JP2012531835A5

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Publication number: JP2012531835A5
Application number: JP2012517809A
Authority: JP
Filing date: 2010-06-26
Publication date: 2013-12-26
Anticipated expiration: 2030-06-26

Description

ほぼ完璧な再構成特性を示すこと及び高レベルの量子化ノイズ減衰を実現することに加えて、表２に与えられた種類のカスケードにされた移動平均フィルタは、乗算演算を必要としないためにあまり複雑ではない。例えば表２に与えられた最後のフィルタは、図１４Ａのフィルタ３４０により示されるように、フィルタの長さ（Ｌ＝４・Ｍ−２）及び４・Ｍ＋３レジスタに依存せずに６個の加算しか必要としない。これらの移動平均フィルタを使用することにより、唯一必要な乗算演算は、ローパス応答をバンドパス応答に変換するのに必要な演算である。直接デジタル合成（例えば、サインルックアップメモリ／コサインルックアップメモリを含むデジタル・アキュムレータを採用する）が、直交ダウンコンバート動作及び直交アップコンバート動作に必要なｃｏｓ（ω₀ｔ）及びｓｉｎ（ω₀ｔ）として図１３Ｂに示されるサイン（ｘ_n）系列及びコサイン（ｙ_n）系列を生成するために使用される場合、直交ダウンコンバート及び直交アップコンバートに基づくバンドパス変換は、４個の乗算しか必要としない。あるいは、サイン（ｘ_n）系列及びコサイン（ｙ_n）系列が、次式で表される差分方程式により示されるようなメモリを必要としないＣＯＲＤＩＣ（すなわち、座標回転デジタルコンピュータ）又は他の再帰型フィルタ機能を使用して生成されてもよい。

Claims

連続時間連続可変信号をサンプリングされ量子化された信号に変換する装置であって、
時間的に連続し且つ連続可変である入力信号を受け入れる入力線と、
前記入力線に結合された複数の処理ブランチであって、各処理ブランチが、（ａ）量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタと、（ｂ）前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタの出力に結合されたサンプリング／量子化回路と、（ｃ）前記サンプリング／量子化回路の出力に結合されたデジタル・バンドパスフィルタと、（ｄ）前記サンプリング／量子化回路の前記出力を再度前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタに結合する線と、を含む複数の処理ブランチと、
前記複数の処理ブランチの出力に結合された加算器と、
を有し、
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタの各々は、複数の入力と出力とを含む加算器を備え、前記入力信号が前記加算器の前記複数の入力のうちの１つに結合され、前記加算器の前記出力が第１のフィルタを介して前記加算器の前記複数の入力のうちの１つに結合され、同一の処理ブランチにおける前記サンプリング／量子化回路の前記出力が、前記第１のフィルタとは異なる伝達関数を有する第２のフィルタを介して前記加算器の前記複数の入力のうちの１つに結合され、
前記複数の処理ブランチの各処理ブランチにおける前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタは、それぞれ異なる周波数において量子化ノイズ最小値を有し、
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタの各々に対する前記量子化ノイズ最小値は、同一の処理ブランチにおける前記デジタル・バンドパスフィルタにより選択された周波数帯域に対応する
ことを特徴とする装置。
前記複数の処理ブランチは合計Ｍ個の処理ブランチを含み、
対応する処理ブランチに対する周波数帯域の帯域幅をＢＷとするとき、前記サンプリング／量子化回路は、毎秒２・Ｎ・ＢＷ個のサンプルのレートでサンプリングし、ＭｘＮは少なくとも１６である
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタは２次であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタは４次であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタのノッチ周波数は、不等な周波数間隔で間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の処理ブランチの各々における前記デジタル・バンドパスフィルタは、周波数ダウンコンバータと、ローパスフィルタと、周波数アップコンバータとを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記デジタル・バンドパスフィルタは、前記装置の出力データレートの倍数以外の周波数において共同でスペクトルノッチを提供するカスケードにされた移動平均演算部を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の処理ブランチの各々における前記サンプリング／量子化回路は１ビット量子化器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の処理ブランチの各々における前記サンプリング／量子化回路はマルチビット量子化器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の処理ブランチにおける各処理ブランチの前記デジタル・バンドパスフィルタは、総合すると所望の周波数範囲にわたる、それぞれ異なる周波数帯域を選択することを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の処理ブランチの各処理ブランチの前記デジタル・バンドパスフィルタは、（ｉ）不等間隔に配置される中心周波数、及び、（ｉｉ）互いに全て等しいわけではない帯域幅、のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記量子化ノイズ最小値は、前記変換器出力データレートに対して互いに少なくとも略直交である周波数の集合において前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタにより提供されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記入力信号を複数の前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタに提供するタップ伝送線分配構造を更に有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記複数の処理ブランチは少なくとも４つの処理ブランチを含み、
前記複数の処理ブランチの各々において、
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタは、少なくとも２次フィードバックフィルタであり、
前記サンプリング／量子化回路は、少なくとも１ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数でサンプリングし、
前記デジタル・バンドパスフィルタは、少なくとも４０ｄＢで成形された量子化ノイズを減衰させ、データ変換器信号レベルを下回る４０ｄＢ未満に制限された全エイリアシング歪み電力を発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタの少なくとも１つの構成要素のパラメータを調整する能動キャリブレーション構成要素を更に有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
発生する可能性のある信号伝播遅延スキューを補償するために前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタの出力において遅延要素を更に有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタの各々は、前記サンプリング／量子化回路に入力される第１の信号及び前記サンプリング／量子化回路から出力される第２の信号を別個にフィルタリングし、該フィルタリングされた前記第１の信号と前記第２の信号とを組み合わせることを行うものであり、
前記第１の信号のフィルタリング及び前記第２の信号のフィルタリングはそれぞれ、振幅及び位相のうちの少なくとも１つを実質的に変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記第１の信号のフィルタリング及び前記第２の信号のフィルタリングはそれぞれ、前記サンプリング／量子化回路（Ｔ_s）と、１／Ｔ_s未満である３ｄＢ帯域幅のローパスフィルタリングとにより使用されたサンプリング周期の１／４以上の遅延を生じることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタは、２次応答により量子化ノイズを成形することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
前記量子化ノイズシェイピング連続時間フィルタは、４次応答により量子化ノイズを成形することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
連続時間連続可変信号をサンプリングされ量子化された信号に変換する装置であって、
時間的に連続し且つ連続可変である入力信号を受け入れる入力線と、
前記入力線に結合された複数の処理ブランチであって、各処理ブランチが、（ａ）連続時間量子化ノイズシェイピング回路と、（ｂ）前記連続時間量子化ノイズシェイピング回路の出力に結合されたサンプリング／量子化回路と、（ｃ）前記サンプリング／量子化回路の出力に結合されたデジタル・バンドパスフィルタと、（ｄ）前記サンプリング／量子化回路の前記出力を再度前記連続時間量子化ノイズシェイピング回路に結合する線と、を含む複数の処理ブランチと、
前記複数の処理ブランチの出力に結合された加算器と、
を有し、
各処理ブランチの前記デジタル・バンドパスフィルタの中心周波数は、同じ処理ブランチの前記連続時間量子化ノイズシェイピング回路の量子化ノイズ伝達関数の最小値に対応し、
前記デジタル・バンドパスフィルタは、（ａ）前記量子化ノイズ伝達関数の最小値に対応する周波数のコサイン系列及びサイン系列を用いて同相出力及び直交出力を生成する直交周波数ダウンコンバータと、（ｂ）前記直交周波数ダウンコンバータの前記同相出力に結合された第１の移動平均フィルタと、（ｃ）前記直交周波数ダウンコンバータの前記直交出力に結合された第２の移動平均フィルタと、（ｄ）前記量子化ノイズ伝達関数の最小値に対応する周波数のコサイン系列及びサイン系列を使用する直交周波数アップコンバータと、を含む
ことを特徴とする装置。
各処理ブランチにおける前記デジタル・バンドパスフィルタは、総合すると所望の周波数範囲にわたる、それぞれ異なる周波数帯域を選択することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記複数の処理ブランチのうちの少なくとも１つにおける前記デジタル・バンドパスフィルタは、一様に間隔をおいて配置された中心周波数を有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
各処理ブランチにおける前記デジタル・バンドパスフィルタは、（ｉ）不等間隔に配置される中心周波数、及び、（ｉｉ）互いに全て等しいわけではない帯域幅、のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
各処理ブランチにおける前記デジタル・バンドパスフィルタのうちの少なくとも１つにおける前記第１の移動平均フィルタと前記第２の移動平均フィルタの各々は、３つカスケードにされた移動平均機能を有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記デジタル・バンドパスフィルタは、前記装置の出力データレートの倍数以外の周波数において共同でスペクトル最小を提供するカスケードにされた移動平均演算を含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記デジタル・バンドパスフィルタは、カスケードされた移動平均機能を含み、前記移動平均機能の数は、同じ処理ブランチにおける前記連続時間量子化ノイズシェイピング回路に関連付けられたノイズ伝達関数の有効次数に１を加えた値以外の数であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記デジタル・バンドパスフィルタは、再帰型構造として実現される移動平均演算を含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
直交ダウンコンバートのための前記直交周波数ダウンコンバータ及び直交アップコンバートのための前記直交周波数アップコンバータによって使用される前記サイン系列及び前記コサイン系列は、デジタル・アキュムレータ及びサインルックアップを含む直接デジタル合成を介して生成されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
直交ダウンコンバートのための前記直交周波数ダウンコンバータ及び直交アップコンバートのための前記直交周波数アップコンバータによって使用される前記サイン系列及び前記コサイン系列は、再帰型機能を使用して生成されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
各処理ブランチにおける前記デジタル・バンドパスフィルタは、データ変換器信号レベルを下回る４０ｄＢ未満に制限された全歪み電力を発生させることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
各処理ブランチにおける前記デジタル・バンドパスフィルタは、少なくとも４０ｄＢで成形された量子化ノイズを減衰させることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
前記入力信号を複数の前記連続時間量子化ノイズシェイピング回路に提供するタップ伝送線分配構造を更に有することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
連続時間連続可変信号をサンプリングされ量子化された信号に変換する装置であって、
時間的に連続し且つ連続可変である入力信号を受け入れる入力線と、
連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタと、
前記連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタの出力に結合されたサンプリング／量子化回路と、
を有し、
前記連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタは、出力と複数の入力とを含む加算器を有し、前記入力信号が前記加算器の前記複数の入力のうちの１つに結合され、前記加算器の前記出力が第１のフィルタを介して前記加算器の前記複数の入力のうちの１つに結合され、同じ処理ブランチの前記サンプリング／量子化回路の出力が、前記第１のフィルタとは異なる伝達関数を有する第２のフィルタを介して前記加算器の前記複数の入力のうちの１つに結合され、
前記連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタは、特定の周波数で最小となるノイズ伝達関数を有する
ことを特徴とする装置。
前記サンプリング／量子化回路の出力に結合されたデジタル・バンドパスフィルタを更に有し、前記デジタル・バンドパスフィルタの中心周波数が前記特定の周波数に対応することを特徴とする請求項３４に記載の装置。
前記連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタは、前記サンプリング／量子化回路により使用されるサンプリング周期の少なくとも１／４の遅延を提供する遅延要素を組み込むことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
前記連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタは２次であることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
前記連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタは４次であることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
前記連続時間量子化ノイズシェイピングフィルタの少なくとも１つの構成要素のパラメータを調整する能動キャリブレーション構成要素を更に有することを特徴とする請求項３４に記載の装置。