CN103428897B - 无线局域网络通信装置及相关的信号处理电路与方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种无线局域网络通信装置及相关的信号处理电路与方法，该无线局域网络通信装置包含放大电路，用以对无线信号提供增益值；干扰检测电路，用以检测无线信号的邻近通道干扰，以产生检测结果；假警报计数电路，用以计算由邻近通道干扰所引发的假警报的假警报数目；以及控制电路，用以依据检测结果及假警报数目来调整放大电路的增益值。

Description

无线局域网络通信装置及相关的信号处理电路与方法

技术领域

本发明涉及一种无线局域网络通信装置与方法，尤其是涉及一种可降低邻近通道干扰的影响的无线局域网络通信装置与方法及相关的信号处理电路。

背景技术

许多国家都保留了某些无线频段，作为发展工业、科学和医疗等方面的应用，也就是所谓的ISM频段(industrial,scientific and medical radio bands)。而无线局域网络(Wireless Local Area Network,WLAN)就是使用ISM频段进行通信，而成功地应用于各种电子产品。

然而，使用ISM频段的其他应用产品很多，例如，蓝牙(Bluetooth)装置及家用无线电话(cordless telephone)等。由于这些产品也使用相同或相近的频段进行通信，因此，也都会对无线局域网络通信装置的通信造成不同程度的影响。

此外，不同的基本服务组(basic service set)的无线局域网络通信装置进行通信时，也会造成相互间的干扰。例如，当无线局域网络通信装置联接至(associate with)第一存取点(access point)时，若不同基本服务组的第二存取点所发送的信号强度太强，即便第二存取点使用不同的通道，仍然会产生邻近通道干扰(Adjacent ChannelInterference)，而影响无线局域网络通信装置的通信效能。若第二存取点与无线局域网络通信装置所联接的第一存取点同时或于相近的时间发送信号时，无线局域网络通信装置可能会因为先接收到第二存取点的无线局域网络信号后就开始进行解调(demodulation)运算，等到接收机发现进行解调运算的信号并非第一存取点所发送的信号时，就已经错过接收及解调第一存取点的信号的时机，因而影响了通信的效能。

此外，邻近通道干扰还可能会造成无线局域网络通信装置接收机(receiver)中的低杂音放大器(Low-Noise Amplifier)等电路饱和(Saturation)，因而影响了解调运算的效能。然而，随着无线局域网络通信装置被更广泛的采用，邻近通道干扰的影响势必更为严重，而会影响通信效能，并造成使用者的不便利。

有鉴于此，如何改善以上所述相关领域中邻近通道干扰对于无线局域网络通信装置的影响，实为业界有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一即在提供一种无线局域网络通信装置与方法，以改善以上所述相关领域中邻近通道干扰对于无线局域网络通信装置的影响。

本发明提供了一种无线局域网络通信装置的实施例，其包含：一放大电路，用以对一无线信号提供一增益值；一干扰检测电路，用以检测该无线信号的邻近通道干扰，以产生一检测结果；一假警报计数电路，用以计算由邻近通道干扰所引发的一假警报数目；以及一控制电路，用以依据该检测结果及该假警报数目来调整该放大电路的该增益值。

本发明另提供了一种无线局域网络通信装置的信号处理方法的实施例，其包含：检测一无线信号的邻近通道干扰，以产生一检测结果；计算由邻近通道干扰所引发的一假警报数目；以及依据该检测结果及该假警报数目来调整一放大电路的一增益值。

本发明的无线局域网络通信装置与方法的优点之一是能够降低邻近通道干扰对无线局域网络通信装置的影响，使无线局域网络通信装置的电路能运作于较理想的工作状态，而能增进通信的效能。本发明的其他优点将配合说明书及图式而做更进一步的解说。

附图说明

图1为本发明一实施例的无线局域网络通信装置简化后的功能方块图。

图2为图1的低杂音放大器的输入信号功率和输出信号功率的特性曲线图。

图3是图1的无线局域网络通信装置对于不同信号强度的信号所采用的放大器增益值的对应关系的一实施例。

图4显示本发明一实施例的无线信号的简化后的频谱图。

图5显示本发明一实施例的无线信号的简化后的时序图。

图6是图1中的无线局域网络通信装置进行放大器增益值调整的一实施例简化后的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100 无线局域网络通信装置

110 天线

120 低杂音放大器

130 混合器

140 滤波器

150 可变增益放大器

160 信号强度计算电路

170 模拟至数字转换器

180 信号处理电路

182 解调电路

184 干扰检测电路

186 假警报计数电路

188 控制电路

AP1、AP2 存取点

具体实施方式

以下将配合相关图式来说明本发明的实施例。在这些图式中，相同的标号表示相同或类似的元件或流程步骤。

图1为本发明一实施例的无线局域网络通信装置100简化后的功能方块图，无线局域网络通信装置100联接至基本服务组BSS1的存取点AP1，并且使用频段为F1的通道进行信号的传收。此外，无线局域网络通信装置100也可接收到基本服务组BSS2的存取点AP2的信号。

无线局域网络通信装置100包含天线110、低杂音放大器120、混合器130(mixer)、滤波器140(filter)、可变增益放大器150(variable gain amplifier)、信号强度计算电路160、模拟至数字转换器170(analog to digital converter)、及信号处理电路180。信号处理电路180包含解调电路182、干扰检测电路184、假警报计数电路186及控制电路188。为了便于说明，无线局域网络通信装置100的其他元件及连接关系并未绘示于图1中。

天线110用以接收无线信号，并将信号传送至后级的电路以进行解调运算。实作上，天线110可用单一天线或多天线组合的方式来实现。

低杂音放大器120用以提供增益值至天线110所接收的无线信号。天线110所接收到的信号可能会受到各种通道效应及噪音的影响，在一般的无线环境中，无线局域网络通信装置100所接收到的信号强度范围可能很广，例如无线信号的信号强度可能会低于-90dBm以下，有时也可能大于0dBm以上。因此，低杂音放大器120必须能够依据无线信号的信号强度，而对无线信号提供适当的增益值，以使后续的电路能够有效地进行解调运算。

图2为低杂音放大器120的输入信号功率和输出信号功率的特性曲线图，当低杂音放大器120的输入信号的功率位于线性区时，低杂音放大器120的输出信号的功率能够随着输入信号而呈现线性地放大。但当低杂音放大器120的输入信号的功率进入饱和区时，其输出信号的功率就会呈现非线性放大且失真，因而影响后续的解调运算。因此，在本实施例中，低杂音放大器120可被设置为提供3种增益值，以依据信号强度的不同而提供不同的增益值，使低杂音放大器120能够尽量运作于线性区。如图3的实施例所示，对于无线局域网络通信装置100能够检测到的最低信号强度至-40dBm左右的信号，低杂音放大器120会施加高增益Gh至无线信号。对于-40dBm至-10dBm左右的信号，低杂音放大器120会施加中增益Gm至无线信号。对于-10dBm至15dBm左右的信号，低杂音放大器120会施加低增益Gl至无线信号。

混合器130用以将低杂音放大器120所输出的射频信号与振荡信号进行混和，以产生对应的中频或基频信号。

滤波器140用以将混合器130所输出的信号进行滤波，以降低或消除不需要的信号。

可变增益放大器150用以接收滤波器140滤波后的信号，并且可以搭配低杂音放大器120而被设置为对无线信号提供不同大小的增益值，以使后续的电路能够有效地进行解调运算。如图3的实施例所示，针对不同信号强度的信号，可变增益放大器150分别可以搭配低杂音放大器120而提供4个不同的增益值选项Gv1至Gv4。

信号强度计算电路160用以计算无线信号的信号强度(signal strength)，例如，信号强度计算电路160可以通过计算无线信号的功率频谱密度(power spectrum density)或者将无线信号经过合适的演算法运算，而估计无线信号的信号强度。在本实施例中，信号强度计算电路160采用低杂音放大器120所输出的信号进行计算，并可通过查表的方式输出对应的信号强度。

模拟至数字转换器170用以将可变增益放大器150所输出的模拟信号转换为对应的数字信号，并且传送至信号处理电路180进行后续的信号处理。

解调电路182用以将模拟至数字转换器170所输出的数字信号进行解调运算，例如，解调电路182可以进行傅立叶转换(Fourier transform)、卷积解码(convolutionaldecoding)、信号同步(synchronization)等运算。

干扰检测电路184用以设置低杂音放大器120、混合器130及信号强度计算电路160等电路，以检测无线局域网络通信装置100所使用的频段F1附近的频段是否有干扰信号。例如，在一实施例中，当无线局域网络通信装置100使用2.4GHz的ISM频段进行通信时，则干扰检测电路184可以检测2402MHz至2482MHz的频段内的干扰信号。

图4显示本发明一实施例的无线信号的简化后的频谱图，在本实施例中，无线局域网络通信装置100与存取点AP1所传收的信号为S1，信号S1所使用的频段为F1。而信号S2和S3分别为其他的无线信号装置所传送的信号，并且分别使用频段F2和F3。在此实施例中，信号S2和S3并非无线局域网络通信装置100与存取点AP1所传收的信号，因此信号S2和S3即是邻近通道干扰信号。干扰检测电路184会设置低杂音放大器120、混合器130及信号强度计算电路160等电路，扫描频段F1附近的频段并且计算干扰信号的信号强度(例如，计算干扰信号的功率频谱密度)，而产生检测结果。干扰检测电路184的检测结果可以包含：是否有干扰信号、干扰信号的强度及/或干扰信号的频段等信息。

在本实施例中，假警报计数电路186用以计算假警报的数目。此处所称的假警报(false alarm)是指无线局域网络通信装置100因为接收到干扰信号、杂音或其他基本服务组的无线网络信号等邻近通道干扰信号，而使解调电路182误以为接收到存取点AP1的封包，而开始进行解调运算的情况。当解调电路182对这些邻近通道干扰信号进行解调时，若存取点AP1传送封包至无线局域网络通信装置100，解调电路182将无法对存取点AP1的封包进行解调，将造成无线局域网络通信装置100无法成功接收存取点AP1的封包，而影响了通信效能。

例如，图5显示本发明一实施例的无线信号的简化后的时序图，在本实施例中，存取点AP1分别于不同时间向无线局域网络通信装置100传送封包P1~P4，并且信号S4~S8为邻近通道干扰信号。因此，若解调电路182因为先接收到信号S5及S8而开始进行解调，则当封包P2和P4传送至无线局域网络通信装置100时，解调电路182将无法对封包P2和P4进行解调，而造成无线局域网络通信装置100无法成功接收存取点AP1的封包P2和P4。

控制电路188用以依据干扰检测电路184的检测结果以及假警报计数电路186所输出的假警报数目，来调整该放大电路的该增益值。例如，当该检测结果表示有邻近通道干扰，且该假警报数目大于一假警报阈值时，该控制电路会降低无线信号的增益值，以降低邻近通道干扰所造成的负面影响。较佳地，控制电路188可以进一步依据信号强度计算电路160所输出的信号强度，而设置低杂音放大器120及/或可变增益放大器150的增益值。例如，于当该检测结果表示有邻近通道干扰，且该假警报数目大于一假警报阈值时，若无线信号本身的信号强度大于一第一信号阈值，则降低无线信号的增益值，而此时若无线信号的信号强度不够强(如小于第一信号阈值)，则先不降低无线信号的增益值。在另一实施例中，控制电路188可以在邻近通道干扰不强(或不存在)或假警报数目不多(或不存在)时，依据信号强度计算电路160所输出的信号强度，使用查表的方式而设置低杂音放大器120及可变增益放大器150的增益值，使信号调整至适合模拟至数字转换器170进行转换的位准，以降低量化误差(quantization error)，并且可以针对后续的信号动态地调整低杂音放大器120及/或可变增益放大器150的增益值。

图1中各个元件能够采用硬件、软件、或者硬件搭配软件的方式实施，而不同元件也能够依据设计考量而整合在单一电路芯片中，或者单一功能方块也可以采用多个电路元件的组合来实施。例如，低杂音放大器120、可变增益放大器150或滤波器140也可以整合为一个放大电路，而信号处理电路180可以采用微处理器或特定应用集成电路(applicationspecific integrated circuit)实现。

图6为无线局域网络通信装置100进行放大器增益值调整的一实施例简化后的流程图，以下将以图6搭配图1进一步说明无线局域网络通信装置100的运作方式。

在流程610中，信号强度计算电路160会计算无线信号的信号强度，假警报计数电路186会计算假警报的数目。此外，干扰检测电路184也会于适当时间设置低杂音放大器120、混合器130及信号强度计算电路160等电路，以在预设的频率范围内进行干扰信号的检测。例如，在无线局域网络通信装置100会设置上述电路扫描频段F1附近的预设频率范围，通过信号强度计算电路160计算干扰信号的功率频谱密度以判断是否有邻近通道干扰信号，并且干扰检测电路184会产生检测结果，以纪录是否有邻近通道干扰信号、邻近通道干扰信号的信号强度及/或邻近通道干扰信号的频段等信息。

在流程620中，控制电路188会接收信号强度计算电路160所输出的信号强度、假警报计数电路186所输出的假警报数目、以及干扰检测电路184的检测结果。当信号强度大于预设的信号强度阈值、假警报的数目大于预设的假警报阈值、并且干扰检测电路184检测到邻近的频段具有干扰信号时，代表邻近通道干扰信号对于通信效能有所影响且无线信号本身的信号强度够强，因此进入流程630。否则，进入流程640。

在流程630中，控制电路188会调降低杂音放大器120的增益值，避免杂音放大器120及/或可变增益放大器运作于饱和区，以降低邻近通道的干扰信号的影响，并设置解调电路182进行信号的解码运算。

在流程640中，控制电路188会依据信号强度计算电路160所计算的信号强度，调整低杂音放大器120的增益值及/或可变增益放大器150的增益值，并设置解调电路182进行信号的解码运算。

在图6的实施例中，无线局域网络通信装置100可以调整低杂音放大器120的增益值及/或可变增益放大器150的增益值，以使无线局域网络通信装置100的各个元件于解调运算时，能够设置于合适的工作状态。例如，当无线局域网络通信装置100所接收的信号强度够强，并且有邻近通道干扰信号影响时，则邻近通道干扰信号可能会造成过多的假警报而影响通信效能。因此，当假警报的数目大于假警报阈值时，控制装置188可以调降低杂音放大器120的增益值及/或可变增益放大器150的增益值，以避免干扰信号被过度的放大，而使低杂音放大器120及可变增益放大器150都能操作于线性区，以降低信号因为非线性的放大而影响解调的运算。因此，无线局域网络通信装置100能够降低邻近通道干扰对于通信效能的影响。

此外，当邻近的通道没有干扰信号、假警报的数目不多而不会对通信效能造成太大影响、或者无线信号的信号强度不强等情况时，控制装置188可以设置低杂音放大器120及/或可变增益放大器150使用较高的增益值，而不会对解调运算造成太大的影响。因此，无线局域网络通信装置100能够兼顾信号强度较低时的通信效能。

在其他的实施例中，信号强度计算电路160也可以采用其他元件所输出的信号，搭配查表或者使用合适的信号处理电路进行计算，以输出信号强度。例如，信号强度计算电路160也可以依据可变增益放大器150的输出信号计算无线信号的信号强度。

在另一实施例中，信号强度计算电路160也可以于不同的时段，采用不同元件的输出信号进行无线信号的信号强度的计算。例如，在流程630中，信号强度计算电路160改采用模拟至数字转换器170的输出信号进行无线信号的信号强度的计算。

在另一实施例中，可变增益放大器150也可以针对低杂音放大器120的不同增益值，而分别提供不同数量的增益值选项。

在上述的流程610中，控制电路188可以将低杂音放大器120及可变增益放大器150设置为以较高的增益值进行运作，以便于能够检测到较微弱的信号。

在另一实施例的流程630中，控制电路188先调降可变增益放大器150的增益值，当可变增益放大器150的增益值已经降至最低时，才调降低杂音放大器120的增益值，并且对应地调整可变增益放大器150的增益值。

在另一实施例中，控制电路188可于流程630中调降并且固定低杂音放大器120的增益值，而在后续的解码运算中仅调整可变增益放大器150的增益值。

在另一实施例中，控制电路188也可于流程630中多次地调降低杂音放大器120的增益值，并且在后续的解码运算中对应地调整可变增益放大器150的增益值。

在另一实施例中，控制电路188也可于流程630中同时调降低杂音放大器120的增益值以及可变增益放大器150的增益值，以降低邻近通道的干扰信号的影响。

在上述实施例中，控制电路188也可以针对干扰检测电路184所检测的干扰信号的频率及/或数量，而设置不同的假警报阈值。例如，当干扰信号的数量较多时，则无线局域网络通信装置100可能会同时接收到更多的干扰信号，而导致更多的假警报。因此，当干扰信号的数量较多时，控制电路188可以将假警报阈值设置为较低的数值。在另一实施例中，控制电路188也可以针对干扰信号的频率与无线局域网络通信装置100所使用的频段之间的差距，而针对不同的干扰信号分别设置不同的假警报阈值。

此外，控制电路188也可以适时的重置假警报计数电路186所统计的假警报数目。例如，控制电路188可在调降低杂音放大器120的增益值后，即重置假警报计数电路186所统计的假警报数目，以使假警报计数电路186在低杂音放大器120的增益值调整后重新计算假警报数目。

在另一实施例的流程630中，控制电路188也可以在信号强度计算电路160所输出的信号强度小于流程620中的信号强度阈值，或者小于另一个预设的信号强度阈值时，进入流程640，以增加低杂音放大器120的增益值，而使后级电路能解调信号强度较低的信号。

在上述的实施例中，也可以将无线局域网络通信装置100设置为持续地或者间断地执行图6的流程，以调整低杂音放大器120及/或可变增益放大器150的增益值。

在上述的实施例中，当无线局域网络通信装置100因邻近通道干扰而造成较多假警报时，无线局域网络通信装置100可以在信号强度较强时，通过调整放大电路(如低杂音放大器120及/或可变增益放大器150)的增益值而降低邻近通道干扰对通信效能的影响。此外，当邻近通道干扰消失或不严重时，无线局域网络通信装置100仍旧能够通过适当地调整放大器的增益值而兼顾信号强度较低时的通信效能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明实施例所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的权利要求涵盖范围。

Claims (13)

1.一种无线局域网络通信装置，其包含：

一放大电路，用以对一无线信号提供一增益值；

一干扰检测电路，用以检测该无线信号的邻近通道干扰，以产生一检测结果；

一假警报计数电路，用以计算由邻近通道干扰所引发的一假警报数目；以及

一控制电路，用以依据该检测结果及该假警报数目来调整该放大电路的该增益值，包括：当该检测结果表示有邻近通道干扰、且该假警报数目大于一假警报阈值时，则该控制电路降低该放大电路的该增益值。

2.如权利要求1的无线局域网络通信装置，另包含：

一信号强度计算电路，用以计算该无线信号的一信号强度；

其中该控制电路用以依据该检测结果及该假警报数目来调整该放大电路的该增益值还包括：当该信号强度大于一第一信号阈值、该检测结果表示有邻近通道干扰、且该假警报数目大于一假警报阈值时，则该控制电路降低该放大电路的该增益值。

3.如权利要求1或2的无线局域网络通信装置，其中根据该干扰检测电路所检测的干扰信号的频率和/或数量，而设置不同的该假警报阈值。

4.如权利要求2的无线局域网络通信装置，其中该干扰检测电路利用扫描该无线信号的邻近频段的功率频谱密度以产生该检测结果。

5.如权利要求2的无线局域网络通信装置，其中当该控制电路降低该放大电路的该增益值后，若该信号强度小于一第二信号阈值，则该控制电路增加该放大电路的该增益值。

6.如权利要求2的无线局域网络通信装置，其中该放大电路包含：

一低杂音放大器，用以使用一第一增益值放大该无线信号；以及

一可变增益放大器，用以使用一第二增益值放大该无线信号。

7.如权利要求6的无线局域网络通信装置，其中当该控制电路降低该放大电路的该增益值时，该控制电路会先降低该可变增益放大器的该第二增益值，再降低该低杂音放大器的该第一增益值。

8.一种无线局域网络通信装置的信号处理电路，用以调整一放大电路施加于一无线信号的一增益值，其包含：

一干扰检测电路，用以检测该无线信号的邻近通道干扰，以产生一检测结果；

一假警报计数电路，用以计算由邻近通道干扰所引发的一假警报数目；以及

一控制电路，用以依据该检测结果及该假警报数目来调整该放大电路的该增益值，包括：当该检测结果表示有邻近通道干扰、且该假警报数目大于一假警报阈值时，则该控制电路降低该放大电路的该增益值。

9.如权利要求8的无线局域网络通信装置的信号处理电路，另包含：

一信号强度计算电路，用以计算该无线信号的一信号强度；

其中该控制电路用以依据该检测结果及该假警报数目来调整该放大电路的该增益值还包括：当该信号强度大于一信号强度阈值、该干扰检测电路检测到邻近通道干扰、且该假警报数目大于一假警报阈值时，则该控制电路降低该放大电路的增益值。

10.一种无线局域网络通信装置的信号处理方法，包含：

检测一无线信号的邻近通道干扰，以产生一检测结果；

计算由邻近通道干扰所引发的一假警报数目；以及

依据该检测结果及该假警报数目来调整一放大电路的一增益值，包括：当该检测结果表示有邻近通道干扰、且该假警报数目大于一假警报阈值时，降低该增益值。

11.如权利要求10的信号处理方法，另包含：

计算该无线信号的一信号强度

其中依据该检测结果及该假警报数目来调整一放大电路的一增益值还包括：当该信号强度大于一第一信号阈值、该检测结果表示有邻近通道干扰、且该假警报数目大于一假警报阈值时，降低该增益值。

12.如权利要求10的信号处理方法，另包含：

扫描该无线信号的邻近频段的功率频谱密度以产生该检测结果。

13.如权利要求11的信号处理方法，另包含：

当降低该增益值后，若该信号强度小于一第二信号阈值，则增加该无线信号的该增益值。