[發(fā)明專利]一種調(diào)制器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110733998.6
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113541693A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 苗晴;凌永權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山科學技術(shù)學院
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 蔡永波

1.一種調(diào)制器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括：

設(shè)計調(diào)制器SDM系統(tǒng)構(gòu)架，所述SDM系統(tǒng)構(gòu)架包括MIMO環(huán)路濾波器、量化器以及MISO重建濾波器；所述MIMO環(huán)路濾波器的輸入端輸入的是時域離散信號以及量化器的反饋信號，所述MIMO環(huán)路濾波器的輸出端輸出的是對噪聲整形后的數(shù)字信號；所述量化器對輸入的噪聲整形后的數(shù)字信號進行量化，并將量化后的數(shù)字信號直接反饋到所述MIMO環(huán)路濾波器；所述MISO重建濾波器的輸入端輸入的是多個量化后的數(shù)字信號，所述MISO重建濾波器的輸出端輸出的是噪聲減少后的信號；

根據(jù)所述MIMO環(huán)路濾波器的輸入的時域離散信號以及所述量化器反饋的數(shù)字信號構(gòu)建所述MIMO環(huán)路濾波器的空間狀態(tài)方程，通過變換所述MIMO環(huán)路濾波器的空間狀態(tài)方程得到所述MIMO環(huán)路濾波器的信號傳遞函數(shù)、所述MIMO環(huán)路濾波器的噪聲傳遞函數(shù)；以設(shè)計SDM系統(tǒng)的高信噪比性能作為目標，通過所述MIMO環(huán)路濾波器的信號傳遞函數(shù)、所述MIMO環(huán)路濾波器的噪聲傳遞函數(shù)構(gòu)建所述MIMO環(huán)路濾波器的非凸無限約束優(yōu)化模型；

對所述MIMO環(huán)路濾波器的非凸約束優(yōu)化模型進行求解，得到近似全局最優(yōu)解，根據(jù)近似全局最優(yōu)解設(shè)計最優(yōu)MIMO環(huán)路濾波器；其中，最優(yōu)MIMO環(huán)路濾波器是指多輸入多輸出線性時不變情況時，使調(diào)制器的信噪比滿足預設(shè)要求；

根據(jù)所述MISO重建濾波器輸入的多個量化后的數(shù)字信號和所述MISO重建濾波器對多個量化后的數(shù)字信號進行濾波的過程構(gòu)建用于所述MISO重建濾波器的狀態(tài)空間方程；通過變換所述MISO重建濾波器的狀態(tài)空間方程得到所述MISO重建濾波器的信號傳遞函數(shù)；將設(shè)計SDM系統(tǒng)的高信噪比性能作為目標，與所述MISO重建濾波器的信號傳遞函數(shù)共同構(gòu)建所述MISO重建濾波器的非凸無限約束優(yōu)化模型；求出所述MISO重建濾波器的非凸無限約束優(yōu)化模型的近似全局最優(yōu)解，根據(jù)近似全局最優(yōu)解設(shè)計最優(yōu)MISO重建濾波器；其中，所述最優(yōu)MISO重建濾波器是指信噪比滿足預設(shè)要求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)制器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述MIMO環(huán)路濾波器具有M+1個輸入端和M個輸出端；

所述根據(jù)所述MIMO環(huán)路濾波器的輸入的時域離散信號以及所述量化器反饋的數(shù)字信號構(gòu)建所述MIMO環(huán)路濾波器的空間狀態(tài)方程，通過變換所述MIMO環(huán)路濾波器的空間狀態(tài)方程得到所述MIMO環(huán)路濾波器的信號傳遞函數(shù)、所述MIMO環(huán)路濾波器的噪聲傳遞函數(shù)，具體包括：

設(shè)置設(shè)計所述MIMO環(huán)路濾波器的參數(shù)：令N為MIMO環(huán)路濾波器的狀態(tài)數(shù)，記x(k)為MIMO環(huán)路濾波器的狀態(tài)向量，u(k)為SDM系統(tǒng)的信號輸入向量，y(k)和Q(y(k))分別表示量化器的信號輸入向量和信號輸出向量，s(k)為量化噪聲向量，其中，k表示離散變量；A,B,C分別為MIMO環(huán)路濾波器不同的狀態(tài)空間矩陣，A,B,C的具體算式表示如下：

A∈R^N×N,B∈R^N×(M+1),C∈R^M×N，B＝[B₁ B₂]∈R^N×(M+1)

其中，M表示MIMO環(huán)路濾波器的信號輸出通道數(shù)量，B₁、B₂分別為B的兩個子矩陣，B₁和B₂的算式分別表示為：

通過所述MIMO環(huán)路濾波器的參數(shù)建立所述MIMO環(huán)路濾波器的狀態(tài)空間方程，將所述MIMO環(huán)路濾波器的狀態(tài)空間方程表示為：

y(k)＝Cx(k) (2)

其中，y(k)＝[y₀(k),…,y_M-1(k)]^T，Q(y(k))＝[Q₀(y₀(k)),…,Q_M-1(y_M-1(k))]^T；

對向量y(k)、s(k)、Q(y(k))作Z變換進行推導，得到所述MIMO環(huán)路濾波器的信號傳遞函數(shù)STF、所述MIMO環(huán)路濾波器的噪聲傳遞函數(shù)NTF；STF、NTF的算式表示如下：

STF(z)＝C(zI_N-(A+B₂C))^-1B₁＝[STF₀(z),…,STF_M-1(z)]^T(6)

其中，z表示Z變換后，z域中的變量。