時(shí)鐘同步裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了時(shí)鐘同步裝置及方法，裝置包括：隔直器，將來自無源天線的GPS信號(hào)輸出到放大器，隔斷放大器反饋的電流；放大器，對(duì)GPS信號(hào)放大后輸出到GPS接收模塊；GPS接收模塊，根據(jù)GPS信號(hào)得到GPS秒脈沖信號(hào)并輸出到時(shí)差測(cè)量模塊；本地時(shí)鐘參考模塊，將本地時(shí)鐘參考信號(hào)輸出到分頻模塊，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)來的模擬電壓修正本地時(shí)鐘參考信號(hào)；分頻模塊，將本地時(shí)鐘參考信號(hào)分頻為秒脈沖信號(hào)并輸出到時(shí)差測(cè)量模塊；時(shí)差測(cè)量模塊，測(cè)量本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)與GPS秒脈沖信號(hào)間的時(shí)差并發(fā)給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)時(shí)差得到頻率偏差并發(fā)給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓并發(fā)給本地時(shí)鐘參考模塊。本發(fā)明提高了時(shí)鐘同步精度。
【專利說明】時(shí)鐘同步裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及時(shí)鐘同步裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高速鐵路是當(dāng)今世界鐵路發(fā)展的潮流。高速列車與地面之間的通信成為國(guó)內(nèi)外寬帶無線通信研究的熱點(diǎn)問題。隨著高速鐵路的發(fā)展，鐵路信息化要求車地之間的通信數(shù)據(jù)越來越多。一方面，列車運(yùn)行、列車安全監(jiān)控、維護(hù)等實(shí)時(shí)信息需要傳送到地面上，滿足鐵路路網(wǎng)對(duì)移動(dòng)體(機(jī)車、車輛等)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤和信息傳輸?shù)男枰涣硪环矫?，以旅客為主體的移動(dòng)信息，需要在車地之間實(shí)時(shí)傳送。然而，鐵路現(xiàn)有的通信系統(tǒng)只能解決中低速條件下列車和地面之間的列控窄帶通信需求，因此，構(gòu)建新一代高速鐵路寬帶無線接入系統(tǒng)勢(shì)在必行。
[0003]信道特性是無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。研究高鐵無線信道的統(tǒng)計(jì)特性，首先是對(duì)高鐵信道典型場(chǎng)景的測(cè)量。由于高速鐵路行駛里程較長(zhǎng)，一般會(huì)經(jīng)歷城市、平原、高架橋、山區(qū)、隧道、U型槽等多種類型線路，且信道由于大Doppler頻偏和快變Doppler造成信道快衰落，單一形態(tài)場(chǎng)景信道模型難以準(zhǔn)確刻畫完整的高鐵無線信道模型，如要完成多場(chǎng)景不同速度下信道測(cè)量和建模，則需開展足夠多的測(cè)試，以積累豐富的測(cè)試數(shù)據(jù)。然而，高鐵信道測(cè)量工作外場(chǎng)測(cè)試難度非常大。因此，高鐵信道測(cè)量需要一種高效精確的測(cè)量方法。
[0004]時(shí)鐘同步是信道測(cè)量的關(guān)鍵步驟，時(shí)鐘同步方法決定了信道測(cè)量的效率和精度。信道測(cè)量的基本原理是發(fā)射機(jī)發(fā)送探測(cè)信號(hào)，經(jīng)歷信道后在接收端完成采樣存儲(chǔ)，采樣信號(hào)完成后處理，可以獲得信道的時(shí)變沖激響應(yīng)或相應(yīng)系統(tǒng)函數(shù)。其中，收發(fā)端的載波頻率和采樣頻率分別由時(shí)鐘參考通過鎖相環(huán)倍頻得到。如果收發(fā)端時(shí)鐘不同步，則導(dǎo)致載波頻差和采樣頻差，從而影響多普勒參數(shù)和多徑參數(shù)的提取。
[0005]目前，商用的信道測(cè)量?jī)x如芬蘭Electrobit公司的Propsound和MEDAV公司的RUSK采用收發(fā)端銣鐘本地同步，頻率準(zhǔn)確度可以達(dá)到E_n數(shù)量級(jí)。圖1給出了商用信道測(cè)量?jī)x時(shí)鐘同步的示意圖，如圖1所示，這種同步方式須將收發(fā)兩端放置在一起，連接電纜進(jìn)行同步，同步時(shí)間大概為2小時(shí)，之后在蓄電池供電條件下，將兩者分開進(jìn)行信道測(cè)量，同步的保持時(shí)間大約為4飛小時(shí)。
[0006]另一種同步方式是高效信道探測(cè)儀時(shí)鐘同步法，如圖2所示，收發(fā)端均采用一個(gè)高穩(wěn)定度本振作為時(shí)鐘參考。此時(shí)，雖然收發(fā)端存在一定的較小頻差，但該頻差在測(cè)量的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)變化?？梢栽诮邮斩耸褂孟嚓P(guān)信號(hào)處理的方法，消除這些殘余的頻差和相差。美國(guó)Brigham Young大學(xué)研發(fā)的寬帶信道探測(cè)儀即采用這種同步架構(gòu)。
[0007]現(xiàn)有商用信道測(cè)量?jī)x時(shí)鐘同步方法通過直連同步后，將收發(fā)端分開進(jìn)行信道測(cè)量，其測(cè)量時(shí)間只能保證4飛小時(shí)。該方法一般用于近距離的固定場(chǎng)景測(cè)量，而對(duì)于遠(yuǎn)距離的多場(chǎng)景高鐵信道測(cè)量，該方法的測(cè)量效率極其低下。高效信道測(cè)量?jī)x時(shí)鐘同步方法可以采用相關(guān)信號(hào)處理方法消除收發(fā)端本振的頻率偏差和相位偏差，但是在存在Doppler頻偏的情況下，會(huì)極大地影響相關(guān)算法的性能，無法消除收發(fā)端本振的頻差和相差，會(huì)導(dǎo)致Doppler頻偏參數(shù)提取的誤差，從而導(dǎo)致信道測(cè)量精度下降。所以，現(xiàn)有時(shí)鐘同步方法無法滿足高鐵信道測(cè)量的效率和精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種時(shí)鐘同步裝置及方法，以提高時(shí)鐘同步精度。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種時(shí)鐘同步裝置,該裝置包括:
[0011]隔直器:接收來自全球定位系統(tǒng)GPS無源天線的GPS信號(hào)，將GPS信號(hào)輸出到放大器，同時(shí)，當(dāng)接收到放大器反饋的電流時(shí)，隔斷該電流；
[0012]放大器:對(duì)來自隔直器的GPS信號(hào)進(jìn)行放大后輸出到GPS接收模塊；
[0013]GPS接收模塊:根據(jù)放大器輸出的GPS信號(hào)得到標(biāo)準(zhǔn)的GPS秒脈沖信號(hào)，將GPS秒脈沖信號(hào)輸出到時(shí)差測(cè)量模塊；
[0014]本地時(shí)鐘參考模塊:產(chǎn)生本地時(shí)鐘參考信號(hào)，將本地時(shí)鐘參考信號(hào)輸出到分頻模塊；根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)來的模擬電壓，修正本地時(shí)鐘參考信號(hào)；
[0015]分頻模塊:將本地時(shí)鐘參考模塊輸出的本地時(shí)鐘參考信號(hào)分頻為秒脈沖信號(hào)，將該秒脈沖信號(hào)輸出到時(shí)差測(cè)量模塊；
[0016]時(shí)差測(cè)量模塊:測(cè)量本地時(shí)鐘參考模塊輸出的秒脈沖信號(hào)與GPS接收模塊輸出的GPS秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)差，將該時(shí)差發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；
[0017]數(shù)據(jù)處理模塊:根據(jù)時(shí)差測(cè)量模塊發(fā)來的時(shí)差，得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，將頻率偏差發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
[0018]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊:將數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)來的頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓，將該模擬電壓發(fā)送給本地時(shí)鐘參考模塊。
[0019]當(dāng)所述GPS接收模塊只支持有源天線時(shí)，在GPS接收模塊的輸入端增加一下拉電阻，電阻值等于GPS接收模塊正常工作時(shí)的饋電電壓除以饋電電流。
[0020]所述放大器為一級(jí)放大器或二級(jí)放大器。
[0021]所述裝置進(jìn)一步包括:平滑模塊，用于接收數(shù)據(jù)處理模塊輸出的本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，對(duì)該頻率偏差進(jìn)行平滑處理，將平滑處理后的頻率偏差發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0022]所述時(shí)差測(cè)量模塊進(jìn)一步用于，當(dāng)在預(yù)設(shè)等待時(shí)長(zhǎng)內(nèi)未接收到GPS接收模塊輸出的GPS秒脈沖信號(hào)時(shí)，確定GPS信號(hào)丟失，則向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送GPS信號(hào)丟失指示；
[0023]數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)一步用于，當(dāng)接收到時(shí)差測(cè)量模塊發(fā)來的GPS信號(hào)丟失指示時(shí)，由馴服狀態(tài)轉(zhuǎn)為保持狀態(tài)，在保持狀態(tài)期間，每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔向模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出一次最近得到的頻率偏差。
[0024]所述放大器進(jìn)一步用于，將放大的GPS信號(hào)通過天線發(fā)送出去，該GPS信號(hào)到達(dá)需要使用GPS信號(hào)的多個(gè)GPS接收模塊。
[0025]所述放大器發(fā)送GPS信號(hào)所使用的GPS天線為定向天線。
[0026]一種時(shí)鐘同步方法，該方法包括:
[0027]接收來自GPS無源天線的GPS信號(hào)，對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大，根據(jù)放大后的GPS信號(hào)得到標(biāo)準(zhǔn)的GPS秒脈沖信號(hào)；[0028]將本地時(shí)鐘參考信號(hào)分頻為本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)；
[0029]測(cè)量所述本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)與所述GPS秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)差，根據(jù)該時(shí)差得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，將該頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓，根據(jù)該模擬電壓對(duì)本地時(shí)鐘參考信號(hào)進(jìn)行修正。
[0030]所述對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大為:
[0031]對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大或二級(jí)放大。
[0032]所述根據(jù)該時(shí)差得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差之后、將該頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓之前進(jìn)一步包括:
[0033]對(duì)該頻率偏差進(jìn)行平滑處理。
[0034]所述方法進(jìn)一步包括:當(dāng)GPS信號(hào)丟失時(shí)，根據(jù)最近得到的模擬電壓對(duì)本地時(shí)鐘參考信號(hào)進(jìn)行修正。
[0035]所述對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大之后進(jìn)一步包括:將放大的GPS信號(hào)通過GPS天線發(fā)送出去，該GPS信號(hào)通過GPS天線到達(dá)需要使用GPS信號(hào)的設(shè)備。
[0036]當(dāng)將放大的GPS信號(hào)通過GPS天線發(fā)送出去時(shí)，所述GPS天線為定向天線。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過GPS衛(wèi)星信號(hào)同步本地時(shí)鐘，提高了時(shí)鐘同步精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1為現(xiàn)有的商用信道測(cè)量?jī)x時(shí)鐘同步的示意圖；
[0039]圖2為現(xiàn)有的高效信道探測(cè)儀時(shí)鐘同步的示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)鐘同步裝置的組成示意圖；
[0041]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的放大器的組成示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的當(dāng)GPS接收模塊只支持有源天線時(shí)的時(shí)鐘同步裝置的組成示意圖；
[0043]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的當(dāng)多個(gè)設(shè)備支持GPS信號(hào)時(shí)的時(shí)鐘同步裝置的組成示意圖；
[0044]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)鐘同步方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0046]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)鐘同步裝置的組成示意圖，如圖3所示，其主要包括:隔直器31、放大器32、GPS接收模塊33、本地時(shí)鐘參考模塊34、分頻模塊35、時(shí)差測(cè)量模塊36、數(shù)據(jù)處理模塊37和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38，其中:
[0047]隔直器31:用于接收來自全球定位系統(tǒng)(GPS,Global Positioning System)無源天線的GPS信號(hào)，將GPS信號(hào)輸出到放大器32，同時(shí)，當(dāng)接收到放大器32反饋的電流時(shí)，隔斷該電流。
[0048]當(dāng)本實(shí)施例應(yīng)用于高鐵信道測(cè)量時(shí)，信道測(cè)量?jī)x位于高鐵列車的車頂，由于車頂天線為短路天線，因此需要隔直器31來隔斷放大器32反饋的電流。
[0049]放大器32:接收隔直器31輸出的GPS信號(hào)，對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大，將放大的GPS信號(hào)輸出到GPS接收模塊33。[0050]其中，放大器32的放大倍數(shù)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。放大器32可采用一級(jí)放大器，也可采用如圖4所示的二級(jí)放大器，其中，放大器A、B的放大倍數(shù)，以及衰減器的衰減因子都可由經(jīng)驗(yàn)確定，衰減器的作用是為了防止放大器B的輸入信號(hào)飽和。
[0051]GPS接收模塊33:用于接收放大器32輸出的GPS信號(hào)，經(jīng)過處理后得到標(biāo)準(zhǔn)的GPS秒脈沖信號(hào)，將GPS秒脈沖信號(hào)輸出到時(shí)差測(cè)量模塊36。
[0052]GPS接收模塊33采用現(xiàn)有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)，其中的“處理”包括去抖、去噪等。
[0053]本地時(shí)鐘參考模塊34:用于產(chǎn)生本地時(shí)鐘參考信號(hào),將本地時(shí)鐘參考信號(hào)輸出到分頻模塊35 ;接收模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38發(fā)來的模擬電壓，根據(jù)該模擬電壓對(duì)本地時(shí)鐘參考信號(hào)進(jìn)行修正。
[0054]分頻模塊35:將本地時(shí)鐘參考模塊34輸出的本地時(shí)鐘參考信號(hào)分頻為本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)，將本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)輸出到時(shí)差測(cè)量模塊36。
[0055]時(shí)差測(cè)量模塊36:測(cè)量本地時(shí)鐘參考模塊34輸出的本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)與GPS接收模塊33輸出的GPS秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)差，將該時(shí)差發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊37。
[0056]這里，可以采用直接計(jì)數(shù)法測(cè)量本地時(shí)鐘參考模塊34輸出的本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)與GPS接收模塊33輸出的GPS秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)差。
[0057]數(shù)據(jù)處理模塊37:接收時(shí)差測(cè)量模塊36發(fā)來的時(shí)差，根據(jù)頻率和周期互為倒數(shù)的關(guān)系，得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，將頻率偏差發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38。
[0058]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38:接收數(shù)據(jù)處理模塊37發(fā)來的頻率偏差，將頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓后發(fā)送給本地時(shí)鐘參考模塊34的電壓控制端。
[0059]在實(shí)際應(yīng)用中，可在數(shù)據(jù)處理模塊37與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38之間增加一個(gè)平滑模塊，該平滑模塊用于接收數(shù)據(jù)處理模塊37輸出的本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，通過卡爾曼濾波等方法對(duì)該頻率偏差進(jìn)行平滑處理，以消除GPS秒脈沖信號(hào)隨機(jī)抖動(dòng)的影響，將平滑處理后的頻率偏差發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38。
[0060]在實(shí)際應(yīng)用中，存在一種異常情況:GPS信號(hào)丟失,針對(duì)該情況,給出如下解決方案:
[0061]時(shí)差測(cè)量模塊36進(jìn)一步用于，當(dāng)在預(yù)設(shè)等待時(shí)長(zhǎng)內(nèi)未接收到GPS接收模塊33輸出的GPS秒脈沖信號(hào)時(shí)，確定GPS信號(hào)丟失，則向數(shù)據(jù)處理模塊37發(fā)送GPS信號(hào)丟失指示；
[0062]數(shù)據(jù)處理模塊37進(jìn)一步用于，當(dāng)接收到時(shí)差測(cè)量模塊36發(fā)來的GPS信號(hào)丟失指示時(shí)，由馴服狀態(tài)轉(zhuǎn)為保持狀態(tài)，在保持狀態(tài)期間，每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔向模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38輸出一次最近得到的頻率偏差。
[0063]數(shù)據(jù)處理模塊37的初始狀態(tài)可設(shè)為馴服狀態(tài)，當(dāng)由馴服狀態(tài)轉(zhuǎn)為保持狀態(tài)后，若此后接收到時(shí)差測(cè)量模塊36發(fā)來的時(shí)差，則重新切換回馴服狀態(tài)。
[0064]圖3所示實(shí)施例設(shè)定GPS接收模塊33支持無源天線。在實(shí)際應(yīng)用中存在GPS接收模塊33只支持有源天線的情形，圖5給出了當(dāng)GPS接收模塊只支持有源天線時(shí)的時(shí)鐘同步裝置的組成示意圖，如圖5所示，該裝置與圖3所示裝置的區(qū)別只在于:在GPS接收模塊33的輸入端口處增加一下拉電阻，以避免GPS接收模塊33認(rèn)為短路或者開路。其中，下拉電阻的值等于GPS接收模塊33正常工作時(shí)的饋電電壓除以饋電電流。
[0065]在實(shí)際應(yīng)用中，可能存在多個(gè)設(shè)備都要使用GPS信號(hào)的情況，例如:在進(jìn)行高鐵信道測(cè)量時(shí)在列車上除了信道測(cè)量?jī)x外，還需要其他輔助設(shè)備一起來完成信道測(cè)量過程，例如:軌跡記錄儀等，這些輔助設(shè)備也需要GPS信號(hào)的支持，這些設(shè)備通常都采用GPS有源天線。圖6給出了當(dāng)多個(gè)設(shè)備支持GPS信號(hào)時(shí)的時(shí)鐘同步裝置的組成示意圖，如圖6所示，該裝置與圖3所示裝置的區(qū)別在于:將放大器32輸出的GPS信號(hào)通過GPS無源天線發(fā)送出去，需要使用GPS信號(hào)的設(shè)備通過自身的GPS有源天線接收到該GPS信號(hào)。
[0066]采用這種方式時(shí)，雖然GPS信號(hào)在傳輸時(shí)存在空間損耗的影響，但是由于GPS有源天線本身具有放大器，因此可以補(bǔ)償一部分空間損耗。
[0067]另外，為了改善GPS信號(hào)的接收效果，GPS無源天線可以采用定向天線對(duì)準(zhǔn)接收設(shè)備。
[0068]當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于高鐵列車的信道測(cè)量場(chǎng)景時(shí)，信道測(cè)量?jī)x的一端位于列車上，列車的車頂天線為GPS無源天線，此時(shí)，信道測(cè)量?jī)x所使用的時(shí)鐘可采用圖3或4或5所示裝置進(jìn)行時(shí)鐘同步；而位于另一端的信道測(cè)量?jī)x在地面上，此時(shí)使用的天線是GPS有源天線，該信道測(cè)量?jī)x的時(shí)鐘采用的時(shí)鐘同步裝置可只包括:圖3所示裝置中的GPS接收模塊33、本地時(shí)鐘參考模塊34、分頻模塊35、時(shí)差測(cè)量模塊36、數(shù)據(jù)處理模塊37和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊38，其中，GPS接收模塊33直接通過GPS有源天線接收GPS信號(hào)。
[0069]可見，GPS衛(wèi)星信號(hào)同時(shí)向信道測(cè)量?jī)x收發(fā)端授時(shí)，兩者均同步于GPS時(shí)鐘，無需再進(jìn)行直連本地同步，可以實(shí)現(xiàn)高效測(cè)量；GPS衛(wèi)星信號(hào)對(duì)本地時(shí)鐘參考模塊的馴服保證了收發(fā)端頻率一致性，因此經(jīng)過信道參數(shù)提取后，獲得的信道時(shí)變特征僅包含多普勒頻差，提聞了時(shí)鐘同步的精度。
[0070]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的時(shí)鐘同步方法流程圖，如圖7所示，其具體步驟如下:
[0071]步驟701:接收來自GPS無源天線的GPS信號(hào)，對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大，根據(jù)放大后的GPS信號(hào)得到標(biāo)準(zhǔn)的GPS秒脈沖信號(hào)；同時(shí)，將本地時(shí)鐘參考信號(hào)分頻為本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)。
[0072]對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行放大可以為:進(jìn)行一級(jí)放大，或進(jìn)行二級(jí)放大。
[0073]當(dāng)有多個(gè)設(shè)備需要使用GPS信號(hào)時(shí)，可以將放大的GPS信號(hào)通過GPS天線發(fā)送出去，該GPS信號(hào)通過需要使用GPS信號(hào)的各設(shè)備的GPS天線到達(dá)對(duì)應(yīng)設(shè)備。其中，GPS天線可采用定向天線，以改善GPS信號(hào)的接收效果。
[0074]步驟702:測(cè)量本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)與GPS秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)差，根據(jù)該時(shí)差得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差。
[0075]步驟703:將該頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓，根據(jù)該模擬電壓對(duì)本地時(shí)鐘參考信號(hào)進(jìn)行修正。
[0076]在將頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓之前，可以采用卡爾曼濾波等方法對(duì)該頻率偏差進(jìn)行平滑處理。
[0077]當(dāng)GPS信號(hào)丟失時(shí)，可以根據(jù)最近得到的模擬電壓對(duì)本地時(shí)鐘參考信號(hào)進(jìn)行修正。
[0078]本發(fā)明提供的時(shí)鐘同步方案，不僅適用于高鐵列車，也適用于其它采用無源天線且需要進(jìn)行時(shí)鐘同步的場(chǎng)景。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種時(shí)鐘同步裝置，其特征在于，該裝置包括: 隔直器:接收來自全球定位系統(tǒng)GPS無源天線的GPS信號(hào)，將GPS信號(hào)輸出到放大器，同時(shí)，當(dāng)接收到放大器反饋的電流時(shí)，隔斷該電流； 放大器:對(duì)來自隔直器的GPS信號(hào)進(jìn)行放大后輸出到GPS接收模塊； GPS接收模塊:根據(jù)放大器輸出的GPS信號(hào)得到標(biāo)準(zhǔn)的GPS秒脈沖信號(hào)，將GPS秒脈沖信號(hào)輸出到時(shí)差測(cè)量模塊； 本地時(shí)鐘參考模塊:產(chǎn)生本地時(shí)鐘參考信號(hào)，將本地時(shí)鐘參考信號(hào)輸出到分頻模塊；根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)來的模擬電壓，修正本地時(shí)鐘參考信號(hào)； 分頻模塊:將本地時(shí)鐘參考模塊輸出的本地時(shí)鐘參考信號(hào)分頻為秒脈沖信號(hào)，將該秒脈沖信號(hào)輸出到時(shí)差測(cè)量模塊； 時(shí)差測(cè)量模塊:測(cè)量本地時(shí)鐘參考模塊輸出的秒脈沖信號(hào)與GPS接收模塊輸出的GPS秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)差，將該時(shí)差發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊； 數(shù)據(jù)處理模塊:根據(jù)時(shí)差測(cè)量模塊發(fā)來的時(shí)差，得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，將頻率偏差發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊； 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊:將數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)來的頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓，將該模擬電壓發(fā)送給本地時(shí)鐘參考模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述GPS接收模塊只支持有源天線時(shí)，在GPS接收模塊的輸入端增加一下拉電阻，電阻值等于GPS接收模塊正常工作時(shí)的饋電電壓除以饋電電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述放大器為一級(jí)放大器或二級(jí)放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括:平滑模塊，用于接收數(shù)據(jù)處理模塊輸出的本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，對(duì)該頻率偏差進(jìn)行平滑處理，將平滑處理后的頻率偏差發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述時(shí)差測(cè)量模塊進(jìn)一步用于，當(dāng)在預(yù)設(shè)等待時(shí)長(zhǎng)內(nèi)未接收到GPS接收模塊輸出的GPS秒脈沖信號(hào)時(shí)，確定GPS信號(hào)丟失，則向數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送GPS信號(hào)丟失指示； 數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)一步用于，當(dāng)接收到時(shí)差測(cè)量模塊發(fā)來的GPS信號(hào)丟失指示時(shí)，由馴服狀態(tài)轉(zhuǎn)為保持狀態(tài)，在保持狀態(tài)期間，每隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔向模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出一次最近得到的頻率偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述放大器進(jìn)一步用于，將放大的GPS信號(hào)通過天線發(fā)送出去，該GPS信號(hào)到達(dá)需要使用GPS信號(hào)的多個(gè)GPS接收模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述放大器發(fā)送GPS信號(hào)所使用的GPS天線為定向天線。
8.—種時(shí)鐘同步方法，其特征在于，該方法包括: 接收來自GPS無源天線的GPS信號(hào)，對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大，根據(jù)放大后的GPS信號(hào)得到標(biāo)準(zhǔn)的GPS秒脈沖信號(hào)； 將本地時(shí)鐘參考信號(hào)分頻為本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)； 測(cè)量所述本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)與所述GPS秒脈沖信號(hào)之間的時(shí)差，根據(jù)該時(shí)差得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差，將該頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓，根據(jù)該模擬電壓對(duì)本地時(shí)鐘參考信號(hào)進(jìn)行修正。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大為: 對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行一級(jí)放大或二級(jí)放大。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)該時(shí)差得到本地時(shí)鐘秒脈沖信號(hào)相對(duì)于GPS秒脈沖信號(hào)的頻率偏差之后、將該頻率偏差轉(zhuǎn)換為模擬電壓之前進(jìn)一步包括: 對(duì)該頻率偏差進(jìn)行平滑處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括:當(dāng)GPS信號(hào)丟失時(shí)，根據(jù)最近得到的模擬電壓對(duì)本地時(shí)鐘參考信號(hào)進(jìn)行修正。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述對(duì)該GPS信號(hào)進(jìn)行放大之后進(jìn)一步包括:將放大的GPS信號(hào)通過GPS天線發(fā)送出去，該GPS信號(hào)通過GPS天線到達(dá)需要使用GPS信號(hào)的設(shè)備。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，當(dāng)將放大的GPS信號(hào)通過GPS天線發(fā)送出去時(shí)，所述GPS天線為定向天線`。
【文檔編號(hào)】H04L7/00GK103684729SQ201210326077
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】周濤, 董偉輝, 陶成, 劉留, 孫溶辰 申請(qǐng)人:中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司