專利名稱：模數轉換系統和方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種模數轉換系統和方法。
背景技術：
隨著通信技術的發展，越來越復雜多樣的數據通過移動和固定的通信網絡傳輸。而通信網絡中傳輸和處理的數據多為數字域數據，因而需要使用模數轉換器 (Analog-Digital Converter，簡稱為“ADC”)將模擬信號(例如自然界的無線電波、光波、 聲音等)轉換為數字信號。ADC是一種把連續的模擬信號轉換為離散的量化數字信號的器件。實際的ADC并不會工作在理想狀態下，所以實際的ADC并不能理想的跟蹤輸入的模擬信號。因此，為了使實際的ADC的輸出近似于理想的ADC，已經有一些技術來校準實際的ADC，從而修正實際的 ADC的性能使之接近于理想ADC。目前，有一種將ADC應用在待采樣信號帶寬逐漸增大的方向。比如移動通信領域有可能需要發射大功率的寬頻帶多載波信號，為了提高大功率前置放大器 (Pre-Amplifier，簡稱為“PA”)的發射效率和發射信號的鄰道抑制比(Adjacent Channel Leakage Radio,簡稱為“ACLR” )，需要把幾倍于原多載波帶寬的發射信號輸入ADC進行采樣分析。帶寬的增大，使得實際使用的ADC的互調失真、頻譜平坦度性能下降等問題比較明顯，影響了 ADC的輸出結果。互調失真是當線路具有非線性效應時，由輸入的兩個或更多輸入頻譜分量引起新的頻譜分量導致的；如果線路同時還具有記憶效應，則會導致當前的輸出不僅受當前輸入的影響，而且還受以前輸入的影響，這種記憶效應會進一步使互調失真加重和復雜化。目前，相關技術中已經有對ADC進行校準的方式，比如使用高精度數字伏特計的靜態校準方法，以及使用正弦參考信號(也有使用鋸齒波或三角波作為參考信號的)并利用最小平方差準則構造校正表來進行校準的方法。這些方法都是從時域進行校正，對ADC 采樣的互調失真、頻譜失真沒有關注。另外，還有使用擴展校正表的方法對ADC進行校準， 其具體步驟是先采用單個頻率的正弦參考信號(或使用鋸齒波或三角波作為參考信號) 生成校正表，然后改變頻率來生成另一個校正表，如此通過幾個頻率的校正表來合成擴展校正表。該方法對ADC的互調失真也沒有關注。發明人發現上述ADC的校準方法都是在實數域進行校準或補償的，所以只能利用幅度信息，無法利用相位信息，因此不能解決ADC的互調失真問題，且目前尚未提出有效的解決方案。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種模數轉換系統和方法，以至少解決上述問題。根據本發明的一個方面，提供了一種模數轉換系統，包括待補償模數轉換器，用于將采集的模擬信號轉換為實數域的數字信號；數據轉換模塊，用于將所述數字信號由實數域轉換為復數域；數字預失真反模型模塊，用于對復數域的所述數字信號，按照待補償模數轉換器失真的逆過程進行補償，得到補償數據。根據本發明的另一方面，提供了一種模數轉換方法，包括以下步驟將采集的模擬信號轉換為實數域的數字信號；將所述數字信號由實數域轉換為復數域；對復數域的所述數字信號，按照待補償模數轉換器失真的逆過程進行補償，得到補償數據。通過本發明，通過在復數域對數字信號進行補償，解決了互調失真的問題，進而提高了系統對于信號的響應能力，達到更加真實的反映被采樣的模擬信號的效果。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是根據本發明實施例的模數轉換系統的結構框圖；圖2是根據本發明實施例的數字預失真反模型模塊生成子系統的結構框圖；圖3是根據本發明實施例的數據生成器的結構框圖；圖4是根據本發明實施例的另一種數據生成器的結構框圖；以及圖5是根據本發明實施例的模數轉換方法的流程圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。本發明實施例通過將ADC轉換后的數字信號由實數域轉換為復數域，進而對復數域的數字信號進行補償，解決了由互調失真造成頻譜失真的問題。基于此，本發明實施例提供了一種模數轉換系統，參見圖1，為本實施例提供的模數轉換系統的結構框圖，該系統包括待補償模數轉換器12、數據轉換模塊14、數字預失真反模型模塊16，下面對此系統進行詳細的說明。該模數轉換系統包括待補償模數轉換器12，用于將采集的模擬信號轉換為實數域的數字信號；數據轉換模塊14，分別與待補償模數轉換器12和數字預失真反模型模塊16 耦合相連，用于將該數字信號由實數域轉換為復數域；數字預失真反模型模塊16，用于對復數域的該數字信號，按照待補償模數轉換器12失真(例如互調失真、記憶效應、頻帶內不平坦)的逆過程進行補償，得到補償數據。其中，數據轉換模塊可以采用希爾伯特變化法或數字移頻法將數字信號由實數域轉換為復數域，在將實數域的數字信號轉換為復數域的數字信號時，可以根據之前的模擬信號設置轉換參數。本實施例通過將待補償模數轉換器12輸出的數字信號由實數域轉換為復數域， 在復數域對該數字信號進行補償，解決了由互調失真造成頻譜失真的問題，對非線性效應、 記憶效應和帶內不平坦都有較好的補償效果；提高了使用模數轉換器對信號的響應能力， 尤其適用于普通模數轉換器在寬頻帶信號中的應用。優選地，該模數轉換系統還包括有非線性和記憶效應的數字預失真反模型模塊生成子系統，參見圖2，為本實施例提供的數字預失真反模型模塊生成子系統的結構框圖。該子系統包括數據生成器20、第一數據轉換模塊22、第二數據轉換模塊M、補償模塊沈、數字預失真反模型生成模塊觀，下面對此子系統進行詳細的說明。該數字預失真反模型模塊生成子系統包括數據生成器20，用于生成待補償數據和該待補償數據的參考數據；其中，該待補償數據和該參考數據為實數域的數字信號；第一數據轉換模塊22，用于將該參考數據由實數域轉換為復數域；第二數據轉換模塊M，用于將該待補償數據由實數域轉換為復數域；補償模塊沈，用于根據復數域的該參考數據對復數域的該待補償數據進行時延補償、相位補償和功率補償，得到補償后的數據；數字預失真反模型生成模塊觀，用于根據該補償后的數據和復數域的參考數據設置補償參數，生成數字預失真反模型模塊16。其中，補償模塊沈具體可以由時延差異補償模塊、相位差異補償模塊和功率差異補償模塊組成。數字預失真反模型生成模塊觀可以用數字預失真(Digital Pre-Distortion,簡稱為 “DPD”)技術中的間接模型架構 Gndirect learning DPD architecture)的處理方法來得到數字預失真反模型模塊16。通過在模數轉換系統中加入數字預失真反模型模塊生成子系統，可以根據參考數據設置補償參數，進而得到數字預失真模型模塊16，應用數字預失真模型模塊16對復數域的信號進行補償，可以解決互調失真造成頻譜失真的問題。能夠對非線性效應、記憶效應和帶內不平坦進行較好的補償。當系統中使用的ADC(模數轉換器12)對寬頻帶信號響應能力較差時，可以選擇一個性能較好的ADC作為參考模數轉換器，用來獲取上述參考數據。參見圖3，為本實施例提供的數據生成器的結構框圖，數據生成器20包括模擬信號源202，用于生成模擬信號(此信號可以是由多個單音信號組成的寬頻帶信號，也可以是經過調制的寬頻帶信號)；待補償模數轉換器12，用于將該模擬信號轉換為實數域的待補償數據，該待補償數據為數字信號；參考模數轉換器206，用于將該模擬信號轉換為實數域的參考數據，該參考數據為
數字信號。其中，待補償模數轉換器12和參考模數轉換器206的采樣時鐘源相同，以保證參考數據和待補償數據沒有頻率偏差。本實施例通過使用性能較好的參考模數轉換器206生成參考數據，進而以該參考數據為依據設置補償參數，提高了上述系統對信號的響應能力。如果沒有寬頻帶信號響應能力較好的ADC器件作為參考模數轉換器時，可以生成寬帶的數字信號(此信號可以是由多個單音信號組成的寬頻帶信號，也可以是經過調制的寬頻帶信號)，作為參考數據，將這個參考數據通過寬頻帶輸出能力優異的信號源，得到待采樣的模擬信號，用需要被補償的ADC即待補償模數轉換器12進行采樣，得到待補償數據。參見圖4，為本實施例提供的另一種數據生成器的結構框圖，數據生成器20包括參考數據生成模塊212，用于生成實數域的參考數據，該參考數據為數字信號；模擬信號源214，用于根據該參考數據生成模擬信號；
待補償模數轉換器12，用于將該模擬信號轉換為實數域的待補償數據，該待補償數據為數字信號。其中，參考數據生成模塊212和待補償模數轉換器12的采樣時鐘源所用的基準頻率相同，以保證參考數據和待補償數據沒有頻率偏差。本實施例通過使用參考數據生成模塊212生成參考數據，進而以該參考數據為依據設置補償參數，提高了上述系統對信號的響應能力。例如，使ADC對寬頻帶信號的響應頻譜失真更小，使經過后補償處理后的信號能夠更加真實的反映被采樣的寬頻帶模擬信號。在本發明實施例中，對應上述圖1提供的系統，本實施例提供了一種模數轉換方法，參見圖5，為本實施例提供的模數轉換方法的流程圖，該方法包括以下步驟步驟S302 待補償模數轉換器12將采集的模擬信號轉換為實數域的數字信號；步驟S304 數據轉換模塊14將上述數字信號由實數域轉換為復數域；將數字信號由實數域轉換為復數域可以采用希爾伯特變化法或數字移頻法。步驟S306 數字預失真反模型模塊16對復數域的數字信號，按照待補償模數轉換器12失真的逆過程進行補償，得到補償數據。本實施例通過數據轉換模塊14將數字信號由實數域轉換為復數域，再由數字預失真反模型模塊16對復數域的數字信號，按照待補償模數轉換器12失真的逆過程進行補償，例如，按照待補償模數轉換器12的互調失真、記憶效應、頻帶內不平坦的逆過程進行補償，可以解決互調失真造成頻譜失真的問題，并且得到的補償數據能夠更真實地反映模擬信號。優選地，上述按照待補償模數轉換器12失真的逆過程進行補償包括按照待補償模數轉換器12失真的逆過程設置補償參數，根據設置的補償參數進行補償，其中補償參數是通過下述方法設置的生成待補償數據和待補償數據的參考數據；其中，待補償數據和該參考數據為實數域的數字信號；分別將該參考數據和該待補償數據由實數域轉換為復數域；根據復數域的參考數據對復數域的待補償數據進行時延補償、相位補償和功率補償，得到補償后的數據；根據補償后的數據和復數域的參考數據設置補償參數。優選地，本實施例可以應用一個性能比較好的ADC作為參考ADC，用來生成上述參考數據，使用性能一般，但價格比較便宜，但性能比較差的ADC作為待補償ADC，用于生成上述待補償數據，然后將該待補償ADC應用在上述模數轉換系統中，得到的補償數據能夠更真實地反映模擬信號，這種方式生成待補償數據和該待補償數據的參考數據包括生成模擬信號，使用上述待補償ADC將該模擬信號轉換為實數域的待補償數據，該待補償數據為數字信號；使用參考ADC將模擬信號轉換為實數域的參考數據，該參考數據為數字信號。優選地，當不能找到性能比較好的ADC時，可以采用下述方法生成待補償數據和該待補償數據的參考數據生成實數域的參考數據，該參考數據為數字信號；根據該參考數據生成模擬信號；將該模擬信號轉換為實數域的待補償數據，該待補償數據為數字信號。本實施例提供了兩種方法生成待補償數據和參考數據，這兩種方法可以根據需要自行選擇使用，通過將生成的參考數據和待補償數據轉換為復數域的數據，并根據轉換后的參考數據對待補償數據進行時延、相位和功率補償，得到各個補償參數的設置值。以利用使用上述方法補償采樣后的數據，得到的數據能更真實反映模擬信號。從以上的描述中可以看出，本發明上述實施例實現了如下技術效果使低成本的對信號(例如寬頻帶信號)響應能力不足的ADC，通過后補償技術，達到或接近高成本的對信號響應能力較好的ADC的水平；在具有模擬信號(例如寬頻帶信號)輸出能力優秀的信號源時，可以通過后補償技術，提高現有ADC的信號響應能力；上述使用的數字預失真反模型模塊，對非線性效應、記憶效應和帶內不平坦都有較好的補償效果；可以應用已有的 ADC，ADC內部的具體結構對本發明中所用的方法和系統沒有影響，使資源利用更加合理化。顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種模數轉換系統，其特征在于包括待補償模數轉換器，用于將采集的模擬信號轉換為實數域的數字信號； 數據轉換模塊，用于將所述數字信號由實數域轉換為復數域； 數字預失真反模型模塊，用于對復數域的所述數字信號，按照所述待補償模數轉換器失真的逆過程進行補償，得到補償數據。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括數字預失真反模型模塊生成子系統，包括數據生成器，用于生成待補償數據和所述待補償數據的參考數據；所述待補償數據和所述參考數據為實數域的數字信號；第一數據轉換模塊，用于將所述參考數據由實數域轉換為復數域； 第二數據轉換模塊，用于將所述待補償數據由實數域轉換為復數域； 補償模塊，用于根據復數域的所述參考數據對復數域的所述待補償數據進行時延補償、相位補償和功率補償，得到補償后的數據；數字預失真反模型生成模塊，用于根據所述補償后的數據和復數域的所述參考數據設置補償參數，生成數字預失真反模型模塊。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述數據生成器包括 模擬信號源，用于生成模擬信號；所述待補償模數轉換器，用于將所述模擬信號轉換為實數域的待補償數據，所述待補償數據為數字信號；參考模數轉換器，用于將所述模擬信號轉換為實數域的參考數據，所述參考數據為數字信號。
4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述數據生成器包括 參考數據生成模塊，用于生成實數域的參考數據，所述參考數據為數字信號； 模擬信號源，用于根據所述參考數據生成模擬信號；所述待補償模數轉換器，用于將所述模擬信號轉換為實數域的待補償數據，所述待補償數據為數字信號。
5.根據權利要求1-4任一權利要求所述的系統，其特征在于，所述數據轉換模塊采用希爾伯特變化法或數字移頻法將數字信號由實數域轉換為復數域。
6.一種模數轉換方法，其特征在于，包括以下步驟 將采集的模擬信號轉換為實數域的數字信號； 將所述數字信號由實數域轉換為復數域；對復數域的所述數字信號按照待補償模數轉換器失真的逆過程進行補償，得到補償數據。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，按照待補償模數轉換器失真的逆過程進行補償包括按照待補償模數轉換器失真的逆過程設置補償參數，根據所述補償參數進行補償；所述補償參數是通過下述方法設置的生成待補償數據和所述待補償數據的參考數據；所述待補償數據和所述參考數據為實數域的數字信號；分別將所述參考數據和所述待補償數據由實數域轉換為復數域；根據復數域的所述參考數據對復數域的所述待補償數據進行時延補償、相位補償和功率補償，得到補償后的數據；根據所述補償后的數據和復數域的所述參考數據設置補償參數。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，生成待補償數據和所述待補償數據的參考數據包括生成模擬信號；將所述模擬信號轉換為實數域的待補償數據，所述待補償數據為數字信號； 將所述模擬信號轉換為實數域的參考數據，所述參考數據為數字信號。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，生成待補償數據和所述待補償數據的參考數據包括生成實數域的參考數據，所述參考數據為數字信號； 根據所述參考數據生成模擬信號；將所述模擬信號轉換為實數域的待補償數據，所述待補償數據為數字信號。
10.根據權利要求6-9任一權利要求所述的方法，其特征在于，將所述數字信號由實數域轉換為復數域采用的是希爾伯特變化法或數字移頻法。
全文摘要
本發明公開了一種模數轉換系統和方法。其中，所述系統包括待補償模數轉換器，用于將采集的模擬信號轉換為實數域的數字信號；數據轉換模塊，用于將所述數字信號由實數域轉換為復數域；數字預失真反模型模塊，用于對復數域的所述數字信號，按照所述待補償模數轉換器失真的逆過程進行補償，得到補償數據。通過本發明，通過在復數域對數字信號進行補償，解決了由互調失真造成頻譜失真的問題，進而提高了系統對于信號的響應能力，達到更加真實的反映被采樣的模擬信號的效果。
文檔編號H03M1/12GK102195650SQ20101013379
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月11日 優先權日2010年3月11日
發明者林青春, 潘衛明 申請人:中興通訊股份有限公司