CN103312363A - 具有可调节增益的近场通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有可调节增益的近场通信装置，具体公开了一种能优化对接收信号的增益的近场通信(NFC)装置。对从NFC环境接收到的信号进行测量，并将其与一个或多个阈值保持值相比较。基于比较，确定测量值指示放大不足还是放大过度。根据分析结果，分别调节NFC装置内的一个或多个部件以增大或减小增益。该测量可在空载基准状态期间或在加载期间进行，且可与先前测量值相比较以评估其准确性。

Description

具有可调节增益的近场通信装置
技术领域
本公开涉及近场通信(NFC)，更具体地，涉及具有NFC功能的装置内的增益优化。
背景技术
近场通信(NFC)装置正被集成到诸如用于提供一个实例的移动装置的通信装置中以便于这些通信装置在进行日常交易方面的使用。例如，可将由这些信用卡提供的信用信息存储在NFC装置上，而不必携带大量信用卡。简单地将NFC装置轻触信用卡终端即可向该终端传送信用信息来完成交易。作为另一实例，票务写入系统(诸如在公交和火车终点站内使用)可简单地将票价信息写到NFC装置上，而无需向乘客提供车票。乘客简单地将NFC装置轻触读取器即可乘坐公交或火车，而不必使用纸质车票。
通常，NFC要求NFC装置存在于彼此相对很小距离的范围内，使得它们相应的磁场能交换信息。通常，第一NFC装置发送或产生用诸如信用信息或票价信息的信息来调制的磁场。该磁场感应式地将信息耦合到靠近第一NFC装置的第二NFC装置上，该磁场被第二NFC装置的天线接收。第二NFC装置可通过感应式地将其相应信息耦合到第一NFC装置的天线上来响应第一NFC装置。
典型地，为处理由第二NFC装置接收到的信息，第一NFC装置解调和解码具有预定增益的接收信号。换句话说，NFC装置接收器电路传统上已设计有固定增益。该固定增益是指对于调谐不佳的天线系统可能出现的最大增益与将使良好调谐的天线系统内的接收器饱和的饱和增益之间的折衷。
发明内容
本发明提供了一种在近场通信环境内工作的近场通信(NFC)装置，所述近场通信装置包括：发送模块，其被配置为将传输信号发送至所述近场通信环境，所述发送模块包括被配置为放大所述传输信号的放大器；接收模块，其被配置为从所述近场通信环境接收接收信号，所述接收模块包括：信号检测模块，其被配置为检测所述接收信号；以及解码模块，其被配置为解码所述接收信号；以及增益调节模块，其被配置为测量所述接收信号以分析测量值，并基于分析来调节所述放大器、所述信号检测模块或所述解码模块的部件。
上述近场通信装置中，所述接收模块包括：模数转换器，以及其中，所述增益调节模块被配置为测量从所述模数转换器输出的所述接收信号。
上述近场通信装置中，所述信号检测模块被配置为将所述接收信号作为具有同相分量和正交分量的正交信号输出到所述解码模块，其中，所述模数转换器包括被配置为转换并输出所述接收信号的所述同相分量的第一模数转换器和被配置为转换并输出所述接收信号的所述正交分量的第二模数转换器，以及其中，所述增益调节模块被配置为单独测量和分析从所述第一模数转换器输出的所述同相分量和从所述第二模数转换器输出的所述正交分量。
上述近场通信装置中，所述增益调节模块被配置为通过对所述接收信号的所述同相分量平方以及对所述接收信号的所述正交分量平方来进行测量。
上述近场通信装置中，所述增益调节模块被配置为通过将每个所述测量值与至少一个预定阈值相比较来进行分析。
上述近场通信装置中，所述至少一个预定阈值包括第一阈值和第二阈值，其中，所述增益调节模块被配置为若任一测量值低于所述第一阈值，则控制所述部件以增大增益，以及其中，所述增益调节模块被配置为若任一测量值高于所述第二阈值，则控制所述部件以减小增益。
上述近场通信装置中，所述第一阈值和所述第二阈值基于所述模数转换器的最大输出电平来设置。
本发明提供了一种用于调节在近场通信环境中通信的近场通信(NFC)装置内的增益的方法，所述方法包括：开启通信场；从所述近场通信环境接收信号；测量接收信号；分析测量值；以及根据对所述测量值的分析来控制所述近场通信装置内的部件。
上述方法中，时间上充分接近所述通信场的开启以基本处于空载状态来测量所述接收信号。
上述方法还包括：确定所述近场通信装置的当前增益是可接受的；确定存储器中是否存在先前存储的增益；以及若所述存储器中不存在先前存储的增益，则将所述当前增益存储在所述存储器中。
上述方法还包括：若所述存储器中存在所述先前存储的增益：则将所述当前增益与所述先前存储的增益相比较；以及若所述当前增益大于所述先前存储的增益，则控制所述部件以实施存储的增益。
上述方法中，在开启所述通信场之后，以使得加载了来自所述近场通信环境的信号的一定时间来测量所述接收信号。
上述方法还包括：在开启所述通信场之后的时间段期间，以一定时间间隔测量所述接收信号以获取多个测量值；从所述多个测量值中确定最大测量值；以及对所述最大测量值进行分析。
上述方法还包括：第一次轮询所述近场通信环境以确定外部近场通信装置加载所述接收信号所需的响应延迟时间的量；第二次轮询所述近场通信环境；在所述第二次轮询期间，跟踪所经过的时间的量；以及当所经过的时间约等于所述响应延迟时间时，对所述接收信号进行测量。
本发明还提供了一种在近场通信环境内通信的近场通信(NFC)装置，包括：发送模块，其由传输增益来表征；接收模块，其由接收增益来表征，且被配置为从所述近场通信环境接收信号；以及增益调节模块，其被配置为调节所述传输增益和所述接收增益中的至少一个，使得接收信号的测量值处于测量窗口内。
上述近场通信装置中，所述增益调节模块包括：测量模块，其被配置为测量所述接收信号；以及分析模块，其被配置为分析测量值以确定所述接收信号的所述测量值是否处于所述测量窗口内。
上述近场通信装置中，所述测量窗口包括下阈值和上阈值，其中，所述分析模块被配置为通过将所述测量值与所述下阈值和所述上阈值相比较来分析所述测量值，所述下阈值和所述上阈值分别基于来自所述发送模块或所述接收模块中的至少一个部件的性能来设置。
上述近场通信装置还包括：增益模块，其被配置为调节所述传输增益和所述接收增益中的至少一个，以对所述近场通信装置设置新增益，其中，若所述测量值低于所述下阈值，则所述增益模块被配置为调节所述传输增益和所述接收增益中的至少一个，以将用于所述近场通信装置的所述新增益设置为大于先前增益，以及其中，若所述测量值高于所述上阈值，则所述增益模块被配置为调节所述传输增益和所述接收增益中的至少一个，以将用于所述近场通信装置的所述新增益设置为小于所述先前增益。
上述近场通信装置中，所述增益调节模块还包括被配置为存储所述近场通信装置的先前增益设置的存储模块，其中，若所述分析模块确定所述近场通信装置的所述增益处于所述测量窗口内，则所述分析模块被配置为将所述传输增益和所述接收增益中的至少一个与存储在所述存储模块中的先前传输增益和先前接收增益中的至少一个相比较。
上述近场通信装置中，若所述分析模块确定所述传输增益和所述接收增益中的至少一个小于存储在所述存储模块中的所述先前传输增益和先前接收增益中的至少一个，则所述分析模块被配置为将所述传输增益和所述接收增益中的至少一个存储在所述存储模块中，以重写所述先前增益设置。
附图说明
参照附图来描述本公开的实施方式。附图中，相似的附图标记表示相同或功能上相似的元件。另外，附图标记最左侧数字表示附图标记首次出现的附图。
图1示出了示例性NFC环境的框图；
图2示出了可在NFC环境内实施的第一示例性NFC装置的框图；
图3示出了可在NFC环境内实施的第二示例性NFC装置的框图；
图4示出了可在第一或第二NFC装置内实施的示例性增益调节模块的框图；以及
图5示出了用于优化NFC装置内的增益的示例性方法的流程图。
现将参照附图来描述本公开。附图中，相似的附图标记一般表示相同、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附图标记中最左侧数字表示。
具体实施方式
以下详细描述涉及示出符合本发明的示例性实施方式的附图。详细描述中对“一种示例性实施方式”、“示例性实施方式”、“实例的示例性实施方式”等的引用表示所述示例性实施方式可包括具体特征、结构或特性，但每种示例性实施方式可不必包括该具体特征、结构或特性。此外，这些短语不一定是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具体特征、结构或特性时，对结合不论是否明确描述的其他示例性实施方式的该特征、结构或特性的影响属于相关领域技术人员认识范围内。
提供本文所述示例性实施方式是用于说明的目的且并非限定。其他示例性实施方式也是可行的，且可在本发明的精神和范围内对示例性实施方式进行修改。因此，详细描述不意味着限定本发明。相反，本公开的范围仅根据所附权利要求及其等同物来限定。
本公开的实施方式可以硬件、固件、软件或它们的任何组合来实施。本公开的实施方式也可作为存储在机器可读介质上的指令来实施，该指令可由一个或多个处理器来读取和执行。机器可读介质可包括用于以机器(例如，计算装置)可读形式存储或传送信息的任何机制。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置、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)以及其他。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可被描述为执行特定动作。然而，应当理解，这种描述仅是为了方便起见，且这种动作实际是由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其他装置来产生。
为了该讨论的目的，术语“模块”应被理解为包括软件、固件和硬件(诸如一个或多个电路、微芯片或装置、或者其任何组合)及其任何组合中的至少一个。另外，将理解，每个模块可包括实际装置内的一个或多于一个的部件，且构成所述模块的一部分的每个部件可与构成模块的一部分的任何其他部件协作或独立于任何其他部件来起作用。相反地，本文所述的多个模块可表示实际装置内的单个部件。此外，模块内的部件可位于单个装置内，或者以有线或无线方式分布在多个装置中。
对示例性实施方式的以下详细描述将充分揭示本公开的一般特性，使得在不脱离本发明的精神和范围的情况下，其他人可通过应用相关领域技术人员的知识很容易地修改和/或适用这种示例性实施方式的各种应用而无需过多实验。因此，这种适用和修改旨在落入基于本文给出的教导和指导的示例性实施方式的含义和多个等同物范围内。应当理解，本文的措词或术语是用于描述的目的且并非限定，从而本说明书的术语或措辞将由相关领域技术人员根据本文的教导来解释。
尽管将在近场通信(NFC)方面描述本公开，但相关领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，本公开也可适用于使用近场和/或远场的其他通信。
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提供了在彼此足够靠近的第一NFC装置110与第二NFC装置120之间信息(诸如一个或多个命令和/或数据)的无线通信。第一NFC装置110和/或第二NFC装置120可被实施为单独或分立装置，或者可结合到或耦接至另一电气装置或主机装置(诸如移动电话、便携式计算装置)、另一计算装置(诸如个人数字助理、膝上型计算机或台式计算机)、计算机外围设备(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(诸如用于提供一些实例的停车场票务系统、公交售票系统、火车售票系统或入场售票系统)，或者在读票系统、玩具、游戏、海报、包装、广告材料、产品库存检查系统和/或不脱离本公开的精神和范围的对于相关领域技术人员将是显而易见的任何其他合适的电子装置中。
第一NFC装置110和第二NFC装置120彼此交互以在对等(P2P)通信模式或读/写(R/W)通信模式下交换信息。在P2P通信模式下，第一NFC装置110和第二NFC装置120可被配置为根据主动通信模式和/或被动通信模式来工作。第一NFC装置110将其相应信息调制到第一载波上(被称为调制信息通信)，并通过对第一天线施加调制信息通信来生成第一磁场，以提供第一信息通信111。第一NFC装置110在主动通信模式下将其相应信息传送至第二NFC装置120之后停止生成第一磁场。可替代地，在被动通信模式下，第一NFC装置110在其无相应信息的情况下继续施加第一载波(被称为未调制信息通信)，以在信息已传送至第二NFC装置120之后继续提供第一信息通信111。
第一NFC装置110充分靠近第二NFC装置120，使得第一信息通信111电感式地耦合到第二NFC装置120的第二天线上。第二NFC装置120解调第一信息通信111来恢复信息。第二NFC装置120可通过将其相应信息调制到第二载波上来响应该信息，并通过将该调制信息通信施加到第二天线来生成第二磁场，以在主动通信模式下提供第二信息通信121。可替代地，第二NFC装置120可通过用其相应信息调制第一载波来响应该信息，以在被动通信模式下提供第二信息通信121。
在R/W通信模式下，第一NFC装置110被配置为在启动器或读取器工作模式下运行，以及第二NFC装置120被配置为在目标或标签工作模式下运行。然而，该实例并非限定。相关领域技术人员将认识到，根据本文的教导，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，第一NFC装置110可被配置为在标签模式下运行，以及第二NFC装置120可被配置为在读取器模式下运行。第一NFC装置110将其相应信息调制到第一载波上，并通过将调制信息通信施加到第一天线来生成第一磁场，以提供第一信息通信111。第一NFC装置110在其无相应信息的情况下继续施加第一载波，以在信息已传送至第二NFC装置120之后继续提供第一信息通信111。第一NFC装置110充分靠近第二NFC装置120，使得第一信息通信111电感式地耦合到第二NFC装置120的第二天线上。
第二NFC装置120可从第一信息通信111获取或获得电力，以恢复和/或处理接收信息和/或对该信息提供响应。第二NFC装置120解调第一信息通信111以恢复和/或处理该信息。第二NFC装置120可通过用其相应信息调制第一载波来响应该信息，以提供第二信息通信121。
在2004年4月1日出版的国际标准ISO/IE18092：2004(E)“信息技术-系统间电信与信息交换-近场通信-接口与协议(Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Near FieldCommunication-Interface and Protocol)(NFCIP-1)”以及2005年1月15日出版的国际标准ISO/IE21481：2005(E)“信息技术-系统间电信与信息交换-近场通信-接口与协议-2(Information Technology-Telecommunicationsand Information Exchange Between Systems-Near Field Communication-Interface and Protocol-2)(NFCIP-2)”中描述了第一NFC装置110和/或第二NFC装置120的更多操作，其中每一个整体结合于此供参考。
NFC装置传统上具有用于放大接收信号的预设且固定的增益。传统上选择该固定增益以将接收信号放大到中等电平，使得其既不太小(噪声将过大)也不太大(将造成消波(clipping)和信号失真)。然而，NFC装置的制造偏差和部件容差能改变可提供给环境和/或由环境传送的各种信号的最大电平。因此，用固定增益放大的信号可能处于可接受电平之外，以及落入太高或太低的电平内。因此，至少第一NFC装置110包括增益调节模块112以用于分析，并在必要时调节第一NFC装置110内的增益。以下讨论关于增益调节模块112的进一步的细节。
示例性NFC装置
图2示出了可在NFC环境100内实施的第一示例性NFC装置的框图。NFC装置200包括发送模块220、接收模块240和增益调节模块250，且可表示第一NFC装置110和/或第二NFC装置120的示例性实施方式。
NFC装置200包括控制NFC装置200的整体操作和/或配置的控制器210。控制器210从一个或多个数据存储装置(图2未示出)接收信息，诸如一个或多个非接触式应答器、一个或多个非接触式标签、一个或多个非接触式智能卡、不脱离本公开的精神和范围的对于相关领域技术人员将是显而易见的任何其他机器可读介质、或其任何组合。该其他机器可读介质可包括但不限于用于提供一些实例的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置、电气、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)。控制模块210还可从用户界面(未示出)接收信息，诸如用于提供一些实例的触屏显示器、字母数字键盘、麦克风、鼠标、扬声器或不脱离本公开的精神和范围的对于相关领域技术人员将是显而易见的任何其他合适的用户界面。控制模块210还可从与NFC装置200耦接的其他电气装置或主机装置接收信息。
控制器210可在将信息发送至发送模块220之前对信息进行各种操作。例如，控制模块210可将接收信息格式化为信息帧，并可对该信息进行错误编码，诸如用于提供一个实例的循环冗余校验(CRC)。信息帧可包括帧分隔符来表示每个信息帧的开始和/或结束。控制模块210可另外排列多个信息帧以形成信息帧序列，从而同步和/或校准NFC装置200和/或另一具有NFC功能的装置。该序列可包括序列分隔符来表示每个序列的开始和/或结束。
一旦发送模块220从控制模块210接收到信息，则发送模块220对信号执行各种操作以准备用于发送的信号。其中，例如这些操作可包括编码、滤波、放大和调制。发送模块220使用任何合适的模拟或数字调制技术将信息调制到载波(诸如用于提供一个实例的具有约13.56MHz频率的射频载波)上，以向天线模块230提供调制信号。合适的模拟或数字调制技术可包括振幅调制(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/或对于相关领域技术人员将是显而易见的任何其他合适的调制技术。发送模块220也可被表征为利用传输增益GTX衰减信号，以准备用于发送的信号。传输增益GTX表示可在不同值之间增加和/或减少的可调节增益。该传输增益GTX可表示正增益或负增益。
天线模块230将调制信号施加到电感式耦合元件(诸如用于提供一个实例的共振调谐电路)以生成磁场，从而将信息发送给环境100。另外，另一具有NFC功能的装置可将响应信号电感式地耦合到电感式耦合元件上。例如，该另一具有NFC功能的装置可通过用其相应信息调制其相应天线来响应该信息以调制载波，从而向天线模块230提供响应信号。作为另一实例，该另一具有NFC功能的装置可将其相应信息调制到其相应载波上，并通过将该调制信息通信施加到其相应天线上来生成其相应磁场，从而向天线模块230提供响应信号。
接收模块240对响应信号进行各种操作，以恢复响应信号内包括的信息。其中，例如这些操作可包括混频、滤波、解调和解码。接收模块240随后将恢复信息转发给控制模块210以用于进一步处理。接收模块240还可被表征为利用接收增益GRX来衰减响应信号。接收增益GRX表示可在不同值之间增加和/或减少的可调节增益。接收增益GRX可表示正增益或负增益。传输增益GTX和接收增益GRX结合在一起可统称为NFC装置200的总增益，或简称为增益。
基于NFC装置200内的部件的条件和参数，将采用某些特定增益来处理信号。增益调节模块250测量由接收模块240处理的接收信号，并对测量值进行分析以做出对NFC装置200的增益太高、太低还是良好的确定。若增益调节模块250确定增益为良好，则增益调节模块250不对NFC装置200进行调节。然而，若增益调节模块250确定该增益太高或太低，则增益调节模块250调节接收模块240和/或发送模块220内的一个或多个部件，以将该增益调节为可接受水平，如下文所述。一般增加传输增益以最大化工作范围。当期望节能时，减小传输增益。
图3示出了可在NFC环境100内实施的第二示例性NFC装置300的框图。NFC装置300包括发送模块320、接收模块340和增益调节模块350，且可表示NFC装置200的示例性实施方式。发送模块320包括编码模块360和放大器370，且可表示发送模块220的示例性实施方式。接收模块340包括信号检测模块380和解码模块390，且可表示接收模块240的示例性实施方式。NFC装置300还包括可表示天线模块230的示例性实施方式的天线模块330。
在图3的示例性实施方式中，发送模块320和接收模块340分别包括多个部件，该多个部件共同允许NFC装置300分别发送和接收信号。例如，由控制模块210生成的用于传输的信息被发送至发送模块320的编码模块360。在此，该信号经过CLF(非接触式前端)发送编码器362、DDS(直接数字合成器)364、DAC(数模转换器)366和LPF(低通滤波器)368，这些部件对信号进行编码、调制和其他准备以用于传输。编码模块360随后将信号转发给放大器370以用于放大。放大器370可表示低噪声放大器，且可包括具有可调节增益的虚地镜(virtual earth mirror)。
信号被放大之后，将信号转发给天线模块330。天线模块包括与天线元件334耦接的接口电路332。接口电路332将信号加载到天线元件334上，以将该信号传送到NFC环境100。另外，接口电路还将从NFC环境100加载到天线元件334上的外部信号转发到接收模块340。
接收信号在接收模块340的信号检测模块380内被检测。信号检测模块380包括电流传感器382，该电流传感器382通过由天线元件334的加载而产生的虚地(virtual earth)来检测电流。以此方式，信号检测模块380能检测从外部装置(诸如外部标签或其他NFC装置)传送至NFC装置300的信号。所检测到的电流可作为具有同相分量(I分量)和正交分量(Q分量)的正交信号来分别提供给I混频器384i和Q混频器384q。可进行混频以归一化(normalize，标准化)信号和/或将信号移至基带。
混频之后，信号检测模块380将信号转发给解码模块390。在解码模块390中，I和Q分量分别经过包络扩展器392i和392q、DS ADC(直接采样模数转换器)394i和394q、以及LPF395i和395q。滤波之后，将该信号发送给数字解调器396，其中，正交分量重新合成单个信号。该信号随后由CLF接收解码器398解码，并转发给控制模块210用于进一步处理。
NFC装置300的几个部件(诸如ADC394、混频器384和DAC366)例如可在独立基准时钟(未示出)上运行。另外，NFC装置300的任何和所有部件可由控制模块210控制。
如上所讨论，增益调节模块350测量接收信号，并基于测量将NFC装置300的增益调节到可允许范围内。如图3所示，增益调节模块350可从ADC394i和394q获取接收信号。从ADC394获取信号可以是特别有利的，因为ADC394通常是饱和、消波和其他信号失真的最初来源。因此，测量从ADC394输出的信号可提供对当前增益设置是否可接受或增益是否应被调节的明确指示。
在执行其分析之后(具体见下文)，增益调节模块350随后可调节NFC装置300的一个或多个部件以实现新增益。这可通过告知控制模块210预期变化并利用控制模块210进行部件调节来完成。可替代地，如图3所示，增益调节模块350可直接调节各部件，以直接控制增益设置。在图3的实施方式中，增益调节模块350能调节信号检测模块380、ADC394i和394q以及放大器370的工作参数。例如，增益调节模块350可直接调节信号检测模块380中的电流传感器382或作为放大器370的一部分的虚地电流反射器增益。应注意，增益调节模块350可根据应用通过调节比图3所示更少、更多和/或与其不同的部件来调节NFC装置300的增益设置。
示例性增益调节模块和增益调节操作
图4示出了示例性增益调节模块400的框图。增益调节模块包括测量模块410、分析模块420、存储模块430和增益模块440，且可表示增益调节模块350的示例性实施方式。现将参照图3和图4来描述由增益调节模块400执行的调节操作。
1.基线调节
为开始测量过程，天线模块330将其场开启。开启场之后不久，信号检测模块380将其检测信号转发给增益调节模块400内的测量模块410。开启其场的天线模块330与检测信号到增益调节模块400的通路之间的时间段应足够短，以防止标签或其他NFC装置响应场的存在。以此方式，增益调节模块400可分析空载基线信号。
测量模块410接收到检测信号之后，测量模块410对其进行某种测量。该测量可包括平均、总能量、平均功率、均方、瞬时功率、均方根、方差、范数(norm)、电压电平和/或对于相关领域技术人员将是显而易见的检测信号的任何其他统计测量。应注意，测量可对信号整体进行，或单独对I或Q分量进行。例如，测量模块410可测量接收信号的功率或振幅，或可单独测量I2和Q2。在测量模块410测量了接收信号之后，测量模块410将测量值转发给分析模块420。
分析模块420分析测量值以确定其是否处于可接受范围内，且因此确定该增益是否处于可接受水平。在一种实施方式中，分析模块420将测量值与一个或多个阈值相比较，以确定该测量值是否处于可接受范围内。
特别地，第一预定阈值可基于加载时在接收模块340中产生可识别强信号所需的最小测量值来设置。另外或作为替代，第二预定阈值可基于用接收信号加载时避免消波所期望的最大测量值来设置。第一预定阈值和第二预定阈值可被视为共同构成测量窗口。
若分析模块420确定测量值处于测量窗口之内，则分析模块420确定增益处于可接受水平且无需调节。特别地，若分析模块420确定测量值高于第一阈值且低于第二阈值，则分析模块确定增益处于可接受水平且无需调节。然而，若分析模块420确定测量值低于第一阈值，即处于测量窗口之外，则分析模块指示增益模块440增大增益。相应地，增益模块440调节NFC装置300的一个或多个部件，以将增益增大某个增益步长。同样，若分析模块420确定测量值高于第二阈值，即处于测量窗口之外，则分析模块指示增益模块440减小增益。相应地，增益模块440调节NFC装置300的一个或多个部件，以将增益减小某个增益步长。
然而，调节一次增益可能不足以将基线增益调节到可接受水平。因此，在进行了调节之后不久，测量模块410再次从信号检测模块380获取接收信号，并重复该过程，直到分析模块420确定该增益处于可接受水平。
用于提供一个实例，15位ADC在其饱和之前具有16384的最大正摆幅输出值。为获得可用信号，基线信号应具有各自至少为400的I2和Q2值。因此，分析模块将其第一阈值设为400，并将其第二阈值设为例如12000(以在ADC的基线信号与饱和点之间提供安全边界)，且测量模块410通过计算I2和Q2来测量接收信号。若分析模块420确定I2或Q2测量值中的一个低于400，则分析模块420指示增益模块440增大增益，直到I2和Q2测量值均高于400。同样，若I2或Q2测量值中的一个高于12000，则分析模块420指示增益模块440减小增益，直到I2和Q2测量值均低于12000。
分析模块420检测到可接受的基线增益之后，分析模块420可确定基线增益是否确实在场内不存在干扰装置，诸如用于提供一些实例的其他具有NFC功能的装置、其他无NFC功能的装置、或其他物体(诸如金属物体)。特别地，若场内存在干扰装置，则基线增益可能被干扰装置虚假地增大或减小。这意味着，在没有干扰装置时，表面上可接受的基线增益可能实际处于可接受范围之外。
因此，分析模块420访问存储模块430，以确定其中是否存储有先前测量的基线增益。若没有先前值，则分析模块420假定当前增益准确，并将基线增益存储到存储模块430中。可优选在某些制造阶段测量和计算起始基线增益，以特别确定不存在干扰装置。
另一方面，若存储模块430中有先前存储的增益，则分析模块将当前基线增益与先前存储的增益相比较，以提供对当前基线增益的准确性的证明。例如，场中干扰装置的存在将可能使所计算的基线增益高于先前得出的增益。因此，若分析模块420确定所计算的基线增益高于先前增益，则分析模块420指示增益模块440调节NFC装置300的部件，以实施所存储的增益。这确保使用可接收增益(不存在干扰装置时测量的增益)。
若分析模块420确定所计算的基线增益小于先前增益，则分析模块做出对所计算的基线增益是否显著小于先前增益的进一步确定。该确定可通过例如将所计算的基线增益与基于先前增益设置的某些阈值相比较来进行。例如，若所计算的基线增益小于先前增益的某个百分比(例如，若GBL＜GP×X％，其中，GBL为所计算的基线增益，以及GP为先前增益)，则分析模块420可确定所计算的基线增益显著小于先前增益。
若分析模块420确定所计算的基线增益显著小于先前增益，则分析模块420假定存在干扰装置，并指示增益模块440仅在某个时间段内采用所计算的基线增益。该时间段优选使得在该时间段届满之后，期望干扰装置不存在于场中。该时间段届满之后，分析模块420控制增益模块440将增益设为先前存储的增益。通过在该时间段期间实施所计算的基线增益，NFC装置可准确处理从干扰装置接收到的任何信号，而无需始终调节其基线参数。
另一方面，若分析模块420确定所计算的基线增益并非显著小于先前增益，则分析模块420确定所计算的基线增益为准确基线增益(例如，无干扰装置的增益)。因此，分析模块420使增益模块440采用所计算的基线增益，且还将所计算的基线增益存储在存储模块430中作为准确增益值以供进一步参考。这允许NFC装置300用更准确的基线增益值反复更新其存储模块430。
上文描述了如何在NFC装置的正常运行期间优化NFC装置的增益。然而，如上所述，该增益可在制造设置中测量，以确保不存在干扰装置。在该情况下，可能不需要采取额外测量。另一方面，若在正常运行期间进行测量，则可期望以一定时间间隔进行测量，以确保NFC装置始终保持准确增益。在该情况下，也可期望反复记录最低增益设置，以表示不存在干扰装置的增益。此外，初始阈值可基于最坏情况下的部件和硅容差的计算来设置，以确保增益测量值准确。这些阈值随后可基于装置性能来调节。相关领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对NFC装置300和增益调节模块400进行多种其他修改。
2.加载调节
在另一示例性实施方式中，分析模块420分析确认其处于加载下的时间。该分析可在以上所讨论的对空载基线信号的分析之外进行，或者替代该分析来进行，且可用于实现进一步优化的增益设置。
该配置与以上所讨论的空载基线信号配置基本相似。例如，天线模块330将其场开启，并将接收模块340中的信号提供给增益调节模块350(400)。该信号由测量模块410测量，并由分析模块420分析，以确定测量值是否处于可接受范围内。若不处于可接受范围内，则增益模块440调节NFC装置300内的一个或多个部件，以增加(对于低测量值)或减小(对于高测量值)增益。发现了可接受增益之后，将其与存储模块430中存储的先前存储增益相比较以确保其准确性，如上所讨论。
然而，与之前实施方式的配置不同，在本实施方式中，期望该测量基于从标签或其他NFC装置接收到的信号。下文描述了用于确保测量值在这一信号上获得的两个示例性配置。然而，相关领域技术人员将认识到，还可采用多种其他或替代性配置以在本公开的精神和范围内实现基本相似的目的。
定时测量
在第一配置中，NFC装置300确保通过对轮询开始与接收到响应信号之间的响应延迟定时而对响应信号进行测量，如下文所述。
首先，天线模块330将其场开启。场开启之后，控制模块210向发送模块320发布轮询指令。接收到轮询指令后，发送模块320准备轮询信号，并将其发送给天线模块330。接收到轮询信号之后，天线模块330发起对NFC环境100的第一次轮询。
基于响应第一次轮询而接收到的信号，控制模块210确定NFC环境100中是否存在标签或其他NFC装置。一旦控制模块210确定NFC环境100中存在标签/装置，则控制模块210发起第二次轮询。天线模块330再次发起对NFC环境100的轮询。
然而，对于该第二次轮询，NFC装置300测量轮询开始与从位于NFC环境100中的标签/其他装置接收到响应信号之间的响应延迟。这可通过在发起第二次轮询时存储第一时间戳并将其与接收到的响应信号的时间戳相比较来完成。可替代地，NFC装置300可在发起轮询时启动计数器，并在接收到响应信号时停止计数器。该响应延迟表示将期望响应信号在接收模块340中所处的时间。
现在NFC装置300测量了响应延迟之后，控制模块210发起第三次轮询。天线模块330再次对NFC环境100进行轮询。同时，NFC装置跟踪自轮询开始起经过的时间。一旦经过的时间等于响应延迟，则增益调节模块350从接收模块340获取信号，该信号应包括基于定时的响应信号。
应注意，与其将经过时间直接与测量响应延迟相比较，不如转而将经过时间与修改响应延迟相比较可能较为有利。例如，测量响应延迟表示开始接收响应信号的时间。因此，为解决接收时的轻微波动和/或进一步增加测量响应信号的可能性，可缩短或延长测量响应延迟，以生成更可能在接收响应信号期间结束的修改响应延迟。作为一个实例，测量响应延迟可被延长等于响应信号持续时间的约一半的时间，以在接收响应信号的约中点处结束。
增益调节模块350将从接收模块340获取响应信号。在增益调节模块350(增益调节模块400)内，测量模块410测量信号并向分析模块420提供测量值。如上所述，分析模块420将测量值与一个或多个预定阈值相比较，以确定增益应被增大还是减小。然而，由于被测量的信号是加载响应信号而不是空载基线信号(如上述实施方式所述)，所以阈值应与用于基线信号的阈值不同。以15位ADC为例，较低正阈值可设为8092(等于ADC最大输出的一半)，以及较高正阈值可设为15000(接近ADC的最大输出)。
如上所述，若测量值处于一个或多个阈值之外，则增益模块440相应调节增益。随后重复该方法，直到发现可接受增益。
重复测量
在另一配置中，代替测量响应延迟，增益调节模块250测量多个信号，并选择最可能表示响应信号的测量值，如下文所述。
控制模块210再次发起对NFC环境100的轮询，并监测由接收模块340接收到的信号，以确保标签或其他NFC装置位于NFC环境100内且响应NFC装置300。一旦控制模块210确定存在这一标签/装置，则控制模块210发起天线模块330执行的第二次轮询。
第二次轮询开始之后或其后不久，增益调节模块350在某个预定测量时段过程内以一定时间间隔反复从接收模块340获取信号。测量时段应设置得足够短以最小化计算，以及足够长以最大化与响应信号重叠的可能性(解决响应延迟)。
在测量时间间隔期间，增益调节模块350(增益调节模块400)反复从接收模块240接收信号。测量模块410测量这些信号中的每一个，并将其转发给分析模块420。分析模块420随后分析接收到的测量值，以确定哪个测量值最可能与响应信号对应。
如何确定哪个测量值与响应信号对应的一个实例是确定来自测量值中的最大值。响应信号应比其他非响应信号(例如，噪声)具有更大振幅、功率等。因此，最大测量值可能与响应信号对应。可在测量时间间隔之后通过存储每个测量值并随后将测量值相互比较来确定最大值。还可在测量时间间隔期间通过初步存储当前测量时间间隔的第一测量值，且随后若最新测量值大于同一时间间隔内的先前存储的测量值，则仅用最新测量值代替存储测量值，从而确定最大值。
确定了对于当前测量时间间隔的最大测量值之后，分析模块420通过将测量值与一个或多个阈值相比较来确定测量值是否处于可接受范围内。如上所述，若测量值低于第一阈值，则增益模块440增大增益，以及若测量值高于第二阈值，则增益模块440减小增益。该过程随后在新增益设置下重复进行，直到对于给定测量时间间隔的最大测量值处于可接受范围内。
优化NFC装置内的增益的示例性方法
图5示出了用于优化NFC装置内的增益的示例性方法的流程图。
首先，NFC装置将其场开启(510)。场开启之后，NFC装置测量接收信号(520)。可对在期望来自外部标签或装置的响应信号的时间之前或期间接收到的信号进行测量。
在进行了测量之后，NFC装置将测量值与第一阈值相比较(530)。第一阈值可设为表示期望产生可识别但非饱和的信号的最小或平均值。若测量值低于第一阈值(530处的“是”)，则NFC装置调节一个或多个其部件以增大其增益(540)。随后，该方法重复测量(520)、比较(530)和增大(540)的步骤，直到测量值超过第一阈值(530处的“否”)。
一旦测量值超过第一阈值，则NFC装置将测量值与第二阈值相比较(550)。第二阈值可设为表示期望避免NFC装置内的消波或其他饱和的最大值。若测量值高于第二阈值(550处的“是”)，则NFC装置调节一个或多个其部件以减小其增益(560)。测量(520)、比较(530和550)以及减小(560)的步骤重复进行，直到测量值低于第二阈值(550处的“否”)。这表示测量值处于可接受范围内，且相应增益是可接受的。
一旦发现测量值处于可接受范围内(550处的“否”)，则NFC装置确定先前增益设置是否已存储在存储器中(570)。若存储器中不存在先前增益设置(570处的“否”)，则NFC装置将所得到的增益设置保存在存储器中，并继续将这些增益设置用于以后的信号(575)。
可替代地，若存储器中已存储有先前增益设置(570处的“是”)，则NFC装置将当前得到的增益设置与先前存储的增益设置相比较(580)。若当前得到的增益大于先前存储的增益(580处的“是”)，则NFC装置不存储当前增益设置，并且还调节其一个或多个部件，以实施先前存储的增益设置(585)。以此方式，NFC装置可将当前得到的增益识别为基于可能的干扰装置，并防止保存和实施不准确的增益设置。
另一方面，若得到的增益小于先前存储的增益(580处的“否”)，则NFC装置确定所得到的增益是否显著小于先前增益(590)。若得到的增益显著小于先前存储的增益(590处的“是”)，则NFC装置不存储当前得到的增益，但仍至少临时使用该增益(595)。例如，NFC装置可仅采用所得到的增益设置足够长时间，以期望从环境中去除任何干扰装置。然而，若确定增益并非显著小于存储增益(590处的“否”)，则NFC装置存储并使用所得到的增益。这里，“显著小于”可基于运行该方法的具体系统参数来定义，且在装置之间可能不同。例如，若得到的增益在一个装置上小于30％，或在另一装置上为42％，则得到的增益可以是“显著小于”存储增益。
相关领域技术人员将认识到，该方法可另外或可替代地包括以上所讨论的NFC装置200和300的任何功能，且示例性方法的以上描述不应被理解为限定该方法或对NFC装置200和300的描述。
总结
应当理解，具体实施方式部分而非摘要部分旨在用于解释权利要求。摘要部分可列出本发明的一个或多个但并非所有示例性实施方式，且因此不意味着以任何方式来限定本公开和所附权利要求。
上文已借助示出特定功能及其关系的实施的功能组块描述了本公开。为便于描述，本文中已任意定义了这些功能组块的边界。只要能适当执行特定功能及其关系，也可定义替代性边界。
对于相关领域技术人员而言，显然在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可在其中进行各种形式和细节上的变化。因此，本公开不应由任何上述示例性实施方式来限定，而是应仅根据所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (10)

1.一种在近场通信环境内工作的近场通信（NFC）装置，所述近场通信装置包括：
发送模块，其被配置为将传输信号发送至所述近场通信环境，所述发送模块包括被配置为放大所述传输信号的放大器；
接收模块，其被配置为从所述近场通信环境接收接收信号，所述接收模块包括：
信号检测模块，其被配置为检测所述接收信号；以及
解码模块，其被配置为解码所述接收信号；以及
增益调节模块，其被配置为测量所述接收信号以分析测量值，并基于分析来调节所述放大器、所述信号检测模块或所述解码模块的部件。
2.根据权利要求1所述的近场通信装置，其中，所述接收模块包括：
模数转换器，以及
其中，所述增益调节模块被配置为测量从所述模数转换器输出的所述接收信号。
3.根据权利要求2所述的近场通信装置，其中，所述信号检测模块被配置为将所述接收信号作为具有同相分量和正交分量的正交信号输出到所述解码模块，
其中，所述模数转换器包括被配置为转换并输出所述接收信号的所述同相分量的第一模数转换器和被配置为转换并输出所述接收信号的所述正交分量的第二模数转换器，以及
其中，所述增益调节模块被配置为单独测量和分析从所述第一模数转换器输出的所述同相分量和从所述第二模数转换器输出的所述正交分量。
4.一种用于调节在近场通信环境中通信的近场通信（NFC）装置内的增益的方法，所述方法包括：
开启通信场；
从所述近场通信环境接收信号；
测量接收信号；
分析测量值；以及
根据对所述测量值的分析来控制所述近场通信装置内的部件。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，时间上充分接近所述通信场的开启以基本处于空载状态来测量所述接收信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在开启所述通信场之后，以使得加载了来自所述近场通信环境的信号的一定时间来测量所述接收信号。
7.一种在近场通信环境内通信的近场通信（NFC）装置，包括：
发送模块，其由传输增益来表征；
接收模块，其由接收增益来表征，且被配置为从所述近场通信环境接收信号；以及
增益调节模块，其被配置为调节所述传输增益和所述接收增益中的至少一个，使得接收信号的测量值处于测量窗口内。
8.根据权利要求7所述的近场通信装置，其中，所述增益调节模块包括：
测量模块，其被配置为测量所述接收信号；以及
分析模块，其被配置为分析测量值以确定所述接收信号的所述测量值是否处于所述测量窗口内。
9.根据权利要求8所述的近场通信装置，其中，所述测量窗口包括下阈值和上阈值，其中，所述分析模块被配置为通过将所述测量值与所述下阈值和所述上阈值相比较来分析所述测量值，所述下阈值和所述上阈值分别基于来自所述发送模块或所述接收模块中的至少一个部件的性能来设置。
10.根据权利要求8所述的近场通信装置，其中，所述增益调节模块还包括被配置为存储所述近场通信装置的先前增益设置的存储模块，
其中，若所述分析模块确定所述近场通信装置的所述增益处于所述测量窗口内，则所述分析模块被配置为将所述传输增益和所述接收增益中的至少一个与存储在所述存储模块中的先前传输增益和先前接收增益中的至少一个相比较。
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