WO2014161360A1 - 一种同步时钟信号补偿方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

一种同步时钟信号补偿方法、装置及计算机存储介质 Download PDF

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WO2014161360A1
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clock signal
compensation
communication network
network element
module
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PCT/CN2013/090379
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彭博
侯军亮
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中兴通讯股份有限公司
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H03L7/099—Details of the phase-locked loop concerning mainly the controlled oscillator of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
    • H03L1/02—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only
    • H03L1/022—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature
    • H03L1/026—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply against variations of temperature only by indirect stabilisation, i.e. by generating an electrical correction signal which is a function of the temperature by using a memory for digitally storing correction values

Definitions

  • Synchronous clock signal compensation method Synchronous clock signal compensation method, device and computer storage medium
  • the invention relates to a clock signal synchronization technology in communication, in particular to a synchronous clock signal compensation method, device and computer storage medium. Background technique
  • the reference clock signal of the communication network element is kept within the requirements of the index in the frequency and phase, and the signal transmitted between the communication network elements can be accurately demodulated and processed, otherwise the work of the base station will be affected, for example, causing the user to talk.
  • the quality is degraded, and there are even failures such as dropped calls.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the base station clock signal control system usually adopts a set of phase lock control algorithm to compensate the clock signal error, and continuously adjusts the voltage control voltage of the high-stability crystal oscillator to ensure the stability of the reference frequency.
  • the clock signal crystal oscillator will be in a freely oscillating state. At this time, the aging of the clock signal crystal oscillator and the influence of the ambient temperature will cause a large error in the frequency of the clock signal crystal oscillator output. These errors will occur. Affecting the timing reference and frequency deviation of the communication system, resulting in failures such as dropped call quality and dropped calls.
  • an embodiment of the present invention provides a synchronous clock signal compensation method, apparatus, and computer storage medium.
  • the method further includes:
  • All the compensation parameters determined in the preset time period are counted, and the aging function of the crystal oscillator in the communication network element is fitted according to all the compensation parameters determined in the preset time period.
  • the reference clock signal is a GNSS clock signal, or a BeiDou navigation satellite system (BDS) clock signal, or a Global Positioning System (GPS) clock signal.
  • BDS BeiDou navigation satellite system
  • GPS Global Positioning System
  • the determining, according to the reference clock signal acquired by the communication network element and the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element, the compensation parameter at the current moment including:
  • the method further includes: performing, according to the compensation parameter, the The clock signal output from the crystal oscillator in the communication network element is compensated.
  • the fitting the current according to all the compensation parameters determined within the preset time period The aging function of the crystal oscillator in the letter network element, including:
  • the aging function of the crystal oscillator in the communication network element is fitted by a power function according to all the compensation parameters determined within the preset time period before the current time.
  • the determining that the communication network element does not acquire the reference clock signal and satisfying the clock signal compensation condition comprises:
  • the determining, according to the pre-fitting aging function, a compensation parameter for the clock signal of the communication network element, and compensating the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element according to the compensation parameter including:
  • the clock signal outputted by the crystal oscillator in the communication network element is compensated at least once according to the number of compensations, the time corresponding to each compensation, and the compensation sub-parameter corresponding to each compensation.
  • the synchronous clock signal compensation apparatus includes: a first determining module and a compensation module; wherein
  • the first determining module is configured to determine that the communication network element does not acquire the reference clock signal and meet the clock signal compensation condition, and determine a compensation parameter for the clock signal of the communication network element according to the pre-fit aging function;
  • the compensation module is configured to compensate a clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element according to the compensation parameter.
  • the device further includes: a second determining module and a fitting module; wherein The second determining module is configured to determine a compensation parameter of the current time according to the reference clock signal acquired by the communication network element and the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element;
  • the fitting module is configured to count all the compensation parameters determined in the preset time period, and fit the aging function of the crystal oscillator in the communication network element according to all the compensation parameters determined in the preset time period.
  • the reference clock signal is a GNSS clock signal, or a BDS clock signal, or a GPS clock signal.
  • the second determining module includes: a phase detecting submodule, a first converting submodule, and a second converting submodule; wherein
  • the phase-detecting sub-module is configured to compare a phase difference between the reference clock signal and a clock signal output by a crystal oscillator in the communication network element;
  • the first conversion submodule is configured to convert the phase difference into a corresponding digital control voltage signal
  • the second conversion submodule is configured to convert the digital control voltage signal into a corresponding analog control voltage signal, and use the analog control voltage signal as the compensation parameter.
  • the compensation module is further configured to: after the second determining module determines the compensation parameter of the current time according to the reference clock signal acquired by the communication network element and the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element, according to The compensation parameter at the current time compensates for the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element.
  • the fitting module is further configured to use a power function to fit an aging function of the crystal oscillator in the communication network element according to all the compensation parameters determined within a preset time period before the current time.
  • the first determining module includes a detecting submodule configured to determine that when the communication network element does not acquire the reference clock signal, detecting that the number of all the compensation parameters determined within the preset time period reaches a preset amount, It is determined that the communication network element satisfies a clock signal compensation condition.
  • a detecting submodule configured to determine that when the communication network element does not acquire the reference clock signal, detecting that the number of all the compensation parameters determined within the preset time period reaches a preset amount, It is determined that the communication network element satisfies a clock signal compensation condition.
  • the first determining module further includes a first determining submodule; the compensation module package The second determining submodule and the compensating submodule; wherein
  • the first determining submodule is configured to determine, according to a current time value and the pre-fit aging function, a compensation parameter of a clock signal of the communication network element at a current time;
  • the second determining submodule is configured to determine, according to the compensation parameter, a number of times of compensation, a time corresponding to each compensation, and a compensation sub-parameter corresponding to each compensation;
  • the compensation sub-module is configured to perform at least one compensation on a clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element according to the number of compensations, the time corresponding to each compensation, and the compensation sub-parameter corresponding to each compensation.
  • the computer storage medium provided by the embodiment of the present invention stores a computer program for executing the above-mentioned synchronous clock signal compensation method.
  • the compensation parameter is determined according to the pre-fit aging function for the clock signal of the communication network element, and according to The compensation parameter compensates for a clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element. In this way, the stability of the communication network element clock signal can be guaranteed in the event of a loss or failure of the reference clock signal; and, there is no need to use a high cost crystal oscillator in the prior art.
  • FIG. 1 is a schematic flowchart of an implementation of a method for compensating a synchronous clock signal according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a synchronous clock signal of a base station according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a graph showing a crystal aging curve in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing a fitting curve of a 4th power function aging curve of a crystal oscillator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a comparison diagram of crystal aging compensation in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a starting point of a clock signal in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of a synchronous clock signal compensating apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of a second determining module in a synchronous clock signal compensating apparatus according to an embodiment of the present invention
  • 9 is a schematic structural diagram of a first determining module in a synchronous clock signal compensation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of a compensation module in a synchronous clock signal compensation apparatus according to an embodiment of the present invention. detailed description
  • the embodiment of the invention describes a method for compensating a synchronous clock signal. As shown in FIG. 1, the method includes the following steps:
  • Step 101 Determine that the communication network element does not acquire the reference clock signal and meet the clock signal compensation condition, and determine a compensation parameter for the clock signal of the communication network element according to the pre-fitted aging function.
  • the reference clock signal is a GNSS clock signal, or a BDS clock signal, or a GPS clock signal.
  • the method further includes:
  • All the compensation parameters determined in the preset time period are counted, and the aging function of the crystal oscillator in the communication network element is fitted according to all the compensation parameters determined in the preset time period.
  • the determining, according to the reference clock signal acquired by the communication network element and the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element, the compensation parameter at the current moment including:
  • phase difference can be converted to a corresponding digital control voltage signal according to a Proportional Integral Derivative control algorithm.
  • the phase difference between the reference clock signal and the clock signal output by the crystal oscillator in the base station may be compared in real time through a phase detector; as shown in FIG. 2, the base station acquires a reference second of GPS, or BDS, or GNSS. After the signal (REF-PP1S), REF-PP1S is sent to the phase detector; at the same time, the base station sends the 10M second signal (10M-PP1S) from the crystal oscillator to the phase detector; the phase detector passes the two clocks.
  • the signal that is, the phase discrimination processing of REF-PP1S and 10M-PP1S, obtains the phase difference between the two clock signals; then, the PID control is used to process the phase difference to obtain the digital control voltage signal; An analog signal is required. Therefore, the digital control voltage signal is converted to a corresponding analog control voltage signal by a digital to analog converter (DAC). Finally, an analog control voltage signal is input to the crystal oscillator for the crystal output. The signal is adjusted so that the clock signal output by the crystal oscillator coincides with the reference clock signal.
  • DAC digital to analog converter
  • the method further includes: performing, according to the compensation parameter, the The clock signal output from the crystal oscillator in the communication network element is compensated.
  • CC boards since most of the clock signal control boards (hereinafter referred to as CC boards) have large-capacity non-volatile memories, a dedicated space can be opened for storing the compensation parameters. The specific address, when the CC board is powered on, enters the clock signal synchronization mode.
  • the phase signal of the crystal oscillator output is phase-controlled by the principle shown in Figure 1, and finally synchronized with the reference clock signal. .
  • the phase detector will continuously perform phase discrimination to ensure that the frequency of the crystal oscillator output is within a certain deviation range, and the phase compensation compensation parameter reflects the aging characteristics of the crystal oscillator.
  • the storage mode of the embodiment of the present invention is a stack storage mode, that is, a storage space is opened in the memory as a stack of compensation parameters, and when a new compensation parameter is generated, a new compensation parameter is stored in the storage space by pushing the stack.
  • the compensation parameters at the earliest time point will be discarded, so that no matter how long the system is kept, the storage space always stores the compensation parameters in the latest time period, such as the compensation parameters of the last 24 hours.
  • the aging function of the crystal oscillator in the communication network element is matched according to all the compensation parameters determined in the preset time period, including:
  • the aging function of the crystal oscillator in the communication network element is fitted by a power function according to all the compensation parameters determined within the preset time period before the current time.
  • the aging function of the crystal oscillator in the embodiment of the present invention approximates a power function. After multiple fittings, the aging function of the 4th power function and the high-stability crystal oscillator is most consistent, and the established power function of the 4th power is as shown in the formula (1):
  • the clock signal is the drift frequency; is the time; a, b, C , d, e are the undetermined coefficients.
  • the aging curve when the duration of the stored analog control voltage signal reaches a certain length of time, for example, 24 hours, the aging curve can be simulated.
  • the aging curve of the crystal oscillator is parabolic, and has Unidirectionality, that is, from a long time, always drifts in one direction, and the final curve is very smooth, such a curve is easy to compensate for the clock signal.
  • the undetermined coefficients can be determined, and the fitting aging function of the crystal oscillator and the fitting aging curve of the crystal oscillator are obtained, as shown in Fig. 4.
  • the determining that the communication network element does not acquire the reference clock signal and satisfies the clock signal Compensation conditions including:
  • Step 102 Compensate a clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element according to the compensation parameter.
  • the determining, according to the pre-fitting aging function, a compensation parameter for the clock signal of the communication network element, and compensating the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element according to the compensation parameter including:
  • the clock signal outputted by the crystal oscillator in the communication network element is compensated at least once according to the number of compensations, the time corresponding to each compensation, and the compensation sub-parameter corresponding to each compensation.
  • Fig. 5 is a schematic diagram of clock signal compensation according to the aging function.
  • the aging curve of the crystal oscillator is obviously compensated, the average aging drift rate is very low, the overall aging compensation is obvious, and the aging drift of the crystal oscillator can be effectively suppressed.
  • the aging curves fitted by different crystal oscillators are also inconsistent, and the more accurate the curve fitting is, the better the compensation effect will be, or the worse the worse.
  • the embodiment of the present invention further describes a synchronous clock signal compensating device. As shown in FIG. 7, the device includes: a first determining module 71 and a compensation module 72;
  • the first determining module 71 is configured to determine that the communication network element does not acquire the reference clock signal and meet the clock signal compensation condition, and determine a compensation parameter for the clock signal of the communication network element according to the pre-fit aging function;
  • the compensation module 72 is configured to compensate a clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element according to the compensation parameter.
  • the device further includes: a second determining module 73 and a fitting module 74; wherein the second determining module 73 is configured to receive a reference clock signal according to the communication network element, and the communication network element The clock signal output by the crystal oscillator determines the compensation parameter at the current moment;
  • the fitting module 74 is configured to count all the compensation parameters determined in the preset time period, and fit the aging function of the crystal oscillator in the communication network element according to all the compensation parameters determined in the preset time period.
  • the reference clock signal is a GNSS clock signal, or a BDS clock signal, or a GPS clock signal.
  • the second determining module 73 includes: a phase detecting submodule 731, a first converting submodule 732, and a second converting submodule 733;
  • the phase-detecting sub-module 731 is configured to compare a phase difference between the reference clock signal and a clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element;
  • the first conversion sub-module 732 is configured to convert the phase difference into a corresponding digital control voltage signal;
  • the second conversion sub-module 733 is configured to convert the digital control voltage signal into a corresponding analog control voltage signal, and use the analog control voltage signal as the compensation parameter.
  • the compensation module 72 is further configured to determine, after the second determining module 73 determines the current time compensation parameter according to the reference clock signal acquired by the communication network element and the clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element. And compensating, according to the compensation parameter, a clock signal output by the crystal oscillator in the communication network element.
  • the fitting module 74 is further configured to fit the aging function of the crystal oscillator in the communication network element by using a power function according to all the compensation parameters determined within the preset time period before the current time.
  • the first determining module 71 includes a detecting submodule 711 configured to determine, when the communication network element does not acquire the reference clock signal, the number of all the compensation parameters determined within the preset time period. When the preset magnitude is reached, it is determined that the communication network element satisfies the clock signal compensation condition.
  • the first determining module 71 further includes a first determining sub-module 712; as shown in FIG. 10, the compensation module 72 includes: a second determining sub-module 721 and a compensating sub-module 722; among them,
  • the first determining sub-module 712 is configured to determine, according to the current time value and the pre-fitted aging function, a compensation parameter of a clock signal of the communication network element at a current time;
  • the second determining sub-module 721 is configured to determine, according to the compensation parameter of the clock signal of the communication network element at the current moment, the number of times of compensation, the time corresponding to each compensation, and the compensation sub-parameter corresponding to each compensation. ;
  • the compensation sub-module 722 is configured to perform at least one compensation on the clock signal outputted by the crystal oscillator in the communication network element according to the number of times of compensation, the time corresponding to each compensation, and the compensation sub-parameter corresponding to each compensation.
  • the first determining module 71, the compensating module 72, and the fitting module 74 in the synchronous clock signal compensating device may be implemented by a central processing unit in the synchronous clock signal compensating device.
  • CPU Central Processing Unit
  • DSP digital signal processor
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • the phase-detecting sub-module 731 in the second determining module 73 of the synchronous clock signal compensating device can be implemented by a phase detector
  • the first converting sub-module 732 in the second determining module 73 can be implemented by a PID
  • the second conversion sub-module 733 can be implemented by a DAC.
  • Each unit and its subunits in the synchronous clock signal compensating apparatus according to the embodiment of the present invention may be stored in a computer readable storage medium if it is implemented in the form of a software function module and sold or used as a standalone product. Based on such understanding, the technical solution of the embodiments of the present invention may be embodied in the form of a software product in essence or in the form of a software product.
  • the computer software product is stored in a storage medium and includes a plurality of instructions.
  • a computer device (which may be a personal computer, server, or network device, etc.) is implemented to perform all or part of the methods described in various embodiments of the present invention.
  • the foregoing storage medium includes: a U disk, a removable hard disk, a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), a magnetic disk or an optical disk, and the like, which can store program codes. .
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • magnetic disk or an optical disk and the like, which can store program codes.
  • an embodiment of the present invention further provides a computer storage medium, wherein a computer program is stored, and the computer program is used to execute a synchronous clock signal compensation method according to an embodiment of the present invention.

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种同步时钟信号补偿方法，包括：确定出通信网元未获取到参考时钟信号而满足时钟信号补偿条件时，根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时钟信号确定补偿参数，并根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行补偿。本发明还同时公开了一种同步时钟信号补偿装置及计算机存储介质。

Description

一种同步时钟信号补偿方法、 装置及计算机存储介质 技术领域
本发明涉及通讯中的时钟信号同步技术， 尤其涉及一种同步时钟信号 补偿方法、 装置及计算机存储介质。 背景技术
通信网元的参考时钟信号在频率和相位上保持在指标要求范围内， 通 信网元之间传输的信号才能被准确地解调和处理， 否则就会影响到基站的 工作， 例如， 造成用户通话质量下降， 甚至出现掉话等故障。
目前，通讯领域大多采用全球卫星导航系统（GNSS, Global Navigation Satellite System )作为同步时钟信号的参考源， 用于校准基站系统的时钟信 号， 以便达到各基站的时钟信号同步。 但是， 由于 GNSS信号容易受干扰 或被遮档， 且卫星接收机也会出现故障， 导致收不到作为参考源的同步时 钟信号， 因此， 本地时钟信号必须具有时钟信号保持能力。 在时钟信号参 考源正常的情况下， 基站时钟信号控制系统通常采用一套锁相控制算法来 补偿时钟信号误差， 不断地调节高稳晶振的压控电压来保证参考频率的稳 定性。 但是， 一旦时钟信号参考源丟失或故障时， 时钟信号晶振将处于自 由震荡状态， 此时时钟信号晶振的老化和环境温度的影响将导致时钟信号 晶振输出的频率出现较大的误差， 这些误差会影响通信系统的定时基准和 频率偏差， 从而导致出现通话质量下降和掉话等故障。
为了解决以上问题， 业界大多采用稳定性更好的时钟信号晶振作为本 地时钟信号源， 尽量减少时钟信号晶振本身老化率对频率的影响， 但时钟 信号晶振的老化率是固有特性， 不可消除。 而如果提高时钟信号晶振老化 的指标， 时钟信号晶振的制作成本会急剧增加。 发明内容
为解决上述技术问题， 本发明实施例提供了一种同步时钟信号补偿方 法、 装置及计算机存储介质。
本发明实施例提供的同步时钟信号补偿方法包括：
确定出通信网元未获取到参考时钟信号而满足时钟信号补偿条件时， 根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时钟信号确定补偿参数， 并根 据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行补偿。
优选地， 所述方法还包括：
根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出 的时钟信号确定当前时刻的补偿参数；
统计预设时段内所确定的所有补偿参数， 并根据所述预设时段内所确 定的所有补偿参数拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
优选地， 所述参考时钟信号为 GNSS时钟信号、 或北斗卫星导航系统 ( BDS , BeiDou navigation satellite System ) 时钟信号、 或全球定位系统 ( GPS, Global Positioning System ) 时钟信号。
优选地， 所述根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网 元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参数， 包括：
比较所述参考时钟信号与所述通信网元中晶振输出的时钟信号的相位 差， 并将所述相位差转换为对应的数字控制电压信号；
将所述数字控制电压信号转换为对应的模拟控制电压信号， 并将所述 模拟控制电压信号作为所述补偿参数。
优选地， 所述根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网 元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参数之后， 所述方法还包括： 根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行补偿。 优选地， 所述根据所述预设时段内所确定的所有补偿参数拟合所述通 信网元中晶振的老化函数， 包括：
根据当前时刻之前的预设时段内所确定的所有补偿参数， 采用幂函数 拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
优选地， 所述确定出通信网元未获取到参考时钟信号而满足时钟信号 补偿条件， 包括：
确定出所述通信网元未获取到参考时钟信号时， 检测预设时段内所确 定的所有补偿参数的数量达到预设的量值时， 确定为所述通信网元满足时 钟信号补偿条件。
优选地， 所述根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时钟信号确 定补偿参数， 并根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号 进行补偿， 包括：
根据当前时刻值以及所述预先拟合的老化函数确定当前时刻的所述通 信网元的时钟信号的补偿参数；
根据所述当前时刻的所述通信网元的时钟信号的补偿参数确定出补偿 次数、 每次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿子参数；
根据所述补偿次数、 每次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿 子参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行至少一次补偿。
本发明实施例提供的同步时钟信号补偿装置包括： 第一确定模块以及 补偿模块； 其中，
所述第一确定模块， 配置为确定出通信网元未获取到参考时钟信号而 满足时钟信号补偿条件时， 根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时 钟信号确定补偿参数；
所述补偿模块， 配置为根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出 的时钟信号进行补偿。
上述方案中， 所述装置还包括： 第二确定模块以及拟合模块； 其中， 所述第二确定模块， 配置为根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以 及所述通信网元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参数；
所述拟合模块， 配置为统计预设时段内所确定的所有补偿参数， 并根 据所述预设时段内所确定的所有补偿参数拟合所述通信网元中晶振的老化 函数。
优选地， 所述参考时钟信号为 GNSS时钟信号、 或 BDS时钟信号、 或 GPS时钟信号。
优选地， 所述第二确定模块包括： 鉴相子模块、 第一转换子模块以及 第二转换子模块； 其中，
所述鉴相子模块， 配置为比较所述参考时钟信号与所述通信网元中晶 振输出的时钟信号的相位差；
所述第一转换子模块， 配置为将所述相位差转换为对应的数字控制电 压信号；
所述第二转换子模块， 配置为将所述数字控制电压信号转换为对应的 模拟控制电压信号， 并将所述模拟控制电压信号作为所述补偿参数。
优选地， 所述补偿模块， 还配置为在所述第二确定模块根据通信网元 获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出的时钟信号确定当 前时刻的补偿参数之后， 根据所述当前时刻的补偿参数对所述通信网元中 晶振输出的时钟信号进行补偿。
优选地， 所述拟合模块， 还配置为根据当前时刻之前的预设时段内所 确定的所有补偿参数， 采用幂函数拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
优选地， 所述第一确定模块包括检测子模块， 配置为确定出通信网元 未获取到参考时钟信号时， 检测预设时段内所确定的所有补偿参数的数量 达到预设的量值时， 确定为所述通信网元满足时钟信号补偿条件。
优选地， 所述第一确定模块还包括第一确定子模块； 所述补偿模块包 括： 第二确定子模块以及补偿子模块； 其中，
所述第一确定子模块， 配置为根据当前时刻值以及所述预先拟合的老 化函数确定当前时刻所述通信网元的时钟信号的补偿参数；
所述第二确定子模块， 配置为根据所述补偿参数确定出补偿次数、 每 次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿子参数；
所述补偿子模块， 配置为根据所述补偿次数、 每次补偿所对应的时间 及每次补偿所对应的补偿子参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进 行至少一次补偿。
本发明实施例提供的计算机存储介质存储有计算机程序， 该计算机程 序用于执行上述同步时钟信号补偿方法。
本发明实施例的技术方案中， 确定出通信网元未获取到参考时钟信号 而满足时钟信号补偿条件时， 根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的 时钟信号确定补偿参数， 并根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出 的时钟信号进行补偿。 如此， 可以在参考时钟信号丟失或故障的情况下保 证通信网元时钟信号的稳定性； 并且， 无需采用现有技术中高成本的晶振。 附图说明
图 1为本发明实施例同步时钟信号补偿方法的实现流程示意图； 图 2为本发明实施例基站同步时钟信号原理图；
图 3为本发明实施例中晶振老化曲线图；
图 4为本发明实施例中晶振 4次幂函数老化曲线拟合图；
图 5为本发明实施例中晶振老化补偿对比图；
图 6为本发明实施例中时钟信号保持起点的示意图；
图 7为本发明实施例中同步时钟信号补偿装置的结构组成示意图； 图 8 为本发明实施例同步时钟信号补偿装置中第二确定模块的结构组 成示意图； 图 9为本发明实施例同步时钟信号补偿装置中第一确定模块的结构组 成示意图；
图 10为本发明实施例同步时钟信号补偿装置中补偿模块的结构组成示 意图。 具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容， 下面结合 附图对本发明实施例的实现进行详细阐述， 所附附图仅供参考说明之用， 并非用来限定本发明实施例。
本发明实施例记载了一种同步时钟信号补偿方法， 如图 1 所示， 所述 方法包括以下步驟：
步驟 101 :确定出通信网元未获取到参考时钟信号而满足时钟信号补偿 条件时， 根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时钟信号确定补偿参 数。
优选地， 所述参考时钟信号为 GNSS时钟信号、 或 BDS时钟信号、 或 GPS时钟信号。
优选地， 所述方法还包括：
根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出 的时钟信号确定当前时刻的补偿参数；
统计预设时段内所确定的所有补偿参数， 并根据所述预设时段内所确 定的所有补偿参数拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
优选地， 所述根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网 元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参数， 包括：
比较所述参考时钟信号与所述通信网元中晶振输出的时钟信号的相位 差， 并将所述相位差转换为对应的数字控制电压信号；
将所述数字控制电压信号转换为对应的模拟控制电压信号， 并将所述 模拟控制电压信号作为所述补偿参数。
这里， 可以根据比例 -积分 4敖分（ PID , Proportional Integral Derivative ) 控制算法将所述相位差转换为对应的数字控制电压信号。
在实际应用时， 可以通过鉴相器实时比较所述参考时钟信号与所述基 站中晶振输出的时钟信号的相位差；如图 2所示，基站获取到 GPS、或 BDS、 或 GNSS的参考秒信号（ REF— PP1S )后， 将 REF— PP1S发送至鉴相器； 与 此同时， 基站将来自晶振的 10M秒信号 （10M— PP1S )也发送至鉴相器； 鉴相器通过对两个时钟信号， 即 REF— PP1S与 10M— PP1S的鉴相处理， 得 出两个时钟信号的相位差； 然后， 再采用 PID控制算对相位差进行处理， 得到数字控制电压信号； 由于调整晶振的时钟信号需要模拟信号， 因此， 再将数字控制电压信号通过数字模拟转换器 （DAC , Digital to Analog Converter )转换为对应的模拟控制电压信号； 最后， 将模拟控制电压信号 输入到晶振中对晶振输出的时钟信号进行调整， 使得晶振输出的时钟信号 与参考时钟信号一致。
优选地， 所述根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网 元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参数之后， 所述方法还包括： 根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行补偿。 本发明实施例中， 由于大部分时钟信号控制板（以下简称 CC板 )上都 会有大容量非易失性存储器， 因此， 可以开辟专用的空间进行补偿参数的 存储。 具体地址， 当 CC板上电后， 进入时钟信号同步模式， 此时如果参考 时钟信号可用， 则通过图 1 所示的原理对晶振输出的时钟信号进行鉴相控 制， 最终实现与参考时钟信号同步。 在同步的过程中， 鉴相器会不断地进 行鉴相以保证晶振输出的频率在一定的偏差范围内， 而鉴相的补偿参数正 好反映的就是晶振的老化特性。
这里， 由于晶振属于高稳晶振， 在上电后需要一定的预热时间才能达 到稳定的频率输出， 因此在同步模式下， 上电时间越久， 输出的频率越稳 定， 保存的补偿参数才最能反映真实的老化函数或老化曲线。 因此， 本发 明实施例的存储方式为堆栈存储方式， 即在存储器中开辟一块存储空间作 为补偿参数的堆栈， 当新的补偿参数产生后， 以压栈的方式将新的补偿参 数存入存储空间， 最早时间点的补偿参数便会舍弃， 这样无论系统保持时 间有多久， 存储空间中总是存放的是最新时段内的补偿参数， 例如最近 24 小时的补偿参数。
优选地， 所述根据所述预设时段内所确定的所有补偿参数拟合所述通 信网元中晶振的老化函数， 包括：
根据当前时刻之前的预设时段内所确定的所有补偿参数， 采用幂函数 拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
本发明实施例中的晶振的老化函数近似于幂函数， 经过多次拟合， 4次 幂函数和高稳晶振的老化函数最吻合， 所建立的 4次幂函数如公式（ 1 )所 示：
f = at4 + bt3 + ct2 + dt + e ( 1 ) 其中， 时钟信号,为漂移频率； 为时间； a、 b、 C、 d、 e为待定系 数。
在本发明实施例中， 当存储的模拟控制电压信号的持续时间达到一定 时长后， 例如 24小时， 便可以进行老化曲线的模拟， 如图 3所示， 晶振的 老化曲线呈抛物线状， 且具有单向性， 即从长时间看， 总是向一个方向漂 移， 且最终的曲线是十分平滑的， 这样的曲线是易于进行时钟信号补偿的。
通过将不同时间段上存储的补偿参数转换为偏移频率， 即可确定出待 定系数， 从而得到晶振的拟合老化函数， 以及晶振的拟合老化曲线， 如图 4 所示。
优选地， 所述确定出通信网元未获取到参考时钟信号而满足时钟信号 补偿条件， 包括：
确定出所述通信网元未获取到参考时钟信号时， 检测预设时段内所确 定的所有补偿参数的数量达到预设的量值时， 确定为所述通信网元满足时 钟信号补偿条件。
步驟 102:根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进 行补偿。
优选地， 所述根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时钟信号确 定补偿参数， 并根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号 进行补偿， 包括：
根据当前时刻值以及所述预先拟合的老化函数确定当前时刻的所述通 信网元的时钟信号的补偿参数；
根据所述当前时刻的所述通信网元的时钟信号的补偿参数确定出补偿 次数、 每次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿子参数；
根据所述补偿次数、 每次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿 子参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行至少一次补偿。
例如， 需要在 10分钟内调节 0.5个单位， 可以首先在前 5分钟向前调 节 1各单位， 后 5分钟向后调节 1各单位， 基本保证在 10分钟内向前调整 了 0.5个单位， 这样就提高了时钟信号补偿的精度。
图 5为根据老化函数进行时钟信号补偿的示意图， 由图 5可知， 晶振 的老化曲线明显得到了补偿， 最大老化漂移率平均值很低， 整体老化补偿 很明显， 可以有效地抑制晶振的老化漂移。 本发明实施例中， 不同的晶振 拟合出的老化曲线也是不一致的， 只有曲线拟合的越准确， 补偿的效果才 会越好， 否则会越补越差。
当参考时钟信号发生故障或丟失时， 会立刻进入保持模式， 但此时晶 振的模拟控制电压会有一个较大波动， 如图 6所示。 这是由于参考时钟信 号丟失对晶振的沖击造成的， 如果以该点作为起点进行补偿， 补偿曲线会 与实际曲线偏差较大， 因此应该以前面一段的时间的模拟控制电压进行估 算， 再向后推算一定的时间作为保持起点， 这样才能避免保持瞬间的跳点， 达到更好的补偿效果。
本发明实施例还记载了一种同步时钟信号补偿装置， 如图 7所示， 所 述装置包括： 第一确定模块 71以及补偿模块 72; 其中，
所述第一确定模块 71 , 配置为确定出通信网元未获取到参考时钟信号 而满足时钟信号补偿条件时， 根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的 时钟信号确定补偿参数；
所述补偿模块 72, 配置为根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输 出的时钟信号进行补偿。
优选地， 所述装置还包括： 第二确定模块 73以及拟合模块 74; 其中， 所述第二确定模块 73 , 配置为根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参数；
所述拟合模块 74, 配置为统计预设时段内所确定的所有补偿参数， 并 根据所述预设时段内所确定的所有补偿参数拟合所述通信网元中晶振的老 化函数。
优选地， 所述参考时钟信号为 GNSS时钟信号、 或 BDS时钟信号、 或 GPS时钟信号。
优选地， 如图 8所示， 所述第二确定模块 73包括： 鉴相子模块 731、 第一转换子模块 732以及第二转换子模块 733; 其中，
所述鉴相子模块 731 ,配置为比较所述参考时钟信号与所述通信网元中 晶振输出的时钟信号的相位差；
所述第一转换子模块 732,配置为将所述相位差转换为对应的数字控制 电压信号； 所述第二转换子模块 733 ,配置为将所述数字控制电压信号转换为对应 的模拟控制电压信号， 并将所述模拟控制电压信号作为所述补偿参数。
优选地， 所述补偿模块 72,还配置为在所述第二确定模块 73根据通信 网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出的时钟信号确 定当前时刻的补偿参数之后， 根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输 出的时钟信号进行补偿。
优选地， 所述拟合模块 74, 还配置为根据当前时刻之前的预设时段内 所确定的所有补偿参数， 采用幂函数拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
优选地， 如图 9所示， 所述第一确定模块 71包括检测子模块 711 , 配 置为确定出通信网元未获取到参考时钟信号时， 检测预设时段内所确定的 所有补偿参数的数量达到预设的量值时， 确定为所述通信网元满足时钟信 号补偿条件。
优选地，如图 9所示，所述第一确定模块 71还包括第一确定子模块 712; 如图 10所示， 所述补偿模块 72包括： 第二确定子模块 721以及补偿子模 块 722; 其中，
所述第一确定子模块 712 ,配置为根据当前时刻值以及所述预先拟合的 老化函数确定当前时刻所述通信网元的时钟信号的补偿参数；
所述第二确定子模块 721 ,配置为根据所述当前时刻的所述通信网元的 时钟信号的补偿参数确定出补偿次数、 每次补偿所对应的时间及每次补偿 所对应的补偿子参数；
所述补偿子模块 722, 配置为根据所述补偿次数、每次补偿所对应的时 间及每次补偿所对应的补偿子参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号 进行至少一次补偿。
实际应用中， 所述同步时钟信号补偿装置中的第一确定模块 71、 补偿 模块 72 以及拟合模块 74 可由同步时钟信号补偿装置中的中央处理器 ( CPU, Central Processing Unit )、 或数字信号处理器（ DSP, Digital Signal Processor ), 或可编程门阵列 （ FPGA, Field - Programmable Gate Array ) 实 现。 所述同步时钟信号补偿装置中的第二确定模块 73中的鉴相子模块 731 可由鉴相器实现，第二确定模块 73中的第一转换子模块 732可由 PID实现， 第二确定模块 73中的第二转换子模块 733可由 DAC实现。
本领域技术人员应当理解， 图 7所示的同步时钟信号补偿装置中的各 模块及其子模块的实现功能可参照前述同步时钟信号补偿方法的相关描述 而理解。
本发明实施例所述同步时钟信号补偿装置中的各单元及其子单元如果 以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时， 也可以存储 在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解， 本发明实施例的技术 方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现 出来， 该计算机软件产品存储在一个存储介质中， 包括若干指令用以使得 一台计算机设备（可以是个人计算机、 服务器、 或者网络设备等）执行本 发明各个实施例所述方法的全部或部分。 而前述的存储介质包括： U盘、 移动硬盘、只读存储器（ ROM, Read-Only Memory )、随机存取存储器（ RAM, Random Access Memory )、 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。 这样， 本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
相应地， 本发明实施例还提供一种计算机存储介质， 其中存储有计算 机程序， 该计算机程序用于执行本发明实施例的同步时钟信号补偿方法。
以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。

Claims

权利要求书
1、 一种同步时钟信号补偿方法， 所述方法包括：
确定出通信网元未获取到参考时钟信号而满足时钟信号补偿条件时， 根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时钟信号确定补偿参数， 并根 据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行补偿。
2、 根据权利要求 1所述的同步时钟信号补偿方法， 其中， 所述方法还 包括：
根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出 的时钟信号确定当前时刻的补偿参数；
统计预设时段内所确定的所有补偿参数， 并根据所述预设时段内所确 定的所有补偿参数拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
3、 根据权利要求 1所述的同步时钟信号补偿方法， 其中， 所述参考时 钟信号为全球卫星导航系统 GNSS时钟信号、 或北斗卫星导航系统 BDS时 钟信号、 或全球定位系统 GPS时钟信号。
4、 根据权利要求 2所述的同步时钟信号补偿方法， 其中， 所述根据通 信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出的时钟信号 确定当前时刻的补偿参数， 包括：
比较所述参考时钟信号与所述通信网元中晶振输出的时钟信号的相位 差， 并将所述相位差转换为对应的数字控制电压信号；
将所述数字控制电压信号转换为对应的模拟控制电压信号， 并将所述 模拟控制电压信号作为所述补偿参数。
5、 根据权利要求 2或 4所述的同步时钟信号补偿方法， 其中， 所述根 据通信网元获取到的参考时钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出的时钟 信号确定当前时刻的补偿参数之后， 所述方法还包括：
根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行补偿。
6、 根据权利要求 2所述的同步时钟信号补偿方法， 其中， 所述根据所 述预设时段内所确定的所有补偿参数拟合所述通信网元中晶振的老化函 数， 包括：
根据当前时刻之前的预设时段内所确定的所有补偿参数， 采用幂函数 拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
7、 根据权利要求 2所述的同步时钟信号补偿方法， 其中， 所述确定出 通信网元未获取到参考时钟信号而满足时钟信号补偿条件， 包括：
确定出所述通信网元未获取到参考时钟信号时， 检测预设时段内所确 定的所有补偿参数的数量达到预设的量值时， 确定为所述通信网元满足时 钟信号补偿条件。
8、 根据权利要求 1所述的同步时钟信号补偿方法， 其中， 所述根据预 先拟合的老化函数为所述通信网元的时钟信号确定补偿参数， 并根据所述 补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行补偿， 包括：
根据当前时刻值以及所述预先拟合的老化函数确定当前时刻的所述通 信网元的时钟信号的补偿参数；
根据所述当前时刻的所述通信网元的时钟信号的补偿参数确定出补偿 次数、 每次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿子参数；
根据所述补偿次数、 每次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿 子参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进行至少一次补偿。
9、 一种同步时钟信号补偿装置， 所述装置包括： 第一确定模块以及补 偿模块； 其中，
所述第一确定模块， 配置为确定出通信网元未获取到参考时钟信号而 满足时钟信号补偿条件时， 根据预先拟合的老化函数为所述通信网元的时 钟信号确定补偿参数；
所述补偿模块， 配置为根据所述补偿参数对所述通信网元中晶振输出 的时钟信号进行补偿。
10、 根据权利要求 9所述的同步时钟信号补偿装置， 其中， 所述装置 还包括： 第二确定模块以及拟合模块； 其中，
所述第二确定模块， 配置为根据通信网元获取到的参考时钟信号、 以 及所述通信网元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参数；
所述拟合模块， 配置为统计预设时段内所确定的所有补偿参数， 并根 据所述预设时段内所确定的所有补偿参数拟合所述通信网元中晶振的老化 函数。
11、 根据权利要求 9所述的同步时钟信号补偿装置， 其中， 所述参考 时钟信号为 GNSS时钟信号、 或 BDS时钟信号、 或 GPS时钟信号。
12、 根据权利要求 10所述的同步时钟信号补偿装置， 其中， 所述第二 确定模块包括： 鉴相子模块、 第一转换子模块以及第二转换子模块； 其中， 所述鉴相子模块， 配置为比较所述参考时钟信号与所述通信网元中晶 振输出的时钟信号的相位差；
所述第一转换子模块， 配置为将所述相位差转换为对应的数字控制电 压信号；
所述第二转换子模块， 配置为将所述数字控制电压信号转换为对应的 模拟控制电压信号， 并将所述模拟控制电压信号作为所述补偿参数。
13、 根据权利要求 10或 12所述的同步时钟信号补偿装置， 其中， 所 述补偿模块， 还配置为在所述第二确定模块根据通信网元获取到的参考时 钟信号、 以及所述通信网元中晶振输出的时钟信号确定当前时刻的补偿参 数之后， 根据所述当前时刻的补偿参数对所述通信网元中晶振输出的时钟 信号进行补偿。
14、 根据权利要求 10所述的同步时钟信号补偿装置， 其中， 所述拟合 模块， 还配置为根据当前时刻之前的预设时段内所确定的所有补偿参数， 采用幂函数拟合所述通信网元中晶振的老化函数。
15、 根据权利要求 10所述的同步时钟信号补偿装置， 其中， 所述第一 确定模块包括检测子模块， 配置为确定出通信网元未获取到参考时钟信号 时， 检测预设时段内所确定的所有补偿参数的数量达到预设的量值时， 确 定为所述通信网元满足时钟信号补偿条件。
16、 根据权利要求 9所述的同步时钟信号补偿装置， 其中， 所述第一 确定模块还包括第一确定子模块； 所述补偿模块包括： 第二确定子模块以 及补偿子模块； 其中，
所述第一确定子模块， 配置为根据当前时刻值以及所述预先拟合的老 化函数确定当前时刻所述通信网元的时钟信号的补偿参数；
所述第二确定子模块， 配置为根据所述补偿参数确定出补偿次数、 每 次补偿所对应的时间及每次补偿所对应的补偿子参数；
所述补偿子模块， 配置为根据所述补偿次数、 每次补偿所对应的时间 及每次补偿所对应的补偿子参数对所述通信网元中晶振输出的时钟信号进 行至少一次补偿。
17、 一种计算机存储介质， 所述计算机存储介质中存储有计算机可执 行指令， 该计算机可执行指令用于执行权利要求 1至 8任一项所述的同步 时钟信号补偿方法。
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