基于载波频率调节来区分有源和无源NFC设备的系统和方法与流程

基于载波频率调节来区分有源和无源nfc设备的系统和方法
技术领域
1.本公开涉及近场通信(nfc)领域。本公开更具体地涉及通过nfc读取器来标识nfc设备。


背景技术：

2.nfc技术利用射频信号来使得设备能够在近距离内彼此通信。nfc技术的很多应用利用nfc读取器来询问和接收来自nfc设备的数据。nfc读取器通常输出询问信号。如果nfc设备在询问信号的范围内，则nfc设备通过提供标识nfc设备的标识信号来进行响应。在nfc设备已经标识出自身之后，nfc读取器和nfc设备可以进一步交换信息。
3.nfc设备可以被分类为无源nfc设备或有源nfc设备。通常，无源nfc设备由从nfc读取器的载波信号收集的能量来供电。有源nfc设备与无源nfc设备的不同之处在于，它们包括自己的电源。此外，存在不同类型的有源nfc设备。


技术实现要素：

4.本公开的实施例提供了能够区分无源nfc设备和有源nfc设备的nfc读取器。nfc读取器以标准nfc频率发射载波信号。当nfc读取器从nfc设备接收到响应的开始时，nfc读取器将载波信号的频率调节到非标准频率。nfc读取器然后接收响应的剩余部分，同时以非标准频率发射载波信号。nfc读取器可以基于响应信号的剩余部分的特性来区分无源nfc设备和有源nfc设备。
5.在一个实施例中，一种nfc读取器可以进一步区分不同类型的有源nfc设备。nfc读取器可以将载波信号的频率调节到第一非标准频率，同时从nfc设备接收响应的初始部分以确定nfc设备是有源nfc设备或无源nfc设备。如果nfc设备是有源nfc设备，则nfc读取器再次发起处于标准频率的通信，并且然后在接收到响应的开始之后将载波信号切换到第二非标准频率。nfc读取器基于响应的剩余部分来确定存在什么类型的有源nfc设备，同时以第二非标准频率发射载波信号。
6.在一个实施例中，nfc读取器发起与nfc设备的通信，同时以非标准频率发射载波信号。nfc读取器分析响应信号的频率以确定nfc设备是无源nfc设备或第一类型或第二类型的有源nfc设备。
7.在一个实施例中，nfc读取器发起与nfc设备的通信，同时以标准频率发射载波信号。在接收到响应的初始部分之后，nfc读取器将载波频率切换到非标准频率。nfc读取器基于响应信号的频率来确定nfc设备是无源nfc设备或第一类型或第二类型的有源nfc设备。
附图说明
8.图1是根据一个实施例的nfc系统的框图。
9.图2是根据一个实施例的nfc系统的框图。
10.图3a-图3c是根据一个实施例的nfc信号的时序图。
11.图4是根据一个实施例的用于操作nfc系统的过程的流程图。
12.图5是根据一个实施例的用于操作nfc系统的过程的流程图。
13.图6是根据一个实施例的用于操作nfc系统的过程的流程图。
14.图7是根据一个实施例的用于操作nfc系统的过程的流程图。
15.图8是根据一个实施例的用于操作nfc系统的过程的流程图。
16.图9是根据一个实施例的nfc读取器的示意图。
17.图10是根据一个实施例的nfc系统的示意图。
具体实施方式
18.图1是根据一个实施例的近场通信(nfc)系统100的框图。nfc系统100包括nfc读取器102和nfc设备104。nfc读取器102和nfc设备104利用nfc技术彼此通信。
19.nfc读取器102输出载波信号。载波信号是促进nfc通信的射频信号
…
nfc读取器102通过对载波信号进行调制来输出询问信号。询问信号被配置为引起(induce)来自与nfc读取器102处于通信范围内的nfc设备的响应。如果nfc设备104在nfc读取器102的范围内，则nfc设备104可以响应于询问信号。
20.在一个实施例中，nfc读取器102根据一个或多个nfc协议输出询问信号。nfc协议定义询问信号的结构。协议可以定义询问信号的频率、询问信号中包括的数据的类型、询问信号中包括的数据量，以及询问信号的持续时间。一些常见的nfc协议针对载波信号定义13.56mhz的标准频率，尽管根据nfc协议或nfc协议的未来更新版本，其他标准频率也是可能的。
21.如果nfc设备104以与询问信号相同的协议进行操作，则nfc设备104将对询问信号进行响应。协议还定义了nfc设备104对来自nfc读取器102的询问信号的初始响应的结构。
22.在一个实施例中，nfc设备104是无源负载调制nfc设备104。无源负载调制nfc设备没有其自己的电源。相反，无源负载调制nfc设备由从nfc读取器102输出的载波信号供电。因此，无源负载调制nfc设备包括从由nfc读取器102输出的载波信号收集能量的能量收集电路装置。如本文中使用的，术语“无源nfc设备”可以与术语“无源负载调制nfc设备”互换使用。
23.无源负载调制包括以携带数据的负载调制信号的速率来修改无源nfc设备的天线线圈的阻抗。这种阻抗调制通过nfc读取器102的天线线圈的阻抗中的电感耦合而得到呼应(echoed)。nfc读取器102可以从其天线信号中提取由无源nfc设备使用的负载调制信号。以这种方式，nfc读取器102可以从无源nfc设备提取标识或其他数据。如本文中描述的无源负载调制nfc设备可以根据众所周知的无源负载调制技术来操作。因为无源nfc设备由从载波信号收集的能量来供电，所以无源nfc设备根据载波信号的频率来调制阻抗。
24.在一个实施例中，nfc设备104是有源负载调制nfc设备。有源负载调制nfc设备由与nfc读取器102分开的电源供电。因此，当有源负载调制nfc设备接收到询问信号时，有源负载调制nfc设备通过输出射频信号并且在与nfc读取器102分开的电源的功率下调制射频信号来进行响应。通过调制由nfc设备104输出的射频信号来从nfc设备104发射数据。如本文中使用的，术语“有源nfc设备”可以与术语“有源负载调制nfc设备”互换使用。在不脱离本公开的范围的情况下，有源负载调制可以以其他方式实现。
25.有源和无源负载调制nfc设备通常根据特定协议进行操作。特别地，无源负载调制nfc设备通常根据与有源负载调制nfc设备不同的nfc协议子集进行操作。在大多数情况下，nfc读取器102可以基于nfc设备104响应于nfc读取器102时所采用的协议，来准确地确定nfc设备104是有源nfc设备或无源nfc设备。
26.一些nfc协议规定，由有源nfc设备输出的响应信号的相位应当在距离载波信号的选定的相位差内。例如，nfc协议可以规定，载波信号与响应信号之间的相位差应当小于30
°
。因此，有源nfc设备通常试图将响应信号的相位锁定到载波信号的相位。如果载波信号是13.56mhz，则有源nfc设备通常以13.56mhz来发射响应信号。有源nfc设备还将以载波信号的相位来锁定响应信号的相位。
27.一般有两种方式用于有源nfc设备将响应信号的相位与载波信号的相位同步。第一类型的相位同步是帧内同步(in-frame synchronization，ifs)。第二类型的相位同步是帧外同步(out-of-frame synchronization，oofs)。nfc通信的帧开始于来自nfc读取器102的询问信号的发射。该帧以从nfc设备104接收响应信号而继续。因此，nfc通信帧从询问信号的开始延伸到响应信号的结束。如本文中使用的，基于ifs的有源nfc设备可以称为ifs有源nfc设备或类型1有源nfc设备。如本文中使用的，基于oofs的有源nfc设备可以称为oofs有源nfc设备或类型2有源nfc设备。
28.存在其中nfc设备104可以根据与其真实性质不对应的协议进行操作的情况。在一些情况下，nfc设备104可以是根据通常为有源nfc设备而预留的协议进行操作的无源nfc设备。在其他情况下，nfc设备104可以是根据通常为无源nfc设备而预留的协议进行操作的有源nfc设备。如果nfc读取器不能正确标识nfc设备的类型，则nfc设备可能会损坏。
29.例如，很多移动电话充当nfc设备。移动电话是有源nfc设备。在很多情况下，用户会在其手机上物理附接信用卡或id卡。这些信用卡和id卡通常是无源nfc设备。移动电话还可以包括使得信用卡能够“克隆”到移动电话的nfc应用的软件应用。克隆信用卡对应于使用nfc应用存储与信用卡相关的信息，诸如信用卡号、到期日期和账单邮政编码(zip code)。当移动电话被放置在nfc读取器的范围内时，移动电话与nfc读取器通信，就好像移动电话是信用卡那样。基于这样的交互，传统的nfc读取器可以假定仅存在无源nfc设备(信用卡)。在其他情况下，因为信用卡或id卡物理地耦合到移动电话，所以传统的nfc读取器可以与移动电话通信，并且可以不标识一个或多个无源nfc设备的附加存在。
30.在一个实施例中，nfc读取器102或并入nfc读取器102的电子设备包括与nfc通信电路装置分开的无线充电电路装置。如果nfc设备104是有源nfc设备，则无线充电电路装置具有对nfc设备104的电池进行充电的能力。特别地，无线充电电路装置能够输出充电场(charging field)。有源nfc设备可以从充电场收集能量。以这种方式，无线充电电路装置可以对有源nfc设备的电池进行充电。
31.当描述其中单独的无线充电电路装置用于对有源nfc设备的电池进行充电的实施例时，nfc读取器102可以被描述为包括无线充电电路装置。无线充电电路装置包括天线线圈，该天线线圈与nfc读取器102的nfc通信天线分开并且不根据nfc通信频率和协议进行操作。因此，nfc读取器102可以是既包括nfc通信电路装置又包括单独的无线充电电路装置的设备。
32.在一个实施例中，无线充电电路装置根据qi无线充电标准进行操作。qi无线充电
电路装置输出在87khz至205khz之间的范围内的充电场。nfc信号通常以13.56mhz的频率进行通信。因此，qi充电场在nfc通信信号的频率范围之外。
33.无源nfc设备可能会被由无线充电电路装置输出的充电场损坏。如果nfc读取器将无源nfc设备误标识为有源nfc设备，则nfc读取器可能导致无线充电电路装置输出可能损坏无源nfc设备的充电场。
34.nfc读取器102能够可靠地标识nfc设备104是有源nfc设备或无源nfc设备。nfc读取器102还能够标识有源nfc设备是ifs有源nfc设备或oofs有源nfc设备。如上所述，在一些情况下，无源nfc设备可以利用通常与有源nfc设备相关联的协议，或者反之亦然。因此，在nfc读取器102已经初始与nfc设备104建立通信之后，nfc读取器102执行进一步的测试以确定nfc设备104是有源nfc设备或无源nfc设备。因此，nfc读取器102不是仅基于nfc设备104在操作时所采用的nfc协议来确定nfc设备104是有源设备或无源设备。
35.当nfc读取器102输出询问信号时，nfc读取器102也输出载波信号。nfc设备104通过提供标识信号或另一类型的响应信号来进行响应。标识信号由帧定义，在该帧期间，nfc设备104发射射频信号并且调制射频信号。射频信号的调制对应于由nfc设备104提供的数据。来自nfc设备104的调制射频信号的开始对应于帧的开始。来自nfc设备104的调制频率信号的结束对应于帧的结束。如下面更详细地阐述的，nfc读取器102利用响应的结构来可靠地确定nfc设备104是无源nfc设备或有源nfc设备。nfc读取器还可以确定有源nfc设备104是ifs有源nfc设备或oofs有源nfc设备。
36.在一个实施例中，nfc读取器102以第一、标准频率发射载波信号。nfc读取器通过对载波信号进行调制来发射询问信号。在发射询问信号之后，nfc读取器102继续发射载波信号。当nfc读取器102从nfc设备104接收到响应或标识信号的帧的开始时，nfc读取器102将载波信号的频率调节到非标准频率。在帧期间对载波信号的频率的这种调节可以用于确定nfc设备104是有源nfc设备或无源nfc设备。
37.nfc读取器102在以非标准频率输出载波信号时监听响应的剩余部分。在一个实施例中，非标准频率的值被选择为使得无源nfc设备能够无误差地完成响应信号，而有源nfc设备将不能无误差地提供响应信号的剩余部分。如果在响应的剩余部分中存在误差，则nfc读取器102确定nfc设备104是有源nfc设备。如果在响应的剩余部分中没有误差，则nfc读取器102确定nfc设备104是无源nfc设备。
38.在一个实施例中，非标准频率的值被选择为使得ifs有源nfc设备可以无误差地发射响应的剩余部分，而oofs有源nfc设备不能无误差地发射响应的剩余部分。由于ifs和oofs有源nfc设备所使用的相位同步过程不同，与oofs有源nfc设备相比，ifs有源nfc设备可以针对更宽范围的非标准载波频率发射无误差响应。其原因关于图2-图3c更详细地描述。因此，如果载波信号的频率从标准载波信号被递增地调节，则在ifs有源nfc设备失去提供无误差响应信号的能力之前，oofs有源nfc设备将失去提供无误差响应信号的能力。因此，当确定nfc设备104是ifs有源nfc设备或oofs有源nfc设备时，nfc读取器选择非标准载波信号频率，该非标准载波信号频率与标准频率偏离得比oofs能够处理的更远，但没有远到使得ifs有源nfc设备不能可靠地处理响应的程度。
39.nfc读取器102可以利用各种过程来确定nfc设备是无源nfc设备、ifs有源nfc设备或oofs有源nfc设备。在一个示例中，在第一帧的开始处，nfc读取器102以标准频率发射载
波信号。在从nfc设备104接收到响应的开始之后，nfc读取器102将载波信号的频率调节到第一非标准频率，在该第一非标准频率处，无源nfc设备仍然能够可靠地响应，但是两个设备中的有源nfc设备不能可靠地响应。如果响应的剩余部分是无误差的或者以其他方式具有标准特性，则nfc设备104是无源nfc设备。如果响应的剩余部分包括误差或者以其他方式不能完成，则nfc设备104是有源设备。如果nfc设备104是有源nfc设备，则nfc读取器102通过以标准频率发射载波信号来发起(initiate)第二帧。在从nfc设备104接收到响应的开始之后，nfc读取器102将载波信号的频率调节到第二非标准频率，在该第二非标准频率处，ifs有源nfc设备可以可靠地响应，但是oofs有源nfc设备不能可靠地响应。如果第二帧中的响应的剩余部分是无误差的，则nfc设备104是ifs有源nfc设备。如果第二帧的响应的剩余部分具有误差，则nfc设备104是oofs有源nfc设备。在该示例中，第一频率比第二频率距离标准频率更远。在替代示例中，nfc读取器102可以在第一帧中切换到非标准频率，该非标准频率被选择以区分oofs有源nfc设备和ifs或无源设备。nfc读取器然后可以在第二帧中切换到非标准频率，该非标准频率被选择以区分ifs有源nfc设备和无源设备。因此，通过以任何顺序分析单独的帧中的两个不同的非标准频率处的响应，nfc读取器102可以确定nfc设备104是无源nfc设备、ifs有源nfc设备或oofs有源nfc设备。
40.nfc读取器102可以通过分析响应信号的频率特性来区分oofs有源nfc设备或ifs有源nfc设备或无源nfc设备。在一个实施例中，nfc读取器102初始以标准频率发射载波信号，如上所述。在接收到响应的初始部分之后，nfc读取器102将载波信号的频率调节到非标准频率。nfc读取器102监听响应的剩余部分，并且分析响应的剩余部分的频率特性。oofs有源nfc设备的响应信号的剩余部分的主频率将处于标准频率。ifs有源nfc设备或无源nfc设备将具有与非标准频率对齐的频率响应。
41.在一个实施例中，nfc读取器102初始以非标准频率发射载波信号。nfc读取器102分析响应的频率特性。oofs有源nfc设备的响应信号的主频率将处于标准频率。ifs有源nfc设备或无源nfc设备将具有与非标准频率对准的频率响应。
42.nfc读取器102能够基于nfc设备104是有源nfc设备或无源nfc设备来选择性地使无线充电电路装置输出充电信号。如果nfc读取器102确定nfc设备104是有源nfc设备，则nfc读取器102可以使无线充电电路装置输出充电场以对nfc设备104的电池进行充电。如果nfc读取器102确定nfc设备104是无源nfc设备，则nfc读取器102不使无线充电电路装置输出充电场。以这种方式，nfc读取器102将通过输出无源nfc设备不能安全地承受的充电场来防止无线充电电路装置损坏无源nfc设备。
43.图2是根据一个实施例的nfc通信系统200的框图。nfc通信系统100包括nfc读取器102、无源nfc设备104a、oofs有源nfc设备104b和ifs有源nfc设备104c。nfc读取器102经由nfc通信协议与无源nfc设备104a、ifs有源nfc设备104b和oofs有源nfc设备104c通信。
44.nfc读取器102包括rf收发器111、读取器控制系统113、电源108、充电架(charging bay)110和无线充电电路装置112。读取器控制系统113包括控制逻辑115。nfc读取器102的组件一起协作以提供nfc通信和单独的无线充电。
45.rf收发器111使得nfc读取器102能够发射信号和接收信号。rf收发器111可以包括用于发射nfc信号和用于接收nfc信号的一个或多个天线。rf收发器111可以包括用于使得rf收发器111能够发射信号(包括询问信号、载波信号和其他类型的信号)的附加电路装置。
rf收发器111可以包括用于使得rf收发器111能够接收和处理来自无源nfc设备104a、ifs有源nfc设备104b和oofs有源nfc设备104c的信号(包括询问信号和其他类型的信号)的附加电路装置。
46.读取器控制系统113包括用于控制nfc读取器102的功能的控制电路装置。读取器控制系统113控制rf收发器111的操作。读取器控制系统113控制用rf收发器111进行的信号的发射。读取器控制系统113还用控制rf收发器111进行的信号的接收。读取器控制系统113可以包括处理资源、存储器资源和数据发射资源。
47.控制系统113包括控制逻辑115。控制逻辑115可以包括用于控制系统113的操作的指令。控制逻辑115可以包括用于执行由nfc读取器102执行的操作、过程和方法(包括本文中描述的操作、过程和方法)的指令协议。控制逻辑115可以对应于存储在nfc读取器102的存储器中的软件指令。
48.电源108向nfc读取器102提供功率(power)。电源108可以包括内部电池、到外部电源的有线功率连接和到外部电源的无线功率连接中的一种或多种。
49.无线充电电路装置112基于是否存在由nfc读取器102确定的nfc设备的类型来选择性地提供无线充电场。无线充电电路装置112包括与nfc读取器102的nfc通信天线分开并且不根据nfc通信频率和协议进行操作的天线。因此，nfc读取器102可以是包括nfc通信电路装置和单独的无线充电电路装置两者的设备。
50.在一个实施例中，无线充电电路装置112根据qi无线充电标准进行操作。qi无线充电电路装置输出在87khz至205khz之间的范围内的充电场。nfc信号通常以13.56mhz的频率通信。因此，qi充电场在nfc通信信号的范围之外。在不脱离本公开的范围的情况下，无线充电电路装置112还可以根据除qi之外的其他充电协议或标准来操作。
51.nfc读取器102的无线充电电路装置112可以由其自己的控制逻辑、由读取器控制系统113的控制逻辑115或由其他控制系统控制。无线充电电路装置基于由读取器控制系统113检测到的存在的nfc设备的类型选择性地输出无线充电场。
52.充电架110包括物理区域，oofs有源nfc设备104c可以被定位在该物理区域上，以便从nfc读取器102接收无线充电信号。当oofs有源nfc设备104c被定位在充电架110上时，nfc读取器102检测到nfc设备104a是有源nfc设备并且使充电场电路装置112开始输出无线充电场。
53.在一个实施例中，将无源nfc设备104a和无源nfc设备104a中的任一者或两者定位在充电架110上使nfc读取器102与本文中描述的nfc设备建立通信并且确定nfc设备的类型。无线充电电路装置112然后可以输出完全充电场、输出减小的充电场，或抑制输出充电场。
54.无源nfc设备104a包括天线线圈120、控制逻辑122、能量收集电路装置124和存储器126。天线线圈包括用于从nfc读取器102接收信号并且用于向nfc读取器102提供信号的一个天线和其他电路装置。
55.控制逻辑122控制天线线圈120的操作。控制逻辑122响应于从nfc读取器102接收的询问信号而控制来自天线线圈120的信号输出的调制。控制逻辑122控制天线线圈120的阻抗的调制。存储器126存储与无源nfc设备104a相关的标识数据。
56.当天线线圈120从nfc读取器102接收到信号时，能量收集电路装置124从信号中收
集能量。能量收集电路装置124用从信号中收集的能量来为控制逻辑供电。当天线线圈120从nfc读取器102接收到询问信号时，控制逻辑从存储器126中检索标识数据，并且通过根据众所周知的技术对天线线圈120的阻抗进行阻抗，来使天线线圈提供包括标识数据的标识信号。
57.因为天线线圈120由来自nfc读取器102的载波信号驱动，所以无源nfc设备104a可以以与标准频率大不相同的频率发射响应信号，该响应信号可以由nfc读取器102无误差地接收。如将在下面更详细地阐述的，这使得无源nfc设备104a能够发射能够由nfc读取器102无误差地接收的响应信号，或者发射比ifs有源nfc设备104b和oofs有源nfc设备104c能够发射的更大的频率差。
58.ifs有源nfc设备104b包括rf收发器130b、控制器132b、存储器138b和电池136b。rf收发器130b包括用于从nfc读取器102接收信号和向nfc读取器102输出信号的一个或多个天线和其他rf电路装置。
59.控制器132b控制rf收发器130b的操作。控制器132b可以包括用于信号处理、用于控制rf收发器130b，以及用于从存储器138b读取数据和用于向存储器138b写入数据的处理资源。
60.存储器138b可以存储用于有源nfc设备104的操作的软件指令。存储器138b可以存储数据，包括与ifs有源nfc设备104b相关联的标识和其他参数。
61.电池136b向ifs有源nfc设备104b的组件提供功率。因为ifs有源nfc设备104b包括电池136b，所以ifs有源nfc设备104b不需要从由nfc读取器102发射的载波信号中收集能量以便向nfc读取器102发射信号。
62.ifs有源nfc设备104b还包括锁相环(pll)134b。pll 134b参与ifs有源nfc设备104b的相位同步。如前所述，ifs有源nfc设备104b在帧内和/或帧外使响应信号的相位与nfc读取器102的载波信号的相位同步。ifs有源nfc设备104b可以在帧的开始处(在nfc读取器102第一次发射询问信号时)同步或锁定相位。rf收发器130b接收询问信号、载波信号，并且pll 134b使响应信号的相位与载波信号的相位同步。ifs有源nfc设备没有内部时钟。载波信号是用于ifs有源nfc设备104b的时钟信号的源。如将在下面更详细地阐述的，ifs有源nfc设备104b中缺少内置时钟(onboard clock)导致ifs有源nfc设备104b能够发射的响应信号，与oofs有源nfc设备104c能够发射的响应信号相比，能够在距离标准频率的更大的频率差处无误差地被接收。然而，被设计为预期接收标准频率的pll 134b的存在不能像无源nfc设备104a那样、在与标准频率的频率差那么高的频率处发射可以无误差地被接收的响应信号。
63.oofs有源nfc设备104c包括rf收发器130c、控制器132c、存储器138c和电池136c。rf收发器130c包括用于从nfc读取器102接收信号和向nfc读取器102输出信号的一个或多个天线和其他rf电路装置。
64.控制器132c控制rf收发器130c的操作。控制器132c可以包括用于信号处理、用于控制rf收发器130c，以及用于从存储器138c读取数据和用于向存储器138c写入数据的处理资源。
65.存储器138c可以存储用于有源nfc设备104的操作的软件指令。存储器138c可以存储数据，包括与oofs有源nfc设备104c相关联的标识和其他参数。
66.电池136c向oofs有源nfc设备104c的组件提供功率。因为oofs有源nfc设备104c包括电池136c，所以有源nfc设备1028不需要从由nfc读取器102发射的载波信号中收集能量以便向nfc读取器102发射信号。
67.oofs有源nfc设备104c还包括pll 134c和时钟140。pll 134c和时钟140参与oofs有源nfc设备104c与nfc读取器102的相位同步。oofs有源nfc设备104c用时钟140生成时钟信号。时钟140生成具有标准nfc时钟频率的时钟信号。在一个示例中，标准nfc时钟频率是13.56mhz。时钟140生成具有该频率的时钟信号，因为标准频率是载波信号的预期频率。oofs有源nfc设备104c利用pll 134c将由rf收发器130c使用的时钟信号的相位与由nfc读取器102的rf收发器111提供的载波信号的相位同步。
68.如前所述，oofs有源nfc设备104c使响应信号的相位与nfc读取器102的载波信号的相位在帧外同步。oofs有源nfc设备104c可以在第一帧之前和在帧之间同步或锁定相位。这是可能的，因为nfc读取器102在通过转接询问信号来发起帧之前在一小段时间内发射未调制的载波信号。在接收询问信号的开始之前在这一小段时间内，oofs有源nfc设备104c使由时钟140提供的时钟信号的相位与从nfc读取器102接收的载波信号的相位同步。
69.因为oofs有源nfc设备利用内置时钟140，所以当nfc读取器102已经将载波信号的频率切换到非标准频率时，oofs有源nfc设备104c不太能够发射可以由nfc读取器102接收的响应。通常，时钟140将仅生成具有标准nfc频率的时钟信号。因此，当来自nfc读取器102的载波信号具有非标准频率时，oofs有源nfc设备104b仍将根据标准频率来发射响应。结果是，nfc读取器102将从oofs有源nfc设备104c接收异相并且不可读的应答。nfc读取器102将确定响应信号是有误差的。因此，由oofs有源nfc设备104c对内置时钟140的使用是来自oofs有源nfc设备104c的响应信号将在比ifs有源nfc设备104b更低的频率差处被检测为有误差的一个原因。
70.图3a示出了根据一个实施例的由nfc读取器102发射和接收的信号的时序图。在图3a的示例中，载波信号以整个帧的标准频率被广播。y轴对应于nfc读取器102的rf收发器111处的信号强度。x轴对应于时间。
71.曲线图302对应于与oofs有源nfc设备的通信。在时间t0，nfc读取器以标准频率广播载波信号。在时间t0至t1之间，oofs有源nfc设备与nfc读取器102的载波信号建立相位同步。在时间t1，nfc读取器102通过对载波信号进行调制来发射询问信号。时间t1对应于帧的开始。在时间t2，nfc读取器102停止发射询问信号，并且继续发射未调制的载波信号，直到时间t3。在时间t3，nfc读取器102从oofs有源nfc设备接收响应信号的开始。由nfc读取器102从oofs有源nfc设备接收的响应信号由更高的峰值强度和信号调制表示。nfc读取器102接收响应信号，直到时间t5。时间t5对应于帧的结束。帧对应于t1至t5之间的时间。在图3a的示例中，载波信号的频率尚未调节。因此，响应信号无误差地从oofs有源nfc设备接收。时间t4的重要性将关于图3b和图3c来描述。
72.曲线图304对应于与ifs有源nfc设备104b的通信。曲线图304与曲线图302基本相同，因为当载波信号在整个帧中保持在标准频率时，来自ifs有源nfc设备104b和oofs有源nfc设备104c两者的响应信号被nfc读取器102无误差地接收。尽管在图3a中不明显，但ifs有源nfc设备104b在帧期间执行相位同步。在一个示例中，ifs有源nfc设备104b在时间t3至t5之间在发射响应信号的同时执行相位同步。
73.曲线图306对应于与无源nfc设备104a的通信。曲线图306基本上类似于曲线图302和304，不同之处在于，来自无源nfc设备104a的响应信号由降低nfc读取器102的rf收发器111处的信号强度的调制来指示。
74.在一个实施例中，询问信号的持续时间在60μs至80μs之间。在一个实施例中，询问信号的发射与标识信号的开始的接收之间的延迟在70μs至100μs之间。在一个实施例中，标识信号的预期持续时间在140μs至200μs之间。在一个实施例中，帧的开始的接收与载波信号的频率的调节之间的延迟在10μs至100μs之间。本领域技术人员将认识到，根据本公开，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用用于各种信号的定时的其他值。
75.图3b表示其中nfc读取器102在接收到响应信号的开始之后调节载波信号的频率的情况。在图3b中，nfc读取器102将载波信号的频率从标准频率调节到非标准频率，在该非标准频率处，来自oofs有源nfc设备104c的响应信号不能可靠地被接收，但来自ifs有源nfc设备104b和无源nfc设备104a的响应信号可以可靠地无误差地被接收。
76.在时间t0至t4之间，nfc读取器102的操作与关于图3a中描述的操作相同。参考图3b的曲线图302，曲线图302对应于与oofs有源nfc设备104c的通信，在nfc读取器102在时间t3至t4之间从oofs有源nfc设备接收到响应信号的初始部分之后，nfc读取器102将载波信号的频率切换到非标准频率。nfc读取器102然后在时间t4至t5之间监听或接收来自oofs有源nfc设备的响应信号的剩余部分。如图3b所示，对于oofs有源nfc设备104c，时间t4至t5之间的响应信号的剩余部分失真。这是因为，oofs有源nfc设备104c继续以标准频率输出响应信号，同时nfc读取器102正在以非标准频率监听。结果是通信误差，其中nfc读取器102没有从oofs有源nfc设备104c正确地接收到响应的剩余部分。
77.参考图3b的曲线图304和306，在时间t4至t5之间，ifs有源nfc设备104b(曲线图304)和无源设备104a(曲线图306)的响应的剩余部分无误差地被接收。通过与图3b相关联的过程，nfc读取器102可以确定nfc设备是否是oofs有源nfc设备。
78.在一个示例中，图3b的非标准频率与标准频率的距离在100khz至300khz之间。非标准频率可以高于或低于标准频率。如果标准频率是13.56mhz，则非标准频率可以在13.66mhz至13.86mhz之间，或者在13.26mhz至13.46mhz之间。在不脱离本公开的范围的情况下，图3b的非标准频率可以具有除这些值之外的其他值。
79.图3c表示其中nfc读取器102在接收到响应信号的开始之后调节载波信号的频率的情况。在图3c中，nfc读取器102将载波信号的频率从标准频率调节到非标准频率，在该非标准频率下，来自oofs有源nfc设备104c和ifs有源nfc设备104b的响应信号不能可靠地被接收，但来自无源nfc设备104a的响应信号可以可靠地无误差地被接收。
80.在时间t0至t4之间，nfc读取器102的操作与关于图3a描述的操作相同。参考图3c的曲线图302和304，曲线图302和304对应于与oofs有源nfc设备104c的通信和与ifs有源nfc设备104b的通信，在nfc读取器102在时间t3至t4之间接收到响应信号的初始部分之后，nfc读取器102将载波信号的频率切换到非标准频率。nfc读取器102然后在时间t4至t5之间监听或接收响应信号的剩余部分。如图3c所示，对于oofs有源nfc设备104c和ifs有源nfc设备104b，时间t4至t5之间的响应信号的剩余部分失真。结果是通信误差，其中nfc读取器102没有从oofs有源nfc设备104c和ifs有源nfc设备104b正确地接收到响应的剩余部分。
81.参考图3b的曲线图306，在时间t4至t5之间，无源器件104a的剩余响应当无误差地
被接收。通过与图3b相关联的过程，nfc读取器102可以确定nfc设备是否是oofs有源nfc设备。
82.在一个示例中，图3c的非标准频率与标准频率的距离在500khz至900khz之间。非标准频率可以高于或低于标准频率。如果标准频率是13.56mhz，则非标准频率可以在14.06mhz至14.46mhz之间，或者在12.66mhz至13.06mhz之间。在不脱离本公开的范围的情况下，图3c的非标准频率可以具有除这些以外的其他值。在一个实施例中，非标准频率可以具有在5mhz至25mhz之间的范围。
83.图4是根据一个实施例的用于操作nfc读取器的方法400的流程图。方法400可以利用关于图1-图3c描述的系统、组件和过程。参考图4和图1-图3c，在402，nfc读取器102激活载波场。在一个示例中，这可以对应于图3c中的时间t0-t1。
84.在404，nfc读取器102发送询问信号。发送或发射询问信号对应于用nfc读取器102对载波信号进行调制。在一个示例中，这可以对应于图3c的时间t1-t2。
85.在406，nfc读取器102从nfc设备104接收响应信号的开始。响应信号可以是标识nfc设备104的标识信号。在一个示例中，响应信号的初始部分可以对应于图3b中的时间t2-t3。如果在406处接收到响应信号的开始，则该过程进行到408。如果在406处没有接收到响应信号的开始，则该过程返回到404。
86.在408，nfc读取器102在接收响应信号的同时调节载波信号的频率。调节频率可以对应于从标准nfc频率改变到非标准nfc频率。在图4中，该非标准nfc频率被选择为使得无源nfc设备仍然可以提供无误差响应，但有源nfc设备将无法提供无误差响应。在其中使用非标准频率的时段可以对应于图3b中的时间t4-t5。
87.在410，nfc读取器102确定响应信号的全部是否被有误差地接收。特别地，nfc读取器102确定响应信号的剩余部分是否无误差地被接收。如果在接收响应信号的剩余部分时没有误差，则该过程进行到412。如果在接收响应的剩余部分时存在误差，则该过程进行到414。在412，nfc读取器102确定nfc设备104是无源nfc设备。在414，nfc读取器确定nfc设备104是有源nfc设备。
88.在一个实施例中，如果检测到有源nfc设备而没有检测到无源nfc设备，则nfc读取器102激活充电场。充电场可以由有源nfc设备用来对有源nfc设备的电池进行再充电。
89.图5是根据一个实施例的用于操作nfc读取器的过程500的流程图。方法500可以利用关于图1-图3c描述的系统、组件和过程。参考图5和图1-图3c，在502，nfc读取器102激活载波场。
90.在504，nfc读取器102发送询问信号。发送或发射询问信号对应于用nfc读取器102对载波信号进行调制。在506，nfc读取器102从nfc设备104接收响应信号的开始。响应信号可以是标识nfc设备104的标识信号。如果在506处接收到响应信号的开始，则该过程进行到508。如果在506处没有接收到响应信号的开始，则该过程返回到404。
91.在508，nfc读取器102在接收响应信号的同时调节载波信号的频率。调节频率可以对应于从标准nfc频率改变到第一非标准nfc频率。在图5中，第一非标准nfc频率被选择，使得ifs有源nfc设备和无源nfc设备仍然可以提供无误差响应，但oofs有源nfs设备将无法提供无误差响应。
92.在510，nfc读取器102确定响应信号的全部是否被有误差地接收。如果在接收响应
的剩余部分时存在误差，则该过程进行到512。如果在接收响应信号的剩余部分时无误差，则该过程进行到514。在512，nfc读取器102确定nfc设备104是oofs有源nfc设备。
93.在514，nfc读取器102在接收响应信号的同时调节载波信号的频率。调节频率可以对应于从标准nfc频率改变到第二非标准nfc频率。在图5中，第二非标准nfc频率被选择，使得无源nfc设备仍然可以提供无误差响应，但ifs有源nfc设备将无法提供无误差响应。在实践中，步骤504-510发生在第一帧中。步骤514发生在第一帧之后的第二帧中。在步骤514之前，第二帧可以包括针对第二帧来重复步骤502-506。
94.在516，nfc读取器102检测响应信号的全部是否有误差地被接收。特别地，nfc读取器102确定在第二帧中响应信号的剩余部分是否无误差地被接收。如果在接收响应的剩余部分时存在误差，则该过程进行到518。如果在接收响应信号的剩余部分和第二帧时没有误差，则该过程进行520。在520，nfc读取器102确定nfc设备104是无源nfc设备。在518，nfc读取器确定nfc设备104是ifs有源nfc设备。
95.在步骤512或518，如果无源nfc设备未被检测到，则nfc读取器102可以激活充电场以对oofs有源nfc设备104c或ifs有源nfc设备104b进行充电。
96.图6是根据一个实施例的用于操作nfc读取器的方法600的流程图。方法600可以利用关于图1-图3c描述的系统、组件和过程。参考图6和图1-图3c，在602，nfc读取器102激活载波场。
97.在604，nfc读取器102发送询问信号。发送或发射询问信号对应于用nfc读取器102对载波信号进行调制。
98.在606，nfc读取器102从nfc设备104接收响应信号的开始。响应信号可以是标识nfc设备104的标识信号。在一个示例中，响应信号的初始部分可以对应于图3b中的时间t2-t3。如果在606处接收到响应信号的开始，则该过程进行到608。如果在606处没有接收到响应信号的开始，则该过程返回到604。
99.在608，nfc读取器102在接收响应信号的同时调节载波信号的频率。调节频率可以对应于从标准nfc频率改变到非标准nfc频率。
100.在610，nfc读取器102分析响应信号的剩余部分的频率分布。这可以包括检测响应信号中的各种频率的强度。
101.在612，nfc读取器102标识原始标准nfc频率在响应信号的剩余部分中是否有缺陷。如果标准nfc频率是信号的剩余部分的强分量，则该过程进行到614。如果标准nfc频率不是信号的剩余部分的强分量，则该过程进行到616。
102.在614，nfc读取器102确定nfc设备是oofs有源nfc设备。在616，nfc读取器102确定nfc设备是ifs有源nfc设备或无源nfc设备。在步骤616，可以执行另外的步骤或过程以区分ifs nfc设备和无源nfc设备。这些可以包括标识响应信号的各种其他空位分量(vacancy component)。替代地，可以执行图4的过程400的步骤。
103.图7是根据一个实施例的用于操作nfc读取器的方法700的流程图。方法700可以利用关于图1-图3c描述的系统、组件和过程。参考图7和图1-图3c，在702，nfc读取器102激活具有非标准频率的载波场。
104.在704，nfc读取器102发送询问信号。发送或发射询问信号对应于用nfc读取器102对载波信号进行调制。
105.在706，nfc读取器102从nfc设备104接收响应信号的开始。响应信号可以是标识nfc设备104的标识信号。如果在706处接收到响应信号的开始，则该过程进行到708。如果在706处没有接收到响应信号的开始，则该过程返回到704。
106.在708，nfc读取器102分析响应信号的剩余部分的频率分布。这可以包括检测响应信号中的各种频率的强度。
107.在710，nfc读取器102标识在响应信号的剩余部分中是否检测到原始标准nfc频率。如果标准nfc频率不是信号的剩余部分的强分量，则该过程进行到712。如果标准nfc频率是信号的剩余部分的强分量，则该过程进行到714。
108.在714，nfc读取器102确定nfc设备是oofs有源nfc设备。在712，nfc读取器102确定nfc设备是ifs有源nfc设备或无源nfc设备。在步骤712，可以执行另外的步骤或过程以区分ifs有源nfc设备和无源nfc设备。这些可以包括标识响应信号的各种其他频率分量。替代地，可以执行图4的过程400的步骤。
109.图8是根据一个实施例的用于操作nfc读取器的方法800的流程图。在802，方法800包括从近场通信读取器发射载波信号。在804，方法800包括用载波信号发射询问信号。在806，方法800包括响应于询问信号而从近场通信设备接收响应信号的一部分。在808，方法800包括在接收到响应信号的一部分之后并且在接收到响应信号的全部之前，在选定持续时间内调节载波信号的频率。在810，方法800包括接收响应信号的剩余部分。在812，方法800包括：基于响应信号的剩余部分，确定近场通信设备是无源近场通信设备或有源负载调制近场通信设备。
110.图9是根据一个实施例的nfc读取器102的电路装置的示意图。nfc读取器102包括nfc天线线圈902、无线充电天线线圈904和读取器控制系统113。nfc天线线圈902是rf收发器111的一部分，nfc读取器102通过该rf收发器111实现与nfc设备的nfc通信。无线充电线圈904是无线充电电路装置112的一部分，通过该无线充电电路装置112，nfc读取器102或nfc读取器102是其一部分的电子设备提供无线充电场。在一个实施例中，读取器控制系统113控制rf天线线圈和无线充电线圈。无线充电电路装置112的各部分可以被包括在读取器控制系统113中。替代地，无线充电电路装置112可以由单独的控制系统控制。在一个实施例中，无线充电天线线圈904是qi标准的无线充电线圈。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，充电天线线圈904可以利用qi以外的其他充电标准。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，天线线圈的数目和配置可以与图9所示的不同。
111.图10是根据一个实施例的nfc通信系统1000的示意图。nfc通信系统1000包括nfc读取器102、无源nfc设备104a和有源nfc设备104b(ifs)或104c(oofs)。nfc读取器102与有源nfc设备104b/104c和无源nfc设备104a进行通信。
112.在图10的示例中，有源nfc设备104b/104c是具有有源nfc电路装置的智能手机。在图10的示例中，无源nfc设备104a是具有无源nfc电路装置的信用卡。智能手机包括保护套1002。保护套1002包括用于容纳各种类型的卡的多个槽。信用卡被定位在保护套1002的槽中的一个槽中。这是一种常见的配置，其使得人们能够用智能手机携带身份证和信用卡。
113.nfc读取器102包括充电架110。用户可以将智能电话104b/104c放置在充电架上。nfc读取器102可以经由nfc协议与智能电话104进行通信。当智能手机位于充电架110上时，nfc读取器102可以对智能手机的电池进行充电。
114.因为信用卡104a是包括无源nfc电路装置的无源nfc设备，所以全功率充电场可能损坏信用卡104a的nfc电路装置。因此，当信用卡104a位于智能电话104b/104c的保护壳1002中并且智能电话104b/104c位于充电架110上时，全功率(fully powered)充电场可能损坏信用卡104a的nfc电路装置。
115.当智能电话104b/104c被定位在充电架110上时，nfc读取器102输出询问信号并且监听各种nfc协议的响应。以这种方式，nfc读取器102建立与智能电话104b/104c和信用卡104a两者的通信。
116.在标识出智能电话104b/104c和信用卡104a两者之后，nfc读取器102执行用于最终确定智能电话104b/104c和信用卡104a两者的nfc类型的过程。特别地，nfc读取器102利用智能电话104b/104c的协议来发射询问信号。当nfc读取器102从智能电话104b/104c接收到标识或响应信号的开始时，nfc读取器102调节载波信号的频率。在载波信号的频率的调节期间，nfc读取器102监听标识信号。在一个示例中，nfc读取器102检测信用卡104a和智能电话104b/104c两者的存在。因为nfc读取器已经检测到存在无源nfc设备和有源nfc设备两者，所以无线充电电路装置112输出具有减小的幅度或功率的充电场。充电场的功率被选择为不会损坏信用卡104a的nfc电路装置。充电场对智能电话104b/104c的电池进行充电。
117.如果nfc读取器102仅检测到有源nfc设备，则无线充电电路装置112可以输出全功率充电场以对有源nfc设备的电池进行充电。如果nfc读取器仅检测到无源nfc设备，则无线充电电路装置112将不输出任何充电场。
118.图10示出了一个实施例，其中有源nfc设备是智能手机，并且无源nfc设备是支持nfc的信用卡。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他类型的有源和无源nfc设备。
119.在一个实施例中，一种方法包括从近场通信读取器发射载波信号，用载波信号发射询问信号，以及响应于询问信号而从近场通信设备接收响应信号的初始部分。该方法包括在接收到响应信号的初始部分之后并且在接收到响应信号的全部之前，调节载波信号的频率，接收响应信号的剩余部分，以及基于响应信号的剩余部分，确定近场通信设备是无源负载调制近场通信设备或有源负载调制近场通信设备。
120.在一个实施例中，一种方法包括从近场通信读取器发射载波信号，用载波信号发射询问信号，以及响应于询问信号而从近场通信设备接收响应信号的初始部分。该方法包括在接收到响应信号的初始部分之后并且在接收到响应信号的全部之前，调节载波信号的频率，接收响应信号的剩余部分，以及基于响应信号的剩余部分，确定近场通信设备是第一类型的有源负载调制近场通信设备或第二类型的有源负载调制设备。
121.在一个实施例中，一种方法包括在第一近场通信帧期间，用载波信号从近场通信读取器发射第一询问信号，在第一近场通信帧期间将载波信号的频率从第一频率调节到第二频率，以及在第一近场通信帧期间从近场通信设备接收第一响应信号。该方法包括在第一近场通信帧之后的第二近场通信帧期间，用载波信号发射第二询问信号，在第二近场通信帧期间将载波信号的频率从第一频率调节到第三频率，在第二近场通信帧期间，用近场通信读取器从近场通信设备接收第二响应信号，以及基于第一响应信号和第二响应信号来确定近场通信设备是帧内同步有源负载调制近场通信设备、帧外同步有源负载调制近场通信设备或无源负载调制近场通信设备。
122.在一个实施例中，一种方法包括从近场通信读取器发射载波信号，以及在近场通信帧期间调节载波信号的频率。该方法包括在近场通信帧期间，用近场通信读取器从近场通信设备接收响应信号，以及基于响应信号来确定近场通信设备是无源负载调制近场通信设备或有源负载调制近场通信设备。
123.在一个实施例中，一种方法包括从近场通信读取器发射载波信号，用载波信号发射询问信号，以及响应于询问信号而从近场通信设备接收响应信号的初始部分。该方法包括在接收到响应信号的初始部分之后并且在接收到响应信号的全部之前，将载波信号的频率从第一频率调节到第二频率，接收响应信号的剩余部分，以及通过分析响应信号的剩余部分的频率来标识近场通信设备的类型。
124.在一个实施例中，一种方法包括从近场通信读取器发射具有用于近场通信的非标准频率的载波信号，以及用载波信号发射询问信号。该方法包括从近场通信设备接收响应信号，以及通过分析响应信号的频率来标识近场通信设备的类型。
125.在一个实施例中，一种近场通信读取器包括被配置为发射和接收近场通信信号的射频收发器和耦合到射频收发器的控制系统。控制系统被配置为使射频收发器输出询问信号，输出载波信号，并且响应于从近场通信设备接收到响应信号的初始部分而调节载波信号的频率。
126.在一个实施例中，一种近场通信读取器包括被配置为发射和接收近场通信信号的射频收发器和耦合到射频收发器的控制系统。控制系统被配置为使射频收发器在第一帧期间在从近场通信设备接收到第一响应信号的同时，将载波信号的频率从第一频率调节到第二频率，在第二帧期间在从近场通信设备接收到第二响应信号的同时，将载波信号的频率从第一频率调节到第三频率，并且基于第一响应信号和第二响应信号来确定近场通信设备是帧内同步有源负载调制近场通信设备、帧外同步有源负载调制近场通信设备或无源负载调制近场通信设备。
127.在一个实施例中，一种近场通信读取器包括被配置为发射和接收近场通信信号的射频收发器和耦合到射频收发器的控制系统。控制系统被配置为使射频收发器发射载波信号，在近场通信帧期间将载波信号的频率从第一频率调节到第二频率，并且在近场通信帧期间从近场通信设备接收响应信号。控制系统被配置为基于响应信号的频率来确定近场通信设备是无源负载调制近场通信设备或有源负载调制近场通信设备。
128.在一个实施例中，一种近场通信读取器包括被配置为发射和接收近场通信信号的射频收发器和耦合到射频收发器的控制系统。控制系统被配置为使射频收发器以用于近场通信的非标准频率从近场通信读取器发射载波信号，用载波信号发射询问信号，并且从近场通信设备接收响应信号，其中控制系统被配置为通过分析响应信号的频率来标识近场通信设备的类型。
129.上述各种实施例可以被组合以提供另外的实施例。根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其他改变。一般来说，在以下权利要求中，所使用的术语不应当被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例，而应当被理解为包括所有可能的实施例以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。