[發明專利]一種數字同步脈沖信號皮秒級抖動傳輸系統及方法

有效

• 申請號: 201310096771.0
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103199981A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 鄭建生;雷莉;朱玉建;郭文飛;劉鄭
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04L7/033
• 分類號: H04L7/033;H04B10/11
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本發明屬于數字同步脈沖信號低抖動傳輸技術領域，特別涉及一種數字同步脈沖信號皮秒級抖動傳輸系統及方法。

背景技術

同步信號可以為兩個設備提供相同時間參考信號，隨著空間技術的發展，衛星與地面站、衛星與衛星之間需要同步信號實現時間的相對同步，且對同步信號的抖動要求很高，目前國內外對空間激光通信技術的研究都十分重視，而激光通信系統之間的信號傳輸需要同步信號實現同步，本發明正是在這樣的背景下提出來的，特別涉及應用在空間激光通信、量子通信系統之間的數字同步脈沖低抖動傳輸。目前多數的同步脈沖信號傳輸模塊實現方法是：同步脈沖信號直接在信道中傳輸，同步脈沖信號經過在信道中長距離傳輸后，很難在接收端檢測到該脈沖信號，即使被檢測到了，其邊沿抖動也會很大。??

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種數字同步脈沖信號皮秒級抖動傳輸系統及方法，使同步信號在空間信道中長距離傳輸后也能精確地被解調出，且同步脈沖信號抖動小于100ps。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種數字同步脈沖信號皮秒級抖動傳輸系統，包括依次連接的發射端、光信

道、接收端；發射端包括鎖相環模塊、分頻模塊、編碼模塊、電光轉換模塊，鎖相環模塊分別與分頻模塊、編碼模塊連接，分頻模塊與編碼模塊連接，編碼模塊與電光轉換模塊連接，電光轉換模塊與光信道連接；接收端包括光電轉換模塊、鎖相環模塊、解碼模塊，光信道與光電轉換模塊連接，光電轉換模塊、鎖相環模塊分別與解碼模塊連接。

所述發射端的鎖相環模塊、分頻模塊、編碼模塊采用FPGA實現。

所述接收端的鎖相環模塊、解碼模塊采用FPGA實現。

一種利用上述系統進行數字同步脈沖信號皮秒級抖動傳輸方法，包括以下步驟，

步驟1、將低頻率的時鐘信號輸入到鎖相環模塊，鎖相環模塊將時鐘信號倍

頻到適合光信道傳輸的高頻率的編碼時鐘信號，高頻率的編碼時鐘信號進入分頻模塊，分頻模塊產生與高頻率的編碼時鐘信號上升沿嚴格同步、且與同步脈沖信號頻率相同的方波信號；

步驟2、高頻率的編碼時鐘信號和方波信號進入編碼模塊，編碼模塊對這兩

個信號進行編碼，編碼后輸出同步脈沖信號和已編碼的高頻率的同步脈沖信號；

步驟3、已編碼的高頻率同步脈沖信號進入電光轉換模塊，電光轉換模塊將

同步脈沖信號由電信號轉換為光信號，進入光信道傳輸；

步驟4、光電轉換模塊接收光信道中的光信號，將光信號轉換為電信號；

步驟5、電信號進入解碼模塊，時鐘信號進入接收端的鎖相環模塊產生解調

時鐘信號，電信號和解調時鐘信號進入解碼模塊，解碼后輸出同步脈沖信號。

所述編碼模塊的編碼方法包括，

步驟2.1、在方波信號的低電平期間用編碼時鐘的下降沿計數，計數寄存器為Count，在方波信號的高電平期間Count為0，設在方波信號一個周期中整個低電平Count最大值為M；

步驟2.2、Count計數值小于(M-n)?時，高頻率同步脈沖信號與編碼時鐘相同，所有標志位清零；

步驟2.3、Count計數計到(M-n)時，高頻率同步脈沖信號的開始標志置1

，高頻率同步脈沖信號輸出開始低電平；

步驟2.4、Count計數計到(M?-?n/2?-?2)時，高頻率同步脈沖信號的校驗標志

置1；

步驟2.5、Count計數計到(M?-?n/2?-?1)時，高頻率同步脈沖信號的開始標

志清零，在編碼時鐘的上升沿處判斷校驗標志位，標志位為1時，高頻率同步脈沖信號輸出校驗高電平；?

步驟2.6、Count計數計到(M?-?2)時，高頻率同步脈沖信號的同步脈沖標志置1，高頻率同步脈沖信號直接復制方波信號，同時同步脈沖信號也直接復制方波信號；

步驟2.7、在檢測到方波信號的上升沿后，高頻率同步脈沖信號的脈寬

標志位置1，脈寬標志位清零，根據脈寬的要求設置脈寬保持時間，在脈寬標志位為1時，高頻率同步脈沖信號為高電平；同時同步脈沖信號也為高電平。

所述解碼模塊的解碼方法包括，

步驟5.1、解碼模塊用解調時鐘對接收到的高頻率同步脈沖信號的高低電平分別計數，計數寄存器分別為Cnt_high和Cnt_low，設在沒有誤碼的情況下，312段解調時鐘計數值Cnt_low為a，313段解調時鐘計數值Cnt_high為b；