CN100547940C - 包括rfid阅读器的移动通信终端 - Google Patents
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Abstract
一种包括射频识别(RFID)阅读器的移动通信终端，其包括用于控制通信的基带单元，用于收发表示与外部移动通信终端的语音和数据通信的信号的射频(RF)单元，以及利用RFID转发器、在高频带中通过RF单元收发RFID信号的RFID单元。RFID RF块可以与包括天线、天线转换模块和高输出放大器单元的RF单元共用部件，以减少电路面积消耗。可以基于UHF频带来收发RFID信号，以增加RFID的工作范围。
Description
相关申请的交叉引用
该申请要求于2005年9月22日提交的韩国专利申请No.10-2005-0088083的优先权益，在此以引用的方式将其并入，目的是如同在此完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及包括射频识别(RFID)阅读器的移动通信终端及其收发方法。更具体地，本发明涉及一种包括RFID阅读器的移动通信终端，其具有用于RFID收发及无线电信收发的共用天线。
背景技术
随着信息通信技术的持续发展，现今的移动通信终端可以执行多种不同的功能，除了语音通信之外，还进行诸如无线地连接到因特网、视频会议、文本消息传送以及视频消息传送。
随着数字时代不断成熟，移动通信终端已发展为能够以非常高的速度发送大量数据的高速数字信息终端。因此，已努力地形成一种可以在其上运行这些终端的网络。对于这种网络来说，使用了包括无线局域网(LAN)、蓝牙和RFID在内的技术。
RFID是自动识别技术领域中的一种技术，其包括条形码、磁性传感器，和IC卡或“智能”卡。RFID包括这样一种技术，凭借该技术，可以通过RFID阅读器、使用RF波来无线地读取或者识别在RFID标记上的微芯片中存储的数据或者信息，RF波例如可以是高频(HF)、特高频(VHF)、或者超高频(UHF)波。RFID标记可以是无源的，从而该RFID标记没有独立的电源。这些无源RFID标记可以从RFID阅读器发送的RF波中提取足够的电力来发送表示存储在微芯片中的数据的信号。作为选择，RFID可以是有源的，从而RFID标记可以包括其自己的用于将数据发送到RFID阅读器的电源。RFID标记可以是转发器。因此，一旦从RFID阅读器接收到RFID信号，则该RFID标记就可以自动地发送代表数据或者信息的信号，或者包括存储在微芯片中的数据或者信息的信号。
当前，RFID技术已在产业中广泛使用以取代条形码。RFID的一个优点是RFID标记无需直接接触阅读器或者无需通过阅读器进行显露式扫描，就可以发送存储在微芯片中的数据。取而代之，RFID标记可以在阅读器的附近来发送数据。对于数据的成功发送来说，RFID标记和RFID阅读器的接近可能取决于RFID标记和RFID阅读器的工作频率。例如，工作在HF范围内的RFID标记和RFID阅读器可能能够在RFID阅读器的大约一米的范围内发送数据。
作为自动识别技术的一种类型，在互联网和LAN技术中，RFID技术已变得非常流行，因为RFID阅读器和RFID标记可以在与因特网或者LAN的无线连接范围之外操作。
作为RFID技术的优点，已经开发出了具有如上所述的内置RFID阅读器的移动通信终端。
图1所示的框图例示了具有内置RFID阅读器的传统移动通信终端。尽管将图1所示的传统移动通信终端描述为基于全球移动通信系统(GSM)的移动通信终端，但是也可以类似地布置根据诸如码分多址(CDMA)或者宽带CDMA(WCDMA)的其它无线协议进行工作的移动通信终端。
具有内置RFID阅读器的传统移动通信终端可以包括GSM基带单元10、受GSM基带单元10控制的用于执行语音通信的收发的GSMRF单元20、以及具有用于收发基于RFID的信号的内置RFID阅读器的RFID单元30。收发是指既发送又接收诸如语音信号、信息信号、数据信号或者RFID信号这样的信号，而不应在空间上被限制为在一瞬时仅发送或者仅接收。
GSM RF单元20可以包括RF收发单元21，时钟生成单元22，滤波器23，具有第一功率放大器PA1和第二功率放大器PA2的高输出放大器单元24，天线转换模块25和天线26。RFID单元30可以包括RFID阅读器控制单元40，RFID RF单元50和天线80。
更具体地，RFID RF单元50可以包括RFID收发单元60，转换器SW1和RFID接收单元70。转换器SW1可以具有两个位置，并且当转换器SW1处于第一位置时，可以允许RFID收发单元60从天线80发送一个发送信号，而当转换器SW1位于第二位置时，可以允许RFID接收单元70在天线80处接收一个接收信号。RFID收发单元60可以包括调制器61，第一放大器AMP1，第二放大器AMP2，第三放大器PA3，第一滤波器F1，第二滤波器F2，功率划分单元62和衰减单元63。RFID接收单元70可以包括解调器71，功率划分单元72，低噪声放大器LNA1和第三滤波器F3。
解调器71可以包括混频器M1和混频器M2，放大器AMP3和放大器AMP4，滤波器F4和滤波器F5，以及放大器AMP5和放大器AMP6。混频器M1和混频器M2可以分别解调被功率划分单元72划分的功率信号，并且对经功率划分的信号的频率进行下变频。放大器AMP3和放大器AMP4可以分别放大混频器M1和混频器M2的输出信号。滤波器F4和滤波器F5可以分别对放大器AMP3和放大器AMP4的输出信号进行滤波。放大器AMP5和放大器AMP6可以分别放大滤波器F4和滤波器F5的输出信号。放大器AMP5和放大器AMP6的输出信号可以被输出到RFID阅读器控制单元40。
调制器61可以调制发送信号并且向上调整其频率，而解调器71可以解调接收信号并向下调整其频率。发送信号和接收信号可以分别对应于RFID的工作频率，该工作频率可以是13.56MHz。
上面描述的具有内置RFID阅读器的移动通信终端可以通过GSM基带单元10分别控制GSM RF单元20和RFID RF单元50。从而电路可能复杂，因此增加了制造成本，同时电路可能会占用移动通信终端中很大的区域。因此，电路的尺寸需求可能会阻碍终端按照终端尺寸的主要趋势而变得更小。
此外，当RFID单元30与阅读器间隔超过一米的距离时，RFID单元30可能不能正确地工作，并且可能不被识别，这是因为RFID可能被配置为工作在诸如13.56MHz的、低于GSM RF单元20的工作频率的HF频率，因为GSM RF单元20可能工作在UHF频带。
发明内容
本发明提供了一种具有用于RFID收发的共用天线的、包括RFID阅读器的移动通信终端。
本发明还提供了一种通过使用共用天线来收发与移动通信终端相关的信号以及收发与RFID阅读器相关的信号的收发方法。
本发明的其它特征将在下面的描述中进行阐述，部分地根据描述将变得显而易见，或者可以根据本发明的实践而习得。
本发明公开了一种移动通信终端，其包括用于控制移动通信终端的基带单元；与所述基带单元耦合并包括天线的射频(RF)单元，该RF单元用于响应于从基带单元接收的控制信号来收发第一信号，所述第一信号表示语音或者数据通信；以及与RF单元耦合的RFID单元，该RFID单元用于响应于从基带单元接收的控制信号来利用RFID转发器来收发第二信号。此外，第一信号和第二信号都通过所述天线进行收发。
本发明还公开了一种用于收发含有RFID阅读器的移动通信终端的RFID信号的方法。所述方法包括在低频带中对RFID发送信号进行编码及信号处理，对RFID发送信号的频率进行上变频，在高频带中接收RFID接收信号，对RFID接收信号的频率进行下变频，并且在低频带中对RFID接收信号进行解码及信号处理。
本发明还公开了一种移动通信终端，其包括用于控制所述移动通信终端的基带单元，与所述基带单元耦合的射频(“RF”)单元，该RF单元用于收发第一信号，该RF单元具有天线、路径选择单元和RFID发送选择单元。所述移动通信终端还包括RFID单元，该RFID单元包括RFID发送单元和RFID接收单元，所述RFID单元用于收发第二信号。此外，RFID发送单元的输出端与RFID发送选择单元的输入端耦合，RFID接收单元的输入端与路径选择单元的输出端耦合，以及所述移动通信终端使用蜂窝通信协议通过天线来收发第一信号和第二信号。
应当理解上面一般性的描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，而且旨在提供对要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括用来提供对本发明的进一步理解且结合到此处并构成本说明书的一部分，附图举例说明了本发明的实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1所示的框图例示了具有内置RFID阅读器的传统移动通信终端。
图2所示的框图例示了具有根据本发明示例性实施例的内置RFID阅读器的移动通信终端。
图3所示的流程图例示了用于处理图2的具有内置RFID阅读器的移动通信终端的UHF频带的收发信号的方法。
具体实施方式
下面将参照附图更加完整地对本发明进行描述，附图中示出了本发明的实施例。然而，可以以多种不同的形式来实施本发明，而不应当将本发明理解为限制于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例便于使本公开更加彻底，同时将完全地向本领域的技术人员转达本发明的范围。在这些附图中，为了清楚起见，层和区域的尺寸及相对尺寸可能被夸大。附图中相同的附图标记表示相同的元件。
应当理解，当元件或者层被提到为“在其它元件或者层上”时，或者“连接到”其它元件或者层时，其可能直接位于所述其它元件或者层上或者直接与所述其它元件或者层相连，或者可能存在介于其间的元件或者层。相反，当元件被提到为“直接在其它元件或者层上”或者“直接连接到”其它元件或者层时，不存在介于其间元件或者层。
图2所示的框图例示了根据本发明示例性实施例的具有内置RFID阅读器的移动通信终端。尽管将图2所示的传统的移动通信终端描述为基于GSM的移动通信终端，但是也可以类似地布置利用诸如CDMA或者W-CDMA的其它无线协议进行工作的移动通信终端，并且本发明并不限于此。
在该示例性实施例中，移动通信终端可以包括GSM基带单元100，GSM RF单元200和RFID单元300。
GSM基带单元100可以与GSM RF块200进行收发信号的收发以进行语音和数据通信，可以与RFID单元300进行收发信号的收发以进行RFID通信。GSM基带单元100还可以将控制信号输出到GSM
RF块200，用于控制该GSM RF块200，尤其是RFID发送选择单元240和路径选择单元270。GSM基带单元100还可以将控制信号输出到RFID RF单元500，用于控制该RFID RF单元500。GSM基带单元100可以通过通用输入/输出(GPIO)设备(未示出)输出控制信号。
GSM基带单元100可以控制GSM RF块200和RFID RF单元500，以便使用在通过GSM RF单元200进行的语音和数据通信中、以及在通过RFID单元300进行的RFID通信中与接收信号相关联的信息，来在移动通信终端中显示并发送数据。
GSM RF单元200可以包括RF收发单元210，时钟生成单元220，滤波器230，RFID发送选择单元240，包括两个放大器PA4和PA5的高输出放大器单元250，路径选择单元270，天线转换模块260和天线280。
与GSM基带单元100耦合的RF收发单元210可以将从天线280接收的接收信号施加到该GSM基带单元100。
时钟生成单元220可以响应于来自GSM基带单元100的命令产生时钟信号CLK，并且可以将该时钟信号CLK施加到RF收发单元210。
滤波器230可以是表面声波(SAW)滤波器，并且可以对从天线转换模块260施加的信号进行滤波以去除噪声，同时可以将该信号施加于RF收发单元210。
当RFID单元500处于发送模式时，RFID发送选择单元240可以将从RFID单元500的RFID发送单元600输出的发送信号施加到高输出放大器单元250的输入端。
RFID发送选择单元240可以选择性地输出RFID单元500的发送信号或者RF收发单元210的输出信号。当RFID单元500处于发送模式时，RFID发送选择单元240可以仅将RFID单元500的发送信号施加到天线转换模块260。当RFID单元500处于发送模式时，RF收发单元210可以关闭。作为选择，RFID发送选择单元240可以包括转换器，以便当RFID单元500处于发送模式时，防止RF收发单元210的输出信号发送到天线转换模块260。
包括功率放大器PA4和PA5的高输出放大器单元250可以放大RF收发单元210的输出信号，或者RFID发送选择单元240的输出信号。而后，该高输出放大器单元250将经放大的信号输出到天线转换模块260。
功率放大器PA5可以被配置为工作在第一频带，诸如范围在824到915MHz之间的频带，并且可以用于放大第一频带中的信号，诸如GSM或者RFID信号。功率放大器PA4可以被配置为工作在第二频带，诸如范围在1710到1910MHz之间的频带，并且可以用于放大第二频带中的信号，诸如数字蜂窝系统(DCS)或者个人通信服务(PCS)。
天线转换模块260可以包括用于工作在发送模式中的发送模块和用于工作在接收模式中的接收模块，该天线转换模块260可以在发送模式中将从高输出放大器单元250输出的发送信号发送到天线280。天线转换模块260还可以在接收模式中将通过天线280从外部移动通信终端(未示出)接收的接收信号发送到滤波器230。天线转换模块260可以被配置为对在大约824MHz到大约960MHz以及大约1710MHz到大约1990MHz频带中的信号进行收发。
可能包括有转换器SW2的路径选择单元270可被耦合在天线转换模块260和滤波器230之间。路径选择单元270可以对通过天线280的从天线转换模块260接收的接收信号进行发送控制，将其发送到滤波器230或者RFID接收单元700中。
更具体的，转换器SW2的第一输出端子可以与GSM RF单元200中的滤波器230的端子耦合。转换器SW2的第二输出端子可以与RFID单元300的RFID接收单元700的输入端子耦合。根据转换器SW2的位置，当移动通信终端处于GSM接收模式时，来自天线转换模块260的接收信号可以被发送到滤波器230。作为选择，当移动通信终端处于RFID接收模式时，来自天线转换模块260的接收信号可以被发送到RFID单元500的RFID接收单元700。
RFID发送选择单元240，天线转换模块260和路径选择单元270的操作可以通过从GSM基带单元100输出的控制信号进行控制。
RFID单元300可以包括RFID阅读器控制单元400和RFID RF块500。
RFID阅读器控制单元400可以对从GSM基带单元100接收的发送信号进行编码，并且可以将从GSM基带单元100接收的数字信号转换为模拟信号，并且将该模拟信号施加到RFID发送单元600。然后，RFID阅读器控制单元400可以从RFID接收单元700接收一个接收信号，可以解码该接收信号，并且可以将来自RFID接收单元700的模拟信号转换为数字信号，并且将该数字信号施加到GSM基带单元100。
RFID RF块500可以包括RFID发送单元600和RFID接收单元700。
RFID发送单元600可以包括调制器610，放大器AMP7和AMP8，滤波器F6，功率划分单元620和衰减单元630。
调制器610可以调制模拟发送信号，该模拟发送信号可能已进行过信号处理并且是从RFID阅读器控制单元490接收的，同时还可以将该信号的频率上变频为更高频带，诸如UHF频带。对信号的上变频应当包括将信号的频率从较低的频带变换到较高的频带，而不必显著地改变信号中存储的消息、数据或者信息的内容。发送信号的频带可设置在大约860MHz到大约915MHz，大约824MHz到大约960MHz，以及大约1710MHz到大约1990MHz的范围内。
放大器AMP7可以对从调制器610输出的发送信号进行放大，以便将该信号发送到滤波器F6。滤波器F6可以对该发送信号进行滤波。而后，放大器AMP8可以放大发送信号，同时功率划分单元620可以对发送信号进行功率划分。衰减单元630可以衰减发送信号的电平，并且将该信号施加到GSM RF单元200的RFID发送选择单元240中。
RFID接收单元700可以包括解调器710，功率划分单元720，低噪声放大器LNA2和滤波器F9。
当移动通信终端处于RFID接收模式时，滤波器F9可以对路径选择单元270的输出信号进行滤波，同时来自天线转换模块260的接收信号经由转换器SW2被发送到RFID接收单元700。低噪声放大器LNA2可以放大滤波器F9的输出信号，并且功率划分单元720可以将低噪声放大器LNA2的输出信号的功率电平划分为具有经过功率划分的功率电平的两个信号。
解调器710可以包括混频器M3和混频器M4，放大器AMP9和放大器AMP10，滤波器F7和滤波器F8，以及放大器AMP11和放大器AMP12。混频器M3和混频器M4可以分别接收功率划分单元720的经功率划分的信号，可以对这些信号进行解调，并且可以对这些信号的频率进行下变频。对信号进行下变频应当包括将信号的频率从较高的频带变换到较低的频带，而不必较大地改变存储在信号中的消息、数据或者信息的内容。放大器AMP9可以放大混频器M3的输出信号，滤波器F7可以对放大器AMP9的输出信号进行滤波，而且放大器AMP11可以放大滤波器F7的输出信号。放大器AMP10可以放大混频器M4的输出信号，滤波器F8可以对放大器AMP10的输出信号进行滤波，并且放大器AMP12可以放大滤波器F8的输出信号。
因此，上面描述的电路在移动通信终端中可能占用了减小的面积，这是因为上述电路不包括如图1所示的RFID RF单元50中的功率放大器PA3、滤波器F2、转换器件SW1和天线80。
此外，调制器610可以对RFID发送信号的频带进行上变频，以适合于GSM基带单元100，而且解调器710可以对RFID接收信号的频带进行下变频，以适合于GSM基带单元100。这使得移动通信终端可以以GSM基带单元100的工作频带(诸如UHF频带)，与RFID收发信号进行RFID通信。天线转换模块260，放大器AMP7和AMP8以及功率放大器PA5可以被配置为工作在GSM基带单元100的工作频带。
图3所示的流程图例示了用于处理图2的具有内置RFID阅读器的移动通信终端的收发信号。尽管图3所示的方法针对工作在UHF频带中的基于GSM的移动通信终端进行了描述，但是针对利用诸如CDMA或者W-CDMA的其它无线协议、并且工作在其它频带中的移动通信终端，可以类似地执行用于处理收发信号的类似方法，因此本发明并不限于这里所述的示例性实施例。
如图3所示，在步骤S101中，可以对从GSM基站单元100发送的发送信号进行编码，并且通过RFID阅读器控制单元400对其进行信号处理，以从数字发送信号处理为模拟信号。
接下来，在步骤S102中，可以对发送信号进行调制，并且可以通过调制器610对其频率进行上变频。上变频可以将发送信号的频率变换为GSM基带单元100的工作频率，其可以是UHF频带。
可以对发送信号进行放大和滤波，而后发送到GSM RF单元200的RFID发送选择单元240。
接下来，在步骤S103中，可以通过功率放大器PA5将发送信号放大为高功率，而且还可以通过天线转换模块260和天线280将其发送到外部RFID转发器(未示出)。在步骤S103期间，还可以通过功率放大器PA5将发送信号进一步放大，使得在超过一米的距离处可以进行RFID发送信号的收发。
此后，在步骤S104中，GSM RF块200可以从外部RFID转发器(未示出)接收UHF频带中的高频接收信号。
在步骤S105中，路径选择单元270可以将通过天线280接收的高频接收信号施加到RFID接收单元700，而后可以通过滤波器F9对该信号进行滤波，并且通过低噪声放大器LNA2对该信号进行放大。
而后，在步骤S106中，解调器710将频率下变频为较低频带。特别是，可以将高频接收信号的频率下变频为适合于RFID阅读器控制单元400的频率。
接下来，在步骤S107中，解调器710可以解调高频接收信号。RFID阅读器控制单元400可以解码经解调的接收信号，并且可以对该接收信号进行信号处理，以便将模拟接收信号转换为数字接收信号。最后，在步骤S108中，RFID阅读器控制单元400可以将数字接收信号发送到GSM基带单元100中。
然后，GSM基带单元100可以执行与从RFID单元300接收的信息相关的其它操作，诸如存储信息或者将信息发送到数据库或者计算机终端，其中在基于GSM的网络上，该信息可以被存储，或者该信息可以更新当前状态条件或者数据登记项。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，RFID RF块和GSM RF单元共用天线、天线转换模块和高输出放大器，以使得电路面积消耗和制造成本最小。
另外，基于诸如用于GSM协议的UHF频带这样的移动通信终端的较高工作频带来执行RFID收发，以便可以基于较长的距离来执行RFID通信，从而改善通信质量。
对所属技术领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够在本发明中作出多种修改及变型。因此，本发明旨在覆盖落入到所附权利要求及其等价物范围内的该发明的各种修改及变型。
Claims (15)
1、一种移动通信终端，包括：
用于控制移动通信终端的基带单元；
与所述基带单元耦合并包括天线的射频单元，所述射频单元用于响应于从基带单元接收的第一控制信号收发第一信号；
与射频单元耦合的射频识别单元，所述射频识别单元用于响应于从基带单元接收的第二控制信号，利用射频识别转发器来收发第二信号；
其中所述第一信号和第二信号都通过所述天线进行发送和接收；
其中所述射频单元包括：
用于放大第一信号和第二信号的高输出放大单元；
用于收发第一信号并与基带单元耦合的射频收发单元；
用于发送来自高输出放大单元的第一信号或接收来自天线的第一信号的天线转换模块；
用于选择射频识别单元的通信路径和射频收发单元的通信路径其中之一的路径选择单元；
用于将第一信号和第二信号其中之一发送到所述高输出放大单元的射频识别发送选择单元。
2、根据权利要求1的移动通信终端，其中所述第一信号表示语音通信或者数据通信。
3、根据权利要求1的移动通信终端，其中射频单元还包括耦合在天线转换模块和基带单元之间的滤波器。
4、根据权利要求1的移动通信终端，其中路径选择单元的转换器具有用于将第一信号从天线发送到基带单元的第一位置，以及用于将第二信号从天线发送到射频识别单元的第二位置，并且所述转换位置响应于来自所述基带单元的第三控制信号。
5、根据权利要求1的移动通信终端，其中射频识别发送选择单元包括用于选择以将所述第一信号或者第二信号发送到天线的转换器件。
6、根据权利要求1的移动通信终端，其中射频收发单元在射频识别发送选择单元发送第二信号时关闭。
7、根据权利要求1的移动通信终端，其中射频识别单元包括：
射频识别阅读器控制单元，用于对从基带单元接收的发送信号进行编码和信号处理，并且对从路径选择单元接收的接收信号进行解码和信号处理；以及
射频识别射频单元，用于转换发送信号的频率并且将所述发送信号输出到射频识别发送选择单元，以及转换接收信号的频率并且将所述接收信号输出到射频识别阅读器控制单元。
8、根据权利要求7的移动通信终端，其中所述射频识别射频单元包括：
射频识别发送单元，用于调制发送信号，用于转换发送信号的频率，并且用于滤波和放大发送信号；以及
射频识别接收单元，用于滤波接收信号，用于放大接收信号，并且用于转换接收信号的频率。
9、根据权利要求8的移动通信终端，其中射频识别发送单元包括：
与射频识别阅读器控制单元的输出端耦合的调制器；
与所述调制器耦合的第一放大器；
与所述第一放大器耦合的第一滤波器；
与所述第一滤波器耦合的第二放大器；
与所述第二放大器耦合的功率划分单元，所述功率划分单元用于划分发送信号的电压电平；以及
与所述功率划分单元耦合的衰减单元。
10、根据权利要求9的移动通信终端，其中所述调制器将发送信号的频率从低于超高频带的频带转换到超高频带。
11、根据权利要求8的移动通信终端，其中所述射频识别接收单元包括：
用于滤波接收信号的滤波器；
与所述滤波器耦合的低噪声放大器；
用于划分接收信号的电压电平的功率划分单元；以及
用于解调接收信号并用于转换接收信号频率的解调器。
12、根据权利要求11的移动通信终端，其中所述调制器将接收信号的频率从高于射频识别阅读器控制单元的频带的频率转换到射频识别阅读器控制单元的频带。
13、根据权利要求1的移动通信终端，
其中射频识别单元包括射频识别发送单元和射频识别接收单元，
其中射频识别发送单元的输出端与射频识别发送选择单元的输入端耦合，射频识别接收单元的输入端与路径选择单元的输出端耦合，并且所述移动通信终端使用蜂窝通信协议、通过天线收发来自射频单元的信号和来自射频识别单元的信号。
14、根据权利要求13的移动通信终端，其中所述蜂窝通信协议包括基于GSM的协议。
15、根据权利要求13的移动通信终端，其中所述蜂窝通信协议包括用于在移动通信终端和异步核心网之间发送信息信号的协议。
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