本公開總體涉及無線基礎(chǔ)設施,并且更具體地涉及用于減少模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的非線性的方法和裝置。
背景技術(shù):
在將射頻(rf)信號從模擬轉(zhuǎn)換成數(shù)字之前,rf采樣架構(gòu)(architecture)直接用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc或adc)對rf信號進行數(shù)字化(例如采樣),而無需將模擬頻率轉(zhuǎn)換到較低的中頻或基帶。adc可以被用于替代各種其他組件,從而減少材料、成本、設計、空間、功率等。因此,近年來,adc已經(jīng)越來越多地被用于各種應用,包括但不限于軟件定義的無線電、雷達系統(tǒng)、信號分析儀、蜂窩基站、全球定位系統(tǒng)接收器等。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本文所公開的示例減少模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的非線性。示例裝置包括將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該示例裝置進一步包括耦接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的非線性校正器,以確定包括數(shù)字信號與數(shù)字信號的導數(shù)的組合的交叉項;并且確定對應于交叉項的組合的非線性項。
附圖說明
圖1是用于減少非交錯式模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的非線性的示例射頻采樣架構(gòu)的圖示。
圖2是用于減少交錯式模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的非線性和非線性失配的示例射頻采樣架構(gòu)的圖示。
圖3是圖1的示例nl校正器的框圖。
圖4是圖2的示例交錯式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖。
圖5是圖2的示例nl校正器的框圖。
圖6是用于圖5的第一組件模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第一示例子nl校正器的框圖。
圖7示出由圖2和圖5的示例nl校正器所使用的示例奈奎斯特區(qū)中的數(shù)字導數(shù)濾波器的示例頻率響應。
圖8是表示可以被執(zhí)行以實施圖3的示例nl校正器的示例機器可讀指令的流程圖。
圖9是表示可以被執(zhí)行以實施圖3的示例nl校正器的示例機器可讀指令的流程圖。
圖10是表示可以被執(zhí)行以實施圖5和圖6的示例nl校正器的示例機器可讀指令的流程圖。
圖11是表示可以被執(zhí)行以實施圖5的示例nl校正器的示例機器可讀指令的流程圖。
圖12是表示可以被執(zhí)行以實施圖6的示例nl校正器的示例機器可讀指令的流程圖。
圖13是由圖1和/或圖2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的非線性和非線性失配的圖示。
圖14是可以執(zhí)行圖8至圖9的示例計算機可讀指令以實現(xiàn)圖1和圖3的示例nl校正器的示例處理器平臺。
圖15是可以執(zhí)行圖10至圖12的示例計算機可讀指令以實現(xiàn)圖2、圖5和圖6的示例nl校正器的示例處理器平臺。
這些附圖是未按比例的。只要有可能,貫穿(多個)附圖和所附書面描述將使用相同的附圖標號來指代相同或相似的部件。
具體實施方式
射頻(rf)采樣架構(gòu)處理接收的模擬信號以確定對應于模擬信號的數(shù)據(jù)。在一些rf采樣架構(gòu)中,rf模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。在此類rf采樣架構(gòu)中,adc可以是非交錯式adc或交錯式adc。非交錯式adc接收模擬信號并使用單個組成/組件(component)adc將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。交錯式adc使多個組成adc交錯,這些組成adc中的每個在不同的時間點對模擬信號進行采樣以產(chǎn)生多個輸出。多個組成adc的輸出等同于由交錯式adc產(chǎn)生的數(shù)字信號。例如,如果交錯式adc包括兩個組成adc,則第一組成adc將以例如5毫秒、15毫秒、25毫秒等對所接收的模擬信號進行采樣,并且第二組成adc將以10毫秒、20毫秒、30毫秒等對所接收的模擬信號進行采樣。以這種方式,交錯式組成adc的輸出等同于每5毫秒采樣的單個輸出??梢允褂媒诲e式adc來提高整體采樣架構(gòu)的效率。
當adc對模擬信號采樣時,adc的特性可以引入通常具有記憶效應的非線性(nl)。非線性是相對于adc的期望輸出的缺損或偏差。交錯式adc產(chǎn)生非線性和非線性失配。非線性失配與不同組成adc的不同非線性有關(guān)。非線性和非線性失配兩者都引起adc輸出中的不需要的諧波(例如二次諧波(hd2)、hd3、二階互調(diào)(imd2)產(chǎn)物、imd3產(chǎn)物等)。不需要的諧波引起在輸出(例如,數(shù)字信號)的頻率中的尖峰(例如圖像),從而使adc的輸出劣化。在交錯式adc和非交錯式adc中的寬頻帶上,本文所公開的示例減少或以其他方式校正nl和nl失配(例如,由nl和/或nl失配導致的圖像)。
對于在頻率fi處的單音輸入,nl導致在3fi(三次諧波)或2fi(二次諧波)等處的圖像。類似地,對于在頻率f1和頻率f2處的兩個音調(diào)輸入,三階非線性引起在2f1-f2、2f2-f1、2f1+f2、2f2+f1處的imd分量連同在3f1和3f2處的三次諧波。二階非線性引起在f1-f2、f1+f2處的imd分量連同在2f1和2f2處的二次諧波。在具有nl失配的交錯式adc架構(gòu)中,每個組成adc顯示不同的非線性電平,從而導致對應nl項的頻域中的nl圖像(例如nl校正項)。對于針對4x交錯式adc的f1處的單音輸入,當存在三階nl連同在3f1處的三次諧波時,將存在在3f1+fs/4、3f1+2fs/4、3f1+3fs/4處的nl圖像。類似地,對于在f1和f2處的兩個音調(diào)輸入,頻域中的每個nl分量具有其對應的nl圖像(例如,對于在2f1-f2處的nl分量,將存在在2f1-f2+fs/4、2f1-f2+2fs/4、2f1-f2+3fs/4處的nl圖像)。
常規(guī)的非交錯式rf采樣架構(gòu)包括常規(guī)的nl校正以基于volterra系列模型和對應于adc的特性的nl系數(shù)從adc的輸出確定nl項(例如nl校正項)。nl項對應于由adc產(chǎn)生的非線性。在此類常規(guī)nl校正中,nl項被從輸出中去除,由此產(chǎn)生解決記憶效應的nl校正輸出。然而,此類常規(guī)的非交錯式rf采樣架構(gòu)需要用于跨越寬帶的有效nl校正的大量的計算。本文所公開的示例減少和/或以其他方式去除非線性,以通過利用數(shù)字信號和數(shù)字信號的導數(shù)以及常規(guī)volterra項的交叉乘積,相比常規(guī)的非交錯式rf采樣架構(gòu)更接近地建模(model)所接收的模擬信號,從而減少減少的nl所需的volterra項的總數(shù)量。
在常規(guī)交錯式adc采樣架構(gòu)中,針對每個交錯組成adc單獨地計算volterra項。此類volterra項僅使用來自對應的組成adc的輸入數(shù)據(jù)。然而,此類常規(guī)交錯式adc采樣架構(gòu)僅適用于簡單的無記憶nl模型,因為由組成adc采樣的模擬信號是混疊的(aliased),并且不表示完全的連續(xù)時間信號。因此,此類常規(guī)技術(shù)不能建模對應于記憶效應的連續(xù)時間nl或nl失配。本文公開的示例包括使用來自多個組成adc的數(shù)據(jù)(例如,等同于交錯式adc的全速率輸出)的子nl校正器,所述多個組成adc使用與對應的組成adc的特性相對應的單獨的nl系數(shù)。以這種方式,由公開的子nl校正器輸出的nl校正項對應于在寬輸入頻帶上以全速率產(chǎn)生的記憶nl模型。在一些常規(guī)校正架構(gòu)中,nl校正器以全速率運行以處理記憶效應。然而,此類示例將不校正nl失配。
在一些常規(guī)的交錯式rf采樣架構(gòu)中,動態(tài)交錯失配(il)校正被執(zhí)行以校正交錯失配(例如,各組成adc之間的定時失配、增益失配等),交錯失配還導致在交錯式adc輸出處的不期望圖像。直觀地,在nl校正之前執(zhí)行常規(guī)il校正,以在校正非線性之前去除任何交錯失配。然而,通過在nl校正之前執(zhí)行il校正,il校正通過nl失配圖像而偏置(bias)。例如,在頻率fi處的單音在通過4x交錯式adc時可以由于il和nl失配兩者導致在fi+fs/4處的圖像(針對采樣頻率fs)。在這樣的示例中,(在nl校正之前)執(zhí)行il校正將去除由于il和nl失配兩者導致的完整圖像。因此,當nl校正被執(zhí)行時,nl校正將自然地重新引入nl失配。本文所公開的示例通過在il校正之前執(zhí)行nl校正來減輕此類問題。本文所公開的示例是可能的,因為本文所公開的nl校正系數(shù)是使用特定校準輸入而被離線估計的。
本文所公開的一些示例減少了數(shù)轉(zhuǎn)換器中的非線性。本文所公開的此類示例包括用于將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。本文所公開的此類示例進一步包括耦接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的非線性校正器以:確定數(shù)字信號的volterra項;確定數(shù)字信號的導數(shù);確定對應于數(shù)字信號與數(shù)字信號的導數(shù)的乘積的交叉非線性項(例如交叉項);以及確定對應于交叉項和volterra項的組合的非線性項。
本文所公開的一些示例包括交錯式模數(shù)轉(zhuǎn)換器,其包括:第一組成adc,其將模擬信號轉(zhuǎn)換成對應于在第一時間點處的第一樣本的第一數(shù)字信號;以及第二組成adc,其將模擬信號轉(zhuǎn)換成對應于在與第一時間點不同的第二時間點處的第二樣本的第二數(shù)字信號。本文所公開的此示例進一步包括耦接到交錯式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的非線性校正器,用以:確定對應于第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號的volterra項的第一非線性項、由對應于第一組成adc的第一非線性系數(shù)所縮放(scaled)的volterra項;并且將第一非線性項與第一數(shù)字信號組合以減少第一數(shù)字信號的第一非線性。
圖1示出本文所公開的示例采樣架構(gòu)100(例如,rf采樣架構(gòu))以在處理模擬信號時減少非線性。示例采樣架構(gòu)100包括示例信號接收器102、示例低噪聲放大器104、示例帶通濾波器106、示例adc108、示例數(shù)字信號109、示例nl校正器110和示例校正的數(shù)字信號111,以及示例數(shù)字下變頻器112。
圖1的示例信號接收器102接收模擬信號(例如rf信號)。在一些示例中,信號接收器102是天線(例如,偶極天線、單極天線、陣列天線、環(huán)形天線等)。在一些示例中,信號接收器102是可以被耦接或以其他方式被連接到輸出信號的電路的輸入。在由示例信號接收器102接收到模擬信號之后,信號由示例低噪聲放大器104放大??商娲?,示例低噪聲放大器104可以是任何類型的放大器(例如,運算放大器、a類放大器、b類放大器等)。示例低噪聲放大器104將放大的信號輸出到示例帶通濾波器106。示例帶通濾波器106對放大的信號進行濾波以去除信號的不期望的頻帶。經(jīng)濾波的信號由示例帶通濾波器106輸出并由示例adc108接收。
圖1的示例adc108基于時鐘(clk)脈沖對經(jīng)濾波的信號采樣,以產(chǎn)生對應于經(jīng)濾波的信號的示例數(shù)字信號109。因為沒有理想的adc,所以示例adc108向示例數(shù)字信號109引入一些非線性,如圖13的示例頻率圖1300所示。非線性導致數(shù)字信號109中的不需要的諧波。例如,此類諧波可以包括hd2諧波、hd3諧波、imd2諧波、imd3諧波等。在圖13的示例3f諧波1304中示出示例諧波(例如,不需要的圖像)。諧波使數(shù)字信號109劣化,從而引入不需要的噪聲和降低的示例采樣架構(gòu)100的性能。在一些示例中,adc108是射頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器(rfadc)。示例adc108將包括非線性的數(shù)字信號109輸出到示例nl校正器110。
圖1的示例nl校正器110通過組合數(shù)字信號109的離散時間導數(shù)和數(shù)字信號109的volterra項來減少或以其他方式消除數(shù)字信號109的非線性。示例nl校正器110基于來自多個不同頻率的奈奎斯特(nyquist)區(qū)信息產(chǎn)生離散時間導數(shù)。例如,如果數(shù)字信號109在第一頻率范圍內(nèi),則示例nl校正器110基于對應于第一頻率范圍的第一奈奎斯特區(qū)產(chǎn)生數(shù)字信號109的導數(shù)。如果數(shù)字信號109在第二頻率范圍內(nèi),則示例nl校正器110基于對應于第二頻率范圍的第二奈奎斯特區(qū)產(chǎn)生數(shù)字信號109的導數(shù)。示例nl校正器110使用數(shù)字信號109及其導數(shù)兩者來確定多個交叉項。此外,示例nl校正器110計算數(shù)字信號109的volterra項。示例nl校正器110將volterra項和交叉項兩者乘以(例如,縮放)對應于示例adc108的特性的nl系數(shù)。示例nl校正器110將縮放的volterra項與縮放的交叉項組合以產(chǎn)生nl項。nl項對應于應該從數(shù)字信號109去除的非線性。示例nl校正器110將nl項與數(shù)字信號109組合,以從數(shù)字信號109中減少或以其他方式去除非線性,從而產(chǎn)生示例經(jīng)校正的信號111。圖1的示例經(jīng)校正的信號111被輸出到示例數(shù)字下變頻器112。示例數(shù)字下變頻器112將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成對應于可以由另一組件和/或處理器進一步處理的數(shù)字信號的q樣本和i樣本。可替代地,可以將示例經(jīng)校正的信號111轉(zhuǎn)發(fā)到不同的設備或處理器以便進一步處理。
圖2示出本文所公開的示例交錯式采樣架構(gòu)200(例如,交錯式rf采樣架構(gòu))以在處理模擬信號時減少非線性。示例交錯式采樣架構(gòu)200包括圖1的示例信號接收器102、示例低噪聲放大器104和示例帶通濾波器106。示例交錯式采樣架構(gòu)200進一步包括示例交錯式adc208、示例數(shù)字信號209a-209n、示例nl校正器210和示例數(shù)字信號211a-211n、示例交錯失配(il)校正器212和示例數(shù)字下變頻器214。
在圖2的所示示例中,示例交錯式adc208輸出在時間上分離的多個數(shù)字信號209a-209n。如下面結(jié)合圖4進一步描述的,交錯式adc包括在不同時間點(例如,基于時鐘脈沖)處單獨地對信號進行采樣的多個低速組成adc,以產(chǎn)生在不同的時間點處的多個樣本。以這種方式,示例交錯式adc208的輸出速度和輸出數(shù)量對應于adc組件的數(shù)量。例如,如果示例adc208包括以每秒750兆樣本(例如,msps)操作的四個adc組件,則示例adc208將以每秒3千兆樣本(gsps)(例如4*750msps=3gsps)操作。此外,數(shù)字信號209a-209n的數(shù)量取決于示例adc208的adc組件的數(shù)量。例如,當在示例adc208中包括四個組成adc時,示例adc208將輸出對應于四個隨后時間點的四個數(shù)字樣本(例如,數(shù)字樣本209a=x(4n)、數(shù)字樣本209b=x(4n+1)、數(shù)字樣本209c=x(4n+2)等)。每個組成adc都引入非線性。因此,由于經(jīng)濾波的信號被一個以上的組成adc處理,所以一個或多個數(shù)字樣本209a-209n可以具有導致非線性失配的待校正的獨特的非線性,如圖13的示例頻率圖1306中的示例f失配1308以及示例3f失配1310所示。示例adc208將示例數(shù)字樣本209a-209n輸出到示例nl校正器210。
示例nl校正器210通過在使用來自其他數(shù)字樣本的信息的同時處理一個數(shù)字樣本來減少或以其他方式消除示例數(shù)字樣本209a-209n的非線性和/或非線性失配。例如,當計算第一示例組成adc輸出209a的第一nl項時,示例nl校正器210利用其他示例數(shù)字樣本209b-209n以使用對應于第一組成adc的nl系數(shù)來計算第一nl項。當計算第二示例adc輸出209b的第二nl項時,示例nl校正器210利用其它adc輸出209a、209c-209n以使用對應于第二組成adc的nl系數(shù)來計算第二nl項。以這種方式,將nl缺損和nl失配因子兩者都分配到每個nl項中,從而以全速率(例如,3gsps)提供更好的經(jīng)校正的信號211a-211n(例如,經(jīng)校正的信號211a-211n是由圖1的信號接收器102接收的信號的更好的表示)。示例nl校正器210將示例經(jīng)校正的信號211a-211n輸出到示例il校正器212。
示例il校正器212通過去除交錯圖像來校正線性交錯失配校正(例如,定時失配、增益失配等)。如上所述,在常規(guī)采樣架構(gòu)中,nl校正在il校正之后進行。然而,這種常規(guī)盲(blind)動態(tài)il校正技術(shù)由于nl失配圖像而偏置。例如,由于il和nl失配兩者,在第一頻率(fi)處的單音可能引起在第二頻率(例如,fi+fs/4)處的圖像。使用常規(guī)技術(shù),il校正將去除圖像,并且作為響應,nl校正將重新引入nl失配。如示例交錯式采樣架構(gòu)200所示,示例il校正器212在nl失配已被校正之后校正il失配,從而減少或以其他方式消除失配的無意引入。示例il校正器212將經(jīng)校正的信號(例如,nl校正的信號和il校正的信號)輸出到示例數(shù)字下變頻器214,以將經(jīng)校正的信號轉(zhuǎn)換成期望的基帶數(shù)據(jù)(例如,i/q樣本)。
圖3是本文所公開的圖1的示例nl校正器110的框圖,其用于減少示例數(shù)字信號109中的nl從而產(chǎn)生示例經(jīng)校正的信號111。示例nl校正器110包括示例volterra模型濾波器300、第一示例乘法器組302、示例奈奎斯特區(qū)提供器304、示例導數(shù)濾波器306、示例交叉項確定器308、第二示例乘法器組310和示例加法器312、示例加法器314。
示例volterra模型濾波器300使用volterra系列模型(例如,volterra模型)從示例數(shù)字信號計算volterra項。示例volterra項對應于第i階域模型。隨著階i的增加,volterra模型濾波器300輸出的精度和/或粒度(granularity)增加。同樣地,隨著階i的減小,volterra模型濾波器300輸出的精度和/或粒度降低。此外,隨著階i的增加,計算的數(shù)量和/或復雜性增加,從而消耗大量資源。另外,隨著圖1的示例采樣架構(gòu)100的帶寬增加,計算數(shù)量增加產(chǎn)生大量的volterra項??梢远ㄖ剖纠齰olterra模型濾波器300以根據(jù)示例采樣架構(gòu)100的要求增大和/或減小階i。示例volterra模型濾波器300將volterra項輸出到示例乘法器組302。
示例乘法器組302將volterra項乘以nl系數(shù)。nl系數(shù)對應于圖1的示例adc108的特性。在一些示例中,通過在生產(chǎn)時測試示例adc108來確定nl系數(shù)(例如,使用特定校準輸入離線估計)。在一些示例中,基于監(jiān)測示例adc108的特性來動態(tài)地確定nl系數(shù)。示例nl系數(shù)可以是用于縮放示例volterra項的任何正數(shù)或負數(shù)。在一些示例中,一個或多個系數(shù)可以為零以從volterra項中消除volterra項。示例乘法器組302將(例如,由nl系數(shù)縮放的)volterra項輸出到示例加法器312。
示例奈奎斯特區(qū)提供器304向示例導數(shù)濾波器306提供奈奎斯特區(qū)。示例奈奎斯特區(qū)包括對應于在不同頻率處的信號的導數(shù)的數(shù)據(jù)。例如,示例奈奎斯特區(qū)提供器304可以向示例導數(shù)濾波器306提供:(a)當示例數(shù)字信號在第一頻率范圍內(nèi)時,對應于0-fs/2之間的第一頻率范圍的奈奎斯特區(qū);(b)當示例數(shù)字信號處于第二頻率范圍內(nèi)時,對應于fs/2-fs之間的第二頻率范圍的奈奎斯特區(qū)等。下面結(jié)合圖7描述奈奎斯特區(qū)的示例。示例奈奎斯特區(qū)提供器304可以包括存儲裝置(例如,奈奎斯特區(qū)的數(shù)據(jù)庫)和/或可以耦接到存儲裝置。
示例導數(shù)濾波器306對示例數(shù)字信號109進行濾波以確定示例數(shù)字信號109的導數(shù)。示例導數(shù)濾波器306是離散時間數(shù)字濾波器。在一些示例中,示例導數(shù)濾波器306是有限脈沖響應(fir)濾波器。在一些示例中,導數(shù)濾波器306是無限脈沖響應(iir)濾波器。示例導數(shù)濾波器306響應取決于示例數(shù)字信號109的頻率范圍,導數(shù)濾波器306使用由示例奈奎斯特區(qū)提供器304提供的來自奈奎斯特區(qū)的標準來計算示例數(shù)字信號109的導數(shù)。示例導數(shù)濾波器306將數(shù)字信號109的導數(shù)輸出到示例交叉項確定器308。示例交叉項確定器308計算數(shù)字信號109與數(shù)字信號109的導數(shù)之間的交叉項。任何特定交叉項可以是數(shù)字信號的多個延遲版本與導數(shù)信號的多個延遲版本的乘積。例如,如果數(shù)字信號109被表示為x(n)并且其導數(shù)表示為xd(n),則三階的示例交叉項可以是x(n)*x(n)*xd(n)、x(n)*xd(n)*xd(n)、x(n-l1)*x(n-l2)*xd(n-l3)、x(n-l1)*xd(n-l2)*xd(n-l3)、xd(n-l1)*xd(n-l2)*xd(n-l3),其中l(wèi)1、l2和l3是可以取任何值的延遲(或滯后)。類似地,二階的示例交叉項是x(n)*xd(n)、xd(n)*xd(n)、x(n-l1)*xd(n-l2)、xd(n-l1)*xd(n-l2)、xd(n-l1)*xd(n-l2)。附加地或可替代地,可以生成針對任何階的交叉項。
示例乘法器組310將交叉項乘以nl系數(shù)(例如,與提供給示例乘法器組302的nl系數(shù)相似)。如上所述,nl系數(shù)對應于圖1的示例adc108的特性。示例nl系數(shù)可以是用于縮放示例交叉項的任何正數(shù)或負數(shù)。在一些示例中,系數(shù)中的一個或多個可以是零以消除來自交叉項的交叉項。示例乘法器組310將(例如,由nl系數(shù)縮放的)交叉項輸出到示例加法器312。
示例加法器312將經(jīng)縮放的交叉項與經(jīng)縮放的volterra項組合以產(chǎn)生nl項(例如,代表示例數(shù)字信號109的非線性)。由示例加法器312產(chǎn)生的nl項比僅使用volterra項產(chǎn)生的常規(guī)nl項更接近地對由圖1的示例信號接收器102所接收的模擬信號進行建模。包括交叉項和volterra項的組合的nl項產(chǎn)生與僅使用volterra項的nl項類似和/或更優(yōu)的結(jié)果。因此,使用交叉項計算示例nl項需要更少的資源,因為確定信號的導數(shù)信號和交叉項需要比計算對nl建模所需的所有volterra項少得多的資源。因此,在示例加法器312的輸出處產(chǎn)生的nl項對應于比常規(guī)技術(shù)更寬的頻帶。一旦通過示例加法器312已輸出nl項,則示例加法器314從示例數(shù)字信號109中去除nl項以產(chǎn)生示例經(jīng)校正的信號111。如上所述,示例經(jīng)校正的信號111對應于在nl已被減少和/或移除之后的示例數(shù)字信號109。
用于三階nl校正的經(jīng)校正的信號111的示例是y(n)=x(n)+y3(n)+d3(n),其中y3(n)對應于公式1,且d3(n)對應于公式2。
其中xd(n)是x(n)的導數(shù),y3(n)是由示例乘法器302輸出的經(jīng)縮放的volterra項,d3(n)是由示例乘法器310輸出的經(jīng)縮放的交叉項,c3(k1,k2,k3)、g3(k1,k2,k3),e3((k1,k2,k3)和f3(k1,k2,k3)是nl系數(shù)。盡管結(jié)合三階nl校正描述以上示例校正器信號111,但也可以替代地使用任何其它階校正。
圖4是圖2的示例交錯式adc208的框圖,本文公開該示例交錯式adc208以從圖1的示例帶通濾波器126接收經(jīng)濾波的模擬信號并產(chǎn)生圖2的示例數(shù)字信號209a-209n。示例adc208包括示例緩沖器400、示例組成adc402a-402n、示例時鐘分頻器404和示例聚合器406。在所示示例adc208中,存在以nmsps操作的n個組成adc,其中n和n是大于1的整數(shù)。
示例緩沖器400從示例帶通濾波器106接收經(jīng)濾波的模擬信號并將經(jīng)濾波的模擬信號提供給示例組成adc402a-402n。如在圖4的示例中所示,示例組成adc402a-402n具有基本上相似的帶寬(例如,nmsps)??商娲兀纠M成adc402a-402n可以具有不同的帶寬。如上面結(jié)合圖2所述,示例adc208的全部帶寬等同于n個示例組成adc402a-402n的帶寬之和。例如,如果在所示示例中,n=500msps,并且存在5個組成adc402a-402e,則示例adc208的全部帶寬為2.5gsps(例如,500msps×5)。示例組成adc402a-402n基于由示例時鐘分頻器404所接收的時鐘信號對經(jīng)濾波的信號進行采樣。以這種方式,每個組成adc402a-402n在不同的時間點處進行采樣。例如,第一組成adc402a對應于每第n個樣本(例如,如果經(jīng)濾波的信號為f(x),則第一組成adc輸出為f(n*x)),第二組成adc402b對應于每第n+1個樣本(例如,f(n*x+1)),第三組成adc402c對應于每第n+2個樣本(例如,f(n*x+2))等。
示例時鐘分頻器404將信號輸出到示例組成adc402a-402n以激活示例組成adc402a-402n,以基于所接收的時鐘信號對經(jīng)濾波的信號進行采樣。例如,示例時鐘分配器404可以(a)在時鐘信號的第一脈沖(例如,上升沿)處激活第一示例組成adc402a,(b)在時鐘信號的第二脈沖處激活第二示例組成adc402b等,直到所有組成adc402402a-402n已被激活,并且然后示例時鐘分頻器440重復該過程。
示例聚合器406聚合示例組成adc402的樣本,以產(chǎn)生對應于來自每個示例組成adc402的樣本的組成adc輸出。例如,示例聚合器406輸出(a)對應于經(jīng)濾波的信號的每第n個樣本的第一組成adc輸出209a(例如,f(n*x))、(b)對應于經(jīng)濾波的信號的每第n+1個樣本的第二組成adc輸出209b(例如,f(n*x+1))等。以這種方式,當被組合時,示例組成adc輸出209a-209n等同于整個數(shù)字信號(例如,f(n*x)+f(n*x+1)+...+f(n*x+n-1)=f(x))。
圖5示出本文公開的圖2的示例nl校正器210的框圖,以減少和/或以其他方式消除所接收的數(shù)字信號(例如,示例組成adc輸出209a-209n)的非線性和非線性失配,由此產(chǎn)生示例經(jīng)校正的信號211a-211n。示例nl校正器210包括示例子nl校正器500、示例子nl校正器502、示例子nl校正器504、示例子nl校正器506,示例nl系數(shù)501、示例nl系數(shù)503、示例nl系數(shù)505、示例nl系數(shù)507和示例加法器508、示例加法器510、示例加法器512、示例加法器514。
第一示例子nl校正器500計算對應于圖4的示例第一組成adc402a的nl項(例如,表示nl缺損和/或nl失配),第二示例子nl校正器502計算對應于圖4的第二組成adc402b的nl項,第三示例子nl校正器504計算對應于圖4的第三組成adc402c的nl項,并且第n個示例子nl校正器506計算對應于圖4的第n個組成adc402n的nl項。如所示示例nl校正器210中所示,示例子nl校正器500、示例子nl校正器502、示例子nl校正器504、示例子nl校正器506不僅接收對應的組成adc的輸出,而且接收其它組成adc的輸出。例如,第一示例子nl校正器500接收第一示例組成adc輸出209a和組成adc輸出209b-209n。以這種方式,示例第一示例子nl校正器500可以在整個信號帶寬上校正第一組成adc的nl缺損。在一些示例中,子nl校正器500、子nl校正器502、子nl校正器504、子nl校正器506通過計算示例組成adc輸出209a-209n的volterra項來計算nl項。在一些示例中,如結(jié)合圖6進一步描述的,子nl校正器500、子nl校正器502、子nl校正器504、子nl校正器506通過將volterra項與交叉項(例如,示例組成adc輸出209a-209n及它們的導數(shù)之間的交叉乘積)組合來計算nl項。
示例子nl校正器500、示例子nl校正器502、示例子nl校正器504、示例子nl校正器506接收對應于圖4的組成adc402a-402n的特性的示例nl系數(shù)501、示例nl系數(shù)503、示例nl系數(shù)505、示例nl系數(shù)507。例如,第一示例子nl校正器500接收對應于第一組成adc402a的第一nl系數(shù)501,第二示例子nl校正器502接收對應于第二組成adc402b的第二nl系數(shù)503等。示例nl系數(shù)501、示例nl系數(shù)503、示例nl系數(shù)505、示例nl系數(shù)507被應用于由示例子nl校正器500、示例子nl校正器502、示例子nl校正器504、示例子nl校正器506產(chǎn)生的volterra項和/或交叉項。
一旦示例子nl校正器500、示例子nl校正器502、示例子nl校正器504、示例子nl校正器506輸出所計算的nl項,則示例加法器508、示例加法器510、示例加法器512、示例加法器514從對應的組成adc輸出209a-209n去除nl項,從而產(chǎn)生示例經(jīng)校正的輸出211a-211n。如上文結(jié)合圖2所描述的,示例經(jīng)校正的輸出211a-211n表示具有減小和/或以其它方式去除的非線性和非線性失配的所接收的模擬信號的數(shù)字信號。
圖6是本文所述的第一示例子nl校正器500的框圖,其用于減少或以其他方式去除圖2和圖4的示例交錯式adc208的非線性和非線性失配。第一示例子nl校正器500包括示例組成adc輸出209a-209n、第一示例nl系數(shù)1501(例如,對應于圖4的第一組成adc402a),以及圖5的示例加法器508。第一示例子nl校正器500進一步包括示例volterra模型濾波器600、示例乘法器組602、示例奈奎斯特區(qū)提供器604、示例導數(shù)濾波器606、示例交叉項確定器608、示例乘法器組610以及示例加法器612。盡管第一示例子nl校正器500從所有組成adc輸出209a-209n接收數(shù)據(jù),但是示例子nl校正器500可以接收對應于任何數(shù)量的組成adc的任何數(shù)量的輸出。
示例volterra模型濾波器600使用volterra系列從示例全速率(例如,聚合的)組成adc輸出209a-209n來計算volterra項。示例volterra項對應于i階域模型。隨著階i的增加,volterra模型濾波器600輸出的精度和/或粒度增加。同樣,隨著階i的減小,volterra模型濾波器600輸出的精度和/或粒度降低。此外,隨著階i的增加,計算的數(shù)量和/或復雜性增加,從而消耗大量資源。另外,隨著圖1的示例采樣架構(gòu)100的帶寬增加,增加的計算數(shù)量產(chǎn)生大量的volterra項??梢远ㄖ剖纠膙olterra模型濾波器600,以根據(jù)示例采樣架構(gòu)100的要求增加和/或減小階i。示例volterra模型濾波器600將對應于組成adc輸出209a-209n的volterra項輸出到示例乘法器組602。
示例乘法器組602將volterra項乘以示例nl系數(shù)501。示例nl系數(shù)501對應于圖4的第一示例組成adc402a的特性。在一些示例中,通過在生產(chǎn)時測試第一組成adc402a來確定nl系數(shù)501。在一些示例中,通過監(jiān)測第一組成adc402a的特性來動態(tài)地確定nl系數(shù)501。示例nl系數(shù)501可以是用于縮放示例volterra項的任何正數(shù)或負數(shù)。在一些示例中,nl系數(shù)501中的一個或多個可以為零以從volterra項中消除volterra項。示例乘法器組602將(例如,由nl系數(shù)501縮放的)volterra項輸出到示例加法器612。
示例奈奎斯特區(qū)提供器604向示例導數(shù)濾波器606提供奈奎斯特區(qū)信息。例如,使用具有fs的總采樣率的adc,如果輸入信號頻率在[0fs/2]范圍內(nèi),則輸入信號是第一奈奎斯特區(qū),如果頻率在[fs/2fs]的范圍內(nèi),則輸入信號在第二奈奎斯特區(qū)等。奈奎斯特區(qū)信息用于選擇將重創(chuàng)建導數(shù)信號的適當?shù)臄?shù)字導數(shù)濾波器。下面結(jié)合圖7描述奈奎斯特區(qū)的示例。示例奈奎斯特區(qū)提供器604可以包括存儲裝置(例如,奈奎斯特區(qū)的數(shù)據(jù)庫)和/或可以耦接到存儲裝置。
示例導數(shù)濾波器606對示例組成adc輸出209a-209n進行濾波以確定示例數(shù)字信號109的導數(shù)。示例導數(shù)濾波器606是離散時間數(shù)字濾波器。在一些示例中,示例導數(shù)濾波器606是有限脈沖響應(fir)濾波器。在一些示例中,導數(shù)濾波器606是無限脈沖響應(iir)濾波器。示例導數(shù)濾波器606基于濾波器的頻率響應對示例全速率(例如,聚合的)adc輸出209a-209n進行濾波,導數(shù)濾波器606使用來自由示例奈奎斯特區(qū)提供器604提供的奈奎斯特區(qū)的標準來計算示例全速率(例如,聚合的)adc輸出209a-209n的導數(shù)。示例導數(shù)濾波器606在組成adc輸出209a-209n的對應時刻將等效全速率信號的導數(shù)輸出到示例交叉項確定器608。示例交叉項確定器608計算示例組成adc輸出209a-209n與示例組成adc輸出209a-209n的導數(shù)之間的交叉項。
示例乘法器組610將交叉項乘以nl系數(shù)501。如上所述,nl系數(shù)501對應于圖4的第一示例組成adc402a的特性。示例nl系數(shù)501可以是用于縮放示例交叉項的任何正數(shù)或負數(shù)。在一些示例中,系數(shù)中的一個或多個系數(shù)可以為零以從交叉項中消除交叉項。示例乘法器組610將(例如,由nl系數(shù)501縮放的)交叉項輸出到示例加法器612。
示例加法器612將經(jīng)縮放的交叉項與經(jīng)縮放的volterra項組合以產(chǎn)生nl項(例如,代表示例組成adc輸出209a-209n的非線性)。由示例加法器612產(chǎn)生的nl項對在該特定樣本中由示例adc208引入的非線性分量進行建模。一旦nl項已被示例加法器612輸出,則示例加法器508從第一示例組成adc輸出209a中去除nl項,以產(chǎn)生第一示例經(jīng)校正的信號211a。如上所述,示例經(jīng)校正的信號211a對應于在nl已被減小或去除之后的示例組成adc輸出209a。
在一些示例中,可以在沒有示例奈奎斯特區(qū)提供器604、示例導數(shù)濾波器606、示例交叉項確定器608、示例乘法器組610和/或示例加法器612的情況下,實施第一示例子nl校正器500。在此類示例中,nl項可以僅基于示例adc分量輸出209a-209n(例如,由示例nl系數(shù)501縮放)的volterra項。可以使用該可替代校正器以便節(jié)省板空間、成本、復雜度等。
示例子nl校正器502、示例子nl校正器504、示例子nl校正器506共享與示例子nl校正器500類似的結(jié)構(gòu)。例如,第二子nl校正器502可以包括示例volterra模型濾波器600、示例乘法器組602、示例奈奎斯特區(qū)提供器604、示例導數(shù)濾波器606、示例交叉項確定器608、示例乘法器組610和示例加法器612。在此類示例中,第二子nl校正器502與所示子nl校正器500不同的是,示例子nl校正器502將接收對應于圖4的第二示例組成adc402b的特性的第二示例nl系數(shù)503。此外,由第二示例子nl校正器502的示例加法器612產(chǎn)生的nl項將與示例第二組成adc輸出209b組合。
用于三階nl校正的第一示例經(jīng)校正的信號211a的示例是y(4n)=x(4n)+y3(4n)+d3(4n),其中y3(4n)對應于公式3并且d3(4n)對應于公式4。
其中xd(4n)是x(4n)的導數(shù),y3(4n)是由示例乘法器602輸出的經(jīng)縮放的volterra項,d3(4n)是由示例乘法器610輸出的經(jīng)縮放的交叉項,c3(k1,k2,k3)、g3(k1,k2,k3)、e3(k1,k2,k3)以及f3(k1,k2,k3)是nl系數(shù)。盡管結(jié)合三階nl校正來描述上述示例校正器信號2111,但是也可以替代地使用任何其他階校正。此外,使用對應的輸入信號(例如,對于示例第二adc分量輸出209b,y(4n+1)=x(4n+1)+y3(4n+1)+d3(4n+1),對于示例第三adc分量輸出209c,y(4n+2)=x(4n+2)+y3(4n+2)+d3(4n+2)等)以類似的方式計算第二示例校正器信號211b、第三示例校正器信號211c等。
圖7示出代表示例導數(shù)濾波器306、示例導數(shù)濾波器606在第一示例奈奎斯特區(qū)700、第二示例奈奎斯特區(qū)702和第三示例奈奎斯特區(qū)704中的示例響應的響應的示例圖。在圖7的所示示例中,對于3ghz的總采樣頻率,第一示例奈奎斯特區(qū)700中的響應對應于0ghz和1.5ghz之間的頻率,第二示例奈奎斯特區(qū)702中的響應對應于1.5ghz和3ghz之間的頻率,第三示例奈奎斯特區(qū)704中的響應對應于3-4.5ghz之間的頻率??商娲兀梢葬槍θ魏晤l率范圍使用任何數(shù)量的奈奎斯特區(qū)。
如在第一奈奎斯特區(qū)700處的示例響應的所示曲線圖所示,在下降回到1.5ghz(例如,歸一化頻率為0.5)處的約-35db之前,響應從非常低的歸一化頻率(例如接近0hz)處的-40db增加到約1.2ghz(例如,歸一化頻率為0.4)處的約-1db。如在第二奈奎斯特區(qū)702處的示例響應的所示曲線圖所示,在下降回到3ghz(例如,歸一化頻率為1)處的約-35db之前,響應從1.5ghz處的-35db增加到約2.7ghz(例如,歸一化頻率為0.9)處的約0db。如在第三奈奎斯特區(qū)704處的示例響應的所示曲線圖所示,在下降回到4.5ghz(例如,歸一化頻率為1.5)處的約-20db之前,響應從3ghz處的-20db增加到約4.35ghz(例如,歸一化頻率為1.45)處的約-1db。
盡管在圖1至圖6中示出實施示例rf采樣架構(gòu)100和/或示例交錯式rf采樣架構(gòu)200的示例方式,但是圖1至圖6中所示的元件、過程和/或設備可以被組合、分割、重新排列、省略、消除和/或以任何其他方式被實施。進一步地,示例信號接收器102、示例放大器104、示例帶通濾波器、示例adc108、示例nl校正器110、示例數(shù)字下變頻器112、示例adc208、示例nl校正器210、示例il校正器212、示例數(shù)字下變頻器214和/或更一般地示例rf采樣架構(gòu)100和/或圖1至圖6的示例交錯式rf采樣架構(gòu)200可以由硬件、機器可讀指令、軟件、固件和/或硬件、機器可讀指令、軟件和/或固件的任何組合來實現(xiàn)。因此,例如,示例信號接收器102、示例放大器104、示例帶通濾波器、示例adc108、示例nl校正器110、示例數(shù)字下變頻器112、示例adc208、示例nl校正器210、示例il校正器212、示例數(shù)字下變頻器214和/或更一般地示例rf采樣架構(gòu)100和/或圖1至圖6的示例交錯式rf采樣架構(gòu)200中的任何可以由(多個)模擬和/或數(shù)字電路、(多個)邏輯電路、(多個)可編程處理器、(多個)專用集成電路(asic)、(多個)可編程邏輯器件(pld)和/或(多個)現(xiàn)場可編程邏輯器件(fpld)來實現(xiàn)。當閱讀本專利的任何裝置或系統(tǒng)權(quán)利要求以覆蓋純粹的軟件和/或固件實施方式時,示例信號接收器102、示例放大器104、示例帶通濾波器、示例adc108、示例nl校正器110、示例數(shù)字下變頻器112、示例adc208、示例nl校正器210、示例il校正器212、示例數(shù)字下變頻器214和/或更一般地示例rf采樣架構(gòu)100和/或圖1至圖6的示例交錯式rf采樣架構(gòu)200中的至少一個在此被明確地被定義為包括存儲軟件和/或固件的有形計算機可讀存儲設備或存儲盤,諸如存儲器、數(shù)字通用盤(dvd)、光盤(cd)、藍光盤等。更進一步地,示例信號接收器102、示例放大器104、示例帶通濾波器、示例adc108、示例nl校正器110、示例數(shù)字下變頻器112、示例adc208、示例nl校正器210、示例il校正器212、示例數(shù)字下變頻器214和/或更一般地示例rf采樣架構(gòu)100和/或圖1至圖6的示例交錯式rf采樣架構(gòu)200包括除在圖1至圖6中所示的元件、過程和/或設備之外或代替其的元件、過程和/或設備,和/或可以包括所示元件、過程和設備中的任何或全部中的一個以上。
代表用于實施圖1至圖6中所示的示例rf采樣架構(gòu)100和/或示例交錯式rf采樣架構(gòu)200的示例機器可讀指令的流程圖在圖8至圖13中示出。在示例中,機器可讀指令包括用于由處理器執(zhí)行的程序,所述處理器諸如下面結(jié)合圖14和15所述的在示例處理器平臺1400、示例處理器平臺1500中所示的處理器1412、處理器1512。該程序可以體現(xiàn)在存儲在有形計算機可讀存儲介質(zhì)(諸如cd-rom、軟盤、硬盤驅(qū)動器、數(shù)字通用盤(dvd)、藍光盤或與處理器1412、處理器1512相關(guān)聯(lián)的存儲器等)上的機器可讀指令中,但是可替代地,整個程序和/或其部分可以由除處理器1412、處理器1512之外的設備執(zhí)行和/或體現(xiàn)在固件或?qū)S糜布小_M一步,盡管參照圖14和圖15所示的流程圖描述示例程序,實現(xiàn)圖1至圖6中所示的示例rf采樣架構(gòu)100和/或示例交錯式rf采樣架構(gòu)200的許多其它方法也可以替代地被使用。例如,可以改變框的執(zhí)行順序,和/或可以改變、消除或組合所描述的框中的一些。
如上所述,圖8至圖12的示例過程可以使用存儲在有形計算機可讀存儲介質(zhì)上的編碼指令(例如,計算機和/或機器可讀指令)來實施,所述有形計算機可讀存儲介質(zhì)為諸如硬盤驅(qū)動器、閃存、只讀存儲器(rom)、光盤(cd)、數(shù)字通用盤(dvd)、高速緩沖存儲器、隨機存取存儲器(ram)和/或其中信息被存儲任何持續(xù)時間(例如,用于延長的時間段、永久地、用于簡短的實例、用于暫時緩沖和/或用于信息緩存)的任何其他存儲設備或存儲盤。如本文所使用的,術(shù)語有形計算機可讀存儲介質(zhì)被明確地定義以包括任何類型的計算機可讀存儲設備和/或存儲盤并且排除傳播信號并排除傳輸介質(zhì)。如本文所使用的,“有形計算機可讀存儲介質(zhì)”和“有形機器可讀存儲介質(zhì)”可以互換地被使用。附加地或可替代地,圖8至圖12的示例過程可以使用存儲在非暫時性計算機和/或機器可讀介質(zhì)上的編碼指令(例如,計算機和/或機器可讀指令)來實施,所述非暫時性計算機和/或機器可讀介質(zhì)為諸如硬盤驅(qū)動器、快閃存儲器、只讀存儲器、光盤、數(shù)字通用盤、高速緩沖存儲器、隨機存取存儲器和/或其中信息被存儲任何持續(xù)時間(例如,用于延長的時間段、永久地、用于簡短的實例、用于暫時緩沖和/或用于信息緩存)的任何其他存儲設備或存儲盤。如本文所使用的,術(shù)語非暫時性計算機可讀介質(zhì)被明確地定義以包括任何類型的計算機可讀存儲設備和/或存儲盤并且排除傳播信號并排除傳輸介質(zhì)。如本文所使用的,當短語“至少”在權(quán)利要求的前序(preamble)中作為過渡術(shù)語被使用,其以與術(shù)語“包括”為開放的相同的方式也是開放的。
圖8是代表可以由圖1的示例采樣架構(gòu)100執(zhí)行的用于減小由圖1的示例adc108采樣的模擬信號的非線性的示例機器可讀指令的示例流程圖800。盡管結(jié)合圖1的示例采樣架構(gòu)100描述流程圖800,但是流程圖800被用于實施任何類型的采樣架構(gòu)。
在框802處,示例信號接收器102接收模擬信號。在框804處,示例放大器104放大所接收的模擬信號。在框806處,示例帶通濾波器106對放大的信號進行帶通濾波。示例帶通濾波器106對放大的信號進行濾波以去除對應于噪聲的高頻率和/或低頻率。示例經(jīng)濾波的放大的信號可以是例如x(t)。
在框808處,示例adc108對經(jīng)濾波的信號x(t)采樣,以產(chǎn)生示例數(shù)字信號109x(n)。如上面結(jié)合圖1所述的,示例數(shù)字信號109基于來自時鐘信號的脈沖對應于經(jīng)濾波的信號的樣本。當示例adc108對經(jīng)濾波的信號x(t)采樣時,示例adc108將不期望的非線性引入到示例數(shù)字信號109x(n)。
在框810處,示例nl校正器110減小示例數(shù)字信號109x(n)的非線性以產(chǎn)生示例經(jīng)校正的信號111y(n)。示例nl校正器110通過產(chǎn)生對應于由示例adc108產(chǎn)生的非線性的nl校正項并且從示例數(shù)字信號109x(n)中去除nl校正項來減小非線性。如結(jié)合圖9進一步描述的,示例nl校正器110通過將使用x(n)和x(n)的導數(shù)(例如,x′(n))兩者的交叉項與示例數(shù)字信號109x(n)的volterra項組合來減少示例數(shù)字信號109x(n)的非線性,從而產(chǎn)生圖1的示例經(jīng)校正的信號111y(n)。在一些示例中,經(jīng)校正的信號y(n)等同于公式5。
y(n)=x(n)-ax3(n)-ω*x(n)*x2(n-1)-βx′(n)x2(n-1)(公式5)
其中α、ω和β是對應于示例adc108的nl系數(shù)。
圖9是代表可以被執(zhí)行以實施圖1和圖3的示例簽名(signature)nl校正器110以減少示例數(shù)字信號109的非線性從而產(chǎn)生圖1和圖3的示例經(jīng)校正的信號111的示例機器可讀指令的示例流程圖。盡管示例流程圖810對應于圖1和圖3的示例nl校正器110,但是示例流程圖810可以被用于任何類型的nl校正設備。
在框900處,示例nl校正器110接收由示例adc108輸出的示例數(shù)字信號109。示例數(shù)字信號109是(例如,由圖1的示例信號接收器102接收的)模擬信號的數(shù)字表示。如上所述,示例adc108在數(shù)字信號109中產(chǎn)生非期望的非線性。如圖3的示例nl校正器110所示,接收的數(shù)字信號109被分配到示例volterra模型濾波器300、示例導數(shù)濾波器306和示例交叉項確定器308。
在框902處,示例volterra模型濾波器300使用(例如,任意階的)volterra模型對接收的數(shù)字信號109進行濾波以產(chǎn)生volterra項。在框904處,將產(chǎn)生的volterra項乘以(例如,縮放)對應的nl系數(shù)。如上面結(jié)合圖3所述,nl校正項對應于示例adc108的特性。在一些示例中,在示例二階volterra模型中,經(jīng)縮放的volterra項(v(n))等同于公式6。
v(n)=αx3(n)+ω*x(n)*x2(n-1)(公式6)
其中α和ω是對應于示例adc108的nl系數(shù)。
在框906處,示例奈奎斯特區(qū)提供器304確定數(shù)字信號109是否對應于第一頻率范圍、第二頻率范圍或第三頻率范圍。在一些示例中,可以存在由示例奈奎斯特區(qū)提供器304識別的較大或較小的頻率范圍。如果示例奈奎斯特區(qū)提供器304確定數(shù)字信號109的頻率對應于第一頻率范圍,則示例導數(shù)濾波器206基于第一奈奎斯特區(qū)(例如,圖7的第一示例奈奎斯特區(qū)700)計算數(shù)字信號109的導數(shù)(框908)。如果示例奈奎斯特區(qū)提供器304確定數(shù)字信號109的頻率對應于第二頻率范圍,則示例導數(shù)濾波器206基于第二奈奎斯特區(qū)(例如,圖7的第二示例奈奎斯特區(qū)702)計算數(shù)字信號109的導數(shù)(框910)。如果示例奈奎斯特區(qū)提供器304確定數(shù)字信號109的頻率對應于第三頻率范圍,則示例導數(shù)濾波器206基于第三奈奎斯特區(qū)(例如,圖7的第三示例奈奎斯特區(qū)704)計算數(shù)字信號109的導數(shù)(框912)。
在框914處,示例交叉項確定器308基于示例數(shù)字信號109與由示例導數(shù)濾波器306輸出的數(shù)字信號的導數(shù)的交叉乘積來確定交叉項。在框916處,示例乘法器組310將交叉項乘以(例如縮放)對應的nl系數(shù)。在一些示例中,在示例二階導數(shù)中,經(jīng)縮放的交叉項(cp)等同于公式7。
cp=βx′(n)x2(n-1)(公式7)
其中x′(n)是示例數(shù)字信號109的導數(shù)。
在框918處,示例加法器312將經(jīng)縮放的交叉項與示例經(jīng)縮放的volterra項組合以產(chǎn)生nl校正項。使用來自公式6和公式7的上述示例項,示例nl校正項在公式8中示出。
nlterm=ax3(n)+ω*x(n)*x2(n-1)+βx′(n)x2(n-1)(公式8)
nl校正項代表示例數(shù)字信號109的不期望的非線性。
在框920處,示例加法器314將數(shù)字信號109與所產(chǎn)生的nl校正項組合以產(chǎn)生示例經(jīng)校正的信號111。示例經(jīng)校正的信號111是非線性被減少和/或以其他方式被去除的數(shù)字信號109。上面在公式5中示出示例經(jīng)校正的項(y(n))。
圖10是代表可以由圖2的示例交錯式采樣架構(gòu)200執(zhí)行以減小由圖2的示例adc208采樣的模擬信號的非線性的示例機器可讀指令的示例流程圖1000。盡管結(jié)合圖2的示例交錯式采樣架構(gòu)200描述流程圖1000,但是流程圖1000被用于實施任何類型的采樣架構(gòu)。結(jié)合具有四個組成adc的adc208描述圖10的示例流程圖1000;盡管可以結(jié)合任何數(shù)量的組成adc來使用示例流程圖1000。
在框1002處,示例信號接收器102接收模擬信號。例如,信號接收器102可以接收模擬信號。在框1004處,示例放大器104放大所接收的模擬信號。在框1006處,示例帶通濾波器106對放大的信號進行帶通濾波。示例帶通濾波器106對放大的信號進行濾波以去除對應于噪聲的高頻率和/或低頻率。例如,示例經(jīng)濾波的放大信號可以是x(t)。
在框1008處,示例交錯式adc208對濾波的信號x(t)進行采樣,以產(chǎn)生示例數(shù)字信號209a-209dx(4n)、x(4n+1)、x(4n+2)、x(4n+3)。如上面結(jié)合圖2所述的,示例數(shù)字信號209a-209d基于來自在時間上交錯的時鐘信號的脈沖對應于經(jīng)濾波的信號的樣本。當示例adc208對經(jīng)濾波的信號x(t)進行采樣時,示例adc208將非期望的非線性引入到示例數(shù)字信號209a-209d。
在框1010處,示例nl校正器210減少示例數(shù)字信號209a-209dx(4n)、x(4n+1)、x(4n+2)、x(4n+3)的非線性和非線性失配,以產(chǎn)生示例經(jīng)校正的信號211a-211dy(4n)、y(4n+1)、y(4n+2)、y(4n+3)。示例nl校正器110通過產(chǎn)生對應于由示例adc208產(chǎn)生的非線性和/或非線性失配的nl校正項并且從示例數(shù)字信號209中去除nl校正項來減少非線性和/或非線性失配。在一些示例中,如結(jié)合圖11進一步描述的,示例nl校正器210通過將x(4n)、x(4n+1)、x(4n+2)、x(4n+3)與x(n)的導數(shù)(例如x′(4n)、x′(4n+1)、x′(4n+2)、x′(4n+3)的交叉乘積與示例數(shù)字信號的volterra項組合來減少示例數(shù)字信號209的非線性和/或非線性失配,從而產(chǎn)生圖2的示例經(jīng)校正的信號211a-211dy(4n)、y(4n+1)、y(4n+2)、y(4n+3)。在一些示例中,校正的信號211a-211dy(4n)、y(4n+1)、y(4n+2)、y(4n+3)等同于公式9、公式10、公式11和公式12。
y(4n)=x(4n)-(α1x3(4n)+ω1*x(4n)*x2(4n-1)+β1x′(4n)x2(4n-1))(公式9)
y(4n+1)=x(4n+1)-(α2x3(4n+1)+ω2*x(4n+1)*x2(4n)+β2x′(4n+1)x2(4n))(公式10)
y(4n+2)=x(4n+2)-(α3x3(4n+2)+ω3*x(4n+2)*x2(4n+1)+β3x′(4n+2)x2(4n+1))(公式11)
y(4n+3)=x(4n+3)-(α4x3(4n+3)+ω4*x(4n+3)*x2(4n+2)+β4x′(4n+3)x2(4n+2))(公式12)
其中α1、α2、α3、α4、β1、β2、β3、β4、ω1、ω2、ω3和ω4是對應于示例adc108的四個示例組成adc402a-402d的nl系數(shù)。
在框1012處,示例il校正器212校正和/或減少交錯失配(例如,與不同組成adc402a-402d相關(guān)聯(lián)的增益失配、定時失配等)。如上所述,在校正和/或減少示例數(shù)字信號209a-209d的非線性之后,校正和/或減少交錯失配消除了示例nl校正器210重新添加先前已經(jīng)由示例il校正器212去除的非線性的可能性。
圖11是表示可以被執(zhí)行以實施圖2和圖6的示例nl校正器210,從而減少示例數(shù)字信號209的非線性和非線性失配以產(chǎn)生圖2和圖6的示例經(jīng)校正的信號211的示例機器可讀指令的示例流程圖1010。盡管示例流程圖1210對應于圖2和圖6的示例nl校正器210,但是示例流程圖1010可以被用于任何類型的nl校正設備。
在框1100處,示例nl校正器110接收由示例adc208輸出的示例數(shù)字信號209a-209n。示例數(shù)字信號209a-209n是在不同的時間點處采樣的(例如,由圖2的示例信號接收器102接收的)模擬信號的數(shù)字表示。如上所述,示例交錯式adc208在數(shù)字信號209a-209n中產(chǎn)生不期望的非線性和非線性失配。
在框1102處,第一示例子nl校正器500確定對應于第一示例組成adc輸出209a的第一nl校正項。在一些示例中,第一子nl校正器500基于volterra項來確定nl校正項。可替代地,如下面結(jié)合圖12進一步描述的,第一子nl校正器500基于(a)對應于由第一示例nl系數(shù)501縮放的示例組成adc輸出209a-209n的volterra項與(b)使用組成adc輸出209a-209n和由第一示例nl系數(shù)501縮放的導數(shù)兩者的交叉nl校正項的組合來確定nl校正項。在框1104處,示例加法器508將第一示例組成adc輸出209a與第一nl校正項組合(例如,相減)以產(chǎn)生第一示例經(jīng)校正的信號211a。以上結(jié)合公式10描述示例的第一經(jīng)校正的項。
在框1106處,第二示例子nl校正器502確定對應于第二示例組成adc輸出209b的第二nl校正項。在一些示例中,第二子nl校正器502基于volterra項來確定nl校正項??商娲?,如下面結(jié)合圖12進一步描述的,第二子nl校正器502基于(a)對應于由第二示例nl系數(shù)503縮放的示例組成adc輸出209a-209n的volterra項與(b)使用組成adc輸出209a-209n和由第二示例nl系數(shù)503縮放的它們的導數(shù)兩者的交叉nl校正項的組合來確定nl校正項。在框1104處,示例加法器510將第二示例組成adc輸出209b與第二nl校正項組合(例如,相減)以產(chǎn)生第二示例經(jīng)校正的項211b。以上結(jié)合公式11描述示例的第二經(jīng)校正的項。
在框1110處,第n示例子nl校正器506確定對應于第n示例組成adc輸出209n的第nnl校正項。在一些示例中,第n子nl校正器506基于volterra項來確定第nnl校正項??商娲?,如下面結(jié)合圖12進一步描述的,第n子nl校正器506基于(a)對應于由第n示例nl系數(shù)507縮放的示例組成adc輸出209a-209n的volterra項與(b)使用組成adc輸出209a-209n和由第n示例nl系數(shù)507縮放的它們的導數(shù)兩者的交叉nl項的組合來確定第nnl校正項。在框1104處,示例加法器514將第n示例組成adc輸出209n與第nnl校正項組合(例如,相減)以產(chǎn)生第n示例經(jīng)校正的項211n。在框1114處,示例加法器508、示例加法器510、...示例加法器514輸出示例經(jīng)校正的信號211a-211n。
圖12是代表可以被執(zhí)行以實施圖2和圖6的示例nl校正器210,從而減少示例數(shù)字信號209a-209n的非線性和非線性失配以產(chǎn)生圖2和圖6的示例經(jīng)校正的信號211a-211n的示例機器可讀指令的示例流程圖1102、示例流程圖1106、示例流程圖1110。盡管示例流程圖1102、示例流程圖1106、示例流程圖1110對應于圖2和圖6的示例nl校正器210,但是示例流程圖1102、示例流程圖1106、示例流程圖1110可以被用于任何類型的nl校正設備。流程圖1102、流程圖1106、流程圖1110可以由圖5的示例子nl校正器500、示例子nl校正器502、示例子nl校正器504、示例子nl校正器506中的任何一個使用。
在框1200處,示例nl校正器110接收由示例交錯式adc208輸出的示例數(shù)字信號209a-209n。示例數(shù)字信號209a-209n是在不同的時間點處采樣的(例如,由圖1的示例信號接收器102接收的)模擬信號的數(shù)字表示(例如,對于具有四個組成adc的adc,x(4n)、x(4n+1)、x(4n+2)、x(4n+3))。如上所述,示例交錯式adc208在數(shù)字信號209a-209n中產(chǎn)生不期望的非線性和非線性失配。如圖6的示例nl校正器210所示,所接收的數(shù)字信號209a-209n被分配到示例volterra模型濾波器600、示例導數(shù)濾波器606和示例交叉乘積確定器608。
在框1202處,示例volterra模型濾波器600使用(例如,任何階的)volterra模型對所接收的數(shù)字信號209a-209n進行濾波以產(chǎn)生volterra項。在框1204處,示例乘法器組602將產(chǎn)生的volterra項乘以(例如,縮放)對應于第n組成adc的對應nl系數(shù)。例如,如果流程圖1102、流程圖1106、流程圖1110對應于第一示例子nl校正器500,則對應的nl系數(shù)是對應于第一示例組成adc402a的特性的示例nl系數(shù)501。在一些示例中,在針對具有四個組成adc的adc的示例二階volterra模型中,用于四個組成adc的經(jīng)縮放的volterra項(v(n))等同于公式13至公式16。
v1(4n)=α1x3(4n)+ω1*x(4n)*x2(4n-1)(公式13)
v2(4n+1)=α2x3(4n+1)+ω2*x(4n+1)*x2(4n)(公式14)
v3(4n+2)=α3x3(4n+2)+ω3*x(4n+2)*x2(4n+1)(公式15)
v4(4n+3)=α4x3(4n+3)+ω4*x(4n+3)*x2(4n+2)(公式16)
在框1206處,示例奈奎斯特區(qū)提供器604確定數(shù)字信號209a-209n是否對應于第一頻率范圍、第二頻率范圍或第三頻率范圍。在一些示例中,可以存在由示例奈奎斯特區(qū)提供器604識別的更大或更小的頻率范圍。如果示例奈奎斯特區(qū)提供器604確定數(shù)字信號209a-209n的頻率對應于第一頻率范圍,則示例導數(shù)濾波器606基于第一奈奎斯特區(qū)(例如,圖7的第一示例奈奎斯特區(qū)700)來計算數(shù)字信號209a-209n的導數(shù)(框1208)。如果示例奈奎斯特區(qū)提供器604確定數(shù)字信號209a-209n的頻率對應于第二頻率范圍,則示例導數(shù)濾波器206基于第二奈奎斯特區(qū)(例如,圖7的第二示例奈奎斯特區(qū)702)來計算數(shù)字信號209a-209n的導數(shù)(框1210)。如果示例奈奎斯特區(qū)提供器604確定數(shù)字信號209a-209n的頻率對應于第三頻率范圍,則示例導數(shù)濾波器206基于第三奈奎斯特區(qū)(例如,圖7的第三示例奈奎斯特區(qū)704)來計算數(shù)字信號109的導數(shù)(框1212)。
在框1214處,示例交叉項確定器608確定使用示例數(shù)字信號209a-209n和由示例導數(shù)濾波器606輸出的數(shù)字信號的導數(shù)兩者的交叉nl校正項。在框1216處,示例乘法器組610將交叉項乘以(例如,縮放)對應的nl系數(shù)(例如,針對第一示例組成adc402a的第一示例nl系數(shù)501,針對第二示例組成adc402b的第二示例nl系數(shù)503等)。在一些示例中,在針對四個組成adc的示例二階導數(shù)中,經(jīng)縮放的交叉項(cp)等同于公式17至公式20。
cp1=β1x′(4n)x2(4n-1)(公式17)
cp2=β2x′(4n+1)x2(4n)(公式18)
cp3=β3x′(4n+2)x2(4n+1)(公式19)
cp4=β4x′(4n+3)x2(4n+2)(公式20)
其中x′(4n)是第一示例adc輸出209a的導數(shù),x′(4n+1)是第二示例數(shù)字信號209b的導數(shù),x′(4n+2)是第三示例數(shù)字信號209c的導數(shù),并且x′(4n+3)是第四示例數(shù)字信號209d的導數(shù)。
在框1218處,示例加法器612將經(jīng)縮放的交叉項與示例經(jīng)縮放的volterra項組合以產(chǎn)生第nnl校正項。使用來自公式13至公式20的上述示例項,在公式21至公式24中示出四個組成adc的示例nl校正項。
nlterm1=α1x3(4n)+ω1*x(4n)*x2(4n-1)+β1x′(4n)x2(4n-1)(公式21)
nlterm2=α2x3(4n+1)+ω2*x(4n+1)*x2(4n)+β2x′(4n+1)x2(4n)(公式22)
nlterm3=α3x3(4n+2)+ω3*x(4n+2)*x2(4n+1)+β3x′(4n+2)x2(4n+1)(公式23)
nlterm4=α4x3(4n+3)+ω4*x(4n+3)*x2(4n+2)+β4x′(4n+3)x2(4n+2)(公式24)
nl校正項表示示例數(shù)字信號209a-209n的不期望的非線性和非線性失配。
圖14是能夠執(zhí)行圖8和圖9的指令以實施圖1和圖3的示例采樣架構(gòu)100和/或示例nl校正器110的示例處理器平臺1400的框圖。處理器平臺1400可以是例如服務器、個人計算機、移動設備(例如,手機、智能電話、諸如ipadtm的平板電腦)、個人數(shù)字助理(pda)、互聯(lián)網(wǎng)器具或任何其他類型的計算設備。
所示示例的處理器平臺1400包括處理器1412。所示示例的處理器1412是硬件。例如,處理器1412可以由集成電路、邏輯電路、微處理器或來自任何期望系列或制造商的控制器來實施。
所示示例的處理器1412包括示例存儲器1413(例如,高速緩沖存儲器)。圖14的示例處理器1412執(zhí)行圖8和圖9的指令以實施示例信號接收器102、示例放大器104、示例帶通濾波器106、示例adc108、示例nl校正器110、示例數(shù)字轉(zhuǎn)換器112、示例volterra模型濾波器300、示例乘法器組302、示例奈奎斯特區(qū)提供器304、示例導數(shù)濾波器306、示例交叉項確定器308、示例乘法器組310和/或圖1和/或圖3的示例加法器312、示例加法器314。所示示例的處理器1412經(jīng)由總線1418與包括易失性存儲器1414和非易失性存儲器1416的主存儲器通信。易失性存儲器1414可以由同步動態(tài)隨機存取存儲器(sdram)、動態(tài)隨機存取存儲器(dram)、rambus動態(tài)隨機存取存儲器(rdram)和/或任何其它類型的隨機存取存儲器設備來實施。非易失性存儲器1416可以由快閃存儲器和/或任何其它期望類型的存儲器設備來實施。對主存儲器1414、主存儲器1416的訪問由存儲器控制器控制。
所示示例的處理器平臺1400還包括接口電路1420。接口電路1420可以通過任何類型的接口標準來實施,諸如以太網(wǎng)接口、通用串行總線(usb)和/或pciexpress接口。
在所示示例中,一個或多個輸入設備1422連接到接口電路1420。(多個)輸入設備1422允許用戶將數(shù)據(jù)和命令輸入到處理器1412中。(多個)輸入設備可以通過例如傳感器、麥克風、攝像機(靜止或視頻)、鍵盤、按鈕、鼠標、觸摸屏、軌跡板、軌跡球、等位點(isopoint)和/或語音識別系統(tǒng)來實施。
一個或多個輸出設備1424也連接到所示示例的接口電路1420。輸出設備1424可以例如由顯示設備(例如,發(fā)光二極管(led)、有機發(fā)光二極管(oled)、液晶顯示器、陰極射線管顯示器(crt)、觸摸屏、觸覺輸出設備和/或揚聲器)實施。因此,所示示例的接口電路1420通常包括圖形驅(qū)動器卡、圖形驅(qū)動器芯片或圖形驅(qū)動器處理器。
所示示例的接口電路1420還包括通信設備,諸如發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器和/或網(wǎng)絡接口卡,以促進經(jīng)由網(wǎng)絡1426(例如,以太網(wǎng)連接、數(shù)字用戶線路(dsl)、電話線路、同軸電纜、蜂窩電話系統(tǒng)等)與外部機器(例如,任何種類的計算設備)進行數(shù)據(jù)交換。
所示示例的處理器平臺1400還包括用于存儲軟件和/或數(shù)據(jù)的一個或多個大容量存儲設備1428。此類大容量存儲設備1428的示例包括軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器盤、光盤驅(qū)動器、藍光盤驅(qū)動器、raid系統(tǒng)和數(shù)字通用盤(dvd)驅(qū)動器。
圖8和圖9的編碼指令1432可以存儲在大容量存儲設備1428、易失性存儲器1414、非易失性存儲器1416和/或可移動的有形計算機可讀存儲介質(zhì)(例如cd或dvd)上。
圖15是能夠執(zhí)行圖10和圖11的指令以實施圖2和圖6的示例交錯式采樣架構(gòu)200和/或示例nl校正器210的示例處理器平臺1500的框圖。處理器平臺1500可以是例如服務器、個人計算機、移動設備(例如,手機、智能電話、諸如ipadtm的平板電腦)、個人數(shù)字助理(pda)、互聯(lián)網(wǎng)器具或任何其他類型的計算設備。
所示示例的處理器平臺1500包括處理器1512。所示示例的處理器1512是硬件。例如,處理器1512可以由集成電路、邏輯電路、微處理器或來自任何期望系列或制造商的控制器來實施。
所示示例的處理器1512包括示例存儲器1513(例如,高速緩沖存儲器)。圖15的示例處理器1512執(zhí)行圖10和圖11的指令以實施示例信號接收器102、示例放大器104、示例帶通濾波器106、示例adc208、示例nl校正器210、示例il校正器212、示例數(shù)字轉(zhuǎn)換器214、示例volterra模型濾波器600、示例乘法器組602、示例奈奎斯特區(qū)提供器604、示例導數(shù)濾波器606、示例交叉項確定器608、示例乘法器組610和/或圖2和/或圖6的示例加法器612、示例加法器508。所示示例的處理器1512經(jīng)由總線1518與包括易失性存儲器1514和非易失性存儲器1516的主存儲器通信。易失性存儲器1514可以由同步動態(tài)隨機存取存儲器(sdram)、動態(tài)隨機存取存儲器(dram)、rambus動態(tài)隨機存取存儲器(rdram)和/或任何其他類型的隨機存取存儲器設備實施。非易失性存儲器1516可以由快閃存處器和/或任何其它期望類型的存儲器設備實施。對主存儲器1514、主存儲器1516的訪問由存儲器控制器控制。
所示示例的處理器平臺1500還包括接口電路1520。接口電路1520可以通過任何類型的接口標準來實施,諸如以太網(wǎng)接口、通用串行總線(usb)和/或pciexpress接口。
在所示示例中,一個或多個輸入設備1522連接到接口電路1520。(多個)輸入設備1522允許用戶將數(shù)據(jù)和命令輸入到處理器1512中。(多個)輸入設備可以通過例如傳感器、麥克風、攝像機(靜止或視頻)、鍵盤、按鈕、鼠標、觸摸屏、軌跡板、軌跡球、等位點和/或語音識別來實施。
一個或多個輸出設備1524也連接到所示示例的接口電路1520。輸出設備1524可以例如由顯示設備(例如,發(fā)光二極管(led)、有機發(fā)光二極管(oled)、液晶顯示器、陰極射線管顯示器(crt)、觸摸屏、觸覺輸出設備和/或揚聲器)實施。因此,所示示例的接口電路1520通常包括圖形驅(qū)動器卡、圖形驅(qū)動器芯片或圖形驅(qū)動器處理器。
所示示例的接口電路1520還包括通信設備(諸如發(fā)射器、接收器、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器和/或網(wǎng)絡接口卡)以便于經(jīng)由網(wǎng)絡1526(例如,以太網(wǎng)連接、數(shù)字用戶線(dsl)、電話線、同軸電纜、蜂窩式電話系統(tǒng)等)與外部機器(例如,任何種類的計算設備)進行數(shù)據(jù)交換。
所示示例的處理器平臺1500還包括用于存儲軟件和/或數(shù)據(jù)的一個或多個大容量存儲設備1528。這種大容量存儲設備1528的示例包括軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器盤、光盤驅(qū)動器、藍光盤驅(qū)動器、raid系統(tǒng)和數(shù)字通用盤(dvd)驅(qū)動器。
圖10至圖12的編碼指令1532可以被存儲在大容量存儲設備1528、易失性存儲器1514、非易失性存儲器1516中和/或可移動的有形計算機可讀存儲介質(zhì)諸如cd或dvd上。
從前述可以理解,上述公開的方法、裝置和制造的用品減少模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的非線性和/或非線性失配。本文所公開的示例包括nl校正器以減少由(例如,交錯或非交錯)adc輸出的數(shù)字信號中的非線性和/或非線性失配。在一些示例中,nl校正器將volterra項與(多個)數(shù)字信號和(多個)數(shù)字信號的導數(shù)的交叉乘積組合以輸出nl項。將nl項從(多個)數(shù)字信號中去除,以減少數(shù)字信號的非線性和/或非線性失配。在一些示例中,nl校正器包括對應于多個組成adc的多個子nl校正器,以包括對應于跨越寬帶的以全速率的記憶效應的nl失配。在一些示例中,nl校正在il校正之前進行以防止il校正中的nl偏置。使用本文所公開的示例,nl和nl失配校正能夠在寬帶上以全速率建模記憶效應。本文所公開的示例提供對于imd3的25分貝(db)以及對于hd3的20db的90%點改進。此外,本文公開的示例提供在寬帶上對于imd3的14db以及對于hd3的19db的最差情況改進(例如,針對4ghz采樣率的1.65ghz至2.85ghz)。
本專利要求于2016年5月4日提交的印度申請?zhí)枮?01641015443的優(yōu)先權(quán),其全文通過引用并入本文。
雖然本文已經(jīng)描述某些示例方法、裝置和制造的用品,但是本專利的覆蓋范圍不限于此。相反,本專利涵蓋相當落入本專利的權(quán)利要求的范圍的所有方法、裝置和制造的用品。