專利名稱：光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于時(shí)間頻率傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法。
背景技術(shù)：
在高精度時(shí)間傳遞中，需要將高穩(wěn)定度原子鐘的時(shí)間信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的用戶。時(shí)間信號(hào)的傳輸，主要是時(shí)間秒脈沖信號(hào)的傳輸。而時(shí)間秒脈沖信號(hào)的調(diào)制方式，直接影響到秒脈沖信號(hào)的傳輸精度。由于現(xiàn)有的光纖數(shù)字通信速率為1. 544Mb/s和2. 048Mb/s，傳輸速率較低，要使秒脈沖信號(hào)的傳輸精度提高很困難，而現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用，對時(shí)間傳輸?shù)木纫笤絹碓礁?。微波傳輸頻率穩(wěn)定度為1X10_9/S，時(shí)間傳輸精度為納秒量級。國外研究表明，光纖傳輸頻率穩(wěn)定度比微波傳輸頻率穩(wěn)定度高出五個(gè)量級，從理論上講，其時(shí)間傳遞精度可以達(dá)到飛秒量級，因此利用光纖傳遞時(shí)間頻率可以滿足超高精度需求。而且光纖的傳輸時(shí)間延遲，可以利用雙向的閉環(huán)路徑進(jìn)行前置補(bǔ)償，經(jīng)過前置補(bǔ)償后，用戶端可以實(shí)時(shí)得到?jīng)]有延遲的秒脈沖信號(hào)，從而真正地實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步。而且用光纖傳輸?shù)念l率信號(hào)，用戶可以直接應(yīng)用。光纖的傳輸具有相當(dāng)大的容量。從理論上講，光纖能用于通信的低損耗窗口的波長寬度約為200nm，帶寬25太赫茲(THz)，實(shí)際上由于光波系統(tǒng)和電子線路的一些技術(shù)問題，其通信帶寬可在THz以內(nèi)；短距離的光纖傳輸，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單信道100(ibit/S的信息量。光纖的傳輸距離遠(yuǎn)。由于摻鉺光纖放大器(EDFA)的出現(xiàn)，人們已成功地實(shí)現(xiàn)了 5Gbit/s單信道無中繼傳輸9000km?，F(xiàn)在，海底的國際通信光纜已經(jīng)能達(dá)到幾千公里無中繼。頻率信號(hào)是一種模擬連續(xù)信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)的傳輸，很重要的一點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度。就傳輸特性來說，傳輸頻率的帶寬越窄，其頻率穩(wěn)定度越高。任何傳輸頻率標(biāo)稱點(diǎn)以外的附加頻率，都是相位噪聲，都會(huì)降低傳輸頻率的穩(wěn)定度。因此，任何一種調(diào)制方式的通信， 都會(huì)降低其傳輸頻率的穩(wěn)定度。另外，頻率信號(hào)在傳輸過程中，還會(huì)受到其它信號(hào)的電磁干擾。時(shí)間信號(hào)是不連續(xù)的數(shù)字信號(hào)。時(shí)間信號(hào)包括兩種信號(hào)內(nèi)容一種是時(shí)間信息信號(hào)，即年、月、日、星期、時(shí)、分、秒。時(shí)間信息信號(hào)與數(shù)字通信信號(hào)是相同的，如果在不考慮秒脈沖信號(hào)的情況下，時(shí)間信息可以搭載在任何現(xiàn)有的通信方式上來進(jìn)行傳遞，不需要另外采取更復(fù)雜的傳遞形式。時(shí)間信號(hào)的另一種信號(hào)是秒脈沖信號(hào)，從波形上講，它同時(shí)間信息信號(hào)相同，但傳輸目的不同。時(shí)間信息信號(hào)的傳遞只要求能夠正確地判斷數(shù)字信號(hào)的狀態(tài)，即高電平，低電平，能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行譯碼；而秒脈沖信號(hào)的傳遞，需要研究的主要目標(biāo)是追求傳輸時(shí)間的延遲精度，能夠正確判斷所傳輸?shù)拿胄盘?hào)到來的時(shí)刻，即秒脈沖的前沿，而對于秒脈沖的寬度并無要求。從傳輸特性來講，所傳輸秒脈沖信號(hào)的前沿越陡，其付里葉頻率帶寬越寬，則傳輸精度越高。因此，任何有限帶寬的通信調(diào)制方式，都會(huì)影響到秒脈沖信號(hào)的上升沿，從而降低時(shí)間信號(hào)的傳輸精度。因此，頻率信號(hào)和秒信號(hào)在對傳輸頻率帶寬的要求上是相反的。目前Ipps信號(hào)與時(shí)間信息采用同步傳輸?shù)木幋a調(diào)制方法，在編碼或解碼時(shí)，會(huì)產(chǎn)生士 1個(gè)時(shí)鐘周期的誤差，而為了減小這一誤差，需要用很高頻率的載波信號(hào)，例如為了達(dá)到IOOps的傳輸時(shí)間精度，需要用IOGHz的射頻載波信號(hào)。根據(jù)光纖傳輸特性和時(shí)間頻率信號(hào)的傳輸特性，其時(shí)間傳輸精度理論上可以達(dá)到飛秒量級，但實(shí)際上，現(xiàn)有編碼調(diào)制技術(shù)只能達(dá)到幾十個(gè)納秒。遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮光纖的潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述光纖傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，提供一種光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案由下述步驟組成1、時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生倍頻器將來自原子鐘的參考頻率信號(hào)，經(jīng)倍頻器倍頻后產(chǎn)生射頻信號(hào)輸出到編碼調(diào)制器為編碼調(diào)制器的時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)碼發(fā)生器根據(jù)來自原子鐘的Ipps參考信號(hào)控制產(chǎn)生時(shí)間信息信號(hào)輸出到編碼調(diào)制器，時(shí)間信息包括年、月、日、星期、時(shí)、分、秒。2、時(shí)間頻率信號(hào)的編碼調(diào)制將Ipps信號(hào)、時(shí)間信息、射頻信號(hào)以及時(shí)間測量設(shè)備測量計(jì)算的傳輸延遲數(shù)據(jù)同時(shí)送入編碼調(diào)制器，編碼調(diào)制器輸出射頻信號(hào)，編碼調(diào)制器采用Ipps信號(hào)與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，時(shí)間編碼信號(hào)的持續(xù)時(shí)間是84乘以射頻信號(hào)的周期；時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)的調(diào)制采用時(shí)間分段調(diào)制方法，調(diào)制后的射頻信號(hào)為正弦波或方波，根據(jù)所用器件的截止速率采用IOOMHz 幾千兆赫茲的射頻信號(hào)，時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)交替進(jìn)行傳遞；調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)激光器調(diào)制成光信號(hào)饋入光纖，經(jīng)光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)輸出到解調(diào)解碼器。3、時(shí)間頻率信號(hào)的解調(diào)解碼光電轉(zhuǎn)換器對光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行解調(diào)成射頻信號(hào)，經(jīng)載波恢復(fù)器恢復(fù)，采用時(shí)鐘信號(hào)恢復(fù)方法得時(shí)鐘信號(hào)，載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)送給解調(diào)解碼器，解調(diào)解碼器接收到射頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行異步解碼，輸出時(shí)間信息B碼、延遲數(shù)據(jù)、Ipps信號(hào)， 載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)分頻器分頻產(chǎn)生10MHz、5MHz標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)輸出。本發(fā)明的Ipps信號(hào)與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法為以射頻信號(hào)作為編碼器的時(shí)鐘脈沖，射頻信號(hào)的周期為碼元；編碼時(shí)序先是10個(gè)碼元寬的預(yù)警脈沖，接著是2個(gè)碼元寬的Ipps脈沖、40個(gè)碼元時(shí)間編碼碼元信息、32個(gè)碼元延遲數(shù)據(jù)編碼信息，時(shí)間編碼和延遲數(shù)據(jù)編碼采用8421碼。時(shí)間編碼碼元選取方法為時(shí)間編碼包括年兩位數(shù)6個(gè)碼元、 月兩位數(shù)5個(gè)碼元、日兩位數(shù)6個(gè)碼元、星期一位數(shù)3個(gè)碼元、時(shí)兩位數(shù)6個(gè)碼元、分兩位數(shù) 7個(gè)碼元、秒兩位數(shù)7個(gè)碼元，延遲數(shù)據(jù)編碼32個(gè)碼元，全部編碼信號(hào)占有84個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。異步傳輸?shù)臅r(shí)間解碼方法為在解碼時(shí)，用預(yù)警寬脈沖打開Ipps允許閘門，等待Ipps脈沖到來，Ipps脈沖上升沿到來后，Ipps允許閘門隨即關(guān)閉，獲得Ipps信號(hào)；Ipps脈沖上升沿到來后2個(gè)周期，是年、月、日、星期、時(shí)、分、秒時(shí)間編碼信息，時(shí)間編碼信息持續(xù)40個(gè)周期后，是傳輸延遲數(shù)據(jù)編碼信息，傳輸延遲數(shù)據(jù)編碼信息持續(xù)32個(gè)周期。解調(diào)解碼器輸出Ipps信號(hào)，傳輸延遲數(shù)據(jù)信息，年、月、日、星期、時(shí)、分、秒時(shí)間信息，并且將時(shí)間信息轉(zhuǎn)換為 B碼輸出。本發(fā)明的時(shí)間分段調(diào)制方法為在1秒內(nèi)，只有84個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行時(shí)間編碼傳輸，其余的持續(xù)時(shí)間是射頻信號(hào)傳輸，載波恢復(fù)器接收到84個(gè)周期的時(shí)間編碼信號(hào)時(shí)，載波恢復(fù)器處于保持狀態(tài)，載波恢復(fù)器接收到的是射頻載波信號(hào)時(shí)，載波恢復(fù)器處于鎖相跟蹤狀態(tài)，在鎖相跟蹤狀態(tài)時(shí)，載波恢復(fù)器輸出的頻率和相位被鎖定在射頻載波的頻率和相位上，在保持過程時(shí)，載波恢復(fù)器對頻率和相位進(jìn)行保持。本發(fā)明的延遲數(shù)據(jù)編碼32個(gè)碼元為在200公里范圍內(nèi)，光纖傳輸延遲數(shù)據(jù)為 900微秒以內(nèi)，延遲數(shù)據(jù)采用微秒3位數(shù)，那秒3位數(shù)，那秒小數(shù)點(diǎn)后取2位數(shù)，延遲數(shù)據(jù)共計(jì)8位數(shù)，編碼為8X4 = 32 碼元傳輸延遲數(shù)據(jù)的編碼占有32個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。本發(fā)明的Ipps信號(hào)與時(shí)間信息采用異步傳輸?shù)木幋a方法，與現(xiàn)有的同步傳輸?shù)木幋a調(diào)制方法相比，提高了精度，降低傳輸速率。而采用異步傳輸?shù)木幋a方法，同樣達(dá)到 IOOps的傳輸時(shí)間精度，只需要IOOMHz射頻載波信號(hào)。時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)的調(diào)制采用時(shí)間分段調(diào)制方法，由于時(shí)間碼信號(hào)與射頻載波信號(hào)的占空比很小，因此時(shí)間碼信號(hào)持續(xù)時(shí)間對傳輸射頻信號(hào)的穩(wěn)定度影響極小。在載波恢復(fù)采用鎖相跟蹤和保持結(jié)合方法， 其載波恢復(fù)器輸出的射頻時(shí)鐘信號(hào)，秒級短期穩(wěn)定度和長期穩(wěn)定度完全由傳輸射頻信號(hào)決定，毫秒級以下的短期穩(wěn)定度，有載波恢復(fù)器所采用的晶體振蕩器決定。本發(fā)明可以根據(jù)器件性能的不斷地提高傳輸射頻信號(hào)的頻率，以達(dá)到提高傳輸頻率的穩(wěn)定度和傳輸時(shí)間的同步精度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施過程示意圖。圖2是本發(fā)明的調(diào)制編碼后的射頻載波和時(shí)間碼時(shí)序圖。圖3是本發(fā)明的時(shí)間編碼信號(hào)與射頻載波信號(hào)分段傳輸?shù)臅r(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1以IOOMHz的射頻信號(hào)為例的光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法步驟如下1、時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生在圖1中，來自原子鐘IOMHz的參考頻率信號(hào)經(jīng)倍頻器倍頻后產(chǎn)生IOOMHz射頻時(shí)鐘信號(hào)，由原子鐘來的Ipps信號(hào)作為時(shí)碼發(fā)生器的參考信號(hào)，時(shí)碼發(fā)生器產(chǎn)生年、月、日、 星期、時(shí)、分、秒時(shí)間信息。2、時(shí)間頻率信號(hào)的編碼調(diào)制將Ipps信號(hào)、時(shí)間信息、IOOMHz的射頻信號(hào)以及時(shí)間測量設(shè)備測量計(jì)算的傳輸延遲數(shù)據(jù)同時(shí)送入編碼調(diào)制器，編碼調(diào)制器對輸入的信號(hào)采用Ipps與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，同時(shí)采用時(shí)間編碼信號(hào)與射頻載波信號(hào)分段調(diào)制的方法。Ipps與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，編碼方法的具體步驟如下在圖2中，編碼調(diào)制時(shí)，首先是10個(gè)周期的預(yù)警寬脈沖，IOOMHz的射頻信號(hào)周期是10ns，因此預(yù)警寬脈沖的持續(xù)時(shí)間是IOnsX 10為100ns，隨后而來的是2個(gè)碼元20ns的 Ipps脈沖、40個(gè)碼元400ns時(shí)間編碼信息、32個(gè)碼元320ns延遲數(shù)據(jù)編碼信息。在圖3中，本實(shí)施例的分段調(diào)制方法為編碼調(diào)制器發(fā)出的信號(hào)，在1秒內(nèi)，只有 84個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間用于時(shí)間編碼的傳輸時(shí)間編碼信號(hào)的持續(xù)時(shí)間是840ns，而其余時(shí)間用于傳輸射頻信號(hào)，時(shí)間碼信號(hào)與載波信號(hào)的占空比為0.84 1，000，000。時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)的調(diào)制采用時(shí)間分段調(diào)制方法，調(diào)制后的射頻信號(hào)為正弦波或方波，時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)交替進(jìn)行傳遞；調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)激光器調(diào)制成光信號(hào)饋入光纖，經(jīng)光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)輸出到解調(diào)解碼器；3、時(shí)間頻率信號(hào)的解調(diào)解碼光電轉(zhuǎn)換器對光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行解調(diào)成射頻信號(hào)，經(jīng)載波恢復(fù)器恢復(fù)，采用時(shí)鐘信號(hào)恢復(fù)方法得時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)恢復(fù)方法為如圖3所示，采用了鎖相跟蹤和保持相結(jié)合。當(dāng)載波恢復(fù)器接收到的是時(shí)間編碼信號(hào)時(shí)，載波恢復(fù)器處于保持狀態(tài)；當(dāng)接收到的是射頻信號(hào)時(shí)，載波恢復(fù)器處于鎖相跟蹤狀態(tài)。在鎖相過程中，載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)的頻率和相位被鎖定在射頻信號(hào)的頻率和相位上；而在保持的過程中，利用載波恢復(fù)器自身的短期穩(wěn)定度，來實(shí)現(xiàn)對頻率和相位的保持。載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)分頻器分頻產(chǎn)生10MHz、5MHz標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)輸出。載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)送給解調(diào)解碼器，解調(diào)解碼器接收到射頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行異步解碼，在解碼時(shí)，用IOOns的預(yù)警寬脈沖打開Ipps允許閘門，等待Ipps脈沖到來。當(dāng)Ipps脈沖上升沿到來后，Ipps允許閘門隨即關(guān)閉，同時(shí)輸出20ns的Ipps脈沖以及時(shí)間信息和延遲信息。解調(diào)解碼器輸出時(shí)間信息B碼、 延遲數(shù)據(jù)、Ipps信號(hào)。實(shí)施例2以500MHz的射頻信號(hào)為例的光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法步驟如下在時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生步驟1中，來自原子鐘IOMHz的參考頻率信號(hào)經(jīng)倍頻器倍頻后產(chǎn)生500MHz射頻時(shí)鐘信號(hào)，由原子鐘來的Ipps信號(hào)作為時(shí)碼發(fā)生器的參考信號(hào)，時(shí)碼發(fā)生器產(chǎn)生年、月、日、星期、時(shí)、分、秒時(shí)間信息。在時(shí)間頻率信號(hào)的編碼調(diào)制步驟2中，將Ipps信號(hào)、時(shí)間信息、500MHz的射頻信號(hào)以及時(shí)間測量設(shè)備測量計(jì)算的傳輸延遲數(shù)據(jù)同時(shí)送入編碼調(diào)制器，編碼調(diào)制器對輸入的信號(hào)采用Ipps與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，同時(shí)采用時(shí)間編碼信號(hào)與射頻載波信號(hào)分段調(diào)制的方法。Ipps與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，編碼方法的具體步驟如下在圖2中，編碼調(diào)制時(shí)，首先是10個(gè)周期的預(yù)警寬脈沖，500MHz的射頻信號(hào)周期是 2ns,因此預(yù)警寬脈沖的持續(xù)時(shí)間是2ns X 10為20ns，隨后而來的是2個(gè)碼元4ns的Ipps脈沖、40個(gè)碼元80ns時(shí)間編碼信息、32個(gè)碼元64ns延遲數(shù)據(jù)編碼信息。在圖3中，本實(shí)施例的分段調(diào)制方法為編碼調(diào)制器發(fā)出的信號(hào)，在1秒內(nèi)，只有 84個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間用于時(shí)間編碼的傳輸時(shí)間編碼信號(hào)的持續(xù)時(shí)間是168ns，而其余時(shí)間用于傳輸射頻信號(hào)，時(shí)間碼信號(hào)與載波信號(hào)的占空比為0.168 1，000，000。時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)的調(diào)制采用時(shí)間分段調(diào)制方法，調(diào)制后的射頻信號(hào)為正弦波或方波，時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)交替進(jìn)行傳遞；調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)激光器調(diào)制成光信號(hào)饋入光纖，經(jīng)光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)輸出到解調(diào)解碼器；在時(shí)間頻率信號(hào)的解調(diào)解碼步驟3中，載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)送給解調(diào)解碼器，解調(diào)解碼器接收到射頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行異步解碼，在解碼時(shí)，用20ns的預(yù)警寬脈沖打開Ipps允許閘門，等待Ipps脈沖到來。當(dāng)Ipps脈沖上升沿到來后，Ipps允許閘門隨即關(guān)閉，同時(shí)輸出4ns的Ipps脈沖以及時(shí)間信息和延遲信息。該步驟的其他步驟與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3以IGHz的射頻信號(hào)為例的光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法步驟如下在時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生步驟1中，來自原子鐘IOMHz的參考頻率信號(hào)經(jīng)倍頻器倍頻后產(chǎn)生IGHz射頻時(shí)鐘信號(hào)，由原子鐘來的Ipps信號(hào)作為時(shí)碼發(fā)生器的參考信號(hào)，時(shí)碼發(fā)生器產(chǎn)生年、月、日、星期、時(shí)、分、秒時(shí)間信息。在時(shí)間頻率信號(hào)的編碼調(diào)制步驟2中，將Ipps信號(hào)、時(shí)間信息、IG Hz的射頻信號(hào)以及時(shí)間測量設(shè)備測量計(jì)算的傳輸延遲數(shù)據(jù)同時(shí)送入編碼調(diào)制器，編碼調(diào)制器對輸入的信號(hào)采用Ipps與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，同時(shí)采用時(shí)間編碼信號(hào)與射頻載波信號(hào)分段調(diào)制的方法。Ipps與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，編碼方法的具體步驟如下在圖2中，編碼調(diào)制時(shí)，首先是10個(gè)周期的預(yù)警寬脈沖，IGHz的射頻信號(hào)周期是 Ins,因此預(yù)警寬脈沖的持續(xù)時(shí)間是InsX 10為10ns，隨后而來的是2個(gè)碼元2ns的Ipps脈沖、40個(gè)碼元40ns時(shí)間編碼信息、32個(gè)碼元32ns延遲數(shù)據(jù)編碼信息。在圖3中，本實(shí)施例的分段調(diào)制方法為編碼調(diào)制器發(fā)出的信號(hào)，在1秒內(nèi)，只有 84個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間用于時(shí)間編碼的傳輸時(shí)間編碼信號(hào)的持續(xù)時(shí)間是84ns，而其余時(shí)間用于傳輸射頻信號(hào)，時(shí)間碼信號(hào)與載波信號(hào)的占空比為0.084 1，000，000。時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)的調(diào)制采用時(shí)間分段調(diào)制方法，調(diào)制后的射頻信號(hào)為正弦波或方波，時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)交替進(jìn)行傳遞；調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)激光器調(diào)制成光信號(hào)饋入光纖，經(jīng)光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)輸出到解調(diào)解碼器；在時(shí)間頻率信號(hào)的解調(diào)解碼步驟3中，載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)送給解調(diào)解碼器，解調(diào)解碼器接收到射頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行異步解碼，在解碼時(shí)，用IOns的預(yù)警寬脈沖打開Ipps允許閘門，等待Ipps脈沖到來。當(dāng)Ipps脈沖上升沿到來后，Ipps允許閘門隨即關(guān)閉，同時(shí)輸出2ns的Ipps脈沖以及時(shí)間信息和延遲信息。該步驟的其他步驟與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4在以上的實(shí)施例1 3的時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生步驟1中，來自原子鐘IOMHz的參考頻率信號(hào)用5MHz的參考頻率信號(hào)替換，還可用IOOMHz的參考頻率信號(hào)替換，該步驟的其他步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。其他步驟與相應(yīng)的實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1.一種光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法，其特征在于它是由下述步驟組成(1)時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生倍頻器將來自原子鐘的參考頻率信號(hào)，經(jīng)倍頻器倍頻后產(chǎn)生射頻信號(hào)輸出到編碼調(diào)制器為編碼調(diào)制器的時(shí)鐘信號(hào)；時(shí)碼發(fā)生器根據(jù)來自原子鐘的Ipps參考信號(hào)控制產(chǎn)生時(shí)間信息信號(hào)輸出到編碼調(diào)制器，時(shí)間信息包括年、月、日、星期、時(shí)、分、秒；(2)時(shí)間頻率信號(hào)的編碼調(diào)制將Ipps信號(hào)、時(shí)間信息、射頻信號(hào)以及時(shí)間測量設(shè)備測量計(jì)算的傳輸延遲數(shù)據(jù)同時(shí)送入編碼調(diào)制器，編碼調(diào)制器輸出射頻信號(hào)，編碼調(diào)制器采用Ipps信號(hào)與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法，時(shí)間編碼信號(hào)的持續(xù)時(shí)間是84乘以射頻信號(hào)的周期；時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)的調(diào)制采用時(shí)間分段調(diào)制方法，調(diào)制后的射頻信號(hào)為正弦波或方波，根據(jù)所用器件的截止速率采用IOOMHz 幾千兆赫茲的射頻信號(hào)，時(shí)間編碼信號(hào)與射頻信號(hào)交替進(jìn)行傳遞； 調(diào)制后的射頻信號(hào)經(jīng)激光器調(diào)制成光信號(hào)饋入光纖，經(jīng)光纖傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)輸出到解調(diào)解碼器；(3)時(shí)間頻率信號(hào)的解調(diào)解碼光電轉(zhuǎn)換器對光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)進(jìn)行解調(diào)成射頻信號(hào)，經(jīng)載波恢復(fù)器恢復(fù)，采用時(shí)鐘信號(hào)恢復(fù)方法得時(shí)鐘信號(hào)，載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)送給解調(diào)解碼器，解調(diào)解碼器接收到射頻信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行異步解碼，輸出時(shí)間信息B碼、延遲數(shù)據(jù)、Ipps信號(hào)，載波恢復(fù)器輸出的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)分頻器分頻產(chǎn)生10MHz、5MHz標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)輸出。
2.按照權(quán)利要求1所述的光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法，其特征在于所述的Ipps信號(hào)與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a方法為以射頻信號(hào)作為編碼器的時(shí)鐘脈沖，射頻信號(hào)的周期為碼元；編碼時(shí)序先是10個(gè)碼元寬的預(yù)警脈沖，接著是2個(gè)碼元寬的Ipps脈沖、40個(gè)碼元時(shí)間編碼碼元信息、32個(gè)碼元延遲數(shù)據(jù)編碼信息，時(shí)間編碼和延遲數(shù)據(jù)編碼采用8421碼；時(shí)間編碼碼元選取方法為時(shí)間編碼包括年兩位數(shù)6個(gè)碼元、月兩位數(shù)5個(gè)碼元、日兩位數(shù)6個(gè)碼元、星期一位數(shù)3個(gè)碼元、時(shí)兩位數(shù)6個(gè)碼元、分兩位數(shù)7個(gè)碼元、秒兩位數(shù)7個(gè)碼元，延遲數(shù)據(jù)編碼32個(gè)碼元，全部編碼信號(hào)占有84個(gè)時(shí)鐘脈沖周期；異步傳輸?shù)臅r(shí)間解碼方法為在解碼時(shí)，用預(yù)警寬脈沖打開Ipps允許閘門，等待Ipps脈沖到來， Ipps脈沖上升沿到來后，Ipps允許閘門隨即關(guān)閉，獲得Ipps信號(hào)；Ipps脈沖上升沿到來后 2個(gè)周期，是年、月、日、星期、時(shí)、分、秒時(shí)間編碼信息，時(shí)間編碼信息持續(xù)40個(gè)周期后，是傳輸延遲數(shù)據(jù)編碼信息，傳輸延遲數(shù)據(jù)編碼信息持續(xù)32個(gè)周期；解調(diào)解碼器輸出Ipps信號(hào)， 傳輸延遲數(shù)據(jù)信息，年、月、日、星期、時(shí)、分、秒時(shí)間信息，并且將時(shí)間信息轉(zhuǎn)換為B碼輸出。
3.按照權(quán)利要求1所述的光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法，其特征在于所述的時(shí)間分段調(diào)制方法為在1秒內(nèi)，只有84個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行時(shí)間編碼傳輸，其余的持續(xù)時(shí)間是射頻信號(hào)傳輸，載波恢復(fù)器接收到84個(gè)周期的時(shí)間編碼信號(hào)時(shí)，載波恢復(fù)器處于保持狀態(tài)，載波恢復(fù)器接收到的是射頻載波信號(hào)時(shí)，載波恢復(fù)器處于鎖相跟蹤狀態(tài)，在鎖相跟蹤狀態(tài)時(shí)，載波恢復(fù)器輸出的頻率和相位被鎖定在射頻載波的頻率和相位上，在保持過程時(shí)，載波恢復(fù)器對頻率和相位進(jìn)行保持。
4.按照權(quán)利要求2所述的光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法，其特征在于所述的延遲數(shù)據(jù)編碼32個(gè)碼元為在200公里范圍內(nèi)，光纖傳輸延遲數(shù)據(jù)為900微秒以內(nèi)，延遲數(shù)據(jù)采用微秒3位數(shù)，那秒3位數(shù)，那秒小數(shù)點(diǎn)后取2位數(shù)，延遲數(shù)據(jù)共計(jì)8位數(shù)，編碼為8X4 = 32碼元傳輸延遲數(shù)據(jù)的編碼占有32個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。
全文摘要
一種光纖時(shí)間傳遞編碼調(diào)制與解調(diào)解碼的方法，由時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生與調(diào)制發(fā)射、時(shí)間頻率信號(hào)的解調(diào)解碼組成。時(shí)碼發(fā)生器接受原子鐘的1pps參考信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間信息信號(hào)，編碼調(diào)制器對輸入的信號(hào)采用1pps與時(shí)間信息的異步傳輸?shù)木幋a調(diào)制方法，同時(shí)采用時(shí)間編碼信號(hào)與射頻載波信號(hào)分段傳輸方法，輸出含有時(shí)間頻率的射頻信號(hào)，對激光器進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的激光信號(hào)經(jīng)過光纖輸出到光電轉(zhuǎn)換器，解調(diào)，得到射頻信號(hào)，經(jīng)載波恢復(fù)器恢復(fù)出無調(diào)制射頻信號(hào)，用無調(diào)制射頻信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)編碼調(diào)制射頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，得1pps信號(hào)、時(shí)間信息、傳輸延遲數(shù)據(jù)，并將時(shí)間信息轉(zhuǎn)換為B碼輸出。
文檔編號(hào)H04L7/00GK102299742SQ201110285168
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者劉丹丹, 劉杰, 常宏, 張首剛, 李孝峰, 杜志靜, 梁雙有, 趙侃, 陳法喜 申請人:中國科學(xué)院國家授時(shí)中心