CN110061763B

CN110061763B - 读取器与通过有源负载调制和读取器处于非接触通信中的对象之间的同步

Info

Publication number: CN110061763B
Application number: CN201910053591.1A
Authority: CN
Inventors: M·乌德比纳
Original assignee: STMicroelectronics SA
Current assignee: STMicroelectronics France SAS
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2039-01-21
Also published as: US20190230611A1; FR3077174A1; FR3077174B1; CN110061763A; US10841887B2

Abstract

数据帧(包括从基础载波的调制生成的有源负载调制ALM载波信号的突发)从对象被传输至读取器。使读取器载波信号和ALM载波信号同步包括：在每个数据帧的传输之前，并且在每个数据帧的ALM载波信号的突发中的一些突发之间，执行主振荡器的输出信号的闭环控制，以达到读取器载波信号的相位和频率；估计主振荡器的输出信号的频率与由参考振荡器产生的参考信号的频率之间的比率；以及在每个数据帧的ALM载波信号的每个突发期间，执行主振荡器的输出信号的仅频率上的闭环控制，以达到由该比率校正的参考信号的参考频率。

Description

读取器与通过有源负载调制和读取器处于非接触通信中的对象之间的同步

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月19日提交的法国申请No.1850428的权益，该申请据此通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般地涉及读取器与对象之间的无线通信或非接触通信，并且在特定实施例中涉及读取器与通过有源负载调制和读取器非接触地进行通信的对象之间的同步。

背景技术

近场通信(在首字母缩写词NFC之下由本领域技术人员更为所知)是一种无线或非接触连接技术，其使得电子设备(诸如，例如非接触智能卡或仿真在卡模式中的移动电话与读取器)之间在短距离(例如10cm)上的通信成为可能。

NFC技术特别良好地适用于连接任何类型的用户设备并且允许快速和简单的通信。

非接触对象是能够根据非接触通信协议经由天线与另一非接触对象(例如读取器)交换信息的对象。

NFC对象(其是非接触对象)是与NFC技术兼容的对象。

NFC技术是在ISO/IEC 18092标准和ISO/IEC 21481标准中标准化的开放技术平台，但是并入许多已经存在的标准，诸如，例如ISO-14443标准中定义的A型协议和B型协议，它们可以是NFC技术中可用的通信协议。

除了其作为电话的常规功能以外，蜂窝移动电话(如果其装配有特定电路)可以用于使用NFC技术中可用的非接触通信协议与另一非接触设备(例如非接触读取器)交换信息。

这允许信息在非接触读取器与位于移动电话内的安全处理元件之间被交换。许多应用因此是可能的，诸如公共交通中的移动售票(例如，其中移动电话表现为旅行票)或其他移动支付(例如，其中移动电话表现为支付卡)。

在读取器与仿真在标签或卡模式中的对象之间的信息传输期间，读取器通过其天线生成磁场，其在常规使用的标准中一般为13.56MHz处的正弦波。磁场的强度在0.5至7.5安培/米RMS(用于“均方根”)之间的范围中。

那么两种操作模式是可能的：无源模式或有源模式。

在无源模式中，仅读取器生成磁场，并且仿真在标签或卡模式中的对象则是无源的并起到目标的作用。

更准确地说，仿真标签或卡的对象的天线调制由读取器生成的场。

该调制通过修改与对象的天线的端子连接的负载来执行。

通过修改跨对象的天线端子的负载，读取器的天线的输出阻抗由于两个天线之间的磁耦合而改变。这导致了读取器和对象的天线上以及读取器和对象的天线中存在的电压和电流的幅度和/或相位的改变。

因此，以这种方式，待从对象传输到读取器的信息通过负载调制被传输到读取器的天线电流。

在负载调制期间实现的负载变化引起读取器的天线上的信号(电压或电流)的幅度和/或相位的调制。天线电流的副本被生成并被注入读取器的接收器链中，该电流在接收器链中以提取所传输的信息的方式被解调和处理。

在有源操作模式中，读取器和仿真在卡模式中的对象两者均生成电磁场。一般地，当对象装配有其自己的电源(例如电池)时使用该操作模式，如同仿真在卡模式中的蜂窝移动电话中的情况。

NFC设备中的每个NFC设备使用一种调制方案来传输数据，例如曼彻斯特二进制相移键控(BPSK)类型的调制方案。

这里再次地，调制对应于负载修改并且那么这被称为通过有源负载调制的通信。

关于无源通信模式，获得更大的操作距离，其取决于所使用的协议可以去到远至20cm。

此外，有源负载调制的使用允许使用非常小的天线。

然而，通过有源负载调制的这种类型的通信造成其他问题。这是因为，在仿真在卡模式中的设备的有源通信的时段期间，读取器的电磁场不是直接可观测的，并且这可能导致来自仿真在卡模式中的对象的异步响应，并且作为结果，可能导致由读取器接收的展现出相移的信号，特别是在仿真在卡模式中的设备的长发射时段期间。

因此，如果考虑两个独立设备，即能够通过有源负载调制进行非接触通信的读取器和仿真在卡模式中的对象，则结果需要尽可能减小或甚至消除该相移。

在法国申请No.1657226之下提交的法国专利申请中描述了一种解决方案，其具体地适用于连续传输模式，在连续传输模式中，对象同相地或反相地发射所提取的读取器时钟(其在来自卡的发射期间不再是可得到的)。

更准确地说，根据该解决方案，在对象进行的传输之前，校准阶段允许主振荡器在相位上和在频率上锁定到从读取器接收的时钟信号。然后，在用于从对象向读取器的信息传输的阶段，由对象生成的ALM时钟信号(其将允许数据经由调制被传输到读取器)在频率上被闭环控制到参考振荡器的频率(其通过校准阶段期间所估计的频率比率被校正)，并且在频率上的该闭环控制仅不修改主时钟信号的相位，主时钟信号的相位在校准阶段中已经经历在先调整而达到由对象接收的信号的相位。

从读取器接收的时钟信号与由对象生成的时钟信号之间的潜在相移，作为结果，被尽可能减小或甚至消除。

尽管基本上满意，但是这种解决方案要求在传输阶段之前的高精度校准，其在一些应用中在持续时间方面可能是有害的。

这里，另一解决方案因此被提供，其允许(例如，由对象接收的)读取器时钟信号和(例如，由对象生成的)ALM时钟信号被同步，而没有必要在对象的任何传输阶段之前进行长且精确的校准。

该其他解决方案可以特别适用于不连续的传输模式。

发明内容

根据一个方面，提供了一种用于对象通过有源负载调制与读取器的非接触通信的方法，有源负载调制在后文中称为ALM(根据领域中的首字母缩写词)。

根据该方面的方法包括从对象向读取器的数据帧的传输，每个帧包括通过调制方案从基础载波的调制生成的ALM载波信号的突发。

该调制方案可以例如包括从由使用曼彻斯特和BPSK类型的编码方案的调制方案形成的组内选择的方案，这些示例不是限制性的。

根据该方面的方法包括读取器载波信号(也称为读取器时钟信号)与ALM载波信号(也称为ALM时钟信号)之间的同步。

该同步包括：在每个传输帧之前并且在每个传输帧的ALM载波信号的突发中的至少一些突发之间的，来自主受控振荡器(该主振荡器可以是电压控制的或数字控制的)的输出信号的闭环控制，以达到读取器载波信号的相位和频率，以及主振荡器的输出信号的频率与由参考振荡器产生的参考信号的参考频率之间的频率比率的估计。

不同于主受控振荡器，该参考振荡器递送参考信号，参考信号的参考频率可以与主振荡器的输出信号的频率相同或不同。

所述同步此外包括：在每个传输帧的ALM载波信号的每个突发期间的，主振荡器的输出信号的仅频率上的闭环控制，以达到由所述估计的比率校正的参考信号的频率。

ALM载波信号(例如，ALM时钟信号)则来自主振荡器的输出信号。

因此，在从对象向读取器传输的每个帧之前，主振荡器锁定到从读取器接收的载波时钟信号的相位和频率。这允许前述的频率比率被估计。

该频率比率在传输帧的ALM载波信号的突发中的至少一些突发之间再次被估计(或更新)。更新频率取决于所使用的调制方案。

当每个突发被发射时，ALM时钟信号(由对象递送并且其通过根据选择的调制方案的调制而允许数据被传输至读取器)仅在频率上被闭环控制到由估计的频率比率校正(其将因此很好地导致具有期望频率的ALM时钟信号，例如13.56MHz)的参考振荡器的频率，并且仅频率上的该闭环控制不修改ALM时钟信号的相位，ALM时钟信号的相位在传输帧之前或在发射突发之间，已经经历在先调整而达到由对象接收的来自读取器的时钟信号的相位。

因此，不仅是从读取器接收的时钟信号与由对象生成的时钟信号之间的相移被减小至最小或甚至被消除，而且没有必要执行长且精确的校准，以用于将主振荡器的相位和频率锁定到从读取器接收的时钟信号，因为在每个传输帧之前估计的频率比率随后在发射突发中的至少一些发射突发之间的传输帧期间被重新估计或更新。

由于现有技术的卡在传输期间没有相位同步，并且因此在传输之前要求校准，所以它们可能经历与干扰场相联系的问题。

更准确地说，在例如售票应用中，具有与所讨论的卡协作的读取器的载波频率(例如，13.56MHz)略微不同的载波频率(例如，13.56MHz+/-7kHz)的读取器可能影响所述校准的精确度。

前文提供的方法此外解决了干扰场的该问题，因为同步发生在传输帧的ALM载波信号的突发中的至少一些突发之间。

该机制(相位上和频率上的闭环控制、频率比率的估计、以及由所估计的频率比率校正的仅频率上的闭环控制)可以用不同的方式来获得，特别取决于所使用的调制方案和/或所使用的模拟或数字技术，例如使用锁相环与锁频环组合的间歇操作，并且通过将该锁相环间歇地设置到“随心所欲”模式中，仅锁频环然后操作，或者例如通过以两个不同频率对两个环进行采样，即：以参考信号的频率来采样的锁频环、以及以读取器载波信号(读取器时钟信号)的频率、或以基础载波的频率、或以任何其他频率、或通过读取器时钟频率的突发或分组来采样的锁相环。

根据一个实施例，主振荡器的输出信号的闭环控制和频率比率的估计由系统执行，该系统包括锁相环和锁频环，锁相环具有第一环路滤波器，锁相环的第一环路滤波器的输出形成用于锁频环的设定点字。

锁频环包括第二环路滤波器，第二环路滤波器连接至第一环路滤波器的输出，锁相环则具有全局环路滤波器，全局环路滤波器包括第一环路滤波器和第二环路滤波器。

频率上的闭环控制由锁频环执行。

此外，根据可适用的一个实施例，通过非限制性示例的方式，对包括使用曼彻斯特类型的编码的方案的调制方案，在每个传输帧的ALM载波信号的每个突发期间，第一环路滤波器的输出被固定，并且主振荡器的输出信号仅在频率上被闭环控制到由来自第一环路滤波器的输出字校正的参考信号的频率。

根据另一可适用的可能实施例，通过非限制性示例的方式，对包括使用BPSK类型的编码的方案的调制方案，锁相环(这里是数字的)可以在每个传输帧之前以读取器载波信号的频率(例如，13.56MHz)被采样，并且可以在每个传输帧内以基础载波的频率(例如，847.5kHz)被采样。

然而，锁相环可以在每个传输帧内以另一频率被采样。

因此，在该情况下，锁相环实际上在每个传输帧内不是在随心所欲模式中，而是简单地以与其在每个传输帧之前被采样的频率不同的频率被采样。为了该目的，锁相环的截止频率低于基础载波的频率，这里基础载波的频率是其采样频率。

那么，有利地是，对于每个传输帧，锁相环的第一环路滤波器的系数的值，以如下的这种方式，关于每个传输帧之前这些系数的值而被修改：以在每个传输帧之前和期间为锁相环保持相同的截止频率。

这里应当注意到，该方法可以有利地使用以两个不同频率采样的两个环，即：以参考信号的频率来采样的锁频环、以及以读取器载波信号(读取器时钟信号)的频率、或以基础载波的频率、或以任何其他频率、或通过读取器时钟频率的突发或分组来采样的锁相环。

根据另一方面，提供了一种对象，例如仿真在卡模式中的电话，其能够通过称为ALM的有源负载调制与读取器进行非接触通信。

该对象包括被配置用于从对象向读取器传输数据帧的处理器，每个帧包括通过调制方案从基础载波的调制生成的ALM载波信号的突发。

处理器包括同步电路，同步电路被配置用于执行读取器载波信号与ALM载波信号之间的同步。

同步电路被配置用于生成起始于主受控振荡器的输出信号的ALM载波信号，并且包括第一闭环控制电路、估计电路、第二闭环控制电路和控制电路，第一闭环控制电路被配置用于执行主振荡器的输出信号的闭环控制，以达到读取器载波信号的相位和频率，估计电路被配置用于执行主振荡器的输出信号的频率与由参考振荡器产生的参考信号的参考频率之间的频率比率的估计，第二闭环控制电路被配置用于执行主振荡器的输出信号的仅频率上的闭环控制，以达到由所估计的比率校正的参考信号的频率，控制电路被配置用于在每个传输帧之前，并且在每个传输帧的ALM载波信号的突发中的至少一些突发之间，激活第一闭环控制电路和估计电路，并且用于在每个传输帧的ALM载波信号的每个突发期间，激活第二闭环控制电路。

根据一个实施例，第一闭环控制电路和估计电路包括锁相环和锁频环，锁相环包括主振荡器和第一环路滤波器，锁频环具有用于接收参考信号的参考输入、连接至第一环路滤波器的输出的第二环路滤波器，第一环路滤波器的输出形成用于锁频环的设定点字，锁相环具有全局环路滤波器，全局环路滤波器包括第一环路滤波器和第二环路滤波器，并且第二闭环控制电路包括锁频环。

根据一个实施例，通过非限制性示例的方式适用于包括使用曼彻斯特类型的编码的方案的调制方案，在每个传输帧的ALM载波信号的每个突发期间，控制电路被配置用于以如下的这种方式禁用锁相环并且固定第一环路滤波器的输出：以将主振荡器的输出信号仅在频率上闭环控制到由第一环路滤波器的输出字校正的参考信号的频率。

根据另一实施例，锁相环在每个传输之前以读取器载波信号的频率被采样，并且在每个传输帧内以另一频率被采样，例如基础载波的频率。

调制方案可以例如包括使用BPSK类型的编码的方案。

控制电路有利地被配置用于：对用于每个传输帧的第一环路滤波器的系数的值，关于每个传输帧之前这些系数的值进行修改，以在每个传输帧之前和期间为锁相环保持相同的截止频率。

附图说明

本发明的其他优点和特征一经阅读决不是限制性的实施例和它们的实施方式的详细描述并且根据附图将变得明显，在附图中：

图1至图9示意性地图示了本发明的各种实施例和它们的实施方式。

具体实施方式

各种实施例涉及读取器与对象之间的无线通信或非接触通信，对象例如是但不限于仿真在卡模式中的移动电话，特别是近场通信(NFC)对象，无线通信或非接触通信尤其是通过有源负载调制(ALM)的通信，并且各种实施例更特别地涉及由对象接收和提取的读取器载波信号(其也可以称为读取器时钟信号)与由对象生成的ALM载波信号(其也可以称为ALM时钟信号)之间的同步。

在图1中，标号OBJ表示对象，例如用于电话通信的包括天线ANT2的蜂窝移动电话。此外，该电话包括处理器MT，处理器MT被设计为管理通过有源负载调制(称为ALM)经由另一天线ANT(例如电感线圈)与读取器RD的非接触通信。

作为变型，两个天线ANT2和ANT可以是一个相同的天线，在该情况下，使用通过对称-非对称类型的变压器的耦合，其通常由本领域技术人员表示在术语“BALUN”(用于平衡到不平衡的首字母缩写词)之下。

结果，在该情况下，对象OBJ仿真在卡模式中并且可以包括其自己的电源ALIM，例如电池，允许它在有源负载调制的框架中通过天线ANT生成其自己的电磁场。

除了天线ANT以外，处理器MT还包括已知的常规结构的接收器输入级，以递送从读取器RD接收的时钟信号SH2。该时钟信号SH2是具有例如13.56MHz频率的读取器载波信号。

处理器MT此外包括连接到天线ANT的输出级ETS，输出级ETS被配置用于在传输阶段期间使用时钟信号SH1和调制信号SMOD来调制电磁场。

时钟信号SH1是ALM载波信号。

调制信号SMOD典型地包括调制符号+1、0，调制符号以基础载波的频率(当前情况中为847.5KHz)的节奏被递送。当然，该示例不是限制性的并且基础载波的其他频率将是可能的。

在实践中，对于847.5KHz的基础载波的频率并且对于BSPK(二进制相移键控)类型的数据编码，每当调制符号等于1时，信号SH1处于高状态，而当调制符号等于0时，信号SH1处于低状态。

调制信号SMOD由接收器处理电路PRC以常规方式传递，接收器处理电路PRC此外执行对来自读取器的载波信号的所接收的符号的处理。

在输出级ETS的出口处递送的信号因此是调制的由对象生成的载波信号并且包含待传输给读取器的信息。

此外，为了简化，尽管两个天线ANT分别被示出为耦合至级ETE和级ETS，但是事实上真实存在一个相同的天线ANT。

处理器MT还包括同步电路MGN，同步电路MGN被配置用于生成主时钟信号SH1，主时钟信号SH1起始于主振荡器OSCP的输出信号SSP。该振荡器OSCP在这里是数字控制振荡器，但是它也可以是电压控制振荡器。

一般来说，同步电路MGN包括第一闭环控制电路，第一闭环控制电路被配置用于执行主振荡器的输出信号SSP的闭环控制，以达到从读取器接收的时钟信号SH2的相位和频率。

同步电路MGN此外包括估计电路，估计电路被配置用于执行主振荡器OSCP的输出信号SSP的频率FRP与参考振荡器OSCR产生的参考信号SRF的参考频率FRF之间的频率比率的估计。在这里描述的示例中，锁相环PLLR与振荡器OSCR相关联。当然，该示例不是限制性的并且生成参考信号SRF的其他方式是可能的。

同步电路MGN还包括第二闭环控制电路，第二闭环控制电路被配置用于执行主振荡器的输出信号SSP的仅频率上的闭环控制，以达到由所估计的比率FRP/FRF校正的参考信号SRF的频率。

此外，如后文将更详细描述的，控制电路MC被配置用于在某些时刻激活第一闭环控制电路和估计电路，并且用于在其他时刻激活第二闭环控制电路。

若干实施例有可能用于实施处理器MT和/或同步电路MGN的这些各种电路。

图1图示了这些实施例之一。

更准确地说，第一闭环控制电路和估计电路在这里包括锁相环PLL以及锁频环FLL。

锁相环PLL尤其包括积分器INT1、第一环路滤波器LPF1、主振荡器OSCP、以及还有计数器CNT1，计数器CNT1一方面接收来自主振荡器的输出信号SSP和从读取器接收的时钟信号SH2。

计数器CNT1的输出经由加法器ADD1被环回至积分器INT1的输出。

在本文接下来的部分中，通过利用本领域技术人员通常采用的语言，术语“加法器”根据出现在加法器的输入上的符号+或-，而包含功能“加”或功能“减”。

此外，可选地，加法器ADD3允许相移ofs被添加，相移ofs代表设置在天线与锁相环PLL之间的(多个)电路经历的相移。

锁频环FLL也包括主振荡器OSCP和用于接收参考信号SRF的参考输入，并且被配置用于接收第一环路滤波器LPF1的内容作为设定点字(setpoint word)。

参考输入是计数器CNT2的触发器的定时输入，计数器CNT2此外接收信号SSP。

第二闭环控制电路包括锁频环FLL。

在这里描述的示例中，与NFC非接触通信协议兼容，信号SH2的频率等于13.56MHz并且该频率是时钟信号SH1。

相比之下，在当前的情况下，主振荡器的输出信号SSP的频率被选择为等于N×13.56MHz，其中N例如等于64。

关于由参考振荡器OSCR递送的参考信号SRF的频率FRF，它可以具有任何给定值，但是在实践中，它被选择为在大约十MHz至大约一百MHz之间的范围中，例如18MHz，该示例不是限制性的。

在分别用于信号SSP的频率FRP和信号SRF的频率FRF的值867.84MHz(即，64×13.56MHz)和值18MHz的情况下，频率FRP与频率FRF之间的频率比率结果等于48.2133。

在当前的情况下，当计数器CNT1的输出递送信号SH2和信号SSP之间的相位差时，计数器CNT1的触发器之一递送信号SH1，信号SH1的频率为振荡器OSCP的频率除以关于信号SSP的频率的N，例如64，以恢复信号SH2的频率，这里为13.56MHz。

然而，为了执行该除以N，也可以使用计数器CNT1的并联除法器。

计数器CNT1的一个非限制的示例性实施例图示在图2中。

来自振荡器OSCP的信号SSP使计数器CNT1递增，计数器CNT1包括例如串联耦合的除2的除法器。信号SH2控制标号为Dff的触发器D，计数结果在信号SH2的每个边缘处被输入到触发器D中。

输出SH1对应于SSP的第N次除法。

计数器CNT2的一个示例性实施例图示在图3中。

计数器CNT2的结构与计数器CNT1的结构相同。然而，是信号SRF来控制标号为Dff的触发器D，计数结果在信号SRF的每个边缘处被输入到触发器D中。接收信号SRF的参考输入是每个触发器Dff的定时输入。

计数器CNT2的输出经由频率测量电路MMF连接至加法器ADD5的输入。

加法器ADD5的输入+连接至第一环路滤波器LPF1的输出。

加法器ADD5的输出连接至第二环路滤波器LPF2的输入，第二环路滤波器LPF2是锁频环FLL的环路滤波器。

频率测量电路MMF通过由计数器CNT2供应的计数结果的逐次差分来递送频率比率FRP/FRF的当前值，并且因此形成用于估计频率比率FRP/FRF的前述电路。

然而，为了估计该频率比率，将有可能作为变型使用例如在法国专利申请No.1561153中所描述的处理电路块，该处理电路块允许信号SSP的频率与信号SRF的频率之间的测量滑动被执行。

锁相环PLL的全局环路滤波器包括第一环路滤波器LPF1以及锁频环FLL的第二环路滤波器LPF2。

锁相环PLL和锁频环FLL的两个环路滤波器LPF1和LPF2是常规结构的滤波器(典型地为积分器-稳定器滤波器)，并且锁频环的截止频率高于锁相环的截止频率。

如图1中图示的，加法器ADD3的输出可以通过由控制电路MC可控制的开关SW从第一环路滤波器LPF1的输入断开。

这里，开关SW被示出以说明各种元件之间的功能切换。当然存在实施这种切换的各种方式；可以使用晶体管或者例如这些电路中的一些电路的操作可以被固定。

模拟技术或数字技术可以被使用。

当使用数字环路时，该开关SW可以有利地以如下的这种方式通过时钟信号SH2的简单掩蔽来实施：锁相环PLL的数字处理器例如仅在期望时被定时。

因此，例如，锁相环PLL可以在传输之前以13.56MHz被采样，然后在传输期间使用曼彻斯特类型的调制方案通过13.56MHz的分组被采样，或者在传输期间使用BPSK类型的调制方案以847.5KHz的欠采样被采样。

现在更特别地参考图6、图7和图9，以便描述开关SW可以例如在哪些时刻被开路或闭合。

图6图示了，对于对象而言，来自读取器的帧的接收时段RX和去往读取器的帧的传输时段TX。

在接收时段RX期间，由读取器递送且由对象OBJ提取的时钟信号载波SH2可用。作为结果，在这些接收时段RX期间，换句话说在每个传输帧之前，控制电路MC使开关SW闭合，以允许主振荡器OSCP的输出信号SSP的闭环控制而达到读取器载波信号SH2的相位和频率，并且允许主振荡器的输出信号的频率FRP与来自参考振荡器OSCR的参考信号的参考频率FRF之间的频率比率FRP/FRF的估计。

尽管在图6中，为了该图的简化，信号SH2在从对象OBJ向读取器的传输阶段TX期间未被示出，但是该信号SH2实际上可以是可用的并且可以在某些时刻(特别是在由对象生成的ALM载波信号的突发中的至少一些突发之间)由对象提取。这将参考图7、图8和图9更详细地被讨论，图7、图8和图9图示了用于对象在读取器方向上发射的传输帧FTX的调制的各种方案。

图7示出了使用诸如在ISO/IEC 14443标准中描述的曼彻斯特类型的编码的调制方案。

根据该调制方案，基础载波的频率等于载波的频率除以128。因此，对于13.56MHz的载波频率(信号SH2的频率)，基础载波的频率等于106kHz。

如图7中图示的，帧FTX的比特b1则包括八个基础载波的时段T1，每个时段T1包括持续时间等于八倍ALM载波信号时段的突发BST，之前是持续时间等于八倍ALM载波信号时段的静默。

比特b1的四个突发BST之后跟着持续时间等于三十六个ALM载波信号时段的静默时段。

如果比特b2是与比特b1具有相同逻辑值的比特，则在三十六个ALM载波信号时段的静默时段之后，重新回到包含比特b2的四个突发BST的四个基础载波时段T1。

另一方面，如图7中图示的，如果比特b2具有与比特B1的逻辑值相反的逻辑值，则两个连续突发BST之间的静默时段PS等于七十二倍ALM载波信号时段。

正是在该时段PS期间，开关SW也被闭合以激活锁相环和重新估计前述的频率比率。

锁相环PLL因此在这里以间歇方式操作。

另一方面，在每个传输突发BST期间，开关SW被开路以执行主振荡器OSC的输出信号的仅频率上的闭环控制，而达到之前由所估计的比率校正的参考信号的频率。

图9图示了另一编码方案，其是在ISO/IEC 18092标准中定义的被称为F类型的方案，并且该方案也基于曼彻斯特类型的编码但没有基础载波。

根据该方案，存在将每个传输突发BST分开的三十二倍载波频率的静默时段PS，每个传输突发BST也具有三十二倍ALM载波时段的长度。

这里再次地，这些时段PS可以用于激活锁相环PLL以及激活用于估计频率比率的(多个)电路(开关SW闭合)。

当开关SW闭合(例如，如图4中示出的)时，两个环路PLL和FLL同时操作。振荡器OSCP的输出信号的频率由锁频环FLL根据来自第一环路滤波器LPF1的设定点字来连续地闭环控制。锁频环FLL的频率和相位由锁相环PLL通过调整来自滤波器LPF1的锁频环的设定点字来闭环控制。锁频环实际上被看作振荡器。

换句话说，主振荡器OSCP的输出信号SSP的闭环控制和频率比率的估计由起始于环路滤波器LPF1的完整系统(锁相环PLL和锁频环FLL)来执行，环路滤波器LPF1的输出形成用于锁频环的设定点字。锁相环PLL使系统朝向正确的频率比率收敛。锁频环FLL在这里等同于低通滤波器和积分器(从频率到相位的转换)。锁相环调整设定点字，该设定点字趋向于频率比率FRP/FRF，在该情况下为48.2133。

当开关SW开路(例如，如图5中示出的)时，锁相环PLL被禁用，并且环路滤波器LPF1的输出被固定且其连接至锁频环FLL的输出允许主振荡器的输出信号SSP仅在频率上被闭环控制，而达到由环路滤波器LPF1的输出字(其是估计的频率比率)所校正的参考信号SRF的频率。

因此，由于仅频率上的该闭环控制，信号SSP的相位不关于由锁相环PLL闭环控制的相位被修改。

此外，由于除以64，信号SH1的频率等于13.56MHz，并且对象的响应与读取器发射的信号同步。

在图8中，调制方案使用BPSK(二进制相移键控)类型的数据编码。

更准确地说，根据该编码，每个比特b1具有等于8T1的长度或者T1是基础载波，基础载波在当前的情况下等于大约848kHz(13.56MHz/16)。

在每个时段T1内，存在ALM载波信号的突发BST和静默时段PS1。突发的持续时间和静默时段的持续时间两者均等于八个ALM载波信号时段。

在某些情况下，两个发射突发BST之间的静默时段PS1可以更长。这尤其是当比特b1后面跟着具有相反逻辑值的比特b2时的情况。在该情况下，比特b1的最后突发BST与比特b2的第一突发BST之间的静默时段PS2具有等于十六个ALM载波信号时段的持续时间。

每个突发BST在天线处产生信号振荡，并且这些振荡可能干扰读取器载波信号与ALM载波信号之间的同步。

因此，在国际专利申请WO2015/003870A1中，提供了特定的阻尼电路，以允许这种振荡快速停止以便允许同步被执行。在该情况下，时段PS1将有利地被选择用于由环路PLL应用相位上和频率上的闭环控制、以及频率比率FRP/FRF的估计。

如前文所指出的，在这种实施例中，开关SW归结为对时钟信号SH2的掩蔽。

更准确地说，锁相环然后不再以在接收时段RX期间的13.56MHz，而是以基础载波的频率被采样。

在这个方面并且为了保持锁相环的相同截止频率而不管采样频率(该截止频率低于采样频率)如何，第一环路滤波器LPF1的系数的值在每个传输时段TX期间，关于在每个接收时段期间的这些系数的值而被修改。在这里描述的示例中，在时段TX期间的某些系数的值是在时段RX期间的这些系数的值乘以16，并且在时段TX期间的其他系数的值是在时段RX期间的这些其他系数的值除以16。这些除法比率和/或乘法比率尤其取决于环路滤波器的架构，并且本领域技术人员将知道如何以如下的这种方式来调整这些比率：以保持锁相环的相同截止频率而不管采样频率如何。

滤波器LPF1的系数的该修改例如由控制电路MC执行。

然而，也有可能通过使用为对象的天线所选择的适当质量系数，来快速地且自然地使每次突发生成之后产生的振荡停止，而没有必要使用特定的阻尼电路。这尤其已经在欧洲专利申请No.17169020.9中描述。

在该情况下，时段PS2将有利地被选择用于由环路PLL执行相位上和频率上的闭环控制、以及频率比率FRP/FRF的估计。

本发明不限于刚才描述的实施例和它们的实施方式，而是包含它们的所有变型。

因此，在图7中图示的调制方案中，也可以实施混合模式，其在静默的长时段PS期间以13.56MHz并且在发射突发BST期间以847.5kHz来提供通过突发的采样。

尽管关于BPSK调制类型描述了实施例，但是要注意实施例也与相变调制类型的相位调制兼容(PSK：相移键控)。

Claims

1.一种用于对象通过有源负载调制(ALM)与读取器的非接触通信的方法，所述方法包括：

从所述对象向所述读取器传输多个数据帧，每个数据帧包括通过调制方案从基础载波的调制生成的ALM载波信号的突发；以及

使所述对象处的读取器载波信号与所述ALM载波信号同步，其中所述同步包括：

在从所述对象向所述读取器的每个数据帧的传输之前，并且在每个数据帧的所述ALM载波信号的所述突发中的至少一些突发之间，执行所述对象的主受控振荡器的输出信号的闭环控制，以达到所述读取器载波信号的相位和频率；

估计所述主受控振荡器的所述输出信号的频率与由所述对象的参考振荡器产生的参考信号的参考频率之间的频率比率；以及

在每个数据帧的所述ALM载波信号的每个突发期间，执行所述主受控振荡器的所述输出信号的仅频率上的闭环控制，以达到由所述比率校正的所述参考信号的所述参考频率，其中所述ALM载波信号从所述主受控振荡器的所述输出信号来获得。

2.根据权利要求1所述的方法，其中执行所述对象的所述主受控振荡器的所述输出信号的所述闭环控制和所述频率比率的估计由系统执行，所述系统包括：

锁相环和锁频环，所述锁相环包括第一环路滤波器，其中所述锁相环的所述第一环路滤波器的输出形成用于所述锁频环的设定点字，所述锁频环包括第二环路滤波器，所述第二环路滤波器连接至所述第一环路滤波器的所述输出，所述锁相环进一步包括全局环路滤波器，所述全局环路滤波器包括所述第一环路滤波器和所述第二环路滤波器，其中仅频率上的所述闭环控制由所述锁频环来执行。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在每个数据帧的所述ALM载波信号的每个突发期间，所述第一环路滤波器的所述输出和所述主受控振荡器的所述输出信号仅在频率上被闭环控制到由所述第一环路滤波器的输出字校正的所述参考信号的所述频率。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述调制方案包括使用曼彻斯特类型的编码的方案。

5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：在每个数据帧的传输之前以所述读取器载波信号的所述频率来采样所述锁相环，并且在每个数据帧内以另一频率来采样所述锁相环。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述另一频率包括所述基础载波的频率。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述调制方案包括使用二进制相移键控类型的编码的方案。

8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：对用于每个数据帧的所述第一环路滤波器的系数，关于每个数据帧的传输之前所述系数的值进行修改。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在每个数据帧的传输之前和期间为所述锁相环保持相同的截止频率。

10.一种被配置用于通过有源负载调制(ALM)与读取器的非接触通信的对象，所述对象包括：

处理器，被配置用于从所述对象向所述读取器传输多个数据帧，其中每个数据帧包括通过调制方案从基础载波的调制生成的ALM载波信号的突发，所述处理器包括：

同步电路，被配置用于执行读取器载波信号与所述ALM载波信号之间的同步，所述同步电路进一步被配置用于从所述对象的主受控振荡器的输出信号来生成所述ALM载波信号，所述同步电路包括：

第一闭环控制电路，被配置用于执行所述主受控振荡器的所述输出信号的闭环控制，以达到所述读取器载波信号的相位和频率；

估计电路，被配置用于执行所述主受控振荡器的所述输出信号的频率与由所述对象的参考振荡器产生的参考信号的参考频率之间的频率比率的估计；

第二闭环控制电路，被配置用于执行所述主受控振荡器的所述输出信号的仅频率上的闭环控制，以达到由所述比率校正的所述参考信号的所述参考频率；以及

控制电路，被配置用于在每个数据帧的传输之前，并且在每个数据帧的所述ALM载波信号的所述突发中的至少一些突发之间，激活所述第一闭环控制电路和所述估计电路，并且被配置用于在每个数据帧的所述ALM载波信号的每个突发期间，激活所述第二闭环控制。

11.根据权利要求10所述的对象，其中所述第一闭环控制电路和所述估计电路包括锁相环和锁频环，所述锁相环包括所述主受控振荡器和第一环路滤波器，所述锁频环具有用于接收所述参考信号的参考输入和第二环路滤波器，所述第二环路滤波器连接至所述第一环路滤波器的输出，其中所述第一环路滤波器的所述输出形成用于所述锁频环的设定点字，所述锁相环进一步包括全局环路滤波器，所述全局环路滤波器包括所述第一环路滤波器和所述第二环路滤波器，并且其中所述第二闭环控制电路包括所述锁频环。

12.根据权利要求11所述的对象，其中在每个数据帧的所述ALM载波信号的每个突发期间，所述控制电路被配置用于禁用所述锁相环并且固定所述第一环路滤波器的所述输出，以将所述主受控振荡器的所述输出信号仅在频率上闭环控制到由所述第一环路滤波器的输出字校正的所述参考信号的所述频率。

13.根据权利要求12所述的对象，其中所述调制方案包括使用曼彻斯特类型的编码的方案。

14.根据权利要求11所述的对象，其中所述锁相环在每个数据帧的传输之前以所述读取器载波信号的所述频率被采样，并且以另一频率被采样。

15.根据权利要求14所述的对象，其中所述另一频率包括所述基础载波的频率。

16.根据权利要求14所述的对象，其中所述调制方案包括使用二进制相移键控类型的编码的方案。

17.根据权利要求14所述的对象，其中所述控制电路被配置用于：对用于每个数据帧的所述第一环路滤波器的系数，关于每个数据帧的传输之前所述系数的值进行修改，其中在每个数据帧的传输之前和期间为所述锁相环保持相同的截止频率。

18.根据权利要求10所述的对象，其中所述对象包括仿真在卡模式中的电话。

19.一种非瞬态计算机可读介质，存储用于执行对象通过有源负载调制(ALM)与读取器的非接触通信的计算机指令，所述指令当由处理器执行时使得所述处理器：

使所述对象处的读取器载波信号与所述ALM载波信号同步，其中用于同步的所述指令还使得所述处理器：

20.根据权利要求19所述的非瞬态计算机可读介质，其中用于执行和估计的所述指令包括使得所述处理器进行以下操作的指令：

具有锁相环和锁频环，所述锁相环包括第一环路滤波器，其中所述锁相环的所述第一环路滤波器的输出形成用于所述锁频环的设定点字，所述锁频环包括第二环路滤波器，所述第二环路滤波器连接至所述第一环路滤波器的所述输出，所述锁相环进一步包括全局环路滤波器，所述全局环路滤波器包括所述第一环路滤波器和所述第二环路滤波器，

由所述锁频环仅执行频率上的所述闭环控制。