CN105556911A - 具有自动干扰抑制的唤醒接收器 - Google Patents

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Abstract

为低功率无线电设备提供自动干扰抑制。无线电设备一般包括：天线；整流器；比较器；以及相关器。比较器从整流器接收输入信号，将输入信号与参考信号进行比较并且输出数字信号。相关器又从比较器接收数字信号，将数字信号与唤醒码相关并且当数字信号与唤醒码高度相关时输出具有高值的唤醒信号。无线电设备还包括自动阈值控制器，该自动阈值控制器调整比较器的灵敏度。应注意的是，整流器、比较器、相关器和自动阈值控制器部分地由具有仅在亚阈值区中操作的晶体管的电路所组成。

Description

具有自动干扰抑制的唤醒接收器
政府条款
本发明利用国家科学基金会所授予的授权号(grantnumber)CNS1035303下的政府支持来做出。政府对本发明具有某些权利。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年9月19日提交的美国实用新型申请14/490,786的优先权，并且要求于2013年9月20日提交的美国临时申请61/880,206的权益。以上申请的全部公开内容通过引用合并到本文中。
技术领域
本公开内容涉及低功率无线电设备，并且更特别地涉及具有自动干扰抑制的唤醒接收器。
背景技术
无线传感器大多数时间处于其无线电设备关闭的超低功率睡眠状态下以保存能量。这提出了针对远程唤醒和对这些节点进行同步的问题。唤醒无线电设备(WRX)是可行的解决方案，但是仅在它们的有功功率在节点的睡眠功率以下时唤醒无线电设备才是可行的解决方案，否则WRX功率处于支配地位且决定节点的寿命。在数字睡眠功率被报告在nW范围内的情况下，这对WRX设计提出了重大的挑战。用于减少WRX的功率的简单方法是减少灵敏度，这对于短程通信以及在当主要目标是多年的寿命时是可容忍的。例如，在-40dBm的接收器灵敏度的情况下，在仅0dBm发送功率的情况下以400MHz进行6m通信是可以的。这适合于宽范围的医疗和物联网应用。
大多数公开的WRX使用能量检测架构来保持功率较低，然而，在适当频率处的任何信号均能触发这些无线电设备的错误唤醒，并且错误唤醒产生节点上的大量的浪费能量。为了防止上述问题，WRX必须具有足够的本地处理，以在不使用节点的主处理器的情况下将唤醒事件与干扰区分开。本公开内容提出了包括晶体参考、干扰补偿和所有必要基带处理的116nW唤醒接收器，使得需要可选的31位码来触发唤醒信号。前端在由片外带选滤波器(bandselectfilter)和匹配网络所调谐的宽频率范围上进行操作，并且前端被表示在403MHzMICS频带以及915MHz和2.4GHzISM频带中。另外地，基带处理器实现自动阈值反馈以检测干扰源的存在并且动态地改变接收器的灵敏度，从而缓解先前的能量检测WRX所固有的阻塞问题。
该部分提供了与不一定是现有技术的本公开内容有关的背景信息。
该部分提供了与不一定是现有技术的本公开内容有关的背景信息。
发明内容
该部分提供了本公开内容的总体概述，并且并非是对本公开内容的完全范围或所有特征的详尽公开。
公开了一种低功率无线电设备。该无线电设备一般包括：天线，整流器，比较器和相关器。整流器经由天线接收RF信号并且生成整流输入信号。比较器又从整流器接收输入信号，将输入信号与参考信号进行比较并且输出数字信号。相关器从比较器接收数字信号，将数字信号与唤醒码相关并且输出唤醒信号，其中，当数字信号与唤醒码之间的相关超过相关阈值时唤醒信号具有高值，并且当与唤醒码之间的相关小于相关阈值时唤醒信号具有低值。整流器、比较器和相关器中的每一者均部分地由具有仅在亚阈值区(subthresholdregion)中操作的晶体管的电路所组成。
在一种实施方式中，整流器进一步被限定为迪克森乘法器(DicksonMultiplier)电路。
在一些实施方式中，相关器进一步通过并行地操作的多个相关器而被限定，使得每个相关器从输入信号的位片接收不同的移位样本并且将移位样本与唤醒码进行比较。
低功率无线电设备可以包括自动阈值控制电路，该自动阈值控制电路被配置成从比较器接收数字信号并且对参考信号进行调整以改变接收器的灵敏度。更具体地，当来自数字信号的具有高值的连续样本的数目超过第一阈值时自动阈值控制电路减小比较器电路的灵敏度，并且当来自数字信号的具有低值的连续样本的数目超过第二阈值时自动阈值控制电路增大比较器电路的灵敏度。同样，自动阈值控制电路优选地部分地由具有仅在亚阈值区中操作的晶体管的数字电路所组成。
低功率无线电设备还包括振荡器，该振荡器生成时钟信号，其中，比较器、相关器和自动阈值控制均由该振荡器提供时钟。
在一些实施方式中，振荡器包括晶体和振荡器电路，其中，振荡器电路包括跨晶体而耦接的放大器，并且通过反馈电路使该放大器偏置以在最小功耗的情况下维持晶体的振荡。
低功率无线电设备还可以包括电耦接在天线与整流器之间的低功率放大器。
在一些实施方式中，整流器、比较器电路、相关器电路、自动阈值控制电路和振荡器电路被实现为集成电路。
根据本文中提供的描述，其他的应用领域将变得明显。在该概述中的描述和具体示例仅意在说明的目的并且并非意在限制本公开内容的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅出于对所选实施方式的说明目的，并且这些附图并非所有可能的实现并且并非意在限制本公开内容的范围。
图1是描绘示例唤醒无线电设备的架构的框图；
图2是可以用在唤醒无线电设备中的示例整流器电路的示意图；
图3A是可以用在唤醒无线电设备中的示例振荡器电路的示意图；
图3B是示出50kHz晶体的固有值的示意图；
图4是可以用在唤醒无线电设备中的示例比较器和自动阈值控制电路的示意图；
图5是可以用在唤醒无线电设备中的相关器电路的示意图；
图6是示出无线电设备的拒绝未被编程以检测的码的能力的曲线图；
图7A是示出在正常操作期间唤醒无线电设备的瞬态响应的曲线图；
图7B是示出在存在干扰源期间唤醒无线电设备的瞬态响应的曲线图；以及
图8A和图8B是分别描绘相对于信号强度和相关器阈值的唤醒错误率的曲线图。
贯穿附图中的若干个视图，相应附图标记指示相应部件。
具体实施方式
现在将参考附图来更全面地描述示例实施方式。
图1描绘了示例唤醒无线电设备10的架构。无线电设备10一般包括天线12、整流器14、比较器16和相关器18。无线电设备10还可以包括带选滤波器13、振荡器11和自动阈值控制电路19。在示例实施方式中，振荡器11、整流器14、比较器16和自动阈值控制电路19被实现为集成电路；然而，天线12、滤波器13和对振荡器11进行驱动的晶体被定位在片外。要注意的是，这些电路使用厚氧化物PMOS头部(header)来提高睡眠功率。要理解的是，关于图1仅讨论无线电设备的相关部件，但是可能需要其他部件(例如控制器或音频输出)来构造操作设备。本公开内容部件也考虑部件的其他布置。
在操作期间，天线12被配置成接收RF信号。RF信号首先传递通过输入匹配网络(即，滤波器13)，该输入匹配网络在信号进入片上之前对信号进行滤波和增强。在示例实施方式中，使用二元件片外匹配网络(2elementoff-chipmatchingnetwork)并且该二元件片外匹配网络被提供有无源5dB升压。芯片的输入阻抗在网络分析器上被测量为400MHz处的23-j35Ω，所以使用12pF串联电容器和15.7nH并联电感器。由于用于防止整流电压超过FET的击穿电压的电压限制器而导致输入阻抗的Q因子较低，所以可以实现宽带匹配网络。还可以使用诸如体声谐振器(bulkacousticresonator)、膜体声谐振器(filmbulkacousticresonator)或表面声波滤波器的设备来调谐至期望操作频率。
由于已经减少了灵敏度，所以不需要低噪声放大器来放大接收信号。作为替代，如图1中所示，零功率RF整流器14取代了放大器，从而节省了大量功率并且使得能够在毫微瓦范内进行通信。在其他实施方式中，低噪声放大器可以在滤波器13与整流器14之间被置于片上。
整流器14被配置成从天线接收RF信号并且生成整流输入信号。图2描绘了整流器14的示例实施方式。在示例实施方式中，输入的信号是开关键控(OOK)形式的，并且因此整流器14输出具有脉冲形状的信号。为了这样做，除了包括整流器的所有晶体管均在亚阈值中操作以外，整流器14的结构与迪克森乘法器电路类似。因此，由于小的RF输入，输出电压计算是不同的。在示例实施方式中，使用30级来以快速充电时间实现足够的RF增益，然而也考虑更多或更少的级。输入的信号可以采取其他形式(例如，FSK)并且因此可以不需要任何整流或者需要不同类型的整流。因此，本公开内容也考虑针对整流器14的其他电路布置。
振荡器11提供了针对唤醒无线电设备10的参考时钟。参照图3A和图3B，振荡器11包括片外晶体31(例如，50kHz)和在亚阈值区中操作的片上振荡器电路。在示例实施方式中，振荡器的主放大器(primaryamplifier)32是具有电阻反馈的逆变器。晶体的反馈电路包括电流镜33和RC滤波器34，RC滤波器34从晶体输出中抽出DC电平并且对电流镜33进行调谐。使用一对缓冲器35来对振荡器输出进行成形。
图3B示出了50kHZ晶体的固有值。出于说明目的，使用这些固有值和下面的等式1来计算必须引入以实现所维持的震荡的放大器的跨导。
其中，C和C0表示晶体的动态电容(motionalcapacitance)和并联电容(shuntcapacitance)，ω是谐振频率，晶体的Q因子以及C1和C2是电路中的负载电容。如果主放大器32在其中gm/iD率是大约10的近阈值区中被偏置，则达到该临界gm值的电流消耗是大约20nA。初始地，主放大器32的跨导远大于快速增大振荡幅度所需要的晶体的临界跨导gm。然而，随着振荡幅度增大，振荡的DC电平也下降，并且在反馈中使用该共模信号以制约主放大器直到其稳定为所维持的震荡为止。测量结果示出了当使用1.2V供电来维持震荡时总功耗是30nW。然后震荡被缓冲，以提供针对无线电设备的参考时钟。虽然已经特别参考了实现低功耗的振荡器，但是诸如环形振荡器、LC振荡器、电阻振荡器或锁相环电路的其他类型的振荡器也被考虑在本公开内容的范围内。
图4描绘了具有自动阈值控制的比较器16的示例实施方式。比较器电路16从整流器14接收输入信号，并且将输入信号与参考信号(即，偏移电压)进行比较。当输入信号超过参考信号时比较器电路16输出具有高值的数字信号，并且当输入信号未超过参考信号时比较器电路16输出具有低值的数字信号。要注意的是，比较器16部分地由具有仅在亚阈值区中操作的晶体管的数字电路所组成。在示例实施方式中，比较器电路16通常被称为再生增益动态比较器，该再生增益动态比较器应用由振荡器11提供时钟的再生反馈。两个独立的电流偏置均由4位二进制加权电流数字至模拟转换器来控制。比较器阈值可以被编程为4位二进制加权值以对无线电设备的灵敏度进行调谐。比较器电路可以更一般地视为解调器，并且因此可以被其他类型的解调电路(例如模拟至数字转换器)所取代。
由自动阈值控制器19控制比较器的偏移电压以克服干扰信号。自动阈值控制器19监视来自比较器16的输出的样本达预定义时间段(例如，一个31位码时段)。如果高值的数目(即，1的数目)大于可编程值，则认为干扰信号存在，并且自动阈值控制器19将增大比较器的阈值，以使接收器的灵敏度高于干扰信号的灵敏度。当在比较器的输出处的低值的数目(即，0的数目)达到不同的可编程值时，则认为干扰信号离开，并且ATC减小阈值以增大接收器的灵敏度。在两个可编程阈值的值之间添加迟滞(hysteresis)以消除极限环(limitcycle)。利用该机制，比较器能够拒绝干扰信号，并且即使干扰信号被BPSK或OOK所调制，比较器阈值也被设置成在干扰的最大水平以上，所以比较器将产生正确的输出。
参照图5，相关器18连续地将输入RF信号中嵌入的码与由相关器存储的唤醒码进行比较。当相关结果超过相关阈值时相关器18又输出具有高值的唤醒信号，并且当相关结果未超过相关阈值时相关器18输出具有低值的唤醒信号。可以将唤醒信号用作另外的无线电部件的激活信号。例如，可以使用唤醒信号来激活在低功耗模式(例如，睡眠模式)下操作的控制器、另外的无线电收发器(例如，蓝牙收发器)或另外的无线电部件，或者对其进行上电。设想的是，唤醒信号可以具有无线电设备之外的应用，例如无线传感器等。
在示例实施方式中，四个相关器51的组连续地将过采样比较器位流与可编程唤醒码(例如，31位金氏码(Goldcode))相关。这与发送码同步，并且仅在接收到期望码时发出唤醒输出。金氏码是二进制序列的集合，集合当中的这些二进制序列的互相关被限制到三个值中。在实现CDMA时通常使用金氏码。在示例实施方式中，利用两个线性反馈移位寄存器52和异或(XOR)门53来实现金氏码。实现了具有三个配置位的31位金氏码。在示例实施方式中，过采样比较器位流的最后两位用在相关中。也就是说，相关器将每个位片中的最后两个样本与码进行比较，并且因此每个31位码产生总共62个比较。可编程相关器阈值使得用户能够定义1与61之间的值，为了宣布接收到指示有效唤醒事件的码，则该值必须被超过。较低的相关器阈值意指较少的位需要与码匹配，从而提高了灵敏度但产生较多的错误唤醒。较高的相关器阈值防止了错误的唤醒，但也减小了接收器的灵敏度。虽然参考了CDMA和金氏码，但是要理解的是，唤醒无线电设备可以采用其他类型的码。
为了将接收器与发送码同步，由于接收器被过采样(例如，四次)，所以四个相关器51同时操作并且每个相关器51接收每个位片的移位样本。在每个相关器中，31位金氏码的所有可能移位同时与输入位流相关，使得在单个31位序列之后，接收器被确保与唤醒信号同步。基于码移位和接收器与发送器之间的相位差，每个并行相关器51将具有不同数目的正确比较。如果四个相关器结果中的任一个大于相关器阈值，则将断言唤醒信号。
在本公开内容的另一方面中，上述的相关器电路、自动阈值控制电路和振荡器电路可以被组合以形成低功率基带处理器。这样的基带处理器可以与已经对数据进行解调的任何类型的接收器对接，该数据已经被转换到数字领域并且用作对相关器电路的输入。
图6论证了接收器的拒绝未被编程以检测的码的能力。在该设定中，任意波形发生器(AMG)和向量信号发生器(VSG)正在背对背地发送两个不同的码。然后信号被分路(split)并且被发送至两个不同的WRX，这两个不同的WRX各自被编程成在接收不同的码时唤醒。顶部的图示出了发送OOK信号、以及每个WRX当接收其自身的码时而并非当接收其他WRX的码时触发其唤醒信号。
在图7A中示出接收31位码的唤醒无线电设备10的详细瞬态操作。WRX自动地与输入位流同步。顶部的两个轨迹示出了RF信号以及将信号转换成基带的RF整流器。第三个轨迹示出了由振荡器以4X数据率提供时钟的比较器的输出，并且最后的轨迹是由相关器触发的唤醒信号。通过选择由相关器块使用的不同的码，WRX能够进行CDMA。
如果干扰信号足够强以超过比较器阈值(使位片器(bit-slicer)饱和)，则ATC增大比较器的阈值直到比较器的阈值高于干扰信号为止。可以在图7B中看到该操作的瞬变。顶部的信号是接收RF信号，该接收RF信号在8ms处被2.4GHz音调(tone)所阻塞。在干扰源存在的情况下，比较器初始地输出1，使得接收器不能接收该码。在15ms之后，ATC已经将比较器的阈值上升成高于干扰源，并且WRX重新得到同步。
图8A示出了针对403MHz、915MHz和2.4GHz频带的芯片误码率(BER)曲线。灵敏度在403MHz范围中是最佳的。图8B示出了随着相关器阈值改变的BER。使用2.4GHz频带中的-40dBm信号来进行测量。该图还示出了该阈值对错误唤醒的影响。根据这两个数据集合，可以将相关器阈值设置成最大灵敏度，同时使错误唤醒的可能性最小化。
在示例实施方式中，唤醒无线电设备10具有116nW的有功功率，其具有由厚氧化物头部所提供的18pW的睡眠功率。可以在下面的表I中得到全部功率分解。数字基带处理消耗了WRX中的大多数功率。
表I
功率分解和接收器规格
本公开内容介绍了低功率唤醒无线电设备，该低功率唤醒无线电设备使用CDMA码来提供对来自带内干扰源和带外干扰源的干扰的抑制。在减小灵敏度规格的情况下，零功率RF能量采集器的使用被用作接收器的RF前端，并且实现亚阈值设计以将整个无线电设备保持在毫微瓦功率区中。在小于典型传感器节点的睡眠功率的功率的情况下，当节点在睡眠时WRX并非能量主电路并且WRX能够提供对错误唤醒的拒绝，使得其对于传感器节点是非常适合的同步技术。
在以上阐述的示例中，唤醒接收器被编程有单个唤醒码。在其他实施方式中，唤醒接收器可以被编程有多于一个唤醒码(例如，4个码)。以此方式，可以使用不同的码来对无线电设备进行唤醒，并且可以将每个不同的码映射至不同类型的功能。例如，一个码可以指示对控制器上电，而另一个码可以指示对另一类型的收发器进行上电。
已经出于说明和描述目的提供了对实施方式的前述描述。其并非意在穷举性的，也并非意在限制本公开内容。特定实施方式的各个元件或特征一般并非被限制于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的并且可以用在所选的实施方式中，即使在并未具体示出或描述的情况下也是如此。其还可以以许多方式来改变。这样的变型不应被视为与本公开内容背离，并且所有这样的修改意在被包括在本公开内容的范围内。
提供示例实施方式，以使得本公开内容是透彻的并且将范围全面地传达给本领域技术人员。阐述了大量具体细节，例如具体部件、设备和方法的示例，以提供对本公开内容的实施方式的透彻理解。对本领域技术人员将明显的是，不需要采用具体细节，可以以许多不同形式来实施示例实施方式，并且上述二者均不应当被解释为限制本公开内容的范围。在一些示例实施方式中，并未详细地描述公知处理、公知设备结构和公知技术。
本文中所使用的术语仅是出于描述特定示例实施方式的目的，并且不意在是限制性的。如本文中所使用的，除非上下文另有清楚指示，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”可以意在也包括复数形式。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”是包括性的并且因而指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。本文中描述的方法步骤、处理和操作不应当被解释为一定要求它们以所讨论或示出的特定顺序来执行，除非该特定顺序被具体确定为执行顺序。还应当理解的是，可以采用另外的步骤或替选步骤。

Claims (23)

1.一种低功率无线电设备，包括：
天线，被配置成接收RF信号；
整流器，被配置成从所述天线接收所述RF信号并且生成整流输入信号；
比较器，被配置成从所述整流器接收所述输入信号，所述比较器将所述输入信号与参考信号进行比较并且输出数字信号；以及
相关器，所述相关器部分地由具有在亚阈值区中操作的晶体管的数字电路所组成，所述相关器被配置成从所述比较器接收所述数字信号，将所述数字信号与唤醒码相关并且输出唤醒信号，当所述数字信号与所述唤醒码之间的相关超过相关阈值时所述唤醒信号具有高值，并且当所述数字信号与所述唤醒码之间的相关小于相关阈值时所述唤醒信号具有低值。
2.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，其中，所述整流器部分地由具有仅在亚阈值区中操作的晶体管的电路所组成。
3.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，其中，所述整流器进一步被限定为迪克森乘法器电路。
4.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，其中，所述比较器部分地由具有仅在亚阈值区中操作的晶体管的电路所组成。
5.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，其中，所述相关器进一步被限定为并行地操作的多个所述相关器，使得每个相关器从位片接收不同的移位样本并且将所述移位样本与所述唤醒码进行比较。
6.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，还包括振荡器，所述振荡器生成参考时钟信号，其中，所述比较器和所述相关器使用来自所述振荡器的参考时钟信号。
7.根据权利要求6所述的低功率无线电设备，其中，所述振荡器包括晶体和振荡器电路，其中，所述振荡器电路包括跨所述晶体而耦接的放大器，并且通过反馈电路使所述放大器偏置以在最小功耗的情况下维持所述晶体的振荡。
8.根据权利要求7所述的低功率无线电设备，其中，所述整流器、所述比较器、所述相关器和所述振荡器电路被实现为集成电路。
9.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，还包括自动阈值控制电路，所述自动阈值控制电路被配置成从所述比较器接收所述数字信号并且调整所述参考信号以改变接收器的灵敏度。
10.根据权利要求9所述的低功率无线电设备，其中，所述自动阈值控制电路部分地由具有仅在亚阈值区中操作的晶体管的数字电路所组成。
11.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，还包括电耦接在所述天线与所述整流器之间的低功率放大器。
12.根据权利要求1所述的低功率无线电设备，还包括无线电部件，所述无线电部件被配置成在操作在低功耗模式下时从所述相关器接收所述唤醒信号，所述无线电部件响应于接收到具有高值的唤醒信号而从低功耗模式转变为高功耗模式。
13.一种低功率无线电设备，包括：
整流器，被配置成接收RF信号并且生成整流输入信号；
比较器电路，具有仅在亚阈值区中操作的晶体管，所述比较器被配置成从所述整流器接收所述输入信号，将所述输入信号与参考信号进行比较并且输出数字信号；
相关器电路，具有仅在亚阈值区中操作的晶体管，所述相关器被配置成从所述比较器电路接收所述数字信号，将所述数字信号与唤醒码相关并且输出唤醒信号，当所述数字信号与所述唤醒码之间的相关超过相关阈值时所述唤醒信号具有高值，并且当所述数字信号与所述唤醒码之间的相关小于相关阈值时所述唤醒信号具有低值；以及
自动阈值控制电路，具有仅在亚阈值区中操作的晶体管，所述自动阈值控制电路被配置成从所述比较器电路接收所述数字信号并且根据所述数字信号的值来调整所述参考信号。
14.根据权利要求13所述的低功率无线电设备，其中，所述整流器进一步被限定为迪克森乘法器电路。
15.根据权利要求13所述的低功率无线电设备，其中，所述相关器电路进一步被限定为并行地操作的多个相关器，使得每个相关器从位片接收不同的移位样本并且将所述移位样本与所述唤醒码进行比较。
16.根据权利要求13所述的低功率无线电设备，其中，所述整流器、所述比较器电路、所述相关器电路和所述自动阈值控制电路被实现为集成电路。
17.根据权利要求13所述的低功率无线电设备，还包括振荡器，所述振荡器生成参考时钟信号，其中，所述比较器电路和所述相关器电路使用来自所述振荡器的参考时钟信号。
18.根据权利要求17所述的低功率无线电设备，其中，所述振荡器包括晶体和振荡器电路，其中，所述振荡器电路包括跨所述晶体而耦接的放大器，并且通过反馈电路使所述放大器偏置以在最小功耗的情况下维持所述晶体的振荡。
19.一种低功率基带处理器，包括：
相关器电路，被配置成从解调器接收数字信号，将所述数字信号与唤醒码相关并且输出唤醒信号，当所述数字信号与所述唤醒码之间的相关超过相关阈值时所述唤醒信号具有高值，并且当所述数字信号与所述唤醒码之间的相关小于相关阈值时所述唤醒信号具有低值；
自动阈值控制电路，被配置成从所述解调器接收所述数字信号并且根据所述数字信号的值来调整所述解调器的灵敏度；以及
振荡器电路，所述振荡器电路生成时钟信号，其中，所述相关器电路和所述自动阈值控制电路由来自所述振荡器电路的时钟信号来提供时钟，并且所述相关器电路、所述自动阈值控制电路和所述振荡器电路包括仅在亚阈值区中操作的晶体管。
20.根据权利要求19所述的低功率基带处理器，其中，所述相关器电路进一步被限定为并行地操作的多个相关器，使得每个相关器从所述数字信号的位片接收不同的移位样本并且将所述移位样本与所述唤醒码进行比较。
21.根据权利要求19所述的低功率基带处理器，其中，当来自所述数字信号的具有高值的连续样本的数目超过第一阈值时所述自动阈值控制电路减小所述解调器的灵敏度，并且当来自所述数字信号的具有低值的连续样本的数目超过第二阈值时所述自动阈值控制电路增大所述解调器的灵敏度。
22.根据权利要求19所述的低功率基带处理器，其中，所述解调器、所述相关器电路和所述自动阈值控制电路被实现为集成电路。
23.根据权利要求19所述的低功率基带处理器，还包括晶体，所述晶体驱动所述振荡器电路，其中，所述振荡器电路包括跨所述晶体而耦接的放大器，并且通过反馈电路使所述放大器偏置以在最小功耗的情况下维持所述晶体的振荡。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018029530A1 (en) * 2016-08-11 2018-02-15 China Academy Of Telecommunications Technology Method and apparatus for on-demand mobile device access
CN110199548A (zh) * 2017-01-24 2019-09-03 瑞典爱立信有限公司 唤醒信号传输
CN111343701A (zh) * 2018-12-19 2020-06-26 硅谷实验室公司 低功率无线电唤醒
CN112005583A (zh) * 2018-04-06 2020-11-27 高通股份有限公司 促成对苏醒信号序列的加扰

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4070462B1 (en) * 2019-12-02 2023-11-22 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Wakeup communication in a wireless communication system
EP4046280A1 (en) * 2020-02-27 2022-08-24 Viasat, Inc. Oversampled multiple-correlator symbol synchronization

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1225174A (zh) * 1996-07-12 1999-08-04 通用电气公司 高功效接收机
US6593845B1 (en) * 1998-01-09 2003-07-15 Intermac Ip Corp. Active RF tag with wake-up circuit to prolong battery life
CN101540072A (zh) * 2004-04-23 2009-09-23 密克罗奇普技术公司 减少低频发射应答机中的误唤醒
US20100207740A1 (en) * 2009-02-19 2010-08-19 FP Wireless, LLC Long Range Radio Frequency Identification System
US20120163422A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Electronics And Telecommunications Research Institute System, apparatus, and method for communicating wake-up signal, and wireless terminal
CN102612675A (zh) * 2009-11-18 2012-07-25 Skf公司 信号处理任务的执行

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3604911A (en) * 1969-05-15 1971-09-14 Sylvania Electric Prod Serial-parallel digital correlator
US5896304A (en) * 1996-07-12 1999-04-20 General Electric Company Low power parallel correlator for measuring correlation between digital signal segments

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1225174A (zh) * 1996-07-12 1999-08-04 通用电气公司 高功效接收机
US6593845B1 (en) * 1998-01-09 2003-07-15 Intermac Ip Corp. Active RF tag with wake-up circuit to prolong battery life
CN101540072A (zh) * 2004-04-23 2009-09-23 密克罗奇普技术公司 减少低频发射应答机中的误唤醒
US20100207740A1 (en) * 2009-02-19 2010-08-19 FP Wireless, LLC Long Range Radio Frequency Identification System
CN102612675A (zh) * 2009-11-18 2012-07-25 Skf公司 信号处理任务的执行
US20120163422A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Electronics And Telecommunications Research Institute System, apparatus, and method for communicating wake-up signal, and wireless terminal

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018029530A1 (en) * 2016-08-11 2018-02-15 China Academy Of Telecommunications Technology Method and apparatus for on-demand mobile device access
US10512040B2 (en) 2016-08-11 2019-12-17 China Academy Of Telecommunications Technology Method and apparatus for on-demand mobile device access
CN110199548A (zh) * 2017-01-24 2019-09-03 瑞典爱立信有限公司 唤醒信号传输
CN112005583A (zh) * 2018-04-06 2020-11-27 高通股份有限公司 促成对苏醒信号序列的加扰
CN112005583B (zh) * 2018-04-06 2023-11-10 高通股份有限公司 促成对苏醒信号序列的加扰
CN111343701A (zh) * 2018-12-19 2020-06-26 硅谷实验室公司 低功率无线电唤醒
CN111343701B (zh) * 2018-12-19 2024-03-22 硅谷实验室公司 低功率无线电唤醒

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