[发明专利]时钟恢复相位模糊判定、补偿的装置及方法

说明书

本发明提出了一种时钟恢复相位模糊判定、补偿的装置和方法。同步转发测距中要求被测端根据接收信号的相位和速率提取恢复时钟，但系统重启后，吉比特收发器(GTX/GTH)恢复时钟时可能会出现180度初始相位翻转现象，这将导致测距结果出现模糊。为此，本发明提出在使用GTX/GTH恢复时钟时，对经A/D转换器采样的接收信号进行跟踪，准确定位实际信号的到达时刻，并以实际信号的到达时刻作为基准，对恢复时钟及恢复时钟的180度反相时钟进行对比判决，判定哪一路时钟为正确的恢复时钟，并对由于错误恢复时钟所导致的测距模糊进行补偿。本方法解决了GTX/GTH恢复时钟相位模糊所导致的同步转发测距结果出现模糊的问题，提高了同步转发测距法的测距精度。

技术领域

本发明涉及时钟恢复相位模糊判定、补偿的装置及方法，属于卫星通信和雷达技术领域。

背景技术

激光统一测控系统要求天基终端与地面站之间、天基终端与天基终端之间采用激光实现高速数据传输与高精度测距一体化功能。目前导航探测系统中有一种广泛使用的测距方法，称为同步转发测距方法。同步转发测距原理如图1所示，天基终端作为被测端，向地面站发送的信号称为下行链路信号；地面站作为主测端，向天基终端发送的信号称为上行链路信号。主测端发送上行测距帧数据至被测端，主测端使用本地时间系统记录上行测距帧帧头时刻，被测端收到上行测距后立即转发，即下行测距帧帧头与到达被测端的上行测距帧帧头在时间上保持一致(实际工程中有系统处理时延，为恒定值)，并且转发信号中携带与接收信号一致的动态信息(相当于上行信号发送到被测端之后反射回主测端)。主测端使用本地时间系统记录下行测距帧帧头时刻。据此计算出地面发出上行测距帧帧头至地面收到下行测距帧帧头之间的时延，即为信号上下行传输时延，乘以光速即可得到双向路程。同步转发测距与其他测距方法相比，由于距离的测量在主测端完成，因此有效地消除了主、被测端时钟差对测距结果的影响。

同步转发测距要求被测端实时地跟踪主测端发来的信号，并以相同的相位和速率发送信号给主测端。一种可行方法是被测端根据接收信号的相位和速率提取恢复时钟，确保恢复时钟完全跟踪接收信号，以此时钟进行转发即可达到同步转发的目的。在实现这种方法时可利用FPGA中的吉比特收发器(GTX/GTH)模块提取恢复时钟。

GTX/GTH作为高速信号的接收端时，具有通过内部时钟数据恢复(Clock DataRecovery,CDR)电路在时钟非同源的动态信道中恢复出与接受信号速率相匹配的时钟的功能，此时钟称为恢复时钟。以恢复时钟为基准指导同步转发，在被测端将接收信号再生转发回主测端。然而，经实验观测发现：系统重启后，使用GTX/GTH恢复的时钟有时会出现180度初始相位翻转现象，即相位偏差1/2个时钟周期，这可能是由CDR电路内部锁相环路引起的。虽然这对通信没有影响，解调出的数据是正确的，但是恢复时钟却存在相位模糊，恢复时钟相位模糊会导致转发信号的相位模糊，最终导致同步转发测距结果出现模糊，即每次测量的结果可能有2种情况，二者相差1/2个时钟周期。针对这一问题，本发明提出了时钟恢复180度相位模糊的判定、补偿装置及方法。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种时钟恢复相位模糊判定、补偿的装置及方法。具体如下：

一种时钟恢复相位模糊判定装置，包括：时钟恢复电路：恢复出与接收到的输入信号速率相匹配的恢复时钟(clk0)，以及与clk0相位相差180度的反相时钟(clk180)；同步电路：跟踪接收到的输入信号，每一帧产生一次帧标志脉冲(pr)及当前时刻对应的码初相位(P₀)；以及运算判决电路：以所述的clk0、clk180、pr和P₀为输入，判定恢复出的随路时钟是否存在相位偏移，并给出判决标志。

进一步地，所述时钟恢复电路包括吉比特收发器(GTX/GTH)和数字时钟管理器(DCM)，GTX/GTH在接收高速信号的同时，通过其内部的时钟数据恢复(CDR)电路恢复出与接收信号速率相匹配的clk0，一路直接送入运算判决电路，另一路经所述DCM产生相位差180度的clk180之后送入所述运算判决电路；