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_2

文档序号:9455661阅读:来源:国知局
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
[0063] 进一步的,所述估计值计算单元,具体用于:
[0064] 生成卡尔曼滤波估计模型;所述卡尔曼滤波估计模型为:
[0066] 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;多认-1)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;
[0067] 其中,
所述PJk)为和/:)的估计误差的最小均方误差;
[0068] 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 以Oh将所述初始值和〇)对应的最小均方误差Pjo)作为所述PJk)的初始值;
[0069] 根据所述初始值1(0)、最小均方误差Pe (0)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#伏)。
[0070] 此外,所述频率偏移确定单元,具体用于:
[0071] 根据公式:
[0073] 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;》认-1)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。
[0074] 另外,所述频率同步单元,具体用于:
[0075] 通过公式:
[0077] 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。
[0078] 本发明实施例提供的一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的方法及装置,通过 确定每次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值;进而根据时钟偏差的测量值 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;从 而能够确定相邻的第k次时钟偏差的估计值与第k-Ι次时钟偏差的估计值,进而确定第k 次PTP从时钟相对于PTP主时钟的频率偏移;通过数模转换器件将该第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。这样,本发明避免采用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,从而避免了现有技术中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。
【附图说明】
[0079] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0080] 图1为本发明实施例提供的一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的方法的流程 图;
[0081] 图2为本发明实施例提供的一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的装置的结构 示意图。
【具体实施方式】
[0082] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0083] 本发明实施例提供一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的方法,如图1所示,包 括:
[0084] 步骤101、接收PTP主时钟每次发送的同步帧,获取同步帧中携带的PTP主时钟每 次发送同步帧的第一时刻值Tlk。
[0085] 其中,该同步帧为sync同步帧,该第一时刻值Tlk来自于该sync同步帧所携带的 时间戳。
[0086] 步骤102、记录每次接收到同步帧的第二时刻值T2k。
[0087] 步骤103、向PTP主时钟发送延迟请求帧,并记录每次发送延迟请求帧时的第三时 刻值T3k。
[0088] 步骤104、接收PTP主时钟每次发送的延迟应答帧,并从延迟应答帧中解析PTP主 时钟每次接收到延迟请求帧的第四时刻值T 4k。
[0089] 步骤105、根据第一时刻值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。
[0090] 步骤106、根据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。
[0091] 步骤107、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。
[0092] 步骤108、通过数模转换器件将第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。
[0093] 此时,PTP从时钟压控晶振输出的频率信号可以为IOMHz。该压控晶振可以为压控 铷钟。值得说明的是,在步骤108完成PTP从时钟与PTP主时钟的频率同步之后,可以返回 步骤101,继续执行下一时刻的同步,即例如当前完成的是第k次PTP主时钟与从时钟之间 频率的同步,则下一时刻的同步为第k+Ι次PTP主时钟与从时钟之间频率的同步。
[0094] 本发明实施例提供的一种PTP主时钟与从时钟之间频率同步的方法,通过确定每 次PTP主时钟与PTP从时钟之间的时钟偏差的测量值;进而根据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;从而能够 确定相邻的第k次时钟偏差的估计值与第k-ι次时钟偏差的估计值,进而确定第k次PTP 从时钟相对于PTP主时钟的频率偏移;通过数模转换器件将该第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。 这样,本发明避免采用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,从而避免了现有技术中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。
[0095] 在实施例中,上述步骤105中的根据第一时刻值Tlk、第二时刻值T2k、第三时刻值 T3k、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,可以采用 如下方式:
[0096] 根据公式:
[0098] 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)。
[0099] 在实施例中,上述步骤106中的根据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,可以采用如下方式实现:
[0100] 首先,生成卡尔曼滤波信号模型;卡尔曼滤波信号模型为:
[0101] Θ (k) = Θ (k-l)+w(k-l)
[0102] 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;w (k-1) 的协方差为< ?均值为0。
[0103] 之后,生成卡尔曼滤波观测模型;卡尔曼滤波观测模型为:
[0104] Θ k (k) = Θ (k) +V (k)
[0105] 其中,Θ k(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QkGO上的独立白噪声;V(k)的协方差为式 2,均值为〇。
[0106] 之后,生成卡尔曼滤波估计模型;卡尔曼滤波估计模型为:
[0108] 其中幻为第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;
[0109] 其中,
PeGO为谷(幻的估计误差的最小均方误差。其中,v(k)的协方差为忒2-般为1.〇 ;w(k-i)的 协方差为一般可以通过实验获知。
[0110] 之后,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 各(〇);将初始值决〇)对应的最小均方误差Pjo)作为PJk)的初始值。
[0111] 之后,根据初始值》(〇)、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以幻
[0112] 具体的,上述步骤107中的根据第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,可以通过如下方式实现:
[0113] 根据公式:
[0115] 确定第k次PTP
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