CN103370885A - 无线设备检测和通信装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种用于进行近场通信的方法，该方法包括以下步骤：将第一设备定位成近邻第二设备，其中近邻适于近场通信；以及将第一有效无载波信号从第一设备发送至第二设备。

Description

无线设备检测和通信装置及系统

相关申请

本专利申请要求下列专利的优先权：

提交于2010年11月3日的名称为“Wireless Device Detection Apparatus and System”(无线设备检测装置和系统)的澳大利亚临时专利申请No. 2010904897。

该申请的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及近邻的设备之间的近场通信。

背景技术

随着使用磁近场进行通信(其中近场通信(NFC)标准就是一种这样的标准)的近距离近场通信的出现，涌现出多种能受益于这种近距离近场通信系统的新的应用。

一些近距离近场通信系统能在几厘米的范围内的无线通信信道上提供高的数据速率，并且使用户能够通过简单地执行近邻另一类似的设备或适当地启动的设备的一设备的挥动、摇动或接触的手势而在设备之间交换数据。

高数据速率受到在两个设备处于近邻范围内的同时在非常短的可用时间段内传送不断增加的数据量的需求的驱动。如果数据传送时间太长，用户体验将受影响，因为用户将需要在延长或不确定的时间段内将两设备保持靠近。

设备中的一个通常为诸如手机的移动设备，并且第二设备通常为固定设备，例如销售点(POS)终端或动力电子标牌。

在上述布置中，固定的终端设备通常由主电源（mains）供电，并且因此而基本上没有功耗约束。该终端设备被认为是系统中的主设备，并且因此产生呈调制载波形式的广播近场传输，使得从属移动设备能检测这些信号，从低功率休眠状态唤醒，并且开始与主设备通信。完整的数据传输必须在通信机构在通信范围内时进行。

在有些情况下，利用在移动设备和另一移动设备之间的近场通信是有利的。由于功耗最小化是移动设备或任何电池供电设备的设计中的主要动力，让电池供电设备充当主设备在目前是不现实的，因为其对连续广播包括载波的信标信号的要求将对电池造成不可接受的电能消耗。

为了实施移动对移动通信情况，通常通过让用户选择菜单项、图标、启动应用程序等而启动其中一个设备并赋予该设备主设备任务，从而启动广播近场传输。一旦近场数据交易(数据交换)已发生或系统已超时，即退出主设备模式，并且设备通常将恢复休眠模式并再次充当从设备。

近场系统的典型布置包括如上所述的两个设备。在包含许多设备的布置中，特别是当许多设备能与可以是不同或未知类型的许多其它设备通信时，将这些设备中的一个或多个指定为主设备变得不可行，尤其是在指定需要手动激活时。

存在许多常用的NFC协议，并且大部分NFC芯片支持这些协议中的一些，例如，Felica、Mifare和NFCIP-1等。因此，主设备和从设备之间的兼容性成为问题。例如，如果主设备被设为Mifare协议，而从设备被设为NFCIP-1协议，则设备可能不能够进行通信。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于进行近场通信的方法，该方法包括以下步骤：将第一设备定位成近邻第二设备，其中近邻适于近场通信；以及将第一有效无载波信号从第一设备发送至第二设备。

在一个实施例中，第一有效无载波信号包括脉冲。在一个实施例中，第一有效无载波信号包括一系列脉冲。在一个实施例中，第一有效无载波信号包括时间振荡信号。在一个实施例中，发送第一有效无载波信号的步骤引起从第二设备发送第二有效无载波信号的步骤。在一个实施例中，发送第二有效无载波信号的步骤引起在第一设备、第二设备和第三设备中的任意两个之间建立用于数据传送的无线链路的步骤。

在一个实施例中，第二设备是符合第一NFC协议的设备，并且发送第一有效无载波信号允许第二设备使用第一NFC协议与第一设备通信。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于进行近场通信的方法，该方法包括以下步骤：将第一设备定位成近邻第二设备，其中近邻适于近场通信；以及将第一无载波信号从第一设备发送至第二设备。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于对第一设备充电的方法，该方法包括以下步骤：将第一设备定位成近邻第二设备，其中近邻适于近场通信，并且所述定位允许第一设备将第一信号从第一设备发送至第二设备；在接收第一信号时将第二信号从第二设备发送至第一设备；以及使用第二设备的充电机构以无线方式对第一设备的电力储存介质进行充电。

在一个实施例中，将第二信号从第二设备发送至第一设备的步骤包括请求确认信号以确认近邻的第一设备的存在。在一个实施例中，第三方面的方法还包括当在等待期之后未接收到确认信号时在暂停期内使充电机构暂停的步骤。

在一个实施例中，第三方面的方法还包括将第一设备的设备状况从第二设备发送至第三设备的步骤。在一个实施例中，设备状况包括第一设备的充电状况。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于对第一设备充电的方法，该方法包括以下步骤：将第一设备定位成近邻第二设备，其中所述近邻适于近场通信，并且所述定位造成第一设备将第一信号从第一设备发送至第二设备；以及使用第二设备的充电机构以无线方式对第一设备的电力储存介质进行充电。

根据本发明的第五方面，提供了一种设备，该设备包括发射元件，该发射元件用于在该设备定位成近邻第二设备时向第二设备发送第一有效无载波信号，其中所述近邻适于近场通信。

在一个实施例中，第五方面的设备还包括加速计，该加速计用于检测设备的移动以便在设备的移动小于预定阈值时防止设备发送第一无载波信号。在一个实施例中，第五方面的设备还包括用于从第二设备接收第二有效无载波信号的第一接收元件。在一个实施例中，第一有效无载波信号和第二有效无载波信号在第一设备、第二设备和第三设备中的任意两个之间建立用于数据传送的无线链路。

在一个实施例中，第二设备是符合第一NFC协议的设备，并且发送第一有效无载波信号允许第二设备使用第一NFC协议与第一设备通信。

在一个实施例中，第五方面的设备还包括：可再充电的电力储存介质，其用于向该设备供应电力；第二接收元件，其用于从第二设备接收电荷场；以及电路，其用于使用电荷场对可再充电的电力储存介质进行充电。在一个实施例中，在电荷场的存在下，设备负载以规则的预定间隔调制电荷场。

在一个实施例中，第五方面的设备还包括具有符合第一NFC协议的第一通信元件的通信机构；其中发射元件和第一通信元件为相同元件。

根据本发明的第六方面，提供了一种设备，该设备包括：接收元件，其用于从第二设备接收接收信号，接收信号包括第一信号；电路，其用于检测第一信号，第一信号指示近邻该设备的第二设备的存在，其中所述近邻适于近场通信；充电机构，其用于生成电荷场以便以无线方式对第二设备的可再充电的电力储存介质进行充电；以及发射元件，其用于向第二设备发送第二信号，以请求用于确认近邻的第二设备的存在的确认信号。

在一个实施例中，当在等待期之后未接收到确认信号时，使充电机构在暂停期内暂停。在一个实施例中，第六方面的设备还包括用于调制电荷场以与第二设备通信的电路。在一个实施例中，该电路用脉冲调制电荷场。

在一个实施例中，第六方面的设备还包括通信机构，该机构用于与第三设备通信以将信号从第二设备发送至第三设备。

在一个实施例中，充电机构适于使用单个载波用可再充电的电力储存介质对不止一个设备同时充电。在一个实施例中，充电机构包括适于使用单个载波用可再充电的电力储存介质对不止一个设备同时充电的单个线圈。

贯穿本说明书和随后的权利要求书，除非上下文另作要求，用语“包括”和“包含”以及诸如“包括了”和“包含了”的变型将被理解为暗示包含所阐述的整数或整数的组，但不排除任何其它整数或整数的组。

在本说明书中对任何背景技术或现有技术的引用不是也不应看作对此类背景技术或现有技术形成常识的一部分的承认或任何形式的暗示。

如本文所用，“逻辑”包括但不限于硬件、固件、软件和/或它们的组合，其用来执行(多个)功能或(多个)动作和/或用来引起来自另一部件的功能或动作。例如，根据所需应用或需求，逻辑可包括软件控制的微处理器、诸如专用集成电路(ASIC)的离散逻辑，或者其它程序为逻辑设备。逻辑也可以完全体现为软件。

如本文所用，“软件”包括但不限于一个或多个计算机可读和/或可执行的指令，其造成计算机或其它电子设备以所需方式执行功能、动作和/或表现。指令可以各种形式体现，例如，包括来自动态链接库的单独的应用程序或代码的例程、算法、模块或程序。软件也可以各种形式实施，例如，独立式程序、函数调用、小服务程序、小应用程序、存储在存储器中的指令、操作系统的部分或其它类型的可执行指令。本领域的普通技术人员应理解，软件的形式取决于例如所需应用程序的要求、软件运行的环境、和/或设计者/编程者的希望等。

本领域的技术人员应理解，信息和信号可使用各种技术和技巧来表示。例如，在以上描述全文中可能引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或它们的任何组合来表示。

本领域的技术人员还应理解，结合本文所公开的实施例描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上文已大体上就其功能描述了各种示例性部件、块、模块、电路和步骤。这样的功能是否被实施为硬件或软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。技术人员可以以用于每种特定应用的不同方式实施所述功能，但这样的实施决策不应解释为导致脱离本发明的范围。

本文所公开的实施例中描述的方法或算法的步骤可以直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或通过使用两者的组合实施。对于硬件实施来说，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、或设计成执行本文所述功能的其它电子单元或它们的组合内实施处理。也称为计算机程序、计算机代码或指令的软件模块可包含许多源代码或目标代码段或指令，并且可以驻留在诸如RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、或任何其它形式的计算机可读介质的计算机可读介质中。备选地，计算机可读介质可以集成到处理器。处理器和计算机可读介质可以驻留在ASIC或相关设备中。软件代码可以存储在存储器单元中并由处理器执行。存储器单元可以在处理器内实施或在处理器外部，在这种情况下，存储器单元将经由本领域已知的各种装置可通信地联接到处理器。

现在将参照附图并如附图所示出那样更详细地描述本发明的具体实施例。这些实施例为示例性的，而并非意图限制本发明的范围。其它实施例的建议和描述可以包括在本发明的范围内，但它们可能不在附图中示出，或者本发明的备选特征可能在附图中示出但未在说明书中描述。

附图说明

图1A示出在每个设备在脉冲Ping的范围之外时广播脉冲Ping的两个移动设备；

图1B示出在每个设备在脉冲Ping的范围内时带到一起的两个移动设备；

图2示出用于Ping的时分复用；

图3示出根据本发明的第一实施例的配有用于传输和接收脉冲Ping的近距离通信装置的设备的功能框图；

图4示出根据本发明的第二实施例的配有无线电池充电装置和用于传输负载Ping并接收载波调制(CM) Ping的近距离通信装置的设备的功能框图；

图5示出配有用于传输CM Ping和接收负载Ping的近距离通信装置的无线充电设备的功能框的框图；

图6示出配有非近邻通信装置的无线充电设备的功能框的框图；

图7示出各种非近邻通信系统；

图8示出在主电源（mains power)通信装置上的信号调制；

图9示出暴露于电荷场的线圈的负载调制；

图10示出充电器线圈和设备线圈如何使用线圈调制和负载调制进行通信；

图11示出如何将脉冲Ping、CM Ping和负载Ping用来通信至各种类型的设备；

图12A、12B和12C示出如何能使用邻近Ping系统来唤醒NFC子系统；

图13示出使用脉冲位置类型编码的Ping数据的示例；

图14示出使用UART类型编码的Ping数据的示例；

图15示出用于在空闲模式的充电器的通信方法；

图16和17示出用于在软充电模式的充电器的通信方法；

图18示出用于在满充电模式的充电器的通信方法；

图19示出协议框架格式的示例；

图20示出其中可以使用单个充电线圈和载波发射器对多个设备充电的布置；以及

图21示出如何能将若干物理设备置于充电器上以便充电以及通信手电筒的充电状况的控制器。

具体实施方式

本发明涉及允许近邻的两个或更多个设备使用近场(电磁、以磁场为主、或以电场为主)在彼此之间通信的系统、装置和方法。

在一个实施例中，电子电路已设计成使得能够通过发射器元件使用无载波信号而不使用载波调制技术来进行无线通信。无载波信号的示例包括但不限于Ping (或脉冲)和一系列Ping (或脉冲)。

可通过开启载波若干周期然后关闭载波而由载波生成电路影响无载波信号。使用载波接通时间对载波断开时间的低占空比导致可具有相比连续载波传输低得多的平均功耗的载波(载波突发系统)的时间传输。例如，有可能每100ms发送一次短时程(比如5μs)的振荡信号以表示一个Ping。相应地，本发明的一个实施例是关于使用有效无载波信号以用于在近邻的两个设备之间的近场通信。其中占空比小于50%的非常具体的形式的OOK也是一种有效无载波信号，例如当振荡信号在短时程内开启以表示脉冲时。

这与现有通信系统不同，其中例如通过建立由基带数据调制的射频(RF)载波信号而采用载波信号(基于载波的系统)的调制来实现高数据速率。使用该原理的系统包括NFC、RFID、PAN和LAN系统，并且可以使用AM、FM、PM、OOK、FSK或PSK调制技术。本发明的该实施例全部是关于在近距离内通过近场通信发送短时程信号。这种根本区别导致更低的平均功耗，因为建立和维持载波信号不需要能量。结果是检测或近场但以低得多的平均功率与近距离内的设备通信的装置。

在已经使用载波用于无线充电的系统的情况中，并且根据本发明的另一个实施例，现有载波被用来从充电器向可充电设备传送数据。同样在这种情况下，仅需要非常少量的额外能量来通信数据。

已经开发出各种类型的通信信号以便能够在各种使用情况下和在不同类型的设备上进行数据传输。

为了方便讨论本发明的各种实施例，提出以下定义：

· 无载波信号：由电子电路生成的用来允许在不使用载波调制技术的情况下通过发射器元件进行无线发送的信号。该信号也被称为基带信号。

· 有效无载波信号：载波信号的超集并且广义地包括能执行无载波信号的功能的信号。例如，其中占空比小于50%的一种非常具体形式的OOK将为有效无载波信号。

· Ping：一种信号。

· 脉冲Ping (Pulse Ping)：用于在没有以无线方式充电的设备之间进行数据通信的无载波或有效无载波信号。

· 载波调制Ping（Carrier Modulation Ping）或CM Ping：(在充电器的背景下)通过调制无线充电载波以从无线充电器到被充电的设备通信而形成的信号。

· 负载 Ping (Load Ping)：(在被充电的设备的背景下)通过负载调制来自充电器的无线充电载波以便在充电的同时与无线充电器通信而形成的信号。

· 传输接收元件：适于传输接收包括以磁场为主的场或以电场为主的场的电磁场的部件。示例包括但不限于线圈、偶极、单极、多匝线圈、蚀刻印刷电路板、线、电容板、电感器。

· 通信：广义地表示包括从发射元件向接收元件发送信号的动作或过程。它包括单向通信、双向通信。

脉冲Ping可以传输到不论是从电池供电还是从某些其它形式的电源供电的设备。然而，如果设备正以无线方式充电，则使用CM Ping和负载Ping。

Ping是在网络中与串联或并联电容器连接的线圈的磁场的振铃事件，其通过用短时程电流脉冲瞬时驱动线圈而引起。当除去线圈电流时，存储的磁场衰竭，这在线圈上形成大电压，该电压对电容器充电，并且当电容器被充电时，电流在相反方向上输送至线圈，并且该情况持续到能量耗尽为止。线圈电流方向上的反复改变形成振荡磁场，该磁场可以在近邻的其它线圈中感应电压。

另外，Ping可通过以下方式生成：将短时程电压脉冲施加到天线元件，该脉冲引起待传输的以电场为主的场，其可由接收元件或天线接收。

如果Ping的脉冲的时程在时间上相比连续的脉冲之间的时间足够短，则系统中消耗的能量极低。例如，在10Hz下重复的具有1μs的时程的1A的电流能产生10μA的平均发射器电流。这对于许多电池来说表示几乎不大于漏电流并且因此对于移动设备或其它电池供电设备的电池容量几乎没有影响，即使电流连续传输Ping。

另外，数据流可以表示为一系列脉冲Ping。该数据流可用来包含地址或其它标识符、状态、命令或其它数据。例如，在NFC系统中，1μs的脉冲Ping将由大约14个载波周期组成。

在本发明的一个实施例中，相比基于载波的系统使用较低的数据速率，因为传输线圈、天线或元件仅被脉冲或Ping信号瞬间驱动，从而需要足够的时间供发射线圈和接收线圈两者在已除去脉冲时停止振铃。这种振铃衰减时间是确定系统数据交换通量的一个限制因素。通过用通常称为缓冲电路的串联电阻器和电容器网络来衰减(dampen)线圈可控制线圈的振铃衰减时间。这样能减少响铃时间的程度可以取决于能将多少衰减施加到线圈，该线圈必须发送和接收Ping并且在其它时间可能需要尽可能高效地收集能量以供电池充电。衰减可以被接入这样的多功能线圈并从其断开。数据速率的第二限制因素是接收器内的放大器的脉冲响应。用于电池供电设备的低功率放大器的建立时间可以比脉冲Ping的时程长许多倍。

数据传输和/或接收元件可包括线圈、轨道、天线等，其中这样的元件可以是单独的或同一个元件。电池可以被超级电容器、大容量电容器或本领域的技术人员认为合适的其它电力储存介质代替或与它们结合使用。

在其中仅需要低数据速率的系统中，数据传送可使用本文所述邻近通信机制实施例来通信。然而，当通过使用邻近通信机制不能在适当时间内适应大数据传送时，可以在系统中利用附加的无线通信机制。一种附加的通信机制可以是高速邻近通信机制，例如基于载波的NFC系统。

备选地，这些附加机制可支持能用来在超出邻近通信方法的几厘米的距离内传输大量数据的长距离和高数据速率传输，并且可以在初始的邻近数据交换已发生时使用。

在一个实施例中，这可以包括这样的布置：其中通过使用所述邻近通信，诸如MAC地址、PAD ID、SSID、安全密钥或数据信道的一些初始数据可以在设备之间被通信，以用来使用附加的无线机制在两设备之间建立另外的链路。在邻近通信信道上交换该初始数据的优点在于，传输具有如此低的功率水平，以至于难以在超过几厘米的距离内检测，从而通过使系统不易受使用接收设备的第三方窃听者影响而增加了系统的安全性。

其中可使用低功率近距离通信来建立长距离无线通信链路的优点是充电器能将被充电设备的状态通知其它设备。例如，如果充电器已与诸如遥控器或控制器的显示设备建立长距离通信链路，则充电器能向该控制器发送通知。这将是有用的，因为一旦用户将设备置于充电器上，充电垫就能向控制器发送关于被充电设备的状态的通知。这提供了用户不需要实际上走到充电器处检查设备状态的益处，因为充电器将向控制器发送电池已充满电的通知。

另外，如果充电器配有长距离通信能力，则其可以使用该通信机制来通过在无线通信机制中接收和打包转发数据而充当范围扩展器。这减少或消除了在无线网络环境中具有附加集线器或范围扩展器的需要，因为充电器本身能执行该任务。

当将控制器设备置于充电器上时，可以与控制器设备建立长距离无线链路。这可以通过使用近距离通信机制来传送建立长距离无线链路所需的网络和安全参数而实现。一旦建立，充电器此时即可与控制器进行双向通信。除了充电器能够向控制器发送有关充电状态的消息之外，它还提供了供控制器与本身不配有长距离无线链路的设备通信的便利机制。这通过以下方式实现：控制器向充电器发送数据，在设备被置于充电器上的同时，充电器接着使用近距离通信机制将数据转发至设备，或反之亦然。这可以导致设备的较低制造成本，因为设备本身不需要长距离通信链路。实际上，还省去了连接器的成本，因为数据通信在无线近距离链路上进行。如果需要传送大量的数据或作为设备操作的一部分涉及延长的时间段，则也为用户提供了显著的用户便利性。将设备置于充电垫上使用户能够便利地设置参数、查看或下载数据或以其它方式与设备通信，同时仅需要保持控制器，而不是使控制器和设备两者在整个过程中保持近邻。

在另一个实施例中，所描述的低功率邻近通信可用来检测另一设备在近距离内的存在并唤醒和启用备选的更高数据速率信道，例如更高速度的邻近通信NFC系统。这种唤醒可因此自动启用，而除了移动设备到第二设备的轻扫手势之外不需要用户输入。因此，取消了在轻扫或轻拍手势之前通过用户手动开启设置、启动应用程序等而手动启动NFC系统的当前要求。用户仅使用轻扫手势来进行由NFC执行的所需动作。对用户来说，看起来好像NFC是连续有源的(active)，其中事实上只有功率非常低的Ping系统是连续有源的，该系统根据需要执行唤醒和初始化NFC系统的任务。一旦该动作完成，NFC可接着再次切断电源。

本发明所描述的这些基于不需要被单独建立和驱动的载波以传送数据的低功率Ping数据传输系统。然而，本发明还有益于已经使用载波的系统，这导致功率更低的解决方案。

例如，NFC系统能生成低占空比的载波的短突发。这允许接收器检测载波突发以唤醒另一个NFC系统或允许接收器解码由一系列载波突发产生的数据。

图1A示出广播脉冲Ping 101的设备100和也广播脉冲Ping 103的设备102。设备100位于脉冲Ping 103的接收范围以外，并且设备102位于脉冲Ping 101的接收范围以外，使得任一个设备都意识不到另一设备的邻近。

图1B示出当两个设备100和102足够靠近使得每个设备均在广播的脉冲Ping的接收范围内时的情况。在这种情况下，设备102接听来自设备100的脉冲Ping 101，处理该数据并用设备100接收的脉冲Ping响应104进行响应。设备100和102此时意识到在彼此的附近距离内。由于广播脉冲Ping 101和103的设备潜在地且可能地是异步的，可能的是它们可以同时或者在Ping数据部分重叠时传输，这样损坏数据。

图2示出最小化Ping重叠和被损坏的可能的方法。通过以离散时隙分配待传输的Ping，重叠的概率随着时隙数的增加而降低。每个设备可以使用随机或伪随机数来将脉冲Ping在传输之前分配到时隙。为每个Ping传输重复该过程，使得即使在此时两个Ping传输碰撞的概率降低的情况下，对于连续的Ping传输来说，后续Ping传输碰撞的概率甚至进一步降低。图2示出了分配给16个可能的时隙的Ping的示例，其中设备100已选择时隙1来发送其Ping 101，而设备102已选择时隙8来发送其Ping 103。备选地，随机或伪随机延迟时间可用来改变Ping之间的时间以最小化Ping碰撞。

图3示出了配有能发送和接收Ping数据的近邻通信装置的设备的功能框。设备包含用于为合适的电路供电的电源300。电源可以可选地由电池301供应。

串行发送数据流304由数据生成电路303生成。数据304由脉冲生成电路305用来生成用于驱动发射元件的Ping，在这种情况下发射元件为线圈306。数据流304可由逻辑门电路或微处理器生成，逻辑门电路或微处理器可由电池或诸如DC或AC电源的某些其它电源供电。数据流表示为设备间近邻选定的协议所需的数据。在其中微处理器生成数据流的最低功率配置中，微处理器通常将被断电或在大部分时间内休眠。

为了接收Ping信号，有必要具有这样的装置，其由接收元件或线圈306、检测器/放大器307组成并且也可包括可选的信号调节电路，例如施密特触发器或比较器电路308。根据用于数据传输的协议或调制方法，可能需要进一步的解调或解码。

检测器/放大器307设计成为系统增加增益，以使得接收线圈的低振幅Ping可具有足够的振幅，以根据需要使用施密特触发器或比较器电路调节至逻辑电平。逻辑电平脉冲可接着被附加的逻辑级或微处理器使用。

由于Ping传输的能量非常低，Ping接收器通常将仅在几厘米内检测这些事件，这是本发明的近邻通信装置的期望特征。

为了接收Ping传输，检测器放大器307检测并在必要时放大线圈306上的能量波动。然后将该信号馈入可包含施密特触发器电路或比较器电路的调节器308。可选的检测器/解调器309进一步处理信号以产生接收数据310，该数据接着被数据解码器/接收器311使用。串行数据流310可由逻辑门电路或微处理器接收，逻辑门电路或微处理器可由电池或诸如DC或AC电源的某些其它电源供电。数据接收器311事实上可以是用于数据生成电路303的相同的微处理器。在使用可选加速计302中可以实现甚至更低功率的操作，以确定设备是否为静止的(或者移动低于或小于预定阈值)并且使数据流生成电路和脉冲生成电路完全掉电。接收电路307、308、309和311可以被连续地供电、部分地掉电或使用定时唤醒方法进一步减小电力。如果使用定时唤醒方法，则这些电路需要足够频繁地被唤醒，以免丢失可能使用的任何Ping或Ping前导码。

因此，移动设备可以通过在静止(或移动低于或小于预定阈值)时不生成Ping而使用甚至更小的功率。这不损害两个设备自动检测彼此的能力，因为为了靠近两个设备，需要移动设备中的至少一个，从而确保由该设备来广播Ping。由于静止的设备的Ping检测电路仍然是有源或部分有源的，因此该设备可以检测这些Ping，唤醒数据流生成电路和脉冲生成电路，从而使其能够用Ping响应104返回响应，如图1B所示。

有利的是让设备也具有使用由系统接收的无线能量对板载电池或其它储能系统/电力储存介质充电的能力，所述系统在一个优选实施例中使用如上所述用来发送和接收Ping数据的相同的天线或线圈。

市场上还涌现出越来越多的利用无线充电方法来对移动设备中的电池充电和维持的设备。因此，如果能存在将邻近通信的益处与无线充电的益处结合的装置，则是更加有利的。

图4示出了用来实现以上所述功能的系统的实施例的框图。当设备不在无线充电器的近邻范围内时，图4所示元件与如前所述图3中示出的元件相同地操作。然而，当如图4所描绘的设备在无线充电器的近邻范围内时，由线圈306接收能量。该能量然后被电路400整流以产生适合电池充电电路402对电池301充电的直流电压401。

在充电期间，由线圈306从无线充电器接收的功率远大于将被Ping接收的功率。因此，放大器307不太可能能够在无线充电的同时检测脉冲Ping。因此，为了方便在充电期间设备之间的数据通信，需要采用不同的系统。

图5示出了与在充电期间的通信有关的无线充电设备的功能框。该充电器生成将由如图4所示的设备接收的足够的无线能量，以便能对电池301进行充电。当不需要充电时，设备与图3和图4所述设备相同地进行操作和通信。

为了对设备充电，通过使用线圈调制电路503用载波信号驱动线圈505而提供来自线圈505的足够的磁场。图4中的线圈306被调谐，以实现在选定载波频率或所用载波频率范围内的最佳电磁功率传输。

从充电器向设备传送数据所使用的原理是以这样的方式操纵或调制现有载波，即，使得接收设备中适当嵌入的接收器能用来从充电器恢复数据。用来实现这一点的通用方法通常是调幅(AM)、调频(FM)、倒相或频移键控(FSK)。这种载波调制方法用来生成CM Ping。

参看图5，通过由线圈调制电路503调制生成的载波的频率或振幅，可以在充电的同时从无线充电器向设备通信数据。然后在接收设备出现作为如图4所示接收的数据输出310的检测的调幅(AM)、调频(FM)或频移载波(FSK)。

该数据310接着可由微处理器直接使用或由其它合适的电路用来翻译或解调数据。例如，可使用单稳态从接收的调幅产生均匀的脉冲，或者可使用频率电压转换器检测接收的调频的频率变化并恢复原始的基带数据。当充电器不对设备充电时，Ping数据可用来驱动线圈驱动电路504以驱动产生脉冲Ping的线圈505。

图6描绘了配有长距离通信系统(非近邻系统)以方便使用长距离无线系统从充电器向设备传送数据的充电器。该图示出与图5相同的操作框，并具有让连接到非近邻通信电路601的数据生成电路501以及数据接收器/解码器电路510从充电器本身向不在近邻范围内的设备和系统通信数据的附加能力。

图7示出非近邻通信系统601的一些示例。这些示例允许用户、设备和系统与已形成与充电器的通信系统的有线或无线连接的一个或多个充电器设备进行通信。

还有利的是能够通过免费对空广播向充电器通信。这样的系统可通过具有FM、FM RDS、DVB或其它广播接收系统602来实现。这允许在更广的无线电广播范围内向设备通信，该范围延伸至配有因特网或诸如GSM的其它通常付费的无线连接的那些装置之外。

通过容纳POT (Plain Old Telephone(普通老式电话))系统603，可使用DTMF(双音多频)信令实现与充电器的通信。这也扩展了使用因特网通信的能力。因特网连接604可以多种方式实现，例如，通过有线或无线路由器、GSM/CDMA 605、WiFi 802.11(如由608所示)和其它系统。

具有DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications (数字增强无绳通讯))系统606仅允许充电器对手持机充电并且也将语音和其它数据经由充电器本身路由至手持机。802.15.4系统609在家庭自动化系统中普遍使用并在充电器和PAN上的设备之间提供PAN连接的益处。802.11 Wifi 608和Bluetooth 607在与当代智能手机、平板电脑、遥控器和其它常见连接设备的通信中可能是有益的。

本文所述数据通信系统提供了来自设备的数据的数据采集。可以从数据记录采集大量数据，因此可能有益的是适应更高速的数据传送链路以恢复该数据。通过并入USB 612链路，可以在设备在充电器的近邻范围内期间将数据(以通常缓慢的数据速率)下载到充电器，然后使用高速USB链路下载到PC。

并入可能包括显示器、按钮、扬声器和麦克风的用户接口611允许用户与设备和服务直接通信和交互。这样的一个示例可能是用来实施设备查找功能。按下按钮可以向控制器发送信号，从而激活帮助用户找到设备的控制器上的可听寻呼机。备选地，充电器上的屏幕可以列出多个设备，以允许用户选择要查找的特定设备。提供麦克风和扬声器还有利于用于与充电器和设备通信的语音激活功能。并入主电源调制和/或解调电路610可允许充电器与连接在主电路上的设备通信。

图8描绘了配有基于在主电源接线布置上的信号调制的长距离(非近邻)通信系统的充电器，以示出使用主电源线路从充电器到设备的数据传送。充电器中的数据生成电路501向主电源（mains）调制和可选的解调电路602提供数据。该数据被调制为在240V或110V主电源上的信号并经由主电源插头613和主电源插座614连接到主电源电路618。可选地，充电器设备可以直接接线到主电源电路中。该信号然后被也配有主电源调制和解调电路616的设备615检测和解调，主电源调制和解调电路616接着将数据提供至设备数据生成和接收电路617。该数据然后可用来命令、控制或采集关于连接到主电源电路618的任何设备的信息。

使用充电器的通信机制向设备发送消息的能力可以扩展至向设备或充电器的用户接口发送广告消息、优惠券等。消息可以在接收时被显示或者可以驻留在设备或充电器的存储器中，以便基于诸如时间、地点、设备的移动或其它输入或信号的触发事件在以后的时间提供给设备或用户。另外，可以通过充电器通信机制发送应用，以供充电器本身或与充电器通信的设备使用。

为了在无线充电器提供电荷场的同时将数据从图4所示设备传送回图5中的充电器，使用脉冲生成电路305通过瞬间提供到接地的低阻抗路径而对线圈306进行负载调制。

图9示出了如何在无线电荷场的存在下对线圈进行负载调制。当一端系到接地706的线圈705存在于充电载波场中时，线圈上出现交流电压704。该电压通常使用整流器707整流以产生直流电力708适合对电池充电或直接供电电路。设备可通过使用发送数据304与充电器通信，以便使用负载开关702将负载703瞬间切换到接地。图5所示充电器接着示出检测器/放大器506、施密特/比较器调节器507和检测器/解调器508如何能产生表示图4所示发送数据304的接收器数据509。

图10示出了充电器线圈800和设备线圈801如何在短距离内使用磁近场804进行通信。充电器线圈被频率调制802，该调制被设备线圈801接收。设备线圈801被负载调制803并被充电器线圈800接收。在使用诸如FM或FSK的频率调制从充电器到设备通信和诸如AM或OOK信号的负载调制从设备到充电器通信的实施例中，可以实现全双工通信。附加有益效果是来自充电垫的AM能异步地进行到载波。另外，来自设备的负载调制的数据可以与充电器载波异步。

当使用线圈来拾取载波信号，例如在来自充电器设备的能量被传送到配有板载无线电池充电的可充电设备的情况中，载波的能量远大于脉冲Ping的能量。这使得充电器上的接收器难以检测来自可充电设备的脉冲Ping。

在这种情况下，负载Ping用来从可充电设备向充电器通信。这通过瞬间加载由充电设备的载波驱动的线圈而生成。这种线圈的瞬时加载形成在无线充电期间可使用充电器上的合适接收器检测的负载Ping。

对于其中无线充电器需要通信到被充电设备的情况来说，使用CM Ping。在这种情况下，无线充电器的载波被瞬间干扰，形成能使用可充电设备中的合适接收器检测的能量波动。通过瞬间减小载波的振幅、瞬间关闭载波、将载波瞬间倒相或通过瞬间改变载波的频率，可以干扰载波。这种瞬时事件引起CM Ping。

真实的Ping事件为归零事件。也就是说，一旦发生瞬时能量事件，其就返回到稳态。这是当能量脉冲被引入到线圈、线圈然后返回到稳态时脉冲Ping的情况。

在负载Ping的情况中，线圈被瞬时加载，这使用来自场的能量，从而再次引起返回稳态的瞬时能量变化。在线圈调制Ping、CM Ping的情况中，如果载波的振幅被瞬间改变，那么这种情况也引起瞬时能量变化，一旦振幅脉冲被恢复，这种变化就返回稳态。真实的模拟调幅可用来传送数据，但其本身不代表归零方法，因为解码的输出通常为模拟的。类似地，调频技术可用来传送数据，但需要FM解码器，并且不代表真实的归零系统。在ASK或FSK的情况中，数据事件由对应于载波上的瞬间频率或振幅变化的边缘表示。频率或振幅变化保持数据位的持续时间，然后随位状态的变化而变化。然而瞬时AM脉冲代表CM Ping的子集，其中载波振幅仅瞬间改变，然后恢复至正常的稳态振幅。正是这种瞬间振幅变化被设备的接收电路检测到，然后转换为数据脉冲。脉冲系列由用来形成CM Ping的数据表示。

图11示出了如何使用各种Ping类型在各种设备之间进行通信。设备901表示不被充电的设备，其与也不被充电的另一个设备902通信。在这种情况下，当设备在近邻范围内时，脉冲Ping可用来在近场上通信。

另外，设备903是与不被充电的设备904近邻的充电器设备。在这种情况下，不存在充电载波，因此脉冲Ping也可用来通信。

在后一种情况下，设备905表示与设备906近邻的充电器设备，其中充电器905正在为设备906充电。在这种情况下，充电载波存在，并且充电器使用CM Ping向设备通信，并且设备使用负载Ping反过来向充电器通信。

图12A、12B和12C示出了邻近Ping系统如何能用来唤醒符合NFC协议中的一种或多种的设备内的NFC子系统。Ping控制器包含在本文中描述的用来发送和接收Ping的所有必要电路。使用由Ping控制器在几厘米的距离内在2400波特下传送数字数据的示例，可以计算大致的平均电流。每秒10次地发送1字节所需的平均电流为约60微安，然而，通过最小化在Ping中发送的比特数和Ping每秒发送的次数，可以更进一步减小该平均电流。因此，Ping接口是一种用于检测另一设备何时近邻的非常好的技术选择。如果两个设备具有Ping接口并且一设备被配置成以规则的间隔(如10Hz)发送已知的位序列，而另一设备被配置成侦听该位序列，然后如果接收器听到该已知位序列，则其可以作为响应将数据发送回发射器。在一个实施例中，响应数据可以描述接收器具有的另一个更高速的通信接口，例如NFC接口。在这种情况下，描述可以包含以下信息：

· 无线链路速度，例如424千比特/秒

· 协议类型，例如ISO/IEC 18092 NFCIP- 1

· 模式，例如无源或有源

一旦发射器设备已接收到来自接收器设备的该信息，则其可以使用该信息来相应地启动和配置其本地NFC芯片，从而使其能够在NFC上以高得多的数据速率通信到接收器设备。这样的优点是，在发射器设备没有有源地参与到NFC通信中时，其可以关闭本地NFC芯片，从而节省功率。通常，当无线电开启时，NFC芯片消耗约60毫安的平均电流。因此，通过采用Ping控制器来实施Ping，诸如智能手机的使用NFC的设备能将其平均近场电流使用量减小1000倍，并且仍然能够检测另一设备何时邻近。

在图12A所示的一个实施例中，Ping控制器1000配有近邻天线元件1007。控制器1000能使用串行I2C总线1008与NFC芯片或NFC系统1001通信。这可以用来从低功率休眠模式唤醒NFC芯片。在图12B所示的另一个实施例中，Ping控制器1000能使用输入/输出线1009与NFC芯片1001通信。这也可以用来从低功率休眠模式唤醒NFC芯片。

在图12C的又一个实施例中，Ping发射和接收电路已结合到集成的NFC和Ping芯片1003中。该芯片包含NFC电路1004、Ping电路1006和微控制器1005。也可以为Ping电路和NFC电路两者使用相同的近场天线1007。

这些解决方案将低功率Ping检测的优点与高数据速率NFC的优点相结合。由于Ping电路的平均运行功率非常低，即使在连续运行时，它们也适于电池供电设备，并且可以消除用户通过使用应用程序、选择菜单项等来手动开启NFC系统的需要。

Ping数据可以编码成许多格式。一个示例可能是使用脉冲位置编码系统，其中Ping在时隙内的位置表示数据流中的逻辑0或逻辑1。

图13示出了这样实施的方法。由t0 - t7表示的位时隙1100定义了由脉冲Ping1101传输的位位置位数据1103。在时隙t0中，脉冲Ping发生在该时隙末尾处，并且因此表示逻辑1数据位。在时隙t2中，脉冲Ping发生在该时隙开始处，并且因此表示逻辑0数据位。

数据接收器需要对这些脉冲Ping在每个时隙内的位置定时以解码由D0 - D7表示的数据位1102，进而产生数据1103，在这种情况下，字节11001000为结果。在该示例中，脉冲Ping每发送一比特而发生。另一个系统可能模仿串行UART类型通信方法，其中起始位之后为8个数据位。

图14示出了这样实施的方法。时隙1200用来轮询数据电平。在这种情况下，当脉冲Ping1202存在时电平为高，如在时间位置tl处看到那样；并且当脉冲Ping不存在时，电平为低，如在时间位置t3中看到那样。在该系统中，起始位1201用来在时间t0处开始数据字节1203的传输。然后在表示数据位1203(D0-D7)的从tl至t8的定时位位置1200中的每一个处检查电平。在时隙tl中，脉冲Ping被接收，并且因此表示逻辑1数据位。在时隙t3中，脉冲Ping不存在，并且因此表示逻辑0数据位。数据接收器需要检测数据位1203中的每一个的存在或不存在以产生数据1204，在这种情况下为字节：11001000。

在该示例中，仅当需要逻辑1时生成Ping事件。因此Ping将表示起始位，于是随后的位从该位开始定时。因此，如果一位的时间靠后，则存在另一个Ping，则该Ping将表示逻辑1。该系统的优点在于，如果数据位等于逻辑0，则不需要Ping事件，从而进一步降低对传输功率的需求。因此，可以开发出最小值1的编码系统，以确保数据传送的最低功率要求。在极端情况下，数据字节00000000仅需要表示起始位的一个Ping。不需要用于该字节的其余位的另外的Ping或传输能量。

上述通信系统可以有利地应用于无线充电系统。下面描述充电协议的一个示例。

特色概述：

· 当没有设备在充电时的节能模式；

· 一个充电器设备或充电器线圈能同时对多个终端设备进行充电；

· 简单的终端设备不具有能被充电的微处理器(例如手电筒)；

· 充电器设备能通知第三设备(例如智能手机)简单设备未充满电；

· 普通的终端设备能请求它们在最佳时间量内安全充电所需的功率量；

· 充电器设备可以与不可充电的终端设备通信并中继在第三设备上读取的任何数据。

双向通信：

· 终端设备能向充电器发送信息；

· 充电器设备能向一个或多个终端设备发送信息；

· 信息在数据帧中发送；

· 数据帧结构为：帧头、可选的有效负荷和校验和。

操作模式：

· 空闲模式；

· 软充电模式；

· 满充电模式。

参照图15描述空闲模式。在空闲模式下，充电设备正在等待终端设备靠近并请求充电服务。在该模式下，充电设备发出载波的短突发1300 (空闲突发)达x毫秒的时程，然后关闭载波1301 y毫秒以最小化功耗。载波的占空比也可以从50%降低以进一步减小功率。典型的实施例将为：

· x = 50ms

· y = 950ms

· 载波 = 132kHz，占空比25%

在载波突发期间，充电器设备侦听将在近邻充电器的接收电路上检测的有效数据(确认信号)。如果未检测到有效数据，如在1303中所示无回复，则载波突发方式1300关闭，然后突发循环在y毫秒后再次开始。该方式重复，直到终端设备在载波空闲突发期间用有效数据(确认信号)响应，此处作为示例是指Aloha序列。如果充电设备检测到Aloha序列，则其转变为软充电模式。

在其被置于充电器设备的邻近范围内时，终端设备能生成Aloha响应，因为充电器的电荷场在设备1302中生成起升电源，直到逻辑电路或微处理器能操作以便发送Aloha数据。如果充电设备检测到Aloha序列，则其转变为软充电模式。Aloha序列为具有已知值的8位序列，例如使用负载Ping信令发送的十六进制55 (01010101)。

参照图16描述软充电模式。在软充电模式下，充电设备通过开启载波1400 z毫秒，然后暂停(即，关闭载波)y毫秒传送功率并且发出载波空闲突发达x毫秒。典型的实施例将为：

· x = 50ms

· y = 50ms

· z = 9900ms

· 载波 = 132kHz，占空比25%

该图案重复，只要终端设备在载波空闲突发期间用有效Aloha序列响应。如果充电设备未检测到Aloha序列，其转变回空闲模式。

当终端设备被置于充电器设备的邻近范围内时，终端设备的电源1401上升并允许板载数据生成电路通过例如对充电器设备的电荷场进行负载调制而发送有效的Aloha序列1402。

在软充电模式期间，充电设备使用CMPing信令以规则的间隔发送Ping数据帧。图17中描绘了这些Ping数据帧1404。Ping数据帧是对设备响应的请求。如果终端设备检测到Ping，其将使用负载Ping信令以Ping*数据帧回复。如果充电设备接收到Ping*数据帧，其将把该设备添加至其轮询列表并转变为满充电模式。轮询列表是保持在充电器设备的存储器中的终端设备标识符的列表。轮询列表被充电器设备用来管理终端设备并与之通信。

参照图18描述满充电模式。在满充电模式下，充电设备使用载波1500将不间断功率传送至终端设备并维持与轮询列表中的每个设备的正常通信，并且通过发送Ping数据帧而主动地扫描可能已置于其上的新终端设备。

充电设备在发送Ping和Poll数据帧之间交替变化，如1501中所示。Poll-A是指为轮询列表中的设备A编址的Poll，Poll-B是指为设备B编址的Poll，依此类推。每个连续的Poll数据帧被编址到轮询列表中的下一设备。唯一的例外是在检测到新设备时，在这种情况下，立即用下一Poll轮询新设备。典型的实施例可具有以规则的500毫秒间隔隔开的Ping/Poll帧。

终端设备预计用Poll*数据帧或命令数据帧对编址到其的充电设备的Poll数据帧做出响应。在该示例中，图18的Poll*-A 1502是指设备A的轮询响应。对Poll*数据帧或命令数据帧的响应必须在一定时间量内发送。在一个实施例中，通过以规则的时间间隔负载调制电荷场而形成轮询响应。如果充电设备在多个连续的轮询循环内未从终端设备接收到任何响应，则从轮询列表中移除终端设备。如果没有命令，并且没有命令数据帧发送到充电设备，则由终端设备发送Poll*数据帧。

如在软充电模式中那样，当充电器设备处于满充电模式(图18中示出)时，在其用例如Ping*-B 1504对充电设备的Ping1503做出响应时，新的终端设备被添加到轮询列表。在这种情况下，Ping*-B 1504具有设备B的设备标识符。当其用Poll*-B 1506对时隙t=3中的充电器Poll-B 1505做出响应时，设备B随后被保持在轮询列表上。

参看图19，该图示出了协议帧格式的示例，其中源地址为发送器设备(不论其为充电器设备或终端设备)的地址，目的地址为帧所指向的目标设备标识符的地址。

在Ping数据帧的情况中使用广播目的地址，因为其为寻找尚未识别的终端设备的通用广播。

由于Ping数据帧使用广播目的地址，有可能两个新的终端设备可以同时尝试和响应，从而造成通信碰撞。为了最小化通信碰撞的可能性，其中有效回复可以发送至充电设备的时间段被分成多个回复时隙。每个终端设备随机选择回复时隙并发送其回复。然后轮询回复的设备。

可能的是，由终端设备响应于充电设备的Ping而发送的Ping*可能未被接收到。在这种情况下，终端设备将不被包括在轮询列表中，并且因此，充电设备将不对其进行轮询。另外在另一种情况下，如果充电设备忘记轮询列表(可能是由于电源故障或数据损坏)，则终端设备不被轮询。如果预计将被轮询的终端设备未像预计那样接收到来自充电设备的Poll，则其将再次对Ping数据帧做出响应。

当轮询列表变空时，充电设备转变回空闲模式。备选地，当设备侦听Ping流量并且在其它设备已开始发送Ping数据时不开始发送时，可以实施避免Ping数据碰撞的方法。

图20示出了其中可以使用单个充电线圈和载波发射器对多个设备充电的布置。充电器设备1600示出为包含充电线圈1601，充电线圈1601被载波发射器1606驱动，以便充电设备置于线圈1601的近邻范围内。配有线圈1603的设备1602被置于充电器1600的近邻范围内，使得设备线圈1603被充电器线圈1601发送的载波驱动。类似地，可以将附加的设备1604、1605和1610置于近邻范围内以进行充电。

本文所述数据协议和方法允许从由单个载波发射器驱动的单个线圈对多个设备进行充电。

在一个实施例中，PCB蚀刻的循迹线圈被用作单个载波发射器。在另一个实施例中，单个载波发射器为单个线圈。由于本文所述通信为低功率应用，据发现，不需要绕线线圈。例如，使用该布置容易实现2.5W功率的传输。对于较大功率传送来说，缠绕线圈由于较低电阻和较高Q而变成优点，但对于使用低功率的近场通信来说不是这样。

图21示出了如何可以将若干物理设备置于充电器上以便同时进行充电。充电器1700被使用插头1704插入电源中，并且设备手电筒1701、遥控钥匙1702和电池1703被置于充电器上以进行充电。其中每一个能同时充电。可选地，充电器可配有能使用天线1707通信的长距离无线通信机构。另外，诸如智能手机或遥控器1705的移动设备也可以配有能使用天线1706通信的长距离无线通信机构。这样，手电筒1701使用长距离通信机构向移动设备发出指示手电筒已充满电的消息。

长距离通信机构的网络参数可用来通过向充电垫轻扫或轻拍移动设备而使用近场邻近通信机制在充电器1700和移动设备1705之间建立安全链路。

无线充电联盟正在考虑多种无线充电系统。在这些情况下，被充电的设备使用与本文所述负载Ping不同的一种形式的负载调制向充电器通信。然而，本发明所述布置将该方法扩展至包括在充电器和设备之间的双向通信，其中充电器此时能启动并向设备通信。这样的优点在于，充电器能提供种类更广泛的服务，例如，在近邻的设备和诸如控制器等的其它设备之间充当数据中介。充电器能引发设备的询问，而不是设备将其要求通信至充电器的简单情况。

多个设备能使用单个线圈元件和单个载波发射器同时充电，因为充电器能与每个设备充分通信，使用存在的设备的设备标识符及其充电状态维持充电列表。

充电器可配有附加的通信机制，包括NFC或长距离无线系统，以允许其充当在充电器线圈的近邻范围内或不在该范围内的设备之间的无线数据重发器或中继。

无线充电联盟将数字Ping定义为“用于检测和识别功率接收器的功率信号的施加”。其规范详述了充电器驱动电荷场并比较任何场干扰，例如，相比绝对无干扰状态的充电器线圈电压、线圈电流或线圈谐振频率偏移。如果存在干扰，则充电器假设设备已被置于充电器上。充电器接着侦听来自可充电设备的数据以便识别和发出命令。

在本发明所述系统中，充电器载波突发用来在需要时向可充电设备提供功率以进行充电，但重要的是形成载波场，该载波场接着被可充电设备负载调制，然后直接由充电器的负载Ping接收器电路检测。此外，充电器能与可充电设备通信和交换数据。

因此，该系统不依赖于绝对稳态系统值以作为用于比较以检测设备的存在的基础。相反，该系统在空闲突发期间和之后直接与可充电设备通信。此外，该通信为双向的，并且在一些实施例中为全双工通信。

本发明也不同于RFID系统。存在许多RFID系统，但其全部基本上由阅读器和标签组成。阅读器通常为永久地连接到诸如电源或大容量电池的大容量电源的高功率设备。这种高功耗使得阅读器不适合包括在诸如手机、媒体播放器或小型传感器的便携设备中。

根据系统的类型，载波可用来为标签供电和传送数据，或者在自供电标签的情况中仅用于数据传送。另外的变型包括其中阅读器首先讲话或标签首先讲话的系统。然而，共性在于，它们都基于载波系统并且阅读器的功率要求总是超出它们在低功率移动应用中使用的能力。

本发明也不同于RF检测器。RF检测器是用来检测RF载波信号的低功率设备。检测器的输出可接着用来唤醒为确保设备的低功耗通常处于休眠模式的附加的电路。使用检测器，设备在处于休眠模式时能具有非常低的功耗。该系统不具有本文所述本发明的有益效果，因为它们是基于积分器的并且在输出能切换之前需要载波存在几个周期。因此，它们响应非常缓慢，使得它们不适合甚至更低速率的数据通信。

因此，实施例的以上描述提供了如何实现下列特性中的一个或多个的细节：

· 在诸如几厘米的短距离内以无线方式在两设备之间交换数据。

· 消除对主设备/从设备布置的需求。

· 允许通过用户引发的挥动或触摸手势而方便在设备之间的数据传送。

· 仅使用触摸或挥动手势引发设备之间的通信。

· 适应符合现有布置的设备之间的大数据流交换。

· 适应符合现有布置的设备之间的长距离无线链路。

· 实现低平均电流以允许为移动设备或其它电池供电设备而实施。

· 与使用载波系统传送功率的无线充电方法兼容且可互操作的通信方法。

本领域的技术人员应理解，本发明的用途不局限于所描述的特定应用。就本文所描述或示出的特定元件和/或特征而言，本发明也不局限于其优选实施例。应当理解，在不脱离本发明的原理的情况下，可以进行各种修改。因此，本发明应理解为包括在其范围内的所有这样的修改。

Claims (30)

1. 一种用于进行近场通信的方法，所述方法包括以下步骤：

将第一设备定位成近邻第二设备，其中所述近邻适于所述近场通信；以及

将第一有效无载波信号从所述第一设备发送至所述第二设备。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一有效无载波信号包括脉冲。

3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一有效无载波信号包括一系列脉冲。

4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一有效无载波信号包括时间（temporal）振荡信号。

5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述发送所述第一有效无载波信号的步骤引起以下步骤：

将第二有效无载波信号从所述第二设备发送至所述第一设备。

6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述发送所述第二有效无载波信号的步骤引起以下步骤：

在所述第一设备、所述第二设备和第三设备之间建立无线链路以用于数据传送。

7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二设备是符合第一NFC协议的设备，并且所述发送所述第一有效无载波信号允许所述第二设备使用所述第一NFC协议与所述第一设备通信。

8. 一种用于进行近场通信的方法，所述方法包括以下步骤：

将第一设备定位成近邻第二设备，其中所述近邻适于所述近场通信；以及

将第一无载波信号从所述第一设备发送至所述第二设备。

9. 一种用于对第一设备充电的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述第一设备定位成近邻第二设备，其中所述近邻适于近场通信，并且所述定位允许所述第一设备将第一信号从所述第一设备发送至所述第二设备；

在接收到所述第一信号时将第二信号从所述第二设备发送至所述第一设备；以及

使用所述第二设备的充电机构以无线方式对所述第一设备的电力储存介质进行充电。

10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述将所述第二信号从所述第二设备发送至所述第一设备的步骤包括请求确认信号以确认所述近邻的所述第一设备的存在。

11. 据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：

当在等待期之后未接收到所述确认信号时使所述充电机构暂停一个暂停期。

12. 据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：

将所述第一设备的设备状态从所述第二设备发送至第三设备。

13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述设备状态包括所述第一设备的所述充电状态。

14. 一种用于对第一设备充电的方法，所述方法包括以下步骤：

将所述第一设备定位成近邻第二设备，其中所述近邻适于近场通信，并且所述定位造成所述第一设备将第一信号从所述第一设备发送至所述第二设备；以及

使用所述第二设备的充电机构以无线方式对所述第一设备的电力储存介质进行充电。

15. 一种设备，包括：

发射元件，其用于在所述设备定位成近邻第二设备时向所述第二设备发送第一有效无载波信号，其中所述近邻适于近场通信。

16. 根据权利要求15所述的设备，还包括：

加速计，其用于检测所述设备的移动以便在所述设备的移动小于预定阈值时防止所述设备发送所述第一无载波信号。

17. 根据权利要求15所述的设备，还包括：

第一接收元件，其用于从所述第二设备接收第二有效无载波信号。

18. 根据权利要求17所述的设备，其中所述第一有效无载波信号和所述第二有效无载波信号在所述第一设备、所述第二设备和第三设备中的任意两个之间建立用于数据传送的无线链路。

19. 根据权利要求15所述的设备，其中所述第二设备是符合第一NFC协议的设备，并且所述发送所述第一有效无载波信号允许所述第二设备使用所述第一NFC协议与所述第一设备通信。

20. 根据权利要求17所述的设备，还包括：

可再充电的电力储存介质，其用于向所述设备供应电力；

第二接收元件，其用于从所述第二设备接收电荷场；以及

电路，其用于使用所述电荷场对所述可再充电的电力储存介质进行充电。

21. 根据权利要求20所述的设备，其中，在所述电荷场的存在下，所述设备负载以规则的预定间隔调制所述电荷场。

22. 根据权利要求15所述的设备，还包括：

通信机构，其具有符合第一NFC协议的第一通信元件；其中所述发射元件和所述第一通信元件为相同元件。

23. 根据权利要求20所述的设备，其中所述第一接收元件和所述第二接收元件为相同元件。

24. 一种设备，包括：

接收元件，其用于从第二设备接收接收信号，所述接收信号包括第一信号；

电路，其用于检测所述第一信号，所述第一信号指示近邻所述设备的所述第二设备的存在，其中所述近邻适于近场通信；

充电机构，其用于生成电荷场以便以无线方式对所述第二设备的可再充电的电力储存介质进行充电；以及

发射元件，其用于向所述第二设备发送第二信号，以请求用于确认所述近邻的所述第二设备的存在的确认信号。

25. 根据权利要求24所述的设备，其中当在等待期之后未接收到所述确认信号时所述充电机构暂停一个暂停期。

26. 根据权利要求24所述的设备，还包括：

电路，其用于调制所述电荷场以与所述第二设备通信。

27. 根据权利要求26所述的设备，其中所述电路用脉冲调制所述电荷场。

28. 根据权利要求24所述的设备，还包括：

通信机构，其用于与第三设备通信以将信号从所述第二设备发送至所述第三设备。

29. 根据权利要求24所述的设备，其中所述充电机构适于使用单个载波用可再充电的电力储存介质对不止一个设备同时充电。

30. 根据权利要求29所述的设备，其中所述充电机构包括适于使用单个载波用可再充电的电力储存介质对不止一个设备同时充电的单个线圈。

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