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Schaltungstechnisches System zur effizienten sequentiellen Durchfuehrung einer nicht ganzzahligen Abtastratenwandlung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000031549D
Original Publication Date: 2004-Oct-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Oct-25
Document File: 7 page(s) / 189K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Innerhalb von Systemen zur Signalverarbeitung, die mit Signalen arbeiten, die zu diskreten Zeitpunkten regelmaessig abgetastet werden, kann es notwendig sein, das gleiche Signal mit verschiedenen Abtastraten darzustellen. Beispiele dafuer sind die verschiedenen Abtastraten in Audiosystemen oder waehrend der Signalverarbeitung innerhalb digitaler Sende- und Empfangsanlagen. Eine besondere Stellung nehmen dabei Systeme ein, bei denen das Abtastratenverhaeltnis nicht fest ist, sondern sich in bestimmten Grenzen beliebig aendern kann. Speziell innerhalb eines sog. Software Defined Radio koennen durch die unterschiedlichen Symbol- und Chipraten der verschiedenen zu unterstuetzenden Standards eine Reihe von Abtastraten auftreten, die sich stark voneinander unterscheiden und in keinem ganzzahligen Verhaeltnis zueinander stehen. Zusaetzlich kann es vor allem beim zeitgleichen Empfang mehrerer unterschiedlicher Signale aus Gruenden der Vereinfachung der Empfaengerhardware und zur Kostenersparnis von Vorteil sein, in einem mobilen Endgeraet einen Systemtakt zu verwenden, der nicht mit dem Mobilfunknetz synchronisiert ist. In diesem Fall muss durch die Abtastratenwandlung eine zusaetzliche Korrektur durchgefuehrt werden, um ein fuer den Demodulator geeignetes Signal zu erhalten. Diese Wandlungen der Abtastraten haben bestimmte Anforderungen an die maximalen zusaetzlich eingefuehrten Stoerungen wie z.B. unerwuenschte Spuren und erhoehtes Rauschen.

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Schaltungstechnisches System zur effizienten sequentiellen Durchfuehrung einer nicht ganzzahligen Abtastratenwandlung

Idee: Alexander Pelzer, DE-Muenchen

Innerhalb von Systemen zur Signalverarbeitung, die mit Signalen arbeiten, die zu diskreten Zeitpunkten regelmaessig abgetastet werden, kann es notwendig sein, das gleiche Signal mit verschiedenen Abtastraten darzustellen. Beispiele dafuer sind die verschiedenen Abtastraten in Audiosystemen oder waehrend der Signalverarbeitung innerhalb digitaler Sende- und Empfangsanlagen. Eine besondere Stellung nehmen dabei Systeme ein, bei denen das Abtastratenverhaeltnis nicht fest ist, sondern sich in bestimmten Grenzen beliebig aendern kann.

Speziell innerhalb eines sog. Software Defined Radio koennen durch die unterschiedlichen Symbol- und Chipraten der verschiedenen zu unterstuetzenden Standards eine Reihe von Abtastraten auftreten, die sich stark voneinander unterscheiden und in keinem ganzzahligen Verhaeltnis zueinander stehen. Zusaetzlich kann es vor allem beim zeitgleichen Empfang mehrerer unterschiedlicher Signale aus Gruenden der Vereinfachung der Empfaengerhardware und zur Kostenersparnis von Vorteil sein, in einem mobilen Endgeraet einen Systemtakt zu verwenden, der nicht mit dem Mobilfunknetz synchronisiert ist. In diesem Fall muss durch die Abtastratenwandlung eine zusaetzliche Korrektur durchgefuehrt werden, um ein fuer den Demodulator geeignetes Signal zu erhalten. Diese Wandlungen der Abtastraten haben bestimmte Anforderungen an die maximalen zusaetzlich eingefuehrten Stoerungen wie z.B. unerwuenschte Spuren und erhoehtes Rauschen.

Ausgangsbasis einer Abtastratenwandlung ist ein Signal in Form einer zeitdiskreten Wertefolge x(n), die ein zeitkontinuierliches Signal hinreichend genau beschreibt, um ein zeitdiskretes in ein zeitkontinuierliches Signal ohne Informationsverlust zurueckwandeln zu koennen.

Fuer die hier beschriebene Struktur interessieren dabei Wertefolgen, die aus einem aequidistant an Vielfachen einer Abtastperiode T1 abgetasteten bandbegrenzten analogen Signal gebildet werden. Bandbegrenzt heisst in diesem Zusammenhang, dass die Nyquistbedingung erfuellt ist, d.h. die Breite des Signalbandes kleiner ist als 1/(2T1).

Ziel der Abtastratenwandlung ist es nun, die an den Stellen n*T1 definierte Folge x(n) in eine neue Wertefolge y(m) umzuwandeln, deren Werte an den Stellen m*T2 abgetastet sind. Bedingung ist hierbei, dass x(n) und y(m) das gleiche analoge Signal a(t) beschreiben. Gilt dabei T2>T1, wird von einer Dezimation gesprochen. Dieser Fall ist hier von hauptsaechlichem Interesse.

Das ideale System in Abbildung 1, das die oben beschriebene Abtastratenwandlung durchfuehren kann, wird haeufig als Ausgangsmodell fuer den Wandlungsprozess und die dabei auftretenden Probleme genommen. Es besteht aus einem D/A-Wandler (1), der das digitale Ausgangssignal zunaechst wieder in ein analoges Signal zurueckwandelt. Dieses analoge Signal ist noch nicht bandbegrenzt, sond...