发射装置和接收装置间无线传输数据流的方法及具有发射装置和接收装置的无线传输系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201180074053.2 | 申请日 | 2011-10-10 | 公开(公告)号 | CN103858358B | 公开(公告)日 | 2017-04-12 |
| 申请人 | 罗斯蒂斯莱夫·沃洛迪米洛维奇·博森科; | 发明人 | 罗斯蒂斯莱夫·沃洛迪米洛维奇·博森科; | ||||
| 摘要 | 本公开内容描述了用于 电子 设备之间进行高速、电容性的无线数据传输的装置、方法和系统。发射装置被联接至数据流且包括一个 信号 准备器和两个发射终端。所述信号准备器向第一发射终端提供所述数据流的副本，且向第二发射终端提供所述数据流的反相形式。每个发射终端发出代表其已经从所述信号准备器接收的信号的 电场 。通过非导电材料在空间上与所述发射装置分开的接收装置，包括在空间上彼此分开的两个接收终端和一个数据流恢复器。每个接收终端检测对应的发射终端发出的电场，使得在所述第一接收终端上感应出一个接收的重复信号，以及在所述第二接收终端上感应出一个接收的反相信号。这些接收的信号被组合以产生一个接收的数据流。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种无线传输系统，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 发射装置和接收装置间无线传输数据流的方法及具有发射装置和接收装置的无线传输系统 [0003] ·无线电（包含LF、HF、VHF、SHF以及微波链路）； [0004] ·光学（诸如激光或在大多数电视遥控器和IRDA中使用的IR）； [0005] ·声学（通常超声）； [0006] ·电感性（也被称为“磁性”）耦合；以及 [0007] ·电容性耦合。 [0009] 光学耦合类型的系统包括发射单元中的发光二极管和接收单元中的用于接收来自所述二极管的光的光电晶体管（photo transistor）。本质上，光学传输通常是高度方向性的。它们还被传输路径中的物体阻止。该方向性方面常常是有两面性的；该方向性方面常常期望避免干扰，但这使得在定向和视线方面的考量变得重要，而这常常是难处理的。此外，这些系统都要求相当大的功率。 [0010] 超声传输系统是昂贵的且也使用相当大的功率。电感性或磁性耦合系统是已知的，在所述电感性或磁性耦合系统中，发射器生成可被接收器检测到的变化的磁场，以发射数据。例如，近场通信和RFID都通过感应传输信息。在两种情况下，发射设备和接收设备都具有以相同的频率高度共振的线圈。所述发射设备的线圈生成磁场，所述接收设备的线圈尽可能多地对向该磁场。使用共振有助于能量传递的效率，但是同时暗示允许该系统工作的频率是最佳的（共振的）频率或非常接近于该最 佳的（共振的）频率。在数据传输的情况下，工作频率的这样的窄频谱进一步暗示调制和相对低的比特率（即，小于每秒1兆比特）的必要性。例如，根据ISO/IEC14443，以13.56MHz为RFID接收器提供功率，数据通信被847.5kHz的副载波（subcarrier）调制，且数据率通常在每秒106千比特至848千比特之间。 [0011] 电容性耦合系统也是已知的，在所述电容性耦合系统中，数据从一个导电元件传递到另一个导电元件，其中这两个导体通过非导体被分开。在两个导体之间形成电场，因此，通过所述电场，第一导体上的电势可以在第二导体上感应出电势。在一些电容性耦合系统中，使用人体作为传输媒介（即，电介质）来传输数据。例如，第5,796,827号美国专利公开了用于电子通信的装置和方法:“利用如下事实——人体在很大程度上由电解液构成，因此人体自身能够承载电信号”。 [0012] 在其他电容性耦合系统中，数据在集成电路之间传输。例如，Knight等人的第6,916,719号美国专利公开了装置和方法，其中“多对半电容器板（在每个芯片、模块或衬底上定位有一个半电容器板）被用于将信号从一个芯片、模块或衬底电容性地耦合至另一个。”这些系统通常要求存在共用的电源和地。 [0013] 还普遍存在一些其他电容性耦合系统。Schyndel的第6,336,031号美国专利公开了（i）发射器，具有在空间上分开的一对电极，以及发射电路，用于改变施加在所述电极上的电压差，以改变由所述发射器根据待要被发射的数据生成的电势场的空间梯度，以及（ii）具有在空间上分开的一对电极，还具有接收电路，所述接收电路检测准静电势场中的这些变化，以接收已发射的数据。 [0014] Ehrensvard的第6,615,023号美国专利公开了一种用于通过主机单元（host unit）和访客单元（guest unit）之间的电容性接口进行电信号的无线、双向变换的系统。所述电容性接口包括在所述主机单元和所述访客单元中的每个上的三个导电区域。所述主机单元的第一导电区域被连接至所述主机单元中的自调谐（self-tuning）频率生成共振电路，以获得传输至所述访客单元的信号的高增益。所述主机单元的第二导电区域和第三导电区域被连接至所述主机单元中的阻抗电路，以接收来自所述访客单元的信号。所述访客单元的第一导电区域和第二导电 区域被进一步连接至所述访客单元中的阻抗电路，以接收来自所述主机单元的信号。在一个优选的实施方案中，所述访客单元的第一导电区域和第三导电区域也是流电互连的。 [0015] Shigeo等人的第4,763,340号美国专利公开了用于便携式电子装置的电容类型耦合的数据传输系统，其包括输入电路、电容变化的电路、电容性耦合至接收电路的发射电路、以及用于检测电容变化的电路中的任何变化的检测电路。待要传输的数据信号被输入到所述输入电路中。基于已输入的二进制数字数据信号的值，改变所述电容变化的电路的电容。电容变化从所述发射电路被电容性地传输至所述接收电路，且在该接收电路处被检测。所述检测电路可以是振荡器电路、RC微分电路或RC积分电路。 [0016] Abdul-Gaffoor等人的第7,877,123号美国专利公开了用于使用电容性耦合来在移动通信终端的固定基础部分和滑动部分之间进行RF信号传输的方法和装置。所述方法和装置在当所述滑动部分打开时和当所述滑动部分闭合时提供内部RF信号传输。用于移动通信终端中的内部RF信号传输的方法包含，当这两个部分相对于彼此在第一位置处时第一电容器板用于形成第一电容器，而当这两个部分相对于彼此在第二位置处时第一电容器板用于形成第二电容器。 [0017] 尽管存在这些技术，但是仍然需要不依赖于调制或感应、不需要存在共用的电线或地、低功率并且能够进行非常高速的数据传输的改进的无线通信系统、方法和装置。 [0018] 本公开内容描述了用于在两个邻近的电子设备之间进行高速、无线的数据传输的装置、方法和系统。例如，可能期望在放置于膝上型计算机上、靠近或邻近膝上型计算机的智能电话与该膝上型计算机之间无线传输无压缩的视频数据。如果智能电话和膝上型计算机二者都按照本公开内容的某些实施方案被配置，则智能电话可以将所述无压缩的视频数据实时地传输至膝上型计算机。其他非限制性实施例包含使用本文公开的装置、方法和系统，用于从照相机传输数据至智能电话、从照相机传输数据至计算机、或在两个智能电话之间传输数据。 [0019] 无线传输系统首先可包括被配置以发射数据流的发射装置，其中所 述发射装置包括用于接收数据流的至少一个信号准备器（signal preparer）和在空间上彼此分开的至少两个发射终端。所述发射终端中的每一个可被联接至所述信号准备器，使得第一发射终端接收代表所述数据流的第一电信号，且第二发射终端接收与所述第一电信号相同但极性相反的第二电信号，从而使得通过每个发射终端发出对应的电场。所述无线传输系统可以进一步包括接收装置，所述接收装置包括在空间上彼此分开的至少两个接收终端以及一个数据流恢复器（restorer）。所述接收装置的每个接收终端可被联接至所述数据流恢复器。 [0020] 在根据本公开内容的一个系统中，所述发射装置可以相对于所述接收装置定向，使得至少一种非导电材料将这两个装置分开，从而使得所述第一接收终端能够检测通过所述第一发射终端发出的电场，且所述第二接收终端能够检测通过所述第二发射终端发出的电场。进而，这些检测在所述第一接收终端和所述第二接收终端上感应出对应的信号，由此在所述第一接收终端上感应的信号对应于代表所述数据流的所述第一电信号，且在所述第二接收终端上感测的信号对应于所述第二电信号。在所述第一接收器和所述第二接收器上接收的信号中的每个可以通过所述数据流恢复器而被组合，以产生一个接收的数据流。 [0021] 根据本公开内容的无线通信方法可包括将发射装置相对于接收装置定向，使得至少一种非导电材料将这两个装置分开。所述发射装置可具有联接至打算传输的数据流的至少一个信号准备器，以及在空间上彼此分开的至少两个发射终端。所述接收设备可具有至少第一接收终端和第二接收终端、以及一个数据流恢复器。所述方法可以进一步包括向所述信号准备器提供数据流，且导致所述信号准备器产生代表所述数据流的第一电信号和与所述第一电信号相同但极性相反的第二电信号。所述第一电信号和所述第二电信号可被分别提供至所述第一发射终端和所述第二发射终端，导致每个发射终端发出电场。所述方法可以进一步包括检测所述第一接收终端上的第一电场和所述第二接收终端上的第二电场。进而，所述信号的检测在所述第一接收终端和所述第二接收终端上感应出对应的信号，由此在所述第一接收终端上感应出的信号对应于代表所述数据流的第一电信号，并且在所述第二接收终端上感应出的信号对应于所述第二电信号。所述方法可以进一步包括将所述第一接收终 端和所述第二接收终端上接收的每个信号进行组合，以产生一个接收的数据流。 这样的组合例如可被实施为信号减法。 [0023] 图1是一个发射装置相对于一个接收装置定向的框图； [0024] 图2是一个发射装置相对于一个接收装置定向的框图，例示了两个虚拟电容器； [0025] 图3A是图1的实施方案的一个示例性的主要是模拟的实施方式的框图； [0026] 图3B是示出了图3A中示出的实施方案的示例性的主要是模拟的实施方式的所选择的部件的示意图； [0027] 图4是图1的实施方案的一个示例性的主要是数字的实施方式的框图； [0028] 图5是一个发射装置和一个接收装置的框图，例示了附加的、可选的元件。 [0029] 本发明包括用于两个邻近的电子设备（诸如两个智能电话或照相机和膝上型计算机）之间的短程无线传输的装置、方法和系统。这两个设备中至少一个被联接至本发明的发射装置，且所述设备中的至少一个被联接至本发明的接收装置。然而，本领域的普通技术人员将理解，所述设备中的每个可被配置为既含有发射装置又含有接收装置，以便能够在所述邻近的设备之间进行双向通信。 [0030] 本文所描述的系统、方法和装置允许任何种类的数据从一个设备到另一个设备的传输，不管该数据最初是如何包装的。例如，根据本公开内容，可传输被编码为MP3的歌曲或被编码为MPEG-4的视频。在一个实施方案中，在发射装置开始处理用于传输至接收装置的任何数据之前，所述数据可被变换成二进制数字的一个序列，使得待要被从一个设备传输到另一个设备的实际数据流由1和0的流表示。本公开内容对于该变换的具体性质或协议没有要求。 [0031] 在一个实施方案中，如图1中所例示的，在发射装置100中，数据流101被联接至信号准备器102。如在此所使用的，术语“信号准备器” 指的是为了输入数据流101、并且将两个电信号输出到第一发射终端103和第二发射终端104中的每个而用硬件实施和软件实施的方面，如在本文中进一步详细描述的。为了改善接收装置上的信号质量，数据流101被拆分成两个信号；此拆分可以减少整体功率损失且可以进一步减少传输期间可能由噪声或其他因素引入的任何数据误差，下面进一步详细地描述该过程。 [0032] 信号准备器102的第一输出105是一个代表数据流101（下称“重复信号”）的电信号。第二输出106是一个也代表数据流101的电信号，但是具有与第一电信号105相反的极性，即，反相信号。换言之，如果所述重复信号被表示在具有x轴和y轴的图上，除了所述反相信号绕x轴旋转180度以外，反相信号将与重复信号相同。数学上地，这将被视为所述重复信号乘以“-1”。 [0033] 在一个实施方案中，信号准备器102形成反相信号106和重复信号105，使得它们基本上同相。换言之，在一定程度上，形成反相信号106的过程可能花费有限量的时间，重复信号105可被形成使得它被延时相同量的时间。导致的结果是当信号105、106离开复制器（duplicator）303时它们是同步的，使得一个信号确切地反映另一个信号的反相。下文将更详细地讨论信号准备器102的具体示例实施方案。 [0034] 信号准备器102可被联接至第一发射终端103和第二发射终端104，使得重复信号105被提供至第一发射终端103，且反相信号106被提供至第二发射终端104。第一发射终端 103可以发出代表重复信号105的电场，且第二发射终端104可以发出代表反相信号106的电场。 [0035] 每个发射终端103、104可被配置成任何形状且包括任何导电材料。例如，在一个实施方案中，每个发射终端103、104是扁平的矩形或方形的金属板。在另一个实施方案中，每个发射终端103、104是圆形的金属板。然而，本领域普通技术人员将理解，每个发射终端103、104可以是使它能够发出电场的任何合适的形状和材料，如在本文中进一步描述的。 [0036] 此外，如图1中所示出的，接收装置150可以具有第一接收终端151和第二接收终端152。每个接收终端151、152可被配置成任何形状且包括任何导电材料。例如，在一个实施方案中，每个接收终端151、 152是扁平的矩形或方形的金属板。在另一个实施方案中，每个接收终端151、152是圆形的金属板。然而，本领域的普通技术人员将理解每个接收终端151、 152可以是使它能够接收电场的任何合适的形状和材料，如本文所描述的。 [0037] 接收装置150可以相对于发射装置100定位，如在图1上所图示，使得一种或多种非导电材料153——诸如但不限制于空气、塑料、玻璃或纸——防止发射终端103、104直接接触接收终端151、152。 [0038] 在该配置中，如果发射装置100足够接近接收装置150，则当数据流101被传送（经由信号准备器102，且以重复信号105和反相信号106的形式）到两个发射终端103、104时，发射终端103、104中的每个将充当第一电容器板，非导电材料153将充当电介质，且接收终端151、152中的每个将充当第二电容器板。 [0039] 换言之，如图2中所示出的，发射终端103和接收终端151创建“虚拟电容器”201，且发射终端104和接收终端152创建“虚拟电容器”202。不考虑可能由两个设备周围的环境所呈现的噪声和其他问题，第一接收终端151上感应的电势与重复信号105（下称“接收的重复信号”154）相关联，且第二接收终端152上感应的电势与反相信号106（下称“接收的反相信号”155）相关联。 [0040] 移动电话（Cell ph）->对接站（docking station）：以该方式，由于电容，数据可以从一个设备被传送出。电容的这种使用需要存在非导电性的电介质153，意味着例如发射装置100可以完全地位于智能电话的外壳（enclosure）内且接收装置150可以被包含在对接站的外壳中。两个装置100、150之间的电介质153将包括第一外壳（由制成电话外壳的任何合适的非导电材料制成），还有空气，且还有另一个外壳。以该方式，电话和对接站可被完全且气密地密封。或者，所述电话和对接站可以彼此接触，使得两个装置100、150之间的电介质153将是所述设备的外壳。可允许所述装置外壳由金属或其他导电材料制成，只要所述外壳的与发射终端103、104或接收终端151、152接触的部分、和/或所述外壳的覆盖发射终端 103、104或接收终端151、152的部分由非导电材料（即，不是金属也不是另一种导电材料）制成，以充当所述终端之间的电介质。 [0041] 不像使用射频的许多系统，根据本公开内容的电容性系统不需要两个设备之间的任何共振。类似地，根据本公开内容的电容性系统不限制最大频率也不需要调制，因此对频率和或可能的比特率的限制很少甚至没有。作为一个例示，在本公开内容的一个实施方案中，可以能够将未压缩的视频从一个设备实时地传输至另一个，这对应于每秒千兆比特级的数据率。作为对比，基于电磁场的技术（诸如近场通信）仅允许每秒兆比特级，相差1000倍。然而，不像其他基于电容的系统，在该情况下，整体系统电容未必代表被传输的信息。换言之，数据并非是根据虚拟电容器201、202具有较高的整体电容还是具有较低的整体电容、使得电容的一个值将导致所述接收设备分别“看到”1或0而被传输的。事实上，因为这是非理想环境中的现实系统，所以可能是以下情况：电容将不稳定，例如由于摇晃改变设备之间的距离。相反，在本公开内容中，接收装置150的终端151、152上的感应电势直接代表被发射的信号。 [0042] 此外，不像一些其他电容性耦合的系统，本公开内容未必需要两个装置100、150之间的共用功率或共用地。也就是说，两个装置100、150之间、或装置100、150中的每个与实际（即，物理）地之间未必需要有任何电线。我们还指出，在本公开内容中，所生成的电场被认为是均匀的，且不需要测量场梯度，测量场梯度需要复杂的技术并且减少吞吐量（throughput）。 [0043] 此外，如图1中所描绘的，接收装置150可以进一步包括数据流恢复器156。数据流恢复器156的目的是将接收的重复信号154和接收的反相信号155——两个电信号——组合以产生一个接收的数据流157，使得接收的数据流157基本是原始数据流101的副本。在一个实施方案中，这样的组合可被实施为从接收的重复信号154中减去接收的反相信号155。如先前关于所述发射装置所讨论的，使用两个接收的信号154、155的目的是减少传输期间由于噪声或其他因素对于所述信号中的一个或两个引入的数据误差。数据流恢复器156可被直接联接至两个接收终端151、152。下面更详细地讨论了数据流恢复器156的具体的示例性实施方案。 [0044] 发射装置100和接收装置150的各种元件可在很大程度上按照由装 置100、150被联接至的相应设备的整体约束所规定的而被物理地定向。例如，没有关于第一发射终端103相对于第二发射终端104的放置的具体要求，只要不将这两个终端定位成使得一个阻挡另一个或使得一个生成的电场将干扰另一个生成的电场。在一个实施方案中，两个发射终端103、104可被定向成使得它们在相同的平面中，但是不要求它们以该方式被定向。此外，不要求发射终端103、104被放置成在所述发射装置中彼此非常接近；而是，只要对于总体系统是适当的，它们可以彼此尽可能远地分开。 [0045] 类似地，没有关于第一接收终端151相对于第二接收终端152的放置的具体要求，只要不将这两个终端定位成使得一个阻挡另一个或使得接收的电场彼此干扰。在一个实施方案中，两个接收终端151、152可被定向成使得它们在相同的平面中，但是不要求它们以该方式被定向。类似地，不要求接收终端151、152被放置成在接收装置150中彼此非常接近。然而，通常优选的是与发射终端103、104已被放置在发射装置100中的相同的配置，将接收终端151、152放置在接收装置150中，以确保物理上有可能创建两个虚拟电容器201、202。 [0046] 在一个非限制的实施方案中，可能期望使用圆形发射终端103、104和圆形接收终端151、152，每个均测得直径为3mm，且直接面对彼此放置。然而，不要求发射终端103、104和接收终端151、152尺寸相同。因此，在另一个实施方案中，例如，可能期望使用直径测得为2mm的圆形发射终端105、106，和直径测得为8mm的圆形接收终端151、152（这对减少辐射可能是有用的，如果装置的相对位置不百分百确切）。期望的是终端103、151大致彼此平行。尽管不是绝对的要求，但当上述终端之间的角度增加时，所述系统的效率降低（如果终端正交，则系统将变得彻底不工作）。对于另一对终端104、152同样如此。 [0047] 通常优选的是将两个装置100、150放置成使得发射终端103、104与接收终端151、152之间的总距离小于或等于所述终端中最小的直径。在上一个实施例中，其中所述终端具有不同尺寸，可能期望将两个装置100、150放置成使得发射终端103、104和接收终端151、 152粗略相距2mm。然而，本领域的普通技术人员将理解，取决于整体系统的特性，有可能将两个装置100、150放置成相距更远。这也意味着有可能具有 这样两个设备，在该两个设备中装置100、150物理地布置成彼此接触，只要发射终端103、104和接收终端151、152未接触。 例如封罩在塑料壳体中的两个智能电话可以接触，塑料壳体对塑料壳体，但导电性的发射终端103、104和接收终端151、152可被放置在它们的各自的电话壳体的表面下方。以该方式，甚至当所述电话接触时，所述导电终端自身可相距2mm(或任何适当的距离)。 [0048] 图3A是图1中示出的系统的示例性主要是模拟的实施方式的框图。如图3A中所示出的，信号准备器102可以包含编码器301，该编码器301可以由用于将数据流101编码的一个或多个模块组成。本领域的普通技术人员将理解，编码器301可以是用于将数据从一种格式转换到另一种格式的任何合适的基于硬件或软件的机构。可以使用编码来减少接收侧上的误差率从而改进信号传输质量。 [0049] 取决于总体系统的约束，有可能处理数据流101，以在数据流101被提供至信号准备器102之前将长序列的‘0’和‘1’最小化。或者，可能期望使用编码器301以使用编码技术来将相同数字的长序列最小化。可能期望让编码器301执行一些或所有线路编码。例如，已知线路编码（诸如曼彻斯特编码或8b/10b编码）消除了这样的0和1的长序列，基本上减少了上面所描述的误差。因此，在一个示例性实施方案中，编码器301可以采用可编程的电路系统的形式，该可编程的电路系统已经被预编程以结合时钟信号（未示出）来对数据流101线路编码。然而，将理解，可使用任何类型的合适的编码，且本发明不具体限制于使用线路编码或曼彻斯特编码。在图3A的主要是模拟的实施方式中，到所述编码器中的输入是1和0的比特流，且输出是代表已编码的比特流的电信号302。 [0050] 信号准备器102可以进一步包括复制器303，该复制器303可以接收已编码的电信号302并且产生两个电信号，诸如重复信号105和反相信号106。在一个示例性实施方案中，可以利用单晶体管反相器电路（有时也被已知为反相器-复示器（inverter-repeater））来实施复制器303。在另一个实施方案中，复制器303可包括两个或更多个分立单元。本领域的普通技术人员将理解，基于到来的已编码的信号302，可以以任何合适的方式来实现重复信号105和反相信号106的产生。 [0051] 在根据图3A的一个实施方式中，数据流恢复器156可包括组合电路304。该组合电路304可以接收两个电信号作为输入,诸如接收的重复信号154和接收的反相信号155，从而产生单个电信号作为输出（“组合的接收信号”）305。如本文所使用的，术语“组合电路”指的是任何合适的基于硬件和软件的实施方式，诸如电阻器的求和网络、微分器、比较器或任何其他合适的硬连线的（hard-wired）或可编程的电路系统。在一个示例性实施方案中，可以使用双晶体管比较器来实施组合电路304。如图3A中还示出的，数据流恢复器156可以进一步包含解码器306，该解码器306可以由用于对组合的接收信号305进行解码的一个或多个模块组成。在一个示例性实施方案中，解码器306可被联接至组合电路304，使得解码器306接收组合的接收信号305，从而产生接收的数据流157，即，原始数据流101的已解码形式。本领域的普通技术人员将理解，可以以硬件或软件或二者结合的方式实施所述解码器，只要能够提取通过编码器301编码的数据。 [0052] 图3B是示出了能够实施图3A中所示出的模拟实施方式的所选择的部件的电路元件的一个示例性组合的电学示意图。在这个示例实施方案中，通过简单的、单晶体管反相器/复示器电路来实施复制器303。在接收侧上，可以通过共发射极放大器、单晶体管放大器（示出为307和308）来放大接收的重复信号154和接收的反相信号155。最后，可以使用双晶体管比较器实施组合电路304。然而，本领域的普通技术人员将理解，这仅是关于图3A逻辑上描绘的实施方案的许多可能的实施方式中的一个。 [0053] 图4示出了图1中所示出的系统的主要是数字的实施方式的框图。在一个这样的实施方案中，信号准备器102可包括第一信号处理单元401。该信号处理单元401可以是用于基于数据流101产生两个派生数字流402、403的任何形式的基于硬件或软件的机构，诸如，以非限制的实施例的方式，可编程的通用处理器、专用处理器、专用集成电路（ASIC），且可以根据需要包含存储任何实施软件的存储器。 [0054] 如在关于图3所描述的模拟实施方案的情况下，期望使用编码技术来改善误差率。在一个实施方案中，信号处理单元401可以对数据流101进行线路编码，作为产生两个派生数字流402、403的部分。信号 处理单元401生成的两个派生数字流402、403可随后被联接至两个数字-模拟转换器404、405，使得第一数字-模拟转换器404的输出是（电）重复信号105，且第二数字-模拟转换器405的输出是（电）反相信号106。如本文所使用的，术语“数字-模拟转换器”指的是用于将数字数据转换成物理量的任何基于硬件或软件的机构。本领域的普通技术人员将理解，可以将形成重复信号105和反相信号106所需要的处理在信号处理单元 401和数字-模拟转换器404、405之间分配。例如，在本发明的一个实施方案中，数字-模拟转换器404、405大体相同之处在于：对于给定的输入，它们具有大体相同的输出。信号处理单元401负责形成派生数字流402和403所必需的处理，使得当使派生数字流402、403通过大体相同的数字-模拟转换器404、405时，所述转换器的输出除了极性相反之外是相同的。 [0055] 在本发明的一个替代实施方案中，数字-模拟转换器404、405可以稍有不同，使得第二数字-模拟转换器405除了形成电信号之外还负责使派生数字流403的极性反相。在一个这样的实施方案中，第一数字-模拟转换器404可被配置成使得‘0’输入402产生测得0伏特的重复信号105，而‘1’输入402产生测得某个固定的正电压的重复信号105。第二数字-模拟转换器405可被配置成使得‘0’输入403导致测得0伏特的反相信号106，而‘1’输入403产生测得固定的负电压的反相信号106。转换器404、405的最大输出电压将是相同的，即，第二数字-模拟转换器405中对应于输入值为‘1’的输出电压的绝对值等于第一数字-模拟转换器404中对应于输入值为‘1’的输出电压。在这样的实施方案中，派生的数字流402、403将是相同的，但数字-模拟转换器404、405的输出将是这样的，使得电信号106的极性将与电信号105的极性相反。 [0056] 在这样的实施方案的接收侧上，数据流恢复器156可包括联接至第二信号处理单元408的两个模拟-数字转换器406、407，它们共同实现接收两个电信号（诸如接收的重复信号154和接收的反相信号155）的功能，并且产生数字接收的数据流157。 [0057] 如本文所使用的，术语“模拟-数字转换器”指的是用于将电信号（诸如电压）转换成比特流的任何基于硬件或软件的机构。 [0058] 在一个示例性实施方案中，模拟-数字转换器406、407可具有8比特的分辨率，使得两个模拟-数字转换器406、407的输出409、410不是二进制的，而是将在‘0’到‘255’的范围内。在这样的实施方案中，预料第一模拟-数字转换器406的输出409将在‘0’到‘255’的范围内，取决于接收的重复信号154的电压。类似地，预料第二模拟-数字转换器407的输出410将在‘0’到‘255’的范围内，取决于接收的反相信号155的电压。这样，接收的重复信号154和接收的反相信号153都可被转换为‘0’到‘255’之间的数的数字序列。尽管有前述实施例，本领域的普通技术人员将理解8比特的分辨率不是必需的，鉴于总体系统的特性，更高的或更低的分辨率也可以是合适的。本领域的普通技术人员还将理解，存在适合于本发明的目的的用于实施模拟-数字转换器的替代机构。 [0059] 如上面所描述的，在数据流恢复器156中，两个模拟-数字转换器406、407的输出被提供至第二信号处理单元408。所述信号处理单元可以基于ADC406、407的输出409、410之间的差来输出所接收的数据流157。此信号处理单元408可以是用于接收两个电信号并且产生数据流的任何形式的基于硬件或软件的机构，诸如，以非限制性实施例的方式，可编程通用处理器、专用处理器、专用集成电路（ASIC），且可以根据需要包含存储器以存储任何实施软件。 [0060] 图5描绘了反映多个附加的、可选的元件的另一个替代实施方案——不考虑施加至数据流101的处理的类型，即，主要是模拟的或主要是数字的。取决于两个装置100、150之间的距离和运行环境的性质，可能期望在传输重复信号105和反相信号106之前和/或之后使用放大器和/或滤波器。放大器501、502可被联接至信号准备器102，使得重复信号105和反相信号106皆在到达发射终端103、104之前被放大。如本文所使用的，术语“放大器”指的是增加信号的幅度或功率的任何合适的机构，以非限制的实施例的方式，包含晶体管放大器、运算放大器、全差分放大器和二极管放大器。在一个示例性实施方案中，通过共射、单晶体管放大器来实施两个放大器501、502。 [0061] 重复信号105和反相信号106可以在到达发射终端103、104之前还通过输出滤波器503、504。如本文所使用的，术语“输出滤波器” 指的是适合用于改变信号的一些特性（例如，可以被用于将信号的形状从矩形改变到梯形以减少高频率的频谱分量）的任何基于硬件或软件的元件。一般，这些放大器501、502和输出滤波器503、504是为了在传输之前改善信号质量的可选元件。 [0062] 根据总体系统环境，可能有用的是包含保护电路来保护接收装置150中的部件免受电压电平（例如，从非导电盖的表面上的静电荷产生的那些电压电平）的影响，所述电压电平可能是损害性的。在图5中示出的实施方案中，两个保护电路505、506被联接至接收终端151、152，使得所有后面的元件都被防护免受损害。本领域的普通技术人员将理解，保护电路505、506例如可以使用齐纳二极管实施。 [0063] 在执行进一步信号处理之前放大所述接收侧上的信号也可以是有用的。因此，如图5中所示出的，接收装置150可包括放大器507、508和输入滤波器509、510。如在此所使用的，所述输入滤波器适合用于过滤由环境、传输和/或放大过程引入的任何噪声或不希望的频率。如前所述，这些放大器507、508和输入滤波器509、510中的每个都是用于改进信号传输的质量的可选元件。 [0064] 本领域的普通技术人员还将理解，也可以构造和使用结合了上面所讨论的各种实施方式的系统。例如，所述发射装置可以使用模拟实施方式，以将所述数据流处理成电信号，而接收装置可以使用数字实施方式，以将所接收的电信号处理成接收的数据流，或反之亦然。实际上，因为本公开内容的思想是在可能被不同人拥有的设备之间传递数据流，不保证所述接收装置和所述发射装置使用相同的方法用于处理所述电信号和所述数据流。只要所述发射装置和所述接收装置使用相同的编码/解码技术，它们就能够选择任何实施方式以施行该技术。 [0065] 虽然已经例示和描述了本发明的具体的实施方案和应用，但是应理解，本发明不限制于本文公开的确切配置和部件。本文所使用的术语、描述和数字仅以例示方式阐述，并不意味着限制。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在本文所公开的本发明的装置、方法和系统的布置、运行和细节中进行本领域技术人员将明了的各种改型、改变和变体。例如，本文所讨论的各种可选的元件，诸如信号准备器、数据流恢复器、编码器、放大器、滤波器和保护电路可以根据每个具体应用的需 要而被混合和结合。 [0066] 关于本文公开的实施方案所描述的各种例示性的逻辑框、模块、电路和算法步骤可被实施为电子硬件、计算机软件或二者的结合。为了例示硬件和软件的该可互换性，上面已经在它们的功能方面总体描述了各种例示性的部件、框、模块和步骤。这样的功能是被实施为硬件还是软件，取决于具体的应用和施加在总体系统上的设计约束。为了每个具体应用可以以不同方式实施所描述的功能，但这样的实施决策不应被解释为导致脱离本发明的范围。 [0067] 关于本文公开的实施方案所描述的方法和算法的步骤可以直接实施在硬件中、通过处理器执行的软件模块中、或在二者的结合中。软件模块可以驻留在RAM储存器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可换式磁盘、CD-ROM或本领域已知的任何其他形式的储存媒介中。 [0068] 本文公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离本发明的范围的前提下，所述方法步骤和/或动作可以彼此互换。换言之，除非所述实施方案的恰当运行需要特定顺序的步骤或动作，否则在不脱离本发明的范围的前提下，可以修改具体步骤和/或动作的顺序和/或使用。 |
||||||
