CN113891451A - 一种基站之间的高精度时钟同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基站之间的高精度时钟同步方法；用于系统中非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步，包括以下步骤：S1：计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离；S2：基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离计算无线信号传输的时间偏差；S3：基于时间偏差对非基准基站设备进行时间校准，以实现非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步。本发明基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离差异影响，并且在无需知道非基准基站设备和基准基站设备之间的通讯模块的无线信号发送时刻的情况下，即可有效地测量出非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟差，实现系统网内成员间的时钟精确同步。

Description

一种基站之间的高精度时钟同步方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基站之间的高精度时钟同步方法。
背景技术
在现代通讯系统中，为了提高系统通讯、管理时效而采用的时分多址(TDMA)工作方式的系统中，所有成员都是以系统中某一个特定成员作为时间基准设备，对其它成员进行授时或作为时间校准基准，来统一系统成员时间基点进行工作。系统成员时钟随时间都会产生漂移，当时钟漂移超出一定的范围而无法实现时钟同步，将会导致系统成员脱网而无法同步工作，进而导致整个系统最终瘫痪。因此，对于TDMA工作方式、特别以组网方式工作的TDMA通讯系统，如何进行对系统成员进行时间校准，确保系统成员时钟与系统时间基准时钟精确同步尤其重要。
为此，提出一种基站之间的高精度时钟同步方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基站之间的高精度时钟同步方法，以解决上述技术中提出的如何高精度实现系统中所有成员设备之间的时钟同步问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基站之间的高精度时钟同步方法，用于系统中非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步，包括以下步骤：
S1：计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离；
S2：基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离计算无线信号传输的时间偏差；
S3：基于时间偏差对非基准基站设备进行时间校准，以实现非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步。
具体的，所述S1中计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离的步骤为：
S11：基准基站设备向非基准基站设备发射第一种信号，非基准基站设备接收到该第一种信号的时钟为T1；
S12：基准基站设备向非基准基站设备发射第二种信号，非基准基站设备接收到该第一种信号的时钟为T2；
S13：计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离Dis＝(T1-T2)V1V2/(V2-V1)，其中，V1为第一种信号在空中飞行的传输速度，V2为第二种信号在空中飞行的传输速度。
具体的，所述S2中基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离计算无线信号传输的时间偏差的步骤为：
S21：计算无线信号在空中飞行的平均速度
Figure BDA0003325331330000021
其中，V1为第一种信号在空中飞行的传输速度，V2为第二种信号在空中飞行的传输速度；
S22：计算无线信号的时间偏差
Figure BDA0003325331330000022
其中，α为无线信号的传输因子，视环境而定。
具体的，所述S3中基于时间偏差对非基准基站设备进行时间校准的公式为T＝kt+ΔT，其中，T为校准时间模型，k为单位时间的时钟飘移，ΔT为无线信号的时间偏差，t为非基准基站设备的校时周期。
具体的，所述非基准基站设备的校时周期为100～200ms。
本发明的有益效果为：本发明在系统校时时间内，基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离差异影响，并且在无需知道非基准基站设备和基准基站设备之间的通讯模块的无线信号发送时刻的情况下，即可有效地测量出非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟差，从而实现系统网内成员间的时钟精确同步。
附图说明
图1为本发明实施例的流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在现有的系统校时时间内，如何高精度实现系统中所有成员设备之间的时钟同步的问题。
基于此问题，本发明提供了一种基站之间的高精度时钟同步方法，基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离差异影响，并且在无需知道非基准基站设备和基准基站设备之间的通讯模块的无线信号发送时刻的情况下，即可有效地测量出非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟差，从而实现系统网内成员间的时钟精确同步。
参考附图1，本发明实施例提供的一种基站之间的高精度时钟同步方法，该用于系统中非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步，对于系统校时时间内的每个非基准基站设备而言，均可执行以下步骤：
S1：计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离。
进一步的，本发明涉及的非基准基站设备和基准基站设备之间的距离是基于到达时间差进行计算的，即无需知道非基准基站设备和基准基站设备之间的通讯模块的无线信号发送时刻。
进一步的，本发明涉及的计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离的具体步骤为：基准基站设备向非基准基站设备发射第一种信号，非基准基站设备接收到该第一种信号的时钟为T1；基准基站设备向非基准基站设备发射第二种信号，非基准基站设备接收到该第一种信号的时钟为T2；计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离Dis＝(T1-T2)V1V2/(V2-V1)，其中，V1为第一种信号在空中飞行的传输速度，V2为第二种信号在空中飞行的传输速度。
进一步的，本发明涉及的第一种信号和第二种信号为传输速度不同的两种无线信号。
进一步的，本发明采用基于到达时间差进行计算的测距算法不需要跳离和角度信息，测距算法根据系统网络连通性等信息来实现非基准基站设备定位。
S2：基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离计算无线信号传输的时间偏差。
具体的，基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离计算无线信号传输的时间偏差的步骤为：
S21：计算无线信号在空中飞行的平均速度
Figure BDA0003325331330000051
其中，V1为第一种信号在空中飞行的传输速度，V2为第二种信号在空中飞行的传输速度；
S22：计算无线信号的时间偏差
Figure BDA0003325331330000052
其中，α为无线信号的传输因子，视环境而定。
进一步的，本发明涉及的α为无线信号的传输因子又可以视为衰减因子，针对不同的无线环境，传输因子α的取值有所不同，在自由空间中，路径衰减与距离的平方成正比，即传输因子为2，在建筑物内，距离对路径衰减的影响将明显大于自由空间，一般而言，对于全开放的环境，α的取值为2～2.5；对于半开放的环境，α的取值为2.5～3；而在较为封闭环境中，α的取值为3～3.5。
S3：基于时间偏差对非基准基站设备进行时间校准，以实现非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步。
具体的，基于时间偏差对非基准基站设备进行时间校准的公式为T＝kt+ΔT，其中，T为校准时间模型，k为单位时间的时钟飘移，ΔT为无线信号的时间偏差，t为非基准基站设备的校时周期。
具体的，所述非基准基站设备的校时周期为100～200ms。
进一步的，本发明涉及的Dis通常是不变的，并且实际的非基准基站设备和基准基站设备之间的距离是不一样的，当多次测量获得多组Dis时，如果多次结果比较或和实际的非基准基站设备和基准基站设备之间的距离进行比较，超过误差阈值时，可用于报警提示系统测量有误差，进而监测这个系统本身是否正常或该非基准基站设备是否被挪动，另外也可用于基准基站设备对非基准基站设备移动的实时测距。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基站之间的高精度时钟同步方法，用于系统中非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步，其特征在于，包括以下步骤：
S1：计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离；
S2：基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离计算无线信号传输的时间偏差；
S3：基于时间偏差对非基准基站设备进行时间校准，以实现非基准基站设备和基准基站设备之间的时钟同步。
2.根据权利要求1所述的一种基站之间的高精度时钟同步方法，其特征在于，所述S1中计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离的步骤为：
S11：基准基站设备向非基准基站设备发射第一种信号，非基准基站设备接收到该第一种信号的时钟为T1；
S12：基准基站设备向非基准基站设备发射第二种信号，非基准基站设备接收到该第一种信号的时钟为T2；
S13：计算非基准基站设备和基准基站设备之间的距离Dis＝(T1-T2)V1V2/(V2-V1)，其中，V1为第一种信号在空中飞行的传输速度，V2为第二种信号在空中飞行的传输速度。
3.根据权利要求2所述的一种基站之间的高精度时钟同步方法，其特征在于，所述S2中基于非基准基站设备和基准基站设备之间的距离计算无线信号传输的时间偏差的步骤为：
S21：计算无线信号在空中飞行的平均速度
Figure FDA0003325331320000011
其中，V1为第一种信号在空中飞行的传输速度，V2为第二种信号在空中飞行的传输速度；
S22：计算无线信号的时间偏差
Figure FDA0003325331320000021
其中，α为无线信号的传输因子，视环境而定。
4.根据权利要求3所述的一种基站之间的高精度时钟同步方法，其特征在于，所述S3中基于时间偏差对非基准基站设备进行时间校准的公式为T＝kt+ΔT，其中，T为校准时间模型，k为单位时间的时钟飘移，ΔT为无线信号的时间偏差，t为非基准基站设备的校时周期。
5.根据权利要求4所述的一种基站之间的高精度时钟同步方法，其特征在于，所述非基准基站设备的校时周期为100～200ms。
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