CN107295627A - 时间同步方法、时间同步装置及无线通信协议栈系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种时间同步方法、时间同步装置及无线通信协议栈系统，其中，时间同步方法包括：获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号；根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号；根据所述周期性定时信号定时触发与基带池服务器之间的时钟线接口的存储器写操作，将所述周期性定时信号发送至所述基带池服务器的共享内存中。本发明提供的方案通过增加时钟线接口能够直接利用BBU设备的时间同步技术获取频率同步信号和相位同步信号，从而将微秒级的时间信号精度引入通用处理平台，提高基于通用处理器平台的基带池时间同步精度。

Description

时间同步方法、时间同步装置及无线通信协议栈系统

技术领域

本发明涉及移动通信无线接入技术领域，特别是指一种时间同步方法、时间同步装置及无线通信协议栈系统。

背景技术

随着移动通信技术的发展，移动互联网业务迅猛增长，移动通信网络面临着高额的能耗、高涨的建设运维成本、紧张的频谱资源、快速增长的业务流量、日趋严峻的成本压力等诸多挑战。无线接入网络(RAN，Radio Access Network)需要不断增加基站数量，通过小区分裂等手段提高网络容量，密集部署的基站进一步导致相邻小区的无线信号干扰严重。同时，孤立的基站不能有效处理潮汐效应产生的动态网络负载，基站平均利用率低。因此，传统的无线接入网络需要向集中化处理、协作式无线电、实时云计算的无线接入网络(C-RAN，Centralized,Cooperative,Cloud RAN)演进，从而降低建站运营成本，提高频谱效率，共享处理资源，减少能源消耗。

C-RAN基于分布式的射频拉远单元(RRU，Radio Remote Unit)和集中式的基带处理单元(BBU，BaseBand Unit)构成的基带池(BBU pool)。基带池与RRU之间通过下一代前传网络接口(NGFI，Next Generation Front-haul Interface)进行连接。基带池由专用处理器平台向通用处理器平台演进，在标准服务器架构上运行无线通信协议栈的基带处理。

在基于时分双工(TDD，Time Division Duplex)的无线通信系统中，基站需要保持高精度的时间同步，从而避免切换失步、收发干扰等问题。因此，需要在基带池的BBU以及BBU之间进行高精度的时间同步，保证上行链路和下行链路时分复用。例如，在时分长期演进(TD-LTE，Time Division-Long TermEvolution)系统中，要求频率同步精度为50ppb，相位同步精度为±1.5微秒(us，micro-second)。

对于传统的BBU设备，时间同步通常由专用的时间处理模块提供。专用的时间处理模块的输入参考时间信号包括：全球定位系统(GPS，Global PositioningSystem)或北斗卫星导航系统(BDS，BeiDou navigation satellite System)信号、GPS/BDS接收器提供的秒脉冲(1PPS，1Pulse Per Second)和日时间(ToD，Time of Day)信号、同步以太网承载的精确时间协议(PTP，Precise Time Protocol)等，输出时间信号包括：频率同步信号(如：10MHz、156.25MHz、30.72MHz/61.44MHz/122.88MHz/245.76MHz)、相位同步信号(如：1PPS、ToD)等，如图1所示，分别用于协议栈的工作时钟和定时信息。专用的时间处理模块的时间信号精度可以达到微秒级，并通过差分时钟信号线直接与主控模块和基带处理模块的时钟管脚连接，为整个BBU设备提供高精度的时间同步。

对于C-RAN的基带池设备，现有方案中的时间同步通常由通用处理器平台本身提供。通用处理器平台的网卡(NIC，Network Interface Card)接收网络时间协议(NTP，Network Time Protocol)，并通过协议解析器将NTP中的日历时间信息写入内核。当无线通信协议栈作为软件运行在通用处理器平台的操作系统上时，跨越用户态到内核态读取内核中的时间信息，如年月日时分秒、世界协调时(UTC，Universal Coordinated Time)等，为协议栈提供定时信息，如图2所示。在通用处理器平台上运行的协议栈由中央处理器(CPU，CentralProcessing Unit)处理，工作时钟为晶体振荡器提供的CPU时钟。

但是，对于基于通用处理器平台的C-RAN系统，现有技术方案是通过NTP向标准服务器提供时间同步信息。由于NTP仅具备毫秒级(ms，milli-second)的设计精度，不能在更细粒度的微秒级、亚微秒级上为通用处理器平台提供时间同步，无法满足无线接入网络协议栈1ms的调度粒度；而且，由于通用处理器平台的CPU没有外部时钟线接口，无法直接利用传统的BBU设备的时间同步方案。因此，现有技术方案无法满足基于通用处理器平台的基带池时间同步的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时间同步方法、时间同步装置及无线通信协议栈系统，解决现有技术中基于通用处理器平台的基带池时间同步精度低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基带池服务器的时间同步方法，包括：

获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号；

根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号；

根据所述周期性定时信号定时触发与基带池服务器之间的时钟线接口的存储器写操作，将所述周期性定时信号发送至所述基带池服务器的共享内存中。

可选地，所述获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号的步骤包括：

获取基于至少一种参考时间信号产生的所述频率同步信号和所述相位同步信号。

可选地，所述根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号的步骤包括：

将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理；

根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号。

可选地，所述将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理的步骤包括：

将所述相位同步信号同步到所述频率同步信号时钟域，并且在所述频率同步信号时钟域生成所述相位同步脉冲信号；

其中，所述相位同步脉冲信号的脉冲宽度为所述频率同步信号的时钟周期。

可选地，所述根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号的步骤由有限状态机进行控制，所述有限状态机包括空闲态、生成态、调整态和保持态；

所述根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并通过一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号的步骤包括：

复位信号触发所述状态机进入所述空闲态时，开始根据所述频率同步信号进行计数；

在所述空闲态下的第二个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述空闲态跳转至所述生成态，产生所述初始信号；

在所述生成态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述生成态跳转至所述调整态后，根据所述延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整；

在所述调整态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述调整态跳转至所述保持态后，产生并输出所述周期性定时信号。

可选地，所述时钟线接口为外设组件互联扩展PCIe接口。

本发明还提供了一种时间同步装置，包括：

获取模块，用于获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号；

生成模块，用于根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号；

第一处理模块，用于根据所述周期性定时信号定时触发与基带池服务器之间的时钟线接口的存储器写操作，将所述周期性定时信号发送至所述基带池服务器的共享内存中。

可选地，所述获取模块包括：

获取子模块，用于获取基于至少一种参考时间信号产生的所述频率同步信号和所述相位同步信号。

可选地，所述生成模块包括：

第一处理子模块，用于将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理；

第二处理子模块，用于根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号。

可选地，所述第一处理子模块包括：

第一处理子单元，用于将所述相位同步信号同步到所述频率同步信号时钟域，并且在所述频率同步信号时钟域生成所述相位同步脉冲信号；

其中，所述相位同步脉冲信号的脉冲宽度为所述频率同步信号的时钟周期。

可选地，所述第二处理子模块的操作是由有限状态机进行控制，所述有限状态机包括空闲态、生成态、调整态和保持态；

所述第二处理子模块包括：

计数子单元，用于复位信号触发所述状态机进入所述空闲态时，开始根据所述频率同步信号进行计数；

第二处理子单元，用于在所述空闲态下的第二个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述空闲态跳转至所述生成态，产生所述初始信号；

调整子单元，用于在所述生成态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述生成态跳转至所述调整态后，根据所述延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整；

第三处理子单元，用于在所述调整态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述调整态跳转至所述保持态后，产生并输出所述周期性定时信号。

可选地，所述时钟线接口为外设组件互联扩展PCIe接口。本发明还提供了一种基带池服务器的时间同步方法，包括：

读取同步时间信息；

根据所述同步时间信息判断当前时间是否为启动时间；

若是，则执行上下链路的协议栈处理操作；

若否，则根据所述当前时间进行等待，直到所述启动时间再执行上下链路的协议栈处理操作。

可选地，在所述执行上下链路的协议栈处理操作后，所述时间同步方法还包括：

返回所述读取基带池服务器的共享内存中的同步时间信息的步骤。

本发明还提供了一种无线通信协议栈系统，包括：

读取模块，用于读取同步时间信息；

判断模块，用于根据所述同步时间信息判断当前时间是否为启动时间；

执行模块，用于若是，则执行上下链路的协议栈处理操作；

第二处理模块，用于若否，则根据所述当前时间进行等待，直到所述启动时间再执行上下链路的协议栈处理操作。

可选地，所述无线通信协议栈系统还包括：

返回模块，用于返回所述读取模块执行读取基带池服务器的共享内存中的同步时间信息的操作。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，所述基带池服务器的时间同步方法通过增加时钟线接口能够直接利用BBU设备的时间同步技术获取频率同步信号和相位同步信号，从而将微秒级的时间信号精度引入通用处理平台，提高基于通用处理器平台的基带池时间同步精度。

附图说明

图1为现有技术的BBU设备结构示意图；

图2为现有技术的基带池服务器结构示意图；

图3本发明实施例一的基带池服务器的时间同步方法流程示意图；

图4本发明实施例一的时间同步装置结构示意图；

图5本发明实施例一的有限状态机的状态转换关系示意图；

图6本发明实施例一时间同步过程中各个信号的对应关系示意图；

图7本发明实施例二的时间同步装置结构示意图；

图8本发明实施例三的基带池服务器的时间同步方法流程示意图一；

图9本发明实施例三的基带池服务器的时间同步方法流程示意图二；

图10本发明实施例四的集中式无线接入网络C-RAN的无线通信协议栈系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的技术中基于通用处理器平台的基带池时间同步精度低的问题，提供了多种解决方案，具体如下：

实施例一

如图3所示，本发明实施例一提供的基带池服务器的时间同步方法，包括：

步骤31：获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号；

步骤32：根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号；

步骤33：根据所述周期性定时信号定时触发与基带池服务器之间的外设组件互联扩展PCIe接口的存储器写操作，将所述周期性定时信号发送至所述基带池服务器的共享内存中，存储为同步时间信息。

所述基带池服务器可为集中式无线接入网络C-RAN的基带池服务器；

通过PCIe(Peripheral Component Interface express)接口与基带池服务器之间建立联系，可以高效准确的传输信息，并且总线结构简单、成本低、设计简单。

步骤31可采用传统基带处理单元BBU设备的时间同步技术，得到频率同步信号和相位同步信号；也可直接从BBU设备获取频率同步信号和相位同步信号。

本发明实施例一提供的所述基带池服务器的时间同步方法通过增加PCIe接口能够直接利用BBU设备的时间同步技术获取频率同步信号和相位同步信号，从而将微秒级的时间信号精度引入通用处理平台，提高基于通用处理器平台的基带池时间同步精度。

其中，所述获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号的步骤包括：获取基于至少一种参考时间信号产生的所述频率同步信号和所述相位同步信号。

参考时间信号包括将GPS/BDS信号、1PPS和ToD信号、同步以太网承载的PTP等输入参考时间信号中的至少一种。

具体的，所述根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号的步骤包括：将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理；由有限状态机进行控制，根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号。

更为具体的，所述将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理的步骤包括：将所述相位同步信号同步到所述频率同步信号时钟域，并且在所述频率同步信号时钟域生成所述相位同步脉冲信号；其中，所述相位同步脉冲信号的脉冲宽度为所述频率同步信号的时钟周期。

优选的，所述有限状态机包括空闲态、生成态、调整态和保持态；

所述由有限状态机进行控制，根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号的步骤包括：

复位信号触发所述状态机进入所述空闲态时，开始根据所述频率同步信号进行计数；在所述空闲态下的第二个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述空闲态跳转至所述生成态，产生所述初始信号；

在所述生成态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述生成态跳转至所述调整态后，根据所述延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整；在所述调整态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述调整态跳转至所述保持态后，产生并输出所述周期性定时信号；在时延调整使能信号达到时，触发所述状态机由所述保持态跳转至所述空闲态。

本发明实施例中，所述周期性定时信号的周期可选为10ms帧周期、或1ms子帧周期、或0.5ms时隙周期、或66.67us符号周期；

所述周期性定时信号的内容包括与LTE相关的系统帧号、子帧号、时隙号、符号序号、与通用公共无线接口相关的超帧号、与时间相关的毫秒序号中的至少一个。

为了便于协议栈调度时的信号处理，所述周期性定时信号的发送频率大于同一通信系统的协议栈调度周期对应的调度频率一个数量级以上。也可以说，所述周期性定时信号的发送频率是同一通信系统的协议栈调度周期对应的调度频率的10倍以上。

下面对本发明实施例一提供的所述基带池服务器的时间同步方法进行举例说明。

本发明实施例一针对现有基带池时间同步技术的不足进行改进，提供了一种基于通用处理器平台总线定时传输的基带池时间同步方法：

在基带池的标准服务器中，增加具备外设组件互联扩展(PCIe，PeripheralComponent Interface express)接口的时间同步装置，利用传统BBU设备的时间同步技术获取频率同步信号和相位同步信号，以及利用通用处理器平台的共享内存技术，通过PCIe总线定时将时间信息数据包(携带基带池同步时间信息)传输到共享内存，从而实现基于通用处理器平台的基带池服务器的时间同步。

上述时间同步装置，如图4所示，由时间处理模块、同步处理模块、定时器、接口控制器等功能组件构成，输入信号包括：参考时间信号(GPS/BDS信号、1PPS和ToD信号、同步以太网承载的PTP等)、输入延迟调整信号(lsig)、输入时延调整使能信号(lsig_en)；输出信号包括：基于PCIe传输层数据包(TLP，Transaction Layer Packet)格式的时间信息数据包。各个模块具体介绍如下：

时间处理模块

与现有的传统BBU设备中的时间处理模块相同，将GPS/BDS信号、1PPS和ToD信号、同步以太网承载的PTP等输入参考时间信号，转换为频率同步信号rclk和相位同步信号ps，并通过差分时钟信号线与同步处理模块的时钟管脚连接，实现微秒级的时间信号精度。

同步处理模块

将差分时钟信号线输入的频率同步信号rclk与相位同步信号ps进行跨时钟域信号同步处理，即将相位同步信号ps同步到频率同步信号rclk的时钟域，并且在频率同步信号时钟域生成相位同步脉冲信号psync，脉冲宽度为频率同步信号rclk的时钟周期。从而消除异步的频率同步信号和相位同步信号引起的亚稳态问题，以及相位同步信号占空比引起的同步偏差问题，保证时间同步的精度。

定时器

由有限状态机(FSM，Finite State Machine)进行控制，根据频率同步信号rclk进行计数，并与相位同步脉冲信号psync进行同步，通过延迟调整信号lsig进行相位调整，生成周期性定时信号tps。对于TD-LTE，周期性定时信号tps的周期可以为10ms帧周期、1ms子帧周期、0.5ms时隙周期、66.67us符号周期等，周期性定时信号tps的内容可以包括与LTE相关的系统帧号(SFN，SystemFrame Number)、子帧号(NSF，Number of Sub-Frame)、时隙号(NS，Numberof Slot)、符号序号(NSYMB，Number of SYMBol)，与通用公共无线接口(CPRI，Common Public Radio Interface)相关的超帧号(HFN，Hyper Frame Number)，与时间相关的毫秒序号(NMS，Number of Milli-Second)等。

定时器的有限状态机FSM包括4种状态：空闲态(IDLE)、生成态(GEN)、调整态(ADJ)、保持态(HOLD)，各个状态的转换关系如图5所示：

空闲态：复位信号(reset)或时延调整使能信号(lsig_en)触发状态机跳转到空闲态；

生成态：相位同步脉冲信号psync有效时，由空闲态跳转到生成态，消除第1个相位同步脉冲信号psync引起的相位误差；

调整态：相位同步脉冲信号psync有效时，由生成态跳转到调整态，根据延迟调整信号lsig进行相位调整，补偿时间同步装置内部处理以及PCIe接口数据包传输引起的时延偏差；

保持态：相位同步脉冲信号psync有效时，由调整态跳转到保持态，通过计数器累加等方式，产生并输出周期性定时信号tps。

此处说明，空闲态跳转至生成态是由第二个相位同步脉冲信号触发的，生成态跳转至调整态是由第三个相位同步脉冲信号触发的，调整态跳转至保持态是由第四个相位同步脉冲信号触发的。

接口控制器

根据定时器的周期性定时信号tps，定时触发PCIe接口的存储器写操作(MWR，Memory WRite)，将周期性定时信号tps发送到基带池服务器的共享内存中。

时间信息数据包(携带周期性定时信号tps)通过PCIe的传输到基带池服务器的共享内存中，无线通信协议栈可以直接读取共享内存中的时间信息，触发协议处理操作。要求时间同步装置时间信息数据包的发送频率至少大于协议栈调度周期一个数量级。

也可以说，如图6所示，本发明实施例一通过周期为T₁的频率同步信号rclk跨时钟域采集周期为T₂的相位同步信号ps，跨时钟域处理延迟为ΔT_c，产生的脉冲宽度为T₁、周期为T₂的相位同步脉冲信号psync，并在定时器中产生脉冲宽度为T₁、周期为T₃的定时信号tps。

通常，第1个相位同步脉冲信号psync的相位误差是由同步处理模块启动时间t₀与相位同步信号ps异步引起的。在同步处理模块启动时刻t₀，如果此时相位同步信号ps有效，则产生第1个相位同步脉冲信号psync；在下一个相位同步信号ps有效时，产生第2个相位同步脉冲信号psync，以此类推。由于第2个以及后续的相位同步脉冲信号psync均是在相位同步信号ps由无效向有效转换的时刻采集，因此产生的相位同步脉冲信号psync的周期与相位同步信号相同，均为T₂。但在第1个相位同步脉冲信号psync并不是相位同步信号ps由无效向有效转换的时刻采集，可能是在相位同步信号ps保持有效的过程中采集，因此相位同步脉冲信号psync的第1个有效脉冲与后续的有效脉冲存在相位误差，需要在定时器的生成态消除。

通常，定时器设置两类计数器，一类是与相位同步脉冲信号psync相关的输入计数器cnt0，另一类是与定时信号tps相关的输出计数器cnt1。计数器的时钟为频率同步信号rclk；输入计数器cnt0在第2个相位同步脉冲信号psync有效时清零，计数周期与相位同步脉冲信号psync的周期一致，即周期性在T₂时间内从0累加到n-1；输出计数器cnt1的计数周期与定时信号tps的周期一致，即周期性在T₃时间内从0累加到m-1，并周期性产生定时信号tps；T₂为T₃的整数倍。

通常，为了补偿时间同步装置内部以及PCIe接口数据包传输引起的延迟偏差，需要根据延迟调整信号lsig指示的延迟偏差ΔT_a，在定时器的调整态对输出计数器cnt1的起始计数时刻进行调整，提前或滞后ΔT_a/T₁个时钟周期对输出计数器清零，并在调整态结束后的保持态生成周期性定时信号tps。

综上所述，上述时间同步装置的基本功能组件包括：时钟处理模块、同步处理模块、定时器、接口控制器等。本发明实施例一提供的所述基带池服务器的时间同步方法是通过时间处理模块从输入参考时间信息中获取频率同步信号和相位同步信号；同步处理模块将相位同步信号同步到频率同步信号时钟域，并生成脉冲宽度为频率同步信号时钟周期的相位同步脉冲信号；

定时器根据频率同步信号进行计数，并与相位同步脉冲信号进行同步，通过延迟调整信号进行相位调整，生成周期性定时信号；接口控制器按照周期性定时信号，定时触发PCIe接口的存储器写操作，将定时相关的信息发送到基带池服务器的共享内存中。

实施例二

如图7所示，本发明实施例二提供的时间同步装置，包括：

获取模块71，用于获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号；

生成模块72，用于根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号；

第一处理模块73，用于根据所述周期性定时信号定时触发与基带池服务器之间的外设组件互联扩展PCIe接口的存储器写操作，将所述周期性定时信号发送至所述基带池服务器的共享内存中，存储为同步时间信息。

所述基带池服务器可为集中式无线接入网络C-RAN的基带池服务器；

通过PCIe(Peripheral Component Interface express)接口与基带池服务器之间建立联系，可以高效准确的传输信息，并且总线结构简单、成本低、设计简单。

获取模块71可采用传统基带处理单元BBU设备的时间同步技术，得到频率同步信号和相位同步信号；也可直接从BBU设备获取频率同步信号和相位同步信号。

本发明实施例二提供的所述时间同步装置通过增加PCIe接口能够直接利用BBU设备的时间同步技术获取频率同步信号和相位同步信号，从而引入了微秒级的时间信号精度，提高了时间同步精度。

其中，所述获取模块包括：获取子模块，用于获取基于至少一种参考时间信号产生的所述频率同步信号和所述相位同步信号。

参考时间信号包括将GPS/BDS信号、1PPS和ToD信号、同步以太网承载的PTP等输入参考时间信号中的至少一种。

具体的，所述生成模块包括：第一处理子模块，用于将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理；第二处理子模块，用于由有限状态机进行控制，根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号。

更为具体的，所述第一处理子模块包括：第一处理子单元，用于将所述相位同步信号同步到所述频率同步信号时钟域，并且在所述频率同步信号时钟域生成所述相位同步脉冲信号；其中，所述相位同步脉冲信号的脉冲宽度为所述频率同步信号的时钟周期。

优选的，所述有限状态机包括空闲态、生成态、调整态和保持态；

所述第二处理子模块包括：计数子单元，用于复位信号触发所述状态机进入所述空闲态时，开始根据所述频率同步信号进行计数；第二处理子单元，用于在所述空闲态下的第二个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述空闲态跳转至所述生成态，产生所述初始信号；

调整子单元，用于在所述生成态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述生成态跳转至所述调整态后，根据所述延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整；第三处理子单元，用于在所述调整态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述调整态跳转至所述保持态后，产生并输出所述周期性定时信号；触发子单元，用于在时延调整使能信号到达时，触发所述状态机由所述保持态跳转至所述空闲态。

本发明实施例中，所述周期性定时信号的周期可选为10ms帧周期、或1ms子帧周期、或0.5ms时隙周期、或66.67us符号周期；

所述周期性定时信号的内容包括与LTE相关的系统帧号、子帧号、时隙号、符号序号、与通用公共无线接口相关的超帧号、与时间相关的毫秒序号中的至少一个。

为了便于协议栈调度时的信号处理，所述周期性定时信号的发送频率大于同一通信系统的协议栈调度周期对应的调度频率一个数量级以上。也可以说，所述周期性定时信号的发送频率是同一通信系统的协议栈调度周期对应的调度频率的10倍以上。

其中，上述基带池服务器的时间同步方法的所述实现实施例均适用于该时间同步装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。

实施例三

如图8所示，本发明实施例三提供的基带池服务器的时间同步方法，包括：

步骤81：读取本基带池服务器的共享内存中的同步时间信息，所述同步时间信息为外部的时间同步装置生成，并由该时间同步装置定时通过PCIe接口的存储器写操作写入至所述共享内存；

步骤82：根据所述同步时间信息判断当前时间是否为启动时间；

步骤83：若是，则执行上下链路的协议栈处理操作；

步骤84：若否，则根据所述当前时间进行等待，直到所述启动时间再执行上下链路的协议栈处理操作。

本发明实施例三提供的基带池服务器的时间同步方法通过使用外部的时间同步装置生成的同步时间信息进行协议栈处理能够达到微秒级的时间精度，满足了无线通信协议栈1ms调度粒度的要求，并且通过根据启动时间的判断结果进行操作进一步提高了协议栈处理的时间精度。

进一步的，在所述执行上下链路的协议栈处理操作后，所述时间同步方法还包括：返回所述读取基带池服务器的共享内存中的同步时间信息的步骤。

下面对本发明实施例三提供的基带池服务器的时间同步方法进行举例说明。

例如，无线通信协议栈以1ms的LTE子帧为周期的“定时-等待-执行”处理流程中，时间信息数据包按照66.67us的CPRI的HFN周期进行发送，每1ms均匀发送15次。无线通信协议栈调度开始后，主线程首先读取共享内存中的HFN等时间信息，然后判断当前时间是否为1ms周期的启动时间。如果为启动时间，则执行上下行链路的协议栈处理；否则按照当前时间进行等待，直到启动时间时再进行上下行链路的协议栈处理。当链路处理结束时，再读取共享内存中的HFN等时间信息，循环进行后续操作，如图9所示：

步骤91：开始；

步骤92：无线通信协议栈读取共享内存中的时间信息；

步骤93：判断当前时间是否为启动时间，若是，直接进入步骤95，若否，进入步骤94；

步骤94：等待直到启动时间，然后进入步骤95；

步骤95：进行链路处理操作，然后返回步骤92；也就是在链路处理完毕后继续读取共享内存中的时间信息，循环进行后续操作。

结合上述两套基带池服务器的时间同步方法来说，本发明实施例提供了的方案是，在标准的服务器中，增加PCIe接口的时间同步装置，根据输入参考时间信号，获取周期性定时信号，定时触发PCIe接口的存储器写操作，将周期性定时信号发送到基带池服务器的共享内存中；

然后，无线通信协议栈读取共享内存中的时间信息，判断当前时间是否为启动时间，等待直到启动时间时触发链路处理操作。在链路处理完毕后继续读取共享内存中的时间信息，循环进行后续操作。

综上所述，本发明利用PCIe接口的时间同步装置，能够将传统BBU设备的微秒级的时间信号精度引入到基于通用处理器平台的基带池中，为基带池服务器的无线通信协议栈处理提供微秒级的高精度时间同步，从而满足无线通信协议栈1ms的调度粒度，为采用通用处理器平台实现的基带池软基站系统提供了可行性和可实现性。

实施例四

如图10所示，本发明实施例四提供的集中式无线接入网络C-RAN的无线通信协议栈系统，包括：

读取模块101，用于读取本C-RAN的基带池服务器的共享内存中的同步时间信息，所述同步时间信息为外部的时间同步装置生成，并由该时间同步装置定时通过PCIe接口的存储器写操作写入至所述共享内存；

判断模块102，用于根据所述同步时间信息判断当前时间是否为启动时间；

执行模块103，用于若是，则执行上下链路的协议栈处理操作；

第二处理模块104，用于若否，则根据所述当前时间进行等待，直到所述启动时间再执行上下链路的协议栈处理操作。

本发明实施例三提供的集中式无线接入网络C-RAN的无线通信协议栈系统通过使用外部的时间同步装置生成的同步时间信息进行协议栈处理能够达到微秒级的时间精度，满足了无线通信协议栈1ms调度粒度的要求，并且通过根据启动时间的判断结果进行操作进一步提高了协议栈处理的时间精度。

进一步的，所述无线通信协议栈系统还包括：返回模块，用于返回所述读取模块执行读取基带池服务器的共享内存中的同步时间信息的操作。

其中，上述基带池服务器的时间同步方法的所述实现实施例均适用于该集中式无线接入网络C-RAN的无线通信协议栈系统的实施例中，也能达到相同的技术效果。

需要说明的是，此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块/子模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

本发明实施例中，模块/子模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上)，并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述原理前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种基带池服务器的时间同步方法，其特征在于，包括：

获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号；

根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号；

根据所述周期性定时信号定时触发与基带池服务器之间的时钟线接口的存储器写操作，将所述周期性定时信号发送至所述基带池服务器的共享内存中。

2.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号的步骤包括：

获取基于至少一种参考时间信号产生的所述频率同步信号和所述相位同步信号。

3.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号的步骤包括：

将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理；

根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号。

4.如权利要求3所述的时间同步方法，其特征在于，所述将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理的步骤包括：

将所述相位同步信号同步到所述频率同步信号时钟域，并且在所述频率同步信号时钟域生成所述相位同步脉冲信号；

其中，所述相位同步脉冲信号的脉冲宽度为所述频率同步信号的时钟周期。

5.如权利要求3所述的时间同步方法，其特征在于，所述根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号的步骤由有限状态机进行控制，所述有限状态机包括空闲态、生成态、调整态和保持态；

所述根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并通过一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号的步骤包括：

复位信号触发所述状态机进入所述空闲态时，开始根据所述频率同步信号进行计数；

在所述空闲态下的第二个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述空闲态跳转至所述生成态，产生所述初始信号；

在所述生成态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述生成态跳转至所述调整态后，根据所述延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整；

在所述调整态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述调整态跳转至所述保持态后，产生并输出所述周期性定时信号。

6.如权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述时钟线接口为外设组件互联扩展PCIe接口。

7.一种时间同步装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取基于参考时间信号产生的频率同步信号和相位同步信号；

生成模块，用于根据所述频率同步信号和相位同步信号，生成基带池服务器所属通信系统的周期性定时信号；

第一处理模块，用于根据所述周期性定时信号定时触发与基带池服务器之间的时钟线接口的存储器写操作，将所述周期性定时信号发送至所述基带池服务器的共享内存中。

8.如权利要求7所述的时间同步装置，其特征在于，所述获取模块包括：

获取子模块，用于获取基于至少一种参考时间信号产生的所述频率同步信号和所述相位同步信号。

9.如权利要求7所述的时间同步装置，其特征在于，所述生成模块包括：

第一处理子模块，用于将所述频率同步信号和所述相位同步信号进行跨时钟域信号同步处理；

第二处理子模块，用于根据所述频率同步信号进行计数，与同步处理后产生的相位同步脉冲信号进行同步得到初始信号，并根据一延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整，生成所述周期性定时信号。

10.如权利要求9所述的时间同步装置，其特征在于，所述第一处理子模块包括：

第一处理子单元，用于将所述相位同步信号同步到所述频率同步信号时钟域，并且在所述频率同步信号时钟域生成所述相位同步脉冲信号；

其中，所述相位同步脉冲信号的脉冲宽度为所述频率同步信号的时钟周期。

11.如权利要求9所述的时间同步装置，其特征在于，所述第二处理子模块的操作是由有限状态机进行控制，所述有限状态机包括空闲态、生成态、调整态和保持态；

所述第二处理子模块包括：

计数子单元，用于复位信号触发所述状态机进入所述空闲态时，开始根据所述频率同步信号进行计数；

第二处理子单元，用于在所述空闲态下的第二个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述空闲态跳转至所述生成态，产生所述初始信号；

调整子单元，用于在所述生成态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述生成态跳转至所述调整态后，根据所述延迟调整信号对所述初始信号进行相位调整；

第三处理子单元，用于在所述调整态下的第一个所述相位同步脉冲信号到达时，触发所述状态机由所述调整态跳转至所述保持态后，产生并输出所述周期性定时信号。

12.如权利要求7所述的时间同步装置，其特征在于，所述时钟线接口为外设组件互联扩展PCIe接口。

13.一种基带池服务器的时间同步方法，其特征在于，包括：

读取同步时间信息；

根据所述同步时间信息判断当前时间是否为启动时间；

若是，则执行上下链路的协议栈处理操作；

若否，则根据所述当前时间进行等待，直到所述启动时间再执行上下链路的协议栈处理操作。

14.如权利要求13所述的时间同步方法，其特征在于，在所述执行上下链路的协议栈处理操作后，所述时间同步方法还包括：

返回所述读取基带池服务器的共享内存中的同步时间信息的步骤。

15.一种无线通信协议栈系统，其特征在于，包括：

读取模块，用于读取同步时间信息；

判断模块，用于根据所述同步时间信息判断当前时间是否为启动时间；

执行模块，用于若是，则执行上下链路的协议栈处理操作；

第二处理模块，用于若否，则根据所述当前时间进行等待，直到所述启动时间再执行上下链路的协议栈处理操作。

16.如权利要求15所述的无线通信协议栈系统，其特征在于，所述无线通信协议栈系统还包括：

返回模块，用于返回所述读取模块执行读取基带池服务器的共享内存中的同步时间信息的操作。