JP2010541321A - 調整可能位相を有する信号生成器 - Google Patents

調整可能位相を有する信号生成器 Download PDF

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Abstract

出力信号の位相は、発振信号と調整可能スレショルドとの比較に基づく。ここで、前記スレショルドの調整は、それに対応して前記出力信号の前記位相が結果的に調整される。例えば、前記調整可能スレショルドは、トランジスタ回路に関する調整可能バイアス信号を備えることができ、それにより、前記発振信号は、前記トランジスタ回路への入力として提供され、前記トランジスタ回路の前記出力は、前記出力信号を提供する。幾つかの側面においては、これらの位相調整技法は、1つ以上の同調可能な多相クロックを提供するために採用することができる。
【選択図】図2

Description

関連出願の相互参照
この出願は、同時に提出されて共通して所有される、“SIGNAL GENERATOR WITH ADJUSTABLE FREQUENCY”(調整可能周波数を有する信号生成器)という題名を有し及びAttorney Docket No.061001が割り当てられた米国特許出願、及び“SIGNAL GENERATOR WITH SIGNAL TRACKING”(信号追跡を行う信号生成器)という題名を有し及びAttorney Docket No.061000U2が割り当てられた米国特許出願に関するものであり、各々の米国特許出願の開示がここにおいて参照されることによってここに組み入れられている。
この出願は、一般的には、データ通信に関するものである。この出願は、より具体的には、ただし排他的でなしに、調整可能位相及び/又は周波数を有するクロック信号等の信号を生成すること、及び他の信号を追跡する信号を生成することに関するものである。
幾つかの用途においては、通信システムは、周波数及び位相をある程度調整可能な信号を生成することができる。例えば、典型的受信機は、受信された信号からデータを復元するためにクロック信号を用いることができる。この場合は、クロック信号の周波数及び位相は、受信された信号からデータが復元される精度を向上させるために受信された信号の周波数及び位相と同期化することができる。さらに、幾つかのシステムは、異なる時間に及び/又は異なる回路に関して異なる位相を用いることができる多相クロックを採用することができる。
実際上は、希望される周波数及び位相の品質を有する信号を提供するために例えば複雑さ、電力消費量、及びコストに関連する望ましくない妥協をすることが必要になる場合がある。一例として、超広帯域通信システムは、関連するトランシーバ構成要素の電力要求を低減させるために非常に狭いパルス及び高レベルのデューティサイクルを採用することができる。ここで、受信されたデータが復元される有効性は、部分的には、受信されたパルスのタイミングの追跡が適切であることに依存する。しかしながら、相対的に狭いパルス幅を用いることに起因して、十分なレベルの追跡性能を提供する同期化及び追跡構造は、望ましくない複雑さを有することがある。例えば、幾つかの実装においては、同期化及び追跡回路は、適切な周波数及び/又は位相(例えば、多相システムにおける異なるクロック位相)を有する信号を生成するための位相ロックループ又は何らかの形の電圧制御発振器回路を備えることができる。さらに、幾つかの実装においては、同期化及び追跡回路は、高周波発振器と高周波数位相ロックループ(“PLL”)又は遅延ロックループ(“DLL”)を備えることができる。この場合は、PLL/DLLの動作周波数は、PLL/DLLが追跡及び取得制御信号に関して十分な分解能を提供するような動作周波数を選択することができる。
実際上は、上記の技法は、相対的に複雑になることがあり及び相対的に大量の電力を消費する可能性がある。従って、これらの技法は、多くの用途に関して適しない可能性がある。
この開示の側面例の概要が後続する。ここにおいて側面という用語に言及時にはこの開示の1つ以上の側面に言及する場合があることが理解されるべきである。
この開示は、幾つかの側面においては、複雑さが相対的に小さいシステムに関する信号生成方式に関するものである。該システムは、例えば、超広帯域に関する用途において採用可能な受信機を含むことができる。
この開示は、幾つかの側面においては、各々の周波数及び/又は位相を調整可能である1つ以上の信号を生成する回路に関するものである。例えば、幾つかの実装は、複雑さが相対的により小さい同調可能な多相クロック生成器に関するものである。ここで、前記クロック生成器は、関連づけられたデバイス(例えば、受信機)によって処理されるパルスのパルス繰り返し周波数のオーダーの動作周波数を有する低周波発振器を採用することができる。同様に、幾つかの実装は、複雑さが相対的に小さい同期化及び追跡回路によって処理されるパルスのパルス繰り返し周波数のオーダーの動作周波数を有する発振器を採用する前記同期化及び追跡回路に関するものである。
有利なことに、該回路を組み入れたデバイスは、PLL又はDLL等の伝統的なクロッキング方式を採用するデバイスよりも複雑でないことができ、より少ない電力を消費することができ、及びより低い実装コストであることができる。該回路は、デバイスのサイズが相対的に小さく、非常に低い電力消費量を有し、及び非常に低いコストであることが非常に望ましい用途、例えば超広帯域、において特に有利であることができる。
幾つかの側面においては、信号生成器は、調整可能位相出力信号を生成し、前記出力信号の位相は、発振信号と調整可能スレショルド(例えば、調整可能な基準信号)の比較に基づく。この場合は、前記スレショルドを調整することは、その結果、前記出力信号の位相をそれに対応して調整することになる。例えば、幾つかの実装においては、前記調整可能スレショルドは、トランジスタ回路に関する調整可能バイアス信号を備え、前記発振信号は、前記トランジスタ回路への入力として提供され、前記トランジスタ回路の前記出力は、前記出力信号を提供する。上記の技法は、1つ以上の同調可能多相クロックを提供するために1つ以上の信号生成器回路において採用することが可能である。
幾つかの側面においては、信号生成器は、出力信号を生成し、前記出力信号の周波数及び/又は位相は、発振信号の周波数を一時的に調整することによって調整される。例えば、幾つかの実装においては、前記発振信号の周波数は、前記出力信号の位相のわずかな変化(例えば、スキュー)を生じさせるために短時間だけ調整される。さらに、幾つかの実装においては、前記発振信号の周波数は、2つの基本周波数値間に存在する有効周波数を有する出力信号を提供するために繰り返し一時的に調整される。幾つかの側面においては、前記発振信号の周波数は、1つ以上のリアクティブ回路を発振器回路に選択的に結合することによって及び/又は1つ以上のリアクティブ回路のリアクタンスを変えることによって調整される。
幾つかの側面においては、1つ以上の出力信号の周波数及び位相は、1つ以上の入力信号を追跡するように調整される。ここで、少なくとも1つの制御信号は、前記出力信号が導き出される発振信号の周波数を制御するように調整される。さらに、各出力信号の位相は、前記発振信号と関連づけられた調整可能スレショルドとの比較に基づいて調整される。
この開示のこれらの及びその他の特徴、側面及び利点は、以下の発明を実施するための形態、添付された請求項及び添付図を参照して検討することでより完全に理解されるであろう。
無線通信システムの幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。 多相信号を提供するように構成された信号生成器回路の幾つかの側面例の単純化された略図である。 多相信号をどのようにして提供できるかを示す例を描いた単純化されたタイミング図である。 多相信号を提供するように構成された信号生成器回路の幾つかの側面例の単純化された略図である。 多相信号を提供するように構成された信号生成器回路の幾つかの側面例の単純化された略図である。 少なくとも1つの多相信号を提供するために実行することができる動作の幾つかの側面例のフローチャートである。 調整可能な位相及び/又は周波数の信号を提供するように構成された信号生成器回路の幾つかの側面例の単純化された略図である。 調整可能な位相及び/又は周波数の信号を提供するように構成された信号生成器回路の幾つかの側面例の単純化された略図である。 信号の位相をスキューするために実行することができる動作の幾つかの側面例のフローチャートである。 信号の位相のスキュー例を示す単純化されたタイミング図である。 信号の有効周波数を調整するために実行することができる動作の幾つかの側面例のフローチャートである。 信号の有効周波数の調整例を示す単純化されたタイミング図である。 位相外れ信号例を示す単純化されたタイミング図である。 追跡ループの幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。 追跡ループの幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。 少なくとも1つの信号を追跡するために実行することができる動作の幾つかの側面例のフローチャートである。 通信システムの幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。 通信構成要素の幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。 ここにおいて教示される1つ以上の信号を提供するように構成された装置の幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。 ここにおいて教示される1つ以上の信号を提供するように構成された装置の幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。 ここにおいて教示される1つ以上の信号を提供するように構成された装置の幾つかの側面例の単純化されたブロック図である。
共通の慣例により、図面において示される様々な特徴は、一定の縮尺で描くことができない場合がある。従って、様々な特徴の寸法は、明確化を目的として意図的に拡大又は縮小されることがある。さらに、図面の一部は、明確化を目的として単純化されることがある。従って、図面は、所定の装置(例えば、デバイス)又は方法のすべての構成要素を描くことはできない。最後に、本明細書及び図全体にわたり、同様の特徴は同様の参照数字を用いて表すことができる。
この開示の様々な側面が以下において説明される。ここにおける教示は非常に様々な形態で具現化できること及びここにおいて開示されるあらゆる特定の構造、機能、又はその両方は単なる代表例であるにすぎないことが明確なはずである。ここにおける教示に基づき、当業者は、ここにおいて開示される側面はあらゆるその他の側面と独立して実装できること及びこれらの側面のうちの2つ以上を様々な方法で結合できることを理解すべきである。例えば、ここにおいて説明される側面のうちのあらゆる数の側面を用いて装置を実装することができ又は方法を実践することができる。さらに、該装置は、ここにおいて説明される側面のうちの1つ以上の側面に加えたその他の構造、機能、又は構造と機能又は前記側面以外の構造、機能、又は構造と機能を用いて実装することができ又は該方法を実践できる。上記の一例として、幾つかの側面においては、装置は、調整可能位相を有する出力信号を提供するために発振信号を調整可能スレショルドと比較するように構成された比較器を備えることができる。さらに、幾つかの側面においては、該比較器は、他の信号を追跡する信号を提供するための装置において実装することが可能である。
図1は、無線デバイス102が無線デバイス104と通信する通信システム100の幾つかの側面例を示す。特に、図1は、デバイス102の送信経路の幾つかの構成要素106と108及びデバイス104の受信経路の幾つかの構成要素110と112を示す。
信号の送信及び受信と関係して、デバイス102及び104は、調整可能な周波数及び/又は位相を有する信号を生成することができる。例えば、デバイス102は、1つ以上の調整可能位相クロック信号を生成するクロック生成器114を採用することができる。該信号は、例えば、デバイス102の送信経路を通じてのデータフローを同期化させるために用いることができる。
デバイス104の受信経路は、同様のクロック生成器116を採用することができる。ここで、クロック生成器116は、マスタ受信クロックを受信された信号と同期化させるために用いることができる1つ以上の多相クロック信号を生成することができる。例えば、2方向通信中において、送信機マスタクロック及び受信機マスタクロックは、タイミングを整合させることができないことがある。従って、以下においてさらに詳細に説明されるように、調整可能周波数/位相クロック生成器116は、受信されたデータ信号と周波数及び位相の点で同期化された受信クロック信号を提供するために同期化及び追跡回路118において採用することができる。
クロック生成器116によって提供される多相クロック信号は、信号取得手順中にも用いることができる。例えば、調整可能位相信号は、受信クロック信号に関する正確な位相オフセットを見つけるために(例えば、仮説試験中に)探索アルゴリズムと関係させて採用することができる。ここで、受信された信号の位相は知らないことができることが理解されるべきである。従って、デバイス104は、受信クロック信号の位相を相対的に小さいステップで調整することができ、それにより、各位相値において、デバイスは、受信された信号にロックするのを試みる。以下においてさらに詳細に説明されるように、ここにおいて教示されるクロック生成器は、一連の位相オフセットを提供するための効率的な機構を提供することができる。
さらに、幾つかの実装においては、無線デバイス(例えば、デバイス102又は104)は、各無線デバイスのマスタクロックの位相が異なることができる複数の無線デバイスに送信する又はこれらの複数の無線デバイスから受信することができる。ここで、複数の無線デバイスと関連づけられた異なるクロック位相を一致させるためにローカルクロックの位相を容易に切り換えるのが望ましい場合がある。例えば、デバイス104は、1つの無線デバイスから受信時に1つのローカル位相を選択し、他の無線デバイスから受信時に他のローカル位相を選択することができる。以下においてさらに詳細に説明されるように、ここにおいて教示されるクロック生成器は、複数のクロック位相を提供するための効率的な機構を提供することができる。
上記を念頭に置き、幾つかの信号生成器装置例及び動作例がさらに詳細に説明される。後述される特定の構成要素及び動作は例示を目的として提供されること、及びここにおける教示に従って構築された装置はその他の構成要素を採用できること及びその他の種類の動作と関係させて使用可能であることが理解されるべきである。
図2は、調整可能位相を有する少なくとも1つの出力信号を生成するように構成可能な信号生成器回路200(例えば、クロック生成器)の側面例を示す。具体的には、回路200は、出力信号Φ1乃至ΦNによって表される1つ以上の分岐において出力信号を提供することができる。ここで、各分岐は、202A乃至202Nの指定記号がそれぞれ付された調整可能位相回路を含む。
図2に示されるように、幾つかの実装においては、信号生成器は、相対的に単純な発振器回路を用いて実装することができる。例えば、発振器回路は、バッファ、高質増幅器、又はその他の適切なデバイス206に並列に結合された水晶発振器204を備えることができる。幾つかの実装においては、デバイス206は、インバータを備える。発振器回路は、図2においてΦ0の指定記号が付された出力信号(例えば、方形波クロック信号)を生成する。
幾つかの実装においては、ここにおいて教示される発振器回路(例えば、発振器204とインバータ206とを備える回路)は、相対的に高質の係数(一般的には回路の“Q”と呼ばれる)を有することができる。幾つかの側面においては、高Q信号は、調波成分を実質的に有さないことができる(例えば、この信号は、実質的に単調波である)。従って、高Q信号はジッタが実質的に存在しないことができるため該信号の使用を通じて(後述されるような)相対的に正確な位相変化を得ることができる。幾つかの実装においては、発振器回路の品質係数は、10以上のオーダーであることができる。
回路202A乃至202Nによって生成される出力信号Φ1乃至ΦNの位相は、制御信号VC1乃至VCNによってそれぞれスキューされる。従って、出力信号Φ1乃至ΦNのうちの所定の出力信号の位相は、その他の出力信号の位相と無関係に設定することができる。さらに、出力信号Φ1乃至ΦNの位相は、発振器回路の出力信号Φ0の位相と異なることができる。
図3は、制御信号VC1乃至VCNと出力信号Φ1乃至ΦNとの間における関係例を単純化した形で示した幾つかの波形を描く。最上の波形は、発振器204によって生成されて回路202A乃至202Nの入力部に提供される正弦波に似た信号Aを示す。最上の波形は、水平線302A、302B、及び302Nによって表される幾つかの決定レベル例も描く。
その下の波形は、出力信号Φ0を単純化した形で示す。この波形は、出力信号Φ0が(例えば、垂直線304Aによって表されるように)低から高に移行するか又はその逆に移行する時間がデバイス206の決定レベルに基づくことも示す。この例においては、この決定レベルは、水平線302Aによって表される。換言すると、デバイス206は、入力信号Aが決定レベル302Aと交差するごとに出力信号Φ0における移行を生成する。
出力信号Φ1に関する波形は、この信号は入力信号Aが異なる決定レベル(例えば、決定レベル302B)と交差するときに移行するように設定できることを示す。この決定点は、垂直線304Bによって表される。この場合には、制御信号VC1の値は、回路202Aに関する決定レベルを制御する。他方、決定レベルの変化は、回路202Aのインバータにより早期に又はより後にトリガさせる。
同様に、出力信号ΦNに関する波形は、この信号は入力信号Aがさらに他の決定レベル(例えば、決定レベル302N)と交差するときに移行するように設定できることを示す。この決定点は、垂直線304Nによって表される。ここで、制御信号VC1の値は、回路202Nに関する決定レベルを制御する。
調整可能位相回路(例えば、回路202A及び202N)は、様々な方法で実装可能である。例えば、調整可能位相回路は、入力信号(例えば、入力信号A)のレベルを調整可能スレショルド(例えば、調整可能基準信号)と比較する比較器を備えることができる。該比較器は、例えば、調整可能決定スレショルドを有するバッファ(例えば、インバータ)、調整可能バイアスを有するトランジスタ回路、演算増幅器、又は入力信号のレベルに基づいて切り換え決定を行いその切り換え決定を制御するためにスレショルドが用いられるその他の回路、を含む様々な形態をとることが可能である。
図4は、制御信号VCの形の調整可能スレショルドがトランジスタ回路400(例えば、インバータ)の出力信号ΦNの位相を制御する例を示す。この例においては、制御信号VCは、トランジスタ回路400のバイアスレベルを制御するために抵抗器402を介してトランジスタ404A及び404Bのゲートに結合される。トランジスタ回路400のバイアスのレベルは、トランジスタ回路400の切り換え決定レベルを決定する。従って、図3に示されるのと同様の方法で、入力信号Aがこの決定レベルと交差するときにトランジスタ回路400が出力信号ΦNにおいて移行を提供する。
図4に示されるように、幾つかの実装においては、発振器回路からの信号(例えば、入力信号A)は、容量素子(例えば、キャパシタ)406を介してトランジスタ404A及び404BのゲートにAC結合される。この方法により、発振器回路は、トランジスタ回路400から切り離すことができ、それによりトランジスタ回路400による発振器回路の電位負荷(potential loading)を低減させることができる。
図5に関して、幾つかの実装においては、信号生成器500は、信号生成器500に関する1つ以上の出力信号位相を定義するための(例えばデータメモリに格納された)ルックアップテーブル又はその他の適切なデータ構造504を組み入れるか又は該ルックアップテーブル又はその他の適切なデータ構造504へのアクセスが可能なスレショルド回路502を含むことができる。例えば、ルックアップテーブル504は、1つ以上の位相エントリΔΦ乃至NΔΦと関連づけることができる1つ以上のスレショルド値(例えば、制御電圧エントリVC1乃至VCN)を表す情報を含むことができる。ここで、特定の制御電圧を選択することは、シンボルΔΦによって表される希望される移相を提供することができる。格納された情報は、様々な形をとることが可能である。例えば、幾つかの実装においては、格納された情報は、スレショルドの実際の値を備えることができる。その他の実装においては、格納された情報は、(例えば、ルックアップテーブル504内の隣接値に関する)オフセット値を備えることができる。
図5の例においては、発振器回路506は、1つ以上の位相調整器508A乃至508N(総じて“位相調整器508”)によって位相遅延される(例えば、図2の信号Aに類似する)発振信号を生成する。この場合は、位相調整器508の各々によって生成される出力信号(例えば、出力信号Φ1乃至ΦN)の位相は、ルックアップテーブル504の1つ以上のエントリに基づいて制御することができる。
ルックアップテーブル504又はその他の同様の構造は、実際には所定のデバイスが複数のデバイスと同時並行して通信することができる実装において有利に採用することができる。例えば、幾つかの実装においては、超広帯域受信機は、各パルスストリームが相対的に高いパルス間デューティサイクルを採用する異なる送信機から同時並行してパルスストリームを受信することができる。この場合は、受信機は、異なる送信機によって送信されたパルスを復元するために異なるパルスストリーム間で(例えば、各々のパルスごとに)連続的に切り換わることができる。従って、受信機は、パルスストリームの各々に関する位相情報をルックアップテーブル504に格納すること及び受信機がパルスストリームのうちの所定の1つからパルスを受信するのを選択するごとにエントリのうちの1つにアクセスすることができる。
ルックアップテーブル504は、様々な方法で実装可能である。例えば、幾つかの実装においては、ルックアップテーブル504は、特定のレジスタアドレスを選択するとその結果I/Oレジスタが所定の信号レベルを出力することになるI/Oレジスタを備えることが可能である。代替として、幾つかの実装においては、ルックアップテーブル情報は、単にデータメモリ内に格納することが可能である。この場合は、位相調整器508の各々は、位相調整器の位相を設定するためにルックアップテーブル504からの該当値を用いて構成することができる。
幾つかの実装においては、ルックアップテーブル504内のエントリは、ルックアップテーブル504内に記入されるべき値を決定する制御回路によって提供することができる。例えば、回路500が追跡ループ内に組み入れられる実装においては、追跡ループが所定の信号に同期化時に、追跡ループは、追跡ループが同期化している特定の信号と関連づけられたエントリをルックアップテーブル504内に入れることができる。この方法により、追跡ループがその信号と再同期化する必要がある場合に、追跡ループは、ルックアップテーブル504に格納された対応値を参照することができる。
幾つかの実装においては、ルックアップテーブル504は、制御電圧エントリのうちのいずれかをいずれかの位相調整器508に提供するように構成することができる。例えば、位相調整器508Aは、制御電圧VC1乃至VCNを用いて構成することが可能である。
同様に、位相調整気508Nは、制御電圧VC1乃至VCNのうちのいずれかを用いて構成することが可能である。
幾つかの実装においては、ルックアップテーブル504は、位相調整器508のうちの対応する1つに制御電圧エントリのうちの特定の1つを提供するように構成することができる。例えば、制御電圧VC1は、位相調整器508Aに提供することができ、制御電圧VCNは位相調整器508Nに提供することができる。該実装は、例えば、出力信号Φ1乃至ΦNが多相クロックバスの各部分を備える多相クロックバスを提供するために用いることができる。
上記に鑑み、信号生成器は、様々な用途において採用可能であることが理解されるべきである。例えば、単一の調整可能位相分岐(例えば、Φ1)を採用する信号生成器は、クロック信号を生成するために用いることができ、制御電圧VC1を調整することによってクロック信号の位相を必要に応じて選択的にスキューさせることが可能である。さらに、幾つかの位相分枝(phase branch)(例えば、Φ1乃至ΦNで、Nは、位相分枝数)を採用する信号生成器は、各信号が制御電圧VC1乃至VCNのうちの各々の1つによって定義される異なる位相を有する幾つかの信号を提供することが可能である。上述されるように、該構成は、多相クロックバスを提供するための採用することができる。
次に、信号生成器(例えば、回路200)の動作例が、図6のフローチャートと関係させて説明される。便宜上、図6の動作(又はここにおいて説明又は教示されるその他の動作)は、特定の構成要素(例えば、回路200)によって実行される動作として説明することができる。しかしながら、これらの動作は、その他の種類の構成要素によって実行可能であること及び異なる数の構成要素を用いて実行可能であることが理解されるべきである。ここにおいて説明される動作のうちの1つ以上は、所定の実装においては採用できないことも理解されるべきである。
ブロック602によって表されるように、信号生成器は、任意選択で、1つ以上の出力信号の位相をスキューするために用いられる1つ以上の調整可能スレショルド(例えば、基準信号)を定義するための1つ以上のスレショルド値又はその他の適切な情報(例えば、制御電圧)を定義することができる。ブロック604において、信号生成器は、発振信号を提供する。この発振信号は、例えば、図2の入力信号Aを備えること可能である。出力信号生成器(例えば、比較器)は、出力信号を提供するために発振信号を調整可能スレショルドと比較する(ブロック606)。ブロック608において、ある時点において、スレショルド生成器(例えば、回路502)は、スレショルドを調整するための1つ以上の新しいスレショルド値を選択することができる。従って、ブロック610において、各出力信号の位相は、対応するスレショルドの調整結果としてスキューされる。ブロック612によって表されるように、各出力信号は、希望される信号処理を提供するために対応する回路において採用することができる。例えば、以下においてさらに詳細に説明されるように、幾つかの実装においては、出力信号は、受信された信号からデータを復元するために用いられるクロック信号を備えることができる。
今度は図7及び8に関して、幾つかの側面においては、発振器回路によって生成される信号の周波数は、発振器回路に結合されるリアクティブ回路を再構成することによって変化させることができる。例えば、制御回路は、発振器回路のキャパシタンス及び/又はインダクタンスを動的に変化させそれによって発振器回路の動作周波数を変化させるように構成することが可能である。図7は、発振器回路のキャパシタンス及び/又はインダクタンスの変化を生じさせるようにするために1つ以上のリアクティブ素子を選択的に発振器回路に結合させるか又は発振器回路から切り離すことが可能な例を示す。逆に、図8は、調整可能リアクティブ素子が発振器回路に結合され、それによって発振器回路のキャパシタンス及び/又はインダクタンスの変化を生じさせるようにこれらの構成要素の各々のリアクタンスを調整することが可能な例を示す。
図7において、制御信号生成器702を備える制御回路は、(例えば、ダッシュ線704によって表されるように)リアクティブ回路の1つ以上のスイッチ706を制御することが可能で、スイッチ706は、可変リアクタンスを選択的に発振器回路708に結合するように適合化される。リアクティブ回路は、例えば、1つ以上の容量素子(例えば、キャパシタ)710、1つ以上の誘導素子(例えば、誘導子)712、又は1つ以上の容量素子710と1つ以上の誘導素子712の組み合わせを備えることができる。ここで、各スイッチ706は、リアクティブ回路の電気信号経路を選択的にメーク又はブレークするために制御信号704によって制御可能なトランジスタ又はその他の適切なデバイスを備えることができる。
図8において、制御信号生成器802を備える制御回路は、(例えば、ダッシュ線804によって表されるように)発振器回路806に結合される可変リアクティブ構成要素の制御入力を駆動することができる。 図8において点線808によって表されるように、幾つか実装においては、可変リアクティブ構成要素は、1つ以上の可変容量素子810、1つ以上の可変誘導素子812、又は1つ以上の可変容量素子810と1つ以上の可変誘導素子812の組み合わせを備えることができる。この場合は、制御信号の規模又はその他の特性が、各調整可能容量素子又は調整可能誘導素子の内部回路に影響を及ぼすことが可能であり、このことは、調整可能容量素子の有効キャパシタンス又は調整可能誘導素子の有効インダクタンスの対応する変化を引き起こすことが可能である。
幾つかの側面においては、発振器回路によって生成された発振信号の周波数及び/又は位相は、発振器回路と関連づけられたリアクティブ回路を一時的に再構成することによって調整可能である。例えば、リアクティブ回路の構成を制御する制御信号は、相対的に素早くトグルし、それによって発振器回路のキャパシタンス及び/又はインダクタンスの一時的変化を生じさせることが可能である。回路のリアクタンスのこの一時的変化は、発振信号の周波数の一時的変化に結び付く。
今度は図9乃至12に関して、信号生成器は、発振信号の位相又は周波数を変化させるために周波数の一時的変化を採用することが可能である。具体的には、図9は、例えば図10において例示されるように信号の周波数を一時的に変化させることによって信号の移相を変化させるために採用可能な幾つかの動作例を示す。図11は、例えば図12において例示されるように信号の周波数の一時的変化を繰り返し生じさせることによって信号の周波数を変化させるために採用可能な幾つかの動作例を示す。
最初に図9に関して、ブロック902及び904によって表されるように、発振器回路を1つ以上の再構成可能なリアクティブ素子に結合することができ、それにより、リアクティブ素子を再構成することによって発振器回路によって出力された発振信号の周波数を変化させることができる。一例として、発振器回路は、図7又は8において示されるように構成することが可能であり、それにより、1つ以上の制御信号の使用を通じて発振出力信号の周波数が制御される。
ブロック906によって表されるように、制御信号の一時的変化は、出力信号の位相の希望される変化を提供するように定義することができる。例えば、制御信号は、最初に原値に設定し、その後に相対的に短時間だけ他の値に変更し、その後に原値に戻すことができる。ブロック908によって表されるように、制御信号のこの一時的変化は、発振器回路の周波数の一時的変化を生じさせ、その結果出力信号のタイミングのシフトが生じる。
該移相動作の単純化されたタイミング図が図10に示される。期間1002及び1004の比較によって示されるように、制御信号の規模の変化は、発振信号の周波数の対応する変化を生じさせているのを観察することができる。その結果、制御信号が原値に戻された後の時点では、発振信号の位相は、発振信号の原位相に関して調整されている(すなわち、この例おいては遅延されている)。
図10の例においては、制御信号は、発振信号の期間よりも短い期間において調整される。しかしながら、その他のシナリオにおいては、制御信号の値は、図10に示されるよりも長い又は短い期間において(例えば、数サイクル以下において)調整可能であることが理解されるべきである。
今度は図11に関して、幾つかの実装においては、発振信号の有効周波数を調整するために1つ以上の制御信号を繰り返し一時的に変化させることができる。該実装は、例えば、本来は発振器回路によって提供可能な2つの個別の(例えば、基本の)周波数値間に存在する有効周波数を有する発振信号を提供するために採用することができる。例えば、ブロック1102及び1104によって表されるように、発振器回路は、1つ以上の再構成可能なリアクティブ素子に結合することが可能であり、それにより、発振器回路によって出力された発振信号の周波数は、上述されるリアクティブ素子を再構成することによって変化させることができる。しかしながら、幾つかの場合においては、リアクタンスは、通常は個別のステップにおいて変化することができる。例えば、図7の回路においては、スイッチ706の動作に基づき、動作周波数は、1つの個別周波数値から他の個別周波数値に変化することが可能である。しかしながら、幾つかのシナリオにおいては、これらの個別周波数値間にある動作周波数を提供するのが望ましい場合がある。
図11のブロック1106によって表されるように、出力信号の周波数の希望される変化を提供するために制御信号の一連の一時的変化を定義することができる。例えば、ブロック1108において、制御信号は、相対的に高速で2つ以上の値間で繰り返し切り換えることが可能である。その結果、出力信号の周波数は、1つの瞬間周波数から他の瞬間周波数に繰り返し切り換えることが可能であり、これらの瞬間周波数は、制御信号値に基づく。従って、出力信号の周波数のこれらの一時的変化は、上記の瞬間周波数間のいずれかに存在する有効周波数を有する出力信号を提供することができる。
該周波数シフト動作の単純化されたタイミング図が図12に描かれる。ここで、波形1202は、制御信号1206の1つの値(例えば、高値)と関連づけられた瞬間周波数を示す。逆に、波形1204は、制御信号1206の他の値(例えば、低値)と関連づけられた瞬間周波数を示す。
(概念形で描かれた)出力信号に対応する波形1208は、制御信号1206のデューティサイクルの結果、出力信号1208の有効(例えば、平均)周波数は、波形1202の周波数よりも大きく、波形1204の周波数よりも小さいことができることを示す。この例においては、制御信号1206のデューティサイクルは50%である。しかしながら、出力信号において異なる周波数を達成するために異なるデューティサイクルを採用可能であることが理解されるべきである。
図12は、波形1208が(例えば複数の線を用いて表されるように)ある程度の量のジッタを有する可能性があることを示す。しかしながら、該ジッタは、一定の種類の回路、例えば幾つかの実装における追跡ループ、の動作に対して有意な影響を及ぼすことはないであろう。
一般的には、出力信号の周波数の希望される変化は、制御信号が異なる値間で切り換えられるレートを制御し及びこれらの値の各々と関連づけられた対応するデューティサイクルを制御することによって達成することができる。図12の例においては、制御信号の値は、入力信号の期間よりも各々短い期間において調整される。その他のシナリオにおいては、制御信号の値は、図12に示されるよりも長い又は短い期間において(例えば数サイクル以下において)調整可能であることが理解されるべきである。
上記から、出力信号の位相及び/又は周波数は、リアクティブ構成要素の数量及び値の適切な選択を通じて希望される量だけ調整可能であることが理解されるべきである。さらに、出力信号の位相及び/又は周波数の変化の規模は、制御信号の適切な制御を通じて動的に制御することが可能である。換言すると、出力信号の位相及び/又は周波数は、リアクティブ素子が所定の時点において又はある期間にわたってどのように再構成されるか(例えば、図7においてスイッチがどのように開けられるか又は閉じられるか又は図8において制御信号の値がどのように調整されるか)に依存する。
ここにおける教示に基づいて図7及び8の回路に対して様々な変更を行うことが可能であることが理解されるべきである。例えば、リアクティブ構成要素は、その他の電圧点(例えば、アース以外)に切り換えることが可能である。さらに、所定の実装においては異なる数のリアクティブ構成要素が存在することができる。例えば、3つのキャパシタを用いる実装においては、第1のキャパシタは、動作周波数を増加させるために用いることができ、第2のキャパシタは、動作周波数を減少させるために用いることができ、第3のキャパシタは、公称周波数を提供するために用いることができる。さらに、リアクティブ素子の値は、生成された信号の不正確さを補償するための発振器周波数の増減に関連する適切な増分レベルを回路が確実に提供するような値を選択可能である。
幾つかの実装においては、例えば図7及び8において示されるような1つ以上の回路に関する周波数又は位相を指定するために制御信号(例えば、基準信号)の値に関連する一組の情報を用いることができる。制御回路702及び802は、リアクティブ素子を制御するためにこの情報にアクセスすることができる。該一組の情報は、例えば上述されるテーブル504と同様の方法で実装及び使用することができる。幾つかの実装においては、一組の値が所定の発振器回路(例えば、1つの出力信号)に関する特定の周波数及び/又は位相を定義することができる。幾つかの実装においては、一組の値が一組の発振器回路(例えば、幾つかの出力信号)に関する特定の周波数及び/又は位相を定義することができる。幾つかの実装においては、一組の値が(例えば、テーブル内の近隣のエントリに対する)周波数及び/又は位相オフセットを定義することができる。幾つかの実装においては、一組の値が時間ホッピングシーケンス及び/又は周波数ホッピングシーケンスに関連する情報を定義することができる。
幾つかの側面においては、制御可能な周波数及び位相を有する信号を提供するために図7乃至12の教示に従った回路構築を用いることができる。例えば、第1の制御方式は、希望される周波数を提供する制御信号を生成するために採用することができ、第2の制御方式は、希望される移相を提供する制御信号を生成するために(例えば、同時並行して)採用することができる。従って、該回路は、例えば、入力信号の周波数及び位相を追跡する追跡ループにおいて用いることができる。
今度は図13乃至17に関して、この開示は、幾つかの側面においては、信号の同期化及び追跡に係る。例えば、上述される回路及び動作は、所定の信号が他の信号と同期化されて他の信号を追跡するように所定の信号の位相及び/又は周波数を制御するために採用することができる。
図13は、パルスに基づく受信機(例えば、図13に示されない超広帯域受信機)に関する単純化されたタイミング図を示す。ここで、受信されたパルス1302A及1302Bは、相対的に狭く、線1304によって表されるようなパルス繰り返し間隔(“PRI”)で繰り返される。例えば、幾つかの実装においては、各パルス1302の幅は、1ナノ秒以下のオーダー(例えば、100ピコ秒)であることができ、パルス繰り返し間隔1304は、100ナノ秒乃至10マイクロ秒のオーダーであることができる。これらの数字は単なる代表例であるにすぎないこと及び所定のパルスに基づくシステムは異なるパルス幅及び/又はパルス繰り返し間隔を採用できることが理解されるべきである。
パルス1302からデータを復元するためにPPLに基づく又はDLLに基づく同期化及び追跡構造を採用する典型的受信機が用いられる場合は、受信機は、数ギガヘルツのオーダーの仕様を有する発振器及び構成要素を採用することが可能である。実際上は、この種類の構造は相対的に複雑になる場合があり、相対的に有意な量の電力を消費する場合がある。従って、この種類の受信機アーキテクチャは、低コスト及び/又は低電力の用途に関しては望ましくないことがある。
対照的に、ここにおいて教示される構造及び動作を用いることを通じて、(例えば、パルス1302、等のパルスに基づく信号から)データを復元するために相対的に低電力で複雑さの小さい受信機を提供可能である。有利なことに、該受信機は、受信されたパルス1302からデータを復元するために1/PR1又は1/PR1の小さい倍数のオーダーの周波数を有するマスタクロック信号1306を利用することができる。
最初に、図13から、受信されたパルス1302とマスタクロック1306との間では移相が存在可能であることを観察することができる。一例として、線1308は、受信されたパルスの立ち上がりエッジとマスタクロック1306の立ち上がりエッジとの間における移相を示す。受信されたパルス1302から有効にデータを復元するために、受信されたパルス1302と同期化されたクロック信号を生成するための同期化及び追跡回路を採用することができる。
図14は、基本動作上の観点から、1つ以上の入力クロックと同期化させること及びこれらの1つ以上の入力クロックを追跡することができる1つ以上の出力クロックを生成する回路1400を示す。簡単に説明すると、誤り回路1402は、出力クロックの周波数及び位相を入力クロックの周波数及び位相と比較する。これらのクロックの周波数及び/又は位相が異なる場合は、誤り回路1402は、出力クロックを生成する制御可能クロック生成器1404の周波数及び位相を制御する1つ以上の誤り信号を生成する。
幾つかの側面においては、回路1400は、入力クロックとの定義された位相及び/又は周波数の差を有する出力クロックを生成するように構成することができる。この目的のために、誤り回路1402は、位相及び/又は周波数の希望される差分を規定する基準値のテーブルを備えることができるか又はその他の方法でアクセスすることができる。この場合は、誤り回路1402は、誤り信号を生成時にこれらの基準値を考慮に入れる。
従って、(例えば、ルックアップテーブル504と類似する)基準値1406の適切な規定を通じて、回路1402は、1つ以上の入力クロックに関して希望される位相及び/又は周波数を有する1つ以上の出力クロックを提供することができる。さらに、回路1402は、基準値1406を変更することによって必要になるごとに所定の信号の位相及び/又は周波数を変化させることができる。従って、回路1400は、同調可能な多相クロックを提供することができる。
今度は図15に関して、図2乃至12と関係させて上述される構造を採用可能な追跡ループ回路1500の実装が示される。簡単に説明すると、回路1500は、発振信号VOSCを生成する制御可能発振器回路1502を含む。図7乃至12と関係させて上述されるのと同様の方法で、発振信号VOSCの周波数は、一組の制御信号1504(例えば、1つ以上の信号CS1、CS2、等)の動作によって調整可能である。回路1500は、一組の出力信号(例えば、1つ以上の信号1512A、1512B、等)を生成する制御可能位相調整回路1506も含み、これらの出力信号の位相は、一組のスレショルド信号1508(例えば、1つ以上の信号V1、V2、等)の動作によって調整可能である。従って、回路1506は、図2乃至6と関係させて上述される回路と同様であることができる。
回路1500は、出力信号1512の組(例えば、信号1512A及び1512B)が一組の入力信号1514と同期化されて一組の入力信号1514を追跡するように制御信号1504の組及びスレショルド信号1508の組を調整する時間及び周波数追跡回路1510も含む。一例として、回路1510は、所定の入力信号1514に関して早期の/遅い信号追跡を利用することができる。図15において省略記号によって表されるように、実際上は、回路1500は、あらゆる数の入力信号1514と、出力信号1512と、制御信号1504と、スレショルド信号1508と、を備えることができる。回路1500の動作例が、図16のフローチャートと関係させてさらに詳細に説明される。
ブロック1602によって表されるように、回路1502は、制御信号1504の組の現在値に基づく周波数を有する発振信号VOSCを提供する。すなわち、図7乃至12と関係させて上述されるように、制御信号1504の組は、一組のスイッチ(例えば、1つ以上のスイッチS1、S2、等)の動作を制御することができる。他方、スイッチの組の動作は、発振信号VOSCの周波数を制御するために発振器回路1502のリアクタンス(例えば、キャパシタンス)を制御する。
ブロック1604によって表されるように、回路1506は、出力信号1512の組を提供するために発振信号VOSCを調整可能スレショルド信号1508の組と比較する。図2乃至6と関係させて上述されるように、一組のデバイス(例えば、インバータ)1516は、出力信号1512の組の位相を調整するためにスレショルド信号1508の組(例えば、バイアス信号)を発振信号VOSCと比較することが可能である。
ブロック1606によって表されるように、追跡回路1510は、出力信号1512の組が入力信号1514の組を追跡するのを継続的に保証する。この目的のために、追跡ループは、出力信号1512の組の位相及び/又は周波数を変化させる必要があるかどうかを決定するために出力信号1512の組を入力信号1514の組と比較する。必要である場合は、追跡回路1510は、出力信号1512の組が入力信号1514の組を追跡するように(例えば、誤り信号に基づいて定義された)制御信号及び/又はスレショルド信号に関する新値を定義する。
ブロック1608によって表されるように、追跡回路1510は、水晶発振器の共鳴周波数を微調整するために必要に応じて制御信号1504の組を調整することが可能である。この方法により、スイッチS1、S2、等の位置を制御することによって回路1500に関する低速周波数追跡機構が提供される。さらに、上述されるように、スイッチの単一の構成によって直接得ることができないオフセットを補正するためにデューティサイクル変調を用いることができる。
ブロック1610によって表されるように、追跡回路1510は、出力信号1512の組の位相を変化させるために必要に応じてスレショルド信号1508の組を調整することもできる。従って、回路1500に関する高速時間追跡機構も提供される。
上述されるのと同様の方法で、回路1500は、出力信号1512のうちの1つ以上に関する位相オフセット及び/又は(示されていない周波数分割器回路の使用を通じての)異なる周波数を定義するための情報(例えば、基準値)のテーブルを採用することができる。例えば、幾つかの実装においては、追跡回路1510は、制御信号1504及びスレショルド信号1508を生成するために用いられるテーブル内のエントリを定義する(例えば、繰り返し適合化させる)ことができる。例えば、追跡回路1510が所定の出力信号1512を所定の入力信号1514と同期化させていると決定した時点で、追跡回路1510は、所定の出力信号1512の現在の周波数及び/又は位相を生じさせた制御信号1504及びスレショルド信号1508のうちの1つ以上の信号の現在値と関連づけられた情報(例えば、1つ以上の基準値)を格納することができる。幾つかの実装においては、格納された基準値は、所定の出力信号1512の周波数及び/又は位相を幾つかの異なる定義された値のうちの1つに合わせて調整するために用いることができる。さらに、複数の出力信号1512が提供される実装においては、基準値は、出力信号1512の各々に関する一意の周波数及び/又は位相を定義するために用いることができる。
回路1500は、希望される数の出力信号1512を提供するために様々な方法で構成することができる。例えば、幾つかの用途においては、回路1500は、単一の入力信号1514に基づいて多相クロック1512を提供することができる。代替として、幾つかの用途においては、回路1500は、各クロックが幾つかの入力信号1514のうちの対応する1つと同期化されて幾つかの入力信号1514のうちの対応する1つを追跡する多相クロック1512を提供することができる。
回路1500はここにおける教示に基づいて様々な変更が可能であることが理解されるべきである。例えば、回路1502は、上述されるようにリアクティブ素子(例えば、キャパシタ及び/又は誘導子)及び異なる種類のリアクティブ素子(例えば、可変リアクティブ素子)の異なる組み合わせを採用可能である。さらに、回路1506は、出力信号1512を生成するために異なる種類の比較器1516を採用することができる。
ここにおいて説明される同期化及び追跡回路は、様々な用途において採用可能である。例えば、図17の通信システム1700に関して、受信機1702は、送信機1704から受信された信号からデータを復元するためにここにおいて教示される同期化及び追跡回路を備えることができる。
ここで、送信機1704の出力段1706は、送信クロック1708に基づいて受信機1702にデータを送信することができる。従って、受信機1702によって受信された信号のタイミングは、送信クロック1708の周波数に基づく。
受信機1702は、受信クロック生成器1712によって生成された適切な時間の受信クロックに基づいて受信された信号からデータを復元するデータ復元用構成要素(例えば、回路)1710を含む。他方、受信クロック生成器1712は、発振器回路1714(例えば、ここにおいて説明される水晶発振器回路)によって生成されたクロックの周波数及び位相を調整するために同期化及び追跡回路を利用することができる。
動作上は、受信されたデータ信号は、増幅及びフィルタリング用構成要素1716に提供され、増幅及びフィルタリング用構成要素1716は、コンディショニングされた受信データをデータ復元用構成要素1710及び受信クロック生成器1712に提供する。従って、受信されたデータ信号は、受信クロック生成器1712が生成された受信クロック信号(例えば、図15の出力信号1512の組)と比較する図15の入力信号1514の組を備えることができる。従って、受信クロック生成器1712は、受信クロック信号が受信されたデータ信号と同期化されて受信されたデータ信号を追跡するように、必要に応じて制御信号及びスレショルド信号の値を調整する。この方法により、データ復元用構成要素1710は、受信されたデータ信号からデータを抽出するために有効に用いることができる受信クロック信号を備えることができる。
ここにおける教示は、少なくとも1つのその他のデバイスと通信するための様々な構成要素を採用するデバイス内に組み入れることが可能である。図18は、デバイス間における通信を容易にするために採用可能な幾つかの構成要素例を描く。ここで、第1のデバイス1802及び第2のデバイス1804は、適切な媒体を通じて無線通信リンク1806を介して通信するように適合化される。
最初に、デバイス1802からデバイス1804に(例えば、逆方向リンクにおいて)情報を送信することに係る構成要素が説明される。送信(“TX”)データプロセッサ1808は、データバッファ1810又はその他の適切な構成要素からトラフィックデータ(例えば、データパケット)を受信する。送信データプロセッサ1808は、選択されたコーディング及び変調方式に基づいて各データパケットを処理(例えば、符号化、インターリービング、及びシンボルマッピング)し、データシンボルを提供する。一般的には、データシンボルは、データに関する変調シンボルであり、パイロットシンボルは、(推測的に知られる)パイロットに関する変調シンボルである。変調器1812は、データシンボル、パイロットシンボル、及び可能なことに逆方向リンクに関するシグナリングを受信し、システムの指定に従った変調(例えば、OFDM又はその他の適切な変調)及び/又はその他の処理を行い、出力チップストリームを提供する。送信機(“TMTR”)1814は、出力チップストリームを処理(例えば、アナログに変換、フィルタリング、増幅、及び周波数アップコンバージョン)し、変調された信号を生成し、変調された信号は、アンテナ1816から送信される。
デバイス1802によって(デバイス1804と通信中のその他のデバイスからの信号とともに)送信された変調された信号は、デバイス1804のアンテナ1818によって受信される。受信機(“RCVR”)1820は、アンテナ1818からの受信された信号を処理(例えば、コンディショニング及びデジタル化)し、受信されたサンプルを提供する。復調器(“DEMOD”)1822は、受信されたサンプルを処理(例えば、復調及び検出)し、検出されたデータシンボルを提供し、検出されたデータシンボルは、その他のデバイスによってデバイス1804に送信されたデータシンボルの雑音を含む推定データシンボルである可能性がある。受信(“RX”)データプロセッサ1824は、検出されたデータシンボルを処理(例えば、シンボルデマッピング、デインターリービング、及び復号)し、各送信デバイス(例えば、デバイス1802)と関連づけられた復号されたデータを提供する。
今度は、デバイス1804からデバイス1802に(例えば、順方向リンクにおいて)情報を送信することに係る構成要素が取り扱われる。デバイス1804において、トラフィックデータが送信(“TX”)データプロセッサ1826によって処理されてデータシンボルが生成される。変調器1828は、データシンボル、パイロットシンボル、及び順方向リンクに関するシグナリングを受信し、変調(例えば、OFDM又はその他の適切な変調)及び/又はその他の該当する処理を行い、出力チップストリームを提供し、出力チップストリームは送信機(“TMTR”)1830によってさらにコンディショニングされてアンテナ1818から送信される。幾つかの実装においては、順方向リンクに関するシグナリングは、電力制御コマンドと、逆方向リンクにおいてデバイス1804に送信中の全デバイス(例えば、端末)に関するコントローラ1832によって生成された(例えば、通信チャネルに関連する)その他の情報を含むことができる。
デバイス1802において、デバイス1804によって送信された変調された信号は、アンテナ1816によって受信され、受信機(“RCVR”)1834によってコンディショニング及びデジタル化され、復調器(“DEMOD”)1836によって処理されて検出されたデータシンボルが得られる。受信(“RX”)データプロセッサ1838は、検出されたデータシンボルを処理し、デバイス1802に関する復号されたデータ及び順方向リンクシグナリングを提供する。コントローラ1840は、データ送信を制御するための及びデバイス1804への逆方向リンクにおける送信電力を制御するための電力制御コマンド及びその他の情報を受信する。
コントローラ1840及び1832は、デバイス1802及びデバイス1804の様々な動作をそれぞれ指示する。例えば、コントローラは、該当するフィルタを決定し、そのフィルタに関する情報を報告し、フィルタを用いて情報を復号することができる。データメモリ1842及び1844は、コントローラ1840及び1832によってそれぞれ用いられるプログラムコード及びデータを格納することができる。
図18は、通信用構成要素がここにおいて教示される信号生成機能を提供する1つ以上の構成要素を含むことができることも示す。例えば、受信機1824は、クロック生成器回路1846を含むことができ、受信機1820は、クロック生成器回路1848を含むことができる。
無線デバイスは、ここにおいて教示されるように生成される出力信号(例えば、発振信号)の使用を通じて提供される(例えば、送信又は受信される)データに基づいて機能を果たす様々な構成要素を含むことができる。例えば、無線ヘッドセットは、出力信号の使用を通じて提供されるデータに基づいて音声出力を提供するために適合化されたトランスデューサを含むことができる。無線検知デバイスは、出力信号の使用を通じて送信されるデータを提供するために適合化されたセンサを含むことができる。無線ウォッチは、出力信号の使用を通じて提供されるデータに基づいて指示を提供するために適合化されたユーザインタフェースを含むことができる。一例として、ユーザインタフェースは、表示画面、照明素子(例えば、LEDデバイス)、スピーカ、温度に基づくインジケータ、又は何らかの形の指示(視覚、可聴、振動関連、温度関連、等)をユーザに対して行うその他の適切なデバイスを備えることができる。
無線デバイスは、適切な無線通信技術に基づいた又は適切な無線通信技術をその他の形でサポートする1つ以上の無線通信リンクを介して通信することができる。例えば、幾つかの側面においては、無線デバイスは、ネットワークと関連することができる。幾つかの側面においては、ネットワークは、ボディエリアネットワーク又はパーソナルエリアネットワーク(例えば、超広帯域ネットワーク)を備えることができる。幾つかの側面においては、ネットワークは、ローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワークを備えることができる。無線デバイスは、様々な無線通信技術、プロトコル、又は基準、例えばCDMA、TDMA、OFDM、OFDMA、WiMAX、及びWi−Fi、のうちの1つ以上をサポートすること又は用いることができる。同様に、無線デバイスは、様々な対応する変調方式又は多重化方式のうちの1つ以上をサポートすること又は用いることができる。このように、無線デバイスは、上記又はその他の無線通信技術を用いて1つ以上の無線通信リンクを確立して1つ以上の無線通信リンクを介して通信するための適切な構成要素(例えば、エアインタフェース)を含むことができる。例えば、デバイスは、無線媒体を通じての通信を容易にする様々な構成要素(例えば、信号生成器及び信号プロセッサ)を含むことができる関連づけられた送信機及び受信機構成要素(例えば、送信機108及び受信機110)を有する無線トランシーバを備えることができる。
幾つかの側面においては、無線デバイスは、インパルスに基づく無線通信リンクを介して通信可能である。例えば、インパルスに基づく無線通信リンクは、相対的に短い長さ(例えば、数ナノ秒以下のオーダー)及び相対的に広い帯域幅を有する超広帯域パルスを利用することができる。幾つかの側面においては、超広帯域パルスは、約20%以上のオーダーの部分的帯域幅を有すること及び/又は約500MHz以上のオーダーの帯域幅を有することができる。
ここにおける教示は、様々な装置(例えば、デバイス)内に組み入れること(例えば、実装するか又は実行すること)が可能である。例えば、ここにおいて教示される1つ以上の側面は、電話(例えば、携帯電話)、パーソナルデータアシスタント(“PDA”)、娯楽機器(例えば、音楽機器又はビデオ機器)、ヘッドセット(例えば、ヘッドフォン、イアピース、等)、マイク、医療用検知機器(例えば、バイオメトリックセンサ、心拍計、万歩計(登録商標)、EKGデバイス、等)、ユーザI/Oデバイス(例えば、腕時計、リモコン、光スイッチ、キーボード、マウス、等)、環境検知機器(例えば、タイヤ圧モニタ)、コンピュータ、販売時点管理機器、娯楽機器、補聴器、セットトップボックス、又はその他のあらゆる適切なデバイス、内に組み入れることが可能である。
これらのデバイスは、異なる電力要求及びデータ要求を有することがある。幾つかの側面においては、ここにおける教示は、(例えば、インパルスに基づくシグナリング方式及び低デューティサイクルモードの使用を通じて)低電力用途において用いるために適合化することが可能であり、(例えば、高帯域幅パルスの使用を通じて)相対的に高いデータレートを含む様々なデータレートをサポートすることが可能である。
幾つかの側面においては、無線デバイスは、通信システムに関するアクセスデバイス(例えば、Wi−Fiアクセスポイント)を備えることができる。該アクセスデバイスは、例えば、有線又は無線通信リンクを介して他のネットワーク(例えば、インターネット又はセルラーネットワーク等の広域ネットワーク)への接続を提供することが可能である。従って、アクセスデバイスは、他のデバイス(例えば、Wi−Fi局)がその他のネットワーク又はその他の機能にアクセスするのを可能にすることができる。さらに、これらのデバイスのうちの1つ又は両方は、ポータブルであるか、又は幾つかの場合においては相対的に非ポータブルであることができることが理解されるべきである。
ここにおいて説明される構成要素は、様々な方法で実装可能である。図19乃至21に関して、装置1900、2000、及び2100は、例えば1つ以上の集積回路(例えば、ASCI)によって実装される機能を表すことができるか又はここにおいて教示されるようにその他の何らかの方法で実装できる一連の相互に関連された機能ブロックとして表される。ここにおいて説明されるように、集積回路は、プロセッサ、ソフトウェア、その他の構成要素、又はその組み合わせを含むことができる。
装置1900乃至2100は、様々な図に関して上述される機能のうちの1つ以上を果たすことが可能な1つ以上のモジュールを含むことができる。例えば、提供するためのASIC1902、2002、又は2102は、例えば、ここにおいて説明される発振器回路に対応することができる。比較するためのASIC1904又は2104は、例えば、ここにおける説明される比較器に対応することができる。生成するためのASIC1906は、例えば、ここにおいて説明されるスレショルド回路に対応することができる。格納するためのASIC1908又は2108は、例えば、ここにおいて説明されるデータメモリに対応することができる。復元するためのASIC1910、2008、又は2110は、例えば、ここにおいて説明されるデータ復元回路に対応することができる。結合するためのASIC2004は、例えば、ここにおいて説明されるリアクティブ回路に対応することができる。変化させるためのASIC2006は、例えば、ここにおいて説明される制御回路に対応することができる。させるためのASIC2106は、例えば、ここにおいて説明される時間及び周波数追跡回路に対応することができる。
上述されるように、幾つかの側面においては、これらの構成要素は、該当するプロセッサ構成要素を介して実装可能である。これらのプロセッサ構成要素は、幾つかの側面においては、少なくとも部分的には、ここにおいて教示される構造を用いて実装可能である。幾つかの側面においては、プロセッサは、これらの構成要素のうちの1つ以上の構成要素の機能の一部又は全部を実装するように適合化することができる。幾つかの側面においては、ダッシュ線付きの四角形によって表される構成要素のうちの1つ以上は、任意選択である。
上述されるように、装置1900乃至2100は、1つ以上の集積回路を備えることができる。例えば、幾つかの側面においては、単一の集積回路が、例示される構成要素のうちの1つ以上の構成要素の機能を実装することが可能であり、その他の側面においては、2つ以上の集積回路が例示される構成要素のうちの1つ以上の構成要素の機能を実装することが可能である。
さらに、図19乃至21によって表される構成要素と機能及びここにおいて説明されるその他の構成要素と機能は、いずれかの適切な手段を用いて実装することができる。該手段は、少なくとも部分的には、ここにおいて教示される対応する構造を用いて実装することもできる。例えば、図19乃至21の“のためのASIC”構成要素と関係させて上述される構成要素は、同様に指定された“のための手段”の機能に対応することもできる。従って、幾つかの側面においては、該手段のうちの1つ以上は、プロセッサ構成要素、集積回路、又はここにおいて教示されるその他の適切な構造のうちの1つ以上を用いて実装することができる
ここにおいて“第1の”、“第2の”、等の指定表現を用いた要素への言及は、一般的には、これらの要素の数量又は順序を限定するわけではないことが理解されるべきである。むしろ、これらの指定表現は、ここにおいては、2つ以上の異なる要素を区別するための好都合な方法として用いられる。従って、第1及び第2の要素への言及は、そこにおいては2つの要素のみを採用可能であること及び第1の要素は何らかの形で第2の要素に先行しなければならないことを意味しない。さらに、別の記載がない限り、一組の要素は、1つ以上の要素を備えることができる。
当業者は、情報及び信号は様々な異なる技術及び技法のうちのいずれかを用いて表すことができることを理解するであろう。例えば、上記の説明全体を通じて参照されることがあるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場、磁気粒子、光学場、光学粒子、又はそのあらゆる組合せによって表すことができる。
ここにおいて開示される側面と関係させて説明される様々な例示的論理ブロック、モジュール、プロセッサ、手段、回路、及びアルゴリズム上のステップのうちのいずれも、電子ハードウェアとして実装すること(例えば、ソースコーディング又はその他の何らかの技法を用いて設計することができるデジタル実装、アナログ実装、又はこれらの2つの組合せ)、命令を組み入れた様々な形態のプログラム又は設計符号(ここにおいては、便宜上、“ソフトウェア”又は“ソフトウェアモジュール”と呼ぶことができる)として実装すること、又はその両方の組合せとして実装することができることを当業者はさらに理解するであろう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に例示するため、上記においては、様々な例示的構成要素、ブロック、モジュール、回路、及びステップが、各々の機能の観点で一般的に説明されている。該機能がハードウェアとして又はソフトウェアとして実装されるかは、全体的システムに対する特定の用途上の及び設計上の制約事項に依存する。当業者は、説明されている機能を各々の特定の用途に合わせて様々な形で実装することができるが、これらの実装決定は、本開示の適用範囲からの逸脱を生じさせるものであるとは解釈すべきではない。
ここにおいて開示される側面と関係させて説明される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、集積回路(“IC”)、アクセス端末、又はアクセスポイント内に実装すること又は集積回路(“IC”)、アクセス端末、又はアクセスポイントによって実行することができる。ICは、ここにおいて説明される機能を果たすように設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、その他のプログラミング可能な論理デバイス、ディスクリートゲートロジック、ディスクリートトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア構成要素、電気的構成要素、光学的構成要素、機械的構成要素、又はそのあらゆる組合せ、を備えることができ、IC内、IC外、又はその両方に常駐する符号又は命令を実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであることができるが、代替として、従来のどのようなプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであってもよい。プロセッサは、計算装置の組合せ、例えば、DSPと、1つのマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサとの組合せ、DSPコアと関連する1つ以上のマイクロプロセッサとの組合せ、又はその他のあらゆる該コンフィギュレーションとの組合せ、として実装することも可能である。
開示されるプロセスにおけるステップの特定の順序又は階層は、見本となる手法の一例であることが理解される。設計上の優先事項に基づき、プロセスにおけるステップの特定の順序又は階層は、本開示の適用範囲内にとどまりつつ変更できることが理解される。添付される方法上の請求項は、様々なステップの要素を1つの例としての順序で提示するものであり、提示された特定の順序又は階層に限定されることを意味するものではない。
ここにおいて開示される側面と関係させて説明される方法又はアルゴリズムのステップは、直接ハードウェア内において、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール内において、又はその2つの組み合わせ内において具現化することが可能である。ソフトウェアモジュール(例えば、実行可能命令及び関連データを含む)及びその他のデータは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能ディスク、CD−ROM、又は当業において知られるその他のあらゆる形態のコンピュータによって読み取り可能な媒体内に常駐することができる。記憶媒体例は、機械、例えばコンピュータ/プロセッサ(ここにおいては、便宜上“プロセッサ”と呼ぶことができる)、が記憶媒体から情報(例えば、符号)を読み出すこと及び記憶媒体に情報(例えば、符号)を書き込むことができるような形で、該機械、例えば該プロセッサ、に結合することが可能である。記憶媒体例は、プロセッサと一体化することができる。プロセッサ及び記憶媒体は、ASIC内に常駐することができる。ASICは、ユーザ装置内に常駐することができる。代替として、プロセッサ及び記憶媒体は、個別構成要素としてユーザ装置内に常駐することができる。さらに、幾つかの側面においては、あらゆる適切なコンピュータプログラム製品は、この開示の側面のうちの1つ以上に関連する(例えば、少なくとも1つのコンピュータによって実行可能な)符号を備えるコンピュータによって読み取り可能な媒体を備えることができる。幾つかの側面においては、コンピュータプログラム製品は、梱包材料を備えることができる。
開示される側面に関する上記説明は、当業者がこの開示を製造又は使用できるようにすることを目的とする。これらの側面に対する様々な修正は、当業者にとって容易に明確になるであろう。ここにおいて定められる一般原理は、本開示の適用範囲を逸脱しない形でその他の側面に対しても適用することができる。以上のように、この開示は、ここにおいて示される側面に限定されることが意図されるものではなく、ここにおいて開示される原理及び斬新な特徴に一致する限りにおいて最も広範な適用範囲が認められるべきである。

Claims (40)

  1. 信号を提供するための装置であって、
    発振信号を提供するように構成された発振器回路と、
    出力信号を提供するために前記発振信号を調整可能スレショルドと比較するように構成された比較器と、
    前記出力信号の位相をスキューするために前記調整可能スレショルドを生成するように構成されたスレショルド回路と、を備える、装置。
  2. 一組の調整可能スレショルド値を格納するように構成されたデータメモリであって、前記一組の調整可能スレショルド値の各々は、前記出力信号に関する異なる位相オフセットと関連づけられるデータメモリ、をさらに備え、
    前記スレショルド回路は、前記出力信号の前記位相をスキューするために前記調整可能スレショルド値のうちの1つを選択するようにさらに構成される請求項1に記載の装置。
  3. 少なくとも1つのその他の出力信号を提供するために前記発振信号を少なくとも1つのその他の調整可能スレショルドと比較するように構成された少なくとも1つのその他の比較器をさらに備え、
    前記スレショルド回路は、前記少なくとも1つのその他の出力信号の各々の出力信号の位相をスキューするために前記少なくとも1つのその他の調整可能スレショルドを生成するようにさらに構成される請求項1に記載の装置。
  4. 一組の調整可能スレショルド値を格納するように構成されたデータメモリであって、前記一組の調整可能スレショルド値の各々は、異なる位相オフセットと関連づけられるデータメモリ、をさらに備え、
    前記スレショルド回路は、前記出力信号の前記位相をスキューするために前記組の調整可能スレショルド値のうちの少なくとも1つを選択するようにさらに構成される請求項3に記載の装置。
  5. 前記比較器は、調整可能な決定スレショルドを有するインバータを備え、前記調整可能な決定スレショルドは、前記インバータに前記出力信号の極性を切り換えさせる前記発振信号のレベルを決定するものであり、
    前記調整可能なスレショルドの調整は、前記決定スレショルドを変更する請求項1に記載の装置。
  6. 前記比較器は、調整可能バイアスを有するトランジスタ回路を備え、
    前記調整可能スレショルドの調整は、前記バイアスを調整する請求項1に記載の装置。
  7. 前記発振器回路は、インバータと並列に結合された水晶発振器を備える請求項1に記載の装置。
  8. 前記スレショルド回路は、追跡ループ内に実装され、
    前記追跡ループは、他の信号の位相を追跡するために前記出力信号の前記位相をスキューするように構成される請求項1に記載の装置。
  9. 前記他の信号は、受信された信号から復元されるクロック信号を備える請求項8に記載の装置。
  10. 前記発振器回路は、10以上のオーダーの品質係数を有する請求項1に記載の装置。
  11. 前記出力信号に基づいて超広帯域パルスからデータを復元するように構成されたデータ復元回路をさらに備える請求項1に記載の装置。
  12. 前記超広帯域パルスは、20%以上のオーダーの部分的帯域幅、500MHz以上のオーダーの帯域幅、又は20%以上のオーダーの部分的帯域幅と500MHz以上のオーダーの帯域幅と関連づけられる請求項11に記載の装置。
  13. 信号を提供する方法であって、
    発振信号を提供することと、
    出力信号を提供するために前記発振信号を調整可能スレショルドと比較することと、
    前記出力信号の位相をスキューするために前記調整可能スレショルドを生成すること、とを備える、方法。
  14. 一組の調整可能スレショルド値を格納することであって、前記一組の調整可能スレショルド値の各々は、前記出力信号に関する異なる位相オフセットと関連づけられること、をさらに備え、
    前記調整可能スレショルドの前記生成は、前記出力信号の前記位相をスキューするために前記調整可能スレショルド値のうちの1つを選択することを備える請求項13に記載の方法。
  15. 少なくとも1つのその他の出力信号を提供するために前記発振信号を少なくとも1つのその他の調整可能スレショルド値と比較することと、
    前記少なくとも1つのその他の出力信号の各々の出力信号の位相をスキューするために前記少なくとも1つのその他の調整可能スレショルドを生成すること、とをさらに備える請求項13に記載の方法。
  16. 一組の調整可能スレショルド値を格納することであって、前記一組の調整可能スレショルド値の各々は、異なる位相オフセットと関連づけられることをさらに備え、
    前記少なくとも1つのその他の調整可能スレショルドの前記生成は、前記出力信号の前記位相をスキューするために前記組の調整可能スレショルド値のうちの少なくとも1つを選択することを備える請求項15に記載の方法。
  17. 前記比較は、調整可能な決定スレショルドを有するインバータによって実行され、前記調整可能な決定スレショルドは、前記インバータに前記出力信号の極性を切り換えさせる前記発振信号のレベルを決定するものであり、
    前記調整可能なスレショルドの調整は、前記決定スレショルドを変更する請求項13に記載の方法。
  18. 前記比較は、調整可能バイアスを有するトランジスタ回路によって行われ、
    前記調整可能スレショルドの調整は、前記バイアスを調整する請求項13に記載の方法。
  19. 前記発振信号は、インバータと並列に結合された水晶発振器を備える発振器回路によって提供される請求項13に記載の方法。
  20. 前記調整可能スレショルドの前記生成は、追跡ループ内に実装され、
    前記追跡ループは、他の信号の位相を追跡するために前記出力信号の前記位相をスキューする請求項13に記載の方法。
  21. 前記他の信号は、受信された信号から復元されるクロック信号を備える請求項20に記載の方法。
  22. 前記発振信号を提供する発振器回路は、10以上のオーダーの品質係数を有する請求項13に記載の方法。
  23. 前記出力信号に基づいて超広帯域パルスからデータを復元することをさらに備える請求項13に記載の方法。
  24. 前記超広帯域パルスは、20%以上のオーダーの部分的帯域幅、500MHz以上のオーダーの帯域幅、又は20%以上のオーダーの部分的帯域幅と500MHz以上のオーダーの帯域幅と関連づけられる請求項23に記載の方法。
  25. 信号を提供するための装置であって、
    発振信号を提供するための手段と、
    出力信号を提供するために前記発振信号を調整可能スレショルドと比較するための手段と、
    前記出力信号の位相をスキューするために前記調整可能スレショルドを生成するための手段と、を備える、装置。
  26. 一組の調整可能スレショルド値を格納するための手段であって、前記一組の調整可能スレショルド値の各々は、前記出力信号に関する異なる位相オフセットと関連づけられる手段、をさらに備え、
    生成するための前記手段は、前記出力信号の前記位相をスキューするために前記調整可能スレショルド値のうちの1つを選択する請求項25に記載の装置。
  27. 比較するための前記手段は、少なくとも1つのその他の出力信号を提供するために前記発振信号を少なくとも1つのその他の調整可能スレショルドと比較し、
    生成するための前記手段は、前記少なくとも1つのその他の出力信号のうちの各々の出力信号の位相をスキューするために前記少なくとも1つのその他の調整可能スレショルドを生成する請求項25に記載の装置。
  28. 一組の調整可能スレショルド値を格納するための手段であって、前記一組の調整可能スレショルド値の各々は、異なる位相オフセットと関連づけられる手段、をさらに備え、
    生成するための前記手段は、前記出力信号の前記位相をスキューするために前記組の調整可能スレショルド値のうちの少なくとも1つを選択する請求項27に記載の装置。
  29. 比較するための前記手段は、調整可能な決定スレショルドを有するインバータを備え、前記調整可能な決定スレショルドは、前記インバータに前記出力信号の極性を切り換えさせる前記発振信号のレベルを決定するものであり、
    前記調整可能なスレショルドの調整は、前記決定スレショルドを変更する請求項25に記載の装置。
  30. 比較するための前記手段は、調整可能バイアスを有するトランジスタ回路を備え、
    前記調整可能スレショルドの調整は、前記バイアスを調整する請求項25に記載の装置。
  31. 提供するための前記手段は、インバータと並列に結合された水晶発振器を備える請求項25に記載の装置。
  32. 生成するための前記手段は、追跡ループ内に実装され、
    前記追跡ループは、他の信号の位相を追跡するために前記出力信号の前記位相をスキューするように構成される請求項25に記載の装置。
  33. 前記他の信号は、受信された信号から復元されるクロック信号を備える請求項32に記載の装置。
  34. 提供するための前記手段は、10以上のオーダーの品質係数を有する請求項25に記載の装置。
  35. 前記出力信号に基づいて超広帯域パルスからデータを復元するための手段をさらに備える請求項25に記載の装置。
  36. 前記超広帯域パルスは、20%以上のオーダーの部分的帯域幅、500MHz以上のオーダーの帯域幅、又は20%以上のオーダーの部分的帯域幅と500MHz以上のオーダーの帯域幅と関連づけられる請求項35に記載の装置。
  37. 信号を提供するためのコンピュータプログラム製品であって、
    発振信号を提供し、
    出力信号を提供するために前記発振信号を調整可能スレショルドと比較し、及び
    前記出力信号の位相をスキューするために前記調整可能スレショルドを生成するために少なくとも1つのコンピュータによって実行可能な符号を備えるコンピュータによって読み取り可能な媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
  38. ヘッドセットであって、
    発振信号を提供するように構成された発振器回路と、
    出力信号を提供するために前記発振信号を調整可能スレショルドと比較するように構成された比較器と、
    前記出力信号の位相をスキューするために前記調整可能スレショルドを生成するように構成されたスレショルド回路と、
    前記出力信号の使用を通じて提供されるデータに基づいて音声出力を提供するために適合化されたトランスデューサと、を備える、ヘッドセット。
  39. ウォッチであって、
    発振信号を提供するように構成された発振器回路と、
    出力信号を提供するために前記発振信号を調整可能スレショルドと比較するように構成された比較器と、
    前記出力信号の位相をスキューするために前記調整可能スレショルドを生成するように構成されたスレショルド回路と、
    前記出力信号の使用を通じて提供されるデータに基づいて指示を提供するために適合化されたユーザインタフェースと、を備える、ウォッチ。
  40. 無線通信に関する検知デバイスであって、
    発振信号を提供するように構成された発振器回路と、
    出力信号を提供するために前記発振信号を調整可能スレショルドと比較するように構成された比較器と、
    前記出力信号の位相をスキューするために前記調整可能スレショルドを生成するように構成されたスレショルド回路と、
    前記出力信号の使用を通じて送信されるべきデータを提供するために適合化されたセンサと、を備える、検知デバイス。
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