[发明专利]一种异地采样系统时钟周期误差的校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统的信号采样和信号处理，尤其是异地采样系统时钟周期误差的校正方法。

背景技术

本发明涉及异地信号采样系统中的模拟/数字(Analog/Digital，A/D)采样卡时钟周期误差的校正。

在无线通信系统中，常常需要分处两地的两部接收机同时接收信息。在这种异地信号采样接收系统中，由于两部接收机位于空间不同的位置，需要引入两个外部时钟系统分别控制两部接收机的信号采样过程，因此，采样卡时钟同步成为一个十分重要的问题。例如，在时差定位系统中，两个接收机位于空间不同的位置，分别接收来自空间同一信号源经过一定传播时延的信号，其中一路接收信号可以看作是另一路接收信号的时延副本。传统的到达时差(Time Difference of Arrival，TDOA)估计方法的主要思想是将一路接收信号的采样序列相对另一路接收信号的采样序列按照不同的采样点移位，利用互相关技术比较两路信号的采样序列之间的相似性，相似性最大的采样点移位量对应两路信号TDOA的估计值。由于时差估计的基本原理是计算相关，因此要求两路接收信号具有严格同步的时钟，即一方面要求两路接收信号的采样序列的起始时刻同步，另一方面要求采样时间间隔或采样卡的时钟周期相同。

异地信号采样起始时刻的同步可以通过全球定位系统(Globe Positioning System，GPS)完成，在两部接收机中分别加入GPS设备，接收机利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，其精度可以达到5ns以内。

接收机采样时间间隔通过A/D采样卡的时钟来控制，由于两部接收机采用不同的A/D采样卡，而时钟周期并不能做到完全相同，因此会导致实际的采样过程中两部接收机的采样时刻并不相同，并且随着采样时间的增加，两部接收机的相同采样点之间的时间偏差越来越大。

采样时刻的漂移会使两部接收机输出的离散时间序列不再联合平稳，它们之间的互相关函数变为一个随时间变化的量，这时两路信号的TDOA估计值偏离真实值，这种偏差在采样时间或累积时间长的情况下尤为明显。

为获得高精度的TDOA估计，累积时间不能太短，因此，需要对异地信号采样系统中的A/D采样卡时钟周期误差进行校正。

发明内容

本发明的目的提供一种有效、简单并且实用的时钟周期误差的校正方法，利用信号处理对异地A/D采样卡的时钟周期误差进行高精度校正。

本发明的目的是这样达到的：一种异地采样系统时钟周期误差的校正方法，两路接收机的采样序列起始时刻同步利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时，采样时间间隔通过A/D采样卡控制。其特征在于：利用周期校正量和时差对准量确定异地信号采样系统中的一部接收机采样序列的重构序列，计算重构序列与另一部接收机采样序列之间的相关系数，搜索不同周期校正量和时差对准量对应的相关系数的最大值，由相关系数的最大值对应的位置确定最优的周期校正量和时差对准量。其具体步骤是：

首先，利用两个不同位置处接收的信号确定两部接收机采样后的序列。

其次，根据异地采样系统采样时钟的精度指标，确定周期校正量的取值范围和取值集合，根据异地采样系统之间的距离差确定时差对准量的取值范围和时差对准量的取值集合。

然后，针对每对周期校正量和时差对准量，确定其中一部接收机采样后的序列的重构序列，并确定重构序列与另一部接收机采样序列之间的相关系数；

最后，确定所有相关系数的最大值，由所有相关系数的最大值对应的位置确定最优的周期校正量和时差对准量。