CN101534152B - 一种无线接入网的同步实现方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线接入网的同步实现方法及装置，用以解决无线接入网系统中的所有基站发出的信号保持频率同步和相位同步的问题。本发明技术方案中，网络侧接收本地时钟信号及卫星定位系统提供的卫星信号，并确定当前时刻本地时钟信号和接收到的卫星定位系统的卫星信号之间的相位差；根据相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；利用所述相位控制量和频率控制量调节本地时钟信号的频率，完成本地时钟信号与定时参考信号的频率同步和相位同步。利用本发明实施例提供的同步实现装置，保证无线接入网系统中的所有基站发出的信号都保持频率同步和相位同步，使得无线接入网系统的基站之间无上下行信号的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种无线接入网的同步实现方法和装置。
背景技术
随着通信技术的快速发展，第三代合作伙伴(the th3rd Generation ProjectPartner，3GPP)越来越多的受到人们的关注，时分双工(Time Division Duplex，TDD)无线通信系统是3GPP的主要技术之一，TDD采用上下行时分复用技术，能够灵活配置上下行时隙的相对比例，支持非对称业务，具有应用灵活、无线频谱利用率高的优点。其中，时分同步码分多址(Time Division SynchronizedCode Division Multiple Access，TD-SCDMA)系统是第三代移动通信系统的三种国际标准中唯一支持时分双工方式的系统。
TD-SCDMA的长期演进研究项目(TD-SCDMA Long Term Evolution，TD-SCDMA LTE)得到越来越多的关注，而且TDD无线通信系统的无线接入网系统中的所有基站发出的信号都要保持严格的频率同步和相位同步，但目前关于TD-SCDMA LTE无线接入网系统的同步实现方案还没有可以供参考和对比的公开资料。
在TDD无线接入网系统中，所有基站发出的信号都需要保持严格的频率同步和相位同步，通常以卫星定位系统提供的定时参考信号作为标准，使基站发出的信号与定时参考信号之间保持频率同步和相位同步，以保证无线接入网系统中的所有基站发出的信号都能保持频率同步和相位同步。
本领域技术人员都熟知，由于卫星定位系统提供的定时参考信号的频率与基站发出信号的频率不同，会导致定时参考信号与基站发出的信号之间产生相 位差，目前的无线接入网同步实现系统中，一般是利用恒温晶体振荡器(Oven-Controlled-Crystal-Oscillator，OCXO)产生本地时钟信号，该本地时钟信号即基站发出的信号，并利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)提供定时参考信号，确定出定时参考信号与本地时钟信号之间的相位差，确定二者相位差的方法为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述；然后将该相位差输入到利用数字锁相环同步原理设计出的同步单元硬件平台或同步信号处理芯片中，得到调节本地时钟信号频率的控制值，根据该控制值确定出本地时钟信号频率的改变量，使得定时参考信号与本地时钟信号之间的频率保持一致；如果得到的控制值为数字值，利用数模转换器(Digital Analog Converter，DAC)则将该控制值转化为模拟电压，输入到OCXO中，根据OCXO的特点，利用电压自动调节本地时钟信号的频率；如果得到的控制值为模拟信号，则将该控制值直接输入到OCXO中，利用电压自动调节本地时钟信号的频率，如果定时参考信号与本地时钟信号之间的频率保持了一致，二者之间的相位差也就保持了一致。
综上所述，上述方法利用相位差得到调节本地时钟信号频率的控制值，根据该控制值确定出本地时钟信号频率的改变量，使得定时参考信号与本地时钟信号之间的频率保持一致，但是发明人经过研究认为，这种只是参考相位差从而调节本地时钟信号方式并不是很精确。
发明内容
本发明提供一种无线接入网的同步实现方法及装置，用以解决无线接入网系统中的所有基站发出的信号保持频率同步和相位同步的问题。
本发明实施例提供一种无线接入网的同步实现方法，接收本地时钟信号及卫星定位系统提供的定时参考信号，包括：
确定当前时刻本地时钟信号和接收到的卫星定位系统的定时参考信号之间的相位差；
根据所述相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；
利用所述相位控制量和频率控制量调节本地时钟信号的频率，完成本地时钟信号与定时参考信号的频率同步和相位同步。
本发明实施例提供一种无线接入网的同步实现装置，包括：
相位检测模块，用于确定当前时刻本地时钟信号与卫星定位系统的定时参考信号之间的相位差；
控制模块，用于根据所述相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；
调节模块，用于利用所述相位控制量和频率控制量调节本地时钟信号的频率，完成本地时钟信号与定时参考信号的频率同步和相位同步。
本发明实施例提供的无线接入网同步实现方法及装置，通过当前时刻本地时钟信号和接收到的卫星定位系统的定时参考信号之间的相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量，并利用获得的相位控制量和频率控制量调节本地时钟信号的频率，保证无线接入网系统中的所有基站发出的信号都保持频率同步和相位同步，使得无线接入网系统中的基站之间无上下行信号的干扰。
附图说明
图1为本发明实施例提供的无线接入网同步实现方法流程图；
图2为本发明实施例提供的相位检测原理图；
图3为本发明实施例提供的相位检测工作时序图；
图4为本发明实施例提供的数字锁相环同步算法相位锁定仿真图；
图5为本发明实施例提供的数字锁相环同步算法频率锁定仿真图；
图6为本发明实施例提供的无线接入网同步实现装置主要结构示意图；
图7位本发明实施例提供的无线接入网同步实现装置具体结构示意图；
图8为本发明实施例提供的时钟相位噪声的测试结果图；
图9为本发明实施例提供的无线接入网同步实现方法实例流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种无线接入网的同步实现方法及装置，用以保证无线接入网系统中的所有基站发出的信号都保持频率同步和相位同步。具体方案包括：确定当前时刻本地时钟信号和接收到的卫星定位系统的定时参考信号之间的相位差；根据所述相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；利用所述相位控制量和频率控制量调节本地时钟信号的频率，完成本地时钟信号与定时参考信号的频率同步和相位同步，该数字锁相环路算法保证调节过程的稳定性和同步性能的精度。
其中，可以通过下述方法获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定相位积累长度范围内的所有相位滤波因子，并将所述所有相位滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的相位控制量；以及利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定频率积累长度范围内的所有频率滤波因子，并将所述所有频率滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的频率控制量。
可以利用如下公式获得调节本地时钟信号频率的相位控制量，该公式为：
其中，S为当前时刻为第i时刻时的相位控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；
A为控制增益修正量；
ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；
Kp为相位增益修正量；
N1为相位积累长度；
Hp(j)为相位滤波器传递函数第j个元素的值；
A、Kp、N1、Hp(j)均为仿真模拟到的固定参数。
可以利用如下公式获得调节本地时钟信号频率的频率控制量，该公式为：
其中，Y为当前时刻为第i时刻时的频率控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；
A为控制增益修正量；
ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；
Kf为频率增益修正量；
N2为频率积累长度；
Hf(j)为频率滤波器传递函数的第j个元素的值；
A、Kf、N2、Hf(j)均为仿真模拟到的固定参数。
将计算出的相位控制量和所述频率控制量相加，得到控制本地时钟信号频率的控制值，并利用该控制值调节本地时钟信号的频率。
现结合说明书附图及具体实施例对该同步实现方法及装置进行详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种无线接入网的同步实现方法，具体实施过程如下：
步骤S101、接收卫星定位系统提供的定时参考信号，该定时参考信号可以根据情况来设置，一般情况下将定时参考信号设置为1PPS卫星信号，在本发明中，都以定时参考信号为1PPS卫星信号为例进行说明。
步骤S102、接收当前时刻本地时钟信号。
可以根据接收到的定时参考信号对接收到的当前时刻本地时钟信号进行分频处理。如果接收到的定时参考信号为1PPS卫星信号，则将接收到的当前时刻本地时钟信号进行分频处理，分频为1Hz信号。
步骤S103、确定接收到的当前时刻本地时钟信号与接收到的定时参考信号 之间的相位差，并将该相位差转换为数字值。
本地时钟信号频率与定时参考信号频率之间的差异导致二者的相位产生差异，可以将本地时钟信号与卫星信号分别输入到两个触发器中，利用一个与非门控制两个触发器的输出信号，该输出信号为本地时钟信号与卫星信号之间的相位差。例如可以采用如图2所示的电路图确定本地时钟信号与接收到的定时参考信号之间的相位差。其中，U1和U2为均为触发器，U3为与非门，U1、U2分别将接收到的信号输出给U3，HI为高电平，D1、D2为输入高电平，CLR1、CLR2为清除信号，Q1、Q2分别为U1、U2的输出信号。由电路图可以看出，若U1中接收到的信号的相位大于U2中接收到的信号的相位，LEAD处有脉冲输出，若U1中接收到的信号的相位小于U2中接收到的信号的相位，LAG处有脉冲输出。在该图中，U1与卫星定位系统相连，卫星定位系统将定时参考信号1PPS GPS卫星信号发送给U1，U2是与输出本地时钟信号的OCXO器件相连，得到本地时钟信号，在实际中，可以根据需要来调节U1、U2所连接的信号。根据图2所示的电路，可以得到如图3所示的工作时序图，其中，leaded_clk为输入到U1中的定时参考信号的相位，lagged_clk为输入到U2中的本地时钟信号的相位，lead_out为LEAD处输出的相位差，lag_out为LAG处输出的相位差，根据图2的电路原理图，如果定时参考信号的相位大于本地时钟信号的相位，则LEAD处有脉冲输出，为超前脉冲；如果定时参考信号的相位小于本地时钟信号的相位，则LAG处有脉冲输出，为滞后脉冲。根据脉冲宽度等于相位差的大小，将输出的超前或滞后脉冲进行数字化采样，转换成数字值，确定出定时参考信号与本地时钟信号之间相位差的数字值。
步骤S104、根据所述相位差确定出相位滤波因子，利用该相位滤波因子确定出调节本地时钟信号频率的相位控制量；根据所述相位差确定出频率滤波因子，利用该频率滤波因子确定出调节本地时钟信号频率的频率控制量。
其中的相位滤波因子为ΔP(i-j)*Hp(j+1)，其中，ΔP为当前时刻为第i时刻相位差的数字值，i为自然数，Hp(j)为相位滤波器传递函数，j为相位滤波器 中序列的系数，取值为自然数。
频率滤波因子为(ΔP(i-j)-ΔP(i-j-1))*Hf(j+1)，其中，ΔP为当前时刻为第i时刻相位差的数字值，i为自然数，Hf(j)为频率滤波器传递函数，j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数。
其中，可以根据相位差确定出设定相位积累长度范围内的所有相位滤波因子，并将所有相位滤波因子相加，得出调节本地时钟信号频率的相位控制量；以及根据相位差确定出设定频率积累长度范围内的所有频率滤波因子，并将所有频率滤波因子相加，得出调节本地时钟信号频率的频率控制量；将得到的相位控制量及频率控制量相加，得到控制本地时钟信号频率的控制值；利用该控制值调节本地时钟信号的频率。
例如，可以用下述计算公式确定控制本地时钟信号的控制值，其中ΔPi为第i时刻的相位差的数字值，ΔDACi为第i时刻得到的控制本地时钟信号的控制值，该控制值为数字值。
其中， 为当前时刻为第i时刻时，调节本地时钟信号频率的相位控制量，i取自然数；j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；A为控制增益修正量；ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；Kp为相位增益修正量；N1为相位积累长度；Hp(j)为相位滤波器传递函数的第j个元素的值；A、Kp、N1、Hp(j)均为仿真模拟到的固定参数；
而且可以利用该算法对卫星定位系统提供的定时参考信号进行抖动过滤处理，使得控制值的计算结果更加准确。
如图4、图5为利用该数字锁相环同步算法后得出的相位仿真图和频率仿真图。图4中上半部分为数字锁相环同步算法的相位锁定的过程，其中纵轴为定时参考信号与当前时刻本地时钟信号之间相位差，下半部分为锁定运行状态下相位同步误差的放大细节，可以看出，将相位同步的精度控制在很高的程度。图5中上半部分为频率同步的锁定过程，其中横轴为定时参考信号与当前时刻本地时钟信号之间的频率差，下半部分为锁定运行状态下，频率同步误差的放大细节，可见该同步算法的频率同步精度也很高。
S105、将控制值转换为模拟电压，利用该模拟电压控制当前时刻本地时钟信号的频率。
本发明实施例提供了一种无线接入网的同步实现装置，该同步实现装置能够兼容或备份对各种卫星系统作为无线接入网系统的同步参考源，例如GPS、全球导航卫星系统(GLObal NAvigation Satellite System，GLONASS)、中国的北斗卫星定位系统(Bei Dou，BD)等，提高了无线接入网系统工作的稳定性和安全性，且该装置对硬件资源的要求小，降低了接入网系统设备的体积、功耗及成本，如图6所示，该装置包括：
相位检测模块601，用于确定当前时刻本地时钟信号与卫星定位系统的卫星信号之间的相位差；
控制模块602，用于根据所述相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；
调节模块603，用于利用所述相位控制量和频率控制量调节本地时钟信号的频率，完成本地时钟信号与定时参考信号的频率同步和相位同步。
下面详细说明无线接入网的同步实现装置的一种具体结构，如图7所示，其中：
相位检测模块601具体包括卫星信号接收单元6011、时钟信号输出单元6012、相位处理单元6013和数字转换单元6014。
其中，卫星信号接收单元6011，用于接收卫星信号，并将接收到的卫星信号中的定时参考信号提供给相位处理单元。
其中，卫星信号接收单元可以是GPS、GLONASS、BD等卫星定位系统，通过在相位检测模块上设置不同卫星定位系统的接入端口以及内部切换功能，实现对不同卫星定位系统的兼容，保证同步实现装置运行过程中可以在不同卫星定位系统之间进行切换，而不影响整个装置的正常运行。例如，如果当前是以GPS卫星定位系统提供的1PPS GPS卫星信号为定时参考信号，当GPS信号丢失或者被干扰时，可以切换到GLONASS、BD等卫星定位系统，以提供定时参考信号。
时钟信号输出单元6012，用于输出当前时刻本地时钟信号，并将该当前时刻本地时钟信号提供给相位处理单元。
其中，时钟信号输出单元可以是OCXO、压控晶体振荡器(Voltage-Controlled-Christal-Oszillator，VCXO)、电压控制的振荡器(Voltage-Controlled-Oscillator，VCO)等。本发明实施例中以OCXO为例进行说明，因为OCXO输出的时钟信号具有极低的相位噪声性能，图8为利用OCXO输出的时钟相位噪声的测试结果图，可以看出，利用本发明实施例提供的方法，能够保证TDD无线接入网系统中射频子系统的性能指标满足要求，以实现宽带高阶调制信号的无线传输，实现TDD无线接入网系统中数据的高速传输，而且OCXO器件的高频率稳定度使得同步实现装置的同步功能具有较长的保持时间。
相位处理单元6013，用于确定定时参考信号与当前时刻本地时钟信号之间的相位差，并将得到的相位差提供给数字转换单元。
如果接收到的定时参考信号为1PPS卫星信号，则将接收到的当前时刻本地时钟信号进行分频处理，分频为1Hz信号，由于当前时刻本地时钟信号与定 时参考信号频率之间的差异导致二者的相位产生差异，可以将当前时刻本地时钟信号与卫星信号分别输入到两个触发器中，利用一个与非门控制两个触发器的输出信号，该输出信号为当前时刻本地时钟信号与卫星信号之间的相位差。例如可以利用图2所示的电路对得到的1HZ当前时刻本地时钟信号和1PPS卫星信号进行相位检测，输出超前或滞后脉冲，通过脉冲宽度等于相位差大小，检测出二者之间的相位差。
其中，相位处理单元可以是电可编程逻辑器件(Electrically ProgrammableLogic Device，EPLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等器件，所占的硬件资源少，检测精度高。
数字转换单元6014可以是高速时钟，用于对相位检测模块输出的超前或滞后脉冲进行数字化采样，将定时参考信号与当前时刻本地时钟信号之间的相位差转换为数字值。
控制模块602可以具体包括相位控制模块6021和频率控制模块6022，其中：
相位控制模块6021，用于利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定相位积累长度范围内的所有相位滤波因子，并将所述所有相位滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的相位控制量；
其中，相位控制模块6021可以具体包括第一存储模块60211和相位计算模块60212：
第一存储模块60211，用于保存仿真模拟得到的控制增益修正量、相位增益修正量、相位积累长度和相位滤波器传递函数以及所述相位差；
相位计算模块60212，用于利用公式 获得调节本地时钟信号频率的相位控制量，
其中，s为当前时刻为第i时刻时的相位控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；A为控制增益修正量；ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；Kp为相位增益修正量；N1为相位积累长度；Hp(j)为相位滤波器传递函数的第j个元素的值。
频率控制模块6022，用于利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定频率积累长度范围内的所有频率滤波因子，并将所述所有频率滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的频率控制量。
其中，频率控制模块6022可以具体包括第二存储模块60221和频率计算模块60222：
第二存储模块60221，用于保存仿真模拟得到的控制增益修正量、频率增益修正量、频率积累长度和频率滤波器传递函数以及所述相位差；
频率计算模块60222，用于利用公式 获得调节本地时钟信号频率的频率控制量，
其中，Y为当前时刻为第i时刻时的频率控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；A为控制增益修正量；
ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；Kf为频率增益修正量；N2为频率积累长度；
Hf(j)为频率滤波器传递函数的第j个元素的值。
其中，相位控制模块6021和频率控制模块6022可以是微控制器(Micro Control Unit，MCU)或数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、FPGA等，利用MCU、DSP、FPGA等器件进行数字锁相环同步算法的运算，计算出相位控制量及频率控制量。较优的，可以通过升级数字锁相环同步算法的软件进一步增强同步实现装置同步功能的保持时间。
调节模块603包括控制值计算模块6031和频率调节模块6032，其中：
控制值计算模块6031，用于将所述相位控制量和所述频率控制量相加，得到控制所述本地时钟信号频率的控制值；
频率调节模块6032，用于利用所述控制值调节所述本地时钟信号的频率。
其中，控制值计算模块可以是DAC，用于将数字值转换为模拟电压，并将该模拟电压输入到OCXO中，根据OCXO的特点，利用电压自动调节本地时钟信号的频率，本发明实施例中对控制模块的性能没有特殊的要求，为了节省成本，可以采用高精度的低速DAC器件。
下面通过一个具体实例来说明根据本发明实施例当前时刻本地时钟信号与卫星定位系统提供的定时参考信号达到频率同步和相位同步的方法，可以采用图7所示的结构示意图，具体流程如图9所示。
在实施过程中，可以分为三个过程：捕捉过程、锁定过程和保持过程。
其中，捕捉过程通过循环多次的反馈控制，完成对卫星定位系统所提供的定时参考信号1PPS信号的捕捉，直到将OCXO时钟信号锁定到1PPS信号上，然后进入锁定过程。
锁定过程是在完成捕捉过程后所进入的状态，是满足TD-SCDMA LTE接入网的频率同步和相位同步的正常工作状态。
保持过程是在锁定过程中丢失卫星信号后所进入的状态，满足TD-SCDMALTE接入网的频率同步和相位同步要求。
步骤S901、上电初始化，转入步骤S902。
步骤S902、将OCXO上电后预热(Warm-up)，从OCXO上电时开始计算预热的时间，转入步骤S903。
步骤S903、判断OCXO预热时间是否达到设定的充分预热时间，是则转入步骤S904，否则继续计时。
步骤S904、监测卫星定位系统是否已经接收到卫星信号，完成锁定，是则进入捕捉(Tracking)状态，转入步骤S905，否则继续监测卫星定位系统的工作状态。
步骤S905、等待1PPS中断信号，在收到1PPS中断信号时，将其它网络设施中断，转入步骤S906。
步骤S906、判断当前卫星定位系统是否锁定卫星信号，是则转入步骤 S907，否则返回步骤S904。
步骤S907、检测出OCXO时钟信号和卫星定位系统输出的1PPS卫星信号之间的相位差，可以利用图2所示的电路原理图进行检测，转入步骤S908。
步骤S908、根据步骤S907所得到相位差检测结果，判断包括相位差检测结果在内的前N次检测结果是否均小于锁定判决门限，是则进入锁定(Lock)状态，转入步骤S915，否则转入步骤S909。
判决门限可以根据实际需要来设置，N的取值为大于等于2的自然数，其中，N的取值越大，检测结果越准确。
步骤S909、维持捕捉状态并上报相关状态信息，转入步骤S910。
步骤S910、将同步系统的硬件参数及卫星信号与当前时刻时钟信号之间相位差的数字值进行数字锁相环同步算法的运算，输出DAC需要调节的改变量，该改变量的值可以为正数，也可以为负数，转入步骤S911。
步骤S911、判断本次DAC需要调节的改变量是否超出对DAC改变量所设定的限幅值，是则转入步骤S912，否则转入步骤S913。
步骤S912、本次DAC控制值等于DAC中现有的控制值加上所设定的限幅值，转入步骤S914。
步骤S913、本次DAC控制值等于DAC中现有的控制值加上本次DAC需要调节的改变量，转入步骤S914。
步骤S914、往DAC中写入本次DAC控制值，返回步骤S905，循环上述捕捉过程。
步骤S915、等待1PPS中断信号，在收到1PPS中断信号时，转入步骤S916。
步骤S916、判断当前卫星定位系统是否锁定于卫星信号，是则转入步骤S917，否则进入保持(Hold)状态，转入步骤S924。
步骤S917、检测出OCXO时钟信号和卫星定位系统输出的1PPS卫星信号之间的相位差，可以利用图2所示的电路原理图进行检测，转入步骤S918。
步骤S918、根据步骤S917中得到的相位差检测结果，判断本次相位差检 测结果是否小于锁定判决门限，是则转入步骤S919，否则转入步骤S920。
步骤S919、维持锁定状态并上报相关状态信息，转入步骤S921。
步骤S920、上报失锁告警信息，并退出。
步骤S921、将同步系统的硬件参数及卫星信号与当前时刻时钟信号之间相位差的数字值进行数字锁相环同步算法的运算，输出DAC需要调节的改变量，该改变量的值可以为正数，也可以为负数，转入步骤S922。
步骤S922、本次DAC控制值等于DAC中现有的控制值加上本次DAC需要调节的改变量。
步骤S923、往DAC中写入本次DAC控制值，并转入步骤S905。
步骤S924、等待1PPS中断信号，在收到1PPS中断信号时，将其它网络设施中断，转入步骤S925。
步骤S925、判断当前的卫星定位系统是否锁定卫星信号，是则转入捕捉过程步骤S905，否则转入步骤S926；
步骤S926、判断保持是否超时，超时则转入步骤S927告警退出，否则累加保持时间计数值，并转入步骤S924，循环上述保持过程。
在本发明实施例中，数字锁相环同步算法的高精度结合高稳定度的OCXO，在室内工作环境下该使同步功能可以保持24小时以上的时间。较优的，可以在数字锁相环同步算法中添加OCXO温度补偿等功能，进一步增强保持同步的时间。
本发明实施例提供的同步实现方法装置可以实现TDD无线接入网系统的同步功能，本发明实施例主要以TD-SCDMA系统为例进行说明，但并不限于此，还适用于其他网络系统，比如CDMA2000、Wimax系统等。
本发明实施例提供的同步实现方法及装置，保证无线接入网系统中的所有基站发出的信号都保持频率同步和相位同步，使得无线接入网系统的基站之间无上下行信号的干扰，终端用户能够在不同的小区间进行切换。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种无线接入网的同步实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
确定当前时刻本地时钟信号和接收到的卫星定位系统的定时参考信号之间的相位差；
根据所述相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；
将所述相位控制量和所述频率控制量相加，得到控制所述本地时钟信号频率的控制值，利用所述控制值调节所述本地时钟信号的频率，完成本地时钟信号与定时参考信号的频率同步和相位同步。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得调节本地时钟信号频率的相位控制量，包括：
利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定相位积累长度范围内的所有相位滤波因子，并将所述所有相位滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的相位控制量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得调节本地时钟信号频率的频率控制量，包括：
利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定频率积累长度范围内的所有频率滤波因子，并将所述所有频率滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的频率控制量。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用如下公式获得调节本地时钟信号频率的相位控制量：
其中，S为当前时刻为第i时刻时的相位控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；
A为控制增益修正量；
ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；
Kp为相位增益修正量；
N1为相位积累长度；
Hp(j)为相位滤波器传递函数第j个元素的值；
A、Kp、N1、Hp(j)均为仿真模拟到的固定参数。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，利用如下公式获得调节本地时钟信号频率的频率控制量：
其中，Y为当前时刻为第i时刻时频率控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；
A为控制增益修正量；
ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；
Kf为频率增益修正量；
N2为频率积累长度；
Hf(j)为频率滤波器传递函数的第j个元素的值；
A、Kf、N2、Hf(j)均为仿真模拟到的固定参数。
6.一种无线接入网的同步实现装置，其特征在于，包括：
相位检测模块，用于确定当前时刻本地时钟信号与卫星定位系统的定时参考信号之间的相位差；
控制模块，用于根据所述相位差，利用数字锁相环路算法，获得调节本地时钟信号频率的相位控制量和频率控制量；
调节模块，用于利用所述相位控制量和频率控制量调节本地时钟信号的频率，完成本地时钟信号与定时参考信号的频率同步和相位同步；
所述调节模块包括控制值计算模块和频率调节模块：
所述控制值计算模块，用于将所述相位控制量和所述频率控制量相加，得到控制所述本地时钟信号频率的控制值；
所述频率调节模块，用于利用所述控制值调节所述本地时钟信号的频率。
7.如权利要求6所述的同步实现装置，其特征在于，所述控制模块包括：
相位控制模块，用于利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定相位积累长度范围内的所有相位滤波因子，并将所述所有相位滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的相位控制量；
频率控制模块，用于利用数字锁相环路算法，根据所述相位差确定出设定频率积累长度范围内的所有频率滤波因子，并将所述所有频率滤波因子相加，确定出调节本地时钟信号频率的频率控制量。
8.如权利要求7所述的同步实现装置，其特征在于，所述相位控制模块包括：
第一存储模块，用于保存仿真模拟得到的控制增益修正量、相位增益修正量、相位积累长度和相位滤波器传递函数以及所述相位差；
相位计算模块，用于利用公式
获得调节本地时钟信号频率的相位控制量，
其中，S为当前时刻为第i时刻时的相位控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；A为控制增益修正量；ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；Kp为相位增益修正量；N1为相位积累长度；Hp(j)为相位滤波器传递函数第j个元素的值。
9.如权利要求7所述的同步实现装置，其特征在于，所述频率控制模块包括：
第二存储模块，用于保存仿真模拟得到的控制增益修正量、频率增益修正量、频率积累长度和频率滤波器传递函数以及所述相位差；
频率计算模块，用于利用公式
获得调节本地时钟信号频率的频率控制量，
其中，Y为当前时刻为第i时刻时的频率控制量，i取自然数；
j为相位滤波器中序列的系数，取值为自然数；A为控制增益修正量；ΔP(i-j)为第i-j时刻的相位差；Kf为频率增益修正量；N2为频率积累长度；Hf(j)为频率滤波器传递函数的第j个元素的值。
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Citations (2)
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