TWI783448B - 收發器電路與傳送功率偏差補償方法 - Google Patents

Abstract

一種收發器電路，包括一計數器裝置、一補償電路以及一調整電路。計數器裝置用以計數一接收操作的一執行時間，並對應地產生一計數結果。補償電路耦接計數器裝置，用以接收計數結果，根據計數結果決定複數補償值，並且於一傳送操作中依序輸出該等補償值，其中傳送操作接續在接收操作之後。調整電路耦接補償電路，用以接收該等補償值，並且於傳送操作中依序根據該等補償值調整一訊號之一振福，其中該等補償值分別被應用於訊號的不同部分。

Description

收發器電路與傳送功率偏差補償方法

本發明係關於一種可有效補償傳送功率偏差之收發器電路與對應之傳送功率偏差補償方法。

放大器電路為通訊系統中經常使用的電路，用以增加訊號的輸出功率。放大器電路透過電源取得能量來源，並控制輸出訊號的波形與輸入訊號一致，但具有較大的振幅。經放大器電路放大後的訊號會由接收端接收。接收端利用接收到的訊號估計出適當的訊號增益值，並可依此結果處理後續接收到的訊號。

由於放大器電路的增益會隨著本身或環境的溫度升高而下降，在放大器電路的設定維持不變的情況下，訊號的傳送功率便可能因溫度改變而產生變化。例如，放大器電路的設定在傳送一個封包的過程中通常不會被改變。然而，由於傳送封包的過程中放大器電路的溫度持續上升，因而發生封包的不同部分有著不同傳送功率的問題。這樣的問題在封包長度很長時會變得更為嚴重，因為封包在首段與尾段的傳送功率有顯著差異。

由於接收端通常利用封包前序(preamble)的解調結果決定之後處理此封包所使用的增益值，若同一封包的傳送功率差異過大，將使得傳送端誤差向量幅度(Error Vector Magnitude，縮寫EVM)的測量結果不佳。

為解決此問題，需要一種新穎的收發器電路架構與對應之傳送功率偏差補償方法，用以補償收發器電路的傳送功率偏差。

本發明之一目的在於解決同一封包的傳送功率差異過大的問題。

根據本發明之一實施例，一種收發器電路，包括一計數器裝置、一補償電路以及一調整電路。計數器裝置用以計數一接收操作的一執行時間，並對應地產生一計數結果。補償電路耦接計數器裝置，用以接收計數結果，根據計數結果決定複數補償值，並且於一傳送操作中依序輸出該等補償值，其中傳送操作接續在接收操作之後。調整電路耦接補償電路，用以接收該等補償值，並且於傳送操作中依序根據該等補償值調整一訊號之一振福，其中該等補償值分別被應用於訊號的不同部分。

根據本發明之一實施例，一種傳送功率偏差補償方法，包括：計算一收發器電路的一接收操作的一執行時間；根據接收操作的執行時間決定複數補償值；以及於收發器電路的一傳送操作中依序根據該等補償值調整一訊號之一振福，其中傳送操作接續在接收操作之後，並且該等補償值分別被應用於訊號的不同部分。

通訊系統之收發器電路通常用於執行訊號之傳送操作與接收操作。然而，如上所述，傳統的收發器電路架構會發生同一封包的傳送功率差異過大的問題。舉例而言，當收發器電路接續在一長時間的接收操作之後執行一傳送操作，便會於隨後的傳送操作中發生傳送功率差異過大的問題。發生大幅度傳送功率變化的原因在於，於收發器電路執行接收操作的時間區間，傳送訊號處理路徑上的功率放大器不會運作，因此功率放大器的溫度會逐漸下降。接收操作的執行時間越長，功率放大器的溫度下降幅度越大。直到功率放大器響應於傳送操作的執行開始運作後，功率放大器的溫度才會開始提升。

然而，由於功率放大器的增益會隨著本身或環境的溫度升高而下降，如此溫度的變化將造成功率放大器的增益於執行傳送操作的時間區間內下降，進而導致訊號的傳送功率變化。

第1圖顯示一訊號功率範例圖，於圖中TX表示傳送操作，RX表示接收操作，而標示TX的時間區間為收發器電路執行傳送操作的時間區間，標示RX的時間區間為收發器電路執行接收操作的時間區間。如第1圖以虛線圓圈框起的區域所示，於執行傳送操作的時間區間內，訊號的功率持續在下降。這樣的問題在欲傳送之封包長度很長時會變得更為嚴重，因為封包在首段與尾段的傳送功率有顯著差異。為解決此問題，本發明提出一種新穎的收發器電路架構與對應之傳送功率偏差補償方法。

第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之收發器電路方塊圖。收發器電路200可包括一基頻訊號處理裝置210、一數位至類比轉換器(Digital to Analog Converter，縮寫DAC)220、一類比放大器230、一混頻器240、一功率放大器250以及一天線260。

值得注意的是，第2圖為一簡化的收發器電路示意圖，其中僅顯示出部分傳送訊號處理路徑上之元件。孰悉此技藝者均可理解，一通訊裝置當可包含許多未示於第2圖之元件，例如，適用於接收訊號處理路徑上的元件，以及於傳送訊號處理路徑上的其他元件，以實施無線通訊及相關之信號處理之功能。

基頻訊號處理裝置210用以接收並處理要被傳送的訊號TX_Sig。數位至類比轉換器220用以將處理過的訊號TX_Sig由數位域轉換至類比域。類比放大器230用以於類比域放大訊號TX_Sig。混頻器240用以將訊號TX_Sig自基頻之頻域升頻至射頻之頻域。功率放大器250用以於透過天線260傳送前放大射頻訊號。

根據本發明之一實施例，基頻訊號處理裝置210可包括一訊號處理區塊211、一計數器裝置212、一補償電路213以及一調整電路214。訊號處理區塊211用以處理基頻訊號。計數器裝置212用以計數收發器電路200之一接收操作的執行時間，並對應地產生一計數結果。補償電路213耦接計數器裝置212，用以接收計數結果，根據計數結果決定複數補償值，並且將補償值輸出。調整電路214耦接補償電路213，用以接收補償值，並且於發器電路200之傳送操作中依序根據補償值調整要被傳送的訊號的振福，其中此傳送操作係接續在前述接收操作之後。

根據本發明之一實施例，根據接收操作的執行時間(例如，前述之計數結果)所決定的補償值分別被應用於訊號的不同部分。於一些實施例中，補償電路213可於傳送操作中依序將補償值提供給調整電路214，使調整電路214可即時將補償值應用於訊號對應的部分。於另一些實施例中，補償電路213亦可直接將多個補償值提供給調整電路214，並且由調整電路214自行根據傳送操作的執行時間選擇對應之補償值調整訊號的振福。

根據本發明之一實施例，補償電路213可被實作為一硬體表格電路，例如，補償電路213可包括複數控制邏輯，以實作出一查找表。於本發明之實施例中，補償電路213可儲存或記錄複數補償設定，各補償設定可分別包含複數對應之補償值，且這些補償設定係分別對應於不同長度的執行時間(例如，接收操作的執行時間)。補償電路213可根據計數器裝置212之計數結果自這些補償設定中選擇一適當的補償設定。

第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之補償表格內容範例。根據本發明之一實施例，補償表格300可記錄多個補償設定，例如，第3圖中的各行(row)係對應於一補償設定。各補償設定對應於一段接收操作執行時間，例如，圖中所示之0~600微秒(microsecond，縮寫為us)、600~1200微秒等。此外，各補償設定分別包含複數補償值，各補償值對應於一段封包內時間，例如，圖中所示之0~50微秒、50~150微秒等。

假設目前所計算之接收操作的執行時間或所得之執行時間計數結果為3000微秒，補償電路213可根據此資訊對應地選擇第3個補償設定，並且可於傳送操作中依序在對應的時間將補償值提供給調整電路214，使調整電路214可即時根據補償值調整訊號對應的部分。例如，補償電路213可於傳送操作已執行50毫秒時，或者於基頻訊號處理裝置210正在處理封包(即，於當前傳送操作中欲傳送的封包)的第50毫秒所對應的部分時，將補償值0.03分貝(decibel，縮寫dB)提供給調整電路214，接著於傳送操作已執行150毫秒時，或者於基頻訊號處理裝置210正在處理封包的第150毫秒所對應的部分時，將補償值0.06分貝提供給調整電路214，並以此類推。其中，調整電路214可根據接收到的補償值對訊號執行電壓放大操作。例如，於本發明之一實施例中，調整電路214接收到的補償值可以是電壓放大的比例，假設補償前的訊號的振福為0.03mV(毫伏特)，則調整電路214可根據補償值0.03分貝將訊號的振幅放大為0.0301mV，並以此類推。

續以前例進一步說明，於本發明之實施例中，調整電路214會將0.03分貝的補償值應用於封包的第50~150毫秒的部分，將0.06分貝的補償值應用於封包的第150~350毫秒的部分，並以此類推，直到傳送操作結束或封包結束。

根據本發明之一實施例，調整電路214可以是一數位電壓振幅輸出調整器，用以於訊號處理區塊211之後進一步調整基頻訊號的電壓振幅。例如，調整電路214可根據一既定增益值放大基頻訊號的電壓振幅，使基頻訊號的電壓振幅符合基本的傳輸需求。除原本的放大操作外，於本發明之實施例中，調整電路214可更如以上範例所述，根據補償電路213所提供的補償值於數位域額外調整基頻訊號的電壓振幅。因此，調整電路214實際上可根據既定增益值與補償值之一加總調整基頻訊號的振幅，其中的補償值係用以預先補償此訊號的傳送功率可能因為功率放大器的溫度變化而產生的偏差。

根據本發明之一實施例，包含於一補償設定的補償值可為一遞增數列。即，包含於一補償設定的補償值可隨著傳送封包的時間增加而增加，例如第3圖所示之範例。此外，如上所述，各補償設定係分別對應於不同長度的執行時間，於本發明之實施例中，接收操作的執行時間長度越長，對應於此執行時間之補償設定所包含之補償值越大，例如第3圖所示之範例，接收操作的執行時間長度越長，電壓放大的比例越大。

根據本發明之一實施例，計數器裝置212可響應於一接收指令開始計數接收操作的執行時間，並且於接收操作結束時停止計數。例如，收發器電路200可依循一既定通訊協定執行訊號的收發操作，其中收發器電路200的一個通訊協定層(例如，媒體存取控制 (medium access control，縮寫為MAC)層)可依目前的傳送或接收需求發出對應之傳送或接收指令。響應於接收指令，基頻訊號處理裝置210可控制天線260接收訊號，以及控制對應之射頻訊號處理裝置(圖未示)處理接收到的訊號。響應於傳送指令，基頻訊號處理裝置210可對傳送訊號執行對應的訊號處理，控制後級電路(含射頻訊號處理裝置)執行對應的訊號處理，以及控制天線260將訊號出去。

因此，於本發明之一實施例中，計數器裝置212可響應於MAC層所發出的接收指令開始計算接收操作的執行時間。類似地，計數器裝置212可響應於爾後MAC層所發出的傳送指令，或者MAC層所發出的結束接收指令停止計數。

第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之訊號功率範例圖。圖中實線波形顯示未經補償的傳送功率，虛線波形顯示由本發明所提出之收發器電路根據對應之傳送功率偏差補償方法執行補償後的結果。假設收發器電路200於執行傳送操作的時間區間TX_Period傳送一封包，其包含了前序410與多個資料單元420~480。根據本發明之一實施例，由於對於收發器電路200而言，傳送操作開始時間與封包或資料長度為已知的，調整電路214可直接響應於一系統時脈訊號(圖未示)於對應的封包內時間根據對應的補償值執行補償，例如，調整電路214可響應於系統時脈訊號將第一補償值應用於資料單元420，將第二補償值應用於資料單元430，並以此類推。經過傳送功率偏差補償後，功率放大器250所輸出的封包具有更穩定的輸出功率，或者同一封包內的功率差異可被減少。例如第4圖的虛線波形所示，封包之前序部分(例如，前序410)之傳送功率與封包之資料部分(例如，資料單元420~480)之傳送功率大體相同。

於本發明之一實施例中，調整電路214可根據先前接收操作的執行時間與當前傳送操作的執行時間於同一封包內執行傳送功率偏差補償。然而，本發明並不限於此。調整電路214也可根據先前接收操作的執行時間與當前傳送操作的執行時間於不同封包之間執行傳送功率偏差補償。

此外，如以上所述之實施例，本發明所提出之傳送功率偏差補償方法可由計數器裝置212、補償電路213與調整電路214等硬體電路實施，然而，本發明並不限於此。於本發明之一些實施例中，本發明所提出之傳送功率偏差補償方法亦可由軟體或韌體實施。此外，本發明所提出之傳送功率偏差補償方法及對應之硬體架構皆可相容於目前現有的收發器電路。

第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之傳送功率偏差補償方法流程圖。傳送功率偏差補償方法包含以下步驟：

步驟S502：計算收發器電路的一接收操作的執行時間。

步驟S504：根據接收操作的執行時間決定複數補償值。

步驟S506：於收發器電路的一傳送操作中依序根據決定的補償值調整傳送訊號之一振福。其中傳送操作接續在接收操作之後，並且於步驟S504決定的補償值分別被應用於傳送訊號的不同部分。

綜上所述，藉由本發明提出的收發器電路架構與對應之傳送功率偏差補償方法，可有效補償傳送功率偏差，使得由功率放大器所輸出的封包具有更穩定的輸出功率，且同一封包內不同部分的傳送功率可大體相同，或者其中的功率差異可明顯被減少。 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。

200：收發器電路 210：基頻訊號處理裝置 211：訊號處理區塊 212：計數器裝置 213：補償電路 214：調整電路 220：數位至類比轉換器 230：類比放大器 240：混頻器 250：功率放大器 260：天線 300：補償表格 410：前序 420~480：資料單元 TX：傳送操作 TX_Sig：訊號 TX_Period：執行傳送操作的時間區間 RX：接收操作

第1圖顯示一訊號功率範例圖。 第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之收發器電路方塊圖。 第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之補償表格內容範例。 第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之訊號功率範例圖。 第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之傳送功率偏差補償方法流程圖。

200：收發器電路 210：基頻訊號處理裝置 211：訊號處理區塊 212：計數器裝置 213：補償電路 214：調整電路 220：數位至類比轉換器 230：類比放大器 240：混頻器 250：功率放大器 260：天線

Claims (10)

1. 一種收發器電路，包括： 一計數器裝置，用以計數一接收操作的一執行時間，並對應地產生一計數結果； 一補償電路，耦接該計數器裝置，用以接收該計數結果，根據該計數結果決定複數補償值，並且於一傳送操作中依序輸出該等補償值，其中該傳送操作接續在該接收操作之後；以及 一調整電路，耦接該補償電路，用以接收該等補償值，並且於該傳送操作中依序根據該等補償值調整一訊號之一振福，其中該等補償值分別被應用於該訊號的不同部分。
2. 如申請專利範圍第1項所述之收發器電路，其中該補償電路根據該計數結果自複數補償設定中選擇一補償設定，該補償設定包含該等補償值，並且該等補償設定分別對應於不同長度的執行時間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之收發器電路，其中該調整電路於數位域調整該訊號之該振福。
4. 如申請專利範圍第1項所述之收發器電路，其中該等補償值為一遞增數列。
5. 如申請專利範圍第2項所述之收發器電路，其中該執行時間的長度越長，對應於該執行時間之該補償設定所包含之該等補償值越大。
6. 如申請專利範圍第1項所述之收發器電路，其中該計數器裝置響應於一接收指令開始計數該接收操作的該執行時間，並且於該接收操作結束時停止計數。
7. 如申請專利範圍第1項所述之收發器電路，更包括： 一天線，用以傳送該訊號，其中該訊號包含一封包，並且該封包之一前序部分之一傳送功率與該封包之一資料部分之一傳送功率大體相同。
8. 一種傳送功率偏差補償方法，包括： 計算一收發器電路的一接收操作的一執行時間； 根據該接收操作的該執行時間決定複數補償值；以及 於該收發器電路的一傳送操作中依序根據該等補償值調整一訊號之一振福， 其中該傳送操作接續在該接收操作之後，並且該等補償值分別被應用於該訊號的不同部分。
9. 如申請專利範圍第8項所述之傳送功率偏差補償方法，其中根據該收發器電路的該接收操作的該執行時間決定該等補償值之步驟更包括： 根據該執行時間自複數補償設定中選擇一補償設定， 其中該補償設定包含該等補償值，並且該等補償設定分別對應於不同長度的執行時間。
10. 如申請專利範圍第8項所述之傳送功率偏差補償方法，其中該訊號之該振福於數位域被調整。

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