行，可能的效果是性能降低，距离控制的精度降低，通信成功率的下降，这些应用并不与本发明所述原则从根本上冲突，只是一种性能改变的延伸应用。
[0289] 本发明通信系统利用低频交变磁场信号双向检测对刷卡交易的通信距离进行有效控制，从而改善了通信距离不可控的问题，提高了刷卡交易中通信的安全性。
[0290] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
