模拟-数字转换器、长期演进先进设备及信号转换方法

申请号 CN201510916041.X 申请日 2015-12-10 公开(公告)号 CN105720984A 公开(公告)日 2016-06-29
申请人 联发科技股份有限公司; 发明人 高宗恺;
摘要 本 发明 实施例 公开了模拟-数字转换器、长期演进先进设备及 信号 转换方法,其中,所述模拟-数字转换器将 输入信号 转换为 输出信号 ,包括:第一模拟-数字转换 电路 ,基于所述输入信号生成第一信号并另外输出所述第一模拟-数字转换电路的第一量化误差的特征信号;第二模拟-数字转换电路,基于所述输入信号和所述特征信号生成第二信号;以及输出合路器,合并所述第一信号和所述第二信号来生成所述输出信号。本发明实施例可减少输出信号中起因于第一模拟-数字转换电路的量化误差的量化误差因子。
权利要求

1.一种模拟-数字转换器,将输入信号转换为输出信号,其特征在于,包括:
第一模拟-数字转换电路,基于所述输入信号生成第一信号并另外输出所述第一模拟-数字转换电路的第一量化误差的特征信号;
第二模拟-数字转换电路,基于所述输入信号和所述特征信号生成第二信号;以及输出合路器,合并所述第一信号和所述第二信号来生成所述输出信号。
2.根据权利要求1所述模拟-数字转换器,其特征在于,所述第一模拟-数字转换电路包括:
第一量化器,用于生成融入了所述第一量化误差的所述第一信号;
反馈控制回路,与所述第一量化器相连,用于将所述第一信号的反馈给所述第一模拟-数字转换电路的输入端;其中,
所述特征信号从所述第一量化器的一个输入端被提取出来。
3.根据权利要求2所述的模拟-数字转换器,其特征在于,所述第二模拟-数字转换电路包括:
第二量化器,用于生成融入了所述第二模拟-数字转换电路的第二量化误差的所述第二信号;以及
反馈控制回路,与所述第二量化器相连,用于所述第二信号反馈给所述第二模拟-数字转换电路的输入端;
其中,
所述特征信号被送入所述第二量化器的一个输入端。
4.根据权利要求1所述的模拟-数字转换器,其特征在于,所述第一模拟-数字转换电路包括:
第一反馈合路器,用于从所述输入信号中减去所述第一信号;
第一滤波器,用于过滤所述第一反馈合路器的输出;
第一输入前馈合路器,用于合并所述输入信号和所述第一滤波器的输出;以及第一量化器,用于接收所述第一输入前馈合路器的输出来生成所述融入有所述第一量化误差的所述第一信号。
5.根据权利要求4所述的模拟-数字转换器,其特征在于,
所述第一滤波器的输出耦接至所述第二模拟-数字转换电路作为所述特征信号;以及所述第二模拟-数字转换电路包括:
第二反馈合路器,用于从所述输入信号中减去所述第二信号;
第二滤波器,用于过滤所述第二反馈合路器的输出;
第二输入前馈合路器,用于合并所述输入信号和所述第二滤波器的输出;
误差特征合路器,用于合并所述特征信号和所述第二输入前馈合路器的输出;以及第二量化器,用于接收所述误差特征合路器的输出来生成所述融入有所述第二模拟-数字转换电路的所述第二量化误差的所述第二信号。
6.根据权利要求5所述的模拟-数字转换器,其特征在于,所述第一滤波器提供与所述第二滤波器的第二传递函数相同的第一传递函数。
7.根据权利要求4所述的模拟-数字转换器,其特征在于,
所述第一输入前馈合路器的所述输出被耦接至所述第二模拟-数字转换电路作为所述特征信号;以及
所述第二模拟-数字转换电路包括:
第二反馈合路器,用于从所述输入信号中提取所述第二信号;
第二滤波器,用于过滤所述第二反馈合路器的输出;
误差特征合路器,用于合并所述特征信号和所述第二滤波器的输出;
第二量化器,用于接收所述误差特征合路器的输出来生成所述融入有所述第二模拟-数字转换电路的第二量化误差的所述第二信号。
8.根据权利要求7所述的模拟-数字转换器,其特征在于,所述第一滤波器提供与所述第二滤波器的第二传递函数相同的第一传递函数。
9.根据权利要求1所述的模拟-数字转换器,其特征在于,还包括:
电阻和电容,串联连接来耦接所述特征信号至所述第二模拟-数字转换电路;
其中,所述电阻和所述电容连同所述第二模拟-数字转换电路中的一个可操作的放大器以及所述可操作放大器的一个反馈电容来为所述第一量化误差形成噪声峰值衰减电路。
10.根据权利要求9所述的模拟-数字转换器,其特征在于,
所述第二模拟-转换电路包括Σ-Δ调制器;以及
所述可操作的放大器为所述Σ-Δ调制器中串联的可操作的放大器中的其中一个。
11.一种长期演进先进设备,其特征在于,包括:如权利要求1所述的模拟-数字转换器,用于捕获连续的信道,
其中,当被用于捕获非连续的信道,所述第一模拟-数字转换电路和所述第二模拟数字转换电路被分离。
12.一种信号转换方法,其特征在于,包括:
使用第一模拟-数字转换电路来基于输入信号生成第一信号并另外输出所述第一模拟-数字转换电路的第一量化误差的特征信号;
使用第二模拟-数字转换电路来基于所述输入信号和所述特征信号生成第二信号;以及
合并所述第一信号和所述第二信号来生成输出信号。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一模拟-数字转换电路包括:
反馈控制回路,用于所述第一信号的一反馈;以及
第一量化器,用于生成融入了所述第一量化误差的所述第一信号;以及所述特征信号从所述第一量化器的一个输入端被提取出来。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述第二模拟-数字转换电路包括:
反馈控制回路,用于所述第二信号的一反馈;以及
第二量化器,用于生成融入了所述第二模拟-数字转换电路的第二量化误差的所述第二信号;以及
所述特征信号被送入所述第二量化器的一个输入端。
15.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述第一模拟-数字转换电路还包括:
第一反馈合路器,用于从所述输入信号中减去所述第一信号;
第一滤波器,用于过滤所述第一反馈合路器的输出;
第一输入前馈合路器,用于合并所述输入信号和所述第一滤波器的输出;以及第一量化器,用于接收所述第一输入前馈合路器的输出来生成所述融入有所述第一量化误差的所述第一信号。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,
所述第一滤波器的输出耦接至所述第二模拟-数字转换电路作为所述特征信号;以及所述第二模拟-数字转换电路还包括:
第二反馈合路器,用于从所述输入信号中减去所述第二信号;
第二滤波器,用于过滤所述第二反馈合路器的输出;
第二输入前馈合路器,用于合并所述输入信号和所述第二滤波器的输出;
误差特征合路器,用于合并所述特征信号和所述第二输入前馈合路器的输出;以及第二量化器,用于接收所述误差特征合路器的输出来生成所述融入有所述第二模拟-数字转换电路的所述第二量化误差的所述第二信号。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述第一滤波器提供与所述第二滤波器的第二传递函数相同的第一传递函数。
18.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述第一输入前馈合路器的所述输出被耦接至所述第二模拟-数字转换电路作为所述特征信号;以及
所述第二模拟-数字转换电路还包括:
第二反馈合路器,用于从所述输入信号中提取所述第二信号;
第二滤波器,用于过滤所述第二反馈合路器的输出;
误差特征合路器,用于合并所述特征信号和所述第二滤波器的输出;
第二量化器,用于接收所述误差特征合路器的输出来生成所述融入有所述第二模拟-数字转换电路的第二量化误差的所述第二信号。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述第一滤波器提供与所述第二滤波器的第二传递函数相同的第一传递函数。
20.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,还包括:
提供电阻和电容串联连接来耦接所述特征信号至所述第二模拟-数字转换电路;
其中,所述电阻和所述电容连同所述第二模拟-数字转换电路中的一个可操作的放大器以及所述可操作放大器的一个反馈电容来为所述第一量化误差形成噪声峰值衰减电路。

说明书全文

模拟-数字转换器、长期演进先进设备及信号转换方法

[0001] 本发明要求申请日为2014年12月17日,专利号为62/092,921的美国临时申请的优先权,该美国临时申请的全部内容均包含在本发明中。【技术领域】
[0002] 本发明涉及电子技术领域,模拟-数字转换器、长期演进先进设备及信号转换方法。【背景技术】
[0003] 在长期演进先进(Long-Term-Evolution Advanced,LTE-A)系统中,信号可在连续的信道(contiguous channel)或非连续的信道(non-contiguous channel)中被传输。同时兼容连续信道系统和非连续信道系统的设备被称之为模拟-数字(analog-to-digital)转换设备。【发明内容】
[0004] 本发明提供模拟-数字转换器、长期演进先进设备及信号转换方法。
[0005] 本发明提供的一种模拟-数字转换器,将输入信号转换为输出信号,其可包括:第一模拟-数字转换电路,基于所述输入信号生成第一信号并另外输出所述第一模拟-数字转换电路的第一量化误差的特征信号;第二模拟-数字转换电路,基于所述输入信号和所述特征信号生成第二信号;以及输出合路器,合并所述第一信号和所述第二信号来生成所述输出信号。
[0006] 本发明还提供的一种包括本发明所述的模拟-数字转换器的长期演进设备,在所述长期演进设备中所述模拟-数字转换器用于捕获连续的信道,而当被用于捕获非连续的信道,所述模拟-数字转换器中的第一模拟-数字转换电路和第二模拟数字转换电路被分离。
[0007] 本发明还提供一种信号转换方法,其可包括:使用第一模拟-数字转换电路来基于输入信号生成第一信号并另外输出所述第一模拟-数字转换电路的第一量化误差的特征信号;使用第二模拟-数字转换电路来基于所述输入信号和所述特征信号生成第二信号;以及合并所述第一信号和所述第二信号来生成输出信号。
[0008] 由上可见,上述模拟-数字转换器、长期演进先进设备及信号转换方法使用第一模拟-数字转换电路来基于输入信号生成第一信号并另外输出所述第一模拟-数字转换电路的第一量化误差的特征信号;使用第二模拟-数字转换电路来基于所述输入信号和所述特征信号生成第二信号;以及合并所述第一信号和所述第二信号来生成输出信号,因此本发明实施例减少所述输出信号中所述量化误差因子起因于所述第一量化误差的量化误差因子。【附图说明】
[0009] 图1A示出了一个连续的带内(intra-band)信道。
[0010] 图1B示出了一个非连续的带内信道。
[0011] 图1C示出了一个非连续的带间(inter-band)信道。
[0012] 图2示出了基于本发明所披露的实施例的使用模拟-数字转换器202的LTE-A设备200的框图
[0013] 图3A描述了基于本发明一实施例的模拟-数字转换器202-1。
[0014] 图3B描述了基于本发明另一实施例的模拟-数字转换器202-2。
[0015] 图4示出了基于本发明所披露的一实施例的用于量化误差(quantization error)EQ1的噪声峰值衰减电路(noise peak attenuation circuit)400。
[0016] 图5示出了带有图4中的噪声峰值衰减电路400的模拟-数字转换器500。【具体实施方式】
[0017] 接下面的描述为本发明预期的最优实施例。这些描述用于阐述本发明的大致原则而不应用于限制本发明。本发明的保护范围应在参考本发明的权利要求基础上进行认定。
[0018] 在LTE-A系统中,信号可在连续信道或非连续信道中被传输。图1A示出了在频带Band1内部的一连续的带内信道。图1B示出了在频带Band1内部的非连续的带内信道。图1C示出了覆盖有两个独立的频带Band1和Band2的非连续的带间信道。对非连续的信道的捕获,例如图1B所示的非连续的带内信道和1C所示的带间信道,需要两个独立的模拟-数字转换电路。其中一个用于捕获低频信道中的信号(102或106)而另一个用于捕获高频信道中的信号(104或108)。对于捕获一连续信道中的信号,例如图1A所示的连续的带内信道,用于捕获图1B和图1C中的非连续的信道的所述两个模拟-数字转换电路被耦接到一起形成一个模拟-数字转换器。例如,两个各自具有20MHz带宽的独立的模拟-数字转换电路可被合并形成一个具有40MHz带宽的模拟-数字转换器。(例如,一个宽频模拟-数字转换器)。
[0019] 图2为根据本发明所披露的一个实施例的使用一模拟-数字转换器202的LTE-A设备200的框图。所述LTE-A设备200可为手机(cell phone)。
[0020] 所述模拟-数字转换器202将输入信号X转换为输出信号Y,且包括模拟-数字转换电路AD1和AD2以及输出合路器(combiner)204。所述模拟-数字转换电路AD1基于所述输入信号X生成信号S1且另外输出所述模拟-数字转换电路AD1的量化误差(quantization error)的特征信号EQ1_F。所述模拟-数字转换电路AD2基于所述输入信号X和所述特征信号EQ1_F生成信号S2。所述输出合路器204合并所述信号S1和S2来生成所述输出信号Y,并因此来减少所述输出信号Y中的量化误差因子,所述量化误差因子起因于所述模拟-数字转换电路AD1中的量化误差。
[0021] 图3A描述了基于本发明所述披露的一个实施例的模拟-数字转换器202_1。
[0022] 所述模拟-数字转换电路AD1包括反馈合路器302、滤波器304,输入前馈合路器306和量化器308。所述反馈合路器302将所述信号S1从所述输入信号X中减去。所述滤波器304过滤所述反馈合路器302的输出。所述输入前馈合路器306合并所述输入信号X和所述滤波器304的输出。所述量化器308接收所述输入前馈合路器306的输出来生成所述信号S1。如图所示,通过量化器308,量化误差被融入到所述信号S1中。由所述模拟-数字转换电路AD1所生成的信号S1为:
[0023]
[0024] 其中,X为输入信号,EQ1为模拟-数字转换电路AD1的所产生的量化误差,H1为滤波器304的传递函数。请注意,所述滤波器304的输出被耦接至所述模拟-数字转换电路AD2作为所述特征信号EQ1_F。所述模拟-数字转换电路AD2包括反馈合路器310、滤波器312、输入前馈合路器314、误差特征合路器316以及量化器318。所述反馈合路器310从所述输入信号X中减去所述信号S2。所述输入前馈合路器314合并所述输入信号X和所述滤波器312的输出。所述误差特征合路器316合并所述特征信号EQ1_F和所述输入前馈合路器314的输出。所述量化器318接收所述误差特征合路器316的输出来生成所述信号S2。如图所示,通过量化器
318,量化误差EQ2被融入到信号S2中。由所述模拟-数字转换电路AD2所生成的信号S2为:
[0025]
[0026] 其中,X为输入信号,EQ1为模拟-数字转换电路AD1的量化误差,EQ2为模拟-数字转换电路AD2的量化误差,H1为滤波器304的传递函数,H2为滤波器312的传递函数。通过输出合路器204将信号S1和S2进行合并来形成所述输出信号Y,因此在所述输出信号Y中减少了起因于所述量化误差EQ1的量化误差因子。所述输出信号Y为S1加上S2并可通过下面的等式来表示:
[0027]
[0028] 其中,该公式中各参数的涵义参考S1和S2公式中的参数的解释,在此不进行赘述。在一个实施例中,具有低的过采样率且H1=H2,起因于所述量化误差EQ1的量化误差因子在理想的带宽下被完全地去除了,且Y为:
[0029]
[0030] 其中,该公式中各参数的涵义参考S1和S2公式中的参数的解释,在此不进行赘述。
[0031] 图3B描述了根据本发明另一实施例的模拟-数字转换器202_2。在图3B中,模拟-数字转换电路AD2不包括图3A中所示的所述输入前馈合路器314并且所述特征信号EQ1_F从所述输入前馈合路器306的输出中提取而不是从所述滤波器304的输出中提取。所述模拟-数字转换器202_2的传递函数(transfer function)与所述模拟-数字转换器202_1的传递函数相同(也可以是,模拟-数字转换器202_2中的滤波器与模拟数字转换器中的滤波器的传递函数是相同的)。当具有低的过采样率且H1=H2(也即,所述滤波器304和所述滤波器312的传递函数相同),在图3B的架构中,起因于所述量化误差EQ1的量化误差因子在理想的带宽下也被完全地去除了。
[0032] 简言之,所述模拟-数字转换电路AD1的量化误差EQ1的特征信号EQ1_F可从所述量化器318的输入端的任何一个端子被提取出来。如图3A所示,所述滤波器304在所述量化器318的输入端的输出被耦接至所述模拟-数字转换电路AD2作为所述模拟-数字转换电路AD1的所述量化误差EQ1的所述特征EQ1_F。如图3B所示,所述输入前馈合路器306在所述量化器
318的输入端的输出被耦接至所述模拟-数字转换电路AD2作为所述模拟-数字转换电路AD1的所述量化误差EQ1的所述特征EQ1_F。进一步,所述模拟-数字转换电路AD1的所述量化误差EQ1的所述特征EQ1_F可被送入所述量化器318的输入端的任一个端子。如图3A和3B所示,所述模拟-数字转换电路AD1的所述量化误差EQ1的所述特征EQ1_F通过所述误差特征合路器316被送入所述量化器318的输入端。所述模拟-数字转换电路AD1和AD2可通过其他模拟-数字转换设计所实现。当被用于捕获非连续的信道,所述模拟-数字转换电路AD1和AD2被分离(例如,通过接收不同的输入信号、从所述输出合路器204断开以及不将所述特征信号EQ1_F送入所述模拟-数字转换电路AD2)。
[0033] 进一步,本发明不限于仅使用两个模拟-数字转换电路来形成一模拟-数字转换器,并且对量化误差的减少也可在所述模拟-数字转换器中的多余一个的模拟-数字转换电路中被执行。
[0034] 具体实现中,除了图3A-3B所示的实施例之外,模拟-数字转换电路AD1和AD2也可以有其他的实施例,例如,所述模拟-数字转换电路AD1可包括:第一量化器,用于生成融入了所述第一量化误差的所述第一信号;反馈控制回路,与所述第一量化器相连,用于将所述第一信号的反馈给所述模拟-数字转换电路AD1的输入端;其中,所述特征信号从所述第一量化器的一个输入端被提取出来。
[0035] 所述模拟-数字转换电路AD2可包括:第二量化器,用于生成融入了所述模拟-数字转换电路AD2的第二量化误差的所述第二信号;以及,反馈控制回路,与所述第二量化器相连,用于所述第二信号反馈给所述模拟-数字转换电路AD2的输入端;其中,所述特征信号被送入所述第二量化器的一个输入端。
[0036] 再例如,在图3A-3B的实施例的基础上,模拟-数字转换电路AD1或AD2还可进一步分别包括反馈控制回路,其中,所述模拟-数字转换电路AD1的反馈控制回路连接在量化器308与反馈合路器302之间,而所述模拟-数字转换电路AD2的反馈控制回路连接在量化器
318与反馈合路器310之间。
[0037] 图4示出了根据本发明所披露的一个实施例的用于所述量化误差EQ1的噪声峰值衰减电路400。串联连接的一电阻R和一电容C1将所述特征信号EQ1_F耦接至所述模拟-数字转换电路AD2。所述电阻R、所述电容C1、一可操作的放大器OP和所述可操作的放大器OP的一反馈电容C2形成所述噪声峰值衰减电路400。所述模拟-数字转换电路AD2可包括一Σ-Δ调制器(Sigma Delta Modulator,SDM)(图4中所示出的AD2为有别于图3A和图3B的AD2的另一个实施方式的举例,同样的,如图5所示,AD1也可以通过Σ-Δ调制器来实现)。所述可操作的放大器OP为所述Σ-Δ调制器中的串联连接的可操作的放大器中的其中一个。
[0038] 所述噪声峰值衰减电路400的传递函数为:
[0039]
[0040] 其中,N为整个电路的输出,EQ1_F为EQ1的特征信息,C1和C2分别为电容C1和C2的电容值,s=2*pi*feq,其中,pi即为π,feq为频率,RC1为电阻R与电容C1的乘积。所述噪声峰值衰减电路400为一低通滤波器用于衰减所述量化误差EQ1的带外峰值(out-band peak)。
[0041] 图5描述了带有图4中的峰值噪声衰减电路400的一模拟-数字转换器500。在图5中,所述模拟-数字转换电路AD1和AD2通过具有不同结构、且各自包括有串联的可操作的放大器的SDM来实现。位于不同端子EQ1_F+和EQ1_F-之间的特征信号EQ1_F通过正向信号路径和负向信号路径上的电阻R和电容C1被耦接至所述模拟-数字转换电路AD2的第四可操作的放大器OP。所述模拟-数字转换电路AD1的量化误差EQ1的带外的峰值被有效地衰减了。
[0042] 在另一实施例中,介绍了用于模拟-数字转换的方法。对应于图2,所述模拟-数字转换方法将输入信号X转换为输出信号Y,且包括下述的步骤:使用一模拟-数字转换电路AD1基于所述输入信号X生成信号S1并另外输出所述模拟-数字转换电路AD1的量化误差的特征信号EQ1_F;使用模拟-数字转换电路AD2基于所述输入信号X和所述特征信号EQ1_F来生成信号S2;且将所述信号S1和S2进行合并来生成所述输出信号Y并由此来减少所述输出信号Y中的量化误差因子,所述量化误差因子起因于所述模拟-数字转换电路AD1的所述量化误差EQ1。
[0043] 本发明实施例的元件或组成可以任何合适的物理性地、功能性地、以及逻辑性地方式所实现。实际上,所述功能可被单个单元所实施,或者在多个单元中被实施,或者由其他功能单元的一部分所实施。
[0044] 虽然本发明实施例通过一部分实施例进行描述,但本发明并不限局限于本文所述的特定形式。准确地说,本发明的范围仅由相应的权利要求所限定。另外,尽管一个特征可能仅在一个特定实施例中被描述,然而本领域技术人员可以知道,参考本发明,所描述的实施例中的多个特征可被组合。在权利要求中,术语“包括”并不排除其他元件或步骤的存在。
[0045] 进一步,尽管单个特征可能包括在不同的权利要求中,这些特征可尽量地被有利地结合,并且包含在不同的权利要求中并不表示特征之间的结合是不可行的和/或是不利的。另外,包含在一种类型的权利要求中的特征并不表示限定在该类中,相反地,表示根据实际情况,这些特征也可同样地适用于其他类型的权利要求。
[0046] 进一步,权利要求书中用以修饰元件的“第一”、“第二”等序数词的使用本身未暗示任何优先权、优先次序、各元件之间的先后次序、或所执行方法的时间次序,而仅用作标识来区分具有相同名称(具有不同序数词)的不同元件。
[0047] 本发明虽以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明的范围,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可做些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
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