CN103944660B - 时钟同步设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种时钟同步设备及方法，应用于包含有时钟源射频前端装置及待同步射频前端装置的时钟同步设备中，所述方法包括***初始化的步骤；时钟源射频前端装置及待同步射频前端装置交换时钟值的步骤；待同步射频前端装置处理数据产生修正值的步骤；以及待同步射频前端装置依据修正值校准本地时钟的步骤。本发明的时钟同步设备及方法，使用时钟源射频前端设备的时钟信号校准待同步射频前端设备的时钟信号，能够低成本，高精度的实现射频前端设备之间的时间同步。

Description

时钟同步设备及方法

技术领域

本发明涉及一种软件无线电中的时间同步技术，特别是涉及一种时钟同步设备及方法。

背景技术

随着人们需求的变化和通信技术的发展，出现了各种各样的无线通信制式与相应的通信设备，为了满足设备的互通问题，缩短开发周期，降低开发成本，人们提出了软件无线电的概念。软件无线电的核心思想是构造一个具有开放性的、标准化的、模块化的通用硬件平台，将各种通信功能通过软件在此硬件平台上实现。由于硬件平台可以随着器件的发展不断升级，同时可以通过增改软件的方式来实现新的通信功能，软件无线电的概念受到广泛关注。虚拟无线电的概念是1999年V.Bose等人提出的，它的目标是以通用计算机的计算能力代替专用器件来完成无线通信中的数字信号处理过程。与基于专用可编程器件架构的软件无线电相比，虚拟无线电***具有开发成本低、周期短、升级快捷、配置灵活的特点，可支持现有的多种模式的无线网络，还可以通过扩展设计支持未来的网络模式。是更加“软件化”的软件无线电。

在虚拟无线电***中，要求各组成模块时间同步。目前主要采用在***中设定时钟源，通过发送时钟同步命令的方式实现同步，但因存在传输时延，待同步单元接收到的同步时间不够准确，且基于总线（例如高速PCIE总线）的传输时延即使在固定的两个节点之间也不是一个确定值，可见这种同步方法精度不够高。

目前也出现了一种高精度的时间同步方案，但该方案需要设置诸如全球定位***接收机的同步设备，用于给***中的每一个待同步单元通过专门的电路发送同步时间，使得每个待同步单元能够接收到精确的同步时间；改方案还可以在每个待同步单元中均设置GPS接收机，待同步单元通过GPS接收机完成精确时间同步，但成本较高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种时钟同步设备及方法，用于解决现有技术中时钟源设备和待同步设备之间同步精度不够高以及成本较高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种时钟同步设备，包括：时钟源射频前端装置，其包括：第一时钟源，提供***参考时钟信号脉冲；第一时钟寄存器，依据所述时钟源提供的***参考时钟信号脉冲产生本地参考时钟；时间数据产生器，持续撷取当前时刻的所述本地参考时钟的低位，并依据预设的频率产生时间数据；时间数据包发送模块，持续收集所述时间数据，并在达到预设时间间隔将收集的时间数据发送至目标设备；数据包接收反馈模块，用以接收对时请求数据包，并在一预设的时间间隔后发送反馈数据包至目标设备；以及待同步射频前端装置，其包括：第二时钟源，提供本地可校准时钟信号脉冲；第二时钟寄存器，依据所述第二时钟源提供的本地可校准时钟信号脉冲产生本地时钟值；数据包收发模块，用以在接收到所述时间数据包发送模块发送的时间数据时发送对时请求数据包至所述时钟源射频前端设备，并将发送的时刻记录为第一本地时钟值，以及接收所述数据包接收反馈模块反馈的反馈数据包，并将接收的时刻记录为第二本地时钟值；时间校准量产生器，读取所述数据包收发模块接收的时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述第二时钟源和第二时钟寄存器。

优选地，所述时间校准量产生器包括：采集单元，持续读取所述数据包收发模块接收的时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的多次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的多次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集；时钟频率校正量计算单元，计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第一均值，统计预设次数的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量；本地时钟校正量计算单元，计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量；以及校正单元，依据计算出的所述时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述第二时钟源和第二时钟寄存器。

本发明还提供一种时钟同步方法，应用于包含有时钟源射频前端装置及待同步射频前端装置的时钟同步设备中，包括以下步骤：***初始化，预设时间数据的位宽、***参考时钟信号脉冲的频率、时间数据的发送时间间隔、以及时间校正量产生时间间隔；所述时钟源射频前端装置持续撷取当前时刻的本地参考时钟的低位，并依据预设的频率产生时间数据，并在达到预设时间间隔将收集的时间数据发送至所述待同步射频前端装置；所述待同步射频前端装置在接收到发送的时间数据时发送对时请求数据包至所述时钟源射频前端设备，并将发送的时刻记录为第一本地时钟值；所述时钟源射频前端装置接收对时请求数据包，并在一预设的时间间隔后发送反馈数据包至所述待同步射频前端装置；所述待同步射频前端装置接收反馈的反馈数据包，并将接收的时刻记录为第二本地时钟值；以及所述待同步射频前端装置读取时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述待同步射频前端装置的本地时钟。

优选地，所述的计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量的方法包括以下步骤：持续读取时间数据及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的多次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的多次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集；计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第一均值，统计预设次数的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量；同时，计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量；以及依据计算出的所述时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述待同步射频前端装置的本地时钟。

如上所述，本发明的时钟同步设备及方法，使用时钟源射频前端设备的时钟信号校准待同步射频前端设备的时钟信号，能够低成本，高精度的实现射频前端设备之间的时间同步。附图说明

图1显示为本发明的时钟同步设备的组成框图。

图2显示为本发明的时钟同步设备的原理框图。

图3显示为本发明的时钟同步设备中时间校准量产生器的原理框图。

图4显示为本发明的时钟同步方法的流程图。

图5显示为本发明的时钟同步方法的中具体校准的流程图。

元件标号说明

1时钟源射频前端装置

11第一时钟源

12第一时钟寄存器

13时间数据产生器

14时间数据包发送模块

15数据包接收反馈模块

16第一总线端口

2待同步射频前端装置

21第二时钟源

22第二时钟寄存器

23数据包收发模块

24时间校准量产生器

241采集单元

242时钟频率校正量计算单元

243本地时钟校正量计算单元

244校正单元

25第二总线端口

S1~S6步骤

S61~S63步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1及图2，图1显示为本发明的时钟同步设备的组成框图，图2显示为本发明的时钟同步设备的原理框图，如图所示，本发明提供一种时钟同步设备，包括：时钟源射频前端装置1，以及至少一待同步射频前端装置2。于实际的实施例中，所述时钟源射频前端装置1通过总线与所述待同步射频前端装置2连接，具体地，所述时钟源射频前端装置1还包括第一总线端口16，所述待同步射频前端装置2还包括第二总线端25，所述第一总线端口16通过总线连接至所述第二总线端口25，所述总线3例如为PCIE总线、HyperTransport总线、或IntelQuickPathInterconnect总线。在本实施例中，所述时钟源射频前端装置1通过高速PCIE总线3与所述待同步射频前端装置2连接。

需要特别说明的是，为方便阐述本发明的原理及功效，在后述的实施例中，暂以一个时钟源射频前端装置以及一个待同步射频前端装置为例进行说明。

所述时钟源射频前端装置1包括：第一时钟源11，第一时钟寄存器12，时间数据产生器13，时间数据包发送模块14，以及数据包接收反馈模块15。

所述第一时钟源11提供***参考时钟信号脉冲；于本实施例中，例如频率为100MHz的***参考时钟信号脉冲。

所述第一时钟寄存器12依据所述时钟源提供的***参考时钟信号脉冲产生本地参考时钟；于本实施例中，第一时钟寄存器12依据所述时钟源提供的***参考时钟信号脉冲产生64bits本地参考时钟。

所述时间数据产生器13持续撷取当前时刻的所述本地参考时钟的低位，并依据预设的频率产生时间数据；于本实施例中，所述时间数据产生器13持续撷取当前时刻的所述本地参考时钟的低位，并每10至10000次本地参考时钟脉冲产生一次时间数据，例如，所述时间数据产生器13产生长度为32bits的时间数据t0，时间数据产生器13按指定的时间间隔例如为每100次时钟脉冲一次，截取当前时刻本地参考时钟低32bits位作为时间数据t0。

所述时间数据包发送模块14持续收集所述时间数据，并在达到预设时间间隔将收集的时间数据发送至目标设备；于本实施例中，所述时间数据包发送模块持续收集所述时间数据，并将收集的时间数据每10至10000次本地参考时钟脉冲发送一次至目标设备，所述目标设备为待同步射频前端装置2。例如，所述时间数据包发送模块14通过高速PCIE总线3将时间数据t0发送至所述待同步射频前端装置2，所述时间数据t0的发送时间间隔为每100次本地参考时钟脉冲发送一次。

所述数据包接收反馈模块15用以接收对时请求数据包，并在一预设的时间间隔后发送反馈数据包至目标设备；于本实施例中，所述数据包接收反馈模块15接收到对时请求数据包后在每每10至10000次本地参考时钟脉冲发送一次反馈数据包至所述待同步射频前端装置2。例如，所述数据包接收反馈模块15接收到对时请求数据包后在每100次本地参考时钟脉冲发送一次反馈数据包至所述待同步射频前端装置2。

所述待同步射频前端装置2，其包括：第二时钟源21，第二时钟寄存器22，数据包收发模块23，以及时间校准量产生器24。

所述第二时钟源21提供本地可校准时钟信号脉冲；于本实施例中，所述第二时钟源21提供的本地可校准时钟信号脉冲，例如为100MHz时钟信号，其中时钟信号脉冲的频率可根据时钟频率校正量T1调整，所述第二时钟源21的初始频率误差一般要小于50ppm。

所述第二时钟寄存器22依据所述第二时钟源21提供的本地可校准时钟信号脉冲产生本地时钟值；于本实施例中，所述第二时钟寄存器22依据所述第二时钟源21提供的本地可校准时钟信号脉冲产生64bits本地时钟值。

所述数据包收发模块23用以在接收到所述时间数据包发送模块14发送的时间数据时发送对时请求数据包至所述时钟源射频前端设备，并将发送的时刻记录为第一本地时钟值，以及接收所述数据包接收反馈模块15反馈的反馈数据包，并将接收的时刻记录为第二本地时钟值；于本实施例中，第一本地时钟值记为t1，第二本地时钟值记为t2。所述数据包收发模块23通过高速PCIE总线3接收时间数据t0，在接收到时间信息数据t0后立即发送对时请求数据包至时钟源射频前端设备，并记录发送时刻的第一本地时钟值t1，而且还记录接收到时钟源射频前端设备反馈的反馈数据包的第二本地时钟值记为t2。

所述时间校准量产生器24读取所述数据包收发模块23接收的时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述第二时钟源21和第二时钟寄存器22。请参阅图3，显示为本发明的时钟同步设备中时间校准量产生器的原理框图，如图所示，于本实施例中，所述时间校准量产生器24包括：采集单元241，时钟频率校正量计算单元242，本地时钟校正量计算单元243，以及校正单元244。

所述采集单元241持续读取所述数据包收发模块23接收的时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的多次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的多次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集；所述采集单元241持续读取所述数据包收发模块23接收的时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的10至10000次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的10至10000次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集，例如，所述采集单元241持续读取所述数据包收发模块23接收的时间数据t0以及记录的第一本地时钟值t1、第二本地时钟值t2，并依据预设时间间隔将读取的100次时间数据打包成时间数据集[t0]，以及将记录的100次第一本地时钟值t1、第二本地时钟值t2打包成第一本地时钟值集[t1]及第二本地时钟值集[t2]。

所述时钟频率校正量计算单元242计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第一均值，统计预设次数的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。于本实施例中，所述时钟频率校正量计算单元242计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值为第一差值子集，并计算该第一差值子集的均值为第一均值，统计1至10000次的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。

例如，所述时钟频率校正量计算单元242计算所述第一本地时钟值集[t1]与所述时间数据集[t0]的差并获取第一差值集（[t1]-[t0]），撷取所述第一差值集（[t1]-[t0]）中最小的16个差值并计算该16个差值为第一差值子集，并计算该为16个差值的第一差值子集的均值为第一均值X，统计10次的第一均值X存储为第一均值集Z，计算当前第一均值X与第一均值集Z的差值记为W，即（X-Z）/10000=W，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。更具体地，在一实施实例中，选用一阶IIR低通滤波器，滤波器系数取0.01，对W进行滤波，滤波的输出为U，最后输出U作为时钟频率校正量T1。然，并不局限于此，在实际中，可以根据同步的阶段选取不同的参数，例如初始阶段，待同步射频前端设备和时钟源射频前端设备之间的频率差异很大，这时可以选取较小的R、K、L，较大的滤波器系数；在频率基本稳定后，为了同步的精度，可以选择较大的R、K、L，和较小的滤波器系数。

所述本地时钟校正量计算单元243计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量。

于本实施例中，所述本地时钟校正量计算单元243计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值为第二差值子集，并计算该第二差值子集的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量。

例如，所述本地时钟校正量计算单元243计算所述第二本地时钟值集[t2]与所述第一本地时钟值集[t1]的差并获取第二差值集（[t2]-[t1]），撷取所述第二差值集（[t2]-[t1]）中最小的16个差值为第二差值子集，并计算该为第二差值子集的16个差值的均值为第二均值Y，对所述第二均值Y进行滤波处理获得滤波值V，计算所述滤波值V的二分之一，即V/2，获得所述本地时钟校正量T2。更具体地，在一实施实例中，选用一阶IIR低通滤波器，滤波器系数取0.01，对所述第二均值Y进行滤波处理，计算所述滤波值V的二分之一，即V/2，获得所述本地时钟校正量T2。然，并不局限于此，在实际中，可以根据同步的阶段选取不同的参数，例如初始阶段，待同步射频前端设备和时钟源射频前端设备之间的频率差异很大，这时可以选取较小的R、K、L，较大的滤波器系数；在频率基本稳定后，为了同步的精度，可以选择较大的R、K、L，和较小的滤波器系数。

所述校正单元244依据计算出的所述时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述第二时钟源21和第二时钟寄存器22。具体地，计算出的所述时钟频率校正量T1及本地时钟校正量T2校准所述第二时钟源21和第二时钟寄存器22，以校准所述待同步射频前端装置2的本地时钟。

实施例二

请参阅图4，显示为本发明的时钟同步方法的流程图，如图所示，本发明提供一种时钟同步方法，应用于包含有时钟源射频前端装置1及待同步射频前端装置2的时钟同步设备中，于实际的实施例中，所述时钟源射频前端装置1通过总线3与所述待同步射频前端装置2连接，具体地，所述时钟源射频前端装置1还包括第一总线端口16，所述待同步射频前端装置2还包括第二总线端口25，所述第一总线端口16通过总线连接至所述第二总线端口25，所述总线例如为PCIE总线、HyperTransport总线、或IntelQuickPathInterconnect总线。在本实施例中，所述时钟源射频前端装置1通过高速PCIE总线3与所述待同步射频前端装置2连接。

所述时钟同步方法包括以下步骤：

S1：***初始化，预设时间数据的位宽、***参考时钟信号脉冲的频率、时间数据的发送时间间隔、以及时间校正量产生时间间隔；在本实施例中，于***初始化中，指定时间数据位宽为32bits；***参考时钟信号脉冲频率为100MHz；时间数据的发送时间间隔为每100次参考时钟脉冲发送一次；时间校正量产生间隔为每接收100次时间信息数据产生一次。

S2：所述时钟源射频前端装置1持续撷取当前时刻的本地参考时钟的低位，并依据预设的频率产生时间数据，并在达到预设时间间隔将收集的时间数据发送至所述待同步射频前端装置2；在本实施例中，所述时钟源射频前端装置1持续撷取当前时刻的本地参考时钟的低位，并每10至10000次本地参考时钟脉冲产生一次时间数据，并将收集的时间数据每10至10000次本地参考时钟脉冲发送一次至所述待同步射频前端装置。例如，所述时钟源射频前端装置1持续撷取当前时刻的本地参考时钟的低位，并每100次本地参考时钟脉冲产生一次时间数据，并将收集的时间数据每100次本地参考时钟脉冲发送一次至所述待同步射频前端装置2。

例如，所述时钟源射频前端装置1产生长度为32bits的时间数据t0，时间数据产生器13按指定的时间间隔例如为每100次时钟脉冲一次，截取当前时刻本地参考时钟低32bits位作为时间数据t0。所述时钟源射频前端装置1通过高速PCIE总线3将时间数据t0发送至所述待同步射频前端装置2，所述时间数据t0的发送时间间隔为每100次本地参考时钟脉冲发送一次。

S3：所述待同步射频前端装置2在接收到发送的时间数据时发送对时请求数据包至所述时钟源射频前端设备，并将发送的时刻记录为第一本地时钟值；于本实施例中，第一本地时钟值记为t1，所述待同步射频前端装置2通过高速PCIE总线3接收时间数据t0，在接收到时间信息数据t0后立即发送对时请求数据包至时钟源射频前端设备，并记录发送时刻的第一本地时钟值t1。

S4：所述时钟源射频前端装置1接收对时请求数据包，并在一预设的时间间隔后发送反馈数据包至所述待同步射频前端装置2；例如，所述时钟源射频前端装置1接收到对时请求数据包后在每100次本地参考时钟脉冲发送一次反馈数据包至所述待同步射频前端装置2。

S5：所述待同步射频前端装置2接收反馈的反馈数据包，并将接收的时刻记录为第二本地时钟值；于本实施例中，第二本地时钟值记为t2。所述待同步射频前端装置2通过高速PCIE总线3接收反馈的反馈数据包，并记录接收到时钟源射频前端设备反馈的反馈数据包的第二本地时钟值记为t2。

S6：所述待同步射频前端装置2读取时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述待同步射频前端装置2的本地时钟。

请参阅图5，显示为本发明的时钟同步方法的中具体校准的流程图，如图所示，在本实施例中，所述的计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量的方法包括以下步骤：

S61：持续读取时间数据及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的多次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的多次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集；于本实施例中，所述的续读取时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的10至10000次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的10至10000次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集。例如，所述的持续读取时间数据t0以及记录的第一本地时钟值t1、第二本地时钟值t2，并依据预设时间间隔将读取的100次时间数据打包成时间数据集[t0]，以及将记录的100次第一本地时钟值t1、第二本地时钟值t2打包成第一本地时钟值集[t1]及第二本地时钟值集[t2]。

S62：计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第一均值，统计预设次数的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。于本实施例中，所述的计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值为第一差值子集，并计算该为第一差值子集的均值为第一均值，统计1至10000次的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。

具体地，在步骤S62中，计算所述第一本地时钟值集[t1]与所述时间数据集[t0]的差并获取第一差值集（[t1]-[t0]），撷取所述第一差值集（[t1]-[t0]）中最小的16个差值为第一差值子集，并计算该为第一差值子集的16个差值的均值为第一均值X，统计10次的第一均值X存储为第一均值集Z，计算当前第一均值X与第一均值集Z的差值记为W，即（X-Z）/10000=W，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。更具体地，在一实施实例中，选用一阶IIR低通滤波器，滤波器系数取0.01，对W进行滤波，滤波的输出为U，最后输出U作为时钟频率校正量T1。然，并不局限于此，在实际中，可以根据同步的阶段选取不同的参数，例如初始阶段，待同步射频前端设备和时钟源射频前端设备之间的频率差异很大，这时可以选取较小的R、K、L，较大的滤波器系数；在频率基本稳定后，为了同步的精度，可以选择较大的R、K、L，和较小的滤波器系数。

同时，计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量。于本实施例中，所述的计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值为为第二差值子集，并计算该第二差值子集的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量。

具体地，在步骤S62中，计算所述第二本地时钟值集[t2]与所述第一本地时钟值集[t1]的差并获取第二差值集（[t2]-[t1]），撷取所述第二差值集（[t2]-[t1]）中最小的16个差值为第二差值子集，并计算该为第二差值子集的16个差值的均值为第二均值Y，对所述第二均值Y进行滤波处理获得滤波值V，计算所述滤波值V的二分之一，即V/2，获得所述本地时钟校正量T2。更具体地，在一实施实例中，选用一阶IIR低通滤波器，滤波器系数取0.01，对所述第二均值Y进行滤波处理，计算所述滤波值V的二分之一，即V/2，获得所述本地时钟校正量T2。然，并不局限于此，在实际中，可以根据同步的阶段选取不同的参数，例如初始阶段，待同步射频前端设备和时钟源射频前端设备之间的频率差异很大，这时可以选取较小的R、K、L，较大的滤波器系数；在频率基本稳定后，为了同步的精度，可以选择较大的R、K、L，和较小的滤波器系数。

S63：依据计算出的所述时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述待同步射频前端装置2的本地时钟。具体地，计算出的所述时钟频率校正量T1及本地时钟校正量T2校准所述待同步射频前端装置2的本地时钟。

综上所述，本发明的时钟同步设备及方法，使用时钟源射频前端设备的时钟信号校准待同步射频前端设备的时钟信号，能够低成本，高精度的实现射频前端设备之间的时间同步。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种时钟同步设备，其特征在于，包括：

时钟源射频前端装置，其包括：

第一时钟源，提供***参考时钟信号脉冲；

第一时钟寄存器，依据所述时钟源提供的***参考时钟信号脉冲产生本地参考时钟；

时间数据产生器，持续撷取当前时刻的所述本地参考时钟的低位，并依据预设的频率产生时间数据；其中，所述本地参考时钟为二进制数据；

时间数据包发送模块，持续收集所述时间数据，并在达到预设时间间隔将收集的时间数据发送至目标设备；

数据包接收反馈模块，用以接收对时请求数据包，并在一预设的时间间隔后发送反馈数据包至目标设备；以及

待同步射频前端装置，其包括：

第二时钟源，提供本地可校准时钟信号脉冲；

第二时钟寄存器，依据所述第二时钟源提供的本地可校准时钟信号脉冲产生本地时钟值；

数据包收发模块，用以在接收到所述时间数据包发送模块发送的时间数据时发送对时请求数据包至所述时钟源射频前端设备，并将发送的时刻记录为第一本地时钟值，以及接收所述数据包接收反馈模块反馈的反馈数据包，并将接收的时刻记录为第二本地时钟值；

时间校准量产生器，读取所述数据包收发模块接收的时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述第二时钟源和第二时钟寄存器。

2.根据权利要求1所述的时钟同步设备，其特征在于：所述时钟源射频前端装置还包括第一总线端口，所述待同步射频前端装置还包括第二总线端口，所述第一总线端口通过总线连接至所述第二总线端口。

3.根据权利要求2所述的时钟同步设备，其特征在于：所述总线为PCIE总线、HyperTransport总线、或IntelQuickPathInterconnect总线。

4.根据权利要求1所述的时钟同步设备，其特征在于：所述时间校准量产生器包括：

采集单元，持续读取所述数据包收发模块接收的时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的多次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的多次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集；

时钟频率校正量计算单元，计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第一均值，统计预设次数的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量；

本地时钟校正量计算单元，计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量；

校正单元，依据计算出的所述时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述第二时钟源和第二时钟寄存器。

5.根据权利要求4所述的时钟同步设备，其特征在于：所述时钟频率校正量计算单元计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值为第一差值子集，并计算该第一差值子集的均值为第一均值，统计多次的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。

6.根据权利要求4所述的时钟同步设备，其特征在于：所述本地时钟校正量计算单元计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值为第二差值子集，并计算该第二差值子集的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量。

7.一种时钟同步方法，应用于包含有时钟源射频前端装置及待同步射频前端装置的时钟同步设备中，其特征在于，包括以下步骤：

***初始化，预设时间数据的位宽、***参考时钟信号脉冲的频率、时间数据的发送时间间隔、以及时间校正量产生时间间隔；

所述时钟源射频前端装置持续撷取当前时刻的本地参考时钟的低位，并依据预设的频率产生时间数据，并在达到预设时间间隔将收集的时间数据发送至所述待同步射频前端装置；其中，所述本地参考时钟为二进制数据；

所述待同步射频前端装置在接收到发送的时间数据时发送对时请求数据包至所述时钟源射频前端设备，并将发送的时刻记录为第一本地时钟值；

所述时钟源射频前端装置接收对时请求数据包，并在一预设的时间间隔后发送反馈数据包至所述待同步射频前端装置；

所述待同步射频前端装置接收反馈的反馈数据包，并将接收的时刻记录为第二本地时钟值；以及

所述待同步射频前端装置读取时间数据以及记录的第一、第二本地时钟值，计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述待同步射频前端装置的本地时钟。

8.根据权利要求7所述的时钟同步方法，其特征在于：所述时钟源射频前端装置通过总线与所述待同步射频前端装置连接。

9.根据权利要求8所述的时钟同步方法，其特征在于：所述总线为PCIE总线、HyperTransport总线、或IntelQuickPathInterconnect总线。

10.根据权利要求7所述的时钟同步方法，其特征在于：所述的计算出时钟频率校正量及本地时钟校正量的方法包括以下步骤：

持续读取时间数据及记录的第一、第二本地时钟值，并依据预设时间间隔将读取的多次时间数据打包成时间数据集，以及将记录的多次第一、第二本地时钟值打包成第一本地时钟值集及第二本地时钟值集；

计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第一均值，统计预设次数的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量；同时，计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值并计算该多个差值的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量；以及

依据计算出的所述时钟频率校正量及本地时钟校正量校准所述待同步射频前端装置的本地时钟。

11.根据权利要求10所述的时钟同步方法，其特征在于：所述的计算所述第一本地时钟值集与所述时间数据集的差并获取第一差值集，撷取所述第一差值集中最小的多个差值为第一差值子集，并计算该为第一差值子集的均值为第一均值，统计多次的第一均值存储为第一均值集，计算当前第一均值与第一均值集的差值，并进行滤波处理获得时钟频率校正量。

12.根据权利要求10所述的时钟同步方法，其特征在于：所述的计算所述第二本地时钟值集与所述第一本地时钟值集的差并获取第二差值集，撷取所述第二差值集中最小的多个差值为第二差值子集，并计算该第二差值子集的均值为第二均值，对所述第二均值进行滤波处理获得滤波值，计算所述滤波值的二分之一获得所述本地时钟校正量。