一种在5G工业网关中10us高精度授时方法

技术领域

本发明涉及无线通信设备的技术领域，特别是涉及一种在5G工业网关中10us高精度授时方法。

背景技术

众所周知，5G网络商用部署正有序推进，5G处于产业化培育应用的关键时期，5G高精度同步网作为必不可少的基础支撑网络，急需在技术和产业发展方面尽快推动。近年来，业界对5G同步相关技术持续关注，基于5G系统时间同步需求，分析高精度同步关键技术，选取合适的组网模式，助推5G高精度同步网的建设和完善。5G网络部署和业务开通需要同步支撑，包括频率同步和时间同步，其中频率同步需求与其他无线通信系统相同，即优于±0.05ppm，而时间同步要求则更加严格。根据应用场景不同，5G系统时间同步需求包括基本同步需求、时钟频率同步需求以及5G所支撑的新业务提出的高精度同步需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种避免上下行时隙干扰，对基站空口时间偏差进行严格限定，5G系统站间协同增强技术的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，实现分频频率同步功能和时间同步功能；

分频频率同步功能包括时钟频率输入IO和分频模块、频率源选择功能模块、系统时钟锁相环A模块、系统时钟锁相环B模块、外部时钟锁相环模块、时钟输出分频模块、输出调相模块和输出驱动电路模块；

时间同步功能包括时间输入IO时间源选择模块、时间同步模块、时间输出模块、输出驱动电路模块、1GbpsSerde模块、PTP协议处理模块、同步以太处理模块、北斗/GPS射频接收处理模块、北斗/GPS基带数据处理和时间恢复模块；

TOD的输入和输出采用Uart输入和输出处理模块，工作时钟产生锁相环模块、配置管理模块和电源处理模块的功能电路。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括两个系统时钟通道，两个通道共用所有输入时钟IO信号，每个通道可独立配置分频模块和时钟源选择模块，独立的时钟跟踪锁相环内部实现两个独立低带宽时钟同步及滤抖功能，输出两套不同应用的系统时钟频率。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括输入的时钟选择输出给系统时钟环路作为跟踪源。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括系统时钟锁相环跟踪同步后通过分频产生不同的时钟频率输出。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括一个系统外时钟跟踪产生的通道是数字锁相环路实现，选择跟踪源和两个系统时钟环路相同。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括外时钟锁相环的时钟源和系统时钟锁相环路A/B相同可独立配置选择。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括1PPS+Tod帧格式，秒脉冲1PPS信号每1秒钟来一次，TOD信号在秒脉冲后继的Tod信号中传送响应的时间消息，TOD的时间消息中与时间相关的域包括：周内秒，周数和时偏移量(GPS时，UTC时，TAI时)。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括通过北斗/GPS射频接收电路，射频信号在经过低噪放、混频、低通滤波、带通滤波和增益放大后输入ADC实现采样。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括两种接口进行配置管理，CPU的LocalBus接口和另外一个是从SPI接口。

与现有技术相比本发明的有益效果为：避免上下行时隙干扰，通过对基站空口时间偏差进行严格限定使5G系统站间协同增强，通过协同点之间的时间偏差提出了100ns量级甚至更高的苛刻时间同步要求使为确保协同有效，通过在5G网络支撑的多种新业务中使定位精度与时间同步精度直接相关。

附图说明

图1是本发明的逻辑关系图1；

图2是本发明的逻辑关系图2；

图3是本发明的逻辑关系图3。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图3所示，本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，实现分频频率同步功能和时间同步功能；

分频频率同步功能包括时钟频率输入IO和分频模块、频率源选择功能模块、系统时钟锁相环A模块、系统时钟锁相环B模块、外部时钟锁相环模块、时钟输出分频模块、输出调相模块和输出驱动电路模块；

时间同步功能包括时间输入IO时间源选择模块、时间同步模块、时间输出模块、输出驱动电路模块、1GbpsSerde模块、PTP协议处理模块、同步以太处理模块、北斗/GPS射频接收处理模块、北斗/GPS基带数据处理和时间恢复模块；

TOD的输入和输出采用Uart输入和输出处理模块，工作时钟产生锁相环模块、配置管理模块和电源处理模块的功能电路；避免上下行时隙干扰，通过对基站空口时间偏差进行严格限定使5G系统站间协同增强，通过协同点之间的时间偏差提出了100ns量级甚至更高的苛刻时间同步要求使为确保协同有效，通过在5G网络支撑的多种新业务中使定位精度与时间同步精度直接相关。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括两个系统时钟通道，两个通道共用所有输入时钟IO信号，每个通道可独立配置分频模块和时钟源选择模块，独立的时钟跟踪锁相环内部实现两个独立低带宽时钟同步及滤抖功能，输出两套不同应用的系统时钟频率；如系统时钟锁相环路A输出时钟为25MHz系列的25MHz、100MHz、125MHz、156.25MHz，系统时钟锁相环路B则输出19.44MHz系列时钟的38.88MHz、77.76MHz、155.52MHz或者无线基站需要的30.74MHz系列时钟61.44MHz、122.88MHz。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括输入的时钟选择输出给系统时钟环路作为跟踪源；灵活配置SVC_CLK[0～5]、SVC_CLK_P/N[0～1]和N_PPS_I[0～3]，两路Serdes端口恢复同步以太接收时钟或者光纤级联接口恢复的4路接收时钟。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括系统时钟锁相环跟踪同步后通过分频产生不同的时钟频率输出；通过配置分频数输出同系列的时钟频率，通过相位调整模块使输出时钟的相位进行调节，相位调整精度是20ps，通过驱动电路输出差分LVPECL、LVDS或者LVCMOS电平时钟信号，通过差分则系统时钟锁相环A可以输出4路差分或者8路单端，通过系统时钟锁相环B可以输出4路差分或者8路单端。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括一个系统外时钟跟踪产生的通道是数字锁相环路实现，选择跟踪源和两个系统时钟环路相同；通过一个环路带宽满足外时钟环路要求的锁相环实现，通过独立配置的分频和选源模块实现2.048MHz或1.544MHz时钟输出作为外时钟频率输出，通过外部的E1/T1Framer和LIU实现E1和T1编码信号输出或频率信号输出。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括外时钟锁相环的时钟源和系统时钟锁相环路A/B相同可独立配置选择；通过数字环实现使当应用是需要保持和系统时钟环同频时可以选择和系统时钟环相同的源，通过源丢失后此换也能进入保持功能使实现了外时钟所有的功能。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括1PPS+Tod帧格式，秒脉冲1PPS信号每1秒钟来一次，TOD信号在秒脉冲后继的Tod信号中传送响应的时间消息，TOD的时间消息中与时间相关的域包括：周内秒，周数和时偏移量(GPS时，UTC时，TAI时)；通过内部寄存器将N_PPS_I[3:0]管脚配置成高精度1PPS输入，通过选择任意4路UART_I管脚作为TOD的输入使具体映射关系和使用可以配置，通过内部寄存器将N_PPS_O[3:0]管脚配置成高精度1PPS输出，通过选择任意4路UART_O管脚作为TOD的输出使具体映射关系和使用可以配置。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括通过北斗/GPS射频接收电路，射频信号在经过低噪放、混频、低通滤波、带通滤波和增益放大后输入ADC实现采样；采样数据在基带处理模块实现卫星数据恢复提取和时间同步信息恢复，输出给时钟同步模块、时间同步模块1PPS和TOD数据，从而实现对卫星信号的同步跟踪处理。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，还包括两种接口进行配置管理，CPU的LocalBus接口和另外一个是从SPI接口；通过并行数据地址总线进行芯片地址空间读写操作，从而实现配置管理，通过串行的SPI总线进行芯片地址空间读写操作，从而实现对配置管理。

本发明的一种在5G工业网关中10us高精度授时方法，通过配置分频数输出同系列的时钟频率，然后通过相位调整模块，可以调整输出时钟的相位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。