TWI677198B - 可依據信號干擾比決定是否捨棄同相/正交相不匹配補償參數的接收電路 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種傳收器中的接收電路,其包含:一校正電路,設置成依據一同相偵測信號與一正交相偵測信號進行一同相/正交相不匹配校正運作,以產生一個或多個補償參數;一參數儲存電路;一干擾偵測電路,設置成依據該同相偵測信號與該正交相偵測信號,產生一信號干擾比估算值;以及一接收端控制電路,設置成依據該信號干擾比估算值來判斷是否要捨棄該一個或多個補償參數,其中,只有在該信號干擾比估算值超過一預定臨界值的情況下,該接收端控制電路才會把該一個或多個補償參數儲存至該參數儲存電路中。
Description
本發明涉及傳收器(transceiver),尤指一種可依據信號干擾比決定是否捨棄同相/正交相不匹配補償參數的接收電路。
在許多無線通信裝置的接收電路中,同相信號(in-phase signal,簡稱I信號)與正交相信號(quadrature signal,簡稱Q信號)兩者間常會存在增益不匹配(gain mismatch)和/或相位不匹配(phase mismatch)的情況,也就是所謂的同相/正交相不匹配(I/Q mismatch)。
同相/正交相不匹配的情況會產生鏡像頻率干擾(mirror frequency interference),導致接收電路的訊噪比(signal-to-noise ratio,SNR)下降,進而降低整體系統的資料傳輸量(throughput)。
有鑑於此,如何有效改善接收電路中的同相/正交相不匹配的情況,實為有待解決的問題。
本說明書提供一種傳收器中的接收電路的實施例,其包含:一校正電路,設置成依據一同相偵測信號與一正交相偵測信號進行一同相/正交相不匹配校正運作,以產生一個或多個補償參數;一參數儲存電路;一干擾偵測電路,設置成依據該同相偵測信號與該正交相偵測信號,產生一信號干擾比估算值;以及一接收端控制電路,耦
接於該校正電路、該參數儲存電路、與該干擾偵測電路,並設置成依據該信號干擾比估算值來判斷是否要捨棄該一個或多個補償參數,其中,只有在該信號干擾比估算值超過一預定臨界值的情況下,該接收端控制電路才會把該一個或多個補償參數儲存至該參數儲存電路中。
上述實施例的優點之一,是依據信號干擾比估算值來決定是否保留校正電路所產生的補償參數,可避免在受到干擾影響的情況下所產生的補償參數被使用在後續的正常運作中,所以能更有效降低接收電路的同相/正交相不匹配程度。
上述實施例的另一優點,是可改善接收電路的訊噪比,所以能夠提升傳收器的整體資料傳輸量。
本發明的其他優點將搭配以下的說明和圖式進行更詳細的解說。
100‧‧‧傳收器(transceiver)
102‧‧‧接收天線(receiving antenna)
104‧‧‧傳送天線(transmitting antenna)
110‧‧‧接收電路(receiver circuit)
111‧‧‧類比信號處理電路(analog signal processing circuit)
112‧‧‧同相信號處理電路(in-phase signal processing circuit)
113‧‧‧正交相信號處理電路(quadrature signal processing circuit)
114‧‧‧校正電路(calibration circuit)
115‧‧‧參數儲存電路(parameter storage circuit)
116‧‧‧干擾偵測電路(interference detection circuit)
117‧‧‧接收端控制電路(receiver control circuit)
120‧‧‧傳送電路(transmitter circuit)
210‧‧‧時域信號強度估算電路(time-domain signal power estimation
circuit)
220‧‧‧第一頻域信號強度估算電路(first frequency-domain signal power estimation circuit)
230‧‧‧第二頻域信號強度估算電路(second frequency-domain signal power estimation circuit)
240‧‧‧信號干擾比估算電路(signal-to-interference ratio estimation circuit)
DI‧‧‧同相偵測信號(in-phase detection signal)
DQ‧‧‧正交相偵測信號(quadrature detection signal)
IQK‧‧‧補償參數(compensation parameter)
SIR‧‧‧信號干擾比估算值(estimated signal-to-interference ratio)
Rx‧‧‧接收信號(received signal)
Tx‧‧‧傳送信號(transmission signal)
Tst‧‧‧預定信號(predetermined signal)
圖1為本發明一實施例的傳收器簡化後的功能方塊圖。
圖2為圖1中的干擾偵測電路的一實施例簡化後的功能方塊圖。
圖3為圖1中的干擾偵測電路的另一實施例簡化後的功能方塊圖。
以下將配合相關圖式來說明本發明的實施例。在圖式中,相同的標號表示相同或類似的元件或方法流程。
圖1為本發明一實施例的傳收器100簡化後的功能方塊圖。傳收器100包含一接收電路110與一傳送電路120。在正常運作時,接收電路110可處理接收天線102傳來的接收信號Rx,傳送電路120則可產生要透過傳送天線104傳送出去的傳送信號Tx。
在進行正常運作之前,接收電路110會進行同相/正交相不匹配校正程序,以消除或減輕接收電路110中的同相/正交相不匹配情況。
如圖1所示,本實施例中的接收電路110包含一類比信號處理電路111、一同相信號處理電路112、一正交相信號處理電路113、一校
正電路114、一參數儲存電路115、一干擾偵測電路116、以及一接收端控制電路117。
類比信號處理電路111設置成處理接收天線102所接收到的信號。同相信號處理電路112耦接於類比信號處理電路111,並設置成依據類比信號處理電路111輸出的信號產生一同相偵測信號DI。正交相信號處理電路113耦接於類比信號處理電路111,並設置成依據類比信號處理電路111輸出的信號產生一正交相偵測信號DQ。
校正電路114耦接於同相信號處理電路112與正交相信號處理電路113,並設置成依據同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ進行一同相/正交相不匹配校正運作,以產生一個或多個補償參數IQK。
例如,校正電路114可依據同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ,計算出因同相/正交相不匹配所造成的鏡像頻率成分(image frequency component)的功率大小,並執行各種合適的校正演算法來調整校正電路114中的相關補償係數,和/或類比信號處理電路111中的相關放大器(未繪示於圖中)的增益值,以將前述的鏡像頻率成分的功率極小化。當校正電路114將前述的鏡像頻率成分的功率降到極小值時,便完成當前的同相/正交相不匹配校正運作。此時,校正電路114可將獲得的補償係數和/或相關放大器的增益值,以適當的資料格式輸出成前述的一個或多個補償參數IQK。
干擾偵測電路116耦接於同相信號處理電路112與正交相信號處理電路113,並設置成依據同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ進行一干擾偵測(interference detection)運作,以產生與傳收器100當前環境中的干擾程度相對應的一信號干擾比估算值SIR。
前述干擾偵測電路116產生信號干擾比估算值SIR的運作,會與校正電路114產生前述一個或多個補償參數IQK的運作同時進行。
接收端控制電路117耦接於校正電路114、參數儲存電路115、與干擾偵測電路116,並設置成依據干擾偵測電路116當前運作所產生的
信號干擾比估算值SIR,來判斷是否要捨棄校正電路114當前運作所產生的補償參數IQK。在運作時,接收端控制電路117可將干擾偵測電路116產生的信號干擾比估算值SIR與一預定臨界值進行比較,以判斷出傳收器100當前環境中的干擾程度高低。
在本實施例中,只有在信號干擾比估算值SIR超過一預定臨界值的情況下,接收端控制電路117才會把校正電路114當前運作所產生的一個或多個補償參數IQK儲存至參數儲存電路115中。在之後的正常運作中,校正電路114和/或類比信號處理電路111中的相關放大器,可依據參數儲存電路115中所儲存的一個或多個補償參數IQK來運作,以降低或消除接收電路110中的同相/正交相不匹配情況。
反之,倘若信號干擾比估算值SIR低於預定臨界值,則接收端控制電路117會捨棄校正電路114當前運作所產生的補償參數IQK,而不會儲存到參數儲存電路115中。這是因為校正電路114在受到當前環境中的干擾影響下所產生的補償參數會有許多偏差存在。倘若校正電路114和/或類比信號處理電路111中的相關放大器在後續的正常運作中使用具有偏差的錯誤補償參數,則會導致接收電路110的運作效能受到同相/正交相不匹配的影響而降低。
實作上,前述的類比信號處理電路111、同相信號處理電路112、正交相信號處理電路113、與傳送電路120,皆可用各種合適的既有電路來實現。參數儲存電路115可用各種合適的非揮發性儲存裝置來實現。校正電路114與干擾偵測電路116,皆可用各種具有數位運算能力的合適電路來實現。接收端控制電路117則可用各種合適的數位處理電路來實現。
另外,前述傳收器100中的不同功能方塊可分別用不同的電路來實現,也可整合在一單一電路晶片中。例如,可將接收電路110中的不同功能方塊整合在一單一電路晶片中,並將傳送電路120以另一個電路晶片實現。或者,也可將接收電路110與傳送電路120同時整
合在一單一電路晶片中。
請參考圖2,其所繪示為圖1中的干擾偵測電路116的一實施例簡化後的功能方塊圖。
在圖2的實施例中,干擾偵測電路116包含有一時域信號強度估算電路210、一第一頻域信號強度估算電路220、一第二頻域信號強度估算電路230、以及一信號干擾比估算電路240。時域信號強度估算電路210、第一頻域信號強度估算電路220、與第二頻域信號強度估算電路230,都耦接於同相信號處理電路112與正交相信號處理電路113兩者的輸出端,而信號干擾比估算電路240則耦接於時域信號強度估算電路210、第一頻域信號強度估算電路220、與第二頻域信號強度估算電路230三者的輸出端。
當接收電路110要進行前述的同相/正交相不匹配校正程序時,接收端控制電路117會指示傳送電路120透過傳送天線104在一特定時間點發射出具有給定頻率的一預定信號Tst,以使接收天線102接收傳送天線104所發射出來的信號。
此時,類比信號處理電路111會處理接收天線102在前述特定時間點所接收到的信號,並將處理後的信號傳送給同相信號處理電路112與正交相信號處理電路113。同相信號處理電路112會依據類比信號處理電路111在前述特定時間點輸出的信號,來產生前述的同相偵測信號DI,而正交相信號處理電路113也會依據類比信號處理電路111在特定時間點輸出的信號,來產生前述的正交相偵測信號DQ。
在干擾偵測電路116中,時域信號強度估算電路210設置成依據前述的同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ,來產生與一目標頻率相應的一時域信號強度估算值。在本實施例中,前述的目標頻率是預定信號Tst的頻率。
第一頻域信號強度估算電路220設置成依據前述的同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ,來產生與目標頻率相應的一頻域目標信號
強度估算值。
第二頻域信號強度估算電路230設置成依據前述的同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ,來產生與一特定頻率相應的一頻域信號強度估算值。
在本實施例中,信號干擾比估算電路240設置成可依據時域信號強度估算電路210、第一頻域信號強度估算電路220、與第二頻域信號強度估算電路230三者產生的估算值,來產生與傳收器100當前環境中的寬頻干擾(wide band interference)程度相應的一信號干擾比估算值SIR,或是依據第一頻域信號強度估算電路220與第二頻域信號強度估算電路230兩者產生的估算值,來產生與傳收器100當前環境在特定頻率點的窄頻干擾(narrow band interference)程度相應的一信號干擾比估算值SIR。
倘若接收端控制電路117想要量測傳收器100當前環境中的寬頻干擾程度,則第二頻域信號強度估算電路230可按照接收端控制電路117的指示,依據同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ,來產生與前述目標頻率的一鏡像頻率相應的一頻域鏡像頻率信號強度估算值。
在此情況下,信號干擾比估算電路240可依據前述的時域信號強度估算值、頻域目標信號強度估算值、與頻域鏡像頻率信號強度估算值三者,來產生與傳收器100當前環境中的寬頻干擾程度相應的一信號干擾比估算值SIR。
在運作時,信號干擾比估算電路240可依據時域信號強度估算值、頻域目標信號強度估算值、與頻域鏡像頻率信號強度估算值,計算出一頻域寬頻干擾強度估算值。例如,信號干擾比估算電路240可依據下列算式(1)來產生頻域寬頻干擾強度估算值:頻域寬頻干擾強度估算值=N*時域信號強度估算值-頻域目標信號強度估算值-頻域鏡像頻率信號強度估算值......(1)
其中,N是對同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ兩者的取樣次數。
接著,信號干擾比估算電路240將頻域目標信號強度估算值除以頻域寬頻干擾強度估算值,便可產生能夠反映出傳收器100當前環境中的寬頻干擾程度的信號干擾比估算值SIR。
接收端控制電路117可將信號干擾比估算值SIR與一第一預定臨界值進行比較,以判斷出傳收器100當前環境中的寬頻干擾程度高低。在本實施例中,倘若信號干擾比估算值SIR大於或等於第一預定臨界值,則代表當前的寬頻干擾程度還在可以接受的範圍內。反之,倘若信號干擾比估算值SIR低於第一預定臨界值,則代表當前的寬頻干擾程度太高,會導致校正電路114所產生的補償參數不可靠。
因此,接收端控制電路117可以在信號干擾比估算值SIR超過第一預定臨界值的情況下,才將校正電路114當前運作所產生的一個或多個補償參數IQK儲存至參數儲存電路115中,以供校正電路114和/或類比信號處理電路111中的相關放大器在之後的正常運作中使用。
另一方面,倘若接收端控制電路117想要量測傳收器100當前環境在特定頻率點的窄頻干擾程度,則接收端控制電路117可將所關注的特定頻率點以適當的參數或資料形式傳送給第二頻域信號強度估算電路230,使得第二頻域信號強度估算電路230依據同相偵測信號DI與正交相偵測信號DQ,來產生與一窄頻干擾頻率相應的一頻域窄頻干擾強度估算值,其中,前述的窄頻干擾頻率對應於接收端控制電路117所關注的特定頻率點。
在此情況下,信號干擾比估算電路240可將頻域目標信號強度估算值除以頻域窄頻干擾強度估算值,以產生能夠反映出傳收器100當前環境在特定頻率點的窄頻干擾程度的信號干擾比估算值SIR。
接收端控制電路117可將信號干擾比估算值SIR與一第二預定臨界值進行比較,以判斷出傳收器100當前環境在特定頻率點的窄頻干擾
程度高低。在本實施例中,倘若信號干擾比估算值SIR大於或等於第二預定臨界值,則代表當前在特定頻率點的窄頻干擾程度還在可以接受的範圍內。反之,倘若信號干擾比估算值SIR低於第二預定臨界值,則代表傳收器100當前在特定頻率點的窄頻干擾程度太高,會導致校正電路114當前所產生的補償參數不可靠。
因此,接收端控制電路117可以在信號干擾比估算值SIR超過第二預定臨界值的情況下,才將校正電路114當前運作所產生的一個或多個補償參數IQK儲存至參數儲存電路115中,以供校正電路114和/或類比信號處理電路111中的相關放大器在之後的正常運作中使用。
由前述說明可知,在干擾偵測電路116所產生信號干擾比估算值SIR低於相關臨界值的情況下將校正電路114當前運作所產生的補償參數IQK捨棄,可有效避免校正電路114和/或類比信號處理電路111中的相關放大器在後續的正常運作中使用錯誤的補償參數。這樣的做法,能更有效降低接收電路110的同相/正交相不匹配程度。
如此一來,便可有效改善接收電路110的訊噪比,進而能夠提升傳收器100的整體資料傳輸量。
請注意,前述圖2中的電路架構只是一示範性的實施例,並非侷限本發明的實際實施方式。
例如,在接收端控制電路117只需要依據傳收器100當前環境在特定頻率點的窄頻干擾程度來判斷是否捨棄校正電路114當前所產生的補償參數的應用中,可將前述圖2中的時域信號強度估算電路210省略,以形成如圖3所示的架構。
前述有關圖2中的其他元件的連接關係、實施方式、運作方式、以及相關優點等說明,亦適用於圖3的實施例。為簡潔起見,在此不重複敘述。
在說明書及申請專利範圍中使用了某些詞彙來指稱特定的元件,而本領域內的技術人員可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說
明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式,而是以元件在功能上的差異來作為區分的基準。在說明書及申請專利範圍中所提及的「包含」為開放式的用語,應解釋成「包含但不限定於」。另外,「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此,若文中描述第一元件耦接於第二元件,則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學傳輸等信號連接方式而直接地連接於第二元件,或通過其它元件或連接手段間接地電性或信號連接至第二元件。
在說明書中所使用的「和/或」的描述方式,包含所列舉的其中一個項目或多個項目的任意組合。另外,除非說明書中特別指明,否則任何單數格的用語都同時包含複數格的含義。
以上僅為本發明的較佳實施例,凡依本發明請求項所做的等效變化與修改,皆應屬本發明的涵蓋範圍。
Claims (7)
- 一種傳收器(100)中的接收電路(110),包含:一校正電路(114),設置成依據一同相偵測信號(DI)與一正交相偵測信號(DQ)進行一同相/正交相不匹配校正運作,以產生一個或多個補償參數(IQK);一參數儲存電路(115);一干擾偵測電路(116),設置成依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ),產生一信號干擾比估算值(SIR);以及一接收端控制電路(117),耦接於該校正電路(114)、該參數儲存電路(115)、與該干擾偵測電路(116),並設置成依據該信號干擾比估算值(SIR)來判斷是否要捨棄該一個或多個補償參數(IQK),其中,只有在該信號干擾比估算值(SIR)超過一預定臨界值的情況下,該接收端控制電路(117)才會把該一個或多個補償參數(IQK)儲存至該參數儲存電路(115)中;其中,該干擾偵測電路(116)包含:一時域信號強度估算電路(210),設置成依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ),產生與一目標頻率相應的一時域信號強度估算值;一第一頻域信號強度估算電路(220),設置成依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ),產生與該目標頻率相應的一頻域目標信號強度估算值;一第二頻域信號強度估算電路(230),設置成依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ),產生與該目標頻率的一鏡像頻率相應的一頻域鏡像頻率信號強度估算值;以及一信號干擾比估算電路(240),耦接於該時域信號強度估算電路(210)、該第一頻域信號強度估算電路(220)、與該第二頻域信號強度估算電路(230),並設置成依據該時域信號強度估算值、該頻域目標信號強度估算值、與該頻域鏡像頻率信號強度估算值,來產生該信號干擾比估算值(SIR)。
- 如請求項1所述的接收電路(110),其另包含:一類比信號處理電路(111),設置成處理該傳收器(100)的一接收天線(102)所接收到的信號;一同相信號處理電路(112),設置成依據該類比信號處理電路(111)輸出的信號產生該同相偵測信號(DI);以及一正交相信號處理電路(113),設置成依據該類比信號處理電路(111)輸出的信號產生該正交相偵測信號(DQ)。
- 如請求項2所述的接收電路(110),其中,該干擾偵測電路(116)產生該信號干擾比估算值(SIR)的運作,會與該校正電路(114)產生該一個或多個補償參數(IQK)的運作同時進行。
- 如請求項2所述的接收電路(110),其中,該接收端控制電路(117)會指示該傳收器(100)的一傳送電路(120),透過一傳送天線(104)在一特定時間點發射出一預定信號(Tst),而該同相信號處理電路(112)會依據該類比信號處理電路(111)在該特定時間點輸出的信號,來產生該同相偵測信號(DI),且該正交相信號處理電路(113)會依據該類比信號處理電路(111)在該特定時間點輸出的信號,來產生該正交相偵測信號(DQ)。
- 如請求項1所述的接收電路(110),其中,該信號干擾比估算電路(240)會依據該時域信號強度估算值、該頻域目標信號強度估算值、與該頻域鏡像頻率信號強度估算值,計算出一頻域寬頻干擾強度估算值,再將該頻域目標信號強度估算值除以該頻域寬頻干擾強度估算值,以產生該信號干擾比估算值(SIR)。
- 一種傳收器(100)中的接收電路(110),包含:一校正電路(114),設置成依據一同相偵測信號(DI)與一正交相偵測信號(DQ)進行一同相/正交相不匹配校正運作,以產生一個或多個補償參數(IQK);一參數儲存電路(115);一干擾偵測電路(116),設置成依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ),產生一信號干擾比估算值(SIR);以及一接收端控制電路(117),耦接於該校正電路(114)、該參數儲存電路(115)、與該干擾偵測電路(116),並設置成依據該信號干擾比估算值(SIR)來判斷是否要捨棄該一個或多個補償參數(IQK),其中,只有在該信號干擾比估算值(SIR)超過一預定臨界值的情況下,該接收端控制電路(117)才會把該一個或多個補償參數(IQK)儲存至該參數儲存電路(115)中;其中,該干擾偵測電路(116)包含:一第一頻域信號強度估算電路(220),設置成依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ),產生與一目標頻率相應的一頻域目標信號強度估算值;一第二頻域信號強度估算電路(230),設置成依據該同相偵測信號(DI)與該正交相偵測信號(DQ),產生與一窄頻干擾頻率相應的一頻域窄頻干擾強度估算值;以及一信號干擾比估算電路(240),耦接於該第一頻域信號強度估算電路(220)與該第二頻域信號強度估算電路(230),並設置成依據該頻域目標信號強度估算值與該頻域窄頻干擾強度估算值,來產生該信號干擾比估算值(SIR)。
- 如請求項6所述的接收電路(110),其中,該信號干擾比估算電路(240)會將該頻域目標信號強度估算值除以該頻域窄頻干擾強度估算值,以產生該信號干擾比估算值(SIR)。
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