CN111756467B - 一种基于通用平台的td-lte系统时钟同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于通用平台的TD‑LTE系统时钟同步方法，属于无线通信技术领域。本发明基于通用计算平台，利用GPS/1588提供的PPS信号计算CPRI DMA使能的时间，然后利用CPRI的10ms定时保证TD‑LTE系统的10ms无线帧信号处理。该方法有效地利用了通用计算平台的模块性能，降低了时钟同步的复杂度，成本低。

Description

一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是指一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法。

背景技术

TD-LTE系统是时分系统，终端和基站之间的信息交互基于严格的时间节拍才能完成上行链路和下行链路信号的正常传输。因此，在TD-LTE系统组网时，所有基站必须保持系统时钟同步，这样能够保证终端在各基站的信号覆盖范围内可以正常切换，避免由于时间不同步导致的链路干扰致使终端掉线进而导致业务中断。

TD-LTE系统组网时为保证时钟同步，通常使用GPS/1588等参考信号，通过同一个参考信号保证自身的时钟同步从而达到组网系统的时钟同步目的。

目前，为保证组网系统的时钟同步，很多文献在集中启动之初做一次时间同步之后还会随着时间的推移进行时间偏差的纠偏，操作复杂且没有考虑不同的计算平台能力，从而降低了计算平台的使用性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法，该方法基于通用计算平台，采用更加高效的时间同步算法实现TD-LTE系统的时钟同步，能够保证终端在各基站系统之间切换时的业务正常。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法，所述通用平台正常工作时的时钟输入是PP2S信号，该信号由外围的FPGA倍频GPS/1588模块所接的时钟芯片PPS信号提供，同时，FPGA也向通用平台提供10ms定时信号以保证通用平台CPRI模块的正常运行；该方法包括以下步骤：

(1)基站启动过程中，通用平台中的CPU收到PP2S信号后经过1s时间将PP2Smod256值发送给通用平台的DSP部分，mod为求余运算；

(2)DSP收到PP2Smod256值时创建硬中断，中断源是FPGA提供的PP2S信号，若中断触发则记录PP2S事件；与此同时，DSP记录CPRI的当前无线帧号；

(3)DSP采用阻塞机制，PP2S信号触发后删除该硬中断并继续向下处理；

(4)DSP在收到PP2S信号后将PP2Smod256值加2，从而计算当前PP2S的绝对时间，然后进行mod1024运算，保证在无线帧号1023时打开CPRI的DMA；

(5)根据步骤(4)中的PP2S的绝对时间计算出到无线帧号1023时所需的等待时间；该时间的最小值为1，即下一个10ms就是无线帧号1023，最大值为1024，即此时无线帧号就是1023，需要经过1024个10ms才是下一个无线帧号1023；

(6)将步骤(2)记录的无线帧号与步骤(5)中的等待时间求和，和值即为CPRI的DMA的打开时间，将打开时间进行mod 4096运算，得到CPRI的无线帧号；

(7)根据CPRI的无线帧号确定打开CPRI DMA的时机，即在无线帧号为1023且子帧号为0时打开，DSP有10ms无线帧时间进行初始设置并进行流水处理，从而保证下一个10ms无线帧到来时CPRI能够正常启动；

(8)将CPRI的10ms定时相对于PP2S信号提前一个时间量用于补偿基站下行链路的数据处理，完成基站空口信号与GPS/1588的同步；所述时间量根据RRU处理时延和BBU与RRU间的光纤参数计算得到。

进一步的，所述的CPU、DSP、CPRI均为通用平台的内部模块。

进一步的，所述阻塞机制是指，DSP在设置PP2S信号硬中断之后便忽略其他所有任务，并一直等待PP2S信号的到来；当PP2S信号触发后，删除PP2S信号硬中断，阻塞机制解除。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果在于：

1、本发明基于通用计算平台，利用GPS/1588提供的PPS信号计算CPRIDMA使能的时间，然后利用CPRI的10ms定时保证TD-LTE系统的10ms无线帧信号处理。

2、本发明方法只需要基站启动时与参考信号同步一次，后续基于CPRI的10ms定时不用再进行同步纠正就能长时间保持组网系统的时钟同步，从而有效地利用了通用计算平台的模块性能，降低了时钟同步的复杂度，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例中通用平台的原理框图。

图2是本发明实施例中时钟同步方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法，该方法基于现有技术中的通用平台实现，该通用平台包括CPU、DSP、CPRI等内部模块。通用平台正常工作时的时钟输入是PP2S信号，该信号由外围的FPGA倍频GPS/1588模块所接的时钟芯片PPS信号提供，与此同时，FPGA也向通用平台提供10ms定时信号保证通用平台CPRI模块的正常运行。

该方法包括以下步骤：

(1)基站启动过程中，通用平台中的CPU收到PP2S信号后经过1s时间将PP2Smod256值(1字节)发送给通用平台的DSP部分。

(2)DSP收到PP2Smod256值时创建硬中断，中断源是FPGA提供的PP2S信号，若中断触发则记录PP2S事件；与此同时，DSP记录当前的CPRI无线帧号(第多少个10ms，无线帧号范围0～4095，TD-LTE系统的无线帧号基于CPRI的10ms无线帧号保证)。

(3)DSP采用阻塞机制，PP2S信号触发后删除该硬中断继续向下处理。

(4)DSP在收到PP2S信号后根据步骤(2)中收到的PP2Smod256值+2计算当前PP2S的绝对时间，然后mod1024，保证在无线帧号1023时打开CPRIDMA(TD-LTE系统的无线帧号变化范围0～1023)；其中，1024为TD-LTE系统的无线帧号最大值，范围为0～1023，每个无线帧为10ms。

(5)根据步骤(4)中PP2S到来时的绝对时间计算到无线帧号1023是需要多少时间(1～1024)；最小为1，即下一个10ms就是无线帧号1023，最大为1024，即此时无线帧号就是1023，需要经过1024个10ms才是下一个无线帧号1023(一个循环)。

(6)步骤(2)中获得的无线帧号值+步骤(5)中的等待时间即为CPRI DMA打开时间，为保证CPRI无线帧号值的范围在0～4095内对计算出来的CPRI DMA打开时间值mod 4096。

(7)根据步骤(6)计算出来的CPRI无线帧号确定打开CPRI DMA，此时无线帧号为1023，子帧号为0，DSP有10ms无线帧时间进行初始设置并进行流水处理，目的是保证下一个10ms无线帧到来时CPRI能够正常启动从而保证TD-LTE系统的无线帧正常处理。

(8)基站通过通用平台的CPRI模块保证10ms无线帧的正常处理，通过上述步骤完成基站无线帧与GPS/1588同步；

为保证基站空口信号与GPS/1588同步，需要将CPRI的10ms定时相对PP2S信号提前一定时间用于基站下行链路的数据处理，提前时间量跟RRU处理时延和BBU与RRU间的光纤相关，相关算法为现有技术，此处不再赘述。

其中，所述的PPS为每一秒，PP2S为每两秒；

所述的阻塞机制是指，DSP在设置PP2S信号硬中断之后便忽略其他所有任务，一直等待PP2S信号的到来，当PP2S信号触发后，删除创建的PP2S信号硬中断，阻塞机制解除。

上述方法中，打开CPRI DMA是在DSP系统初始化时已完成的CPRI IQ数据的基本参数配置和通道配置前提下进行的，此时只需要使能CPRI IQ通道的收发功能即可。

以下为一个更具体的例子：

图1是通用平台的时钟同步整体框图。该通用平台正常工作时的时钟输入是PP2S信号，该信号由外围的FPGA倍频GPS/1588模块所接的时钟芯片PPS信号提供，与此同时，FPGA也向通用平台提供10ms定时信号保证通用平台CPRI模块的正常运行。

对于通用平台来说，外部的信号输入包括PP2S信号、10ms信号、时钟信号，其中PP2S信号用于计算CPRI DMA打开时间从而保证基站启动时与空口同步，10ms和时钟信号用于CPRI 10ms定时从而保证基站在长时间工作时不会发生时间偏移。

基于该通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法包括以下步骤：

(1)基站启动过程中，通用平台中的CPU收到PP2S信号后经过1s时间将PP2Smod256值(1字节)发送给通用平台的DSP部分；

(2)DSP收到PP2Smod256值时创建硬中断，中断源是FPGA提供的PP2S信号，若中断触发则记录PP2S事件；与此同时，DSP记录当前的CPRI无线帧号(第多少个10ms，无线帧号范围0～4095，TD-LTE系统的无线帧号基于CPRI的10ms BFN号保证)；

(3)DSP采用阻塞机制，PP2S信号触发后删除该硬中断继续向下处理；

(4)DSP在收到PP2S信号后根据步骤(2)中收到的PP2Smod256值+2计算当前PP2S的绝对时间，然后mod1024，保证在无线帧号1023时打开CPRIDMA(TD-LTE系统的无线帧号变化范围0～1023)；

(5)根据步骤(4)中PP2S到来时的绝对时间计算到无线帧号1023是需要多少时间(1～1024)；最小为1，即下一个10ms就是无线帧号1023，最大为1024，即此时无线帧号就是1023，需要经过1024个10ms才是下一个无线帧号1023(一个循环)；

(6)步骤(2)中获得的无线帧号值+步骤(5)中的等待时间即为CPRI DMA打开时间，为保证CPRI无线帧号值的范围在0～4095内对计算出来的CPRI DMA打开时间值mod 4096；

(7)根据步骤(6)计算出来的CPRI无线帧号确定打开CPRI DMA，此时无线帧号为1023，子帧号为0，DSP有10ms无线帧时间进行初始设置并进行流水处理，目的是保证下一个10ms无线帧到来时CPRI能够正常启动从而保证TD-LTE系统的无线帧正常处理；

(8)基站通过通用平台的CPRI模块保证10ms无线帧的正常处理，通过上述步骤完成基站无线帧与GPS/1588同步；为保证基站空口信号与GPS/1588同步，需要将CPRI的10ms定时相对PP2S信号提前一定时间用于基站下行链路的数据处理，提前时间量跟RRU处理时延和BBU与RRU间的光纤相关，相关算法为现有技术，此处不再赘述。

图2为CPRI DMA打开时间的处理流程图。PPC在收到PP2S信号后1s将该PP2S值告知DSP，DSP创建PP2S硬中断，然后等待PP2S信号的再次出发，若未触发则一直等待，PP2S信号再次触发后DSP传输该中断即可根据CPRI相关信息计算出DMA的打开时间，从而保证基站启动时空口信号可与GPS/1588参考信号同步。

本发明基于通用计算平台，利用GPS/1588提供的PPS信号计算CPRI DMA使能的时间，然后利用CPRI的10ms定时保证TD-LTE系统的10ms无线帧信号处理。本方法只需要基站启动时与参考信号同步一次，后续基于CPRI的10ms定时不用再进行同步纠正就能长时间保持组网系统的时钟同步，从而有效地利用了通用计算平台的模块性能，降低了时钟同步的复杂度，成本低。

需要说明的是，以上仅为本发明的较佳应用示例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本专利受国家重点研发计划资助，项目编号2018YFC0825402。

Claims (3)

1.一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法，所述通用平台正常工作时的时钟输入是PP2S信号，该信号由外围的FPGA倍频GPS/1588模块所接的时钟芯片PPS信号提供，同时，FPGA也向通用平台提供10ms定时信号以保证通用平台CPRI模块的正常运行；其特征在于，包括以下步骤：

(1)基站启动过程中，通用平台中的CPU收到PP2S信号后经过1s时间将PP2Smod256值发送给通用平台的DSP部分，mod为求余运算；

(2)DSP收到PP2Smod256值时创建硬中断，中断源是FPGA提供的PP2S信号，若中断触发则记录PP2S事件；与此同时，DSP记录CPRI的当前无线帧号；

(3)DSP采用阻塞机制，PP2S信号触发后删除该硬中断并继续向下处理；

(4)DSP在收到PP2S信号后将PP2Smod256值加2，从而计算当前PP2S的绝对时间，然后进行mod1024运算，保证在无线帧号1023时打开CPRI的DMA；

(5)根据步骤(4)中的PP2S的绝对时间计算出到无线帧号1023时所需的等待时间；该时间的最小值为1，即下一个10ms就是无线帧号1023，最大值为1024，即此时无线帧号就是1023，需要经过1024个10ms才是下一个无线帧号1023；

(6)将步骤(2)记录的无线帧号与步骤(5)中的等待时间求和，和值即为CPRI的DMA的打开时间，将打开时间进行mod 4096运算，得到CPRI的BFN帧号；

(7)根据CPRI的无线帧号确定打开CPRIDMA的时机，即在无线帧号为1023且子帧号为0时打开，DSP有10ms无线帧时间进行初始设置并进行流水处理，从而保证下一个10ms无线帧到来时CPRI能够正常启动；

(8)将CPRI的10ms定时相对于PP2S信号提前一个时间量用于补偿基站下行链路的数据处理，完成基站空口信号与GPS/1588的同步；所述时间量根据RRU处理时延和BBU与RRU间的光纤参数计算得到。

2.根据权利要求1所述的一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法，其特征在于，所述的CPU、DSP、CPRI均为通用平台的内部模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于通用平台的TD-LTE系统时钟同步方法，其特征在于，所述阻塞机制是指，DSP在设置PP2S信号硬中断之后便忽略其他所有任务，并一直等待PP2S信号的到来；当PP2S信号触发后，删除PP2S信号硬中断，阻塞机制解除。

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