[发明专利]一种射频直接带通采样数字接收系统中时钟抖动消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频直接带通采样数字接收系统中时钟抖动消除算法，属于高速高精度模拟数字转换技术和通信技术领域。

背景技术

高速高精度模数转换器是雷达、医疗仪器、通信系统等现代电子系统的重要部件，而时钟抖动是模数转换中影响信号信噪比的重要因素。传统的超外差接收机和中频接收机由于其架构本身的限制，本身具有体积笨重，可扩展性差的缺点，已逐渐不能适应数字接收系统的发展需要。一种新的解决方案是使用射频直接带通采样架构。这种接收方案利用了软件无线电的思想，将ADC尽量靠近天线，使用模数转换器直接采样射频信号，在天线和模数转换器之间只有跟踪滤波器和放大器，如果ADC的灵敏度足够高，则放大器也可以取消。因此，射频直接带通采样的设计方案，使得其具有极强的灵活性和可重配置性，能够适应目前设备兼容多种通讯标准的要求，具有体积小，成本低的特点，同时由于其采用了带通采样方式，使得ADC和系统的功耗大大降低。理想的ADC可实现模拟信号的均匀采样。但是由于实际电路制造工艺的限制，使得ADC在采样的上升沿(下降沿)跳变时刻不可避免的产生偏差，将影响接收系统的性能。传统的接收架构将射频信号下变频到中频或者基带后再对模拟信号进行采样，ADC采样信号的采样率不高，使得模数转换器的时钟抖动影响相对较小。而射频直接采样数字接收系统中，模数转换器要对射频信号进行进行直接采样，因此，对模数转换器采样时钟的准确性提出了较高的要求。因此，射频直接带通采样下时钟抖动的补偿既是研究热点也是一个技术难点。

技术上，通常是通过在射频直接采样系统的模数转换器输出端采用数字后补偿技术来补偿时钟抖动的影响。文献跟踪研究表明，迄今数字接收系统的时钟抖动补偿研究开展的并不广泛，主要因为目前的通讯接收技术主要使用数字中频和零中频技术。现有的时钟抖动技术大多基于输入信号为OFDM或者LTE信号，将信号变换到频域变换消除时钟抖动效果，这类算法目前成为国内外研究热点，也有文献显示将接收端的抖动估计值反馈到输入端，在发射端使用数字预失真技术消除抖动的影响，但要求系统的发射端和接收端能够很好同步。综上，现有的时钟抖动消除算法存在以下局限性：(1)只能对窄带信号进行补偿(Rutten,R.,L.J.Breems,andR.H.M.vanVeldhoven.Digitaljitter-cancellationfornarrowbandsignals.inCircuitsandSystems,2008.ISCAS2008.IEEEInternationalSymposiumon.2008.)；(2)计算复杂度高(Weller,D.S.andV.K.Goyal,BayesianPost-ProcessingMethodsforJitterMitigationinSampling.SignalProcessing,IEEETransactionson,2011.59(5):p.2112-2123.)；(3)仅适合于特定输入信号的数字接收系统,如OFDM等(Rabbi,M.F.andC.C.Ko.Modeling,estimationandmitigationofcoloredtimingjitterforOFDMAsystem.inConsumerCommunicationsandNetworkingConference(CCNC))；因此，研究一种新的适用范围广，计算复杂度低，对模拟输入信号限制少的射频直接带通采样数字接收系统的时钟抖动消除算法具有重要现实意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种射频直接带通采样数字接收系统的时钟抖动补偿方法，该补偿方法具有补偿效果好，计算复杂度低的特点，对输入信号频率无限制，对数字接收系统的接收信号类型无限制等突出优点，能对射频直接带通采样数字接收系统的时钟抖动进行补偿。

一种射频直接带通采样数字接收系统的时钟抖动补偿方法。其思想是，利用射频直接带通采样数字接收系统的实际采样输出值，利用带通采样定理和数字下变频等原理，推导含有抖动的非均匀离散信号与误差信号之间的关系，实现射频直接带通采样数字接收系统的时钟抖动误差的估计和消除，具体原理表述如下，对于射频直接带通采样数字接收系统，不失一般性，设其输入信号为：