CN105103476B - 用于身体耦合通信设备的接收器、收发器、收发器模块、身体耦合通信系统和唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于身体耦合通信设备（100）的接收器模块（101）、收发器模块以及一种唤醒身体耦合通信设备（100）的身体耦合接收器的方法。所述身体耦合通信设备（100）的接收器模块（101）包括用于经由跟随用户（150）的身体的身体传输信道（160）接收信号的耦合器（102）。所述接收器模块（101）的唤醒接收器（108）和主接收器（106）耦合到所述耦合器（102）。所述主接收器（106）可以在休眠模式中和在操作模式中操作。所述唤醒接收器（108）当在预定义频谱范围中经由所述身体传输信道（160）接收的信号超过能量阈值水平时生成唤醒信号（107）。所述唤醒信号（107）被提供给所述身体耦合通信设备（100）的电路，以便直接或间接地将所述主接收器（106）配置在所述操作模式中。

Description

用于身体耦合通信设备的接收器、收发器、收发器模块、身体 耦合通信系统和唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的 方法

技术领域

本发明涉及用于身体耦合通信设备的接收器模块、发射器模块和收发器模块。本发明进一步涉及包括接收器模块、发射器模块和/或收发器模块的身体耦合通信设备。本发明进一步涉及唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法。

背景技术

身体耦合通信（BCC）允许位于例如用户身体处或用户身体邻近处的设备之间的信息交换。取代于经由电线或取代经由无线电信号，BCC信号经由身体来传输。信号经由低能量电场来传输，所述低能量电场电容性或电流性地耦合到身体表面上。所述低能量电场经由例如电极的耦合器耦合到身体。有时，术语天线在BCC领域中用于标识耦合器，然而，在BCC中，没有任何无线电信号是经由耦合器传输的，并且只有低能量电场经由耦合器被生成或被接收。当用户身体直接邻近设备的耦合器时，BCC是可能的，并且设备与身体之间的电容性或电流性耦合是传输信号的基础。在其他实施例中，身体可以与耦合器直接接触。BCC具有某些特定优点，诸如：在身体耦合通信中所使用的能量的量相对低，以及身体耦合通信的信号仅被直接邻近身体的设备接收（或传输），其中，所述身体形成了身体耦合通信的传输信道。由此，身体耦合通信的覆盖区域是受限制的。

在已公布的专利申请WO2010/049842A1中，已公开了一种用于接收身体耦合通信信号的示例性通信装置和方法。尽管在身体耦合通信中所使用的能量的量相对低，但所引用的现有技术的通信装置仍然可能会使用太多能量。特别在BCC领域中，诸如腕表、移动电话等的相对小的设备可以在通信系统中使用，并且这样的设备一般具有有限的能量资源。

在已公布的专利申请WO2011/0299512A1中，提供了一种通信设备，所述通信设备包括用于按照通信方案执行通信的第一通信单元。所述通信方案用于应用来自与人类身体接触或被放到人类身体邻近处的信号电极的电压，以及用于在人类身体表面上生成电场近场并执行传输。第二通信单元不同于第一通信单元，并且包括：切换信号检测单元，其用于根据由第一通信单元间歇地接收的信号检测用于将第二通信单元从电力节省模式切换到正常模式的模式切换信号；以及切换控制单元，其用于在由切换信号检测单元检测到了模式切换信号的情况下将第二通信单元从电力节省模式切换到正常模式。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种使用较少电力的身体耦合通信设备和/或系统的模块，以及提供一种使用较少电力的身体耦合通信设备。

本发明的一个方面提供一种接收器模块。本发明的另一方面提供一种收发器模块。本发明的一个另外的方面提供一种身体耦合通信设备。在本发明的又一方面中，提供一种唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法。有利实施例在从属权利要求中限定。

根据本发明的一个方面的用于身体耦合通信设备的接收器模块包括耦合器、主接收器和唤醒接收器。接收器模块用于经由身体传输信道接收信号。耦合器从身体传输信道接收信号，其中，身体传输信道在用户身体直接邻近耦合器时跟随所述身体。主接收器耦合到耦合器，并且经由通过身体传输信道而传输的信号来接收数据。主接收器可以在休眠模式中操作，并且可以在操作模式中操作。唤醒接收器也耦合到耦合器，并且向身体耦合通信设备的电路提供唤醒信号，以便直接或间接地将主接收器配置为在操作模式中。唤醒接收器包括允许在预定义频谱范围中的信号通过的带通滤波器，其中，所述预定义频谱范围与经由身体传输信道而传输的唤醒信号相关。当在预定义频谱范围中由耦合器接收的信号能量超过能量阈值水平时，唤醒接收器生成唤醒信号。

根据本发明，接收器模块被细分为唤醒接收器和主接收器。主接收器一般是要求相对大量的逻辑和处理能力的电路。因此，当主接收器能够进入使用不多的能量的休眠模式时，主接收器可以在时间上在不存在沿着身体传输信道的通信的时刻节省大量能量。然而，当存在沿着身体传输信道的通信时，主接收器必须被唤醒，以使得其在其正常操作模式中操作。从唤醒接收器接收的唤醒信号直接或间接地将主接收器配置为在操作模式中。由此，特别在没有经由身体传输信道的通信的时间段期间，主接收器由于休眠模式而节省大量电力。唤醒接收器具有相对简单的任务，所述任务包括在特定频谱范围内对在耦合器处接收的信号进行滤波，以及确定在特定频谱范围内的信号能量是否超过能量阈值水平。这可以在能量高效的电路中实现，并且由此，唤醒接收器不使用大量电力。由唤醒接收器使用的能量的量少于由主接收器节省的能量的量，其中，所述主接收器在不存在经由身体传输信道的通信的时间段内休眠。由此，上面讨论的接收器模块比身体耦合通信设备的已知接收器模块更加能量高效。

唤醒信号被提供给身体耦合通信设备的电路。这样的电路例如是身体耦合通信设备的微处理器、微控制器或处理单元，并且该电路将主接收器配置为在操作模式中。这是间接地将主接收器配置为在操作模式中的一个示例，因为唤醒信号没有被直接提供给主接收器。唤醒信号是一种中断信号，其被处理身体耦合通信设备中生成的全部中断的电路接收，并且该电路能够控制身体耦合通信设备的其他元件处于操作模式中。在另一示例中，主接收器自身包括接收唤醒信号的微处理器、微控制器或处理单元，并且当接收到唤醒信号时，这种所集成的微处理器、所集成的微控制器或所集成的处理单元控制主接收器处于操作模式中。在又一另外的示例中，向其提供唤醒信号的电路是主接收器。主接收器可以包括所述唤醒信号被提供给的唤醒输入，以及，主接收器包括某种专用硬件，当唤醒信号在唤醒输入处被接收时，所述专用硬件控制主接收器处于操作模式中。

唤醒接收器对预定频谱范围中的信号特别敏感。由此，所述预定频谱范围是如下这样的频谱范围，即：信号在该频谱范围中经由身体传输信道被传输给唤醒接收器。实际上意味着，与接收器模块直接邻近相同身体的另一设备为了唤醒接收器模块必须至少在该预定频谱范围中传输能量。本发明不限于特定唤醒信号，并且唯一的限制在于，足够的能量在预定频谱范围中被传输，使得唤醒模块接收到比预定能量阈值水平更多的能量。在一个实施例中，超过所述阈值水平可以与超过幅度阈值相关，因为接收的能量的量通常与接收的信号的幅度相关，并且由此，在该实施例中，这意味着唤醒接收器必须将所接收信号的幅度与幅度阈值水平进行比较。一般来说，能量的量与时间段相关，并且由此，在另一实施例中，预定义阈值水平可以被定义为在唤醒信号被生成之前，必须在预定时间段中接收多于特定量的能量。

所述直接邻近被定义为主接收器能够经由身体传输信道接收信息的最大距离。所述最大距离是用户身体与耦合器之间的距离。可选地，所述最大距离比10厘米更近或比5厘米更近。可选地，所述最大距离比2厘米更近。在本发明的一个可选实施例中，直接邻近意味着用户触摸耦合器。应当指出，如在领域背景小节中所讨论的，耦合器用于生成或接收低电力电场，以及用于在用户身体与耦合器之间创建电容性或电流性耦合。耦合器可以被体现在电极、金属板等中。

应当指出，休眠模式是如下这样的模式，即：主接收器不处于操作中，并且不使用很多能量。甚至可以的是，在休眠模式期间，主接收器被完全关闭，并且只有监测唤醒信号的接收的小型监测电路是活动的。尽管在上面讨论的本发明的效果和优点的上下文中不是直接重要的，但主接收器或身体耦合通信设备可以包括控制主接收器进入休眠模式的装置。所述装置例如检测在预定义的时间间隔内是否不存在经由身体传输信道的通信活动。如果在预定义时间间隔期间不存在通信，则主接收器可以被控制进入休眠模式。

唤醒接收器包括能量水平检测器，所述能量水平检测器被配置为在一个时间间隔期间，检测在预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量是否超过能量阈值水平。在一个时间间隔期间进行检测具有如下这样的优点，即：非常短的干扰信号不会被检测为可能的唤醒信号，因为非常短的干扰信号通常不包括足够能量以超过针对一个时间间隔而定义的能量阈值水平。

可选地，能量水平检测器包括积分器，其用于对在所述时间间隔持续期间在时间上从特定时刻开始的所接收的能量进行积分；并且能量水平检测器包括比较元件，其用于将积分器的输出与能量阈值水平进行比较。积分器例如有规律地接收用于将已积分的值重置为0的重置信号。然而，能量水平检测器的实施例不限于该已讨论的可选实施例，并且，技术人员能够设计能够在一个时间间隔期间检测所接收的能量的总量是否超过能量阈值水平的其他能量水平检测器。

可选地，预定义频谱范围被安排在身体耦合通信频谱范围中，其中，所述身体耦合通信频谱范围低于用于经由身体传输信道来传送数据的载波频率。身体传输信道在从50kHz到10MHz的身体耦合通信频谱范围中很好地传输信号，并且对于在从100kHz到1MHz的频率范围中的信号是最优的。为了具有经由身体传输信道的足够高的数据吞吐量，在身体通信设备的发射器与接收器模块之间、在所述发射器和接收器之间的连接初始化之后被传送的数据通常在例如至少1MHz的频率的相对高载波频率处、并且通常在大约10MHz的频率处被传输。可选地，使用不同的载波频率。然而，为了具有能量高效的发射器和/或为了具有能量高效的唤醒接收器，使用相对低频率的信号来唤醒所述接收器模块是有利的。由此，预定义频谱范围被安排低于用于在发射器与接收器之间的连接初始化之后的通信的一个或多个载波频率。例如，预定义频谱范围是从50kHz到1MHz。或者，在另一示例中，预定义频谱范围是从100kHz到1MHz。或者，在另外的示例中，预定义频谱范围是从110kHz到500kHz。还有可能，唤醒信号例如在大约7MHz的频率处被传输。在该情况下，预定义频谱范围例如是从6.5到7.5MHz。

可选地，唤醒接收器包括控制器，所述控制器当能量接收水平检测器检测出阈值水平被超过时生成唤醒信号。控制器可以进一步控制所述时间间隔的开始和所述时间间隔的结束。换句话说，能量接收水平检测器耦合到控制器，并且当能量的总量超过能量阈值水平时，为控制器提供信号。控制器可以基于从能量接收水平检测器接收的信息决定生成唤醒信号。此外，控制器向能量接收水平检测器提供信号，该信号指示何时所述时间间隔开始和/或何时所述时间间隔结束。这样的信号例如可以是用于能量接收水平检测器的可选积分器的重置信号。控制器可以包括定时器，所述定时器在时间上规律的时刻生成被提供给能量接收水平检测器，以重置积分器的信号。控制器和/或定时器可以被配置为使用预定的固定长度的时间间隔，但在特定实施例中，连续的时间间隔的长度可以变化。

可选地，控制器被配置为确定所述能量阈值水平，以及以控制信号的形式将能量阈值水平提供给能量接收水平检测器。

可选地，控制器被配置为仅当能量接收水平检测器在两个或更多个连续时间间隔中检测出在预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量超过阈值水平时，生成唤醒信号。由此，当在第一时间间隔期间接收水平检测器检测出阈值水平已被超过时，控制器并不立即生成唤醒信号，而是所述控制器可以开始新的时间间隔，在所述新的时间间隔中接收水平检测器再次检测阈值水平是否被超过。控制器对在多少个连续的时间间隔期间阈值水平被超过进行计数，并且当预定义的最少连续间隔数被超过时生成唤醒信号。应当指出，控制器控制（连续的）时间间隔的开始和结束。在一个实施例中，所述连续的时间间隔具有相同的长度（例如预定义的固定长度），或者，所述连续的时间间隔具有可变的长度。该可选实施例的效果在于，假唤醒信号的生成明显是因为当在预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量在连续的时间间隔中大于阈值时，另一启用身体耦合通信的设备在用户身体的邻近处的可能性较大。由此，获得了更可靠的唤醒机制。

可选地，控制器被配置为检测从时间间隔的开始处起在多少个时间单位内在预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量超过阈值水平。换句话说，当控制器控制开始所述时间间隔时，开始进行时间测量，以检测在多少个时间单位内所述能量接收水平检测器检测到超过了所述阈值水平。这可以由计数器来完成，所述计数器从其在时间上接收到重置信号的时刻开始对时间单位进行计数。控制器可以被配置为在时间间隔的开始处重置计数，以及控制器可以被配置为当其从接收水平检测器接收到指示在预定义频谱范围中的信号能量的总量超过阈值水平的信号时，从计数器读取已计数的时间单位。知道在多少个时间单位内阈值水平已被达到可以是有利的，因为其与所接收的信号强度相关。

可选地，控制器被配置为基于在所述时间间隔的开始处与在预定义频谱范围中的所接收信号能量的总量超过阈值水平的时刻之间的时间单位的数量，生成接收信号强度指示信号。接收信号强度指示信号的生成还可以考虑能量阈值水平。在许多应用中，知道RSSI（接收信号强度指示）值是有用的，因为其表明关于所接收的信号的质量和/或所述信号的发射器的邻近度的信息。如果信号强度相对高，则发射器可以在直接邻近处和/或可以是大功率发射器，并且所接收的信号很可能具有相对高质量。该信息可以被主接收器使用，从而其可以更快和更好地与信号的发射器进行同步，并且该信号可以被主发射器使用，从而其以合适的信号强度水平传输回信号。此外，信号强度指示信号可以用于日志记录和/或调试。

可选地，控制器被配置为通过检测从在其中没有唤醒信号或数据信号经由身体传输信道传输的时间段的子间隔的开始处起在多少个时间单位内在预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量超过另外的阈值水平，估计所述时间段期间在预定义频谱范围中的噪声量或者干扰信号量。另一时间间隔的子间隔的长度比所述时间间隔的长度（其用于检测是否必须生成唤醒信号）更长，和/或另外的阈值水平比所述阈值水平（其用于检测是否必须生成唤醒信号）更低。

在该可选实施例中，控制器知道关于这一事实的信息：没有其他数据信号和/或唤醒信号正在经由身体耦合网络接收。例如，在顺序传输的两个连续数据分组之间，可以总是存在在其期间没有信号被传输的时间段。在该时间段期间，可以执行测量以检测耦合器的输出的噪声水平或由身体传输信道接收的和由耦合器接收的干扰信号的水平。在正常操作时，时间间隔（在其中检测出在预定义频谱范围中的所接收的能量的总量超过阈值水平）的长度和阈值水平被选取为使得在正常情况下噪声和干扰信号不会导致超过所述阈值水平。由此，为了检测在多少个时间单位内噪声或干扰信号会导致超过所述另外的阈值水平，所述另外的阈值水平必须比所述阈值水平更低，或者时间子间隔的长度必须比所述时间间隔更长。如果控制器包括计数器，则所述计数器可以用于对从子间隔的开始处起的时间单位进行计数。关于噪声和/或干扰信号的量的信息可以例如被主接收器使用，以用于更可靠地接收数据信号。如果该信息与RSSI值相组合，则可以确定信噪比。

可选地，主接收器被配置为，对从耦合器接收的信号进行分析以便检测通信类型标识值，所述通信类型标识值指示经由身体传输信道的即将到来的通信的特定通信类型。主接收器被进一步配置为当检测到特定通信类型标识值时，提供附加的唤醒信号以用于将身体耦合通信设备的其他电路配置在操作模式中。根据该可选实施例，提供附加装置以唤醒身体耦合通信设备的其他电路。特别地，根据该可选实施例，其他电路接收附加唤醒信号的时间比接收器模块接收唤醒信号的时间更晚，并且其他电路仅当已经检测到通信类型标识值时才接收附加唤醒信号。由此，如果另一设备正在经由身体传输信道传输信息，则其在与该可选实施例的接收器模块的通信可以继续之前必须传输这样的通信类型标识值。通信类型标识值还可以被其他电路使用，以启动特定行动，如对即将到来的通信类型所需的特定过程进行初始化，或为根据即将到来的通信类型的格式的特定回复进行准备。该可选实施例允许由接收器模块进行更多能量节省，因为其他电路在其被唤醒到操作模式中之前可以在较长时间中处在休眠模式中。还防止与不能够标识即将到来通信的类型的设备开始通信。

可选地，在耦合器处接收的、包括通信类型标识值的信号具有这样的功能：对消息进行广播，以便向与用户身体直接邻近的其他身体耦合通信设备指示哪些种类的服务可以由传输包括所述通信类型标识值的信号的设备提供。

可选地，通信类型标识值指示出以下中的一项：在即将到来的通信中所使用的协议、由传输唤醒信号的设备提供的服务或将被传输唤醒信号的设备使用的服务、即将到来的通信的安全级别。该附加信息可以帮助选择其他电路是否必须被唤醒，以及其他电路应当如何在操作模式中操作。

可选地，主接收器包括数据存储装置，所述数据存储装置用于存储由包括接收器模块的身体耦合通信设备支持和/或提供的通信类型标识值的列表。所述主接收器被配置为仅当通信类型标识值存在于通信类型标识值列表中时，才生成附加的唤醒信号。由此，根据该可选实施例，身体耦合通信设备的其他电路仅当其能够与具有通信类型标识值的发射器进行通信时才被唤醒。这防止了假唤醒，并且由此，在包括接收器模块的身体耦合通信设备中节省能量。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于身体耦合通信设备的收发器模块。所述收发器模块用于经由身体传输信道接收和传输信号。所述收发器模块包括根据本发明之前讨论的方面的实施例之一的接收器模块，并且包括耦合到耦合器的主发射器。耦合器还用于经由身体传输信道传输信号。主发射器被配置为经由信号传输数据，其中，所述信号经由身体传输信道来传输。主发射器被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作。应当指出，主发射器和主接收器不必是单独的硬件部分——它们例如可以被集成到单个主收发器中--为清楚起见，上面单独地讨论了部件/单元/模块。

应当指出，休眠模式是这样的模式，即：其中主发射器不处于操作中，并且不使用很多能量。甚至可以的是，在休眠模式期间，主发射器被完全关闭，并且只有监测唤醒信号的接收的小型监测电路是活动的。尽管在本发明的效果和优点的上下文中并非直接是重要的，但主发射器可以包括控制所述主发射器进入休眠模式的装置。这样的装置例如检测是否在预定义的时间间隔中不存在经由身体传输信道的通信活动。如果在预定义的时间间隔期间不存在通信，则主发射器可以被控制进入休眠模式。

可选地，当主接收器生成唤醒信号并且不生成附加唤醒信号时，所述主发射器接收所述唤醒信号，并且所述主发射器被配置为当接收到所述唤醒信号时在操作模式中操作。当所述主接收器还生成附加唤醒信号时，所述主发射器接收所述附加唤醒信号，并且所述主发射器被配置为当接收到所述附加唤醒信号时在操作模式中操作。

该可选实施例节省能量，因为主发射器可以在相对长的时间段中处在休眠模式中，并且当唤醒信号中的一个唤醒信号指示出主发射器必须被安排为在操作模式中时，所述主发射器开始使用能量。

可选地，主发射器被配置为在被配置为在操作模式中之后立即经由身体传输信道传输确认信号。所述确认信号指示出收发器模块已为随后的通信准备就绪，和/或所述确认信号指示出收发器模块能够处理由所接收的通信类型标识值所标识的特定通信类型。由此，传输带有所述通信类型标识值的唤醒信号的设备从所述确认信号得知，另一设备耦合到身体传输信道，以及随后所标识的通信类型的通信可以开始。

可选地，所述确认信号包括如下这样的信息，即：所述信息用于在收发器模块与传输带有通信类型标识值的唤醒信号的设备之间建立安全通信链路。

根据本发明的另外的方面，提供了一种身体耦合通信设备，其包括根据本发明的之前讨论方面的收发器模块，并且包括处理单元。所述处理单元被配置为对由收发器模块接收的数据和将由收发器模块传输的数据进行处理。所述处理单元还被配置为在休眠模式中和在操作模式中操作。当主接收器生成唤醒信号并且不生成附加唤醒信号时，处理单元接收所述唤醒信号，并且处理单元被配置为当接收到所述唤醒信号时在操作模式中操作。当主接收器还生成了附加唤醒信号时，所述处理单元接收附加唤醒信号，并且所述处理单元被配置为当接收到附加唤醒信号时在操作模式中操作。

身体耦合通信设备是非常能量高效的，因为当不存在经由身体传输信道的通信活动时，不仅收发器模块的模块可以处在休眠模式中，而且这样的设备的处理单元可以被安排为处于休眠模式中以便节省能量。随后，当信号经由身体传输信道接收并且这些信号满足特定条件（例如，预定义频谱范围中的足够能量，和/或信号包括已被识别的通信类型标识值）时，处理单元开始在操作模式中使用更多能量。

根据本发明的又一方面，提供了一种唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法。所述身体耦合接收器被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作，以及，所述身体耦合接收器被配置为经由信号接收数据，所述信号经由跟随用户身体的身体传输信道来传输。所述方法包括以下阶段：i）从身体传输信道接收信号，所述信号在所述身体耦合通信设备的耦合器处被接收，所述耦合器被配置为当用户直接邻近所述耦合器时经由所述身体传输信道接收信号，ii）对所接收的信号进行滤波，以获得已滤波信号，其包括在预定义频谱范围中的所接收的信号的频谱分量，所述预定义频谱范围与经由身体耦合传输信道被传输的唤醒信号相关，iii）基于已滤波信号检测在预定义频谱范围中的所接收的信号的能量是否超过能量阈值水平，以及iv）向身体耦合接收器提供唤醒信号，以用于配置身体耦合接收器处于操作模式中。

可选地，身体耦合通信设备包括被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作的至少一个另外的电路，以及，唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法进一步包括以下阶段：v）在已滤波信号中检测通信类型标识值，所述通信类型标识值指示出经由身体传输信道的即将到来通信的特定通信类型，以及vi）向另外的电路提供另外的唤醒信号，以便配置另外的电路处于操作模式中。应当指出，另外的电路可以是身体耦合通信设备的处理单元，或者可以是身体耦合通信设备的身体耦合发射器。

上面讨论的方法提供了与接收器模块、收发器模块、身体耦合通信设备和发射器模块相同的好处，并且具有类似的实施例，所述类似的实施例具有与所述模块和设备的对应实施例类似的效果。

可选地，提供了一种计算机程序，其包括用于促使处理器系统执行本发明的第五方面的方法的阶段的指令。

可选地，提供了一种如上面所描述的计算机程序，并且其被体现在计算机可读介质上。

通过参考在下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面是显而易见的并且将被阐明。

本领域的技术人员应当认识到，本发明的上面提到的选项、实现方式和/或方面中的两个或更多个可以采用任何被认为有用的方式来组合。

对应于对系统的所描述的修改和变型的、对所述系统、方法和/或计算机程序产品的修改和变型可以由本领域的技术人员基于本描述来执行。

附图说明

在图中：

图1示意地根据本发明示出了包括设备和模块的身体耦合通信系统的一个实施例，

图2示意地根据本发明的第一方面示出了身体耦合通信设备的唤醒接收器的一个实施例，

图3示意地示出了身体耦合通信系统的另一实施例，

图4a示意地示出了由发射器模块传输的信号和与接收器模块的操作相关的时间间隔，

图4b示意地示出了身体耦合通信系统的不同部件之间的信号传输，以及

图5示意地示出了唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法的一个实施例。

应当指出，在不同的图中由相同的参考标号指代的项具有相同的结构特征和相同的功能，或者是相同的信号。在已解释了这样的项的功能和/或结构的情况下，没有必要在详细描述中对其进行重复阐述。

图是纯图解性的，并且未按比例画出。特别为了清楚起见，强烈夸大了某些尺寸。

具体实施方式

第一实施例在图1中示出。图1示意地示出了包括第一身体耦合通信设备100和第二身体耦合通信设备180的身体耦合通信系统190的一个实施例。以及，第一身体耦合通信设备100和第二身体耦合通信设备180被配置为经由由用户150的身体形成的身体传输信道160来传送信号和数据。第一身体耦合通信设备100和第二身体耦合通信设备180当相应的设备的耦合器直接邻近所述用户身体时能够经由所述身体传输信道进行通信。直接邻近用户身体意味着耦合器和身体彼此处在允许经由用户身体的信号交换的最大距离之内。可选地，所述（直接邻近的）最大距离比10厘米更近或比5厘米更近。可选地，所述最大距离比2厘米更近。在本发明的一个可选实施例中，直接邻近意味着用户触摸第一身体耦合通信设备100和第二身体耦合通信设备180的相应耦合器。应当指出，仅当两个设备同时直接邻近用户身体时，所述通信才是可能的。

第一身体耦合通信设备100包括能够经由身体传输信道160接收信号、数据和信息的接收器模块101。接收器模块101包括耦合器102，所述耦合器102用于当身体直接邻近耦合器102时从身体传输信道接收信号。在一个实施例中，耦合器102包括两个金属板104，其形成耦合器102的两极。接收器模块101进一步包括耦合到耦合器102的主接收器106，并且进一步包括也耦合到耦合器102的唤醒接收器108。

主接收器106被配置为在操作模式中操作和在休眠模式中操作。在休眠模式中，主接收器106的多数电路被关闭并且不使用电力。在休眠模式中，主接收器106仅能够检测其是否接收到唤醒信号107，并且当其接收到唤醒信号107时，主接收器106被配置为进入操作模式，在所述操作模式中，主接收器106充分操作来经由身体传输信道160接收信号以及由此接收数据和信息。在一个可选实施例中，主接收器106包括如下这样的装置，即：用于检测经由身体传输信道的通信活动的缺乏。例如，当在预定的时间段期间没有经由身体传输信道160传输信号时，所述装置生成休眠信号，并且主接收器106被配置为在休眠信号被生成时进入休眠模式。主接收器106可以进一步被配置为对经由身体传输信道160接收的信号进行同步并对所接收的信号进行解调。已解调信号可以被提供给第一身体耦合通信设备100的其他电路（未示出），所述其他电路诸如例如是处理单元。

唤醒接收器108接收由耦合器102截获的信号。耦合器102的信号由带通滤波器（未示出）进行滤波以获得已滤波信号。所述带通滤波器仅允许特定的预定义频谱范围中的信号通过，并且使该预定义频谱范围之外的信号衰减。所述预定义频谱范围与经由身体传输信道传输的唤醒信号的频率相关。唤醒接收器108包括用于检测已滤波信号的能量是否超过能量阈值水平的装置。当超过能量阈值水平时，唤醒接收器108生成被提供给主接收器106的唤醒信号107。如之前讨论的，当唤醒信号107被主接收器106接收时，主接收器106被配置为进入其操作模式。由此，在主接收器106处于其休眠模式中并且唤醒接收器106没有生成唤醒信号107的时间段中，节省了电力。

第二身体耦合通信设备180也包括耦合器（未示出），并且包括发射器（未示出），所述发射器被配置为经由耦合器并且由此经由身体传输信道来传输信号。当第二身体耦合通信设备180想要经由身体传输信道发起通信时，第二身体耦合通信设备180经由身体传输信道160传输唤醒信号。唤醒信号例如是在唤醒频率处的正弦波，并且这些正弦波可以在唤醒时间段期间被传输。例如，在100毫秒期间，在100kHz处的信号可以被传输。例如，在连续时间段期间，在每个第一个0.5秒处，有一个信号在150 kHz处被传输。例如，诸如在美国专利申请公布US2012/0033584中描述的那样，可以传输微前导码（micro-preamble）。

在一个可选实施例中，预定义频谱范围（所述预定义频谱范围是唤醒信号在其内被传输/接收的频谱范围）低于正常数据通信经由身体传输信道执行的一个或多个频率。例如，从第二身体耦合通信设备180到第一身体耦合通信设备100的正常数据通信例如在10MHz的单个载波频率处或例如在从1MHz到50MHz的范围中的多个载波频率处执行。唤醒信号例如在100kHz处被传输，并且由此，预定义频率范围可以从90kHz到110kHz。

在一个实施例中，唤醒接收器108可以对所接收唤醒信号的幅度进行分析，以检测其能量是否超过能量阈值水平。然而，当接收到相对高的幅度水平的噪声或干扰时，这可以导致假的唤醒检测。由此，在另一实施例中，唤醒接收器在一个时间间隔期间确定在预定义频谱范围中接收的所接收能量的总量是否超过能量阈值水平。由此，对已滤波信号进行分析，以确定在所述时间间隔期间接收的能量的总量，并且，将所接收能量的总量与能量阈值水平进行比较，以及，如果所接收能量的总量大于能量阈值水平，则唤醒信号107被生成并提供给主接收器106。

主接收器106的一个示例性实施例可以在文档WO2010/049842中找到，然而，该文档中的主接收器必须进一步适配成在操作模式中或在休眠模式中操作。这可以由本领域的技术人员通过向该文档的主接收器提供开/关电路来完成，所述开/关电路当主接收器必须在休眠模式中操作时切断向主接收器的模块的供电，以及当该主接收器必须在操作模式中操作时向该主接收器的模块提供电力。

图2根据本发明的第一方面示意地示出了身体耦合通信设备的唤醒接收器200的一个实施例。唤醒接收器200例如可以在图1的第一身体耦合通信设备100中使用。唤醒接收器200包括用于检测预定频率范围中的信号能量是否超过能量阈值水平的电路218，并且，唤醒接收器200包括控制器202。

电路218从诸如例如图1的接收器模块101的耦合器102之类的耦合器接收信号250。信号250被提供给例如为差分放大器的放大器210，以生成已放大信号252。已放大信号252被提供给带通滤波器212，该带通滤波器允许预定义频谱范围（其是与唤醒信号相关的频谱范围）中的信号通过，并且使该预定义频谱范围之外的信号衰减。带通滤波器212生成已滤波信号254。已滤波信号254被提供给积分器214，该积分器214对在一个时间间隔期间的已滤波信号254的信号能量的量进行积分。积分器214生成被提供给检测器216的能量总量信号256。检测器216将能量总量信号256与能量阈值水平进行比较，并且当由所述能量总量信号指示的值大于能量阈值水平时生成被提供给控制器的阈值信号258。应当指出，积分器214的输出可以是连续的能量总量信号256，该能量总量信号256在所述时间间隔期间逐渐增大，并且由此，所接收的能量的总量只要一超过能量阈值，检测器216就生成阈值信号。然而，本发明不限于该实现方式，并且在其他实施例中，积分器214在所述时间间隔结束时向检测器216提供能量总量信号256，并且然后，当在预定义频谱范围中的所接收能量的总量在所述时间间隔期间的某处超过能量阈值水平时，仅在所述时间间隔结束时，检测器216能够生成阈值信号258。在本文档的下面，假设了积分器214的第一种类型的输出（如上面所讨论的）。

还应当指出，所呈现的电路218可以被实现为模拟电路、数字电路或这两者的组合。如果需要执行从模拟到数字信号的变换，则可以在所呈现的功能框之间添加合适的模拟到数字的转换。进一步应当指出，所呈现的电路是示例性的，并且技术人员能够找到和定义用于检测在预定义频谱范围中的信号能量是否超过能量阈值水平的其他解决方案。

在一个实施例中，当控制器202接收到阈值信号258时，控制器202生成唤醒信号274，该唤醒信号274用于将主接收器配置在操作模式中。在下文中讨论控制器的操作的可替换实施例。

控制器202可以被配置为向检测器216提供针对能量阈值水平的设置信号260。在特定实施例中，能够控制能量阈值水平可以是有利的。例如，当已知的是，噪声的量相对大并且生成了导致主接收器的不必要唤醒的假唤醒信号时，控制器可以决定提高能量阈值水平并且相应地指导检测器216。控制器202可以进一步被配置为向积分器214提供将积分器214的已积分值重置为零的重置信号262。这实际上意味着，重置信号262确定时间间隔何时开始，积分器在所述时间间隔期间确定在预定义频谱范围中的信号能量的总量。可选地，控制器202向积分器214提供确定时间间隔何时已结束的时间间隔结束信号（未示出）。在实际实施例中，重置信号262指示新的时间间隔何时开始，由此间接指示前一时间间隔已结束。在另一可选实施例中，控制器202可以被配置为向放大器210提供放大因数信号264，以便确定放大器210的放大因数。在特定情形下，增大或减小放大因数从而使唤醒接收器变得较不灵敏或更加灵敏可以是有利的。如之前讨论的，在具有太多假的唤醒信号生成的情形下，唤醒接收器的灵敏度可以通过减小放大因数而被降低。

在控制器的一个实施例中，控制器202包括决策逻辑208。决策逻辑208接收阈值信号258，并且决定唤醒信号274是否必须生成。决策逻辑208可以被实现为执行决策逻辑208的（一个或者多个）任务的专用硬件，从而可以关于能量用户对该专用硬件进行优化。可替换地，决策逻辑208可以借助于执行包括指令的计算机程序的（通用）处理器来实现，所述指令用于促使所述处理器执行决策逻辑208的任务。决策逻辑208可以具有许多任务。应当指出，控制器202也可以用专用硬件来实现，或者可替换地，控制器202整体可以使用通用处理器；并且，除决策逻辑208的功能之外，所述通用处理器还可以执行在下文中讨论的定时器和计数器的任务。

将由决策逻辑208执行的第一任务是决定生成唤醒信号274。如之前讨论的，只要一接收到阈值信号258，决策逻辑208就可以决定生成唤醒信号274。然而，在一个可替换实施例中，决策逻辑208可以被配置为仅当在两个或更多个随后的时间间隔中阈值信号258被接收时，才生成唤醒信号274。由此，在相对长时间段期间在预定义频谱范围中的信号超过能量阈值水平，并且由此，另一设备经由身体传输信道传输唤醒信号的可能性增大。决策逻辑208例如可以包括计数器，该计数器对在多少个连续时间间隔中阈值信号258被接收进行计数，并且如果已计数的值超过特定值，则生成唤醒信号274。

在上面描述的可选实施例中，决策逻辑208需要接收定时器信息。该定时器信息还可用于将由决策逻辑208执行的其他任务。在一个可选实施例中，控制器202包括定时器206，该定时器206被配置为接收重置信号270，以及当接收到重置信号270时，开始一个时间间隔。定时器206还被配置为接收指示时间间隔的所要求的长度的间隔长度信号271，以及被配置为当从接收重置信号270起已逝去具有由间隔长度信号271设置的长度的时间段时，提供超时信号272。应当指出，定时器206还可以被配置为通过接收间隔长度信号271来操作，以及在这样的实施例中，定时器206可以在预定义长度的一段时间之后生成超时信号272。定时器206可以具有内部时钟，该内部时钟被定时器206用于确定是否已逝去预定义长度的或由间隔长度信号271指示的长度的时间段。

决策逻辑208的第二任务可以生成重置信号262，该重置信号262向积分器214指示新的时间间隔开始。该重置信号262可以在与生成定时器206的重置信号270相同的时刻被生成。当定时器提供超时信号272时，当在该时间间隔期间没有接收到阈值信号258时，针对积分器214的重置信号262和针对定时器206的重置信号270随后被生成。

决策逻辑208的可选第三任务是生成设置信号260，该设置信号260向检测器216指示能量阈值水平。决策逻辑208可以接收用于适配能量阈值水平的附加输入（未示出）。能量阈值水平也可以被预先编程到决策逻辑208中。

决策逻辑208的可选第四任务是生成放大因数信号264，该放大因数信号264向放大器210指示从耦合器接收的信号250必须使用哪个因数来放大。决策逻辑208可以接收用于适配放大器210的放大因数的附加输入（未示出）。放大因数也可以被预先编程到决策逻辑208中。

决策逻辑208的另外的可选任务是生成RSSI（接收信号强度指示）信号276，该RSSI信号276指示在预定义频谱范围内的所接收信号的强度。特别是当积分器214连续地向检测器216提供能量总量信号256（提供已积分值）时，以及当检测器216在能量阈值水平被能量总量信号256超过时立即向决策逻辑提供阈值信号258时，决策逻辑可以检测从时间间隔开始（其由重置信号262指示）起在多少个时间单位内阈值信号258被生成。在重置信号262被提供给积分器214之后，阈值信号258被生成得越快，则在预定义频谱范围中的所接收的信号强度越强。控制器202可以包括用于对上面讨论的时间单位进行计数的计数器204。该计数器可以被配置为接收重置信号270，其将计数器204的已计数值重置为例如零。计数器204可以包括内部时钟（或与定时器206共享时钟），该内部时钟确定由计数器204进行计数的时间单位的长度。计数器204可以进一步包括用于接收锁存器信号268的另外的输入，并且当计数器204接收到锁存器信号268时，已计数信号266被提供给决策逻辑208，该已计数信号266指示在锁存器信号268被接收的时刻计数器204的值。决策逻辑208在时间间隔的起点处提供重置信号270（其是在与积分器接收到重置信号262相同的时刻）。随后，当决策逻辑208接收到阈值信号258时，决策逻辑208向计数器提供锁存器信号268，该计数器随后提供时间单位的已计数数量。随后，决策逻辑208能够生成RSSI信号276。当决策逻辑208还经由设置信号260来设置能量阈值水平和/或决策逻辑208还经由放大因数信号264来设置放大器210的放大因数时，决策逻辑208必须考虑这些设置来确定RSSI信号276的值。

在一个可选实施例中，决策逻辑208知道关于在其期间没有数据、信息或唤醒信号沿着身体传输信道被传输的时间段的信息。这些无传输的时间段可以用于检测身体传输信道的并且特别是预定义频谱范围中的噪声和/或干扰水平。在正常操作时，放大器210的放大因数、时间间隔的长度（其用于检测在预定义频谱范围中的所接收能量的总量是否大于阈值能量水平）以及由检测器216使用的能量阈值水平具有如下这样的值，即：仅仅基于预定义频谱范围中的噪声和干扰信号的能量的量，不会生成唤醒信号274，同时这些参数在正常/唤醒操作中被设置为使得当（相对弱的）唤醒信号经由身体传输信道被接收时生成唤醒信号274。为了检测噪声水平，决策逻辑208可以被配置为在没有数据或信息沿着身体传输信道传输的时间段中增大放大因数、扩大时间间隔或者降低能量阈值水平。当这些参数中的一个或多个参数的值被改变并且检测器216检测出所接收能量的总量超过能量阈值水平时，从（可能已扩展的）时间间隔开始到阈值信号258被生成时刻的时间单位连同参数的值是预定义频谱范围中的噪声和干扰信号水平的指示。如果决策逻辑208已改变了上面讨论的值中的一个值来检测噪声和干扰水平，并且阈值信号258在（可能已扩展的）时间间隔期间未被生成，则为了检测噪声和干扰信号水平，所述参数的值可以在随后的时间间隔中被改变甚至更多。应当指出，当上面讨论的时间段（其中没有数据或信息沿着身体传输信道传输）结束时，决策逻辑208必须将放大因数、时间间隔长度和能量阈值水平配置回其正常值，以便检测唤醒信号。应当进一步指出，决策逻辑可以基于已检测的噪声和干扰水平和已生成的RSSI（接收信号强度指示）信号276计算信噪比值，该信噪比值可以在SN（信号对噪声）比率信号（未示出）中被提供给身体耦合通信设备的其他电路或包括唤醒接收器200的接收器模块。

图3示意地示出了身体耦合通信系统300的另一实施例。身体耦合通信系统300包括第一身体耦合通信设备310和第二身体耦合通信设备380。为讨论身体耦合通信系统300的操作，先讨论第二身体耦合设备380。

第二身体耦合通信设备380包括耦合器384和发射器模块382。当用户150的身体直接邻近耦合器384时，第二身体耦合通信设备380能够经由身体传输信道160传输数据和信息。所述耦合器可以以与图1的第一身体耦合通信设备100的耦合器102类似的方式由两个金属板来体现。发射器模块382耦合到耦合器384，并且被配置为经由耦合器384和经由身体传输信道160向其他设备（例如向第一身体耦合通信设备310）传输信号。特别地，发射器模块382被配置为当启动与另一设备的通信时，生成唤醒信号，所述唤醒信号必须经由身体传输信道160传输，以便唤醒另一设备的接收器模块。在图3的示例中，唤醒信号被传输给第二身体耦合通信设备310（当这两个设备同时直接邻近用户150的身体时），以至少唤醒第一身体耦合通信设备310的主接收器318。发射器模块382被配置为在预定义频谱范围中传输唤醒信号。所述预定义频谱范围被选择用于传输唤醒信号。

在发射器模块382的特定实施例中，发射器模块382被配置为在唤醒信号中传输通信类型标识值。所述通信类型标识值指示/标识即将到来的通信的特定类型。由此，发射器模块382知道关于当被唤醒后启动与另一设备的通信时，将跟在后面的通信的类型。这种知道可以是基于由第二身体耦合通信设备380的其他电路提供给发射器模块382的信息。发射器模块382知道各种通信类型标识值，并且选择合适的值以用于即将到来的通信。例如，发射器模块382根据通信类型标识值来对唤醒信号的一部分进行调制。将在图4a的上下文中讨论唤醒信号/分组的一个示例。应当指出，通信类型标识值可以根据不同的调制方案被调制到唤醒信号中。本发明不限于特定调制方案。在一个实施例中，唤醒信号以第一信号部分开始，该第一信号部分包括用于唤醒同时直接邻近用户150的身体的其他身体耦合通信设备（诸如第一身体耦合通信设备310）的（主）接收器的足够能量。在唤醒信号的第一信号部分之后，第二信号部分跟随其后，通信类型标识值已被调制在所述第二信号部分中。

通信类型标识值指示/标识即将到来的通信的特定通信类型。通信类型的示例是将在即将到来的通信中使用的特定协议、或将由第二身体耦合通信设备380提供的服务、或由第二身体耦合通信设备380从直接邻近用户150的身体的一个或多个其他设备请求的服务。另一示例为：通信类型标识值指示即将到来的通信的安全级别。具有通信类型标识值的唤醒信号还可以具有如下这样的功能，即：对哪些类型的服务可以被提供给能够经由身体传输信道160接收信息的其他设备进行广播。

应当指出，第二身体耦合通信设备380还可以包括诸如接收器模块、处理电路等之类的其他电路。在本发明的上下文中，第二身体耦合通信设备380包括具有如以上讨论的特性的发射器模块是重要的。

第一身体耦合通信设备310包括耦合器102、收发器模块312和处理单元316。耦合器102与之前讨论的耦合器（例如见图1）类似。收发器模块312被配置为经由耦合器102并且由此经由身体传输信道160从和向同时直接邻近用户150的身体的其他设备接收和传输数据和信息。处理单元能够对经由收发器模块接收的数据或将经由收发器模块传输的数据进行处理。处理单元316例如运行应用的编程代码，所述应用例如经由显示器、经由输入装置和/或经由声音与用户交互。可替换地或附加地，处理单元316运行经由身体传输信道160提供的服务或服务的客户端。处理单元316耦合到收发器模块312，以便从收发器模块312接收已接收的数据，或提供数据以便向收发器模块312传输。处理单元316可以在不同模式中操作，所述不同模式中的一个模式至少是操作模式，在该操作模式中，其能够经由收发器模块312传输和接收数据和信息，以及，所述不同模式中的一个模式至少是能量节省模式，在该能量节省模式中，处理单元316并不完全能够经由收发器模块312接收和传输数据。处理单元316例如被配置为在没有经由收发器模块312的通信的时间段之后进入能量节省模式。

收发器模块包括接收器模块319和发射器模块314。根据之前的接收器模块的实施例，接收器模块319包括唤醒接收器200和主接收器318。唤醒接收器200、主接收器318和发射器模块314耦合到耦合器102。唤醒模块200与图2的唤醒模块200类似，并且具有类似的实施例。唤醒模块200当在预定义频谱范围中所接收的信号超过能量阈值水平时向主接收器318提供唤醒信号274。主接收器318被配置为在休眠模式中和在操作模式中操作。在休眠模式中，主接收器318的多数电路被关闭，并且能量被节省。在休眠模式中，主接收器318检测唤醒信号274是否被接收，以及，当唤醒信号274被接收时，主接收器318被配置为进入操作模式。在操作模式中，主接收器318完全地操作，并且主接收器318能够经由身体传输信道160接收数据和信息。主接收器318包括通信类型检测器317，该通信类型检测器317被配置为对从耦合器102接收的信号进行分析，以检测通信类型标识值（上面已在第二身体耦合通信设备380的上下文中对其进行了讨论）。由此，当唤醒接收器200在预定义频谱范围中接收到足够能量并且随后主接收器318被配置为在操作模式中时，由第二身体耦合通信设备380传输的唤醒信号的剩余部分被主接收器318接收，并由通信类型检测器317进行分析。主接收器318还可以使用所接收的唤醒信号的一部分来与第二身体耦合通信设备380的发射器模块382进行同步。

在一个实施例中，只要通信类型标识值一被通信类型检测器317检测出，则生成第一附加唤醒信号320和/或第二附加唤醒信号322。第一附加唤醒信号320被提供给主接收器314，以便将主接收器314配置在操作模式中。如将在稍后讨论的，主接收器314也能够在休眠模式中和在操作模式中操作，并且通信类型标识值的接收可以是用于唤醒主接收器314的有利触发。第二附加唤醒信号322被提供给处理单元316，以便将处理单元316配置在操作模式中。应当指出，通信类型检测器317可以只提供仅向其他模块指示其必须醒来的简单的附加唤醒信号320、322，但相应的附加唤醒信号320、322还可以包括检测出的通信类型标识值，从而例如该值可以用于开始进行特定应用或服务。

在主接收器318的另一实施例中，通信类型检测器317还包括在其中存储了所支持的通信类型的不同值的数据存储装置（未示出）--支持意味着在本发明的上下文中第一身体耦合通信设备310能够根据所标识的通信类型进行通信。由此，第一身体耦合通信设备310支持所标识的协议，或者能够提供或使用所标识的服务等。通信类型检测器317将检测出的通信类型标识值与存储的通信类型进行比较，并且仅当检测出的通信类型标识值在数据存储装置中的列表上时，生成第一附加唤醒信号320和/或第二附加唤醒信号322。

主发射器314被配置为当用户身体直接邻近用户150的身体时，经由耦合器102并且由此经由身体传输信道160传输数据和/或信息。主发射器314进一步被配置为在休眠模式中操作，在该休眠模式中，主发射器314的电路中的多数电路不操作以便节省能量，以及，主发射器314被配置为在操作模式中操作。当主发射器314接收到第一附加唤醒信号320时，主发射器314切换到操作模式，在该操作模式中，所述主发射器314在被处理单元316指导传输特定数据时能够传输数据信号。在特定实施例中，当主发射器314被配置为在操作模式中时，其经由身体传输信道传输确认信号，以便向已传输了唤醒信号的身体耦合通信设备指示出：第一身体耦合通信设备310为随后的通信准备就绪。确认信号还可以指示出收发器模块312能够处理在接收通信类型标识值中标识的特定通信类型。在另一实施例中，确认信号可以包括用于在第一身体耦合通信设备310与第二身体耦合通信设备380之间建立通信链路的另外的数据。这样的另外的数据的一个示例是用于在两个身体耦合通信设备之间建立安全通信链路的公钥或私钥。

作为术语处理单元316的代替，术语微控制器或者微处理器也可以被理解为在这样的微控制器或者微处理器与处理单元316具有相同功能的范围内。在一个实施例中，处理单元是如下这样的单元，即：该单元能够很好地处理第一身体耦合通信系统中的中断。一个示例性中断是唤醒信号274。作为直接向主接收器318提供唤醒信号274的代替，唤醒信号274可以被提供给处理该中断的处理单元316，并且处理单元316可以被配置为控制主接收器318处于操作模式中。相同情况适用于第一附加唤醒信号320。

图3还呈现了示例性第一身体耦合通信设备310的某些其他单元。第一身体耦合通信设备310还可以包括可以在休眠模式中和在操作模式中操作的主存储器326。在时间上身体耦合通信设备310的电路要求访问主存储器326的时刻，处理单元316可以生成存储器唤醒信号324以便将主存储器326配置在操作模式中。当第一身体耦合通信设备310能够应用安全编码/解码技术时，第一身体耦合通信设备310还可以包括安全单元330，该安全单元330被配置为对将传输的信息进行编码和/或对已接收的信息进行解码。安全单元330被配置为进入休眠模式或在操作模式中操作。当对身体耦合通信应用了安全性时，这样的安全单元330必须仅处在操作模式中。例如，在特定类型的通信中，可以应用安全性，而在其他类型的通信中，以非编码方式经由身体传输信道160传输信息。在这样的情形下，处理单元316可以被配置为生成安全唤醒信号328，该安全唤醒信号328被提供给安全单元330以便将安全单元330配置在操作模式中。

在一个实施例中，提供了用于身体耦合通信设备的发射器模块。发射器模块用于经由身体通信信道传输信号。发射器模块包括耦合器和主发射器。耦合器用于经由在用户身体直接邻近耦合器时由该身体形成的身体传输来传输信号。主发射器耦合到耦合器，并且被配置为传输预定义频谱范围中的唤醒信号，以便启动与接收器的通信。本发明的第四方面的发射器模块为与其他耦合器耦合到相同身体传输信道的接收器模块创建了节省能量的可能性，因为直到接收到唤醒信号之前，该接收器模块可以关闭该接收器模块的一部分。发射器模块可以通过传输唤醒信号向其他身体耦合通信设备的接收器模块指示其有意向开始经由身体传输信道进行通信。可选地，发射器模块的主发射器进一步被配置为传输通信类型标识值作为唤醒信号的一部分。通信类型标识值标识经由身体传输信道的即将到来通信的特定通信类型。由此，主发射器被配置为向其他设备指示其打算开始哪种类型的通信。这允许其他设备决定它们是否想要参加该通信。这允许其他设备当它们检测出它们不能或不愿意参加所指示类型的通信时节省能量。

图4示意地示出了由发射器模块传输的信号400和与接收器模块的操作相关的时间间隔。在图4a的顶端，用（数据）分组的格式呈现了信号400。信号400被细分为唤醒前导码信号402和类型ID信号404。唤醒前导码信号402包括用于唤醒将接收信号400的设备的主接收器的信号。唤醒前导码的一个示例例如是在例如100kHz的特定频率处的简单正弦信号。在许多实际实施例中，信号400的接收器必须将将要检测通信类型标识值的主接收器与发射器同步。唤醒前导码信号402也适于这样的同步。因此，在实际实施例中，唤醒前导码信号402的长度长到足以唤醒接收设备的主接收器以及允许主接收器与唤醒前导码信号402的发射器进行同步。随后，类型ID信号404包括通信类型标识值。在类型ID信号404中，将通信类型标识值调制到信号中。例如，使用了100kHz处的幅度调制。

在图4a的底端，采用时刻t0到t4画出了时间线。在t0处，接收到信号400的身体耦合通信设备的唤醒接收器（诸如图2的唤醒接收器200）开始一个时间间隔。该时间段在t1处结束。在t0与t1之间，唤醒接收器检查在预定义频谱范围（在其中传输唤醒信号的范围）中的所接收信号能量的总量是否大于能量阈值。如果是这样，则在随后的间隔中，在生成唤醒信号之前再次对此进行检查。由此，在t1处，唤醒接收器重置能量检测电路，并在t1与t2之间检查在预定义频谱范围中接收的能量的总量是否大于能量阈值水平。在该特定实施例中，如果在两个随后的时间间隔中能量总量大于能量阈值，则唤醒接收器在t2处生成唤醒信号，并将该唤醒信号提供给主接收器（诸如例如图3的主接收器318），该主接收器随后被切换到操作模式中。从t0到t2的时间阶段是第一唤醒阶段。在从t2到t4的第二唤醒阶段中，主接收器首先在开始于t2并结束于t3的时间段期间采用所接收的唤醒前导码信号402进行同步。当将主接收器与发射器进行同步时，主接收器尝试检测通信类型标识值（在类型ID信号404中传输）。这从时刻t3开始来完成，以及4处，当类型ID信号404结束时，检测出通信类型标识值，并且主接收器生成用于唤醒包括该主接收器的身体耦合通信设备的主发射器和/或处理单元的附加唤醒信号。由此，在t4处，第二唤醒阶段已结束。

图4b示意地示出了身体耦合通信系统的不同部件之间的信号传输和接收。在水平方向上，示出了不同身体耦合通信设备的不同部件。在左端，一条垂直线表示第二身体耦合通信设备Dev2（例如图3的第二身体耦合通信设备380）的主发射器TX。在图4b的右半边，三条垂直线分别表示第一身体耦合通信设备（例如图3的第一身体耦合通信设备310）的唤醒接收器WR、主接收器MR和主发射器MT。垂直方向呈现时间维度。

最初，第二身体耦合通信设备Dev2的主发射器TX经由身体传输信道传输图4a的信号400。与第二身体耦合通信设备Dev2一起直接邻近用户身体的第一身体耦合通信设备Dev1接收到所传输的信号400。最初，只有第一身体耦合通信设备Dev1的唤醒接收器WR被打开，并且接收到所传输的唤醒信号。特别地，唤醒前导码信号402被唤醒接收器WR接收，并且当唤醒接收器WR已在两个或更多个连续时间间隔中检测出所接收的能量总量大于能量阈值水平时，唤醒接收器WR生成主接收器唤醒信号（其在图1到图3的讨论中被命名为唤醒信号274），并将该主接收器唤醒信号提供给主接收器MR。主接收器MR当接收到主接收器唤醒信号时被配置为处于操作模式中。信号400的传输还未结束，其意味着主接收器MR接收到信号400的最后部分，其可以包括唤醒前导码信号402的剩余部分，并且其至少包括类型ID信号404。唤醒前导码的剩余部分可以用于将第一身体耦合通信设备Dev1的主接收器MR与第二身体耦合通信设备Dev2的主发射器TX进行同步。由主接收器MR对类型ID信号404进行解调，并且因此，检测通信类型标识值。当通信类型标识值被检测出时，由主接收器MR生成主发射器唤醒信号（图1到图3的讨论中的第一附加唤醒信号320）并将其提供给主发射器MT以便将主发射器MT配置在操作模式中。当主发射器MT处在操作模式中时，其向第二身体耦合通信设备Dev2的主发射器TX发送确认信号。还应当指出，在生成主接收器唤醒信号之前，第一身体耦合通信设备Dev1的主接收器MR可以首先检查检测出的通信类型标识值是否与被第一身体耦合通信设备Dev1支持的通信类型相关。应当指出，主接收器还可以或可替换地可以生成处理单元唤醒信号（未示出），并将该处理单元唤醒信号提供给第一身体耦合通信设备Dev1的处理单元（未示出）。

在图4a和图4b中，已假设当第二身体耦合通信设备Dev2传输信号400时，该信号400首次被第一身体耦合通信设备Dev1的唤醒接收器WR和/或主接收器MR直接、正确地接收。可以的是，第二身体耦合通信设备Dev2和/或第一身体耦合通信设备Dev1还未直接邻近用户身体，并且由此，信号400还未被第一身体耦合通信设备Dev1的唤醒接收器WR和/或主接收器MR接收。在实际实施例中，当第二身体耦合通信设备Dev2想要启动与另一身体耦合通信设备的通信时，只要第二身体耦合通信设备Dev2未接收到确认信号，则第二身体耦合通信设备Dev2的主发射器TX就定期传输信号400。参考了微前导码被定期传输以启动通信的美国专利申请US2012/0033584。

图5示意地示出了唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法500的一个实施例。所述身体耦合接收器被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作，以及，所述身体耦合接收器被配置为经由信号接收数据，其中所述信号经由跟随用户身体的身体传输信道来传输。所述方法包括以下阶段：i）从身体传输信道接收502信号，所述信号在身体耦合通信设备的耦合器处被接收，所述耦合器被配置为当用户直接邻近该耦合器时经由身体传输信道接收信号；ii）对所接收的信号进行滤波504，以获得已滤波信号，其包括在预定义频谱范围中的所接收的信号的频谱分量，所述预定义频谱范围与经由身体耦合传输信道被传输的唤醒信号相关；iii）基于已滤波信号检测506在预定义频谱范围中的所接收的信号是否超过能量阈值水平；iv）向身体耦合接收器提供508唤醒信号，以便配置该身体耦合接收器处于操作模式中。身体耦合通信设备可选地包括至少一个另外的电路，其被配置为在休眠模式中操作，并且其被配置为在操作模式中操作。所述方法可选地包括以下进一步的阶段：v）在已滤波信号中检测510通信类型标识值，所述通信类型标识值指示出经由身体传输信道的即将到来通信的特定通信类型；vi）向另外的电路提供512另外的唤醒信号，以便将该另外的电路配置在操作模式中。

在一个可选实施例中，提供了一种计算机程序，其包括用于促使处理器系统执行上面的方法的指令。可选地，所述计算机程序被体现在计算机可读介质中。

总的来说，本发明提供了一种用于身体耦合通信设备的接收器模块、发射器模块、收发器模块和唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法。所述身体耦合通信设备的接收器模块包括耦合器，所述耦合器用于经由跟随用户身体的身体传输信道来接收信号。接收器模块的唤醒接收器和主接收器耦合到耦合器。所述主接收器可以在休眠模式中和在操作模式中操作。当在预定义频谱范围中经由身体传输信道所接收的信号超过能量阈值水平时，唤醒接收器生成唤醒信号。所述唤醒信号被提供给身体耦合通信设备的电路，以便直接或间接地将主接收器配置在操作模式中。

应当指出，上面提到的实施例图示而非限制本发明，并且，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本领域的技术人员将能够设计许多可替换实施例。

在权利要求中，被放入圆括号之间的任何参考标记不应当被解释为限制该权利要求。使用动词“包括”及其词形变化不排除存在除那些在权利要求中陈述的之外的元件或步骤。在元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括几个不同元件的硬件和借助于适当编程的计算机来实现。在列举了几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个装置可以由硬件的一项和相同项来体现。特定措施在彼此不同的从属权利要求进行详述的单纯事实并不指示出不能对这些措施的组合加以利用。

Claims (20)

1.一种用于身体耦合通信设备并且被适配成经由身体传输信道接收信号的接收器模块，所述接收器模块包括：

-耦合器，其用于从在用户的身体直接邻近所述耦合器时由所述身体形成的身体传输信道接收信号，

-主接收器，其耦合到所述耦合器，所述主接收器被配置为经由通过所述身体传输信道传输的信号来接收数据，所述主接收器被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作，

-唤醒接收器，其耦合到所述耦合器，所述唤醒接收器被配置为向所述身体耦合通信设备的电路提供唤醒信号，以用于直接或间接地将所述主接收器配置在操作模式中，

其中

-所述唤醒接收器包括带通滤波器，所述带通滤波器用于允许在预定义频谱范围中的信号通过，所述预定义频谱范围与经由所述身体传输信道传输的唤醒信号相关，

-所述唤醒接收器被配置为当在所述预定义频谱范围中由所述耦合器接收的信号能量超过能量阈值水平时，生成唤醒信号，以及

-所述唤醒接收器包括能量接收水平检测器，所述能量接收水平检测器被配置为检测在一个时间间隔期间在所述预定义频谱范围中由所述耦合器接收的信号能量的总量是否超过所述能量阈值水平。

2.根据权利要求1所述的接收器模块，其中所述唤醒接收器包括控制器，所述控制器被配置为当所述能量接收水平检测器检测出超过了所述阈值水平时生成所述唤醒信号，并且所述控制器被配置为控制所述时间间隔的开始和所述时间间隔的结束。

3.根据权利要求2所述的接收器模块，其中所述控制器被配置为仅当所述能量接收水平检测器在两个或更多个连续时间间隔中检测出在所述预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量超过所述阈值水平时，生成所述唤醒信号。

4.根据权利要求2所述的接收器模块，其中所述控制器被配置为检测从所述时间间隔的开始处起在多少个时间单位内在所述预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量超过所述阈值水平。

5.根据权利要求4所述的接收器模块，其中所述控制器被配置为基于所述时间间隔的开始处与在所述预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量超过所述阈值水平的时刻之间的时间单位的数量，生成接收信号强度指示信号。

6.根据权利要求2所述的接收器模块，其中所述控制器被配置为通过检测从在其中没有唤醒信号或数据信号经由身体传输信道传输的时间段的时间子间隔的开始处起在多少个时间单位内在预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量超过另外的阈值水平，估计所述时间段期间在所述预定义频谱范围中的噪声量或者干扰信号量，其中，所述时间的子间隔的长度比所述时间间隔长，和/或所述另外的阈值水平比所述阈值水平低。

7.根据权利要求1所述的接收器模块，其中所述主接收器被配置为对从所述耦合器接收的信号进行分析，以便检测通信类型标识值，所述通信类型标识值指示经由所述身体传输信道的即将到来的通信的特定通信类型，所述主接收器进一步被配置为当检测出所述特定通信类型标识值时，提供附加的唤醒信号，以用于将所述身体耦合通信设备的其他电路配置在操作模式中。

8.根据权利要求7所述的接收器模块，其中所述通信类型标识值指示以下中的一项：

-将在即将到来的通信中使用的协议，

-经由即将到来的通信提供的服务，

-将在即将到来的通信中使用的服务，

-即将到来的通信的安全级别。

9.根据权利要求7所述的接收器模块，其中所述主接收器包括数据存储装置，其用于存储由包括所述接收器模块的身体耦合通信设备支持和/或提供的通信类型的通信类型标识值的列表，并且所述主接收器被配置为仅当所述通信类型标识值存在于所述通信类型标识值列表上时，生成所述附加的唤醒信号。

10.根据权利要求1所述的接收器模块，其中所述预定义频谱范围被安排在身体耦合通信频谱范围中，所述身体耦合通信频谱范围低于用于经由所述身体传输信道传送数据的载波频率。

11.一种用于身体耦合通信设备并且用于经由身体传输信道接收和传输信号的收发器模块，所述收发器模块包括

-根据权利要求1到6以及10中的任一项所述的接收器模块，其中所述耦合器还用于经由所述身体传输信道传输信号，

-耦合到所述耦合器的主发射器，所述主发射器被配置为经由通过所述身体传输信道传输的信号来传输数据，所述主发射器被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作。

12.一种用于身体耦合通信设备并且用于经由身体传输信道接收和传输信号的收发器模块，所述收发器模块包括

-根据权利要求7到9中的任一项所述的接收器模块，其中所述耦合器还用于经由所述身体传输信道传输信号，

-耦合到所述耦合器的主发射器，所述主发射器被配置为经由通过所述身体传输信道传输的信号来传输数据，所述主发射器被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作。

13.根据权利要求11所述的收发器模块，其中

-所述主发射器还接收所述唤醒信号，并且所述主发射器被配置为当接收到所述唤醒信号时在操作模式中操作。

14.根据权利要求12所述的收发器模块，其中

-所述主发射器接收所述附加的唤醒信号，并且所述主发射器被配置为当接收到所述附加的唤醒信号时在操作模式中操作。

15.根据权利要求13所述的收发器模块，其中所述主发射器被配置为在被配置为在操作模式中之后立即经由所述身体传输信道传输确认信号，其中所述确认信号指示出所述收发器模块对随后的通信准备就绪，和/或所述确认信号指示出所述收发器模块能够处理由所接收的通信类型标识值标识的特定通信类型。

16.根据权利要求14所述的收发器模块，其中所述主发射器被配置为在被配置为在操作模式中之后立即经由所述身体传输信道传输确认信号，其中所述确认信号指示出所述收发器模块对随后的通信准备就绪，和/或所述确认信号指示出所述收发器模块能够处理由所接收的通信类型标识值标识的特定通信类型。

17.一种身体耦合通信设备，其包括

-根据权利要求11、13和15中的任一项所述的收发器模块，

-处理单元，其用于处理由所述收发器模块接收的数据或将经由所述收发器模块传输的数据，其中所述处理单元还被配置为在休眠模式和操作模式中操作，以及

-所述处理单元还接收所述唤醒信号，并且所述处理单元被配置为当接收到所述唤醒信号时在操作模式中操作。

18.一种身体耦合通信设备，其包括

-根据权利要求12、14和16中的任一项所述的收发器模块，

-处理单元，其用于处理由所述收发器模块接收的数据或将经由所述收发器模块传输的数据，其中所述处理单元还被配置为在休眠模式和操作模式中操作，以及

-所述处理单元接收所述附加的唤醒信号，并且所述处理单元被配置为当接收到所述附加的唤醒信号时在操作模式中操作。

19.一种唤醒身体耦合通信设备的身体耦合接收器的方法，所述身体耦合接收器被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作，并且所述身体耦合接收器被适配成经由信号接收数据，所述信号经由通过用户身体形成的身体传输信道来传输，所述方法包括以下阶段：

-从所述身体传输信道接收信号，所述信号在所述身体耦合通信设备的耦合器处被接收，所述耦合器被配置为当用户直接邻近所述耦合器时，经由所述身体传输信道接收信号，

-对所接收的信号进行滤波，以便获得已滤波信号，所述已滤波信号包括在预定义频谱范围中的所接收的信号的频谱分量，所述预定义频谱范围与经由所述身体耦合传输信道传输的唤醒信号相关，

-基于所述已滤波信号，检测在一个时间间隔期间在所述预定义频谱范围中的所接收的信号能量的总量是否超过能量阈值水平，

-如果已检测出所接收的信号能量的总量超过所述能量阈值水平，则向所述身体耦合接收器提供唤醒信号，以便将所述身体耦合接收器配置在操作模式中。

20.根据权利要求19所述的方法，所述身体耦合通信设备包括至少一个另外的电路，其被配置为在休眠模式中操作和在操作模式中操作，所述方法还包括在所述身体耦合接收器中实现的以下阶段：

-在所述已滤波信号中检测通信类型标识值，所述通信类型标识值指示出经由所述身体传输信道的即将到来的通信的特定通信类型，

-向所述另外的电路提供另外的唤醒信号，以便将所述另外的电路配置为在操作模式中。