CN1459150A - 数字波形发生器设备及其方法 - Google Patents

Abstract

一种双模式无线设备，其中系数发生器(42)基于从GSM单元(34)发送的数字数据值的序列，使用无乘数乘法运算产生GSM波形的参数值，并且波形发生器(44)利用产生的参数值产生GSM波形。所述系数发生器包括加法器部分(132，132，136)，每一个具有对应的加法器(142，144，146)和乘法器(148，150，152)，寄存器部分(154，156，158)，每一个包括对应于调制器(48)的参数，以及发射数据寄存器(TXDATA[5]－TXDATA[0])，依次从GSM单元接收数字数据值。所述系数发生器响应于在发射数据寄存器中的数字数据值通过将寄存器部分中的每个参数乘以+1或－1产生GSM波形参数，并将最终乘积相加以形成对应的系数发生器输出值。

Description

数字波形发生器设备及其方法

技术领域

本发明通常涉及波形发生，特别涉及用于在双重模式无线装置中产生数字波形的方法和设备。

背景技术

现今存在许多用于操作无线电话的不同的标准和技术。为了能够很好地操作，无线电话必须在支持相同技术并能够操作于与无线电话的频率相同的无线电话系统的界限范围内。结果，如今存在着被设计在一种以上无线电话系统中使用的双重模式无线电话。例如，已知的能够操作于高级移动电话服务(AMPS)模式和全球移动通信系统(GSM)的无线电话。这种双重模式结合的目的通常是使得用户能够在他们的原服务区以外的地区打无线电话并增加所述无线电话继续得到无线服务的可能性。

图1示出了已知的在AMPS和GSM模式下都能够操作的双模式无线设备的数据传送流程的示意图。如图1所示，诸如无线电话的双模式设备，包括控制器电路200和连接于总线204的发射器电路202。对应于语音和数据的模拟和数字数据信号从计算机设备的麦克风206和接口208输入，例如，输入到位于控制器电路200的数据源210。当无线设备操作于AMPS模式时，由麦克风206输入的模拟信号由位于AMPS单元212的A/D转换器214被转化成为数字信号，并使用加法器216由计算机设备的接口208将所述数字数据输入到数据源210。最终由加法器216输出的相加信号由位于所述控制器电路200的数据信号处理器220中的输入寄存器218接收。

另一方面，当所述无限电话在GSM模式下操作时，从麦克风206接收的随后由所述数据源210输出的模拟信号由位于GSM单元222中的A/D转换器224转换为数字数据信号，而且由所述数据源210从计算机设备的接口208输入的数字数据信号和由A/D转换器224输出的数字数据信号都被发送到GSM单元222的数字复用器226。所述数字复用器226根据GSM协议交错所述数字数据信号，并将所述交错的数据信号输出到所述数字信号处理器220的输入寄存器218。

根据设备是操作于AMPS还是GSM模式，所述数字数据信号从输入寄存器218传送到数字信号处理器220的微处理器228以包装并缓冲所述数据信号，形成经处理的数据，所述数据随后从数据信号处理器220输出到所述控制器电路200的输出寄存器230。所述经处理的数据被保存在输出寄存器230中，直到发射器电路202请求新数据，此时所述处理的数据将从控制器电路200的输出寄存器230发送到连接所述发射器电路202和控制器电路200的总线204。所述处理过的数据沿着总线204发送到所述发射器电路202的输入寄存器232，并从所述输入寄存器232发送到内插器234。所述内插器234内插所述处理过的数据并输出最终的经内插的数据到调制器236。所述调制器236调治所述内插的数据，最终的调制数据随后被发射器电路202经天线(未示出)输出。

在图1中的现有技术中的双模式无线电话中，每次发射器电路202请求来自所述控制器电路200的数据包，所述被请求的数据包必须由信号处理器220产生并从所述控制器电路200的输出寄存器230沿着总线204发送到所述发射器电路202输入寄存器232。结果是，每次当所述发射器电路202请求来自控制器电路200的数据包时，来自信号处理器220的当前处理必须中断以使所述信号处理器220产生所述数据包。当这种中断的速率增加时，会在信号处理器220和控制器电路200的输出寄存器230间，并沿着在所述控制器电路200和所述发射器电路202间的总线204形成瓶颈趋势，破坏了数据传送的可靠性。这种由总线204的高时钟速率引起的噪音导致了瓶颈结果，使接收来自所述发射器电路202的输出的接收器不灵敏，并且瓶颈结果还来源于在所述数字信号处理器220和所述输出寄存器230间的MIPS(每秒钟百万指令)的大电流泄漏，这降低了设备的电池寿命。

一种用于减少由从发射器电路202请求数据引起的对数字信号处理器220的中断速率的方法是使数字信号处理器220产生大批数据并在能使所述发射器电路202实时抽取数据的。输出寄存器230建立缓冲器。结果是，数字信号处理器220的中断减少了，只在缓冲器需要附加数据时才发生。这种缓冲方法减少了数字信号处理器220的中断速率，允许更加有效地操作以便较低的MIPS能够被所述数字信号处理器220请求，减少了电池的电流泄漏并增加了电池寿命。但是不是所有支持的集成电路都包括必须的控制器电路200中内设的缓冲容量。

此外，可以使用现有技术中的模拟元件使来自内插器的信号预失真，以便减少在调制器单元236中的带宽限制引起的失真的影响。为了获得模拟预失真和获得调制信号的准确和清洁度，有源运算放大器、开关、和外加的电感器及电容器可能需要附加到发射器电路202以便获得要求的准确度。这些支持电路增加了发射器电路的尺寸和成本，使得这种使用现有技术的途径既困难又昂贵。另外，即使在发射器电路202上可以支持，在从输出寄存器230跨过总线204传输到发射器电路202的输入寄存器232的高速数据中涉及的高数据传输速率将引起射频干扰经天线反馈回来而使无线电设备不敏感。

因此，需要的是在减少邻近频带上的干扰的同时，通过减少所述信号处理器的干扰速率来减小瓶颈问题的双模式无线电话设备。

附图说明

图1(现有技术)示出了在已知的双模式无线设备中的数据流程的示意图；

图2示出了根据本发明的双模式无线设备的示意图；

图3示出了根据本发明的双模式无线设备的数字信号处理器的示意图；

图4示出了根据本发明的双模式蜂窝电话中的调制器的示意图；

图5示出了根据本发明的双模式无线设备的语法语法分析程序单元的示意图；

图6示出了根据本发明的双模式无线设备的波形发生器的示意图；

图7示出了根据本发明的双模式无线设备的系数发生器的示意图；

图8示出了根据本发明的双模式无线设备的波形发生器的示意图；

图9示出了根据本发明的双模式无线设备的波形发生方法的流程图；

图10示出了使用根据本发明的双模式无线设备产生的参数产生波形的方法的流程图；

图11a-d示出了根据本发明的双模式无线设备的波形发生器产生的波形的平滑度的图解表达。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的能够工作于AMPS和GSM模式的双模式无线设备。如图2所示，根据本发明的双模式无线设备，例如蜂窝电话设备，包括控制器电路20和发射器电路22。控制器电路20包括AMPS单元26，用于处理AMPS模式下的模拟信号和数字信号，A/D转换器28，数字信号处理器30，输出寄存器32，以及用于处理在GSM模式下的模拟和数字信号的GSM单元34。发射器电路22包括输入寄存器36，语法语法分析程序单元38，第一波形发生器40，系数发生器42，第二波形发生器44，用于在AMPS和GSM模式间进行设备的切换操作的开关46，以及调制器48。由调制器48引起的失真可以经波形发生器40和44产生的使信号预失真来校正。对应于AMPS和GSM模式下的操作的数据沿着连接所述控制器电路20和所述发射器电路22的总线50传送。

图3示出了根据本发明的双模式无线设备的数字信号处理器的示意图，如图3所示，数字信号处理器30包括有限脉冲响应(FIR)滤波器66和68以及开关70。如图2和3所示，时间域电压表达从数字信号输出经A/D转换器28发送到所述数字信号处理器30。基于这个时间域电压，数字信号处理器30产生与位置、斜率和反馈有关的参数，这些参数随后由信号处理器30输出到输出寄存器32并沿着总线50发送到所述输入寄存器36。所述数字信号处理器30评估所述数字信号的电压并产生对应于第一波形发生器40的操作要求的参数。在数字信号处理器30中的算法随后产生12比特位置，12比特斜率和3比特反馈参数，它们被传送到第一波形发生器40。

数字信号处理器30的算法必须优化在时间域和频率域中的错误特性，以满足AMPS性能标准。按已知的可利用的简单方式确定瞬时斜率和位置将不会满足这些要求。相反，为了减少发生在沿着控制器电路20和发射器电路22之间的总线50的瓶颈问题进行的二选一抽取是有益的。使用开关70，第一波形发生器40交错斜率和位置，并因此遗漏了每隔一个发生的斜率或位置。为了降低这些影响，数字信号处理器40的算法必须考虑到将来由减少的数据引起的最终输出中的错误。与此接近的解决方案要求有关于当参数必须发送到第一波形发生器40时不可利用的未来的输入值的知识。

本发明采用第一波形发生器40的矩阵代数模型，其中无限直线代数矩阵模型被适当地截去以创立与第一波形发生器40的操作近似的传输函数。根据本发明，矩阵近似值通过对于第一波形发生器40的所有可能输入和输出的最小的二乘法误差模型采用伪逆(pseudoinverse)近似来解，以对第一波形发生器40的线性变换等效物给出近似值。伪逆处理的截断方案产生用于有限脉冲响应(FIR)滤波器的系数，这些系数等效于确定用于第一波形发生器40输入参数的所需的准确的无限矩阵解决方案的系数。对于选择的3位反馈比特长度，在FIR滤波器的支持字段中，可能对8个反馈设置中的每一个，产生有唯一的一组FIR滤波器系数。这些系数是离线确定的，并成为用于所述数字信号处理器30的算法的一部分。

如图3所示，根据本发明，数字信号处理器30然后使用FIR滤波器66和68对输入数字信号进行FIR滤波。FIR滤波器68产生斜率参数，FIR66产生位置参数，用于第一波形发生器40。这一对FIR滤波器66和68选择的每个反馈值进行操作。对于电流泄漏相对于失真的特性，选择有限的一组反馈值以满足：选择的可能的值的数目越大，降低失真的可能性越大。但是，对于每个没有被选的可能的值，相对应的电流泄漏量就被节省了。对于所有可能的在竞争中被选择的反馈值，失真是由对在输入和所述波形发生器模型的输出之间的差即错误进行比较来确定的。最低的电流泄漏，也是最低的在所述数字信号处理器30上的MIPS负载，是在反馈为零的情况下出现的。用这种方法，本发明使用FIR滤波器来近似时间域波形发生器所需的系数。

特别是，当本发明的蜂窝电话设备操作于AMPS模式时，反馈参数被设定来断开音频数据，或进行一个开路连接以使反馈为恒定值。数字信号处理器30通过输入数字信号的当前数据值连同过去的20个数据值来执行评估。并通过客户设计的有限脉冲响应滤波器即FIR滤波器66发送所述21个数据值，以产生对应于通过开关70发送到输出寄存器32的斜率值的第一系数值。当下一个数据由数字信号处理器30收到时，21个数据值中的旧数据被去除，而且下一个数据值被插入，而且21个新当前数据值被通过FIR滤波器68发送以产生对应于位置的通过开关70发送到输出寄存器32的第二系数值，所述过程再次继续旧数据值被下一数据值代替。

因此，根据本发明，脱机地即在蜂窝电话之外，开发了一组算法以产生将被第一波形发生器40用来产生需要的波形的位置和斜率的系数。一旦设计完成，FIR滤波器66、68被留作常数并集成到数字信号处理器30中。虽然FIR滤波器是公知的数字信号处理算法而且通常被用来平滑数据或消除噪音等等，但根据本发明，FIR滤波器68，用于产生对应于位置的第二系数，它被设计成为低通降噪滤波器，旨在平滑数据，而FIR滤波器66，被用于产生对应于斜率的第一系数，它实际上更象是微分滤波器，用来加强了噪音即位置的最小二乘近似值和斜率的最小二乘近似值。

如图2所示，当本发明的双模式蜂窝电话操作于AMPS模式时，模拟音频信号，例如和数字信号一起，从数据源23沿着路径24被发送到AMPS单元26。所述AMPS单元26处理所述模拟信号并输出对应的处理过的信号到A/D转换器28。A/D转换器28将处理过的模拟信号转换成数字信号，并输出所述数字信号到数字信号处理器30的输入寄存器52。所述数字信号从所述输入寄存器52发送到将所述数字信号压缩以产生在发射器电路22中的第一波形发生器40使用的参数的压缩单元54。来自数字信号处理器30的压缩过的数字信号输出到输出寄存器32的16位字段中的15位，并沿着总线50从输出寄存器32发送到发射器电路22的输入寄存器36。所述16位信号从输入寄存器36发送到所述发射器电路22语法语法分析程序单元38。

所述语法分析程序单元38对16位字段中的15位进行语法分析并基于解交织过程来确定第一波形发生器40的哪一部分发送所述15位字。第一波形发生器40解压缩所述数字数据并内插所述最终的解压缩数据，直到调制器48要求的数据速率。所述调制器48调制波形，最终的调制波形由调制器48通过天线(未示出)输出到远程蜂窝电话设备。

同时，当蜂窝电话设备操作于AMPS模式时产生的数据流从控制器电路22的AMPS单元26直接发送到输出寄存器32的16位字段的第16位，并沿着总线50从输出寄存器32发送到发射器电路22的输入寄存器36的第16位。输入寄存器36发送所述数字数据的单个比特作为发送到语法分析程序单元38的16位字的一部分。语法分析程序单元38更新自身的内部数字数据状态历史流的状态历史，并发送所述状态历史的函数到第一波形发生器40。第一波形发生器40产生以内插的经滤波的数据序列到调制器48，这将在下面进行描述。

图4示出了根据本发明的双模式蜂窝电话中的调制器的示意图。如图4所示，调制器48是具有相位相干的等幅调频(FM)调制器，其中通过锁相环(PLL)实现频率调制。这一PLL中的调制单元是从压控的振荡器56到相位检测器58的反馈路径中的N分割。由于非整数分割比需要精密的增益调制，例如使用了美国专利No.5,093,632中公开的N(NF)分频器(fractal N divider)60。当相位锁定时，来自压控的振荡器56 PLL输出频率是输入到所述相位检测器58的基准频率的N倍。在相位锁定时，所述相位检测器58收到由FN分频器60输出的信号并使用基准振荡器62比较这两个信号的相位，并输出和相位差成比例的电流。低通滤波器64位于相位检测器58的输出端，以滤掉相位检测器58的输出电流中包含的高频噪声。低通滤波器64的抑止频带削弱所述高频噪音并通过大部分来自所述相位检测器58的期望信号，但是，由相位检测器58输出的信号由低通滤波器64的通频带产生失真。波形发生器能够建立以预失真所述信号以准确地抵消低通滤波器64引起的失真。低通滤波器64的输出驱动压控的振荡器56，振荡器56直接工作于不需向上转换的发射频率。

图5示出了根据本发明的双模式无线设备的语法分析程序单元的示意图，如图5所示，程序分析单元38包括逻辑单元72，状态历史寄存器单元74，状态逻辑单元76，以及解交织开关78。

图6示出了根据本发明的双模式无线设备的波形发生器的示意图。如图6所示，第一波形发生器40包括与斜率寄存器84和位置寄存86串联连接的加法80和82，反馈选择88、与斜率寄存器100和位置寄存器102串联连接的加法器90和92，反馈选择器104。加法器80和82，斜率寄存器84、位置寄存器86和反馈选择器88形成了音频波形发生器部分106，而加法器90和92，斜率寄存器100、位置寄存器102和反馈选择器104形成了数据波形发生器部分108。所述音频波形发生器部分106和数据波形发生器部分108的输出用加法器110组合以形成由音频和曼彻斯特信号组合组成的第一波形发生器40的输出。

特别地，如图5和6所示，在从输入寄存器36发送到语法分析程序单元38后，所述16位字利用解交织开关78通过语法分析程序单元38解交织。所述逻辑单元72对16位字进行语法分析，使其变为12位字段，3位字段和1位字段。所述12位字段通过解交织开关78解交织以便作为12位斜率值或12位位置值发送出去，同时，3位字段作为反馈值发送出去，1位字段作为曼彻斯特数据发送出去。在同步期间，解交织开关78在斜率设定时启动，并在收到16位字时在位置和斜率设定值之间翻转。可以理解，尽管被描述为在斜率设定时启动，但是本发明的解交织开关78也可能在位置设定时启动。

结果是，解交织开关78在斜率设定时确位置置，如图4所示，并且逻辑单元72对初始的16位字进行语法分析使之成为12位斜率值，3位反馈值和1位曼彻斯特数据值。所述12位斜率值从语法分析程序单元38沿数据路径112从解交织开关78发送到第一波形发生器40的斜率寄存器84，所述3位反馈值沿数据路径116从逻辑单元72发送到反馈选择器88，所述1位彻斯特数据值从逻辑单元72发送到语法分析程序单元38的状态历史寄存器单元74。当后续的16位字从输入寄存器36发送到所述语法分析程序单元38，逻辑单元72语法分析所述16位字使之成为12位位置值，3位反馈值和1位曼彻斯特数据值。确定解交织开关78的位置，以便将12位位置值从语法分析程序单元38沿着数据路径114发送到位置寄存器86，3位反馈值从逻辑单元72沿着数据路径116发送到反馈选择器88，而1位彻斯特数据值从逻辑单元72发送到语法分析程序单元38的状态历史寄存器单元74。所述过程随后被确位置置的解交织开关78重复，以便12位斜率值从语法分析程序单元38发送到位第一波形发生器40，并继续。

所述状态逻辑单元76使用所述状态历史寄存器单元74的曼彻斯特数据值来产生并沿着数据路径118向反馈选择器104发送单个的反馈值。这一产生的值确定近似为负值的反馈值是否将被用于关断数据波形发生器108的反馈路径，使振荡产生内插的曼彻斯特信号的平滑轨迹的正弦曲线。状态逻辑单元76的输出120选择数据波形发生器108的位置寄存器102中的3个值中的一个，状态逻辑单元76的输出122选择波形发生器40的数据波形发生器108的斜率寄存器100中的3个斜率值中的一个。从状态逻辑单元76到数据波形发生器108的更新发生在标称的10kHz曼彻斯特速率的每1/4周期。在每个16位字从数字信号处理器30发送后，波形发生器108运行的周期数和所需的内插点的数量相同。例如，在典型的AMPS模式，发送每个字需20个值。

根据本发明，如图6所示，位置寄存器86和102以及斜率寄存器84和100设定为累加器，以便下一个值是基于当前值加上新的输入。例如通过加入旧位置值来得到新的位置值，即使用加法器92将位置寄存器102输出的先前的值加到斜率寄存器100输出的新斜率值。用同样的办法，通过加入旧斜率值来得到新的斜率值，即使用加法器90将斜率寄存器100输出的前一个值随后加到在反馈电路104中由反馈值选中的软件标度的先前的位置值。

这一过程被重复25次以产生25个用于调制器48的内插值。尽管，根据本发明，使用了25次重复，但是可以理解为重复的次数是基于电流泄漏和所述调制器回路带宽的，并因此可以或多于或少于25次，根据具体的应用要求确定。

一旦产生了25个重复值，新斜率和新位置值从语法分析程序单元38输出到波形发生器40并用于产生下一个25次重复，并继续。按此方法，本发明使用正弦波形曲线来从一处移动到另一处，在那里新位置是通过相加先前的位置值和斜率值获得的，而新斜率值通过相加旧斜率值和先前位置的标度值获得的。结果是，通过获得负反馈，形成了一个理想的数字振荡器以使用加法运算从正8kHz位置到负8kHz位置的平滑过度，而不象现有技术中的蜂窝电话设备中那样使用乘法运算或查找表。

图7示出了根据本发明的双模式无线设备的系数发生器的示意图，如图2所示，系数发生器42位于发射器电路22上以便当根据本发明的蜂窝电话设备工作于GSM模式时，数字数据以多个1或0组成的序列从控制器电路20的GSM单元34传送到输出寄存器32。数字数据随后沿着总线50传送到发射器电路22的输入寄存器36，并从输入寄存器36发送到系数发生器42。

如图7所示，系数发生器42包括第一输入130，用于输入数据到第一加法器部分132；第二输入134用于输入数据到第二加法器部分136；和第三输入138，用于输入数据到第三加法器部分140。加法器部分132、136、140分别包括5个加法器142、144和146和6个乘法器148，150和152。

在本发明的双模式蜂窝电话设备启动过程中，18个参数被装入到斜率寄存器154、加速寄存器部分156和脉冲(jerk)寄存器部分158。所述18个参数是在蜂窝电话设备设计过程中产生的，其中考虑到了调制器48的相闭锁回路的传输函数的预失真要求。结果是，6个对应于斜率值的一次微分值x1d[0]-x1d[5]装入斜率寄存器部分154中，6个对应于加速的二次微分值x2d[0]-x2d[5]装入加速器寄存器部分156中，6个对应于脉冲的三次微分值x3d[0]-x3d[5]装入脉冲寄存器部分158中。只有一个值，下面将进行描述，是因为位置是常量并因此是单个的值被相对于位置存储。

根据本发明，当双模式蜂窝电话设备操作于GSM模式，从GSM单元34沿着自输出寄存器32到输入寄存器36的总线50传送的数字数据值序列在输入130、134和138被接收。数字数据值依次被移位进入6个位于每个加法器部分132、136和140中的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]，移位是由发射数据寄存器TXDATA[5]开始的。当6个数据值及时被瞬时移位进入加法器部分132、136和140的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]时，斜率值x1d，加速值x2d，和脉冲值x3d是基于插入的值和装入斜率寄存器154，加速寄存器156和脉冲寄存器158中的18个参数而产生的。x1d，x2d和x3d值的产生由使用乘法器148、150和152的乘法来实现，即将斜率寄存器154，加速寄存器156和脉冲寄存器158中的参数乘以1或负1，这根据对应的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]中的数据值而定。

例如，当6个数据值被顺序插入到加法器部分131、136和140的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]，斜率值x1d使用乘法器148由乘法产生，即，斜率寄存器部分154的6个一次微分值x1d[0]-x1d[5]乘以1或-1，这由加法器部分132的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]中的值来确定。最终为正或负的一次微分值x1d[0]-x1d[5]随后用对应的加法器142相加。相类似地，加速值x2d使用乘法器150由乘法产生，加速寄存器部分156的6个一次微分值x2d[0]-x2d[5]乘以1或-1，这由加法器部分136的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]中的值来确定。最终为正或负的二次微分值x2d[0]-x1d[5]随后用对应的加法器144相加。以同样的方式，脉冲值x3d使用乘法器152由乘法产生，脉冲寄存器部分158的6个三次微分值x3d[0]-x3d[5]乘以1或-1，这由加法器部分140的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]中的值来确定。最终为正或负的三次微分值x3d[0]-x3d[5]随后用对应的加法器146相加。

例如，根据本发明，如果输入130、134和138接收序列011010，加上斜率寄存器部分154的第一个存储的斜率值x1d[0]，第二和第三斜率值x1d[1]和x1d[2]被减掉，第四个斜率值x1d[3]被加入，第五个斜率值x1d[4]被减掉，第六个斜率值x1d[5]被加入。当求和完成后，斜率值x1d[0]-x1d[5]的最终累加结果从系数发生器42作为斜率值x1d输出。同样，同样的操作被执行以获得加速值x2d和脉冲值x3d以便计算出的斜率值、加速、和脉冲值x1d、x2d和x3d从系数发生器42和不随数据值序列而变化的位置值一起装入到第二波形发生器44。

当产生的斜率值、加速值、和脉冲值x1d、x2d和x3d装入第二波形发生器44时，位于每个加法器部分132、136和140的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]中的值被依次移位，以便最后插入的值从发射数据寄存器TXDATA[0]移出，新数字数据值插入到发射数据寄存器TXDATA[5]，发射数据寄存器TXDATA[1]-TXDATA[4]中剩余的值被向上移位，以便先前在发射数据寄存器TXDATA[5]中的值被移位到发射数据寄存器TXDATA[4]中，先前在发射数据寄存器TXDATA[4]中的值被移位到发射数据寄存器TXDATA[3]，如此继续。依此方法，当插入新值时，加法器部分132、136和140的每一个包括最新的值和5个先前值。加入或减掉6个值中的每个基于从控制器电路20输入到系数发生器42的数值序列产生单个斜率值x1d，加速x2d、和脉冲值x3d的过程随后被重复。

作为GSM调制定义的每个符号种类的一位的结果，本发明使用常量+1和-1的无乘数乘法。在更加一般的情况下，例如，每个符号有多个位、或在CDMA或OFDM波形中，会发生无效乘法。根据本发明乘以+1的乘法是由简单相加来完成的，同样地，乘以-1的乘法是由简单相减来完成的。用这种方法，为了产生GSM波形，根据本发明的双模式蜂窝电话设备是使用全部无乘数(multiplierless)操作实现的，不用查表。

图8示出了根据本发明的双模式无线设备的波形发生器的示意图。如图8所示，第二波形发生器44包括位置寄存器160、斜率寄存器162、和加速寄存器164。根据本发明，固定值35555H，对应于67kHz，最初是存贮在位置寄存器160中的。来自系数发生器42的计算出的斜率值x1d和加速x2d的值分别被输入到斜率寄存器162和加速寄存器164。

在16个时钟周期期间时钟端口上的每个时间瞬间，寄存器160、162和164中的每个的输出被加法器输入16次以便新的值被通过把每个寄存器的当前值加到前一个寄存器的先前值而计算出来。例如，通过使用第一加法器166将位置的当前值加到由斜率寄存器162输出的先前值来产生位置寄存器160的新值。通过使用第二加法器168将当前斜率值加到由加速寄存器164输出的先前值来在所述16个时钟周期的每一个中产生斜率寄存器162的新值。使用同样方法，通过使用第三加法器170将当前加速值加到先前的脉冲值x3d来在所述16个时钟周期的每一个中产生新的加速值。一旦由系数发生器42产生，脉冲值x3d被恒定保持16个周期并因此保持相同。

采用这种方式，寄存器在时钟的每次采样中被移位，而且加入来自前一级的加法器。在每个时钟周期产生的位置寄存器160的每个新值被第二波形发生器44输出到调制器48。当16个时钟周期结束时，系数发生器产生的斜率值x1d、加速x2d和脉冲值x3d被波形发生器44输入，而且所述处理过程在下一个16个时钟周期重复，如此继续。

图9示出了根据本发明的双模式无线设备的参数产生方法的流程图。如图9所示，在步骤300，18个参数被装入斜率寄存器部分154、加速寄存器部分156和脉冲寄存器部分，在步骤302，新数字数据值被插入到每个加法器部分的第一发射数据寄存器TXDATA[5]。对于是否所有发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]被填充的确定在步骤304进行，如果不是所有发射数据积存器都被填充，发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]中的数字数据值在步骤306被依次移位到下一个发射数据寄存器，以便在发射数据寄存器TXDATA[5]中的所述数据值被移位到发射数据寄存器TXDATA[4]内，发射数据寄存器TXDATA[4]中的所述数据值被移位到发射数据寄存器TXDATA[3]内，并继续。所述过程随后回到步骤302以便新数字数据值再次被插入到每个加法器部分的第一发射数据寄存器TXDATA[5]。

如果在步骤304确定所有的发射数据寄存器TXDATA[5]-TXDATA[0]被填充，在步骤308通过确定所述值是否大于0来确定是否发射数据寄存器的数字数据值是0或1。如果数字数据值被确定为大于0，所述对应于所述发射数据寄存器的参数被乘以1，步骤310，而且如果数字数据值被确定为不大于0，所述对应于所述发射数据寄存器的参数被乘以-1，步骤312。

在步骤314随后确定是否执行了将对应于每个发射数据积存器TXDATA[5]-TXDATA[0]的参数乘以+1或-1的处理过程是否完成，如果乘以1或-1的所有乘法还未完成，则过程进行到下一个发射数据寄存器，步骤316，并回到步骤308以便响应于对应的发射数据寄存器中的数字数据值将下一个发射数据寄存器乘以+1或-1。如果所有乘以+1或-1的乘法都被执行了，对应于每个加法器部分132、136和140的最终乘积被相加，如前所述，以在步骤318形成输出值x1d、x2d和x3d。所述输出值x1d、x2d和x3d被发送到波形发生器，随后被清除，步骤320，而且过程返回到步骤306。

图10示出了根据本发明的使用双模式无线设备中产生的参数产生波形的方法的流程图。在每个帧的开始，第二波形发生器44开始使用本发明的方法产生波形。如图10所示，在步骤322确定是否发送是在一个帧的开始点，例如在时分多址或TDMA帧的开始点，如果确定发射是在一个帧的开始点，则将固定值装入第一寄存器，即位置寄存器160，在步骤324。系数发生器42的输出值x1d、x2d和x3d由波形发生器44在步骤326输入。对于16个周期中的每一个时刻，最后寄存器的当前值，即加速寄存器164，被加到输出值中的预定的一个，即脉冲值x3d，在步骤328。另外，每个其余寄存器即位置和斜率寄存器160、162的当前值被加到对应的先前寄存器的先前值，在步骤328，以便在每个时钟周期产生寄存器160、162的新输出值。

如果在步骤322确定发送不是在帧位串的开始，就没有必要装入所述固定值到位置寄存器160，并因此在步骤326继续所述处理过程。

位置寄存器160的每个新产生的输出值由第二波形发生器44输出到调制器，步骤330，并在步骤332确定是否时钟周期已经结束。如果预定的时钟周期没有结束，过程回到步骤328以便在下一个时钟周期产生寄存器160、162和164的新输出，并且位置寄存器160的新的输出值被输出到调制器48，步骤330。如果在步骤332确定时钟已经结束，过程回到步骤322，输出值被从波形发生器44发送到调制器48，并且过程回到步骤322。

图11a-d示出了根据本发明的双模式无线设备的波形发生器的波形平滑的曲线表达。如图11a所示，新脉冲值x3d保持16个时钟周期的恒定，由第一条直线部分172表示。在经过16个时钟周期后，新的一组值由系数发生器42由第二波形发生器44输入，包括新脉冲值，它随后将保持16个周期值的恒定，由第二直线部分174表示。在这些16个周期后，过程将被再次重复，等等。

如图11b所示，加速最初开始于系数发生器42计算的加速值x2d，而且除了在16个时钟周期中保持恒定外，16个周期的每个的加速值将是先前的加速值和脉冲值的和。由于脉冲值是恒定的，加速值可以在16个周期过程中斜向上或斜向下，这根据所述脉冲值是正或负值。

如图11c所示，斜率最初开始于系数发生器42计算的斜率值x2d，而且根据所述加速值和脉冲值是正或负值，斜率值以恒定增加的速率上升或下降，因而形成一定的曲率。

最后，如图11d所示，通过对3个寄存器160、162和164中的每一个进行连续的积分，一旦过程由位置寄存器160执行，平滑、缓慢移动的波形就形成了。作为结果，本发明的第二波形发生器44产生平滑调谐的字以便邻近频道的频率干扰被最小化并减少了与相邻电话的干扰。

尽管示出并描述了本发明的特定实施例，但是可以进行修改。例如，尽管本发明被描述为使用一次、二次和三次微分值，但是任何次微分值都可以被使用，另外，可以理解，本发明的系数发生器可以包括额外的加法器部分和对应的位置寄存器部分，以计算位置值。因此在所附的权利要求书中涵盖了所有的这种落入本发明的精神和范围内的变化和修改。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种双模式无线设备，包括：

GSM单元，用于发射数字数据值序列；

系数发生器，产生用于GSM波形的参数值，其中，根据来自所述GSM单元的数字数据值的已发射的序列，将所述数字数据的序列的数字数据值乘以具有+1或-1的参数值，并且被相加以产生所述参数值；以及

波形发生器，用于使用产生的参数值产生GSM波形。

2.如权利要求1所述的双模式无线设备，还包括调制器，调制由所述波形发生器产生的GSM波形，其中所述系数发生器还包括：

多个加法器部分，每一个具有多个加法器和乘法器；

多个寄存器部分，每一个包括对应于所述调制器的参数，以及

多个发射数据寄存器，依次地接收来自所述GSM单元的数字数据值，其中所述系数发生器，响应于所述多个发射数据寄存器中的数据值，通过使用所述乘法器来将在所述多个寄存器部分中的参数乘以+1或-1来产生用于所述GSM波形的参数值，并使用加法器将最终的乘积相加以形成相应的系数发生器输出值。

3.如权利要求2所述的双模式无线设备，其中所述波形发生器还包括多个从所述系数发生器接收相加的最终乘积的寄存器，其中，固定值存储在所述多个寄存器中的第一寄存器，并且其中所述多个寄存器的最后一个寄存器的的新值输出是通过将最后一个寄存器的当前值与所述系数发生器输出的值相加产生的，并且其中从所述多个寄存器剩余寄存器输出的新值是通过将所述多个寄存器的剩余寄存器中的每一个的当前值与所述多个寄存器的相应的先前值相加产生的。

4.如权利要求3所述的双模式无线设备，其中所述固定值等于35555H。

5.如权利要求2所述的双模式无线设备，其中来自所述GSM单元的新数字数据值是由多个发射数据寄存器的第一个响应于所述波形发生器输入的相加的最终乘积来输入的，并且所述多个发射数据寄存器中的数字数据值被依次地移位。

6.如权利要求2所述的双模式无线设备，所述调制器还包括压控振荡器、相位检测器和低通滤波器，其中所述调制器是具有相位相干性的恒定幅度调频调制器，其中调频是用锁相环实现的，而且其中的锁相环的调制单元是在从所述压控振荡器到所述相位检测器的反馈回路中N分频，且所述低通滤波器位于所述相位检测器的输出处以滤除所述相位检测器的输出电流中包含的高频噪音。

7.如权利要求1所述的双模式无线设备，还包括调制器，调制由所述波形发生器产生的GSM波形，其中所述系数发生器还包括：

具有第一发送寄存器、计算第一个值的第一加法器部分，具有第二发送寄存器、计算第二个值的第二加法器部分，具有第三发送寄存器的第三加法器部分，所述发射数据寄存器依次接收来自所述GSM单元的数字数据值；

包括预定的一次微分值的第一寄存器部分，包括预定的二次微分值的第二寄存器部分，包括预定的三次微分值的第三寄存器部分，其中第一个值是响应所述第一发送寄存器中的数字数据值由每个一次微分值乘以+1或-1计算出来，其中第二个值是响应所述第二发送寄存器中的数字数据值由每个二次微分值乘以+1或-1计算出来，其中第三个值是响应所述第三发送寄存器中的数字数据值由每个三次微分值乘以+1或-1计算出来。

8.如权利要求7所述的双模式无线设备，其中，响应等于0的数字数据值将一次微分值、二次微分值和三次微分值乘以+1，而响应等于1的数字数据值时乘以-1。

9.如权利要求7所述的双模式无线设备，其中响应于由所述波形发生器输入计算出的值，依次移位在所述发射数据寄存器中的数字数据值，并且由第一发射数据寄存器、第二发射数据寄存器、和第三发射数据寄存器中的每一个的第一发射数据寄存器输入来自所述GSM单元的新数字值。

10.如权利要求7所述的双模式无线设备，其中所述波形发生器还包括：

接收固定值的第一寄存器，接收第一个值的第二寄存器，和接收第二个值的第三寄存器，其中通过将所述第一寄存器的当前值与第二寄存器输出的前一个值相加计算出第一寄存器的新值，通过将所述第二寄存器的当前值与第三寄存器输出的前一个值相加计算出第二寄存器的新值，通过将所述第三寄存器的当前值与第三个值相加计算出第三寄存器的新值。

11.如权利要求10所述的双模式无线设备，其中所述固定值等于35555H。

12.如权利要求11所述的双模式无线设备，所述调制器还包括压控振荡器、相位检测器和低通滤波器，其中所述调制器是具有相位相干性的恒定幅度调频调制器，其中调频是用锁相环实现的，而且其中在从所述压控振荡器到所述相位检测器的反馈回路中对锁相环的调制单元进行N分频，所述低通滤波器位于所述相位检测器的输出处以滤除所述相位检测器的输出电流中包含的高频噪音。

13.一种双模式无线设备，包括：

用于发送数字数据值序列的GSM单元；

具有对应的第一发射数据寄存器、产生第一个值的第一加法器部分，具有对应的第二发射数据寄存器、产生第二个值的第二加法器部分，具有对应的第三发射数据寄存器的第三加法器部分，所述发射数据寄存器依次接收来自所述GSM单元的数字数据值；

包括预定的一次微分值的第一寄存器部分，包括预定的二次微分值的第二寄存器部分，包括预定的三次微分值的第三寄存器部分，其中，响应于相应的数字值为0时，通过将每个一次微分值，二次微分值和三次微分值分别乘以+1，且响应于对应的数字值为1时乘以-1来计算出所述第一个值、第二个值和第三个值；

波形发生器，其基于所述产生的第一、第二和第三个值来产生波形。

14.如权利要求13所述的双模式无线设备，其中响应于由所述波形发生器输入的计算出的值，依次对在所述发射数据寄存器中的数字数据值进行移位，并且所述GSM单元的新数字值由第一发射数据寄存器、第二发射数据寄存器和第三发射数据寄存器输入。

15.如权利要求14所述的双模式无线设备，其中所述波形发生器还包括：

接收固定值的第一寄存器，接收第一个值的第二寄存器，接收第二个值的第三寄存器，其中第一寄存器的新值是通过将所述第一寄存器的当前值与第二寄存器输出的前一个值相加计算出的，第二寄存器的新值是通过将所述第二寄存器的当前值与第三寄存器输出的前一个值相加计算出的，第三寄存器的新值是通过将所述第三寄存器的当前值与第三个值相加计算出的。

16.如权利要求15所述的双模式无线设备，其中所述固定值等于35555H。

17.如权利要求16所述的双模式无线设备，所述调制器还包括压控振荡器、相位检测器和低通滤波器，其中所述调制器是具有相位相干性的恒定幅度调频调制器，其中调频是用锁相环实现的，而且其中在从所述压控振荡器到所述相位检测器的反馈回路中对所述锁相环的调制单元进行N分频，所述低通滤波器位于所述相位检测器的输出处以滤除所述相位检测器的输出电流中包含的高频噪音。

18.如权利要求17所述的双模式无线设备，其中所述预定的一次微分值、二次微分值和三次微分值考虑了所述调制器的锁相环的预失真要求。

19.一种在双模式无线设备中产生波形的方法，其包括步骤：

向对应于多个加法器部分中的每一个的发射数据寄存器中插入数字数据值；

响应于插入到相应的发射数据寄存器的数字数据值，将对应于多个寄存器部分中的每个寄存器的参数乘以+1或-1；

将来自对应于多个加法器部分中的每一个部分的相乘步骤中的乘积相加；

向波形发生器输出对应于每个相加的乘积的第一输出值。

20.如权利要求19所述的方法，还包括步骤：

确定发射是否在帧脉冲的开始处进行；

响应于在帧脉冲的开始处的发射，在所述波形发生器的第一寄存器中装入固定值；

在所述波形发生器的相应的寄存器处输入第一输出值；

通过将所述寄存器的最后一个的当前值和所述第一输出值的预定的一个值相加，并将每个剩余寄存器的当前值和对应的寄存器的一个先前值相加；

将由第一寄存器产生的新输出值输出到调制器，并确定是否已结束预定的时钟周期；以及

响应于已结束所述预定的时钟周期，返回到所述确定是否在帧脉冲开始处发射的步骤，以及响应于所述没有结束所述预定时钟周期，返回到所述发生步骤。

Claims (20)

1.一种双模式无线设备，包括：

GSM单元，用于发射数字数据值序列；

系数发生器，基于从所述GSM单元所述已发射的数字数据值序列，使用无乘数运算，产生用于GSM波形的参数值；以及

波形发生器，用于使用产生的参数值产生GSM波形。

2.如权利要求1所述的双模式无线设备，还包括调制器，调制由所述波形发生器产生的GSM波形，其中所述系数发生器还包括：

多个加法器部分，每一个具有多个加法器和乘法器；

多个寄存器部分，每一个包括对应于所述调制器的参数，以及

多个发射数据寄存器，依次地接收来自所述GSM单元的数字数据值，其中所述系数发生器，响应于所述多个发射数据寄存器中的数据值，通过使用所述乘法器来将在所述多个寄存器部分中的参数乘以+1或-1来产生用于所述GSM波形的参数值，并使用加法器将最终的乘积相加以形成相应的系数发生器输出值。

3.如权利要求2所述的双模式无线设备，其中所述波形发生器还包括多个从所述系数发生器接收相加的最终乘积的寄存器，其中，固定值存储在所述多个寄存器中的第一寄存器，并且其中所述多个寄存器的最后一个寄存器的的新值输出是通过将最后一个寄存器的当前值与所述系数发生器输出的值相加产生的，并且其中从所述多个寄存器剩余寄存器输出的新值是通过将所述多个寄存器的剩余寄存器中的每一个的当前值与所述多个寄存器的相应的先前值相加产生的。

4.如权利要求3所述的双模式无线设备，其中所述固定值等于35555H。

5.如权利要求2所述的双模式无线设备，其中来自所述GSM单元的新数字数据值是由多个发射数据寄存器的第一个响应于所述波形发生器输入的相加的最终乘积来输入的，并且所述多个发射数据寄存器中的数字数据值被依次地移位。

6.如权利要求2所述的双模式无线设备，所述调制器还包括压控振荡器、相位检测器和低通滤波器，其中所述调制器是具有相位相干性的恒定幅度调频调制器，其中调频是用锁相环实现的，而且其中的锁相环的调制单元是在从所述压控振荡器到所述相位检测器的反馈回路中N分频，且所述低通滤波器位于所述相位检测器的输出处以滤除所述相位检测器的输出电流中包含的高频噪音。

7.如权利要求1所述的双模式无线设备，还包括调制器，调制由所述波形发生器产生的GSM波形，其中所述系数发生器还包括：

具有第一发送寄存器、计算第一个值的第一加法器部分，具有第二发送寄存器、计算第二个值的第二加法器部分，具有第三发送寄存器的第三加法器部分，所述发射数据寄存器依次接收来自所述GSM单元的数字数据值；

包括预定的一次微分值的第一寄存器部分，包括预定的二次微分值的第二寄存器部分，包括预定的三次微分值的第三寄存器部分，其中第一个值是响应所述第一发送寄存器中的数字数据值由每个一次微分值乘以+1或-1计算出来，其中第二个值是响应所述第二发送寄存器中的数字数据值由每个二次微分值乘以+1或-1计算出来，其中第三个值是响应所述第三发送寄存器中的数字数据值由每个三次微分值乘以+1或-1计算出来。

8.如权利要求7所述的双模式无线设备，其中，响应等于0的数字数据值将一次微分值、二次微分值和三次微分值乘以+1，而响应等于1的数字数据值时乘以-1。

9.如权利要求7所述的双模式无线设备，其中响应于由所述波形发生器输入计算出的值，依次移位在所述发射数据寄存器中的数字数据值，并且由第一发射数据寄存器、第二发射数据寄存器、和第三发射数据寄存器中的每一个的第一发射数据寄存器输入来自所述GSM单元的新数字值。

10.如权利要求7所述的双模式无线设备，其中所述波形发生器还包括：

接收固定值的第一寄存器，接收第一个值的第二寄存器，和接收第二个值的第三寄存器，其中通过将所述第一寄存器的当前值与第二寄存器输出的前一个值相加计算出第一寄存器的新值，通过将所述第二寄存器的当前值与第三寄存器输出的前一个值相加计算出第二寄存器的新值，通过将所述第三寄存器的当前值与第三个值相加计算出第三寄存器的新值。

11.如权利要求10所述的双模式无线设备，其中所述固定值等于35555H。

12.如权利要求11所述的双模式无线设备，所述调制器还包括压控振荡器、相位检测器和低通滤波器，其中所述调制器是具有相位相干性的恒定幅度调频调制器，其中调频是用锁相环实现的，而且其中在从所述压控振荡器到所述相位检测器的反馈回路中对锁相环的调制单元进行N分频，所述低通滤波器位于所述相位检测器的输出处以滤除所述相位检测器的输出电流中包含的高频噪音。

13.一种双模式无线设备，包括：

用于发送数字数据值序列的GSM单元；

具有对应的第一发射数据寄存器、产生第一个值的第一加法器部分，具有对应的第二发射数据寄存器、产生第二个值的第二加法器部分，具有对应的第三发射数据寄存器的第三加法器部分，所述发射数据寄存器依次接收来自所述GSM单元的数字数据值；

包括预定的一次微分值的第一寄存器部分，包括预定的二次微分值的第二寄存器部分，包括预定的三次微分值的第三寄存器部分，其中，响应于相应的数字值为0时，通过将每个一次微分值，二次微分值和三次微分值分别乘以+1，且响应于对应的数字值为1时乘以-1来计算出所述第一个值、第二个值和第三个值；

波形发生器，其基于所述产生的第一、第二和第三个值来产生波形。

14.如权利要求13所述的双模式无线设备，其中响应于由所述波形发生器输入的计算出的值，依次对在所述发射数据寄存器中的数字数据值进行移位，并且所述GSM单元的新数字值由第一发射数据寄存器、第二发射数据寄存器和第三发射数据寄存器输入。

15.如权利要求14所述的双模式无线设备，其中所述波形发生器还包括：

接收固定值的第一寄存器，接收第一个值的第二寄存器，接收第二个值的第三寄存器，其中第一寄存器的新值是通过将所述第一寄存器的当前值与第二寄存器输出的前一个值相加计算出的，第二寄存器的新值是通过将所述第二寄存器的当前值与第三寄存器输出的前一个值相加计算出的，第三寄存器的新值是通过将所述第三寄存器的当前值与第三个值相加计算出的。

16.如权利要求15所述的双模式无线设备，其中所述固定值等于35555H。

17.如权利要求16所述的双模式无线设备，所述调制器还包括压控振荡器、相位检测器和低通滤波器，其中所述调制器是具有相位相干性的恒定幅度调频调制器，其中调频是用锁相环实现的，而且其中在从所述压控振荡器到所述相位检测器的反馈回路中对所述锁相环的调制单元进行N分频，所述低通滤波器位于所述相位检测器的输出处以滤除所述相位检测器的输出电流中包含的高频噪音。

18.如权利要求17所述的双模式无线设备，其中所述预定的一次微分值、二次微分值和三次微分值考虑了所述调制器的锁相环的预失真要求。

19.一种在双模式无线设备中产生波形的方法，其包括步骤：

向对应于多个加法器部分中的每一个的发射数据寄存器中插入数字数据值；

响应于插入到相应的发射数据寄存器的数字数据值，将对应于多个寄存器部分中的每个寄存器的参数乘以+1或-1；

将来自对应于多个加法器部分中的每一个部分的相乘步骤中的乘积相加；

向波形发生器输出对应于每个相加的乘积的第一输出值。

20.如权利要求19所述的方法，还包括步骤：

确定发射是否在帧脉冲的开始处进行；

响应于在帧脉冲的开始处的发射，在所述波形发生器的第一寄存器中装入固定值；

在所述波形发生器的相应的寄存器处输入第一输出值；

通过将所述寄存器的最后一个的当前值和所述第一输出值的预定的一个值相加，并将每个剩余寄存器的当前值和对应的寄存器的一个先前值相加；

将由第一寄存器产生的新输出值输出到调制器，并确定是否已结束预定的时钟周期；以及

响应于已结束所述预定的时钟周期，返回到所述确定是否在帧脉冲开始处发射的步骤，以及响应于所述没有结束所述预定时钟周期，返回到所述发生步骤。

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