TW200537816A - Wireless communication receiver having an ADC with a limited dynamic range - Google Patents

Description

200537816 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種無線通信裝置，尤其係關於一種無線 通信接收器，諸如射頻（RF)接收器。 【先前技術】 無線通信技術為吾人之生活帶來諸多便利，例如蜂巢式 包活已日漸普及，且為吾人廣泛使用。隨著無線設備的量 的增多，不同設備之間的相互干擾，對系統結構及無線設 備之設計而言，愈來愈成為需關注之問題。在無線設備之設春 計中，需要使接收器能夠將所有可能的干擾衰減至足夠低的 水平，以獲得滿足一定通信品質所需之訊號干擾比（SIR)。 圖1顯不一現有的RF接收器1 〇，該接收器丨〇包括··處理單 元15、η位元之類比數位轉換器（ADC)52及解調變器62。在 處理單兀15中，天線Π所接收之訊號經R]p帶通濾波器12濾 波後，所要之訊號通過，而遠離所要訊號之頻道的強干擾 訊號衰減。低雜訊放大器（LAN)16將所接收之弱訊號放大， 然後，混頻器22及36，藉由將所要之訊號分別與頻率訊號籲. fl及f2混頻，將所要之訊號自射頻轉換至基頻。中頻（IF)濾 波32亦將帶外（out-〇f_band)干擾衰減至一定程度。在基頻 中’模擬低通濾波器42去除多數帶外干擾及雜訊功率以提 高訊擾比SIR。自動增益控制（AGC)單元46將其輸入訊號調 整至有限的動態範圍（DR)，以利用具有有限字長（w〇rd length)之ADC 52將類比訊號轉換為數位訊號。繼而，解調 變器62對該數位訊號進行解擴及解碼，以恢復所傳輸之使

O:\93\93043.DOC 200537816 用者資料。 為獲得所需SIR，干擾⑴分量應維持於可接受之範圍内。 在解調變器62的輸入處之干擾，主要包括殘餘的外部干擾 及接收器雜訊，該接收器雜訊包括：來自於接收器中所有 元件之電路雜訊，及採樣操作期間所産生之ADC量化雜 訊。該電路雜訊基本保持一常量，而ADC量化雜訊由接收 器之靈敏度確定，且通常情況下ADC量化雜訊在整個接收 器雜訊中所占比例極小。 ADC之重要特徵為其字長，該字長可確定對輸入訊號進 行母人採樣日可之位元數。該字長取決於ADC之動態範圍的 需求。該動態範圍之下限，由如接收器靈敏度及所需sir所 規定之等效量化雜訊值確定，而該動態範圍之上限，由adc 輸入之等效峰值功率確定。在其帶外干擾未被類比遽波器 充分衰減之接收器中，殘餘的干擾亦可對ADC輸入之峰值 功率産生影響。在某些情況下，言亥等殘餘干擾可能比所要 的汛唬及接收器雜訊亦強得多，因此該等殘餘干擾訊號的 功率數值將確定ADC輸入之等效峰值功率。在此情況下， 由於所確定之等效量化雜訊保持於一極低數值，因此adc 所需的動態範圍急劇增大。所以，不僅ADC的成本由於其 字長的增加而增長，而且在ADC之後的訊號處理模組（諸如 解調變器)的成本亦隨之增加，以在處理ADC輸出之更大數 位貝料時可適應其複雜性，f質上，此導致了接收器整體 成本之增加。 圖2為TD-SCDMA標準中的現有接收器之一實例。在該實

O:\93\93043.DOC 200537816 例中’荨效接收态雜訊為_ 1 〇4· 1 5 dBm，所確定之等效量化 雜訊為-119.15 dBm，該等效量化雜訊比整個接收器低得 夕。所規定之相鄰信道干擾的功率最大值為_54 dBm，該值 、左由類比濾波裔农減至-76 dBm。該殘餘干擾亦可進一步經 由數位濾波器衰減至-87.24 dBm。考慮已知的12 dB的峰值 均值（peak-to-average)比，ADC輸入的等效峰值功率為_64 dBm。因此，ADC所需的動態範圍為_64 dBm及-119.15 dBm 之間的差值，即·· 55.15 dB。該55.15 dB的通常轉化的等效 子長位於8至10位元長度之間。如上所述，ADC之字長愈 長’整個接收器之成本愈大。 因此’需要提供一種成本低且亦不降低性能之接收器。 【發明内容】 本發明藉由降低無線通信系統接收器中ADC所需的動態 la圍’提供一種低成本且亦不降低其性能之接收器。 如本發明之一實施例，提供一無線通信接收器。該接收 荔包括一處理單元、一類比數位轉換器（ADC)及一數位濾波 器。該處理單元對所接收之訊號進行處理、對處理後之訊 说進行類比域的濾波，並輸出濾波後之類比訊號。該Adc 將慮波後之類比訊號轉換為數位訊號。然後，該數位遽波 裔對來自於ADC的數位訊號進行濾波，並將該數位訊號中 的殘餘干擾衰減一預定量（例如，比技術規範中所規定之數 值大因此，ADC所産生之可接受的量化雜訊可放寬至預 先定義之數值，從而降低ADC之動態範圍。該預先定義之 量化雜訊的數值，比接收器的靈敏度所規定之數值高，而

O:\93\93043.DOC 200537816 a接收杰的總干擾功率一直保持在不高於標準所允許的水 平。因此，由於該ADC所需的動態範圍的降低，其所對應 之ADC字長亦相應降低。 因此’不僅ADC之成本降低，而且在ADC之後的所有訊 號處理模組之成本均降低，從而降低該接收器的整體成本。 其它目的及達到的效果及對本發明的全面理解，藉由參 考以下結合有附圖之說明書及申請專利範圍，將變得更加 明白及清楚。 【實施方式】 圖3顯不為如本發明之一實施例的無線通信接收器肋。接 收盗80包括··處理單元15，m位元之ADC 84，數位低通濾 波态86及解調變器62。處理單元15所執行之功能與先前結 合附圖1所描述之對訊號進行混頻及濾波的方式相同。數位 低通濾波裔86進一步將帶外干擾衰減至低於技術規範中所 規定之數值。因此，ADC之等效量化雜訊可放寬至高於接 收器的靈敏度所規定的數值而不改變接收器的SIR。因此， ADC 84僅需小得多的動態範圍，以降低adc 84之字長，且 減少接收器之整體成本。 圖4為如本發明之一實施例，降低行動電話接收器（諸如 接收器80)中的ADC的動態範圍之示意圖。與圖2中之實例 相比，該實例使用類似TD-SCDMA標準中所規定的資料。 在該實例中，殘餘的相鄰干擾在數位域中削弱了 14 24 dB， 比圖2中多3 dB。由於整體可允許的干擾（ι)(包括殘餘干摄 及接收器雜訊）保持於一常量，且殘餘干擾進一步減少，因

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即·· -64 dBm及 - 90.24 dBm之間的差值，其比圖 夕。因此’與圖2相比，對應的adc 從而在實質上降低了 ADC之後的所 2中的55.15 dB顯然低得多 字長可降低5量化位元，從 有訊號處理模組之成本及該接收器之整體成本。 圖5為如本發明之一實施例的數位濾波器％的傳輸頻率 響應示意圖。 在上面所述中，本發明一直結合行動終端中之RF接收器 進仃描述。但本發明亦可應用於其它無線通信系統之接收 器中’例如’基地台接收器、數位電視接收器等。 雖然本發明一直結合特定的實施例進行描述，但顯而易 見地’如如述的描述，許多替換、修改或變更對於所屬領 域之技術人員來說都是明顯的。因此，本發明旨在包括落 在附加之申請專利範圍的本質及範圍中之所有該等替換、 修改或變更。 【圖式簡單說明】 藉由參考附圖及結合實例，對本發明作更加詳細地解釋 說明，其中··

O:\93\93043 DOC 200537816 圖1為一現有的RF接收器； 圖2為結合一現有接收器之實例的示意圖； 圖3為如本發明之一實施例的無線通信接收器； 圖4為如本發明之一實施例，降低一行動電話接收器中 ADC的動態範圍的一實例； 圖5為如本發明之一實施例的數位濾波器的傳輪函數頻 率響應示意圖。 在附圖中’相同的標號表示相似或對應之料 r m ^ 幵徵或功能。 【圖式代表符號說明】 10 RF接收器 11 天線 12 RF帶通濾波器 15 處理單元 16 低雜訊放大器（LAN) 22 ^ 36 混頻器 32 中頻（IF)濾波器 42 低通濾波器 46 自動增益控制（AGC)單 52 數位轉換器（ADC) 62 解調變器 80 無線通信接收器 84 ADC 86 數位低通濾波器 fl、f2 頻率訊號

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Claims (1)

1. 200537816 拾、申請專利範固： 1. 一種無線通信接收器，包括： (a) —處理皁元，用於對所接收之訊號進行處理、對處理 後之訊號進行類比域的濾波，且輸出濾、波後之類比訊 號； (b) —類比數位轉換器（ADC)，用於將濾波後之類比訊號 轉換為數位訊號； (c) 二數位濾波器，用於對來自於該ADC的數位訊號進行 濾波’且將該數位訊號中的殘餘干擾衰減預定的量， 以使該ADC産生的可接受的量化雜訊可放寬至一預 先定義之數值，以降低ADC的動態範圍； 其中ADC之字長對應於該降低之動態範圍。一 2·如申請專利範圍第1項之接收器，其中該等預先定義的數 值高於該接收器靈敏度所規定之數值。 3·如申請專利範圍第1或2項之接收器，其中該等預先定義 的量化雜訊的數值維持於一定範圍内，以使該接收器的 整體干擾的數值保持於不高於可允許的數值。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之接收器，亦包括一解調變 器’用於對來自於所述ADC的經濾波之數位訊號進行解 調變，：以恢復使用者資料。 5 · —種在無線通信接收器中使用之方法，其包括步驟： 對所接收之訊號進行處理； 對處理後之訊號進行類比域的濾波，且輸出渡波後之 類比訊號； O:\93\93043.DOC 200537816 將濾波後之類比訊號轉換為數位訊號，·且 對该數位訊號進行數位域之濾波，且將該數位訊號中 的殘餘干擾衰減一預定量，以使在該數位化過程所産生 之量化雜訊的允許功率可放寬至一預先定義之數值，以 減少該數位化過程所需的量化位元數； 其中該數位化過程將濾波後之類比訊號轉化為與該減 少之量化位元數所對應之數位訊號。 6. 如申-請專利範圍第5項之方法，其中該等預先定義之數值 南於該接收器靈敏度所規定之數值。 7. 如申請專利範圍第5或6項之方法，其中該等預先定義之 數值維持定範圍内’以使該接收器的總的干擾數值 保持於不高於可允許的數值。 8·如中Γ專利範圍第5或6項之方法，亦包括對經濾波之數 位訊號進行解調變以恢復使用者資料之解調變步驟。 O:\93\93043.DOC -2-