TWI469553B - 第一近場通訊功能裝置及用於近場通訊的手勢檢測系統 - Google Patents

第一近場通訊功能裝置及用於近場通訊的手勢檢測系統 Download PDF

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Description

第一近場通訊功能裝置及用於近場通訊的手勢檢測系統
本公開總體涉及近場通訊(NFC)裝置及其操作和應用。更具體地，本公開涉及利用第一NFC裝置的動作與第二NFC裝置通訊的方法和裝置。
結合了NFC能力的產品有時在本領域中稱為具有NFC功能或NFC功能(NFC-enabled or NFC capable)產品。例如，包括NFC功能的行動電話或手機稱為具有NFC功能的行動電話或手機。NFC使兩個配置相似的裝置在短程內互相交換資料。雖然本領域沒有對短程範圍的嚴格定義達成一致，但一般認為NFC短程小於4cm。NFC一般在13.56MHz下和約106kbit/s至848kbit/s的速率下操作。NFC一般需要使用讀取器(或發起者(initiator))和標籤(或目標)。讀取器主動產生可對標籤提供電力的磁場。這使NFC標籤的配置具有非常簡單的形式因素，例如，不要求使用電池的識別標籤、貼紙(sticker)、遙控鑰匙或卡片。也可實現NFC點對點通訊(peer-to-peer communication)，兩個裝置都具有電力。
NFC在具有NFC功能的裝置中用作常規用戶介面按鈕的替代物。常規情況下，用戶透過各種功能表和/或子功能表導航到第一NFC功能裝置，例如，行動電話中的特定功能表，將應用調用到前臺運行並在與第二NFC功能裝置交互時接收NFC事件和資料，或在接收符合用戶註冊標準的資料時對調用的一個或多個後台應 用進行註冊。用戶輕觸(tap)第一NFC功能裝置，以透過將兩者實體接觸或將其置於互相接近的範圍內而在兩個NFC功能裝置之間啟動預期動作。第一NFC功能裝置回應於交易而採取的動作取決於用戶啟動的前臺應用/配置功能表或從第二NFC功能裝置上讀取的資料內容。這些交易取決於用戶與行動電話的用戶介面進行的用於開始交易的交互。
本公開的一個方面一種第一近場通訊(NFC)功能裝置，其包括：天線模組，被配置為檢測來自第二NFC功能裝置的所產生的磁場，所述天線模組包括：初級電感耦合元件，被配置為利用所述第二NFC功能裝置接收和發射資料；以及多個無源(passive)電感耦合元件，各個無源電感耦合元件被配置為當處於所產生的磁場的範圍內時提供檢測信號；以及控制器模組，被配置為基於各個無源電感耦合元件的檢測信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述第一NFC功能裝置中，優選：所述多個無源電感耦合元件中的第一無源電感耦合元件被配置為當所述第二NFC功能裝置的所產生的磁場在所述第一無源電感耦合元件的範圍內透過時提供第一檢測信號；所述多個無源電感耦合元件中的第二無源電感耦合元件被配置為當所述第二NFC功能裝置的所產生的磁場在所述第二無源電感耦合元件的範圍內透過時提供第二檢測信號；以及所述控制器模組被配置為基於所述第一電感耦合元件和所述第二電感耦合元件的檢測信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述第一NFC功能裝置中，優選：無源電感耦合元件的陣列包括多個NFC標籤；所述檢測信號包括通用輸入/輸出(GPIO)信號，各個NFC標籤被配置為當檢測所產生的磁場時提供所述GPIO信號；以及所述控制器模組還包括被配置為產生定時基準的 計時器，其中，所述控制器模組基於所述定時基準和檢測所產生的磁場的各個NFC標籤的所述GPIO信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述第一NFC功能裝置中，優選：無源電感耦合元件的陣列包括多個NFC線圈，各個NFC線圈與波封檢測器耦合，所述檢測信號為波封檢測器在所產生的磁場的範圍內時提供的類比信號。
上述第一NFC功能裝置中，優選：所述控制器模組還包括類比數位(A/D)轉換器和計時器，所述A/D轉換器被配置為感測高於所述檢測信號的特定臨界值的電壓準位，所述計時器被配置為產生定時基準，其中，所述控制器模組基於所述定時基準和所述多個NFC線圈的檢測信號的感測電壓準位確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述第一NFC功能裝置中，優選所述第一NFC功能裝置包括NFC標籤，而所述第二NFC功能裝置包括NFC讀取器。
上述第一NFC功能裝置中，優選所述第一NFC功能裝置發起與所確定的動作相關聯並且回應於所確定的動作的預定交易。
本公開的另一方面涉及一種第一近場通訊(NFC)功能裝置，其包括：調變器模組，被配置為將信號調變到載波上以提供調變信號；天線模組，包括初級線圈和至少一個次級線圈，所述初級線圈和所述至少一個次級線圈各自包括電感耦合元件和波封檢測器，所述天線模組被配置為：將所述調變信號施加至所述初級線圈以產生磁場，從而將所述調變信號提供給第二NFC功能裝置；以及提供波封檢測信號以識別出什麼時候所述第二NFC功能裝置處於所述初級線圈或所述至少一個次級線圈的所產生的磁場內；以及控制器模組，被配置為基於所述天線模組的所述波封檢測信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述第一NFC功能裝置中，優選：所述初級線圈被配置為當 所述第二NFC功能裝置在所述初級線圈的所產生的磁場內透過時提供第一波封檢測信號；所述至少一個次級線圈被配置為當所述第二NFC功能裝置在所述至少一個次級線圈的所產生的磁場內透過時提供第二波封檢測信號；並且所述控制器模組包括被配置為產生定時基準的計時器，所述控制器模組被配置為基於所述定時基準和所述第一波封檢測信號和所述第二波封檢測信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述第一NFC功能裝置中，優選：所述初級線圈被配置為從所述控制器模組接收第一電流，所述初級線圈中的所述第一電流感應所述至少一個次級線圈中的第二電流；所述初級線圈中的所述波封檢測器被配置為基於所述第一電流的變化而改變所述第一波封檢測信號；所述至少一個次級線圈中的所述波封檢測器被配置為基於所述第二電流的變化而改變所述第二波封檢測信號；並且所述控制器模組被配置為檢測所述第一波封檢測信號和所述第二波封檢測信號的變化，並基於所檢測到的所述第一波封檢測信號和所述第二波封檢測信號的變化來確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作；其中，所述第一電流的變化表示所述第二NFC功能裝置在所述初級線圈的所產生的磁場內，並且其中，所述第二電流的變化表示所述第二NFC功能裝置在所述至少一個次級線圈的所產生的磁場內。
上述第一NFC功能裝置中，優選：所述至少一個次級線圈還包括多個次級線圈，波封檢測器與所述多個次級線圈中的各個次級線圈耦合，並且相對於所述初級線圈定位使得所述初級線圈中的所述第一電流感應各個次級線圈中的所述第二電流；並且所述控制器模組還被配置為檢測由所述多個次級線圈中的各個次級線圈的波封檢測器輸出的波封檢測信號的變化。
上述第一NFC功能裝置中，優選：所述初級線圈被配置為從所述控制器模組接收第一電流；所述至少一個次級線圈被配置為 從所述控制器模組接收第二電流；所述初級線圈中的所述波封檢測器被配置為基於由在所述初級線圈的所產生的磁場中透過的所述第二NFC功能裝置引起的所述第一電流的變化而改變所述第一波封檢測信號；所述至少一個次級線圈中的所述波封檢測器被配置為基於由在所述至少一個次級線圈的所產生的磁場中透過的所述第二NFC功能裝置引起的所述第二電流的變化而改變所述第二波封檢測信號；所述控制器模組被配置為檢測所述第一波封檢測信號和所述第二波封檢測信號的變化，並基於檢測到的所述第一波封檢測信號和所述第二波封檢測信號的變化確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述第一NFC功能裝置中，優選所述至少一個次級線圈還包括多個次級線圈，所述多個次級線圈中的各個次級線圈具有波封檢測器，並且各個次級線圈從所述控制器模組接收電流；並且所述控制器模組還被配置為檢測所述多個次級線圈中的各個次級線圈的波封檢測器輸出的波封檢測信號的變化。
上述第一NFC功能裝置中，優選所述第一NFC功能裝置包括NFC讀取器，並且所述第二NFC功能裝置包括NFC標籤。
本公開的再一方面涉及一種手勢檢測系統，其包括：第一近場通訊(NFC)功能裝置，所述第一NFC功能裝置包括：天線模組，包括多個電感耦合元件，所述天線模組被配置為當第二NFC功能裝置在所述多個電感耦合元件中的一個或多個電感耦合元件的範圍內透過時檢測所述第二NFC功能裝置的動作；以及控制器模組，被配置為基於所述第二NFC功能裝置從其透過的所述多個電感耦合元件中的一個或多個電感耦合元件的檢測信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作，其中，控制器模組從陣列中的一個或多個電感耦合元件接收所述檢測信號，以用於所述確定。
上述手勢檢測系統中，優選：所述多個電感耦合元件包括無 源電感耦合元件；並且所述第二NFC功能裝置被配置為產生磁場；其中，當所產生的磁場範圍內的各個無源電感耦合元件的感應電壓超過標籤啟動電壓時所述多個電感耦合元件的各個無源電感耦合元件將通用輸入/輸出(GPIO)信號輸出為所述檢測信號。
上述手勢檢測系統中，優選：所述多個電感耦合元件中的第一無源電感耦合元件被配置為當所述第二NFC功能裝置的所產生的磁場在第一無源電感耦合元件的範圍內透過時提供第一GPIO信號；所述多個無源電感耦合元件中的第二無源電感耦合元件被配置為當所述第二NFC功能裝置的所產生的磁場在第二無源電感耦合元件的範圍內透過時提供第二GPIO信號；並且所述控制器模組被配置為基於所述第一GPIO信號和所述第二GPIO信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
上述手勢檢測系統中，優選還包括：調變器模組，被配置為將信號調變到載波上以提供調變信號；其中，所述多個電感耦合元件包括初級線圈和至少一個次級線圈，所述初級線圈和各個次級線圈包括電感耦合元件和波封檢測器；其中，所述檢測信號包括波封檢測信號；並且其中，所述天線模組還被配置為將調變信號施加至所述初級線圈以產生磁場，從而將調變信號提供至所述第二NFC功能裝置，並將所述波封檢測信號從所述初級線圈和各個次級線圈提供至控制器模組。
上述手勢檢測系統中，優選：所述初級線圈被配置為當所述第二NFC功能裝置在所述初級線圈的所產生的磁場內透過時提供第一波封檢測信號；所述至少一個次級線圈被配置為當所述第二NFC功能裝置在所述次級線圈的所產生的磁場內透過時提供第二波封檢測信號；並且所述控制器模組包括被配置為產生定時基準的計時器，所述控制器模組被配置為基於所述定時基準和所述第一波封檢測信號和所述第二波封檢測信號確定所述第二NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的動作。
本公開的又一方面涉及一種第一近場通訊(NFC)功能裝置，其包括：天線模組，被配置為檢測來自第二NFC功能裝置的所產生的磁場；加速度計，被配置為輸出動作信號；以及控制器模組；其中，所述第一NFC功能裝置被配置為在檢測到所產生的磁場時啟動所述加速度計；其中，所述控制器模組被配置為基於所述加速度計的動作信號確定所述第一NFC功能裝置相對於所述第一NFC功能裝置的先前位置的動作；並且其中，所述控制器模組被配置為啟動與所確定的動作相關聯的交易。
100‧‧‧NFC環境
102‧‧‧第一NFC裝置
104‧‧‧第二NFC裝置
152‧‧‧第一資訊通訊
154‧‧‧第二調變資訊通訊
200‧‧‧交互環境
210‧‧‧NFC裝置
212‧‧‧控制器模組
214‧‧‧調變器模組
216‧‧‧天線模組
218‧‧‧解調器模組
202、204‧‧‧NFC功能裝置
250-1~250-i‧‧‧自由度
252、254、262‧‧‧通訊序列
256、258‧‧‧觀測入站序列
260‧‧‧恢復信號
264、450‧‧‧通訊路徑
300、302、304、306、310、316‧‧‧電感耦合元件
375‧‧‧劃動動作
400‧‧‧電感元件
404‧‧‧NFC線圈
406、408、510、512、1104~1106‧‧‧NFC標籤
452、454、556‧‧‧GPIO信號
475、585、775‧‧‧劃動
500、600‧‧‧NFC標籤陣列
700、800、900、900-1~900-m‧‧‧NFC讀取器排列
704‧‧‧初級NFC線圈
706、806-1~806-3、906-1~906-n‧‧‧次級NFC線圈
750‧‧‧資料通路
752‧‧‧類比電壓信號
760‧‧‧磁場
972、1002‧‧‧NFC控制器
980-1~980-m‧‧‧電源匯流排
1000‧‧‧NFC讀取器群集
1004~1010‧‧‧NFC天線
1012‧‧‧NFC負荷
1050~1056‧‧‧信號匯流排
1100‧‧‧NFC標籤群集
1102‧‧‧NFC讀取器
1200、1300‧‧‧方法
S1202~S1210、S1302~S1310‧‧‧步驟
圖1為根據本公開的近場通訊環境的方塊圖；圖2A為一個NFC裝置可相對於另一個NFC裝置移動的坐標軸(x，y，z)和方向的方塊圖；圖2B顯示了根據本公開一個範例性實施方式的可用於檢測是否存在其他NFC功能裝置的NFC裝置的方塊圖；圖3A至圖3F顯示了第一NFC裝置可經過第二NFC裝置電感元件結構的範例方向；圖4顯示了根據本公開一個實施方式的具有多個無源電感元件的NFC裝置；圖5顯示了根據本公開另一個實施方式的具有多個無源電感元件的NFC裝置；圖6顯示了根據本公開另一個實施方式的具有多個無源電感元件的NFC裝置；圖7顯示了根據本公開一個實施方式的具有多個電感元件的NFC讀取器；圖8顯示了根據本公開另一個實施方式的具有多個電感元件的NFC讀取器；圖9A顯示了根據本公開另一個實施方式的具有多個電感元件的NFC讀取器； 圖9B顯示了根據本公開一個實施方式的具有多個電感元件的NFC讀取器的應用；圖10顯示了根據本公開一個實施方式的NFC讀取器群集(constellation)；圖11顯示了根據本公開一個實施方式的NFC標籤群集；圖12為根據本公開一個範例性實施方式的在NFC標籤陣列中進行情境確定(context determination)的範例操作步驟的流程圖；以及圖13為根據本公開一個範例性實施方式的在NFC讀取器陣列中進行情境確定的範例操作步驟的流程圖。
以下詳細說明參考附圖對本公開的範例實施方式進行圖解。詳細說明中提到的“一個範例性實施方式、”“範例性實施方式、”“範例範例性實施方式”等表示所述範例性實施方式可包括特定特徵、結構或特性，但每個範例性實施方式並不一定包括這些特定特徵、結構或特性。另外，這些短語不一定指代同一範例性實施方式。進一步，根據範例性實施方式對特定特徵、結構或特性進行說明時，無論是否有明確說明，相關領域的技術人員能夠將其這些特徵、結構或特性結合到其他範例性實施方式中實現。
本文所述的範例性實施方式僅用於說明，不具有限制性。還可採用其他範例性實施方式，並且，只要不脫離本公開的主旨和範圍，可對範例性實施方式進行修改。因此，詳細說明並非用於限制本公開。相反，本公開的範圍僅根據申請專利範圍及其等同方案而限定。
本公開的實施方式可在硬體、韌體、軟體或其任何組合中實施。本公開的實施方式還可實施為儲存在機器可讀介質上、可由一個或多個處理器讀取和執行的指令。機器可讀介質可包括用於以機器(例如，計算裝置)可讀形式儲存和傳輸資訊的任何機構。 例如，機器可讀介質可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁片儲存介質；光學儲存介質；快閃記憶體裝置；電氣、光學、聲學或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等)等。進一步，本文所述的韌體、軟體、程式、指令可進行特定動作。但是，應理解的是，這些說明僅為了方便起見，這些動作實際上由實施韌體、軟體、程式、指令等的計算裝置、處理器、控制器、或其他裝置進行。
範例性實施方式的以下詳細說明將完整展示本公開的整體特性，對於相關領域的技術人員顯而易見的是，只要不脫離本公開的主旨和範圍，不需要進行過度實驗便可很容易地修改和/或調整這些範例性實施方式，以用於各種應用。因此，根據本文所述的教導和指引，這些調整和修改應處於範例性實施方式的意義範圍內及多個等同方案的範圍內。應理解的是，本文的用語或術語出於說明的目的，並非用於限制，因此，相關領域的技術人員可根據本文的教導來解釋本說明的術語或用語。
本文將就NFC裝置和具有NFC功能的裝置對本公開進行說明，但對於相關領域的技術人員顯而易見的是，只要不脫離本公開的主旨和範圍，本公開可適用於採用近場和/或遠場的其他通訊。例如，本文將利用NFC通訊裝置對本公開進行說明，但對於相關領域的技術人員顯而易見的是，只要不脫離本公開的主旨和範圍，這些NFC通訊裝置的功能可適用於採用近場和/或遠場的其他通訊裝置。
術語
本文使用的術語“標籤”指可用於按照各種NFC或RFID標準在目標操作模式或標籤操作模式下操作的無線裝置。在目標操作模式下操作的標籤靠近讀取器或通訊裝置產生的磁場時，標籤對讀取器或通訊裝置的通訊啟動做出回應。某些情況下，標籤可用於從在發起者操作模式或讀取器操作模式下操作的另一個無線裝 置產生的磁場中獲得電力。
“讀取器”指能按照各種NFC或RFID標準在發起者操作模式或讀取器操作模式下操作的無線裝置。讀取器可產生磁場，並將資訊調變到磁場上，以與在目標操作模式下操作的另一個無線裝置通訊。
“通訊裝置(communicator)”指可用於在發起者模式或目標模式下操作，並可在這兩個模式之間切換的無線裝置。
本文使用的“NFC裝置”指獨立裝置、分立裝置或NFC功能裝置，根據特定實施方式的環境，可為標籤、讀取器或通訊裝置。
本文使用的術語“加速度計”指測量加速度或平移動作的工具。一般來說，市場上可買到的加速度計可測量線性加速度。這種加速度計一般實施為積體電路上的微機電系統(MEMS)。“角加速度計”可測量角轉動的變化率。術語“加速事件”指在一個或多個軸線上一起或單獨地超過預定加速度臨界值的加速度變化。
範例近場通訊(NFC)環境
圖1顯示了根據本公開一個範例性實施方式的NFC環境的方塊圖。NFC環境100使資訊(例如，一個或多個命令和/或資料)在互相足夠接近的第一NFC裝置102與第二NFC裝置104之間無線通訊。所述第一NFC裝置102和/或第二NFC裝置104可實施為獨立或分立裝置，或可組合或耦接到另一個電氣裝置或主裝置：例如，行動電話、可攜式計算裝置、另一個計算裝置(例如可攜式電腦、平板電腦或桌面電腦)、電腦週邊裝置(例如印表機)、可攜式音訊和/或視訊播放機、支付系統、寫票系統(例如，停車售票系統、公車售票系統、火車售票系統或入口售票系統)，或者在讀票系統、玩具、遊戲、海報、包裝、廣告材料、產品庫存檢查系統和/或對於相關領域的技術人員顯而易見的不脫離本公開的主旨和範圍的任何其他合適電子裝置內。此處，組合到另一個電氣裝置或主裝置內或與其耦合時，這種NFC裝置可稱為NFC 功能裝置或具有NFC功能的裝置。
第一NFC裝置102產生磁場，並為第二NFC裝置104探測磁場。可使用A型標準、B型標準、F(FeliCa)型標準、鄰近標準和/或對於相關領域的技術人員顯而易見的不脫離本公開的主旨和範圍的任何其他適用通訊標準實施第一NFC裝置102和第二NFC裝置104。所述A型標準和B型標準進一步在2010年11月18日公開的“NFC Forum：NFC Activity Specification：Technical Specification,NFC ForumTM Activity 1.0 NFCForum-TS-Activity-1.0”(下文中稱為NFC活動規範)和/或1999年6月11日公開的ISO/IEC 14443-3，“Identification cards-Contactless integrated circuit(s)cards-Proximity cards-Part 3：Initialization and anticollision”中定義，這兩個檔全部透過引用接到到本文。F型標準進一步在NFC活動規範中定義。鄰近標準進一步在2009年4月6日公開的ISO/IEC 15693-3：2009，“Identification cards-Contactless integrated circuit(s)cards-Vicinity cards-Part 3：Anti-collision and transmission protocol”(下文稱為“鄰近規範”)中定義。
建立與第二NFC裝置104的通訊時，第一NFC裝置102將其對應資訊調變到第一載波上，並透過給第一NFC裝置的第一天線施加調變資訊而產生第一磁場，以提供第一資訊通訊152。第一NFC裝置102在無對應資訊的情況下繼續施加第一載波，以在資訊已傳輸給第二NFC裝置104之後繼續提供第一資訊通訊152。所述第一NFC裝置102最夠接近第二NFC裝置104，使第一資訊通訊152電感耦合到第二NFC裝置104的第二天線上。
第二NFC裝置104從第一資訊通訊152獲得電力，以恢復、處理資訊，並/或對資訊提供回應。第二NFC裝置104對第一資訊通訊152進行解調，以恢復和/或處理資訊。所述第二NFC裝置104可透過將其對應資訊應用到被電感耦合在第二天線上的第一 載波而對所述資訊做出回應，以提供第二調變資訊通訊154。在某些情況下，所述第一NFC裝置102和第二NFC裝置104可在點對點關係下操作，在這種關係下，例如，其中之一或兩者為能在發起者模式或目標模式下操作的NFC通訊裝置。這種情況下，裝置之間會發生必要協商，從而為會話確定哪個在發起者模式下操作，哪個在目標模式下操作。
第一NFC裝置102和/或第二NFC裝置104的進一步操作的說明可見2004年4月1日公佈的國際標準ISO/IEC 18092：2004(E)，“Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Near Field Communication-Interface and Protocol(NFCIP-1)”和2005年1月15日公佈的國際標準ISO/IEC 21481：2005(E)，“Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Near Field Communication-Interface and Protocol-2(NFCIP-2)”，兩個文獻透過引用全部結合到本文。
透過手勢檢測確定情境
圖2A顯示了描繪在交互環境200中的三維空間中互相交互的兩個在高準位(on a high level)的NFC功能裝置202和204的方塊圖。NFC裝置202在NFC裝置204附近以各個方向移動。在某些情況下，NFC裝置202在移動時給NFC裝置204的各個部分施加磁場。在其他情況下，NFC裝置202經過NFC裝置204產生的一個或多個磁場。在這兩種情況下，NFC裝置204能根據NFC裝置202的移動產生的磁場的變化檢測NFC裝置202的動作。NFC功能裝置202和204可代表第一NFC裝置102和第二NFC裝置104的範例性實施方式。
在一個實施方式中，NFC功能裝置202可用於在發起者操作模式或讀取器操作模式下操作，所述NFC功能裝置204可用於在目標或標籤操作模式下操作。在該實施方式中，所述NFC功能裝 置204可包括可用於形成標籤陣列的多個標籤。在另一個實施方式中，NFC功能裝置202可用於在目標或標籤操作模式下操作，NFC功能裝置204可用於在發起者操作模式或讀取器操作模式下操作。在該實施方式中，NFC功能裝置204可包括可用於形成NFC線圈陣列的多個NFC線圈。
在上述各個實施方式中，標籤陣列中的標籤數量和/或線圈陣列中的NFC線圈數量確定了交互環境200內手勢動作(gestural movement)的自由度250-1至250-i。例如，具有至少兩個標籤和/或NFC線圈的標籤陣列和/或NFC線圈陣列允許交互環境200內的手勢動作具有自由度250-1至250-i中的單個自由度。在該範例中，該單個自由度使NFC功能裝置204檢測NFC功能裝置202沿基本水準軸線，例如，圖2A所示的x軸、y軸或z軸的動作。另一個範例為，向標籤陣列添加更多標籤和/或向線圈陣列添加更多線圈使交互環境200記憶體在自由度250-1至250-i中的更多自由度。在該範例中，簡單手勢(例如NFC功能裝置202沿自由度250-1至250-i的其中之一的動作(motion))和/或更複雜手勢(例如NFC功能裝置202沿自由度250-1至250-i中多於一個的自由度或自由度250-1至250-i的組合的動作，可被NFC功能裝置204檢測。
下文對NFC功能裝置202和204在若干交互環境中的多個實施方式進行了討論。
圖2B顯示了根據本公開範例性實施方式的可使用的NFC裝置的方塊圖。NFC裝置210可用於在目標操作模式下操作，以對在其環境內產生磁場的另一個NFC功能裝置的存在做出回應。其還可用於在發起者操作模式下操作，以產生磁場，並啟動與其他NFC功能裝置的通訊。應注意的是，圖2B僅顯示了目標操作模式和發起者操作模式。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，只要不脫離本公開的主旨和範圍，NFC裝置210可用於在其他操作 模式下操作，例如，點對點(P2P)通訊模式。NFC裝置210包括控制器模組212、調變器模組214、天線模組216和解調器模組218。NFC裝置210可代表第一NFC裝置102、NFC功能裝置202和/或NFC功能裝置204的一個範例性實施方式。
所述天線模組216包括多個電感耦合元件，例如，一個或多個標籤和/或一個或多個NFC線圈。所述多個電感耦合元件的某些可用於從NFC裝置210向其他NFC功能裝置進行資訊通訊。在發起者操作模式下，調變通訊序列254可施加給多個電感耦合元件，以產生磁場，從而提供通訊序列262。所述調變通訊序列254可包括調變到載波上的資訊或僅包括載波本身。另外，所述多個電感耦合元件觀測入站序列256的磁場，以提供觀測人站序列258。在目標操作模式下，所述多個電感耦合元件可將通訊序列252調變到另一個NFC功能裝置產生的磁場上，以提供通訊序列262。另外，所述多個電感耦合元件觀測入站序列256的磁場，以提供觀測入站序列258。
這些多個電感耦合元件的其他電感耦合元件可用於檢測其他NFC功能裝置的動作。通常，NFC裝置210的磁場以及其他NFC功能裝置的磁場，可在其他電感耦合元件上感應各種電流和/或電壓。典型地，這些各種電流和/或電壓的大小與這些磁場的強度有關。
解調器模組218利用任何適用類比或數位調變技術對觀測入站序列258進行解調，以提供恢復信號260。所述適用類比或數位調變技術可包括振幅調變(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/或對於相關領域的技術人員顯而易見的任何其他適用調變技術。
在操作過程中，所述控制器模組212被配置為從天線模組216接收信號。控制器模組212在解調之後從天線模組216接收恢復 信號260。在本公開的實施方式中，控制器模組212可透過雙向通訊路徑264從天線模組216接收各種類比和/或數位信號。所述各種類比和/或數位信號可代表天線模組216的各種電流和/或電壓或其指標。在某些情況下，控制器模組212用於接收類比信號時還可包括類比數位(A/D)轉換器。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，可替代地，所述A/D轉換器可位於其他位置，例如，電感元件的一部分，或沿電感元件與控制器模組212之間的資料路徑。所述控制器模組212可包括計時器，用於協助確定天線模組216的電感元件的信號產生順序。
所述控制器模組212可回應命令而產生通訊序列252，例如，資料流程和/或檢測序列的波封。所述命令可從一個或多個資料儲存裝置(例如一個或多個非接觸式應答器、一個或多個非接觸式標籤、一個或多個非接觸式智慧卡、對於相關領域的技術人員顯而易見的不脫離本公開的主旨和範圍的任何其他機器可讀介質、或其任何組合)提供給控制器模組212。所述其他機器可讀介質可包括，但不限於，唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁片儲存介質、光學儲存介質、快閃記憶體裝置、電氣、光學、聲學或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號等)等。所述控制器模組212還可從用戶介面接收命令，例如，觸控螢幕顯示器、字母數位元鍵盤、麥克風、滑鼠、揚聲器、或對於相關領域的技術人員顯而易見的不脫離本公開的主旨和範圍的任何其他合適用戶介面等。所述控制器模組212可進一步從與NFC裝置210耦合的其他電氣裝置或主裝置接收命令。
另外，所述控制器模組212可基於經由雙向通訊路徑264、來自天線模組216的各種電流和/或電壓確定另一個NFC功能裝置的動作(也稱為劃動(swipe))。例如，所述各種電流和/或電壓可用於確定另一個NFC功能裝置移動時的動作。該另一個裝置經過天線模組216產生的和/或感應到天線模組216上的各個磁場時，多 個電感耦合元件的各種電流和/或電壓發生變化。控制器模組212可使用各種電流和/或電壓的所述變化確定該另一個裝置的動作。控制器模組212可將該動作與各個預定功能或命令關聯的各種儲存動作相比較。控制器模組212可選擇並選擇性地執行與儲存動作對應的預定功能或命令，所述儲存動作與另一個NFC功能裝置的確定動作匹配。
以上討論將控制器模組212作為NFC裝置210的一部分，但所述控制器模組212還可作為數據機控制器而獨立操作。可替代地，所述控制器模組212可在NFC裝置210與主裝置組合時與主計算元件組合操作。這種情況下，所述控制器模組212不需要執行進行上述功能的邏輯，但可將資料傳輸給主計算元件，或傳輸到主裝置之外，以進行處理。為了簡潔起見，下文對實施方式的討論中將控制器模組212作為各個實施方式的NFC裝置的一部分，但如上所述，可在控制器模組212、主計算元件或某些其他外部計算元件上執行邏輯。
特定劃動或劃動圖案控制的預定功能包括例如密鑰卡(key card)的增強安全性。因此，除讀取密鑰卡之外，安全系統還要求進行特殊劃動，或劃動組合，以完成認證。在一個範例中，這可包括左右劃動、上下劃動和右左劃動的組合。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，有多種不同可能組合。特定劃動或劃動圖案控制的其他預定功能可包括例如使用NFC功能行動電話在NFC功能電視的近場內以特定圖案劃動，以啟動電影或電視台的播放。NFC功能裝置在具有電視會議軟體的另一個NFC功能裝置的近場內的劃動可啟動電視會議會話。因此，與用戶和NFC功能裝置202或204的UI交互無關(根據情況而定)，即使用戶不對UI進行任何動作，並且不需要使用單個NFC裝置210的資料也可實現預定功能，從而確定情境，除非以下各個實施方式中另有說明。這些僅為範例，也可以有多種其他應用。
調變器模組214利用任何適用類比或數位調變技術對通訊序列252進行調變，以提供調變通訊序列254。所述適用類比或數位調變技術可包括振幅調變(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/或對於相關領域的技術人員顯而易見的任何其他適用調變技術。所述調變資料路徑如2B的虛線所示。
NFC裝置210例如用於在目標操作模式下操作時還可包括電力獲取模組。所述電力獲取模組可從觀測入站序列258為NFC裝置210獲取電力。所述電力獲取模組可進一步包括用於提供整流電力(DC電力)的整流模組、用於提供調節控制信號的調節控制器和用於基於調節控制信號防止NFC裝置210發生過壓的調節模組，過壓可能會在天線模組216的入站序列256過強時發生。
根據操作模式，上述一個或多個元件可為選擇性，例如，NFC裝置210用於在目標操作模式下操作時，調變器214可為任選的。
圖3A至圖3F顯示了NFC裝置的範例動作。使用圖2中的NFC功能裝置202和204作為範例。在圖3A至圖3F中，多個電感耦合元件300，包括電感耦合元件302、304、306、310和316被配置、排列為形成陣列。所述電感耦合元件300可代表一個或多個標籤和/或一個或多個NFC線圈。電感耦合元件300中電感耦合元件的數量、以及其配置和排列，在圖3A至圖3F中僅作為範例而顯示。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，所述電感耦合元件300的電感元件個體可多於或少於圖3A至圖3F中所示的數量，只要不脫離本公開的主旨和範圍，可配置為不同配置和排列方式。所述電感耦合元件300可實施為天線模組216的一部分。
圖3A至圖3C顯示了水準劃過(swipe across)電感耦合元件300。圖3D至圖3F顯示了垂直向下劃過電感耦合元件300。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，只要不脫離本公開的主旨和範圍，也可使用其他劃動方向。例如，可在從左上到右下、或從 左下到右上的方向、或上述任何方向的相反方向、或上述任何方向的組合方向上劃動。電感耦合元件300分別包括更少或更多的電感耦合元件時，可以有更少或更多的劃動方向。
在圖3A中，所述NFC功能裝置202開始在NFC功能裝置204的電感耦合元件300的頂行(首行)上進行水準劃動動作375。所述NFC功能裝置202首先經過電感耦合元件302。典型地，隨著NFC功能裝置202經過電感耦合元件302，耦合元件302內的電流和/或其上的電壓從第一電流和/或電壓向第二電流和/或電壓變化。NFC功能裝置202經過電感耦合元件302時，電感耦合元件300中的其他電感耦合元件內的電流和/或其上的電壓不受影響或受到的影響最小。
在圖3B中，所述NFC功能裝置202的劃動375完成經過電感耦合元件302，隨後經過電感耦合元件304。典型地，隨著NFC功能裝置202經過電感耦合元件304，耦合元件304內的電流和/或其上的電壓從第一電流和/或電壓向與第二電流和/或電壓變化。NFC功能裝置202經過電感耦合元件304時，電感耦合元件300中的其他電感耦合元件內的電流和/或其上的電壓不受影響或受到的影響最小。
在圖3C中，所述NFC功能裝置202的劃動375完成經過電感耦合元件304，隨後經過電感耦合元件306。典型地，隨著NFC功能裝置202經過電感耦合元件306，耦合元件306內的電流和/或其上的電壓從第一電流和/或電壓向第二電流和/或電壓變化。NFC功能裝置202經過電感耦合元件306時，電感耦合元件300中的其他電感耦合元件內的電流和/或其上的電壓不受影響或受到的影響最小。
劃動375經過各個電感耦合元件時，對應信號從各個電感耦合元件發送到NFC功能裝置204中的NFC控制器模組212。NFC控制器模組212在相關時間內分析NFC功能裝置202經過的各個 電感耦合元件(此處為元件302、304和306)所發送的信號，以確定NFC功能裝置202已在水準方向經過了電感耦合元件300的頂行。
圖3D至圖3F中所示的垂直劃動以與上述水準劃動相似的方式操作，不同之處在於，在垂直方向上劃動經過元件304、310和316。
NFC標籤陣列的範例實施方式
圖4顯示了根據本公開一個實施方式的多個電感元件400。所述多個電感元件400為圖2B的天線模組216的一個可能實施方式。所述多個電感元件400用於在目標操作模式下操作。例如，所述多個電感元件400可為NFC標籤陣列400，並包括能與另一個NFC功能裝置通訊的NFC線圈404，以及以下文所述方式操作的NFC標籤406和408。
NFC線圈404從另一個NFC功能裝置，例如，NFC功能裝置202接收通訊信號。在該實施方式中，所述NFC功能裝置202被配置為作為能產生磁場的NFC讀取器而操作。接收通訊信號由解調器模組218解調之後，從NFC線圈404沿共用通訊路徑450(例如作為觀測入站序列258)傳輸給控制器模組212。典型地，所接收的通訊信號包括各種命令(例如，輪詢命令和/或讀取命令)和/或資料。
NFC標籤406和408在圖4中以範例的方式顯示為NFC線圈404沿NFC標籤陣列400的x軸的兩側。在該配置下，所述NFC標籤陣列400能檢測NFC功能裝置202沿單個軸線的動作(用劃動475表示)。可替代地，NFC標籤陣列400可採用不同配置，例如，為NFC線圈404沿z軸的兩側。
NFC標籤406和408被配置和排列為互相隔開並與NFC線圈404隔開，使得經過NFC標籤陣列400(例如從左到右劃動475)的NFC讀取器不太可能使每個NFC標籤同時檢測NFC讀取器產 生的磁場。這是因為，來自NFC讀取器的所產生的磁場的功率密度以1/R6的比率下降，或者標籤的NFC讀取器的該範圍的倒數上升至六次冪。
在一個實施方式中，各個NFC標籤具有標籤啟動電壓準位，超過標籤啟動電壓準位時，標籤會單獨生效(assert)通用輸入輸出信號(GPIO)。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，根據期望靈敏度的不同，NFC標籤406和408的啟動可在不同標籤啟動電壓準位下發生。在圖4中，NFC標籤406和408分別將GPIO生效為GPIO信號452和GPIO信號454，這些信號由控制器模組212接收。
在一種範例情況下，所述NFC功能裝置202起NFC讀取器的作用，從左到右(即基本水準方向)劃過NFC標籤陣列400。劃動475使得所產生的磁場處於NFC線圈404和NFC標籤406和408的範圍內。所述NFC標籤406和408在幾何上隔開，使得NFC讀取器在NFC標籤408之上時NFC標籤406不生效GPIO信號452，隨後，在NFC讀取器在NFC標籤406之上時生效GPIO信號452。當NFC讀取器經過NFC標籤408的近場區域時，NFC標籤408生效GPIO信號454。隨著劃動475的進行時，所述NFC讀取器離開NFC標籤408的近場區域並經過NFC線圈404，NFC線圈404生效沿共用的通訊路徑450傳輸的GPIO信號。所述NFC讀取器繼續向右劃動475，離開NFC線圈404的近場區域，並經過NFC標籤406。所述NFC讀取器經過NFC標籤406的近場區域時，NFC標籤406生效GPIO信號452。劃動離開各個NFC標籤/線圈的近場區域時，失效(de-assert)相應的GPIO信號。
基於這些接收的GPIO信號和計時器，所述控制器模組212確定NFC標籤406、408和NFC線圈404生效的GPIO信號的順序，所述順序表示劃動動作。根據該劃動動作，所述控制器模組212將表示的劃動動作與先前與預定功能關聯的各個儲存劃動動 作列表相比較，並選擇由控制器模組212確定的與匹配劃動動作關聯的預定功能。控制器模組212隨後可啟動與表示的劃動動作關聯的所選預定功能。
在另一個實施方式中，NFC標籤406和408為具有波封檢測器的無源NFC線圈，而不是簡單無源NFC標籤。為了簡明起見，其仍將分別稱為NFC標籤406和408。在該實施方式中，NFC標籤406和408分別包括整流電路，用於給波封檢測器提供整流電壓(圖4中未顯示)。產生的磁場位於NFC標籤406的範圍內時，NFC標籤406的波封檢測器將類比電壓信號452傳輸給控制器模組212，所述信號表示接收磁場的強度。同樣，產生的磁場處於NFC標籤408的範圍內時，NFC標籤408的波封檢測器將類比電壓信號454傳輸給控制器模組212，所述信號表示接收磁場的強度。NFC線圈404也將在處於產生的磁場的範圍內時沿共用通訊路徑450提供類比電壓信號。功能另外根據圖2B和圖4在上文中說明。
圖5顯示了根據本公開另一個實施方式的多個電感元件500。多個電感元件500為圖2B的天線模組216的另一個可能實施方式，與圖4中的NFC標籤陣列400具有多種基本相似的特徵，但NFC標籤元件較多，因此自由度增加。因此，下文將僅對NFC標籤陣列400與多個電感元件500之間的區別進行進一步詳細說明。所述多個電感元件500還可為例如NFC標籤陣列500。NFC標籤陣列500被配置為在目標操作模式下操作。例如，除沿x軸的劃動動作(例，劃動475)之外，NFC功能裝置500還可根據圖5所示的軸線沿z軸的劃動585。對與相關領域的技術人員顯而易見的是，使用額外NFC標籤元件可實現其他劃動方向。
除上文根據圖4所述的特徵之外，NFC功能裝置500還包括標籤陣列中的NFC標籤510和512。與圖4中的NFC標籤406和408一樣，所述NFC標籤510和512可被配置為在達到標籤啟動 電壓後生效GPIO信號，或所述標籤可被配置為包括NFC線圈和輸出類比電壓信號的波封檢測器。在NFC標籤陣列輸出GPIO信號的實施方式中，所述NFC標籤510和512分別輸出GPIO信號556和558。在NFC標籤陣列輸出類比電壓信號的實施方式中，所述NFC標籤510和512分別輸出類比電壓信號556和558。控制器模組212進一步被配置為接收額外GPIO信號/類比電壓信號556和558。控制器模組212隨後根據生效的所有信號和控制器模組212中的計時器確定NFC標籤GPIO信號生效/類比電壓信號準位變化的順序，與圖4中的NFC功能裝置400的操作相似。
NFC標籤陣列500的配置還可允許對角線動作，例如，從NFC標籤陣列500的左下到右上，或對於相關領域的技術人員顯而易見的其他方向劃動。例如，所述NFC讀取器可足夠靠近NFC標籤陣列500左下角的NFC標籤408和512，使得獲取的電力足以超過標籤啟動電壓準位，並同時為兩個標籤生效GPIO信號。或者，在NFC標籤包括波封檢測器並輸出類比電壓信號的實施方式中，NFC標籤408和512同時輸出類比電壓信號。NFC讀取器經過的其他NFC標籤輸出額外信號。
控制器模組212接收這些信號，並將表示的劃動動作與先前與預定功能關聯的各種儲存劃動動作列表相比較。控制器模組212選擇控制器模組212確定的與匹配劃動動作關聯的預定功能。控制器模組212隨後可啟動與表示的劃動動作關聯的所選預定功能。
圖6顯示了根據本公開另一個實施方式的NFC標籤陣列600。所述NFC標籤陣列600為圖2B的天線模組216的另一個可能實施方式，與圖5的陣列500相似，但NFC標籤元件較多，因此劃動維度的自由度增加。NFC標籤陣列600也被配置為在目標操作模式下操作。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，使用額外NFC標籤元件可實現額外劃動方向。例如，NFC讀取器不需要在NFC標籤陣列600的任一側的週邊開始劃動。相反，控制器 模組212被配置為根據NFC讀取器的磁場處於NFC標籤陣列600的NFC標籤元件的範圍的持續時間內接收的信號確定單次劃動的一個劃動方向或多個方向。由於NFC標籤陣列600的解析度增加，大大增加了在NFC標籤陣列600的磁場內劃動的可能自由度。
NFC讀取器陣列的範例實施方式
圖7顯示了根據本公開一個實施方式的NFC讀取器排列700。NFC讀取器排列700為圖2B的天線模組216的另一個可能實施方式，被配置為在發起者操作模式下操作。在一個範例中，所述NFC裝置210為NFC讀取器。例如，所述NFC裝置可為圖2A的NFC功能裝置204。在該實施方式中，所述NFC讀取器排列700包括多個電感元件(例如，排列成陣列)，NFC目標或標籤提供劃動或手勢(圖7中未顯示)，所述劃動或手勢經過NFC讀取器排列700產生的磁場。該排列可稱為讀取器陣列。所述NFC標籤可為例如圖2A的NFC功能裝置202。
初級NFC線圈704被用於從其他NFC功能裝置例如NFC標籤發射和接收資料。在一個實施方式中，除數據接收和發射之外，所述初級NFC線圈704還從控制器模組212沿資料通路750接收第一電流。所述第一電流產生磁場760。所述磁場760在相鄰次級NFC線圈706中感應(induce)第二電流。
在該實施方式中，初級NFC線圈704和次級NFC線圈706分別包括波封檢測器。所述波封檢測器檢測各個NFC線圈中的電流變化。初級NFC線圈704的波封檢測器的輸出為代表NFC線圈中的電流量的類比電壓信號。該類比電壓信號透過資料通路750沿雙向通訊路徑264發送給控制器模組212。次級NFC線圈706的波封檢測器的輸出為代表次級NFC線圈706中的感應電流量的類比電壓信號752。該信號也透過雙向通訊路徑264發送給控制器模組212。
所述多個電感元件(此處顯示為NFC線圈)的配置和數量決 定了劃動(例如，劃動775)的可以有多少方向(自由度)並且仍可被檢測到。在該實施方式中，沿NFC讀取器排列700的x軸(水準軸)排列有兩個電感元件。在該配置下，所述NFC功能裝置700僅能識別水準軸上的劃動775。後面的實施方式顯示的裝置具有較多電感元件，其配置能實現較多劃動方向。上述圖3A至圖3F對本公開的可能範例劃動進行了討論。
在NFC標籤在處於NFC讀取器排列700產生的磁場內的情況下經過時，沿NFC功能裝置700的可用軸線(enabled axis)劃動第二NFC功能裝置(例如NFC標籤)會對各個NFC線圈產生負載。在一個範例中，所述劃動775在NFC功能裝置700上從左到右進行。所述NFC標籤首先經過初級NFC線圈704。線圈從NFC控制器702接收電流時，所述NFC標籤處於初級NFC線圈704產生的磁場內時，所述NFC標籤對初級NFC線圈704產生負載。這改變了初級NFC線圈704的電流，從而改變了波封檢測器的類比電壓信號輸出。類比電壓信號輸出的變化透過資料通路750沿雙向通訊路徑264發送給控制器模組212。隨著劃動775的進行，所述NFC標籤離開初級NFC線圈704的近場區域，並經過次級NFC線圈706。所述NFC標籤對次級NFC線圈706產生負載，改變了與次級NFC線圈706關聯的波封檢測器輸出的類比電壓信號752。
控制器模組212接收兩個類比電壓信號的變化。控制器模組212根據接收的類比電壓信號和控制器的計時器確定NFC線圈輸出類比電壓信號的順序，所述順序表示劃動方向。控制器模組212接收這些信號，並將表示的劃動動作與先前與預定功能關聯的各種儲存劃動動作列表相比較。所述控制器模組212選擇控制器模組212確定的與匹配劃動動作關聯的預定功能。所述控制器模組212隨後可啟動與表示的劃動動作關聯的所選預定功能。
在一個替代實施方式中，所述次級NFC線圈706可從控制器 模組212直接接收電流，與初級NFC線圈704一樣。這將增加類比電壓信號752的信號強度。由於不再依賴於僅測量次級NFC線圈706中的感應電流，因此更具穩固性。所述NFC線圈可間隔較遠，以多個NFC線圈有效覆蓋更大區域。所述NFC線圈的間隔可幫助減輕初級NFC線圈704與次級NFC線圈706之間的任何潛在信號幹擾。另外，控制器模組212可被配置為控制電流傳輸給各個NFC線圈的方式，以助於避免信號幹擾。與僅對初級NFC線圈704提供電流，並依賴於在相鄰次級線圈中感應電流的配置相比，這種配置消耗更多電流。在該替代實施方式中，除與各個NFC線圈耦合的波封檢測器直接測量由第二NFC功能裝置(例如NFC標籤)置於NFC線圈上的負載之外，操作相同。
圖8顯示了根據本公開另一個實施方式的NFC讀取器排列800。所述NFC讀取器排列800為圖2B的天線模組216的另一個可能實施方式，與圖7的排列700相似，但電感耦合元件(例如次級NFC線圈)較多，因此劃動維度的自由度增加。因此，所述NFC讀取器排列800也被配置為在發起者操作模式下操作。例如，除沿x軸的劃動動作之外，所述NFC功能裝置800還可根據圖8所示的軸線沿z軸劃動。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，使用額外NFC線圈可實現其他劃動方向。
除上文根據圖7所述的特徵之外，NFC讀取器排列800包括更多次級NFC線圈，圖8中顯示為次級NFC線圈806-1至806-3。在圖8中，所述次級NFC線圈806-1至806-3設為圍繞初級NFC線圈704的陣列。與次級NFC線圈706一樣，所述次級NFC線圈806-1至806-3可被配置為具有由初級NFC線圈704的磁場760感應的電流，或直接從控制器模組212接收電流。
NFC讀取器排列800的配置還允許對角線動作，例如，從NFC讀取器排列800的左下到右上，或對於相關領域的技術人員顯而易見的其他方向劃動。例如，所述NFC標籤可足夠靠近排列800 左下角的次級線圈806-1和806-3，兩個NFC線圈同時檢測到其磁場中存在NFC標籤。NFC標籤經過的其他NFC線圈輸出額外信號。
所述控制器模組212接收這些信號，並將表示的劃動動作與先前與預定功能關聯的各種儲存劃動動作列表相比較。控制器模組212選擇控制器模組212確定的與匹配劃動動作關聯的預定功能。所述控制器模組212隨後可啟動與表示的劃動動作關聯的所選預定功能。
圖9A顯示了根據本公開另一個實施方式的NFC讀取器排列900。所述NFC讀取器排列900與圖8的排列800相似，但電感耦合元件(例如，次級NFC線圈)較多，因此劃動維度的自由度增加。因此，所述NFC讀取器排列900也被配置為在發起者操作模式下操作。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，使用圖9A所示的額外次級NFC線圈可實現額外劃動方向。
具有NFC功能的裝置900包括直接圍繞初級NFC線圈704以及遍佈NFC讀取器排列900的其他部分的次級NFC線圈906-1至906-n。所述次級NFC線圈906-1至906-n可以各種幾何形狀放置，例如，成列和成行放置。在圖9中，所述次級NFC線圈906-1至906-n設為圍繞初級NFC線圈704的陣列。與圖8中的次級NFC線圈806-1至806-3一樣，所述次級NFC線圈906-1至906-n可被配置為具有從初級NFC線圈704感應的電流，或直接從控制器模組212接收電流。
在次級NFC線圈906-1至906-n被配置為具有從初級NFC線圈704感應的電流的實施方式中，可能的次級NFC線圈906-n的可能的數量取決於提供給初級NFC線圈704的電流的量，以及從初級NFC線圈704開始排列的每個後續列和/或行中感應的電流的量。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，可基於提供給初級NFC線圈704的電流和次級NFC線圈906-n基於所提供的電流 產生感應電流的效率計算讀取器排列中可能的額外次級NFC線圈906-n的數量。
在另一個實施方式中，NFC線圈906-1至906-n被配置為直接從控制器模組212接收電流。由於各個額外NFC線圈906-n不需要依賴於排列中另一個NFC線圈的感應電流，而這又依賴於提供給初級NFC線圈704的電流，因此，該實施方式不需要遵循相同設計依據，除此之外，操作與上文直接詳述的操作相同。
在圖9A所示的實施方式中，對於NFC讀取器不需要在NFC讀取器排列900的任一側的週邊開始劃動。相反，所述控制器模組212被配置為基於NFC標籤處於NFC讀取器排列900的磁場的範圍內的器件時控制器模組212接收的信號而確定單個劃動的一個劃動方向或多個方向。這大大增加了在NFC讀取器排列900的磁場內劃動的可能自由度。
圖9B顯示了根據本公開一個實施方式的圖9A的NFC讀取器排列900的一個應用。在該實施方式中，NFC控制器972(例如控制器模組212)可與多個NFC讀取器排列900連接，每個NFC讀取器排列900包括NFC電感元件個體906-1至906-n的陣列，所述陣列具有給NFC控制器972的信號輸出(attending signal output)982-1至982-n。在這種配置下，採用多個NFC讀取器排列時，每個NFC讀取器排列900-1至900-m分別包括資料和電源匯流排980-1至980-m。
每個NFC讀取器陣列900-1至900-m可包括初級NFC線圈704和多個次級NFC電感元件906-1至906-n，所述次級NFC電感元件906-1至906-n接收從NFC控制器972提供給初級NFC線圈704的電流感應的電流。或者，可替代地，每個初級NFC線圈704和每個次級NFC電感元件906-1至906-n可直接從NFC控制器972接收電流。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，每個NFC讀取器陣列900-1至900-m的NFC電感元件的數量可根據 需要並遵循特定應用的設計約束而排列。
其他範例實施方式
圖10顯示了根據本公開一個實施方式的NFC讀取器群集1000。該實施方式是對上文根據圖7、圖8和圖9A至圖9B所述的實施方式的擴展，每個NFC天線1004至1010單獨從NFC控制器1002獲得電力。在該實施方式中，每個NFC天線1004至1010可為單一NFC天線。或者，可替代地，與上述圖9B一樣，每個NFC天線1004至1010可包括多個次級NFC線圈(例如NFC讀取器排列700、800或900)，每個均由NFC控制器1002直接提供電力。每個NFC天線1004至1010互相獨立，可具有適用於NFC通訊的任何形狀或尺寸。
所述NFC天線1004至1010可被配置並排列為形成各種配置的群集(constellation)，例如，星形、方形、三角形或對於相關領域的技術人員顯而易見的其他形狀。圖10顯示了四個NFC天線1004至1010，但是，根據設計參數選擇和要求，可排列更多或更少NFC天線。由於讀取器群集1000中的每個NFC天線由NFC控制器1002直接提供電力，所述讀取器群集1000可佈置在比上文所述的實施方式更大的區域上。典型地，所述群集區域仍將足夠小，以在人利用NFC功能裝置(例如，遙控鑰匙(key fob)或智慧卡上的標籤)完成各種圖案的劃動的合理範圍內。或者，可在平板電腦或可攜式電腦上將多個NFC天線以一定群集放置。
每個NFC天線1004至1010透過信號匯流排1050至1056與NFC控制器1002連接。所述NFC控制器1002可為單一控制器，用於控制每個NFC天線1004至1010，或為多個控制器，例如，與各個NFC天線關聯的控制器。在NFC控制器1002包括多個控制器的實施方式中，所述多個控制器透過信號線互相連接。這樣，所述多個控制器可仍進行協作，使其各個NFC天線不對讀取器群集1000中的任何其他NFC天線的傳輸產生幹擾。在某些實施方 式中，各個NFC天線1004至1010能與經過他們的磁場範圍的NFC功能裝置進行通訊。
所述NFC控制器1002可同時對每個NFC天線1004至1010提供電力。可替代地，所述NFC控制器1002可快速切換各個NFC天線的單獨供電，例如，先對NFC天線1004供電、再對NFC天線1006供電、隨後對NFC天線1008供電、然後對NFC天線1010供電來迴圈供電。完成迴圈時，所述NFC控制器1002可從NFC天線1004重新開始迴圈。例如，各個NFC天線可在一次幾毫秒範圍的短時間地接收電力。
在操作中，NFC負荷(負載，load)1012開始劃動穿NFC天線1004至1010中的一個的磁場。如上所述，所述NFC負荷1012可為一種NFC標籤，例如，遙控鑰匙或智慧卡(或在點對點應用中的另一個NFC讀取器)。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，也可使用其他類型的NFC負荷。在一個範例中，所述NFC負荷1012開始在NFC天線1008的範圍內劃動。與圖7至圖8和圖9A至圖-9B中的NFC讀取器陣列的操作相似，NFC天線1004至1010中的每個NFC天線包括波封檢測器或其他硬體，以直接測量由於NFC負荷1012在NFC天線的場(field)內透過而引起的能量變化量。由於在NFC天線1008的場中的NFC負荷1012引起的能量變化透過信號匯流排1056作為信號發送給NFC控制器1002。這可以是表示NFC天線1008的場中是否存在NFC負荷1012的數位信號，或者是在上述各個實施方式中在NFC控制器1002轉換的類比電壓信號。
隨著NFC負荷1012的滑動繼續穿過讀取器群集1000，NFC負荷1012接著可透過NFC天線1006的場。NFC負荷1012在NFC天線1006的場中引起的能量變化透過信號匯流排1054作為信號發送給NFC控制器1002。完成劃動之前，劃動可繼續透過群集1000(包括已經經過的NFC天線)中的另一個NFC天線的場。
透過第一NFC天線的場的NFC負荷1012與讀取器群集1000中的任何後續NFC天線的場之間可能存在空間和時間間隔。NFC控制器1002可在從一個或多個NFC天線1004至1010接收表示檢測出其場內的NFC負荷1012的信號之後透過設置超時時段(timeout period)，從而對其進行補償。在該超時時段之後，如果NFC天線1004至1010中的僅一個NFC天線檢測到NFC負荷1012，所述NFC控制器1002可中止劃動方向的確定。
一旦NFC控制器1002確定劃動完成，則NFC控制器1002基於接收到的所有信號和NFC控制器1002中的計時器確定信號輸出順序，與前述實施方式中的NFC功能裝置的操作相似。順序的確定表示NFC負荷1012穿過讀取器群集1000的劃動動作。NFC控制器1002將所表示的劃動動作與先前與預定功能關聯的各個儲存劃動動作列表相比較。NFC控制器1002選擇NFC控制器1002確定的與匹配劃動動作關聯的預定功能。然後，NFC控制器1002可啟動與所表示的劃動動作關聯的所選預定功能。
圖11顯示了根據本公開一個實施方式的NFC標籤群集1100。該實施方式為上文根據圖4至圖6所述的實施方式的替代實施方式，區別在於，每個NFC標籤1104至1106單獨分離放置。在該實施方式中，每個NFC標籤1104至1106可為單個NFC標籤。或者，可替代地，如以上圖6所示，每個NFC標籤1104至1106可包括NFC標籤陣列。每個NFC標籤1104至1106互相獨立，可具有適用於NFC通訊的任何形狀或尺寸。
所述NFC標籤1104至1106可設為各種配置的群集，例如，星形、方形、三角形或對於相關領域的技術人員顯而易見的其他形狀。圖11顯示了四個NFC標籤1104至1106，但是，根據設計參數選擇和要求，可設置更多或更少的NFC標籤。由於標籤群集1100中的每個NFC標籤互相獨立，標籤群集1100可佈置在比上述實施方式更大的區域上。典型地，該群集區域仍將足夠小，以 處於帶有NFC功能裝置(例如行動電話上的讀取器)的人員的合理範圍內，以完成各種圖案(pattern)的劃動。例如，可將標籤群集置於門口周圍。
每個NFC標籤1104至1106可具有自己的控制器。每個可具有(例如)上文所述的目標操作模式下的圖2B中的NFC功能裝置210的配置。在某些實施方式中，每個NFC標籤1104至1106能與產生相容類型的磁場，並經過NFC標籤1104至1106的範圍的NFC功能裝置進行通訊。
每個NFC標籤1104至1106可僅為無源標籤，在互相處於另一個的範圍之內時從發起者操作模式的NFC功能裝置獲取電力。可替代地，每個NFC標籤1104至1106，或其中的某些標籤，可具有自身電源以及電力獲取能力。
在操作中，能在發起者操作模式下操作的具有NFC功能的裝置，圖11中顯示為NFC讀取器1102，開始劃動穿過NFC標籤1104至1106中的一個的磁。在一個範例中，所述NFC讀取器1102開始在NFC標籤1110的範圍內劃動。所述NFC讀取器1102經過NFC標籤1110時，所述NFC讀取器1102足夠地慢經過，從而可讀取NFC標籤1110中的記憶體的內容。記憶體的內容將NFC標籤1110識別到NFC讀取器1102上。
NFC讀取器1102繼續穿過標籤群集1100的劃動時，所述NFC讀取器1102接著可穿過NFC標籤1108的場。同樣，所述NFC讀取器1102足夠慢地經過，從而可讀取NFC標籤1108中的記憶體的內容。記憶體的內容將NFC標籤1108識別到NFC讀取器1102上。完成劃動之前，劃動可繼續經過群集1100(包括已經經過的NFC標籤)中的另一個NFC標籤的場。
經過第一NFC標籤的場的NFC讀取器1012與標籤群集1100中的任何後續NFC標籤的場之間可能存在空間和時間間隔。與NFC讀取器1102關聯的控制器可在從一個或多個NFC標籤1104 至1110讀取內容之後具有超時時段，從而對其進行補償。在該超時時段之後，如果NFC讀取器1102僅讀取到NFC標籤1104至1110中的一個NFC標籤的識別儲存內容，所述控制器可中止劃動方向的確定。如果NFC讀取器1102讀取到NFC標籤1104至1110中的兩個或更多NFC標籤的識別儲存內容，則所述控制器可繼續對NFC讀取器1102的劃動進行確定。
NFC讀取器的控制器確定劃動期間讀取NFC標籤的順序。順序的確定表示(指出)NFC讀取器1102經過標籤群集1100的劃動動作。NFC讀取器的控制器將所表示的劃動動作與先前與預定功能關聯的各個儲存劃動動作列表相比較。NFC讀取器的控制器選擇NFC讀取器的控制器確定的與匹配劃動動作關聯的預定功能。NFC讀取器的控制器隨後可啟動與表示的劃動動作關聯的所選預定功能。可替代地，NFC讀取器1102可基於第一NFC標籤1110的識別內容採用(assume)劃動方向。
除上述實施方式之外，還可採用使用加速度計測量劃動的實施方式。例如，圖2A中的NFC功能裝置202可為行動電話、平板電腦或包括NFC功能和加速度計的其他裝置。在一個範例性實施方式中，所述NFC功能裝置202僅可在目標操作模式下操作。在該配置下，與NFC功能裝置202關聯的一個或多個NFC標籤對是否存在產生的磁場進行感測，例如，由發起者操作模式下的NFC讀取器或NFC通訊裝置感測圖2A中的NFC功能裝置204產生的磁場。
檢測到存在磁場時，所述NFC功能裝置202啟動加速度計。所述加速度計在啟動之後測量NFC功能裝置202的劃動動作。該動作確定了NFC功能裝置202處於NFC功能裝置204的範圍內時交易的情境。所述加速度計可與NFC功能裝置202內的控制器，或NFC裝置本身內的控制器，或所述兩個控制器連接，並可向控制器提供動作資訊。所述動作由控制器在NFC功能裝置202內進 行解碼。基於解碼的動作和從NFC功能裝置204接收的資料，或僅基於解碼的動作，啟動與特定動作或動作和資料關聯的預定功能。可替代地，或附加地，所述解碼的動作可發送給NFC功能裝置204，或NFC功能裝置202的記錄動作可發送給NFC功能裝置204，以進行解碼，從而在NFC功能裝置204中啟動預定功能。
可替代地，所述NFC功能裝置202可在發起者操作模式下操作。在該配置下，NFC功能裝置202會感測是否存在產生的磁場，例如，圖2的NFC功能裝置204作為發起者操作模式下的NFC讀取器或NFC通訊裝置產生的磁場。NFC功能裝置202和NFC功能裝置204將在點對點配置下操作，以避免傳輸衝突。隨後如上所述地操作繼續，NFC功能裝置202在檢測到磁場時啟動加速度計。這樣，由於加速度計不需要常開，節省了電力。所述加速度計在啟動之後確定NFC功能裝置202的動作，並在NFC功能裝置202中解碼該動作。基於解碼的動作和從NFC功能裝置204接收的資料，或僅基於解碼的動作，啟動與特定動作或動作和資料關聯的預定功能。附加地，或可替代地，NFC功能裝置202可將解碼資訊發送給NFC功能裝置204，或將動作資訊發送給NFC功能裝置204以進行解碼，從而在NFC功能裝置204中啟動預定功能。
範例方法
圖12為根據本公開一個範例性實施方式的進行情境確定的範例操作步驟的流程圖。
方法1200從步驟S1202開始。在步驟S1202中，NFC讀取器、或能在發起者操作模式下操作的另一種NFC裝置，劃動跨越(劃過)多個NFC標籤、或能在目標操作模式下操作的另一種NFC裝置(例如，NFC標籤陣列)。具有多個NFC標籤的NFC裝置的一個範例裝置可為例如在目標操作模式下的具有NFC功能的裝置204。NFC讀取器的一個範例裝置可為例如在發起者操作模式下的NFC功能裝置202。
在步驟S1204中，NFC讀取器從其經過的NFC標籤陣列中的每個NFC標籤在處於範圍內時從NFC讀取器獲取能量。
在步驟S1206中，NFC讀取器從其經過的NFC標籤陣列中的每個NFC標籤在從NFC讀取器獲取了足夠能量之後向NFC控制器發送檢測信號。
在步驟S1208中，確定NFC讀取器是否正在經過NFC標籤陣列中的任何更多的(其他的)NFC標籤的範圍。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，該步驟可以多種方式完成。
在步驟S1210中，由於NFC讀取器不處於NFC標籤陣列中的任何其他NFC標籤的範圍內，確定NFC讀取器經過NFC標籤陣列的劃動路徑。這可由例如能在目標操作模式下操作的具有NFC標籤陣列的NFC裝置內的NFC控制器完成。
圖13為根據本公開一個範例性實施方式的進行情境確定的範例操作步驟的流程圖。
方法1300從步驟S1302開始。在步驟S1302中，NFC標籤、或能在目標操作模式下操作的另一種NFC裝置，劃動跨越(劃過)NFC讀取器中的多個NFC線圈、或能在發起者操作模式下操作的另一種NFC裝置(例如，NFC讀取器陣列)。具有多個NFC線圈的NFC裝置的一個範例裝置可為例如在發起者操作模式下的具有NFC功能的裝置204。NFC標籤的一個範例裝置可為例如在目標操作模式下的NFC功能裝置202。
在步驟S1304中，NFC讀取器從其經過的NFC讀取器陣列中的每個NFC線圈向NFC控制器發送表示各個線圈的感應負載變化的信號，所述變化由在各個線圈產生的磁場內經過的NFC標籤引起。
在步驟S1306中，所述NFC控制器檢測NFC標籤從其經過的NFC讀取器陣列的線圈的輸出變化。在一個範例中，所述線圈的輸出為類比電壓信號，NFC控制器利用A/D轉換器將該信號轉換 為數位信號。
在步驟S1308中，確定NFC標籤是否正在經過NFC讀取器陣列中的任何其他NFC線圈的範圍。對於相關領域的技術人員顯而易見的是，該步驟可以多種方式完成。
在步驟S1310中，一旦NFC標籤不處於NFC讀取器陣列中的任何其他NFC線圈的範圍內，確定NFC標籤經過NFC讀取器陣列的劃動路徑。這可由例如能在發起者操作模式下操作的具有NFC讀取器陣列的NFC裝置內的NFC控制器完成。
結論
應理解的是，用於對申請專利範圍進行解釋的是詳細說明部分，而不是摘要部分。摘要部分可提出本公開的一個或多個，但不是所有範例性實施方式，因此，不應以任何方式限制本公開和附加申請專利範圍。
上文借助顯示特定功能及其關係的實施方案的功能構件塊對公開內容進行了說明。這些功能構件快的邊界在本文中隨機限定，以便於說明。只要特定功能及其關係適當進行，可限定替代邊界。
相關領域的技術人員因理解的是，只要不脫離本公開的主旨和範圍，可對其中的形式和細節進行各種變化。因此，公開內容不應受到任何上述範例性實施方式的限制，僅應根據所附申請專利範圍及其等方案進行限定。
1200‧‧‧方法
S1202~S1210‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種第一近場通訊功能裝置，包括：天線模組，被配置為檢測來自第二近場通訊功能裝置的所產生的磁場，所述天線模組包括：初級電感耦合元件，被配置為利用所述第二近場通訊功能裝置接收和發射資料；以及多個無源電感耦合元件，各個無源電感耦合元件被配置為當處於所產生的磁場的範圍內時提供檢測信號；以及控制器模組，被配置為基於各個無源電感耦合元件的檢測信號確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的動作。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的第一近場通訊功能裝置，其中：所述多個無源電感耦合元件中的第一無源電感耦合元件被配置為當所述第二近場通訊功能裝置的所產生的磁場在所述第一無源電感耦合元件的範圍內透過時提供第一檢測信號；所述多個無源電感耦合元件中的第二無源電感耦合元件被配置為當所述第二近場通訊功能裝置的所產生的磁場在所述第二無源電感耦合元件的範圍內透過時提供第二檢測信號；以及所述控制器模組被配置為基於所述第一電感耦合元件和所述第二電感耦合元件的檢測信號確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的動作。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的第一近場通訊功能裝置，其中：無源電感耦合元件的陣列包括多個近場通訊標籤；所述檢測信號包括通用輸入/輸出信號，各個近場通訊標籤被配置為當檢測所產生的磁場時提供所述通用輸入/輸出信號；以及 所述控制器模組還包括被配置為產生定時基準的計時器，其中，所述控制器模組基於所述定時基準和檢測所產生的磁場的各個近場通訊標籤的所述通用輸入/輸出信號確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的動作。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的第一近場通訊功能裝置，其中：無源電感耦合元件的陣列包括多個近場通訊線圈，各個近場通訊線圈與波封檢測器耦合，所述檢測信號為波封檢測器在所產生的磁場的範圍內時提供的類比信號。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的第一近場通訊功能裝置，其中：所述控制器模組還包括類比數位轉換器和計時器，所述類比數位元轉換器被配置為感測高於所述檢測信號的特定臨界值的電壓準位，所述計時器被配置為產生定時基準，其中，所述控制器模組基於所述定時基準和所述多個近場通訊線圈的檢測信號的感測電壓準位確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的動作。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的第一近場通訊功能裝置，其中，所述第一近場通訊功能裝置包括近場通訊標籤，而所述第二近場通訊功能裝置包括近場通訊讀取器。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的第一近場通訊功能裝置，其中，所述第一近場通訊功能裝置發起與所確定的動作相關聯並且回應於所確定的動作的預定交易。
  8. 一種第一近場通訊功能裝置，包括：調變器模組，被配置為將信號調變到載波上以提供調變信號；天線模組，包括初級線圈和至少一個次級線圈，所述初級線圈和所述至少一個次級線圈各自包括電感耦合元件和波封檢測器，所述天線模組被配置為：將所述調變信號施加至所述初級線圈以產生磁場，從而將所述 調變信號提供給第二近場通訊功能裝置；以及提供波封檢測信號以識別出什麼時候所述第二近場通訊功能裝置處於所述初級線圈或所述至少一個次級線圈的所產生的磁場內；以及控制器模組，被配置為基於所述天線模組的所述波封檢測信號確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的動作。
  9. 一種手勢檢測系統，包括：第一近場通訊功能裝置，所述第一近場通訊功能裝置包括：天線模組，包括多個電感耦合元件，所述天線模組被配置為當第二近場通訊功能裝置在所述多個電感耦合元件中的一個或多個電感耦合元件的範圍內時檢測所述第二近場通訊功能裝置的動作；以及控制器模組，被配置為基於所述第二近場通訊功能裝置從其透過的所述多個電感耦合元件中的一個或多個電感耦合元件的檢測信號確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的動作，其中，控制器模組從陣列中的一個或多個電感耦合元件接收所述檢測信號，以用於所述確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的動作。
  10. 一種第一近場通訊功能裝置，包括：天線模組，被配置為檢測來自第二近場通訊功能裝置的所產生的磁場，所述天線模組包括：多個無源電感耦合元件，各個無源電感耦合元件被配置為當處於所產生的磁場的範圍內時提供檢測信號；加速度計，被配置為輸出動作信號；以及控制器模組，被配置為基於各個無源電感耦合元件的檢測信號確定所述第二近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通 訊功能裝置的動作；其中，所述第一近場通訊功能裝置被配置為在檢測到所產生的磁場時啟動所述加速度計；其中，所述控制器模組被配置為基於所述加速度計的動作信號確定所述第一近場通訊功能裝置相對於所述第一近場通訊功能裝置的先前位置的動作；以及其中，所述控制器模組被配置為啟動與所確定的動作相關聯的交易。
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