CN113541702B - 具有自干扰校正能力的传输器和具有自干扰校正能力的传输方法 - Google Patents

具有自干扰校正能力的传输器和具有自干扰校正能力的传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有自干扰校正能力的传输器，包括：信号产生单元，其用来产生信号；坐标旋转数字计算器，其用来根据该信号来产生振幅调变信号和相位调变信号；相位处理单元，其用来根据该相位调变信号产生频率信号；数字锁相环，其包括：数字控制振荡器、自干扰校正单元，以用来根据该信号、相位差和参考频率产生补偿相位；以及数字控制振荡器控制信号产生单元；以及输出单元，其用来根据该振幅调变信号和数字控制振荡器输出信号来产生输出信号。

Description

具有自干扰校正能力的传输器和具有自干扰校正能力的传输 方法
技术领域
本发明涉及传输器，特别涉及一种具有自干扰校正能力的传输器和相关方法。
背景技术
对于现代无线通信系统来说，极性发射器架构相当具有竞争力，因为与传统的模拟架构相比，极性发射器架构的面积和功耗更小。极性发射器架构搭配两点调变(two-point modulation)或三点调变的数字锁相环(DPLL)可增加极性发射器的带宽，但缺陷是发射信号可能会干扰供应DPLL的晶体振荡器，此自干扰(self-interference)现象会增加上述晶体振荡器的输出频率的抖动(jitter)，导致信号质量下降，因此需要一种补偿方式来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种具有自干扰校正能力的传输器，包括：信号产生单元，其用来产生IQ信号；坐标旋转数字计算器，其用来根据该IQ信号来产生振幅调变信号和相位调变信号；相位处理单元，其用来根据该相位调变信号产生频率信号；数字锁相环，其包括；数字控制振荡器(DCO)，用来根据DCO控制信号产生DCO输出信号；除频器，其用来利用除频参数对该DCO输出信号除频产生除频信号；时间数字转换器，其用来根据该频率信号、该除频信号和该参考频率产生相位差；自干扰校正单元，其用来根据该IQ信号、该相位差和该参考频率产生补偿相位；以及DCO控制信号产生单元，用来根据该频率信号、该相位差和该补偿相位产生该DCO控制信号；以及输出单元，其用来根据该振幅调变信号和该DCO输出信号产生输出信号，本发明的传收器和传收器校正方法能够校正增益，在不影响线性度的情况下提高信噪比。
本发明还提供一种具有自干扰校正能力的传输方法，包括：产生IQ信号；根据该IQ信号来产生振幅调变信号和相位调变信号；根据该相位调变信号产生频率信号；根据DCO控制信号产生DCO输出信号；利用除频参数对该DCO输出信号除频产生除频信号；根据该频率信号、该除频信号和该参考频率产生相位差；根据该IQ信号、该相位差和该参考频率产生补偿相位；根据该频率信号、该相位差和该补偿相位产生该DCO控制信号；以及根据该振幅调变信号和该DCO输出信号产生输出信号。
上述装置和方法可以改善自干扰现象，降低参考频率的抖动，提升信号质量。
附图说明
在阅读了下文实施方式以及附图时，能够最佳地理解本发明的多种方面。应注意到，根据本领域的标准作业习惯，附图中的各种特征并未依比例绘制。事实上，为了能够清楚地进行描述，可能会刻意地放大或缩小某些特征的尺寸。
图1为本发明的具有自干扰校正能力的传输器的实施例的示意图；
图2为图1的自干扰校正单元的实施例的示意图；
图3为图1的自干扰校正单元的补偿方法；
图4为本发明的具有自干扰校正能力的传输器的另一实施例的示意图；
图5为图4的自干扰校正单元的实施例的示意图；
图6为图4的自干扰校正单元的补偿方法。
具体实施方式
图1为本发明的具有自干扰校正能力的传输器的实施例的示意图。传输器100采用极性发射器架构并搭配数字锁相环(DPLL)105，信号产生单元101用来产生IQ信号s，坐标旋转数字计算器(CORDIC)102用来根据IQ信号s来产生振幅调变信号sa和相位调变信号sp，相位调变信号sp经过相位处理单元104后产生频率信号sf，DPLL 105根据频率信号sf和参考频率ckref产生数字控制振荡器(DCO)输出信号sdo，其中参考频率ckref由晶体振荡器(未在图中示出)所产生；输出单元116则根据振幅调变信号sa和DCO输出信号sdo来合成出输出信号so，再经过天线118产生发射信号srf发射出去。在一些实施例中，输出单元116也可包含功率放大器。
DPLL 105中，数字控制振荡器(DCO)112根据DCO控制信号sd产生DCO输出信号sdo，除频器114利用除频参数N对DCO输出信号sdo除频产生除频信号ckdiv，并反馈至时间数字转换器(TDC)106，TDC 106根据频率信号sf、除频信号ckdiv和参考频率ckref产生相位差M，自干扰校正单元108根据IQ信号s、相位差M和参考频率ckref产生补偿相位ofs，DCO控制信号产生单元110根据频率信号sf、相位差M和补偿相位ofs产生DCO控制信号sd至DCO 112。在一些实施例中，DCO控制信号产生单元110还可包括回路滤波器(loop filter)。
根据模式信号md，传输器100可操作在测试模式或一般模式，为减轻发射信号srf对该晶体振荡器造成的干扰，即降低发射信号srf对产生参考频率ckref造成的抖动，在该测试模式下传输器100会累积参考信息，使得在该一般模式下，可利用该些参考信息来进行自干扰校正，其细节说明如下。
发射信号srf可表示如：
Figure BDA0002455827770000031
其中Amod表示发射信号srf的振幅，θmod表示发射信号srf的调变部分的相位，θfc表示发射信号srf的载波部分的相位。发射信号srf会形成干扰信号I：
Figure BDA0002455827770000032
其中γ为耦合系数，γ*ejΦ表示发射信号srf从发射位置到晶体振荡器所在之处产生的衰减和相位变化，由于发射信号srf的频率即DCO输出信号sdo的频率fdco，公式(2)可改写如：
I(t)＝γ*ejΦ[Amod(t)]2*ej[2*2π*fdco*t] (3)
设
Figure BDA0002455827770000033
其中fxtal为参考频率ckref的频率，fdco(t)可表示为：
fdco(t)＝fc+fmod(t) (5)
fc表示发射信号srf的载波部分的频率，和fxtal具有N倍比例关系，因此公式(5)可改写为：
fdco(t)＝N*fxtal+fmod(t) (6)
因此，公式(4)中的：
Figure BDA0002455827770000034
干扰信号I对参考频率ckref造成的抖动的相位可表示为：
θjitter(t)＝λ(t)*I(t) (8)
式(8)又可表示为：
Figure BDA0002455827770000035
其中tjitter为抖动量。假设I(t+tjitter)≈I(t)，则
Figure BDA0002455827770000036
其中Axtal为参考频率ckref的振幅，则根据式(8)到(10)可得：
Figure BDA0002455827770000041
其中
Figure BDA0002455827770000042
由于
Figure BDA0002455827770000043
可假设式(9)中的θjitter(t)＝2π*2*fc*tjitter，因此：
Figure BDA0002455827770000044
在本实施例中，在该测试模式下，使IQ信号为弦波(但不以此为限)，以正弦波为例，根据式(3)和(5)可知：
Figure BDA0002455827770000045
其中Asin表示该正弦波的振幅，θsin表示该正弦波的相位，由于fc＞＞fsin，根据式(12)和(13)可得到：
Figure BDA0002455827770000046
其中
Figure BDA0002455827770000047
为已知，设为强度系数Ksin(t)。此时以TDC106输出的结果来看，tjitter(i)＝Tq*(M[i]-Miaeal[i])＝γsin(i)*Ksin(i)，其中Tq为TDC106的分辨率，Mideal[i]和M[i]分别为未受干扰的相位差和受干扰信号I干扰的情况下的相位差，在本实施例中，未受干扰的相位差Mideal[i]可以将该正弦波的振幅Asin设定为相对低值来得到。此时：
耦合系数
Figure BDA0002455827770000048
由于
Figure BDA0002455827770000049
因此，在该测试模式下，可找出多个不同振幅Asin的IQ信号s所对应的多个耦合系数γsin(i)，之后在该一般模式下，即可利用该一般模式得到的强度系数Kmod(i)和该测试模式得到的强度系数Ksin(i)的关系，找出对应的γsin(i)，再乘上已知的
Figure BDA00024558277700000410
即可得到γmod(i)，γmod(i)乘上Kmod(i)即可得到该一般模式下的tjitter(i)。
图2为图1的自干扰校正单元108的实施例的示意图。自干扰校正单元108用于利用上述方式找出该一般模式下的补偿相位，图3为相关补偿方法。强度系数估计单元202根据IQ信号s和参考频率ckref产生强度系数K，即在该测试模式下产生强度系数Ksin(i)以及在该一般模式下产生强度系数Kmod(i)。耦合系数估计单元204，用来根据强度系数K和相位差M来产生耦合系数γ，即在该测试模式下产生耦合系数γsin(i)以及在该一般模式下产生耦合系数γmod(i)。当模式信号md指示现为该测试模式下，选择器208会将多个不同振幅Asin的IQ信号s所对应的多个耦合系数γsin(i)输入并储存在查找表210中，即步骤302。
强度比例单元206用来在该一般模式下，产生IQ信号s的强度系数Kmod(i)和该测试模式下的多个不同振幅Asin的IQ信号s所对应的多个强度系数Ksin(i)的比例关系sr，即步骤304。当模式信号md指示现为该一般模式下，查找表210会根据比例关系sr以及多个耦合系数γsin(i)，找出对应的耦合系数γmod(i)，即步骤306。利用乘法器212将耦合系数γmod(i)、强度系数Kmod(i)和1/Tq相乘便可得到补偿相位ofs，即步骤308。
在某些实施例中，另可微调补偿相位ofs，以找出是否存在更佳的补偿相位ofs。举例来说，图4为本发明的具有自干扰校正能力的传输器的另一实施例的示意图。传输器400的自干扰校正单元408还根据输出信号so来产生补偿相位ofs。图5为自干扰校正单元408的实施例的示意图，图6为相关补偿方法。和自干扰校正单元108的差异在于，自干扰校正单元408还包含信噪比(SNR)估计单元502和微调单元504。SNR估计单元502根据输出信号so产生输出信号so的SNR，即步骤608。本发明并不限制其估算方式。微调单元根据输出信号so的SNR产生相位调整值sn，即步骤610，举例来说，在特定相位调整范围内，例如±五个补偿相位ors的最小刻度单位之内，选择能使输出信号so的SNR具有相对最小值的刻度单位作为相位调整值sn，但本发明并不以此为限。因此，利用乘法器212将耦合系数γmod(i)、强度系数Kmod(i)和1/Tq相乘后得到的结果，在利用加法器506和相位调整值sn相加即可得到经微调后的补偿相位ofs，即步骤612。
上文简要地提出了本发明一些实施例的特征，而使得本发明所属技术领域的技术人员能够更全面地理解本发明内容的多种方面。本发明所属的本领域技术人员明白，其可轻易地利用本发明内容作为基础，来设计或更改其他流程与结构，以实现与此处的实施方式相同的目的和/或达到相同的优点。本发明所属技术领域的技术人员应当明白，这些等同的实施方式仍属于本发明内容的精神与范围，且其可进行各种变更、替代与改动，而不会悖离本发明内容的精神与范围。
【附图标记说明】
100，400：传输器
101：信号产生单元
102：CORDIC
104：相位处理单元
105：DPLL
106：TDC
108，408：自干扰校正单元
110：DCO控制信号产生单元
112：DCO
114：除频器
116：输出单元
118：天线
md：模式信号
s：IQ信号
sa：振幅调变信号
sp：相位调变信号
sf：频率信号
M：相位差
ckref：参考频率
ofs：补偿相位
ckdiv：除频信号
sd：DCO控制信号
sdo：DCO输出信号
So：输出信号
srf：发射信号
202：强度系数估计单元
204：耦合系数估计单元
206：强度比例单元
208：选择器
210：查找表
212：乘法器
K：强度系数
γ：耦合系数
sr：比例关系
Tq：TDC分辨率
302～308，608～612：步骤
502：SNR估计单元
504：微调单元
506：加法器
sn：相位调整值

Claims (10)

1.一种具有自干扰校正能力的传输器，包括：
信号产生单元，其用来产生IQ信号；
坐标旋转数字计算器，其用来根据所述IQ信号来产生振幅调变信号和相位调变信号；
相位处理单元，其用来根据所述相位调变信号产生频率信号；
数字锁相环，其包括：
数字控制振荡器，其用来根据数字控制振荡器控制信号产生数字控制振荡器输出信号；
除频器，其用来利用除频参数对所述数字控制振荡器输出信号除频来产生除频信号；
时间数字转换器，用来根据所述频率信号、所述除频信号和参考频率产生相位差；
自干扰校正单元，其用来根据所述IQ信号、所述相位差和所述参考频率产生补偿相位；以及
数字控制振荡器控制信号产生单元，其用来根据所述频率信号、所述相位差和所述补偿相位产生所述数字控制振荡器控制信号；以及
输出单元，其用来根据所述振幅调变信号和所述数字控制振荡器输出信号产生输出信号。
2.根据权利要求1所述的传输器，其特征在于，所述自干扰校正单元包括：
强度系数估计单元，其用来根据所述IQ信号和所述参考频率来产生强度系数；以及
耦合系数估计单元，其用来根据所述强度系数和所述相位差来产生耦合系数。
3.根据权利要求2所述的传输器，其特征在于，所述自干扰校正单元还包括：
查找表，其用来在测试模式下，储存多个不同振幅的所述IQ信号所对应的多个所述耦合系数。
4.根据权利要求3所述的传输器，其特征在于，所述自干扰校正单元还包括：
强度比例单元，其耦接至所述强度系数估计单元，用来在一般模式下，产生所述IQ信号的所述强度系数和所述测试模式下的多个不同振幅的所述IQ信号所对应的多个所述强度系数的比例关系。
5.根据权利要求4所述的传输器，其特征在于，所述查找表，还用来在所述一般模式下，根据所述比例关系输出对应的所述耦合系数。
6.根据权利要求5所述的传输器，其特征在于，所述自干扰校正单元根据所述强度系数和所述耦合系数的乘积产生所述补偿相位。
7.根据权利要求6所述的传输器，其特征在于，所述自干扰校正单元还包括：
信噪比估计单元，其用来根据所述输出信号产生所述输出信号的信噪比。
8.根据权利要求7所述的传输器，其特征在于，所述自干扰校正单元还包括：
微调单元，其用来根据所述输出信号的信噪比产生相位调整值；以及
其中所述自干扰校正单元还根据所述相位调整值产生所述补偿相位。
9.根据权利要求8所述的传输器，其特征在于，所述微调单元在特定相位调整范围内，选择能使所述输出信号的信噪比具有相对最小值的相位作为所述相位调整值。
10.一种具有自干扰校正能力的传输方法，包括：
产生IQ信号；
根据所述IQ信号来产生振幅调变信号和相位调变信号；
根据所述相位调变信号产生频率信号；
根据数字控制振荡器控制信号产生数字控制振荡器输出信号；
利用除频参数对所述数字控制振荡器输出信号除频产生除频信号；
根据所述频率信号、所述除频信号和参考频率产生相位差；
根据所述IQ信号、所述相位差和所述参考频率产生补偿相位；
根据所述频率信号、所述相位差和所述补偿相位产生所述数字控制振荡器控制信号；以及
根据所述振幅调变信号和所述数字控制振荡器输出信号产生输出信号。
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