專利名稱：用于電纜、衛星和廣播應用的調諧器的制作方法
用于電纜、衛星和廣播應用的調諧器相關申請的交叉引用根據35 USC 119(e)，本申請要求于2007年8月2日提交的、標題為“Tuner And Software Architectures For Cable, Satellite AndBroadcast Applications，，(用于電 纜、衛星和廣播應用的調諧器和軟件架構)的美國臨時申請第60/953645號的權益，其內容 通過引用全部并入本申請。
背景技術：
在例如廣播、電纜和衛星電視與廣播的應用中，典型地通過一個或多個集成電路 來執行調諧和解調功能。調諧器通常是將模擬信號供應給解調器的模擬/RF模塊或者集成 電路。解調器具有數據轉換器并且常常具有專用數字電路，專用數字電路處理轉換的信號 并產生數據傳輸流。當采用DVB-T標準時，數據流典型地包含例如MPEG2格式的壓縮視頻 流。圖1是現有技術中公知的與解調器30通信的模擬調諧器10的框圖。示出調諧器 10包括低噪聲放大器(LNA) 12、適于接收本地振蕩器(L0) 16產生的時鐘信號的混頻器14、 中頻(IF)濾波器18和變增益組件20。示出解調器30包括模擬-數字轉換器(ADC)32、數 字基帶調制解調器(MODEM) 34和數字接口 36。數字接口 36可以是向主機CPU 40供應傳輸 流的USB 2. 0或者PCI Express接口。MODEM 34執行調制和解調操作。圖2是現有技術中公知的模擬RF調諧器和解調器50的框圖。圖2中示出的系統 類似于圖1中示出的系統，除了圖2中示出的系統中的模擬調諧器10和解調器30布置在 同一集成電路或者模塊50內以外。對于圖1和圖2中示出的系統，主機CPU 40適于接收 來自數字接口的傳輸數據流并且處理典型的軟件應用。在傳統的系統中，主機CPU 40不適 合執行任何解調操作。
發明內容
根據本發明的一個實施方式，調諧器部分地包括一個或多個混頻器、一個或多個 濾波器、一個或多個可變增益級、一個或多個模數轉換器和基帶處理器。每個濾波器對相關 聯的混頻器的輸出信號作出響應。每個可變增益級對相關聯的濾波器的輸出作出響應。每 個模數轉換器適于將相關聯的可變增益級的輸出信號轉換為數字信號。基帶處理器對模數 轉換器作出響應，并且提供經處理的信號，該信號由位于調諧器外部的處理單元進行完全 或部分解調。在一個實施方式中，基帶處理器不執行解調功能，而要求外部處理單元執行所 有所需的解調功能。在另一個實施方式中，基帶處理器執行一些解調功能，而剩余的解調操 作由外部處理單元執行。在一個實施方式中，調諧器進一步包括對基帶處理器的輸出作出響應的數字接 口。在一個實施方式中，處理單元是中央處理單元。在另一個實施方式中，處理單元是圖形 處理單元。在一個實施方式中，處理單元由均具有處理器的計算機系統的網絡形成。根據本發明的一個實施方式，一種處理接收到的RF信號的方法在某種程度上包括從RF信號產生模擬中頻信號或復雜基帶信號；對中頻模擬信號或復雜基帶信號進行濾 波；控制經濾波的模擬信號的增益；將經濾波的增益受控的模擬信號轉換為數字信號；以 及對所述數字信號執行基帶信號處理操作。在一個實施方式中，基帶信號處理操作不包括 解調操作。在另一個實施方式中，基帶信號處理操作包括一部分需要的解調操作。在一個實施方式中，該方法包括使用位于主機上的處理器對經基帶處理的信號執 行大部分的解調操作。在一個實施方式中，位于主機上的處理器是中央處理單元。在另一 實施方式中，位于主機上的處理器是圖形處理單元。
圖1是現有技術中已知的與解調器通信的模擬調諧器的框圖；圖2是現有技術中已知的模擬調諧器和解調器的框圖；圖3是根據本發明的一個實施方式的調諧器的框圖。
具體實施例方式根據本發明的一個實施方式，調諧器部分地包括混頻器；濾波器，對混頻器的輸 出信號作出響應；可變增益級，對濾波器的輸出信號作出響應；模數轉換器，適于將可變增 益級的輸出信號轉換為數字信號；以及基帶處理器，對由模數轉換器提供的數字信號作出 響應。位于主機上的外部處理單元執行整套或大部分的解調操作。在一個實施方式中，基 帶處理器不執行任何解調操作，而要求外部處理單元執行所有的解調功能。在另一個實施 方式中，基帶處理器執行一些解調功能而剩余的解調操作由外部處理單元執行。下面的描 述是參照中央處理單元(CPU)提供的。然而，可以理解，還可使用例如圖像處理單元(GPU) 的任何其它處理單元。根據本發明的調諧器既具有成本經濟效益，又能有效地在接收器上 實現。當處理器日益變得強大，所需的用于執行解調操作的每秒指令數變得越來越適于 運行在PC(例如，膝上電腦、臺式機、手機、PDA等)的CPU上的軟件內實現。隨著CPU的速 度和性能不斷增強，信號解調所需的處理能力所占的分量越來越小，例如，當今CPU整體處 理能力的1/10。希望這種趨勢繼續發展，尤其由于CPU被設計為包括越來越復雜的用于通 信信號處理的多媒體處理指令。圖3是依照本發明的一個實施方式的調諧器集成電路100的框圖。調諧器100被 示出部分地包括低噪聲放大器102、一對混頻器104和106、一對中頻(IF)濾波器108和 110、一對可變增益組件112和114、一對ADC 116和118、直接轉換基帶處理器120和數字 接口 122。數字接口 122可以是USB 2. 0、PCI Express接口等等。低噪聲放大器102可以包括多級。在一些實施方式中，低噪聲放大器102可以是 可變增益放大器，其增益可以由一個或多個控制線(沒有示出)改變。這種可變增益放大 器可以是增益控制回路的一部分，例如，自動增益控制回路(沒有示出)。放大器102的輸出信號被示出耦合到第一和第二混頻器104和106。可以使用任 何其它類型的頻率轉換模塊代替混頻器104和106。RF本地振蕩器(L0) 120被配置為產生 本地振蕩器信號以提供給混頻器104和106。作為響應，混頻器104和106將所接收的RF 信號頻率轉換為大體上基帶信號。如果下變頻信號的頻率轉換過程是非理想的，例如，由于
5發射機和接收機處的L0誤差或者差異，和相對于指定的工作頻率在RF信號中的誤差或者 差異，那么信號可以大體上是基帶信號。例如，由于發射機處的L0頻率漂移或者多普勒漂 移，RF信號可能不同于指定的工作信道。典型地，所述誤差或者差異是基帶信號帶寬的一 小部分。將混頻器104的輸出信號(可以是同相基帶信號)傳遞給同相濾波器108。類似 地，將混頻器106的輸出信號(可以是正交基帶信號)傳遞給正交相移濾波器110。濾波 器108和110中的每一個可以是具有可變帶寬的可編程濾波器。使用一個或多個控制信號 (沒有示出)和依照調諧器100可支持的通信標準或模式，可以選擇濾波器108和100的帶
覓oADC 116適于將濾波器112的輸出信號轉換成相應的數字信號。類似地，ADC 118 適于將轉換濾波器114的輸出信號轉換成相應的數字信號。將ADC 116和118的輸出信號 提供給基帶處理器120。在一個實施方式中，基帶處理器120適于執行基帶處理操作，例如， 濾波、縮放、均衡和校準等。在另一個實施方式中，直接轉換基帶處理器120還可以執行快 速傅里葉變換(FFT)操作或者信號處理功能的其它基本操作。基帶處理器120的輸出信號Si是中頻信號，該中頻信號可以是復數值基帶I/Q信 號、復數值FFT信號等。數字接口 122將信號Si轉換到信號S2，將信號&傳送到調諧器100 外部的主機150處。主機150上運行的軟件應用程序在信號S2上執行所需的解調操作，以 產生傳輸流TS。主機150上運行的第二軟件應用程序可以依次使用傳輸流TS，用于進一步 處理。信號Si和S2是雙向信號，它們容許在調諧器110和主機150之間傳遞控制和處理信 息。因為基帶處理器120或者不執行解調操作或者僅部分執行解調操作，所以基帶處理器 120易于設計并且具有較小的面積，由此能夠使調諧器100成本效率高。可以理解，主機150 可以包括單個處理器核或多個處理器核。主機150可以是集中的或者分布的CPU網絡。在 一些實施方式中，可以使用一個或多個GPU以代替CPU。因此，依照本發明，高效的RF信號直接轉換與數字基帶處理集成，依次導致了下 面的優勢。當能夠以數字形式實現基帶處理時，無線信號的直接轉換服從于在無線側加入 高效的數據轉換(ADC)。與來自ADC 116和118的鋸齒波信號相比，本發明還容許信號S2 的帶寬基本上更低，由此容許更低的帶寬和使用例如USB 2. 0的低成本接口以將數據傳輸 給 CPU (GPU)。通過分割如圖3中示出的所需操作，本發明免除了需要單獨的硬件以執行基帶解 調操作。換句話說，本發明使用了集中的或者分布的系統的可用的存儲器和駐留的CPU、GPU 等，以執行這些操作。這導致了系統設計中顯著地節省成本、電源和面積。本發明可以用于 電纜、衛星、廣播電視、衛星廣播和廣播無線電等。本發明的上面的實施方式是說明性的不是限制性的。可以進行多種替換和等價。 本發明不是由執行的調制、解調、均衡、濾波等的類型限制的。本發明不是由可以配置本發 明的集成電路的類型限定的。本發明也沒有限制于可以用于制造本發明的任何特定類型處 理技術，例如，CMOS、雙極或BICM0S。基于本發明的其它添加、減少或者修改是顯而易見的 并且旨在落入權利要求的保護范圍內。
權利要求
一種集成電路，包括至少一個混頻器；至少一個濾波器，對所述至少一個混頻器的輸出信號作出響應；至少一個可變增益級，對所述至少一個濾波器的輸出作出響應；至少一個模數轉換器，適于將所述至少一個可變增益級產生的模擬信號轉換至數字信號；以及基帶處理器，對所述模擬轉換器作出響應，所述基帶處理器被配置為提供將由位于所述集成電路外部的處理單元解調的信號。
2.如權利要求1所述的集成電路，進一步包括對所述基帶處理器的輸出信號作出響 應的數字接口。
3.如權利要求2所述的集成電路，其中，所述處理單元是中央處理單元。
4.如權利要求2所述的集成電路，其中，所述處理單元是圖形處理單元。
5.如權利要求1所述的集成電路，其中，所述處理單元執行整套的所需的解調操作。
6.一種系統，包括 至少一個混頻器；至少一個濾波器，對所述混頻器的輸出信號作出響應； 至少一個可變增益級，對所述至少一個濾波器的輸出作出響應； 至少一個模數轉換器，適于將由所述至少一個可變增益級產生的模擬信號轉換成數字 信號；至少一個基帶處理器，對所述至少一個模數轉換器作出響應，所述基帶處理器被配置 為提供待解調的信號；數字接口，對所述基帶處理器的輸出信號作出響應；以及處理單元，位于主機系統上并且適于對由所述數字接口提供的信號執行第一多個解調 操作。
7.如權利要求6所述的調諧器，其中，所述處理單元是中央處理單元。
8.如權利要求6所述的調諧器，其中，所述處理單元是圖形處理單元。
9.如權利要求6所述的調諧器，其中，所述處理單元進一步適用于執行第二多個解調 操作。
10.如權利要求6所述的調諧器，其中，所述第一多個解調操作包括整套的解調操作。
11.一種處理接收到的RF信號的方法，所述方法包括 從所述RF信號產生中頻模擬信號；對所述模擬信號進行濾波；控制經濾波的模擬信號的增益；將經濾波的增益受控模擬信號轉換為數字信號；以及對所述數字信號執行基帶信號處理操作，所述基帶信號處理包含部分解調操作或不包 含解調操作。
12.如權利要求11所述的方法，進一步包括使用主處理器，對經基帶處理的信號執行 第一多個解調操作。
13.如權利要求12所述的方法，進一步包括使用主處理器，對所述經基帶處理的信號執行第二多個解調操作。
14.如權利要求12所述的調諧器-解調器系統，其中，所述基帶信號處理不包括任何解 調操作，所述第一多個解調操作包括整套的解調操作。
15.如權利要求12所述的方法，其中，所述處理器是中央處理單元。
16.如權利要求12所述的方法，其中，所述處理器是圖形處理單元。
17.如權利要求12所述的方法，進一步包括通過USB接口將所述經基帶處理的信號 提供給所述主處理器。
18.如權利要求12所述的方法，進一步包括通過PCIExpress接口將所述經基帶處 理的信號提供給所述主處理器。
全文摘要
調諧器部分地包括一個或多個混頻器、一個或多個濾波器、一個或多個可變增益級、一個或多個模數轉換器和基帶處理器。每個濾波器對相關聯的混頻器的輸出信號作出響應。每個可變增益級對相關聯的濾波器的輸出作出響應。每個模數轉換器適于將相關聯的可變增益級的輸出信號轉換為數字信號。基帶處理器對模數轉換器提供的數字信號作出響應。基帶處理器進一步被配置為提供將由位于集成電路外部的處理單元進行解調的信號。基帶處理器不執行解調功能，或者執行一些所需的解調功能。處理單元可以是中央處理單元或圖形處理單元。
文檔編號H04B1/18GK101855834SQ200880101676
公開日2010年10月6日 申請日期2008年8月1日 優先權日2007年8月2日
發明者帕特里克·蒂耶尼, 柯蒂斯·林, 羅摩克里希納·阿克拉 申請人:邁凌有限公司