CN111490805A - Nfc通信 - Google Patents

Abstract

本公开的各实施例涉及NFC通信。一种在应答器和终端之间进行无线通信的方法，包括：由应答器实现的、对由终端传送的多个误差信号计数的步骤。

Description

NFC通信

技术领域

本公开大体上涉及在两个电子设备(例如，终端和应答器)之间 的无线通信。本公开更特别地应用于无线通信方法。

背景技术

如今，无线通信越来越多地被用于不同的应用(诸如数据交换、 银行付款等)。存在多种无线通信的类型，例如：近场通信(NFC)、 在较远距离使用高频通信(诸如蓝牙通信)等。

将被期望的是至少部分地改善已知近场通信的某些方面，并且更 特别的是改善在两个电子设备之间的无线通信的已知方法的某些方 面。

发明内容

存在针对在两个电子设备之间的无线通信的更高性能设备的期 望。

一个实施例克服了已知无线通信方法的缺点中所有缺点或部分 缺点。

一个实施例提供了在应答器和终端之间进行无线通信的方法，该 方法包括：由应答器实施的、对由终端传送的多个误差信号计数的步 骤。

一个实施例提供了应答器，该应答器能够在与终端进行无线通信 期间，对由终端传送的多个误差信号计数。

根据一个实施例，误差信号指示源自应答器的、由终端接收的信 号中的误差。

根据一个实施例，应答器是微电路卡。

根据一个实施例，无线通信是近场通信。

根据一个实施例，指示信号接收误差的信号的数目被与阈值比 较。

根据一个实施例，如果指示信号接收误差的信号的数目大于阈 值，则应答器被切换到低功耗模式。

根据一个实施例，低功耗模式是在其中应答器的预定电路不再被 供电的模式，和/或其中应答器的预定电路展现其时钟频率的降低模 式。

根据一个实施例，阈值在1至20的范围中。

根据一个实施例，阈值在2至6的范围中。

根据一个实施例，阈值等于4。

根据一个实施例，由终端发送的误差信号是解码误差信号。

前述和其他特征与优点将在下文中结合附图对指定实施例的非 限制性描述详细讨论。

附图说明

图1非常示意性地图示了在终端与应答器之间的无线通信；

图1A示出了应答器的一个实施例；

图2示出了图示在终端与应答器之间的信号交换的一个实施例的 流程图；

图3示出了图示在终端与应答器之间的另一信号交换的实施例的 流程图；以及

图4示出了流程图，该流程图图示了在应答器侧上的、无线通信 方法的一部分的一个实施例。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记指定。尤其是， 不同实施例通用的结构和/或功能元件可以利用相同的附图标记指定， 并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。

为了清楚起见，仅示出并详细描述了对于理解所描述的实施例有 用的那些步骤和元件。尤其是，终端或应答器的详细操作将不会在下 文中详细描述。

在整个本公开中，术语“连接”被用于指定在电路元件之间的直 接电连接(没有除导体之外的中间元件)，然而术语“耦合”被用于 指定在电路元件之间的直接的、或者可以经由一个或多个中间元件的 电连接。

在接下来的描述中，当参考限定绝对位置的术语时(诸如术语： “前”、“后”、“顶”、“底”、“左”、“右”等)，或是当参考 限定相对位置的术语时(诸如术语：“上方”、“下方”、“上”、 “下”等)，或是当参考限定方向的术语时(诸如术语：“水平”、 “竖直”等)，除非相反地明示，否则是指附图的定向。

术语“约”、“大约”、“基本上”、以及“在…的量级”在本文 被用于指定所讨论的值的正负10％的公差，优选地是指所讨论的值的 正负5％的公差。

近场通信(NFC)技术使短距离高频通信能够实行。此类系统使 用由设备(终端或读取器)发射的射频电磁场与另一个设备(应答器 或卡)进行通信。

在现有系统中，相同的NFC设备可以在卡模式或在读取器模式 中操作(例如，在两个蜂窝电话之间进行近场通信的情况下)。然后， 针对设备频繁的是利用电池给设备供电，并且针对设备的功能和电路 被设置为待机以避免在使用区间之间损耗功率。当设备在彼此的范围 内时，这些设备必须被“唤醒”。

尽管假设使用两个类似的电子设备(或NFC设备)(例如终端 或读取器，以及一个应答器)，但将被描述的全部更笼统地应用于如 下的任何系统：其中应答器检测到由读取器或终端辐射的电磁场。

根据应用，针对通信，设备中的一个设备在所谓的读取器模式中 操作，而另一设备在所谓的卡模式中操作，或者两个设备在对等模式 (P2P)中通信。每个设备包括各种电子电路，以用于生成借助于振 荡/谐振电路的天线传送的射频(RF)信号。由设备中的一个设备生 成的射频场由另一设备检测，该另一设备位于生成射频场的设备的范 围内，并且该另一设备还包括天线。在某些应用中，当设备不通信时， 设备被切换到待机模式以降低功率损耗。针对电池供电的设备尤其是 如此。当第一NFC设备发射电磁场，以发起与第二NFC设备的通信 时，只要第二设备在其范围内，则该磁场便由第二设备检测到。该场 由第二设备的电路检测，如果第二设备的电路处于待机状态，则第二 设备的电路被重新激活。这导致由第二设备的电路形成的负载在第一 设备的场的产生的谐振电路上的变化。在实践中，发射场的对应相位 或幅度变化由第一设备检，然后第一设备开始与第二设备通信的NFC 协议。在第一设备的侧上，跨谐振电路的电压幅度是否落在阈值以下 被实际检测，或者跨谐振电路的电压是否具有大于阈值的相移被实际 检测。一旦第一设备已经在其场中检测到第二设备的存在，第一设备 就开始用于建立通信、用于实现来自第一设备的请求和来自第二设备 的响应的传送的过程。

尽管此后将参考芯片卡，但是所描述的实施例更一般地应用于任 何有源应答器，即，使用由终端生成的射频电磁场与其进行非接触通 信的任何通信设备。

无线通信，尤其是近场通信的缺点处是：该通信对外部干扰尤其 敏感，该干扰可以被考虑为寄生信号。这种干扰可能是由于无线通信 发生的环境、寄生设备或尝试通信的实际设备引起的。

图1示意性地示出了在两个电子设备(终端或阅读器1(终端) 和应答器2(卡))之间的无线通信。

终端1可以是例如固定或移动的电子设备。终端1负责发起通信。 作为示例，终端1是支付终端或移动电话。

应答器2是一般的移动设备。根据一个优选实施例，应答器2是 微电路卡(或芯片卡)，例如银行卡或交通卡。以下，应答器2将被 称为卡。作为变型，应答器2可以是移动电话。卡2包括能够实现由 终端1发送的各种命令的不同电子电路，诸如例如认证电路、加密电 路等。尤其是，在由终端1发送的命令的执行期间，不同的电路消耗 更多更少的功率。卡2可以包括多个不同的电源模式，在多个不同的 电源模式中某些电路被供电而其他电路不被供电。尤其是，卡2包括 至少一种较低功耗模式或低功耗模式，在较低功耗模式或低功耗模式 中某些电路被供电和/或具有降低的时钟频率。

根据图在1A中示出的实施例，应答器2被装备有天线10、无线 通信电路12、控制器14和计数器16。无线通信电路12可以使用众 所周知的电路来实现，无线通信电路12经由天线10向终端1发送通 信信号和从终端1接收通信信号。控制器14可以使用诸如微处理器 的处理器实现，控制器14被编程以生成信息，该信息经由天线10和 无线通信电路12被发送到终端1，并且控制器14分析经由天线10 和无线通信电路12从非接触通信终端接收的信息。无线通信电路12 和计数器16可以作为微处理器实现的控制器的经编程的功能或者可 以作为实现控制器14的集成电路的硬件电路而被合并到控制器14 中。每当由无线通信电路12接收由终端1传送的误差消息时，计数 器16就递增。更特别地，误差消息是来自终端1的信号或消息，误 差消息表示与来自卡2的响应信号有关的误差。该计数器的操作和使 用将会参考图4详细描述。

终端1和卡2之间的无线通信是例如近场通信类型(NFC)的通 信。在该类型的通信中，卡2被定位在终端1的范围内，以便能够检 测到终端1的电磁场。例如，卡2一般被定位在与终端1的距离小于 10cm处。根据另一示例，卡2与终端1机械接触。

在终端1和卡2之间的无线通信从同步阶段开始，例如包括：标 识方法、当前防冲突方法等。然后，终端1和卡2交换控制信号和响 应信号。在终端1和卡2之间的控制信号和响应信号的交换的示例将 会参考图2和图3被详细地描述。图2图示了没有误差发生的信号交 换的示例。图3图示了发生误差的信号交换的示例。

图2以框图的形式示意性地图示了在终端1和卡2之间的控制信 号和响应信号的交换100的实施例。

如前文指示的，在终端1和卡2之间的通信从同步阶段开始。在 图2中图示的信号交换是一旦同步阶段结束而发生的交换的示例。

信号交换100开始于由终端1将控制信号发送给卡2(框101， 发送命令)。该控制信号包括针对卡2的指令，例如，数据发送请求， 由卡2执行代码的请求等。一旦信号已被发送，终端1就切换到其中 等待卡2的响应的状态(框102，等待响应)。终端1将检测的下一 个信号将被考虑为来自卡2的响应信号。

卡2从终端1接收信号RF。然后，卡2将信号解码并且将该信 号考虑为来自终端1(框103，接收命令)的控制信号。然后，卡2 实现接收到的命令(框104，执行命令)。为了执行该命令，卡2可 以使用其包括的多个不同电路。

一旦控制已经被执行了，卡就将响应信号发送给终端1(框105， 发送响应)。响应信号可以是在控制信号的执行结束时的自动响应信 号，或者可以是包括旨在针对终端1的信息的片段的一个或多个响应 信号。卡2的响应信号采用由其电路在由终端1生成的电磁场上的载 荷的调制形式(反调制)。

终端1检测电磁场的电荷变化(框106，接收响应)。然后，终 端1将信号解码，并验证它实际上是来自卡2的响应信号。如果该信 号实际上是响应信号，则由终端1自动将确认信号(此后称为确认) 发送到卡2(框107，发送应答)。

卡2检测到该信号(框108，接收应答)，并将该信号解码为来 自终端1的确认。由卡2接收的确认指示通信已经被完成，其中没有 误差。

图3以框图的形式示意性地图示了在终端1和卡2之间的控制信 号和响应信号的交换200的另一实施例。

如前文指出的，在终端1和卡2之间的通信开始于同步阶段。在 图2中示出的信号交换是同步阶段结束后进行交换的一个示例。

信号交换200开始于由终端1将控制信号发送给卡2(框201， 发送命令)。该控制信号包括针对卡2的指令，例如：数据发送请求、 由卡2执行代码的请求等。一旦信号已经被发送，终端1就切换到等 待卡2的响应的状态(框202，等待响应)。终端1检测到的下一个 信号将被考虑为来自卡2的响应信号。

卡2从终端1接收信号RF。然后卡2将该信号解码，并将其考 虑为来自终端1的控制信号(框203，接收命令)。然后卡2实现所 接收的命令(框204，执行命令)。为了执行该命令，卡2可以使用 其包括的多个不同电路。例如，多个不同电路中的一些电路由于其高 功耗而可能会修改终端1的电磁场。电磁场的这种修改可以由终端1 考虑为由卡2传送的寄生信号。

终端1可以在由卡2执行命令期间检测电磁场的修改(框205， 检测信号)。如果该信号是寄生信号，则不被格式化为由终端1解码。 因此，终端1不能将其考虑为来自卡2的响应信号(框206，解码误 差)。在这种情况下，终端1将指示涉及响应信号的误差的信号发送给卡2或指示缺少接收到的响应的信号(框207，发送否定应答)。

卡2检测信号(框208，接收否定应答)，并将其解码为指示与 响应于控制信号的信号的误差有关的信号。根据一个实施例，由卡2 接收的信号的处理将结合图4详细描述。

尽管已经将寄生信号描述为源自卡2的电路，该卡2被用于实现 由终端1发送的命令，但是在实践中，寄生信号可能源自卡2的电路， 该电路在命令的执行期间被激活，但该电路并不是用于此目的，或更 一般地，寄生信号来自干扰该场的任何元件。

图4是图示了在终端1和卡2之间的无线通信方法的部分300的 实现模式的流程图。尤其是，图4图示了由卡2对指示与卡2的响应 信号相关的误差的信号接收的处理。图4还图示了计数器NackCnt的 使用。

计数器16包括计数值NackCnt，该计数值NackCnt在终端1和卡 2之间的每次新通信开始时被初始化为零(框301，NackCnt＝0)。 作为示例，计数器NackCnt可以在终端1和卡2之间交换信号之前的 同步阶段期间被初始化。例如，计数器NackCnt由包含二进制值或其它值，或表示计数器值的二进制字的寄存器来实施。

计数器16的目的是在卡侧上，在与终端1进行通信的期间指示 与由卡2接收的响应信号相关的误差的信号的数目。换言之，每当卡 2接收到指示与响应信号相关的误差的信号时(框302，接收Nack)， 计数值NackCnt递增(框303，NackCnt++)。

然后比较计数值NackCnt与阈值Nseuil(框304，NackCnt≥ Nseuil)。根据一个实施例，阈值Nseuil例如在1至20的范围中，优 选地在2至6的范围中，例如等于4。

如果计数器NackCnt的值小于阈值Nseuil(框304的输出N)， 则在终端1和卡2之间的信号交换可以执行(返回方框302)。作为 示例，终端1可以例如再次将相同的控制信号发送给卡2，或者将新 的控制信号发送给卡2，或者停止与卡2的通信等。

如果计数器NackCnt的值大于或等于阈值Nseuil(框304的输出 Y)，则其表明卡已经达到由通信方法所许可的误差的阈值数目。阈 值Nseuil是在设计上限定的。

一旦已经达到或超过阈值，卡就验证其电源模式(框305，低功 耗模式？)。尤其是，卡2验证其供电模式是全供电模式还是低功耗 供电模式。

如果卡2的供电模式是全供电模式(框305的输出N)，则卡2 的供电模式被切换到低功耗模式(框306，切换到低功耗模式)。尤 其是，卡2的高功率消耗并且对于接收到的指令的执行没有用的电路 被解除激活。因此，低功耗模式可以能够使卡2的电磁场的干扰降低。 作为示例，卡2可以使加密处理器解除激活，或者也可以降低其时钟 频率。终端1和卡2之间的信号交换可以执行(返回框302)。

如果卡2的供电模式已经是低消耗模式(框306的输出Y)，则 卡2保持在低消耗模式中。在终端1和卡2之间的信号交换可以被执 行(返回框302)。

各种实施例和变型已经被描述了。本领域技术人员将理解的是， 这些各种实施例和变型的某些特征可以被组合，并且本领域技术人员 将想到其他变型。

特别地，尽管已经相对微电路卡而言描述了实施例，但是它们与 存在类似问题的任何邻近通信设备中的构造兼容，例如，装备有在卡 模式中操作的NFC路由器的手机。此外，基于上文给出的功能指示 并且通过使用或通过本身的编程电路，所描述的实施例的实际实现方 式在本领域技术人员的能力范围内。例如，上文讨论的计数器可以使 用硬件电路来实施，或者可以在控制器14的微处理器或其他处理器 中实施，该控制器14诸如由软件或固件编程，以对由微电路卡或其 他应答器接收的误差信号的数目计数。

最后，基于上文给定的功能指示，所描述的实施例和变型的实际 实现在本领域技术人员的能力范围内。此类备选方案，修改和改进旨 在成为本公开的一部分，并且旨在落入本公开的精神和范围内。因此， 前文的描述仅是示例性的，并不旨在成为限制性的。

这样的改变、修改和改进旨在是本公开的一部分，并且旨在本公 开的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例性的，并不旨在限制 本发明。

可以将上述各种实施例组合以提供其他实施例。可以根据上文详 细的描述对实施例进行这些和其他改变。大体上，在所附权利要求书 中，所使用的术语不应解释为将权利要求书限制为说明书和权利要求 书中公开的特定实施例，而应解释为包括在权利要求书所要求的所有 可能的实施例以及等同物的全部范围。因此，权利要求书不由本公开 内容的限制。

Claims (20)

1.一种方法，包括：

在应答器和终端之间进行无线通信，所述无线通信包括在所述应答器处从所述终端接收多个误差信号；以及

所述应答器对从所述终端接收的所述误差信号的数目计数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述误差信号指示源自所述应答器的、由所述终端接收的信号中的误差。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述应答器是微电路卡。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线通信使用近场通信。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：比较所述误差信号的数目与阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：响应于检测到所述误差信号的数目大于所述阈值，将所述应答器切换至低功耗模式。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述低功耗模式是其中所述应答器的预定电路不再被供电的模式或其中所述应答器的预定电路展现时钟频率的降低的模式。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值在1至20的范围中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述阈值在2至6的范围中。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述阈值等于4。

11.根据权利要求1所述的方法，其中由所述终端传送的所述误差信号是解码误差信号，所述解码误差信号指示在由所述应答器传送的解码信号中的误差。

12.一种应答器，包括：

无线通信电路，被布置为在所述无线通信电路在终端附近时，利用所述终端检测并电磁交换信息；以及

计数器，被配置为在与所述终端无线通信期间，对由所述终端传送的多个误差信号计数。

13.根据权利要求12所述的应答器，其中所述误差信号指示源自所述应答器的、由所述终端接的信号中的误差。

14.根据权利要求12所述的应答器，其中所述应答器是微电路卡。

15.根据权利要求12所述的应答器，其中所述无线通信是近场通信。

16.根据权利要求12所述的应答器，还包括：控制器，被配置为比较所述误差信号的数目与阈值。

17.根据权利要求16所述的应答器，其中所述控制器被配置为响应于检测到所述误差信号的数目大于所述阈值，将所述应答器切换至低功耗模式。

18.根据权利要求17所述的应答器，其中所述低功耗模式是其中所述应答器的预定电路不再被供电的模式或其中所述应答器的预定电路展现时钟频率的降低的模式。

19.一种由应答器执行的方法，包括：

与终端进行无线通信，所述无线通信包括从所述终端接收多个误差信号；

对从所述终端接收的所述误差信号的数目计数；

比较所述误差信号的数目与阈值；

响应于检测到所述误差信号的数目大于所述阈值，改变所述应答器的功率设置。

20.根据权利要求19所述的方法，其中改变所述功率设置包括：将所述应答器改变到低功耗模式中，在所述低功耗模式中所述应答器的预定电路不再被供电或所述应答器的预定电路展现时钟频率的降低。

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