CN1726656A - 通信系统、通信设备以及通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于简单地解决隐藏终端的问题的通信系统、通信设备和通信方法。通信设备1和3确定电磁波是否处于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平。当没有检测到处于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波时,通信设备1和3开始输出电磁波。通信设备2需要在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波,该电平高于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1,以便通过电磁波获取数据。本发明例如应用于IC(集成电路)卡系统。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统、通信设备以及通信方法,尤其涉及容易解决在诸如近场通信的无线通信中引起的所谓的隐藏终端的问题的通信系统、通信设备和通信方法。
背景技术
作为一种近场通信系统,例如,IC(集成电路)系统被广泛知晓。在IC卡系统中,阅读器/记录器产生电磁波,从而产生所谓的RF(射频)场(磁场)。IC卡靠近阅读器/记录器,于是向IC卡提供由电磁感应接收的能量,而且在阅读器和记录器之间传送数据。
IC卡系统的当前规格包括A型,B型和C型。
A型被Royal Philips Electronics用作MIFARE系统。在A型中,在从阅读器/记录器到IC卡的数据传送中通过Miller对数据进行编码,而在从IC卡到阅读器和记录器的数据传送中通过Manchester对数据进行编码。另外,A型采用106kbps(每秒千比特)作为数据传送速率。
在B型中,在从阅读器/记录器到IC卡的数据传送中通过NRZ对数据进行编码,而在从IC卡到阅读器/记录器的数据传送中通过NRZ-L对数据进行编码。另外,B型采用106kbps作为数据传送速率。
C型被用作作为本发明的申请人的索尼公司的Felica系统。在阅读器和记录器及IC卡之间的数据传送中通过Manchester对数据进行编码。另外,C型采用212kbps作为数据传送速率。
在诸如近场通信的无线通信中,可能引起诸如所谓的隐藏终端的问题,因此解决这个问题很重要。
例如,在常规的无线LAN(局域网)系统中,一般来说,命令RTS(请求发送)和CTS(清除发送)在数据通信中被接收和发送,从而解决隐藏终端的问题(例如,在非专利文献ANSI/IEEE std802.11,1999 Edition,LOCAL AND METROPOLITAN AREANETWORKS:WIRELESS LAN,Chapter 9 MAC sublayerfunctional description)。
这里,隐藏终端的问题存在以下问题。
即在无线通信中,多个通信设备中之一发送数据给另一个通信设备,然后控制这两个通信设备不同时输出电波(电磁波)。具体来说,用于输出电波的通信设备检测周围的电波。在检测到周围电波的情况下,用于输出电波的通信设备就不输出电波。在检测到没有电波的情况下,用于输出电波的通信设备输出电磁波。因此,在一个通信设备和另一个通信设备之间交替输出电波以接收和发送数据。
当用于输出电波的通信设备如上所述根据周围电磁波的存在与否控制电波的输出时,一个通信设备可能同时发送数据到其他多个通信设备,而且此时该通信设备无法接收数据。
即假设存在三个通信设备A、B和C。于是,通信设备A和B之间的距离将控制它们之间的电波的单独使用。此外,通信设备B和C之间的距离将控制它们之间的电波的单独使用。然而,通信设备A和C之间的距离不会控制它们之间的电波的单独使用。
既然这样,当通信设备A和通信设备C中的任何一个输出电波时,通信设备B不输出电波。然而,当通信设备C输出电波时通信设备A输出电波。此外,当通信设备A输出电波时通信设备C输出电波。
当通信设备A至C具有上述的关系时,通信设备A和C可能同时向通信设备B发送电波(数据)。例如,通信设备B和A之间的距离等于通信设备B和C之间的距离,且通信设备A和C输出具有相同强度的电波,然后,通信设备B接收从通信设备A和C输出的具有相同强度的各个电波。结果,串话使得不能从通信设备A和C正常接收数据。
如上所述,通信设备B不会正常地接收数据,这是因为通信设备A确认存在通信设备B,但不确认存在通信设备C,而且通信设备C进一步确认存在通信设备B,但不确认存在通信设备A。如上所述,隐藏终端的问题是,通信设备A和C互相隐藏而且互相看不到对方,因此由于从通信设备A和C同时输出电波而在通信设备B中引起串话。
于是,在常规无线LAN中,在通信源用于启动通信的通信设备发送命令RTS,用于向作为通信伙伴的通信设备通知通信时间(共用空间的时间)。作为通信伙伴,用于接收命令RTS的通信设备返回命令CTS,用于向通信源上的通信设备通知接受了命令RTS和通信时间(共用空间的时间)。具有该距离用于从通信源上的通信设备接收命令RTS或CTS,或作为通信伙伴的其他通信设备识别一次共用的空间,以根据命令RTS或CTS共用空间,而且在共用空间时不发送电波(数据)。
在具有上述的位置关系的通信设备A至C中,通信设备A向通信设备B发送命令RTS,而通信设备B向通信设备A发送命令CTS,用作对命令RTS的响应。通信设备C可接收由通信设备B发送的命令CTS,而通信设备C接收由通信设备B发送的命令CTS,而且此时不发送电波。结果,通信设备B能防止来自通信设备A和C的电波(数据)的冲突。
然而,根据通过利用命令RTS和CTS解决隐藏终端的问题的方法,通信设备需要控制逻辑和用于它的存储器,因此增加了成本。
发明内容
本发明是考虑到上述情形为解决隐藏终端的问题而设计的。
根据本发明,在通信系统中,当检测装置没有检测到处于第一阈值或以上电平的电磁波时,第一通信设备开始输出电磁波,而第二通信设备需要处于高于第一阈值的第二阈值或以上电平的电磁波,以便通过解调装置获得数据。
根据本发明,当检测装置没有检测到处于第一阈值或以上电平的电磁波时,第一通信设备开始输出电磁波,并且该电磁波与一个位置处的另一设备通信,在该位置电磁波达到了高于第一阈值的第二阈值或以上电平。
根据本发明,在第一通信方法中,当检测装置没有检测到处于第一阈值或以上电平的电磁波时,开始输出电磁波,而且该电磁波与一个位置处的另一装置通信,在该位置电磁波达到了高于第一阈值的第二阈值或以上电平。
根据本发明,当另一设备检测到不存在处于第一阈值或以上电平的电磁波并且开始输出电磁波时,第二通信设备需要高于第一阈值的第二阈值或以上电平的电磁波,以便通过解调装置获得数据,。
根据本发明,当另一设备检测到不存在处于第一阈值或以上电平的电磁波并且开始输出电磁波时,第二通信方法需要高于第一阈值的第二阈值或以上电平的电磁波,以便通过解调装置获得数据。
根据本发明,在通信系统中,当没有检测到处于第一阈值或以上电平的电磁波时,第一通信设备开始输出电磁波,而第二通信设备需要高于第一阈值的第二阈值或以上电平的电磁波,以便获得数据。
根据本发明,在第一通信设备和通信方法中,当没有检测到处于第一阈值或以上电平的电磁波时,开始输出电磁波,而且该电磁波与一个位置处的另一设备通信,在该位置电磁波达到了高于第一阈值的第二阈值或以上电平。
根据本发明,在第一通信设备和通信方法中,当另一设备检测到不存在到处于第一阈值或以上电平的电磁波并且开始输出电磁波时,数据采集需要高于第一阈值的第二阈值或以上电平的电磁波。
附图说明
图1示出了根据第一个实施例的通信系统的结构的例子。
图2是无源模式的说明图。
图3是有源模式的说明图。
图4示出了NFC通信设备1的结构的例子的框图。
图5示出了解调单元13的一个例子的框图。
图6示出了调制单元19的一个例子的框图。
图7示出了解调单元13的另一个例子的框图。
图8示出了解调单元13的另一个例子的框图。
图9是用于解释初始RFCA处理的时序图。
图10是用于解释有源RFCA处理的时序图。
图11是SDD处理的说明图。
图12示出了命令和响应的列表。
图13是用于解释NFC通信设备的处理的流程图。
图14示出了无源模式中的发起者的处理的流程图。
图15示出了无源模式中的目标处理的流程图。
图16示出了有源模式中的发起者的处理的流程图。
图17示出了有源模式中的目标处理的流程图。
图18示出了无源模式中的发起者的通信处理的流程图。
图19示出了无源模式中的发起者的通信处理的流程图。
图20示出了无源模式中的目标的通信处理的流程图。
图21示出了有源模式中的发起者的通信处理的流程图。
图22示出了有源模式中的发起者的通信处理的流程图。
图23示出了有源模式中的目标的通信处理的流程图。
图24是用于解决隐藏终端的问题的处理的一个例子的说明图。
图25是用于解决隐藏终端的问题的处理的另一个例子的说明图。
图26是用于解决隐藏终端的问题的处理的另一个例子的说明图。
图27示出了用于在无源模式中控制发起者的接收和发送的处理的流程图。
图28示出了用于在无源模式中控制目标的接收和发送的处理的流程图。
图29示出了用于在有源模式中控制启动者的接收和发送的处理的流程图。
图30示出了用于在有源模式中控制目标的接收和发送的处理的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据一个实施例的通信系统(这里,系统通过逻辑组合多个装置形成,而不管这些装置是否布置在同一外壳中)的结构的例子。
参照图1,该通信系统包括三个NFC通信设备1,2和3。NFC通信设备1-3通过在具有单个频率的载波的一个NFC通信设备和另一个NFC通信设备之间的电磁感应执行NFC(近场通信)。
NFC通信设备1-3使用的载频例如为13.56MHz的ISM(工业科学医疗)频带。
近场通信是指在几十厘米的装置通信之间距离之内建立的通信,包括用于通信的接触装置(外壳)的通信。
图1所示的通信系统可以是IC卡系统,其中NFC通信设备1-3中的至少一个被用作阅读器/记录器,而另一个NFC通信设备被用作IC卡。另外,NFC通信设备1-3的每一个可以是PDA(个人数字助理)、PC(个人计算机)、移动电话、钟表、或笔的通信系统。即,NFC通信设备1-3是用于近场通信的装置,而且不局限于IC卡系统中的IC卡或阅读器/记录器。
NFC通信设备1-3具有两种功能。第一,通信设备1-3能以两种通信模式相互之间传递数据。第二,NFC通信设备1-3能以多种传送速率传送数据。
这两种通信模式为无源模式和有源模式。现在从NFC通信设备1-3聚焦NFC通信设备1-3之间的通信。于是,在无源模式下,类似于上述的常规IC卡系统,NFC通信设备1和2之一,例如,NFC通信设备1,调制(对应于)由NFC通信设备1所产生的电磁波(的载波),从而将数据发送给作为另一NFC通信设备2的NFC通信设备2。NFC通信设备2调制(对应于)由NFC通信设备1所产生的电磁波(的载波)的负载,从而将数据发送给NFC通信设备1。
另一方面,在有源模式下,NFC通信设备1和2均调制(对应于)由NFC通信设备1和2所产生的电磁波(的载波),从而发送数据。
在与电磁感应的近场通信的情况下,发起者表示首先输出电磁波以启动通信的装置,即,具有通信主动性的装置。在近场通信中,发起者向通信伙伴发送一个命令,通信伙伴返回对该命令的响应。目标表示对来自发起者的命令发送响应的通信伙伴。
例如,NFC通信设备1开始输出电磁波以启动与NFC通信设备2的通信。于是,参考图2和3,NFC通信设备1为发起者,而NFC通信设备2为目标。
在无源模式中,参考图2,NFC通信设备1连续输出电磁波。NFC通信设备1调制由NFC通信设备1输出的电磁波,从而向作为目标的NFC通信设备2发送数据。NFC通信设备2调制由作为发起者的NFC通信设备1输出的电磁波的负载,从而向NFC通信设备1发送数据。
在有源模式中,参考图3,作为发起者的NFC通信设备1在自己发送数据的情况下开始自己输出电磁波,调制电磁波,从而向作为目标的NFC通信设备2发送数据。NFC通信设备1在结束发送数据后停止输出电磁波。作为目标的NFC通信设备2在自己发送数据的情况下开始自己输出电磁波,并调制电磁波,从而向作为目标的NFC通信设备2发送数据。NFC通信设备2在结束发送数据后停止电磁波的输出。
之后将描述NFC通信设备1-3能以多种传送速率传送数据的第二个特征。
参考图1,这三个NFC通信设备1-3形成该通信系统。形成该通信系统的NFC通信设备的数量不局限于3个,可以是两个或四个或以上。此外,该通信系统不仅包括NFC通信设备,而且包括形成常规IC卡系统的IC卡或阅读器/记录器。
图4示出了图1所示的NFC通信设备1的结构的例子。图1所示的其余NFC通信设备2和3类似于图4所示的NFC通信设备1,因此省略了对它们的说明。
天线11构成一个环形线圈。流向线圈的电流变化,因而天线11输出电磁波。流经作为天线11的线圈的磁通量变化,从而使电流流向天线11。
接收单元12接收流向天线11的电流,调谐和检测信号,并向解调单元13输出信号。解调单元13解调从接收单元12提供的信号,将解调的信号提供给解码单元14。解码单元14解码从解调单元13提供的曼彻斯特(Manchester)码,并将数据作为解码结果提供给数据处理单元15。
数据处理单元15基于从解码单元14提供的数据执行预定处理。此外,数据处理单元15向编码单元16提供数据以发送给另一装置。
编码单元16将从数据处理单元15提供的数据编码为例如,曼彻斯特码,并将编码数据提供给选择单元17。选择单元17选择调制单元19和负载调制单元20之一,并将从编码单元16提供的信号输出到被选择的单元。
选择单元17在控制单元21的控制之下选择调制单元19或负载调制单元20。当通信模式是无源模式且NFC通信设备1是目标时,控制单元21允许选择单元17选择负载调制单元20。当通信模式是有源模式时,或当通信模式是无源模式且NFC通信设备1是启动者时,控制单元21允许选择单元17选择调制单元19。在通信模式是无源模式且NFC通信设备1是目标的情况下,经由选择单元17向负载调制单元20提供由编码单元16输出的信号。在另一情况下,经由选择单元17向调制单元19提供由编码单元16输出的信号。
电磁波输出单元18使电流从天线11流向天线11,用于辐射具有预定的单个频率的载波(的电磁波)。调制单元19根据从选择单元17提供的信号调制载波,该载波用作通过电磁波输出单元18流向天线11的电流。因此,天线11根据由处理单元15输出到编码单元16的数据,辐射通过调制载波获得的电磁波。
负载调制单元20根据从选择单元17提供的信号在从外部观看的情况下改变阻抗。当另一装置输出电磁波作为载波而且由此在天线11周围产生RF场(磁场)时,在从外部看作为天线11的线圈的情况下阻抗改变,从而改变天线11周围的RF场。因此,根据从选择单元17提供的信号,调制作为由另一装置输出的电磁波的载波。从数据处理单元15输出到编码单元16的数据被发送给输出电磁波的另一装置。
调制单元19和负载调制单元20的调制系统是例如,ASK(幅移键控)。然而,调制单元19和负载调制单元20的调制系统不局限于ASK,而是可以使用诸如PSK(相移键控)和QAM(正交调幅)的其他调制系统。此外,调制程度并不局限于8%,30%,50%,优选100%。
控制单元21控制形成NFC通信设备1的功能块。电源单元22向形成NFC通信设备1的功能块提供必要的功率。参考图4,用于由控制单元21控制形成NFC通信设备1的功能块的制图和用于通过电源单元22为形成NFC通信设备1的功能块提供电源的制图很复杂,因此在此省略。
与接收单元12类似,检测单元23接收流入天线11中的电流,并基于该电流检测天线11是否接收到处于从阈值设定单元24提供的预定阈值电平(磁通量密度)的电磁波。
阈值设定单元24为检测单元23所检测到的电磁电平设置阈值,并将所设定的阈值发送给检测单元23。阈值设定单元24设置两个阈值(用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1以及在工作极限载波的磁通量密度TH2,这两个阈值都将在之后进行说明)。检测单元23从这两个设定的阈值中检测处于阈值设定单元24所设置的阈值电平或以上的电磁波。如图4中的虚线所示,NFC通信设备1除了检测单元23外还具有检测单元25。检测单元23检测具有这两个阈值之一或以上的电磁波。检测单元25检测具有另一阈值或以上的电磁波。
在此情况下,解码单元14和编码单元16处理C型的曼彻斯特码。除了曼彻斯特码以外,解码单元14和编码单元16还选择包括A型中的修正镜像模式或C型中的NZR的多种类型之一,并处理所选择的代码。
图5示出了图4所示的解调单元13的结构例子。
参考图5,解调单元13解调一个选择部分31,N(≥2)个解调部分311到32N,以及一个选择部分33。
在控制单元21的控制操作之下(如图4所示),选择部分31从N个解调部分321到32n中选择其中一个解调部分32n(n=1,2,...,N),并向所选择的解调部分32n提供由接收单元12输出的信号。
解调部分32n解调以第n个传送速率发送的信号,并向选择部分33提供解调的信号。解调部分32n和解调部分32n’(n≠n’)解调以不同的传送速率发送的信号。因此,图5所示的解调单元13解调以N(第1到第N个)个传送速率发送的信号。除了上述的106kbps和212kbps,这N个传送速率还包括快速424kbps和848kbps。即,这N个传送速率包括例如,在现有的IC卡系统等的近场通信中的现有传送速率。
在控制单元21的控制操作之下,选择部分33选择N个解调部分311到32N中的一个解调部分32n,并向解码单元14提供由解调部分32n获得的解调输出。
利用具有上述结构的解调单元13,控制单元21(图4所示)允许选择部分31顺序选择N个解调部分321到32N。因此,解调部分321到32N解调从接收单元12经选择部分31提供的信号。控制单元21识别通常解调从接收单元12经选择部分31提供的信号的解调部分32n,并控制选择部分33以便选择解调部分32n的输出。在控制单元21的控制操作之下,选择部分33选择解调部分32n。因此,通常由解调部分32n解调的输出被提供给解码单元14。
解调单元13解调以这N个传送速率中的任意传送速率发送的信号。
只有在正常解调的情况下,解调部分321到32N才输出解调结果。在异常解调中,不输出数据(例如,高阻抗)。在此情况下,选择部分33可选择解调部分321到32N的所有输出的或操作,而且可将该或操作输出到解码单元14。
图6示出了图4所示的调制单元19的结构例子。
参考图6,调制单元19包括一个选择部分41,N(≥2)个调制部分421到42n,以及一个选择部分43。
在控制单元21(如图4所示)的控制操作之下,选择部分41从N个调制部分421到42N中选择一个调制部分42n(n=1,2,...,N),并向所选择的调制部分42n提供由选择单元17(图4)输出的信号。
调制部分42n根据从选择部分41提供的信号调制该载波,作为通过选择部分43流入天线11的电流,以便以第n个传送速率发送数据。调制部分42n和调制部分42n’(n≠n’)以不同的传送速率调制载波。参照图6,调制单元19通过N个(第1到第N个)传送速率发送数据。这N个传送速率可以是与图5所示的解调单元13的解调相同的传送速率。
在控制单元21的控制操作之下,选择部分43从N个调制部分411到42N中选择与选择部分41所选择的相同的调制部分42n,并将调制部分42n和天线11电连接。
对于具有上述结构的调制单元19来说,控制单元21(图4所示)允许选择部分41顺序选择N个调制部分421到42N。因此,控制单元21还允许调制部分421到42N根据从选择部分41提供的信号调制载波,作为通过选择部分43流入天线11的电流。
调制单元19调制载波并发送数据以便通过这N个传送速率中的任意一个传送速率发送数据。
图4所示的负载调制单元20具有与图6所示的调制单元19相同的结构,因此省略对其说明。
如上所述,NFC通信设备1到3调制载波到以N个传送速率中的任何一个发送的数据的信号上,并进一步解调以这N个传送速率中的任何一个发送的数据的信号。这N个传送速率包括在现有IC卡系统(FeliCa系统)的近场通信中已经使用的传送速率和另一传送速率。在NFC通信设备1到3中,数据是通过这N个传送速率中的任何一个被接收/发送的。此外,在NFC通信设备1到3中,数据是在形成现有IC卡系统的IC卡和阅读器/记录器之间,以IC卡和阅读器/记录器所使用的传送速率被接收/发送的。
因此,NFC通信设备1到3很容易应用于使用现有近场通信的业务中,而不会导致用户混淆。此外,NFC通信设备1到3也很容易应用于使用快速数据率的近场通信的业务中,而且在将来将与现有的近场通信一起投向市场。
在NFC通信设备1到3中,数据被直接接收/发送,而不通过诸如阅读器/记录器的另一装置,这是因为在无源模式中是在常规近场通信中传送数据,而在有源模式中是通过自己输出电磁波来发送数据的。
图7示出了图4所示的解调单元13的另一个例子。相同的附图标记表示图5中的相应部分,因此适当地省略了对其说明。即,基本上,除了选择部分31以外,图7所示的解调单元13具有与图5相同的结构。
根据本实施例,参考图7,接收单元12所输出的信号被同时提供给解调部分321至32N。解调部分321至32N同时解调来自接收单元12的信号。控制单元21识别通常解调来自接收单元12的信号的解调部分32n,并控制选择部分33从解调部分32n输出信号。在控制单元21的控制操作之下,选择部分33选择解调部分32n,从而为解码单元14提供通常解调解调部分32n的输出。
顺便提及,根据本实施例,参考图7,解调部分321至32N必须总是解调信号。相反,根据本实施例,参考图5,只有由选择部分31所选择的解调部分321至32N的解调装置才解调信号,而且另一个操作停止。为了节省装置的功耗,图5所示的结构比图7所示的结构更为有利。另一方面,为了早些获得正常解调输出,图7所示的结构比图5所示的结构更为有利。
图8示出了图4所示的解调单元13的结构的另一个例子。
参考图8,解调单元13包括可变速率解调部分51和速率检测部分52。
可变速率解调部分51根据来自速率检测部分52的指令,解调从接收单元12提供的信号作为传送速率的信号,并为解码单元14提供解调结果。速率检测部分52检测从接收单元12提供的信号的传输速率,并向可变速率解调部分51发送一个解调该传输速率的信号的指令。
具有上述结构的解调部分51向可变速率解调部分51和速率检测部分52提供由接收单元12输出的信号。速率检测部分52检测这N(第1至第N)个传输速率中的哪一个是从接收单元12提供的信号的传输速率,并向可变速率解调部分51发送一个解调该传送速率的信号的指令。可变速率解调部分51根据来自速率检测部分52的指令解调从接收单元12提供的信号作为该传送速率的信号,并为解码单元14提供解调结果。
NFC通信设备1-3中的任何一个都能成为首先输出电磁波并启动通信的发起者。此外,在有源模式下,当NFC通信设备1-3中的任何一个变成发起者或目标时,其自身输出电磁波。
当NFC通信设备1-3相互接近,而且NFC通信设备1-3中的至少两个同时输出电磁波时,将会引起冲突,因此通信不会执行。
NFC通信设备1-3检测是否存在来自另一个装置的电磁波(的RF场)。只有在来自另一装置的电磁波的RF场不存在时,才开始输出电磁波以防止冲突。如上所述,为了防止冲突,用于检测是否存在来自另一装置的电磁波以及开始输出电磁波的处理被称为RFCA(RF防冲突)处理。
RFCA处理包括两个处理:由作为发起者的NFC通信设备(图1中的NFC通信设备1-3的至少一个)首先执行的初始RFCA处理,和由用于在每个定时启动电磁波的输出的NFC通信设备执行的响应RFCA处理,用于在有源模式下的通信中开始输出电磁波。在初始RFCA处理和响应RFCA处理中,类似地,在开始输出电磁波之前检测是否存在来自另一装置的电磁波,而且仅在不存在来自另一装置的电磁波时才开始输出电磁波。然而,从检测到不存在来自另一装置的电磁波的定时到开始输出电磁波的定时之间的时间在初始RFCA处理和响应RFCA处理之间发生变化。
首先参照图9描述初始RFCA处理。
图9示出了由初始RFCA开始输出的电磁波。参考图9(类似的,之后将进行说明的图10),横坐标表示时间,纵坐标表示由NFC通信设备输出的电磁波的电平。
作为发起者的NFC通信设备连续检测来自另一装置的电磁波,并在(TIDT+n×TRFW)的时间内没有连续检测到来自另一装置的电磁波时开始从该另一装置输出电磁波,并在自输出定时算起仅经过时间TIRFG后开始发送数据请求(包含命令)。
这里,时间(TIDT+n×TRFW)中的时间TIDT称为初始延迟时间。载波频率由参考符号fc表示,而且作为初始延迟时间的时间TIDT大于4096/fc,例如,是不小于0和不大于3的整数,并且由随机数生成。时间TRFW称为RF等待时间,例如,为512/fc。时间TIRFG称为初始保护时间,例如,大于5ms。
通过在一定没有检测到电磁波的时间(TIDT+n×TRFW)内使用随机数,能够抑制在同一个定时由多个NFC通信设备开始生成电磁波的可能性。
当NFC通信设备在初始RFCA处理中开始输出电磁波时,该NFC通信设备变成发起者。在此情况下,有源模式被设定为通信模式,然后作为发起者的NFC通信设备结束其数据发送,之后停止输出电磁波。另一方面,无源模式被设定为通信模式,然后作为发起者的通信设备继续输出由初始RFCA处理启动的电磁波,直到与目标的通信完全结束。
图10示出了开始由响应RFCA输出的电磁波。
在有源模式下,用于输出电磁波的NFC通信设备检测来自另一装置的电磁波。当NFC通信设备只在(TADT+n×TRFW)的时间内没有检测到从另一装置连续输出的电磁波时,开始输出电磁波,并在自输出定时起只经过时间TARFG之后启动数据的发送响应。
这里,在时间(TADT+n×TRFW)中,参考符号n和TRFW与图9所示的初始RFCA处理中的相同。时间(TADT+n×TRFW)中的参考符号TADT称为有源延迟时间,其为,例如大于等于768/fc小于等于2559/fc。时间TARFG称为有源保护时间,其例如大于1024/fc。
参照图9和10,显然可以理解,为了通过初始RFCA处理开始输出电磁波,电磁波必须存在至少初始延迟时间TIDT。为了通过响应RFCA处理开始输出电磁波,电磁波必须不存在至少有源延迟时间TADT。
初始延迟时间TIDT大于4096/fc。另一方面,有源延迟时间TADT大于等于768/fc和小于等于2559/fc。因此,当NFC通信设备变成发起者时,与在有源模式下的通信期间输出电磁波的情况相比,必须有不存在电磁波的一个更长时间。相反,当NFC通信设备在有源模式下的通信期间输出电磁波时,与NFC通信设备变成发起者的情况相比,NFC通信设备必须在自不存在电磁波的定时起没有这么长的时间之后输出电磁波。这是因为以下原因:
即一个NFC通信设备在有源模式下传递数据,于是,另一个NFC通信设备自己输出电磁波并发送数据,然之停止输出电磁波。另一NFC通信设备开始输出电磁波并发送数据。因此,在有源模式的通信中,所有NFC通信设备必须停止输出电磁波。当NFC通信设备变成发起者时,必须检查另一装置是否没有在变成发起者的NFC通信设备周围输出电磁波一个足够的时间,以便检查在有源模式中NFC通信设备周围没有传递数据。
另一方面,在有源模式下,发起者输出电磁波,从而向目标发送数据。发起者停止输出电磁波,然后开始输出电磁波。因此目标向发起者发送数据。之后目标停止输出电磁波,此时发起者开始输出电磁波,从而向发起者发送数据。于是,数据在发起者和目标之间被类似地接收/发送。
当在有源模式下的通信中在发起者和目标周围存在作为发起者的NFC通信设备时,发起者和目标之一在有源模式下的通信中停止输出电磁波,在另一装置开始输出电磁波之前需要花费很长时间,在该段长时间内不存在电磁波。因此,用作发起者的NFC通信设备通过初始RFCA开始输出电磁波。在此情况下,避免了已经执行的有源模式下的通信。
因此,在不存在电磁波之后,在有源模式下的通信中在响应RFCA处理中需要输出电磁波无需如此长的时间。
如同参考图9所提到的,用作发起者的NFC通信设备通过初始RFCA开始输出电磁波,然后发送数据。用作发起者的NFC通信设备开始输出电磁波,从而变成发起者。存在于发起者附近的NFC通信设备变成目标。为了往返发起者的目标接收和发送数据,用于接收和发送该数据的目标必须要指定。因此在发起者通过初始RFCA开始输出电磁波之后,发起者向存在于该发起者附近的至少一个目标请求NFCID(NFC识别)作为用于指定该目标的信息。在发起者附近存在的目标向发起者发送用于指定目标本身的NFCID以响应来自发起者的请求。
发起者根据上述的从目标发送的NFCID指定目标,并往返所指定的目标接收和发送数据。这里,SDD(单个设备检测)表示发起者根据NFCID指定发起者周围(附近)的目标的处理。
在SDD处理中,发起者通过发送轮询请求帧请求目标的NFCID。目标接收该轮询请求帧,然后通过随机数确定其NFCID,并发送具有NFCID的设置的轮询响应帧。发起者接收目标发送的轮询响应帧,从而识别目标的NFCID。
当发起者请求其附近的目标的NFCID而且在发起者附近有多个目标存在时,这多个目标中的至少两个可以同时发送NFCID。在此情况下,从至少两个目标发送的NFCID可能开始互相冲突,而且发起者无法识别开始冲突的NFCID。
接着,通过使用时隙的方法执行SDD处理以便尽可能地防止NFCID的相互冲突。
图11示出了通过时隙执行的SDD处理的顺序。参考图11,在发起者附近存在5个目标#1,#2,#3,#4和#5。
在SDD处理中,发起者发送轮询请求帧。在结束传输后,只提供用于预定时间Ts的时隙一个预定时间Td。时间Td为,例如512×64/fc。用作时隙的时间Ts为256×64/fc。此外,通过从0到从最早一个时隙开始的各个时隙到用连续整数编号来指定时隙。
这里,图11示出了4个时隙#0,#1,#2和#3。然而时隙的数量可以多达16个。发起者指定为一个轮询请求帧设置的数量为TSN个时隙。数量TSN包含在轮询请求帧中并被发送到目标。
目标接收从发起者发送的轮询请求帧并识别为该轮询请求帧所设置的数量为TSN个时隙。此外,目标通过随机数在不小于0不大于(TSN-1)的范围内生成整数R。在由整数R所指定的时隙#R的定时,目标发送具有目标的NFCID的轮询请求帧。
如上所述,目标通过随机数确定用作发送轮询响应帧的定时的时隙。因此,由多个目标发送轮询响应帧的定时发生改变,从而防止在多个目标所发送的轮询响应帧之间发生冲突。
随便提及,如果目标通过使用随机数确定用作发送轮询响应帧的定时的时隙,则由多个目标发送轮询响应帧的时隙互相匹配。因此,可能导致轮询响应帧的冲突。根据本实施例,参考图11,在时隙#0发送目标#4的轮询响应帧,在时隙#1发送目标#1和#3的轮询响应帧,在时隙#2发送目标#5的轮询响应帧,以及在时隙#3发送目标#2的轮询响应帧。目标#1和#3的轮询响应帧开始相互冲突。
在此情况下,发起者通常不接收开始相互冲突的目标#1和#3的轮询响应帧。因此,发起者重新发送该轮询请求帧,从而请求发送具有目标#1和#3的NFCID的轮询响应帧。在发起者识别其附近的目标#1至#5的所有NFCID之前,发起者发送轮询请求帧和目标发送轮询响应帧被重复执行。
当发起者重新发送轮询请求帧,然后所有的目标#1至#5返回轮询响应帧时,轮询响应帧可能相互之间开始再次冲突。当自从发起者接收轮询请求帧的时间没有这么长时间之后,目标再次接收到轮询请求帧时,忽略该轮询请求。在此情况下,根据本实施例,参考图11,发起者没有识别,对于首次发送的轮询请求帧的轮询响应开始相互冲突的目标#1和#3的NFCID,因此,数据在目标#1和#3之间既没有被接收也没有被发送。
于是,轮询响应帧通常被接收而且其NFCID被发起者识别的目标#2,#4和#5被从通信目标中临时排除,这将在后面进行说明。因此,不返回用作对于轮询请求帧的响应的轮询响应帧。在此情况下,只有其NFCID没有被轮询请求帧的首次发送识别的目标#1和#3返回轮询响应帧,以响应由发起者重新发送的轮询请求帧。因此,在这种情况下,在抑制轮询响应帧的冲突的可能性的同时能够识别所有目标#1至#5的所有目标。
如上所述,目标接收轮询请求帧,然后通过随机数确定(生成)其NFCID。来自不同目标的相同NFCID可能设置为轮询响应帧并且可能发送给发起者。当发起者在不同时隙接收到具有相同NFCID的轮询响应帧时,与轮询响应帧的冲突类似,将轮询请求帧重新发送给发起者。
如上所述,NFC通信设备往返形成现有的IC卡系统的IC卡或阅读器/记录器,以IC卡和阅读器/记录器所使用的传送速率接收和发送数据。当目标是现有的IC卡系统的IC卡时,如下执行SDD处理。
即发起者通过初始RFCA处理开始输出电磁波。用作目标的IC卡从电磁波中获取能量,从而启动处理。现在目标是现有IC卡系统中的IC卡,因此,从发起者所输出的电磁波中生成工作功率。
目标获取功率然后进入工作状态。之后,目标准备在两秒的最长时间之内接收轮询请求帧,并等待从发起者发送轮询请求帧。
另一方面,发起者发送轮询请求帧,而不管在目标为接收轮询请求帧所作的准备是否结束。
当目标接收到来自发起者的轮询请求帧时,如上所述,目标在预定的时隙向发起者发送轮询响应帧。当发起者通常接收到来自目标的轮询响应帧时,如上所述,发起者识别目标的NFCID。另一方面,当发起者通常没有接收到来自目标的轮询响应帧时,发起者重新发送轮询请求帧。
在此情况下,目标是现有IC卡系统的IC卡,因此从发起者所输出的电磁波中生成工作功率。由此,发起者继续输出由初始RFCA处理启动的电磁波直到与目标的通信完全结束。
接下来,NFC通信设备向目标发送命令,目标对于来自发起者的命令发送(返回)响应,从而传递数据。
图12示出了由发起者发送给目标的命令和由目标发送给发起者的响应。
参考图12,通过在下划线(_)之后描述字符REQ指定命令,而且通过在下划线(_)之后描述字符RES指定响应。根据本实施例,参考图12,命令的类型包括6种:ATR_REQ,WUP_REQ,PSL_REQ,DEP_REQ,DSL_REQ和RLS_REQ。与命令相似的是,对于命令的响应类型也包括6种:ATR_RES,WUP_RES,PSL_RES,DEP_RES,DSL_RES和RLS_RES。如上所述,发起者向目标发送命令(请求),而目标向发起者发送对应于命令的响应。命令由发起者发送,而响应由目标发送。
ATR_REQ命令指示发起者向目标发送指示性能(规定)的通知,并向目标请求目标的性能。发起者或目标的性能包括由发起者或目标发送或接收的数据的传送速率。另外,命令ATR_REQ不仅包括发起者的性能,还包括用于指定发起者的NFCID,而且目标接收命令ATR_REQ,从而识别发起者的性能和NFCID。
响应ATR_RES被发送给发起者作为当目标接收到命令ATR_REQ时对于命令ATR_REQ的响应。响应ATR_RES具有目标的性能和NFCID。
此外,作为为命令ATR_REQ或响应ATR_RES设置的性能的传送速率有关的信息包括由发起者和目标所发送和接收的数据的所有传送速率。在此情况下,命令ATR_REQ和响应ATR_RES的接收和发送在发起者和目标之间执行一次,因此,发起者识别目标接收和发送数据的传送速率,而目标识别发起者接收和发送数据的传送速率。
当发起者选择了通信目标时发送命令WUP_REQ。即,从发起者向目标发送后面将进行说明的命令DSL_REQ,从而将目标设置为取消选定状态(用于禁止向发起者发送(响应)数据的状态)。命令WUP_REQ是在重新设置取消选定状态并将目标设定为向发起者发送数据的状态时发送的。命令WUP_REQ具有目标的NFCID,其重新设置取消选定状态,从接收命令WUP_REQ的目标之中,由设置给命令WUP_REQ的NFCID指定的目标重新设置取消选定状态。
当由设置给WUP_REQ的NFCID指定的目标从接收到命令WUP_REQ的目标中重新设置取消选定状态时,发送响应WUP_RES作为对于命令WUP_REQ的响应。
在发起者改变关于与目标的通信的通信参数时发送命令PSL_REQ。这里,通信参数包括在发起者和目标之间接收和发送的数据的传送速率。
在此改变之后命令PSL_REQ具有通信参数的值,并且从发起者被发送到目标。目标接收命令PSL_REQ,并根据设置给它的通信参数的值改变通信参数。此外,目标对于命令PSL_REQ发送响应PSL_RES。
当发起者接收(与目标)和发送(交换)数据(所谓的实时数据)时发送命令DEP_REQ,并且其具有将发送给目标的数据。由目标发送响应DEP_RES,作为对于命令DEP_REQ的响应,并且其具有将发送给发起者的数据。因此,通过命令DEP_REQ,数据从发起者发送给目标。通过对于命令DEP_REQ的响应DEP_RES,将数据从目标发送到发起者。
当发起者将目标设置为取消选定状态时发送命令DSL_REQ。接收命令DSL_REQ的目标发送对于命令DSL_REQ的响应DSL_RES,从而被设置为取消选定状态。之后目标不响应命令WUP_REQ之外的命令(即,不返回响应)。
当发起者完全结束了与目标的通信时发送命令RLS_REQ。接收命令RLS_REQ的目标发送对于目录RLS_REQ的响应RLS_RES,从而完全结束与发起者的通信。
通常,命令DSL_REQ和RLS_REQ从与发起者通信的目标中重新设置目标。然而,通过命令DSL_REQ所重新设置的目标通过命令WUP_REQ再次变成与发起者可通信的状态。由命令RLS_REQ重新设置的目标只通过往返发起者接收和发送上述的轮询请求帧和轮询响应帧不变成与发起者可通信的状态。命令DSL_REQ和RLS_REQ在上述特点下不同。
命令和响应的接收和发送是在例如传输层上执行的。
下面参照图13的流程图描述NFC通信设备的通信处理。
在步骤S1启动通信,NFC通信设备确定是否检测到另一个装置的电磁波。
在NFC通信设备(图4所示)中,控制单元21监视检测单元23对电磁波的检测结果(类似于电磁波并且具有与NFC通信设备所使用的类似频带的电磁波)。在步骤S1,基于检测结果确定是否检测到另一装置的电磁波。在此情况下,图4所示的阈值设定单元24设置一个用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1作为阈值,这将参照图24至26进行说明,并向检测单元23提供阈值。此外,检测单元23检测用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上的电平,作为从阈值设定单元24提供的阈值。
当在步骤S1确定没有检测到另一装置的电磁波时,处理顺序前进到步骤S2,在此NFC通信设备将通信模式设置为无源模式或有源模式,并执行无源模式下发起者的处理或有源模式下发起者的处理,后面将对此进行说明。在结束上述处理后,NFC通信设备返回步骤S1,之后重复类似的处理。
在步骤S2,NFC通信设备的通信模式如上所述可以为无源模式和有源模式。只有在目标在现有IC卡系统的IC卡的无源模式中变成目标时,在步骤S2,NFC通信设备需要将通信模式设置为无源模式,并且需要执行无源模式下发起者的处理。
当在步骤S1确定检测到另一装置的电磁波时,即在NFC通信没备附近检测到另一装置的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S3,在此NFC通信设备确定是否连续检测到在步骤S1中检测到的电磁波。
当在步骤S3确定连续检测到电磁波时,处理顺序前进到步骤S4,在此NFC通信设备将通信模式设置为无源模式,并执行无源模式下的目标处理,这将在后面进行说明。即,当连续检测到电磁波时,NFC通信设备附近的另一装置变成无源模式下的发起者,从而连续输出由初始RFCA处理所启动的电磁波。NFC通信设备变成无源模式下的目标并执行该处理。在结束该处理后,该处理返回步骤S1,然后重复类似的处理。
另外,当在步骤S3确定没有连续检测到电磁波时,处理顺序前进到步骤S5,在此NFC通信设备将通信模式设置为有源模式,并执行有源模式下的目标处理,这将在后面进行说明。即,当没有连续检测到电磁波时,NFC通信设备附近的另一装置变成有源模式下的发起者并且通过初始RFCA处理开始输出电磁波。之后停止输出电磁波。因此,NFC通信设备变成有源模式下的目标。在结束该处理后,该处理返回步骤S1,然后重复类似的处理。
接下来参照图14的流程图描述由NFC通信设备对无源模式下的发起者的处理。
在无源模式下的发起者的处理中,在步骤S11,NFC通信设备开始输出电磁波。当在上述的图13的步骤S1中没有检测到电磁波时,执行无源模式下的发起者的处理中的步骤S11。即,当在图13的步骤S1中没有检测到电磁波时,在步骤S11,NFC通信设备开始输出电磁波。因此,在步骤S1和S11中的处理对应于上述的初始RFCA处理。
在步骤S12,NFC通信设备设置一个指示传送速率的变量n作为初始值,然后处理顺序前进到步骤S13。在步骤S13,NFC通信设备以第n个传送速率(如果必要的话下文中称为第n个速率)发送轮询请求帧,然后处理顺序前进到步骤S14。在步骤S14,NFC通信设备确定另一装置是否以第n个速率发送了轮询响应帧。
当在步骤S14确定另一装置没有发送轮询响应帧时,即NFC通信设备附近的另一装置没有以第n个速率传送数据,而且对于以第n个速率发送的轮询请求帧的轮询响应帧也没有返回时,跳过步骤S15至S17,然后,处理顺序前进到步骤S18。
当在步骤S14确定另一装置以第n个速率发送轮询响应帧时,即,NFC通信设备附近的另一装置以第n个速率传送数据,而且对于以第n个速率发送的轮询请求帧的轮询响应帧被返回时,处理顺序前进到步骤S15,在此NFC通信设备将返回轮询响应帧的另一装置设置为无源模式下的目标,该目标的NFCID被设置为轮询响应帧的NFCID识别,而且识别该目标可以以第n个速率通信。
在步骤S15,NFC通信设备识别无源模式下的目标的NFCID,而且该目标可以通过第n个速率通信。然后将该目标的传送速率(临时)确定为第n个速率。只要命令PSL_REQ没有改变传送速率,与该目标的通信就通过该第n个速率执行。
之后在步骤S16,NFC通信设备以第n个速率向在步骤S15中识别的NFCID的目标(无源模式下的目标)发送命令DSL_REQ。因此,目标被设置为取消选定状态,以便防止对所发送的轮询请求帧的响应操作,而且处理顺序前进到步骤S17。
在步骤S17,NFC通信设备在由步骤S16发送的命令DSL_REQ所设置的取消选定状态下接收由目标返回的响应DSL_RES,然后处理顺序前进到步骤S18。
在步骤S18,NFC通信设备以步骤S13中的第n个速率发送轮询请求帧,然后确定是否经过了一段预定时间。步骤S18中的预定时间为0或更长。
当步骤S13中的轮询请求帧以第n个速率发送而且在步骤S18中没有经过该预定时间时,该处理返回步骤S13,并且重复步骤S13至S18中的处理。
通过重复步骤S13至S18的处理,NFC通信设备接收在上面参照图11描述的不同时隙的定时发送的轮询响应帧。
当步骤S13中的轮询请求帧以第n个速率发送,而且在步骤S18中经过该预定时间时,处理顺序前进到步骤S19,在此NFC通信设备确定变量n是否等于用作最大值的值N。当在步骤S19确定变量n不等于最大值N时,即当变量n小于最大值N时,处理顺序前进到步骤S20,在此NFC通信设备将变量n加1。然后该处理返回步骤S13并重复步骤S13至S20中的处理。
通过重复步骤S13至S20中的处理,NFC通信设备以N个传送速率发送轮询请求帧,并接收以这N个传送速率返回的轮询响应帧。
当在步骤S19确定变量n等于最大值N时,即,NFC通信设备以N个传送速率发送轮询请求帧而且接收到以这N个传送速率返回的轮询响应帧时,处理顺序前进到步骤S21,在此NFC通信设备执行通信处理(无源模式下的发起者的通信处理)作为无源模式下的发起者。这里的无源模式下的发起者的通信处理将在之后进行说明。
在结束了无源模式下的发起者的通信处理之后,NFC通信设备从步骤S21前进到步骤S22,在此在步骤S11启动的电磁波的输出停止,然后该处理结束。
接下来参照图15说明通过NFC通信设备对无源模式下的目标的处理。
在无源模式下的目标的处理中,首先,在步骤S31,NFC通信设备将指示传送速率的变量n设置为初始值,例如1,然后处理顺序前进到步骤S32。在步骤S32,NFC通信设备确定用作无源模式下的发起者的另一装置是否以第n个速率发送了轮询请求帧。
当在步骤S32确定无源模式下的发起者没有发送轮询请求帧时,即,NFC通信设备附近的另一装置没有以第n个速率传递数据而且没有以第n个速率发送轮询请求帧时,处理顺序前进到步骤S33,在此,NFC通信设备确定变量n是否等于最大值N。当在步骤S33确定变量n不等于最大值N时,即,当变量n小于最大值N时,处理顺序前进到步骤S34,在此NFC通信设备将变量n加1。然后处理顺序返回步骤S32,并重复步骤S32至S34中的处理。
当在步骤S33确定变量n等于最大值N时,处理顺序返回步骤S31,然后重复步骤S31至S34中的处理。在接收到从无源模式下的发起者以N个传送速率中的任何一个发送的轮询请求帧之前,重复步骤S31至S34中的处理。
当在步骤S32确定无源模式下的发起者发送了轮询请求帧时,即,NFC通信设备通常以第n个速率接收轮询请求帧,该处理顺序前进到步骤S35,在此NFC通信设备确定发起者之间的传送速率为第n个传送速率。此外,NFC通信设备通过随机数生成其NFCID,然后该处理顺序前进到步骤S36。在步骤S36,NFC通信设备以第n个速率发送具有其NFCID的轮询响应帧,然后该处理顺序前进到步骤S37。
在NFC通信设备在步骤S36以第n个速率发送了轮询响应帧之后,仅在无源模式下的发起者发送了命令PSL_REQ指示改变了传送速率时,NFC通信设备才以第n个速率传递数据。
在步骤S37,NFC通信设备确定无源模式下的发起者是否发送了命令DSL_REQ。当在步骤S37确定没有发送命令DSL_REQ时,该处理顺序返回步骤S37,在此NFC通信设备等待从无源模式下的发起者发送命令DSL_REQ。
当在步骤S37确定无源模式下的发起者发送了命令DSL_REQ时,即,NFC通信设备接收到命令DSL_REQ,该处理顺序前进到步骤S38,在此NFC通信设备发送对于命令DSL_REQ的响应DSL_RES,从而进入取消选定状态。然后该处理顺序前进到步骤S39。
在步骤S39,NFC通信设备执行通信处理(无源模式下的目标的通信处理)作为无源模式下的目标。无源模式下的目标的通信处理结束,然后该处理结束。无源模式下的目标的通信处理将在之后进行说明。
接下来参照图16的流程图说明由NFC通信设备对有源模式下的发起者的处理。
在步骤S51至S61,有源模式下的发起者执行与图14中的无源模式下的发起者相同的在步骤S11至S21中的处理。在图14所示的无源模式下的发起者的处理中,NFC通信设备连续输出电磁波直到该处理结束。在有源模式下的发起者的处理中,与无源模式下的发起者不同的是,NFC通信设备仅在发送数据时输出电磁波。
即在步骤S51,NFC通信设备开始输出电磁波。当在图13的步骤S1中没有检测到电磁波时,执行在有源模式下的发起者的处理中的步骤S51中的处理。即,当在图13的步骤S1中没有检测到电磁波时,在步骤S51,NFC通信设备开始输出电磁波。因此,步骤S1和S51中的处理对应于初始RFCA处理。
之后在步骤S52,NFC通信设备将指示传送速率的变量n设置为初始值,例如1。然后该处理顺序前进到步骤S53。在步骤S53,NFC通信设备以第n个速率发送轮询请求帧并停止输出电磁波(之后适当的称之为RF关闭处理)。然后该处理顺序前进到步骤S54。
在步骤S53,NFC通信设备在发送轮询请求帧之前通过有源RFCA处理开始输出电磁波。然而,当作为初始值的变量n为1时,对应于步骤S1和S51中的处理的初始RFCA处理已经输出了电磁波。因此,无需有源RFCA处理。
在步骤S54,NFC通信设备确定另一装置是否以第n个速率发送了轮询响应帧。
当在步骤S54确定另一装置没有发送轮询响应帧时,即,当NFC通信设备附近的另一装置没有以第n个速率传递数据,而且对于以第n个速率发送的轮询请求帧的轮询响应帧没有被返回时,跳过步骤S55至S57中的处理,然后该处理前进到步骤S58。
此外,当在步骤S54确定另一设备以第n个速率发送轮询响应帧时,即,NFC通信设备附近的另一设备以第n个速率传递数据,而且对于以第n个速率发送的轮询请求帧的轮询响应帧被返回时,该处理顺序前进到步骤S55,在此NFC通信设备将返回轮询响应帧的另一装置设置为有源模式下的目标,而且该目标的NFCID被设置为轮询响应帧的NFCID识别。此外,NFC通信设备识别目标可以以第n个速率通信。
当在步骤S5NFC通信设备识别了有源模式下的目标的NFCID并且目标可以以第n个速率通信时,目标之间的传递速率被确定为第n个速率。除了在命令PSL_REQ改变传送速率时,均以第n个速率与目标传递数据。
在步骤S56,NFC通信设备通过有源RFCA处理开始输出电磁波并向具有在步骤S55中识别的NFCID的目标(有源模式下的目标)以第n个速率发送命令DSL_REQ。因此,目标进入取消选定状态,以便不对后续发送的轮询请求帧发送响应。之后NFC通信设备执行RF关闭处理,然后该处理顺序从步骤S56前进到步骤S57。
在步骤S57,NFC通信设备通过命令DSL_REQ接收由在取消选定状态下设置的目标返回的响应DSL_RES,以响应在步骤S56发送的命令DSL_REQ,然后该处理顺序前进到步骤S58。
在步骤S58,NFC通信设备以第n个速率发送步骤S53中的轮询请求帧,然后确定是否经过了一段预定时间。
当在步骤S58中确定以第n个速率发送了步骤S53中的轮询请求帧而且没有经过一段预定时间时,该处理顺序返回步骤S53。然后重复步骤S53至S58中的处理。
当在步骤S58中确定以第n个速率发送了步骤S53中的轮询请求帧而且经过了一段预定时间时,该处理顺序前进到步骤S59,在此NFC通信设备确定变量n是否等于最大值N。如果在步骤S59确定变量n不等于最大值N,即当变量n小于最大值N时,该处理顺序前进到步骤S60,在此NFC通信设备将变量n加1,而且该处理顺序返回步骤S53。然后重复步骤S53至S60中的处理。
通过重复步骤S53至S60中的处理,NFC通信设备以第n个传送速率发送轮询请求帧,并接收以该传送速率返回的轮询响应帧。
当在步骤S59确定变量n等于最大值N时,即,当NFC通信设备以N个传送速率发送轮询请求帧并接收到以这N个传送速率返回的轮询响应帧时,该处理顺序前进到步骤S61,在此NFC通信设备执行通信处理(有源模式下的发起者的通信处理)作为有源模式下的发起者。然后结束该处理。有源模式下的发起者的通信处理将在之后进行说明。
接下来参照图17描述通过NFC通信设备对有源模式下的目标的处理。
在有源模式下的目标的处理中,在步骤S71至S79,执行与图15的步骤S31至S39中的无源模式下的目标处理相同的处理。在图15中的无源模式下的目标的处理中,NFC通信设备调制由无源模式下的发起者输出的电磁波的负载以发送数据。然而,与无源模式下的目标的处理不同的是,在有源模式下的目标的处理中,NFC通信设备自己输出电磁波并发送数据。
即在有源模式下的目标的处理中,在步骤S71至S75,执行与图15的步骤S31至S35中的相同的处理。
在步骤S75中的处理之后,该处理顺序前进到步骤S76,在此NFC通信设备通过有源RFCA处理开始输出电磁波,并以第n个速率发送具有其NFCID的轮询响应帧。在步骤S76,NFC通信设备执行RF关闭处理,然后该处理顺序前进到步骤S77。
在步骤S76中以第n个速率发送了轮询响应帧之后,除了通过从有源模式下的发起者发送命令PSL_REQ指示要改变传送速率,NFC通信设备均以第n个速率传递数据。
在步骤S77,NFC通信设备确定有源模式下的发起者是否发送了命令DSL_REQ,当在步骤S77确定有源模式下的发起者没有发送命令DSL_REQ时,该处理顺序返回步骤S77。然后NFC通信设备等待从有源模式下的发起者发送命令DSL_REQ。
当在步骤S77中确定有源模式下的发起者发送了命令DSL_REQ时,即当NFC通信设备接收到命令DSL_REQ时,该处理顺序前进到步骤S78,在此NFC通信设备通过有源RFCA处理开始输出电磁波并发送对于命令DSL_REQ的响应DSL_RES。此外在步骤S78,NFC通信设备执行RF关闭处理,从而进入取消选定状态。然后该处理顺序前进到步骤S79。
在步骤S79,NFC通信设备执行通信处理(有源模式下的目标的通信处理)作为有源模式下的目标。然后在结束了有源模式下的目标的通信处理之后,结束该处理。有源模式下的目标的通信处理将在之后进行说明。
接下来参照图18和19的流程图说明在图14的步骤S21中无源模式的发起者的通信处理。
在步骤S91,用作无源模式下的发起者的NFC通信设备从在图14的步骤S15中识别NFCID的目标中选择用于通信的装置(下文中适当地称之为目标设备),而且该处理程序前进到步骤S92。在步骤S92,命令WUP_REQ被发送到目标设备。因此,图14的步骤S16中的命令DSL_REQ被发送,从而重新设置目标设备的取消选定状态(下文中适当第称之为“唤醒”)。
然后NFC通信设备等待发送对于目标设备的命令WUP_REQ的响应WUP_RES。该处理从步骤S92前进到步骤S93。响应WUP_RES被接收,然后该处理顺序前进到步骤S94。在步骤S94,NFC通信设备向目标设备发送命令ATR_REQ。NFC通信设备等待发送对于目标设备的命令ATR_REQ的响应ATR_RES,然后该处理顺序从步骤S94前进到步骤S95。在步骤S95,接收响应ATR_RES。
这里NFC通信设备和目标设备接收并发送具有该特性的命令ATR_REQ和上述的响应ATR_RES。因此,NFC通信设备和目标设备能够识别可通信的传送速率。
之后该处理顺序从步骤S95前进到步骤S96。NFC通信设备向目标设备发送命令DSL_REQ,从而将目标设备设置在取消选定状态。NFC通信设备等待发送对于目标设备的命令DSL_REQ的响应DSL_RES。然后该处理顺序从步骤S96前进到步骤S97。响应DSL_RES被接收,然后该处理顺序前进到步骤S98。
在步骤S98,NFC通信设备确定识别了图14的步骤S15中的NFCID的所有目标是否在步骤S91被选择为目标设备。当NFC通信设备在步骤S98确定存在没有被选择作为目标设备的目标时,该处理顺序返回步骤S91,在此NFC通信设备重新选择未被选择作为目标设备的其中一个目标作为目标设备,然后重复类似的处理。
当NFC通信设备在步骤S98确定在图14的步骤S15中识别了NFCID的所有目标在步骤S91中都被选择作为目标设备时,即,NFC通信设备往返识别该NFCID的所有目标接收和发送了命令ATR_REQ和响应ATR_RES,由此目标识别了目标的可通信传送速率时,该处理顺序前进到步骤S99。在步骤S99,NFC通信设备从在步骤S94和S95被接收和发送了命令ATR_REQ和响应ATR_RES的目标中选择用于通信的装置(目标设备)。然后该处理顺序前进到步骤S100。
在步骤S100,NFC通信设备向目标设备发送命令WUP_REQ。因此,在步骤S96,命令DSL_REQ被发送,从而唤醒在取消选定状态下的目标设备。NFC通信设备等待发送对于目标设备的命令WUP_REQ的响应WUP_RES。然后该处理顺序从步骤S100前进到步骤S101。在步骤S101,响应WUP_RES被接收,然后该处理顺序前进到图19中的步骤S111。
在步骤S111,NFC通信设备确定诸如用于与目标设备通信的通信参数的传送速率是否改变。
NFC通信设备从目标设备中接收图18的步骤S95中的响应ATR_RES,并基于为响应ATR_RES设置的性能识别该目标设备可通信的通信参数。当NFC通信设备能够以高于当前速率的传送速率与目标设备传递数据时,NFC通信设备在步骤S111确定该通信参数被改变为将传送速率设置得更高。此外,当NFC通信设备能以低于当前传送速率的传送速率与目标设备通信,而且当前通信环境具有较高的噪声电平时,NFC通信设备在步骤S111确定通信参数被改变为将传送速率设置得较低以便降低传送误差。当在NFC通信设备和目标设备之间能够以不同于当前传送速率的传送速率通信时,能够以当前传送速率继续通信。
当在步骤S111确定用于与目标设备通信的通信参数没有改变时,即,NFC通信设备和目标设备之间的通信以诸如当前传送速率的通信参数继续时,跳过步骤S112至S114中的处理,然后该处理顺序前进到步骤S115。
当在步骤S111确定与目标设备通信的通信参数改变时,该处理程序前进到步骤S112,在此NFC通信设备在改变到命令PSL_REQ之后设置通信参数的值,并将通信参数的值发送到目标设备。NFC通信设备等待发送对于命令PSL_REQ的响应PSL_RES到目标设备。然后该处理程序从步骤S112前进到步骤S113,在此响应PSL_RES被接收并且该处理程序前进到步骤S114。
在步骤S114,NFC通信设备将与目标设备的通信中的诸如传送速率的通信参数改变为在步骤S112设置给命令PSL_REQ的通信参数的值。仅在再次接收和发送命令PSL_REQ和响应PSL_RES时,NFC通信设备根据诸如在步骤S114中改变的值的传送速率的通信参数与目标设备通信。
除了例如传送速率以外,通过接收和发送(协商)命令PSL_REQ和响应PSL_RES,图4中的编码单元16(解码单元14)的编码系统以及调制单元19和负载调制单元20(解调单元13)的调制系统被执行以用于改变。
之后,在步骤S115,NFC通信设备确定是否存在要往返目标设备发送或接收的数据。当在步骤S115确定不存在要往返目标设备接收或发送的数据时,跳过步骤S116和S117,然后该处理顺序前进到步骤S118。
当在步骤S115确定存在要往返目标设备接收或发送的数据时,该处理顺序前进到步骤S116,在此NFC通信设备向目标设备发送命令DEP_REQ。当在步骤S115确定存在要往返目标设备接收或发送的数据时,在步骤S116,NFC通信设备设置数据到命令DEP_REQ中并发送数据。
NFC通信设备等待发送对于目标设备的命令DEP_REQ的响应DEP_RES。然后该处理顺序从步骤S116前进到步骤S117,在此接收响应DEP_RES,然后该处理顺序前进到步骤S118。
通过如上所述接收和发送命令DEP_REQ和响应DEP_RES,在NFC通信设备和目标设备之间接收和发送所谓的实时数据。
在步骤S118,NFC通信设备确定通信伙伴是否发生改变。当在步骤S118确定通信伙伴没有发生改变时,即,当存在往返目标设备接收或发送的数据时,该处理顺序返回到步骤S111,然后重复类似的处理。
当在步骤S118确定通信伙伴发生改变时,即,当不存在往返目标设备接收/发送的数据,但存在往返另一通信伙伴接收和发送的数据时,该处理顺序前进到步骤S119,在此NFC通信设备向目标设备发送命令DSL_REQ或RLS_REQ。NFC通信设备等待发送对于目标设备的命令DSL_REQ或RLS_REQ的响应DSL_RES或RLS_RES,然后该处理顺序从步骤S119前进到步骤S120,在此响应DSL_RES或RLS_RES被接收。
NFC通信设备如上所述向目标设备发送命令DSL_REQ或RLS_REQ。因此,作为目标设备的目标从与作为发起者的NFC通信设备通信的目标中被释放。通过命令DSL_REQ释放的目标通过命令WUP_REQ再次处于与发起者通信的状态。通过命令RLS_REQ释放的目标通过往返发起者接收和发送轮询请求帧和轮询响应帧不处于与发起者通信的状态。
通过如上所述从发起者向目标发送命令DSL_REQ或RLS_REQ以及进一步通过因发起者和目标之间距离过远而使近场通信禁用,从与发起者的通信的目标中释放该目标。在此情况下,与通过命令RLS_REQ释放的目标类似,通过接收和发送轮询请求帧和轮询响应帧建立目标和发起者之间的与发起者的可通信状态。
下文中,完全释放表示通过在目标和发起者之间接收和发送轮询请求帧和轮询响应帧,可与发起者通信的目标的释放。另外,临时释放表示通过在目标和发起者之间接收和发送轮询请求帧和轮询响应帧,可再次与发起者通信的目标的释放。
在步骤S120的处理之后,该处理顺序前进到步骤S121,在此NFC通信设备确定在图14的步骤S15中识别NFCID的所有目标释放是否都已经被完全释放。当在步骤S121中确定在图14的步骤S15中识别NFCID的所有目标没有被完全释放时,该处理返回图18中的步骤S99,在此NFC通信设备从没有完全释放的,即临时释放的,目标中选择一个新的目标设备。之后重复类似的处理。
当在步骤S121中确定识别NFCID的所有目标都被完全释放,该处理结束。
在图19的步骤S116和S117中,通过接收和发送命令DEP_REQ和响应DEP_RES在目标和发起者之间发送和接收(交换)数据。一项事务处理表示命令DEL_REQ和响应DEL_RES的发送和接收。在步骤S116和S117中的处理之后,该处理顺序经由步骤S118、S111、S112和S113返回步骤S114,由此改变通信参数。因此,在目标和发起者之间的通信中的诸如传送速率的通信参数可以对每一项事务处理进行改变。
在步骤S112和S113中,在发起者和目标之间接收和发送命令PSL_REQ和响应PSL_RES。在步骤S114,在发起者和目标之间的用作一个通信参数的通信模式可以改变。因此,可以对每一项事务处理改变目标和发起者之间的通信模式。这意味着目标和发起者之间通信模式不应该对一项事务处理进行改变。
接着参照图20的流程图说明在图15的步骤S38中的无源模式下的目标的通信处理。
在图15的步骤S37和S38中,用作无源模式下的目标的NFC通信设备往返无源模式下的发起者发送和接收命令DSL_REQ和响应DSL_RES,从而处于取消选定状态。
在步骤S131,NFC通信设备确定发起者是否发送了命令WUP_REQ。当在步骤S131确定发起者没有发送命令WUP_REQ时,该处理顺序返回步骤S133,在此保持取消选定状态。
当在步骤S131确定发起者发送了命令WUP_REQ,即,当NFC通信设备接收到命令WUP_REQ时,该处理顺序前进到步骤S132,在此NFC通信设备发送对于命令WUP_REQ的响应WUP_RES并被唤醒。然后该处理顺序前进到步骤S133。
在步骤S133,NFC通信设备确定发起者发送了命令ATR_REQ。当在步骤S133确定发起者没有发送命令ATR_REQ时,跳过步骤S134,然后该处理顺序前进到步骤S135。
当在步骤S133确定发起者发送了命令ATR_REQ,即,当NFC通信设备接收到命令ATR_REQ时,该处理顺序前进到步骤S135,在此NFC通信设备发送对于命令ATR_REQ的响应ATR_RES,然后该处理顺序前进步骤S135。
在步骤S135,NFC通信设备确定发起者是否发送了命令DSL_REQ。当在步骤S135确定发起者发送了命令DSL_REQ时,即,当NFC通信设备接收到命令DSL_REQ时,该处理顺序前进到步骤S136,在此NFC通信设备发送对于命令DSL_REQ的响应DSL_RES。然后该处理顺序回到步骤S131。因此,NFC通信设备处于取消选定状态。
当在步骤S135确定发起者没有发送命令DSL_REQ时,该处理顺序前进到步骤S137,在此NFC通信设备确定发起者是否发送了命令PSL_REQ。当在步骤S137确定发起者没有发送命令PSL_REQ时,跳过步骤S138和S139,然后处理顺序前进到步骤S140。
当在步骤S137确定发起者发送了命令PSL_REQ时,即,当NFC通信设备接收到命令PSL_REQ时,该处理顺序前进到步骤S138,在此NFC通信设备发送对于命令PSL_REQ的响应PSL_RES。然后该处理顺序前进到步骤S139。在步骤139,NFC通信设备根据来自发起者的命令PSL_REQ改变通信参数。然后该处理顺序前进到步骤S140。
在步骤S140,NFC通信设备确定发起者是否发送了命令DEP_REQ。当在步骤S140确定发送者没有发送命令DEP_REQ时,跳过步骤S141,然后该处理顺序前进到步骤S142。
当在步骤S140确定发送者发送了命令DEP_REQ时,即,当NFC通信设备接收到命令DEP_REQ时,该处理顺序前进到步骤S141,在此NFC通信设备发送对于命令DEP_REQ的响应DEP_RES。然后该处理顺序前进到步骤S142。
在步骤S142,NFC通信设备确定发起者是否发送了命令RSL_REQ。当在步骤S142确定发起者没有发送命令RSL_REQ时,该处理顺序返回到步骤S133并重复类似的处理。
当在步骤S142确定发起者发送了命令RSL_REQ时,即,当NFC通信设备接收到命令RSL_REQ时,该处理顺序前进到步骤S143,在此NFC通信设备发送对于命令RSL_REQ的响应RSL_RES。因此,与发起者的通信完全结束并且该处理也结束。
接下来,图21和22为特别说明图16的步骤S61中的有源模式下的发起者的通信处理的流程图。
在参照图18和19模式的无源模式下的发起者的通信处理中,发起者连续输出电磁波。然而,在图21和22的有源模式下的发起者的通信处理中,在发送命令之前,发起者执行有源RFCA处理,由此启动电磁波的输出。在结束了命令的发送之后,执行用于停止输出电磁波的处理(关闭处理)。除此之外,在图21的步骤S151至S161中的有源模式下的发起者的通信处理与图22的步骤S171至S181,图18中的步骤S91至S101以及图19中的步骤S111至步骤S121中的处理相似,因此省略其说明。
图23是说明在图17中的步骤S79中有源模式下的目标的通信处理的流程图。
在参照图20描述的有源模式下的目标的通信处理中,目标调制由发起者输出的电磁波的负载。然而在图23中的有源模式下的通信处理中,在发送命令之前,目标执行有源RFCA处理,从而启动电磁波的输出。在结束了命令的发送之后,执行用于停止输出电磁波的处理(关闭处理)。除此之外,在图23的步骤S191至S203中的有源模式下的目标的通信处理与图20的步骤S131至S143中的处理相似,因此省略其说明。
接下来参照图24至26说明NFC通信设备中的隐藏终端的问题的解决方法。
图24示出了3个NFC通信设备1、2、3之间的位置关系和电磁波的电平,即电磁波的磁通量的级别。
参考图24,NFC通信设备2离开NFC通信设备1一个短距离L12。NFC通信设备3离开NFC通信设备2一个比距离L12长的距离L23。NFC通信设备1和3相互之间相距距离(L12+L23)。
NFC通信设备1-3通过图11所示的作为天线11的线圈的变压器连接向通信伙伴接收和发送数据。NFC通信设备的通信伙伴不仅是NFC通信设备而且可以是常规IC卡。然而,当NFC通信设备的诸如常规IC卡的通信伙伴需要电源时,NFC通信设备接收并发送数据并通过变压器连接提供电源。
线圈的变压器连接所产生的能量在线圈相互靠近时较高,并且与线圈之间的距离的三次方成反比地衰减。
NFC通信设备1输出的电磁波的磁通量的密度与距离NFC通信设备1的距离的三次方成反比地单调减小。NFC通信设备1所输出的电磁波的磁通量的密度被分成载波分量Mcarr1和用作发送数据的调制量的信号分量Msig1。如图24所示,载波分量Mcarr1和该载波分量的信号分量Msig1与离开NFC通信设备1的距离约三次方成反比地衰减。
类似地,由NFC通信设备2和3输出的磁通量的密度分别与离开NFC通信设备2和3的距离约三次方成反比地衰减。顺便提及,参考图24(类似于将在之后进行说明的图25和26),没有示出由NFC通信设备2输出的电磁波的磁通量密度。在由NFC通信设备3所输出的电磁波的磁通量密度中,只示出了载波分量Mcarr3,没有示出信号分量。
NFC通信设备1-3被设计成使得用于通过图4所示的解调单元13获取数据的操作需要等于用作预定阈值的,在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的磁通量密度TH2的载波分量。
例如假定为了通信,NFC通信设备1位于发送方,而NFC通信设备2位于接收方。于是,参照图24,接收方的NFC通信设备2离开NFC通信设备1的距离为L12,通过这个距离,由发送方的NFC通信设备1所输出的电磁波的载波分量Mcarr1匹配在工作极限载波的磁通量密度TH2,而且NFC通信设备2距离NFC通信设备1最远以便进行通信。
当NFC通信设备1和2之间的距离大于距离L12时,来自NFC通信设备1的电磁波的载波分量Mcarr1,其被NFC通信设备2接收,小于在工作极限载波的磁通量密度TH2。因此,NFC通信设备2无法接收从NFC通信设备1发送的数据。在此情况下,在工作极限载波的磁通量密度TH2将NFC通信设备1和2之间用于通信的距离限制为距离L12或以下。
为了在通过NFC通信设备2中的解调单元13(图4)获取数据的情况下,使用具有用作阈值的在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的载波分量,可以使用第一和第二种方法。即,根据第一种方法,只有在解调单元13通过天线11和接收单元12接收到具有在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的载波分量时,才操作解调单元13。此外,根据第二种方法,只有在检测单元23检测到具有在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的载波分量时才操作解调单元13。根据第二种方法,图4所示的阈值设定单元24将在工作极限载波的磁通量密度TH2设置为阈值。检测单元23检测在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波,作为阈值。
如上所述,NFC通信设备1-3被设计成需要在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的载波分量,作为阈值,以便通过解调单元13获得数据。此外,NFC通信设备1-3被设计成,在检测单元23(图4)没有检测到作为另一阈值的,用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的载波分量时,开始输出电磁波。
上面参照图9和10描述了电磁波不是在NFC通信设备1-3周围检测的,NFC通信设备1-3执行RFCA处理以启动电磁波的输出。当在RFCA的处理中没有检测到电磁波时,检测不到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的载波分量。
参考图24,当由NFC通信设备3输出的电磁波的载波分量Mcarr3小于用于确定NFC通信设备1中的载波输出的抑制的磁通量密度TH1时(NFC通信设备1和3之间的距离最短,由此NFC通信设备1和3同时输出电磁波),NFC通信设备1离开不是通信伙伴的NFC通信设备3的距离为(L12+L23)。在此情况下,通过NFC通信设备3输出电磁波不能防止NFC通信设备1输出电磁波。
当NFC通信设备3输出的电磁波的载波分量Mcarr3小于用于确定NFC通信设备1中的载波输出的抑制的磁通量密度TH1时,NFC通信设备1和3相互之间的距离为(L12+L23)。于是,将NFC通信设备1所输出的载波分量Mcarr1衰减到小于用于确定NFC通信设备3中的载波输出的抑制的磁通量密度TH1。因此,通过NFC通信设备1输出电磁波不能防止NFC通信设备3输出电磁波。这里由NFC通信设备1-3输出的电磁波的电平相似。
如上所述,参考图24,与NFC通信设备2通信的NFC通信设备1和不与NFC通信设备2通信的NFC通信设备3都能输出电磁波。NFC通信设备2比NFC通信设备1更靠近NFC通信设备3。此外,NFC通信设备2比NFC通信设备3更靠近NFC通信设备1。来自NFC通信设备3的电磁波以高于NFC通信设备1的电平被接收。来自NFC通信设备1的电磁波以高于NFC通信设备3的电平被接收。
现在在NFC通信设备1和2之间建立通信。当由NFC通信设备2从NFC通信设备1接收的电磁波受由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的电磁波的影响时,NFC通信设备2通常不从用作通信伙伴的NFC通信设备1接收数据。来自NFC通信设备3的电磁波能防止NFC通信设备1和2之间通信。
在工作极限载波的磁通量密度TH2高于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1。因此,由NFC通信设备2从NFC通信设备1接收的电磁波的信号分量Msig1被设置为不受由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的电磁波的载波分量Mcarr3的影响的值。
如上所述,当NFC通信设备1和3之间的距离为距离(L12+L23),通过该距离从NFC通信设备3输出的载波分量Mcarr3被衰减到小于用于确定NFC通信设备1中的载波输出的抑制的磁通量密度TH1时,在NFC通信设备2中用于获得不受NFC通信设备3的载波分量Mcarr3的影响的信号分量的载波分量的最小电平是在工作极限载波的磁通量密度TH2。为了在NFC通信设备2获得来自NFC通信设备1的数据,由NFC通信设备1输出的电磁波的载波分量Mcarr1必须具有在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上。因此,在NFC通信设备2中,由不是通信伙伴的NFC通信设备3输出电磁波,从而防止具有从NFC通信设备1发送的信号分量Msig1的数据的正常接收,即,解决了隐藏终端的问题。
即参照图24,无论NFC通信设备1的电磁波的输出如何,都可能在来自NFC通信设备1的电磁波的载波分量Mcarr1小于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1的位置上,由NFC通信设备3输出电磁波。即,NFC通信设备1和3同时输出电磁波。
参考图24,NFC通信设备2从NFC通信设备1接收具有在工作极限载波的磁通量密度TH2的载波分量Mcarr1,并进一步从NFC通信设备3接收在工作极限比载波的磁通量密度TH2低的载波分量Mcarr3。为了获得从另一装置发送的数据,NFC通信设备2需要具有在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的载波分量。因此,NFC通信设备2通常接收从NFC通信设备1发送的数据,但通常不接收从NFC通信设备3发送的数据。此外,NFC通信设备1和3相互之间的距离为(L12+L23),通过这个距离,从NFC通信设备3输出的电磁波的载波分量Mcarr3被衰减到用于确定NFC通信设备1中的载波输出的抑制的磁通量密度TH1的电平。因此,根据在工作极限载波的磁通量密度TH2的确定,由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3不会影响由NFC通信设备2从NFC通信设备1接收的信号分量Msig1。因此,NFC通信设备2通常接收从NFC通信设备发送的数据,而不管NFC通信设备3的电磁波的输出。
图25示出了除了图24所示的NFC通信设备1-3外,在存在NFC通信设备2’时电磁波的电平。
NFC通信设备2’比NFC通信设备2更靠近NFC通信设备1,并且比NFC通信设备2更远离NFC通信设备3。
下文中,载波分量Mcarr#i(#j)表示由NFC通信设备#i输出的电磁波的载波分量Mcarr#i,而信号分量Msig#I(#j)表示信号分量Msig#i的NFC通信设备#j的电平(磁通量密度)。
参考图25,在NFC通信设备1和2’之间的通信中,NFC通信设备2’比NFC通信设备2更靠近NFC通信设备1。由NFC通信设备2’从NFC通信设备1接收的载波分量Mcarr1(2’)高于由NFC通信设备2从NFC通信设备1接收的载波分量Mcarr1(2)。因此,由NFC通信设备2’从NFC通信设备1接收的信号分量Msig1(2’)高于由NFC通信设备2从NFC通信设备1接收的信号分量Msig1(2)。
NFC通信设备2’比NFC通信设备2更远离NFC通信设备3。由NFC通信设备2’从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2’)低于由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2)。
在NFC通信设备1和2之间的通信中,由NFC通信设备2从NFC通信设备1接收的信号分量Msig1(2)与由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2)的比率变成S/N(信噪)比。类似地,在NFC通信设备1和2’之间的通信中,由NFC通信设备2’从NFC通信设备1接收的信号分量Msig1(2’)与由NFC通信设备2’从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2’)的比率变成S/N比。
如上所述,由NFC通信设备2’从NFC通信设备1接收的信号分量Msig1(2’)高于由NFC通信设备2从NFC通信设备1接收的信号分量Msig1(2)。由NFC通信设备2’从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2’)小于由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2)。
因此,NFC通信设备2’的S/N比(=Msig1(2’)/Mcarr3(2’))比NFC通信设备2的S/N比(=Msig1(2)/Mcarr3(2))更为优选。
如上所述,用作NFC通信设备的NFC通信设备2’比NFC通信设备2更靠近NFC通信设备1,而且比NFC通信设备2更远离NFC通信设备3。于是,隐藏终端的问题得以解决。
当NFC通信设备2’比NFC通信设备2更远离NFC通信设备1时,由NFC通信设备2’从NFC通信设备1接收的载波分量Mcarr1(2’)不等于在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上。在此情况下,NFC通信设备1和2’之间的通信并未建立,因此不会引起隐藏终端的问题。
图26示出了除了图24所示的NFC通信设备1-3,在存在NFC通信设备3’时电磁波的电平。
NFC通信设备3’比NFC通信设备3更远离NFC通信设备1和2。
由NFC通信设备1所输出的电磁波的载波分量Mcarr1在NFC通信设备3的位置被衰减到小于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1的电平。由NFC通信设备3’输出的电磁波的载波分量Mcarr3’在NFC通信设备1的位置被衰减到小于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1的电平。与图24所示的NFC通信设备1和3的情况类似,NFC通信设备1和3’都同时输出电磁波。
NFC通信设备3’比NFC通信设备3更远离NFC通信设备1和2。由NFC通信设备2从NFC通信设备3’输出的载波分量Mcarr3’(2)小于由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2)。
在NFC通信设备2与NFC通信设备1的通信中,由NFC通信设备3或3’输出的电磁波等于噪声。如上所述,由NFC通信设备2从NFC通信设备3’接收的载波分量Mcarr3’(2)小于由NFC通信设备2从NFC通信设备3接收的载波分量Mcarr3(2)。
因此,在NFC通信设备2与NFC通信设备1的通信的S/N比的情况下,由NFC通信设备3’输出电磁波的情况下的S/N比(=Msig1(2)/Mcarr3’(2))比在由NFC通信设备3输出的情况下的S/N比(=Msig1(2)/Mcarr3(2))更为优选。
如上所述,当不是通信伙伴的NFC通信设备3’比NFC通信设备3更远离NFC通信设备1和2以进行通信时,隐藏终端的问题得以解决。
当NFC通信设备3’比NFC通信设备3更靠近NFC通信设备1时,由NFC通信设备1输出的电磁波的载波分量Mcarr1以用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平到达NFC通信设备3’。在此情况下,NFC通信设备3’不输出电磁波,因此不会引起隐藏终端的问题。
在上述情况下,NFC通信设备1输出电磁波使得NFC通信设备2发送和接收数据。另外,当NFC通信设备2向NFC通信设备1发送数据并且NFC通信设备1接收该数据时,NFC通信设备3输出电磁波,因此可能防止NFC通信设备1的数据接收,即解决了隐藏终端的问题。
当NFC通信设备2是无源模式下的发起者或在有源模式下传递数据时,NFC通信设备2自己输出电磁波并发送数据。当NFC通信设备2比NFC通信设备1更靠近NFC通信设备3并向NFC通信设备3输出电磁波时,NFC通信设备2以高于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1的电平的电磁波的载波分量的电平,到达NFC通信设备3。NFC通信设备3不输出电磁波,因此不会引起隐藏终端的问题。
当NFC通信设备2是无源模式下的目标时,NFC通信设备2调制由用作无源模式下的发起者的NFC通信设备1输出的电磁波的负载,并向NFC通信设备1发送电磁波。当通过负载调制到达NFC通信设备1的信号分量不受由NFC通信设备3输出的电磁波的影响时,NFC通信设备1不接收从NFC通信设备2发送的数据。
相反,当NFC通信设备1和3相互之间的距离为(L12+L23)时,通过该距离由NFC通信设备3(1)所输出的电磁波的载波分量Mcarr3小于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1,从NFC通信设备2发送的数据通过在NFC通信设备1接收一个信号分量被接收,该信号分量是不受NFC通信设备3的载波分量Mcarr3的影响的NFC通信设备2的负载调制的结果。
如上所述,设置NFC通信设备2的负载调制的负载调制率,以便将通过NFC通信设备2的载波调制到达NFC通信设备1的信号分量的S/N比设置得足够高于通过负载调制由NFC通信设备3输出的电磁波。于是,当NFC通信设备1和3之间相距距离(L12+L23)时,通过该距离由NFC通信设备3(1)输出的电磁波的载波分量Mcarr3小于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1,在NFC通信设备2中由NFC通信设备1输出的电磁波的载波分量Mcarrl是在工作极限载波的磁通量密度TH2,以确保最小的S/N比来通过NFC通信设备1从NFC通信设备2正常接收数据,而不会受来自NFC通信设备3的电磁波的影响,因此隐藏终端的问题得以解决。
下面参照图24至26说明当解决了隐藏终端的问题并且如上所述接收和发送数据时,数据的控制处理(用于控制接收和发送的处理)。用于控制接收和发送的处理是通过图4所示的单元21执行的。
参照图27的流程图说明当NFC通信设备变成无源模式下的发起者时用于控制无源模式下的发起者的接收和发送的处理。
在步骤S211,控制单元21(图4)确定检测单元23是否检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波。当在步骤S211确定检测单元23检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波时,该处理顺序返回步骤S211。即,当检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波时,不输出载波。因此,继续确定是否检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波。在步骤S211的处理中,阈值设定单元24将提供给检测单元23的阈值设定为用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1,并向检测单元23提供所设定的阈值。
当在步骤S211确定没有检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S212,在此控制单元21允许通过电磁波输出单元18输出电磁波以及通过调制电磁波发送数据。然后该处理顺序前进到步骤S213。因此,电磁波输出单元18开始输出电磁波,而且调制单元19进入调制电磁波的状态。如上所述,无源模式下的发起者连续输出电磁波直到与目标的通信结束。
在步骤S213,控制单元21允许解调单元13接收和解调通过调制由无源模式下的目标自己输出的电磁波的负载发送的数据,然后该处理顺序前进到步骤S214。因此,解调单元13开始解调由无源模式下的目标通过调制由无源模式下的发起者输出的电磁波的负载所发送的数据。
然后该处理顺序前进到步骤S214,在此控制单元21确定与无源模式下的目标的通信是否完全结束。当在步骤S214确定与无源模式下的目标的通信没有完全结束时,该处理顺序返回步骤S214。当在步骤S214确定控制单元21禁止由电磁波输出单元18输出电磁波,禁止通过调制电磁波发送数据,以及禁止通过解调经过负载调制的电磁波接收数据,然后该处理结束。
接下来参照图28的流程图描述当NFC通信设备变成无源模式下的目标时用于控制无源模式下的目标的接收和发送的处理。
在步骤S221,控制单元21(图4)确定检测单元23是否检测到处于在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的电磁波。在步骤S221的处理中,阈值设定单元24将检测单元23的阈值设定为在工作极限载波的磁通量密度TH2,并向检测单元23提供该阈值。
当在步骤S211确定检测单元23检测到处于在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S222,在此控制单元21允许通过解调从无源模式下的发起者发送的电磁波接收数据以及通过调制电磁波的负载发送数据。然后该处理顺序前进到步骤S224。因此,负载调制单元20进入调制电磁波的负载的状态。解调单元13开始解调由无源模式下的发起者输出的电磁波。
当在步骤S211确定检测单元23没有检测到处于在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S223,在此控制单元21禁止通过解调单元13解调电磁波接收数据以及通过负载调制单元20调制电磁波发送数据。然后该处理顺序前进到步骤S224。
在步骤S224,控制单元21确定与无源模式下的发起者的通信是否完全结束。当在步骤S224确定与无源模式下的发起者的通信没有完全结束时,该处理顺序返回步骤S221。当在步骤S221确定与无源模式下的发起者的通信完全结束时,控制单元21禁止通过解调单元13解调电磁波接收数据,以及禁止通过负载调制单元20调制电磁波的负载发送数据,然后该处理结束。
接下来参照图29的流程图描述当NFC通信设备变成有源模式下的发起者时用于控制有源模式下的发起者的接收和发送的处理。
首先,在步骤S231,控制单元21(图4)确定检测单元23是否检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波。在步骤S231的处理中,阈值设定单元24将提供给检测单元23的阈值设定为用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1,并向检测单元23提供该阈值。
当在步骤S231确定检测单元23检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S232,在此控制单元21禁止通过电磁波输出单元18输出电磁波以及通过调制单元19调制电磁波发送数据。然后该处理顺序前进到步骤S234。即,当电磁波不处于用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平时,输出电磁波。因此,电磁波的输出和电磁波的数据发送被禁止。
当在步骤S231确定检测单元23没有检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S233,在此控制单元21允许通过电磁波输出单元18输出电磁波以及调制电磁波来发送数据。然后该处理顺序前进到步骤S234。因此,电磁波输出单元18能启动输出电磁波,而且调制单元19能调制电磁波。
在步骤S234,控制单元21确定检测单元23是否检测到在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波。在步骤S234的处理中,阈值设定单元24将提供给检测单元23的阈值设定为在工作极限载波的磁通量密度TH2,并向检测单元23提供该阈值。
当在步骤234确定检测单元23检测到在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S235,在此控制单元21允许通过调制从有源模式下的目标发送的电磁波接收数据,然后该处理顺序前进到步骤S237。因此,解调单元13能解调由有源模式下的目标输出的电磁波。
当在步骤234确定检测单元23没有检测到在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波时,该处理顺序前进到步骤S236,在此控制单元21禁止解调单元13通过解调电磁波接收数据,然后该处理顺序前进到步骤S237。
在步骤S237,控制单元21确定与有源模式下的目标的通信是否完全结束。当在步骤S237确定与有源模式下的目标的通信没有完全结束时,该处理顺序返回步骤S231。当在步骤S237确定与有源模式下的目标的通信完全结束时,控制单元21禁止由电磁波输出单元18输出电磁波,禁止通过解调单元13解调电磁波接收数据,以及禁止通过调制单元19调制电磁波发送数据,然后该处理结束。
图30示出了当NFC通信设备变成有源模式下的目标时用于控制有源模式下的目标的接收和发送的处理的流程图。在步骤S241至S247中用于控制有源模式下的目标的接收和发送的处理与图29的步骤S231至S237中的处理相似,因此省略其说明。
如上所述,当没有检测到用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波时,NFC通信设备需要用于确定载波数据的抑制的磁通量密度TH1电平的电磁波,其高于在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上,以便开始输出电磁波和正常接收数据。仅仅通过检测电磁波就很容易解决隐藏终端的问题。
即NFC通信设备不需要利用命令RTS和CTS解决隐藏终端的问题的方法所使用的控制逻辑和存储器,因此能够以低成本解决隐藏终端的问题。
此外,NFC通信设备不需要发送和接收命令RTS和CTS,因此能快速解决隐藏终端的问题。
另外,NFC通信设备需要比用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1还要高的,在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波,以便正常接收数据。因此,用于往返通信伙伴接收和发送数据的距离局限在预定距离之内。此外,天线11被用作线圈,而且通过变压器组合建立无线通信路径。NFC通信设备之间的距离更长,因此电磁波的衰减增大。为正常接收数据对通信伙伴的距离的限制很严格(必须保持)。
当检测单元23没有检测到在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波时,通过禁止解调单元13的数据解调防止数据接收。另外,当NFC通信设备需要来自类似常规IC卡的通信伙伴的电源时,通过接收在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波获取该装置操作所必需的能量。因此,数据接收需要在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波。
在上述情况下,阈值设定单元24设置用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或者在工作极限载波的磁通量密度TH2作为阈值,并且检测单元23检测用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波,以及在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波。参照图4所说明的那样,检测单元23和25各自检测用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波,以及在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波。然而,与设置检测单元23和25的情况相比,只通过检测单元23来检测用于确定载波输出的抑制的磁通量密度TH1或以上电平的电磁波,以及在工作极限载波的磁通量密度TH2或以上电平的电磁波在成本上更为有利。
在说明书中,NFC通信设备的处理步骤与流程图中所描述的顺序不一致。可以包含并行或单独处理(例如,并行处理或目标处理)。
根据本发明的实施例,NFC通信设备能够以多种传送速率接收和发送数据。此外,根据本发明,通信设备只以一种传送速率接收和发送数据。
工业实用性
根据本发明很容易解决隐藏终端的问题。
Claims (12)
1、一种通信系统,包括第一和第二通信设备,
其中所述第一和第二通信设备包括:
调制装置,用于通过调制电磁波以多种传送速率的其中一个发送数据;
解调装置,用于通过解调电磁波获取以所述多种传送速率的其中一个从另一设备发送的数据;以及
检测装置,用于检测电磁波,
其中在所述检测装置没有检测到第一阈值或以上电平的电磁波时,所述第一通信设备开始输出电磁波,以及
所述第二通信设备需要高于所述第一阈值的第二阈值电平的电磁波,使得所述解调装置获取所述数据。
2、根据权利要求1的通信系统,其中所述检测装置检测所述第一阈值或以上电平的电磁波以及所述第二阈值或以上电平的电磁波,以及
在所述检测装置检测到所述第二阈值或以上电平的电磁波时,所述第二通信设备通过所述解调装置获取所述数据。
3、根据权利要求2的通信系统,其中所述第一和第二通信设备进一步包括阈值设定装置,设定由所述检测装置检测的电磁波的电平的阈值,以及
所述检测装置根据所述阈值设定装置所设定的阈值,检测所述第一阈值或以上电平的电磁波和所述第二阈值或以上电平的电磁波。
4、根据权利要求1的通信系统,其中设定所述第一和第二阈值以便防止隐藏终端的问题。
5、根据权利要求1的通信系统,其中经由线圈天线借助于电磁波接收/发送数据。
6、一种用于通过调制和解调电磁波接收和发送数据的通信设备,包括:
电磁波产生装置,用于通过产生电磁波而产生RF(射频)场;
调制装置,用于通过调制电磁波以多种传送速率中的任何一种发送数据;
解调装置,用于通过解调电磁波获取以多种传送速率中的任何一种从另一设备发送的数据;以及
检测装置,用于检测所述电磁波;
其中当所述检测装置没有检测到第一阈值或以上电平的电磁波时,开始输出电磁波,以及
在电磁波达到高于所述第一阈值的第二阈值或以上电平的位置时与所述另一设备传递数据。
7、一种通过调制和解调电磁波接收和发送数据的通信方法,包括:
电磁波产生步骤,用于通过产生电磁波而产生RF(射频)场;
调制步骤,用于通过调制电磁波以多种传送速率中的任何一种发送数据;
解调步骤,用于通过解调电磁波获取以多种传输速率中的任何一种从另一设备发送的数据;以及
检测步骤,用于检测所述电磁波;
其中当所述检测步骤没有检测到第一阈值或以上电平的电磁波时,开始输出电磁波,以及
在电磁波达到高于所述第一阈值的第二阈值或以上电平的位置时与所述另一设备传递数据。
8、一种用于通过调制和解调电磁波接收和发送数据的通信设备,包括:
调制装置,用于通过调制电磁波以多种传送速率的其中一个发送数据;以及
解调装置,用于通过调制电磁波获取以所述多种传送速率的其中一个从另一设备发送的数据;
其中当所述另一设备检验到不存在第一阈值电平的电磁波并开始输出电磁波时,通过所述解调装置获取数据需要高于所述第一阈值的第二阈值或以上电平的电磁波。
9、根据权利要求8的通信设备,进一步包括:
用于检测电磁波的检测装置,
其中当所述检测装置检测到所述第二阈值或以上电平的电磁波时,所述解调装置获取所述数据。
10、根据权利要求9的通信设备,进一步包括:
电磁波产生装置,用于通过产生电磁波而产生RF(射频)场,
其中所述调制装置通过调制由所述电磁波产生装置输出的电磁波而发送数据,
所述检测装置检测所述第一阈值或以上电平的电磁波和所述第二阈值或以上电平的电磁波,以及
当所述检测装置没有检测到所述第一阈值或以上电平的电磁波时,开始从所述电磁波产生装置输出电磁波。
11、根据权利要求8的通信设备,其中所述调制装置调制由所述另一设备产生的电磁波的负载以发送数据。
12、一种用于通过调制和解调电磁波接收和发送数据的通信方法,包括:
调制步骤,用于通过调制电磁波以多种传送速率的其中一个发送数据;以及
解调步骤,用于通过解调电磁波获取以所述多种传送速率的其中一个从另一设备发送的数据;
其中当所述另一设备检验到不存在第一阈值或以上电平的电磁波并开始输出电磁波时,在所述解调步骤中的数据获取需要高于所述第一阈值的第二阈值或以上电平的电磁波。
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