基于FPGA的多通道校準(zhǔn)算法的同步實現(xiàn)
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下面以M元陣為例來說明多通道校準(zhǔn)過程。接收機(jī)開機(jī)時，先將選擇開關(guān)S切換到位置2(見圖1)，進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)。注入信號s(t)經(jīng)功分器進(jìn)入各陣元通道，陣元通道輸出為基帶數(shù)字信號xm(t)。將第一條通道作為參考通道，第一條通道的輸出延時τ后作為參考信號，與其他陣元通道的輸出一起送入相應(yīng)的自適應(yīng)校正濾波器。自適應(yīng)校正濾波器將會對陣元通道的傳輸特性進(jìn)行補(bǔ)償，使各個陣元通道的傳輸特性趨近參考通道。這里采用LMS自適應(yīng)算法，待自適應(yīng)算法收斂后，穩(wěn)態(tài)權(quán)矢量將作為自適應(yīng)校正濾波器的系數(shù)固定下來，至此陣元通道的校正結(jié)束。最后，將選擇開關(guān)S切換到位置1就可進(jìn)入正常通信狀態(tài)。
按圖1所示的模型可知，用L階橫向FIR濾波器模擬通道響應(yīng)，通過在濾波器的系數(shù)上加上小的幅度擾動δ和相位擾動Φ來模擬通道間的失配，這樣可得第m個待校準(zhǔn)通道模擬濾波器的傳輸函數(shù)為：
設(shè)注入的信號是s(t)，href(t)和hm(t)分別為參考通道和待校準(zhǔn)的第m條通道的沖激響應(yīng)，hmc(t)為第m條通道的校準(zhǔn)濾波器的沖激響應(yīng)，那么參考通道的輸出(暫不考慮延時τ)、第m條待校準(zhǔn)通道校準(zhǔn)前的輸出和校準(zhǔn)后的輸出分別為：
自適應(yīng)濾波器采用MMSE準(zhǔn)則，其中，準(zhǔn)則選擇是否合理決定了天線陣暫態(tài)響應(yīng)的速度和實現(xiàn)電路的復(fù)雜度。可以證明，這個準(zhǔn)則的結(jié)果可以分解為一個相同的線性矩陣濾波器和一個不同的標(biāo)量處理器的積，且都收斂于最優(yōu)維納解。因此，當(dāng)自適應(yīng)濾波器收斂到穩(wěn)態(tài)即最優(yōu)解后，最佳權(quán)值應(yīng)該為：
由，可得：
從而通道特性得到了校準(zhǔn)。
本文中的多通道校準(zhǔn)算法是在FPGA中實現(xiàn)的，選擇FPGA而不選擇DSP器件的原因是FPGA的引腳眾多且可以定制，這樣就可以在相對較低的工作頻率下做到很高的數(shù)據(jù)吞吐率，而這是DSP難以做到的。
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