一种ptp主时钟与从时钟之间频率同步的方法及装置的制造方法

文档序号:9455661阅读:917来源:国知局
一种ptp主时钟与从时钟之间频率同步的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及频率同步技术领域,尤其涉及一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步 的方法及装置。
【背景技术】
[0002] PTP精确时钟同步协议(Precision Time Protocol,简称PTP)是一种通过以太 网进行时间同步的技术协议,其作为全球定位系统(Global Positioning System,GPS)的 一种替代方案用以解决3G/4G基站的时间同步问题,已经在电信运营商(如中国移动)的 城域网中得到了试点应用。由于PTP采用了在物理层(Physical layer,PHY)进行添加时 间戳的方法,相对于在应用层进行时间戳添加的网络时间协议(Network Time Protocol, NTP)而言,由于避免了操作系统和协议栈带来的抖动,因此大大提高了同步精度。当前,传 统的PTP只用来进行时间同步,例如采用同步以太网技术(SyncE)进行时间同步。随着对 频率同步的重视,近年来出现了采用PTP进行频率恢复的技术研究。
[0003] 在现有技术中,为了使得本地的PTP从时钟频率与PTP主时钟频率同步,一般通过 PTP的对时报文计算出钟差,利用连续两次的钟差结果计算出频率控制字,对本地PTP从时 钟频率进行控制。然而,由于整个系统的过程噪声主要是网络延迟噪声被叠加在钟差上引 起的,现有技术的频率同步方式无法精确的计算本地频率偏差,从而使得PTP主时钟与从 时钟之间频率同步不够精确。

【发明内容】

[0004] 本发明的实施例提供一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的方法及装置,以解 决现有技术的频率同步方式无法精确的计算本地频率偏差,PTP主时钟与从时钟之间频率 同步不够精确的问题。
[0005] 为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0006] -种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的方法,其特征在于,包括:
[0007] 接收PTP主时钟每次发送的同步帧,获取所述同步帧中携带的PTP主时钟每次发 送所述同步帧的第一时刻值T lk;
[0008] 记录每次接收到所述同步帧的第二时刻值T2k;
[0009] 向PTP主时钟发送延迟请求帧,并记录每次发送所述延迟请求帧时的第三时刻值 T3k;
[0010] 接收PTP主时钟每次发送的延迟应答帧,并从所述延迟应答帧中解析PTP主时钟 每次接收到所述延迟请求帧的第四时刻值T 4k;
[0011] 根据所述第一时刻值Tlk、第二时刻值T2k、第三时刻值T 3k、第四时刻值T4k确定每次 PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值;
[0012] 根据所述时钟偏差的测量值进行卡尔曼滤波方法计算,确定每次PTP主时钟与 PTP从时钟之间的时钟偏差的估计值;
[0013] 根据第k次时钟偏差的估计值与第k-1次时钟偏差的估计值确定第k次PTP从时 钟相对于PTP主时钟的频率偏移;
[0014] 通过数模转换器件将所述第k次PTP从时钟相对于PTP主时钟的频率偏移转化为 电压信号输出到PTP从时钟压控晶振的电压控制端,以使得PTP从时钟压控晶振输出频率 信号给PTP从时钟作为基准频率,进行与PTP主时钟的频率同步。
[0015] 具体的,根据所述第一时刻值Tlk、第二时刻值T2k、第三时刻值T 3k、第四时刻值T4k 确定每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值,包括:
[0016] 根据公式:
[0018] 计算每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值Θ k (k)。
[0019] 具体的,根据所述时钟偏差的测量值进行卡尔曼滤波方法计算,确定每次PTP主 时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的估计值,包括:
[0020] 生成卡尔曼滤波信号模型;所述卡尔曼滤波信号模型为:
[0021] Θ (k) = Θ (k-1)+w (k-1)
[0022] 其中,Θ (k)为第k次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差值;Θ (k-1)为第 k-1次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差值;w (k-1)为第k-1次PTP主时钟与PTP 从时钟之间频率同步到第k次PTP主时钟与PTP从时钟之间频率同步的独立白噪声;所述 w (k-i)的协方差为JJd
[0023] 进一步的,根据所述时钟偏差的测量值进行卡尔曼滤波方法计算,确定每次PTP 主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的估计值,还包括:
[0024] 生成卡尔曼滤波观测模型;所述卡尔曼滤波观测模型为:
[0025] Θ k (k) = Θ (k) +V (k)
[0026] 其中,9k(k)为第k次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值;v(k) 为附加在所述9 k(k)上的独立白噪声;所述v(k)的协方差为充,,
[0027] 另外,根据所述时钟偏差的测量值进行卡尔曼滤波方法计算,确定每次PTP主时 钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的估计值,还包括:
[0028] 生成卡尔曼滤波估计模型;所述卡尔曼滤波估计模型为:
[0030] 其中:
为第k次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差估计值;
为 第k-Ι次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差估计值;b (k)为时变增益;
[0031] 其中,
所述PJk)为以幻的估计误差的最小均方误差;
[0032] 从每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值Θ k(k)中获取多次时 钟偏差的测量值,并以所述多次时钟偏差的测量值的均值作为时钟偏差估计值的初始值 ;将所述初始值?(ο)对应的最小均方误差匕(O)作为所述匕(k)的初始值;
[0033] 根据所述初始值私0)、最小均方误差Pe(O)和每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的 时钟偏差的测量值Θ k (k),通过卡尔曼滤波估计模型迭代计算,确定每次PTP主时钟与PTP 从时钟之间的时钟偏差的估计值δ(/〇 .
[0034] 具体的,根据第k次时钟偏差的估计值与第k-1次时钟偏差的估计值确定第k次 PTP从时钟相对于PTP主时钟的频率偏移,包括:
[0035] 根据公式:
[0037] 确定第k次PTP从时钟相对于PTP主时钟的频率偏移fd;其中,
为第k次PTP 主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的估计值;
为第k-ι次PTP主时钟与PTP从时 钟之间的时钟偏差的估计值;τ为连续两次对时的时间间隔。
[0038] 具体的,所述通过数模转换器件将所述第k次PTP从时钟相对于PTP主时钟的频 率偏移转化为电压信号输出到PTP从时钟压控晶振的电压控制端,包括:
[0039] 通过公式:
[0041] 将第k次PTP从时钟相对于PTP主时钟的频率偏移fd转化为电压控制字V ;其中 η为数模转换器件的量化比特数,所述η大于等于12bit。
[0042] 一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的装置,包括:
[0043] 第一时刻值获取单元,用于接收PTP主时钟每次发送的同步帧,获取所述同步帧 中携带的PTP主时钟每次发送所述同步帧的第一时刻值T lk;
[0044] 第二时刻值获取单元,用于记录每次接收到所述同步帧的第二时刻值T2k;
[0045] 第三时刻值获取单元,用于向PTP主时钟发送延迟请求帧,并记录每次发送所述 延迟请求帧时的第三时刻值T 3k;
[0046] 第四时刻值获取单元,用于接收PTP主时钟每次发送的延迟应答帧,并从所述延 迟应答帧中解析PTP主时钟每次接收到所述延迟请求帧的第四时刻值T 4k;
[0047] 测量值计算单元,用于根据所述第一时刻值Tlk、第二时刻值T2k、第三时刻值T 3k、第 四时刻值T4k确定每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值;
[0048] 估计值计算单元,用于根据所述时钟偏差的测量值进行卡尔曼滤波方法计算,确 定每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的估计值;
[0049] 频率偏移确定单元,用于根据第k次时钟偏差的估计值与第k-Ι次时钟偏差的估 计值确定第k次PTP从时钟相对于PTP主时钟的频率偏移;
[0050] 频率同步单元,用于通过数模转换器件将所述第k次PTP从时钟相对于PTP主时 钟的频率偏移转化为电压信号输出到PTP从时钟压控晶振的电压控制端,以使得PTP从时 钟压控晶振输出频率信号给PTP从时钟作为基准频率,进行与PTP主时钟的频率同步。
[0051] 另外,所述测量值计算单元,具体用于:
[0052] 根据公式:
[0054] 计算每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值Θ k (k)。
[0055] 另外,所述估计值计算单元,具体用于:
[0056] 生成卡尔曼滤波信号模型;所述卡尔曼滤波信号模型为:
[0057] Θ (k) = Θ (k-l)+w(k-l)
[0058] 其中,Θ (k)为第k次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差值;Θ (k-1)为第 k-Ι次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差值;w (k-Ι)为第k-Ι次PTP主时钟与PTP 从时钟之间频率同步到第k次PTP主时钟与PTP从时钟之间频率同步的独立白噪声;所述 w(k_l)的协方差为
[0059] 进一步的,所述估计值计算单元,具体用于:
[0060] 生成卡尔曼滤波观测模型;所述卡尔曼滤波观测模型为:
[0061] Θ k (k) = Θ (k) +V (k)
[0062]
当前第1页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1