CN112564733B - 具射频干扰消除机制的电子系统及相关射频干扰消除方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及具有射频干扰消除机制的电子系统及相关射频干扰消除方法。电子系统包含前馈均衡器、反馈均衡器、射频干扰消除器，以及控制电路。前馈均衡器和反馈均衡器调整电子系统中一传输通道的通道响应，并消除电子系统中存在的射频干扰。射频干扰消除器用来消除电子系统中存在的射频干扰。在射频干扰消除器呈关闭时，控制电路依据消除射频干扰前的一信号错误量、电子系统的信号错误量，或电子系统的信号噪声比来开启射频干扰消除器。在射频干扰消除器为开启时，控制电路依据射频干扰消除器的响应量、消除射频干扰前的信号错误量、电子系统的信号错误量，或电子系统的信号噪声比来判断是否关闭射频干扰消除器。

Description

具射频干扰消除机制的电子系统及相关射频干扰消除方法

技术领域

本发明涉及一种具有射频干扰消除机制的电子系统及相关射频干扰消除方法，特别涉及一种具有高效能和低耗电射频干扰消除机制的电子系统及相关射频干扰消除方法。

背景技术

随着通信技术以及超大型集成电路(VLSI)技术的快速发展，有线通信与无线通信的应用都变得越来越广泛。先进的新电信技术必须与前几代的移动系统共同存在而构成复杂的无线电环境，其它像是数字电视广播及区域网络的无线射频装置会持续地发出新的信号来源，也有可能使得现有无线电服务受干扰而中断。由于环境限制越来越多，众多新形态的无线电服务会争取数量有限的合适基地台，在运行时彼此之间更容易互相干扰。此外，随着越来越多的智能商品能够使用射频(radio frequency,RF)信号互相交流，如何降低射频干扰(radio frequency interference,RFI)对通信品质的影响是重要课题。

随着科技发展，汽车业已从传统车市逐渐朝向节能化的电动车与智能车用电子的车联网与先进驾驶辅助系统(advanced driver assistance systems,ADAS)等两方面行进。智能车用电子会利用智能感知和控制来提供更安全的驾驶辅助和更合理的路线规划，同时引进新一代的互联网娱乐系统来提升旅行的乐趣。因此，智能车用电子内会存在涉及多种协议或标准的通信需求，例如车载通信的专用短程通信(dedicated short rangecommunications,DSRC)或LTE-V标准、定位用的GPS协定、与互联网通信的WiMax或WLAN标准等。这些标准或协议所采用的频段、抗干扰方式和传输距离等各不相同，因此智能车用电子对消除射频干扰的需求很高。然而，智能车用电子属于资源有限的嵌入式系统，其中射频干扰消除运行的耗电占整体功耗的比例相当高，因此在实现射频干扰消除时如何兼顾效能和资源为重要议题。

发明内容

本发明提供一种具有射频干扰消除机制的电子系统，其包含一前馈均衡器、一反馈均衡器、一射频干扰消除器，以及一控制电路。该前馈均衡器用来调整该电子系统中一传输通道的通道响应，并消除该电子系统中存在的射频干扰。该反馈均衡器用来调整该电子系统中该传输通道的通道响应。该射频干扰消除器用来消除该电子系统中存在的射频干扰。该控制电路用来在该射频干扰消除器呈关闭时，依据消除射频干扰前的一信号错误量、该电子系统的一信号错误量，或该电子系统的一信号噪声比来判断是否开启该射频干扰消除器；以及在该射频干扰消除器为开启时，依据该射频干扰消除器的一响应量、消除射频干扰前的该信号错误量、该电子系统的该信号错误量，或该电子系统的该信号噪声比来判断是否关闭该射频干扰消除器。

本发明还提供一种消除射频干扰的方法，其包含一电子系统的一前馈均衡器调整该电子系统中一传输通道的通道响应，并消除该电子系统中存在的射频干扰；一电子系统的一反馈均衡器调整该电子系统中该传输通道的通道响应；检测该电子系统的一射频干扰消除器的一响应量或消除射频干扰前的一信号错误量；检测该电子系统的一信号错误量或一信号噪声比；以及在该射频干扰消除器呈关闭时，依据消除射频干扰前的该信号错误量、该电子系统的该信号错误量，或该电子系统的该信号噪声比来判断是否开启该射频干扰消除器。

本发明又提供一种消除射频干扰消除的方法，其包含一电子系统的一前馈均衡器调整该电子系统中一传输通道的通道响应，并消除该电子系统中存在的射频干扰；一电子系统的一反馈均衡器调整该电子系统中该传输通道的通道响应；检测该电子系统的一射频干扰消除器的一响应量或消除射频干扰前的一信号错误量；检测该电子系统的一信号错误量或一信号噪声比；以及在该射频干扰消除器被开启时，依据该射频干扰消除器的该响应量、消除射频干扰前的该信号错误量、该电子系统的该信号错误量，或该电子系统的该信号噪声比来判断是否关闭该射频干扰消除器。

附图说明

图1为本发明实施例中一种具有高效能和低耗电射频干扰消除机制的电子系统的功能方框图。

图2为本发明实施例中电子系统运行时的流程图。

符号说明

10 前馈均衡器

20 反馈均衡器

30 射频干扰消除器

40 第一检测电路

50 第二检测电路

62、64 加法器

70 切割器

80 控制电路

100 电子系统

210～250 步骤

S1～S6 信号

RS 响应量

ER 消除射频干扰前的信号错误量

ET 错误量

SNR 信号噪声比

具体实施方式

图1为本发明实施例中一种具有高效能和低耗电射频干扰消除机制的电子系统100的功能方框图。电子系统100包含一前馈均衡器(feedforward equalizer,FFE)10、一反馈均衡器(feedback equalizer,FBE)20、一射频干扰消除器30、一第一检测电路40、一第二检测电路50、两个加法器62和64、一切割器(slicer)70，以及一控制电路80。前馈均衡器10可依据其输入端接收到的一输入信号S_IN以产生一信号S1。加法器62的两个输入端分别耦接于前馈均衡器10与反馈均衡器20的输出端，可依据前馈均衡器10的输出信号S1与反馈均衡器20的输出信号S2来产生一信号S3。加法器64的两个输入端分别耦接于射频干扰消除器30和加法器62的输出端，可依据加法器62的输出信号S3与射频干扰消除器30的输出信号S4来产生一信号S5。切割器70的输入端耦接于加法器64的输出端，而输出端耦接于反馈均衡器20的输入端，可依据加法器64的模拟输出信号S5来产生一数字信号S6。反馈均衡器20可依据切割器70所输出的信号S6来产生信号S2。

随着数据传输速率的增加以及调制技术的进步，通信系统中符元间干扰(Inter-symbol interference,ISI，符号间干扰)、串音干扰(cross talk)和信号偏差(skew)也成为益发严重的问题。因此，本发明电子系统100内会设置前馈均衡器10和反馈均衡器20来减低或消除可能的符元间干扰。前馈均衡器10和反馈均衡器20中通常包含数字滤波器，用来以可变的响应(response)来补偿传输通道所造成的影响。通过改变数字滤波器所使用的滤波器系数可将数字滤波器的响应调整成趋近于传输通道的通道响应(channel response)的倒数，进而减低符元间干扰的问题。

概略地说，前馈均衡器10可对信号进行预均衡来缓解接收端均衡的压力，其通常是由有限脉冲响应滤波器来实现，亦即将延时的信号按不同的权重相加，控制权重的大小即可调整均衡强度以实现通道补偿。在一实施例中，由于通道对信号的损耗主要出现在从0到1或从1到0跳转过程，本发明的前馈均衡器10可由数字高频滤波器来实作，亦即提高输入信号S_IN中的高频分量来产生信号S1，通过在信号跳转时发送更多的能量来补偿通道损耗。然而，前馈均衡器10的实作方式并不限定本发明的范围。

概略地说，反馈均衡器20可将判决后的信号S6反馈到信号S1上，其概念是依据已检测到一个位元来计算出此位元所造成的符元间干扰，进而扣除这个位元对后面接收序列所造成的符元间干扰。在一实施例中，反馈均衡器20可由数字高频滤波器来实现，通过非线性均衡技术(判决后的信号S6为数字信号，而不是原模拟输入信号S_IN经过延时得到的)来只放大高频信号，而不会放大高频噪声。然而，反馈均衡器20的实作方式并不限定本发明的范围。

在本发明实施例中，前馈均衡器10和反馈均衡器20中的滤波器可采用最小平方误差(least mean square,LMS)演算法、正规化最小平方误差(normalized least meansquare,NLMS)演算法、递回式最小平方(recursive least square,RLS)演算法，或其它演算法来收敛出最佳的滤波器系数。然而，前馈均衡器10和反馈均衡器20中的滤波器所采用的演算法并不限定本发明的范围。

加法器62可将前馈等化后的信号S1和反馈等化后的信号S2加总后，再输出通道补偿后的相对应信号S3。在本发明实施例中，加法器62可由合适数量和类型的逻辑门来实作。然而，加法器62的实作方式并不限定本发明的范围。

由于前馈均衡器10和反馈均衡器20是针对通道效应来设计，其虽能降低干扰，但并无法实时有效地消除电子系统100内射频干扰，因此本发明还使用射频干扰消除器30来消除射频干扰的影响。射频干扰消除器30的运行概念是产生一个与输入信号中射频干扰信号幅度相同且相位相反的补偿信号S4，在与信号S3合成后即能抵消射频干扰信号的影响。更详细地说，射频干扰消除器30会依据消除射频干扰前的信号错误量ER来收敛出消除射频干扰所需的响应，进而输出补偿信号S4。在本发明实施例中，射频干扰消除器30可由可调适性滤波器(adaptive filter)来实作，并采用多时延信号合成技术来实现对原始输入信号的滤波，从而达到干扰对消的目的。然而，射频干扰消除器30所采用的技术并不限定本发明的范围。

加法器64可将通道补偿后的信号S3和用来补偿射频干扰的信号S4加总后，再输出消除射频干扰后的相对应信号S5。在本发明实施例中，加法器64可由合适数量和类型的逻辑门来实作。然而，加法器64的实作方式并不限定本发明的范围。

切割器70可使用固定的切割模式(即使用固定的预设阈值)来对信号S5进行数据切割的工作，亦即依据预设阈值来将模拟信号S5判定为0或1的数字信号S6。在本发明实施例中，切割器70可由箝制电路、电容和比较器来实作。然而，切割器70的实作方式并不限定本发明的范围。

第一检测电路40可检测信号S3和S6的值，并依此计算出射频干扰消除器30的响应量RS和消除射频干扰前的信号错误量ER，并将计算结果传送至控制电路80。如前所述，射频干扰消除器30会依据消除射频干扰前的信号错误量ER来收敛出相对应的响应。当电子系统100内存在的射频干扰越大，射频干扰消除器30的响应量RS和消除射频干扰前的信号错误量ER越大。

第二检测电路50可检测信号S5和S6的值，并依此求出电子系统100的错误量(error term)ET或信号噪声比(signal-to-noise ratio)SNR，并将计算结果传送至控制电路80。当电子系统100遇到的射频干扰越大，测得的信号噪声比SNR越小。

图2为本发明实施例中电子系统100运行时的流程图，其包含下列步骤：

步骤210：关闭射频干扰消除器30；执行步骤220。

步骤220：针对消除射频干扰前的信号错误量ER大于第一临界值TH1的第一条件、电子系统100的错误量ET大于一第二临界值TH2的第二条件，以及电子系统100的信号噪声比SNR小于一第三临界值TH3的第三条件，判断第一至第三条件中是否至少其中之一成立；若是，执行步骤230；若否，执行步骤210。

步骤230：重设射频干扰消除器30，并接着开启射频干扰消除器30；执行步骤240。

步骤240：针对射频干扰消除器30的响应量RS大于第四临界值TH4的第四条件、消除射频干扰前的信号错误量ER大于第五临界值TH5的第五条件、电子系统100的错误量ET大于第六临界值TH6的第六条件，以及电子系统100的信号噪声比SNR小于第七临界值TH7第七条件，判断第四条件至第七条件中是否至少其中之一成立；若是，执行步骤240；若否，执行步骤250。

步骤250：重设射频干扰消除器30；执行步骤210。

在步骤210中，电子系统100会关闭射频干扰消除器30。由于车用电子对功耗的要求，一般会将射频干扰消除器30的初始状态设为关闭，并接着在步骤220中判断是否需要开启射频干扰消除器30。

在步骤220中，控制电路80会依据第一至第三条件来判断是否需要开启射频干扰消除器30，其中第一条件为消除射频干扰前的信号错误量ER大于第一临界值TH1，第二条件为电子系统100的错误量ER大于第二临界值TH2，而第三条件为电子系统100的信号噪声比SNR小于第三临界值TH3。电子系统100内的射频干扰会造成收敛信号噪声比的衰减，甚至会影响数据封包的传送。而射频干扰消除器30会依据消除射频干扰前的信号错误量ER来收敛出相对应的响应，进而抵消信号错误量ER的影响。因此，当第一条件、第二条件或第三条件成立时，代表电子系统100内可能存在有射频干扰。

在一实施例中，当第一至第三条件中任一条件成立时，控制电路80就会判定电子系统100内存在的射频干扰会影响通信品质，此时接着在步骤230中会重设并开启射频干扰消除器30，进而实时而有效率地消除射频干扰。在另一实施例中，当第一至第三条件都成立时，控制电路80才会判定电子系统100内存在的射频干扰会影响通信品质，此时接着在步骤230中会重设并开启射频干扰消除器30，进而实时而有效率地消除射频干扰。

由于射频干扰消除器30的运行相当耗电，在对消除射频干扰的需求不高时可被关闭以节省耗能。在步骤240中，控制电路80会依据第四至第七条件来判断是否需要关闭射频干扰消除器30，其中第四条件为射频干扰消除器30的响应量RS大于第四临界值TH4，第五条件为消除射频干扰前的信号错误量ER大于第五临界值TH5，第六条件为电子系统100的错误量ET大于第六临界值TH6，而第七条件为电子系统100的信号噪声比SNR小于第七临界值TH7。如前所述，电子系统100内的射频干扰会造成收敛信号噪声比的衰减，甚至会影响数据封包的传送。而射频干扰消除器30会依据消除射频干扰前的信号错误量ER来收敛出相对应的响应，进而抵消信号错误量ER的影响，且射频干扰消除器30的响应量RS正比于射频干扰大小。因此，当第四条件、第五条件、第六条件或第七条件成立时，代表电子系统100内可能依旧存在有射频干扰。

在一实施例中，当第四至第七条件中任一条件成立时，控制电路80就会判定电子系统100内依旧存在有足以影响通信品质的射频干扰，此时会在射频干扰消除器30持续运行的情况下再次执行步骤240的判断步骤。在另一实施例中，当第四条件、第五条件、第六条件和第七条件都成立时，控制电路80才会判定电子系统100内依旧存在有足以影响通信品质的射频干扰，此时会在射频干扰消除器30持续运行的情况下再次执行步骤240的判断步骤。

在步骤240中，当第四条件、第五条件、第六条件和第七条件皆不成立时，控制电路80会判定电子系统100内已经不存在有射频干扰，或是存在的射频干扰不至于影响通信品质，此时会执行步骤250以重设射频干扰消除器30，并接着执行步骤210以关闭射频干扰消除器30，进而降低电子系统100的耗能。

本发明的电子系统100使用前馈均衡器10、反馈均衡器20和射频干扰消除器30来消除射频干扰。当判定电子系统100内存在的射频干扰会影响通信品质时，电子系统100中的前馈均衡器10、反馈均衡器20和射频干扰消除器30皆为开启，因此可以有效地消除射频干扰的影响。当判定电子系统100内存在的射频干扰不会影响通信品质时，电子系统100中的前馈均衡器10和反馈均衡器20为开启，但射频干扰消除器30为关闭，因此可以在对消除射频干扰的需求降低时降低电子系统100的耗能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种具有射频干扰消除机制的电子系统，其包含：

一前馈均衡器，用来调整该电子系统中一传输通道的通道响应，并消除该电子系统中存在的射频干扰；

一反馈均衡器，用来调整该电子系统中该传输通道的通道响应；

一射频干扰消除器，用来消除该电子系统中存在的射频干扰；以及

一控制电路，用来：

在该射频干扰消除器呈关闭时，依据消除射频干扰前的一信号错误量、该电子系统的一信号错误量，或该电子系统的一信号噪声比来判断是否开启该射频干扰消除器；以及

在该射频干扰消除器为开启时，依据该射频干扰消除器的一响应量、消除射频干扰前的该信号错误量、该电子系统的该信号错误量，或该电子系统的该信号噪声比来判断是否关闭该射频干扰消除器。

2.如权利要求1所述的电子系统，其还包含：

一第一加法器，其包含：

一第一输入端，耦接于该前馈均衡器的一输出端；

一第二输入端，耦接于该反馈均衡器的一输出端；及

一输出端；

一第二加法器，其包含：

一第一输入端，耦接于该射频干扰消除器的一输出端；

一第二输入端，耦接于该第一加法器的该输出端；及

一输出端；以及

一切割器，其包含：

一输入端，耦接于该第二加法器的该输出端；以及

一输出端，耦接于该反馈均衡器的一输入端。

3.如权利要求2所述的电子系统，其还包含：

一第一检测器，用来提供该射频干扰消除器的该响应量或检测消除射频干扰前的该信号错误量，其包含：

一第一端，耦接于该第一加法器的该输出端和该第二加法器的该第二输入端之间；

一第二端，耦接于该切割器的该输出端；及

一输出端，耦接于该控制电路；以及

一第二检测器，用来提供该电子系统的该信号错误量或该信号噪声比，其包含：

一第一端，耦接于该切割器的该输入端；

一第二端，耦接于该切割器的该输出端；及

一输出端，耦接于该控制电路。

4.一种消除射频干扰的方法，其包含：

一电子系统的一前馈均衡器调整该电子系统中一传输通道的通道响应，并消除该电子系统中存在的射频干扰；

一电子系统的一反馈均衡器调整该电子系统中该传输通道的通道响应；

检测该电子系统中一射频干扰消除器的一响应量或消除射频干扰前的一信号错误量；

检测该电子系统的一信号错误量或一信号噪声比；以及

在该射频干扰消除器呈关闭时，依据消除射频干扰前的该信号错误量、该电子系统的该信号错误量，或该电子系统的该信号噪声比来判断是否开启该射频干扰消除器。

5.如权利要求4所述的方法，其还包含：

在该射频干扰消除器呈关闭时，当判定消除射频干扰前的该信号错误量大于一第一临界值、该电子系统的该错误量大于一第二临界值，或该电子系统的该信号噪声比小于一第三临界值时，开启该射频干扰消除器。

6.如权利要求4所述的方法，其还包含：

在该射频干扰消除器呈开启时，依据该射频干扰消除器的该响应量、消除射频干扰前的该信号错误量、该电子系统的该信号错误量，或该电子系统的该信号噪声比来判断是否关闭该射频干扰消除器。

7.如权利要求6所述的方法，其还包含：

在该射频干扰消除器呈开启时，当判定该射频干扰消除器的该响应量大于一第四临界值、消除射频干扰前的该信号错误量大于一第五临界值、该电子系统的该信号错误量大于一第六临界值，或该电子系统的该信号噪声比小于一第七临界值时，不关闭该射频干扰消除器。

8.如权利要求5或7所述的方法，其还包含：

在开启或关闭该射频干扰消除器前，重设该射频干扰消除器。

9.一种消除射频干扰消除的方法，其包含：

一电子系统中一前馈均衡器调整该电子系统中一传输通道的通道响应，并消除该电子系统中存在的射频干扰；

一电子系统中一反馈均衡器调整该电子系统中该传输通道的通道响应；

检测该电子系统的一射频干扰消除器的一响应量或消除射频干扰前的一信号错误量；

检测该电子系统的一信号错误量或一信号噪声比；以及

在该射频干扰消除器被开启时，依据该射频干扰消除器的该响应量、消除射频干扰前的该信号错误量、该电子系统的该信号错误量，或该电子系统的该信号噪声比来判断是否关闭该射频干扰消除器。

10.如权利要求9所述的方法，其还包含：

在该射频干扰消除器呈开启时，当判定该射频干扰消除器的该响应量大于一第一临界值、消除射频干扰前的该信号错误量大于一第二临界值、该电子系统的该信号错误量大于一第三临界值，或该电子系统的该信号噪声小于一第四临界值时，不关闭该射频干扰消除器。

11.如权利要求10所述的方法，其还包含：

在开启或关闭该射频干扰消除器前，重设该射频干扰消除器。

Images