CN102687401A - 用于选择最优本地振荡器训练源的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种设备，该设备具有本地振荡器（LO），该本地振荡器被配置成生成第一信号，该第一信号具有定时信息、频率信息、相位信息或其组合。该设备也具有包括至少两个输入的优先级器，每个输入被配置成接收相应第二信号，该相应第二信号具有定时信息、频率信息、相位信息或其组合。该优先级器被配置成：相对于被分配作为至少两个第二信号中的最准确第二信号的第二信号确定至少两个第二信号中的至少一个第二信号的准确性。该优先级器还被配置成从最准确到最不准确对至少两个第二信号排序。基于至少两个第二信号的顺序训练LO以相对于可用于设备的最准确第二信号校正LO的偏移误差。
Description
技术领域
本发明涉及训练（discipline）本地振荡器的定时和/或频率值。
背景技术
在一些网络中，网络的网络节点可以具有用于在网络节点处的定时目的的本地振荡器（LO）。为了减少网络节点的成本，LO可以不如向网络提供定时信号的主控定时参考源那样准确。
网络节点的LO可以由外部定时参考源训练以校正随时间出现的偏移误差。
当单个主控定时参考源用来训练LO时，如果主控参考源由于某些原因而不准确或者如果主控参考例如在GPS信号用作定时参考源并且失去GPS锁定的情况下不能用来训练本地振荡器或者如果网络故障意味着网络主控定时参考不可用，则可能损害网络节点和任何其他如下节点的性能，这些节点可能依赖于网络节点的本地定时信号。一旦主控参考不可用并且由于无可用替代参考，则可能需要人为干预以校正或者重置网络节点的定时。然而人为干预可能实现起来耗时并且成本高。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种设备，该设备包括：本地振荡器（LO），被配置成生成第一信号，第一信号包括定时信息、频率信息、相位信息及其组合中的至少一项；优先级器，包括至少两个输入，每个输入被配置成接收相应第二信号，第二信号包括定时信息、频率信息、相位信息及其组合中的至少一项，优先级器被配置成：相对于被分配作为至少两个第二信号中的最准确第二信号的第二信号确定至少两个第二信号中的至少一个第二信号的准确性；并且从最准确到最不准确对至少两个第二信号排序；其中基于至少两个第二信号的顺序训练LO以相对于可用于设备的最准确第二信号校正LO的偏移误差。
在一些实施例中，出于对至少两个第二信号排序的目的选择至少两个第二信号中的第二信号作为分配的最准确第二信号。
在一些实施例中，如果分配的最准确第二信号不可用，则基于至少两个第二信号的排序相对于可用于设备的下一最准确第二信号训练LO。
在一些实施例中，至少两个输入中的每个输入被配置成接收作为以下组信号之一的相应第二信号，包括：a）GPS定时信号；b）网络定时信号；c）网络频率信号；d）源自LO的数学模型的信号；以及e）根据时段导出的信号，LO在该时段期间由分配的最准确第二信号训练；以及f）包括同步信息的信号。
在一些实施例中，网络定时信号根据IEEE 1588。
在一些实施例中，网络频率信号根据同步以太网和自适应时钟恢复（ACR）中的至少一项。
在一些实施例中，LO的数学模型是由设备生成，以及由设备维持中的至少一项。
在一些实施例中，至少两个输入中的每个输入被配置成经由自由空间、电管道和光学管道之一接收相应第二信号。
在一些实施例中，至少两个第二信号从最准确到最不准确的顺序根据影响第二信号的各种因素随时间改变。
在一些实施例中，该设备被配置成执行以下的至少一个：a）接收设备外部的至少一个源发送的信息，该信息涉及该至少一个源向至少两个输入中的一个输入提供相应第二信号的可用性；以及b）检测向至少两个输入中的一个输入提供相应第二信号的设备外部的至少一个源的可用性。
在一些实施例中，优先级器还包括：多个校正信号生成器，每个校正信号生成器与相应输入关联，每个校正信号生成器被配置成接收第二信号；每个校正信号生成器被配置成从LO接收时钟信号；每个校正信号生成器被配置成生成校正信号，校正信号是接收的输入和来自LO的时钟信号的函数；多个求和器，一个求和器用于除了被分配作为最准确第二信号的第二信号之外的每个第二信号，每个求和器被配置成接收来自被分配作为最准确第二信号的第二信号的校正信号以及来自其他第二信号之一的校正信号；校正信号选择器，被配置成接收多个求和器的输出，其中校正信号选择器还被配置成根据求和器的输出从最准确到最不准确对至少两个第二信号排序。
根据本发明的另一方面，提供一种方法，该方法包括：本地振荡器（LO）生成第一信号，第一信号包括定时信息、频率信息、相位信息及其组合中的至少一项；接收至少两个第二信号，每个第二信号包括定时信息、频率信息、相位信息及其组合中的至少一项；其中从外部源接收至少两个第二信号中的至少一个第二信号；相对于至少两个第二信号中的被分配作为最准确第二信号的第二信号确定至少两个第二信号中的至少一个第二信号的准确性；从最准确到最不准确对至少两个第二信号排序；并且基于对至少两个第二信号的排序训练LO以相对于可用的最准确第二信号来校正LO的偏移误差。
在一些实施例中，该方法还包括：出于对至少两个第二信号排序的目的来选择至少两个第二信号中的第二信号作为分配的最准确第二信号。
在一些实施例中，当分配的最准确第二信号不可用时，该方法还包括：训练LO以校正偏移误差包括基于至少两个第二信号的排序训练LO以相对于可用的下一最准确第二信号校正偏移误差。
在一些实施例中，接收至少两个第二信号中的每个信号包括针对至少两个第二信号中的每个第二信号接收作为以下组信号之一的相应信号，包括：a）GPS定时信号；b）网络定时信号；c）网络频率信号；d）源自LO的数学模型的信号；以及e）根据时段导出的信号，LO在该时段期间由分配的最准确第二信号训练；以及f）包括同步信息的信号。
在一些实施例中，接收网络定时信号包括接收根据IEEE 1588的网络定时信号。
在一些实施例中，接收网络频率信号包括接收根据同步以太网和自适应时钟恢复（ACR）中的至少一项的网络频率信号。
在一些实施例中，该方法还包括以下至少一个：生成LO的数学模型；以及维持LO的数学模型。
在一些实施例中，该方法还包括以下至少一个：a）接收至少一个外部源发送的信息，该信息涉及该至少一个外部源提供至少两个第二信号中的第二信号的可用性；以及b）检测提供至少两个个第二信号中的第二信号的至少一个外部源的可用性。
在一些实施例中，该方法还包括基于随时间影响第二信号的各种因素从最准确到最不准确对至少两个第二信号重新排序。
本发明的其他方面和特征将在结合附图回顾对本发明具体实施例的以下描述时变得为本领域普通技术人员所清楚。
附图说明
现在将参照以下附图描述本发明的实施例：
图1是图示了根据本发明一个方面的方法的示例的流程图；
图2是本发明的一些实施例可以实现于其中的系统的示意图；
图3是根据本发明一个方面的从属设备的示例的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的有限状态图；
图5是图示了根据本发明一个方面的方法的另一示例的流程图；并且
图6是根据本发明另一方面的从属设备的示例的示意图。
具体实施方式
在其中网络具有多个包括本地时钟源的网元（例如多个基站或者网络中继器）的当前实现中，在本地时钟源之间无通信。因而本地时钟源的多冗余未用来改进整个时钟网络的同步鲁棒性。
本发明描述了一种系统和方法，为此本地振荡器（LO）用来在从属设备本地维持时间，该LO被训练成相对于多个主控时钟和/或频率参考源之一保持准确时间。在一些实施例中，多个主控时间和/或频率参考源中的一个或者多个比LO更准确和/或更稳定。因此当主要参考不可用时，替代参考然后可以用来训练LO，从而提供比LO可以自行另外提供的更准确的时间和/或频率信号。
在一些实施例中，如果（1）LO可以准确表征准确性（代表频率偏移）而LO由更稳定和准确的参考训练以及（2）可以表征主控时间和/或频率参考源的与时间相关的频率稳定性而LO由更稳定的参考训练，则多个主控时间和/或频率参考中的一个或者多个不如训练的LO准确和/或稳定。使用（1）和（2）这一形式的参考表征可以实现在参考源中补偿准确性和稳定性，这使它可用于在失去主要参考的情况下使用。
当不止一个时间和/或频率参考可用时，选择时间和/或频率参考之一作为主要参考。选择主要参考作为可用参考中的最准确可用参考。主要参考是出于系统的时间同步和/或频率同步这样的目的而被认为是既定时间和/或频率参考的任何时间和/或频率源。其他时间和/或频率参考是可以在主要参考不可用时使用的不太准确性的参考。被选择作为主要参考的主控参考源可以随时间改变。例如，如果先前在选择主要参考时不可用的新主控参考源被确定为比当前主要参考准确，则可以选择新主控参考作为主要参考并且分配前主要参考为替代参考。
一个或者多个时间和/或频率参考也可以具有可以在训练LO时利用的参考信号的相位分量。
时间和/或频率参考包括但不限于来自GPS源的信号、LO的数学模型、来自网络时间参考源的信号和/或来自网络频率参考源的信号。在一些实施例中，诸如在信号来自GPS源、信号来自网络时间参考源和信号来自网络频率参考源的情况下，在网络节点处从外部源接收时间和/或频率信号。在一些实施例中，诸如在LO模型的情况下可以在网络节点上生成或者维持时间和/或频率信号。然而这些示例并非旨在于限制本发明。例如可以有可能的是可以在不同网络节点处生成和/或维持LO模型，然后向具有LO的网络节点传输基于该模型的所得时间和/或频率参考信号。时间和/或频率参考可以在具有一个或者多个链路的两个网络节点之间经由自由空间（例如经由无线电波）、通过电管道、通过光学管道或者通过其某些组合向另一设备传送时间信息、频率信息、相位信息或者其组合。
参考源的又一示例为补偿型参考源，其中已经相对于可用已知准确参考（诸如GPS信号）表征网络源中的频率和/或相位准确性和稳定性。对这样的表征源中的一个或者多个的补偿继而使它们成为主要参考源的可行替代。
补偿参考源的示例是使用同步以太网时钟信号，其中无相位信息、但是频率极稳定和准确。比较这样的源与GPS参考实现参照GPS参考来确定相位信息，并且因而可以校准同步以太网时钟信号以在同步应用中使用。
来自网络时间参考源的信号的示例是来自实现IEEE 1588的网络节点的定时信号。来自网络频率参考源的信号的示例是来自实现同步以太网和/或ECS（以太网时钟同步）的网络节点的频率信号。替代地，来自网络频率参考源的信号是来自实现自适应时钟恢复（ACR）的网络节点的信号。
在一些实施例中，可以基于根据如下时段导出的时间和/或频率信息来训练LO，LO在该时段期间由主要参考源训练。下文将描述示例。
在本发明的一些实施例中，训练LO涉及比较被选择作为主要参考的时间和/或频率参考与LO的输出以产生“校正因子”。校正因子然后可以用来通过使LO与主要参考对准来校正偏移误差。可以在逐个周期的基础上执行主要参考与LO的比较。在一些实施例中，周期近似为一秒。然而将理解本发明的实施例可以应用于其中周期时间小于1秒或者大于1秒的系统。另外，在一些实现中，周期时间可以不规律并且从数十秒到若干分钟变化。
LO可以继续由主要参考训练直至主要参考变得不可用。当主要参考变得不可用时，可以通过选择被选择作为下一最准确时间和/或频率参考的替代参考来继续LO的训练。如果这一替代参考变得不可用，则可以用下一最准确和稳定时间和/或频率参考训练LO并且以此类推，直至使用最不准确的参考。
就上文描述而言注意准确性是指频率或者相位从目标值的静态偏移，并且稳定性是指值关于目标值的的与时间相关的变化。
在一些实施例中，当主要参考用来训练LO时，确定用于每个替代参考的校正因子。在一些实施例中，当主要参考用来训练LO时，确定用于所有替代参考的所选子集中的每个替代参考的校正因子。在一些实施例中，用于给定替代资源的校正因子是LO的输出、给定替代源和主要参考的函数。
在一些实施例中，当主要参考可用时，比较为每个替代参考确定的校正因子与基于主要参考确定的校正因子。这一校正因子比较可以用来关于基于主要参考而确定的校正因子来确定替代参考从最准确/稳定到最不准确/稳定的排序。
在一些实施例中，仅在主要参考可用作最准确参考时的期间执行确定替代参考的排序。在这样的实施例中，当主要参考变得不可用时，选择最准确替代参考并且基于在主要参考仍然可用时的时段保持其余替代参考的排序。
在一些实施例中，无论哪个参考用来训练LO都在连续基础上执行确定替代参考的校正因子和排序。在这样的实施例中，当主要参考变得不可用时，选择基于该排序的可用的最准确替代参考来训练LO。通过与LO的输出比较来确定用于所选最准确替代参考的校正因子。
在一些实施例中，当主要参考不可用时，比较为每个替代参考而确定的校正因子与当前所选最准确替代参考的校正因子。这一比较可以用来关于用来训练LO的当前所选最准确替代参考来确定替代参考从最准确到最不准确的排序。
一旦已经确定参考的排序并且已经选择可用的最准确参考（主要参考或者在主要参考不可用时为替代参考），就基于根据所选可用的最准确参考而导出的校正信号来训练LO。
在一些实施例中，替代参考的排序可以根据对主控参考源提供的时间和/或频率信号有影响的各种因素随时间改变。因素可以包括但不限于环境因素（诸如天气和/或地形）、移动性因素、信号干扰和/或可靠性因素。
在一些实施例中，评估频率参考用于用作时间参考。如果频率参考的频率充分稳定，则它可以用来满足定时要求。
现在将参照图1的流程图讨论与本发明的一些实施例有关的方法的示例。该方法的第一步骤1-1涉及生成第一信号的LO，该第一信号包括时间信息、频率信息、相位信息或者其组合。
第二步骤1-2涉及接收至少一个第二信号，该第二信号包括时间信息、频率信息、相位信息或者其组合。在一些实施例中，至少一个第二信号比第一信号更准确。在一些实施例中，接收至少一个定时信号可以包括接收GPS定时信号、网络定时信号或者网络频率信号中的任何一个或者多个信号。
第三步骤1-3涉及到确定至少两个第二信号中的至少一个第二信号相对于被分配作为至少两个第二信号中的最准确第二信号的准确性。在一些实施例中，确定至少一个第二定时信号的准确性包括确定从包含LO的设备外部接收的时间和/或频率信号的以及可以始发于设备上的时间和/或频率信号的准确性。可以始发于设备上的信号的示例是基于在设备上生成或者维持的LO模型的时间和/或频率信号或者基于期间LO由主要参考训练的持续时间而生成或者维持的时间和/或频率信号。
第四步骤1-4涉及从最准确到最不准确对至少两个第二信号的排序。指定最准确的时间和/或频率信号作为主要参考，并且以以下方式对其他时间和/或频率信号排序，即如果主要参考变得不可用则将选择下一最准确信号用于训练LO。
在一些实施例中，在对时间和/或频率信号排序之前指定主要参考，并且这样从最准确到最不准确对替代时间和/或频率信号排序，其中最准确是在主要参考之后最准确的。在一些实施例中，基于已知的源性能指定主要参考。例如已知GPS具有作为系统的函数的指定准确性。因而如果GPS可用，则不讨论关于源稳定性而言的不确定性，并且如果没有具有更佳源稳定性的其他可用源，则可以指定该源作为主要源。
次要参考相对于主要参考的排序依赖于对主要参考的选择。在一些实现中，可以标识‘次要主要参考’，使得如果主要参考不可用，则次要主要参考用作主要参考。将必须预先确定被认为是可能次要主要参考的源的性能以保证如果失去原始主要参考则该源对于系统而言适合于用作主要参考。
第五步骤1-5涉及基于至少两个第二时间和/或频率信号的排序训练LO以相对于可用的最准确第二信号校正LO的偏移误差。
在一些实施例中，该方法还涉及LO操作于其中的设备接收至少一个主要参考源发送的与该至少一个主要参考源的可用性有关的信息以提供第二信号。在一些实施例中，该方法可以涉及设备检测提供时间和/或频率信号的至少一个源的可用性。如果设备能够确定源的可用性，则这可以辅助选择适当第二信号（尤其如果可以确定主要信号是否和何时可能不可用）。
现在将参照图2描述被配置成实现根据本发明的方法的系统。系统100包括从属设备150和多个主控参考源。
主控参考源可以是定时参考源或者频率参考源，其中任一参考源可以包括源信号中的相位分量。在图2中，第一主控参考源是从卫星120接收时间和/或频率信号、然后经由网络节点160向从属设备150转发时间和/或频率信号的网络时钟110。第二主控参考源是向从属设备150直接提供GPS定时信息的卫星120。在一些实施例中，不止一个卫星可以用来提供定时和/或频率信号。第三主控参考源是经由网络节点142、144、146向从属设备150传输时间和/或频率信号的网络时钟140。第四主控参考源是经由基站（BTS）135向从属设备150传输参考信号的网络时钟130。第五主控参考源是使用无线移动设备170作为中继器经由BTS 180向从属设备150传输参考信号的网络时钟175。
在从属设备可以从其接收时间和/或频率信号的各种主控时钟之中，可以最终从相同源导出一些，但是根据在任何给定时间的可用性，并非所有主控时钟可以同时可用。例如卫星120直接向从属设备150并且经由包含网络时钟110的网络节点供应时间和/或频率信息。在给定时间，由于与从属设备150近邻的恶劣天气，从属设备可能不能从卫星120接收定时信息。然而包含网络时钟110的节点从卫星120接收信息的能力未被恶劣天气中断。网络时钟110能够从卫星120接收定时信息并且向从属设备150转发时间和/或频率信号。
在一些实施例中，各种主控时钟源可以源于无关（即未同步）的网络时钟。
尽管在图2中示出了无线移动设备为中继设备，但是将理解除了无线移动设备之外的设备可以充当中继设备。在一种替代实现中，中继器是设计成在BTS不足的区域中（诸如在乡村区域中）或者在可能引起严重衰落问题的都市峡谷的区域中传送无线信号的简化BTS。例如具有第一LO的第一从属设备可以从具有第二LO的第二从属设备接收用于训练第一LO的时间和/或频率信息，其中第二LO由主控参考源训练。
从属设备150被配置成从一个或者多个主控参考源110、120、130、140、175接收时间和/或频率信号。如上文讨论的那样，在一些实现中，从属设备150具有相对于其他主控参考源而言具有较低准确性的LO 152，而在其他实现中，如果就准确性和与时间相关的频率稳定性的参考表征而言满足上文讨论的条件，则LO 152相对于一个或者多个其他主控参考源具有较高准确性。
图2的从属设备150具有用于从一个或者多个主控参考源接收无线信号的三个天线155A、155B、155C。天线155A和155C分别从无线移动设备170和BTS 135接收无线信号，并且天线155B从卫星120接收无线信号。从属设备包括的天线数量特定于实现。天线可以用来从不止一个主控参考源接收信号。
在一些实施例中，从属设备150经由有线网络连接来连接到一个或者多个主控参考源。图2的从属设备150通过有线连接经由网络节点142、144、146连接到网络时钟140。在网络节点146与从属设备150之间的最后链路由有线链路157A指示。图2的从属设备150也通过有线连接经由网络节点160连接到网络时钟110。在网络节点160与从属设备150之间的最后链路由有线链路157B指示。通向网络时钟的有线连接的数量特定于实现。另外，经由网络节点在网络时钟与从属设备之间的跳跃数量特定于实现。
在一些实施例中，在网络时钟与从属设备之间的连接可以是有线与无线链路的某些组合。
图2图示了系统100中的仅单个从属设备150，但是将理解网络可以具有不止一个这里描述的类型的单个从属设备。可以影响网络中的从属设备数量的因素包括但不限于网络的大小、网络覆盖的地理地形以及从属设备和/或主控资源源的功率要求。
在一些实施例中，从属设备从与从属设备近邻的网络时钟接收时间和/或频率信号。在一些实施例中，从属设备可以从未与从属设备近邻的网络时钟接收时间和/或频率信号，并且必须通过一个或者多个网络节点转发时间和/或频率信号。
图2图示了示例网络节点160，网络时钟110经由该网络节点向从属设备150发送时间和/或频率信号。根据在网络时钟110与从属设备150之间的距离，这可能造成时间和/或频率信号到达从属设备150的网络延迟。可以在可变程度上补偿网络延迟，但是这样的延迟可能造成来自给定主控参考源的时间和/或频率信号不如其他主控参考源信号准确或者来自给定主控参考源的时间和/或频率信号不可靠或者潜在不可用。
在一些实施例中，从属设备可以从并非直接从卫星而是从如下网络节点接收的GPS源接收时间和/或频率信号，该网络节点被配置成从卫星获得时间和/或频率信号并且通过有线或者无线网络向从属设备转发它。图2图示了网络时钟110从卫星120接收时间和/或频率信息并且向从属设备150发送时间和/或频率信号的示例。网络节点可以或可以不与从属设备近邻。在网络设备不与从属设备近邻的情形中，可能出现接收时间和/或频率信号的延迟。
在一些实施例中，从属设备可以从如下主控资源源接收时间和/或频率信号，该主控资源源在“空中”（OTA）接口上向从属设备传输。图2图示了在从属设备150与BTS 135之间的OTA连接的示例。主控参考源（网络时钟130）可以通过有线或者无线连接来与BTS 135通信。
在一些实施例中，从属设备可以通过使用延迟来接收时间和/或频率信号。如图2中所示，BTS 180经由无线移动设备170从网络时钟175提供时间和/或频率信号。BTS 180可以或可以不与从属设备150近邻。在BTS 180和/或无线移动设备170不与从属设备150近邻的情形中，可能出现将需要在到达从属设备150时补偿的接收时间和/或频率信号的延迟。
主控参考源类型并非旨在于仅限于参照图2描述的那些类型。这些仅用作时间和频率参考源的示例类型。向从属设备提供时间和频率信号的其他主控参考资源类型可以包括如下信号的网络分布：使用铷或者铯标准的原子钟信号；长距离导航辅助（LORAN）定时信号；以及存在于电视广播信号中的同步信号。
图2是不同参考源类型和在参考源与从属设备之间的不同连接类型的图示。本发明实施例的实现特定于实现并且可以包括图2中具体描述的参考源和连接类型或者这里描述的其他参考资源和连接类型。
在一些实施例中，网络时钟可以在物理层（例如第1层实现）中向从属设备传输时间和/或频率信号。在一些实施例中，根据同步以太网（SyncE）标准执行物理层实现。在出现第1层实现的一些实施例中，在主控参考源与从属设备之间的网络节点可以利用主控参考源时间和/或频率信号来跨越网络节点钟控信号。例如在图2中，网络节点142、144、146可以使用来自网络时钟140的网络时钟信号来跨越物理层中的相应网络节点钟控数据。
在一些实施例中，网络时钟可以在软件层（例如第2层实现）中向从属设备传输时间和/或频率信号。在软件层实现的特定示例中，主控参考源向从属设备传输的数据分组用如下时间和日期信息来编码，该时间和日期信息使从属设备能够确定网络延迟并且确定用来训练从属设备的时间和/或频率信号。在一些实施例中，根据用于频率/时间传送协议的IEEE 1588标准执行软件层实现。再次参照图2，网络时钟130使用第2层实现向BTS 135传输时间和/或频率信号，并且BTS 135使用第2层实现向从属设备150传输这一信号。
尽管上文描述了在主控参考源与从属设备之间的多个类型的传输方案（即第1层和第2层），但是这并非视为从属设备可以用来从主控参考源接收时间和/或频率信号的方案完全列表。设想其他类型的传输方案。
在一些实施例中，从属设备可以是无线通信网络中的BTS的部分。在一些实施例中，从属设备可以是网络节点的部分（诸如无线通信网络中的中继器）。在一些实施例中，从属设备可以是企业网络的部分。在一些实施例中，从属设备可以是无线通信网络中的无线终端（例如但不限于蜂窝电话或者具有无线功能的计算机或者个人数据助理（PDA））。广而言之，从属设备可以是网络中的任何类型的如下网元的部分或者位于该网元部分近邻，该网元可以在该网络中利用本地化定时源（诸如LO）。在一些实施例中，使用可以用这里描述的方式训练的LO可以实现在网元中使用成本更低类型的LO，这相应地减少网元的财务成本。
现在将参照图3描述从属设备（诸如图2中描述的从属设备）的更详细示例。图3图示了具有多个输入210、220、230、240的从属设备200，这些输入用于从多个主控参考源（未示出）接收时间和/或频率信号。从属设备也包括优先级器250，该优先级器为在输入210、220、230、240处接收的一个或者多个供应的时间和/或频率信号确定校正信号、从最准确到最不准确设定校正信号的优先级并且向LO提供最准确参考以便训练LO并且减少LO中的从上次训练LO起可能已经出现的偏移误差。下文将更详细描述优先级器250的操作。向LO 260提供优先级器250的输出298。也向优先级器250的输入提供LO 260的输出262以辅助根据一个或者多个输入来确定校正信号。
到优先级器250的第一输入210用于主要参考信号。基于至少一个如下标准来选择主要参考，该标准指示它提供最准确时间和/或频率信号。其余输入用于替代主控参考源时间和/或频率信号、即输入220用于替代参考#1、输入230用于替代参考#2并且输入240用于替代参考#3。向优先级器250反馈来自LO的输出262。尽管在图3中图示了四个输入，但是这仅为一个示例性实施例。用于从主控参考源接收信号的输入数量特定于实现。
在一些实施例中，可以从来自至少包括GPS信号和至少一个网络时钟信号的主控参考源的时间和/或频率信号集中选择主要参考和替代参考。在一些实施例中，可以基于LO的模型生成时间和/或频率信号。在一些实施例中，可以选择根据LO的模型生成的信号用于用作主要参考或者替代参考。在一些实施例中，根据如下时段导出时间和/或频率信号，LO在该时段期间由主要参考源训练。并非旨在于限制本发明的特定示例是当在期间主要参考可用并且用来训练LO的时段时，确定在LO与主要参考之间的偏离量与时间之间存在基本上线性的关系，然后当主要参考不可用时可以基于确定的线性关系和从上次训练LO起的时间量来训练LO。
可以在从属设备中内部确定主控参考源信号为主要参考。在一些实施例中，从属设备可以被配置成在接收参考源信号之后并且在图3中所示输入之前进行这样的确定。在一些实施例中，确定哪个主控参考源为主要参考是基于对接收的多个信号的某些比较以确定哪个主控参考源提供最准确的时间和/或频率信号。在一些实施例中，确定哪个主控参考源为主要参考是基于从特定主控参考源中对信号的默认选择。在一些实施例中，确定哪个主控参考源为主要参考是基于从排序的主控参考源的列表的选择。选择特定主控参考源作为主要参考的示例是选择从GPS卫星提供的主控参考源作为主要参考。从排序的主控参考源的列表中选择主要源的示例涉及从如下排序的列表中选择主要参考，该有序列表包括1）GPS主控资源源、2）网络时钟资源源和3）LO模型。基于排序的用于主要参考的第一选择将是GPS源。然而如果GPS不可用，则可以选择网络时钟源作为主要参考，并且以此类推。
再次参照图3，在从属设备200中，向第一校正信号生成器270提供在输入210上接收的主要参考。也向第一校正信号生成器270提供时钟信号的输出262。来自第一校正信号生成器270的输出是可以在相对于主要参考训练LO 260时使用的校正信号271。向第二校正信号生成器272提供在输入220上接收的替代参考#1。也向第二校正信号生成器272提供时钟信号的输出262。针对分别经由第三和第四校正信号生成器274和276在输入230上接收的替代参考#2和在输入240上接收的替代参考#3图示了相似连接性。
向第一求和器282提供来自第二校正信号生成器272的校正信号273。也向第一求和器282提供来自第一校正信号生成器270的校正信号271。第一求和器282的输出292是主要参考校正信号271与替代参考#1校正信号273之间的差。向第二求和器284提供来自第三校正信号生成器274的校正信号275。也向第二求和器284提供来自第一校正信号生成器270的校正信号271。第二求和器284的输出294是在主要参考校正信号271与替代参考#2校正信号275之间的差。使用求和器286以与替代参考#1和#2相似的方式处理替代参考#3校正信号277。
求和器282、284、286的输出与主要参考校正信号271一起提供给校正信号选择器290。校正信号选择器290然后相对于主要参考按照最准确到最不准确对各种校正信号排序。
校正信号选择器290然后选择可与最准确的校正信号一起使用的校正信号。当主要参考可用时，然后使用基于主要参考的校正信号。如果主要参考不可用，则基于可用的校正器信号选择器执行的排序来选择下一最准确校正信号。
在一些实施例中，如果主要参考不可用，则可以在输入210应用下一最准确的替代参考，使得校正信号271是在下一最准确的替代参考与LO的输出之间的比较的结果。然后可以如上文讨论的那样比较校正信号271与其他替代校正信号，并且可以相对于下一最准确的替代参考对校正信号适当排序。
在一个替代实施例中，取代了向输入210输入下一最准确的替代参考，在图3中所示输入处维持替代参考信号，并且向校正信号选择器290以及分别向求和器282、284、286直接提供信号相关器272、274、276的输出，使得校正信号选择器290可以如上文描述的那样基于通过对求和器282、284、286的输出排序进行的选择来从信号相关器272、274、276的输出中选择适当校正信号298。
图3是可以如何实现优先级器的示例，但是在本发明的范围内考虑其他如下物理实现，这些实现提供对多个替代参考排序并且在主要参考不可用时选择下一最准确的替代参考的结果。
用软件、硬件或者其某些组合实现优先级器250。例如，在一种软件实现中，将各种信号比较过程实现为一个或者多个软件模块并且将排序功能实现为另一模块。在一种硬件实现中，可以例如使用但不限于ASIC或者FPGA来实现各种信号比较处理和排序功能。
改进延缓时间
在本发明的另一方面中，当主要主控参考源变得不可用时进入如下延缓状态，在该延缓状态中进行尝试以基于LO随着诸如温度、时间、电源电压等环境参数的行为模型来维持LO的定时同步和/或频率同步。延缓状态的问题在于可允许的延缓持续时间受所用延缓模型的准确性和LO的稳定性限制。在一些实施例中，延缓状态可以出现于其他外部主控参考源可用于训练LO时或者作为LO模型的内部参考源用来训练该源时。
一般而言，每当重新获取主要主控参考源时，在不可用之后，然后获得关于LO的时间/频率准确性和/或LO的稳定性的更多信息。然而，在主要和替代参考源（诸如上文描述的主要和替代参考源）的优先级化列表的上下文中，每当获取被认为比当前可用来训练LO的源更准确的参考源时，然后可以有可能获得关于LO的当前准确性的更多信息。这样，当参考源在具有改进的准确性时变得可用时，可以校正可能已经在延缓的持续时间期间积累的偏移误差。
然而在主要主控参考源在已经不可用之后变得可用时的一些情形中，在主控主要参考源可以用来在进行中的基础上训练LO之前，主要主控参考源再次变得不可用。在减少偏移误差的努力中，在主要主控参考源的暂时可用期间恢复的时间和/或频率信号可以用来相对于主要主控参考源的暂时可用性改进LO的同步和/或谐振。
在如下设备中，LO可以保持在延缓状态中，该设备没有能力使用主要参考的暂时可用性以基于在此描述的主要主控参考源的有限可用性来校正偏移误差。例如除非主要主控参考源持续预定时间段（诸如如下时间长度，主控主要参考源在该时间长度内用来在进行中的基础上训练LO）可用，则包含LO的设备不基于主控参考源的暂时可用性校正偏移误差。延长的延缓持续时间可能有碍于设备的同步和/或谐振。
基于主要主控参考源的暂时可用性校正偏移误差的结果是总延缓持续时间（即如下持续时间，在该持续时间内没有主要主控参考源可用于在足够长的持续时间用来在进行中的基础上训练LO）可能比如果暂时可用性不能用来校正偏移误差时长。在这样的情况下，来自暂时可用的主要主控参考源的时间和/或频率信号造成LO的时间和/或频率偏移误差减少。LO应当相对于主要主控参考源比如果LO留在延缓状态中并且未由在主控参考源的暂时可用期间获得的信息训练时更接近地对准。
在一些实施例中，设备可以仅从单个主要主控参考源接收时间和/或频率信号，并且当主要主控参考源不可用时，设备进入如下延缓状态，在该延缓状态中进行尝试以维持LO的稳定性和谐振。
在一些实施例中，设备可以从不止一个主控参考源接收时间和/或频率信号，该主控参考源从最准确到最不准确排序。当主要参考源不可用时，然后进入如下延缓状态，在该延缓状态期间替代的不太准确的主控参考源可以至少部分用来训练LO。
如果主要主控参考源变得不可用，则一旦已经通过相对于在主要主控参考源的暂时可用期间获得的信息使LO同步和/或谐振来减少偏移误差，设备就返回到延缓状态。
可以在用于实现在网络节点中用来减少与网络节点的同步和/或者谐振关联的成本的模块中运用本发明的一些实施例。网络节点可以例如是电信网络中的基站或者中继器或者企业网络中的网络节点。广而言之，模块可以是网络中的任何类型的如下网络节点的部分或者位于该网络节点近邻，该网络节点可以在该网络中利用本地化定时源（诸如LO）。
现在将参照图4描述与本发明的一些实施例有关的有限状态图。第一状态为如下状态，在该状态中可以将LO的同步或者频率谐振与主控参考源进行比较。如果仅一个参考源用来训练LO，则这可以是单个主控参考源，或者如果多个主控参考源可用，则该主控参考源可以是指定为最准确源的主要主控参考源。这在图4中被指示为“锁定到主控参考源状态”410。
第二状态为如下状态，在该状态中如果主控参考源由于某些原因而变得不可用，则进行尝试以基于LO随着环境参数（诸如但不限于温度、时间和电源电压）的行为模型来维持LO的同步和谐振。在一些实施例中，当主要主控参考源不可用并且替代参考源可用时尝试基于使用替代参考源来维持LO的同步和谐振。这在图4中被指示为“延缓状态”420。
主控参考源的不可用造成转向“延缓状态”420在图4中被指示为“主要参考源锁定失去”415。
第三状态为如下状态，在该状态中如果主控参考源在“延缓状态”420中之时变得不可用，则进行尝试以相对于主控参考源决定性地更新LO的同步和/或谐振。这在图4中被指示为“主控参考源恢复状态”430。
主控参考源在已经不可用之后出现可用造成转向“主控参考源恢复状态”430被指示为“主控参考源可用”425。
第四状态为如下状态，在该状态中如果主控参考源在“主控参考源恢复状态”430期间变得不可用，则在“主控参考源恢复状态”430期间积累的同步和/或谐振信息用来继续相对于暂时恢复的主控参考源改进LO的同步和/或谐振。这被指示为“恢复累积时间误差状态”440。可以在延缓期间根据延缓的持续时间积累大量时间和/或频率偏移误差。尤其在与未基于主控参考源的暂时可用性校正误差并且允许误差随着延缓持续时间增加而变得更大比较时，可以利用从暂时可用性的主控参考源恢复的时间和/或频率信号减少误差。
主控参考源在已经暂时可用之后再次变得不可用造成转向“恢复累积时间误差状态”440被指示为“主控参考源不可用”435。
在已经在“恢复累积时间误差状态”440中基于主控参考源的暂时可用性校正或者至少减少累积偏移误差之后，LO的控制返回到“延缓状态”420。从“恢复累积时间误差状态”440返回到“延缓状态”420在图4中被指示为“恢复完成”465。
如果主控参考源在“恢复累积时间误差状态”440期间变得可用，则这造成返回到“主控参考源恢复状态”430。主控参考源在“恢复累积时间误差状态”440期间再次变得可用被指示为“主控参考源可用”455。
在“主控参考源恢复状态”430已经成功恢复主控参考源并且补偿任何时间和/或频率偏移误差之后，LO的控制返回到“锁定到主控参考源状态”410。在一些实施例中，在LO与主控参考源之间的相位误差必须在允许返回到“锁定到主控参考源状态”410之前少于200纳秒。更一般而言，可以建立其他特定于实现的标准用于实现返回到“锁定到主控参考源状态”410。
从“主控参考源恢复状态”430返回到“锁定到主控参考源状态”410被指示为“主控参考源恢复完成”475。
本发明的一些实施例提供如下有限状态机算法，该算法出于相对于主控参考源维持LO的同步和/或谐振的目的来跟踪模块的各种操作状态。
现在将参照图5的流程图讨论与本发明的一些实施例有关的方法的示例。该方法的第一步骤5-1涉及LO生成第一信号，该第一信号包括时间信息、频率信息、相位信息或者其组合中的一项。
该方法的第二步骤5-2涉及接收至少一个第二信号，该第二信号包括时间信息、频率信息、相位信息或者其组合中的一项。在一些实施例中，至少一个第二信号比第一信号更准确和/或稳定。在一些实施例中，例如如果可以满足如上文描述的用于准确表征源的准确性和稳定性的条件，则至少一个第二信号可以不如LO准确/稳定。至少一个第二信号可以包括但不限于来自GPS源的信号、LO的数学模型、来自网络时间参考源的信号和/或来自网络频率参考源的信号中的至少一个信号。在一些实施例中，诸如在信号来自GPS源的情况下，在包括LO的网络节点处从外部源接收至少一个第二信号。在一些实施例中，诸如在LO模型的情况下，可以在网络节点上生成或者维持至少一个第二信号。
第三步骤5-3涉及如果第二信号不可用于训练LO，则使用不如第二信号准确的源来训练LO。
第四步骤5-4涉及在第二信号变得至少暂时可用时，相对于已经变得至少暂时可用的第二信号确定LO的偏移误差。
第五步骤5-5涉及如果第二信号在设备使用第二信号以在进行中的基础上训练LO之前变得不可用，则基于在第二信号的暂时可用期间获得的信息相对于第二信号校正LO的偏移误差并且使用不如第二信号准确的源来训练LO直至第二信号以在后续时间变得至少暂时可用。
在一些实施例中，则该方法还可以包括与本发明的其他实施例有关的上述步骤，诸如如果有至少两个第二信号，其中至少两个第二信号之一是被分配作为至少两个第二信号中的最准确第二信号的主要第二信号，并且至少两个第二信号中的其他第二信号是不如主要第二信号准确的、可以在主要第二信号至少暂时不可用时使用的信号，则：相对于主要第二信号确定至少两个第二信号中的每个第二信号的准确性；从最准确到最不准确对至少两个第二信号排序；并且训练LO以基于至少两个第二信号的排序相对于可用的主要第二信号校正LO的偏移误差。
现在将参照图6描述从属设备的详细示例。图6图示了具有多个输入610、620、630、640的从属设备600，这些输入用于从多个主控资源源（未示出）接收时间和/或频率信号。从属设备也包括接收多个输入610、620、630、640的LO误差校正器650。LO误差校正器650被配置成如果第二信号不可用于训练LO则使用不如第二信号准确的源来训练LO。
LO误差校正器650还被配置成如果第二信号在设备使用第二信号以在进行中的基础上训练LO之前变得不可用，则基于在第二信号的暂时不可用期间获得的信息相对于第二信号校正LO的偏移误差并且使用不如第二信号准确的源来训练LO直至第二信号以在后续时间变得至少暂时可用。
向LO 660提供LO误差校正器650的输出652。也向LO误差校正器650的输入提供LO 660的输出662以辅助根据一个或者多个输入来确定用来校正偏移误差的校正信号。
在一些实施例中，可以在类型为图3的优先级器250或者类型与图3的优先级器250相似的优先级器中包括LO误差校正器650的功能。在一些实施例中，LO误差校正器可以是对来自类型为图3的优先级器250或者类型与图3的优先级器250相似的优先级器的校正信号输出操作的单独功能模块。
图6图示了存在到LO校正器的多个输入。然而在一些实施例中，LO校正器仅有单个如下输入，该输入接收用来训练LO的单个第二信号。当单个第二信号不可用时，可以通过将LO的调谐位置锁定于具有最准确和/或稳定信号的位置持续如所需那样长直至可以应用更佳信息来执行一个训练LO的方式。
可以用软件、硬件或者其某些组合实施LO误差校正器650。例如在一种软件实现中，将各种信号比较过程实现为一个或者多个软件模块，并且排序功能由另一模块实现。在一种硬件实现中，可以例如但不限于使用ASIC或者FPGA来实现各种信号比较处理和排序功能。
本发明的诸多修改和变化按照上述教导是可能的。因此将理解，在所附权利要求书的范围内可以用与如这里具体描述的方式不同的方式实现本发明。
Claims (20)
1.一种设备，包括：
本地振荡器（LO），被配置成生成第一信号，所述第一信号包括以下至少一项：定时信息、频率信息、相位信息及其组合；
优先级器，包括至少两个输入，每个输入被配置成接收相应第二信号，所述相应第二信号包括以下至少一项：定时信息、频率信息、相位信息及其组合，所述优先级器被配置成：
相对于所述至少两个第二信号中的被分配作为最准确第二信号的第二信号确定所述至少两个第二信号中的至少一个第二信号的准确性；并且
从最准确到最不准确对所述至少两个第二信号排序；
其中基于所述至少两个第二信号的顺序训练所述LO以相对于可用于所述设备的最准确第二信号校正所述LO的偏移误差。
2.根据权利要求1所述的设备，其中出于对所述至少两个第二信号排序的目的来选择所述至少两个第二信号中的第二信号作为分配的最准确第二信号。
3.根据权利要求1或者2所述的设备，其中如果所述分配的最准确第二信号不可用，则基于所述至少两个第二信号的排序相对于可用于所述设备的下一最准确第二信号训练所述LO。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的设备，其中所述至少两个输入中的每个输入被配置成接收作为以下组信号之一的相应第二信号，包括：
a）GPS定时信号；
b）网络定时信号；
c）网络频率信号；
d）源自所述LO的数学模型的信号；以及
e）根据时段导出的信号，所述LO在所述时段期间由所述分配的最准确第二信号训练；以及
f）包括同步信息的信号。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述网络定时信号根据IEEE 1588。
6.根据权利要求4所述的设备，其中所述网络频率信号根据以下至少一项：同步以太网和自适应时钟恢复（ACR）。
7.根据权利要求4所述的设备，其中所述LO的数学模型是以下至少一项：
由所述设备生成；以及
由所述设备维持。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备，其中所述至少两个输入中的每个输入被配置成经由以下之一接收相应第二信号：
自由空间；
电管道；以及
光学管道。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的设备，其中所述至少两个第二信号从最准确到最不准确的顺序根据影响所述第二信号的各种因素随时间改变。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的设备，被配置成执行以下至少一个：
a）接收所述设备外部的至少一个源发送的信息，所述信息涉及所述至少一个源向所述至少两个输入中的一个输入提供相应第二信号的可用性；以及
b）检测向所述至少两个输入中的一个输入提供相应第二信号的所述设备外部的至少一个源的可用性。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的设备，其中所述优先级器还包括：
多个校正信号生成器，每个校正信号生成器与相应输入关联，每个校正信号生成器被配置成接收第二信号；
每个校正信号生成器被配置成从所述LO接收时钟信号；
每个校正信号生成器被配置成生成校正信号，所述校正信号是接收的输入和来自所述LO的所述时钟信号的函数；
多个求和器，一个求和器用于除了被分配作为最准确第二信号的所述第二信号之外的每个第二信号，每个求和器被配置成接收来自被分配作为最准确第二信号的所述第二信号的校正信号以及来自其他第二信号之一的校正信号；
校正信号选择器，被配置成接收所述多个求和器的输出，其中所述校正信号选择器还被配置成根据所述求和器的输出从最准确到最不准确对所述至少两个第二信号排序。
12.一种方法，包括：
本地振荡器（LO）生成第一信号，所述第一信号包括以下至少一项：定时信息、频率信息、相位信息及其组合；
接收至少两个第二信号，每个第二信号包括以下至少一项：定时信息、频率信息、相位信息及其组合，其中从外部源接收所述至少两个第二信号中的至少一个第二信号；
相对于所述至少两个第二信号中的被分配作为最准确第二信号的第二信号确定所述至少两个第二信号中的至少一个第二信号的准确性；
从最准确到最不准确对所述至少两个第二信号排序；并且
基于所述至少两个第二信号的顺序训练所述LO以相对于可用的最准确第二信号校正所述LO的偏移误差。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
出于对所述至少两个第二信号排序的目的来选择所述至少两个第二信号中的第二信号作为分配的最准确第二信号。
14.根据权利要求12或者13所述的方法，其中当所述分配的最准确第二信号不可用时：
训练所述LO以校正所述偏移误差包括基于所述至少两个第二信号的排序训练所述LO以相对于可用的下一最准确第二信号校正偏移误差。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中接收所述至少两个第二信号中的每个包括针对所述至少两个第二信号中的每个接收作为以下组信号之一的相应信号，包括：
a）GPS定时信号；
b）网络定时信号；
c）网络频率信号；
d）源自所述LO的数学模型的信号；以及
e）根据时段导出的信号，所述LO在所述时段期间由所述分配的最准确第二信号训练；以及
f）包括同步信息的信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中接收所述网络定时信号包括接收根据IEEE 1588的所述网络定时信号。
17.根据权利要求15所述的方法，其中接收所述网络频率信号包括接收根据以下至少一项的所述网络频率信号：同步以太网和自适应时钟恢复（ACR）。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括以下至少一个：
生成所述LO的数学模型；以及
维持所述LO的数学模型。
19.根据权利要求12至18中的任一项所述的方法，还包括以下至少一个：
a）接收至少一个外部源发送的信息，所述信息涉及所述至少一个外部源提供所述至少两个第二信号中的第二信号的可用性；以及
b）检测提供所述至少两个第二信号中的第二信号的至少一个外部源的可用性。
20.根据权利要求12至19中的任一项所述的方法，还包括基于随时间影响第二信号的各种因素从最准确到最不准确对所述至少两个第二信号重新排序。
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