エネルギー検出受信器の入力信号の圧伸のシステム及び方法

专利摘要:
装置は、入力信号に応じて、出力信号についての定義されたダイナミック・レンジを得るための圧伸器として構成される。特に、装置は、入力信号から、第１のダイナミック・レンジ（例えば、第１の感度及び第１の圧密点）を有する第１の信号を生成するように適合された第１の回路、及び入力信号から、第１の信号の第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジ（例えば、第２の感度及び第２の圧密点）を有する第２の信号を生成するように適合された第２の回路を有する。装置は、第１及び第２の信号の合計に関する出力信号を生成するように適合された第３の回路を更に含み得る。第１及び第２のダイナミック・レンジを調整することで、圧伸装置の出力信号についての全てのダイナミック・レンジは、得られ得る。
公开号:JP2011515986A
申请号:JP2011501765
申请日:2008-03-27
公开日:2011-05-19
发明作者:ファッグ、ラッセル・ジョン
申请人:クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ；
IPC主号:H04B1-16

专利说明:

[0001] 本開示は、概して通信システムに関する。より具体的には、本開示は、エネルギー検出受信器の入力信号の圧伸のシステム及び方法に関する。]
背景技術

[0002] バッテリの様な限られた電力供給で動作する通信デバイスは、典型的に、比較的に少ない電力の消費で意図された機能性を提供するための技術を用いる。普及している一技術は、パルス変調技術を用いる受信信号に関連する。この技術は、概して、低いデューティ・サイクル・パルスを用いて情報を受信することと、パルスを受信しない場合に低電力モードで動作することとを含む。従って、これらのデバイスでは、電力効率は、典型的に、連続的に受信器を動作させる通信デバイスよりも良い。]
[0003] 大抵、エネルギー検出受信器は、パルス変調技術を用いる際に用いられる。そのような受信器において、入力信号は、典型的に、受信パルスを検出するための実質的に２乗デバイス（squaring device）のような非線形デバイスに加えられる。しかしながら、非線形または２乗デバイスは、概して、デシベル（ｄＢ）で計測されている２の係数によって入力信号のダイナミック・レンジを増加させる。入力信号のダイナミック・レンジの実質的増加により、入力信号の電力レベルは、圧縮、または反対に、後に続く受信ステージの感度よりも下がることを抑制するために制御される必要がある。]
[0004] 過去において、自動利得回路（ＡＧＣ：automatic gain circuit）は、非線形または２乗デバイスの出力において生成される比較的大きいダイナミック・レンジの入力信号を扱うために用いられる。そのようなアプリケーションにおいて、ＡＧＣ回路は、ダイナミック・レンジを複数の重複ウィンドウに分割するよう構成され、適当なウィンドウ内で受信された信号レベルを維持するための高度で高速な回路を必要とする。例えば、間違ったウィンドウが、受信された信号の瞬間のレベルについて選択される場合、情報は、受信器が圧縮状態になること、または、反対に受信器感度よりも下がることによって失われ得る。ＡＧＣ回路の速度及び正確さの要求に加え、重複ウィンドウの要求がある。重複を最小化すること、即ち、ＡＧＣウィンドウの数を最小化するために、通常は、タイトな受信器利得許容範囲が要求され、複雑性、コスト、及び電力消費回路の原因となる。]
[0005] 開示の態様は、入力信号から、出力信号についての定義されたダイナミック・レンジを得るための圧伸器として構成され得る装置に関する。特に、装置は、入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成するように適合された第１の回路、及び入力信号から、第１の信号の第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジを有する第２の信号を生成するように適合された第２の回路を有する。他の態様において、装置は、第１及び第２の信号の合計に関する出力信号を生成するように適合された第３の回路を更に含み得る。第１及び第２のダイナミック・レンジを調整することで、圧伸装置の出力信号についての全てのダイナミック・レンジは、得られ得る。]
[0006] 他の態様において、第１の回路は、入力信号から第１の信号を生成することにおいて、第１の感度または利得を有するように構成される。他の態様において、入力信号から第２の信号を生成することにおいて、第２の感度または利得を有するように構成され、第２の回路の第２の感度または利得は、第１の回路の第１の感度または利得と異なる。加えて、他の態様において、第１の回路は、第１の圧密点または閾値を有するように構成され、第２の回路は、第１の回路の第１の圧密点または閾値とは異なる第２の圧密点または閾値を有するように構成され得る。]
[0007] 更に他の態様において、装置は、第１及び第２の回路の第１及び／または第２のダイナミック・レンジをそれぞれ調整するための第４の回路を備える。他の態様において、第４の回路は、第１及び／または第２の回路についての参照電圧または電流をそれぞれを生成するように適合される。参照電圧または電流は、第１及び／または第２の回路のダイナミック・レンジの特性を調整する。他の態様において、第４の回路は、第１または第２の参照電圧を生成するように適合されたプログラム可能な参照レベル・デバイスを備える。]
[0008] 更に他の態様において、第１または第２の回路は、エンベロープ検出器、２乗デバイス、差動トランジスタ・ペア、または作動増幅器を含み得る。他の態様において、第１の回路は、第１のサイズのトランジスタの第１のトランジスタ・ペアを備え、第２の回路は、第１のトランジスタ・ペアのトランジスタの第１のサイズとは異なる第２のサイズのトランジスタの第２のトランジスタ・ペアを備える。更に他の態様において、装置は、第１及び第２のトランジスタ・ペアについての第１及び第２の参照電流を提供するように適合された第１及び第２の電流ソースを備える。他の態様においても、第１または第２の回路は、２０％またはそれ以上のオーダーのフラクショナル・バンド幅、５００ＭＨｚまたはそれ以上のオーダーのバンド幅、または２０％またはそれ以上のオーダーのフラクショナル・バンド幅及び５００ＭＨｚまたはそれ以上のオーダーのバンド幅を有するように適合される。]
[0009] 他の態様において、本開示の利点及び新規の特徴は、添付の図面と併せて検討する場合、本開示の後述する詳細な記載から明白になる。]
図面の簡単な説明

[0010] 図１は、開示の態様に従った圧伸器の例のブロックダイアグラムを示している。
図２は、開示の他の態様に従った圧伸器の例の入力−出力応答の例のグラフを示している。
図３は、開示の他の態様に従った圧伸器の他の例のブロックダイアグラムを示している。
図４は、開示の他の態様に従った圧伸器の更に他の例のブロックダイアグラムを示している。
図５は、開示の他の態様に従った通信デバイスの例のブロックダイアグラムを示している。
図６は、開示の他の態様に従った通信デバイスの他の例のブロックダイアグラムを示している。
図７Ａは、開示の他の態様に従った種々のパルス変調技術のタイミングダイアグラムを示している。
図７Ｂは、開示の他の態様に従った種々のパルス変調技術のタイミングダイアグラムを示している。
図７Ｃは、開示の他の態様に従った種々のパルス変調技術のタイミングダイアグラムを示している。
図７Ｄは、開示の他の態様に従った種々のパルス変調技術のタイミングダイアグラムを示している。
図８は、開示の他の態様に従った種々のチャネルを介して互いに通信する、種々の通信デバイスのブロックダイアグラムを示している。
図９は、開示の他の態様に従った圧伸器の他の例のブロックダイアグラムを示している。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 図６ 図７Ａ 図７Ｂ 図７Ｃ 図７Ｄ
実施例

[0011] 開示の種々の態様が以下に記載されている。本明細書の教示は広い種々の形態で具体化され得るということ、及び特定の構造、機能、または本明細書に開示された両方は、単に代表的なものに過ぎないことは明白だろう。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本明細書記載の態様は、他のいくつかの態様について独立で実施され得ること、及び二つまたはそれ以上のこれらの態様は、種々の方法で結合され得るということを理解するだろう。例えば、本明細書に示すいくつかの態様を用いて装置は実施され、または方法は実行され得る。更に、本明細書で説明された二つまたはそれ以上の態様に加えて、またはこれら以外の、他の構造、機能性、または構造及び機能性を用いて、そのような装置は実施され、そのような方法は実行され得る。その上、一態様は、特許請求の範囲の少なくとも一つの要素を含んでいる。
上述したコンセプトのいくつかの例のように、いくつかの態様において、開示は、入力信号のダイナミック・レンジに応じた出力信号について指定のダイナミック・レンジを得るための圧伸器として構成される装置に関連する。特に、装置は、入力信号から第１のダイナミック・レンジ（例えば、第１の感度及び第１の圧縮点）を含む第１の信号を生成するために適合された第１の回路と、入力信号から第１の信号の第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジ（例えば、第２の感度及び第２の圧縮点）を含む第２の信号を生成するために適合された第２の回路と、を含んでいる。装置は、第１及び第２の信号の和に関連する出力信号を生成するために適合された第３の回路を更に含み得る。第１及び第２のダイナミック・レンジを調整することで、圧伸装置の出力信号についての全体的なダイナミック・レンジは得られ得る。]
[0012] 図１は、開示の一態様に従った圧伸器１００の例のブロックダイアグラムを示している。要約すれば、圧伸器１００は、包絡線検出器のような、それぞれ異なる感度及び圧密点（compression point）を有するように構成された複数の非線形デバイスを含んでいる。圧密点は、入力信号の増加レベルに応じて間隔を介している。このように、低い入力電力レベルにおいて、エンベロープ検出器の全て（例えば、３つの検出器全て）は、実質的に２乗するため、または入力信号を検出するために動作し得る。中程度の入力電力レベルにおいて、エンベロープ検出器の一部（例えば二つのの検出器）のみは、実質的に２乗するため、または入力信号を検出するために動作し得る。高い入力電力レベルにおいて、単一のエンベロープ検出器は、２乗するため、または入力信号を２乗するために動作し得る。エンベロープ検出器は、圧伸器１００の出力信号について指定のダイナミック・レンジを得るために、異なる感度を有しうる。] 図１
[0013] 具体的には、圧伸器１００は、第１のエンベロープ検出器１０２、第２のエンベロープ検出器１０４、及び第３のエンベロープ検出器１０６、第１の差動増幅器１０８、第２の差動増幅器１１０、第３の差動増幅器１１２及び加算デバイス（Summing device）１１４を備えている。エンベロープ検出器１０２、１０４、及び１０６は共に結合され、入力信号を受信するように適用された入力を有する。第１、第２、第３のエンベロープ検出器１０２、１０４、及び１０６はそれぞれ、第１、第２、第３の差動増幅器１０８、１１０、及び１１２のポジティブ入力に結合された出力を有する。参照電圧ＲＥＦ１、ＲＥＦ２、及びＲＥＦ３は、差動増幅器１０８、１１０、及び１１２のネガティブ入力にそれぞれ加えられる。差動増幅器１０８、１１０、及び１１２の出力は、加算デバイス１１４の入力に結合される。圧伸器１００の出力信号は、加算デバイス１１４の出力において生成される。]
[0014] 先に議論したように、エンベロープ検出器１０２、１０４、及び１０６は、例えば、異なる感度及び圧密点といった、異なるダイナミック・レンジを有するように構成され得る。例えば、第１のエンベロープ検出器１０２は、比較的高い感度及び比較的低い圧密点を有するように構成され得る。第２のエンベロープ検出器１０４は、中程度の感度及び中程度の圧密点を有するように構成され得る。第３のエンベロープ検出器１０６は、比較的低い感度及び比較的高い圧密点を有するように構成され得る。]
[0015] この構成において、入力ＲＦ信号の比較的低い電力レベルでは、比較的高い感度の第１のエンベロープ検出器１０２を有するエンベロープ検出器１０２、１０４、及び１０６の付加的な感度は、入力信号の比較的低い電力レベルを検出するために役立てられる。入力ＲＦ信号の中程度の電力レベルにおいて、第１のエンベロープ検出器１０２は圧縮状態にあり、圧伸器１００の感度にそれほど貢献しない。従って、中程度の入力電力範囲において、圧伸器１００の全体の感度は、低い電力範囲における感度よりも低い。これは、デバイスのダウンストリームが圧縮状態になることを抑制しつつ、中程度の電力レベル信号が検出されることを可能にする。入力ＲＦ信号の比較的高い電力レベルにおいて、第１及び第２のエンベロープ検出器１０２及び１０４は、圧縮状態にあり、圧伸器１００の感度にそれほど貢献しない。従って、高い入力電力範囲において、圧伸器の全体的な感度は比較的低い。これは、デバイスのダウンストリームが圧縮状態になることを抑制する。]
[0016] 差動増幅器１０８、１１０、及び１１２のネガティブ入力にそれぞれ加えられた参照電圧ＲＥＦ１〜３は、圧伸器１００の出力の動特性の調整を可能にする。例えば、差動増幅器のネガティブ入力に加えられる参照電圧のいくつかの調整は、対応するプロセス・セグメント（例えば、エンベロープ検出器、及び対応する差動増幅器）の感度及び圧密点の変化を効果的に引き起こす。これは、後述でより詳細に説明される。]
[0017] 図２は、開示の他の態様に従った圧伸器１００の例の入力—出力応答の例のグラフを示している。グラフのｘすなわち水平の軸は、圧伸器１００への入力信号のｄＢによる電力レベルを表す。グラフのｙすなわち垂直の軸は、圧伸器１００の出力を表す。この出力は電圧または電流に置き換えられる。三つの応答例がグラフに示されている。実線で示された第１の応答は、圧伸器１００の典型的な入力—出力応答を表し得る。記したように、第１の応答は、異なる感度を有する三つのセグメントを含む。三つのセグメントは、低い入力信号レベルにおける高い感度、中程度の入力信号レベルにおける中程度の感度、及び高い入力信号レベルにおける低い感度である。] 図２
[0018] 破線で示された第２の反応は、全ての参照電圧ＲＥＦ１〜３における等しい増加に対する圧伸器１００の入力−出力応答を表す。記したように、全ての参照電圧の等しい増加により、入力—出力応答が右側へシフトする、という効果がある。効果において、これは、圧伸器１００の全体の感度を減少させる。反対に、全ての参照電圧の減少は、入力—出力応答を左側にシフトさせるという結果になる。それによって、圧伸器１００全体の感度が上昇する。]
[0019] 点線で示された第３の反応は、差動増幅器１０８のネガティブ入力に加えられる参照電圧ＲＥＦ１のみの増加に対する圧伸器１００の入力—出力応答を表す。記したように、参照電圧ＲＥＦ１の増加のみにより、圧伸器１００の入力—出力応答の第１の圧密点を含んでいる低いセグメントが右側へシフトする、という効果がある。反対に、参照電圧ＲＥＦ１のみの減少は、入力—出力応答の低いセグメントを左側にシフトさせるという結果になる。各参照電圧ＲＥＦ１〜３は、圧伸器１００についての指定の入力—出力応答を得るために、互いに独立して調整され得る。]
[0020] 図３は、開示の他の態様に従った圧伸器３００の他の例のブロックダイアグラムを示している。要約すれば、圧伸器３００の出力信号について指定のダイナミック・レンジが得られるように、異なる指定の感度及び圧密点を有する複数の並列のデバイスを含む点で、圧伸器３００は、先に議論された圧伸器１００と同様に動作する。] 図３
[0021] 具体的には、圧伸器３００は、非線形または実質的に２乗デバイス３０２、第１の差動増幅器３０４、第２の差動増幅器３０６、第３の差動増幅器３０８、及び加算デバイス３１０を備えている。２乗デバイス３０２は、入力信号を受信するように適用される入力、及び差動増幅器３０４、３０６、および３０８のポジティブ入力に結合される出力を含んでいる。参照電圧ＲＥＦ１〜３は、それぞれ差動増幅器３０４、３０６、及び３０８のネガティブ入力に加えられる。差動増幅器３０４、３０６、及び３０８の出力は、それぞれ加算デバイス３１０の入力に結合される。圧伸器３００の出力ＲＦ信号は、加算デバイス３１０の出力において生成される。]
[0022] 差動増幅器３０４、３０６、及び３０８は、異なる利得（感度）及び閾値点（圧密点）を有するように構成され得る。例えば、第１の差動増幅器３０４は、比較的高い利得、及び比較的低い閾値点を有するように構成され得る。第２の差動増幅器３０６は、中程度の利得及び中程度の閾値点を有するように構成され得る。第３の差動増幅器３０８は、比較的低い感度、及び比較的高い圧密点を有し得る。]
[0023] 前の態様と同様に、入力ＲＦ信号の比較的低い電力レベルにおいて、比較的高い利得の第１の差動増幅器３０４を含む差動増幅器３０４、３０６、３０８の追加の利得は、比較的低い電力レベルの入力信号を検出することに役立てられる。入力ＲＦ信号の中程度の電力レベルにおいて、第１の差動増幅器３０４は、圧縮状態であり、圧伸器３００の利得にそれほど貢献しない。従って、中程度の入力電力範囲において、圧伸器３００の全体の利得は、低い電力範囲における利得よりも低い。これは、デバイスのダウンストリームが圧縮状態になることを抑制すると同時に、中程度の電力レベル信号が検出されることを可能にする。入力信号の比較的高い電力レベルにおいて、第１及び第２の差動増幅器３０４及び３０６は、圧縮状態であり、圧伸器３００の全体の利得にそれほど貢献しない。従って、高い入力電力範囲において、圧伸器の全体の利得は、比較的低い。これは、デバイスのダウンストリームが圧縮状態になることを抑制する。]
[0024] 前の態様と同様に、差動増幅器３０４、３０６、及び３０８のネガティブ入力にそれぞれ加えられる参照電圧ＲＥＦ１〜３もまた、圧伸器３００の出力の動的な特性の調整を可能にさせる。例えば、差動増幅器のネガティブ入力に加えられる参照電圧のいくつかの調整は、前の態様と関係して予め明確にされたダイナミック・レンジに対応する変化を効果的に引き起こす。]
[0025] 図４は、開示の他の態様に従った圧伸器４００の更に他の例のブロックダイアグラムを示している。要約すると、圧伸器４００は、それぞれ、非線形または実質的に２乗トランジスタ・ペアのように構成された複数の差動トランジスタ・ペア、及び差動トランジスタ・ペアについてのそれぞれのソース電圧の調整するためのプログラム可能な参照電圧デバイスを備えている。差動トランジスタ・ペアは、圧伸器４００の出力についての望ましいダイナミック・レンジを得るために、異なる感度及び圧密点に調整され得る。加えて、プログラム可能な参照電圧デバイスは、圧伸器４００の出力のダイナミック・レンジの調整を提供するために、差動トランジスタ・ペアそれぞれについてソース電圧を生成するように構成され得る。] 図４
[0026] 具体的には、圧伸器４００は、予備増幅器（pre-amplifier）４０２、差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８のように構成された複数の非線形または実質的に２乗デバイス、複数の電流ソース４１０、４１２、及び４１４、複数の参照電圧トランジスタＭ４１、Ｍ４２、及びＭ４３、及びプログラム可能な参照レベル・デバイス４１６を備えている。予備増幅器４０２は、入力ＲＦ信号を受信するように適用された入力、及び各差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８のゲートに結合された差動出力を含んでいる。差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８は、それぞれ、第１の差動トランジスタ（Ｍ１１、Ｍ２１、及びＭ３１）及び第２の差動トランジスタ（Ｍ１２、Ｍ２２、及びＭ３２）を含んでいる。電流ソース４１０、４１２、及び４１４は、差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８のそれぞれのソースと、グランド電位であり得るＶｓｓ電位レイルとの間に結合される。]
[0027] プログラム可能な参照レベル・デバイス４１６は、トランジスタＭ４１、Ｍ４２、及びＭ４３のゲートに結合された出力を含んでいる。トランジスタＭ４１、Ｍ４２、及びＭ４３のソースは、それぞれ、差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８のソースに結合されている。圧伸器４００の出力は、差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８のドレインと、参照電圧トランジスタＭ４１、Ｍ４２、及びＭ４３のドレインとの間の差動電流ΔＩとして取得される。]
[0028] 差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８は、異なる感度及び圧密点を有するように構成され得る。例えば、各差動トランジスタ・ペアにおけるトランジスタの幅対長さ比をスケーリングすることで、圧密ブレーク点は、圧伸器４００の出力のダイナミック・レンジの中で得られることができる。例のように、第１の差動トランジスタ・ペア４０４は、比較的高い感度及び比較的低い圧密点を有するように構成され得る。第２の差動トランジスタ・ペア４０６は、中程度の感度及び中程度の圧密点を有するように構成され得る。第３の差動トランジスタ・ペア４０８は、比較的低い感度及び比較的高い圧密点を有し得る。]
[0029] 前の態様と同様に、入力ＲＦ信号の比較的低い電力レベルにおいて、比較的高い利得の第１の差動トランジスタ・ペア４０４を含む差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８の追加の感度は、比較的低い入力信号の電力レベルを検出することに役立つ。中程度の入力ＲＦ信号の電力レベルにおいて、第１の差動トランジスタ・ペア４０４は、圧縮状態であり、圧伸器４００の全体の感度にそれほど貢献しない。従って、中程度の入力電力範囲において、圧伸器４００の全体の感度は、低い電力範囲における感度よりも低い。これは、デバイスのダウンストリームが圧縮状態になることを抑制すると同時に、中程度の電力レベル信号が検出されることを可能にする。入力ＲＦ信号の比較的高い電力レベルにおいて、第１及び第２の差動トランジスタ・ペア４０４及び４０６は、圧縮状態であり、圧伸器４００の全体の感度にそれほど貢献しない。従って、高い入力電力範囲において、圧伸器の全体の感度は、比較的低い。これは、デバイスのダウンストリームが圧縮状態になることを抑制する。]
[0030] 前の態様と同様に、差動トランジスタ・ペア４０４、４０６、及び４０８のソースにそれぞれ加えられる参照電圧ＲＥＦ１〜３もまた、圧伸器４００の出力の動的な特性の調整を可能にする。例えば、対応する差動トランジスタのソースに加えられる参照電圧のいくつかの調整は、前の態様と関係して予め明確にされた感度及び圧縮において変化を効果的に引き起こす。]
[0031] 図５は、開示の他の態様に従った受信器の例を含んでいる通信デバイス５００の例のブロックダイアグラムを示している。通信デバイス５００は、他の通信デバイスに送信すること、及び他の通信デバイスから受信することについて特に適用され得る。通信デバイス５００は、アンテナ５０２、Ｔｘ／Ｒｘ分離デバイス５０４、フロントエンド受信部（front-end receiver portion）５０６、ＲＦ−ｔｏ−ベースバンド受信部（RF-to-baseband receiver portion）５０８、ベースバンド・ユニット５１０、ベースバンド−ｔｏ−ＲＦ受信部（baseband-to-RF receiver portion）５１２、送信器５１４、データ受信器５１６、及びデータ生成器５１８を備える。受信器５０６は、先に議論された圧伸器の少なくともいくつかの構成要素を含むように構成され得る。] 図５
[0032] 動作において、データ・プロセッサ５１６は、遠隔通信デバイスからＲＦ信号を取得するアンテナ５０２、フロントエンド受信部５０６に信号を送るＴｘ／Ｒｘ分離デバイス５０４、受信した信号を増幅する受信部フロントエンド（receiver front-end）５０６、ベースバンド信号にＲＦ信号を変換するＲＦ−ｔｏ−ベースバンド受信部５０８、及び受信されたデータを決定するためにベースバンド信号を処理するベースバンド・ユニット５１０を介して遠隔通信デバイスからデータを受信し得る。データ受信器５１６は、１またはそれ以上の受信されたデータに基づいて定義された動作を実行し得る。例えば、データ・プロセッサ５１６は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット・コンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、ディスプレイ、スピーカのようなトランスデューサ（transducer）を含むヘッドセットのようなオーディオ・デバイス、メディカル・デバイス、靴、腕時計、データに応答するロボットのような、または機械的なデバイス、ディスプレイのようなユーザーインタフェース、一つまたはそれ以上の発行ダイオード（ＬＥＤ）等を含み得る。]
[0033] 更に、動作において、データ生成器５１８は、伝送についてのベースバンド信号に変化するよう出力データを処理するベースバンド・ユニット５１０、ベースバンド信号をＲＦ信号に変換するベースバンド−ｔｏ−ＲＦ送信部５１２、ワイヤレス・メディアを介した送信についてのＲＦ信号を調整する送信器５１４、入力を受信器フロントエンド５０６に分離すると同時に、ＲＦ信号をアンテナ５０２へ送るＴｘ／Ｒｘ分離デバイス５０４、及びワイヤレス・メディアにＲＦ信号を放出するアンテナ５０２を介して他の通信デバイスへの伝送についての出力のデータを生成し得る。データ生成器５１８は、センサまたは他のタイプのデータ生成器であり得る。例えば、データ生成器５１８は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＲＩＳＣプロセッサ、キーボード、マウスまたはトラック・ボールのようなポインティング・デバイス、マイクロフォンのようなトランスデューサを含むヘッドセットのようなオーディオ・デバイス、メディカル・デバイス、靴、データを生成するロボットのような、または機械的なデバイス、ディスプレイのようなユーザーインタフェース、一つまたはそれ以上の発行ダイオード（ＬＥＤ）等を含み得る。]
[0034] 図６は、開示の他の態様に従った受信器の例を含んでいる通信デバイス６００の例のブロックダイアグラムを示している。通信デバイス６００は、他の通信デバイスからデータを受信することについて特に適用され得る。通信デバイス６００は、アンテナ６０２、フロントエンド受信器６０４、ＲＦ−ｔｏ−ベースバンド送信部６０６、ベースバンド・ユニット６０８、及びデータ受信器６１０を備えている。受信器６０４は、予め明確にされた圧伸器の少なくともいくつかのを含むように構成され得る。] 図６
[0035] 動作において、データ・プロセッサ６１０は、遠隔通信デバイスからＲＦ信号を取得するアンテナ６０２、受信された信号を増幅する受信器フロントエンド６０４、ＲＦ信号をベースバンド信号に変換するＲＦ−ｔｏ−ベースバンド受信部６０６、そして受信されたデータを決定するためにベースバンド信号を処理するベースバンド・ユニット６０８を介して遠隔通信デバイスからデータを受信し得る。データ受信器６１０は、受信されたデータに基づいた一つまたはそれ以上の定義された命令を実行され得る。例えば、データ・プロセッサ６１０は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット・コンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、ディスプレイ、スピーカのようなトランスデューサを含んでいるヘッドセットのようなオーディオ・デバイス、メディカル・デバイス、靴、腕時計、データに応答するロボットのような、または機械的なデバイス、ディスプレイのようなユーザーインタフェース、一つまたはそれ以上の発行ダイオード（ＬＥＤ）等を含み得る。]
[0036] 図７Ａは、本明細書記載のいくつかの通信システムを用い得るパルス変調の例として、異なるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：pulse repetition frequency）によって定義された種々のチャネル（チャネル１及び２）を示している。具体的には、チャネル１についてのパルスは、パルス間の遅延期間（pulse-to-pulse delay period）７０２に対応するパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を有している。反対に、チャネル２についてのパルスは、パルス間の遅延期間（pulse-to-pulse delay period）７０４に対応するパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を有している。このようにして、この技術は、２チャネル間のパルス衝突の比較的低い可能性と共に、仮の直交チャネルを定義し得る。特に、パルス衝突の低い可能性は、パルスについての低いデューティ・サイクルの使用を通じて達成され得る。例えば、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）の適切な選択を通じて、与えられたチャネルについての実質的に全てのパルスは、他のチャネルのパルスと異なる時間で伝送され得る。] 図７Ａ
[0037] 与えられたチャネルについて定義されたパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）は、データ・レートまたはチャネルによってサポートされたレートに依存し得る。例えば、とても低いデータ・レート（例えば、数キロビット／秒、すなわちＫｂｐｓのオーダー）をサポートするチャネルは、対応する低いパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を使用し得る。これに対して、比較的高いデータ・レート（例えば、数メガビット／秒、すなわちＭｂｐｓ）をサポートするチャネルは、対応する高いパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を使用し得る。]
[0038] 図７Ｂは、本明細書に記載のいくつかの通信システムにいて使用され得る変調の例のような、異なるパルス位置またはオフセットによって定義された異なるチャネル（チャネル１及び２）を示している。チャネル１についてのパルスは、第１のパルス・オフセット（例えば、図示しない与えられた時間に関して）に従った線７０６によって表されたような時間で生成される。これに対して、チャネル２についてのパルスは、第２のパルス・オフセットに従った線７０８によって表される時間で生成される。パルス間（矢印７１０で表されたように）にパルス・オフセット差を与えることにより、この技術は、２つのチャネル間のパルスの衝突の可能性を抑制し得る。チャネル（例えば、本明細書で明らかにされたように）及びデバイス間のタイミングの精度（例えば、相対的なクロック・ドリフト）について定義された他のシグナリング・パラメータ（signaling parameters）に依存することで、異なるパルス・オフセットの使用は、直交または仮の直交チャネルを提供し得る。] 図７Ｂ
[0039] 図７Ｃは、本明細書に記載の通信システムのいくつかにおいて使用され得る、異なるタイミング・ホッピング・シーケンス変調（timing hoppingsequences modulation）によって定義された異なるチャネル（チャネル１及び２）を示している。例えば、チャネル１についてのパルス７１２は、１つのタイム・ホッピング・シーケンス（time hopping sequence）に従った時間で生成され、同時に、チャネル２についてのパルス７１４は、他のタイム・ホッピング・シーケンス（time hopping sequence）に従った時間で生成され得る。使用される特定のシーケンス、及びデバイス間のタイミングの精度に依存することで、この技術は、直交または仮の直交チャネルを提供し得る。例えば、タイム・ホッピングされたパルス位置は、近接するチャネルからのパルス衝突の繰り返しの可能性を抑制するために、周期的ではない。] 図７Ｃ
[0040] 図７Ｄは、本明細書に記載のいくつかの通信デバイスにおいて使用され得るパルス変調の例のような、異なるタイム・スロット（time slot）によって定義された異なるチャネルを示している。チャネルＬ１についてのパルスは、特定の時刻で生成される。同様に、チャネルＬ２についてのパルスは、他の時刻で生成される。同様の方法で、チャネルＬ３についてのパルスは更に他の時刻で生成される。該して、種々のチャネル間の干渉を減少させる、または排除するために、異なるチャネルに関する時刻は一致しない、または直交し得る。] 図７Ｄ
[0041] 他の技術が、パルス変調スキームに従ってチャネルを定義し得ることは理解されるべきである。例えばチャネルは、異なる拡張擬似乱数（spreading pseudo-random number）シーケンス、または他の適当なパラメータまたは複数のパラメータに基づいて定義され得る。更に、チャネルは、二つまたはそれ以上のパラメータの組み合わせに基づいて定義され得る。]
[0042] 図８は、開示の他の態様に従った種々のチャネルを介して互いに通信する種々のウルトラ・ワイド・バンド（ＵＷＢ：ultra-wide band）通信デバイスのブロックダイアグラムを示している。例えば、ＵＷＢデバイス１ ８０２は、二つの共同に作用するＵＷＢチャネル１及び２を介してＵＷＢデバイス２ ８０４と通信する。ＵＷＢデバイス２は、一つのチャネル３を介してＵＷＢデバイス３ ８０６と通信する。そして、ＵＷＢデバイス３ ８０６は、順に、一つのチャネル４を介してＵＷＢデバイス４ ８０８と通信する。他の構成が可能である。通信デバイスは、多くの異なるアプリケーションについて用いられ、例えば、ヘッドセット、マイクロフォン、生体測定センサ（biometric sensor）、心拍計、歩数計、ＥＫＧデバイス、腕時計、靴、遠隔制御、スィッチ、タイヤ空気圧モニタ、または他の通信デバイスにおいて実施され得る。] 図８
[0043] 図９は、開示の他の態様に従った圧伸器９００の他の例のブロックダイアグラムを示している。圧伸器９００は、入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成するように適用された第１の信号生成モジュール９０２を含んでいる。圧伸器９００は、更に、入力信号から、第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジを有する第２の信号を生成するように適用された第２の信号生成モジュール９０４を含んでいる。] 図９
[0044] 開示の上述した態様のいくつかは、多くの異なるデバイスにおいて実施され得る。例えば、上述で明らかにされたようなメディカル・アプリケーションに加え、開示の態様は、健康及びフィットネス・アプリケーションを加えられ得る。更に、開示の態様は、異なるタイプのアプリケーションについての靴において実施され得る。本明細書に記載されたような開示のいくつかの態様を具体化し得る他の多数のアプリケーションがある。]
[0045] 開示の種々の態様が上述されている。本明細書で教示していることが、広い種々の形態、及び単に代表として、特定の構造、機能、または本明細書で開示された両方において具体化され得るということは理解されるべきである。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本明細書に記載の態様は、いくつかの他の態様が独立して実施され、二つまたはそれ以上のこれらの態様は、種々の方法で気都合され得るということを正しく理解するだろう。例えば、本明細書に示されたいくつかの態様を用いて装置は実施され、または方法は、実行され得る。更に、本明細書に示された一つまたはそれ以上の態様に加え、またはそれ以外の態様において、他の構成、機能性、または構成及び機能性を用いることで、そのような装置は実施され、またはそのような方法が実行され得る。上述したいくつかのコンセプトの例のように、いくつかの態様において、同時のチャネルは、パルス繰り返し周波数に基づいて規定され得る。いくつかの態様において、同時のチャネルは、パルス位置またはパルス・オフセットに基づいて規定され得る。いくつかの態様において、同時のチャネルは、タイム・ホッピング・シーケンスに基づいて規定され得る。いくつかの態様において、同時のチャネルは、パルス繰り返し周波数、パルス位置またはパルス・オフセット、及びタイム・ホッピング・シーケンスに基づいて規定され得る。]
[0046] 当業者は、情報及び信号が、あらゆる様々な異なる技術及び方法を用いて表され得ることを理解するだろう。例えば、上記説明にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁粒、光学場または光子、またはこれらのあらゆる組み合わせにより表され得る。]
[0047] 当業者は更に、本明細書で開示された側面に関連して述べられた種々の例示的な論理ブロック、モジュール、プロセッサ、手段、回路、及びアルゴリズムステップが、電子的なハードウェア（例えば、デジタル実装、アナログ実装、またはこの二つの組み合わせであり、これらはソース・コーディングまたはその他のいくつかの方法を用いて設計され得る）、命令を組み込むプログラムまたはデザインコードの様々な形態（これらは、本明細書において便宜上、“ソフトウェア”または“ソフトウェアモジュール”と呼ばれ得る）、または両者の組み合わせとして実装され得ることを理解するだろう。ハードウェア、及びソフトウェアのこの互換性を明確に例示するために、様々な例示的な要素部品、ブロック、モジュール、回路、及びステップは、一般的にそれらの機能に関して上で述べられてきた。そのような機能がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるか否かは、特定のアプリケーション及びシステム全体に課せられた設計制限に依存する。当業者は、記述した機能を特定の各アプリケーションのために様々な方法で実施し得るが、そのような実施の決定は、本開示の範囲から逸脱するものと解釈されるべきではない。]
[0048] 本明細書に開示された側面に関連して述べた様々な例示の論理ブロック、モジュール、及び回路は、集積回路（ＩＣ）、アクセス端末、またはアクセスポイント内で実装され、またはこれらによって実行され得る。ＩＣは、本明細書で述べた機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル論理デバイス、ディスクリートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア部品、電気部品、光学部品、機械部品、またはその任意の組み合わせを備えて良く、そしてＩＣは、ＩＣ内部、ＩＣ外部、またはその両方にあるコードまたは命令を実行し得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであって良いが、これに代わるものでは、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであり得る。プロセッサはまた、計算デバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連係した一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサ、または他の任意のそのような構成として実装され得る。]
[0049] 開示されたプロセスにおけるステップの特定の順序または階層は、サンプルとなるアプローチの一例であることが理解される。設計の選択に基づき、プロセスにおけるステップの具体的な順序または階層は、本開示の範囲内にありつつ、再配置され得ることが理解されるだろう。添付の方法の請求項は、見本となる種々のステップの要素を提示し、そして提示された具体的な順序または階層に限定されることを意味しない。]
[0050] 本明細書に開示された側面に関連して述べた方法またはアルゴリズムのステップは、直接、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはその二つの組み合わせにおいて具体化され得る。ソフトウェアモジュール（例えば、実行可能な命令及び関連するデータを含む）及びその他のデータは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で既知であるほかの形のあらゆるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に存在し得る。例となる記憶媒体は、例えばコンピュータ／プロセッサ（便宜上、本明細書では、“プロセッサ”と呼び得る）のようなデバイスに結合されることができ、そのようなプロセッサは情報（例えばコード）をこの記憶媒体から読み出し、情報を記憶媒体に書き込むことができる。例となる記憶媒体は、プロセッサと結合されても良い。プロセッサと記憶媒体はＡＳＩＣ内にあっても良い。このＡＳＩＣはユーザー装置内にあっても良い。あるいは、プロセッサと記憶媒体は、ディスクリート部品としてユーザー装置内にあっても良い。更に、いくつかの側面では、あらゆる適切なコンピュータプログラム製品が、本開示の側面の一つまたはそれ以上に関連するコードを備えるコンピュータ読み取り可能な媒体を備え得る。いくつかの側面では、コンピュータプログラム製品は、パッケージング材料を備えていても良い。]
[0051] この発明が、種々の側面に関連して述べられてきたが、この発明は、更に変形可能であることが理解されるだろう。この出願は、この発明のあらゆる変形、使用、または適合をカバーすることを意図され、それは概してこの発明の原理に従い、そして、この発明が属する技術内で既知の、そして慣習的なプラクティスに入る限りは、本開示からそのような広がりを含む。]
[0052] 特許請求の範囲は以下の通りである。]

权利要求:

請求項1
入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成するように適合された第１の回路と、前記入力信号から、前記第１の信号の前記第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジを有する第２の信号を生成するように適合された第２の回路と、を備える装置。
請求項2
前記第１及び第２の信号の合計に関する第３の信号を生成するように適合された第３の回路を更に備える請求項１の装置。
請求項3
前記第１の信号は、前記入力信号に対して非線形である請求項１の装置。
請求項4
前記第１の回路は、前記入力信号から前記第１の信号を生成することにおいて、第１の感度または利得を有するように構成される請求項１の装置。
請求項5
前記第２の回路は、前記入力信号から前記第２の信号を生成することにおいて、第２の感度または利得を有するように構成され、更に、前記第２の回路の前記第２の感度または利得は、前記第１の回路の前記第１の感度または利得と異なる請求項４の装置。
請求項6
前記第１の回路は、第１の圧密点（compression point）または閾値を有するように構成される請求項１の装置。
請求項7
前記第２の回路は、第２の圧密点または閾値を有するように構成され、更に、前記第２の回路の前記第２の圧密点または閾値は、前記第１の回路の前記第１の圧密点または閾値と異なる請求項６の装置。
請求項8
前記第１または第２のダイナミック・レンジを調整するための第３の回路を更に備える請求項１の装置。
請求項9
前記第３の回路は、前記第１または第２の回路に参照電圧または電流を提供するように適合される請求項８の装置。
請求項10
前記第３の回路は、前記参照電圧または電流を生成するように適合されたプログラム可能な参照レベル・デバイスを有している請求項９の装置。
請求項11
前記第１または第２の回路は、エンベロープ検出器、２乗デバイス、差動トランジスタ・ペア、または差動増幅器を含んでいる請求項１の装置。
請求項12
前記第１の回路は、第１のサイズを有しているトランジスタの第１のトランジスタ・ペアを備え、更に、前記第２の回路は、前記第１のトランジスタ・ペアの前記トランジスタの前記第１のサイズとは異なる第２のサイズを有しているトランジスタの第２のトランジスタ・ペアを備えている請求項１の装置。
請求項13
前記第１及び第２のトランジスタ・ペアに第１及び第２の参照電流を提供するように適合された第１及び第２の電流ソースを更に備える請求項１２の装置。
請求項14
入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成することと、前記入力信号から、前記第１の信号の前記第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジを有する第２の信号を生成することと、を備える入力信号の処理方法。
請求項15
第３の信号を生成するために前記第１及び第２の信号を結合することを更に備える請求項１４の方法。
請求項16
前記第１の信号は、前記入力信号に対して非線形である請求項１４の方法。
請求項17
前記第１の信号を生成することは、前記第１の信号を生成するために、第１の感度または利得によって前記入力信号を検出することを備える請求項１４の方法。
請求項18
前記第２の信号を生成することは、前記第２の信号を生成するために、第２の感度または利得によって前記入力信号を検出することを備え、更に、前記第２の感度または利得は、前記第１の感度または利得とは異なる請求項１７の方法。
請求項19
前記第１の信号を生成することは、第１の圧縮または閾値レベルを実質的に超えない前記第１の信号を生成することを備える請求項１４の方法。
請求項20
前記第２の信号を生成することは、第２の圧縮または閾値レベルを実質的に超えない前記第２の信号を生成することを備え、更に、前記第２の圧縮または閾値レベルは、前記第１の圧縮または閾値レベルとは異なる請求項１９の方法。
請求項21
前記第１または第２のダイナミック・レンジを調整することを更に備える請求項１４の方法。
請求項22
前記第１または第２のダイナミック・レンジを調整することは、参照電圧または電流をそれぞれ生成することを備えている請求項２１の方法。
請求項23
前記参照電圧または電流を生成することは、プログラム可能な参照レベル・デバイスを駆動させることを含む請求項２２の方法。
請求項24
前記第１または第２の信号を生成することは、前記入力信号をエンベロープ検出、または実質的に２乗することを備える請求項１４の方法。
請求項25
前記第１の信号を生成することは、第１のサイズのトランジスタの第１のトランジスタ・ペアに前記入力信号を加えることを含み、前記第２の信号を生成することは、前記第１のトランジスタ・ペアの前記トランジスタの前記第１のサイズとは異なる第２のサイズのトランジスタの第２のトランジスタ・ペアに前記入力信号を加えることを含む請求項１４の方法。
請求項26
前記第１及び第２のトランジスタ・ペアについての第１及び第２の参照電流を提供することを更に備える請求項２５の方法。
請求項27
入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成する第１の手段と、前記入力信号から、前記第１の信号の前記第１のダイナミック・レンジとは異なる第２の範囲を有する第２の信号を生成する第２の手段と、を備える装置。
請求項28
第３の信号を生成するために前記第１及び第２の信号を結合する手段を更に備える請求項２７の装置。
請求項29
前記第１の信号は、前記入力信号に対して非線形である請求項２７の装置。
請求項30
前記第１の生成手段は、前記入力信号から前記第１の信号を生成することにおいて、第１の感度または利得を有するように構成される請求項２７の装置。
請求項31
前記第２の生成手段は、前記入力信号から前記第２の信号を生成することにおいて、第２の感度または利得を有するように構成され、更に、前記第２の生成手段の前記第２の感度または利得は、前記第１の生成手段の前記第１の感度または利得とは異なる請求項３０の装置。
請求項32
前記第１の生成手段は、第１の圧密点（compression point）または閾値を有するように構成される請求項２７の装置。
請求項33
前記第２の生成手段は、第２の圧密点または閾値を有するように構成され、更に、前記第２の生成方法の前記第２の圧密点または閾値は、前記第１の生成方法の前記第１の圧密点または閾値と異なる請求項３２の装置。
請求項34
前記第１または第２のダイナミック・レンジを調整する手段を更に備える請求項２７の装置。
請求項35
前記ダイナミック・レンジを調整する手段は、前記第１または第２の生成手段にそれぞれ参照電圧または電流を提供するように適合される請求項３４の装置。
請求項36
前記ダイナミック・レンジを調整する方法は、前記参照電圧または電流を生成するように適合されたプログラム可能な参照レベル・デバイスを備える請求項３５の装置。
請求項37
前記第１または第２の生成手段は、エンベロープ検出器、２乗デバイス、差動トランジスタ・ペア、または差動増幅器を備える請求項２７の装置。
請求項38
前記第１の生成手段は、第１のサイズのトランジスタの第１のトランジスタ・ペアを備え、更に、前記第２の生成手段は、前記第１のトランジスタ・ペアの前記トランジスタの前記第１のサイズとは異なる第２のサイズのトランジスタの第２のトランジスタ・ペアを備える請求項２７の装置。
請求項39
前記第１及び第２のトランジスタ・ペアについての第１及び第２の参照電流を生成する手段を更に備える請求項３８の装置。
請求項40
前記第１または第２の生成手段は、２０％またはそれ以上のオーダーのフラクショナル・バンド幅、５００ＭＨｚまたはそれ以上のオーダーのバンド幅、または２０％またはそれ以上のオーダーのフラクショナル・バンド幅及び５００ＭＨｚまたはそれ以上のオーダーのバンド幅を有するように適合される請求項２７の装置。
請求項41
入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成するように適合された第１の回路と、前記入力信号から、前記第１の信号の前記第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジを有する第２の信号を生成するように適合された第２の回路と、前記第１及び第２の信号に基づいた音を生成するように適合されたトランスデューサと、を備えるヘッドセット。
請求項42
入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成するように適合された第１の回路と、前記入力信号から、前記第１の信号の前記第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジを有する第２の信号を生成するように適合された第２の回路と、前記第１及び第２の信号に基づいて表示を提供するように適合されたユーザーインタフェースと、を備える腕時計。
請求項43
入力信号から、第１のダイナミック・レンジを有する第１の信号を生成するように適合された第１の回路と、前記入力信号から、前記第１の信号の前記第１のダイナミック・レンジとは異なる第２のダイナミック・レンジを有する第２の信号を生成するように適合された第２の回路と、前記第１及び第２の信号に基づいてデータを生成するように適合されたセンサと、を備えるセンシング・デバイス。