通信设备、经由无线电信号接收数据的方法及通信布置与流程

本公开内容涉及通信设备以及经由无线电信号接收数据的方法。

背景技术：

存在多种非接触式邻近通信类型或接近通信类型，其中根据近场通信(nfc)的类型可以被用于通信设备与基础设施的读取器之间的通信，具体地，通信类型例如iso/iec14443a型、iso/iec14443b型和iso18092felica(felicity卡)。相应地，可能存在根据不同的通信类型进行操作的基础设施(例如，芯片卡读取器)。由于期望能够将相同的通信设备(例如，相同的智能卡)与根据不同的通信类型进行操作的读取器一起使用，因此期望允许通信设备确定通信类型的方法。

技术实现要素：

根据一个实施方式，提供一种通信设备，包括：无线电接收器，其被配置成接收无线电信号；采样电路，其被配置成对无线电信号进行采样，以生成该无线电信号的数字采样值序列；相关器，其被配置成将数字采样值序列与多个参考信号值序列中的每一个相关，其中，每个参考信号值序列对应于多个无线电通信技术中的相应的无线电通信技术；控制器，其被配置成基于相关的结果来选择多个无线电通信技术中的无线电通信技术；以及数据恢复电路，其被配置成根据所选择的无线电通信技术对无线电信号进行解调和解码。

根据另一实施方式，提供一种经由无线电信号接收数据的方法，包括：接收无线电信号；对无线电信号进行采样，以生成该无线电信号的数字采样值序列；将数字采样值序列与多个参考信号值序列中的每一个相关，其中，每个参考信号值序列对应于多个无线电通信技术中的相应的无线电通信技术；基于相关的结果来选择多个无线电通信技术中的无线电通信技术；以及根据所选择的无线电通信技术对无线电信号进行解调和解码。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，参照以下附图描述各个方面，在附图中：

图1示出了包括读取器和芯片卡的通信布置。

图2示出了包括读取器和ask(幅移键控)数字接收器的通信布置。

图3示出了用于各种命令的数字包络。

图4示出了具有用于自动通信类型检测的相关器的包括读取器和ask数字接收器的通信布置。

图5示出了由相关器使用以确定通信类型的参考序列的示例。

图6示出了根据实施方式的相关器。

图7示出了根据实施方式的通信设备。

图8示出了说明经由无线电信号接收数据的方法的流程图。

具体实施方式

下面的详细描述参照附图，附图以说明的方式示出了可以实践本发明的本公开内容的具体细节和方面。在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他方面，并且可以进行结构、逻辑和电气改变。本公开内容的各个方面不一定相互排斥，因为本公开内容的一些方面可以与本公开内容的一个或更多个其他方面结合以形成新的方面。

图1示出了包括读取器101和芯片卡102的通信布置100。读取器包括天线103，该天线103例如被布置在其上放置有芯片卡102的壳体中。芯片卡102包括芯片卡模块104和芯片卡天线105。

读取器101和芯片卡模块104可以借助于天线103和105进行通信。

应当注意，具有芯片卡模块的芯片卡仅是示例，并且还可以是非接触式应答器104例如rfid(射频识别)标签或支持近场通信(nfc)的智能电话。

例如，芯片卡模块(或应答器)104和读取器101可以支持根据iso/iec14443的通信。

根据iso/iec14443的非接触式应答器(例如，对应于芯片卡104)使用幅移键控(ask)调制与读取器(例如，读取器101)通信。支持两种不同的类型：

·a型，其利用100％调制指数和修改的米勒(miller)数据编码，波特率从106kbaud/s到848kbaud/s

·b型，其利用10％(标称)调制指数和nrz(不归零)数据编码，波特率从106kbaud/s到6.8mbaud/s

此外，根据日本邻近卡“felica”标准的应答器使用ask，利用10％(标称)和曼彻斯特(manchester)数据编码(反向/正向)以波特率212kbaud/s或424kbaud/s与读取器进行通信。

读取器101通过发送以下标准命令来轮询(poll)应答器104：

·a型读取器：reqa/wupa，以106kbaud/s

·b型读取器：reqb/wupb，以106kbaud/s

·felica读取器：req，以212kbaud/s或424kbaud/s

期望应答器能够自己确定读取器使用哪种邻近通信类型或接近通信类型(例如nfc类型)，以使得用户可以方便地将其与不同的读取器一起使用。

因此，根据各种实施方式，提供电路和算法，所述电路和算法使得能够自动检测读取器以如下方式发送哪种通信类型：即使是第一命令也能被应答器正确接收。

应当注意，对于这样的自动类型选择，可以使用一个或更多个解调器以通过检测已接收信号的边沿来从已接收信号的模拟包络提取二进制信号。然后，可以通过以下方式对二进制信号进行处理来执行类型选择：针对不同通信类型使用若干解码器或者在传输开始时对二进制信号进行采样以尽快确定正确的通信类型。然而，使用多个解调器和/或解码器会花费面积和功率，另外，在解调之后的二进制信号中，会丢失对检测发射类型有用的信息(例如，调制深度、边沿形状等)。

相比之下，根据各种实施方式，将所接收的信号的数字化模拟包络(也被称为数字包络)(在解调和解码之前)用于自动类型选择。以下对此进行更详细的说明。

图2示出了包括读取器201(例如，对应于读取器101)和ask数字接收器202(例如，对应于芯片卡模块104)的通信布置200。

读取器201包括读取器天线203，读取器201经由读取器天线203向接收器202发送(ask)调制的无线电信号。接收器包括谐振电路204(包括天线205以及与天线205并联的电容器206)，其接收经调制的无线电信号作为经调制的输入信号211。借助整流器207对经调制的输入信号211进行整流，并借助峰值检测器208提取经调制的输入信号211的模拟包络212。借助模数转换器209将模拟包络212数字化为数字包络213，并且数据恢复模块210基于数据恢复算法来提取发射的数据。

例如，在数字ask接收器202中，借助以一定的采样频率(例如2x13.56mhz或更低)运行的n位adc将模拟包络212数字化。由adc生成的数据序列adc[i]——即数字包络——被用于数据恢复算法以提取发射的数据。

图3示出了用于各种命令的数字包络。

具体地，针对例如iso/iec14443a型(第一曲线图301)、b型(第二曲线图302)以及felica212kpbs(第三曲线图303)和felica424kpbs(第四曲线图304)轮询命令的对于106kbaud/s的第一etu(基本时间单位)(约9.44us)示出了adc[i]。应当注意，在图3的四种情况(reqa/wupa、reqb/wupb、reqf212和reqf424)下的发射数据恒定达以106kbaud/s的至少1个etu。

每个曲线图301、302和303借助可以与采样值相对应的数字值序列(由粗点标出)示出数字包络。时间从左到右增加(对应于时间或采样索引“i”)。两个连续的数字值由采样时间tsample例如1/27mhz隔开。数字值被称为adc[i]，并且其值沿竖直轴从下向上增加。

所示波形仅为示例，并且信号的模拟特性在实际应用中可能会发生变化(不同的调制指数、下降/上升时间、过冲/下冲、峰等)。

假设2x13.56mhz的采样频率以及以106kbaud/s的1个etu，则adc[i]是256个n位样本序列(例如n＝6)。

根据各种实施方式，接收器针对各种通信技术例如a型、felica212(即212kbps)和felica424(即424kbps)将数字包络213与参考序列相关。

图4示出了包括读取器401(例如，对应于读取器101)和ask数字接收器402(例如，对应于芯片卡模块104)的通信布置400。与图2类似，读取器401包括读取器天线403，读取器401经由读取器天线403向接收器402发送(ask)调制的无线电信号。接收器包括谐振电路404(包括天线405以及与天线405并联的电容器406)，其接收经调制的无线电信号作为经调制的输入信号。借助整流器407对经调制的输入信号进行整流，并借助峰值检测器408提取经调制的输入信号的模拟包络。借助模数转换器409将模拟包络数字化为数字包络，并且数据恢复模块410基于数据恢复算法来提取发射的数据。

除对应于图2的部件之外，设置有相关器411，该相关器411被提供有数字包络adc[i]，并且该相关器411确定向数据恢复模块410指示的已接收的无线电信号的通信类型。数据恢复模块410执行解调和解码，并且可以因此相应地包括针对多种(可能)通信类型中的每一种通信类型(即，针对多种支持的通信技术中的每一种通信技术，例如近场通信技术)的解调器和解码器。

例如，在新通信开始时，数据恢复模块410(例如，执行数据恢复算法)等待例如以106kbaud/s的一个etu，用于相关器411判定将要接收的通信类型。在判定之后，数据恢复模块被配置成接收正确的类型并从第二etu开始数据接收。

图5示出了由相关器411使用以确定通信类型的参考序列的示例。

具体地，图5示出了iso/iec14443a型(在第一曲线图501中示出并被称为a106)、felica212kpbs(在第二曲线图502中示出并被称为f212)和felica424kpbs(在第三曲线图503中示出并被称为f424)的参考序列。

与图3类似，每个曲线图501、502和503示出了可以与轮询命令的无线电信号波形的理想采样值对应的数字值序列(由粗点标出)。时间从左到右增加(对应于时间或采样索引“i”)。两个连续的数字值由采样时间tsample例如1/27mhz隔开。数字值被称为adc[i]，并且其值沿竖直轴从下向上增加。

例如，相关器411可以通过分别计算iso/ieca型、felica212和felica424的以下三个相关值，将图5中示出的三组256个样本的2值参考序列与adc[i]数字包络(其为相关器的输入序列)相关：

其中，ref_a106[i-j]、ref_f212[i-j]和ref_f424[i-j]分别是针对a106、f212和f424的移位了j个样本的参考序列。这意味着索引“j”指定接收的信号的数字包络与参考序列之间的相移。

应当注意，对于根据等式(1)至(3)的相关，参考序列可以被认为是周期性的，即，在一侧移出的序列的一部分被周期性地补充在另一侧。还应当注意，可以使用等式(1)至(3)和其他相关方法，例如涉及平均而不是最大化等。

在实际实现中，不必在等式(1)至(3)中考虑全部256个相对相位(由索引j给出)。这意味着不一定要在数字包络的整个长度上(在该示例中为256个样本)取最大值，而可以仅在一些相移例如在三到十个相移上取最大值，这些相移例如平均分布在0到255之间，例如相移0、64、128、192。

基于等式(1)至(3)，相关器411可以根据以下判定接收到的通信类型：

如果(corr_a106>max{corr_f212,corr_f424})则

检测类型＝a型

否则如果(corr_f212≈corr_f424)则

检测类型＝b型(4)

否则如果(corr_f212>corr_f424)则

检测类型＝felica212型

否则

检测类型＝felica424型

结束

应当注意，在以上示例中，未针对iso/iec14443b型确定相关值。这是因为，如图3的第二曲线图302所示，iso/iecb型轮询命令的波形基本上是恒定的。因此，替代将iso/iecb型的相关值与iso/ieca型和felica的相关值进行比较，如果felica212的相关值corr_f212和felica424的相关值corr_424彼此在一定范围内(并且iso/iec14443a型通信的相关值没有更高)，则相关器411判定已经接收到根据iso/iecb型的无线电信号。例如，上述范围可以例如是相关值相差最多1％。可以例如基于实验研究来设定相应的合适限制(例如0.5％、1％或2％)。例如，如果felica212的相关值corr_f212与felica424的相关值corr_424之间的差的绝对值小于felica212的相关值corr_f212的1％，则相关器判定已接收到根据iso/iecb型的无线电信号。

相反，如果相关值比其他相关值高出该阈值或范围以上，则可以判定已经根据与相关值已被确定的信号值序列相对应的无线电通信技术发射了无线电信号。换句话说，相差小于这样的预定阈值或范围的相关值被认为是相似的(在“≈”的意义上)，而在相关值的差大于阈值的情况下，一个相关值被认为是小于或大于(即“<”或“>”)另一相关值。

一旦检测到通信类型(例如，在以106kbaud/s的第一etu结束时)，则数据恢复模块410(利用基于相关器411的判定的正确配置)开始进行包括解调和解码的数据恢复并且(例如，在相关器411未进一步参与的情况下)接收其余的无线电信号(例如，其余的无线电帧)。

对于iso/iec14443a型和b型通信，数据恢复模块410可以考虑在第一etu期间接收到的数据。对于felica，数据恢复模块410可以忽略那些数据，因为其余运行(run-in)图案通常足够长以同步数据恢复算法。

以下参照图6描述相关器411的示例性实现方式。

图6示出了根据实施方式的相关器600。

如上所述，在实际实现中，不必在等式(1)至(3)中考虑全部256个相对相位(即，由索引j给出的相移)。在图6的实现示例中，仅针对三个不同的相移phi1、phi2和phi3计算等式(1)至(3)的最大值。应当注意，可以基于功率与检测准确度之间的权衡来选择使用多少相移和使用哪些相移。例如，使用允许实现一定的检测准确度的最小数量的相移。这可以取决于波形(例如取决于命令)。

例如，对于a106，可以使用phi1＝0、phi2＝20、phi3＝40以及80个样本的暂停长度(参见图5中的前80个样本)。对于f212，例如可以使用phi1＝0、phi2＝32和phi3＝64。对于f424，例如可以使用phi1＝0、phi2＝16和phi3＝32。

相关器600接收数字包络adc[i]作为输入。

数字包络被馈送至第一乘法器601、第二乘法器602、第三乘法器603、第四乘法器604、第五乘法器605、第六乘法器606、第七乘法器607、第八乘法器608和第九乘法器609，其中，第一乘法器601被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对iso/iec14443a型通信的移位了第一相位phi1的参考信号相乘；第二乘法器602被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对iso/iec14443a型通信的移位了第二相位phi2的参考信号相乘；第三乘法器603被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对iso/iec14443a型通信的移位了第三相位phi3的参考信号相乘；第四乘法器604被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对felica212通信的移位了第一相位phi1的参考信号相乘；第五乘法器605被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对felica212通信的移位了第二相位phi2的参考信号相乘；第六乘法器606被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对felica212通信的移位了第三相位phi3的参考信号相乘；第七乘法器607被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对felica424通信的移位了第一相位phi1的参考信号相乘；第八乘法器608被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对felica424通信的移位了第二相位phi2的参考信号相乘；第九乘法器609被配置成将数字包络(逐个信号值)与针对felica424通信的移位了第三相位phi3的参考信号相乘。

针对每个乘法器601至609，相应的加法器610至618和相应的寄存器619至627被布置在乘法器601至609的输出处，相应的加法器610至618和相应的寄存器619至627被配置成将乘法器601至609的输出值相加以生成针对每个相位的总相关值(根据等式(1)至(3)中的求和运算)。

第一最大化器628被配置成确定三个相位中的iso/iec14443a型通信的总相关值中的最大值，第二最大化器629被配置成确定三个相位中的felica212通信的总相关值中的最大值，以及第三最大化器630被配置成确定三个相位中的felica424通信的总相关值中的最大值(根据等式(1)至(3)中的最大值运算)。

最大化器628、629和630的输出被馈送至判定块631，判定块631例如根据以上描述的(4)判定已接收的通信类型。

总之，根据各种实施方式，提供如图7所示的通信设备。

图7示出了根据实施方式的通信设备700。

通信设备700包括被配置成接收无线电信号的无线电接收器701和被配置成对无线电信号进行采样以生成该无线电信号的数字采样值序列的采样电路702。

通信设备700还包括相关器703，其被配置成将数字采样值序列与多个参考信号值序列中的每一个相关，其中每个参考信号值序列对应于多个无线电通信技术中的相应的无线电通信技术。

另外，通信设备700包括控制器704，其被配置成基于相关的结果来选择多个无线电通信技术中的无线电通信技术。

通信设备700还包括数据恢复电路705，其被配置成根据所选择的无线电通信技术来对无线电信号进行解调和解码。

换句话说，根据各种实施方式，通信设备针对已根据其发射了无线电信号的可能(即，候选)通信技术(即，可能的无线电通信类型)在接收的无线电信号与参考信号波形之间执行模式匹配。通信设备借助无线电信号的采样值(例如，数字包络)与针对可能的通信技术(例如，通信设备所支持的所有通信技术)中的每种通信技术的参考信号值之间的相关来执行该模式匹配。控制器可以根据如下标准做出关于无线电通信技术的判定：参考序列的相关性(例如，关于以相关值形式的相关结果)越高，越有可能根据与参考序列相对应的无线电通信技术发射无线电信号。由控制器选择的无线电通信技术，即控制器判定根据其发射了无线电信号的无线电通信技术，定义了由数据恢复电路(或模块)执行的解调和解码。

控制器可以例如根据算法进行操作以自动检测根据iso14443和felica标准的邻近卡的四种可能的通信类型中的一种通信类型。控制器可以例如使用数字化的模拟包络的前n个样本(例如，n＝256)与平方二值(二进制)参考序列之间的相关。

应当注意，对无线电信号进行采样可能意味着对无线电信号进行整流并形成无线电信号的数字包络，以及对无线电信号的数字包络取值。因此，“采样”可以被理解为确定由无线电信号的(顺序)幅值表示的数字值。因此，采样可以是对无线电信号在其峰值处的采样(并取绝对值，或者首先对无线电信号进行整流然后对无线电信号在其峰值处进行采样)。

例如，可以由一个或更多个电路实现通信设备的各种部件(例如，特别是相关器、控制器和数据恢复电路)。在实施方式中，“电路”可以被理解为任何种类的逻辑实现实体，其可以是专用电路，或者如果适用，也可以是执行存储在存储器、固件或其任何组合中的软件的处理器。因此，在实施方式中，“电路”可以是硬连线逻辑电路或可编程逻辑电路诸如可编程处理器。

根据各种实施方式，执行如图8所示的方法。

图8示出了说明经由无线电信号接收数据的方法的流程图800。

在801中，接收无线电信号。

在802中，对无线电信号进行采样以生成该无线电信号的数字采样值序列。

在803中，将数字采样值序列与多个参考信号值序列中的每一个相关，其中每个参考信号值序列对应于多个无线电通信技术中的相应的无线电通信技术。

在804中，基于相关的结果选择多个无线电通信技术中的无线电通信技术。

在805中，根据所选择的无线电通信技术对无线电信号进行解调和解码。

以下描述各种示例：

示例1是如图7所示的通信设备。

示例2是根据示例1所述的通信设备，其中，采样电路包括：整流器，其被配置成对无线电信号进行整流；峰值检测器，其被配置成生成无线电信号的模拟包络；以及模数转换器，其被配置成生成无线电信号的数字包络，其中，无线电信号的数字采样值序列是无线电信号的数字包络的连续值。

示例3是根据示例1或示例2所述的通信设备，其中，相关器被配置成针对数字采样值序列与每个参考信号值序列之间的多个不同相移中的每个相移，将数字采样值序列与该参考信号值序列相关。

示例4是根据示例3所述的通信设备，其中，相关器被配置成：通过在多个不同相移上获取数字采样值序列与每个参考信号值序列之间的相关的最大值，来确定数字采样值序列与该参考信号值序列之间的相关的值。

示例5是根据示例1至示例4中的任一示例所述的通信设备，其中，相关器被配置成：输出作为数字采样值序列与参考信号值序列的相关的结果的相关值。

示例6是根据示例1至示例5中的任一示例所述的通信设备，其中，控制器被配置成在多个参考信号值序列中比较相关的结果，并且被配置成基于比较的结果选择多个无线电通信技术中的无线电通信技术。

示例7是根据示例1至示例6中的任一示例所述的通信设备，其中，控制器被配置成：如果参考信号值序列比其他参考信号值序列与数字采样值序列具有高预定阈值的相关性，则选择与该参考信号值序列相对应的无线电通信技术。

示例8是根据示例1至示例7中的任一示例所述的通信设备，其中，无线电通信技术包括iso/iec14443a型、iso/iec14443b型、felica212和felica424中的至少两个。

示例9是根据示例1至示例8中的任一示例所述的通信设备，其中，无线电通信技术包括至少iso/iec14443b型、felica212和felica424，并且控制器被配置成：如果与felica212相对应的参考信号值序列和与felica424相对应的参考信号值序列的相关性相差小于预定阈值，则选择iso/iec14443b型。

示例10是根据示例1至示例9中的任一示例所述的通信设备，其中，无线电通信技术是近场无线电通信技术。

示例11是根据示例1至示例10中的任一示例所述的通信设备，其中，每个参考信号值序列包括用于与其对应的无线电通信技术的理想信号值。

示例12是根据示例1至示例11中的任一示例所述的通信设备，其中，每个参考信号值序列包括用于与其对应的无线电通信技术的轮询命令的理想信号值。

示例13是如图8所示的经由无线电信号接收数据的方法。

示例14是根据示例13所述的方法，包括：对无线电信号进行整流，生成无线电信号的模拟包络，以及生成无线电信号的数字包络，其中，无线电信号的数字采样值序列是无线电信号的数字包络的连续值。

示例15是根据示例13或示例14所述的方法，包括：针对数字采样值序列与每个参考信号值序列之间的多个不同相移中的每个相移，将数字采样值序列与该参考信号值序列相关。

示例16是根据示例15所述的方法，包括：通过在多个不同相移上获取数字采样值序列与每个参考信号值序列之间的相关的最大值，来确定数字采样值序列与该参考信号值序列之间的相关的值。

示例17是根据示例13至示例16中的任一示例所述的方法，包括：输出作为数字采样值序列与参考信号值序列的相关的结果的相关值。

示例18是根据示例13至示例17中的任一示例所述的方法，包括：在多个参考信号值序列中比较相关的结果，并且基于比较的结果选择多个无线电通信技术中的无线电通信技术。

示例19是根据示例13至示例18中的任一示例所述的方法，包括：如果参考信号值序列比其他参考信号值序列与数字采样值序列具有高预定阈值的相关性，则选择与该参考信号值序列相对应的无线电通信技术。

示例20是根据示例13至示例19中的任一示例所述的方法，其中，无线电通信技术包括iso/iec14443a型、iso/iec14443b型、felica212和felica424中的至少两个。

示例21是根据示例13至示例20中的任一示例所述的方法，其中，无线电通信技术包括至少iso/iec14443b型、felica212和felica424，并且所述方法包括：如果与felica212相对应的参考信号值序列和与felica424相对应的参考信号值序列的相关性相差小于预定阈值，则选择iso/iec14443b型。

示例22是根据示例13至示例21中的任一示例所述的方法，其中，无线电通信技术是近场无线电通信技术。

示例23是根据示例13至示例22中的任一示例所述的方法，其中，每个参考信号值序列包括用于与其对应的无线电通信技术的理想信号值。

示例24是根据示例13至示例23中的任一示例所述的方法，其中，每个参考信号值序列包括用于与其对应的无线电通信技术的轮询命令的理想信号值。

示例25是包括被配置成根据无线电通信技术发射无线电信号的无线电发射器和根据示例1至示例12中的任一示例所述的通信设备的通信布置。

尽管本文已经示出并描述了特定的实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种替选和/或等效实现可以代替已示出和描述的特定的实施方式。本申请旨在覆盖本文讨论的特定实施方式的任何改编或变型。因此，旨在仅通过权利要求及其等同物来限制本发明。

附图标记

100通信布置

101读取器

102芯片卡

103读取器天线

104芯片卡模块

105芯片卡天线

200通信布置

201读取器

202ask数字接收器

203读取器天线

204谐振电路

205天线

206电容器

207整流器

208峰值检测器

209模数转换器

210数据恢复模块

211经调制的输入信号

212模拟包络

213数字包络

301iso/iec14443a型轮询命令波形

302iso/iec14443b型轮询命令波形

303felica212轮询命令波形

304felica424轮询命令波形

400通信布置

401读取器

402ask数字接收器

403读取器天线

404谐振电路

405天线

406电容器

407整流器

408峰值检测器

409模数转换器

410数据恢复模块

411相关器

501iso/iec14443a型轮询命令参考序列

502felica212轮询命令参考序列

503felica424轮询命令参考序列

600相关器

601-609乘法器

610-618加法器

619-627寄存器

628-630最大化器

631判定块

700通信设备

701无线电接收器

702采样电路

703相关器

704控制器

705数据恢复电路

800流程图

801-805过程操作