噪声整形电路、数字时间转换器、以及噪声整形方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及噪声整形电路、数字时间转换器、模数转换器、数模转换器、频率合成器、发射机、接收机、收发机、用于对输入信号中的噪声进行整形的方法、以及相应的计算机相关的实现方式。
【背景技术】
[0002]在许多应用中，噪声整形技术用于改善频率范围中的明显信噪比。示例来自许多技术领域，例如来自包括数字信号或其他经量化的信号处理的领域。
[0003]例如，在许多发射机、接收机或收发机应用中，一个或多个本地振荡器(LO)信号被用于分别对要被发送或接收的信号进行上混频或下混频。越来越多基于数字锁相环(DPLL)的频率合成器已经变成了一种减少失真的重要途径，因为它们可允许更大的灵活性和更容易的可配置性来针对多个频带创建多个本地振荡器信号。
[0004]在此领域中，数字时间转换器(DTC)正变成在多标准射频(RF)发射机、接收机或收发机中生成本地振荡器信号的一种越来越有吸引力的途径，因为它们可受益于包括可能的RF合成的数字设计流程。仅列举一个示例，基于DTC的收发机架构可被用于其中使用了载波聚合(CA)并且其中需要由驱动多个DTC的单个射频DPLL生成多个本地振荡器信号的协议中。这样基于DPLL和/或DTC的频率合成器可允许相对于失真的更健壮的操作以及更高的集成度。
[0005]然而，DTC—般用有限数目的电平进行量化，这可导致频谱中的可见毛刺。另外，数字DTC中可用的比特的数目也会限制频谱性能。为了达到例如由应用、所要使用的协议或者其他实现细节施加的某些频谱要求，可以使用噪声整形技术。然而，传统的噪声整形技术会负面地影响这些系统例如在特定敏感频率或者频带处的频谱响应。
[0006]因此，存在提高这样的系统的总体噪声性能的挑战。
[0007]然而，类似的挑战不仅存在于发射机、接收机或收发机的领域中。它们存在于信号处理的许多领域，例如包括数字音频处理、数字图像处理、数字视频处理、模拟/数字转换、以及类似的技术应用和领域。
【发明内容】
[0008]因此，存在提高采用噪声整形技术的系统的总体噪声性能的需求，该需求是在许多技术领域中广泛需要的需求。
[0009]可通过根据任何独立权利要求的噪声整形电路、数字时间转换器、频率合成器、发射机、接收机、收发机、用于对输入信号中的噪声进行整形的方法、以及相应的计算机相关的实现方式来满足该需求。
【附图说明】
[0010]下面将仅通过示例的方式描述电路、设备、装置、和/或方法的一些示例。在此上下文中，将参考附图。
[0011]图1示出了根据示例的数字时间转换器的框图，该数字时间转换器包括根据示例的噪声整形电路；
[0012]图2示出了使用根据示例的噪声整形电路的噪声频谱的比较；
[0013]图3示出了在根据示例的噪声整形电路中使用的抖动发生器的可能实现方式的框图；
[0014]图4示出了根据示例的频率合成器的框图；
[0015]图5示出了根据示例的发射机、接收机或收发机的框图；
[0016]图6示出了根据示例的模数转换器的框图；
[0017]图7示出了根据示例的数模转换器的框图；
[0018]图8示出了根据示例用于对输入信号的噪声进行整形的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]现在将参考其中示出了一些示例的附图更全面地描述各种示例。在附图中，为了清楚，可以放大线条、层、和/或区域的厚度。
[0020]因此，尽管示例可以具有各种修改和替代形式，但是附图中的说明性示例会在这里被详细描述。然而，应该理解的是，并不旨在将示例限制到所公开的特定形式，相反，示例覆盖了落入本公开的范围的所有修改、等同、和替代。贯穿附图的描述，相同的标号指代相同或者相似的元件。另外，汇总的标号将用于指代不止一个结构、元件、或对象，或者用于同时描述不止一个结构、元件、或对象。由相同的、类似的或者汇总的标号指代的对象、结构和元件可被等同地实现。然而，一个、一些或所有属性、特征和尺寸也可随元件而变化。
[0021 ]将会理解的是，当元件被描述为被“连接”或者“親合”到另一元件时，该元件可以被直接连接或者耦合到另一元件，或者可以存在介于它们之间的元件。相反，当元件被描述为“直接连接”或者“直接耦合”到另一元件时，不存在介于它们之间的元件。用于描述元件之间的关系的其他术语应该被以相似的方式理解(例如，“之间”相对于“直接之间”、“相邻”相对于“直接相邻”等)。
[0022]这里使用的术语仅用于描述说明性示例的目的，而不旨在限制性的。如这里所使用的，单数形式“一”、“一个”、以及“该”还旨在包括复数形式，除非上下文中清楚地给出相反指示。还将理解的是，术语“包括”、“包含”、“具有”、和/或“含有”在被用在本文中时，用于指定所给出的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或组件的存在，而不用于排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或它们的群组的存在或者添加。
[0023]除非有相反的定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有示例所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还应该理解的是，例如通用字典中定义的术语之类的术语应该被解释为具有与它们在相关技术背景下的含义相一致的含义，而不被解释为理想化的或者过于正式的意思(除非是这样表达的)。
[0024]如前文简要概述的那样，在许多应用中，噪声整形技术用于改善一些频带中的明显信噪比。示例来自许多对信号进行处理的技术领域。例如，通过使用噪声整形技术，可以用使得更相关的频率范围中的噪声电平被降低同时较不重要的频率范围中的噪声电平被升高的形式来影响噪声频谱。在一些应用中，可以使用滤波技术来降低在较不重要的频带中创建的噪声(例如，当相应频带足够远离更相关的频带并且它未被用于应用方面例如来发送信号、接收信号等等)。
[0025]然而，在许多技术领域中，简单地采用传统噪声整形技术不能够被容易地实现，因为这些噪声整形技术依靠可对待处理的信号引入额外噪声的抖动(dithering)技术。结果，由抖动导致的额外噪声可能违反由应用、协议或其他实现细节施加的频谱要求。
[0026]示例基本来自所有在其中对信号进行处理和/或量化的技术领域。例如，数字音频处理、数字图像处理、数字视频处理只是在其中采用噪声整形技术的一些领域。如将在下文更详细地道出的那样，噪声整形技术还能够用于其他技术领域中。
[0027]下面将更加详细地示出两个示例，可在这些示例中使用噪声整形电路或相应的噪声整形技术。一个示例来自发射机、接收机或收发机的领域，该发射机、接收机或收发机包括采用一个或多个数字时间转换器(DTC)的频率合成器。另一示例来自模数转换器的领域。然而，根据示例以及其他示例(例如包括下文所述用于对输入信号的噪声进行整形的方法和相应的软件相关的实现方式)的噪声整形电路同样能够在其他技术领域中被很好地采用。因而，下面列出的示例只是表示能够在其中采用下文所述的噪声整形技术的一些示例。
[0028]第一示例来自发送和/或接收信号(例如可包括数据)的发射机、接收机和收发机的领域。在发射机被设计为生成信号并可选地发送信号的同时，接收机被设计为接收合适的信号。收发机是能够进行发送和接收信号二者的电路或设备。收发机例如可包括专用发射机和接收机电路，但还可包括可被用于发送和接收相应信号二者的组件或电路。
[0029]尽管在下面的说明中，信号将主要是例如由无线电设备发送的射频信号，但发射机、接收机和收发机远远未被限制于采用基于无线电的传输技术。例如，线缆约束的传输以及高于或低于这些频率的不同频率也可用于发送和/或接收数据。另外，作为基于电的传输方案(也包括基于无线电的传输方案)的替代，还可使用其他传输方案(例如包括光传输方案和磁传输方案等等)。
[0030]另外，在下面将主要描述数字处理电路，其中对信号进行采样和量化。换而言之，在后面的示例中将主要描述数字信号。然而，这显然不要求仅采用数字信号(其在时间上(采样)和它们可获得的数值(量)上被量化)。在其他示例中，可使用非数字的信号，其中时间、数值中的至少一者或者二者并不要求是离散的。如果信号具有连续的范围或频谱值并且在时间上连续时，这样的信号一般被称作模拟信号。一般地，不例还可包括相应的模拟或其他非数字的实现方式。
[0031]如前面简要提到的那样，针对发射机、接收机和收发机，数字时间转换器(DTC)可表示用于在多标准射频(RF)收发机环境中生成一个或多个本地振荡器(LO)信号的有吸引力的方案。这些系统可受益于包括射频合成的可能性的数字设计流程。DTC在支持例如下行链路聚合(CA)(其中，多个本地振荡器信号被用于增加总体传输带宽)的发射机、接收机和收发机中是特别有吸引力的。例如，多个本地振荡器信号可由单个参考振荡器电路生成，该参考振荡器电路例如包括驱动多个数字时间转换器的射频数字锁相环(RF DPLL)。这样的方案不仅可以节省芯片面积，还可以避免(例如，发生在多DPLL方案中的)磁场耦合问题。[0032 ] 一般而言，DTC根据包括提供给DTC的控制输入端的代码字的控制信号对被提供至DTC的输入端的振荡信号的边沿进行延迟。期望的本地振荡器频率因此能够通过例如应用代码斜坡(code ramp)来获得。
[0033]然而，DTC通常根据有限数目的电平对它针对在DTC的输入端处提供的振荡信号的延迟进行量化。该量化可在DTC的频谱中产生可见毛刺。另外，数字DTC的比特的数目也可限制频谱性能。噪声整形可被用于降低特定频率处的量化噪声以便达到(例如，在所谓的双工距离处的)频谱要求。双工距离一般指代用于上载数据和下载数据的频率之间的频率距离。换而言之，双工距离可指代接收信号和发送信号之间的频率距离。依据所涉及的标准和技术，双工距离可以例如在IMHz和若干10MHz之间的范围。
[0034]如将在下文更详细道出的那样，示例采用加性抖动来移除例如由DTC导致的量化毛刺。在图2中示出并在下文更详细描述的示例示出:使用包括抖动的噪声整形技术并且仍然保持由噪声整形器电路引入的频谱响应且仍然移除或者至少抑制量化毛刺是可能的。结果，可以提高这样的系统的总体噪声性能。
[0035]与传统途径相比，在噪声整形电路的示例中，抖动信号被应用于前向信号路径和反馈信号路径二者。这样的抖动信号或抖动序列因此能够被用于模糊量化毛刺。直截了当的相加将增加覆盖例如噪声整形器的频率相关行为的所有频率上的功率。然而，为了保持频率相关行为，抖动信号不仅被添加到前向信号路径，而且还被添加到噪声整形器的反馈环路或者反馈信号路径。
[0036]在没有将抖动信号添加到反馈信号路径的情况下，抖动很有可能将增加与频率独立的频谱功率并且因此可能导致违反例如由标准、应用要求或实现细节安排的频谱要求或者误差矢量幅度(EVM)目标。
[0037]根据示例的噪声整形电路以及用于对输入信号中的噪声进行整形的方法可被应用于基于量化的系统的许多类型的噪声整形器，并且还可与非线性校正相结合地使用(仅列举一下示例)。
[0038]图1示出了包括数字时间转换器电路110(DTC电路)以及噪声整形电路120(也被称作噪声整形器)的数字时间转换器10(DTC)的框图。DTC电路110被设计为通过响应于经修改的控制信号MCS对振荡信号OCS进行延迟来生成经处理的振