CN103138857B - 近场通信设备以及用于检测近场通信设备的存在的方法 - Google Patents

近场通信设备以及用于检测近场通信设备的存在的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了检测近场通信（NFC）设备的存在。其中，一种近场通信（NFC）设备，用于检测在其磁场中另一NFC功能设备的存在。NFC设备对不同区间的所观测的检测信号的信号度量进行观测。NFC设备基于信号度量中的至少两个第一信号度量确定统计关系，以确定信号度量中的至少一个第二信号度量的估计值。NFC设备比较至少一个第二信号度量的信号度量估计值和至少一个第二信号度量之间的差。当差表明至少一个第二信号度量与至少两个第一信号度量非线性相关时，NFC功能设备做出在其磁场中存在另一NFC设备的第一确定。

Description

近场通信设备以及用于检测近场通信设备的存在的方法
相关专利的交叉引用
本申请主张享有于2011年12月5日提交的美国临时申请第61/566,855号和2011年12月14日提交的美国非临时申请第13/325,675号的优先权，其内容通过对其引用结合于此。
技术领域
本发明涉及近场通信(NFC)，并且更具体地，涉及检测NFC功能设备的存在。
背景技术
近场通信(NFC)设备正被集成到诸如智能电话的移动设备中，从而有助于在进行日常交易时使用这些移动设备。例如，由信用卡提供的信用信息可以加载到NFC设备并存储于其中以供需要时使用，而不是携带多张信用卡。将NFC设备简单地轻扣到信用卡终端从而向该终端中继信用信息，以完成交易。另一实例是，诸如在公共汽车和火车终端中使用的那些票务写入系统，可以仅仅将票价信息写入NFC设备，而不是向乘客提供纸质车票。乘客仅仅将NFC设备轻扣至读取器，就可乘坐公共汽车或火车，而无需使用纸质车票。
通常，NFC交互包括轮询操作模式，从而在NFC设备间建立通信。第一传统方法根据预定轮询例程针对第二NFC设备探测第一传统NFC设备的磁场。在该第一传统方法中，第一传统NFC设备生成磁场而没有取决于技术的、针对预定期间(通常称为保护时间)的任何信息。在保护时间期满时，第一传统NFC设备就使用传统轮询命令来探测第一技术类型(诸如类型A、类型B、或类型F)的第二NFC设备的磁场。传统轮询命令包括传统请求命令、类型A(REQA)，传统请求命令、类型B(REQB)，或者传统请求命令、类型F(REQF)。如果没有从第二传统NFC设备接收到响应，则第一传统NFC设备就生成磁场而没有针对另一保护时间的任何信息，并使用传统轮询命令来探测第二技术类型的第二NFC设备的磁场。在2010年11月18日出版的“NFCForum:NFCActivitySpecification:TechnicalSpecification,NFCForumTMActivity1.0NFCForum-TS-Activity-1.0”中进一步描述了第一传统方法，其全部内容结合于此作为参考。
第一传统方法的保护时间不必要地消耗电力。通常，当探测类型A和类型B的NFC设备时，保护时间大约是5ms，当探测类型F的NFC设备时，可以达到20ms以上。另外，第一传统NFC设备可能不得不生成磁场而没有针对一个以上的保护时间的任何信息，并且使用针对某技术的一个以上的轮询命令来探测磁场。例如，第一传统方法通常轮询类型A设备，然后是类型B设备，之后是类型F设备。在该实例中，第一传统NFC设备生成针对类型A、B和F设备的保护时间，并提供REQA、REQB、和REQF命令，进而建立与类型F的NFC设备的通信。
第二传统方法发射振幅基本相同的检测脉冲，以检测NFC设备的存在。第一NFC设备连续地提供检测脉冲，直到检测到检测脉冲之一的振幅变化。该变化表明在第一NFC设备的磁场中存在第二NFC设备。在根据35U.S.C.§371(c)于2009年4月22日提交的美国专利申请第12/446,591中进一步描述了第二传统方法，其全部内容结合于此作为参考。
然而，脉冲变化的简单检测容易受到环境变化的影响。例如，在该环境周围移动第一NFC设备可能会引起检测脉冲的振幅发生变化。另一实例是，在该环境内的物体(诸如，金属物体或其他无NFC功能的设备)进入磁场，可能会引起检测脉冲的振幅发生变化。这些变化可能是由环境变化而单独引起的，并不是由于第二NFC变为存在于该磁场内。因此，第一NFC设备可能会错误地确定存在第二NFC设备。
因此，需要克服上述缺陷来检测磁场中另一NFC设备的存在。从以下详细描述中，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。
发明内容
(1)一种近场通信设备，包括：
调制器模块，被配置为将检测信号调制到载波上，以提供经调制的检测信号；
天线模块，被配置为将所述经调制的检测信号施加至电感耦合元件，以生成提供所述检测信号的磁场；
解调器模块，被配置为解调所述检测信号，以提供经恢复的检测信号；以及
控制器模块，被配置为：
(i)确定所述经恢复的检测信号的多个信号度量，
(ii)基于所述多个信号度量中的至少两个第一信号度量，估计所述多个信号度量中的至少一个第二信号度量，以提供所述至少一个第二信号度量的估计值，以及
(iii)在所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量不线性相关时，确定在所述磁场中存在另一近场通信功能设备。
(2)根据(1)所述的近场通信设备，其中，所述多个信号度量表示从以下各项构成的组中选出的至少一项：不同时间实例的所述恢复的检测信号的平均值、总能量、平均功率、均方、瞬时功率、均方根、方差、范数、耦合系数、以及电压电平。
(3)根据(1)所述的近场通信设备，其中，所述检测信号被表征为单调递增阶梯函数。
(4)根据(3)所述的近场通信设备，其中，所述检测信号的特征在于在第一持续时间处于第一功率电平以提供第一区间、在第二持续时间处于第二功率电平以提供第二区间、以及在第三持续时间处于第三功率电平以提供第三区间。
(5)根据(4)所述的近场通信设备，其中，所述第一功率电平小于所述第二功率电平，所述第二功率电平小于所述第三功率电平。
(6)根据(4)所述的近场通信设备，其中，多个信号度量包括对应于所述第一区间的第一信号度量、对应于所述第二区间的第二信号度量、以及对应于所述第三区间的第三信号度量。
(7)根据(1)所述的近场通信设备，其中，所述控制器模块进一步被配置为基于所述至少两个第一信号度量来确定统计关系，并且基于所述统计关系来估计所述至少一个第二信号度量。
(8)根据(7)所述的近场通信设备，其中，所述统计关系是所述至少两个第一信号度量之间的最佳拟合线。
(9)根据(1)所述的近场通信设备，其中，所述控制器模块进一步被配置为将所述至少一个第二信号度量与所述至少一个第二信号度量的估计值进行比较，以确定差。
(10)根据(9)所述的近场通信设备，其中，所述控制器模块进一步被配置为将所述差与阈值比较，并且当所述差大于或等于所述阈值时，确定所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量非线性相关。
(11)根据(10)所述的近场通信设备，其中，所述控制器模块进一步被配置为当所述差小于所述阈值时，确定所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量线性相关，当所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量线性相关时，确定在所述磁场中不存在所述另一近场通信功能设备。
(12)一种用于检测近场通信设备的存在的方法，包括：
(a)由第二近场通信设备将检测信号调制到载波上以提供经调制的检测信号；
(b)由所述第二近场通信设备将所述经调制的检测信号施加至电感耦合元件，以生成提供所述检测信号的磁场；
(c)由所述第二近场通信设备解调所述检测信号，以提供恢复的检测信号；
(d)由所述第二近场通信设备确定所述恢复的检测信号的多个信号度量；
(e)由所述第二近场通信设备基于所述多个信号度量中的至少两个第一信号度量来估计所述多个信号度量中的至少一个第二信号度量，以提供所述至少一个第二信号度量的估计值，以及
(f)在所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量不线性相关时，由所述第二近场通信设备确定所述近场通信设备存在于所述磁场中。
(13)根据(12)所述的方法，其中，所述步骤(d)包括：
(d)(i)确定从以下各项构成的组中选择的至少一项：不同时间实例的所述恢复的检测信号的平均值、总能量、平均功率、均方、瞬时功率、均方根、方差、范数、耦合系数、以及电压电平。
(14)根据(12)所述的方法，其中，所述步骤(a)包括：
(a)(i)将单调递增阶梯函数调制到所述载波上。
(15)根据(14)所述的方法，其中，所述步骤(a)(i)包括：
(a)(i)(A)调制针对第一持续时间的第一功率电平，以提供第一区间；
(a)(i)(B)调制针对第二持续时间的第二功率电平，以提供第二区间；以及
(a)(i)(C)调制针对第三持续时间的第三功率电平，以提供第三区间，所述第一功率电平小于所述第二功率电平，所述第二功率电平小于所述第三功率电平。
(16)根据(15)所述的方法，其中，所述步骤(d)包括：
(d)(i)确定对应于所述第一区间的第一信号度量；
(d)(ii)确定对应于所述第二区间的第二信号度量；
(d)(iii)确定对应于所述第三区间的第三信号度量。
(17)根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
(g)基于所述至少两个第一信号度量来确定统计关系，并且基于所述统计关系来估计所述至少一个第二信号度量。
(18)根据(17)所述的方法，其中，所述步骤(g)包括：
(g)(i)基于所述至少两个第一信号度量来确定最佳拟合线，并基于所述最佳拟合线来估计所述至少一个第二信号度量。
(19)根据(12)所述的方法，进一步包括：
(g)将所述至少一个第二信号度量与所述至少一个第二信号度量的估计值相比较，以确定差。
(20)根据(19)所述的方法，进一步包括：
(h)将所述差与阈值比较，并且当所述差大于或等于所述阈值时，确定所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量非线性相关。
(21)根据(20)所述的方法，进一步包括：
(i)当所述差小于所述阈值时，确定所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量线性相关，当所述至少一个第二信号度量与所述至少两个第一信号度量线性相关时，确定在所述磁场中不存在所述近场通信设备。
附图说明
参照附图描述本发明的实施方式。在附图中，相同的参考标号表示相同或功能上相似的元件。此外，参考标号的最左侧数字表示该参考标号首次出现的附图。
图1示出了根据本发明示例性实施方式的NFC环境的框图；
图2示出了第一传统NFC设备用于检测第二传统NFC设备的存在的传统检测操作模式；
图3A示出了根据本发明示例性实施方式的由第一NFC功能设备用于检测在其磁场内的第二NFC功能设备的存在的检测信号；
图3B示出了根据本发明示例性实施方式的由第一NFC功能设备用于检测在其磁场内的第二NFC功能设备的存在的检测信号的第一可能变化；
图3C示出了根据本发明示例性实施方式的由第一NFC功能设备用于检测在其磁场内的第二NFC功能设备的存在的检测信号的第二可能变化；
图3D示出了根据本发明示例性实施方式的由第一NFC功能设备用于检测在其磁场内的第二NFC功能设备的存在的检测信号的第三可能变化；
图4是根据本发明示例性实施方式的用于检测磁场内的NFC功能设备的存在的示例性操作步骤的流程图；
图5示出了根据本发明示例性实施方式的可以用于检测其他NFC功能设备的存在的NFC设备的框图；
图6A示出了根据本发明示例性实施方式的由第一NFC功能设备用来检测保持在其磁场内的第二NFC功能设备的检测信号的第一可能变化；以及
图6B示出了根据本发明示例性实施方式的由第一NFC功能设备用来检测保持在其磁场内的第二NFC功能设备的检测信号的第二可能变化。
现在将参照附图描述本发明。在附图中，相同参考标号通常表示相同、功能上相似、和/或结构上相似的元件。元件首次出现的附图由该参考标号的最左侧数字来表示。
具体实施方式
以下的详细说明书参照附图来说明符合本发明的示例性实施方式。在具体实施方式中提到“一个示例性实施方式”、“示例性实施方式”、“实例示例性实施方式”等表示所描述的示例性实施方式可以包括特定特征、结构、或特性，但是并不是每个示例性实施方式都必须包括该特定特征、结构、或特性。此外，这类措辞不一定指相同的示例性实施方式。此外，当结合示例性实施方式来描述特定特征、结构、或特性时，在本领域普通技术人员的知识范围内，可以结合明确地描述或没有明确描述的其他示例性实施方式来实现这样的特征、结构、或特性。
这里描述的示例性实施方式用于说明目的而非进行限制。其他示例性实施方式是可能的，并且在本发明的精神和范围内，可以对示例性实施方式进行修改。因此，具体实施方式部分并无意限制本发明。相反，本发明的范围仅根据以下的权利要求及其等同物来限定。
本发明的实施方式能够以硬件、固件、软件、或者其任意组合来实现。本发明实施方式还可以实现为机器可读介质上存储的指令，其可以由一个或多个处理器读取并执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读形式来存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，、光存储介质，闪存设备，电学、光学、声学或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，这里可以将固件、软件、例程、指令描述为执行特定动作。然而，应当理解，这种描述仅仅是为了方便，而这种动作实际上源于执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器、或其他设备。
示例性实施方式的以下详细描述将充分揭示本发明的一般特征，通过应用本领域普通技术人员的知识，在不背离本发明的精神和范围的情况下，其他人不用过度实验，就可以容易地修改和/或调整各种应用的这种示例性实施方式。因此，基于这里给出的教导和指导，这种调整和修改旨在示例性实施方式的含义和多个等同物内。应当理解，这里的措辞和术语是为了描述而非限制，因此，本说明书的措辞或术语将由相关领域的普通技术人员根据这里的教导来解释。
虽然本发明的说明书将就NFC来进行描述，但是相关领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，本发明可以应用于使用近场和/或远场的其他通信。例如，虽然使用NFC功能通信设备来描述本发明，但是相关领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，这些NFC功能通信设备的功能可以应用于使用近场和/或远场的其他通信设备。
示例性近场通信(NFC)环境
图1示出了根据本发明示例性实施方式的NFC环境的框图。NFC环境100在彼此充分接近的第一NFC设备102和第二NFC设备104之间提供了信息(诸如一个或多个命令和/或数据)的无线通信。在不背离本发明的精神和范围的情况下，对于相关领域的普通技术人员显而易见的是，第一NFC设备102和/或第二NFC设备104可以实现为独立或分立设备，或者可以纳入或者耦接到另一电子设备或主机设备(诸如移动电话、便携式计算设备)、另一计算设备(诸如个人计算机、笔记本、或台式机)、计算机外设(诸如打印机、便携式音频和/或视频播放器、支付系统)、票务写入系统(诸如停车票务系统、公共汽车票务系统、火车票务系统、或入场票务系统)、或者在票务读取系统、玩具、游戏、海报、包装、广告材料、产品存货检查系统和/或任何其他合适的电子设备。
第一NFC设备102检测第二NFC设备104的存在，以实现第一NFC设备102与第二NFC设备104之间的信息通信。
传统检测操作模式
传统上，第一传统NFC设备以传统检测操作模式运行，以检测第二传统NFC设备的存在。第一传统NFC进入传统轮询操作模式，以在检测到第二传统NFC设备时建立与第二传统NFC设备的通信。
图2示出了由第一传统NFC设备用于检测第二传统NFC设备的存在的传统检测操作模式。第一传统NFC设备提供振幅基本相同的传统检测脉冲，直到检测到传统检测脉冲之一的振幅变化。该振幅变化表明第二传统NFC设备已进入第一传统NFC设备提供的磁场中。
在检测到第二传统NFC设备时，第一传统NFC进入传统轮询操作模式，以与第二传统NFC设备建立通信。
如图形说明202示出的，第一传统NFC设备提供了传统检测脉冲206.1至206.N，传统检测脉冲206.1至206.N中的每个均表征为具有大致相似的振幅。例如，传统检测脉冲206.1的振幅与传统检测脉冲206.2的振幅大致相似，而传统检测脉冲206.2的振幅与传统检测脉冲206.N的振幅大致相似。如图形说明202另外示出的，第一传统NFC设备在传统检测脉冲206.N之后进入传统轮询操作模式208，以建立与第二传统NFC设备的通信。在2010年11月18日发表的“NFCForum:NFCActivitySpecification:TechnicalSpecification,NFCForumTMActivity1.0NFCForum-TS-Activity-1.0,”中，描述了传统轮询操作模式208的一个实例，其全部内容结合于此作为参考。
如图形说明204示出的，第一传统NFC设备观测传统检测脉冲206.1至206.N，称为传统观测检测脉冲210.1至210.N。传统观测检测脉冲210.1至210.(N-1)被表征为具有大致相似的振幅。传统观测检测脉冲210.1至210.(N-1)的大致相似振幅表明第二传统NFC设备不存在于磁场中。如图形说明204另外示出的，观测检测脉冲210.N的振幅并不与观测检测脉冲210.(N-1)的振幅基本上类似。振幅的差异表明在传统检测脉冲206.N期间，第二传统NFC设备已经进入磁场。因此，第一传统NFC设备可以进入传统轮询操作模式208，以建立与第二传统NFC设备的通信。在2009年4月22日提交的美国专利申请第12/446,591中进一步描述了该传统检测操作模式，其全部内容结合于此作为参考。
然而，传统检测模式的该简单变化检测易受到环境变化的影响。例如，在环境周围移动第一传统NFC设备可能引起传统检测脉冲206.1至206.N的振幅变化。另一实例是，环境中的物体(诸如金属物体或其他非NFC功能设备)进入磁场，可能引起传统检测脉冲206.1至206.N的振幅变化。然而，这些变化是由环境变化造成的，而不是由于第二传统NFC变得存在于磁场中。因此，第一传统NFC设备可能不正确地确定第二传统NFC设备存在于磁场中，并在第二传统NFC设备并不存在于磁场中时进入传统轮询操作模式208。
通常，由于环境所导致的这些变化可以被表征为线性的。然而，由于另一NFC功能设备变得存在于磁场内所导致的变化可以表征为非线性的。例如，在其他NFC功能设备进入磁场时，其开始得到或获得电力，这引起磁场的非线性变化。然而，传统检测操作模式不能区分线性变化和非线性变化；因此，传统检测模式易于将环境变化误解为是第二传统NFC存在于磁场中的指示。
示例性检测操作模式
本发明能够区分线性变化和非线性变化，使得可以将表征为线性的、本发明的检测信号的变化识别为环境变化。表征为非线性的、本发明的检测信号的这些变化，可以表示为由于变得存在于磁场中的另一NFC功能设备所导致的结果。
图3A示出了根据本发明示例性实施方式的由第一NFC功能设备用于检测在其磁场中的第二NFC功能设备的存在的检测信号。通常，第一NFC功能设备(例如，第一NFC设备102)被配置为以发起者或读取器的操作模式来运行，第二NFC功能设备(例如，第二NFC设备104)被配置为以接收者或标签的操作模式来运行。
第一NFC功能设备提供代表检测信号302的磁场，以检测在其磁场中的第二NFC功能设备的存在。检测信号302被表征为单调递增和/或单调递减函数，诸如单调递增步梯级或阶梯函数。在示例性实施方式中，第一NFC功能设备可以提供多个检测信号302，以形成检测序列。在该示例性实施方式中，以时间上分隔的区间提供检测序列中的多个检测信号302。例如，第一NFC功能设备可以周期性地提供检测序列中的每个检测信号302。另一实例是，第一NFC设备可以响应于事件而提供检测序列中的每个检测信号302。另一实例是，第一NFC功能设备可以在不同的时间提供来自检测序列的每个检测信号302。
如图3A所示，第一NFC功能设备在第一持续时间t1以第一功率电平p1提供检测信号302，以提供第一区间304.1。通常，检测信号302表示调制到载波上的波形；然而，为了清楚起见，在图3A至图3D中仅示出了该调制载波的包络。然后，第一NFC功能设备将检测信号302的功率电平从第一功率电平p1调节到第二功率电平p2，并在第二持续时间t2以第二功率电平p2提供检测信号302，以提供第二区间304.2。然后，第一NFC功能设备将检测信号302的功率电平从第二功率电平p2调节到第三功率电平p3，并在第三持续时间t3以第三功率电平p3提供检测信号302，以提供第三区间304.3。然而，图3A中示出的检测信号302仅用于说明目的，相关领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，检测信号302可以包括任何合适数量的区间。
在示例性实施方式中，第一功率电平p1低于第二功率电平p2，而第二功率电平p2低于第三功率电平p3。在另一示例性实施方式中，最低功率电平(例如，第一功率电平p1)具有足够的功率电平以允许第二NFC功能设备在进入磁场时从检测序列300得到电力。在另一示例性实施方式中，第一持续时间t1、第二持续时间t2、和/或第三持续时间t3具有足够持续时间(例如，可以是大约20微秒)以允许稳定由此产生的磁场。
第一NFC功能设备通过观测检测信号302来检测其磁场变化，以提供观测到的检测信号306。第一NFC功能设备从观测到的检测信号306观测对应于第一区间304.1的第一信号度量308.1，对应于第二区间304.2的第二信号度量308.2，以及对应于第三区间304.3的第三信号度量308.3。第一信号度量308.1、第二信号度量308.2、和/或第三信号度量308.3可以表示其对应区间304.1至304.3的平均值、总能量、平均功率、均方、瞬时功率、均方根、方差、范数、电压电平、耦合系数、和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域普通技术人员来说显而易见的任何其他适当的信号度量。
基于信号度量308.1至308.3中的第一信号度量和第二信号度量，第一NFC功能设备确定统计关系312，以确定信号度量估计值310(其表示信号度量308.1至308.3中的第三信号度量的估计值)。例如，第一NFC功能设备可以使用第一信号度量308.1和第二信号度量308.2来统计地确定最佳拟合线作为统计关系312。另一实例是，第一NFC功能设备可以使用第一信号度量308.1和第二信号度量308.2统计地确定最佳拟合的合适曲线(例如，二次多项式、三次多项式、高阶多项式、或者其任何组合)作为统计关系312。第一NFC功能设备可以使用最佳拟合线和/或最佳拟合的合适曲线来确定第三信号度量308.3的估计值作为信号度量估计值310。
第一NFC功能设备比较第一信号度量估计值310和第三信号度量，以确定这些信号度量之间的差。换句话说，第一NFC功能设备比较该第三信号度量的实际表现值和估计值，以确定其差。当差表明信号度量估计值310与第一信号度量和第二信号度量线性相关时，第一NFC功能设备做出在其磁场中不存在第二NFC功能设备的第一确定。可替换地，当差表明信号度量估计值310与第一信号度量和第二信号度量不线性(即，非线性)相关时，第一NFC功能设备做出在其磁场中存在第二NFC功能设备的第二确定。在示例性实施方式中，第一NFC功能设备可以将第三信号度量和信号度量估计值310之间的差与阈值相比较，并且当该差小于阈值时做出第一确定，或者在该差大于或等于阈值时做出第二确定。
例如，如图3B所示，第一NFC功能设备从观测到的检测信号306观测第一信号度量308.1、第二信号度量308.2、以及第三信号度量308.3。第一NFC功能设备使用第一信号度量308.1和第二信号度量308.2统计地确定最佳拟合线作为统计关系312，以确定表示第三信号度量308.3的估计值的信号度量估计值310。第一NFC功能设备比较第三信号度量308.3和信号度量估计值310，并且确定信号度量308.3与第一信号度量308.1和第二信号度量308.2线性相关。由于信号度量估计值310与第一信号度量308.1和第二信号度量308.2线性相关，因此，第一NFC功能设备做出在其磁场中不存在第二NFC功能设备的第一确定。
环境中的物体(诸如金属物体或其他非NFC功能设备)可能进入第一NFC功能设备的磁场。这些物体可能引起第三信号度量308.3与信号度量估计值310线性相关。然而，如图3C所示，这些物体可能导致检测信号302的预期检测信号314不同于观测到的检测信号306。可选地，第一NFC功能设备可以将第一信号度量308.1与第一区间304.1的预期信号度量相比较和/或将第二信号度量308.2与第二区间304.2的预期信号度量相比较，以确定观测到的检测信号306和预期检测信号314之间的差。第一区间304.1的预期信号度量和/或第二区间304.2的预期信号度量分别表示第一区间304.1和第二区间304.2的信号度量，这在环境中不存在其他物体时发生。
当所观测的检测信号306与预期的检测信号314显著不同时，第一NFC功能设备做出在于其磁场中存在的物体不是第二NFC设备的第三确定。可替换地，当所观测的检测信号306与预期的检测信号314大致相同时，第一NFC功能设备做出在其磁场中不存在其他物体的第四确定。在示例性实施方式中，第一NFC功能设备可以将所观测的检测信号306与预期的检测信号314之间的差与阈值相比较，并且在该差小于阈值时做出第三确定或者在该差大于或等于阈值时做出第四确定。
通常，第二NFC功能设备从检测信号102得到或获得电力。在从检测信号302获得足够电力后，第二NFC功能设备开启。第二NFC功能设备的开启以及电力的获取，可能导致第一NFC功能设备的磁场的非线性变化。可替换地，当第二NFC功能设备是电力NFC设备(poweredNFCdevice)其并不从磁场获得电力时，当第二NFC功能设备中的并联稳压器限制了其天线单元上的电压时，可以看到非线性变化或耦合场。
例如，如图3D所示，第一NFC功能设备从所观测的检测信号306观测第一信号度量308.1、第二信号度量308.2、以及第三信号度量308.3。第一NFC功能设备使用第一信号度量308.1和第二信号度量308.2统计地确定最佳拟合线作为统计关系312，以确定表示第三信号度量308.3的估计值的信号度量估计值310。
第一NFC功能设备将第三信号度量308.3和信号度量估计值310比较，以确定信号度量308.3与第一信号度量308.1和第二信号度量308.2非线性相关。由于信号度量估计值310与第一信号度量308.1和第二信号度量308.2非线性相关，因此，第一NFC功能设备做出在其磁场中存在第二NFC功能设备的第二确定。
应当注意的是，图3C中示出的线性变化以及图3D中示出的非线性变化仅用于说明目的，相关领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，其他线性和/或非线性变化是可以的。
再次参照图1，在不背离本发明的精神和范围的情况下，在检测到在其磁场中存在第二NFC功能设备104时，第一NFC功能设备102可以进入轮询模式(诸如传统轮询操作模式208或对相关领域的普通技术人员来说显而易见的任何其他适当的轮询模式)，以建立与第二NFC功能设备的通信。
第一NFC设备102将其相应信息调制到载波上，并通过将调制的信息通信施加至第一天线来生成第一磁场，以提供第一信息通信152。第一NFC设备102继续应用没有其相应信息的第一载波，以在信息已经被传输到第二NFC设备104时继续提供第一信息通信152。第一NFC设备102与第二NFC设备104充分接近，使得第一信息通信152电感地耦接到第二NFC设备104的第二天线。
第二NFC设备104从第一信息通信152得到或获得电力以恢复、处理、和/或提供对该信息的响应。第二NFC设备104解调第一信息通信152，以恢复和/或处理信息。第二NFC设备104可以通过将其相应信息施加至电感耦接到第二天线的第一载波来对该信息进行响应，以提供第二调制信息通信154。
在国际标准ISO/IE18092:2004(E)、2004年4月1日发表的“InformationTechnology-TelecommunicationsandInformationExchangeBetweenSystems-NearFieldCommunication-InterfaceandProtocol(NFCIP-1),”、以及国际标准ISO/IE21481:2005(E)、2005年1月15日发表的“InformationTechnology-TelecommunicationsandInformationExchangeBetweenSystems-NearFieldCommunication-InterfaceandProtocol-2(NFCIP-2),”中描述了第一NFC设备102和/或第二NFC设备104的进一步操作，其全部内容结合于此作为参考。
虽然图1和图3A至图3D已经就发起者模式操作和接受者模式操作进行了描述，但是相关领域的普通技术人员应当认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，图1中描述的第一NFC设备102和/或第二NFC设备104和/或图3A至图3D中描述的第一NFC功能设备和/或第二NFC功能设备可以可替换地被配置为以通信操作模式(communicatormodeofoperation)来运行。这些NFC设备和/或NFC功能设备可被配置为以发起者模式操作和/或接受者模式操作来运行，并且在通信操作模式中可以在这些操作模式之间切换。
用于检测NFC功能设备的方法
图4是根据本发明示例性实施方式的用于检测磁场中的NFC功能设备的存在的示例性操作步骤的流程图。本发明不限于该操作描述。相反，根据此处的教导，对于相关领域的普通技术人员来说是显而易见的是，其他操作控制流程也在本发明的范围和精神内。以下讨论描述了图4中的步骤。
在步骤402，操作控制流程提供了代表检测信号(诸如检测信号302之一)的区间的磁场。例如，该检测信号可以被解析成诸如区间304.1至304.3的多个区间。多个区间中的每个被表征为具有对应的功率电平p和对应的持续时间t。操作控制流程为其对应持续时间t以其对应功率电平p提供这些多个区间中的一个。
在步骤404，操作控制流程观测来自步骤402的区间的信号度量。
在步骤406，操作控制流程确定检测信号是否包括更多区间。如果是，则操作控制流程返回到步骤402以为其对应持续时间t以其对应功率电平p提供检测信号的另一区间。否则，操作控制流程进行到步骤408。
在步骤408，操作控制流程从来自步骤402的区间中选择一个，进而估计该所选区间的信号度量。例如，操作控制流程可以使用在步骤404中观测的未被选择的区间的信号度量来统计地确定最佳拟合线。在另一实例中，操作控制流程可以使用在步骤404中观测的未被选择的区间的信号度量来统计地确定最佳拟合的合适曲线(诸如二次多项式、三次多项式、高阶多项式、或者其任何组合)。操作控制流程可以使用最佳拟合线或最佳拟合的合适曲线来估计所选择的区间。
在步骤410，操作控制流程将在步骤404中观测的、来自步骤408的所选择区间的信号度量和步骤408选择的、在步骤408中估计的区间的信号度量之间的差与阈值相比较。当差小于阈值时，操作控制流程做出第一确定，即，从步骤408选择的区间与未从步骤408被选择的区间线性相关，表明在其磁场中不存在另一设备。操作控制流程返回到步骤402以提供另一检测信号。否则，当差大于或等于阈值时，操作控制流程做出第二确定，即，从步骤408选择的区间与未从步骤408选择的区间非线性相关，表明在其磁场中存在另一设备。操作控制流程前进至步骤412。
在步骤412，操作控制流程开始轮询模式操作，以与存在于其磁场中的设备建立通信。
示例性NFC设备
图5示出了根据本发明示例性实施方式的可以用于检测其他NFC功能设备的存在的NFC设备的框图。NFC设备500可以被配置为以检测操作模式来运行，以检测在其磁场中的另一NFC功能设备的存在。应当注意的是，图5仅示出了检测操作模式，相关领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，NFC设备500可以被配置为以其他操作模式来运行，例如，点对点(P2P)通信模式或读取/写入器(R/W)通信模式。NFC设备500包括控制器模块502、调制器模块504、天线模块506、以及解调器模块508。NFC设备500可以代表第一NFC设备102的示例性实施方式。控制器模块502控制NFC设备500的整体操作和/或配置。在检测操作模式中，控制器模块502生成检测信号552(例如，诸如检测信号302)。检测信号552可以代表单调递增和/或递减函数。
控制器模块502可以响应于命令而生成检测信号552。命令可以从一个或多个数据存储设备提供到控制器模块502，其中，该数据存储设备诸如是一个或多个非接触式转发器、一个或多个非接触式标签、一个或多个非接触式智能卡、以及在不背离本发明的精神和范围的情况下对相关领域的普通技术人员来说显而易见的其他机器可读介质、或者其组合。其他机器可读介质可以包括但不限于：只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光学存储介质，闪存设备，电学、光学、声学、或其他形式的传播信号(诸如载波、红外信号、数字信号)。控制器模块502还可以接收来自用户接口的命令，其中，用户接口例如是触摸屏显示器、字母数字键盘、麦克风、鼠标、扬声器、以及在不背离本发明的精神和范围的情况下对相关领域的普通技术人员来说显而易见的其他合适用户接口。控制器模块502可以进一步接收来自耦接到NFC设备500的其他电子设备或主机设备的命令。
调制器模块504使用任何合适的模拟或数字调制技术将检测信号552调制到载波(例如，诸如频率约为13.56MHz的无线电频率载波)上，以提供调制检测信号554。合适的模拟或数字调制技术可以包括振幅调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、相移键控(PSK)、频移键控(FSK)、幅移键控(ASK)、正交振幅调制(QAM)、和/或对相关技术的普通技术人员来说显而易见的任何其他合适调制技术。在示例性实施方式中，调制器模块504可以包括由控制器模块502控制的直接数字合成器(DDS)，以生成检测信号552。在该示例性实施方式中，调制器模块504进一步包括模拟数字转换器(ADC)，以根据载波将检测信号552从数字表示转换成模拟表示，以提供经调制的检测信号554。
天线模块506将调制的检测信号554施加至诸如共振调谐电路的电感耦合元件，以生成磁场来提供检测序列556。天线模块506观测检测序列556，以提供所观测的检测序列558。
解调器模块508使用任何合适的模拟或数字调制技术来解调所观测的检测序列558，以提供恢复的检测信号560。合适的模拟或数字调制技术可以包括振幅调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、相移键控(PSK)、频移键控(FSK)、幅移键控(ASK)、正交振幅调制(QAM)和/或对相关领域的普通技术人员显而易见的其他合适调制技术。
控制器模块502可以确定恢复的检测信号560的多个信号度量。该多个信号度量可以包括恢复的检测信号560的平均值电压和/或电流水平、平均电压和/或电流水平、瞬时电压和/或电流、均方根电压和/或电流电平、平均功率(meanpower)、平均功率(averagepower)、瞬时功率、均方根功率、信号包络、和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对相关领域的普通技术人员来说显而易见的任何其他合适的信号度量。例如，控制器模块502可以确定在不同的时间实例的所恢复的检测信号560的多个信号度量。
控制器模块502基于多个信号度量中的至少两个第一信号度量来确定统计关系，从而确定多个信号度量之一的至少一个第二信号度量的估计值。控制器模块502将至少一个第二信号度量的估计值与至少一个第二信号度量相比较，以确定这些信号度量之间的差。当差表明至少一个第二信号度量与至少两个第一信号度量线性相关时，控制器模块502做出在磁场中不存在另一NFC功能设备的第一确定。可替换地，当差表明至少一个第二信号度量与至少两个第一信号度量不线性(即，非线性)相关时，第一NFC功能设备做出另一NFC功能设备存在于磁场中的第二确定。在示例性实施方式中，控制器模块502可以将至少一个第二信号度量和至少一个第二信号度量的估计值之间的差与阈值相比较，并且当差小于阈值时做出第一确定，或者当差大于或等于阈值时做出第二确定。
再次参照图3A，如图3A至图3D所描述的，在检测到在其磁场中存在第二NFC功能设备时，第一NFC功能设备可以继续提供检测信号302，以证实在其磁场中仍保留第二NFC功能设备。例如，如图6A所示，第一NFC功能设备通过观测检测信号302检测其磁场变化，以提供观测的检测信号602。第一NFC功能设备从观测的检测信号602观测对应于第一区间304.1的第一信号度量604.1、对应于第二区间304.2的第二信号度量604.2、对应于第三区间304.3的第三信号度量604.3。第一信号度量604.1、第二信号度量604.2、和/或第三信号度量604.3可以表示其对应区间304.1至304.3的平均值、总能量、平均功率、均方、瞬时功率、均方根、方差、范数、电压电平、耦合因子、和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的普通技术人员显而易见的任何其他合适的信号度量。
第一NFC功能设备根据信号度量604.1至604.3中的至少两个第一信号度量来确定统计关系608，按照与图3A至图3D描述的大致相似方式确定表示信号度量604.1至604.3中的至少一个第二信号度量的信号度量估计值606，以确定在其磁场中存在第二NFC功能设备。
通常，当第二NFC功能设备不再存在于磁场中时，其不再从检测信号302得到或获得电力。当第二NFC功能设备已经离开该磁场时，第一NFC功能设备可以观测所观测的检测信号602的信号度量的变化，例如，信号的增大和/或减小。
例如，如图6B所示，在检测到存在第二NFC功能设备之后，响应于另一检测信号302，第一NFC功能设备从另一观测的检测信号612观测对应于第一区间304.1的第一信号度量610.1、对应于第二区间304.2的第二信号度量610.2、对应于第三区间304.3的第三信号度量610.3。第一NFC功能设备将第一信号度量604.1、第二信号度量604.2、和/或第三信号度量604.3与其对应的第一信号度量610.1、第二信号度量610.2、和/或第三信号度量610.3相比较，以确定这些信号度量之间的差是否表明在其磁场中不再存在第二NFC功能设备。第一信号度量610.1、第二信号度量610.2、和/或第三信号度量610.3可以表示其对应区间304.1至304.3的平均值、总能量、平均功率、均方、瞬时功率、均方根、方差、范数、电压电平、耦合因子、和/或在不背离本发明的精神和范围的情况下对于相关领域的普通技术人员显而易见的任何其他合适的信号度量。
通常，当第一NFC功能设备观测到对应信号度量之间的至少一个差时，第一NFC功能设备做出在其磁场中不再存在第二NFC设备的第五确定。可替换地，当第一NFC功能设备没有观测到这些对应信号度量之间的差时，第一NFC功能设备做出在其磁场中仍然存在第二NFC设备的第六确定。在示例性实施方式中，第一NFC功能设备可以将这些对应信号度量之间的差与阈值相比较，并且当差大于或等于阈值时做出第五确定，或者当差小于阈值时做出第六确定。
如图6B中另外示出的，第三信号度量610.3大于第三信号度量604.3，这表明第二功能NFC设备不再存在于第一NFC功能设备的磁场中。当第一NFC功能设备观测到第三信号度量604.3不同于第三信号度量610.3时，第一NFC功能设备做出在其磁场中不再存在第二NFC设备的第五确定。然而，该实例并不是限制性的，第一信号度量604.1和第一信号度量610.1和/或第二信号度量604.2和第二信号度量610.2之间的其他差也可以表明第二NFC设备不再存在于第一NFC功能设备的磁场中。
可选地，第一NFC功能设备可以进入轮询操作模式，以证实在其磁场中不再存在第二NFC设备。
应当注意的是，图6A中示出的线性变化和图6B中示出的非线性变化仅用于说明目的，相关领域的普通技术人员将认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，其他线性和/或非线性变化是可以的。
结论
应当理解的是，详细的说明书部分而不是摘要部分将用于解释权利要求。摘要可以阐述本发明的一个或多个而不是全部示例性实施方式，因此，并非旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。
以上已经借助说明了指定功能及其关系的实施的功能构造块描述了本发明。为了便于描述，这里任意地定义了这些功能构造块的界限。只要能适当地执行指定功能及其关系，可以定义其他的界限。
显然，对于相关领域的普通技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改。因此，本发明不应被任何上述示例性实施方式限定，而是应当仅根据以下的权利要求及其等同物来限定。

Claims (8)

1.一种近场通信设备，包括：
调制器模块，被配置为将检测信号调制到载波上，以提供经调制的检测信号，所述检测信号在第一持续时间处于第一功率电平以提供第一区间、在第二持续时间处于第二功率电平以提供第二区间、以及在第三持续时间处于第三功率电平以提供第三区间，所述第二功率电平高于所述第一功率电平；
天线模块，被配置为将所述经调制的检测信号施加至电感耦合元件，以生成提供所述检测信号的磁场；
解调器模块，被配置为解调所述检测信号，以提供经恢复的检测信号；以及
控制器模块，被配置为：
确定所述经恢复的检测信号的第一信号度量和第二信号度量，所述第一信号度量对应于所述第一区间，所述第二信号度量对应于所述第二区间，
基于所述第一信号度量和所述第二信号度量之间的统计关系，估计所述经恢复的检测信号的信号度量估计值；
确定所述经恢复的检测信号的第三信号度量，所述第三信号度量对应于所述第三区间，以及
将所述信号度量估计值与所述第三信号度量之间的差与阈值进行比较，以确定所述第三信号度量是否与所述第一信号度量和所述第二信号度量非线性相关，所述非线性相关指示第二近场通信设备存在于所述磁场中。
2.根据权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述第一、第二和第三信号度量表示从以下各项构成的组中选出的至少一项：不同时间实例的所述恢复的检测信号的平均值、总能量、平均功率、均方、瞬时功率、均方根、方差、范数、耦合系数、以及电压电平。
3.根据权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述检测信号被表征为单调递增阶梯函数。
4.根据权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述统计关系是所述第一信号度量和所述第二信号度量之间的最佳拟合线。
5.根据权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述控制器模块进一步被配置为将所述信号度量估计值与所述第三信号度量进行比较，以确定差。
6.根据权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述控制器模块进一步被配置为当所述差大于或等于所述阈值时，确定在所述磁场中存在所述第二近场通信设备。
7.根据权利要求1所述的近场通信设备，其中，所述控制器模块进一步被配置为当所述差小于所述阈值时，确定在所述磁场中不存在所述第二近场通信设备。
8.一种用于检测近场通信设备的存在的方法，包括：
(a)由第二近场通信设备将检测信号调制到载波上以提供经调制的检测信号，所述检测信号在第一持续时间处于第一功率电平以提供第一区间、在第二持续时间处于第二功率电平以提供第二区间、以及在第三持续时间处于第三功率电平以提供第三区间，所述第二功率电平高于所述第一功率电平；
(b)由所述第二近场通信设备将所述经调制的检测信号施加至电感耦合元件，以生成提供所述检测信号的磁场；
(c)由所述第二近场通信设备解调所述检测信号，以提供恢复的检测信号；
(d)由所述第二近场通信设备确定所述恢复的检测信号的第一信号度量和第二信号度量，所述第一信号度量对应于所述第一区间，所述第二信号度量对应于所述第二区间；
(e)由所述第二近场通信设备基于所述第一信号度量和所述第二信号度量之间的统计关系，估计所述恢复的检测信号的信号度量估计值；(f)由所述第二近场通信设备确定所述经恢复的检测信号的第三信号度量，所述第三信号度量对应于所述第三区间；以及
(g)由所述第二近场通信设备将所述信号度量估计值与所述第三信号度量之间的差与阈值进行比较，以确定所述第三信号度量是否与所述第一信号度量和所述第二信号度量非线性相关，所述非线性相关指示第一近场通信设备存在于所述磁场中。
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