用于超宽带通信的设备和方法
【专利摘要】公开了一种用于超宽带（UWB）通信的设备和方法。UWB通信设备可包括：第一BPF，对UWB信号执行第一带通滤波；第二BPF，具有与第一BPF的中心频率不同的中心频率，并对UWB信号执行第二带通滤波；第一包络检测器，检测在第一BPF中滤波的第一信号的大小；第二包络检测器，检测在第二BPF中滤波的第二信号的大小；解调器，使用第一信号的大小和第二信号的大小对UWB信号进行解调。
【专利说明】用于超宽带通信的设备和方法
[0001]本申请要求于2012年8月14日提交到美国专利商标局的第61/683，019号美国临时申请的权益和于2013年3月12日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0026371号韩国专利申请的权益，所述申请的全部公开为所有目的而通过引用合并于此。
【技术领域】
[0002]以下描述涉及用于超宽带(UWB)通信的设备和方法。更具体地讲，所述描述涉及用于使用两个带通滤波器(BPF)对UWB信号进行频率调制(FM)解调的设备和方法。
【背景技术】
[0003]超宽带(UWB)通信技术包括使用在3千兆赫(GHz)到IOGHz的范围内的高频带的无线通信技术。UWB通信技术可使用宽频带并且/或者使用超高频(UHF)发送数据。
[0004]这里，用于UWB通信的设备(以下称为UWB通信设备)可由通过500兆赫(MHz)的频率带宽发送与超短的脉冲宽度关联的脉冲信号时的低功耗来表征。这样的UWB通信设备可容易地用于实现局域通信架构(诸如，需要具有低功耗的特征的无线通信的智能家庭网络产品、工业产品和军用产品、助听器等)。
[0005]一般来说，UffB通信设备可对先前使用FM调制方案调制的UWB信号进行解调。
[0006]例如，UffB通信设备可使用模拟延时来对射频(RF)域中的UWB信号进行解调。这里，RF域的延时单元可使用低功耗方法(诸如，通过使用通过所有频带的全通滤波器(APF))来对UWB信号进行解调。在本实例中，APF可使用在通过所有频带时发生的相移来对UWB信号进行解调。
【发明内容】
[0007]在一总体方面，提供一种用于超宽带(UWB)通信的设备，包括:第一带通滤波器(BPF)，被配置用于对UWB信号进行滤波以产生第一滤波信号，第一 BPF具有第一中心频率；第二 BPF，被配置用于对UWB信号进行滤波以产生第二滤波信号，第二 BPF具有与第一中心频率不同的第二中心频率；解调器，被配置用于使用第一滤波信号的幅度和第二滤波信号的幅度对UWB信号进行解调。
[0008]在实施例中，解调器被配置用于通过增加第一滤波信号的幅度和第二滤波信号的幅度之间的差，来增加UWB信号的信噪比(SNR)。
[0009]在实施例中，所述设备还包括:低噪声放大器(LNA)，被配置用于去除包括在UWB信号中的噪声，并放大去除了噪声的UWB信号。
[0010]在实施例中，第一滤波信号的幅度被配置为在第一中心频率最大，并且距离第一中心频率越远，第一滤波信号的幅度越小，第二滤波信号的幅度被配置为在第二中心频率最大，并且距离第二中心频率越远，第二滤波信号的幅度越小。
[0011]在实施例中，第一滤波信号的幅度被配置为在第二中心频率最小，第二滤波信号的幅度被配置为在第一中心频率最小。[0012]在实施例中，第一 BPF和第二 BPF被配置用于均使用窄带带通滤波器分别对UWB信号执行第一带通滤波操作和第二带通滤波操作。
[0013]在实施例中，第一 BPF被配置用于对与第一中心频率关联的边缘信号执行第一带通滤波操作，第二 BPF被配置用于对与第二中心频率关联的边缘信号执行第二带通滤波操作。
[0014]在实施例中，第一 BPF和第二 BPF被配置用于分别对UWB信号执行第一带通滤波操作和第二带通滤波操作，并被配置为将频率调制(FM)信号转换为振幅调制(AM)信号。
[0015]在实施例中，UWB信号被配置为包括用于FM-UWB通信的频移键控(FSK)调制的信号。
[0016]在另一方面，一种用于超宽带(UWB)通信的设备包括:多个带通滤波器(BPF)，被配置用于对UWB信号执行基于不同的中心频率的带通滤波操作；多个包络检测器，被配置用于检测执行了带通滤波操作的滤波信号的幅度；解调器，被配置用于使用在滤波信号之间检测的差对UWB信号进行解调。
[0017]在实施例中，解调器被配置用于通过增加检测的UWB信号之间的幅度差来增加UWB信号的信噪比(SNR)。
[0018]在实施例中，所述设备还包括:低噪声放大器(LNA)，被配置用于去除包括在UWB信号中的噪声，并放大去除了噪声的UWB信号。
[0019]在实施例中，解调器被配置用于使用减法器和加法器中的至少一个计算检测的UffB /[目号之间的差。
[0020]在另一方面，一种用于超宽带(UWB)通信的方法包括:使用第一带通滤波器(BPF)对UWB信号执行第一滤波以产生第一滤波信号，第一 BPF具有第一中心频率；使用第二 BPF对UWB信号执行第二滤波以产生第二滤波信号，第二 BPF具有与第一中心频率不同的第二中心频率；使用第一滤波信号的幅度和第二滤波信号的幅度对UWB信号进行解调。
[0021]在实施例中，所述解调的步骤包括:通过增加第一滤波信号和第二滤波信号之间的幅度差来增加UWB信号的信噪比(SNR)。
[0022]在实施例中，所述方法还包括:去除包括在UWB信号中的噪声，并放大去除了噪声的UWB信号。
[0023]在实施例中，执行第一滤波的步骤包括:对与第一 BPF的中心频率关联的边缘信号执行第一滤波操作，执行第二滤波的步骤包括:对与第二 BPF的中心频率关联的边缘信号执行第二滤波。
[0024]在另一方面，一种用于超宽带(UWB)通信的方法包括:使用包括不同的中心频率的多个带通滤波器(BPF)，对UWB信号执行带通滤波操作；检测执行了带通滤波的滤波信号的幅度；使用检测的滤波信号之间的幅度差对UWB信号进行解调。
[0025]在实施例中，所述解调的步骤包括:通过增加检测的UWB信号之间的幅度差来增加UWB信号的信噪比(SNR)。
[0026]在实施例中，所述解调的步骤还包括:去除包括在UWB信号中的噪声，并放大去除了噪声的信号。
[0027]在另一方面，一种用于超宽带(UWB)通信的设备包括:带通滤波器(BPF)，被配置用于对UWB信号进行滤波以产生与UWB信号相应的滤波信号，其中，带通滤波器中的每个具有唯一的中心频率；信号测量处理器，被配置用于测量滤波信号的幅度；解调器，被配置用于基于测量的滤波信号的幅度产生经过解调的UWB信号。
[0028]在实施例中，经过解调的UWB信号被产生具有比有噪声的UWB信号更大的信噪比(SNR)0
[0029]在实施例中，每个滤波信号的幅度在产生信号的BPF的中心频率最大。
[0030]在实施例中，有噪声的UWB信号是频率调制(FM)信号，经过解调的UWB信号是与有噪声的UWB信号相应的振幅调制(AM)信号。
[0031]在实施例中，所述设备还包括:低噪声放大器(LNA)，被配置用于接收包括信号信息和噪声信息的有噪声的UWB信号；对有噪声的UWB信号进行处理以产生经过处理的UWB信号，其中，经过处理的UWB信号包括放大的信号信息和减小的噪声信息。
[0032]另外，实施例可包括特定的额外特征。设备实施例还可包括以下特征:第一包络检测器，被配置用于检测第一滤波信号的幅度；第二包络检测器，被配置用于检测第二滤波信号的幅度。此外，方法实施例还可包括:检测第一滤波信号的幅度；检测第二滤波信号的幅度。
[0033]从下面的具体描述、附图和权利要求中，其它特征和方面将是显然的。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是示出超宽带(UWB)通信设备的高级配置的示例的示图。
[0035]图2是示出使用图1的UWB通信设备中的两个带通滤波器(BPF)来增强频率调制-振幅调制(FM-AM)转换线性的操作的示例的示图。
[0036]图3是示出UWB通信设备的电路结构概览的示例的示图。
[0037]图4是示出图1的低噪声放大器(LNA)的详细电路示图的示例的示图。
[0038]图5是示出图1的第一 BPF和第二 BPF以及第一包络检测单元和第二包络检测单元的详细电路示图的示例的示图。
[0039]图6是示出减法器的详细电路示图的示例的示图。
[0040]图7是示出另一 UWB通信设备的详细配置的示例的示图。
[0041 ] 图8是示出在UWB通信设备中对UWB信号进行解调的方法的示例的流程图。
[0042]在整个附图和具体描述中，除非另有描述，否则相同的附图标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和便利，这些元件的相对大小和描绘可被夸大。
【具体实施方式】
[0043]提供以下具体描述以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，对本领域的普通技术人员而言在此描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等同形式将是显然的。此外，为了更加清楚和简洁，可省略本领域的普通技术人员已知的功能和构造的描述。
[0044]在整个附图和详细描述中，相同的标号表示相同的元件。为了清楚、说明和便利，附图可不按比例缩放，并且附图中的元件的相对大小、比例和描绘可被夸大。
[0045]在此描述的特征可以以不同的形式被实施，并不应被解释为限于在此描述的示例。更确切地，提供在此描述的示例，使得本公开将是彻底和完整的，并将把本公开的完整范围传达给本领域的普通技术人员。
[0046]图1示出超宽带(UWB)通信设备100的高级配置的示例。
[0047]参照图1，UWB通信设备100可包括低噪声放大器(LNA) 101、第一带通滤波器(BPF) 102、第二 BPF103、第一包络检测单元104、第二包络检测单元105和解调单元106。
[0048]LNAlOl可去除包括在UWB信号中的噪声，并基于预定的放大值放大去除了噪声的UWB信号。通过执行这些功能，LNAlOl在从信号去除外来的噪声的同时增强感兴趣的信号。
[0049]在示例实施例中，LNAlOl可使用宽带LNA去除包括在UWB信号中的噪声，并放大去除了噪声的UWB信号。为了执行该功能，LNAlOl增加期望的信号功率，并且LNAlOl使添加的噪声和失真最小化以帮助尽可能多地保留UWB信号。
[0050]例如，在一个实施例中，UWB信号可包括已使用频移键控(FSK)方案调制到不同中心频率的载波信号。这样的方法提供频率调制(FM)-UWB通信。在本示例中，UWB信号可包括调制到第一中心频率G的载波和调制到第二中心频率f；2的载波。这样，当使用本示例宽带LNA方法时，可减少或去除由于窄带干扰而在解调期间发生的UWB通信设备100的性能恶化。
[0051]在LNAlOl对UWB信号进行处理之后，BPF可执行带通滤波。例如，第一 BPF102可对UWB信号执行第一带通滤波，第二 BPF103可对UWB信号执行第二带通滤波。在这样的示例中，第二 BPF103可具有与第一 BPF102的中心频率不同的中心频率。如果第二 BPF103具有与第一 BPF102的中心频率不同的中心频率，则BPF均可从原始UWB信号得出不同的信息，以下将更详细描述该处理。
[0052]例如，第一 BPF102可使用具有第一中心频率fel的窄带BPF执行第一带通滤波。类似地，第二 BPF103可使用具有第二中心频率fe2的窄带BPF执行第二带通滤波。例如，可将3千兆赫(GHz)到IOGHz的范围中的频带中的第一中心频率预设为4.1GHz，并可将第二中心频率预设为3.4GHz，等等。然而，这些示例中心频率仅是说明性的，并不意在限制。如前所述，具有不同的中心频率可帮助提供设备的功能，但不要求中心频率不同的实施例。
[0053]在示例中，UWB信号可包括由第一 BPF102和第二 BPF103滤波的第一信号和第二信号。选择中心频率，以便帮助第一 BPF102和第二 BPF103从UWB信号提取组成信号。在本示例中，在第一BPF102中滤波的第一信号的大小在第一中心频率达到最大，并且频率距离第一中心频率越远，第一信号的大小越小。在第二 BPF103中滤波的第二信号的大小在第二中心频率达到最大，并且频率距离第二中心频率越远，第二信号的大小越小。另外，可选择第一中心频率和第二中心频率，使得第一信号的大小在第二中心频率达到最小，第二信号的大小在第一中心频率达到最小。
[0054]这样，第一 BPF102和第二 BPF103可分别对UWB信号执行第一带通滤波和第二带通滤波，以将FM信号转换为振幅调制(AM)信号。
[0055]第一包络检测单元104可检测通过第一 BPF102滤波的第一信号的大小。此外，第二包络检测单元105可检测通过第二 BPF103滤波的第二信号的大小。具体地讲，随着第一信号和第二信号分别被转换为AM信号，第一包络检测单元104可检测在时间间隔期间的第一信号的AM电压值。类似地，第二包络检测单元105可检测在时间间隔期间的第二信号的AM电压值。
[0056]解调单元106可使用第一信号的大小和第二信号的大小对UWB调制信号进行解调。这里，解调单元106可通过增加第一信号的大小与第二信号的大小之间的差来增加信噪比(SNR)。因为第一信号和第二信号均提供关于由整个UWB调制信号携带的频谱的部分的增强信息，所以解调单元106能够通过增加第一信号的大小和第二信号的大小之间的差来增加SNR,因此可建立由第一信号和第二信号表不的整个UWB调制信号的部分的属性。
[0057]例如，解调单元106可使用加法器和减法器中的至少一个计算第一信号的大小与第二信号的大小之间的差。这里，如上所讨论，随着使用两个BPF对UWB信号执行带通滤波，第一信号的大小与第二信号的大小之间的差可增加。如上所讨论，尤其如果以这样的方式选择第一中心频率和第二中心频率，以便使在两个选择的中心频率处UWB调制信号的分量的强度最大化，则因为每个BPF提供集中在UWB调制信号的单独的部分上的信号，所以所述差可增加。
[0058]因此，解调单元106可更清楚地对在单个时间段期间接收的UWB信号中的与第一中心频率相应的UWB信号的部分和在该时间段期间的与第二中心频率相应的UWB信号的部分进行区分和解调。
[0059]具体地讲,UWB通信设备100可在不需要高Q BPF的情况下,如上所讨论,通过诸如使用简单结构的两个BPF实现足够的SNR来促进FM-AM转换。因为该不同的方法，UffB通信设备100的一些实施例以更低功率要求对UWB信号进行解调。
[0060]图2是示出使用图1的UWB通信设备中的两个BPF来增强FM-AM转换线性的操作的示例的示图。
[0061]参照图2，第一 BPF102可对与第一中心频率fel关联的边缘信号202执行第一带通滤波。第二 BPF103可对与第二中心频率fe2关联的边缘信号203执行第二带通滤波。
[0062]例如，当接收到基于第一中心频率fel和第二中心频率fe2的各个载波调制的UWB信号201时，UffB通信设备100可通过在预定扫描(sweep)时间段期间扫描UWB信号来对UffB信号进行解调。这里，UffB通信设备100可执行多个扫描，以通过设置不同的扫描时间段来解调UWB信号。
[0063]例如，第一 BPF102可通过在第一扫描期间简短地设置扫描时间段，来对与第一中心频率关联的边缘信号202执行第一带通滤波。具体地讲，第一 BPF102可对与扫描时间段的开始区域相应的边缘信号202执行第一带通滤波。
[0064]第二 BPF103可通过将扫描时间段设置为比第一扫描期间慢，来在第二扫描期间对与扫描时间段的最终区域相应的边缘信号203执行第二带通滤波。这样，在LNAlOl中放大的UWB信号可在第一扫描期间通过第一 BPF102，随后在第二扫描期间通过第二 BPF103。
[0065]与在第一 BPF102中滤波的边缘信号202相应的第一信号204的频谱密度可以在第一中心频率或在与第一中心频率相邻的频率最大，并且可以在第二中心频率或与第二中心频率相邻的频率最小。
[0066]类似地，与在第二 BPF103中滤波的边缘信号203相应的第二信号205的频谱密度
可以在第二中心频率或与第二中心频率相邻的频率最大，并可在第一中心频率或与第一中心频率相邻的频率最小。
[0067]另外,可通过增加第一信号204的频谱密度和第二信号205的频谱密度之间的差BPFl - BPF2206，来提高SNR。具体地讲，可通过使用不同的信息来增强FM-AM转换线性。
[0068]虽然图2描述了第一BPF可对与第一中心频率关联的边缘信号执行滤波，第二BPF可对与第二中心频率关联的边缘信号执行滤波，但前面的描述仅是可由BPF执行的滤波的类型的示例。
[0069]具体地讲，第一 BPF可在第一扫描期间在与扫描时间段相应的任何频率区域中执行第一带通滤波，而不必对边缘信号执行第一带通滤波。类似地，第二 BPF可在第二扫描期间在与扫描时间段相应的任何频率区域中执行第二带通滤波。
[0070]图3是示出UWB通信设备300的电路结构概览的示例的示图。
[0071]参照图3，UWB通信设备300可包括LNA301、BPF1302、BPF2303、第一包络检测单元304、第二包络检测单元305和解调单元306。
[0072]图3的UWB通信设备300的配置元件可本质上与图1的UWB通信设备100的配置元件相同，因此为了简洁，将省略重复的描述。然而，虽然在特定实施例中，图3可包括本质上与图1相同的兀件，但图3和图1不相同。因此，实施例可具有在图3中不存在的基于图1的不同的元件或额外的元件，反之亦然。
[0073]LNA301可去除包括在UWB信号Sin中的噪声，并基于预定的放大值放大去除了噪声的UWB信号Sin。LNA301可使用通过输入单个信号输出两个信号的单端到差分转换器。
[0074]例如，LNA301可使用宽带LNA去除包括在UWB信号中的噪声。LNA301可放大去除了噪声的UWB信号，并分别将放大的信号B1和a2输出到BPF1302和BPF2303。
[0075]BPF1302可对从LNA301输入的UWB信号执行第一带通率波。BPF1302与中心频率关联。
[0076]BPF2303可对从LNA301输入的UWB信号a2执行第二带通滤波。这里，第二 BPF303可具有与BPF1302的中心频率不同的中心频率。
[0077]例如，BPF1302可具有在3GHz到IOGHz的范围的频带中的4.1GHz的第一中心频率。BPF2303可具有在3GHz到IOGHz的范围的频带中的与和第一中心频率相应的频率不同的3.4GHz的第二中心频率。
[0078]在示例实施例中，执行了第一带通滤波的UWB信号Id1从FM信号被转换为AM信号。类似地，执行了第二带通滤波的UWB信号b2从FM信号被转换为AM信号。
[0079]第一包络检测单元304可检测通过BPF1302滤波的第一信号Id1的大小ei。第二包络检测单元305可检测通过BPF2303滤波的第二信号b2的大小e2。
[0080]在示例实施例中，在第一包络检测单元304中检测到的第一信号的大小ei可包括第一信号的AM电压值。在第二包络检测单元305中检测到的第二信号的大小e2可包括第二信号的AM电压值。
[0081]作为示例，第一包络检测单元304可使用二极管、电容器和电阻器来检测第一信号的AM电压值ei。第二包络检测单元305可使用二极管、电容器和电阻器来检测第二信号的AM电压值e2。然而,第一包络检测单元304和第二包络检测单元305的一些示例架构使用额外的电子组件或省略电子组件。
[0082]解调单元306可使用第一信号的大小和第二信号的大小对UWB调制信号进行解调。这里，解调单元306可通过增加第一信号的大小和第二信号的大小之间的差来增加SNR。
[0083]解调单元306可包括计算单元307和缓冲器309。
[0084]例如，计算单元307可使用减法器计算第一信号的大小ei和第二信号的大小e2之间的差“ei_e2”。可选择地，计算单元307可使用加法器计算第一信号的大小和第二信号的大小之间的差。
[0085]缓冲器309可临时存储基于所述差解调的UWB信号Swt，并随后输出UWB信号Swt。例如，经过解调的信号可表不数字信号，与第一中心频率相应的第一 UWB信号可被解调为“ I”，与第二中心频率相应的第二 UWB信号可被解调为“O”。缓冲器309可临时存储“ I”或“0”，直到输入到LNA301的所有UWB信号Sin被解调为止。在本实例中，当解调完成时，缓冲器309可输出可包括解调数据的经过解调的UWB信号Swt。
[0086]图4是示出图1中示出的LNA400的详细电路示图的示例的示图。
[0087]参照图4，LNA400可使用晶体管M1、电感器Lg、Ls和电容器Cg从UWB信号Sin去除噪声。例如，UWB信号Sin可包括解调到第一中心频率4的载波和解调到第二中心频率f；2的载波。
[0088]这里，当单端到差分转换被使用时，LNA400可使用晶体管M3、M4,电感器L1和电容器C1在第一中心频率对去除了噪声的UWB信号进行谐振。可在第一中心频率放大去除了噪声的UWB信号。
[0089]类似地，LNA400可使用晶体管M5、M6,电感器L2和电容器C2在第二中心频率对去除了噪声的UWB信号进行谐振。可在第二中心频率放大去除了噪声的UWB信号。
[0090]LNA400可分别将在第一中心频率和第二中心频率放大的UWB信号和a2输出到第一 BPF和第二 BPF。
[0091]虽然图3和图4描述了 LNA使用单端到差分转换，但该描述仅是示例性的。LNA还可使用差分端到单端转换和差分端到差分转换。
[0092]图5是示出图1中示出的第一 BPF和第二 BPF以及第一包络检测单元和第二包络检测单元的详细电路示图的示例的示图。
[0093]参照图5，可经由晶体管M2和M3输入在LNA中放大的UWB信号和a2。
[0094]第一 BPF可使用电容器Clj和电感器Llj对放大的信号S1执行第一带通滤波。
[0095]第二 BPF可使用电容器Ch和电感器Lh对放大的信号a2执行第二带通滤波。这里，第一 BPF可具有第一中心频率，第二 BPF可具有第二中心频率。
[0096]第一包络检测单元可经由晶体管M6接收执行了第一带通滤波的第一信号Id1的输入。第一包络检测单元可使用晶体管M6和电容器C1检测第一信号Id1的大小ei。具体地讲，可检测第一信号的包络。这里，可使用晶体管M7和电阻器R1放大第一信号的包络。
[0097]以类似的方式，第二包络检测单元可经由晶体管M8接收执行了第二带通滤波的第二信号b2的输入。第二包络检测单元可使用晶体管M8和电容器C2检测第二信号b2的大小e2。具体地讲，可检测第二信号的包络。这里，可使用晶体管M9和电阻器R2放大第二信号的包络。
[0098]图6示出减法器的详细电路示图的示例。
[0099]参照图6的示例，经由晶体管仏输`入从第一包络检测单元检测的信号ei。经由晶体管M3输入从第二包络检测单元检测的信号e2。
[0100]减法器可使用多个晶体管从信号ei减去信号e2，并输出所述两个信号之间的差“e1- e2”。这里，因为使用多个晶体管将两个信号相减的操作是本领域的普通技术人员已知的，将省略详细描述，因此不需要进一步公开。[0101]现在为止，已参照图1至图6讨论了执行在UWB通信设备中使用多个BPF对用于FM-UffB通信的经FM调制的UWB信号进行FM解调的操作的实施例。
[0102]虽然图1至图6描述了 UWB通信设备使用两个BPF对UWB信号进行解调的操作，但该描述仅是示例性的，因此并不限于此。例如，UWB通信设备可使用至少三个窄带BPF对UffB信号进行解调。另外，没有对用于包括在实施例中的窄带BPF的数量的特定限制。
[0103]在本实例中，当使用至少三个窄带BPF时，多个滤波器可具有彼此不同的中心频率。具体地讲，UWB信号可包括调制到彼此不同的中心频率的载波。通过使用作为针对使用两个BPF的图1-图6采用的方法的一般版本的该方法，使多个窄带BPF协作以对UWB信号进行解调是可能的。
[0104]可选择地，UffB通信设备还可使用单个窄带BPF对UWB信号进行解调。例如，UffB通信设备可使用高Q窄带BPF对UWB信号进行解调。
[0105]将参照图7描述包括多个BPF和多个包络检测单元的UWB通信设备的操作。
[0106]图7示出UWB通信设备700的详细配置的示例。
[0107]参照图7，UWB通信设备700可包括LNA701、多个BPF702、多个包络检测单元703和解调单元704。
[0108]图7的UWB通信设备700可与图1的UWB通信设备100的架构类似。然而，图7的UWB通信设备700可包括至少三个BPF和包络检测单元，而只有两个BPF和包络检测单元出现在图1的UWB通信设备100中。因此，为了简洁和易于描述，将省略参照图1提供的那些组件的重复描述。
[0109]多个BPF702可包括具有彼此不同的中心频率的N个BPF。具体地讲，多个BPF702可包括具有N个不同的中心频率的N个BPF。
[0110]例如，第一 BPF可具有第一中心频率，第二 BPF可具有第二中心频率。以类似的方式，第三BPF至第N BPF可分别具有第三中心频率至第N中心频率。这里，UWB信号可包括分别调制到第一中心频率至第N中心频率的载波。
[0111]第一 BPF可在第一扫描期间基于第一中心频率对UWB信号执行第一带通滤波。以类似的方式，第二 BPF至第N BPF可分别基于第二中心频率至第N中心频率对UWB信号执行第二带通滤波至第N带通滤波。
[0112]多个包络检测单元703可分别检测执行了第一带通滤波至第N带通滤波的第一信号至第N信号的大小。
[0113]这里，多个包络检测单元703可包括第一包络检测单元至第N包络检测单元。第一包络检测单元可检测在第一 BPF中滤波的第一信号的大小。类似地，第二包络检测单元至第N包络检测单元可分别检测在第二 BPF至第N BPF中滤波的第二信号至第N信号的大小。
[0114]解调单元704可通过计算从多个包络检测单元703检测的多个信号的大小之间的差来对UWB信号进行解调。
[0115]例如，解调单元704可使用减法器和加法器中的至少一个对从多个包络检测单元703检测的第一信号的大小至第N信号的大小进行相减或相加。解调单元704可通过这样的减法或加法来增加N个信号的大小之间的差，从而增加SNR。这样，因为如果SNR越大，则传输由UWB信号携带的信息所需的功率越小，所以UWB通信设备700可通过使用多个BPF而随着SNR会增加来以低功率对UWB信号进行解调。
[0116]图8是示出在UWB通信设备中对UWB信号进行解调的操作的示例的流程图。
[0117]在图8中，可由图1的UWB通信设备执行对UWB信号进行解调的UWB通信方法。
[0118]在801，UffB通信设备可使用LNA对UWB信号去除噪声。UWB通信设备可放大去除了噪声的UWB信号。这里，LNA可包括宽带LNA。
[0119]例如，当使用具有第一中心频率的第一 BPF和具有第二中心频率的第二 BPF时，随着UWB信号在第一中心频率被谐振，UffB通信设备可放大UWB信号。随着UWB信号在第二中心频率被谐振，UWB通信设备可放大UWB信号。这里，第一 BPF和第二 BPF可分别包括窄带 BPF。
[0120]在802，UffB通信设备可使用第一 BPF对从LNA输出的UWB信号执行第一带通滤波。例如，UffB通信设备可对在第一中心频率放大的UWB信号执行第一带通滤波。
[0121]在803，UffB通信设备可使用第二 BPF对从LNA输出的UWB信号执行第二带通滤波。例如，UffB通信设备可对在第二中心频率放大的UWB信号执行第二带通滤波。
[0122]在本实例中，第一 BPF和第二 BPF可具有彼此不同的第一中心频率和第二中心频率。在一实施例中，第一 BPF和第二 BPF本质上与图1的第一 BPF和第二 BPF相同。
[0123]这样，可通过第一带通滤波和第二带通滤波将从LNA输出的UWB信号从FM信号转换为AM信号。
[0124]在804，UWB通信设备可检测在第一 BPF中滤波的第一信号的大小。具体地讲，UWB通信设备可使用与第一 BPF相应的第一包络检测器检测第一信号的包络。例如，UWB通信设备可检测第一信号的AM电压值。
[0125]在805，UWB通信设备可检测在第二 BPF中滤波的第二信号的大小。具体地讲，UWB通信设备可使用与第二 BPF相应的第二包络检测器检测第二信号的包络。例如，UWB通信设备可检测第二信号的AM电压值。
[0126]在806，UffB通信设备可分别使用利用第一包络检测器和第二包络检测器检测的第一信号的大小和第二信号的大小之间的差，来对UWB信号进行解调。
[0127]作为示例，UffB通信设备可使用减法器计算第一信号的大小和第二信号的大小之间的差。
[0128]在本实例中，UffB通信设备可使用两个BPF计算针对在单个扫描时间段期间接收的UWB信号的大小之间的差。UWB通信设备可基于所述大小之间的差对在单个扫描时间段期间接收的UWB信号进行解调。例如，UffB信号可被解调为数字信号“ I”或“O”。
[0129]这样，因为使用了两个BPF和减法器，所以第一信号的幅度和第二信号的幅度之间的差可增加。由于该幅度增加，SNR也可增加，并且FM-AM转换线性可被增强。因此，UWB通信设备可以以低功率对UWB信号进行解调。
[0130]虽然图8描述了使用两个窄带BPF对UWB信号进行解调的操作，但该描述仅是示例性的，从而并不限于此。例如，UWB通信设备可使用至少三个窄带BPF对UWB信号进行解调。这里，因为参照图7提供了使用至少三个窄带BPF的操作，所以将省略重复的描述。
[0131]处理UWB信号的所述示例可在使功率要求最小化的同时促进解调。
[0132]硬件组件可以是例如可在物理上执行一个或多个操作的物理装置，但不限于此。硬件组件的示例包括麦克风、放大器、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、模数转换器、数模转换器和处理装置。
[0133]例如，可使用如下的一个或多个通用或专用计算机来实现处理装置:诸如，处理器、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器或能够运行软件或执行指令的任何其它装置。处理装置可运行操作系统(OS)，并可运行在OS下运行的一个或多个软件应用。处理装置可在运行软件或执行指令时访问、存储、操作、处理和创建数据。为简单起见，在描述中可使用单数术语“处理装置”，但本领域的普通技术人员将理解处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括一个或多个处理器，或一个或多个处理器与一个或多个控制器。另外，不同的处理配置是可行的，诸如并行处理器或多核处理器。
[0134]仅作为非详尽说明，在此描述的终端/装置/单元可以是移动装置(诸如，蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、数码相机、便携式游戏控制台、MP3播放器、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、手持电子书、便携式膝上型PC、全球定位系统(GPS)导航装置、平板电脑、传感器)或静止装置(诸如桌上型PC、高清晰度电视(HDTV)、DVD播放器、蓝光播放器、机顶盒、家用电器)或能够进行无线通信和/或网络通信的本领域的普通技术人员已知的任何其它装置。
[0135]可将包括UWB通信方法的上述处理、功能、方法和/或软件记录、存储或固定在可包括将由计算机实现的程序指令的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中，以使处理器执行程序指令。所述介质还可包括单独的数据文件、数据结构等或与程序指令结合的数据文件、数据结构等。所述介质和程序指令可以是那些专门设计和构造的介质和程序指令，或者它们可以是计算机软件领域的技术人员已知和可用的类型。非暂时性计算机可读介质的示例包括:磁介质(诸如，硬盘、软盘和磁带)；光学介质(诸如，CD ROM盘和DVD);磁光介质(诸如，光盘)；和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置(诸如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的示例包括机器代码(诸如，由编译器产生的)和包含更高级代码的文件(可由计算机使用解释器执行的)两者。所述硬件装置可被配置为用作一个或多个软件模块，以便执行上述操作和方法，反之亦然。另外，非暂时性计算机可读存储介质可分布于通过网络连接的计算机系统中，并且非暂时性计算机可读代码或程序指令可以以分散的方式被存储和执行。
[0136]虽然本公开可包括特定示例，但将对于本领域的普通技术人员而言显然的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，在这些示例中可在形式和细节上进行各种改变。在此描述的示例将仅被看作描述性意义，而不是为了限制的目的。对每个示例中的特征或方面的描述将被看作能够应用于其它示例中的类似特征或方面。如果按不同顺序执行所描述的技术，和/或如果以不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或用其他组件或其等同物取代或补充这些组件，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不由详细描述限定，而由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。
【权利要求】
1.一种用于超宽带(UWB)通信的设备，包括: 第一带通滤波器(BPF)，被配置用于对UWB信号进行滤波以产生第一滤波信号，第一BPF具有第一中心频率； 第二 BPF，被配置用于对UWB信号进行滤波以产生第二滤波信号，第二 BPF具有与第一中心频率不同的第二中心频率； 解调器，被配置用于使用第一滤波信号的幅度和第二滤波信号的幅度对UWB信号进行解调。
2.如权利要求1所述的设备，其中，解调器被配置用于通过增加第一滤波信号的幅度和第二滤波信号的幅度之间的差，来增加UWB信号的信噪比(SNR)。
3.如权利要求1所述的设备，还包括: 低噪声放大器(LNA),被配置用于去除包括在UWB信号中的噪声,并放大去除了噪声的UWB信号。
4.如权利要求1所述的设备，其中，第一滤波信号的幅度被配置为在第一中心频率最大，并且距离第一中心频率越远，第一滤波信号的幅度越小， 第二滤波信号的幅度被配置为在第二中心频率最大，并且距离第二中心频率越远，第二滤波信号的幅度越小。
5.如权利要求4所述 的设备，其中，第一滤波信号的幅度被配置为在第二中心频率最小， 第二滤波信号的幅度被配置为在第一中心频率最小。
6.如权利要求1所述的设备，其中，经过解调的UWB信号被产生具有比有噪声的UWB信号更大的信噪比(SNR)。
7.如权利要求6所述的设备，其中，有噪声的UWB信号是频率调制(FM)信号，经过解调的UWB信号是与有噪声的UWB信号相应的振幅调制(AM)信号。
8.如权利要求1所述的设备，其中，第一BPF被配置用于对与第一中心频率关联的边缘信号执行第一带通滤波操作， 第二 BPF被配置用于对与第二中心频率关联的边缘信号执行第二带通滤波操作。
9.如权利要求1所述的设备，其中，第一BPF和第二 BPF被配置用于分别对UWB信号执行第一带通滤波操作和第二带通滤波操作，并被配置为将频率调制(FM)信号转换为振幅调制(AM)信号。
10.如权利要求3所述的设备，其中，低噪声放大器(LNA)被配置用于: 接收包括信号信息和噪声信息的有噪声的UWB信号； 对有噪声的UWB信号进行处理以产生经过处理的UWB信号，其中，经过处理的UWB信号包括放大的信号信息和减小的噪声信息。
11.如权利要求1所述的设备，还包括: 第一包络检测器，被配置用于检测第一滤波信号的幅度； 第二包络检测器，被配置用于检测第二滤波信号的幅度。
12.一种用于超宽带(UWB)通信的设备，包括: 多个带通滤波器(BPF)，被配置用于对UWB信号执行基于不同的中心频率的带通滤波操作；多个包络检测器，被配置用于检测执行了带通滤波操作的滤波信号的幅度； 解调器，被配置用于使用在滤波信号之间检测的差对UWB信号进行解调。
13.如权利要求12所述的设备，其中，解调器被配置用于通过增加检测的UWB信号之间的幅度差来增加UWB信号的信噪比(SNR)。
14.如权利要求12所述的设备，还包括: 低噪声放大器(LNA),被配置用于去除包括在UWB信号中的噪声,并放大去除了噪声的UWB信号。
15.如权利要求12所述的设备，其中，解调器被配置用于使用减法器和加法器中的至少一个计算检测的UWB信号之间的差。
16.一种用于超宽带(UWB)通信的方法，包括: 使用第一带通滤波器(BPF)对UWB信号执行第一滤波以产生第一滤波信号，第一 BPF具有第一中心频率； 使用第二 BPF对UWB信号执行第二滤波以产生第二滤波信号，第二 BPF具有与第一中心频率不同的第二中心频率； 使用第一滤波信号的幅度和第二滤波信号的幅度对UWB信号进行解调。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述解调的步骤包括: 通过增加第一滤波信 号和第二滤波信号之间的幅度差来增加UWB信号的信噪比(SNR)0
18.如权利要求16所述的方法，还包括: 去除包括在UWB信号中的噪声，并放大去除了噪声的UWB信号。
19.如权利要求16所述的方法，其中， 执行第一滤波的步骤包括:对与第一 BPF的中心频率关联的边缘信号执行第一滤波操作， 执行第二滤波的步骤包括:对与第二 BPF的中心频率关联的边缘信号执行第二滤波操作。
20.如权利要求16所述的方法，还包括: 检测第一滤波信号的幅度； 检测第二滤波信号的幅度。
【文档编号】H04B1/719GK103595444SQ201310354498
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月14日 优先权日:2012年8月14日
【发明者】李宇根, 陈菲, 金钟珍, 金东郁, 王志华 申请人:三星电子株式会社, 清华大学