CN104883248A - 一种时间同步的装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时间同步的装置，包括：检测单元按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期，确定单元当所述检测单元检测的所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延，调整单元根据所述确定单元确定的所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。本发明实施例提供的装置，在SNR很低的情况下就不再做后续的时间同步，避免了时间的浪费。

Description

一种时间同步的装置、方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种时间同步的装置、方法及系统。

背景技术

随着移动终端的增加，用户对数据量的需求增加，目前6G以下的频段所具有的带宽已不足以满足日益增长的通信性能的需求，因此应用具有丰富带宽资源的高频(30G～300G或更高)作为回传和接入频点将成为趋势。

但与6G以下的频段相比，高频的显著特点之一是波束窄，波束窄会造成波束对准难度大和波束较易偏离，并且小幅度的偏离会造成接收信噪比（Signalto Noise Ratio，SNR）显著降低。

在SNR较低的情况下进行时间同步时，现有技术常用扩频的方案来确定时延，即发射端发送已知的伪随机序列，接收端用该随机序列与接收数据做相关处理，通过相关曲线峰值来确定对应的时延，然后根据该时延进行调整，以实现发射端与接收端的时间同步。

本发明的发明人发现，现有技术中接收端在做时间同步时都是通过滑窗的方式来采集接收数据，然后确定时延进行时间同步，通过滑窗采集接收数据可能需要很长时间，而在SNR很低的情况下是无法做好时间同步的，所以现有技术中这种直接采用滑窗的方式进行时间同步的方法会造成大量时间浪费。

发明内容

本发明实施例提供一种时间同步的装置，可以根据SNR的检测情况做时间同步，避免了时间浪费。本发明实施例还提供了相应的方法及系统。

本发明第一方面提供一种时间同步的装置，包括：

检测单元，用于按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期；

确定单元，用于当所述检测单元检测的所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延；

调整单元，用于根据所述确定单元确定的所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述检测单元包括：

第一数据处理子单元，用于采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期；

检测子单元，用于从所述第一数据处理子单元扩展后的接收数据中任意选取一段接收数据用于检测，确定所述信噪比。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，

所述检测子单元，用于对所述任意选取的一段接收数据做快速傅里叶变换，当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件。

结合第一方面第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，

所述检测单元还包括：

第一确定子单元，用于在所述第一数据处理子单元处理接收数据前，根据所述发射端持续发射时间和所述接收端持续接收时间的大小关系，确定循环移位的次数。

结合第一方面第一种、第二种或第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，

所述确定单元包括：

第二数据处理子单元，用于采用步进滑窗的方式从所述接收数据中选取预置数量的数据点进行快速傅里叶变换，直至所述接收数据都被选取到；

记录子单元，用于记录所述第二数据处理子单元每次快速傅里叶变换中的最大值，并且将所述每次快速傅里叶变换中的最大值按记录顺序构成一个序列；

互相关计算子单元，用于将所述记录子单元记录的每次快速傅里叶变换中的最大值构成的所述一个序列与预置的标准序列进行互相关；

第二确定子单元，用于根据所述互相关计算子单元计算的互相关结果，确定所述调整时延。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，

所述第二确定子单元，用于将互相关曲线中两个峰值间的时间距离确定为所述调整时延。

本发明第二方面提供一种时间同步的方法，包括：

按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期；

当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延；

根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。

结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述按照预置策略检测所述接收数据的信噪比，包括：

采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期；

从扩展后的接收数据中任意选取一段接收数据用于检测，确定所述信噪比。

结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述确定所述信噪比，包括：

对所述任意选取的一段接收数据做快速傅里叶变换；

当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件。

结合第二方面第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期之前，所述方法还包括：

根据所述发射端持续发射时间和所述接收端持续接收时间的大小关系，确定循环移位的次数。

结合第二方面第一种、第二种或第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述确定调整时延，包括：

采用步进滑窗的方式从所述接收数据中选取预置数量的数据点进行快速傅里叶变换，直至所述接收数据都被选取到；

记录每次快速傅里叶变换中的最大值，并且将所述每次快速傅里叶变换中的最大值按记录顺序构成一个序列；

将所述每次快速傅里叶变换中的最大值构成的所述一个序列与预置的标准序列进行互相关；

根据所述互相关结果，确定所述调整时延。

结合第二方面第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述根据所述互相关结果，确定所述调整时延，包括：

将互相关曲线中两个峰值间的时间距离确定为所述调整时延。

本发明第三方面提供一种时间同步系统，包括：第一设备和第二设备，所述第一设备和所述第二设备通信连接；

在所述第一设备和所述第二设备进行时间同步前，当所述第一设备作为发射端，所述第二设备作为接收端时；

所述第二设备按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为所述第一设备按照收发周期发射的数据，且所述第二设备的接收周期不小于所述第一设备的整个收发周期，当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延，根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述第一设备与所述第二设备的收发时间保持同步。

本发明实施例采用检测单元按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期，确定单元当所述检测单元检测的所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延，调整单元根据所述确定单元确定的所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。与现有技术中不考虑SNR直接采用滑窗的方式进行时间同步相比，本发明实施例提供的装置，在SNR很低的情况下就不再做后续的时间同步，避免了时间的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A是本发明实施例中时间同步前的收发周期状态分布图；

图1B是本发明实施例中时间同步后的收发周期状态分布图；

图2是本发明实施例中时间同步时站点的收发周期状态示意图；

图3A-图3C是本发明实施例中循环移位示意图；

图4A是本发明实施例中接收数据分布示意图；

图4B是本发明实施例中接收数据循环示意图；

图5A-图5C是本发明实施例中调整时延估计示意图；

图6是本发明实施例中时间同步装置的一实施例示意图；

图7是本发明实施例中时间同步装置的另一实施例示意图；

图8是本发明实施例中时间同步装置的另一实施例示意图；

图9是本发明实施例中时间同步装置的另一实施例示意图；

图10是本发明实施例中时间同步方法的另一实施例示意图；

图11是本发明实施例中时间同步装置的另一实施例示意图；

图12是本发明实施例中时间同步系统的一实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种时间同步的装置，可以根据SNR的检测情况做时间同步，避免了时间浪费。本发明实施例还提供了相应的方法及系统。以下分别进行详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1A，图1A为互相通信站点A和站点B收发状态周期分布图，从图1A中可以看出此时无论站点A和站点B哪个站点作为接收端时，都仅能接受一部分数据，导致两个站点间通信的可靠性降低，因此在通信前，需进行收发同步即时间同步，将站点A和站点B的收发周期调整到如图1B所示。

参阅图2，本发明实施例中在站点A和站点B的收发周期未同步前，以站点A作为发射端，站点B作为接收端，站点A的一个收发周期为4ms，其中2ms为发射周期，2ms为接收周期，站点A在发射周期到来时发射数据，站点B为了完全接收到站点A发射的数据，其接收周期可以为4ms，或者大于4ms，以避免数据漏接。

站点A的发射周期是在0-2ms，当站点B接收到站点A发射的数据时，将在0-2ms的数据扩展到0-4ms，从而使整个接收周期都有数据。具体扩展方法可以采用循环移位相加的方法，也可以采用延迟相加的方法使得整个接收周期内均有数据。

本发明实施例中的站点A的发射周期和接收周期都是2ms，也就是发射周期和接收周期相等，而实际应用中发射周期和接收周期可能不相等，所以当采用循环移位实现数据时域内扩展时，可分为三种情况：(a)、A站发射周期T_tx等于接收周期T_rx；(b)、A站发射周期T_tx大于接收周期T_rx；(c)、A站发射周期T_tx小于接收周期T_rx，如图3A-图3C所示。针对情况(a)和情况(b)，如图3A和图3B所示循环移位一次即可，移位长度T_shift满足T_rx≤T_shift≤Tt_x；针对情况(c)，如图3C所示，循环移位次数N大于1，当并行移位相加时次数N满足N=ceil(T_rx/T_tx)，图3C即移位两次的示意图；当迭代移位相加时次数N满足N=ceil(log₂(T_rx/T_tx+1))，若同时考虑硬件资源和时间成本，结合并行移位和迭代移位时，总的移位次数介于二者之间。

站点B将接收数据扩展到整个接收周期后，从接收周期中任意选取一段检测接收数据的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），具体检测过程可以是将选取的接收数据进行快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT），根据变换后频域的数据是否有明显峰值来确定检测的接收数据的信噪比，当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件，如果快速傅里叶变换的谱线峰值低于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比不满足预置的同步条件，则先不进行同步，继续检测下一次的接收数据。本发明实施例中采用循环移位的方法对接收数据进行扩展处理后，再检测SNR，只需检测一次即可，相比对接收数据进行滑窗的方法进行检测，显著的降低了检测时间。

滑窗(Moving Window)算法是通过限制各个时间窗口内所能接收的最大信元数对业务量进行控制。在滑窗算法中，时间窗口不是向前跳，而是每过一个信元时间向前滑动一次，滑动的长度可以是一个信元的时间。滑窗的步进长度可以设置。

另外，FFT点数和用于判断的门限值可调整，点数越多，可以检测的SNR越低，如65536点可以检测-35dB的信号，耗费的硬件资源越多，需要的时间越长。当预先知道SNR的范围时可以根据实际情况在时间消耗、硬件消耗和性能上进行折中；若SNR变化范围较大时，则可以根据实际检测情况灵活调整点数和门限值，如FFT输出信号的值显著高于门限值，说明SNR条件较好，可以适当降低FFT变化点数和(或)门限值，反之亦然。

当接收数据的信噪比满足预置的同步条件时，则开始进行时间同步。在进行时间同步时，对循环移位前的接收数据应用滑窗的方法取数据，并对取出的数据做FFT变化，存储最大值，形成曲线或序列。与标准的最大值曲线或序列互相关，根据互相关结果估计出调整时延，调整采样起始点，完成同步。

标准曲线或序列由标准数据进行滑窗FFT变化存储最大值得到。标准数据指SNR足以从接收信号中直接判断出收发分界(即可以区分出噪声与信号)的数据。

滑窗的次数与步进的长度有关，当接收数据的周期是4ms时，如果步进是0.5ms则至少要滑动8次滑窗。

另外，接收周期接收的数据中，接收数据可能分散在接收周期两边，如图4A所示，若直接对数据从采样起始点到采样结束点进行滑窗处理，有可能所有窗的滑窗结果均无法体现出完整数据，因此滑窗过程必须是个循环的过程，如图4B所示，将接收数据首尾相接后进行滑窗处理，保证最后一个窗的结束数据与第一个窗的结束数据相邻。与检测部分类似，此时的FFT点数、滑窗步进可调整。

考虑到实际应用场景中-35dB已覆盖大多数情况，本发明方案中的FFT点数对应值为65536，图5A-图5C即估计调整时延的仿真示意图。图5A的上半部分为站点A的发射数据示意图，取第一个时分双工（Time Division Duplex，TDD）周期(即4ms)的数据作为标准数据，对标准数据进行滑窗FFT变化并存储最大值，获取的序列如图5A的下半部分所示。

站点B的接收数据则如图5B的上半部分所示，仍取第一个TDD周期的数据作为接收数据进行滑窗FFT处理并存储最大值，获取的序列如图5B的下半部分所示。

将标准序列5A的下半部分与接收序列5B的下半部分进行互相关，得到的曲线如图5C所示。图5C中两个峰值间的时间差即接收信号相比标准信号的时间偏移值。

接收端站点B根据该时间偏移值，调整其采样起始点，同时由持续接收状态切换为收发间隔模式，即完成站点A和站点B间的时间同步。

本发明实施例可以应用在天线的对准场景中，特别是天线波束较窄的情况，可以实现双方站点的同步，进而为双方站点交互对准状态并指导对准操作奠定基础。

本发明还可应用于因环境因素导致的天线波束偏离的场景，当天线波束较窄时，极易出现因外界条件如风等造成波束指向偏离，影响通信性能的稳定性，本发明通过实现低SNR时双方站点的同步为波束偏离时传递重要信息奠定了基础。

本发明实施例提供的应用场景实施例，与现有技术中不考虑SNR直接采用滑窗的方式进行时间同步相比，在SNR很低的情况下就不再做后续的时间同步，避免了时间的浪费。

参阅图6，本发明实施例提供的时间同步的装置的一实施例包括：

检测单元201，用于按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期；

一个收发周期包括接收周期和发射周期，例如一个收发周期为4ms，其中0-2ms为发射周期，2-4ms为接收周期。为了保证发射端发射的数据接收端能全部接收到，所以接收端的接收周期要大于或等于发射端的整个收发周期。例如：当发射端的收发周期为4ms时，接收端的接收周期可以设置大于4ms。

确定单元202，用于当所述检测单元201检测的所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延；

调整单元203，用于根据所述确定单元202确定的所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。

本发明实施例中，检测单元201按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期，确定单元202当所述检测单元201检测的所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延，调整单元203根据所述确定单元202确定的所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。与现有技术中不考虑SNR直接采用滑窗的方式进行时间同步相比，本发明实施例提供的装置，在SNR很低的情况下就不再做后续的时间同步，避免了时间的浪费。

可选地，在上述图6对应的实施例的基础上，参阅图7，本发明实施例提供的时间同步的装置的另一实施例中，所述检测单元201包括：

第一数据处理子单元2011，用于采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期；

检测子单元2012，用于从所述第一数据处理子单元2011扩展后的接收数据中任意选取一段接收数据用于检测，确定所述信噪比。

本发明实施例中，以站点A作为发射端和站点B作为接收端为例，站点A的发射周期是在0-2ms，当站点B接收到站点A发射的数据时，将在0-2ms的数据扩展到0-4ms，从而使整个接收周期都有数据。具体扩展方法可以采用循环移位相加的方法，也可以采用延迟相加的方法使得整个接收周期内均有数据。

可选地，在上述图7对应的实施例的基础上，本发明实施例提供的时间同步的装置的另一实施例中，

所述检测子单元2011，用于对所述任意选取的一段接收数据做快速傅里叶变换，当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件。

本发明实施例中，站点B将接收数据扩展到整个接收周期后，从接收周期中任意选取一段检测接收数据的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），具体检测过程可以是将选取的接收数据进行快速傅里叶变换（Fast FourierTransform，FFT），根据变换后频域的数据是否有明显峰值来确定检测的接收数据的信噪比，当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件，如果快速傅里叶变换的谱线峰值低于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比不满足预置的同步条件，则先不进行同步，继续检测下一次的接收数据。本发明实施例中采用循环移位的方法对接收数据进行扩展处理后，再检测SNR，只需检测一次即可，相比对接收数据进行滑窗的方法进行检测，显著的降低了检测时间。

滑窗(Moving Window)算法是通过限制各个时间窗口内所能接收的最大信元数对业务量进行控制。在滑窗算法中，时间窗口不是向前跳，而是每过一个信元时间向前滑动一次，滑动的长度可以是一个信元的时间。滑窗的步进长度可以设置。

另外，FFT点数和用于判断的门限值可调整，点数越多，可以检测的SNR越低，如65536点可以检测-35dB的信号，耗费的硬件资源越多，需要的时间越长。当预先知道SNR的范围时可以根据实际情况在时间消耗、硬件消耗和性能上进行折中；若SNR变化范围较大时，则可以根据实际检测情况灵活调整点数和门限值，如FFT输出信号的值显著高于门限值，说明SNR条件较好，可以适当降低FFT变化点数和(或)门限值，反之亦然。

可选地，在上述图7对应的实施例的基础上，参阅图8，本发明实施例提供的时间同步的装置的另一实施例中，所述检测单元201还包括：

第一确定子单元2013，用于在所述第一数据处理子单元2011处理接收数据前，根据所述发射端持续发射时间和所述接收端持续接收时间的大小关系，确定循环移位的次数。

本发明实施例中的站点A的发射周期和接收周期都是2ms，也就是发射周期和接收周期相等，而实际应用中发射周期和接收周期可能不相等，所以当采用循环移位实现数据时域内扩展时，可分为三种情况：(a)、A站发射周期T_tx等于接收周期T_rx；(b)、A站发射周期T_tx大于接收周期T_rx；(c)、A站发射周期T_tx小于接收周期T_rx，如图3A-图3C所示。针对情况(a)和情况(b)，如图3A和图3B所示循环移位一次即可，移位长度T_shift满足T_rx≤T_shift≤T_tx；针对情况(c)，如图3C所示，循环移位次数N大于1，当并行移位相加时次数N满足N=ceil(T_rx/T_tx)，图3C即移位两次的示意图；当迭代移位相加时次数N满足N=ceil(log₂(T_rx/T_tx+1))，若同时考虑硬件资源和时间成本，结合并行移位和迭代移位时，总的移位次数介于二者之间。

可选地，在上述图6对应的实施例的基础上，参阅图9，本发明实施例提供的时间同步的装置的另一实施例中，所述确定单元202包括：

第二数据处理子单元2021，用于采用步进滑窗的方式从所述接收数据中选取预置数量的数据点进行快速傅里叶变换，直至所述接收数据都被选取到；

记录子单元2022，用于记录所述第二数据处理子单元2021每次快速傅里叶变换中的最大值，并且将所述每次快速傅里叶变换中的最大值按记录顺序构成一个序列；

互相关计算子单元2023，用于将所述记录子单元2022记录的每次快速傅里叶变换中的最大值构成的所述一个序列与预置的标准序列进行互相关；

第二确定子单元2024，用于根据所述互相关计算子单元2023计算的互相关结果，确定所述调整时延。

本发明实施例中，当接收数据的信噪比满足预置的同步条件时，则开始进行时间同步。在进行时间同步时，对循环移位前的接收数据应用滑窗的方法取数据，并对取出的数据做FFT变化，存储最大值，形成曲线或序列。与标准的最大值曲线或序列互相关，根据互相关结果估计出调整时延，调整采样起始点，完成同步。

标准曲线或序列由标准数据进行滑窗FFT变化存储最大值得到。标准数据指SNR足以从接收信号中直接判断出收发分界(即可以区分出噪声与信号)的数据。

滑窗的次数与步进的长度有关，当接收数据的周期是4ms时，如果步进是0.5ms则至少要滑动8次滑窗。

另外，接收周期接收的数据中，接收数据可能分散在接收周期两边，如图4A所示，若直接对数据从采样起始点到采样结束点进行滑窗处理，有可能所有窗的滑窗结果均无法体现出完整数据，因此滑窗过程必须是个循环的过程，如图4B所示，将接收数据首尾相接后进行滑窗处理，保证最后一个窗的结束数据与第一个窗的结束数据相邻。与检测部分类似，此时的FFT点数、滑窗步进可调整。

考虑到实际应用场景中-35dB已覆盖大多数情况，本发明方案中的FFT点数对应值为65536，图5A-图5C即估计调整时延的仿真示意图。图5A的上半部分为站点A的发射数据示意图，取第一个时分双工（Time Division Duplex，TDD）周期(即4ms)的数据作为标准数据，对标准数据进行滑窗FFT变化并存储最大值，获取的序列如图5A的下半部分所示。

站点B的接收数据则如图5B的上半部分所示，仍取第一个TDD周期的数据作为接收数据进行滑窗FFT处理并存储最大值，获取的序列如图5B的下半部分所示。

将标准序列5A的下半部分与接收序列5B的下半部分进行互相关，得到的曲线如图5C所示。

可选地，在上述图9对应的实施例的基础上，本发明实施例提供的时间同步的装置的另一实施例中，

所述第二确定子单元2024，用于将互相关曲线中两个峰值间的时间距离确定为所述调整时延。

本发明实施例中，图5C中两个峰值间的时间差即接收信号相比标准信号的时间偏移值。

接收端站点B根据该时间偏移值，调整其采样起始点，同时由持续接收状态切换为收发间隔模式，即完成站点A和站点B间的时间同步。

本发明实施例提供的时间同步的装置可以参阅图1A-图5C的实施例中站点B的时间同步过程进行理解，具体过程不做过多赘述。

参阅图10，本发明实施例提供的时间同步的方法的一实施例包括：

301、按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期。

一个收发周期包括接收周期和发射周期，例如一个收发周期为4ms，其中0-2ms为发射周期，2-4ms为接收周期。为了保证发射端发射的数据接收端能全部接收到，所以接收端的接收周期要大于或等于发射端的整个收发周期。例如：当发射端的收发周期为4ms时，接收端的接收周期可以设置大于4ms。

302、当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延。

303、根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。

本发明实施例中，按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期，当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延，根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。与现有技术中不考虑SNR直接采用滑窗的方式进行时间同步相比，本发明实施例提供的方法，在SNR很低的情况下就不再做后续的时间同步，避免了时间的浪费。

可选地，在上述图10对应的实施例的基础上，本发明实施例提供的时间同步的方法的另一实施例中，所述按照预置策略检测所述接收数据的信噪比，可以包括：

采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期；

从扩展后的接收数据中任意选取一段接收数据用于检测，确定所述信噪比。

本发明实施例中，以站点A作为发射端和站点B作为接收端为例，站点A的发射周期是在0-2ms，当站点B接收到站点A发射的数据时，将在0-2ms的数据扩展到0-4ms，从而使整个接收周期都有数据。具体扩展方法可以采用循环移位相加的方法，也可以采用延迟相加的方法使得整个接收周期内均有数据。

可选地，在上述图10对应的可选实施例的基础上，本发明实施例提供的时间同步的方法的另一实施例中，所述确定所述信噪比，可以包括：

对所述任意选取的一段接收数据做快速傅里叶变换；

当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件。

本发明实施例中，站点B将接收数据扩展到整个接收周期后，从接收周期中任意选取一段检测接收数据的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），具体检测过程可以是将选取的接收数据进行快速傅里叶变换（Fast FourierTransform，FFT），根据变换后频域的数据是否有明显峰值来确定检测的接收数据的信噪比，当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件，如果快速傅里叶变换的谱线峰值低于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比不满足预置的同步条件，则先不进行同步，继续检测下一次的接收数据。本发明实施例中采用循环移位的方法对接收数据进行扩展处理后，再检测SNR，只需检测一次即可，相比对接收数据进行滑窗的方法进行检测，显著的降低了检测时间。

滑窗(Moving Window)算法是通过限制各个时间窗口内所能接收的最大信元数对业务量进行控制。在滑窗算法中，时间窗口不是向前跳，而是每过一个信元时间向前滑动一次，滑动的长度可以是一个信元的时间。滑窗的步进长度可以设置。

另外，FFT点数和用于判断的门限值可调整，点数越多，可以检测的SNR越低，如65536点可以检测-35dB的信号，耗费的硬件资源越多，需要的时间越长。当预先知道SNR的范围时可以根据实际情况在时间消耗、硬件消耗和性能上进行折中；若SNR变化范围较大时，则可以根据实际检测情况灵活调整点数和门限值，如FFT输出信号的值显著高于门限值，说明SNR条件较好，可以适当降低FFT变化点数和(或)门限值，反之亦然。

可选地，在上述图10对应的可选实施例的基础上，本发明实施例提供的时间同步的方法的另一实施例中，所述采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期之前，所述方法还可以包括：

根据所述发射端持续发射时间和所述接收端持续接收时间的大小关系，确定循环移位的次数。

本发明实施例中的站点A的发射周期和接收周期都是2ms，也就是发射周期和接收周期相等，而实际应用中发射周期和接收周期可能不相等，所以当采用循环移位实现数据时域内扩展时，可分为三种情况：(a)、A站发射周期T_tx等于接收周期T_rx；(b)、A站发射周期T_tx大于接收周期T_rx；(c)、A站发射周期T_tx小于接收周期T_rx，如图3A-图3C所示。针对情况(a)和情况(b)，如图3A和图3B所示循环移位一次即可，移位长度T_shift满足T_rx≤T_shift≤T_tx；针对情况(c)，如图3C所示，循环移位次数N大于1，当并行移位相加时次数N满足N=ceil(T_rx/T_tx)，图3C即移位两次的示意图；当迭代移位相加时次数N满足N=ceil(log₂(T_rx/T_tx+1))，若同时考虑硬件资源和时间成本，结合并行移位和迭代移位时，总的移位次数介于二者之间。

可选地，在上述图10对应的实施例或可选实施例的基础上，本发明实施例提供的时间同步的方法的另一实施例中，所述确定调整时延，可以包括：

采用步进滑窗的方式从所述接收数据中选取预置数量的数据点进行快速傅里叶变换，直至所述接收数据都被选取到；

记录每次快速傅里叶变换中的最大值，并且将所述每次快速傅里叶变换中的最大值按记录顺序构成一个序列；

将所述每次快速傅里叶变换中的最大值构成的所述一个序列与预置的标准序列进行互相关；

根据所述互相关结果，确定所述调整时延。

本发明实施例中，当接收数据的信噪比满足预置的同步条件时，则开始进行时间同步。在进行时间同步时，对循环移位前的接收数据应用滑窗的方法取数据，并对取出的数据做FFT变化，存储最大值，形成曲线或序列。与标准的最大值曲线或序列互相关，根据互相关结果估计出调整时延，调整采样起始点，完成同步。

标准曲线或序列由标准数据进行滑窗FFT变化存储最大值得到。标准数据指SNR足以从接收信号中直接判断出收发分界(即可以区分出噪声与信号)的数据。

滑窗的次数与步进的长度有关，当接收数据的周期是4ms时，如果步进是0.5ms则至少要滑动8次滑窗。

另外，接收周期接收的数据中，接收数据可能分散在接收周期两边，如图4A所示，若直接对数据从采样起始点到采样结束点进行滑窗处理，有可能所有窗的滑窗结果均无法体现出完整数据，因此滑窗过程必须是个循环的过程，如图4B所示，将接收数据首尾相接后进行滑窗处理，保证最后一个窗的结束数据与第一个窗的结束数据相邻。与检测部分类似，此时的FFT点数、滑窗步进可调整。

考虑到实际应用场景中-35dB已覆盖大多数情况，本发明方案中的FFT点数对应值为65536，图5A-图5C即估计调整时延的仿真示意图。图5A的上半部分为站点A的发射数据示意图，取第一个时分双工（Time Division Duplex，TDD）周期(即4ms)的数据作为标准数据，对标准数据进行滑窗FFT变化并存储最大值，获取的序列如图5A的下半部分所示。

站点B的接收数据则如图5B的上半部分所示，仍取第一个TDD周期的数据作为接收数据进行滑窗FFT处理并存储最大值，获取的序列如图5B的下半部分所示。

将标准序列5A的下半部分与接收序列5B的下半部分进行互相关，得到的曲线如图5C所示。

可选地，在上述可选实施例的基础上，本发明实施例提供的时间同步的方法的另一实施例中，所述根据所述互相关结果，确定所述调整时延，可以包括：

将互相关曲线中两个峰值间的时间距离确定为所述调整时延。

本发明实施例中，图5C中两个峰值间的时间差即接收信号相比标准信号的时间偏移值。

接收端站点B根据该时间偏移值，调整其采样起始点，同时由持续接收状态切换为收发间隔模式，即完成站点A和站点B间的时间同步。

本发明实施例提供的时间同步的方法可以参阅图1A-图5C的实施例中站点B的时间同步过程进行理解，具体过程不做过多赘述。

图11是本发明实施例时间同步的装置20的结构示意图。时间同步的装置20可包括输入设备210、输出设备220、处理器230和存储器240。

存储器240可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器230提供指令和数据。存储器240的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器（NVRAM）。

存储器240存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集:

操作指令：包括各种操作指令，用于实现各种操作。

操作系统：包括各种系统程序，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。

在本发明实施例中，处理器230通过调用存储器240存储的操作指令（该操作指令可存储在操作系统中），执行如下操作：

按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期；

当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延；

根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。

与现有技术中不考虑SNR直接采用滑窗的方式进行时间同步相比，本发明实施例提供的装置，在SNR很低的情况下就不再做后续的时间同步，避免了时间的浪费。

处理器230控制时间同步的装置20的操作，处理器230还可以称为CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）。存储器240可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器230提供指令和数据。存储器240的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器（NVRAM）。具体的应用中，时间同步的装置20的各个组件通过总线系统250耦合在一起，其中总线系统250除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统250。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器230中，或者由处理器230实现。处理器230可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器230中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器230可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现成可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器240，处理器230读取存储器240中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可选地，所述处理器230具体采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期，从扩展后的接收数据中任意选取一段接收数据用于检测，确定所述信噪比。

可选地，所述处理器230具体可对所述任意选取的一段接收数据做快速傅里叶变换，当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件。

所述处理器230还可根据所述发射端持续发射时间和所述接收端持续接收时间的大小关系，确定循环移位的次数。

所述处理器230具体可采用步进滑窗的方式从所述接收数据中选取预置数量的数据点进行快速傅里叶变换，直至所述接收数据都被选取到，记录每次快速傅里叶变换中的最大值，并且将所述每次快速傅里叶变换中的最大值按记录顺序构成一个序列，将所述每次快速傅里叶变换中的最大值构成的所述一个序列与预置的标准序列进行互相关，根据所述互相关结果，确定所述调整时延。

所述处理器230具体可将互相关曲线中两个峰值间的时间距离确定为所述调整时延。

参阅图12，本发明实施例提供的时间同步系统的一实施例包括：第一设备20A和第二设备20B，所述第一设备20A和所述第二设备20B通信连接；

在所述第一设备20A和所述第二设备20B进行时间同步前，当所述第一设备20A作为发射端，所述第二设备20B作为接收端时；

所述第二设备20B按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为所述第一设备按照收发周期发射的数据，且所述第二设备的接收周期不小于所述第一设备的整个收发周期，当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延，根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述第一设备与所述第二设备的收发时间保持同步。

与现有技术中不考虑SNR直接采用滑窗的方式进行时间同步相比，本发明实施例提供的系统，在SNR很低的情况下就不再做后续的时间同步，避免了时间的浪费。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的时间同步的方法、装置以及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种时间同步的装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期；

确定单元，用于当所述检测单元检测的所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延；

调整单元，用于根据所述确定单元确定的所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测单元包括：

第一数据处理子单元，用于采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期；

检测子单元，用于从所述第一数据处理子单元扩展后的接收数据中任意选取一段接收数据用于检测，确定所述信噪比。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述检测子单元，用于对所述任意选取的一段接收数据做快速傅里叶变换，当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述检测单元还包括：

第一确定子单元，用于在所述第一数据处理子单元处理接收数据前，根据所述发射端持续发射时间和所述接收端持续接收时间的大小关系，确定循环移位的次数。

5.根据权利要求1-3任一所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：

第二数据处理子单元，用于采用步进滑窗的方式从所述接收数据中选取预置数量的数据点进行快速傅里叶变换，直至所述接收数据都被选取到；

记录子单元，用于记录所述第二数据处理子单元每次快速傅里叶变换中的最大值，并且将所述每次快速傅里叶变换中的最大值按记录顺序构成一个序列；

互相关计算子单元，用于将所述记录子单元记录的每次快速傅里叶变换中的最大值构成的所述一个序列与预置的标准序列进行互相关；

第二确定子单元，用于根据所述互相关计算子单元计算的互相关结果，确定所述调整时延。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述第二确定子单元，用于将互相关曲线中两个峰值间的时间距离确定为所述调整时延。

7.一种时间同步的方法，其特征在于，包括：

按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为发射端按照收发周期发射的数据，且接收端的接收周期不小于所述发射端的整个收发周期；

当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延；

根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述接收端与所述发射端的收发时间保持同步。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述按照预置策略检测所述接收数据的信噪比，包括：

采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期；

从扩展后的接收数据中任意选取一段接收数据用于检测，确定所述信噪比。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定所述信噪比，包括：

对所述任意选取的一段接收数据做快速傅里叶变换；

当所述快速傅里叶变换的谱线峰值高于预置的谱线门限值时，则确定所述信噪比满足预置的同步条件。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述采用循环移位相加或延迟相加的方式，将所述接收数据扩展到所述接收周期之前，所述方法还包括：

根据所述发射端持续发射时间和所述接收端持续接收时间的大小关系，确定循环移位的次数。

11.根据权利要求7-9任一所述的方法，其特征在于，所述确定调整时延，包括：

采用步进滑窗的方式从所述接收数据中选取预置数量的数据点进行快速傅里叶变换，直至所述接收数据都被选取到；

记录每次快速傅里叶变换中的最大值，并且将所述每次快速傅里叶变换中的最大值按记录顺序构成一个序列；

将所述每次快速傅里叶变换中的最大值构成的所述一个序列与预置的标准序列进行互相关；

根据所述互相关结果，确定所述调整时延。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述根据所述互相关结果，确定所述调整时延，包括：

将互相关曲线中两个峰值间的时间距离确定为所述调整时延。

13.一种时间同步系统，其特征在于，包括：第一设备和第二设备，所述第一设备和所述第二设备通信连接；

在所述第一设备和所述第二设备进行时间同步前，当所述第一设备作为发射端，所述第二设备作为接收端时；

所述第二设备按照预置策略检测接收数据的信噪比，所述接收数据为所述第一设备按照收发周期发射的数据，且所述第二设备的接收周期不小于所述第一设备的整个收发周期，当所述信噪比满足预置的同步条件时，确定调整时延，根据所述调整时延，进行时间同步调整，使得所述第一设备与所述第二设备的收发时间保持同步。