DE102014109622A1

DE102014109622A1 - Verfahren zur Rauschformung und Rauschformungsfilter

Info

Publication number: DE102014109622A1
Application number: DE102014109622.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Kerner; Nati Dinur; Assaf Gurevitz
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: US20150023415A1; CN104300913A; DE102014109622B4; CN104300913B; US10523937B2

Abstract

Ein Verfahren zum Rauschformen umfasst: Reduzieren einer Bit tiefe eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; Zuführen eines Quantifizierungsfehlers, der der Bittiefenreduzierung des Eingangssignals entspricht, in eine Rückkopplungsschleife zu dem Eingangssignal, wobei die Rückkopplungsschleife eine erste Quantifizierungsstufe, eine zweite Quantifizierungsstufe und eine Korrekturstufe umfasst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Quantifizierungsstufe bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten und die Korrekturstufe bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet; und Erzeugen eines rauschgeformten Ausgangssignals mit einer niedrigeren Taktrate als das Eingangssignal auf der Basis der Rückkopplungsschleife.

Description

TECHNISCHES SACHGEBIET
Die Offenlegung betrifft generell die Rauschformung und insbesondere ein Verfahren zur Rauschformung, ein Rauschformungsfilter und einen Rauschformer.
HINTERGRUND
Die Rauschformung ist eine Technik, die typischerweise bei der digitalen Audio-, Bild- und Videoverarbeitung als Teil des Prozesses der Rauschreduzierung oder -quantifizierung eines digitalen Signals angewendet wird. Der Zweck ist die Vergrößerung des scheinbaren Rauschabstands des daraus resultierenden Signals. Er kann durch Veränderung der spektralen Form des Fehlers, der durch die Quantifizierung eingetragen wird, so implementiert werden, dass sich die Rauschleistung in Frequenzbändern, bei denen das Rauschen als eher unerwünscht wahrgenommen wird, auf einem unteren Pegel befindet, und in Bändern, bei denen es als weniger unerwünscht wahrgenommen wird, auf einem entsprechend höheren Pegel befindet. Da die Rauschformung eine Rückkopplungsstruktur ist, ist ein Pipelining von Operationen nicht möglich, und sämtliche Ergebnisse sollten innerhalb eines einzelnen Taktzyklus bereitstehen. Aus diesem Grund macht die Implementierung bei der halben Abtastrate eine Vergrößerung der Hardware um einen Faktor vier erforderlich, d. h. es werden zwei Einheiten benötigt, wobei jede Einheit die doppelte Hardware enthält. Die Belastungen dieser so genannten ”Lookahead”-Vorgehensweise schlagen sich in einem enormen Hardwareaufwand nieder.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen sind enthalten, um ein besseres Verständnis von Aspekten der Offenlegung zu bieten und sind in diese Patentschrift integriert und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen zeigen Aspekte und dienen zusammen mit der Beschreibung zum Veranschaulichen von Prinzipien der Aspekte. Weitere Aspekte und Beispiele und viele der vorgesehenen Vorteile von Aspekten und Beispielen werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende im Wesentlichen gleiche Teile.
1 zeigt ein Beispiel eines Rauschformungsfilters 100, bei dem die additive Größe angewendet wird.
2 zeigt ein beispielhaftes Spektrum 200 eines Signal- und Quantifizierungsrauschens nach einer Bittiefenreduzierung mit Rauschformung.
3 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren 300 zur Rauschformung.
4 zeigt ein Beispiel eines Rauschformungsfilter-Teilblocks 400, der bei einem halben Takt implementiert wird.
5 zeigt ein beispielhaftes Rauschformungsfilter 500, der zwei Rauschformungsfilter-Teilblöcke, die in 4 gezeigt sind, aufweist und bei einem halben Takt implementiert wird.
6 zeigt ein Beispiel eines Rauschformungsfilter-Teilblocks 600 bei einer Pipeline-Baseline-Implementierung.
7 zeigt ein Beispiel eines Rauschformungsfilter-Teilblocks 700 bei einer Pipeline-modifizierten Implementierung.
8 zeigt einen beispielhaften Rauschformer 800, der einen Rauschformungsfilterblock 803, welcher in 5 gezeigt ist, aufweist.
9 zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild eines Senderteils 900 einer Mobilvorrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Aspekte und Beispiele werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen generell verwendet werden, um durchgehend gleiche Elemente zu bezeichnen. In der folgenden Beschreibung sind zum Zweck der Veranschaulichung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis eines oder mehrerer Aspekte oder Beispiele zu ermöglichen. Es kann für einen Fachmann auf dem Sachgebiet jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Beispiele mit einem geringeren Grad an spezifischen Details durchgeführt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Elemente schematisch gezeigt, um das Beschreiben eines oder mehrerer Aspekte oder Beispiele zu vereinfachen. Es sei darauf hingewiesen, dass andere Beispiele verwendet werden können und strukturelle oder logische Veränderungen durchgeführt werden können, ohne dass dadurch vom Schutzumfang der Offenlegung abgewichen wird.
Des Weiteren kann zwar ein spezielles Merkmal oder ein spezieller Aspekt eines Beispiels mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offengelegt werden, ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt kann jedoch auch mit einem oder mehreren Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine vorgegebene oder besondere Anwendung gewünscht und vorteilhaft sein kann. Ferner gelten in dem Maß, in dem die Ausdrücke ”aufweisen”, ”besitzen”, ”mit” oder andere Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Patentansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke als einschließend auf eine Weise, die dem Ausdruck ”umfassen” im Wesentlichen gleich ist. Die Ausdrücke ”gekoppelt” und ”verbunden” zusammen mit ihren Ableitungen können verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Ausdrücke verwendet werden können, um anzuzeigen, dass zwei Elemente miteinander zusammenwirken oder interagieren, und zwar unabhängig davon, ob sie in direktem physischen oder elektrischen Kontakt miteinander stehen oder sie nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Ferner bedeutet der Ausdruck ”beispielhaft” lediglich ein Beispiel und nicht beste oder optimal. Die folgende detaillierte Beschreibung darf daher nicht in einem einschränkenden Sinn angesehen werden, und der Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung wird von den beiliegenden Patentansprüchen definiert.
Die hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können als Teil von und für Funkübertragungssysteme verwendet werden, z. B für Systeme, die im OFDM-Modus arbeiten. Die offengelegten Vorrichtungen können in Basisbandsegmenten von Vorrichtungen ausgeführt sein, die für die Übertragung oder den Empfang von Funksignalen verwendet werden, insbesondere Basisstationen, Relaisstationen, Mobiltelefone, Handvorrichtungen oder andere Arten von Mobilfunkempfängern. Die beschriebenen Vorrichtungen können verwendet werden, um Verfahren, wie hier offengelegt, durchzuführen, obwohl diese Verfahren auch auf andere Weise durchgeführt werden können.
Die folgende Beschreibung kann in Zusammenhang mit jeder Art von Mehrfachträger-Funkübertragungssystemen gelesen werden, insbesondere Mobilkommunikationssystemen, bei denen eine Mehrfachträgermodulation, wie zum Beispiel der Universal Mobile Telecommunications Systems-(UMTS-) oder der Long Term Evolution-(LTE-)Standard, angewendet wird. Die folgende Beschreibung kann ferner in Zusammenhang mit Mehrfachträger-Funkübertragungssystemen im Bereich des digitalen Videorundfunks(DVB-T/H) gelesen werden, die auf terrestrischen Sendern und einem Kommunikationssystem basieren, welche für Mobil- oder Handempfänger ausgelegt sind. Es können jedoch auch andere Kommunikationssysteme, zum Beispiel Satellitensysteme oder Digital Subscriber Line-(DSL-)Systeme, von den hier dargelegten Konzepten und Prinzipien profitieren. Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können mit jeder Art von WiFi-Sender oder -Empfänger verwendet werden, d. h. in elektronischen Geräten, die Daten drahtlos (unter Verwendung von Funkwellen) über ein Computernetzwerk austauschen, das Hochgeschwindigkeits-Internetverbindungen aufweisen kann.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können mit jeder Art von Antennenkonfigurationen verwendet werden, die innerhalb des Mehrfachträger-Übertragungssystems verwendet werden, wie hier beschrieben ist. Insbesondere sind die hier vorgestellten Konzepte auf Funksysteme anwendbar, bei denen eine willkürliche Anzahl von Sende- und/oder Empfangsantennen verwendet wird, das heißt Single Input Single Output-(SISO-)Systeme, Single Input Multiple Output-(SIMO-)Systeme, Multiple Input Single Output-(MISO-)Systeme und Multiple Input Multiple Output-(MIMO-)Systeme.
Im Folgenden werden Quantifizierungsstufen, Quantifizierungsfehler und Bittiefenreduzierung beschrieben. Eine Quantifizierung ist der Prozess zum Abbilden eines großen Satzes von Eingangswerten auf einen kleineren Satz, wie z. B. Rundungswerte, mit einem gewissen Maß an Genauigkeit, z. B. durch Reduzieren einer Bittiefe der Eingangswerte. Eine Vorrichtung oder eine Stufe, die eine Quantifizierung durchführt, wird Quantifizierer genannt. Der Rundungsfehler, der durch die Quantifizierung eingeführt wird, wird als ein Quantifizierungsfehler bezeichnet. Bei einer Analog-Digital-Umwandlung wird die Differenz zwischen dem tatsächlichen analogen Wert und dem quantifizierten digitalen Wert Quantifizierungsfehler oder Quantifizierungsverzerrung genannt. Dieser Fehler ist entweder auf ein Aufrunden oder Abrunden zurückzuführen. Das Fehlersignal wird manchmal als ein zusätzliches Zufallssignal angesehen, das aufgrund seines stochastischen Verhaltens Quantifizierungsrauschen genannt wird. Eine Quantifizierung ist bis zu einem gewissen Grad bei nahezu der gesamten Signalverarbeitung vorhanden, da der Prozess des Darstellens eines Signals in digitaler Form normalerweise ein Runden beinhaltet.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können bei jeder Art von Digital-Analog-Umwandlern (digital-to-analog converter – DAC) verwendet werden, d. h. Vorrichtungen, die einen digitalen (z. B. binären) Code in ein analoges Signal umwandeln, wie z. B. einen Strom, eine Spannung oder eine elektrische Ladung. Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können bei jeder Art von Analog-Digital-Umwandler (analog-to-digital converter – ADC) verwendet werden, d. h. Vorrichtungen, die eine umgekehrte Operation durchführen.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können mit jeder Art von Delta-Sigma-(ΔΣ-; oder Sigma-Delta-, ΣΔ-)Modulation verwendet werden, d. h. Verfahren zum Kodieren von analogen Signalen in digitale Signale oder digitale Signale mit einer höheren Auflösung in digitale Signale mit einer niedrigeren Auflösung. Bei der Delta-Sigma-Modulation erfolgt die Umwandlung durch Anwendung der Fehlerrückkopplung, wobei die Differenz zwischen den zwei Signalen gemessen und verwendet wird, um die Umwandlung zu verbessern. Das Signal mit einer niedrigen Auflösung verändert sich typischerweise schneller als das Signal mit einer hohen Auflösung, und es kann gefiltert werden, damit das Signal mit einer hohen Auflösung mit einem geringen oder gar keinem Verlust an Wiedergabetreue wiedergewonnen wird. Sowohl bei ADCs als auch bei DACs kann die Delta-Sigma-Modulation angewendet werden. Bei einer Delta-Sigma-ADC wird zuerst ein analoges Signal unter Anwendung einer Delta-Sigma-Modulation kodiert, und dann wird ein digitales Filter verwendet, um ein digitales Ausgangssignal mit einer höheren Auflösung zu bilden. Andererseits wird bei einer Delta-Sigma-Modulation ein digitales Eingangssignal mit einer hohen Auflösung in ein Signal mit einer niedrigeren Auflösung kodiert, das auf Spannungen abgebildet wird und dann mit einem analogen Filter geglättet wird. In beiden Fällen werden durch die kurzzeitige Verwendung eines Signals mit einer niedrigeren Auflösung die Schaltungsauslegung vereinfacht und die Effizienz verbessert. In beiden Fallen können die nachstehend beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zum Reduzieren des Berechnungsaufwands verwendet werden.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können bei jeder Art von Lookahead-Sigma-Delta-Modulator (SDM) verwendet werden, bei dem das Formen des Rauschens durch eine Fehlerminimierungs-Rückkopplungsschleife implementiert wird, bei der das Eingangssignal mit dem quantifizierten Ausgangssignal verglichen wird und die Differenz zwischen diesen zwei Signalen mit dem Schleifenfilter frequenzgewichtet wird. Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können ferner mit jeder Art von Lookahead-Analog-Digital-Umwandlern (ADC) verwendet werden. Bei einem solchen Lookahead-ADC kann das Formen des Rauschens auf im Wesentlichen gleiche Weise wie beim SDM implementiert werden, da jedoch bei einer ADC das Eingangssignal in analoger Form vorliegt, kann die Rückkopplungsschleife durch Verwendung einer Verzögerungsleitung und n-malige Neuabtastung des Eingangssignals implementiert werden.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können von Chipherstellern für die Signal-/Audio-/Videoverarbeitung verwendet werden, um den Hardwareaufwand des Rauschformungsteils zu reduzieren. Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können in Hardware- und Softwarearchitekturen verwendet werden, die ein Pipelining zum Verbessern des Verarbeitungsablaufs ermöglichen. Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können für eine spezifische Familie von Rauschformungsfiltern verwendet werden, bei der ein Runden oder eine Bittiefenreduzierung in der Rückkopplung angewendet wird. Bezüglich dieser Familie werden nachstehend vier beispielhafte Implementierungen mit Bezug auf 4 bis 7 beschrieben. Die erste beispielhafte Implementierung, die nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben wird, ist eine Halb-Abtastfrequenz-Implementierung. Die zweite beispielhafte Implementierung, die nachstehend mit Bezug auf 5 beschrieben wird, ist eine Halb-Abtastfrequenz-Implementierung, die nur die Belastungen der Verdopplung der Hardware (HW) zeigt. Die dritten und vierten Implementierungen, die nachstehend mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben werden, sind Implementierungen mittels Pipeline. Die dritte Implementierung in 6 zeigt eine Basislinien-Implementierung mittels Pipeline, d. h. eine direkte Implementierung der nachstehend beschriebenen Filterungsgleichung (11). Die vierte Implementierung in 7 zeigt eine modifizierte Implementierung mittels Pipeline, wobei Verzögerungsblöcke so bewegt werden, dass die Anzahl von Berechnungen auf dem kritischen Weg verringert wird.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können für jedes Rauschformungsschema verwendet werden. Die Rauschformung funktioniert durch Setzen des Quantifizierungsfehlers in eine Rückkopplungsschleife. Jede Rückkopplungsschleife funktioniert als ein Filter, so dass durch Schaffen einer Rückkopplungsschleife für den Fehler selbst der Fehler wie gewünscht gefiltert werden kann. Das einfachste Beispiel wäre y[n] = u[n] + e[n – 1] = u[n] + Runden(y[n – 1]) – u[n – 1], (1) wobei y der zu quantifizierende Ausgangsabtastwert ist, u der Eingangsabtastwert ist, n die Abtastzahl ist und e der Quantifizierungsfehler bei Abtastwert n ist (Fehler bei der Quantifizierung von y[n]). Diese Formel kann auch so gelesen werden: Der Ausgangsabtastwert ist gleich dem Eingangsabtastwert plus dem Quantifizierungsfehler beim vorhergehenden Abtastwert.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können für Rauschformungsfilter mit der spezifischen Ausgestaltung, die hier als die generelle Rauschformungsausgestaltung dargestellt wird, verwendet werden:
insbesondere die generelle Rauschformungsausgestaltung mit der Beschränkung, dass ein realer Teil Ai und ein gedachter Tel Ai ganze Zahlen sind. Runden () bezeichnet hier die mathematische Rundungsfunktion. Bei solchen Filtern ermöglichen die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen eine Pipeline-Implementierung und/oder Implementierung bei halber Abtastfrequenz nur zu Lasten einer Verdopplung der Hardware. Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können für generelle Rückkopplungsrauschfilter verwendet werden, die die Verwendung einer Pipeline ermöglichen.
Die hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können auf der ”additiven Größe” basieren, die im Folgenden beschrieben wird (aus Gründen der Einfachheit wird ein Fall betrachtet, bei dem Ai = 1 ist). Bei zwei realen Zahlen a1 und a2, wie z. B.: a2 > abs(a1), wobei abs einen absoluten Wert bezeichnet, kann die additive Größe geschrieben werden als: Runden(a1 + Runden(a2)) = Runden(a1) + Runden(a2) + Delta(a1), (3) wobei Delta(a1) = 1, wenn a1 < 0 und a1 einen Bruchteil gleich 0,5 besitzt (z. B. a1 = –0,5, a1 = –1,5, a1 = –2,5 und so weiter); andernfalls Delta (a1) = 0;
Die additive Größe kann anhand der folgenden Beispiele erläutert werden.
Erstes Beispiel:
Runden(–0,3 + Runden(5,2)) = 5; Runden(–0,3) + Runden(5,2) + Delta(–0,3) = 0 + 5 + 0 = 5 (Delta(a1) = 0).
Zweites Beispiel: Runden(0,5 + Runden(5,2)) = 6; Runden (0,5) + Runden(5,2) + Delta (0,5) = 1 + 5 + 0 = 6 (Delta(a1) = 0).
Drittes Beispiel: Runden(–0,5 + Runden(5,2)) = 5; Runden(–0,5) + Runden(5,2) + Delta(–0,5) = –1 + 5 + 1 = 5 (Delta(a1) = 1).

Bei diesen Beispielen bezeichnet Runden () die mathematische Rundungsfunktion. Das Runden eines numerischen Werts bedeutet das Ersetzen desselben durch einen anderen Wert, der ungefähr gleich ist, jedoch eine kürzere, einfachere oder explizitere Darstellung besitzt. Das Runden kann ein Runden auf die nächste ganze Zahl sein, zum Beispiel: Runden(4,3) = 4; Runden (4,5) = 5; Runden (4,8) = 5; Runden (–4,3) = –4; Runden (–4,5) = –5; Runden(–4,8) = –5). Bei anderen Beispielen kann Runden () andere Rundungsdefinitionen bezeichnen, wie zum Beispiel in der nachstehenden Tabelle 1 definiert ist. Die ”additive Größe” nach Gleichung (3) gilt jedoch für das Runden auf die nächste ganze Zahl und gilt nicht für andere Rundungsdefinitionen aus Tabelle 1. Für solche anderen Rundungsdefinitionen können andere ”additive Größen”, die sich von denen der Gleichung (3) unterscheiden, abgeleitet werden.

Y	Abrunden (in Richtung –∞)	Aufrunden (in Richtung +∞)	Runden in Richtung null	Runden weg von null	Runden auf nächste
+23,67	+23	+24	+23	+24	+24
+23,50	+23	+24	+23	+24	+24
+23,35	+23	+24	+23	+24	+23
+23,00	+23	+23	+23	+23	+23
0	0	0	0	0	0
–23,00	–23	–23	–23	–23	–23
–23,35	–24	–23	–23	–24	–23
–23,50	–24	–23	–23	–24	–24
–23,67	–24	–23	–23	–24	–24

Tabelle 1: Beispielhafte Definitionen der Rundungsfunktion

In Analogie dazu besteht die gleiche Größe für eine Bittiefenreduzierung, wobei diese Operation definiert werden kann als Q(x) = Runden(x/2^k), wobei x eine ganze Zahl ist und k eine positive ganze Zahl ist. In der folgenden Beschreibung wird k als 3 angenommen und 2^k wird als 8 angenommen, d. h. Q(x) = Runden(x/8). Es kann jedoch jeder andere Wert für k gewählt werden, z. B. 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 oder höher. In diesem Fall, bei dem k = 3 ist, sind a1 und a2 ganze Zahlen, so dass: a2 > abs(a1), wobei abs() den absoluten Wert bezeichnet und die additive Größe geschrieben werden kann als: Q(a1 + Q(a2)) = Q(a1) + Q(a2) + Delta(a1), (4) wobei: Delta(a1) = 1, wenn a1 < 0 und a1 mod 8 = 4 (8x0, 5 = 4), z. B. 1 = –4, –12, –20 und so weiter; andernfalls ist Delta(a1) = 0.
In 1 ist ein Beispiel eines Rauschformungsfilters 100 gezeigt, bei dem die additive Größe angewendet wird, wie oben beschrieben ist. Das Rauschformungsfilter 100 empfängt ein Eingangssignal u(n) 102, das eine Bittiefe von 15 Bits besitzt, und erzeugt ein Ausgangssignal y(n) 110, das eine Bittiefe von 12 Bits besitzt, d. h. um k = 3 Bits relativ zu dem Eingangssignal 102 reduziert ist. Wie oben beschrieben ist, kann jeder andere Wert für k realisiert werden. Der Wert k = 3 wird hier aus Gründen der Vereinfachung als ein beispielhafter Wert verwendet. Ein Fehler e(n – 1) 108, der eine Bittiefe von 3 Bits besitzt, wird zu einem Addierer 101 zurückgeführt, der das Eingangssignal u(n) zu dem Fehler e(n – 1) addiert, wodurch ein interner Wert v(n) 104 erhalten wird, der durch eine Verzögerungseinheit ”D” 103 geleitet wird, damit der verzögerte interne Wert v(n – 1) 106 erhalten wird. Das Ausgangssignal y(n) wird dadurch erhalten, dass der verzögerte interne Wert v(n – 1) durch einen Quantifizierer ”Q” 105 geleitet wird, der eine Quantifizierungsoperation relativ zu dem verzögerten internen Wert v(n – 1) durchführt. Die Quantifizierungsoperation kann eine Bittiefenreduzierung oder eine Rundungsoperation sein, wie oben beschrieben ist, z. B. eine Bittiefenreduzierung um 3 Bits entsprechend Q(x) = Runden(x/8). Der Fehler e(n – 1) 108 wird erhalten durch eine Linksverschiebung des Ausgangssignals y(n), wodurch ein verschobenes Ausgangssignal mit einer Bittiefe von 15 Bits erhalten wird, und Subtrahieren des verzögerten internen Werts v(n – 1) von diesem verschobenen Ausgangssignal. Die Verschiebeoperation kann durch Verwenden einer Verschiebeeinheit 107 durchgeführt werden, und die Subtraktion kann durch Verwenden einer Addiereinheit 109 mit einem inversen Eingang für den verzögerten internen Wert v(n – 1) erhalten werden.
Mit diesem System kann die Bittiefe des Eingangssignals 102 von 15 Bits auf 12 Bits reduziert werden, wobei das Quantifizierungsrauschen an den Rändern nahe der halben Abtastfrequenz Fs/2 unverändert bleibt, mit einem Kompromiss der Erhöhung des Quantifizierungsrauschens nahe einer DC-Frequenz um ungefähr 6 dB im Vergleich zu dem Rauschpegel eines 12-Bit-Signals entsprechend der Darstellung in 2, in der die Kurve 206 die Rauschformungseffekte versus Kurve 208 mit Darstellung des Spektrums des Signals (15 Bits) und des Quantifizierungsrauschens und Kurve 204 mit Darstellung des Spektrums des Signals (12 Bits) und des Quantifizierungsrauschens nach einer direkten Bittiefenreduzierung von 15 auf 12 Bits zeigt.
Das in 1 gezeigte Rauschformungsfilter 100 kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden: v(n) = Q[v(n – 1)] – v(n – 1) + u(n), (5) v(n) = –v(n – 1) + Q[v(n – 1)] + u(n), (6) y(n) = Q[v(n – 1)], (7) wobei v(n) eine Funktion von v(n – 1) bezeichnet oder alternativ (unter Anwendung von Gleichung 7) y(n) von y(n – 1) abhängig ist. Um eine Pipeline oder Implementierung bei halbem Takt zu ermöglichen, sollte y(n) von y(n – 2) abhängig sein, (oder y(n + 1) sollte von y(n – 1) abhängig sein).
Durch Anwenden der oben definierten ”additiven Größe” bei dem Rauschformungsfilter 100 kann die Implementierung dieses Filters 100 wesentlich vereinfacht werden, wodurch eine Implementierung in einer Pipeline und/oder einer Halbtaktarchitektur ermöglicht wird. Insbesondere können die folgenden Operationen bei dem Filter 100 angewendet werden:
Ersetzen von n durch n + 1 in Gleichung (6) führt zu: v(n + 1) = –v(n) + Q[v(n)] + u(n + 1). (8)
Durch Einsetzen von Gleichung (5) in Gleichung (8) wird die folgende Gleichung (9) erhalten: v(n + 1) = v(n – 1) – Q[v(n – 1)] – u(n) + Q[–v(n – 1) + Q[v(n – 1)] + u(n) + u(n + 1). (9)
Verwenden der oben definierten ”additiven Größe” mit Bezug auf Gleichung (4) entsprechend Q{a1 + Q[a2]} = Q[a1] + Q[a2] + Delta(a1) führt zu: v(n + 1) = v(n – 1) – Q[v(n – 1)] – u(n) + Q[v(n – 1)] + Q[u(n) – v(n – 1)] + u(n + 1) + Delta(u(n) – v(n – 1)) (10) und v(n + 1) = v(n – 1) – u(n) + Q[u(n) – v(n – 1)] + u(n + 1) + Delta(u(n) – v(n – 1)) (11)
Gleichung (12) ist wie oben mit Bezug auf Gleichung (7) definiert: y(n) = Q[v(n – 1)]. (12)
Aus den Gleichungen (10), (11) und (12) ist ersichtlich, dass v(n + 1) von v(n – 1) abhängig ist oder y(n + 1) von y(n – 1) abhängig ist. Das bedeutet, dass die Implementierung des Rauschformungsfilters 100, wie in 1 gezeigt ist, durch Anwenden der additiven Größe wie in Gleichung (4) definiert in einer Pipeline-Form durchgeführt werden kann.
2 zeigt ein beispielhaftes Spektrum eines Signal- und Quantifizierungsrauschens nach einer Bittiefenreduzierung mit einem Rauschformungsfilter, das in 1 gezeigt ist.
Der Abschnitt 202 der drei Kurven 204, 206, 208 stellt den Signalpegel in einem Bereich um die DC-Frequenz herum dar. Die erste Kurve 208 zeigt das Spektrum des Signal-(15 Bits) und Quantifizierungsrauschens ohne eine Bittiefenreduzierung. Die zweite Kurve 204 zeigt das Spektrum eines Signal-(12 Bits) und Quantifizierungsrauschens nach einer direkten Bittiefenreduzierung von 15 auf 12 Bits. Die dritte Kurve 206 zeigt das Spektrum eines Signal-(12 Bits) und Quantifizierungsrauschens nach einer Bittiefenreduzierung von 15 auf 12 Bits mit einer Rauschformung unter Verwendung eines Rauschformungsfilters 100, das oben mit Bezug auf 1 beschrieben ist.
Durch Verwenden eines oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Rauschformungsfilters 100 kann das System die Bittiefe des Eingangssignals von 15 Bits auf 12 Bits reduzieren, wobei das Quantifizierungsrauschen an den Rändern nahe der halben Abtastfrequenz fs/2 unverändert bleibt, mit einem Kompromiss der Erhöhung des Quantifizierungsrauschens nahe einer DC-Frequenz um ungefähr 6 dB im Vergleich zu dem Rauschpegel eines 12-Bit-Signals. Das heißt, dass jedes Bit der Signalbittiefenreduzierung den Rauschpegel an den Spektrumrändern (–fs(2) und fs/2) um ungefähr 6 dB reduzieren kann. 2 zeigt den Fall von k = 3, d. h. 3-Bit-Bittiefenreduzierung entsprechend einer Gesamtreduzierung von ungefähr 18 dB.
3 zeigt ein Beispiel für ein Verfahren 300 zur Rauschformung. Durch Verwenden der oben durch Gleichung (4) beschriebenen additiven Größe können die Filteroperationen des oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Rauschformungsfilters 100 als ein Verfahren dargestellt werden, das im Folgenden beschrieben wird.
Ein Verfahren 300 zur Rauschformung umfasst: Reduzieren 301 einer Bittiefe eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten. Ein Verfahren 300 zum Rauschformen umfasst ferner: Zuführen 303 eines Quantifizierungsfehlers, der der Bittiefenreduzierung des Eingangssignals entspricht, in eine Rückkopplungsschleife zu dem Eingangssignal, wobei die Rückkopplungsschleife eine erste Quantifizierungsstufe, eine zweite Quantifizierungsstufe und eine Korrekturstufe umfasst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Quantifizierungsstufe bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten und die Korrekturstufe bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet. Ein Verfahren 300 zur Rauschformung umfasst ferner: Erzeugen 305 eines rauschgeformten Ausgangssignals mit einer niedrigeren Taktrate als das Eingangssignal auf der Basis der Rückkopplungsschleife.
Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 entspricht eine Bittiefenreduzierung der ersten Quantifizierungsstufe einer Bittiefenreduzierung der zweiten Quantifizierungsstufe. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 umfasst das Verfahren ferner: Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangssignals zu der ersten Quantifizierungsstufe auf eine Bittiefe des Quantifizierungsfehlers beim Leiten des Eingangssignals durch die erste Quantifizierungsstufe. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 entspricht ein Eingang in die erste Quantifizierungsstufe einem Eingang in die Korrekturstufe. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 unterscheidet sich ein Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe von einem Eingang in die Korrekturstufe. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 umfasst das Verfahren 300 ferner: Verwenden einer additiven Größe für die Kombination aus den ersten und zweiten Quantifizierungsstufen und der Korrekturstufe. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 entspricht die additive Größe Folgendem: Q(a1 + Q(a2)) = Q(a1) + Q(a2) + Delta(a1), wobei Q(a1) die erste Quantifizierungsstufe bezeichnet, Q(a2) die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet, Delta(a1) die Korrekturstufe bezeichnet, a1 einen Eingang sowohl in die erste Quantifizierungsstufe als auch die Korrekturstufe bezeichnet und a2 einen Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet.
Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 gibt die Korrekturstufe eine Eins aus, wenn ein Eingang in die Korrekturstufe kleiner ist als null und ein Bruchteil dieses Eingangs zwei bis zur halben der Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht, und gibt andernfalls eine Null aus. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 umfasst das Verfahren 300 ferner: Bestimmen des Bruchteils des Eingangs der Korrekturstufe durch Anwenden einer Modulooperation beim Eingang in die Korrekturstufe, und zwar einer Modulooperation relativ zur Zwei der Bittiefe des Quantifizierungsfehlers. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 umfasst das Verfahren 300 ferner: Implementieren der Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe auf der Basis einer Lookup-Tabelle. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 entspricht eine Größe der Lookup-Tabelle der Zwei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 ist eine Bittiefe eines Ausgangs aus der Lookup-Tabelle um eins größer als eine Bittiefe eines Eingangs in die Lookup-Tabelle. Bei einer Implementierung des Verfahrens 300 umfasst die Rückkopplungsschleife eine Filterung des Quantifizierungsfehlers mit Filterkoeffizienten, deren reale und gedachte Teile ganze Zahlen sind.
4 zeigt ein Beispiel eines Rauschformungsfilter-Teilblocks 400, der bei einem halben Takt implementiert wird, wobei ein Takt mit einer halben Abtastfrequenz (Takt = 1/2 Fs) verwendet werden kann.
Der Filter-Teilblock 400 empfängt einen ersten Abtastwert u(2n) 402 und einen zweiten Abtastwert u(2n + 1) 404 eines Eingangssignals. Beide Abtastwerte 402, 404 des Eingangssignals besitzen eine Bittiefe von 16 Bits und werden als vorzeichenlose Werte empfangen. Der Filter-Teilblock 400 liefert einen Abtastwert y(2n) 418 eines Ausgangssignals, das eine Bittiefe von 13 Bits besitzt, d. h. reduziert um k = 3 Bits relativ zu dem Eingangssignal. Wie oben beschrieben ist, kann jeder andere Wert für k realisiert werden. Der Wert k = 3 wird hier aus Gründen der Vereinfachung als ein beispielhafter Wert verwendet. Ein vorzeichenbehaftetes Signal e 414, das eine Bittiefe von 4 Bits besitzt, wird zu einem Addierer 401 zurückgeführt, der den zweiten Abtastwert u(2n + 1) des Eingangssignals zu dem Fehlersignal e 414 addiert, damit ein interner Wert v(2n + 1) 406 erhalten wird, der durch eine Verzögerungseinheit ”D” 403 geleitet wird, damit der verzögerte interne Wert v(2n – 1) 408 erhalten wird. Das Ausgangssignal y(2n) 418 wird dadurch erhalten, dass der verzögerte interne Wert v(2n – 1) durch einen Quantifizierer ”Q” 411 (auch als Rundungseinheit bezeichnet) geleitet wird, der eine Quantifizierungsoperation mit Bezug auf den verzögerten internen Wert v(2n – 1) durchführt. Die Quantifizierungsoperation kann eine Bittiefenreduzierung oder eine Rundungsoperation sein, wie oben beschrieben ist, z. B. eine Bittiefenreduzierung um 3 Bits entsprechend Q(x) = Runden (x/8)
Der Fehler e 414 wird dadurch erhalten, dass die 3 Bits 412 mit dem niedrigsten Stellenwert eines zweiten internen Werts 410 durch eine Lookup-Tabelle geleitet werden, z. B. eine Lookup-Tabelle entsprechend Tabelle 2, wie nachstehend beschrieben wird. Der zweite interne Wert 410, der ein vorzeichenbehafteter Wert mit einer Bittiefe von 17 Bits sein kann, kann durch Subtrahieren des verzögerten internen Werts v(2n – 1) von dem ersten Abtastwert u(2n) 402 des Eingangssignals erhalten werden. Eine Addiereinheit 405 mit einem inversen Eingang für den verzögerten internen Wert v(2n – 1) kann zum Implementieren der Subtraktion verwendet werden. Ein Bitschieber 407 kann zum Nehmen der 3 Bits mit dem niedrigsten Stellenwert des zweiten internen Werts 410 verwendet werden. Diese 3 Bits mit dem niedrigsten Stellenwert können einen vorzeichenbehafteten 3-Bit-Wert 410 darstellen.
Der Rauschformungsfilter-Teilblock 400 kann ferner die Bittiefe des Eingangssignals 404, 404 von 16 Bits vorzeichenlos auf 13 Bits vorzeichenlos reduzieren, wobei das Quantifizierungsrauschen an den Rändern nahe der halben Abtastfrequenz Fs/2 unverändert bleibt, mit einem Kompromiss der Erhöhung des Quantifizierungsrauschens nahe einer DC-Frequenz um ungefähr 6 dB im Vergleich zu dem Rauschpegel eines vorzeichenlosen 13-Bit-Signals.
Der Filter-Teilblock 400 kann durch Ersetzen von n in Gleichung (11), die oben mit Bezug auf 1 beschrieben ist, durch 2k – 1 mit k = 1, 2, ... abgeleitet werden, wobei erhalten wird v(2k) = v(2k – 2) – u(2k – 1) + Q[u(2k – 1) – v(2k – 2)] + u(2k) + Delta(u(2k – 1) – v(2k – 2)) (13) und durch Ersetzen von n durch 2k, mit k = 1, 2, wodurch erhalten wird v(2k + 1) = v(2k – 1) – u(2k) + Q[u(2k) – v(2k – 1)] + u(2k + 1) + Delta(u(2k) – v(2k – 1)) (14)
Der Term Q[u(2k – 1) –v(2k – 2)] – u(2k – 1) + v(2k – 2) + Delta(u(2k – 1) – v(2k – 2)) der Gleichung (13), der Q[a] – a + Delta(a) entspricht, kann mittels einer einfachen Lookup-Tabelle implementiert werden, z. B. einer Lookup-Tabelle, die in Tabelle 2 gezeigt ist. Es kann gezeigt werden, dass der Ausdruck Q[a] – a + Delta(a) == Runden(a/8)·8 – a + Delta(a) entsprechend der folgenden Beziehung vereinfacht werden kann: Delta(a) = 8, wenn a < 0 und (3 lsb = 100); andernfalls Delta (a) = 0 (15)

Die Vereinfachung der Gleichung (15) zeigt, dass es ausreicht, auf die drei Bits mit dem niedrigsten Stellenwert von a, d. h. 3 lsb, zu schauen.

Eing.: a(lsb)	Ausgang dezimal: Runden(a/8)·8 – a	Ausgang: Ergebnis
000	0	0000
001	–1	1111
010	–2	1110
011	–3	1101
100	4(a >= 0) oder –4 (a < 0) + 8(a < 0)	0100
101	3	0011
110	2	0010
111	1	0001

Tabelle 2: Lookup-Tabelle implementiert in dem Rauschformungsfilter-Teilblock 400

Der Rauschformungsfilter-Teilblock 400 kann ferner mittels zwei Filtern implementiert sein, die bei einem halben Takt laufen, wie nachstehend mit Bezug auf 5 beschrieben wird.
Der Rauschformungsfilter-Teilblock 400 kann das Verfahren 300 zur Rauschformung implementieren, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben ist. Das heißt, dass der Rauschformungsfilter-Teilblock 400 einen Quantifizierer, der dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangssignals zu reduzieren, damit ein quantifiziertes Eingangssignal erhalten wird, und eine Rückkopplungsschleife aufweisen kann, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler des Quantifizierers mit dem Eingangssignal zu kombinieren, damit ein rauschgeformtes Ausgangssignal erhalten wird. Die Rückkopplungsschleife kann eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe aufweisen, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Bei einer Implementierung des Rauschformungsfilter-Teilblocks 400 kann die Rückkopplungsschleife dazu ausgelegt sein, das rauschgeformte Ausgangssignal bei einer niedrigeren Taktrate als der des Eingangssignals zu liefern. Bei einer Implementierung kann der Rauschformungsfilter-Teilblock 400 eine Lookup-Tabelle aufweisen, die dazu ausgelegt ist, die Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe zu implementieren, z. B. eine Lookup-Tabelle entsprechend der oben beschriebenen Tabelle 2. Bei einer Implementierung ist der Rauschformungsfilter-Teilblock 400 dazu ausgelegt, einen ersten und einen zweiten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren, um einen Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern. Bei einer Implementierung des Rauschformungsfilter-Teilblocks 400 ist eine Bittiefe der Kombination aus den ersten und zweiten Taktabtastwerten des Eingangssignals um ein Bit größer als eine Bittiefe des ersten oder des zweiten Taktabtastwerts des Eingangssignals.
In 5 ist ein beispielhaftes Rauschformungsfilter 500 gezeigt, das zwei Rauschformungsfilter-Teilblöcke 507, 509 aufweist, wie in 4 gezeigt ist.
Das Rauschformungsfilter 500 empfängt einen ersten Abtastwert #1 502 und einen zweiten Abtastwert #2 504 eines Eingangssignals und liefert bei jedem Takt zwei Abtastwerte Y0 506 und Y1 508 eines Ausgangssignals. Das Eingangssignal (x0, x1 und x2) kann im Bereich von –2^14-1 bis 2^14-1 liegen. Die zwei Abtastwerte #1 502 und #2 504 des Eingangssignals werden in einem Schieberegister 501 gespeichert, das eine Kapazität von drei Zellen X0, X1, X2 besitzt, wobei der Abtastwert #1 in einer ersten Zelle X0 gespeichert wird und der Abtastwert #2 in einer zweiten Zelle X1 des Schieberegisters 501 gespeichert wird. Bei jedem zweiten Takt wird das Schieberegister 501 so um zwei Werte verschoben, dass die Zelle X0 zu Zelle X2 verschoben wird und Zellen X0 und X1 mit neuen Eingangswerten geladen werden.
In einer Addierstufe 503 wird ein konstanter Wert von 2 hoch 15 zu den Ausgängen des Schieberegisters 501 addiert, d. h. zu den Inhalten der Zellen X0, X1 und X2 entsprechend einer Bereichsumwandlung von einer vorzeichenbehafteten Darstellung zu einer vorzeichenlosen Darstellung des Eingangssignals. Der konstante Faktor von 2¹⁵ wird addiert, um die ”additive Größe” zu halten. Die daraus resultierenden Werte werden in einem Register 505 mit einer Kapazität von drei Zellen X0, X1, X2 gespeichert. Bei einer Implementierung sind das Register 505 und das Schieberegister 501 als eine einteilige Einheit realisiert. Die zweiten X1- und dritten X2-Zellen des Registers 505 werden als erster und zweiter Abtastwert des Eingangssignals in einem ersten IIR-Filter 507 empfangen, das dem oben mit Bezug auf 4 beschriebenen Rauschformungs-Teilblock 400 entsprechen kann. Die zweiten X1- und ersten X0-Zellen des Registers 505 werden als erster und zweiter Abtastwert des Eingangssignals in einem zweiten IIR-Filter 509 empfangen, das dem oben mit Bezug auf 4 beschriebenen Rauschformungs-Teilblock 400 entsprechen kann.
In einer zweiten Addierstufe 511 kann ein konstanter Wert von 2 hoch 12 zu den Ausgängen der IIR-Filter 507, 509 addiert werden entsprechend einer Bereichsumwandlung von einer vorzeichenlosen Darstellung zu einer vorzeichenbehafteten Darstellung des Ausgangssignals. Die daraus resultierenden Werte können in einer Sättigungsstufe 513 beschnitten werden, wodurch die zwei Ausgangsabtastwerte Y0 und Y1 in einer vorzeichenbehafteten Darstellung erhalten werden.
Das Rauschformungsfilter 500 stellt somit eine Rauschformungsfilter-Implementierung mittels 2 IIR-Filtern 507, 509 dar, die bei einer halben Abtastrate laufen.
Das Rauschformungsfilter 500 kann das Verfahren 300 zur Rauschformung implementieren, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben ist. Das heißt, dass das Rauschformungsfilter 500 ein erstes und ein zweites Rauschformungsfilter aufweisen kann, von denen jedes einen Quantifizierer, der dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangssignals zu reduzieren, damit ein quantifiziertes Eingangssignal erhalten wird, und eine Rückkopplungsschleife aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler des Quantifizierers mit dem Eingangssignal zu kombinieren, damit ein rauschgeformtes Ausgangssignal erhalten wird. Die Rückkopplungsschleife kann eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe aufweisen, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Bei einer Implementierung des Rauschformungsfilters 500 können die Rückkopplungsschleifen der ersten und zweiten Rauschformungsfilter dazu ausgelegt sein, das rauschgeformte Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate zu liefern als das Eingangssignal. Bei einer Implementierung kann das Rauschformungsfilter 500 dazu ausgelegt sein, bei jedem zweiten Takt zwei Taktabtastwerte des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern. Bei einer Implementierung kann das Rauschformungsfilter 500 dazu ausgelegt sein, bei jedem Takt zwei Taktabtastsignale des Eingangssignals zu empfangen. Bei einer Implementierung des Rauschformungsfilters 500 kann das erste Rauschformungsfilter dazu ausgelegt sein, einen ersten und einen zweiten Abtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen ersten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern. Bei einer Implementierung des Rauschformungsfilters 500 kann das zweite Rauschformungsfilter dazu ausgelegt sein, den zweiten und einen dritten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen zweiten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern. Bei einer Implementierung kann das Rauschformungsfilter 500 ein Schieberegister aufweisen, das dazu ausgelegt ist, die ersten, zweiten und dritten Abtastwerte des Eingangssignals zu speichern. Bei einer Implementierung kann das Rauschformungsfilter 500 einen Bitaddierer aufweisen, der dazu ausgelegt ist, einen Bereich des Eingangssignals in positive Zahlen umzusetzen, bevor es von den ersten und zweiten Rauschformungsfiltern verarbeitet wird. Bei einer Implementierung kann das Rauschformungsfilter 500 einen Bitaddierer aufweisen, der dazu ausgelegt ist, einen Bereich des Eingangssignals in negative Zahlen umzuwandeln, bevor es von den ersten und zweiten Rauschformungsfiltern verarbeitet wird.
In 6 ist ein Beispiel eines Rauschformungsfilter-Teilblocks 600 in einer Pipeline-Baseline-Implementierung gezeigt, d. h. einer direkten Implementierung der oben beschriebenen Filtergleichung (11), bei der n + 1 durch n ersetzt wird.
Der Filter-Teilblock 600 empfängt einen Abtastwert u(n) 602 eines Eingangssignals, wobei der Abtastwert 602 eine Bittiefe von 16 Bits besitzt und als ein vorzeichenloser Wert empfangen wird. Der Filter-Teilblock 600 liefert einen Abtastwert y(n) 618 eines Ausgangssignals, das eine Bittiefe von 13 Bits besitzt, d. h. relativ zu dem Eingangssignal um k = 3 Bits reduziert ist. Wie oben beschrieben ist, kann jeder andere Wert für k realisiert werden. Der Wert k = 3 wird hier aus Gründen der Vereinfachung als ein beispielhafter Wert verwendet. Ein vorzeichenbehaftetes Fehlersignal e 614, das eine Bittiefe von 4 Bits besitzt, wird zu einem Addierer 601 zurückgeführt, der den Abtastwert u(n) des Eingangssignals zu dem Fehlersignal e 614 addiert, damit ein interner Wert v(n) 606 erhalten wird, der durch eine erste Verzögerungseinheit ”D” 603 geleitet wird, damit ein erster verzögerter interner Wert v(n – 1) 608 erhalten wird. Das Ausgangssignal y(n) 618 wird dadurch erhalten, dass der erste verzögerte interne Wert v(n – 1) 608 durch einen Quantifizierer ”Q” 611 (auch als eine Rundungseinheit bezeichnet) geleitet wird, der eine Quantifizierungsoperation relativ zu dem ersten verzögerten internen Wert v(n – 1) 608 durchführt. Die Quantifizierungsoperation kann eine Bittiefenreduzierung oder eine Rundungsoperation sein, wie oben beschrieben ist, z. B. eine Bittiefenreduzierung um 3 Bits entsprechend Q(x) = Runden(x/8).
Der Fehler e 614 wird dadurch erhalten, dass die 3 Bits 612 mit dem niedrigsten Stellenwert eines zweiten internen Werts 610 durch eine Lookup-Tabelle 609 geleitet werden, z. B. eine Lookup-Tabelle entsprechend Tabelle 2, wie nachstehend beschrieben wird. Der zweite interne Wert 610, der ein vorzeichenbehafteter Wert mit einer Bittiefe von 17 Bits sein kann, kann durch Subtrahieren des zweiten verzögerten internen Werts v(n – 2) 620 von dem ersten Abtastwert u(n) 602 des Eingangssignals erhalten werden, das von einer zweiten Verzögerungseinheit ”D” 613 verzögert wird. Der zweite verzögerte interne Wert v(n – 2) 620 wird dadurch erhalten, dass der erste verzögerte interne Wert v(n – 1) 608 durch eine dritte Verzögerungseinheit ”D” 615 geleitet wird. Eine Addiereinheit 605 mit einem inversen Eingang für den zweiten verzögerten internen Wert v(n – 2) 620 kann zum Implementieren der Subtraktion verwendet werden. Ein Bitschieber 607 kann zum Nehmen der 3 Bits mit dem niedrigsten Stellenwert des zweiten internen Werts 610 verwendet werden. Diese 3 Bits mit dem niedrigsten Stellenwert können einen vorzeichenbehafteten 3-Bit-Wert 612 darstellen.
Der Rauschformungsfilter-Teilblock 600 kann die Bittiefe des Eingangssignals 602 von 16 Bits vorzeichenlos auf 13 Bits vorzeichenlos reduzieren, wobei das Quantifizierungsrauschen an den Rändern nahe der halben Abtastfrequenz Fs/2 unverändert bleibt, mit einem Kompromiss der Erhöhung des Quantifizierungsrauschens nahe einer DC-Frequenz um ungefähr 6 dB im Vergleich zu dem Rauschpegel eines vorzeichenlosen 13-Bit-Signals.
Der Rauschformungsfilter-Teilblock 600 kann eines oder beide der IIR-Filter 507, 509 des oben mit Bezug auf 5 beschriebenen Rauschformungsfilters 500 implementieren. Der Rauschformungsfilter-Teilblock 600 kann zumindest einen Teil des Rauschformungsblocks 803 implementierten, der nachstehend mit Bezug auf 8 beschrieben wird.
7 zeigt ein Beispiel eines Rauschformungsfilter-Teilblocks 700 in einer Pipeline-modifizierten Implementierung. Die in 6 gezeigten Verzögerungsblöcke 613, 615 werden so bewegt, dass die Anzahl von Berechnungen auf dem kritischen Weg 717 reduziert wird.
Der Filter-Teilblock 700 empfängt einen Abtastwert u(n) 702 eines Eingangssignals, wobei der Abtastwert 702 eine Bittiefe von 16 Bits besitzt und als ein vorzeichenloser Wert empfangen wird. Der Filter-Teilblock 700 liefert einen Abtastwert y(n) 718 eines Ausgangssignals, das eine Bittiefe von 13 Bits besitzt, d. h. relativ zu dem Eingangssignal um k = 3 Bits reduziert ist. Wie oben beschrieben ist, kann jeder andere Wert für k realisiert werden. Der Wert k = 3 wird hier aus Gründen der Vereinfachung als ein beispielhafter Wert verwendet. Ein vorzeichenbehaftetes Fehlersignal e 714, das eine Bittiefe von 4 Bits besitzt, wird von einer zweiten Verzögerungseinheit ”D” 715 verzögert und zu einem Addierer 701 zurückgeführt, der den Abtastwert u(n) des Eingangssignals zu dem verzögerten Fehlersignal addiert, damit ein interner Wert v(n) 706 erhalten wird, der durch eine erste Verzögerungseinheit ”D” 703 geleitet wird, damit ein verzögerter interner Wert v(n – 1) 708 erhalten wird. Das Ausgangssignal y(n) 718 wird dadurch erhalten, dass der verzögerte interne Wert v(n – 1) 708 durch einen Quantifizierer ”Q” 711 (auch als eine Rundungseinheit bezeichnet) geleitet wird, der eine Quantifizierungsoperation relativ zu dem verzögerten internen Wert v(n – 1) 708 durchführt. Die Quantifizierungsoperation kann eine Bittiefenreduzierung oder eine Rundungsoperation sein, wie oben beschrieben ist, z. B. eine Bittiefenreduzierung um 3 Bits entsprechend Q(x) = Runden(x/8).
Der Fehler e 714 wird dadurch erhalten, dass die 3 Bits 712 mit dem niedrigsten Stellenwert eines zweiten internen Werts 710 durch eine Lookup-Tabelle 709 geleitet werden, z. B. eine Lookup-Tabelle entsprechend Tabelle 2, wie nachstehend beschrieben wird. Der zweite interne Wert 710, der ein vorzeichenbehafteter Wert mit einer Bittiefe von 17 Bits sein kann, kann durch Subtrahieren des verzögerten internen Werts v(n – 1) 708 von dem ersten Abtastwert u(n) 702 des Eingangssignals erhalten werden. Eine Addiereinheit 705 mit einem inversen Eingang für den verzögerten internen Wert v(n – 1) 708 kann zum Implementieren der Subtraktion verwendet werden. Ein Bitschieber 707 kann zum Nehmen der 3 Bits mit dem niedrigsten Stellenwert des zweiten internen Werts 710 verwendet werden. Diese 3 Bits mit dem niedrigsten Stellenwert können einen vorzeichenbehafteten 3-Bit-Wert 712 darstellen. Der Rauschformungsfilter-Teilblock 700 kann die Bittiefe des Eingangssignals 702 von 16 Bits vorzeichenlos auf 13 Bit vorzeichenlos reduzieren, wobei das Quantifizierungsrauschen an den Rändern nahe der halben Abtastfrequenz Fs/2 unverändert bleibt, mit einem Kompromiss der Erhöhung des Quantifizierungsrauschens nahe einer DC-Frequenz um ungefähr 6 dB im Vergleich zu dem Rauschpegel eines vorzeichenlosen 13-Bit-Signals. Der Rauschformungsfilter-Teilblock 700 kann eines oder beide der IIR-Filter 507, 509 des oben mit Bezug auf 5 beschriebenen Rauschformungsfilters 500 implementieren. Der Rauschformungsfilter-Teilblock 700 kann zumindest einen Teil des Rauschformungsblocks 803 implementierten, der nachstehend mit Bezug auf 8 beschrieben wird.
In 8 ist ein beispielhafter Rauschformer 800 gezeigt, der einen in 5 gezeigten Rauschformungsfilter-Block 500 aufweist. Ein Signal, das von einem digitalen Logikblock 801 erzeugt werden kann, wird in einem Rauschformungsblock einer Rauschformung unterzogen. Die Rauschformung kann der oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Rauschformung entsprechen. Der Rauschformungsblock 803 kann von einem oben mit Bezug auf 5 beschriebenen Rauschformungsfilter 500 implementiert werden. Das rauschgeformte Signal durchläuft einen Digital-Analog-Umwandler (DAC) 805, eine Funkfrequenz-Integrierte-Schaltung (radio frequency integrated circuit – RFIC) 807 und einen Leistungsverstärker (power amplifier – PA) 809, bevor es von einer Antenne 811 gesendet wird.
9 zeigt ein Blockschaltbild eines beispielhaften Senders 900 einer Mobilvorrichtung. Der Sender 900 kann das Uplink eines Funkkommunikationssystems unterstützen, z. B. eines W-CDMA-Systems. Der Sender 900 kann eine digitale Schnittstelle für den (in 9 nicht gezeigten) Basisbandprozessor bilden. Der Basisbandprozessor kann ein verbreitetes Basisbandsignal 902a, 902b über die digitale Schnittstelle zu dem Sender 900 senden. Der Sender 900 kann die Basisbandsignale 902a, 902b auf einem Funkfrequenz-(radio frequency – RF-)Träger unter Verwendung eines Modulators 911 modulieren, der von einem lokalen Oszillator 907 gesteuert werden kann. Das modulierte RF-Signal 906 kann dann verstärkt 915, 921, 923, gefiltert 919 und über die Luftverbindung 927 zu der Basisstation übertragen werden. Um das Nah-Weit-Problem zu lösen, kann der Sender 900 in Verbindung mit einer Sendeleistungssteuerung (transmit power control – TPC) 909 arbeiten, um die Sendeleistung auf einem angemessenen Pegel zu halten. Die Steuerung bestimmt den Leistungspegel auf der Basis des digitalen Befehls 904 von dem Basisbandprozessor. Die Sendeleistungssteuerung 909 kann die Sendeleistung durch Steuern der Dämpfung der zwei Dämpfer 913, 917 einstellen, die vor und hinter einem Verstärker 921 angeordnet sind, welcher dazu ausgelegt ist, das modulierte RF-Signal 906 zu verstärken. Zwei beispielhafte Leistungsverstärker 921, 923 können verwendet werden, um das modulierte RF-Signal 906 nach der Sendeleistungssteuerung 913, 915, 917 und der Bandpassfilterung 919 an der Antenne 927 zu vergrößern.
Bevor es moduliert wird, kann das Basisbandsignal 902a, 902b von einem Rauschformer 901a, 901b einer Rauschformung unterzogen und von einem Digital-Analog-Umwandler DAC 903a, 903b einer Digital-Analog-Umwandlung unterzogen werden. Der Rauschformer 901a, 901b kann jedem der oben mit Bezug auf 1, 5 und 8 beschriebenen Rauschformer entsprechen. Der DAC 903a, 903b bildet die Schnittstelle zwischen dem Basisbandprozessor und dem Sender. Er übernimmt die I- und Q-Basisbandsignale in digitalem Format von dem Basisbandprozessor und gibt die I- und Q-Signale in analoger Form an den Modulator 911 aus. Der digitale Befehl 904 von dem Basisbandprozessor kann von einem Rauschformer 901c einer Rauschformung unterzogen und von einem Digital-Analog-Umwandler DAC 903c einer Digital-Analog-Umwandlung unterzogen werden. Der Rauschformer 901c kann jedem der oben mit Bezug auf 1, 5 und 8 beschriebenen Rauschformer entsprechen. Ein Duplexer 925 kann verwendet werden, um zu ermöglichen, dass das Mobiltelefon auf einer einzigen Antenne 927 gleichzeitig sendet und empfängt. Der Duplexer 925 kann als eine Drei-Port-Filtervorrichtung implementiert sein, die ein Sende-Bandpassfilter und ein Empfangs-Bandpassfilter aufweist.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele betreffen weitere Ausführungsformen. Beispiel 1 ist ein Verfahren zur Rauschformung, wobei das Verfahren umfasst: Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; Zuführen eines Quantifizierungsfehlers, der der Bittiefenreduzierung des Eingangssignals entspricht, in eine Rückkopplungsschleife zu dem Eingangssignal, wobei die Rückkopplungsschleife eine erste Quantifizierungsstufe, eine zweite Quantifizierungsstufe und eine Korrekturstufe umfasst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Quantifizierungsstufe bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten und die Korrekturstufe bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet; und Erzeugen eines rauschgeformten Ausgangssignals mit einer niedrigeren Taktrate als das Eingangssignal auf der Basis der Rückkopplungsschleife.
Bei Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefenreduzierung der ersten Quantifizierungsstufe einer Bittiefenreduzierung der zweiten Quantifizierungsstufe entspricht.
Bei Beispiel 3 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–2 wahlweise ein Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangs in die erste Quantifizierungsstufe auf eine Bittiefe des Quantifizierungsfehlers umfassen, wenn das Eingangssignal durch die erste Quantifizierungsstufe geleitet wird.
Bei Beispiel 4 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–3 wahlweise umfassen, dass ein Eingang in die erste Quantifizierungsstufe einem Eingang in die Korrekturstufe entspricht.
Bei Beispiel 5 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–4 wahlweise umfassen, dass sich ein Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe von einem Eingang in die Korrekturstufe unterscheidet.
Bei Beispiel 6 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–5 wahlweise das Verwenden einer additiven Größe für die Kombination aus den ersten und zweiten Quantifizierungsstufen und der Korrekturstufe umfassen.
Bei Beispiel 7 kann der Gegenstand von Beispiel 6 wahlweise umfassen, dass die additive Größe Folgendem entspricht: Q(a1 + Q(a2)) = Q(a1) + Q(a2) + Delta(a1), wobei Q(a1) die erste Quantifizierungsstufe bezeichnet, Q(a2) die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet, Delta(a1) die Korrekturstufe bezeichnet, a1 einen Eingang sowohl in die erste Quantifizierungsstufe als auch die Korrekturstufe bezeichnet und a2 einen Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet.
Bei Beispiel 8 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–7 wahlweise umfassen, dass die Korrekturstufe eine Eins ausgibt, wenn ein Eingang in die Korrekturstufe kleiner als null ist und ein Bruchteil dieses Eingangs zwei bis zur halben Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht, und andernfalls eine Null ausgibt.
Bei Beispiel 9 kann der Gegenstand von Beispiel 8 wahlweise das Bestimmen des Bruchteils des Eingangs der Korrekturstufe durch Anwenden einer Modulooperation beim Eingang in die Korrekturstufe umfassen, und zwar einer Modulooperation relativ zur Zwei der Bittiefe des Quantifizierungsfehlers.
Bei Beispiel 10 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–9 wahlweise das Implementieren der Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe auf der Basis einer Lookup-Tabelle umfassen.
Bei Beispiel 11 kann der Gegenstand von Beispiel 10 wahlweise umfassen, dass eine Größe der Lookup-Tabelle der Zwei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht.
Bei Beispiel 12 kann der Gegenstand von Beispiel 10 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefe eines Ausgangs aus der Lookup-Tabelle um ein Bit größer ist als eine Bittiefe eines Eingangs in die Lookup-Tabelle.
Bei Beispiel 13 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1–12 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungsschleife ein Filtern des Quantifizierungsfehlers mit Filterkoeffizienten umfasst, deren reale und gedachte Teile ganze Zahlen sind.
Beispiel 14 ist ein Rauschformungsfilter, das umfasst: einen Quantifizierer, der dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangssignals zu reduzieren, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; und eine Rückkopplungsschleife, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler des Quantifizierers mit dem Eingangssignal zu kombinieren, um ein rauschgeformtes Ausgangssignal zu erhalten, wobei die Rückkopplungsschleife eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe umfasst, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Bei Beispiel 15 kann der Gegenstand von Beispiel 14 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungsschleife dazu ausgelegt ist, das rauschgeformte Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate zu liefern als das Eingangssignal.
Bei Beispiel 16 kann der Gegenstand eines der Beispiele 14–15 wahlweise eine Lookup-Tabelle umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe zu implementieren.
Bei Beispiel 17 kann der Gegenstand von Beispiel 16 wahlweise umfassen, dass das Rauschformungsfilter dazu ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Bei Beispiel 18 kann der Gegenstand von Beispiel 17 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefe der Kombination aus den ersten und zweiten Taktabtastwerten des Eingangssignals um ein Bit größer ist als eine Bittiefe des ersten oder des zweiten Taktabtastwerts des Eingangssignals.
Beispiel 19 ist ein Rauschformer, der umfasst: ein erstes und ein zweites Rauschformungsfilter, von denen jedes umfasst: einen Quantifizierer, der dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangssignals zu reduzieren, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; eine Rückkopplungsschleife, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler des Quantifizierers mit dem Eingangssignal zu kombinieren, um ein rauschgeformtes Ausgangssignal zu erhalten, wobei die Rückkopplungsschleife eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe umfasst, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Bei Beispiel 20 kann der Gegenstand von Beispiel 19 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungsschleifen der ersten und zweiten Rauschformungsfilter dazu ausgelegt sind, das rauschgeformte Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate zu liefern als das Eingangssignal.
Bei Beispiel 21 kann der Gegenstand eines der Beispiele 19–20 wahlweise umfassen, dass der Rauschformer dazu ausgelegt ist, bei jedem zweiten Takt zwei Taktabtastwerte des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Bei Beispiel 22 kann der Gegenstand eines der Beispiele 19–21 wahlweise umfassen, dass der Rauschformer dazu ausgelegt ist, bei jedem Takt zwei Taktabtastwerte des Eingangssignals zu empfangen.
Bei Beispiel 23 kann der Gegenstand eines der Beispiele 19–22 wahlweise umfassen, dass das erste Rauschformungsfilter dazu ausgelegt ist, den ersten und den zweiten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen ersten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern; und dass das zweite Rauschformungsfilter dazu ausgelegt ist, den zweiten und einen dritten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen zweiten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern Bei Beispiel 24 kann der Gegenstand von Beispiel 23 wahlweise umfassen, dass der Rauschformer ein Schieberegister umfasst, das dazu ausgelegt ist, die ersten, zweiten und dritten Taktabtastwerte des Eingangssignals zu speichern.
Bei Beispiel 25 kann der Gegenstand von Beispiel 23 wahlweise einen Bitaddierer umfassen, der dazu ausgelegt ist, einen Bereich des Eingangssignals in positive Zahlen oder in negative Zahlen umzusetzen, bevor es von den ersten und zweiten Rauschformungsfiltern verarbeitet wird.
Beispiel 26 ist eine Rauschformungsvorrichtung, die umfasst: eine erste Einheit, die dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangssignals zu reduzieren, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; eine zweite Einheit, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler, der der Bittiefenreduzierung des Eingangssignals entspricht, in eine Rückkopplungsschleife dem Eingangssignal zuzuführen, wobei die Rückkopplungsschleife eine erste Quantifizierungsstufe, eine zweite Quantifizierungsstufe und eine Korrekturstufe umfasst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Quantifizierungsstufe bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten und die Korrekturstufe bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet; und eine dritte Einheit, die dazu ausgelegt ist, ein rauschgeformtes Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate als das Eingangssignal auf der Basis der Rückkopplungsschleife zu erzeugen.
Bei Beispiel 27 kann der Gegenstand von Beispiel 26 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefenreduzierung der ersten Quantifizierungsstufe einer Bittiefenreduzierung der zweiten Quantifizierungsstufe entspricht.
Bei Beispiel 28 kann der Gegenstand eines der Beispiele 26–27 wahlweise eine vierte Einheit aufweisen, die dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangs in die erste Quantifizierungsstufe auf eine Bittiefe des Quantifizierungsfehlers zu reduzieren, wenn das Eingangssignal durch die erste Quantifizierungsstufe geleitet wird.
Bei Beispiel 29 kann der Gegenstand eines der Beispiele 26–28 wahlweise umfassen, dass ein Eingang in die erste Quantifizierungsstufe einem Eingang in die Korrekturstufe entspricht.
Bei Beispiel 30 kann der Gegenstand eines der Beispiele 26–29 wahlweise umfassen, dass sich ein Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe von einem Eingang in die Korrekturstufe unterscheidet.
Bei Beispiel 31 kann der Gegenstand eines der Beispiele 26–30 wahlweise eine fünfte Einheit aufweisen, die dazu ausgelegt ist, eine additive Größe für die Kombination aus den ersten und zweiten Quantifizierungsstufen und der Korrekturstufe zu verwenden.
Bei Beispiel 32 kann der Gegenstand von Beispiel 31 wahlweise umfassen, dass die additive Größe Folgendem entspricht: Q(a1 + Q(a2)) – Q(a1) + Q(a2) + Delta(a1), wobei Q(a1) die erste Quantifizierungsstufe bezeichnet, Q(a2) die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet, Delta(a1) die Korrekturstufe bezeichnet, a1 einen Eingang sowohl in die erste Quantifizierungsstufe als auch die Korrekturstufe bezeichnet und a2 einen Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet.
Bei Beispiel 33 kann der Gegenstand eines der Beispiele 26–32 wahlweise umfassen, dass die Korrekturstufe eine Eins ausgibt, wenn ein Eingang in die Korrekturstufe kleiner als null ist und ein Bruchteil dieses Eingangs zwei bis zur halben Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht, und andernfalls eine Null ausgibt.
Bei Beispiel 34 kann der Gegenstand von Beispiel 33 wahlweise eine sechste Einheit aufweisen, die dazu ausgelegt ist, den Bruchteil des Eingangs der Korrekturstufe durch Anwenden einer Modulooperation bei dem Eingang in die Korrekturstufe zu bestimmen, und zwar einer Modulooperation relativ zur Zwei der Bittiefe des Quantifizierungsfehlers.
Bei Beispiel 35 kann der Gegenstand von Beispiel 26 wahlweise eine Lookup-Tabelle umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe zu implementieren.
Bei Beispiel 36 kann der Gegenstand von Beispiel 26 wahlweise eine siebte Einheit aufweisen, die dazu ausgelegt ist, die Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe auf der Basis einer Lookup-Tabelle zu implementieren.
Bei Beispiel 37 kann der Gegenstand eines der Beispiele 35–36 wahlweise umfassen, dass eine Größe der Lookup-Tabelle der Zwei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht.
Bei Beispiel 38 kann der Gegenstand eines der Beispiele 35–36 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefe eines Ausgangs aus der Lookup-Tabelle um ein Bit größer ist als eine Bittiefe eines Eingangs in die Lookup-Tabelle.
Bei Beispiel 39 kann der Gegenstand eines der Beispiele 26–38 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungsschleife ein Filtern des Quantifizierungsfehlers mit Filterkoeffizienten umfasst, deren reale und gedachte Teile ganze Zahlen sind.
Beispiel 40 ist eine Rauschformungsvorichtung, die umfasst: eine Einrichtung zum Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; eine Einrichtung zum Zuführen eines Quantifizierungsfehlers, der der Bittiefenreduzierung des Eingangssignals entspricht, in eine Rückkopplungsschleife zu dem Eingangssignal, wobei die Rückkopplungsschleife eine erste Quantifizierungsstufe, eine zweite Quantifizierungsstufe und eine Korrekturstufe umfasst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Quantifizierungsstufe bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten und die Korrekturstufe bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet; und eine Einrichtung zum Erzeugen eines rauschgeformten Ausgangssignals mit einer niedrigeren Taktrate als das Eingangssignal auf der Basis der Rückkopplungsschleife.
Bei Beispiel 41 kann der Gegenstand von Beispiel 40 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefenreduzierung der ersten Quantifizierungsstufe einer Bittiefenreduzierung der zweiten Quantifizierungsstufe entspricht.
Bei Beispiel 42 kann der Gegenstand eines der Beispiele 40–41 wahlweise eine Einrichtung zum Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangs in die erste Quantifizierungsstufe auf eine Bittiefe des Quantifizierungsfehlers aufweisen, wenn das Eingangssignal durch die erste Quantifizierungsstufe geleitet wird.
Bei Beispiel 43 kann der Gegenstand eines der Beispiele 40–42 wahlweise umfassen, dass ein Eingang in die erste Quantifizierungsstufe einem Eingang in die Korrekturstufe entspricht.
Bei Beispiel 44 kann der Gegenstand eines der Beispiele 40–43 wahlweise umfassen, dass sich ein Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe von einem Eingang in die Korrekturstufe unterscheidet.
Bei Beispiel 45 kann der Gegenstand eines der Beispiele 40–44 wahlweise eine Einrichtung zum Verwenden einer additiven Größe für die Kombination aus den ersten und zweiten Quantifizierungsstufen und der Korrekturstufe aufweisen.
Bei Beispiel 46 kann der Gegenstand von Beispiel 45 wahlweise umfassen, dass die additive Größe Folgendem entspricht: Q(a1 + Q(a2)) = Q(a1) + Q(a2) + Delta(a1), wobei Q(a1) die erste Quantifizierungsstufe bezeichnet, Q(a2) die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet, Delta(a1) die Korrekturstufe bezeichnet, a1 einen Eingang sowohl in die erste Quantifizierungsstufe als auch die Korrekturstufe bezeichnet und a2 einen Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet.
Bei Beispiel 47 kann der Gegenstand eines der Beispiele 40–46 wahlweise umfassen, dass die Korrekturstufe eine Eins ausgibt, wenn ein Eingang in die Korrekturstufe kleiner als null ist und ein Bruchteil dieses Eingangs zwei bis zur halben Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht, und andernfalls eine Null ausgibt.
Bei Beispiel 48 kann der Gegenstand von Beispiel 47 wahlweise eine Einrichtung zum Bestimmen des Bruchteils des Eingangs der Korrekturstufe durch Anwenden einer Modulooperation bei dem Eingang in die Korrekturstufe aufweisen, und zwar einer Modulooperation relativ zur Zwei der Bittiefe des Quantifizierungsfehlers.
Bei Beispiel 49 kann der Gegenstand von Beispiel 40 wahlweise eine Einrichtung zum Implementieren der Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe aufweisen.
Bei Beispiel 50 kann der Gegenstand eines der Beispiele 40–49 wahlweise eine Einrichtung zum Implementieren der Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe auf der Basis einer Lookup-Tabelle aufweisen.
Bei Beispiel 51 kann der Gegenstand von Beispiel 50 wahlweise umfassen, dass eine Größe der Lookup-Tabelle der Zwei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht.
Bei Beispiel 52 kann der Gegenstand von Beispiel 50 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefe eines Ausgangs aus der Lookup-Tabelle um ein Bit größer ist als eine Bittiefe eines Eingangs in die Lookup-Tabelle.
Bei Beispiel 53 kann der Gegenstand eines der Beispiele 40–52 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungsschleife ein Filtern des Quantifizierungsfehlers mit Filterkoeffizienten umfasst, deren reale und gedachte Teile ganze Zahlen sind.
Beispiel 54 ist ein Rauschformungsfilter, das umfasst: eine Einrichtung zum Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; und eine Rückkopplungseinrichtung zum Kombinieren eines Quantifizierungsfehlers des Quantifizierers mit dem Eingangssignal, um ein rauschgeformtes Ausgangssignal zu erhalten, wobei die Rückkopplungseinrichtung eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei einer Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet, umfasst.
Bei Beispiel 55 kann der Gegenstand von Beispiel 54 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungseinrichtung dazu ausgelegt ist, das rauschgeformte Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate zu liefern als das Eingangssignal.
Bei Beispiel 56 kann der Gegenstand eines der Beispiele 54–55 wahlweise eine Lookup-Tabellen-Einrichtung zum Implementieren der Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe aufweisen.
Bei Beispiel 57 kann der Gegenstand von Beispiel 56 wahlweise umfassen, dass das Rauschformungsfilter dazu ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Bei Beispiel 58 kann der Gegenstand von Beispiel 57 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefe der Kombination aus den ersten und zweiten Taktabtastwerten des Eingangssignals um ein Bit größer ist als eine Bittiefe des ersten oder des zweiten Taktabtastwerts des Eingangssignals.
Beispiel 59 ist ein Rauschformer, der umfasst: erste und zweite Filtereinrichtungen zum Rauschformen, von denen jede umfasst: eine Einrichtung zum Reduzieren der Bittiefe eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; eine Rückkopplungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler der Einrichtung zum Reduzieren der Bittiefe mit dem Eingangssignal zu kombinieren, um ein rauschgeformtes Ausgangssignal zu erhalten,
wobei die Rückkopplungseinrichtung eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe umfasst, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Bei Beispiel 60 kann der Gegenstand von Beispiel 59 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungseinrichtungen der ersten und zweiten Filtereinrichtungen zum Rauschformen dazu ausgelegt sind, das rauschgeformte Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate zu liefern als das Eingangssignal.
Bei Beispiel 61 kann der Gegenstand eines der Beispiele 59–60 wahlweise umfassen, dass der Rauschformer dazu ausgelegt ist, bei jedem zweiten Takt zwei Taktabtastwerte des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Bei Beispiel 62 kann der Gegenstand eines der Beispiele 59–61 wahlweise umfassen, dass der Rauschformer dazu ausgelegt ist, bei jedem Takt zwei Taktabtastwerte des Eingangssignals zu empfangen.
Bei Beispiel 63 kann der Gegenstand eines der Beispiele 59–62 wahlweise umfassen, dass die erste Filtereinrichtung dazu ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen ersten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern; und dass die zweite Filtereinrichtung dazu ausgelegt ist, den zweiten und einen dritten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen zweiten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Bei Beispiel 64 kann der Gegenstand eines der Beispiele 59–63 wahlweise eine Einrichtung zum Speichern der ersten, zweiten und dritten Taktabtastwerte des Eingangssignals aufweisen.
Bei Beispiel 65 kann der Gegenstand von Beispiel 63 wahlweise eine Einrichtung zum Umsetzen eines Bereichs des Eingangssignals in positive Zahlen oder in negative Zahlen, bevor es von den ersten und zweiten Filtereinrichtungen verarbeitet wird, aufweisen.
Beispiel 66 ist ein computerlesbares Medium, auf dem Computeranweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung durch einen Computer bewirken, dass der Computer das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 13 durchführt.
Bei Beispiel 67 kann der Gegenstand eines der Beispiele 19–25 wahlweise eine digitale Logikeinheit aufweisen, die dazu ausgelegt ist, die ersten und zweiten Rauschformungsfilter mit dem Eingangssignal zu versorgen.
Bei Beispiel 68 kann der Gegenstand von Beispiel 67 wahlweise einen Digital-Analog-Umwandler aufweisen, der dazu ausgelegt ist, das rauschgeformte Ausgangssignal in ein analoges Ausgangssignal umzuwandeln.
Bei Beispiel 69 kann der Gegenstand von Beispiel 68 wahlweise eine Funkfrequenz-Integrierte-Schaltung aufweisen, die dazu ausgelegt ist, das analoge Ausgangssignal zu modulieren und dadurch ein moduliertes analoges Ausgangssignal zu liefern.
Bei Beispiel 70 kann der Gegenstand von Beispiel 69 wahlweise einen Leistungsverstärker aufweisen, der dazu ausgelegt ist, das modulierte analoge Ausgangssignal zu verstärken und dadurch ein Antennenausgangssignal zu liefern.
Bei Beispiel 71 kann der Gegenstand von Beispiel 70 wahlweise eine Antenne aufweisen, die dazu ausgelegt ist, das Antennenausgangssignal abzustrahlen.
Bei Beispiel 72 kann der Gegenstand von Beispiel 71 wahlweise umfassen, dass die Antenne ein MIMO-Antennenarray umfasst.
Beispiel 73 ist ein Sendeempfängersystem, das einen Rauschumformer nach einem der Beispiele 19 bis 30 und einen Empfänger umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein Signal auf der Basis des rauschgeformten Ausgangssignals zu empfangen.
Beispiel 74 ist ein Verfahren zur Rauschformung, wobei das Verfahren umfasst: Quantifizieren eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; Zuführen eines Quantifizierungsfehlers des Quantifizierers in eine Rückkopplungsschleife zu dem Eingangssignal, wobei die Rückkopplungsschleife eine erste Quantifizierungsstufe, eine zweite Quantifizierungsstufe und eine Korrekturstufe umfasst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Quantifizierungsstufe bei einer Auflösung des Eingangssignals arbeiten und die Korrekturstufe bei einer Auflösung des Quantifizierungsfehlers arbeitet; und Erzeugen eines rauschgeformten Ausgangssignals mit einer niedrigeren Taktrate als das Eingangssignal auf der Basis der Rückkopplungsschleife.
Bei Beispiel 75 kann der Gegenstand von Beispiel 74 wahlweise umfassen, dass eine Quantifizierung der ersten Quantifizierungsstufe einer Quantifizierung der zweiten Quantifizierungsstufe entspricht.
Bei Beispiel 76 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–75 wahlweise eine Quantifizierung eines Eingangs in die erste Quantifizierungsstufe auf eine Auflösung des Quantifizierungsfehlers umfassen, wenn der Eingang durch die erste Quantifizierungsstufe geleitet wird.
Bei Beispiel 77 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–76 wahlweise umfassen, dass der Eingang in die erste Quantifizierungsstufe einem Eingang in die Korrekturstufe entspricht.
Bei Beispiel 78 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–77 wahlweise umfassen, dass sich ein Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe von einem Eingang in die Korrekturstufe unterscheidet.
Bei Beispiel 79 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–78 wahlweise das Verwenden einer additiven Größe für die Kombination aus den ersten und zweiten Quantifizierungsstufen und der Korrekturstufe umfassen.
Bei Beispiel 80 kann der Gegenstand von Beispiel 79 wahlweise umfassen, dass die additive Größe Folgendem entspricht: Q(a1 + Q(a2)) = Q(a1) + Q(a2) + Delta(a1), wobei Q(a1) die erste Quantifizierungsstufe bezeichnet, Q(a2) die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet, Delta(a1) die Korrekturstufe bezeichnet, a1 einen Eingang sowohl in die erste Quantifizierungsstufe als auch die Korrekturstufe bezeichnet und a2 einen Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet.
Bei Beispiel 81 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–80 wahlweise umfassen, dass die Korrekturstufe eine Eins ausgibt, wenn ein Eingang in die Korrekturstufe kleiner als null ist und ein Bruchteil dieses Eingangs zwei bis zur halben Auflösung des Quantifizierungsfehlers entspricht, und andernfalls eine Null ausgibt.
Bei Beispiel 82 kann der Gegenstand von Beispiel 81 wahlweise das Bestimmen des Bruchteils des Eingangs der Korrekturstufe durch Anwenden einer Modulooperation bei dem Eingang in die Korrekturstufe umfassen, und zwar einer Modulooperation relativ zur Zwei der Auflösung des Quantifizierungsfehlers.
Bei Beispiel 83 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–82 wahlweise umfassen, dass die Korrekturstufe eine Eins ausgibt, wenn ein Eingang in die Korrekturstufe kleiner als null ist und ein Bruchteil dieses Eingangs zwei bis zur halben Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht, und andernfalls eine Null ausgibt.
Bei Beispiel 84 kann der Gegenstand von Beispiel 83 wahlweise das Bestimmen des Bruchteils des Eingangs der Korrekturstufe durch Anwenden einer Modulooperation bei dem Eingang in die Korrekturstufe umfassen, und zwar einer Modulooperation relativ zur Zwei der Bittiefe des Quantifizierungsfehlers.
Bei Beispiel 85 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–84 wahlweise das Implementieren der Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe auf der Basis einer Lookup-Tabelle umfassen.
Bei Beispiel 86 kann der Gegenstand von Beispiel 85 wahlweise umfassen, dass eine Größe der Lookup-Tabelle der Zwei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht.
Bei Beispiel 87 kann der Gegenstand von Beispiel 85 wahlweise umfassen, dass eine Bittiefe eines Ausgangs aus der Lookup-Tabelle um ein Bit größer ist als eine Bittiefe eines Eingangs in die Lookup-Tabelle.
Bei Beispiel 88 kann der Gegenstand eines der Beispiele 74–87 wahlweise umfassen, dass die Rückkopplungsschleife ein Filtern des Quantifizierungsfehlers mit Filterkoeffizienten umfasst, deren reale und gedachte Teile ganze Zahlen sind.
Beispiel 89 ist eine Mobilvorrichtung, die umfasst: einen Basisbandprozessor, der dazu ausgelegt ist, ein Basisbandsignal zu liefern; und einen Sender, der dazu ausgelegt ist, das Basisbandsignal auf einem Funkfrequenzträger zu modulieren und das modulierte Basisbandsignal durch eine Luftverbindung zu einer Basisstation zu senden, wobei der Sender einen Rauschformer umfasst, der dazu ausgelegt ist, das Basisbandsignal einer Rauschformung zu unterziehen, wobei der Rauschformer umfasst: ein erstes und ein zweites Rauschformungsfilter, von denen jedes umfasst: einen Quantifizierer, der dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe des Basisbandsignals zu reduzieren, um ein quantifiziertes Basisbandsignal zu erhalten; eine Rückkopplungsschleife, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler des Quantifizierers mit dem Basisbandsignal zu kombinieren, um ein rauschgeformtes Basisbandsignal zu erhalten, wobei die Rückkopplungsschleife eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Basisbandsignals arbeiten, und einer Korrekturstufe umfasst, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Bei Beispiel 90 kann der Gegenstand von Beispiel 89 wahlweise umfassen, dass der Sender ferner einen Digital-Analog-Umwandler, der dazu ausgelegt ist, das rauschgeformte Basisbandsignal in ein analoges Basisbandsignal umzuwandeln; und einen Modulator umfasst, der dazu ausgebildet ist, das analoge Basisbandsignal auf dem Funkfrequenzträger zu modulieren.
Obwohl die Offenlegung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben worden ist, können Änderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen, die oben beschrieben sind, durchgeführt werden. Insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systemen etc.) durchgeführt werden, müssen, sofern nichts anderes angegeben ist, die Ausdrücke (einschließlich einer Bezugnahme auf eine ”Einrichtung”), die verwendet werden, um solche Komponenten zu beschreiben, jeder Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifische Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (die z. B. funktional äquivalent ist), selbst wenn sie der offengelegten Struktur, die die Funktion bei den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Offenlegung durchführt, nicht strukturell äquivalent sind.

Claims

Verfahren zum Rauschformen, wobei das Verfahren umfasst: Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangssignals, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; Zuführen eines Quantifizierungsfehlers, der der Bittiefenreduzierung des Eingangssignals entspricht, in eine Rückkopplungsschleife zu dem Eingangssignal, wobei die Rückkopplungsschleife eine erste Quantifizierungsstufe, eine zweite Quantifizierungsstufe und eine Korrekturstufe umfasst, wobei sowohl die erste als auch die zweite Quantifizierungsstufe bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten und die Korrekturstufe bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet; und Erzeugen eines rauschgeformten Ausgangssignals mit einer niedrigeren Taktrate als das Eingangssignal auf der Basis der Rückkopplungsschleife.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Bittiefenreduzierung der ersten Quantifizierungsstufe einer Bittiefenreduzierung der zweiten Quantifizierungsstufe entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das umfasst: Reduzieren einer Bittiefe eines Eingangs in die erste Quantifizierungsstufe auf eine Bittiefe des Quantifizierungsfehlers, wenn der Eingang durch die erste Quantifizierungsstufe geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Eingang in die erste Quantifizierungsstufe einem Eingang in die Korrekturstufe entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ein Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe von einem Eingang in die Korrekturstufe unterscheidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das umfasst: Verwenden einer additiven Größe für die Kombination, aus den ersten und zweiten Quantifizierungsstufen und der Korrekturstufe.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die additive Größe Folgendem entspricht: Q(a1 + Q(a2)) = Q(a1) + Q(a2) + Delta(a1), wobei Q(a1) die erste Quantifizierungsstufe bezeichnet, Q(a2) die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet, Delta(a1) die Korrekturstufe bezeichnet, a1 einen Eingang sowohl in die erste Quantifizierungsstufe als auch die Korrekturstufe bezeichnet und a2 einen Eingang in die zweite Quantifizierungsstufe bezeichnet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrekturstufe eine Eins ausgibt, wenn ein Eingang in die Korrekturstufe kleiner ist als null und ein Bruchteil dieses Eingangs zwei bis zur halben Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht, und andernfalls eine Null ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 8, das umfasst: Bestimmen des Bruchteils des Eingangs der Korrekturstufe durch Anwenden einer Modulooperation bei dem Eingang der Korrekturstufe, und zwar einer Modulooperation relativ zur Zwei der Bittiefe des Quantifizierungsfehlers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das umfasst: Implementieren der Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe auf der Basis einer Lookup-Tabelle.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Größe der Lookup-Tabelle der Zwei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers entspricht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine Bittiefe eines Ausgangs der Lookup-Tabelle um ein Bit größer ist als eine Bittiefe eines Eingangs in die Lookup-Tabelle.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückkopplungsschleife eine Filterung des Quantifizierungsfehlers mit Filterkoeffizienten umfasst, deren reale und gedachte Teile ganze Zahlen sind.
Rauschformungsfilter, das umfasst: einen Quantifizierer, der dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangssignals zu reduzieren, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; eine Rückkopplungsschleife, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler des Quantifizierers mit dem Eingangssignal zu kombinieren, um ein rauschgeformtes Ausgangssignal zu erhalten, wobei die Rückkopplungsschleife eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe umfasst, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Rauschformungsfilter nach Anspruch 14, wobei die Rückkopplungsschleife dazu ausgelegt ist, das rauschgeformte Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate zu liefern als das Eingangssignal.
Rauschformungsfilter nach Anspruch 14 oder 15, das eine Lookup-Tabelle umfasst, die dazu ausgelegt ist, die Kombination aus der ersten Quantifizierungsstufe und der Korrekturstufe zu implementieren.
Rauschformungsfilter nach Anspruch 16, das dazu ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Rauschformungsfilter nach Anspruch 17, wobei eine Bittiefe der Kombination aus den ersten und zweiten Taktabtastwerten des Eingangssignals um ein Bit größer ist als eine Bittiefe des ersten oder des zweiten Taktabtastwerts des Eingangssignals.
Rauschformer, der umfasst: ein erstes und ein zweites Rauschformungsfilter, von denen jedes umfasst: einen Quantifizierer, der dazu ausgelegt ist, eine Bittiefe eines Eingangssignals zu reduzieren, um ein quantifiziertes Eingangssignal zu erhalten; eine Rückkopplungsschleife, die dazu ausgelegt ist, einen Quantifizierungsfehler des Quantifizierers mit dem Eingangssignal zu kombinieren, um ein rauschgeformtes Ausgangssignal zu erhalten, wobei die Rückkopplungsschleife eine Kombination aus einer ersten und einer zweiten Quantifizierungsstufe, die bei der Bittiefe des Eingangssignals arbeiten, und einer Korrekturstufe umfasst, die bei einer Bittiefe des Quantifizierungsfehlers arbeitet.
Rauschformer nach Anspruch 19, wobei die Rückführungsschleifen der ersten und zweiten Rauschformungsfilter dazu ausgelegt sind, das rauschgeformte Ausgangssignal mit einer niedrigeren Taktrate zu liefern als das Eingangssignal.
Rauschformer nach Anspruch 19 oder 20, der dazu ausgelegt ist, bei jedem zweiten Takt zwei Taktabtastwerte des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Rauschformer nach einem der Ansprüche 19 bis 21, der dazu ausgelegt ist, bei jedem Takt zwei Taktabtastwerte des Eingangssignals zu empfangen.
Rauschformer nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das erste Rauschformungsfilter dazu ausgelegt ist, einen ersten und einen zweiten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen ersten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern; und wobei das zweite Rauschformungsfilter dazu ausgelegt ist, den zweiten und einen dritten Taktabtastwert des Eingangssignals zu kombinieren und dadurch einen zweiten Taktabtastwert des rauschgeformten Ausgangssignals zu liefern.
Rauschformer nach Anspruch 23, der ein Schieberegister umfasst, das dazu ausgelegt ist, die ersten, zweiten und dritten Taktabtastwerte des Eingangssignals zu speichern.
Rauschformer nach einem der Ansprüche 19 bis 24, der einen Bitaddierer aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, einen Bereich des Eingangssignals in positive Zahlen oder in negative Zahlen umzusetzen, bevor es von den ersten und zweiten Rauschformungsfiltern verarbeitet wird.