TWI382673B - 用於一通訊接收機之中心頻率調整裝置及其相關方法 - Google Patents

Description

用於一通訊接收機之中心頻率調整裝置及其相關方法

本發明係指一種用於一通訊接收機之中心頻率調整裝置及其相關方法，尤指一種根據一接收訊號，調整該通訊接收機之一類比濾波器之中心頻率的中心頻率調整裝置及其相關方法。

現今的通訊系統大多使用載波來調變欲傳送的資料，以確保資料傳輸的品質。當一通訊接收機收到一通訊發射機所送出的訊號時，通訊接收機必須將接收訊號解調，才能解讀通訊發射機所欲傳送的資料。然而，通訊接收機與通訊發射機的電路及各自使用的載波可能不相同。若通訊接收機所使用的載波頻率相對於通訊發射機所使用的載波頻率有偏移現象，即所謂的「載波頻率偏移」(Carrier Frequency Offset)，經過通訊接收機中的類比濾波器之後的訊號，可能會失真。

另一方面，由於半導體製程的變數，通訊接收機中的類比濾波器在真正使用時的特性參數，如中心頻率及頻寬等，可能會偏離預定值。為了改善上述問題，美國專利公開號US5,179,727揭露一種用於一類比濾波器之自動校正電路，如第1圖所示。在第1圖中，一自動校正電路10係透過兩個不同選擇性的類比濾波器100、102及相位檢測器104、106的組合，產生一類比濾波器14所使用之一偏壓訊號Sb。自動校正電路10之一輸入訊號SI的參 考頻率為fs。透過自動校正電路10，類比濾波器14的中心頻率fo可被調整為相同於參考頻率fs。因此，自動校正電路10可用來校正類比濾波器14之中心頻率理論值與實際值的差距。

然而，習知自動校正電路10僅能校正類比濾波器於製程時產生的中心頻率差異，無法彈性地改變類比濾波器的中心頻率，使其與接收訊號的特性匹配。

因此，本發明之主要目的即在於提供一種用於一通訊接收機之中心頻率調整裝置及其相關方法。

本發明係揭露一種用於一通訊接收機之中心頻率調整裝置，包含有一類比至數位轉換器、一頻率偏移估測器及一控制電路。該類比至數位轉換器耦接於該通訊接收機之一類比濾波器，用來將該類比濾波器之一輸出訊號轉換為一數位訊號。該頻率偏移估測器耦接於該類比至數位轉換器，用來根據該數位訊號，估測該通訊接收機之一載波頻率偏移量。該控制電路，耦接於該類比濾波器及該頻率偏移估測器，用來根據該載波頻率偏移量，調整該類比濾波器的中心頻率。

本發明另揭露一種通訊接收機，包含有一天線、一類比濾波器、一訊號處理裝置及一中心頻率調整裝置。該天線用來接收一 輸入訊號。該類比濾波器耦接於該天線，用來對該輸入訊號進行濾波，以產生一輸出訊號。該訊號處理裝置用來對一數位訊號進行解碼。該中心頻率調整裝置，耦接於該類比濾波器及該訊號處理裝置之間，包含有一類比至數位轉換器，耦接於該類比濾波器，用來將該類比濾波器所產生之該輸出訊號轉換為該數位訊號；一頻率偏移估測器，耦接於該類比至數位轉換器，用來根據該數位訊號，估測該通訊接收機之一載波頻率偏移量；以及一控制電路，耦接於該類比濾波器及該頻率偏移估測器，用來根據該載波頻率偏移量，調整該類比濾波器的中心頻率。

本發明另揭露一種用於一通訊接收機之一類比濾波器的中心頻率調整方法，包含有將該類比濾波器之一輸出訊號轉換為一數位訊號；根據該數位訊號，估測該通訊接收機之一載波頻率偏移量；以及根據該載波頻率偏移量，調整該類比濾波器的中心頻率。

請參考第2圖，第2圖為本發明實施例用於一通訊接收機之一中心頻率調整裝置20之示意圖。中心頻率調整裝置20用來根據通訊接收機所接收的訊號，調整通訊接收機中之一類比濾波器26的中心頻率，使類比濾波器26的中心頻率與接收訊號匹配。其中，類比濾波器26用來將通訊接收機所接收的訊號進行濾波處理，以產生一輸出訊號SO。

中心頻率調整裝置20包含有一類比至數位轉換器200、一混頻器202、一訊號產生單元204、一頻率偏移估測器206及一控制電路208。類比至數位轉換器200耦接於類比濾波器26，用來將類比濾波器26所產生之輸出訊號SO轉換為一數位訊號SD1。換言之，本發明實施例係透過類比至數位轉換器200進行訊號轉換，以便用數位訊號處理的方式，達成濾波器中心頻率調整的目的。混頻器202、訊號產生單元204及頻率偏移估測器206形成一閉迴路。混頻器202耦接於類比至數位轉換器200，用來根據一補償訊號Scomp，對數位訊號SD1進行混頻，以補償數位訊號SD1的相位差(Phase Error)，從而產生數位訊號VD2。頻率偏移估測器206耦接於混頻器202，用來根據數位訊號SD2，估測通訊接收機之一載波頻率偏移量△ω_c 。訊號產生單元204耦接於混頻器202及頻率偏移估測器206，用來根據頻率偏移估測器206測得之載波頻率偏移量△ω_c ，產生補償訊號Scomp至混頻器202。控制電路208耦接於類比濾波器26及頻率偏移估測器206，用來根據載波頻率偏移量△ω_c ，調整類比濾波器26的中心頻率。

在第2圖中，頻率偏移估測器206包含有一相位檢測器210及一迴路濾波器212。相位檢測器210耦接於混頻器202，用來估測數位訊號SD2的相位差。迴路濾波器212耦接於相位檢測器210，用來根據數位訊號SD2的相位差，產生載波頻率偏移量△ω_c 。相位檢測器210及迴路濾波器212的原理為業界所習知，在此不贅述。值得注意的是，第2圖之頻率偏移估測器206為本發明之一實施 例，頻率偏移估測器206亦可使用其他電路及元件，達成量測載波頻率偏移之目的。凡用來量測載波頻率偏移之頻率偏移估測器206，均應涵蓋於本發明所保護的範疇中。此外，控制電路208包含有一查找表214(Look－up Table)，其儲存了複數個校正參數。控制電路208根據所接收的載波頻率偏移量△ω_c ，由查找表214中選擇一合適的校正參數，以調整類比濾波器26的中心頻率。查找表214的大小及類比濾波器26之中心頻率的可調範圍，可視需要決定。

簡言之，中心頻率調整裝置20將類比濾波器26之輸出訊號SO轉換為數位訊號SD1，估測數位訊號SD2的相位差，進而取得載波頻率偏移量△ω_c 。中心頻率調整裝置20根據載波頻率偏移量△ω_c ，調整類比濾波器26的中心頻率，同時亦根據載波頻率偏移量△ω_c 產生補償訊號Scomp，以補償數位訊號SD1的相位差。值得注意的是，中心頻率調整裝置20為本發明之一實施例，本領域具通常知識者當可據以做不同之變化及修飾。舉例來說，混頻器202及訊號產生單元204亦可不包含於中心頻率調整裝置20中。換言之，頻率偏移估測器206可直接根據數位訊號SD1估測載波頻率偏移量△ω_c ，不對數位訊號SD1的相位差另做補償。

習知中心頻率校正電路僅能調整類比濾波器的中心頻率為預設值，無法根據接收訊號而改變。相較之下，本發明實施例根據類比濾波器26之輸出訊號SO(亦即通訊接收機之接收訊號)，彈 性地調整類比濾波器26的中心頻率。因此，類比濾波器26可與接收訊號的特性匹配，改善接收訊號失真的情形。

關於第2圖之中心頻率調整裝置20的運作方式，請參考第3圖。第3圖為本發明實施例一流程30之示意圖。流程30用於中心頻率調整裝置20中，其包含有以下步驟：步驟300：開始。

步驟302：類比至數位轉換器200將類比濾波器26之輸出訊號SO轉換為數位訊號SD1。

步驟304：相位檢測器210估測數位訊號SD2的相位差。

步驟306：迴路濾波器212根據數位訊號SD2的相位差，產生載波頻率偏移量△ω_c 。

步驟308：訊號產生單元204根據載波頻率偏移量△ω_c ，產生補償訊號Scomp。

步驟310：混頻器202根據補償訊號Scomp，對數位訊號SD1進行混頻，以補償數位訊號SD1的相位差。

步驟312：控制電路208根據載波頻率偏移量△ω_c ，調整類比濾波器26的中心頻率。

步驟314：結束。

值得注意的是，相位檢測器210及迴路濾波器212係包含於頻率偏移估測器206中，因此步驟304及步驟306可簡化為：頻率偏移估測器206根據數位訊號SD2，估測載波頻率偏移量△ω_c 。此 外，由於中心頻率調整裝置20之變化實施例中不包含混頻器202及訊號產生單元204，步驟308及步驟310亦可相應地省略，仍能達成調整類比濾波器26之中心頻率的目的。根據流程30，中心頻率調整裝置20可彈性地調整類比濾波器26的中心頻率，與接收訊號的特性匹配。

請參考第4圖，第4圖為本發明實施例一通訊接收機40之示意圖。通訊接收機40包含有一天線400、一類比濾波器402、一訊號處理裝置404及一中心頻率調整裝置406。天線400用來接收一輸入訊號SI，類比濾波器402耦接於天線400，用來對輸入訊號SI進行濾波處理，以產生一輸出訊號SO。中心頻率調整裝置406耦接於類比濾波器402及訊號處理裝置404之間，用來根據輸出訊號SO，調整類比濾波器402的中心頻率，使類比濾波器402的中心頻率與天線400所接收之輸入訊號SI相匹配。中心頻率調整裝置406即為第2圖之中心頻率調整裝置20，其組成單元及變化實施例請參考前述，在此不贅述。中心頻率調整裝置406包含有數位至類比轉換器，可將輸出訊號SO轉換為一數位訊號SD。訊號處理裝置404即用來對數位訊號SD進行解碼，以取得正確之資料。由上可知，透過中心頻率調整裝置406，通訊接收機40之類比濾波器402可與接收訊號的特性匹配，改善接收訊號失真的情形。

綜上所述，本發明之實施例根據通訊接收機之接收訊號，估測 載波頻率偏移量，並據以調整類比濾波器的中心頻率。如此一來，通訊接收機之類比濾波器的中心頻率可與接收訊號的特性匹配，進而改善接收訊號失真的情形。

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。

10‧‧‧自動校正電路

14、100、102、26、402‧‧‧類比濾波器

104、106、210‧‧‧相位檢測器

20、406‧‧‧中心頻率調整裝置

200‧‧‧類比至數位轉換器

202‧‧‧混頻器

204‧‧‧訊號產生單元

206‧‧‧頻率偏移估測器

208‧‧‧控制電路

212‧‧‧迴路濾波器

214‧‧‧查找表

40‧‧‧通訊接收機

400‧‧‧天線

404‧‧‧訊號處理裝置

Sb‧‧‧偏壓訊號

SI、S1‧‧‧輸入訊號

SO‧‧‧輸出訊號

SD、SD1、SD2‧‧‧數位訊號

Scomp‧‧‧補償訊號

△ω_c ‧‧‧載波頻率偏移量

30‧‧‧流程

300、302、304、306、308、310、312、314‧‧‧步驟

第1圖為習知用於一類比濾波器之一自動校正電路之示意圖。

第2圖為本發明實施例一中心頻率調整裝置之示意圖。

第3圖為本發明實施例一流程之示意圖。

第4圖為本發明實施例一通訊接收機之示意圖。

20‧‧‧中心頻率調整裝置

26‧‧‧類比濾波器

200‧‧‧類比至數位轉換器

202‧‧‧混頻器

204‧‧‧訊號產生單元

206‧‧‧頻率偏移估測器

208‧‧‧控制電路

210‧‧‧相位檢測器

212‧‧‧迴路濾波器

214‧‧‧查找表

SO‧‧‧輸出訊號

SD1、SD2‧‧‧數位訊號

Scomp‧‧‧補償訊號

△ω_c ‧‧‧載波頻率偏移量

Claims (21)

1. 一種用於一通訊接收機之中心頻率調整裝置，包含有：一類比至數位轉換器，耦接於該通訊接收機之一類比濾波器，用來將該類比濾波器之一輸出訊號轉換為一數位訊號；一頻率偏移估測器，耦接於該類比至數位轉換器，用來根據該數位訊號，以數位處理來估測該通訊接收機之一載波頻率偏移量；以及一控制電路，耦接於該類比濾波器及該頻率偏移估測器，用來根據該載波頻率偏移量，調整該類比濾波器的中心頻率。
2. 如請求項1所述之中心頻率調整裝置，其另包含有一混頻器，耦接於該類比至數位轉換器及該頻率偏移估測器，用來根據一補償訊號，對該數位訊號進行混頻，以補償該數位訊號的相位差，並根據該補償後的數位訊號來估測該載波頻率偏移量。
3. 如請求項2所述之中心頻率調整裝置，其另包含有一訊號產生單元，耦接於該頻率偏移估測器及該混頻器，用來根據該載波頻率偏移量，產生該補償訊號。
4. 如請求項1所述之中心頻率調整裝置，其中該頻率偏移估測器包含有：一相位檢測器，用來估測該數位訊號的相位差；以及 一迴路濾波器，耦接於該相位檢測器，用來根據該數位訊號的相位差，產生該載波頻率偏移量。
5. 如請求項1所述之中心頻率調整裝置，其中該控制電路包含有一查找表，用來儲存對應於該載波頻率偏移量之一校正參數，以調整該類比濾波器的中心頻率。
6. 如請求項5所述之中心頻率調整裝置，其中該查找表包含有複數個校正參數。
7. 一種通訊接收機，包含有：一天線，用來接收一輸入訊號；一類比濾波器，耦接於該天線，用來對該輸入訊號進行濾波，以產生一輸出訊號；一訊號處理裝置，用來對一數位訊號進行解碼；以及一中心頻率調整裝置，耦接於該類比濾波器及該訊號處理裝置之間，包含有：一類比至數位轉換器，耦接於該類比濾波器，用來將該類比濾波器所產生之該輸出訊號轉換為該數位訊號；一頻率偏移估測器，耦接於該類比至數位轉換器，用來根據該數位訊號，以數位處理來估測該通訊接收機之一載波頻率偏移量；以及一控制電路，耦接於該類比濾波器及該頻率偏移估測器， 用來根據該載波頻率偏移量，調整該類比濾波器的中心頻率。
8. 如請求項7所述之通訊接收機，其中該中心頻率調整裝置另包含有一混頻器，耦接於該類比至數位轉換器及該頻率偏移估測器，用來根據一補償訊號，對該數位訊號進行混頻，以補償該數位訊號的相位差，並根據該補償後的數位訊號來估測該載波頻率偏移量。
9. 如請求項8所述之通訊接收機，其中該中心頻率調整裝置另包含有一訊號產生單元，耦接於該頻率偏移估測器及該混頻器，用來根據該載波頻率偏移量，產生該補償訊號。
10. 如請求項7所述之通訊接收機，其中該頻率偏移估測器包含有：一相位檢測器，用來估測該數位訊號的相位差；以及一迴路濾波器，耦接於該相位檢測器，用來根據該數位訊號的相位差，產生該載波頻率偏移量。
11. 如請求項7所述之通訊接收機，其中該控制電路包含有一查找表，用來儲存對應於該載波頻率偏移量之一校正參數，以調整該類比濾波器的中心頻率。
12. 如請求項11所述之通訊接收機，其中該查找表包含有複數個校正參數。
13. 一種用於一通訊接收機之一類比濾波器的中心頻率調整方法，包含有：將該類比濾波器之一輸出訊號轉換為一數位訊號；根據該數位訊號，以數位處理來估測該通訊接收機之一載波頻率偏移量；以及根據該載波頻率偏移量，調整該類比濾波器的中心頻率。
14. 如請求項13所述之中心頻率調整方法，其另包含：根據一補償訊號，對該數位訊號進行混頻，以補償該數位訊號的相位差，並根據該補償後的數位訊號來估測該載波頻率偏移量。
15. 如請求項14所述之中心頻率調整方法，其另包含：根據該載波頻率偏移量，產生該補償訊號。
16. 如請求項13所述之中心頻率調整方法，其中根據該數位訊號，估測該通訊接收機之該載波頻率偏移量之步驟，包含有：估測該數位訊號的相位差；以及根據該數位訊號的相位差，產生該載波頻率偏移量。
17. 如請求項13所述之中心頻率調整方法，其中根據該載波頻率偏移量調整該類比濾波器的中心頻率之步驟，係根據該載波頻率偏移量，由一查找表選擇一校正參數，以調整該類比濾波器的中心頻率。
18. 如請求項17所述之中心頻率調整方法，其中該查找表包含有複數個校正參數。
19. 如請求項1所述之中心頻率調整裝置，其中該控制電路根據該載波頻率偏移量，直接調整該類比濾波器的中心頻率，而非根據預設的校正參數進行調整。
20. 如請求項7所述之通訊接收機，其中該控制電路根據該載波頻率偏移量，直接調整該類比濾波器的中心頻率，而非根據預設的校正參數進行調整。
21. 如請求項13所述之中心頻率調整方法，其中根據該載波頻率偏移量，調整該類比濾波器的中心頻率包含有：根據該載波頻率偏移量，直接調整該類比濾波器的中心頻率，而非根據預設的校正參數進行調整。