[發(fā)明專利]同步裝置、同步方法及使用該同步裝置的高速接收機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710382528.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107425953B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王長紅;朱理辰;卜祥元;馬永鋒;王繼超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鮑文娟

1.一種激光通信測距一體化系統(tǒng)的同步裝置，包括：

并行捕獲電路：采用并行計算方式搜索信號到達(dá)時刻，獲得捕獲結(jié)果，實(shí)現(xiàn)信號的粗同步；所述并行捕獲電路包括用于存儲接收數(shù)據(jù)的寄存器組Reg0和存儲數(shù)據(jù)幀幀同步字采樣值的本地碼序列寄存器Reg1，Reg1中存儲的數(shù)據(jù)與Reg0中存儲的數(shù)據(jù)采用n級流水線結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算和比較運(yùn)算，通過比較一組相關(guān)運(yùn)算的峰值與預(yù)設(shè)的判決門限大小，確定當(dāng)前時鐘周期內(nèi)的捕獲結(jié)果；所述捕獲結(jié)果為捕獲成功或者捕獲失敗，當(dāng)比較運(yùn)算出現(xiàn)的相關(guān)峰值大于預(yù)設(shè)判決門限時，捕獲結(jié)果為捕獲成功，同時記錄下相關(guān)峰出現(xiàn)的位置，當(dāng)比較運(yùn)算出現(xiàn)的相關(guān)峰值不大于預(yù)設(shè)判決門限時，捕獲結(jié)果為捕獲失敗；

動態(tài)校正電路：通過FFT算法修正多普勒效應(yīng)帶來的頻率偏移，輸出動態(tài)校正的標(biāo)志和結(jié)果；所述動態(tài)校正電路對加在數(shù)據(jù)幀的N₁bit幀同步字與N₃bit數(shù)據(jù)域之間一段由二進(jìn)制數(shù)“1”、“0”循環(huán)組成的N₂bit周期序列進(jìn)行FFT，在FFT運(yùn)算結(jié)果中找到峰值點(diǎn)的位置m，測量所述頻率偏移；所述動態(tài)校正電路在并行捕獲完成后，對N₂bit周期序列抽取固定值為間隔的采樣點(diǎn)后，再進(jìn)行FFT運(yùn)算，在運(yùn)算結(jié)果中找到峰值點(diǎn)的位置m，測量得到所述頻率偏移所述計算碼速率由于動態(tài)影響造成的速率偏差為其中，f_clk表示時鐘頻率為，p表示抽樣間隔點(diǎn)數(shù)，q表示FFT運(yùn)算點(diǎn)數(shù)，R_S表示符號速率，％表示取余運(yùn)算，將結(jié)果△R_S送入高速跟蹤電路可對偏移頻率進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而使用對目標(biāo)相對運(yùn)動速率進(jìn)行估計，其中c表示真空下光速；

高速跟蹤電路：用積分清除運(yùn)算在并行捕獲的基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮小本地碼序列與接收序列的碼相位差，實(shí)現(xiàn)信號的精確同步；所述高速跟蹤電路根據(jù)所述并行捕獲電路粗同步得到的捕獲位置，利用本周期到本周期前3個周期接收到的數(shù)據(jù)，提取超前支路E、即時支路I和滯后支路L的數(shù)據(jù)，與本地碼表產(chǎn)生的本地碼序列進(jìn)行積分清除運(yùn)算；所述即時支路I的提取位置剛好與捕獲位置對齊，所述超前支路E較即時支路I超前一個碼元長度，所述滯后支路L較即時支路I滯后一個碼元長度，所述本地碼表存儲數(shù)據(jù)幀的幀同步字；所述高速跟蹤電路將超前支路E、即時支路I和滯后支路L的積分清除結(jié)果CE、CI、CL輸入鑒相器，計算得到鑒相值eck，eck經(jīng)濾波器濾波后得到碼相位控制增量ΔFTW，計算下一幀的相關(guān)參數(shù)，包括碼相位控制字、碼初始相位、數(shù)據(jù)幀長以及數(shù)據(jù)幀同步字長，將計算得到的碼相位控制字、碼初始相位以及數(shù)據(jù)幀同步字送入本地碼表，本地碼表產(chǎn)生新的碼序列；將計算得到的數(shù)據(jù)幀長進(jìn)行延時計算，計算下一幀幀同步字出現(xiàn)時刻所需延時周期數(shù)后，等待下一幀到來，本地碼表產(chǎn)生的新的碼序列與下一幀的幀同步字?jǐn)?shù)據(jù)做積分清除運(yùn)算，開啟下一輪信號跟蹤；

所述并行捕獲電路將捕獲結(jié)果送至所述動態(tài)校正電路和高速跟蹤電路，所述動態(tài)校正電路將動態(tài)校正的標(biāo)志輸出給并行捕獲電路，將動態(tài)校正的結(jié)果輸出到高速跟蹤電路。

2.如權(quán)利要求1所述的同步裝置，其特征在于，所述Reg0至少存儲2M×N₁個接收數(shù)據(jù)，每個時鐘周期將高地址的M×N₁個數(shù)據(jù)移出Reg0；低M×N₁個數(shù)據(jù)向高M(jìn)×N₁地址補(bǔ)齊；新到來的M×N₁個數(shù)據(jù)存入低M×N₁個地址中；其中，M是采樣頻率與信號速率之比，N₁是數(shù)據(jù)幀幀頭的幀同步字位數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的同步裝置，其特征在于，所述相關(guān)運(yùn)算中，每個周期進(jìn)行M×N₁組相關(guān)運(yùn)算，每組相關(guān)運(yùn)算首先會產(chǎn)生M×N₁個點(diǎn)乘結(jié)果，再使用n級流水線結(jié)構(gòu)將點(diǎn)乘結(jié)果累加起來；所述比較運(yùn)算中，采用n級流水線結(jié)構(gòu)對M×N₁組相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行大小比較，輸出最大的那個相關(guān)結(jié)果及其對應(yīng)的位置；其中，M是采樣頻率與信號速率之比，N₁是數(shù)據(jù)幀幀頭的幀同步字位數(shù)，M×N₁＝2ⁿ。