CN108471338B - 一种用于td-lte的时间同步保持方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于TD‑LTE的时间同步保持方法及系统，基站获取时间同步信号，用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，根据时间周期内的实际计数点数和标准点数的比值，配置作用在基带处理中的基准定时器，通过实时调整基准定时器达到时间同步校正。本发明能避免硬件改版增加成本，既避免普通校正方式带来的时间同步跳变，也满足了时间同步保持的性能需求。另外，该方案对系统基带处理无影响，复杂度低，易于实现，在行业中提供了克服现有技术偏见的新技术手段，具有重要的市场价值。

Description

一种用于TD-LTE的时间同步保持方法及系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种用于TD-LTE的时间同步保持方法及系统。
背景技术
LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统有两种模式，即FDD(FrequencyDivision Duplexing，频分双工)和TDD(Time Division Duplexing，时分双工)，一般用LTEFDD和TD-LTE来表示两种不同的系统模式。TD-LTE用时间来区分接收和发送信道，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载。某个时间段由基站发送信号给终端，另外的时间由终端发送信号给基站。因此，在TD-LTE组网时，各基站必须保持严格的时间同步，才能保证各个基站间的上下行链路不会相互干扰。
TD-LTE组网时通常使用GPS或1588等参考信号做时间同步的依据，每台基站均使用同一个参考信号来保证自身的时间同步，从而达到全网同步的目的。由于每台基站的自身时钟精度与维持能力均不相同，如果基站只在启动之初做一次时间同步动作，随着时间推移，会产生不同程度的时间偏移，不同基站会逐渐失步，最终导致网内基站上下行干扰严重，直到TD-LTE网络完全不可用。因此基站需要持续保持自身的时间同步状态。
现有的TD-LTE基站同步保持方式如图1所示。首先基站通过参考信号获取同步信号，然后计算无线帧头与同步信号的时间差，如果这个时间差大于调整门限，则调整无线帧头位置与同步信号对齐；如果这个时间差小于调整门限，则不调整无线帧头。
这种同步保持方式通过调整TD-LTE上下行链路的处理时序，调整帧头与同步信号对齐，从而达到调整帧头进而保持时间同步的目的。然而这种方式直接作用于链路，可能对链路处理带来影响，影响业务信道正常收发；另一方面，调整门限不容易设置精确，门限设置过小会导致调整频繁，影响正常业务处理，门限设置过大则可能导致多站正负误差累积，影响同步效果。因此，亟待提供一种改进的同步保持方法以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种用于TD-LTE的时间同步保持技术方案，可以有效提高同步精度，避免硬件改版增加成本，并保持了软件的可扩展性。
本发明的技术方案提供一种用于TD-LTE的时间同步保持方法，基站获取时间同步信号，用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，根据时间周期内的实际计数点数和标准点数的比值，配置作用在基带处理中的基准定时器，通过实时调整基准定时器达到时间同步校正。
而且，基站通过参考信号获取时间同步信号。
而且，所述参考信号通过GPS得到。
或者，所述参考信号通过PTP得到。
而且，所述用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，实现方式如下，
首先对计数器进行初始化，设置计数器的固定频率Fs为10MHz，则计数间隔△＝1/Fs＝0.1us；
计数器以sig_pps的脉冲为时间基准，设第N个同步脉冲信号到达时，计数器记录此时的打点数为TN，第N+1个同步脉冲信号到达时，计数器打点计数为TN+1，则一个时间周期内统计的点数Ns＝TN+1-TN，Ns反映一个时间周期内的本地时钟状态。
本发明提供一种用于TD-LTE的时间同步保持系统，包括同步模块、统计模块和校正模块，
所述同步模块，用于基站获取时间同步信号；
所述统计模块，用于用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计；
所述校正模块，用于根据时间周期内的实际计数点数和标准点数的比值，配置作用在基带处理中的基准定时器，通过实时调整基准定时器达到时间同步校正。
而且，基站通过参考信号获取时间同步信号。
而且，所述参考信号通过GPS得到。
或者，所述参考信号通过PTP得到。
而且，所述用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，实现方式如下，
首先对计数器进行初始化，设置计数器的固定频率Fs为10MHz，则计数间隔△＝1/Fs＝0.1us；
计数器以sig_pps的脉冲为时间基准，设第N个同步脉冲信号到达时，计数器记录此时的打点数为TN，第N+1个同步脉冲信号到达时，计数器打点计数为TN+1，则一个时间周期内统计的点数Ns＝TN+1-TN，Ns反映一个时间周期内的本地时钟状态。
本发明与现有时间同步保持方法相比，具有如下特点：避免硬件改版增加成本，采用软件方式实现，既避免普通校正方式带来的时间同步跳变，也满足了时间同步保持的性能需求。另外，该方案对系统基带处理无影响，复杂度低，易于实现，在行业中提供了克服现有技术偏见的新技术手段，具有重要的市场价值。
附图说明
图1为现有技术的TD-LTE基站同步保持方式的原理示意图；
图2为本发明实施例的同步保持系统框图；
图3为本发明实施例中同步保持方式的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种应用在TD-LTE系统中的时间同步保持方法，主要思想是基站获取时间同步信号，用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，根据时间周期内的实际计数点数和标准点数的比值，配置基准定时器，最后通过实时调整基准定时器来达到时间同步校正的目的。本发明并不直接调整无线帧头，而是作用在基带处理中的基准定时器，对基带处理不会产生直接影响。
具体实施时，可以采用软件技术实现自动运行方法，也可以采用模块化方式实现相应系统。参见图2，本发明实施例提供一种用于TD-LTE的时间同步保持系统，包括同步模块、统计模块、校正模块。
所述同步模块，用于通过基站接收参考信号并生成定时的时间同步信号，该同步信号用作后续处理流程的输入。
实施例中，基站获取时间同步信号的方式为：
TD-LTE基站是3GPP协议规定的标准基站，时间同步信号的参考信号可以是通过GPS(Global Positioning System,一种卫星定位系统)或PTP(Precision Time Protocol,一种软件方式的网络时间协议)网络得到的用于时间同步的信号。本实施例中，时间同步信号的参考信号设置为GPS。基站接收GPS同步信号，并对时间同步信号进行解析，获取周期为1秒的脉冲信号1PPS(pulse per second，秒脉冲信号)。1PPS是后续处理流程的输入信号，将1PPS记为sig_pps。
所述统计模块，用于统计本地时钟状态值。以同步模块中解析得到的时间同步信号为依据，采用统计的方式来获取本地时钟状态值。
用本地时钟产生的固定频率为Fs的计数器对同步信号时间周期(1秒，后文简称为时间周期)进行计数统计，统计的点数为Ns，Ns反映了一个时间周期内的本地时钟状态。由于使用固定频率为Fs的计数器对1秒时间周期进行打点计数，点数为CntPerSec，等于Fs，CntPerSec即为标准值。如果实际统计值Ns>CntPerSec，说明本地时钟频率比理论值高；反之，如果Ns<CntPerSec则说明本地时钟频率比理论值低。时钟频率过高或者过低，均会导致时间同步漂移。
参见图3，实施例中，用本地时钟产生的计数器对同步信号进行计数，实现方式如下：
首先对计数器进行初始化，设置计数器的固定频率Fs为10MHz，则计数间隔△＝1/Fs即0.1us，意思是每隔0.1us计数器打一个点，理论上，一个时间周期即1秒内，计数器打点的点数应该是CntPerSec＝1/△，CntPerSec是标准值。
计数器以sig_pps的脉冲为时间基准。第N个同步脉冲信号到达时，计数器记录此时的打点数为TN；第N+1个同步脉冲信号到达时，计数器打点计数为TN+1。则一个时间周期内统计的点数Ns＝TN+1-TN，Ns反映了一个时间周期内的本地时钟状态。
如果Ns>CntPerSec，说明本地时钟频率比理论值高；如果Ns<CntPerSec，则说明本地时钟频率比理论值低。时钟频率过高或过低，都会导致时间同步的漂移。
所述校正模块，用于以统计模块输出的本地时钟状态值为输入，采用实时调整的方式来达到时间同步校正的目的。
校正模块主要是通过作用在基带处理的基准定时器来生效，基准定时器统计Nsys个本地时钟周期来产生1微秒中断，该中断是所有基带处理的时间源头，上下行链路均以基准定时器产生的1微秒为最小时间单位来组织链路处理工作。调整基准定时器目的是调整基准定时器产生的1微秒的实际时间长度，纠正因为本地时钟频率偏差带来的时间误差，从而调整基带上下行链路处理时序及上下行切换时间，宏观上达到TD-LTE信号时间同步的效果。步骤2统计模块中已获取到Ns和CntPerSec，用Ns与CntPerSec比值AdjCoef＝Ns/CntPerSec，作为更新基准定时器的参数Nsys＝AdjCoef×Nsys。该基准定时器需设计为随系统启动，在运行过程中不再重新启动停止，但可以随时更改Nsys的配置并实时生效。
实施例中，配置基准定时器，进行时间同步实时校正，具体实现如下：
首先初始化基准定时器，基准定时器频率为1MHz，时间间隔则为1us，基准定时器统计Nsys＝10个本地时钟周期来产生1us中断，该中断是所有基带处理的时间源头。
调整基准定时器的目的是调整基准定时器产生的1us的实际长度，纠正因本地时钟频率偏移带来的时间误差。从而调整基带上下行链路处理时序及上下行切换时间，宏观上达到TD-LTE信号时间同步的效果。具体地，基准定时器的调整系数AdjCoef＝Ns/CntPerSec，根据此系数实时更新基准定时器的参数Nsys，则Nsys＝AdjCoef×Nsys。
特别的，该基准定时器需设计为随系统启动，在运行过程中不再重新启动停止，但可以随时更改Nsys的配置并实时生效。
基带处理以基准定时器定时时钟源进行上下行处理及切换控制。上行链路处理模块、下行链路处理模块、切换控制模块均使用基准定时器作为定时源，各自在不同的定时刻度触发并完成相应的业务。由于时间同步校正直接作用于基准定时器，因此对基带处理没有直接影响。
以上所述仅为本发明的实施例之一，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于TD-LTE的时间同步保持方法，其特征在于：基站获取时间同步信号，用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，根据时间周期内的实际计数点数和标准点数的比值，配置作用在基带处理中的基准定时器，通过实时调整基准定时器达到时间同步校正，实现基站持续保持自身的时间同步状态；
所述用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，实现方式如下，
首先对计数器进行初始化，设置计数器的固定频率Fs为10MHz，则计数间隔Δ＝1/Fs＝0.1us；
计数器以sig_pps的脉冲为时间基准，设第N个同步脉冲信号到达时，计数器记录此时的打点数为TN，第N+1个同步脉冲信号到达时，计数器打点计数为TN+1，则一个时间周期内统计的点数Ns＝TN+1-TN，Ns反映一个时间周期内的本地时钟状态；其中，sig_pps为秒脉冲信号；所述配置作用在基带处理中的基准定时器，通过实时调整基准定时器达到时间同步校正，实现如下，
首先初始化基准定时器，基准定时器频率为1MHz，时间间隔则为1us，基准定时器统计Nsys＝10个本地时钟周期来产生1us中断，该中断是所有基带处理的时间源头；
通过调整基准定时器调整基准定时器产生的1us的实际长度，纠正因本地时钟频率偏移带来的时间误差，基准定时器的调整系数AdjCoef＝Ns/CntPerSec，CntPerSec是标准值；根据此系数实时更新基准定时器的参数Nsys，则更新后的Nsys为AdjCoef×Nsys。
2.根据权利要求1所述用于TD-LTE的时间同步保持方法，其特征在于：基站通过参考信号获取时间同步信号。
3.根据权利要求2所述用于TD-LTE的时间同步保持方法，其特征在于：所述参考信号通过GPS得到。
4.根据权利要求2所述用于TD-LTE的时间同步保持方法，其特征在于：所述参考信号通过PTP得到。
5.一种用于TD-LTE的时间同步保持系统，其特征在于：用于基站持续保持自身的时间同步状态，包括同步模块、统计模块和校正模块，
所述同步模块，用于基站获取时间同步信号；
所述统计模块，用于用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计；
所述校正模块，用于根据时间周期内的实际计数点数和标准点数的比值，配置作用在基带处理中的基准定时器，通过实时调整基准定时器达到时间同步校正；
所述用本地时钟产生的计数器对同步信号的时间周期进行计数统计，实现方式如下，
首先对计数器进行初始化，设置计数器的固定频率Fs为10MHz，则计数间隔Δ＝1/Fs＝0.1us；
计数器以sig_pps的脉冲为时间基准，设第N个同步脉冲信号到达时，计数器记录此时的打点数为TN，第N+1个同步脉冲信号到达时，计数器打点计数为TN+1，则一个时间周期内统计的点数Ns＝TN+1-TN，Ns反映一个时间周期内的本地时钟状态；其中，sig_pps为秒脉冲信号；所述配置作用在基带处理中的基准定时器，通过实时调整基准定时器达到时间同步校正，实现如下，
首先初始化基准定时器，基准定时器频率为1MHz，时间间隔则为1us，基准定时器统计Nsys＝10个本地时钟周期来产生1us中断，该中断是所有基带处理的时间源头；
通过调整基准定时器调整基准定时器产生的1us的实际长度，纠正因本地时钟频率偏移带来的时间误差，基准定时器的调整系数AdjCoef＝Ns/CntPerSec，CntPerSec是标准值；根据此系数实时更新基准定时器的参数Nsys，则更新后的Nsys为AdjCoef×Nsys。
6.根据权利要求5所述用于TD-LTE的时间同步保持系统，其特征在于：基站通过参考信号获取时间同步信号。
7.根据权利要求6所述用于TD-LTE的时间同步保持系统，其特征在于：所述参考信号通过GPS得到。
8.根据权利要求6所述用于TD-LTE的时间同步保持系统，其特征在于：所述参考信号通过PTP得到。
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