专利名称：适用于多种标准，软件定义无线电和/或认知无线电所使用的并行模数转换器的模拟缺陷 ...的利记博彩app
适用于多种标准，软件定义无线电和/或认知无线电所使用的并行模数转换器的模拟缺陷的校正方法本发明涉及模数转换器输出信号的处理方法。当今电信系统的发展趋势是增加服务和应用(多媒体，互联网、电视、GPS、WIFI应用、等)的集成，其中运用了多种不同的接收标准。除了标准的拓展，传输带宽的扩展也需要设计新的接收机，既能适用于不同的的标准，又能在较宽的带宽中工作。由于多种标准的功能性，特别有利于使用在线软件实现重构接收机的可能性，这类装置的专业术语称为“软件定义无线电”。此外，这样的接收机允许实施分析频带的状态、以便实现智能频谱管理。这称之为“认知无线电”。为了实现这一目的，所接收到的信号必须在尽可能靠近天线处进行数字化，以便 实现软件处理和智能频谱的管理。在这一方面，所提出的一种解决方法是采用时间交叉技术利用多通道架构的并行模数转换器。例如，4通道的系统采用新型sigma-delta调节器并具有合适的插值功能，它能够提供102dB的理想信噪比。在文献FR-08 58632和FR-0853213中具体阐述该sigma-delta调节器。然而，制造エ艺所导致的不可避免的模拟误差(存在于在多通道架构的不同通道中的失调、増益差异)明显限制了这类转换器的预期性能。例如，具有非常小的失调(标准偏差为2X10_6)就会使得SNR比率降低30dB。也会观察到由于增益差异(标准偏差仅为O. 1% )而使得信噪比降低30dB。已经提出了多种不同的解决方案来校正这些误差。这些解决方案可以分为下列3种方法。第一种方法包括消除各个通道的绝对误差。该项技术基于预测各个调节器的失调和増益数值，为了校正它们，通过将输出信号与预测增益的倒数相乘来校正增益以及通过减去预测失调来校正失调。为此目的已经提出了多种不同的方法。文献“Calibrationof parallel Σ Δ ADCs”(R. Batten, A. Eshraghi, Τ· Fiez,IEEE transactions on circuits and systems-II analog and digital signalprocessing, vol. 49, no. 6, June 2002, p. 390-399)描述了第一种方法。该方法包括使用数字sigma-delta调节器、设置在模拟调节器的上游、用于预测误差并对误差进行补偿。这样的该方法不能进行实时的执行校正。失调和增益的预测通过可采用数字调节器执行来实现，并将模拟调节器的输入端连接至地极接地或者连接ー个恒定的參考电压。校正通过调整在数字调节器的回路中的数值来实现完成校正。数字调节器的序列量程必须高于模拟调节器的序列量程，以避免增加噪声的等级电平。这个这种解决方法在使用源头资源利用和消耗的功率消耗方面都的情况中不是最优化的，因为除了数字处理之外，它需要増加与模拟调节器相同数量的数字调节器。第二种方法提出了实时失调校正，如文献“Digital offset compensation oftime-interleaved ADC using random chopper sampling” uE Eklund， F Gustafsson，IEEE ISCAS 2000, Geneva, Switzerland, May 2000)所阐述的。这种方法包括将各个调节器的输入信号与伪随机序列{+1，-1}相乗，以对其进行白操作。然后，在调节器的输出端，计算N个点的平均数值提供失调数值的预测。最后，从信号和相同伪随机序列相乘之前的信号中减去预测数值，从而获得有效的信号。第二类方法存在下列问题-与伪随机序列相乘出现在模拟域，这是非常不精确的；此外，该模拟乘法增加了对sigma-delta调节器第一级的限制，-对调节器输入的信号进行白操作会増加噪声电平，并且当调节器具有较低量程以及环路中的模数转换器(ADC)具有较低比特数时，会増加调节器量化噪声锐度的复杂性；-如果调节器信号转换函数(STF)的増益不等于1，则在输出端与相同序列的乘积就不允许恢复有效的信号；-不可能校正在调节器的输入端与伪随机序列相乘之前引入接收链中的误差。
第三种方法专用于以非实时方式来校正高通sigma-delta调节器的绝对增益误%Li IilJCiKiiAdvantages of hign-pass Δ L modulators in interleaved Δ analogto digital converter，，(V. T. Nguyen ；P. Loumeau ；J. F. Naviner, Circuits and Systems,MWSCAS-2002(45th Midwest Symposium), Volume 1,4-7, Page (s) :1-136-1-139, August2002)提出。该方法使用随机最小均方值算法，具有执行简单的优点，可用于预测各个通道增益的倒数。然而，这类方法的缺点是它一定是没有失调的应用；否则预测増益倒数中的误差就会非常高。因此，作为通常的规则，优选在低通调节器的情况中用于开始增益误差校正之前的失调校正。此外，这类方法需要获知时间交错架构对输入參考信号的理想响应，这表示了在实施过程中由于sigma-delta调节器的混沌行为而导致的难度。第二种方法基于不同通道误差的均衡。输出端出现频谱线性噪声是由于sigma-delta调节器的増益和失调误差之间的不匹配所引起的，第二类方法还针对均衡这些增益和失调的误差。为了均衡所有通道的误差，文献EP1401105提出了ー种包括使用附加模数转换器作为參考转换器的方法。这类附加转换器随后在校正过程中并联连接转换器，以便均衡转换器与參考转换器的失调和增益。尽管这种方法具有执行实时校正的优点，但是失调校正不是完善的，因为它不能避免增益误差的存在。此外，均衡增益误差的数字处理是相对复杂的。为了避免增加附加转换器来执行实时的增益校正，已经提出将附加模数转换器替换为I比特的数模转换器、伪随机信号{+1，-1}发生器以及数字単元，其中嵌入用于均衡增益的最小均方值(LMS)算法，如文献“A digital background calibration techniqueior time-interleaved analog-to-digital converters，，(D. Fu, K.し· Dyer, S. H. Lewis,P. J. Hurst, IEEE Journal of Solid-State Circuits, December 1998)所阐述的。这类方法的缺点是处理在调节器的输入端执行，因此是在模拟域中，并且还不能消除失调。第三种方法包括通过扩散在整个频率范围中由误差所形成频谱线功率来实现对增益和失调误差的白操作。为此目的，下列文献提出增加附加调节器，使得时间交错架构既具有随机通道选择技术又能确保时间交错的合适操作详见“A comparative analysisof parallel delta-sigma ADC architectures，，(A. Eshraghi and T. Fiez,Circuits andSystems I Regular Papers,IEEE Transactions on, vol. 51, no. 3,p.450-458,2004)。然而，这类技术需要附加的调节器而使转换器承担额外的计算资源(也称之为“表面区域”)。此外，还导致所需要的SNR比率降低，因为在对増益和失调的误差进行白操作之后会增加噪声电平。上述技术都不能满足在无需太多资源和不明显降低SNR比率的条件下对失调和増益的不匹配进行有效的校正。
本发明旨在改善这种状況。本发明提出一种处理模数转换器的信号的方法，所述转换器包括多通道时间交错的架构，该方法应用于-各个通道的数字滤波，用于至少预测转换器的失调误差；以及-以预测的失调误差为函数对失调进行补偿。因此，本发明提出一种精确预测诸如失调和可能的増益差异之类缺陷的方法，以便达到对其进行有效校正的目的。下文的详细说明将呈现精确预测失调的主要优点。本发明还能显著減少由于模拟缺陷而引发的所有的不利影响。例如，非常小的失调(标准偏差为2X 10_6)通常会使SNR比率降低30dB和/或经常观察到由于增益差异(在増益数值中，标准偏差仅为0. 1% )使SNR比率下降30dB。本发明所提出的数字校正方法允许系统的一般SNR比率保持大于IOOdB (与没有SNR比率衰减的理想处理过程相比，大约下降2dB)。在一个优选实施例中，本发明使用在每个通道中都具有sigma-delta调节器的多通道架构，尤其是将数字滤波应用于各个通道，使得-重构模数转换器所产生的有效信号；以及，-预测失调误差。如下文所述，通过选择性的数字低通滤波，可以较佳地实现失调误差的预测。例如，测试显示低通滤波的带宽(3dB带宽)等于0. 0025*fe (其中fe是转换器的采样频率)。优选地，对各个通道使用梳状滤波器的滤波。这得益于这类滤波器经常存在于具有时间交错架构的转换器中的优势，以便获得失调的精确预测来补偿失调。所述失调补偿本身较佳包括下列步骤-将零信号作为输入施加于转换器，以获得仅作为输出的失调；-使用数字滤波来预测各个通道的失调数值；以及，-对各个通道失调的预测数值进行补偿。在下文详细阐述的优选实施例中，以小于l0_(°_3n+1_9)的精度来预测失调误差，其中η为转换器的分辨率，以比特数来表示。下文中的典型实施例已经证明，补偿该精度所预测的失调误差限制信噪比的损失小于3dB。在一个优选实施例中，本发明还提供均衡转换器不同通道的増益。优选地，上述数字滤波也适用于在补偿失调之后来均衡多通道架构的不同通道之间的增益。 在一个实施例中，执行下列步骤-将相同的恒定信号施加于各个通道；-采集输出信号，对应于该相同信号与专属于各个通道的増益乘积；-将各个通道的结果与參考通道的结果作比较，以便预测各个通道相对于參考通道的增益归ー化权重。预测ー个通道的权重优选应用迭归处理方法来执行，该迭归处理方法使用最小均方值且遵循
权利要求
1.一种处理模数转换器中的信号的方法，所述转换器包括多通道的时间交错架构，并应用下列情况 -各个通道中的数字滤波(H(z))，用于至少预测转换器的失调误差；以及， -以预测失调误差的函数来补偿失调。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述转换器在各个通道中包括至少一个sigma-delta调节器,数字滤波(H(z))用于各个通道，以便 -重构由模数转换器所产生的有效信号； -预测失调误差。
3.根据权利要求I或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述失调补偿包括步骤 -将零信号施加于转换器的输入，以获得仅作为输出的失调(SI)； -使用数字滤波来预测各个通道的失调数值(S2);以及， -补偿各个通道的失调预测数值(S3)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述失调误差的预测由可选择的数字低通滤波器来执行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滤波由各个通道中的梳状滤波器(H(z))来执行。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述失调误差以小于10_(°_3n+1_9)的精度进行预测，其中n为转换器的分辨率，以比特数来表示。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述精度所预测的失调误差的补偿限制信噪比的损耗小于3dB。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述数字滤波在补偿失调(COF)之后还应用于均衡多通道架构中的不同通道之间的增益(EG)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于 -相同恒定的信号施加于各个通道(S4)； -采集输出信号，其对应于所述相同信号与专属于各个通道的增益的乘积(S5)； -将各个通道的乘积与参考通道(S6)的乘积相比较，以预测(S7)与参考通道相关的各个通道的增益归一化权重。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述单一通道的权重预测通过使用最小均方值的迭代处理来执行(S8)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述处理遵循承卜+ 1]=承类型的关系，其中 -承[ + 1]和A M为通道i的权重预测，分别迭代n+l和n次， -U是常数； _fi [n]是下列的乘积 -参考通道和通道i的输出信号之间的差值与通道i输出信号的符号； -或通道i的输出信号与参考通道和通道i的输出信号之间的差值的符号； -或通道i的输出信号与参考通道和通道i的输出信号之间的差值； -或通道i的输出信号的符号与参考通道和通道i的输出信号之间的差值的符号。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述处理遵循下列类型的关系式Wi [n +1] = w; [ ] + Vref [ ]-Ji. [n])xsgn (}；,[ ]) 其中 -Yref [n]和yi[n]分别为参考通道和通道i的输出信号；以及， -标记sgn(X)表示实际数量X的符号。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述归一化权重以小于10_(°_34n_°_65)的精度进行预测，其中n为传感器的分辨率，以比特数来表示。
14.根据权利要求11或12所述的方法，与权利要求13结合，其特征在于，所述常数y选择用于优化迭代处理的收敛率并且达到所述的精度。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理的总迭代次数选择作为常数y的函数。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述基于达到精度的权重预测的增益均衡限制信噪比损耗小于3dB。
17.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述待预测的权重数值以n+l和n+4之间的比特数来编码，其中n为转换器的分辨率，以比特数来表示。
18.数模转换器包括多通道的时间交错的架构，其特征在于，所述转换器包括 -在各个通道中的数字滤波器(H(z))，用于至少预测转换器的失调误差；以及， -用于以所预测的失调误差的函数来补偿失调的部件(MC)。
19.根据权利要求18所述的转换器，其特征在于，还进一步包括用于均衡不同通道(EG)的增益的部件，并且在补偿失调之后，所述数字滤波器还用于预测在多通道架构的不同通道之间的增益均衡。
20.计算机程序，包括用于在处理器执行该程序时可执行根据本发明权利要求I至17中任一项所述方法的指令。
全文摘要
本发明涉及一种处理在模数转换器中的信号的方法，所述转换器包括多通道的时间交错模架构。根据本发明数字滤波(H(z))施加于各个通道，用于至少预测转换器的失调误差，以及基于所预测的失调误差来补偿失调。优选地，有可能从现有通常用于滤波量化噪声数字滤波器(H(z))中获益，例如具有sigma/delta调节器的转换器中的梳状滤波器，以便预测失调。然后，应用相同的滤波来预测不同通道之间的增益差异。
文档编号H03M1/10GK102668383SQ201080044728
公开日2012年9月12日 申请日期2010年7月28日 优先权日2009年7月30日
发明者帕特里克·劳莫, 文塔姆·恩古延, 阿利·贝杜恩 申请人:电信教育集团(国家高等电信学校)