專利名稱：用于g類線路驅(qū)動器控制信號的設備和方法
用于G類線路驅(qū)動器控制信號的設備和方法本發(fā)明要求2009年6月17日遞交的名稱為“G類線路驅(qū)動器控制信號”的申請?zhí)枮?1/187，948的美國臨時專利申請案和2010年2月1日遞交的名稱為“G類線路驅(qū)動器控制信號”的申請?zhí)枮?2/697,913的正式申請的在先申請優(yōu)先權，以上在先申請的內(nèi)容以全文引入的方式并入本文本中。
背景技術：
在通信系統(tǒng)中，將模擬和/或數(shù)字信號轉換成可經(jīng)由通信信道媒體輸送的最終格式。取決于信道媒體，最終信號格式將不同。舉例來說，在有線通信系統(tǒng)中，可使用功率放大器來將模擬信號發(fā)射到例如銅線或光纖等最終通信媒體中。在無線通信系統(tǒng)中，可使用功率放大器來將模擬信號發(fā)射到空氣中。在有線通信系統(tǒng)的情況下，功率放大器稱為線路驅(qū)動器。線路驅(qū)動器經(jīng)設計以例如通過使發(fā)射的信號匹配于原始產(chǎn)生的信號來確保信號中的足夠低的失真。對于一些信號格式，例如數(shù)字用戶線(DSL)中的離散多頻音(DMT)信號， 線路驅(qū)動器可使用相同的供應電壓來放大例如與信號的平均功率值相比來說相對低和高的信號峰。為了處置高信號峰，線路驅(qū)動器需要大于平均信號值的高供應電壓，這又可能消耗線路驅(qū)動器中的大量功率。為了減少線路驅(qū)動器中的功率消耗，使用稱為G類線路驅(qū)動器的一類線路驅(qū)動器。并非以連續(xù)方式使用相同供應電壓，G類線路驅(qū)動器使用基于傳入信號振幅的控制信號來在相對低與高的供應電壓之間切換。G類線路驅(qū)動器需要足夠準確的控制信號來在低與高供應電壓之間適當切換且保證信號完整性。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，本發(fā)明包含一種設備，其包括輸入；控制信號產(chǎn)生器，其耦合到所述輸入且具有控制信號產(chǎn)生器輸出；以及放大器，其耦合到所述控制信號產(chǎn)生器輸出， 其中供應到所述放大器的電壓是基于所述控制信號產(chǎn)生器輸出來切換，且其中所述控制信號產(chǎn)生器輸出是基于所述輸入中的數(shù)據(jù)信號。在另一實施例中，本發(fā)明包含一種設備，其包括經(jīng)配置以實施方法的電路，所述方法包括檢測傳入信號；計算所述傳入信號的導數(shù)；基于所述傳入信號的所述導數(shù)和時間步長來估計未來傳入信號；以及在所述未來傳入信號到達切換之前或與切換同時地提供所述估計的未來傳入信號以在第一供應電壓與第二供應電壓之間進行切換，其中所述傳入信號和所述未來傳入信號是模擬信號。在又一實施例中，本發(fā)明包含一種方法，其包括基于線路驅(qū)動器中的濾波器的傳遞函數(shù)而建立模擬延遲線，其中所述模擬延遲線允許控制信號與對所述線路驅(qū)動器的傳入信號大約同時到達，從而適當切換所述線路驅(qū)動器的供應電壓。從結合附圖和所附權利要求書進行的以下詳細描述將更清楚地理解這些和其它特征。附圖簡述為了更完整地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考以下結合附圖和詳細描述進行的簡要描述， 其中相同參考標號表示相同部分。


圖1是放大器系統(tǒng)的實施例的示意圖。
圖2是放大器系統(tǒng)的另一實施例的示意圖。
圖3A是預測濾波器的實施例的示意圖。
圖;3B是預測濾波器的另一實施例的示意圖。
圖4A是預測濾波器的另一實施例的示意圖。
圖4B是預測濾波器的另一實施例的示意圖。
圖5A是預測濾波器的另一實施例的示意圖。
圖5B是預測濾波器的另一實施例的示意圖。
圖6是預測濾波器的另一實施例的示意圖。
圖7是預測濾波器的另一實施例的示意圖。
圖8是濾波器傳遞函數(shù)的實施例的曲線圖。
圖9是預測濾波器設計方法的實施例的流程圖。
圖10是預測濾波器設計方法的另一實施例的流程圖。
具體實施方式
最初應理解，盡管下文提供一個或一個以上實施例的說明性實施方案，但可使用任何數(shù)目的技術，不管是當前已知還是現(xiàn)有的，來實施所揭示的系統(tǒng)和/或方法。本發(fā)明決不應限于下文所說明的所述說明性實施方案、圖式和技術，包含本文所說明并描述的示范性設計和實施方案，而是可在所附權利要求書的范圍以及其均等物的完整范圍內(nèi)修改。
線路驅(qū)動器可在DSL系統(tǒng)中使用，其中信號(例如，經(jīng)DMT調(diào)制的信號)可經(jīng)由多個用戶線傳輸，例如在非對稱DSL(ADSL)或甚高比特率DSL(VDSL)系統(tǒng)中。DSL系統(tǒng)可包括中心局(CO)交換機，中心局可經(jīng)由用戶線耦合到多個用戶駐地設備(CPE)。DSL系統(tǒng)還可包括機柜地點，其可位于CO交換機與至少一些用戶線之間。CO交換機、機柜地點和/或 CPE中的任一者均可包括多個發(fā)射器和/或接收器(例如，收發(fā)器)，所述發(fā)射器和/或接收器可耦合到或包括線路驅(qū)動器，例如G類線路驅(qū)動器。線路驅(qū)動器可經(jīng)配置以當在對應用戶線中發(fā)射信號時基于信號的峰來在具有不同電壓值的兩個不同電源之間切換。由此， 傳入的信號可由線路驅(qū)動器使用高供應電壓放大一部分時間而不是全部時間，這減少了線路驅(qū)動器中的功率消耗。
舉例來說，線路驅(qū)動器可基于信號的振幅而放大傳入的信號?？刂菩盘柨捎靡酝ㄟ^根據(jù)與閾值交叉的信號振幅來切換線路驅(qū)動器的供應功率或電壓來放大線路驅(qū)動器中的傳入信號。因此，當傳入信號的振幅超過閾值時，可提供控制信號以將線路驅(qū)動器從低供應電壓切換到高供應電壓，且因此對于傳入的信號允許線路驅(qū)動器的輸出電壓有足夠的擺動余量。類似地，當傳入信號的振幅下降到閾值以下時，可提供控制信號以將線路驅(qū)動器從高供應電壓切換到低供應電壓，且因此節(jié)省線路驅(qū)動器中的功率消耗。可基于負載或線路的特性、峰均比(PAR)、所使用的傳輸技術或其組合來確定低和高電壓供應。通常，例如經(jīng) DMT調(diào)制的信號等具有高PAR的信號超過所述信號的平均均方根(冊幻值若干次的概率相對較低，且因此線路驅(qū)動器的供應電壓額可保持在低電壓持續(xù)很長時間，且因此線路中的功率消耗可實質(zhì)上減少。舉例來說，DSL系統(tǒng)中的DMT信號可具有等于大約6的PAR，且該 PAR超過信號的RMS值的三倍的概率相對較低(例如，大約百分之五)。
通常，可使用比較器電路來切換用于線路驅(qū)動器的供應電壓。比較器可例如隨著時間連續(xù)地監(jiān)視傳入的信號，且在信號超過閾值時提供控制信號以將供應電壓切換到高電壓值(Vcc-高)。類似地，比較器可在信號下降到同一或另一閾值以下時提供控制信號以將供應電壓切換到低電壓值(Vcc-低)。比較器可能對傳入的信號引入延遲，且因此線路驅(qū)動器接收切換到Vcc-高的控制信號時可能已經(jīng)太晚，例如在放大傳入信號之后接收到控制信號。在適當切換供應電壓之前放大傳入的信號可使得線路驅(qū)動器錯過按時切換到Vcc-高，這可稱為錯過觸發(fā)到Vcc高(MiSS-Trigger-L2H)事件，其可導致削剪對應的高振幅信號且使線路的通信信號失真。太早接收到控制信號可稱為錯誤觸發(fā)到Vcc高 a^lSe-Trigger-L2H)，其并不造成信號上的任何削剪而帶來錯誤，但將浪費線路驅(qū)動器中的功率。或者，比較器可接收在放大傳入的信號之后切換到Vcc-低的控制信號。在此情況下，線路驅(qū)動器可能錯過按時切換到Vcc-低(切換太晚發(fā)生)，這可稱為錯過觸發(fā)到Vcc低 (Miss-Trigger-H2L)事件，且因此可能浪費功率。用以將線路驅(qū)動器供應電壓從Vcc高切換到Vcc低的控制信號的太早到達可稱為錯誤觸發(fā)到Vcc低(False-Trigger-ffiL)事件， 其造成線路驅(qū)動器輸出處的削波，這可造成數(shù)據(jù)通信中的錯誤。
用以從Vcc低切換到Vcc高和從Vcc高切換到Vcc低的控制信號可使用數(shù)字發(fā)射信號在數(shù)字域中產(chǎn)生。可使用電路塊來比較傳入的數(shù)字信號與閾值以產(chǎn)生用于線路驅(qū)動器的控制信號，隨后延遲傳入的信號(例如，在移位寄存器中)，且隨后例如使用數(shù)/模轉換器 (DAC)將傳入的數(shù)字信號轉換成適于傳輸?shù)哪M信號。然而，在此方法中，由于可在放大之前在多個電路塊處處理傳入的信號，因此信號峰和時序(在時間上的位置)可能例如由于電路塊的相位響應失真而改變。信號峰和/或時序的改變可能造成MiSS-Trigger-L2H和/ 或False-Trigger-ffiL事件，這可能導致通信中的信號失真和錯誤。信號峰和/或時序的改變也可能造成Miss-Trigger-H2L和/或False-Trigger_L2H事件，這可能導致線路驅(qū)動器中的功率消耗增加。
通常，為了避免信號峰和時序的實質(zhì)改變，可在數(shù)字域中對可用以轉換和/或放大信號的模擬塊中的至少一些模擬塊進行建模，從而在比較信號與閾值之前修改傳入的數(shù)字信號。由此，可考慮由于電路塊的相位響應失真帶來的信號改變。然而，準確地建模和考慮對信號的改變可能需要大量的處理要求和資源。或者，為了在不增加處理要求的情況下避免信號峰和時序的實質(zhì)改變，可將傳入的數(shù)字信號與較為保守的閾值進行比較以保證較少或沒有Miss-Trigger-L2H和/或False-Trigger_H2L事件，且因此線路中沒有實質(zhì)的信號失真和錯誤。使用較為保守的閾值也可能增加MiSS-Trigger-H2L和/或 False-Trigger-L2H事件的出現(xiàn)頻率，且因此可能導致線路中的更多功率消耗。
本文揭示使用可為G類線路驅(qū)動器的線路驅(qū)動器在例如DSL系統(tǒng)等有線通信系統(tǒng)中放大傳入信號的系統(tǒng)和方法。線路驅(qū)動器可經(jīng)配置以基于控制信號而在低與高供應電壓之間切換?？刂菩盘柨捎煽刂菩盘柈a(chǎn)生器產(chǎn)生，控制信號產(chǎn)生器可基于線路驅(qū)動器的模擬輸入或輸出信號而確定控制信號?？刂菩盘柈a(chǎn)生器可為預測濾波器，其使用線路驅(qū)動器的模擬輸入或輸出信號來預測未來傳入模擬信號的峰，且因此相應地產(chǎn)生在低與高供應電壓之間切換的控制信號。通過預測未來傳入信號的峰，低或高供應電壓可在未來傳入信號到達之前在線路驅(qū)動器中切換。因此，可準確地提供控制信號以放大和發(fā)起傳入模擬信號，而無需在數(shù)字域中對模擬電路塊進行額外建模且不會浪費線路驅(qū)動器中的額外功率。
圖1說明放大器系統(tǒng)100的實施例，放大器系統(tǒng)100可包含G類線路驅(qū)動器。放大器系統(tǒng)100可經(jīng)配置以使用控制信號而在低供應電壓與高供應電壓之間切換?？苫诶鐐魅氲哪M信號等傳入信號來提供控制信號。放大器系統(tǒng)100可包括預測濾波器110、第一比較器120和第二比較器122、耦合門130、線路驅(qū)動器140和負載線路(Zload) 150。預測濾波器110可耦合到線路驅(qū)動器140的輸入，且由此預測濾波器110和線路驅(qū)動器140 兩者可接收傳入的模擬信號?；趥魅氲哪M信號，預測電路110可將輸出信號提供到可位于預測濾波器110和耦合門130之間的第一比較器120和第二比較器122中的每一者， 如圖1所示。具體來說，來自預測濾波器110的輸出信號可基于未來傳入信號的預測信號而產(chǎn)生，如下文詳細描述。第一比較器120、第二比較器122和耦合門130可充當比較器電路，其可將來自預測濾波器110的輸出信號的電壓與正參考電壓(Vrefp)和負參考電壓(Vrefn)進行比較。 因此，耦合門130可將控制信號(Vcontrol)提供到線路驅(qū)動器140，其可用以在低電壓值 (Vsupply低)與高電壓值(Vsupply高)之間切換線路驅(qū)動器140的供應電壓。舉例來說，如果來自預測濾波器的輸出信號的電壓超過大約Vrefp (針對正電壓)或大約Vrefn (針對負電壓)，那么可將控制信號的第一值提供到線路驅(qū)動器140以從Vsupply低切換到Vsupply 高?；蛘?，如果來自預測濾波器的輸出信號的電壓下降到Vrefp(針對正電壓)和Vrefn(針對負電壓)以下，那么可將模擬控制信號的第二值提供到線路驅(qū)動器140，從而使線路驅(qū)動器140從Vsupply高切換到Vsupply低。由此，預測濾波器110和比較器電路塊可充當控制信號產(chǎn)生器，其基于放大器系統(tǒng)100的輸入而確定模擬控制信號。因此，線路驅(qū)動器140 可根據(jù)切換的供應電壓來放大傳入的模擬信號，且提供放大的輸出信號，所述輸出信號可輸送到Zload 150。圖2說明放大器系統(tǒng)200的另一實施例，放大器系統(tǒng)200可包含G類線路驅(qū)動器。 放大器系統(tǒng)200可包括預測濾波器210、第一 220和第二 222、耦合門230、線路驅(qū)動器240 和負載線路(Zload) 250，這些可以類似于放大器系統(tǒng)100的對應組件來配置。然而，放大器系統(tǒng)200可經(jīng)配置以使用控制信號在低供應電壓與高供應電壓之間切換，所述控制信號可基于線路驅(qū)動器MO的經(jīng)放大輸出信號來提供。具體來說，預測濾波器210可耦合到線路驅(qū)動器MO的輸出，且由此可接收來自線路驅(qū)動器240的經(jīng)放大輸出信號?；诮?jīng)放大輸出信號，預測電路210可將輸出信號提供到第一 220和第二 222中的每一者，可用以產(chǎn)生控制信號(從耦合門230)以將線路驅(qū)動器240的供應電壓從Vsupply低和Vsupply高切換， 反之亦然。線路驅(qū)動器240可經(jīng)由放大器系統(tǒng)200的輸入接收傳入模擬信號(例如，在無預測濾波器210的情況下)，根據(jù)經(jīng)切換的供應電壓放大傳入的模擬信號，且將經(jīng)放大輸出信號提供到預測濾波器210和Zload 250。當經(jīng)放大輸出信號可由電路塊實質(zhì)上衰減時和/或可具有相對于傳入信號的實質(zhì)相移時，放大器系統(tǒng)200可例如代替放大器系統(tǒng)100使用。由此，基于經(jīng)放大輸出信號而非傳入信號切換供應電壓以放大傳入信號可能更準確。在一些實施例中，例如在ADSL或 VDSL系統(tǒng)中，放大器系統(tǒng)200可耦合到第二遠程放大器系統(tǒng)四0，其可用以將Zload 250中的信號電平增加到高于來自線路驅(qū)動器MO的經(jīng)放大輸出信號的電平。舉例來說，第二遠程放大器系統(tǒng)290可包括第二線路驅(qū)動器四2，其可以是或可以不是G類線路驅(qū)動器，其可具有耦合到Zload 250的輸出。第二遠程放大器系統(tǒng)290還可包括耦合到第二線路驅(qū)動器四2的其它電路塊(未圖示)，其可類似于或不同于放大器系統(tǒng)200的電路塊。第二線路驅(qū)動器292可將第二經(jīng)放大輸出信號提供到Zload 250，其可增加Zload 250中的信號電平。 或者，第二線路驅(qū)動器292可接收、放大和反射來自線路驅(qū)動器240的經(jīng)放大輸出信號的一部分到Zload 250中。Zload250中的組合輸出信號可用于線路操作，例如用以確定Zload 250的阻抗。由此，考慮來自放大器系統(tǒng)200的經(jīng)放大輸出信號而非傳入信號來在需要時切換線路驅(qū)動器MO的供應電壓可為有利的。
圖3A和圖;3B說明可用來預測例如模擬信號的未來傳入信號的預測濾波器300的實施例。舉例來說，預測濾波器300可在放大器系統(tǒng)100或放大器系統(tǒng)200中使用。預測濾波器300可包括多條全通相位延遲線路，例如多個級聯(lián)相位延遲塊。圖3A展示預測濾波器300的塊模型。預測濾波器300可包括N個全通濾波器310a (其中N是整數(shù))、多個放大器320a和一耦合器330a。N個全通濾波器310a可例如串聯(lián)地彼此耦合。全通濾波器310a 可實質(zhì)上類似或不同，且全通濾波器310a中的一者可耦合到預測濾波器300的輸入。預測濾波器300的輸入可為對線路驅(qū)動器140的輸入，且可將傳入信號提供到預測濾波器300。 或者，對預測濾波器300的輸入可為線路驅(qū)動器240的輸出。
全通濾波器310a中的每一者和預測濾波器300的輸入可具有可經(jīng)由對應放大器 320a放大的輸出。經(jīng)放大輸出可全部經(jīng)由耦合器330a組合，耦合器330a可耦合到預測濾波器300的輸出。舉例來說，放大器320a可具有不同的放大因子(例如，aO、al...aN)。由此，來自預測濾波器300的傳入信號和來自全通濾波器310a中的每一者的輸出信號可經(jīng)放大且組合以提供預測濾波器300的輸出信號。經(jīng)放大和組合的輸出信號可提供到放大器系統(tǒng)中的比較器電路以產(chǎn)生控制信號來切換放大器系統(tǒng)中的線路驅(qū)動器的供應電壓。
圖;3B展示可對應于預測濾波器300的電路配置。預測濾波器300可包括可例如串聯(lián)地彼此耦合的N個全通濾波器電路310b，和求和電路320b。全通濾波器電路310b中的每一者可具有輸出，其可經(jīng)由求和電路320b與其余全通濾波器電路310b的輸出組合。 全通濾波器電路310b可耦合到預測濾波器300的輸入，且求和電路320b可耦合到預測濾波器300的輸出。全通濾波器電路310b可實質(zhì)上類似或不同，且可各自包括運算放大器 (Op-Amp) 312b、多個電容器314b和多個可變電阻器316b，其可如圖;3B所示來布置。求和電路320b可包括多個求和電阻器322b和一輸出運算放大器324b。在其它實施例中，全通濾波器電路310b和/或求和電路320b可包括額外或不同的電路塊，其可以合適的布置來布置以實現(xiàn)信號預測。
預測濾波器300的輸出信號可為對包括預測濾波器300的放大器系統(tǒng)的未來傳入信號的預測信號。預測濾波器300的電路配置可決定預測信號的準確性以及傳入信號可估計到未來中的深度。舉例來說，預測濾波器300的設計可經(jīng)改善以估計在未來較長時間到達的傳入信號。預測濾波器300的電路配置可基于系統(tǒng)的實際約束。舉例來說，圖:3B的電路配置可在可不包括機載時鐘和移相器的系統(tǒng)中使用以估計延遲線。在這些系統(tǒng)中，預測濾波器300可通過使用一階濾波器全通濾波器來估計延遲，所述全通濾波器可為一個全通濾波器310a，其可覆蓋所關注的某一范圍的頻率?；蛘撸墒褂幂^高階全通濾波器來覆蓋較廣范圍的頻率。
圖4A和圖4B說明可例如在放大器系統(tǒng)100或放大器系統(tǒng)200中用來預測未來傳入信號的預測濾波器400的其它實施例。預測濾波器400可包括多條開關電容器(SWCAP)模擬延遲線路，例如多個級聯(lián)相移濾波器。圖4A展示預測濾波器400的塊模型。預測濾波器400可包括多個SWCAP延遲塊410a、多個放大器420a和一耦合器430a。SWCAP延遲塊 410a可例如串聯(lián)地彼此耦合。SWCAP延遲塊410a可實質(zhì)上類似或不同，且可耦合到預測濾波器400的輸入。預測濾波器400的輸入可為對包括預測濾波器400的放大器系統(tǒng)的輸入，且可將傳入信號提供到預測濾波器400?；蛘?，對預測濾波器400的輸入可為線路驅(qū)動器的輸出，且可將經(jīng)放大輸出信號提供到預測濾波器400。SffCAP延遲塊410a中的每一者和預測濾波器400的輸入可具有可經(jīng)由對應放大器 420a放大的輸出。經(jīng)放大的輸出可全部經(jīng)由耦合器430a組合，耦合器430a可耦合到預測濾波器400的輸出。舉例來說，放大器420a可具有不同的放大因子(例如，aO、al. . . aN)。 由此，來自預測濾波器400的傳入信號和來自SWCAP延遲塊410a中的每一者的輸出信號可經(jīng)放大且組合以提供預測濾波器400的輸出信號。經(jīng)放大和組合的輸出信號可提供到放大器系統(tǒng)中的比較器電路以產(chǎn)生控制信號來切換放大器系統(tǒng)中的放大器電路的供應電壓。圖4B展示可對應于預測濾波器400的電路配置。預測濾波器400可包括可例如串聯(lián)地彼此耦合的多個SWCAP延遲電路410b，和求和電路420b。SWCAP延遲電路410b中的每一者可具有輸出，其可經(jīng)由求和電路420b與其余SWCAP延遲電路410b的輸出組合。SWCAP 延遲電路410b可耦合到預測濾波器400的輸入，且求和電路420b可耦合到預測濾波器400 的輸出。SWCAP延遲塊410b可實質(zhì)上類似或不同，且可各自包括運算放大器41 和多個電容器414b，其可如圖4B所示來布置。求和電路420b可包括多個求和電容器422b和一輸出運算放大器424b。在其它實施例中，SWCAP延遲電路410b和/或求和電路420b可包括額外或不同的電路塊，其可以合適的安排來布置以實現(xiàn)信號濾波。SWCAP延遲電路410b且類似地，SWCAP延遲塊410b可配置為延遲線路。由此，預測濾波器400可實質(zhì)上充當模擬域中的有限脈沖響應(FIR)濾波器，且可具有與其在數(shù)字域中的對應HR濾波器類似的特性。圖5A和圖5B說明可例如在放大器系統(tǒng)100或放大器系統(tǒng)200中用來預測未來傳入信號的預測濾波器500的其它實施例。預測濾波器500可為經(jīng)配置以用于高通或低通濾波的模擬預測器。圖5A展示預測濾波器500的塊模型。預測濾波器500可包括高通濾波器510a、多個放大器520a和一耦合器530a。高通濾波器510a可耦合到預測濾波器500的輸入，預測濾波器500的輸入可為對包括預測濾波器500的放大器系統(tǒng)的輸入，且可將傳入信號提供到預測濾波器500?；蛘撸瑢︻A測濾波器500的輸入可為線路驅(qū)動器的輸出，且可將經(jīng)放大的輸出信號提供到預測濾波器500。高通濾波器510a的輸出和預測濾波器500的輸入可各自經(jīng)由對應放大器520a放大。舉例來說，對應放大器520a可具有不同的放大因子(例如，aO和al)。經(jīng)放大的輸出可經(jīng)由耦合器530a組合，耦合器530a可耦合到預測濾波器500的輸出。由此，來自高通濾波器510a的輸出信號和來自預測濾波器500的傳入信號可經(jīng)放大且組合以提供預測濾波器500的輸出信號。經(jīng)放大和組合的輸出信號可提供到放大器系統(tǒng)中的比較器電路以產(chǎn)生控制信號來切換放大器系統(tǒng)中的放大器電路的供應電壓。圖5B展示可對應于預測濾波器500的電路配置。預測濾波器500可包括高通濾波器電路510b，和可耦合到高通濾波器電路510b的求和電路520b。高通濾波器電路510b 可耦合到預測濾波器500的輸入，且求和電路520b可耦合到預測濾波器500的輸出。高通濾波器電路510b可包括第一運算放大器51 和第二運算放大器51 、多個電容器514b和多個電阻器516b，其可如圖5B所示來布置。求和電路520b可包括多個求和電阻器522b和一輸出運算放大器524b。在其它實施例中，高通濾波器510b和/或求和電路520b可包括額外或不同的電路塊，其可以合適的布置來布置以實現(xiàn)信號濾波。
高通濾波器電路510b且類似地，高通濾波器510a可為無源濾波器，其經(jīng)配置以估計傳入信號的未來電平或峰值。使用預測濾波器500中的高通濾波器可例如與預測電路 400和預測電路300相比來說增加響應時間和/或減少線路驅(qū)動器中的電路的功率消耗，且因此可適合于高帶寬系統(tǒng)。預測濾波器500可使用高通濾波和信號求和來估計傳入信號的未來值。因此，高通濾波器可充當差分器，其可使用適當增益來預測傳入信號的未來值。舉例來說，高通濾波器可將經(jīng)差分信號添加到其當前值?；蛘?，可使用較高階高通濾波，例如使用預測濾波器300和預測濾波器400來預測較準確的未來值和/或更遠的未來的值。可通過組合多個不同階高通濾波器，例如一階、二階和/或任一更高階高通濾波器來實現(xiàn)較高階高通濾波。組合不同階的高通濾波器可在數(shù)學上等效于將多個對應階的導數(shù)相加，如下文描述。
在實施例中，可如上所述例如以級聯(lián)形式在模擬域中實施多個濾波器，從而建立預測濾波器。信號的多個導數(shù)階，例如一階導數(shù)、二階導數(shù)和較高階導數(shù)，可用來近似信號的未來值。信號的一階導數(shù)可如下表示
/(0'=/(叫-州，At
其中f (t)‘是信號在時間t時的一階導數(shù)，且At是時間步長。以上表達式可根據(jù)信號在時間上的未來值f(t+At)來寫出
f(t+At) = f(t)+f(t) ‘ At。
因此，時間上的未來信號值可通過將當前信號值加上信號的一階導數(shù)與時間步長的乘積來獲得?？稍谒鲋抵g的差足夠小的情況下預測信號的未來值。
在一實施例中，時間步長可對應于預測電路中的增益調(diào)整，其可包括所關注頻率范圍中的高通濾波器?？蓪⒏咄V波器的輸出乘以用于增益調(diào)整的恒定比例因子，且隨后加到當前信號。此外，為了改進未來信號估計，例如為了獲得更好的準確性和/或較長未來時間預測，可使用額外的更高階導數(shù)來估計信號。舉例來說，可使用泰勒級數(shù)來基于額外更高階導數(shù)估計信號。
f{t + At) = f{t) + f(t)'At + J、”2 ++···
舉例來說，預測電路500包括對應于泰勒級數(shù)的前兩項的一階濾波器和放大器。 具體來說，第一運算放大器512b和電容器514b可計算信號的導數(shù)，第二運算放大器51 和電阻器516b可放大信號，且求和電路520b可將經(jīng)放大信號和信號的導數(shù)相加以提供信號的未來值。類似地，可在預測濾波器中計算和相加額外的更高階項，從而改善未來信號的預測。
圖6說明可例如在放大器系統(tǒng)100或放大器系統(tǒng)200中用來預測未來傳入信號的預測濾波器600的另一實施例。具體來說，圖6展示預測濾波器600的塊模型。預測濾波器600可包括多個連續(xù)較高階濾波器610，例如至少約三個濾波器，其可經(jīng)配置以用于高通濾波。較高階高通濾波器610可串聯(lián)級聯(lián)。預測濾波器600還可包括耦合器630，其可連接到一階高通濾波器610中的每一者。一階高通濾波器610可耦合到預測濾波器600的輸入，其可為對包括預測濾波器600的放大器系統(tǒng)的輸入，且可將傳入信號提供到預測濾波器600?；蛘?，對預測濾波器600的輸入可為線路驅(qū)動器的輸出，且可將經(jīng)放大輸出信號提供到預測濾波器600。圖6針對一階高通濾波器610展示的線性級聯(lián)方案可建立較高階高通濾波器和因此較高階導數(shù)，其可對應于以上的泰勒級數(shù)。具體來說，濾波器序列中的一階高通濾波器 610中的每一者的輸出可對應于下一高階項。因此，濾波器的輸出(例如，較高階導數(shù)或項) 可由耦合器630組合以在預測濾波器600的輸出處產(chǎn)生泰勒級數(shù)函數(shù)。圖7說明可例如在放大器系統(tǒng)100或放大器系統(tǒng)200中用來預測未來傳入信號的預測濾波器700的另一實施例。具體來說，圖7展示預測濾波器700的塊模型。預測濾波器700可包括多個連續(xù)較高階濾波器，其可經(jīng)配置以用于高通濾波。較高階高通濾波器可包含一階高通濾波器710、二階高通濾波器712、三階高通濾波器714和高達η階高通濾波器，其中η是大于或等于約三的整數(shù)。如圖7所示，η個高通濾波器可并聯(lián)級聯(lián)。預測濾波器700還可包括耦合器730，其可連接到η個高通濾波器中的每一者。此外，η個高通濾波器可耦合到預測濾波器700的輸入，預測濾波器700的輸入可為對包括預測濾波器700的放大器系統(tǒng)的輸入，且可將傳入信號提供到預測濾波器700。或者，對預測濾波器700的輸入可為線路驅(qū)動器的輸出，且可將經(jīng)放大輸出信號提供到預測濾波器700。圖7針對η個高通濾波器展示的并聯(lián)級聯(lián)方案可提供η個較高階高通濾波器且因此η個較高階導數(shù)，其可對應于上述泰勒級數(shù)。因此，η個高通濾波器中的每一者的輸出可由耦合器730組合以在預測濾波器700的輸出處產(chǎn)生泰勒級數(shù)函數(shù)。上文針對預測濾波器的電路架構和設計包括模擬塊或單元，其可用來處理和轉換模擬信號。在其它實施例中，預測濾波器可包括可處理和轉換數(shù)字信號的數(shù)字電路塊或組件。然而，模擬設計在一些情況下可能更有利，例如對于不可進行數(shù)字信號處理(DSP)和/ 或信號取樣速率可能太高且因此無法處理信號的系統(tǒng)。在這些情況下，模擬設計可為優(yōu)選的。模擬設計還提供整合到線路驅(qū)動器自身中的可行性。為了實際考慮，以上預測濾波器中的任一者可使用集成電路技術來建立，例如互補金屬氧化物半導體(CM0Q技術。通常，由預測濾波器處理的模擬(或數(shù)字)信號可具有相對于噪聲的相當高的峰值，且因此可能不需要相當大的電容器面積。在一些實施例中，例如在連續(xù)時間模擬濾波器的情況下，也可使用校準電路來將濾波器的角頻率校準到確定的中心頻率。此外，預測濾波器的輸出信號可包括偏移，其可造成評估傳入信號的峰值時的誤差(相對于閾值)切換供應電壓。然而，在大多數(shù)情況下，輸出信號的偏移可能不會太大而造成評估傳入信號的峰值時的實質(zhì)誤差，且因此可將其忽略。或者，如果偏移足夠大而造成顯著誤差，那么還可與預測濾波器一起使用偏移消除塊。放大器系統(tǒng)中的預測濾波器，例如預測濾波器300、預測濾波器400或預測濾波器 500，可經(jīng)配置以用于信號濾波來提供輸出信號，其可為對線路驅(qū)動器的未來傳入信號的預測功能。舉例來說，濾波器可基于維納濾波器設計，其可具有多個維納-霍普夫系數(shù)?？墒褂镁仃嚨仁接嬎憔S納-霍普夫系數(shù)T*A = V，其中T是對預測濾波器的輸入信號的自相關矩陣，A是包括維納-霍普夫系數(shù)的向量，且V是信號的自校正向量。因此，濾波器可如下表示
X (n) = a (n_l) *X (n_l) +a (n_2) *X (n_2) + …+a (0) *X (0)，
其中a(n)是所使用的第η系數(shù)的量。以上濾波器可為具有系數(shù)a (η_1)， a(n-2)，. . .，a(0)的HR濾波器。在SWCAP濾波器的情況下，例如預測濾波器400，多個求和電容器(例如，求和電容器422b)可提供濾波器的系數(shù)。因此，濾波器中的每一延遲區(qū)段可實施為電荷保持電容器，其可為用于下一延遲區(qū)段的電壓。在全通濾波器的情況下，例如預測濾波器300，用于單極的傳遞函數(shù)可如下表示
權利要求
1.一種設備，其包括 輸入；控制信號產(chǎn)生器，其耦合到所述輸入且具有控制信號產(chǎn)生器輸出；以及放大器，其耦合到所述控制信號產(chǎn)生器輸出，其中供應到所述放大器的電壓是基于所述控制信號產(chǎn)生器輸出來切換，且其中所述控制信號產(chǎn)生器輸出是基于所述輸入中的數(shù)據(jù)信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述控制信號產(chǎn)生器包括 預測濾波器，其耦合到所述輸入；以及比較器，其位于所述預測濾波器與所述放大器之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中所述預測濾波器包括 多個全通濾波器，其級聯(lián)且耦合到所述輸入；多個第二放大器，其耦合到所述全通濾波器；以及第二耦合器，其耦合到所述第二放大器和所述比較器。
4.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中所述預測濾波器包括 多個開關電容器(SWCAP)濾波器，其級聯(lián)且耦合到所述輸入； 多個第二放大器，其耦合到所述SWCAP濾波器；以及第二耦合器，其耦合到所述第二放大器和所述比較器。
5.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中所述預測濾波器包括 數(shù)字濾波器，其包括耦合到所述輸入的模/數(shù)轉換器(ADC)，其中所述數(shù)字濾波器經(jīng)配置以對所述輸入或所述控制信號產(chǎn)生器輸出進行取樣，以數(shù)字方式實施傳遞函數(shù)，且基于實施所述傳遞函數(shù)的結果而產(chǎn)生控制信號。
6.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中所述預測濾波器包括至少一個高通濾波器，其耦合到所述輸入且具有高通濾波器輸入和高通濾波器輸出；其中每一高通濾波器包括增益，所述增益在所述高通濾波器輸入處設定，且其中當存在多個所述高通濾波器時，將所有所述高通濾波器輸出在一起求和以產(chǎn)生預測的未來信號。
7.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中所述比較器包括 第一比較器和第二比較器，其耦合到所述預測濾波器；以及耦合器，其耦合到所述第一比較器、所述第二比較器和所述放大器。
8.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述輸入耦合到所述放大器的輸入。
9.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述放大器具有放大器輸出，且其中所述輸入耦合到放大器輸出。
10.一種設備，其包括經(jīng)配置以實施方法的電路，所述方法包括 檢測傳入信號； 計算所述傳入信號的導數(shù)；基于所述傳入信號的所述導數(shù)和時間步長來估計未來傳入信號；以及在所述未來傳入信號到達切換之前或與切換同時地提供所述估計的未來傳入信號以在第一供應電壓與第二供應電壓之間進行切換，其中所述傳入信號和所述未來傳入信號是模擬信號。
11.根據(jù)權利要求10所述的設備，其中所述方法進一步包括 計算所述傳入信號的至少一個第二導數(shù)；以及基于所述傳入信號的所述導數(shù)、所述傳入信號的所述第二導數(shù)和所述時間步長來估計所述未來信號。
12.根據(jù)權利要求10所述的設備，其中所述方法進一步包括 將所述估計的未來傳入信號與閾值進行比較；在所述估計的未來傳入信號高于所述閾值的情況下從所述第一供應電壓切換到所述第二供應電壓；以及在所述估計的未來傳入信號低于所述閾值的情況下從所述第二供應電壓切換到所述第一供應電壓。
13.一種方法，其包括基于線路驅(qū)動器中的濾波器的傳遞函數(shù)而建立模擬延遲線，其中所述模擬延遲線允許控制信號與所述線路驅(qū)動器的傳入信號大約同時到達，從而適當切換所述線路驅(qū)動器的供應電壓。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中使用多個維納-霍普夫系數(shù)來近似所述延遲線·X (η) = a (n-1) *X (n_l) +a (n_2) *X (n_2) + …+a (0) *X (0)， 其中η是用來近似所述延遲線的維納-霍普夫系數(shù)的量。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中使用I^de多項式來計算所述延遲線的所述維納-霍普夫系數(shù)以獲得傳遞函數(shù)
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中使用I^de多項式針對相對窄帶信號來近似所述延遲線的所述維納-霍普夫系數(shù)以獲得傳遞函數(shù)
17.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述控制信號是基于泰勒級數(shù)來近似對所述線路驅(qū)動器的下一傳入信號，其中所述泰勒級數(shù)包括至少一階導數(shù)，且其中將較高階導數(shù)加到所述泰勒級數(shù)以改善對所述下一傳入信號的近似。
全文摘要
一種設備包括輸入；控制信號產(chǎn)生器，其耦合到所述輸入且具有控制信號產(chǎn)生器輸出；以及放大器，其耦合到所述控制信號產(chǎn)生器輸出，其中供應到所述放大器的電壓是基于所述控制信號產(chǎn)生器輸出來切換，且其中所述控制信號產(chǎn)生器輸出是基于所述輸入中的數(shù)據(jù)信號。還包含一種設備，其包括經(jīng)配置以實施方法的電路，所述方法包括檢測傳入信號；計算所述傳入信號的導數(shù)；基于所述傳入信號的所述導數(shù)和時間步長來估計未來傳入信號；以及在所述未來傳入信號到達切換之前或與切換同時地提供所述估計的未來傳入信號以在第一供應電壓與第二供應電壓之間進行切換，其中所述傳入信號和所述未來傳入信號是模擬信號。
文檔編號H03F1/02GK102498663SQ201080025649
公開日2012年6月13日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權日2009年6月17日
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