CN101478341B - 实现基站时钟同步的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现基站时钟同步的方法及装置，涉及通信领域，为实现不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络和具体的接入方式，而能够快速、高质可靠、成本较低的基站时钟同步而发明。所述方法包括：获取基准时钟，交叉测量基站之间的信号的时钟偏差，获取所述基站的信号时钟相对基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整工作时钟。本发明适用于需要时钟同步的无线通信系统。

Description

实现基站时钟同步的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种实现基站时钟同步的方法及装置。

背景技术

在移动通信系统中，基站时钟的同步很重要。基站时钟的同步性能不好往往会带来一系列的问题，例如语音质量差、掉话率高、切换成功率低、无法接入等。基站时钟同步包括频率同步和相位同步。

在移动网络快速全IP化的趋势下，由于传统IP网络无法很好地支持时钟传送，基站时钟不能像传统方案那样从物理层获取，时钟同步成为一个难题，频率同步和相位同步都需要借助其它解决方案来实现。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

传统时钟同步网技术虽然成熟稳定，但是已经不适应目前移动网络快速全IP化的趋势。卫星授时设备技术代价高昂，在全网所有的基站安装成本过高。同步以太网技术虽符合移动网络全IP化的趋势，但是要求IP承载网络所有节点都支持同步以太网特性。基于包网络的时钟同步协议技术在复杂多变的现网环境中，由于数据流的包延时抖动，因此很难保证相位同步的精度。

发明内容

一方面，本发明的实施例提供一种实现基站时钟同步的方法及装置，能够不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络和具体的接入方式，实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟频率同步。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种实现基站时钟同步的方法，包括：

获取基准时钟；

交叉测量基站之间信号的时钟偏差；

根据所述基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差；

根据所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整时钟。

一种实现基站时钟同步的装置，包括：

基准时钟获取单元，用于获取基准时钟；

时钟差测量单元，用于交叉测量基站之间的信号的时钟偏差；

时钟差获取单元，用于根据所述基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差；

时钟调整通知单元，用于根据所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整时钟。

本发明实施例提供的实现基站时钟同步的方法及装置，通过获取基准时钟，交叉测量基站之间的信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对基准时钟的时钟偏差，然后通知所述基站调整工作时钟。因此，利用本发明实施例的技术方案，不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络和具体的接入方式，能够实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟同步。

附图说明

图1为本发明实施例实现基站时钟同步的方法示意图；

图2为本发明实施例实现基站时钟频率同步的方法示意图；

图3为本发明实施例载频信号的频率差测量原理图；

图4为本发明实施例交叉测量的基站连接图；

图5为本发明实施例实现基站时钟相位同步的方法示意图；

图6为本发明实施例无线帧信号的相位差测量原理图；

图7为本发明实施例实现基站时钟同步的装置结构图；

图8为本发明实施例实现基站时钟频率同步的装置结构图；

图9为本发明实施例实现基站时钟相位同步的装置结构图；

图10为本发明实施例另一种实现基站时钟相位同步的装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例实现基站时钟同步的方法、装置及系统进行详细描述。

实施例一

为了实现不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络和具体的接入方式，而能够实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟频率同步，本发明实施例提供了一种实现基站时钟同步的方法。如图1所示，本发明实施例实现基站时钟同步的方法，包括：

101、同步系统获取基准时钟；

例如，同步系统可以从所有需要同步的基站中确定基准基站，将所述基准基站的时钟作为基准时钟。

实际操作中，基准基站的确定，可以是由管理人员利用同步系统完成的，也可以由同步系统根据预设的条件完成。

在此，对在本发明实施例中用到的几个概念做一下描述，其中“所有基站”是指需要进行时钟同步的所有基站，而以下描述中提到的“其他基站”则是指“所有基站”除了在步骤101中确定的“基准基站”之外的其他基站。“同步系统”包括：能够测量基站之间信号时钟偏差的测量设备；能够和所有基站、所有所述测量单元都有数据通道联系并有计算能力的管理设备，例如网管设备，并且，为了能够确定基准基站，管理设备还需要能够获取基站的其他信息，比如基站的地理位置信息，外接卫星授时基准的基准情况等。

在步骤一中，可以由同步系统的管理设备实现从所述所有基站中确定基准基站，将所述基准基站的载频信号的频率或者无线帧信号的相位作为基准时钟。

102、同步系统交叉测量基站之间信号的时钟偏差；

例如，利用同步系统的测量设备交叉测量基站之间信号的时钟偏差。在本发明实施例中，所述信号的时钟可以是载频信号的频率，也可以是无线帧信号的相位。

当所述信号的时钟为载频信号的频率时，同步系统的测量设备可以交叉测量所有基站之间的载频信号的频率偏差，测量频率偏差的具体方法可以采用测频法。或者，当所述信号的时钟为无线帧信号的相位时，同步系统的测量设备可以交叉测量所有基站之间的无线帧信号的相位偏差，测量相位偏差的具体方法可以采用测周法。

103、同步系统根据所述基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差；

例如，同步系统的管理设备根据所述所有基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差。

在此步骤中，当所述信号的时钟为载频信号的频率时，同步系统的管理设备可以根据所述所有基站之间的载频信号的频率偏差，获取其他基站的载频信号的频率相对所述基准基站的频率偏差，例如同步系统的管理设备根据基站一与基站二之间的载频信号的频率偏差，以及基站一与基准基站的载频信号的频率偏差，通过迭代运算计算出基站二的载频信号的频率相对所述基准基站的频率偏差。

或者，当所述信号的时钟为无线帧信号的相位时，同步系统的管理设备可以根据所述所有基站之间的无线帧信号的相位偏差，获取其他基站的无线帧信号的相位相对基准基站的相位偏差，例如同步系统的管理设备根据基站一与基站二之间的无线帧信号的相位偏差，以及基站一与基准时钟的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取基站二的无线帧信号的相位相对基准基站的相位偏差。

104、同步系统根据所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整时钟。

例如，可以由同步系统的管理设备根据所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整工作时钟，使基站的工作时钟和基准时钟同步。

在此步骤中，同步系统的管理设备可以根据其他基站的载频信号的频率相对所述基准基站的频率偏差，通过数据通道通知所述其他基站调整各自的工作时钟的频率，或者，同步系统的管理设备可以根据其他基站的无线帧信号的相位相对所述基准基站的相位偏差，通过数据通道通知所述其他基站调整各自的工作时钟的相位。当然，还可采用其他的方式通知其他基站。

本发明实施例一提供的实现基站时钟同步的方法，通过获取基准时钟，交叉测量基站之间的信号的时钟偏差，根据所述基站之间信号的时钟偏差获取所述基站相对基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整工作时钟。因此，利用本发明实施例一的技术方案，不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络和具体的接入方式，能够实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟同步。

实施例一中的信号的时钟既可以是载频信号的频率，还可以是无线帧信号的相位。下面以所述同步系统为例，结合以上不同情况对实现基站时钟同步的方法做进一步详细描述。

实施例二

本发明实施例提供了一种实现基站时钟频率同步的方法，如图2所示，本发明实施例实现基站时钟频率同步的方法，包括：

201、同步系统获取基准基站的载频信号的频率作为基准时钟频率

具体可以为：同步系统的管理设备从所有基站中确定基准基站，将所述基准基站的时钟频率作为基准时钟频率。例如，同步系统的管理设备从所有基站中选择一个基站，作为基准基站。实际操作中，基准基站的确定，可以是由管理人员利用同步系统完成的，也可以由同步系统根据预设的条件完成。

202、同步系统按照测频法交叉测量需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差；

具体可以为：所述同步系统的测量设备可以接收到周边各基站的载频信号，利用所述同步系统的测量设备的本地时钟，按照测频法测量周边各基站的载频信号的频率，根据测量结果得到周边各基站之间的载频信号的频率偏差。

所述测频法是一种可靠稳定的成熟技术，测频法测量频率的原理如图3所示，具体做法为：假设同步系统的测量设备分别接收基站1的载频信号C1、基站2的载频信号C2，将C1和C2分别接入测频计数器1和测频计数器2。为了避免C1和C2的载波频率较高而不便计数，在接入测频计数器之前，对C1和C2分别进行NC次分频，并且这两个测频计数器的使能时间是将同步系统的测量设备的本地时钟CL进行NL次分频后的信号。于是，从测频计数器1中得到C1的测频计数值N1L，从测频计数器2中得到C2的测频计数值N2L。

假设C1的频率和周期分别是F1和T1，C2的频率和周期分别是F2和T2，CL的频率和周期分别是FL和TL，而在使能时间长度内，C1和C2完成一次测频计数后得到的数据分别是N1L和N2L，那么就有：

TL×NL＝T1×NC×N1L＝T2×NC×N2L，

因此，可以推算得到：F2÷F1＝N2L÷N1L。从该式也可以看出，F1与F2的比值和同步系统的测量设备的本地时钟的频率FL无关。

并且，如果该同步系统的测量设备不是一个测量专用设备，而是由一个基站来实现的，设该基站的载频频率是FLC，是由该基站本地时钟FL经过MC次倍频而来，即FLC＝FL×MC，那么该基站和基站1之间的频率偏差为：F1÷FLC＝NC×N1L÷(NL×MC)，该基站和基站2之间的频率差为：F2÷FLC＝NC×N2L÷(NL×MC)。

在实际使用中，F1和F2可以看成是TL×NL这段时间内的平均频率。并且，如果TL×NL越大，F1和F2频率越高，那么频率测量的精度就越高。例如，假定TL×NL＝100秒，F1和F2的标称频率是1GHz，NC是10，那么测频精度理论上可以达到1E-10。

以上具体描述了所述同步系统的测量设备测量周边各基站之间的载波频率差的方法，也就是所述同步系统的单个测量设备能够测量它接收到的周边基站的载频信号之间的载波频率差，因此，同步系统的多个测量设备可以对相互之间的载频信号的载波频率差进行交叉测量，即将同步系统的多个测量设备分布在基站群中，所述多个测量设备分别对该测量设备周边的基站的载频信号之间的载波频率差进行测量。

例如，某次频率同步涉及5个基站，如图4所示，分别是基站1～基站5，设基站1～基站5的载频频率分别是F1～F5，同步系统的测量设备1收到基站1、基站2和基站3的载波信号，同步系统的测量设备2收到基站3、基站4和基站5的载波信号，同步系统的测量设备1和同步系统的测量设备2对它们能够接收到的周边基站的载频信号的频率差进行测量。

N1X、N2X、N3X分别是同步系统的测量设备1对基站1、基站2、基站3测量得到的测频计数值，那么有F2÷F1＝N2X÷N1X，F3÷F1＝N3X÷N1X。N3Y、N4Y、N5Y分别是同步系统的测量设备2对基站3、基站4、基站5测量得到的测频计数值，那么有F4÷F3＝N4Y÷N3Y，F5÷F3＝N5Y÷N3Y。

另外，如果同步系统的测量设备1和同步系统的测量设备2是由基站实现的，假设基站6和基站7分别充任同步系统的测量设备1和同步系统的测量设备2，则可以由基站3对基站6和基站7进行测量，得到测量计数值N6Z和N7Z，设基站3的载波频率F3是由本地时钟F3L经过MC次倍频得到的，那么就有F6÷F3＝NC×N6Z÷(NL×MC)，F7÷F3＝NC×N7Z÷(NL×MC)，其中NC是基站6和基站7的载波信号的分频次数，NL是基站3的基站时钟F3L的分频次数。

203、同步系统根据所述基站之间的载频信号的频率偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差；

具体可以为：同步系统的管理设备根据所述需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的载波频率相对所述基准时钟频率的频率偏差。

在步骤102的例子中，假定基站1定为基准基站，同步系统的管理设备根据测量设备测量的结果，计算其他基站相对基站1的频率偏差，那么可以通过迭代运算得到：

F2＝(N2X÷N1X)×F1

F3＝(N3X÷N1X)×F1

F4＝(F4÷F3)×(F3÷F1)×F1＝(N4Y÷N3Y)×(N3X÷N1X)×F1

F5＝(F5÷F3)×(F3÷F1)×F1＝(N5Y÷N3Y)×(N3X÷N1X)×F1

在本发明实施例中，通过迭代运算获取F4与F1的频率偏差，即利用F4与F3的频率偏差及F3与F1的频率偏差，得到F4与F1的频率偏差；通过迭代运算获取F5与F1的频率偏差，即利用F5与F3的频率偏差及F3与F1的频率偏差，得到F5与F1的频率偏差。

另外，当基站6和基站7分别充任同步系统的测量设备1和同步系统的测量设备2时，还可以计算基站6或基站7相对基站1的频率偏差。那么可以通过迭代运算得到：

F6＝(F6÷F3)×(F3÷F1)×F1＝(NC×N6Z÷NL)×(N3X÷N1X)×F1

F7＝(F7÷F3)×(F3÷F1)×F1＝(NC×N7Z÷NL)×(N3X÷N1X)×F1。

204、同步系统根据所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的频率，使所述需要同步的基站的工作时钟的频率和所述基准时钟同步。

具体可以为：同步系统的管理设备根据所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差，通过数据通道通知所述需要同步的基站调整工作时钟的频率。

同步系统的管理设备通过迭代运算计算出其他基站相对基准基站的频率偏差后，就可以通过数据通道通知其他基站调整各自的频率向基准基站靠拢，一般是通过改变基站上晶振的控制电压来实现的。具体调整方法可以参考现有的成熟的时钟算法，在本专利中不再进行赘述。

因此，同步同步系统的管理设备通知基站2～基站5调整各自的频率向基站1的频率靠拢，这样就构成了4个松耦合频率调节环路。

本发明实施例二提供的实现基站时钟频率同步的方法，通过从所有基站中确定基准基站，交叉测量所述所有基站之间的载波频率偏差，并通过迭代运算获取其他基站相对基准基站的载波频率偏差，通过数据通道通知所述其他基站调整各自的工作时钟的频率。因此，利用本发明实施例二的技术方案，不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络，只需要可靠的数据通道，与具体的接入方式无关，并且室外和室内覆盖场合都可以应用，实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟频率同步。

实施例三

本发明实施例提供了一种实现基站时钟相位同步的方法。如图5所示，本发明实施例实现基站时钟相位同步的方法，包括：

301、同步系统获取基准基站的无线帧信号的相位作为基准时钟相位。

具体可以为：同步系统的管理设备从所有基站中确定基准基站，将所述基准基站的时钟相位作为基准时钟相位。例如，同步系统的管理设备按照需要从所有基站中选择合适数量的基站，作为基准基站，这些基准基站用其他技术进行可靠同步，比如卫星授时设备技术。实际操作中，基准基站的确定，可以是由管理人员利用同步系统完成的。另外，还可以由同步系统根据预设的条件完成基准基站的确定。

302、同步系统按照测周法交叉测量需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差

具体可以为：同步系统的测量设备按照测周法交叉测量所有基站之间的无线帧相位偏差。所述同步系统的测量设备可以接收到周边各基站的无线帧信号，利用所述同步系统的测量设备的本地时钟，按照测周法测量周边各基站的无线帧信号的相位偏差。

所述测周法是一种可靠稳定的成熟技术，测周法测量相位差的原理如图6所示，具体做法为：假设同步系统的测量设备分别接收基站1的无线帧信号FR1、基站2的无线帧信号FR2，将FR1和FR2接入鉴相器提取FR1和FR2之间的相位差P21，并将该相位差P21作为测周计数器的使能。为了提高测周精度，对同步系统的测量设备的本地时钟CL进行ML次倍频得到一个高频时钟，并将该高频时钟接入测周计数器。另外，同步系统的测量设备也可以在接收基站1的载频时钟C1或基站2的载频时钟C2后，将通过分频或倍频后的C1或者通过分频或倍频后的C2用作测周计数器的高频时钟。

假设CL的频率和周期分别是FL和TL，从测周计数器中得到的测周计数值为NP21L，假定FR2超前FR1为正，那么就有：

P21＝NP21L×(TL÷ML)＝NP21L÷(ML×FL)，

考虑到相位差也有可能有抖动变化，实际使用中可以考虑多次测量取平均值。

从上述等式可以看出，ML×FL越大，相位差的理论测量精度就越高。例如，假定FL＝10MHz，ML＝10，则测量理论精度就是0.01微秒。而在通讯系统中，频率精度一般都在E-6量级，因此在确保理论测量精度的前提下，FL的频率精度对测量精度的影响不大。比如此时FL的频率精度是±50ppm(测周期间平均频率)，那么相位差测量理论精度范围为：0.01×(1±50ppm)微秒。因此，实际使用时只需要使用FL的标称频率进行相位差的测量运算就可以了。

无线信号在空间的传输时延会影响无线帧相位差的测量，如果传输延时所导致的偏差很小，则可以忽略不计。但如果延时很大，则需要对上述方面测量得到的相位差进行延时补偿。本发明描述的延时补偿主要补偿基站之间无线信号视距传播的延时。视距传播是指电波沿直线传播的方式。视距(lines ofsight，LOS)，一般指百米至千米数量级左右，最显著的特点是传输过程中不需中继，直线传播。如激光，微波，和红外系统通信。

以某个基站群为例，该群基站之间最大视距导致的传输延时在允许的范围之内，那么该群基站之间的相位差测量可以不考虑延时补偿，比如该基站群内基站之间的最大视距是300米，可能会导致1微秒的延时，而系统要求的相位差是10微秒，那么可以不考虑进行延时补偿。

因此，当所有基站之间的最大视距导致的传输延时超过允许范围时，可以用两种方式解决该传输延时的问题：

第一种方式：

在安装基站或测量专用设备的时候，记录各个安装站点的精确地理坐标，各站点的地理坐标可以利用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)设备实施测量。根据记录的各站点的地理坐标，对所有基站进行分群，确保各群内最大视距导致的传输延时在允许范围内。从每个群中选择一个基准基站，各群的基准基站用其他技术进行可靠同步，如卫星授时设备技术。测量每个群内的基站之间的相位差，运算及调整相对该群的基准基站的相位差，因而，每个群内进行相位同步时，不需要对测量得到的相位差进行延时补偿。

另外，由于各群的基准基站之间是同步的，而各群群内的基站又是同步的，那么所述所有基站也就实现了同步。

第二种方式：

在安装基站或同步系统的测量设备的时候，记录各个安装站点的精确地理坐标，各站点的地理坐标可以利用GPS设备实施测量。在得到某两个基站的无线帧的相位差后，可以根据这两个基站的物理位置关系，进行延时补偿。

以上面提到的无线帧相位差测量为例，假定基站1、基站2和同步系统的测量设备的地理安装位置的地理经纬度及高度分别为(X₁，Y₁，Z₁)，(X₂，Y₂，Z₂)和(X_L，Y_L，Z_L)，电磁波传播速度为CE，并且FR2超前FR1为正，那么基站1和基站2之间的视距相位差延时补偿为

$\mathrm{deltP}21=\frac{\sqrt{{(X_1-X_L)}^2+{(Y_1-Y_L)}^2+{(Z_1-Z_L)}^2}-\sqrt{{(X_2-X_L)}^2+{(Y_2-Y_L)}^2+{(Z_2-Z_L)}^2}}{\mathrm{CE}}$

因此，基站1和基站2之间的相位差为P21+deltP21。

上文具体描述了所述同步系统的测量设备测量周边各基站之间的无线帧相位差的方法，也就是所述同步系统的单个测量设备能够测量它接收到的周边基站的无线帧信号之间的相位差，因此，同步系统的多个测量设备可以对相互之间的无线帧信号的相位差进行交叉测量，即将同步系统的多个测量设备分布在基站群中，所述多个测量设备分别对该测量设备周边基站的无线帧信号之间的相位差进行测量。

例如，某次相位同步涉及5个基站，如图4所示，分别是基站1～基站5，设它们的无线帧信号是FR1～FR2，同步系统的测量设备1收到基站1、基站2和基站3的无线帧信号，同步系统的测量设备2收到基站3、基站4和基站5的无线帧信号，同步系统的测量设备1和同步系统的测量设备2对它们能够接收到的周边基站的无线帧信号的相位差进行测量。

MX、FX分别是同步系统的测量设备1的测周时钟倍频系数、测周时钟标称频率。NP21X是同步系统的测量设备1对FR2、FR1之间的相位差P21进行测周计数的计数值，NP31X是同步系统的测量设备1对FR3、FR1之间的相位差P31进行测周计数的计数值，那么有P21＝NP21X÷(MX×FX)，P31＝NP31X÷(MX×FX)。假定FR2超前FR1为正，FR3超前FR1为正，CE是电磁波传播速度，X_i，Y_i，Z_i(i＝1，2，3，X)分别是基站1～基站3、同步系统的测量设备1的地理三维坐标，那么延时补偿分别为

$\mathrm{deltP}21=\frac{\sqrt{{(X_1-X_X)}^2+{(Y_1-Y_X)}^2+{(Z_1-Z_X)}^2}-\sqrt{{(X_2-X_X)}^2+{(Y_2-Y_X)}^2+{(Z_2-Z_X)}^2}}{\mathrm{CE}}$

$\mathrm{deltP}31=\frac{\sqrt{{(X_1-X_X)}^2+{(Y_1-Y_X)}^2+{(Z_1-Z_X)}^2}-\sqrt{{(X_3-X_X)}^2+{(Y_3-Y_X)}^2+{(Z_3-Z_X)}^2}}{\mathrm{CE}}.$

MY、FY分别是同步系统的测量设备2的测周时钟倍频系数、测周时钟标称频率。NP43Y是同步系统的测量设备2对FR4、FR3之间的相位差P43进行测周计数的计数值，NP53Y是同步系统的测量设备2对FR5、FR3之间的相位差P53进行测周计数的计数值，那么有P43＝NP43Y÷(MY×FY)，P53＝NP53Y÷(MY×FY)，假定FR4超前FR3为正，FR5超前FR3为正，CE是电磁波传播速度，X_i，Y_i，Z_i(i＝3，4，5，Y)分别是基站3～基站5、同步系统的测量设备2的地理三维坐标，那么延时补偿有

$\mathrm{deltP}43=\frac{\sqrt{{(X_3-X_Y)}^2+{(Y_3-Y_Y)}^2+{(Z_3-Z_Y)}^2}-\sqrt{{(X_4-X_Y)}^2+{(Y_4-Y_Y)}^2+{(Z_4-Z_Y)}^2}}{\mathrm{CE}}$

$\mathrm{deltP}53=\frac{\sqrt{{(X_3-X_Y)}^2+{(Y_3-Y_Y)}^2+{(Z_3-Z_Y)}^2}-\sqrt{{(X_5-X_Y)}^2+{(Y_5-Y_Y)}^2+{(Z_5-Z_Y)}^2}}{\mathrm{CE}}.$

303、同步系统根据所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差。

具体可以为：同步系统的管理设备根据所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的无线帧相位相对所述基准时钟相位的相位偏差；

在步骤302的例子中，假定基站1定为基准基站，同步系统的管理设备根据测量设备测量的结果，计算其他基站相对基站1的相位偏差，那么可以通过迭代运算得到：

RP21＝P21+deltP21

RP31＝P31+deltP31

RP41＝P43+deltP43-RP31

RP51＝P53+deltP53-RP31

在本发明实施例中，通过迭代运算获取基站4与基站1的相位偏差，即利用基站4与基站3的相位偏差及基站3与基站1的相位偏差，得到基站4与基站1的相位偏差；通过迭代运算获取基站5与基站1的相位偏差，即利用基站5与基站3的相位偏差及基站3与基站1的相位偏差，得到基站5与基站1的相位偏差。

304、同步系统根据所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的相位，使所述需要同步的基站的工作时钟的相位和所述基准时钟同步

具体可以为：同步系统的管理设备根据所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差，通过数据通道通知所述需要同步的基站调整无线帧相位。同步系统的管理设备通过迭代运算计算出其他基站相对基准基站的相位偏差后，就可以通过数据通道通知其他基站调整各自的相位向基准基站靠拢，具体调整方法可以参考现有的成熟的时钟算法，在本专利中不再进行赘述。

因此，同步系统的管理设备通知基站2～基站5调整各自的相位向基站1的相位靠拢，这样就构成了4个闭环的相位调节环路。

本发明实施例三提供的实现基站时钟相位同步的方法，通过从所有基站中确定基准基站，交叉测量所述所有基站之间的无线帧相位偏差，并通过迭代运算获取其他基站相对基准基站的无线帧相位偏差，通过数据通道通知所述其他基站调整各自的工作时钟的相位。因此，在本发明实施例三中，不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络，只需要可靠的数据通道，与具体的接入方式无关，并且室外和室内覆盖场合都可以应用，实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟相位同步。

另外，基站之间的频率差会使相位差不断递增，比如基站1和基站2的时钟频率分别是F1和F2，周期分别是T1和T2，两者之间的相位差是P21，以基站1为基准，设F2相对F1的相对频率偏差DF21＝(F2-F1)÷F1，那么经过N个T1周期后，两者之间的相位差P21＝(T2-T1)×N，而当前时刻t＝N×T1，于是P21÷t＝-DF21÷(DF21+1)，并且通讯系统中的时钟频率差异一般非常小(E-6量级)，因此DF21远小于1，从而可以认为P21≈-DF21×t。因此可以看出，随着时间的推移，P21会由于T2和T1周期差的累计而不断递增。

基于上述原因，为了基站的时钟频率能够在一定程度上维持相位同步，一般先实施频率同步，然后再实施相位同步。因此，还可以结合实施例二和实施例三，联合实施频率同步和相位同步，例如，按照实施例二所描述的频率同步方法进行频率同步，使所述所有基站的频率同步达到设定要求，再按照实施例三所描述的相位同步方法进行相位同步，使所述所有基站的相位同步达到设定要求，然后始终执行实施例二所描述的频率同步过程，以保证基站频率同步时刻满足设定要求，再实时或定时监控各基站之间的相位差，可以通过执行实施例三所描述的步骤302和303来实现，如果发现相位同步达到告警门限，则按照实施例三所描述的相位同步方法进行相位同步。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

实施例四

本发明实施例还提供了一种实现基站时钟同步的装置，如图7所示，本发明实施例实现基站时钟同步的装置，包括：

基准时钟获取单元401，用于获取基准时钟。例如，基准时钟获取单元401可以从所有需要同步的基站中确定基准基站，将所述基准基站的时钟作为基准时钟。时钟差测量单元402，用于交叉测量基站之间的信号的时钟偏差。在本发明实施例中，所述信号的时钟可以是载频信号的频率，也可以是无线帧信号的相位。因此，当所述信号的时钟为载频信号的频率时，时钟差测量单元402可以交叉测量所述所有基站之间的载频信号的频率偏差，测量频率偏差的具体方法可以采用测频法。或者，当所述信号的时钟为无线帧信号的相位时，时钟差测量单元402可以交叉测量所述所有基站之间的无线帧信号的相位偏差。并且，测量相位偏差的具体方法可以采用测周法。

时钟差获取单元403，用于根据所述基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差。当所述信号的时钟为载频信号的频率时，时钟差获取单元403可以根据所述需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差，通过迭代运算获取其他基站的载频信号的频率相对所述基准基站的频率偏差。或者，当所述信号的时钟为无线帧信号的相位时，时钟差获取单元403可以根据所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取其他基站的无线帧信号的相位相对基准基站的相位偏差。

时钟调整通知单元404，用于根据所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整时钟。时钟调整通知单元404可以根据其他基站的载频信号的频率相对所述基准基站的频率偏差，通知所述其他基站调整各自的工作时钟的频率，进行时钟同步。

或者，时钟调整通知单元404可以根据其他基站的无线帧信号的相位相对所述基准基站的相位偏差，通知所述其他基站调整各自的工作时钟的相位，进行时钟同步。

本发明实施例四提供的实现基站时钟同步的基站，通过获取基准时钟，交叉测量基站之间的信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整工作时钟。因此，不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络和具体的接入方式，实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟同步。

实施例四中的信号的时钟既可以是载频信号的频率，还可以是无线帧信号的相位。下面结合以上不同情况对实现基站时钟同步的装置做进一步详细描述。

实施例五

本发明实施例提供了一种实现基站时钟频率同步的装置，如图8所示，本发明实施例实现基站时钟频率同步的装置，包括：

基准时钟获取单元401包括频率时钟子单元405，用于获取基准基站的载频信号的频率作为基准时钟频率。例如，频率时钟子单元405从所述所有基站中选择一个基站，作为基准基站。实际操作中，基准基站的确定，可以是由管理人员利用频率时钟子单元405完成的，也可以由频率时钟子单元405根据预设的条件完成。

时钟差测量单元402包括测频子单元406，用于按照测频法交叉测量需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差。测频子单元406可以接收到周边各基站的载频信号，利用所述测频子单元406的本地时钟，按照测频法测量周边各基站的载频信号的频率，根据测量结果得到周边各基站之间的载频信号的频率偏差。

所述测频法的原理可参见实施例二的步骤202部分，在此不再赘述。在实际操作中所述测频子单元406可以为专用的测量设备，所述测频子单元406还可以为位于基站上的测量设备。因此，测频子单元406交叉测量基站之间的载频信号的载波频率差，即将多个测量设备分布在基站群中，所述多个测量设备分别对该测量设备周边的基站之间的载频信号的载波频率差进行测量。所述测频子单元406交叉测量基站之间的载频信号的载波频率差的具体实例可参见实施例二的步骤202部分，在此不再赘述。

时钟差获取单元403包括频率差获取子单元407，用于根据所述需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差。所述频率差获取子单元407根据所述测频子单元406测量的所述所有基站之间的载频信号的频率偏差，通过迭代运算获取所述基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差的具体实例可参见实施例二的步骤203部分，在此不再赘述。

时钟调整通知单元404包括频率同步子单元408，用于根据所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的频率，使所述需要同步的基站的工作时钟的频率和所述基准时钟同步。频率差获取子单元407通过迭代运算计算出其他基站相对基准基站的频率偏差后，频率同步子单元408就可以通过数据通道通知其他基站调整各自的频率向基准基站靠拢，一般是通过改变基站上晶振的控制电压来实现的。具体调整方法可以参考现有的成熟的时钟算法，在本专利中不再进行赘述。

本发明实施例五提供的实现基站时钟频率同步的装置，从所有基站中确定基准基站，交叉测量所述所有基站之间的载波频率偏差，并获取其他基站相对基准基站的载波频率偏差，通过数据通道通知所述其他基站调整各自的工作时钟的频率。因此，不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络，只需要可靠的数据通道，与具体的接入方式无关，实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟频率同步。

实施例六

本发明实施例提供了一种实现基站时钟相位同步的装置，如图9所示，本发明实施例实现基站时钟相位同步的装置，包括：

基准时钟获取单元401包括相位时钟子单元409，用于获取基准基站的无线帧信号的相位作为基准时钟相位。例如，相位时钟子单元409按照需要从所有基站中选择合适数量的基站，作为基准基站，这些基准基站用其他技术进行可靠同步，比如卫星授时设备技术。实际操作中，基准基站的确定，可以是由管理人员利用相位时钟子单元409完成的。

时钟差测量单元402包括测周法子单元410，用于按照测周法交叉测量需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差。所述测周法子单元410可以接收到周边各基站的无线帧信号，利用所述测周法子单元410的本地时钟，按照测周法测量周边各基站的无线帧信号的相位偏差。

所述测周法的原理可参见实施例三的步骤302部分。在实际操作中所述测周法子单元410可以为专用的测量设备，所述测周法子单元410还可以为位于基站上的测量设备。因此，测周法子单元410交叉测量基站之间的无线帧信号的相位差，即将多个测量设备分布在基站群中，所述多个测量设备分别对该测量设备周边的基站之间的无线帧信号的相位差进行测量。所述测周法子单元410交叉测量基站之间的无线帧信号的相位差的具体实例可参见实施例三的步骤302部分，在此不再赘述。

时钟差获取单元403包括相位差获取子单元411，用于根据所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差。所述相位差获取子单元411根据所述测周法子单元410测量的所有基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差的具体实例可参见实施例二的步骤203部分，在此不再赘述。

时钟调整通知单元404包括相位同步子单元412，用于根据所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的相位，使所述需要同步的基站的工作时钟的相位和所述基准时钟同步。相位差获取子单元411通过迭代运算计算出其他基站相对基准基站的相位偏差后，相位同步子单元412就可以通过数据通道通知其他基站调整各自的相位向基准基站靠拢，具体调整方法可以参考现有的成熟的时钟算法，在本专利中不再进行赘述。

本发明实施例六提供的实现基站时钟相位同步的装置，从所有基站中确定基准基站，交叉测量所述所有基站之间的无线帧相位偏差，并通过迭代运算获取其他基站相对基准基站的无线帧相位偏差，通过数据通道通知所述其他基站调整各自的工作时钟的相位。因此，不需要依赖传统的或者IP方式的时钟同步网络，只需要可靠的数据通道，与具体的接入方式无关，实现快速、高质可靠、成本较低的基站时钟相位同步。

另外，为了解决基站之间的视距导致的传输延时问题，所述时钟差获取单元还包括地理位置获取子单元和延时补偿子单元。如图10所示，所述地理位置获取子单元413，用于获取所述需要同步的基站的物理位置。所述延时补偿子单元414，用于根据所述需要同步的基站的物理位置，对所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差进行延时补偿。所述延时补偿子单元414根据所述基站的物理位置关系，对所述基站之间的无线帧信号的相位偏差进行延时补偿的具体实例参见实施例三的302部分，在此不再赘述。因此，当所有基站之间的最大视距导致的传输延时超过允许范围时，通过对测量得到的各基站之间的相位差进行延时补偿，进一步减小了无线信号在空间的传输时延对无线帧相位差测量的影响，使相位同步的测量及调整更为精确。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种实现基站时钟同步的方法，其特征在于，包括：

同步系统的管理设备获取基准时钟，其中，所述基准时钟为基准基站的时钟，所述基准基站从需要同步的基站中确定；

同步系统的测量设备交叉测量需要同步的基站之间信号的时钟偏差，所述信号的时钟偏差包括载频信号的频率偏差或无线帧信号的相位偏差；

同步系统的管理设备根据所述需要同步的基站之间信号的时钟偏差，获取所述需要同步的基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差；

同步系统的管理设备根据所述需要同步的基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述需要同步的基站调整时钟。

2.根据权利要求1所述的实现基站时钟同步的方法，其特征在于，

所述获取基准时钟包括：

获取基准基站的载频信号的频率作为基准时钟频率；

所述交叉测量基站之间信号的时钟偏差包括：

按照测频法交叉测量需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差；

所述根据所述基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差包括：

根据所述需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差；

所述根据所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整时钟包括：

根据所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的频率，使所述需要同步的基站的工作时钟的频率和所述基准时钟同步。

3.根据权利要求1所述的实现基站时钟同步的方法，其特征在于，所述获取基准时钟包括：

获取基准基站的无线帧信号的相位作为基准时钟相位；

所述交叉测量基站之间信号的时钟偏差包括：

按照测周法交叉测量需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差；

所述根据所述基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差包括：

根据所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差；

所述根据所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述基站调整时钟包括：

根据所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的相位，使所述需要同步的基站的工作时钟的相位和所述基准时钟同步。

4.根据权利要求3所述的实现基站时钟同步的方法，其特征在于，所述获取基准基站的无线帧信号的相位作为基准时钟相位包括：

获取需要同步的基站的物理位置；

根据所述需要同步的基站的物理位置，对所述需要同步的基站进行分群，使群内基站的视距传输延时在允许范围内；

在所述每个群中确定至少一个基准基站，基准基站相互时钟同步，并将所述群内的基准基站的无线帧信号的相位作为基准时钟相位；

所述按照测周法交叉测量需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差包括：

按照测周法交叉测量所述各个群内所有基站之间的无线帧信号的相位偏差；

所述根据所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差包括：

根据所述各个群内的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述群内所有基站的无线帧信号的相位相对所述群的基准时钟相位的相位偏差。

5.根据权利要求3所述的实现基站时钟同步的方法，其特征在于，所述按照测周法交叉测量需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差的步骤之后包括：

获取所述需要同步的基站的物理位置；

根据所述需要同步的基站的物理位置，对所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差进行延时补偿。

6.一种实现基站时钟同步的装置，其特征在于，包括：

基准时钟获取单元，用于获取基准时钟，其中，所述基准时钟为基准基站的时钟，所述基准基站从需要同步的基站中确定；

时钟差测量单元，用于交叉测量需要同步的基站之间的信号的时钟偏差，所述信号的时钟偏差包括载频信号的频率偏差或无线帧信号的相位偏差；

时钟差获取单元，用于根据所述需要同步的基站之间信号的时钟偏差，获取所述基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差；

时钟调整通知单元，用于根据所述需要同步的基站的信号的时钟相对所述基准时钟的时钟偏差，通知所述需要同步的基站调整时钟。

7.根据权利要求6所述的实现基站时钟同步的装置，其特征在于，所述基准时钟获取单元包括频率时钟子单元，用于获取基准基站的载频信号的频率作为基准时钟频率；

所述时钟差测量单元包括测频子单元，用于按照测频法交叉测量需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差；

所述时钟差获取单元包括频率差获取子单元，用于根据所述需要同步的基站之间的载频信号的频率偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差；

所述时钟调整通知单元包括频率同步子单元，用于根据所述需要同步的基站的载频信号的频率相对所述基准时钟频率的频率偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的频率，使所述需要同步的基站的工作时钟的频率和所述基准时钟同步。

8.根据权利要求6所述的实现基站时钟同步的装置，其特征在于，

所述基准时钟获取单元包括相位时钟子单元，用于获取基准基站的无线帧信号的相位作为基准时钟相位；

所述时钟差测量单元包括测周法子单元，用于按照测周法交叉测量需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差；

所述时钟差获取单元包括相位差获取子单元，用于根据所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差，通过迭代运算获取所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差；

所述时钟调整通知单元包括相位同步子单元，用于根据所述需要同步的基站的无线帧信号的相位相对所述基准时钟相位的相位偏差，通知所述需要同步的基站调整工作时钟的相位，使所述需要同步的基站的工作时钟的相位和所述基准时钟同步。

9.根据权利要求8所述的实现基站时钟同步的装置，其特征在于，所述时钟差获取单元还包括：

地理位置获取子单元，用于获取所述需要同步的基站的物理位置；

延时补偿子单元，用于根据所述需要同步的基站的物理位置，对所述需要同步的基站之间的无线帧信号的相位偏差进行延时补偿。

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