[发明专利]一种高精度数字异步脉冲的无线低抖动传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲无线传输通信领域中的一种高精度数字异步脉冲的无线低抖动传输方法，特别适用于雷达脉冲的无线低抖动传输。

背景技术

常用的脉冲数字化采样无线传输方法，在接收端能够准确的判定脉冲信号的有无，但是接收到的脉冲信号的上升沿、下降沿抖动较大。要降低沿抖动，就需要提高采样时钟频率，从而提高对脉冲的采样率。如果对沿抖动的要求低至纳秒级，则所需的时钟频率高达1GHz甚至更高。在当前的技术条件下，这是难以实现的。现有的同步低抖动传输方法，其脉冲的低抖动传输要以牺牲系统带宽为代价；在发送端只能处理脉冲沿和时钟沿同步的情形，导致其在雷达脉冲传输上应用受限；而在接收端采用模拟锁相环电路降低沿抖动，系统调试费时费力，精度的提升有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景中的不足之处而提供一种基于异步时钟的高精度脉冲数字化无线低抖动传输方法，在不牺牲带宽的前提下，减小输出脉冲相位误差，最终输出高精度的低抖动脉冲信号。在发射端，将雷达脉冲与本地时钟通过时间数字转换模块,将雷达脉冲与本地时钟上升沿或下降沿的时间差转化为数字信号，然后完成对该信号的调制传输。在接收端，利用定时误差估计模块、环路滤波模块、数控NCO模块、内插滤波模块等，采用反馈环路设计，提高本地时钟精度，从而实现脉冲的低抖动传输。本发明方法的主要电路部件采样FPGA或ASIC实现，一致性好，调试难度低，容易实现脉冲抖动小于3ns的无线传输。

本发明的目的是这样实现的，它包括步骤：

发送端：

1)将输入异步脉冲信号进行脉冲整形，实现有线线路传输上的脉冲变形矫正；

2)采用时间数字转换模块将脉冲整形后的异步脉冲信号与本地时钟的上升沿或下降沿之间的时间差转化为数字信号；

3)对步骤2）生成的数字信号进行脉冲采样、编码和调制，形成数字调制信号，数字调制信号中包含有脉冲信息和时间差信息；

4)对数字调制信号进行数/模转换，转换为模拟调制信号；

5)射频单元对模拟调制信号进行上变频和功率放大，转换为高频信号，并将高频信号通过天线送入无线信道；

接收端：

6)射频单元通过天线接收无线信道中的高频信号，并将高频信号进行低噪声放大、下变频和AGC放大后转换为模拟零中频信号；

7)对模拟零中频信号进行模/数转换，转换为数字零中频信号；

8)根据数控NCO单元反馈回来的最佳抽样位置分数间隔和内插基点，对数字零中频信号的采样值进行数字内插；

9)对数字内插后的基带信号进行匹配滤波；

10)对匹配滤波后的信号进行载波恢复，用于补偿信号在传输过程中产生的频偏和相偏；

11)对载波恢复后信号的时域波形进行判决，之后，同时转入步骤12）和步骤15）；

12)根据步骤11）得到的判决结果信息，采用Gardner算法，估计出载波恢复后信号的定时误差信息；

13)将估计出的定时误差信息通过环路滤波模块滤除噪声；

14)数控NCO单元根据估计出的定时误差信息计算出最佳抽样位置分数间隔和内插基点，转入步骤8）；

15)对步骤11）得到的判决结果信息进行译码匹配；

16)根据数控NCO单元提供的最佳抽样位置分数间隔对译码匹配后的信号进行脉冲恢复，输出低抖动的异步脉冲信号；

完成高精度数字异步脉冲的无线低抖动传输。

本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1、本发明提出的高精度数字异步脉冲的无线低抖动传输方法，与常用的同步脉冲无线低抖动传输相比，更符合实际应用需求，处理精度更高，实现和调试更简单快捷，而且不以牺牲系统带宽为代价。现有的同步脉冲无线低抖动传输方法只能处理在发端脉冲沿和时钟沿同步的情形，这是不符合雷达脉冲传输的实际应用的，导致其在雷达脉冲传输上应用受限；现有的同步脉冲无线低抖动传输方法在接收端采用模拟锁相环电路降低沿抖动的方式，由于传统模拟电路中的延迟时间长和锁相信号间的精度低等缺点，不只系统调试费时费力，而且对于脉冲传输定时精度的提升有限；现有的同步脉冲无线低抖动传输方法，其脉冲的低抖动传输需要以扩展带宽为代价，造成了系统资源的浪费。本发明提出的高精度数字异步脉冲的无线低抖动传输方法，无需系统提供产生脉冲的同步时钟，对系统时钟要求不高，降低了调制解调的设计难度，无需扩展系统带宽，实现了系统的全数字化设计，系统处理精度更高，更易调试。