CN107409277A - 用于使用更改用途的天线进行远场通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于使用更改用途的天线,在远场区域中执行近场通信(NFC)类型操作的方法。该方法包括:确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作。该方法还包括:当在远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作。

Description

用于使用更改用途的天线进行远场通信的系统和方法
相关申请
本申请与2015年3月6日提交的、针对“SYSTEMS AND METHODS FOR FAR-FIELDCOMMUNICATION USING AN NFC ANTENNA”的美国临时专利申请序列号62/129,439相关并要求享受其优先权。本申请还与2015年4月10日提交的、针对“SYSTEMS AND METHODS FORFAR-FIELD COMMUNICATION USING A SHARED ANTENNA”的美国临时专利申请序列号62/146,022相关并要求享受其优先权。本申请还与2015年4月13日提交的、针对“SYSTEMS ANDMETHODS FOR FAR-FIELD COMMUNICATION USING A SHARED CELLULAR ANTENNA”的美国临时专利申请序列号62/146,844相关并要求享受其优先权。本申请还与2015年4月13日提交的、针对“SYSTEMS AND METHODS FOR FAR-FIELD COMMUNICATION USING A SHARED WLANOR BLUETOOTH ANTENNA”的美国临时专利申请序列号62/146,817相关并要求享受其优先权。
技术领域
概括地说,所描述的技术涉及无线通信的装置和方法。更具体地,该技术涉及使用更改用途的(repurposed)天线,在远场区域中的近场通信(NFC)类型操作。
背景技术
家庭或办公室中的无线通信环境通常包括多个独立开发的无线接入技术和标准。这些技术最初是针对目标应用而设计的,并且对于这些应用来说,它们执行的相对较好。在典型的家庭或者办公室环境中,通过家庭所有者的IP回程连接向宽带调制解调器提供对内容(例如,网页、视频等等)的访问。例如,通过蜂窝网络,通过位于家庭或者办公室中的宏小区或毫微微小区,来提供移动服务。无线局域网(WLAN)接入点(AP)使用基于802.11的Wi-Fi技术来提供计算机、蜂窝电话、膝上型计算机、打印机和其它无线站之间的数据连接。
当前在电子设备中实现的另一种通信介质是近场通信(NFC)。在电子设备中对NFC接口的使用,向便携式设备提供了与非接触式集成电路卡(例如,射频识别(RFID)卡)的功能相类似的功能。此外,被提供有NFC接口的电子设备,通常能够操作成与其它NFC设备通信的射频(RF)读取器和/或写入器。NFC的基本方面是对RF范围中的电磁波的使用,并且信息内容的传输仅在短距离内(例如,在大约几厘米的范围内)实现。
无线通信设备可以使用NFC类型技术来与远程设备通信。由于NFC通常在电磁近场区域中操作,因此通信可以被限制到短距离。可以通过更改天线用途,以在近场区域外执行NFC类型的操作来实现益处。
发明内容
描述了一种使用更改用途的天线,在远场区域中执行近场通信(NFC)类型操作的方法。该方法包括:确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作。该方法还包括:当在远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作。
所述NFC类型操作可以包括:基于NFC协议或者射频识别(RFID)协议的无线通信。
在近场区域外部执行NFC类型操作可以包括:使用更改用途的天线,发送或者接收在远场区域中操作的载波信号。所述NFC类型操作可以在近辐射区域、过渡区域或者辐射区域中执行。
在一种实现方式中,确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作可以是基于在近场区域和远场区域中的轮询的。在另一种实现方式中,确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作可以是基于用户选择来操作被配置为在近场模式或远场模式下操作的软件应用的。在另一种实现方式中,确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作可以是基于位置信息的。
可以由远场无线单元来执行所述NFC类型操作。所述更改用途的天线可以是NFC环形天线。所述NFC类型操作可以由NFC控制器来执行。
该方法还可以包括:将匹配网络从在近场模式下使用的第一阻抗调整为在远场模式下使用的第二阻抗。第一阻抗可以产生与近场频率相一致的第一谐振峰,以及第二阻抗可以产生与远场频率相一致的第二谐振峰。
所述更改用途的天线可以是由NFC控制器和FM接收机共享的FM天线。
所述更改用途的天线可以是无线广域网(WWAN)天线。所述WWAN天线可以利用双工器被耦合到NFC控制器和WWAN模块。
所述更改用途的天线可以是被用于无线局域网(WLAN)通信或者蓝牙(BT)通信的远场天线。WLAN操作和NFC类型操作可以共享共同的无线单元和所述远场天线。所述共同的无线单元可以是可重新配置用于远场区域中的NFC类型操作的WLAN 802.11ah无线单元。可以将来自WLAN操作和NFC类型操作的基带信号复用到所述共同的无线单元。WLAN操作和NFC类型操作可以共享低噪声放大器(LNA)并且共享功率放大器(PA)以用于完全并发。用于WLAN的介质访问控制(MAC)、调制解调器和无线单元可以被重新配置用于NFC类型操作。
该方法还可以包括:确定用于NFC类型操作的远场频率是否被所述更改用途的天线单独地支持。可以对所述更改用途的天线和NFC环形天线进行组合以生成复合天线,用于当与由所述更改用途的天线能够支持的相比,所述远场频率更低时,在近场区域外部执行NFC类型操作。
该方法还可以包括:使用NFC环形天线,在近场区域内部,以及使用所述更改用途的天线,在近场区域外部,执行并发的NFC类型操作。
在近场区域外部执行NFC类型操作可以包括:使用远场频率,执行轮询频率扫描。
还描述了一种无线通信设备。该无线通信设备可以包括处理器、与所述处理器相通信的存储器、以及被存储在所述存储器中的指令。这些指令由所述处理器可执行,以确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作。这些指令还是可执行的,以当在远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作。
还描述了一种用于无线通信的装置。该装置包括:用于确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作的单元。该装置还包括:用于当在远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作的单元。
还描述了一种用于无线通信的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括在其上具有指令的非暂时性计算机可读介质。所述指令包括:用于使无线通信设备确定是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作的代码。所述指令还包括:用于使所述无线通信设备当在远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作的代码。
附图说明
图1是示出了用于使用更改用途的天线,在远场区域中执行近场通信(NFC)类型操作的无线通信系统的一种配置的框图;
图2是示出了用于使用更改用途,在远场区域中执行NFC类型操作的方法的流程图;
图3是示出了用于使用更改用途的天线,在远场区域中执行NFC类型操作的另一种方法的流程图;
图4是示出了用于使用NFC环形天线和更改用途的天线进行并发的近场和远场通信的方法的流程图;
图5是示出了用于使用更改用途的NFC天线,在远场区域中执行NFC类型操作的无线通信系统的一种配置的框图;
图6是示出了被配置用于使用NFC天线的近场通信的无线通信设备的一个例子的框图;
图7是示出了被配置用于使用NFC天线的远场通信的无线通信设备的另一个例子的框图;
图8是示出了被配置用于使用NFC天线的远场通信的无线通信设备的另一个例子的框图;
图9是示出了用于使用近场外的频率执行轮询频率扫描的方法的流程图;
图10是示出了用于使用FM天线,在远场区域中执行NFC类型操作的无线通信系统的一种配置的框图;
图11是示出了被配置用于使用更改用途的FM天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的一个例子的框图;
图12是示出了被配置用于使用更改用途的FM天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的另一个例子的框图;
图13是示出了被配置用于使用耳机天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的例子的框图;
图14是示出了被配置用于使用耳机天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的另一个例子的框图;
图15是示出了用于使用更改用途的无线广域网(WWAN)天线,在远场区域中执行NFC类型操作的无线通信系统的一种配置的框图;
图16是示出了被配置用于使用更改用途的WWAN天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的一个例子的框图;
图17是示出了用于使用更改用途的远场天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信系统的一种配置的框图;
图18是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线,在远场中进行NFC类型操作的无线通信设备的一个例子的框图;
图19是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的另一个例子的框图;
图20是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的另一个例子的框图;
图21是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备的另一个例子的框图;
图22是示出了NFC系统的框图;
图23是示出了包括收发机和远程单元的NFC类型系统的示例性示意图的框图;以及
图24示出了可以被包括在无线通信设备中的某些组件。
具体实施方式
下面结合附图阐述的具体实施方式,旨在作为对本公开内容的示例性实现方式的描述,并不旨在表示在其中可以实践本公开内容的仅有实现方式。贯穿本描述使用的术语“示例性的”意指“充当例子、实例或说明”,而不应当被必然地解释为优选的或者比其它示例性实现方式更具优势。具体实施方式包括出于提供对本公开内容的示例性实现方式的透彻理解的目的的具体细节。在一些情况下,一些设备是以框图形式示出的。
虽然为了使说明简单,将这些方法示出并描述为一系列的动作,但是应该理解并且意识到的是,这些方法并不受动作的顺序的限制,因为根据一个或多个方面,一些动作可以以与本文示出并描述的顺序不同的顺序发生和/或与其它动作并发地发生。例如,本领域技术人员将理解并且意识到的是,一个方法可以被替代地表示成例如状态图中的一系列相互关联的状态或事件。此外,可能不需要所有示出的动作来实现根据一个或多个方面的方法。
现在参照附图来描述各种配置,其中相同的附图标记可以指示功能类似的元件。如在本文的附图中通常描述并示出的系统和方法,可以用各种各样的不同的配置来排列和设计。因此,下面对于如在附图中表示的几种配置的更详细的描述,并非旨在限制所主张的范围,而仅仅是表示系统和方法。
图1是示出了用于使用更改用途的天线110,在远场区域中执行近场通信(NFC)类型操作的无线通信系统100的一种配置的框图。无线通信系统100可以包括与远程设备104相通信的无线通信设备102。
为了实现NFC类型技术,无线通信设备102可以在NFC环形天线周围的电磁区域的非辐射近场中的深处操作。例如,在一些场景中,无线通信设备102可以通过在电磁区域的近场(本文被称为近场区域)中操作,来与远程设备104通信。这些场景可以包括例如,设备的配对、点击支付和票务操作。
这些NFC环形天线相对于与其工作的NFC频率相关联的波长而言是电短的。用于近场操作的NFC频率(例如,近场频率)可以是13.56MHz。结果是,NFC环形天线主要在反应(reactive)区域(例如,近场区域)中感应耦合。
这种反应区域耦合从根本上限制了NFC设备可以通信的范围,因为它们的场传播与远场通信相比,随着离NFC环形天线的距离而更高阶地下降。在没有不可行的大的天线环形区域的情况下,NFC设备可以通信的距离实际上被限制到了几厘米。
存在着由NFC类型技术产生的更大范围将是有益的一些场景。举一个例子,可以用配置NFC的设备来实现个人身体域网络。在另一个例子中,可以使用NFC技术来实现购物车产品扫描。在该例子中,从大于几厘米的距离扫描被配备有NFC或RFID标签的产品可能是有益的。在更长距离上实现NFC类型操作可能是有益的其他例子包括:产品状态查询、仓库扫描和具备NFC能力的移动手机。
在这些和其它使用实例场景中仍然需要小面积的NFC天线,以允许对笨重的手持式读取器或者NFC移动(例如,电话)手机的使用。因此,挑战在于增加NFC类型操作的范围,而不使对于使用更大的天线的需求成为必需。
无线通信设备102可以包括:被配置为在远场区域中操作的天线结构。天线结构或者线圈相对于更高频的波长在物理上(和电学上)可以是长的。因此,通过为具有相关联的阻抗匹配的NFC天线选择与13.56MHz失调的更高的发射和接收载波频率,可以在远场区域中执行NFC类型操作。如本文使用的,远场区域包括近辐射(例如,菲涅耳(Fresnel))区域、(从反应到辐射的)过渡区域和辐射电磁区域中的一个或多个。因此,如本文使用的,远场通信包括:近辐射区域、过渡区域或者辐射区域中的无线通信。被配置为在远场区域中操作的天线结构可以被称为远场天线。
如本文使用的,术语“NFC类型操作”包括:基于NFC协议或者RFID协议的无线通信。这些通信协议可以是基于NFC标准或者RFID标准的。应当注意到的是,可以在远场区域中实现NFC类型操作。例如,NFC类型操作可以包括远场RFID操作和/或远场NFC操作。使用高频载波的NFC类型操作可以被称为高频通信操作。
无线通信设备102可以包括远场通信模块108。远场通信模块108可以被配置用于远场区域中的无线通信。远场通信模块108可以包括接收机、发射机、或者接收机和发射机二者(即,收发机)。
远场通信模块108可以使用天线结构来执行无线通信操作。该天线结构可以包括:被配置为在远场区域中操作的天线110和具有阻抗114的匹配网络112。远场通信模块108的例子包括FM接收机、无线广域网(WWAN)(例如,蜂窝)收发机、无线局域网(WLAN)(例如,WiFi)收发机和/或蓝牙收发机。
无线通信设备102可以包括用于在远场区域中执行NFC类型操作的NFC类型操作模块106。NFC类型操作模块106可以利用硬件或软件来实现。例如,在一种方法中,NFC类型操作模块106可以是与远场通信模块108分离的NFC控制器。在该方法中,可以将NFC类型操作模块106包括在具有远场通信模块108的芯片中。替代地,NFC类型操作模块106和远场通信模块108可以被包括在单独的芯片上。
在另一种方法中,NFC类型操作模块106可以是在利用或不利用单独的NFC控制器的情况下执行NFC类型操作的软件实现方式。例如,NFC类型操作模块106可以是现有的远场无线单元中的软件子系统。这种基于软件的方法具有不添加新的硬件组件来实现NFC类型操作的优势。
无线通信设备102可以对远场通信模块108的现有远场天线结构更改用途,以在远场区域中执行NFC类型操作。如本文使用的,“更改用途”指代将被配置用于一种类型的无线通信的天线110用在另一种类型的无线通信中。例如,无线通信设备102可以对被配置用于远场无线通信(例如,FM、WWAN、WLAN、蓝牙)的远场天线110更改用途,以在远场区域中执行NFC类型操作。在另一个例子中,无线通信设备102可以对被配置为在近场区域中操作的NFC环形天线更改用途,以在远场区域中执行NFC类型操作。
配置NFC的无线通信设备102可以利用相对于更高频波长在物理上(和电学上)是长的结构和天线。由于无线通信设备102在远场区域(即,近辐射区域或者辐射远场区域)中操作更改用途的天线110,因此存在着更大的可能性来扩大通信范围。在该方法中,无线通信设备102不受反应区域耦合和相关联的近场传播损耗的限制。
在第一实现方式中,更改用途的天线110可以是NFC环形天线自身。在该实现方式中,NFC控制器可以实现远场通信模块108和NFC类型操作模块106二者。结合图5-9来更详细地描述这种第一实现方式。
这种第一实现方式可以不改变13.56MHz天线110的设计方案和匹配网络112的阻抗114,但它既不排除对远场操作进行优化调整的能力,也不改变具备NFC能力的设备的正常近场通信操作。可以使用该实现方式来实现具有13.56MHz和高于13.56MHz操作频率(即,远场频率)的读取器与标签之间的通信。例如,远程设备104可以在以27.12MHz、40.68MHz、433.92MHz、915MHz和2.45GHz(但不限于此)的频率为中心的频带中操作。应当注意到的是,在一种配置中,这些远场频率可以是近场频率(例如,13.56MHz NFC频率)的谐波。在另一种配置中,这些远场频率526不需要是近场频率的谐波。
在该第一实现方式中,匹配网络112可以被共享用于近场和远场操作二者。但是,该方法可以对两种操作模式进行折衷,这是由于匹配网络112需要在用于相应的近场和远场操作的两个频率处谐振。因此,可以通过将匹配网络112与近场和远场操作解耦合来实现一些益处。
在第二实现方式中,更改用途的天线110是FM天线。很多移动手持机具有相对于更高频率波长在物理上(和电学上)是长的FM无线电天线结构。通常,将该FM天线实现成连接到无线通信设备102的耳机线的一部分。通过为具有相关联的阻抗匹配的连接的FM天线选择与13.56MHz失调的更高的发射和接收NFC载波频率,可以在远场区域中执行NFC类型操作。结合图10-14来更详细地描述这种第二实现方式。
在第三实现方式中,更改用途的天线110是WWAN天线。在该实现方式中,蜂窝天线可以被用于远场区域中的NFC类型操作。这种实现方式对WWAN天线更改用途以用于NFC类型操作,并且添加远场操作模式来进行NFC类型通信。结合图15-16来更详细地描述这种第三实现方式。
在第四实现方式中,更改用途的天线110是WLAN或蓝牙天线。在该实现方式中,可以对被配置用于WLAN或蓝牙通信的远场天线更改用途以用于NFC类型操作。这种实现方式对WLAN或蓝牙天线更改用途,并且添加远场操作模式以进行NFC类型通信。结合图17-21来更详细地描述这种第四实现方式。
图2是示出了用于使用更改用途的天线110,在远场区域中执行NFC类型操作的方法200的流程图。方法200可以由无线通信设备102来执行。无线通信设备102可以被配置有远场通信模块108和天线110,其中天线110可以被更改用途以用于远场区域中的NFC类型操作。更改用途的天线110可以是NFC环形天线、或者被配置用于远场操作的另一种天线(例如,FM天线、WWAN天线、WLAN天线或者蓝牙天线)。
无线通信设备102可以确定202是以近场模式还是以远场模式来执行近场通信(NFC)类型操作。该NFC类型操作可以包括基于NFC协议或者RFID协议的无线通信。
当在近场模式下时,无线通信设备102可以使用NFC环形天线,在近场区域内部执行NFC类型操作。例如,当在近场模式下时,无线通信设备102可以使用具有近场频率的载波信号,与远程设备104进行通信。在NFC的情况下,载波信号的近场频率可以是13.56MHz。该通信可以在电磁近场区域中操作。在无线通信期间,无线通信设备102可以被感应地耦合到远程设备104。
当在远场模式下时,无线通信设备102可以使用远场频率来进行NFC类型操作。远场频率可以是大于近场频率(例如,13.56MHz)的频率。
无线通信设备102可以基于各种因素确定202是以近场模式还是以远场模式来执行近场通信(NFC)类型操作。在一种实现方式中,无线通信设备102可以执行轮询。使用轮询,无线通信设备502可以与远程设备104进行通信,以确定可以使用哪些信令技术(例如,NFC-A、NFC-B、NFC-F等等)。
无线通信设备102可以确定202在近场区域、远场区域或这二者中执行轮询。当在近场模式下时,无线通信设备102可以使用近场频率,对处于近场区域中的远程设备104进行轮询。当在远场模式下时,无线通信设备102可以使用远场频率,对处于远场区域中的远程设备104进行轮询。
在一种实现方式中,无线通信设备102可以确定202分别在近场模式或远场模式下执行轮询。例如,如果无线通信设备102具有单一无线单元来在近场区域和远场区域二者中执行NFC类型操作,则无线通信设备102可以调度用于在近场区域和远场区域中操作的时间。可以以交错的方式来调度这些时间,以允许单一无线单元在近场模式和远场模式之间切换。
在另一种实现方式中,无线通信设备102可以确定202并发地在近场模式或远场模式下执行轮询。例如,如果无线通信设备102具有用于在近场区域中执行NFC类型操作的无线单元和用于在远场区域中执行NFC类型操作的单独的无线单元,则无线通信设备102可以同时地在近场区域中和在远场区域中执行NFC类型操作。远场操作对于近场无线单元可以表现成噪声,并且反之亦然。例如,无线通信设备102可以在近场区域中执行低功率NFC标签检测,而同时在远场区域中执行NFC类型操作。
在另一种实现方式中,无线通信设备102可以基于在该无线通信设备102上运行的给定应用,确定202是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作。例如,无线通信设备102上的程序(例如,app)可以被配置为在近场模式或者远场模式下操作。用户或者自动化过程可以选择给定的操作模式。例如,用户可以选择在远场模式下操作的移动支付应用。在接收到对该选择的指示时,无线通信设备102可以确定202在远场模式下执行NFC类型操作。
在另一种实现方式中,无线通信设备102可以基于位置信息,来确定202是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作。无线通信设备102可以获得位置信息,并且基于该位置信息来选择近场模式或者远场模式。例如,基于该位置信息,无线通信设备102可以确定其正在进入杂货店,在此其可以使用远场区域中的NFC类型操作来执行产品扫描。
在一种实现方式中,该位置信息可以是无线通信设备102的GPS坐标。无线通信设备102可以基于当前的GPS坐标来查询数据库,以确定是选择近场模式还是远场模式。
在另一种实现方式中,可以从提供唯一标识(ID)的信标或者标签,来获得该位置信息。无线通信设备102可以扫描信标或标签来确定该唯一ID。随后,无线通信设备102可以查询数据库,来确定信标或标签的位置。基于该位置信息,无线通信设备102可以选择近场模式或远场模式。这种实现方式在室内操作下可能是有益的,此时GPS或者其它广播信号可能是不可用的。
在另一种实现方式中,无线通信设备102可以基于可用于执行NFC类型操作的无线单元的类型,确定202是在近场模式还是远场模式下执行NFC类型操作。例如,如果无线通信设备102只具有可用的远场无线单元,则无线通信设备102可以确定202在远场模式下执行NFC类型操作。
无线通信设备102可以使用更改用途的天线110,在近场区域外部执行204NFC类型操作。无线通信设备102可以与远场区域(例如,近辐射区域、过渡区域或者辐射区域)中的一个或多个远程设备104通信。例如,无线通信设备102可以使用更改用途的天线110和被调谐到远场频率的匹配网络112(例如,远场匹配网络),来发送或接收在近场区域的外部操作的载波信号。
在一种实现方式中,NFC控制器可以使用更改用途的天线110,在远场区域中执行204NFC类型操作。在另一种实现方式中,可以由远场无线单元(例如,WWAN、WLAN或蓝牙无线单元)来执行204NFC类型操作。在该实现方式中,可以由远场无线单元的子系统来执行NFC类型操作。
图3是示出了用于使用更改用途的天线110,在远场区域中执行NFC类型操作的另一种方法300的流程图。该方法300可以由无线通信设备102来执行。无线通信设备102可以被配置有远场通信模块108、NFC电路和可以被更改用途以用于远场区域中的NFC类型操作的天线110。
该NFC电路可以包括NFC控制器、NFC环形天线和匹配网络112。更改用途的天线110可以是NFC环形天线、FM天线、WWAN天线、WLAN天线或者蓝牙天线。更改用途的天线110可以被更改用途以用于由NFC控制器来使用。替代地,更改用途的天线110可以是根据无线通信设备102的现有结构(例如,印刷电路板(PCB)迹线、接地层和金属结构)生成的混合天线。
无线通信设备102可以在近场模式下时,使用NFC环形天线,在近场区域内部执行302NFC类型操作。例如,当在近场模式下时,无线通信设备102可以使用具有近场频率的载波信号,与远程设备104进行通信。在NFC的情况下,载波信号的近场频率可以是13.56MHz。该通信可以在电磁近场区域中操作。在该无线通信期间,无线通信设备102可以被感应地耦合到远程设备104。
无线通信设备102可以切换304到远场模式。当在远场模式下时,无线通信设备102可以切换到远场频率。远场频率可以是大于近场频率(例如,13.56MHz)的频率。在一种配置中,远场频率可以是近场频率的谐波。无线通信设备102可以使用远场频率来生成载波信号。
无线通信设备102可以使用更改用途的天线110,在近场区域外部执行306NFC类型操作。无线通信设备102可以与远场区域(例如,近辐射区域、过渡区域或者辐射区域)中的一个或多个远程设备104进行通信。例如,无线通信设备102可以使用更改用途的远场天线110和被调谐到远场频率的匹配网络112(例如,远场匹配网络),来发送或接收在近场区域的外部操作的载波信号。所述一个或多个远程设备104可以被调谐,以在近场外部操作。
无线通信设备102可以确定远场频率是否由更改用途的天线110单独地支持。如果远场频率低于由更改用途的天线110能够单独支持的频率,则无线通信设备102可以将更改用途的天线110与NFC环形天线进行组合,以生成用于远场区域中的NFC类型操作的复合天线。
图4是示出了用于使用NFC环形天线和更改用途的天线110进行并发的近场通信和远场通信的方法400的流程图。方法400可以由无线通信设备102来执行。无线通信设备102可以被配置有远场通信模块108、NFC电路和可以被更改用途以用于远场区域中的NFC类型操作的天线110。
该NFC电路可以包括NFC控制器、NFC环形天线和匹配网络112。更改用途的天线110可以是NFC环形天线、FM天线、WWAN天线、WLAN天线或者蓝牙天线。更改用途的天线110可以被更改用途以用于由NFC控制器来使用。替代地,更改用途的天线110可以是根据无线通信设备102的现有结构(例如,(PCB)迹线、接地层和金属结构)生成的混合天线。
无线通信设备102可以使用NFC环形天线,在近场区域内部执行402NFC类型操作。例如,无线通信设备102可以使用具有近场频率的载波信号,与远程设备104进行通信。在NFC的情况下,载波信号的近场频率可以是13.56MHz。该通信可以在电磁近场区域中操作。在该无线通信期间,无线通信设备102可以被感应地耦合到远程设备104。
无线通信设备102还可以使用更改用途的天线110,在近场区域外部执行404并发的NFC类型操作。例如,在并发的无线通信中,无线通信设备102可以使用近场频率来执行NFC类型操作,并使用一个或多个远场频率,在近场区域的外部执行NFC类型操作。
近场载波和远场载波可以被用于读操作和写操作二者。例如,无线通信设备102可以使用更改用途的天线110,采用具有远场频率的载波信号来与第一远程设备104进行通信。无线通信设备102可以使用NFC环形天线,采用具有近场频率的载波信号来并发地与第二远程设备104进行通信。
图5是示出了用于使用更改用途的NFC天线510,在远场区域中执行NFC类型操作的无线通信系统500的一种配置的框图。无线通信系统500可以包括与远程设备504相通信的无线通信设备502。在一种配置中,无线通信设备502和远程设备504可以使用感应耦合通信来进行通信。
在感应耦合通信的一种实现方式中,无线通信设备502和远程设备504可以使用近场通信(NFC)。在近场通信的背景下,存在进行通信的两个设备:发起方和目标。无线通信设备502可以是发起方NFC设备,而远程设备504可以是目标NFC设备。发起方NFC设备的天线510产生由目标NFC设备的天线516接收的辐射场(其还被称为磁场或者电磁场)。远程设备504(例如,目标NFC设备)具有发射机和接收机。无线通信设备502(例如,发起方NFC设备)也具有发射机和接收机。发起方NFC设备还可以被称为轮询器、轮询设备、读取器或者发起方。目标NFC设备还可以被称为监听器、监听设备、标签或者目标。
远程设备504和无线通信设备502可以使用一种或多种NFC信令技术来与彼此通信。这些NFC信令技术可以包括NFC类型A、NFC类型B和NFC类型F。这些NFC信令技术在使用的调制方案方面不同。
NFC具有四种不同的标签类型,它们支持NFC信令技术的子集。类型1标签(T1T)使用不具有数据冲突保护的NFC类型A通信。类型2标签(T2T)使用具有防冲突的NFC类型B通信。类型3标签(T3T)使用具有防冲突的NFC类型F。类型4标签(T4T)可以使用具有防冲突的NFC类型A(T4AT)或者NFC类型B(T4BT)。
在一种配置中,无线通信设备502和远程设备104可以是可操作的以通过各种接口(例如,帧RF接口、ISO数据交换协议(DEP)RF接口和NFC-DEP RF接口),使用NFC进行通信。在另一种配置中,无线通信设备502和远程设备504可以用通过逻辑链路控制协议(LLCP)规定的链路层连接,建立基于NFC-DEP RF协议的通信链路。在另一种配置中,无线通信设备502和远程设备504可以是可操作以被连接到接入网络和/或核心网络(例如,CDMA网络、GPRS网络、UMTS网络和其它类型的有线和无线通信网络)。
无线通信设备502可以对附近的NFC设备进行轮询。当远程设备504来到无线通信设备502的几厘米之内时,其可以开始监听。随后,无线通信设备502将与远程设备504进行通信,以确定可以使用哪些信令技术。在一种情况下,无线通信设备502可以充当读取器。举一个例子,用户可以将无线通信设备502放置在远程设备504的附近,以发起支付交易。
无线通信设备502可以生成RF场,以与远程设备504进行通信。无线通信设备502可以对该RF场进行调制,以向远程设备504发送信号(例如,数据)。一旦远程设备504接收到该信号,无线通信设备502就可以发送连续波以维持该RF场。该连续波可以具有载波频率。在NFC的情况下,该载波频率可以是13.56兆赫兹(MHz)。
在NFC操作下,远程设备504可以接收RF场。远程设备504可以通过在连续波上执行调制来进行响应。无线通信设备502可以接收该经调制的信号,并可以尝试对其进行解码。
无线通信设备502可以对NFC天线510更改用途,以在近场区域外部执行NFC类型操作。在该实现方式中,更改用途的天线110是NFC天线510。配置NFC的无线通信设备502可以利用NFC天线结构(或者线圈)相对于更高频波长在物理上(和电学上)是长的事实。因此,无线通信设备502可以选择更高的发射和接收载波频率来在近场区域的外部执行无线通信,而仍然使用近场通信(NFC)天线电路。
在与远程设备504的无线通信期间,无线通信设备502可以使用NFC天线电路,来发送或接收在近场区域的外部操作的信号。该信号可以是具有大于13.56兆赫兹(MHz)的载波频率的载波信号518。远程设备504可以是也被配置为在近场区域外部操作的标签(例如,RFID标签或NFC标签)或者装备NFC的手持机设备。
对于远场频率526而言,无线通信设备502可以针对具有相关联的阻抗514匹配的NFC天线,发送和接收与13.56MHz的偏谐(off-tune)。可以在远场区域中实现通信操作。
由于无线通信设备502可以在近辐射或者辐射的远场中使用NFC天线510,因此无线通信设备502可以扩大通信范围。因此,无线通信设备502不受反应区域耦合和相关联的近场传播损耗的限制。换言之,无线通信设备502可以使用NFC天线电路来实现射频(RF)通信。
无线通信设备502可以对NFC天线510更改用途以用于远场操作。无线通信设备502还可以添加用于远场通信的操作模式,在该操作模式下,无线通信设备502在比近场频率524(例如,13.56MHz)更大的远场频率526处生成载波频率。因此,无线通信设备502可以向NFC添加远场(例如,过渡区域或近辐射区域)通信能力。
可以使用所描述的系统和方法来实现具有13.56MHz和比13.56MHz操作频率更高频率二者的读取器(例如,装备NFC的手持机)与标签之间的通信。
在一种实现方式中,无线通信设备502可以使用NFC协议来实现远场无线通信。例如,无线通信设备502可以根据NFC协议,对与远程设备504的载波信号518执行载波调制。远程设备504可以对所接收的载波信号518执行有源负载调制(ALM)或无源负载调制(PLM)。但是,比13.56MHz更高的载波频率可以被用于载波信号518。在ALM的情况下,无线通信设备502和远程设备504可以轮流在远场频率526处生成载波信号518。
在载波调制的一个例子中,无线通信设备502可以对其自己的传出的载波信号518进行调制,以发送消息。远程设备504可以对该传入的载波信号518进行无源或有源负载调制,并因此利用负载调制信号进行响应。远程设备504也可以在发送其自己的载波信号518方面进行轮流,远程设备504对载波信号518进行调制,以将消息发送回无线通信设备502。
此外,无线通信设备502可以向远程标签供电(如在NFC中),但是这可以在近场外部的电磁区域中完成。另外,可以根据NFC协议来完成对远程设备504的轮询,但是该轮询可以发生在比13.56MHz更高的一个或多个载波频率处。
在一种实现方式中,无线通信设备502可以包括NFC模块520和NFC天线电路。该NFC天线电路可以包括匹配网络512和NFC天线510。NFC天线510可以是环形或者线圈天线。匹配网络512可以具有某种阻抗514,其中该种阻抗514被配置为在NFC频率(例如,13.56MHz)处,在NFC天线510中产生谐振。
在一种配置中,NFC模块520可以是NFC控制器。NFC模块520可以包括近场操作模块522和远场操作模块506。近场操作模块522可以实现普通NFC类型操作。当在普通近场模式下时,无线通信设备502可以在近场频率(例如,13.56MHz)处生成载波频率,以与近场区域中的远程设备504进行通信。
远场操作模块506可以使用NFC天线电路,在近场区域的外部实现无线通信。当在远场模式下时,无线通信设备502可以在远场频率526(其大于13.56MHz)处生成载波频率,以与远程设备504进行通信。远程设备504可以类似地调谐,以在近场区域的外部进行操作。例如,远程设备504可以被配置为使用NFC天线电路来接收和发送远场载波信号518。
在一种实现方式中,无线通信设备502可以针对近场区域的外部的无线通信,维持对13.56MHz NFC天线510的设计方案和阻抗514匹配。换言之,无线通信设备502可以针对近场操作和远场操作,对NFC天线510和匹配网络512的阻抗514进行重用。因此,在本实现方式中,无线通信设备502可以不改变具备NFC能力的设备的普通近场通信操作。
在另一种实现方式中,无线通信设备502可以将匹配网络512从在近场操作期间使用的第一阻抗514,调整到在远场操作期间使用的第二阻抗514。在该实现方式中,可以针对远场频率526来优化匹配网络512的阻抗514。第一阻抗514可以产生与近场频率524相一致的第一谐振峰。第二阻抗514可以产生与远场频率526相一致的第二谐振峰。
应当注意到的是,近场(例如,13.56MHz)载波和远场载波均可以被用于读操作和写操作二者。在一种实现方式中,无线通信设备502可以使用NFC天线电路,在近场区域的外部执行并发的无线通信。在并发的无线通信中,无线通信设备502可以(使用近场频率524)执行普通的NFC通信和(使用一个或多个远场频率526)在近场区域的外部执行无线通信。
近场载波和远场载波可以被用于读操作和写操作二者。例如,无线通信设备502可以使用具有远场频率526的载波信号518,与第一远程设备504进行通信。无线通信设备502可以使用具有近场频率524的载波信号518,并发地与第二远程设备504进行通信。
在另一种实现方式中,无线通信设备502可以在与使用近场频率524与第二远程设备504进行读操作和写操作的不同时间,使用远场频率526与第一远程设备504执行读操作和写操作。在该实现方式中,无线通信设备502可以针对近场频率524和每个远场频率526,在不同的时间来发送或接收远场载波信号518。
无线通信设备502可以针对不同的频率,在多种模式下操作。在一种配置中,远场操作模块506可以被配置为使用多个远场频率526来执行无线通信。例如,远场操作模块506可以使用27.12MHz、40.68MHz、433.92MHz、915MHz或者2.45GHz载波频率,与一个或多个远程设备504来执行无线通信。
在另一种实现方式中,无线通信设备502可以使用一个或多个远场频率526来执行轮询。例如,轮询模块528可以使用近场外部的频率来执行轮询频率扫描。可以这样做,以便对操作在远场频率526处的一个或多个远程设备504进行轮询。
所描述的系统和方法将导致近场区域外部的基于NFC的通信。因此,可以扩大NFC的范围。所描述的系统和方法可以维持现有的NFC电路(例如,匹配网络512和NFC天线510),以简化设计方案和实现方式。但是,可以进行另外的优化调整(例如,匹配网络512的阻抗514调整),以实现改善的性能。另外,由于无线通信设备502和远程设备504之间的通信发生在近场外部,因此该通信不太易于受到由于磁耦合而导致的干扰。
图6是示出了被配置用于使用NFC天线610进行近场通信的无线通信设备602的一个例子的框图。无线通信设备602可以包括NFC模块620,其包括被耦合到匹配网络612a的发射机632和接收机634。匹配网络612a可以被耦合到NFC天线610,NFC天线610可以发送和接收信号。匹配网络612a可以具有在天线电路中产生谐振峰的阻抗。
发射机632可以生成载波信号618。载波信号618可以具有近场频率624(例如,13.56MHz),以用于与近场区域630中的远程设备进行通信。替代地,载波信号618可以具有远场频率626,以用于与近场区域630外部的远程设备进行通信。远场频率626可以大于近场频率624。
远程设备可以是RFID标签或者NFC设备。远程设备可以包括天线616和匹配网络612b。
在该例子中,无线通信设备602可以与近场区域630中的远程设备执行近场通信(NFC)。因此,发射机632可以生成具有13.56MHz的NFC频率的载波信号618。在该情况下,无线通信设备602可以与远程设备感应耦合。
在与远程设备的通信期间,无线通信设备602和远程设备可以执行载波调制。无线通信设备602可以使用13.56MHz载波信号618,来进行与远程设备的通信和功率传送。例如,无线通信设备602可以对其自己的传出的载波信号618进行调制,以发送消息。远程设备可以对该传入的载波信号618进行无源或有源负载调制,并因此利用负载调制信号进行响应。远程设备也可以在发送其自己的载波信号618方面进行轮流,远程设备对载波信号618进行调制,以将消息发送回无线通信设备602。
图7是示出了被配置用于使用NFC天线710进行远场通信的无线通信设备702的另一个例子的框图。无线通信设备702可以包括NFC模块720,其包括被耦合到匹配网络712a的发射机732和接收机734。匹配网络712a可以被耦合到NFC天线710,NFC天线710可以发送和接收信号。
发射机732可以生成载波信号718。载波信号718可以具有近场频率724(例如,13.56MHz),以用于与近场区域630中的远程设备704进行通信。替代地,载波信号718可以具有远场频率726,以用于与远场区域738中的远程设备704进行通信。远场频率726可以大于近场频率724。
远程设备704可以是RFID标签或者NFC设备。远程设备704可以包括天线716和匹配网络712b。
在该例子中,无线通信设备702可以与远场区域738中的远程设备704执行远场通信。因此,发射机732可以生成具有远场频率726的载波信号718。例如,该载波频率可以是27.12MHz、40.68MHz、433.92MHz、915MHz或者2.45GHz。类似地,接收机734可以接收具有远场频率726的载波信号718。由于远程设备704处于远场区域738中,因此无线通信设备702可以不与远程设备704感应耦合。
在与远程设备704的通信期间,无线通信设备702和远程设备704可以如上所述的执行载波调制。远程设备704可以被调谐,以使用远场频率726。因此,远程设备704可以使用远场频率726来发送和接收载波信号718。
图8是示出了被配置用于使用NFC天线810进行远场通信的无线通信设备802的另一个例子的框图。无线通信设备802可以包括NFC模块820,其包括被耦合到匹配网络812a的发射机832和接收机834。匹配网络812a可以被耦合到NFC天线810,NFC天线810可以发送和接收信号。
第一远程设备804a可以位于近场区域830中。第一远程设备804a可以包括匹配网络812b。第二远程设备804b可以位于远场区域838中。第二远程设备804b可以包括匹配网络812c。远程设备804可以是RFID标签或者NFC设备。
在该例子中,无线通信设备802可以执行与第一远程设备804a和第二远程设备804b的并发的通信。无线通信设备802可以与近场区域中的第一远程设备804a执行近场通信(NFC)。因此,发射机832可以生成具有13.56MHz的NFC频率824的载波信号818,以用于与第一远程设备804a进行通信。类似地,接收机834可以从第一远程设备804a接收13.56MHz载波信号818。
无线通信设备802还可以使用NFC天线电路,与第二远程设备804b执行远场通信。因此,发射机832可以生成具有大于近场频率824的远场频率826的载波信号818。类似地,接收机834可以从第二远程设备804b接收具有远场频率826的载波信号818。
图9是示出了用于使用近场外部的频率来执行轮询频率扫描的方法900的流程图。方法900可以由无线通信设备502来执行。无线通信设备502可以被配置有NFC电路。NFC电路可以包括NFC控制器(例如,NFC模块520)和NFC天线电路(例如,NFC天线510和匹配网络512)。
无线通信设备502可以使用一个或多个远场频率526来发起902轮询。远场频率526可以大于近场频率524(例如,13.56MHz)。无线通信设备502可以被配置为在一个或多个远场频率526上进行轮询。例如,无线通信设备502可以包括要在其上进行轮询的远场频率526的列表。
无线通信设备502可以执行针对第一远场频率526的轮询。无线通信设备502可以对操作在远场频率526处的一个或多个远程设备504进行轮询。例如,第一远场频率526可以是27.12MHz。因此,无线通信设备502可以针对使用27.12MHz进行通信的远程设备进行轮询。无线通信设备502可以使用NFC天线电路来执行该轮询。
在完成针对第一远场频率526的轮询时,无线通信设备502可以确定906是否存在更多的远场频率526要轮询。如果存在一个或多个另外的远场频率526要轮询,则无线通信设备502可以执行908针对下一个远场频率526的轮询。例如,下一个远场频率可以是40.68MHz。因此,无线通信设备502可以针对使用40.68MHz进行通信的远程设备504进行轮询。
随后,无线通信设备502可以再次确定906是否存在更多的远场频率526要轮询。当没有更多的远场频率526要轮询时,方法900可以结束910。
图10是示出了用于使用FM天线1010,在远场区域中执行NFC类型操作的无线通信系统1000的一种配置的框图。无线通信系统1000可以包括与远程设备1004相通信的无线通信设备1002。可以根据结合图1描述的无线通信设备102来实现无线通信设备1002。
在该实现方式中,无线通信设备1002可以对FM天线1010更改用途,以在远场区域中执行NFC类型操作。配置NFC的无线通信设备1002可以利用FM无线电天线结构相对于更高频波长在物理上(和电学上)是长的事实。可以将FM天线1010实现成被连接到无线通信设备1002的耳机线的一部分。
在与远程设备1004的无线通信期间,无线通信设备1002可以使用FM天线1010,来发送或接收在近场区域的外部操作的信号。该信号可以是具有大于13.56兆赫兹(MHz)的载波频率的载波信号。远程设备1004可以是也被配置为在近场区域外部操作的标签(例如,RFID标签或NFC标签)或者装备NFC的手持机设备。
对于远场频率1026而言,无线通信设备1002可以针对具有相关联的阻抗匹配的FM天线1010,发送和接收与13.56MHz的偏谐。FM天线1010可以被耦合到远场匹配网络1012b,该远场匹配网络1012b被配置为在远场频率1026处谐振。在一种实现方式中,FM天线1010还可以被耦合到双工器。该双工器可以允许无线通信设备1002与NFC模块1020和FM接收机(未示出)共享FM天线1010。
可以在近辐射区域(例如,Fresnel)、(例如,从反应到辐射的)过渡区域、或者甚至到辐射的(例如,远场区域)电磁区域中,实现NFC操作。如本文使用的,近辐射区域、过渡区域和辐射区域被共同地称为远场区域。因此,如本文使用的,远场通信包括:近辐射区域、过渡区域或者辐射区域中的无线通信。
由于FM天线1010可以被用于远场区域中的NFC,因此可以扩大通信范围。这是由于在该情况下,NFC类型操作不受反应区域耦合和相关联的近场传播损耗的限制。换言之,无线通信设备1002可以使用FM天线1010来实现射频(RF)通信,以在远场中执行NFC类型操作。
可以使用所描述的系统和方法来实现操作在近场频率、远场频率1026或者二者处的读取器(例如,装备NFC的手持机)和标签之间的通信。如本文使用的,近场频率1024近似为13.56MHz。应当注意到的是,在一种配置中,这些远场频率1026可以是13.56MHz NFC频率的谐波。在另一种配置中,这些远场频率1026不需要是13.56MHz NFC频率的谐波。
在一种实现方式中,无线通信设备1002可以包括NFC模块1020、NFC环形天线1040、近场匹配网络1012a、FM天线1010和远场匹配网络1012b。NFC环形天线1040可以是环形或者线圈天线。近场匹配网络1012a可以具有某种阻抗(即,近场阻抗1014a),其中该种阻抗被配置为在近场频率(例如,13.56MHz)处,在NFC环形天线1040中产生谐振。
可以将FM天线1010实现成耳机或者被配置为接收和/或发送FM信号的另一种FM无线电天线结构。远场匹配网络1012b可以具有远场阻抗1014b,该远场阻抗1014b被配置为在远场频率1026处,在FM天线1010中产生谐振。
在一种配置中,NFC模块1020可以是NFC控制器。NFC模块1020可以包括近场操作模块1022和远场操作模块1006。无线通信设备1002可以在用于近场操作的NFC环形天线1040与用于远场(例如,远场)操作的FM天线1010之间进行切换。无线通信设备1002可以具有用于近场通信的操作模式(即,近场模式1042)和用于远场通信的另一种操作模式(即,远场模式1044)。
在近场模式1042中,无线通信设备1002可以使用NFC环形天线1040和近场频率1024来执行NFC类型操作。例如,无线通信设备1002可以在13.56MHz的近场频率1024,发送或接收载波信号。当在近场模式1042下时,无线通信设备1002的NFC环形天线1040可以与远程设备1004的天线感应耦合。
在远场模式1044下,无线通信设备1002可以切换到使用FM天线1010和远场频率1026来执行NFC类型操作。当在远场模式1044下时,无线通信设备1002可以在大于近场频率1024(例如,13.56MHz)的远场频率1026处生成载波频率。无线通信设备1002可以使用FM天线1010,在远场区域中发送和接收NFC类型信号。
远场匹配网络1012b可以被配置有远场阻抗1014b,其在远场频率1026处,在FM天线1010中产生谐振。在该实现方式中,可以针对远场频率1026来优化远场阻抗1014b。远场阻抗1014b可以产生与远场频率1026相一致的谐振峰。
远程设备1004可以被类似地调谐,以在近场区域的外部操作。例如,远程设备1004可以被配置为使用天线电路来接收和发送远场载波信号。因此,无线通信设备1002可以向NFC类型操作添加远场通信能力。
应当注意到的是,近场载波(例如,13.56MHz)和远场载波均可以被用于读操作和写操作二者。在一种实现方式中,无线通信设备1002可以针对近场模式1042和远场模式1044,执行并发的NFC类型操作。在并发的无线通信中,无线通信设备1002可以(使用近场频率1024和NFC环形天线1040)执行普通的NFC通信和(使用一个或多个远场频率1026和FM天线1010)在近场区域的外部执行NFC类型操作。
近场载波和远场载波可以被用于读操作和写操作二者。例如,无线通信设备1002可以使用具有远场频率1026的载波信号,与第一远程设备1004进行通信。无线通信设备1002可以使用具有近场频率1024的载波信号,并发地与第二远程设备1004进行通信。
在另一种实现方式中,无线通信设备1002可以在与使用近场频率1024与第二远程设备1004进行读操作和写操作的不同时间,使用远场频率1026与第一远程设备1004执行读操作和写操作。在该实现方式中,无线通信设备1002可以针对近场模式1042和远场模式1044,在不同的时间来发送或接收远场载波信号。
无线通信设备1002可以针对不同的远场频率1026,在多种模式下操作。在一种配置中,远场操作模块1006可以被配置为使用多个远场频率1026来执行无线通信。例如,远场操作模块1006可以利用27.12MHz、40.68MHz、433.92MHz、915MHz或者2.45GHz载波频率,与一个或多个远程设备1004来执行NFC类型操作。
所描述的系统和方法将导致近场区域外部的NFC类型操作。因此,可以扩大NFC的范围。所描述的系统和方法可以针对近场操作,维持现有的NFC电路(例如,近场匹配网络1012a和NFC环形天线1040)。但是,针对远场操作,可以通过使用FM天线1010和远场匹配网络1012b,来实现进一步的优化。另外,由于无线通信设备1002和远程设备1004之间的通信发生在近场区域外部,因此该通信不太易于受到由于磁耦合而导致的干扰。
图11是示出了被配置用于使用更改用途的FM天线1110,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备1102的一个例子的框图。无线通信设备1102可以包括NFC模块1120和FM接收机1146。
NFC模块1120可以包括用于发送和接收NFC信号的发射机1132和接收机1134。发射机1132可以被耦合到近场匹配网络1112a和远场匹配网络1112b。接收机1134也可以被耦合到近场匹配网络1112a和远场匹配网络1112b。
近场匹配网络1112a可以被耦合到NFC环形天线1140。近场匹配网络1112a可以被配置有阻抗1114a(例如,近场阻抗1114a),其在近场频率1024(例如,13.56MHz)处,在NFC环形天线1140中产生谐振。
远场匹配网络1112b可以被耦合到双工器1148。双工器1148可以允许FM接收机1146和NFC模块1120共享FM天线1110。在一种实现方式中,FM天线1110可以是被连接到无线通信设备1102的耳机线。
无线通信设备1102可以使用NFC类型操作,与远程设备1104进行通信。例如,发射机1132可以生成用于向远程设备1104传输的载波信号。接收机1134可以从远程设备1104接收载波信号。远程设备1104可以是RFID标签或者NFC设备。远程设备1104可以包括天线1116和匹配网络1112。
当无线通信设备1102在近场模式1042下时,无线通信设备1102可以使用NFC环形天线1140,在近场区域内部执行NFC类型操作。例如,无线通信设备1102可以发送或者接收具有近场频率1024(例如,13.56MHz)的载波信号,以用于与近场区域1130中的第一远程设备1104a进行通信。在该情况下,可以对第一远程设备1104a的天线1116a和匹配网络1112c进行调谐,以用于近场区域中的NFC类型操作。无线通信设备1102可以与第一远程设备1104a感应耦合。
当无线通信设备1102在远场模式1044下时,无线通信设备1102可以使用FM天线1110,在近场区域外部执行NFC类型操作。例如,无线通信设备1102可以发送或者接收具有远场频率1026的载波信号,以用于与远场区域1138中的第二远程设备1104b进行通信。在该情况下,可以对第二远程设备1104b的天线1116b和匹配网络1112d进行调谐,以用于远场区域1138中的NFC类型操作。远场频率1026可以大于近场频率1024。
图12是示出了被配置用于使用更改用途的FM天线1210a,在远场区域1238中进行NFC类型操作的无线通信设备1202的另一个例子的框图。无线通信设备1202可以使用NFC类型操作,与远程设备1204进行通信。
无线通信设备1202可以包括NFC模块1220、发射机1232a、接收机1234a、近场匹配网络1212a、NFC环形天线1240a、远场匹配网络1212b、FM接收机1246a、双工器1248a和FM天线1210a,如上面结合图11描述的。远程设备1204也可以包括NFC模块1220b、发射机1232b、接收机1234b、近场匹配网络1212c、NFC环形天线1240b、远场匹配网络1212d、FM接收机1246b、双工器1248b和FM天线1210b,如上面结合图11描述的。
无线通信设备1202可以使用NFC类型操作,与远程设备1204进行通信。例如,发射机1232a可以生成用于向远程设备1204传输的载波信号。接收机1234a可以从远程设备1204接收载波信号。
当无线通信设备1202和远程设备1204位于近场区域1230时,无线通信设备1202和远程设备120可以操作在近场模式1042下。在该情况下,无线通信设备1202和远程设备120可以感应耦合。当无线通信设备1202在近场模式1042下时,无线通信设备1202可以使用其NFC环形天线1240a,在近场区域1230内部执行NFC类型操作。类似地,远程设备1204也可以使用其NFC环形天线1240b,在近场区域1230内部执行NFC类型操作。
当无线通信设备1202和远程设备1204位于远场区域1238时,无线通信设备和远程设备可以操作在远场模式1044下。当无线通信设备1202在远场模式1044下时,无线通信设备1202可以使用其FM天线1210a,在近场区域1230外部执行NFC类型操作。类似地,远程设备1204也可以使用其FM天线1210b,在近场区域1230外部执行NFC类型操作。
图13是示出了被配置用于使用耳机天线1310,在远场区域1338中进行NFC类型操作的无线通信设备1302的例子的框图。在该情况下,无线通信设备1302可以使用更改用途的耳机天线1310而不使用FM无线单元,来执行NFC类型操作。
无线通信设备1302可以包括NFC模块1320、发射机1332、接收机1334、近场匹配网络1312a、NFC环形天线1340和远场匹配网络1312b,如上面结合图11描述的。在该例子中,无线通信设备1302不包括FM接收机1146。但是,即使在没有FM无线单元的情况下,无线通信设备1302也可以将耳机天线1310(例如,耳机线)用作FM天线。
无线通信设备1302可以使用NFC类型操作,与远程设备1304进行通信,如结合图11描述的。远程设备1304可以是RFID标签或者NFC设备。远程设备1304可以包括天线1316和匹配网络1312。
当无线通信设备1302在近场模式1042下时,无线通信设备1302可以使用NFC环形天线1340,在近场区域1330内部执行NFC类型操作。例如,无线通信设备1302可以发送或者接收具有近场频率1024(例如,13.56MHz)的载波信号,以用于与近场区域1330中的第一远程设备1304a进行通信。在该情况下,可以对第一远程设备1304a的天线1316a和匹配网络1312c进行调谐,以用于近场区域1330中的NFC类型操作。无线通信设备1302可以与第一远程设备1304a感应耦合。
当无线通信设备1302在远场模式1044下时,无线通信设备1302可以使用耳机天线1310,在近场区域1330外部执行NFC类型操作。例如,无线通信设备1302可以发送或者接收具有远场频率1026的载波信号,以用于与远场区域1338中的第二远程设备1304b进行通信。在该情况下,可以对第二远程设备1304b的天线1316b和匹配网络1312d进行调谐,以用于远场区域1338中的NFC类型操作。远场频率1026可以大于近场频率1024。
图14是示出了被配置用于使用耳机天线1410a,在远场区域1438中进行NFC类型操作的无线通信设备1402的另一个例子的框图。在该情况下,无线通信设备1402可以使用耳机天线1410a而不使用FM无线单元,来执行NFC类型操作。
无线通信设备1402可以包括NFC模块1420a、发射机1432a、接收机1434a、近场匹配网络1412a、NFC环形天线1440a和远场匹配网络1412b,如上面结合图11描述的。在该例子中,无线通信设备1402不包括FM接收机1146。但是,即使在没有FM无线单元的情况下,无线通信设备1402也可以将耳机天线1410a(例如,耳机线)用作FM天线。
类似地,远程设备1404还可以包括NFC模块1420b、发射机1432b、接收机1434b、近场匹配网络1412c、NFC环形天线1440b和远场匹配网络1412d,如上面结合图11描述的。远程设备1404也可以包括耳机天线1410b。
当无线通信设备1402和远程设备1404位于近场区域1430时,无线通信设备1402和远程设备1404可以操作在近场模式1042下。在该情况下,无线通信设备1402和远程设备1404可以感应耦合。当无线通信设备1402在近场模式1042下时,无线通信设备1402可以使用其NFC环形天线1440a,在近场区域1430内部执行NFC类型操作。类似地,远程设备1404也可以使用其NFC环形天线1440b,在近场区域1430内部执行NFC类型操作。
当无线通信设备1402和远程设备1404位于远场区域1438时,无线通信设备1402和远程设备1404可以操作在远场模式1044下。当无线通信设备1402在远场模式1044下时,无线通信设备1402可以使用其耳机天线1410a,在近场区域1430外部执行NFC类型操作。类似地,远程设备1404也可以使用其耳机天线1410b,在近场区域1430外部执行NFC类型操作。
图15是示出了用于使用更改用途的WWAN天线1510,在远场区域中执行NFC类型操作的无线通信系统1500的一种配置的框图。无线通信系统1500可以包括与远程设备1504相通信的无线通信设备1502。可以根据结合图1描述的无线通信设备102来实现无线通信设备1502。
在该实现方式中,被用于远场区域中的NFC类型操作的更改用途的天线110,可以是被配置用于蜂窝通信的无线广域网(WWAN)天线1510。无线通信设备1502可以包括WWAN模块1550。WWAN模块1550可以执行蜂窝通信操作。WWAN可以通过使用蜂窝天线和网络,利用蜂窝通信来扩大无线覆盖。在一种实现方式中,WWAN可以包括WLAN技术。
WWAN可以根据某些工业标准(例如,第三代合作伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)标准)进行操作。通信设备可以遵循的标准的其它例子包括:电气与电子工程师协会(IEEE)802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和/或802.11ac(例如,无线保真或“Wi-Fi”)标准、IEEE802.16(例如,微波接入全球性互通或“WiMAX”)标准、码分多址(CDMA)2000 1x(本文被称为“1x”,还可以被称为IS-2000或1xRTT)标准、演进数据优化(EVDO)标准、临时标准95(IS-95)、高数据速率(HDR)、高速分组数据(HRPD)、演进型高速分组数据(eHRPD)、无线电标准等等。WWAN还可以包括无线城域网(WMAN)标准和高速下行链路分组接入(HSDPA)标准。虽然可以围绕一个或多个标准来描述本文公开的系统和方法中的一些,但是这不应当限制本公开内容的范围,因为这些系统和方法可以适用于很多系统和/或标准。
术语“网络”和“系统”通常可互换地使用。CDMA网络可以实现诸如通用陆地无线接入(UTRA)、CDMA2000等等之类的无线接入技术(RAT)。UTRA包括W-CDMA和低码片速率(LCR),而CDMA2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)之类的无线接入技术(RAT)。正交频分多址(OFDMA)网络可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、IEEE 802.11、IEEE 802.16、IEEE 802.20、闪速OFDMA等等之类的无线接入技术(RAT)。UTRA、E-UTRA和GSM是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。长期演进(LTE)是UMTS的采用E-UTRA的版本。在来自名称为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和长期演进(LTE)。另外,在来自名称为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的组织的文档中描述了CDMA2000。
WWAN模块1550可以使用上面描述的一种或多种无线接入技术(RAT)。例如,WWAN模块1550可以使用下面技术中的一种或多种进行通信:CDMA2000 1x、GSM、HDR、HRPD、eHRPD、W-CDMA、TD-SCDMA和LTE。
在与远程设备1504的通信期间,无线通信设备1502可以使用更改用途的WWAN天线1510,发送或者接收在近场区域外部操作的NFC类型信号。该信号可以是具有大于13.56兆赫兹(MHz)的载波频率的载波信号。
对于远场频率1526而言,无线通信设备1502可以使用具有相关联的远场匹配网络1512b的更改用途的WWAN天线1510,发送和接收与13.56MHz的偏谐。更改用途的WWAN天线1510可以被耦合到远场匹配网络1512b,该远场匹配网络1512b被配置为在远场频率1526处谐振。在一种实现方式中,更改用途的WWAN天线1510还可以被耦合到双工器。该双工器可以允许无线通信设备1502对WWAN天线1510更改用途,以用于NFC模块1520和WWAN模块1550。
由于更改用途的WWAN天线1510可以被用于远场区域中的NFC,因此可以扩大通信范围。这是由于在该情况下,NFC类型操作不受反应区域耦合和相关联的近场传播损耗的限制。换言之,无线通信设备1502可以使用更改用途的WWAN天线1510来实现射频(RF)通信,以在远场中执行NFC类型操作。
可以使用所描述的系统和方法来实现在近场频率524、远场频率1526或者二者处操作的读取器(例如,装备NFC的手持机)和标签之间的通信。如本文使用的,近场频率524近似为13.56MHz。应当注意到的是,在一种配置中,这些远场频率1526可以是13.56MHz NFC频率的谐波。在另一种配置中,这些远场频率1526不需要是13.56MHz NFC频率的谐波。
在一种实现方式中,无线通信设备1502可以包括NFC模块1520、NFC环形天线1540、近场匹配网络1512a、WWAN天线1510和远场匹配网络1512b。NFC环形天线1540可以是环形或者线圈天线。近场匹配网络1512a可以具有某种阻抗(即,近场阻抗),其中该种阻抗被配置为在近场频率524(例如,13.56MHz)处,在NFC环形天线1540中产生谐振。
在一种配置中,WWAN天线1510可以被配置用于蜂窝通信。在另一种配置中,还可以通过使用无线通信设备1502的部分,改变NFC环形天线1540的电长度,来调整现有的NFC环形天线1540,进而实现更改用途的WWAN天线1510,如下所述。远场匹配网络1512b可以具有远场阻抗,该远场阻抗被配置为在远场频率1526处,在WWAN天线1510中产生谐振。
在一种配置中,NFC模块1520可以是NFC控制器。NFC模块1520可以包括近场操作模块1522和远场操作模块1506。无线通信设备1502可以在用于近场操作的NFC环形天线1540和用于远场操作的更改用途的WWAN天线1510之间进行切换。无线通信设备1502可以具有用于近场通信的操作模式(即,近场模式1542)和用于远场通信的另一种操作模式(即,远场模式1544)。
在近场模式1542中,无线通信设备1502可以使用NFC环形天线1540来执行NFC类型操作。例如,无线通信设备1502可以在13.56MHz的近场频率524处,发送或接收载波信号。当在近场模式1542下时,无线通信设备1502的NFC环形天线1540可以与远程设备1504的天线1516感应耦合。
在远场模式1544下,无线通信设备1502可以切换到使用更改用途的WWAN天线1510来执行NFC类型操作。当在远场模式1544下时,无线通信设备1502可以在大于13.56MHz的远场频率1526处生成载波频率。无线通信设备1502可以使用更改用途的WWAN天线1510来在远场区域中发送和接收NFC协议信号。
远场匹配网络1512b可以被配置有远场阻抗,其在远场频率1526处,在更改用途的WWAN天线1510中产生谐振。在该实现方式中,可以针对远场频率1526,来优化远场阻抗。远场阻抗可以产生与远场频率1526相一致的谐振峰。
在第一方法中,无线通信设备1502可以通过根据该无线通信设备1502的现有结构来生成混合天线,在远场中执行NFC类型操作。在该方法中,无线通信设备1502可以在远场区域中操作现有NFC解决方案的无线通信。
为了调整现有的NFC环形天线1540,无线通信设备1502的各种印刷电路板(PCB)迹线、接地层和金属结构的部分可以被耦合到NFC环形天线1540,以改变现有NFC环形天线1540的电长度。替代地,无线通信设备1502可以完全地切换到这些结构以执行远场通信。为此,可以创建单极天线或偶极子天线。另外,如果将低频蜂窝频带天线(即,WWAN天线1510)并入到无线通信设备1502中,则对该混合天线或者其部分更改用途也可以被利用。
在该方法中,用于近场模式1542的载波频率可以保持在13.56MHz处。可以通过切换回被用于生成混合天线的元件来维持近场中的传统NFC操作。
在第二方法中,无线通信设备1502可以对无线通信设备1502上已经存在的WWAN天线1510更改用途。WWAN天线1510还可以被称为蜂窝天线。WWAN天线1510可以操作在从400MHz到2.7GHz的频率范围中的各种蜂窝频带处。无线通信设备1502可以利用该事实,并且增加用于NFC类型操作的操作频率以落入该范围之中,以便利用该天线。该操作频率可以是远场频率1526。结合图16描述了该方法的例子。
利用所描述的系统和方法,可以在由更改用途的WWAN天线1510支持的各种频率处,执行远场区域中的NFC类型操作。在WWAN天线1510的情况下,单一WWAN天线1510通常可以支持从400MHz到2.7GHz的频率范围中的多个频带。这提供了用于在该范围中的ISM频带处进行NFC类型操作的机会。这些ISM频带包括:433.05MHz到434.79MHz;902MHz到928MHz;2.4GHz到2.483GHz;以及更改用途的WWAN天线1510在其处具有足够增益的其它频率。
在第三方法中,可以将更改用途的WWAN天线1510与NFC环形天线1540进行组合,以生成复合天线。第三方法允许在与由WWAN天线1510支持的传统频率相比更低的频率处,进行NFC类型操作,其中WWAN天线1510在800MHz以下可能不具有足够的增益。可以通过将WWAN天线1510与NFC环形天线1540进行组合以生成复合天线,来支持更低的操作频率。结合图16来更详细地描述该第三方法。
所描述的系统和方法将导致近场区域外部的NFC类型操作。因此,可以扩大NFC的范围。所描述的系统和方法可以针对近场操作,维持现有的NFC电路(例如,近场匹配网络1512a和NFC环形天线1540)。但是,可以通过使用更改用途的WWAN天线1510和远场匹配网络1512b来用于远场操作,来实现进一步的优化。另外,由于无线通信设备1502和远程设备1504之间的通信发生在近场区域外部,因此该通信不太易于受到由于磁耦合而导致的干扰。
图16是示出了被配置用于使用更改用途的WWAN天线1610,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备1602的一个例子的框图。无线通信设备1602可以包括NFC模块1620和WWAN模块1650。
NFC模块1620可以包括用于发送和接收NFC信号的发射机(Tx)和接收机(Rx)1668。发射机和接收机1668可以在近场路径1670和远场路径1666之间进行切换。当NFC模块1620在近场模式1542下时,可以选择近场路径1670。当NFC模块1620在远场模式1544下时,可以选择远场路径1666。
近场路径1670可以包括被耦合到NFC环形天线1640的内部近场匹配网络1612a和外部匹配网络/EMI滤波器/共存(coex)滤波器1674。内部近场匹配网络1612a可以被配置有用于在近场频率1524处产生谐振的阻抗。
远场路径1666可以包括内部远场匹配网络1612b和外部匹配网络/coex滤波器1672。内部远场匹配网络1612b可以被配置有用于在远场频率1526处产生谐振的阻抗。
无线通信设备1602可以包括双工器1648。双工器1648可以被耦合到WWAN天线1610、WWAN双工器1662和远场路径1666的匹配网络/coex滤波器1672。双工器1648可以允许NFC模块1620对WWAN模块1650的WWAN天线1610更改用途,以避免对于WWAN/蜂窝操作的影响,并且反之亦然。
WWAN模块1650可以执行与蜂窝通信有关的操作。WWAN模块1650可以包括接收机(Rx)1652和发射机(Tx)1654。WWAN模块1650的发射机1654可以经由功率放大器(PA)1658和Tx滤波器1660来发送信号。接收机1652可以接收由Rx滤波器1656滤波后的信号。
在一些情况下,在远场NFC类型操作和WWAN之间可能存在不足够的频率分离,使得coex滤波变得不切实际。此外,远场中的NFC类型操作甚至可以在与WWAN相同的频带中操作。由于与WWAN相比,远场中的NFC类型操作是按照低得多的数据速率的,因此为了避免相互干扰,可以通过coex引脚来实现简单的分组仲裁过程。NFC模块1620和WWAN模块1650可以向彼此发送和接收coex信号1676,以执行分组仲裁过程。可以针对远场中的NFC类型操作和WWAN通信来调度分组。如果将远场解决方案中的NFC类型操作或者其部分集成在单一移动站调制解调器(MSM)中,则该coex引脚可以变成针对MSM的内部信号,其减少了用于两个集成电路(IC)的引脚的数量。
当NFC模块1620在近场模式1542下时,无线通信设备1602可以使用NFC环形天线1640来执行NFC类型操作。在该情况下,NFC模块1620可以经由NFC路径,在近场频率1524处发送和接收载波信号。
当NFC模块1620在远场模式1544下时,无线通信设备1602可以使用更改用途的WWAN天线1610,在近场外部执行NFC类型操作。在该情况下,NFC模块1620可以经由远场路径1666,在远场频率1526处发送和接收载波信号。
在另一种配置中,可以将更改用途的WWAN天线1610与NFC环形天线1640进行组合,以生成复合天线。该方法允许在与由WWAN天线1610支持的传统频率相比更低的频率处,进行NFC类型操作,其中WWAN天线1610在800MHz以下可能不具有足够的增益。可以通过将WWAN天线1610与NFC环形天线1640进行组合以生成复合天线,来支持更低的操作频率。这可以使用天线开关1664来完成。当被组合时,WWAN天线1610的电长度增加,其转而在更低的频率(例如,ISM频带中的433.05MHz到434.79MHz)处提供足够的增益。
在图16中,coex信号1676可以控制天线开关1664,以实现WWAN/NFC复合天线。通过闭合天线开关1664,可以实现复合天线。通过打开天线开关1664,可以禁用复合天线。利用天线开关1664的组合,可以支持前述的模式。
图17是示出了用于使用更改用途的远场天线1710,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信系统1700的一种配置的框图。无线通信系统1700可以包括与远程设备1704相通信的无线通信设备1702。可以根据结合图1描述的无线通信设备102,来实现无线通信设备1702。
如上所述,配置NFC的无线通信设备1702可以利用相对于更高频波长在物理上(和电学上)是长的结构和天线。这些结构和天线可以被共同地称为远场天线1710。在一种实现方式中,远场天线1710可以是被用于无线局域网(WLAN)(例如,Wi-Fi)或者蓝牙(BT)通信的天线。
WLAN/BT模块1778可以执行WLAN和/或BT操作。如本文使用的,WLAN/BT模块1778可以包括用于仅仅WLAN、仅仅BT、或者WLAN和BT二者的功能。
WLAN技术可以根据诸如电气与电子工程师协会(IEEE)802.11(例如,无线保真或“Wi-Fi”)标准之类的某些工业标准进行操作。IEEE 802.11标准包括802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac和/或802.11ah。
在与远程设备1704的通信期间,无线通信设备1702可以通过对远场天线1710更改用途,在远场区域中执行NFC类型操作。无线通信设备1702可以发送或者接收NFC类型信号。该信号可以是具有大于13.56兆赫兹(MHz)的载波频率的载波信号。
对于远场频率1726而言,无线通信设备1702可以使用具有相关联的远场匹配网络1712b的更改用途的远场天线1710,发送和接收与13.56MHz的偏谐。远场天线1710可以被耦合到远场匹配网络1712b,该远场匹配网络1712b被配置为在远场频率1726处谐振。在一种实现方式中,远场天线1710还可以被耦合到双工器。该双工器可以允许无线通信设备1702对远场天线1710更改用途,以在远场区域中执行NFC类型操作。例如,该双工器可以将远场天线1710在NFC模块1720和该模块以及WLAN/BT模块1778之间进行切换。
可以使用所描述的系统和方法来实现在近场频率1724、远场频率1726或者二者处进行操作的读取器(例如,装备NFC的手持机)和标签之间的通信。远场频率1726可以位于频带之内。应当注意到的是,在一种配置中,这些远场频率1726可以是13.56MHz NFC频率的谐波。在另一种配置中,这些远场频率1726不需要是13.56MHz NFC频率的谐波。
在另一个例子中,远场频率1726可以覆盖755-787MHz、863-868MHz和916.5-927.5MHz频带。信道化也可以包括两个或更多个非连续的频带(例如,866-869MHz和920-925MHz频带)。应当注意到的是,本文描述的频率和频带是作为例子来提供的,并且远场频率1726可以不仅仅被限制到这些频率/频带。
在一种实现方式中,无线通信设备1702可以包括NFC模块1720、NFC环形天线1740、近场匹配网络1712a、远场天线1710和远场匹配网络1712b。NFC环形天线1740可以是环形或者线圈天线。近场匹配网络1712a可以具有某种阻抗(即,近场阻抗),其中该种阻抗被配置为在近场频率1724(例如,13.56MHz)处,在NFC环形天线1740中产生谐振。
在一种配置中,远场天线1710可以被实现成WLAN/BT天线。在另一种配置中,可以通过使用无线通信设备1702的部分,改变NFC环形天线1740的电长度,调整现有的NFC环形天线1740,来实现远场天线1710。远场匹配网络1712b可以具有阻抗,该阻抗被配置为在远场频率1726处,在远场天线1710中产生谐振。
在一种配置中,NFC模块1720可以是NFC控制器。NFC模块1720可以包括近场操作模块1722和远场操作模块1706。无线通信设备1702可以在用于近场操作的NFC环形天线1740和用于远场操作的远场天线1710之间进行切换。无线通信设备1702可以具有用于近场通信的操作模式(即,近场模式1742)和用于远场通信的另一种操作模式(即,远场模式1744)。
在近场模式1742中,无线通信设备1702可以使用NFC环形天线1740来执行NFC类型操作。例如,无线通信设备1702可以在13.56MHz的近场频率1724处,发送或接收载波信号。当在近场模式1742下时,无线通信设备1702的NFC环形天线1740可以与远程设备1704的天线1716感应耦合。
在远场模式1744下,无线通信设备1702可以切换到使用远场天线1710来执行NFC类型操作。当在远场模式1744下时,无线通信设备1702可以在大于13.56MHz的远场频率1726处,生成载波频率。无线通信设备1702可以使用远场天线1710,在远场区域中发送和接收NFC类型信号。
远场匹配网络1712b可以被配置有远场阻抗,该远场阻抗在远场频率1726处,在远场天线1710中产生谐振。在该实现方式中,可以针对远场频率1726,来优化远场阻抗。远场阻抗可以产生与远场频率1726相一致的谐振峰。
无线通信设备1702可以针对不同的远场频率1726,在多种模式下操作。在一种配置中,远场操作模块1706可以被配置为使用多个远场频率1726来执行无线通信。例如,远场操作模块1706可以使用27.12MHz、40.68MHz、433.92MHz、915MHz或者2.45GHz载波频率,来执行与一个或多个远程设备1704的无线通信。
在第一方法中,无线通信设备1702可以通过根据该无线通信设备1702的现有结构来生成混合天线,在远场中执行NFC类型操作。为了调整现有的NFC环形天线1740,无线通信设备1702的各种印刷电路板(PCB)迹线、接地层和金属结构的部分可以被耦合到NFC环形天线1740,以改变现有NFC环形天线1740的电长度。替代地,无线通信设备1702可以完全地切换到这些结构,以执行远场通信。为此,可以创建单极天线或偶极子天线。另外,如果将WLAN/BT远场天线1710并入到无线通信设备1702中,则对该混合天线或者其部分更改用途也可以被利用。
在第二方法中,无线通信设备1702可以共享无线通信设备1702上已经存在的WLAN/BT远场天线1710。WLAN/BT远场天线1710操作在ISM频带2400-2483.5MHz和5725-5875MHz中。结果,只要存在足够的WLAN/BT天线增益,NFC操作频率也可以被增加到该范围或者任何其它的频率范围。该操作频率可以是远场频率1726。结合图18描述了该方法的例子。
在第三方法中,可以将远场天线1710与NFC环形天线1740进行组合,以生成复合天线。第三方法允许在与由WLAN/BT天线支持的传统频率相比更低的频率处,进行NFC类型操作。可以通过将远场天线1710与NFC环形天线1740进行组合以生成复合天线,来支持更低的操作频率。结合图18更详细地描述了该第三方法。
基于本文描述的系统和方法,可以通过一个或多个远场天线1710来支持各种远场频率1726处的NFC类型操作。WLAN服务可以通过电话、平板设备等等中的单付天线或者多付远场天线1710来提供。但是,该单付或多付远场天线1710覆盖指定频谱上的802.11频带,其中该指定频谱可以包括900MHz、2.4GHz、3.6GHz、5GHz和5.9GHz频带。这提供了在802.11频带、ISM频带或者支持的任何其它频带处操作NFC类型操作的机会。对于后者,WLAN天线1710可能需要被重新配置,或者提供适当的匹配网络。例如,这可以允许将在902-928MHz中操作的802.11ah天线/无线单元,重新配置为在诸如433.05MHz到434.79MHz之类的更低的ISM频带处操作。应当注意到的是,本文描述的频率和频带仅仅是一些例子,并且远场频率1726可以不被限制到这些频率/频带。
在第四方法中,除了对远场天线1710更改用途之外,NFC类型操作可以共享完整的WLAN 802.11ah无线单元(Rx/Tx)或其部分。换言之,NFC类型操作可以由WLAN/BT模块1778来实现。这种方法可以减少前端复杂度。这还可以减少硅面积,因为不再需要单独的无线单元(Rx/Tx)来用于NFC类型操作。这可以降低成本。此外,可以针对WLAN 802.11ah和NFC类型技术,对远场天线1710进行优化。
可以在与WLAN 802.11ah相同的频率处执行NFC类型操作,或者NFC类型操作可以在由远场天线1710支持的任何其它频率处操作。由于WLAN 802.11ah在902-928MHz ISM频带中工作,所以远场天线1710对于NFC类型操作可以共享的该频带来说是最佳的。另外,802.11ah远场天线1710可以在更低的ISM频带433.05-434.79MHz中具有足够的增益。
在一种配置中,可以经由选择信号,将来自WLAN和NFC类型操作的基带信号复用到无线单元,使得任一种技术将可以利用该无线单元和天线。结合图19来描述该配置的例子。
在另一种配置中,WLAN和NFC类型操作将具有完全并发的接收和发送操作。结合图20描述了该架构的例子。
在另一种配置中,通常被用于远场通信(例如,WWAN或WLAN)的单一MAC、调制解调器和无线单元可以通过软件配置的方式,被重新配置用于NFC类型操作。结合图21来描述了该配置的例子。该配置提供了简单的架构。
所描述的系统和方法将导致近场区域外部的NFC类型通信。因此,可以扩大NFC的范围。所描述的系统和方法可以针对近场操作,维持现有的NFC电路(例如,近场匹配网络1712a和NFC环形天线1740)。但是,可以通过对远场天线1710更改用途和远场匹配网络1712b来用于远场区域中的NFC类型操作,来实现进一步的优化。另外,由于无线通信设备1702和远程设备1704之间的通信发生在近场区域外部,因此该通信不太易于受到由于磁耦合而导致的干扰。
图18是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线1810,在远场中进行NFC类型操作的无线通信设备1802的一个例子的框图。无线通信设备1802可以包括NFC模块1820和WLAN/BT模块1878。
NFC模块1820可以包括用于发送和接收NFC类型信号的发射机(Tx)和接收机(Rx)1868。发射机和接收机1868可以在近场路径1870和远场路径1866之间进行切换。当NFC模块1820在近场模式1742下时,可以选择近场路径1870。当NFC模块1820在远场模式1744下时,可以选择远场路径1866。
近场路径1870可以包括被耦合到NFC环形天线1840的内部近场匹配网络1812a和外部匹配网络/EMI滤波器/共存(coex)滤波器1874。内部近场匹配网络1812a可以被配置有用于在近场频率1724处产生谐振的阻抗。
远场路径1866可以包括内部远场匹配网络1812b和外部匹配网络/coex滤波器1872。内部远场匹配网络1812b可以被配置有用于在远场频率1726处产生谐振的阻抗。
无线通信设备1802可以包括双工器1848。双工器1848可以被耦合到远场天线1810、WLAN/BT模块1878的coex滤波器1880和远场路径1866的匹配网络/coex滤波器1872。双工器1848可以允许NFC模块1820对WLAN/BT模块1878的远场天线1810更改用途,以避免对于WLAN/BT操作的影响,并且反之亦然。
WLAN/BT模块1878可以执行WLAN(例如,Wi-Fi)操作、蓝牙操作或者二者。WLAN/BT模块1878可以包括接收机(Rx)和发射机(Tx)1882。
内部近场匹配网络1812a可以被配置有在近场频率1724(例如,13.56MHz)处,在NFC环形天线1840中产生谐振的阻抗(例如,近场阻抗)。内部远场匹配网络1812b可以被配置有在远场频率1726处,在更改用途的远场天线1810中产生谐振的阻抗。
在一些情况下,在远场NFC类型操作和WWAN之间可能存在不足够的频率分离,使得coex滤波变得不切实际。此外,远场中的NFC类型操作甚至可以在与WLAN/BT相同的频带中操作。由于与WLAN/BT相比,NFC类型操作是按照低得多的数据速率的,因此为了避免相互干扰,可以通过coex引脚来实现简单的分组仲裁过程。NFC模块1820和WLAN/BT模块1878可以向彼此发送和接收coex信号1876,以执行分组仲裁过程。可以针对NFC类型操作和WLAN/BT通信,来调度分组。如果将NFC类型操作解决方案或者其部分集成在WLAN/BT解决方案中,则该coex引脚可以变成针对这两种技术的内部信号,其减少了用于这两个集成电路(IC)的引脚的数量。
当NFC模块1820在近场模式1742下时,无线通信设备1802可以使用NFC环形天线1840来执行NFC类型操作。在该情况下,NFC模块1820可以经由NFC路径,在近场频率1724处发送和接收载波信号。
当NFC模块1820在远场模式1744下时,无线通信设备1802可以使用更改用途的远场天线1810,在近场外部执行NFC类型操作。在该情况下,NFC模块1820可以经由远场路径1866,在远场频率1726处发送和接收载波信号。
在另一种配置中,可以将更改用途的远场天线1810与NFC环形天线1840进行组合,以生成复合天线。该方法允许在与由WLAN/BT远场天线1810支持的传统频率相比更低的频率处,进行NFC类型操作。可以通过将WLAN/BT远场天线1810与NFC环形天线1840进行组合以生成复合天线,来支持更低的操作频率。当被组合时,WLAN/BT远场天线1810的电长度增加,其转而在更低的频率处提供足够的增益。
在图18中,coex信号1876可以控制天线开关1864,以实现WLAN/BT/NFC复合天线。通过闭合天线开关1864,可以实现复合天线。通过打开天线开关1864,可以禁用复合天线。利用天线开关1864的组合,可以支持前述的模式。
图19是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线1910,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备1902的另一个例子的框图。在该例子中,无线通信设备1902可以使用共同的共享无线单元1990和远场天线1910,执行远场区域中的NFC类型操作和WLAN操作。
WLAN/NFC模块1978可以包括处理器1984和存储器1986。WLAN 802.11ah MAC 1992和WLAN 802.11ah调制解调器1994可以被耦合到复用器1901。NFC MAC 1996和NFC调制解调器1998也可以被耦合到复用器1901。
共享无线单元1990可以具有发射机(Tx)和接收机(Rx)1905。共享无线单元1990可以被无线配置(config)模块1988配置用于802.11ah或NFC类型操作。共享无线单元1990可以被耦合到内部匹配网络1912a。内部匹配网络1912a可以被耦合到(可选的)外部匹配网络1912b,该外部匹配网络1912b转而被耦合到(可选的)共存(coex)滤波器1980和远场天线1910。
在该配置中,可以经由选择信号1903,将来自WLAN和NFC类型操作的基带信号复用到共享无线单元1990,使得任一种技术(即,WLAN和NFC类型操作)将可以利用共享无线单元1990和远场天线1910。因此,WLAN/NFC模块1978可以实现对共同的共享无线单元1990和远场天线1910的时间共享(例如,时分双工)。
当在远场模式1744下时,WLAN/NFC模块1978可以在近场区域外部执行NFC类型操作。当在近场模式1742下时,NFC模块1720(未示出)可以使用NFC环形天线1740(未示出),执行近场区域内部的NFC类型操作,如上面结合图17描述的。
图20是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线2010,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备2002的另一个例子的框图。在该例子中,无线通信设备2002可以执行完全并发的NFC类型操作和WLAN操作。
WLAN/NFC模块2078可以包括处理器2084和存储器2086。WLAN路径可以包括WLAN802.11ah MAC 2092和WLAN 802.11ah调制解调器2094。NFC类型操作路径可以包括NFC MAC2096和NFC调制解调器2098。
WLAN/NFC无线单元2090可以包括单独的发送链和接收机链来用于WLAN路径和NFC类型操作路径。接收机链可以具有被耦合到接收匹配网络2012a的共享低噪声放大器(LNA)2025。WLAN路径的接收机链可以包括带通滤波器2019a、混频器2017a、低通滤波器(LPF)2015a和模数转换器(ADC)2011a,它们将接收的信号2007a提供给WLAN 802.11ah调制解调器2094。NFC类型操作路径的接收机链可以包括带通滤波器2019b、混频器2017b、低通滤波器(LPF)2015b和ADC 2011b,它们将接收的信号2007b提供给NFC调制解调器2098。
发送链可以具有被耦合到发送匹配网络2012b的共享功率放大器(PA)2027。WLAN路径的发送链可以包括带通滤波器2019c、混频器2017c、低通滤波器(LPF)2015c和数模转换器(DAC)2013a,它们用于接收发送信号2009a。NFC类型操作路径的发送链可以包括带通滤波器2019d、混频器2017d、低通滤波器(LPF)2015d和DAC 2013b,它们用于接收发送信号2009b。
WLAN合成器2021可以被耦合到WLAN接收机链的混频器2017a和WLAN发送链的混频器2017c。NFC合成器2023可以被耦合到NFC类型操作接收机链的混频器2017b和NFC类型操作发送链的混频器2017d。
接收匹配网络2012a和发送匹配网络2012b可以被耦合到发送/接收(T/R)模块2029。T/R模块2029可以被耦合到(可选的)匹配网络2012c和(可选的)coex滤波器2080。
在该配置中,并发的操作可以占用相同的ISM频带,来进行远场中的NFC类型操作和802.11ah操作。替代地,两个不同的ISM频带可以被用于并发的操作,例如,433MHz用于远场中的NFC类型操作和902MHz频带用于802.11ah。
当在远场模式1744下时,WLAN/NFC模块2078可以在近场区域外部执行NFC类型操作。当在近场模式1742下时,NFC模块1720(未示出)可以使用NFC环形天线1740(未示出),执行近场区域内部的NFC类型操作,如上面结合图17描述的。
图21是示出了被配置用于使用更改用途的远场天线2110,在远场区域中进行NFC类型操作的无线通信设备2102的另一个例子的框图。在该例子中,无线通信设备2102可以使用单一的介质访问控制(MAC)2131、调制解调器2133和无线单元2190,执行NFC类型操作和远场通信(例如,WWAN或WLAN)二者。
WWAN/WLAN/NFC模块2178可以包括处理器2184和存储器2186,如上面结合图19描述的。但是,在图21描述的配置中,WWAN/WLAN/NFC模块2178包括单一的MAC 2131和调制解调器2133,来执行远场中的NFC类型操作和WWAN或WLAN操作。通常被用于WWAN或WLAN的无线单元2190可以通过软件配置的方式,被重新配置用于在远场中进行NFC类型操作。应当注意到的是,WWAN/WLAN/NFC模块2178可以被配置用于WWAN通信或者WLAN通信,或者WWAN和WLAN通信的组合。
无线单元2190可以具有发射机(Tx)和接收机(Rx)2105。无线单元2190可以被无线配置(config)模块2188配置用于802.11ah或者远场中的NFC类型操作。无线单元2190可以被耦合到内部匹配网络2112a。内部匹配网络2112a可以被耦合到外部匹配网络2112b,该外部匹配网络2112b转而被耦合到共存(coex)滤波器2180和远场天线2110。
当在远场模式1744下时,WWAN/WLAN/NFC模块2178可以在近场区域外部执行NFC类型操作。当在近场模式1742下时,NFC模块1720(未示出)可以使用NFC环形天线1740(未示出),执行近场区域内部的NFC类型操作,如上面结合图17描述的。替代地,无线通信设备2102可以不包括NFC模块1720。相反,无线通信设备2102可以使用WWAN/WLAN/NFC模块2178,在远场区域中只执行NFC类型操作。
图22是示出了NFC系统2200的框图。NFC类型系统2200包括多个NFC标签2237A-2237D、多个NFC读取器2239A-2239C和应用服务器2243。
NFC标签2237A-2237D均可以与用于各种目的的特定物体相关联,所述各种目的包括但不限于:跟踪库存、跟踪状态、位置确定和装配进度。NFC标签2237A-2237D可以是包括内部电源的有源设备,或者通过NFC读取器2239A-2239C来驱动动力的无源设备。
虽然图22只示出了四个NFC标签和三个NFC读取器,但是本公开内容并不限于此。在一种配置中,可以根据结合图1描述的远程设备104来实现NFC标签2237A-2237D。在一种配置中,可以根据结合图1描述的无线通信设备102来实现读取器2239A-2239C。
除了近场操作之外,NFC读取器2239A-2239C可以与远场区域中的一个或多个NFC标签2237A-2237D进行操作,如上面结合图1描述的。此外,NFC读取器2239可以实现混合的近场和远场读/写场景。换言之,NFC读取器2239可以与近场或远场区域中的多个NFC标签2237A-2237D进行通信。
每个NFC读取器2239A-2239C与位于其覆盖区域之内的一个或多个NFC标签2237A-2237D无线地传送数据。例如,NFC标签2237A和2237B可以位于NFC读取器2239A的覆盖区域之内,NFC标签2237B和2237C可以位于NFC读取器2239B的覆盖区域之内,以及NFC标签2237C和2237D可以位于NFC读取器2239C的覆盖区域之内。在一种配置中,NFC读取器2239A-2239C和NFC标签2237A-2237D之间的RF通信机制是反向散射技术。在该配置中,NFC读取器2239A-2239C经由RF信号从NFC标签2237A-2237D请求数据,并且RF标签2237A-2237D通过对由NFC读取器2239A-2239C提供的RF信号进行调制和反向散射,利用所请求的数据进行响应。
在用于近场通信的配置中,该RF通信机制是一种感应技术,通过该感应技术,NFC读取器2239A-2239C经由RF信号来磁性地耦合到NFC标签2237A-2237D,以访问NFC标签2237A-2237D上的数据。在用于远场通信的配置中,该RF通信机制是一种无线电技术,通过该无线电技术,NFC读取器2239A-2239C使用更改用途的天线,在远场区域中向NFC标签2237A-2237D发送电磁信号,以访问NFC标签2237A-2237D上的数据。在这些配置中的任一种中,NFC标签2237A-2237D在与该RF信号相同的RF载波频率上,向NFC读取器2239A-2239C提供所请求的数据。
用此方式,NFC读取器2239A-2239C收集来自其覆盖区域之内的NFC标签2237A-2237D中的每个的数据。随后,经由有线或无线连接2241和/或经由可能的通信机制(例如,对等通信连接),将所收集的数据传送给应用服务器2243。另外地和/或在替代方案中,应用服务器2243可以经由相关联的NFC读取器2239A-2239C,向NFC标签2237A-2237D中的一个或多个提供数据。这样的下载的信息是依赖于应用的,并且可能变化很大。在接收到所下载的数据时,NFC标签可以将该数据存储在其中的非易失性存储器中。
在另一种配置中,NFC读取器2239A-2239C可以可选地在对等的基础上传送数据,使得每个NFC读取器不需要针对应用服务器2243的单独的有线或无线连接2241。例如,NFC读取器2239A和NFC读取器2239B可以使用反向散射技术、WLAN技术和/或任何其它无线通信技术,在对等的基础上进行通信。在该实例中,NFC读取器2239B可以不包括针对应用服务器2243的有线或无线连接2241。在NFC读取器2239A-2239C和应用服务器2243之间的通信通过有线或无线连接2241来传送的配置中,有线或无线连接2241可以使用多种有线标准(例如,以太网和火线)和/或无线通信标准(例如,IEEE 802.11x和蓝牙)中的任何一种。
如本领域普通技术人员将意识到的,可以将图22的NFC系统扩大到包括分布在整个期望位置(例如,建筑物或办公场所)中的多个NFC读取器2239A-2239C,其中在这些位置处,NFC标签可以与设备、库存和/或人员相关联。此外,应当注意到的是,应用服务器2243可以被耦合到另一个服务器和/或网络连接以提供广域网覆盖。
图23是示出了包括收发机和远程单元的NFC类型系统2300的示例性示意图的框图。NFC系统2300包括NFC收发机2345和远程单元2357(例如,NFC标签)。NFC收发机2345可以包括电压电源2351、NFC收发机控制电路2353和发射机电路2349。NFC收发机控制电路2353是由电压电源2351来供电的,并被连接到一个或多个收发机回路2347。
在下文,收发机回路2347可以与线圈或环形天线可互换地使用。这些线圈和环形天线可以由导电材料(例如,电磁线圈)制成的,其中交流电(AC)2355可以流经该导电材料。收发机回路2347可以是圆形的、椭圆的等等,但是其它大小和形状也是可行的。
对于近场通信而言,流经收发机回路2347的AC电流2355可以在各种频率(例如,大约100kHz到大约40MHz)处产生磁能或磁通量2365。在近场情况下,与NFC收发机2345上的回路2347的大小相比,所辐射的频率的波长可能更长。
对于远场通信而言,流经收发机回路2347的AC电流2355可以导致在远场区域中发送电磁波。用于远场通信的频率可以是从27.12MHz到2.45GHz的。在远场情况下,所辐射的远场频率的波长可以是NFC收发机2345上的回路2347的大小的一部分(例如,四分之一、一半)或者多个波长。
远程单元2357包括接收机电路2359和远程单元控制电路2361。如果远程单元2357足够靠近NFC收发机2345,则来自收发机2345的磁通量2365可以将AC耦合到导电材料的一个或多个远程单元回路2363上,其中该导电材料可以是具有电磁线圈和远程单元控制电路2361的无动力设备(即,不具有电池或者施加连续功率的其它单元)。
在远程单元控制电路2361中沿交替方向流动的振荡AC电流2367,可以由远程单元控制电路2361中的整流二极管来整流,这可以使得跨越远程单元控制电路2361中的旁路电容器来建立电压。一旦旁路电容器已经建立了足够的电压,远程单元控制电路2361就可以变得被加电并且可操作。通过从NFC收发机2345接收耦合的和经调制的AC信号,远程单元2357可以接收和检测来自NFC收发机2345的信息(例如,命令)。
一旦可操作,远程单元控制电路2361也就可以通过改变由远程单元回路2363看到的阻抗,将信号发送回NFC收发机2345。这可以通过利用例如开关,来分流或打开远程单元回路2363来实现。如果远程单元2357足够靠近NFC收发机2345,则由远程单元2357中的远程单元回路2363产生的经调制的电磁场可以被耦合回到NFC收发机2345的读取器回路2347上。被发送回到NFC收发机2345的信号可能是慢的,并且在100数据比特的数量级上,并且这些信号将信息(例如,远程单元2357被连接到的设备的序列号或型号、信用卡号、个人识别信息、安全码和密码等等)提供回到收发机2345。
图24示出了可以被包括在无线通信设备2402中的某些组件。无线通信设备2402可以是接入终端、移动站、用户设备(UE)等等。例如,无线通信设备2402可以是图1的无线通信设备102。
无线通信设备2402包括处理器2484。处理器2484可以是通用单芯片微处理器或者多芯片微处理器(例如,高级RISC(精简指令集计算机)机器(ARM))、专用微处理器(例如,数字信号处理器(DSP))、微控制器、可编程门阵列等等。处理器2484可以被称为中央处理单元(CPU)。虽然在图24的无线通信设备2402中只示出了单一的处理器2484,但是在替代的配置中,可以使用处理器的组合(例如,ARM和DSP)。
无线通信设备2402还包括与处理器电子通信的存储器2486(即,该处理器可以从该存储器读取信息,和/或向该存储器写入信息)。存储器2486可以是能够存储电子信息的任何电子组件。存储器2486可以被配置成随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘存储介质、光存储介质、RAM中的闪存设备、被包括有处理器的板上存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器等等,包括其组合。
数据2469a和指令2471a可以被存储在存储器2486中。这些指令可以包括一个或多个程序、例程、子例程、函数、过程、代码等等。这些指令可以包括单一计算机可读语句或者多个计算机可读语句。指令2471a可以由处理器2484可执行,以实现本文公开的方法。执行这些指令2471a可以涉及对被存储在存储器2486中的数据2469a的使用。当处理器2484执行指令2471时,可以将指令2471b的各个部分装载到处理器2484上,并且可以将数据2469b的各个块装载到处理器2484上。
无线通信设备2402还可以包括用于允许经由天线2410,向无线通信设备2402传送信号和从无线通信设备2402接收信号的发射机2432和接收机2434。发射机2432和接收机2434可以被共同地称为收发机2473。无线通信设备2402还可以包括(未示出)多个发射机、多付天线、多个接收机和/或多个收发机。
无线通信设备2402可以包括数字信号处理器(DSP)2477。无线通信设备2402还可以包括通信接口2479。通信接口2479可以允许用户与无线通信设备2402交互。
无线通信设备2402的各个组件可以通过一个或多个总线耦合在一起,其中所述一个或多个总线可以包括电源总线、控制信号总线、状态信号总线、数据总线等等。为了清楚起见,在图24中将各种总线都示作总线系统2475。
在上面的描述中,附图标记有时结合各种术语来使用。在结合附图标记来使用术语的情况下,这可以是意指指代在这些附图中的一个或多个附图中示出的特定元素。当在没有附图标记的情况下使用术语时,这可以是意指一般地指代该术语,而不限于任何特定的附图。
术语“确定”包含各种各样的动作,并且因此,“确定”可以包括计算、运算、处理、推导、研究、查找(例如,在表、数据库或其它数据结构中查找)、断定等等。此外,“确定”可以包括接收(例如,接收信息)、访问(例如,访问存储器中的数据)等等。此外,“确定”还可以包括解析、选定、选择、建立等等。
除非以另外的方式明确说明,否则短语“基于”并不意指“仅仅基于”。换言之,短语“基于”描述了“仅仅基于”和“至少基于”二者。
术语“处理器”应当被广义地解释为包含:通用处理器、中央处理单元(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、控制器、微控制器、状态机等等。在某些情况下,“处理器”可以指代专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)等。术语“处理器”可以指代处理设备的组合,例如,数字信号处理器(DSP)和微处理器的组合、多个微处理器、结合数字信号处理器(DSP)内核的一个或多个微处理器、或者任何其它这样的配置。
术语“存储器”应当被广义地解释为包含能够存储电子信息的任何电子组件。术语存储器可以指代各种类型的处理器可读介质,例如,随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存、磁或光数据存储、寄存器等。如果处理器能够从存储器读取信息和/或向存储器写入信息,则将该存储器称为与处理器电子通信。作为处理器的组成部分的存储器与处理器电子通信。
术语“指令”和“代码”应当被广义地解释为包括任何类型的计算机可读语句。例如,术语“指令”和“代码”可以指代一个或多个程序、例程、子例程、函数、过程等。“指令”和“代码”可以包括单个计算机可读语句或多个计算机可读语句。
本文描述的功能可以用软件或者由硬件可执行的固件来实现。可以在计算机可读介质上将这些功能存储为一个或多个指令。术语“计算机可读介质”或“计算机程序产品”指代可以由计算机或处理器存取的任何有形存储介质。通过例子而非限制的方式,计算机可读介质可以包括:RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备或者能够被用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质。如本文使用的,磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和光盘,其中磁盘通常磁性地复制数据,而光盘则用激光来光学地复制数据。应当注意到的是,计算机可读介质可以是有形的和非暂时性的。术语“计算机程序产品”指代结合代码或者指令(例如,“程序”)的计算设备或者处理器,其中这些代码或者指令可以由该计算设备或者处理器执行、处理或者计算。如本文使用的,术语“代码”可以指代由计算设备或处理器可执行的软件、指令、代码或者数据。
软件或者指令还可以通过传输介质来传输。例如,如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输的,那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术被包括在传输介质的定义中。
本文公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。在不背离权利要求书的范围的情况下,这些方法步骤和/或动作可以相互交换。换言之,除非针对所描述的方法的适当操作需要特定顺序的步骤或动作,否则可以在不背离权利要求书的范围的情况下,修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。
此外,应当意识到的是,用于执行本文描述的方法和技术的模块和/或其它适当的单元(诸如由图2-4示出的那些),可以由设备来下载和/或以别的方式获得。例如,设备可以被耦合到服务器以促进对用于执行本文描述的方法的单元的传送。替代地,本文描述的各种方法可以经由存储单元(例如,随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、诸如压缩光盘(CD)或软盘之类的物理存储介质等等)来提供,使得在将这些存储单元耦合或提供给设备时,该设备可以获得这些各种方法。此外,可以使用用于向设备提供本文描述的方法和技术的任何其它适当的技术。
应当理解的是,权利要求不被限制到上面示出的精确配置和组件。可以在不背离权利要求书的范围的情况下,对本文描述的系统、方法和装置的排列、操作和细节进行各种修改、改变和变型。

Claims (46)

1.一种方法,包括:
确定是在近场模式还是远场模式下执行近场通信(NFC)类型操作;以及
当在所述远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述NFC类型操作包括基于NFC协议或者射频识别(RFID)协议的无线通信。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述近场区域外部执行NFC类型操作包括:使用所述更改用途的天线,发送或者接收在远场区域中操作的载波信号。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述NFC类型操作是在近辐射区域、过渡区域或者辐射区域中执行的。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述NFC类型操作是由远场无线单元来执行的。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,确定是在所述近场模式还是所述远场模式下执行NFC类型操作是基于在所述近场区域和远场区域中的轮询的。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,确定是在所述近场模式还是所述远场模式下执行NFC类型操作是基于用户选择来操作被配置为在近场模式或远场模式下操作的软件应用的。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,确定是在所述近场模式还是所述远场模式下执行NFC类型操作是基于位置信息的。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述更改用途的天线是NFC环形天线,并且其中,所述NFC类型操作是由NFC控制器来执行的。
10.根据权利要求1所述的方法,还包括:将匹配网络从在近场模式下使用的第一阻抗调整为在远场模式下使用的第二阻抗,其中,所述第一阻抗产生与近场频率相一致的第一谐振峰,并且所述第二阻抗产生与远场频率相一致的第二谐振峰。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述更改用途的天线是由NFC控制器和FM接收机共享的FM天线。
12.根据权利要求1所述的方法,其中,所述更改用途的天线是无线广域网(WWAN)天线。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述WWAN天线利用双工器被耦合到NFC控制器和WWAN模块。
14.根据权利要求1所述的方法,其中,所述更改用途的天线是被用于无线局域网(WLAN)通信或者蓝牙(BT)通信的远场天线。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,WLAN操作和NFC类型操作共享共同的无线单元和所述远场天线。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述共同的无线单元是可重新配置用于远场区域中的NFC类型操作的WLAN 802.11ah无线单元。
17.根据权利要求15所述的方法,其中,来自WLAN操作和NFC类型操作的基带信号被复用到所述共同的无线单元。
18.根据权利要求14所述的方法,其中,WLAN操作和NFC类型操作共享低噪声放大器(LNA)并且共享功率放大器(PA)以用于完全并发。
19.根据权利要求1所述的方法,其中,被用于WLAN的介质访问控制(MAC)、调制解调器和无线单元被重新配置用于NFC类型操作。
20.根据权利要求1所述的方法,还包括:
确定用于NFC类型操作的远场频率是否被所述更改用途的天线单独地支持;以及
对所述更改用途的天线和NFC环形天线进行组合以生成复合天线,用于当所述远场频率与由所述更改用途的天线单独地能够支持的相比更低时,在所述近场区域外部执行NFC类型操作。
21.根据权利要求1所述的方法,还包括:使用NFC环形天线,在所述近场区域内部,以及使用所述更改用途的天线,在所述近场区域外部,执行并发的NFC类型操作。
22.根据权利要求1所述的方法,其中,在近场区域外部执行NFC类型操作包括:使用远场频率来执行轮询频率扫描。
23.一种无线通信设备,包括:
处理器;
存储器,其与所述处理器相通信;以及
指令,其被存储在所述存储器中,所述指令由所述处理器可执行以进行以下操作:
确定是在近场模式还是远场模式下执行近场通信(NFC)类型操作;以及
当在所述远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作。
24.根据权利要求23所述的无线通信设备,其中,所述NFC类型操作包括:基于NFC协议或者射频识别(RFID)协议的无线通信。
25.根据权利要求23所述的无线通信设备,其中,在所述近场区域外部执行NFC类型操作包括:使用所述更改用途的天线,发送或者接收在远场区域中操作的载波信号。
26.根据权利要求23所述的无线通信设备,其中,所述NFC类型操作是由远场无线单元来执行的。
27.根据权利要求23所述的无线通信设备,其中,所述更改用途的天线是NFC环形天线,并且其中,所述NFC类型操作是由NFC控制器来执行的。
28.根据权利要求23所述的无线通信设备,其中,所述更改用途的天线是由NFC控制器和FM接收机共享的FM天线。
29.根据权利要求23所述的无线通信设备,其中,所述更改用途的天线是无线广域网(WWAN)天线。
30.根据权利要求23所述的无线通信设备,其中,所述更改用途的天线是被用于无线局域网(WLAN)通信或者蓝牙(BT)通信的远场天线。
31.一种用于无线通信的装置,包括:
用于确定是在近场模式还是远场模式下执行近场通信(NFC)类型操作的单元;以及
用于当在所述远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作的单元。
32.根据权利要求31所述的装置,其中,所述NFC类型操作包括:基于NFC协议或者射频识别(RFID)协议的无线通信。
33.根据权利要求31所述的装置,其中,在所述近场区域外部执行NFC类型操作包括:使用所述更改用途的天线,发送或者接收在远场区域中操作的载波信号。
34.根据权利要求31所述的装置,其中,所述NFC类型操作是由远场无线单元来执行的。
35.根据权利要求31所述的装置,其中,所述更改用途的天线是NFC环形天线,并且其中,所述NFC类型操作是由NFC控制器来执行的。
36.根据权利要求31所述的装置,其中,所述更改用途的天线是由NFC控制器和FM接收机共享的FM天线。
37.根据权利要求31所述的装置,其中,所述更改用途的天线是无线广域网(WWAN)天线。
38.根据权利要求31所述的装置,其中,所述更改用途的天线是被用于无线局域网(WLAN)通信或者蓝牙(BT)通信的远场天线。
39.一种用于无线通信的计算机程序产品,所述计算机程序产品包括在其上具有指令的非暂时性计算机可读介质,所述指令包括:
用于使无线通信设备确定是在近场模式还是远场模式下执行近场通信(NFC)类型操作的代码;以及
用于使所述无线通信设备当在所述远场模式下时,使用更改用途的天线,在近场区域外部执行NFC类型操作的代码。
40.根据权利要求39所述的计算机程序产品,其中,所述NFC类型操作包括:基于NFC协议或者射频识别(RFID)协议的无线通信。
41.根据权利要求39所述的计算机程序产品,其中,在所述近场区域外部执行NFC类型操作包括:使用所述更改用途的天线,发送或者接收在远场区域中操作的载波信号。
42.根据权利要求39所述的计算机程序产品,其中,所述NFC类型操作是由远场无线单元来执行的。
43.根据权利要求39所述的计算机程序产品,其中,所述更改用途的天线是NFC环形天线,并且其中,所述NFC类型操作是由NFC控制器来执行的。
44.根据权利要求39所述的计算机程序产品,其中,所述更改用途的天线是由NFC控制器和FM接收机共享的FM天线。
45.根据权利要求39所述的计算机程序产品,其中,所述更改用途的天线是无线广域网(WWAN)天线。
46.根据权利要求39所述的计算机程序产品,其中,所述更改用途的天线是被用于无线局域网(WLAN)通信或者蓝牙(BT)通信的远场天线。
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