一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法技术

本发明专利技术通提供一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，本发明专利技术IQ联合多通道TIADC不仅可以提高采样数率和保持高的分辨率，还可以数字化更大带宽的信号。但是由于模拟器件的频率响应失配，在增加的频带中产生各种杂散分量，限制了系统的无杂质动态范围(SFDR)。本发明专利技术对失真成分通过数字信号处理(DSP)构建镜像对，再使用基于二阶统计的循环性的镜像频率干扰修正算法进行估计和补偿，不需要任何参考信号，计算简单，补偿效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法
本专利技术涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法。
技术介绍
在当今许多应用中，例如无线通信、雷达和电子战等，模数转换器(Analog-to-DigitalConverters,ADC)是很关键的技术。因为数字信号处理相对模拟信号处理提供更大的灵活性，计算能力，再现性，速度和准确性。这些系统的共同趋势是要求更高的数据速率，更大的处理带宽(BW)和更高的分辨率。然而ADC的分辨率和采样速率是一对矛盾体，最高分辨率受限于它的采样速率，高分辨率要求较长的转换时间，而高采样速率要求较短的转换时间。根据目前的IC设计工艺，要实现高分辨率与高采样速率，我们需要探索一种新结构和新方法的ADC。一种实现高分辨率与超高速采样的重要方法是利用时间交织结构的ADC。这种多通道时间交织模数转换器是利用M片有着相同采样率FS的单个ADC，采用并行结构，每片ADC以相隔1/(M*FS)的时间进行交织采样，使得整个系统采样率达到单个ADC的M倍。此外，在接收机中，特别是高频信号的接收期间，通常在ADC数字化前，由接收机电路执行频率转换，将高频信号降频转换到基带，即需要下变频操作。因此，接收机中通常使用IQ下变频阶段后，I分支和Q分支再分别连接TI-ADCs。由于制造工艺本身固有的缺点，每一片ADC不可能完全一样，I分支和Q分支也不可能完全一样，所以必然会使IQ与TIADC系统存在失配误差，从而严重影响了系统的无杂质动态范围(SFDR)和降低了整个系统的信噪比。通常，接收机中通信复合信号具有循环特性，但是失配的IQ和TIADC破环了信号的循环性，使得实际输出信号中存在其他频率成分，限制了系统的无杂质动态范围。本专利技术公开了一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，不需要任何参考信号，计算简单，提高系统的无杂质动态范围。本专利技术的发现和结果有助于增加模拟带宽和ADC系统的转换速率，而不会损失转换精度。
技术实现思路
本专利技术提供一种实用、可靠、广泛的IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，该方法。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，包括以下步骤：S1：让接收机信号xRF(t)通过I/Q下变频后再经过4TIADC系统进行采样，采样周期N＝4，x(n)带宽限制在pi以内，xRF(t)通过I/Q下变频后输出xI(t)和xQ(t)，经过4TIADC后输出分别为x4I(t)和x4Q(t)，则系统总输出为x4(t)＝x4I(t)+jx4Q(t)，其中，下变频I分支的冲激响应为gI(t)，下变频Q分支的冲激响应为gQ(t)，8个ADC的冲激响应为：g0(t)、g1(t)、g2(t)、g3(t),g4(t)、g5(t)、g6(t)、g7(t)；S2：对输出信号X4(jΩ)频谱的第一奈奎斯特区域分析发现，存在8种频谱，分别是K0(jΩ),K1(jΩ),K2(jΩ),K3(jΩ),K4(jΩ),K5(jΩ),K6(jΩ),K7(jΩ)，其中，K0(jΩ)是理想基本分量Z(jΩ)的线性失真，其余Kn(jΩ)为频率响应失真分量；S3：通过对各个频率响应联合失真构造镜像对，采用级联的方式，依次对K4(jΩ),K2(jΩ),K5(jΩ),K3(jΩ),K7(jΩ),K6(jΩ),K1(jΩ)进行估计与修正。进一步地，所述步骤S3中对k4(t)进行校正的过程是：首先，以因子2对x4(t)进行上采样，输出采样结果y4up(t)；然后将y4up(t)经过通带为的带通滤波器h4BP，带通滤波器输出y4a(t)；再将上采样结果y4up(t)乘以进行频移得到y4m(t)，y4m(t)经过带通滤波器h4BP后输出结果为y4b(t)，将y4b(t)取共轭后与y4a(t)相加得到iTI4，这样就构建了具有镜像对的误差识别信号iTI4，为将iTI4输入基于循环性的镜像频率干扰修正算法模块中，使y4m(t)经过由iTI4控制的滤波器w5后得到以因子2对进行下采样，得到频率失真的估计值利用x4(t)减去得到频率失真修正后的输出结果y4(t)，频率失真修正后的输出信号进一步地，所述步骤S3中对k2(t)进行校正的过程是：首先，以因子2对y4(t)进行上采样，输出采样结果y2up(t)；然后将y2up(t)乘以进行频移得到y2m(t)，经过通带为[-Ωs/2,0]的带通滤波器，带通滤波器输出y2b(t)，此时构建了并进行了频移。再将上采样结果y2up(t)乘以进行频移得到y2n(t)，y2n(t)经过带通滤波器后输出结果为y2a(t)，此时构建了K2(jΩ)的频移。最后将y2a(t)取共轭后与y2b(t)相加得到iTI2，使的频移和K2(jΩ)的频移构成镜像对。这样就构建了误差识别信号iTI2，为：将iTI2输入基于循环性的镜像频率干扰修正算法模块中,使y2m(t)经过由iTI2控制的滤波器w2后得到以因子2对进行下采样，得到频率失真k2(t)的估计值此时完成估计步骤。利用y4(t)减去得到频率失真k2(t)修正后的输出结果y2(t),此时完成补偿步骤。最终，频率失真k2(t)修正后的输出信号进一步地，所述步骤S3中对k5(t)进行校正的过程是：将y2(t)乘上进行频移，得到iIT5，表达式为此时，K5(jΩ)频移后频谱和K0(jΩ)频移后的频谱为一对镜像对。所以，这里可以再次使用基于循环性的镜像频率干扰修正算法，将iIT5输入到该算法模块中，使经过滤波器w5，输出值乘以得到频率失真k5(t)的估计值利用y2(t)减去得到频率失真补偿k5(t)后的输出结果y5(t)，表达式为进一步地，所述步骤S3中对k3(t)进行校正的过程是：将y5(t)乘上进行频移再取共轭后得到iIT3(t)，表达式为使iIT3(t)经过滤波器w3，输出值乘以得到频率失真k3(t)的估计值此时完成的估计步骤；利用输入信号y5(t)减去得到频率失真k3(t)修正后的输出结果y3(t)，此时完成的补偿步骤。进一步地，所述步骤S3中对k7(t)进行校正的过程是：与k3(t)的矫正过程类似，先频移后频移构建具有镜像对的误差识别信号完成频率失真补偿k7(t)后的输出结果y7(t)，表达式为进一步地，所述步骤S3中对k6(t)进行校正的过程是：与k2(t)的矫正过程类似，产生误差识别信号：频率失真k6(t)修正后的输出信号进一步地，所述步骤S3中对k6(t)进行校正的过程是：K1(jΩ)和K0(jΩ)为镜像对，为了识别IQ失真信号k1(t)，将具有k1(t)镜像对的y6(t)输入到基于循环性的镜像频率干扰修正算法模块中，k1(t)失真修正后信号输出为与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术IQ联合多通道TIADC不仅可以提高采样数率和保持高的分辨率，还可以数字化更大带宽的信号。但是由于模拟器件的频率响应失配，在增加的频带中产生各种杂散分量，限制了系统的无杂质动态范围(SFDR)。本专利技术对失真成分通过数字信号处理(DSP)构建镜像对，再使用基于二阶统计的循环性的镜像频率干扰修正算法进行估计和补偿，不需要任何参考信号，计算简单，补偿效果好。附图说明图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：让接收机信号xRF(t)通过I/Q下变频后再经过4TIADC系统进行采样，采样周期N＝4，x(n)带宽限制在pi以内，xRF(t)通过I/Q下变频后输出xI(t)和xQ(t)，经过4TIADC后输出分别为x4I(t)和x4Q(t)，则系统总输出为x4(t)＝x4I(t)+jx4Q(t)，其中，下变频I分支的冲激响应为gI(t)，下变频Q分支的冲激响应为gQ(t)，8个ADC的冲激响应为：g0(t)、g1(t)、g2(t)、g3(t),g4(t)、g5(t)、g6(t)、g7(t)；S2：对输出信号X4(jΩ)频谱的第一奈奎斯特区域分析发现，存在8种频谱，分别是K0(jΩ),K1(jΩ),K2(jΩ),K3(jΩ),K4(jΩ),K5(jΩ),K6(jΩ),K7(jΩ)，其中，K0(jΩ)是理想基本分量Z(jΩ)的线性失真，其余Kn(jΩ)为频率响应失真分量；S3：通过对各个频率响应联合失真构造镜像对，采用级联的方式，依次对K4(jΩ),K2(jΩ),K5(jΩ),K3(jΩ),K7(jΩ),K6(jΩ),K1(jΩ)进行估计与修正。...

【技术特征摘要】
1.一种IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：让接收机信号xRF(t)通过I/Q下变频后再经过4TIADC系统进行采样，采样周期N＝4，x(n)带宽限制在pi以内，xRF(t)通过I/Q下变频后输出xI(t)和xQ(t)，经过4TIADC后输出分别为x4I(t)和x4Q(t)，则系统总输出为x4(t)＝x4I(t)+jx4Q(t)，其中，下变频I分支的冲激响应为gI(t)，下变频Q分支的冲激响应为gQ(t)，8个ADC的冲激响应为：g0(t)、g1(t)、g2(t)、g3(t),g4(t)、g5(t)、g6(t)、g7(t)；S2：对输出信号X4(jΩ)频谱的第一奈奎斯特区域分析发现，存在8种频谱，分别是K0(jΩ),K1(jΩ),K2(jΩ),K3(jΩ),K4(jΩ),K5(jΩ),K6(jΩ),K7(jΩ)，其中，K0(jΩ)是理想基本分量Z(jΩ)的线性失真，其余Kn(jΩ)为频率响应失真分量；S3：通过对各个频率响应联合失真构造镜像对，采用级联的方式，依次对K4(jΩ),K2(jΩ),K5(jΩ),K3(jΩ),K7(jΩ),K6(jΩ),K1(jΩ)进行估计与修正。2.根据权利要求1所述的IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，其特征在于，所述步骤S3中对k4(t)进行校正的过程是：首先，以因子2对x4(t)进行上采样，输出采样结果y4up(t)；然后将y4up(t)经过通带为的带通滤波器h4BP，带通滤波器输出y4a(t)；再将上采样结果y4up(t)乘以进行频移得到y4m(t)，y4m(t)经过带通滤波器h4BP后输出结果为y4b(t)，将y4b(t)取共轭后与y4a(t)相加得到iTI4，这样就构建了具有镜像对的误差识别信号iTI4，为将iTI4输入基于循环性的镜像频率干扰修正算法模块中，使y4m(t)经过由iTI4控制的滤波器w5后得到以因子2对进行下采样，得到频率失真的估计值利用x4(t)减去得到频率失真修正后的输出结果y4(t)，频率失真修正后的输出信号3.根据权利要求2所述的IQ与4通道TIADC联合失真盲估计与修正方法，其特征在于，所述步骤S3中对k2(t)进行校正的过程是：首先，以因子2对y4(t)进行上采样，输出采样结果y2up(t)；然后将y2up(t)乘以进行频移得到y2m(t)，经过通带为[-Ωs/2,0]的带通滤波器，带通滤波器输出y2b(t)，此时构建了并进行了频移。再将上采样结果y2up(t)乘以进行频移得到y...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇，王江妹，谭洪舟，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44