专利名称：模数转换与抑制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及将模拟预期信号转化为数字预期信号和抑制模拟非预期信号；包括调谐器和信道解码器的接收机；用于这种接收机的调谐器和信道解码器。
这种接收机的示例有电视机、机顶盒、诸如移动电话之类的移动终端以及调制解调器。
背景技术：
WO 00/55977公开了一种现有技术系统，其披露了无线电接收机中的模拟滤波器和模数转换器。这种无线电接收机接收包括已调制模拟和/或数字信息的无线电信号。将该无线电信号下变频为中频信号。由于频率转换、干扰以及非理想因素，该中频信号不仅包括模拟预期信号(包括已调制模拟信号和/或数字信息)，而且还包括模拟非预期信号。模拟滤波器抑制模拟非预期信号，并将模拟预期信号传送给将模拟预期信号转换成数字输出信号的模数转换器。
模数转换器(ADC)的数字输出信号的信噪比(SNR)取决于预期+非预期信号的峰值电平和预期信号的均方根电平之间的比值，其中，预期+非预期信号的峰值电平由强列的非预期信号控制。在该模数转换器中，较高的时钟频率和/或较高的(有效的)比特数目可用来提高性能。表达式如下SNR[dB]＝6 ENOB+1.76dB+10log(fclock/BS)-20log(utot，peak/us，RMS)其中，ENOB＝ADC比特的有效数目(ADC非理想)；ENOB＜N＝ADC比特的真实数目；fclock＝ADC的时钟频率；BS＝预期信号带宽；utot，peak＝预期+非预期信号的峰值电压电平；us，RMS＝预期信号us的RMS电压电平。
位于该模数转换器之前的模拟滤波器通常用于在不影响预期信号频谱的前提下最大程度地抑制相邻信道中的非预期信号。由该公式可看出，通过此方式可以增大信噪比。通过减少比特的(有效)数目，也可以增大信噪比。这种特性可以在两种可能性方法中找出一个平衡点。从公式中可以看出，另一种可能结果是可以降低时钟频率，只有当峰值电压减少的情况下才能实现这一点。
该现有技术系统的缺陷在于包括了不应影响模拟预期信号频谱的模拟滤波器。为了在不影响模拟预期信号频谱的前提下最大程度地抑制模拟非预期信号，该模拟滤波器必须具有高度的复杂性。当在不影响模拟预期信号频谱的前提下只能一定程度地抑制模拟非预期信号时，该模数转换器的信噪比就会降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的系统，该系统用于将模拟预期信号转化为数字预期信号以及抑制模拟非预期信号。本发明由独立权利要求进行定义。从属权利要求来定义优选的实施例。
通过引入不仅至少部分地抑制模拟非预期信号而且还至少部分地抑制模拟预期信号的模拟滤波器，现在可以比以前更好地抑制相邻信道中的模拟非预期信号，而以也部分地抑制预期信道中的模拟预期信号为代价。通过引入用于针对模拟预期信号的部分受抑制而补偿数字输出信号的补偿器，恢复出预期信号。因此，现在可以通过窄过滤进行信号分量的(有限)抑制，它可以通过该模数转换器后的预期信号带宽中的反向选择性曲线进行补偿。由于窄过滤，可以使用与以前相同阶(复杂性，部件数)的模拟滤波器，抑制来自相邻信道的明显更多的信号功率。
根据本发明的改进系统可以实现比现有技术系统更好的系统信噪比。当然，使用较简单的和/或较便宜的和/或较小功耗的模数转换器也可以实现现有技术系统的信噪比，该模数转换器要么具有以较小比特数来表示的低分辨率，要么在低时钟频率下工作。此外，现在可以将稍微高一点的信噪比和稍微简单一点的和/或较便宜的和/或较小功耗的模数转换器结合起来。
根据本发明的系统的第一实施例是由包括数字滤波器或均衡器的补偿器来进行定义的。例如，该数字滤波器或均衡器均可以进行数字信号处理，并且在技术上是相同的。
根据本发明的系统的第二实施例是由作为低中频信号的模拟预期信号来进行定义的。对于低中频接收机或低IF接收机，由于相邻信道的选择在进入模数转换器之前已在模拟集成电路上得到实现，所以根据本发明的系统是优选的。
根据本发明的系统的第三实施例是由作为零中频信号的模拟预期信号来进行定义的，其第一组的模拟滤波器、模数转换器和补偿器转换和抑制同相信号，而其第二组的模拟滤波器、模数转换器和补偿器转换和抑制正交信号。对于零中频接收机或零IF接收机，由于相邻信道的选择在进入模数转换器之前已在模拟集成电路上得到实现，所以根据本发明的系统是优选的。
根据本发明的系统的第四实施例是由匹配的模拟滤波器和补偿器来进行定义的。位于模数转换器之前和之后的必需滤波器特性均需要进行明确定义。这种情况下，滤波器是通过设计相匹配的，故可以避免补偿器中任何自适应和/或控制回路。
根据本发明的系统的第五实施例是由自适应的和/或包括控制回路的补偿器来进行定义的，该控制回路用于避免模拟滤波器和补偿器之间的任何匹配。通过在数字域的自适应过滤，数字系统校正频率特性误差。
根据本发明的系统的第六实施例是由另外还包括放大器来进行定义的，该放大器用于放大模拟预期信号和模拟非预期信号。该放大器与模拟滤波器的输入端相连接，且它使该模数转换器的输入范围能够得到最优的利用。与位于模拟滤波器之后相比，位于模拟滤波器之前的放大器能更好地实现低噪音电平。
根据本发明的系统的第七实施例是由另外还包括放大器来进行定义的，该放大器用于放大模拟输出信号。该放大器位于模拟滤波器的输出端和模数转换器的输入端之间，且它使该模数转换器的输入范围能够得到最优的利用。
根据本发明的方法的实施例和根据本发明的接收机的实施例对应于根据本发明的系统的实施例。
本发明基于这样一种认识相邻信道不能得到完全抑制的现有技术系统具有较差的信噪比，这可以通过增大模数转换器的分辨率来提高，增大分辨率可以通过增加模数转换器的比特数(更加复杂和更加昂贵)或通过增大模数转换器的时钟频率(更加复杂和更加昂贵和更多功耗)来实现。本发明基于这样一种基本思想以也部分地抑制预期信道中的模拟预期信号为代价，现在可以比以前更好地抑制相邻信道中的模拟非预期信号，而部分地受到抑制的模拟预期信号可以通过位于模数转换器之后的补偿器得到补偿和进行恢复。
本发明提供了一种用于将模拟预期信号转换为数字预期信号以及用于抑制模拟非预期信号的改进系统，从而解决了上述问题，并且，本发明的优点在于，系统的信噪比得到了提高，也可以使用较简单的和/或较便宜的和/或较小功耗的模数转换器，该模数转换器具有以较少比特数来表示的较低分辨率或者可以在较低时钟频率下工作。
通过下面详细描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
在附图中图1a-1d以框图形式示出了用于零中频信号的(a)现有技术系统、(b)根据本发明的系统和用于低中频信号的(c)现有技术系统、(d)根据本发明的系统；以及图2以框图形式示出了根据本发明的接收机，该接收机包括根据本发明的调谐器和根据本发明的信道解码器。
具体实施例方式
图1a示出了用于零中频信号的现有技术系统23，其包括放大器6、模拟滤波器8、模数转换器5和数字滤波器10的串联电路。放大器6接收零中频信号，该零中频信号不仅包括预期信道中用“w”表示的模拟预期信号(包括已调制模拟和/或数字信息)，而且还包括相邻信道中用“unw”表示的模拟非预期信号。模拟滤波器8不具有任何同信道滚降特性(in-channel roll-off)，因此使得模拟预期信号充分地保持其原来状态，并且只抑制模拟非预期信号中的一部分。因此，相邻信道不能得到完全抑制，模拟非预期信号中的一部分和模拟预期信号一起将被提供给所述模数转换器5。然后，模数转换器5的有限的分辨率和有限的输入范围可用于转换包括模拟预期信号和模拟非预期信号中没有得到完全过滤的一部分的整个模拟输入信号。换言之，在预定的时钟频率下以及对于预定的输入范围来说，模数转换器5的一些比特数可用于转换模拟预期信号，模数转换器5的另外比特数需要用于转换模拟非预期信号中没有得到完全抑制的那一部分。这是相对低效率的，且减小该系统23的信噪比。数字滤波器10过滤来自于模数转换器5的数字输出信号，且抑制相邻信道中的数字非预期信号，以此来提高该系统23的性能。
图1b示出了根据本发明用于零中频信号的系统22，它包括放大器6、模拟滤波器2、模数转换器5和补偿器4(如数字滤波器或均衡器)的串联电路。放大器6接收零中频信号，该零中频信号不仅包括预期信道中用“w”表示的模拟预期信号(包括已调制模拟和/或数字信息)，而且还包括相邻信道中用“unw”表示的模拟非预期信号。所述模拟滤波器2具有同信道滚降特性，因此与图1a中示出的现有技术情况相比，更好地抑制了相邻信道中的模拟非预期信号，以也抑制预期信道中的一部分模拟预期信号为代价。因此，根据本发明，在预定的时钟频率下以及对于预定的输入范围来说，所述模数转换器5的更多比特数可用于转换模拟预期信号，所述模数转换器5只需较少比特数用于转换模拟非预期信号中没有得到完全抑制的那一部分。因此，在根据本发明的该系统22中，可以相对高效地使用所述模数转换器5，这提高了该系统22的信噪比。通过引入用于补偿模拟预期信号中受抑制部分的补偿器4，恢复出预期信号。另外，在预期信道中，所述补偿器4的特性对应于所述模拟滤波器2的特性的反向版本，在相邻信道中，所述补偿器4的具有尽可能多地抑制数字非预期信号的特性，这与所述模拟滤波器2的可以尽可能多地抑制模拟非预期信号的特性相类似。
由于零中频信号包括同相信号和正交信号，因此，第一组的模拟滤波器2、模数转换器5和补偿器4用于转换和抑制同相信号，而第二组(未示出)的模拟滤波器、模数转换器和补偿器用于转换和抑制正交信号。对于零中频接收机或零IF接收机来说，由于相邻信道的选择在进入模数转换器5之前已在模拟集成电路上得到实现，所以根据本发明的该系统22是优选的。
图1c示出了用于低中频信号的现有技术系统21，其包括放大器6、模拟滤波器7、模数转换器5和数字滤波器9的串联电路。所述放大器6接收低中频信号，该低中频信号不仅包括预期信道中用“w”表示的模拟预期信号(包括已调制模拟和/或数字信息)，而且还包括相邻信道中用“unw”表示的模拟非预期信号等，这在图1a中已经进行了描述。因此应当注意的是，非预期信号原理上应处于预期频谱的两边(可能是上面和下面的相邻信道)。在预期频谱的零和最低频率之间，可能存在某种非预期信号功率。
图1d示出了根据本发明用于低中频信号的系统20，其包括放大器6、模拟滤波器1、模数转换器5和补偿器3的串联电路。所述放大器6接收低中频信号，该低中频信号不仅包括预期信道中用“w”表示的模拟预期信号(包括已调模拟和/或数字信息)，而且还包括相邻信道中用“unw”表示的模拟非预期信号等，这在图1b中已经进行了描述。
对于低中频接收机或低IF接收机来说，由于相邻信道的选择在进入所述模数转换器5之前已在模拟集成电路上得到实现，所以根据本发明的该系统20是优选的。
例如，在频域内，所述模拟滤波器1、2将模拟预期信号的最高频率减少至少3dB，而所述补偿器3、4将数字预期信号的最高频率提高至少3dB。
所述补偿器3、4包括均衡器或数字滤波器等。为了提高所述补偿器3、4的特性和所述模拟滤波器1、2的特性的反向版本之间的一致性，所述模拟滤波器1、2和所述补偿器3、4可以通过设计相匹配，以避免所述补偿器3，4中的任何自适应和/或控制回路，或者，所述补偿器3，4可以制成具有自适应的和/或给其提供这种控制回路，以避免任何匹配。
所述模拟滤波器1、2和所述补偿器3、4的设计和制造在领域是公知的。
用于放大零/中频信号的模拟预期信号和模拟非预期信号的所述放大器6使得，所述模数转换器5的输入范围能够得到最优的利用。当然，该放大器也可以位于所述模拟滤波器1、2的输出端和所述模数转换器5的输入端之间，用于放大来自所述模拟滤波器1、2的模拟输出信号，从而使所述模数转换器5的输入范围得到最优的利用。与位于所述模拟滤波器1、2之后相比，位于所述模拟滤波器1、2之前的放大器能更好地实现低噪音电平。
在图2中示出了根据本发明的接收机30，该接收机包括根据本发明的调谐器31和根据本发明的信道解码器32。所述调谐器31包括与用于接收无线电信号的天线相连接的输入放大器/滤波器11、下变频器12(如混频器)、放大器6和模拟滤波器1的串联电路。所述信道解码器32包括模数转换器5、数字滤波器3、抽取器13和解调器14的串联电路，所述解调器14用于产生已解调信号并将其提供给例如人机接口，如扩音器、显示器、银幕等。在WO 00/55977中也公开和描述了所述输入放大器/滤波器11、下变频器12、抽取器13和解调器14。
当然，例如，以后也可以在数字域中进行均衡。因此，对模拟同信道特性做出补偿也晚于图中所示。通常，在不脱离本发明所附权利要求保护范围的前提下，图中任何两个单元之间也可以存在其它单元，并且，图中所示的每个单元也可以包括子单元。
应当注意的是，上述实施例用于说明、而非限制本发明，并且，在不脱离所附权利要求的保护范围的前提下，本领域技术人员能够设计出多种其他的实施例。在权利要求中，不应当将圆括号中的任何标记解释为限制该项权利要求。使用动词“包括”及其变形并不排除权利要求所记录的部件或步骤之外存在其他部件或步骤。部件前面的冠词“一个”并不排除存在多个这样的部件。本发明可通过包括多个不同部件的硬件来实现，也可以通过合适编程的计算机来实现。在列举了多个模块的装置权利要求中，这些模块中的多个可以具体实现为一个以及相同的硬件项。相互不同的从属权利要求中记录的特定手段并不表示这些手段的组合不具有优势。
权利要求
1.用于将模拟预期信号转换为数字预期信号和抑制模拟非预期信号的系统(20，22)，包括模拟滤波器(1，2)，用于至少部分地抑制所述模拟预期信号和所述模拟非预期信号，从而产生模拟输出信号；模数转换器(5)，用于将所述模拟输出信号转换为数字输出信号；以及补偿器(3，4)，用于针对所述模拟预期信号的所述至少部分受抑制而补偿所述数字输出信号。
2.根据权利要求1所述的系统(20，22)，其中，所述补偿器(3，4)包括数字滤波器或均衡器。
3.根据权利要求1所述的系统(20)，其中，所述模拟预期信号是低中频信号。
4.根据权利要求1所述的系统(22)，其中，所述模拟预期信号是零中频信号，第一组的模拟滤波器(2)、模数转换器(5)和补偿器(4)转换和抑制同相信号，而第二组的模拟滤波器、模数转换器和补偿器转换和抑制正交信号。
5.根据权利要求1所述的系统(20，22)，其中，所述模拟滤波器(1，2)和所述补偿器(3，4)是相匹配的。
6.根据权利要求1所述的系统(20，22)，其中，所述补偿器(3，4)是自适应的和/或包括控制回路，以避免所述模拟滤波器(1，2)和所述补偿器(3，4)之间的任何匹配。
7.根据权利要求1所述的系统(20，22)，还包括用于放大所述模拟预期信号和所述模拟非预期信号的放大器(6)。
8.根据权利要求1所述的系统(20，22)，还包括用于放大所述模拟输出信号的放大器。
9.用于将模拟预期信号转换为数字预期信号和抑制模拟非预期信号的方法，包括以下步骤至少部分地抑制所述模拟预期信号和所述模拟非预期信号，从而产生模拟输出信号；将所述模拟输出信号转换为数字输出信号；以及针对所述模拟预期信号的所述至少部分受抑制而补偿所述数字输出信号。
10.包括调谐器(31)和信道解码器(32)的接收机(30)，所述调谐器(31)包括模拟滤波器(1)，用于至少部分地抑制模拟预期信号和模拟非预期信号，从而产生模拟输出信号；以及所述信道解码器包括模数转换器(5)，用于将所述模拟输出信号转换为数字输出信号；以及补偿器(3)，用于针对所述模拟预期信号的所述至少部分受抑制而补偿所述数字输出信号。
11.用于如权利要求10所述的接收机(30)的调谐器(31)，包括所述模拟滤波器(1)，用于至少部分地抑制所述模拟预期信号和所述模拟非预期信号，从而产生所述模拟输出信号，以将其提供给所述信道解码器(32)。
12.用于如权利要求10所述的接收机(30)的信道解码器(32)，包括模数转换器(5)，用于将来自所述调谐器(31)的所述模拟输出信号转换为所述数字输出信号；以及补偿器(3)，用于针对所述模拟预期信号的所述至少部分受抑制而补偿所述数字输出信号。
全文摘要
具有模数转换器(5)的系统(20，22)，用于包括调谐器(31)和信道解码器(32)的接收机(30)，包括位于所述模数转换器(5)之前的模拟滤波器(1，2)。所述模拟滤波器(1，2)至少部分地抑制模拟预期信号和模拟非预期信号。补偿器(3，4)针对模拟预期信号的至少部分受抑制而补偿所述模数转换器(5)的数字输出信号。因此，相邻信道中的模拟非预期信号现在可以比以前得到更好的抑制，而以也部分地抑制预期信道中的模拟预期信号为代价。补偿器(3，4)恢复预期信号。
文档编号H04B1/10GK1871773SQ200480030792
公开日2006年11月29日 申请日期2004年10月8日 优先权日2003年10月21日
发明者莱昂纳德斯·J·M·勒伊坦伯格 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司