号中包含的终端节 点编号、请求标志信息和终端节点时钟信息，比对中心节点的本地时钟，测量时间差ti。ti = 中心节点接收到同步信号时的本地时钟-同步信号中提取的时钟= T2+dt-Ti = Ti-dto+dt-Ti =-dto+dt (如图3所示）。
[0025] 步骤六、中心节点将时间差tl、时间同步应答标志信息和中心节点本地时钟信息， 按照协议进行编码;将生成的信息伪码调制到与终端节点对应的载波频率上，终端节点1调 制到频率h，终端节点2调制到频率f 2，···，终端节点η调制到频率fn)，并且将应答信号发出； [0026]步骤七、当终端节点利用自己的载波频率接收到中心节点发出的应答信号后，经 过解扩、解调提取出应答信号中的时间差ti、中心节点的时钟信息、应答标志信息，然后将 此时本地时钟与收到的中心节点时钟信息比对测量出时间差t2 ; t2 =终端节点接收到同步 信号时的本地时钟-同步信号中提取的时钟= Ti+dt-T2 = T2+dtQ+dt-T2 = dtQ+dt (如图3所 示)。
[0027]步骤八、测量出的两个时间差由两部分组成：信号传输过程产生的时间差dt和中 心节点时钟与终端节点时钟之差dto,由于请求与应答信号传输路径相同，因此由于传输产 生的时间差相同，假设该终端节点时钟比中心节点时钟延迟dto,那么时钟差关系推导如 下：
[0029] 从式（1)中可以推导出终端节点与中心节点时钟的偏差，然后将终端节点本地时 钟进行偏差校正，实现与中心节点时钟同步。
[0030] 上述同步步骤对时间同步精度影响最大的中心节点对时间同步请求信号的时差 测量值和终端节点对时间同步应答信号的时差测量值t 2两者的精度，而影响^和^的精 度最关键在于对信号跟踪过程中的解调精度。经过仿真发现同步过程中所用的扩频码序列 周期（即所使用扩频序列的长度)越长精度越高，选用几万个码片周期会比几百个码片周期 的扩频序列同步精度更高，时差提取的精度也较高，但是几万个码片同步过程要求本地同 步码也要同样的长度，因此对本地同步码硬件生成带来压力，但由于资源有限最好选取中 等长度(建议选择2000个到5000个扩频序列码片）的扩频码序列；其次伪码速率越高，同步 精度越高，扩频系数越高同步精度越高，相同时间内同步码片数也多，那么可识别最小时差 (不会超过一个码片宽度）就越小，测量到的时钟偏差精度也就越高，例如使用码速率为 5MHz时，可测得误差精度最大为1秒/5兆= 0.2微秒，如果使用1MHz的码速率，可测得误差精 度最大为1秒/1兆=1微秒；由此可看出来在使用相同扩频序列和相同采样率的前提下码速 率越高，测量精度越好。
[0031] 无线分布式网络高精度时间同步技术可以应用各种无线信息网络的时间同步，例 如基站网络时间同步、便携式移动无线终端的时间同步以及任何无线分布式网络的高精度 时间同步。经过测试同步精度可达到几十ns。具有很强的实用性。同时由于时间同步过程是 动态接入，当终端节点断开与整个网络连接时，亦可以释放资源给其他新接入的节点，因此 具有很强的便捷性。
[0032] 时间同步过程示意图如图4所示。中心节点接收终端节点发出的时间同步信号测 量时间差七，终端节点接收中心节点发出的时间同步信号测量时间差^，然后结合两个测量 值消除传输路径引起的时间差dt，最终获得精确的终端节点与中心节点的时间差dto，调整 终端节点本地时钟，最终实现与中心节点的高精度时间同步。
[0033] 本发明的一种实现使用场景如图5所示。中心基站与终端基站利用无线分布式网 络高精度时间同步技术完成时间同步。
[0034]该时间同步的步骤：
[0035] 1)终端基站根据自己节点编号、时间同步请求标志信息和本地时钟信息，进行信 息编码及校验处理;利用与节点编码一一对应的独有的本地扩频序列编码好的信息码进行 直接扩频调制；
[0036] 2)将1)中进过直接扩频调制后的信息伪码调制到该终端节点对应的载波频率上 向中心节点发射(终端节点1调制到频率f 1，终端节点2调制到频率f 2，…，终端节点η调制到 频率fn);
[0037] 3)当中心节点通过不同载波频率接收不同终端节点发出的时间同步请求信号，对 请求信号进行捕获、跟踪解调获得请求信号中包含的终端节点编号、请求标志信息和终端 节点时钟信息，比对中心节点的本地时钟，测量时间差tl;
[0038] 4)中心节点将时间差tl、时间同步应答标志信息和中心节点本地时钟信息，按照 协议进行编码;调制应答信号发射；
[0039] 5)当终端节点利用自己的载波频率接收到中心节点发出的应答信号后，经过解 扩、解调提取出应答信号中的时间差tl、中心节点的时钟信息、应答标志信息，然后将此时 本地时钟与收到的中心节点时钟信息比对测量出时间差t2;最后通过双向时钟比对完成钟 差测量。
[0040]上述的实施例中所给出的系数和参数，是提供给本领域的技术人员来实现或使用 发明的，发明并不限定仅取前述公开的数值，在不脱离发明的思想的情况下，本领域的技术 人员可以对上述实施例作出种种修改或调整，因而发明的保护范围并不被上述实施例所 限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
【主权项】
1. 一种分布式网络时间同步方法，其具体包括以下的步骤:确定中心节点时钟与终端，tl =中心节点接收到同步信号时的本地时钟-同步信号中提取 的时钟;t2=终端节点接收到同步信号时的本地时钟-同步信号中提取的时钟;将终端节点 本地时钟根据中心节点时钟与终端节点时钟之差进行偏差校正。2. 如权利要求1所述的分布式网络时间同步方法，其特征在于所述步骤具体包括:步骤 一、 确定无线网络的中心节点，中心节点向全网广播携带中心节点特征信息的信号；步骤 二、 各终端节点接收到中心节点广播的信号后经过解调提取出中心节点的特征信息，本地 调制模块生成相应的动态入网请求信号，入网请求信号包含各终端节点在后续过程中使用 的载波频率;不同载波频率对应不同的终端节点;步骤三、当终端节点收到中心节点发出的 入网许可信号后，从中提取出终端节点编号信息，根据编号在扩频序列库中提取出该终端 节点后续时间同步所用的本地扩频序列，对编码后的信息码进行直接扩频调制;步骤四、将 经过直接扩频调制后的信息伪码调制到该终端节点对应的载波频率上向中心节点发射;步 骤五、当中心节点通过不同载波频率接收不同终端节点发出的时间同步请求信号后，利用 本地扩频序列库对请求信号进行捕获、跟踪解调获得请求信号中包含的终端节点编号、请 求标志信息和终端节点时钟信息，比对中心节点的本地时钟，测量时间差t 1;t1 =中心节点 接收到同步信号时的本地时钟-同步信号中提取的时钟；步骤六、中心节点将时间差t、时 间同步应答标志信息和中心节点本地时钟信息，按照协议进行编码;将生成的信息伪码调 制到与终端节点对应的载波频率上，并且将应答信号发出；步骤七、当终端节点利用自己的 载波频率接收到中心节点发出的应答信号后，经过解扩、解调提取出应答信号中的时间差 t、中心节点的时钟信息、应答标志信息，然后将此时本地时钟与收到的中心节点时钟信息 比对测量出时间差t2 ; t2 =终端节点接收到同步信号时的本地时钟-同步信号中提取的时 钟;步骤八、确定中心节点时钟与终端节点时钟之差，然后将终端节点本地时钟 进行偏差校正，实现与中心节点时钟同步。3. 如权利要求2所述的分布式网络时间同步方法，其特征在于所述扩频码序列为2000 个到5000个扩频序列码片。4. 如权利要求2所述的分布式网络时间同步方法，其特征在于所述方法还包括提高伪 码速率。5. 如权利要求1所述的分布式网络时间同步方法，其特征在于所述方法用于基站网络 时间同步、便携式移动无线终端的时间同步以及任何无线分布式网络的时间同步。
【专利摘要】本发明涉及时间同步技术，本发明公开了一种分布式网络时间同步方法，其具体包括以下的步骤：确定中心节点时钟与终端节点时钟之差，当中心节点通过不同载波频率接收不同终端节点发出的时间同步请求信号后，利用本地扩频序列库对请求信号进行捕获、跟踪解调获得请求信号中包含的终端节点编号、请求标志信息和终端节点时钟信息，比对中心节点的本地时钟，测量时间差。将终端节点本地时钟根据中心节点时钟与终端节点时钟之差进行偏差校正。通过同步精度可以达到几百ns级甚至几十ns级。
【IPC分类】H04J3/06
【公开号】CN105680976
【申请号】CN201610190548
【发明人】王淑君, 李鹏程, 冉一航, 李津, 杨峰
【申请人】中国电子科技集团公司第二十九研究所
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月29日