CN105024713B

CN105024713B - 无线接收器以及无线接收方法

Info

Publication number: CN105024713B
Application number: CN201410164578.0A
Authority: CN
Inventors: 张仲尧; 林郁男; 柳德政; 顏光裕
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2034-04-22
Also published as: CN105024713A

Abstract

本发明公开了一种无线接收器以及无线接收方法。该一种无线接收器，包含有一射频接收单元以及一基频接收单元。该射频接收单元中一第一路径包含有一第一滤波器，用来接收一输入射频信号，并产生一第一基频输入信号；一第二路径是用来接收该输入射频信号，并产生一第二基频输入信号。该基频接收单元是用来接收该第一基频输入信号以及该第二基频输入信号以产生一基频解码信号。其中该第一、第二路径之一为一同相路径，另一为一正交路径；当该射频接收单元操作于一第一模式，仅使用该第一路径接收该输入射频信号，且该第一滤波器的一带宽大于该输入射频信号中一无线封包的一带宽。

Description

无线接收器以及无线接收方法

技术领域

本发明所公开的实施例涉及一种无线接收器，尤其涉及一种能够在单一射频接收路径以及双重射频接收路径之间切换的无线接收器以及相关无线接收方法。

背景技术

无线接收器，例如无线区域网络(Wireless Local Area Network,WLAN)接收器、长期演进技术(Ling-Term Evolution,LTE)接收器或是全球互通微波存取(WorldwideInteroperability Microwave Access,WiMax)接收器等，是利用射频电路中的同相(In-phase)路径和正交(Quadrature-phase)路径来解调制，例如针对补码键控(ComplementaryCode Keying,CCK)或是正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)等调制方式进行解码。一般来说，现有的无线接收器设计中会尽量的降低同相路径和正交路径中各自的元件的功率消耗，例如混频器(Mixer)、低通滤波器(Low-pass filter)或是模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)等元件。然而，元件的设计有其物理极限，因此上述的作法有时仍无法满足某些产品(特别是便携装置)对于低功耗的要求。因此，本领域亟需一种能够有效地降低功耗的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够在单一射频接收路径以及双重射频接收路径之间切换的无线接收器以及相关无线接收方法。

依据本发明一示范性实施例，提出一种无线接收器，用来接收一输入射频信号并输出一基频解码信号，包含有一射频接收单元以及一基频接收单元。其中该射频接收单元包含有一第一路径以及一第二路径，其中该第一路径是用来接收该输入射频信号，并产生一第一基频输入信号，该第一路径包含有一第一滤波器；该第二路径是用来接收该输入射频信号，并产生一第二基频输入信号。该基频接收单元是用来接收该第一基频输入信号以及该第二基频输入信号，以及产生该基频解码信号。其中该第一、第二路径之一是为一同相路径，以及该第一、第二路径之另一是为一正交路径；当该射频接收单元操作于一第一模式时，该射频接收单元仅使用该第一、第二路径中的该第一路径来接收该输入射频信号，且该第一滤波器的一带宽大于该输入射频信号中的一无线封包的一带宽。

依据本发明另一示范性实施例，提出一种无线接收方法，用来接收一输入射频信号并输出一基频解码信号，包含有：使用一射频接收单元中的一第一路径来接收该输入射频信号，并产生一第一基频输入信号，该第一路径包含有一第一滤波器；使用该射频接收单元中的一第二路径来接收该输入射频信号，并产生一第二基频输入信号；以及使用一基频接收单元来接收该第一基频输入信号以及该第二基频输入信号，以及产生该基频解码信号；其中该第一、第二路径之一是为一同相路径，以及该第一、第二路径之另一是为一正交路径；当控制该射频接收单元操作于一第一模式时，仅使用该射频接收单元的该第一、第二路径中的该第一路径来接收该输入射频信号，且该第一滤波器的一带宽大于该输入射频信号中的一无线封包的一带宽。

本说明书中的实施例能够在闲置状态下降低接收器的功耗，进而降低整体功耗；除此之外，在接收状况并不恶劣的情况下，亦可以全时地降低接收器的功耗。

附图说明

图1为本发明的无线接收器的示范性实施例的示意图。

图2为该第一模式下的正负频偶对称效应的示意图。

图3为主要元件在不同的情况下的耗电量。

图4为主要元件在不同的实例中的耗电量。

图5为本发明无线接收方法的实施例的流程图。

附图标记说明：

100 无线接收器；

102 射频接收单元；

104 基频接收单元；

1022 低噪声放大器；

1024 同相路径；

1026 正交路径；

10242 第一混频器；

10262 第二混频器；

10244 第一低通滤波器；

10264 第二低通滤波器；

10246 第一模数转换器；

10266 第二模数转换器；

500 方法；

S502～S506 步骤。

具体实施方式

在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」是为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此是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耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

请参考图1，图1为本发明的无线接收器100的一示范性实施例的示意图。无线接收器100是用来接收一输入射频信号SRF并输出一基频解码信号Sd，其中输入射频信号SRF是经由正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制，且无线接收器100可针对正交频分复用调制进行解调。然而应注意的是，本实施例中的无线接收器100并不限定于正交频分复用调制，亦可应用于其它系统(例如补码键控(ComplementaryCode Keying,CCK)调制系统)。无线接收器100包含有一射频接收单元102以及一基频接收单元104，其中射频接收单元102是用来将输入射频信号SRF接收下来并转换至数字域并传送给基频接收单元104，射频接收单元102包含有一低噪声放大器1022、一同相(in-phase)路径1024以及一正交(quadrature-phase)路径1026。

输入射频信号SRF经过低噪声放大器1022之后会产生一放大信号SLNA，并分别进入同相路径1024以及正交路径1026。同相路径1024是用来接收放大信号SLNA，并产生一第一基频输入信号SADC1，包含有一第一混频器10242、一第一低通滤波器10244以及一第一模数转换器10246；正交路径1026是用来接收放大信号SLNA，并产生一第二基频输入信号SADC2，包含有一第二混频器10262、一第二低通滤波器10264以及一第二模数转换器10266。其中第一低通滤波器10244以及第二低通滤波器10264分别用来针对第一混频器10242以及第二混频器10262从高频载波上抽取出的信号进行低通滤波处理，再分别经过第一模数转换器10246以及第二模数转换器10266从模拟域转换至数字域。基频接收单元104则会对第一基频输入信号SADC1以及第二基频输入信号SADC2在数字域进行进一步的信号处理，例如载波频率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)补偿。然而，此仅是为了说明的用途，并非对本发明的限制，实际上，任何能够达到同样或类似功能的同相路径和正交路径设计，且符合本发明的发明精神的其他变化，都属于本发明的范畴。

本实施例的无线接收器100具有一第一模式以及一第二模式，在该第一模式下，仅开启同相路径1024；而在该第二模式下，是同时开启同相路径1024以及正交路径1026。然而应注意的是，本实施例的无线接收器100在该第一模式下并不限定于仅开启同相路径1024，亦可仅开启正交路径1026。具体来说，在该第一模式下欲接收放大信号SLNA中的一封包时，是使用该封包的两倍带宽(或两倍带宽以上)来接收该封包，换句话说，是利用两倍带宽来弥补关闭正交路径1026所缺少的信息。举例来说，该封包的带宽为20M，则同相路径1024需增加带宽到至少为40M，包含至少两个20M子频道。由于正负频偶对称(even symmetric)效应，增加带宽后会同时把所欲接收的信号以及影像信号同时接收下来，因此上层的一驱动器需要告知基频接收单元104该封包所在的子频道，当基频接收单元104接收整个40M带宽的数据后，便只要针对该封包所在的子频道进行解码即可。除此之外，上述作法也会同时把影像噪声导入所欲接收的信号，请参考图2，图2为该第一模式下的正负频偶对称效应的示意图。当关闭同相路径1024时，第2(a)图中右侧的一数据是位于具有20M带宽的一第一子频道，其左侧会产生偶对称的一影像数据。反之，第2(b)图中左侧的一噪声也会在该数据所在的该第一子频道产生偶对称的一影像噪声，第2(c)图中右侧则为该数据以及该影像数据相加的结果。因此，该第一模式相较于该第二模式，虽较为省电，但信号品质可能较差。

有鉴于此，本实施例中采用较为保守的混合式机制，即部分时间采用该第一模式，剩余时间采用该第二模式。例如当无线接收器100在闲置状态时，是保持在该第一模式下以降低耗电，当检测到有封包时，即无线接收器100进入接收状态时，基频接收单元104会产生一控制信号Sc来开启正交路径1026，以将无线接收器100的射频接收单元102从该第一模式切换至该第二模式以提高接收能力。举例来说，基频接收单元104所产生的控制信号Sc是经由一低速序列介面(Low-Speed Serial Interface,LSSI)、一高速序列介面(High-SpeedSerial Interface,LSSI)或是一直写(direct-write)控制来开启正交路径1026。而当无线接收器100再度回到闲置状态时，控制信号Sc会关闭正交路径1026以回到该第一模式。详细来说，可以利用接收封包初期的训练序列(training sequence)的自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)时段来进行正交路径1026的启动后暂态收敛，也就是说，在规范中所定义的自动增益控制时段中，可以仅使用同相路径1024的信息来进行自动增益控制以调整信号的大小，直到自动增益控制时段结束，同时正交路径1026亦完成启动后，便可正常地使用同相路径1024以及正交路径1026一起进行解调。然而应注意的是，本实施例中的无线接收器100的模式切换并不限定于上述作法，亦可采用其它切换机制，例如在信号品质不佳的时候，才切换至该第二模式，否则皆保持在该第一模式。

另外，由于正交频分复用调制本身对于载波频率偏移所产生的自载波干扰(Inter-Carrier Interference；ICI)较为敏感，换言之，载波频率偏移越大，其所对应的自载波干扰也会越严重，进而影响正交频分复用调制的接收品质。一般而言，在现有设计中，会在正交频分复用调制接收端进行载波频率偏移估计并予以补偿。也就是在时域(Time-Domain)利用自相关(Auto-Correlation)技术来求得相位，再将其相位作数学运算后得到真正的载波频率偏移估计值并补偿。然而本实施例中有部分时间仅开启同相路径1024，无法在时域上求得相位，因此，举例来说，可以改在频域上做载波频率偏移估计；或是从系统层级上先做频率追踪，待频率追踪稳定且让载波频率偏移小于一定程度后，再允许无线接收器100切换至该第一模式以节省耗电。

请参考图3，图3为主要元件在不同的情况下的耗电量。主要元件包含有混频器、低通滤波器与模数转换器。图3中的不同元件在不同情况下的耗电以A、B、C、D来表示，其中A、B、C、D皆为大于0的实数。其中20M同相路径是表示仅开启同相路径，且同相路径的带宽为20M；20M同相/正交路径是表示同时开启同相路径以及正交路径，且同相路径以及正交路径的带宽皆为20M；40M同相路径是表示仅开启同相路径，且同相路径的带宽为40M；40M同相/正交路径是表示同时开启同相路径以及正交路径，且同相路径以及正交路径的带宽皆为40M。而一般现有作法的耗电量即为20M同相/正交路径的耗电量(即2A+2B+2C)，本发明的该第一模式即为40M同相路径的耗电量(即A+D+C)，而该第二模式即为40M同相/正交路径的耗电量(即2A+2D+2C)。因此，当以下方程序成立时，即表示本发明的该第一模式例较现有作法省电：

A+D+C<2A+2B+2C (1)

即

D-2B<A+C (2)

因此，只要低通滤波器在40M同相路径的耗电量相较20M同相/正交路径的耗电量，其增幅小于混频器加上模数转换器的耗电，即表示本发明的该第一模式例较现有作法省电。由于一般而言，低通滤波器的带宽加倍，耗电程度并不会加倍，可能只是1.2或1.3倍，所以可以通过经验法则得到以下方程序：

B<D<2B (3)

由方程序(2)、(3)可以得知，只要A+C大于等于0，方程序(1)便会成立。

接着加入该第二模式一同操作，假设该第一模式占所有操作的比例为K(例如该闲置状态占所有操作的比例为K)，而该第二模式占所有操作的比例为(1-K)(例如该接收状态占所有操作的比例为1-K)，故整体耗电为K(A+D+C)+(1-K)(2A+2D+2C)，当以下方公式成立时，即表示混合使用该第一模式以及该第二模式的作法较现有作法省电：

K(A+D+C)+(1-K)(2A+2D+2C)<2A+2B+2C (4)

即

K>2(D-B)/(A+C+D) (5)

由此可知，只要方公式(5)成立，即表示混合使用该第一模式以及该第二模式的作法较现有作法省电。请参考图4，图4为主要元件在不同的实例中的耗电量。以实例1为例，该第二模式占所有操作的比例K需达到5/9(～0.56)以上；以实例2为例，K只需达到3/23(～0.13)以上。一般来说，无线接收器(例如无线区域网络接收器、长期演进技术接收器或是全球互通微波存取接收器等)在实际的运用上，闲置状态的时间常常是远大于接收状态，故在一般情况下，于该闲置状态下使用该第一模式并在检测到封包时切换至该第二模式以接收封包的作法可以较现有技术来的省电。

图5为本发明无线接收方法500的一实施例的流程图，其中无线接收方法500是用来接收一输入射频信号并输出一基频解码信号。倘若大体上可达到相同的结果，并不一定需要按照图5所示的流程中的步骤顺序来进行，且图5所示的步骤不一定要连续进行，亦即其他步骤亦可插入其中。此外，图5中的某些步骤可根据不同实施例或设计需求省略。详细步骤可以如下：

步骤S502：使用一射频接收单元中的一第一路径来接收该输入射频信号，并产生一第一基频输入信号，该第一路径包含有一第一滤波器；

步骤S504：使用该射频接收单元中的一第二路径来接收该输入射频信号，并产生一第二基频输入信号；

步骤S506：使用一基频接收单元来接收该第一基频输入信号以及该第二基频输入信号，以及产生该基频解码信号；其中该第一、第二路径之一是为一同相路径，以及该第一、第二路径之另一是为一正交路径；当控制该射频接收单元操作于一第一模式时，仅使用该射频接收单元的该第一、第二路径中的该第一路径来接收该输入射频信号，且该第一滤波器的一带宽大于该输入射频信号中的一无线封包的一带宽。

熟习此领域者在阅读过本说明书中此前对于图1～图4的详细说明后，应能清楚地明了图5的无线接收方法500的步骤502～步骤506，因此为简洁起见，在此便不针对其中的细节作更进一步的说明。

总而言之，本说明书中的实施例能够在闲置状态下仅使用单一射频接收路径来接收数据以降低接收器的功耗，进而降低整体功耗；除此之外，在其它变化设计中，亦可以全时地使用单一射频接收路径来接收数据，以更进一步地降低接收器的功耗。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应该理解，本公开不限于所公开的实施方式，相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims

1.一种无线接收器，用来接收一输入射频信号并输出一基频解码信号，包含有：

一射频接收单元，包含有：

一第一路径，用来接收该输入射频信号，并产生一第一基频输入信号，该第一路径包含有一第一滤波器；以及

一第二路径，用来接收该输入射频信号，并产生一第二基频输入信号；以及

一基频接收单元，用来接收该第一基频输入信号以及该第二基频输入信号，以及产生该基频解码信号；

其中该第一、第二路径之一是为一同相路径，以及该第一、第二路径之另一是为一正交路径；当该射频接收单元操作于一第一模式时，该射频接收单元仅使用该第一、第二路径中的该第一路径来接收该输入射频信号，且该第一滤波器的一带宽大于该输入射频信号中的一无线封包的一带宽；

其中该射频接收单元会于该第一模式与一第二模式之间进行切换；以及当该射频接收单元操作于该第二模式时，该射频接收单元则会同时使用该第一、第二路径来接收该输入射频信号。

2.如权利要求1项所述的无线接收器，其中该第一滤波器的该带宽是该无线封包的该带宽的至少两倍；且该第一滤波器的该带宽分别包含有多个子频道，其中该多个子频道中的任一个皆可用来接收该无线封包。

3.如权利要求1项所述的无线接收器，其中当该无线接收器在一闲置状态下时，该射频接收单元会使用该第一模式。

4.如权利要求1项所述的无线接收器，其中该第二路径包含有一第二滤波器；以及当该射频接收单元操作于该第二模式时，该第一滤波器的该带宽与该第二滤波器的一带宽均大于该无线封包的该带宽。

5.如权利要求1项所述的无线接收器，其中当该无线接收器在一闲置状态下时，该射频接收单元会切换至该第一模式；以及当该无线接收器是在一封包接收状态下时，该射频接收单元会切换至该第二模式。

6.如权利要求1项所述的无线接收器，其中当该无线接收器在该第一模式下检测到该无线封包，该射频接收单元会切换至该第二模式。

7.如权利要求1项所述的无线接收器，其中该射频接收单元经由一低速序列介面(Low-Speed Serial Interface,LSSI)、一高速序列介面(High-Speed Serial Interface,LSSI)或是一直写(direct-write)控制的其中之一来接收该基频接收单元所产生的一控制信号，以在该第一模式以及该第二模式之间切换。

8.如权利要求1项所述的无线接收器，其中该无线接收器是在该第二模式下进行一载波频率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)补偿。

9.如权利要求1项所述的无线接收器，其中该输入射频信号采用一补码键控(Complementary Code Keying,CCK)调制。

10.如权利要求1项所述的无线接收器，其中该输入射频信号是采用一正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制。

11.一种无线接收方法，用来接收一输入射频信号并输出一基频解码信号，包含有：

使用一射频接收单元中的一第一路径来接收该输入射频信号，并产生一第一基频输入信号，该第一路径包含有一第一滤波器；

使用该射频接收单元中的一第二路径来接收该输入射频信号，并产生一第二基频输入信号；以及

使用一基频接收单元来接收该第一基频输入信号以及该第二基频输入信号，以及产生该基频解码信号；

其中该第一、第二路径之一是为一同相路径，以及该第一、第二路径之另一是为一正交路径；当控制该射频接收单元操作于一第一模式时，仅使用该射频接收单元的该第一、第二路径中的该第一路径来接收该输入射频信号，且该第一滤波器的一带宽大于该输入射频信号中的一无线封包的一带宽；

其中该射频接收单元会被控制于该第一模式与一第二模式之间进行切换；以及当控制该射频接收单元操作于该第二模式时，会同时使用该射频接收单元的该第一、第二路径来接收该输入射频信号。

12.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中该第一滤波器的该带宽是该无线封包的该带宽的至少两倍；且该第一滤波器的该带宽分别包含有多个子频道，其中该多个子频道中的任一个皆可用来接收该无线封包。

13.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中当该无线接收器在一闲置状态下时，控制该射频接收单元使用该第一模式。

14.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中该第二路径包含有一第二滤波器；以及当控制该射频接收单元操作于该第二模式时，该第一滤波器的该带宽与该第二滤波器的一带宽均大于该无线封包的该带宽。

15.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中当该无线接收器在一闲置状态下时，将该射频接收单元切换至该第一模式；以及当该无线接收器是在一封包接收状态下时，将该射频接收单元切换至该第二模式。

16.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中当该无线接收器在该第一模式下检测到该无线封包时，将该射频接收单元切换至该第二模式。

17.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中经由一低速序列介面(Low-SpeedSerial Interface,LSSI)、一高速序列介面(High-Speed Serial Interface,LSSI)或是一直写(direct-write)控制的其中之一来将该基频接收单元所产生的一控制信号传送到该射频接收单元，以在该第一模式以及该第二模式之间切换。

18.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中在该第二模式下控制该无线接收器进行一载波频率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)补偿。

19.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中该输入射频信号是采用一补码键控(Complementary Code Keying,CCK)调制。

20.如权利要求11项所述的无线接收方法，其中该输入射频信号是采用一正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制。