[发明专利]一种高速非相干通信测距装置及方法

说明书

本发明公开了一种高速非相干通信测距装置和方法，包括发射单元、接收单元和时钟相位获取模块；发射单元包括发送处理模块、光调制模块和光发送器，发送处理模块用于对发送数据组帧、编码、载波加载处理后，由光调制模块通过光发送器转换成激光发射出去；接收单元包括接收处理模块、光解调器和光接收器，接收处理模块用于接收光解调器的数据，对接收数据进行解调、解码译码后还原成所需的接收数据，并从解调的ADC动态采样钟信号中获取恢复时钟信息；时钟相位获取模块，时钟相位获取模块与发送处理模块相连，时钟相位获取模块与接收处理模块相连。本发明可同时实现高速通信与高精度测距的装置，同时装置的体积小、功耗低。

技术领域

本发明涉及激光通信测距领域，具体的涉及一种高速非相干通信测距装置及方法。

背景技术

现有常用的测距方式有侧音测距、伪码测距、音码混合测距、信息帧测距等，一般通过测量双程信号传输时延得到测距数据。信息帧测距方式，属于非相干测距，可应用于双向测距和时间同步(Two-Way Ranging and Time Transmit，TWRTT)技术中；相比于其他测距方式，该方式可在实现高速通信(几百Mbps～几Gbps级别)的同时完成测距，特别适合应用于星地、星间高速通信链路中。现有信息帧测距方法主要基于固定的本地时钟，现有信息帧测距在通信数据帧中设置专门的测距帧，采用本地固定时钟与恢复时钟进行比较的方式测距，时钟为数十MHz的量级，要完成这么大量级的时钟比对，需耗费大量系统内部资源，在系统通信速率提升到(几百Mbps～几Gbps级别)的数量级时，接收端本地时钟信号恢复将更多的逻辑计算资源，不能满足高速率范围内实现正常通信与高精度测距的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种可同时实现高速通信与高精度测距的装置与方法。

本发明采用的技术方案是：

一种高速非相干通信测距装置，包括：发射单元、接收单元和时钟相位获取模块；

所述发射单元包括发送处理模块、光调制模块和光发送器，所述发送处理模块用于对发送数据组帧、编码、载波加载处理后，发送至光调制模块，由光调制模块通过光发送器转换成激光信号向卫星发射；

所述接收单元包括接收处理模块、光解调器和光接收器，所述光解调器通过光接收器接收卫星发回的激光信号，所述接收处理模块用于对光解调器接收的数据进行解调、解码译码后还原成所需的接收数据，并从解调的ADC动态采样时钟信号中获取恢复时钟信息；

时钟相位获取模块，所述时钟相位获取模块与发送处理模块相连以用于在发射数据帧中融合可变时钟信息，所述时钟相位获取模块与接收处理模块相连以用于对接收数据中的时钟信号进行采样，形成接收时钟相位，并与发送时钟相位进行比对，获得所测距离。

进一步的，所述发送处理模块包括数据输入接口、组帧单元、编码单元、第一混频器、载波发生器，所述数据输入接口用于接收后台处理主机需要发送的数据，数据输入接口、组帧单元、编码单元、第一混频器、光调制器、光发射器依次相连，所述载波发生器与第一混频器相连，所述时钟相位获取模块分别与组帧单元、编码单元、载波发生器相连以用于提供统一时钟基准并在发射数据帧中融合可变时钟信息。

进一步的，所述接收处理模块包括ADC、串并转换单元、载波同步单元、抽样单元、位同步单元、帧同步单元和数据输出接口，所述数据输出接口用于向后台处理主机输出光接收器接收到的数据，所述光接收器、光解调器、ADC、串并转换单元、载波同步单元、抽样单元、位同步单元、帧同步单元和数据输出接口依次相连，所述ADC与位同步单元之间设置有位同步环单元。

进一步的，所述位同步环单元包括第二DDS单元、PLL和第二混频器，所述位同步单元与第二DDS单元相连，所述第二DDS单元、PLL、第二混频器依次相连，所述第二混频器分别与ADC、帧同步单元相连以用于提供采样时钟，所述PLL的时钟输入端与时钟相位获取模块相连以用于获取时钟信号。