TW511355B - Method and device for estimating input power in a cable modem network - Google Patents

Description

511355 A7 ____ B7 _ 五、發明說明（1 ) 專業領域 本發明係與寬頻數據機網路有關，尤其是與補償調[諧 器增益特性變化之輸入電力估算方法有關。 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 本 頁 背景技術 當寬頻數據機網路服務業者取得額外訂戶日寺，數位婁女 據機正增爲消費者所使用。爲大量市場所設計之寬頻數據 機裝置被設計得儘可能爲許多消費者所買得起。然而，爲 大量消費者市場所產製之低成本，量產裝置在其操作特性 上常常展現出變化與不規則性，諸如增益非線性，頻率脈 動及溫度效應。這些變化使其難於準確量測對寬頻數據機 之射頻（R F )輸入電力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當輸入訊號之頻率與電力位準改變時，現行已知之校 準解決方法中並無提出調諧器增益中之變化及寬頻數據機 調諧器中之中頻（I F )放大器增益。而且，將相同參數 全球性應用到所有寬頻數據機裝置之任何校準方法來考慮 到個別裝置可能展現稍微不同操作特性並可能有不同不規 則性之事實。如未恰當經由準確輸入R F電力之決定加以 提出，這些變化可相反地影響到寬頻數據機之效能。 雖然理論上可能使用寬頻數據機計算會補償調諧器增 益特性中之變化，但這需將額外之計算電路納入寬頻數據 機內，增加寬頻數據機之複雜性並產生對大眾消費者市場 而言可能太貴之裝置。 這需要一種簡單方法與系統加以修正當估算寬頻數據 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511355 A7 B7 五、發明說明（2 ) 大量寬頻數據機上所共同遭受 機之輸入電力時在低成本 到之變化與不規則性。 請 先 閱 讀. 背· 面 之 注 意 事 項一 發明摘要 訂 因此，將本發明導向一種對具一調諧器與一數據機之 寬頻數據機裝置之輸入電力的估算方法。這方法包含產生 含查尋値之一查尋表，使用查尋値加以計算對數據機接收 器之估算輸入電力。查尋表儲存在數據機內供參考。這方 法包含輸入具有已知輸入頻率及已知輸入電力位準之眾多 校準訊號至裝置接收器，在校準矩陣中記錄一相應於各個 該眾多訊號之校準點，以及連接該校準矩陣中之校準點加 以產生查尋表値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據所申請專利發明之寬頻數據機裝置具有查尋表儲 存在數據機內，最好爲8位元資料。在數據機操作期間’ 數據機檢查由數據機之接收器所收到輸入訊號之頻率與振 幅，檢查查尋表找出相應於頻率與振幅之查尋値’並使用 查尋値決定一估算之輸入電力。因查尋表値得自寬頻數據 機裝置之實際操作特性，輸入電力之估算將會反應正在使 用之特定裝置中之任何變化或不規則。 圖式簡述 第1圖表示說明與發明方法同時使用之一自動增益控 制迴路之方塊圖； 第2圖爲說明發明方法之一實施例之流程圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —5· 511355 A7 B7 五、發明說明（) 第3 a與3 b圖說明從校準資料在一查尋表中產生振 幅點之一實例； 第4 a與4 b圖說明從校準資料在一查尋表中產生頻 率點之一實例； 第5圖爲根據本發明校準資料之圖形表示’’ 第6圖爲根據本發明查尋表之圖形表示。 主要元件對照表 10 0 A G C 電 路 10 2 電 力 偵 測 器 10 4 濾 波 器 10 6 可 變 增 益 裝 置 10 8 加 法 器 / 減 法器 2 0 0 發 明 方 法 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線| 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 優選實施例詳細說明 第1圖代表用以產生計算輸入R F電力所用資訊之一 自動增益控制（A G C )電路之方塊圖。在已知數位數據 機之積體電路中找到A G C電路1 〇 〇。A G C電路 1 00包含一電力偵測器1 〇 2，一具有增益G ( s )之 迴路濾波器1 0 4，及一諸如可變壓放大器之可變增益裝 置1 0 6，以及一位於濾波器1 〇 4輸入之加法器/減法 器1 0 8。使用A G C電路1 〇 〇在寬頻數據機中調整接 收器與調諧器中頻（I F )級之增益，加以維持固定之接 -1. 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511355 補充 A7 B7 五、發明説明（4 ) 數器電力輸出。如在圖中可看出，AGC電路1 〇〇具一 封閉迴路’負迴授控制系統構造，這確保接收器之電力輸 出保持固定。 出自A G C電路1 〇 〇接收器之電力間關係， p d e m。d ( d B m )與輸入電力 P i n p u t ( d B m ) —般 可定義如下： PDemod(dBm) = PlNPUT(dBm) + GReceiver(dB) ( 1 ) 如使用一可變電壓放大器爲可變增益裝置1 〇 6，接 收器輸出電力可表示如下： PDem〇6(dBm) = Pwpui<dBm) + VAGc(V/dB) · Kwa (dB/Volt) + GReceiver(dB) (2) 在實施數位A G C電路中所使用之一特定實施例是要 使用數位整合器加以累積A G C錯誤訊號。如下式所示， 一旦迴路已達平衡，A G C整合暫存器之累積値與施加至 可變電壓增益裝置1 0 6之電壓成比例： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '0等 訂 、_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 VAGc(y/dB) CO IntAccumVnhe (bits) · K (V〇lts/BUs) (3) 結合方程式2與3之資訊得到下式： Ρϋενηοά (dBfll) — Plb]p\Jj{dBlJ\) + IniAccumValuc (bits) * K (V〇lts/Bi(s) 9Kyy4 (dB/V〇lt) GReceiver (dB) (4) 如在方程式4中可看出，對A G C整合器之任一假定 累積値可得到接收器之輸入電力P i n P u t · ( d B m )。 本紙張尺度適用中國國^標準（CNS ) A4規格(21 OX 297公釐） ~ -7 - 511355 A7 ____B7__ 五、發明說明（5 ) 參考第2圖將會解釋使用A G C整合器之累積値，完 成接收器輸入電力之特定方式。第2圖說明發明方法 2 0 0 —實施例之流程圖。上面注意到發明方法使用 A G C整合器之累積値並利用一演算法與查尋表加以估算 輸入R F電力。查尋表本身最好是在生產階段期間產生， 在數位數據機後已經產製寬頻數據機裝置中之調諧器並連 接在一起。在生產階段期間，在步驟2 0 2將具一已知電 力位準與頻率之取樣訊號選取數量施加至調諧器輸入。各 取樣訊號將作爲一取樣點加以產生對應於特定寬頻數據機 ，取樣點在相同頻率上包含多重 位準具多重頻率。當然，如果想 多之取樣點，但如此做將會增加 裝置之一校準 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 電力位準以及 要較大之準確 校準所需時間 接著，寬 各取樣訊號並 諧器之增益。 P i η，輸入 。爲說明起見 、、N a _ c a '' N f 〃指的 間所用之頻率 ，確保取樣點 2 7 d B上得 在 7 6. 4 Μ Η 矩陣。最好 對相同電力 度，可取更 與花費。 頻數據機裝 在步驟2 0 對於各取樣 頻率F i η ，辭、、N a 1 〃指的是 是頻率點（ 點）。最好 可反應裝置 到九個振幅 z上得到十 置中之 6 A 點，在 ，及A 〃指的 校準期 、' N f 在大頻 之作業 取樣（ 個校準 調諧器 G C迴 步驟2 G C整 是矩陣 間得到 _ c a 率與振 特性。 N a _ 頻率（ 在步驟 路對各 0 8記 合器累 中之振 之振幅 1 〃指 幅範圍 例如， c a 1 N f 2 Ο 4調準 訊號調整調 錄輸入電力 積値a c c 幅點（ 點）且辭 的是校準期 上取校準點 發明方法在 =9 )以及 c a 1 =

請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 填丄ί裝 頁 I ^ I I 訂 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511355 A7 B7____ 五、發明說明（6 ) 10)。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在已取得並記錄校準資料後，發明方法在步驟2 1 0 從校準資料產生一對應特定寬頻數據機裝置之查尋表。第 3 a與3 b圖（振幅）及第4 a與4b圖（頻率）表示如 何產生查尋表中資料之實例。查尋表之目的在提供寬頻數 據機可能會碰到之各頻道頻率與振幅値之查尋値。查尋表 中特定之資料量可依預期解決方法而變。例如’利用上例 ，如預期解決方法包含每1 d B振幅及每6MH z頻率一 資料點則最終查尋表將爲大小N a = 3 1點X N f = 1 3 4點之矩陣。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲計算來自校準點之查尋表値’這方法包含在步驟 2 1 〇期間，以一選取頻率對所選取振幅點累積之A G C 整合器之間加以內插。第3 a與3 b圖中說明一實例。內 插法本身可利用一第一或第二階方程式加以實施，沿校準 資料點適當配合一曲線而降低R M S錯誤。鏈結校準點之 其化內插與校準技術包含利用一音訊音調加以降低由調變 訊號波動造成之校準錯誤。對於多頻帶接收器，這發明方 法可使校準斜率局部化，進一步降低錯誤。而且，校準資 料可恰當知道可變電壓放大器曲線，降低要得到組件R F 調諧器增益與I F增益放大器値所需之校準點數。類似地 ，如第4 a與4 b中所示，經由內插與外插得到額外之頻 率點並儲存在查尋表中。 在所有預期點皆已從內插與外插校準資料產生後，形 成之查尋表對調諧器操作環境中之各振幅與頻率値最好含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --- 511355 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明說明（7 ) 一 A G C整合器之累積値資料點。當一使用者希望量測對 數據機接收器之輸入R F電力時’即從查尋表讀取對應於 調諧器頻率之AGC整合器累積値a c c，並從上方之方 程式4估算輸入電力。因A G C整合器累加器値從經由數 據機之實際操作特性得到之一値加以計算，查尋表中之値 將在輸入電力計算中反應並補償在諸如增益非線性，頻率 脈動，或溫度效應等特別裝置特性之任何變化。 第5與6圖爲本發明方法產生並使用資料之三度空間 圖形代表。第5圖爲一特定寬頻數據機校準表之一實施例 ，而第6圖爲儲存在寬頻數據機內查尋表之一實例。如在 圖中可看出，第6圖爲第5圖中所示之圖提供一更精細’ 更詳細之表示，其主要是作爲查尋表之框架。當使用者希 望量測對接收器之輸入R F電力時，即從如第5圖中所示 之查尋表讀取對應於調諧器頻率與振幅之A G C整合器累 積器値a c c，並如上所解釋，用以計算一估算輸入R F 電力値。如想要的話，可重新調整查尋表之動態範圍；設 定查尋表之最大與最小値加以接納較大範圍之頻率及/或 振幅値。 * 爲節省數位記憶體，最好將查尋表之値標準化爲8位 元以保存記憶體空間。可使用最大與最小値依照比例調整 所儲存之8位元値爲其實際A G C整合器累積器之値。 結果，發明系統在數位數據機本身不需實施任何計算 。而是，這發明使用一數位解調器中之A G C累積益暫存 器値利用一簡單演算法與一查尋表，利用外部側試儀器產 -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r,裝 訂---------線蠢 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 511355 A7 — _ B7___ 五、發明說明（2 ) 生儲存在數據機中之查尋表資料，加以估算輸入R F電力 。查尋表中之資料最好以來自稀疏校準資料之內插及/或 外插點在外部加以產生並利用一精簡格式（例如，8位元 資料）儲存在數據機中。操作期間，數據機只參考查尋表 中對應於輸入頻率與振幅之資料，取得一相關之A G C整 合器累積器値。然後使用累積器値加以計算接收器之輸入 R F電力。因爲查尋表中之A G C整合器累積器値是從寬 頻數據機裝置中調諧器之真正，故本方法之特定裝置之操 作特性加以實施內插的。因此發明系統不需過多數量之校 準點來產生查尋表資料，利用包含在查尋表中相應於這些 增益非線性，頻率脈動與溫度效應等效應之資料，可補償 在低成本R F調諧器中常發現之這些效應。 應了解的是在實施本發明時可使用此處所說明之本發 明實施例之各種替代方式。預期以下申請專利項目定義本 發明之範圍且由此涵蓋這些申請項目及其對等項目範圍內 之方法與裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------1訂---------線表 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 511355 修正 m t. 六、申請專利範圍 > 附件二：第89120004號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年7月30日修正 修正本有無變更實質#是否准予修l。 1 · 一種估算具有一調諧器與一數據機之寬頻數據機 裝置中輸入電力之估算方法，該數據機含有具一自動增益 控制（A G C )電路的一接收器，該方法包含步驟： 輸入具已知輸入頻率與已知輸入電力位準之眾多校準 訊號至接收器； f 30 在一校準矩陣中記錄一對應於各個該眾多訊號之校·準 點； 連接該校準矩陣中之校準點，產生儲存在一查尋表中 之查尋表値；以及 將查尋表儲存在數據機中，其中，利用該查尋表値計 算輸到接收器之輸入電力。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，記錄步驟 中之校準點爲一 A G C電路中一整合器之累積値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中之查尋表値 爲A G C電路中一整合器之眾多累積値，各個該眾多累積 値與一單頻率及一單振幅符合。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中之記錄步驟 記錄至少選自組群之一作爲校準點，該組群包含校準訊號 之輸入頻率，校準訊號之輸入電力，及A GC電路中一整 合器之一累積値。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中之連接步驟 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 511355 i譬作亡二 I ' ' ' ί · % f; 一 —— — — 一 < ^ _ .................——— ____ 包含校準點間之內插處理。 6 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中，利用一第 一階之方程式實施內插步驟。 7 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中，利用一第 二階之方程式實施內插步驟。 8 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中，利用一音 訊音調實施內插步驟。 9 .如申請專利範圍第5項之方法，其中，利用一已 知可變電壓放大器曲線實施內插步驟。 · 1 0 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中之連接步 驟包含校準點間之內插步驟，且其中之方法更包含校準點 範圍外之外插步驟。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之方法，其中，從相 應於一選取校準頻率之局部振幅，利用線性投影實施外插 步驟。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中，對各 校準頻率重複外插步驟。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中之儲存步 驟將查尋表儲存爲8位元資料。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，其中之儲存 步驟亦儲存頻率與振幅之一最大値與一最小値，其中，利 用該最大與最小値加以按比例調整8位元資米斗。 15·—種估算具有一調諧器與一數據機之寬頻數據 機裝置中輸入電力之估算方法，該數據機具〜備有一自動 ^紙張尺度適用中國國家標& ( CNS ) A4規格( 210X297公釐） ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 511355 修正;補充丨 Α8 Β8 C8 D8 「、申請專利範圍 增益控制（A G 輸入具已知 訊號至接收器； 對應各個該 積値記錄爲校準 在校準點之 施外插，產生儲 將查尋表儲 算輸到接收器之 1 6 ·如申 一第一階之演算 1 7 ·如申 第二階之演算 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 8 .如申 一音訊音調實施 1 9 ·如申 一已知可變電壓 2 0 ·如申 尋表値儲存爲8 2 1 ·如申 步驟亦儲存頻率 用該最大與最小 2 2 · — 種 調準一輸入 C )電路之接收器，該方法包含步驟： 輸入頻率與已知輸入電力位準之眾多校準 眾多校準訊號，將A G C中一整合器之累 矩陣中之一校準點； 間實施內插並從該校準矩陣中之校準點實 存在一查尋表中之查尋表値；以及 存在數據機中，其中，利用該查尋表値計 輸入電力。 請專利範 法實施內 請專利範 法實施內 請專利範 內插步驟 請專利範 放大器曲 請專利範 位元資料 請專利範 與振幅之 値加以按 寬頻數據 訊號之一 圍第1 5項之方法，其中，利用 插步驟。 圍第1 6項之方法，其中，利用 插步驟。 圍第1 5項之方法，其中，利用 〇 圍第1 5項之方法，其中，利用 線實施內插步驟。 圍第1 5項之方法，其中，將查 〇 圍第1 5項之方法，其中之儲存 一最大値與一最小値，其中，利 比例調整8位元資料。 機裝置，包含： 調諧器； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 511355

   A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 連接至調諧器之-數關，具—備有—自動增益控制 記憶體之數據機；以及 之查尋表’查尋表包含將具有已知輸 力位準之眾多校準訊號輸入接收器產 對應各個該眾多校準訊號，將A G c S己錄爲校準矩陣中之一校準點；以及 插並從該校準矩陣中之校準點實施外 AGC)電路及一- 一儲 入頻率與 生之眾多 中一整合 在校準點 插，產生 其中 其中之查 2 4 其中之記 其中5利 存在記憶體 已知輸入電 查尋表値； 器之累積値 之間實施內 查尋表値， ，利用該查 .如申請專 尋表値是以 .如申請專 憶體亦包含 用該最大與 尋表値計算輸到接收器之輸入電力-。 利範圍第2 2項之寬頻數據機裝置， 8位元資料儲存在記憶體中。 利範圍第2 3項之寬頻數據機裝置， 頻率與振幅之一最大値與一最小値， 最小値加以按比例調整8位元資料。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公釐） 4-