发送器中简化模拟处理的方法及系统 【技术领域】
本发明涉及无线通信系统，更具体地说，涉及无线通信系统中的简化模拟处理。
背景技术
通信系统是用来支持无线和/或有线通信设备间的无线和有线通信。这种通信系统的范围涉及从国家的和/或国际的蜂窝电话系统到互联网到点对点内部无线网络。各种类型的通信系统的建构及其运行，是根据一个或多个通信标准进行的。例如，无线通信系统可以根据一个或多个标准运行，如IEEE802.11，蓝牙，高级移动电话服务(AMPS)，数字高级移动电话服务，全球移动通信系统(GSM)，码分多址(CDMA)和/或其中的多种标准，但是不仅限于所述的标准。
根据无线通信系统的类型，一个无线通信设备直接或间接地与其它无线通信设备通信，无线通信设备如蜂窝电话，双向无线电通信机，个人数字助理(PDA)，个人电脑(PC)，膝上型电脑，家庭娱乐设备等等。为了直接通信(如众所周知的点对点通信)，参与通信的无线通信设备调谐其接收器及发送器到相同的信道或信道对(如无线通信系统的多个射频载波中的一个)及在该信道或信道对中进行通信。为了间接地无线通信，每一个无线通信设备直接通过一个指派的信道，与一个相关的基站(如蜂窝服务)和/或一个相关的接入点(如户内或楼内的无线网络)通信。为了在无线通信设备间完成通信连接，相关的基站和/或相关的接入点间通过系统控制器、公共电话交换网络、互联网和/或、其它地广域网进行彼此间的通信。
对于参与无线通信的每一个无线通信设备来说，其包括一个内置无线电收发器(即接收器及发送器)或其与一个相关的无线电收发器(如户内站点或楼内的无线通信网络，射频调制解调器等)相连接。众所周知，接收器接收射频信号，直接地或通过一个或多个中频级移除射频载波信号，以及根据特定的无线通信标准解调信号以取回发送器发送的数据。发送器根据特定的无线通信标准通过调制将数据转换成射频信号，以及直接地或在一个或多个中频级来产生射频信号。
当将数据由数字形式转换成模拟形式以用射频信号传送时，为了简化数模转换器以及降低功率要求，减少数字形式的数据的比特数量是有好处的。然而，减少数字数据的比特数量可能也会降低信噪比，由此，会降低射频信号中被承载的数据的明确性。
相应地，需要有一个新的系统及方法，其比现有的发送器使用更少的硬件及消耗更小的功率，且不会降低射频信号中被承载数据的明确性。
【发明内容】
本发明的实施是为了构建一个系统及方法，其可通过使用Δ∑调制简化模拟处理。相应地，所需硬件的数量及消耗的功率减少，因而，降低了成本、减小了发送器的尺寸。
在本发明的一种实施方式中，该方法包括：对数字正交信号执行Δ∑调制；将调制信号转换成模拟信号；将模拟信号转换成射频信号；及发送该射频信号。
在本发明的另一种实施方式中，发送器包括Δ∑调制器，数模转换器，混频器及天线。该Δ∑调制器对数字正交信号执行Δ∑调制；，该数模转换器连接于该Δ∑调制器，它将调制信号转换成模拟信号；该混频器与该数模转换器相连接，它将模拟信号转换成射频信号。该天线与该混频器相连接，并将射频信号传送至其它的无线设备。
根据本发明的一个方面，一种方法，包括：
对数字正交信号执行Δ∑调制；
将调制的信号转换成模拟信号；
将模拟信号转换成射频信号；及
发送该射频信号。
优选地，所述调制减少数字正交信号的比特数量。
优选地，所述减少为由10比特减少至4比特。
优选地，进一步包括在发送前放大所述射频信号。
优选地，Δ∑调制包括二阶Δ∑调制。
优选地，进一步包括用温度计(thermometer)编码器对调制信号编码。
优选地，使用高斯频移键控、4进制相移键控或8进制相移键控调制形成数字正交信号。
优选地，进一步包括Δ∑调制之前对数字正交信号执行内插滤波。
优选地，所述内插滤波将数字正交信号由12比特减小至10比特。
根据本发明的另一个方面，一种系统包括：
对一个数字正交信号执行Δ∑调制的装置；
将调制信号转换成模拟信号的装置；
将模拟信号转换成射频信号的装置；及
发送射频信号的装置。
根据本发明的另一个方面，一种射频发送器包括：
Δ∑调制器，其对数字正交信号执行Δ∑调制；
数模转换器，连接至所述Δ∑调制器，可以将调制信号转换成模拟信号；
混频器，连接至所述数模转换器，可以将模拟信号转换成射频信号；
天线，连接至所述混频器，可以发送射频信号。
优选地，所述调制减少数字正交信号的比特数量。
优选地，所述减少为由10比特减少至4比特。
优选地，进一步包括一个功率放大器，其连接至所述天线及所述混频器，可以在天线发送该射频信号之前放大该射频信号。
优选地，所述Δ∑调制包括二阶Δ∑调制。
优选地，进一步包括一个用温度计(thermometer)编码器对调制信号编码的Δ∑调制器。
优选地，所述数字正交信号由高斯频移键控、4进制相移键控或8进制相移键控调制形成。
优选地，进一步包括一个内插滤波器，其与Δ∑调制器相连接，可以在Δ∑调制之前对数字正交信号执行内插滤波。
优选地，所述内插滤波将数字正交信号由12比特减少至10比特。
【附图说明】
以下参考附图对本发明进行非局限性及非完全性描述，其中，在各幅图中同一参考标号表示相同的部件，除非另有指定。
图1是本发明的一种实施方式的网络系统的结构图；
图2是本发明的一种实施方式的发送器的方框图；
图3A及图3B为量化噪声的Δ∑调制效果图；
图4是数模转换器的方框图；
图5是无线发送器中的简化模拟处理的方法的流程图。
【具体实施方式】
以下描述是对特定应用及其需求而进行的，其目的是为了充分公开本发明，以使本领域技术人员能够实施。对本领域技术人员来说，对本发明实施方式进行各种修改是显而易见的，本文中阐述的一般原理可以应用于其它实施方式及应用中，而不脱离本发明实质精神和范围。因此，本发明的范围不局限于所述的实施例，而是包括与本文中所公开的原理、特征、教导相一致的最大范围。
图1为本发明的一种实施方式的网络系统10的结构图。系统10包括多个基站和/或接入点12-16，多个无线通信设备18-32及一个网络硬件34。该无线通信设备18-32可以为膝上型电脑18及26，个人数字助理20及30，个人电脑24及32和/或蜂窝电话22及28。该无线通信设备的详细描述请参考图2。
基站或接入点12通过局域网连接36，38及40连接至网络硬件34。该网络硬件34可以是路由器、交换器、网桥、调制解调器、系统控制器等，其可为通信系统10提供一个广域网连接42。每一个基站和/或接入点12-16包括一个相关的天线或天线阵列，以便在它的区域内与无线通信设备间进行通信。通常，无线通信设备在一个特定的基站和/或接入点12-14进行注册，以从通信系统10接收服务。对于直接连接(即点对点通信)，无线通信设备直接通过一个指定信道进行通信。
通常，基站用于蜂窝电话系统及相似类型的系统，而接入点用于户内或楼内无线网络。无论哪种特定类型的通信系统，每一个无线通信设备都包括一个内置无线电收发装置或与一个无线电收发装置相连接。该无线电收发装置包括一个发送器，该发送器可以简化模拟处理，由此，具有减少功率需求，降低成本及减小尺寸的特征。
图2为本发明的一种实施方式的发送器部分200的方框图。网络系统10的每一个无线设备包括一个将数据发送至其它无线网络节点的发送器部分200。发送器部分200包括调制器210，其与直流偏移调整引擎220a及220b相连接，直流偏移调整引擎220a及220b分别与内插滤波器230a及230b相连接。内插滤波器230a及230b分别与Δ∑调制器(也称为∑Δ调制器)240a及240b相连接。Δ∑调制器240a及240b分别与二进制-温度计(thermometer)解码器245a及245b相连接。该解码器245a及245b分别与数模转换器250a及250b相连接，数模转换器250a及250b分别与低通滤波器260a及260b相连接。低通滤波器260a及260b分别与混频器270a及270b相连接，混频器270a及270b均与一个功率放大器280相连接，功率放大器280与一个天线290相连接。
调制器210从无线设备的处理部分接收数字数据，并对该数据执行正交振幅调制。该调制包括：如高斯频移键控(GFSK)，4进制相移键控(PSK)，和/或8进制相移键控(PSK)。调制器210提供正交输出。在本发明的这个实施方式中，抽样频率为12MHz，输出为12比特。
对于频移键控，I输出可以表示为I=cos(2πfct+2πfd∫vdt),]]>Q输出可以表示为I=sin(2πfct+2πfd∫vdt).]]>对于相移键控，I输出可以表示为I=Re(R(t)ej2πFdft),]]>Q输出可以表示为Q=IM(R(t)ej2πFdft).]]>
直流偏移调整引擎220a及220b在从调制器210的I及Q输出的数据域中调整直流偏移。该直流调整的字长为11比特。
内插滤波器230a及230b从12MHz到96MHz向上抽样。更高的OSR可以使接下来的Δ∑调制更简单。当中频频率小于等于1MHz，内插滤波器230a及230b输出超过80dBc的12MHz的图象。当中频频率为2MHz，内插滤波器230a及230b输出超过60dBc的12MHz的图象。内插滤波器230a及230b的输出为10比特。
Δ∑调制器240a及240b为二阶Δ∑调制器，其输入数据10比特，输出数据4比特。Δ∑调制器240a及240b还将量化噪声推出低通滤波器260a及260b带宽之外，这点将结合图3A及图3B在下面详细描述。Δ∑调制器240a及240b的抽样频率均为96MHz。输入从-2到1.75。依赖于控制位设置，输入可以从-1到+1或从-1.25到+1.25。当呈现调制时，超出的范围被保留以进行信号偏移。当输入范围从-1.25到+1.25而无调制时，输出振幅为5。二进制-温度计(thermometer)解码器245a及245b根据表1，将从Δ∑调制器240a及240b的4比特输出转换为16比特的温度计(thermometer)编码。在本发明的一种实施方式中，数模转换器250a及250b合并在解码器245a及245b之中。
Δ∑ Bina M b b b b b b b b b b b b b b b b
Out ry ag 1 1 1 1 1 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
put Num 5 4 3 2 1 0
ber
7 0111 15 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
6 0110 14 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
5 0101 13 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
4 0100 12 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
3 0011 11 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2 0010 10 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0001 9 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 0000 8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
-1 1111 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
-2 1110 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1
-3 1101 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1
-4 1100 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1
-5 1011 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
-6 1010 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
-7 1001 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
-8 1000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
表1
数模转换器250a及250b使用温度计(thermometer)编码来最小化抽样时钟(96MHz)干扰，其将结合图5在下面详细描述。数模转换器250a及250b将数字信号转换成模拟信号。低通滤波器260a及260b接收模拟信号，并滤除所有的干扰以产生一个连续信号。混频器270a及270b将模拟信号转换成射频信号(如，对于蓝牙标准为2.4GHz的信号)，然后，通过功率放大器280放大并通过天线290发送。
图3A及图3B为Δ∑调制器调制量化噪声的效果。通过Δ∑调制器执行Δ∑调制，通过将噪声320a的大部分推出信号310之外最小化量化噪声320a。如图3B所示，整形后的量化噪声320b基本上在信号310及低通滤波器260a及260b带宽的范围之外。
图4为数模转换器250a的方框图。数模转换器250b可以是与数模转换器250a相同的硬件。数模转换器250a包括16单位电流源，如电流源400。在本发明的另一实施方式中，可基于Δ∑输出设置不同数目的电流源。数模转换器250a使用从解码器245a及245b输入的温度计(thermometer)编码。Iunit为16μA。Idc为16*8＝128μA.Iamp为5*16＝80μA。在本发明的一种实施方式中，数模转换器250a可以有一个32μm/0.5μm的W/L(宽长比)以确保电流单元有足够的匹配并为输出提供漂移空间。
表2所示的数模转换器250a的输出Iout是基于Δ∑输出及相应的温度编码。Δ∑输出 等效 温度计 Ip InIout＝Ip-In Value Out0111 1.75 15 15*I 1*I 14*I* * * * *0001 0+0.25 9 9*I 7*I 2*I0000 0 8 8*I 8*I 0*I1111 -0.25 7 7*I 9*I -2*I* * * * * *1000 -2 0 0*I 16*I -16*I
表2
图5为无线发送器内的简化模拟处理的方法500的流程图。在本发明的一种实施方式中，发送器部分200可以执行方法500。首先，对接收数据进行正交振幅调制(510)以产生I及Q信号。随后对I及Q信号执行直流偏移调整(520)。之后对I及Q信号执行内插滤波(530)以产生10比特的输出。
内插滤波(530)之后，执行Δ∑调制(540)以将输出由10比特减小至4比特。Δ∑调制的执行(540)将量化噪声推出低通滤波器260a及260b带宽的范围之外。Δ∑调制(540)包括用温度计(thermometer)编码对调制的数据进行编码。在执行完Δ∑调制(540)之后，4比特信号被转换(570)成射频信号(RF)，然后执行放大(580)及发送(590)。步骤500结束。
相应地，本发明的实施方式可以在基本没有减小信号噪声比的情况下，通过减少数字数据的比特数量而简化模拟处理。因此，执行该模拟处理，对硬件数量的需要及对功率的需求都较低。
本发明的具体实施方法的进一步描述仅仅是通过举例，以及其它各种对上述的实施方式及方法的改动及修改都可能在进一步的示教范围内。本发明的组件可以通过使用可编程通用数字计算机，使用特定用途集成电路，或使用一个互连的传统元件及电路网络进行实施。连接可以为有线的，无线的，调制解调器等。本处所述的实施方式不会是详尽的或局限性的。本发明通过下面的权利要求进一步限制。