通信装置和操作方法与流程

1.本公开涉及一种通信装置。此外，本公开涉及一种操作通信装置的对应方法。


背景技术：

2.近场通信(nfc)是针对各种用例建立的用于近距离通信的技术。使用此技术，初级装置可生成13.56mhz的频率下的射频(rf)场以对次级装置供电。调制技术用于在两个方向上通信。次级装置可以是无源装置(例如，标签或应答器)或是通常由电池供电的有源装置。由nfc读取器生成的rf场可用于为次级装置的电池充电。此过程被称作无线充电。在这种情境下，可使用nfc通信信道来控制充电操作。


技术实现要素：

3.根据本公开的第一方面，提供了一种通信装置，包括：第一天线，其被配置成接收和发射第一组近场通信(nfc)信号，其中所述第一组nfc信号与nfc交易有关；第二天线，其被配置成接收和发射第二组nfc信号，其中所述第二组nfc信号与无线充电操作有关；控制器；第一接口，其位于所述控制器与所述第一和第二天线之间，所述第一接口包括天线选择单元，所述天线选择单元被配置成响应于从所述控制器接收的选择信号而选择所述第一天线或所述第二天线；第二接口，其位于所述控制器与所述第一天线之间；其中所述控制器被配置成使用所述第二接口检测外部通信装置是否在所述第一天线的通信范围内。
4.在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成通过检测射频(rf)场的存在而检测所述外部通信装置是否在所述第一天线的通信范围内。
5.在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成在所述rf场的强度超过预定阈值时，得出所述外部通信装置在所述第一天线的通信范围内的结论。
6.在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成通过检测所述第一天线上的负载变化而检测所述外部通信装置是否在所述第一天线的通信范围内。
7.在一个或多个实施例中，所述控制器另外被配置成生成射频(rf)脉冲并通过所述第一天线发射所述rf脉冲，以检测所述第一天线上的所述负载变化。
8.在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成将发射器供应电流用作所述负载变化的测量。
9.在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成在所述外部通信装置在所述第一天线的通信范围内时中断活动中的无线充电操作。
10.在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成通过指示所述天线选择单元选择所述第一天线而中断所述活动中的无线充电操作。
11.在一个或多个实施例中，所述控制器另外被配置成在所述外部通信装置不再在所述第一天线的通信范围内或在与所述外部通信装置的交易已经结束时，再激活中断的所述无线充电操作。
12.在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成通过指示所述天线选择单元选择所
述第二天线而再激活中断的所述无线充电操作。
13.在一个或多个实施例中，所述第一接口包括第一匹配电路，并且所述第二接口包括第二匹配电路。
14.在一个或多个实施例中，所述通信装置是移动装置。
15.根据本公开的第二方面，构想了一种操作通信装置的方法，包括：由第一天线接收和发射第一组nfc信号，其中所述第一组nfc信号与nfc交易有关；由第二天线接收和发射第二组nfc信号，其中所述第二组nfc信号与无线充电操作有关；响应于从控制器接收的选择信号，通过包括在所述控制器与所述第一和第二天线之间的第一接口中的天线选择单元选择所述第一天线或所述第二天线；通过所述控制器使用所述控制器与所述第一天线之间的第二接口检测外部通信装置是否在所述第一天线的通信范围内。
16.在一个或多个实施例中，所述检测包括检测射频(rf)场的存在。
17.在一个或多个实施例中，所述检测包括检测所述第一天线上的负载变化。
附图说明
18.将参考附图更详细地描述实施例，在附图中：
19.图1示出了通信系统的例子；
20.图2示出了通信系统的另一例子；
21.图3示出了通信装置的示意性实施例；
22.图4示出了操作通信装置的方法的示意性实施例；
23.图5示出了通信装置的另一示意性实施例；
24.图6示出了通信装置的另外的示意性实施例；
25.图7示出了时序图的示意性实施例；
26.图8示出了时序图的另一示意性实施例。
具体实施方式
27.近场通信(nfc)是针对各种用例建立的用于近距离通信的技术。使用此技术，初级装置可生成13.56mhz的频率下的射频(rf)场以对次级装置供电。调制技术用于在两个方向上通信。次级装置可以是无源装置(例如，标签或应答器)或是通常由电池供电的有源装置。由nfc读取器生成的rf场可用于为次级装置的电池充电。此过程被称作无线充电。在这种情境下，可使用nfc通信信道来控制充电操作。
28.nfc直接无线充电的典型实施方案使用wlc
‑
p(无线充电轮询器)装置和wlc
‑
l(无线充电监听器)装置。无线充电轮询器可以是被配置成对无线充电监听器的电池充电的独立读取器装置，所述无线充电监听器即例如手表或健身追踪器之类的次级附属装置。对天线大小和天线在无线充电(wlc)用例中的放置的要求通常与典型nfc用例(例如，nfc支付、售票、访问或标签读取)不一致。典型的wlc附属装置具有较小的外观尺寸，并且需要小尺寸的wlc天线来实现高功率效率。因此，使用常规nfc天线，例如在手机中使用的天线，通常不是优选的。换句话说，除了常规nfc天线之外，读取器(例如，移动电话)应配备有用于无线充电的较小天线。随后，读取器通常应包含额外的控制器，这增加了读取器的成本。可替换的是，单个控制器可连接到多个天线。在这种情况下，读取器可另外包括天线选择单元，所述
天线选择单元被配置成响应于从控制器接收的选择信号来选择所述多个天线中的一个。
29.因此，基本独立的wlcp实施方案通常具有用于wlc用例的单个天线。相比之下，一般nfc装置，尤其是支持nfc的移动装置(例如移动电话和平板电脑)可以通过连接到nfc和wlc天线的单个nfc控制器，与常规nfc用例(例如支付、票务、访问控制和标签读取应用)并行地支持wlc
‑
p用例。随后，时分多路传输方法可用于使得仅一个天线有效地连接到nfc控制器的射频(rf)调制解调器。因此，nfc控制器的rf调制解调器可连接到包括nfc天线和wlc天线的多个天线。然而，在这种情况下，在正在进行中的nfc无线充电(wlc)活动期间，因为rf调制解调器连接到wlc天线，所以nfc控制器的rf调制解调器可能不能够在常规nfc天线的通信范围内检测到nfc通信对应物的存在。
30.如本文所使用，术语“wlc活动”指代初级装置充当wlcp以使用wlc天线对wlcl充电的情境。此外，术语“nfc活动”指代使用nfc天线的常规nfc通信。此类常规nfc通信可与包括支付交易和公共交通车票验证的典型nfc交易的执行有关，其在支持nfc的移动装置(例如，电话)在非常接近支持nfc的终端的范围内时执行。此外，此类常规nfc通信可涉及通过支持nfc的移动装置从非常接近移动装置的外部nfc标签或应答器读取数据。
31.典型wlc活动的持续时间在几分钟到几小时之间。结果，wlc天线可能必须在相对较长时间内保持连接到nfc控制器的rf调制解调器。这还意味着nfc天线可以在相对较长的时间内保持与nfc控制器的rf调制解调器断开连接，使得非常靠近nfc天线的次级装置(例如终端、标签或应答器)可能未被检测到。因此，在wlc活动期间可以排除nfc用例。nfc用例通常与移动装置一起执行；所述移动装置可能包括支付、交通、访问控制
‑
当移动装置以所谓的卡模式操作时
‑
和标签读取
‑
当移动装置以所谓的读取器模式操作时。
32.不利的是，移动装置的用户可能不知道在wlc活动期间无法执行nfc活动。注意，在可以执行nfc活动之前，用户通常应该(通过移除wlc
‑
l装置或通过基于软件的交互)有效地停止wlc活动。nfc活动的例子包括执行支付操作(例如购买咖啡或零食)、交通操作(例如进入或离开公共交通车辆)、执行标签读取操作(例如，发起次级rf链路交易，例如使用耳机或读取智能招贴或接触式卡进行)或移动装置到移动装置通信(例如nfc对等通信)。
33.图1示出了其中执行近场通信操作和无线充电操作两者的通信系统100的例子。系统100包括能够在所谓的卡模式下操作的支持nfc的装置102。系统100还包括读取器终端110，借助所述读取器终端可以执行各种类型的交易或应用，例如支付事务、交通应用和访问应用。在操作中，可使支持nfc的装置102非常接近读取器终端110。出于此目的，支持nfc的装置102包括nfc天线104，所述nfc天线可例如安装在装置102的背侧上。为了执行前述交易或应用，例如可以存储在装置102的安全元件(未示出)中的用户凭证可以经由装置102与读取器终端110之间的nfc信道发射到读取器终端110。另外，支持nfc的装置102包括无线充电(wlc)天线106，借助所述天线可以对外部附属装置108充电。如上文所解释，当支持nfc的装置102执行此类无线充电操作时，它可能无法在其附近检测到读取器终端110的存在。
34.图2示出了其中执行近场通信操作和无线充电操作两者的通信系统200的另一例子。系统200包括能够在所谓的读取器模式下操作的支持nfc的装置202。系统200还包括实施为标签210的通信对应物，所述通信对应物例如嵌入在智能招贴或耳机中。在操作中，支持nfc的装置202可以与标签210非常接近。出于此目的，支持nfc的装置202包括nfc天线204，所述nfc天线可例如安装在装置202的背侧上。借助于nfc，装置202可例如从标签210检
索数据，所述数据可随后根据应用要求进行处理。另外，支持nfc的装置202包括无线充电(wlc)天线206，借助所述天线可以对外部附属装置208充电。如上文所解释，当支持nfc的装置202执行此类无线充电操作时，它可能无法在其附近检测到标签210的存在。
35.现在论述的是一种通信装置和操作通信装置的方法，其有助于在无线充电(wlc)活动期间检测外部通信装置(例如，读取器终端或标签)的存在。注意，尽管本文所描述的实施例仅包括单个nfc天线和单个wlc天线，但是多个nfc天线和/或多个wlc天线也可以连接到所阐述类型的通信装置中的单个nfc控制器。此类配置也属于所附权利要求书的范围内。
36.图3示出了通信装置300的示意性实施例。通信装置300包括第一天线302和第二天线304。第一天线302被配置成接收和发射与nfc交易有关的第一组nfc信号。注意，术语“nfc交易”是指可以使用常规nfc天线(即，不是专门设计而用于无线充电操作的nfc天线)来执行的任何类型的操作，并且因此不需要满足例如严格的外观尺寸要求。此类nfc交易的例子包括在支持nfc的移动装置(例如，电话)非常接近支持nfc的终端时执行的支付交易和公共交通车票验证。此外，第二天线304被配置成接收和发射第二组nfc信号，其中所述第二组nfc信号与无线充电操作有关。例如，这些信号可包括用于控制无线充电操作的信号，以及将能量有效地传送到附属装置的信号。此外，通信装置包括控制器308、控制器308与第一和第二天线302、304之间的接口306，以及额外接口310。接口306包括天线选择单元306，所述天线选择单元被配置成响应于从控制器308接收的选择信号选择第一天线302或第二天线304。此外，控制器308被配置成使用额外接口310检测外部通信装置是否在第一天线302的通信范围内。借助于控制器308与第一天线302之间的额外接口310，具体地，当无线充电操作活动时(即，当使用第二天线304时)，有助于检测接近第一天线的外部通信装置。
37.图4示出了操作通信装置的方法400的示意性实施例。所述方法400包括以下步骤：在402处，由第一天线接收和发射第一组nfc信号，其中所述第一组nfc信号与nfc交易有关，在404处，由第二天线接收和发射第二组nfc信号，其中所述第二组nfc信号与无线充电操作有关，在406处，响应于从控制器接收的选择信号，通过包括在控制器与第一和第二天线之间的第一接口中的天线选择单元选择第一天线或第二天线，并且在408处，通过控制器使用控制器与第一天线之间的第二接口检测外部通信装置是否在第一天线的通信范围内。如上文所提及，通过使用控制器和第一天线之间的第二接口(即，额外接口)，特别是当无线充电操作处于活动状态时(即，当使用第二天线304时)，有助于检测接近第一天线的外部通信装置。
38.因此，根据本公开，nfc装置可配备有可连接到常规nfc天线(即，第一天线)和wlc天线(即，第二天线)的单个nfc控制器。为此目的，nfc装置包括具有选择模块(即，天线选择单元)的第一接口和额外的第二接口，所述额外的第二接口还可被称作感测接口。当nfc控制器的收发器连接到wlc天线时，例如当wlc天线有效生成rf场以执行无线充电操作时，感测接口在常规nfc天线上提供rf感测功能。通过感测接口，nfc控制器可以感测接近nfc天线的外部nfc装置(例如，外部读取器或nfc询问器)的存在。可替换的是，或另外，nfc控制器可以通过感测接口感测其它例如可以是无源装置的标签或应答器之类的通信对应物和其它nfc目标装置的存在。
39.在一个或多个实施例中，控制器被配置成通过检测射频(rf)场的存在而检测外部通信装置是否在第一天线的通信范围内。以此方式，有助于检测外部读取器或询问器。在实
际实施方案中，控制器被配置成在rf场的强度超过预定阈值时，得出外部通信装置在第一天线的通信范围内的结论。例如，第一天线上的nfc信号强度可用作度量。可替换的是，或另外，可使用基于频率的度量。为了检测外部rf场的存在，感测接口可包括nfc控制器中的额外接收器级，所述额外接收器级还可被称作rf感测接收器。
40.在一个或多个实施例中，控制器被配置成通过检测第一天线上的负载变化而检测外部通信装置是否在第一天线的通信范围内。以此方式，有助于检测外部标签或应答器。此类外部应答器可以是所谓的射频识别(rfid)应答器。当今，rfid应答器广泛用于工业和商业的不同领域以及用于各种目的。例如，rfid应答器可以体现为所谓的rfid标签或rfid卡。rfid应答器通常是无源装置，这意味着它们没有自己的电源。替代地，无源装置由读取器生成的场供电，并且它们通过调制场来对读取器做出响应。因此，在这种情况下，通信装置在读取器模式下起作用，即，通信装置使用其nfc天线生成场，借助于nfc天线给外部装置供电。注意，rfid应答器与nfc装置兼容，因为它们能够以相同的频率，即13.56mhz，进行通信。
41.为了检测天线上的负载变化，感测接口可以包括nfc控制器中的额外发射器级，所述额外发射器级也可被称作rf感测发射器。在一个或多个实施例中，控制器另外被配置成生成射频(rf)脉冲并通过第一天线发射所述rf脉冲，以检测第一天线上的负载变化。以此方式，可在不消耗大量功率的情况下检测外部无源装置。例如，此类基于脉冲的技术可包括用于检测接近nfc天线处存在无源外部装置的低功率卡检测(lpcd)或低功率装置检测(lpdd)方法。在实际实施方案中，控制器可例如被配置成将发射器供应电流用作负载变化的测量。
42.因此，nfc控制器可能够通过使用nfc控制器中的额外、单独和基本发射器级生成和发射短rf脉冲来检测负载变化。此类发射器级可以是基本的，例如，仅能够生成连续波信号。此外，发射器级可以在其独立于nfc控制器的主发射器级(即，集成在nfc控制器的收发器中的发射器级)操作的意义上分离。结果，额外发射器级对nfc控制器的收发器功能的影响可以忽略不计。额外nfc rf感测接收器匹配单元可将额外发射器级连接到nfc天线。为了节省电力，可应用lpcd或lpdd方法，以用于感测相对于初始参考测量值的负载变化。发射器供电电流和/或rf感测接收器接口信号可用作度量。在使用发射器供应电流的情况下，可监测连续rf感测脉冲的发射器电流。随后，如果检测到发射器电流的显著改变，则可触发唤醒事件。
43.在一个或多个实施例中，控制器被配置成在外部通信装置在第一天线的通信范围内时中断活动中的无线充电操作。以此方式，通信装置可使用nfc天线快速地发起和执行nfc交易。在实际实施方案中，控制器被配置成通过指示天线选择单元选择第一天线而中断活动中的无线充电操作。因此，以此方式，第二天线与wlc天线有效地断开连接并且连接到nfc天线。此外，在一个或多个实施例中，控制器另外被配置成在外部通信装置不再在第一天线的通信范围内或在与外部通信装置的交易已经结束时，再激活中断的无线充电操作。以此方式，可快速恢复无线充电操作。在实际实施方案中，控制器被配置成通过指示天线选择单元选择第二天线而再激活中断的无线充电操作。
44.图5示出了通信装置500的另一示意性实施例。通信装置500包括nfc天线502和无线充电天线504。此外，通信装置500包括nfc控制器508，所述nfc控制器通过rf匹配和天线选择单元506连接到nfc天线502和无线充电天线504。nfc控制器508包括被配置成使用nfc
天线502和无线充电天线504接收nfc信号并将nfc信号发射到外部通信装置(未示出)的nfc收发器512。此外，通信装置500包括感测接口，所述感测接口又包括rf感测接收器级510和nfc rf感测接收器匹配单元514。图5所示的实施例有助于通过检测rf场的存在来检测外部通信装置是否在nfc天线502的通信范围内。
45.为了支持在wlc活动期间在nfc天线502上的感测，例如当wlc天线504连接到nfc rf调制解调器(即，nfc收发器512)时，通信装置500包括从nfc天线502到nfc控制器508的额外接口。互连nfcrf感测匹配单元514可用于将nfc天线信号转换为可由nfc控制器508感测到的电压或电流。感测接口的接收器级510和互连匹配电路系统514可被设计成使得所述感测接口充当到nfc天线502的低负载，以便防止nfc rf链路性能降低。当在wlc活动期间在nfc链路上(即，存在nfc天线502时)检测到通信对应物时，nfc控制器508可通过关闭wlc rf场、通过将nfc收发器512连接到nfc天线502以及通过以适当的方式处理检测到的对应物(例如，通过执行读取器模式或卡模式nfc交易)来中断正在进行的wlc活动。在完成nfc活动之后，nfc控制器508可通过将nfc收发器512重连接到wlc天线504以及通过与wlc
‑
l对应物重新建立通信而重新建立wlc活动。在恢复wlc活动之后，可再次通过感测接口激活感测功能。
46.图6示出了通信装置600的另外的示意性实施例。通信装置600包括nfc天线602和无线充电天线604。此外，通信装置600包括nfc控制器608，所述nfc控制器通过rf匹配和天线选择单元606连接到nfc天线602和无线充电天线604。nfc控制器608包括被配置成使用nfc天线602和无线充电天线604接收nfc信号并将nfc信号发射到外部通信装置(未示出)的nfc收发器612。此外，通信装置600包括感测接口，所述感测接口又包括rf感测发射器级610、nfc装置检测接收器传感器614和nfc rf感测匹配电路616。图6所示的实施例有助于通过检测nfc天线602上的负载变化来检测外部通信装置是否在nfc天线602的通信范围内。更具体地，与图5所示的实施例相比，图6所示的实施例不仅能够检测外部rf场，而且能够检测在例如无源应答器之类的卡模式下起作用的外部通信装置。因此，通信装置600能够检测在正在进行的无线充电活动期间靠近nfc天线602的在读取器模式下操作的通信对应物和/或在(可配置的)卡模式下操作的通信对应物。
47.图7示出了时序图700的示意性实施例。具体地，图7示出了时序图，所述时序图示出了当所述通信装置在其执行wlc活动时与外部nfc读取器非常接近时所阐述类型的通信装置的操作。
48.图8示出了时序图800的另一示意性实施例。具体地，图8示出了时序图，所述时序图示出了当所述通信装置在其执行wlc活动时与外部应答器非常接近时所阐述类型的通信装置的操作。
49.应注意，已经参考不同的主题描述了上述实施例。具体地说，一些实施例可能是已参考方法类的权利要求来描述的，而其它实施例可能是已参考设备类的权利要求来描述的。然而，本领域的技术人员将从上述内容了解到，除非另有指示，否则除属于一种类型主题的特征的任意组合外，与不同主题相关的特征的任意组合，特别是方法类的权利要求的特征和设备类的权利要求的特征的组合，也视为与此文档一起公开。
50.此外，应注意图式为示意性的。在不同图式中，用相同的附图标记表示类似或相同元件。另外，应注意，为了提供示意性实施例的简洁描述，可能并未描述属于本领域技术人
员的习惯做法的实施方案细节。应了解，在任何此类实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须制定大量实施方案具体的决策以便实现研发者的具体目标，例如遵守系统相关的和业务相关的约束条件，这可能在不同的实施方案中是不同的。另外，应了解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但仍然是本领域的技术人员进行设计、制造和生产的例行任务。
51.最后，应注意，本领域的技术人员应能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于圆括号之间的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除在权利要求书中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的词语“一(a)”或“一个(an)”不排除多个此类元件的存在。权利要求书中所叙述的措施可以借助于包括若干不同元件的硬件和/或借助于适当编程的处理器来实施。在列出若干构件的装置权利要求中，可以通过硬件中的同一个物件体现这些构件中的若干构件。在彼此不同的附属权利要求项中叙述某些措施的这一单纯事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
52.附图标记列表
53.100
ꢀꢀ
通信系统
54.102
ꢀꢀ
支持nfc的装置
55.104
ꢀꢀ
nfc天线
56.106
ꢀꢀ
无线充电天线
57.108
ꢀꢀ
附属装置
58.110
ꢀꢀ
读取器终端
59.200
ꢀꢀ
通信系统
60.202
ꢀꢀ
支持nfc的装置
61.204
ꢀꢀ
nfc天线
62.208
ꢀꢀ
附属装置
63.210
ꢀꢀ
通信对应物(标签)
64.300
ꢀꢀ
通信装置
65.302
ꢀꢀ
第一天线
66.304
ꢀꢀ
第二天线
67.306
ꢀꢀ
包括天线选择单元的接口
68.308
ꢀꢀ
控制器
69.310
ꢀꢀ
额外接口
70.400
ꢀꢀ
操作通信装置的方法
71.402
ꢀꢀ
由第一天线接收和发射第一组nfc信号，其中所述第一组nfc信号与nfc交易有关
72.404
ꢀꢀ
由第二天线接收和发射第二组nfc信号，其中所述第二组nfc信号与无线充电操作有关
73.406
ꢀꢀ
响应于从控制器接收的选择信号，通过包括在控制器与第一和第二天线之间的第一接口中的天线选择单元选择第一天线或第二天线
74.408
ꢀꢀ
通过控制器使用控制器与第一天线之间的第二接口检测外部通信装置是否
在第一天线的通信范围内
75.500
ꢀꢀ
具有nfc和wlc接口的通信装置
76.502
ꢀꢀ
nfc天线
77.504
ꢀꢀ
wlc天线
78.506
ꢀꢀ
rf匹配和天线选择单元
79.508
ꢀꢀ
nfc控制器
80.510
ꢀꢀ
rf感测接收器
81.512
ꢀꢀ
nfc收发器
82.514
ꢀꢀ
nfc rf感测接收器匹配单元
83.600
ꢀꢀ
具有nfc和wlc接口的通信装置
84.602
ꢀꢀ
nfc天线
85.604
ꢀꢀ
wlc天线
86.606
ꢀꢀ
rf匹配和天线选择单元
87.608
ꢀꢀ
nfc控制器
88.610
ꢀꢀ
rf感测发射器
89.612
ꢀꢀ
nfc收发器
90.614
ꢀꢀ
nfc装置检测接收器传感器
91.616
ꢀꢀ
nfc rf感测匹配单元
92.700
ꢀꢀ
时序图
93.800
ꢀꢀ
时序图。