專利名稱：信號處理裝置及信號處理方法
技術領域：
本發(fā)明關于噪聲濾波處理，尤其關于具有三角積分調變模塊結合帶阻濾波模塊的信號處理裝置以及其相關信號處理方法。
背景技術：
任何的干擾信號成分(unwanted signal component)往往被視為噪聲(noise)， 其可能限制了系統(tǒng)處理微弱的有用信號成分(weak wanted signal component)的能力。 一般來說，噪聲源可包含隨機噪聲(random noise)(例如，閃爍噪聲(flicker noise)與熱噪聲(thermal noise)等)、混波器噪聲(mixer noise)、不希望出現(xiàn)的交叉耦合噪聲 (cross-coupling noise)以及電源供應噪聲(power supply noise)等。為了避免有用信號成分的劣化(degradation)，因此，噪聲抑制(noise suppression)的技術便會被采用。 然而，用以得到良好噪聲抑制而附加的電路組件(例如模擬域(analog domain)中實作的有源濾波器(active filter))通常會耗費大量的芯片面積與大量的電流。因此，需要一種具有可降低芯片面積與電流消耗的創(chuàng)新設計。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提出一種具有三角積分調變模塊結合帶阻濾波模塊的信號處理裝置以及其相關信號處理方法，以解決上述問題。依據(jù)本發(fā)明的第一層面，其揭示一種信號處理裝置。該信號處理裝置包含一三角積分調變模塊以及一帶阻濾波模塊。該三角積分調變模塊用以對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號。該帶阻濾波模塊用以對該輸出信號進行帶阻濾波操作， 并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號。依據(jù)本發(fā)明的第二層面，其揭示一種信號處理方法。該信號處理方法包含對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號；以及對該輸出信號進行一帶阻濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號。依據(jù)本發(fā)明的第三層面，其揭示一種信號處理裝置。該信號處理裝置包含一三角積分調變模塊以及一帶阻濾波模決。該三角積分調變模塊用以對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號。當該信號處理裝置操作于一第一操作模式時，啟用該帶阻濾波模塊以對該輸出信號進行帶阻濾波操作并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號，以及當該信號處理裝置操作于一第二操作模式時，停用該帶阻濾波模塊。依據(jù)本發(fā)明的第四層面，其揭示一種信號處理方法。該信號處理方法包含對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號；當一第一操作模式啟動時，啟用一帶阻濾波操作以處理該輸出信號并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號；以及當一第二操作模式啟動時，停用該帶阻濾波操作以中止處理該輸出信號。上述的信號處理裝置及信號處理方法，能夠利用三角積分調變與帶阻濾波操作的組合，得以對一個頻率接近一有用信號成份的頻率的干擾信號成分進行衰減，從而降低芯片面積與電流消耗。


圖1為本發(fā)明信號處理裝置的第一實施例的示意圖；圖2為信號處理裝置在Z轉換定義域中的模型示意圖；圖3為本發(fā)明信號處理裝置的第二實施例的示意圖；圖4為本發(fā)明信號處理裝置的第三實施例的示意圖；圖5為具有帶阻濾波的三角積分調變的噪聲轉移函數(shù)的濾波抑制特性的示意圖；圖6為未具有帶阻濾波的三角積分調變的噪聲轉移函數(shù)的濾波抑制特性的示意圖。
具體實施例方式在說明書及后續(xù)的權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領域技術人員應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及后續(xù)的權利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)別的基準。在通篇說明書及后續(xù)的權利要求當中所提及的「包含」為一開放式的用語，故應解釋成 「包含但不限定于」。此外，「耦接/電性連接」一詞在此為包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置電性連接于一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接于該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。請參閱圖1，圖1為本發(fā)明信號處理裝置的第一實施例的示意圖。信號處理裝置 100包含(但不局限于)三角積分調變模塊(sigma-delta modulating block) 102以及帶阻濾波模塊(notch filtering block) 104。三角積分調變模塊102用以對一輸入信號S_ IN進行三角積分調變(sigma-delta modulation)，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號S_0UT。帶阻濾波模塊104耦接至三角積分調變模塊102，用以對輸出信號S_0UT進行帶阻濾波操作(notch filtering operation)，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號(filtered signal output)FS_0UT。 三角積分調變模塊102與帶阻濾波模塊104的組合得以對一個頻率接近一有用信號成份的所需頻率的干擾信號成分進行衰減。關于具有帶阻濾波的三角積分調變操作可由以下方式簡單地實現(xiàn)。請參閱圖2， 圖2為信號處理裝置100在Z轉換定義域(Z-transform domain)中的模型示意圖。輸入信號S_IN以X(Z)來表示，以及濾波輸出信號FS_0UT以Y(Z)來表示。具體來說，量化器 (quantizer) Q的輸出會經(jīng)由帶阻濾波處理，接著會作為濾波輸出信號Y (Z)。三角積分調變與帶阻濾波操作的組合會具有下列所示的一信號轉移函數(shù)(signal transfer function, STF)與一噪聲轉移函數(shù)(noise transferfunction, NTF)STF=I(I)NTF = 1+H(Z) = (l_Z-1)k(l+Z，m (2)于上述的方程式(1)與方程式O)中，k代表三角積分調變的階數(shù)，η為控制多個陷波頻率(notch frequency)之間的間距(spacing)的數(shù)值，以及m代表帶阻濾波操作所提供的截止頻帶(stopband)的個數(shù)。舉例來說，在三角積分調變模塊102應用一個三階 (third-order)三角積分調變的情形下，參數(shù)k等于3。而關于帶阻濾波操作，其是一種允許除了那些具有中央位于一中心頻率(center frequency)的至少一截止頻帶的頻率之外的其他所有頻率通過的濾波操作，此外，在帶阻濾波模塊104應用兩個陷波(notch)至其輸入的情形下，參數(shù)m會等于2。如方程式(2)所示，(I-Zlk是由三角積分調變所主導，而 (1+Z_n)m則是由帶阻濾波操作所主導。關于所需的陷波頻率(notch frequency) f(亦即帶阻濾波操作中一特定截止頻帶的中心頻率)，則可依據(jù)下列方程式來計算。1+Z_n = 0 (3)Z^n = -1 (4)
權利要求
1.一種信號處理裝置，包含有一三角積分調變模塊，用以對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號；以及一帶阻濾波模塊，用以對該輸出信號進行帶阻濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號。
2.如權利要求1所述的信號處理裝置，其中該三角積分調變模塊與該帶阻濾波模塊均為數(shù)字電路。
3.如權利要求1所述的信號處理裝置，另包含一數(shù)模轉換器，用以將該濾波輸出信號轉換至一模擬輸出信號；以及一模擬濾波器，用以對該模擬輸出信號進行模擬濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波模擬輸出信號。
4.如權利要求3所述的信號處理裝置，另包含一數(shù)字基頻模塊，用以產(chǎn)生一數(shù)字基頻輸出信號以作為該三角積分調變模塊的該輸入信號。
5.如權利要求1所述的信號處理裝置，其中該帶阻濾波模塊具有中央位于一可編程的中心頻率的至少一截止頻帶，該可編程的中心頻率為因響應一目標信號頻帶的選取而設定。
6.如權利要求1所述的信號處理裝置，其中該帶阻濾波模塊的截止頻帶數(shù)目是可編程的。
7.如權利要求1所述的信號處理裝置，其中該三角積分調變模塊的三角積分調變階數(shù)是可編程的。
8.如權利要求1所述的信號處理裝置，其中該三角積分調變模塊與該帶阻濾波模塊的組合具有下列所示的信號轉移函數(shù)STF與噪聲轉移函數(shù)NTF STF = 1 ；以及NTF = 1+H(Z) = (1-Z_1)k(l+Z_n)m ；其中k代表三角積分調變的階數(shù)，m代表該帶阻濾波模塊所提供的截止頻帶數(shù)目，η為用來控制多個陷波頻率之間的間距的數(shù)值，以及第i階的截止頻帶的一中心頻率f與一取樣時鐘頻率Fs滿足下列方程式,2/ + 1 ^/ =-FsInO
9.如權利要求1所述的信號處理裝置，其操作于支持第三代無線通訊模式與第二代無線通訊模式的應用中，其中當該應用操作在該第三代無線通訊模式時，該帶阻濾波模塊被啟用，以及當該應用操作在該第二代無線通訊模式時，該帶阻濾波模塊被停用。
10.一種信號處理方法，包含有對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號；以及對該信號輸出進行帶阻濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號。
11.如權利要求10所述的信號處理方法，其中該三角積分調變操作與該帶阻濾波操作均執(zhí)行于一數(shù)字域中。
12.如權利要求10所述的信號處理方法，另包含對該濾波信號輸出進行數(shù)模轉換，并據(jù)以產(chǎn)生一模擬輸出信號；以及對該模擬輸出信號進行模擬濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波模擬輸出信號。
13.如權利要求10所述的信號處理方法，另包含產(chǎn)生一數(shù)字基頻輸出信號以作為該輸入信號。
14.如權利要求10所述的信號處理方法，其中該三角積分調變操作與該帶阻濾波操作的組合具有下列所示的信號轉移函數(shù)STF與噪聲轉移函數(shù)NTF STF = 1 ；以及NTF = 1+H(Z) = (1-Z_1)k(l+Z_n)m ；其中k代表三角積分調變的階數(shù)，m代表該帶阻濾波操作所提供的截止頻帶數(shù)目，η為用以控制多個陷波頻率之間的間距的數(shù)值，以及第i階的截止頻帶的一中心頻率f與一取樣時鐘頻率Fs滿足下列方程式
15.如權利要求10所述的信號處理方法，其運用于支持第三代無線通訊模式與第二代無線通訊模式的應用中；其中該信號處理方法另包含當該應用操作在該第三代無線通訊模式時，啟用該帶阻濾波操作；以及當該應用操作在該第二代無線通訊模式時，停用該帶阻濾波功能操作。
16.一種信號處理裝置，包含有一三角積分調變模塊，用以對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號；以及一帶阻濾波模塊，其中當該信號處理裝置操作于一第一操作模式時，該帶阻濾波模塊被啟用以對該輸出信號進行帶阻濾波操作并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號，以及當該信號處理裝置操作于一第二操作模式時，該帶阻濾波模塊被停用。
17.如權利要求16所述的信號處理裝置，其中該三角積分調變模塊與該帶阻濾波模塊均為數(shù)字電路。
18.如權利要求16所述的信號處理裝置，另包含一數(shù)模轉換器，用以將該濾波輸出信號轉換至一模擬輸出信號；一模擬濾波器，用以對該模擬輸出信號進行模擬濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波模擬輸出信號；以及一數(shù)字基頻模塊，用以產(chǎn)生一數(shù)字基頻輸出信號以作為該三角積分調變模塊的該輸入信號。
19.如權利要求16所述的信號處理裝置，其中該帶阻濾波模塊具有中央位于一可編程中心頻率的至少一截止頻帶，該可編程中心頻率因響應一目標信號頻帶的選取而設定。
20.如權利要求16所述的信號處理裝置，其中該帶阻濾波模塊的截止頻帶數(shù)目是可編程的。
21.如權利要求16所述的信號處理裝置，其中該三角積分調變模塊的三角積分調變階數(shù)是可編程的。
22.如權利要求16所述的信號處理裝置，其中該三角積分調變模塊與該帶阻濾波模塊的組合具有下列所示的信號轉移函數(shù)STF與噪聲轉移函數(shù)NTF STF = 1 ；以及NTF = 1+H(Z) = (1-Z_1)k(l+Z_n)m ；其中k代表三角積分調變的階數(shù)，m代表該帶阻濾波模塊所提供的截止頻帶數(shù)目，η為用以控制多個陷波頻率之間的間距的數(shù)值，以及第i階的截止頻帶的一中心頻率f與一取樣時鐘頻率Fs滿足下列方程式
23.一種信號處理方法，包含有對一輸入信號進行三角積分調變操作，并據(jù)以產(chǎn)生一輸出信號；當一第一操作模式啟動時，啟用帶阻濾波操作以處理該輸出信號并據(jù)以產(chǎn)生一濾波輸出信號；以及當一第二操作模式啟動時，停用該帶阻濾波操作而不對該輸出信號進行處理。
24.如權利要求23所述的信號處理方法，其中該三角積分調變與該帶阻濾波操作均執(zhí)行于一數(shù)字域中。
25.如權利要求23所述的信號處理方法，另包含對該濾波輸出信號進行數(shù)模轉換，并據(jù)以產(chǎn)生一模擬輸出信號；對該模擬輸出信號進行模擬濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生一濾波模擬輸出信號；以及產(chǎn)生一數(shù)字基頻輸出信號以作為該輸入信號。
26.如權利要求23所述的信號處理方法，其中該三角積分調變與該帶阻濾波操作的組合具有下列所示的信號轉移函數(shù)STF與噪聲轉移函數(shù)NTF STF = 1 ；以及NTF= 1+H(Z) = (l-Z-1)k(l+Z，m ；其中k代表三角積分調變的階數(shù)，m代表該帶阻濾波處理所提供的截止頻帶數(shù)目，η為用以控制多個陷波頻率之間的間距的數(shù)值，以及第i階的截止頻帶的一中心頻率f與一取樣時鐘頻率Fs滿足下列方程式
全文摘要
本發(fā)明提供一種一信號處理裝置及信號處理方法。信號處理裝置包含三角積分調變模塊及帶阻濾波模塊，該三角積分調變模塊用以對信號輸入進行三角積分調變，并據(jù)以產(chǎn)生信號輸出，該帶阻濾波模塊系用以對該信號輸出進行帶阻濾波操作，并據(jù)以產(chǎn)生濾波信號輸出。另一信號處理裝置包含三角積分調變模塊及帶阻濾波模塊，三角積分調變模塊系用以對一信號輸入進行三角積分調變，并據(jù)以產(chǎn)生信號輸出，當該信號處理裝置操作于第一操作模式時，啟用該帶阻濾波模塊以進行帶阻濾波操作，以及當該信號處理裝置操作于第二操作模式時，停用該帶阻濾波模塊。本發(fā)明能夠對一個頻率接近一有用信號成份的頻率的干擾信號成分進行衰減，從而降低芯片面積與電流消耗。
文檔編號H03M3/02GK102404008SQ20111026346
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權日2010年9月8日
發(fā)明者張湘輝, 王才藝, 簡敦正, 陳信宏, 陳志榮 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司