基于FPGA的多通道校準算法的同步實現(xiàn)
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下面以M元陣為例來說明多通道校準過程。接收機開機時，先將選擇開關(guān)S切換到位置2(見圖1)，進入校準狀態(tài)。注入信號s(t)經(jīng)功分器進入各陣元通道，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行補償，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的第m條通道的沖激響應(yīng)，hmc(t)為第m條通道的校準濾波器的沖激響應(yīng)，那么參考通道的輸出(暫不考慮延時τ)、第m條待校準通道校準前的輸出和校準后的輸出分別為：
自適應(yīng)濾波器采用MMSE準則，其中，準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?？梢宰C明，這個準則的結(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量處理器的積，且都收斂于最優(yōu)維納解。因此，當自適應(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。
本文中的多通道校準算法是在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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