TW201310953A - 無線接收裝置及其處理方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種無線接收裝置及其處理方法，其由一解調變電路，接收一輸入訊號，並解調變輸入訊號而產生一基頻訊號；一運算電路耦接解調變電路，並接收基頻訊號，而平均並內積基頻訊號，產生一輸出訊號；以及一補償電路耦接運算電路，並依據輸出訊號，產生一補償訊號，並傳送和調整解調變電路。如此，本發明藉由運算電路平均並內積接收裝置所接收之訊號，而產生一輸出訊號，以有效避免因頻率偏移的接收訊號誤判為正常接收訊號，進而增加接收裝置的效率。

Description

無線接收裝置及其處理方法

    本發明係有關於一種接收裝置，其係尤指一種無線接收裝置及其處理方法。

    按，目前電子技術利用許多頻率源以產生精確頻率。在特定應用中，所使用之特定頻率源的種類是根據特定應用之設計內容而決定。各種不同的應用決定其所需的頻率源之種類及精確度。在全球定位系統(Global Positioning System，GPS)中的接收器需要具有高精確度頻率的本地振盪器(Local oscillator)，以快速地獲得並維持與全球定位系統之載波頻率上的信號同步，全球定位系統之載波頻率係來自衛星。全球定位系統的概述將解釋在全球定位系統接收器中對於本地振盪器之頻率精確度的需求。
    若欲藉由全球定位系統發出的訊號來量測位置，接收器必須解析未知之載波頻率以及展頻訊號之碼相位不確定性。未知之載波頻率係源自於衛星與接收器之相對移動所產生之都卜勒頻率變動，以及接收器與衛星之計時頻率的差異。碼相位不確定性則源自於接收器與衛星之計時頻率間的差異。
    傳統接收器係以試誤法搜尋隱藏於環境雜訊中之展頻訊號。試誤法利用本身運算電路產生一假定之載波頻率及相位之複製虛擬亂碼，並比對接收之虛擬亂碼與自身產生之複製虛擬碼在一週期內之關聯性。之後，將移動具有1023個符號之複製虛擬亂碼，再與接收訊號比對，直到找到符合之接收訊號。當找出符合的複製虛擬亂碼後，該運算電路之輸出即為一最強之訊號。若在整個1023個符號中均找不到符合的複製虛擬亂碼，則改變載波之頻率虛擬亂碼。
    由於接收器接收到訊號之後，而接收訊號含有資料位元，接收訊號包含一第一符號IP1、一第二符號IP2、一第三符號IP3、一第四符號IP4、一第五符號IP5與一第六符號IP6。而運算電路依據資料位元而總和該些符號，以找出最大值，如第一A圖所示，找出最大值的組合為(第一符號IP1+第二符號IP2+第三符號IP3+第四符號IP4+第五符號IP5-第六符號IP6)，由此可知，由於在第六符號IP6為負號，所以系統可得知接收訊號之該些符號於第六個符號IP6具有資料位元反轉(data bit transition)。
    再者，因為此系統設置於移動物體(例如，汽車)上，所以，系統所接收到的訊號會因為移動物體的速度或加速度，而容易使全球定位系統所接收之訊號，產生頻率偏移的問題，然而，如第一B圖所示，由於頻率偏移的關係，使接收訊號之該些符號在星座圖上所呈現的為弧形的排列，即接收訊號包含一第一符號IP1、一第二符號IP2、一第三符號IP3、一第四符號IP4、一第五符號IP5與一第六符號IP6，由於頻率偏移的關係，使第一符號IP1、第二符號IP2、第三符號IP3、第四符號IP4、第五符號IP5與第六符號IP6依序呈弧狀排列，而第六符號IP6係位於負號端，並且由於運算電路將(第一符號IP1+第二符號IP2+第三符號IP3+第四符號IP4+第五符號IP5-第六符號IP6)的組合而運算出最大值，但此最大值是因為頻率偏移的關係，而非資料位元反轉的關係，使運算電路無法得知所接收的訊號為具有資料位元反轉還是頻率偏移過大的情形，而接收器在解調變接收訊號發生錯誤。理論上，可以使用傅立葉轉換判別頻率偏移大小來解決上述問題，然，若採用傅立葉轉換，其整個系統的複雜度以及成本皆會變得非常高。
    因此，如何針對上述問題而提出一種簡單新穎無線接收裝置及其處理方法，其可避免接收裝置無法有效得知所接收的訊號為具有資料位元反轉還是頻率偏移過大的情形，而使接收器發生錯誤，始可解決上述之問題。

    本發明之目的之一，在於提供一種無線接收裝置及其處理方法，其藉由一運算電路平均並內積接收裝置所接收之訊號，而產生一輸出訊號，以有效避免因頻率偏移的接收訊號誤判為正常接收訊號，進而增加接收裝置的解調變訊號的正確性。
    本發明之無線接收裝置及其處理方法，無線接收裝置包含一解調變電路、一運算電路與一補償電路。本發明之處理方法係由解調變電路係接收一輸入訊號，並解調變輸入訊號而產生一基頻訊號；運算電路耦接解調變電路，並接收基頻訊號，而平均並內積基頻訊號，而產生一輸出訊號；補償電路耦接運算電路，並依據輸出訊號，而產生一補償訊號，並傳送和調整解調變電路。如此，本發明藉由運算電路可有效避免因頻率偏移的接收訊號誤判為正常接收訊號，進而增加接收裝置的解調變訊號的正確性。

    茲為使　貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
    請參閱第二圖，係為本發明之一較佳實施例之電路圖。如圖所示，本發明之無線接收裝置包含一解調變電路10、一運算電路20與一補償電路30。解調變電路10係接收一輸入訊號，並解調變輸入訊號而產生一基頻訊號，其中，基頻訊號包含一I訊號與一Q訊號，於本實施例，本發明之無線接收裝置係應用於一展頻系統，所以，解調變電路10所接收的輸入訊號為展頻訊號，之後，解調變電路10係解調變該展頻訊號為基頻訊號。運算電路20係耦接解調變電路10，並接收解調變電路10輸出之基頻訊號，而平均並內積基頻訊號，而產生一輸出訊號，補償電路30耦接運算電路20，並依據輸出訊號，產生一補償訊號，並傳送和調整解調變電路10，即補償電路30將補償訊號傳送至解調變電路10，以調整解調變電路10輸出之基頻訊號的頻率或相位。其中，補償電路30係比對輸出訊號與一比對訊號，而產生補償訊號，即補償電路30係會比較輸出訊號與比對訊號的差異，而產生補償訊號，並將補償訊號回傳至解調變電路10。如此，本發明係藉由運算電路20平均並內積接收裝置所接收之訊號(即基頻訊號)，而產生輸出訊號，以有效避免因頻率偏移的接收訊號誤判為正常接收訊號，進而增加接收裝置的解調變訊號的正確性。
    承上所述，接下來於本實施例中，係針對運算電路20如何平均與內積基頻訊號的運算進行說明，首先，解調變電路10輸出之基頻訊號包含了I訊號與Q訊號，而基頻訊號之I訊號與Q訊號於一段時間取樣一次，並將取樣後之I訊號與Q訊號傳送至運算電路20，運算電路20可依據I訊號與Q訊號而得知一個符號(symbol)，其中，運算電路20係會陸續接收I訊號與Q訊號而得知複數個符號。運算電路20係相乘基頻訊號之複數符號與複數資料位元，而依據相乘後之該些符號，找出一第一向量50與一第二向量52，即運算電路20係分離該些符號為一第一群組與一第二群組，再平均第一群組與第二群組之該些符號，而產生第一向量50與第二向量52，也就是如第三圖所示，於此實施例中，以20個符號為例，運算電路20所接收之該些符號係分佈成二個群組，即將20個符號分成10個符號為第一群組，另10個符號為第二群組，當然亦可依據不同的需求而將20符號進行不同的分配，並不侷限上述將20個符號以10個為一個群組方式進行分類，接著運算電路20係分別平均第一群組的10個符號與第二群組的另10個符號，而產生第一向量50與第二向量52。
    接下來，運算電路20內積第一向量50與第二向量52，而產生一運算值，其中，運算電路20依序移位該些資料位元，而產生複數運算值，即運算電路20係會移位該些資料位元後，相乘基頻訊號之複數符號與移位後之該些資料位元，而找出新的第一向量50與新的第二向量52，再內積該新的第一向量50與該新的第二向量52，以得到新的運算值，如此，運算電路20重複上述之步驟，也就是依序移位該些資料位元後，產生該些運算值。之後，從該些運算值中，取得最大運算值為輸出訊號，即若該些資料位元為20個位元，並且該些符號為20個，所以，運算電路20係分別移位該些資料位元後，再與該些符號相乘產生該些運算值，如此，運算電路20係會產生20個運算值，並從這20個運算值中取出最大的運算值為輸出訊號。因此，本發明係藉由運算電路20平均並內積基頻訊號，而產生輸出訊號，以有效避免因頻率偏移的接收訊號誤判為正常接收訊號，進而增加接收裝置的效率。
    請復參閱第二圖，本發明之無線接收裝置的解調變電路10包含一第一混波器110、一第二混波器112、一第三混波器114、一第四混波器120、一第五混波器122、一第六混波器124、一第一積分取樣電路40、一第二積分取樣電路42、一第三積分取樣電路44與一第四積分取樣電路46。第一混波器110係接收輸入訊號，並混合輸入訊號與一第一參考訊號，產生一第一混波訊號；第二混波器112混合第一混波訊號與一第一載波訊號，產生基頻訊號之一第一訊號；第三混波器114係混合第一混波訊號與一第二載波訊號，產生該基頻訊號之一第二訊號。第一積分取樣電路40係耦接第二混波器112，以積分取樣第一訊號，於此實施例中，第一積分取樣電路40之取樣速率係以毫秒(ms)對第一訊號進行取樣，而產生複數第一I訊號，同理，第二積分取樣電路42耦接第三混波器114，以對第二訊號進行積分取樣，而產生複數第一Q訊號，運算電路20依序接收該些第一I訊號與該些第一Q訊號，而得知複數第一符號，以供運算電路20進行後續的運算。其中，運算電路20可包含一數位邏輯電路，以進行平均與內積的運算，或是運算電路20內建硬體描述語言程式或是其他運算程式軟體，以進行平均與內積的運算。
    同理，第四混波器120係接收輸入訊號，並混合輸入訊號與一第二參考訊號，產生一第二混波訊號；第五混波器122係混合第二混波訊號與第三載波訊號，產生基頻訊號之一第三訊號；第六混波器124係混合第二混波訊號與第四載波訊號，產生基頻訊號之一第四訊號。第三積分取樣電路44係耦接第五混波器122，以積分取樣第五混波器122輸出之第三訊號，而產生一第二I訊號，第四積分取樣電路46係耦接第六混波器124，以積分取樣第六混波器124輸出之第四訊號，而產生一第二Q訊號，其中，第三積分取樣電路44與第四積分取樣電路46係分別係以毫秒(ms)對第三訊號與第四訊號進行取樣，而產生複數第二I訊號與複數第二Q訊號。
    此外，本發明之解調變電路10更包含一第一訊號產生器130與一第二訊號產生器140。第一訊號產生器130係用以產生第一參考訊號與第二參考訊號，而第二訊號產生器140係用以產生第一載波訊號與第二載波訊號。其中，第一訊號產生器130為一碼產生器(Code generator)，第二訊號產生器140為一載波訊號產生器。以上混波器與訊號產生器為所屬技術領域中具有通常知識者所皆知的技術，故於此不再多加以贊述。
    本發明之補償電路30包含一相位誤差運算單元300、一第一補償單元302、一頻率誤差運算單元310與一第二補償單元312。相位誤差運算單元300耦接運算電路20，並比對運算電路20之輸出訊號與一第一比對訊號，而計算基頻訊號的一相位誤差，第一補償單元302耦接相位誤差運算單元300，並依據相位誤差而產生一第一補償訊號，而傳送並調整至解調變電路10輸出之基頻訊號之相位，其中，第一補償單元302為一濾波器，並且第一補償單元302係每隔一段時間才產生第一補償訊號而調整解調變電路10。此外，第一比對訊號為相位誤差運算單元300內部之相位訊號，用以校正運算電路20輸出之輸出訊號的相位誤差。
    再者，補償電路30之頻率誤差運算單元310耦接運算電路20，並比對運算電路20之輸出訊號與一第二比對訊號，而計算基頻訊號的一頻率誤差；第二補償單元312係耦接頻率誤差運算單元310，並依據頻率誤差而產生一第二補償訊號，而傳送並調整解調變電路10輸出之基頻訊號的頻率，其中，第二補償單元312為一濾波器，並且第二補償單元312係每隔一段時間才產生第二補償訊號而調整解調變電路10。此外，第二比對訊號為頻率誤差運算單元310內部之頻率訊號，用以校正運算電路20輸出之輸出訊號的頻率誤差。
    此外，本發明之無線接收裝置中的第一混波器100、第二混波器102、第三混波器104、第一訊號產生器130、運算電路20、相位誤差運算單元300與第一補償單元302形成一延遲鎖定迴路(Delay-Locked Loop，DLL)；而第四混波器110、第五混波器112、第六混波器114、第二訊號產生器140、運算電路20、頻率誤差運算單元310與第二補償單元312形成一鎖相迴路(Phase-Locked Loop，PLL)。
    綜上所述，本發明之無線接收裝置及其處理方法係由一解調變電路接收一輸入訊號，並解調變輸入訊號而產生一基頻訊號；一運算電路接收基頻訊號，而平均並內積基頻訊號，產生一輸出訊號；一補償電路依據輸出訊號，產生一補償訊號，並傳送和調整解調變電路。如此，本發明藉由運算電路平均並內積接收裝置所接收之訊號，而產生一輸出訊號，以有效避免因頻率偏移的接收訊號誤判為正常接收訊號，進而增加接收裝置的效率。
    本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准專利，至感為禱。
    惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

本發明：

10．．．解調變電路

110．．．第一混波器

112．．．第二混波器

114．．．第三混波器

120．．．第四混波器

122．．．第五混波器

124．．．第六混波器

130．．．第一訊號產生器

140．．．第二訊號產生器

20．．．運算電路

30．．．補償電路

300．．．相位誤差運算單元

302．．．第一補償單元

310．．．頻率誤差運算單元

312．．．第二補償單元

40．．．第一積分取樣電路

42．．．第二積分取樣電路

44．．．第三積分取樣電路

46．．．第四積分取樣電路

50．．．第一向量

52．．．第二向量

第一A圖係為習知技術之無線接收裝置的符號星座圖；
第一B圖係為習知技術之另一無線接收裝置的符號星座圖；
第二圖係為本發明之一較佳實施例之電路圖；以及
第三圖係為本發明之一較佳實施例之符號星座圖。

10．．．解調變電路

110．．．第一混波器

112．．．第二混波器

114．．．第三混波器

120．．．第四混波器

122．．．第五混波器

124．．．第六混波器

130．．．第一訊號產生器

140．．．第二訊號產生器

20．．．運算電路

30．．．補償電路

300．．．相位誤差運算單元

302．．．第一補償單元

310．．．頻率誤差運算單元

312．．．第二補償單元

40．．．第一積分取樣電路

42．．．第二積分取樣電路

44．．．第三積分取樣電路

46．．．第四積分取樣電路

Claims (14)

1. 一種無線接收裝置，其包含：
   一解調變電路，接收一輸入訊號，並解調變該輸入訊號而產生一基頻訊號；
   一運算電路，耦接該解調變電路，並接收該基頻訊號，而平均並內積該基頻訊號，產生一輸出訊號；以及
   一補償電路，耦接該運算電路，並依據該輸出訊號，產生一補償訊號，並傳送和調整該解調變電路。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收裝置，其中該運算電路係相乘該基頻訊號之複數符號與複數資料位元，而依據相乘後之該些符號，找出一第一向量與一第二向量，該運算電路內積該第一向量與該第二向量，而產生一運算值，其中，該運算電路依序移位該些資料位元，而產生複數運算值，並從該些運算值中，取得最大運算值為該輸出訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之無線接收裝置，其中該運算電路係分離該些符號為一第一群組與一第二群組，再平均該第一群組與該第二群組之該些符號，而產生該第一向量與該第二向量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收裝置，其中該解調變電路包含：
   一第一混波器，接收該輸入訊號，並混合該輸入訊號與一第一參考訊號，產生一第一混波訊號；
   一第二混波器，混合該第一混波訊號與一第一載波訊號，產生該基頻訊號之一第一訊號；
   一第一積分取樣電路，積分取樣該第一訊號，產生一第一I訊號；
   一第三混波器，混合該第一混波訊號與一第二載波訊號，產生該基頻訊號之一第二訊號；以及
   一第二積分取樣電路，積分取樣該第二訊號，產生一第一Q訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之無線接收裝置，其中該解調變電路更包含：
   一第四混波器，接收該輸入訊號，並混合該輸入訊號與一第二參考訊號，產生一第二混波訊號；
   一第五混波器，混合該第二混波訊號與該第一載波訊號，產生該基頻訊號之一第三訊號；
   一第三積分取樣電路，積分取樣該第三訊號，產生一第二I訊號；
   一第六混波器，混合該第二混波訊號與該第二載波訊號，產生該基頻訊號之一第四訊號；
   一第四積分取樣電路，積分取樣該第四訊號，產生一第二Q訊號。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述之無線接收裝置，其中該解調變電路更包含：
   一第一訊號產生器，用以產生該第一參考訊號與該第二參考訊號；以及
   一第二訊號產生器，用以產生該第一載波訊號與該第二載波訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收裝置，其中該補償電路係比對該輸出訊號與一比對訊號，而產生該補償訊號。
8. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收裝置，其中該補償電路包含：
   一相位誤差運算單元，耦接該運算電路，並比對該輸出訊號與一比對訊號，而計算該基頻訊號的一相位誤差；以及
   一補償單元，耦接該相位誤差運算單元，並依據該相位誤差而產生一補償訊號，而傳送並調整至該解調變電路輸出之該基頻訊號之相位。
9. 如申請專利範圍第1項所述之無線接收裝置，其中該補償電路包含：
   一頻率誤差運算單元，耦接該運算電路，並比對該輸出訊號與一比對訊號，而計算該基頻訊號的一頻率誤差；以及
   一補償單元，耦接該頻率誤差運算單元，並依據該頻率誤差而產生一補償訊號，而傳送並調整該解調變電路輸出之該基頻訊號之頻率。
10. 一種無線接收裝置之處理方法，其步驟包含：
    接收一輸入訊號；
    解調變該輸入訊號，產生一基頻訊號；以及
    平均並內積該基頻訊號，產生一輸出訊號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之處理方法，其更包括：
    依據該輸出訊號，計算該基頻訊號的誤差，而產生一補償訊號；以及
    依據該補償訊號而調整該基頻訊號。
12. 如申請專利範圍第11項所述之處理方法，其中於依據該輸出訊號，計算該基頻訊號的誤差，而產生一補償訊號之步驟中，更包括一步驟：
    比對該輸出訊號與一比對訊號，而產生該補償訊號。
13. 如申請專利範圍第10項所述之處理方法，其中於平均並內積該基頻訊號，產生一輸出訊號之步驟中，更包括：
    相乘複數資料位元與該基頻訊號之複數符號；
    依據相乘後之該些符號，找出一第一向量與一第二向量；以及
    內積該第一向量與該第二向量，而產生一運算值；
    其中，移位該些資料位元後，重複上述之步驟而產生複數運算值，並從該些運算值中，取得最大該運算值為該輸出訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之處理方法，其中於依據相乘後之該些符號，找出一第一向量與一第二向量之步驟中，更包括：
    分離該些符號為一第一群組與一第二群組；以及
    平均該第一群組與該第二群組之該些符號，而產生該第一向量與該第二向量。