噪聲整形電路、數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器、以及噪聲整形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及噪聲整形電路、數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、頻率合成器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、收發(fā)機(jī)、用于對(duì)輸入信號(hào)中的噪聲進(jìn)行整形的方法、以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多應(yīng)用中，噪聲整形技術(shù)用于改善頻率范圍中的明顯信噪比。示例來(lái)自許多技術(shù)領(lǐng)域，例如來(lái)自包括數(shù)字信號(hào)或其他經(jīng)量化的信號(hào)處理的領(lǐng)域。
[0003]例如，在許多發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或收發(fā)機(jī)應(yīng)用中，一個(gè)或多個(gè)本地振蕩器(LO)信號(hào)被用于分別對(duì)要被發(fā)送或接收的信號(hào)進(jìn)行上混頻或下混頻。越來(lái)越多基于數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)的頻率合成器已經(jīng)變成了一種減少失真的重要途徑，因?yàn)樗鼈兛稍试S更大的靈活性和更容易的可配置性來(lái)針對(duì)多個(gè)頻帶創(chuàng)建多個(gè)本地振蕩器信號(hào)。
[0004]在此領(lǐng)域中，數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器(DTC)正變成在多標(biāo)準(zhǔn)射頻(RF)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或收發(fā)機(jī)中生成本地振蕩器信號(hào)的一種越來(lái)越有吸引力的途徑，因?yàn)樗鼈兛墒芤嬗诎赡艿腞F合成的數(shù)字設(shè)計(jì)流程。僅列舉一個(gè)示例，基于DTC的收發(fā)機(jī)架構(gòu)可被用于其中使用了載波聚合(CA)并且其中需要由驅(qū)動(dòng)多個(gè)DTC的單個(gè)射頻DPLL生成多個(gè)本地振蕩器信號(hào)的協(xié)議中。這樣基于DPLL和/或DTC的頻率合成器可允許相對(duì)于失真的更健壯的操作以及更高的集成度。
[0005]然而，DTC—般用有限數(shù)目的電平進(jìn)行量化，這可導(dǎo)致頻譜中的可見(jiàn)毛刺。另外，數(shù)字DTC中可用的比特的數(shù)目也會(huì)限制頻譜性能。為了達(dá)到例如由應(yīng)用、所要使用的協(xié)議或者其他實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)施加的某些頻譜要求，可以使用噪聲整形技術(shù)。然而，傳統(tǒng)的噪聲整形技術(shù)會(huì)負(fù)面地影響這些系統(tǒng)例如在特定敏感頻率或者頻帶處的頻譜響應(yīng)。
[0006]因此，存在提高這樣的系統(tǒng)的總體噪聲性能的挑戰(zhàn)。
[0007]然而，類似的挑戰(zhàn)不僅存在于發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或收發(fā)機(jī)的領(lǐng)域中。它們存在于信號(hào)處理的許多領(lǐng)域，例如包括數(shù)字音頻處理、數(shù)字圖像處理、數(shù)字視頻處理、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換、以及類似的技術(shù)應(yīng)用和領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，存在提高采用噪聲整形技術(shù)的系統(tǒng)的總體噪聲性能的需求，該需求是在許多技術(shù)領(lǐng)域中廣泛需要的需求。
[0009]可通過(guò)根據(jù)任何獨(dú)立權(quán)利要求的噪聲整形電路、數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器、頻率合成器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、收發(fā)機(jī)、用于對(duì)輸入信號(hào)中的噪聲進(jìn)行整形的方法、以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)滿足該需求。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面將僅通過(guò)示例的方式描述電路、設(shè)備、裝置、和/或方法的一些示例。在此上下文中，將參考附圖。
[0011]圖1示出了根據(jù)示例的數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器的框圖，該數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器包括根據(jù)示例的噪聲整形電路；
[0012]圖2示出了使用根據(jù)示例的噪聲整形電路的噪聲頻譜的比較；
[0013]圖3示出了在根據(jù)示例的噪聲整形電路中使用的抖動(dòng)發(fā)生器的可能實(shí)現(xiàn)方式的框圖；
[0014]圖4示出了根據(jù)示例的頻率合成器的框圖；
[0015]圖5示出了根據(jù)示例的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或收發(fā)機(jī)的框圖；
[0016]圖6示出了根據(jù)示例的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖；
[0017]圖7示出了根據(jù)示例的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的框圖；
[0018]圖8示出了根據(jù)示例用于對(duì)輸入信號(hào)的噪聲進(jìn)行整形的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)在將參考其中示出了一些示例的附圖更全面地描述各種示例。在附圖中，為了清楚，可以放大線條、層、和/或區(qū)域的厚度。
[0020]因此，盡管示例可以具有各種修改和替代形式，但是附圖中的說(shuō)明性示例會(huì)在這里被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解的是，并不旨在將示例限制到所公開(kāi)的特定形式，相反，示例覆蓋了落入本公開(kāi)的范圍的所有修改、等同、和替代。貫穿附圖的描述，相同的標(biāo)號(hào)指代相同或者相似的元件。另外，匯總的標(biāo)號(hào)將用于指代不止一個(gè)結(jié)構(gòu)、元件、或?qū)ο?，或者用于同時(shí)描述不止一個(gè)結(jié)構(gòu)、元件、或?qū)ο?。由相同的、類似的或者匯總的標(biāo)號(hào)指代的對(duì)象、結(jié)構(gòu)和元件可被等同地實(shí)現(xiàn)。然而，一個(gè)、一些或所有屬性、特征和尺寸也可隨元件而變化。
[0021 ]將會(huì)理解的是，當(dāng)元件被描述為被“連接”或者“親合”到另一元件時(shí)，該元件可以被直接連接或者耦合到另一元件，或者可以存在介于它們之間的元件。相反，當(dāng)元件被描述為“直接連接”或者“直接耦合”到另一元件時(shí)，不存在介于它們之間的元件。用于描述元件之間的關(guān)系的其他術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被以相似的方式理解(例如，“之間”相對(duì)于“直接之間”、“相鄰”相對(duì)于“直接相鄰”等)。
[0022]這里使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述說(shuō)明性示例的目的，而不旨在限制性的。如這里所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、以及“該”還旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中清楚地給出相反指示。還將理解的是，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”、“具有”、和/或“含有”在被用在本文中時(shí)，用于指定所給出的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、和/或組件的存在，而不用于排除一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件、和/或它們的群組的存在或者添加。
[0023]除非有相反的定義，否則這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有示例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。還應(yīng)該理解的是，例如通用字典中定義的術(shù)語(yǔ)之類的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)技術(shù)背景下的含義相一致的含義，而不被解釋為理想化的或者過(guò)于正式的意思(除非是這樣表達(dá)的)。
[0024]如前文簡(jiǎn)要概述的那樣，在許多應(yīng)用中，噪聲整形技術(shù)用于改善一些頻帶中的明顯信噪比。示例來(lái)自許多對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的技術(shù)領(lǐng)域。例如，通過(guò)使用噪聲整形技術(shù)，可以用使得更相關(guān)的頻率范圍中的噪聲電平被降低同時(shí)較不重要的頻率范圍中的噪聲電平被升高的形式來(lái)影響噪聲頻譜。在一些應(yīng)用中，可以使用濾波技術(shù)來(lái)降低在較不重要的頻帶中創(chuàng)建的噪聲(例如，當(dāng)相應(yīng)頻帶足夠遠(yuǎn)離更相關(guān)的頻帶并且它未被用于應(yīng)用方面例如來(lái)發(fā)送信號(hào)、接收信號(hào)等等)。
[0025]然而，在許多技術(shù)領(lǐng)域中，簡(jiǎn)單地采用傳統(tǒng)噪聲整形技術(shù)不能夠被容易地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@些噪聲整形技術(shù)依靠可對(duì)待處理的信號(hào)引入額外噪聲的抖動(dòng)(dithering)技術(shù)。結(jié)果，由抖動(dòng)導(dǎo)致的額外噪聲可能違反由應(yīng)用、協(xié)議或其他實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)施加的頻譜要求。
[0026]示例基本來(lái)自所有在其中對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理和/或量化的技術(shù)領(lǐng)域。例如，數(shù)字音頻處理、數(shù)字圖像處理、數(shù)字視頻處理只是在其中采用噪聲整形技術(shù)的一些領(lǐng)域。如將在下文更詳細(xì)地道出的那樣，噪聲整形技術(shù)還能夠用于其他技術(shù)領(lǐng)域中。
[0027]下面將更加詳細(xì)地示出兩個(gè)示例，可在這些示例中使用噪聲整形電路或相應(yīng)的噪聲整形技術(shù)。一個(gè)示例來(lái)自發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或收發(fā)機(jī)的領(lǐng)域，該發(fā)射機(jī)、接收機(jī)或收發(fā)機(jī)包括采用一個(gè)或多個(gè)數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器(DTC)的頻率合成器。另一示例來(lái)自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的領(lǐng)域。然而，根據(jù)示例以及其他示例(例如包括下文所述用于對(duì)輸入信號(hào)的噪聲進(jìn)行整形的方法和相應(yīng)的軟件相關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式)的噪聲整形電路同樣能夠在其他技術(shù)領(lǐng)域中被很好地采用。因而，下面列出的示例只是表示能夠在其中采用下文所述的噪聲整形技術(shù)的一些示例。
[0028]第一示例來(lái)自發(fā)送和/或接收信號(hào)(例如可包括數(shù)據(jù))的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和收發(fā)機(jī)的領(lǐng)域。在發(fā)射機(jī)被設(shè)計(jì)為生成信號(hào)并可選地發(fā)送信號(hào)的同時(shí)，接收機(jī)被設(shè)計(jì)為接收合適的信號(hào)。收發(fā)機(jī)是能夠進(jìn)行發(fā)送和接收信號(hào)二者的電路或設(shè)備。收發(fā)機(jī)例如可包括專用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)電路，但還可包括可被用于發(fā)送和接收相應(yīng)信號(hào)二者的組件或電路。
[0029]盡管在下面的說(shuō)明中，信號(hào)將主要是例如由無(wú)線電設(shè)備發(fā)送的射頻信號(hào)，但發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和收發(fā)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)未被限制于采用基于無(wú)線電的傳輸技術(shù)。例如，線纜約束的傳輸以及高于或低于這些頻率的不同頻率也可用于發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。另外，作為基于電的傳輸方案(也包括基于無(wú)線電的傳輸方案)的替代，還可使用其他傳輸方案(例如包括光傳輸方案和磁傳輸方案等等)。
[0030]另外，在下面將主要描述數(shù)字處理電路，其中對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣和量化。換而言之，在后面的示例中將主要描述數(shù)字信號(hào)。然而，這顯然不要求僅采用數(shù)字信號(hào)(其在時(shí)間上(采樣)和它們可獲得的數(shù)值(量)上被量化)。在其他示例中，可使用非數(shù)字的信號(hào)，其中時(shí)間、數(shù)值中的至少一者或者二者并不要求是離散的。如果信號(hào)具有連續(xù)的范圍或頻譜值并且在時(shí)間上連續(xù)時(shí)，這樣的信號(hào)一般被稱作模擬信號(hào)。一般地，不例還可包括相應(yīng)的模擬或其他非數(shù)字的實(shí)現(xiàn)方式。
[0031]如前面簡(jiǎn)要提到的那樣，針對(duì)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和收發(fā)機(jī)，數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器(DTC)可表示用于在多標(biāo)準(zhǔn)射頻(RF)收發(fā)機(jī)環(huán)境中生成一個(gè)或多個(gè)本地振蕩器(LO)信號(hào)的有吸引力的方案。這些系統(tǒng)可受益于包括射頻合成的可能性的數(shù)字設(shè)計(jì)流程。DTC在支持例如下行鏈路聚合(CA)(其中，多個(gè)本地振蕩器信號(hào)被用于增加總體傳輸帶寬)的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和收發(fā)機(jī)中是特別有吸引力的。例如，多個(gè)本地振蕩器信號(hào)可由單個(gè)參考振蕩器電路生成，該參考振蕩器電路例如包括驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器的射頻數(shù)字鎖相環(huán)(RF DPLL)。這樣的方案不僅可以節(jié)省芯片面積，還可以避免(例如，發(fā)生在多DPLL方案中的)磁場(chǎng)耦合問(wèn)題。[0032 ] 一般而言，DTC根據(jù)包括提供給DTC的控制輸入端的代碼字的控制信號(hào)對(duì)被提供至DTC的輸入端的振蕩信號(hào)的邊沿進(jìn)行延遲。期望的本地振蕩器頻率因此能夠通過(guò)例如應(yīng)用代碼斜坡(code ramp)來(lái)獲得。
[0033]然而，DTC通常根據(jù)有限數(shù)目的電平對(duì)它針對(duì)在DTC的輸入端處提供的振蕩信號(hào)的延遲進(jìn)行量化。該量化可在DTC的頻譜中產(chǎn)生可見(jiàn)毛刺。另外，數(shù)字DTC的比特的數(shù)目也可限制頻譜性能。噪聲整形可被用于降低特定頻率處的量化噪聲以便達(dá)到(例如，在所謂的雙工距離處的)頻譜要求。雙工距離一般指代用于上載數(shù)據(jù)和下載數(shù)據(jù)的頻率之間的頻率距離。換而言之，雙工距離可指代接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)之間的頻率距離。依據(jù)所涉及的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，雙工距離可以例如在IMHz和若干10MHz之間的范圍。
[0034]如將在下文更詳細(xì)道出的那樣，示例采用加性抖動(dòng)來(lái)移除例如由DTC導(dǎo)致的量化毛刺。在圖2中示出并在下文更詳細(xì)描述的示例示出:使用包括抖動(dòng)的噪聲整形技術(shù)并且仍然保持由噪聲整形器電路引入的頻譜響應(yīng)且仍然移除或者至少抑制量化毛刺是可能的。結(jié)果，可以提高這樣的系統(tǒng)的總體噪聲性能。
[0035]與傳統(tǒng)途徑相比，在噪聲整形電路的示例中，抖動(dòng)信號(hào)被應(yīng)用于前向信號(hào)路徑和反饋信號(hào)路徑二者。這樣的抖動(dòng)信號(hào)或抖動(dòng)序列因此能夠被用于模糊量化毛刺。直截了當(dāng)?shù)南嗉訉⒃黾痈采w例如噪聲整形器的頻率相關(guān)行為的所有頻率上的功率。然而，為了保持頻率相關(guān)行為，抖動(dòng)信號(hào)不僅被添加到前向信號(hào)路徑，而且還被添加到噪聲整形器的反饋環(huán)路或者反饋信號(hào)路徑。
[0036]在沒(méi)有將抖動(dòng)信號(hào)添加到反饋信號(hào)路徑的情況下，抖動(dòng)很有可能將增加與頻率獨(dú)立的頻譜功率并且因此可能導(dǎo)致違反例如由標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用要求或?qū)崿F(xiàn)細(xì)節(jié)安排的頻譜要求或者誤差矢量幅度(EVM)目標(biāo)。
[0037]根據(jù)示例的噪聲整形電路以及用于對(duì)輸入信號(hào)中的噪聲進(jìn)行整形的方法可被應(yīng)用于基于量化的系統(tǒng)的許多類型的噪聲整形器，并且還可與非線性校正相結(jié)合地使用(僅列舉一下示例)。
[0038]圖1示出了包括數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器電路110(DTC電路)以及噪聲整形電路120(也被稱作噪聲整形器)的數(shù)字時(shí)間轉(zhuǎn)換器10(DTC)的框圖。DTC電路110被設(shè)計(jì)為通過(guò)響應(yīng)于經(jīng)修改的控制信號(hào)MCS對(duì)振蕩信號(hào)OCS進(jìn)行延遲來(lái)生成經(jīng)處理的振