【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于同步接收器以解码使用光通信系统发射的通信的方法和系统，例如将接收器的时钟同步到接收的数据输入流。
技术介绍
1、光学或光通信系统(其中光被调制以编码光通信节点之间通信的数据或信息)可用于各种应用，例如在对等体之间建立自组织网络(adhoc networks)；例如，在一个车辆应用中，这种光通信系统可以用于车辆通信，如美国专利号第11,245,469中所述。然而，这种系统可能涉及或依赖外部同步来使接收器与发射器同步，以便编码的数据可以被正确解码。这种外部同步指的是同步过程，该同步过程中，通过使用除了具有待同步的接收器的光通信系统之外(并且不同于该光通信系统)的通信来使接收器与发射器同步。例如，外部同步可能涉及通过使用蜂窝网络或专用短程通信(dedicated short range communication，dsrc)将待发射的输入流的数据或时钟速率通知接收器。已经发现，需要一种系统和方法，用于实现自组织光通信网络的内部同步，即，自组织光通信网络的同步，既不依赖于外部通信(例如，使用dsrc或蜂窝通信的通信)，也不依赖于在制造期间向车辆提供配置(例如，通过将光通信节点的所有时钟速率设置为相同)。
2、美国专利号第11,245,469教导了一种车辆视距光学通信系统，用于车辆沿道路行驶时与车辆形成的自组织网络。如其中所讨论的，车辆对车辆(vehicle-to-vehicle，v2v)和车辆对基础设施(vehicle to infrastructure，v2i)网络通过允许车辆与其他车辆交换信息(例如“变道”
3、在实际交通场景中(例如，交通繁忙的主要道路)，车辆数量、车辆移动速度以及彼此之间不断变化的位置和方向使得实现低延迟、可靠的v2v和/或v2i网络极具挑战性。
4、依赖于射频(radio frequency，rf)通信的v2v网络(例如使用dsrc的网络)被广泛设想用于解决该问题。然而，由于rf信号的传播特性，这些rf网络具有固有的缺点。rf信号倾向于以全向且在平面内的模式传播。结果是，比期望的更多的车辆将接收到从主车辆发射的rf信号。因此，基于dsrc的网络架构可能需要额外的处理和硬件开销来确定哪些车辆形成子网，管理到这些子网的正交信道分配(例如，时间、频率、译码和空间)，然后在子网中的车辆之间路由分组。此外，由于车辆相对于彼此的位置和方向不断变化，这些网络必须能够非常快速地执行这些任务。
5、在一些实现方式中，发射器(例如一个或更多个光源)和接收器的同步可以使用外部通信(例如wi-fitm、蓝牙(bluetoothtm)或其他dsrc)来执行。尽管如此，如上所述，已经发现需要一种系统和方法，用于实现自组织光通信网络的内部同步，即，不依赖于外部通信(例如上述那些dsrc中的任何一个)的自组织光通信网络的同步，或者通过将系统约束到预定义的属性或参数。
技术实现思路
1、根据本公开的一个方面，提供了一种用于使接收器与发射器同步以解码由发射器发送并在接收器处接收的数据输入流的方法。该方法包括：在接收器处接收数据输入流，该数据输入流具有基于发射器时钟速率设置的第一数据速率；生成波；获得数据输入流和所生成的波之间的相位误差；通过使用相位误差来调整被生成波的频率，以使被生成波的频率与数据输入流的发射器时钟速率相匹配，从而确定同步时钟速率；以及，使用同步时钟速率来解码数据输入流，以获得在数据输入流中编码的数据。
2、根据各种实施例，该方法可进一步包括以下特征中的任何一个或这些特征中的一些或全部的任何技术上可行的组合：
3、-该方法还包括：将相位误差输入到比例积分(proportional integral，pi)控制器中，其中，pi控制器连接到用于生成被生成波的波生成器；
4、-波生成器包括相位生成器和直接数字合成器(direct digital synthesizer，dds)；
5、-pi控制器输出相位阶跃，该相位阶跃输入到相位生成器，其中，相位生成器在操作上连接到dds；
6、-由dds输出的被生成波与数据输入流混合或相乘，以产生相位误差；
7、-同步时钟速率基于反馈过程确定，该反馈过程修改被生成波的频率和/
8、或相位，直到相位误差低于预定阈值，在该点处，数据输入流的发射器时钟速率和被生成波的频率被认为匹配；
9、-递归或迭代地执行获得相位误差的步骤，直到数据输入流和被生成波之间的相位误差低于预定阈值，在该点处，数据输入流的发射器时钟速率和被生成波的频率被认为匹配；
10、-被生成波是正弦波；
11、-该方法由光通信节点执行，该光通信节点具有被配置为执行该方法的接收设备；和/或
12、-初始频率用于最初生成，其中，初始频率是预定的。
13、根据本公开的另一方面，提供了光通信接收器。该光通信接收器包括：光电探测器和时钟提取模块。光电探测器用于接收数据输入流，时钟提取模块具有相位生成器、直接数字合成器(dds)以及比例积分(pi)控制器，dds在操作上连接到相位生成器的输出，pi控制器的输出在操作上连接到相位生成器。dds的输出用于获得输入到pi控制器的相位误差。时钟提取模块被配置为执行反馈过程，该反馈过程包括基于所获得的相位误差来调整被生成波的频率，直到相位误差低于预定阈值，在该点处，数据输入流的发射器时钟速率和被生成波的频率被认为匹配。光通信接收器被配置为使用基于反馈过程确定的同步时钟速率来解码数据输入流，以获得数据。
14、根据各种实施例，该自动拓扑确定系统可进一步包括以下特征中的任何一个或这些特征中的一些或全部的任何技术上可行的组合：
15、-当数据输入流的发射器时钟速率和被生成波的频率被认为匹配时，基于被生成波的调整频率来确定同步时钟速率；
16、-pi控制器用于生成作为输出的相位阶跃，该输出在操作上连接到相位生成器，其中，相位阶跃基于相位误差生成；
17、-通过将数据输入流与被生成波混合或相乘来获得相位误差；
18、-同步时钟速率本质上与数据输入流同步，无需使用外部通信；
19、-时钟提取模块被配置为向有限状态机提供同步时钟速率；和/或
20、-有限状态机在操作上连接到处理器，以便向处理器提供数据。
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1.一种用于使接收器与发射器同步以解码由发射器发送并在接收器处接收的数据输入流的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述相位误差输入比例积分PI控制器，其中，所述PI控制器连接到用于生成所述被生成波的波生成器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述波生成器包括相位生成器和直接数字合成器DDS。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述PI控制器输出相位阶跃，所述相位阶跃输入到相位生成器，并且其中，所述相位生成器在操作上连接到所述DDS。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，由所述DDS输出的被生成波与所述数据输入流混合或相乘，以产生相位误差。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述同步时钟速率基于反馈过程确定，所述反馈过程修改所述被生成波的频率和/或相位，直到所述相位误差低于预定阈值，在该点处，所述数据输入流的发射器时钟速率和所述被生成波的频率被认为匹配。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，递归或迭代地执行获得所述相位误差的步骤，直到所述数据输入流和所述被生成波之间
8.权利要求1的方法，其中，所述被生成波是正弦波。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法由光通信节点执行，所述光通信节点具有被配置为执行所述方法的接收设备。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，初始频率用于最初生成所述波，并且其中，所述初始频率是预定的。
11.一种光通信接收器，包括：
12.根据权利要求11所述的光通信接收器，其中，当所述数据输入流的发射器时钟速率和所述被生成波的频率被认为匹配时，基于所述被生成波的调整频率来确定所述同步时钟速率。
13.根据权利要求11所述的光通信接收器，其中，所述PI控制器用于生成作为输出的相位阶跃，所述输出在操作上连接到所述相位生成器，并且其中，所述相位阶跃基于所述相位误差生成。
14.根据权利要求11所述的光通信接收器，其中，所述相位误差通过将所述数据输入流与所述被生成波混合或相乘而获得。
15.根据权利要求11所述的光通信接收器，其中，所述同步时钟速率本质上与所述数据输入流同步，而无需使用外部通信。
16.根据权利要求11所述的光通信接收器，其中，所述时钟提取模块被配置为向有限状态机提供所述同步时钟速率。
17.根据权利要求15所述的光通信接收器，其中，所述有限状态机在操作上连接到处理器，以向所述处理器提供数据。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于使接收器与发射器同步以解码由发射器发送并在接收器处接收的数据输入流的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述相位误差输入比例积分pi控制器，其中，所述pi控制器连接到用于生成所述被生成波的波生成器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述波生成器包括相位生成器和直接数字合成器dds。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述pi控制器输出相位阶跃，所述相位阶跃输入到相位生成器，并且其中，所述相位生成器在操作上连接到所述dds。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，由所述dds输出的被生成波与所述数据输入流混合或相乘，以产生相位误差。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述同步时钟速率基于反馈过程确定，所述反馈过程修改所述被生成波的频率和/或相位，直到所述相位误差低于预定阈值，在该点处，所述数据输入流的发射器时钟速率和所述被生成波的频率被认为匹配。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，递归或迭代地执行获得所述相位误差的步骤，直到所述数据输入流和所述被生成波之间的相位误差低于预定阈值，在该点处，所述数据输入流的发射器时钟速率和所述被生成波的频率被认为匹配。
8.权利要求1的方法，其中，所述被生成波是正...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰思罗·雷曼，迈克尔·普蒂，斯里达尔·拉克什马南，
申请(专利权)人：密歇根州立大学董事会，
类型：发明
国别省市：
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