通讯系统及其取样率转换器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310481350.X

申请日:

2013.10.15

公开号:

CN104242958A

公开日:

2014.12.24

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H04B 1/00申请日:20131015|||公开

IPC分类号:

H04B1/00; H04B1/40; H03H17/06

主分类号:

H04B1/00

申请人:

晨星半导体股份有限公司

发明人:

谢明谕; 颜仕杰; 胡拉姆.穆罕默德

地址:

中国台湾新竹县

优先权:

2013.06.05 US 61/831,150

专利代理机构:

北京市柳沈律师事务所 11105

代理人:

史新宏

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内容摘要

本发明提供一种通讯系统,其中包含一可改变配置的取样率转换器与一控制器。该取样率转换器用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号。该取样率转换器能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置。该控制器用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换器运作于一第一配置或一第二配置中的一者。

权利要求书

1.  一种通讯系统,包含:
一可改变配置的取样率转换器,用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号,该取样率转换器能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置;以及
一控制器,用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换器运作于该第一配置和该第二配置中的一者。

2.
  根据权利要求1所述的通讯系统,其中该至少一限制条件包含一个或多个下列参数:一误差向量幅度、一邻近信道泄漏功率比、一传送端混附发射量、一传送端信号输出功率、一电力状态。

3.
  根据权利要求1所述的通讯系统,其中该控制器以该至少一限制条件作为输入数据,利用一查找表或一逻辑运算电路决定该取样率转换器的一配置切换规则。

4.
  根据权利要求1所述的通讯系统,其中该至少一限制条件包含一第一限制条件与一第二限制条件,该控制器根据该第一限制条件为该取样率转换器决定一第一阶数、根据该第二限制条件为该取样率转换器决定一第二阶数,并根据该第一阶数与该第二阶数中的一较大者决定该取样率转换器的一配置切换规则。

5.
  根据权利要求1所述的通讯系统,其中该第一配置对应于一第一运作阶数N,该第二配置对应于一第二运作阶数M,N和M不同,且各自为一正整数;该控制器依据该至少一条件决定一运作阶数,该阶数介于该第一运作阶数N及该第二运作阶数M之间,并依据该运作阶数动态控制该取样率转换器运作于该第一配置和第二配置中的一者。

6.
  根据权利要求5所述的通讯系统,其中该控制器利用一三角-积分调制程序或脉冲宽度调制程序决定该取样率转换器的一配置切换规则。

7.
  根据权利要求1所述的通讯系统,其中该取样率转换器包含一低阶取样率转换电路与一高阶取样率转换电路;当该取样率转换器运作于该第一配置时,该低阶取样率转换电路被启动;当该取样率转换器运作于该第二配置时,该高阶取样率转换电路被启动。

8.
  根据权利要求7所述的通讯系统,其中该取样率转换器进一步包含一 延迟元件,该延迟元件是设置于该取样率转换器的一输入端与该低阶取样率转换电路之间,该延迟元件提供的一延迟时间长度与该第一取样率相关,亦相关于该低阶取样率转换电路与该高阶取样率转换电路间的一取样运算点数位移差。

9.
  根据权利要求8所述的通讯系统,其中该控制器通过一切换信号控制该取样率转换器,一时钟信号是用以提供该第一取样率和该第二取样率中的一者,该切换信号的一状态转换时间点同步于该时钟信号的一状态转换时间点。

10.
  根据权利要求1所述的通讯系统,其中该取样率转换器包含一高阶取样率转换电路;当该取样率转换器运作于该第一配置时,该高阶取样率转换电路中的一局部电路被利用以产生一低阶转换结果;当该取样率转换器运作于该第二配置时,该高阶取样率转换电路被利用以产生一高阶转换结果。

11.
  根据权利要求10所述的通讯系统,其中该高阶取样率转换电路包含一延迟元件,该延迟元件是设置于该高阶取样率转换电路的一输入端与该局部电路之间,该延迟元件提供的一延迟时间长度与该第一取样率相关,亦相关于该第一配置与该第二配置间的一取样运算点数位移差。

12.
  根据权利要求10所述的通讯系统,其中当该取样率转换器运作于该第一配置时,该高阶取样率转换电路中、该局部电路外的一乘法器被关闭。

13.
  一种应用于一通讯系统中的一取样率转换方法,包含:
(a)根据至少一限制条件,决定一取样率转换程序的一配置切换规则,其中该取样率转换程序能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置;以及
(b)根据该配置切换规则于该第一配置与该第二配置间切换该取样率转换程序。

14.
  根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中该至少一限制条件包含一个或多个下列参数:一误差向量幅度、一邻近信道泄漏功率比、一传送端混附发射量、一传送端信号输出功率、一电力状态。

15.
  根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中步骤(a)包含以该至少一限制条件作为输入数据,利用一查找表或一逻辑运算决定该配置切换规则。

16.
  根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中该至少一限制条件包含一第一限制条件与一第二限制条件,步骤(a)包含:
根据该第一限制条件为该取样率转换程序决定一第一阶数;
根据该第二限制条件为该取样率转换程序决定一第二阶数;以及
根据该第一阶数与该第二阶数中的一较大者决定该配置切换规则。

17.
  根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中该第一配置对应于一第一运作阶数N,该第二配置对应于一第二运作阶数M,N和M不同,且各自为一正整数;该配置切换规则对应的一运作阶数介于该第一运作阶数N与该第二运作阶数M之间,步骤(b)包含:
依据该至少一条件决定一运作阶数,该阶数介于该第一运作阶数N及该第二运作阶数M之间;以及
依据该运作阶数动态控制该取样率转换程序运作于该第一配置和第二配置中的一者。

18.
  根据权利要求17所述的取样率转换方法,其中步骤(b)包含利用一三角-积分调制程序或脉冲宽度调制程序决定该配置切换规则。

19.
  一种可改变配置的取样率转换器,用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号,包含:
一取样率转换电路,能运作于至少两种以上不同配置;以及
一控制器,用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换电路运作于该至少两种以上不同配置的其中一种。

20.
  根据权利要求19所述的取样率转换器,其中该控制器以该至少一限制条件作为输入数据,利用一查找表或一逻辑运算电路决定该取样率转换电路的一配置切换规则。

说明书

通讯系统及其取样率转换器
技术领域
本发明与取样率转换器(sample rate converter,SRC)相关,并且尤其与能适性改变运作配置的取样率转换器相关。
背景技术
随着电子相关技术的进步,各种类型的通讯设备愈来愈普及。现行通讯设备中的传送器或接收器大多会包含较前端的模拟电路和较后端的数字电路;两种信号型态不同的电路之间设有数字-模拟转换器或是模拟-数字转换器。
图1呈现第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)通讯装置中的传送端电路的简易功能方块图。为了避免数字信号中各脉波的高次谐波对模拟电路造成干扰,数字电路120和模拟电路160在实体上通常需相隔一段保护距离,用以避免耦合干扰(coupling interference)。此外,为了进一步减少数字脉波中的高次谐波可能对模拟电路160造成的负面影响,待传送信号110在进入数字-模拟转换器140之前,会先通过一取样率转换器122。取样率转换器122输出的升频转换后信号130的取样率等于模拟电路160的操作取样率除以一特定整数。易言之,模拟电路160的操作取样率为升频转换后信号130的取样率的整数倍。相似地,3GPP接收器(未绘示)的数字电路中也包含一取样率转换器,用以将输入信号降频转换。
如本领域技术人员所知,取样率转换器的转换结果的正确性与其阶数(order)相关。阶数愈高的取样率转换包含愈多电路元件/运算程序,耗电量也愈高,但通常能提供较理想的转换结果。另一方面,通讯装置所面对的外在环境通常会随着时间不断改变。为了在恶劣(例如存在大量噪声干扰)的通讯环境下仍能保持正常运作,通讯装置中的取样率转换器大多被设计为具有较高的阶数。对于因使用电池而电力有限的行动通讯装置而言,采用高阶取样率转换器造成的高耗电量无疑是个不利因素,可能导致其待机时间下降。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出一种新的取样率转换方案。不同于先前技术中采用固定阶数的取样率转换器的做法,根据本发明的实施例中的通讯系统和取样率转换方法会考虑一种或多种限制条件,动态调整取样率转换器的配置,进而改变取样率转换器的耗电量或者是其它表现指标。在不需要追求高质量转换结果的通讯环境中,取样率转换器可被设定为运作于耗电量较低的配置,以节省通讯系统的电力。
根据本发明的一具体实施例为一种通讯系统,其中包含一可改变配置的取样率转换器与一控制器。该取样率转换器用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号。该取样率转换器能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置。该控制器用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换器运作于该第一配置和该第二配置中的一者。
根据本发明的另一具体实施例为一种应用于一通讯系统中的一取样率转换方法。一取样率转换程序能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置。该取样率转换方法包含下列步骤:(a)根据至少一限制条件,决定该取样率转换程序的一配置切换规则;以及(b)根据该配置切换规则于该第一配置与该第二配置间切换该取样率转换程序。
根据本发明的另一具体实施例为一种可改变配置的取样率转换器,用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号。该取样率转换器包含一取样率转换电路与一控制器。该取样率转换电路能运作于至少两种以上不同配置。该控制器用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换电路运作于该至少两种以上不同配置的其中一种。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1呈现3GPP通讯装置中的传送端电路的简易功能方块图。
图2为根据本发明的一实施例中的通讯系统的功能方块图。
图3呈现取样率转换器的运作阶数与数种限制条件的对应关系范例。
图4A和图4B呈现根据本发明的控制器采用的配置切换方式范例。
图5A和图5B是绘示根据本发明的取样率转换器的一种内部电路配置范 例。
图6A是绘示根据本发明的取样率转换器的另一种内部电路配置范例;图6B为该取样率转换器的一种详细实施范例;图6C为该取样率转换器的一种信号时序范例;图6D标示出用以产生低阶转换结果的局部电路的范围;图6E呈现一种于低阶配置时关闭乘法器的实施范例。
图7呈现根据本发明的另一取样率转换电路的详细实施范例。
图8为根据本发明的一实施例中的取样率转换方法的流程图。
[标号说明]
110:待传送信号         120:数字电路
122:取样率转换器       130:升频转换后信号
140:数字-模拟转换器    160:模拟电路
200:通讯系统           210:可改变配置的取样率转换器
215:控制器             220:数字电路
240:数字-模拟转换器    260:模拟电路
210A:低阶取样率转换电路210B:高阶取样率转换电路
210C:多工器            210D:延迟元件
212:高阶取样率转换电路 212A:局部电路
212B:多工器            212C:乘法器
S82~S84:流程步骤
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例为一种通讯系统,其功能方块图是绘示于图2。须说明的是,此处所谓本发明一辞是用以指称该等实施例所呈现的发明概念,但其涵盖范畴并未受限于该等实施例本身。此外,本发明书中的数学表示式是用以说明与本发明的实施例相关的原理和逻辑,除非有特别指明的情况,否则不对本发明的范畴构成限制。
通讯系统200中包含一可改变配置的取样率转换器210与一控制器215。于此实施例中,取样率转换器210是包含于数字电路220中,用以将具有输入取样率FIN的一数字信号转换为具有另一输出取样率FOUT的转换后信号。该转换后信号随后会被依序提供至数字-模拟转换器240和模拟电路260,以使模拟电路260的操作取样率为该转换后信号的取样率的整数倍,有助于减 少数字脉波对模拟电路260造成的干扰。
取样率转换器210能运作于至少两种不同的配置。举例而言,取样率转换器210可被设计为在两种不同的配置中具有不同的运作阶数。或者,取样率转换器210可被设计为在两种不同的配置中具有相同的运作阶数,但具有不同的运算复杂度。一般而言,运作阶数较高或者是复杂度较高的取样率转换都较耗电。取样率转换器210的配置改变方式容后详述。以下说明主要以取样率转换器210于第一配置和第二配置的运作阶数不同的情况为例,但本发明的范畴不以此为限。此外,通过以下说明,本领域技术人员可理解,本发明的范畴不限于取样率转换器210的配置数量为二的情况。
于实际应用中,控制器215可被设置于数字电路220内部,亦可如图2所示独立于数字电路220之外。控制器215用以根据至少一限制条件,动态控制取样率转换器210运作于第一配置或第二配置。提供至控制器215的限制条件可包含但不限于通讯系统200测量传送器质量、传输信道质量,或接收器质量后产生的相关判断,例如误差向量幅度(error vector magnitude,EVM)、邻近信道泄漏功率比(adjacent channel leakage power ratio,ACLR)、传送端混附发射量(TX spurious emission at RX band),或是传送端信号输出功率。图3呈现的表格为取样率转换器210的运作阶数与数种限制条件的对应关系范例。如该表格所示,当所需误差向量幅度较差、传送端混附发射量较低或是信号输出功率较低时,控制器215都可令取样率转换器210运作于阶数较低的配置。概言之,当通讯环境质量较佳时,取样率转换器210便不需要运作在耗电量较高的高阶配置。相对地,当通讯环境质量较差时,取样率转换器210便可被切换至能提供较佳表现的高阶配置。藉此,在不损害通讯系统200整体运作表现的情况下,取样率转换器210的平均耗电量可被降低。
此外,提供至控制器215的限制条件也可以包含来自通讯系统200本身的限制,例如通讯系统200的电力状态。举例而言,当控制器215发现通讯系统200的电量低于一门坎值时,可将原本运作于耗电量较高的配置的取样率转换器210切换为运作于耗电量较低的配置,以延长通讯系统200的可使用时间。前述各种限制条件的产生方式皆为本领域技术人员所知,因此不再赘述。
实务上,控制器215可利用一查找表或一逻辑运算电路决定取样率转换器210的配置切换规则。以图3所示的表格为例,控制器215可以一限制条 件作为索引值,查找出相对应的运作阶数,并根据其查找结果决定应如何切换取样率转换器210。须说明的是,该等对应关系中的各种数值大小可由通讯系统200的电路设计者根据实务经验决定,不以图3列举者为限。本领域技术人员可理解,该等对应关系和控制器215选择阶数的逻极规则亦可利用包含比较器、逻辑门等元件的电路来实现,或者是被编写为非瞬时计算机可读取媒体,储存至配合控制器215的存储器中。
当必须同时考虑多个限制条件时,控制器215可分别根据各个限制条件查找出一个相对应的运作阶数,再自查找所得的多个运作阶数中选择一最大者作为最终选定的运作阶数。易言之,控制器215可根据第一限制条件为取样率转换器210决定一第一阶数、根据第二限制条件为取样率转换器210决定一第二阶数,并根据第一阶数与第二阶数中的较大者决定取样率转换器210的配置切换规则。
于根据本发明的实施例中,控制器为取样率转换器选择的运作阶数可为一整数,亦可为一非整数。假设处于第一配置中的取样率转换器210所对应的运作阶数为正整数N,处于第二配置中的取样率转换器210所对应的运作阶数为另一正整数M。于一实施例中,当控制器215为取样率转换器210选择的运作阶数介于第一运作阶数N与第二运作阶数M之间。以N等于1、M等于2的情况为例,若控制器215为取样率转换器210选择的运作阶数为1.5,控制器215可令取样率转换器210于第一配置和第二配置间定时交替切换,并且各自占据50%的工作时间。如图4A所示,控制器215可令取样率转换器210于一特定时段T内前50%的时间运作于第一配置,后50%的时间运作于第二配置。控制器215亦可如图4B所示,将取样率转换器210运作于第一配置和第二配置的时间各自拆分为两段T*25%。相似地,若N等于1、M等于3,令取样率转换器210于第一配置和第二配置间定时交替切换,并且各自占据50%的工作时间,可使取样率转换器210的运作阶数等效于2。
于一实施例中,当控制器215选择于两种配置间交替切换取样率转换器210以实现某一特定运作阶数时,控制器215利用一三角-积分调制(Delta-Sigma Modulation)程序或脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)来规划于第一配置和第二配置间切换取样率转换器210的时间分配方式。由上述说明可知,只要能运用多个不同阶数的转换器配置,以实现某一特定运作阶数的调制方式即可,本发明的范畴不限于特定的调制方式。藉此,因切换配置 而产生的噪声可被推移至较不会干扰模拟电路260的频段。
如图5A所示,于一实施例中,取样率转换器210包含一低阶取样率转换电路210A与一高阶取样率转换电路210B。当取样率转换器210运作于低阶配置时,低阶取样率转换电路210A被启动。当取样率转换器210运作于高阶配置时,高阶取样率转换电路210B被启动。当低阶取样率转换电路210A被启动,高阶取样率转换电路210B可被关闭,以节省电力。相对地,当高阶取样率转换电路210B被启动,低阶取样率转换电路210A可被关闭。
图5B进一步呈现图5A所示的取样率转换器210的一种详细实施范例。于此范例中,控制器215产生的切换信号tp是用以控制多工器210C,以选择将提供至取样率转换器210的输出端OUT的是低阶取样率转换电路210A或高阶取样率转换电路210B的输出信号。如本领域技术人员所知,相较于低阶取样率转换电路,高阶取样率转换电路须要取得较多笔输入数据始能进行运算,产生其输出信号。为了达到无缝(seamless)切换的效果,低阶取样率转换电路210A与输入端IN之间设有一延迟元件210D。以低阶取样率转换电路210A的运作阶数等于一、高阶取样率转换电路210B的运作阶数等于二,且输入取样率FIN为10兆赫的情况为例,延迟元件210D提供的延迟时间大致等于0.1微秒,也就是将电路210A、210B的输入点数位移乘以输入取样率FIN的倒数。在此例中,二阶转频器与一阶转频器输入位移差为1。如此一来,低阶取样率转换电路210A和高阶取样率转换电路210B同一时间的输出信号便可被保持为对应于同一笔输入信号。此外,为了进一步确保输出端OUT不会因为切换信号tp的状态改变而出现短时脉冲(glitch),控制器215可被设计为安排切换信号tp的状态转换时间点同步于输入取样率FIN或输出取样率FOUT的时钟信号的状态转换时间点。
如图6A所示,于另一实施例中,取样率转换器210包含一高阶取样率转换电路212。当取样率转换器210运作于低阶配置时,高阶取样率转换电路212中的一局部电路212A被运用以产生低阶转换结果。理论上,高阶取样率转换电路的元件(例如乘法器、延迟元件、加法器、减法器…)的数量会高于组成一低阶取样率转换电路所需要的元件数量。因此,藉由适当地选择电路元件并运用多工器,高阶取样率转换电路亦能提供低阶转换结果,也就是等效于在高阶取样率转换电路中嵌入一低阶取样率转换电路。当取样率转换器210运作于高阶配置时,高阶取样率转换电路212中的多工器则是被控制 为输出高阶转换结果。
图6B呈现高阶取样率转换电路212的一种详细实施范例,图6C则是此取样率转换电路的一种信号时序范例。当切换信号tp为1,输出端OUT所提供的是一阶转换结果;当切换信号tp为0,输出端OUT所提供的是二阶转换结果。在图6D中,局部电路212A所包含的电路元件为实线或是具有实线外框,而局部电路212A之外的电路元件被标示为虚线或是具有虚线外框。于一实施例中,当取样率转换器210运作于低阶配置时,局部电路212A之外的电路元件,亦即产生低阶转换结果时不需要的电路元件,可被局部或全部关闭,以降低耗电量。
于实际应用中,以组合逻辑元件(combinational logic element)实现的乘法器相当耗电。图6E呈现一种于一阶配置时通过多工器212B关闭一乘法器212C以降低耗电量的实施范例。
值得注意的是,图6B中输入为信号A、输出为信号B的延迟元件可被视为等效于图5B中的延迟元件210D。因此,图6B呈现的取样率转换电路同样可达到前述无缝切换的效果。此外,将切换信号tp的状态转换时间点安排为同步于输入取样率FIN或输出取样率FOUT的时钟信号的状态转换时间点,能够进一步确保图6B中的输出端OUT不会因为切换信号tp的状态改变而出现短时脉冲。
图7呈现根据本发明的另一取样率转换电路的详细实施范例。提供至取样率转换电路700用以控制各多工器的切换信号tp是由控制器(未绘示)根据至少一限制条件而动态调整。当切换信号tp为2,输出端OUT所提供的是一阶转换结果;当切换信号tp为1,输出端OUT所提供的是二阶转换结果;当切换信号tp为0,输出端OUT所提供的是三阶转换结果。相似地,当取样率转换电路700运作于低阶配置时,与低阶配置运作无关的元件(例如以组合逻辑元件实现的乘法器)可被选择性地关闭,以节省取样率转换电路700的整体耗电量。在此例中,三阶转频器与一阶转频器输入位移差为2,二阶转频器与一阶转频器输入位移差为1。如此一来,低阶取样率转换电路和高阶取样率转换电路同一时间的输出信号便可被保持为对应于同一笔输入信号。由此实施例可看出,根据本发明的实施例所能采用的取样率转换电路不以模式数量等于二为限。
根据本发明的另一具体实施例为一种应用于一通讯系统中的一取样率转 换方法,其流程图是绘示于图8。一取样率转换程序能运作于至少两种以上不同配置。首先,步骤S82为根据至少一限制条件,决定该取样率转换程序的一配置切换规则。接着,步骤S84为根据该配置切换规则于该至少两种以上不同配置间切换该取样率转换程序。先前在介绍图2呈现的通讯系统时描述的各种操作变化(例如限制条件的种类和配置切换规则的产生方式)亦可应用至此取样率转换方法,其细节亦不再赘述。
须说明的是,本发明的范畴不限于通讯系统中的传送端,亦不限于第三代合作伙伴计划(3GPP)通讯装置。举例而言,可改变配置的取样率转换器210与控制器215亦可被设置于通讯系统的接收端,用以根据传送器质量、传输信道质量、接收器质量等限制条件动态调整降频转换的电路配置。此外,本发明的概念亦可应用于其它各种需要取样率转换的电子装置,例如需要内插产生更多像素以扩张画面尺寸的图像处理系统,或是需要对多笔像素数据施以降取样(decimation)程序以缩减画面尺寸的图像处理系统。运作阶数较高的取样率转换配置能够提供质量较佳的图像处理结果,而运作阶数较低的取样率转换配置能够提供较高的图像处理速度与较低的耗电量。
如上所述,本发明提出一种新的取样率转换方案。不同于先前技术中采用固定阶数的取样率转换器的做法,根据本发明的实施例中的通讯系统和取样率转换方法会考虑一种或多种限制条件,动态调整取样率转换器的配置,进而改变取样率转换器的耗电量或者是其它表现指标。在不需要追求高质量转换结果的通讯环境中,取样率转换器可被设定为运作于耗电量较低的配置,以节省通讯系统的电力。
藉由以上较佳具体实施例的详述,是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神,而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地,其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。

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1、10申请公布号CN104242958A43申请公布日20141224CN104242958A21申请号201310481350X22申请日2013101561/831,15020130605USH04B1/00200601H04B1/40200601H03H17/0620060171申请人晨星半导体股份有限公司地址中国台湾新竹县72发明人谢明谕颜仕杰胡拉姆穆罕默德74专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人史新宏54发明名称通讯系统及其取样率转换器57摘要本发明提供一种通讯系统,其中包含一可改变配置的取样率转换器与一控制器。该取样率转换器用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第。

2、二取样率的一转换后信号。该取样率转换器能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置。该控制器用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换器运作于一第一配置或一第二配置中的一者。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书6页附图9页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图9页10申请公布号CN104242958ACN104242958A1/2页21一种通讯系统,包含一可改变配置的取样率转换器,用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号,该取样率转换器能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置;以及一控制器,用以根据至。

3、少一限制条件,动态控制该取样率转换器运作于该第一配置和该第二配置中的一者。2根据权利要求1所述的通讯系统,其中该至少一限制条件包含一个或多个下列参数一误差向量幅度、一邻近信道泄漏功率比、一传送端混附发射量、一传送端信号输出功率、一电力状态。3根据权利要求1所述的通讯系统,其中该控制器以该至少一限制条件作为输入数据,利用一查找表或一逻辑运算电路决定该取样率转换器的一配置切换规则。4根据权利要求1所述的通讯系统,其中该至少一限制条件包含一第一限制条件与一第二限制条件,该控制器根据该第一限制条件为该取样率转换器决定一第一阶数、根据该第二限制条件为该取样率转换器决定一第二阶数,并根据该第一阶数与该第二。

4、阶数中的一较大者决定该取样率转换器的一配置切换规则。5根据权利要求1所述的通讯系统,其中该第一配置对应于一第一运作阶数N,该第二配置对应于一第二运作阶数M,N和M不同,且各自为一正整数;该控制器依据该至少一条件决定一运作阶数,该阶数介于该第一运作阶数N及该第二运作阶数M之间,并依据该运作阶数动态控制该取样率转换器运作于该第一配置和第二配置中的一者。6根据权利要求5所述的通讯系统,其中该控制器利用一三角积分调制程序或脉冲宽度调制程序决定该取样率转换器的一配置切换规则。7根据权利要求1所述的通讯系统,其中该取样率转换器包含一低阶取样率转换电路与一高阶取样率转换电路;当该取样率转换器运作于该第一配置。

5、时,该低阶取样率转换电路被启动;当该取样率转换器运作于该第二配置时,该高阶取样率转换电路被启动。8根据权利要求7所述的通讯系统,其中该取样率转换器进一步包含一延迟元件,该延迟元件是设置于该取样率转换器的一输入端与该低阶取样率转换电路之间,该延迟元件提供的一延迟时间长度与该第一取样率相关,亦相关于该低阶取样率转换电路与该高阶取样率转换电路间的一取样运算点数位移差。9根据权利要求8所述的通讯系统,其中该控制器通过一切换信号控制该取样率转换器,一时钟信号是用以提供该第一取样率和该第二取样率中的一者,该切换信号的一状态转换时间点同步于该时钟信号的一状态转换时间点。10根据权利要求1所述的通讯系统,其中。

6、该取样率转换器包含一高阶取样率转换电路;当该取样率转换器运作于该第一配置时,该高阶取样率转换电路中的一局部电路被利用以产生一低阶转换结果;当该取样率转换器运作于该第二配置时,该高阶取样率转换电路被利用以产生一高阶转换结果。11根据权利要求10所述的通讯系统,其中该高阶取样率转换电路包含一延迟元件,该延迟元件是设置于该高阶取样率转换电路的一输入端与该局部电路之间,该延迟元件提供的一延迟时间长度与该第一取样率相关,亦相关于该第一配置与该第二配置间的一取样运算点数位移差。权利要求书CN104242958A2/2页312根据权利要求10所述的通讯系统,其中当该取样率转换器运作于该第一配置时,该高阶取样。

7、率转换电路中、该局部电路外的一乘法器被关闭。13一种应用于一通讯系统中的一取样率转换方法,包含A根据至少一限制条件,决定一取样率转换程序的一配置切换规则,其中该取样率转换程序能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置;以及B根据该配置切换规则于该第一配置与该第二配置间切换该取样率转换程序。14根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中该至少一限制条件包含一个或多个下列参数一误差向量幅度、一邻近信道泄漏功率比、一传送端混附发射量、一传送端信号输出功率、一电力状态。15根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中步骤A包含以该至少一限制条件作为输入数据,利用一查找表或一逻辑运算决定该配置切换规。

8、则。16根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中该至少一限制条件包含一第一限制条件与一第二限制条件,步骤A包含根据该第一限制条件为该取样率转换程序决定一第一阶数;根据该第二限制条件为该取样率转换程序决定一第二阶数;以及根据该第一阶数与该第二阶数中的一较大者决定该配置切换规则。17根据权利要求13所述的取样率转换方法,其中该第一配置对应于一第一运作阶数N,该第二配置对应于一第二运作阶数M,N和M不同,且各自为一正整数;该配置切换规则对应的一运作阶数介于该第一运作阶数N与该第二运作阶数M之间,步骤B包含依据该至少一条件决定一运作阶数,该阶数介于该第一运作阶数N及该第二运作阶数M之间;以及依据该运。

9、作阶数动态控制该取样率转换程序运作于该第一配置和第二配置中的一者。18根据权利要求17所述的取样率转换方法,其中步骤B包含利用一三角积分调制程序或脉冲宽度调制程序决定该配置切换规则。19一种可改变配置的取样率转换器,用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号,包含一取样率转换电路,能运作于至少两种以上不同配置;以及一控制器,用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换电路运作于该至少两种以上不同配置的其中一种。20根据权利要求19所述的取样率转换器,其中该控制器以该至少一限制条件作为输入数据,利用一查找表或一逻辑运算电路决定该取样率转换电路的一配置切换规则。权利要求。

10、书CN104242958A1/6页4通讯系统及其取样率转换器技术领域0001本发明与取样率转换器SAMPLERATECONVERTER,SRC相关,并且尤其与能适性改变运作配置的取样率转换器相关。背景技术0002随着电子相关技术的进步,各种类型的通讯设备愈来愈普及。现行通讯设备中的传送器或接收器大多会包含较前端的模拟电路和较后端的数字电路;两种信号型态不同的电路之间设有数字模拟转换器或是模拟数字转换器。0003图1呈现第三代合作伙伴计划3RDGENERATIONPARTNERSHIPPROJECT,3GPP通讯装置中的传送端电路的简易功能方块图。为了避免数字信号中各脉波的高次谐波对模拟电路造成。

11、干扰,数字电路120和模拟电路160在实体上通常需相隔一段保护距离,用以避免耦合干扰COUPLINGINTERFERENCE。此外,为了进一步减少数字脉波中的高次谐波可能对模拟电路160造成的负面影响,待传送信号110在进入数字模拟转换器140之前,会先通过一取样率转换器122。取样率转换器122输出的升频转换后信号130的取样率等于模拟电路160的操作取样率除以一特定整数。易言之,模拟电路160的操作取样率为升频转换后信号130的取样率的整数倍。相似地,3GPP接收器未绘示的数字电路中也包含一取样率转换器,用以将输入信号降频转换。0004如本领域技术人员所知,取样率转换器的转换结果的正确性与。

12、其阶数ORDER相关。阶数愈高的取样率转换包含愈多电路元件/运算程序,耗电量也愈高,但通常能提供较理想的转换结果。另一方面,通讯装置所面对的外在环境通常会随着时间不断改变。为了在恶劣例如存在大量噪声干扰的通讯环境下仍能保持正常运作,通讯装置中的取样率转换器大多被设计为具有较高的阶数。对于因使用电池而电力有限的行动通讯装置而言,采用高阶取样率转换器造成的高耗电量无疑是个不利因素,可能导致其待机时间下降。发明内容0005为解决上述问题,本发明提出一种新的取样率转换方案。不同于先前技术中采用固定阶数的取样率转换器的做法,根据本发明的实施例中的通讯系统和取样率转换方法会考虑一种或多种限制条件,动态调整。

13、取样率转换器的配置,进而改变取样率转换器的耗电量或者是其它表现指标。在不需要追求高质量转换结果的通讯环境中,取样率转换器可被设定为运作于耗电量较低的配置,以节省通讯系统的电力。0006根据本发明的一具体实施例为一种通讯系统,其中包含一可改变配置的取样率转换器与一控制器。该取样率转换器用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号。该取样率转换器能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置。该控制器用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换器运作于该第一配置和该第二配置中的一者。0007根据本发明的另一具体实施例为一种应用于一通讯系统中的一取样率转换方法。说明书CN。

14、104242958A2/6页5一取样率转换程序能运作于一第一配置或不同于该第一配置的一第二配置。该取样率转换方法包含下列步骤A根据至少一限制条件,决定该取样率转换程序的一配置切换规则;以及B根据该配置切换规则于该第一配置与该第二配置间切换该取样率转换程序。0008根据本发明的另一具体实施例为一种可改变配置的取样率转换器,用以将具有一第一取样率的一数字信号转换为具有一第二取样率的一转换后信号。该取样率转换器包含一取样率转换电路与一控制器。该取样率转换电路能运作于至少两种以上不同配置。该控制器用以根据至少一限制条件,动态控制该取样率转换电路运作于该至少两种以上不同配置的其中一种。0009关于本发明。

15、的优点与精神可以藉由以下发明详述及所附图式得到进一步的了解。附图说明0010图1呈现3GPP通讯装置中的传送端电路的简易功能方块图。0011图2为根据本发明的一实施例中的通讯系统的功能方块图。0012图3呈现取样率转换器的运作阶数与数种限制条件的对应关系范例。0013图4A和图4B呈现根据本发明的控制器采用的配置切换方式范例。0014图5A和图5B是绘示根据本发明的取样率转换器的一种内部电路配置范例。0015图6A是绘示根据本发明的取样率转换器的另一种内部电路配置范例;图6B为该取样率转换器的一种详细实施范例;图6C为该取样率转换器的一种信号时序范例;图6D标示出用以产生低阶转换结果的局部电路。

16、的范围;图6E呈现一种于低阶配置时关闭乘法器的实施范例。0016图7呈现根据本发明的另一取样率转换电路的详细实施范例。0017图8为根据本发明的一实施例中的取样率转换方法的流程图。0018标号说明0019110待传送信号120数字电路0020122取样率转换器130升频转换后信号0021140数字模拟转换器160模拟电路0022200通讯系统210可改变配置的取样率转换器0023215控制器220数字电路0024240数字模拟转换器260模拟电路0025210A低阶取样率转换电路210B高阶取样率转换电路0026210C多工器210D延迟元件0027212高阶取样率转换电路212A局部电路00。

17、28212B多工器212C乘法器0029S82S84流程步骤具体实施方式0030根据本发明的一具体实施例为一种通讯系统,其功能方块图是绘示于图2。须说明的是,此处所谓本发明一辞是用以指称该等实施例所呈现的发明概念,但其涵盖范畴并未受限于该等实施例本身。此外,本发明书中的数学表示式是用以说明与本发明的实施例相说明书CN104242958A3/6页6关的原理和逻辑,除非有特别指明的情况,否则不对本发明的范畴构成限制。0031通讯系统200中包含一可改变配置的取样率转换器210与一控制器215。于此实施例中,取样率转换器210是包含于数字电路220中,用以将具有输入取样率FIN的一数字信号转换为具有。

18、另一输出取样率FOUT的转换后信号。该转换后信号随后会被依序提供至数字模拟转换器240和模拟电路260,以使模拟电路260的操作取样率为该转换后信号的取样率的整数倍,有助于减少数字脉波对模拟电路260造成的干扰。0032取样率转换器210能运作于至少两种不同的配置。举例而言,取样率转换器210可被设计为在两种不同的配置中具有不同的运作阶数。或者,取样率转换器210可被设计为在两种不同的配置中具有相同的运作阶数,但具有不同的运算复杂度。一般而言,运作阶数较高或者是复杂度较高的取样率转换都较耗电。取样率转换器210的配置改变方式容后详述。以下说明主要以取样率转换器210于第一配置和第二配置的运作阶。

19、数不同的情况为例,但本发明的范畴不以此为限。此外,通过以下说明,本领域技术人员可理解,本发明的范畴不限于取样率转换器210的配置数量为二的情况。0033于实际应用中,控制器215可被设置于数字电路220内部,亦可如图2所示独立于数字电路220之外。控制器215用以根据至少一限制条件,动态控制取样率转换器210运作于第一配置或第二配置。提供至控制器215的限制条件可包含但不限于通讯系统200测量传送器质量、传输信道质量,或接收器质量后产生的相关判断,例如误差向量幅度ERRORVECTORMAGNITUDE,EVM、邻近信道泄漏功率比ADJACENTCHANNELLEAKAGEPOWERRATIO。

20、,ACLR、传送端混附发射量TXSPURIOUSEMISSIONATRXBAND,或是传送端信号输出功率。图3呈现的表格为取样率转换器210的运作阶数与数种限制条件的对应关系范例。如该表格所示,当所需误差向量幅度较差、传送端混附发射量较低或是信号输出功率较低时,控制器215都可令取样率转换器210运作于阶数较低的配置。概言之,当通讯环境质量较佳时,取样率转换器210便不需要运作在耗电量较高的高阶配置。相对地,当通讯环境质量较差时,取样率转换器210便可被切换至能提供较佳表现的高阶配置。藉此,在不损害通讯系统200整体运作表现的情况下,取样率转换器210的平均耗电量可被降低。0034此外,提供至。

21、控制器215的限制条件也可以包含来自通讯系统200本身的限制,例如通讯系统200的电力状态。举例而言,当控制器215发现通讯系统200的电量低于一门坎值时,可将原本运作于耗电量较高的配置的取样率转换器210切换为运作于耗电量较低的配置,以延长通讯系统200的可使用时间。前述各种限制条件的产生方式皆为本领域技术人员所知,因此不再赘述。0035实务上,控制器215可利用一查找表或一逻辑运算电路决定取样率转换器210的配置切换规则。以图3所示的表格为例,控制器215可以一限制条件作为索引值,查找出相对应的运作阶数,并根据其查找结果决定应如何切换取样率转换器210。须说明的是,该等对应关系中的各种数值。

22、大小可由通讯系统200的电路设计者根据实务经验决定,不以图3列举者为限。本领域技术人员可理解,该等对应关系和控制器215选择阶数的逻极规则亦可利用包含比较器、逻辑门等元件的电路来实现,或者是被编写为非瞬时计算机可读取媒体,储存至配合控制器215的存储器中。0036当必须同时考虑多个限制条件时,控制器215可分别根据各个限制条件查找出一个相对应的运作阶数,再自查找所得的多个运作阶数中选择一最大者作为最终选定的运作说明书CN104242958A4/6页7阶数。易言之,控制器215可根据第一限制条件为取样率转换器210决定一第一阶数、根据第二限制条件为取样率转换器210决定一第二阶数,并根据第一阶数。

23、与第二阶数中的较大者决定取样率转换器210的配置切换规则。0037于根据本发明的实施例中,控制器为取样率转换器选择的运作阶数可为一整数,亦可为一非整数。假设处于第一配置中的取样率转换器210所对应的运作阶数为正整数N,处于第二配置中的取样率转换器210所对应的运作阶数为另一正整数M。于一实施例中,当控制器215为取样率转换器210选择的运作阶数介于第一运作阶数N与第二运作阶数M之间。以N等于1、M等于2的情况为例,若控制器215为取样率转换器210选择的运作阶数为15,控制器215可令取样率转换器210于第一配置和第二配置间定时交替切换,并且各自占据50的工作时间。如图4A所示,控制器215可。

24、令取样率转换器210于一特定时段T内前50的时间运作于第一配置,后50的时间运作于第二配置。控制器215亦可如图4B所示,将取样率转换器210运作于第一配置和第二配置的时间各自拆分为两段T25。相似地,若N等于1、M等于3,令取样率转换器210于第一配置和第二配置间定时交替切换,并且各自占据50的工作时间,可使取样率转换器210的运作阶数等效于2。0038于一实施例中,当控制器215选择于两种配置间交替切换取样率转换器210以实现某一特定运作阶数时,控制器215利用一三角积分调制DELTASIGMAMODULATION程序或脉冲宽度调制PULSEWIDTHMODULATION来规划于第一配置和。

25、第二配置间切换取样率转换器210的时间分配方式。由上述说明可知,只要能运用多个不同阶数的转换器配置,以实现某一特定运作阶数的调制方式即可,本发明的范畴不限于特定的调制方式。藉此,因切换配置而产生的噪声可被推移至较不会干扰模拟电路260的频段。0039如图5A所示,于一实施例中,取样率转换器210包含一低阶取样率转换电路210A与一高阶取样率转换电路210B。当取样率转换器210运作于低阶配置时,低阶取样率转换电路210A被启动。当取样率转换器210运作于高阶配置时,高阶取样率转换电路210B被启动。当低阶取样率转换电路210A被启动,高阶取样率转换电路210B可被关闭,以节省电力。相对地,当高。

26、阶取样率转换电路210B被启动,低阶取样率转换电路210A可被关闭。0040图5B进一步呈现图5A所示的取样率转换器210的一种详细实施范例。于此范例中,控制器215产生的切换信号TP是用以控制多工器210C,以选择将提供至取样率转换器210的输出端OUT的是低阶取样率转换电路210A或高阶取样率转换电路210B的输出信号。如本领域技术人员所知,相较于低阶取样率转换电路,高阶取样率转换电路须要取得较多笔输入数据始能进行运算,产生其输出信号。为了达到无缝SEAMLESS切换的效果,低阶取样率转换电路210A与输入端IN之间设有一延迟元件210D。以低阶取样率转换电路210A的运作阶数等于一、高阶。

27、取样率转换电路210B的运作阶数等于二,且输入取样率FIN为10兆赫的情况为例,延迟元件210D提供的延迟时间大致等于01微秒,也就是将电路210A、210B的输入点数位移乘以输入取样率FIN的倒数。在此例中,二阶转频器与一阶转频器输入位移差为1。如此一来,低阶取样率转换电路210A和高阶取样率转换电路210B同一时间的输出信号便可被保持为对应于同一笔输入信号。此外,为了进一步确保输出端OUT不会因为切换信号TP的状态改变而出现短时脉冲GLITCH,控制器215可被设计为安排切换信号TP的状态转换时间点同步于输入取样率FIN或输出取样率FOUT的时钟信号的状态转换时间点。说明书CN104242。

28、958A5/6页80041如图6A所示,于另一实施例中,取样率转换器210包含一高阶取样率转换电路212。当取样率转换器210运作于低阶配置时,高阶取样率转换电路212中的一局部电路212A被运用以产生低阶转换结果。理论上,高阶取样率转换电路的元件例如乘法器、延迟元件、加法器、减法器的数量会高于组成一低阶取样率转换电路所需要的元件数量。因此,藉由适当地选择电路元件并运用多工器,高阶取样率转换电路亦能提供低阶转换结果,也就是等效于在高阶取样率转换电路中嵌入一低阶取样率转换电路。当取样率转换器210运作于高阶配置时,高阶取样率转换电路212中的多工器则是被控制为输出高阶转换结果。0042图6B呈现。

29、高阶取样率转换电路212的一种详细实施范例,图6C则是此取样率转换电路的一种信号时序范例。当切换信号TP为1,输出端OUT所提供的是一阶转换结果;当切换信号TP为0,输出端OUT所提供的是二阶转换结果。在图6D中,局部电路212A所包含的电路元件为实线或是具有实线外框,而局部电路212A之外的电路元件被标示为虚线或是具有虚线外框。于一实施例中,当取样率转换器210运作于低阶配置时,局部电路212A之外的电路元件,亦即产生低阶转换结果时不需要的电路元件,可被局部或全部关闭,以降低耗电量。0043于实际应用中,以组合逻辑元件COMBINATIONALLOGICELEMENT实现的乘法器相当耗电。图。

30、6E呈现一种于一阶配置时通过多工器212B关闭一乘法器212C以降低耗电量的实施范例。0044值得注意的是,图6B中输入为信号A、输出为信号B的延迟元件可被视为等效于图5B中的延迟元件210D。因此,图6B呈现的取样率转换电路同样可达到前述无缝切换的效果。此外,将切换信号TP的状态转换时间点安排为同步于输入取样率FIN或输出取样率FOUT的时钟信号的状态转换时间点,能够进一步确保图6B中的输出端OUT不会因为切换信号TP的状态改变而出现短时脉冲。0045图7呈现根据本发明的另一取样率转换电路的详细实施范例。提供至取样率转换电路700用以控制各多工器的切换信号TP是由控制器未绘示根据至少一限制条。

31、件而动态调整。当切换信号TP为2,输出端OUT所提供的是一阶转换结果;当切换信号TP为1,输出端OUT所提供的是二阶转换结果;当切换信号TP为0,输出端OUT所提供的是三阶转换结果。相似地,当取样率转换电路700运作于低阶配置时,与低阶配置运作无关的元件例如以组合逻辑元件实现的乘法器可被选择性地关闭,以节省取样率转换电路700的整体耗电量。在此例中,三阶转频器与一阶转频器输入位移差为2,二阶转频器与一阶转频器输入位移差为1。如此一来,低阶取样率转换电路和高阶取样率转换电路同一时间的输出信号便可被保持为对应于同一笔输入信号。由此实施例可看出,根据本发明的实施例所能采用的取样率转换电路不以模式数量。

32、等于二为限。0046根据本发明的另一具体实施例为一种应用于一通讯系统中的一取样率转换方法,其流程图是绘示于图8。一取样率转换程序能运作于至少两种以上不同配置。首先,步骤S82为根据至少一限制条件,决定该取样率转换程序的一配置切换规则。接着,步骤S84为根据该配置切换规则于该至少两种以上不同配置间切换该取样率转换程序。先前在介绍图2呈现的通讯系统时描述的各种操作变化例如限制条件的种类和配置切换规则的产生方式亦可应用至此取样率转换方法,其细节亦不再赘述。说明书CN104242958A6/6页90047须说明的是,本发明的范畴不限于通讯系统中的传送端,亦不限于第三代合作伙伴计划3GPP通讯装置。举例。

33、而言,可改变配置的取样率转换器210与控制器215亦可被设置于通讯系统的接收端,用以根据传送器质量、传输信道质量、接收器质量等限制条件动态调整降频转换的电路配置。此外,本发明的概念亦可应用于其它各种需要取样率转换的电子装置,例如需要内插产生更多像素以扩张画面尺寸的图像处理系统,或是需要对多笔像素数据施以降取样DECIMATION程序以缩减画面尺寸的图像处理系统。运作阶数较高的取样率转换配置能够提供质量较佳的图像处理结果,而运作阶数较低的取样率转换配置能够提供较高的图像处理速度与较低的耗电量。0048如上所述,本发明提出一种新的取样率转换方案。不同于先前技术中采用固定阶数的取样率转换器的做法,根。

34、据本发明的实施例中的通讯系统和取样率转换方法会考虑一种或多种限制条件,动态调整取样率转换器的配置,进而改变取样率转换器的耗电量或者是其它表现指标。在不需要追求高质量转换结果的通讯环境中,取样率转换器可被设定为运作于耗电量较低的配置,以节省通讯系统的电力。0049藉由以上较佳具体实施例的详述,是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神,而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地,其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。说明书CN104242958A1/9页10图1图2图3说明书附图CN104242958A102/9页11图4A图4B图5A说明书附图CN104242958A113/9页12图5B图6A说明书附图CN104242958A124/9页13图6B说明书附图CN104242958A135/9页14图6C说明书附图CN104242958A146/9页15图6D说明书附图CN104242958A157/9页16图6E说明书附图CN104242958A168/9页17图7说明书附图CN104242958A179/9页18图8说明书附图CN104242958A18。

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