CN107682051A - 用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法和系统 - Google Patents

用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法和系统 Download PDF

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CN107682051A CN201710644373.6A CN201710644373A CN107682051A CN 107682051 A CN107682051 A CN 107682051A CN 201710644373 A CN201710644373 A CN 201710644373A CN 107682051 A CN107682051 A CN 107682051A
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Abstract

本发明描述用于操作通信装置的方法和系统的实施例。在实施例中，一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法涉及：响应于至少一个系统或环境参数而调整所述通信装置的相位配置；使用有源负载调制(ALM)利用所述经调整相位配置来调制载波信号；以及从所述通信装置传输所述经调制载波信号以用于电感耦合。

Description

用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于操作通信装置的方法和系统，特别涉及一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法和系统。
背景技术
利用近场通信(NFC)的射频识别(RFID)装置应答器通常可被配置成用于无源负载调制(PLM)或有源负载调制(ALM)。虽然ALM通常比PLM复杂，但用于在应答器中实施ALM的组件(例如，移动装置)可较为紧凑，且因为应答器利用电源来产生磁场而非仅仅调制由读取器产生的磁场，所以ALM应答器相比于PLM应答器可具有更大通信范围。
发明内容
描述用于操作通信装置的方法和系统的实施例。在实施例中，一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法涉及：响应于至少一个系统或环境参数而调整所述通信装置的相位配置；使用ALM利用所述经调整相位配置来调制载波信号；以及从所述通信装置传输所述经调制载波信号以用于电感耦合。
在实施例中，至少一个系统或环境参数选自由以下各者组成的群组：电感耦合的场强度；电感耦合的耦合条件；所述通信装置或对应读取器的天线几何形状；所述通信装置的工艺、电压和温度(PVT)变化；所述通信装置的系统架构；所述通信装置的匹配网络特性；所述通信装置的通信协议；所述通信装置的通信数据速率；所述通信装置的重新传输配置；所述通信装置的重新配置设定；所述通信装置的通信定时；以及所述通信装置的应用。
在实施例中，调整所述通信装置的所述相位配置涉及根据系统或环境参数的群组的函数来调整所述通信装置的所述相位配置。
在实施例中，调整所述通信装置的所述相位配置涉及调整所述通信装置的模拟接收器的相位配置。
在实施例中，调整所述模拟接收器的所述相位配置涉及选择所述模拟接收器的延迟锁定环(DLL)的一组分接头点或操作所述模拟接收器的移相器或可调谐滤波器。
在实施例中，调整所述通信装置的所述相位配置涉及调整所述通信装置的时钟产生电路的相位配置。
在实施例中，调整所述时钟产生电路的所述相位配置涉及选择所述时钟产生电路的锁相环(PLL)的一组分接头点或操作所述时钟产生电路的移相器或延迟线。
在实施例中，调整所述通信装置的所述相位配置涉及调整所述通信装置的模拟传输器的相位配置。
在实施例中，调整所述通信装置的所述相位配置涉及在传输数据帧之前调整所述通信装置的所述相位配置。
在实施例中，调整所述通信装置的所述相位配置涉及在传输数据帧期间调整所述通信装置的所述相位配置。
在实施例中，所述方法另外涉及在启动所述通信装置期间或在每一数据帧传输之前获得所述至少一个系统或环境参数。
在实施例中，一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的系统包括：相位配置调整模块，所述相位配置调整模块被配置成响应于至少一个系统或环境参数而调整所述通信装置的相位配置；信号调制模块，所述信号调制模块被配置成使用ALM利用所述经调整相位配置来调制载波信号；以及信号传输模块，所述信号传输模块被配置成从所述通信装置传输所述经调制载波信号以用于电感耦合。
在实施例中，所述至少一个系统或环境参数选自由以下各者组成的群组：电感耦合的场强度；电感耦合的耦合条件；所述通信装置或对应读取器的天线几何形状；所述通信装置的PVT变化；所述通信装置的系统架构；所述通信装置的匹配网络特性；所述通信装置的通信协议；所述通信装置的通信数据速率；所述通信装置的重新传输配置；所述通信装置的重新配置设定；所述通信装置的通信定时；以及所述通信装置的应用。
在实施例中，所述相位配置调整模块被另外配置成根据系统或环境参数的群组的函数来调整所述通信装置的所述相位配置。
在实施例中，所述相位配置调整模块被另外配置成选择DLL的一组分接头点或操作移相器或可调谐滤波器。
在实施例中，所述相位配置调整模块被另外配置成选择PLL的一组分接头点或操作移相器或延迟线。
在实施例中，所述相位配置调整模块被另外配置成在传输数据帧之前调整所述通信装置的所述相位配置。
在实施例中，一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法涉及：响应于至少一个系统或环境参数而调整载波信号的相位；使用ALM利用所述经调整相位配置来调制所述载波信号；以及从所述通信装置传输所述经调制载波信号以用于电感耦合。
在实施例中，所述至少一个系统或环境参数选自由以下各者组成的群组：电感耦合的场强度；电感耦合的耦合条件；所述通信装置或对应读取器的天线几何形状；所述通信装置的PVT变化；所述通信装置的系统架构；所述通信装置的匹配网络特性；所述通信装置的通信协议；所述通信装置的通信数据速率；所述通信装置的重新传输配置；所述通信装置的重新配置设定；所述通信装置的通信定时；以及所述通信装置的应用。
在实施例中，调整所述通信装置的所述相位配置涉及根据系统或环境参数的群组的函数来调整所述通信装置的所述相位配置。
通过以下结合随附图式的详细描述，本发明的实施例的其它方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的通信装置的功能框图。
图2描绘图1中所描绘的通信装置的示例相位配置相对于在不同电感耦合条件下的负载调制振幅的图。
图3描绘图1中所描绘的通信装置的实施例，所述通信装置可与对应读取器一起使用以形成电感耦合通信系统。
图4是根据本发明的实施例的用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法的过程流程图。
图5是根据本发明的另一实施例的用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法的过程流程图。
在整个说明书中，类似附图标号可用于识别类似元件。
具体实施方式
应容易理解的是，本文中大体描述且在附图中示出的实施例的组件可按广泛多种不同的配置来布置和设计。因此，以下如图中所表示的各种实施例的更详细描述并非意图限制本公开的范围，而仅仅是表示各种实施例。虽然在图式中呈现了实施例的各种方面，但除非具体地指示，否则图式未必按比例绘制。
在不脱离本发明精神或基本特性的情况下，可以其它具体形式实施本发明。所描述的实施例应被视为在所有方面均只是说明性而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而非由此详细描述来指示。在权利要求书等效物的含义和范围内的所有改变均被涵盖在权利要求书的范围内。
贯穿本说明书对特征、优点或类似语言的提及并不暗示可以使用本发明实现的所有特征和优点应在或存在于本发明的任何单个实施例中。相反地，提及特征和优点的语言应理解成意指结合实施例描述的具体特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对特征和优点的论述和类似语言可以(但非必定)指同一实施例。
此外，本发明的所描述特征、优点和特性可在一个或多个实施例中以任何合适方式组合。相关领域的技术人员将认识到，鉴于本文中的描述，可在无特定实施例的具体特征或优点中的一个或多个具体特征或优点的情况下实践本发明。在其它情况下，可能在某些实施例中识别出可能不存在于本发明的所有实施例中的另外特征和优点。
贯穿本说明书对“一个实施例”、“实施例”或类似语言的提及意指结合所指示实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以(但非必定)全部指同一实施例。
图1是根据本发明的实施例的通信装置100的功能框图。在图1中所描绘的实施例中，通信装置经由电感耦合进行通信。通信装置可包括相位配置调整模块102、信号调制模块104和信号传输模块106。通信装置可以是集成电路(IC)装置。在一些实施例中，在手持型计算系统或移动计算系统(例如手机)中实施所述通信装置。通信装置可以是利用电感耦合进行通信的近场通信(NFC)装置。在一些实施例中，通信装置实施为与国际标准化组织(ISO)/国际电工委员会(IEC)14443标准兼容的RF应答器。尽管示出的通信装置在本文中被示为具有某些组件并且被描述为具有某些功能性，但通信装置的其它实施例可包括较少或较多组件以实施相同、较少或较多功能性。
在图1中所描绘的实施例中，相位配置调整模块102被配置成响应于至少一个系统或环境参数而调整通信装置的相位配置。通信装置的相位配置可反映通信装置的输入/输出相位行为。举例来说，通信装置的相位配置可以是所接收到的信号相位与所传输的载波相位之间的相对相位设定。不同读取器(例如，不同制造商的读取器、不同型号的读取器、不同类型的读取器)可具有不同天线、不同匹配网络和相对于通信装置的不同相对位置，这会影响信道且因此影响通信装置与读取器之间的信道相位。基于一个或多个系统或环境参数调整相位配置以实现具有良好信噪比(SNR)的相位设定可提供遍及不同读取器和不同电感耦合位置的稳固通信。
由相位配置调整模块102使用的系统或环境参数的例子可包括而不限于：电感耦合的场强度；电感耦合的耦合条件；通信装置或对应读取器的天线几何形状；通信装置的一个或多个组件的工艺、电压和温度(PVT)变化；通信装置的系统架构；通信装置的匹配网络特性；通信装置的通信协议；通信装置的通信数据速率；通信装置的重新传输配置；通信装置的重新配置设定；通信装置的通信定时；以及通信装置的应用。系统或环境参数可包括上文所列的两个或更多个系统或环境参数的组合。在一些实施例中，相位配置调整模块被另外配置成根据系统或环境参数的群组的函数来调整载波信号的相位。
相位配置调整模块102可被配置成：在传输数据帧之前调整通信装置100的传输载波相位配置；或在传输数据帧期间静态地、动态地或“在运行中(on-the-fly)”调整通信装置的传输载波相位配置。在一些实施例中，相位配置调整模块被配置成在生产期间或之后但在分销到客户/终端用户之前调整通信装置的传输载波相位配置。在一些实施例中，在启动通信装置期间或在每一数据帧传输之前获得至少一个系统或环境参数。
在图1中所描绘的实施例中，信号调制模块104被配置成使用ALM利用经调整相位配置来调制载波信号。信号传输模块可包括时钟恢复电路和模拟传输器。
在图1中所描绘的实施例中，信号传输模块106被配置成从通信装置传输经调制载波信号以用于电感耦合。信号传输模块可包括感应型天线，例如环形天线。
在一些实施例中，通信装置100是有源负载调制(ALM)装置。在此类实施例中，信号传输模块可被配置成使用电流源产生所述信号传输模块自身的用于传输射出RF的磁场，这与无源负载调制(PLM)系统相比会产生更大的通信距离。当通信装置和对应读取器两者都产生磁场时，通信装置与对应读取器之间的电感耦合会受到一个或多个系统或环境参数影响。因此，由于一个或多个系统或环境参数，所述磁场可能未对准。磁场中的未对准可减小调制的振幅部分中的信号强度，从而产生较低通信性能(例如，较低SNR)。通常，为了防止ALM装置和读取器的磁场变得未对准且彼此干扰(例如，为了在传输期间维持恒定相位)，会在应答器中使用具有非常低的误差容许度的组件。然而，低误差容许度组件可能很贵。在图1中所描绘的实施例中，响应于至少一个系统或环境参数而调整通信装置的相位配置，例如，以便缩减通信装置与对应读取器之间的磁场中的未对准。因为响应于至少一个系统或环境参数而调整通信装置的相位配置，所以可在传输期间仍维持所要相位布置的同时在RFID装置中使用具有较大误差容许度的组件。另外，可缩减或甚至避免大批量生产的装置的昂贵的谐振调谐。此外，可改进某些类型的读取器(例如，基于包络检测的读取器装置)的通信稳定性的稳固性。另外，可通过提供关于各种生产、系统、协议和应用条件的较一致性能来增强用户体验。此外，可补偿归因于PVT的IC行为的变化。
图2描绘图1中所描绘的通信装置100的示例相位配置相对于在不同电感耦合条件下的负载调制振幅的图。负载调制振幅可以是通信装置的输出信号振幅。在图2的图中，通信装置100的相位配置是以度为单位的所接收到的信号相位与载波相位之间的相对相位设定，且负载调制振幅是以毫伏(mV)为单位。如图2中所描绘，四个曲线210、220、230、240表示四个不同电感耦合条件。对于每一电感耦合条件，负载调制振幅起初随着相对相位设定的增大而增大直到第一峰值(例如，表示正极性负载调制振幅)为止，随后随着相位的增大而减小直到最低点为止，接着随着相位的增大而增大直到第二峰值(例如，表示负极性负载调制振幅的绝对值)为止，且随后随着相位的增大而减小。然而，对于不同电感耦合条件，负载调制振幅的峰值在不同相位处出现。通过静态地或动态地调整相位，修改负载调制振幅以在读取器装置处在相应电感耦合条件和环境参数情况下实现高信噪比(SNR)和/或动态范围。
图3描绘图1中所描绘的通信装置100的实施例，所述实施例可与对应读取器330一起使用以形成电感耦合通信系统350。对应读取器可以是专用读取器装置或呈读取器模式的通信装置。在图3中所描绘的实施例中，通信装置300包括相位配置调整模块302、耦合到天线312的匹配网络310、模拟接收器“RX”314、时钟产生电路316和模拟传输器“TX”318。天线可以是感应型天线，例如环形天线。时钟产生电路产生与所接收到的时钟同步且因此与由读取器发出的载波同步的时钟。在通信装置的示例操作中，天线经由电感耦合从对应读取器的天线332接收RF信号，且所述RF信号被传递到模拟接收器以将所述RF信号转换为数字信号。由时钟产生电路从RF信号产生信号，且所述信号用于在模拟传输器处产生射出RF信号，使用天线经由电感耦合传输所述射出RF信号。图3中所描绘的通信装置300是图1中所描绘的通信装置100的一个可能的实施例。然而，图1中所描绘的通信装置不限于图3中示出的实施例。
在一些实施例中，通信装置300是有源负载调制(ALM)装置。在这些实施例中，天线可被配置成使用电流源产生所述天线自身的用于传输射出RF的磁场，这与PLM装置相比可产生更大的通信距离。在图3中所描绘的实施例中，响应于至少一个系统或环境参数而调整通信装置的相位配置。因为响应于至少一个系统或环境参数而调整通信装置的相位配置，所以可在传输期间仍维持所要相位布置的同时在RFID装置中使用具有较大误差容许度的组件。对应读取器能够解调信号，这是因为从通信装置捕获的RF信号的振幅具有足够的SNR和动态范围。
相位配置调整模块302可调整通信装置的各种组件中的相位配置。相位配置调整模块可静态地、动态地或在运行中调整通信装置的各种组件中的相位配置。相位配置调整模块还可在生产时且在分销到客户/终端用户之前调整通信装置的各种组件中的相位配置。在图3中所描绘的实施例中，相位配置调整模块可调整模拟接收器“RX”314、时钟产生电路316和/或模拟传输器“TX”318中的相位配置。尽管所示相位配置调整模块被示为与模拟接收器、时钟产生电路和模拟传输器分离，但在一些实施例中，相位配置调整模块或其某一部分在模拟接收器、时钟产生电路和/或模拟传输器内予以实施。
在一些实施例中，相位配置调整模块302调整模拟接收器“RX”314的相位配置。在实施例中，相位配置调整模块在模拟接收器内实施为延迟锁定环(DLL)，可(例如，经由基于经恢复时钟信号的复用器)选择所述延迟锁定环的分接头点，以便选择特定相位延迟。在另一实施例中，相位配置调整模块在模拟接收器内实施为专用移相器。在又一实施例中，相位配置调整模块在模拟接收器内实施为可调谐滤波器(例如，带通滤波器)。
在一些实施例中，相位配置调整模块302调整时钟产生电路316的相位配置。在实施例中，相位配置调整模块在时钟产生电路内实施为延迟锁定环(DLL)，可调整所述延迟锁定环的分接头点，以便选择特定相位延迟。在另一实施例中，相位配置调整模块在时钟产生电路内实施为与整数锁相环(PLL)或分数PLL一起使用的分频器级，所述分频器级可调谐到所要相位设定。在又一实施例中，相位配置调整模块在时钟产生电路内实施为专用移相器。在又一实施例中，相位配置调整模块在时钟产生电路内实施为时钟延迟线(例如，实施为缓冲器)。
在一些实施例中，相位配置调整模块302调整模拟传输器“TX”318的相位配置。在实施例中，相位配置调整模块在模拟传输器内实施为可将待传输的信号反相的反相器。在另一实施例中，相位配置调整模块在模拟传输器内实施为时钟路径中的延迟元件。在又一实施例中，相位配置调整模块在模拟传输器内实施为转换速率控制装置。
图4是根据本发明的实施例的用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法的过程流程图。在框402处，响应于至少一个系统或环境参数而调整通信装置的相位配置。在框404处，使用ALM利用经调整相位配置来调制载波信号。在框406处，从通信装置传输经调制载波信号以用于电感耦合。所述通信装置可与图1中所描绘的通信装置100和/或图2中所描绘的通信装置200相同或类似。
图5是根据本发明的另一实施例的用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法的过程流程图。在框502处，响应于至少一个系统或环境参数而调整载波信号的相位。在框504处，使用ALM利用经调整相位配置来调制载波信号。在框506处，从通信装置传输经调制载波信号以用于电感耦合。所述通信装置可与图1中所描绘的通信装置100和/或图2中所描绘的通信装置200相同或类似。
尽管以特定次序示出且描述了本文中的方法的操作，但可更改每种方法的操作次序，使得可以相反次序执行某些操作，或使得可至少部分地与其它操作同时执行某些操作。在另一实施例中，不同操作的指令或子操作可以间断和/或交替方式实施。
还应注意，可使用存储在计算机可用存储媒体上以供计算机执行的软件指令来实施所述方法的操作中的至少一些操作。作为例子，计算机程序产品的实施例包括存储计算机可读程序的计算机可用存储媒体，所述计算机可读程序在计算机上执行时使得计算机执行如本文中所描述的操作。
计算机可用或计算机可读媒体可以是电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统(或设备或装置)或传播媒体。计算机可读媒体的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光学光盘。光学光盘的当前例子包括具有只读存储器的压缩光盘(CD-ROM)、具有读/写的压缩光盘(CD-R/W)、数字视频光盘(DVD)和蓝光光盘。
在以上描述中，提供各种实施例的具体细节。然而，可在并没有这些具体细节中的全部细节的情况下实施一些实施例。在其它情况下，为了简洁和清晰起见，仅以能够实现本发明的各种实施例的细节来描述某些方法、程序、组件、结构和/或功能。
尽管已描述且示出本发明的具体实施例，但本发明不限于如此描述且示出的部件的具体形式或布置。本发明的范围将由在此所附的权利要求书和其等效物限定。

Claims (10)

1.一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
响应于至少一个系统或环境参数而调整所述通信装置的相位配置；
使用有源负载调制(ALM)利用所述经调整相位配置来调制载波信号；以及
从所述通信装置传输所述经调制载波信号以用于电感耦合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个系统或环境参数选自由以下各者组成的群组：
电感耦合的场强度；
电感耦合的耦合条件；
所述通信装置或对应读取器的天线几何形状；
所述通信装置的工艺、电压和温度(PVT)变化；
所述通信装置的系统架构；
所述通信装置的匹配网络特性；
所述通信装置的通信协议；
所述通信装置的通信数据速率；
所述通信装置的重新传输配置；
所述通信装置的重新配置设定；
所述通信装置的通信定时；以及
所述通信装置的应用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述通信装置的所述相位配置包括根据系统或环境参数的群组的函数来调整所述通信装置的所述相位配置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述通信装置的所述相位配置包括调整所述通信装置的模拟接收器的相位配置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，调整所述模拟接收器的所述相位配置包括选择所述模拟接收器的延迟锁定环(DLL)的一组分接头点或操作所述模拟接收器的移相器或可调谐滤波器。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述通信装置的所述相位配置包括调整所述通信装置的时钟产生电路的相位配置。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述通信装置的所述相位配置包括调整所述通信装置的模拟传输器的相位配置。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述通信装置的所述相位配置包括在传输数据帧之前调整所述通信装置的所述相位配置。
9.一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的系统，其特征在于，所述系统包括：
相位配置调整模块，所述相位配置调整模块被配置成响应于至少一个系统或环境参数而调整所述通信装置的相位配置；
信号调制模块，所述信号调制模块被配置成使用有源负载调制(ALM)利用所述经调整相位配置来调制载波信号；以及
信号传输模块，所述信号传输模块被配置成从所述通信装置传输所述经调制载波信号以用于电感耦合。
10.一种用于操作经由电感耦合进行通信的通信装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
响应于至少一个系统或环境参数而调整载波信号的相位；
使用有源负载调制(ALM)利用所述经调整相位配置来调制所述载波信号；以及
从所述通信装置传输所述经调制载波信号以用于电感耦合。
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