专利名称：参考时钟源切换方法及装置的制作方法
技术领域：
发明涉及无线通讯领域，尤其涉及基站系统中，一种参考时钟源切换方法及装置。
背景技术：
在现有的无线通讯系统中，基站需要有一个外部的时钟源作为参考，利用其来对 本地时钟频率进行校正。在系统中，用来校正本地时钟的时钟源称为参考时钟源。目前无线同步网中大多采用全球定位系统(Global PositionSystem，简称为GPS) 作为参考时钟源来校正基准时钟；基准时钟单元跟踪GPS接收机输出的PP1S (秒脉冲)时 钟，利用数字锁相环对本地振荡器输出时钟进行跟踪控制，直到振荡器输出时钟与GPS接 收机输出PP1S时钟同步，从而使系统中其它节点时钟与基准主时钟同步。在某些应用条件下，无线同步网中需要同时使用多个参考时钟源，例如，北斗、线 路时钟源、1588时钟源等，系统会根据各参考时钟源的工作状态，制定合理的切换机制。在 特定时间段，首先优先选择使用其中一参考时钟源作为本地时钟的参考，进行控制达到系 统同步；如果当前使用的参考时钟源出现异常，则系统会根据已确定的切换机制，切换到另 外一个参考时钟源进行跟踪，以使系统继续正常跟踪，稳定在新的参考时钟源上。在相关技术中，系统在以某一个参考时钟源为参考控制本地时钟时，根据该参考 时钟源与本地时钟的相位差进行调整，因此，在上述切换过程中，当两个参考时钟源输出的 时钟相位差超出一定范围时，系统切换到另一个参考时钟源后将导致系统输出时钟发生一 次或多次异常，甚至导致网内相关节点硬件单元复位，造成短时间内通讯系统软切换失败。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种参考时钟源切换方法及装置，以至少解决相关技 术中由于参考时钟源切换而导致通讯系统软切换失败的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种参考时钟源切换方法，包括检测系统本 地振荡器输出时钟与系统当前使用的第一参考时钟源间的第一相位差；获取当前检测到的 系统的多个参考时钟源中两两参考时钟源间的最大相位差；以第一相位差与N/M倍最大相 位差之和对本地振荡器输出时钟进行控制；系统切换到第二参考时钟源，检测本地振荡器 输出时钟与第二参考时钟源间的第二相位差；以第二相位差与(M_N)/M倍最大相位差之差 对本地振荡器输出时钟进行控制；其中，上述多个参考时钟源包括第一参考时钟源和第二 参考时钟源，M禾P N为自然数，且M > N。根据本发明的另一方面，提供了一种参考时钟源切换装置，包括状态检测单元， 用于实时检测多个参考时钟源中各个参考时钟源的状态；选择及切换控制单元，用于根据 预设的参考时钟源选择策略，从上述多个参考时钟源中选择状态正常的第一参考时钟源作 为数字锁相环单元的参考时钟源输入，并在第一参考时钟源出现异常时，从上述多个参考 时钟源中选择状态正常的第二参考时钟源作为数字锁相环单元的参考时钟源输入；相位检 测单元，用于实时检测上述多个参考时钟源中两两参考时钟源的相位差，将检测到的最大相位差输入到数字锁相环单元；数字锁相环单元，用于在输入的参考时钟源为第一参考时 钟源时，检测本地振荡器输出时钟与第一参考时钟源间的第一相位差，以第一相位差与N/M 倍最大相位差之和对本地振荡器输出时钟进行控制，在输入的参考时钟源第二参考时钟源 时，检测本地振荡器输出时钟与第二参考时钟源间的第二相位差，以第二相位差与(M_N)/M 倍最大相位差之差对本地振荡器输出时钟进行控制；其中，M和N为自然数，且M > N。通过本发明，改进了控制本地振荡器输出时钟的相位差因子，从而克服了现有技 术中存在的参考时钟源切换过程中导致网内系统时钟发生异常，造成短时间内通讯系统软 切换失败的问题。从而可以有效避免切换后系统时钟异常事件的发生，提高了基准时钟单 元输出时钟的可靠性，有效保证了系统通讯质量。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据本发明实施例一的参考时钟源切换装置的结构示意图；图2是根据本发明实施例一的优选参考时钟源切换装置的结构示意图；图3是根据本发明实施例二的参考时钟源切换方法的流程图；图4是根据本发明实施例三的系统各时钟的相位关系图；图5是根据本发明实施例三的参考时钟源切换方法的流程图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的 情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本发明的具体实施方式
进行详细说明。实施例一图1为根据本发明实施例一的参考时钟源切换装置的结构示意图，该装置可以位 于数字通信设备中用于同步时钟输出信号的同步处理装置中。如图1所示，数字通信设备中用于同步时钟输出信号的同步处理装置中，接收多 个参考时钟源输入，即图1所示的参考源101输出的SIN1、参考源102输出的SIN2，直到参考 源107输出的参考源SINn(n大于2)。该装置包括状态检测单元103，用于实时检测多个参 考时钟源中各个参考时钟源的状态，并将结果输入到选择及切换控制单元104 ；选择及切 换控制单元104与状态检测单元103连接，用于根据状态检测单元103输入的检测结果， 按照预设的参考源选择机制选择其中一个状态正常的参考时钟源作为数字锁相环单元106 的参考时钟源SIN输入；相位检测单元105用于实时检测多个参考时钟源中两两参考时钟源 的相位差，将检测到的最大相位差输入给数字锁相环单元106 ；数字锁相环单元106分别与 选择及切换控制单元104和相位检测单元105连接，用于检测本地振荡器输出时间与选择 及切换控制单元104输入的参考时钟源SIN间的相位差，利用该相位差与N/M倍相位检测单 元105输入的最大相位差之和对本地振荡器的输出时钟进行控制，即校正系统本地振荡器 的输出时钟，最终稳定输出与参考源时钟SIN同步的时钟S。ut。其中，M和N为自然数，M> N0
并且，当状态检测单元103输入的检测结果指示选择及切换控制单元104选择的 参考时钟源出现异常时，选择及切换控制单元104还用于根据状态检测单元103的检测结 果，从上述多个参考时钟源中重新选择状态正常的参考时钟作为数字锁相环单元106的参 考时钟源SIN输入；而数字锁相环单元106还用于检测本地振荡器输出时钟与该参考时钟源 间的相位差，以该相位差与(M-N)/M倍相位检测单元105输入的最大相位差之和对本地振 荡器的输出时钟进行控制。由于相关技术中，系统在以某一个参考时钟源为参考控制本地时钟时，根据该参 考时钟源与本地时钟的相位差进行调整，在切换过程中，当两个参考时钟源输出的时钟相 位差超出一定范围时，系统切换到另一个参考时钟源后将导致系统输出时钟发生一次或多 次异常，甚至导致网内相关节点硬件单元复位，造成短时间内通讯系统软切换失败。而本 发明实施例提供的上述参考时钟源切换装置中，在系统正常控制阶段，数字锁相环单元106 根据输入的参考时钟源以及多个参考时钟源间的最大相位差校正本地振荡器输出时钟，在 系统参考源切换时，数字锁相环单元106检测本地时钟与切换后参考源时钟间的相位差， 并根据该相位差与多个参考时钟源间的最大相位差得到新的相位差，以新的相位差校正本 地振荡器输出时钟，从而可以实现参考时钟源的平滑切换，避免切换后系统时钟异常事件 的发生，提高了基准时钟单元输出时钟的可靠性，有效保证了系统通讯质量。优选地，如图2所示，在本发明实施例中，输入的参考时钟源的数量为2，并且，M =
2，N= 1。在这种情况下，由于
的值相同，因此，相位检测单元105向数字锁相
环单元106输入可以不为检测到的最大相位差，而将检测到的最大相位差的1/2作为相差 输入因子输入，这样数字锁相环单元106在参考时钟源切换前后不再需要计算N/M倍最大 相位差或(M-N)/M倍最大相位差，而直接根据选择及切换选择单元104输入的参考时钟源 和相位检测单元105输入的相差输入因子对本地振荡器的输出时钟进行控制，即在参考时 钟源切换前，以本地振荡器输出时钟与输入的参考时钟源间的相位差与该相差输入因子之 和对本地振荡器的输出时钟进行控制，在参考时钟源切换时，以本地振荡器输出时钟与输 入的参考时钟源间的相位差与该相差输入因子之差对本地振荡器输出时钟进行控制。从而 可以减少计算量。如图2所示，参考时钟源切换装置包括参考源101、参考源102、状态检测 单元103、选择及切换控制单元104、相位检测单元105和数字锁相环单元106。该装置接 收两个外部参考源时钟输入，最终输出一个与参考输入同步的稳定的时钟S。ut。其中，状态 检测单元103实时检测各个参考时钟源的状态，并将结果送往选择及切换控制单元104，选 择及切换控制单元104根据预设的源选择机制选择其中一个状态正常的参考源作为数字 锁相环单元106的参考时钟源输入；相位检测单元105实时检测两个参考时钟源间的相位 差P1，将该相位差P1/2送给数字锁相环单元106 ；数字锁相环单元106将利用输入的参考 时钟源SIN和P1/2校正系统本地时钟源，最终稳定输出与参考源时钟SIN同步的时钟S。ut。通过如图2所示的参考时钟源切换装置，可以在系统存在2个参考时钟源时，实现 在这两个参考时钟源之间的平滑切换。在实际应用中，参考源101、参考源102........参考源107—般为接收机输出的
PP1S时钟信号，由于存在各种不同的应用场合，接收机包括但不限于GPS接收机、GL0NASS 接收机或北斗接收机，可以分别接收GPS卫星系统、GL0NASS卫星系统或北斗卫星系统的信号，输出长期稳定度性能较好的PP1S时钟信号。在特定的应用场合，系统要求同时使用两 种参考源互为备份，即系统同时存在两种不同的参考时钟源输入。更有特定应用情况，系统 还必须满足支持线路类参考源或1588系统参考源，因此会存在两个以上参考源的情况，即 存在参考源n(n大于2)。下面以M = 2，N = 1为例，进一步介绍根据本发明实施例的参考时钟源切换装置 中各个单元的工作原理。状态检测单元103实时检测参考源101、参考源102........参考源107的状态，
并将检测结果输出给选择及切换控制单元104。选择及切换控制单元104接收参考时钟源的输入，如果不同的参考时钟源均正常 工作，则选择系统预定义的优选参考源，输出给后级数字锁相环单元106 ；如果不同的参考 时钟源工作状态有差别，则选择工作状态最好的参考时钟源，输出给后级数字锁相环单元 106;如果当前使用的参考源出现异常，而其它参考源状态正常，则根据状态正常的参考源 优先级，主动切换到状态正常的参考源，并输出给后级的数字锁相环单元106。相位检测单元105实时检测参考源101、参考源102........参考源107中两两间
相位差，得出最大相位差P1，如果各参考源当前运行状态正常，将该相位差P1送给数字锁 相环单元106。数字锁相环单元106，接收选择及切换控制单元104输出的SIN参考时钟源信号和 相位检测单元105输出的相位差信号P1 ；使用SIN信号作为时钟参考，检测本地振荡器输出 的时钟与SIN时钟之间的相位差，在此相位差基础上加上P1/2，得到新的相位差，然后以新 的相位差对本地振荡器输出的时钟进行跟踪控制，最终输出与参考源时钟信号SIN同步的 时钟信号。如果系统参考时钟源进行了切换，即选择及切换控制单元104输出的SIN参考 时钟源信号发生了变化，数字锁相环单元106使用新的参考时钟源，并检测新的参考时钟 源与本地振荡器输出的时钟间的相位差，在此相位差基础上减去P1/2，得到新的相位差，然 后以该新的相位差对本地振荡器输出的时钟进行跟踪控制，最终输出与参考源时钟信号SIN 同步的时钟信号。从而有效实现多种参考时钟源的平滑切换。实施例二图3为根据本发明实施例二的参考时钟源切换方法的流程图，该方法可以通过图 1或图2所示的装置实现。该方法主要包括以下步骤(步骤S302-步骤S310)步骤S302，数字锁相环单元106检测系统本地振荡器输出时钟与系统当前使用的 第一参考时钟源间的第一相位差；例如，状态检测单元103实时检测系统的多个参考时钟源状态，并将检测的结果 输出给选择及切换控制单元104，选择及切换控制单元104根据各个参考时钟源状态从中 选择正常状态的第一参考时钟源作为当前使用的参考时钟源，并将该参考时钟源输入到数 字锁相环单元106。例如，如果各个参考时钟源均正常工作，则选择及切换控制单元104选 择系统预定义的优选参考源，输出给后级数字锁相环单元106 ；如果各个参考时钟源工作 状态有差别，则选择及切换控制单元104选择工作状态最好的参考时钟源，输出给后级数 字锁相环单元106 ；步骤S304，相位检测单元105实时检测多个参考时钟源中两两参考时钟源的相位 差，将其中的最大相位差P1输出给数字锁相环单元106 ；
如果系统的可用参考时钟源的数量为2，即接收机输出的PP1S时钟信号的数量为 2，则最大相位差P1即为该两个参考时钟源间的相位差。步骤S306，数字锁相环单元106以上述第一相位差与N/M倍P1之和对本地振荡器 输出时钟进行控制；= 2,N = lo步骤S308，选择及切换控制单元104将参考时钟源切换到第二参考时钟源，数字 锁相环单元106检测本地振荡器输出时钟与第二参考时钟源间的第二相位差；例如，状态检测单元103检测到上述第一参考时钟源出现异常，选择及切换控制 单元104根据状态检测单元103输入的检测结果，根据多个参考时钟源中状态正常的各个 参考时钟源的优先级，从多个参考时钟源中选择状态正常的第二参考时钟源，将第二参考 时钟源作为当前的参考时钟源输入到数字锁相环单元106。步骤S310，数字锁相环单元106以上述第二相位差与(M_N)/M倍P1之差对本地振 荡器输出时钟进行控制。由于相关技术中，系统在以某一个参考时钟源为参考控制本地时钟时，根据该参 考时钟源与本地时钟的相位差进行调整，在切换过程中，当两个参考时钟源输出的时钟相 位差超出一定范围时，系统切换到另一个参考时钟源后将导致系统输出时钟发生一次或多 次异常，甚至导致网内相关节点硬件单元复位，造成短时间内通讯系统软切换失败。而本 发明实施例提供的上述参考时钟源切换方法中，在系统正常控制阶段，数字锁相环单元106 根据输入的参考时钟源以及多个参考时钟源间的最大相位差校正本地振荡器输出时钟，在 系统参考源切换时，数字锁相环单元106检测本地时钟与切换后参考源时钟间的相位差， 并根据该相位差与多个参考时钟源间的最大相位差得到新的相位差，以新的相位差校正本 地振荡器输出时钟，从而可以实现参考时钟源的平滑切换，避免切换后系统时钟异常事件 的发生，提高了基准时钟单元输出时钟的可靠性，有效保证了系统通讯质量。实施例三本实施例以图4所示的各个时钟为例进行说明，在本实施例中，系统的参考时钟 源为参考源1和参考源2，并且，M = 2、N= 1。图5为本实施例中参考时钟源进行切换的流程图，主要包括以下步骤步骤S501，在系统启动阶段，参考源1、参考源2........参考源n (本实施例中n
=2)均正常初始化并启动完成；步骤S502，在系统预热阶段，系统实时检测各参考时钟源的状态，如果参考源状态 均正常，则执行步骤S503和步骤S506 ；步骤S503，检测两个参考时钟源的相位差；步骤S504，将检测到的相位差的值除以2保存，即保存相位值P1/2 ；步骤S505，将P1/2作为相差输入因子输入数字锁相环单元106 ；步骤S506，选择其中一个参考时钟源作为数字锁相环单元106的输入，在本实施 例中，假设当前实际所用参考时钟源为参考源2 ；步骤S507，数字锁相环单元106检测本地时钟与参考源2输出时钟间的相位差 P0 ；步骤S508，数字锁相环单元106在相差P0基础上加上两参考源间的1/2相位差即
8P1/2，得出新相位差P0+P1/2，以新的相位差P0+P1/2对本地时钟进行跟踪控制。步骤S509，判断参考源2是否出现异常，如果是，则执行步骤S510和步骤S511，否 则，继续执行步骤S508 ；步骤S510，参考源2出现异常，系统参考源切换到参考源1 ；步骤S511，选择及切换控制单元104向数字锁相环单元106输入参考源2，数字锁 相环单元106检测本地时钟与参考源1输出时钟间的相差P0’ ；步骤S512，数字锁相环单元106在相差P0’基础上减去两参考源间的1/2相位差 即P1/2，得出新相位差P0’ -P1/2，以新的相位差P0’ -P1/2对本地时钟进行跟踪控制。通过图4可以看出，在系统切换前后，数字锁相环单元106实际使用的参考时钟源 为图中所示的虚拟参考源，通过此方法可有效实现多种参考时钟源的平滑切换。从以上的描述中，可以看出，在本发明实施例中，在系统正常控制阶段，以本地时 钟与当前正在使用的参考源时钟间的相位差，在此相差基础上加上检测到的多个参考源中 两两参考源间的N/M倍最大相位差，得出新相位差，以新相位差作为控制本地振荡器输出 时钟。在系统参考源切换时，系统检测本地时钟与切换后参考源时钟间的相差，在此相差基 础上减去(M-N)/M倍最大相位差，得出新相位差，以新的相位差控制本地振荡器输出时钟， 从而实现了多个参考时钟源的平滑切换，从而可以有效避免切换后系统时钟异常事件的发 生，提高了基准时钟单元输出时钟的可靠性，有效保证了系统通讯质量。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成 的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储 在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示 出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或 步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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权利要求
一种参考时钟源切换方法，其特征在于，包括检测系统本地振荡器输出时钟与所述系统当前使用的第一参考时钟源间的第一相位差；获取当前检测到的所述系统的多个参考时钟源中两两参考时钟源间的最大相位差；以所述第一相位差与N/M倍所述最大相位差之和对所述本地振荡器输出时钟进行控制；所述系统切换到第二参考时钟源，检测所述本地振荡器输出时钟与所述第二参考时钟源间的第二相位差；以所述第二相位差与(M-N)/M倍所述最大相位差之差对所述本地振荡器输出时钟进行控制；其中，所述多个参考时钟源包括所述第一参考时钟源和所述第二参考时钟源，M和N为自然数，且M＞N。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取当前检测到的所述系统的多个参考时钟源中两两参考时钟源间的最大相位差包括实时检测所述多 个参考时钟源中两两参考时钟源间的相位差，选择最大值作为所述最大相位差。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个参考时钟源的数量为2，所 述最大相位差为该两个参考时钟源间的相位差。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个参考时钟源均正常工作，所 述第一参考时钟源为所述系统预定义的优选参考时钟源。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多个参考时钟源的工作状态不 同，所述第一参考时间源为所述多个参考时钟源中工作状态最好的参考时钟源。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述系统切换到第二参考时钟源包括所述第一参考时钟源出现异常；根据所述多个参考时钟源中状态正常的各个参考时钟源的优先级，选择并切换到所述第二参考时钟源。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述M= 2，N= 1。
8.—种参考时钟源切换装置，其特征在于，包括状态检测单元，用于实时检测多个参考时钟源中各个参考时钟源的状态； 选择及切换控制单元，用于根据预设的参考时钟源选择策略，从所述多个参考时钟源 中选择状态正常的第一参考时钟源作为数字锁相环单元的参考时钟源输入，并在所述第一 参考时钟源出现异常时，从所述多个参考时钟源中选择状态正常的第二参考时钟源作为所 述数字锁相环单元的参考时钟源输入；相位检测单元，用于实时检测所述多个参考时钟源中两两参考时钟源的相位差，将检 测到的最大相位差输入到所述数字锁相环单元；所述数字锁相环单元，用于在输入的参考时钟源为所述第一参考时钟源时，检测本地 振荡器输出时钟与所述第一参考时钟源间的第一相位差，以所述第一相位差与N/M倍所述 最大相位差之和对所述本地振荡器输出时钟进行控制，在输入的参考时钟源所述第二参考 时钟源时，检测本地振荡器输出时钟与所述第二参考时钟源间的第二相位差，以所述第二相位差与(M_N)/M倍所述最大相位差之差对所述本地振荡器输出时钟进行控制； 其中，M和N为自然数，且M> N。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述多个参考时钟源的数量为2，所述最 大相位差为该两个参考时钟源间的相位差。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述M= 2，N= 1。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述相位检测单元将1/2所述最大相位 差作为相差输入因子输入到所述数字锁相环单元，所述数字锁相环单元在输入的参考时钟 源为所述第一参考时钟源时，以所述第一相位差与所述相差输入因子之和对所述本地振荡 器输出时钟进行控制，在输入的参考时钟源为所述第二参考时钟源时，以所述第二相位差 与所述相差输入因子之差对所述本地振荡器输出时钟进行控制。
全文摘要
本发明公开了一种参考时钟源切换方法及装置。其中，该方法包括检测系统本地振荡器输出时钟与系统当前使用的第一参考时钟源间的第一相位差；获取当前检测到的系统的多个参考时钟源中两两参考时钟源间的最大相位差；以第一相位差与N/M倍最大相位差之和对本地振荡器输出时钟进行控制；系统切换到第二参考时钟源，检测本地振荡器输出时钟与第二参考时钟源间的第二相位差；以第二相位差与(M-N)/M倍最大相位差之差对本地振荡器输出时钟进行控制；其中，上述多个参考时钟源包括第一参考时钟源和第二参考时钟源，M和N为自然数，且M＞N。通过本发明，可以有效避免切换后系统时钟异常事件的发生。
文档编号H03L7/099GK101860365SQ20101020664
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者王文静 申请人:中兴通讯股份有限公司