CN104158616A

CN104158616A - 一种光纤传输系统中时钟同步的方法及装置

Info

Publication number: CN104158616A
Application number: CN201410364374.1A
Authority: CN
Inventors: 唐良建; 阮俊冰; 曾振兴
Original assignee: Comba Telecom Systems China Ltd
Current assignee: Comba Network Systems Co Ltd
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2034-07-28
Also published as: CN104158616B

Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种光纤传输系统中时钟同步的方法及装置。所述方法包括：获取通过光纤传输来的参考时钟信号；并获取本地时钟信号；计算所述参考时钟信号和所述本地时钟信号之间的频率差；将所述频率差作为PID算法的输入，进行运算后得到待调节晶振的频率调节参数的调整参考量；根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数。通过本发明提供的方法可以降低成本，提高时钟同步的效率。

Description

一种光纤传输系统中时钟同步的方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种光纤传输系统中时钟同步的方法及装置。

背景技术

在采用光纤传输用于时钟同步的时钟信号的系统中，例如通过光纤连接的BBU(Base band Unit，基带处理单元)和RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)之间，通过光纤传输参考时钟信号给RRU，从而实现RRU和BBU的时钟同步。

现有技术中，在光纤传输系统中多采用数字时钟芯片实现时钟同步。在该方法中，需要配置数字时钟芯片用于时钟同步，并且该数字时钟芯片需要根据配置文件中的配置信息，通过数字时钟芯片内的各组件调整晶振的频率调节参数，完成对晶振的频率的调节，从而完成时钟同步。在基站重上电后，为了保证时钟的稳定性，需要重新加载该配置文件。如果配置文件加载失败或由于数字时钟芯片自身的原因，都会导致时钟同步失败，而此时，则需要人工排查时钟同步失败的原因。如果数字时钟芯片没有损坏，则需要人工调试使数字时钟芯片正常工作；如果数字时钟芯片损坏，则需要更换新的数字时钟芯片，然后同样由人工进行调试后才能使数字时钟芯片正常工作，保证时钟同步的正常运行。

由此可见，现有技术中采用数字时钟芯片进行时钟同步的方法较为复杂，需要人工参与的地方较多，当基站重上电后，若需要人工调试才能完成时钟同步，则使得时钟同步的效率低下。因此亟需一种能够简便灵活地实现时钟同步的方法，以提高光纤传输系统中时钟同步的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤传输系统中时钟同步的方法及装置，以克服现有技术中时钟同步效率低的问题。

本发明提供一种光纤传输系统中时钟同步的方法，包括：

获取通过光纤传输来的参考时钟信号；并获取本地时钟信号；

计算所述参考时钟信号和所述本地时钟信号之间的频率差；

将所述频率差作为PID算法的输入，进行运算后得到待调节晶振的频率调节参数的调整参考量；

根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

本发明还提供一种光纤传输系统中时钟同步的装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取通过光纤传输来的参考时钟信号；并获取本地时钟信号；

计算模块，用于计算所述参考时钟信号和所述本地时钟信号之间的频率差；

PID运算模块，用于将所述频率差作为PID算法的输入，进行运算后得到待调节晶振的频率调节参数的调整参考量；

调节模块，用于根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

本发明至少具有以下有益效果：通过获取光纤传输来的参考时钟信号，并将该参考时钟信号和本地时钟信号的频率差作为PID算法的输入，然后根据PID算法计算出待调节晶振的频率调节参数的调节参考量，然后根据该调节参考量，调节待调节晶振的频率，从而实现本地时钟与参考时钟的时钟同步。由此可见，相对现有技术中通过数字时钟芯片进行时钟同步的方案，本发明实施例提供的技术方案配置方便；因无需数字时钟芯片，本发明实施例的时钟同步方法显得更为灵活；相对昂贵的数字时钟芯片，本发明实施例提供的时钟同步方法因无需昂贵的数字时钟芯片，可以降低成本；此外，本发明实施例提供的时钟同步方法，在基站重上电后无需人工干预，可以自动根据获取的参考时钟信号通过PID算法重新进行时钟同步，从而提高了时钟同步的效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1为本发明实施例中光纤传输系统中时钟同步的方法的示例性流程图；

图2为本发明实施例中光纤传输系统中时钟同步的方法的另一示例性流程图；

图3为本发明实施例中光纤传输系统中时钟同步的装置的示意图；

图4为本发明实施例中光纤传输系统中时钟同步的装置的另一示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供一种光纤传输系统中时钟同步的方法，适用于光纤传输系统中的时钟同步，例如RRU和BBU之间的时钟同步，RRU和级联的上级RRU之间的时钟同步、RRU和宏基站之间的时钟同步等。该方法提供一种基于可编程逻辑器件对晶振进行调节的技术方案，以实现光纤传输系统中的时钟同步。上述的可编程逻辑器件可以是FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)、EPLD(Erasable Programmable Logic Device，可擦除可编辑逻辑器件)、SPLD(Simple Programmable Logic Device，简单可编程逻辑器件)等可编程逻辑器件，还可以是ASIC((Application Specific Integrated Circuits,专用集成电路))或DSP芯片(Digital Signal Processing,DSP芯片)等可编程芯片，对此不做限定。

在本发明实施例提供的技术方案中获取光纤传输来的参考时钟信号，并将该参考时钟信号和本地时钟信号的频率差作为PID算法的输入，然后根据PID算法计算出待调节晶振的频率调节参数的调节参考量，然后根据该调节参考量，调节待调节晶振的频率，从而实现本地时钟与参考时钟的时钟同步。由此可见，相对现有技术中通过数字时钟芯片进行时钟同步的方案，本发明实施例提供的技术方案配置方便；因无需数字时钟芯片，本发明实施例的时钟同步方法显得更为灵活；相对昂贵的数字时钟芯片，本发明实施例提供的时钟同步能够降低成本；此外，本发明实施例提供的时钟同步方法，在基站重上电后无需人工干预，可以自动根据获取的参考时钟信号通过PID算法重新进行时钟同步，从而提高了时钟同步的效率。下面对本发明实施例中提供的光纤传输系统中时钟同步的方法进行详细说明。

如图1所示，为本发明实施例中光纤传输系统中时钟同步方法的示例性流程图，该方法包括步骤101-104：

步骤101：获取通过光纤传输来的参考时钟信号；并获取本地时钟信号。

步骤102：计算所述参考时钟信号和所述本地时钟信号之间的频率差。

其中，在一个实施例中，参考时钟信号和本地时钟信号均为具有一定重复周期的波形，因此步骤102可执行为：计算预设时长内所述参考时钟信号重复的周期个数和所述本地时钟信号重复的周期个数的差值，将所述差值作为所述频率差。其中，预设时长可以为10ms(毫秒)；其中，可以通过两个计数器分别对参考时钟信号和本地时钟信号的各自的重复的周期个数进行计数，然后将预设时长内两个计数器的差值作为频率差。

步骤103：将所述频率差作为PID算法的输入，进行运算后得到待调节晶振的频率调节参数的调整参考量。

其中，PID算法由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成，PID算法的输入输出具有如下关系，如式(1)：

u (t) = k_{p} [e (t) + \frac{1}{T_{i}} {&Integral;}_{0}^{t} e (t) dt + T_{d} \frac{de (t)}{dt}]

式(1)

其中，e(t)为输入；u(t)为输出；k_p为比例系数；T_i为积分系数；T_d为微分系数，这三个参数为通过调试确定的常量。本发明实施例中PID算法的输入为参考时钟信号和本地时钟信号的频率差，因此只要两者存在频率差时，PID算法会自动计算出一个调整参考量，而只有当两者的频率差为0时，PID算法的输出也为0，由此可以看出，通过PID算法的自动反馈机制可以实现自动的输出调整参考量，用于调节待调节晶振，直至参考时钟信号和本地时钟信号的频率达到一致，即两者完成时钟同步。

其中，在一个实施例中，所述PID算法包括增量型PID算法或位置型PID算法。其中，增量型PID算法运算出的调整参考量，为频率调节参数的增量；位置型PID算法运算出的调整参考量，为频率调节参数的最终参数值，例如将5V(voltage，伏特)的电压调整到8V，则8V为5V的最终参数值。其中，式1即为位置型PID算法，其中u(t)为位置型PID算法的输出(即为位置型PID算法运算出的调整参考量))，而增量型PID算法是位置型PID算法的变形，增量型PID算法的推导过程如下：

在实际应用中，可用式(2)等效代替式(1)：

u_{K} = k_{p} [e_{K} + \frac{T}{T_{i}} Σ_{j = 0}^{k} e_{j} + T_{d} \frac{e_{k} - e_{k - 1}}{T}]

式(2)

由式(2)可知

\begin{matrix} {Δu}_{K} = u_{K} - u_{K - 1} = K_{p} [e_{k} - e_{k - 1} + \frac{T}{T_{i}} e_{k} + T_{d} \frac{e_{k} - {2 e}_{k - 1} + e_{k - 2}}{T}] \\ = K_{p} (1 + \frac{T}{T_{i}} + \frac{T_{d}}{T}) e_{k} - K_{p} (1 + \frac{{2 T}_{d}}{T}) e_{k - 1} + K_{p} \frac{T_{d}}{T} e_{k - 2} \\ {Ae}_{k} - {Be}_{k - 1} + {Ce}_{k - 2} \end{matrix}

其中，Δu_K为增量型PID算法的输出(即为增量型PID算法运算出的调整参考量)，A、B、C为该增量型PID算法的三个参数，其中，

A = K_{p} (1 + \frac{T}{T_{i}} + \frac{T_{d}}{T})

B = K_{p} (1 + \frac{2 T_{d}}{T})

C = K_{p} \frac{T_{d}}{T}

可见只要确定k_p、T_i和T_d三个参数，既可以确定增量型PID算法的三个参数A、B、C。

其中，在一个实施例中，所述频率调节参数为模拟量，所述调整参考量为数字量，例如当待调节晶振为压控晶振时，该压控晶振的频率调节参数为模拟电压，该模拟电压的调整参考量可以为数字电压。

步骤104：根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

其中，在一个实施例中，当所述PID算法为增量型PID算法时，步骤103可执行为：将所述频率差作为所述增量型PID算法的输入，进行运算后得到所述待调节晶振的调整参考量，而此时步骤104可执行为：根据所述调整参考量，增量调整所述待调节晶振的频率调节参数。通过增量调整所述待调节晶振的频率调节参数，例如当待调节晶振为压控晶振时，根据PID算法进行运算后的调整参考量，确定电压调整量为2.5V，则可以直接在该压控晶振当前电压的基础上增加2.5V，从而可以实现快速的调整晶振，提高时钟同步的效率。

其中，在一个实施例中，当所述频率调节参数为模拟量且所述调整参考量为数字量时，步骤104可执行为：将所述调整参考量转换为所述频率调节参数的模拟量；根据转换得到的所述模拟量，调整所述待调节晶振的频率调节参数。

需要说明的是本发明实施例的待调节晶振例如是压控晶振、温补晶振、恒温晶振等，任何可以通过PID算法运算出的频率调节参数的调整参考量，进行时钟同步的晶振均适用于本发明实施例，在此不做限定。

综上，本发明实施例通过PID算法的自动反馈，自动调整参考时钟信号和本地时钟信号，直至两者达到时钟同步，因此可以自动实现时钟同步，相对现有技术中通过数字时钟芯片进行时钟同步的方案，本发明实施例提供的技术方案配置方便；因无需数字时钟芯片，本发明实施例的时钟同步方法显得更为灵活；因无需昂贵的数字时钟芯片，本发明实施例提供的时钟同步方法可以降低成本；此外，本发明实施例提供的时钟同步方法，在基站重上电后无需人工干预，可以自动根据获取的参考时钟信号通过PID算法重新进行时钟同步，从而提高了时钟同步的效率。

需要说明的是，因为不同晶振具有不同的特性，当通过本发明实施例提供的光纤传输系统中时钟同步的方法时，要根据具体的待调节晶振的特性确定PID算法的适用于该晶振的三个参数即；k_p、T_i和T_d。通过调试，可以将满足预设条件(如从开始调节晶振直至时钟同步所用的时长小于预设时长)时的k_p、T_i和T_d三个参数最为最终的参数，用于调节该晶振。k_p、T_i和T_d三个参数与晶振的特性有关，因此，这三个参数一旦确定即可用于以后的对该晶振的调节，以达到时钟同步的目的。

下面以压控晶振为例，以调试好PID算法的三个参数后，调节该压控晶振完成时钟同步的方法进行详细说明，如图2所示，该方法包括：

步骤201：获取通过光纤传输来的参考时钟信号；并获取本地时钟信号。

步骤202：计算所述参考时钟信号和所述本地时钟信号之间的频率差为正50。

其中，正50表示参考时钟信号的频率大于本地时钟信号的频率。

步骤203：将所述频率差作为增量型PID算法的输入，进行运算后得到压控晶振的模拟电压的调整参考量为数字量120。

步骤204：将数字量120进行模数转换后，确定模拟电压的增量为正0.5V。

步骤205：将压控晶振的模拟电压提高0.5V。

步骤206：重复执行步骤201至205直至步骤203中增量型PID算法运算出的调整参考量为0。

如图3所示，为本发明实施例中提供的一种光纤传输系统中时钟同步的装置的示意图，该装置包括：

获取模块301，用于获取通过光纤传输来的参考时钟信号；并获取本地时钟信号；

计算模块302，用于计算所述参考时钟信号和所述本地时钟信号之间的频率差；

PID运算模块303，用于将所述频率差作为PID算法的输入，进行运算后得到待调节晶振的频率调节参数的调整参考量；

调节模块304，用于根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

其中，在一个实施例中，所述PID运算模块303用于当所述PID算法为增量型PID算法时，将所述频率差作为所述增量型PID算法的输入，进行运算后得到所述待调节晶振的调整参考量；

所述调节模块304用于根据所述调整参考量，增量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

其中，在一个实施例中，如图4所示，所述调节模块304包括：

转换单元305，用于当所述频率调节参数为模拟量，且所述调整参考量为数字量时，将所述调整参考量转换为所述频率调节参数的模拟量；

调节单元306，用于根据转换得到的所述模拟量，调整所述待调节晶振的频率调节参数。

其中，在一个实施例中，所述计算模块302用于计算预设时长内所述参考时钟信号重复的周期个数和所述本地时钟信号重复的周期个数的差值，将所述差值作为所述频率差。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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

1.一种光纤传输系统中时钟同步的方法，其特征在于，所述方法包括：

计算所述参考时钟信号和所述本地时钟信号之间的频率差；

根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PID算法包括增量型PID算法或位置型PID算法。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述PID算法为增量型PID算法时，所述将所述频率差作为PID算法的输入，进行运算后得到待调节晶振的频率调节参数的调整参考量，包括：

将所述频率差作为所述增量型PID算法的输入，进行运算后得到所述待调节晶振的调整参考量；

所述根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数，包括：

根据所述调整参考量，增量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述频率调节参数为模拟量；

所述调整参考量为数字量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述调整参考量调整所述待调节晶振的频率调节参数，包括：

将所述调整参考量转换为所述频率调节参数的模拟量；

根据转换得到的所述模拟量，调整所述待调节晶振的频率调节参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述参考时钟信号和本地时钟信号之间的频率差，包括：

计算预设时长内所述参考时钟信号重复的周期个数和所述本地时钟信号重复的周期个数的差值，将所述差值作为所述频率差。

7.一种光纤传输系统中时钟同步的装置，其特征在于，所述装置包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述PID运算模块用于当所述PID算法为增量型PID算法时，将所述频率差作为所述增量型PID算法的输入，进行运算后得到所述待调节晶振的调整参考量；

所述调节模块用于根据所述调整参考量，增量调整所述待调节晶振的频率调节参数。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调节模块包括：

转换单元，用于当所述频率调节参数为模拟量，且所述调整参考量为数字量时，将所述调整参考量转换为所述频率调节参数的模拟量；

调节单元，用于根据转换得到的所述模拟量，调整所述待调节晶振的频率调节参数。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块用于计算预设时长内所述参考时钟信号重复的周期个数和所述本地时钟信号重复的周期个数的差值，将所述差值作为所述频率差。