TWI467945B - 近場通訊裝置及用於檢測近場通訊裝置的存在的方法 - Google Patents

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Description

近場通訊裝置及用於檢測近場通訊裝置的存在的方法
本發明涉及近場通訊(NFC)，並且更具體地，涉及檢測NFC功能裝置的存在。
近場通訊(NFC)裝置正被積體到例如智慧型電話的移動裝置中，從而有助於在進行日常交易時使用這些移動裝置。例如，由信用卡提供的信用資訊可以載入到NFC裝置並儲存於其中以供需要時使用，而不是攜帶多張信用卡。將NFC裝置簡單地輕扣到信用卡終端從而向該終端中繼(relay)信用資訊，以完成交易。另一實例是，例如在公共汽車和火車終端中使用的那些票務寫入系統，可以僅僅將票價資訊寫入NFC裝置，而不是向乘客提供紙質車票。乘客僅僅將NFC裝置輕扣(tap)至讀取器，就可乘坐公共汽車或火車，而無需使用紙質車票。
通常，NFC交互包括輪詢操作模式，從而在NFC裝置間建立通訊。第一習知方法根據預定輪詢常式針對第二NFC裝置探測第一習知NFC裝置的磁場。在該第一習知方法中，第一習知NFC裝置產生磁場而沒有取決於技術的、針對預定期間(通常稱為保護時間)的任何資訊。在保護時間期滿時，第一習知NFC裝置就使用習知輪詢命令來探測第一技術類型(例如類型A、類型B、或類型F)的第二NFC裝置的磁場。習知輪詢命令包括習知請求命令、類型A(REQA)，習知請求命令、類型B(REQB)，或者習知請求命令、類型F(REQF)。如果沒有從第二習知NFC裝置接收到回應，則第一習知NFC裝置就產生磁場而沒有針 對另一保護時間的任何資訊，並使用習知輪詢命令來探測第二技術類型的第二NFC裝置的磁場。在2010年11月18日出版的“NFC Forum：NFC Activity Specification：Technical Specification,NFC ForumTM Activity 1.0 NFCForum-TS-Activity-1.0”中進一步描述了第一習知方法，其全部內容結合於此作為參考。
第一習知方法的保護時間不必要地消耗電力。通常，當探測類型A和類型B的NFC裝置時，保護時間大約是5 ms，當探測類型F的NFC裝置時，可以達到20 ms以上。另外，第一習知NFC裝置可能不得不產生磁場而沒有針對一個以上的保護時間的任何資訊，並且使用針對某技術的一個以上的輪詢命令來探測磁場。例如，第一習知方法通常輪詢類型A裝置，然後是類型B裝置，之後是類型F裝置。在該實例中，第一習知NFC裝置產生針對類型A、B和F裝置的保護時間，並提供REQA、REQB、和REQF命令，進而建立與類型F的NFC裝置的通訊。
第二習知方法發射振幅基本上相同的檢測脈衝，以檢測NFC裝置的存在。第一NFC裝置連續地提供檢測脈衝，直到檢測到檢測脈衝之一的振幅變化。該變化表明在第一NFC裝置的磁場中存在第二NFC裝置。在根據35 U.S.C.§ 371(c)於2009年4月22日提交的美國專利申請第12/446,591中進一步描述了第二習知方法，其全部內容結合於此作為參考。
然而，脈衝變化的簡單檢測容易受到環境變化的影響。例如，在該環境周圍移動第一NFC裝置可能會引起檢測脈衝的振幅發生變化。另一實例是，在該環境內的物體( 例如，金屬物體或其他無NFC功能的裝置)進入磁場，可能會引起檢測脈衝的振幅發生變化。這些變化可能是由環境變化而單獨引起的，並不是由於第二NFC變為存在於該磁場內。因此，第一NFC裝置可能會錯誤地確定存在第二NFC裝置。
因此，需要克服上述缺陷來檢測磁場中另一NFC裝置的存在。從以下詳細描述中，本發明的其他方面和優點將變得顯而易見。
(1)一種近場通訊裝置，包括：調變器模組，被配置為將檢測信號調變到載波上，以提供經調變的檢測信號；天線模組，被配置為將所述經調變的檢測信號施加至電感耦合元件，以產生提供所述檢測信號的磁場；解調變器模組，被配置為解調變所述檢測信號，以提供經恢復的檢測信號；以及控制器模組，被配置為：(i)確定所述經恢復的檢測信號的多個信號度量，(ii)根據所述多個信號度量中的至少兩個第一信號度量，估計所述多個信號度量中的至少一個第二信號度量，以提供所述至少一個第二信號度量的估計值，以及(iii)在所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量不線性相關時，確定在所述磁場中存在另一近場通訊功能裝置。
(2)根據(1)所述的近場通訊裝置，其中，所述多個信號度量表示從以下各項構成的組中選出的至少一項：不同的時間實例的所述恢復的檢測信號的平均值、總能量、平均功率、均方、暫態功率、均方根、變異數(variance)、範數(norm)、耦合因數、以及電壓準位。
(3)根據(1)所述的近場通訊裝置，其中，所述檢測信號被表徵為單調遞增階梯(step)函數。
(4)根據(3)所述的近場通訊裝置，其中，所述檢測信號的特徵在於在第一持續時間處於第一功率準位以提供第一區間、在第二持續時間處於第二功率準位以提供第二區間、以及在第三持續時間處於第三功率準位以提供第三區間。
(5)根據(4)所述的近場通訊裝置，其中，所述第一功率準位小於所述第二功率準位，所述第二功率準位小於所述第三功率準位。
(6)根據(4)所述的近場通訊裝置，其中，多個信號度量包括對應於所述第一區間的第一信號度量、對應於所述第二區間的第二信號度量、以及對應於所述第三區間的第三信號度量。
(7)根據(1)所述的近場通訊裝置，其中，所述控制器模組進一步被配置為根據所述至少兩個第一信號度量來確定統計關係，並且根據所述統計關係來估計所述至少一個第二信號度量。
(8)根據(7)所述的近場通訊裝置，其中，所述統計關係是所述至少兩個第一信號度量之間的最佳擬合(fit)線。
(9)根據(1)所述的近場通訊裝置，其中，所述控制器模組進一步被配置為將所述至少一個第二信號度量與所述至少一個第二信號度量的估計值進行比較，以確定差。
(10)根據(9)所述的近場通訊裝置，其中，所述 控制器模組進一步被配置為將所述差與臨界值比較，並且當所述差大於或等於所述臨界值時，確定所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量非線性相關。
(11)根據(10)所述的近場通訊裝置，其中，所述控制器模組進一步被配置為當所述差小於所述臨界值時，確定所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量線性相關，當所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量線性相關時，確定在所述磁場中不存在所述另一近場通訊功能裝置。
(12)一種用於檢測近場通訊裝置的存在的方法，包括： (a)由第二近場通訊裝置將檢測信號調變到載波上以提供經調變的檢測信號； (b)由所述第二近場通訊裝置將所述經調變的檢測信號施加至電感耦合元件，以產生提供所述檢測信號的磁場； (c)由所述第二近場通訊裝置解調變所述檢測信號，以提供恢復的檢測信號； (d)由所述第二近場通訊裝置確定所述恢復的檢測信號的多個信號度量； (e)由所述第二近場通訊裝置根據所述多個信號度量中的至少兩個第一信號度量來估計所述多個信號度量中的至少一個第二信號度量，以提供所述至少一個第二信號度量的估計值；以及 (f)在所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量不線性相關時，由所述第二近場通訊裝置確定 所述近場通訊裝置存在於所述磁場中。
(13)根據(12)所述的方法，其中，所述步驟(d)包括：(d)(i)確定從以下各項構成的組中選擇的至少一項：不同的時間實例的所述恢復的檢測信號的平均值、總能量、平均功率、均方、暫態功率、均方根、變異數、範數、耦合因數、以及電壓準位。
(14)根據(12)所述的方法，其中，所述步驟(a)包括：(a)(i)將單調遞增階梯函數調變到所述載波上。
(15)根據(14)所述的方法，其中，所述步驟(a)(i)包括：(a)(i)(A)調變針對第一持續時間的第一功率準位，以提供第一區間；(a)(i)(B)調變針對第二持續時間的第二功率準位，以提供第二區間；以及(a)(i)(C)調變針對第三持續時間的第三功率準位，以提供第三區間，所述第一功率準位小於所述第二功率準位，所述第二功率準位小於所述第三功率準位。
(16)根據(15)所述的方法，其中，所述步驟(d)包括：(d)(i)確定對應於所述第一區間的第一信號度量；(d)(ii)確定對應於所述第二區間的第二信號度量；(d)(iii)確定對應於所述第三區間的第三信號度量。
(17)根據(12)所述的方法，進一步包括： (g)根據所述至少兩個第一信號度量來確定統計關係，並且根據所述統計關係來估計所述至少一個第二信號度量。
(18)根據(17)所述的方法，其中，所述步驟(g)包括：(g)(i)根據所述至少兩個第一信號度量來確定最佳擬合線，並根據所述最佳擬合線來估計所述至少一個第二信號度量。
(19)根據(12)所述的方法，進一步包括：(g)將所述至少一個第二信號度量與所述至少一個第二信號度量的估計值相比較，以確定差。
(20)根據(19)所述的方法，進一步包括：(h)將所述差與臨界值比較，並且當所述差大於或等於所述臨界值時，確定所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量非線性相關。
(21)根據(20)所述的方法，進一步包括：(i)當所述差小於所述臨界值時，確定所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量線性相關，當所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量線性相關時，確定在所述磁場中不存在所述近場通訊裝置。
以下的詳細說明書參照附圖來說明符合本發明的範例性實施方式。在具體實施方式中提到“一個範例性實施方式”、“範例性實施方式”、“實例範例性實施方式”等表示所描述的範例性實施方式可以包括特定特徵、結構、或特性，但是並不是每個範例性實施方式都必須包括該特定特徵 、結構、或特性。此外，這類措辭不一定指相同的範例性實施方式。此外，當結合範例性實施方式來描述特定特徵、結構、或特性時，在本領域普通技術人員的知識範圍內，可以結合明確地描述或沒有明確描述的其他範例性實施方式來實現這樣的特徵、結構、或特性。
這裏描述的範例性實施方式用於說明目的而非進行限制。其他範例性實施方式是可能的，並且在本發明的精神和範圍內，可以對範例性實施方式進行修改。因此，具體實施方式部分並無意限制本發明。相反，本發明的範圍僅根據以下的申請專利範圍及其等同物來限定。
發明的實施方式能夠以硬體、韌體、軟體、或者其任意組合來實現。本發明實施方式還可以實現為機器可讀媒體上儲存的指令，其可以由一個或多個處理器讀取並執行。機器可讀媒體可以包括用於以機器(例如，計算裝置)可讀形式來儲存或傳輸資訊的任何機制。例如，機器可讀媒體可以包括唯讀記憶體(ROM)，隨機存取記憶體(RAM)，磁片儲存媒體，光儲存媒體，快閃記憶體裝置，電學、光學、聲學或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外信號、數位信號等)等。此外，這裏可以將韌體、軟體、常式、指令描述為執行特定動作。然而，應當理解，這種描述僅僅是為了方便，而這種動作實際上源於執行韌體、軟體、常式、指令等的計算裝置、處理器、控制器、或其他裝置。
範例性實施方式的以下詳細描述將充分揭示本發明的一般特徵，通過應用本領域普通技術人員的知識，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，其他人不用過度實驗 ，就可以容易地修改和/或調整各種應用的這種範例性實施方式。因此，根據這裏給出的教導和指導，這種調整和修改旨在範例性實施方式的含義和多個等同物內。應當理解，這裏的措辭和術語是為了描述而非限制，因此，本說明書的措辭或術語將由相關領域的普通技術人員根據這裏的教導來解釋。
雖然本發明的說明書將就NFC來進行描述，但是相關領域的普通技術人員將認識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，本發明可以應用於使用近場和/或遠場的其他通訊。例如，雖然使用NFC功能通訊裝置來描述本發明，但是相關領域的普通技術人員將認識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，這些NFC功能通訊裝置的功能可以應用於使用近場和/或遠場的其他通訊裝置。
範例性近場通訊(NFC)環境
圖1顯示了根據本發明範例性實施方式的NFC環境的方塊圖。NFC環境100在彼此充分接近的第一NFC裝置102和第二NFC裝置104之間提供了資訊(例如一個或多個命令和/或資料)的無線通訊。在不背離本發明的精神和範圍的情況下，對於相關領域的普通技術人員顯而易見的是，第一NFC裝置102和/或第二NFC裝置104可以實現為獨立或分立裝置，或者可以納入或者耦接到另一電子裝置或主機裝置(例如移動電話、可攜式計算裝置)、另一計算裝置(例如個人電腦、筆記本、或臺式機)、電腦週邊(例如印表機、可攜式音頻和/或視頻播放器、支付系統)、票務寫入系統(例如停車票務系統、公共汽車票務系統、火車票務系統、或入場票務系統)、或者在票務讀取 系統、玩具、遊戲、海報、包裝、廣告材料、產品存貨檢查系統和/或任何其他合適的電子裝置。
第一NFC裝置102檢測第二NFC裝置104的存在，以實現第一NFC裝置102與第二NFC裝置104之間的資訊通訊。
習知檢測操作模式
習知上，第一習知NFC裝置以習知檢測操作模式運行，以檢測第二習知NFC裝置的存在。第一習知NFC進入習知輪詢操作模式，以在檢測到第二習知NFC裝置時建立與第二習知NFC裝置的通訊。
圖2顯示了由第一習知NFC裝置用於檢測第二習知NFC裝置的存在的習知檢測操作模式。第一習知NFC裝置提供振幅基本上相同的習知檢測脈衝，直到檢測到習知檢測脈衝之一的振幅變化。該振幅變化表明第二習知NFC裝置已進入第一習知NFC裝置提供的磁場中。
在檢測到第二習知NFC裝置時，第一習知NFC進入習知輪詢操作模式，以與第二習知NFC裝置建立通訊。
如圖形說明202顯示的，第一習知NFC裝置提供了習知檢測脈衝206-1至206-N，習知檢測脈衝206-1至206-N中的每個均表徵為具有大致相似的振幅。例如，習知檢測脈衝206-1的振幅與習知檢測脈衝206-2的振幅大致相似，而習知檢測脈衝206-2的振幅與習知檢測脈衝206-N的振幅大致相似。如圖形說明202另外顯示的，第一習知NFC裝置在習知檢測脈衝206-N之後進入習知輪詢操作模式208，以建立與第二習知NFC裝置的通訊。在2010年11月18日發表的“NFC Forum：NFC Activity Specification： Technical Specification,NFC ForumTM Activity 1.0 NFCForum-TS-Activity-1.0,”中，描述了習知輪詢操作模式208的一個實例，其全部內容結合於此作為參考。
如圖形說明204顯示的，第一習知NFC裝置觀測習知檢測脈衝206-1至206-N，稱為習知觀測檢測脈衝210-1至210-N。習知觀測檢測脈衝210-1至210-N-1被表徵為具有大致相似的振幅。習知觀測檢測脈衝210-1至210-N-1的大致相似的振幅表明第二習知NFC裝置不存在於磁場中。如圖形說明204另外顯示的，觀測檢測脈衝210-N的振幅並不與觀測檢測脈衝210-N-1的振幅基本上類似。振幅的差異表明在習知檢測脈衝206-N期間，第二習知NFC裝置已經進入磁場。因此，第一習知NFC裝置可以進入習知輪詢操作模式208，以建立與第二習知NFC裝置的通訊。在2009年4月22日提交的美國專利申請第12/446,591中進一步描述了該習知檢測操作模式，其全部內容結合於此作為參考。
然而，習知檢測模式的該簡單變化檢測易受到環境變化的影響。例如，在環境周圍移動第一習知NFC裝置可能引起習知檢測脈衝206-1至206-N的振幅變化。另一實例是，環境中的物體(例如金屬物體或其他非NFC功能裝置)進入磁場，可能引起習知檢測脈衝206-1至206-N的振幅變化。然而，這些變化是由環境變化造成的，而不是由於第二習知NFC變得存在於磁場中。因此，第一習知NFC裝置可能不正確地確定第二習知NFC裝置存在於磁場中，並在第二習知NFC裝置並不存在於磁場中時進入習知輪詢操作模式208。
通常，由於環境所導致的這些變化可以被表徵為線性的。然而，由於另一NFC功能裝置變得存在於磁場內所導致的變化可以表徵為非線性的。例如，在其他NFC功能裝置進入磁場時，其開始得到或獲得電力，這引起磁場的非線性變化。然而，習知檢測操作模式不能區分線性變化和非線性變化；因此，習知檢測模式易於將環境變化誤解為是第二習知NFC存在於磁場中的指示。
範例性檢測操作模式
本發明能夠區分線性變化和非線性變化，使得可以將表徵為線性的、本發明的檢測信號的變化識別為環境變化。表徵為非線性的、本發明的檢測信號的這些變化，可以表示為由於變得存在於磁場中的另一NFC功能裝置所導致的結果。
圖3A顯示了根據本發明範例性實施方式的由第一NFC功能裝置用於檢測在其磁場中的第二NFC功能裝置的存在的檢測信號。通常，第一NFC功能裝置(例如，第一NFC裝置102)被配置為以發起者或讀取器的操作模式來運行，第二NFC功能裝置(例如，第二NFC裝置104)被配置為以接收者或標籤的操作模式來運行。
第一NFC功能裝置提供代表檢測信號302的磁場，以檢測在其磁場中的第二NFC功能裝置的存在。檢測信號302被表徵為單調遞增和/或單調遞減函數，例如單調遞增步級或階梯函數。在範例性實施方式中，第一NFC功能裝置可以提供多個檢測信號302，以形成檢測序列。在該範例性實施方式中，以時間上分隔的區間提供檢測序列中的多個檢測信號302。例如，第一NFC功能裝置可以週期性 地提供檢測序列中的每個檢測信號302。另一實例是，第一NFC裝置可以回應於事件而提供檢測序列中的每個檢測信號302。另一實例是，第一NFC功能裝置可以在不同的時間提供來自檢測序列的每個檢測信號302。
如圖3A所示，第一NFC功能裝置在第一持續時間t1以第一功率準位p1提供檢測信號302，以提供第一區間304-1。通常，檢測信號302表示調變到載波上的波形；然而，為了清楚起見，在圖3A至圖3D中僅顯示了該調變載波的包絡(envelope)。然後，第一NFC功能裝置將檢測信號302的功率準位從第一功率準位p1調節到第二功率準位p2，並在第二持續時間t2以第二功率準位p2提供檢測信號302，以提供第二區間304-2。然後，第一NFC功能裝置將檢測信號302的功率準位從第二功率準位p2調節到第三功率準位p3，並在第三持續時間t3以第三功率準位p3提供檢測信號302，以提供第三區間304-3。然而，圖3A中顯示的檢測信號302僅用於說明目的，相關領域的普通技術人員將認識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，檢測信號302可以包括任何合適數量的區間。
在範例性實施方式中，第一功率準位p1低於第二功率準位p2，而第二功率準位p2低於第三功率準位p3。在另一範例性實施方式中，最低功率準位(例如，第一功率準位p1)具有足夠的功率準位以允許第二NFC功能裝置在進入磁場時從檢測序列300得到電力。在另一範例性實施方式中，第一持續時間t1、第二持續時間t2、和/或第三持續時間t3具有足夠的持續時間(例如，可以是大約20微秒)以允許穩定由此產生的磁場。
第一NFC功能裝置通過觀測該檢測信號302來檢測其磁場變化，以提供觀測到的檢測信號306。第一NFC功能裝置從觀測到的檢測信號306觀測對應於第一區間304-1的第一信號度量308-1，對應於第二區間304-2的第二信號度量308-2，以及對應於第三區間304-3的第三信號度量308-3。第一信號度量308-1、第二信號度量308-2、和/或第三信號度量308-3可以表示其對應區間304-1至304-3的平均值、總能量、平均功率、均方、暫態功率、均方根、變異數、範數、電壓準位、耦合因數、和/或在不背離本發明的精神和範圍的情況下對於相關領域普通技術人員來說顯而易見的任何其他適當的信號度量。
根據信號度量308-1至308-3中的至少兩個第一信號度量，第一NFC功能裝置確定統計關係312，以確定信號度量估計值310(其表示信號度量308-1至308-3中的至少一個第二信號度量的估計值)。例如，第一NFC功能裝置可以使用第一信號度量308-1和第二信號度量308-2來統計地確定最佳擬合線作為統計關係312。另一實例是，第一NFC功能裝置可以使用第一信號度量308-1和第二信號度量308-2統計地確定最佳擬合的合適曲線(例如，二次多項式、三次多項式、高階多項式、或者其任何組合)作為統計關係312。第一NFC功能裝置可以使用最佳擬合線和/或最佳擬合的合適曲線來確定第三信號度量308-3的估計值作為信號度量估計值310。
第一NFC功能裝置比較第一信號度量估計值310和該至少一個第二信號度量，以確定這些信號度量之間的差。換句話說，第一NFC功能裝置比較該至少一個第二信號度 量的實際表現值和估計值，以確定其差。當該差表明信號度量估計值310與至少兩個第一信號度量線性相關時，第一NFC功能裝置做出在其磁場中不存在第二NFC功能裝置的第一確定。可替換地，當該差表明信號度量估計值310與至少兩個第一信號度量不線性(即，非線性)相關時，第一NFC功能裝置做出在其磁場中存在第二NFC功能裝置的第二確定。在範例性實施方式中，第一NFC功能裝置可以將至少一個第二信號度量和信號度量估計值310之間的差與臨界值相比較，並且當該差小於臨界值時做出第一確定，或者在該差大於或等於臨界值時做出第二確定。
例如，如圖3B所示，第一NFC功能裝置從觀測到的檢測信號306觀測第一信號度量308-1、第二信號度量308-2、以及第三信號度量308-3。第一NFC功能裝置使用第一信號度量308-1和第二信號度量308-2統計地確定最佳擬合線作為統計關係312，以確定表示第三信號度量308-3的估計值的信號度量估計值310。第一NFC功能裝置比較第三信號度量308-3和信號度量估計值310，並且確定信號度量308-3與第一信號度量308-1和第二信號度量308-2線性相關。由於信號度量估計值310與第一信號度量308-1和第二信號度量308-2線性相關，因此，第一NFC功能裝置做出在其磁場中不存在第二NFC功能裝置的第一確定。
環境中的物體(例如金屬物體或其他非NFC功能裝置)可能進入第一NFC功能裝置的磁場。這些物體可能引起第三信號度量308-3與信號度量估計值310線性相關。然而，如圖3C所示，這些物體可能導致檢測信號302的預 期檢測信號314不同於觀測到的檢測信號306。可選地，第一NFC功能裝置可以將第一信號度量308-1與第一區間304-1的預期信號度量相比較和/或將第二信號度量308-2與第二區間304-2的預期信號度量相比較，以確定觀測到的檢測信號306和預期檢測信號314之間的差。第一區間304-1的預期信號度量和/或第二區間304-2的預期信號度量分別表示第一區間304-1和第二區間304-2的信號度量，這在環境中不存在其他物體時發生。
當所觀測的檢測信號306與預期的檢測信號314顯著不同時，第一NFC功能裝置做出在其磁場中存在的物體不是第二NFC裝置的第三確定。可替換地，當所觀測的檢測信號306與預期的檢測信號314大致相同時，第一NFC功能裝置做出在其磁場中不存在其他物體的第四確定。在範例性實施方式中，第一NFC功能裝置可以將所觀測的檢測信號306與預期的檢測信號314之間的差與臨界值相比較，並且在該差小於臨界值時做出第三確定或者在該差大於或等於臨界值時做出第四確定。
通常，第二NFC功能裝置從檢測信號102得到或獲得電力。在從檢測信號302獲得足夠電力後，第二NFC功能裝置開啟。第二NFC功能裝置的開啟以及電力的獲取，可能導致第一NFC功能裝置的磁場的非線性變化。可替換地，當第二NFC功能裝置是電力NFC裝置(powered NFC device)，其並不從磁場獲得電力時，則當第二NFC功能裝置中的並聯穩壓器限制了其天線單元上的電壓時，可以看到非線性變化或耦合場。
例如，如圖3D所示，第一NFC功能裝置從所觀測的 檢測信號306觀測第一信號度量308-1、第二信號度量308-2、以及第三信號度量308-3。第一NFC功能裝置使用第一信號度量308-1和第二信號度量308-2統計地確定最佳擬合線作為統計關係312，以確定表示第三信號度量308-3的估計值的信號度量估計值310。
第一NFC功能裝置將第三信號度量308-3和信號度量估計值310比較，以確定信號度量308-3與第一信號度量308-1和第二信號度量308-2非線性相關。由於信號度量估計值310與第一信號度量308-1和第二信號度量308-2非線性相關，因此，第一NFC功能裝置做出在其磁場中存在第二NFC功能裝置的第二確定。
應當注意的是，圖3C中顯示的線性變化以及圖3D中顯示的非線性變化僅用於說明目的，相關領域的普通技術人員將認識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，其他線性和/或非線性變化是可以的。
再次參照圖1，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，在檢測到在其磁場中存在第二NFC功能裝置104時，第一NFC功能裝置102可以進入輪詢模式(例如習知輪詢操作模式208或對相關領域的普通技術人員來說顯而易見的任何其他適當的輪詢模式)，以建立與第二NFC功能裝置的通訊。
第一NFC裝置102將其相應資訊調變到載波上，並通過將調變的資訊通訊施加至第一天線來產生第一磁場，以提供第一資訊通訊152。第一NFC裝置102繼續應用沒有其相應資訊的第一載波，以在資訊已經被傳輸到第二NFC裝置104時繼續提供第一資訊通訊152。第一NFC裝置102 與第二NFC裝置104充分接近，使得第一資訊通訊152電感地耦接到第二NFC裝置104的第二天線。
第二NFC裝置104從第一資訊通訊152得到或獲得電力以恢復、處理、和/或提供對該資訊的回應。第二NFC裝置104解調變第一資訊通訊152，以恢復和/或處理資訊。第二NFC裝置104可以通過將其相應資訊施加至電感地耦接到的第二天線的第一載波來對該資訊進行回應，以提供第二調變資訊通訊154。
在國際標準ISO/IE 18092：2004(E)、2004年4月1日發表的“Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Near Field Communication-Interface and Protocol(NFCIP-1),”、以及國際標準ISO/IE 21481：2005(E)、2005年1月15日發表的“Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Near Field Communication-Interface and Protocol-2(NFCIP-2),”中描述了第一NFC裝置102和/或第二NFC裝置104的進一步操作，其全部內容結合於此作為參考。
雖然圖1和圖3A至圖3D已經就發起者模式操作和接受者模式操作進行了描述，但是相關領域的普通技術人員應當認識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，圖1中描述的第一NFC裝置102和/或第二NFC裝置104和/或圖3A至圖3D中描述的第一NFC功能裝置和/或第二NFC功能裝置可以可替換地被配置為以通訊操作模式(communicator mode of operation)來運行。這些NFC裝置和/或NFC功能裝置可被配置為以發起者模式操作和/或接 受者模式操作來運行，並且在通訊操作模式中可以在這些操作模式之間切換。
用於檢測NFC功能裝置的方法圖4是根據本發明範例性實施方式的用於檢測磁場中的NFC功能裝置的存在的範例性操作步驟的流程圖。本發明不限於該操作描述。相反，根據此處的教導，對於相關領域的普通技術人員來說顯而易見的是，其他操作控制流程也在本發明的範圍和精神內。以下討論描述了圖4中的步驟。
在步驟402，操作控制流程提供了代表檢測信號(例如檢測信號302之一)的區間的磁場。例如，該檢測信號可以被解析成例如區間304-1至304-3的多個區間。多個區間中的每個被表徵為具有對應的功率準位p和對應的持續時間t。操作控制流程為其對應的持續時間t以其對應的功率準位p提供這些多個區間中的一個。
在步驟404，操作控制流程觀測來自步驟402的區間的信號度量。
在步驟406，操作控制流程確定檢測信號是否包括更多區間。如果是，則操作控制流程返回到步驟402以為其對應的持續時間t以其對應的功率準位p提供檢測信號的另一區間。否則，操作控制流程進行到步驟408。
在步驟408，操作控制流程從來自步驟402的區間中選擇一個，進而估計該所選區間的信號度量。例如，操作控制流程可以使用在步驟404中觀測的未被選擇的區間的信號度量來統計地確定最佳擬合線。在另一實例中，操作控制流程可以使用在步驟404中觀測的未被選擇的區間的 信號度量來統計地確定最佳擬合的合適曲線(例如二次多項式、三次多項式、高階多項式、或者其任何組合)。操作控制流程可以使用最佳擬合線或最佳擬合的合適曲線來估計所選擇的區間。
在步驟410，操作控制流程將在步驟404中觀測的、來自步驟408的所選擇區間的信號度量和步驟408選擇的、在步驟408中估計的區間的信號度量之間的差與臨界值相比較。當差小於臨界值時，操作控制流程做出第一確定，即，從步驟408選擇的區間與未從步驟408被選擇的區間線性相關，表明在其磁場中不存在另一裝置。操作控制流程返回到步驟402以提供另一檢測信號。否則，當差大於或等於臨界值時，操作控制流程做出第二確定，即，從步驟408選擇的區間與未從步驟408選擇的區間非線性相關，表明在其磁場中存在另一裝置。操作控制流程前進至步驟412。
在步驟412，操作控制流程開始輪詢模式操作，以與存在於其磁場中的裝置建立通訊。
範例性NFC裝置
圖5顯示了根據本發明範例性實施方式的可以用於檢測其他NFC功能裝置的存在的NFC裝置的方塊圖。NFC裝置500可以被配置為以檢測操作模式來運行，以檢測在其磁場中的另一NFC功能裝置的存在。應當注意的是，圖5僅顯示了檢測操作模式，相關領域的普通技術人員將認識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，NFC裝置500可以被配置為以其他操作模式來運行，例如，點對點(P2P)通訊模式或讀取/寫入器(R/W)通訊模式。NFC 裝置500包括控制器模組502、調變器模組504、天線模組506、以及解調變器模組508。NFC裝置500可以代表第一NFC裝置102的範例性實施方式。控制器模組502控制NFC裝置500的整體操作和/或配置。在檢測操作模式中，控制器模組502產生檢測信號552(例如，檢測信號302)。檢測信號552可以代表單調遞增和/或遞減函數。
控制器模組502可以回應於命令而產生檢測信號552。命令可以從一個或多個資料儲存裝置提供到控制器模組502，其中，該資料儲存裝置例如是一個或多個非接觸式轉發器(transponder)、一個或多個非接觸式標籤、一個或多個非接觸式智慧卡、以及在不背離本發明的精神和範圍的情況下對相關領域的普通技術人員來說顯而易見的其他機器可讀媒體、或者其組合。其他機器可讀媒體可以包括但不限於：唯讀記憶體(ROM)，隨機存取記憶體(RAM)，磁片儲存媒體，光學儲存媒體，快閃記憶體裝置，電學、光學、聲學、或其他形式的傳播信號(例如載波、紅外信號、數位信號)。控制器模組502還可以接收來自用戶介面的命令，其中，用戶介面例如是觸摸螢幕顯示器、字母數位鍵盤、麥克風、滑鼠、揚聲器、以及在不背離本發明的精神和範圍的情況下對相關領域的普通技術人員來說顯而易見的其他合適用戶介面。控制器模組502可以進一步接收來自耦接到NFC裝置500的其他電子裝置或主機裝置的命令。
調變器模組504使用任何合適的類比或數位調變技術將檢測信號552調變到載波(例如，頻率約為13.56 MHz 的無線電頻率載波)上，以提供調變的檢測信號554。合適的類比或數位調變技術可以包括振幅調變(AM)、頻率調變(FM)、相位調變(PM)、相移鍵控(PSK)、頻移鍵控(FSK)、幅移鍵控(ASK)、正交振幅調變(QAM)、和/或對相關技術的普通技術人員來說顯而易見的任何其他合適的調變技術。在範例性實施方式中，調變器模組504可以包括由控制器模組502控制的直接數位合成器(DDS)，以產生檢測信號552。在該範例性實施方式中，調變器模組504進一步包括類比數位轉換器(ADC)，以根據載波將檢測信號552從數位表示轉換成類比表示，以提供經調變的檢測信號554。
天線模組506將調變的檢測信號554施加至例如共振調諧電路的電感耦合元件，以產生磁場來提供檢測序列556。天線模組506觀測檢測序列556，以提供所觀測的檢測序列558。
解調變器模組508使用任何合適的類比或數位調變技術來解調變所觀測的檢測序列558，以提供恢復的檢測信號560。合適的類比或數位調變技術可以包括振幅調變(AM)、頻率調變(FM)、相位調變(PM)、相移鍵控(PSK)、頻移鍵控(FSK)、幅移鍵控(ASK)、正交振幅調變(QAM)和/或對相關領域的普通技術人員顯而易見的其他合適的調變技術。
控制器模組502可以確定恢復的檢測信號560的多個信號度量。該多個信號度量可以包括恢復的檢測信號560的平均值電壓和/或電流準位、平均電壓和/或電流準位、暫態電壓和/或電流、均方根電壓和/或電流準位、平均功 率(mean power)、平均功率(average power)、暫態功率、均方根功率、信號包絡、和/或在不背離本發明的精神和範圍的情況下對相關領域的普通技術人員來說顯而易見的任何其他合適的信號度量。例如，控制器模組502可以確定在不同的時間實例的所恢復的檢測信號560的多個信號度量。
控制器模組502根據多個信號度量中的至少兩個第一信號度量來確定統計關係，從而確定多個信號度量之一的至少一個第二信號度量的估計值。控制器模組502將至少一個第二信號度量的估計值與至少一個第二信號度量相比較，以確定這些信號度量之間的差。當該差表明至少一個第二信號度量與至少兩個第一信號度量線性相關時，控制器模組502做出在磁場中不存在另一NFC功能裝置的第一確定。可替換地，當該差表明至少一個第二信號度量與至少兩個第一信號度量不線性(即，非線性)相關時，第一NFC功能裝置做出另一NFC功能裝置存在於磁場中的第二確定。在範例性實施方式中，控制器模組502可以將至少一個第二信號度量和至少一個第二信號度量的估計值之間的差與臨界值相比較，並且當該差小於臨界值時做出第一確定，或者當該差大於或等於臨界值時做出第二確定。
再次參照圖3A，如圖3A至圖3D所描述的，第一NFC功能裝置在檢測到在其磁場中存在第二NFC功能裝置時，第一NFC功能裝置可以繼續提供檢測信號302，以證實在其磁場中仍保留第二NFC功能裝置。例如，如圖6A所示，第一NFC功能裝置通過觀測該檢測信號302檢測其磁 場變化，以提供觀測的檢測信號602。第一NFC功能裝置從觀測的檢測信號602觀測對應於第一區間304-1的第一信號度量604-1、對應於第二區間304-2的第二信號度量604-2、對應於第三區間304-3的第三信號度量604-3。第一信號度量604-1、第二信號度量604-2、和/或第三信號度量604-3可以表示其對應區間304-1至304-3的平均值、總能量、平均功率、均方、暫態功率、均方根、變異數、範數、電壓準位、耦合因數、和/或在不背離本發明的精神和範圍的情況下對於相關領域的普通技術人員顯而易見的任何其他合適的信號度量。
第一NFC功能裝置根據信號度量604-1至604-3中的至少兩個第一信號度量來確定統計關係608，按照與圖3A至圖3D描述的大致相似的方式來確定表示信號度量604-1至604-3中的至少一個第二信號度量的信號度量估計值606，以確定在其磁場中存在第二NFC功能裝置。
通常，當第二NFC功能裝置不再存在於磁場中時，其不再從檢測信號302得到或獲得電力。當第二NFC功能裝置已經離開該磁場時，第一NFC功能裝置可以觀測所觀測的檢測信號602的信號度量的變化，例如，信號的增大和/或減小。
例如，如圖6B所示，在檢測到存在第二NFC功能裝置之後，回應於另一檢測信號302，第一NFC功能裝置從另一觀測的檢測信號612觀測對應於第一區間304-1的第一信號度量610-1、對應於第二區間304-2的第二信號度量610-2、對應於第三區間304-3的第三信號度量610-3。第一NFC功能裝置將第一信號度量604-1、第二信號度量 604-2、和/或第三信號度量604-3與其對應的第一信號度量610-1、第二信號度量610-2、和/或第三信號度量610-3相比較，以確定這些信號度量之間的差是否表明在其磁場中不再存在第二NFC功能裝置。第一信號度量610-1、第二信號度量610-2、和/或第三信號度量610-3可以表示其對應區間304-1至304-3的平均值、總能量、平均功率、均方、暫態功率、均方根、變異數、範數、電壓準位、耦合因數、和/或在不背離本發明的精神和範圍的情況下對於相關領域的普通技術人員顯而易見的任何其他合適的信號度量。
通常，當第一NFC功能裝置觀測到對應的信號度量之間的至少一個差時，第一NFC功能裝置做出在其磁場中不再存在第二NFC裝置的第五確定。可替換地，當第一NFC功能裝置沒有觀測到這些對應的信號度量之間的差時，第一NFC功能裝置做出在其磁場中仍然存在第二NFC裝置的第六確定。在範例性實施方式中，第一NFC功能裝置可以將這些對應的信號度量之間的差與臨界值相比較，並且當差大於或等於臨界值時做出第五確定，或者當差小於臨界值時做出第六確定。
如圖6B中另外顯示的，第三信號度量610-3大於第三信號度量604-3，這表明第二功能NFC裝置不再存在於第一NFC功能裝置的磁場中。當第一NFC功能裝置觀測到第三信號度量604-3不同於第三信號度量610-3時，第一NFC功能裝置做出在其磁場中不再存在第二NFC裝置的第五確定。然而，該實例並不是限制性的，第一信號度量604-1和第一信號度量610-1和/或第二信號度量604-2 和第二信號度量610-2之間的其他差也可以表明第二NFC裝置不再存在於第一NFC功能裝置的磁場中。
可選地，第一NFC功能裝置可以進入輪詢操作模式，以證實在其磁場中不再存在第二NFC裝置。
應當注意的是，圖6A中顯示的線性變化和圖6B中顯示的非線性變化僅用於說明目的，相關領域的普通技術人員將認識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，其他線性和/或非線性變化是可以的。
結論
應當理解的是，詳細的說明書部分而不是摘要部分將用於解釋申請專利範圍。摘要可以闡述本發明的一個或多個而不是全部範例性實施方式，因此，並非旨在以任何方式限制本發明和所附的申請專利範圍。
以上已經借助於說明了指定功能及其關係的實施的功能構造方塊描述了本發明。為了便於描述，這裏任意地定義了這些功能構造方塊的界限。只要能適當地執行指定功能及其關係，可以定義其他的界限。
顯然，對於相關領域的普通技術人員來說，在不背離本發明的精神和範圍的情況下，可以在形式和細節上進行各種修改。因此，本發明不應被任何上述範例性實施方式限定，而是應當僅根據以下的申請專利範圍及其等同物來限定。
100‧‧‧近場通訊環境
102‧‧‧第一近場通訊裝置
104‧‧‧第二近場通訊裝置
152‧‧‧第一資訊通訊
154‧‧‧第二調變資訊通訊
202、204‧‧‧圖形說明
206-1~206-N‧‧‧習知檢測脈衝
210-1~210-N‧‧‧習知觀測檢測脈衝
208‧‧‧習知輪詢操作模式
302、306‧‧‧檢測信號
304-1‧‧‧第一區間
304-2‧‧‧第二區間
304-3‧‧‧第三區間
308-1‧‧‧第一信號度量
308-2‧‧‧第二信號度量
308-3‧‧‧第三信號度量
310‧‧‧信號度量估計值
312‧‧‧統計關係
314‧‧‧預期檢測信號
500‧‧‧近場通訊裝置
502‧‧‧控制器模組
504‧‧‧調變器模組
506‧‧‧天線模組
508‧‧‧解調變器模組
552‧‧‧檢測信號
554‧‧‧調變的檢測信號
556、558‧‧‧檢測序列
560‧‧‧恢復的檢測信號
602、612‧‧‧觀測的檢測信號
604-1、610-1‧‧‧第一信號度量
604-2、610-2‧‧‧第二信號度量
604-3、610-3‧‧‧第三信號度量
606‧‧‧信號度量估計值
608‧‧‧統計關係
S402~S412‧‧‧各個步驟流程
圖1顯示了根據本發明範例性實施方式的近場通訊環境的方塊圖；圖2顯示了第一習知近場通訊裝置用於檢測第二習知近場 通訊裝置的存在的習知檢測操作模式；圖3A顯示了根據本發明範例性實施方式的由第一近場通訊功能裝置用於檢測在其磁場內的第二近場通訊功能裝置的存在的檢測信號；圖3B顯示了根據本發明範例性實施方式的由第一近場通訊功能裝置用於檢測在其磁場內的第二近場通訊功能裝置的存在的檢測信號的第一可能變化；圖3C顯示了根據本發明範例性實施方式的由第一近場通訊功能裝置用於檢測在其磁場內的第二近場通訊功能裝置的存在的檢測信號的第二可能變化；圖3D顯示了根據本發明範例性實施方式的由第一近場通訊功能裝置用於檢測在其磁場內的第二近場通訊功能裝置的存在的檢測信號的第三可能變化；圖4是根據本發明範例性實施方式的用於檢測磁場內的近場通訊功能裝置的存在的範例性操作步驟的流程圖；圖5顯示了根據本發明範例性實施方式的可以用於檢測其他近場通訊功能裝置的存在的近場通訊裝置的方塊圖；圖6A顯示了根據本發明範例性實施方式的由第一近場通訊功能裝置用來檢測保持在其磁場內的第二近場通訊功能裝置的檢測信號的第一可能變化；以及圖6B顯示了根據本發明範例性實施方式的由第一近場通訊功能裝置用來檢測保持在其磁場內的第二近場通訊功能裝置的檢測信號的第二可能變化。
306‧‧‧檢測信號
308-1‧‧‧第一信號度量
308-2‧‧‧第二信號度量
308-3‧‧‧第三信號度量
310‧‧‧信號度量估計值
312‧‧‧統計關係

Claims (9)

  1. 一種近場通訊裝置，用於檢測在其磁場中存在的另一近場通訊功能裝置，包括：調變器模組，被配置為將檢測信號調變到載波上，以提供經調變的檢測信號；天線模組，被配置為將所述經調變的檢測信號施加至電感耦合元件，以產生提供所述檢測信號的所述磁場；解調變器模組，被配置為解調變所述檢測信號，以提供經恢復的檢測信號；以及控制器模組，被配置為：(i)確定所述經恢復的檢測信號的多個信號度量；(ii)根據所述多個信號度量中的至少兩個第一信號度量，估計所述多個信號度量中的至少一個第二信號度量，以提供所述至少一個第二信號度量的估計值；(iii)在所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量不線性相關時，確定在所述磁場中存在所述另一近場通訊功能裝置；(iv)將所述至少一個第二信號度量與所述至少一個第二信號度量的估計值進行比較，以確定其差異；以及(v)將所述差異與臨界值比較，以進一步確定所述磁場中是否存在所述另一近場通訊功能裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的近場通訊裝置，其中，所述多個信號度量表示從以下各項構成的組中選出的至少一項：不同的時間實例的所述恢復的檢測信號的平均值、總能量、平均功率、均方、暫態功率、均方根、變異數、範數、耦合因數、以及電壓準位。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的近場通訊裝置，其中，所述檢測信號被表徵為單調遞增階梯函數。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的近場通訊裝置，其中，所述檢測信號的特徵在於在第一持續時間處於第一功率準位以提供第一區間、在第二持續時間處於第二功率準位以提供第二區間、以及在第三持續時間處於第三功率準位以提供第三區間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的近場通訊裝置，其中，所述控制器模組進一步被配置為根據所述至少兩個第一信號度量來確定統計關係，並且根據所述統計關係來估計所述至少一個第二信號度量。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的近場通訊裝置，其中，所述統計關係是所述至少兩個第一信號度量之間的最佳擬合線。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的近場通訊裝置，其中當所述差異大於或等於所述臨界值時，確定所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量非線性相關。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的近場通訊裝置，其中，所述控制器模組進一步被配置為當所述差異小於所述臨界值時，確定所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量線性相關，當所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量線性相關時，確定在所述磁場中不存在所述另一近場通訊功能裝置。
  9. 一種用於檢測近場通訊裝置的存在的方法，包括：(a)由第二近場通訊裝置將檢測信號調變到載波上以提供經調變的檢測信號；(b)由所述第二近場通訊裝置將所述經調變的檢測信號施 加至電感耦合元件，以產生提供所述檢測信號的磁場；(c)由所述第二近場通訊裝置解調變所述檢測信號，以提供恢復的檢測信號；(d)由所述第二近場通訊裝置確定所述恢復的檢測信號的多個信號度量；(e)由所述第二近場通訊裝置根據所述多個信號度量中的至少兩個第一信號度量來估計所述多個信號度量中的至少一個第二信號度量，以提供所述至少一個第二信號度量的估計值；(f)在所述至少一個第二信號度量與所述至少兩個第一信號度量不線性相關時，由所述第二近場通訊裝置確定所述近場通訊裝置存在於所述磁場中；(g)將所述至少一個第二信號度量與所述至少一個第二信號度量的估計值進行比較，以確定其差異；以及(h)將所述差異與臨界值比較，以進一步確定所述磁場中是否存在所述另一近場通訊功能裝置。
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