軟件定義無線電應(yīng)用的轉(zhuǎn)換器增益和時序誤差實時校準(zhǔn)

如果x0和x1表示兩個子ADC的輸出，而校準(zhǔn)信號是其輸入，可以使用公式1來表示它們，下面的表達(dá)式將這兩路信號連接起來(忽略了噪聲)：

(公式2)

這一線性濾波公式的系數(shù)h0和h1可以明確地對應(yīng)于增益g和時序Δt誤差：

(公式3)

可以使用一階近似，而設(shè)計中的失配誤差比較小，將這一非線性方程組線性化并求逆

估算算法包括以下三個步驟：

1. 提取出校準(zhǔn)信號，使用LMS算法，從子ADC的輸出消除它，產(chǎn)生離散時間信號x0和x1。這一算法要求在校準(zhǔn)頻率上應(yīng)用數(shù)字余弦/正弦參考信號。使用容量 為4K (實際中，K64)的小規(guī)模查找表(LUT)來產(chǎn)生余弦信號。通過簡單的將余弦信號延時K來產(chǎn)生正弦信號。

2. 如圖2所示，使用LMS算法，從提取出的x0和x1信號中自適應(yīng)估算出系數(shù)h0和h1。

3. 從公式3中得到的線性方程組中計算出增益和時序誤差。

圖2：通過2抽頭數(shù)字自適應(yīng)濾波器進(jìn)行增益和時序誤差背景估算。

得到估算結(jié)果后，增益和時序誤差被輸入到數(shù)字校準(zhǔn)引擎中。使用簡單數(shù)字乘法器補(bǔ)償增益。采用修正的小數(shù)延時濾波器對時序誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。通過多相和對 稱方法來降低濾波器實現(xiàn)的復(fù)雜度。估算和校準(zhǔn)引擎都都以子ADC的采樣速率運(yùn)行，為進(jìn)一步優(yōu)化，估算模塊還可以采用降采樣的方案。

方法驗證

一路合成測試信號包括：中心是300 MHz的一路TM3.1、20 MHz LTE載波，以及一路253.44 MHz、-35 dBFS校準(zhǔn)正弦波。對應(yīng)于S=1、K=8、P=2K，可以使用圖3中的測試設(shè)置來產(chǎn)生這些信號。這一設(shè)置具有低噪聲和高線性度D/A轉(zhuǎn)換器以及 DVGA，因此，其動態(tài)范圍非常高。我們采用了集成了高分辨率可調(diào)增益和時序誤差功能的商用14位 / 500Msps TIADC。通過FPGA采集ADC原始數(shù)據(jù)，使用Matlab軟件，由IDT校準(zhǔn)算法處理這些數(shù)據(jù)。TI ADC的增益和時序誤差分別被設(shè)置為大約0.5 dB和5 ps，以仿真最差情況。

圖3：測試設(shè)置結(jié)構(gòu)圖。