CN101431796A - 用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，属于无线通信技术领域，主要特点是在相关软件编程的支持下，通过数字计算直接将计数偏差转换为压控振荡器控制电压，实现对压控振荡器控制电压的精确控制，通过精心计算的比例、积分两路系数比例关系获得较小的时钟抖动，环路滤波器输出对应到数模转换器相对于基准值的调整量，进一步对应到压控振荡器相对于基准电压的调整电压，进而控制压控振荡器输出频率调整，本发明的优越性主要体现在便于实现计数偏差到控制电压之间的精确转换，由于可以通过理论计算控制环路滤波器参数，使时钟抖动得到人为控制，最终使得时钟同步精度得到控制，精心设计情况下可以实现时钟的相位同步。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，属于无线通信技术领域。
背景技术
数字通信系统的同步分为载波同步、位同步、帧同步、网同步，本发明涉及网络同步。网络同步是通信网络中各个站点之间进行数据交互的必要前提，因为数据的发送和接收都是在时钟的驱动下进行的。一个网络中的各个节点要利用同一频率的时钟发送和接收数据。
通信网络的同步分为主从同步和互同步。
对于有中心网络，基站或中心站级别最高，所有外围用户站都同步到基站，利用与基站时钟频率一致的时钟向中心站接收和发送数据。通常基站采用的是高稳定度的晶振或其它钟源，一般不调整或根据上级网络调整，但对所关注的有中心网络而言，认为是稳定的时钟，是网络的时钟基准。用户站通过检测时钟误差，经锁相环路调整，控制压控振荡器电压得到期望时钟，同步到基站时钟。
现有有中心网络主从同步技术通常采用加扣脉冲方式实现，其方法是：获得计数误差后在本地时钟的倍频时钟中采用加扣脉冲方式改变输出时钟频率，送到片外模拟锁相环路进行平滑滤波，其缺点是时钟抖动较大，不利于实现时钟相位锁定，要获得抖动小的时钟需要将本地时钟进行高倍倍频，在宽带应用场合可能会实现困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，针对现有有中心网络主从同步所采用的加扣脉冲方式存在的时钟抖动较大、不利于实现时钟相位锁定、要获得抖动小的时钟需要将本地时钟进行高倍倍频，在宽带应用场合可能会实现困难的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，在相关软件编程的支持下，包括以下步骤：(1)基站侧每隔固定时间发送下行数据；(2)用户站接收来自基站的下行数据，通过本地时钟计数得到前后两帧到来的时间差计数值；(3)时间差计数值与计数基准值比较得到时钟偏差计数值；其特征是，(4)时间偏差计数值经环路滤波滤除噪声影响并控制环路增益得到误差控制数值；(5)误差控制数值加上控制基准值得到数模变换器控制数值；(6)数模变换器控制数值加上抖动；(7)加入抖动的控制数值控制数模变换器输出控制电压；(8)控制电压加到压控振荡器，使其输出期望频率的时钟。
本发明为避免加扣脉冲方式时钟抖动较大或需要高倍倍频、不利于实现时钟相位锁定的缺点，在相关软件编程的支持下，通过数字计算直接将计数偏差转换为压控振荡器控制电压，实现对压控振荡器控制电压的精确控制。计算偏差送入比例积分环路滤波器，比例项实现计数误差到控制数值之间的变换，积分项实现工作点的稳定，通过精心计算的比例、积分两路系数比例关系获得较小的时钟抖动。环路滤波器输出对应到数模转换器相对于基准值的调整量，进一步对应到压控振荡器相对于基准电压的调整电压，进而控制压控振荡器输出频率调整。本发明的优越性主要体现在便于实现计数偏差到控制电压之间的精确转换，由于可以通过理论计算控制环路滤波器参数，使时钟抖动得到人为控制，最终使得时钟同步精度得到控制，精心设计情况下可以实现时钟的相位同步。
附图说明
图1是本发明时钟同步环路框图。
具体实现方式
本发明是一种用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，通信系统包括一个基站和多个用户站，上下行采用TDD工作方式，用户站接入采用TDMA方式。基站每隔固定时刻发送下行数据，用户站从接收到的下行数据中提取数据到来时刻，利用前后两帧数据到来时间差的计数值获得用户站时钟与基站时钟的偏差，并用计数值偏差加上控制基准值和抖动后驱动数模变换器控制压控振荡器实现时钟的主从同步。
结合图1对本发明方法进行说明，所述方法在相关程序支持下，包括以下步骤：
(1)用户站接收到下行数据，利用本地时钟对前后两帧接收数据到来时间差进行计数，获得帧长时间计数值；
(2)将帧长时间计数值与计数基准值比较，获得用户站时钟与基站时钟偏差计数值；
计数基准值为基站时钟对先后两帧时间差的计数值，为已知数据。
(3)时钟偏差计数值经环路滤波滤除噪声引起的抖动，获得误差计数值，同时实现环路增益控制；
通常环路滤波器采用比例积分运算，使整个环路为二阶锁相环路。
环路滤波器在没接收到一帧下行数据更新一次。
(4)误差计数值加上控制基准值得到数模变换器控制数值。
控制基准值为使本地压控振荡器输出与基站时钟频率一致的数模变换器输出值。
(5)在控制数值上加入小的抖动。
抖动加入时钟为数模变换器数据时钟。
抖动可以利用随机产生的数值控制生成，同时在一帧周期内加入的抖动值之和为0。
(6)利用加入抖动的控制数控制数模变换器，输出压控振荡器控制电压，加入小的抖动以克服时钟同步后压控振荡器长时间不调整引起的时钟偏移。
(7)压控振荡器在控制电压控制下输出时钟，该时钟在环路工作后与基站时钟一致，利用数模变换器实现计算数值到控制电压之间的转换。
步骤(8)中，压控振荡器在环路控制下，输出与基站频率相同的时钟，用户站利用此时钟接收下行数据和发送上行数据，实现用户站时钟与基站时钟的主从同步。
步骤(4)中，时间偏差计数值经环路滤波滤除噪声影响并控制环路增益得到误差控制数值，环路滤波采用数字计算方式实现。
由此实现了用户站时钟与基站时钟的主从同步，用户站利用受控时钟进行数据的收发。
Claims (5)
1、一种用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，在相关软件编程的支持下，包括以下步骤：(1)基站侧每隔固定时间发送下行数据；(2)用户站接收来自基站的下行数据，通过本地时钟计数得到前后两帧到来的时间差计数值；(3)时间差计数值与计数基准值比较得到时钟偏差计数值；其特征是，还包括(4)时间偏差计数值经环路滤波滤除噪声影响并控制环路增益得到误差控制数值，(5)误差控制数值加上控制基准值得到数模变换器控制数值；(6)数模变换器控制数值加上抖动；(7)加入抖动的控制数值控制数模变换器输出控制电压；(8)控制电压加到压控振荡器，使其输出期望频率的时钟。
2、根据权利要求1所述的用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，其特征是，步骤(6)中，加入小的抖动以克服时钟同步后压控振荡器长时间不调整引起的时钟偏移。
3、根据权利要求1所述的用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，其特征是，步骤(7)中，利用数模变换器实现计算数值到控制电压之间的转换。
4、根据权利要求1所述的用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，其特征是，步骤(8)中，压控振荡器在环路控制下，输出与基站频率相同的时钟，用户站利用此时钟接收下行数据和发送上行数据，实现用户站时钟与基站时钟的主从同步。
5、根据权利要求1所述的用于有中心宽带无线通信系统时钟主从同步的方法，其特征是，步骤(4)中，时间偏差计数值经环路滤波滤除噪声影响并控制环路增益得到误差控制数值，环路滤波采用数字计算方式实现。
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