一种空口时间同步方法及通讯设备与流程

1.本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种空口时间同步方法及通讯设备。


背景技术：

2.随着科技的进步，工业4.0对新空口(new radio，简称nr)系统的高可靠、低延时通信提出了更高的要求。要通过无线网络实现实时的自动化处理和动态的工业系统控制，首先需要提供各层面的精准时间同步，但当前nr系统中，网络常用的时间同步技术为，采用全球定位系统(global positioning system简称gps)或北斗系统等进行时间同步。例如，通过使用gps接收，通讯设备可以实现与协调世界时(coordinated universal time，简称utc)的精准对齐。但是，这些时间同步方式具有一定的局限性，在一些特殊场合会因受到限制而导致不能使用，例如，当室内通讯设备使用gps时，室内通讯设备的安装位置会被严格限制。因此，如何克服现有nr系统中通讯设备使用受限的问题，成为目前的一发展方向。


技术实现要素：

3.本发明实施例要达到的技术目的是提供一种空口时间同步方法及通讯设备，用以解决现有nr系统中通讯设备使用受限的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种空口时间同步方法，应用于通讯设备，包括：
5.接收基站发送的时间同步信息；
6.对时间同步信息进行解析处理，得到待同步时间；
7.根据待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间；
8.根据待更新时间对本地时间进行更新。
9.具体地，如上所述的空口时间同步方法，在根据待更新时间对本地时间进行更新的步骤之后，空口时间同步方法还包括：
10.根据更新后的本地时间，在一预设整秒时间输出秒脉冲信号和预设整秒时间的时间信息至时间处理客户端。
11.具体地，如上所述的空口时间同步方法，接收基站发送的时间同步信息的步骤包括：
12.接收基站根据时间处理服务器授时，发送的时间同步信息；
13.将时间同步信息的数据类型由空口数据转换为基带数据，并得到转换后的时间同步信息。
14.优选地，如上所述的空口时间同步方法，其特征在于，对时间同步信息进行解析处理，得到待同步时间的步骤包括：
15.解析时间同步信息，得到主信息块(master information block，简称mib)信息；
16.根据mib信息，得到携带有待同步时间的系统信息块九(system information block，简称sib)9信息；
17.根据sib9信息，获取待同步时间。
18.进一步的，如上所述的空口时间同步方法，根据待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间的步骤包括：
19.获取通讯设备相对于基站的定时提前量(timing advance简称，ta)；
20.根据定时提前量对待同步时间进行偏差调整处理，得到待更新时间。
21.具体地，如上所述的空口时间同步方法，获取通讯设备相对于基站的定时提前量的步骤包括：
22.接收基站发送的定时提前量索引；
23.根据定时提前量索引，获取通讯设备相对于基站的定时提前量。
24.优选地，如上所述的空口时间同步方法，根据待更新时间对本地时间进行更新的步骤包括：
25.在接收到包括待同步时间的系统帧的帧尾时，根据待更新时间对本地时间进行更新。
26.优选地，如上所述的空口时间同步方法，在接收基站发送的时间同步信息的步骤之后，空口时间同步方法还包括：
27.根据时间同步信息进行时钟同步。
28.具体地，如上所述的空口时间同步方法，根据时间同步信息进行时钟同步的步骤包括：
29.根据自动频率控制(automatic frequency control，简称afc)算法对时间同步信息进行处理，得到afc控制数据；
30.根据afc控制数据调整pll的相位实现时钟同步。
31.本发明的另一优选实施例还提供了一种通讯设备，包括：
32.收发模块，用于接收基站发送的时间同步信息；
33.数据处理模块，用于对时间同步信息进行解析处理，得到待同步时间；
34.时间处理模块，用于根据待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间；
35.更新模块，用于根据待更新时间对本地时间进行更新。
36.具体地，如上所述的通讯设备，还包括：
37.时间输出模块，用于根据更新后的本地时间，在一预设整秒时间输出秒脉冲信号和预设整秒时间的时间信息至时间处理客户端。
38.具体地，如上所述的通讯设备，收发模块包括：
39.接收单元，用于接收基站根据时间处理服务器授时，发送的时间同步信息；
40.转换单元，用于将时间同步信息的数据类型由空口数据转换为基带数据，并得到转换后的时间同步信息。
41.优选地，如上所述的通讯设备，数据处理模块，具体用于：
42.解析时间同步信息，得到mib信息；
43.根据mib信息，得到携带有待同步时间的sib9信息；
44.根据sib9信息，获取待同步时间。
45.进一步的，如上所述的通讯设备，时间处理模块包括：
46.第一处理单元，用于获取通讯设备相对于基站的定时提前量；
47.第二处理单元，用于根据定时提前量对待同步时间进行偏差调整处理，得到待更新时间。
48.具体地，如上所述的通讯设备，第一处理单元，具体用于：
49.接收基站发送的定时提前量索引；
50.根据定时提前量索引，获取通讯设备相对于基站的定时提前量。
51.优选地，如上所述的通讯设备，更新模块具体用于：
52.在接收到包括待同步时间的系统帧的帧尾时，根据待更新时间对本地时间进行更新。
53.优选地，如上所述的通讯设备，还包括：
54.时钟同步模块，用于根据时间同步信息进行时钟同步。
55.具体地，如上所述的通讯设备，时钟同步模块具体用于：
56.根据afc算法对时间同步信息进行处理，得到afc控制数据；
57.根据afc控制数据调整锁相环(phase locked loop，简称pll)的相位实现时钟同步。
58.本发明的又一优选实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的空口时间同步方法的步骤。
59.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种空口时间同步方法及通讯设备，至少具有以下有益效果：
60.采用空口技术将包含待同步时间的时间同步信息发送至通讯设备，使得通讯设备通过解析该时间同步信息，完成与基站的时间同步。避免了当前时间同步技术中采用gps或北斗等对通讯设备安装位置的限制，扩大了通讯设备的时间同步的使用范围。
附图说明
61.图1为本发明的空口时间同步方法的流程示意图之一；
62.图2为本发明的空口时间同步方法的流程示意图之二；
63.图3为本发明的空口时间同步方法的流程示意图之三；
64.图4为本发明的空口时间同步方法的流程示意图之四；
65.图5为本发明的空口时间同步方法的流程示意图之五；
66.图6为本发明的空口时间同步方法的流程示意图之六；
67.图7为本发明的通讯设备的结构示意图之一；
68.图8为本发明的通讯设备的结构示意图之二。
具体实施方式
69.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
70.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
71.在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
72.应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
73.在本技术所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。
74.参见图1，本发明的一优选实施例提供了一种空口时间同步方法，应用于通讯设备，包括：
75.步骤s101，接收基站发送的时间同步信息；
76.步骤s102，对时间同步信息进行解析处理，得到待同步时间；
77.步骤s103，根据待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间；
78.步骤s104，根据待更新时间对本地时间进行更新。
79.在本发明的一优选实施例中提供了一种应用于通讯设备的空口时间同步方法，其中，通讯设备与基站通过空口无线连接后，通讯设备可接收基站发送的时间同步信息，并对该时间同步信息进行解析处理，得到待同步时间，其中，基于不同的实际需求，待同步时间可以为gps时间、utc等，在本发明中优选地将utc作为待同步时间。在得到待同步时间后，会结合当前通讯设备的情况根据该待同步时间以及当地时间进行偏差调整，得到与基站的时间对应的待更新时间，进而可根据该待更新时间对通讯设备的本地时间即系统时间进行更新，完成时间同步。
80.综上所述，本优选实施例中，采用空口技术将包含待同步时间的时间同步信息发送至通讯设备，使得通讯设备通过解析该时间同步信息，完成与基站的时间同步。避免了当前时间同步技术中采用gps或北斗等对通讯设备安装位置的限制，扩大了通讯设备的时间同步的使用范围。
81.具体地，如上所述的空口时间同步方法，在根据待更新时间对本地时间进行更新的步骤s104之后，空口时间同步方法还包括：
82.根据更新后的本地时间，在一预设整秒时间输出秒脉冲信号和预设整秒时间的时间信息至时间处理客户端。
83.在本发明的另一优选实施例中，在通讯设备完成时间同步后，会在一预设整秒时间时，输出秒脉冲信号和该预设整秒时间的时间信息至时间处理客户端，便于实现时间处理客户端的时间同步和时钟同步，其中，秒脉冲信号和预设整秒时间的时间信息可整合为串口数据。
84.参见图2，具体地，如上所述的空口时间同步方法，接收基站发送的时间同步信息
的步骤s101包括：
85.步骤s201，接收基站根据时间处理服务器授时，发送的时间同步信息；
86.步骤s202，将时间同步信息的数据类型由空口数据转换为基带数据，并得到转换后的时间同步信息。
87.在本发明的另一优选实施例中，通讯设备接收基站发送的时间同步信息时，时间同步信息为基站在时间处理服务器通过秒脉冲信号和/或以太网数据进行授时的基础上发送。此时通讯设备通过收发模块接收该时间同步信息，并将时间同步信息的数据类型由空口数据转换为基带数据，得到转换后的时间同步信息并发送至数据处理模块中进行处理，便于通讯设备对时间同步信息的准确识别和解析等。其中，优选通过广播的方式发送时间同步信息，可使任意通讯设备的收发模块，均可接收到基站发送的时间同步信息，进而可以利用同一时间同步信息对多个通讯设备进行时间同步，同时避免了当前时间同步技术中采用gps或北斗等对通讯设备安装位置的限制，扩大了通讯设备的时间同步的使用范围。
88.具体地，收发模块还可根据数据处理模块发送的控制数据进行配置，以便于实现对不同数据的接收和发送，例如收发5g数据。且收发模块还可根据数据处理模块发送的基带数据类型的信息转换为空口数据类型的信息进行发送，保证通讯设备和基站或者其他设备的信息交互。可选地，收发模块优选为通过射频信号进行信息、数据、信号等的收发。
89.参见图3，优选地，如上所述的空口时间同步方法，其特征在于，对时间同步信息进行解析处理，得到待同步时间的步骤s102，包括：
90.步骤s301，解析时间同步信息，得到mib信息；
91.步骤s302，根据mib信息，得到携带有待同步时间的sib9信息；
92.步骤s303，根据sib9信息，获取待同步时间。
93.在本发明的另一优选实施例中，通讯设备中数据处理模块能够实现ss/pbch(同步信号/物理广播信道，synchronization signal/physical broadcast channel),dlcch(下行链路控制信道，downlink control channel),dlsch(下行链路共享信道，downlink shared channel),ulcch(上行链路控制信道，uplink control channel),ulsch(上行链路共享信道，uplink shared channel)的功能，当接收到通过ss/pbch以及dlsch传输的时间同步信息时，会对时间同步信息进行解析处理。解析处理会将时间同步信息中所携带的具体信息解析出来，便于根据具体信息进行后续处理。在本实施例中，对时间同步信息进行解析处理时，可首先得到mib信息，其中通过mib信息可对sib9信息进行时域和频域上的定位，从而可根据mib信息解析出携带有待同步时间的sib9信息，进而根据该sib9信息即可得到待同步时间。
94.参见图4，进一步的，如上所述的空口时间同步方法，根据待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间的步骤s103包括：
95.步骤s401，获取通讯设备相对于基站的定时提前量；
96.步骤s402，根据定时提前量对待同步时间进行偏差调整处理，得到待更新时间。
97.基于上述实施例，在本发明的一具体实施例中，通讯设备中的时间处理模块会根据待同步时间进行偏差调整，其中，得到待更新时间的步骤具体为：会获取通讯设备相对于基站的定时提前量，其中，定时提前量由基站根据基站和通讯设备之间的传输延时计算产生，各通讯设备可根据对应的定时提前量，在不同时刻提前上传数据，实现各通讯设备的上
行数据在基站侧对齐，有利于避免传输延时不同导致的上行链路冲突。通过根据定时提前量对待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间，有利于排除时间同步信息的传输延时造成的误差，进而有利于保证得到的待更新时间的准确性。
98.在一具体实施例中，根据定时提前量对待同步时间进行偏差调整处理的步骤可具体为：将定时提前量以及待同步时间带入预设算法进行计算，得到待更新时间，优选地，预设算法为：
99.t
adj
＝t
absolute
+ta/2
100.其中，t
adj
为待更新时间；t
absolute
为待同步时间；ta为定时提前量；ta/2为传输延时的误差值。其中，在该预设算法中定时提前量用于确定传输延时的误差值。具体地，传输延时的误差值受定时提前量的精度影响，优选为定时提前量的值的一半即16
·
64
·
tc/2
μ
。
101.参见图5，具体地，如上所述的空口时间同步方法，获取通讯设备相对于基站的定时提前量的步骤s401包括：
102.步骤s501，接收基站发送的定时提前量索引；
103.步骤s502，根据定时提前量索引，获取通讯设备相对于基站的定时提前量。
104.在本发明的再一实施例中时间处理模块对根据待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间的步骤进行限定，其中具体为，通讯设备在接入基站和/或与基站连接时，会接收基站发送的定时提前量索引，并根据该定时提前量索引获取上述的定时提前量，同时可对该定时提前量索引和/或定时提前量进行存储以便于再次使用。其中，不同状态时通讯设备接收到的定时提前量索引的取值范围不同，例如：在接入状态下定时提前量索引的取值范围为0至3846；在连接状态下定时提前量索引的取值范围为0至63。
105.在nr中定时提前量的精度为16
·
64
·
tc/2
μ
，其中，tc为nr中的时间基本单位，根据5g标准38.211，tc为0.5086ns；参数μ为上相发送的子载波间隔相关，例如：子载波间隔为15khz时，μ＝0；即定时提前量的精度随子载波间隔的变化而变化，例如，当子载波间隔为120khz，则定时提前量的精度为65ns。可选地，上述关于tc和定时提前量的精度的具体数值为约值，在此仅为便于理解。
106.需要说明的是，由于时间处理模块不与基站直接连接，其需要通过收发模块和/或数据处理模块进行数据的转换和转发。
107.还需要说明的是，通讯设备在接入基站和/或与基站连接时，还会根据主同步信号(primary synchronization signal，简称pss)、辅同步信号(secondary synchronization signal，简称sss)原理，利用小区参考信息进行时、频偏移跟踪，保证通讯设备与基站在时域和频域上的对齐。
108.优选地，如上所述的空口时间同步方法，根据待更新时间对本地时间进行更新的步骤包括：
109.在接收到包括待同步时间的系统帧的帧尾时，根据待更新时间对本地时间进行更新。
110.在本发明的一具体实施例中，更新模块用于根据待更新时间对本地时间进行更新，其会接收时间处理模块得到的待更新时间，以及数据处理模块接收时间同步信息的进程信息，其中当确定数据处理模块接收到包括待同步时间的系统帧的帧尾时，则根据待更新时间对本地时间进行更新。即，在接收待同步时间所在系统帧完成时，立即进行本地时间
的更新，有利于提高时间同步的效率，并减少中途出现其他因素对时间更新造成影响。其中，此处的待同步时间可为上述的sib9信息。
111.优选地，如上所述的空口时间同步方法，在接收基站发送的时间同步信息的步骤之后，空口时间同步方法还包括：
112.根据时间同步信息进行时钟同步。
113.在本发明的一优选实施例中，在接收基站发送的时间同步信息后，会根据该时间同步信息进行时钟同步，使得通讯设备与基站具有相同的时钟信号，有利于实现数据的有效接收。
114.参见图6，具体地，如上所述的空口时间同步方法，根据时间同步信息进行时钟同步的步骤包括：
115.步骤s601，根据afc算法对时间同步信息进行处理，得到afc控制数据；
116.步骤s601，根据afc控制数据调整pll的相位实现时钟同步。
117.在本发明的另一优选实施例中，在数据处理模块对时间同步信息进行时钟同步处理时，通讯设备中的时钟同步处理模块，会根据afc算法对该时间同步信息进行处理，得到afc控制数据，进而根据该afc控制数据调整锁相环pll的相位，即可实现高精度时钟控制，保证时钟同步的准确性。其中，在进行时钟同步时，会结合参考时钟以及频率发生器。
118.可选地，时钟同步处理模块可为数据处理模块中的一部分，也可独立于数据处理模块外，与数据处理模块连接。
119.参见图7或图8，本发明的另一优选实施例还提供了一种通讯设备，包括：
120.收发模块100，用于接收基站发送的时间同步信息；
121.数据处理模块200，用于对时间同步信息进行解析处理，得到待同步时间；
122.时间处理模块300，用于根据待同步时间进行偏差调整，得到待更新时间；
123.更新模块400，用于根据待更新时间对本地时间进行更新。
124.具体地，如上所述的通讯设备，还包括：
125.时间输出模块500，用于根据更新后的本地时间，在一预设整秒时间输出秒脉冲信号和预设整秒时间的时间信息至时间处理客户端。
126.具体地，如上所述的通讯设备，收发模块100包括：
127.接收单元，用于接收基站根据时间处理服务器授时，发送的时间同步信息；
128.转换单元，用于将时间同步信息的数据类型由空口数据转换为基带数据，并得到转换后的时间同步信息。
129.优选地，如上所述的通讯设备，数据处理模块200，具体用于：
130.解析时间同步信息，得到mib信息；
131.根据mib信息，得到携带有待同步时间的sib9信息；
132.根据sib9信息，获取待同步时间。
133.进一步的，如上所述的通讯设备，时间处理模块300包括：
134.第一处理单元，用于获取通讯设备相对于基站的定时提前量；
135.第二处理单元，用于根据定时提前量对待同步时间进行偏差调整处理，得到待更新时间。
136.具体地，如上所述的通讯设备，第一处理单元，具体用于：
137.接收基站发送的定时提前量索引；
138.根据定时提前量索引，获取通讯设备相对于基站的定时提前量。
139.优选地，如上所述的通讯设备，更新模块400具体用于：
140.在接收到包括待同步时间的系统帧的帧尾时，根据待更新时间对本地时间进行更新。
141.优选地，如上所述的通讯设备，还包括：
142.时钟同步模块600，用于根据时间同步信息进行时钟同步。
143.具体地，如上所述的通讯设备，时钟同步模块600具体用于：
144.根据afc算法对时间同步信息进行处理，得到afc控制数据；
145.根据afc控制数据调整pll的相位实现时钟同步。
146.可选地，时钟同步模块600可为数据处理模块200中的一部分，如图8所示，也可独立于数据处理模块200外，与数据处理模块200连接，如图7所示。
147.本发明的通讯设备的实施例是与上述空口时间同步方法的实施例对应的通讯设备，上述空口时间同步方法的实施例中的所有实现手段均适用于该通讯设备的实施例中，也能达到相同的技术效果。
148.优选地，本发明的通讯设备还包括：用于处理5g(user equipment，简称ue)侧信令和数据的标准ue处理模块700。其中，上述的数据处理模块200、时间处理模块300以及时钟同步模块600等可集成于该标准用户设备处理模块700中，如图8所述，或独立于标准ue处理模块700外如图7所示。
149.本发明的又一优选实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的空口时间同步方法的步骤。
150.此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
151.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵该非排他性的包含。
152.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。