相關(guān)申請

本專利申請要求享有于2015年1月15日提交的、申請?zhí)枮?4/597,514、名稱為“使用噪聲成型進行信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)和方法”的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請中。

本公開涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)(例如利用噪聲成型，如∑-δ調(diào)制(也稱δ-∑調(diào)制)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital-to-analogconverters，dac)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-to-digitalconverters，adc))。

背景技術(shù)：

∑δ調(diào)制一詞也稱δ∑調(diào)制，常用于指利用反饋環(huán)對信號進行噪聲成型的系統(tǒng)?！痞恼{(diào)制器(至少在adc的示例中)通常涉及過采樣、量化、噪聲成型和降采樣。∑δ調(diào)制常用作adc和dac的一部分，也用于其他應用，包括音頻和視頻處理、醫(yī)療設備、光學和無線通信系統(tǒng)、傳感器等。

但是，隨著待處理信號帶寬的增加，對這些裝置的處理要求也提高了。需要一種架構(gòu)，降低對這些裝置的要求，或者可替換地，允許處理增加的信號帶寬而不增加對這類裝置的硬件要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各方面提供一種用于信號的高解析度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)和方法，其在降低信號處理中的解析度的同時，保持信噪比。

本發(fā)明的一個方面涉及通過噪聲成型環(huán)，將待處理信號分割為更小的分段，并對這些更小的分段中的至少一個子集應用噪聲成型。然后，處理后的信號被重新組合。由于噪聲成型是在更小的分段上進行的，每個噪聲成型環(huán)的運行速度，以及相應地對于系統(tǒng)總體，比如果由單個較高比特的ns環(huán)生成輸出信號更快。由于噪聲成型現(xiàn)在是在更小的分段上進行的，故而系統(tǒng)可容許增加的運行速度，并且相應地，可適應增加的輸入信號帶寬。

本發(fā)明的第一個方面提供了一種用于變換輸入信號的設備，包括：分段計算塊，其將所述輸入信號分割為多個分段信號。所述設備還包括：分段噪聲成型(noiseshaping，以下簡稱ns)塊，包括至少一個ns環(huán)，其對所述多個分段信號中的至少一個子集應用至少一個ns濾波函數(shù)，以產(chǎn)生對應的噪聲成型后的分段信號。對一些實施例而言，所述進行ns的分段的子集可以少于全體分段，因為若讓一個(或者可能是多個)分段繞過所述ns功能，可能是有益的。這種設備還包括：分段重構(gòu)塊，其將所述對應的噪聲成型后的信號，以及所述多個分段信號中任何余下的分段，組合為輸出信號。

本發(fā)明的另一個方面提供了一種這樣的設備：其是可配置的，并且還包括配置塊，用于根據(jù)可配置方面配置所述設備。例如，這種設備的可配置性在于：分段數(shù)、分段計算方法、分段ns以及分段縮放因子的每一個均可被配置，并且對一些實施例而言，可編程。

本發(fā)明的另一個方面提供了一種用于處理輸入信號的方法，包括：將所述輸入信號分割為多個分段信號；對所述多個分段信號中的至少一個子集應用至少一個ns濾波函數(shù)，以產(chǎn)生所述噪聲成型后的分段信號的子集；以及將所述噪聲成型后的信號的子集，以及所述多個分段信號中沒有接受ns的任何剩余，組合為輸出信號。

通過下文的詳細描述，結(jié)合以僅為示例的方式而描述的附圖，本發(fā)明的上述及其他目的、特征、方面及優(yōu)勢將變得更為明顯。

附圖說明

圖1示出了可以在各實施例中使用的通用型噪聲成型反饋環(huán)的方框圖；

圖2示意性地示出了一個實施例的方框圖；

圖3示意性地示出了另一個實施例的方框圖，其向圖1添加了輸入分段縮放塊；

圖4示意性地示出了一個具有并行結(jié)構(gòu)的實施例的方框圖；

圖5示意性地示出了一個具有串行結(jié)構(gòu)的實施例的方框圖；

圖6根據(jù)一個實施例，示出了一個將無符號的輸入信號分割為分段的方法；

圖7根據(jù)一個實施例，示出了一個將帶正號的輸入信號分割為分段的方法；

圖8根據(jù)一個實施例，示出了一個將帶負號的輸入信號分割為分段的方法；

圖9a、9b、9c和9d根據(jù)4個不同實施例，示意性地示出了4個不同結(jié)構(gòu)的方框圖；

圖10示意性地示出了另一個具有串行結(jié)構(gòu)的實施例的方框圖；

圖11根據(jù)一個實施例，示意性地示出了一個使用輸出分段縮放塊的示例性信號重構(gòu)塊的方框圖；并且

圖12根據(jù)一個實施例，示意性地示出了一個示例性可配置設備的框圖。

具體實施方式

一種用于對輸入信號進行∑δ調(diào)制(sigmadeltamodulation，sdm)，也稱δ∑調(diào)制，的系統(tǒng)涉及：為整個信號使用單個∑δ調(diào)制器，包括單個ns濾波器。sdm可被用于信號的高解析度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，其在降低信號處理中的解析度的同時，保持信噪比。應該理解的是，sdm(至少在adc的示例中)通常涉及過采樣、量化、噪聲成型和降采樣。

但是，“∑δ調(diào)制”一詞多用于指利用反饋環(huán)對信號進行噪聲成型的系統(tǒng)，即使該設備純粹工作于數(shù)字域，即不發(fā)生“調(diào)制”之處。進一步的，本領(lǐng)域一些技術(shù)人員會區(qū)分sdm與噪聲成型器。例如，可參見e.janssen、a.vanroermund的look-aheadbasedsigma-deltamodulation，analogcircuitsandsignalprocessing，doi10.1007/978-94-007-1387-1_2，springerscience+businessmediab.v.2011，以及尤其是題為basicsofsigma-deltamodulation的第2章。為免混淆，在本說明書中，我們將用噪聲成型(ns)環(huán)來討論示例性實施例，不過應當理解的是，這里所討論的原理可以推廣到涵蓋許多人所稱的“∑δ調(diào)制”。

圖1示出了一種通用型ns環(huán)100的方框圖。在本例中，噪聲成型環(huán)100將x比特信號(sin)轉(zhuǎn)換為y比特信號(sout)，其中x＞y。該x比特輸入信號通過組合器110與成型濾波器140的輸出組合，并被量化器120量化。組合器130有效地從該輸入信號中減去量化后的信號，以使該成型濾波器140成型由該量化器引入的量化噪聲，從目標頻帶中去除該量化器所引入的。無論如何，可以看出的是，該成型濾波器140和該組合器110對x比特的信號生效。

圖2中根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，示出了一個用于變換輸入信號的系統(tǒng)。圖2示出的設備包括分段計算塊、分段ns塊和信號重構(gòu)塊。很簡略地，本發(fā)明的一個方面涉及通過ns環(huán)，將待處理信號分割為更小的分段，并對這些更小的分段中的至少一個子集應用ns。然后，被處理后的信號被重新組合，產(chǎn)生輸出信號。由于現(xiàn)在ns是在更小的分段上進行的，故而這種系統(tǒng)可容許增加的運行速度。實施例可被配置為：產(chǎn)生的輸出信號等價于如果使用單個較高比特的ns環(huán)時的輸出信號(意即該輸出可被用于同一個應用)，但相比使用單個較高比特的ns環(huán)時，一般會具有更高的運行速度。應該理解的是，對于許多應用而言，更高的運行速度一般帶來對更高帶寬輸入信號的支持。

例如，實施例可被配置為使得進行ns的比特數(shù)的減少可以增加運行速度，因為ns濾波器中更簡單的芯片組邏輯可以用于更小的帶寬，例如通過縮小加法器和乘法器的尺寸。在一些實施例中，加法和乘法可以用二進制移位和加法來實現(xiàn)，進一步加快速度。實施例可被配置為使得這種更快的ns處理不只是補償因為將信號分離為分段后再重新組合所要求的附加的處理，從而提供凈增益。相應地，這種手段可帶來更快或更經(jīng)濟(或兼?zhèn)?的系統(tǒng)，或者能夠處理更高帶寬信號和/或解析度更高的系統(tǒng)。

這種架構(gòu)可容許實施例中為信號的不同部分應用不同的噪聲加權(quán)算法和量化。進一步的，每個分段所貢獻的量化噪聲可以不同，從而可容許實施例中的系統(tǒng)可被配置為：使得每個分段的量化器所引入的總量化噪聲小于使用單個量化器的單個ns環(huán)時所引入的量化噪聲。

圖2中所示出的示例性實施例包括分段計算塊100，其將所述輸入信號分割為多個分段信號。所述多個分段信號被傳遞到分段ns塊200，其向所述多個分段信號(的至少一個子集)應用ns。通常，每個分段信號將經(jīng)過ns塊中的一個ns濾波器。但是，分段ns塊并不需要為每個分段都應用ns變換。換言之，在一些實施例中，所述分段中的一個或多個并不會被ns環(huán)處理，以下稱繞過ns。這就容許應用/信號中的一個或多個分段要求較高的解析度，或被視為比其他分段更重要(例如因為包括了最高有效位(mostsignificantbits，msb))，且這些分段可繞過ns。應該理解的是，這等價于讓這種繞過信號繞過整個ns塊。相應地，ns塊包括至少一個ns濾波器，其對所述多個分段信號中的至少一個子集應用至少一個ns濾波函數(shù)，以產(chǎn)生對應的噪聲成型后的分段信號。作為一示例，讓我們假定信號被分離為4個分段。第一分段包括msb，故而繞過ns(要么繞過整個塊，如果已經(jīng)傳遞到該塊，則繞過該塊內(nèi)的ns濾波器)。分段的子集(本例中為3個)在所述ns塊內(nèi)進行ns，以產(chǎn)生3個對應的噪聲成型后的分段信號。

然后，分段重構(gòu)塊將所述噪聲成型后的信號的子集，以及所述多個分段信號中任何剩余(繞過的分段)，組合為輸出信號。

圖3示意性地示出了另一個實施例的方框圖，其向圖2添加了輸入分段縮放塊。根據(jù)輸入信號的性質(zhì)、所涉應用以及各分段的計算方式，可能需要為一個或多個分段應用縮放函數(shù)，可在ns之前或之后進行。圖3示出了一個示例性實施例，包括輸入分段縮放塊，其向所述多個分段信號中的一個或多個應用縮放因子。但應該理解的是，縮放函數(shù)可以在ns塊之前、之后或前后應用。的確，雖然被示為分立的塊，但應該理解的是，縮放、ns和重構(gòu)功能可以組合，并對合適的分段路徑做不同的應用。

本發(fā)明的各方面容許可配置設備能夠被配置為具有不同的功能結(jié)構(gòu)。例如各分段的處理可以是并行的或串行式的。圖4示意性地示出了一個配置有并行結(jié)構(gòu)的實施例的方框圖。

在圖4示出的實施例中，sin信號被分段計算塊420分離為n個分段s1...、sn-1和sn。設備400具有并行結(jié)構(gòu)，以使所述多個分段信號被并行處理。該設備包括針對每個所述多個分段信號的分段ns環(huán)，并且其中每個所述分段ns環(huán)包括ns濾波器。所述多個ns濾波器中的每一個可配置有不同的噪聲加權(quán)函數(shù)(noise-weightingfunction，以下稱nwf)，從而可為每個分段信號應用不同的nwf。相應地，第一分段通過噪聲成型器451處理，sn-1分段通過噪聲成型器455處理，且sn分段通過噪聲成型器458處理。應當說明的是，在一些實施例中，噪聲成型器451可以略去，例如若s1包括msb。

根據(jù)信號的性質(zhì)和所涉應用，設備400可包括縮放塊421、425、431和435，以向分段信號應用縮放函數(shù)。這將取決于信號的類型和所應用的分段方式。以下將討論縮放的示例，但總體而言，如果分段計算方法涉及基于幅度分離信號，則是需要縮放的，而如果分段計算方法涉及將信號分離為位寬分段，則是不需要縮放的。

圖5示意性地示出了一個具有串行結(jié)構(gòu)的實施例的方框圖。在這個實施例中，模糊了ns與重構(gòu)塊之間的區(qū)別，因為這些功能在串行結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)。換言之，圖5所示出的實施例被配置為具有串行結(jié)構(gòu)，以使所述分段ns塊以及所述分段重構(gòu)塊被組合為一系列串行信號路徑，其包括一系列串行分段ns環(huán)、組合器以及延遲元件。

在圖5示出的實施例中，sin信號被分段計算塊520分離為3個分段：s1、s2和s3。設備500具有串行結(jié)構(gòu)，以使所述第三個分段被ns濾波器環(huán)558處理，然后通過組合器540與延遲后的分段2相組合，其組合在被與延遲后的分段1組合之前由噪聲成型器555處理。包括了延遲元件530，其可以是簡單的延遲線，以保持噪聲成型后的分段3與分段2同步。類似地，包括了延遲元件510，以補償由處理分段3和2而引入的任何處理延遲。如圖所示，s1不進行ns，但應當意識到的是，如有必要，可以在組合器560之后添加ns環(huán)。相應地，該設備可包括針對每個所述多個分段信號的分段ns環(huán)。無論如何，每個所述分段ns環(huán)包括ns濾波器。每個所述多個ns濾波器可被配置為不同的nwf，從而可為每個分段信號應用不同的nwf。

依照信號的性質(zhì)和所涉及的應用，設備500可包括縮放塊521、525、531和535，以向分段信號應用縮放函數(shù)。這將取決于信號的類型和所應用的分段方式。應該理解的是，雖然本例僅示出了3個分段，但可以容納附加的分段。

現(xiàn)在我們將討論分段計算。在一個實施例中，分段計算塊包括幅度分離器，其基于信號值(即幅度)，將輸入信號分離為所述多個分段信號。例如，輸入信號的動態(tài)范圍被分割為若干個分段。在這種情況下，對于n個分段：

sin＝sout1+sout2+...+soutn(方程1)

另一個實施例基于位寬，將信號分割為分段。相應地，該分段計算塊包括位寬分離器，其將所述輸入信號分離成多個低比特分段，所述各分段的位寬的和等于所述輸入信號的位寬。在實現(xiàn)中，根據(jù)輸入信號代表分數(shù)還是整數(shù)，分段方式略有不同：

sin＝sout1+2^-shiftlsout2+2^-shiftn_1soutn(sin是分數(shù)值)(方程2)

sin＝2^shiftn_1sout1+2^shiftn_2sout2+...+soutn(sin是整數(shù))(方程3)

這兩種方法都可適用于前述的串行和并行結(jié)構(gòu)。分段計算方法根據(jù)輸入信號和/或應用的性質(zhì)而選擇。例如，如果輸入信號或應用的性質(zhì)要求符號數(shù)據(jù)格式，則優(yōu)選基于幅度的分段計算。對于分段計算基于信號幅度的實施例，可以使用分段縮放來減少需要進行噪聲成型的比特數(shù)。例如，圖4并行結(jié)構(gòu)和圖5串行結(jié)構(gòu)中虛線所示的“縮放”方框被優(yōu)選用于基于幅度的分段計算。對于無符號的信號，可使用基于信號值或位寬的分段方式，不需要附加的縮放。

圖6根據(jù)一個實施例，示出了一個將無符號的輸入信號分割為分段的方法。在本例中，由于輸入信號是無符號的，故而分段計算塊可以基于位寬，將信號分割成分段。針對無符號信號600的12比特部分，示出了一個特定示例。在本例中，輸入信號中的12個比特是011011111011，且系統(tǒng)被配置為將該信號分割為3個分段。注意到，如圖所示，分段寬度無需相等。分段計算塊基于位寬分割這12個比特的輸入，使得頂部分段610包括頂部的4個比特(即前4個比特：0110)，中間分段620包括中間的3個比特(111)，且底部分段630包括底部的5個比特(11011)。

按照位寬分段可被視作拼接反轉(zhuǎn)的格式，因為這三個分段可以被拼接在一起，形成原始輸入信號。應該說明的是，將信號分割為分段有許多種方式。例如，圖6中的12比特輸入信號可以被分離為三個4比特的分段，或四個3比特的分段。分段的計算可以考慮應用的需要，以及輸入信號的性質(zhì)。例如，如果輸入信號中有很多前導零或后補零，則分段方法可以是將信號分割成帶msb的分段和有效位較少的分段。例如帶后補零的15比特信號可以被分割成兩個分段，頂部分段為5比特的非零分段，同時底部分段為10比特的零分段。如果既有前導零、又有后補零，則一個可能的分段計算就是產(chǎn)生帶頂部5比特零的頂部分段、帶中間5比特非零的中間分段、以及帶底部5比特零的底部分段。類似地，帶許多前導零的15比特信號可被分割為兩個分段，頂部分段包括頂部的10比特零，且底部分段包括底部的5比特非零。

圖7根據(jù)一個實施例，示出了一個將帶正號的輸入信號分割為分段的方法。在本例中，正信號是二的補碼格式的分數(shù)信號，但應該理解的是，類似方式也可用于整數(shù)信號。對于本例，選擇了輸入信號值0.87255859375，用帶符號的12比特值011011111011表示，其與圖6的輸入信號的值相同，以比較和對比這兩種手段。在本例中，輸入信號700被分離為3個分段。輸入信號的絕對值被分割為三個部分：頂部分段代表0.0625≤|sin|≤1的部分；中間分段代表0.00390625≤|sin|≤0.0625的部分；并且底部分段代表0≤|sin|≤0.00390625的部分。圖中示出了所得的各分段值，及其在頂部塊705、中間塊706和底部塊707中的二進制表示。應該理解的是，數(shù)值0.8125+0.0546875+0.00537109375的和等于輸入信號值0.87255859375。不對頂部分段應用任何縮放因子，產(chǎn)生5比特(包括符號位)的分段710。對中間值706應用縮放因子2⁴以移除前4個前導零比特(以及后補零比特)，產(chǎn)生4比特(包括符號位)的中間分段720。對底部值707應用縮放因子2⁷以移除前7個前導零比特，產(chǎn)生5比特(包括符號位)的底部分段730。應當理解的是，每一分段的比特數(shù)和用于確定中間塊705、706和707的值，正如分段的個數(shù)，是可以根據(jù)輸入信號和應用而配置的。應該理解的是，這只是一個示例。針對不同應用，根據(jù)要用的分段數(shù)、或者每個分段要維持的比特數(shù)，可以更改用于分離信號的閾值。

圖8根據(jù)一個實施例，示出了一個將帶負號的輸入信號分割為分段的方法。本例利用了圖7輸入信號的負值，即-0.87255859375(依然是二的補碼格式)。應該理解的是，這得到的帶符號的12比特輸入信號800不同于圖7中所示。但可以看出，在這個實施例中，是基于輸入信號的絕對值，首先將分段作為正值計算。相應地，過程也如同圖7，然后才開始附加的轉(zhuǎn)換步驟，將頂部分段710、中間分段720和底部分段730轉(zhuǎn)換為負值，得到頂部分段810、中間分段820和底部分段830。

圖9a到9d根據(jù)4個不同實施例，示意性地示出了4個不同結(jié)構(gòu)的方框圖。

在圖9a-9c的每一個中，設備都將x比特輸入信號縮減為y比特輸出信號。然后，該y比特信號一般由所述y比特應用裝置進行操作。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，會包括一個ns環(huán)對所有x比特進行操作，產(chǎn)生所述y比特信號。如前所述，各實施例通過將該x比特信號分離成n個分段，并使用各自對較小比特數(shù)進行操作的ns環(huán)，然后將噪聲成型后的分段加以組合，產(chǎn)生y比特輸出信號來提高運行速度。通過使用較小的ns環(huán)而實現(xiàn)的節(jié)省累積超過將信號分離為分段后再重新組合(以及縮放，如果需要)的附加的處理要求。對于一些應用，一個可能達成的附加優(yōu)點在于：通過減少y比特應用裝置所需要的處理要求，進一步減少硬件處理。對于一些結(jié)構(gòu)而言，要做到這點，可通過利用低比特應用裝置，對各個單獨的分段進行操作，但其經(jīng)過縮放和組合之后，產(chǎn)生的輸出可以與通過y比特應用裝置的相若。對于一些應用而言，這可具有優(yōu)勢，因為這種結(jié)構(gòu)所需要的硬件處理，在總體上可少于利用y比特應用裝置時的所需。

在本例中，具有串行ns結(jié)構(gòu)905的系統(tǒng)，例如圖5中的系統(tǒng)，根據(jù)圖9a中所示實施例，會直接饋入y比特裝置910。但是，圖9b和9c示出了并行結(jié)構(gòu)的兩種可能的示例。例如，在圖9c中，并行分段噪聲成型塊965會將n個噪聲成型后的分段發(fā)送到縮放塊968(如有需要)。在那里，先將按幅度分離的分段進行縮放，然后在塊978中組合，產(chǎn)生y比特輸出信號，以驅(qū)動y比特裝置980。如圖9b所示，一種可替換結(jié)構(gòu)可用于一些應用。在這種情況下，不再將各ns分段組合并饋入y比特應用裝置，而是先由低比特應用裝置(如dac、連接器或其他)處理各個分段。例如，分段1將由低比特裝置1處理，分段2將由低比特裝置2處理等等，結(jié)束于低比特裝置n處理分段n，如塊920、930和940中所示。每個這些低比特裝置對較小的比特數(shù)進行操作，且利用的資源少于對整個y比特進行操作的應用裝置所需要的。然后，處理后的分段被縮放器950縮放(如有需要)并組合960；至此，輸出信號即等價于y比特裝置980的輸出。

此外，當要求縮放時，因為縮放塊要添加附加的比特，故而相比要對組合后的信號進行操作的y比特裝置，低比特裝置在組合之前對較少比特進行操作可節(jié)省資源。這在圖9d中示意性示出。為便于示意，圖9d僅顯示了兩個分段。相應地，在本例中，分段計算塊990將x比特信號(本例中假定為9比特)分離成兩個分段(頂部的4比特分段和底部的5比特分段)。具有并行結(jié)構(gòu)的分段ns塊992分別以2比特和1比特產(chǎn)生噪聲成型后的分段。如果低比特裝置可以在組合之前使用，則可以在3比特上(即2比特和1比特的分段)進行操作。但是，在組合器塊998之后運行的y比特裝置將在5比特上進行操作。附加的2比特來自縮放塊995在信號重構(gòu)之前所應用的縮放因子。相應地，允許低比特裝置在組合器之前對噪聲成型后的分段進行操作的結(jié)構(gòu)，與在信號重構(gòu)之后再利用y比特應用裝置的系統(tǒng)而言相比，可節(jié)省硬件資源。進一步的，若使用這種低比特裝置，就可放寬ns環(huán)對解析度的要求，這是因為，ns環(huán)將不再需要產(chǎn)生縮短2比特的輸出來補償縮放中要添加的附加(相比不用這種低比特裝置的類似系統(tǒng)而言)的2比特。

總之，一些實施例使用n個低比特應用裝置(每個分別對a1、a2、...、an比特進行操作)位于ns塊和分段重構(gòu)塊之間，以使所述重構(gòu)輸出信號被使用等同于它為y比特應用裝置所產(chǎn)生的y比特信號，但是對于其a1+a2+....+an＜y。

圖10示意性地示出了另一個具有串行結(jié)構(gòu)的實施例的方框圖。圖10針對用15比特輸入信號產(chǎn)生8比特輸出信號，示出了一個具體示例。設備1000包括：用于將信號分離成三個分段的分段計算塊1010、底部分段ns環(huán)1100、中間分段環(huán)1200以及不利用ns環(huán)的頂部分段路徑。在本例中，分段計算塊1010分割為等位寬的三個分段，即各為5比特。頂部分段1005不接受ns；中間分段1007雖然是5比特寬，但要接受的是3比特ns(即ns1200的輸出將是3比特寬)；而底部分段1009雖然是5比特寬，但要接受的是2比特ns(即ns1100的輸出將是2比特寬)。

底部ns環(huán)1100包括量化器1120，其將5比特分段縮短為2比特輸出。不過，噪聲成型濾波器1140仍在5比特上進行操作，但這相比15比特的輸入信號，已是極大地縮短了。

同時，中間分段通過延遲元件1020之后，與來自ns環(huán)1000的輸出通過組合器1030進行組合，產(chǎn)生(5+2＝)7比特的輸入進入ns環(huán)1200。ns環(huán)1200包括量化器1220，其將7比特信號縮短，產(chǎn)生3比特輸出信號，再由ns濾波器1240噪聲成型。然后，該3比特輸出與被延遲元件1040延遲后的5比特頂部分段組合，產(chǎn)生8比特輸出信號。

簡短地回顧一下圖1，要讓傳統(tǒng)的系統(tǒng)將15比特輸入信號轉(zhuǎn)換為8比特輸出信號，則噪聲成型濾波器140、組合器110、130以及量化器120都需要在15比特信號上進行操作。有益地，在本例中，裝置1000的硬件要求相對降低了，正如應該理解的，雖然現(xiàn)在有兩個ns環(huán)，但裝置1000運行所需要的硬件資源包括兩個ns環(huán)1100和ns環(huán)1200，也依然少于在整個15比特上進行操作的單個環(huán)運行的所需。

圖11根據(jù)一個實施例，示意性地示出了一個利用輸出分段縮放塊的示例性信號重構(gòu)塊的方框圖。此圖顯示了比圖3的信號重構(gòu)塊380的更多細節(jié)，其中示出了：如果利用了輸入分段縮放(即在分段之后)，相對應的位移輸出縮放因子1160通常作為信號重構(gòu)的部分使用。如上所描述的，進一步的示例性細節(jié)在圖4和5中示出。

應當注意的是，雖然我們在討論以上附圖時，是作為單獨的實施例進行的，但每個設備未必是單獨制造?？梢越ㄔ靻蝹€可配置設備，其可按這些和其他方式配置。的確，各實施例可被結(jié)合到單個fpga、asic、cmos、dsp或其他芯片中。要實現(xiàn)其他實施例，可以采用通用處理器，以及合適的機器可讀介質(zhì)，介質(zhì)中存儲有機器可讀代碼，用于執(zhí)行例程，以使所述處理器執(zhí)行本文所描述的功能。一些實施例將被初始地配置有適當?shù)姆侄畏绞?、ns和縮放方式，以用于特定的信號類型和/或應用。不過，可以預期的是這種設備(不論是在一個還是多個芯片中實現(xiàn))能夠重新配置，以能夠針對各種應用，處理各種信號類型。

相應地，圖12根據(jù)一個實施例，示意性地示出了一個示例性可配置設備的框圖。這種系統(tǒng)高度可配置，體現(xiàn)在分段數(shù)、分段計算方法、分段ns和分段縮放因子都可以是可編程的。

相應地，圖12示出了一個實施例，其包括配置塊1205，用于配置該設備。對于一些實施例，該設備是可編程的，體現(xiàn)在其包括用于接收輸入的接口，從而使得該設備能夠根據(jù)其預期的信號和其將使用的應用，接受配置及可選的重配置，從而減少制造和存貨成本。

配置塊1205包括用于配置分段計算塊的分段計算配置塊1210，以及用于配置設備結(jié)構(gòu)的分段配置塊1230，包括分段ns塊和信號重構(gòu)塊是如何構(gòu)造的、是否需要縮放，還有配置ns塊本身，以及噪聲成型所用的參數(shù)。

分段計算配置塊1210配置該設備，使其根據(jù)輸入信號和/或應用的性質(zhì)，使用適當?shù)姆侄斡嬎惴椒?。例如，如果輸入信號或應用的性質(zhì)要求符號數(shù)據(jù)格式，則優(yōu)選基于幅度的分段計算。對于無符號的信號，可使用基于信號值或位寬的分段方式，不做任何額外的轉(zhuǎn)換。

正如將要理解的，分段計算配置塊1210和分段配置塊1230出于示意目的，被示為單獨的塊。他們可以可以是組合的，且如果不組合，一般也會包括通信路徑，這是因為分段計算的選擇可以影響裝置其余部分的配置方式。

例如，以下由配置塊1230啟用的每項配置內(nèi)容，都可以是根據(jù)分段計算配置塊1210所選的分段計算方法：

-配置塊1230配置組合器成為位拼接器，用于按位寬分段的信號格式，或者成為加法器，用于按幅度分段的信號格式。

-配置塊1230配置該設備，使其具有所述分段中的一個，其包含的有效位多于其他分段，或是對于其需要避免添加任何失真，以要繞過ns濾波器的分段。

-配置塊1230配置該設備，使其對所述多個分段信號中的一個或多個應用縮放因子。

分段配置塊1230可配置各分段ns環(huán)，例如基于輸入信號的特征、信號帶寬和采樣率。正如已經(jīng)說明的，各實施例可用不同的噪聲加權(quán)函數(shù)來配置各個ns濾波器。各個ns濾波器的濾波系數(shù)和階數(shù)的選擇所依照的標準有：輸入信號帶寬、性能要求和采樣頻率。一般而言，分段越寬，所用系數(shù)和階數(shù)越多。正如應該理解的，相比寬帶信號而言，mp3播放器或窄帶無線信號可能需要更少的系數(shù)和階數(shù)。

例如，對于需要保留原始轉(zhuǎn)換特征的分段，配置塊可配置ns環(huán)去使用具有高帶阻抑制(stopbandrejection)的高位寬噪聲成型濾波器。對于可以容忍較高的帶內(nèi)噪聲的分段，則可配置較低帶阻抑制的濾波器。對于其中信號占據(jù)頻帶較寬的分段，ns濾波器可配置較寬的抑制帶寬(rejectionbandwidth)。

另舉一例，對于底部分段具有較寬帶寬的信號，所述設備可配置如下，以維持原始信號的特征：對底部分段，可使用較寬抑制帶寬的ns濾波器，而對頂部和中間分段，則可使用窄抑制帶寬的ns濾波器。

配置塊1230也可根據(jù)性能要求、信號帶寬和所選ns濾波器，配置各個ns塊的的解析度位寬。一般而言，較高的性能和較大的帶寬通常要求較大的位寬。

配置塊可將該設備配置為具有并行或串行結(jié)構(gòu)。每種結(jié)構(gòu)各有利弊，可以在判斷如何配置該設備時加以考慮。具體的，該設備可以基于以下標準配置：

并行結(jié)構(gòu)偏向于具有的優(yōu)點是：僅要求單個重構(gòu)塊，且結(jié)構(gòu)更簡單，故而偏向于更低的硬件成本，并且偏向于具有更低的延遲。而且提供了靈活性，可容許多分支輸出，可允許在組合塊之前利用多個低比特應用裝置，如前文參照圖9c所述。但是，下列因素也應考慮，這些可能使設計者偏向于對特定應用使用串行結(jié)構(gòu)。首先，設備需要被配置為使得各分段在組合之前維持適當?shù)奈粚R(bitalignment)。串行結(jié)構(gòu)包括延遲元件，以確保這種位對齊。如有必要，在并行結(jié)構(gòu)中也可添加這種元件，不過會增加結(jié)構(gòu)的復雜度和成本。其次，如果不能在組合之前使用多個低比特裝置，則用并行結(jié)構(gòu)進行縮放可增加位寬(參見圖9d中示例的有關(guān)討論)。為補償這點，可將ns環(huán)內(nèi)的噪聲過濾和量化配置為具有較小的解析度，以補償這種位寬上的增加，以求維持相同的輸出信號位寬。

串行結(jié)構(gòu)偏向于具有的優(yōu)點是：可被配置為避免縮放所添加的位寬增加，所以相比需要處理帶符號信號的并行結(jié)構(gòu)會具有優(yōu)勢，還包括應用中無法在并行結(jié)構(gòu)中利用多個低比特裝置的情況，如參照圖9c示例所描述的情況。應該理解的是，如前所述，這種位寬上的增加，可以通過對ns環(huán)的解析度進行適當?shù)呐渲脕硌a償。但是，如果應用對解析度上的這種變化較為敏感，則優(yōu)選串行結(jié)構(gòu)。然而，如果延遲才是問題，則優(yōu)選并行結(jié)構(gòu)，因為串行結(jié)構(gòu)會增加延遲。進一步的，串行結(jié)構(gòu)可具有較高的硬件成本，例如因為使用了多個組合器和延遲元件。而且，串行結(jié)構(gòu)無法輕松容納多個低比特應用裝置。

配置塊1205也可根據(jù)需要，按與上述一致的方式配置信號重構(gòu)塊。

應該理解的是，雖然本文所討論的示例全都顯示了反饋環(huán)，但其原理可以擴展到對應的前饋式實現(xiàn)方式。

本文所描述的方法和裝置總體上適用于dac和adc，以及其他將輸入信號從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種的數(shù)字處理系統(tǒng)，尤其是既要保持信噪比、又要在信號處理中降低解析度的信號的高解析度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。相應地，本文所描述的方法和設備可以用于數(shù)字放大器、無線基站和終端、音頻和視頻設備、光學系統(tǒng)、醫(yī)療設備、傳感器等。

通過前述實施例的描述，本發(fā)明可以僅用硬件實現(xiàn)，或用軟件和必要的通用硬件平臺實現(xiàn)?；谶@種理解，本發(fā)明的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式中實施。該軟件產(chǎn)品可存儲在非易失性或非暫時性的存儲介質(zhì)中，其可以是光盤只讀存儲器(compactdiskread-onlymemory，cd-rom)、usb快閃磁盤或移動硬盤。該軟件產(chǎn)品包括若干指令，可允許處理器執(zhí)行本發(fā)明的實施例中所提供的方法。

雖然參照本發(fā)明的具體特征和實施例描述了本發(fā)明，但明顯的是，在不偏離本發(fā)明的情況下，仍可對這些特征和實施例進行各種修改和組合。相應地，說明書和附圖應被簡單視作由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的示意，其意在涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的任意和全部修改、變化、組合或同等替換。