25、采样、量化及相关系统技术解析

采样、量化及相关系统技术解析

1. 过采样D/A转换器

在信号处理中，过采样技术在缓解模拟滤波器要求方面具有重要作用。之前提到过采样A/D转换器可放宽模拟抗混叠滤波器的要求，而过采样D/A转换器则能放宽模拟重建滤波器的要求。

从过采样A/D转换器生成的序列y(n)开始，其频谱如图5.42(a)所示。过采样D/A转换器的第一步是进行数字插值，插值因子为M。这通过上采样器（用↑M表示）和滤波器H(z)实现，得到序列x1(m)，其频谱与过采样A/D转换器中的x1(m)频谱相同，意味着信息以M倍的过采样率进行了处理。

接下来是重建步骤，通过D/A转换器和重建滤波器完成。D/A转换器以更高的采样频率Mfs工作，由脉冲q(t)描述。理想情况下，Q(jω)Ha(jω)和Ha(jω)具有特定的频谱特性。模拟重建滤波器的阻带边缘必须满足：ωas < 2πMfs - πfs，这与过采样A/D转换器中抗混叠滤波器的要求相同。通过增加M，可以放宽滤波器要求，因为允许更宽的过渡带。

在实际应用中，由于Q(jω)在基带不是恒定的，数字滤波器H(z)可用于均衡其偏差，即设计H(z)使得：|H(ejωT1)Q(jω)| ≈ 常数，对于|ω| < πfs。这样可以使用具有近似恒定增益的常规低通滤波器作为模拟重建滤波器，进一步放宽了对该滤波器的要求，虽然对数字滤波器的要求变得更严格，但实现具有严格要求的数字滤波器比模拟滤波器容易得多。

2. 多输入多输出（MIMO）系统

在通信系统中，为了增加数据传输容量，发射机和/或接收机可以使用多个天线，这种多天线系统通常对应于MIMO系统。特别是大规模MIMO系统，在过去二十年中得到了广泛研究，成为5