RU2669707C1 - Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems - Google Patents
Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2669707C1 RU2669707C1 RU2017137574A RU2017137574A RU2669707C1 RU 2669707 C1 RU2669707 C1 RU 2669707C1 RU 2017137574 A RU2017137574 A RU 2017137574A RU 2017137574 A RU2017137574 A RU 2017137574A RU 2669707 C1 RU2669707 C1 RU 2669707C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- clock
- time
- exhaust gas
- pulses
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 51
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 8
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C19/00—Electric signal transmission systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
- H04L7/08—Speed or phase control by synchronisation signals the synchronisation signals recurring cyclically
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиосвязи и может быть применено в системах связи с использованием абсолютного (системного или всемирного) точного времени.The invention relates to radio communications and can be applied in communication systems using absolute (system or universal) exact time.
Известен (патент РФ №2377723, МПК Н04В 7/00, опубл. 27.12.2009 г., Бюл. №36) способ передачи дискретных сообщений по каналам радиосвязи с тактовой и цикловой синхронизацией передатчика и приемника, который осуществляется постоянно вне зависимости от факта передачи сообщения и используется при скорости манипуляции, которая обеспечивает длительность элементов сообщения, во много раз превосходящую время распространения сигнала или возможную разность времен распространения сигнала от передатчика до приемника, а начало передачи каждого очередного элемента сообщения производят в заранее определенные моменты абсолютного всемирного и/или системного точного времени, а также начало передачи каждого очередного знака сообщения производится в заранее определенные моменты абсолютного всемирного и/или системного точного времени, с определением времени распространения сигнала от передатчика до приемника и на передатчике формируют сообщения с опережением на время распространения сигнала или в приемнике задерживают моменты принятия решений о значении принимаемых элементов и знаков на время распространения сигнала от передатчика до приемника сообщений.There is a known (RF patent No. 2377723, IPC Н04В 7/00, published on December 27, 2009, Bull. No. 36) a method for transmitting discrete messages on radio channels with clock and loop synchronization of a transmitter and a receiver, which is carried out continuously regardless of the fact of transmission messages and is used at a manipulation speed that provides message elements that are many times longer than the signal propagation time or the possible difference in the signal propagation times from the transmitter to the receiver, and the beginning of the transmission of each next element This message is produced at predetermined moments of absolute universal and / or system exact time, and the transmission of each successive sign of the message is made at predetermined moments of absolute universal and / or system exact time, with the determination of the propagation time of the signal from the transmitter to the receiver and the transmitter form messages ahead of the signal propagation time or at the receiver delay decision-making moments about the value of the received elements and signs at the time I signal propagation from the transmitter to the message receiver.
Технический результат - повышение точности тактовой и цикловой синхронизации в системах связи с использованием либо принимаемых информационных сигналов, либо специальных сигналов, сформированных от внутреннего (системного) высокостабильного эталона частоты, либо внешних сигналов источников абсолютного мирового точного времени, поступающих на радиостанции сети по отдельным каналам, в тех случаях, когда длительность элементов сообщения, во много раз превосходит время распространения сигнала или возможную разность времен распространения сигнала от передатчика до приемника, а начало передачи каждого очередного элемента сообщения производится в заранее определенные моменты абсолютного системного и/или мирного точного времени, а также начало передачи каждого очередного знака сообщения производится в заранее определенные моменты абсолютного системного и/или всемирного точного времени, с определением времени распространения сигнала от передатчика до приемника и на передатчике формируются сообщения с опережением на время распространения сигнала или в приемнике задерживаются на время распространения сигнала моменты принятия решений о значении принимаемых элементов и знаков.EFFECT: increased accuracy of clock and cycle synchronization in communication systems using either received information signals, or special signals generated from an internal (system) highly stable frequency standard, or external signals of absolute world exact time sources, arriving at network radio stations via separate channels, in cases where the duration of the message elements is many times greater than the propagation time of the signal or the possible difference in propagation times signal from the transmitter to the receiver, and the beginning of the transmission of each next message element is made at predetermined moments of absolute system and / or peacetime exact time, as well as the beginning of the transmission of each next message sign is made at predetermined moments of absolute system and / or universal exact time, with determination of the propagation time of the signal from the transmitter to the receiver and on the transmitter, messages are generated ahead of the signal propagation time or in the receiver The moments of making decisions about the value of the received elements and signs are kept for the duration of the signal propagation.
Рассинхронизация передатчика и приемника на 10% длительности элементарной посылки приводит к энергетическим потерям на уровне вероятности ошибки 10-2 равным 2 дБ, а на уровне 10-3 порядка 7 дБ [Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003., рис. 10.15 на стр. 651]. Поэтому повышение точности тактовой и цикловой синхронизации имеет большое практическое значение.The desynchronization of the transmitter and receiver by 10% of the duration of the elementary packet leads to energy losses at the level of probability of error 10 -2 equal to 2 dB, and at the level of 10-3 about 7 dB [Bernard Sklyar. Digital communication. Theoretical Foundations and Practical Application, 2nd Edition .: Per. from English - M.: Publishing House "Williams", 2003., Fig. 10.15 on p. 651]. Therefore, improving the accuracy of clock and loop synchronization is of great practical importance.
Современные первичные стандарты частоты имеют стабильность 1⋅10-11÷1⋅10-15 (К. Одуан, Б. Гино. Измерение времени. Основы GPS. - М.: Техносфера, 2002. С. 172, рис. 6.11).Modern primary frequency standards have stability 1⋅10- 11 ÷ 1⋅10 -15 (Oduan K., B. Gino time measurement Fundamentals GPS -... M .: Technosphere, 2002, pp 172, Figure 6.11.).
Если оснастить средства связи высокостабильными опорными генераторами (ОГ), то коррекцию частоты можно будет производить с периодом в несколько лет. Однако габариты высокостабильных ОГ относительно велики. Стоимость таких генераторов также очень большая, зачастую превосходящая стоимость всего комплекта приемо-передающей аппаратуры. Поэтому нет возможности оснастить высокостабильными ОГ все средства связи в сети и, в лучшем случае, можно позволить иметь такого рода высокостабильный ОГ в одном экземпляре на всю сеть связи и использовать его в качестве эталонного, по которому сверяются частоты всех ОГ периферийных устройств данной сети связи (системное точное время).If you equip communications with highly stable reference generators (OG), then the frequency correction can be done with a period of several years. However, the dimensions of highly stable exhaust gases are relatively large. The cost of such generators is also very large, often exceeding the cost of the entire set of transceiver equipment. Therefore, it is not possible to equip all means of communication in the network with highly stable exhaust gases and, in the best case, it is possible to have this kind of highly stable exhaust gas in one copy to the entire communication network and use it as a reference, by which the frequencies of all exhaust gases of peripheral devices of a given communication network are checked ( system exact time).
Расстройка по времени на 10% длительности элементарной посылки может произойти в зависимости от скорости манипуляции за время, которое указано в таблице 1 (в случае максимально возможного расхождения ОГ передатчика и приемника в разные стороны относительно номинального значения частоты).A time spike of 10% of the duration of the elementary package can occur depending on the manipulation speed for the time indicated in Table 1 (in the case of the maximum possible difference between the exhaust transmitter and receiver in different directions relative to the nominal frequency value).
Как следует из таблицы 1 для скорости манипуляции 50 Бод вполне удовлетворительным является стабильность ОГ 10-10, а для скорости манипуляции 4 Бода, соответственно, 10-9, при которых коррекцию частоты ОГ можно производить всего 2-3 раза в год.As follows from table 1, for the manipulation speed of 50 Baud, the stability of the exhaust gas is 10-10 , and for the manipulation speed of 4 Baud, respectively, 10 -9 , at which the correction of the frequency of the exhaust gas can be done only 2-3 times a year.
В современных радиопередатчиках и радиоприемниках используются кварцевые ОГ, в лучшем случае, с термокомпенсацией и с термостатированием, стабильность которых не превышает значений 1⋅10-6÷1⋅10-8. Частота таких ОГ должна подвергаться коррекции для скорости манипуляции 50 Бод с периодом от четверть часа до суток, а для скорости манипуляции 4 Бода, соответственно, с периодом от 3-х часов до полумесяца.In modern radio transmitters and radios, quartz OGs are used, in the best case, with thermal compensation and with temperature control, the stability of which does not exceed 1⋅10 -6 ÷ 1⋅10 -8 . The frequency of such exhaust gases must be corrected for a manipulation rate of 50 Baud with a period of a quarter to an hour, and for a manipulation speed of 4 Baud, respectively, from a period of 3 hours to a crescent.
Основной причиной нестабильности ОГ является непостоянство температуры окружающей ОГ среды. Кроме того, дестабилизирующими факторами являются также старение пьезоэлементов с течением времени, изменение питающего напряжения, вибрация, влажность и атмосферное давление.The main reason for the instability of the exhaust gas is the variability of the temperature of the surrounding exhaust gas environment. In addition, the aging of piezoelectric elements over time, changes in supply voltage, vibration, humidity and atmospheric pressure are also destabilizing factors.
Наиболее высокие показатели температурной стабильности достигаются с помощью цифровой и гибридной термокомпенсации [Косых А.В. Источники высокостабильных колебаний на основе кварцевых генераторов с цифровой термокомпенсацией: Дис. … док. техн. наук / ОмГТУ - Омск. - 2006. - 489 с.]. Цифровая термокомпенсация на основе микроконтроллера позволяет применять автоматизированные технологии температурной компенсации, производить коррекцию частоты с помощью микропроцессоров.The highest temperature stability indicators are achieved using digital and hybrid thermal compensation [A. Kosykh Sources of highly stable oscillations based on quartz oscillators with digital thermal compensation: Dis. ... doc. tech. sciences / OmSTU - Omsk. - 2006. - 489 p.]. Digital thermal compensation based on a microcontroller allows the use of automated temperature compensation technologies and frequency correction using microprocessors.
Наиболее распространенным на сегодняшний день способом повышения стабильности частоты ОГ радиостанций являются коррекция их частоты по принимаемым ими специальным или информационным сигналам. Для этой процедуры используются устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). [У. Томаси "Электронные системы связи" М: Техносфера, 2007. - 1358 стр]. Аналоговые схемы ФАПЧ требуют постоянного присутствия внешнего сигнала и прекращают выполнять функцию коррекции частоты с исчезновением этого сигнала, что является существенным недостатком такого метода повышения стабильности ОГ. Появление схем аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования позволяет сохранять коррекцию частоты ОГ на длительное время и тем самым продолжать обеспечивать синхронную работу модулятора и кодера передатчика и демодулятора и декодера приемника, когда передача очередного сообщения заканчивается, а передача следующего сообщения производится не сразу, а после некоторого интервала времени. Сигнал управления частотой ОГ в цифровых схемах коррекции частоты вырабатывается с учетом скорости изменения и знака разности фаз (например, положительного, когда частота ОГ выше номинальной, или отрицательного, когда частота ОГ ниже номинальной) между принимаемым сигналом и сигналом, сформированным на базе колебаний опорного генератора. Цифровые схемы коррекции частоты ОГ приемо-передатчиков с запоминанием результата коррекции на длительное время позволяют принимать сообщения с первой информационной элементарной посылки без предварительно передаваемых последовательностей - преамбул, обеспечивающих тактовую и цикловую синхронизацию. Недостатком как аналоговых, так и цифровых схем ФАПЧ является то, что при частотной манипуляции для их функционирования перед передачей сообщений требуется специальная передача несущего колебания. Режимы амплитудной и фазовой манипуляции позволяют производить коррекцию частоты одновременно с передачей сообщений [Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. - М.: Сов. радио, 1965. - 263 с.]. Однако ФАПЧ, обеспечивая когерентность приема сигналов, не гарантирует сохранения тактовой и цикловой синхронизации в течение интервала времени, когда на входе приемного устройства отсутствует сигнал.The most common way to improve the frequency stability of the exhaust gas of radio stations today is to correct their frequency using special or information signals they receive. Phase Locked Loops (PLL) are used for this procedure. [W. Thomasi "Electronic Communication Systems" M: Technosphere, 2007. - 1358 pp.]. PLL analog circuits require the constant presence of an external signal and cease to perform the function of frequency correction with the disappearance of this signal, which is a significant drawback of this method of increasing the stability of the exhaust gas. The appearance of analog-to-digital and digital-to-analog conversion schemes allows you to save the exhaust gas frequency correction for a long time and thereby continue to provide synchronous operation of the modulator and encoder of the transmitter and the demodulator and the decoder of the receiver when the transmission of the next message ends and the next message is not transmitted immediately, but after some time interval. The exhaust gas frequency control signal in digital frequency correction circuits is generated taking into account the rate of change and the sign of the phase difference (for example, positive when the exhaust gas frequency is higher than the nominal one, or negative when the exhaust gas frequency is lower than the nominal one) between the received signal and the signal generated based on the oscillations of the reference generator . Digital circuits for correcting the frequency of the exhaust gas of transceivers with storing the correction result for a long time allow you to receive messages from the first informational elementary message without previously transmitted sequences - preambles that provide clock and loop synchronization. The disadvantage of both analog and digital PLL circuits is that in the case of frequency manipulation, their operation before transmission of messages requires a special transmission of the carrier oscillation. The modes of amplitude and phase manipulation allow for frequency correction simultaneously with the transmission of messages [N. Petrovich Discrete information transmission in channels with phase shift keying. - M .: Owls. Radio, 1965. - 263 p.]. However, the PLL, ensuring the coherence of signal reception, does not guarantee the preservation of clock and loop synchronization during the time interval when there is no signal at the input of the receiving device.
Для обеспечения тактовой и цикловой синхронизации в современных системах связи используются устройства фазовой автоподстройки частоты, регенераторы дискретных сигналов, специальные сигналы, которые передаются в составе сообщения и предшествуют передаваемой информации (так называемые преамбулы). Все перечисленные методы базируются на использовании для синхронизации передаваемого сигнала и требуют для вхождения в синхронизм определенного отрезка времени, т.е. фактически снижают скорость передачи сообщения. При относительно низких скоростях манипуляции (например, 4 Бода) дополнительные затраты времени на синхронизацию крайне не желательны. Например, если передается команда, которая содержит двузначное число, состоящее из 16 бит, то при скорости манипуляции 4 Бода для синхронизации требуется дополнительное время, которое сравнимо с временем передачи самого сообщения, т.е. фактическая скорость передачи сообщения уменьшается в два раза и вместо 4-х секунд для передачи команды требуется 8 секунд, что в некоторых случаях может оказаться критичным. Желательно, как это предлагается в данном изобретении, обеспечить прием сообщения с первой информационной посылки сразу же с поступлением сообщения в точку приема без дополнительной потери времени на передачу преамбулы. ОГ, используемые в настоящее время в радиостанциях, не имеют достаточно высокой стабильности для реализации такого рода алгоритма тактовой и цикловой синхронизации передатчиков и приемников. Поэтому целесообразно принимать меры для существенного повышения стабильности ОГ, используемых в современных системах радиосвязи.To ensure clock and loop synchronization in modern communication systems, phase-locked loop devices, discrete signal regenerators, special signals that are transmitted as part of the message and precede the transmitted information (the so-called preambles) are used. All these methods are based on the use of a transmitted signal for synchronization and require a certain length of time to enter synchronism, i.e. actually reduce the message rate. At relatively low manipulation rates (for example, 4 Baud), the additional time spent on synchronization is highly undesirable. For example, if a command is transmitted that contains a two-digit number consisting of 16 bits, then with a 4 Baud manipulation speed, additional time is required for synchronization, which is comparable to the transmission time of the message itself, i.e. the actual message transmission rate is halved and instead of 4 seconds, it takes 8 seconds to transmit the command, which in some cases may be critical. It is desirable, as proposed in this invention, to ensure that a message is received from the first information package immediately upon receipt of the message at the receiving point without additional loss of time for transmitting the preamble. The exhaust gases currently used in radio stations do not have sufficiently high stability for implementing this kind of algorithm for clock and loop synchronization of transmitters and receivers. Therefore, it is advisable to take measures to significantly increase the stability of the exhaust gases used in modern radio communication systems.
Для коррекции частоты ОГ как приемных, так и передающих устройств могут служить сигналы навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. Но помимо факта обеспечения точного значения частоты колебания, которое выдает ОГ, необходимо уметь сохранять эту точность в течение как можно большего времени. Однако существующие системы синхронизации не способны сохранять достигнутую при автоподстройке частоты точность синхронизации на долгое время.To correct the exhaust gas frequency of both the receiving and transmitting devices, the signals of the GLONASS and GPS navigation satellite systems can be used. But besides the fact of providing the exact value of the oscillation frequency that the exhaust gas gives out, it is necessary to be able to maintain this accuracy for as long as possible. However, existing synchronization systems are not able to maintain the synchronization accuracy achieved with automatic frequency tuning for a long time.
Известен способ коррекции частоты ОГ (прототип), описанный в патенте RU №2220439, опубл. 27.08.2003 г., заключающийся в том, что коррекцию частоты ОГ осуществляют с помощью специальной кнопки и блока индикации, при котором по показаниям эталонного измерителя времени нажатием кнопки коррекции хода запускают электронные часы и измеряют длительность режима коррекции, через целое количество часов определяют суммарную погрешность хода, далее вычисляют погрешность хода за единицу времени и корректируют ход часов в соответствии с вычисленным значением погрешности. Через целое количество часов, прошедших с момента запуска режима коррекции, в соответствии с показаниями эталонного измерителя времени повторно нажимают кнопку коррекции. По повторному нажатию кнопки коррекции определяют завершение режима коррекции, пересчитывают измеренное значение длительности режима коррекции в секунды и вычисляют секундную погрешность хода, причем операции по определению начала и завершения режима коррекции хода, измерению длительности режима коррекции, пересчету длительности режима коррекции в секунды, вычислению секундной погрешности хода и коррекции хода выполняют с помощью микропроцессора в соответствии с программой, записанной в ПЗУ электронных часов.A known method of correcting the frequency of the exhaust gas (prototype) described in patent RU No. 2220439, publ. 08/27/2003, which consists in the fact that the exhaust gas frequency correction is carried out using a special button and an indication unit, in which according to the testimony of a reference time meter, an electronic clock is started by pressing the travel correction button and the correction mode duration is measured, after a whole number of hours, the total error is determined move, then calculate the error of the course per unit of time and adjust the clock in accordance with the calculated value of the error. After an integer number of hours elapsed since the start of the correction mode, in accordance with the readings of the reference time meter, the correction button is repeatedly pressed. By pressing the correction button again, the completion of the correction mode is determined, the measured value of the correction mode duration is recounted in seconds and the second error of the stroke is calculated, the operations of determining the beginning and completion of the correction mode, measuring the duration of the correction mode, recalculating the correction mode duration in seconds, calculating the second error stroke and stroke correction is performed using a microprocessor in accordance with the program recorded in the ROM of the electronic clock.
Недостатком этого метода коррекции стабильности ОГ является то, что операция коррекции автоматизирована не на 100% и требует в течение коррекции частоты ОГ двойного ручного нажатия кнопки, определяющего начало и конец коррекции частоты ОГ, а определение необходимой для коррекции погрешности определяется в секундах и часы (в нашем случае датчик опорных частот) выдают метки времени, например, секундные, которые отличаются по точному местоположению на оси времени на величины, кратные целому значению секунд, что недопустимо в случае работы систем связи, т. к. длительность элементов сообщения даже при предельно низких скоростях составляет всего лишь доли секунды.The disadvantage of this method of correcting exhaust gas stability is that the correction operation is not 100% automated and requires double manual pressing of a button during the correction of the exhaust gas frequency, which determines the beginning and end of the exhaust gas frequency correction, and the determination of the error necessary for the correction is determined in seconds and hours (in in our case, the reference frequency sensor) produces time stamps, for example, second, which differ in their exact location on the time axis by values that are multiples of the integer value of seconds, which is unacceptable in the case of communication systems, because the duration of message elements even at extremely low speeds is only a fraction of a second.
Приемлемая рассинхронизация по времени датчиков временных меток на передающей и приемной стороне канала связи не должна составлять долей длительности элементарных посылок, т.е. должна исчисляться в миллисекундах.Acceptable time synchronization of time stamp sensors on the transmitting and receiving sides of the communication channel should not be fractions of the duration of elementary parcels, i.e. must be in milliseconds.
Задачу повышения точности тактовой и цикловой синхронизации с длительным хранением достигнутой точности и последовательным ее повышением возможно решить производя периодическую коррекцию точности ОГ передатчиков и приемников с помощью имеющихся в составе этих ОГ управляемых реактивных элементов, которыми обычно являются варикапы. При этом необходимо обеспечить достаточно длительное автономное и точное хранение уровня напряжения, которое подается на управляемый реактивный элемент. Это возможно реализовать с помощью процессора, имеющего достаточно большую разрядность квантователя, которая обеспечивает необходимый шаг изменения выходного напряжения, гарантирующий требуемую точность управления частотой ОГ.The task of increasing the accuracy of clock and cycle synchronization with long-term storage of the achieved accuracy and its sequential increase can be solved by periodically correcting the accuracy of the exhaust transmitters and receivers using the controlled reactive elements that are part of these exhaust gases, which are usually varicaps. In this case, it is necessary to ensure a sufficiently long autonomous and accurate storage of the voltage level that is supplied to the controlled reactive element. It is possible to implement this using a processor having a sufficiently large quantizer width, which provides the necessary step for changing the output voltage, guaranteeing the required accuracy of the exhaust gas frequency control.
Такого рода управление частотой ОГ с помощью реактивных элементов в настоящее время широко используется в ОГ с термокомпенсацией, когда управляющее напряжение, подаваемое на варикап вырабатывается процессором и зависит от температуры окружающей ОГ среды [Косых А.В. Источники высокостабильных колебаний на основе кварцевых генераторов с цифровой термокомпенсацией : Дис. … док. техн. наук / ОмГТУ - Омск. - 2006. - 489 с.].This kind of control of the exhaust gas frequency using reactive elements is currently widely used in exhaust gas with temperature compensation, when the control voltage supplied to the varicap is generated by the processor and depends on the temperature of the surrounding exhaust gas [Kosykh A.V. Sources of highly stable oscillations based on quartz oscillators with digital thermal compensation: Dis. ... doc. tech. sciences / OmSTU - Omsk. - 2006. - 489 p.].
Таким образом, задача коррекции частоты ОГ сводится к вопросу определения значения отклонения частоты ОГ от номинального значения и определения величины управляющего напряжения, которое корректирует частоту ОГ и максимально возможно приближает ее к номинальному значению.Thus, the task of correcting the exhaust gas frequency is reduced to the question of determining the deviation of the exhaust gas frequency from the nominal value and determining the magnitude of the control voltage, which corrects the exhaust gas frequency and brings it as close as possible to the nominal value.
Определить значение отклонения частоты ОГ от номинального значения возможно аналогично тому, как это делается в прототипе изобретения [патент №2220439], измеряя интервал времени At между имеющими место в точке приема сигнала импульсами тактовой/цикловой синхронизации, которые вырабатываются с использованием колебаний ОГ автономно (без подстройки по принимаемым информационным или каким-либо внешним сигналам) и теми моментами времени, которые соответствуют более точному местоположению импульсов тактовой/цикловой синхронизации, которые вырабатываются в результате подстройки по принимаемым информационным или каким-либо внешним сигналам, полученным от источников точного времени. Одновременно определяется интервал времени ΔT, который соответствует разнице времен с момента предшествующей коррекции и момента измерения времени расхождения между импульсами полученными автономно и посредством подстройки по внешним сигналам (информационным или полученными от внешних источников точного времени). Отношение Δt/ΔT=ε является оценкой стабильности ОГ. Отстройка по оси частот ОГ Δf, имеющего номинальное значение генерируемой им частоты F0, будет равна Δf=F0⋅ε. Знак отстройки зависит от того, какие импульсы приходят опережающими - от автономного датчика импульсов тактовой/цикловой синхронизации, или полученных путем подстройки. Если автономные импульсы приходят раньше тех, которые получены путем подстройки по принимаем из вне информационным или от источников точного времени, то частоту ОГ необходимо уменьшать. В противном случае частоту ОГ необходимо увеличивать.To determine the value of the deviation of the exhaust gas frequency from the nominal value is possible similarly to how it is done in the prototype of the invention [patent No. 2220439], measuring the time interval At between the clock / loop synchronization pulses that are generated independently from the exhaust gas oscillations (without adjustments according to the received informational or any external signals) and those times that correspond to the more accurate location of the clock / cycle pulses that you work as a result of adjustment on the received information or any external signals received from sources of exact time. At the same time, the time interval ΔT is determined, which corresponds to the difference in time from the moment of the previous correction and the moment of measuring the time of the discrepancy between the pulses obtained independently and by tuning to external signals (information or received from external sources of accurate time). The ratio Δt / ΔT = ε is an estimate of the stability of the exhaust gas. The offset along the frequency axis of the exhaust gas Δf, having a nominal value of the frequency F 0 generated by it, will be Δf = F 0 ⋅ε. The sign of the detuning depends on which impulses arrive ahead of time - from an autonomous sensor for pulses of clock / cycle synchronization, or obtained by tuning. If autonomous pulses arrive earlier than those obtained by tuning to receive from outside the information or from sources of the exact time, then the frequency of the exhaust gas must be reduced. Otherwise, the exhaust gas frequency must be increased.
Зависимость частоты ОГ от величины управляющего напряжения U можно легко определить [Косых А.В. Источники высокостабильных колебаний на основе кварцевых генераторов с цифровой термокомпенсацией: Дис. … док. техн. наук / ОмГТУ - Омск. - 2006. - 489 с.]. Такая зависимость на ограниченном интервале частот может быть представлена в виде линейной зависимости: F=K0+k⋅U. Если требуется более высокая точность аппроксимации зависимости частоты ОГ от управляющего напряжения, то можно воспользоваться степенными полиномами 2-го или более высокого порядка. При линейной аппроксимации номинальное значение частоты ОГ равно F0=K0+k⋅U0.The dependence of the exhaust gas frequency on the magnitude of the control voltage U can be easily determined [A. Kosykh Sources of highly stable oscillations based on quartz oscillators with digital thermal compensation: Dis. ... doc. tech. sciences / OmSTU - Omsk. - 2006. - 489 p.]. Such a dependence over a limited frequency range can be represented as a linear dependence: F = K 0 + k⋅U. If a higher accuracy of approximating the dependence of the exhaust gas frequency on the control voltage is required, then power polynomials of the second or higher order can be used. With a linear approximation, the nominal value of the exhaust gas frequency is F 0 = K 0 + k⋅U 0 .
Итак, если известна величина ±Δf - отклонение частоты ОГ от номинального значения, то необходимо с помощью изменения управляющего напряжения U обеспечить генерацию ОГ номинальной частоты F0. Отклонение частоты ОГ от номинального значения Δf=F-F0 может принимать как положительные, так и отрицательные значения. Отсюда ±Δf=k(U-U0) и управляющее напряжение U для ликвидации отклонения частоты ОГ от номинального значения должно принимать, соответственно, значение U=U0±Δf/k.So, if the value ± Δf is known - the deviation of the exhaust gas frequency from the nominal value, then it is necessary to ensure the generation of exhaust gas of the nominal frequency F 0 by changing the control voltage U. The deviation of the exhaust gas frequency from the nominal value Δf = FF 0 can take both positive and negative values. Hence, ± Δf = k (UU 0 ) and the control voltage U to eliminate the deviation of the exhaust gas frequency from the nominal value should take, respectively, the value U = U 0 ± Δf / k.
Таким образом, алгоритм коррекции частоты ОГ заключается в следующем:Thus, the exhaust gas frequency correction algorithm is as follows:
1. Определяется интервал времени Δt между автономно полученными с помощью колебаний ОГ импульсами тактовой/цикловой синхронизации и оценками моментов времени точного местоположения этих импульсов, полученных путем подстройки по принимаемым информационным сигналам, или сигналам, полученным от иных источников точного времени.1. The time interval Δt is determined between clock / cycle synchronization pulses autonomously obtained by means of exhaust gas oscillations and estimates of the time instants of the exact location of these pulses, obtained by adjusting the received information signals, or signals received from other sources of the exact time.
2. Определяется интервал времени ΔT в течение которого произошла расстройка по времени на величину Δt.2. The time interval ΔT is determined during which time mismatch occurs by Δt.
3. Определяется величина отстройки ОГ по частоте Δf, которая соответствует расстройке по времени Δt:3. The value of the exhaust gas detuning is determined by the frequency Δf, which corresponds to the time detuning Δt:
Δf=±F0⋅Δt/ΔTΔf = ± F 0 ⋅Δt / ΔT
4. Зная зависимость отклонения частоты ОГ от величины управляющего напряжения ±Δf=k(U-U0), определяют величину напряжения, которая обеспечивает номинальное значение частоты ОГ:4. Knowing the dependence of the deviation of the exhaust gas frequency from the value of the control voltage ± Δf = k (UU 0 ), determine the voltage value that provides the nominal value of the exhaust gas frequency:
U=U0±Δf/k.U = U 0 ± Δf / k.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137574A RU2669707C1 (en) | 2017-10-26 | 2017-10-26 | Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137574A RU2669707C1 (en) | 2017-10-26 | 2017-10-26 | Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2669707C1 true RU2669707C1 (en) | 2018-10-15 |
Family
ID=63862545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137574A RU2669707C1 (en) | 2017-10-26 | 2017-10-26 | Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2669707C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705198C1 (en) * | 2018-11-06 | 2019-11-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for clock and cognitive synchronization with quality estimation when transmitting discrete messages over decametric communication channels |
| RU2812964C1 (en) * | 2023-07-03 | 2024-02-06 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of stable code cyclic synchronization when applying hard and soft solutions and modulation according to s1-fl joint type |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU869074A1 (en) * | 1980-01-21 | 1981-09-30 | Предприятие П/Я Г-4554 | Clock synchronization device |
| US4370066A (en) * | 1979-11-09 | 1983-01-25 | Citizen Watch Company Limited | Correction signal input system for electronic timepiece |
| DE3212270A1 (en) * | 1982-04-02 | 1983-10-13 | Eurosil GmbH, 8057 Eching | Control device for a recording circuit, in particular in an electronic clock circuit |
| RU2033640C1 (en) * | 1990-12-29 | 1995-04-20 | Российский институт радионавигации и времени | Time signal transmitting and receiving device |
| RU2178894C1 (en) * | 2000-09-25 | 2002-01-27 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Satellite radio-navigation receiver |
| RU2220439C2 (en) * | 2001-08-16 | 2003-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вектор" | Method for correcting running of electronic timepiece |
-
2017
- 2017-10-26 RU RU2017137574A patent/RU2669707C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4370066A (en) * | 1979-11-09 | 1983-01-25 | Citizen Watch Company Limited | Correction signal input system for electronic timepiece |
| SU869074A1 (en) * | 1980-01-21 | 1981-09-30 | Предприятие П/Я Г-4554 | Clock synchronization device |
| DE3212270A1 (en) * | 1982-04-02 | 1983-10-13 | Eurosil GmbH, 8057 Eching | Control device for a recording circuit, in particular in an electronic clock circuit |
| RU2033640C1 (en) * | 1990-12-29 | 1995-04-20 | Российский институт радионавигации и времени | Time signal transmitting and receiving device |
| RU2178894C1 (en) * | 2000-09-25 | 2002-01-27 | Дочернее государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр спутниковых координатно-временных технологий "КОТЛИН" Федерального государственного унитарного предприятия "Российский институт радионавигации и времени" | Satellite radio-navigation receiver |
| RU2220439C2 (en) * | 2001-08-16 | 2003-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Вектор" | Method for correcting running of electronic timepiece |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705198C1 (en) * | 2018-11-06 | 2019-11-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for clock and cognitive synchronization with quality estimation when transmitting discrete messages over decametric communication channels |
| RU2812964C1 (en) * | 2023-07-03 | 2024-02-06 | Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of stable code cyclic synchronization when applying hard and soft solutions and modulation according to s1-fl joint type |
| RU2824951C1 (en) * | 2023-12-28 | 2024-08-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method of increasing frequency stability of reference generators in communication systems |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5481258A (en) | Method and apparatus for coordinating clocks in a simulcast network | |
| EP0960489B1 (en) | A method for generation of accurate doppler-free local clock in a satellite or wireless network | |
| FI103153B (en) | Clock synchronization system | |
| US5663715A (en) | Synchronized paging system | |
| US8736394B2 (en) | Reference frequency generating device | |
| JPH07287083A (en) | Apparatus and method for synchronization of time by making use of global positioning satellite system | |
| JPH06511366A (en) | Broadcast synchronization/equalization system and method | |
| US10063245B2 (en) | Reference signal generator | |
| CN101848076A (en) | Clock signal holding method and device | |
| EP2088688B1 (en) | Technique for performing a random access procedure in a mobile device | |
| WO1998023036A1 (en) | A carrier-recovery loop with stored initialization in a radio receiver | |
| US9571262B2 (en) | Hybrid timing for a GNSS receiver | |
| JP2015057608A (en) | Positioning system | |
| KR101822222B1 (en) | Navigation signal transmitter and navigation signal generating method | |
| CN111698050A (en) | Wireless terminal, clock synchronization method and system | |
| RU2669707C1 (en) | Method of increasing accuracy of clock and code frame synchronization in communication systems | |
| US8045930B2 (en) | Tag frequency control | |
| US6529485B1 (en) | Method for generation of accurate doppler-free local clock in satellite/wireless networks | |
| GB2335554A (en) | Radio synchronisation system | |
| CN109884877B (en) | High-precision GPS synchronous time service system and method | |
| EP0543856B1 (en) | Compensation of a clock operating error | |
| US5577074A (en) | Combined clock recovery/frequency stabilization loop | |
| JP3033176B2 (en) | AFC device for satellite communication earth station | |
| JPWO2014045929A1 (en) | Reference signal generator, GNSS module, and reference signal generation method | |
| JP2855449B2 (en) | Standard frequency signal generator |