[發明專利]為有源負載調制傳輸準備載波信號的NFC設備和方法

有效

• 申請號: 201710854460.4
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107707278B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 于銳;陳雪松;楊騰智;楊麗月
• 申請（專利權）人: 華為國際有限公司
• 主分類號: H04B5/00
• 分類號: H04B5/00;H04W4/80;H03L7/18;H03L7/099;H03L7/085;G06K7/10
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 時林;毛威

本發明公開了一種用于為支持同步和異步傳輸的有源負載調制準備載波信號的近場通信NFC設備。所述NFC設備包括：本地時鐘發生器，用于生成參考時鐘信號(REF_CLK)；時鐘提取器，用于恢復NFC啟動器設備生成的時鐘信號(EXT_CLK)；頻率跟蹤模塊FTM，用于基于輸入時鐘信號(REF_CLK或EXT_CLK)執行頻率跟蹤操作以產生頻率與所述輸入時鐘信號的頻率對準的FTM輸出；以及相位跟蹤模塊PTM，用于基于EXT_CLK對所述FTM輸出執行相位跟蹤操作以產生相位與EXT_CLK的相位對準的PTM輸出。所述PTM輸出在所需頻率和相位處充當所述載波信號，用于對所述NFC設備的數據進行負載調制，從而形成負載調制后信號以向所述NFC啟動器設備主動傳輸。

技術領域

本發明涉及近場通信(near field communication，NFC)中的負載調制技術。更具體地，本發明涉及支持同步和異步傳輸的NFC中的有源負載調制(active loadmodulation，ALM)。再更具體地，本發明涉及用于為ALM傳輸準備相位和頻率正確對準的載波信號的NFC設備和方法。

背景技術

在過去的十年里，非接觸技術已經在借記卡、信用卡和記賬卡等支付卡行業廣泛使用。最近，非接觸技術已經延伸到模擬非接觸卡的手機，使得用戶能夠使用單個設備來代替多個卡。因此，引入了近場通信(near field communication，NFC)技術來支持這種應用。手機和SIM卡可以存儲和運行各種軟件應用，構成了一個能夠與NFC一起使用的強大平臺。NFC實際上是射頻識別(radio frequency identification，RFID)的分支，以13.56MHz高頻運作并且在幾厘米(通常達10cm)的短距離內提供106kbps至424kbps的數據傳輸速率。NFC標準和協議在ISO/IEC 14443、18092、15693、JIS X 6319-4等中進行了概述。

NFC設備可以是一種NFC啟動器(或讀卡器)以及NFC目標(或標簽)，并且可在不同模式，即讀/寫模式、端到端模式和卡模擬模式下運作。NFC目標僅在NFC啟動器的響應范圍內激活。NFC技術涉及啟動器天線和目標天線的電感耦合，這種電感耦合通過耦合因子(K)(值在0和1之間)進行測量。該耦合因子基本上取決于天線的幾何參數和天線之間的距離。在無源負載調制(passive load modulation，PLM)中，對連接到目標天線的負載進行切換，其中默認負載對應于未調制狀態，已切換負載對應調制狀態。當啟動器天線和目標天線電感耦合時，啟動器能夠檢測這些負載變化并且對其解碼以提取信息。

啟動器感測到的調制電壓和未調制電壓之間的差異是負載調制幅度。一般而言，耦合因子越高，負載調制幅度越大。如果幅度低于某一最小值，則啟動器可能無法可靠地感測信號調制。對于非接觸支付卡(例如ID-1格式的信用卡)，PLM能夠可靠地產生足夠的負載調制幅度，因為相對較大的天線能夠被嵌入到卡中。然而，對于支持NFC的手機，并非如此，因為狹窄形狀的手機只可以提供空間給非常小的天線(因此耦合因子弱)。此外，手機中的金屬、電路和射頻(radio frequency，RF)信號充足，進一步影響到手機耦合到啟動器天線的能力。

鑒于上述設計限制，為了提高NFC手機的性能，引入了有源負載調制(active loadmodulation，ALM)技術。不同于利用啟動器設備產生的RF場的能量的PLM，ALM利用手機的電池電源來主動傳輸已調制信號。在ALM中，與啟動器的載波信號同步的已調制信號在調制狀態下傳輸，在未調制狀態下關閉。ALM技術的主要優點是可以實現與PLM技術相同的負載調制幅度，但是耦合因子要低得多。因此，啟動器設備無法區分是使用PLM技術還是使用ALM技術來傳輸數據，這產生了相同的用戶體驗。因此，ALM允許使用比典型PLM系統的天線小得多的天線，例如，尺寸減小80％至90％。