CN101997576A - 通信设备、通信***及用于通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通信设备、通信***及用于通信的方法。一种通信设备包括下面的元件。发送和接收处理单元处理发送信号和接收信号。发送放大器被提供有在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号，并且能够在放大发送信号和输出端进入高阻抗状态之间进行选择。天线被提供有从发送放大器输出的发送信号。比较器将由天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号，并且将接收信号提供给发送和接收处理单元。电容器被连接在发送放大器与天线之间或者天线与比较器之间。控制单元允许发送放大器在发送和接收处理单元接收接收信号的时段期间处于高阻抗状态。

Description

通信设备、通信***及用于通信的方法

技术领域

本发明涉及用于执行非接触近距离(near field)通信的通信设备、包括该通信设备的通信***，以及用于利用该通信设备进行通信的方法。

背景技术

近年来，用于在被放置在数毫米到数厘米距离的彼此非常接近的两个通信设备之间进行较高速无线通信的各种类型的***已被提出并且已投入实际使用。例如，在这样的***中，用于将各种信息处理装置连接到***设备的传输路径的多个部分被用作无线传输路径。图21图示出了利用无线通信路径执行通信的***的示意配置。

参考图21，用作一个通信设备的第一设备10包括发送和接收(下面称为“发送/接收”)天线11。用作另一通信设备的第二设备20包括发送/接收天线21。发送/接收天线11和21以例如大约数毫米的距离被放置得彼此接近，以用于双向无线通信。

图22示出了图21所示的包括通信设备的相关技术的通信***的详细配置。参考图22，标号90所指示的通信***包括包含发送/接收天线11的第一设备10，以及包含发送/接收天线21的第二设备20。设备10和20的发送/接收天线11和21被布置得彼此接近。

第一设备10包括数据发送和接收单元12、发送/接收分离电路13、放大器14、比较器15和发送/接收天线11。发送/接收天线11连接到输出发送信号的放大器14，并且还连接到提供所接收信号的比较器15。发送/接收天线11与相邻第二设备20的发送/接收天线21执行无线通信处理。由发送和接收单元12生成的发送数据通过发送/接收分离电路13被提供给放大器14。数据被放大器14放大以供发送，并且随后从发送/接收天线11以无线方式被发送。由发送/接收天线11接收的信号被提供给比较器15。比较器15将所接收信号的电平与阈值相比较，并且随后将比较结果作为接收数据通过发送/接收分离电路13提供给发送和接收单元12。

与第一设备10通信的第二设备20具有与第一设备10相同的配置。具体地，第二设备20包括发送/接收天线21、数据发送和接收单元22、发送/接收分离电路23、放大器24和比较器25。

图23图示出了设备10和20的通信处理状态。

如图23的部分(a)所示，假设包括每比特交替的数据“1”(高电平数据)和数据“0”(低电平数据)的发送数据被无线地发送。

在此情况中，如图23的部分(b)中的实线所示的，发送侧的天线的输出具有在发送数据的高电平与低电平之间切换的信号波形。当数据作为差分信号被发送时，具有由图23的部分(b)中的虚线所指示的相反特性的波形的信号同时被发送。

当数据从发送侧天线被输出时，被放置得接近于发送侧天线的接收侧天线接收具有差分波形的数据，其中，发送信号的改变表现为电平，如图23的部分(c)所示。对于所接收到的信号波形，当数据作为差分信号被无线地发送时，具有相反特性的信号波形也被检测到，如图23的部分(c)中的虚线所示的。

如图23的部分(d)所示，该所接收信号通过接收电路中所包括的比较器中所包含的放大功能而被放大为具有预定范围内的电平的信号。经放大的信号的电平被与正阈值和负阈值相比较。作为比较结果，当信号电平为正阈值或更高时，使信号保持在数据“1”的电平。当信号电平为负阈值或更小时，使信号保持在数据“0”的电平。因此，获得了图23的部分(e)所示的接收数据。图23的部分(e)中的接收数据与图23的部分(a)所示的发送数据相同。这意味着发送数据以无线方式被正确地发送。

日本未实审专利申请公报No.2006-186418公开了一种技术，用于在被放置得彼此接近的设备之间执行一对一高速非接触通信。

发明内容

然而，在具有图21所示配置的无线通信***中，当设备10和20同时发送信号时，从设备的发送/接收天线发送出的信号彼此重叠，因此信号被衰减或者彼此抵消。不利地，不能执行正确的通信。例如，假设从第一发备10发送出的信号对应于图24的部分(a)所示的波形，并且从第二设备20发送出的信号对应于图24的部分(b)所示的波形。还假设当第一设备10发送如图24的部分(a)所示的数据“010101”时，第二设备20在第一设备10发送数据“1“时发送如图24的部分(b)所示的数据“0”。该数据“0”作为用作接收确认响应的应答(Ack)信号被发送。第二设备20在其它时间时发送数据“1”。

当设备发送如图24的部分(a)和(b)所示的信号时，天线11和21之间的信号具有图24的部分(c)所示的状态。通过比较器从这些信号解调出的接收数据如图24的部分(d)所示，并且按原样反映了图24的部分(a)所示的发送数据。因此，除了Ack信号被发送的时段以外，从第一设备10发送的信号基本上正确地被接收。然而，从第二设备20输出的Ack信号不能正确地被第一设备10接收。

具体地，作为数据“0”的Ack信号的发送开始定时和发送结束定时处的波形段与图24的部分(c)中的位置c1和c2处的信号相对应。由于从第一设备10发送的上一信号“1”与从第二设备20发送的Ack信号“0”重叠，因此这些信号衰减或者消失。因此，第一设备10不能正确地接收数据。

作为用于防止这样的信号衰减或消失的相关技术的方法，在一些情况中使用了具有全双工(full-duplex)通信的无线连接。具体地，每个通信设备包括两个天线，即，仅发送用天线和仅接收用天线，以防止从第一设备到第二设备的发送与从第二设备到第一设备的发送之间的干扰。因此，可以在没有干扰的情况下实现双向传输。不利地，需要为每个通信设备提供两个专用天线。因此，天线的安装面积必须增大为两倍或更多。也增加了成本。

本发明是在考虑到上述缺点的情况下作出的。希望利用一对天线来极好地实现双向无线近距离通信。

根据本发明第一实施例，在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号通过发送放大器被提供给天线以使得该信号被无线地发送，该放大器能够在放大二进制发送信号和输出端进入高阻抗状态之间进行选择。由比较器将由天线接收的信号与阈值相比较，由此获得接收信号。

电容器被连接到发送放大器与天线之间的部分以及天线与比较器之间的部分中的至少一者。发送放大器被允许在经由天线接收信号的时段期间处于高阻抗状态。

根据本发明第一实施例，来自发送放大器的经由天线的输出在获取接收信号的时段期间被暂时中断，以使得接收信号不受发送信号的影响。可由比较器将在该时段中获得的接收信号与阈值进行适当地比较。

根据本发明第二实施例，在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号通过放大该二进制发送信号的发送放大器被提供给天线，以使得该信号被无线地发送。由比较器将经由天线接收的信号与阈值相比较，由此获得接收信号。

电容器被连接到发送放大器与天线之间的部分以及天线与比较器之间的部分中的至少一者。在经由天线接收信号的时段期间，预定比特被添加到将经由天线发送的发送信号中。

根据本发明第二实施例，在接收信号的时段期间添加的比特可以消除发送信号对接收信号的影响。因此，可由比较器将在该时段中获得的接收信号与阈值进行适当地比较。

根据本发明第一实施例，由于发送放大器在获取接收信号的时段期间处于高阻抗状态，因此经由天线输出的发送信号暂时被中断。因此，接收信号不受发送信号的影响。利用一对天线就可以实现双向近距离通信。

根据本发明第二实施例，由于在获取接收信号的时段期间预定比特被添加到发送信号中。因此，可以消除发送信号对接收信号的影响。利用一对天线就可以实现双向近距离通信。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的通信***的内部配置的框图；

图2A是根据第一实施例的通信***的应用中的主模块和从模块的透视图；

图2B是彼此相连接的主从模块的透视图；

图3是根据第一实施例的通信***的应用中的从模块的第一修改的透视图；

图4是根据第一实施例的通信***的应用中的从模块的第二修改的透视图；

图5A是根据第一实施例的通信***的另一应用中的主模块和两个从模块的透视图；

图5B是彼此相连的主模块和两个从模块的透视图；

图6是根据第一实施例的通信***的另一应用中的主模块和从模块的透视图，该主模块和从模块各自包括三个平面天线(Planar Antenna)和两个磁体；

图7是根据第一实施例的通信***的另一应用中的主模块和从模块的透视图，该主模块和从模块各自包括三个平面天线、单个磁体和单个磁传感器；

图8是根据第一实施例的通信***的另一应用中的主模块和从模块的透视图，该主模块和从模块各自包括三个平面天线和单个磁体或单个磁传感器；

图9是根据第一实施例的通信***的另一应用中的主模块和从模块的透视图，该主模块和从模块各自包括三个平面天线和单个磁体或单个磁传感器；

图10是根据第一实施例的通信***的发送处理的流程图；

图11是根据第一实施例的通信***的接收处理的流程图；

图12是图示出根据第一实施例的通信***中的天线之间的信号的状态的时序图；

图13是图示出根据第一实施例的第一修改的通信***的内部配置的框图；

图14是图示出根据第一实施例的第二修改的通信***的内部配置的框图；

图15是图示出根据第一实施例的第三修改的通信***的内部配置的框图；

图16是图示出根据本发明第二实施例的通信***的内部配置的框图；

图17是图示出根据第二实施例的通信***中与编码和解码电路进行的编码相关的信号波形的时序图；

图18是说明第二实施例中解码时的波形的示图；

图19是图示出根据第二实施例的一修改的通信***的内部配置的框图；

图20是图示出根据第二实施例的另一修改的通信***的内部配置的框图；

图21是示出相关技术的通信***的原理的示图；

图22是示出相关技术的通信***的框图；

图23是示出无线发送信号的波形图；以及

图24是示出相关技术通信***中的信号状态的时序图。

具体实施方式

将参考图1至20按下面的顺序来描述本发明的实施例。

1.第一实施例的通信***的示例性内部配置(图1)

2.第一实施例的通信***的应用中的示例性模块(图2A至5B)

3.第一实施例的通信***的应用中的平面天线的示例性布置(图6至9)

4.第一实施例的通信***的示例性发送处理(图10)

5.第一实施例的通信***的示例性接收处理(图11)

6.第一实施例的通信***中的天线之间的信号的示例性状态(图12)

7.第一实施例的修改(图13至15)

8.第二实施例的通信***的示例性内部配置(图16)

9.第二实施例的通信***中的天线之间的信号的示例性状态(图17和18)

10.第二实施例的修改(图19和20)

1.通信***的示例性内部配置

下面参考图1描述根据本发明第一实施例的通信***的示例性内部配置。

参考图1，标号900指出的根据本实施例的通信***不利用载波而利用脉冲来执行近距离通信。通信***900包括包含有发送/接收天线180的第一设备100，以及包含有发送/接收天线280的第二设备200。

用于通过脉冲而不用载波来无线传输的信号的状态如在“背景技术”中参考图23所描述的。发送侧天线以高电平或低电平按原状输出二进制发送数据。在与发送侧天线接近的位置上的接收侧天线接收该发送数据。接收侧天线以差分信号的形式检测所发送信号，该差分信号指示了信号中的改变的。

发送/接收天线180和280在第一设备100和第二设备200之间执行用作上述二进制信号的1比特数字信号的双向通信。发送/接收天线180和280各自包括平面天线。这些天线被布置为使得天线以短的距离彼此面对，以用于双向通信。

现在描述第一设备100的配置。第一设备100包括数据发送和接收单元110。数据发送和接收单元110是用于处理发送数据并且还处理接收数据的处理器。例如，数据发送和接收单元110对将被发送的数据进行编码，在接收数据时对经编码数据进行解码，并且分析接收到的数据。数据发送和接收单元110连接到第一设备100中的数据处理单元(未示出)。

数据发送和接收单元110包括发送数据部件111和编码器112。发送数据部件111被提供有将要发送的信号，并且将该信号转换为发送格式。编码器112对发送格式的信号进行编码以用于发送。数据发送和接收单元110将经编码的发送信号输出给发送/接收选择器开关130。

从数据发送和接收单元110输出的发送信号通过发送/接收选择器开关130被提供给发送放大器140。发送放大器140被设计作为三态放大器(three-state amplifier)。三态放大器以如下方式操作。在正常的放大操作模式中，当输入发送信号为高电平，即数据“1”时，信号被作为数据“1”放大并且随后被输出。替代地，当输入的发送信号为低电平，即数据“0”时，信号被作为数据“0”放大并且随后被输出。在与正常放大操作模式不同的另一模式中，三态放大器的输出可被设置为高阻抗状态。发送放大器140作为具有数据“1”的输出状态、数据“0”的输出状态和高阻抗状态的三态放大器。用于将输出设置为高阻抗状态的操作是根据从后面将描述的控制单元120提供来的控制信号进行设置的。

发送放大器140的输出经由电容器160被提供给发送/接收天线180，并且随后从第一设备100以无线方式发送。

现在描述对由发送/接收天线180接收到的信号的处理。

发送/接收天线180经由电容器170连接到比较器150。比较器150基于从参考电位生成器151提供来的参考电位设置比较阈值(即，正阈值和负阈值)。比较器150将从发送/接收天线180提供来的信号的电平与正负阈值中的每个相比较。比较操作如参考图23的部分(d)所描述的。注意，提供给比较器150的所接收信号的电平由自动增益控制(AGC)电路(未示出)控制，以使得该电平落在预定范围之内，并且经过电平控制的信号被与正负阈值中的每个相比较。

比较器150例如被设计为迟滞比较器。当所接收信号的电平处于或高于正阈值时，比较器150将数据“1”的输出维持在高电平。当其电平处于或低于负阈值时，比较器150将数据“0”的输出维持在低电平。比较器150的操作如参考图23的部分(e)所描述的。

根据本实施例的比较器150能够将针对所接收信号的输入端(与电容器170的连接节点处)设置为高阻抗状态。具体地，在正常模式中，比较器150将输入信号的电平与正负阈值中的每个相比较。当接收到高阻抗状态指令时，比较器150将输入端设置为高阻抗状态并且停止比较操作。对高阻抗状态的控制是基于从控制单元120提供来的控制信号的。

从比较器150输出的数据“1”或数据“0”经由发送/接收选择器开关130被提供给数据发送和接收单元110。数据发送和接收单元110还包括解码器114和接收数据部件113。解码器114对所接收数据执行针对接收的解码，并且将经解码的接收数据提供给接收数据部件113。接收数据部件113处理该数据以获得接收数据。所获得的接收数据被提供给第一设备100中的数据处理单元(未示出)。

控制单元120控制数据发送和接收单元110中的发送处理和接收处理，并且还控制发送放大器140和比较器150的高阻抗状态。将在后面描述图10和11的流程图时详细描述对高阻抗状态的控制处理。

现在将描述执行与第一设备100的无线通信的第二设备200。第二设备200具有与第一设备100相同的用于无线通信的配置。具体地，设备200包括数据发送和接收单元210、控制单元220、发送/接收选择器开关230、发送放大器240、比较器250、参考电位生成器251、电容器260和电容器270。在图1中，对于第一和第二设备100和200的组件，指示相同组件的标号具有相同的后两位数字。第二设备200具有与第一设备100完全相同的用于处理发送信号和接收信号的机构。因此，省略对第二设备200的组件的详细描述。

2.第一实施例的通信***的应用中的示例性模块

将参考图2A至5B描述根据本实施例的通信***900的应用中的模块的示例性配置。在图2A至5B中，第一设备和第二设备分别被图示为主模块(master module)和从模块(slave module)。主模块包括作为图1中的第一设备100的无线通信单元，从模块包括作为第二设备200的无线通信单元。

图2A和2B各自示出了分别装设有平面天线311和321的由标号310所指示的主模块和由标号320所指示的从模块。平面天线311和321分别对应于图1中的发送/接收天线180和280。

图2A示出了连接之前(即，彼此分开的)的模块310和320。图2B示出了被放置得彼此接近并且彼此无线地相连接的模块310和320。使放置在主模块310的一个表面上的预定位置中的平面天线311能够面对着放置在从模块320的一个表面上的预定位置中的平面天线320，如图2A所示。在此状态中，使平面天线311和321彼此接近以使得彼此相接触，如图2B所示。尽管在图2B中将模块图示为彼此相接触，然而这些模块实际上被布置为使得平面天线311和321彼此间隔大约1mm或更小的距离，以防止在模块被放置得彼此接近时天线的导体彼此接触。

图3和4是其它形状的其它从模块的透视图。图3示出了三角锥形状的从模块330。从模块的底表面是装设平面天线的天线装设表面331。图4图示出了圆柱体形状的从模块340。该从模块340的上端表面是装设平面天线的天线装设表面341。天线装设表面331和341均用作装设发送/接收天线280的一部分。发送/接收天线280例如被装设在每个从模块的天线装设表面的大致中心处。

图5A和5B各自图示出了三个模块的布置。该这种布置中，放置了两个从模块。

参考图5A，布置了主模块410、第一从模块420和第二从模块430。主模块410在其上表面的预定位置中装设有平面天线411。第一从模块420在其下表面的预定位置中装设有平面天线421并且在其上表面的预定位置中装设有平面天线422。第二从模块430在其下表面的预定位置中装设有平面天线431。第一从模块420包括两个通信处理单元，即，用于与主模块410进行无线通信的无线通信处理单元以及用于与第二从模块430进行无线通信的无线通信处理单元。

如图5A中的箭头所指示的，第一从模块420被放置在主模块410上，并且第二从模块430被放置在第一从模块420上，以使得模块如图5B所示逐个地被放置。在图5B所示的该状态中，第一从模块420被放置在主模块410上以使得平面天线421面对着主模块410的平面天线411。此外，第二从模块430被放置在第一从模块420上以使得平面天线422面对着平面天线431。因此，主模块410无线地连接到第一从模块420并且第一从模块420无线地连接到第二从模块430。

如上所述，通信***900可以利用具有各种形状的模块来构成。为了方便说明，在图2A、2B、5A和5B中，模块之一为主模块并且另一个模块(或多个模块)为从模块。模块中的任何模块都可以是主模块或从模块。

3.第一实施例的通信***的应用中的平面天线的示例性布置

将参考图6至9描述主模块和从模块的预定表面上的平面天线的示例性布置来作为根据本实施例的通信***900的应用。

多个平面天线被配置为分别执行无线通信。例如，三个天线组合被提供来同时发送三个***的不同数据项。

在这种天线布置中，每个天线必须精确地面对着相对应的天线。因此，在图6中，在每个模块上将天线布置在一行中，并且还将磁体布置得接近于该行天线，以使得两个模块准确地被定位并且通过磁力彼此相接触。图7和8各自示出了这样的布置：为一个模块设置磁体并且为另一模块设置用于检测磁体的磁力的磁传感器以使得模块可被定位。

下面将继续描述平面天线的布置。

图6图示出了这样的布置：平面天线和磁体被布置在主模块510的表面和从模块520的表面中彼此面对的每个表面上。在主模块510的预定表面上，磁体511、平面天线512、平面天线513、平面天线514和磁体515按从右边起的顺序被布置成直线。在与主模块510面对的从模块520的表面上，磁体521、平面天线522、平面天线523、平面天线524和磁体525按从右边起的顺序被布置成直线。这两个模块510和520在这些组件之间具有相同的间隔。

在这种布置中，磁体被布置在主模块510和从模块520中的每个模块的表面上的两端。因此，主模块510和从模块520通过磁力彼此相吸引。换言之，平面天线512和522的组合、平面天线513和523的组合以及平面天线514和524的组合可以更准确地被定位。尽管上面的定位是利用磁体来执行的，然而还可以将机械机构用于定位而不使用磁体。例如，可以设置螺纹机构或锁机构。

在这种布置中，为每个模块设置两个磁体。也可以设置一个磁体或者三个或更多个磁体。当使用多个磁体时，模块可以更牢固地被固定。

图7示出了这样的布置：多个平面天线、磁体和磁传感器被布置在主模块530的表面和从模块540的表面中彼此面对的每个表面上。在主模块530的预定表面上，磁传感器531、平面天线532、平面天线533、平面天线534和磁体535按从右边起的顺序被布置成直线。在与主模块530相面对的从模块540的表面上，磁体541、平面天线542、平面天线543、平面天线544和磁体545按从右边起的顺序被布置成直线。在此情况中，磁传感器和磁体用来测量主模块530和从模块540之间的距离。因此，可以判断主模块530和从模块540是否被放置得彼此接近到使得模块可以彼此执行无线通信。利用指示判断结果的信号，可以控制从模块的电源，或者可以控制无线电信号的发送/接收。对于磁体和磁传感器的组合，在图7所示的该布置中使用了两个组合。也可以使用一个组合或者三个或更多个组合。如果多个组合被布置，则天线可被更准确地定位。在此情况中，一些磁体可被定位为使得一个模块的磁体吸引另一模块的磁体，如图6所示那样。

图8和9示出了对图7的布置的修改。

图8示出了这样的布置：多个平面天线、磁体和磁传感器被布置在主模块550和从模块560的相对表面上。在主模块550的预定表面上，磁传感器551、平面天线552、平面天线553和平面天线554按从右边起的顺序被布置成直线。在与主模块550面对的从模块560的表面上，磁体561、平面天线562、平面天线563和平面天线564按从右边起的顺序被布置成直线。

图9示出了这样的布置：多个平面天线、磁体和磁传感器被布置在主模块570和从模块580的相对表面上。在主模块570的预定表面上，平面天线571、平面天线572、磁体573和平面天线574按从右边起的顺序被布置成直线。在与主模块570面对的从模块580的表面上，平面天线581、平面天线582、磁传感器583和平面天线584按从右边起的顺序被布置成直线。

图8和9所示的布置也获得了与图7所示的布置的那些优点相同的优点。

在图6至9的布置中，为每个模块提供了三个平面天线。由于诸如串行***接口(SPI)之类的接口使用三条线，因此，为每个模块提供三个天线。对于内部集成电路(I²C)接口，由于I²C接口使用两条线(串行时钟线(SCL)和串行数据线(SDA))，因此为每个模块提供两个天线。SCL用于同步。SDA用于传输双向信号，该信号的输入和输出方向取决于发送/接收而改变。在I²C接口中，可为每个模块提供三个天线以使得通过SCL和SDA线的通信以及电力传输被执行。具体地，尽管图6至9各自图示出了为每个模块提供三个天线的布置，然而在使用N条信号线来通信时则布置N个天线(N是自然数)。

4.第一实施例的通信***的示例性发送处理

现在参考图10的流程图描述根据第一实施例的通信***900的发送处理。当图1所示的第一设备100和第二设备200被放置得彼此接近同时这些设备彼此面对时，该处理被执行。图10的流程图中所示的处理在控制单元120的控制下在第一设备100中执行。

首先，控制单元120判断是否存在操作开始信号(步骤S101)。该操作开始信号由用于对发送/接收天线180和280的面对面近距离放置进行检测的单元来生成。例如，图7所示的为一个模块提供的磁传感器531被用作用于对为另一模块提供的磁体541的靠近进行检测的单元。操作开始信号也可以独立于靠近检测信号来生成。

如果不存在操作开始信号，则控制单元120暂时进入待命模式(步骤S102)。控制单元120返回步骤S101并且判断是否存在操作开始信号。

当在步骤S101中判定存在操作开始信号时，信标信号被输出，作为将从发送电路被发送的发送数据(步骤S103)。此后，控制单元120等待1比特或更多比特的预定时段(步骤S104)。

等待之后，控制单元120判断Ack信号是否已由接收电路接收到(步骤S105)。Ack信号是指示发送数据已经由通信对象正确接收的接收确认响应信号。Ack信号具有预定式样。如果Ack信号未被接收到，则控制单元120暂时进入待命模式(步骤S106)并且返回步骤S103。信标信号再次被生成。

如果Ack信号已被接收到，则用于确定主模块或从模块的信号在控制单元120的控制下被发送(步骤S107)。此后，实际数据的发送/接收在第一设备100与第二设备200之间执行(步骤S108)。

在刚刚接收到Ack信号的长度之前，控制单元120将图1所示的发送放大器140从正常状态改变为高阻抗状态(步骤S109)。到高阻抗状态的改变是暂时的。当看起来Ack信号的接收完成时，立即使发送放大器140返回原始的正常状态。例如，当Ack信号为1比特信号时，仅使发送放大器140在高阻抗状态中保持接收1比特信号的时间段。

控制单元120随后判断Ack信号是否已由接收电路接收到(步骤S110)。如果Ack信号未被接收到，则控制单元120判断是否存在通信对象(步骤S111)。当判定不存在通信对象时，控制单元120暂时进入待命模式(步骤S102)并且再次判断是否存在操作开始信号(步骤S101)。如果存在通信对象，则控制单元120返回步骤S108，并且继续数据的发送/接收。

如果在步骤S110中判定Ack信号已被接收到，则控制单元120判断所有数据项的发送/接收是否完成(步骤S112)。如果并非所有数据项的发送/接收都已完成，则控制单元120继续执行数据的发送/接收(步骤S108)。如果所有数据项的发送/接收被完成，则控制单元120将图1所示的发送放大器140从正常状态改变为高阻抗状态(步骤S113)，并且终止发送处理。

5.第一实施例的通信***的示例性接收处理

现在将参考图11描述根据第一实施例的通信***900的接收处理。当图1所示的第一设备100和第二设备200以较短距离被放置得彼此接近以使得第一设备100和第二设备200彼此面对时，该处理被执行。图11的流程图所示的处理由第一设备100在控制单元120的控制下执行。

首先，包括在接收电路中的比较器150的输入端在控制单元120的控制下被改变为高阻抗状态(步骤S201)。控制单元120判断是否存在操作开始信号(步骤S202)。对是否存在操作开始信号的判断与图10的流程图的步骤S101中的判断相同。操作开始信号基于对作为通信对象的、被放置在附近的设备是否存在进行的检测。

如果控制单元120未检测到操作开始信号，则控制单元120暂时进入待命模式(步骤S203)。此后，控制单元120返回步骤S201，并且将比较器150的输入端改变为高阻抗状态。

如果控制单元120检测到操作开始信号，则控制单元120取消比较器150的高阻抗状态以将比较器150改变为正常状态，以使得比较器150准备好接收信标信号(步骤S204)。这样的正常状态也称为“(信标)接收就绪状态”。控制单元120判断从相对设备生成的信标信号是否被接收到(步骤S205)。如果未检测信标信号的接收，则控制单元120暂时进入待命模式(步骤S207)。控制单元120再次返回步骤S204，并且允许比较器150进入信标接收就绪状态。

如果信标信号已被接收到，则Ack信号被发送电路发送给信标发送源(步骤S206)。

此后，从信标发送源发送来的用于确定主模块或从模块的信号被接收(步骤S208)。实际数据的发送/接收在第一设备100和第二设备200之间执行(步骤S209)。

控制单元120判断是否存在将被发送给信标发送源的Ack信号(步骤S210)。如果不存在Ack信号，则控制单元120判断作为通信对象的设备是否被放置在附近(步骤S211)。如果不存在作为信标发送源的设备，则控制单元120返回步骤S207。控制单元120暂时进入待命模式并且随后允许比较器150进入步骤S204中的接收就绪状态。如果作为通信对象的设备被放置在附近，则控制单元120返回步骤S209并且继续数据的发送/接收。

如果在步骤S210中判定存在Ack信号，则控制单元120判断所有数据项的发送/接收是否完成(步骤S212)。如果并非所有数据项的发送/接收都已完成，则控制单元120继续在步骤S209中执行数据的发送/接收。如果所有数据项的发送/接收已完成，则控制单元120将比较器150的输入端子改变为高阻抗状态(步骤S213)，并且终止接收处理。

6.第一实施例的通信***中的天线之间的信号的示例性状态

现在将参考图12描述在上述通信处理状况下在第一设备100的发送/接收天线180与第二设备200的发送/接收天线280之间无线发送的信号的状态。

在第一设备100中，假设从编码器112输出的发送数据包括交替出现的数据“1”和数据“0”，如图12的部分(a)所示。在第二设备200中，假设作为数据“0”的Ack信号从编码器212输出，并且随后在设备200的发送数据的特定定时处在1比特时间长度中被发送，如图12的部分(b)所示。在第二设备200中，除了发送Ack信号的长度以外，持续数据“1”被发送的状态。

图12的部分(c)示出了在上述状况下在天线180和280之间无线地发送的信号的波形。连接到接收侧天线的比较器150或250检测与该波形相对应的电平。

在本实施例中，如参考图10的流程图所述的，在从第二设备200的发送/接收天线280发送Ack信号的期间，第一设备100中的发送放大器140的输出端处于高阻抗状态。因此，连接到第一设备100的发送/接收天线180的比较器150不受从第一设备100发送的发送数据的影响。因此，比较器150可以正确地检测对作为数据“0”的Ack信号的检测所需的波形段c1和c2(参考图12的部分(c))，以使得作为接收确认响应的Ack信号可被正确地接收到。

在本实施例中，如图1所示，将电容器连接在第一设备100中的发送放大器140与发送/接收天线180之间，将电容器连接在第二设备200中的发送放大器240与发送/接收天线280之间，将电容器连接在比较器150与发送/接收天线180之间，并且将电容器连接在比较器250与发送/接收天线280之间。因此，采取了对抗高频的措施，以使得在天线180与280之间无线地发送的信号的差分信号可以适当地被检测到。因此，可以利用由电容器采取的措施以及用于高阻抗状态的处理两者来适当地执行双向无线通信。在相关技术中，Ack信号不能被接收到，如参考图24所述的。根据本实施例，可以避免这样的问题。

因此，为设备100和200提供一对天线允许了双向无线通信，由此减小了天线装设空间。

7.对第一实施例的修改

下面参考图13至15描述对包括在根据第一实施例的通信***中的设备的修改。

在图13至15中，对到图1所示的***的天线180和280的连接进行了修改。

将描述图13的修改。图1中的***包括设备100和200的接收电路中的三态比较器150和250以使得每个比较器的输入端可被设为高阻抗状态。另一方面，图13中的***包括比较器141和241，比较器141和241是通常的类型，并且其输入不被设为高阻抗状态。

对于发送放大器140和240，使用了可被设为高阻抗状态的类型的放大器。控制单元120和220各自执行图10的流程图所示的控制处理。发送放大器140和240的输出分别经由电容器160和260被连接到发送/接收天线180和280，如图13所示。

电容器170连接在发送/接收天线180与比较器141之间，并且电容器270连接在发送/接收天线280与比较器241之间，如图13所示。

数据发送和接收单元110和210各自的配置与图1的相同。

图13所示的***的配置也允许设备100和200之间的双向无线通信。

将描述图14的修改。

在图14的修改中，省略了包括在图1的接收电路中的电容器170和270。具体地，如图14所示，发送放大器140和240的输出分别经由电容器160和260连接到发送/接收天线180和280。另一方面，发送/接收天线180和280在无电容器的情况下直接连接到比较器150和250。比较器150和250是三态类型的。也可以使用不被设置为高阻抗状态的通常类型的比较器。

其它组件与图1所示的相同。

图14所示的***的配置允许设备100和200之间的双向无线通信。

将描述图15的修改。在图15的修改中，包括在图1的***的发送电路中的电容器160和260被省略。具体地，如图15所示，三态发送放大器140和240的输出分别直接连接到发送/接收天线180和280。另一方面，发送/接收天线180经由电容器170连接到比较器150，并且发送/接收天线280经由电容器270连接到比较器250。发送放大器140和240以及比较器150和250是三态类型的。也可以使用不被设置为高阻抗状态的通常类型的组件。

其它组件与图1所示的相同。

图15所示的***的配置允许设备100和200之间的双向无线通信。

8.第二实施例的通信***的示例性内部配置

现在将参考图16至20描述本发明的第二实施例。在图16至20中，与第一实施例中所描述的图1至15中的那些组件相对应的组件用相同的标号来指代。

图16示出了根据本实施例的通信***的内部配置。图16所示的标号900所指示的根据本实施例的通信***不用载波而用脉冲来执行近距离通信。该***包括包含有发送/接收天线180的第一设备100，以及包含有发送/接收天线280的第二设备200。

不用载波而用脉冲被无线传输的信号的状态如在“背景技术”中参考图23所描述的。高电平或低电平的二进制发送数据从发送侧天线被输出并且由被放置在附近的接收侧天线接收。接收侧天线以差分信号的形式对被发送信号进行检测，该差分信号指示了信号的改变。

发送/接收天线180和280在第一设备100和第二设备200之间执行数字信号——即上述的二进制1比特信号——的双向通信。发送/接收天线180和280各自包括平面天线。这些天线以较短距离被布置以彼此面对，由此执行双向通信。

现在将描述第一设备100的配置。第一设备100包括数据发送和接收单元110。数据发送和接收单元110是用于处理发送数据并且还处理接收数据的处理器。例如，数据发送和接收单元110对将被发送的数据进行编码，在接收数据时对经编码数据进行解码，并且分析接收到的数据。数据发送和接收单元110连接到第一设备110中的数据处理单元(未示出)。

从数据发送和接收单元110输出的发送信号通过编码/解码电路131被提供给发送放大器142。后面将描述由编码/解码电路131进行的处理。发送放大器142放大提供来的信号以供发送。发送放大器142的输出经由电容器160被提供给发送/接收天线180。

通过发送/接收天线180获得的信号经由电容器170被提供给比较器141。比较器141被配置为基于从参考电位生成器151提供来的参考电位来设置比较阈值(正阈值和负阈值)。比较器141将从发送/接收天线180提供来的输入信号与正负阈值相比较。该比较操作如参考图23的部分(d)所描述的。注意，提供给比较器141的所接收信号的电平由自动增益控制(AGC)电路(未示出)控制，以使得该电平落在预定范围之内，并且经过电平控制的信号被与正负阈值中的每个相比较。

比较器141例如被设计为迟滞比较器。当所接收信号的电平处于或高于正阈值时，比较器141将数据“1”的输出维持在高电平。当其电平处于或低于负阈值时，比较器141将数据“0”的输出维持在低电平。比较器141的操作如参考图23的部分(e)所描述的。

现在将描述执行与第一设备100的无线通信的第二设备200。第二设备200具有与第一设备100相同的用于无线通信的配置。具体地，设备200包括数据发送和接收单元210、控制单元220、编码/解码电路231、发送放大器242、比较器241、参考电位生成器251、电容器260和电容器270。在图16中，对于第一和第二设备100和200的组件，指示相同组件的标号具有相同的后两位数字。第二设备200具有与第一设备100完全相同的用于处理发送信号和接收信号的机构。因此，省略对第二设备200的组件的详细描述。

在图16的本实施例中，发送放大器142和242以及比较器141和241不是三态类型的。这些组件也可以被设计为三态类型的。在正常的发送/接收状态中，不必执行用于高阻抗状态的处理。

将参考图17的时序图描述具有图16中的配置的***中的数据发送状态。

对于由根据本实施例的编码/解码电路131和231进行的编码和解码，Ack信号的接收侧的设备执行编码，以使得在设备接收Ack信号时1比特的特定数据被添加到发送数据中。从Ack信号的接收侧的设备发送来的数据的接收侧的设备(即，Ack信号的发送侧的设备)执行解码，以使得1比特的特定数据被从所接收信号中去除。

此外，在Ack信号的发送侧的设备中，编码/解码电路131或231执行编码，以使得1比特的Ack信号在与所添加的特定的1比特数据相对应的时间处被发送。在Ack信号的接收侧的设备中，编码/解码电路131或231执行解码，以使得所接收数据在与所添加的特定的1比特数据相对应的时间处被提取。

由编码/解码电路131和231进行的处理在数学上表达为如下。

为了执行编码/解码，比特速率r通过下面的表达式被增大：

r＝(N+1)/N*G

其中，N代表表示将要发送或接收的字(word)大小的比特数目，并且G代表发送或接收之前的频带(bps)。

数据的发送侧的设备中的编码被表达为(发送比特串)+(用于等待Ack信号的1比特长度)+(1比特)。

对于数据的接收侧的设备中的编码，Ack信号在1比特(作为用于等待Ack信号的长度)期间被发送。

对于解码，与在编码时所添加的1比特长度相对应的信号被去除。对所发送信号的确定以与编码之前相同的方式来执行。

此外，只要脉冲在用于等待Ack信号的长度之后的1比特长度中被生成并且前一比特与发送侧的相同，则判定Ack信号已被发送。

9.第二实施例的通信***中的天线之间的信号的示例性状态

将在上述处理被执行的假设下来描述图17的时序图。图17的部分(a)和(b)示出了分别从第一和第二设备的数据发送和接收单元12和22输出的发送数据项。图17的部分(c)和(d)示出了分别在第一和第二设备的编码/解码电路131和231中被编码并被输出的发送数据项。

参考图17的部分(c)，第一设备的经编码的发送数据包括与编码之前的Ack长度的1比特数据a1(参考图17的部分(a))相对应的两比特的数据项c1和c2。两比特的数据项c1和c2是通过将编码之前的1比特数据a1重复两次(对应于两比特)而获得的。

参考图17的部分(d)，第二设备的经编码的发送数据包括与编码之前的Ack长度的1比特数据b1(参考图17的部分(b))相对应的两比特的数据项d1和d2。数据d1与编码之前的Ack长度中的1比特数据b1相同，并且另一数据d2是数据d1的反转数据。

数据通过上述方式被编码并且在被放置得彼此接近的设备100和200之间无线地被发送，以使得该数据可从两个设备100和200中的一个设备被发送给另一设备，并且Ack信号可以利用一对天线180和280而从该另一设备被发送给该一个设备。

图18示出了当从第二设备发送作为数据“0”的Ack信号时从第一设备发送的信号按0、1和1的顺序改变的情况(左边部分)，以及在该发送时从第一设备发送的信号按1、1和1的顺序改变的情况(右边部分)。每种情况中的三比特中的中间比特对应于Ack信号的长度。

当发送数据按0、1和1的顺序改变时，在图18的部分(c)中，两个波形段c1和c2向上突出，即，指示正的电平。因此，第一设备可以确定Ack信号存在。

当发送数据按1、1和1的顺序改变时，在图18的部分(d)中，波形段c3向下突出并指示负的电平，并且波形段c4向上突出并指示正的电平。第一设备可以基于波形的改变来确定Ack信号是否存在。当发送数据具有图18所示波形以外的另外的信号波形时，意味着Ack信号不存在。

10.对第二实施例的修改

将参考图19和20描述对包括在根据第二实施例的通信***中的设备的修改。

在图19和20所示的修改中，图16所示的配置中电容到天线180和280的连接被改变。

现在描述图19的修改。在图19的修改中，放置在图16的接收电路中的电容器170和270被省略。具体地，发送放大器142和242的输出分别经由电容器160和260被连接到发送/接收天线180和280，如图19所示。另一方面，发送/接收天线180和280在无电容器的情况下分别直接连接到比较器141和241。

其它组件与图16中的相同。

图19所示的配置可以允许设备100和200之间的双向无线通信。

现在将描述图20的修改。

在图20的修改中，放置在图16的发送电路中的电容器160和260被省略。具体地，如图20所示，发送放大器142和242的输出分别直接连接到发送/接收天线180和280。另一方面，发送/接收天线180和280分别经由电容器170和270连接到比较器141和241。

其它组件与图16中的相同。

图20所示的配置可以允许设备100和200之间的双向无线通信。

本申请包含与2009年8月21日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2009-192330中公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。

本领域的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (11)

1.一种通信设备，包括：

发送和接收处理单元，被配置为处理发送信号和接收信号；

发送放大器，被配置为被提供有在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号，并且被配置为能够在放大所述发送信号和输出端进入高阻抗状态之间进行选择；

天线，被配置为被提供有从所述发送放大器输出的发送信号；

比较器，被配置为将由所述天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号，并且将所述接收信号提供给所述发送和接收处理单元；

电容器，所述电容器连接到所述发送放大器与所述天线之间的部分以及所述天线与所述比较器之间的部分中的至少一者；以及

控制单元，被配置为允许所述发送放大器在所述发送和接收处理单元接收接收信号的时段处于所述高阻抗状态。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，由所述发送和接收处理单元接收的所述接收信号是与发送信号相关的确认响应信号。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电容器被设置在所述发送放大器与所述天线之间的部分和所述天线与所述比较器之间的部分这两者中。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，

所述比较器还被配置为能够在用于将接收信号的电平与阈值相比较的操作和用于使输入端进入所述高阻抗状态的操作之间进行选择，

所述控制单元允许所述比较器在除了所述发送和接收处理单元接收接收信号的时段以外的时段中处于所述高阻抗状态。

5.一种通信***，包括：

第一通信设备；以及

第二通信设备，

所述第一通信设备和所述第二通信设备中各自包括：

发送和接收处理单元，被配置为处理发送信号和接收信号，

发送放大器，被配置为被提供有在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号，并且被配置为能够在放大所述发送信号和输出端进入高阻抗状态之间进行选择，

天线，被配置为被提供有从所述发送放大器输出的发送信号，所述天线被放置得接近于另一所述通信设备的天线，

比较器，被配置为将由所述天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号，并且将所述接收信号提供给所述发送和接收处理单元，

电容器，所述电容器连接到所述发送放大器与所述天线之间的部分以及所述天线与所述比较器之间的部分中的至少一者，以及

控制单元，被配置为允许所述发送放大器在所述发送和接收处理单元接收接收信号的时段处于所述高阻抗状态。

6.一种用于通信的方法，包括以下步骤：

通过发送放大器将在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号提供给天线，所述发送放大器能够在放大所述二进制发送信号和输出端进入高阻抗状态之间进行选择；

在比较器中将由所述天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号；

将电容器连接到所述发送放大器与所述天线之间的部分以及所述天线与所述比较器之间的部分中的至少一者；以及

允许所述发送放大器在信号由所述天线接收的时段期间处于所述高阻抗状态。

7.一种通信设备，包括：

发送和接收处理单元，被配置为处理发送信号和接收信号；

发送放大器，被配置为被提供有在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号；

天线，被配置为被提供有从所述发送放大器输出的发送信号；

比较器，被配置为将由所述天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号，并且将所述接收信号提供给所述发送和接收处理单元；以及

控制单元，被配置为允许所述发送和接收处理单元执行编码，以使得在所述发送和接收处理单元获取接收信号的时段期间，预定比特被添加到发送信号中。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，由所述发送和接收处理单元接收的接收信号是与发送信号相关的确认响应信号。

9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述预定比特具有与所述发送信号中的前一比特的值相同的值。

10.一种通信***，包括：

第一通信设备；以及

第二通信设备，

所述第一通信设备包括：

发送和接收处理单元，被配置为处理发送信号和接收信号，

发送放大器，被配置为被提供有在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号，

天线，被配置为被提供有从所述发送放大器输出的发送信号，

比较器，被配置为将由所述天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号，并且将所述接收信号提供给所述发送和接收处理单元，以及

控制单元，被配置为允许所述发送和接收处理单元执行编码，以使得在所述发送和接收处理单元获取接收信号的时段，预定比特被添加到发送信号中，

所述第二通信设备包括：

发送和接收处理单元，被配置为处理发送信号和接收信号，

发送放大器，被配置为被提供有在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号，

天线，被配置为被提供有从所述发送放大器输出的发送信号，

比较器，被配置为将由所述天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号，并且将所述接收信号提供给所述发送和接收处理单元，以及

控制单元，被配置为允许所述发送和接收处理单元在添加了所述预定比特的时间处发送发送信号，并且执行解码以使得所述预定比特从由所述发送和接收处理单元获得的接收信号中被去除。

11.一种用于通信的方法，包括以下步骤：

通过发送放大器将在高电平和低电平之间切换的二进制发送信号提供给天线，所述发送放大器放大所述二进制发送信号；

在比较器中将由所述天线接收的信号与阈值相比较以获得接收信号；

将电容器连接到所述发送放大器与所述天线之间的部分以及所述天线与所述比较器之间的部分中的至少一者；以及

在由所述天线接收接收信号的时段，将预定比特添加到要从所述天线发送的发送信号中。

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