[发明专利]一种频分复用高精度光纤时间传递及系统及方法

说明书

本发明提供了一种频分复用高精度光纤时间传递系统及方法。两端包含定时信号、时间信息和控制信息的时间编码通过相位调制加载到频率不同的射频载波上，经电光转换，通过同一光纤链路同一波长相互传输给对方。两端分别将接收到光信号转换为电信号，经对应载波的相位解调恢复出来自对端的时间编码，并进一步解码恢复出定时信号、时间信息和控制信息，并测量本地定时信号和恢复出的对端定时信号的时间间隔，利用双向时间比对原理计算得到两端实时钟差，实现时间传递。本发明的频分复用高精度光纤时间传递方法通过结合同波同纤双向传输和相位调制频分复用，同时实现高准确度和高稳定度光纤时间传递。

技术领域

本发明涉及高精度时间传递技术领域，具体地，涉及一种频分复用高精度光纤时间传递系统及方法。

背景技术

时间作为一个最基本的物理量，在如今这个信息化的现代社会，随着导航、航天、通信、电力等领域的迅速发展，对授时精度的要求也越来越高。高准确度、高稳定度的时间频率在国家战略中是一种至关重要的资源，日常生活对高精度的时间传递需求也与日俱增。时间频率系统性能的高低，是一个国家科学技术发展和综合实力的重要体现。

基于单向IRIG系统的时间传递已经在日常生活中得到广泛应用，由于没有考虑传输过程中的延迟，系统只适合于短距离授时服务。为了达到纳秒量级甚至更高的时间精度，目前主要是基于卫星的授时系统和基于光纤的授时系统。卫星授时在技术上虽然已经相当成熟，但存在着结构复杂、费用昂贵、比对时间长、安全性差、可靠性差等不足。光纤传输具有低损耗、大带宽、高稳定、安全可靠、覆盖广等优势，具备实现高精度时间传递的极大潜力。目前高精度光纤时间传递方案主要有环回法(Round trip)和双向时间比对法(twoway)。二者都是基于双向传输的对称性来消除光纤传输延时，以及温度和应力等因素引起的光纤传输时延变化。现有的同纤波分复用双向传输可以有效抑制后向散射噪声的影响，但双向传输波长的不一致破坏了双向传输对称性，需要复杂的链路标定，限制了时间传递性能和成本；采用同纤同波双向传输可以保证双向传输的对称性，但后向散射噪声又严重限制了时间传递性能的提高。

专利文献为CN111948686A的发明专利公开了一种时间同步方法及装置，用于导航增强系统中的每个处理中心，包括：定时向所述导航增强系统内其他处理中心发送本地钟差产品，并接收多个处理中心发送的钟差产品；根据本地钟差产品和接收的多个所述钟差产品计算本地时间基准与系统时间基准的差；根据所述本地时间基准与系统时间基准的差更新本地钟差产品。本发明可保证导航增强系统中各处理中心播发产品所用的时间基准的统一，为用户提供稳定的导航增强服务。但是上述方案无法同时保证双向传输的对称性和抑制后向瑞利散射噪声影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种频分复用高精度光纤时间传递系统及方法。

根据本发明提供的一种频分复用高精度光纤时间传递系统，包括近端模块和远端模块，近端模块和远端模块均包括依次连接的本地钟、时间编码器、相位调制器、光发射模块、合分路器、光接收模块、相位解调器、时间解码器以及时间间隔测量模块，近端模块和远端模块的合分路器通过光纤连接。

优选地，近端和远端的时间码通过相位调制加载到频率不同的射频载波上，并通过对应射频载波的相位解调恢复出时间码。

优选地，近端和远端携带时间信号的调相信号通过同一光纤、同一波长进行双向传输。

优选地，所述本地钟输出定时信号、本地测得的单向钟差、时间信息和控制信息至时间编码器进行编码。

根据本发明提供的一种基于上述的频分复用高精度光纤时间传递系统的频分复用高精度光纤时间传递方法，包括近端到远端单向时间传输步骤，所述近端到远端单向时间传输步骤包括：

近端时间码产生步骤：近端对本地钟输出的定时信号、本地测得的单向钟差、时间信息和控制信息进行编码，产生时间码；