一種產生定時信號的方法和裝置的製作方法
2023-11-07 14:16:57 1
專利名稱：一種產生定時信號的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種產生定時信號的方法和裝置，具體地說，是基於一個具有自身高 抖動的定時信號，產生一個更高精度的新定時信號的方法。
背景技術：
定時信號是電子設備，尤其是時分同步碼分多址接入(TD-SCDMA)通訊設備依賴 的一個關鍵輸入。定時信號常常通過衛星授時同步系統來提供，如全球定位系統(GPS)/全球導航 衛星系統(GL0NASS)/北鬥等衛星授時同步系統。通過衛星授時同步系統提供定時信號，有一些限制1、必須直視多顆衛星，天線安裝不便；2、受衛星覆蓋和天氣影響大；3、存在國家主權的政治風險；4、無線信號弱，容易受到幹擾。美國電氣及電子工程師學會IEEE 1588 PTP精密時鐘同步協議對時間同步(定時 信號)作了規範。IEEE1588的對時過程包含兩步(1)確定網絡中提供主時鐘的設備；(2) 通過計算主從時鐘偏移量和網絡延時修正從設備時鐘。同步的過程中需要計算主從時間差 異，其中包含主從鐘的偏移量和網絡傳輸時延。因此對時鐘的修正也包含偏移量的修正和 傳輸時延的修正。由於主從時鐘的漂移是相對獨立的，因此同步的過程必須周期性地進行。通過網絡傳遞定時信號是目前常用的方法，如圖1所示是定時信號在網絡中傳遞 產生誤差的示意圖，授時源設備提供源定時，經過網絡傳輸成為目的定時，輸入給被授時設 備。在授時源設備中會產生可知不確定誤差，在網絡中傳遞會導致固有誤差和不可知不確 定誤差。
0011]授時源設備產生源定時信號，通過網絡傳遞到被授時設備，被授時設備接收到目 的定時信號。源定時信號和目的定時信號可以是一種理論上等時間間隔的信號，目的定時 信號存在多種誤差，一種是固有誤差，從源授時設備到被授時設備之間固定延時，一般同中 間信號傳遞的距離直接相關，以及中間設備本身處理信號的固有延時；還有一種是可知不 確定誤差，是指可知的不確定延時，其延時是不確定的，但可以被感知，一般指授時源設備 向網絡在發送源定時信號自身同網絡之間配合時產生的延時，這個延時可以被授時源設備 感知，並且，通過網絡可以傳送到被授時設備；最後一種是不可知不確定誤差，其延時是不 確定的，而且不可知，一般產生於網絡中的白噪聲，或者網絡之中各種信號之間競爭，網絡 之中各設備之間的時鐘不同步，環境溫度變化等。被授時設備，獲得了目的定時信號，和可知不確定誤差，通過測量還可以獲得固有 誤差，被授時設備無法獲得不可知不確定誤差。被授時設備利用以上獲得的信號來產生一 個高精度定時信號，一般是使用動態延時來完成。如圖2所示是目的定時信號通過動態延時，產生新定時信號。圖中可見
動態延時=定時周期_固有誤差_可知不確定誤差。現有技術中提供定時信號的方法和裝置存在以下缺點首先，不可知不確定誤差 直接被傳遞到新定時信號之中；其次，可知不確定延時需要在定時周期之內到達被授時設 備，不然被授時設備無法計算出動態延時。
發明內容
本發明的目的在於公開一種產生定時信號的方法和裝置，實現高抖動的定時信號 向低抖動的定時信號的轉化，去除了原有定時信號(T)的固有誤差(S)、可知不確定誤差 (E)和部分不可知不確定誤差(U)。本發明的目的是這樣實現的，一種產生定時信號的方法，所述方法包括步驟1、比較所述定時信號T和基準定時信號B，計算兩者的信號差D ；步驟2、根據所述信號差D和所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y ；或者根 據所述信號差D調整所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y。本發明的產生定時信號的方法，還包括如下從屬技術特徵在所述步驟1中所述基準定時信號B由基準時鐘信號CLK分頻獲得，且周期與所 述定時信號T標稱相同。所述步驟1進一步包括步驟1-1，分別提取所述定時信號T和基準定時信號B中的η個連續周期信號，記 為 Τ1、Τ2、. . .、Τη 和 Β1、Β2、. . .、Bn ；步驟1-2，分別測量所述η個連續周期的定時信號T和基準定時信號B的每一個周 期信號的時間跨度Ci =Ti-Bi ；步驟1-3根據所述時間跨度Ci計算所述信號差D。所述步驟1-3進一步包括還根據所述時間跨度信號Ci、和所述定時信號T與授時源設備提供的源定時信號 之間的可知不確定誤差信號Ei計算延時信號Di = Ci-Ei ；根據所述延時信號Di計算信號差D。根據所述定時信號T與授時源設備提供的源定時信號之間的固有誤差S修正信號差D。在所述步驟1-3中還包括計算所述η個連續的所述時間跨度信號Ci的平均值獲得信號差D，n為自然數；或 者，先去掉所述η個連續的所述時間跨度Ci中的最大值和最小值，再求平均值獲得信號差 D0計算所述η個連續的所述延時信號Di的平均值獲得信號差D，η為自然數；或者， 先去掉所述η個連續的所述延時信號Di的最大值和最小值，再求平均值獲得信號差D。所述步驟2根據所述信號差D獲得所述新定時信號Y的方法是將所述基準定時信號B延時所述信號差D。所述步驟2根據所述信號差D調整基準定時信號B獲得所述新定時信號Y的方法 是通過增減所述分頻電路的分頻計數器延時所述信號差D。
本發明的目的還這樣實現一種產生定時信號的裝置，用於將定時信號T轉換成 新定時信號Y，包括用於輸出周期與所述定時信號T相同的基準定時信號B的基準時鐘模塊和同步模 塊；所述同步模塊進一步包括時間跨度測量模塊，用於比較所述定時信號T和基準定時信號B，計算兩者的信號 差D;調整模塊，根據所述信號差D和所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y ；或者 根據所述信號差D調整所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y。本發明的產生定時信號的裝置，還包括如下從屬技術特徵所述基準時鐘模塊輸出基準時鐘信號CLK ；所述同步模塊還包括將所述基準時鐘 信號CLK分頻獲得周期與所述定時信號T標稱相同的所述基準定時信號B的分頻模塊。所述同步模塊還包括延時計算模塊；所述時間跨度測量模塊，根據輸入的η個 連續周期的基準定時信號Bi和定時信號Ti，計算每一個周期信號的時間跨度信號Ci = (Ti-Bi)；所述延時計算模塊根據所述時間跨度Ci計算所述信號差D。所述延時計算模塊，根據輸入的所述時間跨度信號Ci、和所述定時信號T與授時 源設備提供的源定時信號之間的可知不確定誤差信號Ei計算延時信號Di = Ci-Ei,並根據 所述延時信號Di計算所述信號差D。所述延時計算模塊還根據所述定時信號T與授時源設備提供的源定時信號之間 的固有誤差S修正所述信號差D。所述延時計算模塊還計算並輸出η個連續的所述時間跨度信號Ci的平均值獲得 信號差D，η為自然數；或者，先去掉時間跨度Ci的最大值和最小值，再求Ci的平均值獲得
信號差D。所述延時計算模塊還計算η個連續的所述延時信號Di的平均值獲得信號差D，η 為自然數；或者先去掉所述延時信號Di的最大值和最小值，再求Di的平均值獲得信號差 D0所述調整模塊將所述基準定時信號B延時所述信號差D獲得所述新定時信號Y。所述時間跨度信號Ci的單位是所述基準時鐘信號CLK的時鐘周期數，所述調整模 塊通過增減所述分頻電路的分頻計數器延時獲得所述信號差D。本發明公開的一種產生定時信號的方法和裝置，通過引入高精度時鐘產生基準定 時，提高了被授時設備獲得可知不確定誤差的時間上的容忍度，使用統計方法，減小了定時 信號的不可知不確定誤差向新定時信號中部分不可知不確定誤差傳遞。
圖1是定時信號在網絡中的傳遞誤差示意圖。圖2是目的定時信號動態延時示意圖。圖3是定時信號Τ、基準定時信號B和新定時信號Y之間的時序關係圖。圖4是本發明的產生定時信號的方法流程圖。圖5是本發明的產生定時信號的另一種方法流程圖。圖6是本發明的產生定時信號的裝置的功能框圖。
圖7是本發明的產生定時信號的裝置的同步模塊功能框圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖和具體實施 方式對本發明做進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的實施方式僅僅用於解釋本發明， 並不用於限定本發明。圖3所示是定時信號T、基準定時信號B和新定時信號Y之間的時序關係圖，具有 自身高抖動的定時信號T，是由一系列連續定時信號組成，每個信號之間是等間隔，間隔時 間為t，固有誤差S，每個信號相對於它指示的準確的定時信號具有可知不確定誤差E和不 可知不確定的誤差U,可知不確定誤差E可以被獲得，誤差U具有隨機性。為了論述方便，從 連續的信號T之中提取一段信號，標註為T1，T2，T3，……，Tn其中η為自然數。一①對應①，獲得一段對應的可知不確定誤差E序列，標註為Ε1，Ε2，Ε3，......，En-—②CLK是高精度基準時鐘，其頻率為f。使用CLK進行f*t分頻，獲得一個基準定時B，B定時間隔為t。相對應①在B之中對應提取一段信號，標註為(如圖1所示)B1，B2，B3，......，Bn-—③如圖4和圖5所示是本發明的產生定時信號的方法流程圖。步驟1、對信號系列①和③進行對應分組Tl和Bl組成一組，T2和B2為一組，T3和B3為一組，……，Tn和Bn為一組；-—
④步驟2、使用CLK，對各分組④時間跨度進行測量，測量結果標記如下C1，C2，C3，......，Cn—(5)測量值可以為CLK的時鐘周期數。步驟3、使用統計方法，獲得新定時信號應同基準定時之間的延時中心值D。包括 如下步驟步驟3. 1計算新定時信號應同基準定時之間的延時(信號差)D1，D2，D3，......，Dn-—⑥其計算方法可以如下Di = Ci-Ei-S ，其中i = l η的自然數當固定誤差S為零，或可以忽略時，計算方法可以如下Di = Ci-Ei，其中i = 1 η的自然數當可知不確定誤差E為零，或可以忽略時，計算方法可以如下Di = Ci-S ，其中i = l η的自然數當可知不確定誤差E為零，同時固定誤差S為零，或E和S可以忽略時，此步驟可 以忽略，計算方法可以如下Di = Ci，其中i = 1 η的自然數步驟3. 2對⑥進行統計，獲得新定時信號應同基準定時之間的延時中心值(信號差)D。統計方法有多種，下面舉例說明2種。統計方法1 D= (D1+D2, ......，+Dn) /n統計方法2 D = [(D1+D2, ......,+Dn)-MAX (D1,D2, ......，Dn) _MIN(D1，D2，......，Dn)]/(n_2)步驟4、根據信號差D，調整新定時信號Y。產生新定時信號Y及調整方法可以有以下2種，但不限於這兩種。方法1如圖4所示延時B共D時間，產生新定時信號Y。方法2如圖5所示通過增減分頻計數器計數值，延時D，產生新定時信號Y。例子有一個秒定時信號T'，其每一秒，發出一個信號，固有誤差為S = 50us，可知不 確定誤差E'，E'為0 30us，信號間隔t' = 1秒，其信號的不可知不確定誤差u'= 士10us。高精度基準時鐘CLK'頻率f' = 19. 440MHz時鐘。對CLK'進行19. 440M分頻，獲得基準定時B'，定時間隔為一秒。用本發明的方法可以獲得新定時信號Y'，方法如下步驟1、用η' =16對T'和B'抽取信號進行分組T' 1和B' 1組成一組，T' 2和B' 2為一組，T' 3和B' 3為一組，……， T' 16 和 B' 16 為一組；對應於T'和B'分組，可以獲得可知不確定誤差E'的對應序列E' 1, E' 2, E' 3，......, E' 16步驟2、使用CLK'對T'和B'分組進行時間跨度測量，可以獲得Cl' , C2 『， C3'，......，C16'。步驟3、計算Y'應同B'之間的延時中心值D。步驟3.1、計算T'與B'的每一個周期信號的時間跨度C' i 計算公式C'i = T' i-B' i，其中 i = l 16;步驟3. 2計算Y'應同B'之間的延時D' 1，D' 2，D' 3，......，D' 16 ；計算公式D'i = C' i-E' i-S，其中 i = 1 16 ；步驟3. 3用統計方法1，計算出中心值D'D' = (Dl' +D2' +D3' +......+D16' )/16步驟4、對B'延時D'，獲得新定時信號Y'。使用本發明獲得的新定時信號Y'，相對於原始定時信號T'可以大幅提高精度， 新定時信號Y'的信號偏差大約為士2. 5us。如圖6是本發明的產生定時信號的裝置的功能框圖，包括提供時鐘信號CLK的高 精度基準時鐘，對輸入的目的定時信號Ti進行同步、並消除可知不確定誤差Ei的同步模 塊。如圖7是本發明的產生定時信號的裝置的同步模塊功能框圖，包括對時鐘信號 CLK進行分頻輸出分頻信號Bi的分頻模塊，對時間跨度進行測量、計算(Bi-Ti)輸出Ci的
8時間跨度測量模塊，利用統計方法計算新定時信號與基準定時信號之間的延時Di的延時 計算模塊，和輸出新定時信號Yi的調整模塊。 本發明可以應用於通訊網絡設備和終端設備，但不限於通訊網絡設備和終端設備。
權利要求
一種產生定時信號的方法，用於將定時信號T轉換成新定時信號Y，其特徵在於，包括如下步驟步驟1、比較所述定時信號T和基準定時信號B，計算兩者的信號差D；步驟2、根據所述信號差D和所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y；或者根據所述信號差D調整所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y。
2.如權1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟1中所述基準定時信號B由基準時鐘信 號CLK分頻獲得，且周期與所述定時信號T標稱相同。
3.如權1所述的方法，其特徵在於，所述步驟1進一步包括步驟1-1，分別提取所述定時信號τ和基準定時信號B中的η個連續周期信號，記為Tl、 Τ2、…、Tn 禾口 Β1、Β2、· · ·、Bn ；步驟1-2，分別測量所述η個連續周期的定時信號T和基準定時信號B的每一個周期信 號的時間跨度Ci = Ti-Bi ；步驟1-3根據所述時間跨度Ci計算所述信號差D。
4.如權3所述的方法，其特徵在於，所述步驟1-3進一步包括還根據所述時間跨度信號Ci、和所述定時信號T與授時源設備提供的源定時信號之間 的可知不確定誤差信號Ei計算延時信號Di = Ci-Ei ； 根據所述延時信號Di計算信號差D。
5.如權1、2、3或者4所述的方法，其特徵在於，根據所述定時信號T與授時源設備提供 的源定時信號之間的固有誤差S修正信號差D。
6.如權3所述的方法，其特徵在於，在所述步驟1-3中還包括計算所述η個連續的所述時間跨度信號Ci的平均值獲得信號差D，η為自然數；或者， 先去掉所述η個連續的所述時間跨度Ci中的最大值和最小值，再求平均值獲得信號差D。
7.如權5所述的方法，其特徵在於，計算所述η個連續的所述延時信號Di的平均值獲 得信號差D，η為自然數；或者，先去掉所述η個連續的所述延時信號Di的最大值和最小值， 再求平均值獲得信號差D。
8.如權1所述的方法，其特徵在於，所述步驟2根據所述信號差D獲得所述新定時信號 Y的方法是將所述基準定時信號B延時所述信號差D。
9.如權2所述的方法，其特徵在於，所述步驟2根據所述信號差D調整基準定時信號B 獲得所述新定時信號Y的方法是通過增減所述分頻電路的分頻計數器延時所述信號差D。
10.一種產生定時信號的裝置，用於將定時信號T轉換成新定時信號Y，其特徵在於包括用於輸出周期與所述定時信號τ相同的基準定時信號B的基準時鐘模塊和同步模塊； 所述同步模塊進一步包括時間跨度測量模塊，用於比較所述定時信號T和基準定時信號B，計算兩者的信號差D ；調整模塊，根據所述信號差D和所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y ；或者根據 所述信號差D調整所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y。
11.如權10所述的裝置，其特徵在於，所述基準時鐘模塊輸出基準時鐘信號CLK；所述 同步模塊還包括將所述基準時鐘信號CLK分頻獲得周期與所述定時信號T標稱相同的所述 基準定時信號B的分頻模塊。
12.如權10所述的裝置，其特徵在於，所述同步模塊還包括延時計算模塊；所述時間跨 度測量模塊，根據輸入的η個連續周期的基準定時信號Bi和定時信號Ti，計算每一個周期 信號的時間跨度信號Ci= (Ti-Bi)；所述延時計算模塊根據所述時間跨度Ci計算所述信 號差D。
13.如權12所述的裝置，其特徵在於，所述延時計算模塊，根據輸入的所述時間跨度信 號Ci、和所述定時信號T與授時源設備提供的源定時信號之間的可知不確定誤差信號Ei計 算延時信號Di = Ci-Ei，並根據所述延時信號Di計算所述信號差D。
14.如權10、11、12或者13所述的裝置，其特徵在於，所述延時計算模塊還根據所述定 時信號T與授時源設備提供的源定時信號之間的固有誤差S修正所述信號差D。
15.如權12所述的裝置，其特徵在於，所述延時計算模塊還計算並輸出η個連續的所述 時間跨度信號Ci的平均值獲得信號差D，n為自然數；或者，先去掉時間跨度Ci的最大值和 最小值，再求Ci的平均值獲得信號差D。
16.如權14所述的裝置，其特徵在於，所述延時計算模塊還計算η個連續的所述延時 信號Di的平均值獲得信號差D，η為自然數；或者先去掉所述延時信號Di的最大值和最小 值，再求Di的平均值獲得信號差D。
17.如權10所述的裝置，其特徵在於，所述調整模塊將所述基準定時信號B延時所述信 號差D獲得所述新定時信號Y。
18.如權11所述的裝置，其特徵在於，所述時間跨度信號Ci的單位是所述基準時鐘信 號CLK的時鐘周期數，所述調整模塊通過增減所述分頻電路的分頻計數器延時獲得所述信 號差D。
全文摘要
本發明涉及一種產生定時信號的方法和裝置，包括產生基準定時信號B的基準時鐘模塊和把所述基準定時信號B同步所述定時信號T產生新定時信號Y的同步模塊；比較所述定時信號T和基準定時信號B，計算兩者的信號差D，再根據所述信號差D調整所述基準定時信號B獲得所述新定時信號Y；本發明通過引入高精度時鐘產生基準定時，提高了被授時設備獲得可知不確定誤差的時間上的容忍度，使用統計方法，減小了定時信號中的不可知不確定誤差向新定時信號中的傳遞。
文檔編號H04W56/00GK101958786SQ200910108790
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者陳偉 申請人:中興通訊股份有限公司