用于无线通信系统内调幅的方法和系统的制作方法

专利名称：用于无线通信系统内调幅的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信，更具体地说，涉及一种用于功放驱动器调幅的数模 转换的方法和系统。
背景技术：
移动通信改变了人们通信的方式，手机已经从奢侈品变成人们日常生活必 不可少的一部分。手机的使用在今天已取决于社会环境，而不受位置和技术的 限制。尽管语音连接已经实现了通信的基本需求，无线语音和数据连接不断渗 透到日常生活的各个方面，使用无线和/或有线网络的各种综合的移动多媒体 应用将是移动通信变革的下一步骤。
提供各种高速接入技术的第三代(3G)蜂窝网以及专门设计来使用这些 技术的移动电话，能够满足支持TV和使用高级压縮标准的音频应用、高分辨 率游戏应用、外设接口支持等的综合多媒体应用的要求。由于芯片设计者们利 用压縮和较高的带宽来传输更多的信息，处理要求正逐渐增加。3G无线应用 支持384Kbits到2Mbits的比特率，允许芯片设计者们给无线系统提供多媒体 性能、较高的质量、减少的干扰和较宽的覆盖面积。
随着移动多媒体服务的不断普及和使用，诸如功耗、网络容量的性价比和 服务质量(QoS)等因素对于蜂窝网运营商来说将变得比今天更为关键。这些 因素将通过仔细的网络部署和运营、传输方法的改进以及接收技术的提高和芯 片集成方案来实现。为此，运营商们需要有技术来允许他们增加用于移动多媒 体应用支持的下行吞吐量，并进而为移动多媒体应用服务的用户提供更高的 QoS性能和速度。当前，移动多媒体处理器尚不能完全将片上系统(SoC)集 成用作今天手机的高级整体系统解决方案。例如，现有的移动处理器利用多个 硬件加速器来实现各种多媒体应用，这明显的增加了功耗、实现复杂度、移动
处理器尺寸和最终的终端大小。
某些移动通信技术例如全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务
(GPRS)、用于GSM演进的增强数据率(EDGE)使用极化调制。极化调制 包括将信号从使用同相(I)和正交(Q)分量的形式转换成对应的使用幅度(p) 和相位(cp)分量的形式。从I和Q信号形式转换到p和cp信号形式的过程中 会引入量化噪音。结果，p和cp信号形式内的至少一部分成分会被过滤掉。
尽管现有的某些极化调制收发器设计包括有允许I和Q信号形式到p和cp 信号形式的转换在单个集成电路器件或芯片中执行的电路，但是滤波电路的特 性导致在设计中，该滤波电路位于一个单独的芯片内或作为离散器件形式的滤 波器位于芯片外。
在通过与本发明的系统进行比较后，现有和传统的手段的其它局限和缺点 是很明显的。

发明内容
本发明提出一种用于功率放大器驱动器调幅的数模转换的系统和/或方 法，将在后续结合至少一幅附图给出详细的介绍，并在权利要求中给出完整的 定义。
根据本发明一个方面，提出一种用于无线通信系统内调幅的方法，所述方 法包括
在单个集成电路器件内，对基带信号内的多个样本中的每一个进行过采
样；
将所述过采样后的多个样本中的每一个减少多个比特，从而使因所述过采 样而出现的量化噪声移位；
使用集成在所述单个集成电路器件内的滤波器电路对包含有所述被减少 的多个比特的后继信号进行低通滤波。
优选地，所述基带信号内的多个样本中的每一个均包括M比特的二进制 数据字，被转换成K个信号电平中的至少其一，其中K和M代表数量，且K 的值小于2M。
优选地，所述方法还包括生成所述后继信号，其中所述后继信号包括所 述K个信号电平中的当前一个信号电平，其后是零信号电平，再其后是所述K 个信号电平中后继的一个信号电平。
优选地，所述方法还包括将所述的K个信号电平中的至少其一均转换 成对应的N比特二进制数据字，其中N代表数量。
优选地，所述N比特二进制数据字的最低值和最高值之一对应于所述K
个信号电平中一个信号电平的最高值和最低值之一。
优选地，所述N比特二进制数据字的最低值和最高值之间的一个值对应 于所述K个信号电平中最低电平和最高电平之间的一个信号电平。
优选地，所述方法还包括基于所述N比特二进制数据以及根据伪随机
比特序列生成的比特，生成交换控制比特。 优选地，所述交换控制比特经过了差分编码。
优选地，所述方法还包括基于所述经过差分编码的交换控制比特内正比
特的值，选择所述K个信号电平中的一个。
优选地，所述方法还包括基于所述经过差分编码的交换控制比特内负比 特的值，生成零信号电平。
优选地，所述方法还包括生成所述后继信号，其中所述后继信号包括基 于所述经过差分编码的交换控制比特内正比特的当前值选择的所述K个信号 电平中的一个，其后是基于所述经过差分编码的交换控制比特内负比特的值生 成的零信号电平，再其后是基于所述经过差分编码的交换控制比特内所述正比 特的后继值选择的所述K个信号电平中的一个后继信号电平。
优选地，所述正比特的当前值是对应的所述正比特的后继值基于所述伪随 机比特序列的二进制补码。
根据本发明的一个方面，还提出一种用于无线通信系统内调幅的系统，所 述系统包括
在单个集成电路器件内对基带信号内的多个样本中的每一个进行过采样 的电路；
所述电路将所述过采样后的多个样本中的每一个减少多个比特，从而使因
所述过采样而出现的量化噪声移位；
所述电路使用集成在所述单个集成电路器件内的滤波器电路对包含有所 述被减少的多个比特的后继信号进行低通滤波。
优选地，所述基带信号内的多个样本中的每一个均包括M比特的二进制 数据字，被转换成K个信号电平中的至少其一，其中K和M代表数量，且K 的值小于2M。
优选地，所述电路生成所述后继信号，其中所述后继信号包括所述K个 信号电平中的当前一个信号电平，其后是零信号电平，再其后是所述K个信 号电平中的一个后继信号电平。
优选地，所述电路将所述的K个信号电平中的至少其一均转换成对应的N 比特二进制数据字，其中N代表数量。
优选地，所述N比特二进制数据字的最低值和最高值之一对应于所述K 个信号电平中 一个信号电平的最高值和最低值之一 。
优选地，所述N比特二进制数据字的最低值和最高值之间的一个值对应 于所述K个信号电平中最低电平和最高电平之间的一个信号电平。
优选地，所述电路基于所述N比特二进制数据以及根据伪随机比特序列 生成的比特，生成交换控制比特。
优选地，所述交换控制比特经过了差分编码。
优选地，所述电路基于所述经过差分编码的交换控制比特内正比特的值， 选择所述K个信号电平中的一个。
优选地，所述电路基于所述经过差分编码的交换控制比特内负比特的值， 生成零信号电平。
优选地，所述电路生成所述后继信号，其中所述后继信号包括基于所述经
过差分编码的交换控制比特内正比特的当前值选择的所述K个信号电平中的
一个，其后是基于所述经过差分编码的交换控制比特内负比特的值生成的零信 号电平，再其后是基于所述经过差分编码的交换控制比特内所述正比特的后继
值选择的所述K个信号电平中的一个后继信号电平。
优选地，所述正比特的当前值是对应的所述正比特的后继值基于所述伪随 机比特序列的二进制补码。
本发明的其他优点、目的和新颖性特征，及其详细的图解说明，将在接 下来的描述和图示中得到更充分的阐释。


图1A是依据本发明实施例的移动终端一个示例的框图1B是结合本发明实施例使用的极化调制(polarmodulation)发射器的 一个示例的框图2是依据本发明实施例用于功率放大器驱动器调幅中数模转换的系统 的框图3是依据本发明实施例用于S - o调制的系统的示例框图； 图4是依据本发明实施例用于高通型抖动信号生成(high pass shaped dither generation)的系统的示例框图5是依据本发明实施例生成用于数模转换的控制信号的系统的示例框
图6是依据本发明实施例用于动态元素匹配的系统的示意图； 图7是依据本发明实施例用于伪随机比特序列生成的系统的示意图； 图8是依据本发明实施例用于数模转换的电路的示意图； 图9是依据本发明实施例用于功率放大器驱动器调幅中数模转换的方法 的步骤流程图。
具体实施例方式
本发明实施例涉及一种用于功率放大器驱动器调幅中数模转换的方法和 系统。本发明的一个方面包括对极化振幅发射器内生成的信号进行振幅控制的 电路。所述系统包括有在单个集成电路器件或芯片内将基带信号转换成过采样 后继信号的电路。所述过采样使得所述后继信号由所述单个集成电路器件内的 滤波器电路进行滤波。滤波后的后继信号可用于控制功率放大器。所述功率放
大器可以接收已调相信号，并生成放大后信号。所述功率放大器可以基于滤波 后的后继信号改变所述放大后信号的振幅。
图1A是依据本发明实施例的移动终端的示例框图。如图1A所示，移动
终端120包括RF接收器123a、 RF发射器123b、数字基带处理器129、处理 器125和存储器127。接收天线121a通信连接至RF接收器123a。发射天线 121b通信连接至RF发射器123b。
RF接收器123a包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于处理接收到的 RF信号。RF接收器123a可接收多个频带内的RF信号。RF接收器123a可接 收蜂窝频带例如GSM、 GPRS和/或EDGE内的信号。RF接收器123a所支持 的每个频带具有对应的前端电路，用以处理低通放大和降频变换操作。
RF接收器123a可对接收的RF信号进行降频变换，转换成包括同相(I) 分量和正交(Q)分量的基带频率信号。某些情况中，RF接收器123a可对基 带信号分量进行模数转换，然后再传送给数字基带处理器129。
数字基带处理器129包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于处理和/或 应付基带频率信号。也就是说，数字基带处理器129可处理从RF接收器123a 接收的信号，和/或将发送给RF发射器123b的信号。数字基带处理器129还 可基于从处理后的信号中获得的信息，提供控制和/或反馈信息给RF接收器 123a和RF发射器123b。数字基带处理器129可将从处理后的信号中获得的 信息和/或数据传送给处理器125和/或存储器127。此外，数字基带处理器129 还可从处理器125和/或存储器127接收信息，并对这些信息进行处理然后发 送给RF发射器123b。
RF发射器123b包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于处理RF信号以 通过无线媒介发送。RF发射器123b可在多个频带内发射RF信号。此外，RF 发射器123b可在蜂窝频带内在发送信号。RF发射器123b所支持的每个频带 具有对应的前端电路，用以进行放大和/或升频变换操作。
RF发射器123b可将包含有I/Q分量的基带频率信号升频变换为RF信号。 某些情况下，RF发射器123b可在进行升频变换之前，先对来自数字基带处理 器129的基带信号分量进行数模转换。
处理器125包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于移动终端120的控 制和/或数据处理操作。处理器125可用于控制RF接收器123a、 RF发射器123b 、 数字基带处理器129和/或存储器127中至少一部分。在这点上，处理器125 生成至少一个信号以用于移动终端120内的控制操作。处理器125还可执行移 动终端120可能用到的应用程序。
存储器127包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于存储移动终端120 使用的数据和/或其它信息。例如，存储器127可用于存储数字基带处理器129 和/或处理器125生成的处理后的数据。存储器127可以用于存储信息，例如 配置信息，用于控制移动终端120内至少一个模块的操作。
图1B是结合本发明实施例使用的极化调制发射器的示例框图。如图1B 所示有数字基带处理器132、基准频率模块134、功率放大器152、带通滤波 器138、发射天线121b、锁相环(PLL) 156、前置放大器144和直角到极坐 标转换模块158。如图1B所示，极化调制发射器可以是移动终端例如图1A 中移动终端120的一部分。
基准频率模块134包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于生成本地振 荡(LO)和/或载波频率信号。基准频率模块134可包括晶振，用于生成本地 振荡信号。
数字基带处理器132包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于处理和/或 应付基带频率信号。该数字基带处理器可以生成包含有同相(I)分量和正交 (Q)分量的数字基带信号。该数字基带信号可包括多个样本，每个样本包括 多个比特，例如12比特。数字基带信号内的样本可以一定采样率获得，例如 13MHz。数字基带信号内的每个样本可表示多个信号电平，例如212或4096 个信号电平。
带通滤波器138包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于处理输入信号， 减弱低于较低频率fLmv以及高于较高频率fmcH的电磁频率范围内的输入信号 的振幅，生成输出信号。大于或等于fu)w且小于或等于fmcH的频率范围为通 频带。
前置放大器144包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于生成输出信号，
与对应的输入信号相关联的信号电平相比较，该输出信号的信号电平进行了固 定大小或大小可变的降低。
功率放大器152包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于基于输入信号 生成输出信号，具有足够的电功率，使得当该输出信号应用于电力负载时，其
振幅能够得到维持。功率放大器152的特点在于输入信号的振幅改变与输出信 号的振幅改变成比例的线性操作。功率放大器152的增益可基于接收到的增益 控制信号发生变化。
直角到极坐标转换模块158包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于生 成对应于接收到的输入信号的幅度和相位分量。直角到极坐标转换模块158 接收包含I和Q分量的数字基带信号，并生成该数字基带信号的包含有幅度分 量(p)和相位分量(cp)的形式，其中的幅度分量代表经调幅的信号分量，相 位分量代表经调相的信号分量。
在本发明的各个实施例中，结合直角到极坐标转换模块158使用的电路可 生成表示该数字基带信号的过采样形式的数字后继信号，同时生成p分量。过 采样导致数字基带信号内的一个样本对应于该数字后继信号内的多个样本。用 于该数字后继信号的采样率可以大于该数字基带信号的对应采样率。例如，用 于一个数字基带信号的采样率为13MHz，那么用于数字后继信号的采样率为 400MHz。数字基带信号内的每个样本均可表示多个信号电平，例如212个信号 电平，该每个样本被转换成数字后继信号内的样本，其包括约2比特，表示较 少的信号电平，例如3个信号电平。示例的3个信号电平包括电平0、电平1、 电平2。该信号电平对应于模拟信号内的电压电平。因此，数字后继信号内的 每个样本可由数量比包含在数字基带信号样本内的比特数量少的多个比特来 表示。例如，大约2比特便可表示该后继信号内的每个样本。每个样本内比特 数量的减少，可实现在单个集成电路器件内进行数模转换，例如，可以每秒4 X 108个样本的速率处理每个样本的大约2比特。
从包括12比特样本的数字基带信号到包含有基于该12比特样本选择的3 个信号电平中一个信号电平的值的模拟后继信号的转换，会引入量化噪声。本 发明的各个实施例中包括有电路，以将量化噪声偏置到模拟后继信号内的高频
成分的方式调制该数字后继信号。在数模转换过程中，例如，包含多个2比特 数字样本的数字后继信号被转换成包含有3个信号电平中对应的一个信号电 平的模拟信号，该模拟信号可经过低通滤波以减少引入的量化噪声。
数字基带信号的过采样可实现低通滤波器的执行，该低通滤波器的特点在 于相对较高的截止频率ffflGH，例如1MHZ。该相对较高的截止频率可实现将低 通滤波器电路集成在单个集成电路器件内。在某些现有的功率放大器驱动器电 路内，低通滤波器电路需要大电容值元件，使得该低通滤波器需要在单独的集 成电路内实现，或以离散器件的形式在该集成电路外部实现。
分数N合成器156包括有合适的逻辑、电路和/或代码，可使用调相信号 成分来生成合成的RF信号。分数N合成器156可基于输入的IF信号生成该 合成的RF信号。分数N合成器156基于输入IF信号的对应改变，获得该合 成的RF信号的信号电平和/或频率的改变。分数N合成器156可执行校准和 预失真过程以均衡整个频率范围内的改变，如对分数N合成器142的描述一 样。
工作时，数字基带处理器132提供包含I和Q信号分量的基带信号。I和 Q分量可传送给直角到极坐标转换模块158，由其生成对应于接收到的I和Q 信号分量的幅度(p)和相位((p)信号分量。该相位分量可传送给PLL 156。 PLL 156使用该相位分量，以及来自基准频率模块134的LO信号和/或载波频 率信号，生成RF合成信号。该RF合成信号的频率与从接收自基准频率模块 134的输入信号得到的载波频率有关。
前置放大器144可以改变RF合成信号的振幅。修改振幅后的RF合成信 号包括输出RF合成信号。功率放大器152改变该输出RF合成信号的振幅。 功率放大器152可基于从直角到极坐标转换模块158接收到的幅度分量信号对 该输出RF合成信号的振幅进行修改。输出的RF合成信号包括分布在一个频 率范围内的多个信号成分。带通滤波器138可通过降低频率不在带通滤波器 138的通频带内的信号成分的信号电平，来对放大后的输出RF合成信号进行 频带限制。发射天线121b可通过无线媒介发射该经过频带限制的信号。
图2是依据本发明实施例用于功率放大器驱动器调幅的数模转换的系统
的示例框图。如图2所示为单个集成电路器件200。该集成电路器件200包括 伪随机比特序列生成器202、 5-o调制量化器204、 二进制编码器206、动态 元素匹配模块208和数模转换器(DAC)模块210。
伪随机比特序列生成器202包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于生 成多个比特。所述多个比特的二进制值作为一组，可以代表伪随机序列。该伪 随机序列可基于种子值(seed value)来生成。
S-o调制量化器204包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于生成K电 平输出信号，其中K表示一个数字。本发明一个实施例中，K=3。 5-o调制 量化器204基于包含有多个样本的数字基带信号并基于伪随机比特序列，生成 该K电平输出信号。数字基带信号内的每个样本包括有M比特。 一个示例数 字基带信号中，M二12。数字基带信号内的样本可以通过例如13MHz的采样 率获得。K电平输出信号内的每个样本包括多个电平，例如3个电平。示例的 3个电平包括电平0、电平1和电平2。该3个电平可通过对应的多个比特来 表示，例如1.5比特，或大约2比特。K电平输出信号内的样本可以例如400MHz 的采样率获得。
S - o调制量化器204可基于数字基带信号的当前样本的值和K电平输出 信号的当前样本得到的值，计算差值。计算得到的差值可加入基于数字基带信 号的后继样本的一个值中，并加入基于伪随机比特序列的一个抖动值中。
S - o调制量化器204可基于多个计算得到的差值生成K电平输出信号。 示例的K电平输出信号可包括当前样本，其值为基于当前差值从K个电平中 选择的一个，跟着是值为电平O的后继样本，再跟着是一个后继样本，其值为 从K个电平中基于后继的差值选择出的一个。本发明的各个实施例中，该K 电平输出信号可以基于归零量化操作来生成。
在从数字基带信号的M比特样本转换到K电平输出信号中的对应电平的 过程中，会引入量化噪声。S-o调制量化器204可基于伪随机比特序列生成 高通形抖动信号，该信号包括多个抖动值。在加法函数中加入高通形抖动信号 时，会使出现在K电平输出信号内的量化噪声与输入信号极度不相关，从而 非常符合加性白噪声源。S - o调制量化器204可使量化噪声主要发生在输出
信号相关频谱的高频端。量化噪声到频谱高频端的移位可以实现使用低通滤波 器对该量化噪声的滤波。本发明各个实施例中，低通滤波器电路和S-o调制 量化器204可集成在单个集成电路器件内。
二进制编码器206包括有合适的逻辑、电路和/或代码，可基于K电平输 入信号的各个样本到对应N比特二进制样本的转换，生成数字后继信号，其 中N表示数量。每个二进制样本可表示为包括(比特N，比特N-1，…，比特 1}的二进制数组(binary tuple)。 N的值满足2N^K。本发明一个实施例中，M 二3， N二2，信号电平和比特值之间的对应关系为电平0对应于比特数组 {0,0}，电平1对应于比特数组{1，0}，电平2对应于比特数组{1，1}。
动态元素匹配模块208包括有合适的逻辑、电路和/或代码，通过基于伪 随机比特序列转换所接收的包含N比特二进制样本的数字信号内的比特值， 生成交换控制比特。动态元素匹配模块208可基于每个N比特二进制样本生 成L交换控制比特。本发明一个实施例中，L=2， N=2。动态元素匹配模块 208可接收收到的数字信号(包括比特数组{1，0})内的样本，并基于伪随机比 特序列内的当前值，生成表示为比特数组{1，0}的交换控制比特。动态元素匹 配模块208可接收收到的数字信号(包括比特数组U，Op内的样本，并基于 伪随机比特序列内的后继值，生成表示为比特数组{0，1}的交换控制比特。
DAC模块210包括有合适的逻辑、电路和/或代码，基于接收的数字信号 生成模拟输出信号。该数字信号包括多个N比特二进制样本。DAC模块210 可将该二进制样本转换成K个信号电平中对应的一个信号电平，以用于生成 模拟输出信号。本发明一个实施例中，K=3， N=2，其中比特值和信号电平 之间的对应关系为比特数组{0,0}对应于电平0，比特数组{0,1}和{1，0}对应 于电平l，比特数组{1，1}对应于电平2。
本发明各个实施例中，模拟输出信号内的信号电平可对应于激发晶体管 (activating transistor)电路生成的电压电平。所述晶体管电路的至少一部分可 基于当前N比特二进制样本那的各个比特值被激活和/或无效。被激活的晶体 管电路可通过输出电阻和电容电路产生电流。模拟输出信号内的信号电平取决 于该输出电阻和电容电路相关的电压电平。晶体管的性能可依据集成电路制造过程中出现的加工偏差而变化。这种现 象可称为失配。因此，通过芯片内一个晶体管的电流可不同于通过该芯片内另 一个名义上相同的晶体管的电流。结果，对应于模拟输出信号内信号电平的电 压电平可因DAC电路内哪个晶体管被激活和/或被无效而不同。这一变化便称 为失配噪声，其可基于芯片内晶体管的失配而引入模拟输出信号中。
本发明的各个实施例中，模拟输出信号内失配噪声的电平可通过动态元素 匹配方法来衰减。在动态元素匹配方法中，对应于模拟输出信号内信号电平的 电压电平可通过在生成该信号电平时激活或无效晶体管来生成。本发明一个实 施例中，在给定时间点，信号电平1可基于接收到的比特数组{0，1}生成。该 比特数组可导致第一晶体管被激活，第二晶体管被无效。然后可为对应信号电 平1的输出信号生成对应的电压电平。随后的一个时间点，可基于接收到的比 特数组{1，0}生成信号电平1。这一后继比特数组导致第一晶体管被无效，第二 晶体管被激活。在该随后时间点，可为对应该信号电平1的输出信号生成对应 的后继电压电平。检测跨越多个二进制样本的一个时间段可知，动态元素匹配 方法与某些现有的数模转换电路设计相比较，能够减少频带内失配噪声。
工作中，伪随机比特序列生成器202生成伪随机序列。该伪随机序列由S -o调制量化器204和动态元素匹配模块208所使用。5-o调制量化器204接 收数字基带信号并生成K电平输出信号。二进制编码器206将该K电平输出 信号转换成包含N比特二进制样本的数字后继信号。 一个N比特数组的值对 应于输出信号的K个电平中的一个。
动态元素匹配模块208从二进制编码器206接收该数字后继信号，通过基 于接收到的伪随机序列修改该数字后继信号内的比特来生成交换控制比特。被 修改的比特包括该数字后继信号内接收到的对应比特的二进制补码。当N比 特样本包含的数据字的值大于N比特数据字的最低值且小于最高值时，动态 元素匹配模块208修改接收到的数字后继信号内的比特。例如，本发明一个实 施例中，N二2，最低值等于O，对应于比特数组{0，0}，而最高值等于3，对应 于比特数组{1，1}。当N比特数据字等于1，即对应于比特数组{0，1}，或2， 即对应于比特数组{1，0}时，动态元素匹配模块208修改接收到的数字后继信
号内的比特。基于伪随机比特序列，动态元素匹配模块208可修改比特数组{0，1}
以生成比特数组{1,0}，反之亦然。
DAC模块210从动态元素匹配模块208接收交换控制比特。DAC模块210 可使用该交换控制比特来对该交换控制比特所表示的信号电平执行数模转换。 DAC模块210可使用交换控制比特激活和/或无效晶体管电路，从而产生对应 的电压电平。电压电平可用于生成模拟输出信号。来自DAC模块的模拟输出 信号可用于生成幅度分量，如图1B中直角到极坐标转换模块158所述。
图3是依据本发明实施例用于S — o调制的系统的示意图。图3所示的S -o调制系统的功能与图2中S - o调制量化器204实质上相同。如图3所示为 抖动模块(dithering block) 302、 二进制生成模块304、补码二进制生成模块 306、复用器308、加法模块310、延时模块312、差值模块314和归零量化器 316。
抖动模块302包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于从伪随机比特序 列中生成抖动选择比特。该抖动选择比特可用于生成高通型抖动信号。
二进制生成模块304包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于基于种子 值生成比特。 一个实施例中使用的种子值为2-4。
补码二进制生成模块306包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于基于 种子值生成比特，该比特为例如2的补码，或1的补码。本发明一个实施例中 所使用的种子值为一2—4。
复用器308包括有合适的逻辑、电路和/或代码，可基于多个输入信号生 成至少一个输出信号。基于包含一个或多个比特的选择器输入，可选择输入信 号进行输出。本发明一个实施例中，复用器308包括1比特的选择输入、两个 输入信号和一个输出信号。两个输入信号中的一个与二进制值0相关联，另一 个与二进制值l相关联。当所述选择输入端接收到输入为二进制值0时，选择 与二进制值0相关联的输入信号作为输出。当选择输入端接收到的输入为二进 制值1时，选择与二进制值1相关联的输入信号作为输出。复用器308的输出 信号包括高通型抖动信号。
加法模块310包括有合适的逻辑、电路和减代码，用于生成相加的和值。
该和值可基于接收到的数字基带信号、高通型抖动信号和差信号进行计算。
延时模块312包括有合适的逻辑、电路和/或代码，实现基于输入信号生 成输出信号，其中当前时间点的输出信号值对应于前一时间点的输入信号值。
差值模块314包括有合适的逻辑、电路和/或代码，可基于当前和值以及输出 信号的当前样本的值生成差值。归零量化器316包括有合适的逻辑、电路和/ 或代码，基于计算出的和值生成K电平输出信号。
工作中，抖动模块302从伪随机比特序列接收比特。该伪随机比特序列可 用于生成抖动选择比特。输出的抖动选择比特可用作复用器308的输入。基于 当前抖动选择比特的值，复用器308可选择来自二进制生成模块304或补码二 进制生成模块306的输入。基于该选择，复用器308生成高通型抖动信号。
加法模块310基于数字基带信号的当前样本、高通型抖动信号的当前值、 接收自延时模块312的延时差值，相加生成当前的和值。差值模块314基于当 前的和值以及来自归零量化器316生成的输出信号的当前样本值，计算出当前 的差值。归零量化器316基于当前的和值生成输出信号内当前样本的值。
图4是依据本发明实施例用于生成高通型抖动信号的系统的示意图。如图 4所示的高通型抖动信号系统可生成抖动选择比特，其被用于生成高通型抖动 信号，如前对5 - o调制量化器204 (图2)和抖动模块302 (图3)的描述所 述。如图4所示有逻辑"非"模块402、多个逻辑"与"模块404和406、多 个JK触发器(JK flip flop)模块408和414以及多个逻辑"或"模块410和 412。
逻辑"非"模块402包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于生成包含 有二进制值的输出信号，该二进制值为输入信号内对应二进制值的二进制补 码。
逻辑"与"模块404包括有合适的逻辑、电路和/或代码，基于多个输入 信号中每个输入信号的当前二进制值的逻辑"与"生成二进制输出值。本发明 一个实施例中，逻辑"与"模块404包括2个输入和1个输出。逻辑"与"模 块406与逻辑"与"模块404基本相同。
JK触发器模块408包括有合适的逻辑、电路和/或代码，基于二进制J输
入信号和二进制K输入信号生成补码二进制输出Q和 Q。逻辑"高"J输入 信号的当前二进制值可使得Q输出信号的对应二进制值被设置为逻辑"高" 二进制值。 Q输出的对应二进制值可被设置为逻辑"低"二进制值。逻辑"高" K输入信号的当前二进制值可使得Q输出的对应二进制值被设置为逻辑"低" 二进制值。 Q输出的对应二进制值被设置为逻辑"高"二进制值。JK触发 器414与JK触发器408基本相同。
逻辑"或"模块410包括有合适的逻辑、电路和/或代码，基于多个输入 信号中每个输入信号的当前二进制值的逻辑"或"，生成二进制输出值。 一个 实施例中，逻辑"或"模块410包括2个输入和1个输出。逻辑"或"模块 412与逻辑"或"模块410基本相同。
工作中，逻辑"非"模块402接收来自伪随机序列的比特，生成输出序列， 该输出序列中包含的比特是伪随机序列中对应比特的二进制补码。逻辑"与" 模块404接收来自伪随机序列的比特以及来自JK触发器414的Q输出的比特。 逻辑"与"模块406接收来自逻辑"非"模块402的比特以及来自JK触发器 414的 Q输出的比特。逻辑"与"模块404的输出端连接至JK触发器408 的J输入端。逻辑"与"模块406的输出端连接至JK触发器408的K输入端。 JK触发器408的Q输出端连接至逻辑"或"模块410的一个输入端。逻辑"或" 模块410还接收来自伪随机序列的比特。逻辑"或"模块412还接收来自逻辑 "非"模块402的比特。逻辑"或"模块410的输出端连接至JK触发器414 的J输入端。逻辑"或"模块412的输出端连接至JK触发器414的K输入端。 JK触发器414的Q输出可包括生成的抖动选择比特。
图5是依据本发明实施例生成用于数模转换的控制信号的系统的示意图。 图5中的用于生成数模转换中的控制信号的系统与图2中的动态元素匹配模块 208实质上相同。如图5所示有逻辑"异或"(XOR)模块502、动态元素匹 配逻辑模块504、多个逻辑"与非"模块506、 508、 510、 512和514、多个延 时模块516和518。多个延时模块516和518与图3中的延时模块312基本相 同。
动态元素匹配逻辑模块504包括有合适的逻辑、电路和/或代码，用于生成交换控制比特。该交换控制比特包括来自动态元素匹配逻辑模块504的补码
二进制输出Q和 Q。 Q输出的当前二进制值是相对于Q输出的当前二进 制值的补码。补码二进制输出Q和 Q可基于对应的二进制E输入和二进制R 输入生成。
逻辑"异或"模块502包括有合适的逻辑、电路和减代码，基于多个输 入信号中每个输入信号的当前二进制值的逻辑"异或"，生成二进制输出值。 一个实施例中，逻辑"异或"模块502包括2个输入和1个输出。
逻辑"与非"模块506包括有合适的逻辑、电路和/或代码，基于多个输 入信号中每个输入信号的当前二进制值的逻辑"与非"(NAND)，生成二进制 输出值。 一个实施例中，逻辑"与非"模块506包括2个输入和1个输出。逻 辑"与非"模块508、 510、 512、 154与逻辑"与非"模块506实质上相同。
工作中，逻辑"异或"模块502接收来自信号Bit2Jn和Bitl_In的输入。 该输入信号对应于从二进制编码器206 (图2)接收到的数字信号的样本，其 中每个样本可表示为一个比特数组{比特2，比特1}。 Bit2—In的比特值对应于 该数组内的比特2，而Bitl—In的比特值对应于该数组内的比特1。逻辑"异或" 模块502的输出端连接至动态元素匹配逻辑模块504的输入端。动态元素匹配 逻辑模块504还接收来自伪随机比特序列的输入。逻辑"与非"模块506接收 来自信号Bit2—In和Bitl—In的输入。逻辑"与非"模块508从逻辑"异或" 模块502的输出端以及动态元素匹配逻辑模块504的0输出端接收输入。逻 辑"与非"模块510从逻辑"异或"模块502的输出端以及动态元素匹配逻辑 模块504的 0输出端接收输入。逻辑"与非"模块512从逻辑"与非"模块 506的输出端以及逻辑"与非"模块508的输出端接收输入。逻辑"与非"模 块514从逻辑"与非"模块506的输出端以及逻辑"与非"模块510的输出端 接收输入。延时模块516基于逻辑"与非"门512的输出的延时版本生成交换 控制比特数组中的比特2。延时模块518基于逻辑"与非"门514的输出的延 时版本生成交换控制比特数组中的比特1。
图6是依据本发明实施例用于动态元素匹配的系统的示意图。图6所示的 系统实质上便是图2中的动态元素匹配模块208，图6中示出了图5中动态元素匹配逻辑模块504的相关电路的具体示意图。如图6所示有逻辑"非"模块 602、多个逻辑"与"模块604、 606、 614和616、多个JK触发器模块608和 618、多个逻辑"或"模块610和612。逻辑"非"模块602实质上与图4的 逻辑"非"模块402相同。逻辑"或"模块610、 612实质上与逻辑"或"模 块410相同。逻辑"与"模块604、 606、 614、 616实质上与逻辑"与"模块 404相同。本发明一个实施例中，逻辑"与"模块604、 606每个均包括有3 个输入和1个输出。JK触发器模块608和618实质上与JK触发器408相同。 工作中，逻辑"非"模块602接收来自伪随机序列的比特，并生成输出序 列，该输出序列包含的比特是该伪随机比特序列中对应比特的二进制补码。逻 辑"与"模块604接收来自伪随机序列的比特以及来自JK触发器618的Q输 出端的比特，并接收基于来自二进制编码器206 (图2)的比特数组{比特2， 比特1}的逻辑"异或"生成的输入。逻辑"与"模块606接收来自逻辑"非" 模块602的比特以及来自JK触发器618的 Q输出的比特，并接收基于来自 二进制编码器206的比特数组{比特2，比特1}内比特的逻辑"异或"生成的 输入。
逻辑"与"模块604的输出端连接至JK触发器608的J输入端。逻辑"与" 模块606的输出端连接至JK触发器608的K输入。JK触发器608的Q输出 端连接至逻辑"或"模块612的输入端。JK触发器608的 Q输出端连接至 逻辑"或"模块610的输入端。逻辑"或"模块610还接收来自伪随机序列的 比特。逻辑"或"模块612还接收来自逻辑"非"模块602的比特。逻辑"或" 模块610的输出端连接至逻辑"与"模块614的输入端。逻辑"与"模块614 和逻辑"与"模块616每个均接收基于来自二进制编码器206的比特数组(比 特2，比特1}内的比特的逻辑"异或"生成的输入。
逻辑"与"模块614的输出端连接至JK触发器618的J输入端。逻辑"与" 模块616的输出端连接至JK触发器618的K输入端。JK触发器618的Q输 出端对应于动态元素匹配逻辑模块504的O输出端。JK触发器618的 Q输 出端对应于动态元素匹配逻辑模块504的 0输出端。
图7是依据本发明实施例用于伪随机比特序列生成的系统的示意图。图7
所示的伪随机比特序列生成系统实质上与图2中的伪随机比特序列生成器202 相同。如图7所示有逻辑"异或"模块702、多个延时模块704、 706、 708、 710、 712、 714、 716、 718、 720、 722、 724、 726、 720、 730、 732、 734、 736、 738、 740、 742、 744、 746、 748、 750、 752、 754、 756、 758、 760、 762和764。 逻辑"异或"模块702实质上与图5中的逻辑"异或"模块502相同。多个延 时模块704、 706、……、764每个均与图3中的延时模块312实质上相同。
操作开始时，每个延时模块704、 706、……、764包括有对应的初始比特 值。这多个延时模块中，对应的多个初始比特值共同代表种子值。逻辑"异或" 模块702从延时模块708的输出端接收一个输入，并从延时模块764的输出端 接收一个输入。逻辑"异或"模块702的输出端连接至延时模块704的输入端。 延时模块704的输出端连接至延伸模块706的输入端。依此类推，延时模块 702、 704、……、764中，每个延时模块的输出端连接至下一延时模块的输入 端。最后，延时模块764的输出端便对应于伪随机比特序列生成器202的输出 端。
图8是依据本发明实施例用于数模转换的电路的示意图。如图8所示的用 于数模转换的系统实质上与图2中的DAC模块相同。如图8所示有多个电阻 802和804、多个电容806和808、多个晶体管810、 812、 814和816、多个电 流源818和820。晶体管810、 812、 814和816可使用多种技术，例如各种金 属氧化硅(MOS)技术如互补MOS (CMOS)、 n沟道MOS (NMOS)、 p沟 道MOS (PMOS)或结型场效应晶体管(JFET)或双极性技术。
电阻802和804以及电容806和806组成低通滤波器电路，集成在单个集 成电路器件内。该低通滤波器电路可用于对DAC模块210生成的模拟信号进 行滤波。经过滤波后的模拟信号，即在图8中标识为Out的信号点测得的信号， 对应于来自DAC模块210的输出。经滤波后的模拟信号包括从直角到极坐标 转换模块158输出的幅度分量。该幅度分量可用于控制功率放大器152的增益。 低通滤波器的截至频率fffl(M可基于电容806和808的电容值以及电阻802和 804的电阻值确定得到。
输入llp和lln对应于差分编码的信号，该信号与DAC模块210的Bitl—In
输入相对应。输入Up表示对应于Bitl_In输入的差分编码信号内的正比特。 输入lln表示对应于Bitl_In输入的差分编码信号内的负比特。输入12p和12n 对应于与DAC模块210内的Bit2—In输入相对应的差分编码值。输入12p表示 对应于Bit2—In输入的差分编码信号内的正比特。输入12n表示对应于Bit2_In 输入的差分编码信号内的负比特。DAC模块210的Bitl一In输入对应于动态元 素匹配模块208的Bit2JDut输出。
Bit2一In输入对应于动态元素匹配模块208生成的比特数组{比特2，比特 1}内的比特2。 Bitl—In输入对应于该比特数组内的比特l。正比特12p对应于 等于逻辑"高"值的比特2。当比特2等于二进制"高"值时，正比特12p即 为"高"信号电平。负比特12n对应于等于逻辑"低"值的比特2。当比特2 等于逻辑"低"值时，负比特12n即为"高"信号电平。正比特llp对应于等 于逻辑"高"值的比特1。当比特1等于二进制"高"值时，正比特llp即为 "高"信号电平。负比特lln对应于等于逻辑"低"值的比特1。当比特1等 于逻辑"低"值时，负比特lln即为"高"信号电平。
基于输入lhi的信号电平，晶体管810进入活性导通状态。在该活性导通 状态，晶体管810可在电压源Vdd和地Gnd之间通过电流源818实现导电通 路。当输入lln激活晶体管810进入有效导通状态时，输入llp的信号电平可 使得晶体812进入无效的非导通状态。在该非导通状态，晶体管812使电压源 和地之间通过电流源818的导电通路断开。
同样地，基于输入12n的信号电平，晶体管816进入活性导通状态。在该 活性导通状态，晶体管816可在电压源Vdd和地Gnd之间通过电流源820实 现导电通路。当输入12n激活晶体管816进入有效导通状态时，输入12p的信 号电平可使得晶体814进入无效的非导通状态。在该非导通状态，晶体管814 使电压源和地之间通过电流源820的导电通路断开。
当输入lln和12n使对应的晶体管810和816进入活性导通状态时，通过 电阻802和804的电流约等于0。在本发明一个实施例中，在信号点Out测得 的对应电压将对应于信号电平0。当输入llp和12p使得对应的晶体管812和 814进入活性的导通状态时，与晶体管812和814处于无效的非导通状态相比，
流经电路802和814的电流被增大。在信号点Out测得的对应电压将对应于信 号电平2。滤波器电路可根据截至频率fHICH限制在信号点Out测得的电压电平 的变化率。
当输入Up使得晶体管812进入活性导通状态，同时输入12p使得晶体管 814进入无效的非导通状态，则在信号点Out测得的对应电压将对应于信号电 平l。这一电压可表示为{0，1}电压电平。当输入12p使得晶体管814进入活性 导通状态，同时输入llp使得晶体管812进入无效的非导通状态，则在信号点 Out测得的对应电压将对应于信号电平1。这一电压可表示为{1，0}电压电平。 {0，1}电压电平并不等于{1，0}电压电平，其压差包括有失配噪声。
图9是依据本发明实施例用于功率放大器驱动器调幅的数模转换的方法 的步骤流程图。如图9所示，在步骤902，通过伪随机比特序列生成器202生 成伪随机比特序列。在步骤904， S - o调制量化器204接收数字基带信号。在 步骤906， S-o调制量化器204对接收到的数字基带信号进行过采样，生成输 出信号。在步骤908， S-o调制量化器204将从数字基带信号中获得的样本转 换成信号电平。在步骤910， 二进制编码器206将该信号电平转换成二进制形 式。在步骤912，动态元素匹配模块208基于该信号电平生成交换控制比特。 在步骤914， DAC210基于交换控制比特生成模拟信号。
本发明用于功率放大器驱动器调幅的数模转换的系统包括有直角到极坐 标转换模块158，实现在单个集成电路器件200内对数字基带信号内多个样本 中每个样本的过采样。S-o调制量化器204减少每个过采样后的样本中的比 特，从而使因过采样出现的量化噪声移位。基于该过采样，可生成后继信号。 数模转换器(DAC) 210使该后继信号通过单个集成电路器件200内的滤波器 电路进行低通滤波。数字基带信号内多个样本中每一个均包括M比特的二进 制数据字，其被转换成K个信号电平中的至少一个，其中K和M均表示数量， K的值可小于2M。
DAC 210可实现后继信号的生成，该后继信号包括K个信号电平中的当 前一个信号电平，跟着是零信号电平，再跟着是K个信号电平中的后继信号 电平。二进制编码器206将K个信号电平中每一个转换成对应的N比特二进
制字，其中N表示数量。该N比特二进制数据字的最低值或最高值对应于K
个信号电平中一个信号电平的最高值或最低值。N比特二进制数据字的大于最 低值且小于最高值的值对应于K个信号电平中大于最低电平且小于最高电平 的一个电平。动态元素匹配模块208基于N比特二进制数据字以及根据伪随 机比特序列生成的比特，生成交换控制比特。该交换控制比特可经过差分编码。
DAC 210可基于差分编码交换控制比特内的正比特选择K个信号电平中 的一个。DAC 210可基于差分编码交换控制比特内负比特的值生成零信号电 平。DAC 210可生成后继信号，该后继信号包括基于正比特的当前值选择的K 个信号电平中的一个信号电平，跟着是基于负比特的值生成的零信号电平，再 跟着是基于正比特的后继值选择的K个信号电平中的后继信号电平。正比特 的当前值是基于伪随机比特序列得到的正比特的对应后继值的二进制补码。
因此，本发明可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可 以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机 系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现所述方法的计算机系统或其 它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算 机系统，通过安装和执行所述程序控制计算机系统，使其按所述方法运行。在 计算机系统中，利用处理器和存储单元来实现所述方法。
本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，所述程序包含能够实现本发 明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，通过运行，可以实现本发明 的方法。本文件中的计算机程序所指的是可以采用任何程序语言、代码或符 号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接 实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能a)转换成其 它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。
本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在 不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外， 针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改,而不脱离本发明的范围。 因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求 范围内的全部实施方式。
权利要求
1、一种用于无线通信系统内调幅的方法，其特征在于，所述方法包括在单个集成电路器件内，对基带信号内的多个样本中的每一个进行过采样；将所述过采样后的多个样本中的每一个减少多个比特，从而使因所述过采样而出现的量化噪声移位；使用集成在所述单个集成电路器件内的滤波器电路对包含有所述被减少的多个比特的后继信号进行低通滤波。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基带信号内的多个样 本中的每一个均包括M比特的二进制数据字，被转换成K个信号电平中的至 少其一，其中K和M代表数量，且K的值小于2M。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括生成所 述后继信号，其中所述后继信号包括所述K个信号电平中的当前一个信号电 平，其后是零信号电平，再其后是所述K个信号电平中后继的一个信号电平。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述 的K个信号电平中的至少其一均转换成对应的N比特二进制数据字，其中N 代表数量。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述N比特二进制数据字 的最低值和最高值之一对应于所述K个信号电平中一个信号电平的最高值和 最低值之一。
6、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述N比特二进制数据字 的最低值和最高值之间的一个值对应于所述K个信号电平中最低电平和最高 电平之间的一个信号电平。
7、 一种用于无线通信系统内调幅的系统，其特征在于，所述系统包括 在单个集成电路器件内对基带信号内的多个样本中的每一个进行过采样的电路；所述电路将所述过采样后的多个样本中的每一个减少多个比特，从而使因 所述过采样而出现的量化噪声移位；所述电路使用集成在所述单个集成电路器件内的滤波器电路对包含有所 述被减少的多个比特的后继信号进行低通滤波。
8、 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基带信号内的多个样 本中的每一个均包括M比特的二进制数据字，被转换成K个信号电平中的至 少其一，其中K和M代表数量，且K的值小于2M。
9、 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电路生成所述后继信 号，其中所述后继信号包括所述K个信号电平中的当前一个信号电平，其后 是零信号电平，再其后是所述K个信号电平中的一个后继信号电平。
10、 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电路将所述的K个 信号电平中的至少其一均转换成对应的N比特二进制数据字，其中N代表数
全文摘要
本发明涉及一种用于功率放大器驱动器调幅的数模转换的方法和系统。所述系统包括的电路在单个集成电路器件内对基带信号内的多个样本中的每一个进行过采样。所述电路将所述过采样后的多个样本中的每一个减少多个比特，从而使因所述过采样而出现的量化噪声移位。基于该经过采样的信号，可生成后继信号。所述电路使用集成在所述单个集成电路器件内的滤波器电路对所述后继信号进行低通滤波，从而减弱移位到该过采样信号的高频范围内的量化噪声。
文档编号H04B1/38GK101188433SQ20071010402
公开日2008年5月28日 申请日期2007年5月16日 优先权日2006年5月18日
发明者亨里克·詹森, 阿莉雷扎·佐尔法格哈里 申请人:美国博通公司