用於確定遠程通信設備之間的視距(los)距離的方法

2023-05-04 02:28:31 2

專利名稱：用於確定遠程通信設備之間的視距(los)距離的方法
技術領域：
本公開通常涉及通信系統，並且更為具體地，涉及用於確定遠程通f 設備之間的近似視距(LOS)距離的系統和方法。
背景技術：
在許多通信應用中，需要確定兩個正在通信的遠程通信設備之間的距 離。獲知這個距離的一個理由是為了安全。例如，如果與遠程通信設備間 的距離大於所定義的閾值，則可以確定該遠程通信設備不是網絡的一部分 或者未被授權與網絡設備通信。因此，在這種情形下，不允許該遠程設備 與網絡設備通信。此外，確定兩個遠程通信設備之間的距離的另一理由是 為了人物跟蹤。例如，父母可以為子女提供與父母所攜帶的通信設備進行 通信的通信設備。如果父母的設備確定與子女的設備間的距離超出所定義 的閾值，則父母的設備可以向父母告警子女處在安全距離之外。對於確定 兩個遠程通信設備之間的距離，還可以存在許多其它理由。
用於確定兩個遠程通信設備之間的距離的一個方法是第一設備向第 二設備發送信號，然後第二設備將該信號發送回第一設備。然後，第一通 信設備可以通過使用第一通信設備向第二通信設備發送信號的時刻tl和第 一通信設備從第二通信設備接收到信號的時刻t2，來計算與第二通信設備 間的距離。該距離將利用下述等式給出
距離="—tl—tproeessing)*c/2 等式(l)
其中C等於光速，以及t，—是可以校準的已知處理延遲。為了例示簡單，
本公開假設t，e，等於0，但是應該理解的是，t，^g可以具有大於0的值。
，距離測量方案的一個缺點是假設通信設備所接收的信號沿直線從一個 設備行進到另一個設備。事實可能不是這樣的，如下面參照下述示例場景 所描述的。
圖1A例示了繪出信號在從一個設備傳播到另一個設備時可以採用的示例性的多個路徑的示圖。在這個例子中，通信設備的收發機A 102正在 向另一通信設備的收發機B 106發送信號。此外，在這個例子中，可能存 在多個物體，比如障礙物152、 154和156，這些物體會在信號從收發機A 102 傳輸到收發機B 106時阻擋該信號。
這些障礙物可以產生從收發機A 102到收發機B 106的不同的信號路 徑。例如，信號路徑1可以沿著從收發機A 102到收發機B 106的直接路徑， 該直接路徑穿過障礙物154。收發機之間的直接信號路徑通常稱為視距 (LOS)路徑。另一信號路徑2可以採用從收發機A102到收發機B 106的 通過障礙物152反射的間接路徑。另一信號路徑3可以採用從收發機A 102 到收發機B 106的通過障礙物156反射的間接路徑。收發機之間的這些間 接信號路徑通常稱為非LOS路徑。如下面所進一步描述的，在收發機B 106 上接收的信號是經由LOS路徑以及經由一個或多個非LOS路徑的接收信號 的結果。
圖1B例示了在多徑方案中，由收發機A102發送的示例信號和由收發 機B 106接收的對應信號功率的示圖。如圖所示，收發機A102所發送的信 號具有所定義的波形。在這個例子中，所定義的波形是全周期脈衝，如圖 所示。因為信號在到達收發機B 106時採用多個路徑，由於LOS路徑比非 LOS路徑短，所以在不同的時刻接收到該信號。因此，在接收收發機B106 上，原始信號的功率隨時間擴展，如圖所示。所接收的信號包括由LOS信 號路徑1貢獻的部分1、由非LOS路徑2貢獻的部分2以及由非LOS路徑 3貢獻的部分3。
為了準確地確定收發機之間的距離，期望使用所接收信號中的由LOS 路徑1貢獻的部分，因為這個路徑是收發機之間的最短直接路徑。使用非 LOS路徑2和3將導致一些錯誤，因為這些路徑通常比LOS路徑1長。然 而，在過去，將LOS信號部分與本底噪聲和非LOS信號部分區分開可能是 困難的，因為障礙物(比如，障礙物154)可以大大地衰減LOS信號部分 的功率電平。因此，如在這個例子中所示，與非LOS部分2和3的功率電 平相比，LOS信號部分的功率電平非常小。
在將LOS信號部分與非LOS部分區分開時，使用非相干技術接收信號 的現有接收機不是那麼有效，因為LOS信號部分通常將被掩蔽在本底噪聲中。在將LOS信號部分與非LOS信號部分區分開時，使用相干技術的其他 現有接收機更好，但是在完成這個任務時將消耗非期望的大量功率。

發明內容
本公開的一個方面涉及用於無線通信的裝置，所述裝置包括超再生
接收機，用於從遠程裝置接收輸入(incoming)信號；以及第一電路，用於 基於所述輸入信號，至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。在另一方 面，所述超再生接收機可以包括一個或多個超再生放大器。在另一方面， 所述超再生接收機包括多個並行連接的超再生放大器，其中所述放大器分 別被調諧到不同的頻帶。在另一方面，超再生放大器的數目、放大器的各 自的品質因子(Q)以及不同頻帶的各自的中心頻率(/c)被配置來在所定 義的帶寬內提供所定義的最小增益、所定義的增益波動或所定義的頻率響 應。在另一方面，不同頻帶中的一個或多個可以與所述不同頻帶中的至少 另外一個或多個重疊。
在本公開的另一方面，所述用於無線通信的裝置還可以包括第二電路， 用於確定所述輸入信號的近似視距(LOS)部分，其中所述第一電路用於根 據所述輸入信號的近似LOS部分，至少部分地確定與所述遠程設備間的距 離。在另一方面，所述第二電路包括功率檢測器，用於生成與所述輸入 信號的功率電平有關的第一響應；噪聲電平檢測器，用於生成與環境噪聲 的功率電平有關的第二響應；以及比較器，用於基於所述第一響應與第二 響應之間的比較結果來生成輸出。
在本公開的其它方面，所述輸入信號可以包括一個或多個脈衝。所述 第一電路可以用於基於接收到所述輸入信號的近似時刻，至少部分地確定 與所述遠程裝置間的距離。另外，在另一方面，所述用於無線通信的裝置 還可以包括發射機，用於將輸出(outgoing)信號發送到所述遠程裝置，其 中所述第一電路基於向所述遠程裝置發送所述輸出信號的近似時刻以及從 所述遠程裝置接收到所述輸入信號的近似時刻，來確定與所述遠程裝置間 的距離。
在本公開的又一方面，所述用於無線通信的裝置還可以包括發射機， 用於將輸出信號發送到所述遠程裝置，其中所述第一電路用於通過響應於接收和處理所述輸入信號而使發射機發送輸出信號，部分地確定與所述遠程裝置間的距離。在其它方面，所述裝置還可以包括第二電路，用於確定在所述超再生接收機的輸出端處是否存在幹擾信號；以及第三電路，用于禁用所述超再生接收機的一部分，以降低或消除來自所述超再生接收機的輸出端的幹擾信號。在又一方面，所述超再生接收機被調諧來在所定義的超寬帶信道中接收所述輸入信號，所定義的超寬帶信道具有20%或更大的量級的部分帶寬(fractional bandwidth)、 500MHz或更大的量級的帶寬、或者20%或更大的量級的部分帶寬以及500MHz或更大的量級的帶寬。
根據下面結合附圖對本公開的具體描述，本公開的其它方面、優點和新穎特徵將變得顯而易見。


圖1A例示了繪出信號在從一個設備傳播到另一個設備時可以採用的示例性的多個路徑的示圖1B例示了在多徑方案中，從通信設備發送的示例信號以及另一通信設備所接收的示例信號的示圖2A例示了根據本公開的一個方面的示例通信設備的方框圖2B例示了根據本公開的另一方面的示例發送信號、示例接收信號以及由超再生接收機處理的示例接收信號的示圖3A例示了根據本公開的另一方面確定兩個收發機之間的近似距離的示例方法的流程圖3B例示了根據本公開的另一方面的示例接收信號以及由超再生接收機處理的示例接收信號的示圖4A例示了根據本公開的另一方面的示例通信設備的方框圖4B例示了根據本公開的另一方面的通信設備的示例操作模式的時序圖5A例示了根據本公開的另一方面的示例超再生(SR)裝置的方框
圖5B例示了根據本公開的另一方面的示例超再生(SR)放大器的方框圖；圖6A例示了根據本公開的另一方面的示例超再生(SR)接收機的方框圖6B例示了根據本公開的另一方面的與示例超再生(SR)接收機有關的示例頻率響應的示圖7A例示了根據本公開的另一方面的示例超再生(SR)接收機的方框圖7B例示了根據本公開的另一方面的用於降低和/或消除示例超再生(SR)接收機的輸出中的帶內幹擾信號的示例方法的流程圖8例示了根據本公開的另一方面的示例通信設備的方框示意圖；圖9A-D例示了根據本公開的另一方面的各種脈衝調製技術的時序圖；圖IO例示了根據本公開的另一方面經由各個信道彼此進行通信的各個
通信設備的方框圖11例示了根據本公開的另一方面的包括示例收發機的示例通信設備
的方框圖12例示了根據本公開的另一方面的包括示例接收機的示例通信設備的方框圖；和
圖13例示了根據本公開的另一方面的包括示例收發機的示例通信設備的方框圖。
具體實施例
下面描述了本公開的各個方面。應該明白的是，本文的教導可以以多種形式具體體現，以及本文中公開的任何特定結構、功能或兩者僅僅是例示性的。基於本文的教導，本領域的技術人員應該明白的是，本文中公開的一個方面可以獨立於任何其它方面實現，以及兩個或多個方面可以以各種方式組合。例如，可以使用本文中闡述的任何數目的方面來實現裝置或實踐方法。另外，在本文中闡述的一個或多個方面之外，還可以使用其它結構、功能、或者結構和功能來實現這種裝置或實踐這種方法，或者使用除了在本文中闡述的一個或多個方面之外的其它結構、功能、或者結構和功能來實現這種裝置或實踐這種方法。
作為上述概念中的一些概念的示例，在一些方面，所述裝置可以包括:超再生接收機，用於從遠程裝置接收輸入信號；以及電路，用於基於所述 輸入信號，至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。所述超再生接收機 和距離確定電路可以被配置為一個或多個集成電路、 一個或多個分立組件、 或者一個或多個集成電路和一個或多個分立組件的組合。所述超再生接收 機和距離確定電路可以包括處理器或其它可編程器件，用於實現它們各自 的在本文中所描述的功能。這種處理器或可編程器件可以通過使用可執行 代碼來進行操作。
圖2A例示了根據本公開的一個方面的示例通信設備200的方框圖。通 常，特別地，通信設備200被配置來檢測從另一通信設備接收的信號的視 距(LOS)部分。如在背景技術部分中所討論的，這可以用於更準確地確定 通信設備之間的距離。為了完成該操作，通信設備200包括超再生接收機 前端，該超再生接收機前端對於LOS信號檢測具有異常高的靈敏度，同時 消耗可接受的功率量。
更為具體地，通信設備200包括超再生接收機202和距離測量電路204。 超再生接收機202用於從遠程通信設備接收輸入信號，並且對輸入信號進 行處理，以檢測輸入信號的LOS部分。距離測量電路204使用由超再生接 收機處理的接收信號中的LOS部分，來至少部分地確定通信設備200和遠 程通信設備之間的距離。
在通信設備200正在確定與遠程通信設備之間的距離的情況下，距離 測量電路204通過在時刻tl向遠程通信設備發送信號、在時刻t2接收來自 遠程通信設備的信號中的LOS部分、然後使用取決於時刻tl和t2的公式
(比如，如上提供的等式(1)(例如，距離-(t2-tl"c/2))確定距離， 來確定所述距離。在通信設備200正在幫助遠程通信設備確定所述距離(例 如，部分地確定所述距離)的情況下，距離測量電路204響應於從遠程設 備接收到信號，來向遠程通信設備發送信號。
圖2B例示了根據本公開的另一方面的示例發送信號、示例接收信號以 及由超再生接收機處理的示例接收信號的示圖。最上面的圖描繪了來自遠 程通信設備的發送信號。在這個例子中，發送信號具有所定義的波形，比 如全周期脈衝。然而，應該理解的是，可以提供其它所定義的波形。
中間的圖描繪了在通信設備200的輸入端處的接收信號。由於接收到通過不同路徑傳播的信號的各部分，導致接收信號隨時間擴展。如所描述 的，接收信號中利用數字"1"表示的部分是在從遠程通信設備到通信設備
200的直接路徑上傳播的視距(LOS)部分。接收信號中利用數字"2"和 "3"表示的部分是接收信號的非LOS部分。
最下面的圖描繪了在超再生接收機202的輸出端處的信號。如所描述 的，在超再生接收機202的輸出端處的信號包括多個"尖峰脈衝(spike)"， 該多個尖峰脈衝指示接收信號經過採樣和放大後的功率電平。如所描述的， 前面的若干尖峰脈衝對應於接收信號的LOS部分，以及剩餘尖峰脈衝對應 於接收信號的非LOS部分。因為超再生接收機202可以被配置為具有相對 高的靈敏度，所以接收機202可以產生使得距離測量電路204能夠更容易 地將接收信號的LOS部分與本底噪聲和非LOS部分區分開的輸出。如下面 更為詳細地說明的，通信設備202還可以對若干符號的LOS功率執行非相 幹合併以增加信噪比(SNR)。由於LOS部分而不是非LOS部分將與接收 到用於距離計算的信號的時間相關聯，所以高靈敏度和非相干合併對於準 確地確定通信設備202和遠程通信設備之間的距離而言是有用的。
圖3A例示了根據本公開的另一方面的用於確定兩個收發機A和B之 間的近似距離的示例方法300的流程圖。根據方法300，收發機A向收發 機B發送命令，以在測距模式下進行操作，用於確定收發機A和B之間的 近似距離。作為響應，收發機B將自己設置在測距模式下，並且停止發送 任何信號(方框304)。然後，在足夠收發機B進入測距模式的預定時段後， 收發機A向收發機B發送N個所定義的符號306。所述符號可以在時刻t-0， tp,2np，3^p…(N-l)^p發送,其中tp是與符號傳輸相關聯的時段。然而， 所述符號不需要以周期性的方式發送，並且可以按照非周期性的方式發送。 收發機B可以預先知道N個所定義的符號306以及其從一個符號到另一符 號的時序關係。每個符號可以被配置為一個或多個脈衝。
通過使用收發機B的超再生接收機202和它的距離測量電路204，收 發機B檢測N個所定義的符號306的LOS到達時間(方框308)。然後， 收發機B的距離測量電路204確定收發機B是否已經接收到N個所定義的 符號306 (方框310)。如果收發機B確定它還沒有接收到N個所定義的符 號306，則收發機B向收發機A發送消息312，該消息312指示收發機B
16還沒有接收到N個所定義的符號306。響應於消息312，收發機A可以增 加要被重發到收發機B的符號306的數目N (方框319)。如下更為詳細的 描述，發送更多數目的符號可以改進收發機B的輸入端處的信噪比(SNR)， 由於更高的SNR 306，這可以改進收發機B將成功地接收所述N個符號以 及檢測N個符號的LOS到達時間的可能性。然後，收發機A可以通過發送 命令302再次重新發起測距模式操作，或者在此時可以重發N個所定義的 符號306。另一方面，如果收發機B確定它已經接收到N個所定義的符號 306，則收發機B向收發機A發送M個所定義的符號314。收發機B可以 在時刻Nnp+td，開始發送M個所定義的符號314，其中td是每個符號從 收發機A到收發機B的LOS路徑上的傳播延遲。相應地，在M=N的情況 下，收發機A可以分別在時刻t=N*tp+2*td, (N+l)*tp+2*td， (N+2)*tp+2*td...(2*N-l)*tp+2*td接收符號。收發機A可以預先知道M個所 定義的符號314。 M個所定義的符號314可以與N個所定義的符號306相 同或者可以不同。另外，符號314的數目M可以與符號306的數目N相關 (例如，成比例)。
通過使用收發機A的超再生接收機202和它的距離測量電路204，收 發機A檢測M個所定義的符號314的LOS到達時間。然後，收發機A的 距離測量電路204確定收發機A是否已經接收到M個所定義的符號314， 或者確定收發機A不能確定M個所定義的符號的到達時間(方框318)。如 果收發機A確定它還沒有接收到M個所定義的符號314，或者不能確定M 個所定義的符號314的到達時間，則收發機A可以增加要被重發到收發機 B的符號306的數目N(方框319)。因為，如上所述，M可以與N相關(例 如，成比例)，所以在收發機A增加N時，收發機B增加M。這也改進了 收發機A將能夠更好地檢測M個符號314的LOS到達時間並從收發機B 接收M個符號314的可能性。
然後，收發機A可以通過發送命令302再次重新發起測距模式操作， 或者在此時可以重發N個所定義的符號306。另一方面，如果收發機A已 經確定它已經接收到M個所定義的符號314，則收發機A確定收發機A和 B之間的距離(方框320)。然後，收發機A可以將距離信息322發送到收 發機B。在這種情形下，收發機A確定所述距離，並且收發機B幫助確定所述距離或部分地確定所述距離。
圖3B例示了根據本公開的另一方面的在收發機A的輸入端處的示例 接收信號以及由收發機A的超再生接收機202處理的示例接收信號的示圖。 在這個例子中，從收發機B接收的所定義的符號314的數目M與所定義的 符號306的數目N相同。上面的圖例示了在收發機A的輸入端處的接收信 號。所述接收信號包括從收發機B接收的N個所定義的符號。如前面所討 論的，收發機A和B所發送的每個符號可以包括一個或多個脈衝。另外， 以被表示為tp的周期來發送所述符號。如圖所示，由於信號經由從收發機 A到收發機B的具有不同長度的多個路徑進行傳播，收發機A所接收的每 個符號在時間上擴展。
下面的圖例示了由收發機A的超再生接收機202處理的接收信號。如 前面所討論的，所述超再生接收機202對所述接收信號進行採樣和放大。 因此，每個符號包括多個尖峰脈衝，該多個尖峰脈衝指示所述接收信號的 放大後的採樣。如前面所討論的，每個符號的前面的若干尖峰脈衝與接收 符號的LOS部分相關，以及每個符號的剩餘尖峰脈衝與接收符號的非LOS 部分相關。如所描述的，在時刻Ntp+2td接收第一符號的L0S部分，在時 刻(N+l)tp+2td接收第二符號的LOS部分，在時刻(2N-2)tp+2td接收倒數第 二符號的LOS部分，以及在時刻(2N-l)tp+2td接收最後一個符號的LOS部 分。這些時刻參照收發機A向收發機B發送第一符號的時刻。如前面所討 論的，tp是符號傳輸周期，以及td是信號從一個收發機到另一收發機的單 向LOS傳播延遲。
因此，通過測量接收符號的LOS部分的到達時刻ttotal，收發機A可 以利用下述等式確定與收發機B間的距離
距離=(ttotal - (2N — l)*tp/2)*c 等式(2 )
其中c是光速。符號的到達時間的不確定性可以由超再生接收機202 的淬熄(quench)周期確定。由於所述淬熄周期可以在GHz的範圍內，所 以符號的到達時間的不確定性非常低。例如，如果超再生接收機202的淬 熄周期為4GHz，則距離測量中的不確定性可以由c/4GHz給出，這近似等 於7.5釐米。當收發機彼此相隔若干米或更遠時，這種不確定性非常小或甚 至可忽略。
18如圖3B中所示，與每個符號的非LOS部分相比，每個符號的LOS部 分在相對低的功率上。此外，每個符號的LOS部分非常接近環境本底噪聲。 如先前所討論的，由於超再生接收機202的相當高的靈敏度，可以更容易 地將每個符號的LOS部分與本底噪聲區分開。另外，因為發送多個符號， 所以距離測量電路204可以對所述符號的LOS部分執行非相干合併，以便 抵消(average out)所述噪聲，並且由此改進信噪比(SNR)。這進一步改 進了從所述本底噪聲中檢測出符號的LOS部分。
圖4A例示了根據本發明的另一方面的示例通信設備400的方框圖。示 例通信設備400可以是根據本發明的另一方面的被配置來進行距離測量的 通信設備的更為詳細的實施例。通信設備400包括天線402、發射/接收 (Tx/Rx)隔離設備404、超再生接收機406、功率檢測器408、噪聲電平檢 測器410、比較器412、符號解碼器414、處理器416、存儲器418、輸入/ 輸出(I/O)設備420、脈衝位置調製器422和發射機424。
天線402用於從遠程通信設備接收信號以及向所述遠程設備發送信號， 兩者都經由無線介質。Tx/Rx隔離設備404用於將超再生接收機406的輸入 與發射機424的輸出隔離。超再生接收機406用於以相對高的靈敏度的方 式接收和放大從遠程通信設備接收的信號，以便將接收信號的LOS部分與 本底噪聲區分開。功率檢測器408用於生成指示在超再生接收機406的輸 出端處的功率電平的信號。噪聲電平檢測器410用於生成指示環境噪聲的 功率電平的信號。比較器412用於生成與超再生接收機406的輸出端處的 功率電平和所述環境噪聲的功率電平的比較結果相關的輸出。例如，比較 器412可以生成指示接收機輸出端的功率電平是高於環境噪聲的功率電平 的所定義的閾值(例如，2或3dB)。
符號解碼器414用於確定所接收的符號的特性。例如，符號解碼器414 可以確定所接收的信號是邏輯1或邏輯0。 I/O設備420用於將來自比較器 412和符號解碼器414的輸出端的信號中繼到處理器416，並且將來自處理 器416的信號中繼到超再生接收機406、噪聲電平檢測器410以及脈衝位置 調製器422。存儲器418用於存儲用於在處理器416執行它的各個功能時對 處理器416進行控制的一個或多個軟體模塊，以及處理器416在執行它的 各個功能時由處理器416處理的數據，如下面進一步討論的。脈衝位置調製器422用於響應於所述處理器416，在向遠程通信設備發送信號時對發射 機424進行控制。並且，發射機424用於響應於所述脈衝位置調製器422, 將信號發送到所述遠程通信設備。
通信設備400可以被配置為處於若干模式。特別地，通信設備400可 以被配置為處於低功率模式，以降低通信設備400在該設備沒有正在從遠 程通信設備接收信號或向遠程通信設備發送信號期間消耗的功率量。通信 設備400還可以被配置處於幹擾檢測模式，以檢測在所定義的接收帶寬內 存在一個或多個幹擾信號，以及消除或降低所檢測到的幹擾信號。通信設 備400還可以被配置為處於噪聲電平校準模式，以確定環境噪聲的功率電 平。另外，通信設備400可以被配置為處於測距模式，用於確定或幫助確 定與遠程通信設備間的距離。另外，通信設備400可以被配置為處於接收 模式，以從遠程通信設備接收信號。此外，通信設備400可以被配置為處 於發送模式，以向遠程通信設備發送信號。
在低功率模式下，處理器416可以禁用通信設備400的組件中的一個 或多個，或者將通信設備400的組件中的一個或多個置為低功率模式。例 如，處理器416可以經由I/O設備420向超再生接收機406發送命令，以禁 用超再生接收機406的一個或多個放大器，以便降低由通信設備400消耗 的功率量。處理器416還可以將通信設備400的其它組件配置為低功率模 式。因此，這可以使得通信設備400功率效率高，因為當通信設備400沒 有進行發送或接收時，通信設備400可以將自身配置為處於低功率模式以 節省功率，比如由電池提供的功率。
在幹擾檢測模式下，處理器416檢查在所定義的接收帶寬內是否存在 任何幹擾信號。將參照圖7A-B中例示的示例性實施例，對此進行更好的說 明。總之，在通信設備400沒有正在與遠程通信設備進行通信的時間期間， 處理器416使用SR Amp使能信號，經由I/O設備420禁用超再生接收機 406的所有N個放大器。然後，處理器416 —次僅僅使能所述N個放大器 中的一個放大器，並且經由1/O設備420來監測比較器412的輸出。如果比 較器412的輸出指示功率檢測器408的輸出比噪聲電平檢測器410生成的 環境噪聲高出所定義的閾值，則處理器416確定存在幹擾信號，並且可以 因此經由I/O設備420禁用對應的放大器。然後，處理器416針對下一個超再生放大器執行相同的測試，並且繼續，直到已經檢査了所有N個放大器。 在噪聲電平校準模式下，處理器416對噪聲電平檢測器410進行校準， 以生成指示環境噪聲功率電平的信號。執行該操作，從而使得比較器412 可以準確地指示何時存在接收信號，比如何時接收信號的功率電平比環境 噪聲的功率電平超出所定義的閾值。在噪聲電平校準模式下，處理器416 可以使得超再生接收機406的輸入端連接到例如50歐姆端子。完成該操作， 從而使得超再生接收機406和功率檢測器408不會生成源自接收信號的輸 出，而是生成源自環境噪聲的輸出。然後，處理器416經由I/0設備420， 將命令(例如，NL測試使能命令)發送到噪聲電平檢測器410，以測量功 率檢測器408的輸出，並且使用該測量結果來校準指示環境噪聲的功率電 平的信號。或者，處理器416可以使得噪聲電平檢測器410使用溫度傳感 器(未示出)的輸出，來校準指示環境噪聲的功率電平的信號。
在測距模式下，通信設備400可以充當距離測量過程的發起方，比如 作為先前參照圖3A描述的方法300中的收發機A。在這點上，處理器416 用於執行收發機A的操作，如先前所討論的。特別地，所述處理器用於生 成測距模式命令302，並經由用於發送信號的組件，比如1/0設備420、脈 衝位置調製器422、發射機424和天線402，將該測距模式命令302發送到 所述遠程通信設備。處理器416還用於經由用於發送信號的相同組件，將N 個所定義的符號306發送到所述遠程通信設備。處理器416還用於經由用 於接收信號的組件，比如天線402、超再生接收機406、功率檢測器408、 比較器412、符號解碼器414和I/0設備420，從所述遠程通信設備接收消 息412，其指示未接收所述N個所定義的符號306。
處理器416還用於經由用於接收信號的相同組件，從所述遠程通信設 備接收M個所定義的符號314。處理器416可以通過將所述M個所定義的 符號314存儲在存儲器418中，而預先知道該信息。通過使用這個信息， 處理器416還用於確定它是否已經接收到所述M個所定義的符號314。如 果處理器416已經確定它還沒有從所述遠程通信設備接收到所述M個所定 義的符號314，則處理器416還用於重發測距模式命令302和/或所述N個 所定義的符號306。處理器416還用於通過在每個符號的接收期間監測比較 器412的輸出何時開始指示存在信號，來檢測所述M個所定義的符號314的LOS到達時間。如先前所討論的，處理器416使用與發送所述N個所定 義的符號306相關聯的時刻和與接收所述M個所定義的符號314的LOS符 號相關聯的時刻，以確定與所述遠程通信設備的距離。處理器416還用於 經由用於發送信號的相同組件，將所述距離信息發送到所述遠程通信設備。
在測距模式下，通信設備400可以僅僅幫助遠程通信設備確定所述距 離(例如，部分地確定所述距離)，如同在先前參照圖3A描述的方法300 中的收發機B所進行的。在這點上，處理器416用於執行收發機B的操作， 如先前所討論的。特別地，處理器416用於經由用於接收信號的相同組件， 從所述遠程通信設備接收測距模式命令302。處理器416還用於將自身設置 為處於測距模式，在測距模式下，處理器416停止發送信號並執行遠程通 信設備確定設備之間的距離所必需的功能。處理器416還用於通過在每個 符號的接收期間監測比較器412的輸出何時開始指示存在信號，來檢測N 個所定義的符號306的LOS到達時間。
處理器416可以通過將N個所定義的符號306存儲在存儲器418中， 而預先知道該信息。通過使用這個信息，處理器416還用於確定它是否已 經接收到N個所定義的符號306。如果處理器416已經確定它還沒有接收 到N個所定義的符號306，則處理器416還用於經由用於發送信號的組件， 向遠程通信設備發送未接收N個符號的消息312。如果處理器416己經確 定它已經接收到N個所定義的符號306，則處理器416還用於經由用於發 送信號的組件，將M個所定義的符號314發送到所述遠程通信設備。處理 器416還用於經由用於接收信號的組件，從所述遠程通信設備接收距離信 息322。
在接收模式下，處理器416用於經由用於接收信號的組件，從遠程通 信設備接收信息。在發送模式下，處理器416用於經由用於發送信號的組 件，將信號發送到遠程通信設備。
圖4B例示了根據本公開的另一方面在從遠程通信設備接收信號時通 信設備的示例操作模式400的時序圖。在圖中所繪出的時間零點之前，通 信設備400可以在噪聲電平校準模式下操作，以便在從遠程通信設備接收 信息之前，對噪聲電平檢測器410進行校準。在時間零點，通信設備400 可以進入低功率模式，以便在通信設備沒有正在接收或發送信號期間節省電池功率。在進入信號接收時間窗口之前的某一時間間隔，通信設備400 可以進入幹擾檢測模式，以便檢測在所定義的接收帶寬內是否存在幹擾信 號，以及禁用超再生接收機406的N個放大器中的一個或多個，以降低或 消除在接收機406的輸出端處的幹擾信號。在信號接收窗口之前執行該操 作，以消除或降低由於幹擾信號而錯誤地檢測所接收的信息。
然後，通信設備400可以在時刻tl-A進入第一信號接收時間窗口。如 果通信設備400使用脈衝位置解調技術，則在第一信號接收窗口內(而不 是在第二信號接收窗口內)接收到信號可以意味著正在接收的數據是例如 邏輯O。在第一信號接收窗口後，通信設備400可以進入低功率模式，以便 節省電池功率。在低功率模式後，通信設備400進入幹擾檢測模式，以便 在進入另一信號接收窗口之前，檢測是否存在一個或多個帶內幹擾信號。 然後，通信設備400在時刻tl+A進入第二信號接收時間窗口。如果通信設 備400在第二信號接收窗口內(而不是在第一信號接收窗口內)接收到信 號，則這可以意味著正在接收的數據是例如邏輯l。
然後，當通信設備400沒有正在接收或發送時，通信設備400進入另 一低功率模式，以便節省電池功率。然後，對於用於從遠程通信設備接收 信息的後續間隔，通信設備400重複相同模式組。這個間隔對應於中心時 刻2tl，如圖中所示。對於所有其它用於從遠程通信設備接收數據的剩餘間 隔，繼續所述過程。
圖5A例示了根據本公開的一個方面的示例超再生(SR)裝置500的 方框圖。SR裝置500能夠經由輸入端接收信號，經由分別被調諧到不同頻 帶的多個並行SR放大器來對該信號進行放大，並且在輸出端生成放大後的 信號。在SR裝置的最典型應用中，SR裝置500可以用作接收機，作為有 線或無線通信設備的一部分。然而，應該理解的是，SR裝置500還可以用 作收發機的一部分。如同下面更為詳細地討論的，SR裝置500能夠有效地 處理帶外幹擾信號以及帶內幹擾信號。
更為具體地，SR裝置500包括多個SR放大器502-1到502-N，所述多 個SR放大器502-1到502-N並行連接在輸入端和輸出端之間。在這個例子 中，SR裝置500具有N個SR放大器。每個SR放大器被調諧到不同的頻 帶。例如，SR放大器502-1被調諧到中心頻率被表示為/1的頻帶，SR放大器502-2被調諧到中心頻率被表示為_/2的頻帶，以及SR放大器502-N 被調諧到中心頻率被表示為^/N的頻帶。
通常，不同的頻帶可以駐留在比如超寬帶(UWB)信道的所定義的帶 寬內。例如，超寬帶(UWB)信道可以被定義為具有20%或更大量級的部 分帶寬、500MHz或更大量級的帶寬、或者20%或更大量級的部分帶寬以及 500MHz或更大量級的帶寬。SR放大器的數目N、 SR放大器的各自的品質 因子(Q)以及不同頻帶的各自的中心頻率/1到"被配置來在所定義的帶 寬內提供所定義的最小增益、所定義的增益波動或所定義的頻率響應。
如下更為詳細的討論，在消除或降低帶外幹擾信號以及帶內千擾信號 時，SR裝置500是有用的。例如，每個SR放大器，特別是在所定義的帶 寬的末端處的SR放大器，比如SR放大器502-1和502-N，可以被配置為 具有相對高的品質因子(Q)。同樣，SR放大器在其中心頻率附近將具有相 對高的增益，以及對於非常遠離它的中心頻率的頻率而言具有高衰減。因 此，SR放大器可以固有地衰減駐留在所定義的帶寬之外的幹擾信號，從而 基本上抑制或消除帶外幹擾信號。
關於帶內幹擾信號，SR裝置500可以被配置有相當多數量(N)的SR 放大器。在這種情況下，每個SR放大器可以僅僅在所定義的帶寬內的相對 小的子帶內對信號進行放大。因此，如果幹擾信號位於所述子帶中的一個 子帶內，則可以關斷或禁用對應的SR放大器，以防止或減少在SR裝置500 的輸出端處存在幹擾信號。因為如上所述，與所定義的帶寬相比，所述子 帶可以相當小，所以關斷或禁用與幹擾信號對應的SR放大器對SR裝置500 正在接收或放大的寬帶(例如，UWB)信號的影響可以忽略或很小。
圖5B例示了根據本公開的另一方面的示例超再生(SR)放大器550-K 的方框圖。SR放大器550-K可以是本文所描述的任何SR放大器的詳細示 例。SR放大器550-K包括諧振器552-K和淬熄振蕩器554-K。諧振器552-K 可以包括儲能(tank)電路、聲表面波(saw)諧振器或其它類型的諧振器。 每個諧振器可以人工地調諧或者比如通過模擬電路或數字電路(如處理器) 來電動地調諧。淬熄振蕩器554-K可以周期性地淬熄。淬熄頻率可以是SR 裝置被設計來涵蓋的所定義的帶寬的兩倍。因此，如果所定義的帶寬在/a 和/b之間，則淬熄頻率可以是至少2* (/b-/a)。
24圖6A例示了根據本公開的另一方面的示例超再生(SR)接收機600 的方框圖。SR接收機600可以是如上討論的SR裝置500的詳細示例實施 例的一個例子。在這個例子中，SR接收機600包括天線610、帶通濾波器
(BPF) 608、多個輸入隔離放大器604-1到604-N、多個SR放大器602-1 到602-N、多個輸出隔離放大器606-1到606-N以及加法設備612。
更為具體地，帶通濾波器(BPF) 608連接在天線610和多個輸入隔離 放大器604-1到604-N的輸入端之間。輸入隔離放大器604-1到604-N的輸 出端分別連接到SR放大器602-1到602-N的輸入端。SR放大器602-1到 602-N的輸出端分別連接到輸出隔離放大器606-1到606-N的輸入端。輸出 隔離放大器601-1到606-N的輸出端連接到加法設備612的輸入端。
天線610接收目標信號和可能的帶外和/或帶內幹擾信號。帶通濾波器
(BPF) 608提供對所接收信號的初始濾波，主要用於降低或消除在輸入隔 離放大器604-1到604-N的輸入端處的帶外幹擾信號。因為如上所討論的， SR放大器602-1到602-N具有固有的帶外信號抑制特性，帶通濾波器(BPF) 608的濾波規格可以是寬鬆的。或者，可以完全地去除帶通濾波器(BPF) 608。
輸入和輸出隔離放大器將SR放大器彼此隔離。這是為了防止將一個 SR放大器注入鎖定(injection locking)到另一個SR放大器。另外，輸入 隔離放大器還幫助防止功率從SR放大器洩漏到天線。否則，這會生成不想 要的輻射，該輻射可以導致違反管理法規、用於管理對電磁輻射發射的控 制的規則或規定。並行的SR放大器602-1到602-N分別對不同頻帶內的各 個接收信號的對應頻率分量進行放大。加法設備612根據分別從輸出隔離 放大器606-1到606-N的輸出端接收的對應頻率分量，來重構經過放大後的 接收信號。
如上參照前述實施例所討論的，SR放大器602-1到602-N被調諧到中
心頻率分別表示為/1到yN的不同頻帶上。所述不同的頻帶可以駐留在比如
超寬帶(UWB)信道的所定義的頻帶內。SR放大器的數目N、 SR放大器
的各自的品質因子(Q)以及不同頻帶的各自的中心頻率/i到yN可以被配
置來在所定義的帶寬內提供所定義的最小增益、所定義的增益波動或所定 義的頻率響應。可以參照圖6B中繪出的示例圖，對此進行更好地說明。圖6B例示了根據本公開的另一方面與示例超再生(SR)接收機600 相關的示例頻率響應的示圖。該圖的x軸或水平軸表示頻率。y軸或垂直軸 表示增益。如圖所例示，所定義的帶寬的範圍為從被表示為/a的相對低的 頻率到被表示為yb的相對高的頻率。該圖還示出了各個SR放大器602-1 到602-N的頻率響應。例如，最左邊的中心頻率為/1的頻率響應與SR放 大器602-1相關。類似地，中心頻率為^的頻率響應與SR放大器602-2相 關。按照類似的方式，中心頻率為^的頻率響應與SR放大器602-N相關。 注意，在這個例子中，SR放大器的頻率響應彼此重疊。這樣做是為了 提供所定義的帶寬的整個頻率響應。中心頻率管理所定義的帶寬內的各個 頻率響應的位置。品質因子(Q)管理單個頻率響應的寬度。例如，品質因 子(Q)越高，則單個頻率響應越窄。相反，品質因子(Q)越低，則單個 頻率響應越寬。此外，SR放大器的數目N影響所定義的帶寬的整體頻率響 應。如上所討論的，通過合適地選擇SR放大器的數目N、 SR放大器的各 自的品質因子(Q)、不同頻帶的各自的中心頻率/1到,，可以實現所定義 的帶寬的期望的整體頻率響應，該期望的整體頻率響應可以包括所定義的 最小增益和/或所定義的增益波動。
圖7A例示了根據本公開的另一方面的示例超再生(SR)接收機700 的方框圖。特別地，SR接收機700被配置來降低或基本上抑制帶內幹擾信 號。與先前的實施例600類似，SR接收機700包括天線710、帶通濾波器
(BPF) 708、多個輸入隔離放大器704-1到704-N、多個SR放大器702-1 到702-N、多個輸出隔離放大器706-1到706-N以及加法設備712。上面參 照SR接收機600詳細地討論了這些項。
SR接收機700還包括功率檢測器714、信號調整器724、模/數變換器
(ADC) 722、輸入/輸出(I/O)設備720、處理器716和存儲器718。功率 檢測器714生成指示在SR接收機700的輸出端處的功率電平的信號。信號 調整器724對來自功率檢測器714的信號進行修改(例如，放大、濾波等)， 從而該信號處於具有降低的噪聲的合適電平，以供變換到數字格式。ADC 722將經過調整後的信號變換到數字格式，隨後經由I/O設備720將該變換 到數字格式的信號發送到處理器716以供分析。I/O設備720從ADC 722 接收信號，並將該信號傳遞到處理器716，以及將使能/禁用信號En-l到En-N從處理器716分別傳遞到SR放大器702-1到702-N。
處理器716執行後面描述的各個操作，以降低或基本消除帶內幹擾信 號。存儲器716存儲用於在處理器716執行它的各個操作時對處理器716 進行控制的一個或多個模塊，存儲器716可以是任何類型的計算機可讀介 質，比如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、磁碟、光碟和上 述的各種變型。存儲器718還可以存儲數據，比如關於使能哪些信道或SR 放大器以及禁用哪些信道或SR放大器以降低或消除帶內幹擾信號的信息。 下面描述了由處理器716執行來處理帶內幹擾信號的示例方法。
圖7B例示了根據本公開的另一方面的用於降低和/或消除來自示例超 再生(SR)接收機700的輸出端的帶內幹擾信號的示例方法750的流程圖。 假設在執行方法750時，包括SR接收機700的對應通信設備沒有與另一設 備進行通信。因此，在方法750的操作期間，SR接收機700基本上沒有接 收任何目標帶內信號。
根據方法750，處理器716禁用SR放大器702-1到702-N (方框752)。 處理器716可以通過分別經由En-l到En-N向SR放大器702-1到702-N發 送合適的禁用信號，來禁用所述SR放大器702-1到702-N。然後，處理器 716將索引K設置為1 (方框754)。索引K標識SR放大器702-K，該SR 放大器702-K當前被檢查以確定它是否正在放大帶內幹擾信號。然後，處 理器716使能第K個SR放大器(方框756)。處理器716可以通過向SR 放大器702-K發送合適的使能信號En-K，來使能第K個SR放大器。例如， 如果K等於1，則處理器716使能SR放大器702-1。如上面所討論的，剩 下的SR放大器702-2到702-N已經被禁用。
然後，根據方法750，允許SR放大器702-K在少量的淬熄周期內操作 (方框758)。這是為了使SR放大器702-K能夠足夠地穩定，以用於在SR 接收機700的輸出端監測帶內幹擾信號。然後，處理器716確定SR接收機 700的輸出端處的功率電平(方框760)。如上面所討論的，處理器716可 以通過監測從ADC 722接收的信號來確定輸出功率電平。然後，處理器716 確定接收機輸出端的功率電平是否大於所定義的閾值(方框762)。所定義 的閾值可以與由環境噪聲產生的功率電平相關。確定所定義的閾值的一個 方法是斷開天線710，並且連接50歐姆端子。然後，可以使用在ADC722
27的輸出端處的對應值作為所定義的閾值。或者，可以通過利用溫度傳感器 測量環境溫度，然後使用查找表來將所感測到的溫度映射到所定義的閾值，
來確定所定義的閾值。如果處理器716確定接收機輸出端的功率電平大於 所定義的閾值，則處理器716記錄在第K個信道中存在幹擾信號(方框764)。 然後，處理器716禁用SR放大器702-K，如在方框766中所示。
如果在接收機輸出端處的功率電平小於所定義的閾值，則處理器716 跳過方框764，並且禁用SR放大器702-K (方框766)。處理器716可以通 過向SR放大器702-K發送合適的禁用信號En-K來執行這個操作。然後， 處理器716增加索引K，以選擇下一SR放大器來進行帶內幹擾信號檢査(方 框768)。然後，處理器716檢查索引K是否等於N+l (方框770)。如果是， 這意味著己經對所有的SR放大器檢査了帶內幹擾信號，則處理器716使能 除了在方框764中被識別為具有帶內幹擾信號的那些SR放大器之外的所有 SR放大器(方框772)。如果在方框770中，索引K不等於N+1，則處理 器716返回到方框765來針對下一 SR放大器執行帶內幹擾信號檢査。因此， 根據方法750，禁用對帶內幹擾信號進行放大的任何SR放大器，以便防止 所述帶內幹擾信號傳播到SR接收機700的輸出端。如果SR放大器的數目 N被選擇為非常大，那麼由於少數的SR放大器被禁用而導致的對整體頻率 響應的影響應該較小。
圖8例示了根據本公開的另一方面的包括SR接收機前端的示例通信設 備800的方框圖。通信設備800包括天線802、發射機/接收機(Tx/Rx)隔 離設備804、 SR接收機前端806、 RF到基帶接收機部分808、基帶單元810、 基帶到RF發射機部分812和發射機814。天線802用於經由無線介質從其 它通信設備接收信號，以及經由無線介質將信號發送到其它通信設備。 Tx/Rx隔離設備804用於將SR接收機前端806的輸入端與由發射機814在 向其它通信設備發送信號期間生成的相對大功率的信號隔離。
如上面所討論的，SR接收機前端806接收並放大從其它通信設備接收 的信號。RF到基帶接收機部分808將所接收的信號從RF轉換到基帶，以 供基帶單元810的進一步處理。RF到基帶接收機部分808可以被配置為非 相干接收機，比如能量檢測接收機。基帶單元810對基帶信號進行處理， 以確定在所述基帶信號中攜帶的信息。基帶單元810可以被配置來至少部分地確定與遠程通信設備間的距離，如先前所討論的。基帶到RF發射機部 分812將基帶單元810生成的輸出信號轉換為RF,以供經由無線介質進行 傳輸。發射機814 (例如，通過功率放大、脈衝調製等)對輸出信號進行調 整，以供經由無線介質將輸出信號發送到其它通信設備。
儘管未示出，接收機806和/或808可以由脈衝調製設備進行控制，以 便通過使用脈衝區分多址(PDMA)、脈衝區分復用(PDM)或其它類型的 脈衝調製，來建立接收通信信道(例如，超寬帶(UWB)通信信道)。儘管 未示出，發射機812和/或814可以由脈衝調製設備進行控制來實現在由脈 衝定義的特定場合下的信號傳輸，以便通過使用PDMA、 PDM或其它類型 的脈衝調製，來建立發送通信信道(例如，超寬帶(UWB)通信信道)。發 送和接收信道可以同時建立，但是這些信道可以是正交的，以便互不幹擾。 通過使用脈衝調製技術來使能和禁用發射機和接收機，可以為通信設備800 實現改進的功率效率。例如，在發射機沒有正在發送和接收機沒有正在接 收的時間期間，這些設備可以在低功率模式或無功率模式下操作，以節省 功率，比如由電池提供的功率。
圖9A例示了利用不同的脈衝重複頻率(PRF)作為PDMA調製的一 個例子來定義的不同信道(信道1和2)。具體地，信道1的脈衝具有與脈 衝到脈衝延遲周期902對應的脈衝重複頻率(PRF)。相反，信道2的脈衝 具有與脈衝到脈衝延遲周期904對應的脈衝重複頻率(PRF)。因此，可以 使用這種技術來定義偽正交信道，其中在兩個信道之間脈衝衝突的可能性 非常低。具體地，可以通過將低佔空比用於脈衝來實現脈衝衝突的低可能 性。例如，通過合適地選擇脈衝重複頻率(PRF)，可以在與任何其它信道 的脈衝不同的時刻發送給定信道的基本上所有脈衝。
為給定信道定義的脈衝重複頻率(PRF)可以取決於該信道所支持的一 個數據速率或多個數據速率。例如，支持非常低的數據速率(例如，每秒 幾千比特或幾Kbps的量級)的信道可以採用對應的低脈衝重複頻率(PRF)。 相反，支持相對高的數據速率(例如，每秒幾兆比特或幾Mbps的量級)的 信道可以採用對應的較高的脈衝重複頻率(PRF)。
圖9B例示了採用不同的脈衝位置或偏移作為PDMA調製的一個例子 來定義的不同信道(信道1和2)。信道1的脈衝在根據第一脈衝偏移(例如，相對於給定時間點，未示出)由線906表示的時間點上生成。相反， 信道2的脈衝在根據第二脈衝偏移由線908表示的時間點上生成。考慮到 脈衝之間的脈衝偏移差(如箭頭910所示)，可以使用這種技術來降低兩個 信道之間脈衝衝突的可能性。取決於為信道(例如，如本文中所討論的) 定義的任何其它參數和多個設備之間的定時的精確性(例如，相對時鐘漂 移)，不同脈衝偏移的應用可以被用來提供正交或偽正交信道。
圖9C例示了利用不同的跳時序列來定義的不同信道(信道1和2)。 例如，信道1的脈衝912可以在根據一個跳時序列的時刻生成，而信道2 的脈衝914可以在根據另一跳時序列的時刻生成。取決於所使用的具體序 列和多個設備之間的定時的準確性，可以使用這種技術來提供正交或偽正 交信道。例如，經過跳時後的脈衝位置可能不是周期性的，以降低來自鄰 近信道的重複脈衝衝突的可能性。
圖9D例示了利用不同的時隙作為PDM調製的一個例子來定義的不同 信道。在特定時間場合生成信道L1的脈衝。類似地，在其它時間場合生成 信道L2的脈衝。按照相同的方式，在又一其它時間場合生成信道L3的脈 衝。通常，與不同的信道相關聯的時間場合不會重合或者可以是正交的， 以降低或消除各個信道之間的幹擾。
應該明白的是，可以使用其它技術來根據脈衝調製方案定義信道。例 如，可以基於不同的擴展偽隨機數序列或某一或某些其它合適的參數來定 義信道。此外，可以基於兩個或多個參數的組合來定義信道。
圖IO例示了根據本公開的另一方面經由各個信道彼此通信的各個超寬 帶(UWB)通信設備的方框圖。例如，UWB設備1 1002正在經由兩個同 時存在的UWB信道1和2來與UWB設備2 1004通信。UWB設備1002 正在經由單個信道3與UWB設備3 1006通信。而且，UWB設備3 1006 正在經由單個信道4與UWB4 1008通信。其它配置是可能的。所述通信設 備可以用於許多不同的應用，並且可以例如在耳機、麥克風、生物特徵傳 感器、心率監測器、步程計、EKG設備、監視器(watch)、遠程控制、開 關、胎壓監測器或其它通信設備中實現。
圖11例示了根據本公開的另一方面的包括示例收發機的示例通信設備 1100的方框圖。通信設備IIOO特別適用於向其它通信設備發送數據以及從其它通信設備接收數據。通信設備1100包括天線1102、 Tx/Rx隔離設備 1104、 SR接收機前端1106、 RF到基帶接收機部分1108、基帶單元1110、 基帶到RF發射機部分1112、發射機1114、數據處理器1116和數據生成器 1118。
在操作時，數據處理器1116可以經由天線1102、Tx/Rx隔離設備1104、 SR接收機前端1106、 RF到基帶接收機部分1108以及基帶單元1110，來從 其它通信設備接收數據，其中天線1102用於從其它通信設備拾取RF信號， Tx/Rx隔離設備1104用於將信號發送到SR接收機前端1106， SR接收機前 端1106用於對所接收的信號進行放大，RF到基帶接收機部分1108用於將 RF信號轉換為基帶信號，並且基帶單元1110用於對基帶信號進行處理以 確定所接收的數據。基帶單元1110可以被配置來至少部分地確定與遠程通 信設備間的距離，如先前所討論的。然後，數據處理器1116基於所接收的 數據，來執行一個或多個所定義的操作。例如，數據處理器1116可以包括 微處理器、微控制器、精簡指令集計算機(RISC)處理器、顯示器、包括 轉換器(比如揚聲器)的音頻設備、醫療設備、對數據進行響應的機器人 或機械設備等。
此外，在操作時，數據生成器1118可以生成輸出(outgoing)數據以 供經由基帶單元1110、基帶到RF發射機部分1112、發射機1114、 Tx/Rx 隔離設備1104以及天線1102發送到另一通信設備，其中基帶單元1110用 於將輸出數據處理為基帶信號以供發送，基帶到RF發射機部分1112用於 將基帶信號轉換為RF信號，發射機1114用於對RF信號進行調整以供經由 無線介質進行發送，Tx/Rx隔離設備1104將RF信號路由到天線1102同時 隔離SR接收機前端1106的輸入，並且天線1102用於將RF信號發射到無 線介質。數據生成器1118可以是傳感器或其它類型的數據生成器。例如， 數據生成器1118可以包括微處理器、微控制器、RISC處理器、鍵盤、比 如滑鼠或軌跡球的指示設備、包括轉換器(比如麥克風)的音頻設備、醫 療設備、生成數據的機器人或機械設備等。
圖12例示了根據本公開的另一方面的包括示例接收機的示例通信設備 1200的方框圖。通信設備1200可以特別適用於從其它通信設備接收數據。 通信設備1200包括天線1202、 SR接收機前端1204、 RF到 帶接收機部分1206、基帶單元1208和數據處理器1210。
在操作時，數據處理器1210可以經由天線1202、 SR接收機前端1204、 RF到基帶接收機部分1206以及基帶單元1208從其它通信設備接收數據， 其中天線1202用於從其它通信設備拾取RF信號，SR接收機前端1204用 於對所接收的信號進行放大，RF到基帶接收機部分1206用於將RF信號轉 換為基帶信號，以及基帶單元1208用於對基帶信號進行處理以確定所接收 的數據。基帶單元1208可以被配置來至少部分地確定與遠程通信設備間的 距離，如先前所討論的。然後，數據處理器1210基於所接收的數據來執行 一個或多個所定義的操作。例如，數據處理器1210可以包括微處理器、微 控制器、RISC處理器、顯示器、包括轉換器(比如揚聲器)的音頻設備、 醫療設備、對數據進行響應的機器人或機械設備等。
圖13例示了根據本公開的另一方面的包括示例收發機的示例通信設備 1300的方框圖。通信設備1300可以特別適用於向其它通信設備發送數據。 通信設備1300包括天線1302、 SR收發機前端1304、基帶到RP發射機部 分1306、基帶單元1308和數據生成器1310。
在操作時，數據生成器1310可以生成輸出數據以供經由基帶單元 1308、基帶到RF發射機部分1306、收發機1304以及天線1302來發送到 另一通信設備，其中基帶單元1308用於將輸出數據處理為基帶信號以供發 送，基帶到RF發射機部分1306用於將基帶信號轉換為RF信號，收發機 1304用於對RF信號進行調整以供經由無線介質進行發送，以及天線1302 用於將RF信號發射到無線介質。數據生成器1310可以是傳感器或其它類 型的數據生成器。例如，數據生成器1310可以包括微處理器、微控制器、 RISC處理器、鍵盤、比如滑鼠或軌跡球的指示設備、包括轉換器(比如麥 克風)的音頻設備、醫療設備、生成數據的機器人或機械設備等。基帶單 元1308可以被配置來至少部分地確定與遠程通信設備間的距離，如先前所 討論的。
本公開的任何上述方面可以在許多不同的設備中實現。例如，除了如 上所討論的醫療應用之外，本公開的各方面可以應用於健康與健身應用。 另外，本公開的各方面可以在用於不同類型的應用的鞋子(shoes)中實現。 存在可以包含如本文描述的公開的任何方面的多種其它應用。上文已經描述了本公開的各個方面。應該明白的是，本文的教導可以 以多種形式具體體現，以及本文中公開的任何特定結構、功能或兩者僅僅 是例示性的。基於本文的教導，本領域的技術人員應該明白的是，本文中 公開的一個方面可以獨立於任何其它方面實現，以及兩個或多個方面可以 以各種方式組合。例如，可以使用本文中闡述的任何數目的方面來實現裝 置或實踐方法。另外，可以在本文中闡述的一個或多個方面之外，使用其 它結構、功能、或者結構和功能實現這種裝置或實踐這種方法，或者使用 除了在本文中闡述的一個或多個方面之外的其它結構、功能、或者結構和 功能實現這種裝置或實踐這種方法。作為上述概念中的一些概念的示例， 在一些方面中，可以基於脈衝重複頻率來建立同時存在的信道。在一些方 面中，可以基於脈衝位置或偏移來建立同時存在的信道。在一些方面中， 可以基於跳時序列來建立同時存在的信道。在一些方面中，可以基於脈衝 重複頻率、脈衝位置或偏移以及跳時序列來建立同時存在的信道。
本領域技術人員將會理解，可以使用多種不同技術中的任何技術來表 示信息和信號。例如，在以上整個說明書中所提及的數據、指令、命令、 信息、信號、比特、符號和碼片可以用電壓、電流、電磁波、磁場或磁性 粒子、光場或光粒子、或者上述的任意組合來表示。
本領域技術人員還會明白，結合本文所公開的各個方面所描述的各種 例示性邏輯塊、模塊、處理器、裝置、電路和算法步驟可以實現為電子硬 件(例如，數字實現、模擬實現、或者兩者的組合，其可以使用信源編碼 或某種其他技術來設計)、包含指令的各種形式的程序或設計代碼(其在此 通常可以稱為"軟體"或"軟體模塊")、或者兩者的組合。為了清楚地闡 述硬體與軟體的這種可互換性，已經圍繞各種例示性組件、方塊、模塊、 電路和步驟的功能對其進行了整體描述。這種功能是實現為軟體還是實現 為硬體，取決於具體應用以及加到整個系統上的設計約束。本領域技術人 員可以針對每種具體應用以各種方式來實現所述功能，但是這種實現判定 不應被解釋為導致脫離本公開內容的範圍。
結合本文所公開的各個方面所描述的各種例示性邏輯方塊、模塊和電
路可以在集成電路("ic")、接入終端或接入點內實現，或者使用集成電路 ("IC")、接入終端或接入點來執行。IC可以包括通用處理器、數位訊號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)或者其 他可編程邏輯器件、分立門或電晶體邏輯、分立硬體組件、電組件、光學 組件、機械組件、或者被設計為執行本文所述的功能的這些組件的任意組 合，並且IC可以執行駐留在IC內部、IC外部或者這兩處的代碼或指令。 通用處理器可以是微處理器，但是作為替代，處理器可以是任何常規處理 器、控制器、微控制器或狀態機。處理器還可以實現為計算設備的組合， 例如DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個微處理器結合DSP 內核、或者任何其他這種配置。
應該理解，在任何所公開的過程中的步驟的特定順序或層次都是示例 方法的一種示例。應該理解，基於設計偏好，保持處於本公開內容的範圍 之內的同時，可以重新排列過程中的步驟的特定順序或層次。所附的方法 權利要求提出了按照示例順序的各種步驟要素，但是並非意味著要局限於 所提出的特定順序或層次。
結合本文所公開的各個方面所述的方法或算法的步驟可以直接用硬 件、由處理器執行的軟體模塊、或者兩者的組合來體現。軟體模塊(例如 包括可執行代碼和相關數據)和其他數據可以駐留在數據存儲器中，所述 數據存儲器例如RAM存儲器、快閃記憶體、ROM存儲器、EPROM存儲 器、EEPROM存儲器、寄存器、硬碟、可移除盤、CD-ROM、或者本領域 中公知的任何其他形式的計算機可讀存儲介質。 一種示例存儲介質可以連 接到機器，例如計算機/處理器(為了方便，這裡通常將其稱為"處理器")， 以使得所述處理器能夠從該存儲介質讀出或者向其寫入信息(例如代碼)。 一種示例存儲介質可以集成到處理器中。所述處理器和存儲介質可以駐留 在ASIC中。ASIC可以駐留在用戶裝置中。作為替代，所述處理器和存儲 介質可以作為分立式組件駐留在用戶裝置中。此外，在一些方面，任何合 適的電腦程式產品都可以包括計算機可讀介質，其包含與本公開內容中 一個或多個方面相關的代碼。在一些方面，電腦程式產品可以包括包裝 材料。
儘管已經結合各個方面描述了本發明，但是將理解的是，可以對本發 明進行進一步的修改。本申請意在包含本發明的任何變形、應用或修改， 本發明的這些變形、應用或修改通常遵循本發明的原理，並且包括在本發 明的相關領域內公知或通常實踐的與本發明的這些偏離。
3權利要求
1、一種用於無線通信的裝置，包括超再生接收機，用於從遠程裝置接收輸入信號；以及第一電路，用於基於所述輸入信號，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
2、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述超再生接收機包括一個或多 個超再生放大器。
3、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述超再生接收機包括並行連接 的多個超再生放大器，並且其中所述超再生放大器被調諧到各自的不同頻
4、 如權利要求3所述的裝置，其中，所述超再生放大器的數目(N)、 所述超再生放大器的各自的品質因子(Q)以及所述不同頻帶的各自的中心 頻率(,)被配置來在所定義的帶寬內，提供所定義的最小增益、所定義的 增益波動或所定義的頻率響應。
5、 如權利要求3所述的裝置，其中，所述不同頻帶中的一個或多個與 所述一個或多個不同頻帶中的至少另一個重疊。
6、 如權利要求1所述的裝置，還包括第二電路，用於確定所述輸入信 號的近似視距(LOS)部分，其中所述第一電路用於根據所述輸入信號的近 似LOS部分來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
7、 如權利要求6所述的裝置，其中，所述第二電路包括 功率檢測器，用於生成與所述輸入信號的功率電平相關的第一響應； 噪聲電平檢測器，用於生成與環境噪聲的功率電平相關的第二響應；以及比較器，用於基於所述第一響應與所述第二響應間的比較結果來生成 輸出。
8、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述輸入信號包括一個或多個脈衝。
9、 如權利要求l所述的裝置，其中，所述第一電路用於基於接收到所 述輸入信號的近似時刻，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
10、 如權利要求1所述的裝置，還包括-發射機，用於將輸出信號發送到所述遠程裝置；其中，所述第一電路用於基於將所述輸出信號發送到所述遠程裝置的 近似時刻以及從所述遠程裝置接收到所述輸入信號的近似時刻，來確定與 所述遠程裝置間的距離。
11、 如權利要求1所述的裝置，還包括發射機，用於將輸出信號發送 到所述遠程裝置，其中，所述第一電路用於處理所述輸入信號，以及使得 所述發射機基於對所述輸入信號的所述處理來發送所述輸出信號。
12、 如權利要求1所述的裝置，還包括第二電路，用於確定在所述超 再生接收機的輸出端處是否存在幹擾信號。
13、 如權利要求12所述的裝置，還包括第三電路，用于禁用所述超再 生接收機的一部分，以降低或消除來自所述超再生接收機的輸出端的所述 幹擾信號。
14、 如權利要求1所述的裝置，其中，所述超再生接收機以所定義的 速率淬熄，並且其中所述第一電路用於以基於光速和所定義的速率的準確 率來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
15、 如權利要求1所述的裝置，其中，所述超再生接收機被調諧來在 所定義的超寬帶信道內接收所述輸入信號，其中所定義的超寬帶信道具有 20%或更大量級的部分帶寬，具有500MHz或更大量級的帶寬，或者具有 20%或更大量級的部分帶寬以及500MHz或更大量級的帶寬。
16、 一種用於無線通信的方法，包括 使用超再生接收機從遠程裝置接收輸入信號；以及 基於所述輸入信號，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
17、 如權利要求16所述的方法，其中，接收所述輸入信號進一步包括 利用一個或多個超再生放大器接收所述輸入信號。
18、 如權利要求16所述的方法，還包括 並行連接所述超再生接收機的多個超再生放大器；以及 將所述超再生放大器調諧到各自的不同頻帶。
19、 如權利要求18所述的方法，還包括 選擇超再生放大器的數目(N);選擇所述超再生放大器的各自的品質因子(Q);以及 選擇所述不同頻帶的各自的中心頻率(/c);其中，N以及各自的Q和乂被選擇來在所定義的帶寬內提供最小增益、 所定義的增益波動或所定義的頻率響應。
20、 如權利要求18所述的裝置，其中，所述不同頻帶中的一個或多個 與所述一個或多個不同頻帶中的至少另一個重疊。
21、 如權利要求16所述的方法，其中，至少部分地確定與所述遠程裝 置間的距離包括確定所述輸入信號的近似視距(LOS)部分；以及 根據所述輸入信號的近似LOS部分，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
22、 如權利要求21所述的方法，其中，確定所述輸入信號的近似LOS 部分包括生成與所述輸入信號的功率電平相關的第一響應； 生成與環境噪聲的功率電平相關的第二響應；以及 基於所述第一響應與所述第二響應間的比較結果來生成輸出。
23、 如權利要求16所述的方法，其中，接收所述輸入信號包括一個或 多個脈衝。
24、 如權利要求16所述的方法，其中，至少部分地確定與所述遠程裝 置間的距離包括確定接收到所述輸入信號的近似時刻。
25、 如權利要求16所述的方法，還包括 將輸出信號發送到所述遠程裝置， 基於將所述輸出信號發送到所述遠程裝置的近似時刻以及從所述遠程 裝置接收到所述輸入信號的近似時刻，來確定與所述遠程裝置間的距離。
26、 如權利要求16所述的方法，還包括 處理所述輸入信號；以及基於對所述輸入信號的所述處理來發送輸出信號。
27、 如權利要求16所述的方法，還包括 確定在所述超再生接收機的輸出端處是否存在幹擾信號。
28、 如權利要求27所述的方法，還包括禁用所述超再生接收機的一部分，以降低或消除來自所述超再生接收 機的輸出端的所述幹擾信號。
29、 如權利要求16所述的方法，還包括 以所定義的速率淬熄所述超再生接收機；其中，至少部分地確定所述距離包括以基於光速和所定義的速率的準 確率，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
30、 如權利要求16所述的方法，還包括對所述超再生接收機進行調諧， 以在所定義的超寬帶信道內接收所述輸入信號，其中所定義的超寬帶信道 具有20%或更大量級的部分帶寬，具有500MHz或更大量級的帶寬，或者 具有20%或更大量級的部分帶寬以及500MHz或更大量級的帶寬。
31、 一種用於無線通信的裝置，包括用於使用超再生接收機從遠程裝置接收輸入信號的模塊；以及 用於基於所述輸入信號，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離 的模塊。
32、 如權利要求31所述的裝置，其中，所述超再生接收機包括一個或 多個超再生放大器。
33、 如權利要求31所述的裝置，其中，所述超再生接收機包括並行連 接的多個超再生放大器，並且其中所述超再生放大器被調諧到各自的不同 頻帶。
34、 如權利要求33所述的裝置，其中，所述超再生放大器的數目(N)、 所述超再生放大器的各自的品質因子(Q)以及所述不同頻帶的各自的中心 頻率(X)被配置來在所定義的帶寬內提供所定義的最小增益、所定義的增 益波動或所定義的頻率響應。
35、 如權利要求33所述的裝置，其中，所述不同頻帶中的一個或多個 與所述一個或多個不同頻帶中的至少另一個重疊。
36、 如權利要求31所述的裝置，其中，所述用於至少部分地確定所述 距離的模塊包括用於確定所述輸入信號的近似視距(LOS)部分的模塊。
37、 如權利要求36所述的裝置，其中，用於確定所述輸入信號的近似 LOS部分的模塊包括用於生成與所述輸入信號的功率電平相關的第一響應的模塊； 用於生成與環境噪聲的功率電平相關的第二響應的模塊；以及 用於基於所述第一響應與所述第二響應間的比較結果來生成輸出的模
38、 如權利要求31所述的裝置，其中，所述輸入信號包括多個脈衝。
39、 如權利要求31所述的裝置，其中，用於至少部分地確定與所述遠 程裝置間的距離的模塊包括用於確定接收到所述輸入信號的近似時刻的模 塊。
40、 如權利要求31所述的裝置，還包括 用於將輸出信號發送到所述遠程裝置的模塊；並且 其中，所述用於確定與所述遠程裝置間的距離的模塊包括用於確定將所述輸出信號發送到所述遠程裝置的近似時刻的模 塊；以及用於確定從所述遠程裝置接收到所述輸入信號的近似時刻的模塊。
41、 如權利要求31所述的裝置，還包括 用於將輸出信號發送到所述遠程裝置的模塊；並且其中，所述用於部分地確定與所述遠程裝置間的距離的模塊包括 用於處理所述輸入信號的模塊；以及用於使發送模塊基於對所述輸入信號的所述處理來發送所述輸出 信號的模塊。
42、 如權利要求31所述的裝置，還包括用於確定在所述超再生接收機 的輸出端處是否存在幹擾信號的模塊。
43、 如權利要求42所述的裝置，還包括用于禁用所述超再生接收機的 一部分，以降低或消除來自所述超再生接收機的輸出端的所述幹擾信號的 模塊。
44、 如權利要求31所述的裝置，其中，所述超再生接收機以所定義的 速率淬熄，並且其中所述用於至少部分地確定所述距離的模塊用於以基於 光速和所定義的速率的準確率，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
45、 如權利要求31所述的裝置，其中，所述超再生接收機被調諧來在 所定義的超寬帶信道內接收所述輸入信號，其中所定義的超寬帶信道具有 20°/。或更大量級的部分帶寬，具有500MHz或更大量級的帶寬，或者具有 20y。或更大量級的部分帶寬以及500MHz或更大量級的帶寬。
46、 一種用於確定與遠程裝置間的距離的電腦程式產品，包括計算 機可讀介質，所述計算機可讀介質包括代碼，所述代碼可由至少一個計算 機執行，以便使用超再生接收機從所述遠程裝置接收輸入信號；以及 基於所述輸入信號，來至少部分地確定與所述遠程裝置間的距離。
47、 一種用於無線通信的耳機，包括 天線；超再生接收機，用於經由所述天線從遠程裝置接收輸入信號和數據； 電路，用於基於所述輸入信號，來至少部分地確定與所述遠程裝置間 的距離；以及轉換器，用於根據所接收的數據來生成音頻輸出。
48、 一種用於無線通信的監視器，包括 天線；超再生接收機，用於經由所述天線從遠程裝置接收輸入信號和數據； 電路，用於基於所述輸入信號，來至少部分地確定與所述遠程裝置間 的距離；以及顯示器，用於基於所接收的數據來產生視頻輸出。
49、 一種用於無線通信的感測設備，包括 超再生接收機，用於從遠程裝置接收輸入信號；電路，用於基於所述輸入信號，來至少部分地確定與所述遠程裝置間 的距離；傳感器，用於生成感測的數據；以及發射機，用於基於與所述遠程裝置間的距離，將所感測的數據發送到 所述遠程裝置。
全文摘要
公開了一種用於無線通信的裝置，包括超再生接收機，用於從遠程裝置接收輸入信號；以及電路，用於基於輸入信號來至少部分地確定與遠程裝置間的距離。超再生接收機可以被配置為相對高的靈敏度，以使得距離測量電路能夠將輸入信號的視距(LOS)部分與輸入信號的非LOS部分區分開。通過使用輸入信號的LOS部分的時間，電路能夠更準確地確定與遠程裝置間的距離。通過向遠程裝置發送信號並從遠程裝置接收響應信號，電路可以根據發送和接收這些信號的各個時刻，來確定與遠程裝置間的距離。
文檔編號G01S11/06GK101688913SQ200880024443
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月30日 優先權日2007年7月12日
發明者D·J·朱利安, P·莫納, R·K·道格拉斯 申請人:高通股份有限公司