[发明专利]正交频分多工接收器及其电子设备

说明书

正交频分多工接收器及其电子设备，具有低解析度模拟数字转换器的OFDM接收器及其电子设备。在一实施例中，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)接收器可包括但不限于模拟数字转换模块、误差补偿及估计模块及信号估计模块。模拟数字转换模块以模拟格式接收信道的传输信号并将传输信号转换为数字格式以产生量化传输信号。误差补偿及估计模块耦接模拟数字转换模块且接收量化传输信号及反馈信号以依据涡轮迭代(Turbo Iterative)更新技术产生估计误差信号，其中反馈信号为第一次估计时域传输信号。信号估计模块耦接误差补偿及估计模块，其接收估计误差信号及信道衰减系数以产生估计传输信号。

技术领域

本公开内容涉及一种具有低解析度模拟数字转换器(ADC)的正交频分多工(OFDM)接收器及其电子设备。

背景技术

随着通信技术逐渐向毫微米波(mmWave)技术的方向发展，波束成型及多重输入多重输出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)技术将被导入5G通信系统中以因应预期中的更多量的移动装置以及数据传输量的爆炸性成长。为了解决MIMO系统中频率选择性衰减的问题，研究人员尝试使用OFDM技术。同时，升级为5G技术将会使带宽增加、天线操作频率增加、天线的数量增加等等。带宽的增加会使得采样频率增加。

尽管天线会在无线电频率(RF)或毫微米波频率传输或接收信号，信号还是须要被转换为数字信号以供现代数字通信系统使用。为了在模拟及数字的领域之间作转换，模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)被使用来将模拟信号格式转换为数字信号格式。同样地，数字模拟转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)被使用来将数字信号格式转换为模拟信号格式。

在高采样频率下设计ADC或DAC相当具有挑战性。此外，由于MIMO技术需要大量的天线，且通常一组天线须搭配一组ADC或DAC，因此ADC/DAC的使用数量也会随着天线的增加而增加。然而，当未来5G通信系统运行时，ADC或DAC数量的增加会造成一些问题。举例来说，为了减缓量化误差对接收器带来的影响，可使用高解析度模拟数字转换器(HighResolution ADC，HADC)。如果在5G通信系统中结合预期的高传输带宽使用大量的HADC，HADC的采样频率会相当的高。这代表着HADC的功耗会很高，也因此移动电话内的电池会更快地耗尽。此外，HADC数量的增加代表着通信装置的成本会变得非常高。由于HADC须依照MIMO天线的数量按比例增加，故接收器的整体成本都会提高。

图1A是绘示各式商用ADC的吞吐量对功耗的线型图。由图1A可推得当位数相同时，增加的功耗几乎与增加的采样频率成正比。图1B是绘示各式商用ADC的解析度对功耗的线型图。由图1B可推得当采样速率相同时，HADC的成本随着采样频率而增加。此外，在传统的通信系统中，由于ADC可能是不利的噪声指数(Noise Figure，NF)的来源，故ADC的解析度是影响整体系统效能的重要因子。图1C是绘示高解析度信道与低解析度信道之间的误比特率对信号噪声比(Signal to Noise Ratio，SNR)的图示。图1C显示了ADC可能造成量化误差(Quantization Error)的来源。

在可预见的将来，5G通信系统会须要处理非常大的带宽，也因此ADC的采样率会特别的高。当采样频率变高时，ADC的功率也会变高。为了补偿毫微米波通信系统的传输路径损耗，使用大量的天线阵列会导致大量的ADC需求。然而，现有的技术几乎不可能设计出同时具有高解析度及高采样频率的ADC硬件。就算设计是可行的，设计出的ADC也会具有高昂的成本。

图1D是绘示假想的ADC的SNR预算图。一般来说，RF/mmWave接收器中的ADC须达到特定的SNR预算以供整体通信系统达到合理的系统效能。尽管可以使用HADC达到合理的系统效能，但由于天线数量的增加而带来的整体成本及功耗会使增加HDAC变得不可行。目前几乎没有任何方法能使用低解析度ADC达到与HADC相同的系统效能。