專利名稱：數(shù)字發(fā)射機(jī)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)射機(jī)，具體地說(shuō)，涉及用于通信的數(shù)字發(fā)射機(jī)。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的數(shù)字無(wú)線系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的上變頻鏈(或者它的重要部分)主要是模擬的，并包括諸如超外差、低中頻(IF)和零IF上變頻技術(shù)等類型。這些技術(shù)通過(guò)高性能數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器固有地從數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換開(kāi)始，一般地由于所涉及的更高頻率的原因。一旦轉(zhuǎn)換到模擬域，模擬濾波器、放大器、混頻器和調(diào)制器(以及可能的其它模擬元件)的不同組合被級(jí)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)從A/D轉(zhuǎn)換器的輸出到感興趣的射頻(RF)帶(發(fā)射RF信號(hào))的上變頻。
同樣地，在接收機(jī)端，傳統(tǒng)的下變頻鏈(或者它的重要部分)主要是模擬的，包括諸如超外差、低IF和零IF下變頻技術(shù)等類型。為了實(shí)現(xiàn)下變頻，利用了模擬濾波器、放大器、混頻器和解調(diào)器(以及可能的其它模擬元件)的不同組合，以實(shí)現(xiàn)從感興趣的RF帶(接收RF信號(hào))到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入的轉(zhuǎn)換。
元件變化、公差以及老化皆影響設(shè)計(jì)要求、成本以及模擬上變頻(發(fā)射機(jī))和下變頻(接收機(jī))鏈的制造能力。因此，存在對(duì)將數(shù)字技術(shù)用于上變頻和下變頻鏈的數(shù)字發(fā)射機(jī)和數(shù)字接收機(jī)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有數(shù)字上變頻器的發(fā)射機(jī)，該數(shù)字上變頻器用于接收具有第一速率的基帶數(shù)字信號(hào)，并將基帶數(shù)字信號(hào)上變頻到具有第二速率的上變頻數(shù)字信號(hào)。電路分離該上變頻數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)并行數(shù)字信號(hào)，并且調(diào)制器調(diào)制并行數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)。數(shù)字-數(shù)字調(diào)制器接收多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)，并產(chǎn)生多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)，所述第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)然后被多路復(fù)用，以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供用于執(zhí)行上段所述功能的部件。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種上變頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行RF發(fā)射的方法。接收具有第一速率的基帶數(shù)字信號(hào)，并將其上變頻到具有第二速率的上變頻數(shù)字信號(hào)。所述上變頻信號(hào)被分成多個(gè)分相(phased)數(shù)字信號(hào)，并調(diào)制該多個(gè)分相數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)，這多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)然后被調(diào)制，以產(chǎn)生多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)。這些信號(hào)被多路復(fù)用以產(chǎn)生并輸出數(shù)字輸出信號(hào)。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例中，提供一種具有發(fā)射機(jī)的無(wú)線通信裝置，該發(fā)射機(jī)包括數(shù)字上變頻器，該數(shù)字上變頻器用于接收具有第一速率的基帶數(shù)字信號(hào)，并將該基帶數(shù)字信號(hào)上變頻到具有第二速率的上變頻數(shù)字信號(hào)。電路分離該上變頻數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)并行數(shù)字信號(hào)，并且調(diào)制器調(diào)制這些并行數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)。數(shù)字-數(shù)字調(diào)制器接收該多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)，并產(chǎn)生多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)，所述多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)然后被多路復(fù)用，以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)。


為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在連同附圖參考以下描述，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的對(duì)象，并且附圖中圖1是先有技術(shù)模擬發(fā)射機(jī)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的例示性數(shù)字發(fā)射機(jī)的框圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一部分?jǐn)?shù)字發(fā)射機(jī)的備選實(shí)施例的框圖；圖3是圖2所示數(shù)字發(fā)射機(jī)的詳細(xì)框圖；圖4圖示用N進(jìn)行的多相內(nèi)插以及圖3的數(shù)字正交調(diào)制器；
圖5是本發(fā)明圖3所示例示性∑-Δ調(diào)制器的詳細(xì)框圖；圖6是先有技術(shù)模擬接收機(jī)的框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的例示性數(shù)字接收機(jī)的框圖；圖8是圖7所示數(shù)字接收機(jī)的詳細(xì)框圖；圖9圖示圖8的數(shù)字正交調(diào)制器以及用N的多相抽選；圖10是圖8所示例示性∑-Δ A/D轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)框圖；以及圖11是例示性無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的框圖，包括結(jié)合了本發(fā)明的發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)的通信裝置。
具體實(shí)施例方式
數(shù)字發(fā)射機(jī)參考圖1，顯示了先有技術(shù)模擬發(fā)射機(jī)100的相關(guān)部分，該類型用于傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)。發(fā)射機(jī)100包括發(fā)射信道化器102，它接收編碼的I和Q數(shù)字基帶信號(hào)輸入。I和Q數(shù)字輸入一般各包括表示具有n位的數(shù)字值或字的采樣(或碼片)流。信道化器102的I和Q輸入的采樣率(或碼片率)根據(jù)所采用的技術(shù)和/或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定(例如CDMA(IS-95)為1.2288Mcps，UMTS為3.84Mcps等等)。
應(yīng)該理解，沒(méi)有顯示或描述用于產(chǎn)生輸入到信道化器102的I和Q數(shù)字信號(hào)的處理、產(chǎn)生和功能性。這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)編碼、插入、轉(zhuǎn)換以及擴(kuò)展(利用正交碼和偽隨機(jī)(PN碼))進(jìn)行處理，以產(chǎn)生I和Q數(shù)字基帶信號(hào)(常常稱為特定采樣率下的采樣)。
應(yīng)該理解，本發(fā)明中使用的調(diào)制和/或編碼方案不局限于正交(I和Q)調(diào)制或者編碼，通過(guò)對(duì)本發(fā)明的修改，可以利用其它調(diào)制或編碼技術(shù)。此外，I和Q信號(hào)可涉及單個(gè)載波或多個(gè)(1到N)載波。發(fā)射信道化器102接收I和Q數(shù)字采樣形式的基帶信息(每個(gè)采樣具有n位)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)諧、組合以及上變頻，以得到更高的采樣頻率(或者速率)，通常是碼片頻率的三十二倍(32Fc)。信道化器102還可在脈沖成形、功率控制以及峰值功率減少等等方面對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。來(lái)自信道化器102的I和Q數(shù)字信號(hào)輸出被輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器104，以產(chǎn)生I和Q模擬信號(hào)。在輸入到模擬正交調(diào)制器108之前，I和Q模擬信號(hào)通過(guò)I/Q調(diào)整塊106進(jìn)行處理，該調(diào)整塊106執(zhí)行濾波功能，以移去由數(shù)-模變換過(guò)程所引起的任何不希望的信號(hào)圖像和/或疵點(diǎn)。
模擬正交調(diào)制器108接收I和Q模擬信號(hào)，并利用它們調(diào)制從本機(jī)振蕩器(LO)110產(chǎn)生的RF載波信號(hào)(同相載波和正交載波(90度異相)，以輸出組合和調(diào)制的RF載波信號(hào)。RF載波頻率根據(jù)由技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和/或分配的頻譜指定的期望載波頻率來(lái)確定(例如大約850MHz(IS-95)、1.9GHz(PCS)、2.1GHz(UMTS)等的范圍)。
從正交調(diào)制器108輸出的調(diào)制RF載波還用模擬放大器/衰減/濾波器單元112處理，該單元112可包括所需的放大、衰減和濾波功能(未詳細(xì)顯示)。來(lái)自模擬單元112的輸出被輸入到帶通濾波器114，該帶通濾波器114消去所考慮的RF帶(多載波發(fā)射機(jī)的RF載波帶寬或者分配帶寬)之外的任何寄生信號(hào)。前置放大器116放大帶通濾波調(diào)制的RF載波信號(hào)，以便輸入到功率放大器118并最終輸出到發(fā)射天線(未顯示)。
參考圖2，顯示了根據(jù)本發(fā)明的例示性數(shù)字發(fā)射機(jī)200的框圖。數(shù)字發(fā)射機(jī)200包括發(fā)射信道化器202，它與圖1的先有技術(shù)模擬發(fā)射機(jī)100中所示的發(fā)射信道化器102相同或者類似。I和Q數(shù)字信號(hào)可以是與單個(gè)通信信道(或者單個(gè)用戶，例如從無(wú)線用戶手機(jī)發(fā)射的通信信號(hào))、一組通信信道(或者多個(gè)用戶，例如從基站或者多個(gè)用戶或數(shù)據(jù)通道發(fā)射的通信信號(hào))有關(guān)的那些。此外，本發(fā)明的發(fā)射機(jī)200可支持單個(gè)或者多個(gè)載波以及多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該理解，術(shù)語(yǔ)“數(shù)字基帶信號(hào)”可指的是信道化器202的輸入和/或信道化器202的輸出(以及獲得調(diào)制中頻(IF)信號(hào)之前的上變頻和調(diào)制過(guò)程中的任何中間數(shù)字信號(hào))。因此，應(yīng)該理解，數(shù)字上變頻器(如下所述)還可包括信道化器202。
發(fā)射信道化器202的I和Q數(shù)字輸出是數(shù)字上變頻器204的輸入，該數(shù)字上變頻器204的輸出(調(diào)制數(shù)字IF信號(hào))輸入到數(shù)字(數(shù)字-數(shù)字)∑-Δ調(diào)制器206。數(shù)字∑-Δ調(diào)制器206的輸出被輸入到高速數(shù)字多路復(fù)用器208。本機(jī)振蕩器(LO)210產(chǎn)生期望頻率的本機(jī)振蕩器或時(shí)鐘信號(hào)(通常為多個(gè)載波頻率)，以多路復(fù)用輸入到多路復(fù)用器208的信號(hào)。多路復(fù)用器208的輸出是單個(gè)位流輸出，該位流通過(guò)帶通濾波器212濾波，帶通濾波器212將位流轉(zhuǎn)換為模擬格式，并進(jìn)一步處理該信號(hào)(如下所述)。然后，輸出信號(hào)輸入到功率放大器214，并被傳送到天線(未顯示)進(jìn)行發(fā)射。
參考圖2A，顯示根據(jù)本發(fā)明的一部分?jǐn)?shù)字發(fā)射機(jī)200的備選實(shí)施例的框圖。在此實(shí)施例中，多路復(fù)用器208的輸出是單個(gè)位流輸出，該位流輸出被輸入到開(kāi)關(guān)放大器220，開(kāi)關(guān)放大器220的輸出通過(guò)帶通濾波器222濾波。從帶通濾波器輸出的信號(hào)然后被傳送到天線(未顯示)進(jìn)行發(fā)射。可以利用其它實(shí)施例，并且本發(fā)明不限于圖2和2A所示的信號(hào)傳輸、濾波和功率放大(即對(duì)數(shù)字多路復(fù)用器208的輸出的隨后處理)的結(jié)構(gòu)和方法。應(yīng)該理解，雖然多路復(fù)用器208的輸出被描述為單個(gè)位流輸出，但是，備選地，它可以是多位輸出和/或多個(gè)位流。信號(hào)配置也可應(yīng)用于開(kāi)關(guān)放大器220的輸出。
一般地說(shuō)，通過(guò)在本發(fā)明中利用多速率信號(hào)處理技術(shù)，數(shù)字基帶信號(hào)可有效地向上采樣(或上變頻)到大于N相中期望載波頻率的采樣率(例如多相濾波器，其中各相在4/n倍的載波頻率(或目標(biāo)采樣率)除以N下操作)。在如下所述的數(shù)字發(fā)射機(jī)的例示性實(shí)施例中，采樣率是期望載波頻率的四倍。本發(fā)明的一個(gè)例示性實(shí)施例將在下文中利用一個(gè)實(shí)例有利地描述，其中載波頻率是2.1GHz，采樣率是8.4Gsamples/秒，N＝32，因此各相N將在262.5Msamples/秒下操作。應(yīng)該理解，其它實(shí)例、變化以及實(shí)施例是可能的。一旦產(chǎn)生N相(I和Q)，則編程到等于期望載波頻率的中心頻率的多相數(shù)字正交調(diào)制器調(diào)制該信號(hào)。
當(dāng)目標(biāo)載波頻率＝n*采樣率/4時(shí)，數(shù)字正交調(diào)制器的功能性可以用相對(duì)簡(jiǎn)單的元件、單元或部件(比如多路復(fù)用器、反相器和控制邏輯(未顯示)、硬件或軟件)獲得。在上述等式中，n是整數(shù)，并最好是奇數(shù)。在以下將更詳細(xì)描述的實(shí)例中，其中n＝1，如果N可被4除盡，則正交調(diào)制器可以無(wú)需另外的硬件而實(shí)施，并且其功能性可通過(guò)修改(用N個(gè)單元多相內(nèi)插的)多相濾波器系數(shù)獲得。
下一級(jí)是數(shù)字-數(shù)字∑-Δ調(diào)制器，它將多位多相輸出轉(zhuǎn)換為一組噪聲成形的單比特輸出。高速數(shù)字多路復(fù)用器將N個(gè)并行位流轉(zhuǎn)換為速率為N倍輸入采樣率(或四倍期望載波頻率)的單個(gè)位流。此信號(hào)施加于RF帶通模擬重構(gòu)濾波器(比如RF表面聲波(SAW)濾波器)，以選擇期望載波頻率下的圖像，并移去采樣圖像和∑-Δ調(diào)制器成形噪聲。然后，將信號(hào)施加到功率放大器。應(yīng)該理解，帶通濾波器可選地放在開(kāi)關(guān)放大器之后(如圖2A所示)，以實(shí)現(xiàn)更高的效率級(jí)。應(yīng)該理解，雖然調(diào)制器和多路復(fù)用器的輸出被描述為單個(gè)位輸出和單個(gè)位流，但是，備選地，它們可以是多位輸出和/或多個(gè)位流。
多速率數(shù)字信號(hào)處理涉及采樣率的改變，作為信號(hào)處理的一部分。將信號(hào)從給出的采樣率改變到不同的采樣率稱為采樣率轉(zhuǎn)換?！岸嗨俾省毙盘?hào)處理中的基本操作是抽選(降低采樣率)、內(nèi)插(增大采樣率)或者再采樣(抽選和內(nèi)插的組合，以通過(guò)一個(gè)分?jǐn)?shù)值比如4/5或者1.5來(lái)改變采樣率)。抽選通常涉及低通濾波(FIR或IIR濾波器)，后面是向下采樣，而內(nèi)插通常涉及向上采樣(稱為“零填充”)，后面是低通濾波(FIR濾波器)。多速率信號(hào)處理和這些操作是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。
現(xiàn)在參考圖3，顯示了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字發(fā)射機(jī)200的更詳細(xì)框圖。數(shù)字發(fā)射機(jī)200包括發(fā)射信道化器202(如上所述)。信道化器202的輸出包括采樣率或頻率為碼片頻率(fc)倍數(shù)的I和Q數(shù)字信號(hào)(各采樣具有一個(gè)或多個(gè)位)，并且在此特定實(shí)施例中，該速率或頻率是碼片頻率的32倍(例如，如果利用IS-95下的CDMA調(diào)制，則碼片頻率將為1.2288Msps，并且發(fā)射信道化器202的輸出將為39.3216Msps)。
速率改變單元300將信道化器202的I和Q數(shù)字信號(hào)輸出的采樣率改變?yōu)槭亲罱K采樣率的約數(shù)的速率(在該例示性實(shí)施例中目標(biāo)采樣率是8.4Gsps)。I和Q數(shù)字信號(hào)(131.25Msps)輸入到復(fù)合信道調(diào)諧器302。復(fù)合信道調(diào)諧器302將載波按需要放置在特定帶的某一子帶內(nèi)。在與數(shù)字-數(shù)字∑-Δ調(diào)制器的足夠帶寬組合時(shí)，復(fù)合調(diào)諧器302允許在一個(gè)頻帶內(nèi)的完全數(shù)字調(diào)諧。應(yīng)該理解，調(diào)諧器302是可選的，并可以或者可能不包含在本發(fā)明的發(fā)射機(jī)200之中。如果未包括在內(nèi)，則可調(diào)的LO和另外的濾波器可能是合乎需要的。I和Q數(shù)字信號(hào)然后輸入到內(nèi)插器(用因子2)304，該內(nèi)插器304將I和Q數(shù)字信號(hào)的采樣率從131.25Msps增加(上變頻)到262.5Msps。
I和Q信號(hào)(在262.5Msps)由多相內(nèi)插器306收到，多相內(nèi)插器306將I和Q數(shù)字信號(hào)中的每個(gè)信號(hào)分為N相，其中各相在與輸入信號(hào)相同的頻率或者速率下操作。在此例示性實(shí)施例中，多相內(nèi)插器306用因子32(N＝32)內(nèi)插，從而產(chǎn)生32對(duì)(I和Q數(shù)字信號(hào))，稱為相或者濾波相。它有效地用作因子為32的內(nèi)插器。應(yīng)該理解，可以利用不同的調(diào)制技術(shù)，使得各相可存在一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。
在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插器(即非多相)中，對(duì)輸入信號(hào)(低采樣率)進(jìn)行向上采樣(通常用零填充)，然后是內(nèi)插濾波器(在更高的采樣率)。這樣，發(fā)生在更高速率的濾波是計(jì)算密集的。通常，采用的濾波器是數(shù)字有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器(可以用數(shù)字無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器，但是較常見(jiàn)的是用FIR濾波器)。數(shù)字FIR(以及IIR)濾波器和方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。
為了降低標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插器的重要處理要求，設(shè)計(jì)者常常利用被稱為多相分解的技術(shù)。多相分解后面的基本思想是，將在高采樣率下操作的濾波器劃分為在較低采樣率下操作的多個(gè)較小濾波器。各個(gè)較小濾波器稱為“子濾波器”或者“濾波器相”。各子濾波器僅利用高采樣率濾波器的系數(shù)的子集(這種分解也應(yīng)用于抽選)。
一般地說(shuō)，多相內(nèi)插結(jié)構(gòu)包括將單個(gè)輸入劃分為L(zhǎng)相(其中L是內(nèi)插因子)。利用從原始總濾波器得到的L個(gè)不同的“子濾波器”或者“濾波器相”對(duì)L個(gè)輸入進(jìn)行濾波。總FIR濾波器的抽頭總數(shù)T通常應(yīng)該是L的倍數(shù)，并且一般地每個(gè)子濾波器的抽頭數(shù)是三個(gè)或更多個(gè)。但是，任何數(shù)量的抽頭都可用于提供期望的濾波函數(shù)。各子濾波器的系數(shù)通過(guò)跳過(guò)每第L個(gè)系數(shù)來(lái)確定，從系數(shù)0開(kāi)始一直到L-1。在標(biāo)準(zhǔn)多相內(nèi)插器中，組成的L相輸出被再組合，以產(chǎn)生更高采樣率(輸入采樣率的L倍)的輸出。
本發(fā)明的多相內(nèi)插器306不同于標(biāo)準(zhǔn)多相內(nèi)插器之處在于不重新組合組成的I和Q相。各相保持為分離的并行路徑，用作到多相正交調(diào)制器308的輸入。此方法允許利用較低的采樣率直到最終輸出功能，并允許更有效地實(shí)現(xiàn)該功能。
正交調(diào)制器308轉(zhuǎn)換(調(diào)制和組合)I和Q信號(hào)(N相中的每一相，在例示性實(shí)施例中，N對(duì)應(yīng)于L)，以得到一個(gè)或多個(gè)調(diào)制中頻(IF)信號(hào)。在標(biāo)準(zhǔn)方法中，正交振蕩器信號(hào)輸出(未顯示)用來(lái)使同相(I)和正交相(Q)信號(hào)相乘，以產(chǎn)生調(diào)制IF信號(hào)。在數(shù)字域，如果選擇IF和振蕩器信號(hào)之間的關(guān)系使得目標(biāo)載波頻率＝nFs/4，其中n是奇數(shù)，則振蕩器信號(hào)的采樣僅表示三態(tài)1、0、-1之一。換句話說(shuō)，如果選擇正弦波(同相)和余弦波(正交)的采樣為該正弦和余弦波頻率的四倍，則將僅存在這三個(gè)不同的值。此技術(shù)是本領(lǐng)域已知的，并降低了數(shù)字正交調(diào)制器的復(fù)雜性。得到的正弦(或者余弦)波的采樣流以4為周期重復(fù)，例如0、1、0、-1、0、1、0、-1、0、1、0，、-1等等。
通過(guò)選擇子濾波器數(shù)N是4相的倍數(shù)(例如4、8、16、32等)的多相濾波器，則來(lái)自數(shù)字正交調(diào)制器308的采樣將具有給定相下的相同乘數(shù)。例如，僅給出第一個(gè)4相，正弦波采樣是相00，0，0，0，0，...
相11，1，1，1，1，...
相20，0，0，0，0，...
相3-1，-1，-1，-1，-1，...
并且余弦波采樣是相01，1，1，1，1，...
相10，0，0，0，0，...
相2-1，-1，-1，-1，-1，...
相30，0，0，0，0，...
將目標(biāo)載波頻率＝nFs/4采樣的正交調(diào)制器映射到相位濾波器中有效地引起I或者Q分支變成零(對(duì)于那個(gè)特定對(duì))，并由此I/Q信號(hào)轉(zhuǎn)換成為單個(gè)流的調(diào)制IF數(shù)據(jù)。應(yīng)該理解，對(duì)于上面顯示的4相，各相的調(diào)制IF信號(hào)將分別為+I、+Q、-I、-Q。所以，數(shù)字正交調(diào)制器308可以通過(guò)改變子濾波器的濾波系數(shù)僅利用多相內(nèi)插器306(即多相濾波器)的子濾波器或?yàn)V波器相來(lái)構(gòu)造。利用此方法降低或者消除了實(shí)施本發(fā)明的數(shù)字正交調(diào)制器308所需的任何物理單元或功能(而不是修改子濾波器的系數(shù)或者丟棄某些信號(hào)流)。
現(xiàn)在參考圖4，更詳細(xì)地圖示了圖3所示的多相內(nèi)插器306和數(shù)字正交調(diào)制器308的組合，實(shí)質(zhì)上圖示了多相濾波器。I和Q數(shù)字基帶信號(hào)400輸入到具有N個(gè)子濾波器或者濾波器相的多相濾波器，用標(biāo)號(hào)402到464標(biāo)識(shí)，其中子濾波器408到462未顯示。在所示例示性實(shí)施例中，N＝32，因此如圖所示，存在32個(gè)子濾波器。不像標(biāo)準(zhǔn)多相內(nèi)插器，本發(fā)明的多相內(nèi)插器306沒(méi)有重新組合子濾波器402-464的輸出。
各子濾波器402-464具有特定的傳遞函數(shù)Ri(z)。傳遞函數(shù)取決于總的數(shù)字FIR多相濾波器(此濾波器還可以是IIR或者其它類型濾波器，只是FIR更加普遍)的系數(shù)和結(jié)構(gòu)。例如，假定總的數(shù)字FIR多相濾波器(內(nèi)插器)設(shè)計(jì)有256個(gè)抽頭，則每個(gè)子濾波器將具有8個(gè)系數(shù)(256的每第N個(gè)系數(shù))。所以，對(duì)于N(32)個(gè)路徑(I和Q)中的每一個(gè)，每個(gè)子濾波器在其各自的路徑中將其各自的系數(shù)應(yīng)用到8個(gè)連續(xù)的采樣。如上所述，正交調(diào)制器308可以通過(guò)修改子濾波器402-464的系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在再參考圖3，內(nèi)插器306和正交調(diào)制器308的組合的輸出包括在輸入采樣率下的N個(gè)輸出(即32個(gè)輸出，每個(gè)輸出的采樣率為262.5Msps)。這些輸出被輸入到數(shù)字-數(shù)字∑-Δ調(diào)制器310。在一個(gè)實(shí)施例中，∑-Δ調(diào)制器310構(gòu)造或者配置為具有多個(gè)輸入/輸出的單個(gè)單元。應(yīng)該理解，∑-Δ調(diào)制器310可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員用所需的不同配置或者結(jié)構(gòu)構(gòu)造。在例示性實(shí)施例中，∑-Δ調(diào)制器310包括一組或多個(gè)∑-Δ調(diào)制器311，如所示，其中每個(gè)調(diào)制器311接收和處理一個(gè)采樣流。如較早所述，并應(yīng)該理解，每個(gè)采樣是具有n個(gè)位的數(shù)字字。對(duì)n位(多位)輸入采樣進(jìn)行∑-Δ調(diào)制，并將其轉(zhuǎn)換為單個(gè)位輸出(每個(gè)輸出在262.5Msps的采樣率下操作)。如較早所述，調(diào)制器311(或者310)的輸出也可以是多位的。
∑-Δ調(diào)制器主要用于A/D和D/A轉(zhuǎn)換器中，并在應(yīng)用量化操作時(shí)，提供獲得改進(jìn)的帶內(nèi)信噪比性能的手段?！?Δ結(jié)構(gòu)有效地整形所得到的量化噪聲。對(duì)于∑-Δ轉(zhuǎn)換器的一般概述，參見(jiàn)Aziz，Pervez M.等人的“∑-Δ轉(zhuǎn)換器概述(An overview of Sigma-Delta converter)”(IEEE Signal Processing Magazine，January 1996，pp.61-84)，該文章通過(guò)引用結(jié)合于本文中。
數(shù)字-數(shù)字∑-Δ調(diào)制器310(或者調(diào)制器311)組合或者操作，以有效地形成“N路徑”∑-Δ調(diào)制器。N路徑調(diào)制器包括并行操作的N個(gè)相同的內(nèi)部∑-Δ調(diào)制器。在這種調(diào)制器中，到每個(gè)內(nèi)部∑-Δ調(diào)制器的輸入和輸出被多路分解/多路復(fù)用，使得總體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在每一內(nèi)部轉(zhuǎn)換器的N倍操作速率下操作的單個(gè)∑-Δ調(diào)制器。在本發(fā)明中，輸入數(shù)據(jù)流已經(jīng)有效地通過(guò)內(nèi)插器306的多相濾波器進(jìn)行多路分解。此方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于在高操作速率(Fs)下，實(shí)現(xiàn)在降低的操作速率(Fs/N)下工作的多個(gè)內(nèi)部∑-Δ調(diào)制器比實(shí)現(xiàn)在高速率(Fs)下操作的單個(gè)調(diào)制器更實(shí)際。
N路配置的∑-Δ調(diào)制器的一個(gè)重要特征是噪聲整形響應(yīng)。此響應(yīng)包括內(nèi)部(以及相同的)∑-Δ調(diào)制器的噪聲整形響應(yīng)的N個(gè)“圖像”。例如，如果N＝4并且輸入速率是25MHz而輸出速率是100MHz，則將在0、25、50、75和100MHz位置的頻域中有噪聲整形“凹口”(假定低通調(diào)制器)。數(shù)目N還對(duì)應(yīng)于或者等同于出現(xiàn)在總調(diào)制器響應(yīng)中的圖像的數(shù)目(和有效地凹口的數(shù)目)。通過(guò)設(shè)計(jì)，噪聲在這些凹口位置中抑制最大。因此，對(duì)于給定的采樣率(Fs)，選擇N使得凹口位于所考慮的信號(hào)存在的頻帶中?！?Δ調(diào)制器有效地整形所考慮的RF帶(即載波頻率)之外得到的量化噪聲。
在例示性實(shí)施例中，采樣率(載波頻率是2.1GHz)是8.4Gsps，并且N＝32，導(dǎo)致凹口位置在262.5MHz的倍數(shù)處(例如0、262.5、525、...、2100、...、8400MHz)。
現(xiàn)在參考圖5，圖示本發(fā)明圖3所示的例示性單個(gè)數(shù)字-數(shù)字∑-Δ調(diào)制器311的詳細(xì)框圖。每個(gè)∑-Δ調(diào)制器311包括求和電路500、量化器502、求差電路504和具有傳遞函數(shù)H(z)的濾波電路506。求和電路500對(duì)調(diào)制IF輸入信號(hào)(具有N位的數(shù)字字形式)和由求差電路504產(chǎn)生的IF調(diào)制輸入信號(hào)與量化器502的輸出信號(hào)之間的差信號(hào)的延遲型式(濾波電路506)求和。在例示性實(shí)施例中，數(shù)字-數(shù)字∑-Δ調(diào)制器311接收多位輸入信號(hào)，并且最高有效位(MSB)將其與反饋的單比特輸出對(duì)齊。
現(xiàn)在再參考圖2、2A和3，各數(shù)字-數(shù)字∑-Δ調(diào)制器311的單比特輸出被輸入到高速數(shù)字多路復(fù)用器208，它將N個(gè)并行位流轉(zhuǎn)換為采樣率是每個(gè)并行流N倍的單個(gè)位流。在例示性實(shí)施例中，單個(gè)位流速率將是8.4Gsps(即，期望載波頻率2.1GHz的4倍)。該信號(hào)然后被施加到模擬RF帶通重構(gòu)濾波器212(比如SAW濾波器)，以傳遞期望載波頻率的圖像/信號(hào)，從而去除∑-Δ整形噪聲和所考慮的RF帶(即期望載波頻率)之外的任何信號(hào)/圖像。然后，濾波的信號(hào)輸入到標(biāo)準(zhǔn)功率放大器214以便發(fā)射(到天線(未顯示))?；蛘?，可以利用圖2A所示的配置。
應(yīng)該理解，本機(jī)振蕩器210用來(lái)連續(xù)地選擇各相(N＝32)，以產(chǎn)生8.4數(shù)據(jù)流。因此，將利用在8.4GHz的頻率工作的模擬本機(jī)振蕩器210。實(shí)現(xiàn)到多路復(fù)用器208的控制信號(hào)的一種方式是，用LO信號(hào)驅(qū)動(dòng)一個(gè)5位計(jì)數(shù)器，并將5位計(jì)數(shù)器的輸出施加到多路復(fù)用器控制(5個(gè)多路復(fù)用輸入控制信號(hào))。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)提供如下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)將來(lái)自每一并行路徑的多個(gè)并行數(shù)據(jù)流組合成單個(gè)輸出數(shù)據(jù)流，最后的多路復(fù)用器208在高采樣率(Fs)下工作。發(fā)射機(jī)200的所有其它數(shù)字單元(處理導(dǎo)致輸入到多路復(fù)用器的信號(hào))可在較低速率下工作。
應(yīng)該理解，例示性實(shí)施例的∑-Δ調(diào)制器311將多位輸入轉(zhuǎn)換為單位輸出。這個(gè)單位輸出流(來(lái)自多路復(fù)用器208)通過(guò)利用模擬帶通重構(gòu)濾波器212來(lái)驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)的功率放大器。圖2A所示的備選實(shí)施例包括開(kāi)關(guān)類型放大器，該放大器直接由單位輸出流驅(qū)動(dòng)(在放大器之后具有一個(gè)模擬濾波器)。在另一個(gè)實(shí)施例中(未顯示)，∑-Δ調(diào)制器輸出是多級(jí)的，并用來(lái)驅(qū)動(dòng)多相開(kāi)關(guān)功率放大器(其中多級(jí)輸出被解碼，以形成各個(gè)組成的相的開(kāi)關(guān)波形)。
數(shù)字接收機(jī)參考圖6，顯示了先有技術(shù)模擬接收機(jī)600的相關(guān)部分，其類型用于傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)。接收機(jī)600接收接收機(jī)天線(未顯示)上的RF信號(hào)，用于輸入到低噪聲放大器(LNA)602。放大的RF信號(hào)由附圖標(biāo)記604和606標(biāo)識(shí)的部件濾波、衰減并再次放大。RF信號(hào)的頻率根據(jù)由技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和/或分配頻譜指定的期望載波頻率來(lái)確定(例如大約850MHz(IS-95)、1.9GHz(PCS)、2.1GHz(UMTS)等的范圍)。
模擬正交解調(diào)器608接收RF信號(hào)，并利用從本機(jī)振蕩器(LO)609產(chǎn)生的同相和正交載波信號(hào)對(duì)該RF信號(hào)解調(diào)。應(yīng)該理解，本發(fā)明中利用的解調(diào)和/或解碼方案不局限于正交(I和Q)解調(diào)或者解碼，并可以修改本發(fā)明以利用其它解調(diào)或者解碼技術(shù)。此外，I和Q信號(hào)可以涉及單個(gè)載波或者多個(gè)(1到N)載波。
解調(diào)的I和Q模擬信號(hào)隨后由低通濾波器610、放大器612、可調(diào)諧低通濾波器614(功能為選擇一個(gè)或多個(gè)載波)和/或低通濾波器616進(jìn)行處理。解調(diào)的I和Q模擬信號(hào)輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器618，以產(chǎn)生I和Q數(shù)字信號(hào)。I和Q數(shù)字輸出信號(hào)一般各包括表示具有n位的數(shù)字值或數(shù)字字的采樣流。就此，I和Q數(shù)字信號(hào)一般在通常是32倍碼片頻率(32Fc)的采樣頻率(或者速率)下工作。可以期望和/或利用A/D轉(zhuǎn)換器618的I和Q信號(hào)輸出的不同頻率或者速率。
解調(diào)的I和Q數(shù)字信號(hào)(速率比碼片速率或者頻率高)被輸入到接收信道化器620。接收信道化器620進(jìn)一步下變頻以及濾波/選擇I和Q信號(hào)，以產(chǎn)生I和Q數(shù)字基帶信號(hào)的單獨(dú)信道(或載波)。接收信道化器620的I和Q輸出的采樣率(或者碼片速率或頻率)一般根據(jù)所采用的技術(shù)和/或標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定(例如CDMA(IS-95)為1.2288Mcps，UMTS為3.84Mcps或者它們的倍數(shù)等等)。一般地說(shuō)，接收信道化器102接收I和Q數(shù)字采樣(每個(gè)采樣具有n個(gè)位)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)諧、下變頻和分離，以得到較低的采樣頻率(或者速率)，該較低的采樣頻率通常等于碼片速率或者碼片頻率(Fc)的倍數(shù)。接收信道化器620還可處理信號(hào)以量度功率或者引入噪聲。
應(yīng)該理解，沒(méi)有顯示或者描述用于進(jìn)一步處理和從輸出自接收信道化器620的I和Q數(shù)字信號(hào)中恢復(fù)接收的數(shù)據(jù)的處理、產(chǎn)生和功能性。這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)解擴(kuò)(利用正交碼和偽隨機(jī)(PN碼))、解內(nèi)插以及解碼進(jìn)行進(jìn)一步處理，以產(chǎn)生接收的數(shù)據(jù)。
參考圖7，顯示了根據(jù)本發(fā)明的例示性數(shù)字接收機(jī)700的框圖。數(shù)字接收機(jī)700包括接收信道化器712，它與圖6的先有技術(shù)模擬接收機(jī)600中所示的接收信道化器620相同或者類似。I和Q數(shù)字信號(hào)(或者其它類型的信號(hào)，取決于使用的調(diào)制方案)可以是與單通信信道(或單用戶，例如從無(wú)線用戶手機(jī)發(fā)送的通信信號(hào))、一組通信信道(或多用戶，例如從基站發(fā)射的通信信號(hào)、或者多用戶或數(shù)據(jù)信道)有關(guān)的那些。此外，本發(fā)明的接收機(jī)700可支持單個(gè)或多個(gè)載波以及多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)該理解，術(shù)語(yǔ)“數(shù)字基帶信號(hào)”可指的是來(lái)自信道化器712的輸出和/或到信道化器712的輸入(以及對(duì)中頻(IF)信號(hào)解調(diào)之后的下變頻過(guò)程中的任何中間數(shù)字信號(hào))。因此，應(yīng)該理解，數(shù)字下變頻器(如下所述)還可包括信道化器712。
用作接收信道化器712的輸入的I和Q數(shù)字信號(hào)是數(shù)字下變頻器710的輸出，數(shù)字下變頻器710的輸入是模數(shù)(A/D)∑-Δ轉(zhuǎn)換器708的輸出。A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器708的輸入由分相采樣保持電路706產(chǎn)生。本機(jī)振蕩器(LO)704產(chǎn)生在期望頻率(通常是期望載波頻率的倍數(shù))下操作的本地時(shí)鐘信號(hào)，以提供分相采樣保持電路706的控制與定時(shí)，從而進(jìn)一步處理輸入RF信號(hào)。分相采樣保持電路706的輸入是單個(gè)(放大的)RF信號(hào)，該信號(hào)由帶通濾波器702進(jìn)行濾波。放大的RF信號(hào)由已從天線(未顯示)接收了RF信號(hào)的低噪聲放大器(LNA)701產(chǎn)生。
通過(guò)在本發(fā)明中利用多速率信號(hào)處理技術(shù)，接收的RF信號(hào)可以通過(guò)將信號(hào)劃分為N相而有效地?cái)?shù)字化和向下采樣(或者下變頻)到IF和基帶。在如下所述接收機(jī)的例示性實(shí)施例中，輸入采樣率是(接收的RF信號(hào)的)期望載波頻率的4/3，并且并行分支采樣率是輸入采樣率的八分之一。本發(fā)明的一個(gè)例示性實(shí)施例將在下文中利用一個(gè)實(shí)例有利地描述，其中采樣率是2.8Gsps，N＝8，并且因而各相N將在350Gsps下操作。應(yīng)該理解，其它實(shí)例、變化以及實(shí)施例是可能的。一旦產(chǎn)生N相，則編程到等于期望載波頻率的中心頻率的多相數(shù)字正交解調(diào)器將信號(hào)解調(diào)為各自I和Q分量信號(hào)。
當(dāng)目標(biāo)載波頻率＝n*采樣率/4時(shí)，數(shù)字解調(diào)器的功能性可用相對(duì)簡(jiǎn)單的元件、單元或部件(未顯示，硬件或軟件)實(shí)現(xiàn)。在以下將更全面描述的實(shí)例中，其中n＝3，如果N可被4除盡，則正交解調(diào)器可以不用另外的硬件就能實(shí)現(xiàn)，并且它的功能性可以通過(guò)修改(用N個(gè)單元多相抽選的)多相濾波器系數(shù)而獲得。
在前的級(jí)或單元是A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器708，它將分相的輸入轉(zhuǎn)換為一組多位輸出(即，多相轉(zhuǎn)換)。多相A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換將信號(hào)數(shù)字化為多個(gè)帶或者相(在此實(shí)例中，N＝8)。應(yīng)該理解，數(shù)字化可引起混疊，因此可能有利的是，在A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器708的輸入之前包括RF帶通濾波器(比如SAW類型濾波器)。在數(shù)字化之后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理，以執(zhí)行解調(diào)、抽選以及濾波、信道調(diào)諧、速率變換等。
現(xiàn)在參考圖8，顯示了根據(jù)本發(fā)明的例示性數(shù)字接收機(jī)700的更詳細(xì)框圖。數(shù)字接收機(jī)700包括接收信道化器712(如上所述)。信道化器712的輸入包括采樣速率或者頻率為碼片頻率(fc)倍數(shù)的I和Q數(shù)字信號(hào)(各采樣具有N位)，并在此特定實(shí)施例中，該速率或者頻率是碼片頻率的32倍(例如，如果在IS-95下利用CDMA調(diào)制，則碼片頻率將為1.2288Msps，并且接收信道化器712的輸入將為39.3216Msps)。
速率改變單元810改變輸入到速率改變單元810的I和Q數(shù)字信號(hào)的采樣率，以產(chǎn)生速率為碼片頻率或速率32倍的輸出(到信道化器712)。輸入到速率改變單元810的I和Q數(shù)字信號(hào)的頻率或速率是目標(biāo)采樣速率或頻率的約數(shù)(在本例示性實(shí)施例中目標(biāo)采樣率是2.8Gsps)。從復(fù)合信道調(diào)諧器808接收I和Q數(shù)字信號(hào)(顯示在43.75Msps)。復(fù)合信道調(diào)諧器808將期望載波按需要放置在特定帶的某一子帶內(nèi)。在與足夠帶寬的A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器組合時(shí)，復(fù)合調(diào)諧器808允許帶內(nèi)的完全數(shù)字調(diào)諧。應(yīng)該理解，調(diào)諧器808是可選的，并可以或者可能不包括在本發(fā)明的接收機(jī)700之中。調(diào)諧器808收到的I和Q數(shù)字信號(hào)由抽選器806(用因子8)產(chǎn)生，抽選器806將I和Q數(shù)字信號(hào)的采樣率從350Msps減少(下變頻)到43.75Msps。
從多相抽選器804接收輸入到抽選器806的I和Q信號(hào)(在350Msps)，多相抽選器804將I和Q數(shù)字信號(hào)的N相組合為單個(gè)I和Q數(shù)字信號(hào)。多相抽選器804利用分解技術(shù)(如上所述)。抽選器804的各輸入相在相同頻率或速率下操作，作為到抽選器804的輸出信號(hào)。在此例示性實(shí)施例中，多相抽選器804用因子8(N＝8)進(jìn)行抽選，從而接收8對(duì)(I和Q數(shù)字信號(hào))，每對(duì)稱為一相。它有效地用作因子為8的抽選器。應(yīng)該理解，可以利用不同的調(diào)制技術(shù)使得各相可存在一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。
在標(biāo)準(zhǔn)抽選器中(即，非多相)，對(duì)輸入信號(hào)(高采樣率)濾波(在更高的采樣率濾波)，然后進(jìn)行向下采樣。這樣，發(fā)生在較高速率的濾波是計(jì)算密集的。一般使用FIR和/或IIR數(shù)字濾波器，其中FIR濾波器最常用。數(shù)字FIR(以及IIR)濾波器和方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。
如上所述，多相技術(shù)將在高采樣率下操作的濾波器分割為在較低采樣率下操作的多個(gè)較小濾波器。多相抽選結(jié)構(gòu)包括組合來(lái)自M個(gè)時(shí)間延遲相(其中M是抽選因子)的輸入信號(hào)(的已經(jīng)分割的輸入信號(hào))。
各時(shí)間延遲相被輸入到數(shù)字FIR濾波器，該濾波器具有(總FIR濾波器的)T個(gè)抽頭和系數(shù)。利用從原始的總濾波器得到的M個(gè)不同的“子濾波器”或者“濾波器相”對(duì)M個(gè)輸入進(jìn)行濾波?？侳IR濾波器的抽頭總數(shù)T通常應(yīng)該是M的倍數(shù)，并且一般地每個(gè)子濾波器的抽頭數(shù)是三個(gè)或更多。但是，任何數(shù)量的抽頭都可用于提供期望的濾波函數(shù)。各子濾波器的系數(shù)通過(guò)跳過(guò)每第M個(gè)系數(shù)來(lái)確定，從系數(shù)0開(kāi)始一直到M-1。
在標(biāo)準(zhǔn)多相抽選器中，輸入信號(hào)是時(shí)間延遲的，以產(chǎn)生組成的M相輸入，然后，在1/M倍輸入采樣率的較低采樣率下對(duì)其進(jìn)行濾波，并重新組合，以產(chǎn)生較低采樣率的輸出。
本發(fā)明的多相抽選器804不同于標(biāo)準(zhǔn)多相抽選器的地方在于，輸入信號(hào)已經(jīng)被分成組成的M相，因而沒(méi)在抽選器804的輸入端產(chǎn)生時(shí)延信號(hào)。這些相保持為分離的并行路徑，作為多相正交解調(diào)器802的輸出。此方法允許在接收機(jī)700的數(shù)字部分使用較低的采樣率。
多相正交解調(diào)器802解調(diào)和分離(即轉(zhuǎn)換)數(shù)字化和分相的RF信號(hào)(M相中的每一相)，稱為調(diào)制數(shù)字IF信號(hào)，以得到I和Q信號(hào)(每一相)。在例示性實(shí)施例中，N對(duì)應(yīng)于M。在標(biāo)準(zhǔn)方法中，正交振蕩器信號(hào)輸出(未顯示)用來(lái)乘以RF信號(hào)，以產(chǎn)生同相(I)和正交相(Q)解調(diào)信號(hào)。在數(shù)字域中，如果選擇目標(biāo)載波頻率和振蕩器信號(hào)之間的關(guān)系，使得目標(biāo)載波頻率＝nFs/4，其中n是奇數(shù)，則振蕩器信號(hào)的采樣僅代表三個(gè)狀態(tài)1、0、-1中的一個(gè)。這已經(jīng)在之前關(guān)于發(fā)射機(jī)進(jìn)行了描述。通過(guò)選擇子濾波器數(shù)N是4相的倍數(shù)(例如4、8、16、32等)的多相濾波器，則數(shù)字正交調(diào)制器308的采樣在給定相中將具有相同的乘數(shù)。
所以，數(shù)字正交解調(diào)器802可以通過(guò)改變子濾波器的濾波器系數(shù)僅利用多相抽選器804的子濾波器或者濾波器相(即FIR子濾波器)構(gòu)造。利用此方法降低或者消除了實(shí)施本發(fā)明的數(shù)字正交解調(diào)器802所需的任何物理單元或功能(而不是修改子濾波器的系數(shù))。
現(xiàn)在參考圖9，更詳細(xì)地圖示了圖8所示的多相抽選器804和數(shù)字正交解調(diào)器802，圖示了多相濾波器。如圖所示，調(diào)制IF分相數(shù)字信號(hào)900輸入到N個(gè)子濾波器中的各個(gè)子濾波器，子濾波器用標(biāo)號(hào)902到916標(biāo)識(shí)，其中子濾波器908到914未顯示。在所示例示性實(shí)施例中，N＝8，因此如圖所示，存在8個(gè)子濾波器。不同于標(biāo)準(zhǔn)多相抽選器，本發(fā)明的多相抽選器306不對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間延遲，因而接收多個(gè)輸入信號(hào)，用于輸入到子濾波器902-916。
各子濾波器902-916具有特定的傳遞函數(shù)Ei(z)。傳遞函數(shù)取決于總數(shù)字FIR濾波器的系數(shù)和結(jié)構(gòu)。例如，假定總FIR濾波器(抽選器)設(shè)計(jì)有64個(gè)抽頭，則每個(gè)子濾波器將具有8個(gè)系數(shù)(64的每第M個(gè)系數(shù))。所以，對(duì)于N(8)個(gè)路徑(I和Q)中的每一個(gè)，每個(gè)子濾波器在其各自路徑中將其各自的系數(shù)施加到8個(gè)連續(xù)的采樣。如上所述，正交解調(diào)器802可通過(guò)修改子濾波器902-916的系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)子濾波器902-916的輸出求和，以產(chǎn)生I和Q解調(diào)數(shù)字信號(hào)。
現(xiàn)在再參考圖8，抽選器804和正交解調(diào)器802的組合的輸入包括在輸入采樣速率下的N＝8個(gè)輸入(即8個(gè)輸入，每個(gè)輸入的采樣率為350Msps)。這些數(shù)字輸入從A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器708產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)施例中，∑-Δ轉(zhuǎn)換器708構(gòu)造或配置為具有多個(gè)輸入/輸出的單個(gè)單元。應(yīng)該理解，∑-Δ轉(zhuǎn)換器708可以按需要由本領(lǐng)域技術(shù)人員構(gòu)造為不同的配置或結(jié)構(gòu)。在一個(gè)例示性實(shí)施例中，如所示，A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器708包括一組或多個(gè)A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器801，其中各轉(zhuǎn)換器801接收和處理RF信號(hào)流。如上所述，并應(yīng)該理解，到轉(zhuǎn)換器801的各分割和分相的輸入采樣是RF信號(hào)。各個(gè)分相模擬信號(hào)被數(shù)字化為具有n位的數(shù)字字或二進(jìn)制值。輸入信號(hào)被∑-Δ A/D轉(zhuǎn)換為單位或多位輸出(各輸入與輸出操作的采樣速率為350Msps)。
在一個(gè)例示性實(shí)施例中，A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器708(或轉(zhuǎn)換器801)有效地組合或操作，以形成“N路徑”∑-Δ轉(zhuǎn)換器。N路徑轉(zhuǎn)換器包括并行操作的N個(gè)相同的內(nèi)部∑-Δ A/D轉(zhuǎn)換器。在這種轉(zhuǎn)換器中，到各內(nèi)部∑-Δ A/D轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出已被多路分解/多路復(fù)用，使得總體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在N倍于各內(nèi)部轉(zhuǎn)換器的操作速率下工作的單個(gè)∑-Δ轉(zhuǎn)換器。在本發(fā)明中，已經(jīng)通過(guò)分相采樣保持電路706有效地產(chǎn)生了輸入數(shù)據(jù)流。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在高操作速率(Fs)下，實(shí)現(xiàn)在降低的操作速率(Fs/N)下操作的多個(gè)內(nèi)部A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器比實(shí)現(xiàn)在高速率(Fs)下操作的單個(gè)轉(zhuǎn)換器更為現(xiàn)實(shí)。
現(xiàn)在參考圖10，圖示了本發(fā)明圖8所示的單個(gè)A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器801的例示性實(shí)施例的詳細(xì)框圖。各A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器801包括采樣保持電路800(顯示為采樣保持電路706的一部分)、求和電路1002、量化器1004、求差電路1006、具有傳遞函數(shù)H(z)的濾波電路1008以及數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器1010。傳遞函數(shù)H(z)設(shè)計(jì)為“整形”所考慮的帶之外的噪聲。求和電路1002對(duì)采樣保持電路800的輸出(模擬信號(hào)的形式)和濾波電路1008的輸出求和，以產(chǎn)生量化器1004的輸入。量化器1004的數(shù)字輸出用D/A轉(zhuǎn)換器1010轉(zhuǎn)換為模擬形式。采樣保持電路800和D/A轉(zhuǎn)換器1010的輸出被輸入到求差電路1006，求差電路1006的輸出被輸入到濾波電路1008。應(yīng)該理解，量化器1004和D/A轉(zhuǎn)換器1010中的每一個(gè)都是按需的n位裝置。
現(xiàn)在再參考圖6和7，由分相采樣保持電路706產(chǎn)生輸入到A/D∑-Δ轉(zhuǎn)換器708的RF信號(hào)，該分相采樣保持電路706選擇性地采樣和延遲RF信號(hào)流，以得到N個(gè)并行的RF信號(hào)流。電路706對(duì)輸入RF信號(hào)進(jìn)行采樣(偏移采樣速率的一個(gè)周期)，并將各采樣保持等于N倍RF信號(hào)目標(biāo)采樣周期的時(shí)間段。電路706圖示為包括多個(gè)采樣保持單元800。在例示性實(shí)施例中，RF信號(hào)流具有2.1GHz的載波頻率，并且期望目標(biāo)采樣速率是2.8Gsps。在輸入到分相采樣保持電路706之前，RF信號(hào)由模擬RF帶通濾波器702(比如SAW濾波器)進(jìn)行濾波，以通過(guò)期望載波頻率的圖像/信號(hào)，從而除去所考慮的RF帶(即，期望載波頻率)之外的任何信號(hào)/圖像。應(yīng)該理解，接收機(jī)700接收未濾波的RF信號(hào)(來(lái)自天線(未顯示))。
應(yīng)該理解，本機(jī)振蕩器704用來(lái)在A/D ∑-Δ轉(zhuǎn)換器的輸入端選擇和保持各個(gè)相(N＝8)。因此，將利用在2.8GHz頻率下工作的模擬本機(jī)振蕩器704。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)提供如下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)將單個(gè)RF信號(hào)分成多個(gè)并行信號(hào)流，使得采樣保持電路706在高采樣速率(Fs)下操作。由此，接收機(jī)700的所有其它單元(在采樣保持電路之后)可在較低的速率下操作(包括A/D轉(zhuǎn)換器)。
RF通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在參考圖11，圖示例示性無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)1120的框圖。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)1120包括第一無(wú)線通信裝置1100和第二無(wú)線通信裝置1104。如上所述并根據(jù)本發(fā)明，第一無(wú)線通信裝置1100顯示為包括發(fā)射機(jī)200和接收機(jī)700。可選的，通信裝置1100可僅包括發(fā)射機(jī)200和接收機(jī)700之一，并還包括分別可以是先有技術(shù)類型的(或模擬的)接收機(jī)或發(fā)射機(jī)。類似的，如上所述并根據(jù)本發(fā)明，第二無(wú)線通信裝置1104包括發(fā)射機(jī)200和接收機(jī)700?？蛇x的，通信裝置1104可僅包括發(fā)射機(jī)200和接收機(jī)700之一，并還包括分別可以是先有技術(shù)類型的(或模擬的)接收機(jī)或發(fā)射機(jī)。兩個(gè)通信裝置1100和1104分別利用天線1102和天線1106通過(guò)RF信號(hào)通信，如圖所示。
例示性無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)1120可根據(jù)一個(gè)或多個(gè)無(wú)線協(xié)議或比如CDMA、TDMA、FDMA、UMTS等技術(shù)(及其各種型式)來(lái)操作。此外，網(wǎng)絡(luò)1120可支持電路交換和分組交換或者分組數(shù)據(jù)通信。
在圖11中的例示性實(shí)施例中，第一通信裝置1100圖示為移動(dòng)臺(tái)或移動(dòng)終端，比如無(wú)線手機(jī)，而第二通信裝置1104圖示為基站，但并不限于這種實(shí)施例。裝置1100、1104可以是具有無(wú)線通信能力的任何裝置。如圖所示，基站1104包括基站收發(fā)信機(jī)子系統(tǒng)(BTS)1108，該子系統(tǒng)1108包括發(fā)射機(jī)200和接收機(jī)700。BTS 1108連接到基站控制器(BSC)1110?？偲饋?lái)說(shuō)，BTS 1108和BSC 1110邏輯上稱為“基站”1104。多個(gè)BTS 1108有時(shí)共享一個(gè)BSC 1110。BSC 1110管理幾個(gè)BTS之間的資源分配。更一般地，術(shù)語(yǔ)“基站”和“接入網(wǎng)絡(luò)”指的是與移動(dòng)臺(tái)無(wú)線通信以進(jìn)行通信會(huì)話(例如，電路交換或分組交換)的任何實(shí)體(或?qū)嶓w的集合)?；?104耦合到公共交換電話網(wǎng)(PSTN)或其它數(shù)據(jù)或交換網(wǎng)絡(luò)。此路徑可包括另外的單元，比如耦合到BSC 1110的移動(dòng)交換中心(MSC)(未顯示)。
有利的是，闡述在本專利文獻(xiàn)中可使用的某些詞匯的定義術(shù)語(yǔ)“包括”和“包含”及其派生詞，表示包括但不限于；術(shù)語(yǔ)“或”是包括在內(nèi)的，意思是和/或；短語(yǔ)“有關(guān)的”和“與之相關(guān)的”及其派生詞可表示包括、包括在內(nèi)、互相聯(lián)系、包含、被包容在內(nèi)、連接到或與之連接、耦合到或與之耦合、與...通信、與...協(xié)同、交織、并列、近似、約束到、具有、具有一種特性等等；并且如果本文使用術(shù)語(yǔ)“控制器”，則它表示控制至少一個(gè)操作的任何裝置、系統(tǒng)或部分，這種裝置可以實(shí)現(xiàn)為硬件、固件或軟件，或至少其中兩個(gè)的組合。應(yīng)該注意，與任何特定控制器有關(guān)的功能性可以是集中或分布的，無(wú)論本地還是遠(yuǎn)程的。
盡管已經(jīng)在以上詳細(xì)說(shuō)明和附圖中描述和圖示了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于公開(kāi)的實(shí)施例，而是在不背離由所附權(quán)利要求書(shū)定義的本發(fā)明精神和范圍的前提下，可進(jìn)行多種重排、置換和修改。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射機(jī)，包括數(shù)字上變頻器，用于接收具有第一速率的基帶數(shù)字信號(hào)，并將所述基帶數(shù)字信號(hào)上變頻到具有第二速率的上變頻數(shù)字信號(hào)；電路，用于接收所述上變頻數(shù)字信號(hào)并分離所述上變頻數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)并行數(shù)字信號(hào)；調(diào)制器，用于接收和調(diào)制所述并行數(shù)字信號(hào)，以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)；數(shù)字-數(shù)字調(diào)制器，用于接收所述多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)并產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)；以及多路復(fù)用器，操作用于產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，還包括模擬帶通濾波器，用于接收所述數(shù)字輸出信號(hào)并將所述數(shù)字輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)；以及功率放大器，用于接收所述模擬輸出信號(hào)并產(chǎn)生射頻(RF)輸出信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，還包括開(kāi)關(guān)放大器，用于接收所述數(shù)字輸出信號(hào)并產(chǎn)生放大的數(shù)字輸出信號(hào)；以及模擬帶通濾波器，用于接收所述放大的數(shù)字輸出信號(hào)并將所述放大的數(shù)字輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻(RF)輸出信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，還包括本機(jī)振蕩器，用于產(chǎn)生由所述多路復(fù)用器使用的LO信號(hào)，所述LO信號(hào)用于選擇所述多路復(fù)用器的輸入以便輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述上變頻數(shù)字信號(hào)包括I和Q信號(hào)，并且所述調(diào)制器還用于組合所述I和Q信號(hào)，以產(chǎn)生所述多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述電路包括多相電路，所述多相電路是內(nèi)插器，并可操作用于將所述上變頻數(shù)字信號(hào)分成N個(gè)并行數(shù)字信號(hào)，并且所述內(nèi)插器還包括N個(gè)子濾波器，用于對(duì)N個(gè)并行數(shù)字信號(hào)中的每一個(gè)進(jìn)行濾波。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述電路包括多相濾波器，所述多相濾波器可操作用于將所述上變頻數(shù)字信號(hào)分成N個(gè)相位信號(hào)，其中N是4的整數(shù)倍，并且所述電路還包括N個(gè)子濾波器，用于對(duì)N個(gè)相位信號(hào)中的每一個(gè)進(jìn)行濾波。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)射機(jī)，其中所述電路包括N個(gè)子濾波器，其中每個(gè)子濾波器具有一組系數(shù)，并且其中所述子濾波器的所述系數(shù)對(duì)應(yīng)于所述多相濾波器的一組系數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)射機(jī)，其中所述電路包括數(shù)字有限脈沖響應(yīng)濾波器。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)射機(jī)，其中所述上變頻數(shù)字信號(hào)包括I和Q信號(hào)，并且其中修改所述子濾波器的濾波系數(shù)，以使所述子濾波器實(shí)現(xiàn)用于所述I和Q信號(hào)的調(diào)制器。
11.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中由所述調(diào)制器接收的所述多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)包括具有一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制位的第一采樣，并且產(chǎn)生的多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)包括第二采樣，第二采樣具有一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制位并且其對(duì)應(yīng)于第一采樣。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機(jī)，其中第二采樣包括單個(gè)位。
13.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中所述調(diào)制器還包括多個(gè)∑-Δ調(diào)制器。
14.一種發(fā)射機(jī)，包括用于接收具有第一速率的基帶數(shù)字信號(hào)并將所述基帶數(shù)字信號(hào)上變頻到具有第二速率的上變頻數(shù)字信號(hào)的部件；用于接收所述上變頻數(shù)字信號(hào)并分離所述上變頻數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)并行數(shù)字信號(hào)的部件；用于接收和調(diào)制所述并行數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)的部件；用于接收所述多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)并產(chǎn)生多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)的部件；以及用于接收和多路復(fù)用所述多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)的部件。
15.如權(quán)利要求14所述的發(fā)射機(jī)，還包括用于接收所述數(shù)字輸出信號(hào)并將所述數(shù)字輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號(hào)的部件；以及用于接收所述模擬輸出信號(hào)并產(chǎn)生射頻(RF)輸出信號(hào)的部件。
16.如權(quán)利要求14所述的發(fā)射機(jī)，還包括用于接收所述數(shù)字輸出信號(hào)并產(chǎn)生放大的數(shù)字輸出信號(hào)的部件；以及用于接收所述放大的數(shù)字輸出信號(hào)并將所述放大的數(shù)字輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻(RF)輸出信號(hào)的部件。
17.一種對(duì)數(shù)字信號(hào)上變頻以便RF發(fā)射的方法，包括接收具有第一速率的基帶數(shù)字信號(hào)；將所述基帶數(shù)字信號(hào)上變頻到具有第二速率的上變頻數(shù)字信號(hào)；將所述上變頻數(shù)字信號(hào)分成多個(gè)分相數(shù)字信號(hào)；調(diào)制所述分相數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)；調(diào)制所述多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)；以及多路復(fù)用所述多個(gè)第二調(diào)制數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生并輸出數(shù)字輸出。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述上變頻數(shù)字信號(hào)包括I和Q信號(hào)，并調(diào)制所述I和Q信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中多相內(nèi)插器將所述上變頻數(shù)字信號(hào)分成N個(gè)相位信號(hào)，并且所述方法還包括用子濾波器對(duì)N個(gè)相位信號(hào)中的每一個(gè)進(jìn)行濾波。
20.如權(quán)利要求19所述的發(fā)射機(jī)，其中N是4的整數(shù)倍，并且所述子濾波器包括數(shù)字有限脈沖響應(yīng)函數(shù)。
21.一種無(wú)線通信裝置，包括發(fā)射機(jī)，所述發(fā)射機(jī)包括數(shù)字上變頻器，用于接收具有第一速率的基帶數(shù)字信號(hào)，并將所述基帶數(shù)字信號(hào)上變頻到具有第二速率的上變頻數(shù)字信號(hào)；電路，用于接收所述上變頻數(shù)字信號(hào)并分離所述上變頻數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)并行數(shù)字信號(hào)；調(diào)制器，用于接收并調(diào)制所述并行數(shù)字信號(hào)以產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)；數(shù)字-數(shù)字調(diào)制器，用于接收所述多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)并產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制數(shù)字信號(hào)；以及多路復(fù)用器，可操作用于產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(hào)。
22.如權(quán)利要求21所述的無(wú)線通信裝置，其中所述裝置是移動(dòng)終端。
23.如權(quán)利要求21所述的無(wú)線通信裝置，其中所述裝置是基站。
全文摘要
提供一種發(fā)射機(jī)(200)和方法，用于將基帶數(shù)字信號(hào)數(shù)字上變頻到調(diào)制中頻(IF)數(shù)字信號(hào)，并對(duì)該IF數(shù)字信號(hào)進(jìn)行∑－Δ調(diào)制?；鶐?shù)字信號(hào)被分成N個(gè)相，這是利用多相內(nèi)插技術(shù)(多相濾波器)實(shí)現(xiàn)的，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)制(306、308)。調(diào)制的N個(gè)相沒(méi)有重新組合，并對(duì)各相進(jìn)一步調(diào)制，這可利用數(shù)字－數(shù)字∑－Δ調(diào)制器(310)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該∑－Δ調(diào)制器產(chǎn)生相同速率的數(shù)字輸出信號(hào)。高速數(shù)字多路復(fù)用器(208)將數(shù)字輸出信號(hào)多路復(fù)用成更高速率的單個(gè)位流，用于隨后的功率放大和RF發(fā)射。
文檔編號(hào)H03M7/00GK1795615SQ200480014494
公開(kāi)日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者B·J·莫里斯, A·T·G·福勒 申請(qǐng)人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司