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1、(10)申请公布号 CN 102882524 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 2 5 2 4 A *CN102882524A* (21)申请号 201210108145.4 (22)申请日 2012.04.13 13/183,438 2011.07.15 US H03M 1/12(2006.01) (71)申请人联发科技（新加坡）私人有限公司 地址新加坡启汇城大道一号索拉斯大厦三 楼之一 (72)发明人艾曼夏柏 (74)专利代理机构北京万慧达知识产权代理有 限公司 11111 代理人于淼 杨颖 (54) 发明名称 多输入多输出系统及其形成方法 (57)。
2、 摘要 本发明揭示多输入多输出系统及形成多输入 多输出系统的方法。多输入多输出系统包括：第 一输入信号与第二输入信号；多个模数转换器细 胞结构，每一模数转换器细胞结构接收第一输入 信号与第二输入信号的组合以及相对每一模数转 换器细胞结构的其他模数转换器细胞结构的多个 量化噪声信号的组合作为输入，产生多个第一输 出信号及量化噪声信号；多个加法器模块，接收 第一输出信号，并且对第一输出信号的选择组合 执行加法或者减法，产生多个第二输出信号；以 及多个除法模块，接收第二输出信号，并且以预定 因子对第二输出信号执行除法操作，产生多个最 终输出信号。上述多输入多输出系统，既降低多输 入多输出模数转换器的。
3、大小与功率消耗，又不会 改变信噪比。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图1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 4 页 附图 1 页 1/2页 2 1.一种多输入多输出系统，包含： 第一输入信号与第二输入信号； 多个模数转换器细胞结构，每一模数转换器细胞结构接收该第一输入信号与该第二输 入信号的组合以及相对该每一模数转换器细胞结构的其他模数转换器细胞结构的多个量 化噪声信号的组合作为输入，该多个模数转换器细胞结构产生多个第一输出信号及该多个 量化噪声信号； 多个加法器模块，接收该多个第一输出信号，并。
4、且对通过对该多个第一输出信号进行 选择所得到的组合执行加法或者减法，该多个加法器模块产生多个第二输出信号；以及 多个除法模块，接收该多个第二输出信号，并且以预定因子对该多个第二输出信号执 行除法操作，该除法模块产生该多输入多输出系统的多个最终输出信号。 2.如权利要求1所述的多输入多输出系统，其特征在于，该第一输入信号与该第二输 入信号的组合包括将该第一输入信号与该第二输入信号相加或者从该第一输入信号减去 该第二输入信号。 3.如权利要求1所述的多输入多输出系统，其特征在于，该多个模数转换器细胞结构 中每一模数转换器细胞结构皆包含量化噪声转换函数，来产生该多个量化噪声信号。 4.如权利要求3所。
5、述的多输入多输出系统，其特征在于，该多个模数转换器细胞结构 所包含的量化噪声转换函数是等同的。 5.如权利要求3所述的多输入多输出系统，其特征在于，该多个量化噪声转换函数包 含多个直流零点。 6.如权利要求3所述的多输入多输出系统，其特征在于，该多个量化噪声转换函数包 含在多个频率的单位圆上的多个复数共轭零点，而不包含直流零点。 7.如权利要求1所述的多输入多输出系统，其特征在于，该多个模数转换器细胞结构 包含至少三个模数转换器细胞结构。 8.如权利要求1所述的多输入多输出系统，其特征在于，该多个模数转换器细胞结构 包含模数转换器结构。 9.如权利要求1所述的多输入多输出系统，其特征在于，该多。
6、个模数转换器细胞结构 被排列，以使得每一模数转换器细胞结构皆包含具有电路转换函数模块以及量化器的前馈 路径。 10.如权利要求1所述的多输入多输出系统，其特征在于，该多个模数转换器细胞结构 被排列，以使得每一模数转换器细胞结构皆包含具有数模转换器的反馈路径。 11.一种形成多输入多输出系统的方法，包含： 提供第一输入信号与第二输入信号； 提供多个模数转换器细胞结构，每一模数转换器细胞结构接收该第一输入信号与该第 二输入信号的组合以及相对该每一模数转换器细胞结构的其他模数转换器细胞结构的多 个量化噪声信号的组合作为输入，该多个模数转换器细胞结构产生多个第一输出信号及该 多个量化噪声信号； 使用多。
7、个加法器模块来接收该多个第一输出信号，并且对通过对该多个第一输出信号 进行选择所得到的组合执行加法或者减法，该多个加法器模块产生多个第二输出信号；以 及 权 利 要 求 书CN 102882524 A 2/2页 3 使用多个除法模块来接收该多个第二输出信号，并且以预定因子对该多个第二输出信 号执行除法操作，该除法模块产生该多输入多输出系统的多个最终输出信号。 12.如权利要求11所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该第一输入信 号与该第二输入信号的组合包括将该第一输入信号与该第二输入信号相加或者从该第一 输入信号减去该第二输入信号。 13.如权利要求11所述的形成多输入多输出系统的方。
8、法，其特征在于，该多个模数转 换器细胞结构中每一模数转换器细胞结构皆包含量化噪声转换函数，来产生该多个量化噪 声信号。 14.如权利要求13所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该多个模数转 换器细胞结构所包含的量化噪声转换函数是等同的。 15.如权利要求13所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该多个量化噪 声转换函数包含多个直流零点。 16.如权利要求13所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该多个量化噪 声转换函数包含在多个频率的单位圆上的多个复数共轭零点，而不包含直流零点。 17.如权利要求11所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该多个模数转 换器细胞。
9、结构包含至少三个模数转换器细胞结构。 18.如权利要求11所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该多个模数转 换器细胞结构包含模数转换器结构。 19.如权利要求11所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该多个模数转 换器细胞结构被排列，以使得每一模数转换器细胞结构皆包含具有电路转换函数模块以及 量化器的前馈路径。 20.如权利要求11所述的形成多输入多输出系统的方法，其特征在于，该多个模数转 换器细胞结构被排列，以使得每一模数转换器细胞结构皆包含具有数模转换器的反馈路 径。 权 利 要 求 书CN 102882524 A 1/4页 4 多输入多输出系统及其形成方法 技术领域 0。
10、001 本发明有关于模数转换器(analog-to-digital converter)，特别是有关于支持 多输入多输出系统(multi-input multi-output system)的模数转换器。 背景技术 0002 多输入多输出系统为无线接收器提供诸多优势，例如提高数据速率或提高信道可 靠性。多输入多输出系统依赖于具有特别分离功能的多个天线的使用，这些天线有效地在 发送器与接收器之间产生多个通讯信道。接着，这些信道被用以达到上述优势。 0003 使用多个天线一般意味着从RF前端直到模数转换器之间一直使用多个接收器 建造块(receiver building block)。这将导致接收。
11、器的大小、成本及功率消耗增加。业 界已提出多种方法来降低上述增加的影响，这些方法皆围绕多工(multiplexing)的想 法产生。多工技术允许一个接收器由多个天线共享。多工的想法包含分时多工、分频多 工及分码多工。尽管多工技术的确降低了接收器的大小，但多工技术也降低了信噪比 (signal-to-noise)效能。 发明内容 0004 由此，本发明提供一种解决方案，既降低多输入多输出模数转换器的大小与功率 消耗，又不会改变信噪比(signal-to-noise ratio)。具体地，本发明提供一种多输入多输 出系统及形成多输入多输出系统的方法。 0005 根据本发明一实施方式，提供一种多输入。
12、多输出系统，包括：第一输入信号与第二 输入信号；多个模数转换器细胞结构，每一模数转换器细胞结构接收该第一输入信号与该 第二输入信号的组合以及相对该每一模数转换器细胞结构的其他模数转换器细胞结构的 多个量化噪声信号的组合作为输入，该多个模数转换器细胞结构产生多个第一输出信号及 该多个量化噪声信号；多个加法器模块，接收该多个第一输出信号，并且通过对该多个第一 输出信号进行选择所得到的组合执行加法或者减法，该多个加法器模块产生多个第二输出 信号；以及多个除法模块，接收该多个第二输出信号，并且以预定因子对该多个第二输出信 号执行除法操作，该除法模块产生该多输入多输出系统的多个最终输出信号。 0006 。
13、根据本发明的另一实施方式，提供一种形成多输入多输出系统的方法，包括：提供 第一输入信号与第二输入信号；提供多个模数转换器细胞结构，每一模数转换器细胞结构 接收该第一输入信号与该第二输入信号的组合以及相对该每一模数转换器细胞结构的其 他模数转换器细胞结构的多个量化噪声信号的组合作为输入，该多个模数转换器细胞结构 产生多个第一输出信号及该多个量化噪声信号；使用多个加法器模块，接收该多个第一输 出信号，并且对通过对该多个第一输出信号进行选择所得到的组合执行加法或者减法，该 多个加法器模块产生多个第二输出信号；以及使用多个除法模块，接收该多个第二输出信 号，并且以预定因子对该多个第二输出信号执行除法操。
14、作，该除法模块产生该多输入多输 出系统的多个最终输出信号。 说 明 书CN 102882524 A 2/4页 5 0007 本发明所提出的多输入多输出系统及形成多输入多输出系统的方法，能够降低多 输入多输出模数转换器的大小与功率消耗，又不会改变信噪比。 附图说明 0008 图1为依本发明一实施方式的单个模数转换器细胞的示意图。 0009 图2为依本发明另一实施方式所形成多输入多输出系统的示意图。 具体实施方式 0010 本发明提供一种多输入多输出安排，既减少多输入多输出模数转换器的大小与功 率，又保持信噪比不变。达到上述效果是基于使用多个噪声耦合模数转换器(noise coupled delt。
15、a-sigma analog-to-digital converter)的本发明的多输入多输出设计， 其中一定数量的单个(single)模数转换器细胞(delta-sigma analog-to-digital converter cell)被排列以接收两个模拟输入信号的组合以及相关于本发明的多输入多输 出系统中相对各单个模数转换器细胞的其他单个模数转换器细胞的各种相关噪 声量化输出信号的组合作为输入。 0011 图1为依本发明一实施方式的单个模数转换器细胞的示意图。模数转换器细胞 2接收模拟输入信号U作为输入。加法器模块34接收信号U以及来自数模转换器8的输 出信号26作为输入。加法器模块3。
16、4对信号U以及输出信号26执行加法，并且输出信号 28。电路转换函数模块4接收信号28作为输入，并且利用特定因子H对信号28执行相关 (correlation)操作。电路转换函数模块4输出信号18。加法器模块12从信号18中减去 信号U。加法器模块12将上述从信号18中减去信号U得到的信号以及耦合噪声输入信号 32相加，并且输出信号20。耦合噪声输入信号32为本发明MIMO中其他不同模数转换器细 胞的量化噪声信号的相关信号。加法器模块14接收信号20以及信号U作为输入，并且对 上述两个信号做加法。此外，加法器模块14输出信号22，并将信号22发送至量化器6及 加法器模块16。量化器6对信号22。
17、执行其各自(respective)的量化操作，并输出信号V 作为模数转换器细胞2的总体输出。数模转换器8接收信号V作为输入，并且对信号V执 行其各自的数模转换，以及输出信号26。信号26为模拟信号。加法器模块16接收信号22 与信号26作为输入，并且对这些信号执行减法操作。加法器模块16输出信号24。量化噪 声转换函数10接收信号24作为输入并且执行其各自的噪声相关操作，以及输出量化噪声 信号30作为量化噪声输出。 0012 模数转换器细胞2可由各种模数转换器来实施。本范例所示的单个环路实 作中，前馈路径由电路转换函数模块4以及量化器6组成，同时反馈路径由数模转换器8组 成。 0013 图2为。
18、依本发明另一实施方式所形成的多输入多输出系统(也可视为多输入多输 出模数转换器)42的示意图。多输入多输出系统42包含第一模数转换器细胞44、第二模 数转换器细胞46、以及第三模数转换器细胞48。第一模数转换器细胞44、第二模数转换器 细胞46、第三模数转换器细胞48中每一者皆包含量化噪声转换函数，各量化噪声转换函数 H1、H2、H3分别产生如图2所示的量化噪声信号Q1、Q2、Q3。本实施方式中，量化噪声转换函 数H1、H2、H3为等同的(equal)。多输入多输出系统42包含两个输入信号U1、U2以及两个 说 明 书CN 102882524 A 3/4页 6 输出信号V1、V2。第一模数转换。
19、器细胞44接收信号U1+U2(即输入信号U1与U2之和)以 及量化噪声输入信号Q2+Q3(即量化噪声信号Q2与Q3之和)作为输入，并且产生量化噪声 信号Q1以及量化器信号V1。第二模数转换器细胞46接收信号U1-U2(即输入信号U1减 去输入信号U2之差)以及量化噪声输入信号Q1-Q3(即量化噪声信号Q1减去量化噪声信 号Q3之差)作为输入，并且产生量化噪声信号Q2以及量化器信号V2。第三模数转换器细 胞48接收信号U1+U2(即输入信号U1与U2之和)以及量化噪声输入信号Q1-Q2(即量化 噪声信号Q1减去量化噪声信号Q2之差)作为输入，并且产生量化噪声信号Q3以及量化器 信号V3。第一模数。
20、转换器细胞44、第二模数转换器细胞46、第三模数转换器细胞48与图 1所示的模数转换器细胞2相似。其中，第一模数转换器细胞44、第二模数转换器细胞46、 第三模数转换器细胞48皆可视为多输入多输出系统42所包含的模数转换器细胞结构。 0014 加法器模块50接收量化器信号V1以及量化器信号V2作为输入，并且对上述信 号做加法。加法器模块50输出信号58。除法模块54接收信号58作为输入，并且以预定因 子(本实施方式中为2)执行除法操作。除法模块54输出信号V1，作为多输入多输出系统 42的两个输出信号之一。 0015 加法器模块52接收量化器信号V2以及量化器信号V3作为输入，并且对上述信 号。
21、做减法。加法器模块52输出信号60。除法模块56接收信号60作为输入，并且以预定因 子(本实施方式中为2)执行除法操作。除法模块56输出信号V2，作为多输入多输出系统 42的两个输出信号之一。 0016 输出信号V1等于量化器信号V1与量化器信号V2之和的一半，如公式1所示： 0017 (公式1) 0018 其中NTF为模数转换器细胞的噪声转换函数。 0019 输出信号V2等于从量化器信号V2减去量化器信号V3之差的一半，如公式2所 示： 0020 (公式2) 0021 如上述等式所示，量化噪声整形(quantization noise shaping)的有效性增加了 (1-H2)倍。 002。
22、2 本发明允许将每一模数转换器细胞实作为允许测量量化器输入的具任何拓扑结 构(topology)的模数转换器。这将允许除去基于压控振荡器(voltage-controlled oscillator，VCO)的量化器之外，所有拓扑结构的使用。由于单环路设计对总体 组件改变相对不敏感(insensitivity)，使用单环路设计比使用级联(cascaded)或多阶 (mash)设计更佳。模数转换器的实作可为离散时间的或连续时间的。离散时间的 实作具更加的抖动不敏感性(jitter insensitivity)，而连续时间提供固有的抗锯齿性 (anti-aliasing)。量化噪声转换函数(或者量化。
23、噪声耦合转换函数)H2可简化为延迟 (z -1 )以增加一阶的解调器阶次(1-H2(1-z -1 )。量化噪声转换函数H2可为更高阶转换 函数，以使得(1-H2(1-z -1 ) n )增加n阶的解调器阶次，并且可选择量化噪声转换函数H2 以在单位圆上产生复数共轭零点。此外，本发明允许将量化噪声转换函数H2定义为(2-1/ k)z -1 -z -2 (其中k为整数)，来产生直流零点(zeros at direct current)或产生在多个频 率的单位圆上的复数共轭零点而不是直流零点。本发明的多输入多输出系统42也可使用 说 明 书CN 102882524 A 4/4页 7 两个、四个或者更。
24、多个模数转换器细胞实作，较佳地，使用至少三个模数转换器细胞实作。 0023 依本发明又一实施方式，提供一种形成多输入多输出系统的方法。上述方法包含 下列步骤：提供两个输入信号；提供多个模数转换器细胞结构(即模数转换器细胞，例如图 2所示的第一模数转换器细胞44、第二模数转换器细胞46、第三模数转换器细胞48)，每一 模数转换器细胞结构接收第一输入信号与第二输入信号的组合以及其他模数转换器细胞 结构的多个量化噪声信号的组合作为输入，模数转换器细胞结构产生多个第一输出信号及 量化噪声信号；使用多个加法器模块(例如图2所示之加法器模块50、52)来接收第一输出 信号，并且对第一输出信号进行选择所得到。
25、的组合执行加法或者减法，加法器模块产生多 个第二输出信号；以及使用多个除法模块(例如图2所示之除法模块54、56)来接收第二输 出信号，并且以预定因子对第二输出信号执行除法操作，除法模块产生多输入多输出系统 的多个最终输出信号。 0024 本发明具有多种优点，例如对应相同的信噪比效能而减小面积，以及对应相同的 信噪比效能降低耗能。同时，由于使用了噪声耦合，所以会增加量化噪声整形的阶次。 0025 本发明虽以较佳实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何本领 域的技术人员，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。 说 明 书CN 102882524 A 1/1页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102882524 A 。