CN107645309B - 无线收发机装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是公开一种无线收发机装置包括功率侦测器、位于无线讯号接收端之类比讯号接收电路、处理电路，功率侦测器设置于无线讯号传送端并用以侦测无线讯号传送端之传送路径上之功率放大器的功率，类比讯号接收电路耦接至功率侦测器并接收来自于天线之无线讯号。于讯号接收模式时，类比讯号接收电路将所接收之无线讯号传送至处理电路；于干扰侦测模式时，类比讯号接收电路将无线讯号转送至功率侦测器，功率侦测器侦测无线讯号的功率以量测干扰源功率值并传送干扰源功率值至处理电路。

Description

无线收发机装置及方法

技术领域

本发明是关于一种无线收发机制，尤指一种无线收发机装置及相对应的方法。

背景技术

一般而言，以蓝芽通讯的无线收发机制来说，传统应用于蓝芽通讯的无线收发机均存在被Wi-Fi讯号(无线保真讯号)所干扰的问题发生，尤其是当蓝芽通讯之讯号功率较小而Wi-Fi讯号功率较大时，干扰问题将特别严重，以传统蓝芽通讯位于无线讯号接收端的放大器(例如低噪声放大器)来说，因其设计为具有较高的灵敏度使得具有较大之增益值，故Wi-Fi讯号功率的干扰常常造成传统蓝芽通讯系统之低噪声放大器发生讯号饱和的问题(Saturation)，虽然传统在其后级电路会利用滤波器来滤除部分的Wi-Fi干扰讯号，然而低噪声放大器发生讯号饱和之问题将造成讯号接收质量的不良，由于Wi-Fi讯号之干扰源可能时有时无，持续一直地侦测干扰源除了需要增加额外电路(过度占用额外电路面积)同时也浪费电力，因此致使目前侦测干扰源的设计机制相对变得困难。

发明内容

因此本发明的目的之一在于提供一种无线收发机装置及使用于无线收发机装置的方法，以解决上述习知技术所遇到之问题。

根据本发明之实施例，其揭露一种无线收发机装置。无线收发机装置包含功率侦测器、位于无线讯号接收端之类比讯号接收电路、处理电路，功率侦测器设置于无线讯号传送端并用以侦测无线讯号传送端之传送路径上之功率放大器的功率，类比讯号接收电路耦接至功率侦测器并接收来自于天线之无线讯号，处理电路耦接至类比讯号接收电路。于讯号接收模式时，类比讯号接收电路将所接收之无线讯号传送至处理电路；于干扰侦测模式时，类比讯号接收电路将无线讯号转送至功率侦测器，功率侦测器侦测无线讯号的功率以量测干扰源功率值并传送干扰源功率值至处理电路。

根据本发明之实施例，另揭露一种使用于无线收发机装置的方法。该方法包含：提供设置于无线讯号传送端的功率侦测器；提供位于无线讯号接收端的类比讯号接收电路，类比讯号接收电路接收来自于天线之无线讯号；于讯号接收模式时，使用类比讯号接收电路将所接收之无线讯号传送至处理电路；以及于干扰侦测模式时：将无线讯号从类比讯号接收电路转送至功率侦测器；以及使用功率侦测器侦测无线讯号的功率以量测干扰源功率值并传送干扰源功率值至处理电路。

附图说明

图1为本发明一实施例之无线收发机装置的示意图。

图2为图1所示之无线收发机装置之功率校正模式操作的讯号处理示意图。

图3为图1所示之无线收发机装置之干扰源侦测模式操作的讯号处理示意图。

图4为图1所示之无线收发机装置之讯号接收模式操作的讯号处理示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

请参照图1，图1为本发明一实施例之无线收发机装置100的示意图。无线收发机装置100具有一无线讯号传送端及一无线讯号接收端，分别用以发送无线讯号及接收无线讯号，无线收发机装置100可应用于蓝芽通讯，具有蓝芽通讯能力以接收及发送蓝芽通讯的无线讯号(而此并非本案的限制)；以蓝芽通讯为例，其使用2.4GHz的频带，相邻频带则被Wi-Fi(无线保真)等其他通讯标准所使用，传统应用于蓝芽通讯的无线收发机均存在被Wi-Fi讯号所干扰的问题发生，尤其是当蓝芽通讯之讯号功率较小而Wi-Fi讯号功率较大时，干扰问题将特别严重，以传统蓝芽通讯位于无线讯号接收端的低噪声放大器(Low NoiseAmplifier，LNA)来说，因其设计为具有较高的灵敏度使得具有较大之增益值，故Wi-Fi讯号功率的干扰常常造成传统蓝芽通讯系统之低噪声放大器发生讯号饱和的问题(Saturation)，虽然传统在其后级电路会利用滤波器来滤除部分的Wi-Fi干扰讯号，然而低噪声放大器发生讯号饱和之问题将造成讯号接收质量的不良，由于Wi-Fi讯号之干扰源可能时有时无，持续一直地侦测干扰源除了需要增加额外电路(过度占用额外电路面积)同时也浪费电力，因此致使目前侦测干扰源的设计机制相对变得困难。据此，为了解决传统机制所遇到的难题，本案之无线收发机装置100系通过共享无线讯号传送端之传送路径上的部分电路来进行干扰源的侦测及/或搭配蓝芽通讯标准来设计执行干扰源侦测的时机点，使得能够在不过度占用额外电路面积(甚至不增加其他电路)与考量节能省电目的下，达到可侦测空气中无线干扰讯号之能量/功率大小，以避免前端电路之低噪声放大器及/或后级电路之放大器发生讯号饱和的问题。

本案之无线收发机装置100通过共享无线讯号传送端之传送路径上的部分电路进行侦测的运作，系至少共享了位于无线讯号传送端之传送路径上用于对一传送讯号进行功率校正使用的一功率侦测器，也就是说，对于讯号的传送来说，无线收发机装置100之功率侦测器系用于进行功率校正，使得所传送至空气中之无线讯号的功率可以维持一致，而对于干扰源的侦测而言，无线收发机装置100之功率侦测器系用于侦测周围的讯号干扰源是否存在及干扰源的功率/能量大小，因为通过了共享位于无线讯号传送端之传送路径上之功率侦测器来执行干扰源侦测的运作，可达到不过度占用额外电路面积，甚至不增加其他电路之优点。此外，以蓝芽通讯的应用为例，当无线收发机装置100不接收蓝芽资料封包时系可以启动并进入干扰源侦测的模式，蓝芽通讯在接收资料封包之前有一段预作准备时间(约80至90微秒(microsecond))，例如是接收到蓝芽通讯资料封包的前置讯号(preamble)之前，本案之无线收发机装置100执行干扰源侦测的其中一个时机点可以是在该预作准备时间内执行，因此可在蓝芽通讯之资料封包的接收之前即可侦测出是否有Wi-Fi讯号干扰源的存在，实作上，执行干扰源侦测运作所占用之时间仅需要约15微秒(此并非本案的限制)，并不影响到蓝芽通讯之资料封包的接收，另外，无线收发机装置100执行干扰源侦测的另一个时机点可以是在当判断出蓝芽通讯资料封包掉了(packet lost)时进行、当判断出目前的资料封包错误率(packet error rate)过高时进行、或是于接收完一笔蓝芽资料封包之后启动并进入干扰侦测模式以执行干扰源侦测。因此，相较于传统技术采用持续地侦测/监测Wi-Fi讯号干扰源的方式，本案可达到节能省电之目的，本案之无线收发机装置100更适用于便携式电子装置中，例如穿戴式电子装置。需注意的是，上述之侦测时机点仅用以说明本案之可能的实施方式，并非是本案的限制，本案之干扰源侦测的运作亦可于蓝芽通讯系统中其他时机点进行。

实作上，请再度参考图1，无线收发机装置100具有无线讯号传送端之讯号传送路径的传输电路101T、无线讯号接收端之讯号接收路径的类比讯号接收电路101R、天线单元102以及处理电路103，传输电路101T包括有一数位类比转换器105、低通滤波器110、混波器115(其中LO系指本地振荡讯号)、功率放大器120、传感器(transducer)125以及功率侦测器130，类比讯号接收电路101R包括有放大器140(例如低噪声放大器，但不限定)、传感器145、混波器150、带通滤波器155以及放大器160，天线单元102系用以通过蓝芽通讯机制而发射与接收无线讯号，以及处理电路103包括有一多工器165、一类比数位转换器170以及讯号处理电路175，讯号处理电路175可为一基频控制电路或一数位讯号处理电路；此外，无线收发机装置100另包括有四个开关元件SW1～SW4，开关SW1选择性地耦接于传感器145之输出端与混波器150之输入端之间，开关SW2选择性地耦接于传感器145之输出端与功率侦测器130之一输入端之间，开关SW3选择性地耦接于传感器125之输出端与功率侦测器130之另一输入端之间，开关SW4选择性地耦接于放大器160之输出端与多工器165之输入端之间，各开关元件SW1～SW4的开路/短路状态均可由处理电路103内之讯号处理电路175所控制，并因应于无线收发机装置100的不同操作模式，而有不同的开关连接操作；此外，其他各电路元件之间的耦接关系可见于图1。

图2为图1所示之无线收发机装置100之功率校正模式操作的讯号处理示意图。当无线收发机装置100进入功率校正模式时，讯号处理电路175系控制开关SW1、SW2、SW4为开路状态(open)而开关SW3为短路状态(short)，处理电路103的多工器165系选取功率侦测器130之输出讯号，如图2中之箭头方向所示，一传输讯号ST系逐一通过数位类比转换器105、低通滤波器110、混波器115、功率放大器120、传感器125、功率侦测器130、多工器165、类比数位转换器170的处理以及最后被传送至讯号处理电路175，功率侦测器130系用以对传输讯号ST进行功率侦测，以侦测无线讯号传送端之传送路径上的功率放大器120之功率，而讯号处理电路175可根据功率侦测器130的侦测结果来控制功率放大器120进行功率校正，使得所传送至空气中之无线传送讯号的功率可以维持一致。

另外，当无线收发机装置100进入干扰源侦测模式时，请参照图3，图3为图1所示之无线收发机装置100之干扰源侦测模式操作的讯号处理示意图，讯号处理电路175系控制开关SW1、SW3、SW4为开路状态而开关SW2为短路状态，处理电路103的多工器165系选取功率侦测器130之输出讯号，在干扰源侦测模式中，无线收发机装置100所侦测到之无线讯号SR系视为是一种干扰讯号而不视为是资料讯号或封包，如图3中之箭头方向所示，如果存在有Wi-Fi讯号干扰源，则干扰讯号会被天线单元102所接收下来并逐一通过放大器140、传感器145、功率侦测器130、多工器165、类比数位转换器170以及最后被传送至讯号处理电路175，也就是说，类比讯号接收电路101R系将所接收到之无线讯号(Wi-Fi讯号干扰源)转送至功率侦测器130，不通过混波器150、带通滤波器155及放大器160，功率侦测器130系执行干扰源讯号的能量或功率侦测，以侦测干扰源讯号的功率，量测一干扰源功率值并传送该干扰源功率值至处理电路103，处理电路103之类比数位转换器170系将该干扰源功率值转换为一数位值，而处理电路103之讯号处理电路175可根据该数位值，于讯号接收模式中适应性地控制类比讯号接收电路101R之放大器140、160中至少一个放大器的增益值，避免发生讯号饱和的问题。

图4为图1所示之无线收发机装置100之讯号接收模式操作的讯号处理示意图，讯号处理电路175系控制开关SW2、SW3为开路状态而开关SW1、SW4为短路状态，处理电路103的多工器165系选取放大器160之输出讯号，在讯号接收模式中，无线收发机装置100所侦测到之无线讯号SR视为是资料讯号或封包，如图4中之箭头方向所示，以蓝芽通讯标准所传送的无线讯号SR会被天线单元102所接收下来，而之后被类比讯号接收电路101R所接收，无线讯号SR系逐一通过放大器140、传感器145、混波器150、带通滤波器155、放大器160、多工器165、类比数位转换器170以及最后被传送至讯号处理电路175，当无线收发机装置100进入讯号接收模式以接收蓝芽资料封包时，讯号处理电路175可根据功率侦测器130的干扰源侦测结果，适应性地控制类比讯号接收电路101R之放大器140、160中至少一个放大器的增益值，避免发生讯号饱和的问题。实作上，当该数位值大于一第一临界值时，处理电路103之讯号处理电路175可控制至少一个放大器的增益值为一第一增益值，而当该数位值大于一第二临界值时，讯号处理电路175可控制该至少一放大器的增益值为一第二增益值，以降低干扰讯号源的干扰，该第二临界值高于该第一临界值，以及该第二增益值小于该第一增益值。上述的临界值与增益值的控制调整仅为本案之一种实施方式，于其他实施例中亦可用单一个临界值来判断调整放大器之增益值，例如该数位值高于该单一临界值时调降放大器的增益值，反之低于该单一临界值时调升放大器的增益值。

需注意的是，本案之发明精神在于至少共享无线传输端中用以进行功率校正之用的功率侦测器，而于另一实施例中，可变更开关SW1～SW3的位置，使得共享的电路另包括传感器125，而具体的实作方式是将开关SW1的位置改为设计位于放大器140之输出端与传感器145的输入端之间，将开关SW2的位置改为设计位于放大器140之输出端与传感器125的输入端之间，以及将开关SW3的位置改为设计位于功率放大器120之输出端与传感器125的输入端之间，各开关元件的开/关控制方式则与前述图1所实施方式相同，于此不再赘述。此外，于一实施例中，类比讯号接收电路101R亦可只包括前级的低噪声放大器140而不包括放大器160，换言之，控制放大器之增益值以避免干扰讯号造成讯号饱和的操作可以仅控制类比讯号接收电路101R中单一放大器之增益值或是控制两个以上之放大器的增益值。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围。

Claims (10)

1.一种无线收发机装置，其特征在于，其包含有：

一功率侦测器，该功率侦测器设置于一无线讯号传送端并用以侦测该无线讯号传送端之一传送路径上之一功率放大器的功率；

一类比讯号接收电路位于一无线讯号接收端，并耦接至该功率侦测器，该类比讯号接收电路是接收来自于一天线之一无线讯号；一处理电路，耦接至该类比讯号接收电路；

一第二开关，设置于该类比讯号接收电路与该功率侦测器之间；

一第三开关，设置于该功率侦测器与位于该传送路径之该功率放大器之间；以及

一第四开关，设置于该类比讯号接收电路与该处理电路之间；

其中，于一讯号接收模式时，该处理电路控制该第四开关为闭路状态以及控制该第二开关和该第三开关为开路状态，该类比讯号接收电路是将所接收之该无线讯号传送至该处理电路；

于一干扰侦测模式时，该处理电路控制该第三开关与该第四开关为开路状态以及控制该第二开关为闭路状态，该类比讯号接收电路是将该无线讯号转送至该功率侦测器，该功率侦测器用以侦测该无线讯号的功率以量测一干扰源功率值并传送该干扰源功率值至该处理电路。

2.如权利要求1所述之无线收发机装置，其特征在于，其中该处理电路是用以将该干扰源功率值转换为一数位值、依据该数位值控制该类比讯号接收电路之至少一放大器的增益值。

3.如权利要求2所述之无线收发机装置，其特征在于，其中，当该数位值大于一第一临界值时，该处理电路控制该至少一放大器的增益值为一第一增益值；以及，当该数位值大于一第二临界值时，该处理电路控制该至少一放大器的增益值为一第二增益值，以降低干扰，其中该第二临界值高于该第一临界值，以及该第二增益值小于该第一增益值。

4.如权利要求2所述之无线收发机装置，其特征在于，其中该类比讯号接收电路包括有：

一第一放大器，耦接至该天线；

一混波器，耦接至该第一放大器；

一带通滤波器，耦接至该混波器；

一第二放大器，耦接至该带通滤波器；

其中该处理电路依据该数位值分别控制该第一放大器之一增益值及该第二放大器之一增益值。

5.如权利要求4所述之无线收发机装置，其特征在于，另包括：

一第一开关，设置于该第一放大器与该混波器之输入端之间；

其中于该讯号接收模式时，该处理电路控制该第一开关与该第四开关为闭路状态以及控制该第二开关和该第三开关为开路状态，于该功率侦测模式时，该处理电路控制该第一开关、该第三开关与该第四开关为开路状态以及控制该第二开关为闭路状态。

6.如权利要求1所述之无线收发机装置，其特征在于，其中该无线收发机装置具有一蓝牙通讯能力，于该讯号接收模式，该无线收发机装置系接收蓝牙资料封包，以及当该无线收发机装置不接收蓝牙资料封包时系可启动并进入该干扰侦测模式。

7.如权利要求6所述之无线收发机装置，其特征在于，其中该无线收发机装置是于接收到蓝牙通讯的前置讯号之前启动并进入该干扰侦测模式，或是于接收完一笔蓝牙资料封包之后启动并进入该干扰侦测模式。

8.一种使用于一无线收发机装置的方法，其特征在于，包含有：

提供设置于一无线讯号传送端的一功率侦测器，该功率侦测器用以侦测该无线讯号传送端之一传送路径上之一功率放大器的功率；

提供位于一无线讯号接收端的一类比讯号接收电路，该类比讯号接收电路是接收来自于一天线之一无线讯号；

提供耦接至该类比讯号接收电路的一处理电路；

提供设置于该类比讯号接收电路与该功率侦测器之间的一第二开关；

提供设置于该功率侦测器与位于该传送路径之该功率放大器之间的一第三开关；

提供一设置于该类比讯号接收电路与该处理电路之间的第四开关；

于一讯号接收模式时，使用该处理电路控制该第四开关为闭路状态以及控制该第二开关和该第三开关为开路状态，使用该类比讯号接收电路将所接收之该无线讯号传送至处理电路；以及

于一干扰侦测模式时，使用该处理电路控制该第三开关与该第四开关为开路状态以及控制该第二开关为闭路状态；

将该无线讯号从该类比讯号接收电路转送至该功率侦测器；以及

使用该功率侦测器侦测该无线讯号的功率以量测一干扰源功率值并传送该干扰源功率值至该处理电路。

9.如权利要求8所述之方法，其特征在于，另包括：

将该干扰源功率值转换为一数位值；以及

依据该数位值控制该类比讯号接收电路之至少一放大器的增益值。

10.如权利要求9所述之方法，其特征在于，其中依据该数位值控制该类比讯号接收电路之至少一放大器的增益值之步骤包括有：

当该数位值大于一第一临界值时，控制该至少一放大器的增益值为一第一增益值；以及

当该数位值大于一第二临界值时，控制该至少一放大器的增益值为一第二增益值，以降低干扰；

其中该第二临界值高于该第一临界值，以及该第二增益值小于该第一增益值。