專利名稱：用于移動終端的自適應(yīng)∑－△數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這些教導(dǎo)一般地涉及在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)使用的∑-Δ(sigma-delta)(SD)調(diào)制器，并且具體地涉及在對于SD轉(zhuǎn)換器的性能和操作設(shè)置不同命令的設(shè)備內(nèi)基于SD的轉(zhuǎn)換器的使用。甚至更具體地說，這些教導(dǎo)涉及在數(shù)字基帶接口上音頻和射頻信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以便能夠?yàn)榱松漕l傳輸或者為了數(shù)字信號處理而進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
背景技術(shù)：
在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)內(nèi)使用SD調(diào)制器在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是公知的。例如，可以參考S.R.Norsworthy等人的“Delta-Sigma Data Converters”，IEEE出版社，NY，1997，以及J.G.Proakis等人的“Digital Signal Processing”第三版，Prentice-Hall，1996。
當(dāng)前，用于諸如蜂窩電話機(jī)的移動通信設(shè)備的若干空中接口標(biāo)準(zhǔn)在廣泛地使用，并且在每種標(biāo)準(zhǔn)中信號帶寬和動態(tài)范圍是不同的。在一種可能的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換解決方案中，每個射頻基帶(模數(shù)(AD)和數(shù)模(DA))接口使用專用的RF(射頻)AD/DA轉(zhuǎn)換器，具有用于每種目標(biāo)系統(tǒng)和無線電結(jié)構(gòu)的某一最佳數(shù)量的比特和抽樣速率。而且，當(dāng)需要一個移動通信設(shè)備支持多個標(biāo)準(zhǔn)時，則通常將需要多個RF AD/DA轉(zhuǎn)換器，例如一個轉(zhuǎn)換器用于每種支持標(biāo)準(zhǔn)。然而，這導(dǎo)致增加的硬件成本和開銷。
此外，通常根據(jù)預(yù)定的最差情況的信號條件來設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換性能。這導(dǎo)致在最經(jīng)常使用的情況下性能上的額外開銷，這又可能導(dǎo)致功耗增加。對于電池供電的設(shè)備來說，例如典型的蜂窩電話機(jī)和個人通信器，功耗上的任何增加都有損于延長通話和待機(jī)時間的目的。
帶有數(shù)字抽取濾波器的單比特二階(second-order)∑-Δ調(diào)制器被廣泛地用于音頻和射頻轉(zhuǎn)換器。單比特∑-Δ技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括高的可實(shí)現(xiàn)的線性和寬的動態(tài)范圍。然而，這些優(yōu)點(diǎn)是以所需要的很高的過抽樣比(OSR)并因而以增加的電流消耗為代價(jià)。由于穩(wěn)定性的原因，∑-Δ調(diào)制器的最高實(shí)際階數(shù)限于二，并且通過改變∑-Δ調(diào)制器的階數(shù)來提供可配置性的任何可能性都是受限制的。因而，用于配置或修改∑-Δ調(diào)制器的唯一實(shí)際參數(shù)是過抽樣比。然而，為了獲得寬的動態(tài)范圍，需要高的過抽樣比。
眾所周知，過抽樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)通常包括兩個部分模擬調(diào)制器和數(shù)字濾波器。模擬調(diào)制器接收模擬信號，并產(chǎn)生比特率遠(yuǎn)高于納奎斯特抽樣頻率的串行數(shù)據(jù)流。整形模擬調(diào)制器的量化噪聲，以最小化所關(guān)注通帶內(nèi)的噪聲，以此通帶之外更高的噪聲為代價(jià)。這與在DC(直流)和調(diào)制器抽樣頻率之間均勻地分布噪聲是相反的。ADC的數(shù)字濾波器部分可用于濾波和抽取模擬輸入的調(diào)制器表示。因?yàn)檎{(diào)制器量化噪聲被整形，所以數(shù)字濾波器必須濾出此帶外量化噪聲，并將輸出字頻率降低到所希望的最終抽樣頻率。抽取是在大多數(shù)過抽樣ADC內(nèi)使用的公知技術(shù)。
通常，過抽樣ADC使用固定抽取濾波器結(jié)構(gòu)(通常與FIR濾波器組合使用SINC濾波器)以實(shí)現(xiàn)所希望的濾波器傳遞函數(shù)，并將抽取濾波器安排為逐步降低數(shù)字信息信號的抽樣頻率，從而不出現(xiàn)混疊。抽取濾波器的各種結(jié)構(gòu)和實(shí)施例都是公知的。通常的實(shí)際情況是由于其簡單和效率而在第一級中使用一個或幾個SINC濾波器，并在最后級中使用FIR濾波器。SINC濾波器的階數(shù)通常比∑-Δ調(diào)制器高一階，以濾除頻譜整形的量化噪聲。因?yàn)榭紤]到在通帶高端上的衰減，通常將SINC濾波器的抽取比選擇為總抽取比(或過抽樣比OSR)的四分之一。FIR濾波器執(zhí)行至所希望的抽樣頻率的最終抽取，并定義和均衡最終希望的頻率響應(yīng)。
圖1圖示典型的∑-ΔADC結(jié)構(gòu)，其中模擬∑-Δ調(diào)制器10的輸出連接到抽取濾波器12的輸入。調(diào)制器10通常采用饋送量化器10B的環(huán)路濾波器(10A)和包括DAC 10C的模擬反饋路徑。量化器10B通常是用于線性目的的1比特量化器，并且因?yàn)榉€(wěn)定性的原因而具有二階。調(diào)制器10在Fs的抽樣速率上過抽樣，并通過過抽樣比(OSR)逐級抽取結(jié)果數(shù)據(jù)流，使其成為抽取濾波器12內(nèi)的較低速率(Fs/OSR)但具有更高分辨率的信號(N比特)。在典型的情況下，抽取濾波器12包括數(shù)據(jù)寄存器12A、相乘和累積(MAC)單元12B以及系數(shù)寄存器12C。
不使用1比特量化，使用2比特或者更高分辨率的量化至少由于以下兩個原因而是有益的使動態(tài)范圍至少增加6dB/每附加比特，并且在不出現(xiàn)穩(wěn)定性問題的情況下能夠使用更高階調(diào)制器。
因此，多比特∑-Δ技術(shù)提供了用于配置和修改∑-Δ數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的附加自由度。通過改變比特?cái)?shù)量的配置和修改是用于在某些情況下在所需要的等級上設(shè)置轉(zhuǎn)換器性能的一種有效方法。當(dāng)改變∑-Δ調(diào)制器的階數(shù)并不合適時，這也是和低過抽樣比一起使用的有效技術(shù)。級聯(lián)∑-Δ調(diào)制器的使用提供了增加∑-Δ調(diào)制器的階數(shù)和配置該調(diào)制器以同時滿足不同標(biāo)準(zhǔn)要求(例如，第二代(2G)數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)和第三代(3G)數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn))的可能性。級聯(lián)調(diào)制器和改變調(diào)制器階數(shù)的有關(guān)內(nèi)容可以參考Stockstad等人的美國專利US 6,087,969，“Sigma-delta Modulator and Method for Digitizing a Signal”。然而，當(dāng)過抽樣比低時，修改∑-Δ調(diào)制器階數(shù)的優(yōu)點(diǎn)在大多數(shù)關(guān)鍵情況下僅略為有效。
如所指出的，動態(tài)范圍對于每個附加比特僅增加6dB，并且在同時配置調(diào)制器系數(shù)時甚至可以增加地更多。因此，在性能方式最佳配置中，每次改變量化電平(比特)數(shù)量時，改變調(diào)制器系數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)這些教導(dǎo)的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，克服了上述和其它的問題，并實(shí)現(xiàn)了其它的優(yōu)點(diǎn)。
這些教導(dǎo)涉及一種自適應(yīng)∑-Δ調(diào)制器，避免了在移動通信設(shè)備內(nèi)使用幾個射頻RF(和音頻)SD轉(zhuǎn)換器，所述移動通信設(shè)備將根據(jù)幾個空中接口標(biāo)準(zhǔn)和在不同的信號條件下操作。通過提供基于單個∑-Δ調(diào)制器的AD或DA轉(zhuǎn)換器，這些教導(dǎo)的使用達(dá)到了此目標(biāo)，所述AD或DA轉(zhuǎn)換器被如此構(gòu)造，以便通過至少改變SD調(diào)制器內(nèi)所使用的比特?cái)?shù)量能夠適應(yīng)不同的系統(tǒng)要求。SD調(diào)制器的環(huán)路濾波器參數(shù)也可以根據(jù)需要而改變，并且可以控制一定的級以操作在較低的偏置電流上。
此外，根據(jù)這些教導(dǎo)，變得有可能以受控方式可控制地降低RF和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信號路徑的性能，從而降低通常的性能開銷，進(jìn)而降低功耗以實(shí)現(xiàn)更長的總的工作時間。
這些教導(dǎo)提供了一種通過改變∑-Δ調(diào)制器的比特?cái)?shù)量、通過修改調(diào)制器環(huán)路濾波器系數(shù)和通過配置偏置電流電平來實(shí)現(xiàn)最佳性能-功耗比的技術(shù)。由于并不需要改變∑-Δ調(diào)制器的階數(shù)，因而不需要修改抽取或后置濾波器特性(例如，陡度)，并且在每個∑-Δ調(diào)制器操作模式中可以將濾波器結(jié)構(gòu)維持為基本相同。僅需要相對很小的重新配置，例如改變字寬度。
在某些情況下，也有可能將(ADC內(nèi))∑-Δ調(diào)制器的操作從離散時間操作(使用開關(guān)電容器(SC)技術(shù))切換到連續(xù)時間操作(使用電阻-電容器(RC)技術(shù))，從而放寬在∑-Δ調(diào)制器內(nèi)使用的運(yùn)算放大器的帶寬要求。這能夠甚至進(jìn)一步地節(jié)省功耗。通過使用電阻來替換每個開關(guān)電容器及其相關(guān)開關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)這一技術(shù)。
因此，這些教導(dǎo)在多模式和自適應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)提供了下述特性(a)可以根據(jù)所希望的操作模式來改變在∑-Δ調(diào)制器內(nèi)使用的比特?cái)?shù)量；和(b)可以根據(jù)信號條件(信號強(qiáng)度、干擾存在與否等等)在操作期間動態(tài)地改變在∑-Δ調(diào)制器內(nèi)使用的比特?cái)?shù)量。此外，當(dāng)改變比特?cái)?shù)量時，可以改變環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)和系數(shù)以維持最佳動態(tài)范圍。偏置電流也可以改變。而且，可以作為操作模式的函數(shù)來改變電路技術(shù)(開關(guān)電容器到電阻-電容器或反之)。
可以利用其它的技術(shù)(例如，動態(tài)元件匹配(dynamic element matching)(DEM))來線性化∑-Δ調(diào)制器的操作。當(dāng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器配置和修改到某一級別的性能時，還可以將DEM算法改變成例如下述類型之一噪聲整形、數(shù)據(jù)加權(quán)平均(DWA)、計(jì)時平均(CLA)或隨機(jī)DEM。在用于中等或低分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換配置的最小型形式中，可以完全關(guān)閉DEM算法以節(jié)省功率。
根據(jù)這些教導(dǎo)的∑-Δ調(diào)制器配置和修改技術(shù)可以應(yīng)用于在語音、寬帶語音和音樂再生中發(fā)現(xiàn)的音頻信號，以及應(yīng)用于在所有類型的移動通信系統(tǒng)內(nèi)的射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
使用常規(guī)的混合信號技術(shù)，并使用根據(jù)這些教導(dǎo)方面的數(shù)字配置塊來改善。
因此，這些教導(dǎo)的使用避免了在多標(biāo)準(zhǔn)移動通信設(shè)備內(nèi)提供幾個標(biāo)準(zhǔn)專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的需要，從而降低硬件開銷，并節(jié)省硅片面積和總功耗。
這些教導(dǎo)提供了一種實(shí)現(xiàn)用于多標(biāo)準(zhǔn)通信設(shè)備的多模式數(shù)據(jù)(射頻和音頻)轉(zhuǎn)換器的解決方案。此外，相應(yīng)地改變比特?cái)?shù)量和偏置電流使得能夠響應(yīng)于主要信號條件而維持最佳性能和功耗。使用可配置的多比特調(diào)制器，抽取濾波器也可以被配置為具有可變的字寬度。
在一個方面上，這些教導(dǎo)提供了一種多模式通信設(shè)備，它包括射頻部分和位于射頻部分與基帶部分之間接收路徑中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC包括可用于根據(jù)移動通信設(shè)備操作模式的不同類型對所接收的射頻信號執(zhí)行ADC功能的可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件(core)，并且還包括用于將信號轉(zhuǎn)換器核心部件編程為當(dāng)前選定操作模式(例如2G-3G系統(tǒng)操作)功能的多模式控制功能?？删幊绦盘栟D(zhuǎn)換器核心部件最好包括∑-Δ調(diào)制器，并且還提供了信號分析功能，用于分析所接收的射頻信號，以便通過提高或降低信號轉(zhuǎn)換器的性能之一來動態(tài)地編程可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，從而適應(yīng)臨時信號和干擾條件。信號分析功能可以實(shí)施為具有耦合到∑-Δ調(diào)制器輸出的輸入的抽取濾波器，或者通過構(gòu)成基帶部分一部分的數(shù)字信號處理器設(shè)備來實(shí)施。
可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件可以被編程為改變∑-Δ調(diào)制器使用的比特?cái)?shù)量和/或環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)與環(huán)路濾波器系數(shù)、或者量化信號比較器或電平的數(shù)量、或者抽取器系數(shù)以及字寬度。∑-Δ調(diào)制器偏置電流也可以改變，可以作為動態(tài)元件匹配功能(function)的選定類型，其中每種功能作為選定模式的功能?？梢愿淖兊钠渌僮鳂?biāo)準(zhǔn)包括但并不限于∑-Δ調(diào)制器過抽樣比和/或從開關(guān)電容器到電阻-電容器電路技術(shù)的改變或反之亦然。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，這些教導(dǎo)的上述和其它方面在下面優(yōu)選實(shí)施例的具體描述中將是顯而易見的，在附圖中圖1是典型的二階∑-ΔAD轉(zhuǎn)換器的方框圖；圖2是可配置比特量化器的方框圖；圖3是可配置SDM的方框圖，其中在抽取濾波器內(nèi)使用的比特?cái)?shù)量、電流、系數(shù)和字寬度都是可以改變的；圖4圖示所關(guān)注的頻率信道相對于噪聲最低值(noise floor)和相鄰與備用頻率信道的圖表，其中一些可能是干擾源；圖5是圖示移動通信設(shè)備的簡化方框圖，該移動通信設(shè)備包括射頻部分和基帶部分以及用于控制位于在射頻和基帶部分之間的ADC的功能的分布式信號質(zhì)量算法；圖6A圖6B分別圖示在RC積分器模式和在SC移分器模式中配置的積分器；和圖7圖示二階∑-Δ調(diào)制器，其在解釋多模式配置例子時是有用的。
具體實(shí)施例方式
圖2是根據(jù)這些教導(dǎo)一個方面的可配置比特量化器20的方框圖。量化器20包括多個(2n-1)比較器20A，比較其相應(yīng)的輸入與塊20D生成的一組參考值之一。例如，塊20D可以利用在兩個參考電壓之間串連的多個電阻來實(shí)現(xiàn)，使用多個抽頭來向比較器20A提供所需要的參考信號。塊20B將所希望的編碼(例如雙補(bǔ)碼)應(yīng)用于從比較器20A接收到的比特。在從寄存器(#bits)20E饋送的選擇塊20C的控制下，將輸入信號連接到所需數(shù)量的比較器20A的是(2n-1)個開關(guān)21。在操作期間和/或在利用配置信號初始化時裝載寄存器20E。配置信號可以假定從一(用于編程1比特量化器)至希望使用所有比較器20A時的2n-1的值。如果并不使用某些比較器20A，則希望通過將其偏置電流降低到例如標(biāo)稱的完全操作值的十分之一來將它們設(shè)置在等待模式中?？蛇x擇地，可以完全關(guān)閉不使用的比較器，從而節(jié)省甚至更多的功率。這可以通過偏置和參考塊20D來實(shí)現(xiàn)，所述偏置和參考塊20D也接收編程寄存器20E(#bits)的輸出作為輸入。
圖3是可配置和自適應(yīng)∑-Δ AD轉(zhuǎn)換器25的方框圖。轉(zhuǎn)換器25可以被配置為操作在一種預(yù)定模式中，例如作為2G GSM RF ADC，此外其性能可以被連續(xù)地修改以適應(yīng)主要信號條件。注意在這個實(shí)施例中，∑-Δ調(diào)制器10包括DAC、DEM塊11?？梢詧?zhí)行修改，以提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸所需要的最低信號質(zhì)量，這主要受信噪比(SNR)的影響。能夠下游分析SNR，例如由數(shù)字基帶處理器(未圖示)內(nèi)的數(shù)字信號處理器(DSP)進(jìn)行分析，它也可以控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器25的配置。
在∑-Δ轉(zhuǎn)換器和1比特?cái)?shù)據(jù)格式的情況下使用動態(tài)元件匹配(DEM)技術(shù)是公知的。在這一方面可以參考例如Fujimori的美國專利US5,990,819，“D/Aconverter and delta-sigma D/A converter”和Gong等人的美國專利US 6,011,501，“Circuits，system and methods for processing data in a one-bit format”。動態(tài)元件匹配和∑-Δ調(diào)制器技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中都是公知的。
配置和修改任務(wù)包括使用饋送配置和自適應(yīng)算法塊32的信號質(zhì)量分析器30，所述配置和自適應(yīng)算法塊32又使用Fs設(shè)置一個或多個過抽樣比(OSR)、通過量化器配置塊42的比特?cái)?shù)量、通過系數(shù)塊40的環(huán)路濾波器系數(shù)，信號質(zhì)量分析器30通過DEM選擇塊38選擇DEM算法，并且還可以根據(jù)操作性能的每個等級的需要通過偏置塊36在模擬級內(nèi)設(shè)置偏置電流。配置和自適應(yīng)算法塊32還提供一個輸出給存儲器34，該存儲器34存儲用于抽取濾波器12的抽取濾波器系數(shù)。如參考下文將顯而易見的，抽取濾波器12可以被視為用于控制可配置∑-Δ調(diào)制器10操作的最簡單級別的信號質(zhì)量分析功能30。
在某些情況下，還可能希望將∑-Δ調(diào)制器(ADC內(nèi))的操作從離散時間操作(使用開關(guān)電容器(SC)技術(shù))切換到連續(xù)時間操作(使用電阻-電容器(RC)技術(shù))，以放寬在∑-Δ調(diào)制器內(nèi)使用的運(yùn)算放大器的帶寬要求。這能夠進(jìn)一步節(jié)省功耗。如圖6A和圖6B所圖示的，這一技術(shù)可以通過利用在積分器70的輸入結(jié)構(gòu)70A內(nèi)的電阻來替換每個開關(guān)電容器及其相關(guān)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)將∑-ΔAD轉(zhuǎn)換器25配置和適配成某一等級的性能時，DEM算法例如可以被選擇為下述類型之一噪聲整形、數(shù)據(jù)加權(quán)平均(DWA)、計(jì)時平均(CLA)或隨機(jī)DEM。在用于中等或低分辨率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的配置的最小型形式中，可以完全關(guān)閉DEM算法，以節(jié)省功率。
與DWA有關(guān)的一般內(nèi)容可以參考出版物Rex T.baird，Terry S.Fiez，LinearityEnhacement of Multibit Δ∑ A/D and D/A Converter Using Data Weighted Averaging，IEEE Transactions on Circuits and Systems-IIAnalog and Digital SignalProcessing，Vol.42，No.12，1995年12月，以及關(guān)于CLA的一般內(nèi)容可以參考Y.Sakina，Multibit∑-ΔAnalog to Digital Converters with Nonlinearity CorrectionUsing Dynamic Barrel Shifting，MA.Sc thesis，ERL，Univ.California at Berkeley，1990。也可以采用其它類型的DEM技術(shù)。
使用這些教導(dǎo)例如在組合2G和3G兼容性的多模式蜂窩電話機(jī)內(nèi)是有利的。通過使用用于信號分析目的的數(shù)字信號，和通過控制多比特設(shè)備內(nèi)比特?cái)?shù)量以實(shí)現(xiàn)例如射頻AD轉(zhuǎn)換器，這些教導(dǎo)也可以有益地應(yīng)用于其它應(yīng)用，其中提供∑-Δ調(diào)制器到主要信號條件的配置和自適應(yīng)是有益的。
在這一方面可以參考圖4，該示了所關(guān)注的頻率信道和與之對比的噪聲最低值以及相鄰和備用頻率信道，其中至少一些可能干擾所關(guān)注的信道(即它們是干擾源)。典型的接收機(jī)通帶濾波器特性也是公知的，與干擾信道有關(guān)的凈空(headroom)也是如此。通常，接收機(jī)靈敏度受噪聲限制，同時接收機(jī)靈敏度受相鄰和備用信道內(nèi)干擾源的限制。接收機(jī)的性能通常設(shè)計(jì)為滿足最差情況規(guī)范。然而，如果出現(xiàn)極少的干擾或者沒有干擾，則需要較低的凈空和動態(tài)范圍，并且更少數(shù)量的RF ADC比特足以提供滿意的操作。
這些教導(dǎo)的一個特征是信號質(zhì)量分析塊30監(jiān)視所接收的信號強(qiáng)度(和/或某一其它信號特性)、檢測當(dāng)前的信道條件、并適配∑-Δ調(diào)制器10以適應(yīng)這些條件。最終結(jié)果是降低了功耗，因?yàn)椤?Δ調(diào)制器10不再工作在假定最差情況信道條件的模式內(nèi)。反之亦然，即在一些極度受損害的信號接收條件的情況下，有可能編程∑-Δ調(diào)制器10以工作在其特性超過普通“最差情況”設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的模式內(nèi)。雖然功耗在這種操作模式內(nèi)可能增加，但是盡管被損害的信道條件也有可能維持話音或數(shù)據(jù)呼叫。
圖5圖示這些教導(dǎo)的另一個方面，其中射頻塊50包括用于接收所關(guān)注的射頻信號的天線52。射頻塊50的輸出饋送包含ADC 56的轉(zhuǎn)換塊55和本地算法塊58，所述ADC 56最好根據(jù)圖3的∑-Δ調(diào)制器10和抽取濾波器12來構(gòu)造。本地算法塊58被提供用于優(yōu)化ADC 56的性能和功耗。這可以通過提供例如偏置電流自調(diào)整以降低或消除信號失真來實(shí)現(xiàn)。ADC 56通過反饋路徑64提供數(shù)字輸出給實(shí)現(xiàn)用于分析、優(yōu)化和配置ADC 56的∑-Δ轉(zhuǎn)換器以及射頻塊50的全局算法的DSP 60或等效的信號處理器。
示例作為用于將∑-Δ調(diào)制器的配置實(shí)現(xiàn)為多個操作模式的教導(dǎo)的非限制性的例子，假定用于RF AD轉(zhuǎn)換器的下述規(guī)范支持不同移動通信系統(tǒng)內(nèi)的操作。實(shí)際上，根據(jù)特定接收機(jī)結(jié)構(gòu)和性能要求，這些規(guī)范可以是不同的。
GSM 90013比特，基帶bw＝135kHzDAMPS12比特，基帶bw＝16kHzIS-957比特，基帶bw＝630kHzWCDMA6比特，基帶bw＝2MHz在前文中，GSM 900是全球移動通信系統(tǒng)的900MHz版本，DAMPS是數(shù)字AMPS，IS-95是用于碼分多址(CDMA)無線通信的公知標(biāo)準(zhǔn)，和WCDMA是寬帶CDMA?？s寫“bw”代表帶寬。
在這個例子中，在表1-4中表示了相應(yīng)的過抽樣比和抽樣頻率——∑-Δ調(diào)制器10的階數(shù)以及在量化器20內(nèi)使用的比特?cái)?shù)量。通過改變抽樣頻率(Fs)、過抽樣比(OSR)和量化比特?cái)?shù)量(#bits)，最有益地執(zhí)行從一種模式到另一種模式的配置。在一些情況下，改變調(diào)制器階數(shù)也是有利的。
例如，可以如下所述構(gòu)建用于上述規(guī)范的可配置GSM/WCDMA RF ADC轉(zhuǎn)換器。在GSM 900模式中使用三階調(diào)制器、1比特量化器20和6MHz的抽樣頻率Fs(5.67MHz)。通過將∑-Δ調(diào)制器(調(diào)制器的量化器)配置成四比特模式和通過將抽樣頻率增加到12MHz來執(zhí)行到WCDMA模式的配置。顯然，這種配置的教導(dǎo)在調(diào)制器結(jié)構(gòu)、抽取濾波器實(shí)現(xiàn)和時鐘邏輯電路方面提供了非常有效的實(shí)現(xiàn)方式。
而且，使用表1至表4所示的參數(shù)或者使用為了特定移動接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方式而優(yōu)化的類似表格，可以實(shí)現(xiàn)支持其它移動系統(tǒng)或其它移動系統(tǒng)組合的可配置調(diào)制器。
表1GSM.過抽樣比/抽樣頻率(Hz)

表2DAMPS.過抽樣比/抽樣頻率(Hz)

表3IS-95.過抽樣比/抽樣頻率(Hz)

表4WCDMA.過抽樣比/抽樣頻率(Hz)

通過在操作期間改變調(diào)制器比特的數(shù)量來執(zhí)行對主要信號條件的適應(yīng)。可以通過測量SNR、BER或FER來控制自適應(yīng)。每次改變比特?cái)?shù)量時也可以修改調(diào)制器系數(shù)。舉一個例子，圖7所示的二階∑-Δ調(diào)制器80的自適應(yīng)中可以使用的可能系數(shù)在表5中圖示。在這個例子中，A1-2系數(shù)和B1-2系數(shù)分別對應(yīng)于圖7所示的分布式反饋結(jié)構(gòu)的前向反饋和后向反饋系數(shù)。
表5用于二階∑-Δ調(diào)制器的系數(shù)

例如，使用CLANS方法，可以發(fā)現(xiàn)用于較高階調(diào)制器的系數(shù)和更多的比特(參考Kenney，Carley“CLANSA High Level Tool for High ResolutionConverters”，Int.Conf.On Computer-Aided Design，vol.1，Nov.1988)。
在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，可以看出所提供的是一種自適應(yīng)SD轉(zhuǎn)換器，它具有受信號質(zhì)量分析功能控制的可配置轉(zhuǎn)換器核心部件。在最簡單的形式中，可以使用抽取濾波器12來實(shí)現(xiàn)信號質(zhì)量分析功能，其中可以在頻域內(nèi)分析信號質(zhì)量(即干擾源)。在抽取濾波器12中，第一SINC級對應(yīng)于最寬帶寬的帶通濾波器，下一SINC級對應(yīng)于較窄帶寬的BP濾波器，依此類推。通過測量信號和干擾幅度(參見圖4)，能夠確定所需的轉(zhuǎn)換器比特的最小數(shù)量，并能夠?qū)崿F(xiàn)用于接收信號的足夠的量化分辨率。這可以被視為多少有些類似于在射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)實(shí)現(xiàn)的自動增益控制(AGC)功能。
然而，應(yīng)當(dāng)理解信號質(zhì)量分析功能30，62可以僅僅基于相對信號幅度或信號強(qiáng)度。例如，信號質(zhì)量分析功能可以全部地或部分地基于例如誤碼率(BER)估計(jì)或幀誤差率估計(jì)(FER)。也可以單獨(dú)地或組合地使用其它合適的信號質(zhì)量度量值。
根據(jù)這些教導(dǎo)的一個方面，將ADC轉(zhuǎn)換器核心部件實(shí)現(xiàn)為可配置結(jié)構(gòu)，以便可以將轉(zhuǎn)換器核心部件配置為在不同類型的移動通信設(shè)備和/或多模式設(shè)備內(nèi)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換功能。以這種方式實(shí)現(xiàn)的信號轉(zhuǎn)換器的性能可以動態(tài)地適應(yīng)臨時信號和干擾條件，并因此可以提高接收路徑內(nèi)射頻ADC 56的性能，從而在差的信號狀態(tài)下提供足夠的性能，或者可以在好的信號狀態(tài)下降低功耗，而不犧牲接收機(jī)的性能。
權(quán)利要求
1.一種可配置信號轉(zhuǎn)換器，包括可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，可用于根據(jù)不同類型的移動通信設(shè)備操作模式來對接收信號執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換功能；和信號分析功能，用于分析所述接收信號，以便動態(tài)地編程所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，從而通過提高或降低所述信號轉(zhuǎn)換器的性能之一來適應(yīng)臨時信號和干擾條件。
2.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由過抽樣∑-Δ調(diào)制器和抽取濾波器組成，和其中所述信號分析功能包括所述抽取濾波器，該抽取濾波器具有耦合到所述∑-Δ調(diào)制器的輸出的輸入。
3.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由過抽樣∑-Δ調(diào)制器和抽取濾波器組成，和其中所述信號分析功能包括由數(shù)字信號處理器設(shè)備執(zhí)行的信號質(zhì)量分析功能，所述數(shù)字信號處理器設(shè)備包括耦合到所述轉(zhuǎn)換器輸出的輸入。
4.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變所述∑-Δ調(diào)制器使用的比特?cái)?shù)量。
5.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)和環(huán)路濾波器系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器和量化器的∑-Δ調(diào)制器組成，以及其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變∑-Δ調(diào)制器偏置電流。
7.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器和量化器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變構(gòu)成所述量化器的比較器的數(shù)量。
8.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器、量化器和自所述量化器的輸出開始的反饋路徑的∑-Δ調(diào)制器組成，所述反饋路徑包括動態(tài)元件匹配功能，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變所使用的動態(tài)元件匹配功能的類型。
9.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由操作在過抽樣比(OSR)上的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變所述過抽樣比。
10.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為從開關(guān)電容器改變成電阻-電容器電路技術(shù)，或者反之亦然。
11.如權(quán)利要求1的可配置信號轉(zhuǎn)換器，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含饋送量化器的環(huán)路濾波器的∑-Δ調(diào)制器組成，其中所述信號分析功能包括具有耦合到所述量化器輸出的輸入的抽取濾波器，和其中所述信號轉(zhuǎn)換器被編程為至少改變環(huán)路濾波器系數(shù)、量化器比較器數(shù)量、抽取濾波器系數(shù)和字寬度之一。
12.一種多模式通信設(shè)備，包括射頻部分和位于所述射頻部分與基帶部分之間的接收路徑中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，所述ADC包括可用于根據(jù)不同類型的移動通信設(shè)備操作模式對所接收的射頻信號執(zhí)行ADC功能的可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，并且還包括多模式控制功能，用于將所述信號轉(zhuǎn)換器核心部件編程為當(dāng)前選定操作模式的功能。
13.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由∑-Δ調(diào)制器和抽取濾波器組成，并且還包括信號分析功能，用于分析所述接收射頻信號，以便動態(tài)地編程所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，從而通過提高或降低所述信號轉(zhuǎn)換器的性能之一來適應(yīng)臨時信號和干擾條件。
14.如權(quán)利要求13的多模式通信設(shè)備，其中所述信號分析功能由所述抽取濾波器構(gòu)成，所述抽取濾波器具有耦合到所述∑-Δ調(diào)制器輸出的輸入。
15.如權(quán)利要求13的多模式通信設(shè)備，其中所述信號分析功能由形成所述基帶部分一部分的數(shù)字信號處理器設(shè)備來執(zhí)行。
16.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變所述∑-Δ調(diào)制器使用的比特?cái)?shù)量。
17.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)和環(huán)路濾波器系數(shù)。
18.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器和量化器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變∑-Δ調(diào)制器偏置電流。
19.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器和量化器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變構(gòu)成所述量化器的比較器的數(shù)量。
20.如權(quán)利要求13的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器、量化器和從所述量化器的輸出開始的反饋路徑的∑-Δ調(diào)制器組成，所述反饋路徑包括動態(tài)元件匹配功能，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變用作選擇模式功能的動態(tài)元件匹配功能的類型。
21.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由利用過抽樣比(OSR)操作的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為改變所述過抽樣比。
22.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件被編程為從開關(guān)電容器改變成電阻-電容器電路技術(shù)，或者反之亦然。
23.如權(quán)利要求12的多模式通信設(shè)備，其中所述ADC由包含饋送量化器的環(huán)路濾波器和抽取濾波器的∑-Δ調(diào)制器組成，所述抽取濾波器具有耦合到所述量化器輸出的輸入，和其中所述ADC被編程為至少改變環(huán)路濾波器系數(shù)、量化器系數(shù)、抽取濾波器系數(shù)和字寬度之一。
24.一種用于操作信號轉(zhuǎn)換器的方法，包括給多模式通信設(shè)備提供可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，該部件可用于根據(jù)不同類型的移動通信設(shè)備操作模式對接收信號執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換功能；分析接收信號，以識別可變信號和干擾條件；和通過至少提高或降低所述信號轉(zhuǎn)換器性能之一，動態(tài)地編程所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，以適應(yīng)所述可變信號和干擾條件。
25.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述分析步驟由具有耦合到所述∑-Δ調(diào)制器輸出的輸入的抽取濾波器來執(zhí)行。
26.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述分析步驟由具有耦合到所述∑-Δ調(diào)制器輸出的輸入的數(shù)字信號處理器設(shè)備來執(zhí)行。
27.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述動態(tài)編程步驟改變所述∑-Δ調(diào)制器使用的比特?cái)?shù)量。
28.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述動態(tài)編程步驟改變環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)和環(huán)路濾波器系數(shù)。
29.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器和量化器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述動態(tài)編程步驟改變∑-Δ調(diào)制器偏置電流。
30.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器和量化器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述動態(tài)編程步驟改變包括所述量化器的比較器的數(shù)量。
31.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器、量化器和自所述量化器的輸出開始的反饋路徑的∑-Δ調(diào)制器組成，所述反饋路徑包括動態(tài)元件匹配功能，和其中所述動態(tài)編程步驟改變所使用的動態(tài)元件匹配功能的類型。
32.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由操作在過抽樣比(OSR)上的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述動態(tài)編程步驟改變所述過抽樣比。
33.如權(quán)利要求24的方法，其中所述動態(tài)編程步驟將所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件從開關(guān)電容器改變成電阻—電容電路技術(shù)，或者反之亦然。
34.如權(quán)利要求24的方法，其中所述可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件由包含環(huán)路濾波器、量化器和具有耦合到所述量化器輸出的輸入的抽取濾波器的∑-Δ調(diào)制器組成，和其中所述動態(tài)編程步驟至少改變環(huán)路濾波器系數(shù)、量化器電平數(shù)量、抽取濾波器系數(shù)和字寬度之一。
全文摘要
多模式通信設(shè)備包括RF(射頻)部分和位于射頻部分與基帶部分之間的接收路徑中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC包括可編程信號轉(zhuǎn)換器核心部件，可用于根據(jù)不同類型的移動通信設(shè)備操作模式對接收的射頻信號執(zhí)行ADC功能，并且還包括多模式控制功能，用于將信號轉(zhuǎn)換器核心部件編程為當(dāng)前選定操作模式的功能?？删幊绦盘栟D(zhuǎn)換器核心部件最好包括∑－Δ調(diào)制器，并提供信號分析功能，用于分析接收到的射頻信號，從而通過提高或降低信號轉(zhuǎn)換器的性能來動態(tài)地編程轉(zhuǎn)換器核心部件，以適應(yīng)臨時信號和干擾條件。信號分析功能可以實(shí)施為抽取濾波器，它具有耦合到調(diào)制器輸出的輸入，或者通過構(gòu)成基帶部分一部分的數(shù)字信號處理器來實(shí)施?？删幊绦盘栟D(zhuǎn)換器核心部件可以被編程為改變∑－Δ調(diào)制器使用的比特?cái)?shù)量和/或環(huán)路濾波器傳遞函數(shù)與環(huán)路濾波器系數(shù)或者量化器電平數(shù)量或抽取器系數(shù)以及字寬度。∑－Δ調(diào)制器偏置電流也可以被改變，選定類型的動態(tài)元件匹配功能也可以被改變，均作為選定模式的功能。可改變的其它操作標(biāo)準(zhǔn)包括∑－Δ調(diào)制器過抽樣比和/或從開關(guān)電容改變成電阻－電容電路技術(shù)，或者反之亦然。
文檔編號H03M7/38GK1561578SQ02819386
公開日2005年1月5日 申請日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月1日
發(fā)明者A·魯哈, T·羅特薩萊寧, J·－T·特爾瓦羅托, J·考皮寧 申請人:諾基亞有限公司