CN101521547A - 内建信道仿真器/噪声产生器的无线通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有效能仿真功能的无线通信装置，通过在无线通信装置内部设置信道仿真器及噪声产生器，可在该装置内部仿真外在信号的传输环境而加速量产阶段的测试，也可在开发过程中及早评估无线通信装置的效能是否异常或是否符合预期，此外，由于本发明是藉由设置一随机噪声产生器在快速傅利叶转换器之前，使得该无线通信装置在测试过程中，能够模拟出近似加成性白色高斯噪声的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线通信装置，特别涉及一种内建信道仿真器与噪声产生器的无线通信装置。
背景技术
传统的通信芯片测试多为输入固定格式的数据型样(pattern)至通信芯片中，再比对解调后的结果与原先输入的数据型样以验证通信芯片的编解码功能是否正常，通常芯片内部亦会设有回路(loopback)将传输端连结至接收端以加快芯片本身的测试，使测试过程不需借助于外部电路的辅助，然而，若回路中并无设置任何干扰源，芯片内部等同于一个理想的通信环境，此时芯片测试的条件其实并不符合一般实际的通信环境，也因此当芯片真的使用于实际通信环境中时，其效能可能会不如预期而无法达成在设计阶段所规划的功能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种具有效能仿真功能的无线通信装置，而通过无线通信装置内部设置信道仿真器及噪声产生器，可在无线通信装置内部仿真外在信号的传输环境而加速量产阶段的测试，也可在无线通信装置开发的过程中，及早评估芯片的效能是否异常或是否符合预期。
根据本发明的一实施例，其揭露一种网络通信装置。该网络通信装置包含有一传送数据处理单元，用来对一传送数据进行数据处理，以输出一处理信号；一信道仿真单元，耦接至该传送数据处理单元，用于仿真一信道状态，该信道仿真单元对该传送数据处理单元所输出的该处理信号进行信道仿真，以输出一仿真信号；以及一选择单元，接收该处理信号与该仿真信号，用来依据一选择信号选择性地输出该处理信号及该仿真信号其中之一；其中，当该网络通信装置在测试时，该选择单元依据该选择信号输出该仿真信号以进行测试，当该网络通信装置在传输信号时，该选择单元依据该选择信号输出该处理信号以进行信号传输。
根据本发明的另一实施例，其揭露一种网络通信装置。该网络通信装置包含有一传送数据处理单元，用来对一传送数据进行数据处理，以输出一处理信号；一信道仿真单元，耦接至该传送数据处理单元，用于仿真一信道状态，该信道仿真单元对该传送数据处理单元所输出的该处理信号进行信道仿真，以输出一仿真信号；以及一接收数据处理单元，用来对该信道仿真单元所输出的该仿真信号进行数据处理，以输出一输出数据。
附图说明
图1是本发明无线通信装置的一实施例的功能方块示意图。
图2是本发明通道仿真器的一实施例的示意图。
图3是本发明随机噪声产生器的一实施例的示意图。
图4是本发明无线通信装置的另一实施例的功能方块示意图。
图5是本发明多通道仿真器的另一实施例的示意图。
附图符号说明
| 100、400 | 无线通信装置 | 111 | 编码器 |
| 112 | 交错器 | 113 | QAM对映调制器 |
| 114、414 | 逆向傅立叶变换器 | 115、415 | 数字/模拟转换器 |
| 116、416 | 多通道仿真器 | 117、417 | 随机噪声产生器 |
| 118 | 传送数据处理单元 | 121 | 解码器 |
| 122 | 解交错器 | 123 | 解QAM对映器 |
| 124、424 | 傅立叶变换器 | 125、425 | 模拟/数字转换器 |
| 128 | 接收数据处理单元 | 202、502 | 有限脉冲响应滤波器 |
| 204、504 | 多路复用器 | 300 | 二元噪声产生器 |
| 410 | 传输模块 | 420 | 接收模块 |
| 506 | 加法器 |
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明的无线通信装置100在测试状态下，一实施例的功能方块示意图，如图所示，无线通信装置100是以一单输入输出(SISO)的正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)系统为例，无线通信装置100包含一传送数据处理单元118、一信道仿真器116、一随机噪声产生器117、一数字/模拟转换器115、一模拟/数字转换器125与一接收数据处理单元128；而传送数据处理单元118中的编码器(encoder)111用于对一传送数据进行编码，以产生一编码信号；交错器(interleaver)112用于对该编码信号进行信号交错，以输出一交错信号；QAM对映(mapping)调制器113用于对该交错信号进行信号调制，以产生一调制信号；逆向傅立叶变换器(IFFT)114、用于对该调制信号进行反傅利叶转换，以产生一转换信号至该信道仿真器116中，由于信号经过反傅利叶转换处理，该转换信号是一时域空间中的信号。
接着，信道仿真器116用于仿真外在环境的信道响应，使该转换信号衰减以输出一仿真信号，另外，一随机噪声产生器117亦产生一仿真噪声并将该仿真噪声增加至该仿真信号中，因此，最后由数字/模拟转换器115所输出的信号是同时受到信道衰减及噪声干扰的信号；接着，模拟/数字转换器125接收数字/模拟转换器115所输出的信号并将该信号进行模拟/数字转换后，将该信号输入至接收数据处理单元128中进行数据处理并输出一输出数据，其中该接收数据处理单元128中各个元件的操作与传送数据处理单元118中相对应的元件形成反操作，故其操作原理在此不另赘述。接着，藉由分析该接收数据处理单元128所输出的输出信号，即可得出无线通信装置100在受到信道衰减及噪声干扰时的实际效能，如封包解调错误率(PER)与讯杂比(SNR)间的关系曲线等。
依据本发明的一实施例，该无线通信装置100在测试的状态下，数字/模拟转换器115的输出信号是输入至模拟/数字转换器125的输入端，但本发明不以此为限，亦可将通道仿真器116与随机噪声产生器117所输出的信号输入直接输入至该接收数据处理单元128中。另外，请注意通道仿真器116及随机噪声产生器117的位置并不一定要依照图1所示的位置设置，例如信道仿真器116与随机噪声产生器117的位置可互换，或是将随机噪声产生器117设置在模拟/数字转换器125之后...等，该些相关的位置置换均属本发明的范畴。此外，信道仿真器116及随机噪声产生器117均可单独运作或同时运作，举例来说，当只要测试无线通信装置100在受到噪声干扰下的效能时，可选择只开启噪声产生器117，并旁通(bypass)通道仿真器116；当只要测试无线通信装置100在受到多通道衰减下的效能时，可选择只开启通道仿真器116，并关闭随机噪声产生器117；而当要测试无线通信装置100在同时受到多信道衰减及噪声干扰下的效能时，可选择同时开启通道仿真器116及随机噪声产生器117。换言之，在不违背本发明的精神下，图1所示的通道仿真器116及随机噪声产生器117的各种合理结合均可达成测试无线通信装置100的效能的目的。
图2是图1所示的通道仿真器116的一实施例的示意图，其包含一有限脉冲响应滤波器(finite impulse response filter)202以及一多路复用器204。有限脉冲响应滤波器202耦接于通道仿真器116的一输入端S1，该输入端S1接收传送数据处理单元110所输出的处理信号，藉由设定一控制寄存器(图未示)中所存储的控制信号来调整其中的参数C1-CL，可使有限脉冲响应滤波器202仿真不同的信道响应，其中，参数的个数(即L值)是依据测试时的需求而定。多路复用器204具有两输入端S2、S3及一输出端S4，其中，第一输入端S2耦接于通道仿真器116的输入端S1，第二输入端S3耦接于有限脉冲响应滤波器202的输出端，而输出端S4则耦接于通道仿真器116的输出端，用以依据一选择信号选择性地输出由传送数据处理单元110所输出的处理信号或经过有限脉冲响应滤波器202衰减的输出仿真信号至信道仿真器116的输出端，因此，当无线通信装置100运作在测试状态下时，该多路复用器204依据该选择信号输出该仿真信号以进行测试，当该无线网络通信装置100在传输信号时，该多路复用器204依据该选择信号输出该处理信号以进行信号传输。上述的结构仅为信道仿真器116的一实施例，并非限定本发明的实现方式，其它可达成实质上相同结果的信道仿真器结构，例如以无限脉冲响应滤波器(infinite impulse response filter)实现的信道仿真器结构，亦属于本发明的范畴。
此外，由于产生加成性白色高斯噪声的噪声产生器的结构复杂，为了降低无线网络通信装置100的成本及复杂度，本发明更提供一种以结构简单的二元噪声产生器仿真出加成性白色高斯噪声的机制，请参考图3，其是应用于无线网络通信装置100的一二元噪声产生器300的示意图，藉由设定一控制寄存器(图未示)中所存储的控制信号来调整参数W可改变产生的二元噪声的振幅大小，请注意，由于二元噪声产生器300的输出噪声是互相独立且有共同分布(independent and identically distributed，i.i.d)，基于中央极限定理，将二元噪声产生器300输出的二元噪声经过逆向傅立叶变换器114/傅立叶变换器124进行逆向傅立叶变换/傅立叶变换后，在逆向傅立叶变换器114/傅立叶变换器124的输出端可等效成加成性白色高斯噪声，因此，若随机噪声产生器117以图3所示的二元噪声产生器300来加以实作时，只要将随机噪声产生器117耦接于逆向傅立叶变换器114之前，或将噪声产生器117耦接于傅立叶变换器124之前，即可以电路结构简单的二元噪声产生器300搭配无线网络通信装置100中原有的元件(即逆向傅立叶变换器114及傅立叶变换器124)产生仿真噪声干扰所需的加成性白色高斯噪声。换句话说，二元噪声产生器300与逆向傅立叶变换器114/傅立叶变换器124的结合，实质上会等同于一个加成性白色高斯噪声(AWGN)产生器，在此情况下，整体的模拟结果会更趋近于现实外在通道环境下的传输结果。
请参阅图4，图4是一多输入多输出(MIMO)的正交频分多址系统的无线网络通信装置400的一实施例的功能方块示意图，类似于图1的单输入输出系统，无线网络通信装置400同样可在传输模块410的逆向傅立叶变换器414与数字/模拟转换器415间耦接一多通道仿真器415及多个随机噪声产生器417(请注意，熟习此项技艺者经由图1可轻易地得知传输模块及接收模块的结构，而为了简洁起见，图4中便未显示传输模块410及接收模块420中的其它元件)。此时，同一路径上的随机噪声产生器417是用于仿真一接收天线所接收到的噪声干扰，其结构及操作与图1中的随机噪声产生器117相同，故不再赘述，而多通道仿真器416则用于仿真多个传输天线及多个接收天线间的多路径信道的响应，以具有4个传输天线及4个接收天线的多输入多输出系统为例，多信道仿真器416的结构如图5所示，其中，每一有限脉冲响应滤波器502仿真一特定传输天线与一特定接收天线间的信道响应，例如有限脉冲响应滤波器502a是仿真第一传输天线与第一接收天线间的信道响应，有限脉冲响应滤波器502b是仿真第一传输天线与第二接收天线间的信道响应等，因此，多通道仿真器416包含有16个有限脉冲响应滤波器502，且由于一接收天线接收来自每一传输天线所发出的信号，因此每一加法器506的输出即代表一接收天线所接收的经过多路径衰减的信号；如同图2所示的通道仿真器116中的多路复用器204，多路复用器504的目的之一是在无线网络通信装置400非运作在测试状态下时，可不启动有限脉冲响应滤波器502而使由傅利叶转换器所输出的处理信号经由多路复用器504的一输入端输出多通道仿真器416。有限脉冲响应滤波器502可藉由设定一控制寄存器(图未示)中所存储的控制信号来调整其参数以设定所仿真的多信道响应，其中参数的个数视系统需求而定，此外只要可以达成实质上相同的结果，多通道仿真器416更可选择移除部份有限脉冲响应滤波器502以降低电路的复杂度。上述的结构仅为多信道仿真器416的一实施例，并非限定本发明的实现方式，其它可达成实质上相同结果的多信道仿真器结构，例如以无限脉冲响应滤波器实现的多信道仿真器结构，亦属于本发明的范畴。
与图1所示的网络通信装置100相同，图4的无线网络通信装置400的多信道仿真器416及随机噪声产生器417的位置并不一定要依照图中所示的位置来设置，例如，可互换位置或可将多信道仿真器416及随机噪声产生器417耦接于QAM对映调制器(未显示)与逆向傅立叶变换器414间的任意位置，此外多信道仿真器416及随机噪声产生器417均可独立运作或同时运作，且传输模块410与接收模块420并不一定要同时设置有多通道仿真器及随机噪声产生器，只要传输模块410及接收模块420中任一个模块具有一多信道仿真器，无线网络通信装置400即可用于仿真外在传输环境的多通道衰减；同理，当传输模块410及接收模块420中任一个模块具有一随机噪声产生器时，无线网络通信装置400即可用于仿真外在传输环境的噪声干扰。
在上述的实施例中，无线网络通信装置100、400均同时具有一传输模块及一接收模块，并以回路方式将传输模块输出的信号直接传送至同一芯片中的接收模块来进行解调及测试，但请注意，本发明并不限定必须在同一芯片中产生调制信号及进行解调，亦即，在另一实施例中，藉由以一电缆(cable)连接一第一通信芯片(例如上述的无线网络通信装置100或400)中的传输模块以及一第二通信芯片(例如上述的无线网络通信装置100或400)中的接收模块，并在传输模块及/或接收模块中设置有多信道仿真器及/或随机噪声产生器，同样可以进行芯片效能的测试。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (18)
1.一种网络通信装置，包含：
传送数据处理单元，用来对一传送数据进行数据处理，以输出一处理信号；
信道仿真单元，耦接至该传送数据处理单元，用于仿真一信道状态，该信道仿真单元对该传送数据处理单元所输出的该处理信号进行信道仿真，以输出一仿真信号；以及
选择单元，接收该处理信号与该仿真信号，用来依据一选择信号选择性地输出该处理信号及该仿真信号其中之一；
其中，当该网络通信装置在测试时，该选择单元依据该选择信号输出该仿真信号以进行测试，当该网络通信装置在传输信号时，该选择单元依据该选择信号输出该处理信号以进行信号传输。
2.如权利要求1所述的网络通信装置，还：
噪声产生器，耦接至该选择单元，用来产生一仿真噪声至该选择单元所输出的该仿真信号中。
3.如权利要求2所述的网络通信装置，其中，该噪声产生器是一二元噪声产生器。
4.如权利要求1所述的网络通信装置，其中，该传送数据处理单元包含：
编码器，用来对该传送数据进行编码，以产生一编码信号；
交错器，耦接至该编码器，用来对该编码信号进行信号交错，以输出一交错信号；
QAM对映调制器，耦接至该交错器，用来对该交错信号进行信号调制，以产生一调制信号；以及
反傅利叶转换器，耦接至该QAM对映调制器，用来对该调制信号进行反傅利叶转换，以产生该处理信号。
5.如权利要求1所述的网络通信装置，其中，该信道仿真单元是一有限脉冲响应滤波器。
6.如权利要求1所述的网络通信装置，还：
控制寄存器，耦接至该信道仿真单元，用以存储一控制信号以调整该信道仿真单元的该信道状态。
7.如权利要求1所述的网络通信装置，还包含：
接收数据处理单元，用来对该选择单元所输出的该仿真信号进行数据处理，以输出一输出数据，且该输出数据与输入数据实质上相同。
8.如权利要求1所述的网络通信装置，其中，该处理信号是一反傅利叶转换器所输出的一时域信号。
9.如权利要求1所述的网络通信装置，是应用于一多输入多输出的系统中。
10.如权利要求1所述的网络通信装置，是应用于一正交频分多址系统中。
11.一种网络通信装置，包含：
传送数据处理单元，用来对一传送数据进行数据处理，以输出一处理信号；
信道仿真单元，耦接至该传送数据处理单元，用于仿真一信道状态，该信道仿真单元对该传送数据处理单元所输出的该处理信号进行信道仿真，以输出一仿真信号；以及
接收数据处理单元，用来对该信道仿真单元所输出的该仿真信号进行数据处理，以输出一输出数据。
12.如权利要求11所述的网络通信装置，还：
噪声产生器，耦接至该信道仿真单元，用来产生一仿真噪声至该仿真信号中。
13.如权利要求12所述的网络通信装置，其中，该噪声产生器是一二元噪声产生器。
14.如权利要求11所述的网络通信装置，其中，该信道仿真单元是一有限脉冲响应滤波器。
15.如权利要求11所述的网络通信装置，还包含：
控制寄存器，耦接至该信道仿真单元，用以存储一控制信号以调整该信道仿真单元的该信道状态。
16.如权利要求11所述的网络通信装置，其中，该处理信号是一反傅利叶转换器所输出的一时域信号。
17.如权利要求11所述的网络通信装置，是应用于一多输入多输出的系统中。
18.如权利要求11所述的网络通信装置，是应用于一正交频分多址系统中。
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| CN200810081299A CN101521547A (zh) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | 内建信道仿真器/噪声产生器的无线通信装置 |
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