CN114337891A - 一种高精度时间频率传递编码方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度时间频率传递编码方法及***，利用脉冲信号的占空比不同来编码数据位，脉冲信号所代表的状态分为三种状态：空码、0、1,每次非空数据位起始沿指示时刻，后继非空数据位标识相关时刻信息，将时间频率相关数据叠加，并采用特殊的编码实现帧控制，采用脉宽调制方式进行信号传递；接收端从链路中脉冲信号的起始沿进行鉴相，恢复出时钟；本发明利用脉冲信号的占空比不同来传输有效数据位，实现频率传递的同时，可对任意时刻进行精确传递和标识。
Description
技术领域：
本发明涉及信号处理领域，特别是涉及一种高精度时间频率传递编码方法及***。
背景技术：
时间频率传递及同步技术广泛应用于天文观测、航天试验、高速通信等领域，在一些现代工程领域的分布式应用中也起着关键作用。
时间频率传递需要包含两部分，一是频率传递，二是表征绝对时刻信息的时间传递。常用的时间频率传递方法包括NTP、IEEE1588、WhiteRabbit 、IRIG-B等。其中NTP、IEEE1588利用以太网数据包交互的方式实现的时间同步，能够实现网络中连接的设备***时间保持一致；WhiteRabbit 在综合了同步以太网技术（SyncE）、精密时间同步协议（IEEE1588-2008即PTPv2）的基础上，采用相位返回和全数字鉴相技术，实现主从节点的频率锁定和时间戳同步，能够完成频率同步和时间同步；IRIG-B是将时间同步信号和秒、分、时、天等时间码信息加载到频率为1kHz的信号载体中，实现频率同步和时间同步。
但是，NTP、IEEE1588等技术仅仅实现了时间传递，并没有实现高精度的频率传递；WhiteRabbit实现了频率同步和时间同步，在10B8B编码中，根据底层传输机制分析，需要传递10bit一组才能标识有效PPS脉冲，且必须在专用的同步以太网环境下使用，同时在节点增加WhiteRabbit专用设备；IRIG-B只能实现同步的时钟脉冲输出，且难以实现频率传递。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：进行频率传递的同时，可对任意时刻进行精确传递和标识。
为解决上述技术问题，本申请提供的一种技术方案是：提供一种高精度时间频率传递编码方法：
利用脉冲信号的占空比不同来编码数据位，脉冲信号所代表的状态分为三种状态：空码、0、1,每次非空数据位起始沿指示时刻，后继非空数据位标识相关时刻信息，将时间频率相关数据叠加，并采用特殊的编码实现帧控制，采用脉宽调制方式进行信号传递；
接收端从链路中脉冲信号的起始沿进行鉴相，恢复出时钟，起始沿为上升沿或下降沿。
进一步的，每个脉冲信号周期内，根据脉冲信号的占空比区间不同，把传递数据位分为三种状态：空码、0和1；数据位的三种状态所对应的脉冲信号的占空比区间可以灵活设定且不重叠。
进一步的，无时刻或数据传递时，持续发送空码，其起始沿与要传输的频率锁定；数据传递时，每个数据位的起始沿都同样和要传输的频率锁定；
任意时刻传递时，非空的第一个数据的起始沿指示该时刻，并与传输频率同步，利用后继数据指示该时刻的时刻信息。
为解决上述技术问题，本申请提供的另一种技术方案是：提供一种高精度时间频率传递编码***，其特征是：包括通过链路连接的时间频率源端和时间频率接收端，其中：
时间频率源端：空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的起始沿与要传输的频率同步，非空状态脉冲信号的起始沿指示该脉冲信号产生的时刻，后继数据位指示该时刻的时刻信息；以空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的占空比不同来编码数据位，三种状态的脉冲信号占空比区间可以灵活设定且区间不重叠，进行脉宽调制后发送到链路上；
时间频率接收端：接收链路上传输的脉冲信号；通过脉冲信号起始沿进行鉴相，从链路中恢复出时钟；以第一个非空状态的脉冲信号的起始沿为脉冲信号产生的时刻脉冲，并对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息。
进一步的，所述时间频率源端包括编码模块和发送模块，其中：
编码模块：以空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的占空比不同来编码数据位，空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的起始沿与要传输的频率同步，第一个非空状态脉冲信号的起始沿指示该脉冲信号产生的时刻，后继数据位指示该时刻的相关时刻信息；
发送模块：对编码后的脉冲信号进行脉宽调制并发送。
进一步的，所述时间频率接收端包括解码模块和接收模块，其中：
接收模块：用于接收链路上的脉冲信号；
解码模块：根据脉冲信号的起始沿进行鉴相，恢复出时钟，以第一个非空状态脉冲信号的起始沿为脉冲信号产生的时刻脉冲，并对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息。
本发明的有益效果为：
采用脉宽调制方式进行信号传递，接收端从链路中恢复出时钟，通过脉冲信号起始沿（上升沿或下降沿）进行鉴相，利用脉冲信号的占空比不同来传输有效数据位，每次数据位起始沿指示时刻，后继数据位标识相关时刻信息，并采用特殊的编码实现帧控制，在实现频率传递的同时，可对任意时刻进行精确传递和标识。
本申请与当前通用的时间频率传递的方案相比，采用此种编码方式传递频率的同时实现时刻的传递，能够有效降低硬件电路设计的复杂度，同时保持任意时刻信号的高精度传递。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中两幅，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为脉冲信号的一种状态波形图；
图2为脉冲信号的另一种状态波形图；
图3为脉冲信号的另一种状态波形图；
图4为时间频率源端发送信号流程示意图；
图5为时间频率接收端接收信号流程示意图；
图6为时间频率数据在链路上的脉冲信号波形示意图；
图7为本申请提供一种高精度时间频率传递编码***的结构框图。
具体实施方式：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本申请提供一种高精度时间频率传递编码方法，
利用脉冲信号的占空比不同来编码数据位，脉冲信号所代表的状态分为三种状态：空码、0、1,每次非空数据位起始沿指示时刻，后继非空数据位标识相关时刻信息，将时间频率相关数据叠加，并采用特殊的编码实现帧控制，采用脉宽调制方式进行信号传递；
接收端从链路中脉冲信号的起始沿进行鉴相，恢复出时钟，起始沿为上升沿或下降沿。
其中，编码方式和采用任何一种编码方式进行，比如：采用曼彻斯特编码、10B8B编码等。
在本实施例中，在每个脉冲信号周期内，根据脉冲信号的占空比不同，传递数据位分为三种状态：空码、0和1。数据位的三种状态所对应的脉冲信号的占空比区间，可以灵活设定（三种状态占空比区间不重叠）。
如在一个脉冲信号周期内，定义上升沿为起始沿，空码时的脉冲信号占空比为40%～60%范围内，数据位为0时的脉冲信号占空比为5%～35%范围内，数据位为1时的脉冲信号占空比为65%～95%范围内。如图1所示。
如在一个脉冲信号周期内，定义下降沿为起始沿，空码时的脉冲信号占空比为40%～60%范围内，数据位为0时的脉冲信号占空比为5%～35%范围内，数据位为1时的脉冲信号占空比为65%～95%范围内。如图2所示。
如在一个脉冲信号周期内，定义下降沿为起始沿，空码时的脉冲信号占空比为40%～60%范围内，数据位为1时的脉冲信号占空比为5%～35%范围内，数据位为0时的脉冲信号占空比为65%～95%范围内。如图3所示。
在本实施例中，在无时刻或数据传递时，脉冲信号持续为空状态，持续发送空码，其起始沿与要传输的频率锁定；传输数据时，每个数据位的起始沿都同样和要传输的频率锁定。由此可实现频率信号的连续传输，而且仅需沿触发电路即可实现频率信号的提取，能够有效降低硬件电路设计的复杂度并实现高精度的频率传递。
任意时刻传递时，非空的第一个数据的起始沿指示该时刻，并与传输频率同步，然后利用后继数据指示该时刻的时间信息或延迟信息，从而实现在传输频率连续稳定的情况下，任意时刻的精确同步传递。
脉冲信号由时间频率源端发起，时间频率接收端进行接收处理，具体，在对脉冲信号进行收发时具有以下几种情况：
（1）、无时刻或数据传递时：时间频率源端持续发送空码，其起始沿与要传输的频率锁定。
（2）、任意时刻传递时：非空的第一个数据的起始沿指示该时刻，并与传输频率同步，然后利用后继数据指示该时刻的时间信息或延迟信息。
（3）、传递有效时间频率数据期间：链路中持续传递非空状态的脉冲信号，即数据位为0或者数据位为1的脉冲信号。
（4）、时间频率有效数据传递完毕时：链路中脉冲信号状态由非空状态变为空，即由数据位0或者数据位1变为空状态。
下面依据图4和图5，对时间频率源端发送信号和时间频率接收端接收信号的过程进行详细描述，且时间频率数据在链路上的一种脉冲信号波形如图6所示。
如图4所示，时间频率源端发送脉冲信号步骤如下：
（1）、在传输链路空闲时，时间频率源端在链路上重复发送空码数据；
（2）、当需要传递时刻时，时间频率源端在链路上传输 非空的第一个数据的起始沿指示该时刻，并与传输频率同步，然后利用后继数据指示该时刻的时间信息或延迟信息；
（3）、当有效编码数据发送完毕后，时间频率源端重新发送空数据；
（4）、循环执行步骤（1）、（2）、（3）。
如图5所示，时间频率接收端接收脉冲信号，步骤如下：
（1）、时间频率接收端实时接收时间频率源端发送的脉冲信号；
（2）、从链路中恢复出时钟，通过脉冲信号起始沿进行鉴相；
（3）、当遇到非空数据时，且上一个脉冲信号为空数据时，则该脉冲信号的起始沿即为时间频率源端产生时刻脉冲，并对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息（包含时刻信息TOD等）。
（4）、当遇到非空数据，且上一个脉冲信号同样非空数据时，对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息（包含时刻信息TOD等）；
（5）、脉冲信号状态为空时，表示此次有效数据传输完毕，返回步骤（1）；
（6）、循环执行步骤（1）、（2）、（3）、（4）、（5）。
如图7所示，本申请提供一种高精度时间频率传递编码***，包括通过链路连接的时间频率源端和时间频率接收端，其中：
时间频率源端：空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的起始沿与要传输的频率同步，非空状态脉冲信号的起始沿指示该脉冲信号产生的时刻，后继数据位指示该时刻的时刻信息；以空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的占空比不同来编码数据位，三种状态的脉冲信号占空比区间可以灵活设定且区间不重叠，进行脉宽调制后发送到链路上；
时间频率接收端：接收链路上传输的脉冲信号；通过脉冲信号起始沿进行鉴相，从链路中恢复出时钟；以第一个非空状态的脉冲信号的起始沿为脉冲信号产生的时刻脉冲，并对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息。
进一步的，所述时间频率源端包括编码模块和发送模块，其中：
编码模块：以空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的占空比不同来编码数据位，空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的起始沿与要传输的频率同步，第一个非空状态脉冲信号的起始沿指示该脉冲信号产生的时刻，后继数据位指示该时刻的相关时刻信息；
发送模块：对编码后的脉冲信号进行脉宽调制并发送。
进一步的，所述时间频率接收端包括解码模块和接收模块，其中：
接收模块：用于接收链路上的脉冲信号；
解码模块：根据脉冲信号的起始沿进行鉴相，恢复出时钟，以第一个非空状态脉冲信号的起始沿为脉冲信号产生的时刻脉冲，并对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息。
其中，时间频率源端利用脉冲信号的占空比不同来编码数据位，将时间频率相关数据叠加到一起，采用脉宽调制方式进行信号传递，通过时间频率接收端从链路中脉冲信号的起始沿（上升或下降沿）进行鉴相，恢复出时钟。
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种高精度时间频率传递编码方法，其特征在于：
利用脉冲信号的占空比不同来编码数据位，脉冲信号所代表的状态分为三种状态：空码、0、1,每次非空数据位起始沿指示时刻，后继非空数据位标识相关时刻信息，将时间频率相关数据叠加，并采用特殊的编码实现帧控制，采用脉宽调制方式进行信号传递；
接收端从链路中脉冲信号的起始沿进行鉴相，恢复出时钟，起始沿为上升沿或下降沿。
2.根据权利要求1所述的一种高精度时间频率传递编码方法，其特征是：每个脉冲信号周期内，根据脉冲信号的占空比区间不同，把传递数据位分为三种状态：空码、0和1；数据位的三种状态所对应的脉冲信号的占空比区间可以灵活设定且不重叠。
3.根据权利要求1所述的一种高精度时间频率传递编码方法，其特征是：无时刻或数据传递时，持续发送空码，其起始沿与要传输的频率锁定；
数据传递时，每个数据位的起始沿都同样和要传输的频率锁定；
任意时刻传递时，非空的第一个数据的起始沿指示该时刻，并与传输频率同步，利用后继数据指示该时刻的时刻信息。
4.一种高精度时间频率传递编码***，其特征是：包括通过链路连接的时间频率源端和时间频率接收端，其中：
时间频率源端：空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的起始沿与要传输的频率同步，非空状态脉冲信号的起始沿指示该脉冲信号产生的时刻，后继数据位指示该时刻的时刻信息；以空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的占空比不同来编码数据位，三种状态的脉冲信号占空比区间可以灵活设定且区间不重叠，进行脉宽调制后发送到链路上；
时间频率接收端：接收链路上传输的脉冲信号；通过脉冲信号起始沿进行鉴相，从链路中恢复出时钟；以第一个非空状态的脉冲信号的起始沿为脉冲信号产生的时刻脉冲，并对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息。
5.根据权利要求4所述的一种高精度时间频率传递编码***，其特征是：所述时间频率源端包括编码模块和发送模块，其中：
编码模块：以空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的占空比不同来编码数据位，空状态脉冲信号和非空状态脉冲信号的起始沿与要传输的频率同步，第一个非空状态脉冲信号的起始沿指示该脉冲信号产生的时刻，后继数据位指示该时刻的相关时刻信息；
发送模块：对编码后的脉冲信号进行脉宽调制并发送。
6.根据权利要求5所述的一种高精度时间频率传递编码***，其特征是：所述时间频率接收端包括解码模块和接收模块，其中：
接收模块：用于接收链路上的脉冲信号；
解码模块：根据脉冲信号的起始沿进行鉴相，恢复出时钟，以第一个非空状态脉冲信号的起始沿为脉冲信号产生的时刻脉冲，并对非空数据进行串行解码，获取传递的时刻信息。
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|---|---|---|---|---|
| CN117475610A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-01-30 | 深圳市航顺芯片技术研发有限公司 | 一种红外遥控解码方法、装置、解码设备以及存储介质 |
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Inventor after: Jia Xuedong Inventor after: Chen Guojun Inventor after: Zhang Zhilong Inventor after: Wang Shuaishuai Inventor after: Chang Songyu Inventor after: Zhang Huaiya Inventor after: Tong Shuai Inventor before: Jia Xuedong Inventor before: Chen Guojun Inventor before: Zhang Zhilong Inventor before: Wang Shuaishuai Inventor before: Chang Xiangyang Inventor before: Zhang Huaiya Inventor before: Tong Shuai |