WO2020175581A1 - Delta-sigma modulation apparatus and communication device - Google Patents

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WO2020175581A1
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delta
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sigma modulator
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Inventor
小林 隆宏
Original Assignee
京セラ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/02Delta modulation, i.e. one-bit differential modulation

Definitions

  • the present disclosure relates to a delta-sigma modulator and communication equipment.
  • a delta-sigma modulator is a subtractor that calculates the difference between an input digital signal and a feedback signal, an integrator that integrates the calculated difference, and a quantized integrated value obtained by the integrator.
  • a quantizer for sequentially outputting output digital signals of bits and a delay device for delaying the output bit value of the output digital signals at this time and outputting as a feedback signal are provided (for example, refer to Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 20 15 _ 1 1 9 2 4 7
  • a delta-sigma modulator is a subtractor that calculates a difference between an input digital signal and a feedback signal, an integrator that integrates the difference, and an integral obtained by the multiplier.
  • a quantizer that quantizes the values and sequentially outputs a 1-bit output digital signal, and a 1-bit that converts the output digital signal into an analog signal.
  • 11 0 8 1 ⁇ 3 1 0 9) Transducer, current output cabbit value of the output digital signal, and at least one past output cabbit value obtained in the past from the current output cabbit value. And a feedback section for generating the feedback signal based on the above.
  • a communication device is the delta-sigma modulator according to the first aspect. ⁇ 0 2020/175581 2 ⁇ (: 171-1? 2020 /007860
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a delta-sigma modulator according to an embodiment.
  • Fig. 2 is a diagram showing an example of an output digital signal output by a delta-sigma modulation unit and an analog signal output by a 1-bit quadrature converter according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the operation of the coefficient derivation device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the operation of the feedback unit according to the embodiment.
  • Fig. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission unit of a communication device including the delta-sigma modulator according to the embodiment.
  • the output digital signal is converted to an analog signal at the output side of the quantizer. 1: Yes 8 31 0 9)
  • a converter may be provided.
  • the bit rate of the output digital signal increases, the output waveform of the 1-bit tro-8 converter is affected by the previously output bit sequence, and the output waveform does not reach the amplitude that should be originally output, and the output waveform changes. There is a case of dullness.
  • a general delta-sigma modulator treats an output digital signal as an ideal rectangular wave of constant amplitude and generates a feedback signal. Therefore, there is a concern that the actual output waveform and the feedback signal waveform may deviate from each other, and an appropriate delta-sigma modulation operation may not be performed.
  • the present disclosure makes it possible to perform Delta Sigma modulation operation with improved performance even when the bit rate is high.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a delta-sigma modulator 100 according to an embodiment.
  • the delta-sigma modulator 100 includes a delta-sigma modulator.
  • the delta-sigma modulator 10 performs delta-sigma modulation processing on a multi-bit input digital signal synchronized with a clock signal, and sequentially outputs a 1-bit output digital signal to a 1-bit tro converter 20. Output.
  • the delta-sigma modulator 10 synchronizes at a high clock frequency (for example, 10 Above), output digital signal with high bit rate can be output.
  • the 1-bit eight-to-one converter 20 converts the output digital signal output from the delta-sigma modulator 10 into an analog signal, and outputs the analog signal. For example,
  • the 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs a positive power supply voltage (100) when the output digital signal output bit value is “1”. On the other hand, when the output bit value of the output digital signal is “1”, the 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs 0 [V] or a negative power supply voltage (- ⁇ ).
  • the delta-sigma modulation unit 10 has a subtractor 1, an integrator 2, a quantizer 3, and a feedback unit 15.
  • the subtractor 1 calculates the difference between the input digital signal and the feedback signal, and outputs the difference signal representing the calculated difference to the integrator 2. For example, the subtractor 1 calculates the difference by subtracting the feedback signal from the input cadence signal.
  • the feedback signal corresponds to the output digital signal (output output value) one clock before.
  • the integrator 2 integrates the difference signal output from the subtractor 1, and outputs the integrated value obtained by the integration to the quantizer 3.
  • the quantizer 3 quantizes the integrated value output from the integrator 2 and sequentially outputs a 1-bit output digital signal. For example, the quantizer 3 compares the integrated value output from the integrator 2 with the reference value, and if the integrated value is larger than the reference value, "1" is displayed. If the integrated value is less than the reference value, "_ 1 Is a binarizer that outputs each
  • the feedback section 15 is provided with the output digital signal (current output bit value) output from the quantizer 3 and at least one output signal obtained in the past from the current output bit value.
  • a feedback signal is generated based on the bit value and. ⁇ 0 2020/175 581 4 ⁇ (: 17 2020 /007860
  • the feedback unit 15 outputs the generated feedback signal to the subtractor 1.
  • the feedback unit 15 has a memory 4, a coefficient derivation unit 5, a delay unit 6, and a multiplication unit 7.
  • the memory 4 holds the output digital signal (output bit value) output from the quantizer 3.
  • the memory 4 outputs to the coefficient derivator 5 at least one past output bit value obtained in the past from the present output bit value of the quantizer 3.
  • memory 4 has a total of 2 bits, which is the previous output cavit value obtained immediately before the present output cavit value and the pre-preceding output cabit value obtained before the present output cavit value. Output to the coefficient deriving unit 5.
  • the coefficient derivation unit 5 derives a coefficient based on the current output bit value output from the quantizer 3 and at least one past output bit value output from the memory 4.
  • the coefficient derivation unit 5 outputs the derived coefficient to the multiplier 7.
  • the coefficient is, for example, a value within the range of 0 to 1, and is a weighting coefficient used for weighting when generating the feedback signal. Details of the operation of the coefficient derivation unit 5 will be described later.
  • the delay unit 6 delays the current output cabbit value output from the quantizer 3, and outputs the delayed output cabbit value to the multiplier 7. For example, the delay unit 6 delays the current output bit value output from the quantizer 3 by one clock.
  • the multiplier 7 is an example of a feedback signal generator.
  • the multiplier 7 multiplies the output bit value output from the delay unit 6 by the coefficient output from the coefficient derivation unit 5, and outputs the multiplication result as a feedback signal.
  • the multiplier 7 weights the output cabbit value output from the delay device 6 using the weighting coefficient output from the coefficient deriving device 5, and outputs the weighted output cabbit value. Note that this processing is not limited to the multiplier 7 and may be a method using a table.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an output digital signal output by the delta-sigma modulation unit 10 (quantizer 3) and an analog signal output by the 1-bit converter 20. ⁇ 0 2020/175581 5 ⁇ (: 171-1? 2020 /007860
  • the output digital signals are 1", “1", and "1".
  • the 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs a positive power supply voltage (100) if the output digital value of the output digital signal is "1".
  • the 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs 0 [V] or a negative power supply voltage ( ⁇ ) if the output bit value of the output digital signal is "1 1".
  • the output of the 1-bit eight-to-eight converter 20 does not become an ideal rectangular wave with a constant amplitude, but the waveform is significantly distorted. Specifically, the amplitude of the analog signal corresponding to the current output bit value decreases due to the effect of the pattern of output bit values that precede the current output bit value.
  • the output digital signal changes like “1!,, ",
  • the amplitude corresponding to the output bit value “1” in the output waveform of the 1-bit 8-to-8 converter 20 does not reach the power supply voltage (100).
  • the output waveform of the 1-bit converter 20 does not reach the amplitude that should be output, and the output waveform becomes blunt.
  • the coefficient deriving unit 5 derives a coefficient according to the transition pattern of the output digital signal so that such distortion (change in amplitude) is reflected in the feedback signal.
  • the amplitude corresponding to the current output bit value may be determined due to the influence of the previously output 2 bits.
  • the coefficient derivation unit 5 derives the coefficient by combining the previously output 2 bits and the output bit value this time.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the operation of the coefficient derivation unit 5.
  • the operation example shown in Fig. 3 is an example, and the coefficient can be arbitrarily determined by actual operation or simulation.
  • the coefficient derivation unit 5 has a table that determines a coefficient by a combination of the previously output 2-bit value and the current output bit value.
  • Figure 3 ⁇ 0 2020/175581 6
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the operation of the feedback unit 15.
  • the coefficient derivation unit 5 uses, for example, “0! .9” is output.
  • the multiplier 7 multiplies the output bit value “1” at this time by the coefficient “0.9”. This causes the multiplier 7 to adjust the feedback signal and It outputs 0.9” to the subtractor as a feedback signal.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a transmission unit of a communication device including the delta-sigma modulator 100 according to an embodiment.
  • the communication device may be any device as long as it has a function of wireless communication.
  • the delta-sigma modulator 100 may be installed in equipment other than communication equipment.
  • the transmission unit of the communication device includes a carrier modulation unit 110, a delta-sigma modulator 100, a filter 120, and a radio 1300. And an antenna 140.
  • Carrier modulation section 110 performs carrier modulation on the transmission signal and outputs the transmission signal after carrier modulation to delta-sigma modulation apparatus 100.
  • the delta-sigma modulator 100 performs delta-sigma modulation and 1-bit conversion on the transmission signal output from the carrier modulator 110. As a result, the delta-sigma modulator 100 outputs a rectangular wave analog signal to the filter 120.
  • the filter 120 is a mouth-pass filter or a band-pass filter.
  • the filter 120 performs a filtering process on the rectangular wave analog signal output from the delta-sigma modulator 100, and outputs the filtered analog signal to the radio device 130.
  • the radio 1330 up-converts the analog signal output from the filter 120. ⁇ 0 2020/175 581 7
  • the radio signal is output from the antenna 140.
  • the delta-sigma modulator 100 may be integrated on a semiconductor substrate to configure the delta-sigma modulator 100 as a semiconductor integrated circuit.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Abstract

The present invention is provided with: a subtractor 1 that calculates the difference between an input digital signal and a feedback signal; an integrator 2 that integrates this difference; a quantizer 3 that quantizes an integrated value obtained by the integrator 2 and sequentially outputs a one-bit output digital signal; a one-bit DA converter 20 that converts the output digital signal to an analog signal; and a feedback unit 15 that generates a feedback signal on the basis of a current output bit value of the output digital signal and at least one past output bit value obtained before the current output bit value.

Description

\¥0 2020/175581 1 卩(:17 2020 /007860 \\0 2020/175 581 1 卩 (: 17 2020 /007860
明 細 書 Specification
発明の名称 : デルタシグマ変調装置及び通信機器 Title of invention: Delta-sigma modulator and communication device
技術分野 Technical field
[0001 ] 本開示は、 デルタシグマ変調装置及び通信機器に関する。 The present disclosure relates to a delta-sigma modulator and communication equipment.
背景技術 Background technology
[0002] 従来、 入力信号を 1 ビッ トデジタル信号に変換するデルタシグマ変調装置 が広く用いられている。 デルタシグマ変調装置は、 ノイズシエービング特性 により量子化誤差を高周波数領域に押し出すことができることが知られてい る。 [0002] Conventionally, a delta-sigma modulator for converting an input signal into a 1-bit digital signal has been widely used. It is known that the delta-sigma modulator can push the quantization error to the high frequency region due to the noise shaving characteristic.
[0003] デルタシグマ変調装置は、 入カデジタル信号とフイードバック信号との差 を算出する減算器と、 算出された差を積分する積分器と、 積分器により得ら れる積分値を量子化して 1 ビッ トの出カデジタル信号を順次出力する量子化 器と、 出カデジタル信号の今回の出カビッ ト値を遅延させてフイードバック 信号として出力する遅延器とを備える (例えば、 特許文献 1参照) 。 [0003] A delta-sigma modulator is a subtractor that calculates the difference between an input digital signal and a feedback signal, an integrator that integrates the calculated difference, and a quantized integrated value obtained by the integrator. A quantizer for sequentially outputting output digital signals of bits and a delay device for delaying the output bit value of the output digital signals at this time and outputting as a feedback signal are provided (for example, refer to Patent Document 1).
先行技術文献 Prior art documents
特許文献 Patent literature
[0004] 特許文献 1 :特開 2 0 1 5 _ 1 1 9 2 4 7号公報 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 20 15 _ 1 1 9 2 4 7
発明の概要 Summary of the invention
[0005] 第 1の態様に係るデルタシグマ変調装置は、 入カデジタル信号とフイード バック信号との差を算出する減算器と、 前記差を積分する積分器と、 前記積 分器により得られる積分値を量子化して 1 ビッ トの出カデジタル信号を順次 出力する量子化器と、 前記出カデジタル信号をアナログ信号に変換する 1 ビ
Figure imgf000003_0001
11 0 八 1^ 3 1 〇 9) 変換器と、 前記出カデジ タル信号の今回の出カビッ ト値と、 前記今回の出カビッ ト値よりも過去に得 られた少なくとも 1つの過去出カビッ ト値とに基づいて、 前記フイードバッ ク信号を生成するフイードバック部とを備える。
[0005] A delta-sigma modulator according to a first aspect is a subtractor that calculates a difference between an input digital signal and a feedback signal, an integrator that integrates the difference, and an integral obtained by the multiplier. A quantizer that quantizes the values and sequentially outputs a 1-bit output digital signal, and a 1-bit that converts the output digital signal into an analog signal.
Figure imgf000003_0001
11 0 8 1^3 1 0 9) Transducer, current output cabbit value of the output digital signal, and at least one past output cabbit value obtained in the past from the current output cabbit value. And a feedback section for generating the feedback signal based on the above.
[0006] 第 2の態様に係る通信機器は、 第 1の態様に係るデルタシグマ変調装置を \¥0 2020/175581 2 卩(:171? 2020 /007860 A communication device according to a second aspect is the delta-sigma modulator according to the first aspect. \¥0 2020/175581 2 卩 (: 171-1? 2020 /007860
備える。 Prepare
図面の簡単な説明 Brief description of the drawings
[0007] [図 1 ]_実施形態に係るデルタシグマ変調装置の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a delta-sigma modulator according to an embodiment.
[図 2]_実施形態に係るデルタシグマ変調部が出力する出カデジタル信号及び 1 ビッ トロ八変換器が出力するアナログ信号の一例を示す図である。 [Fig. 2] Fig. 2 is a diagram showing an example of an output digital signal output by a delta-sigma modulation unit and an analog signal output by a 1-bit quadrature converter according to an embodiment.
[図 3]_実施形態に係る係数導出器の動作の一例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the operation of the coefficient derivation device according to the embodiment.
[図 4]_実施形態に係るフィードバック部の動作の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the operation of the feedback unit according to the embodiment.
[図 5]_実施形態に係るデルタシグマ変調装置を有する通信機器の送信部の構 成例を示す図である。 [Fig. 5] Fig. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission unit of a communication device including the delta-sigma modulator according to the embodiment.
発明を実施するための形態 MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0008] デルタシグマ変調装置において、 量子化器の出力側に、 出カデジタル信号 をアナログ信号に変換する
Figure imgf000004_0001
1: 〇 八门 3 1 〇 9) 変換器が設けられることがある。 ここで、 出カデジタル信号のビッ ト レートが上がると、 1 ビッ トロ八変換器の出力波形は前回出力したビッ ト列 による影響を受けて、 本来出力するべき振幅に達せずに、 出力波形がなまる 場合がある。
[0008] In the delta-sigma modulator, the output digital signal is converted to an analog signal at the output side of the quantizer.
Figure imgf000004_0001
1: Yes 8 31 0 9) A converter may be provided. Here, when the bit rate of the output digital signal increases, the output waveform of the 1-bit tro-8 converter is affected by the previously output bit sequence, and the output waveform does not reach the amplitude that should be originally output, and the output waveform changes. There is a case of dullness.
[0009] しかしながら、 一般的なデルタシグマ変調装置は、 出カデジタル信号を一 定振幅の理想的な矩形波として扱ってフィードバック信号を生成する。 その ため、 実際の出力波形とフィードバック信号波形との間に乖離が生じ、 適切 なデルタシグマ変調動作を行うことができない懸念がある。 However, a general delta-sigma modulator treats an output digital signal as an ideal rectangular wave of constant amplitude and generates a feedback signal. Therefore, there is a concern that the actual output waveform and the feedback signal waveform may deviate from each other, and an appropriate delta-sigma modulation operation may not be performed.
[0010] そこで、 本開示は、 ビッ トレートが高い場合であっても性能改善したデル タシグマ変調動作を行うことを可能とする。 Therefore, the present disclosure makes it possible to perform Delta Sigma modulation operation with improved performance even when the bit rate is high.
[001 1 ] 図面を参照して実施形態について説明する。 図面の記載において、 同一又 は類似の部分には同 _又は類似の符号を付している。 [001 1] Embodiments will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar symbols.
[0012] 図 1は、 一実施形態に係るデルタシグマ変調装置 1 〇〇の構成を示す図で ある。 [0012] FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a delta-sigma modulator 100 according to an embodiment.
[0013] 図 1 に示すように、 デルタシグマ変調装置 1 0 0は、 デルタシグマ変調部 As shown in FIG. 1, the delta-sigma modulator 100 includes a delta-sigma modulator.
1 0と、 1 ビッ トロ八変換器 2 0とを有する。 \¥0 2020/175581 3 卩(:171? 2020 /007860 It has 10 and 1-bit octal converter 20. \¥0 2020/175581 3 卩 (: 171-1? 2020 /007860
[0014] デルタシグマ変調部 1 0は、 クロック信号と同期したマルチビッ トの入力 デジタル信号に対してデルタシグマ変調処理を行い、 1 ビッ トの出カデジタ ル信号を 1 ビッ トロ 変換器 2 0に順次出力する。 デルタシグマ変調部 1 0 は、 高いクロック周波数で同期して (例えば、 1 0
Figure imgf000005_0001
以上) 、 高 いビッ トレートの出カデジタル信号を出力しうる。
[0014] The delta-sigma modulator 10 performs delta-sigma modulation processing on a multi-bit input digital signal synchronized with a clock signal, and sequentially outputs a 1-bit output digital signal to a 1-bit tro converter 20. Output. The delta-sigma modulator 10 synchronizes at a high clock frequency (for example, 10
Figure imgf000005_0001
Above), output digital signal with high bit rate can be output.
[0015] 1 ビッ トロ八変換器 2 0は、 デルタシグマ変調部 1 0から出力された出力 デジタル信号をアナログ信号に変換し、 アナログ信号を出力する。 例えば、 The 1-bit eight-to-one converter 20 converts the output digital signal output from the delta-sigma modulator 10 into an analog signal, and outputs the analog signal. For example,
1 ビッ トロ八変換器 2 0は、 出カデジタル信号の出カビッ ト値が “ 1” であ る場合、 正の電源電圧 (十 〇〇) を出力する。 一方、 1 ビッ トロ八変換器 2 0は、 出カデジタル信号の出カビッ ト値が “一 1” である場合、 0 [ V ] 又は負の電源電圧 (ー 〇〇) を出力する。 The 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs a positive power supply voltage (100) when the output digital signal output bit value is “1”. On the other hand, when the output bit value of the output digital signal is “1”, the 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs 0 [V] or a negative power supply voltage (-○○).
[0016] デルタシグマ変調部 1 0は、 減算器 1 と、 積分器 2と、 量子化器 3と、 フ ィードバック部 1 5とを有する。 The delta-sigma modulation unit 10 has a subtractor 1, an integrator 2, a quantizer 3, and a feedback unit 15.
[0017] 減算器 1は、 入カデジタル信号とフィードバック信号との差を算出し、 算 出した差を表す差信号を積分器 2に出力する。 例えば、 減算器 1は、 入カデ ジタル信号からフィードバック信号を減算することにより差を算出する。 こ こで、 フィードバック信号は、 1 クロック前の出カデジタル信号 (出カビッ 卜値) に相当する。 The subtractor 1 calculates the difference between the input digital signal and the feedback signal, and outputs the difference signal representing the calculated difference to the integrator 2. For example, the subtractor 1 calculates the difference by subtracting the feedback signal from the input cadence signal. Here, the feedback signal corresponds to the output digital signal (output output value) one clock before.
[0018] 積分器 2は、 減算器 1から出力された差信号を積分し、 積分により得られ た積分値を量子化器 3に出力する。 The integrator 2 integrates the difference signal output from the subtractor 1, and outputs the integrated value obtained by the integration to the quantizer 3.
[0019] 量子化器 3は、 積分器 2から出力された積分値を量子化して 1 ビッ トの出 カデジタル信号を順次出力する。 例えば、 量子化器 3は、 積分器 2から出力 された積分値を基準値と比較し、 積分値が基準値よりも大きければ “1” を 、 積分値が基準値以下であれば “ _ 1” をそれぞれ出力する二値化器である The quantizer 3 quantizes the integrated value output from the integrator 2 and sequentially outputs a 1-bit output digital signal. For example, the quantizer 3 compares the integrated value output from the integrator 2 with the reference value, and if the integrated value is larger than the reference value, "1" is displayed. If the integrated value is less than the reference value, "_ 1 Is a binarizer that outputs each
[0020] フィードバック部 1 5は、 量子化器 3から出力された出カデジタル信号 ( 今回の出カビッ ト値) と、 今回の出カビッ ト値よりも過去に得られた少なく とも 1つの過去出カビッ ト値とに基づいてフィードバック信号を生成する。 \¥0 2020/175581 4 卩(:17 2020 /007860 [0020] The feedback section 15 is provided with the output digital signal (current output bit value) output from the quantizer 3 and at least one output signal obtained in the past from the current output bit value. A feedback signal is generated based on the bit value and. \¥0 2020/175 581 4 卩 (: 17 2020 /007860
フィードバック部 1 5は、 生成したフィードバック信号を減算器 1 に出力す る。 The feedback unit 15 outputs the generated feedback signal to the subtractor 1.
[0021 ] フィードバック部 1 5は、 メモリ 4と、 係数導出器 5と、 遅延器 6と、 乗 算器 7とを有する。 The feedback unit 15 has a memory 4, a coefficient derivation unit 5, a delay unit 6, and a multiplication unit 7.
[0022] メモリ 4は、 量子化器 3から出力された出カデジタル信号 (出カビッ ト値 ) を保持する。 メモリ 4は、 量子化器 3の今回の出カビッ ト値よりも過去に 得られた少なくとも 1つの過去出カビッ ト値を係数導出器 5に出力する。 例 えば、 メモリ 4は、 今回の出カビッ ト値の直前に得られた前回の出カビッ ト 値と、 今回の出カビッ ト値の前々回に得られた前々回の出カビッ ト値との計 2ビッ トを係数導出器 5に出力する。 The memory 4 holds the output digital signal (output bit value) output from the quantizer 3. The memory 4 outputs to the coefficient derivator 5 at least one past output bit value obtained in the past from the present output bit value of the quantizer 3. For example, memory 4 has a total of 2 bits, which is the previous output cavit value obtained immediately before the present output cavit value and the pre-preceding output cabit value obtained before the present output cavit value. Output to the coefficient deriving unit 5.
[0023] 係数導出器 5は、 量子化器 3から出力された今回の出カビッ ト値と、 メモ リ 4から出力された少なくとも 1つの過去出カビッ ト値とに基づいて係数を 導出する。 係数導出器 5は、 導出した係数を乗算器 7に出力する。 係数は、 例えば 0から 1 までの範囲内の値であって、 フィードバック信号を生成する 際の重み付けに用いる重み係数である。 係数導出器 5の動作の詳細について は後述する。 [0023] The coefficient derivation unit 5 derives a coefficient based on the current output bit value output from the quantizer 3 and at least one past output bit value output from the memory 4. The coefficient derivation unit 5 outputs the derived coefficient to the multiplier 7. The coefficient is, for example, a value within the range of 0 to 1, and is a weighting coefficient used for weighting when generating the feedback signal. Details of the operation of the coefficient derivation unit 5 will be described later.
[0024] 遅延器 6は、 量子化器 3から出力された今回の出カビッ ト値を遅延させ、 遅延させた出カビッ ト値を乗算器 7に出力する。 例えば、 遅延器 6は、 量子 化器 3から出力された今回の出カビッ ト値を 1 クロック分だけ遅延させる。 The delay unit 6 delays the current output cabbit value output from the quantizer 3, and outputs the delayed output cabbit value to the multiplier 7. For example, the delay unit 6 delays the current output bit value output from the quantizer 3 by one clock.
[0025] 乗算器 7は、 フィードバック信号生成器の一例である。 乗算器 7は、 遅延 器 6から出力された出カビッ ト値に対して、 係数導出器 5から出力された係 数を乗算し、 乗算結果をフィードバック信号として出力する。 言い換えると 、 乗算器 7は、 係数導出器 5から出力された重み係数を用いて、 遅延器 6か ら出力された出カビッ ト値を重み付けして出力する。 なお、 この処理は乗算 器 7に限らず、 テーブルを用いた方法でもよい。 [0025] The multiplier 7 is an example of a feedback signal generator. The multiplier 7 multiplies the output bit value output from the delay unit 6 by the coefficient output from the coefficient derivation unit 5, and outputs the multiplication result as a feedback signal. In other words, the multiplier 7 weights the output cabbit value output from the delay device 6 using the weighting coefficient output from the coefficient deriving device 5, and outputs the weighted output cabbit value. Note that this processing is not limited to the multiplier 7 and may be a method using a table.
[0026] 図 2は、 デルタシグマ変調部 1 0 (量子化器 3) が出力する出カデジタル 信号及び 1 ビッ トロ 変換器 2 0が出力するアナログ信号の一例を示す図で ある。 \¥0 2020/175581 5 卩(:171? 2020 /007860 FIG. 2 is a diagram showing an example of an output digital signal output by the delta-sigma modulation unit 10 (quantizer 3) and an analog signal output by the 1-bit converter 20. \¥0 2020/175581 5 卩 (: 171-1? 2020 /007860
[0027] 図 2に示す例において、 出カデジタル信号は、 1” 、 “1” 、 “1”[0027] In the example shown in FIG. 2, the output digital signals are 1", "1", and "1".
、 “1” 、 “一 1” 、 “1” 、 “一 1” 、 “1” というように時系列に推移 する。 , “1”, “one 1”, “1”, “one 1”, “1” and so on.
[0028] 1 ビッ トロ八変換器 2 0は、 出カデジタル信号の出カビッ ト値が “ 1” で あれば正の電源電圧 (十 〇〇) を出力する。 1 ビッ トロ八変換器 2 0は、 出カデジタル信号の出カビッ ト値が “一 1” であれば 0 [ V ] 又は負の電源 電圧 ( 〇〇) を出力する。 [0028] The 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs a positive power supply voltage (100) if the output digital value of the output digital signal is "1". The 1-bit 8-to-8 converter 20 outputs 0 [V] or a negative power supply voltage (○○) if the output bit value of the output digital signal is "1 1".
[0029] ここで、 ビッ トレートが上がることによって、 1 ビッ トロ八変換器 2 0の 出力は一定振幅を持った理想的な矩形波とはならず顕著に波形が歪む。 具体 的には、 今回の出カビッ ト値に対応するアナログ信号は、 今回の出カビッ ト 値よりも前の出カビッ ト値のパターンの影響を受けて振幅が減少する。 [0029] Here, as the bit rate increases, the output of the 1-bit eight-to-eight converter 20 does not become an ideal rectangular wave with a constant amplitude, but the waveform is significantly distorted. Specifically, the amplitude of the analog signal corresponding to the current output bit value decreases due to the effect of the pattern of output bit values that precede the current output bit value.
[0030] 図 2に示す例において、 時刻 4から時刻 8までの期間において、 出力 デジタル信号が “一 ·!,, 、 “ |,, 、 “- 1,, 、 “ |,, というように推移する [0030] In the example shown in Fig. 2, the output digital signal changes like "1!!,, ", |,, "-1,,, "|,," in the period from time 4 to time 8. Do
。 このような場合、 1 ビッ トロ八変換器 2 0の出力波形において、 出カビッ 卜値 “1” に対応する振幅が電源電圧 (十 〇〇) まで上がりきらない。 言 い換えると、 1 ビッ トロ 変換器 2 0の出力波形が本来出力するべき振幅に 達せずに、 出力波形がなまる。 .. In such a case, the amplitude corresponding to the output bit value “1” in the output waveform of the 1-bit 8-to-8 converter 20 does not reach the power supply voltage (100). In other words, the output waveform of the 1-bit converter 20 does not reach the amplitude that should be output, and the output waveform becomes blunt.
[0031 ] 係数導出器 5は、 このような歪 (振幅の変化) がフィードバック信号に反 映されるように、 出カデジタル信号の推移パターンに応じた係数を導出する The coefficient deriving unit 5 derives a coefficient according to the transition pattern of the output digital signal so that such distortion (change in amplitude) is reflected in the feedback signal.
[0032] 例えば、 先に出力した 2ビッ トの影響により今回の出カビッ ト値に対応す る振幅が定められる場合がある。 この場合、 係数導出器 5は、 先に出力した 2ビッ トと、 今回の出カビッ ト値との組み合わせによって係数を導出する。 [0032] For example, the amplitude corresponding to the current output bit value may be determined due to the influence of the previously output 2 bits. In this case, the coefficient derivation unit 5 derives the coefficient by combining the previously output 2 bits and the output bit value this time.
[0033] 図 3は、 係数導出器 5の動作の一例を示す図である。 但し、 図 3に示す動 作例は一例であって、 係数は実動作やシミュレーション等により任意に決定 可能である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the operation of the coefficient derivation unit 5. However, the operation example shown in Fig. 3 is an example, and the coefficient can be arbitrarily determined by actual operation or simulation.
[0034] 図 3に示すように、 係数導出器 5は、 先に出力した 2ビッ トと、 今回の出 カビッ ト値との組み合わせによって係数を定めるテーブルを有する。 図 3に \¥0 2020/175581 6 卩(:171? 2020 /007860 [0034] As shown in Fig. 3, the coefficient derivation unit 5 has a table that determines a coefficient by a combination of the previously output 2-bit value and the current output bit value. In Figure 3 \¥0 2020/175581 6
示す例においては、 今回の出カビッ ト値が “1” である場合であって、 直前 の出カビッ ト値が “一 1” である場合、 1未満の重み係数が設定される。 こ れは、 高ビッ トレート時に出カデジタル信号が “ _ 1” から “ 1” へ推移す るときに振幅が上がりきらないことを考慮したものである。 In the example shown, when the output bit value this time is “1” and the previous output bit value is “one 1”, a weighting factor less than 1 is set. This is because the amplitude does not rise completely when the output digital signal changes from “_ 1” to “1” at high bit rate.
[0035] 図 4は、 フィードバック部 1 5の動作の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the operation of the feedback unit 15.
[0036] 図 4に示すように、 “ ·!,, 、 “_ ·!,, 、 “ ·!,, の順に出カビッ ト値が推移 する場合、 係数導出器 5は、 例えば係数として “ 0 . 9” を出力する。 この 場合、 乗算器 7は、 今回の出カビッ ト値 “1” に係数 “ 0 . 9” を乗算する 。 これにより、 乗算器 7は、 フィードバック信号を調整し、 “0 . 9” をフ ィ—ドバック信号として減算器】 に出力する。 [0036] As shown in Fig. 4, when the output bit values change in the order of "·!,,, “_·!,,, “·!,,”, the coefficient derivation unit 5 uses, for example, “0! .9” is output. In this case, the multiplier 7 multiplies the output bit value “1” at this time by the coefficient “0.9”. This causes the multiplier 7 to adjust the feedback signal and It outputs 0.9” to the subtractor as a feedback signal.
[0037] 図 5は、 一実施形態に係るデルタシグマ変調装置 1 〇〇を有する通信機器 の送信部の構成例を示す図である。 通信機器は、 無線通信を有する機能を有 する機器であればどのような機器であってもよい。 デルタシグマ変調装置 1 0 0は、 通信機器以外の機器に搭載されてもよい。 [0037] FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a transmission unit of a communication device including the delta-sigma modulator 100 according to an embodiment. The communication device may be any device as long as it has a function of wireless communication. The delta-sigma modulator 100 may be installed in equipment other than communication equipment.
[0038] 図 5に示すように、 一実施形態に係る通信機器の送信部は、 キャリア変調 部 1 1 0と、 デルタシグマ変調装置 1 〇〇と、 フィルタ 1 2 0と、 無線器 1 3 0と、 アンテナ 1 4 0とを有する。 As shown in FIG. 5, the transmission unit of the communication device according to the embodiment includes a carrier modulation unit 110, a delta-sigma modulator 100, a filter 120, and a radio 1300. And an antenna 140.
[0039] キャリア変調部 1 1 0は、 送信信号に対してキャリア変調を行い、 キャリ ア変調後の送信信号をデルタシグマ変調装置 1 〇〇に出力する。 [0039] Carrier modulation section 110 performs carrier modulation on the transmission signal and outputs the transmission signal after carrier modulation to delta-sigma modulation apparatus 100.
[0040] デルタシグマ変調装置 1 0 0は、 キャリア変調部 1 1 〇から出力された送 信信号に対してデルタシグマ変調及び 1 ビッ トロ 変換を行う。 これにより 、 デルタシグマ変調装置 1 〇〇は、 矩形波状のアナログ信号をフィルタ 1 2 〇に出力する。 [0040] The delta-sigma modulator 100 performs delta-sigma modulation and 1-bit conversion on the transmission signal output from the carrier modulator 110. As a result, the delta-sigma modulator 100 outputs a rectangular wave analog signal to the filter 120.
[0041 ] フイルタ 1 2 0は、 口ーパスフイルタ又はバンドパスフイルタである。 フ ィルタ 1 2 0は、 デルタシグマ変調装置 1 0 0から出力された矩形波状のア ナログ信号に対してフィルタ処理を行い、 フィルタ処理後のアナログ信号を 無線器 1 3 0に出力する。 [0041] The filter 120 is a mouth-pass filter or a band-pass filter. The filter 120 performs a filtering process on the rectangular wave analog signal output from the delta-sigma modulator 100, and outputs the filtered analog signal to the radio device 130.
[0042] 無線器 1 3 0は、 フィルタ 1 2 0から出力されたアナログ信号をアップコ \¥0 2020/175581 7 卩(:171? 2020 /007860 [0042] The radio 1330 up-converts the analog signal output from the filter 120. \¥0 2020/175 581 7
ンバート及び増幅し、 無線信号をアンテナ 1 4 0から出力する。 Then, the radio signal is output from the antenna 140.
[0043] なお、 上述した実施形態に係るデルタシグマ変調装置 1 0 0を半導体基板 上に集積化し、 デルタシグマ変調装置 1 〇〇を半導体集積回路として構成し てもよい。 The delta-sigma modulator 100 according to the above-described embodiment may be integrated on a semiconductor substrate to configure the delta-sigma modulator 100 as a semiconductor integrated circuit.
[0044] 以上、 図面を参照して実施形態について詳しく説明したが、 具体的な構成 は上述のものに限られることはなく、 要旨を逸脱しない範囲内において様々 な設計変更等をすることが可能である。 Although the embodiments have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes can be made without departing from the scope of the invention. Is.
[0045] 本願は、 日本国特許出願第 2 0 1 9— 0 3 2 4 0 4号 (2 0 1 9年 2月 2 [0045] The present application is based on Japanese Patent Application No. 209 1-0 3 2 4 0 4 (February 2 201 1 2
6日出願) の優先権を主張し、 その内容の全てが本願明細書に組み込まれて いる。 6th application), all the contents of which are incorporated in the present specification.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
[請求項 1 ] 入カデジタル信号とフィードバック信号との差を算出する減算器と 前記差を積分する積分器と、 [Claim 1] A subtractor for calculating the difference between the input digital signal and the feedback signal, and an integrator for integrating the difference,
前記積分器により得られる積分値を量子化して 1 ビッ トの出カデジ タル信号を順次出力する量子化器と、 A quantizer that quantizes the integrated value obtained by the integrator and sequentially outputs a 1-bit output digital signal,
前記出カデジタル信号をアナログ信号に変換する 1 ビッ ト D A ( D i g i t a l t o A n a l o g ) 変換器と、 A 1-bit D A (D i g i t a l t o A n a l o g) converter that converts the output digital signal into an analog signal,
前記出カデジタル信号の今回の出カビッ ト値と、 前記今回の出カビ ッ ト値よりも過去に得られた少なくとも 1つの過去出カビッ ト値とに 基づいて、 前記フィードバック信号を生成するフィードバック部と、 を備える A feedback unit that generates the feedback signal based on the current output bit value of the output digital signal and at least one past output bit value obtained in the past from the current output bit value. And with
デルタシグマ変調装置。 Delta-sigma modulator.
[請求項 2] 前記フィードバック部は、 前記少なくとも 1つの過去出カビッ ト値 を保持するメモリを有し、 前記今回の出カビッ ト値と前記メモリに保 持される前記少なくとも 1つの過去出カビッ ト値との組み合わせに基 づいて前記フィードバック信号を調整する [Claim 2] The feedback unit has a memory that holds the at least one past output bit value, and the present output bit value and the at least one past output bit value stored in the memory. Adjust the feedback signal based on the combination with the value
請求項 1 に記載のデルタシグマ変調装置。 The delta-sigma modulator according to claim 1.
[請求項 3] 前記フィードバック部は、 [Claim 3] The feedback unit is
前記今回の出カビッ ト値と前記少なくとも 1つの過去出カビッ ト値 とに基づいて係数を導出する係数導出器と、 A coefficient derivator for deriving a coefficient based on the current output bit value and the at least one past output bit value;
前記今回の出カビッ ト値を遅延させる遅延器と、 前記遅延器により遅延された前記今回の出カビッ ト値に対して前記 係数を適用して前記フィードバック信号を出力するフィードバック信 号生成器と、 をさらに有する A delay device that delays the current output cabit value, a feedback signal generator that applies the coefficient to the current output cabit value delayed by the delay device, and outputs the feedback signal, Have
請求項 2に記載のデルタシグマ変調装置。 The delta-sigma modulator according to claim 2.
[請求項 4] 前記少なくとも 1つの過去出カビッ ト値は、 前記今回の出カビッ ト 値の直前に得られた前回の出カビッ ト値を含む \¥0 2020/175581 9 卩(:171? 2020 /007860 請求項 1 乃至 3のいずれか 1項に記載のデルタシグマ変調装置。 [Claim 4] The at least one past outgoing bit value includes a previous outgoing bit value obtained immediately before the current outgoing bit value. \\0 2020/175581 9 (:171? 2020/007860) The delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 3.
[請求項 5] 前記少なくとも 1 つの過去出カビッ ト値は、 前記今回の出カビッ ト 値の直前に得られた前回の出カビッ ト値を含み、 [Claim 5] The at least one past outgoing bit value includes a previous outgoing bit value obtained immediately before the current outgoing bit value,
前記係数導出器は、 前記今回の出カビッ ト値と、 前記前回の出カビ ッ ト値と、 が異なる場合、 1未満の係数を導出する、 請求項 3に記載 のデルタシグマ変調装置。 The delta-sigma modulator according to claim 3, wherein the coefficient derivation unit derives a coefficient of less than 1 when the current output bit value and the previous output bit value are different.
[請求項 6] 請求項 1 乃至 5のいずれか 1項に記載のデルタシグマ変調装置を備 える [Claim 6] The delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 5 is provided.
通信機器。 Communication equipment.
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