TWI788658B - 具自干擾校正能力的傳送器和具自干擾校正能力的傳送方法 - Google Patents

具自干擾校正能力的傳送器和具自干擾校正能力的傳送方法 Download PDF

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Abstract

本申請揭露一種具自干擾校正能力的傳送器，包括：信號產生單元，用來產生信號；座標旋轉數位計算器，用來依據該信號來產生振幅調變信號和相位調變信號；相位處理單元，用來依據該相位調變信號產生頻率信號；數位鎖相迴路，包括；數位控制振盪器，自干擾校正單元，用來依據該信號、相位差和參考時脈產生補償相位；以及數位控制振盪器控制信號產生單元；以及輸出單元，用來依據該振幅調變信號和數位控制振盪器輸出信號產生輸出信號。

Description

具自干擾校正能力的傳送器和具自干擾校正能力的傳送方法
本申請內容係關於傳送器，尤指一種具自干擾校正能力的傳送器和相關方法。
對現代無線通訊系統來說，極性發射器架構相當具有競爭力，因為與傳統的類比架構相比，極性發射器架構的面積和功耗更小。極性發射器架構搭配兩點調變（two-point modulation）或三點調變之數位鎖相迴路（DPLL）可增加極性發射器的頻寬，但缺陷是發射信號可能會干擾供應DPLL的晶體振盪器，此自干擾（self-interference）現像會增加上述晶體振盪器的輸出時脈的抖動（jitter），導致信號品質下降，因此需要一種補償方式來解決上述問題。
本申請提供一種具自干擾校正能力的傳送器，包括：信號產生單元，用來產生IQ信號；座標旋轉數位計算器，用來依據該IQ信號來產生振幅調變信號和相位調變信號；相位處理單元，用來依據該相位調變信號產生頻率信號；數位鎖相迴路，包括；數位控制振盪器（DCO），用來依據DCO控制信號產生DCO輸出信號；除頻器，用來利用除頻參數對該DCO輸出信號除頻產生除頻信號；時間至數位轉換器，用來依據該頻率信號、該除頻信號和該參考時脈產生相位差；自干擾校正單元，用來依據該IQ信號、該相位差和該參考時脈產生補償相位；以及DCO控制信號產生單元，用來依據該頻率信號、該相位差和該補償相位產生該DCO控制信號；以及輸出單元，用來依據該振幅調變信號和該DCO輸出信號產生輸出信號本申請的傳收器和傳收器校正方法能夠校正增益，在不影響線性度的情況下提高信噪比。
本申請另提供一種具自干擾校正能力的傳送方法，包括：產生IQ信號；依據該IQ信號來產生振幅調變信號和相位調變信號；依據該相位調變信號產生頻率信號；依據DCO控制信號產生DCO輸出信號；利用除頻參數對該DCO輸出信號除頻產生除頻信號；依據該頻率信號、該除頻信號和該參考時脈產生相位差；依據該IQ信號、該相位差和該參考時脈產生補償相位；依據該頻率信號、該相位差和該補償相位產生該DCO控制信號；以及依據該振幅調變信號和該DCO輸出信號產生輸出信號。
上述裝置和方法可以改善自干擾現像，降低參考時脈的抖動，提升信號品質。
圖1為本申請的具自干擾校正能力的傳送器的實施例的示意圖。傳送器100採用極性發射器架構並搭配數位鎖相迴路（DPLL）105，信號產生單元101用來產生IQ信號s，座標旋轉數位計算器（CORDIC）102用來依據IQ信號s來產生振幅調變信號sa和相位調變信號sp，相位調變信號sp經過相位處理單元104後產生頻率信號sf，DPLL 105依據頻率信號sf和參考時脈ckref產生DCO輸出信號sdo，其中參考時脈ckref由晶體振盪器（未繪示圖中）所產生；輸出單元116則依據振幅調變信號sa和DCO輸出信號sdo來合成出輸出信號so，再經過天線118產生發射信號srf發射出去。在某些實施例中，輸出單元116亦可包含功率放大器。
DPLL 105中，數位控制振盪器（DCO）112依據DCO控制信號sd產生DCO輸出信號sdo，除頻器114利用除頻參數N對DCO輸出信號sdo除頻產生除頻信號ckdiv，並迴授至時間至數位轉換器（TDC）106，TDC 106依據頻率信號sf、除頻信號ckdiv和參考時脈ckref產生相位差M，自干擾校正單元108依據IQ信號s、相位差M和參考時脈ckref產生補償相位ofs，DCO控制信號產生單元110依據頻率信號sf、相位差M和補償相位ofs產生DCO控制信號sd至DCO 112。在某些實施例中，DCO控制信號產生單元110可另包括迴路濾波器（loop filter）。
依據模式信號md，傳送器100可操作在測試模式或一般模式，為減輕發射信號srf對該晶體振盪器造成的干擾，即降低發射信號srf對產生參考時脈ckref造成的抖動，在該測試模式下傳送器100會累積參考資訊，使得在該一般模式下，可利用該些參考資訊來進行自干擾校正，其細節說明如下。
發射信號srf可表示如：
Figure 02_image001
(1) 其中
Figure 02_image003
表示發射信號srf的振幅，
Figure 02_image005
表示發射信號srf的調變部分的相位，
Figure 02_image007
表示發射信號srf的載波部分的相位。發射信號srf會形成干擾信號I：
Figure 02_image009
(2) 其中
Figure 02_image011
為耦合係數，
Figure 02_image013
表示發射信號srf從發射位置到晶體振盪器所在之處產生的衰減和相位變化，由於發射信號srf的頻率即DCO輸出信號sdo的頻率
Figure 02_image015
，式(2)可改寫如：
Figure 02_image017
(3) 設
Figure 02_image019
(4) 其中
Figure 02_image021
為參考時脈ckref的頻率，
Figure 02_image023
可表示為：
Figure 02_image025
(5)
Figure 02_image027
表示發射信號srf的載波部分的頻率，和
Figure 02_image021
具有N倍比例關係，故式(5)可改寫為：
Figure 02_image029
(6) 因此，式(4)中的：
Figure 02_image031
(7) 干擾信號I對參考時脈ckref造成的抖動的相位可表示為：
Figure 02_image033
(8) 式(8)又可表示為：
Figure 02_image035
(9) 其中
Figure 02_image037
為抖動量。假設
Figure 02_image039
，則
Figure 02_image041
(10) 其中
Figure 02_image043
為參考時脈ckref的振幅，則依據式(8)到(10)可得：
Figure 02_image045
(11) 其中
Figure 02_image047
。 由於
Figure 02_image049
，可假設式(9)中的
Figure 02_image051
，因此：
Figure 02_image053
(12) 在本實施例中，在該測試模式下，使IQ信號為弦波（但不以此為限），以正弦波為例，依據式(3)和(5)可知：
Figure 02_image055
(13) 其中
Figure 02_image057
表示該正弦波的振幅，
Figure 02_image059
表示該正弦波的相位，由於
Figure 02_image061
，依據式(12)和(13)可得到：
Figure 02_image063
(14) 其中
Figure 02_image065
為已知，設為強度係數
Figure 02_image067
。此時以TDC 106輸出的結果來看，
Figure 02_image069
，其中
Figure 02_image071
為TDC 106的解析度，
Figure 02_image073
和
Figure 02_image075
分別為未受干擾的相位差和受干擾信號I干擾的情況下的相位差，在本實施例中，未受干擾的相位差
Figure 02_image073
可以將該正弦波的振幅
Figure 02_image057
設定為相對低值來得到。此時： 耦合係數
Figure 02_image077
(15) 由於
Figure 02_image079
(16) 因此，在該測試模式下，可找出多個不同振幅
Figure 02_image057
之IQ信號s所對應之多個耦合係數
Figure 02_image081
，之後在該一般模式下，即可利用該一般模式得到的強度係數
Figure 02_image083
和該測試模式得到的強度係數
Figure 02_image085
的關係，找出對應的
Figure 02_image081
，再乘上已知的
Figure 02_image087
即可得到
Figure 02_image089
，
Figure 02_image089
乘上
Figure 02_image083
即可得到該一般模式下的
Figure 02_image091
。
圖2為圖1的自干擾校正單元108的實施例的示意圖。自干擾校正單元108用於利用上述方式找出該一般模式下的補償相位，圖3為相關補償方法。強度係數估計單元202依據IQ信號s和參考時脈ckref產生強度係數K，即在該測試模式下產生強度係數
Figure 02_image085
以及在該一般模式下產生強度係數
Figure 02_image083
。耦合係數估計單元204，用來依據強度係數K和相位差M來產生耦合係數
Figure 02_image011
，即在該測試模式下產生耦合係數
Figure 02_image081
以及在該一般模式下產生耦合係數
Figure 02_image089
。當模式信號md指示現為該測試模式下，選擇器208會將多個不同振幅
Figure 02_image057
之IQ信號s所對應之多個耦合係數
Figure 02_image081
輸入並儲存在查找表210中，即步驟302。
強度比例單元206用來在該一般模式下，產生IQ信號s之強度係數
Figure 02_image083
和該測試模式下的多個不同振幅
Figure 02_image057
之IQ信號s所對應之多個強度係數
Figure 02_image085
的比例關係sr，即步驟304。當模式信號md指示現為該一般模式下，查找表210會依據比例關係sr以及多個耦合係數
Figure 02_image081
，找出對應的耦合係數
Figure 02_image089
，即步驟306。利用乘法器212將耦合係數
Figure 02_image089
、強度係數
Figure 02_image083
和1/
Figure 02_image071
相乘便可得到補償相位ofs，即步驟308。
在某些實施例中，另可微調補償相位ofs，以找出是否存在更佳的補償相位ofs，舉例來說，圖4為本申請的具自干擾校正能力的傳送器的另一實施例的示意圖。傳送器400的自干擾校正單元408另依據輸出信號so來產生補償相位ofs。圖5為自干擾校正單元408的實施例的示意圖，圖6為相關補償方法。和自干擾校正單元108的差異在於，自干擾校正單元408另包含SNR估計單元502和微調單元504。SNR估計單元502依據輸出信號so產生輸出信號so的SNR，即步驟608本申請並不限制其估算方式。微調單元依據輸出信號so的SNR產生相位調整值sn，即步驟610，舉例來說，在特定相位調整範圍內，例如
Figure 02_image093
五個補償相位ofs的最小刻度單位之內，選擇能使輸出信號so的SNR具有相對最小值的刻度單位作為相位調整值sn，但本申請並不以此為限。因此，利用乘法器212將耦合係數
Figure 02_image089
、強度係數
Figure 02_image083
和1/
Figure 02_image071
相乘後得到的結果，在利用加法器506和相位調整值sn相加即可得到經微調後的補償相位ofs，即步驟612。
上文的敘述簡要地提出了本申請某些實施例之特徵，而使得本申請所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本申請內容的多種態樣。本申請所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本申請內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處該之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本申請所屬技術領域具有通常知識者應當明白，這些均等的實施方式仍屬於本申請內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本申請內容之精神與範圍。
100,400:傳送器 101:信號產生單元 102:CORDIC 104:相位處理單元 105:DPLL 106:TDC 108,408:自干擾校正單元 110:DCO控制信號產生單元 112:DCO 114:除頻器 116:輸出單元 118:天線 md:模式信號 s:IQ信號 sa:振幅調變信號 sp:相位調變信號 sf:頻率信號 M:相位差 ckref:參考時脈 ofs:補償相位 ckdiv:除頻信號 sd:DCO控制信號 sdo:DCO輸出信號 so:輸出信號 srf:發射信號 202:強度係數估計單元 204:耦合係數估計單元 206:強度比例單元 208:選擇器 210:查找表 212:乘法器 K:強度係數
Figure 02_image011
:耦合係數 sr:比例關係
Figure 02_image071
:TDC解析度 302～308,608～612:步驟 502:SNR估計單元 504:微調單元 506:加法器 sn:相位調整值
在閱讀了下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本揭露的多種態樣。應注意到，根據本領域的標準作業習慣，圖中的各種特徵並未依比例繪製。事實上，為了能夠清楚地進行描述，可能會刻意地放大或縮小某些特徵的尺寸。 圖1為本申請的具自干擾校正能力的傳送器的實施例的示意圖。 圖2為圖1的自干擾校正單元的實施例的示意圖。 圖3為圖1的自干擾校正單元的補償方法。 圖4為本申請的具自干擾校正能力的傳送器的另一實施例的示意圖。 圖5為圖4的自干擾校正單元的實施例的示意圖。 圖6為圖4的自干擾校正單元的補償方法。
100:傳送器
101:信號產生單元
102:CORDIC
104:相位處理單元
105:DPLL
106:TDC
108:自干擾校正單元
110:DCO控制信號產生單元
112:DCO
114:除頻器
116:輸出單元
118:天線
md:模式信號
s:IQ信號
sa:振幅調變信號
sp:相位調變信號
sf:頻率信號
M:相位差
ckref:參考時脈
ofs:補償相位
ckdiv:除頻信號
sd:DCO控制信號
sdo:DCO輸出信號
so:輸出信號
srf:發射信號

Claims (10)

  1. 一種具自干擾校正能力的傳送器，包括：信號產生單元，用來產生IQ信號；座標旋轉數位計算器，用來依據該IQ信號來產生振幅調變信號和相位調變信號；相位處理單元，用來依據該相位調變信號產生頻率信號；數位鎖相迴路，包括；數位控制振盪器(DCO)，用來依據DCO控制信號產生DCO輸出信號；除頻器，用來利用除頻參數對該DCO輸出信號除頻產生除頻信號；時間至數位轉換器，用來依據該頻率信號、該除頻信號和參考時脈產生相位差；自干擾校正單元，用來依據該IQ信號、該相位差和該參考時脈產生補償相位，其中該自干擾校正單元包括：強度係數估計單元，用來依據該IQ信號和該參考時脈來產生強度係數；以及DCO控制信號產生單元，用來依據該頻率信號、該相位差和該補償相位產生該DCO控制信號；以及輸出單元，用來依據該振幅調變信號和該DCO輸出信號產生輸出信號。
  2. 如請求項1的傳送器，其中該自干擾校正單元還包括：耦合係數估計單元，用來依據該強度係數和該相位差來產生耦合係數。
  3. 如請求項2的傳送器，其中該自干擾校正單元另包括：查找表，用來在測試模式下，儲存多個不同振幅之該IQ信號所對應之多個該耦合係數。
  4. 如請求項3的傳送器，其中該自干擾校正單元另包括：強度比例單元，耦接至該強度係數估計單元，用來在一般模式下，產生該IQ信號之該強度係數和該測試模式下的多個不同振幅之該IQ信號所對應之多個該強度係數的比例關係。
  5. 如請求項4的傳送器，其中該查找表，另用來在該一般模式下，依據該比例關係輸出對應之該耦合係數。
  6. 如請求項5的傳送器，其中該自干擾校正單元依據該強度係數和該耦合係數的乘積產生產生該補償相位。
  7. 如請求項6的傳送器，其中該自干擾校正單元另包括：SNR估計單元，用來依據該輸出信號產生該輸出信號的SNR。
  8. 如請求項7的傳送器，其中該自干擾校正單元另包括： 微調單元，用來依據該輸出信號的SNR產生相位調整值；以及其中該自干擾校正單元另依據該相位調整值產生該補償相位。
  9. 如請求項8的傳送器，其中該微調單元在特定相位調整範圍內，選擇能使該輸出信號的SNR具有相對最小值的相位作為該相位調整值。
  10. 一種具自干擾校正能力的傳送方法，包括：產生IQ信號；依據該IQ信號來產生振幅調變信號和相位調變信號；依據該相位調變信號產生頻率信號；依據DCO控制信號產生DCO輸出信號；利用除頻參數對該DCO輸出信號除頻產生除頻信號；依據該頻率信號、該除頻信號和參考時脈產生相位差；依據該IQ信號、該相位差和該參考時脈產生補償相位；依據該頻率信號、該相位差和該補償相位產生該DCO控制信號；以及依據該振幅調變信號和該DCO輸出信號產生輸出信號；其中依據該IQ信號、該相位差和該參考時脈產生該補償相位包括：依據該IQ信號和該參考時脈來產生強度係數。
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