专利名称：模/数和数/模转换器中的重复取样方法
技术领域：
本发明涉及模/数和数/模转换器，特别是涉及模/数和数/模转换器中的重复取样方法，这种方法应用于通过数字用户线(DSL)和甚高数据速率数字用户线(VDSL)进行的数据传输。
背景技术：
VDSL是一种传输方法的名称，其传输速率高于ADSL(非对称数字用户线)。通常，VDSL系统应用于由光纤和铜线组成的混合网络，特别是使用提供高传输速率的光纤电缆的场合。
在混合网络中，光纤电缆迅速扩展应用到局域网的交换台，甚至到路边的光缆分配箱，这种常规应用可从例如因特网址“http//www.eonline.de/sites/kom/0305237.htm”获知。
数字传输系统的基本特点是模/数转换、数字传输和接着的相关数据流的数/模转换器。在这种布局中，通常使用各种重复取样方法，如例如因特网参考资料“http//www.hoerwege.de/over+upsamp.htm.”中所描述的。
在常规数字数据传输方法中，为增加有效位数，通常使用噪声整形的方法。
图3表示用在例如数字传输系统中的常规模/数转换器的电路布置。模拟输入信号100提供给输入端子102。包括求和装置104、量化装置111和数字信号105的模/数转换器101，能在其输出端子106取出输出信号，噪声信号113能连接至第二输入端子，即噪声源端子103。
模拟输入信号100和连接至噪声源端子103的噪声信号113，在求和装置104中叠加，总和信号提供给量化装置111。量化装置111的输出连接至输出端子106，数字信号105被提供作为输出信号。
根据现有技术的这种模/数转换器有若干缺点。在VDSL系统中，使用具有9位至12位有效分辨率的模/数转换器和数/模转换器。这些转换的分辨率对成本、芯片面积和能耗的影响，在很大程度上与集成电路的设计有关。另一方面，高分辨率转换器能使外部器件，如能连接至集成电路的双重滤波器的复杂性降低。
因此，必须在集成电路(或芯片面积)的成本，和电路设计中的外部器件的复杂性(因而也是成本)之间谋求平衡。
发明内容
因此，本发明的目的是提供高分辨率的模/数转换器和数/模转换器，而不增加能耗和芯片面积。
通过根据权利要求1的，进行模拟信号重复取样的数字传输方法，和具有权利要求12的特征的装置，可实现这个目的。
根据权利要求1的，进行模拟信号重复取样的数字传输方法，和具有权利要求12的特征的装置，分别有下列优点。
根据本发明的方法，有利地与增加有效位数的VDSL(甚高数据速率DSL)中的噪声整形概念一起应用。
通过增加1位分辨率，节省大约二分之一的芯片面积，也是一个优点。
本发明的核心，是在模/数和数/模转换器中进行重复取样的方法，其中，在模/数转换期间，通过第一噪声整形装置进行第一次噪声整形的重复取样，在数/横转换期间，通过第二噪声整形装置进行第二次噪声整形结合。
从属权利要求包含本发明的各个目的的有利研制和改进。
根据本发明的一个优选研制例，重复取样和噪声整形概念的结合应用于VDSL系统，使得能够实现集成电路的能耗降低和集成电路的芯片面积减小。
根据本发明的另一优选研制例，重复取样和噪声整形概念的结合被应用于集成电路，这些集成电路用于VDSLA-4频段、各种10Base网络和VDSLA-4端口单元。
根据本发明的又一优选研制例，二阶梳状滤波器用作抽选滤波器单元。
根据本发明的又一优选研制例，提供大于1的重复取样因数。
根据本发明的又一优选研制例，第一噪声整形装置是一阶噪声整形装置。
根据本发明的又一优选研制例，第二噪声整形装置是一阶噪声整形装置。
根据本发明的又一优选研制例，后置滤波器装置用于消除由数/模转换器输出端的阶梯形作用所致的高频。
根据本发明的又一优选研制例，内插滤波器单元是二阶梳状滤波器。
根据本发明的又一优选研制例，数/模转换器是10位电流驱动转换器。
根据本发明的又一优选研制例，噪声整形由自适应噪声整形装置提供。
本发明的图示实施例在附图中表示，并在后面的描述中作更详细的解释。附图中图1a表示根据本发明图示实施例的模/数转换器电路布置；图1b表示根据本发明另一图示实施例的另一模/数转换器电路布置，与图1a所示的电路布置相比，它提供第一噪声整形装置；图2表示带有根据本发明图示实施例的第二噪声整形装置的数/模转换器电路布置；和图3表示模/数转换器的常用电路布置。
具体实施例方式
图1a表示根据本发明图示实施例的模/数转换器电路布置；在图1a所示的电路布置中，使用的是由抽选滤波器单元107扩展的常规模/数转换器101。模/数转换器101的输出信号被提供作为输出端子106上的数字信号105，抽选滤波器单元107被提供有与模拟输入信号100相对应的数字信号105。
因为模拟输入信号100提供给模/数转换器101的输入端子102，所以模拟输入信号100以常规的方法转换为数字信号105。另外，噪声信号113提供给噪声源端子103，模拟输入信号100和提供给噪声源端子103的噪声信号113在求和装置104中叠加。求和装置104的输出信号在量化装置111中进行量化，以便将输出信号作为数字信号105提供。
根据本发明的图示实施例，进行低通滤波的抽选滤波器单元107连接至输出端。提供抽选滤波器单元107，例如，采用将带宽由例如260MHz减少至带宽40MHz的数字低通滤波，能获得近似6.6的重复取样因数。
如这个图示实施例所示，模/数转换器的分辨率有利地从10位提高至11位。抽选滤波器单元107输出的数字传输信号110，被提供作为图1a所示整个电路布置的输出信号。
图1b所示的电路布置，除了安排在模/数转换器101与抽选滤波器单元107之间的第一噪声整形装置112之外，是与图1a所示的电路布置相对应的。
与图1a相同的参考符号，对应于相同或类似的元件，对它们不再作说明，以避免重复。
使用第一噪声整形装置112为的是提高整个电路布置的分辨率。在均匀取样的情况下，相等的噪声能量(白噪声)在所有情况下被加至整个频谱中的子频带，这样，在量化期间，各个频带中的最小可允许的畸变总是必须用作噪声能量的量度。在这种布置中，最大位速率不利地不能完全被利用，因为特定子频带允许比剩余的子频带小的噪声能量。
在第一噪声整形装置112中进行的噪声整形使得能够给定各个频带中的噪声分配。
第一噪声整形装置112与由抽选滤波器单元107提供的重复取样的结合，提供了显著的优点，特别是对于VDSL系统，提供了例如减小所需芯片面积、减小能耗、提高分辨率等等优点。
图2表示带有根据本发明图示实施例的第二噪声整形装置205的数/模转换器电路布置。
在图2所示的电路布置中，实现了数/模转换的装置，具体地说，是适用于VDSL系统的。被发送的数字传输信号110提供给混合单元201。在混合单元201中，施加至接收噪声源端子209的接收噪声信号211叠加在数字传输信号110上。混合单元201的输出信号提供给后置量化装置202，由后置量化装置202量化的输出信号提供给内插滤波器单元203。
在与参考图1a、b所描述的抽选滤波器单元107相反的方法中，内插滤波器单元203以相同的因数造成带宽的增加，而在图1a、b的示例中通过这个因数使带宽减小了，该因数近似为6.6。
后置量化装置202的输出信号提供给内插滤波器单元203，后者提供适当的重复取样。内插滤波器单元203的输出信号提供给放大器单元204，在其中，内插滤波器单元203的输出以能指定的因数放大，这个因数特别适合用于驱动后面的第二噪声整形装置205。
放大器单元204的输出信号提供给第二噪声整形装置205的输入端。在第二噪声整形装置205中，进行类似于参考图1b的第一噪声整形装置112所述的噪声整形。
第二噪声整形装置205的输出信号最后提供给数/模转换器206，数/模转换器206将第二噪声整形装置205的数字输出信号转换为模拟值。
数/模转换器206的输出信号提供给后置滤波器装置207，后置滤波器装置207滤去高频分量，这些高频分量是由于在数/模转换器206中进行数/模转换而由模拟输出电压的阶梯形变化引起的。后置滤波器装置207已滤波的输出信号作为模拟输出信号208，被提供用于进一步的处理过程。
在这个图示实施例中提供的重复取样因数6.6，和构成二阶梳状滤波器的内插滤波器单元203，第二个一阶噪声整形装置205和构成10位电流驱动转换器的数/模转换器206，导致分辨率提高2位，参考图1a、b所述电路布置，使芯片面积节省大约二分之一。
虽然本发明已通过优选图示实施例在上面进行了描述，但不限于这些，而是可在许多方面进行修改。
参考标号表在图中，相同的参考符号指示相同的或功能相同的元件。
100 模拟输入信号101 模/数转换器102 输入端子103 噪声源端子104 求和装置105 数字信号106 输出端子107 抽选滤波器单元110 数字传输信号111 量化装置112 第一噪声整形装置113 噪声信号201 混合单元202 后置量化装置203 内插滤波器单元204 放大器单元205 第二噪声整形装置206 数/模转换器207 后置滤波器装置208 模拟输出信号209 接收噪声源端子210 放大器输出信号211 接收噪声信号
权利要求
1.一种进行重复取样的数字传输模拟信号的方法，包括下列步骤a)将模拟输入信号(100)插入模/数转换器(101)；b)在求和装置(104)中，将模拟输入信号(100)与噪声信号(113)混合；c)在量化装置(111)中，对与噪声信号(113)混合的模拟输入信号(100)进行量化，提供数字信号(105)；d)对抽选滤波器单元(107)中获得的数字信号(105)进行滤波，提供带宽减小的数字传输信号(110)；e)发送带宽减小的数字传输信号(110)；f)将发送的数字传输信号(110)提供给混合单元(201)；g)在混合单元(201)中，将数字传输信号(110)与接收噪声信号(211)混合；h)在提供后置量化信号的后置量化单元(202)中，对与接收噪声信号(211)混合的数字传输信号(110)进行后置量化；i)在提供内插信号的内插滤波器单元(203)中，内插后置量化信号；j)在放大器单元(204)中，放大内插信号，提供放大器输出信号(210)；k)在第二噪声整形装置(205)中，更新放大器输出信号(210)；l)在后置滤波器装置(207)中，对由第二噪声整形装置(205)更新的放大器输出信号(210)进行后置滤波；和m)输出后置滤波器装置(207)的模拟输出信号(208)。
2.根据权利要求1所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于重复取样和噪声整形概念的结合应用于VDSL系统，实现集成电路的能耗降低和集成电路的芯片面积减小。
3.根据权利要求1和2两者之一所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于重复取样和噪声整形概念的结合应用于集成电路，这些集成电路是用于VDSLA-4频段、各种10Base网络和VDSLA-4端口单元的。
4.根据权利要求1到3中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于提供二阶梳状滤波器作为抽选滤波器单元(107)。
5.根据权利要求1到4中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于提供大于1的重复取样因数。
6.根据权利要求1到5中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于提供一阶噪声整形装置作为第一噪声整形装置(112)。
7.根据权利要求1到6中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于提供一阶噪声整形装置作为第二噪声整形装置(205)。
8.根据权利要求1到7中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于提供后置滤波器装置(207)用于消除由数/模转换器(206)输出端的阶梯形作用所致的高频。
9.根据权利要求1到8中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于提供二阶梳状滤波器作为内插滤波器单元(203)。
10.根据权利要求1到9中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于提供10位电流驱动转换器作为数/模转换器(206)。
11.根据权利要求1到10中之一或多个所述的数字传输模拟信号的方法，其特征在于噪声整形由自适应噪声整形装置提供。
12.一种数字传输模拟信号的装置，其特征在于包括a)模/数转换器(101)，其用于输入模拟输入信号(100)；b)求和装置(104)，其用于将模拟输入信号(100)与噪声信号(113)混合；c)量化装置(111)，其用于对与噪声信号(113)混合的模拟输入信号(100)进行量化；d)抽选滤波器单元(107)，其用于对所获得的数字信号(105)进行滤波；e)混合单元(201)，其用于输入被发送的数字传输信号(110)；f)后置量化单元(202)，其用于对与接收噪声信号(211)混合的数字传输信号(110)进行后置量化；g)内插滤波器单元(203)，其用于内插后置量化信号；h)放大器单元(204)，其用于放大内插的信号；i)第二噪声整形装置(205)，其用于自适应放大器输出信号(210)；和j)后置滤波器装置(207)，其用于对由第二噪声整形装置(205)更新的放大器输出信号(210)，进行后置滤波。
全文摘要
本发明创造用于数字传输模拟信号的方法和装置，其中，在模/数和数/模转换器中进行重复取样。在这种布局中，进行数/模转换，这特别适用于VDSL系统。被发送的数字传输信号(110)提供给混合单元(201)在混合单元(201)中，加至接收噪声源端子(209)的接收噪声信号(211)被叠加在数字传输信号(110)上。内插滤波器单元(203)与后面的噪声整形装置(205)结合，造成带宽增加，产生适宜的重复取样。
文档编号H04B14/06GK1620759SQ01823113
公开日2005年5月25日 申请日期2001年3月30日 优先权日2001年3月30日
发明者安德烈亚斯·维斯伯尔, 马丁·克拉拉, 托马斯·波斯谢尔, 胡贝特·魏因贝格尔, 耶尔格·豪普特曼, 托马斯·马格斯赫尔 申请人:印芬龙科技股份有限公司