CN104519000A - 无线通信发送器的传输频谱的等化方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其包括：提供多个单频信号，其具有预先设定且彼此不同的频率，并分别输入该等单频信号至该发送器；取得该发送器因该等单频信号输入所造成的响应输出的基带部份；执行将该响应输出的基带部份的模拟-数字转换，藉以得到该发送器的基带响应序列；以及依据该基带响应序列平坦化该传输频谱。

Description

无线通信发送器的传输频谱的等化方法

技术领域

本发明关于一种无线通信发送器的传输频谱的等化技术。

背景技术

在无线通信系统中，由于发送器(Transmitter)的组成电路常含有频率响应非平坦的模拟组件，例如，功率放大器(Power Amplifier)，这将会导致其输出信号的频谱平坦度不符合传输标准的规范，甚至造成具有记忆效应的失真。此类失真使得所欲传送的信号受到上述模拟组件的非线性效应的影响，尤其是在信号输出功率较小的情况下。

因此，有必要发展新的发送器传输频谱等化技术，以提高传输频谱的平坦度，及降低数字基频滤波器对于传输频谱平坦度的需求。

发明内容

为达成此目的，根据本发明的一实施例，其提供一种无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其包括下列步骤：提供多个单频信号，其具有预先设定且彼此不同的频率，并分别输入该等单频信号至该发送器；取得该发送器因该等单频信号输入所造成的响应输出的基带部份；执行将该响应输出的基带部份的模拟-数字转换，藉以得到该发送器的基带响应序列；以及依据该基带响应序列平坦化该传输频谱。

根据本发明的另一实施例，其提供一种无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其包括下列步骤：提供多个单频信号，其具有预先设定且彼此不同的频率，并分别输入该等单频信号至该发送器；取得该发送器因该等单频信号输入所造成的响应输出的基带部份；执行将该响应输出的基带部份的模拟-数字转换，藉以得到该发送器的基带响应序列G[k]；依据该基带响应序列G[k]设定一等化序列H[k]；以及执行该等化序列H[k]的反傅利叶转换，所得到的系数用以实现一预均衡器，用以设置于该发送器中；其中，k=0、1、…、K-1，表示频域上的次序指标，且K为预先设定的取样点数。其中，该等化序列可为

或是

附图说明

图1A为一无线通信发送器的系统模型图。

图1B为习知发送器的特性响应频谱图。

图1C为经过等化处理的发送器的特性响应频谱图。

图2为本发明实施例的无线通信发送器的传输频谱的等化方法的流程图。

图3为依据另一实施例的无线通信发送器的传输频谱的等化方法的流程图。

图4为本发明等化方法以电路方式实现的方块示意图。

其中，附图标记说明如下：

200  等化方法

210/220/230/240  步骤

100/310  发送器

311  功率放大器

312  预均衡器

313  本地振荡器

320  耦合器

330  衰减器

350  低通滤波器

360  模拟-数字转换器

370  相关器

400  等化方法

410/420/430/440/450  步骤

具体实施方式

为使本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，兹配合附图详细说明本发明的实施例如后。在所有的说明书及附图中，将采用相同的组件编号以指定相同或类似的组件。

在各个实施例的说明中，当一元素被描述是在另一元素的「上方/上」或「下方/下」，是指直接地或间接地在该另一元素之上或之下的情况，其可能包含设置于其间的其他元素；所谓的「直接地」是指其间并未设置其他中介元素。「上方/上」或「下方/下」等的描述是以附图为基准进行说明，但亦包含其他可能的方向转变。所谓的「第一」、「第二」、及「第三」用以描述不同的元素，这些元素并不因为此类谓辞而受到限制。为了说明上的便利和明确，附图中各元素的厚度或尺寸，是以夸张或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸并未完全为其实际的尺寸。

图1A为一无线通信发送器的系统模型图，其中，X(w)表示输入信号的频率响应，G(w)表示该发送器100的特性频率响应(characteristicfrequency response)，Y(w)表示输出信号的频率响应，且w为角频率(w=2πf，其中f代表频率)，则Y(w)=G(w)X(w)。倘若一角频率为w_s的脉冲信号输入该发送器100，也就是X(w)=δ(w-w_s)，其中δ为脉冲函数(impulse function)，则可得到该发送器100在该角频率w_s上的响应G(w_s)。由于习知的无线通信发送器常具有一功率放大器于其传送路径上，该功率放大器通常为特性频率响应非平坦的模拟组件，这将会导致习知发送器的特性频率响应G1(w)的频谱不够平坦。例如，图1B为习知发送器的例示特性响应频谱图，其中，G₁(w)在角频率w₁与w₂之间为倾斜而扭曲，而造成信号传送时可能产生的失真。

缘此，本发明意欲提出适当的等化技术，其可校正或补偿习知无线通信发送器不平坦的特性频率响应。以图1B的习知发送器的特性响应频谱为例，本发明的等化技术用以等化该发送器100的特性频率响应，以使该发送器100具有平坦的特性频率响应G₂(w)，如图1C所示，其在角频率w₁与w₂之间为平坦的水平直线。就实际电路的实现而言，本发明的等化技术可在习知发送器中加入一特性频率响应为H(w)的预均衡器，则该等特性频率响应G₁(w)、G₂(w)及H(w)之间可满足G₂(w)=H(w)G₁(w)的关系。由于G₂(w)在角频率w₁与w₂之间为平坦的频率响应，因此H(w)与G₁(w)之间应为互为倒数的数学关系，亦即

$H\left(w\right)=\frac{G_0}{G_1\left(w\right)},$

其中G₀为代表缩放倍数的常数。

图2为本发明实施例的无线通信发送器的传输频谱的等化方法200的流程图，其中该发送器可能包含一特性频率响应非平坦的功率放大器于其传送路径上，因而具有不平坦的特性频率响应。该等化方法200包括下列步骤：步骤(210)提供多个单频信号，其具有预先设定且彼此不同的频率，并分别输入该等单频信号至该发送器；步骤(220)取得该发送器因该等单频信号输入所造成的响应输出的基带(baseband)部份；步骤(230)执行将该响应输出的基带部份的模拟-数字转换，藉以得到该发送器的基带响应序列；以及步骤(240)依据该基带响应序列平坦化该传输频谱。

图3为依据上述另一实施例的无线通信发送器的传输频谱的等化方法400的流程图，其包括下列步骤：步骤(410)提供多个单频信号，其具有预先设定且彼此不同的频率，并分别输入该等单频信号至该发送器；步骤(420)取得该发送器因该等单频信号输入所造成的响应输出的基带部份；步骤(430)执行将该响应输出的基带部份的模拟-数字转换，藉以得到该发送器的基带响应序列G[k]；步骤(440)依据该基带响应序列G[k]设定一等化序列H[k]；以及步骤(450)执行该等化序列H[k]的反傅利叶转换，所得到的系数用来实现一预均衡器，用以设置于该发送器中；其中，k=0、1、…、K-1，表示频域上的次序指标，且K为预先设定的取样点数。该等化序列可为

或

上述的等化方法200/400可包含以下的实施例：在习知无线通信发送器的电路中增设一预均衡器312的设计，用以等化该发送器的特性频率响应，以使该发送器具有平坦的传输频谱。以下以上述等化方法200使用于Wi-Fi的无线局域网络为例，详细说明其各个步骤，且图4为上述等化方法400以电路方式实现的方块示意图。Wi-Fi的载波频率为5GHz且其基带带宽为160MHz，也就是包含由-80MHz至+80MHz之间的频带。由于习知Wi-Fi发送器310包含频率响应非平坦的功率放大器311，使得其频率响应特性或传输频谱可如图1B所示，其中w₁=-80MHz、w₂=80MHz。

首先，可在Wi-Fi的基带工作频带上平均取样或预先设定多个彼此不同的频率，用以取得该发送器310在未设置该预均衡器312前不同频率的响应特性。在本实施例中，可约每隔40MHz取一个单频信号(singletone)，但为了避免选取到频率为零的直流信号，我们选用频率5MHz、40MHz、80MHz、-5MHz、-40MHz及-80MHz的单频信号，其将被分别输入该发送器310。该发送器310包含一本地振荡器313，其振荡频率为Wi-Fi载波频率5GHz；当该等单频信号由该发送器310的输出端经过耦合器320及/或衰减器330后，可与混频器340进行混波，所得的混波结果再经过低通滤波器350以进行低通滤波；藉此，我们可计算出该发送器310在未设置该预均衡器312前的响应输出的基带部份G(w)(或称为基带频率响应(baseband frequency response))。请注意，上述单频信号的频率取样数量与该发送器的记忆特性有关；倘若该发送器具有较长的记忆特性长度，则频率取样数量必须随的增加。其中该多个单频信号发射后将可能经过印刷电路板(PCB)。

在取得该发送器310的基带频率响应G(w)之后，将藉由该基带频率响应G(w)来计算该预均衡器312在Wi-Fi工作频带内的特性频率响应。接着，我们藉由一模拟-数字转换器(Analog-to-digital converter)360，将该发送器310模拟形式的基带频率响应G(w)转换成其数字形式的基带响应序列G[k]；其中，k=0、1、…、K-1，表示频域上的次序指标，且K为预先设定的取样点数。在本实施例中，系统的取样频率可为奈奎斯特率(Nyquist-Rate)的两倍，该预均衡器312在Wi-Fi工作频带内的特性序列H[k]为该基带响应序列G[k]的倒数、乘以G[k=0]的数值，而在Wi-Fi工作频带外的特性序列H[k]则设定为1，其可表示如下列方程式：

藉由执行该预均衡器312特性序列H[k]的反傅利叶转换(inverseFourier transformation)，我们可得到该预均衡器312的特性系数，其可用以实现该预均衡器312的电路设计。其中，上述特性序列H[k]的反傅利叶转换可使用一相关器(correlator)370所提供的相关运算(correlation)来实现。最后，当该预均衡器312被设置于该发送器310的电路中，该发送器310将具有平坦的频率响应输出。

由于该预均衡器312在Wi-Fi工作频带内的特性序列H[k]为实数，因此，在另一实施例中，可设定该预均衡器312在Wi-Fi工作频带外的特性序列H[k]与其工作频带内的特性序列H[k]互相对称，其可表示如下列方程式：

则亦可计算出该预均衡器312的特性系数，其虚部与实部交错为零。如此，将使得实现该预均衡器312电路的复杂度相当于一实数滤波器，并且其系数具有对称特性，故该预均衡器312的电路只为原先多个滤波器的电路复杂度的约四分之一。

唯以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，当不能以之限制本发明的范围。即大凡依本发明权利要求书所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的构思和范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims (12)

1.一种无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供多个单频信号，其具有预先设定且彼此不同的频率，并分别输入该等单频信号至该发送器；

取得该发送器因该等单频信号输入所造成的响应输出的基带部份；

执行将该响应输出的基带部份的模拟-数字转换，藉以得到该发送器的基带响应序列；以及，

依据该基带响应序列平坦化该传输频谱。

2.根据权利要求1的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该发送器包含一频率响应非平坦的功率放大器。

3.根据权利要求1的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该方法用于Wi-Fi的无线局域网络。

4.根据权利要求3的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该等单频信号的频率包含5MHz、40MHz、80MHz、-5MHz、-40MHz、及-80MHz。

5.根据权利要求1的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该发送器具有一本地振荡频率，且取得该发送器的响应输出的基带部份的步骤包含：

使该发送器的响应输出与该本地振荡频率进行混波；及

使上述混波的结果进行低通滤波。

6.一种无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供多个单频信号，其具有预先设定且彼此不同的频率，并分别输入该等单频信号至该发送器；

取得该发送器因该等单频信号输入所造成的响应输出的基带部份；

执行将该响应输出的基带部份的模拟-数字转换，藉以得到该发送器的基带响应序列G[k]；

依据该基带响应序列G[k]设定一等化序列H[k]；以及，

执行该等化序列H[k]的反傅利叶转换，所得到的系数用来实现一预均衡器，用以设置于该发送器中；

其中，k=0、1、…、K-1，表示频域上的次序指标，且K为预先设定的取样点数。

7.根据权利要求6的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该等化序列

8.根据权利要求6的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该发送器包含一频率响应非平坦的功率放大器。

9.根据权利要求6的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该方法用于Wi-Fi的无线局域网络。

10.根据权利要求9的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该等单频信号的频率包含5MHz、40MHz、80MHz、-5MHz、-40MHz、及-80MHz。

11.根据权利要求6的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该发送器具有一本地振荡频率，且取得该发送器的响应输出的基带部份的步骤包含：

使该发送器的响应输出与该本地振荡频率进行混波；及

使上述混波的结果进行低通滤波。

12.根据权利要求6的无线通信发送器的传输频谱的等化方法，其中，该等化序列