專利名稱：高階逐次取樣波形整形濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高階逐次取樣波形整形濾波器，特別是涉及一種為了發(fā)射器內(nèi)插芯片時鐘單位數(shù)據(jù)，生成適當(dāng)?shù)哪M信號，而利用結(jié)構(gòu)簡單的逐次取樣后處理器，對低階數(shù)波形整形器輸出進(jìn)行更精密地插值，從而能夠在提高性能的同時，比使用高階數(shù)波形整形器時極大地降低系統(tǒng)復(fù)雜度的高階逐次取樣波形整形濾波器。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，把各種信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并處理后，重新將其轉(zhuǎn)換成模擬信號的系統(tǒng)重要性日益增大。
一般而言，在把連續(xù)信號轉(zhuǎn)換成離散信號的過程中，取樣間隔之間的值消失，在把信息已消失的離散信號重新以一定單位轉(zhuǎn)換成模擬連續(xù)信號的過程中，為了提高其質(zhì)量，使用波形整形濾波器內(nèi)插上述消失的內(nèi)容。
上述波形整形濾波器對芯片時鐘進(jìn)行超頻，提高整體時鐘數(shù)，根據(jù)既定的算法，內(nèi)插上述消失了的信息。一般而言，如果進(jìn)行較高的逐次取樣，則會與理想的波形類似。因此，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，這種波形整形濾波器是必不可少的裝置。
上述波形整形濾波器的一般形態(tài)為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIRfilter)，濾波器的頭端多，如果精密度提高，那么其復(fù)雜度相應(yīng)提高。因此，目前正不斷進(jìn)行研究，試圖根據(jù)特定用途，考慮濾波器的特性來降低其復(fù)雜度。但是，提高取樣的速度實(shí)際上相當(dāng)于大大提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度。
從模擬信號層面來看，由于未實(shí)現(xiàn)理想的波形整形，所以必須利用低通濾波器除掉產(chǎn)生的寄生頻率成份(圖像)。上述寄生頻率成份的值越大，低通濾波器的設(shè)計(jì)越要精密。如果取樣頻率升高，上述模擬低通濾波器的結(jié)構(gòu)就可以簡單一些，設(shè)計(jì)時間和費(fèi)用都會減少。
即，如果按照以往方法，在發(fā)射器內(nèi)插芯片單位數(shù)據(jù)的波形整形過程中，必須設(shè)計(jì)使用高取樣頻率的高階逐次取樣波形整形濾波器，輸出的模擬信號的質(zhì)量才能達(dá)到既定的基準(zhǔn)值，因此，由于把上述高階逐次取樣波形整形濾波器使用的脈沖整形器設(shè)計(jì)成較高的階數(shù)，系統(tǒng)復(fù)雜度大大增大，這導(dǎo)致費(fèi)用上升，同時由于配件的物理性體積的原因，還引發(fā)了設(shè)計(jì)上的各種問題(超過目標(biāo)費(fèi)用、開發(fā)延遲、因系統(tǒng)體積增加而導(dǎo)致整體應(yīng)用設(shè)備尺寸增加等)。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，以往高階逐次取樣波形整形濾波器存在這樣的問題，即，以往高階逐次取樣波形整形濾波器力圖通過較高階數(shù)的脈沖整形器，以高取樣率內(nèi)插芯片單位輸入數(shù)據(jù)，提高模擬輸出信號的質(zhì)量，因此，系統(tǒng)的復(fù)雜度很高，在費(fèi)用、開發(fā)時間、系統(tǒng)體積等方面都存在著嚴(yán)重的弱點(diǎn)。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高階逐次取樣波形整形濾波器，通過在低階數(shù)脈沖整形器輸出端添加一個由以超頻工作的簡單的加法器構(gòu)成的逐次取樣后處理器，從而能夠進(jìn)行高階數(shù)的逐次取樣波形整形，不僅能夠比使用較高階數(shù)的脈沖整形器時大大減小系統(tǒng)復(fù)雜度，而且還能提高性能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的特征是在數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射部內(nèi)插以芯片時鐘單位調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的高階逐次取樣波形整形濾波器中，由如下幾個部分構(gòu)成脈沖整形器，它利用以芯片時鐘的整數(shù)倍進(jìn)行超頻的時鐘，對按芯片時鐘提供的符號進(jìn)行取樣，通過既定的整形算法進(jìn)行整形；逐次取樣后處理器，它通過加法器和延遲器，對上述脈沖整形器的輸出進(jìn)行再次整形，其中，加法器和延遲器是使用經(jīng)再次對上述脈沖整形器的時鐘進(jìn)行整數(shù)倍處理的時鐘；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，它利用上述逐次取樣后處理器使用的時鐘，把上述逐次取樣后處理器的輸出轉(zhuǎn)換成模擬。
上述逐次取樣后處理器的特征是帶有如下幾個部分超頻部，它把上述脈沖整形器的時鐘按已設(shè)定倍數(shù)超頻；零階保持延遲器，它按上述已設(shè)定的倍數(shù)值羅列；加法器，它合算上述各延遲器的輸出，生成平均值。


圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的簡要結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明一個實(shí)施例的逐次取樣后處理器的構(gòu)成圖。
圖3是本發(fā)明一個實(shí)施例的波形整形過程的波形圖。
圖4是旨在顯示本發(fā)明一個實(shí)施例的特征的模擬畫面。
具體實(shí)施例方式
下面參照一個實(shí)施例的附圖，詳細(xì)說明如上構(gòu)成的本發(fā)明。
圖1是旨在說明本發(fā)明簡要概念的一個數(shù)字系統(tǒng)發(fā)射部的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，它由如下幾個部分構(gòu)成符號生成器(10)，它利用芯片時鐘對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制；脈沖整形器(20)，它按照經(jīng)超頻的取樣率，對上述符號生成器(10)的輸出進(jìn)行取樣，同時，利用既定的內(nèi)插算法，在符號生成器的輸出之間內(nèi)插值；逐次取樣后處理器(30)，它按照經(jīng)超頻的取樣率，對上述脈沖整形器(20)的輸出進(jìn)行再次取樣，同時通過結(jié)構(gòu)非常簡單的線性濾波器進(jìn)行線性內(nèi)插；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(40)，它按照上述逐次取樣后處理器(30)的時鐘進(jìn)行動作；模擬低通濾波器(50)，它從利用上述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(40)獲得的模擬信號中清除噪聲。
在本發(fā)明中，添加的部分是逐次取樣后處理器(30)。另外，上述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(40)以上述逐次取樣后處理器(30)的時鐘進(jìn)行動作，這是需要注意的。
一般而言，脈沖整形器(20)以n倍于芯片時鐘的超頻進(jìn)行動作，上述n的值使用4、8、16等值。其中，大多使用4或8，如果使用4倍超頻，系統(tǒng)雖然簡單，但輸出的模擬信號質(zhì)量不好，對含有的寄生頻率(圖像)進(jìn)行取樣的模擬低通濾波器(50)必須具有近似理想濾波器的質(zhì)量。但是，設(shè)計(jì)理想的濾波器是近乎不可能的事情，所以只能降低質(zhì)量進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在本發(fā)明中，使用階數(shù)作為表示逐次取樣倍率的術(shù)語，所謂高階取樣，是指以高倍率對芯片時鐘進(jìn)行超頻。
如果想把質(zhì)量提高到既定基準(zhǔn)值以上，則需要置系統(tǒng)的復(fù)雜度于不顧，利用實(shí)施8倍超頻的脈沖整形器(20)，對按芯片時鐘提供的符號間值進(jìn)行插值。
但在本發(fā)明中，在降低脈沖整形器(20)的超頻階數(shù)，大大改善系統(tǒng)復(fù)雜度的同時，還添加了一個結(jié)構(gòu)極為簡單的逐次取樣后處理器(30)，可以整體上進(jìn)行具有高階數(shù)的逐次取樣波形整形。
上述逐次取樣后處理器(30)對經(jīng)脈沖整形器(20)超頻的時鐘進(jìn)行再次超頻，這時使用的值m可以使用2或4。所以實(shí)現(xiàn)起來當(dāng)然更簡單。
即，脈沖整形器(20)使用芯片時鐘×n的時鐘，逐次取樣后處理器(30)使用芯片時鐘×n×m的時鐘。如果n是4，m是4，則對芯片時鐘進(jìn)行16倍超頻，并以實(shí)施取樣的波形整形濾波器進(jìn)行動作。在這種情況下，系統(tǒng)的復(fù)雜度尺寸大大低于實(shí)施8倍超頻的脈沖整形器，而且可以生成質(zhì)量優(yōu)良的信號。
下面通過本發(fā)明逐次取樣后處理器(30)的簡單實(shí)施例，來了解一下使用單純的延遲器和加法器的結(jié)構(gòu)。
圖2是本發(fā)明一個實(shí)施例的逐次取樣后處理器(30)的結(jié)構(gòu)圖，它顯示了m使用4時的情形。需要注意的是，由于結(jié)構(gòu)單純，該值也可以使用8或16等更大的值，這取決于設(shè)計(jì)者。
首先，存在一個對以較低階數(shù)超頻的脈沖整形器(20)輸出進(jìn)行進(jìn)一步超頻所需的超頻部(31)，還羅列著多個延遲部(32～35)，它們對通過上述超頻部(31)提供的時鐘獲得的上述脈沖整形器(20)的輸出依次進(jìn)行延遲。這可以理解成是一種移位寄存器，作為一種為了在數(shù)字信號處理器中使用的設(shè)置，采用的是零階保持電路(Zero order hold)方式的延遲器。
一般而言，如果數(shù)字信號處理器利用超頻接收有序值，則以0值填充經(jīng)超頻的部分，其中，如果設(shè)置為零階保持電路，則直接使用利用原來時鐘接收的值填充經(jīng)超頻的部分。
因此，在按超頻的數(shù)(m)羅列零階保持電路延遲器(32～35)，利用加法器(36)對各延遲器(32～35)的值進(jìn)行相加后，如果保持固定的比特值，則會獲得對延遲器(32～35)的值進(jìn)行了平均之后的值。這對于本行業(yè)的從業(yè)者而言十分簡單，為了求出相加值的平均值，對獲得的值進(jìn)行單純變化即可。
由此可知，上述逐次取樣后處理器(30)的結(jié)構(gòu)非常簡單。這與提高脈沖整形器(20)的超頻階數(shù)相比，利用極小的系統(tǒng)資源便可實(shí)施，能夠大大減小整體系統(tǒng)的復(fù)雜度和體積。
圖3是旨在說明上述圖2所示的逐次取樣后處理器(30)實(shí)際動作的信號處理實(shí)施例。左側(cè)的信號是指由脈沖整形器(20)輸出的值，右側(cè)的信號是指通過逐次取樣后處理器(30)后的輸出。需要注意的是，這顯示的是連續(xù)信號的一部分。
首先，脈沖整形器(20)在芯片時鐘×n的超頻周期內(nèi)保持10、15、5、10的值，如果脈沖整形器(20)的輸出接入逐次取樣后處理器(30)，則對該輸出進(jìn)行m倍(本實(shí)施例中是4倍)超頻并接收，相同的值接收4次。
一開始，在C1中輸出“10”這個值，這是指延遲器(32～35)的輸出都是10。接著，在時鐘(逐次取樣后處理器時鐘)中，第1延遲器(32)的值為15，其余延遲器(33～35)的值保持10，所以該值為15+10+10+10＝45，如果將其向右移動2次，保持原來的比特值，則獲得其平均值11。由于是單純平均值，所以小數(shù)點(diǎn)以后舍掉。
之后，時鐘中各延遲器(32～35)的輸出為15+15+10+10＝50，平均值為12。在下一個時鐘中，輸出平均值為13，在再下一個時鐘(C2)中，所有延遲器(32～35)的輸出為15，所以輸出平均值為15。
即，把階段式出現(xiàn)的脈沖整形器(20)的輸出插值成平滑的線性輸出。
下一階段按相同方式的動作，故此省略。
如果把逐次取樣后處理器(30)的m值設(shè)為8，則可以獲得更加精密的線性動作，如果把脈沖整形器(20)使用的超頻階數(shù)(n)設(shè)為8后，把逐次取樣后處理器(30)的階數(shù)(m)設(shè)為4，則成為了32階逐次取樣系統(tǒng)，與16階超頻脈沖整形器(20)相比，能夠大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時大大提高質(zhì)量。
因此，本發(fā)明可以任意組合使用，即使使用具有較低系統(tǒng)復(fù)雜度的較低階數(shù)的脈沖整形器(20)，也能夠獲得高質(zhì)量的信號。另外，由于信號質(zhì)量提高，也為模擬低通濾波器(50)的設(shè)計(jì)提供了自由空間。
圖4是對前面所述的實(shí)施例16階逐次取樣(4倍(n)×4倍(m))波形整形部(脈沖整形器和逐次取樣后處理器的組合)的輸出與原有的4階逐次取樣脈沖整形器輸出及8階逐次取樣脈沖整形器輸出進(jìn)行比較的模擬結(jié)果。
由圖可知，4階逐次取樣輸出是在芯片比率的4倍位置(4、8、12、16)分別出現(xiàn)較大的圖像(寄生頻率)。這種圖像是因噪聲源而出現(xiàn)的，所以尺寸越小，出現(xiàn)的次數(shù)越少，則輸出質(zhì)量越高。另外，可以看到，輸出信號的一般形態(tài)出現(xiàn)得也相當(dāng)粗糙。
8階逐次取樣輸出是在芯片比率的8倍位置(4、8、12、16)分別出現(xiàn)較大的圖像。與4階逐次取樣輸出相比，雖然圖像的數(shù)量減小到一半，一般形態(tài)也多少平滑了些，但與系統(tǒng)復(fù)雜度相比而言，其效果并不好。
最后，本發(fā)明的16階逐次取樣輸出具有4階逐次取樣和通過4階逐次取樣后處理所獲得的16階逐次取樣的特性。4階脈沖整形器的軌跡在芯片比率的4倍位置(4，8，12)以圖像形式出現(xiàn)，但其尺寸比未進(jìn)行逐次取樣后處理的單純的4或8階脈沖整形器的輸出大大減小。圖中的尺寸為對數(shù)標(biāo)尺，所以，圖中尺寸的差異意味著10倍的圖像尺寸差異。而且，由于16階逐次取樣的特性，在芯片比率的16倍位置(16)，具有與原有的單純4階或8階脈沖整形器的輸出相同的結(jié)果。但是，一般的信號形態(tài)則獲得了比8階脈沖整形器的輸出更平滑的結(jié)果。即，可以說低階數(shù)的脈沖整形器出現(xiàn)低尺寸的圖像，整體的質(zhì)量雖然不及實(shí)際的16階脈沖整形器，但卻比8階脈沖整形器的輸出好。
即，與實(shí)施8倍超頻的脈沖整形器相比，4倍超頻脈沖整形器的系統(tǒng)復(fù)雜度更低，通過把這種4倍超頻脈沖整形器與使用單純延遲器和加法器的4倍逐次取樣后處理器組合在一起，可以獲得比8倍超頻脈沖整形器的輸出質(zhì)量更高的輸出。
因此，本發(fā)明對低階數(shù)的脈沖整形器與結(jié)構(gòu)簡單的逐次取樣后處理器進(jìn)行組合，可以更容易地構(gòu)成高階數(shù)的逐次取樣波形整形濾波器。
如上所述，本發(fā)明高階逐次取樣波形整形濾波器具有如下效果，即，通過在低階數(shù)的脈沖整形器輸出端添加一個由以超頻工作的簡單的加法器構(gòu)成的逐次取樣后處理器，從而不僅能夠比使用高階數(shù)的脈沖整形器時減小系統(tǒng)復(fù)雜度，輕松地獲得需要的高質(zhì)量輸出，而且，以后添加的模擬濾波器在設(shè)計(jì)上可以更加自由，降低因系統(tǒng)復(fù)雜度引起的設(shè)計(jì)時間與費(fèi)用的增加。
權(quán)利要求
1.一種高階逐次取樣波形整形濾波器，其特征是在數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)射部內(nèi)插以芯片時鐘單位調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的高階逐次取樣波形整形濾波器中，由如下幾個部分構(gòu)成脈沖整形器，它利用以芯片時鐘的整數(shù)倍進(jìn)行超頻的時鐘，對按芯片時鐘提供的符號進(jìn)行取樣，通過既定的整形算法進(jìn)行整形；逐次取樣后處理器，它通過加法器和延遲器，對上述脈沖整形器的輸出進(jìn)行再次整形，其中，加法器和延遲器是使用經(jīng)再次對上述脈沖整形器的時鐘進(jìn)行整數(shù)倍處理的時鐘；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，它利用上述逐次取樣后處理器使用的時鐘，把上述逐次取樣后處理器的輸出轉(zhuǎn)換成模擬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階逐次取樣波形整形濾波器，其特征是上述逐次取樣后處理器是使用加法器和延遲器的線性濾波器，按再次超頻的時鐘對上述脈沖整形器的輸出進(jìn)行取樣，以線性值對上述脈沖整形器的輸出之間進(jìn)行插值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高階逐次取樣波形整形濾波器，其特征是上述逐次取樣后處理器帶有如下幾個部分超頻部，它把上述脈沖整形器的時鐘按已設(shè)定倍數(shù)超頻；零階保持延遲器，它按上述已設(shè)定的倍數(shù)值羅列；加法器，它合算上述各延遲器的輸出，生成平均值。
全文摘要
一種高階逐次取樣波形整形濾波器，由如下幾個部分構(gòu)成脈沖整形器，它利用以芯片時鐘的整數(shù)倍進(jìn)行超頻的時鐘，對按芯片時鐘提供的符號進(jìn)行取樣，通過既定的整形算法進(jìn)行整形；逐次取樣后處理器，它通過加法器和延遲器，對上述脈沖整形器的輸出進(jìn)行再次整形，其中，加法器和延遲器是使用經(jīng)再次對上述脈沖整形器的時鐘進(jìn)行整數(shù)倍處理的時鐘；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，它利用上述逐次取樣后處理器使用的時鐘，把上述逐次取樣后處理器的輸出轉(zhuǎn)換成模擬。因此，本發(fā)明不僅能夠比使用高階數(shù)的脈沖整形器時減小系統(tǒng)復(fù)雜度，輕松地獲得需要的高質(zhì)量輸出，而且，以后添加的模擬濾波器在設(shè)計(jì)上可以更加自由，降低因系統(tǒng)復(fù)雜度引起的設(shè)計(jì)時間與費(fèi)用的增加。
文檔編號H04B1/02GK1578165SQ20031012353
公開日2005年2月9日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者李在哲 申請人:樂金電子(中國)研究開發(fā)中心有限公司