CN113346918B - 可检测射频干扰的接收器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种可检测射频干扰的接收器，其包含数据决策器电路与射频干扰检测电路系统。数据决策器电路根据第一数据信号产生第二数据信号。射频干扰检测电路系统根据第一数据信号产生第一预估信息，根据第二数据信号产生第二预估信息，根据第一数据信号与第二数据信号产生第三预估信息，并根据第一预估信息、第二预估信息以及第三预估信息检测射频干扰信号。

Description

可检测射频干扰的接收器
技术领域
本申请是关于接收器，更明确地说，是关于可检测射频干扰的接收器。
背景技术
在通讯电路的应用中，接收器可接收来自其他装置的数据信号。在实际应用中，在传输此数据信号的过程中，数据信号可能会被各种噪声干扰。例如，因为一些因素，射频干扰(radio frequency interference,RFI)信号会存在于接收器所收到的数据信号上，导致此数据失真或后续数据决策错误。在一些技术中，使用成本较高的滤波器电路(如卡尔曼(kalman)滤波器)来直接处理接收器所收到的数据信号，以降低RFI信号的影响。然而，于此些技术中，仍有可能因其它噪声的影响判断出错误的RFI信号信息。
发明内容
于一些实施例中，接收器包含数据决策器电路与射频干扰检测电路系统。数据决策器电路根据第一数据信号产生第二数据信号。射频干扰检测电路系统根据第一数据信号产生第一预估信息，根据第二数据信号产生第二预估信息，根据第一数据信号与第二数据信号产生第三预估信息，并根据第一预估信息、第二预估信息以及第三预估信息检测射频干扰信号。
有关本案的特征、实施与功效，兹配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为根据本案一些实施例示出一种接收器的示意图；
图2A为根据本案一些实施例示出图1的射频干扰检测电路系统的示意图；
图2B为根据本案一些实施例示出图1的射频干扰检测电路系统的示意图；
图3为根据本案一些实施例示出图2中的检测电路的示意图；
图4为根据本案一些实施例示出图2中的频率预估电路的示意图；以及
图5为根据本案一些实施例示出一种射频干扰检测电路系统的示意图。
具体实施方式
本文所使用的所有词汇具有其通常的含义。上述的词汇在普遍常用的字典中的定义，在本案的内容中包含任一于此讨论的词汇的使用例子仅为示例，不应限制到本案的范围与意涵。同样地，本案亦不仅以于此说明书所示出的各种实施例为限。
关于本文中所使用的『耦接』或『连接』，均可指二或多个组件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个组件相互操作或动作。如本文所用，用语『电路系统(circuitry)』可为由至少一电路(circuit)所形成的单一系统，且用语『电路』可为由至少一个晶体管与/或至少一个主被动组件按一定方式连接以处理信号的装置。
如本文所用，用语『与/或』包含了列出的关联项目中的一个或多个的任何组合。在本文中，使用第一、第二与第三等等的词汇，是用于描述并辨别各个组件。因此，在本文中的第一组件也可被称为第二组件，而不脱离本案的本意。为易于理解，于各图式中的类似组件将被指定为相同标号。
图1为根据本案一些实施例示出一种接收器100的示意图。于一些实施例中，接收器100可应用于IEEE 802.3(2.5G BASE-T/5GBASE-T/10G BASE-T等)规范。于一些实施例中，接收器100可应用于千兆以太网络(Giga Ethernet)系统。
接收器100包含模拟至数字转换器电路101、加法器电路102、回音消除电路103、近端串音(near-end crosstalk,NEXT)消除电路104、远程串音(far-end crosstalk,FEXT)消除电路105、均衡器电路106、加法器电路107、数据决策器(slicer)电路110、射频干扰(radio frequency interference,RFI)检测电路系统120与RFI消除电路130。
回音消除电路103、NEXT消除电路104与FEXT消除电路105操作为噪声消除电路系统。回音消除电路103可产生校正信号SC1，以降低信道本身的回音频号的影响。NEXT消除电路104可产生校正信号SC2，以降低来自同装置的邻近信道的近端串音。FEXT消除电路105可产生校正信号SC3，以降低来自另一装置的其他信道的远程串音。
模拟至数字转换器电路101转换输入信号SIN为数据信号S1。加法器电路102加总数据信号S1、校正信号SC1与校正信号SC2，以产生数据信号S2。均衡器电路106根据数据信号S2产生数据信号S3。于一些实施例中，均衡器电路106可补偿因信道引起的信号失真。加法器电路107加总数据信号S3、校正信号SC3与校正信号SC4以产生数据信号S4。数据决策器电路110根据数据信号S4产生数据信号S5。
RFI检测电路系统120根据数据信号S4产生第一预估信息(如图2A或图2B的EF1)，根据数据信号S5产生第二预估信息(如图2A或图2B的EF2)，并根据数据信号S5与数据信号S4产生第三预估信息(如图2A或图2B的EF3)。RFI检测电路系统120可根据上述多个预估信息判断系统是否有受到RFI信号的影响，并决定RFI信号的频率与功率以产生控制信号SCC。于一些实施例中，控制信号SCC载有RFI信号的频率与功率的相关信息。关于此处操作将于后参照图2A说明。
于一些情形下，若远程串音的干扰过大(例如远程串音的功率远高于RFI信号的功率)，可能会让第一预估信息有误。于一些情形下，若数据决策器电路110的决策结果(即数据信号S5)有误，可能会让第二预估信息有误。因此，通过全面考虑数据信号S4本身的自相关性(例如为预估信息EF1)、数据信号S5本身的自相关性(例如为预估信息EF2)以及数据信号S5与数据信号S4之间的相关性(例如为预估信息EF3)，RFI检测电路系统120可更准确地评估RFI信号的相关信息。
RFI消除电路130根据控制信号SCC产生校正信号SC4至加法器电路107来调整数据信号S4，以消除RFI信号的影响。于一些实施例中，RFI消除电路130可为滤波器电路，其根据控制信号SCC执行最小均方(least mean square)算法以产生校正信号SC4。
于一些相关技术中，接收器所接收到的信号(例如为输入信号SIN或数据信号S1)被直接用来分析以检测是否有RFI信号。然而，于此些技术中，检测的结果会受到环境中的噪声(如前述的回音、NEXT、FEXT、信道噪声等等)影响而出错。此外，这些技术会使用成本较高的滤波器，以同时处理频率、相位、振幅等等信息。相较于上述技术，本案一些实施例是使用经过噪声消除电路系统与均衡器电路106处理后的数据信号S4以及经由数据决策器电路110处理过的数据信号S5来检测RFI信号。理想上，数据信号S4与数据信号S5仅包含欲接收的有效数据以及RFI信号(若有)的信息。如此，在不同的操作环境下，RFI检测电路系统120可产生更为准确的检测结果。再者，RFI检测电路系统120可在不使用高成本的滤波器下检测RFI信号，故所需电路成本较低。
图2A为根据本案一些实施例示出图1的RFI检测电路系统120的示意图。于此例中，RFI检测电路系统120对应于一个回路(或一个通道)。RFI检测电路系统120包含切换电路205、转换电路210、转换电路215、运算电路220、检测电路230、频率预估电路240以及控制电路250。
切换电路205可选择性地将数据信号S4-、数据信号S5或上述两者输出为信号SA1与信号SA2。于一些实施例中，切换电路205可由多个开关或多任务器电路实施。转换电路210转换信号SA1为频域信号SB1。转换电路215转换信号SA2为频域信号SB2。于一些实施例中，转换电路210与转换电路215可对信号SA1与信号SA2执行快速傅立叶变换，以产生频域信号SB1与频域信号SB2。
当切换电路205将数据信号S4输出-为信号SA1与信号SA2时，频域信号SB1与频域信号SB2皆为基于数据信号S4产生。于此条件下，RFI检测电路系统120产生预估信息EF1。当切换电路205将数据信号S5-输出为信号SA1与信号SA2时，频域信号SB1与频域信号SB2皆为基于数据信号S5产生。于此条件下，RFI检测电路系统120产生预估信息EF2。当切换电路205将数据信号S5与数据信号S4分别输出-为信号SA1与信号SA2时，频域信号SB1为基于数据信号S5产生且频域信号SB2为基于数据信号S4产生。于此条件下，RFI检测电路系统120产生预估信息EF3。
运算电路220计算频域信号SB1与频域信号SB2之间的相关性(correlation)以产生累加信号SD1。若RFI信号存在，具有单一频率(single tone)的RFI信号会周期性地出现于频域信号SB1与频域信号SB2。因此，通过分析上述两个信号的相关性，可确认RFI信号是否存在。
运算电路220包含延迟电路222、乘法器电路224以及累加器电路226。延迟电路222延迟频域信号SB2以产生频域信号SB3。乘法器电路224相乘频域信号SB1与频域信号SB3以产生信号SD2。累加器电路226累加一预定期间的信号SD2，以产生累加信号SD1。于一些实施例中，上述多个电路的操作为执行相关函数运算。
检测电路230根据累加信号SD1检测RFI信号，以产生多个预估信息EF1～EF3中的一对应者的信息F1。信息F1用于指示RFI信号是否存在。关于此处的操作将于后参照图3说明。频率预估电路240根据累加信号执行频率间隔(frequency bin，又可称为『频率窗口』或『频率槽』)寻找操作，以产生多个预估信息EF1～EF3中的一对应者的信息F2。信息F2用于指示RFI信号的频率以及功率。关于此处的操作将于后参照图4说明。
在接收多个预估信息EF1～EF3后，控制电路250根据多个预估信息EF1～EF3决定RFI信号是否存在并决定RFI信号的频率与功率，以输出控制信号SCC。于一些实施例中，控制电路250可根据多个预估信息EF1～EF3执行权重运算以获取RFI信号的频率与功率，并输出为控制信号SCC。举例而言，预估信息EF1中的信息F2对应于权重W1，预估信息EF2中的信息F2对应于权重W2，且预估信息EF3中的信息F3对应于权重W3。控制电路250可根据多个权重W1～W3以及上述多个预估信息EF1～EF3的信息F2执行权重加总或权重平均运算，以决定RFI信号的频率与功率。
于一些实施例中，权重W1～W3的数值可为预先设置。于一些实施例中，控制电路250可依据预估信息EF1中的信息F1设定权重W1的数值，依据预估信息EF2中的信息F1设定权重W2的数值，并依据预估信息EF3中的信息F1设定权重W3的数值。例如，根据预估信息EF1的信息F1，控制电路250判断RFI信号有存在。根据预估信息EF2的信息F1，控制电路250判断RFI信号不存在。根据预估信息EF3的信息F1，控制电路250判断RFI信号存在。于此条件下，控制电路250可设定权重W3大于或等于权重W1，且权重W2小于权重W1。上述权重设定方式用于示例，且本案并不以此为限。
于一些实施例中，检测电路230、频率预估电路240、控制电路250中每一者可由具有运算能力的至少一数字信号处理电路实施，以执行各实施例所执行的操作。于一些实施例中，RFI检测电路系统120中的部分电路(例如为转换电路210、转换电路215、运算电路220等等)可与前述的噪声消除电路系统共享。如此，可进一步节省接收器100的电路面积与成本。
图2B为根据本案一些实施例示出图1的RFI检测电路系统120的示意图。相较于图2A，于此例中，RFI检测电路系统120未包含切换电路205。RFI检测电路系统120包含多组电路200A、200B与200C以及控制电路250。每一组电路200A、200B与200C的电路架构相同于图2A中的转换电路210、转换电路215、运算电路220、检测电路230、频率预估电路240，故不再重复赘述。
类似于图2A，第1组电路200A根据数据信号S4与对应于数据信号S4的延迟信号(例如为频域信号SB3)执行相关性运算，以产生预估信息EF1。第2组电路200B根据数据信号S5与对应于数据信号S5的延迟信号(例如为频域信号SB3)执行相关性运算，以产生预估信息EF2。第3组电路200C根据数据信号S5与对应于数据信号S4的延迟信号(例如为频域信号SB3)执行相关性运算，以产生预估信息EF3。
图3为根据本案一些实施例示出图2中的检测电路230的示意图。检测电路230包含频率间隔累加器电路310以及比较器电路320。频率间隔累加器电路310处理累加信号SD1以产生功率信号SP。例如，频率间隔累加器电路310可操作为频率间隔能量累加器，其可分析累加信号SD1的频谱以将累加信号SD1分成多个频率间隔。接着，频率间隔累加器电路310加总每个频率间隔内的信号功率以输出为功率信号SP。比较器电路320比较功率信号SP与默认临界值TH，以确认RFI信号是否存在以输出信息F1。例如，若功率信号SP大于默认临界值TH，比较器电路320可输出具有第一数值的信息F1，以指示RFI信号存在。反之，若功率信号SP不大于默认临界值TH，比较器电路320可输出具有第二数值的信息F1，以指示RFI信号不存在。于一些实施例中，由于极低频的信号较易受到噪声影响，频率间隔累加器电路310可将对应于极低频的频率间隔内的信号功率(即能量)进行累加以产生一个额外的功率信号，并将对应于其他频率的频率间隔内的信号功率进行累加以产生上述的功率信号SP。此额外的功率信号可以透过其他分析来协助获取RFI信号的信息，以避免影响功率信号SP的准确性。
图4为根据本案一些实施例示出图2中的频率预估电路240的示意图。频率预估电路240包含滤波器电路410以及频率间隔寻找电路420。滤波器电路410对累加信号SD1执行滤波操作，以滤除累加信号SD1上的噪声(例如为远程干扰)并产生信号SF。如此，可降低因RFI信号的功率小于其他噪声的功率而造成错误检测的可能性。频率间隔寻找电路420根据信号SF决定RFI信号的频率与功率，以产生信息F2。举例来说，频率间隔寻找电路420可分析信号SF的频谱，并将信号SF分成多个频率间隔。接着，频率间隔寻找电路420可扫描(sweep)这些频率间隔的信息以寻找具有最大功率的信号成分(即为RFI信号)。如此，频率间隔寻找电路420可得知RFI信号的功率与频率，并将功率与频率的信息输出为信息F2。
于一些实施例中，由于频率间隔为离散的，RFI信号的频率可能位于两个频率间隔(后称频率间隔Fbin1与频率间隔Fbin2)之间。于此情形下，频率间隔Fbin1与频率间隔Fbin2中每一者的功率皆会超过一预定临界值，故可判断RFI信号的功率是分散于此频率间隔Fbin1与频率间隔Fbin2。频率间隔寻找电路420可计算频率间隔Fbin1的功率对频率间隔Fbin2的功率的比值。若此比值大于1，代表RFI信号的频率较靠近于频率间隔Fbin1。反之，若此比值小于1，代表RFI信号的频率较靠近于频率间隔Fbin2。
于一些实施例中，频率间隔电路420可先找出具有最大功率(即能量)的频率间隔(称频率间隔F[y])，并根据此频率间隔F[y]与其邻近频率间隔(例如为频率间隔F[y-1]与频率间隔F[y+1])执行线性内插运算以找出RFI信号的频率。上述关于频率间隔寻找电路420的运算方式用于示例，本案并不以此为限。
如先前所述，在图2A或图2B的例子中，RFI检测电路系统120对应于一个回路(通道)。于一些实施例中，如后图5所示，RFI检测电路系统120亦可适用于多个回路(通道)的应用。
图5为根据本案一些实施例示出RFI检测电路系统120的示意图。于此例中，接收器100更包含数据决策器电路501。数据决策器电路110以及数据决策器电路501为接收器100的不同信道下的电路。数据决策器电路501根据数据信号S6产生数据信号S7。类似于数据信号S4，数据信号S6亦为经由该信道的噪声消除电路系统以及均衡器电路处理过的信号。
于此例中，RFI检测电路系统120还包含转换电路510、转换电路515，且运算电路220更包含多任务器电路228。转换电路510转换数据信号S6为频域信号SB4。转换电路515转换数据信号S7为频域信号SB5。多任务器电路228选择性地输出频域信号SB3、频域信号SB4或频域信号SB5为信号SD3。乘法器电路224相乘频域信号SB1与信号SD3以产生信号SD2。理论上，若RFI信号存在，同一接收器100的多个信道会被相同频率的RFI信号影响。因此，于此例中，RFI检测电路系统120可根据不同信道中的数据决策器电路的输入(与/或输出)信号的相关性来检测RFI信号是否存在。
图5仅以2个通道为例说明，但本案并不以此为限。根据通讯规范的需求，接收器100可包含更多的通道。
综上所述，本案一些实施例所提供的接收器与RFI检测电路系统可使用经由噪声消除电路系统与均衡器电路处理过的数据信号以及经由数据决策器电路处理过的数据信号来评估系统中是否存在RFI信号。如此，可得到更为准确的检测结果。进一步地，在多通道的应用中，RFI检测电路系统更可使用不同信道的数据信号来检测RFI信号。
虽然本案的实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本案，本技术领域具有通常知识者可依据本案的明示或隐含的内容对本案的技术特征施以变化，凡此种变化均可能属于本案所寻求的专利保护范畴，换言的，本案的专利保护范围须视本说明书的权利要求所界定者为准。
【符号说明】
100:接收器
101:模拟至数字转换器电路
102,107:加法器电路
103:回音消除电路
104:近端串音(NEXT)消除电路
105:远程串音(FEXT)消除电路
106:均衡器电路
110,501:数据决策器电路
120:射频干扰(RFI)检测电路系统
130:RFI消除电路
S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7:数据信号
SC1,SC2,SC3,SC4:校正信号
SCC:控制信号
SIN:输入信号
205:切换电路
210,215:转换电路
220:运算电路
222:延迟电路
224:乘法器电路
226:累加器电路
230:检测电路
240:频率预估电路
250:控制电路
EF1,EF2,EF3:预估信息
F1,F2:信息
SA1,SA2,SD2,SD3:信号
SB1,SB2,SB3,SB4,SB5:频域信号
SD1:累加信号
200A,200B,200C:电路
310:频率间隔累加器电路
320:比较器电路
SP:功率信号
TH:预设临界值
410:滤波器电路
420:频率间隔寻找电路
SF:信号
228:多任务器电路

Claims (9)

1.一种接收器，其特征在于，包含：
一第一数据决策器电路，用以根据一第一数据信号产生一第二数据信号；以及
一射频干扰检测电路系统，用以：
根据该第一数据信号产生一第一预估信息；
根据该第二数据信号产生一第二预估信息；
根据该第一数据信号与该第二数据信号产生一第三预估信息；以及
根据该第一预估信息、该第二预估信息以及该第三预估信息检测一射频干扰信号；
其中，该射频干扰检测电路系统包含：
一运算电路，用以计算一第一频域信号与一第二频域信号之间的一相关性，以产生一累加信号，其中该第一频域信号与该第二频域信号每一者为基于该第一数据信号或该第二数据信号产生；
一检测电路，用以根据该累加信号检测该射频干扰信号，以产生该第一预估信息、该第二预估信息与该第三预估信息中的一对应者的一第一信息，该第一信息用于指示该射频干扰信号是否存在；
一频率预估电路，用以根据该累加信号执行一频率间隔寻找操作，以产生该第一预估信息、该第二预估信息与该第三预估信息中的该对应者的一第二信息，该第二信息用于指示该射频干扰信号的频率以及功率；以及
一控制电路，用以根据该第一预估信息、该第二预估信息与该第三预估信息产生一控制信号。
2.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，该射频干扰检测电路系统还包含：
一第一转换电路，用以转换该第一数据信号或该第二数据信号为该第一频域信号；以及
一第二转换电路，用以转换该第一数据信号或该第二数据信号为该第二频域信号。
3.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，还包含：
一射频干扰消除电路，用以根据该控制信号产生一校正信号，以调整该第一数据信号。
4.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，该运算电路包含：
一延迟电路，用以延迟该第二频域信号，以产生一第三频域信号；
一乘法器电路，用以相乘该第一频域信号与该第三频域信号以产生一第一信号；以及
一累加器电路，用以累加该第一信号以产生该累加信号。
5.如权利要求4所述的接收器，其特征在于，还包含：
一第二数据决策器电路，用以根据一第三数据信号输出一第四数据信号，其中该运算电路更包含一多任务器电路，该多任务器电路用以输出该第三频域信号、一第四频域信号或一第五频域信号为一第二信号，该第四频域信号为基于该第三数据信号产生，该第五频域信号为基于该第四数据信号产生，且该乘法器电路更用以相乘该第一频域信号与该第二信号以产生该第一信号。
6.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，该检测电路包含：
一频率间隔累加器电路，用以根据该累加信号产生一功率信号；以及一比较器电路，用以比较该功率信号与一默认临界值以确认该射频干扰信号是否存在，以产生该第一信息。
7.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，该频率预估电路包含：
一滤波器电路，用以对该累加信号执行一滤波操作以产生一第一信号；以及
一频率间隔寻找电路，用以根据该第一信号决定该射频干扰信号的该频率与该功率，以产生该第二信息。
8.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，当该第一频域信号与该第二频域信号皆为基于该第一数据信号产生时，该第一预估信息、该第二预估信息与该第三预估信息中的该对应者为该第一预估信息，当该第一频域信号与该第二频域信号皆为基于该第二数据信号产生时，该第一预估信息、该第二预估信息与该第三预估信息中的该对应者为该第二预估信息，且当该第一频域信号与该第二频域信号分别为基于该第二数据信号与该第一数据信号产生时，该第一预估信息、该第二预估信息与该第三预估信息中的该对应者为该第三预估信息。
9.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，该第一数据信号为经由一噪声消除电路系统以及一均衡器电路处理后的一信号。
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