一種時鐘信號的無線低抖動傳輸方法
【專利摘要】本發明涉及無線通信領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。在發射端利用鎖相環電路生成與參考時鐘信號相位同步的信標信號；在接收端分離出信標信號后，對其進行混頻、AGC放大后作為參考信號輸入鎖相環電路，最終輸出與發射端時鐘信號相位同步的低抖動時鐘信號。本發明能夠獲得極低的時鐘傳輸抖動，設計難度小，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
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信領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。
【背景技術】
[0002]目前無線通信領域中基本采用數字調制解調的方法實現信息的傳輸。發射端一般采用抑制載波的方法進行調制，將時鐘信息隱含于調制譜中。接收端首先從接收到的調制譜中提取出時鐘信息，然后利用提取出的時鐘進行解調，恢復出信息碼流。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，因此恢復出的時鐘信號抖動較大。當通信系統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IGHz甚至更高。在當前的技術條件下，這是難以實現的。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術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信號引入到傳輸系統中，在接收端利用鎖相環電路恢復輸出與信標信號同相的時鐘信號，實現時鐘信號的低抖動無線傳輸。本發明方法容易實現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]本發明的目的是這樣實現的，它包括步驟:
[0005]在發射端，
[0006]I)輸入的時鐘信號分為兩路,一路作為參考輸出給發端鎖相環電路,生成與時鐘信號相位同步的信標信號，另一路分別輸出給調制器和發端射頻單元，用作參考頻率信號;
[0007]2)調制器以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數據信息進行調制，得到調制信號，該調制信號和信標信號進入合路器進行合路，得到混合中頻信號；
[0008]3)發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行上變頻、功率放大，轉換為高頻信號，通過天線進入無線信道；在接收端，
[0009]4)收端射頻單元以收端鎖相環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行低噪聲放大、下變頻和AGC放大，轉換為混合中頻信號；
[0010]5)將混合中頻信號進行分路和濾波，分離出信標信號和調制信號；
[0011]6)混頻器以收端鎖相環電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號,將信標信號與混頻器內部的本振信號進行混頻，得到與發射端時鐘信號同頻的低頻信號；
[0012]7)將步驟6)得到的與發射端時鐘信號同頻的低頻信號進行AGC放大和濾波，得到幅度穩定的低頻信號；
[0013]8)收端鎖相環電路以幅度穩定的低頻信號作為參考，鎖定收端鎖相環電路中的壓控振蕩器，得到與發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]本發明與【背景技術】相比，具有如下優點:
[0016]1、本發明提出的時鐘無線傳輸方法，與常用的數字方式的載波時鐘提取方法相t匕，保證了無線通信系統中時鐘信號低抖動傳輸的特殊應用。常用的載波時鐘提取方法，在接收端利用本地時鐘對調制信號進行異步采樣后處理得到。提取出的時鐘信號主要用于數據信息的解調，對傳輸抖動要求不高，只要不造成數據信息的誤碼即可。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。這樣的系統實現困難，費用很高，而且高的采樣率增加了調制解調器的設計難度。本發明提出的時鐘無線傳輸方法，弓丨入了與發射端時鐘信號相位同步的信標信號，通過鎖相環電路實現了接收端恢復出的時鐘信號和發射端時鐘信號的相位同步。采用這種方法，系統實現容易，對系統時鐘頻率要求不高，降低了調制解調器的設計難度，而且容易實現傳輸抖動為納秒級甚至皮秒級的時鐘傳輸。
[0017]2、本發明提出的時鐘無線傳輸方法，與常用的數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中時鐘信號傳輸的可靠性。常用的載波時鐘提取方法，其時鐘信息隱藏于調制信號中，時鐘信號的傳輸門限取決于數字調制信息的傳輸門限，當傳輸碼率較高時，其傳輸門限相應惡化，使得時鐘信號的傳輸可靠性下降。本發明提出的時鐘無線傳輸方法，引入了獨立于調制信號之外的信標信號用于傳輸時鐘信息，信標信號為一獨立載波，信號質量好，且帶寬極窄，因此信號的傳輸門限可以得到極大優化。與常用的數字調制方式相比，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的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明有線側信號到無線側內部處理實施例的電原理方框圖。
[0019]圖2是本發明無線側信號到有線側內部處理實施例的電原理方框圖。
[0020]圖1中I為發端鎖相環，2為調制器，3為合路器，4為發端射頻單元。其中發端鎖相環模塊一般包括鑒相器、環路濾波器、壓控振蕩器等部分，調制器一般包括FPGA、D/A變換器、IQ調制器、本振等部分，發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，10為解調器。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，收端鎖相環一般包括鑒相器、環路濾波器、壓控振蕩器等部分，解調器一般包括AGC放大器、I/Q解調器、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是本發明有線側信號到無線側內部處理實施例的電原理方框圖，它包括發端鎖相環1，調制器2，合路器3，發端射頻單元4。發端鎖相環I對時鐘信號進行鎖相，生成與其相位同步的信標信號；調制器2以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數據信息進行調制，得到調制信號；合路器3對調制信號和信標信號進行合路，得到混合中頻信號；混合中頻信號進入發端射頻單元4變換為射頻信號進入無線傳輸。
[0023]圖2是本發明無線側信號到有線側內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9，解調器10。收端射頻單元5將無線傳輸的射頻信號變換為混合中頻信號；分路、濾波器6對混合中頻信號進行分路、濾波，分離出信標信號和調制信號；混頻器7以收端鎖相環9輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，將信標信號與混頻器內部的本振信號進行混頻，得到與發射端時鐘信號同頻的低頻信號；該低頻信號進入AGC放大器8進行AGC放大、濾波，得到幅度穩定的低頻信號；收端鎖相環9以幅度穩定的低頻信號作為參考，鎖定電路中的壓控振蕩器，得到與發射端時鐘信號相位同步的低抖動時鐘信號；解調器10以收端鎖相環9輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，解調出數據信息。
[0024]本發明技術方案的信號傳輸是按以下步驟進行的:
[0025]在發射端，
[0026]I)輸入的時鐘信號分為兩路,一路作為參考輸出給發端鎖相環電路,生成與時鐘信號相位同步的信標信號，實施例由圖1中的發端鎖相環I來完成，另一路分別輸出給調制器和發端射頻單元，用作參考頻率信號；
[0027]2)調制器以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數據信息進行調制，得到調制信號，實施例由圖1中的調制器2來完成，該調制信號和信標信號進入合路器進行合路，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行上變頻、功率放大，轉換為高頻信號，通過天線進入無線信道，實施例由圖1中的發端射頻單元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行低噪聲放大、下變頻和AGC放大，轉換為混合中頻信號，實施例由圖2中的收端射頻單兀5來完成；
[0030]5)將混合中頻信號進行分路和濾波，分離出信標信號和調制信號，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電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號,將信標信號與混頻器內部的本振信號進行混頻，得到與發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)得到的與發射端時鐘信號同頻的低頻信號進行AGC放大和濾波，得到幅度穩定的低頻信號，實施例由圖2中的AGC放大器8來完成；
[0033]8)收端鎖相環電路以幅度穩定的低頻信號作為參考，鎖定收端鎖相環電路中的壓控振蕩器，得到與發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9來完成；
[0034]完成時鐘信號的無線低抖動傳輸。
【權利要求】
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:在發射端， 1)輸入的時鐘信號分為兩路，一路作為參考輸出給發端鎖相環電路，生成與時鐘信號相位同步的信標信號，另一路分別輸出給調制器和發端射頻單元，用作參考頻率信號； 2)調制器以時鐘信號作為參考頻率信號，對輸入的數據信息進行調制，得到調制信號，該調制信號和信標信號進入合路器進行合路，得到混合中頻信號； 3)發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行上變頻、功率放大，轉換為高頻信號，通過天線進入無線信道；在接收端， 4)收端射頻單元以收端鎖相環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行低噪聲放大、下變頻和AGC放大，轉換為混合中頻信號； 5)將混合中頻信號進行分路和濾波，分離出信標信號和調制信號； 6)混頻器以收端鎖相環電路輸出的時鐘信號作為參考頻率信號，將信標信號與混頻器內部的本振信號進行混頻，得到與發射端時鐘信號同頻的低頻信號； 7)將步驟6)得到的與發射端時鐘信號同頻的低頻信號進行AGC放大和濾波，得到幅度穩定的低頻信號； 8)收端鎖相環電路以幅度穩定的低頻信號作為參考，鎖定收端鎖相環電路中的壓控振蕩器，得到與發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 優先權日:2014年6月6日
【發明者】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