DE60033940T2

DE60033940T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Übertragung

Info

Publication number: DE60033940T2
Application number: DE60033940T
Authority: DE
Inventors: Paul Fielding North Richland Hills SMITH; Kevin Michael Keller LAIRD; Danny Thomas Arlington PINCKLEY
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1999-04-24
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2020-04-05
Also published as: WO2000065722A1; KR20010113889A; DE60033940D1; KR100697730B1; EP1196999A1; EP1196999A4; US6215430B1; MY123526A; JP4575600B2; EP1196999B1; JP2002543655A; CN1155158C; AU4195000A; TW492239B; CN1348629A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verarbeiten von digitalen Signalen und im Besonderen auf ein verbessertes Verfahren und System zur Verarbeitung eines digitalen Signals für eine nachfolgende analoge Übertragung.
Hintergrund der Erfindung
Eine Digital-Analog (D/A)-Wandlung ist der Prozess zur Wandlung von digitalen Codes in analoge Signale. Eine Analog-Digital (A/D)-Wandlung ist der komplementäre Prozess zur Wandlung eines kontinuierlichen Bereiches von analogen Signalen in digitale Codes. Solche Wandlungsprozesse sind notwendig, um Systeme aus der echten Welt, die typischerweise kontinuierlich variierende analoge Signale überwachen, an digitale Systeme anzuschließen, die die analogen Werte verarbeiten, speichern, interpretieren und manipulieren.
Mit der zunehmenden Raffinesse von Zellulartelefonen, handgeführten Camcordern, tragbaren Computern und digitalem Kabelfernsehen haben die Anforderungen an, oder die Leistungskriterien von, D/A- und A/D-Schaltungen zugenommen. Diese und andere ähnliche Anwendungen verfügen im Allgemeinen über eine geringe Leistung und Ansprüche an eine lange Batterielebensdauer. Sie können außerdem über Hochgeschwindigkeits- und Hochauflösungsansprüche verfügen.
Ein Beispiel einer Anwendung für einen Hochleistungs-Digital-Analog-Wandler (DAC) ist das Wandeln eines digitalen Signals, das ein gewünschtes moduliertes Ausgangssignal in einem digitalen Sender darstellt, in ein analoges Signal mit einer relativ hohen Zwischenfrequenz. Die relativ hohe Zwischenfrequenz ist wünschenswert, sodass ein Filtern nachfolgender Mischerbilder einfacher ist, nachdem das analoge Signal zu der End-Radiofrequenz gemischt worden ist.
In der Vergangenheit ist es schwierig gewesen, ein brauchbares, hohes Zwischenfrequenzsignal aus einem preiswerten DAC zu erhalten, aufgrund der sinx/x-Filtercharakteristik, die für eine Abtast- und Halteaktion des DAC typisch ist, die die Amplitude von Signalen mit höheren Zwischensignalen verringert.
1 stellt eine Anwendung eines DAC nach dem Stand der Technik dar, der verwendet wird, um ein moduliertes digitales Zwischenfrequenzsignal in ein analoges Signal zu wandeln, das zur Übertragung geeignet ist, wie zum Beispiel einer Radiofrequenzübertragung. Wie in 1 gezeigt, stellt die digitale Signalquelle 20 ein moduliertes digitales Zwischenfrequenzsignal zur Verfügung, das zu übertragene Daten darstellt. Solche Daten können Sprache, Video oder Dateien darstellen, die Software oder eine Art von Anwenderdaten, wie zum Beispiel ein Dokument, sein können. Das modulierte digitale Zwischenfrequenzsignal ist typischerweise eine serielle Reihe von digitalen Bits, die Symbole umfassen, die zur Übertragung über einen Kanal verarbeitet worden sind. Eine solche Verarbeitung kann ein Verschachteln und Fehlercodieren umfassen, um die Effizienz einer Übertragung über den Kanal zu verbessern.
Der Ausgang der digitalen Signalquelle 20 ist an einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 22 gekoppelt. Der DAC 22 wandelt digitale Codes in ein Signal, das über diskrete analoge Spannungen verfügt.
Der Ausgang des DAC 22 ist an den Eingang des Tiefpassfilters 24 gekoppelt, der alle außer das erste Basisbandbild in dem analogen Signal abschwächt, das durch den DAC 22 ausgegeben wird. Der Tiefpassfilter 24 kann mit einer akustischen Oberflächenwellenvorrichtung oder einer anderen selektiven Frequenzvorrichtung implementiert sein, die dem Fachmann auf dem Gebiet gut bekannt sind.
Nach dem Ausgang des Tiefpassfilters 24 wird das analoge Signal durch den Mischer 26, der über einen Eingang von einem lokalen Oszillator mit der Frequenz F_LO1 verfügt, zu einer Zwischenfrequenz (IF) hinaufgemischt. Es ist zu beachten, dass diese Mischfunktion als eine "Frequenzumsetzungsfunktion" angesehen werden kann, weil die Frequenz einer Signalkomponente in eine neue Frequenz, hinauf- oder herunter, umgesetzt werden kann. In einer Ausführungsform wird eine IF (Lokaloszillatorfrequenz F_LO1) nahe bei 200 MHz verwendet. Der Mischer 26 kann mit einer integrierten Schaltung implementiert sein, die unter der Bestellnummer JYM-20H, erhältlich durch Mini-Circuits, Brooklyn, NY, verkauft wird.
Auf den Mischer 26 folgt der Bandpassfilter 27 und der zweite Mischer 28, der die Zwischenfrequenzausgabe des Mischers 26 zu der endgültigen Übertragungsfrequenz hinauf mischt, die eine Radiofrequenz (RF) sein kann. In einer Ausführungsform wird eine RF (Lokaloszillatorfrequenz F_LO2) nahe bei 2 GHz verwendet. Der Mischer 28 kann außerdem mit der Bestellnummer JYM-20H, erhältlich durch Mini-Circuits, implementiert sein. Der Bandpassfilter 27 wählt eines der durch den Mischer 26 erzeugten Mischproduktsignale aus, oder passiert es.
Eine Verwendung von zwei Mischstufen mit einer IF einer ersten Stufe bei 200 MHz stellt einen 400 MHz-Frequenzabstand zwischen dem Mischproduktsignalpaar bei dem Ausgang des Mischers 28 zur Verfügung. Dieser recht große Abstand erlaubt die Verwendung eines ökonomischen Filters niedriger Ordnung nach dem Mischer 28 (nicht gezeigt), um eines der Signale in dem Mischerbildpaar für eine endgültige Verstärkung und Übertragung auszuwählen.
Die Ausgabe des Mischers 28 kann dann zur Verstärkung eines Signals zu einem Pegel, der über einen Kanal übertragen werden kann, an einen Verstärker (nicht gezeigt) weitergeleitet werden. Der Kanal kann ein Radiofrequenzkanal sein, in welchem Fall das Signal drahtlos von einem Sender an einen Empfänger übertragen wird. Alternativ kann sich der Kanal in einem anderen Medium befinden, wie zum Beispiel in einem Koaxialkabel oder einer Glasfaser. In solchen alternativen Medien können durch den DAC 22 ausgegebene Signale, zur Verwendung in einem Frequenzmultiplexverfahren, immer noch zu einer anderen Frequenz hinauf gemischt werden.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, darin wird ein Graph von Frequenzkomponenten und ihrer Amplituden dargestellt, die in dem durch den DAC 22 ausgegebenen analogen Signal vorkommen.
In dem Graphen 40 ist die Amplitude gegen die Frequenz aufgetragen. Auf der Frequenzachse ist F_L die Abtastfrequenz der digitalen Signalquelle 20. Es wird eine Mehrzahl von Signalkomponenten, die die Basisbandsignalkomponente 42 und die Aliasing-Signalkomponenten 44 umfassen, bei verschiedenen Frequenzen gezeigt. Jede Signalkomponente befindet sich in einem getrennten Nyquist-Band. Ein erstes Nyquist-Band wird bei dem Bezugszeichen 46 gezeigt und enthält die Basisbandsignalkomponente 42. Wenn die digitale Signalquelle 20 ein komplexes digitales Signal zur Verfügung stellt, ist das erste Nyquist-Band 46 doppelt so groß, wobei es sich von Null bis zu der Abtastfrequenz F_L erstreckt. Nyquist-Bänder, die über Frequenzen verfügen, die höher als die Frequenz des ersten Nyquist-Bandes sind, werden als "Super-Nyquist-Bänder" bezeichnet. Diese Super-Nyquist-Bänder werden bei den Bezugszeichen 48 gezeigt.
Die Amplitude der Aliasing-Signalkomponenten 44 wird durch eine Filtercharakteristik des DAC 22 bestimmt. Die Filtercharakteristik 50, die in 2 als eine gepunktete Linie gezeigt wird, hat die Form der mathematischen Funktion sinx/x. Eine solche Filterfunktion ist für einen DAC typisch, der über ein Abtast- und Halteausgangssignal verfügt. Somit werden die Amplituden der Aliasing-Signalkomponenten 44 durch den Wert der Filtercharakteristikfunktion bei der bestimmten Frequenz der Aliasing-Signalkomponente bestimmt.
Obwohl die Signalkomponenten 42 bis 44 in dem Graph 40 so dargestellt worden sind, dass sie über eine einzige Frequenz verfügen, können diese Signalkomponenten über eine begrenzte Bandbreite verfügen, weil die Signale über mehrere Signalfrequenzkomponenten verfügen können, die sich über eine solche Bandbreite erstrecken.
In einer Ausführungsform nach dem Stand der Technik kann F_L gleich 100 MHz sein. Bei dem Ausgang des DAC 22 wählt der Tiefpassfilter 24 das Basisbandsignal 42 aus und filtert die Aliasing-Signalkomponenten 44 aus. Die Mischer 26 und 28 mischen zusammen das Basisbandsignal 42 zu einer 2 GHz-Frequenz hinauf, die das 20fache der Frequenz von F_L betragen kann. Es werden typischerweise zwei Mischer benötigt, weil bei der Übertragungsfrequenz ein Mischerbild aus dem übertragenen Signal gefiltert werden muss und es schwierig ist, ein solches Mischerbild zu filtern, wenn seine Frequenz nahe bei der Frequenz des übertragenen Sig nals liegt. Durch ein Verwenden von zwei Mischern und Mischen in zwei Stufen werden das übertragene Signal und sein Mischerbild hinsichtlich ihrer Frequenz getrennt, was dazu führt, dass der Mischerbildfilter einfacher implementiert werden kann, weil er mit weniger Polen konstruiert werden kann.
Weil Filter mit einer höheren Zahl von Polen schwieriger zu konstruieren und zu implementieren sind, kann vor dem DAC ein Upsampler verwendet werden, um das Basisband von den Aliasing-Signalkomponenten zu trennen. Dies erlaubt die Verwendung eines Filters mit weniger Polen, um die Aliasing-Signalkomponenten aus dem Basisbandsignal zu filtern.
Wie in 3 gezeigt, werden der Upsampler 60 und der digitale Tiefpassfilter 62 verwendet, um das durch die digitale Signalquelle 20 ausgegebene Signal zu verarbeiten, bevor es in den DAC 66 eingegeben wird. Der Upsampler 60 führt eine "Null-Füllungs"-Funktion durch, wobei ein digitales Symbol in den Upsampler 60 eingegeben wird und zum Beispiel drei digitale Signale aus dem Upsampler 60 ausgegeben werden. von diesen ausgegebenen Symbolen ist ein Symbol das ursprünglich eingegebene Symbol und die nachfolgenden Symbole sind nullwertige Symbole. In den in 3 und 4 gezeigten Beispielen upsampelt der Upsampler 60 durch einen Faktor von M, wobei M gleich drei ist.
Der digitale Tiefpassfilter 62 filtert durch den Upsampler 60 ausgegebene Aliasing-Signal-Komponenten in das neue, größere, erste Nyquist-Band 64 aus. Es ist zu beach ten, dass sie Nyquist-Bänder in 4 aufgrund der Upsampler-Funktion größer, oder breiter, sind.
Die Ausgabe des digitalen Tiefpassfilters 62 wird in den DAC 66 eingegeben, der in diesem Beispiel bei der Abtastfrequenz F_H arbeitet und drei mal schneller als der in 1 gezeigte DAC 22 ist. Der in 4 gezeigte Graph zeigt die Frequenzkomponenten der Ausgabe des DAC 66. Die Basisbandsignalkomponente 42 ist in dem ersten Nyquist-Band 64 lokalisiert. Die Aliasing-Signalkomponenten 44 sind in den Super-Nyquist-Bändern 68 lokalisiert. Es ist zu beachten, dass die Nyquist-Bänder in 4 dreimal so breit sind wie die in 2 gezeigten Nyquist-Bänder. Die breiteren Nyquist-Bänder sind ein Ergebnis der Tatsache, dass der Upsampler 60 und der DAC 66 dreimal so schnell arbeiten.
Die Ausgabe des DAC 66 wird durch den Tiefpassfilter 70 gefiltert, um die Aliasing-Signalkomponenten 44 in den Super-Nyquist-Bändern 68 zu entfernen. Nach dem Filter 70 führen die Mischer 26 und 28 eine Frequenzumsetzung der Basisbandsignalkomponente 42 hinauf zu der gewünschten Übertragungsfrequenz durch. Es ist zu beachten, dass der Tiefpassfilter 70 mit einem Filter implementiert sein kann, der über weniger Pole als der Tiefpassfilter 24 verfügt (siehe 1). Dies macht den Tiefpassfilter 70 preisgünstiger und leichter zu bauen. Weniger Pole werden benötigt, weil das Basisbandsignal 42 hinsichtlich der Frequenz weiter von den Aliasing-Signalkomponenten 44 entfernt ist, wie durch die Differenz zwischen 2 und 4 gezeigt.
Obwohl die in 3 gezeigte digitale Signalverarbeitung einen einfacheren Tiefpassfilter bei dem Ausgang des DAC zulässt, benötigt die Schaltung in 3 immer noch zwei Mischer, um die DAC-Ausgabe zu der gewünschten Übertragungsfrequenz umzusetzen. Daher gibt es nach dem Stand der Technik einen Bedarf an einem verbesserten Verfahren und System zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Frequenzübertragung, das den Bedarf an zwei Mischern zum Mischen einer Ausgabe eines DAC hinauf zu einer gewünschten Übertragungsfrequenz eliminiert und die Verwendung eines einfacheren Filters niedrigerer Ordnung zulässt, um ein Mischerbild zu filtern, um ein Signal für eine Übertragung zu erzeugen.
Die JP 11 055337 A und PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 1999, Nr. 05, offenbaren eine digitale Modulationsschaltung für tragbare Telefone, die Upsampler umfasst und die die erste Abtastfrequenz von Basisbandfiltern in ihrer "Front Stage"-Abtastung auf ein notwendiges Minimum bandbegrenzt.
Zusammenfassung der Erfindung
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Übertragung gemäß Anspruch 1 zur Verfügung.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Übertragung gemäß Anspruch 10 zur Verfügung.
Weitere Aspekte werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die neuen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung angesehen werden, werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst jedoch ebenso wie eine bevorzugte Betriebsart zur Verwendung, weitere Zwecke und ihre Vorteile werden am besten unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung einer veranschaulichenden Ausführungsform verstanden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
1 stellt eine Schaltung nach dem Stand der Technik zur Wandlung eines modulierten digitalen Zwischenfrequenzsignals in ein zur Übertragung geeignetes analoges Signal dar;
2 stellt einen "Frequenz versus Amplitude"-Graphen für Signalkomponenten in dem durch den DAC von 1 ausgegebenen analogen Signal dar;
3 ist eine Schaltung nach dem Stand der Technik, die einen Upsampler und einen digitalen Tiefpassfilter zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Übertragung umfasst;
4 ist ein Graph der Frequenzkomponenten des durch den DAC in 3 ausgegebenen Signals;
5 stellt ein System zur Verarbeitung eines digitalen Systems zur analogen Übertragung gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung dar;
6 ist ein "Frequenz versus Amplitude"-Graph für Signalkomponenten in einem durch den DAC in 5 ausgegebenen analogen Signal gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine alternative Ausführungsform der in 5 gezeigten Schaltung gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung; und
8 ist noch eine weitere Ausführungsform der in 5 gezeigten Schaltung gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Es wird nun auf 5 Bezug genommen, darin wird ein System zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Übertragung gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie gezeigt, gibt die Datenquelle 20 ein moduliertes digitales Zwischenfrequenzsignal aus, das eine Sequenz von Symbolen umfasst, die Spannungsabtastwerte einer modulierten Wellenform umfassen. Die Symbolrate der Datenquelle 20 ist F_L. Die durch die digitale Datenquelle 20 ausgegebenen Symbole werden an den Upsampler 60 gekoppelt, der das Signal um einen Faktor M upsampelt. Diese Upsampel-Funktion empfängt typischerweise ein einzelnes Symbol und gibt dieses Symbol gefolgt von M – 1 nullwertigen Symbolen aus, wie oben mit Bezug auf den Stand der Technik diskutiert. Die upgesampelte Symbolrate ist F_H.
Der Ausgang des Upsamplers 60 ist an den Eingang des Super-Nyquist-Bildprozessors 80 gekoppelt, der ein modifi ziertes digitales Signal ausgibt. Dieses modifizierte digitale Signal wird unten ausführlicher diskutiert.
Der Ausgang des Super-Nyquist-Bildprozessors 80 ist an den Eingang des DAC 66 gekoppelt, der das eingegebene digitale Signal in ein analoges Signal wandelt, das bei der selben Rate ausgegeben wird, wie die Ausgabe des Upsamplers 60. Der DAC 66 kann mit einer integrierten Schaltung implementiert sein, die unter der Bestellnummer DAC 600 durch Burr-Brown, Tucson, Arizona, verkauft wird.
Der Ausgang des DAC 66 ist an den Bandpassfilter 27 gekoppelt. Der Zweck des Bandpassfilters 27 besteht darin, eine von den Aliasing-Signalkomponenten 84 (siehe 6) auszuwählen, die Bilder der Basisbandsignalkomponente 86 sind. Die Bandbreite des Bandpassfilters 27 sollte klein genug sein, um eine einzelne Aliasing-Signalkomponente 84 in einem der Super-Nyquist-Bänder 68 auszuwählen.
Der Ausgang des Bandpassfilters 27 ist an den Mischer 28 gekoppelt, der die ausgewählte Aliasing-Signalkomponente hinauf zu der Übertragungsfrequenz mischt. Dieses Mischen kann auch als Frequenzumsetzen bezeichnet werden. Der Mischer 28 verfügt über einen Eingang von einem lokalen Oszillator, der bei einer Frequenz F_LO2 arbeitet.
Es wird wieder auf 6 Bezug genommen, darin wird ein Graph dargestellt, der die Frequenz von Signalkomponenten des durch den DAC 66 ausgegebenen analogen Signals zeigt. Diese Signalkomponenten umfassen die Basisbandsignalkomponente 86, in dem ersten Nyquist-Band 64 gezeigt, und die Aliasing-Signalkomponenten 84, in den verschiedenen Super-Nyquist-Bändern 68 gezeigt, die alle über eine höhere Frequenz als das erste Nyquist-Band 64 verfügen. Sowohl die Basisbandsignalkomponente 86 als auch die Aliasing-Signalkomponenten 84 verfügen über Amplituden, die durch die Filtercharakteristiken 72 des DAC 66 bestimmt werden. Es ist zu beachten, dass die Filtercharakteristik 72 über Spitzenamplituden und Nullamplituden verfügt, wie bei den Frequenzen gezeigt, die durch die Bezugszeichen 88 beziehungsweise 90 angezeigt werden. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Ausdruck "Null" ein lokales Minimum in einem Plot oder einer Kurve, die die Filtercharakteristik 72 des Digital-Analog-Wandlers darstellt.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Beispielen gezeigt worden ist, die echte digitale Signale verwenden, kann die vorliegende Erfindung auch verwendet werden, um komplexe digitale Signale zu verarbeiten. Wenn komplexe digitale Signale verwendet werden, ist das erste Nyquist-Band doppelt so groß, wobei es sich von Null bis zu der Abtastfrequenz erstreckt.
Es wird wieder auf die Funktion Bezug genommen, die durch den Super-Nyquist-Bildprozessor 80 in 5 durchgeführt wird, wobei die Funktion als eine beschrieben werden kann, die eine ausgewählte Signalkomponente bei einer Frequenz ausgibt, die einen nachfolgenden Digital-Analog-Wandler, wie zum Beispiel den DAC 66, veranlasst, eine Aliasing-Signalkomponente in einem Super-Nyquist-Band auszugeben, die näher bei einer antizipierten Spitzenamplitude der Filtercharakteristik 72 des DAC 66 liegt, als eine Ali asing-Signalkomponente in dem selben Super-Nyquist-Band, die durch die Basisbandsignalkomponente 42 erzeugt worden wäre.
Wie mit Bezug auf 4 gezeigt und diskutiert, gibt der DAC 66 die Aliasing-Bildkomponenten 44 von der Basisbandbildkomponente 42 aus, und die Aliasing-Signalkomponenten 44 sind nahe bei Nullen, oder weiter von Spitzen entfernt, in den Filtercharakteristiken 72 lokalisiert. Wie in 4 gezeigt, ist die Filtercharakteristik 72 eine typische sinx/x-Filterfunktion, die in einem DAC als ein Ergebnis eines abgetasteten und gehaltenen Ausgangssignals auftritt. Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die durch den Super-Nyquist-Bildprozessor 80 ausgegebenen Signalkomponenten näher bei den Spitzen 88 (siehe 6) in den Super-Nyquist-Bändern 68 der Filtercharakteristik 72 lokalisiert. Im Gegensatz dazu, werden die in 3 in den DAC 66 eingegebenen Frequenzkomponenten in 4 so gezeigt, dass sie näher bei den Nullen (das heißt, Frequenzen F_H und 2F_H ...) in der Filtercharakteristik 72 liegen.
Es wird nun auf 7 Bezug genommen, darin wird eine zweite Ausführungsform des Systems zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Übertragung gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie gezeigt, umfasst 7 die an den Upsampler 60 gekoppelte digitale Signalquelle 20. Der Ausgang des Upsamplers 60 ist an den Super-Nyquist-Bildprozessor 80 gekoppelt, der den digitalen Tiefpassfilter 62 umfasst, der an den digitalen Mischer 94 gekoppelt ist, der über einen Eingang von einem lokalen Oszillator mit der Frequenz F_D1 verfügt. In dieser Ausführungsform wählt der digitale Tiefpassfilter 62 die Basisbandsignalkomponente aus, wie zum Beispiel die Basisbandsignalkomponente 42, gezeigt in 2, sodass sie zu einer höheren Frequenz frequenzumgesetzt werden kann, um den Ausgang des DAC 66 zu veranlassen, eine Aliasing-Signalkomponente in einem Super-Nyquist-Band zu erzeugen, die näher bei einer antizipierten Spitzenamplitude der Filtercharakteristik des DAC liegt. Auf diese Art und Weise gibt der Super-Nyquist-Bildprozessor 80 eine ausgewählte einer Mehrzahl von Signalkomponenten bei einer Frequenz aus, die einen Digital-Analog-Wandler veranlasst, eine Aliasing-Signalkomponente in einem Super-Nyquist-Band auszugeben, die näher bei einer antizipierten Spitzenamplitude einer Filtercharakteristik eines Digital-Analog-Wandlers liegt, als eine Aliasing-Signalkomponente in einem Super-Nyquist-Band, die durch die Basisbandsignalkomponente erzeugt worden wäre. Mit anderen Worten, ein Frequenzumsetzen der Basisbandsignalkomponente zu einer höheren Frequenz ordnet die neu erzeugten Aliasing-Signalkomponenten näher bei der Spitze der Filterfunktion des DAC an.
Die Frequenz F_D1 des dem digitalen Mischer 94 zugeführten Frequenzumsetzungssignals ist vorzugsweise gleich der Hälfte der upgesampelten Symbolrate F_H. Durch Auswählen dieser Frequenz umfasst das dem digitalen Mischer 94 zugeführte digitale Umsetzungssignal die Sequenz {1, –1, 1, –1, 1, –1, ...}. Diese Sequenz verringert wesentlich die Schaltung, die notwendig ist, um den digitalen Mischer 94 zu implementieren.
In einer alternativen Ausführungsform ist F_D1 gleich einem viertel der upgesampelten Symbolrate F_H. Mit dieser Auswahl umfasst das dem Mischer 94 zugeführte digitale Umsetzungssignal die Sequenz {1, 0, –1, 0, 1, 0, –1, 0, 1, ...}.
Es wird nun auf 8 Bezug genommen, darin wird eine dritte Ausführungsform des Systems zur Verarbeitung eines digitalen Signals zur analogen Übertragung gemäß dem Verfahren und System der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie gezeigt, ist dieses System dem in 7 gezeigten ähnlich, mit der Ausnahme der Ausführungsform des Super-Nyquist-Bildprozessors 80. In dieser Ausführungsform wählt der Super-Nyquist-Bildprozessor 80 eine Signalkomponente aus und gibt sie, unter Verwendung des digitalen Bandpassfilters 96, mit einer Mittenfrequenz F_D2, aus, um eine Aliasing-Signalkomponente in dem ersten Nyquist-Band auszuwählen, und gibt die ausgewählte Komponente an den DAC 66 aus. Es ist zu beachten, dass das Auswählen irgend einer Aliasing-Signalkomponente in dem ersten Nyquist-Band 64 dazu führt, dass der DAC Aliasing-Signalkomponenten ausgibt, die näher bei einer Spitze der Filtercharakteristik 72 liegen als eine Aliasing-Signalkomponente, die ausgegeben werden würde, wenn die Basisbandsignalkomponente 42 direkt in den DAC 66 eingegeben worden wäre.
Der Vorteil des Super-Nyquist-Bildprozessors 80 liegt darin, dass der DAC eine Ausgabe erzeugt, die Aliasing-Signalkomponenten umfasst, die über Amplituden mit Signal-Rausch-Verhältnissen verfügen, die zu der Übertragungsfrequenz hinaufgemischt werden können. Das heißt, die Aliasing-Signalkomponenten sind nützliche Signale, weil sie ü ber höhere Signal-Rausch-Verhältnisse verfügen als jene in 4 gezeigten nach dem Stand der Technik, was sie zur Übertragung geeignet macht.
Zusätzlich zu dem höheren Signal-Rausch-Verhältnis der Aliasing-Signalkomponente treten die Aliasing-Signalkomponenten bei Frequenzen auf, die höher als die der Basisbandsignalkomponente 42 sind, was es leichter macht, ein Übertragungssignal von dem gemischten Bildpaar auszuwählen oder zu filtern, das durch den RF-Mischer 28 ausgegeben wird. Das Vorhandensein eines größeren Abstandes zwischen Mischerproduktpaaren bedeutet, dass ein Filter niedrigerer Ordnung verwendet werden kann, um eine der Komponenten zur Übertragung auszuwählen.
Somit umfasst die in 7 gezeigte Ausführungsform ein Auswählen einer Signalkomponente und ihre Bewegung. Wenn ein digitaler Tiefpassfilter verwendet wird, um die Signalkomponente auszuwählen, wird die Basisbandsignalkomponente ausgewählt und bewegt. Alternativ kann eine Aliasing-Signalkomponente in dem ersten Nyquist-Band unter Verwendung eines Bandpassfilters, wie in 8 gezeigt, ausgewählt und dann durch eine Frequenzumsetzung bewegt werden.
Zusammenfassend, hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, ein Signal digital zu verarbeiten, sodass ein DAC ein Signal mit einem hinreichenden Signal-Rausch-Verhältnis bei einer Frequenz ausgibt, die mit einem Einstufenmischer gemischt und gefiltert werden kann, um ein analoges Übertragungssignal zu erzeugen.
Die vorangehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zum Zwecke einer Darstellung und Beschreibung präsentiert worden. Sie soll nicht vollständig sein oder die Erfindung auf die präzise offenbarte Form begrenzen. Offensichtliche Modifikationen oder Variationen sind im Lichte der obigen Darstellungen möglich. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die beste Darstellung der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung zur Verfügung zu stellen und um dem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie für die besondere in Erwägung gezogene Verwendung geeignet, zu verwenden. Alle solche Modifikationen und Variationen befinden sich in dem Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche bestimmt.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals für eine analoge Übertragung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Upsampeln des digitalen Signals, um ein upgesampeltes digitales Signal zu erzeugen, das über Signalkomponenten in einer Mehrzahl von Nyquist-Bändern verfügt, die ein erstes Nyquist-Band (64) und eine Mehrzahl von Super-Nyquist-Bändern (68) bei höheren Frequenzen als das erste Nyquist-Band umfassen, wobei das erste Nyquist-Band eine Mehrzahl von Signalkomponenten umfasst, die eine Basisbandsignalkomponente und eine Mehrzahl von Aliasing-Signalkomponenten umfassen; und Auswählen, aus dem upgesampelten digitalen Signal, einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band; gekennzeichnet durch: Ausgeben der Ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten bei einer Frequenz, so dass ein Digital-Analog-Wandler (66) eine Aliasing-Signalkomponente der Ausgabe der ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten in ei nem Super-Nyquist-Band erzeugt, näher bei einer antizipierten Spitzenamplitude einer Filtercharakteristik (72) des Digital-Analog-Wandlers als eine Aliasing-Signalkomponente in dem Super-Nyquist-Band, die durch die Basisbandsignalkomponente erzeugt werden würde; und Auswählen, durch ein Bandpassfilter (27), der Aliasing-Signalkomponente der Ausgabe der Ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem Super-Nyquist-Band, näher bei der antizipierten Spitzenamplitude der Filtercharakteristik (72).
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Auswählens einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin ein Auswählen der Basisbandsignalkomponente umfasst.
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 2, wobei der Schritt des Auswählens einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin ein Tiefpassfiltern der Basisbandsignalkomponente umfasst.
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 3, wobei der Schritt des Ausgebens der Ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten bei einer Frequenz die folgenden Schritte umfasst: Frequenzumsetzen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente in die Frequenz, wobei eine frequenzumgesetzte Signalkomponente erzeugt wird; und Ausgeben der frequenzumgesetzten Signalkomponente an den Digital-Analog-Wandler (66).
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Auswählens einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin ein Auswählen einer der Aliasing-Signalkomponenten umfasst.
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 5, wobei der Schritt des Auswählens einer der Aliasing-Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin ein Bandpassfiltern einer der Mehrzahl von Aliasing-Signalkomponenten umfasst.
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 4, wobei der Schritt des Frequenzumsetzens weiterhin ein Mischen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente zu der Frequenz umfasst.
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt des Mischens der ausgewählten Basisbandsignalkomponente weiterhin ein Mischen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente mit einem Signal umfasst, das über eine Frequenz verfügt, die gleich einer halben Abtastrate der ausgewählten Signalkomponente ist, um die frequenzumgesetzte Signalkomponente zu erzeugen.
Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 7, wobei der Schritt des Mischens der ausgewählten Basisbandsignalkomponente weiterhin ein Mischen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente mit einem Signal umfasst, das über eine Frequenz verfügt, die gleich einem Viertel der Abtastrate der ausgewählten Basisbandsignalkomponente ist, um die frequenzumgesetzte Signalkomponente zu erzeugen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals für eine analoge Übertragung, das umfasst; Mittel (60) zum Upsampeln des digitalen Signals, um ein upgesampeltes digitales Signal zu erzeugen, das über Signalkomponenten in einer Mehrzahl von Nyquist-Bändern verfügt, die ein erstes Nyquist-Band (64) und eine Mehrzahl von Super-Nyquist-Bändern (68) bei höheren Frequenzen als das erste Nyquist-Band umfassen, wobei das erste Nyquist-Band eine Mehrzahl von Signalkomponenten umfasst, die eine Basisbandsignalkomponente und eine Mehrzahl von Aliasing-Signalkomponenten umfassen; Mittel (62, 96) zum Auswählen, aus dem upgesampelten digitalen Signal, einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band; und einen Digital-Analog-Wandler (66); gekennzeichnet durch: Mittel (94, 96) zum Ausgeben der Ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten bei einer Frequenz, so dass der Digital-Analog-Wandler (66) geeignet ist, eine Aliasing-Signalkomponente der Ausgabe der ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten in einem Super-Nyquist-Band zu erzeugen, näher bei einer antizipierten Spitzenamplitude einer Filtercharakteristik (72) des Digital-Analog-Wandlers (66) als eine Aliasing-Signalkomponente in dem Super-Nyquist-Band, die durch die Basisbandsignalkomponente erzeugt werden würde; und ein Bandpassfilter (27), das geeignet ist, die Aliasing-Signalkomponente der Ausgabe der Ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem Super-Nyquist-Band näher bei der antizipierten Spitzenamplitude der Filtercharakteristik (72) auszuwählen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 10, wobei die Mittel (62) zum Auswählen einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin Mittel zum Auswählen der Basisbandsignalkomponente umfassen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 11, wobei die Mittel (62) zum Auswählen einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin Mittel zum Tiefpassfiltern der Basisbandsignalkomponente umfassen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 12, wobei die Mittel (94) zum Ausgeben der Ausgewählten der Mehrzahl von Signalkomponenten bei einer Frequenz weiterhin umfassen: Mittel (94) zum Frequenzumsetzen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente in die Frequenz und zum Erzeugen einer frequenzumgesetzten Signalkomponente; und Mittel (94) zum Ausgeben der frequenzumgesetzten Signalkomponente an den Digital-Analog-Wandler (66).
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 10, wobei die Mittel (96) zum Auswählen einer der Mehrzahl von Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin Mittel zum Auswählen einer der Aliasing-Signalkomponenten umfassen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 14, wobei die Mittel (96) zum Auswählen einer der Aliasing-Signalkomponenten in dem ersten Nyquist-Band weiterhin Mittel zum Bandpassfiltern einer der Mehrzahl von Aliasing-Signalkomponenten umfassen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 13, wobei die Mittel (94) zum Frequenzumsetzen weiterhin Mittel zum Mischen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente zu der Frequenz umfassen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 16, wobei die Mittel (94) zum Mischen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente geeignet sind, um die ausgewählte Basisbandsignalkomponente mit einem Signal zu mischen, das über eine Frequenz verfügt, die gleich einer halben Abtastrate der ausgewählten Basisbandsignalkomponen te ist, um die frequenzumgesetzte Signalkomponente zu erzeugen.
System zur Verarbeitung eines digitalen Signals gemäß Anspruch 16, wobei die Mittel (94) zum Mischen der ausgewählten Basisbandsignalkomponente geeignet sind, um die ausgewählte Basisbandsignalkomponente mit einem Signal zu mischen, das über eine Frequenz verfügt, die gleich einem Viertel der Abtastrate der ausgewählten Basisbandsignalkomponente ist, um die frequenzumgesetzte Signalkomponente zu erzeugen.