NFC的架構與規范

　　近年來由于手機的功能與普及度快速的成長，使早期的電子錢包有了推廣的機會點。NFC的演進取自于RFID的特定頻段，由于手機的市場應用使的NFC可在較快的時間點取得標準接口與平臺，本文將針對NFC的架構與規范做討論。

　　NFC應用

　　電子付費系統中，目前應用于手機系統上最完整的解決方案是以NFC(near field communication)為主，市場上也已經有相關產品流通著，如NOKIA3220、Samsung SGH-X700、VISA WAVE及臺北捷運優游卡等，皆是兼容于NFC系統。除了個人識別與電子付費系統外，NFC也在數據傳輸與交換上有了一些吸引人的功能，例如：電子海報的數據下載(包括入場卷、會展信息)。此外，NFC還可以作為藍牙設備配對及輸入密碼的簡化功能，若是使用者具有負載NFC的藍牙設備，即可將NFC分別靠近兩組具有NFC的藍牙設備，如此即可不需要透過藍牙搜尋及輸入密碼的配對過程即可快速連結。目前韓國、中國及歐美已經在電信業者、芯片商與手機制造商的合作下于公交付費系統中進行多次的驗證，預期NFC將有快速的成長。

　　NFC架構

　　NFC的操作頻率為13.56MHz，而操作距離約為10cm之內;而NFC的規范制定取至于RFID 13.56MHz的頻段，早期運用此頻段包括Philips MiFARE(ISO 1443A)、ISO 1443B、ISO15693、ISO18000-3及Sony Felica。由于非接觸卡應用于個人數據識別或電子付費系統中強調于安全機制，而近乎于貼近卡片閱讀器系統的近場通信及是將13.56MHz中短距系統的部分加以整合，所以最后市場上所見的即為Philips MiFARE(ISO 1443A)及Sony Felica，早期這兩家系統各自發展互不兼容，直到近年才將兩種規格合并并制定了NFC規范ECMA340/ISO18092(NFCIP1，NFC Interface and protocol 1)。此規范相容于現有Philips MiFARE(ISO 1443A)及Sony Felica。

　　NFC工作頻率為13.56MHz、ASK調變，傳輸速率可分為106kbps/212kbps/424kbps三種，通信模式可分為主動模式與被動模式，主動模式是指發起設備(initiator)與目標設備(target)皆可自身電源供應產生RF field，而被動模式下則是發起設備自身供應電源產生RF field;而目標設備則利用全波整流線路將發起端的RF field之能量轉換為DC來供應自己的電源。值得一提的是，在被動模式下為了要滿足省電的要求所以采用了負載調變(Load modulation)的方式，此調變方式可以達到省電的效果。

　　在使用上因為NFC的使用通常會遇到使用尖峰時期，會了避免不同的發起端或目標端同時溝通造成數據鏈路錯誤，所以NFC采用了一種機制listen before talk。此機制會讓當發起端設備要發出詢問信號前，先偵測外界磁場強度來判斷是否有其它的設備正在溝通中，這種機制的實現稱為RF Collision Avoidance (RFCA)，其動作行為是在每次發起端發出詢問信號時會偵測外界磁場，當磁場強度超過門坎強度時(Hthreshold=0.1875A/m)則會停止詢問，直至外界強度降至門坎值以下。若是低于臨界值才會開始發出詢問指令，偵測的時間為TIDT+nTRFW，n為0～3的機率取樣：TRFW=512/fc(RF waiting time)，TIDT>4096/fc(initial delay time)。當發起設備在TIDT+nTRFW內沒有偵測到超過門坎強度的磁場，則會先發射TIRFG的未調變RF field之后再發出詢問信號，其中TIRFG必須大于5ms。

　　NFC規范調變

　　在此將針對NFC RF interface做敘述，首先要先介紹EMCA340與EMCA356兩種標準，EMCA340中敘述NFC相關協議，這里先引入數據封標作討論，NFC數據分包分為兩種類型，一為106kpbs、一為212/424kbps。

　　由于NFC 106kbps為100% ASK調變，所以對整個High/Low信號的封包結構都有相當詳細的定義。其中幾個參數包括從100%下降到5% Am時間(t1)、5% Am持續時間(t2)、Am由5%上升至60%時間(t4)即overshoot 的范圍。而212/424kbps則是8%～30%的調變率。

　　RF測試kit

　　1. Calibration coil：coil的功能在于驗證測試過程中，待測物所發射出的信號是否為正確的強度與調變。此Coil為一簡單的天線架構，當然EMCA也詳細的規定了所有的尺寸，由此coil所測出的值為0.32V (RMS)=1A/m(磁場強度)。

　　2. Field Generating Antenna：kit用于磁場的發射，圖中還包含了一組天線匹配線路。

　　3. Sense coil：sense coil用于量測待測物的磁場強度與調變。

　　4. Reference device：reference device用于測試DUT的標準件。