一種時(shí)鐘信號(hào)的無(wú)線低抖動(dòng)傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域中的一種時(shí)鐘信號(hào)的無(wú)線低抖動(dòng)傳輸方法，特別適用于有時(shí)鐘低抖動(dòng)傳輸要求的無(wú)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(shí)鐘信號(hào)相位同步的信標(biāo)信號(hào)；在接收端分離出信標(biāo)信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行混頻、AGC放大后作為參考信號(hào)輸入鎖相環(huán)電路，最終輸出與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)相位同步的低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)。本發(fā)明能夠獲得極低的時(shí)鐘傳輸抖動(dòng)，設(shè)計(jì)難度小，時(shí)鐘信號(hào)的傳輸門限低，可靠性高。
【專利說(shuō)明】一種時(shí)鐘信號(hào)的無(wú)線低抖動(dòng)傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域中的一種時(shí)鐘信號(hào)的低抖動(dòng)傳輸方法，特別適用于有時(shí)鐘低抖動(dòng)傳輸要求的無(wú)線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前無(wú)線通信領(lǐng)域中基本采用數(shù)字調(diào)制解調(diào)的方法實(shí)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(shí)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(shí)鐘信息，然后利用提取出的時(shí)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(shí)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(shí)鐘，因此恢復(fù)出的時(shí)鐘信號(hào)抖動(dòng)較大。當(dāng)通信系統(tǒng)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的傳輸抖動(dòng)提出納秒級(jí)甚至更高的要求時(shí)，接收端的本地時(shí)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(shí)現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)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(shí)鐘信號(hào)無(wú)線低抖動(dòng)傳輸方法。將時(shí)鐘信號(hào)鎖相后得到的信標(biāo)信號(hào)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(hào)同相的時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的低抖動(dòng)無(wú)線傳輸。本發(fā)明方法容易實(shí)現(xiàn)傳輸抖動(dòng)為納秒級(jí)甚至皮秒級(jí)的時(shí)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(shí)現(xiàn)的，它包括步驟:
[0005]在發(fā)射端，
[0006]I)輸入的時(shí)鐘信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)相位同步的信標(biāo)信號(hào)，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(hào);
[0007]2)調(diào)制器以時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)進(jìn)入合路器進(jìn)行合路，得到混合中頻信號(hào)；
[0008]3)發(fā)端射頻單元以時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)輸入的混合中頻信號(hào)進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)，通過(guò)天線進(jìn)入無(wú)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(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)接收的高頻信號(hào)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(hào)；
[0010]5)將混合中頻信號(hào)進(jìn)行分路和濾波，分離出信標(biāo)信號(hào)和調(diào)制信號(hào)；
[0011]6)混頻器以收端鎖相環(huán)電路輸出的時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào),將信標(biāo)信號(hào)與混頻器內(nèi)部的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)同頻的低頻信號(hào)；
[0012]7)將步驟6)得到的與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)同頻的低頻信號(hào)進(jìn)行AGC放大和濾波，得到幅度穩(wěn)定的低頻信號(hào)；
[0013]8)收端鎖相環(huán)電路以幅度穩(wěn)定的低頻信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)相位同步的低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)，該信號(hào)一路輸出給收端射頻單元和混頻器，用作參考頻率信號(hào)，另一路作為低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)外輸出；
[0014]完成時(shí)鐘信號(hào)的無(wú)線低抖動(dòng)傳輸。
[0015]本發(fā)明與【背景技術(shù)】相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本發(fā)明提出的時(shí)鐘無(wú)線傳輸方法，與常用的數(shù)字方式的載波時(shí)鐘提取方法相t匕，保證了無(wú)線通信系統(tǒng)中時(shí)鐘信號(hào)低抖動(dòng)傳輸?shù)奶厥鈶?yīng)用。常用的載波時(shí)鐘提取方法，在接收端利用本地時(shí)鐘對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行異步采樣后處理得到。提取出的時(shí)鐘信號(hào)主要用于數(shù)據(jù)信息的解調(diào)，對(duì)傳輸抖動(dòng)要求不高，只要不造成數(shù)據(jù)信息的誤碼即可。對(duì)時(shí)鐘傳輸抖動(dòng)提出納秒級(jí)的要求時(shí)，本地采樣時(shí)鐘頻率需要提高至IGHz以上。這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)困難，費(fèi)用很高，而且高的采樣率增加了調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)難度。本發(fā)明提出的時(shí)鐘無(wú)線傳輸方法，弓丨入了與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)相位同步的信標(biāo)信號(hào)，通過(guò)鎖相環(huán)電路實(shí)現(xiàn)了接收端恢復(fù)出的時(shí)鐘信號(hào)和發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)的相位同步。采用這種方法，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)容易，對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率要求不高，降低了調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)難度，而且容易實(shí)現(xiàn)傳輸抖動(dòng)為納秒級(jí)甚至皮秒級(jí)的時(shí)鐘傳輸。
[0017]2、本發(fā)明提出的時(shí)鐘無(wú)線傳輸方法，與常用的數(shù)字方式的載波時(shí)鐘提取方法相t匕，降低了傳輸門限，提高了無(wú)線通信系統(tǒng)中時(shí)鐘信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。常用的載波時(shí)鐘提取方法，其時(shí)鐘信息隱藏于調(diào)制信號(hào)中，時(shí)鐘信號(hào)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(shí)，其傳輸門限相應(yīng)惡化，使得時(shí)鐘信號(hào)的傳輸可靠性下降。本發(fā)明提出的時(shí)鐘無(wú)線傳輸方法，引入了獨(dú)立于調(diào)制信號(hào)之外的信標(biāo)信號(hào)用于傳輸時(shí)鐘信息，信標(biāo)信號(hào)為一獨(dú)立載波，信號(hào)質(zhì)量好，且?guī)挊O窄，因此信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?br> 【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明有線側(cè)信號(hào)到無(wú)線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)施例的電原理方框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明無(wú)線側(cè)信號(hào)到有線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)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(shí)施方式】
[0022]參照?qǐng)D1至圖2。圖1是本發(fā)明有線側(cè)信號(hào)到無(wú)線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)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(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行鎖相，生成與其相位同步的信標(biāo)信號(hào)；調(diào)制器2以時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號(hào)；合路器3對(duì)調(diào)制信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)進(jìn)行合路，得到混合中頻信號(hào)；混合中頻信號(hào)進(jìn)入發(fā)端射頻單元4變換為射頻信號(hào)進(jìn)入無(wú)線傳輸。
[0023]圖2是本發(fā)明無(wú)線側(cè)信號(hào)到有線側(cè)內(nèi)部處理實(shí)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(wú)線傳輸?shù)纳漕l信號(hào)變換為混合中頻信號(hào)；分路、濾波器6對(duì)混合中頻信號(hào)進(jìn)行分路、濾波，分離出信標(biāo)信號(hào)和調(diào)制信號(hào)；混頻器7以收端鎖相環(huán)9輸出的時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，將信標(biāo)信號(hào)與混頻器內(nèi)部的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)同頻的低頻信號(hào)；該低頻信號(hào)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(hào)；收端鎖相環(huán)9以幅度穩(wěn)定的低頻信號(hào)作為參考，鎖定電路中的壓控振蕩器，得到與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)相位同步的低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)；解調(diào)器10以收端鎖相環(huán)9輸出的時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，解調(diào)出數(shù)據(jù)信息。
[0024]本發(fā)明技術(shù)方案的信號(hào)傳輸是按以下步驟進(jìn)行的:
[0025]在發(fā)射端，
[0026]I)輸入的時(shí)鐘信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)相位同步的信標(biāo)信號(hào)，實(shí)施例由圖1中的發(fā)端鎖相環(huán)I來(lái)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(hào)；
[0027]2)調(diào)制器以時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號(hào)，實(shí)施例由圖1中的調(diào)制器2來(lái)完成，該調(diào)制信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)進(jìn)入合路器進(jìn)行合路，得到混合中頻信號(hào)，實(shí)施例由圖1中的合路器3來(lái)完成；
[0028]3)發(fā)端射頻單元以時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)輸入的混合中頻信號(hào)進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)，通過(guò)天線進(jìn)入無(wú)線信道，實(shí)施例由圖1中的發(fā)端射頻單元4來(lái)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(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)接收的高頻信號(hào)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(hào)，實(shí)施例由圖2中的收端射頻單兀5來(lái)完成；
[0030]5)將混合中頻信號(hào)進(jìn)行分路和濾波，分離出信標(biāo)信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，實(shí)施例由圖2中的分路、濾波器6來(lái)完成；
[0031]6)混頻器以收端鎖相環(huán)電路輸出的時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào),將信標(biāo)信號(hào)與混頻器內(nèi)部的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)同頻的低頻信號(hào)，實(shí)施例由圖2中的混頻器7來(lái)完成；
[0032]7)將步驟6)得到的與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)同頻的低頻信號(hào)進(jìn)行AGC放大和濾波，得到幅度穩(wěn)定的低頻信號(hào)，實(shí)施例由圖2中的AGC放大器8來(lái)完成；
[0033]8)收端鎖相環(huán)電路以幅度穩(wěn)定的低頻信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)相位同步的低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)，該信號(hào)一路輸出給收端射頻單元和混頻器，用作參考頻率信號(hào)，另一路作為低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)外輸出，，實(shí)施例由圖2中的收端鎖相環(huán)9來(lái)完成；
[0034]完成時(shí)鐘信號(hào)的無(wú)線低抖動(dòng)傳輸。
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)鐘信號(hào)的無(wú)線低抖動(dòng)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(shí)鐘信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)相位同步的信標(biāo)信號(hào)，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(hào)； 2)調(diào)制器以時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制信號(hào)，該調(diào)制信號(hào)和信標(biāo)信號(hào)進(jìn)入合路器進(jìn)行合路，得到混合中頻信號(hào)； 3)發(fā)端射頻單元以時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)輸入的混合中頻信號(hào)進(jìn)行上變頻、功率放大，轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)，通過(guò)天線進(jìn)入無(wú)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(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，對(duì)接收的高頻信號(hào)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(hào)； 5)將混合中頻信號(hào)進(jìn)行分路和濾波，分離出信標(biāo)信號(hào)和調(diào)制信號(hào)； 6)混頻器以收端鎖相環(huán)電路輸出的時(shí)鐘信號(hào)作為參考頻率信號(hào)，將信標(biāo)信號(hào)與混頻器內(nèi)部的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，得到與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)同頻的低頻信號(hào)； 7)將步驟6)得到的與發(fā)射端時(shí)鐘信號(hào)同頻的低頻信號(hào)進(jìn)行AGC放大和濾波，得到幅度穩(wěn)定的低頻信號(hào)； 8)收端鎖相環(huán)電路以幅度穩(wěn)定的低頻信號(hào)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(shí)鐘信號(hào)相位同步的低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)，該信號(hào)一路輸出給收端射頻單元和混頻器，用作參考頻率信號(hào)，另一路作為低抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)對(duì)外輸出； 完成時(shí)鐘信號(hào)的無(wú)線低抖動(dòng)傳輸。
【文檔編號(hào)】H04L7/033GK103986565SQ201410249575
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)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(qiáng), 吳俊晨, 孫明杰 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所