CN103227685B - 通信装置、功率侦测方法及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信装置，具有一功率侦测机制。该通信装置包含有一传输器，用于传输一射频信号；一解调器，用于利用该传输器提供的一相位调变信号解调该射频信号，以产生一解调信号；一回路返回电路，耦接在该传输器与该解调器之间，用于在该功率侦测机制开启时，将该射频信号及该相位调变信号由该传输器传输至该解调器；以及一功率侦测器，用于侦测该解调信号的功率。本发明还提供一种功率侦测方法以及一种操作方法，用于一通信装置。本发明的通信装置、功率侦测方法及其操作方法可节省成本。

Description

通信装置、功率侦测方法及其操作方法

【技术领域】

本发明关于一种功率侦测方法及其通信装置，尤指一种可在无任何振荡器设置在解调器中的情况下侦测射频信号功率的功率侦测方法及其通信装置。

【背景技术】

针对全球移动通信系统(GlobalSystemforMobileCommunications，GSM)及全球移动通信系统增强数据率演进(EnhancedDataRatesforGSMEvolution，EDGE)等通信系统，通信装置可能选择使用极坐标传输器(polartransmitter)而非直接变频式传输器(direct-conversiontransmitter)。极坐标传输器可降低复杂度、减少调变器路径中的电流耗损，以及消除镜像抑制的问题，因此极坐标传输器更适合以先进互补式金属氧化物半导体制程实现。具体而言，极坐标传输器为一传输装置，其可将一复杂基频信号分为一振幅调变成份分量及一相位调变成份分量而非同相成分及正交成分，此两分量被重新组成新的射频信号输出并传输至空气中。举例来说，一全数字锁相回路(all-digitalphaselockedloop，ADPLL)可能被设置于相位调变路径中以产生对应于相位调变成份分量的一相位调变信号，如一数字控制振荡器(digitally-controlledoscillator，DCO)的一时钟输出，而频率/相位调变时钟是由下一阶段处理，如数字控制功率放大器(digitally-controlledpoweramplifier，DPA)。

在通信装置中，传输器及解调器可能利用一回路返回电路连接，以侦测射频信号的功率。请参考图1，图1为熟知一具有功率侦测机制的通信装置10的示意图，通信装置10包含有一传输器100、一解调器102及一回路返回电路104。传输器100用于传输一射频信号RF_sig，其中射频信号RF_sig包含一相位调变成份分量及一振幅调变成份分量，且通过回路返回电路104被传输至解调器102，解调器102用于解调射频信号RF_sig，以取得用于进行功率校准的射频信号RF_sig的功率信息。然而，在先前技术中，解调器102需要一振荡器以正确地解调射频信号RF_sig，造成通信装置10的硬体成本上升。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供一种功率侦测方法及其通信装置，以解决上述问题。

本发明揭露一种具有一功率侦测机制的通信装置。该通信装置包含有一传输器，用于传输一射频信号；一解调器，用于利用该传输器提供的一相位调变信号解调该射频信号，以产生一解调信号；一回路返回电路，耦接在该传输器与该解调器之间，用于在该功率侦测机制开启时，将该射频信号及该相位调变信号由该传输器传输至该解调器；以及一功率侦测器，用于侦测该解调信号的功率。

本发明另揭露一种通信装置。该通信装置包含有一传输器，用于传输一射频信号；一解调器，用于利用该传输器提供的一相位调变信号解调该射频信号，以产生一解调信号；以及一回路返回电路，耦接在该传输器与该解调器之间，用于将该射频信号及该相位调变信号由该传输器传输至该解调器。

本发明另揭露一种功率侦测方法，用于具有一功率侦测机制的一通信装置。该通信装置包含一传输器及一解调器，该方法包含有由该传输器传输一射频信号；当该功率侦测机制开启时，利用一耦接在该传输器与该解调器之间的回路返回电路，将传输器提供的该射频信号及一相位调变信号传输至该解调器；利用该相位调变信号解调该射频信号，以产生一解调信号；以及侦测该解调信号的功率。

本发明另揭露一种操作方法，用于包含一传输器及一解调器的一通信装置。该操作方法包含有由该传输器传输一射频信号；利用一耦接在该传输器与该解调器之间的回路返回电路，将该传输器所提供的该射频信号及一相位调变信号传输至该解调器；以及利用该相位调变信号解调该射频信号，以产生一解调信号。

上述功率通信装置、功率侦测方法及其操作方法可节省成本。

【附图说明】

图1为熟知一通信装置的示意图。

图2为本发明实施例的一通信装置的示意图。

图3为图2中一传输器的一实施例的示意图。

图4为图2中一解调器的一实施例的示意图。

图5为本发明实施例的一回路侦测流程的流程图。

图6为图5中一步骤502的一流程图。

图7为图5中一步骤506的一流程图。

【具体实施方式】

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置电性连接于一第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。

请参考图2，图2为本发明实施例中具有一功率侦测机制的一通信装置20的示意图。通信装置20包含有一传输器200、一解调器202、一回路返回电路204以及一功率侦测器206。传输器200用于传输一射频信号RF_sig，解调器202利用传输器200所提供的一相位调变信号PM_sig，将射频信号RF_sig解调为一解调信号DE_sig。当功率侦测机制开启时，回路返回电路204负责将射频信号RF_sig及相位调变信号PM_sig由传输器200传输至解调器202。功率侦测器206系用于侦测解调信号DE_sig的功率。

关于传输器200的实现方式，请参考图3，图3为图2中传输器200的一实施例的示意图。如图3所示，传输器200包含有一相位调变器300、一振幅调变器302、一混频器304以及一基频单元306。相位调变器300根据一相位调变成份分量PM_c，产生相位调变信号PM_sig，而振幅调变器302根据一振幅调变成份分量AM_c，产生一振幅调变信号AM_sig。相位调变成份分量PM_c与振幅调变成份分量AM_c形成一极坐标系统。相位调变器300包含一锁相回路(phase-lockloop，PLL)，用于将相位调变成份分量PM_c，以ω_c/2π频率，调变至相位调变信号PM_sig。振幅调变器302包含一数模转换器，用于转换振幅调变成份分量AM_c至振幅调变信号AM_sig。混频器304用于对相位调变信号PM_sig及振幅调变信号AM_sig进行升频，以产生射频信号RF_sig。

须注意的是，相位调变成份分量PM_c及振幅调变成份分量AM_c可能由一基频单元306或一处理器(未绘出)所产生。若基频单元306可产生相位调变成份分量PM_c及振幅调变成份分量AM_c，则基频单元306将相位调变成份分量PM_c输出至相位调变器300并将振幅调变成份分量AM_c输出至振幅调变器302。反之，若基频单元306产生一笛卡儿(Cartesian)坐标系统的同相及正交成份分量，而不是相位调变成份分量PM_c及振幅调变成份分量AM_c时，则传输器200可能另包含有一处理器(未绘出)用于将该同相成份分量及正交成份分量分别转换至相位调变成份分量PM_c及振幅调变成份分量AM_c(即由笛卡儿坐标系统转换至极坐标系统)。举例来说，该处理器(未绘出)可能运用一数字坐标旋转计算器(CoordinateRotationDigitalComputer)的演算法，将笛卡儿坐标系统转换至极坐标系统。

在一实施例中，当传输器200操作在全球移动通信系统的直接频率调变(directfrequencymodulation)模式时，振幅调变信号AM_sig是调整至一固定电压电平。在一范例中，基频单元306可直接输出一非振幅调变信号(如一直流信号)作为振幅调变信号AM_sig。在另一范例中，依据传输器200操作的调变模式，一多工器(未绘出)可用于选择性输出一非振幅调变信号(如一直流信号)或一调变信号(如振幅调变信号AM_sig)。举例来说，若传输器200操作在一恒定包络调制(如全球移动通信系统的直接频率调变模式)，该多工器(未绘出)输出该直流信号以取代振幅调变信号AM_sig。反之，若传输器200操作在一非恒定包络调制(如全球移动通信系统增强数据率演进系统的极性调变模式)，该多工器(未绘出)输出由基频单元306所产生的振幅调变信号AM_sig。亦即，本发明实施例中所使用的传输器可运用在非恒定包络调制(使用振幅调变信号及相位调变信号)或恒定包络调制(仅使用相位调变信号)。

射频信号RF_sig为一时变信号，可以一函数V_RF(t)代表。函数V_RF(t)可由下列方程式(1)表示：

V_RF(t)＝V_AM(t)·cos(ω_ct+φ(t)),(1)。

其中，V_AM(t)是振幅调变信号AM_sig的函数，而cos(ω_ct+φ(t))是相位调变信号PM_sig的函数。相位调变信号PM_sig以ω_c/2π频率产生，并包含相位信息φ(t)(即相位调变成份分量PM_c)。当传输器操作在恒定包络调制时，由于振幅调变信号AM_sig是一常数，函数V_AM(t)可另以V_AM表示。

请参考图4，图4为图2中解调器202的一实施例的示意图。如图4所示，解调器202包含一90度相移器400、混频器402、404、模数转换器(analog-to-digitalconverter)406、408以及低通滤波器(low-passfilter)410、412。90度相移器400用于对相位调变信号PM_sig的一相位进行转移，得到一已转移相位的相位调变信号PM_shifted。混频器402将射频信号RF_sig及已转移相位的相位调变信号PM_shifted混合为一同相解调分量ID。混频器404将射频信号RF_sig及相位调变信号PM_sig混合为一正交解调分量QD。模数转换器406、408分别用于对同相解调分量ID及正交解调分量QD进行模数的转换。低通滤波器410用于对同相解调分量ID进行低通滤波，低通滤波器412用于对正交解调分量QD进行低通滤波，而功率侦测器206则侦测低通滤波后的同相分量ID及正交分量QD的功率。同相分量ID及正交分量QD被结合为解调信号DE_sig。

详细来说，解调器202首先将滤波后的同相解调分量ID及正交分量QD结合成解调信号DE_sig，接着功率侦测器206计算解调信号DE_sig的均方根值(RMS)以侦测功率。解调信号DE_sig可以函数V_RX(t)代表，并由下列方程式(2)表示：

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{RX}}\left(t\right)=V_{\mathrm{RF}}\left(t\right)\·(\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right))+j\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right)))\\ =V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)\·\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right))\·(\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right))+j\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right)))\\ =\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\·[\cos \left(0\right)+\cos (2{\mathrm{\ω}}_{c}t+2\mathrm{\φ}\left(t\right))]+j\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\·[-\sin \left(0\right)+\sin (2{\mathrm{\ω}}_{c}t+2\mathrm{\φ}\left(t\right))]\end{array}---\left(2\right).$

进行低通滤波后，函数V_RX(t)成为下列方程式(3)：

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{RX}}\left(t\right)\stackrel{\mathrm{LPF}}{=}\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\·\cos \left(0\right)\\ =\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\end{array}---\left(3\right).$

由于在方程式(3)中并无随机变数存在，故函数V_RX(t)的均方根值仍为V_AM(t)/2。因此，射频信号RF_sig的功率可由功率校准得出。

另一情况，相位调变信号PM_sig由一延迟单元(未绘出)在回路返回电路204中以相位延迟系数φ_d延迟，函数V_RX(t)经修正以下列方程式(4)表示：

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{RX}}\left(t\right)=V_{\mathrm{RF}}\left(t\right)\·(\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d)+j\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d))\\ =V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)\·\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right))\·(\cos ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d)+j\sin ({\mathrm{\ω}}_{c}t+\mathrm{\φ}\left(t\right)+{\mathrm{\φ}}_d))\\ =\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\·[\cos \left({\mathrm{\φ}}_d\right)+\cos (2{\mathrm{\ω}}_{c}t+2\mathrm{\φ}\left(t\right))]+j\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\·[-\sin \left({\mathrm{\φ}}_d\right)+\sin (2{\mathrm{\ω}}_{c}t+2\mathrm{\φ}\left(t\right))]\end{array}---\left(4\right).$

进行低通滤波后，函数V_RX(t)成为下列方程式(5)：

$V_{\mathrm{RX}}\left(t\right)\stackrel{\mathrm{LPF}}{=}\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\·\cos \left({\mathrm{\φ}}_d\right)-j\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\·\sin \left({\mathrm{\φ}}_d\right)---\left(5\right),$

而函数V_RX(t)的均方根值如下列方程式(6)所示：

$\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{RX}}\left(t\right)\stackrel{\mathrm{RMS}}{=}\sqrt{\mathrm{mean}[\frac{V_{\mathrm{AM}}^2\left(t\right)}{4}\·{\cos }^2\left({\mathrm{\φ}}_d\right)+\frac{V_{\mathrm{AM}}^2\left(t\right)}{4}\·{\sin }^2\left({\mathrm{\φ}}_d\right)-2j\·\sin \left({\mathrm{\φ}}_d\right)\·\cos \left({\mathrm{\φ}}_d\right)]}\\ =\sqrt{\frac{V_{\mathrm{AM}}^2\left(t\right)}{4}\·[{\cos }^2\left({\mathrm{\φ}}_d\right)+{\sin }^2\left({\mathrm{\φ}}_d\right)]}\\ =\frac{V_{\mathrm{AM}}\left(t\right)}{2}\end{array}---\left(6\right).$

由方程式(6)可知，函数V_RX(t)的均方根值为其与没有延迟的状况相同。因此，在回路返回电路中，无论相位调变信号PM_sig是否有相位延迟系数φ_d，射频信号RF_sig的功率均可被准确侦测出。

请参考图5，图5为本发明实施例中一回路侦测流程50的流程图。回路侦测流程50执行于通信装置20中，其包含有下列步骤：

步骤500：开始。

步骤502：由传输器传输一射频信号。

步骤504：当功率侦测机制开启时，利用耦接在传输器与解调器之间的回路返回电路，将传输器所提供的射频信号及相位调变信号传输至解调器。

步骤506：利用相位调变信号解调射频信号，以产生一解调信号。

步骤508：侦测解调信号的功率。

步骤510：结束。

步骤502、步骤504、步骤506以及步骤508分别在传输器200、回路返回电路204、解调器202及功率侦测器206中执行。在步骤502中，射频信号是RF_sig，由振幅调变信号AM_sig及相位调变信号PM_sig所组成。详细来说，步骤502可由一流程60表示，如图6所示，流程60包含有下列步骤：

步骤600：根据相位调变成份分量产生相位调变信号。

步骤602：根据振幅调变成份分量产生振幅调变信号。

步骤604：利用相位调变信号对振幅调变信号进行升频，以产生射频信号。

相似地，步骤506可由一流程70表示，如图7所示，流程70包含有下列步骤：

步骤700：转移相位调变信号的相位，得到已转移相位的相位调变信号。

步骤702：利用相位调变信号及已转移相位的相位调变信号，对射频信号进行降频，以取得解调信号的同相分量与正交分量。

藉由流程70，解调信号的同相及正交分量可用于侦测射频信号的功率。

在上述实施例中，通信装置使用本身的传输器所产生的相位调变信号来调变射频信号，而不需使用一振荡器所产生的一专属局部振荡信号，使得通信装置的解调器不需要加上额外的振荡器。

总而言之，本发明实施例的功率侦测方法及通信装置可侦测射频信号的功率，且解调器不需要加上额外的振荡器，进而可节省硬体成本，如通信装置的晶片面积。

虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然其仅为了便于说明本发明的技术内容，而并非将本发明狭义地限定于该实施例，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种通信装置，具有一功率侦测机制，其特征在于，该通信装置包含有：

一传输器，用于传输一射频信号；

一解调器，用于利用该传输器提供的一相位调变信号解调该射频信号，以产生一解调信号；

一回路返回电路，耦接在该传输器与该解调器之间，用于在该功率侦测机制开启时，将该射频信号及该相位调变信号由该传输器传输至该解调器；以及

一功率侦测器，用于侦测该解调信号的功率。

2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该传输器包含：

一相位调变器，用于根据一相位调变成份分量，产生该相位调变信号；

一振幅调变器，用于根据一振幅调变成份分量，产生一振幅调变信号；以及

一第一混频器，耦接至该相位调变器及该振幅调变器，用于对该振幅调变信号及该相位调变信号进行升频，以产生该射频信号。

3.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，该相位调变器包含一锁相回路，且该振幅调变器包含一数模转换器。

4.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，该传输器包含：

一处理器，用于将信号由一特定坐标系统转换至一极坐标系统，以取得该相位调变成份分量及该振幅调变成份分量。

5.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该传输器包含：

一第一混频器，用于利用该相位调变信号对一振幅调变信号进行升频，以产生该射频信号。

6.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，该传输器还包含：

一多工器，用于在该传输器操作在一非恒定包络调制时，输出一调变信号作为该振幅调变信号，以及在该传输器操作在一恒定包络调制时，输出一直流电压作为该振幅调变信号。

7.如权利要求5所述的通信装置，其特征在于，该传输器还包含：

一基频单元，用于在该传输器操作在一恒定包络调制时，提供一非振幅调变信号作为该振幅调变信号。

8.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该通信装置还包含有：

一延迟单元，耦接在该传输器及该解调器之间，用于在对该射频信号进行解调之前，延迟该相位调变信号。

9.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该解调器包含：

一90度相移器，用于对该相位调变信号的一相位进行转移，得到一已转移相位的相位调变信号；以及

一第二混频器及一第三混频器，用于利用该相位调变信号与该已转移相位的相位调变信号对该射频信号进行降频，以取得该解调信号的一同相分量与一正交分量。

10.一种功率侦测方法，用于具有一功率侦测机制的一通信装置，该通信装置包含一传输器及一解调器，其特征在于，该方法包含有：

由该传输器传输一射频信号；

当该功率侦测机制开启时，利用一耦接在该传输器与该解调器之间的回路返回电路，将传输器提供的该射频信号及一相位调变信号传输至该解调器；

利用该相位调变信号解调该射频信号，以产生一解调信号；以及

侦测该解调信号的功率。

11.如权利要求10所述的功率侦测方法，其特征在于，传输该射频信号的步骤包含：

根据一相位调变成份分量产生该相位调变信号；

根据一振幅调变成份分量产生一振幅调变信号；以及

对该振幅调变信号及该相位调变信号进行升频，以产生该射频信号。

12.如权利要求11所述的功率侦测方法，其特征在于，该相位调变信号是由一锁相回路所产生，且该振幅调变信号是由一数模转换器所产生。

13.如权利要求11所述的功率侦测方法，其特征在于，该相位调变成份分量及该振幅调变成份分量是藉由将信号由一特定坐标系统转换至一极坐标系统而取得。

14.如权利要求10所述的功率侦测方法，其特征在于，该射频信号是利用该相位调变信号对一振幅调变信号升频所产生。

15.如权利要求14所述的功率侦测方法，其特征在于，当该传输器是操作在一非恒定包络调制时，一调变信号被选择输出为该振幅调变信号，以及当该传输器是操作在一恒定包络调制时，一直流电压被选择输出为该振幅调变信号。

16.如权利要求14所述的功率侦测方法，其特征在于，当该传输器是操作在一恒定包络调制时，一非振幅调变信号被提供以作为该振幅调变信号。

17.如权利要求10所述的功率侦测方法，其特征在于，在对该射频信号进行解调之前，该相位调变信号由一延迟单位延迟。

18.如权利要求10所述的功率侦测方法，其特征在于，解调该射频信号的步骤包含：

转移该相位调变信号的一相位，得到一已转移相位的相位调变信号；以及

利用该相位调变信号及该已转移相位的相位调变信号对该射频信号进行降频，以取得该解调信号的一同相分量与一正交分量。