第一NFC设备和第二NFC设备二者寻求确定另一个设备是否存在并可用于跨越NFC信道的通信。第一NFC设备对其收发机中的负载进行调制。第二NFC设备发送波形。如果第一NFC设备在对其负载进行调制时检测到所述波形，并且如果第二NFC设备在发送所述波形时检测到所述负载调制，则这两个NFC设备根据通信协议来发起通信。
1.一种在近场通信(NFC)设备之间建立通信的方法，所述方法包括：在第一NFC设备处：
首先，对所述第一NFC设备的收发机中的负载进行调制，以便向感应耦合到所述第一NFC设备的第二NFC设备表明其存在；
然后，当仍然对所述负载进行调制时，检测由所述第二NFC设备在NFC信道上发送的波形；以及响应于当对所述负载进行调制时检测到所述波形，通过所述信道与所述第二NFC设备通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述负载进行调制包括：反复地改变所述负载。
所述负载包括所述第一NFC设备的发射机中的电阻；并且反复地改变所述负载包括：将所述电阻反复地切换进和切换出信号路径。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述波形包括：检测振荡信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述第二NFC设备通信包括：监听所述信道以确定所述信道是否空闲；
响应于确定所述信道是空闲的，通过所述信道向所述第二NFC设备发送分组。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述第二NFC设备通信包括：进入接收模式以便从所述第二NFC设备接收信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述负载是在耳语模式期间进行调制的。
8.一种在近场通信(NFC)设备之间建立通信的方法，所述方法包括：在第一NFC设备处：
然后，当仍然发送所述波形时，通过检测对感应耦合到所述第一NFC设备的第二NFC设备中的负载的调制来检测所述第二NFC设备的存在；以及响应于当发送所述波形时检测到所述负载调制，通过所述信道与所述第二NFC设备通信。
监听所述信道以确定所述信道是否空闲，以及确定所述信道是空闲的；
其中，所述波形是响应于确定所述信道是空闲的而在所述信道上发送的。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，发送所述波形包括：发送振荡信号。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，检测对所述负载的调制包括：检测所述负载的反复改变。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，检测对所述负载的调制包括：确定预先定义的电压满足阈值。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，通过所述信道与所述第二NFC设备通信包括：进入接收模式以便从所述第二NFC设备接收信号。
14.根据权利要求8所述的方法，通过所述信道与所述第二NFC设备通信包括：监听所述信道以确定所述信道是否空闲；
响应于确定所述信道是空闲的，通过所述信道向所述第二NFC设备发送分组。
15.一种近场通信(NFC)设备，包括：NFC天线；
发射机，其用于对耦合到所述NFC天线的负载进行调制，以便向感应耦合到所述NFC设备的另一个NFC设备表明其存在；
接收机，其用于当所述发射机对所述负载进行调制时，经由所述NFC天线从所述另一个NFC设备接收波形；以及控制器，其用于：响应于当所述发射机对所述负载进行调制时所述接收机接收到所述波形，来发起协议的第一部分以便与所述另一个NFC设备进行通信。
16.根据权利要求15所述的NFC设备，其中：所述负载包括可切换电阻；并且
所述发射机用于将所述可切换电阻反复地切换进和切换出信号路径。
17.根据权利要求15所述的NFC设备，其中，为了发起所述协议的所述第一部分，所述控制器用于指示所述接收机来监听NFC信道，以及用于指示所述发射机来响应于确定所述信道是空闲的而通过所述信道向所述另一个NFC设备发送分组。
18.根据权利要求15所述的NFC设备，其中：所述发射机用于在第一模式期间对所述负载进行调制，以及用于在第二模式期间发送波形；
所述接收机包括：用于对由所述另一个NFC设备进行的负载调制进行检测的检测器；并且所述控制器用于：响应于当所述发射机发送所述波形时所述检测器检测到由所述另一个NFC设备进行的所述负载调制，来发起所述协议的第二部分。
19.根据权利要求18所述的NFC设备，其中，所述发射机用于在所述第二模式期间发送振荡信号。
20.根据权利要求18所述的NFC设备，其中，为了发起所述协议的所述第二部分，所述控制器用于激活所述接收机，其中，当激活时，所述接收机被配置为从所述另一个NFC设备接收信号。
21.根据权利要求15所述的NFC设备，其中，所述控制器包括一个或多个处理器和存储以下指令的存储器：当所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使所述控制器响应于所述接收机接收到所述波形，来发起所述协议的所述第一部分。
22.根据权利要求21所述的NFC设备，其中：所述发射机用于在第一模式期间对所述负载进行调制，以及用于在第二模式期间发送波形；
所述接收机包括：用于对由所述另一个NFC设备进行的负载调制进行检测的检测器；并且所述存储器还存储以下指令：当所述指令由所述一个或多个处理器执行时，使所述控制器响应于当所述发射机发送所述波形时所述检测器检测到由所述另一个NFC设备进行的所述负载调制，来发起所述协议的第二部分。
23.第一近场通信(NFC)设备，包括：用于首先对所述第一NFC设备的收发机中的负载进行调制，以便向感应耦合到所述第一NFC设备的第二NFC设备表明其存在的单元；
用于然后当仍然对所述负载进行调制时，检测由所述第二NFC设备在NFC信道上发送的波形的单元；以及用于响应于当对所述负载进行调制时检测到所述波形，通过所述信道与所述第二NFC设备通信的单元。
24.根据权利要求23所述的第一NFC设备，其中，所述用于对所述负载进行调制的单元还包括用于反复地改变所述负载的单元。
25.根据权利要求24所述的第一NFC设备，其中，所述负载包括所述第一NFC设备的发射机中的电阻。
26.根据权利要求25所述的第一NFC设备，其中，所述用于反复地改变所述负载的单元还包括用于将所述电阻反复地切换进和切换出信号路径的单元。
27.根据权利要求23所述的第一NFC设备，其中，所述用于检测所述波形的单元还包括用于检测振荡信号的单元。
28.根据权利要求23所述的第一NFC设备，其中，所述用于与所述第二NFC设备通信的单元还包括：用于监听所述信道以确定所述信道是否空闲的单元；
用于响应于确定所述信道是空闲的，通过所述信道向所述第二NFC设备发送分组的单元。
29.根据权利要求23所述的第一NFC设备，其中，所述用于与所述第二NFC设备通信的单元还包括用于进入接收模式以便从所述第二NFC设备接收信号的单元。
30.根据权利要求23所述的第一NFC设备，所述负载是在耳语模式期间进行调制的。
近场通信中使用负载调制的设备检测
技术领域
[0001] 概括地说，本发明的实施例涉及近场通信(NFC)，具体地说，涉及检测NFC设备的存在。
背景技术
[0002] NFC技术允许在几厘米或更近距离上的移动设备(例如，支持NFC的移动电话或智能卡)与NFC读取器(例如，在销售点终端、入场门或另一个移动设备中)之间的通信。为了发起通信，NFC设备首先识别出另一个NFC设备在范围之内。涉及定期轮询的技术消耗过量的功率，并且要频繁地执行可能会过于复杂。因此，需要用于一个NFC设备来检测另一个NFC设备的存在的有效技术。
附图说明
[0003] 本发明的实施例是通过举例的方式来说明的，且并不旨在由附图中的图所限制。
[0004] 图1是根据一些实施例的、包括两个支持NFC的通信设备的NFC系统的框图。
[0005] 图2是根据一些实施例的NFC设备的框图。
[0006] 图3是根据一些实施例的、用于执行负载调制的可切换电阻的电路图。
[0007] 图4是根据一些实施例示出NFC检测过程的时间线。
[0008] 图5A和图5B是根据一些实施例示出在NFC设备之间建立通信的方法的流程图。
[0009] 相同的附图标记贯穿附图和说明书指代相应的部分。
具体实施方式
[0010] 公开了以下实施例：在这些实施例中，近场通信(NFC)设备对其收发机中的负载进行调制，以便向其它NFC设备以信号通知其存在，同时保留NFC信道空闲，因此可用于另一个NFC设备的信号传输。
[0011] 在一些实施例中，第一NFC设备对其收发机中的负载进行调制。当对负载进行调制时，第一NFC设备检测由第二NFC设备在NFC信道上发送的波形。响应于当对负载进行调制时检测到波形，第一NFC设备通过NFC信道与第二NFC设备通信。
[0012] 在一些实施例中，第一NFC设备在NFC信道上发送波形。当发送波形时，第一NFC设备检测对第二NFC设备中的负载的调制。响应于当发送波形时检测到对第二NFC设备中的负载的调制，第一NFC设备通过NFC信道与第二NFC设备通信。
[0013] 在一些实施例中，一种NFC设备包括：NFC天线、用于对耦合到该NFC天线的负载进行调制的发射机、以及用于经由所述NFC天线从另一个NFC设备接收波形的接收机。该NFC设备还包括：控制器，其用于：响应于当发射机对负载进行调制时接收机接收到该波形，来发起协议的第一部分以便与另一个NFC设备进行通信。此外，发射机可以在第一模式期间对该负载进行调制，以及在第二模式期间发送波形，并且接收机可以包括：用于对由另一个设备发送的波形的存在进行检测的场检测器模块，以及用于对由另一个NFC设备进行的负载调制进行检测的第二接收机模块。控制器响应于当发射机发送波形时接收机检测到由另一个NFC设备进行的负载调制，来发起协议的第二部分。
[0014] 在以下的描述中，阐述了大量具体的细节(例如具体组件、电路和过程的示例)以便提供对本公开内容的透彻理解。另外，在以下的描述中以及出于解释的目的，阐述了特定的术语以便提供对本文的实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，实施本发明的实施例可以不需要这些具体的细节。在其它实例中，为了避免模糊本公开内容，以框图形式示出了公知的电路和设备。如本文所使用的，术语“耦合”意指直接连接或者通过一个或多个中间组件或电路连接。本文所描述的各个总线上提供的信号中的任何一个可以与其它信号进行时间复用，并在一个或多个公共总线上提供。另外，电路单元或软件块之间的互连可以示出为总线或单信号线。这些总线中的每一个还可以是单信号线，并且这些单信号线中的每一个还可以是总线，并且单个线或总线可以表示用于组件之间通信的大量物理或逻辑机制中的任一个或多个。本发明的实施例不应被解释为受限于本文所描述的特定示例，而是在其范围内包括由所附权利要求书限定的的所有实施例。
[0015] 图1根据一些实施例示出了包括两个支持NFC的通信设备110a和110b的NFC系统100。NFC设备110a和110b各自配备有能够在近场中与其它NFC设备中的其它NFC天线交换无线通信信号的NFC天线115。当NFC设备110a和110b的天线110互相靠近(例如，在彼此的几厘米的范围内—例如，在彼此的四厘米的范围内)时，它们变得感应耦合；一旦感应耦合，它们允许NFC设备110a和110b通过NFC信道120执行与彼此的近场通信。可以使用公知的感应耦合K-因子来测量该感应耦合；如果K满足阈值(例如，如果K至少为0.05)，则认为两个天线
115的感应耦合的程度足以用于近场通信。在一些实施例中，天线115是允许射频(RF)发送和接收的环形天线，尽管也可以使用其它公知的天线。在一些实施例中，NFC设备110a和
110b之间的近场通信是根据一个或多个标准(例如，ISO/IEC 18092、ECMA-340、和/或由NFC论坛定义的标准)来执行的。
[0016] 在一些实施例中，NFC设备110a和110b二者是移动电子设备(例如，蜂窝电话、个人数字助理或其它移动设备)。在其它实施例中，NFC设备110a是位于例如售货机或入场门中的NFC读取器，并且NFC设备110b是移动设备。在一些实施例中，NFC设备110a是接近式耦合设备(PCD)，并且NFC设备110b是接近式集成电路卡(PICC)。
[0017] 图2是根据一些实施例的NFC设备200的框图。NFC设备200是移动设备110a或110b(图1)的示例，诸如支持NFC的移动设备或NFC读取器。
[0018] NFC设备200具有NFC控制器206，NFC控制器206包括一个或多个处理器(或处理器内核)208和存储器210。存储器210包括以下指令：当所述指令由一个或多个处理器208执行时，使NFC控制器206实现NFC协议(例如，如在诸如ISO/IEC 18092、ECMA-340之类的标准、和/或由NFC论坛定义的标准中所规定的)。在一些实施例中，这些指令存储在存储器210中的非暂时性计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器设备)中。
[0019] NFC控制器206耦合到收发机220并控制收发机220，收发机220包括发射机212和接收机218。发射机212和接收机218通过匹配网络214耦合到NFC天线216(在图2中示出为用作感应器的环形天线)，匹配网络214也可以被认为是收发机220的一部分。天线216是天线115(图1)的示例。在与另一个NFC设备(例如，另一个设备200)的通信期间，NFC控制器206向发射机212提供数据，发射机212对数据进行编码，并向匹配网络214和天线216提供相应的信号。在一些实施例中，该信号包括具有射频(RF)载波频率的载波信号。在一个示例中，载波频率是13.56MHz。接收机218对经由天线216和匹配网络214从另一个NFC设备接收的近场信号进行解调，并向NFC控制器206提供相应的数据。匹配网络214和天线216组成谐振电路(也被称为储能电路)，该谐振电路可通过来自发射机212或在近场中从另一个NFC设备接收的施加于其的信号产生谐振。
[0020] 发射机212包括：用于对耦合到天线216的负载(例如，电阻)进行调制的负载调制(LM)模块222。例如，该负载可以位于发射机212或匹配网络214中。在一些实施例中，负载调制模块222在指定的时间段期间以反复的方式对负载进行调制。负载调制可以被其天线感应耦合到天线216的另一个NFC设备(例如，另一个设备200)检测到。然而，负载调制并不在NFC信道120(图1)上产生会造成另一个NFC设备认为信道120在使用中的噪声。因此，当负载调制模块222执行负载调制时，其它NFC设备可以自由在信道120上进行发送。负载调制消耗的功率量可忽略不计，因此提供了允许NFC设备200向其它NFC设备以信号通知其存在的低功率技术。接收机218包括：用于对由另一个NFC设备发送的波形(例如连续波形)的存在进行检测的场检测器(FD)模块224，以及用于对另一个NFC设备执行的(例如，由另一个NFC设备中的负载调制模块222执行的)负载调制进行检测的负载调制检测器(LMD)226。
[0021] 在一些实施例中，要被调制的负载包括：如图3中所示出的，根据一些实施例，可以被切换进和切换出发射机212或匹配网络214中的信号路径300的电阻302。例如，电阻302与开关304并联。当开关304闭合时，信号路径300有效地绕过电阻302。当开关304打开时，电阻302包括在信号路径300中。当执行负载调制时，开关可以反复地打开和闭合(例如，根据来自负载调制模块222的控制信号)，从而切换负载。
[0022] NFC设备200还可以包括：用于执行一个或多个应用(其可以涉及近场通信)的主机控制器202。NFC设备200还可以包括用于存储NFC数据的安全单元204。此外，NFC设备200可以包括图2中未示出的其它组件。例如，NFC设备200可以包括一个或多个其它天线(例如，用于蜂窝通信或诸如WiFi之类的使用无线局域网的通信)以及相应的控制器。
[0023] NFC设备200可以以多种不同的模式进行操作，这些模式包括：空闲信道监听模式、睡眠模式、连续波形(CW)模式、耳语模式、数据发送模式以及数据接收模式。在空闲信道监听模式中，接收机218(例如，场检测器224)被激活以感测在NFC信道上是否存在活动。如果信道静默并因此是空闲的，则发射机212可以随后进行发送。例如，设备200随后进入CW模式或数据发送模式。如果信道非静默并因此不可用于在其上进行发送，则设备200进入睡眠模式。例如，设备200(或NFC控制器206)在由随机回退定时器指定的时间段期间入睡。NFC设备200从而实现载波侦听多路访问(CSMA)协议。在CW模式中，发射机212发送连续波形(例如，振荡信号)，并且接收机218(例如，负载调制检测器226)被激活以检测在范围内的另一个设备是否正在执行负载调制(例如，处于耳语模式中)。在耳语模式中，负载调制器222执行负载调制(例如，反复的负载调制)，并且接收机218(例如，场检测器224)被激活以确定在范围内的另一个设备是否正在发送连续波形。在数据发送模式中，设备200激活发射机212，并向被确定为在范围内的另一个设备发送分组。在数据接收模式中，设备200激活发射机218以从被确定为在范围内的另一个设备接收分组。在一些实施例中，NFC控制器206在模式之间转换，并且基于存储在存储器210中(例如，存储器210中的非暂时性计算机可读介质中)并由一个或多个处理器208执行的指令来执行各个模式的功能。
[0024] 图4是根据一些实施例示出NFC检测过程的时间线。在图4的检测过程中，第一设备110a(图1)在如由模式控制信号400a、402a和404所指定的各种模式之间转换，并且第二设备110b(图1)在如由模式控制信号400b、402b和406所指定的各种模式之间转换。检测过程划分为四个阶段。在阶段I中，第一设备110a进入空闲监听模式408，并监听NFC信道120(图
1)以确定该信道是否空闲或者另一个设备是否正在该信道上进行发送。第一设备110a确定信道120空闲，并且作为响应，进入CW模式410并发送连续波形。如果第二设备110b在第一设备110a处于CW模式410时执行负载调制，则第一设备110a将检测到该调制(例如，使用图2的负载调制检测器226)。然而，在该示例中，第二设备110b在阶段I期间并没有执行负载调制。
相反，第二设备110b执行空闲监听操作412，确定另一个设备(第一设备110a)正在信道120上进行发送并且该信道因此不是空闲的，并响应于该确定而不进入CW模式。相反，第二设备
110b入睡(例如，在由随机回退定时器指定的时间段期间)。
[0025] 在阶段I结束时，第一设备110a完成CW模式传输410，然后进入耳语模式414，在耳语模式中其执行负载调制。第一设备110a停留在耳语模式，并在整个阶段II继续执行负载调制。
[0026] 在阶段II结束时，第二设备110b唤醒并执行另一个空闲监听操作416。这一次，第二设备110b确定信道是空闲的：在耳语模式414期间由第一设备110a执行的负载调制并不相当于第二设备110b在空闲监听操作416期间会检测到的传输。响应于确定信道是空闲的，第二设备110b在阶段III开始时进入CW模式418。在CW模式418期间第二设备110b对连续波形的传输与第一设备110a的耳语模式414负载调制相重叠。虽然仍然处于耳语模式414中，但第一设备110a检测到来自连续波形的能量耦合入其接收机218(图2)中，并且第二设备110b检测由第一设备110a执行的负载调制。例如，第二设备110b测量电压Vj2(如由NFC论坛所定义的)，并确定Vj2满足(例如，大于，或者大于或等于)阈值(例如，20mV)。电压阈值与感应耦合阈值(例如，感应耦合因子K>0.05)相对应，在该阈值以上，第二设备110b假设另一个设备(第一设备110a)与其感应耦合。
[0027] 这两个设备110a和110b中的同时进行的检测动作导致这两个设备中的相应检测信号404和406的断言。响应于信号404和406的断言，这两个设备110a和110b实现用于发起彼此之间的通信的协议。例如，在阶段IV中，第一设备110a执行空闲监听操作420，确定信道是空闲的，并进入数据发送模式422，在该模式中，其向第二设备110b发送分组。因此第一设备110a实现协议的第一部分。第二设备110b进入数据接收(Rx)模式424以接收分组，并因此实现协议的第二部分。第二设备110b随后可以根据协议向第一设备110a发送分组。(或者，由设备110a和110b在阶段IV中执行的操作可以反过来)。
[0028] 图5A是根据一些实施例示出用于在NFC设备之间建立通信的方法500的流程图。方法500由第一NFC设备(例如，图1和图4中的设备110a)执行(502)。在一些实施例中，NFC设备200(图2)的存储器210(例如，存储器210中的非暂时性计算机可读介质)存储以下的指令：
当所述指令由一个或多个处理器208执行时，使NFC设备200执行方法500的全部或部分。
[0029] 第一NFC设备对其收发机220(图2)中的负载进行调制(504)。在一些实施例中，在耳语模式414(图4)期间由负载调制模块222(图2)反复地对负载进行调制。例如，将电阻(图3)反复地切换进和切换出信号路径300(506)。
[0030] 当对负载进行调制时，做出关于波形(例如，图4中的CW模式418的连续波形，其可以是振荡信号)是否正由第二NFC设备(例如，图1和图4中的设备110b)在NFC信道120(图1)上发送的确定(508)。如果在负载被调制时第一NFC设备的接收机218(图2)(例如，场检测器224)检测到波形(508-是)，则第一NFC设备继续通过信道120与第二NFC设备通信(510)。在一些实施例中，第一NFC设备响应于当对负载进行调制时检测到波形来实现通信协议的一部分。例如，第一NFC设备监听(512)信道120以确定信道是否空闲(例如，执行空闲监听420，图4)。响应于确定信道是空闲的，NFC设备通过信道120向第二NFC设备发送(512)分组(例如，在数据发送模式422期间，图4)。在另一个示例中，第一NFC设备进入(514)接收模式以便从第二NFC设备接收信号。
[0031] 如果在负载被调制时，第一NFC设备的接收机218(图2)(例如，场检测器224)没有检测到波形(508-否)，则方法500返回负载调制操作504。或者，在返回负载调制操作504之前或代替返回负载调制操作504，第一NFC设备可以执行其它操作。例如，设备可以入睡、执行空闲监听模式操作408(图4)、和/或进入CW模式410(图4)。
[0032] 图5B是根据一些实施例示出在NFC设备之间建立通信的方法530的流程图。方法530由第一NFC设备(例如，图1和图4中的设备110b)执行(532)。(方法530中的第一NFC设备因此是在图4的上下文中描述的第二设备的示例。)在一些实施例中，彼此结合来执行方法
500和530：一个设备执行方法500，而另一个设备执行方法530(例如，如图4中所示出的)。在一些实施例中，NFC设备200的存储器210(例如，存储器210中的非暂时性计算机可读介质)存储以下的指令：当所述指令由一个或多个处理器208执行时，使NFC设备200(图2)执行方法530的全部或部分。
[0033] 第一NFC设备监听(534)NFC信道120(图1)以确定信道是否空闲。例如，第一NFC设备执行空闲监听操作412或416(图4)。如果确定信道在使用中(536-否)，则方法530返回空闲监听操作534。或者，在返回空闲监听操作534之前或代替返回空闲监听操作534，第一NFC设备执行一个或多个其它操作(例如，入睡)。
[0034] 然而，如果确定信道是空闲的(536-是)，则第一NFC设备在NFC信道120上发送(538)波形(例如，诸如振荡信号之类的连续波形)。例如，在CW模式418(图4)期间发送该波形。
[0035] 当发送波形时，做出关于在第二NFC设备中是否检测到对负载的调制(例如，负载的反复变化)的确定(540)。例如，NFC控制器206(图2)使用负载调制检测模块226(图2)来做出该确定。在一些实施例中，做出该确定包括：确定预先定义的电压是否满足阈值(例如，Vj2是否大于、或者大于或等于阈值)。
[0036] 如果在发送波形时没有检测到负载调制(540-否)，则方法530返回空闲监听操作534。或者，在返回空闲监听操作534之前或代替返回空闲监听操作534，第一NFC设备执行一个或多个其它操作(例如，入睡)。
[0037] 然而，如果在发送波形时在第二NFC设备中检测到负载调制(540-是)，则第一NFC设备继续通过信道120与第二NFC设备通信(542)。在一些实施例中，第一NFC设备响应于当发送波形时检测到负载调制来实现通信协议的一部分。例如，第一NFC设备进入(544)接收模式424(图4)以便通过信道120从第二NFC设备接收分组。在另一个示例中，第一NFC设备监听信道120以确定信道是否空闲，并且响应于确定信道是空闲的，通过信道120向第二NFC设备发送分组(546)。
[0038] 因为负载调制消耗的电流可忽略不计，因此方法500和530提供了用于在NFC设备之间建立通信的高效、低功率的技术。对于电池供电的NFC设备来说，方法500和530延长了电池寿命。
[0039] 在前述说明书中，已经参照其具体的示例性实施例对本发明的实施例进行了描述。然而，将显而易见的是，可以在不脱离如所附权利要求书中所阐述的本公开内容的更广泛的精神和范围的情况下，对本发明的实施例进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被视为说明性的而不是限制性的。
