專利名稱：噪聲消除電路和正交下變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信。尤其是，本發(fā)明涉及改進(jìn)的新型噪聲消除(eliminate)電路和正交下變頻器。
背景技術(shù)：
在許多現(xiàn)代的通信系統(tǒng)中利用數(shù)字傳輸，因?yàn)槠錂z測(cè)和校正傳輸誤差的效率和能力有所提高。示例的數(shù)字傳輸格式包括二相移相鍵控(BPSK)、四相移相鍵控(QPSK)、偏移四相移相鍵控(OQPSK)、m相移相鍵控(m-PSK)及正交調(diào)幅。利用數(shù)字傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)包括碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)及高清晰度電視(HDTV)系統(tǒng)。在名為“使用衛(wèi)星或地面轉(zhuǎn)發(fā)器的擴(kuò)展頻譜多址通信系統(tǒng)”的4,901,307號(hào)美國專利、名為“在CDMA蜂窩式電話系統(tǒng)中產(chǎn)生波形的系統(tǒng)和方法”的5,103,459號(hào)美國專利中揭示了在多址通信系統(tǒng)中使用CDMA技術(shù)，這兩個(gè)專利都已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在這里通過參考引用。在5,452,104號(hào)美國專利、5,107,345號(hào)美國專利和5,021,891號(hào)美國專利(這三個(gè)專利的名稱均為“自適應(yīng)塊大小圖象壓縮方法和系統(tǒng)”)以及在名為“幀間視頻編碼和解碼系統(tǒng)”的5,576,767號(hào)美國專利中揭示了示例的HDTV系統(tǒng)，這四個(gè)專利都已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并在這里通過參考引用。
在CDMA系統(tǒng)中，基站與一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程站進(jìn)行通信?；就ǔＮ挥诠潭ǖ奈恢?。因而，在設(shè)計(jì)基站時(shí)，功耗是不太重要的考慮因素。遠(yuǎn)程站通常是以高質(zhì)量生產(chǎn)的消費(fèi)者單元。因而，用于所生產(chǎn)的單元的數(shù)目，使得成本和可靠性成為重要的設(shè)計(jì)考慮因素。此外，在諸如CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)等某些應(yīng)用中，功耗是決定性的，因?yàn)檫h(yuǎn)程站具有便攜式的特性。通常在設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程站時(shí)在性能、成本和功耗之間進(jìn)行權(quán)衡。
在數(shù)字傳輸中，使用以上列舉的格式之一利用數(shù)字化的數(shù)據(jù)來調(diào)制正弦載波。對(duì)經(jīng)調(diào)制的波形進(jìn)行進(jìn)一步的處理(例如，濾波、放大和上變頻)并把它發(fā)送到遠(yuǎn)程站。在遠(yuǎn)程站處，由接收機(jī)接收并解調(diào)所發(fā)送的RF信號(hào)。
在

圖1中示出用于對(duì)QSPK、OQPSK和QAM信號(hào)進(jìn)行正交調(diào)制的已有技術(shù)的示例超外差(super-heterodyne)接收機(jī)的方框圖?？稍诨净蜻h(yuǎn)程站處使用接收機(jī)100。在接收機(jī)100內(nèi)，所發(fā)送的RF信號(hào)由天線112接收、由雙工器114按路由傳送，并提供給前端102。在前端102內(nèi)，放大器(AMP)116對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大并把該信號(hào)提供給帶通濾波器118，帶通濾波器118對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波以除去不想要的鏡象(image)信號(hào)和寄生(spurious)信號(hào)。把經(jīng)濾波的RF信號(hào)提供給個(gè)混頻器120，混頻器120以來自本機(jī)振蕩器(L01)122的正弦信號(hào)把該信號(hào)下變頻到中頻(IF)。來自混頻器120的IF信號(hào)由帶通濾波器124濾波并被自動(dòng)增益控制(AGC)放大器126放大，以在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)140的輸入處產(chǎn)生所需的信號(hào)幅度。把增益受控的信號(hào)提供給解調(diào)器104。在解調(diào)器104內(nèi)，兩個(gè)混頻器128a和128b分別以本機(jī)振蕩器(L02)134和移相器136所提供的正弦信號(hào)把該信號(hào)下變頻為基帶I和Q信號(hào)。把基帶I和Q信號(hào)分別提供給低通濾波器130a和130b，這兩個(gè)低通濾波器130a和130b對(duì)基帶信號(hào)提供匹配濾波和/或反混迭(anti-alias)濾波。把經(jīng)濾波的信號(hào)提供給ADC 140a和140b，ADC 140a和140b對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣以產(chǎn)生數(shù)字化的基帶樣本。把這些樣本提供給基帶處理器150進(jìn)行進(jìn)一步處理(例如，檢錯(cuò)、糾錯(cuò)和解壓縮)，以產(chǎn)生對(duì)所發(fā)送數(shù)據(jù)的重構(gòu)估計(jì)。
混頻器120首先進(jìn)行下變頻使得接收機(jī)100可把各RF頻率的信號(hào)下變頻到可進(jìn)行更多信號(hào)處理的固定IF頻率。此固定IF頻率使得可把帶通濾波器124實(shí)現(xiàn)為諸如表面聲波(SAW)濾波器等固定帶通濾波器，以從IF信號(hào)不想要的鏡象和寄生信號(hào)。除去鏡象和寄生信號(hào)是重要的，因?yàn)檫@些信號(hào)在第二下變頻階段折疊(fold)到信號(hào)頻帶(例如，輸入信號(hào)所在的頻帶)中。此外，鏡象和寄生信號(hào)可明顯地增加進(jìn)入諸如放大器和混頻器等各有源部件的信號(hào)的幅度，這樣因有源部件的非線性而引起較高水平的互調(diào)積(intermodulation product)。寄生信號(hào)和互調(diào)積可降低通信系統(tǒng)的性能。
已有技術(shù)的正交解調(diào)器有幾個(gè)主要的缺點(diǎn)。首先，帶通濾波器124和/或低通濾波器130所需的濾波可能是復(fù)雜的。這些濾波器可能需要平坦的通頻帶、衰減高的抑制頻帶(stop)以及銳滾降(roll-off)過渡頻帶。這些濾波器通常是模擬電路實(shí)現(xiàn)的。模擬電路的部件公差難于保持且可能在這些濾波器的頻率響應(yīng)中引起失真。接收機(jī)100的性能可能因失真而降低。再者，由于相位分離器136、混頻器128、低通濾波器130和ADC 140的部件公差，所以難于對(duì)許多產(chǎn)品單元保持正交平衡。兩個(gè)信號(hào)路徑的不匹配導(dǎo)致正交不平衡及接收機(jī)100的性能的降低。路徑不匹配導(dǎo)致I信號(hào)串到Q信號(hào)上，反之亦然。串話信號(hào)在所需信號(hào)中表現(xiàn)為加性噪聲，并導(dǎo)致對(duì)所需信號(hào)中的不良檢測(cè)。第三，由于以下所述的各種原因，ADC140可引起接收機(jī)100的性能的降低。
在大多數(shù)解調(diào)器中，需要一個(gè)或多個(gè)AGC以均勻分開的時(shí)間間隔把時(shí)間上連續(xù)的模擬波形轉(zhuǎn)換成離散的樣本。ADC的某些重要性能參數(shù)包括動(dòng)態(tài)范圍、線性和DC偏移。這些參數(shù)中的每一個(gè)都可影響通信系統(tǒng)的性能。動(dòng)態(tài)范圍可影響接收機(jī)的位誤差率(BER)性能，因?yàn)閬碜訟DC的噪聲降低了ADC適當(dāng)?shù)貦z測(cè)輸入信號(hào)的能力。線性同實(shí)際傳遞曲線(例如，數(shù)字輸出對(duì)模擬輸入)與理想傳遞曲線之差有關(guān)。隨著ADC中位數(shù)的增加更難于獲得良好的線性。差的線性可使檢錯(cuò)/糾錯(cuò)過程惡化。最后，DC偏移可降低接收機(jī)鎖相回路和諸如Viterbi解碼器等糾錯(cuò)解碼器的性能，在已有技術(shù)中，使用快速(flash)ADC或逐次逼近ADC對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行采樣。在快速ADC內(nèi)，把輸入信號(hào)提供給L-1個(gè)比較器，這里L(fēng)=2m，m為ADC中的位數(shù)。還給每個(gè)比較器提供比較電壓。這L-1個(gè)比較電壓由包括L個(gè)電阻器的電阻梯型網(wǎng)絡(luò)(1adder)產(chǎn)生。由于需要L-1個(gè)比較器和L個(gè)電阻器，所以快速ADC既笨重且功耗又高。如果電阻梯型網(wǎng)絡(luò)中的電阻器不匹配，則快速ADC可能具有差的線性和差的DC偏移特性。然而，快速ADC是流行的，因?yàn)樗鼈兊牟僮魉俣雀摺?br> 逐次逼近ADC對(duì)通信系統(tǒng)來說也是流行的。這些ADC通過對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行兩級(jí)或多級(jí)基帶的近似把復(fù)雜性減到最少。然而，類似于快速ADC，這些ADC也可能表現(xiàn)出差的線性和差的DC偏移特性。因而，快速ADC和逐次逼近ADC都不是許多通信應(yīng)用中的理想候選。
由于西格馬德爾塔模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(∑ΔADC)固有的體系結(jié)構(gòu)，使得∑ΔADC的性能優(yōu)于快速和逐次逼近ADC?！痞DC通過以高于輸入信號(hào)的帶寬很多倍的采樣頻率對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行逐次一比特逼近來進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。輸出的樣本包括輸入信號(hào)和量化噪聲。然而，可以將∑ΔADC設(shè)計(jì)成把在信號(hào)頻帶中的量化噪聲推到(push to)可執(zhí)行濾波的頻帶外頻率(或噪聲成形)。
由于∑ΔADC的固有結(jié)構(gòu)，使得∑ΔADC可提供高的動(dòng)態(tài)范圍、良好的線性和低的DC偏置。例如，通過選擇足夠的過采樣比(OSR)和適當(dāng)?shù)脑肼暢尚螢V波器特性，可獲得高的動(dòng)態(tài)范圍。把過采樣比定義為采樣頻率除以輸入的雙邊帶寬。此外，由于在∑ΔADC內(nèi)簡單的一比特量化器，使得可獲得良好的線性和低的DC偏移。
由于高性能需要高的過采樣比，所以傳統(tǒng)上∑ΔADC限于其中輸入信號(hào)是低帶寬信號(hào)的應(yīng)用(諸如，音頻應(yīng)用)。然而，隨著高速模擬電路的出現(xiàn)，可把∑ΔADC實(shí)現(xiàn)為以高速操作。在1997年9月12日申請(qǐng)的名為“帶通西格馬-德爾塔模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器”的08/928,874號(hào)未決美國專利申請(qǐng)中詳細(xì)地揭示了高速帶通和基帶∑ΔADC設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在這里通過參考引入。
帶通∑ΔADC提供了經(jīng)噪聲成形的IF樣本。對(duì)于帶通采樣∑ΔADC，則對(duì)IF樣本進(jìn)行濾波和正交下變頻，以提供I和Q基帶輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種改進(jìn)的新型噪聲消除電路和正交下變頻器。噪聲消除包括至少一個(gè)帶通抽選器(decimator)和加法器。在示例實(shí)施例中，使用帶通多級(jí)噪聲成形西格馬-德爾塔模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(MASH ∑ΔADC)對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，MASH ∑ΔADC中的每個(gè)回路提供一輸出信號(hào)Y。把來自每個(gè)回路的輸出提供給相應(yīng)的帶通抽選器。在示例實(shí)施例中，每個(gè)帶通抽選器包括一誤差消除濾波器、一帶通濾波器和一抽選器。帶通濾波器用于對(duì)來自誤差消除濾波器的信號(hào)進(jìn)行濾波。在示例實(shí)施例中，抽選器對(duì)經(jīng)濾波的信號(hào)進(jìn)行N抽選一。把來自所有帶通抽選器的信號(hào)加起來，獲得的輸出包括IF樣本。
對(duì)于正交下變頻，把IF樣本提供給兩個(gè)乘法器，這兩個(gè)乘法器分別以同相和正交正弦信號(hào)把IF樣本下變頻到I和Q基帶樣本。對(duì)基帶樣本進(jìn)行低通濾波，以進(jìn)一步除去量化噪聲和不想要的信號(hào)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種噪聲消除電路和帶通濾波器，它們把電路的復(fù)雜性減到最小且減少了功耗。在示例實(shí)施例中，把誤差消除電路的傳遞函數(shù)分解成一組傳遞函數(shù)，每個(gè)傳遞函數(shù)用于來自∑ΔADC的每個(gè)輸出信號(hào)Y。每個(gè)傳遞函數(shù)相應(yīng)于一誤差消除濾波器。對(duì)每個(gè)誤差消除濾波器和此帶通濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積以提供帶通抽選器的傳遞函數(shù)。與相應(yīng)誤差消除濾波器和帶通濾波器的直接實(shí)現(xiàn)比，可以較少的硬件來實(shí)現(xiàn)每個(gè)帶通抽選器的卷積傳遞函數(shù)。此外，每個(gè)帶通抽選器對(duì)來自MASH ADC的一個(gè)相應(yīng)回路的一比特信號(hào)Y進(jìn)行操作。誤差消除電路和帶通濾波器的直接實(shí)現(xiàn)需要帶通濾波器對(duì)來自誤差消除電路的多位輸出進(jìn)行操作。此外，可把N抽選一引入帶通抽選器內(nèi)，從而帶通抽選器僅以ADC采樣時(shí)鐘的頻率的1/N進(jìn)行操作，從而減少功耗。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電路復(fù)雜性減小的正交下變頻器。在示例實(shí)施例中，把模擬輸入信號(hào)的中心頻率保持在fIF=0.25·(2n+1)·fADC，這里n為整數(shù)零或更大，fADC為ADC采樣頻率。在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換后，此中心頻率在fc=0.25fADC處產(chǎn)生輸入信號(hào)的鏡象。把鏡象的中心頻率保持在0.25fADc簡化了下變頻，因?yàn)橄伦冾l正弦曲線Cos(wct)和sin(wct)取1,0和-1的簡單的值。在示例實(shí)施例中，選擇N選1，從而把鏡象的頻率保持在0.25fs，這里fs是被抽選信號(hào)的采樣速率(或fs=fADC/N)。這可通過對(duì)N選擇奇數(shù)值(例如，3,5,7,9等)來實(shí)現(xiàn)。
附圖概述從以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖將使本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點(diǎn)變得明顯起來，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相應(yīng)的部分，其中圖1是已有技術(shù)的示例超外差接收機(jī)的方框圖；圖2是本發(fā)明的示例帶通采樣接收機(jī)的方框圖；圖3是示例的兩回路帶通MASH ∑ΔADC的方框圖；圖4是本發(fā)明的示例誤差消除電路的方框圖；圖5是用于正交解調(diào)的示例數(shù)字信號(hào)處理器的方框圖；圖6是示出示例的噪聲消除電路的方框圖；圖7A和7B分別是以任何頻率為中心的IF樣本和以0.25fs為中心的IF樣本的示例正交下變頻器的方框圖；圖7C是以0.25fs為中心的IF樣本的正交下變頻器的一個(gè)示例實(shí)現(xiàn)的方框圖；圖8是示出示例的噪聲消除電路和正交的下變頻器的方框圖；圖9A-9B分別是使用多相結(jié)構(gòu)的圖8的噪聲消除電路和正交下變頻器的示例實(shí)現(xiàn)的方框圖；圖10A-10E分別是來自MASH∑ΔADC的Y1信號(hào)的示例頻譜、誤差消除濾波器后的Y1信號(hào)的頻譜、誤差消除濾波后的帶通濾波器的頻率響應(yīng)、帶通濾波器后的Y1信號(hào)的頻譜及3∶1抽選后的Y1信號(hào)的頻譜。
本發(fā)明的較佳實(shí)施方式本發(fā)明是一種結(jié)合模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)一起使用的改進(jìn)的新型噪聲消除電路和正交下變頻器。尤其是，本發(fā)明非常適用于結(jié)合在上述PA447號(hào)美國專利申請(qǐng)中所揭示的西格馬-德爾塔模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(∑ΔADC)一起使用。可利用噪聲消除電路和正交下變頻器的示例應(yīng)用包括CDMA通信系統(tǒng)和HDTV系統(tǒng)。
在帶通采樣ADC中，至ADC的輸入信號(hào)以中頻(IF)而不是以基帶為中心。IF下的采樣使得消除了接收機(jī)中的下變頻級(jí)，從而簡化了硬件設(shè)計(jì)并提高了可靠性。使用∑ΔADC提供了許多優(yōu)于上述傳統(tǒng)(例如，快速和逐次逼近)ADC的優(yōu)點(diǎn)?？扇绱嗽O(shè)計(jì)∑ΔADC內(nèi)的噪聲成形器，從而把信號(hào)頻帶周圍的量化噪聲推到其中可進(jìn)行濾波的頻帶外(out-of-band)(或噪聲成形)。
Ⅰ．帶通采樣接收機(jī)圖2中示出示例的帶通采樣接收機(jī)的方框圖。接收機(jī)200可用來解調(diào)BPSK、QPSK、OQPSK、QAM和其他數(shù)字和模擬調(diào)制格式。在接收機(jī)200中，發(fā)送的RF信號(hào)由天線212接收、由雙工器214按路由傳送，并提供給前端202。在前端202中，放大器(AMP)216對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大并把經(jīng)放大的信號(hào)提供給帶通濾波器218，帶通濾波器218對(duì)于信號(hào)進(jìn)行濾波以除去不想要的鏡象和寄生信號(hào)。把經(jīng)濾波的信號(hào)提供給混頻器220，混頻器220用來自本機(jī)振蕩器(L01)222的正弦信號(hào)把該信號(hào)下變頻到IF頻率。把來自混頻器220的IF信號(hào)提供給對(duì)該信號(hào)進(jìn)一步濾波的帶通濾波器224。在示例實(shí)施例中，帶通濾波器224是聲表面波(SAW)濾波器，其實(shí)現(xiàn)在本領(lǐng)域中是公知的。把經(jīng)濾波的信號(hào)提供給緩沖器(BUF)226，緩沖器226對(duì)信號(hào)提供增益和/或緩沖。把經(jīng)緩沖的信號(hào)提供給解調(diào)器204。在解調(diào)器204內(nèi)，ADC 240以CLK信號(hào)所確定的高的采樣頻率對(duì)經(jīng)緩沖的信號(hào)進(jìn)行采樣，并把樣本提供給數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)250。以下詳細(xì)地描述數(shù)字信號(hào)處理器250。
對(duì)于其中需要正交解調(diào)的應(yīng)用，諸如QPSK、OQPSK和QAM，利用帶通ADC?？梢栽谖礇QPA447號(hào)美國專利申請(qǐng)中所述的方式把ADC設(shè)計(jì)成并實(shí)現(xiàn)為帶通∑ΔADC。
在圖3中示出示例的兩回路帶通MASH∑ΔADC的方框圖?？稍O(shè)計(jì)和利用包括一個(gè)回路或兩個(gè)以上回路的∑Δ ADC，這在本發(fā)明的范圍內(nèi)。MASH ADC 240a包括兩個(gè)回路310a和310b、前饋元件320和誤差消除電路350。在示例實(shí)施例中，MASH ADC 240a接收模擬ADC輸入并產(chǎn)生每樣本至少兩位的數(shù)字ADC輸出，每樣本的至少一位用于每個(gè)回路310。
把ADC輸入提供給回路310a，回路310a與此響應(yīng)產(chǎn)生1比特Y1信號(hào)。把來自回路310a的ADC輸入和量化噪聲(X2)的一部分提供給其中進(jìn)行附加的噪聲成形的回路310b。把來自回路310a和310b的Y1和Y2信號(hào)分別提供給誤差消除電路350。誤差消除電路350對(duì)Y1和Y2信號(hào)進(jìn)行延遲、濾波和組合，以產(chǎn)生ADC輸出。
在回路310a內(nèi)，加法器312a接收ADC輸入和來自量化器316a的Y1信號(hào)，從ADC輸入中減去Y1，并把誤差信號(hào)提供給諧振器314a。諧振器314a對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行濾波并把經(jīng)濾波的信號(hào)提供給加法器312b。在示例實(shí)施例中，以帶通傳遞函數(shù)kn•z-21+z2]]>來實(shí)現(xiàn)MASH ADC 240a中的每個(gè)諧振器，這里kn為回路310中第n個(gè)諧振器314的增益。加法器312b還接收來自量化器316a的Y1，從來自諧振器314a的誤差信號(hào)中減去Y1，并把誤差信號(hào)提供給諧振器314b，諧振器314b對(duì)此誤差信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步濾波。把來自諧振器314b的經(jīng)濾波的信號(hào)提供給量化器316a，量化器316a與此響應(yīng)產(chǎn)生1比特Y1信號(hào)?；芈?10b已與回路310a類似的方式連接。
還把來自諧振器314b的經(jīng)濾波的輸出提供給增益元件322a，增益元件322a以定標(biāo)因子a1對(duì)該信號(hào)進(jìn)行定標(biāo)。把來自量化器316a的Y1信號(hào)提供給增益元件322b，增益元件322b以定標(biāo)因子a2對(duì)Y1進(jìn)行定標(biāo)。把來自增益元件322a和322b的輸出提供給加法器324，加法器324從來自增益元件322a的輸出中減去來自增益元件322b的輸出。把來自加法器324的誤差信號(hào)提供給增益元件322c，增益元件322c以定標(biāo)因子a3對(duì)此誤差信號(hào)進(jìn)行定標(biāo)。來自增益元件322c的輸出包括被提供給回路310b的X2。
圖4中示出示例的誤差消除電路350的方框圖。在誤差消除電路350內(nèi)，把來自回路310a的Y1信號(hào)提供給延遲元件412，延遲元件412把Y1延遲等于回路310b的處理延遲的時(shí)間。來自延遲元件412的經(jīng)延遲的Y1在時(shí)間上與Y2對(duì)準(zhǔn)。把來自回路310b的Y2信號(hào)提供給增益元件416，增益元件416以定標(biāo)因子G對(duì)Y2進(jìn)行定標(biāo)。把經(jīng)延遲的Y1提供給增益元件414，增益元件414以定標(biāo)因子(h-1)對(duì)延遲的Y1進(jìn)行定標(biāo)。定標(biāo)因子和(h-1)部分地確定了∑ΔADC 240a的噪聲成形特性。在示例實(shí)施例中，選擇定標(biāo)因子為G=4及(h-1)=1。把來自增益元件414和416的輸出提供給加法器418，加法器418把這兩個(gè)經(jīng)定標(biāo)的輸出相加。把來自加法器418的組合信號(hào)提供給濾波器420，濾波器420以傳遞函數(shù)N(z)對(duì)組合信號(hào)進(jìn)行濾波。根據(jù)∑ΔADC的特性來選擇濾波器420的傳遞函數(shù)N(z)及延遲元件412的延遲。在示例實(shí)施例中，對(duì)于圖3所示的MASH 4-4帶通∑ΔADC 240a，濾波器420具有傳遞函數(shù)N(z)=(1+z-2)2，延遲元件412具有傳遞函數(shù)D(z)=z-4。也可對(duì)濾波器420和延遲元件412利用其它傳遞函數(shù)，這在本發(fā)明的范圍內(nèi)。對(duì)于圍繞fADC/4為中心的帶通∑ΔADC，N(z)的每一個(gè)第二系數(shù)為零，用此特性來簡化本發(fā)明的誤差消除電路和帶通濾波器的設(shè)計(jì)。把來自濾波器420的輸出及經(jīng)延遲的Y1提供給加法器422，加法器422把這兩個(gè)信號(hào)相加來產(chǎn)生ADC輸出。
從以上延遲元件412的示例傳遞函數(shù)D(z)及濾波器420的示例傳遞函數(shù)N(z)以及示例的定標(biāo)因子G=4和(h-1)=1，可把誤差消除電路350的示例傳遞函數(shù)Y(z)表示為Y(z)=ECY1(z)·Y1(z)+ECY2(z)·Y2(z)=z-4(2+2z-2+z-4)·Y1(z)+4(1+2z-2+z-4)·Y2(z). (1)在公式(1)中，第一個(gè)方括號(hào)內(nèi)的項(xiàng)包括信號(hào)分量，第二個(gè)方括號(hào)內(nèi)的項(xiàng)包括誤差消除后的總量化噪聲。注意，可把誤差消除電路350的傳遞函數(shù)Y(z)看作使Y1信號(hào)穿過具有系數(shù)ECY1(z)的第一有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，使Y2信號(hào)穿過具有系數(shù)ECY2(z)的第二FIR濾波器，并把這兩個(gè)FIR濾波器的輸出相加?？砂袴IR濾波器的系數(shù)表示為ECY1(z)=
(2)ECY2(z)=[10201]·4從公式(2)，可注意，雖然進(jìn)入誤差消除電路350的輸入包括兩個(gè)信號(hào)Y1和Y2，每個(gè)信號(hào)具有一位分辨率，但是來自誤差消除電路350的輸出包括五位分辨率，且具有0到21的范圍。從公式(1)，可注意，信號(hào)的幅度不放大。然而，對(duì)量化噪聲進(jìn)行處理和成形，且成形的頻帶外量化噪聲需要附加的范圍。
在圖5中示出用于正交解調(diào)的數(shù)字信號(hào)處理器250的示例方框圖。把來自∑ΔADC 240的ADC輸出提供給帶通濾波器512，帶通濾波器512對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，以除去量化噪聲和其它寄生信號(hào)。在示例實(shí)施例中，帶通濾波器512具有以下傳遞函數(shù)HBPF(z)=(1-z-2+z-4)p,(3)這里，p為帶通濾波器512的階數(shù)(order)。公式(3)中的傳遞函數(shù)在fADC/12及5fADC/12處提供了零，且在fADC/4具有最大增益。在示例實(shí)施例中，如下所述，結(jié)合抽選器514來選擇帶通濾波器512的特性。也可利用其它帶通濾波器傳遞函數(shù)，這在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在誤差消除電路350后使用帶通濾波器512提供了許多優(yōu)點(diǎn)。在示例實(shí)施例中，在ADC 240a的轉(zhuǎn)換后接收到的信號(hào)以fADC/4為中心。因而，把帶通濾波器512的幅度響應(yīng)設(shè)計(jì)成在fADC/4周圍提供通帶，每隔一個(gè)系數(shù)，帶通濾波器512的傳遞函數(shù)包括零?？砂汛藶V波器系數(shù)特性與誤差消除電路350的類似特性(如公式(2)中所示)相結(jié)合，以簡化誤差消除電路350和帶通濾波器512的整個(gè)設(shè)計(jì)。此外，如上所述，來自誤差消除電路350的輸出可包括五位分辨率。設(shè)計(jì)帶通濾波器512來計(jì)算所需的5位精度運(yùn)算可大大增加帶通濾波器512的復(fù)雜性。在示例實(shí)施例中，可把誤差消除電路350與帶通濾波器512相組合，從而獲得的電路直接操作于1比特的Y1和Y2信號(hào)。最后，帶通濾波器512除去了來自ADC 240a的大部分量化噪聲，從而相應(yīng)地減少帶通濾波器512后的所需動(dòng)態(tài)范圍。
把來自帶通濾波器512的經(jīng)濾波的信號(hào)提供給抽選器514，抽選器514以N選1的因子對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽選，這里N為示例實(shí)施例中的奇數(shù)。對(duì)于每N個(gè)輸入樣本，抽選器514保留一個(gè)樣本并丟棄其余的N-1個(gè)樣本。來自抽選器514的輸出包括被提供給乘法器518a和518b的IF樣本。乘法器518a和518b分別以同相cos(wct)和正交sin(wct)正弦曲線把此IF樣本下變頻到I和Q基帶樣本。把I和Q基帶樣本分別提供給低通濾波器520a和520b，低通濾波器520a和520b對(duì)這些樣本進(jìn)行濾波以提供I和Q輸出。把I和Q輸出提供給基帶處理器530，基帶處理器530進(jìn)行諸如濾波、抽選、檢錯(cuò)/糾錯(cuò)和解壓縮等附加的信號(hào)處理。在示例實(shí)施例中，帶通濾波器512和/或低通濾波器520還可對(duì)信號(hào)提供定標(biāo)，以使數(shù)字信號(hào)處理器520可提供各種幅度的基帶數(shù)據(jù)?？稍O(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理器250的其它實(shí)現(xiàn)來進(jìn)行正交解調(diào)，這在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
可以圖5和6中所示的直接實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)誤差消除電路350和帶通濾波器512。然而，直接實(shí)現(xiàn)將使設(shè)計(jì)復(fù)雜，因?yàn)檎`差消除電路350和帶通濾波器512需要兩個(gè)電路，且要把帶通濾波器512設(shè)計(jì)成對(duì)具有五位分辨率的信號(hào)進(jìn)行操作。在本發(fā)明中，可組合誤差消除電路350和帶通濾波器512。
在圖6中示出使用噪聲消除電路600對(duì)Y1和Y2信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理的示例方框圖。把Y1和Y2信號(hào)分別提供給帶通抽選器602和604。在示例實(shí)施例中，為MASH ADC 240a的每個(gè)回路設(shè)置一個(gè)帶通抽選器。在帶通抽選器602內(nèi)，把Y1信號(hào)提供給誤差消除濾波器608，誤差消除濾波器608以如公式(2)所示的傳遞函數(shù)ECY1(z)對(duì)Y1進(jìn)行濾波。把經(jīng)濾波的Y1提供給帶通濾波器612a。在示例實(shí)施例中，每個(gè)帶通濾波器612都具有與帶通濾波器612相同的傳遞函數(shù)，如公式(3)所示。把來自帶通濾波器612a的經(jīng)濾波的信號(hào)提供給抽選器614，抽選器614以與抽選器514相同的方式進(jìn)行操作。除了誤差消除濾波器610實(shí)現(xiàn)公式(2)所示的傳遞函數(shù)ECY2(z)以外，帶通抽選器604與帶通抽選器602相同。
在示例實(shí)施例中，對(duì)誤差消除濾波器608和帶通濾波器612a的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生帶通抽選器602的傳遞函數(shù)。類似地，對(duì)誤差消除濾波器610和帶通濾波器612b的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生帶通抽選器604的傳遞函數(shù)。對(duì)于示例的第三級(jí)帶通濾波器612，可示出通過以卷積的傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn)帶通抽選器602和604所實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)。可從公式(3)(p=3)來計(jì)算三階帶通濾波器612的傳遞函數(shù)HBPF3(z)，它表示為具有以下系數(shù)的FIR濾波器HBPF3(z)=[10-3060-7060-301]. (4)對(duì)于帶通濾波器602，把誤差消除濾波器608的系數(shù)與帶通濾波器612a的系數(shù)進(jìn)行卷積產(chǎn)生了如公式(5)所獲得的傳遞函數(shù)HY1(z)。類似地，對(duì)于帶通抽選器604，把誤差消除濾波器610的系數(shù)與帶通濾波器612b的系數(shù)進(jìn)行卷積產(chǎn)生了所獲得的傳遞函數(shù)HY2(z)。可把HY1(z)和HY2(z)表示為具有公式(5)所示系數(shù)的FIR濾波器。HY1=
HY2=[10-101020-202010-101]·4(5)分別對(duì)誤差消除濾波器608和610的系數(shù)與帶通濾波器612的系數(shù)進(jìn)行卷積，獲得了卷積的濾波器系數(shù)HY1(z)和HY2(z)，這樣提供了許多改進(jìn)。首先，通過對(duì)兩個(gè)傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積減少了所需的加法器的數(shù)目。從公式(4)，注意實(shí)現(xiàn)帶通濾波器的傳遞函數(shù)HBPF3(z)需要12個(gè)加法器(例如，一個(gè)加法器用于每個(gè)系數(shù)1，兩個(gè)加法器用于每個(gè)系數(shù)-3,6或7)。相反，從公式(5)，注意，實(shí)現(xiàn)卷積的濾波器HY1(z)需要11個(gè)加法器(例如，一個(gè)加法器用于每個(gè)系數(shù)1,-1,2,4或-4，兩個(gè)加法器用于每個(gè)系數(shù)-5或7)。類似地，注意實(shí)現(xiàn)卷積的濾波器HY2(z)需要9個(gè)加法器(例如，一個(gè)加法器用于每個(gè)數(shù)1,-1,2或-2)。卷積濾波器(誤差消除濾波器和帶通濾波器)所需的加法器的數(shù)目少于帶通濾波器單獨(dú)所需的加法器的數(shù)目。其次，卷積濾波器HY1(z)和HY2(z)分別操作于Y1和Y2信號(hào)，每個(gè)信號(hào)只具有一位分辨率。相反，直接實(shí)現(xiàn)9例如，不卷積)誤差消除濾波器608和610及帶通濾波器612會(huì)導(dǎo)致帶通濾波器612必需操作于來自誤差消除濾波器608和610的5位輸出。第三，可把抽選器614加入于諸如卷積濾波器HY1(z)和HY2(z)內(nèi)，從而每N個(gè)輸入樣本就計(jì)算一次輸出樣本。以ADC采樣時(shí)鐘的頻率的1/N來操作卷積濾波器把功耗減到最少。
在示例實(shí)施例中，對(duì)于子采樣帶通接收機(jī)，ADC 240是帶通∑ΔADC 240a，它以PA447號(hào)未決美國專利申請(qǐng)中所揭示的方式對(duì)量化噪聲進(jìn)行成形。對(duì)于帶通∑ΔADC，把0.25·fADC周圍的量化噪聲推向其中可對(duì)量化噪聲進(jìn)行濾波的DC和0.50·fADC。在示例實(shí)施例中，如此選擇IF信號(hào)的這些頻率，從而在模擬-數(shù)字組合后一個(gè)鏡象頻率出現(xiàn)在fc=0.25·fADC，在該頻率中量化噪聲被減到最少。
在圖7A中重新繪出圖5所示的正交下變頻。乘法器518a和518b分別以同相cos(wct)和正交sin(wct)正弦信號(hào)把來自抽選器514的IF樣本下變頻到I和Q基帶樣本。通過相對(duì)于IF信號(hào)的中心頻率適當(dāng)?shù)剡x擇ADC采樣頻率，可使下變頻階段變得不重要。尤其是，如果選擇ADC采樣頻率近似于下變頻鏡象頻率的中心頻率(例如，fc=0.25·fADC)的四倍，則可如圖7B所示，通過把IF樣本分別與同相序列[1,0,-1,0,1,0,…]及正交序列
相乘來進(jìn)行乘法器518a和518b的正交下變頻。這是因?yàn)榈玣c=0.25·fADC時(shí),以(iπ/2)來計(jì)算正弦和余弦函數(shù)，且對(duì)整數(shù)值i取1,0或-1的值。在示例實(shí)施例中，可利用外部頻率控制回路把鏡象的中心頻率保持為近似于ADC采樣頻率的四分之一。
參考圖7B，可注意，同相序列[1,0,-1,0,1,0,…]的每隔一個(gè)值為零。類似地，還可注意到，正交序列
的每隔一個(gè)值為零。此外，同相和正交序列對(duì)于交替的值是有效的(例如，不為零)?？衫眠@些特性來簡化正交下變頻器的設(shè)計(jì)。
圖7C中示出利用以上特性的示例正交下變頻器的方框圖。在示例實(shí)施例中，如此設(shè)計(jì)正交下變頻器，從而解多路復(fù)用器(DEMUX)716把每隔一個(gè)IF樣本提供給乘法器718a，把每隔一交替的IF樣本提供給乘法器718b。使用此體系結(jié)構(gòu)，乘法器718a和718b可以乘法器518a和518b一半的速度進(jìn)行操作，從而減少了功耗。低通濾波器720和722分別等效與低通濾波器520a和520b。然而，由于DEMUX 716的解多路復(fù)用，提供給乘法器718a和718b的樣本的相位相差90度或在時(shí)間上偏離(skew)一個(gè)樣本。在示例實(shí)施例中，為了分別使來自低通濾波器720和722的I輸出和Q輸出在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)，把低通濾波器720設(shè)計(jì)成相對(duì)于低通濾波器722的延遲有半個(gè)樣本周期的附加延遲。在示例實(shí)施例中，把低通濾波器720和722的幅度響應(yīng)設(shè)計(jì)成大致相似，以把IQ不平衡和IQ串?dāng)_減到最小?？勺x濾波器720和722使用不同的濾波器傳遞函數(shù)來提供附加的延遲。或者，可對(duì)濾波器720和722(這兩個(gè)濾波器以樣本速率的至少兩倍為時(shí)鐘)使用相同的濾波器傳遞函數(shù)并把濾波器720的輸出延遲半個(gè)樣本來提供附加的延遲?？蓢L試對(duì)低通濾波器720和722提供基本上類似的幅度響應(yīng)但不同的延遲，這在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
被采樣的信號(hào)的頻譜的頻譜反轉(zhuǎn)(inversion)可能發(fā)生在對(duì)信號(hào)進(jìn)行子采樣時(shí)。頻譜反轉(zhuǎn)的發(fā)生同有關(guān)被采樣的信號(hào)的中心頻率的ADC的采樣頻率有關(guān)。在示例實(shí)施例中，CDMA信號(hào)以fIF=0.25·(2n+1)·fADC為中心，這里n為等于或大于零的整數(shù)，fADC為ADC的采樣頻率。對(duì)于奇數(shù)n，發(fā)生頻譜反轉(zhuǎn)，對(duì)于偶數(shù)n，不發(fā)生頻譜反轉(zhuǎn)。此外，抽選器614所進(jìn)行的3抽選一也可引起頻譜反轉(zhuǎn)?？赏ㄟ^選擇相位相差180°的正交正弦信號(hào)或反轉(zhuǎn)的正交正弦信號(hào)來修正此頻譜反轉(zhuǎn)?？赏ㄟ^如圖7所示的頻譜反轉(zhuǎn)信號(hào)由多路復(fù)用器(MUX)724來選擇正交正弦信號(hào)或反轉(zhuǎn)的正交正弦信號(hào)。
Ⅱ．示例的帶通接收機(jī)設(shè)計(jì)在圖8中示出CDMA應(yīng)用的示例噪聲消除電路和正交下變頻器。圖8所示的信號(hào)處理是圖6所示噪聲消除電路與圖7C所示正交下變頻器的組合。在示例實(shí)施例中，CDMA的帶寬為1.228MHz，且以fIF=0.25·(2n+1)·fADC為中心。此中心頻率和ADC采樣頻率的關(guān)系在ADC的轉(zhuǎn)換后，在0.25·fADC處產(chǎn)生了CDMA信號(hào)的鏡象。在示例實(shí)施例中，如上述PA447號(hào)美國專利申請(qǐng)中所述，把ADC實(shí)現(xiàn)為MASH 4-4∑ΔADC。在示例實(shí)施例中，∑ΔADC可以幾個(gè)模式中的一個(gè)模式進(jìn)行操作。在動(dòng)態(tài)范圍高的模式下，∑ΔADC如圖3所示提供Y1和Y2信號(hào)。在中等或低的動(dòng)態(tài)范圍模式下，∑ΔADC可提供Y1或Y2信號(hào)。在圖10A中示出Y1信號(hào)的一個(gè)示例頻譜。
在示例實(shí)施例中，帶通抽選器802包括誤差消除濾波器808、帶通濾波器812a和抽選器814a，帶通抽選器804包括誤差消除濾波器810、帶通濾波器812b和抽選器814b。在示例實(shí)施例中，把誤差消除濾波器808和810設(shè)計(jì)成分別具有如公式(1)所示的傳遞函數(shù)ECY1(z)和ECY2(z)。在圖10B中示出誤差消除濾波器808后的Y1信號(hào)的示例頻譜。在示例實(shí)施例中，帶通濾波器812a和812b分別連到誤差消除濾波器808和810，且把每個(gè)濾波器設(shè)計(jì)成為具有圖8所示傳遞函數(shù)的五階帶通濾波器。第五級(jí)帶通濾波器812不同于以上公式(4)和(5)所示的示例三階帶通濾波器。利用較高級(jí)的濾波器可更全面地獲取∑ΔADC的性能。誤差消除電路在所需的信號(hào)頻帶周圍產(chǎn)生深的陷波槽(notch)(從而降低所需信號(hào)頻帶的噪聲基底(noise floor))，并把量化噪聲推到頻帶外。為了更全面地獲取∑ΔADC的動(dòng)態(tài)范圍，使用五階帶通濾波器來濾除頻帶外量化噪聲，從而由后續(xù)的抽選級(jí)折疊入所需信號(hào)頻帶內(nèi)的噪聲的量值可與∑ΔADC的噪聲基底相比。在圖10C中示出帶通濾波器812的示例頻率響應(yīng)，在圖10D中示出帶通濾波器812a后的Y1信號(hào)的示例頻譜。可利用不同的帶通濾波器傳遞函數(shù)和不同階的濾波器，這在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在示例實(shí)施例中，把每個(gè)抽選器814實(shí)現(xiàn)為3到1抽選器。通過奇數(shù)整數(shù)(例如，3,5,7,9等)的抽選把CDMA信號(hào)保持在抽選后的采樣速率的四分之一，從而可容易地進(jìn)行后續(xù)的正交下變頻步驟。最初，ADC轉(zhuǎn)換后的CDMA信號(hào)圍繞fADC/4為中心，如圖10A和10B所示。在三抽選一后，如此折疊CDMA信號(hào)，從而把以fADC/4為中心的信號(hào)轉(zhuǎn)變成fADC/12或fs/4，這里fs是被抽選樣本的樣本速率。為了提高性能，如圖10C所示，通過在帶通濾波器812的該頻率位置處放置陷波槽來濾除fADC/12處的噪聲。此外，注意在三抽選一后還把5fADC/12處的信號(hào)向下折疊到fADC/12。因而，把帶通濾波器812設(shè)計(jì)成在5fADC/12處具有第二陷波槽，以濾除此頻率位置處不想要的信號(hào)，將把該信號(hào)向下折疊到fADC/12。在圖10E中示出三抽選一后的Y1信號(hào)的示例頻譜。
如上所述，根據(jù)對(duì)抽選器814來選擇帶通濾波器812的傳遞函數(shù)。在示例實(shí)施例中，把帶通濾波器812的傳遞函數(shù)設(shè)計(jì)成在fs/4處及在N抽選一后向下折疊到fs/4的每個(gè)頻率位置處為零。換種說話，對(duì)于N抽選一，如此設(shè)計(jì)帶通濾波器812，從而把零置于m fADC/4N，這里m為小于2N的正的奇整數(shù)，且m≠N。對(duì)于如上所述的三抽選一的設(shè)計(jì)，把零置于fADC/12和5fADC/12處。類似地，對(duì)于五抽選一的設(shè)計(jì)，把零置于fADC/20、3fADC/20、7fADC/20和9fADC/20。
在示例實(shí)施例中，可如下來合成在想要的頻率位置處包括帶領(lǐng)帶通濾波器的系數(shù)。首先，以與抽選N相同的數(shù)目開始，例如對(duì)于三抽選一為[111]。第二，放置每隔一個(gè)濾波器的系數(shù)，例如，[1-11]。第三，放置每一對(duì)系數(shù)之間的零，例如，[10-10]。第三步驟后的濾波器系數(shù)包括在想要的頻率位置處提供零的濾波器傳遞函數(shù)。對(duì)于五抽選一，濾波器系數(shù)為[10-1010-101]。類似地，對(duì)于七抽選一，濾波器系數(shù)為[10-1010-1010-101]。應(yīng)注意，此合成方法僅適用于奇數(shù)N。然而，以奇數(shù)N的抽選是較佳的，因?yàn)榘驯怀檫x信號(hào)的鏡象保持在fs/4，以簡化正交下變頻器的設(shè)計(jì)。
參考圖8，把來自抽選器814a和814b的輸出提供給加法器815并進(jìn)行組合。把來自加法器815的IF樣本提供給解多路復(fù)用器(DEMUX)816，DEMUX 816把交替的樣本導(dǎo)向乘法器816a和816b。DEMUX 816、乘法器818和多路復(fù)用器(MUX)824進(jìn)行對(duì)圖7C所示的DEMUX 716、乘法器718和MUX 724所述的功能。把來自乘法器818a和818b的輸出分別提供給低通濾波器820和822。在示例實(shí)施例中，低通濾波器820和822具有圖8所示的傳遞函數(shù)。低通濾波器820的傳遞函數(shù)的幅度響應(yīng)基本上類似于低通濾波器822的傳遞函數(shù)的幅度響應(yīng)。然而，低通濾波器820的傳遞函數(shù)相對(duì)于低通濾波器822的延遲對(duì)樣本提供附加的延遲，從而I輸出在時(shí)間上與Q輸出對(duì)準(zhǔn)。
Ⅲ．示例多相實(shí)現(xiàn)可以許多方式來實(shí)現(xiàn)圖8所示的噪聲消除電路和正交下變頻器。在圖9A-B中分別示出使用多相結(jié)構(gòu)的噪聲消除電路和正交下變頻器的示例實(shí)現(xiàn)。多相結(jié)構(gòu)在功能及位精度上等效于直接實(shí)現(xiàn)，且它利用了誤差消除濾波器808和810及濾波器812的傳遞函數(shù)中每隔一個(gè)系數(shù)為零的特性。多相結(jié)構(gòu)對(duì)輸入信號(hào)的多個(gè)相位進(jìn)行簡單的信號(hào)處理，并組合中間輸出以產(chǎn)生想要的輸出?？墒褂枚〞r(shí)方案把抽選器814集成在多相結(jié)構(gòu)內(nèi)，在此定時(shí)方案中，在進(jìn)行任何處理前對(duì)Y1和Y2信號(hào)進(jìn)行六抽選一。預(yù)抽選使得多相結(jié)構(gòu)的寄存器可以較低的時(shí)鐘速度進(jìn)行操作，這減少了功耗。
如圖9A所示，把Y1信號(hào)提供給多相濾波器902a和904a，把Y2信號(hào)提供給多相濾波器902b和904b。在示例實(shí)施例中，把在圖9A中都標(biāo)為“A”的所有寄存器都定時(shí)在時(shí)鐘(fADC/2)的上升沿上，該時(shí)鐘是ADC采樣時(shí)鐘的一半，把標(biāo)為“B”的所有寄存器都定時(shí)在fADC/2時(shí)鐘的下降沿上，把標(biāo)為“C”的所有寄存器都定時(shí)在時(shí)鐘(fADC/6)的上升沿上，該時(shí)鐘是ADC采樣時(shí)鐘的頻率的六分之一。
在多相濾波器902a內(nèi)，把Y1提供給寄存器914a。把來自寄存器914a的輸出提供給寄存器914b，把來自寄存器914b的輸出提供給寄存器914c。寄存器914提供了Y1信號(hào)的三相。把來自寄存器914a、914b和914c的Y1的三相分別提供給濾波器912a、912b和912c。在濾波器912a內(nèi)，把來自寄存器914a的輸出提供給寄存器916a，把來自寄存器916a的輸出提供給寄存器916b和增益元件918a，把來自寄存器916b的輸出提供給寄存器916c和增益元件918b，把來自寄存器916c的輸出提供給寄存器916d和增益元件918c，把來自寄存器916d的輸出提供給寄存器916e和增益元件918d，把來自寄存器916e的輸出提供給寄存器916f和增益元件918e，把來自寄存器916f的輸出提供給增益元件918f。在示例實(shí)施例中，濾波器912a內(nèi)的增益元件918a、918b、918c、918d、918e和918f的增益分別為
。類似地，在示例實(shí)施例中，把濾波器912b的增益為
，濾波器912c的增益為[2,-35,33,-10,1,0]。在示例實(shí)施例中，多相濾波器902b中的三個(gè)相應(yīng)的濾波器的增益為[1,-5,-12,-5,1,0]、[-3,0,9,6,0,0]和[6,9,0,-3,0,0]。濾波器912d的示例增益為
，濾波器912e的示例增益為
，濾波器912f的示例增益為
。多相濾波器904b內(nèi)的三個(gè)濾波器的示例增益為
、[1,-5,-12,-5,1,0]和[-3,0,9,6,0,0]?？扇绱藢?shí)現(xiàn)多相濾波器，從而可重新排列和/或組合這些系數(shù)以簡化硬件設(shè)計(jì)。例如，可把[-3,0,9,6,0,0]的濾波器增益實(shí)現(xiàn)為3·[-1,0,3,2,0,0]。在此情況下，可對(duì)相應(yīng)于-1和-2的數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行定標(biāo)和組合，可把獲得的和與相應(yīng)于3的系數(shù)的定標(biāo)數(shù)據(jù)樣本相組合，整個(gè)結(jié)果以3來定標(biāo)。
加法器920b接收來自918a和918b的輸出，把這兩個(gè)信號(hào)相加，并把輸出提供給加法器920c。加法器920c還接收來自增益元件918c的輸出，把這兩個(gè)信號(hào)相加，并把輸出提供給加法器920d。加法器920d還接收來自增益元件918d的輸出，把這兩個(gè)信號(hào)相加，并提供濾波器912a的輸出。把濾波器912a、912b和912c的輸出提供給加法器922a，加法器922a把這三個(gè)信號(hào)相加，以提供多相濾波器902a的輸出。多相濾波器902b與多相濾波器902a相同。除了以多相濾波器904中的“B”寄存器906替換多相濾波器902中的“A”寄存器以外，多相濾波器904與多相濾波器902相同。
多相濾波器902和904分別執(zhí)行圖8中的誤差消除濾波器808和810及帶通濾波器812的大多數(shù)功能。把來自多相濾波器902b和904b的輸出分別提供給增益元件932a和932b。每個(gè)增益元件932以4的示例增益對(duì)各輸出進(jìn)行定標(biāo)，以計(jì)入誤差消除濾波器810的增益。把來自多相濾波器902a的輸出和來自增益元件932a的輸出提供給加法器930a，加法器930a把這兩個(gè)信號(hào)相加。類似地，把來自多相濾波器904a的輸出和來自增益元件932b的輸出提供給加法器930b，加法器930b把這兩個(gè)信號(hào)相加。來自加法器930a和930b的輸出包括來自噪聲消除電路的輸出且相應(yīng)于來自圖8中DEMUX 816的輸出。
參考圖9B，把來自加法器930a的輸出提供給多路復(fù)用器(MUX)936a及以-1的增益對(duì)信號(hào)進(jìn)行定標(biāo)的增益元件934a。把來自增益元件934a的輸出提供給MUX 936a。MUX 936a交替地選擇來自增益元件934a的輸出和來自加法器930a的輸出，并有效地執(zhí)行圖8中的乘法器818a的功能。寄存器916g和倒相器952a提供交替為1和0的序列[1010…]，用它來控制MUX 936a。把來自MUX 936a的輸出提供給低通濾波器908，低通濾波器908實(shí)行圖8中的低通濾波器820的傳遞函數(shù)。在低通濾波器908內(nèi)，把來自MUX 936a的輸出提供給寄存器916e和加法器920e。把來自寄存器916e的輸出提供給寄存器916f和增益元件918e，增益元件918e以增益6對(duì)信號(hào)進(jìn)行定標(biāo)。把來自增益元件918e的輸出提供給加法器920e，加法器920e把兩個(gè)輸入相加并把輸出提供給加法器920f。把來自寄存器916f的輸出提供給加法器920f，加法器920f把兩個(gè)輸入相加并提供I輸出。
把來自加法器930b的輸出提供給多路復(fù)用器(MUX)936b和增益元件934b，增益元件934b以增益-1對(duì)信號(hào)進(jìn)行定標(biāo)。把來自增益元件934b的輸出提供給MUX 936b。MUX 936b交替選擇來自增益元件934b的輸出和來自加法器930b的輸出，并有效地執(zhí)行圖8中的乘法器818b的功能。把來自倒相器952a的交替為1和0的序列[1010…]提供給MUX 954和定序器952b。把定序器952b的輸出提供給MUX 954。MUX 954執(zhí)行圖8中的MUX 824的功能，并根據(jù)頻譜反轉(zhuǎn)控制信號(hào)提供兩個(gè)序列之一來控制MUX 936b。把來自MUX936b的輸出提供給低通濾波器910，低通濾波器810實(shí)行圖8中的低通濾波器822的傳遞函數(shù)。在低通濾波器910內(nèi)，把來自MUX 936b的輸出提供給寄存器916h和加法器920h。也把來自寄存器916h的輸出提供給加法器920h，加法器920h把這兩個(gè)輸入相加并把輸出提供給增益元件938。增益元件938以增益4對(duì)信號(hào)進(jìn)行定標(biāo)并提供Q輸出。
已就利用∑ΔADC的帶通采樣接收機(jī)描述了本發(fā)明。對(duì)于帶通接收機(jī)，相應(yīng)地選擇誤差消除濾波器的傳遞函數(shù)，使用帶通濾波器在正交下變頻前濾除量化噪聲。本發(fā)明還適用于利用∑ΔADC的基帶接收機(jī)。對(duì)于基帶接收機(jī)，修改基帶∑ΔADC的誤差消除濾波器的傳遞函數(shù)，使用低通濾波器來濾除量化噪聲?？蓪?duì)基帶誤差消除濾波器和低通濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積，以類似于以上對(duì)帶通濾波器設(shè)計(jì)所述的方式來產(chǎn)生噪聲消除電路。因而，以上所述用于基帶接收機(jī)的創(chuàng)造性概念的應(yīng)用在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
向熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員提供較佳實(shí)施例的上述描述以制造或運(yùn)用本發(fā)明。對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，對(duì)于這些實(shí)施例的各種變化是顯而易見的，而且可將這里限定的一般原理用于其他實(shí)施例，而不必進(jìn)行創(chuàng)造性勞動(dòng)。于是，本發(fā)明并不局限于這里所示的實(shí)施例，而是根據(jù)與這里揭示的原理和新穎性相一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1．一種噪聲消除電路，其特征在于包括至少一個(gè)帶通抽選器，每個(gè)帶通抽選器包括一用于接收來自模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的信號(hào)的誤差消除濾波器及一連到誤差消除電路的用于對(duì)來自誤差消除濾波器的輸出進(jìn)行濾波的濾波器；以及連到至少一個(gè)帶通抽選器中每一個(gè)的加法器，用于把帶通抽選器的輸出相加。
2．如權(quán)利要求1所述的噪聲消除電路，其特征在于ADC為西格馬德爾塔ADC。
3．如權(quán)利要求2所述的噪聲消除電路，其特征在于ADC為具有兩個(gè)回路的MASH西格馬德爾塔ADC。
4．如權(quán)利要求3所述的噪聲消除電路，其特征在于ADC為的MASH 4-4西格馬德爾塔ADC。
5．如權(quán)利要求1所述的噪聲消除電路，其特征在于把誤差消除濾波器的傳遞函數(shù)與濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生各帶通抽選器的卷積傳遞函數(shù)。
6．如權(quán)利要求1所述的噪聲消除電路，其特征在于濾波器為低通濾波器。
7．如權(quán)利要求1所述的噪聲消除電路，其特征在于濾波器為帶通濾波器。
8．如權(quán)利要求1所述的噪聲消除電路，其特征在于至少一個(gè)帶通抽選器中的每一個(gè)還包括連到濾波器的用于接收和抽選濾波器的輸出的抽選器。
9．如權(quán)利要求8所述的噪聲消除電路，其特征在于抽選器進(jìn)行N抽選一，這里N為正的奇整數(shù)。
10．如權(quán)利要求8所述的噪聲消除電路，其特征在于抽選器進(jìn)行三抽選一。
11．如權(quán)利要求8所述的噪聲消除電路，其特征在于抽選器進(jìn)行五抽選一。
12．如權(quán)利要求8所述的噪聲消除電路，其特征在于濾波器為在來自抽選器的抽選樣本的樣本速率的四分之一處具有零的帶通濾波器。
13．如權(quán)利要求12所述的噪聲消除電路，其特征在于把帶通濾波器設(shè)計(jì)成在mfADC/4N處具有附加的零，這里N為抽選器的抽選因子，m為小于2N且不等于N的正的奇整數(shù)，fADC為ADC的采樣頻率。
14．以多相結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的如權(quán)利要求1所述的噪聲消除電路。
15．一種正交下變頻器，其特征在于包括噪聲消除電路，用于接收來自模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的至少一個(gè)輸出并提供IF樣本；連到噪聲消除電路的至少一個(gè)乘法器，用于接收IF樣本并把IF樣本下變頻到基帶樣本。
16．如權(quán)利要求15所述的正交下變頻器，其特征在于ADC是西格馬德爾塔ADC。
17．如權(quán)利要求15所述的正交下變頻器，其特征在于噪聲消除電路包括至少一個(gè)帶通抽選器，每個(gè)帶通抽選器包括一誤差消除濾波器和一濾波器。
18．如權(quán)利要求17所述的正交下變頻器，其特征在于通過把誤差消除濾波器的傳遞函數(shù)與濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生每個(gè)帶通抽選器的傳遞函數(shù)。
19．如權(quán)利要求17所述的正交下變頻器，其特征在于濾波器為帶通濾波器。
20．如權(quán)利要求17所述的正交下變頻器，其特征在于每個(gè)帶通抽選器還包括一連到濾波器的抽選器。
21．如權(quán)利要求20所述的正交下變頻器，其特征在于抽選器進(jìn)行N抽選一，這里N為正的奇整數(shù)。
22．以多相結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的如權(quán)利要求15所述的正交下變頻器。
23．一種正交下變頻器，其特征在于包括至少一個(gè)帶通抽選器，一個(gè)帶通抽選器用于MASH∑ΔADC的每個(gè)回路，每個(gè)帶通抽選器接收來自相應(yīng)回路的輸出；連到帶通抽選器的加法器，加法器把帶通抽選器的輸出相加以提供IF樣本；以及連到加法器的兩個(gè)乘法器，用于接收IF樣本并把IF樣本下變頻到基帶樣本。
24．如權(quán)利要求23所述的正交下變頻器，其特征在于每個(gè)帶通抽選器包括一誤差消除濾波器和一濾波器。
25．如權(quán)利要求24所述的正交下變頻器，其特征在于通過把誤差消除濾波器的傳遞函數(shù)與濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生每個(gè)帶通抽選器的傳遞函數(shù)。
26．如權(quán)利要求24所述的正交下變頻器，其特征在于濾波器為帶通濾波器。
27．如權(quán)利要求24所述的正交下變頻器，其特征在于每個(gè)帶通抽選器還包括一連到濾波器的抽選器。
28．如權(quán)利要求27所述的正交下變頻器，其特征在于抽選器進(jìn)行N抽選一，這里N為正的奇整數(shù)。
29．如權(quán)利要求23所述的正交下變頻器，其特征在于還包括連到每個(gè)乘法器的低通濾波器，所述低通濾波器對(duì)基帶樣本進(jìn)行濾波以提供基帶輸出。
30．如權(quán)利要求29所述的數(shù)字正交下變頻器，其特征在于低通濾波器的幅度響應(yīng)基本上類似。
31．如權(quán)利要求29所述的數(shù)字正交下變頻器，其特征在于相對(duì)于其余濾波器的延遲來延遲一低通濾波器的延遲響應(yīng)。
32．以多相結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的如權(quán)利要求23所述的正交下變頻器。
全文摘要
與帶通接收機(jī)相結(jié)合來使用噪聲消除電路和正交下變頻器。噪聲消除包括至少一個(gè)帶通抽選器和一加法器。把來自西格馬德爾塔模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器(∑△ADC)的每個(gè)回路的輸出提供給各帶通抽選器。每個(gè)帶通抽選器包括一誤差消除濾波器、一帶通濾波器和一抽選器。把誤差消除濾波器和帶通濾波器的傳遞函數(shù)進(jìn)行卷積,以提供帶通抽選器的傳遞函數(shù)。然后,對(duì)經(jīng)濾波的信號(hào)進(jìn)行N抽選一?？砂袾抽選一裝入帶通抽選器內(nèi),從而帶通抽選器以ADC采樣時(shí)鐘的頻率的1/N進(jìn)行操作。把來自所有帶通抽選器的信號(hào)加起來,并把獲得的IF樣本提供給兩個(gè)乘法器,這兩個(gè)乘法器分別以同相和正交正弦曲線把IF樣本下變頻到I和Q基帶樣本。對(duì)基帶樣本低通濾波,以進(jìn)一步去除量化噪聲和不想要的信號(hào)?？扇绱诉x擇模擬輸入信號(hào)的中心頻率、ADC采樣時(shí)鐘和N抽選一,從而輸入信號(hào)的鏡象頻率出現(xiàn)在0.25f
文檔編號(hào)H04B1/10GK1300467SQ99802052
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期1999年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月9日
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