DE102014119285A1

DE102014119285A1 - Frequenzgenerator, Verfahren und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102014119285A1
Application number: DE102014119285.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Meier; Lajos Gazsi; Matthias Schoebinger
Original assignee: Intel IP Corp
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-23
Also published as: CN105721091A; TWI593251B; US9748936B2; TW201637389A; US20160182026A1; CN105721091B

Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Frequenzgenerator. Der Frequenzgenerator umfasst eine Quantisierungsvorrichtung, die ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit einer erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist, indem ein Phasenübergang zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem quantisierten effektiven Zeitmoment angenähert wird. Der Frequenzgenerator umfasst ferner einen Rauschformer, der ausgebildet ist, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments. Ferner umfasst der Frequenzgenerator einen Fehlergenerator, der ausgebildet ist, um eine Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments zu verursachen, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen Frequenzgenerator, ein Verfahren und ein Computerprogramm.
Hintergrund
Herkömmliche drahtlose Sendeempfänger benötigen häufig eine große Anzahl von Oszillatoren (NCOs) aufgrund von Anforderungen von Multikanal-, Multiträger- und Multiband-Spezifikationen. Die Herausforderungen von mehreren erforderlichen Spulen und einer möglichen nicht gewollten Kopplung zwischen Oszillatoren und Sendefrequenzen rückten die digitale Trägersynthese in den Fokus modernster Entwicklungen bei Frequenz- und Trägersignal-Erzeugung. Die digitale Synthese einer Trägerfrequenz für ein Trägersignal aus einer Referenzfrequenz basierend auf Verzögerungsleitungen ist ein verfolgter Ansatz. Dies erfolgt über eine Auswahl verschiedener phasenverschobener Replika aus einer begrenzten Anzahl von möglichen phasenverschobenen Nachbildungen des Eingangssignals. Aufgrund der begrenzten Anzahl von Nachbildungen muss ein Quantisierungsfehler akzeptiert werden. Dieser Ansatz kann zu Periodizitäten führen, die durch ein spezifisches repetitives Muster der Auswahl einer quantisierten Frequenz verursacht werden (auch Abtastwert-Auswahl (tap selection) genannt). Diese Periodizitäten können dann ungewollte Spitzen (Störsignale (spurs)) in einem Rauschspektrum verursachen.
Verfahren, die Dithering (Zittern) verwenden, setzen für Quantisierungsrauschen optimierte Rauschformer ein, und ein Verarbeiten einer Nichtlinearität bei Abtastwert-Leitungen ist möglicherweise nicht in der Lage, die Störsignale ausreichend zu verringern, um aktuelle Anforderungen für rauscharme Anwendungen, wie RX-Systeme mit 100 dBc Träger-Rausch-Anforderungen zu erfüllen. Herkömmliche Lösungen können Störsignal-Pegel auf –50 oder –60 dBc verbessern, aber dies ist immer noch weit entfernt von den erwünschten –100 dBc Störsignal-Pegeln, die zum Beispiel für LTE-RX erforderlich sein können.
Es ist somit wünschenswert, ein Konzept zum Abschwächen von Effekten von rauschbezogenen Störsignalen, die aus einer digitalen Synthese eines Trägersignals entstehen, zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Figuren
Einige Ausführungsbeispiele von Frequenzgeneratoren und/oder Verfahren werden im Folgenden nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
1a ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Schaltung für digitale Trägersynthese zeigt;
1b ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Frequenzgenerators für das Handhaben von Quantisierung und Nichtlinearität in einem Zeitbereich zeigt;
2a ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Frequenzgenerators für das Handhaben von Quantisierung mit herkömmlichem Dithering zeigt;
2b ein schematisches Diagramm eines Frequenzgenerators gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
2c ein schematisches Diagramm eines Frequenzgenerators gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ein Auswahlschema für ein quantisiertes Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ein Histogramm eines Fehlerbeitrags zeigt, der sich aus einer Auswahl eines quantisierten Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen gemäß einem Ausführungsbeispiel ergibt;
5a und b einen Vergleich von Spektren, die sich aus einer herkömmlichen Auswahl eines quantisierten Zeitintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen ergeben, und eine Auswahl gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen;
6a einen Empfänger gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
6b einen Sendeempfänger gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
6c eine mobile Kommunikationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt; und
7 ein Blockdiagramm für ein Verfahren zum Bereitstellen eines Trägersignals gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren kann die Dicke der Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
Während dementsprechend verschiedene Abänderungen und alternative Formen von Ausführungsbeispielen möglich sind, werden Ausführungsbeispiele davon in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu begrenzen, sondern im Gegensatz die Ausführungsbeispiele alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Abänderungen, Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Ziffern auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Es versteht sich, dass wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden” oder „gekoppelt” bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt” mit einem anderen Element „verbunden” oder „gekoppelt” bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzte Worte sollten auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen” gegenüber „direkt zwischen”, „benachbart” gegenüber „direkt benachbart” usw.).
Die hier angewandte Terminologie bezweckt nur das Beschreiben bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht begrenzend für weitere Ausführungsbeispiele sein. Nach hiesigem Gebrauch sollen die Einzelformen „ein, eine” und „das, der, die” auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht deutlich Sonstiges anzeigt. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „aufweisen” und/oder „aufweisend” bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bestandteile angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert besitzen alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie sie gewöhnlich von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem Ausführungsbeispiele gehören. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, z. B. die in gewöhnlich benutzten Wörterbüchern definierten, als eine Bedeutung besitzend ausgelegt werden sollten, die ihrer Bedeutung im Zusammenhang der entsprechenden Technik entspricht, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn ausgelegt werden, sofern sie nicht ausdrücklich so definiert sind.
1a zeigt einen herkömmlichen Funkfrequenz-(RF = Radio Frequency)Sendeempfänger 100, der bedienbar ist, um eine digitale Trägersynthese auszuführen. Ein Referenzoszillator erzeugt eine Referenzfrequenz F_REF, aus der eine beliebige Trägerfrequenz durch einen direkten digitalen Syntheseblock 102 hergeleitet werden kann. Die Referenzfrequenz F_REF wird mehrere Male in einer Verzögerungsleitung 104 verzögert, die eine vorbestimmte Anzahl von Verzögerungselementen 106 umfasst. 1a zeigt acht Verzögerungselemente 106, die zu einer Verzögerungszeit d führen, die 1/8 einer Referenzzeit T_REF umgekehrt proportional zu der Referenzfrequenz F_REF entspricht. Ein Abtastwert-Auswähler 108 ist bedienbar, um eine Sequenz für Abtastwert-Adressierung zu erzeugen, die auf der Quantisierungseinheit T_REF/8 basiert. Tatsächlich können Quantisierungsschritte, die durch verschiedene Verzögerungselemente 106 ausgeführt werden, von dieser Quantisierungseinheit abweichen, was einen Nichtlinearitätsfehler verursacht, wenn die Sequenz ausgeführt wird. Der Abtastwert-Auswähler 108 kann die Sequenz als ein Eingangssignal 110 für einen Rauschformer 112 bereitstellen, wobei das Eingangssignal 110 auf der Referenzfrequenz F_REF und einem Zeitparameter T/T_REF basiert. Der Rauschformer 108 kann die Sequenz für die Abtastwert-Adressierung ändern, sodass ein Grundrauschen, das aus dem Quantisierungsfehler entsteht, einer erwünschten Spektralmaske entspricht. Jedes Verzögerungselement 106 in der Verzögerungsleitung 104 ist mit einem Multiplexer 116-1 bzw. 116-2 gekoppelt. Der Multiplexer 116-1 ist mit einer Rücksetz-Schnittstelle R (reset) gekoppelt, und der Multiplexer 116-2 ist mit einer Setzen-Schnittstelle S (set) eines Logikelements, zum Beispiel eines Latch 118 gekoppelt, der als ein Set-Reset-(SR = Set-Reset)Flip-Flop entworfen ist. Durch Auswählen eines spezifischen Musters von Multiplexer-Adresssignalen 114-1; 114-2 unter Verwendung des Rauschformers 112 wird verursacht, dass die Multiplexer Ausgangssignale an das Latch 118 bereitstellen. Anders ausgedrückt, eine erforderliche Sequenz von Flanken kann erzeugt werden, um ein Ausgangssignal 120 bei einer Frequenz F_OUT (out = aus) zu erzeugen, wobei die ansteigenden Flanken des synthetisierten Trägersignals durch den Multiplexer 116-2 bereitgestellt werden und die abfallenden Flanken durch den Multiplexer 116-1 bereitgestellt werden. Das Ausgangssignal 120 kann entweder direkt bereitgestellt werden oder als ein Signal verwendet werden, um die Multiplexer 116-1; 116-2 zu steuern. Da die Anzahl von Verzögerungselementen 106 jedoch begrenzt ist, kann eine ideale Flankenposition aufgrund der inhärenten Quantisierung nur angenähert werden und kann Quantisierungsfehlern und -abweichungen unterliegen, die durch Nichtübereinstimmung und Nichtlinearität verursacht werden.
Der Einfluss dieser Abweichungen kann üblicherweise durch Neuabbilden reduziert werden, wie in 1b gezeigt. Ein Eingangssignal 152, das eine erwünschte Flankenposition anzeigt, wird an eine Entscheidungseinheit 154 und einen Signaladdierer 156 bereitgestellt. Die Entscheidungseinheit 154 führt ein Abbilden oder Neuabbilden von Abtastwert-Adressen durch und stellt ein Ausgangssignal 158 bereit, das eine effektive Flankenposition anzeigt, die an einer Ausgangsschnittstelle bereitgestellt und/oder durch den ersten Signaladdierer 156 empfangen werden kann. Das heißt, die effektive Flankenposition ist die aktuell bereitgestellte Flankenposition. Der erste Signaladdierer 156 berechnet eine Differenz der effektiven Flankenposition, die durch das Ausgangssignal 158 angezeigt wird, und der erwünschten Flankenposition, die durch das Eingangssignal 152 angezeigt wird, die einem effektiven Fehler (gekennzeichnet mit „delta”) entspricht. Der effektive Fehler umfasst einen Quantisierungsfehler und einen verbleibenden Nichtübereinstimmungsfehler (der mit einem Wert gleich Null beginnen kann, bevor eine erste Iteration abgeschlossen ist) und stellt ein Fehlersignal 159 (delta) an einen Rauschformer 160 bereit. Der Rauschformer 160 führt eine Operation H(z) durch, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal 162 an einen zweiten Signaladdierer 164 bereitzustellen. Der zweite Signaladdierer 164 ist ausgebildet, um eine Summe des Eingangssignals 152 und des Rückkopplungssignals 162 zu berechnen und um ein modifiziertes Eingangssignal 166 an die Entscheidungseinheit 154 und den ersten Signaladdierer 156 in einem zweiten und nachfolgenden Iterationsschritten bereitzustellen. Die Entscheidungseinheit 154 führt ein Neuabbilden von Abtastwert-Adressen durch, um das Ausgangssignal 158 bereitzustellen. Bei der nächsten Iteration stellt der erste Signaladdierer 156 das jetzt neu berechnete Fehlersignal 159 (delta) an den Rauschformer 160 bereit. Der Rauschformer 160 ist, anders ausgedrückt, ausgebildet, um Fehlerbeiträge innerhalb des Spektrums abzuschwächen, die durch Quantisierung in einem Zeitbereich verursacht werden. Unter Verwendung der in 1b gezeigten Anordnung wird versucht, den effektiven Fehler zu verringern oder möglicherweise minimal zu halten.
Ein Prinzip der Neuabbildung im Falle einer Nichtübereinstimmungsverarbeitung zum Berücksichtigen nicht idealer Verzögerungen innerhalb des Syntheseblocks 102, was durch die Entscheidungseinheit 154 ausgeführt wird, ist in einer Grafik 170 visualisiert, die einen Verlauf eines Integral-Nichtlinearitätsfehlers (INL-Fehlers) 172 (INL = integral non-linearity) zeigt. Der Fehler kann sich aus einer Differenz zwischen einem Quantisierungsschritt 171 zwischen 1 niederwertigstem Bit (LSB = least significant bit) und 2 LSB und einem anderen Quantisierungsschritt 173 zwischen 2 LSB und 3 LSB ergeben. Eine Abtastwert-Adresse wird korrigiert, wenn die quantisierte effektive Flankenposition des Ausgangssignals 158 eine Abweichung (wiedergegeben durch den INL-Fehler 172) von mehr als ½ eines niederwertigsten Bits (LSB) von einer idealen Abtastwert-Position 176 aufweist, die durch eine erwünschte Flankenposition des Eingangssignals 152 oder des modifizierten Eingangssignals 166 bestimmt wird. Eine finale Distanz 174 zwischen der idealen und einer effektiven Abtastwert-Position entspricht dem effektiven Fehler, der den Quantisierungsfehler und den verbleibenden Nichtübereinstimmungsfehler umfasst, der durch den ersten Signaladdierer 156 berechnet wird.
Um die Gesamtfehlerenergie minimal zu halten, kann das Neuabbilden traditionell so ausgeführt werden, dass für jede erforderliche Abtastwert-Position der nächstgelegene nicht übereinstimmende Abtastwert verwendet wird.
In vielen Fällen gehen Spitzen in einem Rauschspektrum oder Störsignale auf eine Periodizität in einer Sequenz von Abtastwert-Adressen zurück. Das Verwischen der Störsignale kann zum Teil durch den Rauschformer ausgeführt werden, wie es durch Vergleichen eines Verhaltens des Rauschformers zweiter und dritter Ordnung gezeigt werden kann. Dieser Verwischeffekt kann jedoch begrenzt werden und nicht alle Störsignale können hinsichtlich Stärke reduziert werden, so wie dies wünschenswert sein kann, um in eine gegebene Spezifikationsmaske zu passen.
Ein herkömmlicher Ansatz von Dithering ist in 2a veranschaulicht, wobei ein Fall angenommen wird, in dem Rauschformen verwendet werden, um ausschließlich Quantisierungsfehler zu handhaben. Es wird eine Schaltungsanordnung gezeigt, die der in 1b ähnelt, wobei Komponenten, die ähnlichen Komponenten in 1b entsprechen, nicht erneut erläutert werden. Im folgenden Abschnitt werden eher die Unterschiede zu 1b skizziert.
Dithering wird durch Hinzufügen eines Fehlerbeitrags zu dem Fehlersignal 159 mit einem dritten Signaladdierer 178 durchgeführt, der unter Verwendung einer Verteilung, wie einer Pseudo-Zufalls-Binärfolge (PRBS = pseudo-random binary sequence) oder einem additiven weißen gußschen Rauschen (AWGN = additive white Gaussian noise), bestimmt werden kann. Grundsätzlich wird das Dithering auf das Fehlersignal 159 angewandt, was zu einem geänderten Fehlersignal 161 (epsi) führt, wie in 2a gezeigt. Alternativ dazu kann das Dithering an dem Rückkopplungssignal 162 (fb), dem Eingangssignal 152 (in_f) oder dem modifizierten Eingangssignal 166 (int_f), wie durch Pfeile gekennzeichnet, angewandt werden.
Um den Verwischeffekt des Rauschformers zu verstärken, kann es möglich sein, die Ordnung des Rauschformers zu erhöhen, oder zu versuchen, den Fehlerbeitrag im Inneren des Rauschformers zu erhöhen (Fehlersignal 159 in 1b). Eine Implementierung von Dithering kann möglicherweise zu nicht zufriedenstellenden Ergebnissen führen, da ein herkömmlicher Dithering-Ansatz zu erhöhtem Grundrauschen mit nur einem geringen Einfluss auf das Verwischen der Störsignale führen kann.
Ausführungsbeispiele basieren auf dem Prinzip des Kompensierens von Nichtlinearitäten einer Digital-Zeit-Umwandlung (DTC = digital-to-time conversion), indem ein höheres Rauschen außerhalb eines erforderlichen Bandes gegen verringerte Störsignal-Stärken-Pegel in einem interessierenden Frequenzband eingetauscht wird. Diese Rauschbeiträge in dem erwünschten Frequenzband können dann durch den Rauschformer zumindest teilweise einfacher eliminiert werden und das interessierende Band kann deutlich weniger Störsignale aufweisen.
Ein beispielhafter Ansatz umfasst das Verwenden eines Abtastwertes mit Ausnahme des nächstgelegenen Abtastwertes sowie das Verwenden eines Abtastwert-Auswahlmusters, das unerwünschte Periodizitäten bricht, was somit möglicherweise zu geringeren Störsignal-Stärken-Pegeln führt. Dies kann dem Erzeugen eines spezifischen Rauschens mit einer nicht-gaußschen Verteilung direkt in dem Quantisierungsblock oder seiner Entsprechung entsprechen.
Anders ausgedrückt, eine Ausführungsform bezieht sich auf eine Manipulation einer Entscheidungsvorrichtung, die durch 2b dargestellt ist. Es ist ein Frequenzgenerator 200 gezeigt. Der Frequenzgenerator 200 umfasst eine Quantisierungsvorrichtung 202, die ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit einer erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten 206 gekennzeichnet ist, indem ein Phasenübergang zu einem erwünschten Zeitmoment 206 an einen Phasenübergang zu einem effektiven Zeitmoment 204 angenähert wird. Ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen wird durch eine Ganzzahl von zeitlichen Quantisierungseinheiten gegeben. Der Frequenzgenerator 200 umfasst ferner einen Rauschformer 208, der ausgebildet ist, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal 210 unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments 206 und des effektiven Zeitmoments 204 bereitzustellen. Weiterhin umfasst der Frequenzgenerator 200 einen Fehlergenerator 212, der ausgebildet ist, um eine Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments 204 zu verursachen, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist. Dies kann den Effekt haben, dass ein lokales Maximum einer Rauschkomponente innerhalb des Trägersignals, das sich aus einer Periodizität eines Quantisierungsfehlers ergibt, der durch die Quantisierungsvorrichtung 202 verursacht wird, gedämpft wird. Störsignale in dem Rauschspektrum, die in einem für Kommunikationen verwendeten Frequenzband auftreten können, können somit reduziert werden. Anders ausgedrückt, ein Entscheidungsprozess in der Quantisierungsvorrichtung 202 wird manipuliert, indem der erwünschte Zeitmomentwert 206 geändert wird, eher er an die Quantisierungsvorrichtung 202 bereitgestellt wird und nachdem der erwünschte Zeitmomentwert 206 an einen Signaladdierer 214 bereitgestellt wird. Der Signaladdierer 214 ist ausgebildet, um eine Differenz zwischen dem effektiven Zeitmomentwert 204 und dem erwünschten Zeitmomentwert 206 zu berechnen. Ein Fehlersignal 216 (epsi), das auf der Differenz basiert, wird dann an den Rauschformer 208 durch den Signaladdierer 214 bereitgestellt.
Anders ausgedrückt, der Frequenzgenerator 200 kann das Erzeugen eines Trägersignals ermöglichen, das eine effektive Frequenz aufweist, indem eine erwünschte Frequenz angenähert wird. Dies kann erreicht werden, indem Phasenübergänge zeitlich verschoben werden. Die effektive Frequenz darin kann zeitvariabel sein, z. B. kann das Trägersignal ein moduliertes Signal sein. Anders ausgedrückt, ein Signal wird bei der erforderlichen Frequenz erzeugt (umfassend einige temporäre Abweichungen, die auch als Modulation bezeichnet werden könnten).
Im Gegensatz zu der in 1b wieder aufgegriffenen, herkömmlichen Lösung ist der Fehlergenerator bei Ausführungsbeispielen ausgebildet, um einen Quantisierungsfehler oder einen effektiven Fehler auf zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit oder zumindest ½ LSB zu steigern. Somit kann es möglich werden, Störsignaleffekte in einem interessierenden Frequenzband zu dämpfen.
Durch diesen Ansatz wird zum Beispiel eine Entscheidung für einen Phasenübergang zu einem effektiven Zeitmoment 204 für die Annäherung des Phasenübergangs zu dem erwünschten Zeitmoment 206 in der Quantisierungsvorrichtung 202 direkt manipuliert. Bei Ausführungsbeispielen, die sich auf digitale Signalverarbeitung beziehen, kann ein Signal eine rechteckige Form aufweisen und der effektive Zeitmoment 204 des Phasenübergangs kann einem Zeitpunkt für eine Flankenposition entsprechen. Bei anderen Anwendungen kann das Signal zum Beispiel eine Sinusform aufweisen und der effektive Zeitmoment 204 kann ein Zeitintervall sein. Anders ausgedrückt, der erwünschte Zeitmomentwert 206, der durch die Quantisierungsvorrichtung 202 empfangen wird, unterscheidet sich von dem erwünschten Zeitmomentwert 206, der durch den Signaladdierer 214 empfangen wird, da Erstgenannter durch Insertion der Fehlerkomponente geändert wird, während Letztgenannter dies nicht wird. Auf diese Weise kann es möglich werden, einen Fehler, der sich aus Quantisierung ergibt, unter Verwendung eines Rauschformers 208 zu dämpfen. Die Fehlerkomponente, die durch den Fehlergenerator 212 hinzugefügt wird, kann bei einem Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer PRBS- oder AWGN-ähnlichen Verteilung bestimmt werden. Der Fehlergenerator 212 kann somit ausgebildet sein, um Dithering auf die Darstellung des erwünschten Zeitmomentwertes 206 anzuwenden, der an die Quantisierungsvorrichtung 202 bereitgestellt wird.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Rauschformer 208 ausgebildet, um das rauschgeformte Rückkopplungssignal 210 unter Verwendung einer Differenz zwischen dem effektiven Zeitmoment 204 und dem erwünschten Zeitmoment 206 bereitzustellen. Ferner umfasst der Frequenzgenerator 200 bei einigen Ausführungsbeispielen einen ersten Signaladdierer 218 (im Folgenden als Rückkopplungssignal-Addierer 218 bezeichnet), um das rauschgeformte Rückkopplungssignal von dem erwünschten Zeitmomentwert 206 zu subtrahieren und somit einen modifizierten erwünschten Zeitmomentwert 220 bereitzustellen. Somit kann ein iterativer Prozess ermöglicht werden, der eine Ausgabe von unterschiedlichen effektiven Zeitmomentwerten verursacht, die sich gemäß einem vorbestimmten Muster ändern. Dieses Muster kann periodisch sein. Durch Verfolgen des beispielhaften Ansatzes kann sich die Periodizität erheblich von einer Periodizität unterscheiden, die sich aus einem herkömmlichen Ansatz ergibt. Gemäß dem gezeigten Ansatz können Störsignale, die sich aus der Periodizität ergeben, somit gedämpft werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Quantisierungsvorrichtung 202 ausgebildet, um das Trägersignal mit einer effektiven Frequenz zu synthetisieren, indem der Phasenübergang zu dem modifizierten erwünschten Zeitmomentwert 220 an einen Phasenübergang zu dem effektiven Zeitmoment angenähert wird. Der Rauschformer 208 ist darin ausgebildet, um das rauschgeformte Rückkopplungssignal 210 unter Verwendung des modifizierten erwünschten Zeitmomentwertes 220 und des effektiven Zeitmomentwertes 204 bereitzustellen. Dies kann, anders ausgedrückt, einem zweiten und jeglichem nachfolgenden Iterationsschritt innerhalb des vorgenannten Iterationsprozesses ähneln.
Ein anderes Ausführungsbeispiel wird in 2c dargestellt. Komponenten, die denen in 2b entsprechen, werden hier nicht erneut erläutert, jedoch werden Unterschiede zwischen den jeweiligen Ausführungsformen skizziert. Im Fall von Quantisierungsfehlern und Nichtlinearitätsfehlern kann die Quantisierungsvorrichtung 202 ausgebildet sein, um ein Neuabbilden von Abtastwerten (die den Quantisierungsprozess automatisch einschließen können) auszuführen, wie in 2c gezeigt. Da das Neuabbilden der Abtastwerte in den meisten Fällen basierend auf Nachschlagtabellen realisiert wird und die Implementierung dieser Tabellen berücksichtigen kann, dass der Rauschformer 208 bei der Trägersignalfrequenz (f_out) (zum Beispiel etwa 2 GHz für einige LTE-Bänder) arbeitet, kann ein Ansatz des Teilens der Funktionalität in separate Tabellen und des Entfernens des Signaladdierers 214, der das Fehlersignal 216 (epsi) berechnet, zu einem Ansatz mit zwei Tabellen führen, wie ursprünglich in 1b gezeigt. Dieses Aufteilen in zwei Tabellen ist optional und kann zu einer vereinfachten Implementierung führen.
Das klassische Dithering kann Pseudozufalls-Folgen von Bits für LSBs verwenden oder könnte AWGN-ähnliche Beiträge für einige LSBs verwenden. Für ein Verwischen von Störsignalen können Fehlersequenzen, die nicht gleichmäßig verteilt sind oder keine Verteilung wie weißes Rauschen aufweisen, die Ergebnisse verbessern. Dies bedeutet, die Fehlerkomponente kann unter Verwendung eines nicht-gaußschen und eines nicht gleichmäßig verteilten gaußschen Rauschens bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen weist ein erster Fehlerwert innerhalb der Fehlerverteilung eine geringere Wahrscheinlichkeit auf als ein zweiter Fehlerwert größer als der erste Fehlerwert. Somit kann die Fehlerverteilung eine etwas höhere Wahrscheinlichkeit für größere Werte als für kleinere Werte aufweisen. Dieses spezifische Rauschen wird durch den Fehlergenerator 212 in 2c hinzugefügt, bevor der erwünschte Zeitmomentwert 206 (oder der modifizierte erwünschte Zeitmomentwert 220) durch die Quantisierungsvorrichtung 202 empfangen wird.
Als ein alternativer Ansatz zum klassischen Dithering kann durch Hinzufügen einer zusätzlichen Sequenz, kann die Auswahl des Abtastwertes in dem Neuabbildungsprozess modifiziert sein, wie in 3 dargestellt. Für eine beispielhafte Konstellation wird die Entscheidungsfindung von feinquantisierten Werten 302 zu einem idealen Abtastwert-Gitter 304 und weiter zu einem Abtastwert-Gitter 306, das durch Nichtlinearitäten verschlechtert wird, dargestellt, die die Aufgabe des Findens des nächstgelegenen Abtastwertes visualisiert (kurzgestrichelte Pfeile und kurze durchgezogene Pfeile). Das Abtastwert-Gitter 306 geht zurück auf die Verzögerungsleitung (vgl. auch 1a) und kann einer Nichtübereinstimmung unterliegen. Der ursprüngliche Ansatz des Findens des nächstgelegenen Abtastwertes wird durch fette Pfeile 308-1; 308-2 dargestellt, die einen Fehler von δ liefern.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Fehlergenerator ausgebildet, um die Fehlerkomponente unter Verwendung einer Summe eines Versatzwertes und eines Quantisierungsfehlers bereitzustellen. Die gestrichpunkteten Pfeile 310-1; 310-2 symbolisieren den modifizierten Ansatz des Auswählens eines Abtastwertes einen Schritt (oder eine Quantisierungseinheit) weiter entfernt als der nächstgelegene Abtastwert. Dieser Ansatz wird als „.Runden+1” bezeichnet, wobei der Quantisierungsfehler auf das Runden zurückgeht und der Versatzwert gleich+1 ist, und produziert einen Fehlerbeitrag von δ'. Bei einigen Ausführungsbeispielen taucht dieser erhöhte Fehler in der Neuabbildungstabelle sowie bei der Berechnung des verbleibenden Fehlers auf. Auf diese Weise kann die erhöhte Fehlerenergie in ihrer Form korrigiert werden.
Weitere Ansätze mit erhöhten Fehlerstärken (Betrag des Fehlers) sind verfügbar. Bei einigen Ausführungsbeispielen entspricht der Versatzwert einem in einer Gruppe, die eine Quantisierungseinheit und zwei Quantisierungseinheiten umfasst. Letztgenanntere werden als „Runden+2” für eine Auswahl eines Abtastwertes zwei Schritte weiter entfernt als der nächstgelegene Abtastwert bezeichnet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Versatzwert jeglichem anderen ganzzahligen Vielfachen der Quantisierungseinheit entsprechen. Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen ist die Quantisierungsvorrichtung optional ausgebildet, um den Phasenübergang zu dem erwünschten Zeitmoment anzunähern, in dem einer in einer Gruppe ausgewählt wird, die eine nächstgelegene Übereinstimmung und eine zweitnächstgelegene Übereinstimmung für den erwünschten Zeitmomentwert umfasst. Die nächstgelegene Übereinstimmung entspricht einem Runden auf den nächstgelegenen ganzzahligen Wert (als „Runden” bezeichnet). Die zweitnächstgelegene Übereinstimmung entspricht einem Runden in einer entgegengesetzten Richtung (als „Antirunden” bezeichnet). Der Fehlergenerator ist ferner ausgebildet, um den Versatzwert auf die ausgewählte Annäherung anzuwenden. Bei einem Ausführungsbeispiel, das durch fettgestrichelte Pfeile 312-1; 312-2 visualisiert ist und das als „Antirunden+1” bezeichnet wird, wird die zweitnächstgelegene Übereinstimmung ausgewählt und der Versatzwert entspricht +1. In diesem Fall wird ein Fehlerbeitrag von δ'' produziert. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das als „Antirunden+2” bezeichnet wird, kann der Versatzwert +2 entsprechen. Die erläuterten Ansätze liefern einen Fehlerbeitrag, der sich von den gaußschen oder gleichmäßig verteilten Sequenzen, wie oben erörtert, unterscheidet.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit in Bezug auf diesen Ansatz veranschaulicht 4 in einem Histogramm einen Bereich 402, den die Werte der Fehlerkomponente (z. B. δ'') in 3 mit einem modifizierten Auswahlansatz annehmen können im Vergleich zu einem Bereich 404 entsprechend einem Minimalfehlerauswahl-Ansatz. Die X-Achse zeigt Fehleramplituden von Rauschformen in LSB und die Y-Achse zeigt eine Zahl an, die die Häufigkeit des Auftretens der Amplitude von Fehlerwerten des Rauschformens in LSB darstellt. In beiden Fällen werden die Werte der Fehleramplituden auf LSBs der Abtastwert-Leitung normalisiert (1 ≙ 1·(Abtastwert-Verzögerung)). Dieser Bereich kann deutlich größer sein als die Fehler selbst, da die Fehler den Rauschformer 'erregen'. 4 und 5 ergeben sich aus Simulationen mit einer Abtastwert-Auswahl entsprechend dem „Antirunden+1”-Ansatz (fettgestrichelte Pfeile 312-1; 312-2 in 3). Es ist eine Erkenntnis des Bereiches 402, 4, dass die Fehlerkomponenten δ'' eine nicht-gaußsche und nichtlineare Verteilung aufweisen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Frequenzgenerator ferner ausgebildet, um den Phasenübergang zu dem modifizierten erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem weiteren effektiven Zeitmoment, der durch eine Ganzzahl von Quantisierungseinheiten gegeben ist, nach einer finiten Anzahl von Iterationsschritten anzunähern. Die finite Zahl folgt einer Wahrscheinlichkeitsverteilung in Abhängigkeit von der Fehlerkomponente. Der Bereich 402 von Werten der Fehlerkomponente, der in 4 gezeigt ist, kann somit einen Einfluss auf die Wahrscheinlichkeitsverteilung haben. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Medianwert der Wahrscheinlichkeitsverteilung darin unverändert bleiben.
Wenn wir nun 5a und 5b betrachten, ist das Verhalten der gezeigten Ansätze für die Abtastwert-Auswahl mit Algorithmus-Pegel-MatLab-Simulationen gezeigt, die Szenarien mit unterschiedlichen Referenzfrequenzen und verschiedenen Trägerfrequenzen F_out abdecken. In 5a ist ein Spektrum 502 für die Auswahl des nächstgelegenen Abtastwertes und in 5b ein Spektrum 504 für die Auswahl eines modifizierten Abtastwertes gemäß Ausführungsbeispielen dargestellt. Die X-Achse zeigt einen Frequenzversatz in Hz und die Y-Achse zeigt ein Leistungsspektrum in dBc/180 kHz. Bei einem Vergleich von 5a und 5b ist eine Verringerung von Störsignal-Stärken und auch Störsignal-Energie im Spektrum 504 deutlich sichtbar. Das Spektrum 504 weist auch einen Anstieg eines Grundrauschens außerhalb der interessierenden Bänder für einen gegebenen Kanal auf.
Die Implementierung des Neuabbildens und die Berechnung des verbleibenden Fehlers können als Lookup-Tabellen für die Auswahl des nächstgelegenen Abtastwertes implementiert sein. Für die bei Ausführungsbeispielen adressierte modifizierte Auswahl kann die Implementierung ein zusätzliches Programmieren von Inhalt in die Lookup-Tabellen umfassen. Darin kann ein Anstieg von Komplexität der Tabellen vermieden werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können zwei Tabellen verwendet werden, die eine Implementierung mit einer höheren Abtastrate vereinfachen können.
Bei einigen weiteren Ausführungsbeispielen, wie in 6a gezeigt, kann ein Empfänger 702 den Frequenzgenerator 200 enthalten. Der Empfänger 702 kann ferner einen Abwärtsmischer (Downmixer) 704 zum Mischen des synthetisierten Trägersignals umfassen. Der Abwärtsmischer 704 kann ein eingehendes Signal empfangen, das mit dem synthetisierten Trägersignals gemischt wird, und kann ein abwärtsgemischtes Basisband-Signal bereitstellen. 6b zeigt einen Sendeempfänger 706 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, der einen Empfänger 702 umfasst. In einem in 6c gezeigten, anderen, weiteren Ausführungsbeispiel umfasst eine mobile Kommunikationsvorrichtung 708 ferner einen Sendeempfänger 706 und eine Empfangsschnittstelle 710, die mit dem Empfänger 702 gekoppelt ist. Die Empfangsschnittstelle 710 ist ausgebildet, um ein eingehendes Signal unter Verwendung der Trägerfrequenz zu empfangen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die mobile Kommunikationsvorrichtung ferner ausgebildet, um ein Trägersignal mit der Trägerfrequenz und ein weiteres Trägersignal in einem Träger-Aggregations-Szenario zu kombinieren. Dies kann die Benutzerdatenraten über einen gegebenen Zellabdeckungsbereich erhöhen. Die Implementierung des Frequenzgenerators 200 in einem Empfänger ist jedoch lediglich als ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel zu verstehen. Zum Beispiel kann ein Sender den Frequenzgenerator 200 auch enthalten.
Wiederum anders ausgedrückt, Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Einrichtung zum Erzeugen einer Frequenz. Die Einrichtung zum Erzeugen einer Frequenz umfasst eine Einrichtung zur Quantisierung, die ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit einer erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist, indem ein Phasenübergang zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem effektiven Zeitmoment angenähert wird, wobei ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen durch eine Ganzzahl von zeitlichen Quantisierungseinheiten gegeben ist. Die Einrichtung zum Erzeugen einer Frequenz umfasst ferner eine Einrichtung zum Rauschformen, die ausgebildet ist, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments bereitzustellen. Die Einrichtung zum Generieren einer Frequenz umfasst auch eine Einrichtung zur Fehlererzeugung, die ausgebildet ist, um eine Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments zu verursachen. Die Fehlerkomponente ist zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit. Somit kann ein lokales Maximum einer Rauschkomponente innerhalb des Trägersignals, das sich aus einer Periodizität eines Quantisierungsfehlers ergibt, der durch die Einrichtung zur Quantisierung verursacht wird, gedämpft werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Fehlerkomponente unter Verwendung einer nicht-gaußschen und nicht gleichmäßig verteilten Fehlerverteilung bestimmt.
7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zum Synthetisieren eines Trägersignals mit einer erwünschten Frequenz, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist. Das Verfahren 600 umfasst ein Annähern 610 eines Phasenübergangs zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem effektiven Zeitmoment. Darin wird ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen durch eine Ganzzahl von zeitlichen Quantisierungseinheiten gegeben. Das Verfahren 600 umfasst ferner ein Bereitstellen 620 eines rauschgeformten Rückkopplungssignals unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments. Ferner umfasst das Verfahren 600 ein Verursachen 630 einer Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist. Auf diese Weise kann ein lokales Maximum einer Rauschkomponente innerhalb des Trägersignals, das sich aus einer Periodizität eines Quantisierungsfehlers ergibt, der durch die Quantisierungsvorrichtung verursacht wird, gedämpft werden.
Einige Ausführungsbeispiele umfassen eine digitale Steuerschaltung, die innerhalb des Frequenzgenerators zum Durchführen des Verfahrens installiert ist. Eine solche digitale Steuerschaltung, z. B. ein digitaler Signalprozessor (DSP = digital signal processor) muss entsprechend programmiert werden. Daher stellen weitere Ausführungsbeispiele auch ein Computerprogramm bereit, das einen Programmcode zum Ausführen von Ausführungsbeispielen des Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einem Digitalprozessor ausgeführt wird.
Einige Ausführungsbeispiele verwenden eine nicht gleichmäßige und nicht-gaußsche Verteilung wie die Runden+x- und Antirunden+x-Ansätze. Weiterhin kann die Verteilung breiter als eine gaußsche Verteilung sein und kann Seitenmaxima aufweisen, wie in 4 gezeigt, und ein Verhältnis, zum Beispiel basierend auf einer Korrelation E(Fehler⁴)/E(Fehler²)², kann ausgeprägter sein als für eine gaußsche Verteilung. Ein Verwischen oder eine Randomisierung von Störsignalen kann für INL-basierte Fehlerbeiträge sowie für Quantisierungsfehler und für Kombinationen aus INL und Quantisierungsfehlern funktionieren. Der Antirunden-Ansatz kann durch eine einfache Implementierung in den Tabellen realisiert werden und kann das Bauen von Rauschgeneratoren vermeiden. Andere Rauschquellen mit den Eigenschaften von höheren Wahrscheinlichkeiten für größere Werte als für kleinere Werte können einen weiteren Ansatz darstellen. Bei einigen Ausführungsbeispielen ist ein deterministisches Verhalten von „Antirunden” möglicherweise nicht wesentlich, da das Verwischen durch den rauschformenden Prozess ausgeführt wird. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann eine „Stimulierung” des rauschformenden Prozesses mit größeren Fehlern als normal zu einer höheren Randomisierung der Störsignale führen. Daher können Verteilungen, wie die durch Runden+x oder Antirunden+x Erzeugte, die Rauscheffekte weiter dämpfen.
Alternativ dazu können andere ähnliche künstliche Zufallsfehler verwendet werden. Unterschiedliche Runden+x- oder Antirunden+x-Ansätze können ähnliche Spektralergebnisse liefern und können leicht unterschiedliche Kompromisse beim Verwischen von Störsignalen und bandexternem Rauschen aufweisen. Eine Position einer Einkerbung in einen Frequenzbereich kann in einer Mehrzahl von Fällen durch H(z) in Rauschformern bestimmt werden. Eine Modifikation der H(z)-Koeffizienten oder des Inhalts der Tabellen kann ein weiteres Ausführungsbeispiel darstellen, um verschiedene Anforderungen für verschiedene Bänder oder verschiedene Träger-Aggregations-Szenarien anzupassen. Durch Hinzufügen einer spezifischen Verteilung von Fehlern in den Quantisierungs-/Neuabbildungs-Block kann es möglich werden, das Ziel von –100 dBc für LTE zu erreichen.
Ein Modifizieren der Auswahl des nächstgelegenen Abtastwertes kann die Stärke von Störsignalen in einer digitalen Trägersynthese zulasten eines erhöhten Rauschpegels außerhalb des Bandes verringern. Eine Implementierung ist zum Beispiel durch unterschiedliches Programmieren der Lookup-Tabellen möglich, die in früheren Versionen mit der Auswahl des nächstgelegenen Abtastwertes verwendet wurden.
Simulationsergebnisse (5a und b) zeigen eine geringere Störsignal-Energie und eine verringerte Anzahl von verbleibenden Störsignal-Positionen, wodurch die –100 dBc-Anforderungen erfüllt sind. Es versteht sich, dass die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich einen beispielhaften Charakter haben. Eine Implementierung bei anderen Anwendungen, wo ein Kompromiss zwischen Störsignal-Pegel und Grundrauschen zulässig ist, d. h. Anwendungen, die empfindlicher für ein Störsignal als ein allgemeines Grundrauschen sind, kann bei anderen Ausführungsbeispielen möglich sein. Einige weitere Ausführungsbeispiele können weitere Strategien zur Verstärkung des Fehlers umfassen, wobei er gleichzeitig geformt wird. Ausführungsbeispiele können in Kombination mit einer RX-Träger-Erzeugung verwendet werden und können eine Anzahl erforderlicher NCOs mit Spulen verringern, oder können verwendet werden in Kombination mit einer TX-Träger-Erzeugung ausschließlich in Fällen von Träger-Erzeugung, wo eine Modulation möglicherweise nicht notwendig ist. Ausführungsformen können eine RX-Träger-Erzeugung mit einer Träger-Störsignal-Anforderung von 100 dBc ermöglichen und können in einem Träger-Aggregations-Szenario implementiert sein.
Beispiel 1 ist ein Frequenzgenerator, umfassend eine Quantisierungsvorrichtung, die ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit einer erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist, indem ein Phasenübergang zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem quantisierten effektiven Zeitmoment angenähert wird; einen Rauschformer, der ausgebildet ist, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments bereitzustellen; und einen Fehlergenerator, der ausgebildet ist, um eine Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments zu verursachen, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist.
Bei Beispiel 2 ist die Quantisierungsvorrichtung von Beispiel 1 ausgebildet, um das Trägersignal mit der erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch die Reihe von Phasenübergängen gekennzeichnet ist. Ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen ist durch eine Ganzzahl von zeitlichen Quantisierungseinheiten gegeben.
Bei Beispiel 3 wird bei dem Frequenzgenerator gemäß einem der vorangehenden Beispiele die Fehlerkomponente unter Verwendung einer nicht-gaußschen und nicht gleichmäßig verteilten Fehlerverteilung bestimmt.
Bei Beispiel 4 weist bei dem Frequenzgenerator gemäß Beispiel 3 ein erster Fehlerwert innerhalb der Fehlerverteilung eine geringere Wahrscheinlichkeit auf als ein zweiter Fehlerwert größer als der erste Fehlerwert.
Bei Beispiel 5 ist bei dem Frequenzgenerator gemäß einem der vorangehenden Ansprüche der Fehlergenerator ausgebildet, um die Fehlerkomponente unter Verwendung einer Summe eines Versatzwertes und eines Quantisierungsfehlers bereitzustellen.
Bei Beispiel 6 ist die Quantisierungsvorrichtung von Beispiel 5 ausgebildet, um den Phasenübergang zu dem erwünschten Zeitmoment anzunähern, indem einer in einer Gruppe ausgewählt wird, die eine nächstgelegene Übereinstimmung und eine zweitnächstgelegene Übereinstimmung für den erwünschten Zeitmoment aufweist. Der Fehlergenerator von Beispiel 5 ist ausgebildet, um den Versatzwert auf das ausgewählte effektive Zeitmoment anzuwenden.
Bei Beispiel 7 entspricht bei dem Frequenzgenerator von Beispiel 5 oder 6 der Versatzwert einem ganzzahligen Vielfachen von Quantisierungseinheiten oder einem in einer Gruppe, die eine Quantisierungseinheit und zwei Quantisierungseinheiten umfasst.
Bei Beispiel 8 ist der Rauschformer gemäß einem der vorangehenden Beispiele ausgebildet, um das rauschgeformte Rückkopplungssignal unter Verwendung einer Differenz zwischen dem effektiven Zeitmoment und dem erwünschten Zeitmoment bereitzustellen.
Bei Beispiel 9 umfasst der Frequenzgenerator gemäß einem der vorangehenden Beispiele ferner einen ersten Signaladdierer, der ausgebildet ist, um das rauschgeformte Rückkopplungssignal von dem erwünschten Zeitmomentwert zu subtrahieren, und um einen modifizierten, erwünschten Zeitmomentwert als eine Eingabe in die Quantisierungsvorrichtung in einem nachfolgenden Iterationsschritt bereitzustellen.
Bei Beispiel 10 ist der Frequenzgenerator von Beispiel 9 ferner ausgebildet, um einen Phasenübergang zu dem modifizierten, erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem weiteren effektiven Zeitmoment, der durch eine Ganzzahl von Quantisierungseinheiten gegeben ist, nach einer finiten Anzahl von Iterationsschritten anzunähern. Die finite Zahl folgt einer Wahrscheinlichkeitsverteilung abhängig von der Fehlerkomponente.
Beispiel 11 ist ein Sender, der einen Frequenzgenerator gemäß einem der vorangehenden Beispiele und einen Signalmischer zum Mischen des synthetisierten Trägersignals umfasst.
Beispiel 12 ist ein Empfänger, der einen Frequenzgenerator gemäß einem der vorangehenden Beispiele und einen Abwärtsmischer zum Mischen des synthetisierten Trägersignals umfasst.
Beispiel 13 ist ein Sendeempfänger, der einen Empfänger gemäß Beispiel 12 umfasst.
Beispiel 14 ist eine mobile Kommunikationsvorrichtung, umfassend einen Sendeempfänger gemäß Beispiel 13 und eine Empfangsschnittstelle, die mit dem Empfänger gekoppelt ist. Die Empfangsschnittstelle ist ausgebildet, um ein eingehendes Signal unter Verwendung der Trägerfrequenz zu empfangen.
Bei Beispiel 15 ist die mobile Kommunikationsvorrichtung gemäß Beispiel 14 ferner ausgebildet, um ein Trägersignal mit der Trägerfrequenz und ein weiteres Trägersignal in einem Träger-Aggregations-Szenario zu kombinieren.
Beispiel 16 ist eine Einrichtung zum Erzeugen einer Frequenz, umfassend eine Einrichtung zur Quantisierung, die ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit einer erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist, indem ein Phasenübergang zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem quantisierten effektiven Zeitmoment annähert wird; eine Einrichtung zum Rauschformen, die ausgebildet ist, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments bereitzustellen; und eine Einrichtung zur Fehlererzeugung, die ausgebildet ist, um eine Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments zu verursachen, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist.
Bei Beispiel 17 wird die Fehlerkomponente bei der Einrichtung zum Erzeugen einer Frequenz gemäß Beispiel 16 unter Verwendung einer nicht-gaußschen und nicht gleichmäßig verteilten Fehlerverteilung bestimmt.
Beispiel 18 ist ein Verfahren zum Synthetisieren eines Trägersignals mit einer erwünschten Frequenz, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist, umfassend: Annähern eines Phasenübergangs zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem effektiven Zeitmoment; Bereitstellen eines rauschgeformten Rückkopplungssignals unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments; und Verursachen einer Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist.
Beispiel 19 ist ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß Beispiel 18, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Erfindung dargestellt. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder dargestellt sind, die Grundsätze der Erfindung verkörpern und in ihrem Sinn und Schutzbereich enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele ausdrücklich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Erfindung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden. Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung wie auch spezifische Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
Als „Einrichtung für...” (Ausführung einer gewissen Funktion) bezeichnete Funktionsblöcke sind als Funktionsblöcke umfassend Schaltungen zu verstehen, die jeweils zum Ausführen einer gewissen Funktion ausgebildet sind. Daher kann eine „Einrichtung für etwas” ebenso als „Einrichtung ausgebildet für oder geeignet für etwas” verstanden werden. Eine Einrichtung ausgebildet zum Ausführen einer gewissen Funktion bedeutet daher nicht, dass eine solche Einrichtung notwendigerweise die Funktion ausführt (zu einem gegebenen Zeitmoment).
Funktionen verschiedener, in den Figuren dargestellter Elemente einschließlich jeder als „Einrichtung”, „Einrichtung zum Quantisieren”, „Einrichtung zum Rauschformen”, „Einrichtung zum Erzeugen” usw. bezeichneter Funktionsblöcke können durch die Verwendung dedizierter Hardware, wie beispielsweise „eines Quantisierers”, „eines Rauschformers”, „eines Generators” usw. wie auch als Hardware fähig der Ausführung von Software in Verbindung mit zugehöriger Software bereitgestellt werden. Weiterhin könnte jede hier als „Einrichtung” beschriebene Instanz als „ein oder mehrere Module”, „eine oder mehrere Vorrichtungen”, „eine oder mehrere Einheiten”, usw. implementiert sein oder diesem entsprechen. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzigen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen geteilten Prozessor oder durch eine Mehrzahl einzelner Prozessoren bereitgestellt werden, von denen einige geteilt sein können. Weiterhin soll ausdrückliche Verwendung des Begriffs „Prozessor” oder „Steuerung” nicht als ausschließlich auf zur Ausführung von Software fähige Hardware bezogen ausgelegt werden, und kann implizit ohne Begrenzung Digitalsignalprozessor-(DSP-)Hardware, Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speicherung einschließen. Auch kann sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, eingeschlossen sein.
Der Fachmann sollte verstehen, dass alle hiesigen Blockschaltbilder konzeptmäßige Ansichten beispielhafter Schaltungen darstellen, die die Grundsätze der Erfindung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Ablaufdiagramme, Flussdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist.
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann. Wenn jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass – obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
Es ist weiterhin zu beachten, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Einrichtungen zum Ausführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert sein können.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollten. Durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann in einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts bilden, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.

Claims

Ein Frequenzgenerator (200), umfassend: eine Quantisierungsvorrichtung (202), die ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit einer erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten (206) gekennzeichnet ist, indem ein Phasenübergang zu einem erwünschten Zeitmoment (206) an einen Phasenübergang zu einem quantisierten effektiven Zeitmoment (204) angenähert wird; einen Rauschformer (208), der ausgebildet ist, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal (210) unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments (206) und des effektiven Zeitmoments (204) bereitzustellen; und einen Fehlergenerator (212), der ausgebildet ist, um eine Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments (204) zu verursachen, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß Anspruch 1, wobei die Quantisierungsvorrichtung (202) ausgebildet ist, um das Trägersignal mit der erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch die Reihe von Phasenübergängen gekennzeichnet ist, wobei ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Phasenübergängen durch eine Ganzzahl von zeitlichen Quantisierungseinheiten gegeben ist.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fehlerkomponente unter Verwendung einer nicht-gaußschen und nicht gleichmäßig verteilten Fehlerverteilung bestimmt wird.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß Anspruch 3, wobei ein erster Fehlerwert innerhalb der Fehlerverteilung eine geringere Wahrscheinlichkeit aufweist als ein zweiter Fehlerwert größer als der erste Fehlerwert.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Fehlergenerator (212) ausgebildet ist, um die Fehlerkomponente unter Verwendung einer Summe eines Versatzwertes und eines Quantisierungsfehlers bereitzustellen.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß Anspruch 5, wobei: die Quantisierungsvorrichtung (202) ausgebildet ist, um den Phasenübergang zu dem erwünschten Zeitmoment (206) anzunähern, indem einer in einer Gruppe ausgewählt wird, die eine nächstgelegene Übereinstimmung und eine zweitnächstgelegene Übereinstimmung für den erwünschten Zeitmoment (206) aufweist; und wobei der Fehlergenerator (212) ausgebildet ist, um den Versatzwert auf das ausgewählte effektive Zeitmoment (204) anzuwenden.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der Versatzwert einem ganzzahligen Vielfachen von Quantisierungseinheiten oder einem in einer Gruppe entspricht, die eine Quantisierungseinheit und zwei Quantisierungseinheiten umfasst.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rauschformer (208) ausgebildet ist, um das rauschgeformte Rückkopplungssignal (210) unter Verwendung einer Differenz zwischen dem effektiven Zeitmoment (204) und dem erwünschten Zeitmoment (206) bereitzustellen.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen ersten Signaladdierer (218), der ausgebildet ist, um das rauschgeformte Rückkopplungssignal von dem erwünschten Zeitmomentwert (206) zu subtrahieren, und um einen modifizierten, erwünschten Zeitmomentwert (220) als eine Eingabe in die Quantisierungsvorrichtung (202) in einem nachfolgenden Iterationsschritt bereitzustellen.
Der Frequenzgenerator (200) gemäß Anspruch 9, der ferner ausgebildet ist, um einen Phasenübergang zu dem modifizierten, erwünschten Zeitmoment (220) an einen Phasenübergang zu einem weiteren effektiven Zeitmoment, der durch eine Ganzzahl von Quantisierungseinheiten gegeben ist, nach einer finiten Anzahl von Iterationsschritten anzunähern, wobei die finite Zahl einer Wahrscheinlichkeitsverteilung abhängig von der Fehlerkomponente folgt.
Ein Sender, der einen Frequenzgenerator (200) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, und einen Signalmischer zum Mischen des synthetisierten Trägersignals umfasst.
Ein Empfänger (702), der einen Frequenzgenerator (200) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, und einen Abwärtsmischer (704) zum Mischen des synthetisierten Trägersignals umfasst.
Ein Sendeempfänger (706), der einen Empfänger (702) gemäß Anspruch 12 umfasst.
Eine mobile Kommunikationsvorrichtung (708), umfassend einen Sendeempfänger (706) gemäß Anspruch 13 und eine Empfangsschnittstelle (710), die mit dem Empfänger (702) gekoppelt ist, wobei die Empfangsschnittstelle (710) ausgebildet ist, um ein eingehendes Signal unter Verwendung der Trägerfrequenz zu empfangen.
Die mobile Kommunikationsvorrichtung (708) gemäß Anspruch 14, die ferner ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit der Trägerfrequenz und ein weiteres Trägersignal in einem Träger-Aggregations-Szenario zu kombinieren.
Eine Einrichtung zum Erzeugen einer Frequenz, umfassend: eine Einrichtung zur Quantisierung, die ausgebildet ist, um ein Trägersignal mit einer erwünschten Frequenz zu synthetisieren, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist, indem ein Phasenübergang zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem quantisierten effektiven Zeitmoment annähert wird; eine Einrichtung zum Rauschformen, die ausgebildet ist, um ein rauschgeformtes Rückkopplungssignal unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments bereitzustellen; und eine Einrichtung zur Fehlererzeugung, die ausgebildet ist, um eine Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments zu verursachen, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist.
Die Einrichtung zum Erzeugen einer Frequenz gemäß Anspruch 16, wobei die Fehlerkomponente unter Verwendung einer nicht-gaußschen und nicht gleichmäßig verteilten Fehlerverteilung bestimmt wird.
Ein Verfahren (600) zum Synthetisieren eines Trägersignals mit einer erwünschten Frequenz, die durch eine Reihe von Phasenübergängen zu erwünschten Zeitmomenten gekennzeichnet ist, das Verfahren umfassend: Annähern (610) eines Phasenübergangs zu einem erwünschten Zeitmoment an einen Phasenübergang zu einem effektiven Zeitmoment; Bereitstellen (620) eines rauschgeformten Rückkopplungssignals unter Verwendung des erwünschten Zeitmoments und des effektiven Zeitmoments; und Verursachen (630) einer Fehlerkomponente innerhalb des effektiven Zeitmoments, wobei die Fehlerkomponente zumindest 50 Prozent einer zeitlichen Quantisierungseinheit ist.
Ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß Anspruch 18, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird.