本發(fā)明涉及失配誤差自適應領域，特別是涉及一種并行采樣系統的失配誤差估計方法及系統。

背景技術：

并行采樣系統(time-interleavedanalogtodigitalconverter，tiadc)會由于器件的非理想特性，而產生通道偏置誤差、增益誤差、時間相位誤差。并行采樣系統中三個主要誤差的校正技術集中在兩個大的方向，即失配誤差的非盲估計校正方法和盲估計校正方法。失配誤差的非盲估計校正方法需要定期對采集系統注入激勵信號以獲取系統的誤差參數，非盲估計校正方法會影響采集系統工作的實時性；盲估計校正方法不需要定期對采集系統注入激勵信號，在采集系統對被測信號測量的同時完成對系統誤差參數的估計校正。

現有的盲估計校正方法在三個主要誤差的估計過程中大多采取閉環(huán)回路的方式進行參數估計，雖然盲估計校正方法不需要定期對采集系統注入激勵信號，但是現有的盲估計校正方法需要的采樣點數非常多，一次估計校正過程需要的采樣點數大多超過10000個并且計算量大，這對采集系統的計算和存儲都產生了較高的要求，不適合在手持示波器這類便攜儀器中使用；事實上對于一個硬件設計良好的tiadc系統，系統的三個失配誤差不會在短的時間內劇烈變化，非盲估計校正方法經過一次校正后計算獲得的系統參數在一定時間之內依然可以為整個tiadc系統帶來信噪比的提升，但是現有的非盲估計校正方法只能針對tiadc系統中特定的通道內的失配誤差參數進行估計，存在著具有采樣點數多，收斂速度慢，計算量大的問題，從而并行采樣系統鏡像噪聲過大，對接收信號造成干擾。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提供一種并行采樣系統的失配誤差估計方法及系統，以解決并行采樣系統中失配誤差參數收斂速度慢，計算量大，現有技術中的并行采樣系統只能針對特定通道內的失配誤差參數估計，且鏡像噪聲過大，對接收信號造成干擾的問題。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種并行采樣系統的失配誤差估計方法，包括：

獲取并行采樣系統在輸入量為任意相位的單點頻校準信號時，輸出的采樣序列，并行采樣系統的輸出通道為多個；

模擬生成并行采樣系統在輸入量為相位為0的單點頻校準信號時，輸出的標準正弦采樣序列和標準余弦采樣序列；

將所述標準正弦采樣序列、所述標準余弦采樣序列以及預設恒量輸入到自適應濾波器進行自適應參數估計，當所述并行采樣系統的輸出與所述自適應濾波器的輸出相等時，獲取所述并行采樣系統的各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數；

根據各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數計算所述并行采樣系統的失配誤差，所述失配誤差包括通道偏置誤差、時間相位誤差和增益誤差。

可選的，所述根據各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數計算所述并行采樣系統的失配誤差，具體包括：

將所述并行采樣系統的任一條通道設定為參考通道，將除所述參考通道的通道設定為測試通道；

利用公式計算所述通道偏置誤差；其中，所述為通道偏置誤差，所述w3_i[n]為所述測試通道對應的所述預設恒量的權重系數，所述w3_1[n]為所述參考通道對應的所述預設恒量的權重系數，所述i表示第i通道，所述m表示所述并行采樣系統的通道總數。

可選的，所述根據各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數計算所述并行采樣系統的失配誤差，具體包括：

獲取所述參考通道輸入的所述單點頻校準信號的參考相位

根據所述參考相位利用公式計算所述時間相位誤差；其中，所述為時間相位誤差，所述為測試通道輸入的所述單點頻校準信號的測試相位，所述w2_i[n]為所述測試通道對應的標準余弦采樣序列的權重系數，所述w1_i[n]為所述測試通道對應的標準正弦采樣序列的權重系數。

可選的，所述根據各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數計算所述并行采樣系統的失配誤差，具體包括：

利用公式計算所述增益誤差；其中，所述為所述增益誤差，所述為消除所述測試通道的所述通道偏置誤差和所述時間相位誤差后輸出的采樣序列，所述x1q(n)為所述參考通道輸出的采樣序列。

一種并行采樣系統的失配誤差估計系統，包括：

采樣序列獲取模塊，用于獲取并行采樣系統在輸入量為任意相位的單點頻校準信號時，輸出的采樣序列，并行采樣系統的輸出通道為多個；

標準采樣序列獲取模塊，用于模擬生成并行采樣系統在輸入量為相位為0的單點頻校準信號時，輸出的標準正弦采樣序列和標準余弦采樣序列；

權重系數獲取模塊，用于將所述標準正弦采樣序列、所述標準余弦采樣序列以及預設恒量輸入到自適應濾波器進行自適應參數估計，當所述并行采樣系統的輸出與所述自適應濾波器的輸出相等時，獲取所述并行采樣系統的各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數；

失配誤差計算模塊，用于根據各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數計算所述并行采樣系統的失配誤差，所述失配誤差包括通道偏置誤差、時間相位誤差和增益誤差。

可選的，所述失配誤差計算模塊，具體包括：

通道定義單元，用于將所述并行采樣系統的任一條通道設定為參考通道，將除所述參考通道的通道設定為測試通道；

通道偏置誤差計算單元，用于利用公式計算所述通道偏置誤差；其中，所述為通道偏置誤差，所述w3_i[n]為所述測試通道對應的所述預設恒量的權重系數，所述w3_1[n]為所述參考通道對應的所述預設恒量的權重系數，所述i表示第i通道，所述m表示所述并行采樣系統的通道總數。

可選的，所述失配誤差計算模塊，具體包括：

參考相位獲取子單元，用于獲取所述參考通道輸入的所述單點頻校準信號的參考相位

時間相位誤差計算子單元，用于根據所述參考相位利用公式計算所述時間相位誤差；其中，所述為時間相位誤差，所述為測試通道輸入的所述單點頻校準信號的測試相位，所述w2_i[n]為所述測試通道對應的標準余弦采樣序列的權重系數，所述w1_i[n]為所述測試通道對應的標準正弦采樣序列的權重系數。

可選的，所述失配誤差計算模塊，具體包括：

增益誤差計算子單元，用于利用公式計算所述增益誤差；其中，所述為所述增益誤差，所述為消除所述測試通道的所述通道偏置誤差和所述時間相位誤差后輸出的采樣序列，所述x1q(n)為所述參考通道輸出的采樣序列。

根據本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：本發(fā)明針對輸入的單點頻校準信號生成正弦采樣序列和余弦采樣序列，將所述正弦采樣序列和余弦采樣序列輸入到自適應濾波器中，計算得到每條通道的權重系數，根據求得的權重系數計算每條通道相對于參考通道的失配誤差參數，所述失配誤差參數包括通道偏置誤差、時間相位誤差以及增益誤差，在具體實踐中，本發(fā)明的失配誤差估計方法及系統對并行采樣系統的通道數量沒有限制，每通道僅僅需要128個采樣數據即可完成對失配誤差參數的估計，相對于現有技術中的失配誤差參數估計方法在失配誤差參數估計過程中計算量小，收斂速度快，從而降低了鏡像噪聲，減少了對接收信號的干擾。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例所提供的失配誤差估計方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的用于失配誤差估計的原理圖；

圖3為本發(fā)明實施例所提供的失配誤差估計系統的結構圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種并行采樣系統的失配誤差估計方法及系統，能夠提高并行采樣系統中失配誤差參數收斂速度，減少計算量，實現多通道的失配誤差參數估計。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明實施例所提供的失配誤差估計方法流程圖，如圖1所示，一種并行采樣系統的失配誤差估計方法，包括：

步驟101：獲取并行采樣系統在輸入量為任意相位的單點頻校準信號時，輸出的采樣序列，并行采樣系統的輸出通道為多個；對多通道tiadc系統輸入一定幅度，任意相位和一定頻率的單點頻校準信號：

x(t)＝asin(2πfint+φ)

其中，x(t)為單點頻校準信號，輸入校準信號的頻率要求為fin＜fs/2m，fs為tiadc系統的總采樣率，fin為輸入測試信號的頻率，a為測試信號的幅度，φ為測試信號的相位角。輸入單點頻校準信號的幅度達到tiadc系統中所使用的adc的輸入量程的一半以上。

則tiadc系統第i通道的量化輸出xi[n]為：

m表示tiadc系統通道總數，k表示第i通道取樣點。ai為第i通道偏置誤差，gi為第i通道的增益誤差,δti為第i通道的時間相位誤差。

步驟102：模擬生成并行采樣系統在輸入量為相位為0的單點頻校準信號時，輸出的標準正弦采樣序列和標準余弦采樣序列；模擬生成tiadc系統在理想狀態(tài)下對輸入頻率為fin,相位為φ＝0的正弦及余弦信號的采樣數據，并將模擬生成的采樣數據存入tiadc系統的存儲空間中，圖2為本發(fā)明實施例所提供的用于失配誤差估計的原理圖，上述存儲空間如圖2中eeprom所示,在實際使用中這個存儲空間可以是flash、隨機存取存儲器等。存入存儲空間的的采樣數據為

其中，fin，fs，k,m,i的含義與步驟101中所代表的含義相同，為模擬生成的理想狀態(tài)下正弦采樣序列，為模擬生成的理想狀態(tài)下余弦采樣序列。

根據三角函數和差公式，tiadc系統第i通道的量化輸出xi[n]與模擬生成的理想狀態(tài)下的正余弦采樣序列即和滿足如下關系式:

其中：

xi[n]為tiadc系統第i通道的量化輸出，分別為模擬生成的理想狀態(tài)下正余弦采樣序列，a,gi,δti為步驟101中通道偏置誤差、增益誤差和時間相位誤差。

步驟103：將所述標準正弦采樣序列、所述標準余弦采樣序列以及預設恒量輸入到自適應濾波器進行自適應參數估計，當所述并行采樣系統的輸出與所述自適應濾波器的輸出相等時，獲取所述并行采樣系統的各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數；

向自適應濾波器輸入相應的參數，如圖2所示，其中，

第一個輸入x1_i[n]即為標準正弦采樣序列第二個輸入x2_i[n]為標準余弦采樣序列第三個輸入x3_i恒等于1。

圖2中自適應參數估計過程可用如下迭代公式表示：

其中：

din＝xi[n]，i＝1,2,…m，yin的表達式為：

din為tiadc系統第i通道的量化輸出xi[n]，wn為權重系數的值，yin為權重系數與模擬生成的理想狀態(tài)下正弦采樣序列和模擬生成的理想狀態(tài)下余弦采樣序列的線性組合。

)εin和為計算過程中的中間變量，μ為迭代系數，通常μ取小于預設閾值的值；

以均方誤差最小的規(guī)則(即達到最小)達到收斂時，圖2中的權重系數分別近似于：

步驟104：根據各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數計算所述并行采樣系統的失配誤差，所述失配誤差包括通道偏置誤差、時間相位誤差和增益誤差；

計算時間相位誤差和通道偏置誤差：例如，以tiadc通道1為參考通道，則tiadc系統的其他通道為測試通道，其他測試通道的通道偏置誤差和時間相位誤差為：

其中，為第i個測試通道的相位，為通道偏置誤差ai的估計值，為時間相位誤差δti的估計值，調整各個權重系數，當失配誤差的估計值與實際失配誤差相等時，消除時間相位誤差和通道偏置誤差可看做是消除失配誤差的估計值。在實際應用中，具體消除時間相位誤差和通道偏置誤差的過程為：利用計算得到的和及分數延時濾波器對通道偏置誤差和時間相位誤差進行初步消除，公式如下：

其中，為消除所述測試通道的所述通道偏置誤差和所述時間相位誤差后輸出的采樣序列。

計算增益誤差的估計值：用為增益誤差gi的估計值，利用公式表示增益誤差的估計值，x1q(n)為所述參考通道輸出的采樣序列利用公式消除增益誤差。

本發(fā)明剔除掉由于偶然因素或者隨機噪聲造成的頻數很低的采樣點，得到各個通道的偏置誤差，根據誤差的估計值得到相應的校準值，進而完成tiadc系統的偏置誤差校。從而提高了校準精度，為了提高校準精度，本發(fā)明采用二次校準方法，使校準結果精度更高，在具體實踐中，本發(fā)明的失配誤差估計方法及系統對并行采樣系統的通道數量沒有限制，每通道僅僅需要128個采樣數據即可完成對失配誤差參數的估計，相對于現有技術中的失配誤差參數估計方法在失配誤差參數估計過程中計算量小，收斂速度快，從而降低了鏡像噪聲，減少了對接收信號的干擾。

圖3為本發(fā)明實施例所提供的失配誤差估計系統的結構圖，如圖3所示，一種并行采樣系統的失配誤差估計系統，包括：

采樣序列獲取模塊301，用于獲取并行采樣系統在輸入量為任意相位的單點頻校準信號時，輸出的采樣序列，并行采樣系統的輸出通道為多個；

標準采樣序列獲取模塊302，用于模擬生成并行采樣系統在輸入量為相位為0的單點頻校準信號時，輸出的標準正弦采樣序列和標準余弦采樣序列；

權重系數獲取模塊303，用于將所述標準正弦采樣序列、所述標準余弦采樣序列以及預設恒量輸入到自適應濾波器進行自適應參數估計，當所述并行采樣系統的輸出與所述自適應濾波器的輸出相等時，獲取所述并行采樣系統的各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數；

失配誤差計算模塊304，用于根據各通道對應的所述標準正弦采樣序列的權重系數、所述標準余弦采樣序列的權重系數以及所述預設恒量的權重系數計算所述并行采樣系統的失配誤差，所述失配誤差包括通道偏置誤差、時間相位誤差和增益誤差。

在實際應用中，所述失配誤差計算模塊，具體包括：

通道定義單元，用于將所述并行采樣系統的任一條通道設定為參考通道，將除所述參考通道的通道設定為測試通道；

通道偏置誤差計算單元，用于利用公式計算所述通道偏置誤差；其中，所述為通道偏置誤差，所述w3_i[n]為所述測試通道對應的所述預設恒量的權重系數，所述w3_1[n]為所述參考通道對應的所述預設恒量的權重系數，所述i表示第i通道。

在實際應用中，所述失配誤差計算模塊，具體包括：

參考相位獲取子單元，用于獲取所述參考通道輸入的所述單點頻校準信號的參考相位

時間相位誤差計算子單元，用于根據所述參考相位利用公式計算所述時間相位誤差；其中，所述為時間相位誤差，所述為測試通道輸入的所述單點頻校準信號的測試相位，所述w2_i[n]為所述測試通道對應的標準余弦采樣序列的權重系數，所述w1_i[n]為所述測試通道對應的標準正弦采樣序列的權重系數。

在實際應用中，所述失配誤差計算模塊，具體包括：

增益誤差計算子單元，用于利用公式計算所述增益誤差；其中，所述為所述增益誤差，所述為消除所述測試通道的所述通道偏置誤差和所述時間相位誤差后輸出的采樣序列，所述x1q(n)為所述參考通道輸出的采樣序列。

采用本發(fā)明所提供的失配誤差估計系統能夠大大降低失配誤差帶來的鏡像噪聲。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。