TWI420835B - 用於移除經調變音調干擾之方法、裝置、及系統 - Google Patents

用於移除經調變音調干擾之方法、裝置、及系統 Download PDF

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Description

用於移除經調變音調干擾之方法、裝置、及系統 發明領域
本發明一般係有關經調變音調干擾移除技術。
 發明背景
無線網路與無線通信於現今社會中已相當盛行。這也產生了對增強功能性以及更快與更可靠的無線通訊技術之需求。無線通信之難度是由來自，例如但不侷限於，筆記型個人電腦(PC)之高速信號造成的干擾，其造成與諸如，例如，但不侷限於無線區域網路(無線LAN)、無線廣域網路(WWAN)、與/或內嵌於，例如，一行動平台中之其他無線網路的無線裝置之干擾。
例如，於一筆記型電腦中產生之特定信號已被發現是嚴重的射頻干擾(RFI)來源。特別是，用於傳送往返該PC之各種不同部分(例如，介於一處理器與一記憶體)間的資料之計時信號已被發現是電磁干擾(EMI)的來源。
展頻計時是藉由於一小頻率區間上在一基礎時鐘頻率時展延該能量以降低時鐘諧波之平均振幅的一種技術。雖然此技術在降低無線電接收器的干擾上相當有效，但在許多重要情況下仍嫌不足，諸如，例如但不侷限於，小型因數裝置中之一全球定位系統(GPS)。
本發明已提及諸如音調刪除、切口濾波、與調適濾波之目前的音調抑制技術假設該音調干擾信號具有一固定頻率或是緩慢地隨時間改變。其並不利用展頻時鐘諧波之已知結構，而因此最後不需移除靠近該干擾信號之大部分信號能量。
於2007年10月9日頒授予貝特尼等人，並讓渡給英特爾公司之美國專利案編號7,279,989中已說明此由於時鐘諧波產生之RFI問題。該專利案使用一頻率調適程序來揭示時鐘雜訊之減緩。
於2008年4月3日公開由Sreerama等人所申請，並讓渡給英特爾公司之美國專利申請公開案2008/0081586中，揭示降低RFI之系統時鐘的管理。至少一個無線通信RF頻帶之至少一個主動頻道的一頻率範圍可加以識別，該至少一個主動頻道之該頻率範圍與該至少一個時鐘諧波之該頻率範圍間的一重疊部分可加以識別，以及該至少一個時鐘之一基礎頻率受位移來將該至少一個諧波之該頻率範圍移出該至少一個主動頻道之該頻率範圍。
於王陳蘇與Moeness G. Amin發表(1998年一月發行IEEE信號處理之學報第46册、編號1)之一IEEE出版物稱為“展頻通信中之瞬時頻率式干擾刪除技術之效能分析”中，揭示使用開迴圈調適刪除濾波器來減緩直接序列展頻通信。
本發明已確認對改善RFI抑制之需求。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種方法，其包含有下列步驟：判定一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位；估計該干擾諧波之一振幅；以及從一接收信號中消除該干擾諧波。
圖式簡單說明
從以下給定之詳細說明以及本發明之某些實施例的伴隨圖式將可更完整了解本發明，然而，其不應視為將本發明侷限於上述特定實施例中，而是僅用於對本發明之說明與了解。
第1A圖、第1B圖與第1C圖繪示說明本發明之某些實施例的頻率對時間比較圖。
第2圖繪示一根據本發明之某些實施例的系統。
第3圖繪示根據本發明之某些實施例的一展頻時鐘諧波之射頻干擾(RFI)減緩圖。
 較佳實施例之詳細說明
本發明之某些實施例係有關經調變音調干擾移除技術。
某些實施例中，可判定介於一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位，可估算該干擾諧波之一振幅，而該干擾諧波可從一接收信號(例如，一接收之通信信號)中消除。本案亦敘述其他實施例及加以請求專利。
某些實施例中，一相位估計器可判定介於一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位，一振幅估計器可估計該干擾諧波之一振幅，以及一音調抑制器可從一接收信號中消除該干擾諧波。
某些實施例中，一種系統包括一計算平台、一耦合至該計算平台(以及/或者包括於該計算平台中)之無線電收發器、以及一干擾抑制器。該無線電收發器用於發射與接收射頻信號。該干擾抑制器用於追蹤干擾該等射頻信號的一或更多時鐘之基頻中的微小變動量，以及消除或衰減時鐘諧波干擾。該干擾抑制器包括一用以判定介於一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位之相位估計器、一用以估計該干擾諧波之一振幅的振幅估計器、以及一從一接收信號中消除該干擾諧波之音調抑制器。
展頻計時是一種藉由於一小頻率區間上在一基礎時鐘頻率時展延該能量以降低時鐘諧波之該平均振幅的技術。目前音調刪除演算法將展延時鐘諧波視為一寬頻干擾信號而非一時變窄頻干擾信號。音調擊穿可用於根據切除該頻譜之一部分的某些實施例。然而，若取出一大量資料，則會發生信號降級。根據某些實施例，藉由取出該頻譜之一較小部分會有較少的位元錯誤。亦即，根據某些實施例，追蹤可用來取出該頻譜之更小部分，形成較少的位元錯誤。該方式中，展延時鐘諧波視為一時變窄干擾信號。相較於典型的音調抑制技術，此提供一更加改善之結果。
第1A圖繪示根據某些實施例之一展延時鐘諧波光譜圖100。光譜圖100中，頻率顯示於該垂直軸而時間顯示於該水平軸。一干擾展延諧波放大顯示於該時間軸。由於該延展函數之該頻率變動量使用一三角波展延函數而繪示於第1A圖。然而，該觀察頻寬較大時，諸如，例如，使用正交頻分多工器(OFDM)接收器或頻譜分析儀時，該頻率變動量無法觀察到而該能量看似於一小頻率區間上展延。
第1B圖繪示目前某些方法如何使用光譜圖110來嘗試移除該頻帶中之所有能量。光譜圖110中，頻率顯示於該垂直軸而時間顯示於該水平軸，而大小對頻率圖繪示於第1B圖右側繪示之圖形120中的分解圖。
第1B圖對照本發明之某些實施例，其中僅移除真實時變窄干擾信號。該方式中，該資訊承載信號之極少量隨著該干擾信號移除，導致較少的通信錯誤、較高的流通量、以及較大的無線信號範圍。
第1C圖繪示一根據某些實施例之展延時鐘諧波光譜圖130。光譜圖130中，頻率顯示於該垂直軸而時間顯示於該水平軸。光譜圖130繪示介於一參考時鐘諧波之一展延函數(第1C圖中實線所示之三角波)與一接收諧波之一有效展延函數(第1C圖中虛線所示之三角波)間的一相位延遲。
第2圖繪示一根據某些實施例之系統200。系統200包括一時鐘產生器202、一小型因數計算平台204(例如但不侷限於一筆記型電腦平台、一手提型裝置平台、等等)、一數位展頻參考信號206、一相位估計器208、一振幅估計器210、一音調抑制器212、一無線廣域網路(WWAN)基頻214、一射頻(RF)前端216、以及/或者一無線電收發器218(例如，包括一發射器與一接收器之一無線電收發)。某些實施例中，相位估計器208與振幅估計器210包括於以及/或者包含一干擾估計器與/或一干擾追蹤器(例如，追蹤一漂移之某些實施例中)。某些實施例中，相位估計器208、振幅估計器210、以及/或者音調抑制器212包括於以及/或者包含一干擾抑制器。某些實施例中，WWAN基頻214可為任何的無線電基頻與/或任何的數位基頻，並且不會將所有實施例侷限於一WWAN基頻中。某些實施例中，系統200之任何或所有元件可以硬體與/或軟體之任何組合來加以執行。
系統200追蹤干擾時鐘之該基頻中的微小變動量以便更有效消除或衰減時鐘諧波干擾。某些實施例中，相位估計器208判定包括干擾之一信號與一參考時鐘信號間的一相位差。某些實施例中，相位估計器208提供相位追蹤與/或測量。相位估計器208判定介於一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的該相位(例如，該角時間差)。此可根據某些實施例由該展延信號之直接測量來加以完成(例如，需要諸如第2圖之時鐘產生器202與相位估計器208間由虛線繪示之一有線連接)。該時鐘產生器與相位估計器間之一線段不存在的某些實施例中，可產生一參考信號。某些實施例中，相位估計器208藉由使用一人為產生的數位參考信號(例如，來自數位展頻參考信號206)連同一鎖相迴圈來判定該相位。某些實施例中，相位估計器208解調變一干擾諧波來回復，例如，該展延函數之一雜訊、延遲的複製信號，並之後估計一延遲。某些實施例中，相位估計器208使用一調適最小均方誤差(MMSE)估計器來判定該相位。某些實施例中，該展延函數之該型式(例如，鋸齒波、三角波、正弦波、等等)事先已知，以及/或者可加以判定(例如，該MMSE估計之一部份)。某些實施例中，相位估計器208包括與/或包含一時鐘回復電路。某些實施例中，相位估計器208使用任何的硬體與/或軟體實施態樣來估計該相位。
根據某些實施例，相位估計器208判定介於一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位。例如，根據某些實施例，相位估計器208判定介於第1C圖中實線繪示之該週期性展延信號與第1C圖中虛線繪示之調變一干擾諧波的一有效展延信號間之第1C圖繪示的該相位。
根據某些實施例，振幅估計器210估計該干擾諧波之該振幅。某些實施例中，此可，例如，使用一調適濾波器(例如，某些實施例中一單一分接調適濾波器)、與/或使用已知的光譜估計技術來完成。某些實施例中，該振幅可被估計而與該相位無關。某些實施例中，該振幅可連同該相位被估計。
根據某些實施例，音調抑制器212可從經由無線電收發器218接收之一接收信號中，使用可減消除技術、調適消除技術、及/或時變窄頻濾波技術來消除該干擾諧波。
根據本發明之某些實施例(例如，如第2圖所繪示並在此參考說明)，只有真實時變窄干擾信號從該接收信號中移除。該方式中，該資訊承載信號之極少量隨著該干擾信號移除，導致較少的通信錯誤、較高的流通量、以及較大的無線信號範圍。
雖然第2圖中僅繪示一個時鐘產生器，但根據超過一個時鐘產生器之某些實施例，時鐘信號與/或參考信號可包括於執行相位估計之一系統中(例如，該等時鐘信號與/或參考信號之每一個上)。雖然第2圖中僅繪示一個無線電收發器，但根據某些實施例，可包括超過一個無線電收發器。此外，一旦一特定干擾諧波之該相位差回復後，則針對衝擊共享一單一RF前端之其他無線電收發器的其他干擾諧波之該相位差可輕易加以計算。
第3圖繪示根據某些實施例之一圖形300。圖形300於該垂直軸繪示位元誤差比(BER)而於該水平軸繪示雜訊比(Eb/No)。圖形300繪示使用未編碼資料之四相移鍵控(QPSK)調變，具有一正交頻分多工器(OFDM)通信系統之展頻時鐘諧波的RFI減緩的模擬結果。位元誤差比(BER)對雜訊比(Eb/No)曲線是針對共同通道時鐘諧波干擾來繪示。該組合的振幅與相位估計誤差之改變範圍從5%至95%，而曲線係根據某些實施例而產生。如第3圖所繪示，相較先前該音調擊穿方法技術之狀態，BER可由相當於二階的大小來改善。此改善措施係由於事實上根據某些實施例信號能量之一更低準位已被移除。
根據某些實施例，由於，例如，延伸無線電範圍、需達到一給定範圍之最小功率、於一給定範圍增加流通量、以及/或者增加可共存於一給定的空間位置而不彼此干擾之無線平台的數量，多重無線電計算平台相較於習知系統已改善了效能。根據某些實施例，射頻干擾(RFI)對無線電效能具有一較低衝擊。
雖然本文已說明某些實施例以一特定方式來執行，但根據某些實施例可不需要該等特定的實施態樣。例如，雖然某些實施例已參照一三角波來說明，但應注意某些實施例可參照其他任何類型的展延函數(例如，某些實施例中，可用一正弦波、一鋸齒波、其他任何類型的波形、等等)來加以執行。
雖然某些實施例已參照特定的實施態樣來說明，但根據某些實施例可有其他實施態樣。此外，圖式中繪示與/或本文說明之電路元件或其他特徵的安排與/或順序不需以繪示與說明之該特定方式來安排。根據某些實施例可有其他許多的安排。
圖形顯示之每一系統中，某些實例之該等每一元件可具有一相同參考數字或一不同參考數字來說明該等代表元件可為不同與/或相同。然而，一元件可有彈性足以具有不同的實施態樣並與本文顯示或說明之該等系統的某些或所有元件共同運作。該等圖形中顯示之各種不同元件可為相同或不同。其中某個參照為一第一元件而其稱為一第二元件是可隨意組合的。
下列說明與申請專利範圍中，可使用該等術語“耦合，，與“連接”，以及其衍生名詞。應了解該等術語彼此間並不意欲視為同義詞。而是，於特定實施例中，“連接”可用於表示兩個或更多元件直接以實體或電氣方式彼此接觸。“耦合”可表示兩個或更多元件直接以實體或電氣方式接觸。然而，“耦合”亦可表示兩個或更多元件彼此不直接接觸，但仍彼此協力操作或互動。
本文中之一演算法通常視為導致一所欲結果之一有條理的動作或操作序列。該等操作包括實體數量之實體操縱。通常，雖非必要，但該等數量採用能夠儲存、轉移、組合、比較、以及以其他方式操縱之電氣或磁性信號的格式。有時其證明是便利的，主要係針對共同使用之原因，來將該等信號參照為位元、數值、元件、符號、字元、項目、數字等等。然而，應了解該等所有以及類似項目與該等適當的實體數量相關聯並且僅為適用該等數量之便利標記。
某些實施例可以硬體、韌體、與軟體其中之一或一組合來加以執行。某些實施例亦可作為儲存於一機器可讀媒體中之指令來加以執行，該等指令可由一計算平台來讀取與執行以實施本文說明之該等操作。一機器可讀媒體可包括用以儲存或發射可由一機器(例如，一電腦)讀取之型式的資訊之任何機構。例如，一機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快取記憶體裝置；電氣、光學、聲學或其他型式的傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號、發射與/或接收信號之介面、等等)、以及其他信號。
一實施例為本發明之一實施態樣或範例。於說明書中參照為“一實施例”、“某一實施例”、“某些實施例”、或“其他實施例”，表示相關該等實施例說明之一特定特徵、架構、或特性包括於本發明之至少某些實施例中，但不需包括於所有實施例中。該等各種不同表示法“一實施例”、“某一實施例”、或“某些實施例”不需皆參照為相同實施例。
並非本文說明與繪示之所有構件、特徵、架構、特性、等等皆需包括於一特定實施例或某些實施例中。例如，若該規格陳述一構件、特徵、架構、或特性“可”、“可能”、“能夠”或“可以”包括在內，則該特定構件、特徵、架構、或特性可不需包括在內。若該規格或申請專利範圍參照為“一”或“一個”元件，則不表示僅有一個該元件。若該規格或申請專利範圍參照為“一額外”元件，則此並不排除會有超過一個該額外元件。
雖然流程圖與/或狀態圖可用於本文中來說明實施例，但本發明並不侷限於本文中之該等圖形或對應說明。例如，流程不需經過本文說明與繪示之每一繪示方塊或狀態或以完全相同的順序進行。
本發明並不侷限於本文列出之該等特定細節。的確，具有本揭示內容之優點的業界熟於此技者將體認，於本發明之範疇中，可完成前述說明與圖式之許多其他變化型態。因此，下列申請專利範圍包括對本發明所作而闡明本發明之範疇的任何改良。
100、130．．．展延時鐘諧波光譜圖
110．．．光譜圖
120、300．．．圖形
200．．．系統
202．．．時鐘產生器
204．．．小型因數計算平台
206．．．數位展頻參考信號
208．．．相位估計器
210．．．振幅估計器
212．．．音調抑制器
214．．．無線廣域網路(WWAN)基頻
216．．．射頻(RF)前端
218．．．無線電收發器
第1A圖、第1B圖與第1C圖繪示說明本發明之某些實施例的頻率對時間比較圖。
第2圖繪示一根據本發明之某些實施例的系統。
第3圖繪示根據本發明之某些實施例的一展頻時鐘諧波之射頻干擾(RFI)減緩圖。
200‧‧‧系統
202‧‧‧時鐘產生器
204‧‧‧小型因數計算平台
206‧‧‧數位展頻參考信號
208‧‧‧相位估計器
210‧‧‧振幅估計器
212‧‧‧音調抑制器
214‧‧‧無線廣域網路(WWAN)基頻
216‧‧‧射頻(RF)前端
218‧‧‧無線電收發器

Claims (29)

  1. 一種用於移除經調變音調干擾之方法，其包含有下列步驟：判定一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位；估計該干擾諧波之一振幅；以及基於該相位及該振幅而從一接收信號中消除該干擾諧波。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該判定步驟使用該週期性展延信號之直接測量來加以執行。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包含產生一數位參考信號，其中該判定步驟使用所產生之該數位參考信號來加以執行。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包含估計一均方誤差，其中該判定步驟使用該估計之均方誤差來加以執行。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包含判定該週期性展延信號之一型式。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該估計步驟與該判定步驟各自獨立執行。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該估計步驟與該判定步驟結合來執行。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該消除步驟使用可減消除技術、調適消除技術、調適濾波技術、及/或時 變窄頻濾波技術來加以執行。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該消除步驟從該接收信號中僅移除一真實時變窄干擾信號。
  10. 一種用於移除經調變音調干擾之裝置，其包含有：用以判定一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位之一相位估計器；用以估計該干擾諧波之一振幅的一振幅估計器；以及用以基於該相位及該振幅而從一接收信號中消除該干擾諧波之一音調抑制器。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該相位估計器係用以使用該週期性展延信號之直接測量來判定該相位。
  12. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該相位估計器係用以進一步產生一數位參考信號並使用該產生之數位參考信號來判定該相位。
  13. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該相位估計器係用以進一步估計一均方誤差並使用該估計之均方誤差來判定該相位。
  14. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該相位估計器係用以進一步判定該週期性展延信號之一型式。
  15. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該振幅估計器係用以與該相位估計器相獨立地估計該振幅以判定該相位。
  16. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該振幅估計器係用以與該相位估計器結合來估計該振幅以判定該相位。
  17. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該振幅估計器為一 調適濾波器。
  18. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該音調抑制器係用以使用可減消除技術、調適消除技術、調適濾波技術、及/或時變窄頻濾波技術。
  19. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該音調抑制器係用以從該接收信號中僅移除一真實時變窄干擾信號。
  20. 一種用於移除經調變音調干擾之系統，其包含有：一計算平台；耦合至該計算平台以發射及接收射頻信號之一無線電收發器；以及一干擾抑制器，其用於追蹤干擾該等射頻信號的一或更多時鐘之基頻中的微小變動量，以及消除或衰減時鐘諧波干擾，該干擾抑制器包含有：用以判定一週期性展延信號與調變一干擾諧波之一有效展延信號間的一相位之一相位估計器；用以估計該干擾諧波之一振幅的一振幅估計器；以及用以基於該相位及該振幅而從接收信號中消除該干擾諧波之一音調抑制器。
  21. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該相位估計器係用以使用該週期性展延信號之直接測量來判定該相位。
  22. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該相位估計器係用以進一步產生一數位參考信號並使用該產生之數位參考信號來判定該相位。
  23. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該相位估計器係用 以進一步估計一均方誤差並使用該估計之均方誤差來判定該相位。
  24. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該相位估計器係用以進一步判定該週期性展延信號之一型式。
  25. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該振幅估計器係用以與該相位估計器相獨立地估計該振幅以判定該相位。
  26. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該振幅估計器係用以與該相位估計器結合來估計該振幅以判定該相位。
  27. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該振幅估計器為一調適濾波器。
  28. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該音調抑制器係用以使用可減消除技術、調適消除技術、調適濾波技術、及/或時變窄頻濾波技術。
  29. 如申請專利範圍第20項之系統，其中該音調抑制器係用以從該接收信號中僅移除一真實時變窄干擾信號。
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