CN112997411B - 支持超宽带通信的便携式终端外壳 - Google Patents

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Abstract

本发明的便携式终端外壳为紧固于不含超宽带模块的便携式终端的便携式终端外壳。该便携式终端外壳包括：第一天线，通过与便携式终端的无线电力传输接收无线电力而进行驱动；第二天线，由第一天线提供的无线电力驱动，并向便携式终端收发信号；第三天线，由第一天线提供的无线电力驱动，以测量通信范围内物体的位置和距离并将该数据发送给上述第二天线；控制单元，控制第一天线、第二天线和第三天线。

Description

支持超宽带通信的便携式终端外壳
技术领域
本发明涉及便携式终端外壳，更具体地，涉及一种用于紧固到便携式终端来支持超宽带(UWB，Ultra wide band)通信的便携式终端外壳。
背景技术
超宽带(UWB，Ultra Wide band)无线技术指为了与窄带系统及由3G蜂窝技术描述的宽带系统区分，占据中心频率的20％以上占用带宽(occupied bandwidth)的系统或占据500MHz以上占用带宽的无线传输技术。现有的无线技术蓝牙使用2.4GHz，无线局域网使用5GHz的特定频段，而UWB可以使用3.1GHz至10.6GHz的宽频段，从而可以极大地解决频率不足的问题。
UWB可实现500Mbps的高速传输，相当于约54Mbps速度的无线局域网的10倍左右的速度。UWB可精确测量+/-15cm内的位置，测距最高可达200M。
利用现有的便携式终端全球定位系统(GPS，Global Positioning System)，可实现户外(Outdoor)的定位，但几乎无法实现室内(Indoor)的定位。为了实现室内(Indoor)的便携式终端定位，可使用蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)、无线网络(WIFI，Wireless Fidelity)等通信方式，但正如上述而言，需采用相比现有的蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)、无线网络(WIFI，Wireless Fidelity)技术更精确的定位测量、抗干扰性强的UWB无线技术的方案。
同时，UWB可以实现实时双向通信、且安全性强，因此，预计未来需求会增加。
发明内容
发明所要解决的问题
为了解决上述问题而提出的本发明的目的在于，提供一种便携式终端外壳，其从便携式终端接收无线电力而驱动，通过UWB通信执行位置定位，从而在没有内置UWB模块的便携式终端进行UWB通信范围内物体的位置定位。
本发明的另一个目的在于，提供一种便携式终端外壳，使没有内置UWB模块的便携式终端与配有UWB模块的设备进行通信。
用于解决问题的方案
根据用于实现上述本发明目的的一实施例的便携式终端外壳为，紧固在没有内置UWB模块的便携式终端的便携式终端外壳，其包括：第一天线，所述第一天线通过与所述便携式终端的无线电力传输接收无线电力而进行驱动；第二天线，所述第二天线由所述第一天线提供的无线电力驱动，并向便携式终端收发信号；第三天线，所述第三天线由所述第一天线提供的无线电力驱动，以测量通信范围内物体的位置和距离并将该数据发送给上述第二天线；控制单元，所述控制单元控制所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线。
在本发明的一实施例中，所述第一天线为近场通信(NFC，Near FieldCommunication)天线、所述第三天线为UWB天线、所述第二天线为蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)天线和无线网络(WIFI，Wireless Fidelity)天线之一，其中，所述第一天线通过与便携式终端的NFC天线的无线电力传输来接收无线电力。
在本发明的一实施例中，所述第三天线可测量UWB通信范围内物体的位置和距离。
根据用于实现上述本发明目的的一实施例的便携式终端外壳为，紧固在没有内置UWB模块的便携式终端的便携式终端外壳，其包括：第一天线，所述第一天线通过与所述便携式终端的无线电力传输接收无线电力而进行驱动；第二天线，所述第二天线由所述第一天线提供的无线电力驱动，将待收发至所述便携式终端的信号收发至第三天线；第三天线，所述第三天线由第一天线提供的无线电力驱动，并与外部UWB设备配对(pairing)以收发信号；控制单元，所述控制单元控制所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线。
在本发明的一实施例中，所述第一天线为近场通信(NFC，Near FieldCommunication)天线、所述第三天线为UWB天线、所述第二天线为蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)天线和WIFI天线之一，其中，所述第一天线通过与便携式终端的NFC天线的无线电力传输接收无线电力。
在本发明的一实施例中，所述第三天线可与UWB通信范围内的外部UWB设备进行通信。
发明效果
本发明效果在于，便携式终端外壳从便携式终端接收无线电力，从而没有额外电源的情况下也能进行操作。
即，便携式终端外壳通过能量收集激活便携式终端的近场通信(NFC，Near FieldCommunication)功能时产生的能量作为电源，从而在没有额外电源的情况下驱动便携式终端外壳。
此外，便携式终端外壳具有如下效果，可用于各个部件高密集而没有UWB通信模块安装空间的便携式终端中进行更精确的定位测量，能够执行可实现多路径和高的抗干扰性、以及实时通信的UWB定位功能。
此外，便携式终端外壳通过UWB天线与外部UWB设备进行通信，从而可以使用没有内置UWB通信模块的便携式终端来执行UWB通信和功能。
附图说明
图1至图2为用于说明本发明一实施例所提供的便携式终端外壳的图。
图3为用于说明对外部对象物体的位置和距离测量操作的便携式终端和便携式终端外壳的结构的图。
图4为用于说明与外部UWB设备进行UWB通信的便携式终端和便携式终端外壳的结构的图。
图5为示出对外部对象物体的位置和距离测量操作的便携式终端和便携式终端外壳通信流程的一例的图。
图6为示出与外部UWB设备进行UWB通信操作的便携式终端和便携式终端外壳通信流程的一例的图。
图7为用于说明本发明实施例提供的便携式终端外壳的应用的图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明可进行多种变更，具有多种形态，将一些特定的实施例在附图中进行示出，并在本文中进行详细说明。但这并不限定本发明的公开形式，而该理解为包括本发明思想及技术范围内的所有改变、相等物乃至替代物。
如图1所示，本发明实施例所示的便携式终端外壳100为用于保护便携式终端200的外壳。便携式终端外壳100紧固到未安装UWB的便携式终端200。
便携式终端外壳100通过无线电力传输从便携式终端200接收电力。便携式终端外壳100没有内置额外的电源供应源，通过无线电力传输从便携式终端200接收电力而驱动。
便携式终端外壳100根据可用的天线，通过近场通信(NFC，Near FieldCommunication)、蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)、无线网络(WIFI，WirelessFidelity)等通信方式之一，与便携式终端200进行通信。
便携式终端外壳100可向没有UWB通信功能的便携式终端200发送UWB通信范围内的外部测量物体300的位置和距离测量数据。
便携式终端外壳100在没有UWB通信功能的便携式终端200和外部UWB设备400之间起到网关(Gateway)的作用。示例性地，外部UWB设备400为能够安装UWB模块进行UWB通信的设备。
参考如图2，本发明实施例所示的便携式终端外壳100可包括第一天线110、第二天线120、第三天线130和控制单元140。
第一天线110通过与便携式终端200的无线电力传输接收无线电力而驱动，并且第一天线110还可以从便携式终端200接收数据信号。示例性地，第一天线110为可进行无线电力传输和近距离通信的NFC天线。
第一天线110从便携式终端200接收电力。第一天线110通过利用与便携式终端200的无线电力传输的能量收集来接收电力。示例性地，第一天线110通过便携式终端200中内置的NFC天线的无线电力传输接收电力。第一天线110可选磁共振方法或磁感应方法执行向便携式终端200的无线电力传输。
第一天线110可将通过无线电力传输从便携式终端200所接收的电力供应至第二天线120、第三天线130及控制单元140。
第二天线120从第一天线110接收电力。第二天线120可将来自便携式终端200的信号传送至第三天线或将来自第三天线130的信号传送至便携式终端200。
由于第一天线110所提供的电力低于便携式终端200所提供的电力，因此第二天线120可以配置为低功耗的近距离通信天线。在一例中，第二天线120为可在低电力下运作的蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)天线。在另一例中，第二天线120可以是能够与便携式终端进行收发数据的WIFI天线。
第三天线130从第一天线110接收电力。第三天线130为UWB天线，可执行对UWB通信范围内物体的位置及距离的测量，并接收该数据。
第三天线130可与外部UWB设备400进行RF配对(RF pairing)来收发数据。
控制单元140为了驱动便携式终端外壳100，在每个步骤设置通信对象天线。即，当从便携式终端200接收电力时设置第一天线驱动，当执行对UWB通信范围内物体的位置和距离的测量来接收其数据时设置第三天线驱动，当与便携式终端200进行收发信号时设置第二天线驱动。
控制单元140控制向设置为通信对象天线的供电，当第一天线110被设置为通信对象天线时，控制单元140控制第一天线110停止向第二天线120和第三天线130的供电。当第二天线120被设置为通信对象天线时，控制单元140控制第一天线110停止向第三天线130供电。
图3为用于说明对外部对象物体的位置和距离测量操作的便携式终端200和用于便携式终端外壳100的结构的图。
便携式终端外壳100是用于保护便携式终端200的外壳。便携式终端200处于未安装UWB模块的状态。便携式终端外壳100被紧固到未安装UWB模块的便携式终端200。
便携式终端外壳100通过无线电力传输从便携式终端200接收驱动电力。便携式终端外壳100没有内置额外的电源供应源，通过无线电力传输从便携式终端200接收电力而驱动。
便携式终端外壳100可包括第一天线110、第二天线120、第三天线130和控制单元140。
第一天线110通过利用与便携式终端200的无线电力传输的能量收集来接收电力。第一天线110可通过与便携式终端200中内置的NFC天线的无线电力传输接收电力。
第一天线110可将通过无线电力传输从便携式终端200所接收的电力供应至第二天线120、第三天线130及控制单元140。
第二天线120从第一天线110接收电力。第二天线120可将来自便携式终端200的信号发送至第三天线130或将来自第三天线130的信号传送至便携式终端200。
第三天线130从第一天线110接收电力。第三天线130为UWB天线，可执行对UWB通信范围内的外部对象物体的位置和距离的测量而并接收该数据。
控制单元140为了驱动便携式终端外壳100，在每个步骤设置通信目标天线。即，当从便携式终端200接收电力时设置第一天线驱动，当执行对UWB通信范围内物体的位置和距离的测量来接收其对应的数据时设置第三天线的驱动，当与便携式终端200进行收发信号时设置第二天线的驱动。
图4为用于说明与外部UWB设备进行UWB通信的便携式终端200和便携式终端外壳100的结构的图。
便携式终端200处于未安装UWB模块的状态。
便携式终端外壳100为用于保护便携式终端200的外壳。便携式终端外壳100被紧固到未安装UWB模块的便携式终端200。
便携式终端外壳100通过无线电力传输从便携式终端200接收电力。便携式终端外壳100没有内置额外的电源，通过无线电力传输从便携式终端200接收电力而驱动。
便携式终端外壳100根据可用的天线，通过近场通信(NFC，Near FieldCommunication)、蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)、WIFI等通信方式之一，与便携式终端200进行通信。
便携式终端外壳100在没有UWB通信功能的便携式终端200和外部UWB设备400之间起到网关(Gateway)的作用。示例性地，外部UWB设备400为能够通过安装UWB模块进行UWB通信的设备。
便携式终端外壳100可包括第一天线110、第二天线120、第三天线130和控制单元140。
第一天线110通过与便携式终端200的无线电力传输接收无线电力而驱动，并且第一天线110还可以从便携式终端200接收数据信号。示例性地，第一天线110为可进行无线电力传输和近距离通信的NFC天线。
第一天线110可将通过无线电力传输从便携式终端200所接收的电力供应至第二天线120、第三天线130及控制单元140。
第二天线120从第一天线110接收电力。第二天线120可将来自便携式终端200的信号传送至第三天线或将来自第三天线130的信号传送至便携式终端200。
由于第一天线110所提供的电力低于便携式终端200所提供的电力，因此第二天线120可以配置为低功耗的近距离通信天线。在一例中，第二天线120为可在低电力下运作的蓝牙低能耗(BLE，Bluetooth Low Energy)天线。在另一例中，第二天线120可以是能够与便携式终端进行收发数据的WIFI天线。
第三天线130可与外部UWB设备400进行RF配对(RF pairing)来收发数据。即，外部UWB设备和便携式终端200可通过第三天线130进行通信。
控制单元140为了驱动便携式终端外壳100，在每个步骤设置通信对象天线。即，当从便携式终端200接收电力时设置第一天线驱动，当执行与UWB通信范围内的UWB设备的通信来接收其对应的数据时设置第三天线驱动，当与便携式终端200进行收发信号时设置第二天线驱动。
图5示出对外部对象物体的位置和距离测量操作的便携式终端200和便携式终端外壳100的通信流程的一例。
当运行app时，便携式终端200激活近距离通信(BLE，蓝牙低能耗)，并通过能量收集(即，无线电力传输)向便携式终端外壳100供电。
当便携式终端外壳100通过第一天线110从便携式终端200接收供电时，驱动第二天线120以与便携式终端执行蓝牙配对。
第二天线120由第一天线110供应的电力驱动。
第二天线120从便携式终端200接收要通过app发送到第三天线130的如位置定位命令信号之类的数据。
第二天线120将来自便携式终端200的如位置定位命令信号之类的数据发送到第三天线130。
已经发送了如位置定位命令信号之类的数据的第三天线130使用UWB通信来测量物体的位置和距离并接收该数据。
第三天线130将上述位置和距离测量数据发送到第二天线120。
第二天线120将从第三天线130接收的位置和距离测量数据发送到便携式终端200。
可通过移动终端200的app确认上述接收到的位置和距离测量数据。
图6示出对外部UWB设备400进行UWB通信的便携式终端200和便携式终端外壳100通信流程的一例。
当运行app时，便携式终端200激活近距离通信(BLE)，并通过能量收集(即，无线电力传输)向便携式终端外壳100供电。
当便携式终端外壳100通过第一天线110从便携式终端200接收供电时，驱动第二天线120以与便携式终端执行蓝牙配对。
第二天线120由第一天线110供应的电力驱动。
第二天线120从便携式终端200接收要通过app发送到第三天线130的信号。
第二天线120将将来自便携式终端200的信号发送到第三天线130。
已发送信号的第三天线130与外部UWB设备进行配对。
使用UWB通信与外部UWB设备收发对从便携式终端接收的信号的执行及数据。
与外部UWB设备执行的内容可通过第三天线130发送到第二天线120。
第二天线120将从第三天线130接收的数据发送到便携式终端200。
可通过便携式终端的app确认上述接收到的数据。
图7为用于说明本发明实施例提供的便携式终端外壳的应用的图。
使用安装在便携式终端外壳的UWB天线，可通过便携式终端的app在一定距离内远程控制汽车的门把手、照明或行李箱等。
此外，通过使用安装在便携式终端外壳上的UWB天线，基于UWB技术的精密性，可在一定距离内远程停放车辆。
尽管上面已经描述了本发明的较佳实施例，但本发明不限于上述的特定实施例，能够进行各种形态的变化，且本领域技术人员在不脱离本发明权利要求保护范围的情况下可进行各种修改和变型。
附图标记：
100、便携式终端外壳； 110、第一天线；
120、第二天线； 130、第三天线；
140、控制单元； 200、便携式终端；
300、外部测量物体；
400、外部UWB设备。

Claims (6)

1.一种紧固到便携式终端的便携式终端外壳，其特征在于，包括：
第一天线，所述第一天线通过与所述便携式终端的无线电力传输接收无线电力而进行驱动；
第二天线，所述第二天线由所述第一天线提供的无线电力驱动，所述第二天线将超宽带通信范围内物体的位置和距离数据发送至便携式终端；
第三天线，所述第三天线由所述第一天线提供的无线电力驱动，以测量和接收超宽带通信范围内物体的位置和距离数据；
控制单元，所述控制单元控制所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线。
2.根据权利要求1中所述的便携式终端外壳，其特征在于，
所述第一天线为近场通信天线，所述第二天线为蓝牙低能耗天线和无线网络天线之一，所述第三天线为超宽带天线，其中，所述第一天线通过与便携式终端的近场通信的天线无线电力传输来接收无线电力。
3.根据权利要求1中所述的便携式终端外壳，其特征在于，
所述第三天线能够测量通信范围内物体的位置和距离。
4.一种紧固到便携式终端的便携式终端外壳，其特征在于，包括：
第一天线，所述第一天线通过与所述便携式终端的无线电力传输接收无线电力而进行驱动；
第二天线，所述第二天线由所述第一天线提供的无线电力驱动，所述第二天线将来自便携式终端的信号传送至第三天线或将来自第三天线的信号传送至便携式终端；
第三天线，所述第三天线由第一天线提供的无线电力驱动，并与外部超宽带设备配对以收发信号；
控制单元，所述控制单元控制所述第一天线、所述第二天线和所述第三天线。
5.根据权利要求4中所述的便携式终端外壳，其特征在于，
所述第一天线为近场通信天线，所述第二天线为蓝牙低能耗天线和无线网络天线之一，所述第三天线为超宽带天线，其中，所述第一天线通过与便携式终端的近场通信天线的无线电力传输来接收无线电力。
6.根据权利要求4中所述的便携式终端外壳，其特征在于，
所述第三天线能够与通信范围内的外部超宽带设备进行通信。
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