無線通信設備及其頻率同步方法技術

本發明專利技術涉及通信領域，公開了一種無線通信設備及其頻率同步方法。本發明專利技術中，包含以下步驟：鎖定定位系統的秒脈沖信號；無線通信模塊內置的計數器，根據秒脈沖信號對為無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數；無線通信模塊內置的頻率控制單元根據計數結果得到時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差；頻率控制單元根據該頻率偏差生成頻率調整信息；頻率控制單元將生成的頻率調整信息，發送至所述時鐘源，調整時鐘源的時鐘頻率。由于是直接利用無線通信模塊內部的硬件電路和軟件算法來實現的頻率同步，軟件實現方便，設備組成簡單，既提高了精度，又降低了系統的設備成本。

Wireless communication device and frequency synchronization method thereof

The invention relates to the field of communication, and discloses a wireless communication device and a frequency synchronization method thereof. In the invention, which comprises the following steps: the second pulse signal lock positioning system; counter built-in wireless communication module, according to the second pulse signal to provide clock output clock source for a wireless communication module, counting clock frequency; frequency control unit, wireless communication modules are built according to the results of counting clock source relative second pulse frequency the deviation signal; a frequency control unit according to the frequency deviation generated frequency adjustment information; frequency control unit information frequency adjustment is generated and sent to the clock source, adjust clock source clock frequency. Due to the direct use of hardware and software within the wireless communication module to realize the frequency synchronization, convenient software, simple equipment, not only improves the accuracy, but also reduces the system cost of equipment.

【技術實現步驟摘要】
無線通信設備及其頻率同步方法
本專利技術涉及通信領域，特別涉及無線通信設備的頻率同步技術。
技術介紹
在基于基站的移動通信模式中，終端設備都有本地的時鐘。但是考慮到終端成本的要求，通常其頻率精度不能滿足移動通信的要求。同時考慮到溫度變化帶來的頻率變化，以及時間(老化)對時鐘頻率的影響，所以通常的做法是利用基站發射信號的頻率，來調整本地的時鐘的頻率，從而達到終端設備頻率和基站頻率同步的目的，其示意圖如圖1所示。在無線自組網(MobileAdHocNETwork，簡稱MANET)通信系統，采用的是一種不需要基站的“對等結構”移動通信模式，網絡中所有聯網設備可以在移動過程中動態組網。那么設備的時間和頻率上的同步就不能按照基于基站的方式，與基站的頻率達到同步。在無線自組網通信系統中，網絡中并沒有一個頻率基準的設備，各個設備的處于“平等”的地位。但是由于無線通信的要求，對設備的頻率穩定度有比較高的要求。若使用頻率穩定度高的時鐘源，那么就會增加系統的成本，這對自組網系統來說將是很大的限制。同時，高精度時鐘源可選擇性有限，對設備的元器件選型的限制也比較大。目前的自組網設備中都裝備了全球定位系統(GlobalPositioningSystem，簡稱GPS)模塊。此模塊主要的組成部分是GPS接收機，以及對應的數字信號處理器。GPS模塊除了提供定位坐標信息外，還提供一個秒脈沖(pulsespersecond，簡稱1PPS)信號，此信號以一種脈沖信號的方式輸出，時鐘的精度很高，GPS衛星通常使用原子鐘來提供穩定度極高的時鐘源，因此可以利用GPS模塊高的頻率穩定度的特性，將自組網中的設備都和GPS信號來同步。無線自組網模塊直接使用GPS的輸出時鐘信號。在與GPS衛星信號鎖定后，模塊輸出時鐘信號的頻率穩定度通常可以滿足自組網無線通信的要求。無線自組網模塊直接使用GPS的輸出時鐘信號即可，這樣再加入網絡的設備都和GPS信號同步。但是該方法存在以下問題：依賴于GPS模塊的是否輸出時鐘，同時輸出的時鐘是否能滿足無線通信模塊的要求，比如GPS模塊輸出了30.72MHz的時鐘，而無線通信模塊需要19.2MHz的頻率。另外，增加時鐘輸出的功能，其實增加了GPS模塊的成本，即增加了整個設備的成本，同時對GPS模塊的選型和替代方案的選擇等也有很大的局限性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種無線通信設備及其頻率同步方法，使得在不增加無線通信模塊額外功能，以及不增加整個設備硬件電路的情況下，通過無線通信模塊已有的內置計數器和頻率控制單元，在計算頻率偏差的過程中結合軟件處理算法，即可生成頻率調整信息，達到頻率同步的目的，設備組成簡單，軟件實現方便，精度較高，設備成本較低。為解決上述技術問題，本專利技術的實施方式提供了一種無線通信設備的頻率同步方法，包含以下步驟：鎖定定位系統的秒脈沖信號；無線通信模塊內置的計數器，根據秒脈沖信號對為無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數；無線通信模塊內置的頻率控制單元根據計數結果得到時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差；頻率控制單元根據該頻率偏差生成頻率調整信息；頻率控制單元將生成的頻率調整信息，發送至時鐘源，調整時鐘源的時鐘頻率。本專利技術的實施方式還提供了一種無線通信設備，包含：定位模塊、無線通信模塊和時鐘源；時鐘源和定位模塊分別與無線通信模塊連接；時鐘源為無線通信模塊提供時鐘輸出；定位模塊將鎖定的定位系統的秒脈沖信號發送至無線通信模塊；無線通信模塊包含：計數器與頻率控制單元；計數器用于根據秒脈沖信號對時鐘源的時鐘頻率進行計數；頻率控制單元用于根據計數結果得到時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差，并根據該頻率偏差生成頻率調整信息發送至時鐘源，調整時鐘源的時鐘頻率。本專利技術實施方式相對于現有技術而言，通過鎖定定位系統的秒脈沖信號，利用無線通信模塊已有的內置計數器，根據1PPS信號對為無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數；無線通信模塊內置的頻率控制單元根據計數結果得到時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差，并根據該頻率偏差生成頻率調整信息，將該調整信號發送至時鐘源，調整時鐘源的時鐘頻率。解除了對定位模塊(如GPS模塊)時鐘輸出情況及頻率輸出類型的依賴，使得GPS模塊的選型及替換方案的選擇更靈活；由于秒脈沖信號的精準性高，因此基于秒脈沖信號進行時鐘頻率計數和頻率偏差的計算，精度較高；此外，由于是直接利用無線通信模塊內部現有的硬件電路(計數器和頻率控制單元)和軟件算法來實現的頻率同步，未額外增加無線通信模塊的功能(比如，時鐘輸出功能)，設備組成簡單，軟件實現方便，精度較高，降低了系統的設備成本。另外，計數器根據秒脈沖信號對為無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數的步驟中，包含以下子步驟：通過倍頻時鐘將時鐘源輸出的基準時鐘進行倍頻；計數器根據秒脈沖信號對倍頻后的時鐘頻率進行計數。計數器的測量時鐘可以是時鐘源的基準時鐘，也可以使用模塊內部的倍頻后的時鐘，使用倍頻時鐘來測量，可以有效地提高測量精度。另外，計數器根據秒脈沖信號對為無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數的步驟中，計數器統計N個秒脈沖信號的時鐘頻率，N為大于1的自然數；頻率控制單元根據計數結果得到時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差的步驟中，包含以下子步驟：分別獲取每一個秒脈沖信號的時鐘頻率；將獲取的N個秒脈沖信號的時鐘頻率求和平均，得到平均后的一個秒脈沖信號的時鐘頻率；根據平均后的一個秒脈沖信號的時鐘頻率，計算頻率偏差。秒脈沖信號具有短期內穩定性不高，而長期穩定性非常高的特點，能達到10-12的量級，例如技術1s，誤差在10-12s量級。根據秒脈沖信號的特性，采用求和平均的軟件算法來計算頻率偏差，可以提高調整后頻率穩定度，降低對無線通信模塊定時精度的要求，提高時鐘測量的精度。此外，由于采用無線通信模塊已有的內置計數器統計時鐘頻率，無需額外增加無線通信模塊的功能或者硬件電路設備，比如時鐘輸出功能，降低了設備成本。另外，頻率控制單元根據計數結果得到時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差的步驟中，包含以下子步驟：獲取前L個歷史記錄的一個秒脈沖信號的時鐘頻率；將獲取的L個時鐘頻率，與計數器當前計數得到的一個秒脈沖信號的時鐘頻率，進行加權平均；根據加權平均后的一個秒脈沖信號的時鐘頻率，計算頻率偏差。秒脈沖信號具有短期內穩定性不高，而長期穩定性非常高的特點，根據秒脈沖信號的特性，采用加權平均的算法來計算頻率偏差，可以提高調整后頻率穩定度，提高了時鐘測量的精度。此外，由于采用無線通信模塊已有的內置計數器統計時鐘頻率，無需額外增加無線通信模塊的功能或者硬件電路設備，比如時鐘輸出功能，降低了設備成本。另外，在計數器進行時鐘頻率的計數之前，還包含以下步驟：選擇為無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源。根據系統的需要選擇不同類型的時鐘源，或者從系統多個頻率源中根據需要選擇不同頻率的時鐘源，可以有效的降低系統的硬件成本。另外，時鐘源為數字補償晶體振蕩器DCXO。DCXO成本相對較低，從總體方案上降低了設備成本。另外，還包含：如果未鎖定定位系統的秒脈沖信號；則通過無線信號的同步，與點對點通信的對端設備進行頻率同步；其中，頻率控制單元根據對端設備發送的同步本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無線通信設備的頻率同步方法，所述無線通信設備包含無線通信模塊，其特征在于，包含以下步驟：鎖定定位系統的秒脈沖信號；所述無線通信模塊內置的計數器，根據所述秒脈沖信號對為所述無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數；所述無線通信模塊內置的頻率控制單元根據所述計數結果得到所述時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差；所述頻率控制單元根據該頻率偏差生成頻率調整信息；所述頻率控制單元將生成的所述頻率調整信息，發送至所述時鐘源，調整所述時鐘源的時鐘頻率。

【技術特征摘要】
1.一種無線通信設備的頻率同步方法，所述無線通信設備包含無線通信模塊，其特征在于，包含以下步驟：鎖定定位系統的秒脈沖信號；所述無線通信模塊內置的計數器，根據所述秒脈沖信號對為所述無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數；所述無線通信模塊內置的頻率控制單元根據所述計數結果得到所述時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差；所述頻率控制單元根據該頻率偏差生成頻率調整信息；所述頻率控制單元將生成的所述頻率調整信息，發送至所述時鐘源，調整所述時鐘源的時鐘頻率。2.根據權利要求1所述的無線通信設備的頻率同步方法，其特征在于，所述計數器根據所述秒脈沖信號對為所述無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數的步驟中，包含以下子步驟：通過倍頻時鐘將所述時鐘源輸出的基準時鐘進行倍頻；所述計數器根據所述秒脈沖信號對所述倍頻后的時鐘頻率進行計數。3.根據權利要求1所述的無線通信設備的頻率同步方法，其特征在于，所述計數器根據所述秒脈沖信號對為所述無線通信模塊提供時鐘輸出的時鐘源，進行時鐘頻率的計數的步驟中，所述計數器統計N個所述秒脈沖信號的時鐘頻率；所述N為大于1的自然數；所述頻率控制單元根據所述計數結果得到所述時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差的步驟中，包含以下子步驟：分別獲取每一個所述秒脈沖信號的時鐘頻率；將獲取的所述N個秒脈沖信號的時鐘頻率求和平均，得到平均后的一個秒脈沖信號的時鐘頻率；根據所述平均后的一個秒脈沖信號的時鐘頻率，計算所述頻率偏差。4.根據權利要求1所述的無線通信設備的頻率同步方法，其特征在于，所述頻率控制單元根據所述計數結果得到所述時鐘源相對秒脈沖信號的頻率偏差的步驟中，包含以下子步驟：獲取前L個歷史記錄的一個秒脈沖信號的時鐘頻率；將所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙滄波，
申請(專利權)人：聯芯科技有限公司，大唐半導體設計有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31