CN104584449B

CN104584449B - 无线通信设备和由无线通信设备进行无线通信的方法

Info

Publication number: CN104584449B
Application number: CN201380017297.6A
Authority: CN
Inventors: S·波拉特; G·马托斯; A·雷亚; R·加拉翰
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2017-06-06
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: US20150087228A1; JP6081576B2; RU2015133908A; WO2014143104A1; JP2015517294A; CN104584449A; BR112015019165A2; BR112015019165B1; KR20140135794A; KR101619851B1; EP2987248A4; EP2987248A1; RU2618000C2

Abstract

包含NFC无线模块的两个设备可以使用一些NFC组件来允许一个设备对另一个设备中电池进行无线充电。在通信功能与充电功能之间的时间共享可以允许两个设备在这两个功能中使用相同的频段，而不会出现充电功能干扰通信功能的情况。一个设备可以定期地发送轮询，其中，数据交换的通信时间段和充电时间段发生在两次相继轮询之间。在一些实施例中，使用NFC无线模块的数据交换时间段以及使用充电电路的充电时间段在时间上不重叠。

Description

无线通信设备和由无线通信设备进行无线通信的方法

相关申请的交叉引用

该专利申请是从于2013年3月12日提交的美国临时专利申请61/776,990的分案，并对所有适用的主题要求该申请日的优先权。

背景技术

无线充电技术(WCT)已被越来越多地作为一种对便携式设备电池进行充电而使用，而无需电缆和/或物理连接器。用于该目的无线频带通常是13.56MHz的工业、科学以及医疗频带。该相同频带也已经被普遍用于使用近场通信(NFC)技术的非常短距离的通信。

令人遗憾的是，当这两种功能被结合到单个设备中时，充电信号会干扰通信功能，并且用于充电的高传输功率甚至可能损坏正在被充电的设备中的NFC接收器。尽管已尝试了使用不同的频率来充电，但这要求在两个设备中都需要有附加电路，从而增加了这些设备的成本和复杂性。

附图说明

本发明的一些实施例可通过参照下面的描述和用来说明本发明实施例的附图而得到更好的理解。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的主机设备和移动设备的框图。

图2示出了根据本发明实施例的在WCT/NFC系统中的两个设备的内部组件的框图。

图3示出了根据本发明实施例的轮询、数据交换以及充电的周期的时序图。

图4示出了根据本发明实施例的由主机设备执行的方法的流程图。

图5示出了根据本发明实施例的由移动设备执行的方法的流程图。

具体实施方式

在下面的描述中，会对许多具体细节进行阐述。然而，可以理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，公知的电路、结构和技术没有被详细示出，以免模糊对本说明书的理解。

对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”“各个实施例”等的引用表明如此描述的本发明的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但不是每个实施例都必须包括该特定的特征、结构或特性。此外，一些实施例可以具有某些、全部或没有用于其它实施例的描述的特征。

在下面的描述和权利要求中，术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词可以被使用。但是应当理解的是，这些术语并不旨在作为彼此的同义词。相反，在特定的实施例中，“连接”用于指示两个或更多元件彼此直接物理接触或电接触。“耦合”用于指示两个或更多元件协作或彼此交互，但是它们可以或可以不具有介入它们之间的物理或电气元件。

如权利要求中所使用的，除非另有说明，使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述一个公共元件，仅表示类似元件的不同实例被提及，并不意图暗示如此描述的元素必须在给定的序列，无论是时间、空间、等级或以任何其他方式。

此处使用术语比如，例如，“处理”、“计算”、“计算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等进行的讨论可以指计算机、计算平台、计算系统或其它电子计算设备的操作和/或处理、操作和/或变换数据，该数据表示为计算机的寄存器中的物理(例如电子)量和/或存储器内为其他数据的过程(一个或多个)数据类似地表示为物理量的计算机的寄存器和/或存储器或者其它信息存储介质内可存储指令以执行操作和/或过程。

本发明的各个实施例可以在软件和/或硬件中完全或部分地实现。该软件和/或硬件可采取包含或者非临时性计算机可读存储介质上的指令的形式。然后，这些指令可以由一个或多个处理器读出并执行以使能此处所描述的操作的执行。该指令可以是任何适当的形式，比如但不限于源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等等。这样的计算机可读介质可以包括以一个或多个计算机可读的形式存储的信息的任何有形的非短暂性媒介，比如但不限于只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存等。

术语“无线”可以被用来描述电路、设别、系统、方法、技术、通信信道等，它们通过非固体介质中的电磁辐射进行数据和/或能量通信。无线设备可包括至少一个天线、至少一个无线模块、至少一个存储器以及至少一个处理器，其中无线模块通过表示数据的天线发送信号，并通过表示数据的天线接收信号，而处理器可以处理将要发送的数据和已接收的数据。处理器也可以处理其既不发送也不接收的其他数据。

如本文中所使用的，术语“通信”(及其衍生形式)是指包括发射和/或接收数据。类似地，两个无线设备之间双向的数据的交换(这两个设备在交换过程中发送和接收)可以被描述为“通信”。术语“数据交换”也可以用于表示通信。

在各个实施例中，相同的频带可以通过以分时方式在两个功能之间交替的同时用于无线通信和无线充电。

为方便起见，在下面的描述中，主设备(HD)被描述为包含充电发射机的设备，而移动设备(MD)被描述为包含将被充电的电池的设备。然而，术语HD和MD仅仅是作为示例，并且任何可行的设备可用于提供所描述的功能。例如，主设备可以是个人计算机，同时移动设备可以是智能电话，但这些也只是实施例。

对于NFC功能，HD可以定期地以定义的间隔来发送NFC轮询信号。在一个实施例中，轮询信号可以每400毫秒(ms)被发送，但是也可使用其它的间隔。如果HD没有接收到对轮询的应答，表示没有其它NFC设备在范围内，则它可以等待直到下一次轮询间隔的开始以发送另一个轮询信号。在一些实施例中，可以根据响应被接收的频率来增加或减少轮询间隔。

如果HD从MD接收响应，则它可以建立与所述MD的NFC通信链路，并且在一段时间内通过NFC链路与MD交换数据。可以使用用于数据交换时间段的各种持续时间。在一个实施例中，该持续时间可以是固定的和预定的。在另一个实施例中，数据交换时间段可以继续直到所需的数据已被交换，或者直到另一个轮询被调度以将被发送，以先到者为准。如果仍然存在有更多的数据，则可以在一个或多个后续的轮询间隔中通信。在又一个实施例中，主设备可以确定当前和/或将来的轮询间隔的数据交换时间段的长度，并且在当前数据交换期间将信息发送到移动设备。无论为数据交换选择怎样的持续时间，轮询间隔(如果有任何遗留的话)的剩余的一些或全部都可被用于充电时间段。例如，数据交换持续50ms可能会留下几乎350ms以用作当前轮询间隔期间的充电时间段。

对于WCT功能，在没有NFC通信信号时间的期间，HD可以在相继的轮询之间发送充电信号。在一些实施例中，该充电信号可以比轮询和/或数据交换信号强。充电信号可以在完成数据交换后不久开始，并持续到下一次轮询开始前不久。在这种方式中，当没有NFC信号被发送或接收，充电信号可在轮询间隔的那些部分的期间被发送，从而避免了可能另外发生的干扰。在一些实施例中，MD可以被配置为使用数据交换中接收到的能量的至少一部分来对电池充电。然而，针对本文的目的，在数据交换时间段期间所接收的任何这样的能量不被认为是充电信号的一部分。

当没有设备要被充电时，发送充电信号可能是能量的浪费，所以可以仅当有设备被充电时才将多种方法用于触发充电信号。如果没有设备存在，或者如果设备是存在的但并不需要对电池充电，则充电信号可以被消除，而NFC轮询可以继续。

因为充电信号可能强到足以损坏NFC接收器的部件(特别是对于老旧的、传统的NFC设备)，所以，在一些实施例中，HD可以在数据交换期间与MD通信，MD关闭了可能会被充电期间的充电信号损坏的任何NFC电路，从而保护这些电路不会被充电信号损坏。MD可以随后及时使能这些电路，以接收下一个轮询信号。

在一些实施例中，无论MD是否位于可以接收充电信号的位置，和/或该设备是否能够接收充电信号，数据交换都可以进行通信。在一些实施例中，数据交换可以从MD向HD发送请求以发送充电信号。

在一些实施例中，两个设备在可能会影响到充电信号的具体内容的数据交换期间可以通信信息。例如，该信息可以包括关于以下项目中的一个或多个项目的信息：1)充电信号是否被发送；2)充电信号的强度；3)充电信号的起始时间；4)充电信号的持续时间；5)充电信号是否应当被调整；6)电池的充电状态；7)设备的内部温度；8)充电信号的接收功率；或9)其他充电相关信息。

在一些实施例中，MD可能能够传达其承受较强信号的能力，从而同意使用更强的充电信号。然后HD可以增加充电信号的发送功率。如果没有传达这样的能力，则HD会认为MD的NFC电路无法承受如此强大的充电信号，并相应地限制充电信号。在一些实施例中，如果HD没有接收到该MD能够承受什么级别的充电信号的指示，那么HD可以拒绝发送任何充电信号。在一些实施例中，如果HD接收到第二MD已移入充电范围的指示，而此时第一MD已经正在被充电时，则HD可以基于它从第二MD接收到(或没有接收到)有关其承受充电信号的能力的信息来减少或消除充电信号。一旦第二MD移出充电范围，那么HD可以仅基于第一MD来恢复充电信号。

在一些实施例中，所使用的用于数据交换信号的频率和用于充电信号的频率可以相同，或者可以是非常接近的频率。在一些实施例中该频率可以是13.56MHz。

在下面的段落中说明特定的特征和实施例，所述说明由附图进一步支持。

图1示出根据本发明的实施例的主设备和移动设备的框图。主设备100被示为膝上型计算机，但是也可以使用任何其它类型的合适的设备，例如但不限于平板计算机、台式计算机或任何其他类型的设备，其能够进行NFC通信，并且具有强大到足以提供无线充电信号的电源。移动设备120被示为智能电话，尽管也可以使用任何其他类型的合适的设备，例如但不限于另一种类型的蜂窝电话、无线存储设备或任何其它类型的设备，其能够进行NFC通信，并且具有用以进行无线充电的电池。

每个设备可以具有放置其NFC天线的特定位置，并且这些位置可以确定两个设备如何彼此进行NFC通信和电池充电。在一些实施例中，移动设备可被放在主设备旁边的一个特定位置。在其它实施例中，移动设备可以被放置在主设备的特定位置，例如但不限于键盘表面的指定区域。在其它实施例中，主设备可以具有一个延伸到保持移动设备的滑动架。也可以使用其他配置。

图2示出根据本发明实施例的在WCT/NFC系统中的两个设备的内部组件的框图。主设备200被示为具有处理器214和存储器216，以及用以提供NFC通信的NFC无线模块210。还示出了充电发射机212，其包含电路以建立和控制无线充电信号。两个NFC无线模块和充电发射机被示为使用同一天线，虽然在一些实施例中，它们中的每个可以具有其自己单独的天线。虽然示出为两个单独的部分，在一些实施例中，NFC无线模块210和充电发射机212可以共享一些公共的元件。

移动设备220被示为具有处理器224、存储器226和NFC无线模块221。还示出了向处理器和存储器提供电能的电池228。在一些实施例中，电池也可向NFC无线模块提供电能，而在其他实施例中，NFC无线模块可以从通过其天线接收的信号中获得部分或全部的运行功率。移动设备220还示出了充电接收器222，其可以从通过天线接收的充电信号中获取电能，并使用该电能来对电池228进行充电。NFC无线模块和充电接收器都被示出为使用同一天线，虽然在一些实施例中它们中的每一个可以具有其自己独立的天线。虽然示出为两个单独的部分，在一些实施例中，NFC无线模块221和充电接收器222可以共享一些公共的元件。

图3示出了根据本发明实施例的用于轮询、数据交换以及充电的周期的时序图。图示中显示了以间隔形式发送的一系列轮询，所述间隔被描述地标记为轮询间隔。在该图中被标记为“轮询”的时间段可以包括用以发送轮询的时间，并且还可以包括用以接收对轮询的一个或多个响应的预先确定时间。如果在该时间内收到轮询响应，则轮询时间段接下来可能会是数据交换(DE)时间段，在该时间段期间，轮询设备和响应设备可以通过他们的NFC无线模块互相通信。一旦数据交换时间段结束，则轮询间隔中的剩余时间的全部或者部分可以专用于充电。在一个实施例中，数据交换时间段和充电时间段在时间上不重叠。

图3的示例示出了3个轮询间隔。第一个轮询间隔包括数据交换时间段和充电时间段两者。第二个轮询间隔包括数据交换时间段，但不包括充电时间段。当对轮询响应的设备没有被配置以这种方式充电或指示其不需要充电信号时，这种情况可能会发生。第三个轮询间隔有充电时间段，但没有数据交换时间段。当响应于轮询的设备指示他们没有数据交换时，可能会引起数据交换时间段的缺失。然而，一些实施例可能总是包括数据交换时间段，即使它仅仅交换定义了充电信号和持续时间的信息。虽然该实施例示出了数据交换时间段在每个轮询间隔的充电时间段之前发生，但在一些实施例中，充电间隔可以先发生，数据交换时间段接下来发生。

当然，如果没有检测到设备的存在，那么数据交换时间段和充电时间段都可以被消除，并且只保留轮询时间段以使主设备能够定期地确定是否有另一个NFC设备在范围内。

图4示出了根据本发明实施例的由主设备执行的方法的流程图。在流程图400中，在410，主设备可以通过NFC无线模块发送轮询信号。如果在指定时间内未接收到响应，则主设备可以等待轮询间隔，并且然后发送另一个轮询。然而，如在420中确定的如果接收到响应，那么可以在430执行与响应设备的NFC数据交换(此处“NFC数据交换”是指两个设备使用他们的NFC无线模块来彼此通信)。当数据交换时间段结束时，主设备可以在440发送充电信号直到轮询间隔在450结束，并且然后在410通过发射另一轮询信号而重新开始。虽然在该流程图中未示出，但是根据先前所述的各种因素，数据交换时间段和/或充电时间段的持续时间可以是固定的或者可以是变化的。

图5示出了根据本发明实施例的由移动设备执行的方法的流程图。在流程图500中，所述移动设备的NFC电路可以在510被激活。在一些实施例中，当接收到的NFC信号通过天线提供了足够的能量来驱动NFC激活电路时，NFC电路可以被激活。在其它实施例中，NFC电路可能已经在监听模式中被激活。

当在520从主设备接收到NFC轮询时，移动设备可以在530通过发送该NFC响应确认来向主设备标识它的存在。在这之后可以在540执行NFC数据交换，在数据交换期间，两个设备可以通过它们的NFC无线模块彼此通信各种信息。在数据交换时间段之后，在550移动设备可以接收来自主设备的充电信号，并使用来自该充电信号的能量来充电它的电池。当在560充电信号结束，流程可以返回到520以等待另一个轮询信号。如果移动设备从它的通信/充电位置被物理地移除，那么这可能超出了轮询信号、数据交换信号以及充电信号的范围，并且图5的操作可能停止。

各个实施例的示例

第一个示例包括一种无线通信的方法，该方法包括以预定间隔来发送NFC轮询信号，并在每个轮询信号之后执行以下动作：

侦听来自第二无线通信设备的NFC响应；如果接收到响应，则执行与第二设备的NFC数据交换；发送充电信号；以及在另一个NFC轮询信号被调度以发生之前停止充电信号的发送，其中，NFC数据交换和充电信号在时间上不重叠。

第二示例包括第一示例，其中，NFC数据交换的持续时间是固定的。

第三示例包括第一示例，其中，NFC数据交换的持续时间是可变的，并且在当前或先前的数据交换中指示该持续时间。

第四示例包括第一示例，其中，数据交换包括参与数据交换的另一个设备中的电池的充电状态信息。

第五示例包括第一示例，其中，数据交换包括关于以下项目中的一个或多个项目的信息：1)充电信号是否被发送；2)充电信号的强度；3)充电信号的起始时间；4)充电信号的持续时间；5)充电信号是否应当被调整；6)电池的充电状态，7)设备的内部温度；以及8)充电信号的接收功率。

第六示例包括第一示例，其中，数据交换信号和充电信号使用相同的频率。

第七示例包括一种第一无线通信设备，该设备具有处理器、存储器和近场通信(NFC)无线模块，该第一设备适于执行第一至第六示例中的方法。

第八示例包括一种计算机可读的非临时性存储介质，该介质包含指令，当指令由一个或多个处理器执行时，引起执行包括第一至第六示例中的方法的操作。

第九示例包括一种无线通信的方法，该方法包括：执行与无线通信设备的NFC数据交换，并从无线通信设备接收充电信号，其中，数据交换和充电信号发生在来自无线通信设备的两个相继轮询之间，并且其中，数据交换和充电信号在时间上不重叠。

第十示例包括第九示例，其中，NFC数据交换的持续时间是固定的。

第十一示例包括第九示例，其中，NFC数据交换的持续时间是可变的，并且在当前或先前的数据交换中指示该持续时间。

第十二示例包括第九示例，其中，所述数据交换包括关于以下项目中的一个或多个项目的信息：1)充电信号是否被发送；2)充电信号的强度；3)充电信号的起始时间；4)充电信号的持续时间；5)充电信号是否应当被调整；6)电池的充电状态；7)设备的内部温度；以及8)充电信号的接收功率。

第十三示例包括第九示例，其中，数据交换信号和充电信号使用相同的频率。

第十四示例包括一种第一无线通信设备，该设备具有处理器、存储器和近场通信(NFC)无线模块，该第一设备适于执行第九至第十三示例中的方法。

第十五示例包括一种计算机可读的非临时性存储介质，该介质包含指令，当指令由一个或多个处理器执行时引起执行包括第九至第十三示例中的方法的操作。

上面的描述旨在说明而非限定。各种变型对本领域技术人员来说是显而易见的。这些变型旨在被包括在仅由下面的权利要求的范围所限定的本发明的各个实施例中。

Claims

1.一种由第一无线通信设备进行的无线通信的方法，包括：

以预定间隔来发送近场通信NFC轮询信号；以及

在每个轮询信号之后执行：

侦听来自第二无线通信设备的NFC响应；

如果接收到所述响应，则执行与所述第二无线通信设备的NFC数据交换；

发送充电信号；以及

在另一个NFC轮询信号被调度以发生之前，停止所述充电信号的所述发送；

其中，所述NFC数据交换和所述充电信号在时间上不重叠。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述NFC数据交换的持续时间是固定的。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述NFC数据交换的持续时间是可变的，并且在当前的数据交换或先前的数据交换中指示所述持续时间。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述数据交换包括关于以下项目中的一个或多个项目的信息：1)充电信号是否要被发送；2)所述充电信号的强度；3)所述充电信号的起始时间；4)所述充电信号的持续时间；5)所述充电信号是否应当被调整；6)电池的充电状态；7)所述第二无线通信设备的内部温度；以及8)所述充电信号的接收功率。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述数据交换信号和所述充电信号使用相同的频率。

6.一种第一无线通信设备，所述第一无线通信设备具有处理器、存储器、以及近场通信(NFC)无线电模块，所述第一无线通信设备被配置为执行权利要求1-5中所述的方法。

7.一种第一无线通信设备，所述无线通信设备具有用以执行权利要求1-5中所述的方法的装置。

8.一种由第一无线通信设备进行无线通信的方法，包括：

执行与第二无线通信设备的近场通信NFC数据交换；以及

从所述第二无线通信设备接收充电信号；

其中，所述数据交换和所述充电信号发生在来自所述第二无线通信设备的两个相继轮询信号之间；

其中，所述充电信号发生在所述数据交换完成之后,并且在后续的轮询信号被调度以发生之前停止；

其中，所述数据交换和所述充电信号在时间上不重叠。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述NFC数据交换的持续时间是固定的。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述NFC数据交换的持续时间是可变的，并且在当前的数据交换或先前的数据交换中指示所述持续时间。

11.如权利要求8所述的方法，其中，所述数据交换包括关于以下项目中的一个或多个项目的信息：1)充电信号是否要被发送；2)所述充电信号的强度，3)所述充电信号的起始时间；4)所述充电信号的持续时间；5)所述充电信号是否应当被调整；6)电池的充电状态；7)所述第一无线通信设备的内部温度；以及8)所述充电信号的接收功率。

12.如权利要求8所述的方法，其中，所述数据交换信号和所述充电信号使用相同的频率。

13.一种第一无线通信设备，所述第一无线通信设备具有处理器、存储器、以及近场通信(NFC)无线电模块，所述第一无线通信设备被配置为执行权利要求8-12中所述的方法。

14.一种第一无线通信设备，所述无线通信设备具有用以执行权利要求8-12中所述的方法的装置。