TWI495280B - 無線通訊裝置及其之無線通訊方法 - Google Patents

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Description

無線通訊裝置及其之無線通訊方法
本發明係主張關於2012年09月12日申請之韓國專利案號No.10-2012-0101208之優先權。藉以引用的方式併入本文用作參考。
本發明係關於一種無線通訊裝置，特別是，一種無線通訊裝置可依據一無線信號收發狀態之相關性(correlation)來設定無線通訊環境、以及其無線通訊方法。
一般而言，在一種分時多工(time-division duplex,TDD)法的無線通訊系統中，其中相同的頻率在進行信號傳輸與信號接收時係被時間分隔(time-division)，一傳輸/接收天線開關(後文經將稱之為‘TRAS’)，其在一高功率射頻(high-power RF)傳輸信號和一低功率射頻接收信號之間執行一切換功能，該傳輸/接收天線在一傳輸模式下關閉導入至一接收端之低功率雜訊放大器(low noise amplifier,LNA)的傳輸功率以保護低功率雜訊放大器；以及在一接收模式下降低從一傳輸端導入的雜訊以防止降低接收敏感性。
圖1係根據相關技術，繪示一無線通訊裝置的方塊圖。
參考圖1，該無線通訊裝置包含：開關10、一低功率放大器(LNA)20、一無線信號接收單元30、一無線信號傳輸單元40、一功率放大器(PA)50、以及一控制單元60。
根據相關技術，如上述說明配置的無線通訊裝置之操作，將於下文中詳細說明。
首先，透過一天線所接收的一接收信號係透過開關10而輸入至一無線通訊模組。該無線通訊模組可包含：低功率放大器20、無線信 號接收單元30、無線信號傳輸單元40、功率放大器50，以及控制單元60。
在此時，在該接收信號輸入至低功率放大器20之後，接收信號透過無線信號接收器30而被解調變(demodulated)。
再者，根據該接收信號的一準位(level)，自無線信號接收器30產生一自動增益控制(auto gain control,AGC)電壓。因為該產生的自動增益控制電壓被回饋至一無線信號接收端的一差分放大器(differential amplifier)，所以不管輸入至低功率放大器20之接收信號的位準如何，將產生一具有預定準位的中頻(intermediate frequency,IF)信號。
再者，無線信號傳輸單元40產生一傳輸信號。該傳輸信號藉由功率放大器50被放大到一預定的傳輸功率，接著，透過開關而被轉移至天線。
該傳輸信號的傳輸功率係固定在一預定值。此外，該傳輸功率可被使用者改變。
在此同時，當該接收信號的準位為「高」，其表示目前的通訊環境與其他設備間的情況良好。在此情況下，即使設定不太高的傳輸功率，在傳輸信號的傳輸程序中也不會發生問題。
然而，根據相關技術的無線通訊裝置，不管接收信號的準位如何，傳輸功率係為固定值，因此功率放大器的功率消耗將為增加。
此外，當該傳輸信號的傳輸功率為「高」時，由於諧波成分(harmonic components)的產生，射頻干擾(radio interference)可發生於電子設備之間，且不良的影響將顯現在EMI的標準上。
實施例提供一種無線通訊裝置，其可辨識一無線信號的接收準位，以設定一與接收準位相互作用的傳輸準位；以及其無線通訊方法。
再者，實施例提供一種無線通訊裝置，其可根據無線通訊環境來降低功率消耗，並藉由變化一無線信號的傳輸準位，使對於其他裝置的射頻干擾降至最低；以及其無線通訊方法。
可於所建議之實施例來完成的技術工作並非限定於上述的限制，對於習知此技藝者，其他未提及的技術工作亦為顯而易知。
根據一實施例，其提供一種無線通訊裝置。該無線通訊裝置 包含：一天線，用以接收或傳輸一信號；一接收單元，用以對透過天線所接收的接收信號進行解調變；一傳輸單元，用以產生一將透過天線傳輸的傳輸信號；以及一控制單元，用以判斷透過天線所接收之接收信號的強度，以根據該接收信號的強度設定傳輸信號的強度。
該控制單元使用一透過該接收單元所輸出的自動增益控制電壓，以判斷該接收信號的強度。
該無線通訊裝置更包含一類比轉數位(analog-to-digital)轉換器，用以接收透過該接收單元所輸出之自動增益控制電壓、轉換所接收的自動增益控制電壓為一數位信號、並轉移該數位信號至該控制單元。
該控制單元設定該傳輸單元的強度，其與接收信號的強度成反比。
該傳輸單元更包含一功率放大器，用以根據透過該控制單元設定的傳輸強度來放大該傳輸信號。
該無線通訊裝置更包含一數位轉類比(digital-to-analog)轉換器，其配置在該功率放大器與該控制單元之間，用以轉換有關透過該控制單元輸出之傳輸信號的信號強度資訊成為一類比信號，並且轉移該類比信號至該功率放大器。
該無線通訊裝置更包含一開關，用以輸出透過天線所接收的接收信號至該接收單元，或者，根據該控制單元之一控制信號，用以輸出透過該傳輸單元所產生的傳輸信號。
根據一實施例，其提供一無線通訊裝置之無線通訊方法。該無線通訊方法包含：透過一天線，接收從一外部傳輸來的一接收信號；判斷該接收信號的強度；根據該接收信號的判斷強度，設定一傳輸信號的強度以傳輸至外部；以及透過該天線，傳輸對應該傳輸信號之設定強度的一傳輸信號。
該接收信號的強度判斷包含：辨識一接收信號的自動增益控制電壓。
該傳輸信號的強度設定包含：設定與該接收信號強度成反比的傳輸信號強度。
該無線通訊方法更包含：根據該設定強度放大該傳輸信號。
如上述說明，根據實施例，在配置有無線通訊模組的裝置中，於通訊環境下之傳輸信號的強度係被辨識且與該接收信號強度交互變化。所以由於傳輸信號的放大使得功率消耗可被降低，並且作用在其他裝置的射頻干涉也可有效降低。
10‧‧‧開關
20‧‧‧低功率放大器
30‧‧‧無線信號接收單元
40‧‧‧無線信號傳輸單元
50‧‧‧功率放大器
60‧‧‧控制單元
100‧‧‧無線通訊裝置
110‧‧‧開關
120‧‧‧低雜訊放大器
130‧‧‧射頻信號接收單元
140‧‧‧類比轉數位轉換單元
150‧‧‧射頻信號傳輸單元
160‧‧‧功率放大器
170‧‧‧數位轉類比轉換單元
180‧‧‧控制單元
S101~S114‧‧‧步驟
圖1係根據相關技術繪示一無線通訊裝置之方塊圖， 圖2係根據實施例繪示一無線通訊裝置之方塊圖；以及 圖3係根據實施例繪示一無線通訊方法的流程圖。
在下文中，一較佳的實施例將參考配合圖式詳細說明之。
根據實施例之一無線通訊裝置可為一終端設備。該終端設備可包含：一行動電話、一智慧型手機、一膝上型電腦、一數位廣播接收器、個人數位助理(PDA,Personal Digital Assistants)、多媒體撥放器(PMP,Portable Multimedia Player)或一導航裝置。
然而，透過實施例，凡熟知本技藝者可容易理解，本揭示例結構亦適用於如一數位電視機或一桌上型電腦之終端設備。
較佳的，該無線通訊裝置可包含：一行動通訊裝置、一行動電話、一具有無線通訊功能之個人數位助理(PDA)、一具有無線通訊功能之可攜式電腦、一具有無線通訊功能之遊戲機、一具有無線通訊功能之音訊儲存與播放裝置，以及一用以提供無線網際網路存取的網際網路裝置。此外，該無線通訊裝置可包含一使用分頻雙工(frequency division duplex,FDD)的無線通訊裝置。
圖2係根據實施例繪示一無線通訊裝置的方塊圖。
參考圖2，無線通訊裝置100包含：一開關110、一低雜訊放大器(low noise amplifier,LNA)120、一射頻信號接收單元130、一類比轉數位轉換(ADC)單元140、一射頻信號傳輸單元150、一功率放大器(PA)160、一數位轉類比轉換單元170、以及一控制單元180。
開關110包含一端點與一天線連接，以及另一端點與低雜訊放大器120或功率放大器160連接。
開關110在一射頻信號接收環境下，輸出透過該天線所接收的一信號至低雜訊放大器120。
再者，一射頻信號傳輸環境下，開關110與功率放大器160連接，並輸出經由功率放大器160放大的一傳輸信號至該天線。
開關110可為一循環器(circulator)，但本實施例並非限定於此。
所以，開關110允許該天線與低雜訊放大器120和功率放大器160電性結合。
開關110可為一3-埠(port)或4-埠的被動非交互(non-reciprocal)元件，其將輸入至第一埠的一信號輸出至第二埠，並且將輸入至第二埠的一信號輸出至第三埠。
也就是，開關110的第一埠與功率放大器160連接，第二埠與該天線連接，以及第三埠與低雜訊放大器120連接，所以從功率放大器160輸入的一傳輸信號，其被輸出至與第二埠電性結合的天線，以及從該天線輸入至第二埠之一接收信號，其被輸出至與第二埠電性連接的低雜訊放大器120。
低雜訊放大器120接收透過開關110所輸出的接收信號，然後，放大該接收信號並同時抑制包含在該接收信號的雜訊分量。
射頻訊號接收單元130將自低雜訊放大器120輸出的接收信號解調變。
在本例中，低雜訊放大器120可為構成射頻信號接收單元130的其中之一元件。也就是，低雜訊放大器120可被包含在射頻信號接收單元130中。
射頻信號接收單元130將透過該天線接收的信號降頻轉換(frequency-down-converts)，以輸出一基頻(baseband)信號。
為此目的，射頻信號接收單元130可包含：低雜訊放大器120、一低通濾波器、一混波器(mixer)、以及一鎖相迴路電路，且當使用中頻(IF)時，其更可包含：一中頻帶通濾波器、一中頻混波器、以及一中頻鎖相迴路電路。
再者，射頻信號接收單元130更可包含：一數據機(modem) 以及一類比轉數位轉換器，用以解碼及解調變。
該帶通濾波器過濾在低雜訊放大器120放大過程中所產生的一混合信號，以使得在一期望頻帶的信號從該帶通濾波器中通過。
該混波器將自該帶通濾波器輸入的信號與來自該鎖相迴路電路的一載頻信號的兩信號混合，以執行降頻轉換，使得一中頻信號或一基頻信號輸出。
當輸出中頻信號時，該中頻混波器將中頻信號降頻轉換為一基頻信號，並輸出該基頻信號。
類比轉數位轉換單元接收自射頻信號接收單元130所提供的一自動增益控制電壓，然後轉換該自動增益控制電壓成為一數位信號。
射頻信號傳輸單元150將一基頻信號降頻轉換為一射頻信號，並轉移該射頻信號至天線。功率放大器160可被包含在射頻信號傳輸單元150內。
在本例中，射頻信號傳輸單元150可包含：一數據機、一數位轉類比轉換器用以解碼及解調變、一功率放大器、一帶通濾波器、一混波器、以及一鎖相迴路電路用以升頻轉換(frequency up-conversion)。當一中頻(IF)被使用時，射頻信號傳輸單元150可更包含：一中頻帶通濾波器、一中頻混波器，以及一中頻鎖相迴路電路。一基頻信號藉由該中頻混波器被升頻轉換為一中頻信號，並且該中頻信號通過該中頻帶通濾波器。
該混波器將自該中頻帶通濾波器所輸入的中頻信號與自該鎖相迴路電路所提供的一載波信號混合，以執行升頻轉換，因此輸出一傳輸信號。該傳輸信號通過該帶通濾波器以移除雜訊。
功率放大器160充分放大該傳輸信號，並傳送將該放大後的信號至天線。
數位轉類比轉換單元170接收關於產生自控制單元180之一傳輸功率資訊(將於下文中描述)，並根據該資訊產生一類比信號，並轉移該類比信號至功率放大器160。
控制單元180控制無線通訊裝置100所有的操作。
特別的是，控制單元180在一無線傳輸環境下，設定關於該傳輸信號之傳輸功率(其在傳輸準位、輸出強度，以及放大強度具有相同意 義)。
也就是說，控制單元180辨識透過射頻信號接收單元130所接收到之接收信號的位準。
為此目的，控制單元180接收已透過類比轉數位轉換單元140轉換為一數位信號之自動增益控制(AGC)電壓，並且根據該自動增益控制電壓在該接收環境下判斷電場強度。
然後，控制單元180設定傳輸功率，該傳輸功率也就是根據已判斷之電場的強度，而透過射頻信號傳輸單元150傳送出之傳輸信號的傳輸強度。而在此的電場強度也就是接收信號的強度。
該設定的傳輸功率或傳輸強度係指功率放大器160放大傳輸信號之一放大位準。
也就是，控制單元180設定與接收信號強度有互相影響之傳輸信號強度。
舉例而言，當該接收信號的強度為「強」時(也就是，具有高準位)，控制單元180根據該強度，降低該傳輸信號的強度。
再者，當該接收信號的強度為「弱」時(也就是，具有低準位)，控制單元180增加該傳輸信號的強度。
換言之，當該接收信號因不良的通訊環境造成強度變弱時，控制單元180增加傳輸信號的強度，以使得其他裝置可正常接收傳輸信號。
再者，當目前通訊還境良好，接收信號具有高強度時，由於該傳輸信號可被其他裝置正常接收，即使傳輸信號強度弱，控制單元180仍降低傳輸信號的強度。
在此同時，控制單元180可根據自動增益控制電壓的準位來決定接收信號強度。
如一在本實施例中之自動增益控制系統範例，一逆向動作的自動增益控制系統將說明如下，其中對於無線通訊的正常電場之一自動增益控制電壓為5，且該接收信號的強度隨著自動增益控制(AGC)值的降低而增加。
當傳輸信號的強度被區分為1至6，且輸入的自動增益控制電壓大於5，其代表該接收信號的強度是弱的，所以控制單元180設定傳輸 信號強度為6。
當該自動增益控制電壓小於1時，其代表該接收信號的強度是強的，所以控制單元180設定傳輸信號強度為1。
如上述說明，根據實施例，在配置有無線通訊模組的裝置中，於通訊環境下之傳輸信號的強度係被辨識且與該接收信號強度交互變化。所以由於傳輸信號的放大使得功率消耗可被降低，並且作用在其他裝置的射頻干涉也可有效降低。
圖3係根據實施例，繪示一無線通訊方法之步驟流程圖。
參考圖3，在步驟S101中，控制單元180讀出透過類比轉數位轉換單元140所輸入的一自動增益控制電壓值以辨識一接收信號的強度。
在步驟S102中，控制單元180判斷所讀取的自動增益控制電壓是否大於5。
在步驟S103中，當在步驟S102中的自動增益控制電壓大於5時，控制單元180判斷目前通訊環境為「不良」，並因此設定該傳輸信號的強度為6。
在步驟S104中，當在步驟S102中的自動增益控制電壓未大於5時，控制單元180判斷該自動增益控制電壓值是否大於4。
在步驟S105中，假如在步驟S104中的自動增益控制電壓大於4時，控制單元180設定該傳輸信號的強度至5。
相反的，在步驟S106，當在步驟S104中的自動增益控制電壓未大於4時，控制單元180判斷該自動增益控制電壓是否大於3。
在步驟S107中，假如在步驟S106中的自動增益控制電壓大於3時，控制單元180設定傳輸信號的強度為4。
在步驟S108中，假如在步驟S106中的自動增益控制電壓未大於3時，控制單元180設定傳輸信號的強度為2。
在步驟S109中，假如在步驟S108中的自動增益控制電壓大於2時，控制單元180設定傳輸信號的強度為3。
相反的，在步驟S110中，假如在步驟S108的自動增益控制電壓未大於2時，控制單元180設定傳輸信號的強度為1。
在步驟S111中，假如在步驟S110中的自動增益控制電壓大於1時，控制單元180設定傳輸信號的強度為2。
在步驟S112中，假如在步驟S110中的自動增益控制電壓小於1時，控制單元180設定傳輸信號的強度為1。
在步驟S113中，控制單元180輸出一傳輸輸出開啟信號(transmission output switch-on signal)至開關110，以使得天線與功率放大器160連接。
接著，在步驟S114中，控制單元180根據傳輸信號的強度設定，來允許該傳輸信號被放大，並且透過天線，傳輸該放大後的傳輸信號至其他裝置。
根據實施例，在配置有無線通訊模組的裝置中，於通訊環境下之傳輸信號的強度係被辨識且與該接收信號強度交互變化。所以由於傳輸信號的放大使得功率消耗可被降低，並且作用在其他裝置的射頻干涉也可有效降低。
本說明書中提及的「一實施例」、「實施例」、「範例實施例」等任何引用，意味著本發明之至少一實施例中包含關於該實施例的一特定特徵、結構、或特色。此類用語出現在文中多處，但不必然要參考相同的實施例。再者，當一特定特徵、結構、或特色的描述與任何實施例有關時，可認為是在熟習此技藝者的知識範圍中利用如此的特徵、結構、或特色與其他實施例連結。
儘管參考許多說明性實施例來描述實施例，應理解的是，其他眾多的修改和實施例可被落入本發明之原理的精神與範疇中的熟習此技藝者所設計出。尤其是，在本發明、圖示、和所附申請專利範圍的範疇內，主張組合配置的零件及/或配置的各樣變化和修改是可能的。除了零件及/或配置的變化和修改，對熟習此技藝者而言，替代用途亦將顯見。
100‧‧‧無線通訊裝置
110‧‧‧開關
120‧‧‧低雜訊放大器
130‧‧‧射頻信號接收單元
140‧‧‧類比轉數位轉換單元
150‧‧‧射頻信號傳輸單元
160‧‧‧功率放大器
170‧‧‧數位轉類比轉換單元
180‧‧‧控制單元

Claims (11)

  1. 一種無線通訊裝置，包含：一天線，用以接收自外部傳輸來的一接收信號以及用以傳送一傳輸信號至外部；一接收單元，用以將透過該天線所接收的該接收信號解調變；一傳輸單元，用以產生將透過該天線而被傳輸的該傳輸信號；一控制單元，用以判斷透過該天線所接收之該接收信號之強度以根據該接收信號的強度設定該傳輸信號的強度；以及一功率放大器，用以根據透過該控制單元設定的傳輸強度來放大該傳輸信號，其中該傳輸信號的強度當該接收信號的強度減弱時增強，以及該傳輸信號的強度當該接收信號的強度增強時減弱。
  2. 如專利申請範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中該控制單元藉由使用一自該接收單元所輸出之一自動增益控制電壓來判斷該接收信號的強度。
  3. 如專利申請範圍第2項所述之無線通訊裝置，更包含：一類比轉數位轉換單元，用以接收透過該接收單元所輸出的該自動增益控制電壓、轉換該接收的自動增益控制 電壓成為一數位信號、以及轉移該數位信號至該控制單元。
  4. 如專利申請範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中該控制單元將該傳輸單元的強度設定成與該接收信號的強度成反比。
  5. 如專利申請範圍第1項所述之無線通訊裝置，其中該控制單元被配置用來設定該傳輸信號的該傳輸強度在一無線傳輸環境下。
  6. 如專利申請範圍第1項所述之無線通訊裝置，更包含：一數位轉類比轉換單元，配置在該功率放大器和該控制單元之間，用以將透過該控制單元所輸出之該傳輸信號之強度的資訊轉換成為一類比信號，並轉移該類比信號至該功率放大器。
  7. 如專利申請範圍第1項所述之無線通訊裝置，更包含：一開關，用以將透過該天線所接收的該接收信號輸出至該接收單元、或用以根據該控制單元的一控制信號，輸出透過該傳輸單元所產生的該傳輸信號。
  8. 一種無線通訊裝置的無線通訊方法，該無線通訊方法包含：透過一天線，接收自外部傳輸來的一接收信號；判斷該接收信號的強度； 根據該接收信號所判斷的強度，設定傳輸至外部之一傳輸信號的強度；以及透過天線，傳送對應該傳輸信號之一設定強度的一傳輸信號，其中該傳輸信號的強度當該接收信號的強度減弱時增強，以及該傳輸信號的強度當該接收信號的強度增強時減弱。
  9. 如專利申請範圍第8項所述之無線通訊方法，其中該接收信號的強度之判斷包含：辨識該接收信號的一自動增益控制電壓。
  10. 如專利申請範圍第8項所述之無線通訊方法，其中該傳輸信號的該傳輸強度被設定在一無線傳輸環境下。
  11. 如專利申請範圍第8項所述之無線通訊方法，更包含：根據該設定強度放大該傳輸信號。
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