[发明专利]用数字预测编码器对带通信号采样、下变频和数字化的方法

说明书

本发明涉及利用数字信号处理技术设计无线接收器的领域。

下面是有关本发明的参考资料：[1]F.de Jager，“Δ调制--利用单元码进行PCM传输的方法”PhilipsRes.Repts.,vol.7,pp.442-466；1952。[2]H.S.McDonald，“脉冲编码调制和差分脉冲编码调制编码器”1970美国专利第3,526,855号(1968年申请)。[3]R.Steele,Δ调制系统，New York；Wiley,1957。[4]H.Inose,Y.Yasude，和J.Murakami，“遥测系统编码调制--Δ-∑调制”IRE Trans.Space Elect.Telemetry,vol.SET-8,pp.204-209,Sept.1962。[5]S.K.Tewksbury，和R.W.Hallock，“过采样线性预测和N＞1阶的噪声-整形编码器”，IEEE Trans.Circuits Sys.,vol.CAS-25,pp.436-447,1978年7月。[6]D.B Ribner，“多级带通Δ-∑调制器”IEEE.Trans.Circuits Sys.,vol.41,no.6,pp.402-405,1994年6月。[7]A.M.Thurston，“数字无线电的∑-Δ频(IF)A-D转换器”GECJournal of Research Incorporating Marconi Review and Plessey ResearchReview,vol.12,no.2,

pp.76-85,1995。[8]N.van Bavel et al.，“蜂窝式电话的模拟/数字接口”IEEE CustomIntegrated Circuits Conference,pp.16.5.1-16.5.4,1994。

在射频(RF)接收器的工作中使用数字信号处理(DSP)技术具有许多优点。然而，这些优点的利用在很大的程度上依赖于有效地将信号从模拟量转换到数字量的能力。

在传统的射频(RF)接收器中，利用模拟电路，经过一种或多种到中频(IF)的转换，被接收的信号被下变频为同相(I)和正交(Q)基带成分，然后利用一对脉冲编码调制器(PCM)型工作在基频的模拟到数字A/D转换器转换到数字域。在使用这种设计方案时存在多种衰变源，它们限制了能实现的性能。用来将信号混频成为I和Q基带成分的本地振荡器内的任何相位误差都将会降低接收器在高于中频和低于中频的信号成分之间的区分能力。例如，获得(I-Q)的40分贝的识别率要求这些本地振荡器的正交相位差在0.5°以内，包括由老化、温度以及制造公差引起的所有漂移。这一相位精度必须保持在一对模拟通道的自始至终，并包括A/D转换功能。与其相似，两个模拟通道的振幅响应，包括两个A/D转换器之间的任何增益失配，必须很好地被匹配，以保持接收器的(I-Q)的区别。再者，为了获得40分贝的识别率，两个通道的振幅响应的匹配高于0.1分贝是必要的。这一容限是可能的，并且通过使用例行的调试可以超过这个容限；然而，在一对数字通道中经常能够获得这样的容限，因此可以提供直接对IF信道的数字化的功能，从而完全避免了这些平衡问题。

使用传统的PCM型多位A/D转换器对被接收的IF信号进行直接的A/D转换的设计方案不需要IF/基带模拟电路。虽然在灵敏的RF电路旁边设置大量的高速数字开关会引起干扰，但是通常认为其潜在的优点超过了新的设计上的难点。对于IF信号进行数字化处理所产生的另外一个问题是需要进行高速A/D转换，一种与在接收器的前级需要更高的线性混合在一起的问题。传统的多为A/D转换器具有这样的性质，即可以得到的信号带宽等于采样频率的二分之一，小于考虑到防混滤波的余量。转换器的带宽和分辨率的乘积(或动态范围)用来衡量转换器的性能，并且它一般将反映在设计所述装置的难度，以及其市场的价格上。因为与其载波频率相比，通常的IF信号是窄带的，所以，使用宽带多位转换器不能代表对于一个非常特殊的问题的最佳的编码方案。某种对A/D转换器处理的大大的简化能够通过使它以二次采样的方式工作、使得载波频率高于采样频率来实现。然而，用这种方法达到设计目标的带宽和动态范围需要加强转换之前的通道滤波，以防止其它通道由于混淆进入通频带而导致成本和功耗的增加。