CN1642053A - 一种动态保存全球定位系统时间的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态保存全球定位系统(GPS)时间的方法，每个基站的主控系统从各自的GPS接收系统获取最新的GPS时间信息，基站主控系统根据所获得的GPS时间信息计算出当前GPS时间对应的总偶秒数，并将该总偶秒数预置在一个计数器中；基站发生复位时，所述计数器将当前保存的总偶秒数作为计数起始值，并对系统自带的偶秒发生器所产生的偶秒信号进行计数；基站复位后开始工作时，基站主控系统从所述计数器中读出当前的总偶秒数，并根据所获得的总偶秒数准确恢复出当前GPS时间。本发明还同时公开了一种动态保存GPS时间的装置，采用该方法和装置能在CDMA基站复位后立即获取准确的绝对时间信息，支持CDMA基站迅速恢复正常工作，保证移动通信业务的正常进行。

Description

一种动态保存全球定位系统时间的方法及装置

技术领域

本发明涉及全球定位系统(GPS)时间保存技术，特别是指一种在码分多址(CDMA)系统中基站复位后动态保存GPS时间的方法及装置。

背景技术

CDMA移动通信系统是时间同步系统，该系统中所有的移动终端(MS)、基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)需要在时间上同步，即：CDMA系统中的所有终端设备和基站设备要绝对保持时间一致，如此，才能保证MS切换、数据传输等业务的正常进行。

CDMA移动通信系统中的时间同步是：基站收发信机利用从GPS卫星信号获取绝对时间信息实现的。在CDMA系统中，每个基站安装有一套GPS卫星接收系统，基站收发信机接收GPS卫星的授时信号，作为基站时钟系统的参考源并提供绝对的时间信息。换句话说，所谓授时信号就相当于基准时间信号。

基站中的GPS卫星接收系统在捕获卫星的过程，会受到天馈系统性能、周边地形、电磁环境、卫星分布状况等多种因素的影响，导致捕获卫星所需的时间不定，可能会在几分钟内，也可能会长达几十分钟。这样，就会出现基站在初次上电或每次复位后，需要等待一定时间才能获取绝对时间信息的情况。

现有技术中，CDMA基站在复位后，基站要等待GPS卫星接收系统完成GPS卫星信号捕获，才能获取准确的绝对时间信息。也就是说，在获取准确的绝对时间信息之前，由于时间不同步，MS只能在所属基站覆盖的小区内实现接入和通话，但无法捕获其它基站的扇区导频，从而就无法实现在不同基站小区之间的切换。另外，由于时间不同步，而数据业务的实现与时间信息密切相关，所以MS也无法进行数据业务。

可见，现有技术中CDMA基站在复位重新开始工作后，要等到GPS接收系统完成卫星信号捕获，获取绝对时间信息后，才能支持MS切换、数据业务等功能的实现。而由于GPS卫星接收系统性能和其他相关条件，如天馈系统性能、周边地形、电磁环境、卫星分布状况等的限制，又使GPS卫星接收系统有很长的捕获时间，如此，就会制约CDMA系统中各种移动通信业务功能的开展和正常运行，影响为用户提供服务的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种动态保存GPS时间的方法，使其能在CDMA基站复位后立即获取准确的绝对时间信息，进而保证移动通信业务的正常进行。

本发明的另一目的在于提供一种动态保存GPS时间的装置，使其能在CDMA基站复位后立即记录、保存和提供与GPS时间高度同步的精确时间信息，支持CDMA基站迅速恢复正常工作。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种动态保存全球定位系统GPS时间的方法，每个基站的GPS接收系统实时获取GPS时间信息，每个基站的主控系统从各自的GPS接收系统获取最新的GPS时间信息，关键是该方法还包括以下步骤：

a.基站主控系统根据所获得的GPS时间信息计算出当前GPS时间对应的总偶秒数，并将所计算出的总偶秒数预置在一个计数器中进行保存；

b.基站发生复位时，步骤a所述计数器将当前保存的总偶秒数作为计数起始值，并对CDMA系统自带的偶秒发生器所产生的偶秒信号进行计数；

c.基站复位后开始工作时，基站主控系统从所述计数器中读出当前的总偶秒数，并根据所获得的总偶秒数准确恢复出当前GPS时间。

步骤a中，基站主控系统每获取一次最新GPS时间信息后，对所述计数器进行一次预置操作。

步骤b中所述进行偶秒计数为：计数器每收到一个偶秒信号，将自身保存的总偶秒数加一。

本发明还公开了一种动态保存GPS时间的装置，包括：

GPS接收机，用于接收GPS时间信息；

锁相环电路，用于将GPS接收机产生的1PPS脉冲锁相输出，作为系统偶秒发生器的输入源，控制系统偶秒发生器系统偶秒信号的产生；

该装置还包括：

系统偶秒发生器，用于产生与GPS偶秒保持高同步精度的系统偶秒信号并送入N比特计数器；

N比特计数器，用于进行偶秒计数并保存当前GPS时间对应的总偶秒数；

GPS时间保存控制模块，用于从GPS接收机接收当前GPS时间信息，将当前GPS时间对应的总偶秒数预置于N比特计数器中，并从N比特计数器中读取所保存的总偶秒数。

该装置进一步包括计数器控制单元，用于接收GPS时间保存控制模块的设置指令，控制N比特计数器的操作状态。

上述方案中，所述系统偶秒发生器、N比特计数器和计数器控制单元集成于一个可编程逻辑阵列EPLD芯片中。所述N比特计数器N值的大小根据存储容量需求和预计使用年限确定。

上述方案中，所述锁相环电路在基站复位期间由自身内部高稳晶振自由振荡生成控制系统偶秒发生器的信号。

因此，本发明所提供的动态保存GPS时间的方法及装置，具有以下的优点和特点：

1)利用CDMA系统基站复位前获取并保存的绝对时间信息，作为CDMA基站复位后的精确时间计数的起始值，并且通过偶秒发生器与计数器的配合，准确获取并保存与GPS时间高度同步的总偶秒数，如此，可使CDMA基站在复位后立即恢复出复位前保存的绝对时间信息。

2)本发明还可以将N比特计数器保存的时间提供给CDMA基站作为正常运行所需的GPS时间信息，在短时间内以计算出的精确时间代替GPS卫星接收系统提供的GPS时间信息，从而支持CDMA基站在GPS卫星接收系统捕获到GPS卫星的授时信号之前立即开始正常工作，保证各项通信业务功能及时实现，该方法弥补了GPS卫星接收系统复位后捕获时间慢的缺陷，确保基站在复位后能迅速开工；同时，该方法还提高了对用户提供的业务服务质量，保证了CDMA系统的安全可靠性和可信度。

3)本发明的计时方法能动态保存GPS时间信息，并保证基站在复位前后时间的连续性。

附图说明

图1为本发明动态保存GPS时间装置的组成结构示意图；

图2为本发明动态保存GPS时间方法的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的动态保存GPS时间装置主要由GPS接收机11、锁相环(PLL)电路12、GPS时间保存控制模块13、系统偶秒(System 2S)发生器14、计数器控制单元15以及N比特计数器16组成。

其中，GPS接收机11，用于在CDMA基站正常工作过程中接收GPS时间信息；锁相环(PLL)电路12，在GPS接收机11正常工作时，以GPS卫星接收系统输出的1PPS脉冲作为参考源锁相输出，作为系统偶秒发生器14的输入源，其中1PPS表示每秒一次脉冲，用于确保系统偶秒与GPS偶秒的同步，在GPS接收机11工作异常时，锁相环内的高稳晶振进入自由振荡状态，在一段时间内可以保持系统偶秒与GPS偶秒的同步精度；GPS时间保存控制模块13，设置于CDMA基站主控系统的软件模块中，该模块对应的软件运行于单板的操作系统上，用于将根据GPS接收机所获得的当前GPS时间信息计算出的总偶秒数存储于N比特计数器16中，并从N比特计数器16中读取当前保存的总偶秒数；系统偶秒发生器14，是CDMA系统自带的，用于产生与GPS偶秒保持高同步精度的偶秒信号；计数器控制单元15，用于接收GPS时间保存控制模块13发来的写/读控制信号，即主控系统发送的设置命令，对N比特计数器16的操作状态进行控制，比如控制N比特计数器处于置数状态、计数状态等；N比特计数器16，用于进行偶秒计数，并作为GPS时间的存储单元，保存当前GPS时间对应的总偶秒数。

对N比特计数器16中N的取值一般视系统需要而定，N值的大小决定了该计数器所能存放的总偶秒数的最大值，N值越大，能保存的总偶秒数越大，相应的，该动态存储GPS时间装置所能记录得GPS时间也就越长。举个例子，如果N＝n，则对应记录的最大GPS时间为Y；如果N＝n+1，则对应的最大GPS时间为2Y。N值的下限和当前GPS时间有关，下限对应的GPS时间应该大于当前时间；N值的上限与该装置预计使用的年限有关。考虑到N值越大时，硬件的成本越高，所以通常会取一个性价比适中的N值。

这里，系统偶秒发生器14、计数器控制单元15以及N比特计数器16可以集成在一个可编程逻辑阵列(EPLD)芯片中实现。此种情况下，PLL电路12锁相输出进入逻辑，作为逻辑内系统偶秒发生器14的输入源。

本发明的动态保存GPS时间装置，在CDMA基站复位前，GPS接收机11从GPS卫星实时获取当前的GPS时间信息；再由GPS时间保存控制模块13根据收到的GPS时间消息换算为偶秒个数，并控制将换算后的总偶秒数写入N比特计数器16中保存。当CDMA基站复位后，GPS接收机11和GPS时间保存控制模块13会受到复位影响重新启动，由于EPLD和PLL电路12不受复位的影响，系统偶秒发生器14在整个复位期间是连续输出的，这时，就可以利用系统偶秒发生器14不断产生偶秒，并送入N比特计数器16中进行保存；虽然此时没有1PPS作为参考源，但所产生偶秒的精确度可由PLL电路12利用自身内部高稳晶振的自由振荡来保证。在CDMA基站复位后到GPS接收机11捕获到GPS卫星信号前，N比特计数器16中的总偶秒数还可以作为GPS时间提供给CDMA基站，支持基站的开展正常的通信业务。

GPS时间保存控制模块13可以直接与N比特计数器16进行交互，在CDMA基站复位前，GPS时间保存控制模块13向N比特计数器16发送计算结果(Compute Result)，即总偶秒个数；并在CDMA基站复位后，从N比特计数器16中获取计数结果(Count Result)，用于恢复当前GPS时间。

上述方案中，所述的GPS时间又称GPS系统时，是一个纸上的时间标度，该GPS系统时与世界时(UTC)在1980年1月6日0时是重合的，而GPS系统时中的秒数和星期数是以这个时刻为起点的，因此称这个时刻为GPS零时。可见，文中所述的偶秒就是指从1980年1月6日0时开始的偶数秒，如0、2、4、6……等等。本发明是以GPS偶秒为单位来记录GPS时间的，即：将当前获取的GPS时间换算成从开始总的偶秒个数。这里所说的换算，简单地说就是：计算当前GPS时间与GPS零时之间的总秒数值再除以2。

基于上述装置，本发明实现动态保存GPS时间的方法如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：在CDMA基站正常工作的情况下，每个基站的GPS接收系统如GPS接收机捕获足够的GPS卫星，并且稳定工作在授时模式下，每个基站主控系统每秒获取GPS接收系统送来的最新的GPS时间消息，从GPS时间消息中计算出当前GPS时间对应的总偶秒数，这里的计算就是前面所述根据当前GPS时间和GPS零时进行的换算。

步骤202：基站主控系统将所计算出的总偶秒数预置在一个计数器中进行保存，该计数器要求在基站复位时能正常工作，比如：预置于图1所示的EPLD内的N比特计数器中，作为该计数器的计数起点。该预置操作在每次收到最新GPS时间消息后都要执行一次，以保证计数器中的计数起点总是对应最新的总偶秒数。每秒一次的预置操作，使被操作的计数器时钟始终处于置数状态，也就是说计数器不进行计数。

步骤203：当CDMA基站发生复位时，由于基站主控系统停止了对计数器的置数操作，则步骤202中所述的计数器进入计数状态，以当前预置保存在自身的总偶秒数作为计数起点，由偶秒发生器所产生的偶秒信号来控制自身进行偶秒计数。具体说就是，偶秒发生器每次送来一个偶秒信号，说明又增加了2秒的时间，那么，计数器就将总偶秒数加1。其中，偶秒发生器何时产生偶秒信号是通过锁相环电路控制的，根据锁相环电路产生的时钟信号在每2秒时产生一个偶秒信号，锁相环电路自身的精度是靠基站复位前，自身与正常工作的GPS接收机保持同步来保证的。实际上，偶秒发生器和锁相环电路是CDMA系统必须具备的，其能产生精确的偶秒，本发明的装置正是利用偶秒发生器能产生精确偶秒，以及锁相环电路能在复位期间正常工作的特点来设计的。

从本步骤可以看出，基站的复位期间，系统偶秒与GPS偶秒保持较高的同步精度，计数器以基站复位前最后一次预置的总偶秒数为起点对系统偶秒进行计数。

步骤204：CDMA基站复位后再开始正常工作时，基站主控系统从计数器中读出当前GPS时间对应的总偶秒数，并准确恢复出当前的GPS时间。恢复出当前GPS时间后，就可以在GPS接收系统捕获卫星之前使基站迅速开工，以保证各项通信业务功能能够及时实现。

这里所述的恢复简单来说就是：用所获取的总偶秒数乘2，获得GPS总秒数后，再参照GPS零时换算得到当前GPS时间。当然，在实际应用中，要真正恢复当前的GPS时间还需要考虑很多时间因素，比如一年的天数、一个月的天数、闰年等等，但如何恢复当前GPS时间不是本发明的重点，在此不再详述。

可见，应用上面描述的基站复位后GPS时间动态保存的方案，基站就可在复位后立即读取准确的GPS时间，并在GPS接收系统捕获卫星之前使基站迅速恢复正常工作，从而保证各项业务功能的及时实现。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种动态保存全球定位系统GPS时间的方法，每个基站的GPS接收系统实时获取GPS时间信息，每个基站的主控系统从各自的GPS接收系统获取最新的GPS时间信息，其特征在于，该方法还包括以下步骤：

a.基站主控系统根据所获得的GPS时间信息计算出当前GPS时间对应的总偶秒数，并将所计算出的总偶秒数预置在一个计数器中进行保存；

b.基站发生复位时，步骤a所述计数器将当前保存的总偶秒数作为计数起始值，并对CDMA系统自带的偶秒发生器所产生的偶秒信号进行计数；

c.基站复位后开始工作时，基站主控系统从所述计数器中读出当前的总偶秒数，并根据所获得的总偶秒数准确恢复出当前GPS时间。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基站主控系统每获取一次最新GPS时间信息后，对步骤a所述的计数器进行一次预置操作。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中所述进行偶秒计数为：计数器每收到一个偶秒信号，将自身保存的总偶秒数加一。

4、一种动态保存GPS时间的装置，包括：

GPS接收机，用于接收GPS时间信息；

锁相环电路，用于将GPS接收机产生的1PPS脉冲锁相输出，作为系统偶秒发生器的输入源，控制系统偶秒发生器系统偶秒信号的产生；

其特征在于，该装置还包括：

系统偶秒发生器，用于产生与GPS偶秒保持高同步精度的系统偶秒信号并送入N比特计数器；

N比特计数器，用于进行偶秒计数并保存当前GPS时间对应的总偶秒数；

GPS时间保存控制模块，用于从GPS接收机接收当前GPS时间信息，将当前GPS时间对应的总偶秒数预置于N比特计数器中，并从N比特计数器中读取所保存的总偶秒数。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括计数器控制单元，用于接收GPS时间保存控制模块的设置指令，控制N比特计数器的操作状态。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述系统偶秒发生器、N比特计数器和计数器控制单元集成于一个可编程逻辑阵列EPLD芯片中。

7、根据权利要求4或6所述的装置，其特征在于，所述N比特计数器N值的大小根据存储容量需求和预计使用年限确定。

8、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述锁相环电路在基站复位期间由自身内部高稳晶振自由振荡生成控制系统偶秒发生器的信号。