專利名稱：用于減小傳輸多載波信號的量化噪聲的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字通訊領(lǐng)域，更具體地，涉及數(shù)字傳輸中的噪聲減小領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明可具體應(yīng)用于多個副載波(sub-carrier)(以下為多載波)編碼調(diào)制(也被稱為OFDM (S卩，正交頻分多路復(fù)用))領(lǐng)域。OFDM調(diào)制的基本原理是將頻帶分割成N個子帶(sub-band)，其中，N—般是2的冪，并且每個子帶通過副載波傳輸數(shù)據(jù)。參考圖1，二進(jìn)制數(shù)據(jù)BD的傳輸多載波調(diào)制首先以在按照2n比特的QAM所調(diào)制的
復(fù)數(shù)中映射比特組O比特，4比特......)開始，從而獲得待傳輸?shù)念l率矢量的N個分量
X1,... \。此后利用頻率/時間轉(zhuǎn)換器(例如IFFT (快速傅里葉逆變換))將這個矢量從頻域轉(zhuǎn)換為時間數(shù)據(jù)，而后在多路復(fù)用器MP中多路復(fù)用。此后所述數(shù)據(jù)通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(被稱為DAC轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換，在線路上發(fā)送并且通過逆序處理順序(即模數(shù)轉(zhuǎn)換器CAN、多路分用器DP、快速傅里葉變換IFF)接收，從而在接收側(cè)獲得頻率矢量的N個分量HA，. . . ,HnXno這種技術(shù)被用于許多遠(yuǎn)程通訊標(biāo)準(zhǔn)中，因此將有用的頻帶分割成N個獨立的子帶成為可能。在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中一個非常重要的步驟是數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。為此，在對數(shù)字信號的頻率采樣時運行DAC轉(zhuǎn)換器，使用固定的比特位數(shù)表示輸入信號。此后輸入的數(shù)字信號被量化，并且因此被截斷。為了符合DAC的規(guī)范，例如在10 比特的DAC的情況下，數(shù)字信號在被傳輸前以正好10個比特表示。這個量化步驟產(chǎn)生一種噪聲，被稱為量化噪聲，該量化噪聲從傳輸信號的那一刻起就出現(xiàn)了。因此，這種噪聲會明顯地限制系統(tǒng)性能。此外，當(dāng)傳輸信號具有依據(jù)于頻率的功率變化時，則量化噪聲以依據(jù)于傳輸頻率的SNR比率(信噪比)的不同來影響傳輸信號的載波頻率，這會導(dǎo)致性能降低。該影響取決于所有歸因于副載波的可用QAM(正交調(diào)幅)調(diào)制(QPSK正交相移鍵控)是有限的這個事實在一定的SNR比率(例如30dB)以外，SNR的損耗總是會引起性能的損耗，而當(dāng)達(dá)到提供最大比率的調(diào)制方式(例如QAM1024)時，SNR比率的增益將不會引起性能的增益。然而，通常對傳輸功率施加規(guī)范，傳輸功率不應(yīng)超出一定的水平。該最大水平可以由標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。當(dāng)在載波電流上傳輸或者PLC(電力線通訊)時，此種規(guī)范具體體現(xiàn)為對功率譜密度的限定施加規(guī)范，在0-30MHZ的頻帶中為-50dBm/Hz的功率，并且在30_300ΜΗζ的頻帶中為-80dBm/Hz的功率。因此，在此標(biāo)準(zhǔn)的示例中，高于30MHz的載波的功率應(yīng)當(dāng)減小30dB。為此，圖1中圖示的常規(guī)方法在于在逆變換IFFT的應(yīng)用前，將每個復(fù)數(shù)分量&預(yù)乘以系數(shù)Ak以便能夠?qū)Υ齻鬏數(shù)男盘柺┮钥勺児β?。在此示例中，選擇系數(shù)Ak以使所有對應(yīng)的頻率高于30MHz 的載波相應(yīng)地減小30dB。圖2圖示了在頻譜域依據(jù)于頻率的信號振幅。無論傳輸信號的功率譜密度是多少，量化噪聲Qn是固定的。因此，此種量化噪聲具有與傳輸?shù)挠行盘?Es)不同的形狀，
3傳輸?shù)挠行盘柛鶕?jù)頻譜帶(低頻帶0-30MHz，高頻帶30MHz以上)而變化。結(jié)果，低頻帶具有比高頻帶的平均信噪比(SNR)高的平均SNR。所以，在所示的10比特的轉(zhuǎn)換器的示例中，高頻帶具有限定在20dB的SNR比率(1 )，該1 是不理想的并且極度限制流量，而低頻帶的噪聲比(Nr)比率高于40dB，這是非常令人滿意的。為SNR比率所限定的信號為有效信號 s)，其它信號(峰值平均信號“PAR”和邊緣信號“Marge”)平行于有效信號而且明顯更高，并且也具有更高的SNR比率。因為如果轉(zhuǎn)換器具有的比特位數(shù)越多，則量化噪聲將變得越弱，所以一種已知的用于減小高頻帶(30MHZ以上)中的量化噪聲的解決方案是增加轉(zhuǎn)換器的比特位數(shù)。例如， 通過15比特的轉(zhuǎn)換器，圖2中的SNR比率在所有頻帶上均變得高于40dB。這種解決方案的弊端在于由于輸入了大量的比特位數(shù)，轉(zhuǎn)換器具有顯著高的成本。另一個解決方案是使用兩個轉(zhuǎn)換器，每個頻帶使用一個，從而將在每個頻帶獲得令人滿意的SNR。這種方法的弊端也在于轉(zhuǎn)換器的高成本。為了減小量化噪聲，從專利文獻(xiàn)FR2730590還已知了這樣一種方法該方法反饋量化電路輸入端所提供的信號從而減小量化噪聲。產(chǎn)生的反饋信號類似于N比特信號樣值和已量化的M比特信號的時間擬合樣值間的已濾波的差值(filtered difference)，其中M 小于N。從量化前的輸入信號減去反饋信號，因此將帶外噪聲引入到輸入信號中以減小已量化的信號中的頻帶噪聲。此類減噪器在數(shù)模轉(zhuǎn)換前通過信號的調(diào)節(jié)而運行，從而合并轉(zhuǎn)換噪聲。因為反饋信號的實施并不簡單，所以這種減噪器不是很有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于減小當(dāng)傳輸功率與頻率一起變化時的量化噪聲的水平。為此，建議通過對頻帶濾波并且在另一個信號模擬處理路徑中衰減互補(bǔ)頻帶以實現(xiàn)在模擬域中的功率變化。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于減小傳輸多載波信號的量化噪聲的方法，該方法包括在具有最大頻率的頻帶上對信號頻率進(jìn)行頻率-時間信號變換步驟、數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟以及此后的模擬處理步驟，其中，模擬處理步驟包括至少兩個與模擬信號并行的處理路徑，其中，在至少一個路徑上通過截斷頻帶的一部分施以模擬濾波；并且并行地在至少一個第二路徑中對信號施以增益；此后在最終步驟中，將來自這些路徑的信號相加。在具體實施例中-當(dāng)信號功率與高頻帶(一個或多個)更一致時，增益為負(fù)，信號正在被衰減，并且當(dāng)信號功率與低頻帶(一個或多個)更一致時，增益為正，信號被放大。-信號預(yù)均衡化的初始步驟調(diào)節(jié)載波上的功率以便彌補(bǔ)至少另一模擬濾波步驟；-在模擬處理步驟的至少第二路徑中，在高頻帶上將信號濾波至最大的信號頻率， 該高頻帶包括比在第一步驟中濾波后的低頻帶高的頻率；-在同一步驟的信號衰減前執(zhí)行至少第二路徑的帶通濾波。本發(fā)明還涉及一種用于減小傳輸多載波信號的量化噪聲的設(shè)備，該設(shè)備包括 IFFT塊，其具有聯(lián)接以(在預(yù)均衡器的輸出端)接收數(shù)字信號的輸入端；DAC轉(zhuǎn)換器，其具有聯(lián)接以在IFFT塊的輸出端接收信號的輸入端；以及模擬處理電路的至少兩個路徑，所述路徑聯(lián)接在DAC的輸出端，其中，第一處理路徑包括LPF (低通濾波器)并且第二路徑包括增益衰減器，兩個路徑在加法器中合并。根據(jù)具體實施例-所述設(shè)備包括數(shù)字信號預(yù)均衡器，所述數(shù)字信號預(yù)均衡器聯(lián)接在IFFT塊的輸入端；-至少一個第二路徑還包括帶通濾波器；-帶通濾波器位于增益衰減器之前。


在參考附圖閱讀以下示范實施例的具體描述時，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)勢將變得更加明顯，附圖分別圖示了 圖1為OFDM的方框圖(已做說明)；圖2為根據(jù)傳輸頻帶的信號振幅和量化噪聲變化的曲線圖(已做說明)；圖3為根據(jù)本發(fā)明的用于減小量化噪聲的雙路徑設(shè)備的粗略示例；圖4為根據(jù)圖3的裝配有帶通濾波器的實施例；圖5為在一個處理路徑上經(jīng)放大的設(shè)備的實施例的示例；圖6為根據(jù)圖2的在本發(fā)明范圍內(nèi)獲得的圖表。為了清晰的目的，在所有附圖中以同樣的附圖標(biāo)記來標(biāo)記同樣的或類似的元件。
具體實施例方式在根據(jù)圖3的第一實施例中，信號S的預(yù)均衡器10聯(lián)接在IFFT塊20的輸入端， IFFT塊20本身聯(lián)接到DAC轉(zhuǎn)換器30。預(yù)均衡器10線性地調(diào)制信號S的副載波的復(fù)數(shù)分量以便對它們施以可變功率。計算調(diào)制，以便這種預(yù)調(diào)通過改變功率來預(yù)先補(bǔ)償對載波進(jìn)一步模擬濾波的效果。此后，通過在DAC 30中采樣，IFFT將頻域信號變換成時域以便使信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。在該示例中，對于區(qū)間在0和IOOMHz之間的待處理頻帶，轉(zhuǎn)換器30以200MHz的頻率運行。DAC轉(zhuǎn)換器通常以兩倍于待處理頻帶的最大頻率的頻率運行。在轉(zhuǎn)換器30的輸出端，模擬信號(Sa)在模擬處理電路35中傳輸，該模擬處理電路35包括兩個并行路徑Vl和V2。第一路徑Vl使得信號(Sa)以30MHz的截止頻率經(jīng)過低通濾波器LPF 40，以便保持自轉(zhuǎn)換器30獲得的0-30MHZ的低頻率帶(稱為低頻帶)完整， 并且大幅衰減高于這一截止頻率的頻率。通過在此路徑上通過放大器50的信號增益，至少一個第二路徑V2要求全部信號 (Sa)衰減-30dB。如以下參考圖5所示，使用路徑加法器(path summer) 60合并這兩個路徑， 而后，由于在對應(yīng)的路徑Vl和V2上的濾波和衰減處理，在輸出端提供了在高頻率帶 30-100MHz (稱為高頻帶)上被衰減30dB而在頻帶0_30MHz上未被衰減的信號(Sa)，同時對于整個頻帶呈現(xiàn)了令人滿意的SNR比率。預(yù)均衡器10在低頻帶上預(yù)設(shè)一個功率模板(power template)，以便通過此模板彌補(bǔ)在路徑V2中在此低頻帶上所衰減的30dB，并且一旦相加，在低頻帶0-30MHZ中信號將保持不變。參考圖4圖示了一個實施例。按照與以上示例相同的方式，通過使載波信號以 200MHz通過功率適配預(yù)均衡器10、IFFT變換器20以及DAC轉(zhuǎn)換器30，傳輸限制為O-IOOMHz
的信號。此后在轉(zhuǎn)換器30的輸出端的信號在雙路徑模擬處理電路36中傳輸。第一路徑Vl 保持一致并且使信號以30MHz的截止頻率通過LPF 40濾波器。第二路徑V2使信號通過帶通濾波器BPF 70從而在此路徑中選擇高頻帶 30-100MHZ。此后放大器50對這個高頻帶施以增益-30dB。此后兩個頻帶由加法器60相加，并且在輸出端的信號的增益與低頻帶0-30MHZ —致，而且對于高頻帶30-100MHZ衰減 30dB,同時確保了在整個頻帶上良好的SNR。在路徑V2上引入的高帶通濾波器和在路徑Vl上出現(xiàn)的低通濾波器具有以下優(yōu)勢即在路徑上分割頻帶并且僅針對高頻帶30-100MHZ施以30dB的衰減。為了確保在兩個路徑的輸出端的精確的相加，預(yù)均衡器通過使載波頻率增加大約 30MHz來提前處理在濾波器40和70的截止頻率附近的信號減弱。在圖5圖示的另一個實施例中，低頻帶信號通過路徑Vl上的LPF 40濾波，此后在同一路徑上通過放大器90放大，而高頻帶信號不經(jīng)過任何改變并且通過路徑V2傳輸。當(dāng)在DAC 30的輸出端的信號與低頻帶的功率大體一致時，采用這種實施例是有利的。圖6中圖示了由兩個路徑之和產(chǎn)生的信號。因為與量化噪聲Qn相似的傳輸?shù)男盘?(Ts)已經(jīng)被濾波然后在高于30MHz的頻帶上衰減，所以所獲得的SNR在整個頻帶上恒定。圖6更精確地圖示了依據(jù)于經(jīng)過上述整理的頻率所獲得的有效信號(Es)和量化噪聲(Qn)的圖表?？瓷先ト鐖D3至圖5所示，在使用具有接近10的有效比特位數(shù)的轉(zhuǎn)換器的情況下，在低頻帶0-30MHZ和高頻帶30-100MHZ中，模擬處理電路35和36分別使量化噪聲Qn具有平行于有效信號(Es)的特征。這就使SNR在整個頻帶O-IOOMHz上保持恒定， 并且SNR為很令人滿意的水平即大約40dB，并符合每個頻帶上所要求的限定。本發(fā)明不限于所描述和展示的示范實施例。例如，這些均為可能將頻帶分割成兩個以上的頻帶；施以放大(正增益)來代替衰減；使用濾波器，其截斷能自頻帶被分離的一部分；使用兩個以上的路徑，其中一些路徑用于濾波，另外一些路徑用于施以增益；或者使用不背離本發(fā)明范圍的等同于所述方式的任何方式。
權(quán)利要求
1.一種用于減小傳輸多載波信號的量化噪聲的方法，包括在具有最大頻率的頻帶上對信號頻率進(jìn)行的頻率-時間信號變換步驟(20)、數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟(30)，以及此后的模擬處理步驟(35，36)，其特征在于，所述模擬處理步驟包括至少兩個與模擬信號并行的處理路徑 (VI，V2)，其中在至少一個第一路徑(Vl)上通過截斷頻帶00)的一部分施以模擬濾波； 并且并行地在至少一個第二路徑(M)中對信號施以增益(50)；此后在另一最終步驟中，將來自所述兩個路徑的信號相加(60)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于減小量化噪聲的方法，其中，信號預(yù)均衡化的初始步驟 (10)調(diào)節(jié)載波上的功率以便彌補(bǔ)至少另一模擬濾波步驟00，70)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的用于減小傳輸多載波信號的量化噪聲的方法，其特征在于，在所述模擬處理步驟的至少一個所述第二路徑(Y2)中，在高頻帶上將信號濾波(60)至最大的信號頻率，所述高頻帶包括比在所述第一步驟中濾波后的低頻帶高的頻率。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的用于減小量化噪聲的方法，其特征在于，在同一步驟的增益(50)衰減前執(zhí)行至少一個所述第二路徑的帶通濾波(70)。
5.一種用于減小傳輸多載波信號的量化噪聲的設(shè)備，包括IFFT塊(20)，其具有聯(lián)接以接收數(shù)字信號⑶的輸入端；DAC轉(zhuǎn)換器(30)，其具有聯(lián)接以在所述IFFT塊Q0)的輸出端接收信號的輸入端；以及模擬處理電路(35，36)的至少兩個路徑，所述路徑聯(lián)接在所述 DAC轉(zhuǎn)換器(30)的輸出端，其中，一個處理路徑(Vl)包括低通濾波器(4)并且路徑(V2)包括增益衰減放大器(50)，所述路徑(VI，V2)在加法器(60)中合并。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于減小量化噪聲的設(shè)備，其中，數(shù)字信號的預(yù)均衡器(10) 聯(lián)接在所述IFFT塊的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于減小量化噪聲的設(shè)備，其中，至少一個所述第二路徑 (V2)還包括帶通濾波器(70)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的用于減小量化噪聲的設(shè)備，其中，所述帶通濾波器(70)位于所述增益衰減器(50)之前。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于減小在傳輸功率隨頻率變化時的量化噪聲的水平。據(jù)此，本發(fā)明包括在兩個信號模擬處理路徑中通過對頻帶濾波并且衰減互補(bǔ)頻帶來實現(xiàn)在模擬域中的功率變化。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的用于減小傳輸多載波信號的量化噪聲的方法包括在具有最大頻率的頻帶上對信號頻率進(jìn)行的IFFT變換步驟(20)、數(shù)模轉(zhuǎn)換步驟(30)以及模擬處理步驟(35)。此外，所述模擬處理步驟包括至少兩個與模擬信號并行的處理路徑(V1，V2)，其中在至少一個第一路徑(V1)中，將信號濾波(40)從而僅保留低頻帶的頻率；并且并行地在至少一個第二路徑(V2)中對信號施以增益、放大或增益衰減(50)；以及在最終步驟中，將來自所述路徑的信號合并(60)。
文檔編號H03M1/08GK102282816SQ201080004982
公開日2011年12月14日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者奧利維耶·伊森 申請人:速比特技術(shù)公司