[发明专利]一种基于功率谱估计的信号预测折叠内插ADC 方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于软件无线电(SDR)接收系统的高速高精度ADC(模数转换器)，具体涉及一种基于功率谱估计的信号预测折叠内插ADC方法。 

背景技术：

SDR的发展限制是硬件性能不能满足要求，宽带大动态范围ADC成为SDR发展的瓶颈。已有的分辨率在20bit以上的ADC，其转换速率均低于1MHz，而转换速率为40MHz，其分辨率又小于16bit，难以满足SDR接收机处理宽带大动态范围的多波段、多模式、多标准信号的要求。 

为此，文献[1]J.Mitota.Technical challenges in the globalization of software radio[J].IEEE Communications Magazine，1999，37(2)：84-89采取将天线接收的整个频段分成许多子频段，每一子频段对应一个ADC，用多个并行的ADC来转换信号。当信号的速率、波段、模式、标准增加时，需要大量ADC，使该法变得困难，并且，信号跨越子频带或接收频段划分时会出现采样“盲区”等，影响ADC数字化后的信号恢复，增加了ADC乃至整个系统的设计难度；文献[2]ARobert，P Seshaiah，C Taylor，et al.Advanced Based Station Technology[J].IEEE Communications Magazine，1998，36(2)：96-102采用模拟非线性信号压缩技术，由于压缩引入的非线性失真在数字域解压缩时很难抵消，对系统的SNDR影响大，使大动态范围、高SNDR的实现成为难点；文献[3]H Nie，PT Mathiopoulos.Adaptive  prediction and cancellation digitization method for wideband multistandard software radio base-station receivers[J].IEEE Trans.Vehicular Technology，2006，55(3)：887-901.将自适应预测理论用于SDR以提高ADC的动态范围，基于自回归(AR)预测和周期自回归(PAR)预测的自适应预测和数字消除(APCD)技术，在板级采用自适应预测单元(SPU)、量化器Q1、Q2和数模转换器(DAC)实现了SDR中大动态范围信号的量化，但APCD技术须与具体SDR体系结构相结合，需要考虑其中量化器和DAC组成的性能，才能真正提升现有ADC模块的性能。上述各种提高ADC输入动态范围的技术都是依赖增多电路芯片来实现的。 

发明内容：

本发明的目的在于能够解决上述ADC的精度和速度边界问题，结合基于功率谱估计的信号预测算法和改进折叠内插ADC结构，提出一种全集成信号基于功率谱估计的信号预测折叠内插ADC方法，提升ADC的输入动态范围，满足SDR接收机对高性能ADC的要求。 

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的： 

本发明的基于功率谱估计的信号预测折叠内插ADC方法结构如图1所示，包括N_F＝N_coarse+N_fine位流水线折叠插值ADC(虚线框内)、基于功率谱估计的信号预测单元(SPU)、数模转换器(DAC)和减法单元。所述流水线折叠插值ADC包括前端单个采样保持电路、分布式采样保持电路、模拟折叠预处理电路、细量化ADC和粗量化ADC。SDR接收系统模拟前端的ADC的输入信号x(t)由来自不同标准、波段、模式的经ADC模拟前端处理的调制信号组成，x(t)覆盖不 同的频谱并且具有不同的信号功率。x(t)经所述前端单个采样保持电路后输出的采样值为x(n)，x(n)经减法单元分解为强信号功率的窄带信号x_s(n)和弱信号功率的宽带信号x_w(n)，即：x(n)＝x_s(n)+x_w(n)。且x_s(n)和x_w(n)满足如下条件： 

1)x_s(n)代表所有窄带强功率采样信号，其总功率P_s覆盖总带宽范围为B_s；x_w(n)代表所有宽带低功率采样信号，其总功率P_w覆盖总带宽范围为B_w。