專利名稱：數字式的高斯最小頻移鍵控濾波器的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及具有前聯式高斯濾波器的頻率鍵控調制系統，也即所謂的GMSK調制系統。本發明尤其涉及一種用于該GMSK調制系統的GMSK改進濾波器。
在如今的無繩電話系統或移動無線系統中經常采用GMSK調制。對于這種具有前聯式高斯濾波器的調制系統、也即所謂的GMSK調制系統(高斯最小頻移鍵控調制系統)，載波信號利用經過高斯濾波的數字數據信號進行調制。在此，為調制可以采用調頻(FM調制)或正交調制。由于所述的正變調制需要極準確地相互匹配的線性路徑I和Q，而且還附加地需要移相器和混頻模塊，所以它在實現時相當昂貴。因此，出于成本的原因，經常都是采用可簡單實現的FM調制。
在FM調制中采用了一種壓控振蕩器，也即所謂的VCO。在此，被用來調制的數字數據信號首先借助高斯濾波器進行濾波。該高斯濾波器負責對表示原有數據信號的數字方波信號進行某種平滑。該濾波器在一定程度上表現為低通濾波器，并負責不產生陡然的相位突變。由此可以實現窄帶的調制載波信號。由該高斯濾波器的輸出端上產生的信號來控制所述的壓控振蕩器(VCO)。
所述的高斯濾波器可以實施為不同的類型。它譬如可以構造為具有分散元件的模擬濾波單元，如同在西門子公司的無繩DECT電話中所實施的一樣。或者也可以實施為一種數字濾波器，正如譬如在菲利普和NSC公司的無線電話中所實施的一樣。
在迄今的普通GMSK濾波器中，首先是實行數字預處理，然后利用一種X比特的數模轉換器(D/A轉換器)進行數模轉換。正如在每種數模轉換中一樣，這種數模轉換也會由于D/A轉換器的階躍函數而存在必然的量化誤差。這種量化誤差可以按如下方式通過減小D/A轉換器中所產生的階躍來降低，即提高D/A轉換器的分辨率并由此提高其位寬。
按照電流源原理工作的普通D/A轉換器具有二進制加權的多個電流源。在此，由所述的各個電流源輸出一些表示為基準電流Iref的二進制倍數的電流。于是它們的大小為Iref、2*Iref、4*Iref、…、2^N*Iref。因此利用簡單的相加可以調節出各個數字值。當切換到最高值的比特(MSB)時，由于是從除所述最大基準電流之外的所有基準電流的總和切換到所述的最大基準電流，所以在該D/A轉換器中會發生問題。如果此時不能準確地調節該基準電流-事實上幾乎一直是這樣，那么在變換特性曲線中便會存在跳變。由此可能產生損害上述邊帶抑制的高頻邊帶信號。
在具有電壓輸出的D/A轉換器中是對基準電壓進行相加。所述電壓可以有源地通過緩沖器相加，或無源地通過電阻相加。但在無源的方式下，輸出電阻并不是恒定和高阻性的。此外，由于電阻的實現需要較大的面積，所以它對于集成來說不太合適。因此，所述的電壓通常都是通過緩沖器相加。該緩沖器必須具有足夠大的帶寬(此處的數量級為10MHz)。但這種緩沖器在實施時也需要較大的面積，而且會消耗較大的電流。
另外，所述的普通D/A轉換器還需要一種數字濾波器。該濾波器經常被實施為存放在只讀存儲器(ROM)中的表格。
在越來越小型化的過程中，所采用的GMSK濾波器應該能在極小的面積上實現。同時該濾波器又具有盡可能高的精度。
因此本發明的任務是提供一種GMSK濾波器，它能在極小的面積上實現，而且具有盡可能高的精度。
該任務由本發明的數字式GMSK濾波器來完成。該濾波器為D/A轉換器使用一種具有電流輸出的并聯D/A轉換器。在此，所述的模擬輸出信號由一個總電流構成，而該總電流是從來自各個電流源的單個電流的加法合成中得出的。
本發明的濾波器中所采用的電流源涉及所謂的差動電流源。在此，名稱“差動電流源”應該是指它只提供必要的電流，以便從變換特性曲線的一級變到下一級。在此，實現所述濾波器所需的芯片面積只是由所述最大的總電流來確定，而不是由所述電流源的數量來確定。
所述差動電流源的單個電流可以在一個外部電阻中直接被變換成用于控制VCO所需要的控制電壓，這樣，與現有技術中的D/A轉換器相反，它不再需要輸出緩沖器。
在此，所述差動電流源的電流值不是線性地加權的，而是被高斯形地加權。由此可以取消數字濾波。
對此，尤其在使用容變二極管的情況下，壓控振蕩器(VCO)的工作參數會有較大的發散。因此必須在制造中補償所述的控制電壓，以便實現VCO的預定頻移。在本發明的GMSK濾波器中，這種調制頻移補償可以通過調節所述差動電流源的基準電流來實現。
總之，本發明的數字式GMSK濾波器實現了一種可以在小芯片面積上實施的濾波器，該面積只由所述的最大總電流來確定。該濾波器不需要輸出緩沖器。通過對所述差動電流源的電流進行高斯形加權，還可以取消數字濾波。此外，由此還能夠實現正確的高斯形變換特性曲線。
下面借助附圖來詳細闡述本發明的數字式GMSK濾波器。
圖1示出了本發明數字式GMSK濾波器的簡圖。
圖2用表格示出了電流源的規格和由這些電流源的互連而得出的總電流大小。
圖3示出了GMSK調制器的輸出信號，其中應用了本發明的GMSK濾波器。
圖4用表格示出了當調制序列的值為0011時在本發明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。
圖5用表格示出了當調制序列的值為00101時在本發明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。
圖6用表格示出了用于控制電流源的移位寄存器的移位方向調節。
圖7用表格的形式示出了所述用于控制電流源的移位寄存器運行長循環或短循環的判定。
圖1示出了本發明的數字式GMSK濾波器的簡要圖示。該GMSK濾波器在其上部具有14個單個的電流源I1～I14。這些電流源借助基準電流Iref來產生其專用的不同電流值。所述的電流源可以通過總共14個開關b1～b14被專門地接通到公共的導線上。在此，符號VDDTXDA表示所述電流源的供電電壓。
在圖1的下部示出了用于接通各個電流源的控制邏輯模塊。它主要是由用各個單元標示的移位寄存器組成。用于接通電流源的所述邏輯利用一種18比特的溫度計式代碼進行工作。在此，“邏輯1”從左側壓入移位寄存器，而“邏輯0”則從右側壓入該移位寄存器，這在圖中是用移位寄存器左側的“1”和移位寄存器右側的“0”來表示的。移位方向可以在“停止”、“向左”和“向右”之間進行切換。在此處所示的實施例中，移位脈沖為10.368MHz，如該邏輯模塊的左側所示，所述移位脈沖從外部輸入到該控制邏輯模塊之中。移位寄存器的詳盡功能將在下面借助圖4和5進行詳細講述。如同所述模塊的左側所示，該控制邏輯模塊還輸入了表示需發送比特序列的信號TXDAQ、所述需發送的比特到達時的脈沖1.15MHz、以及上面已經提到的移位脈沖10.36MHz。此外，該控制邏輯模塊還具有一個RESETQ輸入端，利用它可以使所述模塊復位到所定義的輸出狀態。在所述的控制邏輯模塊內，在移位寄存器的下方還畫出了一個存儲器，這是因為在時間點n和時間點n+1上都需要所述的信號TXDA。
圖2用表格示出了電流源的規格和由這些電流源的互連而得出的總電流大小。在左邊的列中列出了在此處采用的14個電流源I1～I14。在中間的列中可以看出每個單獨電流源的電流值。如此來選擇各個電流源的電流值，使得利用它們可以通過交替地互連所述的電流源來盡可能無誤差地實現高斯變換特性曲線。在右邊的列中示出了由各個電流源的部分電流經過連續相加而得出的總電流。所給出的電流涉及相對值，也即按總電流值為1.0而標準化之后的量。
圖3示出了GMSK調制器的一個輸出信號，其中應用了本發明的GMSK濾波器。在上邊示出了需要用來進行調制的二進制值序列的例子。此處是序列001010011。下邊的橫軸是時間軸，而左邊的縱軸則給出了相對的總電流值。
圖4用表格示出了當調制序列的值為0011時在本發明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。在二進制調制值的序列為0011的情況下，所述具有溫度計式代碼的移位寄存器運行所謂的長循環。
圖5用表格示出了當調制序列的值為00101時在本發明的GMSK濾波器中依次連接了哪些電流源。在此處所示的序列為00101的情況下，所述具有溫度計式代碼的移位寄存器運行所謂的短循環。
在所述移位寄存器內所采用的用于控制各個電流源的代碼被稱為所謂的溫度計式代碼，因為人們可以把它想象成一種其水銀柱作上下移動的溫度計。也就是說，總是只多一個比特或少一個比特變為“邏輯1”。在此，所有低值的比特具有“邏輯1”電平。此處所采用的具有溫度計式代碼的移位寄存器具備一種短循環和一種長循環。為010或101比特序列運行所述的短循環，相反，為0011或1100比特序列運行所述的長循環。判定運行短循環還是運行長循環是在接通電流源I7時實現的。在所述的長循環中，所述的移位寄存器總是全部用“邏輯1”填滿，或者完全為空，也即完全用“邏輯0”填充。在短循環中，改變位置5和位置13處的移位方向，而且抑制一個脈沖的移位。在長循環中，可以利用調制脈沖(此處為1.152MHz)的每個上升邊沿來改變所述的移位方向。該移位方向取決于需要調制的下一比特。
圖6再次用表格示出了所述移位方向的判定。
圖7用表格的形式示出了所述運行長循環或短循環的判定。
在上面兩種情況下，TXDA(n)表示調制比特，準確地說是時間點n時的調制比特值，而TXDA(n+1)則表示時間點n+1時的調制比特值。
總之，本發明提供了一種數字式GMSK濾波器，其中不需要分開的數字濾波器，因為已經通過所述電流源的非線性加權實現了所述的“濾波”。通過利用具有溫度計式代碼的移位寄存器控制所述的電流源，總是能夠只接通或關斷一個電流源，以便實現輸出電流的單調上升或下降。通過專門地對各個電流源進行加權，實際上可以實現無量化誤差的采樣值。由于只是簡單地在負載電阻內將電流相加，所以不需要輸出緩沖器。
權利要求
1.在GMSK傳輸系統(高斯最小頻移鍵控傳輸系統)中用于對載波信號進行調頻的數字式GMSK濾波器，其特征在于所述的濾波器包含有許多具有專用電流值的單個電流源(差動電流源I1～I14)，其中，按照需調制的數字信號并通過一種控制邏輯模塊來分別控制所述的電流源，而且利用一個輸出電阻將總電流轉變成一個控制壓控振蕩器(VCO)的電壓值，由此來調制所述載波信號的頻率。
2.如權利要求1所述的數字式GMSK濾波器，其特征在于所述單個電流源(I1～I14)的專用電流值被非線性地加權。
3.如權利要求2所述的數字式GMSK濾波器，其特征在于如此來實現所述單個電流源(I1～I14)的各個電流值的加權，使得通過相應地接入或關斷各個電流源來以總電流的形式產生高斯形特性曲線。
4.如前述權利要求中任一項所述的數字式GMSK濾波器，其特征在于在所述的控制邏輯模塊內，利用一種采用溫度計式代碼的移位寄存器來實現對所述各個電流源(I1～I14)的控制，使得每次總是只有一個單個的電流源被接通或關斷。
5.如權利要求4所述的數字式GMSK濾波器，其特征在于從一側向所述的移位寄存器壓入所述調制比特的“邏輯1”值，以及從相對的一側壓入所述調制比特的“邏輯0”值。
6.如權利要求4或5所述的數字式GMSK濾波器，其特征在于所述移位寄存器的移位方向可以在停止、向左和向右之間切換。
7.如權利要求4～6中任一項所述的數字式GMSK濾波器，其特征在于所述的移位寄存器具有一種所謂的長循環和一種所謂的短循環，在所述的長循環中，所述寄存器總是全部用“邏輯1”或全部用“邏輯0”填充，而且在所述的短循環中，在所述移位寄存器的某些位置改變所述的移位方向，并抑制一個脈沖的移位。
8.如權利要求7所述的數字式GMSK濾波器，其特征在于在所述移位寄存器的長循環情形下，根據需調制的下一比特來改變所述的移位方向。
全文摘要
本發明涉及一種在GMSK傳輸系統中用于對載波信號進行調頻的數字式GMSK濾波器。所述的GMSK濾波器使用了許多單個的電流源(I1～I14),這些電流源的電流值被專門地加權。通過一種采用具有溫度計式代碼的移位寄存器的控制邏輯模塊來控制所述的電流源,使得根據高斯形特性曲線產生一個總電流,該總電流利用一個電阻(560)被轉變成電壓,并對壓控振蕩器(VCO)進行控制。該濾波器能夠幾乎沒有量化誤差地實現采樣值,而且在實現時只需要非常小的芯片面積。
文檔編號H04L27/12GK1348652SQ00806571
公開日2002年5月8日 申請日期2000年4月11日 優先權日1999年4月22日
發明者C·克蘭茨, V·克里斯特 申請人:因芬尼昂技術股份公司