CN101688913A - 用于确定远程通信设备之间的视距(los)距离的方法 - Google Patents

用于确定远程通信设备之间的视距(los)距离的方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于无线通信的装置，包括：超再生接收机，用于从远程装置接收输入信号；以及电路，用于基于输入信号来至少部分地确定与远程装置间的距离。超再生接收机可以被配置为相对高的灵敏度，以使得距离测量电路能够将输入信号的视距(LOS)部分与输入信号的非LOS部分区分开。通过使用输入信号的LOS部分的时间，电路能够更准确地确定与远程装置间的距离。通过向远程装置发送信号并从远程装置接收响应信号，电路可以根据发送和接收这些信号的各个时刻，来确定与远程装置间的距离。

Description

用于确定远程通信设备之间的视距(LOS)距离的方法
技术领域
本公开通常涉及通信系统，并且更为具体地，涉及用于确定远程通信设备之间的近似视距(LOS)距离的系统和方法。
背景技术
在许多通信应用中，需要确定两个正在通信的远程通信设备之间的距离。获知这个距离的一个理由是为了安全。例如，如果与远程通信设备间的距离大于所定义的阈值，则可以确定该远程通信设备不是网络的一部分或者未被授权与网络设备通信。因此，在这种情形下，不允许该远程设备与网络设备通信。此外，确定两个远程通信设备之间的距离的另一理由是为了人物跟踪。例如，父母可以为子女提供与父母所携带的通信设备进行通信的通信设备。如果父母的设备确定与子女的设备间的距离超出所定义的阈值，则父母的设备可以向父母告警子女处在安全距离之外。对于确定两个远程通信设备之间的距离，还可以存在许多其它理由。
用于确定两个远程通信设备之间的距离的一个方法是：第一设备向第二设备发送信号，然后第二设备将该信号发送回第一设备。然后，第一通信设备可以通过使用第一通信设备向第二通信设备发送信号的时刻t1和第一通信设备从第二通信设备接收到信号的时刻t2，来计算与第二通信设备间的距离。该距离将利用下述等式给出：
距离＝(t2-t1-tprocessing)*c/2    等式(1)
其中c等于光速，以及tprocessing是可以校准的已知处理延迟。为了例示简单，本公开假设tprocessing等于0，但是应该理解的是，tprocessing可以具有大于0的值。这个距离测量方案的一个缺点是假设通信设备所接收的信号沿直线从一个设备行进到另一个设备。事实可能不是这样的，如下面参照下述示例场景所描述的。
图1A例示了绘出信号在从一个设备传播到另一个设备时可以采用的示例性的多个路径的示图。在这个例子中，通信设备的收发机A 102正在向另一通信设备的收发机B 106发送信号。此外，在这个例子中，可能存在多个物体，比如障碍物152、154和156，这些物体会在信号从收发机A 102传输到收发机B 106时阻挡该信号。
这些障碍物可以产生从收发机A 102到收发机B 106的不同的信号路径。例如，信号路径1可以沿着从收发机A 102到收发机B 106的直接路径，该直接路径穿过障碍物154。收发机之间的直接信号路径通常称为视距(LOS)路径。另一信号路径2可以采用从收发机A 102到收发机B 106的通过障碍物152反射的间接路径。另一信号路径3可以采用从收发机A 102到收发机B 106的通过障碍物156反射的间接路径。收发机之间的这些间接信号路径通常称为非LOS路径。如下面所进一步描述的，在收发机B 106上接收的信号是经由LOS路径以及经由一个或多个非LOS路径的接收信号的结果。
图1B例示了在多径方案中，由收发机A 102发送的示例信号和由收发机B 106接收的对应信号功率的示图。如图所示，收发机A 102所发送的信号具有所定义的波形。在这个例子中，所定义的波形是全周期脉冲，如图所示。因为信号在到达收发机B 106时采用多个路径，由于LOS路径比非LOS路径短，所以在不同的时刻接收到该信号。因此，在接收收发机B 106上，原始信号的功率随时间扩展，如图所示。所接收的信号包括由LOS信号路径1贡献的部分1、由非LOS路径2贡献的部分2以及由非LOS路径3贡献的部分3。
为了准确地确定收发机之间的距离，期望使用所接收信号中的由LOS路径1贡献的部分，因为这个路径是收发机之间的最短直接路径。使用非LOS路径2和3将导致一些错误，因为这些路径通常比LOS路径1长。然而，在过去，将LOS信号部分与本底噪声和非LOS信号部分区分开可能是困难的，因为障碍物(比如，障碍物154)可以大大地衰减LOS信号部分的功率电平。因此，如在这个例子中所示，与非LOS部分2和3的功率电平相比，LOS信号部分的功率电平非常小。
在将LOS信号部分与非LOS部分区分开时，使用非相干技术接收信号的现有接收机不是那么有效，因为LOS信号部分通常将被掩蔽在本底噪声中。在将LOS信号部分与非LOS信号部分区分开时，使用相干技术的其他现有接收机更好，但是在完成这个任务时将消耗非期望的大量功率。
发明内容
本公开的一个方面涉及用于无线通信的装置，所述装置包括：超再生接收机，用于从远程装置接收输入(incoming)信号；以及第一电路，用于基于所述输入信号，至少部分地确定与所述远程装置间的距离。在另一方面，所述超再生接收机可以包括一个或多个超再生放大器。在另一方面，所述超再生接收机包括多个并行连接的超再生放大器，其中所述放大器分别被调谐到不同的频带。在另一方面，超再生放大器的数目、放大器的各自的品质因子(Q)以及不同频带的各自的中心频率(fc)被配置来在所定义的带宽内提供所定义的最小增益、所定义的增益波动或所定义的频率响应。在另一方面，不同频带中的一个或多个可以与所述不同频带中的至少另外一个或多个重叠。
在本公开的另一方面，所述用于无线通信的装置还可以包括第二电路，用于确定所述输入信号的近似视距(LOS)部分，其中所述第一电路用于根据所述输入信号的近似LOS部分，至少部分地确定与所述远程设备间的距离。在另一方面，所述第二电路：包括功率检测器，用于生成与所述输入信号的功率电平有关的第一响应；噪声电平检测器，用于生成与环境噪声的功率电平有关的第二响应；以及比较器，用于基于所述第一响应与第二响应之间的比较结果来生成输出。
在本公开的其它方面，所述输入信号可以包括一个或多个脉冲。所述第一电路可以用于基于接收到所述输入信号的近似时刻，至少部分地确定与所述远程装置间的距离。另外，在另一方面，所述用于无线通信的装置还可以包括发射机，用于将输出(outgoing)信号发送到所述远程装置，其中所述第一电路基于向所述远程装置发送所述输出信号的近似时刻以及从所述远程装置接收到所述输入信号的近似时刻，来确定与所述远程装置间的距离。
在本公开的又一方面，所述用于无线通信的装置还可以包括发射机，用于将输出信号发送到所述远程装置，其中所述第一电路用于通过响应于接收和处理所述输入信号而使发射机发送输出信号，部分地确定与所述远程装置间的距离。在其它方面，所述装置还可以包括：第二电路，用于确定在所述超再生接收机的输出端处是否存在干扰信号；以及第三电路，用于禁用所述超再生接收机的一部分，以降低或消除来自所述超再生接收机的输出端的干扰信号。在又一方面，所述超再生接收机被调谐来在所定义的超宽带信道中接收所述输入信号，所定义的超宽带信道具有20％或更大的量级的部分带宽(fractional bandwidth)、500MHz或更大的量级的带宽、或者20％或更大的量级的部分带宽以及500MHz或更大的量级的带宽。
根据下面结合附图对本公开的具体描述，本公开的其它方面、优点和新颖特征将变得显而易见。
附图说明
图1A例示了绘出信号在从一个设备传播到另一个设备时可以采用的示例性的多个路径的示图；
图1B例示了在多径方案中，从通信设备发送的示例信号以及另一通信设备所接收的示例信号的示图；
图2A例示了根据本公开的一个方面的示例通信设备的方框图；
图2B例示了根据本公开的另一方面的示例发送信号、示例接收信号以及由超再生接收机处理的示例接收信号的示图；
图3A例示了根据本公开的另一方面确定两个收发机之间的近似距离的示例方法的流程图；
图3B例示了根据本公开的另一方面的示例接收信号以及由超再生接收机处理的示例接收信号的示图；
图4A例示了根据本公开的另一方面的示例通信设备的方框图；
图4B例示了根据本公开的另一方面的通信设备的示例操作模式的时序图；
图5A例示了根据本公开的另一方面的示例超再生(SR)装置的方框图；
图5B例示了根据本公开的另一方面的示例超再生(SR)放大器的方框图；
图6A例示了根据本公开的另一方面的示例超再生(SR)接收机的方框图；
图6B例示了根据本公开的另一方面的与示例超再生(SR)接收机有关的示例频率响应的示图；
图7A例示了根据本公开的另一方面的示例超再生(SR)接收机的方框图；
图7B例示了根据本公开的另一方面的用于降低和/或消除示例超再生(SR)接收机的输出中的带内干扰信号的示例方法的流程图；
图8例示了根据本公开的另一方面的示例通信设备的方框示意图；
图9A-D例示了根据本公开的另一方面的各种脉冲调制技术的时序图；
图10例示了根据本公开的另一方面经由各个信道彼此进行通信的各个通信设备的方框图；
图11例示了根据本公开的另一方面的包括示例收发机的示例通信设备的方框图；
图12例示了根据本公开的另一方面的包括示例接收机的示例通信设备的方框图；和
图13例示了根据本公开的另一方面的包括示例收发机的示例通信设备的方框图。
具体实施例
下面描述了本公开的各个方面。应该明白的是，本文的教导可以以多种形式具体体现，以及本文中公开的任何特定结构、功能或两者仅仅是例示性的。基于本文的教导，本领域的技术人员应该明白的是，本文中公开的一个方面可以独立于任何其它方面实现，以及两个或多个方面可以以各种方式组合。例如，可以使用本文中阐述的任何数目的方面来实现装置或实践方法。另外，在本文中阐述的一个或多个方面之外，还可以使用其它结构、功能、或者结构和功能来实现这种装置或实践这种方法，或者使用除了在本文中阐述的一个或多个方面之外的其它结构、功能、或者结构和功能来实现这种装置或实践这种方法。
作为上述概念中的一些概念的示例，在一些方面，所述装置可以包括：超再生接收机，用于从远程装置接收输入信号；以及电路，用于基于所述输入信号，至少部分地确定与所述远程装置间的距离。所述超再生接收机和距离确定电路可以被配置为一个或多个集成电路、一个或多个分立组件、或者一个或多个集成电路和一个或多个分立组件的组合。所述超再生接收机和距离确定电路可以包括处理器或其它可编程器件，用于实现它们各自的在本文中所描述的功能。这种处理器或可编程器件可以通过使用可执行代码来进行操作。
图2A例示了根据本公开的一个方面的示例通信设备200的方框图。通常，特别地，通信设备200被配置来检测从另一通信设备接收的信号的视距(LOS)部分。如在背景技术部分中所讨论的，这可以用于更准确地确定通信设备之间的距离。为了完成该操作，通信设备200包括超再生接收机前端，该超再生接收机前端对于LOS信号检测具有异常高的灵敏度，同时消耗可接受的功率量。
更为具体地，通信设备200包括超再生接收机202和距离测量电路204。超再生接收机202用于从远程通信设备接收输入信号，并且对输入信号进行处理，以检测输入信号的LOS部分。距离测量电路204使用由超再生接收机处理的接收信号中的LOS部分，来至少部分地确定通信设备200和远程通信设备之间的距离。
在通信设备200正在确定与远程通信设备之间的距离的情况下，距离测量电路204通过在时刻t1向远程通信设备发送信号、在时刻t2接收来自远程通信设备的信号中的LOS部分、然后使用取决于时刻t1和t2的公式(比如，如上提供的等式(1)(例如，距离＝(t2-t1)*c/2))确定距离，来确定所述距离。在通信设备200正在帮助远程通信设备确定所述距离(例如，部分地确定所述距离)的情况下，距离测量电路204响应于从远程设备接收到信号，来向远程通信设备发送信号。
图2B例示了根据本公开的另一方面的示例发送信号、示例接收信号以及由超再生接收机处理的示例接收信号的示图。最上面的图描绘了来自远程通信设备的发送信号。在这个例子中，发送信号具有所定义的波形，比如全周期脉冲。然而，应该理解的是，可以提供其它所定义的波形。
中间的图描绘了在通信设备200的输入端处的接收信号。由于接收到通过不同路径传播的信号的各部分，导致接收信号随时间扩展。如所描述的，接收信号中利用数字“1”表示的部分是在从远程通信设备到通信设备200的直接路径上传播的视距(LOS)部分。接收信号中利用数字“2”和“3”表示的部分是接收信号的非LOS部分。
最下面的图描绘了在超再生接收机202的输出端处的信号。如所描述的，在超再生接收机202的输出端处的信号包括多个“尖峰脉冲(spike)”，该多个尖峰脉冲指示接收信号经过采样和放大后的功率电平。如所描述的，前面的若干尖峰脉冲对应于接收信号的LOS部分，以及剩余尖峰脉冲对应于接收信号的非LOS部分。因为超再生接收机202可以被配置为具有相对高的灵敏度，所以接收机202可以产生使得距离测量电路204能够更容易地将接收信号的LOS部分与本底噪声和非LOS部分区分开的输出。如下面更为详细地说明的，通信设备202还可以对若干符号的LOS功率执行非相干合并以增加信噪比(SNR)。由于LOS部分而不是非LOS部分将与接收到用于距离计算的信号的时间相关联，所以高灵敏度和非相干合并对于准确地确定通信设备202和远程通信设备之间的距离而言是有用的。
图3A例示了根据本公开的另一方面的用于确定两个收发机A和B之间的近似距离的示例方法300的流程图。根据方法300，收发机A向收发机B发送命令，以在测距模式下进行操作，用于确定收发机A和B之间的近似距离。作为响应，收发机B将自己设置在测距模式下，并且停止发送任何信号(方框304)。然后，在足够收发机B进入测距模式的预定时段后，收发机A向收发机B发送N个所定义的符号306。所述符号可以在时刻t＝0，tp，2*tp，3*tp...(N-1)*tp发送，其中tp是与符号传输相关联的时段。然而，所述符号不需要以周期性的方式发送，并且可以按照非周期性的方式发送。收发机B可以预先知道N个所定义的符号306以及其从一个符号到另一符号的时序关系。每个符号可以被配置为一个或多个脉冲。
通过使用收发机B的超再生接收机202和它的距离测量电路204，收发机B检测N个所定义的符号306的LOS到达时间(方框308)。然后，收发机B的距离测量电路204确定收发机B是否已经接收到N个所定义的符号306(方框310)。如果收发机B确定它还没有接收到N个所定义的符号306，则收发机B向收发机A发送消息312，该消息312指示收发机B还没有接收到N个所定义的符号306。响应于消息312，收发机A可以增加要被重发到收发机B的符号306的数目N(方框319)。如下更为详细的描述，发送更多数目的符号可以改进收发机B的输入端处的信噪比(SNR)，由于更高的SNR 306，这可以改进收发机B将成功地接收所述N个符号以及检测N个符号的LOS到达时间的可能性。然后，收发机A可以通过发送命令302再次重新发起测距模式操作，或者在此时可以重发N个所定义的符号306。另一方面，如果收发机B确定它已经接收到N个所定义的符号306，则收发机B向收发机A发送M个所定义的符号314。收发机B可以在时刻N*tp+td，开始发送M个所定义的符号314，其中td是每个符号从收发机A到收发机B的LOS路径上的传播延迟。相应地，在M＝N的情况下，收发机A可以分别在时刻t＝N*tp+2*td，(N+1)*tp+2*td，(N+2)*tp+2*td...(2*N-1)*tp+2*td接收符号。收发机A可以预先知道M个所定义的符号314。M个所定义的符号314可以与N个所定义的符号306相同或者可以不同。另外，符号314的数目M可以与符号306的数目N相关(例如，成比例)。
通过使用收发机A的超再生接收机202和它的距离测量电路204，收发机A检测M个所定义的符号314的LOS到达时间。然后，收发机A的距离测量电路204确定收发机A是否已经接收到M个所定义的符号314，或者确定收发机A不能确定M个所定义的符号的到达时间(方框318)。如果收发机A确定它还没有接收到M个所定义的符号314，或者不能确定M个所定义的符号314的到达时间，则收发机A可以增加要被重发到收发机B的符号306的数目N(方框319)。因为，如上所述，M可以与N相关(例如，成比例)，所以在收发机A增加N时，收发机B增加M。这也改进了收发机A将能够更好地检测M个符号314的LOS到达时间并从收发机B接收M个符号314的可能性。
然后，收发机A可以通过发送命令302再次重新发起测距模式操作，或者在此时可以重发N个所定义的符号306。另一方面，如果收发机A已经确定它已经接收到M个所定义的符号314，则收发机A确定收发机A和B之间的距离(方框320)。然后，收发机A可以将距离信息322发送到收发机B。在这种情形下，收发机A确定所述距离，并且收发机B帮助确定所述距离或部分地确定所述距离。
图3B例示了根据本公开的另一方面的在收发机A的输入端处的示例接收信号以及由收发机A的超再生接收机202处理的示例接收信号的示图。在这个例子中，从收发机B接收的所定义的符号314的数目M与所定义的符号306的数目N相同。上面的图例示了在收发机A的输入端处的接收信号。所述接收信号包括从收发机B接收的N个所定义的符号。如前面所讨论的，收发机A和B所发送的每个符号可以包括一个或多个脉冲。另外，以被表示为tp的周期来发送所述符号。如图所示，由于信号经由从收发机A到收发机B的具有不同长度的多个路径进行传播，收发机A所接收的每个符号在时间上扩展。
下面的图例示了由收发机A的超再生接收机202处理的接收信号。如前面所讨论的，所述超再生接收机202对所述接收信号进行采样和放大。因此，每个符号包括多个尖峰脉冲，该多个尖峰脉冲指示所述接收信号的放大后的采样。如前面所讨论的，每个符号的前面的若干尖峰脉冲与接收符号的LOS部分相关，以及每个符号的剩余尖峰脉冲与接收符号的非LOS部分相关。如所描述的，在时刻Ntp+2td接收第一符号的LOS部分，在时刻(N+1)tp+2td接收第二符号的LOS部分，在时刻(2N-2)tp+2td接收倒数第二符号的LOS部分，以及在时刻(2N-1)tp+2td接收最后一个符号的LOS部分。这些时刻参照收发机A向收发机B发送第一符号的时刻。如前面所讨论的，tp是符号传输周期，以及td是信号从一个收发机到另一收发机的单向LOS传播延迟。
因此，通过测量接收符号的LOS部分的到达时刻ttotal，收发机A可以利用下述等式确定与收发机B间的距离：
距离＝(ttotal-(2N-1)*tp/2)*c    等式(2)
其中c是光速。符号的到达时间的不确定性可以由超再生接收机202的淬熄(quench)周期确定。由于所述淬熄周期可以在GHz的范围内，所以符号的到达时间的不确定性非常低。例如，如果超再生接收机202的淬熄周期为4GHz，则距离测量中的不确定性可以由c/4GHz给出，这近似等于7.5厘米。当收发机彼此相隔若干米或更远时，这种不确定性非常小或甚至可忽略。
如图3B中所示，与每个符号的非LOS部分相比，每个符号的LOS部分在相对低的功率上。此外，每个符号的LOS部分非常接近环境本底噪声。如先前所讨论的，由于超再生接收机202的相当高的灵敏度，可以更容易地将每个符号的LOS部分与本底噪声区分开。另外，因为发送多个符号，所以距离测量电路204可以对所述符号的LOS部分执行非相干合并，以便抵消(average out)所述噪声，并且由此改进信噪比(SNR)。这进一步改进了从所述本底噪声中检测出符号的LOS部分。
图4A例示了根据本发明的另一方面的示例通信设备400的方框图。示例通信设备400可以是根据本发明的另一方面的被配置来进行距离测量的通信设备的更为详细的实施例。通信设备400包括天线402、发射/接收(Tx/Rx)隔离设备404、超再生接收机406、功率检测器408、噪声电平检测器410、比较器412、符号解码器414、处理器416、存储器418、输入/输出(I/O)设备420、脉冲位置调制器422和发射机424。
天线402用于从远程通信设备接收信号以及向所述远程设备发送信号，两者都经由无线介质。Tx/Rx隔离设备404用于将超再生接收机406的输入与发射机424的输出隔离。超再生接收机406用于以相对高的灵敏度的方式接收和放大从远程通信设备接收的信号，以便将接收信号的LOS部分与本底噪声区分开。功率检测器408用于生成指示在超再生接收机406的输出端处的功率电平的信号。噪声电平检测器410用于生成指示环境噪声的功率电平的信号。比较器412用于生成与超再生接收机406的输出端处的功率电平和所述环境噪声的功率电平的比较结果相关的输出。例如，比较器412可以生成指示接收机输出端的功率电平是高于环境噪声的功率电平的所定义的阈值(例如，2或3dB)。
符号解码器414用于确定所接收的符号的特性。例如，符号解码器414可以确定所接收的信号是逻辑1或逻辑0。I/O设备420用于将来自比较器412和符号解码器414的输出端的信号中继到处理器416，并且将来自处理器416的信号中继到超再生接收机406、噪声电平检测器410以及脉冲位置调制器422。存储器418用于存储用于在处理器416执行它的各个功能时对处理器416进行控制的一个或多个软件模块，以及处理器416在执行它的各个功能时由处理器416处理的数据，如下面进一步讨论的。脉冲位置调制器422用于响应于所述处理器416，在向远程通信设备发送信号时对发射机424进行控制。并且，发射机424用于响应于所述脉冲位置调制器422，将信号发送到所述远程通信设备。
通信设备400可以被配置为处于若干模式。特别地，通信设备400可以被配置为处于低功率模式，以降低通信设备400在该设备没有正在从远程通信设备接收信号或向远程通信设备发送信号期间消耗的功率量。通信设备400还可以被配置处于干扰检测模式，以检测在所定义的接收带宽内存在一个或多个干扰信号，以及消除或降低所检测到的干扰信号。通信设备400还可以被配置为处于噪声电平校准模式，以确定环境噪声的功率电平。另外，通信设备400可以被配置为处于测距模式，用于确定或帮助确定与远程通信设备间的距离。另外，通信设备400可以被配置为处于接收模式，以从远程通信设备接收信号。此外，通信设备400可以被配置为处于发送模式，以向远程通信设备发送信号。
在低功率模式下，处理器416可以禁用通信设备400的组件中的一个或多个，或者将通信设备400的组件中的一个或多个置为低功率模式。例如，处理器416可以经由I/O设备420向超再生接收机406发送命令，以禁用超再生接收机406的一个或多个放大器，以便降低由通信设备400消耗的功率量。处理器416还可以将通信设备400的其它组件配置为低功率模式。因此，这可以使得通信设备400功率效率高，因为当通信设备400没有进行发送或接收时，通信设备400可以将自身配置为处于低功率模式以节省功率，比如由电池提供的功率。
在干扰检测模式下，处理器416检查在所定义的接收带宽内是否存在任何干扰信号。将参照图7A-B中例示的示例性实施例，对此进行更好的说明。总之，在通信设备400没有正在与远程通信设备进行通信的时间期间，处理器416使用SR Amp使能信号，经由I/O设备420禁用超再生接收机406的所有N个放大器。然后，处理器416一次仅仅使能所述N个放大器中的一个放大器，并且经由I/O设备420来监测比较器412的输出。如果比较器412的输出指示功率检测器408的输出比噪声电平检测器410生成的环境噪声高出所定义的阈值，则处理器416确定存在干扰信号，并且可以因此经由I/O设备420禁用对应的放大器。然后，处理器416针对下一个超再生放大器执行相同的测试，并且继续，直到已经检查了所有N个放大器。
在噪声电平校准模式下，处理器416对噪声电平检测器410进行校准，以生成指示环境噪声功率电平的信号。执行该操作，从而使得比较器412可以准确地指示何时存在接收信号，比如何时接收信号的功率电平比环境噪声的功率电平超出所定义的阈值。在噪声电平校准模式下，处理器416可以使得超再生接收机406的输入端连接到例如50欧姆端子。完成该操作，从而使得超再生接收机406和功率检测器408不会生成源自接收信号的输出，而是生成源自环境噪声的输出。然后，处理器416经由I/O设备420，将命令(例如，NL测试使能命令)发送到噪声电平检测器410，以测量功率检测器408的输出，并且使用该测量结果来校准指示环境噪声的功率电平的信号。或者，处理器416可以使得噪声电平检测器410使用温度传感器(未示出)的输出，来校准指示环境噪声的功率电平的信号。
在测距模式下，通信设备400可以充当距离测量过程的发起方，比如作为先前参照图3A描述的方法300中的收发机A。在这点上，处理器416用于执行收发机A的操作，如先前所讨论的。特别地，所述处理器用于生成测距模式命令302，并经由用于发送信号的组件，比如I/O设备420、脉冲位置调制器422、发射机424和天线402，将该测距模式命令302发送到所述远程通信设备。处理器416还用于经由用于发送信号的相同组件，将N个所定义的符号306发送到所述远程通信设备。处理器416还用于经由用于接收信号的组件，比如天线402、超再生接收机406、功率检测器408、比较器412、符号解码器414和I/O设备420，从所述远程通信设备接收消息412，其指示未接收所述N个所定义的符号306。
处理器416还用于经由用于接收信号的相同组件，从所述远程通信设备接收M个所定义的符号314。处理器416可以通过将所述M个所定义的符号314存储在存储器418中，而预先知道该信息。通过使用这个信息，处理器416还用于确定它是否已经接收到所述M个所定义的符号314。如果处理器416已经确定它还没有从所述远程通信设备接收到所述M个所定义的符号314，则处理器416还用于重发测距模式命令302和/或所述N个所定义的符号306。处理器416还用于通过在每个符号的接收期间监测比较器412的输出何时开始指示存在信号，来检测所述M个所定义的符号314的LOS到达时间。如先前所讨论的，处理器416使用与发送所述N个所定义的符号306相关联的时刻和与接收所述M个所定义的符号314的LOS符号相关联的时刻，以确定与所述远程通信设备的距离。处理器416还用于经由用于发送信号的相同组件，将所述距离信息发送到所述远程通信设备。
在测距模式下，通信设备400可以仅仅帮助远程通信设备确定所述距离(例如，部分地确定所述距离)，如同在先前参照图3A描述的方法300中的收发机B所进行的。在这点上，处理器416用于执行收发机B的操作，如先前所讨论的。特别地，处理器416用于经由用于接收信号的相同组件，从所述远程通信设备接收测距模式命令302。处理器416还用于将自身设置为处于测距模式，在测距模式下，处理器416停止发送信号并执行远程通信设备确定设备之间的距离所必需的功能。处理器416还用于通过在每个符号的接收期间监测比较器412的输出何时开始指示存在信号，来检测N个所定义的符号306的LOS到达时间。
处理器416可以通过将N个所定义的符号306存储在存储器418中，而预先知道该信息。通过使用这个信息，处理器416还用于确定它是否已经接收到N个所定义的符号306。如果处理器416已经确定它还没有接收到N个所定义的符号306，则处理器416还用于经由用于发送信号的组件，向远程通信设备发送未接收N个符号的消息312。如果处理器416已经确定它已经接收到N个所定义的符号306，则处理器416还用于经由用于发送信号的组件，将M个所定义的符号314发送到所述远程通信设备。处理器416还用于经由用于接收信号的组件，从所述远程通信设备接收距离信息322。
在接收模式下，处理器416用于经由用于接收信号的组件，从远程通信设备接收信息。在发送模式下，处理器416用于经由用于发送信号的组件，将信号发送到远程通信设备。
图4B例示了根据本公开的另一方面在从远程通信设备接收信号时通信设备的示例操作模式400的时序图。在图中所绘出的时间零点之前，通信设备400可以在噪声电平校准模式下操作，以便在从远程通信设备接收信息之前，对噪声电平检测器410进行校准。在时间零点，通信设备400可以进入低功率模式，以便在通信设备没有正在接收或发送信号期间节省电池功率。在进入信号接收时间窗口之前的某一时间间隔，通信设备400可以进入干扰检测模式，以便检测在所定义的接收带宽内是否存在干扰信号，以及禁用超再生接收机406的N个放大器中的一个或多个，以降低或消除在接收机406的输出端处的干扰信号。在信号接收窗口之前执行该操作，以消除或降低由于干扰信号而错误地检测所接收的信息。
然后，通信设备400可以在时刻t1-Δ进入第一信号接收时间窗口。如果通信设备400使用脉冲位置解调技术，则在第一信号接收窗口内(而不是在第二信号接收窗口内)接收到信号可以意味着正在接收的数据是例如逻辑0。在第一信号接收窗口后，通信设备400可以进入低功率模式，以便节省电池功率。在低功率模式后，通信设备400进入干扰检测模式，以便在进入另一信号接收窗口之前，检测是否存在一个或多个带内干扰信号。然后，通信设备400在时刻t1+Δ进入第二信号接收时间窗口。如果通信设备400在第二信号接收窗口内(而不是在第一信号接收窗口内)接收到信号，则这可以意味着正在接收的数据是例如逻辑1。
然后，当通信设备400没有正在接收或发送时，通信设备400进入另一低功率模式，以便节省电池功率。然后，对于用于从远程通信设备接收信息的后续间隔，通信设备400重复相同模式组。这个间隔对应于中心时刻2t1，如图中所示。对于所有其它用于从远程通信设备接收数据的剩余间隔，继续所述过程。
图5A例示了根据本公开的一个方面的示例超再生(SR)装置500的方框图。SR装置500能够经由输入端接收信号，经由分别被调谐到不同频带的多个并行SR放大器来对该信号进行放大，并且在输出端生成放大后的信号。在SR装置的最典型应用中，SR装置500可以用作接收机，作为有线或无线通信设备的一部分。然而，应该理解的是，SR装置500还可以用作收发机的一部分。如同下面更为详细地讨论的，SR装置500能够有效地处理带外干扰信号以及带内干扰信号。
更为具体地，SR装置500包括多个SR放大器502-1到502-N，所述多个SR放大器502-1到502-N并行连接在输入端和输出端之间。在这个例子中，SR装置500具有N个SR放大器。每个SR放大器被调谐到不同的频带。例如，SR放大器502-1被调谐到中心频率被表示为f1的频带，SR放大器502-2被调谐到中心频率被表示为f2的频带，以及SR放大器502-N被调谐到中心频率被表示为fN的频带。
通常，不同的频带可以驻留在比如超宽带(UWB)信道的所定义的带宽内。例如，超宽带(UWB)信道可以被定义为具有20％或更大量级的部分带宽、500MHz或更大量级的带宽、或者20％或更大量级的部分带宽以及500MHz或更大量级的带宽。SR放大器的数目N、SR放大器的各自的品质因子(Q)以及不同频带的各自的中心频率f1到fN被配置来在所定义的带宽内提供所定义的最小增益、所定义的增益波动或所定义的频率响应。
如下更为详细的讨论，在消除或降低带外干扰信号以及带内干扰信号时，SR装置500是有用的。例如，每个SR放大器，特别是在所定义的带宽的末端处的SR放大器，比如SR放大器502-1和502-N，可以被配置为具有相对高的品质因子(Q)。同样，SR放大器在其中心频率附近将具有相对高的增益，以及对于非常远离它的中心频率的频率而言具有高衰减。因此，SR放大器可以固有地衰减驻留在所定义的带宽之外的干扰信号，从而基本上抑制或消除带外干扰信号。
关于带内干扰信号，SR装置500可以被配置有相当多数量(N)的SR放大器。在这种情况下，每个SR放大器可以仅仅在所定义的带宽内的相对小的子带内对信号进行放大。因此，如果干扰信号位于所述子带中的一个子带内，则可以关断或禁用对应的SR放大器，以防止或减少在SR装置500的输出端处存在干扰信号。因为如上所述，与所定义的带宽相比，所述子带可以相当小，所以关断或禁用与干扰信号对应的SR放大器对SR装置500正在接收或放大的宽带(例如，UWB)信号的影响可以忽略或很小。
图5B例示了根据本公开的另一方面的示例超再生(SR)放大器550-K的方框图。SR放大器550-K可以是本文所描述的任何SR放大器的详细示例。SR放大器550-K包括谐振器552-K和淬熄振荡器554-K。谐振器552-K可以包括储能(tank)电路、声表面波(saw)谐振器或其它类型的谐振器。每个谐振器可以人工地调谐或者比如通过模拟电路或数字电路(如处理器)来电动地调谐。淬熄振荡器554-K可以周期性地淬熄。淬熄频率可以是SR装置被设计来涵盖的所定义的带宽的两倍。因此，如果所定义的带宽在fa和fb之间，则淬熄频率可以是至少2*(fb-fa)。
图6A例示了根据本公开的另一方面的示例超再生(SR)接收机600的方框图。SR接收机600可以是如上讨论的SR装置500的详细示例实施例的一个例子。在这个例子中，SR接收机600包括天线610、带通滤波器(BPF)608、多个输入隔离放大器604-1到604-N、多个SR放大器602-1到602-N、多个输出隔离放大器606-1到606-N以及加法设备612。
更为具体地，带通滤波器(BPF)608连接在天线610和多个输入隔离放大器604-1到604-N的输入端之间。输入隔离放大器604-1到604-N的输出端分别连接到SR放大器602-1到602-N的输入端。SR放大器602-1到602-N的输出端分别连接到输出隔离放大器606-1到606-N的输入端。输出隔离放大器601-1到606-N的输出端连接到加法设备612的输入端。
天线610接收目标信号和可能的带外和/或带内干扰信号。带通滤波器(BPF)608提供对所接收信号的初始滤波，主要用于降低或消除在输入隔离放大器604-1到604-N的输入端处的带外干扰信号。因为如上所讨论的，SR放大器602-1到602-N具有固有的带外信号抑制特性，带通滤波器(BPF)608的滤波规格可以是宽松的。或者，可以完全地去除带通滤波器(BPF)608。
输入和输出隔离放大器将SR放大器彼此隔离。这是为了防止将一个SR放大器注入锁定(injection locking)到另一个SR放大器。另外，输入隔离放大器还帮助防止功率从SR放大器泄漏到天线。否则，这会生成不想要的辐射，该辐射可以导致违反管理法规、用于管理对电磁辐射发射的控制的规则或规定。并行的SR放大器602-1到602-N分别对不同频带内的各个接收信号的对应频率分量进行放大。加法设备612根据分别从输出隔离放大器606-1到606-N的输出端接收的对应频率分量，来重构经过放大后的接收信号。
如上参照前述实施例所讨论的，SR放大器602-1到602-N被调谐到中心频率分别表示为f1到fN的不同频带上。所述不同的频带可以驻留在比如超宽带(UWB)信道的所定义的频带内。SR放大器的数目N、SR放大器的各自的品质因子(Q)以及不同频带的各自的中心频率f1到fN可以被配置来在所定义的带宽内提供所定义的最小增益、所定义的增益波动或所定义的频率响应。可以参照图6B中绘出的示例图，对此进行更好地说明。
图6B例示了根据本公开的另一方面与示例超再生(SR)接收机600相关的示例频率响应的示图。该图的x轴或水平轴表示频率。y轴或垂直轴表示增益。如图所例示，所定义的带宽的范围为从被表示为fa的相对低的频率到被表示为fb的相对高的频率。该图还示出了各个SR放大器602-1到602-N的频率响应。例如，最左边的中心频率为f1的频率响应与SR放大器602-1相关。类似地，中心频率为f2的频率响应与SR放大器602-2相关。按照类似的方式，中心频率为fn的频率响应与SR放大器602-N相关。
注意，在这个例子中，SR放大器的频率响应彼此重叠。这样做是为了提供所定义的带宽的整个频率响应。中心频率管理所定义的带宽内的各个频率响应的位置。品质因子(Q)管理单个频率响应的宽度。例如，品质因子(Q)越高，则单个频率响应越窄。相反，品质因子(Q)越低，则单个频率响应越宽。此外，SR放大器的数目N影响所定义的带宽的整体频率响应。如上所讨论的，通过合适地选择SR放大器的数目N、SR放大器的各自的品质因子(Q)、不同频带的各自的中心频率f1到fN，可以实现所定义的带宽的期望的整体频率响应，该期望的整体频率响应可以包括所定义的最小增益和/或所定义的增益波动。
图7A例示了根据本公开的另一方面的示例超再生(SR)接收机700的方框图。特别地，SR接收机700被配置来降低或基本上抑制带内干扰信号。与先前的实施例600类似，SR接收机700包括天线710、带通滤波器(BPF)708、多个输入隔离放大器704-1到704-N、多个SR放大器702-1到702-N、多个输出隔离放大器706-1到706-N以及加法设备712。上面参照SR接收机600详细地讨论了这些项。
SR接收机700还包括功率检测器714、信号调整器724、模/数变换器(ADC)722、输入/输出(I/O)设备720、处理器716和存储器718。功率检测器714生成指示在SR接收机700的输出端处的功率电平的信号。信号调整器724对来自功率检测器714的信号进行修改(例如，放大、滤波等)，从而该信号处于具有降低的噪声的合适电平，以供变换到数字格式。ADC722将经过调整后的信号变换到数字格式，随后经由I/O设备720将该变换到数字格式的信号发送到处理器716以供分析。I/O设备720从ADC 722接收信号，并将该信号传递到处理器716，以及将使能/禁用信号En-1到En-N从处理器716分别传递到SR放大器702-1到702-N。
处理器716执行后面描述的各个操作，以降低或基本消除带内干扰信号。存储器716存储用于在处理器716执行它的各个操作时对处理器716进行控制的一个或多个模块，存储器716可以是任何类型的计算机可读介质，比如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘、光盘和上述的各种变型。存储器718还可以存储数据，比如关于使能哪些信道或SR放大器以及禁用哪些信道或SR放大器以降低或消除带内干扰信号的信息。下面描述了由处理器716执行来处理带内干扰信号的示例方法。
图7B例示了根据本公开的另一方面的用于降低和/或消除来自示例超再生(SR)接收机700的输出端的带内干扰信号的示例方法750的流程图。假设在执行方法750时，包括SR接收机700的对应通信设备没有与另一设备进行通信。因此，在方法750的操作期间，SR接收机700基本上没有接收任何目标带内信号。
根据方法750，处理器716禁用SR放大器702-1到702-N(方框752)。处理器716可以通过分别经由En-1到En-N向SR放大器702-1到702-N发送合适的禁用信号，来禁用所述SR放大器702-1到702-N。然后，处理器716将索引K设置为1(方框754)。索引K标识SR放大器702-K，该SR放大器702-K当前被检查以确定它是否正在放大带内干扰信号。然后，处理器716使能第K个SR放大器(方框756)。处理器716可以通过向SR放大器702-K发送合适的使能信号En-K，来使能第K个SR放大器。例如，如果K等于1，则处理器716使能SR放大器702-1。如上面所讨论的，剩下的SR放大器702-2到702-N已经被禁用。
然后，根据方法750，允许SR放大器702-K在少量的淬熄周期内操作(方框758)。这是为了使SR放大器702-K能够足够地稳定，以用于在SR接收机700的输出端监测带内干扰信号。然后，处理器716确定SR接收机700的输出端处的功率电平(方框760)。如上面所讨论的，处理器716可以通过监测从ADC 722接收的信号来确定输出功率电平。然后，处理器716确定接收机输出端的功率电平是否大于所定义的阈值(方框762)。所定义的阈值可以与由环境噪声产生的功率电平相关。确定所定义的阈值的一个方法是断开天线710，并且连接50欧姆端子。然后，可以使用在ADC 722的输出端处的对应值作为所定义的阈值。或者，可以通过利用温度传感器测量环境温度，然后使用查找表来将所感测到的温度映射到所定义的阈值，来确定所定义的阈值。如果处理器716确定接收机输出端的功率电平大于所定义的阈值，则处理器716记录在第K个信道中存在干扰信号(方框764)。然后，处理器716禁用SR放大器702-K，如在方框766中所示。
如果在接收机输出端处的功率电平小于所定义的阈值，则处理器716跳过方框764，并且禁用SR放大器702-K(方框766)。处理器716可以通过向SR放大器702-K发送合适的禁用信号En-K来执行这个操作。然后，处理器716增加索引K，以选择下一SR放大器来进行带内干扰信号检查(方框768)。然后，处理器716检查索引K是否等于N+1(方框770)。如果是，这意味着已经对所有的SR放大器检查了带内干扰信号，则处理器716使能除了在方框764中被识别为具有带内干扰信号的那些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不等于N+1，则处理器716返回到方框765来针对下一SR放大器执行带内干扰信号检查。因此，根据方法750，禁用对带内干扰信号进行放大的任何SR放大器，以便防止所述带内干扰信号传播到SR接收机700的输出端。如果SR放大器的数目N被选择为非常大，那么由于少数的SR放大器被禁用而导致的对整体频率响应的影响应该较小。
图8例示了根据本公开的另一方面的包括SR接收机前端的示例通信设备800的方框图。通信设备800包括天线802、发射机/接收机(Tx/Rx)隔离设备804、SR接收机前端806、RF到基带接收机部分808、基带单元810、基带到RF发射机部分812和发射机814。天线802用于经由无线介质从其它通信设备接收信号，以及经由无线介质将信号发送到其它通信设备。Tx/Rx隔离设备804用于将SR接收机前端806的输入端与由发射机814在向其它通信设备发送信号期间生成的相对大功率的信号隔离。
如上面所讨论的，SR接收机前端806接收并放大从其它通信设备接收的信号。RF到基带接收机部分808将所接收的信号从RF转换到基带，以供基带单元810的进一步处理。RF到基带接收机部分808可以被配置为非相干接收机，比如能量检测接收机。基带单元810对基带信号进行处理，以确定在所述基带信号中携带的信息。基带单元810可以被配置来至少部分地确定与远程通信设备间的距离，如先前所讨论的。基带到RF发射机部分812将基带单元810生成的输出信号转换为RF，以供经由无线介质进行传输。发射机814(例如，通过功率放大、脉冲调制等)对输出信号进行调整，以供经由无线介质将输出信号发送到其它通信设备。
尽管未示出，接收机806和/或808可以由脉冲调制设备进行控制，以便通过使用脉冲区分多址(PDMA)、脉冲区分复用(PDM)或其它类型的脉冲调制，来建立接收通信信道(例如，超宽带(UWB)通信信道)。尽管未示出，发射机812和/或814可以由脉冲调制设备进行控制来实现在由脉冲定义的特定场合下的信号传输，以便通过使用PDMA、PDM或其它类型的脉冲调制，来建立发送通信信道(例如，超宽带(UWB)通信信道)。发送和接收信道可以同时建立，但是这些信道可以是正交的，以便互不干扰。通过使用脉冲调制技术来使能和禁用发射机和接收机，可以为通信设备800实现改进的功率效率。例如，在发射机没有正在发送和接收机没有正在接收的时间期间，这些设备可以在低功率模式或无功率模式下操作，以节省功率，比如由电池提供的功率。
图9A例示了利用不同的脉冲重复频率(PRF)作为PDMA调制的一个例子来定义的不同信道(信道1和2)。具体地，信道1的脉冲具有与脉冲到脉冲延迟周期902对应的脉冲重复频率(PRF)。相反，信道2的脉冲具有与脉冲到脉冲延迟周期904对应的脉冲重复频率(PRF)。因此，可以使用这种技术来定义伪正交信道，其中在两个信道之间脉冲冲突的可能性非常低。具体地，可以通过将低占空比用于脉冲来实现脉冲冲突的低可能性。例如，通过合适地选择脉冲重复频率(PRF)，可以在与任何其它信道的脉冲不同的时刻发送给定信道的基本上所有脉冲。
为给定信道定义的脉冲重复频率(PRF)可以取决于该信道所支持的一个数据速率或多个数据速率。例如，支持非常低的数据速率(例如，每秒几千比特或几Kbps的量级)的信道可以采用对应的低脉冲重复频率(PRF)。相反，支持相对高的数据速率(例如，每秒几兆比特或几Mbps的量级)的信道可以采用对应的较高的脉冲重复频率(PRF)。
图9B例示了采用不同的脉冲位置或偏移作为PDMA调制的一个例子来定义的不同信道(信道1和2)。信道1的脉冲在根据第一脉冲偏移(例如，相对于给定时间点，未示出)由线906表示的时间点上生成。相反，信道2的脉冲在根据第二脉冲偏移由线908表示的时间点上生成。考虑到脉冲之间的脉冲偏移差(如箭头910所示)，可以使用这种技术来降低两个信道之间脉冲冲突的可能性。取决于为信道(例如，如本文中所讨论的)定义的任何其它参数和多个设备之间的定时的精确性(例如，相对时钟漂移)，不同脉冲偏移的应用可以被用来提供正交或伪正交信道。
图9C例示了利用不同的跳时序列来定义的不同信道(信道1和2)。例如，信道1的脉冲912可以在根据一个跳时序列的时刻生成，而信道2的脉冲914可以在根据另一跳时序列的时刻生成。取决于所使用的具体序列和多个设备之间的定时的准确性，可以使用这种技术来提供正交或伪正交信道。例如，经过跳时后的脉冲位置可能不是周期性的，以降低来自邻近信道的重复脉冲冲突的可能性。
图9D例示了利用不同的时隙作为PDM调制的一个例子来定义的不同信道。在特定时间场合生成信道L1的脉冲。类似地，在其它时间场合生成信道L2的脉冲。按照相同的方式，在又一其它时间场合生成信道L3的脉冲。通常，与不同的信道相关联的时间场合不会重合或者可以是正交的，以降低或消除各个信道之间的干扰。
应该明白的是，可以使用其它技术来根据脉冲调制方案定义信道。例如，可以基于不同的扩展伪随机数序列或某一或某些其它合适的参数来定义信道。此外，可以基于两个或多个参数的组合来定义信道。
图10例示了根据本公开的另一方面经由各个信道彼此通信的各个超宽带(UWB)通信设备的方框图。例如，UWB设备1 1002正在经由两个同时存在的UWB信道1和2来与UWB设备2 1004通信。UWB设备1002正在经由单个信道3与UWB设备3 1006通信。而且，UWB设备3 1006正在经由单个信道4与UWB 4 1008通信。其它配置是可能的。所述通信设备可以用于许多不同的应用，并且可以例如在耳机、麦克风、生物特征传感器、心率监测器、步程计、EKG设备、监视器(watch)、远程控制、开关、胎压监测器或其它通信设备中实现。
图11例示了根据本公开的另一方面的包括示例收发机的示例通信设备1100的方框图。通信设备1100特别适用于向其它通信设备发送数据以及从其它通信设备接收数据。通信设备1100包括天线1102、Tx/Rx隔离设备1104、SR接收机前端1106、RF到基带接收机部分1108、基带单元1110、基带到RF发射机部分1112、发射机1114、数据处理器1116和数据生成器1118。
在操作时，数据处理器1116可以经由天线1102、Tx/Rx隔离设备1104、SR接收机前端1106、RF到基带接收机部分1108以及基带单元1110，来从其它通信设备接收数据，其中天线1102用于从其它通信设备拾取RF信号，Tx/Rx隔离设备1104用于将信号发送到SR接收机前端1106，SR接收机前端1106用于对所接收的信号进行放大，RF到基带接收机部分1108用于将RF信号转换为基带信号，并且基带单元1110用于对基带信号进行处理以确定所接收的数据。基带单元1110可以被配置来至少部分地确定与远程通信设备间的距离，如先前所讨论的。然后，数据处理器1116基于所接收的数据，来执行一个或多个所定义的操作。例如，数据处理器1116可以包括微处理器、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、显示器、包括转换器(比如扬声器)的音频设备、医疗设备、对数据进行响应的机器人或机械设备等。
此外，在操作时，数据生成器1118可以生成输出(outgoing)数据以供经由基带单元1110、基带到RF发射机部分1112、发射机1114、Tx/Rx隔离设备1104以及天线1102发送到另一通信设备，其中基带单元1110用于将输出数据处理为基带信号以供发送，基带到RF发射机部分1112用于将基带信号转换为RF信号，发射机1114用于对RF信号进行调整以供经由无线介质进行发送，Tx/Rx隔离设备1104将RF信号路由到天线1102同时隔离SR接收机前端1106的输入，并且天线1102用于将RF信号发射到无线介质。数据生成器1118可以是传感器或其它类型的数据生成器。例如，数据生成器1118可以包括微处理器、微控制器、RISC处理器、键盘、比如鼠标或轨迹球的指示设备、包括转换器(比如麦克风)的音频设备、医疗设备、生成数据的机器人或机械设备等。
图12例示了根据本公开的另一方面的包括示例接收机的示例通信设备1200的方框图。通信设备1200可以特别适用于从其它通信设备接收数据。通信设备1200包括天线1202、SR接收机前端1204、RF到基带接收机部分1206、基带单元1208和数据处理器1210。
在操作时，数据处理器1210可以经由天线1202、SR接收机前端1204、RF到基带接收机部分1206以及基带单元1208从其它通信设备接收数据，其中天线1202用于从其它通信设备拾取RF信号，SR接收机前端1204用于对所接收的信号进行放大，RF到基带接收机部分1206用于将RF信号转换为基带信号，以及基带单元1208用于对基带信号进行处理以确定所接收的数据。基带单元1208可以被配置来至少部分地确定与远程通信设备间的距离，如先前所讨论的。然后，数据处理器1210基于所接收的数据来执行一个或多个所定义的操作。例如，数据处理器1210可以包括微处理器、微控制器、RISC处理器、显示器、包括转换器(比如扬声器)的音频设备、医疗设备、对数据进行响应的机器人或机械设备等。
图13例示了根据本公开的另一方面的包括示例收发机的示例通信设备1300的方框图。通信设备1300可以特别适用于向其它通信设备发送数据。通信设备1300包括天线1302、SR收发机前端1304、基带到RF发射机部分1306、基带单元1308和数据生成器1310。
在操作时，数据生成器1310可以生成输出数据以供经由基带单元1308、基带到RF发射机部分1306、收发机1304以及天线1302来发送到另一通信设备，其中基带单元1308用于将输出数据处理为基带信号以供发送，基带到RF发射机部分1306用于将基带信号转换为RF信号，收发机1304用于对RF信号进行调整以供经由无线介质进行发送，以及天线1302用于将RF信号发射到无线介质。数据生成器1310可以是传感器或其它类型的数据生成器。例如，数据生成器1310可以包括微处理器、微控制器、RISC处理器、键盘、比如鼠标或轨迹球的指示设备、包括转换器(比如麦克风)的音频设备、医疗设备、生成数据的机器人或机械设备等。基带单元1308可以被配置来至少部分地确定与远程通信设备间的距离，如先前所讨论的。
本公开的任何上述方面可以在许多不同的设备中实现。例如，除了如上所讨论的医疗应用之外，本公开的各方面可以应用于健康与健身应用。另外，本公开的各方面可以在用于不同类型的应用的鞋子(shoes)中实现。存在可以包含如本文描述的公开的任何方面的多种其它应用。
上文已经描述了本公开的各个方面。应该明白的是，本文的教导可以以多种形式具体体现，以及本文中公开的任何特定结构、功能或两者仅仅是例示性的。基于本文的教导，本领域的技术人员应该明白的是，本文中公开的一个方面可以独立于任何其它方面实现，以及两个或多个方面可以以各种方式组合。例如，可以使用本文中阐述的任何数目的方面来实现装置或实践方法。另外，可以在本文中阐述的一个或多个方面之外，使用其它结构、功能、或者结构和功能实现这种装置或实践这种方法，或者使用除了在本文中阐述的一个或多个方面之外的其它结构、功能、或者结构和功能实现这种装置或实践这种方法。作为上述概念中的一些概念的示例，在一些方面中，可以基于脉冲重复频率来建立同时存在的信道。在一些方面中，可以基于脉冲位置或偏移来建立同时存在的信道。在一些方面中，可以基于跳时序列来建立同时存在的信道。在一些方面中，可以基于脉冲重复频率、脉冲位置或偏移以及跳时序列来建立同时存在的信道。
本领域技术人员将会理解，可以使用多种不同技术中的任何技术来表示信息和信号。例如，在以上整个说明书中所提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光粒子、或者上述的任意组合来表示。
本领域技术人员还会明白，结合本文所公开的各个方面所描述的各种例示性逻辑块、模块、处理器、装置、电路和算法步骤可以实现为电子硬件(例如，数字实现、模拟实现、或者两者的组合，其可以使用信源编码或某种其他技术来设计)、包含指令的各种形式的程序或设计代码(其在此通常可以称为“软件”或“软件模块”)、或者两者的组合。为了清楚地阐述硬件与软件的这种可互换性，已经围绕各种例示性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了整体描述。这种功能是实现为软件还是实现为硬件，取决于具体应用以及加到整个系统上的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述功能，但是这种实现判定不应被解释为导致脱离本公开内容的范围。
结合本文所公开的各个方面所描述的各种例示性逻辑方块、模块和电路可以在集成电路(“IC”)、接入终端或接入点内实现，或者使用集成电路(“IC”)、接入终端或接入点来执行。IC可以包括通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件、电组件、光学组件、机械组件、或者被设计为执行本文所述的功能的这些组件的任意组合，并且IC可以执行驻留在IC内部、IC外部或者这两处的代码或指令。通用处理器可以是微处理器，但是作为替代，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP内核、或者任何其他这种配置。
应该理解，在任何所公开的过程中的步骤的特定顺序或层次都是示例方法的一种示例。应该理解，基于设计偏好，保持处于本公开内容的范围之内的同时，可以重新排列过程中的步骤的特定顺序或层次。所附的方法权利要求提出了按照示例顺序的各种步骤要素，但是并非意味着要局限于所提出的特定顺序或层次。
结合本文所公开的各个方面所述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、由处理器执行的软件模块、或者两者的组合来体现。软件模块(例如包括可执行代码和相关数据)和其他数据可以驻留在数据存储器中，所述数据存储器例如RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移除盘、CD-ROM、或者本领域中公知的任何其他形式的计算机可读存储介质。一种示例存储介质可以连接到机器，例如计算机/处理器(为了方便，这里通常将其称为“处理器”)，以使得所述处理器能够从该存储介质读出或者向其写入信息(例如代码)。一种示例存储介质可以集成到处理器中。所述处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户装置中。作为替代，所述处理器和存储介质可以作为分立式组件驻留在用户装置中。此外，在一些方面，任何合适的计算机程序产品都可以包括计算机可读介质，其包含与本公开内容中一个或多个方面相关的代码。在一些方面，计算机程序产品可以包括包装材料。
尽管已经结合各个方面描述了本发明，但是将理解的是，可以对本发明进行进一步的修改。本申请意在包含本发明的任何变形、应用或修改，本发明的这些变形、应用或修改通常遵循本发明的原理，并且包括在本发明的相关领域内公知或通常实践的与本发明的这些偏离。

Claims (49)

1、一种用于无线通信的装置，包括：
超再生接收机，用于从远程装置接收输入信号；以及
第一电路，用于基于所述输入信号，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
2、如权利要求1所述的装置，其中，所述超再生接收机包括一个或多个超再生放大器。
3、如权利要求1所述的装置，其中，所述超再生接收机包括并行连接的多个超再生放大器，并且其中所述超再生放大器被调谐到各自的不同频带。
4、如权利要求3所述的装置，其中，所述超再生放大器的数目(N)、所述超再生放大器的各自的品质因子(Q)以及所述不同频带的各自的中心频率(fc)被配置来在所定义的带宽内，提供所定义的最小增益、所定义的增益波动或所定义的频率响应。
5、如权利要求3所述的装置，其中，所述不同频带中的一个或多个与所述一个或多个不同频带中的至少另一个重叠。
6、如权利要求1所述的装置，还包括第二电路，用于确定所述输入信号的近似视距(LOS)部分，其中所述第一电路用于根据所述输入信号的近似LOS部分来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
7、如权利要求6所述的装置，其中，所述第二电路包括：
功率检测器，用于生成与所述输入信号的功率电平相关的第一响应；
噪声电平检测器，用于生成与环境噪声的功率电平相关的第二响应；以及
比较器，用于基于所述第一响应与所述第二响应间的比较结果来生成输出。
8、如权利要求1所述的装置，其中，所述输入信号包括一个或多个脉冲。
9、如权利要求1所述的装置，其中，所述第一电路用于基于接收到所述输入信号的近似时刻，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
10、如权利要求1所述的装置，还包括：
发射机，用于将输出信号发送到所述远程装置；
其中，所述第一电路用于基于将所述输出信号发送到所述远程装置的近似时刻以及从所述远程装置接收到所述输入信号的近似时刻，来确定与所述远程装置间的距离。
11、如权利要求1所述的装置，还包括发射机，用于将输出信号发送到所述远程装置，其中，所述第一电路用于处理所述输入信号，以及使得所述发射机基于对所述输入信号的所述处理来发送所述输出信号。
12、如权利要求1所述的装置，还包括第二电路，用于确定在所述超再生接收机的输出端处是否存在干扰信号。
13、如权利要求12所述的装置，还包括第三电路，用于禁用所述超再生接收机的一部分，以降低或消除来自所述超再生接收机的输出端的所述干扰信号。
14、如权利要求1所述的装置，其中，所述超再生接收机以所定义的速率淬熄，并且其中所述第一电路用于以基于光速和所定义的速率的准确率来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
15、如权利要求1所述的装置，其中，所述超再生接收机被调谐来在所定义的超宽带信道内接收所述输入信号，其中所定义的超宽带信道具有20％或更大量级的部分带宽，具有500MHz或更大量级的带宽，或者具有20％或更大量级的部分带宽以及500MHz或更大量级的带宽。
16、一种用于无线通信的方法，包括：
使用超再生接收机从远程装置接收输入信号；以及
基于所述输入信号，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
17、如权利要求16所述的方法，其中，接收所述输入信号进一步包括利用一个或多个超再生放大器接收所述输入信号。
18、如权利要求16所述的方法，还包括：
并行连接所述超再生接收机的多个超再生放大器；以及
将所述超再生放大器调谐到各自的不同频带。
19、如权利要求18所述的方法，还包括：
选择超再生放大器的数目(N)；
选择所述超再生放大器的各自的品质因子(Q)；以及
选择所述不同频带的各自的中心频率(fc)；
其中，N以及各自的Q和fc被选择来在所定义的带宽内提供最小增益、所定义的增益波动或所定义的频率响应。
20、如权利要求18所述的装置，其中，所述不同频带中的一个或多个与所述一个或多个不同频带中的至少另一个重叠。
21、如权利要求16所述的方法，其中，至少部分地确定与所述远程装置间的距离包括：
确定所述输入信号的近似视距(LOS)部分；以及
根据所述输入信号的近似LOS部分，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
22、如权利要求21所述的方法，其中，确定所述输入信号的近似LOS部分包括：
生成与所述输入信号的功率电平相关的第一响应；
生成与环境噪声的功率电平相关的第二响应；以及
基于所述第一响应与所述第二响应间的比较结果来生成输出。
23、如权利要求16所述的方法，其中，接收所述输入信号包括一个或多个脉冲。
24、如权利要求16所述的方法，其中，至少部分地确定与所述远程装置间的距离包括确定接收到所述输入信号的近似时刻。
25、如权利要求16所述的方法，还包括：
将输出信号发送到所述远程装置；
基于将所述输出信号发送到所述远程装置的近似时刻以及从所述远程装置接收到所述输入信号的近似时刻，来确定与所述远程装置间的距离。
26、如权利要求16所述的方法，还包括：
处理所述输入信号；以及
基于对所述输入信号的所述处理来发送输出信号。
27、如权利要求16所述的方法，还包括：
确定在所述超再生接收机的输出端处是否存在干扰信号。
28、如权利要求27所述的方法，还包括：
禁用所述超再生接收机的一部分，以降低或消除来自所述超再生接收机的输出端的所述干扰信号。
29、如权利要求16所述的方法，还包括：
以所定义的速率淬熄所述超再生接收机；
其中，至少部分地确定所述距离包括以基于光速和所定义的速率的准确率，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
30、如权利要求16所述的方法，还包括对所述超再生接收机进行调谐，以在所定义的超宽带信道内接收所述输入信号，其中所定义的超宽带信道具有20％或更大量级的部分带宽，具有500MHz或更大量级的带宽，或者具有20％或更大量级的部分带宽以及500MHz或更大量级的带宽。
31、一种用于无线通信的装置，包括：
用于使用超再生接收机从远程装置接收输入信号的模块；以及
用于基于所述输入信号，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离的模块。
32、如权利要求31所述的装置，其中，所述超再生接收机包括一个或多个超再生放大器。
33、如权利要求31所述的装置，其中，所述超再生接收机包括并行连接的多个超再生放大器，并且其中所述超再生放大器被调谐到各自的不同频带。
34、如权利要求33所述的装置，其中，所述超再生放大器的数目(N)、所述超再生放大器的各自的品质因子(Q)以及所述不同频带的各自的中心频率(fc)被配置来在所定义的带宽内提供所定义的最小增益、所定义的增益波动或所定义的频率响应。
35、如权利要求33所述的装置，其中，所述不同频带中的一个或多个与所述一个或多个不同频带中的至少另一个重叠。
36、如权利要求31所述的装置，其中，所述用于至少部分地确定所述距离的模块包括用于确定所述输入信号的近似视距(LOS)部分的模块。
37、如权利要求36所述的装置，其中，用于确定所述输入信号的近似LOS部分的模块包括：
用于生成与所述输入信号的功率电平相关的第一响应的模块；
用于生成与环境噪声的功率电平相关的第二响应的模块；以及
用于基于所述第一响应与所述第二响应间的比较结果来生成输出的模块。
38、如权利要求31所述的装置，其中，所述输入信号包括多个脉冲。
39、如权利要求31所述的装置，其中，用于至少部分地确定与所述远程装置间的距离的模块包括用于确定接收到所述输入信号的近似时刻的模块。
40、如权利要求31所述的装置，还包括：
用于将输出信号发送到所述远程装置的模块；并且
其中，所述用于确定与所述远程装置间的距离的模块包括：
用于确定将所述输出信号发送到所述远程装置的近似时刻的模块；以及
用于确定从所述远程装置接收到所述输入信号的近似时刻的模块。
41、如权利要求31所述的装置，还包括：
用于将输出信号发送到所述远程装置的模块；并且
其中，所述用于部分地确定与所述远程装置间的距离的模块包括：
用于处理所述输入信号的模块；以及
用于使发送模块基于对所述输入信号的所述处理来发送所述输出信号的模块。
42、如权利要求31所述的装置，还包括用于确定在所述超再生接收机的输出端处是否存在干扰信号的模块。
43、如权利要求42所述的装置，还包括用于禁用所述超再生接收机的一部分，以降低或消除来自所述超再生接收机的输出端的所述干扰信号的模块。
44、如权利要求31所述的装置，其中，所述超再生接收机以所定义的速率淬熄，并且其中所述用于至少部分地确定所述距离的模块用于以基于光速和所定义的速率的准确率，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
45、如权利要求31所述的装置，其中，所述超再生接收机被调谐来在所定义的超宽带信道内接收所述输入信号，其中所定义的超宽带信道具有20％或更大量级的部分带宽，具有500MHz或更大量级的带宽，或者具有20％或更大量级的部分带宽以及500MHz或更大量级的带宽。
46、一种用于确定与远程装置间的距离的计算机程序产品，包括计算机可读介质，所述计算机可读介质包括代码，所述代码可由至少一个计算机执行，以便：
使用超再生接收机从所述远程装置接收输入信号；以及
基于所述输入信号，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离。
47、一种用于无线通信的耳机，包括：
天线；
超再生接收机，用于经由所述天线从远程装置接收输入信号和数据；
电路，用于基于所述输入信号，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离；以及
转换器，用于根据所接收的数据来生成音频输出。
48、一种用于无线通信的监视器，包括：
天线；
超再生接收机，用于经由所述天线从远程装置接收输入信号和数据；
电路，用于基于所述输入信号，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离；以及
显示器，用于基于所接收的数据来产生视频输出。
49、一种用于无线通信的感测设备，包括：
超再生接收机，用于从远程装置接收输入信号；
电路，用于基于所述输入信号，来至少部分地确定与所述远程装置间的距离；
传感器，用于生成感测的数据；以及
发射机，用于基于与所述远程装置间的距离，将所感测的数据发送到所述远程装置。
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