TWI355811B - Apparatus with tunable filter and related adjustin - Google Patents

Description

1355811 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與通訊系統錢，尤指-種對補償紐器進行校正 的通訊裝置以及其相關方法。 【先前技術】 鲁 近年來，由於通訊技術的蓬勃發展’通訊技術也隨之發展出 多種柯規格。因此’狀支财模純轉決方案以及其通訊 裝置為未來技術研發的重心所在。軟體無線電(s〇ftwareDefined

RacHo, SDR)技術，係提供一個可使用在符合多種不同規範之通訊 的技術；也就是說’軟體無線電(SDR)的架構可在不同的通訊頻道 .與不同的信號織方式中建立互通性。因此，使用者只需使用一 隻手機（-套硬體設備）便能暢行無阻於多種不同的通訊規範之 #细如觀，胸祕㈣）。由於軟體無線電技術所欲發展之 具高彈性的軟、硬體系統平台，係為提供多⑽'統解決方案的關 鍵技術，可預見的是，設計出一個性能優良的軟體無線電架構具 有相當難度。 在習知灘通訊系統中，須使用一可調整式遽波器(通常是一 低通滤波11障1找働纽ll(_P_iGn fllter) ，該可調 整式滤波器3dB的戴止頻率是可調整的，其形式通常類似—個― 1355811

函數渡波II Uindikefi丨ter) ’理想的sinc函數用數學式表示即： 如啦)响(琳。第！圖所示即為習知軟體無線電遽波器（屢 〇的頻率響應示意圖。如第i圖所示，其通帶頻率響應㈣s bandresp_)並非平_，且會產生姑_(gaindiOp)之現象。 此補償毅關以對不理想的頻率響應作補償，使㈣波器通帶 (pass band)間的辦曲線能達到設計者所期望的平坦狀況。請參照 第2:，其級用一倒sinc _皮器來作為—sme纖波器 之補償據波器的整體頻率響應示賴。如第2 _示，此時補償 濾波器可贿I個解響絲—理想倒-秘(i/sme)的遽波 器來加以魏’喊錢_乘讀，整個咖軌裝置即可得 到所需之平坦增益響應(gainresp〇nse)。 然而實際情況中，SDR^__響應料會是理想的的 c函數K加上咖度、製程偏料因素皆會導致sdr濾波器 的頻率響應產生變動。f知技射，當驗遽波器的頻率響應改 變時，補償紐器之頻率響應為—紐而無法隨之動態調整，因 b失去了補彳員心SDR;；|、波器的意義^在實際電路設計中，用以 預估SDIUS«_轉應改變的運算度補複社其精準數值 難以確實估^在㈣情況下，使用習知技術補償舰器(通常是 1 /S me ;慮波器)並不無法制好的補償以制具有平坦增益反應 ㈣帶職，當然也就影響了接收端訊號 後續訊號處理的效能。 1355811 【發明内容】 有鑑於此’本發明的目的之一即為藉由適度的調整補償遽波 -器的係數’來補償SDRm之頻轉應的魏，以解決上述問 題。 本發明的目的之-即為設計出—個可以簡單實現的補償遽波 器，此補償誠11_數可隨著舰誠器的狀態來加以調整， • 以提升通訊系統的整體效能。 依據本發明之-實施例，其係揭露—種調整—補償渡波器的 調整方法，包含有：依據該補償濾波器之至少一極點以產生至少 一偵測汛號，依據该偵測訊號以產生一傳送訊號；透過一迴路開 關接收該傳送訊號；對該傳送訊號進行濾波以產生一濾波後訊 號；補償該濾波後訊號以產生一接收訊號；比較該偵測訊號以及 • 該接收訊號以產生出至少一指示訊號；以及根據該指示訊號來決 定是否校正該補償濾波器之參數。 λ 【實施方式】 因此，本發明係提出-種可有效地在通訊裝置的狀態變動而 導致於SDR濾波器增益響應改變時，可隨之動態調整其係數之補 償濾波器，以維持SDR通訊裝置其整體的頻率響應。 8 1355811 請參照第3圖，第3圖為根據本發明第一實施例之通訊裝置 1〇〇的功能方塊圖。通訊裝置100包含有—迴路開關ιι〇、一傳送 器U0以及-接收器130。根據本發明之—實施例，當通訊裝置處 於-測試模式時，迴路_ 11G會導通而_傳送器丨脑接收 器！30，以進行補償渡波器參數校正之流程。另一方面，當通訊裝 置100處於-正常操作模式時’迴路開關110不導通(不連結）。在 正常模式下’傳送器m所輸出的訊號經由功率放All 122與天 線124而傳送出去，以及經由天線128與低雜訊放大器126所接 收的訊號便輸入至接收器13〇。 在第3圖，傳送器.120包含有一傳送電路14〇以及一升頻轉 換器(Up-C〇nverter)150。傳送電路14〇係用以產生一偵測訊號 Sdec，此情測訊號Sdec代表了通訊裝£ 1〇〇於傳送端㈣所發出 之原始訊號。升頻轉換器150對偵測訊號Sdec進行升頻並產生出 -傳送訊號St。此外，傳送電路14〇中包含有—第_ f料處理器 142(亦即-傳送端τχ)，以及一數位類比轉換器146(DAC)。 如第3圖所示，接收器130内包含有一低通濾波器16〇(作為 SDR濾波器）、一補償濾波器170、一接收電路18〇以及一校正單 元190。在一測试模式下’低通遽波器接收來自傳送器 的傳送訊I虎St ’並進行遽波(另含降頻處理)以產生一濾波後訊號 π，由於SDR濾波器的運作為業界所熟知，故於此不另贅述。補 償濾波器170將濾波後訊號Sf加以補償並產生一接收訊號。 1355811 接收電路180包含有一類比數位轉換器186(ADC)186以及一第二 資料處理電路182(亦即一接收端Rx)。接收電路18〇比對數位形式 之偵測訊號Sdec以及數位形式之接收訊號Srec以產生至少一指示 訊號Si。校正單元190依據接收電路180所產生之指示訊號別來 - 調整補償濾波器170之參數。也就是說，接收電路180根據兩訊 號(Sdec、Srec)之間的誤差存在與否，以及誤差程度來動態地調整 補償濾波器170内的參數；當SDR濾波器16〇的頻率響應受外界 .φ 影響而產生偏移時，通訊裝置川〇即可藉著校正單元190來調整 補償據波器m之參數，使通訊裝置1〇〇整體增益響應維持於近 乎平坦的曲線。於其他實麵，亦可輯類⑽狀·端訊號(谓 測訊號Sdec)以及接收端訊號(接收訊號加以比對。 此枚正",L程係針對至少一特定極點對來加以進行測試以及相 正’也就是說’倘若補償驗器具有複數雜闕，則通訊裝置

=0將個別針對每對極點對進行一次傳送端以及接收端訊號比 d t正㈣作以逐步地調整補償驗1117G的參數，使補償 m之处響應與前端低職波器⑽呈現完全對應相反 門此外，測雜式所執行之校正流程可於軌裝置⑽ i 4 品料辦、使財料__-校正流程· 的敕體⑽圖所不之通訊I置1(K)動態調整補償遽波器170後 的正體糸統頻率響應示意圖。 當補償濾波器 Π0具有N對極崎時’傳送電路⑽以及接 10 1355811 收電路180所構成的測試迴路中將有相對應的N組不同的_訊 5虎Sdec以及相對應之N組接收訊號㈤，而每組偵測訊號服 以及接收减Sree分難1糾聊數(periQd 内加以 比較减誤差並對其所對應之參數進行調整，且每組極點對之校 正流程進行的週期數長短可隨設計所需而隨之動態變動。此外， 當接收訊號Srec與偵測訊號Sdec的誤差值小於/等於一臨界值 時’則不對補舰波器⑽目對應之參數進行機，反之，當接收 ，訊號Μ與偵酿號Sdec的誤差值大於一臨界值時補遽波器 内相對應之參數會加以調整。 由於補償濾波器170係用以補償SDR遽波器16〇，故其具有 高頻增益的特性。在-實施例，補償渡波器17〇係一具有四極點 (pole)與一零點(zero)的濾波器，此補償濾波器17〇的z平面示意 圖如第5圖所示。由平面以及零點與極點的物理意義為業界 人士所熟知，在此便不贅述。如第5圖所示，倘若在^4以及疋/2 •的位置分別具有一極點Ρ1以及Ρ3，由於極點具有共輛對稱的特 性，在負7Γ /4(亦即1 ^ )的位置會有與P1相對應的另一極點ρ2， 極點Ρ1以及Ρ2構成了 一第一極點對(pole pair);而在ζ平面2 π (亦 即負ΤΓ/2)位置上則有與極點Ρ3之相對應的節點ρ4，極點ρ4與極 點Ρ3相互共軛對稱並構成一第二極點對。而零點ζ〇則位於實數 軸上。 1355811 在本實施例中，假設第一極點對(P1以及P2)與原點相距之距 離為m，而第二極點對(P3以及P4)與原點的距離為η,零點z〇距 離原點bO。此時補償濾波器170之頻域轉換式可用下列之數學式 (1)表示： γ(ζ) ___(z-bO)___ X(r) ~ j- -A ：1 .η {z-ne 2 )(z - ne 2 )(z - me 4 )(z - me ^) _(z-bO)_ (z2 +n7)(z2 -yfimz + m2)

(z-bO) (z4 - y/2mz} + (m2 + n2)z2 - 42mn2z + m2n2) __2'3-60z-4_ 0 ' yf2mz~~+ (m + n2)z~^- yj2mn2z~3 + m2n2z~^) 在本實施例中，藉著調整m值與n值即可調整補償誠器的 頻率響細即增益響應）’而bQ只限定為—不為1的值即可。在 一實施例中，bO之值為-0.07。

當頻域轉換式為第(1)式時，補儅清 表示為. 调顿，慮攻器170的時域方程式可 y(n) = w(l)y(n -1) + w(2)y(n - 2) + w(3)y(n. 3) + (2) ( )y(n'4) + x(n-3)-b〇xx(n-4) 其中

W = [w(l) w(2) w(3) (m2 +n2) ^

(S 12 ...(3) 1355811 第6圖為根據第丨式所實現之補償舰器】7G的電路示意圖。 ^康第1式中X與γ的對應義，而補償驗㈣實際電路即可 Ί、所對應的數學方程式來加以實現。在第6圖中包括了有加 去單το 210(以+號表示）、延遲單元22〇(以d表示)以及乘法單元 • 230。其中m、n以及b0的意義如前所述，酵數κ代表若設計 需要時，可藉由對應φ_3]以及χ[η•乘法單元23〇乘上κ倍， 來對補償渡波器170加以做平移調整。請參照第7圖，第7圖為 •第6圖之補償濾波器170的頻率以及相位響應的模擬數據圖。在 第7圖中’補償濾、波器17〇此時的m值為Q 51，* ^值為〇乃。 若在對應χ[η-3]以及χ[η_4]的乘法單元230乘上κ倍，則第乃圖 中的頻率響應曲線會隨之上下平移。 請一併參照第8圖、第9圖與第10圖，第8圖所示為根據偵 測訊號以及接收訊號進行訊號校正之一實施例的示意圖，第9圖 所示為在Z平面調整第一極點對之參數111的示意圖，以及第川 • 圖所示為在Z平面調整第二極點對之參數η的示意圖。 舉一例說明：在依實施例中用來校正第一極點對(ρι，ρ2)之週 期數為二’而校正第二極點對(Ρ3,Ρ4)之週期數為三，當第一極點 對(Ρ1 ,Ρ2)之接收訊號Srec與彳貞測訊號Sdec的振幅不相符且其誤差 值大於一臨界範圍，則表示需調整此時第一極點對之參數(亦即 m)。倘若通訊系統的取樣頻率為40MHz ’則傳送電路14〇之第一 資料處理電路142傳送一頻车為π/4的單頻訊號(其係為離散訊 13 1^55811 f虎且每8個取樣點係對應一個週期)來當作偵測訊號^時， 則表不數位形式的偵測訊號Sdecj係等同於頻率為5MHz的連續 訊號通訊裝置1〇〇内之由傳送器12〇、迴授開關】⑴以及接收器 • _構成的迴授電路發送了頻率為5MHz的侧訊號並經 •由接收器120内的接收電路180接收接收訊號SrecJ，當接收訊 號Sdec的振幅較偵測訊號心為小且兩者間之誤差值超過一臨 界值，表示濾'波器的第-極點對的參數⑽需要加以校正，校正單 • 2 19—〇控制補償遽波器170來對補償據波器170的參數(m值)做調 $ #由調玉m值的大小即可調整第—極點對與原點距離的遠 近因此’適當地調整補償渡波器〇0的m值，可使傳送訊號她e 與接收訊號Srec的訊號振幅相等。 在扠正元第一極點對之參數m後，繼續進行第二極點對(P3，p4) 的多數枝正。相似地，傳送電路14〇之第一資料處理電路傳 、’員率為7Γ /2的單頻5凡號(其係為離散訊f虎’且每4個取樣點對 應-個週期）’故假若通訊系統所使用的取樣頻率為4〇MHz，則表 ，，形式的_訊號Sdee_2鱗陳頻率為膽Hz的連續訊 號田接收如虎Sdec的振幅與偵測訊號sdec不相符時（過大或 ^小），則校正單元19()發出料職Si至補魏波^ 17()來調整 值），而調整n值的大小即可調整第二極點對與原點距離的 在其他實施财’若補償濾波器m具有精極點對，通訊 1^55811 f置1GG即針對每對極點對進行了 N次的校正流程。在前述之揭 露:’藉由比較偵測訊號sdec以及接收訊號㈤㈣壓大小來判 斷疋否進行校正，然而，亦可使祕何可代表訊號強度的參數來 ' 進行比對。 /由於藉由μ述對於本發明之通H統的詳細揭露，可輕易推 知相對應之方法，故在此便省略而不再贅述。 藉由賴舰波ft 17G的參數進行調整，可使補償濾波器17〇 在外界溫度或其他條件變動而導致SDR滤波器10〇的頻率響應偏 移時’相對應地更動其内的參數，而對補償器1?〇 _率響 應作相對應的調整，使得通訊裝置1〇〇整體的頻率響應維持設計 者原本設定的範圍。 由於本發明所揭露之可調係數之補償濾波器的實現架構容易 鲁實現，所以在提升通訊品質的同時也平抑了製造成本。只要改變 類比數位轉換器186的取樣頻率，通訊裝置1〇〇即可接收諸如 802.11 l/b/g，GSM，藍芽等等不同無線通訊系統，因此咖通訊 裝置在彈性多樣化符合多種國際通訊規格的同時，仍可提供良好 的通訊品質。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範 圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 15 1355811 【圖式簡單說明】 第1圖為習知SDR濾波器的頻率響應。 第2圖為習知補償濾波器的頻率響應。 第3圖為本發明通訊裝置之—實施例的功能方塊圖。 第4圖為第3圖所示之通訊裝置動態調整後的頻率響應。 第5圖為補償濾波器的z平面示意圖。 籲第6圖為補償慮波器W之一實施例的方塊圖。 第7圖為第5圖之補償渡波器17〇其頻率以及相位響應的模擬數 據圖。 第8圖為_訊號、接收訊號、與校正後訊號之波型示意圖。 第9圖為調整第一極點對之參數m的示意圖。 第10圖為調整第二極點對之參數n的示意圖。 【主要元件符號說明】 # 100通訊裝置 110迴路開關 120傳送器 Π2功率放大器 124天線 126低雜訊放大器 128天線 130接收器 16 1355811 140傳送電路 142第一資料處理電路 146數位類比轉換器 150升頻轉換器 160低通濾波器(SDR濾波器) 170補償濾波器 180接收電路 182第二資料處理電路 186類比數位轉換器 190校正單元 210加法單元 220延遲單元 230乘法單元

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Claims (1)

100年8月30日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1·一種通訊裝置，包含： 一迴路開關，其於一測試模式下導通，而於一正常模式下不導 通； 一傳送器，耦接於該迴路開關之一第一端，包含有： 一傳送電路，用以產生至少一偵測訊號；以及 一轉換器(up converter) ’用以轉換該偵測訊號以產生一傳送 訊號； 一接收器，耦接於該迴路開關之一第二端，包含有： 一低通遽波器，用以進行濾波以產生一濾波後訊號； 一可調式補償濾波器，用以補償該濾波後訊號以產生一接收 訊號； 一接收電路’用以比較該偵測訊號與該接收訊號以產生出至 少一指示訊號；以及 一校正單元，用以根據該指示訊號以調整該可調式補償濾波 裔之參數。 2.如請求項第1項之通訊裝置，其中該傳送電路包含： 一第一資料處理電路，用來產生該偵測訊號；以及 一數位類比轉換器，耦接至該第一資料處理電路，用以將數位 形式之該偵測訊號轉換成類比形式；以及 該接收電路包含有： 一類比數位轉換器，耦接至該補償濾波器，用以將該接收訊號 1355811 — 一 …. 100年8月_3〇日修i替換頁 由類比形式轉換成數位形式；以及 一第二資料處理電路，耦接至該補償濾波器，用以比較該偵測 訊號與該接收訊號以產生該指示訊號。 3·如請求項第2項之通訊裝置，其中藉由改變該類比數位轉換器的 取樣頻率’該通訊裝置可接收不同的無線通訊信號。 4.如請求項第1項之通訊裴置，其中該補償濾波器具有複數個極 點；該傳送電路係依據該複數個極點來分別產生複數個偵測訊 春 5虎；該接收電路係分別比較對應該複數個偵測訊號之複數個接 收訊號與該複數個偵測訊號來產生複數個指示訊號；以及該校 正單元係分別根據該複數個指示訊號來以調整該可調式補償濾 波器之相對應參數。 5. 如π求項第4項之通崎置，其中該複數個_訊號分別為對 應該複數個極點之頻率的單頻訊號。

其中該通訊裝置符合複數種通訊

如請求項第1項之通訊裝 電通訊裝置。 置，其中該通訊震置係為一軟體無線 8·如縣項第1項之物[糊傳彻罐補償遽波 1 ·如請求項第1項之通訊裝置 規格。 (乃 5811 100年8月30日修正替換頁 器之至少一極點以產生該至少一偵測訊號。 .9.如請求項第8項之通訊裝置，其中該至少一偵測訊號包括有一單 . 頻訊號。 1〇.如請求項第8項之通訊裝置，其中該至少一偵測訊號包括有一 頻率為π/4的單頻訊號與一頻率為π/2的單頻訊號。 ® U.一種調整一通訊裝置内之一補償濾波器的調整方法，包含： 於一測試模式下： 依據該補償濾波器之至少一極點以產生至少一偵測訊號； 依據該偵測訊號以產生一傳送訊號； 透過一迴路開關接收該傳送訊號； 對該傳送訊號進行濾波以產生一濾波後訊號； 補償該濾波後訊號以產生一接收訊號； 鲁 比較該偵測訊號以及該接收訊號以產生出至少一指示訊 號；以及 根據該指示訊號來決定是否校正該補償率波器之參數； 其中，於一正常模式下，係不導通該迴路開關。 12·如請求項第U項所述之方法，其中該方法更包含有： 依據一取樣頻率，將該濾波後訊號由類比形式轉換成數位形式； 其中於該正常模式下藉由改變該取樣頻率，該通訊較可接收不 - l〇0年-8月加 ' 同的無線通訊信號。 - 13·如請求項第11項之方法，其中該複數個偵測訊號分別為對應 該該補償率波器之複數個極點之頻率的單頻訊號。’ · * 如％求項第11項之方法，其中該通訊裝置符合複數種通訊規 格。 15.如請求項第u項之方法，其中該通訊裝置係為—軟體無線冑· 通訊裝置。 16·如請求項第11項之方法，其中該至少-制訊號包括有-頻率 為^的單頻訊號與-頻率為μ的單頻訊號。 十一、囷式：