CN113852436A - 一种应用于5g小基站的时钟同步系统 - Google Patents

一种应用于5g小基站的时钟同步系统 Download PDF

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秦丽
陈婷
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Abstract

本发明属于5G技术领域，尤其涉及一种应用于5G小基站时钟同步的系统。本发明是利用实验数据得出的“大基站提供的信号功率始终大于终端信号功率”这一特点，通过在上行链路中设置第一耦合检波器检测上行链路的信号功率、在下行链路中设置第二耦合检波器检测下行链路的信号功率，然后通过微控单元比较两个信号功率的大小，并根据比较结果生成控制命令控制上行链路和下行链路的工作状态，从而避免两个链路出现因工作时间上重叠引起系统自激。与现有技术相比，本发明结构更容易实现，无需设计复杂的独特码识别电路来实现时钟同步。

Description

一种应用于5G小基站的时钟同步系统
技术领域
本发明属于5G技术领域，尤其涉及一种应用于5G小基站的时钟同步系统。
背景技术
5G技术在辐射功率受限的条件下，由于其频段较高，所以波长较短，使得其辐射能力变弱，在一些城市的辐射“死角”以及偏远地区，5G小基站的需求就应运而生。5G小基站中有两条信号接收线路，即上行链路和下行链路，这两条链路不能同时处于工作状态，否则两条链路会由于天线之间的互耦形成一个闭环，从而引起系统自激，造成整个系统的不稳定。
为了避免自激的发生，同时考虑到5G系统作为一个时分系统，具有上下行链路工作在不同的时隙的特点；当一个链路工作时，另外一个链路将处于断电或不工作状态，以此来维持两者正常的时间关系，克服两个链路工作时间相互重叠的现象。
5G小基站采用的是时分多址(Time division multiple access,TDMA)通信技术。图1是TDMA单个帧周期内的帧结构，如图1所示，在TDMA帧格式中，同步分帧中的独特码决定了数据分帧中各个时隙的具体排列方式，数据分帧中各个时隙之间存在保护时间，是为了防止大基站和终端因系统定时不够精确造成在接收时间上的漂移，从而出现时间上重叠的现象。
当前应用于5G小基站的时钟同步系统是通过设计复杂的独特码识别电路，以识别出同步分帧中的独特码，通过鉴别期望的独特码码型与接收信号之间的相关特性，来确定数据分帧中各个时隙的具体位置，以此确定出数据分帧中大基站和终端两个时隙具体的排列方式，从而控制5G小基站中两个链路的工作状态，“时钟同步”指5G小基站中两个链路打开闭合的顺序要与TDMA帧内容保持一致。
但是由于独特码识别电路的增加导致当前应用于5G小基站的时钟同步系统存在如下问题：独特码电路中对独特码的识别是通过鉴别期望的独特码码型与接收信号之间的相关特性来实现的，需要高效率的算法和高速度的可编程器件作支撑，导致结构复杂且不易于实施。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种应用于5G小基站的时钟同步系统，以解决当前应用于5G小基站的时钟同步系统存在的结构复杂且不易于实施的问题。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种应用于5G小基站的时钟同步系统，包括：用于控制上行链路关闭或打开的第一开关、控制下行链路关闭或打开的第二开关、第一耦合检波器、第二耦合检波器以及微控单元；
所述第一耦合检波器用于检测上行链路的信号功率，并将检测到的上行链路信号功率发送至微控单元；
所述第二耦合检波器用于检测下行链路的信号功率，并将检测到的下行链路信号功率发送至微控单元；
所述微控单元对接收的上行链路信号功率和下行链路信号功率进行比较，并根据比较结果生成用于控制第一、第二开关关闭或者打开的控制命令，从而控制上行链路和下行链路的工作状态：当上行链路信号功率大于下行链路功率时，打开第一开关，关闭第二开关；反之则关闭第一开关，打开第二开关。
本发明提供的一种应用于5G小基站的时钟同步系统，是利用实验数据得出的“大基站提供的信号功率始终大于终端信号功率”这一特点，通过在上行链路中设置第一耦合检波器检测上行链路的信号功率、在下行链路中设置第二耦合检波器检测下行链路的信号功率，然后通过微控单元比较两个信号功率的大小，并根据比较结果生成控制命令控制上行链路和下行链路的工作状态，从而避免两个链路出现因工作时间上重叠引起系统自激。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明添加的耦合检波器和微控单元更容易实现，无需设计复杂的独特码识别电路来实现时钟同步。
2、本发明的耦合检波器不间断的对来波信号进行检测，能够一直保持两个链路的工作状态与帧结构时隙排列的一致性，不会造成时间延迟的累积。
说明书附图
图1为TDMA单个帧周期内的帧结构；
图2为本发明应用于5G小基站的时钟同步系统示意框图；
图3为应用于5G小基站的时钟同步系统原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提出的技术方案作进一步详细的说明。
本发明提供的一种应用于5G小基站的时钟同步系统，如图2、图3所示，包括：用于控制上行链路关闭或打开的开关1、控制下行链路关闭或打开的开关2以及耦合检波子系统。
所述耦合检波子系统由耦合检波器1、耦合检波器2和微控单元组成；所述耦合检波器1设置在上行链路中，用于检测上行链路的信号功率；并将检测到的上行链路信号功率发送至微控单元MCU；所述耦合检波器2设置在下行链路中，用于检测下行链路的信号功率，并将检测到的下行链路信号功率发送至微控单元MCU；所述微控单元MCU对接收的上行链路信号功率和下行链路信号功率进行比较，并根据比较结果生成用于控制开关1、开关2关闭或者打开的控制命令，控制上行链路和下行链路的工作状态。
因为来自大基站的信号功率始终大于来自终端的信号功率，所以可以通过比较耦合检波器1提供的信号功率和耦合检波器2提供的信号功率确定出需要开启或关闭的链路。实施过程中，对两个功率信号的比较会表现为如下2种情况：
情况1，如果信号来自于大基站，此时耦合检波1处的功率要大于耦合检波2的功率，这时便要关闭下行链路，开启上行链路，完成大基站信号的传输，即把开关1切换到b处，开关2切换到c处。
情况2，如果信号来自终端，此时耦合检波2处的功率大于耦合检波1处的功率，这时要关闭上行链路，开启下行链路，即把开关1切换到a处，开关2切换到d处，完成终端信号的传输。
数据分帧中各个时隙之间的保护时间为30ns～300ns，在一个保护时间内，外部会发送独特码信号以供5G小基站识别，当本实施例的时钟同步系统应用于5G小基站之后，可以将两个开关的切换时间控制在10ns以内，这个时间远小于数据分帧中各个时隙之间的保护时间，因此5G小基站能够在一个保护时间内完成两个开关的切换，保证链路在正常的信号发送时隙期间正常工作，达到时钟同步的效果，且不会出现掉帧的情况。如果将开关打到匹配负载一端，此时耦合检波器仍然可以检测来自大基站或终端的信号功率，但是链路不工作。所以不管开关切换到哪个地方，该系统在一个帧周期内始终可以对来自大基站或终端的信号功率进行检测，便能一直保持时钟同步，不会造成时间延迟的累积。
在第一个帧周期内完成时钟同步后，进入之后的帧周期时，只需在第一个保护时间内对来自大基站或终端的信号功率进行检波和比较，即确定开关切换时间的起点，之后耦合检波器可以不用检测信号功率，即可以处于断电状态。微控单元MCU只需根据第一帧周期的时间节点来控制开关的开启或关闭，这些时间节点能够根据第一个帧周期的信号传输规律获得。这样可以减少MCU的运算量，提升工作效率。
综上可见，本发明提供的一种应用于5G小基站的时钟同步系统无需高效率的算法和高速度的可编程器件作支撑即可实现时钟同步，整体结构简单且更易于实施。

Claims (1)

1.一种应用于5G小基站的时钟同步系统，其特征在于：包括用于控制上行链路关闭或打开的第一开关、控制下行链路关闭或打开的第二开关、第一耦合检波器、第二耦合检波器以及微控单元；
所述第一耦合检波器设置在上行链路中，用于检测上行链路的信号功率；并将检测到的上行链路信号功率发送至微控单元；
所述第二耦合检波器设置在下行链路中，用于检测下行链路的信号功率，并将检测到的下行链路信号功率发送至微控单元；
所述微控单元对接收的上行链路信号功率和下行链路信号功率进行比较，并根据比较结果生成用于控制第一、第二开关关闭或者打开的控制命令，控制上行链路和下行链路的工作状态：当上行链路信号功率大于下行链路功率时，打开第一开关，关闭第二开关；反之则关闭第一开关，打开第二开关。
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