專利名稱：用于最優(yōu)化寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)字通信接收機(jī)。更具體地，但并不局限于此，本發(fā)明涉及在系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的所選的頻帶中調(diào)整通信信號的增益。
背景技術(shù)：
數(shù)字通信接收機(jī)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的性能進(jìn)展，使得單個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣速度足夠適應(yīng)通過多載波攜帶信息的通信信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器對多載波信號采樣后，對來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字化樣本進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，以從多載波中的每一個載波中恢復(fù)信息。通過根據(jù)服務(wù)質(zhì)量(QoS)的優(yōu)先排序?qū)碜阅?shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字化樣本表示為時分復(fù)用的格式，或者通過實施多個解調(diào)器以同時解調(diào)多個載波的每一個，可以增加解調(diào)器的吞吐量。然而，寬帶多載波環(huán)境中遭遇的困難抵消了數(shù)字接收機(jī)前端的單個模數(shù)轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢。
精確度的比特數(shù)固定了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍，而寬帶多載波信號的動態(tài)范圍可隨著硬件配置和環(huán)境條件而變化，常常超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍。超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍的信號導(dǎo)致限幅。例如，如果8比特模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為-0.5伏特到+0.5伏特，則在模數(shù)轉(zhuǎn)換器表現(xiàn)出限幅失真之前，可以產(chǎn)生均勻分布在-0.5伏特和+0.5伏特之間的256個數(shù)字樣本。當(dāng)限幅發(fā)生時，在輸入信號電壓超過數(shù)模轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度輸入電壓的時間內(nèi)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生代表滿標(biāo)度輸入電壓的滿標(biāo)度碼。即使所需信號可能完全低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度輸入電壓，如果所需信號和干擾信號都在提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的通帶內(nèi)，即使干擾信號在不同的頻帶中，超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度輸入電壓的干擾信號也可能閉塞所需信號。閉塞所需的信號導(dǎo)致部分或整個服務(wù)中斷，這只能通過將輸入信號電平重新調(diào)整至低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度輸入電壓來解決。下面是多載波系統(tǒng)中一些問題和局限性的例子1)各載波可能并不都具有相同的信號電平。最大信號電平不能超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度輸入電壓，且最小信號電平必須以一個最小的信噪比超過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的噪聲電平，以防止失去或降低全帶寬系統(tǒng)性能。
2)各載波可能并不都是同一種類型。例如，QPSK、16QAM和64QAM有線傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范(DOCSIS)載波可能都會出現(xiàn)在提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的帶寬內(nèi)。每種載波類型都具有各自的最小信號-噪聲要求，必須保持這些要求以維持全帶寬系統(tǒng)性能。
3)在所需帶寬中也可能出現(xiàn)有線傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接口規(guī)范測距協(xié)議的控制之外的其它服務(wù)，例如，視頻載波可能與QPSK、16QAM和64QAM DOCSIS載波共同存在。由其它服務(wù)產(chǎn)生的信號不依賴于DOCSIS測距協(xié)議并且可能導(dǎo)致超出模數(shù)轉(zhuǎn)換器滿標(biāo)度輸入的組合信號，除非在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前執(zhí)行某種類型的濾波。
4)包括竄入信號，即通過不支持設(shè)備插入到分布式網(wǎng)絡(luò)中的信號，的寄生干擾在整個鏈路的系統(tǒng)控制之外。竄入信號可能要求在系統(tǒng)的某些點設(shè)置永久濾波，如果沒有現(xiàn)場服務(wù)呼叫，這可能不容易執(zhí)行或改變。
5)可以將干擾濾波器置于接收機(jī)的輸入端，但是這些濾波器昂貴且龐大，而且設(shè)備特定的竄入信號和服務(wù)類型在優(yōu)化這種濾波器而沒有一定數(shù)量的反復(fù)試驗方面表現(xiàn)出困難。此外，由于系統(tǒng)配置隨著時間而改變，可能不得不執(zhí)行再調(diào)整。
6)有線電視設(shè)備電平會隨由天氣引起的溫度變化和由老化引起的電路部件變化而變化。因此每個設(shè)備需要一定數(shù)量的反復(fù)試驗調(diào)整，以最優(yōu)地校準(zhǔn)信號電平。
7)可以通過增加精確度比特數(shù)來增大模數(shù)轉(zhuǎn)換器的動態(tài)范圍，然而增加比特數(shù)的代價指數(shù)地增長，而且對每一個增加精確度的比特，功率消耗增加約四倍。
接收信號的帶寬典型地被超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)限制，其中中頻(IF)帶寬是固定的。超外差結(jié)構(gòu)是可靠的，然而固定的中頻帶寬在對多載波系統(tǒng)的各電平要求來優(yōu)化帶寬方面缺少靈活性。超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展至多切換中頻帶寬，以最優(yōu)化提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的帶寬，然而這個方法需要擴(kuò)展電路用于本地振蕩器、切換隔離，用于鎖定時間的各鎖相環(huán)(PLL)帶寬、相位噪聲折衷，以及中頻濾波器本身。這種接收機(jī)的印刷電路板的大小和成本增加，使得它們對于成本上有競爭力的應(yīng)用是不切實際的。
直接下變頻接收機(jī)具有直接變頻混頻器，它消除了常規(guī)超外差接收機(jī)中額外的中頻濾波器、本地振蕩器和IF下變頻器。然而，常規(guī)的直接下變頻接收機(jī)通過自動增益控制，典型地控制提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的復(fù)合多信道信號的電平，不利地降低了低于解調(diào)所需信號電平的所需低電平信號，以適應(yīng)由具有更高信號電平和在所需低電平信號頻帶外的頻帶中的其它系統(tǒng)信號施加給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的限制。
附圖簡述本發(fā)明通過舉例的方式進(jìn)行圖示說明，而并不局限于附圖，其中相同標(biāo)記指示相似的部件，并且其中

圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，包含具有最優(yōu)化動態(tài)范圍的寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的直接下變頻接收機(jī)的方框圖；圖2圖示了在圖1的直接下變頻接收機(jī)中的各點處，典型多載波系統(tǒng)的一系列頻譜示意圖；圖3圖示了一系列頻譜示意圖，示出一種用于圖1的直接下變頻接收機(jī)的用于貫穿相關(guān)系統(tǒng)電平譜進(jìn)行峰化識別的對分查找算法；圖3A圖示了一種用于補(bǔ)償帶寬平分的對分查找算法的流程圖；圖4圖示了對于圖1的直接下變頻接收機(jī)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出碼數(shù)據(jù)集的可能情形的一系列直方圖；圖5圖示了一種通過分析圖4的直方圖來最優(yōu)化模數(shù)轉(zhuǎn)換器帶寬的方法的流程圖6圖示了一種用于圖5的流程圖的為可調(diào)濾波器選擇截止頻率的方法的流程圖，該方法包括一種對原始模數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖分析以量化系統(tǒng)峰化性能的方法；圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，包含并聯(lián)帶通濾波器的具有最優(yōu)化的動態(tài)范圍的寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方框圖；圖8圖示了一種用于為圖7中每一個并聯(lián)帶通濾波器選擇增益的方法的流程圖；圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，包含串聯(lián)帶阻濾波器的寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方框圖；以及圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種用于為圖9的每個串聯(lián)帶阻濾波器選擇帶阻頻率的方法的流程圖。
熟練的技術(shù)人員應(yīng)該意識到，圖中部件的圖示是為了簡明和清楚，而沒有必要按照比例繪制。例如，圖中一些部件的尺寸可能相對于其它部件進(jìn)行了夸大，以幫助增進(jìn)對本發(fā)明的實施例的理解。
具體實施例方式
在本發(fā)明的一個方面中，直接下變頻接收機(jī)包括一個具有可選頻率響應(yīng)的信號濾波器，用于接收輸入信號。濾波后的信號由可變增益放大器進(jìn)行放大，放大后的信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為輸入進(jìn)行接收。模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個代表濾波信號的數(shù)字樣本序列。對于多個頻帶中的每一個頻帶，控制器從數(shù)字樣本序列度量濾波信號的相應(yīng)峰化比，并且作為度量的峰化比的函數(shù)，選擇信號濾波器的頻率響應(yīng)。在本發(fā)明的一個實施例中，信號濾波器包含可調(diào)高通濾波器和可調(diào)低通濾波器。選擇低通濾波器的截止頻率和高通濾波器的截止頻率，以在多個頻帶的一個或多個頻帶中衰減輸入信號電平，使得提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號的峰化比近似等于貫穿輸入信號的頻率范圍的所選峰化比閾值。
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，包含具有最優(yōu)化動態(tài)范圍的寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的直接下變頻接收機(jī)100的方框圖。圖1中所示的是信號輸入102，帶通濾波器104，包含可調(diào)低通濾波器106和可調(diào)高通濾波器108的信號濾波器105，放大器110，可變增益放大器112，模數(shù)轉(zhuǎn)換器114，控制器116，直接下變頻(DDC)專用集成電路(ASIC)118，解調(diào)器120，時鐘發(fā)生器122，頻率基準(zhǔn)124，以及恢復(fù)數(shù)據(jù)126。
帶通濾波器104，放大器110，可變增益放大器112，模數(shù)轉(zhuǎn)換器114，直接下變頻專用集成電路(ASIC)118，解調(diào)器120，時鐘發(fā)生器122，以及頻率基準(zhǔn)124可以按照直接下變頻接收機(jī)設(shè)計中眾所周知的技術(shù)制造和連接。信號濾波器105也可以用一個或多個濾波器的各種組合來制造，這些濾波器可以包括串聯(lián)、并聯(lián)以及串聯(lián)、并聯(lián)的各種組合的低通、高通、帶通和帶阻濾波器。信號濾波器105中的一個或多個濾波器可以具有可選頻率和/或可選增益。在圖1的例子中，可調(diào)低通濾波器106與可調(diào)高通濾波器108串聯(lián)?？烧{(diào)低通濾波器106和可調(diào)高通濾波器108具有各自的可選截止頻率。為了示例的目的，只示出了一個可調(diào)低通濾波器106和一個可調(diào)高通濾波器108，然而，在實踐本發(fā)明的其它實施例中，也可以使用多個可調(diào)低通濾波器106和可調(diào)高通濾波器108?？刂破?16可以是例如一個連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器114、信號濾波器105和可變增益放大器112的微處理器。
在操作中，帶通濾波器104接收來自信號輸入102的具有系統(tǒng)頻率范圍的輸入信號，例如多載波信號。帶通濾波器104衰減系統(tǒng)頻率范圍之外的信號。
起初，選擇可調(diào)低通濾波器106和可調(diào)高通濾波器108的截止頻率，例如，以包含整個系統(tǒng)頻率范圍。放大器110和可變增益放大器112將提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器114的信號調(diào)整至所選擇的閾值電平，典型地低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器114滿標(biāo)度范圍約3dB。模數(shù)轉(zhuǎn)換器114產(chǎn)生一個代表輸入信號的數(shù)字樣本序列。
控制器116接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器114的數(shù)字樣本序列或它的某個子集，并產(chǎn)生模數(shù)碼的數(shù)目的記錄，模數(shù)碼被產(chǎn)生以在所選的時間段內(nèi)為每一個可能的模數(shù)碼表示模擬輸入波形。根據(jù)在例如時間的另一個變量的具體值上對應(yīng)每個槽的樣本的數(shù)目，將數(shù)據(jù)分為各類或槽，這種表示數(shù)據(jù)的技術(shù)稱為直方圖?？刂破?16選擇信號濾波器105的截止頻率和可變增益放大器112的增益，以在系統(tǒng)頻譜的每個頻帶上獲得所需信號電平。例如，可以調(diào)整可調(diào)低通濾波器106和可調(diào)高通濾波器108的截止頻率，以排除強(qiáng)的不需要的信號，例如竄入信號，以防止由模數(shù)轉(zhuǎn)換器114造成信號的限幅。
控制器116可以接受人工的截止頻率輸入，例如，以使直接變頻接收機(jī)適應(yīng)一個具體的有線電視(CATV)設(shè)備?；蛘撸刂破?16可以自動操作，來適應(yīng)變化的條件，例如竄入信號和分布式放大器增益的變化，從而避免現(xiàn)場維持呼叫和濾波器替換。
直接下變頻專用集成電路(ASIC)116可以是例如按照眾所周知的技術(shù)制造的數(shù)字信號處理ASIC，它執(zhí)行具體的所需載波信號至基帶頻率的必要頻率變換，該載波信號嵌入在多信道信號系統(tǒng)的數(shù)字域表示中。在送達(dá)解調(diào)器120之前，該基帶信號典型地進(jìn)行數(shù)字脈沖成形，以及相位去旋。該解調(diào)器120恢復(fù)并產(chǎn)生解調(diào)數(shù)據(jù)126作為其輸出。頻率基準(zhǔn)124為時鐘發(fā)生器122提供穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)。該時鐘發(fā)生器122提供主時鐘和時鐘派生物，用來使解調(diào)器120、直接下變頻ASIC 118，和模數(shù)轉(zhuǎn)換器114之間相互同步。根據(jù)本領(lǐng)域中眾所周知的技術(shù)，也可以使用其它用于直接數(shù)字下變頻器的設(shè)計來實現(xiàn)本發(fā)明。
圖2圖示了在圖1的直接下變頻接收機(jī)中的各點處，典型多載波系統(tǒng)的一系列頻率帶寬示意圖。示意圖202圖示了包含五個連續(xù)波(CW)竄入信號和18個16-正交調(diào)幅(16QAM)載波的輸入信號的示例性系統(tǒng)頻譜。如示意圖202所示，連續(xù)波(CW)信號的幅度比16QAM載波的幅度高20dB以上。
示意圖204圖示了在信號輸入102處接收到的輸入信號的帶寬，它與示意圖202中圖示的系統(tǒng)頻譜帶寬相等。
示意圖206圖示了帶通濾波器104作為輸出產(chǎn)生的帶通濾波信號的帶寬。因為帶通濾波器104衰減系統(tǒng)頻譜的頻率范圍以外的信號，帶通濾波信號的帶寬與示意圖204中系統(tǒng)頻譜的帶寬相同。
示意圖208圖示了可調(diào)低通濾波器106作為輸出產(chǎn)生的低通濾波信號的帶寬。因為本例中系統(tǒng)頻譜的上端無干擾信號，可調(diào)低通濾波器106的頻率上限沒有被降低，因此輸出信號的帶寬仍然與示意圖206中所示的帶寬基本上相同。
示意圖210圖示了可調(diào)高通濾波器108作為輸出產(chǎn)生的高通濾波信號的帶寬。選擇可調(diào)高通濾波器108的頻率下限以衰減示意圖202中所示的系統(tǒng)頻譜的頻率范圍的下端處竄入信號的幅度。也可使用多個可調(diào)低通濾波器106和可調(diào)高通濾波器108(未示出)以在系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的一個或多個頻帶中提供額外的衰減。
控制器116可以應(yīng)用各種技術(shù)來選擇信號濾波器105的截止頻率，其中之一示于圖3。
圖3圖示了一系列頻譜示意圖，圖示了一種用于圖1的直接下變頻接收機(jī)的用于貫穿相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)電平譜進(jìn)行峰化識別的對分查找算法。在示意圖302中，整個系統(tǒng)的頻率范圍起初被宣布為“壞”的，也就是說，如果不對信號濾波器105進(jìn)行調(diào)整，則會導(dǎo)致限幅。
在示意圖304中，系統(tǒng)頻率范圍被分為兩半，304A和304B?？刂破?16再次檢驗每一半304A和304B以檢測限幅。控制器116基于直方圖數(shù)據(jù)，宣布系統(tǒng)頻率范圍的上半邊為“好”的，且宣布低頻范圍為“壞”的。
在示意圖306中，系統(tǒng)頻率范圍的“壞”的半邊再次被分為兩半，306A和306B。在這種情況下，在306A和306B中均檢測到限幅?？刂破?16宣布兩個半邊306A和306B均為“壞”的。
在示意圖308中，每一半306A和306B進(jìn)一步被分為部分308A、308B、308C和308D，控制器116基于直方圖數(shù)據(jù)，宣布部分308B和308C為“壞”的。
在示意圖310中，部分308B和308C進(jìn)一步被分為部分310A，310B、310C和310D?？刂破?16發(fā)現(xiàn)部分308B和308C為“壞”的，而發(fā)現(xiàn)部分310A和310D為“好”的。進(jìn)一步分割頻帶的過程可以重復(fù)，直到帶通響應(yīng)的頻率選擇性的解析度。在本例中，頻率選擇性是低通濾波器106和高通濾波器108的頻率響應(yīng)的疊加。
在示意圖312中，控制器116識別并作為輸入接收最低頻率“壞”區(qū)域的低頻端312A和最高頻率“壞”區(qū)域的高頻端312B，以分別設(shè)置低通濾波器106和高通濾波器108的截止頻率。
該調(diào)測中的增益可以改變，以補(bǔ)償帶寬的平分，即有可能僅通過將帶寬切割成兩半分裂了一個“壞”的頻帶，得到了兩個“好”的頻帶。
圖3A圖示了一種用于補(bǔ)償帶寬平分的對分查找算法的流程圖300。該流程圖300可以用這種方式實現(xiàn)，即在度量通過預(yù)調(diào)整將系統(tǒng)增益提高3dB或以相同因子調(diào)高PO的峰化之前，對頻譜覆蓋范圍的每一次平分進(jìn)行補(bǔ)償，以當(dāng)帶寬進(jìn)行同樣的收縮或增加時，保持峰化事件的相對比較。
步驟352是流程圖300的入口點。
在步驟354中，度量頻譜以確定“好”的或“壞”的部分。
在步驟356中，如果度量的數(shù)據(jù)是“好”的，則控制轉(zhuǎn)移至步驟372。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟358。
在步驟358中，如果正在執(zhí)行初次度量，則控制轉(zhuǎn)移至步驟360。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟364。
在步驟360中，為對分查找數(shù)據(jù)加標(biāo)簽，并且存儲在存儲器中。
在步驟362中，頻率對分查找被迭代，控制轉(zhuǎn)移回步驟354。
在步驟364中，再調(diào)用來自最后一次頻率迭代的度量。
在步驟366中，如果前一次的度量是“壞”的，且所有當(dāng)前度量為“好”的，則控制轉(zhuǎn)移至步驟368。否則，控制轉(zhuǎn)移至362。
在步驟368中，記錄度量結(jié)果，作為復(fù)合功率結(jié)果。
在步驟370中，前一次迭代的變量進(jìn)行如下調(diào)整1)系統(tǒng)增益降低3dB；2)恢復(fù)先前的濾波器帶寬；以及3)從存儲器中清除所存儲的對分查找數(shù)據(jù)?？刂妻D(zhuǎn)移至步驟362。
在步驟372中，為對分查找數(shù)據(jù)加標(biāo)簽并且存儲在存儲器中。
在步驟374中，對分查找終止。
步驟376是流程圖300的出口點。
圖3A的流程圖300中所圖示的方法可以用于在系統(tǒng)頻率范圍的每個頻帶中衰減過高的信號電平，或隔離例如竄入信號的干擾。雖然在本例中，只示出了系統(tǒng)頻率范圍中一個不可用部分，圖3A中圖示的方法也可以用于找到多個可用和不可用的部分。于是控制器116可以選擇信號濾波器105的截止頻率，以貫穿系統(tǒng)頻率范圍最大化模數(shù)轉(zhuǎn)換器114輸入處的多信道系統(tǒng)所需載波的信噪比，而不導(dǎo)致限幅。
圖4圖示了對于圖1的直接下變頻接收機(jī)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出碼數(shù)據(jù)集的可能情形的一系列直方圖。所有可能的數(shù)模轉(zhuǎn)換器碼的范圍被定義為ADC字邊界x。模數(shù)轉(zhuǎn)換器碼被分割為各槽(bin)，該槽最好大于模數(shù)的輸出碼解析度。這些槽用來表示貫穿可能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出碼x范圍的能量的相對百分比。例如，PO定義為所需操作峰值碼槽，PA定義為可接受操作峰值碼槽，P+/-1定義為上/下內(nèi)部四分槽，P+/-2定義為上/下外部四分槽，且P+/-定義為上/下內(nèi)部和外部四分槽的和。這些槽的定義用于槽比分析，以評估模數(shù)轉(zhuǎn)換器114的隨時間變化的峰化性能。在本例中，使用了五個槽，然而可以使用其它數(shù)目的槽以適應(yīng)具體的應(yīng)用。PO和PA作為相對于最大模數(shù)轉(zhuǎn)換器字邊界的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的操作點的一個所選子集，在本技術(shù)領(lǐng)域中被熟知。選擇PO和PA，以保證在給定的誤碼率(BER)性能下，接收機(jī)能夠勝任信號的解調(diào)。在低于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的字邊界約3到10dB的范圍內(nèi)選擇PO和PA的典型值，然而也可以使用其它值以適應(yīng)具體應(yīng)用和所需的BER性能。定義了直方圖邊界的另外的槽P+/-1和P+/-2可以是例如對剩余模數(shù)轉(zhuǎn)換器字邊界的槽空間P+/-的均勻分布的分裂，并且可以被定義為在PO和PA的預(yù)期的正常最優(yōu)操作槽之外的模數(shù)轉(zhuǎn)換器碼的范圍。
下面的直方圖是典型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)據(jù)分布的例子，它們可以通過本發(fā)明的直方圖峰化識別方法進(jìn)行分析。對每一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)據(jù)的分布給出直方圖分析方法的描述。
直方圖402圖示了對于最優(yōu)化的多信道模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入負(fù)載的模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出碼直方圖。在本例中發(fā)生了最優(yōu)PO和可接受的PA電平限幅，且所有模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出值x在用戶定義的可接受的操作峰化槽PA之內(nèi)。在圖5的適應(yīng)算法模塊560中執(zhí)行確定是否超出PA的計算。在該適應(yīng)算法模塊560中，每個獨立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出與包含所有的模數(shù)轉(zhuǎn)換器碼數(shù)據(jù)集合x相比較，以在步驟522A中確定峰值數(shù)目的計數(shù)(#P)，所述峰值存在于所需的可接受閾值PA之上，并且在步驟522B中確定非峰值數(shù)目的計數(shù)(#NP)，所述非峰值存在于所需的可接受閾值PA之下。步驟522A中的計數(shù)#P和步驟522B中的計數(shù)#NP均在模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出碼x的完整范圍內(nèi)執(zhí)行，作為時間的函數(shù)，并且因此代表了上述的直方圖分析。在步驟524中，按照模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)范圍x上#P與#NP的比值計算峰化事件的百分比(％P)。在步驟526中，將峰化事件的百分比(％P)與可接受的峰化的百分比(％PA)相比較，以確定是否存在最優(yōu)或非最優(yōu)ADC信號負(fù)載?？山邮艿姆寤陌俜直?％PA)定義為可接受的模數(shù)轉(zhuǎn)換器碼輸出相對于模數(shù)轉(zhuǎn)換器滿標(biāo)度動態(tài)范圍的歸一化比值。對于建立3dB的PA邊界的一般情況，由于10LOG[1/2]的絕對值為3dB，％PA＝50％，它表示50％的模數(shù)轉(zhuǎn)換器負(fù)載。在％PA大于所計算出的％P的情況下，認(rèn)為系統(tǒng)在非峰化環(huán)境中，并且允許系統(tǒng)在步驟534中自由運行，并在步驟536中記錄成功的時間和其％P分析窗作為記錄，可以在以后對它們進(jìn)行分析，以允許更長的綜合分析時間。這個更長的時間和綜合％P結(jié)果的分析窗可以用于通信鏈路的統(tǒng)計分析，并且因此可以用于基于進(jìn)一步優(yōu)化和可靠性的系統(tǒng)設(shè)計折衷。
直方圖404圖示了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多信道負(fù)載限幅。多信道負(fù)載限幅是ADC限幅，它發(fā)生在周期性地超過寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)定義的PA閾值的所需系統(tǒng)信號的應(yīng)用中。在本例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)據(jù)擴(kuò)展到PA界限之外，指示模數(shù)轉(zhuǎn)換器在過載條件下運行。注意到直方圖的總體分布仍然與直方圖402的分布的相同分布形狀相似，且僅在出現(xiàn)最高樣本數(shù)目的地方由模數(shù)轉(zhuǎn)換器的字邊界所限制。對應(yīng)字邊界的槽由粗線示出。直方圖404和402分布的相似性意味著模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入之前的系統(tǒng)增益過高，且應(yīng)該將其調(diào)整，重新調(diào)整增益以使模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)設(shè)置在PA限制之內(nèi)?？梢酝ㄟ^在步驟626中應(yīng)用圖6的直方圖分析算法，定量地找到這個條件。步驟626接收原始模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)的輸出碼作為輸入。步驟626由這些碼計算POP，它定義為如上定義的最優(yōu)碼槽的出現(xiàn)值PO與不需要的出現(xiàn)值的槽的和P+/-＝P+/-1+P+/-2之比。已經(jīng)在步驟606中執(zhí)行了各值到不同的槽類型PA、PO、P+/-和P+/-2的分解，其中收集原始模數(shù)轉(zhuǎn)換器碼值并按照它們的槽定義進(jìn)行分類。接著將這個比值存儲在存儲器中，連同用于較低頻率限制fL、較高頻率限制fH以及增益設(shè)置的適當(dāng)設(shè)備設(shè)置，在以后的分析中要用到增益設(shè)置。在步驟628中，按槽分類的原始模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)接著被傳遞給PC槽比計算器，它計算P+/-2與P+/-的比。得到的比值PC可以應(yīng)用于比較函數(shù)，以確定出現(xiàn)何種類型峰化的可能性。如果在步驟630中估計PC＜＜1，則模數(shù)轉(zhuǎn)換器在P+/-1區(qū)間中顯示出較重的模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)的分布，這意味著出現(xiàn)了連續(xù)波(CW)信號632或某種其它的峰化事件。另一方面，如果在步驟628中計算并在634中進(jìn)行比較得到PC＞＞1，則我們可以推斷直方圖中具有的多數(shù)能量分布在外部區(qū)間P+/-2中，并且可能歸因于連續(xù)波(CW)干擾信號。此外，為了量化出現(xiàn)何種類型的峰化事件以采取適當(dāng)?shù)男袆?，可以?zhí)行下面的附加計算1)檢查對應(yīng)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器字邊界的最大輸出碼的P+2槽，注意出現(xiàn)該碼的次數(shù)BMAX2；2)檢查低于BMAX2槽的相鄰模數(shù)轉(zhuǎn)換器槽BMAX！2；3)計算BMAX2與BMAX！2的比值。如果該比值接近單位1，則峰化事件可以歸因于連續(xù)波(CW)峰化事件，因為連續(xù)波(CW)峰化典型地分布在多個相鄰碼上，其電平相對接近在BMAX2槽中出現(xiàn)值的最大數(shù)目。如果該比值遠(yuǎn)大于1，即2倍以上，則峰化干擾可能歸因于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入之前增益過高的多信道負(fù)載，以及BMAX槽的數(shù)目大實際上是由于在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的字邊界上花費更多的時間。4)該分析也可以在P-2區(qū)間上執(zhí)行，會得出可比的結(jié)果。應(yīng)該注意，在本例中，直方圖404的極端邊緣應(yīng)該僅在最外面的兩個ADC字邊界槽中收集了額外的模數(shù)轉(zhuǎn)換器碼，且將具有脈沖函數(shù)的外觀，而不是如直方圖406所示的連續(xù)波(CW)類型的峰化所表現(xiàn)出的“緊致”分布。在上面的計算中利用了脈沖和“緊致”分布的不同，以確定峰化事件是否為連續(xù)波(CW)或信道負(fù)載結(jié)果。
直方圖406圖示了具有由連續(xù)波(CW)干擾引起限幅的最優(yōu)化信道上負(fù)載。在這個例子中，多載波輸入信號的數(shù)字樣本值在所選峰化閾值之內(nèi)，然而，攜帶連續(xù)波(CW)干擾的竄入信號導(dǎo)致了在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度輸入值附近數(shù)目增加的數(shù)字樣本值的范圍。此外，可以執(zhí)行上述直方圖分析以確定峰化干擾的最可能類型。
直方圖408圖示了信道上負(fù)載限幅和由連續(xù)波(CW)干擾引起的限幅。在這個例子中，數(shù)字樣本值超過了所選峰化閾值，并且其數(shù)目在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的滿標(biāo)度輸入值附近增長。此外，可以執(zhí)行上述直方圖分析以確定峰化干擾的最可能類型。
通過將來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字樣本按照非峰化樣本和峰化樣本這兩個槽進(jìn)行計數(shù)，來產(chǎn)生峰化比。峰化樣本的值等于或大于所選峰化閾值，該閾值例如比模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的數(shù)字樣本的滿標(biāo)度值低約3dB。非峰化樣本的值低于所選峰化閾值。則允許這兩個槽隨著時間的流逝對樣本進(jìn)行計數(shù)。可以通過用峰化樣本槽的內(nèi)容除以非峰化樣本槽的內(nèi)容來計算峰化比。峰化比用于調(diào)整信號濾波器的頻率響應(yīng)和可變增益放大器的增益。
圖5圖示了一種通過分析圖4的直方圖，用于最優(yōu)化模數(shù)轉(zhuǎn)換器帶寬的方法的流程圖。
步驟502是流程圖500的入口點。
在步驟504中，初始化低通濾波器106的截止頻率和高通濾波器108的截止頻率，以令整個系統(tǒng)頻率范圍通過。
在步驟506中，如果選擇人工輸入截止頻率，控制轉(zhuǎn)移至508，否則控制轉(zhuǎn)移至步驟520。
在步驟508中，人工輸入可調(diào)低通濾波器106和可調(diào)高通濾波器108的截止頻率值。
在步驟510中，設(shè)置人工輸入的值，并且模數(shù)轉(zhuǎn)換器開始產(chǎn)生數(shù)字樣本。
在步驟512中，如果選擇峰化狀態(tài)監(jiān)視，則控制轉(zhuǎn)移至步驟516。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟514。
在步驟514中，在人工輸入的濾波器截止頻率上繼續(xù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
在步驟516中，如果選擇自動適應(yīng)模式，控制轉(zhuǎn)移至步驟520。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟518。
在步驟518中，分析原始模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)以度量相應(yīng)的峰化比，為系統(tǒng)頻率范圍中的每個頻帶記錄該峰化比。在另一個實施例中，如果峰化比大于所選的峰化比閾值，則如果需要，人工模式退出到適應(yīng)模式?；蛘撸到y(tǒng)操作者可以觀察到過度峰化，以啟動自動模式。步驟518還接收原始數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)570、所選峰值閾值572，以及每單位時間允許的峰化574，作為其輸入。
步驟520是自動適應(yīng)模式的入口點。
在步驟522中，如步驟518所述對數(shù)字樣本按照峰化和非峰化槽進(jìn)行計數(shù)。
在步驟524中，用非峰化槽除峰化槽的內(nèi)容計算峰化比。
在步驟526中，如果峰化比小于或等于所選峰化比閾值，則控制轉(zhuǎn)移至534。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟528。
在步驟528中，為可調(diào)濾波器計算并選擇新的截止頻率。參考圖6的流程圖600描述了一個計算截止頻率的例子。
在步驟530中，如果當(dāng)自適應(yīng)濾波器在最小增益設(shè)置處已經(jīng)被設(shè)置為它們的最高頻率選擇性而仍然出現(xiàn)峰化，則控制轉(zhuǎn)移至步驟532?；蛘?，該算法可以人工地中止。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟520。
在步驟532中，產(chǎn)生一個錯誤標(biāo)識用來警報一個更高電平的系統(tǒng)響應(yīng)。該錯誤標(biāo)識指示頻率定位適應(yīng)算法無法收斂至可接受的峰化工作點。這意味著當(dāng)自適應(yīng)濾波器在最高的頻率選擇性時仍然出現(xiàn)峰化，且達(dá)到了最小增益設(shè)置，因此不可能再進(jìn)行進(jìn)一步的頻率選擇性和/或增益調(diào)整，而且有必要警報更高電平系統(tǒng)診斷，以采取下一步行動。
在步驟534中，在當(dāng)前選擇的濾波器截止頻率處繼續(xù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
在步驟536中，記錄成功標(biāo)識和步驟524中計算出的峰化比。
步驟537是流程圖500的退出點。
圖6圖示了一種用于圖5的流程圖的為可調(diào)濾波器選擇截止頻率的方法的流程圖，該方法包括一種對原始模數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖分析以量化系統(tǒng)峰化性能的方法。
步驟602是流程圖600的入口點。
在步驟604中，通過執(zhí)行參考圖3和圖3A所述的對分查找模式，選擇用于可調(diào)濾波器的截止頻率。
在步驟606中，從模數(shù)轉(zhuǎn)換器中收集數(shù)字樣本，并將它們按照各槽進(jìn)行計數(shù)，以執(zhí)行參照圖4所述的直方圖分析。
在步驟608中，按照上述參照步驟524為每一個槽計算峰化比，并且對于每一個槽將該峰化比與相應(yīng)的峰化比閾值進(jìn)行比較。
在步驟610中，每一個槽的峰化比與相應(yīng)的峰化閾值進(jìn)行比較。
在步驟612中，如果所有的峰化比都超過相應(yīng)的峰化比閾值，控制轉(zhuǎn)移至步驟624。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟614。
在步驟614中，如果選擇繼續(xù)自發(fā)現(xiàn)模式，則控制轉(zhuǎn)移回步驟604。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟616。
在步驟616中，如果峰化比小于所選峰化比閾值，則認(rèn)定系統(tǒng)頻率范圍的每一部分均為“好”的，如果峰化比大于或者等于所選峰化比閾值，則認(rèn)定其為“壞”的，如果不做任何認(rèn)定，則認(rèn)定為“未知”，以涵蓋當(dāng)所有系統(tǒng)頻譜特征涉及峰化環(huán)境時，在完成對所有系統(tǒng)頻譜特征的認(rèn)定之前，對分查找算法就被請求退出的情況?！拔粗钡姆懂犑侨堪居浄ǖ囊徊糠郑糜诿枋鱿到y(tǒng)頻譜中不假設(shè)任何東西而歸類所有東西的部分，并且預(yù)備由更高級別的控制器作出可能的判決過程。
在步驟618中，計算最高比特/Hz頻譜，然后選擇用于可調(diào)濾波器的上下截止頻率。最高比特/Hz是一種度量，對于每個由頻譜對分查找得到的非相鄰的、可由無過度峰化的單個模數(shù)轉(zhuǎn)換器使用的可用頻帶，該度量將信號-噪聲性能和頻譜帶寬結(jié)合到一起。最高比特/Hz用于選擇給定帶寬能夠支持的最大吞吐量。計算比特/Hz/信號-噪聲的一個例子將比較由模數(shù)轉(zhuǎn)換器不能使用的某種峰化事件分離開的兩個不相鄰的帶寬跨度。假設(shè)帶寬是相同的，且可支持的信噪比也相同，則看不到比特/Hz效率的差異，且比特/Hz吞吐效率也是相同的。因此可以使用任何一個頻譜部分，而不犧牲吞吐量性能。然而，作為很多可能情況的一個簡單例子，如果不相鄰的帶寬跨度之一的噪聲平臺高于另一個跨度3dB，則能夠由已調(diào)制載波支持的比特/Hz的復(fù)雜度減半。也就是說，16QAM具有十六個獨特的符號，32QAM具有32個獨特的符號，因此在同一個頻譜空間中，對于同樣的級別的誤比特率(BER)性能，32QAM星座圖的復(fù)雜度和信息量是16QAM的二倍。這種情況下，所選擇的通信信道將是可以支持兩倍的吞吐率的具有較低噪聲平臺的頻譜部分。
在步驟620中，將所選的截止頻率設(shè)置于可調(diào)濾波器，并且為可變增益放大器選擇增益?？刂仆ㄟ^步驟622轉(zhuǎn)移回圖5中步驟520處的自動適應(yīng)模式，以執(zhí)行頻譜峰化檢查，并通過步驟522、524、526、534、536和537驗證頻譜是可用的。
在步驟622中，控制轉(zhuǎn)移回步驟520處的自動適應(yīng)模式。
在步驟624中，對于當(dāng)前選擇的可調(diào)濾波器的截止頻率，記錄“好”的和“壞”的頻譜片，且控制轉(zhuǎn)移至步驟618。
在步驟626中，從來自步驟606的槽計數(shù)計算POP，并在步驟624中對其進(jìn)行記錄。與圖5的適應(yīng)算法相比，POP是另一種可能的路徑，它允許隨著時間的流逝對峰化性能進(jìn)行收集，除了對以后的分析記錄POP結(jié)果，不必要規(guī)定頻率和/或增益調(diào)整用于做出校正性的行動。
在步驟628中，如上所述，根據(jù)以下公式從圖4中所圖示的直方圖數(shù)據(jù)計算限幅系數(shù)PCP SUB～＝～{P SUB{-2}～+～P SUB{+2}}OVER{P SUB{-1}～+～PSUB{+1}}在步驟630中，如果限幅系數(shù)PC比1小得多，則控制轉(zhuǎn)移至步驟632。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟636。
在步驟632中，由連續(xù)波(CW)竄入信號引起的可能限幅可能在P±1槽中出現(xiàn)，且控制轉(zhuǎn)移至步驟624。
在步驟634中，如果限幅系數(shù)PC比1大很多，則控制轉(zhuǎn)移至步驟638。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟636。
在步驟636中，指示了輕微的限幅，且控制轉(zhuǎn)移至步驟624。
在步驟638中，指示了嚴(yán)重的限幅，且控制轉(zhuǎn)移至步驟624。
作為對上述包含串聯(lián)的可調(diào)低通和高通濾波器的信號濾波器，和對用于選擇截止頻率的方法的替代，可以通過并聯(lián)多個帶通濾波器，制造一種具有可選頻率響應(yīng)的信號濾波器。每個帶通濾波器都具有用于貫穿系統(tǒng)頻率范圍控制帶通濾波器頻率響應(yīng)的可選增益。
圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，包含并聯(lián)帶通濾波器的具有最優(yōu)化的動態(tài)范圍的寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方框圖。圖7所示的是信號輸入702，串聯(lián)帶通濾波器704，并聯(lián)帶通濾波器706，可變增益放大器708，加法放大器710，模數(shù)轉(zhuǎn)換器712，數(shù)字樣本輸出714，以及控制器716。帶通濾波器704和706，放大器708和710，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器712是眾所周知且可以廣泛獲得的部件。
在圖7的配置中，串聯(lián)帶通濾波器704對信號輸入702處引入的輸入信號進(jìn)行帶通濾波，以移除帶外信號。每個并聯(lián)帶通濾波器706接收來自串聯(lián)帶通濾波器704的帶通濾波信號作為其輸入。并聯(lián)帶通濾波器706可以是例如梳狀濾波器?？梢赃x擇每個并聯(lián)帶通濾波器706的帶寬以適應(yīng)具體應(yīng)用和局部計數(shù)約束。并聯(lián)帶通濾波器最好具有相鄰的頻帶，以提供對系統(tǒng)頻率范圍的完整覆蓋。
并聯(lián)帶通濾波器706的輸出分別由可變增益放大器708放大。每一個可變增益放大器708具有單獨的增益控制，用于選擇相應(yīng)并聯(lián)帶通濾波器706的增益。在另一個實施例中，并聯(lián)帶通濾波器706包含一個用于選擇帶通濾波器上頻率下限的頻率控制707。執(zhí)行該頻率控制707可以例如降低覆蓋寬的頻率范圍所需的帶通濾波器的數(shù)目。例如，如果一個大頻率范圍的輸入信號在峰值幅度上沒有變化，則可以使用單個帶通濾波器來覆蓋大的頻率范圍，而不是以梳狀濾波器排列的形式使用若干帶通濾波器。
加法放大器710累加可變增益放大器708的輸出，且模數(shù)轉(zhuǎn)換器712接收該加和作為輸入。該加法放大器710可以包含一個比例因子，它將與可變增益放大器708的數(shù)目成正比的加和信號歸一化。模數(shù)轉(zhuǎn)換器712從加法放大器710接收加和信號，并且產(chǎn)生數(shù)字樣本714。
控制器716接收數(shù)字樣本714作為輸入，并調(diào)整每個可變增益放大器708的增益。圖8圖示了一種用于選擇每個可變增益放大器708的增益的方法的一個例子，該方法可以由控制器716執(zhí)行。
圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種用于選擇每個并聯(lián)帶通濾波器的增益的方法的流程圖。
步驟802是流程圖800的入口點。
在步驟804中，可變增益放大器708的增益設(shè)置為初始值零或某些其它方便的值。
在步驟806中，可變增益放大器708之一的增益遞增。對于每一個增益設(shè)置，如上所述從數(shù)字樣本計算峰化比。增益設(shè)置增加，直到峰化比等于所選峰化比閾值為止。如果需要適合具體的應(yīng)用，可以使用各自的所選峰化比閾值對每一個可變增益放大器708計算峰化比。
在步驟808中，存儲相應(yīng)于所選峰化比閾值的增益設(shè)置，增益被重新設(shè)置為初始值。
在步驟810中，如果為所有可變增益放大器708確定了增益設(shè)置，則控制轉(zhuǎn)移至步驟812。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟806。
在步驟812中，設(shè)置每一個可變增益放大器708的增益設(shè)置為相應(yīng)的存儲值。則所得的加法放大器710的輸出的峰化比近似等于用于當(dāng)前CATV設(shè)備條件的所選峰化比閾值。
步驟814是流程圖800的退出點。
在本發(fā)明的另外一個實施例中，信號濾波器由多個串聯(lián)的帶阻濾波器制成，以抑制系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)由其它方式在模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端引起限幅的部分中的頻率響應(yīng)。與僅通過所選頻帶的帶通濾波器不同，帶阻濾波器通過除了所選頻帶以外的所有頻率。然而與低通濾波器相同，帶阻濾波器也可以由低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)制成。通過簡單地調(diào)整截止頻率，使低通濾波器的通帶和高通濾波器的通帶重疊，帶阻濾波器可以因此配置為一個帶通濾波器。
圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，包含串聯(lián)帶阻濾波器的寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方框圖。圖9中所示的是信號輸入902，串聯(lián)帶通濾波器904，串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910，可變增益放大器912，模數(shù)轉(zhuǎn)換器914，數(shù)字樣本輸出916，以及控制器918。串聯(lián)帶通濾波器904，帶阻濾波器906、908和910，可變增益放大器912，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器914是眾所周知且可廣泛獲得的部件。在本例中，圖示了三個帶阻濾波器，然而，可以使用不同數(shù)目的帶阻濾波器，以適應(yīng)具體應(yīng)用。
在圖9的配置中，串聯(lián)帶通濾波器904在信號輸入902處對引入的輸入信號進(jìn)行帶通濾波，以移除帶外信號。串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910接收由帶通濾波器904產(chǎn)生的帶通信號作為輸入。每個串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910可以由例如可調(diào)低通和可調(diào)高通濾波器制成，如參考圖7所述。串聯(lián)帶阻濾波器910的輸出由可變增益放大器912進(jìn)行放大。模數(shù)轉(zhuǎn)換器914產(chǎn)生數(shù)字樣本916。
控制器918接收數(shù)字樣本916作為輸入，并調(diào)整每個帶阻濾波器906、908和910的帶阻頻率。圖10的流程示了用于選擇每個串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910的帶阻頻率的一種方法的例子，該方法可以由控制器918執(zhí)行。
圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種用于為圖9的每個串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910選擇帶阻頻率的方法的流程圖1000。
步驟1002是流程圖1000的入口點。
在步驟1004中，串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910配置為一個帶通濾波器，以令系統(tǒng)頻率范圍的一部分通過，且可變增益放大器912的增益設(shè)置為一個初始值零，或某些其它方便的值。例如，每一個串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910可以設(shè)置為帶寬為系統(tǒng)頻率范圍的十分之一，具有始于系統(tǒng)頻率范圍下端的較低截止頻率的帶通濾波器。
在步驟1006中，隨著可變增益放大器的增益遞增，如上所述從數(shù)字樣本計算峰化比。對于每個增益設(shè)置，如上所述從數(shù)字樣本計算峰化比，直到達(dá)到所選峰化比閾值為止。如果需要適應(yīng)具體的應(yīng)用，可以使用各自的所選峰化比閾值對系統(tǒng)頻率范圍的每個部分計算峰化比。
在步驟1008中，存儲對應(yīng)于所選峰化比閾值的可變增益放大器的增益設(shè)置，將閾值重新設(shè)置為初始值，且串聯(lián)帶阻濾波器906、908和910的截止頻率調(diào)整至使系統(tǒng)頻率范圍的下一相鄰部分通過。
在步驟1010中，如果在整個系統(tǒng)頻帶上已經(jīng)確定了對應(yīng)于所選峰化比閾值的可變增益放大器912的增益設(shè)置，控制轉(zhuǎn)移至步驟1012。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟1006。
在步驟1012中，比較可變增益放大器912的每一個所存儲的增益設(shè)置，以找到最高存儲增益設(shè)置，它對應(yīng)具有最低信號電平的系統(tǒng)頻帶部分。
在步驟1014中，如果最高存儲增益設(shè)置與任何其它存儲的增益設(shè)置的比值超過一個所選的閾值，例如10dB，則控制轉(zhuǎn)移至步驟1016。否則，控制轉(zhuǎn)移至步驟1018。
在步驟1016中，將帶阻濾波器之一配置為用于系統(tǒng)頻帶的相應(yīng)部分的帶阻濾波器。這樣便可以防止每一個包含可能引起限幅的信號的系統(tǒng)頻帶部分到達(dá)模數(shù)轉(zhuǎn)換器914?？梢詫⑷魏挝词褂玫膸ё铻V波器配置為，例如，類似于串聯(lián)帶通濾波器904的帶通濾波器?？勺冊鲆娣糯笃?12于是設(shè)置為剩余存儲的最低增益設(shè)置。則可變增益放大器912的輸出的峰化比近似等于對于當(dāng)前設(shè)備條件的所選峰化比閾值。
步驟1018是流程圖1000的退出點。
上述具有最優(yōu)化動態(tài)范圍的寬帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以用已經(jīng)在整個有線電視設(shè)備中實施的同樣的硬件設(shè)計和控制器功能進(jìn)行復(fù)制，并且可以自動適應(yīng)貫穿多個有線電視設(shè)備的變化的需要和條件。
雖然上述流程圖示例參考依據(jù)具體順序執(zhí)行的具體步驟示出，在其它實施例中這些步驟可以組合、細(xì)分或重排序，而不偏離權(quán)利要求書的范圍。除非在此特別指出，否則各步驟的順序和組合不是本發(fā)明的限制。
雖然在此公開的發(fā)明已通過具體實施例和其應(yīng)用的方式進(jìn)行描述，但是除了通過具體描述以在下面的權(quán)利要求書定義的本質(zhì)和范圍內(nèi)實施本發(fā)明，還可以根據(jù)以上教導(dǎo)作出對本發(fā)明的其它修改、變化和配置。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包含一個信號濾波器，它用于連接至接收信號以產(chǎn)生濾波信號，其中該信號濾波器具有作為接收信號的頻率的函數(shù)的可選響應(yīng)；一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它連接至信號濾波器，用于產(chǎn)生代表濾波信號的數(shù)字樣本序列；以及一個控制器，它連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于在多個頻帶的每個頻帶中從數(shù)字樣本序列度量濾波信號的相應(yīng)峰化比，以及用于選擇作為峰化比的函數(shù)的所述信號濾波器的響應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中峰化比基本上等于在一定時間段內(nèi)，超過所選峰化閾值的數(shù)字樣本的數(shù)目除以未超過所選峰化閾值的數(shù)字樣本的數(shù)目。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所選峰化閾值比數(shù)字樣本的滿標(biāo)度值低3dB。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中信號濾波器包含串聯(lián)的可調(diào)低通濾波器和可調(diào)高通濾波器。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中信號濾波器包含多個并聯(lián)的帶通濾波器。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，還包括分別連接至多個帶通濾波器的多個可變增益放大器。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，還包括一個加法放大器，連接至多個可變增益放大器的每一個的輸出。
8.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中多個帶通濾波器中的每一個都具有可選的上截止頻率和可選的下截止頻率。
9.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中信號濾波器包含多個串聯(lián)的可調(diào)帶阻濾波器。
10.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括一個連接至信號濾波器的可變增益放大器。
11.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括一個連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的直接數(shù)字變頻處理器。
12.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括一個連接至直接數(shù)字轉(zhuǎn)換處理器的解調(diào)器。
13.一種方法，包括根據(jù)可選頻率響應(yīng)，從接收信號產(chǎn)生一個濾波信號；產(chǎn)生代表濾波信號的數(shù)字樣本序列；在多個頻帶的每一個頻帶中，從數(shù)字樣本序列度量濾波信號的相應(yīng)的峰化比；以及選擇作為相應(yīng)峰化比的函數(shù)的頻率響應(yīng)。
14.權(quán)利要求13的方法，其中峰化比基本上等于在一定時間段內(nèi)，超過所選峰化閾值的數(shù)字樣本的數(shù)目除以未超過所選峰化閾值的數(shù)字樣本的數(shù)目。
15.權(quán)利要求13的方法，其中所選峰化閾值比數(shù)字樣本的滿標(biāo)度值低3dB。
16.權(quán)利要求13的方法，其中產(chǎn)生一個濾波信號包括低通濾波和高通濾波。
17.權(quán)利要求13的方法，其中產(chǎn)生一個濾波信號包括并聯(lián)帶通濾波。
18.權(quán)利要求13的方法，其中產(chǎn)生一個濾波信號包括帶阻濾波。
19.權(quán)利要求13的方法，其中度量相應(yīng)的峰化比包含產(chǎn)生數(shù)字樣本序列的直方圖。
20.權(quán)利要求19的方法，還包括分析直方圖的樣本分布，以確定濾波信號是否代表最優(yōu)化的信號負(fù)載。
21.權(quán)利要求19的方法，還包括分析直方圖的樣本分布，以確定是否發(fā)生多信道負(fù)載限幅。
22.權(quán)利要求19的方法，還包括分析直方圖的樣本分布，以確定是否發(fā)生由連續(xù)波(CW)干擾引起最優(yōu)化信道上負(fù)載限幅。
23.權(quán)利要求19的方法，還包括分析直方圖的樣本分布，以確定是否同時發(fā)生信道上負(fù)載限幅和連續(xù)波(CW)干擾引起的限幅。
24.權(quán)利要求13的方法，還包含將峰化比與所選峰化比閾值進(jìn)行比較。
25.權(quán)利要求24的方法，其中選擇頻率響應(yīng)以得到濾波信號的峰化比，該峰化比近似等于所選峰化比閾值。
26.權(quán)利要求13的方法，其中度量相應(yīng)的峰化比包括執(zhí)行直方圖分析，以確定限幅系數(shù)。
27.權(quán)利要求26的方法，其中基本上根據(jù)下面的公式計算限幅系數(shù)P SUB C～＝～{P SUB{-2}～+～P SUB{+2}}OVER{P SUB{-1}～+～P SUB{+1}}其中PC是限幅系數(shù)，P+1和P-1分別是上/下內(nèi)部四分槽，且P+2和P-2分別是上/下外部四分槽。
28.權(quán)利要求13的方法，其中選擇頻率響應(yīng)包括計算最高比特/Hz譜以及為頻率響應(yīng)指配上下截止頻率。
29.權(quán)利要求13的方法，其中選擇頻率響應(yīng)包括調(diào)整接收信號的增益。
30.權(quán)利要求13的方法，還包括初始化至少一個可變增益放大器的增益；以及遞增所述至少一個可變增益放大器的增益，使得相應(yīng)峰化比基本上等于所選峰化比閾值。
31.權(quán)利要求13的方法，還包括為多個頻帶之一，將可選頻率響應(yīng)配置為帶通濾波器；初始化至少一個可變增益放大器的遞增的增益；為所述至少一個可變增益放大器的每個遞增的增益計算峰化比，以為多個頻帶的每一個頻帶找到相應(yīng)于所選峰化比閾值的最高增益設(shè)置；以及如果最高增益設(shè)置超過所選增益閾值，將帶通濾波器配置為在多個頻帶之一的帶通濾波器。
全文摘要
包含信號濾波器(105)的直接下變頻接收機(jī)(100)具有可選的頻率響應(yīng)用于接收輸入信號(102)。濾波信號由可變增益放大器(112)進(jìn)行放大，且模數(shù)轉(zhuǎn)換器(114)接收放大信號作為輸入。模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生代表濾波信號的數(shù)字樣本序列。對于多個頻帶中的每一個頻帶，控制器(116)從數(shù)字樣本序列度量濾波信號的相應(yīng)峰化比，并且選擇作為度量峰化比的函數(shù)的信號濾波器的頻率響應(yīng)。信號濾波器可以包含一個可調(diào)高通濾波器(108)和可調(diào)低通濾波器(106)。選擇低通濾波器的截止頻率和高通濾波器的截止頻率以衰減多個頻帶的一個或多個頻帶中輸入信號的電平，使得提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號的峰化比近似等于貫穿輸入信號的頻率范圍的所選峰化比閾值。
文檔編號H03M1/12GK1628418SQ03803252
公開日2005年6月15日 申請日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月15日
發(fā)明者帕特里克·D·史密斯, 威廉·C·哈特 申請人:摩托羅拉公司