CN104579530A - 一种高精度时统通信一体化装置 - Google Patents
一种高精度时统通信一体化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104579530A CN104579530A CN201410707421.8A CN201410707421A CN104579530A CN 104579530 A CN104579530 A CN 104579530A CN 201410707421 A CN201410707421 A CN 201410707421A CN 104579530 A CN104579530 A CN 104579530A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- digital
- signal
- data
- clock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高精度时统通信一体化装置，涉及通信和多基无源雷达领域，解决了主从两端站之间的时钟统一，以及通信信号和时钟信号的一体化设计。本发明的时钟控制与处理单元使用网络时间NTP协议进行双向时钟比对，调整主从站两端的时钟，最终使得主、从站间的时钟同步，实现时间统一，同时完成数据通信；全数字解调单元不同以往设计，采用数字内插器结构，对时差信息进行细分，提取出整数部分和小数部分，使时差分辨率提高，最终时统精度达到了5ns。本发明主要电路部件采用FPGA或ASIC实现，设计、调试难度低；适用于多基无源雷达、多点数据的同步采集和多运动目标的相对定位等同时具有时间统一和数据通信的需求的系统。
Description
技术领域
本发明涉及通信和多基无源雷达领域，特别是公开了一种高精度时统通信一体化装置，适用于多基无源雷达、多点数据的同步采集和多运动目标的相对定位等同时具有时间统一和数据通信的需求的系统。
背景技术
时间统一系统是由于导弹、航天试验的需求而发展起来的一门新兴工程学科，随着现代导航、通信、电力等科学技术的进步，越来越多的工程和科学领域需要时间统一系统。特别在多基雷达领域，多站点间在地理位置上分开，由于信息采集和数据交换过程，系统同时具有时间统一和数据通信的需求，因此，时统与通信的联合设计成为时统领域新的研究热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度时统通信一体化装置。本发明使用网络时间NTP协议，利用时统控制与处理单元控制产生时间信息，将该信息与通信数据复接后，进行调制、传输，实现了时钟信号和通信信号的一体化设计。同时，采用自适应均衡技术对信号进行解调，解调过程中还利用了数字内插器结构，对时差信息进行细分，提取出整数部分和小数部分，使时差分辨率提高，最终时统精度达到了5ns。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现的：
一种高精度时统通信一体化装置，其特征在于：包括第一编码及辅助复接单元1、第一调制单元2、第一数/模转换单元3、第一射频发送单元4、第一射频接收单元15、第一模/数转换单元16、第一全数字解调单元21、第一译码及辅助分接单元17、第一时统控制与处理单元18、相位调整单元19、第一铷钟20、第二编码及辅助复接单元10、第二调制单元11、第二数/模转换单元12、第二射频发送单元13、第二射频接收单元5、第二模/数转换单元6、第二全数字解调单元7、第二译码及辅助分接单元8、第二时统控制与处理单元9、第二铷钟14和两副天线；
第一时统控制与处理单元18提出授时申请，将授时申请数据包发送至第一编码及辅助复接单元1；第一编码及辅助复接单元1接收外部通信数据，并将接收的外部通信数据和授时申请数据包进行数据编码及数据复接后输出至第一调制单元2；第一调制单元2将接收的复接后的信号进行成帧、成形以及上变频到中频得到数字调制信号输出至第一数/模转换单元3；第一数/模转换单元3将收到的数字调制信号转换为模拟调制信号并输出至第一射频发送单元4；第一射频发送单元4将模拟调制信号进行混频、滤波和功率放大形成高频信号经第一天线发送至无线信道；
第二天线接收到第一天线发送来的高频信号，送入第二射频接收单元5，经过低噪声放大、下变频到中频处理转换为模拟调制信号；第二模/数转换单元6接收模拟调制信号，将模拟调制信号转换为数字调制信号并发送至第二全数字解调单元7；第二全数字解调单元7将收到的数字调制信号进行下变频、内插和分数提纯的解调处理，分别输出解调数据至第二译码及辅助分接单元8，输出数字定时信号至第二时统控制与处理单元9；第二译码及辅助分接单元8将接收的解调数据进行译码和分接处理，得出从站发出的通信数据以及授时申请数据包；主站的第二时统控制与处理单元9根据接收的数字定时信号确定主站的基准时间信息，产生应答数据，并将应答数据与基准时间信息分别送入主站的第二编码及辅助复接单元10；
第二编码及辅助复接单元10接收外部通信指令，并将接收的应答数据、基准时间信息和通信指令进行编码和辅助复接后输出至第二调制单元11；第二调制单元11将接收的复接后的数据进行成帧、成形以及上变频到中频处理形成数字调制信号输出至第二数/模转换单元12；第二数/模转换单元12将收到的数字调制信号转换为模拟调制信号并输出至第二射频发送单元13；第二射频发送单元13将接收的模拟调制信号进行混频、滤波、功率放大后形成高频信号，通过第二天线发射至无线信道；
第一天线接收第二天线发送来的高频信号，送入第一射频接收单元15，经过低噪声放大、下变频到中频后转换为模拟调制信号并输出至第一模/数转换单元16；第一模/数转换单元16将收到的模拟调制信号转换为数字调制信号并输出至第一全数字解调单元21；第一全数字解调单元21对数字调制信号进行下变频、内插和分数提纯的解调处理，分别输出解调数据至第一译码及辅助分接单元17，输出数字定时信号至第一时统控制与处理单元18；第一译码及辅助分接单元17将收到的解调数据进行译码和分接处理，得出主站发出的通信指令以及基准时间信息，然后将基准时间信息送入第一时统控制与处理单元18，将通信指令输出至外部设备；第一时统控制与处理单元18根据提出授时申请时的时间值和接收到的基准时间信息以及数字定时信号，计算出从站本地钟面值和主站钟面值的差值，并将该差值送入相位调整单元19；相位调整单元19根据收到的差值调整时钟相位，将调整结果送入第一铷钟20；第一铷钟20根据调整结果调整铷钟至和主站的铷钟输出同频同向的时钟信号，最终完成时钟比对。
其中，所述的第一全数字解调单元21包括：数字下变频器、内插器、均衡器和数字锁相环；数字下变频器接收数字调制信号进行数字下变频，得到零频复信号并输出至内插器；内插器对零频复信号进行内插操作输出内插后的信号至均衡器，内插器对接收的锁相后的定时误差信号进行分数提纯输出包含整数部分和小数部分的数字定时信号至第一时统控制与处理单元18；均衡器将接收的内插后的信号进行解调处理，分别输出解调数据至第一译码及辅助分接单元17，输出定时误差信号至数字锁相环；数字锁相环对定时误差信号进行锁相并输出至内插器。
其中，所述的第二全数字解调单元7与第一全数字解调单元21的结构相同。
其中，所述的第一时统控制与处理单元18与第二时统控制与处理单元9均使用网络时间NTP协议进行双向时钟比对。
本发明与背景技术相比，具有如下优点：
1、本发明提出了通信信号与时钟信号一体化的设计思路，与传统的单独传输两者相比，更节省了资源。
2、本发明采用了数字内插器结构，对时差信息进行细分，提取出整数部分和小数部分，使时差分辨率提高，最终时统精度达到了5ns。
3、本发明方法的主要电路部件采用FPGA或ASIC实现，一致性好，调试难度低，易于实现。
附图说明
图1是本发明的主、从站之间信息传输的电原理方框图；
图2是本发明的第一全数字解调单元的电原理图。
图1中1～4为从站的发送单元，15～19、21为从站的接收单元，20为从站的铷钟；5～8为主站的发送单元，9～13为主站的接收单元，14为主站的铷钟。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明主、从站之间信息传输的电原理方框图，1为第一编码及辅助复接单元，2为第一调制单元，3为第一数/模转换单元，4为第一射频发送单元，15为第一射频接收单元，16为第一模/数转换单元，17为第一译码及辅助分接单元，21为第一全数字解调单元，18为第一时统控制与处理单元，19为相位调整单元，5为第二射频接收单元，6为第二模/数转换单元，7为第二全数字解调单元，8为第二译码及辅助分接单元，9为第二时统控制与处理单元，10为第二编码及辅助复接单元，11为第二调制单元，12为第二数/模转换单元，13为第二射频发送单元。
从站的发送单元：第一编码及辅助复接单元1对输入的通信数据与授时申请数据包进行编码和复接处理；第一调制单元2对信号进行成帧、成形以及上变频到中频的处理；第一数/模转换单元3对数字调制信号进行数/模转换，转换为模拟调制信号；模拟调制信号利用第一射频发送单元4进行混频、滤波以及上变频到高频的处理后，经第一天线发射出去进入无线信道进行信号传输。
主站的接收单元：第二射频接收单元5将无线传输的射频信号变换为模拟调制信号；第二模/数转换单元6将模拟调制信号转换为数字调制信号；第二全数字解调单元7将数字调制信号进行下变频、内插和分数提纯的解调处理，输出解调数据及数字定时信号；第二译码及辅助分接单元8将解调数据进行译码及分接输出通信数据；第二时统控制与处理单元9根据接收的数字定时信号确定主站的基准时间信息，产生应答数据，输出基准时间信息及应答数据。
主站的发送单元：第二编码及辅助复接单元10接收通信指令，对基准时间信息、通信指令和应答数据进行编码和复接处理；第二调制单元11对信号进行成帧、成形以及上变频到中频的处理；第二数/模转换单元12对数字调制信号进行数/模转换，转换为模拟调制信号；第二射频发送单元13将模拟调制信号进行混频、滤波以及上变频到高频的处理后，经第二天线发射出去进入无线信道进行信号传输；第二铷钟14为主站提供时钟信息。
从站的接收单元：第一射频接收单元15将无线传输的射频信号变换为模拟调制信号；第一模/数转换单元16将模拟调制信号转换为数字调制信号；第一全数字解调单元21将数字调制信号进行下变频、内插和分数提纯的解调处理，输出解调数据及数字定时信号；第一译码及辅助分接单元17将解调数据进行译码及分接输出通信指令及基准时间信息；第一时统控制与处理单元18根据提出授时申请时的时间值和接收到的基准时间信息以及数字定时信号，计算出从站本地钟面值和主站钟面值的差值，输出差值；相位调整单元19根据差值进行相位调整，输出相位误差；第一铷钟20根据相位误差调整铷钟至和主站的铷钟输出同频同向的时钟信号，使得从站与主站的时钟统一，最终完成时钟比对。
第一编码及辅助复接单元、第二编码及辅助复接单元、第一调制单元和第二调制单元由FPGA或ASIC构成；第一射频发送单元、第二射频发送单元均包括本振、上变频器、功率放大器、天线等部分；第一射频接收单元和第二射频接收单元均包括低噪声放大器、本振、滤波器等部分。
图2是第一全数字解调单元的电原理图，它包括数字下变频器、内插器、均衡器和数字锁相环。第一全数字解调单元与第二全数字解调单元的结构完全相同。数字下变频器将数字调制信号下变频至零频；内插器对零频信号进行内插输出至均衡器，内插器对接收的锁相后的定时误差信号进行分数提纯输出包含整数部分和小数部分的数字定时信号；均衡器解调内插后的信号，输出解调数据和定时误差信号；数字锁相环对定时误差信号进行锁相提出定时信号；内插器提纯定时信号后输出。数字锁相环包括鉴相器、环路滤波器、VCXO等部分。
本发明简要原理：从站的时统控制与处理单元通过编码及辅助复接单元向主站发送授时申请，主站时统控制与处理单元响应从站的授时申请，传输主站的基准时间信息；从站根据自身提出的授时申请时间信息和接收到的主站基准时间信息及数字定时信号，计算出从站本地钟面值和主站钟面值的差值，通过调整输出相位完成双向时间比对，最终实现主站与从站的时统通信一体化传输。
Claims (4)
1.一种高精度时统通信一体化装置，其特征在于：包括第一编码及辅助复接单元(1)、第一调制单元(2)、第一数/模转换单元(3)、第一射频发送单元(4)、第一射频接收单元(15)、第一模/数转换单元(16)、第一全数字解调单元(21)、第一译码及辅助分接单元(17)、第一时统控制与处理单元(18)、相位调整单元(19)、第一铷钟(20)、第二编码及辅助复接单元(10)、第二调制单元(11)、第二数/模转换单元(12)、第二射频发送单元(13)、第二射频接收单元(5)、第二模/数转换单元(6)、第二全数字解调单元(7)、第二译码及辅助分接单元(8)、第二时统控制与处理单元(9)、第二铷钟(14)和两副天线；
第一时统控制与处理单元(18)提出授时申请，将授时申请数据包发送至第一编码及辅助复接单元(1)；第一编码及辅助复接单元(1)接收外部通信数据，并将接收的外部通信数据和授时申请数据包进行数据编码及数据复接后输出至第一调制单元(2)；第一调制单元(2)将接收的复接后的信号进行成帧、成形以及上变频到中频得到数字调制信号输出至第一数/模转换单元(3)；第一数/模转换单元(3)将收到的数字调制信号转换为模拟调制信号并输出至第一射频发送单元(4)；第一射频发送单元(4)将模拟调制信号进行混频、滤波和功率放大形成高频信号经第一天线发送至无线信道；
第二天线接收到第一天线发送来的高频信号，送入第二射频接收单元(5)，经过低噪声放大、下变频到中频处理转换为模拟调制信号；第二模/数转换单元(6)接收模拟调制信号，将模拟调制信号转换为数字调制信号并发送至第二全数字解调单元(7)；第二全数字解调单元(7)将收到的数字调制信号进行下变频、内插和分数提纯的解调处理，分别输出解调数据至第二译码及辅助分接单元(8)，输出数字定时信号至第二时统控制与处理单元(9)；第二译码及辅助分接单元(8)将接收的解调数据进行译码和分接处理，得出从站发出的通信数据以及授时申请数据包；主站的第二时统控制与处理单元(9)根据接收的数字定时信号确定主站的基准时间信息，产生应答数据，并将应答数据与基准时间信息分别送入主站的第二编码及辅助复接单元(10)；
第二编码及辅助复接单元(10)接收外部通信指令，并将接收的应答数据、基准时间信息和通信指令进行编码和辅助复接后输出至第二调制单元(11)；第二调制单元(11)将接收的复接后的数据进行成帧、成形以及上变频到中频处理形成数字调制信号输出至第二数/模转换单元(12)；第二数/模转换单元(12)将收到的数字调制信号转换为模拟调制信号并输出至第二射频发送单元(13)；第二射频发送单元(13)将接收的模拟调制信号进行混频、滤波、功率放大后形成高频信号，通过第二天线发射至无线信道；
第一天线接收第二天线发送来的高频信号，送入第一射频接收单元(15)，经过低噪声放大、下变频到中频后转换为模拟调制信号并输出至第一模/数转换单元(16)；第一模/数转换单元(16)将收到的模拟调制信号转换为数字调制信号并输出至第一全数字解调单元(21)；第一全数字解调单元(21)对数字调制信号进行下变频、内插和分数提纯的解调处理，分别输出解调数据至第一译码及辅助分接单元(17)，输出数字定时信号至第一时统控制与处理单元(18)；第一译码及辅助分接单元(17)将收到的解调数据进行译码和分接处理，得出主站发出的通信指令以及基准时间信息，然后将基准时间信息送入第一时统控制与处理单元(18)，将通信指令输出至外部设备；第一时统控制与处理单元(18)根据提出授时申请时的时间值和接收到的基准时间信息以及数字定时信号，计算出从站本地钟面值和主站钟面值的差值，并将该差值送入相位调整单元(19)；相位调整单元(19)根据收到的差值调整时钟相位，将调整结果送入第一铷钟(20)；第一铷钟(20)根据调整结果调整铷钟至和主站的铷钟输出同频同向的时钟信号，最终完成时钟比对。
2.根据权利要求1所述的一种高精度时统通信一体化装置，其特征在于：所述的第一全数字解调单元(21)包括：数字下变频器、内插器、均衡器和数字锁相环；数字下变频器接收数字调制信号进行数字下变频，得到零频复信号并输出至内插器；内插器对零频复信号进行内插操作输出内插后的信号至均衡器，内插器对接收的锁相后的定时误差信号进行分数提纯输出包含整数部分和小数部分的数字定时信号至第一时统控制与处理单元(18)；均衡器将接收的内插后的信号进行解调处理，分别输出解调数据至第一译码及辅助分接单元(17)，输出定时误差信号至数字锁相环；数字锁相环对定时误差信号进行锁相并输出至内插器。
3.根据权利要求1所述的一种高精度时统通信一体化装置，其特征在于：所述的第二全数字解调单元(7)与第一全数字解调单元(21)的结构相同。
4.根据权利要求1所述的一种高精度时统通信一体化装置，其特征在于：所述的第一时统控制与处理单元(18)与第二时统控制与处理单元(9)均使用网络时间NTP协议进行双向时钟比对。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410707421.8A CN104579530B (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 一种高精度时统通信一体化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410707421.8A CN104579530B (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 一种高精度时统通信一体化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104579530A true CN104579530A (zh) | 2015-04-29 |
| CN104579530B CN104579530B (zh) | 2017-04-12 |
Family
ID=53094844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410707421.8A Active CN104579530B (zh) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 一种高精度时统通信一体化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104579530B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106315326A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 东芝电梯株式会社 | 电梯的远程监视系统、远程监视装置及通信装置 |
| CN106533529A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-22 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种卫星双向时间比对的调制解调系统与方法 |
| CN108494401A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-09-04 | 山东大学 | 射电观测阵列及时钟同步方法 |
| CN111431654A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-17 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种主从主机多铷钟联合授时方法 |
| CN111585644A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-25 | 北京邮电大学 | 雷达通信一体化系统、信号处理方法及设备、存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103076737A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-05-01 | 西北工业大学 | 基于乒乓缓冲和消息机制的高精度gps分布式授时方法 |
| CN103472712A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 中国科学技术大学 | 一种基于fpga的高精度高集成度时间数字转换器及实现方法 |
| CN103608647A (zh) * | 2011-06-10 | 2014-02-26 | 赫克斯冈技术中心 | 高精度同步的测量值获取 |
-
2014
- 2014-11-28 CN CN201410707421.8A patent/CN104579530B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103608647A (zh) * | 2011-06-10 | 2014-02-26 | 赫克斯冈技术中心 | 高精度同步的测量值获取 |
| CN103076737A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-05-01 | 西北工业大学 | 基于乒乓缓冲和消息机制的高精度gps分布式授时方法 |
| CN103472712A (zh) * | 2013-09-26 | 2013-12-25 | 中国科学技术大学 | 一种基于fpga的高精度高集成度时间数字转换器及实现方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106315326A (zh) * | 2015-06-30 | 2017-01-11 | 东芝电梯株式会社 | 电梯的远程监视系统、远程监视装置及通信装置 |
| CN106315326B (zh) * | 2015-06-30 | 2019-09-03 | 东芝电梯株式会社 | 电梯的远程监视系统、远程监视装置及通信装置 |
| CN106533529A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-22 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种卫星双向时间比对的调制解调系统与方法 |
| CN106533529B (zh) * | 2016-09-27 | 2020-03-03 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种卫星双向时间比对的调制解调系统与方法 |
| CN108494401A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-09-04 | 山东大学 | 射电观测阵列及时钟同步方法 |
| CN108494401B (zh) * | 2018-03-08 | 2020-07-10 | 山东大学 | 射电观测阵列及时钟同步方法 |
| CN111431654A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-17 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种主从主机多铷钟联合授时方法 |
| CN111431654B (zh) * | 2020-03-30 | 2022-03-01 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种主从主机多铷钟联合授时方法 |
| CN111585644A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-25 | 北京邮电大学 | 雷达通信一体化系统、信号处理方法及设备、存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104579530B (zh) | 2017-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104579530A (zh) | 一种高精度时统通信一体化装置 | |
| CN108134625B (zh) | 一种卫星双向时间频率传递方法 | |
| US8406709B2 (en) | Carrier recovery in re-modulation communication systems | |
| CN100531357C (zh) | 用于同频转发器中的对应频率同步的设备和方法 | |
| CN108072870B (zh) | 利用载波相位提高突发通信测距精度的方法 | |
| CN102684653B (zh) | 一种数字同步脉冲无线低抖动传输方法 | |
| US10680732B2 (en) | Distributed antenna systems for multi-operator networks | |
| CN103475614A (zh) | 频偏估计和补偿的方法和装置 | |
| CN202475769U (zh) | Lte系统的高精度网络时钟服务器 | |
| CN103384194B (zh) | 空间分布单元的相位同步系统 | |
| CN103916199A (zh) | 一种天线信号的时延和相位调整装置与方法 | |
| EP2213035B1 (en) | Repeater and method for processing signal, and method for converting synchronous frequency thereof | |
| CN103905015A (zh) | 一种高精度数字异步脉冲的无线低抖动传输方法 | |
| CN115119299B (zh) | 一种卫星移动通信系统多信关站间的时频同步方法及装置 | |
| CN107045121A (zh) | 一种近场超宽带信号相位差测距方法及系统 | |
| CN114448455B (zh) | 一种基于Gardner算法的高速零中频IQ延时补偿系统 | |
| CN105577352B (zh) | 基于相位域实现的数字化远程相位同步方法和系统 | |
| CN108649993A (zh) | 一种有无等离子体时通信信号传输延时测量系统 | |
| CN101383631B (zh) | Td-scdma终端的频偏估计与补偿方法 | |
| CN102594766A (zh) | 一种移频机近远端载波同步方法及装置 | |
| CN102025452B (zh) | 一种基于soc及rfic的微型变速率通信模块及通信方法 | |
| JP2013153242A (ja) | 基地局 | |
| CN219780402U (zh) | 一种基于卫星授时的自组网系统 | |
| CN206833175U (zh) | 一种多参考源授时系统 | |
| CN105577353A (zh) | 一种主从设备同步的装置和方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |