無線局域網絡通信裝置及相關的信號處理電路與方法
【專利摘要】本發(fā)明關于一種無線局域網絡通信裝置及相關的信號處理電路與方法，該無線局域網絡通信裝置包含放大電路，用以對無線信號提供增益值；干擾檢測電路，用以檢測無線信號的鄰近通道干擾，以產生檢測結果；假警報計數電路，用以計算由鄰近通道干擾所引發(fā)的假警報的假警報數目；以及控制電路，用以依據檢測結果及假警報數目來調整放大電路的增益值。
【專利說明】無線局域網絡通信裝置及相關的信號處理電路與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線局域網絡通信裝置與方法，尤其是涉及一種可降低鄰近通道干擾的影響的無線局域網絡通信裝置與方法及相關的信號處理電路。
【背景技術】
[0002]許多國家都保留了某些無線頻段，作為發(fā)展工業(yè)、科學和醫(yī)療等方面的應用，也就是所謂的 ISM 頻段(industrial, scientific and medical radio bands)。而無線局域網絡(Wireless Local Area Network, WLAN)就是使用ISM頻段進行通信,而成功地應用于各種電子產品。
[0003]然而，使用ISM頻段的其他應用產品很多，例如，藍牙(Bluetooth)裝置及家用無線電話(cordless telephone)等。由于這些產品也使用相同或相近的頻段進行通信，因此，也都會對無線局域網絡通信裝置的通信造成不同程度的影響。
[0004]此外，不同的基本服務組(basic service set)的無線局域網絡通信裝置進行通信時，也會造成相互間的干擾。例如，當無線局域網絡通信裝置聯接至(associatewith)第一存取點(access point)時，若不同基本服務組的第二存取點所發(fā)送的信號強度太強，即便第二存取點使用不同的通道，仍然會產生鄰近通道干擾(Adjacent ChannelInterference)，而影響無線局域網絡通信裝置的通信效能。若第二存取點與無線局域網絡通信裝置所聯接的第一存取點同時或于相近的時間發(fā)送信號時，無線局域網絡通信裝置可能會因為先接收到第二存取點的無線局域網絡信號后就開始進行解調(demodulation)運算，等到接收機發(fā)現進行解調運算的信號并非第一存取點所發(fā)送的信號時，就已經錯過接收及解調第一存取點的信號的時機，因而影響了通信的效能。
[0005]此外，鄰近通道干擾還可能會造成無線局域網絡通信裝置接收機(receiver)中的低雜音放大器(Low-Noise Amplifier)等電路飽和(Saturation),因而影響了解調運算的效能。然而，隨著無線局域網絡通信裝置被更廣泛的采用，鄰近通道干擾的影響勢必更為嚴重，而會影響通信效能，并造成使用者的不便利。
[0006]有鑒于此，如何改善以上所述相關領域中鄰近通道干擾對于無線局域網絡通信裝置的影響，實為業(yè)界有待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的之一即在提供一種無線局域網絡通信裝置與方法，以改善以上所述相關領域中鄰近通道干擾對于無線局域網絡通信裝置的影響。
[0008]本發(fā)明提供了一種無線局域網絡通信裝置的實施例，其包含:一放大電路，用以對一無線信號提供一增益值；一干擾檢測電路，用以檢測該無線信號的鄰近通道干擾，以產生一檢測結果；一假警報計數電路，用以計算由鄰近通道干擾所引發(fā)的一假警報數目；以及一控制電路，用以依據該檢測結果及該假警報數目來調整該放大電路的該增益值。
[0009]本發(fā)明另提供了一種無線局域網絡通信裝置的信號處理方法的實施例，其包含:檢測一無線信號的鄰近通道干擾，以產生一檢測結果；計算由鄰近通道干擾所引發(fā)的一假警報數目；以及依據該檢測結果及該假警報數目來調整一放大電路的一增益值。
[0010]本發(fā)明的無線局域網絡通信裝置與方法的優(yōu)點之一是能夠降低鄰近通道干擾對無線局域網絡通信裝置的影響，使無線局域網絡通信裝置的電路能運作于較理想的工作狀態(tài)，而能增進通信的效能。本發(fā)明的其他優(yōu)點將配合說明書及圖式而做更進一步的解說。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明一實施例的無線局域網絡通信裝置簡化后的功能方塊圖。
[0012]圖2為圖1的低雜音放大器的輸入信號功率和輸出信號功率的特性曲線圖。
[0013]圖3是圖1 的無線局域網絡通信裝置對于不同信號強度的信號所采用的放大器增益值的對應關系的一實施例。
[0014]圖4顯示本發(fā)明一實施例的無線信號的簡化后的頻譜圖。
[0015]圖5顯示本發(fā)明一實施例的無線信號的簡化后的時序圖。
[0016]圖6是圖1中的無線局域網絡通信裝置進行放大器增益值調整的一實施例簡化后的流程圖。
[0017]其中，附圖標記說明如下:
[0018]100無線局域網絡通信裝置
[0019]110天線
[0020]120低雜音放大器
[0021]130混合器
[0022]140濾波器
[0023]150可變增益放大器
[0024]160信號強度計算電路
[0025]170模擬至數字轉換器
[0026]180信號處理電路
[0027]182解調電路
[0028]184干擾檢測電路
[0029]186假警報計數電路
[0030]188控制電路
[0031]AP1、AP2 存取點
【具體實施方式】
[0032]以下將配合相關圖式來說明本發(fā)明的實施例。在這些圖式中，相同的標號表示相同或類似的元件或流程步驟。
[0033]圖1為本發(fā)明一實施例的無線局域網絡通信裝置100簡化后的功能方塊圖，無線局域網絡通信裝置100聯接至基本服務組BSSl的存取點AP1，并且使用頻段為Fl的通道進行信號的傳收。此外，無線局域網絡通信裝置100也可接收到基本服務組BSS2的存取點AP2的信號。
[0034]無線局域網絡通信裝置100包含天線110、低雜音放大器120、混合器130 (mixer)、濾波器140 (filter)、可變增益放大器150 (variable gain amplifier)、信號強度計算電路160、模擬至數字轉換器170 (analog to digital converter)、及信號處理電路180。信號處理電路180包含解調電路182、干擾檢測電路184、假警報計數電路186及控制電路188。為了便于說明，無線局域網絡通信裝置100的其他元件及連接關系并未繪示于圖1中。
[0035]天線110用以接收無線信號，并將信號傳送至后級的電路以進行解調運算。實作上，天線110可用單一天線或多天線組合的方式來實現。
[0036]低雜音放大器120用以提供增益值至天線110所接收的無線信號。天線110所接收到的信號可能會受到各種通道效應及噪音的影響，在一般的無線環(huán)境中，無線局域網絡通信裝置100所接收到的信號強度范圍可能很廣，例如無線信號的信號強度可能會低于-90dBm以下，有時也可能大于OdBm以上。因此，低雜音放大器120必須能夠依據無線信號的信號強度，而對無線信號提供適當的增益值，以使后續(xù)的電路能夠有效地進行解調運笪
ο
[0037]圖2為低雜音放大器120的輸入信號功率和輸出信號功率的特性曲線圖，當低雜音放大器120的輸入信號的功率位于線性區(qū)時，低雜音放大器120的輸出信號的功率能夠隨著輸入信號而呈現線性地放大。但當低雜音放大器120的輸入信號的功率進入飽和區(qū)時，其輸出信號的功率就會呈現非線性放大且失真，因而影響后續(xù)的解調運算。因此，在本實施例中，低雜音放大器120可被設置為提供3種增益值，以依據信號強度的不同而提供不同的增益值，使低雜音放大器120能夠盡量運作于線性區(qū)。如圖3的實施例所示，對于無線局域網絡通信裝置100能夠檢測到的最低信號強度至_40dBm左右的信號，低雜音放大器120會施加高增益Gh至無線信號。對于_40dBm至-1OdBm左右的信號，低雜音放大器120會施加中增益Gm至無線信號 。對于-1OdBm至15dBm左右的信號，低雜音放大器120會施加低增益Gl至無線信號。
[0038]混合器130用以將低雜音放大器120所輸出的射頻信號與振蕩信號進行混和，以產生對應的中頻或基頻信號。
[0039]濾波器140用以將混合器130所輸出的信號進行濾波，以降低或消除不需要的信號。
[0040]可變增益放大器150用以接收濾波器140濾波后的信號，并且可以搭配低雜音放大器120而被設置為對無線信號提供不同大小的增益值，以使后續(xù)的電路能夠有效地進行解調運算。如圖3的實施例所示，針對不同信號強度的信號，可變增益放大器150分別可以搭配低雜音放大器120而提供4個不同的增益值選項Gvl至Gv4。
[0041]信號強度計算電路160用以計算無線信號的信號強度(signal strength),例如，信號強度計算電路160可以通過計算無線信號的功率頻譜密度(power spectrum density)或者將無線信號經過合適的演算法運算，而估計無線信號的信號強度。在本實施例中，信號強度計算電路160采用低雜音放大器120所輸出的信號進行計算，并可通過查表的方式輸出對應的信號強度。
[0042]模擬至數字轉換器170用以將可變增益放大器150所輸出的模擬信號轉換為對應的數字信號，并且傳送至信號處理電路180進行后續(xù)的信號處理。
[0043]解調電路182用以將模擬至數字轉換器170所輸出的數字信號進行解調運算，例如，解調電路182可以進行傅立葉轉換(Fourier transform)、卷積解碼(convolutionaldecoding)、信號同步(synchronization)等運算。
[0044]干擾檢測電路184用以設置低雜音放大器120、混合器130及信號強度計算電路160等電路，以檢測無線局域網絡通信裝置100所使用的頻段Fl附近的頻段是否有干擾信號。例如，在一實施例中，當無線局域網絡通信裝置100使用2.4GHz的ISM頻段進行通信時，則干擾檢測電路184可以檢測2402MHz至2482MHz的頻段內的干擾信號。
[0045]圖4顯示本發(fā)明一實施例的無線信號的簡化后的頻譜圖，在本實施例中，無線局域網絡通信裝置100與存取點APl所傳收的信號為SI，信號SI所使用的頻段為F1。而信號S2和S3分別為其他的無線信號裝置所傳送的信號，并且分別使用頻段F2和F3。在此實施例中，信號S2和S3并非無線局域網絡通信裝置100與存取點APl所傳收的信號，因此信號S2和S3即是鄰近通道干擾信號。干擾檢測電路184會設置低雜音放大器120、混合器130及信號強度計算電路160等電路，掃描頻段Fl附近的頻段并且計算干擾信號的信號強度(例如，計算干擾信號的功率頻譜密度)，而產生檢測結果。干擾檢測電路184的檢測結果可以包含:是否有干擾信號、干擾信號的強度及/或干擾信號的頻段等信息。
[0046]在本實施例中，假警報計數電路186用以計算假警報的數目。此處所稱的假警報(false alarm)是指無線局域網絡通信裝置100因為接收到干擾信號、雜音或其他基本服務組的無線網絡信號等鄰近通道干擾信號，而使解調電路182誤以為接收到存取點APl的封包，而開始進行解調運算的情況。當解調電路182對這些鄰近通道干擾信號進行解調時，若存取點APl傳送封包至無線局域網絡通信裝置100，解調電路182將無法對存取點APl的封包進行解調，將造成無線局域網絡通信裝置100無法成功接收存取點APl的封包，而影響了通信效能。
[0047]例如，圖5顯示本發(fā)明一實施例的無線信號的簡化后的時序圖，在本實施例中，存取點APl分別于不同時間向無線局域網絡通信裝置100傳送封包Pf P4，并且信號S4?S8為鄰近通道干擾信號。因此，若解調電路182因為先接收到信號S5及S8而開始進行解調，則當封包P2和P4傳送至無線局域網絡通信裝置100時，解調電路182將無法對封包P2和P4進行解調，而造成無線局域網絡通信裝置100無法成功接收存取點APl的封包P2和P4。
[0048]控制電路188用以依據干擾檢測電路184的檢測結果以及假警報計數電路186所輸出的假警報數目，來調整該放大電路的該增益值。例如，當該檢測結果表示有鄰近通道干擾，且該假警報數目大于一假警報閾值時，該控制電路會降低無線信號的增益值，以降低鄰近通道干擾所造成的負面影響。較佳地，控制電路188可以進一步依據信號強度計算電路160所輸出的信號強度，而設置低雜音放大器120及/或可變增益放大器150的增益值。例如，于當該檢測結果表示有鄰近通道干擾，且該假警報數目大于一假警報閾值時，若無線信號本身的信號強度大于一第一信號閾值，則降低無線信號的增益值，而此時若無線信號的信號強度不夠強(如小于第一信號閾值)，則先不降低無線信號的增益值。在另一實施例中，控制電路188可以在鄰近通道干擾不強(或不存在)或假警報數目不多(或不存在)時，依據信號強度計算電路160所輸出的信號強度，使用查表的方式而設置低雜音放大器120及可變增益放大器150的增益值，使信號調整至適合模擬至數字轉換器170進行轉換的位準，以降低量化誤差(quantization error)，并且可以針對后續(xù)的信號動態(tài)地調整低雜音放大器120及/或可變增益放大器150的增益值。
[0049]圖1中各個元件能夠采用硬件、軟件、或者硬件搭配軟件的方式實施，而不同元件也能夠依據設計考量而整合在單一電路芯片中，或者單一功能方塊也可以采用多個電路元件的組合來實施。例如，低雜音放大器120、可變增益放大器150或濾波器140也可以整合為一個放大電路，而信號處理電路180可以采用微處理器或特定應用集成電路(applicationspecific integrated circuit)實現。
[0050]圖6為無線局域網絡通信裝置100進行放大器增益值調整的一實施例簡化后的流程圖，以下將以圖6搭配圖1進一步說明無線局域網絡通信裝置100的運作方式。
[0051]在流程610中，信號強度計算電路160會計算無線信號的信號強度，假警報計數電路186會計算假警報的數目。此外，干擾檢測電路184也會于適當時間設置低雜音放大器120、混合器130及信號強度計算電路160等電路，以在預設的頻率范圍內進行干擾信號的檢測。例如，在無線局域網絡通信裝置100會設置上述電路掃描頻段Fl附近的預設頻率范圍，通過信號強度計算電路160計算干擾信號的功率頻譜密度以判斷是否有鄰近通道干擾信號，并且干擾檢測電路184會產生檢測結果，以紀錄是否有鄰近通道干擾信號、鄰近通道干擾信號的信號強度及/或鄰近通道干擾信號的頻段等信息。
[0052]在流程620中，控制電路188會接收信號強度計算電路160所輸出的信號強度、假警報計數電路186所輸出的假警報數目、以及干擾檢測電路184的檢測結果。當信號強度大于預設的信號強度閾值、假警報的數目大于預設的假警報閾值、并且干擾檢測電路184檢測到鄰近的頻段具有干擾信號時，代表鄰近通道干擾信號對于通信效能有所影響且無線信號本身的信號強度夠強，因此進入流程630。否則，進入流程640。
[0053]在流程630中，控制電路188會調降低雜音放大器120的增益值，避免雜音放大器120及/或可變增益放大器運作于飽和區(qū)，以降低鄰近通道的干擾信號的影響，并設置解調電路182進行信號的解碼運算。
[0054]在流程640中，控制電路188會依據信號強度計算電路160所計算的信號強度，調整低雜音放大器120的增益值及/或可變增益放大器150的增益值，并設置解調電路182進行信號的解碼運算。
[0055]在圖6的實施例中，無線局域網絡通信裝置100可以調整低雜音放大器120的增益值及/或可變增益放大器150的增益值，以使無線局域網絡通信裝置100的各個元件于解調運算時，能夠設置于合適的工作狀態(tài)。例如，當無線局域網絡通信裝置100所接收的信號強度夠強，并且有鄰近通道干擾信號影響時，則鄰近通道干擾信號可能會造成過多的假警報而影響通信效能。因此，當假警報的數目大于假警報閾值時，控制裝置188可以調降低雜音放大器120的增益值及/或可變增益放大器150的增益值，以避免干擾信號被過度的放大，而使低雜音放大器120及可變增益放大器150都能操作于線性區(qū)，以降低信號因為非線性的放大而影響解調的運算。因此，無線局域網絡通信裝置100能夠降低鄰近通道干擾對于通信效能的影響。
[0056]此外，當鄰近的通道沒有干擾信號、假警報的數目不多而不會對通信效能造成太大影響、或者無線信號的信號強度不強等情況時，控制裝置188可以設置低雜音放大器120及/或可變增益放大器150使用較高的增益值，而不會對解調運算造成太大的影響。因此，無線局域網絡通信裝置100能夠兼顧信號強度較低時的通信效能。
[0057]在其他的實施例中，信號強度計算電路160也可以采用其他元件所輸出的信號，搭配查表或者使用合適的信號處理電路進行計算，以輸出信號強度。例如，信號強度計算電路160也可以依據可變增益放大器150的輸出信號計算無線信號的信號強度。
[0058]在另一實施例中，信號強度計算電路160也可以于不同的時段，采用不同元件的輸出信號進行無線信號的信號強度的計算。例如，在流程630中，信號強度計算電路160改采用模擬至數字轉換器170的輸出信號進行無線信號的信號強度的計算。
[0059]在另一實施例中，可變增益放大器150也可以針對低雜音放大器120的不同增益值，而分別提供不同數量的增益值選項。
[0060]在上述的流程610中，控制電路188可以將低雜音放大器120及可變增益放大器150設置為以較高的增益值進行運作，以便于能夠檢測到較微弱的信號。
[0061]在另一實施例的流程630中，控制電路188先調降可變增益放大器150的增益值，當可變增益放大器150的增益值已經降至最低時，才調降低雜音放大器120的增益值，并且對應地調整可變增益放大器150的增益值。
[0062]在另一實施例中，控制電路188可于流程630中調降并且固定低雜音放大器120的增益值，而在后續(xù)的解碼運算中僅調整可變增益放大器150的增益值。
[0063]在另一實施例中，控制電路188也可于流程630中多次地調降低雜音放大器120的增益值，并且在后續(xù)的解碼運算中對應地調整可變增益放大器150的增益值。
[0064]在另一實施例中，控制電路188也可于流程630中同時調降低雜音放大器120的增益值以及可變增益放大器150的增益值，以降低鄰近通道的干擾信號的影響。
[0065]在上述實施例中，控制電路188也可以針對干擾檢測電路184所檢測的干擾信號的頻率及/或數量，而設置不同的假警報閾值。例如，當干擾信號的數量較多時，則無線局域網絡通信裝置100可能會同時接收到更多的干擾信號，而導致更多的假警報。因此，當干擾信號的數量較多時，控制電路188可以將假警報閾值設置為較低的數值。在另一實施例中，控制電路188也可以針對干擾信號的頻率與無線局域網絡通信裝置100所使用的頻段之間的差距，而針對不同的干擾信號分別設置不同的假警報閾值。
[0066]此外，控制電路188也可以適時的重置假警報計數電路186所統計的假警報數目。例如，控制電路188可在調降低雜音放大器120的增益值后，即重置假警報計數電路186所統計的假警報數目，以使假警報計數電路186在低雜音放大器120的增益值調整后重新計算假警報數目。
[0067]在另一實施例的流程630中，控制電路188也可以在信號強度計算電路160所輸出的信號強度小于流程620中的信號強度閾值，或者小于另一個預設的信號強度閾值時，進入流程640，以增加低雜音放大器120的增益值，而使后級電路能解調信號強度較低的信號。
[0068]在上述的實施例中，也可以將無線局域網絡通信裝置100設置為持續(xù)地或者間斷地執(zhí)行圖6的流程，以調整低雜音放大器120及/或可變增益放大器150的增益值。
[0069]在上述的實施例中，當無線局域網絡通信裝置100因鄰近通道干擾而造成較多假警報時，無線局域網絡通信裝置100可以在信號強度較強時，通過調整放大電路(如低雜音放大器120及/或可變增益放大器150)的增益值而降低鄰近通道干擾對通信效能的影響。此外，當鄰近通道干擾消失或不嚴重時，無線局域網絡通信裝置100仍舊能夠通過適當地調整放大器的增益值而兼顧信號強度較低時的通信效能。
[0070]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明實施例所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的權利要求涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種無線局域網絡通信裝置，其包含: 一放大電路，用以對一無線信號提供一增益值； 一干擾檢測電路，用以檢測該無線信號的鄰近通道干擾，以產生一檢測結果； 一假警報計數電路，用以計算由鄰近通道干擾所引發(fā)的一假警報數目；以及 一控制電路，用以依據該檢測結果及該假警報數目來調整該放大電路的該增益值。
2.如權利要求1的無線局域網絡通信裝置，另包含: 一信號強度計算電路，用以計算該無線信號的一信號強度； 其中，當該信號強度大于一第一信號閾值、該檢測結果表示有鄰近通道干擾、且該假警報數目大于一假警報閾值時，則該控制電路降低該放大電路的該增益值。
3.如權利要求2的無線局域網絡通信裝置，其中該干擾檢測電路利用掃描該無線信號的鄰近頻段的功率頻譜密度以產生該檢測結果。
4.如權利要求2的無線局域網絡通信裝置，其中當該控制電路降低該放大電路的該增益值后，若該信號強度小于一第二信號閾值，則該控制電路增加該放大電路的該增益值。
5.如權利要求2的無線局域網絡通信裝置，其中該放大電路包含: 一低雜音放大器，用以使用一第一增益值放大該無線信號；以及 一可變增益放大器，用以使用一第二增益值放大該無線信號。
6.如權利要求5的無線局域網絡通信裝置，其中當該控制電路降低該放大電路的該增益值時，該控制電路會先降低該 可變增益放大器的該第二增益值，再降低該雜音放大器的該第一增益值。
7.一種無線局域網絡通信裝置的信號處理電路，用以調整一放大電路施加于一無線信號的一增益值，其包含: 一干擾檢測電路，用以檢測該無線信號的鄰近通道干擾，以產生一檢測結果； 一假警報計數電路，用以計算由鄰近通道干擾所引發(fā)的一假警報數目；以及 一控制電路，用以依據該檢測結果及該假警報數目來調整該放大電路的該增益值。
8.如權利要求7的無線局域網絡通信裝置的信號處理電路，另包含: 一信號強度計算電路，用以計算該無線信號的一信號強度； 其中當該信號強度大于一信號強度閾值、該干擾檢測電路檢測到鄰近通道干擾、且該假警報數目大于一假警報閾值時，則該控制電路降低該放大電路的增益值。
9.一種無線局域網絡通信裝置的信號處理方法，包含: 檢測一無線信號的鄰近通道干擾，以產生一檢測結果； 計算由鄰近通道干擾所引發(fā)的一假警報數目；以及 依據該檢測結果及該假警報數目來調整一放大電路的一增益值。
10.如權利要求9的信號處理方法，另包含: 計算該無線信號的一信號強度；以及 當該信號強度大于一第一信號閾值、該檢測結果表示有鄰近通道干擾、且該假警報數目大于一假警報閾值時，降低該增益值。
11.如權利要求9的信號處理方法，另包含: 掃描該無線信號的鄰近頻段的功率頻譜密度以產生該檢測結果。
12.如權利要求10的信號處理方法，另包含:當降低該增益值后，若該信號強度小于一第二信號閾值，則增加該無線信號的該增益 值。
【文檔編號】H04W84/12GK103428897SQ201210161513
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月23日 優(yōu)先權日:2012年5月23日
【發(fā)明者】辛建威, 張仲堯 申請人:瑞昱半導體股份有限公司