JP5571098B2 - 2ポイント変調と適応遅延マッチングとを用いるデジタル位相ロックドループ - Google Patents
2ポイント変調と適応遅延マッチングとを用いるデジタル位相ロックドループ Download PDFInfo
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Description
本開示は、一般的に電子工学に、特に、2ポイント変調を用いるデジタル位相ロックドループ(DPLL)に関係する。
DPLLは、発信器の周波数および/または位相を調節するために一般的に使用される回路である。ある一般の適用において、DPLLは、発信器の周波数および/または位相を、正確な周波数を持つ参照信号に固定するために使用されるとしてもよい。
τHPM=τ2+τ3+τ4+τHP, 式(1)
のように表現されるとしてもよく、ここで、適応遅延ユニット120が存在しない場合、τHPはゼロと等しいとしてもよい。
τLPM=τ1+τLP, 式(2)
のように表現されるとしてもよく、ここで、適応遅延ユニット140が存在しない場合、τLPはゼロと等しいとしてもよい。
τHP=τ1−τ2−τ3−τ4, τLP=0について。 式(3)
もし、適応遅延ユニット140のみがローパス変調パスにおいて使用される場合、その後、このユニットの遅延は、次のように設定されるとしてもよい:
τLP=τ2+τ3+τ4−τ1, τHP=0について。 式(4)
図4は、8進の位相偏移キーイング(8−PSK)について、誤差ベクトルの大きさ(EVM)、対、ハイパスおよびローパス変調パスの間の遅延ミスマッチ、のプロット410を示す。EVMは、一般的に、変調性能を測定するために使用される。ミスマッチは、DPLL内部の各種のデジタル回路ブロックを更新するために使用される1クロックのためのサンプル期間の刻みで与えられる。例えば、サンプル期間は、57.6MHzで、1クロックのための17.4ナノ秒(ns)と等しいとしてもよい。図4に示されるように、EVMの低下は、0.2より下のサンプル期間の遅延ミスマッチについて最小としてもよいが、段々により大きくなる遅延ミスマッチについて段々に悪化してもよい。
pfb(t,τ)は、遅延τの関数のような、デバイダからのフィードバック信号であり、
E[ ]は、期待オペレーションを表す。
τ(t)=τ(t−1)+Δτ(t)
=τ(t−1)+μ・fms(t)・pe 式(6)
ここで、μは、適応(アダプテーション)ステップサイズであり、
Δτ(t)は、サンプル期間tに対する遅延アップデート値であり、
τ(t)は、サンプル期間tに対する遅延である。
τ(t)=τ(t−1)+μ・sign[fms(t)]・pe(t), 式(7)
ここで、sign[fms(t)]は、基準化された変調する信号の符号(サイン)である。適応ステップサイズは、2の累乗であるとして選択されてもよい。この場合、遅延アップデート値は、(i)適応ステップサイズによって決定された特定のビット数によるビットシフトpe(t)すること、および(ii)fms(t)がゼロより少ない場合にビットシフトpe(t)されたものの符号を反転すること、によって得られるとしてもよい。
g(t)=g(t−1)+γ・fm(t)・pe(t), 式(10)
ここで、γは、最終値への利得の収束レートを決定する適応係数である。LMSアルゴリズムに基づく利得g(t)の計算は、2005年6月21日に発行され、「フォワード利得適応モジュールを持つ位相ロックドループ」と題名が付けられた、米国特許番号6,909,331にさらに詳細に記述される。
[1]
第1および第2の変調パスにより2ポイント変調を実行し、前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整する動作を行なうデジタル位相ロックドループ(DPLL)、を具備する装置。
[2]
前記DPLLは、前記第1の変調パスに対して可変遅延を提供する動作を行なう適応遅延ユニットを具備する、[1]の装置。
[3]
適応遅延ユニットは、前記第1および第2の変調パスに適用される変調する信号に基づいて、前記可変遅延を決定する動作を行なう遅延計算ユニットを具備する、[2]の装置。
[4]
前記遅延計算ユニットは、さらに前記DPLLにおける位相エラー信号に基づいて、前記可変遅延を決定する、[3]の装置。
[5]
前記遅延計算ユニットは、前記位相エラー信号、前記変調する信号の符号、適応ステップサイズに基づいて遅延アップデート値を決定し、前記遅延アップデート値を用いて前記可変遅延を更新する、[4]の装置。
[6]
前記適応遅延ユニットは、最小2乗平均(LMS)アルゴリズム、最小2乗(LS)アルゴリズム、または、最小2乗誤差(MMSE)アルゴリズムにしたがって、前記可変遅延を決定する、[2]の装置。
[7]
前記適応遅延ユニットは、前記可変遅延の小数部分を提供する動作を行なう補間器を具備し、前記小数部分はマイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である、[2]の装置。
[8]
前記補間器は、正の小数の遅延について、現在のサンプルと過去のサンプルとに基づいて、および、負の小数の遅延について、前記現在のサンプルと将来のサンプルとに基づいて、線形補間を実行する、[7]の装置。
[9]
前記適応遅延ユニットは、前記可変遅延の整数部分を提供する動作を行なうプログラマブル遅延ユニットを具備し、前記整数部分はサンプル期間の整数を具備する、[2]の装置。
[10]
前記第1の変調パスはハイパス変調パスであり、前記第2の変調パスはローパス変調パスであり、前記DPLLは前記ハイパス変調パスの遅延を適応して調整する、[1]の装置。
[11]
前記第1の変調パスはローパス変調パスであり、前記第2の変調パスはハイパス変調パスであり、前記DPLLは前記ローパス変調パスの遅延を適応して調整する、[1]の装置。
[12]
前記第1および第2の変調パスのうちの一つはハイパス変調パスであり、前記第1および第2の変調パスのうちの他の一つはローパス変調パスである、[1]の装置。
[13]
前記DPLLは、前記ローパ変調パスの利得を合わせるために前記ハイパス変調パスに対して可変利得を提供する動作を行なう適応スケーリングユニットを具備する、[12]の装置。
[14]
前記適応スケーリングユニットは、前記ハイパスおよびローパス変調パスに適用される変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記可変利得を決定する、[13]の装置。
[15]
前記ハイパス変調パスは、変調する信号を基準化し、基準化された変調する信号を提供する動作を行なうスケーリングユニットを具備し、前記ローパス変調パスは、前記変調する信号を受け、DPLLにおける周波数デバイダ係数を変化させるために使用される出力信号を提供する動作を行なうデルタ−シグマ変調器を具備する、[12]の装置。
[16]
前記ハイパス変調パスは、変調する信号を基準化し、基準化された変調する信号を提供する動作を行なうスケーリングユニットを具備し、前記ローパス変調パスは、前記変調する信号を蓄積し、変調する位相信号を提供する動作を行なうアキュムレータを具備する、[12]の装置。
[17]
前記装置は集積回路である、[1]の装置。
[18]
前記装置はワイヤレス通信装置である、[1]の装置。
[19]
デジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1および第2の変調パスにより2ポイント変調を実行し、前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整する動作を行なうプロセッサ、を具備する装置。
[20]
2ポイント変調をサポートするデジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1の変調パスに、変調する信号を適用することと、
前記DPLLの第2の変調パスに、前記変調する信号を適用することと、
前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整することと、
を具備する方法。
[21]
前記第1の変調パスの遅延を前記適応して調整することは、前記変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記第1の変調パスに対する可変遅延を決定することを具備する、[20]の方法。
[22]
前記可変遅延を決定することは、
前記位相エラー信号と、前記変調する信号の符号と、適応ステップサイズとに基づいて遅延アップデート値を決定することと、
前記遅延アップデート値を用いて前記可変遅延を更新することと、
を具備する、[21]の方法。
[23]
前記第1の変調パスの遅延を前記適応して調整することは、補間を用いて前記可変遅延の小数部分を提供し、前記小数部分はマイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である、[21]の方法。
[24]
前記第1の変調パスの遅延を前記適応して調整することは、プログラマブル遅延ユニットを用いて前記可変遅延の整数部分を提供し、前記整数部分はサンプル期間の整数を具備する、[21]の方法。
[25]
ローパス変調パスの利得を合わせるためにハイパス変調パスの利得を適応して調整することをさらに具備し、前記第1および第2の変調パスのうちの一つは前記ハイパス変調パスであり、前記第1および第2の変調パスのうちの他の一つは前記ローパス変調パスである、[20]の方法。
[26]
2ポイント変調をサポートするデジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1の変調パスに、変調する信号を適用するための手段と、
前記DPLLの第2の変調パスに、前記変調する信号を適用するための手段と、
前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整するための手段と、
を具備する装置。
[27]
前記第1の変調パスの遅延を適応して調整するための前記手段は、前記変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記第1の変調パスに対する可変遅延を決定するための手段を具備する、[26]の装置。
[28]
前記第1の変調パスの遅延を適応して調整するための前記手段は、補間を用いて前記可変遅延の小数部分を提供するための手段を具備し、前記小数部分はマイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である、[27]の装置。
[29]
ローパス変調パスの利得を合わせるためにハイパス変調パスの利得を適応して調整するための手段をさらに具備し、前記第1および第2の変調パスのうちの一つは前記ハイパス変調パスであり、前記第1および第2の変調パスのうちの他の一つは前記ローパス変調パスである、[26]の装置。
[30]
少なくとも一つのコンピュータに、2ポイント変調をサポートするデジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1の変調パスに、変調する信号を適用させるためのコードと、
前記少なくとも一つのコンピュータに、前記DPLLの第2の変調パスに、前記変調する信号を適用させるためのコードと、
前記少なくとも一つのコンピュータに、前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整させるためのコードと、を具備するコンピュータ可読媒体を具備する、コンピュータプログラムプロダクト。
Claims (25)
- 第1および第2の変調パスにより2ポイント変調を実行し、前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整するように構成されたデジタル位相ロックドループ(DPLL)、を具備し、
前記2ポイント変調は、変調する信号を、ループフィルタの前に接続される前記第1の変調パスに、および、前記ループフィルタの後に接続される前記第2の変調パスに、適用することを含み、更に、
前記DPLLは、前記第1の変調パスに対して可変遅延を提供するように構成された適応遅延ユニットを具備し、
前記適応遅延ユニットは、前記可変遅延の小数部分を提供するように構成された補間器を具備し、前記小数部分はマイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である、
装置。 - 前記適応遅延ユニットは、前記第1および第2の変調パスに適用される前記変調する信号に基づいて、前記可変遅延を決定するように構成された遅延計算ユニットを具備する、請求項1の装置。
- 前記遅延計算ユニットは、さらに前記DPLLにおける位相エラー信号に基づいて、前記可変遅延を決定する、請求項2の装置。
- 前記遅延計算ユニットは、前記位相エラー信号、前記変調する信号の符号、適応ステップサイズに基づいて遅延アップデート値を決定し、前記遅延アップデート値を用いて前記可変遅延を更新する、請求項3の装置。
- 前記適応遅延ユニットは、最小2乗平均(LMS)アルゴリズム、最小2乗(LS)アルゴリズム、または、最小2乗誤差(MMSE)アルゴリズムにしたがって、前記可変遅延を決定する、請求項1の装置。
- 前記補間器は、正の小数の遅延について、現在のサンプルと過去のサンプルとに基づいて、および、負の小数の遅延について、前記現在のサンプルと将来のサンプルとに基づいて、線形補間を実行する、請求項1の装置。
- 前記適応遅延ユニットは、前記可変遅延の整数部分を提供するように構成されるプログラマブル遅延ユニットを具備し、前記整数部分はサンプル期間の整数を具備する、請求項1の装置。
- 前記第1の変調パスはハイパス変調パスであり、前記第2の変調パスはローパス変調パスであり、前記DPLLは前記ハイパス変調パスの遅延を適応して調整する、請求項1の装置。
- 前記第1の変調パスはローパス変調パスであり、前記第2の変調パスはハイパス変調パスであり、前記DPLLは前記ローパス変調パスの遅延を適応して調整する、請求項1の装置。
- 前記第1および第2の変調パスのうちの一つはハイパス変調パスであり、前記第1および第2の変調パスのうちの他の一つはローパス変調パスである、請求項1の装置。
- 前記DPLLは、前記ローパス変調パスの利得を合わせるために前記ハイパス変調パスに対して可変利得を提供するように構成された適応スケーリングユニットを具備する、請求項10の装置。
- 前記適応スケーリングユニットは、前記ハイパスおよびローパス変調パスに適用される前記変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記可変利得を決定する、請求項11の装置。
- 前記ハイパス変調パスは、前記変調する信号を基準化し、基準化された変調する信号を提供するように構成されたスケーリングユニットを具備し、前記ローパス変調パスは、前記変調する信号を受け、DPLLにおける周波数デバイダ係数を変化させるために使用される出力信号を提供するように構成されたデルタ−シグマ変調器を具備する、請求項10の装置。
- 前記ハイパス変調パスは、前記変調する信号を基準化し、基準化された変調する信号を提供するように構成されたスケーリングユニットを具備し、前記ローパス変調パスは、前記変調する信号を蓄積し、変調する位相信号を提供するように構成されたアキュムレータを具備する、請求項10の装置。
- 前記装置は集積回路である、請求項1の装置。
- 前記装置はワイヤレス通信装置である、請求項1の装置。
- デジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1および第2の変調パスにより2ポイント変調を実行し、前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整するように構成されたプロセッサ、を具備し、
前記2ポイント変調は、変調する信号を、ループフィルタの前に接続される前記第1の変調パスに、および、前記ループフィルタの後に接続される前記第2の変調パスに、適用することを含み、更に
前記第1の変調パスの遅延を適応して調整することは、
前記変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記第1の変調パスに対する可変遅延を決定することと、
マイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である前記可変遅延の小数部分を補間によって提供することと、を含む、
装置。 - 2ポイント変調をサポートするデジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1の変調パスに、変調する信号を適用することと、
前記DPLLの第2の変調パスに、前記変調する信号を適用することと、
前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整することと、
を具備し、
前記2ポイント変調は、ループフィルタの前に接続される前記第1の変調パスに対する、および、前記ループフィルタの後に接続される前記第2の変調パスに対する、変調する信号に適用することを含み、更に
前記第1の変調パスの遅延を適応して調整することは、
前記変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記第1の変調パスに対する可変遅延を決定することと、
マイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である前記可変遅延の小数部分を補間によって提供することと、を含む、
方法。 - 前記可変遅延を決定することは、
前記位相エラー信号と、前記変調する信号の符号と、適応ステップサイズとに基づいて遅延アップデート値を決定することと、
前記遅延アップデート値を用いて前記可変遅延を更新することと、
を具備する、請求項18の方法。 - 前記第1の変調パスの遅延を前記適応して調整することは、プログラマブル遅延ユニットを用いて前記可変遅延の整数部分を提供し、前記整数部分はサンプル期間の整数を具備する、請求項18の方法。
- ローパス変調パスの利得を合わせるためにハイパス変調パスの利得を適応して調整することをさらに具備し、前記第1および第2の変調パスのうちの一つは前記ハイパス変調パスであり、前記第1および第2の変調パスのうちの他の一つは前記ローパス変調パスである、請求項18の方法。
- 2ポイント変調をサポートするデジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1の変調パスに、変調する信号を適用するための手段と、
前記DPLLの第2の変調パスに、前記変調する信号を適用するための手段と、
前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整するための手段と、
を具備し、
前記2ポイント変調は、変調する信号を、ループフィルタの前に接続される前記第1の変調パスに、および、前記ループフィルタの後に接続される前記第2の変調パスに、適用することを含み、
前記第1の変調パスの遅延を適応して調整するための手段は、
前記変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記第1の変調パスに対する可変遅延を決定する手段と、
マイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である前記可変遅延の小数部分を補間によって提供する手段と、を含む、
装置。 - ローパス変調パスの利得を合わせるためにハイパス変調パスの利得を適応して調整するための手段をさらに具備し、前記第1および第2の変調パスのうちの一つは前記ハイパス変調パスであり、前記第1および第2の変調パスのうちの他の一つは前記ローパス変調パスである、請求項22の装置。
- 少なくとも一つのコンピュータに、2ポイント変調をサポートするデジタル位相ロックドループ(DPLL)の第1の変調パスに、変調する信号を適用させるための第1のコードと、
前記少なくとも一つのコンピュータに、前記DPLLの第2の変調パスに、前記変調する信号を適用させるための第2のコードと、
前記少なくとも一つのコンピュータに、前記第2の変調パスの遅延を合わせるために前記第1の変調パスの遅延を適応して調整させるための第3のコードと、
前記変調する信号と、前記DPLLにおける位相エラー信号とに基づいて、前記第1の変調パスに対する可変遅延を決定するための第4のコードと、
マイナス1サンプル期間とプラス1サンプル期間との間である前記可変遅延の小数部分を補間によって提供するための第5のコードと、を具備し、
前記2ポイント変調は、変調する信号を、ループフィルタの前に接続される前記第1の変調パスに、および、前記ループフィルタの後に接続される前記第2の変調パスに、適用することを含む、コンピュータ可読記憶媒体。 - ローパス変調パスの利得を合わせるためにハイパス変調パスの利得を適応して調整するためのさらなるコードをさらに具備し、前記第1および第2の変調パスのうちの一つは前記ハイパス変調パスであり、前記第1および第2の変調パスのうちの他の一つは前記ローパス変調パスである、請求項24のコンピュータ可読記憶媒体。
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