用于无线通讯的自适应接收方法技术

本发明专利技术是有关于一个自适应、成本低、高效率、可节能之无线通讯的自适应接收方法，但不限于蓝牙接收器，特别是一种于起始接收蓝牙封包前，通过侦测相邻信道干扰是否存在，设定滤波器的频宽、滤波器的阶数、取样速率、模拟数字转换器之输出位元数量，以及自动增益控制运算单元以决定该低噪声放大器及可变增益放大器之设定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一个自适应、成本低、高效率、可节能的无线通讯的自适应接收方法，但不限于蓝牙接收器，特别是一种于起始接收蓝牙封包前，通过侦测相邻信道干扰是否存在，设定滤波器的频宽、滤波器的阶数、取样速率、模拟数字转换器的输出位元数量，以及自动增益控制运算单元以决定该低噪声放大器及可变增益放大器的设定。
技术介绍
蓝牙设备需要通过蓝牙的规范(Specificationof the Bluetooth System,version 2. 0+EDR”，Nov. 4，2004.)，其包括接收器的灵敏度和相邻信道干扰(AdjacentChannel Interference, ACI)测试。为了通过ACI测试,能大幅抑制所有在ACI频外功率的高阶模拟滤波器是必需的。此外，模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC) 必须有足够的动态范围与解析度以表示于通带内的频段信号和模拟滤波器后的ACI。然而，若要在电路里实施的话，具有大量的输出位元的高阶模拟滤波器和高解析度ADC都会消耗更多的功率和更昂贵的成本。另一方面，窄频的模拟滤波器可抑制更多的ACI，但宽频的模拟滤波器能达到较好的灵敏度。因此，模拟滤波器的频宽常被设计通常是很难取舍。传统方式是使用ACI规格用最小所需的阶数模拟滤波器牺牲一些接收器灵敏度，和满足一个ADC所需最小取样频率和输出位元的数量，以节省成本和功率消耗。此外，越来越多的无线区域网络(WirelessLocal Area Network, WLAN)设备(如802. 11 b/g/n装置)也使用相同的频段(约2. 4至2.483GHz)，蓝牙与WLAN设备的共存已成为一个重大的挑战。一个先知技术中的蓝牙接收器的功能方块图如图I所示。射频功率前端电路详述如下。天线10是用来接收无线电信号、以及低噪声放大器20用以根据一通过自动增益控制90设定的该低噪声放大器控制信号902放大天线10的输出、混频器30系用以将从低噪声放大器20输出的直接转换一基频信号，并集中在一低中频输出频率区域。在一典型的蓝牙接收器中，低中频可能高达几MHz或低到OHz (在本专利技术中称之0中频或直接向下转换)。当一模拟滤波器40欲取得的中频信号中心为低中频或0中频时，此模拟滤波器40或为一带通滤波器(低中频)，或为一低通滤波器(0中频)，其中心频率与混频器30输出的接收信号的中心频率相同，即IF>0或IF=0。该可变增益放大器50根据通过自动增益控制90提供的该可变增益放大器控制信号901，将该模拟滤波器40的输出，加以适当放大后，再将其输出提供给该模拟数字转换器60。该模拟数字转换器60将该接收模拟信号转换成一数字信号(用位元表示)，再将其输出提供给该数字滤波器70。该数字滤波器70能进一步抑制剩余的相邻信道干扰并将输出送到数字解码器80解码。该自动增益控制90利用该模拟数字转换器输出601测量该数字信号功率，并利用低噪声放大器控制902及可变增益放大器控制901决定了该低噪声放大器20及可变增益放大器50的增益设定以适当放大该接收的模拟信号，使模拟数字转换器的输出值，达到一较适当的范围。参照图2a与图2b，该第一行表示所欲取得的蓝牙信号及干扰的蓝牙信号的中心(IF)的中心值，以及2至4行分别显示在数据传输率为1，2或3Mbps的值时，其载波干扰功率比(C/I)的门槛值，皆以分贝表示，举例来说，图2a和图2b的第二行中显示为-40 dB，其条件和要求为所欲取得的蓝牙信号(其功率以“C”表示)为IMbps的数据速率，其中频(IF)之中心值在0MHz，干扰蓝牙信号中心频在所欲取得之蓝牙信号中心频-8MHz处，为达成位元错误率优于0.001，以干扰蓝牙所需的C/I (干扰蓝牙信号功率表示为“I”表示)必须小于或等于C/I-40 dB的门槛值-40dB(C/_ I ( -40)，详细的欲取得之信号功率C的绝对值则于蓝牙标准规范中揭示。对于大多数测试中，干扰信号相较于那些欲取得的信号有更大的功率(即C/K0用dB为单位)。为成功解码该欲取得的信号，蓝牙的接收器通常采用一个模拟滤波器40和一个数字滤波器70，如图I所示，用来抑制任何频带外的干扰信号。在图2在这两个例子中，蓝牙接收器采用一个模拟低通滤波器如图2a所示，中心于0中频(IF=OMHz)，以及蓝牙接收器采用一模拟中频滤波器，如图2b所示，中心于低中频(IF=3MHz)。然而，根据相邻信道干扰规范，无论0中频或滴中频的蓝牙接收器，当该蓝牙干扰信号中心比欲取得之蓝牙 信号中心频高2MHz，而C/I为30dB或更高时(即C/I ^ -30)，此时蓝牙接收器解码欲取得的IMbps信号，必须达成位元错误率优于0. 001，相邻信道如图2a和图2b所示。另一方面，为在该欲取得的信号中达到最好的解码灵敏度，该模拟滤波器的3dB信道频宽应该是比较宽广的，足以让大部分所需的信号功率在最小滤波器失真的情况下传递，换句话说，即一个狭窄的频带带宽通过抑制更多的相邻信道干扰功率非常接近该欲取得的信号中心，会优先通过抑制的相邻信道干扰测试功率，但这个过滤器可能会抑制或扭曲该欲取得的信号，因此实际上，当接收器提供较佳的灵敏度时，便很难同时达成对相邻信道干扰的抑制。此难题对类比滤波器的设计提出了一个巨大挑战即能在频域中，对频道外的相邻信道干扰功率尽可能抑制多一点(或快一点)，并在同一时间能保持滤波器之频宽能尽可能宽广，以减少对欲取得的信号的抑制或扭曲。但不幸的是，更宽广的滤波器频宽会造成较少的相邻信道干扰被抑制，以及要在频域中抑制该相邻信道干扰需要一较高阶的且尽可能多(或快)的相邻信道干扰滤波器，与图3a、图3b说明了这个概念。在图3a、图3b显示该滤波器的幅度响应于图中，欲取得的信号中频中心之中心频率被假设为0MHz，对应图2a，一中心频率为OMHz之低中频蓝牙接收器，该实际通道滤波器中心频率即为OMHz。图2b为一中心频率为3MHz的低中频蓝牙接收器，该实际通道滤波器中心频率即为3MHz。如图3a所示，一具有一侧3dB频宽为0. 7MHz的二阶模拟通道滤波器，当蓝牙干扰信号中心频比欲取得之蓝牙信号中心频高2MHz时，此滤波器可以提供约20dB的相邻信道干扰功率抑制，图中显示一具有一侧3dB频宽为IMHz的三阶模拟通道滤波器亦可以提供约20dB的相邻信道干扰功率抑制，同时降低了对欲取得之蓝牙信号的滤波。另外，我们可以发现，在中频+2MHz之后，相较于二阶滤波器，三阶滤波器可抑制更多的相邻信道干扰功率。然而，如图2a和图2b所示，当一相邻信道干扰十分靠近该欲取得的信号的频率中心时，蓝牙标准对此模拟滤波器相邻信道的要求常最难达成，因为当一相邻信道干扰之频率中心由比欲取得之信号的频率中心高2MHz时，在IMHz内，其载波干扰功率比(C/I)的门槛值，从0dB(C/I=0)跳转至30dB(C/I=-30)，当一相邻信道干扰之频率中心远离该欲取得之信号中心时，当该二阶与该三阶滤波器均已经抑制30dB甚至更多，且该相邻信道干扰要求已经为相同的C/I门槛值时，相邻信道干扰测试便较易通过，如图2a和图2b所示。因此，一蓝牙接收滤波器的该频带带宽选择是一个在更好的灵敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其包含下列步骤：步骤1：于接收一欲取得的信号前N1+N2秒，打开一接收机的电源，并设置一切换器控制信号以使得一混频器的输出端及一可变增益放大器的输入端可通过该切换器连接；步骤2：通过一自动增益控制单元测量一数字信号的信号功率且持续N1秒，并输出一量测信号功率PACI，其中该数字信号通过一自适应模拟数字转换器输出；步骤3：若该量测信号功率？PACI大于一功率门槛值？PTH，则设定一相邻信道干扰指示为1，反之，设定该相邻信道干扰指示为0；步骤4：于接收该欲取得的信号前N2秒，设定一切换器控制信号以使得一自适应模拟滤波器的输出端及一可变增益放大器的输入端可通过该切换器连接，并根据该相邻信道干扰指示选择性地设定该自适应模拟滤波器与一自适应模拟数字转换器；以及步骤5：在开始接收时，对该欲取得的信号进行侦测及解码。

【技术特征摘要】
2011.05.10 US 61/484,3881.一种用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其包含下列步骤 步骤I :于接收一欲取得的信号前Ni+队秒，打开一接收机的电源，并设置一切换器控制信号以使得一混频器的输出端及一可变增益放大器的输入端可通过该切换器连接； 步骤2 :通过一自动增益控制单元测量一数字信号的信号功率且持续N1秒，并输出一量测信号功率ΡΑα，其中该数字信号通过一自适应模拟数字转换器输出； 步骤3:若该量测信号功率ΡΑα大于一功率门槛值Pth，则设定一相邻信道干扰指示为.1，反之，设定该相邻信道干扰指示为O ; 步骤4 :于接收该欲取得的信号前N2秒，设定一切换器控制信号以使得一自适应模拟滤波器的输出端及一可变增益放大器的输入端可通过该切换器连接，并根据该相邻信道干扰指示选择性地设定该自适应模拟滤波器与一自适应模拟数字转换器；以及步骤5 :在开始接收时，对该欲取得的信号进行侦测及解码。2.如权利要求I所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应滤波器的滤波器阶数为一正整数FHigh，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应滤波器的滤波器阶数为一正整数Ftot，其中I ^ Flow ^ Fjji gh。3.如权利要求I所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤.3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应滤波器的通带频宽为一正实数BNamw，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应滤波器之通带频宽为一正实数Bwide，其中0≤BNarrow ≤Wide °4.如权利要求I所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤.3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应模拟数字转换器的取样频率为一正实数RHigh，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应模拟数字转换器之取样频率为一正实数 Rl ，其中0≤RlotS ≤RHigh。5.如权利要求I所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤.3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应模拟数字转换器的输出位元数量为一正整数NBig，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应模拟数字转换器的输出位元数量为一正整数 Nsmall， 其中I彡 Nsmall ''''-' -^Big06.一种用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其包含下列步骤 步骤I :于接收一欲取得的信号前Ni+队秒，打开一接收机的电源； 步骤2 :通过一自适应接收运算单元测量一中频信号的信号功率且持续N1秒，并输出一量测信号功率ΡΑα，其中该中频信号系为一自适应滤波器的输入信号； 步骤3:若该量测信号功率ΡΑα大于一功率门槛值Pth，则设定一相邻信道干扰指示为.1，反之，设定该相邻信道干扰指示为O ; 步骤4 :于接收该欲取得之信号前N2秒，根据该相邻信道干扰指示设定一自适应模拟滤波器及一可变增益放大器； 步骤5 :在开始接收时，对该欲取得的信号进行侦测及解码；以及步骤6 :在开始接收以后，如同步骤2中的自适应滤波器之前，连续地将该量测信号功率ΡΑα与一量测信号功率Pnb进行比对，以决定一低噪声放大器的适当增益设定，其中该量测信号功率Pnb为一自适应模拟数字转换器的一输出数字信号且系通过一自动增益控制单元测量取得。7.如权利要求6所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应滤波器的滤波器阶数为一正整数FHigh，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应滤波器的滤波器阶数为一正整数Ftot，其中I ^ Flow ^ Fjji gh。8.如权利要求6所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应滤波器的通带频宽为一正实数BNamw，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应滤波器的通带频宽为一正实数Bwide，其中 〈BNarrow ^ ^Wide °9.如权利要求6所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应模拟数字转换器的取样频率为一正实数RHigh，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应模拟数字转换器的取样频率为一正实数 Rl ，其中(KRlotS RHigh。10.如权利要求6所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中该步骤3中，若该相邻信道干扰指示为I时，则设定该自适应模拟数字转换器的输出位元数量为一正整数NBig，若该相邻信道干扰指示为O时，则设定该自适应模拟数字转换器的输出位元数量为一正整数 Nsmall， 其中I彡 Nsmall ''''-' -^Big011.如权利要求6所述的该用于无线通讯的自适应接收方法，其特征在于，其中若该一量测信号功率差值(Paq-Pnb)大于一功率门槛值(PD)，则于步骤6中设定该低噪声放大器至一低增益模式，以提...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈政宏，陈鹏森，何祥德，黄光虎，黄志清，张钦彰，
申请(专利权)人：创杰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：