专利名称：Σδ调制器的自适应方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种E A调制器的自适应方法及装置。
背景技术：
E A调制器采用了噪声整形和过采样技术，可以使用较低位数甚至是一位量化 器达到很高的分辨率，在需要高分辨率ADC (Analog to Digital Converter,模数变换器) 和DAC(Digital to Analog Converter,数模转换器)的数字音频领域应用非常广泛。
在实际应用中，E A调制器的稳定性和输出信噪比等各项性能与输入信号密切 相关。当输入信号动态范围较大时，极容易导致E A调制器不稳定，输出信噪比恶化。为 此，常使用自适应E A调制器来克服这一问题，自适应E A调制器能够实时的检测E A 调制器的工作状态，并根据一定的判别准则调整相应的结构参数。 较早的自适应E A调制器通常采用前向检测(forward estimation)或后向检测 (backward estimation)技术。这两种技术在实现过程中需要改变输入信号幅度或量化器 的量化幅度。然而，改变输入信号幅度容易导致输出信噪比下降，并且改变量化器的量化幅 度在实际设计中是不可取的。 因此，目前通常使用一种通过检测量化器输入信号幅度来改变反馈信号大小的 E A调制器自适应技术，以达到增加输入信号动态范围的目的。图l是采用该技术的自
适应E A调制器的原理图。该自适应E A调制器检测量化器输入信号的幅度IPfo)l，并
将其作为系数与反馈支路DAC的输出信号相乘，以使反馈信号y(n)跟踪输入信号U(n) 变化，减小误差E(n)，保持E A调制器的稳定。图2是图1中的自适应结构的实现框 图。自适应结构具体实现过程为比较量化器输入信号幅度|P(n) I与dn—工的大小，得q(n)=
Sign { I P(n) I _d(n—j ，《 ) = 2《w《一丄,最终反馈信号y(n) = vn dn。若| P(n) | > d(n—d ， d(n)以
幂指数增大，反之d(n)则以幂指数减小，经过一段时间振荡后d(n)约等于|P(n) I ， 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题若使用该技
术，解调端必须获取由自适应结构所产生的信号q(n)才能正确解调，需要对解调器进行改动。
发明内容
本发明的实施例提供一种E A调制器的自适应方法及装置，能够在不改动解调
器的前提下，在较大的输入信号动态范围内保持调制器的稳定性。 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案 —种E A调制器的自适应方法，包括 获取输入信号的归一化均值和输出信号的归一化均值； 根据所述输入信号的归一化均值和所述输出信号的归一化均值，调节反馈信号。 —种E A调制器的自适应装置，包括 输入均值获取单元，用于获取输入信号的归一化均值；
输出均值获取单元，用于获取输出信号的归一化均值； 反馈信号调节单元，用于根据所述输入均值获取单元获取的归一化均值和所述输 出均值获取单元获取的归一化均值，调节反馈信号。 本发明实施例提供的E A调制器的自适应方法及装置，根据获取的输入信号的 归一化均值和输出信号的归一化均值调节反馈信号，得到与E A调制器的工作状态相应 的反馈信号，即自适应的改变反馈信号值。因此，在不改动解调器的前提下，使E A调制 器能够适应较大动态范围的输入信号，保持E A调制器稳定，改善E A调制器的输出信噪 比。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
图1为现有技术提供的自适应E A调制器的原理图；
图2为图1中的自适应结构的实现框图； 图3为本发明实施例提供的一种E A调制器的自适应方法流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种E A调制器的自适应装置构成示意图；
图5为本发明实施例提供的一种自适应E A调制器的原理结构图；
图6为图5中的运算模块的实现结构图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 为了在不改动解调器端的前提下，在较大的输入信号动态范围内保持调制器的稳 定性。本发明实施例提供了一种E A调制器的自适应方法。如图3所示，其步骤包括
101、获取输入信号的归一化均值和输出信号的归一化均值。 在本实施例中，首先，需要对所述输入信号做时延，得到延时输入信号。具体来说， E A调制器的输出时延与其阶数有关，例如，假设输入信号为U(n)，则对输入信号做时延Z—m
后，得到延时输入信号U(n—m)。 其次，分别对所述延时输入信号和所述输出信号进行归一化处理，获取归一化
延时输入信号和归一化输出信号。例如，对延时输入信号U(n—m)进行归一化处理得到归
一化延时输入信号<formula>formula see original document page 6</formula>，并对输出信号V(n)进行归一化处理得到归一化输出信号
<formula>formula see original document page 6</formula>其中，lul^为输入信号的最大绝对值，Ivl^为输出信号的最大绝对值。 然后，分别获取所述归一化延时输入信号和所述归一化输出信号的平均值。例如，分别对归一化延时输入信号仏、归一化输出信号K求N点的平均值，得到归一化延时输入 信号的平均值^,l!cVAA以及归一化输出信号的平均值r,"f ^/iV。其中，N为预先
设定的采点数，而N值应根据输入信号的大小、动态范围等进行适当地选取。
最后，将所述归一化延时输入信号的平均值的绝对值，作为所述输入信号的归一 化均值。并将所述归一化输出信号的平均值的绝对值，作为所述输出信号的归一化均值。例 如，求得归一化延时输入信号的平均值^的绝对值A = lU」，归一化输出信号的平均值、 的绝对值B = |V2| 。 102、根据所述输入信号的归一化均值和所述输出信号的归一化均值，调节反馈信号。 在本实施例中，步骤102可以通过比较输入信号和输出信号的归一化均值并进行 相关运算来获得E A调制器的反馈信号。 举例而言，首先，获取所述输入信号的归一化均值与所述输出信号的归一化均值 的差值。例如，计算输入信号的归一化均值A与输出信号的归一化均值B的差值|A-B|。
其次，根据输入信号与输出信号之间的归一化均值的差值以及设定的阈值获取平 方根系数。具体来说，在输入信号与输出信号之间的归一化均值的差值大于或等于设定的 阈值时，将输出信号的归一化均值减去输入信号的归一化均值后得到的结果作为平方根系 数。在输入信号与输出信号之间的归一化均值的差值小于设定的阈值时，平方根系数为零。 例如，比较|A-B|与阀值T的大小。若|A-B| ^T，则平方根系数C二-A+B。若|A_B| < T， 则平方根系数C = 0。其中，阀值T是预先设定的，且T > 0。 然后、根据计算出的平方根系数获取反馈信号系数。例如，计算反馈信号系数P(w) =a、其中，a为预先设定系数，且a大于l。而a的设定值可以跟输入信号的中心值 相关，如输入信号较大时，设定较大的a值。 最后、根据反馈信号系数和经过数模变换处理后的输出信号获取反馈信号。具体 来说，先对输出信号进行数模变换处理，然后对反馈信号系数和经过数模变换处理后的输 出信号进行乘法处理，并对经过乘法处理后的信号进行延时处理。例如，对输出信号V(n)进 行数模变换处理得到l。 P(N)作为反馈信号系数与经过数模变换处理后的输出信号YJ目乘 得到Y2 = Y丄 P加=I a c，对Y2做时延Z-1处理，得到反馈信号Y3。 由于系数c^与输入和输出信号的均值有关，根据以上公式可以看出，反馈信号受 到输入信号和输出信号的调节 若E A调制器的输入信号的归一化均值A和输出信号的归一化均值B不相等，并 且两者之差大于或等于阈值T，即|A-B| ^T时，存在反馈信号过大或过小两种情况。
当反馈信号过大，S卩|A-B| ^T且A〉B时，E A调制器的输出信号会出现振荡。 此时，-A+B < 0，即C < 0，反馈信号系数P加=a c < 1 ( a = P加< E A
调制器的反馈信号变小，因此，当反馈信号过大造成E A调制器不稳定时，自适应算法将 减小反馈信号。 当反馈信号过小，即|A-B| > T且A < B时，对于一位量化E A调制器，环路滤波 器不稳定，输出信号会出现长时间的连续+A或-A(A为量化电平)。此时，-A+BX)，即 C > 0，反馈信号系数P加=a g > 1 ( a > D ， Y2 = I P(N) > E A调制器的反馈信号变大，因此，当反馈信号过小造成E A调制器不稳定时，自适应算法将增大反馈信号。 [OO41] 当达到|A-B| < T后，P(n) = ac = a° = 1，反馈信号保持不变，环路参数稳定下 来，E A调制器输入信号和输出信号的归一化均值相等。 本发明实施例提供的E A调制器的自适应方法，根据获取的输入信号的归一化 均值和输出信号的归一化均值调节反馈信号，得到与E A调制器的工作状态相应的反馈 信号，即自适应的改变反馈信号值。因此，在不改动解调器端的前提下，使E A调制器能够 适应较大动态范围的输入信号，保持E A调制器稳定，改善E A调制器的输出信噪比。
并且，在本实施例中，使用了延迟、归一化、求平均、求绝对值、指数运算、减法和乘 法等运算模块，这些运算模块都很容易实现，进而能够很容易地实现本发明实施例提供的 E A调制器的自适应方法。 与上述方法相对应地，本发明实施例还提供了一种E A调制器的自适应装置，如 图4所示，该装置包括 输入均值获取单元201，用于获取输入信号的归一化均值；
输出均值获取单元202，用于获取输出信号的归一化均值； 反馈信号调节单元203，用于根据所述输入均值获取单元201获取的归一化均值
和所述输出均值获取单元202获取的归一化均值，调节反馈信号。 进一步地，所述输入均值获取单元201具体包括 延时子单元，用于对所述输入信号做时延，得到延时输入信号； 输入归一化子单元，用于对所述延时子单元获取的延时输入信号进行归一化处
理，获取归一化延时输入信号； 输入均值获取子单元，获取所述归一化延时输入信号的平均值； 输入绝对值获取子单元，用于将所述输入均值获取子单元获取的平均值的绝对
值，作为所述输入信号的归一化均值； 进一步地，所述输出均值获取单元202具体包括 输出归一化子单元，用于对所述输出信号进行归一化处理，获取归一化输出信 号； 输出均值获取子单元，用于获取所述归一化输出信号的平均值； 输出绝对值获取子单元，用于将所述输出均值获取子单元获取的平均值的绝对
值，作为所述输出信号的归一化均值。 进一步地，所述反馈信号调节单元203具体包括 差值获取子单元，用于获取所述输入信号的归一化均值与所述输出信号的归一化 均值的差值； 平方系数获取子单元，用于根据所述差值获取子单元获取的差值和阈值，获取平 方根系数； 反馈系数获取子单元，用于根据所述平方系数获取子单元获取的平方根系数，获 取所述反馈信号系数； 反馈信号获取子单元，用于根据所述反馈系数子获取单元获取的反馈信号系数和 经过数模变换处理的输出信号获取反馈信号。 所述平方系数获取子单元，具体用于在所述差值大于或等于所述阈值时，将所述输出信号的归一化均值减去所述输入信号的归一化均值的结果，作为所述平方根系数；或
者，在所述差值小于所述阈值时，设定所述平方根系数为零。 进一步地，所述反馈信号获取子单元具体包括 数模变换模块，用于对所述输出信号进行数模变换处理； 乘法模块，用于对所述反馈系数获取子单元获取的反馈信号系数和经过所述数模 变换模块处理后的输出信号进行乘法处理； 时延模块，用于对经过乘法模块处理后的信号进行延时处理。 本发明实施例提供的E A调制器的自适应装置，根据获取的输入信号的归一化 均值和输出信号的归一化均值调节反馈信号，得到与E A调制器的工作状态相应的反馈 信号，即自适应的改变反馈信号值。因此，在不改动解调器端的前提下，使E A调制器能够 适应较大动态范围的输入信号，保持E A调制器稳定，改善E A调制器的输出信噪比。
如图5所示。为使用本实施例提供的自适应方法的E A调制器的原理结构图。在 该E A调制器中，加减器对输入信号U(n)和时延模块输出的反馈信号进行加减处理，加减 处理后的信号E(n)经过环路滤波器和量化器得到输出信号V(n)。乘法器对运算模块输出 的反馈信号系数P(N)和经过DAC处理的输出信号进行乘法处理，并将乘法处理后的信号输 入到时延模块，由时延模块对该信号进行延时处理。运算模块根据输入信号U(n)和输出信 号V(n)运算得到反馈信号系数P(N)，如图6所示，为运算模块的实现结构图。在该运算模块中，对输入信号U(n)做时延Z—m得到延时输入信号U(n—m)。对U(n—m)进
行归一化处理得到R-^^， lUl^为输入信号的最大绝对值。对仏求N点的平均值，
I I max
得到K = §R / W ， N为预先设定的采点数，求U2的绝对值A = IU21 。
「 对输出信号V(n)进行归一化处理得到K ， |V|max为输出信号的最大绝对
I I max
值。对^求N点的平均值得到^-I^F;/A^。求L的绝对值B二 |V2|。 加减器计算得到_A+B，比较模块比较|A-B|和阈值T，若|A_B| > T，则C = _A+B。 若IA-Bl <TJJC = 0。计算反馈信号系数P(N) = aG。 本实施例提供的E A调制器，根据获取的输入信号的归一化均值和输出信号的 归一化均值调节反馈信号，得到与E A调制器的工作状态相应的反馈信号，即自适应的改 变反馈信号值。因此，在不改动解调器端的前提下，使E A调制器能够适应较大动态范围 的输入信号，保持E A调制器稳定，改善E A调制器的输出信噪比。 并且，在该E A调制器中，运算模块使用了延迟、归一化、求平均、求绝对值、指数 运算、减法和乘法等模块，这些模块都很容易实现，进而能够很容易地实现本发明实施例提 供的E A调制器的自适应方法。 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,廳)等。 以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
权利要求
一种∑Δ调制器的自适应方法，其特征在于，包括获取输入信号的归一化均值和输出信号的归一化均值；根据所述输入信号的归一化均值和所述输出信号的归一化均值，调节反馈信号。
2. 根据权利要求l所述的E A调制器的自适应方法，其特征在于，获取所述输入信号 的归一化均值包括对所述输入信号做时延，得到延时输入信号；对所述延时输入信号进行归一化处理，获取归一化延时输入信号； 获取所述归一化延时输入信号的平均值；将所述归一化延时输入信号的平均值的绝对值，作为所述输入信号的归一化均值； 获取所述输出信号的归一化均值包括 对所述输出信号进行归一化处理，获取归一化输出信号； 获取所述归一化输出信号的平均值；将所述归一化输出信号的平均值的绝对值，作为所述输出信号的归一化均值。
3. 根据权利要求2所述的E A调制器的自适应方法，其特征在于，所述对所述延时输 入信号进行归一化处理，获取归一化延时输入信号包括根据所述延时输入信号U(n—m)以及公式R ，获取归一化延时输入信号^ ;其<formula>formula see original document page 2</formula>中，lUl^为输入信号的最大绝对值；所述获取所述归一化延时输入信号的平均值包括根据所述归一化延时输入信号仏以及公式^/2 =1^",/^ ，获取所述归一化延时输入信号的平均值仏；其中，N为预先设定的采点数；所述对所述输出信号进行归一化处理，获取归一化输出信号包括J/根据所述输出信号V(n)以及公式K =^~，获取归一化输出信号^ ;其中，IVL为输I I max出信号的最大绝对值；所述获取所述归一化输出信号的平均值包括根据所述归一化输出信号K以及公式「2=|^^/W，获取所述归一化延时输入信号的"=1平均值V2 ;其中，N为预先设定的采点数。
4. 根据权利要求1或2或3所述的E A调制器的自适应方法，其特征在于，所述根据所述确定的工作状态调节反馈信号包括获取所述输入信号的归一化均值与所述输出信号的归一化均值的差值； 根据所述差值和阈值获取平方根系数； 根据所述平方根系数获取反馈信号系数；根据所述反馈信号系数和经过数模变换处理后的输出信号获取反馈信号。
5. 根据权利要求4所述的E A调制器的自适应方法，其特征在于，所述根据所述差值和阈值获取平方根系数包括在所述差值大于或等于所述阈值时，将所述输出信号的归一化均值减去所述输入信号的归一化均值的结果，作为所述平方根系数；在所述差值小于所述阈值时，所述平方根系数为零； 所述根据所述平方根系数获取所述反馈信号系数包括根据所述平方根系数以及公式P(w) = a、获取所述反馈信号系数P(w);其中，a为预先 设定系数；所述根据所述反馈信号系数和经过数模变换处理后的输出信号获取反馈信号包括 对输出信号进行数模变换处理；对所述反馈信号系数和经过数模变换处理后的输出信号进行乘法处理； 对经过乘法处理后的信号进行延时处理。
6. —种E A调制器的自适应装置，其特征在于，包括 输入均值获取单元，用于获取输入信号的归一化均值； 输出均值获取单元，用于获取输出信号的归一化均值；反馈信号调节单元，用于根据所述输入均值获取单元获取的归一化均值和所述输出均 值获取单元获取的归一化均值，调节反馈信号。
7. 根据权利要求6所述的E A调制器的自适应装置，其特征在于，所述输入均值获取 单元包括延时子单元，用于对所述输入信号做时延，得到延时输入信号；输入归一化子单元，用于对所述延时子单元获取的延时输入信号进行归一化处理，获 取归一化延时输入信号；输入均值获取子单元，获取所述归一化延时输入信号的平均值；输入绝对值获取子单元，用于将所述输入均值获取子单元获取的平均值的绝对值，作 为所述输入信号的归一化均值； 所述输出均值获取单元包括输出归一化子单元，用于对所述输出信号进行归一化处理，获取归一化输出信号； 输出均值获取子单元，用于获取所述归一化输出信号的平均值；输出绝对值获取子单元，用于将所述输出均值获取子单元获取的平均值的绝对值，作 为所述输出信号的归一化均值。
8. 根据权利要求6或7述的E A调制器的自适应装置，其特征在于，所述反馈信号调 节单元包括差值获取子单元，用于获取所述输入信号的归一化均值与所述输出信号的归一化均值 的差值；平方系数获取子单元，用于根据所述差值获取子单元获取的差值和阈值，获取平方根 系数；反馈系数获取子单元，用于根据所述平方系数获取子单元获取的平方根系数，获取所 述反馈信号系数；反馈信号获取子单元，用于根据所述反馈系数子获取单元获取的反馈信号系数和经过 数模变换处理的输出信号获取反馈信号。
9. 根据权利要求8所述的E A调制器的自适应装置，其特征在于，所述平方系数获取 子单元具体用于在所述差值大于或等于所述阈值时，将所述输出信号的归一化均值减去所述输入信号的归一化均值的结果，作为所述平方根系数；或者， 在所述差值小于所述阈值时，设定所述平方根系数为零。
10.根据权利要求8所述的E A调制器的自适应装置，其特征在于，所述反馈信号获取 子单元包括数模变换模块，用于对所述输出信号进行数模变换处理；乘法模块，用于对所述反馈系数获取子单元获取的反馈信号系数和经过所述数模变换 模块处理后的输出信号进行乘法处理；时延模块，用于对经过乘法模块处理后的信号进行延时处理。
全文摘要
本发明实施例公开了一种∑Δ调制器的自适应方法及装置，涉及通信领域。为了在不改动解调器端的前提下，在较大的输入信号动态范围内保持调制器的稳定性。本发明实施例提供的技术方案如下获取输入信号的归一化均值和输出信号的归一化均值；根据所述输入信号的归一化均值和所述输出信号的归一化均值，调节反馈信号。
文档编号H03M3/00GK101697489SQ200910210068
公开日2010年4月21日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者何松柏, 张希坤, 殷为民, 游飞, 胡世飞, 韦前华 申请人:华为技术有限公司;