[发明专利]一种针对多陪集采样中通道时钟偏移的校准方法

说明书

本发明针对次奈奎斯特采样方案中普遍存在的ADC时钟失配的问题，在现有的次奈奎斯特多陪集采样方案的基础上，提出一种针对多陪集采样中通道时钟偏移的校准方法。本发明的采样结构由I、Q两个采样支路构成，所有ADC以相同的速率对输入信号进行采样，同时两组ADC的输入信号在采样前分别进行上下变频，保证两个支路采样后得到的信号之间存在特定的频率偏移，基于提出的采样结构本发明建立了表达次奈奎斯特采样信号频谱与奈奎斯特频谱之间关系的方程，最后通过稀疏重构得到输入信号的频谱。本发明解决了现有方法中存在时间偏差的问题，能够准确估计偏移量，并消除偏移量带来的性能衰减。

技术领域

本发明涉及次奈奎斯特宽带频谱感知技术，具体涉及一种多通道采样中时间偏差的校准及频谱感知技术。

技术背景

频谱感知的目的在于区分电磁频谱各个频带的占用情况，以便通过更好的频谱分配方式来充分利用空闲的频段，缓解频谱资源的短缺，提高通信系统的传输速率和质量。同时，由于频谱资源的稀缺、以及对更高速率更高质量通信系统的需求，已经有大量的通信系统使用GHZ以上的频段，甚至于毫米波频段。信号频率的提升给频谱感知的硬件实现带来了极大的挑战。在通信系统中，需要将模拟信号通过模数转换器(ADC，Analog to DigitalConverter)变成离散的数字信号，才能够被大多数电子设备识别处理。由香农采样定理可知，需要大于信号带宽两倍的采样率采样才能够将信号完全恢复，过高的信号带宽也就意味着过高的ADC采样率，这对ADC的性能提出了极高的要求，高速ADC往往功耗巨大、价格昂贵，而且分辨率也较低。同时使用高速ADC采样会得到大量的采样数据，对后续的数据处理提出了很高的要求。一系列次奈奎斯特采样方案能够避免上述问题，它们能够以较低采样率对稀疏宽带信号进行低成本地采样和高效地处理。

现有的次奈奎斯特采样方案都采用多通道的采样结构，如多陪集采样方案，其所有通道的采样率都远低于奈奎斯特采样率，每一个采样通道都包含特定的延时处理单元。采样得到的数据以不同的组合方式将信号的各个频带混叠到基带，通过输入信号和次奈奎斯特采样信号之间的关系建立感知模型，并使用稀疏重构方法估计输入信号的频谱。然而在硬件实现中，时延不准和时钟偏移的问题往往会造成严重的感知和重构误差。

现有的次奈奎斯特采样方案都假定各个通道的时延准确已知，多个通道间完全同步，没有考虑时延不准确和各通道间存在未知时钟偏移的情况，而以上两种原因引起的采样时间偏差在实际中普遍存在，在数十GHz的信号频率下，微小的时钟偏移也会给频谱感知带来性能衰减。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有的次奈奎斯特采样的采样时间普遍存在的偏差，提供一种不需要外部输入参考信号，就能够对各通道间的时间偏差进行盲校准的方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种针对多陪集采样中通道时钟偏移的校准方法，包括以下步骤：

1、一种针对多陪集采样中通道时钟偏移的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、信号输入先分别与频率为的余弦信号和正弦信号相乘后输入至由I、Q两组采样支路构成的采样结构，每组采样支路中共有p个通道，每条通道连接同一模数转换器ADC通过同一个时钟源控制以相同的频率对输入信号进行采样得到采样信号X_A(f)与X_B(f)，采样频率为并且ADC控制I、Q两组采样支路间保持频率偏移T为奈奎斯特采样率下的时间间隔，L为降采样系数，t为时间变量，f为频率变量；

再将两组采样信号X_A(f)与X_B(f)分别分成L个段得到L个小段组成的向量x_A(f)与x_B(f)；L为降采样系数；

最后利用对角矩阵D(f)和矩阵A得到两组采样信号X_A(f)与X_B(f)的矩阵形式y_A(f)与y_B(f)：