KR20140003330A - Pll 제어형 능동 부하 변조를 이용한 nfc 디바이스 - Google Patents
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Abstract
능동 부하 변조를 통해 근거리-필드에서 통신하기 위한 무선 통신 디바이스. 디바이스는, 자기장을 수신하도록 구성된 안테나, 자기장으로부터 클럭을 복원하도록 구성된 복원 디바이스, 복원된 클럭 및 기준 클럭을 수신하고, 무선 통신 디바이스의 현재 동작 상태에 기초하여 복원된 클럭 및 기준 클럭 중 하나를 출력하도록 구성된 멀티플렉서를 포함한다. 무선 통신 디바이스는 무선 통신 디바이스의 임피던스를 변조함으로써 능동 부하 변조를 생성하도록 구성된 션트 레귤레이터, 복원 클럭 및 기준 클럭 중 하나를 수신하고, 능동 부하 변조를 제어하기 위해 수신된 클럭을 사용하도록 구성된 위상-고정 루프(PLL), 및 안테나에 걸친 전압의 진폭을 조정함으로써 능동 부하 변조에 기여하도록 구성된 드라이버를 더 포함한다.
Description
본 발명은 전반적으로 근거리 필드 통신(near field communications; NFC)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 위상-고정 루프(phase locked loop; PLL)를 사용하여 제어되는 능동 부하 변조를 수행하기 위한 NFC 디바이스에 관한 것이다.
근거리 필드 통신(NFC) 디바이스들은, 일상적인 트랜잭션(transaction)들을 수행함에 있어 통신 디바이스들의 사용을 가능하게 하기 위하여, 예를 들어, 모바일 디바이스들과 같은 이러한 통신 디바이스들 내에 통합된다. 예를 들어, 복수의 신용 카드들을 가지고 다니는 대신, 이러한 신용 카드들에 의해 제공되는 신용 정보가 NFC 디바이스 상에 저장될 수 있다. NFC 디바이스는 트랜잭션을 완료하기 위해 단말(terminal)로 신용 정보를 전송하도록 신용 카드 단말에 탭(tap)될 수 있다. 다른 예로서, 버스 또는 기차 단말에서 사용되는 것과 같은, 티켓 발행 시스템(ticket writing system)이 티켓을 승객에게 제공하는 대신 티켓 요금 정보를 간단히 NFC 디바이스에 기입할 수 있다. 승객은 종이 티켓을 사용하지 않고, 버스 또는 기차에 탑승하기 위하여 NFC 디바이스를 단순히 리더(reader)에 탭할 수 있다.
일반적으로, NFC는, 그들의 대응하는 자기장들이 정보를 교환할 수 있도록 하기 위하여 서로로부터 상대적으로 짧은 거리 내에 NFC 디바이스들이 존재할 것을 요구한다. 전형적으로, 제 1 NFC 디바이스는, 신용 정보 또는 티켓 요금 정보와 같은 정보로 변조된 자기장을 송신 또는 생성한다. 이러한 자기장은 정보를 제 1 NFC 디바이스에 인접한 제 2 NFC 디바이스에 유도적으로 결합시키며(inductively couple), 이는 제 2 NFC 디바이스의 안테나에 의해 수신된다. 제 2 NFC 디바이스는 그것의 대응하는 정보를 제 1 NFC 디바이스의 안테나에 유도적으로 결합시킴으로써 제 1 NFC 디바이스로 응답할 수 있다.
그러나, NFC 분야에 있어, 특히 안테나들의 유효 영역과 관련하여, 제품들의 다양성이 증가하고 있다. 특히, 더 작은 안테나들을 사용하는 해법들에 대한 강력한 요구가 존재한다. 따라서, 일반적으로 더 큰 안테나들을 갖는 기존의 디바이스들과 연동하기 위한 그리고 이러한 더 큰 안테나들로 규정된 시험 명세들(test specifications)을 통과하기 위한 공통의 바람에 불구하고, NFC 디바이스들이 점점 더 작은 안테나들을 갖도록 구현되고 있다.
안테나 크기의 차이는 일반적으로 작은 안테나와 큰 안테나들 사이의 열악한 자기 결합(magnetic coupling)을 초래하며, 이는 하나의 안테나로부터 다른 안테나로의 에너지의 전송 능력을 저해한다. 에너지 전송의 이러한 문제는 작은 안테나를 가진 디바이스가 부하 변조(load modulation)를 사용하여 송신하고자 할 때, 저 자기장(low magnetic field)들에서 악화된다.
추가적으로, 응답 신호(response signal)와 연관된 전압이 제 1 및 제 2 NFC 디바이스들 사이의 거리에 기초하여 변화할 수 있으며, 이는 결국 이러한 NFC 디바이스들 사이의 자기 결합을 변화시킨다. 디바이스들 사이의 긴 거리는 일반적으로 수신된 응답 신호가 작은 전압을 갖도록 하며, 따라서 디바이스들 사이의 열악한 자기 결합이 초래될 수 있다.
NFC 디바이스들이 열악한 자기 결합을 경험할 때, 몇몇 문제들이 일반적으로 일어난다. 예를 들어, 제 1 NFC 디바이스로부터 송신된 에너지의 단지 작은 부분만이 실제로 제 2 NFC 디바이스에 의해 수신될 때, 제 2 NFC 디바이스가 자기장으로부터 그 자체에 전원을 공급하기 힘들어지게 된다. 또한, 열악한 자기 결합은, 제 2 NFC 디바이스가 제 1 NFC 디바이스에 의해 실제로 송신된 전체 에너지의 작은 부분에만 영향을 줄 수 있으므로, 부하 변조를 수행하기 위한 NFC 디바이스의 성능을 저해할 수 있다. 따라서, 제 1 NFC 디바이스에 의해 다시 인식되는 순(net) 유효 에너지가 상대적으로 작을 수 있다.
따라서, 열악한 자기 결합이 존재할 때에도 서로 통신할 수 있는 NFC 디바이스들에 대한 요구가 존재한다.
일 측면에 따르면, 무선 통신 디바이스는:
자기장을 수신하도록 구성된 안테나;
상기 자기장으로부터 클럭(clock)을 복원하도록 구성된 복원 디바이스;
상기 복원된 클럭 및 기준 클럭을 수신하고, 상기 무선 통신 디바이스의 현재 동작 상태에 기초하여 상기 복원된 클럭 및 상기 기준 클럭 중 하나를 출력하도록 구성된 멀티플렉서(multiplexer);
상기 무선 통신 디바이스의 임피던스(impedance)를 능동적으로 변조함으로써, 능동 부하 변조(active load modulation)를 생성하도록 구성된 션트 레귤레이터(shunt regulator);
상기 복원된 클럭 및 상기 기준 클럭 중 하나를 수신하고, 상기 능동 부하 변조를 제어하기 위하여 상기 수신된 클럭을 사용하도록 구성된 위상-고정 루프(phase-locked loop; PLL); 및
상기 안테나에 걸친(across) 전압의 진폭을 조정함으로써, 상기 능동 부하 변조에 기여하도록 구성된 드라이버(driver)를 포함한다.
바람직하게, 상기 무선 통신 디바이스는 타겟(target) 근거리 필드 통신(near field communication; NFC) 디바이스이다.
바람직하게, 상기 션트 레귤레이터는 상기 안테나와 연관된 부하에 기초하여 저항을 변화시키도록 더 구성된다.
바람직하게, 상기 션트 레귤레이터는 상기 안테나 상의 안전 전압 레벨(safe voltage level)을 유지하기 위하여 피드백 메커니즘을 사용하여 상기 부하를 증가시키도록 더 구성된다.
바람직하게, 상기 멀티플렉서는 상기 무선 통신 디바이스의 상기 현재 동작 상태가 타겟의 동작 상태일 때 상기 복원된 클럭을 출력하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 멀티플렉서는 상기 무선 통신 디바이스의 상기 현재 동작 상태가 이니시에이터(initiator)의 동작 상태일 때 상기 기준 클럭을 출력하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 PLL은, 정보 패킷들의 송신과 수신(receipt) 사이에, 고정 상태(locked state)와 메모리 모드 사이에서 전환(transition)하도록 더 구성된다.
바람직하게, 상기 PLL은 상기 능동 부하 변조의 송신 동안 상기 메모리 모드로 기능하며, 다른 모든 시간들에서 상기 고정 상태로 기능한다.
바람직하게, 상기 무선 통신 디바이스는 타겟 라디오 주파수 식별(radio frequency identification; RFID) 디바이스이다.
일 측면에 따르면, 무선 통신 시스템은:
이니시에이터 회로부(circuitry)를 가지며, 제 1 자기장을 생성하게 제 1 안테나를 드라이브(drive)하도록 구성된 제 1 무선 통신 디바이스; 및
타겟 회로부를 가지며, 제 2 안테나에서 상기 제 1 자기장을 수신하고, 상기 제 1 자기장으로부터 클럭을 복원하며, 상기 복원된 클럭에 기초하여 능동 부하 변조를 수행하고, 상기 능동 부하 변조에 기초하여 제 2 자기장을 생성하게 상기 제 2 안테나를 드라이브하도록 구성된 제 2 무선 통신 디바이스를 포함하되,
상기 제 1 무선 통신 디바이스는 상기 제 2 자기장을 수신하고, 복조 기법을 사용하여 상기 제 2 자기장을 복조하도록 더 구성된다.
바람직하게, 상기 이니시에이터 회로부는:
상기 제 2 자기장을 복조하도록 구성된 복조기;
사인파를 합성(synthesize)하도록 구성된 제 1 위상-고정 루프(PLL); 및
상기 제 1 자기장을 생성하기 위하여 상기 합성된 사인파를 상기 제 1 안테나 상에서 드라이브하도록 구성된 제 1 드라이버를 포함하며,
상기 타겟 회로부는:
상기 제 2 자기장으로부터 상기 클럭을 복원하도록 구성된 복원 디바이스;
상기 제 2 무선 통신 디바이스의 현재 동작 상태에 기초하여 상기 복원된 클럭과 기준 클럭 중 하나를 출력하도록 구성된 멀티플렉서;
상기 제 2 무선 통신 디바이스의 임피던스를 능동적으로 변조함으로써, 상기 능동 부하 변조를 생성하도록 구성된 션트 레귤레이터;
상기 복원된 클럭과 상기 기준 클럭 중 하나를 수신하고, 상기 능동 부하 변조를 제어하기 위하여 상기 수신된 클럭을 사용하도록 구성된 제 2 PLL; 및
상기 제 2 안테나에 걸친 전압의 진폭을 조정함으로써, 상기 능동 부하 변조에 기여하도록 구성된 제 2 드라이버를 포함한다.
바람직하게, 상기 제 1 무선 통신 디바이스 및 상기 제 2 무선 통신 디바이스는 트랜스포머(transformer)를 형성한다.
바람직하게, 상기 제 1 무선 통신 디바이스는 상기 사인파의 전압을 조정함으로써 상기 제 1 자기장을 생성하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 제 1 무선 통신 디바이스는 전류 센싱 기능(current sensing functionality)을 사용하여 상기 제 2 자기장을 복조하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 제 1 무선 통신 디바이스 및 상기 제 2 무선 통신 디바이스는, 고 자기장(high magnetic field)와 저 자기장(low magnetic field)이 모두 존재할 때 능동 부하 변조를 사용하여 통신하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 제 1 무선 통신 디바이스 및 상기 제 2 무선 통신 디바이스는 열악한 자기 결합(poor magnetic coupling)을 갖는다.
일 측면에 따르면, 능동 부하 변조를 수행하는 방법은:
무선 통신 디바이스에서 자기장을 수신하는 단계;
상기 자기장으로부터 클럭을 복원하는 단계;
상기 무선 통신 디바이스의 동작 상태에 기초하여, 상기 복원된 클럭과 기준 클럭 중 하나를, 상기 무선 통신 디바이스 내에 위치된 위상-고정 루프(PLL)에 입력하는 단계;
상기 무선 통신 디바이스의 상기 동작 상태에 기초하여, 상기 PLL을 고정 상태와 메모리 모드 중 하나에 두는(place) 단계;
상기 무선 통신 디바이스에 의해 생성된 전압 벡터(voltage vector)의 적어도 하나의 특성을 조정하는 단계;
상기 조정된 전압 벡터에 기초하여 변조된 자기장을 생성하는 단계; 및
상기 변조된 자기장의 드라이브에 기여하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 PLL을 고정 상태와 메모리 모드 중 하나에 두는 단계는:
상기 변조된 자기장의 송신 동안, 상기 PLL의 회로를 개방함(open circuiting)으로써, 상기 PLL을 상기 메모리 모드에 두는 단계; 및
상기 PLL이 상기 복원된 클럭에 고정될 수 있도록, 다른 시간들에서 상기 PLL을 상기 고정 상태에 두는 단계를 포함하며,
상기 PLL은 상기 메모리 모드 동안 상기 복원된 클럭의 위상 및 주파수를 기억(remember)하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 방법은, 안테나에 걸친 안전 전압 레벨을 유지하기 위한 피드백 메커니즘을 통해, 상기 무선 통신 디바이스 상에 위치된, 안테나에 로딩(loading)하는 단계를 더 포함하며, 상기 로딩하는 단계는 상기 자기장이 높을 때 수행된다.
바람직하게, 상기 방법은:
상기 무선 통신 디바이스로부터 제 2 무선 통신 디바이스로 상기 변조된 자기장을 송신하는 단계; 및
상기 제 2 무선 통신 디바이스 내의 전류 센싱 기능을 사용하여 상기 변조된 자기장을 복조하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 도면들 내에서 동일한 도면 부호들은 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 구성요소들을 나타낸다. 추가적으로, 도면 부호의 가장 좌측의 숫자(들)는 도면 부호가 처음으로 나타나는 도면을 식별한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경의 블록도를 예시한다.
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경의 일 부분으로서 구현된 이니시에이터 NFC 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경의 일 부분으로서 구현된 타겟 NFC 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 능동 부하 변조의 대상이 되는 변조 벡터의 그래픽적인 표현을 예시한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 디바이스들의 일 부분으로서 구현될 수 있는 위상-고정 루프(PLL)의 블록도를 예시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 능동 부하 변조 수행의 예시적인 동작 단계들의 순서도이다.
본 발명의 실시예들이 이제 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 내에서, 동일한 도면 부호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 구성요소들을 나타낸다. 구성요소가 처음으로 나타나는 도면이 도면 부호의 가장 좌측의 숫자(들)에 의해 지시된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경의 블록도를 예시한다.
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경의 일 부분으로서 구현된 이니시에이터 NFC 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경의 일 부분으로서 구현된 타겟 NFC 디바이스의 블록도를 예시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 능동 부하 변조의 대상이 되는 변조 벡터의 그래픽적인 표현을 예시한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 디바이스들의 일 부분으로서 구현될 수 있는 위상-고정 루프(PLL)의 블록도를 예시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 능동 부하 변조 수행의 예시적인 동작 단계들의 순서도이다.
본 발명의 실시예들이 이제 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 내에서, 동일한 도면 부호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 구성요소들을 나타낸다. 구성요소가 처음으로 나타나는 도면이 도면 부호의 가장 좌측의 숫자(들)에 의해 지시된다.
다음의 상세한 설명은 본 발명에 부합하는 예시적인 실시예들을 예시하기 위하여 첨부된 도면들을 참조한다. 상세한 설명 내에서, "하나의 예시인 실시예", "예시적인 일 실시예", "일예의 예시적인 실시예", 등에 대한 언급은 설명되는 예시적인 실시예가 특정 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있지만, 반드시 모든 예시적인 실시예가 필수적으로 그러한 특정 특징, 구조, 또는 특성을 포함해야 하는 것은 아닐 수 있다. 또한, 이러한 구절들이 반드시 동일한 예시적인 실시예를 언급하는 것은 아니다. 추가적으로, 특정 특징, 구조, 또는 특성이 예시적인 실시예와 관련되어 설명될 때, 명시적으로 설명되었는지 여부를 불문하고, 다른 예시적인 실시예들과 관련되어 이러한 특징, 구조, 또는 특성에 영향을 주는 것은 당업자들의 지식 내에 있다.
본 명세서에서 설명되는 예시적인 실시예들은 예시적인 목적들을 위하여 제공되며, 제한적이지 않다. 다른 예시적인 실시예들이 가능하며, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 예시적인 실시예들에 대한 수정들이 이루어질 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 본 발명을 한정하도록 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명의 범위는 다음의 청구항들 및 그들의 등가물들에 따라서만 정의된다.
본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한 하나 이상의 프로세서들에 의해 판독 및 실행될 수 있는 기계-판독가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수도 있다. 기계-판독가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스)에 의해 판독될 수 있는 형태로 정보를 저장하거나 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계-판독가능 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스들; 전기적, 광학적, 음향적 신호들 또는 전파되는 신호들의 다른 형태들(예를 들어, 반송파들, 적외선 신호들, 디지털 신호들, 등), 및 다른 것들을 포함할 수 있다. 또한, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴, 명령들은 본 명세서에서 특정 액션(action)들을 수행하는 것으로서 설명될 수 있다. 그러나, 이러한 설명들이 단지 편의를 위한 것이며, 이러한 액션들이 실제로는 펌웨어, 소프트웨어, 루틴들, 명령들 등을 실행하는 컴퓨팅 디바이스들, 프로세서들, 제어기들, 또는 다른 디바이스들로부터 기인한다는 것이 이해되어야 한다.
예시적인 실시예들의 다음의 상세한 설명은, 다른 사람들이, 당업자들의 지식을 적용함으로써, 과도한 실험없이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 다양한 어플리케이션들을 위하여 이러한 예시적인 실시예들을 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있도록, 본 발명의 일반적인 본질을 완전히 드러낼 것이다. 따라서, 이러한 적응예들 및 수정예들은 본 명세서에서 제공되는 가르침 및 안내에 기초하여 예시적인 실시예들의 복수의 등가물들 및 예시적인 실시예들의 의미 내에 속하도록 의도된다. 본 명세서의 용어 또는 어법은 설명의 목적을 위한 것이며 제한적이지 않다는 것이 이해되어야 하며, 그 결과 본 명세서의 용어 또는 어법이 본 명세서의 가르침들을 고려하여 당업자에 의해 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 설명이 근거리 필드 통신(NFC)과 관련하여 설명되더라도, 당업자들은 본 발명이 근거리 필드 및/또는 원거리 필드를 사용하는 다른 통신들에 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 적용될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명이 NFC 가능 통신 디바이스들을 사용하여 설명될 것이지만, 당업자들은 이러한 NFC 가능 통신 디바이스들의 기능들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 근거리 필드 및/또는 원거리 필드를 사용하는 다른 통신들에 적용될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
예시적인 근거리 필드 통신(
NFC
) 환경
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경의 블록도를 예시한다. NFC 환경(100)은 서로 충분히 인접한 제 1 NFC 디바이스(110)와 제 2 NFC 디바이스(120) 사이에서, 하나 이상의 명령들 및/또는 데이터와 같은, 정보의 무선 통신을 제공한다. 제 1 NFC 디바이스(110) 및/또는 제 2 NFC 디바이스(120)는 독립형(standalone) 또는 별개의 디바이스로서 구현될 수 있거나, 또는 모바일 전화기, 휴대용 컴퓨팅 디바이스와 같은 전자 디바이스 또는 호스트 디바이스, PDA(personal digital assistant), 랩탑, 또는 데스크탑 컴퓨터와 같은 다른 컴퓨팅 디바이스, 프린터와 같은 컴퓨터 주변기기, 휴대용 오디오 및/또는 비디오 플레이어, 예를 들어, 지불 시스템(payment system), 주차 발권 시스템, 버스 발권 시스템, 열차 발권 시스템 또는 입장 발권 시스템과 같은 티켓 발급 시스템(ticketing writing system), 또는 티켓 판독 시스템, 장난감, 게임, 포스터, 패키징(packaging), 광고물(advertising material), 제품 인벤토리 체킹 시스템(product inventory checking system), 및/또는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 당업자들에게 자명한 임의의 다른 적절한 전자 디바이스 내에 통합되거나 또는 이에 연결될 수 있다.
제 1 NFC 디바이스(110) 및 제 2 NFC 디바이스(120)는, P2P(peer-to-peer) 통신 모드 또는 리더/라이터(reader/writer; R/W) 통신 모드에서, 정보를 교환하기 위하여 서로 상호작용한다. P2P 통신 모드에서, 제 1 NFC 디바이스(110) 및 제 2 NFC 디바이스(120)는 능동 통신 모드 및/또는 수동 통신 모드에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 제 1 NFC 디바이스(110)는, 제 1 정보 통신(111)을 제공하기 위하여, 변조된 정보 통신(modulated information communication)으로서 지칭되는, 그것의 대응하는 정보를 제 1 반송파 상에 변조하며, 변조된 정보 통신을 제 1 안테나에 적용(apply)함으로써 제 1 자기장을 생성한다. 능동 통신 모드에서, 제 1 NFC 디바이스(110)는 그것의 대응하는 정보를 제 2 NFC 디바이스(120)로 전송한 후 제 1 자기장의 생성을 중단한다. 대안적으로, 수동 통신 모드에서, 제 1 NFC 디바이스(110)는, 정보가 제 2 NFC 디바이스(120)로 일단 전송되면 제 1 정보 통신(111)을 계속해서 제공하기 위하여, 비변조된 정보 통신(unmodulated information communication)으로서 지칭되는, 그것의 대응하는 정보 없이 제 1 반송파를 계속해서 적용한다.
제 1 NFC 디바이스(110)는, 제 1 정보 통신(111)이 제 2 NFC 디바이스(120)의 제 2 안테나에 유도적으로 결합될(inductively coupled) 수 있도록, 제 2 NFC 디바이스(120)에 충분히 인접해 있다. 제 2 NFC 디바이스(120)는 정보를 복원하기 위하여 제 1 정보 통신(111)을 복조한다. 제 2 NFC 디바이스(120)는 능동 통신 모드에서 제 2 정보 통신(121)을 제공하기 위하여 그것의 대응하는 정보를 제 2 반송파 상에 변조하고, 이러한 변조된 정보 통신을 제 2 안테나에 적용하여 제 2 자기장을 생성함으로써 그 정보에 응답할 수 있다. 대안적으로, 제 2 NFC 디바이스(120)는 수동 통신 모드에서 제 2 정보 통신(121)을 제공하기 위하여 제 1 반송파를 변조하기 위해 제 2 안테나를 그것의 대응하는 정보로 변조함으로써 그 정보에 응답할 수 있다.
R/W 통신 모드에서, 제 1 NFC 디바이스(110)는 이니시에이터(initiator) 또는 리더 동작 모드로 동작하도록 구성되며, 제 2 NFC 디바이스(120)는 타겟(target) 또는 태그(tag) 동작 모드로 동작하도록 구성된다. 그러나, 이러한 예가 제한적인 것은 아니다. 당업자들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 본 명세서의 가르침들에 따라, 제 1 NFC 디바이스(110)가 태그 모드에서 동작하도록 구성될 수 있고, 제 2 NFC 디바이스(120)가 리더 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 제 1 NFC 디바이스(110)는, 제 1 정보 통신(111)을 제공하기 위하여, 그것의 대응하는 정보를 제 1 반송파 상에 변조하며, 변조된 정보 통신을 제 1 안테나에 적용함으로써 제 1 자기장을 생성한다. 제 1 NFC 디바이스(110)는, 정보가 제 2 NFC 디바이스(120)로 일단 전송되면 제 1 정보 통신(111)을 계속해서 제공하기 위하여, 그것의 대응하는 정보 없이 제 1 반송파를 계속해서 적용한다. 제 1 NFC 디바이스(110)는, 제 1 정보 통신(111)이 제 2 NFC 디바이스(120)의 제 2 안테나에 유도적으로 결합될 수 있도록, 제 2 NFC 디바이스(120)에 충분히 인접해 있다.
제 2 NFC 디바이스(120)는 수신된 정보를 복원 및/또는 프로세싱하기 위하여, 및/또는 정보에 대한 응답을 제공하기 위하여, 제 1 정보 통신(111)으로부터 파워를 얻거나(derive) 또는 수확(harvest)한다. 제 2 NFC 디바이스(120)는 정보를 복원 및/또는 프로세싱하기 위하여 제 1 정보 통신을 복조한다. 제 2 NFC 디바이스(120)는 제 2 정보 통신(121)을 제공하기 위해 제 1 반송파를 변조하기 위하여 그것의 대응하는 정보로 제 2 안테나를 변조함으로써 그 정보에 응답할 수 있다.
제 1 NFC 디바이스(110) 및/또는 제 2 NFC 디바이스(120)의 추가적인 동작들이, 그것들의 전부가 본 명세서에 참조로써 각각 통합된, 2004년 4월 1일 발간된, 국제 표준 ISO/IE 18092:2004(E), "Information Technology - Telecommunications and Information Exchange Between Systems - Near Field Communication - Interface and Protocol(NFCIP-1)" 및, 2005년 1월 15일 발간된, 국제 표준 ISO/IE 21481:2005(E), "Information Technology - Telecommunications and Information Exchange Between Systems - Near Field Communication - Interface and Protocol-2(NFCIP-2)"에서 설명될 수 있다.
예시적인
이니시에이터
NFC
디바이스
및
타겟
NFC
디바이스
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경(100)의 일 부분으로서 구현된 이니시에이터 NFC 디바이스(200)의 블록도를 예시한다. 도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 NFC 환경(100)의 일 부분으로서 구현된 타겟 NFC 디바이스(220)의 블록도를 예시한다. 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)는 각기 제 1 NFC 디바이스(110) 및 제 2 NFC 디바이스(120)의 예시적인 실시예들을 나타낼 수 있다.
도 2a에 도시된 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 도 2b에 도시된 타겟 NFC 디바이스(220)는 NFC 피어(peer)들일 수 있다. NFC는 비대칭적 인터페이스이며, 이는 NFC 디바이스들 중 하나가 항상 자기장(234)을 생성하는 임무를 가질 것이고, 다른 하나의 NFC 디바이스가 항상 자기장(234)을 수신하도록 구성될 것을 의미한다. 그러나, NFC 디바이스들이 제조될 때, 어떤 NFC 디바이스가 어떤 기능을 수행할지에 관하여 정의되지 않는다. 따라서, 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)는 각기 이중(dual) 기능(예를 들어, 이니시에이터 NFC 및 타겟 NFC 둘 다로서 기능할 수 있는 성능)을 가질 수 있다. 도 2a에 있어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)는 이니시에이터로서 기능하며, 따라서, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)의 타겟 회로부(부하 변조 저항기(load modulator resistor)(210), 션트 레귤레이터(shunt regulator)(212) 및 복원 디바이스(214))는 비활성이며, 따라서 점선들로 도시된다. 유사하게, 도 2b에 있어, 타겟 NFC 디바이스(220)가 타겟으로서 기능하며, 따라서 타겟 NFC 디바이스(220)의 이니시에이터 회로부(복조기(228))는 고 임피던스일 것으로 추정되고, 따라서 역시 점선들로 도시된다.
이상에서 논의된 바와 같이, 몇몇 인자들(예를 들어, 각 NFC 디바이스의 안테나 크기의 불일치 및/또는 안테나들 사이의 상대적으로 긴 거리)이 잠재적으로 이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 타겟 NFC 디바이스(220) 사이의 열악한 자기 결합을 초래할 수 있으며, 이는 이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 타겟 NFC 디바이스(220) 사이의 에너지 전달 성능을 저해할 수 있다. 에너지 전송의 이러한 문제는, 이하에서 논의되는 바와 같이, NFC 디바이스들 중 하나가 부하 변조를 사용하여 전송을 시도할 때(예를 들어, 타겟 NFC 디바이스(220)가 전송되는 에너지를 변화시키려고 시도할 때), 저 자기장(low magnetic field)들에서 가장 심각할 수 있다.
이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 타겟 NFC 디바이스(220) 간의 결합을 생성하기 위하여, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)(또는 타겟 NFC 디바이스(220))는 안테나(216)(또는 안테나(240))를 통해 교류를 전달한다. 이는 교번(alternating) 자기장(234)(또는 자기장(234'))을 초래한다. 타겟 NFC 디바이스(220)(또는 이니시에이터 NFC(200))가 교번 자기장(234)(또는 자기장(234') 내에 위치되어 있을 때, 교류 전압(alternating voltage)이 안테나(240)(또는 안테나(216))에 걸쳐 나타날 것이다. 그 후 이러한 전압은, 전하의 저장소(reservoir of charge)가 축적될 수 있도록, 정류되고, 션트 레귤레이터(242)(또는 션트 레귤레이터(212))에 연결될 수 있으며, 그 뒤 타겟 NFC 디바이스(220)(또는 이니시에이터 NFC 디바이스(200))가 부하 변조를 수행하기 위하여 이를 사용할 수 있다. 특히, 부하 변조는, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)(또는 타겟 NFC 디바이스(220))에 의해 보여지는 바와 같은, 타겟 NFC 디바이스(220)(또는 이니시에이터 NFC 디바이스(200))의 임피던스를 변조함으로써 달성된다. 일부 실시예들에 있어, 부하 변조는 션트 레귤레이터(242)(또는 션트 레귤레이터(212))가 능동적으로 타겟 NFC 디바이스(220)(또는 이니시에이터 NFC 디바이스(200))의 임피던스를 변조하도록 함으로써 수행될 수 있다.
일 실시예에 있어, 타겟 NFC 디바이스(220)(또는 이시니에이터 NFC 디바이스(200))가 희망되는 부하 변조 기법을 사용하여 데이터를 이니시에이터 NFC 디바이스(200)(또는 타겟 NFC 디바이스(220))로 되돌려 전달할 수 있는 것과 같이, NFC 디바이스들 간의 성공적인 통신이 부하 변조를 통해 달성된다. 안테나(240)(또는 안테나(216))로부터 얻어질 수 있는 전류가 이니시에이터 NFC 디바이스(200)의(또는 타겟 NFC 디바이스(220)의) 필드에 반대되는(oppose) 자체적인 상대적으로 작은 자기장을 생성할 것이기 때문에, 부하 변조를 통한 NFC 디바이스들 간의 통신이 달성될 수 있다. 안테나(216)(또는 안테나(240))는, 복조기 회로들(206)(또는 복조기 회로(228))에 의해 검출되는, 안테나(216)(또는 안테나(240))를 통해 흐르는 전류의 비교적 작은 증가 또는 감소에 따른 자기장의 이러한 작은 변화를 검출할 수 있다. 이러한 전류는 그 뒤 안테나(240)(또는 안테나(216))에 적용되는 부하에 비례할 것이다. 실시예들에 있어, 열악한 자기장이 존재할 때에도, 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)는 각각 부하 변조를 사용하여 통신하도록 구성된다.
이니시에이터 NFC 디바이스(200)의 이니시에이터 회로는 위상-고정 루프(phase-locked loop; PLL)(202), 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(204), 복조기(206), 드라이버(driver)(208) 및 안테나(216)(예를 들어, 인덕터)를 포함한다.
PLL(202)은 기준 클럭을 수신하고, 신호를 DAC(204)로 출력하도록 구성된다. 일부 실시예들에 있어, PLL(202)은, 특히 가변 주파수 발진기 및 위상 검출기로 구성되는 전자 회로로서 구현될 수 있다. PLL(202)은 도 4를 참조하여 이하에서 더 상세하게 논의될 것이다.
DAC(204)는 이니시에이터 송신 신호(236) 및 PLL(202)로부터 수신된 신호의 디지털-아날로그 변환을 수행하도록 구성되며, 그 결과 아날로그 신호가 필터링되고 드라이버(208)를 사용하여 드라이브될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 이니시에이터 송신 신호(236)는 디지털 비트 형태의 사인파(sinusoidal wave) 또는 구형파(square wave)를 나타낼 수 있으며, DAC(204)로부터 출력되는 아날로그 신호는 아날로그 영역에서 표현되는 변조된 사인파일 수 있다. 따라서, 드라이버(208)는 변조된 사인파 드라이버, 및/또는 가변 이득 증폭기일 수 있다.
이니시에이터 NFC 디바이스(200)에서의 부하 변조의 수신 동안, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)는 안테나(216)가 자기장(234)을 생성하게 드라이브하도록 구성된다. 특히, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)는, 사인파가 드라이버(208)로 공급되기 전에, PLL(202) 및 DAC(204)를 사용하여 사인파를 합성할 수 있다. 드라이버(208)는 그 후 사인파를 필터링하고, 안테나(216) 상에 드라이브할 수 있다.
드라이버(208)로부터 사인파가 출력된 후, 사인파는 이니시에이터 전압(Vinitiator(φ))을 나타낼 수 있다. 사인파는 그 후 안테나(216)에 도달하기 전에 매칭 인터페이스(matching interface)를 통해 이동하며, 여기에서 사인파는 안테나(216)의 핀(pin)들에 걸친 전압(Vinitiator(φ))으로서 나타난다. 따라서, 사인파는 안테나(216)를 통한 전류 흐름을 생성하도록 구성되며, 이는 그 뒤 자기장(234)으로 변환(translate)될 것이다.
이상에서 논의된 바와 같이, 부하 변조는, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)에 의해 보여지는 바와 같은, 타겟 NFC 디바이스(220)의 임피던스(ZTarget)를 변조함으로써 달성될 수 있으며, 그리고 이러한 부하 변조는 션트 레귤레이터(242)가 능동적으로 ZTarget을 변조하게 함으로써 수행될 수 있다. 따라서, NFC 디바이스들이 부하 변조를 사용하여 통신할 때, 복조기(206)가, 션트 레귤레이터(242)의 ZTarget의 능동적인 변조에 의해 초래될 수 있는, 안테나(216)를 통한 전류의 변화들을 복조하도록 구성될 수 있다. 복조기(206)는 또한 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로부터 이니시에이터 수신 신호(238)를 출력하도록 구성될 수 있으며, 이는 타겟 NFC 디바이스(220)에 의해 초래된 임피던스 변화들을 나타낸다.
안테나(216)로부터의 자기장(234)의 송신 다음에, 자기장(234)은 타겟 NFC 디바이스(220) 상에 위치된 안테나(240)에서 수신될 수 있다. 그 후 이러한 수신된 자기장(234)은 안테나(240)에 걸쳐 대응하는 전압을 유도할 수 있다. 이러한 전압은 그 후, 타겟 NFC 디바이스(220)의 타겟 회로부에 의해 프로세싱되기 전에, 다른 매칭 인터페이스를 통해 이동한다. 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로부터의 자기장(234)의 송신 및 타겟 NFC 디바이스(220)에 의한 자기장(234)의 수신이 트랜스포머(transformer)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 결합의 양에 따라, 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)는 그들 사이에 다양한 정도(degree)들의 결합을 갖는 트랜스포머를 형성할 수 있다.
이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 유사하게, 타겟 NFC 디바이스(220)의 타겟 회로부는, 위상-고정 루프(PLL)(222), 디지털-아날로그 컨버터(DAC)(226), 드라이버(232) 및 안테나(240)를 포함한다. 타겟 NFC 디바이스(220)의 타겟 회로부는 또한 복원 디바이스(224), 션트 레귤레이터(242) 및 멀티플렉서(MUX)(230)를 포함한다. PLL(222), DAC(226) 및 드라이버(232)는 각각 PLL(202), DAC(204) 및 드라이버(208)와 대체적으로 유사하게 기능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, DAC(226)는 PLL(222)으로부터 출력되는 신호뿐만 아니라 이니시에이터/타겟 송신 신호(244)의 디지털-아날로그 변환을 수행하도록 구성되며, 그 결과 결과적인 아날로그 신호가 드라이버(232)를 사용하여 필터링되고 및 드라이브될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 이니시에이터/타겟 송신 신호(244)는 디지털 비트 형태의 사인파 또는 구형파를 나타낼 수 있으며, DAC(226)로부터 출력되는 아날로그 신호는 아날로그 영역에서 표현된 변조된 사인파일 수 있다. 따라서, 드라이버(232)는 변조된 사인파 드라이버, 및/또는 가변 이득 증폭기일 수 있다. PLL(222)의 기능 또한 도 4를 참조하여 이하에서 더 상세하게 논의될 것이다.
일부 실시예들에 있어, 타겟 NFC 디바이스(220) 내에 드라이버(232)를 구현하는 것은 타겟 NFC 디바이스(220)로부터 일부 종래의 기능이 생략되도록 할 수 있다. 예를 들어, 자기장(234)의 변조 및 복조에 있어 드라이버(232)를 재사용함으로써, 타겟 NFC 디바이스(220)가 가변 저항기, 부하 변조 저항기, 또는 다른 부하-변조 디바이스 없이 구현될 수 있다. 추가적으로, 드라이버(232)는 또한 증폭기로서 기능할 수 있으며, 에너지를 자기장(234)을 향해 능동적으로 드라이브하도록 구성될 수도 있다.
이상에서 논의된 바와 같이, 션트 레귤레이터(242)는, 부하 변조가 수행될 수 있도록 하기 위하여, ZTarget을 능동적으로 변조하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 션트 레귤레이터(242)는 타겟 NFC 디바이스(220) 내에서 안전 전압 레벨(safe voltage level)을 유지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 션트 레귤레이터(242)는 타겟 NFC 디바이스(220)와 연관된 부하에 따라 그 자신의 저항을 변화시키도록 구성될 수 있으며, 이는 타겟 NFC 디바이스(220)가 전압(Vtarget(θ))을 얻을 수 있도록 할 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 션트 레귤레이터(242)를 사용하여 수동 부하 변조를 수행할 때, Vtarget(θ)가 Vinitiator(φ)로부터 트랜스포밍(transform)될 수 있으며, 따라서 Vtarget(θ)가 얻어질 것이다. 능동 부하 변조를 사용할 때 Vtarget(θ)가 출력됨(얻어지는 것이 아니라)에 따라, 능동 부하 변조를 사용할 때 이러한 결과는 달라질 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에 있어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 타겟 NFC 디바이스(220) 사이의 능동 통신의 기간들 동안, 션트 레귤레이터(242)가 정적(static)일 수 있다. 추가적으로, 션트 레귤레이터(242)는 금속-산화막-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 션트 레귤레이터(242)는 또한 클램프(clamp)를 포함할 수 있다.
복원 디바이스(224)는, 자기장(234)이 안테나(240)에서 수신될 때, 자기장(234)로부터 클럭(예를 들어, 타겟 복원 클럭(Target recovered clock)(246))을 복원하고, 그 뒤 타겟 복원 클럭(246)을 MUX(230)로 출력하도록 구성된다. 복원 디바이스(224)는 또한 타겟 복원 클럭(246)을 출력하도록 구성될 수 있으며, 그 결과 타겟 복원 클럭(246)이 타겟 NFC 디바이스(220)로부터 출력될 수 있다. 일부 실시예들에 있어, 복원 디바이스(224)는 차동 신호 비교기(differential signal comparator)일 수 있다. 추가적으로, 타겟 NFC 디바이스(220)는 또한 정류기(rectifier)(도 2b에 미도시됨)를 포함할 수 있으며, 이는 인커밍(incoming) 신호 Vtarget(θ)의 피크 전압 레벨의 표시(indication)를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 피크 레벨은, 오류 증폭기 기능(error amplifier function)과 같은, 션트 레귤레이터(242)를 얼마나 강하게 턴-온할지를 제어하는, 그것으로부터 차감되는 기준 레벨을 갖는다.
MUX(230)는 기준 클럭(248)뿐만 아니라 타겟 복원 클럭(246)을 수신하도록 구성된다. MUX(230)는 또한 타겟 NFC 디바이스(220)의 현재(current) 동작 상태에 따라 타겟 복원 클럭(246) 또는 기준 클럭(248) 중 하나를 선택하도록 구성되며, 그 뒤 선택된 클럭(예를 들어, 타겟 복원 클럭(246) 또는 기준 클럭(248) 중 하나)을 PLL(222)로 출력하도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)가 반대 방향으로 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 타겟 NFC 디바이스(220)가 자기장(234')을 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로 되돌려 송신하도록 구성될 수 있다. 타겟 NFC 디바이스(220)는, 드라이버(232)를 사용하여 드라이브하기 전에, PLL(222) 및 DAC(226)에 의해 생성된 사인파를 변조하기 위하여 변조 신호(244)를 사용함으로써 이를 수행할 수 있다.
이니시에이터 NFC 디바이스(200)는, 복수의 상이한 기법들에 따라, 타겟 NFC 디바이스(220)로부터 수신된 자기장(234')을 복조하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)는 전류 센싱 기능을 포함할 수 있다. 특히, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)가 대체적으로 일정한(constant) 진폭을 갖는 전압(Vinitiator(φ))을 제공하는 경우, 드라이버 전류(I D ) = Vinitiator(φ)/(Load _Resistance)이다. 따라서, Load _Resistance가 변화하면, 드라이버 전류(I D )의 대응하는 변화가 이니시에이터 NFC 디바이스(200)에 의해 검출될 수 있다. 일 실시예에 있어, 드라이버(208)는 선형 드라이버일 수 있으며, 이러한 경우에 있어, 드라이버 전류(I D )가 복제(reproduce)되고, 복조기(206)로 피드백될 수 있다. 따라서, 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 내에 이러한 전류 센싱 기능을 포함시킴으로써, 안테나(216)에 입력하는 핀들의 수가 감소될 수 있으며(예를 들어, 6개의 핀들에서 2개의 핀들로), 외부 컴포넌트들의 수가 또한 감소될 수 있다.
일부 실시예들에 있어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)는, 이상에서 논의된 바와 같은 저 자기장이 존재하는 상황뿐만 아니라, 강한 결합이 존재할 수 있는 고 자기장(high magnetic field)이 존재하는 상황에서도 부하 변조를 수행하도록 구성될 수 있다.
고 자기장이 존재할 때, 안테나(240)에서의 전압이 연속적으로 축적(build up)될 수 있으며, 궁극적으로 너무 높아질 수 있다. 따라서, 션트 레귤레이터(242)는 안테나(240)에 걸친 전압이 안전 레벨에 도달할 때까지 피드백 메커니즘을 통해 안테나(240)의 핀들을 로딩(load)하도록 구성될 수 있다. 안테나(240)에 걸쳐 안전 전압 레벨을 유지하기 위하여, 타겟 NFC 디바이스(220)는 먼저 안테나(240)의 각각의 핀에서의 전압을 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 안테나(240)의 핀들이 안테나(240)에 걸친 전압을 측정하기 위하여 정류되거나(rectified) 또는 포락선 검출(envelope detected)될 수 있다. 안테나(240)에 걸쳐 측정된 전압에 따라, 션트 레귤레이터(242)는 그 뒤 안테나(240)의 핀들에 걸친 전압이 안전 레벨에 도달할 때까지 안테나(240)의 핀들간의 대응하는 전류를 션트(shunt)하도록 구성된다.
예시적인 일 실시예에 있어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)는 이니시에이터 라디오 주파수 식별(radio frequency identification; RFID) 디바이스 및 타겟 RFID 디바이스로 대체될 수 있다. 이니시에이터 RFID 디바이스 및 타겟 RFID 디바이스는 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 및 타겟 NFC 디바이스(220)와 대체적으로 유사하게 기능하도록 구성될 수 있으나; 그러나, RFID 디바이스들은 이중 기능을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 이니시에이터 RFID 디바이스는 오로지 이니시에이터 회로부만을 포함할 수 있으며, 타겟 RFID 디바이스는 오로지 타겟 회로부만을 포함할 수 있다.
예시적인 변조 벡터
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 능동 부하 변조의 대상이 되는 변조 벡터(300)의 그래픽적인 표현을 예시한다.
이상에서 논의된 바와 같이, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)는 변조된 자기장(234)을 송신하도록 구성될 수 있으며, 변조된 자기장(234)이 타겟 NFC 디바이스(220)에 의해 수신될 때, 타겟 NFC 디바이스(220)는 자기장(234)를 복조하거나, 및/또는 변조된 자기장(234')을 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로 되돌려 송신하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)는 변조 벡터(300)를 복조함으로써 자기장(234')의 복조를 수행하도록 구성될 수 있다. 변조 벡터(300)는 비변조된 이니시에이터 출력 전류(비변조된 전류)(302)와 변조된 이니시에이터 출력 전류(변조된 전류)(304) 사이의 오프셋(offset)을 나타낸다. 비변조된 전류(302)는, 타겟 NFC 디바이스(220)가 부하 변조를 수행하지 않을 때, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로부터 출력되는 전류의 진폭 및 위상 모두를 나타낸다. 반면, 변조된 전류(304)는, 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 부하 변조를 수행하고 있을 때, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로부터 출력되는 전류의 진폭 및 위상 모두를 나타낸다. 일부 실시예들에 있어, 비변조된 전류(302)는 직접적으로 비변조된 자기장(234)에 비례할 수 있으며, 반면 변조된 전류(304)는 직접적으로 변조된 자기장(234')에 비례할 수 있다.
변조 벡터(300)를 적절히 복조하기 위하여, 변조 벡터(300)의 진폭이 계산된다. 간명함과 예시적인 목적들만을 위하여, 변조 벡터(300)의 진폭은 Vtarget(θ)/ZTarget의 절대값(modulus)들로 표현될 수 있다(예를 들어, 진폭∝
). Vtarget(θ) 및 ZTarget은 각기, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)에 의해 자기장(234)이 송신될 때, 타겟 NFC 디바이스(200)에서 수신된 전압 및 타겟 NFC 디바이스(200)에 존재하는 임피던스를 나타낸다. 변조 벡터(300)의 진폭의 이러한 함수적 표현은, 션트 레귤레이터(242)의 효과들이 일시적으로 무시되는 간략화된 함수이다. 따라서, 션트 레귤레이터(242)를 사용하여 수동적으로 부하-변조를 할 때, Vtarget(θ)는 이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 타겟 NFC 디바이스(220) 사이의 결합(coupling)과 Vinitiator(φ)의 곱(product)에 거의 비례한다. 따라서, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 타겟 NFC 디바이스(220) 사이의 결합이 감소하는 경우, Vtarget(θ) 및 변조 벡터(300)의 진폭 역시 모두 감소한다. 그러나, MUX(230), PLL(222), DAC(226) 및 드라이버(232)를 사용하여 능동적으로 부하-변조를 할 때, Vtarget(θ)은 자기장(234)의 강도, NFC 디바이스들 간의 결합, 및 Vinitiator(φ)에 독립적일 수 있다.
이니시에이터 NFC 디바이스(200)와 타겟 NFC 디바이스(220) 사이에서 변조된 자기장들(234 및 234')의 적절한 송신 및 수신을 위하여, 타겟 NFC 디바이스(220)는 변조 벡터(300)의 진폭을 증가시키도록 구성될 수 있다. 또한, 변조 벡터(300)의 진폭을 증가시킴으로써, 타겟 NFC 디바이스(220)는, ISO/IEC 18092 / ECMA-340(Near Field Communication Interface and Protocol-1(NFCIP-1)), ISO/IEC 21481 / ECMA-352(Near Field Communication Interface and Protocol-2(NFCIP-2)), ISO/IEC 14443, 및 NDEF(NFC Data Exchange Format)를 포함하지만 이에 한정되지 않는, 부하 변조에 대한 광범위한 통신 표준들을 충족시킬 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 변조 벡터(300)의 진폭은 이니시에이터 NFC 디바이스(200)및 타겟 NFC 디바이스(220)의 다른 디바이스들(예를 들어, 대형 안테나 및 소형 안테나 모두를 갖는 디바이스들)과의 상호운용성(interoperability)을 개선하기 위하여 증가될 수 있다.
일부 실시예들에 있어, 타겟 NFC 디바이스(220)는 능동 부하 변조를 수행함으로써, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)의 기여(contribution) 이상으로, 변조 벡터(300)의 진폭을 증가시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 능동 부하 변조를 사용하는 경우, 타겟 NFC 디바이스(220)는 Vtarget(θ)를 능동적으로 드라이브할 수 있으며, 이는 변조 벡터(300)의 진폭에 대한 기여를 초래한다. 종래의 수동 변조 기법들을 사용하는 경우, 변조 벡터(300)의 진폭에 대한 타겟 NFC 디바이스(220)의 기여가 이전에는 불가능하였다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 능동 부하 변조는 타겟 NFC 디바이스(220)가 자기장(234)의 드라이브에 기여하도록 하며, 따라서 타겟 NFC 디바이스(220)는 자기장(234)에 대하여 비교적 큰 영향력을 가질 수 있다. Vtarget(θ)가 능동적으로 드라이브될 때, 이는 상당한 진폭을 가질 수 있으며, 안테나(240)의 핀들 상에서 유도되는 진폭에 한정되지 않을 수 있다.
타겟 NFC 디바이스(220)는 또한 변조 벡터(300)의 위상(θ)을 능동적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 변조 벡터(300)의 진폭과 유사하게, 변조 벡터(300)의 위상(θ) 또한 변조된 자기장(234)의 적절한 송신과 관련하여 중요할 수 있다. 예를 들어, θ가 부정확한 값으로 설정되는 경우, 변조 벡터(300)의 크기(magnitude)가 우연히 0(zero)으로 복귀할 수 있다. 그러나, θ가 적절히 설정되는 경우, 타겟 NFC 디바이스(220)는, 변조 벡터(300)가 그것의 가능한 최대 크기에 도달할 수 있도록, 변조 벡터(300)의 크기에 기여할 수 있다. 일 실시예에 있어, 타겟 NFC 디바이스(220)는, 비변조된 전류(302)(예를 들어, 입사 비변조 벡터(incident unmodulated vector))의 각도를 저장하기 위한 기능을 구현함으로써, 변조 벡터(300)의 위상을 능동적으로 제어하도록 구성된다. 추가적으로, 타겟 NFC 디바이스(220)는 또한 비변조된 전류(302)와 거의 동일한 주파수로 θ를 드라이브하도록 구성될 수 있다. 따라서, 타겟 NFC 디바이스(220)는, 위상 및 주파수를 비변조된 전류(302)(예를 들어, 입사 비변조 벡터)의 위상 및 주파수와 동일하게 유지하기 위하여, Vtarget(θ)의 위상 및 주파수를 능동적으로 제어하기 위한 PLL(222)을 갖도록 구현될 수 있다.
예시적인 위상-고정 루프(
PLL
)
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이니시에이터 NFC 디바이스(220) 및/또는 타겟 NFC 디바이스(220)의 일 부분으로서 구현될 수 있는 위상-고정 루프(PLL)(400)의 블록도를 예시한다. 예시적인 목적만을 위하여, PLL(400)이, 타겟 NFC 디바이스(220) 내의 PLL(400)의 구현예를 참조하여 설명될 것이지만; 그러나, PLL(400)에 대한 이하의 설명이 이니시에이터 NFC 디바이스(200) 내에 구현된 PLL(400)에 유사하게 적용될 수 있다. 추가적으로, PLL(400)은 PLL(202) 및/또는 PLL(222)의 예시적인 실시예를 나타낼 수 있다.
PLL(400) 내에 도시된 바와 같이, 기준 신호가 MUX(230)로부터 위상-주파수 검출기(420)로 입력된다. 이상에서 논의된 바와 같이, MUX(230)는 타겟 NFC 디바이스(220)의 현재 동작 상태에 따라 타겟 복원 클럭(246) 또는 기준 클럭(248) 중 하나를 선택하고, 그 다음 이를 출력하도록 구성된다. 따라서, 위상-주파수 검출기(420)로 입력되는 기준 신호는 타겟 복원 클럭(246) 또는 기준 클럭(248) 중 하나를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 타겟 NFC 디바이스(220)가 이니시에이터로서 동작할 때, PLL(400)은 기준 클럭(248)을 위상-주파수 검출기(420)로 입력할 수 있으며, 타겟 NFC 디바이스(220)가 타겟으로서 동작할 때, PLL(400)은 타겟 복원 클럭(246)을 입력할 수 있다. 예시적인 목적만을 위하여, 기준 신호가 타겟 복원 클럭(426)을 나타내는 시나리오가 이하에서 논의될 것이다.
정상 동작하에서, 위상-주파수 검출기(420)는 기준 신호와 발진기(450)(예를 들어, 전압-제어 발진기(voltage-controller oscillator))에 의해 생성된 신호 사이의 위상 및 주파수 차이를 검출한다. 발진기(450)에 의해 생성된 신호는 합성된 신호를 나타낼 수 있다. 차지 펌프(charge pump)(430)는 그 후 발진기(450)의 위상 및 주파수를 조정하기 위한 조정 신호들을 생성하며, 이들은 발진기(450)에 공급되기 전에, 루프 필터(440)(예를 들어, 저역-통과 필터)에 의해 필터링된다. 루프 필터(440)의 출력은, 발진기(450)에 공급되기 전에, 커패시터 상에 저장될 수 있는 전압일 수 있다. 일 실시예에 있어, 이러한 커패시터는 루프 필터(440) 내에 포함될 수 있으며, 병렬 커패시터(parallel capacitor)를 나타낼 수 있다. 전압-제어 발진기(VCO)(450)의 출력을 위상-주파수 검출기(420)에 공급하는 피드백 루프에 있어, 주파수 및 위상이 위상-주파수 검출기(420)에 의해 기준 신호와 적절하게 비교될 수 있게 하기 위하여, 발진기 신호의 주파수를 감소시키기 위한 분배기(divider)(460)가 포함될 수 있다.
PLL(400)은 타겟 복원 클럭(246)에 대하여 고정되도록 구성될 수 있으며, 그 결과 PLL(400)은 인커밍 자기장(234)의 클럭 주파수 및 위상을 복제한다. 따라서, PLL(400)은, 타겟 NFC 디바이스(220)가 부하 변조를 송신하지 않는 경우들 동안, 타겟 복원 클럭(246)에 고정될 수 있다. 따라서, PLL(400)이 타겟 복원 클럭(246)에 고정되는 이러한 경우들 동안, 자기장(234)이 안정적일 수 있다. PLL(400)은, 정보 패킷들의 송신 및 수신 사이에, 이러한 고정 상태로부터 고정되지 않은 "메모리 모드"로 전환(transition)하도록 구성될 수 있다. PLL(400)은 또한, 부하 변조의 송신 전에 개방 루프(open loop)로서 PLL(400)을 구현함으로써, 고정 상태로부터 "메모리 모드"로 전환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 루프 필터(440)는 직렬 저항기를 포함할 수 있으며, 이는 개방 루프 PLL(400)을 생성하기 위하여 개방 회로화(open circuited)될 수 있다. PLL(400) 내의 이러한 개방 루프의 구현은, PLL(400)이 그것이 고정되었던 상태를 기억할 수 있도록 하기 위하여, PLL(400)을 "메모리 모드"에 둘 수 있다. 따라서, PLL(400)은, 부하 변조의 송신 동안, PLL이 부하 변조의 송신 직전에 PLL(400)이 생성한 주파수 및 위상과 동일한 주파수 및 위상을 갖는 신호(460)를 생성할 수 있도록 하기 위하여, 계속해서 발진할 수 있다.
PLL(400)은 위상-주파수 검출기(420)를 디세이블(disable)함으로써 신호(460)를 출력하도록 구성되며, 그 결과 루프 필터(440)의 출력(예를 들어, 커패시터 상에 저장된 전압)이 유지된다. 따라서, 발진기(450)는, 위상-주파수 검출기(420)가 디세이블되기 이전에 동작했었던 동일한 위상 및 주파수에서 동작을 계속할 수 있다. 자기장(234)이 부하 변조의 송신 동안 동시에 변화할 수 있기 때문에, 부하 변조의 송신 동안(예를 들어, Vtarget(θ)의 드라이브 동안) 위상-주파수 검출기(420)를 디세이블할 필요가 있을 수 있다. 따라서, 부하 변조의 송신 동안, PLL(400)은 발진기(450)로부터의 신호를 DAC(226)로 출력하도록 구성된다. 일 실시예에 있어, 발진기(450)로부터 신호가 출력된 후, 신호(420)는 사인파를 나타낼 수 있다. DAC(226)는 그 후, 신호(460)(예를 들어, 사인파)가 드라이버(232)에 의해 드라이브될 수 있도록, 신호(460)를 합성(synthesize)할 수 있다.
따라서, 고정 상태로부터 메모리 모드(예를 들어, 개방 루프)로 전환할 수 있는 PLL(400)의 능력은 PLL이 Vtarget(θ)의 위상을 제어할 수 있도록 한다. 일 실시예에 있어, PLL(400)은 인커밍 자기장(234)의 위상이-지연된(phase-delayed), 위상이-앞선(phase-early), 또는 180° 위상차가 있는 버전(version)을 획득하도록 구성될 수 있다. 자기장(234)의 이러한 획득된 버전은 그 뒤 Vtarget(θ)의 위상을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에 있어, 드라이버(232)는 전자적으로 설정가능한 전압 이득을 갖는 가변 이득 증폭기일 수 있다. 여기에서, PLL(400)은 가변 이득 증폭기(232)에 대한 기능적 소스(functional source)일 수 있으며, 따라서 다른 구성 설정들이 가변 이득 증폭기(232)의 전압 이득을 설정하는 동안 PLL(400)이 Vtarget(θ)를 결정하고 능동적으로 제어하도록 구성될 수 있다. Vtarget(θ)의 진폭 및 위상을 제어함으로써, PLL(400)은 변조 벡터(300)의 진폭을 제어할 수 있다. 따라서, PLL(400)의 구현은 자기장(234)과 Vtarget(θ) 사이의 정밀한 위상 제어를 가능하게 하며, 이는 결국 열악한 자기 결합이 존재할 때에도 타겟 NFC 디바이스(220)로부터 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로의 개선된 시그널링(signaling)을 가능하게 한다.
타겟 NFC 디바이스(220) 내의 PLL(400)의 구현은 부하 변조가 복수의 상이한 기술들에 따라 수행되도록 한다. 예를 들어, 부하 변조가 희망되는 경우들에서 드라이버(232)가 활성화될 수 있으며, 또는 대신 드라이버(232)가 항상 활성 상태에 위치될 수 있고, 이러한 경우 부하 변조가 희망될 때 드라이버(232)의 진폭 및/또는 각도가 변조될 수 있다. 특히, 드라이버(232)의 진폭 및/또는 각도를 변조함으로써 Vtarget(θ)의 진폭 및/또는 각도가 변조될 수 있다. 일 실시예에 있어, PLL(400)이 개방 루프를 갖도록 구현함으로써, 드라이버(232)의 위상 및 주파수가 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로부터의 인커밍 자기장(234)의 위상 및 주파수에 매칭(match)하도록 구성될 수 있다.
그러나, Vtarget(θ)가 생성되고 드라이브될 때(예를 들어, 부하 변조의 능동 송신 동안), 비변조된 전류(320)가 변조된 전류(304)로 되며, 변조된 전류(304)는 그 후 복원 디바이스(224)에 이르게 된다. 따라서, Vtarget(θ)를 생성 및 드라이브함으로써, 타겟 복원 클럭(246)이 변화하며, 따라서 PLL(400)로 입력되는 기준 신호 또한 변화한다. 따라서, 부하 변조의 송신 동안 타겟 NFC 디바이스(220)의 기능을 적절히 보장하기 위하여, PLL(400)은 이러한 부하 변조의 송신 동안의 타겟 복원 클럭(246)의 위상 및/또는 주파수의 변화들에 영항을 받지 않도록 구성된다.
일부 실시예들에 있어, 변조된 데이터 신호가 PLL(400)의 위상-주파수 검출기(420)에 직접적으로 적용될 수 있도록, 타겟 NFC 디바이스(220)가 구현될 수 있다. 이는 PLL(400)의 고정 상태를 변경할 수 있으며, 또한 부하 변조에 대한 PLL(400)의 제어를 변경할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, PLL(400)은 고주파수가 합성될 수 있도록 오버-샘플링 제어형 발진기(over-sampling controlled oscillator)를 고정(lock)하도록 구성될 수 있다. 고 주파수는 그 후 사인파를 디지털적으로 합성하는데 사용될 수 있다. 반면, PLL(400)이 기준 클럭 주파수(예를 들어, 13.56 MHz)에서 직접적으로 발진하도록 설계될 수도 있으며, 아날로그 필터링이 그 뒤 Vtarget(θ)의 제어에 사용될 수도 있다.
추가적으로, 이상에서 논의된 바와 같이, 변조 벡터(300)의 진폭을 능동적으로 제어하는 것은 타겟 NFC 디바이스(220)가 부하 변조에 대해 광범위한 통신 표준들을 충족시킬 수 있도록 한다. 따라서, Vtarget(θ)을 능동적으로 제어하기 위해 타겟 NFC 디바이스(220) 내에 PLL(400)을 구현하는 것은, 타겟 NFC 디바이스(220)(및/또는 이니시에이터 NFC 디바이스(200))가 부하 변조에 대하여, ISO/IEC 18092 / ECMA-340(Near Field Communication Interface and Protocol-1(NFCIP-1)), ISO/IEC 21481 / ECMA-352(Near Field Communication Interface and Protocol-2(NFCIP-2)), ISO/IEC 14443, 및 NDEF(NFC Data Exchange Format)를 포함하지만 이에 한정되지 않는, 통신 표준들에 따를 수 있도록 한다.
능동 부하 변조가 수행되는 긍정적인 표시는 NFC 디바이스에 의해 끌어내지는(drawn) 전류의 양으로부터 도출될 수 있다. 예를 들어, 능동 부하-변조를 사용할 때, NFC 디바이스의 전력 공급장치(power supply)는 상당한 전류를 끌어낼 수 있다. 추가적으로, NFC 디바이스의 전력 공급장치 전류는 능동 부하-변조를 사용하여 송신되는 데이터와 보다 밀접하게 상관(correlate)할 수 있다. 일부 실시예들에 있어, PLL에 의해 사용되는 전원 공급장치 전류는 또한 PLL이 활성화(active)인지 또는 비활성화(inactive)인지 여부를 결정하기 위하여 직접적으로 모니터링될 수 있다.
능동 부하 변조 수행의 예시적인 방법
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 능동 부하 변조 수행의 예시적인 동작 단계들의 순서도이다. 본 발명은 이러한 동작 설명에 한정되지 않는다. 오히려, 다른 동작 제어 흐름들이 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다는 것이 본 명세서의 가르침들로부터 당업자들에게 자명해 질 것이다. 다음의 논의는 도 5의 단계들을 설명한다. 도 5의 순서도는 도 1 내지 도 4의 실시예들을 참조하여 설명된다. 그러나, 방법(500)이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
방법(500)은 단계(502)에서 시작하며, 여기에서 자기장(234)이 타겟 NFC 디바이스(220)의 안테나에서 수신된다.
단계(504)에서, 복원 디바이스(224)가 자기장(234)으로부터 타겟 복원 클럭(246)을 복원한다.
단계(506)에서, 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 타겟으로서 동작하고 있는지(예를 들어, 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로부터 자기장(234)을 수신함), 또는 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 이니시에이터로서 동작하고 있는지(예를 들어, 자기장(234')을 송신함) 여부에 대한 결정이 이루어진다. 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 타겟으로서 동작하고 있는 경우, 방법은 단계(508)로 진행한다.
단계(508)에서, PLL(222)은 MUX(230)로부터 타겟 복원 클럭(246)을 수신하고, 타겟 복원 클럭(246)을 위상-주파수 검출기(420)로 입력하도록 구성된다.
대안적으로, 단계(506)에서 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 이니시에이터로서 동작하고 있는 것으로 결정되는 경우, 방법은 단계(510)로 진행한다. 단계(510)에서, PLL(222)은 MUX(230)로부터 기준 클럭(248)을 수신하고, 기준 클럭(248)을 위상-주파수 검출기(420)로 입력하도록 구성된다.
단계(512)에서, 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 부하 변조를 송신하고 있는지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 이상에서 논의된 바와 같이, 부하 변조의 송신 동안 자기장(234)이 일제히 변화할 수 있기 때문에, 이러한 결정이 필수적으로 이루어져만 할 수 있다. 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 부하 변조를 송신하고 있지 않은 경우, 방법은 단계(514)로 진행한다.
단계(514)에서, PLL(400)은 고정 상태(locked state)에 위치되며, 여기에서 PLL(400)은 타겟 복원 클럭(246)에 고정될 수 있으며, 그 결과 PLL(400)은 인커밍 자기장(234)의 클럭 주파수 및 위상을 복제한다. 따라서, 자기장(234)은, PLL(400)이 타겟 복원 클럭(246)에 고정되어 있는 이러한 경우들 동안 안정적일 수 있다.
대안적으로, 단계(512)에서 타겟 NFC 디바이스(220)가 현재 부하 변조를 송신하고 있는 것으로 결정되는 경우, 방법은 단계(516)로 진행한다. 단계(516)에서, PLL(400)이 그것이 고정되어 있던 상태를 기억할 수 있게 하기 위하여, PLL(400)은 "메모리 모드"에 위치된다. 따라서, PLL(400)은, 부하 변조의 송신 동안, PLL이 부하 변조의 송신 직전에 PLL(400)이 생성한 주파수 및 위상과 동일한 주파수 및 위상을 갖는 신호(460)를 생성할 수 있도록 하기 위하여, 계속해서 발진할 수 있다.
이상에서 논의된 바와 같이, PLL(400)은 정보 패킷들의 송신 및 수신 사이에, 고정 상태로부터 "메모리 모드"로 전환하도록 구성될 수 있다. PLL(400)은 또한, 부하 변조의 송신 전에 개방 루프로서 PLL(400)을 구현함으로써, 고정 상태로부터 "메모리 모드"로 전환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 루프 필터(440)는 직렬 저항기를 포함할 수 있으며, 이는 오픈 루프 PLL(400)을 생성하기 위하여 개방 회로화될 수 있다.
단계(518)에서, PLL(400)의 출력을 사용하여 Vtarget(θ)의 적어도 하나의 특성이 조정된다. 특히, 2개의 상이한 상태들(고정 상태 및 메모리 모드(예를 들어, 오픈 루프))로 동작할 수 있는 PLL(400)의 성능은, PLL이 Vtarget(θ)의 위상에 영향을 줄 수 있도록 한다. 특히, PLL(400)은 인커밍 자기장(234)의 위상이-지연된, 위상이-앞선, 또는 180° 위상차가 있는 버전(version)을 획득할 수 있으며, 자기장(234)의 이러한 획득된 버전이 그 후 Vtarget(θ)의 위상을 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 추가적으로, PLL(400)이 드라이버(232)(예를 들어, 가변 이득 증폭기(232))에 대한 기능적 소스로서 동작하도록 구성될 수 있으며, 따라서 PLL(400)이 가변 이득 증폭기(232)의 전압 이득을 설정함으로써 Vtarget(θ)의 진폭을 결정하고 이를 능동적으로 제어하도록 구성될 수 있다.
단계(520)에서, 변조된 자기장(234')이 Vtarget(θ)의 위상 및 진폭의 조정들에 기초하여 생성된다. Vtarget(θ)의 위상 및 진폭을 제어함으로써, PLL(400)이 변조 벡터(300)의 크기를 제어할 수 있으며, 이는 결과적으로 자기장(234')과 Vtarget(θ) 간의 정밀한 위상 제어를 가능하게 한다.
단계(522)에서, 드라이버(232)는 자기장(234')을 향해 에너지를 능동적으로 드라이브함으로써, 자기장(234')의 드라이브에 기여한다.
단계(524)에서, 변조된 자기장(234')이 타겟 NFC 디바이스(220)로부터 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로 송신되며, 이니시에이터 NFC 디바이스에서 변조된 자기장은 복조기(206)에 의해 복조될 수 있다. 이상에서 논의된 바와 같이, 자기장(234')과 Vtarget(θ) 간의 위상을 정밀하게 제어할 수 있는 PLL(400)의 성능은 열악한 자기 결합이 존재하더라도 타겟 NFC 디바이스(220)로부터 이니시에이터 NFC 디바이스(200)로의 최적의 시그널링을 가능하게 한다.
결론
요약서가 아닌 상세한 설명 부분이 청구항들을 해석하기 위해 사용되도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 요약서는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 예시적인 실시예들을 기술하지만 모든 예시적인 실시예들을 기술하지는 않으며, 따라서 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항들을 제한하려고 의도되지 않는다.
이상에서 본 발명이 특정 기능들의 구현예들 및 그들의 관계들을 예시하는 기능적 구성 블록들을 이용하여 설명되었다. 이러한 기능적 구성 블록들의 경계들이 본 명세서에서 설명의 편의를 위해 임의적으로 정의되었다. 특정 기능들 및 그들의 관계들이 적절히 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 형태 및 세부 내용에 있어 다양한 변화들이 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 이상에서 설명된 예시적인 실시예들 중 어떤 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 오로지 다음의 청구항들 및 그들의 등가물들에 의해서만 정의되어야 한다.
Claims (15)
- 자기장을 수신하도록 구성된 안테나;
상기 자기장으로부터 클럭(clock)을 복원하도록 구성된 복원 디바이스;
상기 복원된 클럭 및 기준 클럭을 수신하고, 무선 통신 디바이스의 현재 동작 상태에 기초하여 상기 복원된 클럭 및 상기 기준 클럭 중 하나를 출력하도록 구성된 멀티플렉서(multiplexer);
상기 무선 통신 디바이스의 임피던스(impedance)를 능동적으로 변조함으로써, 능동 부하 변조(active load modulation)를 생성하도록 구성된 션트 레귤레이터(shunt regulator);
상기 복원된 클럭 및 상기 기준 클럭 중 하나를 수신하고, 상기 능동 부하 변조를 제어하기 위하여 상기 수신된 클럭을 사용하도록 구성된 위상-고정 루프(phase-locked loop; PLL); 및
상기 안테나에 걸친(across) 전압의 진폭을 조정함으로써, 상기 능동 부하 변조에 기여(contribute)하도록 구성된 드라이버(driver)를 포함하는, 무선 통신 디바이스. - 청구항 1에 있어서,
상기 무선 통신 디바이스는 타겟(target) 근거리 필드 통신(near field communication; NFC) 디바이스인, 무선 통신 디바이스. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 션트 레귤레이터는 상기 안테나와 연관된 부하에 기초하여 저항을 변화시키도록 더 구성된, 무선 통신 디바이스. - 청구항 3에 있어서,
상기 션트 레귤레이터는 상기 안테나 상의 안전 전압 레벨(safe voltage level)을 유지하기 위하여 피드백 메커니즘을 사용하여 상기 부하를 증가시키도록 더 구성된, 무선 통신 디바이스. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멀티플렉서는 상기 무선 통신 디바이스의 상기 현재 동작 상태가 타겟의 동작 상태일 때 상기 복원된 클럭을 출력하도록 구성된, 무선 통신 디바이스. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 멀티플렉서는 상기 무선 통신 디바이스의 상기 현재 동작 상태가 이니시에이터(initiator)의 동작 상태일 때 상기 기준 클럭을 출력하도록 구성된, 무선 통신 디바이스. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PLL은, 정보 패킷들의 송신과 수신 사이에, 고정 상태(locked state)와 메모리 모드 사이에서 전환(transition)하도록 더 구성된, 무선 통신 디바이스. - 청구항 7에 있어서,
상기 PLL은 상기 능동 부하 변조의 송신 동안 상기 메모리 모드로 기능하며, 다른 모든 시간들에서 상기 고정 상태로 기능하는, 무선 통신 디바이스. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무선 통신 디바이스는 타겟 라디오 주파수 식별(radio frequency identification; RFID) 디바이스인, 무선 통신 디바이스. - 이니시에이터 회로부(circuitry)를 가지며, 제 1 안테나가 제 1 자기장을 생성하게 드라이브(drive)하도록 구성된 제 1 무선 통신 디바이스; 및
타겟 회로부를 가지며, 제 2 안테나에서 상기 제 1 자기장을 수신하고, 상기 제 1 자기장으로부터 클럭을 복원하며, 상기 복원된 클럭에 기초하여 능동 부하 변조를 수행하고, 상기 능동 부하 변조에 기초하여 상기 제 2 안테나가 제 2 자기장을 생성하게 드라이브하도록 구성된 제 2 무선 통신 디바이스를 포함하되,
상기 제 1 무선 통신 디바이스는 상기 제 2 자기장을 수신하고, 복조 기법을 사용하여 상기 제 2 자기장을 복조하도록 더 구성된, 무선 통신 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 이니시에이터 회로부는:
상기 제 2 자기장을 복조하도록 구성된 복조기;
사인파를 합성(synthesize)하도록 구성된 제 1 위상-고정 루프(PLL); 및
상기 제 1 자기장을 생성하기 위하여 상기 합성된 사인파를 상기 제 1 안테나 상에 드라이브하도록 구성된 제 1 드라이버를 포함하며,
상기 타겟 회로부는:
상기 제 2 자기장으로부터 상기 클럭을 복원하도록 구성된 복원 디바이스;
상기 제 2 무선 통신 디바이스의 현재 동작 상태에 기초하여 상기 복원된 클럭과 기준 클럭 중 하나를 출력하도록 구성된 멀티플렉서;
상기 제 2 무선 통신 디바이스의 임피던스를 능동적으로 변조함으로써, 상기 능동 부하 변조를 생성하도록 구성된 션트 레귤레이터;
상기 복원된 클럭과 상기 기준 클럭 중 하나를 수신하고, 상기 능동 부하 변조를 제어하기 위하여 상기 수신된 클럭을 사용하도록 구성된 제 2 PLL; 및
상기 제 2 안테나에 걸친 전압의 진폭을 조정함으로써, 상기 능동 부하 변조에 기여하도록 구성된 제 2 드라이버를 포함하는, 무선 통신 시스템. - 능동 부하 변조를 수행하는 방법에 있어서,
무선 통신 디바이스에서 자기장을 수신하는 단계;
상기 자기장으로부터 클럭을 복원하는 단계;
상기 무선 통신 디바이스의 동작 상태에 기초하여, 상기 복원된 클럭과 기준 클럭 중 하나를, 상기 무선 통신 디바이스 내에 위치된 위상-고정 루프(PLL)에 입력하는 단계;
상기 무선 통신 디바이스의 상기 동작 상태에 기초하여, 상기 PLL을 고정 상태와 메모리 모드 중 하나에 두는(place) 단계;
상기 무선 통신 디바이스에 의해 생성된 전압 벡터(voltage vector)의 적어도 하나의 특성을 조정하는 단계;
상기 조정된 전압 벡터에 기초하여 변조된 자기장을 생성하는 단계; 및
상기 변조된 자기장의 드라이브에 기여하는 단계를 포함하는, 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 PLL을 고정 상태와 메모리 모드 중 하나에 두는 단계는:
상기 변조된 자기장의 송신 동안, 상기 PLL을 개방 회로화함(open circuiting)으로써, 상기 PLL을 상기 메모리 모드에 두는 단계; 및
상기 PLL이 상기 복원된 클럭에 고정될 수 있도록, 다른 시간들에서 상기 PLL을 상기 고정 상태에 두는 단계를 포함하며,
상기 PLL은 상기 메모리 모드 동안 상기 복원된 클럭의 위상 및 주파수를 기억(remember)하도록 구성된, 방법. - 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
안테나에 걸쳐 안전 전압 레벨을 유지하기 위한 피드백 메커니즘을 통해, 상기 무선 통신 디바이스 상에 위치된 안테나에 로딩(loading)하는 단계를 더 포함하며,
상기 자기장이 높을(high) 때 상기 로딩하는 단계가 수행되는, 방법. - 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무선 통신 디바이스로부터 제 2 무선 통신 디바이스로 상기 변조된 자기장을 송신하는 단계; 및
상기 제 2 무선 통신 디바이스 내의 전류 센싱 기능을 사용하여 상기 변조된 자기장을 복조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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