一種時鐘信號的無線低抖動傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域中的一種時鐘信號的無線低抖動傳輸方法，特別適用于有時鐘低抖動傳輸要求的無線通信系統(tǒng)。在發(fā)射端利用鎖相環(huán)電路生成與參考時鐘信號相位同步的信標(biāo)信號；在接收端分離出信標(biāo)信號后，對其進(jìn)行混頻、AGC放大后作為參考信號輸入鎖相環(huán)電路，最終輸出與發(fā)射端時鐘信號相位同步的低抖動時鐘信號。本發(fā)明能夠獲得極低的時鐘傳輸抖動，設(shè)計難度小，時鐘信號的傳輸門限低，可靠性高。
【專利說明】一種時鐘信號的無線低抖動傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域中的一種時鐘信號的低抖動傳輸方法，特別適用于有時鐘低抖動傳輸要求的無線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前無線通信領(lǐng)域中基本采用數(shù)字調(diào)制解調(diào)的方法實現(xiàn)信息的傳輸。發(fā)射端一般采用抑制載波的方法進(jìn)行調(diào)制，將時鐘信息隱含于調(diào)制譜中。接收端首先從接收到的調(diào)制譜中提取出時鐘信息，然后利用提取出的時鐘進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出信息碼流。采用這種方法，可以獲得較高的頻譜效率，但由于發(fā)射端和接收端的本地時鐘是不同步的，接收端一般只能采用異步采樣的方式提取時鐘，因此恢復(fù)出的時鐘信號抖動較大。當(dāng)通信系統(tǒng)對時鐘信號的傳輸抖動提出納秒級甚至更高的要求時，接收端的本地時鐘頻率需要高達(dá)IGHz甚至更高。在當(dāng)前的技術(shù)條件下，這是難以實現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于避免上述背景中的不足之處而提供一種基于鎖相接收的時鐘信號無線低抖動傳輸方法。將時鐘信號鎖相后得到的信標(biāo)信號引入到傳輸系統(tǒng)中，在接收端利用鎖相環(huán)電路恢復(fù)輸出與信標(biāo)信號同相的時鐘信號，實現(xiàn)時鐘信號的低抖動無線傳輸。本發(fā)明方法容易實現(xiàn)傳輸抖動為納秒級甚至皮秒級的時鐘傳輸，而且傳輸門限低，傳輸可靠性高。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，它包括步驟:
[0005]在發(fā)射端，
[0006]I)輸入的時鐘信號分為兩路,一路作為參考輸出給發(fā)端鎖相環(huán)電路,生成與時鐘信號相位同步的信標(biāo)信號，另一路分別輸出給調(diào)制器和發(fā)端射頻單元，用作參考頻率信號;
[0007]2)調(diào)制器以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號，該調(diào)制信號和信標(biāo)信號進(jìn)入合路器進(jìn)行合路，得到混合中頻信號；
[0008]3)發(fā)端射頻單元以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的混合中頻信號進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號，通過天線進(jìn)入無線信道；在接收端，
[0009]4)收端射頻單元以收端鎖相環(huán)電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，對接收的高頻信號進(jìn)行低噪聲放大、下變頻和AGC放大，轉(zhuǎn)換為混合中頻信號；
[0010]5)將混合中頻信號進(jìn)行分路和濾波，分離出信標(biāo)信號和調(diào)制信號；
[0011]6)混頻器以收端鎖相環(huán)電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號,將信標(biāo)信號與混頻器內(nèi)部的本振信號進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時鐘信號同頻的低頻信號；
[0012]7)將步驟6)得到的與發(fā)射端時鐘信號同頻的低頻信號進(jìn)行AGC放大和濾波，得到幅度穩(wěn)定的低頻信號；
[0013]8)收端鎖相環(huán)電路以幅度穩(wěn)定的低頻信號作為參考，鎖定收端鎖相環(huán)電路中的壓控振蕩器，得到與發(fā)射端時鐘信號相位同步的低抖動時鐘信號，該信號一路輸出給收端射頻單元和混頻器，用作參考頻率信號，另一路作為低抖動時鐘信號對外輸出；
[0014]完成時鐘信號的無線低抖動傳輸。
[0015]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有如下優(yōu)點:
[0016]1、本發(fā)明提出的時鐘無線傳輸方法，與常用的數(shù)字方式的載波時鐘提取方法相t匕，保證了無線通信系統(tǒng)中時鐘信號低抖動傳輸?shù)奶厥鈶?yīng)用。常用的載波時鐘提取方法，在接收端利用本地時鐘對調(diào)制信號進(jìn)行異步采樣后處理得到。提取出的時鐘信號主要用于數(shù)據(jù)信息的解調(diào)，對傳輸抖動要求不高，只要不造成數(shù)據(jù)信息的誤碼即可。對時鐘傳輸抖動提出納秒級的要求時，本地采樣時鐘頻率需要提高至IGHz以上。這樣的系統(tǒng)實現(xiàn)困難，費用很高，而且高的采樣率增加了調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計難度。本發(fā)明提出的時鐘無線傳輸方法，弓丨入了與發(fā)射端時鐘信號相位同步的信標(biāo)信號，通過鎖相環(huán)電路實現(xiàn)了接收端恢復(fù)出的時鐘信號和發(fā)射端時鐘信號的相位同步。采用這種方法，系統(tǒng)實現(xiàn)容易，對系統(tǒng)時鐘頻率要求不高，降低了調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計難度，而且容易實現(xiàn)傳輸抖動為納秒級甚至皮秒級的時鐘傳輸。
[0017]2、本發(fā)明提出的時鐘無線傳輸方法，與常用的數(shù)字方式的載波時鐘提取方法相t匕，降低了傳輸門限，提高了無線通信系統(tǒng)中時鐘信號傳輸?shù)目煽啃?。常用的載波時鐘提取方法，其時鐘信息隱藏于調(diào)制信號中，時鐘信號的傳輸門限取決于數(shù)字調(diào)制信息的傳輸門限，當(dāng)傳輸碼率較高時，其傳輸門限相應(yīng)惡化，使得時鐘信號的傳輸可靠性下降。本發(fā)明提出的時鐘無線傳輸方法，引入了獨立于調(diào)制信號之外的信標(biāo)信號用于傳輸時鐘信息，信標(biāo)信號為一獨立載波，信號質(zhì)量好，且?guī)挊O窄，因此信號的傳輸門限可以得到極大優(yōu)化。與常用的數(shù)字調(diào)制方式相比，其傳輸門限可以降低20dB甚至更多，大大提高了時鐘信號傳輸?shù)目煽啃浴?br> 【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明有線側(cè)信號到無線側(cè)內(nèi)部處理實施例的電原理方框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明無線側(cè)信號到有線側(cè)內(nèi)部處理實施例的電原理方框圖。
[0020]圖1中I為發(fā)端鎖相環(huán)，2為調(diào)制器，3為合路器，4為發(fā)端射頻單元。其中發(fā)端鎖相環(huán)模塊一般包括鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器等部分，調(diào)制器一般包括FPGA、D/A變換器、IQ調(diào)制器、本振等部分，發(fā)端射頻單元一般包括上變頻器、功率放大器、濾波器、天線等部分。
[0021]圖2中5為收端射頻單元，6為分路、濾波器，7為混頻器，8為AGC放大器，9為收端鎖相環(huán)，10為解調(diào)器。其中收端射頻單元一般包括天線、濾波器、低噪聲放大器、下變頻器等部分，收端鎖相環(huán)一般包括鑒相器、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器等部分，解調(diào)器一般包括AGC放大器、I/Q解調(diào)器、本振、A/D變換器、FPGA等部分。
【具體實施方式】
[0022]參照圖1至圖2。圖1是本發(fā)明有線側(cè)信號到無線側(cè)內(nèi)部處理實施例的電原理方框圖，它包括發(fā)端鎖相環(huán)1，調(diào)制器2，合路器3，發(fā)端射頻單元4。發(fā)端鎖相環(huán)I對時鐘信號進(jìn)行鎖相，生成與其相位同步的信標(biāo)信號；調(diào)制器2以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號；合路器3對調(diào)制信號和信標(biāo)信號進(jìn)行合路，得到混合中頻信號；混合中頻信號進(jìn)入發(fā)端射頻單元4變換為射頻信號進(jìn)入無線傳輸。
[0023]圖2是本發(fā)明無線側(cè)信號到有線側(cè)內(nèi)部處理實施例的電原理方框圖，它包括收端射頻單元5，分路、濾波器6，混頻器7，AGC放大器8，收端鎖相環(huán)9，解調(diào)器10。收端射頻單元5將無線傳輸?shù)纳漕l信號變換為混合中頻信號；分路、濾波器6對混合中頻信號進(jìn)行分路、濾波，分離出信標(biāo)信號和調(diào)制信號；混頻器7以收端鎖相環(huán)9輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，將信標(biāo)信號與混頻器內(nèi)部的本振信號進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時鐘信號同頻的低頻信號；該低頻信號進(jìn)入AGC放大器8進(jìn)行AGC放大、濾波，得到幅度穩(wěn)定的低頻信號；收端鎖相環(huán)9以幅度穩(wěn)定的低頻信號作為參考，鎖定電路中的壓控振蕩器，得到與發(fā)射端時鐘信號相位同步的低抖動時鐘信號；解調(diào)器10以收端鎖相環(huán)9輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，解調(diào)出數(shù)據(jù)信息。
[0024]本發(fā)明技術(shù)方案的信號傳輸是按以下步驟進(jìn)行的:
[0025]在發(fā)射端，
[0026]I)輸入的時鐘信號分為兩路,一路作為參考輸出給發(fā)端鎖相環(huán)電路,生成與時鐘信號相位同步的信標(biāo)信號，實施例由圖1中的發(fā)端鎖相環(huán)I來完成，另一路分別輸出給調(diào)制器和發(fā)端射頻單元，用作參考頻率信號；
[0027]2)調(diào)制器以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號，實施例由圖1中的調(diào)制器2來完成，該調(diào)制信號和信標(biāo)信號進(jìn)入合路器進(jìn)行合路，得到混合中頻信號，實施例由圖1中的合路器3來完成；
[0028]3)發(fā)端射頻單元以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的混合中頻信號進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號，通過天線進(jìn)入無線信道，實施例由圖1中的發(fā)端射頻單元4來完成；在接收端，
[0029]4)收端射頻單元以收端鎖相環(huán)電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，對接收的高頻信號進(jìn)行低噪聲放大、下變頻和AGC放大，轉(zhuǎn)換為混合中頻信號，實施例由圖2中的收端射頻單兀5來完成；
[0030]5)將混合中頻信號進(jìn)行分路和濾波，分離出信標(biāo)信號和調(diào)制信號，實施例由圖2中的分路、濾波器6來完成；
[0031]6)混頻器以收端鎖相環(huán)電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號,將信標(biāo)信號與混頻器內(nèi)部的本振信號進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時鐘信號同頻的低頻信號，實施例由圖2中的混頻器7來完成；
[0032]7)將步驟6)得到的與發(fā)射端時鐘信號同頻的低頻信號進(jìn)行AGC放大和濾波，得到幅度穩(wěn)定的低頻信號，實施例由圖2中的AGC放大器8來完成；
[0033]8)收端鎖相環(huán)電路以幅度穩(wěn)定的低頻信號作為參考，鎖定收端鎖相環(huán)電路中的壓控振蕩器，得到與發(fā)射端時鐘信號相位同步的低抖動時鐘信號，該信號一路輸出給收端射頻單元和混頻器，用作參考頻率信號，另一路作為低抖動時鐘信號對外輸出，，實施例由圖2中的收端鎖相環(huán)9來完成；
[0034]完成時鐘信號的無線低抖動傳輸。
【權(quán)利要求】
1.一種時鐘信號的無線低抖動傳輸方法，其特征在于包括以下步驟:在發(fā)射端， 1)輸入的時鐘信號分為兩路，一路作為參考輸出給發(fā)端鎖相環(huán)電路，生成與時鐘信號相位同步的信標(biāo)信號，另一路分別輸出給調(diào)制器和發(fā)端射頻單元，用作參考頻率信號； 2)調(diào)制器以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號，該調(diào)制信號和信標(biāo)信號進(jìn)入合路器進(jìn)行合路，得到混合中頻信號； 3)發(fā)端射頻單元以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的混合中頻信號進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號，通過天線進(jìn)入無線信道；在接收端， 4)收端射頻單元以收端鎖相環(huán)電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，對接收的高頻信號進(jìn)行低噪聲放大、下變頻和AGC放大，轉(zhuǎn)換為混合中頻信號； 5)將混合中頻信號進(jìn)行分路和濾波，分離出信標(biāo)信號和調(diào)制信號； 6)混頻器以收端鎖相環(huán)電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，將信標(biāo)信號與混頻器內(nèi)部的本振信號進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時鐘信號同頻的低頻信號； 7)將步驟6)得到的與發(fā)射端時鐘信號同頻的低頻信號進(jìn)行AGC放大和濾波，得到幅度穩(wěn)定的低頻信號； 8)收端鎖相環(huán)電路以幅度穩(wěn)定的低頻信號作為參考，鎖定收端鎖相環(huán)電路中的壓控振蕩器，得到與發(fā)射端時鐘信號相位同步的低抖動時鐘信號，該信號一路輸出給收端射頻單元和混頻器，用作參考頻率信號，另一路作為低抖動時鐘信號對外輸出； 完成時鐘信號的無線低抖動傳輸。
【文檔編號】H04L7/033GK103986565SQ201410249575
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】李建強, 吳俊晨, 孫明杰 申請人:中國電子科技集團公司第五十四研究所