專利名稱：在雙信道時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的取樣時(shí)間和增益不匹配誤差估計(jì)的無乘法器算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter、ADC),特別是關(guān)于用于在雙通道時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TIADC)中的取樣時(shí)間及增益不匹配誤差估計(jì)的無乘法器算法。
背景技術(shù)：
近年來，在需要極高采樣率(亦即，無法由單一當(dāng)今ADC達(dá)成的采樣率)的應(yīng)用中，時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TIADC)已得到相當(dāng)多關(guān)注。在使用M個(gè)ADC的TIADC中，每一 ADC以Fs/M操作，其中Fs為TIADC的采樣率。使用換向器以Fs組合來自每一 TIADC的輸出以產(chǎn)生一以Fs操作的采樣率轉(zhuǎn)換器。理想地，較慢ADC應(yīng)具有相同的偏移、增益及均勻的取樣時(shí)刻。然而，實(shí)務(wù)上，歸因于組件不匹配，難以達(dá)成此要求。較慢ADC的偏移值的差以kFs/M(其中k = 0，1，2，...)產(chǎn)生載頻調(diào)，而不管輸入信號(hào)如何。ADC的增益值的差以± ^+1^^/^(其中1^ = 0，1，2，...)產(chǎn)生寄生(或不當(dāng))信號(hào)，其中Fin為輸入信號(hào)的任何頻率。類似地，歸因于增益不匹配，每一 ADC相對(duì)于TIADC取樣頻率的取樣時(shí)刻的不均勻性在與雜波完全相同的位置處產(chǎn)生寄生信號(hào)。然而，由取樣時(shí)間不匹配引起的雜波正交于由增益不匹配引起的雜波。因此，由偏移、增益及取樣時(shí)間不匹配引起的所得寄生信號(hào)使TIADC系統(tǒng)的效能明顯降級(jí)，因此使得此等誤差的估計(jì)及校正系改良效能所必需的。

發(fā)明內(nèi)容
在不使用乘法器的情況下估計(jì)雙通道TIADC中的取樣時(shí)間及/或增益不匹配誤差。更具體而言，在一實(shí)施例中，首先藉由至少兩個(gè)TIADC核心來處理一輸入信號(hào)。此將(例如)兩個(gè)ADC輸出的一集合提供為第一數(shù)字信號(hào)及第二數(shù)字信號(hào)。所述TIADC核心中的至少一個(gè)具備一用于接收一誤差校正反饋信號(hào)的校正輸入；該校正反饋信號(hào)將(例如)校正取樣時(shí)間誤差及/或增益誤差中的至少一個(gè)。接著將該校正信號(hào)提供至具有此校正輸入的所述當(dāng)前TIADC核心的校正輸入。交錯(cuò)該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)以提供該輸入信號(hào)的一數(shù)字表示。特定針對(duì)本文中的教示，自根據(jù)該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)所判定的正負(fù)號(hào)值估計(jì)各別誤差。在待估計(jì)的誤差為取樣時(shí)間誤差的情形下，可進(jìn)一步藉由針對(duì)各別第一數(shù)字信號(hào)及第二數(shù)字信號(hào)的正負(fù)號(hào)值的互斥或邏輯(XOR)運(yùn)算來判定誤差。對(duì)于本文中的較佳實(shí)施例而言，在該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的預(yù)定數(shù)目個(gè)樣本上累加誤差。在一特定實(shí)施中，使用針對(duì)該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)中的每一個(gè)的正負(fù)號(hào)運(yùn)算、絕對(duì)值運(yùn)算及XOR運(yùn)算來估計(jì)取樣時(shí)間誤差，且可視情況取決于各別XOR運(yùn)算的輸出而進(jìn)一步將取樣時(shí)間誤差判定為經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)抑或該經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)的負(fù)值。在其他實(shí)施例中，可進(jìn)一步使用該兩個(gè)數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值來估計(jì)取樣時(shí)間誤差。
在此實(shí)施中，亦有可能藉由延遲該第二數(shù)字信號(hào)及判定該經(jīng)延遲的第二數(shù)字信號(hào)與該第一數(shù)字信號(hào)之間的差來判定取樣時(shí)間誤差。接著在該第一數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值與該經(jīng)延遲的第二數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值之間進(jìn)行比較以判定該誤差。在所估計(jì)誤差為增益誤差的情形下，可藉由該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值之間的差提供該估計(jì)。一旦估計(jì)了誤差，便可接著應(yīng)用校正此等不匹配誤差的已知算法，所述算法(諸如)揭示于2009年4月7日申請(qǐng)的題為“雙通道時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的誤差估計(jì)及校正(Error Estimation and Correction in a Two-Channel Time Interleaved Analogto Digital Converter) ”的美國(guó)專利第7，839，323號(hào)中，該案的全部?jī)?nèi)容特此以引用的方式并入。然而，亦可使用其他校正算法。


自隨附圖式中所說明的本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施例的以下更特定描述，前述內(nèi)容將顯而易見，在隨附圖式中，相同參考字符貫穿不同視圖指代相同部分。圖式未必按比例繪制，而是著重說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖I說明在取樣時(shí)間不匹配誤差情況下的信號(hào)的頻譜。圖2為使用方程式12的取樣時(shí)間誤差估計(jì)區(qū)塊的示意圖。圖3為使用方程式18的取樣時(shí)間誤差估計(jì)區(qū)塊的示意圖。圖4說明在增益不匹配誤差情況下的信號(hào)的頻譜。圖5為使用方程式26的增益誤差估計(jì)區(qū)塊的示意圖。圖6說明TIADC在數(shù)字收發(fā)器中的使用。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。以下為實(shí)例實(shí)施例的描述。雖然本發(fā)明僅由在本文件結(jié)尾處呈現(xiàn)的申請(qǐng)專利范圍來界定，且因此本發(fā)明可能有不同形式的實(shí)施例，但在圖式中展示且將在本文中詳細(xì)描述一或多個(gè)特定實(shí)施例，條件是，本發(fā)明應(yīng)被視為本發(fā)明的原理的僅一個(gè)例證。亦應(yīng)理解，不欲將本發(fā)明限于在本文中特定說明且描述的內(nèi)容。因此，可在本文件中出現(xiàn)的對(duì)本”發(fā)明”的任何參考應(yīng)僅被解釋為對(duì)所主張的發(fā)明的僅一個(gè)態(tài)樣的一特定實(shí)例實(shí)施例的參考。取樣時(shí)間不匹配誤差估計(jì)在此部分中，考慮在兩個(gè)ADC之間具有取樣時(shí)間不匹配的雙信道TIADC系統(tǒng)。另夕卜，假設(shè)輸入信號(hào)為X(t) = COS (OV1十妁，其中Wi為任意輸入頻率且P為任意相位。藉由以下方程序給出雙信道TIADC系統(tǒng)的輸出
,、(cos (WiHT+ #)II = 數(shù)
謂 Icos (mt(nT + At) + #) m=奇數(shù)其中，T = 1/FS，且Fs為雙信道TIADC系統(tǒng)的取樣頻率。組合以上方程序中的偶數(shù) 與及奇數(shù)時(shí)刻，得到
,、 (AtAf] \y(n) = cos 叫 nr + — - (-l)n—- +
Vl 22 J / ⑵假設(shè)對(duì)應(yīng)于偶數(shù)時(shí)刻的輸出為來自ADCl的輸出，而對(duì)應(yīng)于奇數(shù)時(shí)刻的輸出為來自ADC2的輸出。換言之，ADCl在時(shí)刻2nT處對(duì)輸入信號(hào)取樣，而ADC2在時(shí)刻(2n+l)T+At處對(duì)輸入信號(hào)取樣。因此，At為取樣時(shí)間誤差。必須提及的是，在對(duì)輸出中的一個(gè)中的總相位分組方面不會(huì)損失一般性。可將以上方程序展開為y(n) = COS 卜T1 -f —] + COS ((—l)n<Sc^+Sin(O)i nT + — + sin ^(―l)n￡c)￡ ⑶可見，COS(X-I)nWiAt/2) = CosOi At/2)。因?yàn)?sin 為奇函數(shù)(其中(_1)n = cos (n )，所以得至1J sin ((_l)nco j A t/2) = cos (n n ) sin (co 4 A t/2) 使用 sin ( a )cos(n ) sin( a-n )及n = snT/2,可將以上方程序?qū)懗蓎(jl) = COSCOS ^COiTlT + COi^ ++sin-I- ci)j —----TiT1 + (f)J= COS (叫了) COS+ 0)(-+0^+ sin (叫了) sin ((叫—nT + co￡ — +假設(shè)與T相比較而言，At極小，則C0S(叫專且如叫專。因此，y(n) cos (cJinT + o)i~ + (pj+ (toJ sin ((wi _ ~y) nT +
權(quán)利要求
1.一種方法，其包含 藉由兩個(gè)時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器TIADC核心來轉(zhuǎn)換一輸入信號(hào)，以將兩個(gè)ADC輸出的一集合提供為第一數(shù)字信號(hào)及第二數(shù)字信號(hào)，所述TIADC核心中的至少一個(gè)具有一校正輸入； 交錯(cuò)該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)以形成該輸入信號(hào)的一經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的表示； 使用自該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)判定的正負(fù)號(hào)值來估計(jì)一誤差； 自該誤差判定一校正信號(hào)；及 將該校正信號(hào)施加至所述TIADC核心中的至少一個(gè)的該校正輸入。
2.如申請(qǐng)專利范圍第I項(xiàng)的方法，其中該誤差為一取樣時(shí)間誤差。
3.如申請(qǐng)專利范圍第2項(xiàng)的方法，其中進(jìn)一步自該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的所述正負(fù)號(hào)值的一互斥或來判定該取樣時(shí)間誤差。
4.如申請(qǐng)專利范圍第3項(xiàng)的方法，其中進(jìn)一步自該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的一最小值的一正負(fù)號(hào)來判定該取樣時(shí)間誤差。
5.如申請(qǐng)專利范圍第I項(xiàng)的方法，其中在該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的預(yù)定數(shù)目N個(gè)樣本上累加該誤差。
6.如申請(qǐng)專利范圍第3項(xiàng)的方法，其中藉由針對(duì)該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)中的每一個(gè)執(zhí)行一正負(fù)號(hào)運(yùn)算、絕對(duì)值運(yùn)算及XOR運(yùn)算來判定該取樣時(shí)間誤差。
7.如申請(qǐng)專利范圍第6項(xiàng)的方法，其中取決于一各別XOR運(yùn)算的輸出而進(jìn)一步自該經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)或該經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)的負(fù)值來判定該取樣時(shí)間誤差。
8.如申請(qǐng)專利范圍第3項(xiàng)的方法，其中將來自一對(duì)正負(fù)號(hào)選擇區(qū)塊的信號(hào)彼此相減以判定該取樣時(shí)間誤差。
9.如申請(qǐng)專利范圍第2項(xiàng)的方法，其中自該兩個(gè)數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值之間的一差估計(jì)該取樣時(shí)間誤差。
10.如申請(qǐng)專利范圍第2項(xiàng)的方法，其中進(jìn)一步藉由以下操作來判定該取樣時(shí)間誤差 延遲該第二數(shù)字信號(hào)以提供一經(jīng)延遲的第二數(shù)字信號(hào)； 判定該經(jīng)延遲的第二數(shù)字信號(hào)與該第一數(shù)字信號(hào)之間的一差；及 比較該第一數(shù)字信號(hào)的該正負(fù)號(hào)與該經(jīng)延遲的第二數(shù)字信號(hào)的一正負(fù)號(hào)以判定該誤差。
11.如申請(qǐng)專利范圍第I項(xiàng)的方法，其中該誤差為一增益誤差。
12.如申請(qǐng)專利范圍第11項(xiàng)的方法，其中自該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的一絕對(duì)值之間的一差估計(jì)該增益誤差。
13.一種裝置，其包含 兩個(gè)時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器TIADC核心，所述TIADC核心將兩個(gè)ADC輸出的一集合提供為第一數(shù)字信號(hào)及第二數(shù)字信號(hào)，所述TIADC核心中的至少一個(gè)具有一校正輸入；一信號(hào)交錯(cuò)器，其用于組合該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)以形成該輸入信號(hào)的一經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的表示； 至少兩個(gè)正負(fù)號(hào)區(qū)塊，其用以判定該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的各別正負(fù)號(hào)值； 一數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算符，其用于自該第一各別正負(fù)號(hào)值及該第二各別正負(fù)號(hào)值估計(jì)一誤差以提供一校正信號(hào)；及 其中該校正信號(hào)進(jìn)一步連接至所述TIADC核心中的至少一個(gè)的該校正輸入。
14.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)的裝置，其中該誤差為一取樣時(shí)間誤差。
15.如申請(qǐng)專利范圍第14項(xiàng)的裝置，其進(jìn)一步包含 一互斥或區(qū)塊，其經(jīng)連接以接收該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的所述正負(fù)號(hào)值，且藉此進(jìn)一步提供該校正信號(hào)。
16.如申請(qǐng)專利范圍第15項(xiàng)的裝置，其進(jìn)一步包含一累加器，該累加器用于在該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的預(yù)定數(shù)目N個(gè)樣本上累加該校正信號(hào)的樣本。
17.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)的裝置，其中該數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算符在該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)中的每一個(gè)之上包含 一正負(fù)號(hào)運(yùn)算； 一絕對(duì)值運(yùn)算；及 一 XOR運(yùn)算。
18.如申請(qǐng)專利范圍第17項(xiàng)的裝置，其中該數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算符進(jìn)一步包含 一選擇器，其用于取決于所述XOR運(yùn)算中的至少一個(gè)的輸出而選擇該經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)抑或該經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)的負(fù)值。
19.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)的裝置，其中該誤差為一增益誤差，且另外其中 該數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算判定該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的絕對(duì)值之間的一差。
20.如申請(qǐng)專利范圍第19項(xiàng)的裝置，其進(jìn)一步包含 一累加器，其用于累加該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)的預(yù)定數(shù)目N個(gè)樣本。
21.如申請(qǐng)專利范圍第13項(xiàng)的裝置，其中所述TIADC核心經(jīng)連接以接收一射頻信號(hào)且形成一數(shù)字收發(fā)器的部分。
22.一種配合一多通道時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器而使用的可程序化計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，其中第一數(shù)字信號(hào)及第二數(shù)字信號(hào)經(jīng)交錯(cuò)以形成一輸入信號(hào)的一經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的表示，該產(chǎn)品包含一或多個(gè)可程序化數(shù)據(jù)處理機(jī)器，該一或多個(gè)可程序化數(shù)據(jù)處理機(jī)器自一儲(chǔ)存媒體擷取指令且執(zhí)行所述指令，所述指令用于 使用自該第一數(shù)字信號(hào)及該第二數(shù)字信號(hào)判定的正負(fù)號(hào)值來估計(jì)一誤差； 自該誤差判定一校正信號(hào)；及 將該校正信號(hào)施加至TIADC核心中的至少一個(gè)的校正輸入。
全文摘要
揭示無任何乘法運(yùn)算的用于估計(jì)雙通道時(shí)間交錯(cuò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的取樣時(shí)間及增益不匹配誤差的技術(shù)。在取樣時(shí)間不匹配誤差評(píng)估中，使用來自兩個(gè)ADC的正負(fù)號(hào)及絕對(duì)值來提供取樣時(shí)間不匹配誤差的估計(jì)。在增益誤差估計(jì)算法中，將來自該兩個(gè)ADC的輸出的絕對(duì)值相減且累加。在一較佳實(shí)施例中，可接著使用合適的自適應(yīng)性取樣時(shí)間及增益校正技術(shù)來校正誤差。
文檔編號(hào)H03M1/10GK102761335SQ20121012058
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者布朗諾·哈里斯, 桑德·S·奇達(dá)比 申請(qǐng)人:英特希爾美國(guó)公司