TWI864415B - 具有自我校準機制的收發器裝置及其自我校準方法 - Google Patents
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Abstract
一種具有自我校準機制的收發器裝置，包含：訊號傳送路徑、訊號接收路徑、路徑切換電路、收發器電路以及自我校準電路。路徑切換電路包含切換開關，以切換天線、訊號傳送路徑以及訊號接收路徑之間的連接關係。收發器電路電性耦接於訊號傳送路徑以及訊號接收路徑。自我校準電路使收發器電路透過訊號傳送路徑傳送傳送訊號至路徑切換電路，並透過訊號接收路徑接收由傳送訊號產生之溢漏訊號，以根據傳送訊號以及溢漏訊號對收發器電路進行自我校準程序，其中溢漏訊號具有大於預設準位的溢漏訊號強度。
Description
本發明是關於收發器技術，尤其是關於一種具有自我校準機制的收發器裝置及其自我校準方法。
無線網路通訊技術由於不受限於實體連接線路的限制，而成為網路技術的主流。然而，在用以傳送與接收訊號的收發器中，所包含的電路元件往往由於設計上的缺陷或是電路製程的誤差，而存在例如IQ訊號（in phase and quadrature components）不匹配、發射信號失真（distortion）、本地振盪器洩漏（local oscillator leakage）或直流偏移（DC offset）等情形，而需要進行自我校準。為了進行自我校準，收發器往往需要額外設置所需要的電路，造成成本的上升。
鑑於先前技術的問題，本發明之一目的在於提供一種具有自我校準機制的收發器裝置及其自我校準方法，以改善先前技術。
本發明包含一種具有自我校準機制的收發器（transceiver）裝置，包含：訊號傳送路徑、訊號接收路徑、路徑切換電路、收發器電路以及自我校準電路。路徑切換電路在第一側電性耦接於訊號傳送路徑以及訊號接收路徑，在第二側電性耦接於天線，並包含切換開關，以切換天線、訊號傳送路徑以及訊號接收路徑之間的連接關係。收發器電路配置以電性耦接於訊號傳送路徑以及訊號接收路徑。自我校準電路配置以使收發器電路透過訊號傳送路徑傳送傳送訊號至路徑切換電路，並透過訊號接收路徑接收由傳送訊號產生之溢漏（leakage）訊號，以根據傳送訊號以及溢漏訊號對收發器電路進行自我校準程序，其中溢漏訊號具有大於預設準位的溢漏訊號強度。
本發明更包含一種收發器裝置自我校準方法，包含：使路徑切換電路由所包含的切換開關切換天線、訊號傳送路徑以及訊號接收路徑之間的連接關係，其中路徑切換電路在第一側電性耦接於訊號傳送路徑以及訊號接收路徑，並在第二側電性耦接於天線；使電性耦接於訊號傳送路徑以及訊號接收路徑之收發器電路透過訊號傳送路徑傳送傳送訊號至路徑切換電路，並透過訊號接收路徑接收由傳送訊號產生之溢漏訊號，其中溢漏訊號具有大於預設準位的溢漏訊號強度；以及使自我校準電路根據傳送訊號以及溢漏訊號對收發器電路進行自我校準程序。
有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。
本發明之一目的在於提供一種具有自我校準機制的收發器裝置及其自我校準方法，藉由路徑切換電路根據收發器電路傳送的傳送訊號產生溢漏訊號，並藉由自我校準電路根據溢漏訊號進行自我校準，在不須額外設置電路的情形下達到自我校準的目的。
圖1A顯示本發明一實施例中，一種具有自我校準機制的收發器裝置100的方塊圖。收發器裝置100包含：複數訊號傳送路徑TP
1~TP
M、複數訊號接收路徑RP
1~RP
N、路徑切換電路110、收發器電路120以及自我校準電路130。
訊號傳送路徑TP
1~TP
M的數目為M個，訊號接收路徑RP
1~RP
N的數目為N個，M及N為正整數，且M與N不必須相等。訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N各對應一個訊號頻段。於一實施例中，至少部分訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N上分別設置有濾波器FR。
路徑切換電路110在第一側電性耦接於訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N，並在第二側電性耦接於天線ANT。路徑切換電路110在本實施例中為單刀多擲開關（single pole multiple throw）電路，包含一個切換開關140，以切換天線ANT、訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N之間的連接關係。
收發器電路120配置以電性耦接於訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N。
於一實施例中，收發器電路120可包含至少一傳送電路（未繪示），且傳送電路可包含例如，但不限於數位訊號處理電路、數位至類比轉換電路、濾波器電路以及混波器電路（未繪示），以依序在低頻、中頻至高頻的範圍對要傳送至外部的訊號進行處理。
並且，收發器電路120可包含至少一接收電路（未繪示），且接收電路可包含例如，但不限於混波器電路、濾波器電路、類比至數位轉換電路以及數位訊號處理電路（未繪示），以依序在高頻、中頻至低頻的範圍對要接收至內部的訊號進行處理。
需注意的是，上述關於收發器電路120的架構僅為一範例。在其他實施例中，收發器電路120亦可包含其他電路，以進行訊號的傳送與接收。本發明並不限於任一特定的架構。
自我校準電路130在圖1A中，是繪示與收發器電路120相獨立的電路。然而在其他實施例中，自我校準電路130亦可為設置於收發器電路120內部的電路。自我校準電路130配置以使收發器電路120透過訊號傳送路徑TP
1~TP
M其中之一（例如圖1A中的訊號傳送路徑TP
1）將傳送訊號TS傳送至路徑切換電路110，並透過訊號接收路徑RP
1~RP
N至少其中之一（例如圖1A中的訊號接收路徑RP
N）接收由傳送訊號TS產生之溢漏（leakage）訊號LS，以根據傳送訊號TS以及溢漏訊號LS對收發器電路120進行至少一自我校準程序，其中溢漏訊號LS具有大於預設準位的溢漏訊號強度。預設準位大於或等於收發器裝置100最低可接收信號的強度大小。於一實施例中，基於收發器電路120需符合通訊協定標準的要求（例如，但不限於3GPP或IEEE 802.11標準），預設準位之數值位於-90至-100分貝毫瓦（dBm）之間。
於一實施例中，收發器裝置100更包含放大電路150，設置於訊號傳送路徑TP
1~TP
M上，配置以對收發器電路120傳送的訊號，例如傳送訊號TS進行功率放大。在圖1A中，放大電路150包含放大器AL、放大器AM、放大器AH、切換電路SL、切換電路SM以及切換電路SH。於一實施例中，放大電路150所包含的各放大器AL、放大器AM、放大器AH可依需求對應於收發器電路120中的一個或多個傳送電路，以接收欲進行傳送的訊號。
放大器AL對應相對較低頻帶的訊號進行放大，並透過切換電路SL選擇訊號傳送路徑TP
1~TP
M其中之一進行訊號傳送。放大器AM對應相對中間頻帶的訊號進行放大，並透過切換電路SM選擇訊號傳送路徑TP
1~TP
M其中之一進行訊號傳送。放大器AH對應相對較高頻帶的訊號進行放大，並透過切換電路SH選擇訊號傳送路徑TP
1~TP
M其中之一進行訊號傳送。
於一實施例中，傳送訊號TS在由收發器電路120產生時具有一初始訊號強度。在經由放大電路150放大以及訊號傳送路徑TP
1~TP
M後，傳送到路徑切換電路110的傳送訊號TS將具有傳送訊號強度。路徑切換電路110使訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N之間具有隔離度。前述溢漏訊號LS所具有的溢漏訊號強度為傳送訊號強度與隔離度之差。
於一實施例中，當收發器電路120在進行一般的訊號接收時，所處理由外部傳送而來的訊號的強度大多落在預設準位之範圍之間。在一數值範例中，原始訊號強度為-3分貝毫瓦，傳送訊號強度為24分貝毫瓦，隔離度為50分貝（dB）。溢漏訊號強度將為-26分貝毫瓦（24-50=-26）。
因此，在此數值範例中的溢漏訊號強度遠大於預設準位。自我校準電路130所接收到的溢漏訊號LS的強度具有足夠的可靠度。即便產生溢漏訊號LS的其中之一訊號接收路徑RP
1~RP
N上設置有濾波器FR而使溢漏訊號強度再下降，溢漏訊號強度相對於預設準位仍有一定程度的餘裕，而足以使自我校準電路130據以進行自我校準。
於一實施例中，自我校準電路130可在接收到溢漏訊號LS後判斷溢漏訊號LS的強度是否大於預設準位，以在確認溢漏訊號LS的強度大於預設準位後才進行自我校準程序。
自我校準電路130所進行的自我校準程序包含例如，但不限於IQ鏡像信號抑制校正（IQ image rejection calibration）、數位預失真校正補償（digital pre-distortion calibration）、本地振盪洩漏校正補償（LO leakage calibration）、直流偏移校正補償（DC offset calibration）、發射信號功率校正補償（transmitter output power calibration）或其組合，以對收發器電路120中包含的不同電路元件進行校準。
於一實施例中，收發器電路120可透過訊號傳送路徑TP
1~TP
M其中之一進行傳送訊號TS的傳送，並透過多個訊號接收路徑RP
1~RP
N分別接收對應產生的溢漏（leakage）訊號LS。由於經過不同的訊號接收路徑RP
1~RP
N所接收的多個溢漏訊號LS將有不同的特性，收發器電路120可根據傳送訊號TS以及合適的溢漏訊號LS，對收發器電路120同時進行不同的多個上述的自我校準程序，而不需分時進行多個自我校準程序。
並且，在一實施例中，收發器電路120在自我校準電路130進行自我校準程序時，仍可同時透過其他未對應自我校準程序的訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N進行訊號傳送及/或訊號接收。因此，自我校準電路130可在收發器電路120即時（real-time）運作的情形下，進行自我校準程序。
再者，於一實施例中，由於路徑切換電路110自身在訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N之間存在的溢漏特性，路徑切換電路110在自我校準電路130進行自我校準程序時，不必須要將用以對傳送訊號TS進行傳送的其中之一訊號傳送路徑TP
1~TP
M（例如圖1A中的訊號傳送路徑TP
1）電性耦接至天線ANT。更詳細的說，即便傳送訊號TS僅傳送至路徑切換電路110而未經由路徑切換電路110傳送至天線ANT，訊號接收路徑RP
1~RP
N仍可相應產生溢漏訊號LS。
需注意的是，在圖1A中，路徑切換電路110是以單刀多擲開關電路為範例進行繪圖與說明。然而上述的自我校準機制亦可適用於包含以多刀多擲開關（multiple pole multiple throw）電路實現的路徑切換電路110的收發器裝置100中。在這樣的架構下，多刀多擲開關電路實現的路徑切換電路110將與多個天線ANT相電性耦接，以藉由多個切換開關切換多個天線ANT、訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N之間的連接關係。
在部分技術中，收發器裝置的自我校準必須額外設置用以對傳送訊號的功率進行偵測的偵測電路，或是額外設置將傳送訊號回饋的回饋電路，來根據偵測或是回饋的傳送訊號進行自我校準。不僅電路設置的成本因此上升，也無法獨立於即時傳送的訊號外進行自我校準。
本發明具有自我校準機制的收發器裝置可藉由路徑切換電路根據收發器電路傳送的傳送訊號產生溢漏訊號，並藉由自我校準電路根據溢漏訊號進行自我校準，在不須額外設置電路的情形下達到自我校準的目的。
請參照圖1B。圖1B顯示本發明一實施例中，一種具有自我校準機制的收發器裝置100'的方塊圖。收發器裝置100'包含：訊號傳送路徑TP
1、訊號接收路徑RP
1、路徑切換電路110、收發器電路120以及自我校準電路130。
在前述實施例中，是以多個訊號傳送路徑以及多個訊號接收路徑為範例進行說明。然而在本實施例中，收發器裝置100'亦可僅包含一個訊號傳送路徑TP
1以及一個訊號接收路徑RP
1。
路徑切換電路110配置以切換天線ANT、訊號傳送路徑TP
1以及訊號接收路徑RP
1之間的連接關係。收發器電路120配置以電性耦接於訊號傳送路徑TP
1以及訊號接收路徑RP
1。自我校準電路130則使收發器電路120透過訊號傳送路徑TP
1將傳送訊號TS傳送至路徑切換電路110，並透過訊號接收路徑RP
1接收由傳送訊號TS產生之溢漏訊號LS，以根據傳送訊號TS以及溢漏訊號LS對收發器電路120進行自我校準程序。圖1B中的各元件詳細的結構與運作機制，與圖1A中所示的各元件大同小異，在此不再贅述。
請參照圖2。圖2顯示本發明一實施例中，一種收發器裝置自我校準方法200的流程圖。
除前述裝置外，本發明另揭露一種收發器裝置自我校準方法200應用於例如，但不限於圖1A的收發器裝置100或是圖1B的收發器裝置100'中。以下將以圖1A的收發器裝置100為例，對收發器裝置自我校準方法200進行說明。收發器裝置自我校準方法200之一實施例如圖2所示，包含下列步驟。
於步驟S210，使路徑切換電路110由所包含的切換開關140切換天線ANT、訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N之間的一連接關係，其中路徑切換電路110在第一側電性耦接於各對應訊號頻段的訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N，並在第二側電性耦接於天線ANT。
於步驟S220，使電性耦接於訊號傳送路徑TP
1~TP
M以及訊號接收路徑RP
1~RP
N之收發器電路120透過訊號傳送路徑TP
1~TP
M其中之一傳送傳送訊號TS至路徑切換電路110，並透過訊號接收路徑RP
1~RP
N至少其中之一接收由傳送訊號TS產生之溢漏訊號LS，其中溢漏訊號LS具有大於預設準位的溢漏訊號強度。
於步驟S230，使自我校準電路130根據傳送訊號TS以及溢漏訊號LS對收發器電路120進行自我校準程序。
需注意的是，上述的實施方式僅為一範例。於其他實施例中，本領域的通常知識者當可在不違背本發明的精神下進行更動。
綜合上述，本發明中具有自我校準機制的收發器裝置及其自我校準方法藉由路徑切換電路根據收發器電路傳送的傳送訊號產生溢漏訊號，並藉由自我校準電路根據溢漏訊號進行自我校準，在不須額外設置電路的情形下達到自我校準的目的。
雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
100、100':收發器裝置
110:路徑切換電路
120:收發器電路
130:自我校準電路
140:切換開關
150:放大電路
200:收發器裝置自我校準方法
S210~S230:步驟
AH、AL、AM:放大器
ANT:天線
FR:濾波器
LS:溢漏訊號
RP
1~RP
N:訊號接收路徑
SH、SL、SM:切換電路
TP
1~TP
M:訊號傳送路徑
TS:傳送訊號
［圖1A］顯示本發明之一實施例中，一種具有自我校準機制的收發器裝置的方塊圖；
［圖1B］顯示本發明之另一實施例中，收發器裝置的方塊圖；以及
［圖2］顯示本發明一實施例中，一種收發器裝置自我校準方法的流程圖。
100:收發器裝置
110:路徑切換電路
120:收發器電路
130:自我校準電路
140:切換開關
150:放大電路
AH、AL、AM:放大器
ANT:天線
FR:濾波器
LS:溢漏訊號
RP1~RPN:訊號接收路徑
SH、SL、SM:切換電路
TP1~TPM:訊號傳送路徑
TS:傳送訊號
Claims (7)
- 一種具有自我校準機制的收發器(transceiver)裝置，包含：複數個訊號傳送路徑以及複數個訊號接收路徑，該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑各對應一訊號頻段；一路徑切換電路，在一第一側電性耦接於該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑，在一第二側電性耦接於一天線，並包含一切換開關，以切換該天線、該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑之間的一連接關係；一收發器電路，配置以電性耦接於該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑；以及一自我校準電路，配置以使該收發器電路透過該等訊號傳送路徑其中之一傳送一傳送訊號至該路徑切換電路，並透過該等訊號接收路徑至少其中之一接收由該傳送訊號產生之一溢漏(leakage)訊號，以根據該傳送訊號以及該溢漏訊號對該收發器電路進行一自我校準程序，其中該溢漏訊號具有大於一預設準位的一溢漏訊號強度，且該切換開關不將用以傳送該傳送訊號的其中之一該等訊號傳送路徑電性耦接至該天線；其中該收發器電路在該自我校準電路進行該自我校準程序時，同時透過其他未對應該自我校準程序的該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑進行訊號傳送及/或訊號接收。
- 如請求項1所述之收發器裝置，其中該自我校準電路透過該等訊號接收路徑接收由該傳送訊號產生之該溢漏訊號，以根據該傳送訊號以及該溢漏訊號對該收發器電路同時進行不同的複數個自我校準程序。
- 如請求項1所述之收發器裝置，其中傳送至該路徑切換電路的該傳送訊號具有一傳送訊號強度，該路徑切換電路使該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑之間具有一隔離度，該溢漏訊號強度為該傳送訊號強度與該隔離度之差。
- 如請求項1所述之收發器裝置，其中該路徑切換電路為與單一個天線連接的一單刀多擲(single pole multiple throw)開關電路，或與多個天線連接的一多刀多擲(multiple pole multiple throw)開關電路。
- 如請求項1所述之收發器裝置，更包含一放大電路，設置於該等訊號傳送路徑其中之一上，配置以對該傳送訊號進行功率放大。
- 如請求項1所述之收發器裝置，其中該自我校準程序包含IQ鏡像信號抑制校正(IQ image rejection calibration)、數位預失真校正補償(digital pre-distortion calibration)、本地振盪洩漏校正補償(LO leakage calibration)、直流偏移校正補償(DC offset calibration)、發射信號功率校正補償(transmitter output power calibration)或其組合。
- 一種收發器裝置自我校準方法，包含：使一路徑切換電路由所包含的一切換開關切換一天線、複數個訊號傳送路徑以及複數個訊號接收路徑之間的一連接關係，其中該路徑切換電路在一第一側電性耦接於該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑，並在一第二側電性耦接於該天線； 使電性耦接於該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑之一收發器電路透過該等訊號傳送路徑其中之一傳送一傳送訊號至該路徑切換電路，並透過該等訊號接收路徑至少其中之一接收由該傳送訊號產生之一溢漏訊號，其中該溢漏訊號具有大於一預設準位的一溢漏訊號強度，且該切換開關不將用以傳送該傳送訊號的其中之一該等訊號傳送路徑電性耦接至該天線；使一自我校準電路根據該傳送訊號以及該溢漏訊號對該收發器電路進行一自我校準程序；以及使該收發器電路在該自我校準電路進行該自我校準程序時，同時透過其他未對應該自我校準程序的該等訊號傳送路徑以及該等訊號接收路徑進行訊號傳送及/或訊號接收。
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