專利名稱：內建信道仿真器/噪聲產生器的無線通信裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線通信裝置，特別涉及一種內建信道仿真器與噪聲產 生器的無線通信裝置。
背景技術：
傳統的通信芯片測試多為輸入固定格式的數據型樣(pattern)至通信芯 片中，再比對解調后的結果與原先輸入的數據型樣以驗證通信芯片的編解碼 功能是否正常，通常芯片內部亦會設有回路(loopback)將傳輸端連結至接收 端以加快芯片本身的測試，使測試過程不需借助于外部電路的輔助，然而， 若回路中并無設置任何干擾源，芯片內部等同于一個理想的通信環境，此時 芯片測試的條件其實并不符合一般實際的通信環境，也因此當芯片真的使用 于實際通信環境中時，其效能可能會不如預期而無法達成在設計階段所規劃 的功能。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種具有效能仿真功能的無線通 信裝置，而通過無線通信裝置內部設置信道仿真器及噪聲產生器，可在無線 通信裝置內部仿真外在信號的傳輸環境而加速量產階段的測試，也可在無線 通信裝置開發的過程中，及早評估芯片的效能是否異常或是否符合預期。
根據本發明的一實施例，其揭露一種網絡通信裝置。該網絡通信裝置包 含有一傳送數據處理單元，用來對一傳送數據進行數據處理，以輸出一處理 信號； 一信道仿真單元，耦接至該傳送數據處理單元，用于仿真一信道狀態， 該信道仿真單元對該傳送數據處理單元所輸出的該處理信號進行信道仿真， 以輸出一仿真信號；以及一選擇單元，接收該處理信號與該仿真信號，用來 依據一選擇信號選擇性地輸出該處理信號及該仿真信號其中之一；其中，當 該網絡通信裝置在測試時，該選擇單元依據該選擇信號輸出該仿真信號以進 行測試，當該網絡通信裝置在傳輸信號時，該選擇單元依據該選擇信號輸出
5該處理信號以進行信號傳輸。
根據本發明的另一實施例，其揭露一種網絡通信裝置。該網絡通信裝置 包含有一傳送數據處理單元，用來對一傳送數據進行數據處理，以輸出一處
理信號； 一信道仿真單元，耦接至該傳送數據處理單元，用于仿真一信道狀
態，該信道仿真單元對該傳送數據處理單元所輸出的該處理信號進行信道仿
真，以輸出一仿真信號；以及一接收數據處理單元，用來對該信道仿真單元 所輸出的該仿真信號進行數據處理，以輸出 一輸出數據。
圖1是本發明無線通信裝置的一實施例的功能方塊示意圖。
圖2是本發明通道仿真器的一實施例的示意圖。
圖3是本發明隨機噪聲產生器的一實施例的示意圖。
圖4是本發明無線通信裝置的另一實施例的功能方塊示意圖。
圖5是本發明多通道仿真器的另一實施例的示意圖。
附圖符號說明
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具體實施例方式
請參閱圖1，圖1為本發明的無線通信裝置IOO在測試狀態下， 一實施例的功能方塊示意圖，如圖所示，無線通信裝置IOO是以一單輸入輸出(SIS0) 的正交步貞分多址(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系 統為例，無線通信裝置100包含一傳送數據處理單元118、 一信道仿真器116、 一隨機噪聲產生器117、 一數字/模擬轉換器115、 一模擬/數字轉換器125與 一接收數據處理單元128;而傳送數據處理單元118中的編碼器(encoder) 111 用于對一傳送數據進行編碼，以產生一編碼信號；交錯器(interleaver)112 用于對該編碼信號進行信號交錯，以輸出一交錯信號；QAM對映(mapping)調 制器113用于對該交錯信號進行信號調制，以產生一調制信號；逆向傅立葉 變換器(IFFT)114、用于對該調制信號進行反傅利葉轉換，以產生一轉換信號 至該信道仿真器116中，由于信號經過反傅利葉轉換處理，該轉換信號是一 時域空間中的信號。
接著，信道仿真器116用于仿真外在環境的信道響應，使該轉換信號衰 減以輸出一仿真信號，另外， 一隨機噪聲產生器117亦產生一仿真噪聲并將 該仿真噪聲增加至該仿真信號中，因此，最后由數字/模擬轉換器115所輸出 的信號是同時受到信道衰減及噪聲干擾的信號；接著，模擬/數字轉換器125 接收數字/模擬轉換器115所輸出的信號并將該信號進行模擬/數字轉換后， 將該信號輸入至接收數據處理單元128中進行數據處理并輸出一輸出數據， 其中該接收數據處理單元128中各個元件的操作與傳送數據處理單元118中 相對應的元件形成反操作，故其操作原理在此不另贅述。接著，藉由分析該 接收數據處理單元128所輸出的輸出信號，即可得出無線通信裝置100在受 到信道衰減及噪聲干擾時的實際效能，如封包解調錯誤率(PER)與訊雜比(SNR) 間的關系曲線等。
依據本發明的一實施例，該無線通信裝置100在測試的狀態下，數字/ 模擬轉換器115的輸出信號是輸入至模擬/數字轉換器125的輸入端，但本發 明不以此為限，亦可將通道仿真器116與隨機噪聲產生器117所輸出的信號 輸入直接輸入至該接收數據處理單元128中。另外，請注意通道仿真器116 及隨機噪聲產生器117的位置并不一定要依照圖1所示的位置設置，例如信 道仿真器U6與隨機噪聲產生器117的位置可互換，或是將隨機噪聲產生器 117設置在模擬/數字轉換器125之后…等，該些相關的位置置換均屬本發明 的范疇。此外，信道仿真器116及隨機噪聲產生器117均可單獨運作或同時 運作，舉例來說，當只要測試無線通信裝置IOO在受到噪聲干擾下的效能時，可選擇只開啟噪聲產生器117，并旁通(bypass)通道仿真器116;當只要測試 無線通信裝置IOO在受到多通道衰減下的效能時，可選^t奪只開啟通道仿真器 116,并關閉隨機噪聲產生器117;而當要測試無線通信裝置IOO在同時受到 多信道衰減及噪聲干擾下的效能時，可選擇同時開啟通道仿真器116及隨機 噪聲產生器117。換言之，在不違背本發明的精神下，圖l所示的通道仿真 器116及隨機噪聲產生器117的各種合理結合均可達成測試無線通信裝置100 的效能的目的。
圖2是圖1所示的通道仿真器116的一實施例的示意圖，其包含一有限 脈沖響應濾波器(finite impulse response fi 1 ter) 202以及一多路復用器 204。有限脈沖響應濾波器202耦接于通道仿真器116的一輸入端S,，該輸入 端S,接收傳送數據處理單元110所輸出的處理信號，藉由設定一控制寄存器 (圖未示)中所存儲的控制信號來調整其中的參數C,-C,.,可使有限脈沖響應濾 波器202仿真不同的信道響應，其中，參數的個數(即L值)是依據測試時的 需求而定。多路復用器204具有兩輸入端S2、 S3及一輸出端So其中，'第一 輸入端S2耦接于通道仿真器116的輸入端S,,第二輸入端S3耦接于有限脈沖 響應濾波器202的輸出端，而輸出端S,則耦接于通道仿真器116的輸出端， 用以依據一選擇信號選擇性地輸出由傳送數據處理單元110所輸出的處理信 號或經過有限脈沖響應濾波器202衰減的輸出仿真信號至信道仿真器116的 輸出端，因此，當無線通信裝置100運作在測試狀態下時，該多路復用器2(M 依據該選擇信號輸出該仿真信號以進行測試，當該無線網絡通信裝置100在 傳輸信號時，該多路復用器204依據該選沖奪信號輸出該處理信號以進行信號 傳輸。上述的結構僅為信道仿真器116的一實施例，并非限定本發明的實現 方式，其它可達成實質上相同結果的信道仿真器結構，例如以無限脈沖響應 濾波器(infinite impulse response fi 1 ter)實現的信道仿真器結構，亦屬 于本發明的范疇。
此外，由于產生加成性白色高斯噪聲的噪聲產生器的結構復雜，為了降 低無線網絡通信裝置100的成本及復雜度，本發明更提供一種以結構簡單的 二元噪聲產生器仿真出加成性白色高斯噪聲的機制，請參考圖3,其是應用 于無線網絡通信裝置100的一二元噪聲產生器300的示意圖，藉由設定一控 制寄存器(圖未示)中所存儲的控制信號來調整參數W可改變產生的二元噪聲 的振幅大小，請注意，由于二元噪聲產生器300的輸出噪聲是互相獨立且有
8共同分布(independent and identically distributed, i丄d), 基于中央 極限定理，將二元噪聲產生器300輸出的二元噪聲經過逆向傅立葉變換器 11V傅立葉變換器124進行逆向傅立葉變換/傅立葉變換后，在逆向傅立葉變 換器1M/傅立葉變換器124的輸出端可等效成加成性白色高斯噪聲，因此， 若隨機噪聲產生器117以圖3所示的二元噪聲產生器300來加以實作時，只 要將隨機噪聲產生器117耦接于逆向傅立葉變換器114之前，或將噪聲產生 器117耦接于傅立葉變換器124之前，即可以電路結構簡單的二元噪聲產生 器300搭配無線網絡通信裝置100中原有的元件(即逆向傅立葉變換器114及 傅立葉變換器124)產生仿真噪聲干擾所需的加成性白色高斯噪聲。換句話說, 二元噪聲產生器300與逆向傅立葉變換器114/傅立葉變換器124的結合，實 質上會等同于一個加成性白色高斯噪聲(AWGN)產生器，在此情況下，整體的 模擬結果會更趨近于現實外在通道環境下的傳輸結果。
請參閱圖4，圖4是一多輸入多輸出(MIMO)的正交頻分多址系統的無線 網絡通信裝置400的一實施例的功能方塊示意圖，類似于圖1的單輸入輸出 系統，無線網絡通信裝置400同樣可在傳輸模塊410的逆向傅立葉變換器414 與數字/模擬轉換器415間耦接一多通道仿真器415及多個隨機噪聲產生器 417 (請注意，熟習此項技藝者經由圖1可輕易地得知傳輸模塊及接收模塊的 結構，而為了簡潔起見，圖4中便未顯示傳輸模塊410及接收模塊420中的 其它元件)。此時，同一路徑上的隨機噪聲產生器417是用于仿真一接收天線 所接收到的噪聲千擾，其結構及操作與圖1中的隨機噪聲產生器117相同， 故不再贅述，而多通道仿真器416則用于仿真多個傳輸天線及多個接收天線 間的多路徑信道的響應，以具有4個傳輸天線及4個接收天線的多輸入多輸 出系統為例，多信道仿真器416的結構如圖5所示，其中，每一有限脈沖響 應濾波器502仿真一特定傳輸天線與一特定接收天線間的信道響應，例如有 限脈沖響應濾波器502a是仿真第一傳輸天線與第一接收天線間的信道響應， 有限脈沖響應濾波器502b是仿真第一傳輸天線與第二接收天線間的信道響 應等，因此，多通道仿真器416包含有16個有限脈沖響應濾波器502，且由 于一接收天線接收來自每一傳輸天線所發出的信號，因此每一加法器506的 輸出即代表一接收天線所接收的經過多路徑衰減的信號；如同圖2所示的通 道仿真器116中的多路復用器204，多路復用器504的目的之一是在無線網 絡通信裝置400非運作在測試狀態下時，可不啟動有限脈沖響應濾波器502而使由傅利葉轉換器所輸出的處理信號經由多路復用器504的一輸入端輸出多通道仿真器416。有限脈沖響應濾波器502可藉由設定一控制寄存器(圖未 示)中所存儲的控制信號來調整其參數以設定所仿真的多信道響應，其中參數 的個數視系統需求而定，此外只要可以達成實質上相同的結果，多通道仿真 器416更可選擇移除部份有限脈沖響應濾波器502以降低電路的復雜度。上 述的結構僅為多信道仿真器416的一實施例，并非限定本發明的實現方式， 其它可達成實質上相同結果的多信道仿真器結構，例如以無限脈沖響應濾波 器實現的多信道仿真器結構，亦屬于本發明的范疇。與圖1所示的網絡通信裝置100相同，圖4的無線網絡通信裝置400的 多信道仿真器416及隨機噪聲產生器417的位置并不一定要依照圖中所示的 位置來設置，例如，可互換位置或可將多信道仿真器416及隨機噪聲產生器 417耦接于QAM對映調制器(未顯示)與逆向傅立葉變換器414間的任意位置， 此外多信道仿真器416及隨機噪聲產生器417均可獨立運作或同時運作，且 傳輸模塊410與接收模塊420并不一定要同時設置有多通道仿真器及隨機噪 聲產生器，只要傳輸模塊410及接收模塊中任一個模塊具有一多信道仿 真器，無線網絡通信裝置400即可用于仿真外在傳輸環境的多通道衰減；同 理，當傳輸模塊410及接收模塊420中任一個模塊具有一隨機噪聲產生器時， 無線網絡通信裝置400即可用于仿真外在傳輸環境的噪聲干擾。在上述的實施例中，無線網絡通信裝置100、 400均同時具有一傳輸模塊 及一接收模塊，并以回路方式將傳輸模塊輸出的信號直接傳送至同一芯片中 的接收模塊來進行解調及測試，但請注意，本發明并不限定必須在同一芯片 中產生調制信號及進行解調，亦即，在另一實施例中，藉由以一電纜(cable) 連接一第一通信芯片(例如上述的無線網絡通信裝置IOO或400 )中的傳輸 模塊以及一第二通信芯片(例如上述的無線網絡通信裝置IOO或400 )中的 接收模塊，并在傳輸模塊及/或接收模塊中設置有多信道仿真器及/或隨機噪 聲產生器，同樣可以進行芯片效能的測試。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均 等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1. 一種網絡通信裝置，包含傳送數據處理單元，用來對一傳送數據進行數據處理，以輸出一處理信號；信道仿真單元，耦接至該傳送數據處理單元，用于仿真一信道狀態，該信道仿真單元對該傳送數據處理單元所輸出的該處理信號進行信道仿真，以輸出一仿真信號；以及選擇單元，接收該處理信號與該仿真信號，用來依據一選擇信號選擇性地輸出該處理信號及該仿真信號其中之一；其中，當該網絡通信裝置在測試時，該選擇單元依據該選擇信號輸出該仿真信號以進行測試，當該網絡通信裝置在傳輸信號時，該選擇單元依據該選擇信號輸出該處理信號以進行信號傳輸。
2. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，還噪聲產生器，耦接至該選擇單元，用來產生一仿真噪聲至該選擇單元所 輸出的該仿真信號中。
3. 如權利要求2所述的網絡通信裝置，其中，該噪聲產生器是一二元噪 聲產生器。
4. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，其中，該傳送數據處理單元包含 編碼器，用來對該傳送數據進行編碼，以產生一編碼信號；交錯器，耦接至該編碼器，用來對該編碼信號進行信號交錯，以輸出一 交錯信號；QAM對映調制器，耦接至該交錯器，用來對該交錯信號進行信號調制， 以產生一調制信號；以及反傅利葉轉換器，耦接至該QAM對映調制器，用來對該調制信號進行反 傅利葉轉換，以產生該處理信號。
5. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，其中，該信道仿真單元是一有限 月永沖響應濾波器。
6. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，還控制寄存器，耦接至該信道仿真單元，用以存儲一控制信號以調整該信 道仿真單元的該信道狀態。
7. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，還包含接收數據處理單元，用來對該選擇單元所輸出的該仿真信號進行數據處 理，以輸出一輸出數據，且該輸出數據與輸入數據實質上相同。
8. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，其中，該處理信號是一反傅利葉 轉換器所輸出的 一 時域信號。
9. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，是應用于一多輸入多輸出的系統中。
10. 如權利要求1所述的網絡通信裝置，是應用于一正交頻分多址系統中。
11. 一種網絡通信裝置，包含傳送數據處理單元，用來對一傳送數據進行數據處理，以輸出一處理信信道仿真單元，耦接至該傳送數據處理單元，用于仿真一信道狀態，該 信道仿真單元對該傳送數據處理單元所輸出的該處理信號進行信道仿真，以 輸出一仿真信號；以及接收數據處理單元，用來對該信道仿真單元所輸出的該仿真信號進行數 據處理，以輸出一輸出數據。
12. 如權利要求11所述的網絡通信裝置，還噪聲產生器，耦接至該信道仿真單元，用來產生一仿真噪聲至該仿真信號中。
13. 如權利要求12所述的網絡通信裝置，其中，該噪聲產生器是一二元 噪聲產生器。
14. 如權利要求11所述的網絡通信裝置，其中，該信道仿真單元是一有 限脈沖響應濾波器。
15. 如權利要求11所述的網絡通信裝置，還包含控制寄存器，耦接至該信道仿真單元，用以存儲一控制信號以調整該信 道仿真單元的該信道狀態。
16. 如權利要求11所述的網絡通信裝置，其中，該處理信號是一反傅利 葉轉換器所輸出的 一 時域信號。
17. 如權利要求11所述的網絡通信裝置，是應用于一多輸入多輸出的系 統中。
18.如權利要求11所述的網絡通信裝置，是應用于一正交頻分多址系統中。
全文摘要
本發明提供一種具有效能仿真功能的無線通信裝置，通過在無線通信裝置內部設置信道仿真器及噪聲產生器，可在該裝置內部仿真外在信號的傳輸環境而加速量產階段的測試，也可在開發過程中及早評估無線通信裝置的效能是否異常或是否符合預期，此外，由于本發明是藉由設置一隨機噪聲產生器在快速傅利葉轉換器之前，使得該無線通信裝置在測試過程中，能夠模擬出近似加成性白色高斯噪聲的效果。
文檔編號H04B17/00GK101521547SQ200810081299
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月26日 優先權日2008年2月26日
發明者余俊宏, 柳德政, 鄭璁駿, 陳永庭, 顏光裕 申請人:瑞昱半導體股份有限公司