自适应包络提取装置，信号解码装置和应用自适应包络提取装置的短距离非接触通信装 ...的制作方法
【专利说明】自适应包络提取装置，信号解码装置和应用自适应包络提取装置的短距离非接触通信装置及相关方法
[0001]【相关申请的交叉引用】
[0002]本申请要求如下申请的优先权:2013年09月04日递交的申请号为61/873，442的美国临时案，在此合并参考这些相关申请案的申请标的。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种自适应包络提取装置、信号解码装置和应用自适应包络提取装置的短距离非接触通信装置，更具体地，涉及一种具有自适应阈值调整(adaptive thresholddecis1n)的自适应包络检波器，以及相关方法。
【【背景技术】】
[0004]短程、基于标准的非接触式连接技术，如近场通信(Near field communicat1n,NFC)使用磁场感应以使能(enable)靠近的电子设备之间的通信。基于RFID技术，NFC提供了一介质用于验证安全数据传输的认证协议。NFC的信号由振幅键控(Amplitude shiftkeying, ASK)调制来调制。为了正确地接收NFC信号的数据，应该首先提取NFC信号的包络。换句话说，NFC信号的包络的上升沿和下降沿应被精确地检测，这是为了正确地解调NFC信号的数据。例如，NFC设备可以参考包络中的低电压电平的长度来确定NFC信号的数据位(data bit) ο如果包络中低电压电平的长度的误差过大，则可能无法正确地解调NFC信号的数据位。在另一实例中，对于符合iso 14443的NFC接近电感親合卡(proximityinductively coupled card, PICC)设备，帧延迟时间(frame delay time，FDT)，其被定义为发射帧和接收帧之间的时间，必须在规定的时间窗口范围内，即特定整数倍的具有5/fc紧密度容限(tight tolerance)的载波信号(fc)。因此，要求准确检测NFC信号的包络，以产生准确的FDT时间。
[0005]通常，基于整流器的包络解调器被用于提取NFC信号的包络。然而，基于整流器的包络解调器不能幸免于NFC信号中的非单调毛刺。例如，传统的包络解调器被设置为使用二极管来整流NFC信号，并使用电阻-电容(RC)电路以输出NFC信号的包络。在这种传统的包络解调器中，如图1所示，其为传统的包络解调器的波纹效应(ripple effect)的时序图，由于连续峰的电容器放电影响，波纹效应会出现在所提取的包络上。RC电路的时间常数可能造成负削波效应(negative clipping effect)，如图1所述。二极管的非线性行为可能会导致包络失真，因为电流流过了二极管。此外，RC电路会占据大量的芯片面积。因此，在NFC领域提供一种能够精确地检测NFC信号的包络线的下降沿和上升沿的包络检波器(envelope detector)是亟待解决的问题。
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【发明内容】
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[0006]本发明的目的之一是提供一种具有自适应阈值调整的自适应包络检波器以及相关方法，以便精确地检测NFC信号的包络的上升沿和下降沿。
[0007]依据本发明第一实施例，提供一种包络提取装置。该包络提取装置包括时钟提取装置和边缘检测装置。时钟提取装置被设置为根据第一偏置电压来提取接收调制信号的时钟信号。边缘检测装置被设置为根据所述时钟信号的延迟时钟信号和第二偏置电压来产生检测信号，以指示所述接收调制信号的包络边缘；其中所述第二偏置电压或所述时钟信号的延迟时间是可调整的。
[0008]依据本发明第二实施例，提供一种信号解码装置。该信号解码装置包含包络提取装置、锁相环和解码装置。包络提取装置被设置为提取接收调制信号的包络信号，并产生所述接收调制信号的时钟信号。锁相环被设置为根据所述时钟信号和所述包络信号，产生连续时钟信号。解码装置被设置为根据所述包络信号和所述连续时钟信号，产生数字输出数据。
[0009]依据本发明第三实施例，提供一种短距离非接触通信装置。该短距离非接触通信装置包括包络提取装置、计时器和发射器。包络提取装置被设置为提取接收调制信号的包络信号。计时器被设置为根据所述接收调制信号的所述包络信号来计数帧延迟时间。发射器被设置为当由所述计时器计数的所述帧延迟时间已到时，发射一发射调制信号。
[0010]依据本发明第四实施例，提供一种包络提取方法。该包络提取方法包括:根据第一偏置电压来提取接收调制信号的时钟信号；以及根据所述时钟信号的延迟时钟信号和第二偏置电压来产生检测信号，以指示所述接收调制信号的包络边缘；其中所述第二偏置电压或所述时钟信号的延迟时间是可调整的。
[0011 ] 依据本发明第五实施例，提供一种信号解码方法。该信号解码方法包含:提取接收调制信号的包络信号，并产生所述接收调制信号的时钟信号；根据所述时钟信号和所述包络信号，产生连续时钟信号；以及根据所述包络信号和所述连续时钟信号，产生数字输出数据。
[0012]依据本发明第六实施例，提供一种短距离非接触通信方法。该短距离非接触通信方法包括:提取接收调制信号的包络信号；根据所述接收调制信号的所述包络信号来计数帧延迟时间；以及当所述帧延迟时间已到时，发射一发射调制信号。
[0013]本领域的普通技术人员在阅读以下以各种附图示出的优选实施例的详细描述后，可以轻易了解本发明的这些和其它目的。
【【附图说明】】
[0014]图1为传统的包络解调器的波纹效应的时序图。
[0015]图2为根据本发明实施例的包络提取装置的示意图。
[0016]图3为根据本发明实施例的接收调制信号、时钟信号、延迟时钟信号、比较输出信号、以及检测信号的时序图。
[0017]图4为根据本发明实施例的接收调制信号的包络的示意图。
[0018]图5为根据本发明实施例的定义A型NFC信号的包络的时序图。
[0019]图6为根据本发明实施例的自适应阈值设定算法的流程图。
[0020]图7为根据本发明实施例的信号解码装置的示意图。
[0021]图8为根据本发明实施例的短距离非接触通信装置。
[0022]图9为根据本发明实施例的接收调制信号的时序图。
[0023]图10为根据本发明实施例的最后一个数据位分别为逻辑“1”和逻辑“0”的接收调制信号的包络的示意图。
[0024]图11为根据本发明实施例的自适应帧延迟时间FDT算法的流程图。
[0025]图12为根据本发明实施例的帧延迟时间FDT的补偿方法的流程图。
【【具体实施方式】】
[0026]在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域中技术人员应可理解，电子装置制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准贝1J。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”和“包括”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接到第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0027]请参考图2，其为根据本发明实施例的包络提取装置100的示意图。包络提取装置100被设置为接收短距离非接触通信信号(例如，近场通信(NFC)信号)。接收调制信号Sin可以是100%的ASK(振幅键控)信号，并且NFC信号的载波的振荡频率可以是13.56MHz。包络提取装置100包括确定装置102、时钟提取装置104、以及边缘检测装置106。确定装置102被设置为根据接收调制信号Sin来确定延迟时间td和偏移电压vd。时钟提取装置104被设置为根据第一偏置电压Vbiasl来提取该接收调制信号Sin的时钟信号Sck。边缘检测装置106被设置为根据时钟信号Sck的延迟时钟信号Sdck和第二偏置电压Vbias2来产生检测信号Sd，以指示该接收调制信号Sin的包络边缘。所述第二偏置电压Vbias2不同于所述第一偏置电压Vbiasl。延迟时钟信号Sdck是通过以延迟时间td将时钟信号Sck延迟而产生，以及第二偏置电压Vbias2是通过以偏移电压vd将第一偏置电压Vbiasl偏移而产生。
[0028]确定装置102包括可调电阻器