用于混合Δ-Σ以及尼奎斯特数据转换器的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种设计为适应各种全球无线电标准的宽带宽无线电系统，并且更具体地涉及由解调器组成的无线电接收器，其可操作以在Δ‑Σ模式和尼奎斯特模式下工作，并且其中，响应于RF信号的调制模式，可利用滤波器和反馈环路。

【技术实现步骤摘要】
用于混合Δ-Σ以及尼奎斯特数据转换器的方法和设备
本申请总体涉及设计为适应各种全球无线电标准的宽带宽无线电系统，并且更具体地涉及采用单个环形器、可编程带通采样射频(RF)前端和优化数字基带的组合的蜂窝无线电架构，优化数字基带能够支持所有当前蜂窝无线接入协议频带。该系统和方法结合了紧凑式接收器阵列设计，通过将传统尼奎斯特和Δ-Σ数据转换器组合以动态地修改数据转换器的性能和行为来支持对增加的移动宽带服务的需求。
技术介绍
传统蜂窝电话采用不同的模式和操作波段，这些模式和操作波段已经通过将多个不同的无线电前端和基带处理芯片集成到一个平台中而得到硬件的支持，例如支持全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线电服务(GPRS)等的三波段或四波段用户手机。已知的蜂窝接收器已经集成了一些天线和基带数据路径，但是用于大规模移动和车载无线电部署的现有技术仍然是多静态信道化方法。这种静态架构严格依赖于窄带滤波器、双工器和标准特定的下变频至中频(IF)级。该静态信道化方法的主要缺点在于其相对于不断变化的标准和操作模式的不灵活性。随着蜂窝通信行业从2G、3G、4G以及以后的发展，每种新的波形和模式都需要重新设计接收器的RF前端以及扩展基带芯片组的功能，因此需要新的手机。对于汽车应用来说，支持新兴用途的这种不灵活性代价昂贵且对最终用户造成麻烦。从汽车制造商的角度来看，提供可靠的汽车无线接入具有挑战性，因为全球各地的蜂窝连接方法和架构各不相同。进一步，标准和技术不断变化，并且通常具有比车辆的平均使用寿命快几倍的演变周期。更具体地，用于车辆无线电的当前RF前端架构设计用于特定的RF频带。需要在无线电平台上安装以适当频率调谐的专用硬件，以用于无线电试图在其上操作的特定频带。因此，如果蜂窝提供商改变他们的特定频带，那么可具有15到20年寿命的先前波段所调谐的特定车辆可能无法在新波段有效操作。因此，这就要求汽车制造商维护大量无线电平台、部件和供应商，以支持每个部署标准并且在蜂窝状态变化时提供可升级性的路径，这是一个昂贵而复杂的构想。已知的软件定义无线电架构通常集中于无缝基带操作以支持多个波形，并且已经假定类似的下变频至基带规范。类似地，对于发射器侧，用于不同频带的并行功率放大器链通常被用于支持不同的波形标准。因此，接收器前端架构通常直接采用具有适度性能规范的直接采样法或单级混合法。特别地，因为这种性能需求不能用互补金属氧化物半导体(CMOS)模拟技术实现，所以先前应用对带有相关联IP3因子的大于110dB的动态范围以及功率处理要求并无需求。如何使用CMOS装置的现有架构来实现这些指标并不明显，因此多位模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的动态范围、灵敏度和多模式交织明显更困难。Δ-Σ调制器在数字接收器中正变得日益普遍及，因为除了提供宽带高动态范围操作以外，调制器还有许多可调谐参数，使其成为可重配置系统的理想选择。特别地，Δ-Σ调制器包括软件可调谐噪声滤波器，其用于对传入RF信号进行整形。将期望允许软件控制无线电系统权衡其RF带宽与信号环境要求的动态范围，并且较少程度地受到初始电子硬件选择的限制。
技术实现思路
本公开描述了一种设备，其包含具有用于对RF信号进行滤波的带通滤波器的第一信号路径、第二信号路径、以第一模式和第二模式操作的模数转换器、用于接收RF信号的输入以及响应于RF信号的调制格式通过第一信号路径和第二信号路径中的一个将RF信号耦合至模数转换器的开关网络。本公开的另一方面描述了一种集成电路，其包含用于接收RF信号的输入、用于生成数字信号的模数转换器、响应于以第一操作模式操作的模数转换器对RF信号进行滤波的滤波器以及响应于以第二操作模式操作的模数转换器而绕过滤波器的滤波器旁路，其中，模数转换器以第一操作模式和第二操作模式中的一个来操作。本公开的另一方面描述了一种方法，其包含接收RF信号并将该RF信号转换为具有尼奎斯特模数转换器(ADC)和Δ-ΣADC格式之一的数字信号、确定RF信号的转换方法、响应于尼奎斯特ADC这一转换方法来对RF信号进行滤波、响应于尼奎斯特ADC这一转换方法根据尼奎斯特ADC来解调RF信号以及响应于Δ-ΣADC这一转换方法根据Δ-ΣADC来转换RF信号以生成数字信号。结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本专利技术的附加特征将变得显而易见。附图说明图1示出了已知的多模式、多波段蜂窝通信手机架构的框图；图2示出了可应用的软件可编程蜂窝无线电架构的框图；图3示出了具有Δ-ΣADC和尼奎斯特ADC的示例性软件控制无线电。图4示出了使用混合Δ-Σ和尼奎斯特数据转换配置来解调RF的示例性方法。具体实施方式针对蜂窝无线电架构的本专利技术的实施例的以下讨论本质上仅仅是示例性的，并且决不旨在限制本专利技术或其应用或使用。例如，本专利技术的无线电架构被描述为具有车辆应用。然而，如本领域技术人员将理解的，无线电架构可具有除汽车应用之外的应用。这里讨论的蜂窝无线电架构可应多于蜂窝无线技术以外的技术，例如WiFi(IEEE802.11)技术。进一步，蜂窝无线电架构呈现为全双工无线系统，即，既发射又接收的系统。对于只能接收的无线服务来说，例如全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(GNSS)以及诸如AM/FM、数字音频广播(DAB)、SiriusXM等的各种娱乐无线电，将只需要这里讨论的接收器设计。而且，所述无线电架构设计将使得一个无线电硬件设计能够在全球范围内运行，通过软件更新来适应各种全球无线标准。它还将通过使无线电在市场中部署时适应新的无线标准，来延长无线电硬件设计的可用寿命。例如，4G无线电技术发展和频率分配是非常动态的。因此，部署在市场中的无线电硬件可能仅在一两年后就会过时。对于诸如汽车领域的应用，寿命可能会超过十年。本专利技术能够使固定硬件平台能够通过软件更新来更新，从而延长硬件的可用寿命和全球重用。图1是用于典型蜂窝电话的已知多模式多波段蜂窝通信用户手机架构10的框图。架构10包括天线结构12，其在感兴趣的频带处接收和发射RF信号。架构10还包括位于架构10的最前端的开关14，其用于选择发射或接收的信号当前正在使用哪一个特定信道并且通过由方框16表示的滤波器和双工器专用组来将信号引导向特定信道。模块18提供接收和发射信号的多模式多波段模拟调制和解调，并且将这些信号分离成发送至收发器20或从收发器20接收的同相和正交相位信号。收发器20还将模拟接收信号转换成数字信号，将数字发射信号转换成模拟信号。基带数字信号处理器22为用于特定应用的发射或接收信号提供数字处理。图2是如将在下面详细讨论的提供软件可编程功能的蜂窝无线电前端架构30的示意性框图。架构30包括能够接收和发射本文讨论的例如在400MHz-3.6GHz范围内的蜂窝频率信号的天线结构32。由天线结构32接收和发射的信号通过包括三个信号路径的多路复用器34，其中每个路径设计用于由每个路径中的频率选择滤波器36确定的特定频带。在该实施例中，已经选择了三个信号路径，然而，架构30可以扩展到任意数量的信号路径。每个信号路径包括环形器38，其分离和引导接收信号和发射信号，并且提供隔离，使得正在发射的高功率信号不进入接收器侧并在那些频带上使接收信号饱和。架构30还包括位于多路复用器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包含：‑具有用于对RF信号进行滤波的带通滤波器的第一信号路径；‑第二信号路径；‑以第一模式和第二模式操作的模数转换器；‑用于接收所述RF信号的输入；以及‑开关网络，其用于响应于所述RF信号的调制格式，通过所述第一信号路径和所述第二信号路径中的一个将所述RF信号耦合至所述模数转换器。

【技术特征摘要】
2016.12.14 US 15/3786891.一种设备，包含：-具有用于对RF信号进行滤波的带通滤波器的第一信号路径；-第二信号路径；-以第一模式和第二模式操作的模数转换器；-用于接收所述RF信号的输入；以及-开关网络，其用于响应于所述RF信号的调制格式，通过所述第一信号路径和所述第二信号路径中的一个将所述RF信号耦合至所述模数转换器。2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一模式是尼奎斯特模式，并且所述第二模式是Δ-Σ模式。3.如权利要求1所述的设备，其中，所述开关网络配置为响应于所述调制格式是尼奎斯特调制格式而经由所述第一信号路径耦合所述RF信号。4.如权利要求3所述的设备，其中，所述输入耦合至天线以用于接收所述RF信号。5.如权利要求1所述的设备，其中，所述开关网络配置为响应于所述调制格式是Δ-Σ调制格式而经由所述第二信号路径耦合所述RF信号。6.如权利要求1所述的设备，进一步包含反...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·D·巴林杰，M·艾哈迈德，J·康，YC·关，J·C·李，E·A·索韦罗，T·J·塔尔提，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US