专利名称：在双信道时间交错模拟至数字转换器中的取样时间和增益不匹配误差估计的无乘法器算法的制作方法
技术领域：
本发明关于模拟至数字转换器(Analog-to-Digital Converter、ADC),特别是关于用于在双通道时间交错模拟至数字转换器(TIADC)中的取样时间及增益不匹配误差估计的无乘法器算法。
背景技术：
近年来，在需要极高采样率(亦即，无法由单一当今ADC达成的采样率)的应用中，时间交错模拟至数字转换器(TIADC)已得到相当多关注。在使用M个ADC的TIADC中，每一 ADC以Fs/M操作，其中Fs为TIADC的采样率。使用换向器以Fs组合来自每一 TIADC的输出以产生一以Fs操作的采样率转换器。理想地，较慢ADC应具有相同的偏移、增益及均匀的取样时刻。然而，实务上，归因于组件不匹配，难以达成此要求。较慢ADC的偏移值的差以kFs/M(其中k = 0，1，2，...)产生载频调，而不管输入信号如何。ADC的增益值的差以± ^+1^^/^(其中1^ = 0，1，2，...)产生寄生(或不当)信号，其中Fin为输入信号的任何频率。类似地，归因于增益不匹配，每一 ADC相对于TIADC取样频率的取样时刻的不均匀性在与杂波完全相同的位置处产生寄生信号。然而，由取样时间不匹配引起的杂波正交于由增益不匹配引起的杂波。因此，由偏移、增益及取样时间不匹配引起的所得寄生信号使TIADC系统的效能明显降级，因此使得此等误差的估计及校正系改良效能所必需的。
发明内容
在不使用乘法器的情况下估计双通道TIADC中的取样时间及/或增益不匹配误差。更具体而言，在一实施例中，首先藉由至少两个TIADC核心来处理一输入信号。此将(例如)两个ADC输出的一集合提供为第一数字信号及第二数字信号。所述TIADC核心中的至少一个具备一用于接收一误差校正反馈信号的校正输入；该校正反馈信号将(例如)校正取样时间误差及/或增益误差中的至少一个。接着将该校正信号提供至具有此校正输入的所述当前TIADC核心的校正输入。交错该第一数字信号及该第二数字信号以提供该输入信号的一数字表示。特定针对本文中的教示，自根据该第一数字信号及该第二数字信号所判定的正负号值估计各别误差。在待估计的误差为取样时间误差的情形下，可进一步藉由针对各别第一数字信号及第二数字信号的正负号值的互斥或逻辑(XOR)运算来判定误差。对于本文中的较佳实施例而言，在该第一数字信号及该第二数字信号的预定数目个样本上累加误差。在一特定实施中，使用针对该第一数字信号及该第二数字信号中的每一个的正负号运算、绝对值运算及XOR运算来估计取样时间误差，且可视情况取决于各别XOR运算的输出而进一步将取样时间误差判定为经数字转换的输入信号抑或该经数字转换的输入信号的负值。在其他实施例中，可进一步使用该两个数字信号的绝对值来估计取样时间误差。
在此实施中，亦有可能藉由延迟该第二数字信号及判定该经延迟的第二数字信号与该第一数字信号之间的差来判定取样时间误差。接着在该第一数字信号的绝对值与该经延迟的第二数字信号的绝对值之间进行比较以判定该误差。在所估计误差为增益误差的情形下，可藉由该第一数字信号及该第二数字信号的绝对值之间的差提供该估计。一旦估计了误差，便可接着应用校正此等不匹配误差的已知算法，所述算法(诸如)揭示于2009年4月7日申请的题为“双通道时间交错模拟至数字转换器中的误差估计及校正(Error Estimation and Correction in a Two-Channel Time Interleaved Analogto Digital Converter) ”的美国专利第7，839，323号中，该案的全部内容特此以引用的方式并入。然而，亦可使用其他校正算法。
自随附图式中所说明的本发明的实例实施例的以下更特定描述，前述内容将显而易见，在随附图式中，相同参考字符贯穿不同视图指代相同部分。图式未必按比例绘制，而是着重说明本发明的实施例。图I说明在取样时间不匹配误差情况下的信号的频谱。图2为使用方程式12的取样时间误差估计区块的示意图。图3为使用方程式18的取样时间误差估计区块的示意图。图4说明在增益不匹配误差情况下的信号的频谱。图5为使用方程式26的增益误差估计区块的示意图。图6说明TIADC在数字收发器中的使用。
具体实施例方式为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。以下为实例实施例的描述。虽然本发明仅由在本文件结尾处呈现的申请专利范围来界定，且因此本发明可能有不同形式的实施例，但在图式中展示且将在本文中详细描述一或多个特定实施例，条件是，本发明应被视为本发明的原理的仅一个例证。亦应理解，不欲将本发明限于在本文中特定说明且描述的内容。因此，可在本文件中出现的对本”发明”的任何参考应仅被解释为对所主张的发明的仅一个态样的一特定实例实施例的参考。取样时间不匹配误差估计在此部分中，考虑在两个ADC之间具有取样时间不匹配的双信道TIADC系统。另夕卜，假设输入信号为X(t) = COS (OV1十妁，其中Wi为任意输入频率且P为任意相位。藉由以下方程序给出双信道TIADC系统的输出
,、(cos (WiHT+ #)II = 數
謂 Icos (mt(nT + At) + #) m=奇数其中，T = 1/FS，且Fs为双信道TIADC系统的取样频率。组合以上方程序中的偶数 与及奇数时刻，得到
,、 (AtAf] \y(n) = cos 叫 nr + — - (-l)n—- +
Vl 22 J / ⑵假设对应于偶数时刻的输出为来自ADCl的输出，而对应于奇数时刻的输出为来自ADC2的输出。换言之，ADCl在时刻2nT处对输入信号取样，而ADC2在时刻(2n+l)T+At处对输入信号取样。因此，At为取样时间误差。必须提及的是，在对输出中的一个中的总相位分组方面不会损失一般性。可将以上方程序展开为y(n) = COS 卜T1 -f —] + COS ((—l)n<Sc^+Sin(O)i nT + — + sin ^(―l)n￡c)￡ ⑶可见，COS(X-I)nWiAt/2) = CosOi At/2)。因为 sin 为奇函数(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,可将以上方程序写成y(jl) = COSCOS ^COiTlT + COi^ ++sin-I- ci)j —----TiT1 + (f)J= COS (叫了) COS+ 0)(-+0^+ sin (叫了) sin ((叫—nT + co￡ — +假设与T相比较而言，At极小，则C0S(叫专且如叫专。因此，y(n) cos (cJinT + o)i~ + (pj+ (toJ sin ((wi _ ~y) nT +
权利要求
1.一种方法，其包含 藉由两个时间交错模拟至数字转换器TIADC核心来转换一输入信号，以将两个ADC输出的一集合提供为第一数字信号及第二数字信号，所述TIADC核心中的至少一个具有一校正输入； 交错该第一数字信号及该第二数字信号以形成该输入信号的一经数字转换的表示； 使用自该第一数字信号及该第二数字信号判定的正负号值来估计一误差； 自该误差判定一校正信号；及 将该校正信号施加至所述TIADC核心中的至少一个的该校正输入。
2.如申请专利范围第I项的方法，其中该误差为一取样时间误差。
3.如申请专利范围第2项的方法，其中进一步自该第一数字信号及该第二数字信号的所述正负号值的一互斥或来判定该取样时间误差。
4.如申请专利范围第3项的方法，其中进一步自该第一数字信号及该第二数字信号的一最小值的一正负号来判定该取样时间误差。
5.如申请专利范围第I项的方法，其中在该第一数字信号及该第二数字信号的预定数目N个样本上累加该误差。
6.如申请专利范围第3项的方法，其中藉由针对该第一数字信号及该第二数字信号中的每一个执行一正负号运算、绝对值运算及XOR运算来判定该取样时间误差。
7.如申请专利范围第6项的方法，其中取决于一各别XOR运算的输出而进一步自该经数字转换的输入信号或该经数字转换的输入信号的负值来判定该取样时间误差。
8.如申请专利范围第3项的方法，其中将来自一对正负号选择区块的信号彼此相减以判定该取样时间误差。
9.如申请专利范围第2项的方法，其中自该两个数字信号的绝对值之间的一差估计该取样时间误差。
10.如申请专利范围第2项的方法，其中进一步藉由以下操作来判定该取样时间误差 延迟该第二数字信号以提供一经延迟的第二数字信号； 判定该经延迟的第二数字信号与该第一数字信号之间的一差；及 比较该第一数字信号的该正负号与该经延迟的第二数字信号的一正负号以判定该误差。
11.如申请专利范围第I项的方法，其中该误差为一增益误差。
12.如申请专利范围第11项的方法，其中自该第一数字信号及该第二数字信号的一绝对值之间的一差估计该增益误差。
13.一种装置，其包含 两个时间交错模拟至数字转换器TIADC核心，所述TIADC核心将两个ADC输出的一集合提供为第一数字信号及第二数字信号，所述TIADC核心中的至少一个具有一校正输入；一信号交错器，其用于组合该第一数字信号及该第二数字信号以形成该输入信号的一经数字转换的表示； 至少两个正负号区块，其用以判定该第一数字信号及该第二数字信号的各别正负号值； 一数字信号处理运算符，其用于自该第一各别正负号值及该第二各别正负号值估计一误差以提供一校正信号；及 其中该校正信号进一步连接至所述TIADC核心中的至少一个的该校正输入。
14.如申请专利范围第13项的装置，其中该误差为一取样时间误差。
15.如申请专利范围第14项的装置，其进一步包含 一互斥或区块，其经连接以接收该第一数字信号及该第二数字信号的所述正负号值，且藉此进一步提供该校正信号。
16.如申请专利范围第15项的装置，其进一步包含一累加器，该累加器用于在该第一数字信号及该第二数字信号的预定数目N个样本上累加该校正信号的样本。
17.如申请专利范围第13项的装置，其中该数字信号处理运算符在该第一数字信号及该第二数字信号中的每一个之上包含 一正负号运算； 一绝对值运算；及 一 XOR运算。
18.如申请专利范围第17项的装置，其中该数字信号处理运算符进一步包含 一选择器，其用于取决于所述XOR运算中的至少一个的输出而选择该经数字转换的输入信号抑或该经数字转换的输入信号的负值。
19.如申请专利范围第13项的装置，其中该误差为一增益误差，且另外其中 该数字信号处理运算判定该第一数字信号及该第二数字信号的绝对值之间的一差。
20.如申请专利范围第19项的装置，其进一步包含 一累加器，其用于累加该第一数字信号及该第二数字信号的预定数目N个样本。
21.如申请专利范围第13项的装置，其中所述TIADC核心经连接以接收一射频信号且形成一数字收发器的部分。
22.一种配合一多通道时间交错模拟至数字转换器而使用的可程序化计算机产品，其中第一数字信号及第二数字信号经交错以形成一输入信号的一经数字转换的表示，该产品包含一或多个可程序化数据处理机器，该一或多个可程序化数据处理机器自一储存媒体撷取指令且执行所述指令，所述指令用于 使用自该第一数字信号及该第二数字信号判定的正负号值来估计一误差； 自该误差判定一校正信号；及 将该校正信号施加至TIADC核心中的至少一个的校正输入。
全文摘要
揭示无任何乘法运算的用于估计双通道时间交错模拟至数字转换器中的取样时间及增益不匹配误差的技术。在取样时间不匹配误差评估中，使用来自两个ADC的正负号及绝对值来提供取样时间不匹配误差的估计。在增益误差估计算法中，将来自该两个ADC的输出的绝对值相减且累加。在一较佳实施例中，可接着使用合适的自适应性取样时间及增益校正技术来校正误差。
文档编号H03M1/10GK102761335SQ20121012058
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月23日 优先权日2011年4月29日
发明者布朗诺·哈里斯, 桑德·S·奇达比 申请人:英特希尔美国公司