相关申请的交叉引用
本申请要求2015年6月26日提交的序列号为14/751,195的美国专利申请的优先权，其所有内容通过引用合并于此。
本文描述的实施例总体涉及用于处理信号的信号处理设备和方法。
背景技术：
模拟信号到数字域的转换(即模数转换)是例如通信系统中的典型应用。通常以特定频率对模拟信号进行采样，以在规律的时间网格处生成采样值，然后可以例如通过离散傅立叶变换进一步处理该采样值。然而，采样值可能受到噪声和干扰的扰乱，这使得进一步的处理复杂化。因此，提高采样值质量的方法是合乎需要的。
附图说明
在附图中，相似的附图标记在不同的视图中通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图来描述各种方面，其中：
图1示出了信号处理设备。
图2示出了说明用于处理信号的方法的流程图。
图3示出了信号处理设备。
图4示出了说明采样时间的示例的图示。
图5示出了包括信号处理设备的装置。
图6示出了说明采样时间控制电路如何实现对采样时间序列的确定的流程图。
具体实施方式
以下详细描述参考附图，附图以举例说明的方式示出了可实践本发明的本公开的具体细节和方面。可以使用其他方面，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构、逻辑和电气上的改变。本公开的各个方面不一定是相互排斥的，因为本公开的一些方面可以与本公开的一个或多个其他方面组合以形成新的方面。
可以在各种不同的域中对信号进行处理，这些域的多样性涵盖了时间和幅度轴的连续与离散性质的可能。例如，信号可以完全在如下域中进行处理：
·连续时间和连续幅度域，其在工程上通常被称为模拟域。
·离散时间和连续幅度域，其通常被称为采样数据域。这里通常应用开关电容器、开关电流、电荷耦合器件等实现技术。
·离散时间和离散幅度域，其通常被称为数字域。
可以设想第四种组合，以及像sigma-delta域那样的其他伪域，然而这对于下面的描述可能认为是次要的。
这些域中的信号可以在时间以及频率空间中表示，通过一对傅里叶变换连接起来。在这种情况下，像混叠、成像、奈奎斯特速率等概念将出现。
信号可以通过诸如采样器(其将时间离散化)、量化器(其将幅度离散化)、保持电路(其从离散时间信号创建连续时间信号)、模拟滤波器(创建或内插离散幅度信号来创建连续幅度信号)等之类的接口块在上述域之间进行转换。所有这些接口块可以以多种形式实现，并且全部对应于时间及频率空间中特定的且明确定义的信号转换。
此外，在离散幅度或连续幅度的情况下，信号可以由时间离散域中的内插器或抽取器处理。例如，离散时间内插器首先在可用的离散时间点之间创建附加的离散时间点集合，即增大速率。离散时间抽取器清除信号的时间离散表示的值，即降低速率。减速器前面设置适当的抗混叠滤波器构成抽取器，而加速器后面设置图像清除或平滑滤波器构成内插器。
典型地，采样电路和保持电路以固定的频率工作，即假设它们按明确定义的和恒定的时间间隔离散化连续时间信号或者产生连续时间信号。通过这样做，例如，后续转换的数学运算通常非常简单。此外，当不使用恒定的时间间隔时，信号会失真，或者更普遍地，噪声将被添加到信号。
时间间隔的变化通常会导致抖动，这使噪声被添加到采样信号中(针对模数转换adc)或再生信号中(针对数模转换dac)。然而，噪声通常仅在与要处理的信号共享相同的频带时、或者在时域中在其幅度和时间位置未知时是相关的。如果其幅度和时间位置已知，则可以对错误进行后消减或预校正，特别是如果已知确切的时间，则可以应用估计过程来去除信号中的噪声。
下面描述了信号处理设备，其可以例如被用于通过采样时间有意地引入抖动，例如，目的是为了避免混叠效应，其中伴随抖动引入的噪声随后可以基于采样时间的知识而被去除。换句话说，本公开的各个方面可以响应于被测信号质量(例如数字化信号的质量)而改变有意引入的抖动。
图1示出了信号处理设备100。
信号处理设备100包括采样时间控制电路101，其被配置为提供数字值序列102，每个数字值指定采样时间序列中的采样时间。
信号处理设备100还包括采样电路103，其被配置为根据采样时间序列对输入信号104进行采样，以针对采样时间序列的每个采样时间生成输入信号104的采样值。
此外，信号处理设备100包括处理电路105，其被配置为接收采样值并被配置为基于采样时间来处理采样值。采样时间控制电路被配置为通过改变相邻采样时间之间的时间间隔来将抖动引入采样时间。
换句话说，例如，采样时间控制电路独立地指定采样时间，处理采样信号值的处理电路考虑采样时间。这允许自由地选择采样时间(例如，相对于预定采样网格有某些变化)，例如允许扩展干扰。
换句话说，信号处理设备允许基于对采样(adc方向上)以及例如类似地基于对保持(dac方向上)的时刻的可能的可变定位来提供连续时间域和数字处理域之间的接口。
基于采样时间来处理采样值的处理电路105可以包括处理电路105在处理采样时间时考虑采样时间，例如，考虑到采样时间与预定网格不同，以及例如，有多少采样时间与预定网格不同。通过内插和/或外推，处理电路105例如可以根据由采样电路103提供的采样值在预定网格的时间点处生成采样值。
信号处理设备的组件(例如采样时间控制电路、采样电路和处理电路)可以例如由一个或多个电路来实现。“电路”可以被理解为任何种类的逻辑实现实体，其可以是专用电路或执行存储在存储器中的软件的处理器、固件或其任何组合。因此，“电路”可以是硬连线逻辑电路或诸如可编程处理器的可编程逻辑电路，例如，微处理器。“电路”还可以是执行软件的处理器，例如，任何种类的计算机程序。将在下面更详细地描述的各个功能的任何其他类型的实现方式也可以被理解为“电路”。
应该进一步注意的是，采样时间控制电路101和处理电路105可以由相同的电路实现，例如，诸如dsp(数字信号处理器)的处理器。
信号处理设备100例如执行如图2所示的方法。
图2示出了说明例如由信号处理设备执行的用于处理信号的方法的流程图200。
在201中，信号处理设备提供数字值序列，每个数字值指定采样时间序列中的采样时间。如果需要，在201中，信号处理设备可以被用于通过采样时间故意引入抖动，例如，目的是为了避免混叠效应，其中伴随抖动引入的噪声可以基于采样时间的知识而被去除。换句话说，本公开的各个方面可以响应于被测信号质量(例如数字化信号的质量)而改变有意引入的抖动。
在202中，信号处理设备根据采样时间序列对输入信号进行采样，以生成针对采样时间序列的每个采样时间的输入信号的采样值。
在203中，信号处理设备基于采样时间来处理采样值。如果需要，并且在203中，信号处理可以基于采样时间的知识去除201中伴随故意引入的抖动而引入的噪声。
以下示例涉及进一步的实施例。
在下文中，将更详细地描述示例。
图3示出了信号处理设备300。
信号处理电路300包括数字信号处理器(dsp)301、第一数字-时间转换器(dtc)302、模数转换器(adc)303、数模转换器(dac)304和第二数字-时间转换器(dtc)305。
dtc302、305中的每个dtc是将方波(通常为周期性波形)的边缘根据数字码放置在时间点中的功能块。边缘的放置例如是相对于具有固定且等间隔的时间离散点的预定的底层网格来完成的。边缘被逐个并且相互独立地放置在网格稍前或稍后的时间点处。
在这个示例中，信号处理设备接收模拟信号a(t)，即时间连续信号。
该信号进入模数转换器(adc)303，adc303通过抗混叠滤波器(aaf)306、采样器(用于时间离散化)307、量化器(用于幅度离散化)308和编码器309来处理信号a(t)。编码器309将数字码分配给每个量化电平，即分配给信号a(t)的每个经量化和采样抗混叠滤波的幅度值。编码器309可以包括滤波器、抽取器等。
第一数字-时间转换器302在期望的采样时刻触发采样器307。期望的采样时刻是在dsp301中确定的。第一数字-时间转换器302从dsp301接收针对每个采样时间的代码，该代码指定了用于采样的期望时刻(例如以时间戳的形式)。第一数字-时间转换器302生成具有根据指定的采样时间的边缘的方形波，并相应地触发采样器307。
adc303向dsp301提供采样结果(在量化和编码之后)，即为每个采样时间提供指定量化的采样幅度的(例如，由一个字节表示的)值。此外，在该示例中，adc303为每个采样时间提供指定采样时间(即，量化的采样幅度的时间戳)的(例如，由一个字节表示的)值。然而，dsp301也可以被配置为能够将量化的采样幅度与相应的采样时间对齐(并且其自身生成针对量化的采样幅度的时间戳)。在这种情况下，acd303不需要将时间戳返回给dsp301。
dsp301可以基于固定的时间网格(或其倍数或因数，但有严格的周期性)操作，dsp301和第一dtc302之间的接口也可以依赖于固定的时间网格，并且adc303和dsp301之间的接口也可以依赖于固定的时间网格。第一dtc302和adc303之间的接口是时间可变的网格(然而，时间戳是例如参考固定的时间网格进行编码的，例如利用偏移)。
为了允许dsp301在固定的时间网格上工作以处理由adc303提供的数字信号，dsp301可以例如对幅度值进行内插或外推以得到固定时间网格的幅度值。dsp301然后可以例如应用离散傅立叶变换或类似的处理。
dsp301能够联合处理幅度戳和时间戳。例如，dsp301可以根据给定的模式(例如，正弦的、两个交变电平、伪随机等等)生成时间戳，并且将其提供给第一dtc302以用于adc303中的生成和采样。由于dsp301知道对于每个幅度采样应用哪个时间戳，所以它可以应用用于外推的滤波、或者求导、或者任何其他合适的算法来校正测量(即，得到固定时间网格的幅度值)。通过改变采样时间，dsp301可以抖动(换句话说颤动)采样器307的采样，这例如可以允许dsp301扩展被置于输入信号的混叠频带中的干扰信号的功率。
图4示出了说明由dsp301确定并且使用时间戳被提供给第一dtc302的采样时间的示例的图示400。
沿时间轴401给出采样时间。在该示例中，dsp301相对于预定网格(换言之，预定模式)的时间点指定采样时间。在该示例中，dsp301已经确定采样时间403，采样时间403与时间点402以交替方式相差一定的时间偏移δt。这意味着第一采样时间与预定网格的第一时间点相差-δt，第二采样时间与预定网格的第二时间点相差+δt，第三采样时间与预定网格的第三时间点相差-δt等等。
还可以使用其他模式，并且采样时间和预定网格的时间点之间的差异还可以被随机化(例如，可以随机地确定采样时间与预定网格的时间点是相差+δt还是-δt)。
预定网格的周期长度t例如是1ms，并且δt例如是10ns。
例如，如果输入信号对应于接收到的无线电信号，则dsp301可以使用采样时间的变体来在更大的频谱上扩展干扰信号的功率(例如，干扰信号在输入信号的混叠频带中具有窄频谱)。
dsp301、第一tdc302和adc303可以是运行最小化算法或者一般而言具有成本函数的算法(例如针对干扰，用于通过改变采样时间使干扰最小化，例如通过改变图4中的δt)的闭合(控制)回路的一部分。因此，dsp301可以例如在通过采样时间相对于预定网格的变化引入的抖动与通过采样时间相对于预定网格的变化实现的干扰减少之间进行权衡。
dac304例如可以包括解码器、码-电变量转换器(acode-electricalvariableconverter)、保持电路以及抗成像或平滑滤波器(aif)。为了发出模拟输出信号b(t)，dsp301将幅度值的时间戳发送到第二dtc305，并将幅度值发送到dac304。dsp301在这种情况下可以应用任何合适的算法来生成时间戳以满足期望的处理目标。就dsp处理的可能性而言，可以看到dac路径内在地受其开环性质约束。
图5示出了包括图1的信号处理设备100的设备500。
设备500可以是无线电通信设备，例如无线电通信终端设备(例如，用户设备(ue))或无线电基站(例如，节点b或enodeb)。设备500可以包括天线501和耦合到天线501的射频(rf)电路503。由天线501接收的无线电信号502可以被施加到rf电路503。rf电路503可以根据在rf电路503中实现的一种或多种无线电通信技术(例如，长期演进(lte)和/或高级长期演进(lte-a)，或任何其它类型的3g或4g无线电通信技术)来处理无线电信号502。rf电路503可以包括一个或多个电路，例如，实现滤波、阻抗匹配、信号放大、频率转换(例如使用本地振荡器信号)等。作为示例，无线电信号502是模拟信号，并且rf电路503中的信号处理可以在模拟信号域中执行。在所示的示例中，rf电路503的输出信号可以是模拟信号并且可以对应于图1的输入信号104。信号处理设备100可以如上所述处理模拟输入信号104，并且可以将模拟输入信号104转换成数字化的信号504。信号处理设备100可以将数字化的信号504提供给可以完全在数字信号域中操作的基带电路505。基带电路505可以包括一个或多个电路，例如，根据需要实现滤波、信号放大和其他基带功能。基带电路505可以将经处理的基带信号506输出到一个或多个微处理器507以用于进一步处理，例如信道解码等。
然而，应该注意的是，模数转换以及由此的图1的信号处理设备100可以在rf电路503内提供，使得rf电路503的一些部分可以在模拟信号域中操作，而rf电路503的一些其他部分可以在数字信号域中操作。
图6示出了说明采样时间控制电路101如何执行采样时间序列的确定的流程图600。
如上所述，采样时间控制电路101可以基于对输入信号的数字化版本的质量测量来确定采样时间。举例来说，采样时间控制电路101可以被配置为执行如流程图600所示的过程以确定采样时间。在601中开始该过程并且将索引i初始化为“0”之后，采样时间控制电路101可以确定初步采样时间，该初步采样时间可以对应于预定义的采样时间(例如规则的)网格，其可以被存储在设备的存储器中。初步采样时间i可以改变一个小的偏移(例如，如上所述的偏移量±δt)，或者可以在该过程期间保持不被修改。换句话说，如下面将更详细地描述的那样，采样时间控制电路101可以将抖动添加到采样时间i(例如，正或负的时间偏移)或不添加。为此，该过程提供了在603中确定在相应采样时间i处的输入信号104的数字化版本。然后，在604中，该过程确定在相应采样时间i处的输入信号104的数字化版本中存在的抖动量，随后将所确定的抖动量与预定义的第一阈值进行比较(在605中)。如果所确定的抖动量小于预定义的第一阈值(在605中为“是”)，则该过程将时间索引i增加预定义的值，例如，增加值“1”，并在607中通过将抖动添加到新时间索引i的采样时间来继续进行。该过程然后可以在603中继续，并且从那里重复该过程。然而，如果确定的抖动量不小于预定义的第一阈值(在605中为“否”)，则该过程可以通过确定在相应采样时间i处的输入信号104的数字化版本中的干扰量(在608中)来继续进行，随后将所确定的干扰量与预定义的第二阈值进行比较，该第二阈值可以不同于第一阈值(在609中)。如果所确定的干扰量小于预定义的第二阈值(在609中为“是”)，则该过程将时间索引i增加预定义的值，例如增加值“1”，并通过在607中通过将抖动添加到新时间索引i的采样时间来继续进行。该过程然后可以在603中继续，并且从那里重复该过程。然而，如果所确定的干扰量不小于预定义的第二阈值(在609中为“否”)，则该过程可以将时间索引i增加预定义的值，例如增加值“1”，并且可以在612中通过不将抖动添加到采样时间i而继续进行。换句话说，在这种情况下，相应的采样时间i保持不被修改。该过程然后可以在603继续，并且从那里重复该过程。
要注意的是，在替代的方面中，该过程可以省略604、605和606。换句话说，在该过程中，可以仅测量输入信号的数字化版本的干扰量，并且添加到相应采样时间的抖动的改变可以仅基于所测得的干扰量。
此外，在替代的方面中，该过程可以省略608、609和610。换句话说，在该过程中，可以仅测量输入信号的数字化版本的抖动量，并且添加到相应采样时间的抖动的改变可以仅基于所测得的干扰量。
示例1是如图1所示的信号处理设备。
在示例2中，示例1的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为提供多个数字值，其中每个数字值指定关于多个时间点的预定网格的相应采样时间的偏移。
在示例3中，示例2的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为提供多个时间点中的预定网格作为多个时间点的周期性序列。
在示例4中，示例2-3中的任一项的主题可以可选地包括：处理电路被配置为通过对采样值进行内插或外推或这两者而在时间点的预定网格中的时间点处生成另外的采样值。
在示例5中，示例1-4中的任一项的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为提供采样值作为输入信号的幅度的采样值。
在示例6中，示例1-5中的任一项的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为确定采样时间序列。
在示例7中，示例6的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为通过基于采样值的质量测量改变相邻采样时间之间的时间间隔来确定采样时间序列。
在示例8中，示例6-7中的任一项的主题可以可选地包括，处理电路被配置为基于采样值生成输入信号的数字化版本，并且采样时间控制电路被配置为确定基于输入信号的数字化版本的质量测量来确定采样时间序列。
在示例9中，示例8的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为基于输入信号的数字化版本中的抖动量来提供质量测量。
在示例10中，示例8-9中的任一项的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为基于输入信号的数字化版本中的干扰量来提供质量测量。
在示例11中，示例8-10中的任一项的主题可以可选地包括：处理电路被配置为从输入信号的数字化版本重构传输数据。
在示例12中，示例11的主题可以可选地包括：采样时间控制电路被配置为接收输入信号，其中该输入信号包括表示传输数据的经调制的载波信号。
在示例13中，示例1-12中的任一项的主题可以可选地包括：采样时间控制单元被配置为在采样时间序列上改变采样时间序列的两个相继采样时间之间的时间间隔。
在示例14中，示例13的主题可以可选地包括：处理电路被配置为从采样值中去除通过采样时间序列的两个相继采样时间之间的时间间隔的变化引入的抖动。
示例15是如图2所示的用于处理信号的方法。
在示例16中，示例15的主题可以可选地包括：每个数字值指定关于多个时间点中的预定网格的相应采样时间的偏移。
在示例17中，示例16的主题可以可选地包括：多个采样时间点的预定网格是多个时间点的周期性序列。
在示例18中，示例16-17中的任一项的主题可以可选地包括：包括通过对采样值进行内插或外推或这两者而在时间点的预定网格中的时间点处生成另外的采样值。
在示例19中，示例15-18中的任一项的主题可以可选地包括：采样值是输入信号的幅度的采样值。
在示例20中，示例15-19中的任一项的主题可以可选地包括：确定采样时间序列。
在示例21中，示例20的主题可以可选地包括：通过基于采样值的质量测量改变相邻采样时间之间的时间间隔来确定所述采样时间序列。
在示例22中，示例20-21中的任一项的主题可以可选地包括：基于采样值来生成输入信号的数字化版本，并且基于输入信号的数字化版本的质量测量来确定采样时间序列。
在示例23中，示例22的主题可以可选地包括：质量测量是基于输入信号的数字化版本中的抖动量。
在示例24中，示例22-23中的任一项的主题可以可选地包括：质量测量是基于输入信号的数字化版本中的干扰量。
在示例25中，示例22-24中的任一项的主题可以可选地包括：从输入信号的数字化版本重构传输数据。
在示例26中，示例25的主题可以可选地包括：输入信号包括表示传输数据的经调制的载波信号。
在示例27中，示例15-26中的任一项的主题可以可选地包括：在采样时间序列上改变采样时间序列的两个相继采样时间之间的时间间隔。
在示例28中，示例27的主题可以可选地包括：从采样值中去除通过采样时间序列的两个相继采样时间之间的时间间隔的变化引入的抖动。
示例29是其上记录有指令的计算机可读介质，所述指令当由处理器执行时，使处理器执行根据示例15至28中的任一项的用于处理信号的方法。
示例30是一种信号处理装置，包括：采样时间控制装置，用于提供数字值序列，每个数字值指定采样时间序列的采样时间；采样装置，用于根据采样时间序列对输入信号进行采样以生成针对采样时间序列的每个采样时间的输入信号的采样值；以及处理装置，用于接收采样值并基于采样时间处理采样值，其中采样时间控制装置被配置为通过改变相邻采样时间之间的时间间隔将抖动进入采样时间。
在示例31中，示例30的主题可以可选地包括：采样时间控制装置被配置为提供多个数字值，每个数字值指定关于多个时间点的预定网格的相应采样时间的偏移。
在示例32中，示例31的主题可以可选地包括：采样时间控制装置被配置为提供多个时间点的预定网格作为多个时间点的周期性序列。
在示例33中，示例31-32中的任一项的主题可以可选地包括：处理装置被配置为通过对采样值进行内插或外推或这两者而在时间点的预定网格中的时间点处生成另外的采样值。
在示例34中，示例30-33中的任一项的主题可以可选地包括：采样时间控制装置被配置为提供采样值作为输入信号的幅度的采样值。
在示例35中，示例30-34中的任一项的主题可以可选地包括：采样时间控制被配置为确定采样时间序列。
在示例36中，示例35的主题可以可选地包括：采样时间控制装置被配置为基于采样值的质量测量来确定采样时间序列。
在示例37中，示例35-36中的任一项的主题可以可选地包括：处理装置被配置为基于采样值生成输入信号的数字化版本，并且采样时间控制装置被配置为确定序列基于输入信号的数字化版本的质量测量来确定采样时间。
在示例38中，示例37的主题可以可选地包括：采样时间控制装置被配置为基于输入信号的数字化版本中的抖动量来提供质量测量。
在示例39中，示例37-38中的任一项的主题可以可选地包括：采样时间控制装置被配置为基于输入信号的数字化版本中的干扰量来提供质量测量。
在示例40中，示例37-39中的任一项的主题可以可选地包括：处理装置被配置为从输入信号的数字化版本重建传输数据
在示例41中，示例40的主题可以可选地包括：采样装置被配置为接收输入信号，所述输入信号包括表示传输数据的经调制的载波信号。
在示例42中，示例30-41中的任何一个的主题可以可选地包括：采样时间控制单元被配置为在采样时间的序列上改变采样时间序列的两个相继采样时间之间的时间间隔。
在示例43中，示例42的主题可以可选地包括：处理装置被配置为从采样值中去除通过采样时间序列的两个相继采样时间之间的时间间隔的变化引入的抖动。
应当注意的是，以上示例中的任意示例的一个或多个特征可以与其他示例中的任何一个组合。
尽管已经描述了具体方面，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离如所附权利要求限定的本公开的方面的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求书来表示，并且因此旨在涵盖落在权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。