用于數(shù)字鎖相環(huán)的先驗(yàn)概率相位估計(jì)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于數(shù)字鎖相環(huán)的先驗(yàn)概率相位估計(jì)
【背景技術(shù)】
[0001] 數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL)是對(duì)傳統(tǒng)PLL的可行替代，其中數(shù)字環(huán)路濾波器可被用來(lái)代替 模擬組件。DPLL可以提供相較老式模擬鎖相環(huán)（PLL)低功耗空間的解決方案。在用于振蕩 器生成的DPLL架構(gòu)中，本地振蕩器（L0)和基準(zhǔn)時(shí)鐘之間的相位偏移使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換 器（例如時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（TDC))來(lái)測(cè)量。將所測(cè)量的相位與所需要的相位進(jìn)行比較，并 且其結(jié)果用來(lái)校正L0頻率。作為到數(shù)字域的轉(zhuǎn)換的結(jié)果，相位測(cè)量可能遭受量化誤差，量 化誤差隨后被插入到DPLL的控制環(huán)路中并且限制DPLL相位-噪聲（PN)性能。用于克服 或進(jìn)一步降低DPLL的量化誤差而不會(huì)增加功耗或使電路設(shè)計(jì)進(jìn)一步復(fù)雜化的方案，將增 大DPLL作為用于振蕩器生成的期望操作組件的可行性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種數(shù)字鎖相環(huán)，包括：時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該時(shí) 間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器被配置為基于本地振蕩器的本地振蕩器信號(hào)和參考時(shí)鐘的參考信號(hào)來(lái)生 成量化值；以及估計(jì)器組件，該估計(jì)器組件被配置為接收量化值，并根據(jù)量化值生成對(duì)相位 值的估計(jì)，該對(duì)相位值的估計(jì)是作為與時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器相關(guān)的一組先驗(yàn)數(shù)據(jù)和量化值的 邊界的函數(shù)而被生成的。
[0003] 根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供了一種方法，包括通過(guò)估計(jì)器組件從數(shù)字鎖相環(huán)中 的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收量化相位；通過(guò)估計(jì)器組件來(lái)根據(jù)量化相位確定實(shí)際相位的邊 界；以及基于相對(duì)于實(shí)際相位的邊界對(duì)到時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入進(jìn)行估計(jì)的近似過(guò)程來(lái) 估計(jì)相位值。
[0004] 根據(jù)本公開(kāi)的又另一方面，提供了一種移動(dòng)設(shè)備，包括：數(shù)字鎖相環(huán)電路，該數(shù)字 鎖相環(huán)電路包括：時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器被配置為根據(jù)參考時(shí)鐘的參考信 號(hào)和本地振蕩器的本地振蕩器信號(hào)生成量化輸出；以及估計(jì)器組件，估計(jì)器組件被配置為 根據(jù)量化輸出生成對(duì)相位值的估計(jì)，該對(duì)相位值的估計(jì)是作為與時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器相關(guān)的 一組先驗(yàn)數(shù)據(jù)和量化值的邊界的函數(shù)被生成的。
【附圖說(shuō)明】
[0005] 圖1示出了包含根據(jù)所述的各種方面的至少一個(gè)示例性DPLL的示例性通信設(shè) 備；
[0006] 圖2示出了根據(jù)所描述的各種方面的示例性DPLL ;
[0007] 圖3示出了根據(jù)所描述的各種方面的另一 DPLL ;
[0008] 圖4示出了根據(jù)所描述的各種方面的另一 DPLL ;
[0009] 圖5示出了數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)檔的示例圖，該數(shù)據(jù)與用于根據(jù)所描述的各種方面的估計(jì)過(guò) 程的DPLL的TDC相關(guān)；
[0010] 圖6示出了根據(jù)所描述的各種方面的DPLL的示例性模擬圖表；
[0011] 圖7示出了根據(jù)所描述的各種方面的示例性方法的流程圖；以及
[0012] 圖8示出了根據(jù)所描述的各種方面的另一示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 現(xiàn)在將參考所附附圖來(lái)描述本公開(kāi)，其中相似標(biāo)號(hào)始終用以指代相似元件，并且 其中示出的結(jié)構(gòu)和設(shè)備不一定按比例繪制。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"組件"、"系統(tǒng)"、"接口" 等意在指代與計(jì)算機(jī)相關(guān)的實(shí)體、硬件、（例如執(zhí)行中的）軟件和/或固件。例如，組件可以 是處理器、處理器上運(yùn)行的進(jìn)程、控制器、對(duì)象、可執(zhí)行碼、程序、存儲(chǔ)設(shè)備、和/或具有處理 設(shè)備的計(jì)算機(jī)。通過(guò)說(shuō)明的方式，在服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用和服務(wù)器也可以是組件。一個(gè)或 多個(gè)組件可以駐留在進(jìn)程內(nèi)，并且組件可以位于計(jì)算機(jī)上和/或分布在兩個(gè)或更多計(jì)算機(jī) 之間。可以在本文中描述一組元件或一組其它組件，其中的術(shù)語(yǔ)"一組"可以被解釋為"一 個(gè)或多個(gè)"。
[0014] 使用示例性詞語(yǔ)意在以具體方式呈現(xiàn)概念。如本申請(qǐng)中使用的，術(shù)語(yǔ)"或"意在表 示包含性"或"而不是排他性"或"。即，除非另有指定、或從上下文可以清楚得知，"X采用A 或B"旨在表示任何自然的包括性排列。也就是說(shuō)，如果X采用A ;X采用B ;或X采用A和 B兩者，則"X采用A或B"在任何以上示例中得以滿足。此外，冠詞"一"和"一個(gè)"用在本 申請(qǐng)和所附權(quán)利要求書(shū)一般應(yīng)被解釋為表示"一個(gè)或多個(gè)"，除非另有指定或從上下文中明 確得知其針對(duì)于單數(shù)形式。此外，在術(shù)語(yǔ)"包括"、"包含"、"具有"、"有"、"帶有"或其變體在 詳細(xì)說(shuō)明書(shū)或權(quán)利要求中使用的情況下，這樣的術(shù)語(yǔ)意在以類(lèi)似于術(shù)語(yǔ)"包括"的方式來(lái)表 示包括。
[0015] 考慮到上述的缺陷和后續(xù)目標(biāo)，公開(kāi)了 DPLL的各個(gè)方面，其中提供了用于減輕或 減少被注入到DPLL的反饋控制環(huán)路的量化誤差的低功耗方案。特別地，所公開(kāi)的解決方案 可以完全在數(shù)字域中執(zhí)行，而不影響模擬電路設(shè)計(jì)。例如，全數(shù)字鎖相環(huán)（ADPLL)可以容易 地適于這些技術(shù)。
[0016] DPLL可以包括通過(guò)利用關(guān)于TDC的先驗(yàn)知識(shí)（例如TDC的一些量化電平或到TDC 的輸入?yún)?shù)）來(lái)操作以減輕被引入控制環(huán)路的量化誤差的估計(jì)器組件或先驗(yàn)概率相位估 計(jì)（APPPE)組件。TDC的量化電平和輸入的分布，例如被用來(lái)在接收TDC輸出以及DPLL操 作鎖定之后確定更精確的量化、從而改善相位估計(jì)。
[0017] 例如，TDC被配置為生成相位的期望量化（量化相位）。相位偏移在本地振蕩器的 本地振蕩器信號(hào)、和參考時(shí)鐘的參考信號(hào)之間被測(cè)量，其中所測(cè)量的相位被與所需的相位 進(jìn)行比較以生成量化輸出。估計(jì)器組件接收作為來(lái)自TDC的輸出的量化輸出相位、并且將 對(duì)相位或相位偏移的估計(jì)作為下述項(xiàng)的函數(shù)來(lái)生成：TDC的量化電平、其它先驗(yàn)知識(shí)以及 TDC輸出的一組（一個(gè)或多個(gè)）所觀察到的邊界、或?qū)嶋H相位的統(tǒng)計(jì)分布。估計(jì)器組件利 用各種技術(shù)來(lái)在具有最低或最小功率選項(xiàng)的情況下執(zhí)行相位估計(jì)并且降低與從TDC輸出 的量化相位相關(guān)聯(lián)的量化相位誤差。將在下文參考附圖進(jìn)一步描述本公開(kāi)的附加方面和細(xì) To
[0018] 參照?qǐng)D1，圖示的是包括根據(jù)所描述的各種方面的DPLL的示例性通信設(shè)備100。通 信設(shè)備100可以例如包括移動(dòng)或無(wú)線設(shè)備，并且還包括數(shù)字基帶處理器102、RF前端104、 和用于連接到天線106的天線端口 108。通信設(shè)備100可以將示例性DPLL 110作為數(shù)字基 帶處理器102或RF前端104的一部分包括在內(nèi)。數(shù)字基帶處理器102或RF前端104可以 包括這樣的DPLL 110或甚至包括多于一個(gè)這樣的DPLL 110。射頻前端104耦接到數(shù)字基 帶處理處理器102和天線端口 108。
[0019] 一方面，DPLL 110可以作為ADPLL(其中DPLL內(nèi)的每個(gè)組件是完全數(shù)字組件）、或 作為不同類(lèi)型的DPLL進(jìn)行操作。例如，DPLL 110可以包括TDC和估計(jì)器組件，TDC和估計(jì) 器組件可以與兩個(gè)單端鏈之間的經(jīng)減小的延遲失配（dismatch) -起操作，該兩個(gè)單端鏈 例如可以由TDC的差分延遲線的延遲元件來(lái)形成。延遲失配可以通過(guò)利用估計(jì)器組件處的 先驗(yàn)概率相位估計(jì)過(guò)程來(lái)被減少或消除。這些優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)向DPLL變?yōu)楸绘i定以進(jìn)行操作之后 的量化噪聲減少、更好的相位噪聲性能、和對(duì)稱的時(shí)鐘生成。當(dāng)DPLL 110與對(duì)由TDC輸出 的未量化相位的估計(jì)（作為T(mén)DC的先驗(yàn)知識(shí)的函數(shù)以及到TDC的輸入值的函數(shù)）一起使用 時(shí)，量化噪聲能得以減小，這基于相位誤差的統(tǒng)計(jì)分布輔助了對(duì)噪聲的減小。
[0020] 此外，DPLL 110實(shí)現(xiàn)分辨率增強(qiáng)，例如，當(dāng)DPLL 110響應(yīng)于DPLL鎖定、或在DPLL 鎖定之后，與閉合環(huán)路（反饋控制環(huán)路）中的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)器組件一同操作的時(shí)候。因 此，DPLL 110通過(guò)減小被注入到控制環(huán)路的量化誤差，來(lái)允許或輔助對(duì)通信設(shè)備100的時(shí) 鐘信號(hào)的更精確的生成、以及對(duì)（例如DPLL中的）時(shí)間差的更精確的測(cè)量。對(duì)時(shí)間差異的 改善測(cè)量以及對(duì)量化相位的改善生成使得對(duì)移動(dòng)通信設(shè)備100中的本底噪聲的減小成為 可能，從而改善通信設(shè)備100的整體性能。
[0021] 現(xiàn)在參考圖2,示出的是根據(jù)所描述的各種方面的DPLL 200的示例性實(shí)現(xiàn)方式。 DPLL 110包括耦接到估計(jì)器組件204的TDC 202,該估計(jì)器組件204操作來(lái)減小或消除存 在于TDC的輸出中并被注入到控制環(huán)路路徑206內(nèi)的量化誤差。
[0022] TDC 202操作以實(shí)現(xiàn)將相位誤差、相位延遲或相位偏移數(shù)字編碼為來(lái)自所測(cè)量的 相位以及參考時(shí)鐘信號(hào)和振蕩器信號(hào)（例如本地振蕩器、數(shù)字控制振蕩器等）之間的比較 的量化值或量化輸出以允許與控制環(huán)路路徑206中的組件（例如數(shù)字環(huán)路濾波器等）相交 接。一方面，TDC 202操作以將量化（相位）的值作為本地振蕩器的第一頻率與參考時(shí)鐘 208的第二頻率之間的比率的函數(shù)進(jìn)行確定。實(shí)際相位被測(cè)量并與預(yù)期的相位進(jìn)行比較以 匹配所需的頻率。隨后TDC 202操作來(lái)生成量化相位值，該量化相位值在操作的鎖定模式 中校正數(shù)字鎖相環(huán)中的相位偏移并使得鎖相環(huán)盡可能穩(wěn)定為靠近所需的相位。
[0023] TDC 202的輸出是被提供給估計(jì)器組件204的量化值。估計(jì)器組件204被配置為 利用來(lái)自TDC 202的輸出來(lái)處理APPPE進(jìn)程。APPPE操作包括：確定并取回與TDC 202相 關(guān)的先驗(yàn)數(shù)據(jù)以進(jìn)一步細(xì)化TDC 202的量化輸出（例如，通過(guò)修改TDC 202的輸出，或減小 被注入到控制路徑206中（從TDC 202到控制環(huán)路路徑）的量化誤差）。APPPE過(guò)程的結(jié) 果還可被實(shí)現(xiàn)為前TDC (pre-TDC)組件而不是如圖所示的后TDC (post-TDC)，或者二者，這 取決于系統(tǒng)架構(gòu)，從而使得依據(jù)采用DPLL 200的一個(gè)或多個(gè)架構(gòu)來(lái)向TDC 202的輸入或輸 出提供對(duì)量化誤差的修改。
[0024] 估計(jì)器組件204操作來(lái)通過(guò)獲取與TDC 202相關(guān)的先驗(yàn)知識(shí)（其可以包括由TDC 202利用來(lái)量化時(shí)間間隔所需的相位值、TDC 202的量化電平的數(shù)目、每個(gè)樣本的量化電平 的位