[发明专利]基于数字自闭环的收发时钟间相位模糊估计与补偿方法

摘要

本发明公开的基于数字自闭环的收发时钟间相位模糊估计与补偿方法，属于电子通信和雷达技术领域。本发明通过积分清除电路以及鉴相器比较出实际采样的同步码和本地产生的同步码之间的相位差；再根据环路滤波器滤波后的相位差调整下一次本地码表量化位宽，使得本地码表产生的同步码与采样得到的同步码保持同频同相；通过数字自闭环对采样后信号的跟踪和锁定，得到能够精确恢复接收信号相位信息的本地码表，即实现对接收信号精确跟踪；利用码元计数的方式，根据新旧本地码表之间的间隔时间解算出收发时钟间的相位模糊从而生成解模糊后的时间系统，并以此时间系统作为整个激光通信测距一体化系统的时间坐标，最终实现收发时钟间相位模糊估计与补偿。

主权项

1.基于数字自闭环的收发时钟间相位模糊估计与补偿方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：发射机在发送时钟的控制下，产生信息速率为发送时钟频率一半的帧同步码序列，且序列的帧格式为“帧同步字N1bit+数据域N2bit”；步骤二：接收机收到帧同步码序列后，将帧同步码序列以先入先出的方式存储在移位寄存器FIFO中，同时以接收时钟对移位寄存器中的数据进行采样；在M倍采样率的条件下，每个帧同步码序列近似对应M×(N1+N2)个采样点，其中帧同步字近似对应M×N1个采样点；所述的M为clk_r/Rb；步骤三：从数据存储寄存器中同时提取超前支路E、即时支路I和滞后支路L三条支路序列，即时支路I的提取位置与当前周期采样得到的同步序列起始位置对齐，超前支路E和滞后支路L分别超前和滞后于即时支路一个码元长度；步骤四：超前支路E、即时支路I和滞后支路L序列分别与本地码表产生的本地同步码序列进行积分清除运算，积分清除运算原理是将同一时刻超前支路E、即时支路I和滞后支路L序列中的实际采样点与本地同步码序列对应相乘，并累加求和，得到三路积分清除结果CE、CI、CL；步骤五：将步骤四得到的得到三路积分清除结果CE、CI、CL输入鉴相器，根据公式(1)得到鉴相值eck；步骤六：为消除实际采样后的同步码和本地产生的同步码之间的相位差，鉴相值eck需要经过环路滤波器滤波，消除环路中的噪声干扰，并生成码相位控制字FTW；步骤七：利用码相位控制字FTW按照公式(5)、(6)、(7)进行参数计算，预测接收到下一帧的码初始相位Phase_ini、数据帧长度l_frm以及数据帧同步字长度l_frm_head；l_frm＝(L_FRM·2wid_NCO‑Phase_ini)/FTW   (5)l_frm_head＝(L_FRM_HEAD·2wid_NCO‑Phase_ini)/FTW   (6)Phase_ini＝FTW·l_frm+Phase_ini‑L_FRM·2wid_NCO   (7)步骤八：基于步骤七得到的码相位控制字、码初始相位以及数据帧同步字长度，使本地码表产生与下一帧接收同步码序列匹配的本地同步码序列；其中，为有效地保证对接收信号相位变化的跟踪精度，通过调整数字自闭环中的本地码表本地码表的量化位宽wid_NCO，使最小相位为Ts/2wid_NCO，其中：Ts为一个码元长度，wid_NCO为本地码表量化位宽；步骤九：利用数据帧长度进行延时计算，预测下一帧初始位置到达时刻，延时等待下一帧的到来，并返回步骤三重复迭代，直至数字自闭环路入锁后进行步骤十；所述的数字自闭环路包括积分清除电路、鉴相器、环路滤波器以及本地码表；步骤十：通过数字自闭环对采样后信号的跟踪和锁定，得到能够精确恢复接收信号相位信息的本地码表，即实现对接收信号精确跟踪；利用码元计数的方式，根据新旧本地码表之间的间隔时间解算出收发时钟间的相位模糊从而生成解模糊后的时间系统，并以此时间系统作为整个激光通信测距一体化系统的时间坐标，最终实现收发时钟间相位模糊估计与补偿。