用于接收调制的信号的放大器采样器的多相符号同步制造技术

本发明专利技术涉及用于接收调制的信号的放大器采样器的多相符号同步。用于EM通信的方法、系统和装置。该装置中的一个包括多个接收采样器，该多个接收采样器并行布置并且被配置成接收幅度调制输入信号，每个采样器以相同的速率但是不同的相位加时钟，速率与输入信号有关；多个包络提取器，其中，每个包络提取器通信地耦合到多个接收采样器中的一个接收采样器的相应输出，并且其中，每个包络提取器被配置成提取在采样之后的输入信号的包络；以及组合器，该组合器通信地耦合到包络提取器，以组合在其相应的相位处采样的信号包络，创建提供输入信号包络的近似副本的所组合的输出，提供输出信号以用于执行符号同步。

The multi-phase symbol synchronization of amplifier sampler for receiving modulated signals

The invention relates to polyphase symbol synchronization of an amplifier sampler for receiving modulated signals. Method, system and apparatus for EM communication. One of the devices includes a plurality of receive samplers arranged in parallel and configured to receive amplitude modulated input signals, each of which has the same rate but different phase plus clock, and the rate is related to the input signal; a plurality of envelope extractors, wherein each envelope extractor is communicatively coupled to one of the plurality of receiving samplers A corresponding output of the sampler, wherein each envelope extractor is configured to extract the envelope of the input signal after sampling; and a combiner, which is communicatively coupled to the envelope extractor to combine the signal envelopes sampled at their respective phases, to create the combined output providing an approximate copy of the input signal envelope, and to provide the output signal for use with the actuator Synchronization.

【技术实现步骤摘要】
用于接收调制的信号的放大器采样器的多相符号同步
技术介绍
本说明书涉及电磁和高速有线通信。半导体制造和电路设计技术的进步使开发和生产具有越来越高的操作频率和更高的数据速率的集成电路(IC)成为可能。继而，组合了高频集成电路的电子产品和系统能够提供比前几代产品更强大的功能。附加功能通常包括以越来越高的速度处理越来越多的数据。无线电发射器和接收器包括许多功能，并且特别地，一个非常重要和困难的功能是接收到的数据符号的同步。就复杂性、功耗、建立时间和性能而言，它一直是传统通信系统中具有挑战性的部分。传统无线电系统的学术界和工业界已经对该问题进行了大量的研究。当载波频率增加到诸如60GHz或120GHz的毫米波的非常高的频率，在二进制数据速率超过1Gbps的情况下符号速率增加到多个GHz时，或当符号速率与载波频率的比率增加到百分之几的水平时，符号速率增加到，困难加剧。在利用幅度调制的传统高速通信系统中，可以以与发射载波频率异步或同步的方式对放大后的接收到的信号进行解调。在解调和滤波过程之后，可以将信号直接馈送到时钟数据恢复模块(CDR)，该模块除了其他功能以外，还锁定到输入数据符号的相位和频率并提供输出接收信号和再生时钟。另一类接收器使用利用高频采样的放大器来处理已调制信号。这类接收器可能具有许多优点，诸如高增益、中到低功耗、较低抖动和较低噪声系数。然而，由于采样是由接收本地振荡器而不是由发射器进行时钟控制的，因此在解调和滤波之后符号转换(以及符号在相位和频率上的同步)可能丢失或隐藏。超再生放大器属于此类并且根本上是具有周期性采样(或时钟)的时变放大器。在接收采样时钟基本上接近于输入符号速率(例如1.15GHz对1.0GHz)的情况下，符号转换信息丢失并且CDR可能不能在输入符号上进行同步。另一方面(过采样)，如果采样时钟比输入符号速率快N倍，则能够利用一些过量抖动来恢复信号包络。然而，当符号速率已经非常快时，产生比数据速率快N倍的时钟速率并且快N倍的处理数据符号可能是非常具有挑战性或不切实际的。在另一种现实的配置中(欠采样)，必须将符号速率降低N倍以便能够处理高速接收到的数据、解调和同步输入数据符号。奈奎斯特定理指出N≥2。在N的可实现值等于3的情况下，可以维持的最大符号速率被削减为三，这是一个主要的缺点。例如，如果载波频率是60GHz，调制是二进制，符号速率是5Gbps，最大采样速率是7GHz，则传统的接收器可能能够处理5Gbps的数据速率。另一方面，当N＝2.5时，采样接收器将不能处理5Gbps并且最大可持续数据速率将降至5Gbps/2.5＝2.0Gbps。传统系统没有为能够处理非常高的符号速率和高载波频率的采样接收器提供解决方案，这些解决方案同时使得能够实现它们的特定优点以及以基本上接近于符号速率而不是其倍数的采样速率处理最高输入符号速率的能力。
技术实现思路
无线电发射器和接收器包括许多功能并且接收到的数据符号的同步是最重要的。当频率增加、数据速率增加和/或数据速率与载波频率的比率增加到百分之几的水平时，问题更加严重。例如，对于Wi-Fi标准802.11b，最低速率模式(即二进制调制BPSK)下的数据速率为1Mbps，而信道1中的载波频率为2.412GHz；这样得出数据速率与载波频率的比率为415ppm。相比之下并且在第二个示例中，WiGig802.11ad理论上可以在BPSK单载波模式下在信道2＝60.48GHz(如果没有编码)处提供1.76Gbps，因此具有2.91％的高得多的比率。在第三个示例中，60GHz的5Gbps二进制ASK单载波接收器提供高达8.3％的比率，该比率仅提供60GHz/5Gbps＝每个符号最多12个载波周期。由于形成解调符号的时间较短，所以这使得解调和符号同步更困难。此外，符号同步必须非常快以同步和跟踪输入接收信号。在利用幅度调制的传统高速通信系统中，可以以(与发射载波相位和频率)异步或同步的方式来解调放大后的接收到的信号。异步相比同步更简单因为不需要接收本地振荡器。而且，它通常对发射频率载波精度或温度的变化不敏感。然而，信噪比降低了3dB并且解决方案仅针对单个通信通道。在解调和滤波过程之后，可以将信号直接馈送到时钟数据恢复模块(CDR)，时钟数据恢复模块(CDR)锁定到输入数据符号的相位和频率的并提供输出接收信号和再生时钟。由于CDR同步到输入数据符号的频率因此可以被称为同步器。另一类接收器使用利用高频采样的放大器来处理调制信号。在解调和滤波之后，由于由本地接收时钟提供采样，因此符号更改可能丢失。超再生放大器属于此类并且根本上是利用周期性采样的时变放大器。首先，由于采样与接收时钟发生器同步，而不与发射器中的输入符号时钟同步，因此解调和滤波后的CDR不能像不进行采样的固定增益放大器那样锁定到输入数据。解决这种丢失信息问题的一种方式是对输入数据进行N倍过采样。奈奎斯特定理告诉我们，需要至少两倍数据速率并且实际上需要两倍以上的数据速率，例如2.2倍至3倍。例如，对于10Gbps的数据速率、60GHz的载波频率和3倍的过采样，每个符号对输入数据进行3次采样，并且在给定最大1/3符号的时间抖动(假定发射数据流中没有抖动)时可以不隐藏符号的变化。在这种情况下，采样器的时钟频率需要比10Gbps高3倍，即30GSps。解调后的信号必须在数据时钟的1/3内完全形成，以能够处理符号速率(不快于N倍)，这在将技术推向IC节点能力的极限时很困难。对于高数据速率通信系统，对已经非常快的数据符号进行多次过采样是不实际的。用于采样接收器的另一种符号同步方法是以基本上相同的数据时钟速率但是以不同的相位，例如以每个输入符号的1/4,1/2,3/4和4/4的相对时间，对每个接收数据符号进行几次采样。相位延迟与1个符号之比表示为1个UI，在这个示例之后，时钟相位变为360/4＝90度，360/2＝180度，(3/4)360＝270度和360度。由于接收时钟与输入数据符号不同步，因此因为接收和发射时钟不同步，所以采样输出相对于输入符号连续滑动(在I/Q图中旋转)。在示例中，创建了时间上延迟的解调信号的四个副本并且可以共同指示符号转换可能在哪里。在一些实施方式中，部署了M个并行采样电路并且每个符号取总共N个采样，它们具有0度、360/N度、2×(360/N)度…(N-1)(360/N)度的等距时钟相位(所有采样器之间的相同相位间隔)。当M＝N时，由于第一个采样器以比先前一个正好延迟了360度的相位采样，因此采样变为循环到无穷大，当圆被称为一个符号长(等于360度)时，该相位是三角圆(trigonometriccircle)的相同位置。换句话说，每个采样器的采样器时钟相位每360度重复一次。这是优化由所有采样器输出提供的共同的信息的循环对称采样。在一个实施方式中，部署了3个并行采样电路并且以0度、120度和240度的相位取得每个符号共3个采样。如前所述，采样是循环到无穷大并且在三角圆中以L次重复相同的相位。换句话说，第一采样器时钟为0、360、720、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n多个接收采样器，所述多个接收采样器并行布置并且被配置成接收幅度调制输入信号，每个采样器以相同的速率但是不同的相位加时钟，所述速率与所述输入信号有关；/n多个包络提取器，其中，每个包络提取器通信地耦合到所述多个接收采样器中的一个接收采样器的相应输出，并且其中，每个包络提取器被配置成提取在采样之后的所述输入信号的包络；以及/n组合器，所述组合器通信地耦合到所述包络提取器，以组合在其相应的相位处采样的信号包络，创建提供所述输入信号包络的近似副本的所组合的输出，提供输出信号以用于执行符号同步。/n

【技术特征摘要】
20190430 US 16/399,8501.一种装置，包括：
多个接收采样器，所述多个接收采样器并行布置并且被配置成接收幅度调制输入信号，每个采样器以相同的速率但是不同的相位加时钟，所述速率与所述输入信号有关；
多个包络提取器，其中，每个包络提取器通信地耦合到所述多个接收采样器中的一个接收采样器的相应输出，并且其中，每个包络提取器被配置成提取在采样之后的所述输入信号的包络；以及
组合器，所述组合器通信地耦合到所述包络提取器，以组合在其相应的相位处采样的信号包络，创建提供所述输入信号包络的近似副本的所组合的输出，提供输出信号以用于执行符号同步。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，将所述组合器的所述输出提供给同步器，以用于执行符号同步。


3.根据权利要求1所述的装置，其中，每个接收采样器的时钟速率基本上在所述输入信号的符号速率的百分之几之内。


4.根据权利要求1所述的装置，其中，每个接收采样器的时钟速率在所述输入信号的符号速率除以接收采样器的数量的2倍与该量的P倍之间，其中P是大于1.0的正实数。


5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个接收采样器的数量为N；并且其中：
第一接收采样器的时钟速率的相位未被延迟；
第二接收采样器的时钟速率的相位相对于所述第一接收采样器被延迟360度除以N；
第三接收采样器的时钟速率的相位相对于所述第二接收采样器被延迟360/N度；并且
第四接收采样器的时钟速率的相位相对于所述第三接收采样器被延迟360/N度，使得每个接收采样器N的时钟速率的相位相对于所述接收采样器(N-1)被延迟360/N度。


6.根据权利要求5所述的装置，其中，使用所述多个接收采样器的所述输入信号的每一个符号的采样点的数量来提供所述输出信号，所述输出信号具有1)没有或较低的过量抖动，和2)高精度。


7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述接收采样器是超再生放大器(SRA)。


8.根据权利要求1所述的装置，其中，每个接收采样器是以下中的至少一个：采样和保持、跟踪和保持、乘法器、混合器、双平衡混合器、调制器、解调器、开关、RF开关或模拟开关。


9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个接收采样器的数量是三个，并且其中，
所述第二接收采样器的时钟速率的相位相对于所述第一接收采样器被延迟120度，并且，
所述第三接收采样器的时钟速率的相位相对于所述第二接收采样器被延迟120度。


10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：时钟数据恢复模块(CDR)，所述时钟数据恢复模块(CDR)通信地耦合到以下中的一个或多个：所述组合器输出、所述组合器之后的滤波器、所述组合器或滤波器之后的CTLE、所述组合器或滤波器或CTLE之后的DFE，以处理、同步和生成与所述输入信号的信息同相的输出信号。


11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括开关，所述开关被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·安托万·拉达，
申请(专利权)人：基萨系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US