一种同步定时装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信领域，尤其涉及一种同步定时装置及方法。
【背景技术】
[0002]在目前4G移动通信系统中，多种无线通信模式并存，例如GSM、TD-SCDMA, WCDMA,LTE和CDMA2000等。在多模通信系统中，多种定时信息并存，每种模式下的定时信息和无线通信帧格式相关，以GSM和TD-SCDMA双模为例，两种模式定时基本都采取超帧号(superframe no)、中贞号(frame no)、巾贞内的偏移(offset,例如Qbit或者chip为单位)的计时方法，但由于帧结构不同，具体的实现方式也有区别。假设两种模式的定时简化记为帧号(fn)和帧内偏移(offset)的格式，表示为(fn，offset)。GSM—帧为60/13ms，帧内有5000Qbits(lQbit 为 12/13us) ;TD_SCDMA—帧 5ms，帧内有 6400chips (lchip 为 1/1.28us)。在系统实现上，通常采用硬件定时器来实现每个模式的定时计数，此定时器通常使用此模式的最小定时精度(或者其整数倍)对应的时钟作为计时器的计数时钟，同时此定时器会输出超巾贞号(super fn)、巾贞号(fn)和巾贞内的偏移(offset)的信息。每当巾贞内偏移达到一帧的最大帧内偏移个数时，帧号fn加1，帧内偏移offset清零。帧号和超帧号的进位方法类似，超帧号当进位到最大超帧号后自动清零。例如在GSM、TD-SCDMA、WCDMA和LTE的多模系统中，芯片硬件实现的示意图如图1所示。
[0003]同时，在多模多待系统中还存在异模式测量的场景。例如业务模式(以下称为主模式)会接收另一模式(以下称为被测量模式或者辅模式)的信号。对接收信号时刻的计算方法通常有两种:第一种方法是将辅模式的定时转化到主模式的定时上，表示为主模式的中贞号和巾贞内偏移。由于两种模式的巾贞周期不同，此定时关系是不确定的，例如图2中所示，在A时刻TD-SCDMA和GSM帧号相差(M-N)，但在时刻点B帧号相差(M-N-1)。如此异模式每一次测量的时候，主模式都要根据辅模式的帧周期和定时关系转换到自身系统的定时格式上；第二种方法是定义一个软件的定时模块，此软件模块为一个公共的虚拟定时器(Virtual Timer, VT),此虚拟软件定时器VT不依赖于无线通信模式的巾贞结构,而是表示为一种通用的计时格式，如以毫秒ms和微妙us的格式。各个模式定时可以都转换到公共的定时上，在此时间平台上来分配测量时间片以及射频收发事件的冲突检测。由于增加了 VT定时，所以不需要支持所有的模式间的定时转换类型，可以通过虚拟软件定时器VT来维护公共定时信息，其原理示意如图3所示。其相对于图1，增加了一个VT模块，软件会根据一定的策略来更新VT的计时信息。通常在两种情况下会更新，一种是主模式的帧头位置软件会主动更新VT时间，比如TD-DCDMA模式为主模式，在TDS增加一帧后，VT会增加5ms ;还有一种情况就是物理层软件睡眠后会更新VT的信息，来补偿睡眠的一段时间的定时长度。
[0004]对于上述第一种方法，在一种系统中需要根据每种被测量模式的定时特点(帧周期和帧格式等)，将需要接收信号的位置转换到本模式的定时关系上；同时，因为每种模式都可能作为主模式，也可以作为被测量模式，所以每一种模式都需要具备转换定时的功能。当模式较多的时候，这种方法的实现就会很复杂。例如，在GSM和TD-SCDMA的双模系统中，只存在TD-SCDMA测量GSM，和GSM测量TD-SCDMA两种类型，若增加到4个模式那么就存在12种类型，且每种测量类型的定时计算方法都不同。在全模方案中，每增加一个通信模式，软件都需要针对每种相关的测量模式重新设计定时流程和计算方法，如此不利于软件升级和系统的扩展。
[0005]对于上述第二种方法，VT的使用可以解决第一种方法中提到的模式间定时信息相互转化类型多的问题，但是由于VT是软件定义的一个虚拟的定时器，在实现的时候也存在一些新的问题。尤其体现在异系统测量的时间片分配和转化的过程中。
[0006]如图4所示，TD-SCDMA系统为主模式，GSM系统为辅模式。需要注意的是VT时间由主模式TD-SCDMA来维护，通常在主模式的帧头位置来更新VT信息。TDS将N帧偏移为L时刻长度为X的一段时间分配给GSM做测量，那么需要如下的几个过程:
[0007]1、首先TDS将时间信息(包括开始帧号N，偏移L和长度X)转化到VT上，例如开始时刻13点的时间为(msB,usB),由于VT在N巾贞巾贞头的位置更新(msN,usN) ,msB = msN+msL,usB = usN+usL,其中 msL*1000+usL = L(us)。
[0008]2、将B点的VT时间(msB，usB)转化到GSM模式下。GSM是辅模式，此模式下不会更新维护VT的定时信息，但是会在Q帧帧头位置更新Q点对应的VT的时间，也就是(msQ，usQ)，由Q点和B点的VT时间，就可以计算出两点之间的距离Y =1000* (msB-msQ) + (usB-usB),单位是 us。
[0009]3、根据Q点的帧号以及Y的值，就可以推算出B点的GSM的帧号和帧内偏移。
[0010]这其中有这样两个操作:
[0011]TDS模式下每帧的帧头都要更新VT的信息，由于TDS—帧的周期正好是5ms，所以每帧更新的时候，只需要将VT的ms计时加5，us计数值不变。GSM是辅模式，其不需要更新VT信息，但是在GSM帧头位置，需要GSM记录此刻对应的VT时间。由于GSM的一帧是60/13=ms，这里存在繁琐的计算，GSM模式下在一个时刻点(如A点)获取对应的VT时间，并在每个GSM模式下来更新器GSM帧头的VT信息。
[0012]先说明在GSM模式下获取A点的VT时刻的过程，仍然以图4为例来说明:
[0013]记A点对应的VT时刻为(msA，usA)，VT时刻只有在TDS的帧头时刻才会更新；假设M帧帧头位置更新的VT时间是(msM，usM)，在A时刻，GSM首先要读取此时的“VT时间”，但是获取的是TDS下M帧头对应的VT时间(msM，usM);然后再来获取TDS和GSM的帧头的相对偏移量，这里使用一个硬件的“快照”模块，在某一个时刻来获取TDS和GSM各自的帧头的偏移，这样就能通过(msM，usM)来计算A点对应的VT时间为(msA，usA)。之后通过GSM针对和A点的偏移，再来推算出P点的VT时间(msP，usP)。
[0014]在GSM帧头更新VT时间的计算原理不复杂，但是由于GSM帧周期us存在小数，每次的计算需要考虑运算精度问题，而且此运算的误差会随着多次的计算累计；同时还存在多次的除法运算，这对定点处理器来说是一件比较繁琐的事情。
[0015]上述的计算耗费了不少的运算时间，而且由于不同通信模式的最小计时单位不同，计算远比上述事例中复杂。这就带来了几个问题:
[0016]1、由于不同模式的帧周期和最小定时精度不同，软件计算的时候会导致VT的精度的损失。若要保证所有的模式的精度足够，那么VT就需要提高精度，势必会带来软件运算量的增大。
[0017]2、由于需要持续地维护VT，且每次更新可能存在一定的运算误差，当多次更新的时候就可能会带来计算的误差累计。例如GSM最小单位是Qbit (12/13us),其转化到us的时候就存在误差，即使采取类似四舍五入的方法处理，也存在误差的累计的情况。
[0018]3、由于不同模式间定时的同步关系，导致公共定时的维护中的定时补偿的算法很复杂，甚至很困难。
[0019]4、由于VT时间是软件维护的，那么在一个模式进行定时同步的时候，以及睡眠唤醒后对VT时间的补偿的计算都很复杂。
【发明内容】
[0020]为解决上述问题，本发明提供了一种同步定时装置，包括:
[0021]多个定时模块；
[0022]第一时钟模块，连接多个定时模块，用于接收一时钟源，并为所述多个定时模块提供各自所需的时钟频率；以及
[0023]公共定时器，连接所述第一时钟模块，用于接收所述第一时钟模块的一时钟频率，并输出所述多个定时模块通用的定时信息。
[0024]进一步的，所述时钟源为频率为26MHz的时钟。
[0025]进一步的，所述公共定时器为硬件定时器。
[0026]进一步的，所述通用的定时信息的格式为(ms，us)。
[0027]进一步的，所述同步定时装置还包括:
[0028]第二时钟模块，连接所述公共定时器，所述第二时钟模块的时钟频率低于所述第一时钟模块的时钟频率；
[0029]其中，当所述第一时钟模块不工作时，所述公共定时器接收所述第二时钟模块的时钟频率。
[0030]进一步的，在所述公共定时器中包括硬件模块，当所述第一时钟模块工作时，所述公共定时器通过所述硬件模块，使第一时钟模块校准所述第二时钟模块。
[0031]进一步的，所述第二时钟模块为RTC时钟。
[0032]进一步的，所述同步定时装置还包括:
[0033]锁存器，连接所述公共定时器和所述多个定时模块，用于锁存并输出所述公共定时器和所述多个定时模块中一个或多个的当前时间值。
[0034]进一步的，所述锁存器的锁存时钟频率为其所选择的所述公共定时器和所述多个定时模块中最低的时钟频率。
[0035]进一步的，所述多个定时模块为多模通信系统中每种模式的定时模块。
[0036]本发明还提供一种同步定时方法，包括
[0037]第一时钟模块接收一时钟源，并为多个定时模块提供各自所需的时钟频率；
[0038]公共定时器接收所述第一时钟模块的一时钟频率，并输出所述多个定时模块通用的定时信息。
[0039]本发明提供的同步定时装置及方法，可以不用对已有模式的定时模块进行重新设计和更新，降低了软硬件设计复杂度加快了新的系统的开发速度；同时在模式切换、异系统测量时，并不需要切换公共定时器模式，提升了系统的稳定性。
【附图说明】
[0040]图1为现有技术中多模通信系统定时的硬件实现示意图。
[0041]图2为现有技术中多模通信系统定时关系示意图。
[0042]图3为现有技术中多模通信系统通过虚拟的软件定时器定时的硬件实现示意图。
[0043]图4为现有技术中多模通信系统中异系统测量定时关系示意图。
[0044]图5为本发明一实施例所述同步定时装置的结构示意图。
[0045]图6为本发明一实施例所述同步定时方法的流程图。
【具体实施方式】
[0046]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明