TW200812309A - Wireless receiver and method of saving power - Google Patents

Description

200812309 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係提供一種無線接收器及節省一無線接收器電力之方 =尤指-種超寬頻接收如及使料有可切換解析度功能之一 省電類比/數位轉換器之方法。 【先前技術】 • ^寬頻技術是一種利用非常寬的頻率範圍來傳送數據的無線 電通訊技術，超寬頻通訊與量測系統所能使用的頻率範圍為 3.1GHz至10.6GHz，且其發射功率限制在_41dBm/MHz，而因其 低傳輸功率之讎，致使其所發狀無線電峨之鮮可隱藏於 其他系統所發射的傳輸頻率之下而不受到干擾，也就是說，超寬 頻通訊系統係可與其他現存的通訊系統共存，如無線保真度系統 (Wireless Fidelity，Wi-Fi )、全球行動通訊系統（G1〇bal System f〇r , Mobile communication，GSM )，以及藍芽系統（Biuet00th )。然而， 超寬頻通訊系統亦同樣擁有有限距離通訊（約5至2〇公尺）之限 制。 常見的超寬頻應用技術有兩種：一種為利用具有超寬頻特性之 脈衝波形以建構訊號傳輸的時間域方法，另一種則為使用以快速 傅立葉轉換為基礎的多頻段正交分頻多工（Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, MB-OFDM )的頻率域調變方法， 上述之方法皆會造成譜分量（spectral components)會在頻譜内涵 6 200812309 蓋非吊見的頻宽’因此，超寬頻系統所具有之頻寬需佔有超過 20%以上（以中央頻率為主）的部分頻寬，也就是說至 備 500MHz以上的頻寬。 而一備 θ这些一超寬頻特質’再加上非常寬的頻寬，也就是說，超寬頻所 提供之^速热線傳輸係使其成為在一般家庭或是辦公室環境中 (通訊裝置之間的距離在2G公尺範圍之内）建立㈣體無線傳輸 之一理想通訊技術。 請參閱第1圖，第i圖為應用於超寬頻通訊之一多頻段正交分 頻多工系統之頻段配置示意圖。該多頻段正交分頻多工系統包含 有十四個次頻段，每一個次頻段皆具有528MHZ的頻寬，該多頻 段正交分頻多工系統係利用每隔312奈米秒即在各個次頻段中進 行跳頻之方法來進行資料之存取，並且在每一個次頻段内使用四 相移位鍵控（Quadra-Phase Shift Keying，QPSK )或雙載波調變 (Dual Carrier Modulation，DCM )編碼來傳輸資料。值得注意的 是’該多頻段正交分頻多工系統並不使用頻率範圍位於5GHz左 右（5·1〜5.8GHz)的次頻段來傳輸資料，如此可避免其他現存的 窄頻系統的干擾，如802.11a無線區域網路、安全機構通訊系統、 或其他應用於航空工業之通訊系統等。 上述之十四個次頻段係被劃分為五個頻段組，其中四組具有三 個528MHz頻寬之次頻段，剩下一組則僅具有兩個528MHz頻寬 200812309 之次頻段，如第1圖所示，第一頻段組具有次頻段1、次頻段2， _ 以及次頻段3。以下針對該多頻段正交分頻多工系統所使用之跳頻 方法進行說明，舉例來說，第一數據符號係在第一個312·5奈米秒 之時間間隔内於一頻段組之第一次頻段中進行傳送，第二數據符 號係在第二俩312.5奈米秒之時間間隔内於該頻段組之第二次頻 段中進行傳送，而第三數據符號則是在第三個3!2·5奈米秒之時間 間隔内於該頻段組之第三次頻段中進行傳送，也就是說，在每一 • 次312·5奈米秒的時間間隔内，一數據符號係在相對應且具有 528MHz之頻寬的次頻段（如中央頻率為396〇ΜΗζ的次頻段2) 中進行傳輸。 -超寬頻系_基树序架構為—超訊框（s啊fr_)。—超 訊框係由2S6個介質攫取時槽（MediumAccessS1〇t，MAs)所構 成，每-個介質攫取時槽皆具有一特定時間，如256/zs。每一個 • 超況框皆以一信標週期（Beaconperiod)作為開始，而其時間長p 雜持續-個賴上的_介質攫取_。位於該信標週期内= 第-個介質攫取時槽之起動_般被稱作信標週期起動（β^⑽ period start)。 超寬㈣齡雜通訊領_可說砂f ％ 於在下列環境巾取倾線之連接應_騎見的例子·· • l電腦與周邊裝置（即外部裝置，如_、燒錄機、印表機、 8 200812309 知描機等）之連接； 2. 豕庭娛樂設侧之連接，如f視與無線裝置、無線♦八等 之連接； 3. 手持裝置（如行動電話、個人數位助理（pDA)、數位相機、

Mp3播放器）與電腦之連接。 應用於夕頻段正交分頻多工超寬頻連接的接收器需要一非常 • (Analogue-to-Digital converter, ADC)。應用於上述之連接的一傳統類比/數位轉換器會以頻率為 52·Ηζ且每樣本6位元之解析度來攫取一對樣本(ι，⑴。該傳 統類比/數位祕H的功_耗不僅會隨著取樣率之增加而增加， 並且因其係為—功率消耗與比較器（C卿她r)數目成比^且比 較器數目與2難成比例之快閃型轉換器，故亦會隨著樣本解析度 之增加而指數性地增加。因此，兩個具有6位元解析度且頻率為 .528MHz之類比/數位轉換器的功率消耗係相當地驚人。 就應用於可攜式裝置之多頻段正交分頻多工超寬頻系統而 言’低功率雜係為-相當重要之考量因素。設置於這些可攜式 裝置中的超寬頻接收器係需要持續地運作，以使其可接收其他裝 置所傳來之訊框。然而’若是超寬頻接收器持續不斷地運作，由 於超寬頻接收器内的類比/數位轉換器之高消耗功率，因此將會帶 給可攜式裝置之f源供應H(如電池）無法接受的電力負荷。 200812309 來=數位轉換器消耗過多功率的問題可藉由兩個已知的方法 1. 使用者可於軌發生時·超寬頻接收器，接著關閉超寬 頻接收器直至下-次軌發生為止。此方法可能會在使用 者關閉超寬頻接收器時遺漏訊框之接收，此外，若使用者 沒有關閉超寬頻接收器，亦可能會造成電力額外的浪費。 2. 超見頻·接收器可於沒有接收到訊框的時候進入休眠模式， 2著週雛地運作以_赌之存在。此方法可能會在超 寬頻接收器處於休眠模式時造成超寬頻接㈣遺漏訊框之 接收，因此並不理想。 本發明係提供一種無線接收器及節省一無線接收器之電力的 方法，以解決上述之問題。 【發明内容】 本發明係提供一種用來接收一無線通訊訊號之接收器，當該接 收器正主動接收一傳來之訊號時，該接收器係於一第一模式下進 行操作，而當該接收器等待接收一傳來之訊號時，該接收器係於 一第二模式下進行操作，該接收器包含有一類比/數位轉換器，用 來將所接收之一類比訊號轉換為一數位訊號，以及一接收控制 裔’用來控制該類比/數位轉換器之工作解析度，以使該類比/數位 200812309 轉換器糊=斷H騎錢刪，且於該第二 第一解析度 操作’其中該第二解析度係低於該 本I月另提仏種可郎省具有一類比/數位轉換器之一無線接 收器電力之方法，該類比/數位轉換器係用來將所接收之一類比訊 號轉換為一數位訊號，該方法包含當該無線接收器正在主動接收 一傳來之訊號時，在—第—模式下操作該無線接收器，以及當該 無線接收器等待接收一傳來之訊號時，在一第二模式下操作該益 線接收器，其中該類比/數位轉換器於該第一模式下係以一第一解 析度進行㈣，且於鄕二模第二騎度進行操作， 該第二解析度係低於該第一解析度。 本發明係於-超寬雜收H沒有在絲接收—赌時設定該 超寬頻接收器進入-低電力收聽模式，藉以降低一槪頻接收器 =均電力消耗。在該收聽模式下，該射頻部分以及該偵測關聯 益是在處於啟動狀態’而該類比/數位轉換器係處於—低電力與低 解析度模式下。-旦該偵_聯賴測到位於—訊軸動處之一 前置符號之存在，職超寬雜㈣就會壯啟動，紅該類比/ 數位轉換H财進人-高騎賴式，岭該贿終核（或是 在一連串訊框之最後-個贿終歧），該超寬雜㈣則 回到該收聽模式。 曰 11 200812309 【實施方式】 用並不下 例内at係與一超寬頻接收器有關’但本發明之應 收考 义也沈疋°兄’本發明亦可適用於其他類型的無線接 接收器 ^如應用在其規格不轉頻段正交分頻多工規格的超寬頻 月乡閱第2圖’第2圖為本發明一接收器1〇之功能方塊示意 接收器10包含-天線12，天線12係用來接收一射頻訊號14。 一射頻部分（RF section) 16 _來增㈣頻訊號14，並將相對應 之增幅訊號18輸出至一類比/數位轉換器2〇。 接收器ίο #包含-偵測關聯器22、一接收控制器24,以及一 接收器基頻26。 古接收II 1G具有兩種工作模式··接賴式（或第—模式）與收 聽模式（或第二模式）。在接收模式下，接收器1(H系在一正常工 作杈式（意即正在接收從一個或更多其他超寬頻裝置所傳來之超 寬頻訊號）巾騎操作，而在收麵式下，接妓1G係在本發明 之一省電模式（意即等待接收從一個或更多其他超寬頻裝置所傳 來之超寬頻訊號）中進行操作。 12 200812309 當接收器1G在接收模式下進行操作時，接收器㈣所有功能 區塊皆處於開啟狀態且類比/數位轉換器2〇係在一高解析度（如6 位兀解析度）下進打操作，—高解析度輸出％係直接從類比/數位 轉換器20傳往接收器基頻26。類比/數位轉換器2〇之解析度可不 P艮於上述之每樣本6位元之解減，柯翻其他解析度來進行 操作。 根據本發明，概㈣!！ Μ侧來奴減$丨請人收賴 式以節省電力，舉例來說’接收器1〇可於一訊框終止處或是在一 連串訊框中的最後一個訊框之後進入收聽模式。 在收聽模式下，接收器基頻26以及其他非必要功能區塊（未 顯示於第2目中）皆被設定進人省電模式·，如被_，如此一來 即可降低接收益1〇之功率消耗。除此之外，射頻部分、類比/ 數位轉換器20、偵測關聯器22，以及接收控制器％仍保持開啟， 而這些功能區塊之功率消耗也許可以經由正常操作而降低。 然而，根據本發明，當接收器10處於收聽模式時，類比/數位 轉換器2〇係會改設為以一低解析度進行操作，上述之低解析度， 舉例來說，係較佳地為每樣本丨位元。因在i位元解析度下進^于 操作時係有較少的比較器在運作，故可降低類比/數位轉換器如 之功率消耗，進而降低接收器10整體的功率消耗。 13 200812309 _ 第3圖的流程示意圖係用來說明本發明如何控制接收器10在 一正常工作模式（接收模式）以及一低功率模式（收聽模式）之 間進行切換操作。 在接收到進入收聽模式之指示（步驟301)後，如於一訊框終 止處或是在一連串訊框中的最後一個訊框之後，接收器1〇即設定 類比/數位轉換器2〇以一低解析度進行操作（步驟3〇3)，上述之 • 低解析度係較佳地為1位元解析度。而在收聽模式時，接收器1〇 係根據類比/數位轉換器2〇之1位元解析度之輸出以偵測一前置訊 唬之存在與否（步驟3〇5)，若是沒有偵測到前置訊號，接收器1〇 就會繼續處於收聽模式且類比/數位轉換器2〇繼續以〗位元解析度 進行操作，然而若有偵測到前置訊號之存在，則類比/數位轉換器 2〇再改以一高解析度進行操作（步驟307)。 因此，當接收器1〇處於收聽模式，若有一訊框從另一裝置傳 來，則該訊框就會被接收器之射頻部分16所增幅並且被傳送至類 比/數位轉換器20，接著類比/數位轉換器2〇之輸出就會被傳送至 偵測關聯器22。偵測關聯器22係可根據從一訊號3〇之丨位元樣 本所得之育訊確實地偵測到一訊框前置訊號之存在與否。當接收 控制器24從偵測關聯器22接收到一前置符號存在訊號32時，接 岐制$ 24财馬上啟動触|| 1G巾所有魏區段並將類比/數 位轉換器、20設定為高解析度工作模式，以使接收器1〇之工作模 • 式變更為接收模式，進而接收即將傳來之訊框。上述流程可藉由 200812309 完成。 傳送-省電訊號34至接收器基頻26以指示接收器基頻％離開省 電模式並啟動，以及發送-解析度控制訊號36至類比/數位轉換= 20以指示類比數位轉換器2〇於一高解析度下進行操作之方弋來 在-訊框終止處或是在—連串訊框中的最後—她框之 收控制器24會接著傳送—省電訊號34至接收器基頻％，以指八 =收器]()進人省電模式，並且發送—解析度控制訊號至類比^ 轉換為20以指稍比/數轉換器2()於—低解析度下進行操作， 如此-來，接收器1〇即可再次進入收聽模式。 一收7核省電赋财藉m知方絲魏， :門=接:器基頻26内的數位邏輯進行時脈閉控來達成。時 降二:==位，時脈’這將可大大地 只要 該領域刪喻驟，输藉由為 能符合本發明之申請專利範圍即可。丁之方絲達成 可行，舉例來說，一標準 訊赠細到接收 可能避免料私之方絲可快親域雜賴式以儘 符號係相當長之特性係使得本發=為而—超寬頻訊號内之前置 「刀頻心喊包含24個前置符號，然、而，接收器10 15 200812309 僅需較24個為少之數量的前置符號，如18個前置符號，即可正 確地接收到一訊框，在此情況下，接收器10係可遺漏每一封包之 前6個前置符號，但卻不會影響到訊框之接收。換句話說，若果 偵測關聯器22偵測到第一前置符號之存在，接收器10之其餘未 作動之功能區塊就必須在5個前置符號内（即1.5625//s)完成啟 動，以利後續訊框之接收。 上述之情況可使偵測關聯器22僅需使用1位元解析度即能確 實地偵測到前置符號，舉例來說，偵測關聯器22可加總位於一滑 動式視窗（等於一前置符號之長度）内記號符合預期前置符號之 記號的樣本次數，當此次數總合與一預設臨界值進行比較時，即 可確實地判斷出-多頻段正交分頻多工前置符號存在與否。該預 設臨界值係被選來（藉由模組化偵測關聯器22之統計資料）達成 某種程度的假警報以及遺失訊框之可能性。 上述前置瓶之·可使接㈣1G進人接收模式科遺失任 一數據。 、因僅須啟觸外賴的比較器m刀換為高解析度或是關閉不 ,、、要的比lxiXi讀為低解析度，故類比/數位轉換^ 可於高低 解:度之間進行快速的切換。此外，接㈣基頻％亦可藉由習知 痛電方法而在—卫作模式與-省電模式之間進行i刀換，如上述之 時脈閘控方法。 16 200812309 對該領域具通常知識者，進一步針對接收器1〇之修改係為顯 而易見的，舉例來說，偵測關聯器22之前置符·測功能係可用 -射頻功率偵測電路_奐。此—電路係可藉由侧所接收到之 訊號的棚，率來推斷-傳送訊號的存在。這是一個次好的偵測 方法’原因是它並不能分辨出前置符雜其他無線魏訊之間的 區別，然而，由於此-電路系統之運作概念係與本發明相同，因 此亦可視為符合本發明之申請專利範圍。 除了可在《模式下變更類比/數位轉換器2〇之工作解析度之 外’舉例來說’接收器10亦可根據所接收到的訊號品質以於接收 模式下變更航/麻無n 2G之功騎度，纽是說，當接收 到-高品質訊號時’類比/數位轉換㈣可設定在一低解析度下進 2操作’如3位元、4位元或是5位元，而當接收到—低品質訊號 4 ’類比/數位轉換器2〇可設定在一 6位元解析度模式下進行操作。 值得注意的是’本發明亦可適用於採取降低類比/數位轉換器之 準確度以進人省賴式之方法對其有益_無線系統。 值件注意的是上述實施例僅用於說明但不限制本發明，且該領 ^具通常知識者依本發明申請專利麵所做之均等變化與修飾， 白應屬本發明之涵蓋範圍。在本文巾所提及之，，包含，，-詞並未排 除其它本發明申請專利範圍中未出現之元件或步驟、，，一個，，並未 排除”多個”，且單—元件或其它單元可能達聰個單元之功能。 17 200812309 本發明申物咖嫩嫩做為其限制。 騎鶴本發㈣佳實施例，凡依本發财請專利範 之㈣變化婦飾，皆本發狀涵蓋範圍。. 【圖式簡單說明】 第1圖顯示為多頻段正交分頻多工聯盟_〇A)财認的一多 頻段正交分頻多工系統的頻譜。 第2圖為本伽—接收||之功能方塊示意圖。 弟3圖為本發明省電方法之流程圖。 【主要元件符號說明】 10 接收器 12 天線 14 射頻訊號 16 射頻部分 18 增幅訊號 20 類比/數位轉換器 22 偵測關聯器 24 接收控制器 26 接收器基頻 30 訊號 32 前置符號存在訊號 34 省電訊號 36 解析度控制訊號 38 高解析度輪出 18

Claims (1)

1. 200812309 十、申請專利範圍： 1. 一種用來接收一無線通訊訊號之接收器，當該接收器正主動接 收一傳來之訊號時，該接收器係於一第一模式下進行操作，而 當該接收器等待接收一傳來之訊號時，該接收器係於一第二模 式下進行操作’該接收器包含有： 、 -類比/數_換!！，时將所減之—類比訊賴換為 訊號；以及 -接收控制器，絲控制該類比/數位轉換器之卫作解析度，以 使該類比/數位轉換器於該第一模式下係以一第一解^产 進行操作，且於該第二模式下係以—第二解析度進行^ 作； 其中該第二解析度係低於該第一解析度。

   求項1所述之接收器，其中該類比/數位轉換器 斤度係為—1位元解析度（bitres〇lutic)I〇。 之該第二解 如請求項1所述之接收H，另包含: 发中=聯器，用來從該類比/數位轉換器接收一輸出； 内之〜前置符號之存在 用來:據=Γ第二模式下進行操作時，該__係 内夕根據賴tb/數轉㈣之雜二解減參m數位訊號 加總位於 所述之_’軸制關聯器係藉由 19 200812309 一滑動式視窗内記號符合該前置符號之記號的樣本次數以及 將該次數總和與一預設臨界值進行比對以偵測該前置符號之 存在。 5·如請求項4所述之接收器，其中該偵測關聯器另用來發送一第 一控制訊號至該接收控制器以告知該前置符號之存在，藉以指 示該類比/數位轉換器於該第一解析度下進行操作。 6·如請求項1所述之接收器，另包含： 一射頻功率偵測電路，用來根據類比數位訊號之功率偵測一前 置符號之存在。 7·如请求項6所述之接收器，其中該射頻功率偵測電路另用來發 送一第一控制訊號至該接收控制器以告知該前置符號之存 在，藉以指示該類比/數位轉換器於該第一解析度下進行操作。 8,如請求項1所述之接收器，其中該第—解析度係為每樣本6位 元之解析度。 9·如巧求項1所述之接收器，其中當該接收器在該第一模式下進 行操作時，該接收控制器另用來將該類比/數位轉換器之工作解 析度變更為該第一解析度。 如明求項1所述之接收器，另包含—接收器基頻，其中當該接 20 200812309 - =在鄕二模式1"進行操作時，該接㈣基頻進人-省電模 式。 、 Il.y種可節省具有—類比/數位轉換器之—無線接收器電力之方 法》亥類比/數位轉換器係用來將所接收之一類比訊號轉換為— 數位訊號，該方法包含： 田該無線接收器正在主動接收一傳來之訊號時，在一第一模式 • 下操作該無線接收器； 备该恶線接收器等待接收一傳來之訊號時，在一第二模式下操· 作該無線接收器； 其中該類比/數位轉換器於該第一模式下係以一第一解析度進 行才呆作，且於該第二模式下係以一第二解析度進行操作， 該第二解析度係低於該第一解析度。 _ I2·如凊求項11所述之方法，其中當該類比/數位轉換器在該第二 模式下進行操作時，該類比/數位轉換器之該第二解析度係被設 為一1位元解析度。 13·如睛求項11所述之方法，另包含提供一偵測關聯器，用來從該 類比/數位轉換器接收一輸出，其中當該接收器在該第二模式下 進行操作時，該偵測關聯器係用來根據該類比/數位轉換器之該 , 第二解析度偵測該數位訊號内之一前置符號之存在。 21 200812309 4η , Μ·如請求項13所述之方法，其中偵測該前置符號之存在包含·· 加總位於一滑動式視窗内記號符合該前置符號之記號的樣本 次數，以及 將該次數總和與一預設臨界值進行比對。 15·如請求項14所述之方法，另包含當該偵測關聯器偵測出該前置 符號之存在時，指示該類比/數位轉換器以該第一解析度進行操 鲁作。 朱 16·如請求項η所述之方法，另包含提供一射頻功率偵測電路，用 來根據該類比訊號之功率以偵測一前置符號之存在。 17·如請求項16所述之方法，另包含當該射頻功率偵測電路偵測出 該前置符號之存在時，指示該類比/數位轉換器以該第—解析声 進行操作。 ^ 18. 如請求項η所述之方法’其中該類比/數位轉換器以該第一解 析度進行操作包含使用每樣本6位元之解析度。 19. 如請求項Π所述之方法，另包含當該無線接收器在該第一模 下進行操作時，將該類比/數位轉換器之工作解析度變更為該# 一解析度。 ’、、、^第 20. 如請求項11所述之方法，另包含提供一接收器基頻，且當謗無 22 200812309 : ，線接收器在該第二模式下進行操作時，設定該接收器基頻進入 ^ 一省電模式。 21.如請求項20所述之方法，其中該接收器基頻之功率係根據接收 訊號之品質逐步下降至最佳功率消耗。 十一、圖式：

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