CN113258960A - 通信装置及其操作方法 - Google Patents

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CN113258960A CN202110055930.7A CN202110055930A CN113258960A CN 113258960 A CN113258960 A CN 113258960A CN 202110055930 A CN202110055930 A CN 202110055930A CN 113258960 A CN113258960 A CN 113258960A
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Abstract

根据本公开的第一方面，提供一种通信装置，包括：第一天线，所述第一天线被配置成接收和发射第一组NFC信号，其中所述第一组NFC信号与NFC交易有关；第二天线，所述第二天线被配置成接收和发射第二组NFC信号，其中所述第二组NFC信号与无线充电操作有关；控制器；以及天线选择单元，所述天线选择单元被配置成响应于从所述控制器接收到的选择信号而选择所述第一天线或所述第二天线。根据本公开的第二方面，构想了一种用于操作通信装置的对应方法。

Description

通信装置及其操作方法
技术领域
本公开涉及一种通信装置。此外，本公开涉及一种用于操作通信装置的对应方法。
背景技术
近场通信(NFC)是针对各种用例建立的用于近距离通信的技术。使用此技术，初级装置可在13.56MHz的频率下生成射频(RF)场以对次级装置供电。调制技术用于在两个方向上通信。次级装置可以是无源装置(例如，标签或应答器)或有源装置，通常为电池供电的装置。由NFC读取器生成的RF场可用于为次级装置的电池充电。此过程被称作无线充电。在这种情境下，可使用NFC通信信道来控制充电操作。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供一种通信装置，包括：第一天线，所述第一天线被配置成接收和发射第一组NFC信号，其中所述第一组NFC信号与NFC交易有关；第二天线，所述第二天线被配置成接收和发射第二组NFC信号，其中所述第二组NFC信号与无线充电操作有关；控制器；以及天线选择单元，所述天线选择单元被配置成响应于从所述控制器接收到的选择信号而选择所述第一天线或所述第二天线。
在一个或多个实施例中，所述装置另外包括以操作方式彼此耦合的射频(RF)匹配单元和NFC收发器，其中所述RF匹配单元包括所述天线选择单元。
在一个或多个实施例中，所述天线选择单元被配置成在默认条件下选择所述第一天线。
在一个或多个实施例中，所述天线选择单元包括用于选择所述第一天线或所述第二天线的数字控制接口，其中选择所述第一天线或所述第二天线包括分别将所述第一天线和所述第二天线连接到所述通信装置的发射器和/或接收器。
在一个或多个实施例中，所述天线选择单元包括用于选择所述第一天线或所述第二天线的组合式数字控制接口，其中选择所述第一天线或所述第二天线包括分别将所述第一天线和所述第二天线连接到所述通信装置的发射器和接收器两者。
在一个或多个实施例中，所述天线选择单元被配置成在所选择的天线路径上插入低衰减。
在一个或多个实施例中，所述天线选择单元被配置成驱动未选择的天线路径的预限定负载阻抗状态。
在一个或多个实施例中，所述控制器被配置成基于检测过程的结果而生成所述选择信号。
在一个或多个实施例中，所述检测过程包括通过所述第一天线或所述第二天线发射射频(RF)脉冲和/或RF轮询命令以检测外部通信装置的存在。
在一个或多个实施例中，所述RF脉冲和/或所述RF轮询命令是在可配置间隔期间发射的。
在一个或多个实施例中，发射所述RF脉冲和/或所述RF轮询命令在所述间隔期间重复可配置次数。
在一个或多个实施例中，所述次数可针对所述第一天线和所述第二天线进行配置。
在一个或多个实施例中，所述第二组NFC信号中的一个或多个信号将电力传送到外部通信装置。
在一个或多个实施例中，所述装置包括至少一个另外的天线，所述另外的天线被配置成接收和发射另一组NFC信号，其中所述另一组NFC信号与无线充电操作有关，并且其中所述天线选择单元被配置成响应于所述选择信号而选择所述第一天线、所述第二天线或所述另外的天线。
根据本公开的第二方面，构想了一种用于操作通信装置的方法，所述方法包括：由第一天线接收和发射第一组NFC信号，其中所述第一组NFC信号与NFC交易有关；由第二天线接收和发射第二组NFC信号，其中所述第二组NFC信号与无线充电操作有关；响应于从控制器接收到的选择信号而选择所述第一天线或所述第二天线。
附图说明
将参考附图更详细地描述实施例，在附图中：
图1示出通信装置的说明性实施例；
图2示出操作通信装置的方法的说明性实施例；
图3示出启用NFC的装置的说明性实施例；
图4示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置的说明性实施例；
图5示出检测过程的说明性实施例；
图6示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置的另一说明性实施例；
图7示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置的另一说明性实施例；并且
图8示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置的另一说明性实施例。
具体实施方式
近场通信(NFC)是针对各种用例建立的用于近距离通信的技术。使用此技术，初级装置可在13.56MHz的频率下生成射频(RF)场以对次级装置供电。调制技术用于在两个方向上通信。次级装置可以是无源装置(例如，标签或应答器)或有源装置，通常为电池供电的装置。由NFC读取器生成的RF场可用于为次级装置的电池充电。此过程被称作无线充电。在这种情境下，可使用NFC通信信道来控制充电操作。
NFC直接无线充电的典型实施方案利用WLC-P(无线充电轮询器)装置和WLC-L(无线充电监听器)装置。无线充电轮询器可以是被配置成对无线充电监听器的电池充电的独立读取器装置，所述无线充电监听器即次级附件装置，如手表或健身追踪器。对天线大小和天线在无线充电(WLC)用例中的放置的要求通常与典型NFC用例(例如，NFC支付、售票、访问或标签读取)不一致。典型的WLC附件装置具有小形状因数，并且需要小尺寸的WLC天线来实现高功率效率。因此，使用常规NFC天线，例如在手机中使用的天线，通常不是优选的。换句话说，除了常规NFC天线之外，读取器(例如，移动电话)应配备有用于无线充电的较小天线。在所述情况下，读取器随后应通常包含额外的控制器，这增加了读取器的成本。
现在论述一种通信装置和操作通信装置的对应方法，所述通信装置和所述方法有助于使用两个或更多个不同NFC天线，尤其是将天线用于常规NFC交易和无线充电操作。常规NFC交易的例子包括在启用NFC的移动装置(例如，电话)非常接近启用NFC的终端时进行的支付交易和公共交通车票验证。
图1示出通信装置100的说明性实施例。通信装置100包括第一天线102、第二天线104、天线选择电路106和控制器108。第一天线102被配置成接收和发射与NFC交易有关的第一组NFC信号，并且第二天线104被配置成接收和发射与无线充电操作有关的第二组NFC信号。此外，天线选择单元被配置成响应于从控制器接收到的选择信号而选择第一天线或第二天线。以此方式，可有助于使用两个或更多个不同NFC天线。
图2示出操作通信装置的方法200的说明性实施例。方法200包括在202处由第一天线接收和发射第一组NFC信号，其中所述第一组NFC信号与NFC交易有关。此外，方法200包括在204处由第二天线接收和发射第二组NFC信号，其中所述第二组NFC信号与无线充电操作有关。最后，方法200包括在206处响应于从控制器接收到的选择信号而选择第一天线或第二天线。
在实际实施方案中，通信装置另外包括以操作方式彼此耦合的射频(RF)匹配单元和NFC收发器，其中RF匹配单元包括天线选择单元。此外，在一个或多个实施例中，天线选择单元被配置成在默认条件下选择第一天线。以此方式，可尽可能快速地执行NFC交易。在实际实施方案中，天线选择单元包括用于选择第一天线或第二天线的数字控制接口，其中选择第一天线或第二天线包括分别将所述第一天线和所述第二天线连接到通信装置的发射器和/或接收器。在替代性实际实施方案中，天线选择单元包括用于选择第一天线或第二天线的组合式数字控制接口，其中选择第一天线或第二天线包括分别将所述第一天线和所述第二天线连接到通信装置的发射器和接收器两者。
在一个或多个实施例中，所述天线选择单元被配置成在所选择的天线路径上插入低衰减。以此方式，可实现从发射器到天线的良好功率效率。更具体来说，所消耗的发射功率应主要用于产生射频场，而不是耗散在匹配和开关电路系统内。通过在所选择的天线路径上插入低衰减，可避免此类耗散。本领域的技术人员将了解，此特征可通过恰当选择匹配拓扑和开关电路系统以及恰当选择开关部件来实现。举例来说，开关的导通电阻应较低以实现低衰减。
在一个或多个实施例中，所述天线选择单元被配置成驱动未选择的天线路径的预限定负载阻抗状态。以此方式，可实现确定性检测灵敏度。更具体来说，未选择的天线可形成射频场检测网络的部分。通过驱动未选择的天线路径的预限定负载阻抗状态，网络的检测灵敏度可变为确定性的。本领域的技术人员将了解，此特征可通过恰当选择匹配拓扑，例如恰当放置开关部件来实现。
在一个或多个实施例中，控制器可被配置成基于检测过程的结果而生成选择信号。具体地说，检测过程可用于检测第一天线和/或第二天线附近的外部通信装置的存在。以此方式，可快速地选择第一天线和/或第二天线，以在无显著延迟的情况下通过所述天线开始执行交易和/或操作。检测过程可包括例如使用低功率卡检测(LPCD)技术发射RF脉冲，和/或通过第一天线或第二天线发射RF轮询命令，以检测外部通信装置的存在。这产生实际实施方案。此外，使用RF脉冲有助于减少通信装置的功率消耗。在一个或多个实施例中，RF脉冲和/或轮询命令是在可配置间隔期间发射的。此外，发射RF脉冲和/或RF轮询命令可在所述间隔期间重复可配置次数。具体地说，所述次数可针对第一天线和第二天线进行配置。换句话说，RF脉冲或轮询命令在给定间隔内重复的次数可针对第一天线和第二天线而有所不同。以此方式，可增加检测过程的灵活性。举例来说，可将较高优先级赋予通过第一天线或通过第二天线检测外部通信装置。此外，第二组NFC信号中的一个或多个信号可将电力传送到外部通信装置。以此方式，第二天线可有效地用于将电力无线传递到待充电的外部装置。
应注意通信装置可包括多于两个天线，例如用于执行常规NFC交易的天线和用于对不同类型的外部通信装置进行充电的多个天线。以此方式，系统可扩展以涵盖各种用例。因此，在一个或多个实施例中，通信装置包括至少一个另外的天线，所述另外的天线被配置成接收和发射另一组NFC信号，其中所述另一组NFC信号与无线充电操作有关，并且天线选择单元被配置成响应于选择信号而选择第一天线、第二天线或另外的天线。
图3示出启用NFC的装置300的说明性实施例。启用NFC的装置300包括第一天线和第二天线，所述第一天线即用于进行常规NFC交易的NFC天线302，所述第二天线即用于进行无线充电操作的无线充电天线304。第二天线可以是针对无线充电操作专门设计的NFC天线，具有比常规NFC天线小的形状因数。根据本公开，单个NFC控制器可连接到NFC和无线充电(WLC)天线。此外，可以在不同链路上，即通过不同天线执行装置检测。这允许例如移动电话的移动装置支持常规NFC用例以及具有优化WLC天线的WLC轮询器用例。此外，根据本公开，可构想具有用于发射和接收接口的组合和分离的链路的天线开关概念。具体地说，可以时分多路复用方式操作单个初级NFC装置，以支持NFC天线的常规NFC用例，并且支持至少一个第二WLC天线的无线充电用例。这允许将WLC用例添加到支持NFC的移动装置而不添加额外的NFC控制器，并且允许控制两个RF天线链路之间的RF并发。可进行检测过程以检测一个RF链路或另一个RF链路上的对应装置。
图4示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置400的说明性实施例。装置400包括以操作方式耦合到RF匹配和天线选择单元406的NFC天线402和无线充电天线404。RF匹配和天线选择单元406以操作方式连接到NFC收发器单元410，所述NFC收发器单元410包括在装置400的NFC控制器408中。根据本公开，RF匹配和天线选择单元406被配置成响应于从NFC控制器408接收到的天线选择信号而选择NFC天线402或无线充电天线404。具体地说，NFC控制器408的RF调制解调器(即，NFC收发器410)连接到两个天线的组合式RF匹配电路。选择接口可限定哪一个天线连接到RF调制解调器。默认选择可以是将NFC天线402连接到NFC控制器408(以启用常规NFC用例)。在用于检测待充电的外部装置的检测过程期间，以及在无线充电操作期间，无线充电天线404连接到RF调制解调器。
图5示出检测过程500的说明性实施例。在装置检测阶段期间，NFC控制器可搜索所有连接的天线上的通信对应部分。可使用例如低功率卡检测(LPCD)的检测方法，借助所述于检测方法发射短RF感测脉冲，以检测指示对应部分存在的负载变化。可针对每一天线独立设置轮询间隔时序。一旦检测到对应部分，就可以发起与对应部分的通信或对应部分的无线充电。图5中示出轮询间隔的例子，其中每一时间间隔具有用于NFC对应部分的三个轮询和用于无线充电对应部分的一个轮询。时间间隔可例如为一秒。
图6示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置600的另一说明性实施例。通信装置600包括以操作方式耦合到RF匹配和天线选择单元606的NFC天线602和无线充电天线604。RF匹配和天线选择单元606以操作方式耦合到NFC收发器620，所述NFC收发器620包括在NFC控制器608中。RF匹配和天线选择单元606包括共同部分和天线特定部分。可借助于包括在天线开关块612中的多路复用器来开关天线。多路复用器接收天线选择信号作为输入；所述天线选择信号由NFC和无线充电控制单元618通过天线选择接口622提供。RF调制解调器发射和接收连接可共同地连接到天线(如图6所示)或可独立设置(如图7所示)。天线选择单元可在所选择的天线上插入低衰减。此外，天线选择单元可终止具有预限定负载阻抗的一个或多个未选择的天线。应注意，可扩展当前公开的概念以支持多于两个天线。这可用于支持针对各种附件优化的不同无线充电天线。天线选择接口可以是对要选择哪一个天线进行译码的数字总线接口。天线选择单元可以各种部件实施，包括金属氧化物半导体(MOS)晶体管、绝缘体上硅(SOI)开关、RF开关和/或模拟开关。
图7示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置700的另一说明性实施例。通信装置700的部件类似于图6所示的那些部件。通信装置700包括以操作方式耦合到RF匹配和天线选择单元706的NFC天线702和无线充电天线704。RF匹配和天线选择单元706以操作方式耦合到NFC收发器730，所述NFC收发器730包括在NFC控制器708中。RF匹配和天线选择单元706包括共同部分和天线特定部分。可借助于包括在天线开关块714中的多路复用器来开关天线。多路复用器接收天线选择信号作为输入；所述天线选择信号由NFC和无线充电控制单元728通过天线选择接口732提供。RF调制解调器发射和接收连接是独立设置的。
图8示出具有NFC接口和无线充电接口的通信装置800的另一说明性实施例。具体地说，可能实施方案示出为图6所示的通信装置。应注意，当前公开的装置和方法不限于此实施方案。具体地说，本领域的技术人员将了解，基于图6所示的通信装置或图7所示的通信装置的其它实施方案也是可能的。通信装置800包括分别以操作方式耦合到NFC RF匹配电路806、无线充电RF匹配电路808的单端NFC天线802和无线充电天线804。NFC RF匹配电路806和无线充电RF匹配电路808以操作方式耦合到天线开关块810，所述天线开关块810又以操作方式耦合到共同RF匹配电路812。NFC控制器814以操作方式耦合到共同RF匹配电路812和天线开关块810两者，并且被配置成将控制信号发送到天线开关块，以便停用NFC接口或无线充电接口。
具体地说，图8示出可能的应用电路，所述应用电路将具有差分端RF调制解调器的单个NFC控制器814连接到NFC天线802和无线充电天线804。此例子使用单端NFC天线802和差分端无线充电天线804。然而，应注意，当前公开的装置和方法还可使用其它类型的天线实施，即，NFC天线和无线充电天线两者可以是单端的或差分端的。通常，NFC控制器连接到单个天线互连子块(即，共同RF匹配电路)，所述天线互连子块又连接到天线特定的天线匹配子块。根据本公开，添加天线开关子块810，以便从一组两个或更多个天线中选择仅一个有源天线。天线开关子块810包括被配置成通过将相关路径连接到地电位而将未使用的天线与RF调制解调器断开连接的多个开关。开关可使用支持用于NFC和无线充电用例的电信号电平的RF开关装置(RF开关、NMOS晶体管等)来实施。NFC控制器的控制信号DISABLE_NFC和DISABLE_WLC实现稍后控制开关。更具体来说，可闭合应断开连接的天线的开关，以使串联电容器C0a或C0b与地形成短路。NFC控制器的控制信号使得待断开连接的天线的开关能够使串联电容器C0a或C0b与地形成短路。这将使串联电容器C0a或C0b平行于主EMC电容器C0。因此，DISABLE_NFC或DISABLE_WLC可以是作用的，以便一次仅将一个天线连接到RF调制解调器。
应注意，已经参考不同的主题描述了上述实施例。具体地说，一些实施例可能已参考方法类的权利要求来描述，而其它实施例可能已参考设备类的权利要求来描述。然而，本领域技术人员将从上述内容了解到，除非另外指明，否则除属于一种类型主题的特征的任何组合外，与不同主题相关的特征的任何组合，特别是方法类的权利要求的特征和设备类的权利要求的特征的组合，也视为用此文档公开。
另外，应注意图式为示意性的。在不同图式中，用相同的附图标记表示类似或相同元件。此外，应注意，为了提供对说明性实施例的简洁描述，可能并未描述属于技术人员的习惯做法的实施细节。应了解，在任何此类实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须制定大量实施方案特定的决策以便实现研发者的特定目标，例如遵守系统相关的和商业相关的约束条件，这些约束条件在不同的实施方案之间可能不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但不过是本领域的技术人员进行设计、制造和生产的例行任务。
最后，应注意，技术人员应能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于圆括号之间的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词“包括(comprise/comprising)”不排除在权利要求书中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的不定冠词“一”或“一个”不排除多个此类元件的存在。权利要求书中叙述的措施可以借助于包括若干独特元件的硬件和/或借助于经适当编程的处理器来实施。在列出若干构件的装置权利要求中，可以通过硬件中的同一个物件体现若干这些构件。在彼此不同的附属权利要求项中叙述某些措施的这一单纯事实并不表示不能使用这些措施的组合来获得优势。
附图标记列表
100 通信装置
102 第一天线
104 第二天线
106 天线选择电路
108 控制器
200 操作通信装置的方法
202 由第一天线接收和发射第一组NFC信号，其中所述第一组NFC信号与NFC交易有关
204 由第二天线接收和发射第二组NFC信号，其中所述第二组NFC信号与无线充电操作有关；
206 响应于从控制器接收到的选择信号而选择第一天线或第二天线
300 启用NFC的装置
302 近场通信天线
304 无线充电天线
400 具有NFC接口和无线充电接口的通信装置
402 NFC天线
404 无线充电天线
406 RF匹配和天线选择单元
408 NFC控制器
410 NFC收发器
500 检测过程
600 具有NFC接口和无线充电接口的通信装置
602 NFC天线
604 无线充电天线
606 RF匹配和天线选择单元
608 NFC控制器
610 共同发射器和接收器RF匹配电路
612 天线开关块
614 NFC RF匹配电路
616 无线充电RF匹配电路
618 NFC和无线充电控制单元
620 NFC收发器
622 天线选择接口
700 具有NFC接口和无线充电接口的通信装置
702 NFC天线
704 无线充电天线
706 RF匹配和天线选择单元
708 NFC控制器
710 共同发射器RF匹配电路
712 共同接收器RF匹配电路
714 天线开关块
716 NFC发射器RF匹配电路
718 无线充电发射器RF匹配电路
720 NFC接收器RF匹配电路
722 无线充电接收器RF匹配电路
724 NFC天线组合器
726 无线充电天线组合器
800 具有NFC接口和无线充电接口的通信装置
802 NFC单端天线
804 NFC无线充电天线
806 NFC RF匹配电路
808 无线充电RF匹配电路
810 天线开关块
812 共同RF匹配电路
814 NFC控制器。

Claims (10)

1.一种通信装置，其特征在于，包括：
第一天线，所述第一天线被配置成接收和发射第一组NFC信号，其中所述第一组NFC信号与NFC交易有关；
第二天线，所述第二天线被配置成接收和发射第二组NFC信号，其中所述第二组NFC信号与无线充电操作有关；
控制器；以及
天线选择单元，所述天线选择单元被配置成响应于从所述控制器接收到的选择信号而选择所述第一天线或所述第二天线。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，另外包括以操作方式彼此耦合的射频RF匹配单元和NFC收发器，并且其中所述RF匹配单元包括所述天线选择单元。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述天线选择单元被配置成在默认条件下选择所述第一天线。
4.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述天线选择单元包括用于选择所述第一天线或所述第二天线的数字控制接口，其中选择所述第一天线或所述第二天线包括分别将所述第一天线和所述第二天线连接到所述通信装置的发射器和/或接收器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述天线选择单元包括用于选择所述第一天线或所述第二天线的组合式数字控制接口，其中选择所述第一天线或所述第二天线包括分别将所述第一天线和所述第二天线连接到所述通信装置的发射器和接收器两者。
6.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述天线选择单元被配置成驱动未选择的天线路径的预限定负载阻抗状态。
7.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述检测过程包括通过所述第一天线或所述第二天线发射射频RF脉冲和/或RF轮询命令以检测外部通信装置的存在。
8.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述第二组NFC信号中的一个或多个信号将电力传送到外部通信装置。
9.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，包括至少一个另外的天线，所述另外的天线被配置成接收和发射另一组NFC信号，其中所述另一组NFC信号与无线充电操作有关，并且其中所述天线选择单元被配置成响应于所述选择信号而选择所述第一天线、所述第二天线或所述另外的天线。
10.一种用于操作通信装置的方法，其特征在于，包括：
由第一天线接收和发射第一组NFC信号，其中所述第一组NFC信号与NFC交易有关；
由第二天线接收和发射第二组NFC信号，其中所述第二组NFC信号与无线充电操作有关；
响应于从控制器接收到的选择信号而选择所述第一天线或所述第二天线。
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