專利名稱：一種基站時(shí)鐘鎖定方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基站時(shí)鐘鎖定方法和裝置。
背景技術(shù)：
在時(shí)分復(fù)用同步碼分多址(TD-SCDMA，TimeDivisionSynchronous CDMA)系統(tǒng)中， 當(dāng)基站得到全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Position System)鎖定后的秒脈沖(1PPS，IPulse Per Second)時(shí)鐘參考時(shí)，需要快速鎖定參考，并將基站本地的IPPS時(shí)鐘信號(hào)與GPS的 IPPS時(shí)鐘信號(hào)的上升沿鎖定到較小的誤差范圍內(nèi)，同時(shí)爐溫控制晶體振蕩器(0CX0，Oven Controlled Crystal Oscillator)輸出的時(shí)鐘相位也鎖定到較小的誤差范圍之內(nèi)。圖1是現(xiàn)有基站中的時(shí)鐘鎖定部件的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，GPS模塊接 收GPS信號(hào)，并將GPS產(chǎn)生的IPPS信號(hào)送到鑒頻鑒相模塊。鑒頻鑒相模塊對0CX0輸出的 時(shí)鐘和GPS模塊輸出的IPPS進(jìn)行鑒頻和鑒相，將相應(yīng)接收發(fā)送給時(shí)鐘調(diào)節(jié)模塊，時(shí)鐘調(diào)節(jié) 模塊計(jì)算出數(shù)字壓控調(diào)整信號(hào)輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字壓控調(diào)整信號(hào)轉(zhuǎn)換成 模擬壓控調(diào)整信號(hào)后輸出到0CX0的壓控調(diào)整端，以調(diào)整0CX0的輸出頻率。圖1所示的時(shí)鐘源部件的時(shí)鐘調(diào)節(jié)方法分為兩個(gè)部分頻率調(diào)節(jié)鎖定階段和相位 調(diào)節(jié)鎖定階段。頻率調(diào)節(jié)鎖定階段0CX0在預(yù)熱階段會(huì)逐漸靠近標(biāo)稱的頻率，但是本地的IPPS和 GPS的IPPS上升沿的相位會(huì)相差很大，因此在開始跟蹤參考的階段需要將頻率誤差縮減到 很小的范圍，即將本地IPPS和GPS的IPPS上升沿靠近到很小的范圍。鎖相環(huán)(PLL)調(diào)頻計(jì)算公式為DAC = DAC' +kX AfreqDAC是晶振(即0CX0)的當(dāng)前調(diào)節(jié)值；DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值；k是晶振調(diào)節(jié)系數(shù)；Δ freq是上120秒內(nèi)的平均頻率計(jì)數(shù)差。晶振調(diào)節(jié)系數(shù)k的計(jì)算方法為用晶振調(diào)節(jié)值Rl調(diào)節(jié)晶振，在晶振穩(wěn)定后，以GPS 的秒脈沖信號(hào)為參考，記錄120秒內(nèi)的本地時(shí)鐘的頻率計(jì)數(shù)差C0UNT1 ；用晶振調(diào)節(jié)值R2調(diào) 節(jié)晶振，在晶振穩(wěn)定后，以GPS的秒脈沖信號(hào)為參考，記錄120秒內(nèi)的本地時(shí)鐘的頻率計(jì)數(shù) 差 C0UNT2 ；則 k = (R1-R2)/(COUNT 1-C0UNT2)。當(dāng)本地時(shí)鐘的平均頻率計(jì)數(shù)差為0，即本地時(shí)鐘在120秒內(nèi)的實(shí)際計(jì)數(shù)值和標(biāo)稱 值之間的差為0時(shí)，進(jìn)入相位調(diào)節(jié)鎖定階段。PLL 調(diào)相計(jì)算公式DAC = DAC' +4 X AphaseDAC是晶振(即0CX0)的當(dāng)前調(diào)節(jié)值；DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值；Δ phase是前30秒內(nèi)的平均相位計(jì)數(shù)差(滑動(dòng)窗口，每秒計(jì)算一次)。當(dāng)前30秒的平均相位差大于等于6個(gè)61. 44M的時(shí)鐘周期時(shí)重新進(jìn)入頻率跟蹤階 段，根據(jù)前120秒的頻率計(jì)數(shù)差重新跟蹤GPS的參考，當(dāng)前120秒的頻率計(jì)數(shù)差再次為零時(shí)重新返回相位跟蹤階段，如此循環(huán)。在GPS參考正常的情況下，使用上述的時(shí)鐘鎖定方法可以將本地IPPS信號(hào)上升沿 與GPS的IPPS信號(hào)上升沿鎖定到士6個(gè)61. 44MHz時(shí)鐘周期之內(nèi)。但是目前的PLL頻率調(diào)節(jié)采用的是一階線性調(diào)節(jié)，而大多數(shù)OCXO不具有較高的線 性度，雖然進(jìn)行多次迭代后可以鎖定頻率，但往往時(shí)間較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基站時(shí)鐘鎖定方法，該方法能夠較快地鎖定頻率。本發(fā)明還提供了一種基站時(shí)鐘鎖定裝置，該裝置能夠較快地鎖定頻率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種基站時(shí)鐘鎖定方法，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，該方法 包括計(jì)算出二項(xiàng)式頻差公式Af = aXDAC2+bXDAC+c的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和c ；其中， DAC是晶振調(diào)節(jié)值，Δ f是在晶振調(diào)節(jié)值DAC下得到的晶振頻率計(jì)數(shù)差；計(jì)算出二項(xiàng)式方程
的根 = ~b~4b2-Axaxc 和
2a
,舍去其中一個(gè)不在晶振調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的根，將另一個(gè)根作為估算 2a
出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值DACx ；用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振，得到對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)Afx ；如果Afx彡0，則在^^，DACX范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)； 如果Afx < 0，則在DACx,-已范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)；其中，DACf
是晶振調(diào)節(jié)值的滿度值。本發(fā)明還公開了基站時(shí)鐘鎖定裝置，該裝置包括GPS模塊、CPLD模塊、CPU處理模 塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和晶振；GPS模塊，用于接收GPS產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)，并將GPS的秒脈沖信號(hào)發(fā)送到CPLD模 塊；CPLD模塊，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，用于接收GPS模塊發(fā)送的秒脈沖信 號(hào)和晶振的輸出的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)GPS模塊的秒脈沖信號(hào)和晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)算晶振 的頻率計(jì)數(shù)差，并輸出給CPU處理模塊；CPU處理模塊，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，用于計(jì)算出二項(xiàng)式頻差公式Af =aXDAC2+bXDAC+c 的二項(xiàng)式系數(shù) a、b 和 c ；其中，DAC是晶振調(diào)節(jié)值；Af是CPU處理模塊向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出晶振調(diào)節(jié)值DAC 時(shí)，從CPLD模塊接收到的晶振頻率計(jì)數(shù)差；CPU處理模塊，用于計(jì)算出二項(xiàng)式方程0 = aXDAC2+bXDAC+c的根
，舍去其中一個(gè)不在晶振調(diào)節(jié)范圍
內(nèi)的根，將另一個(gè)根作為估算出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值DACx ；CPU處理模塊，用于向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出晶振調(diào)節(jié)值DACx,從CPLD模塊接收對應(yīng)的 晶振頻率計(jì)數(shù)Δ ；;CPU處理模塊，用于在Afx彡ο時(shí)，在DA^F ,DACX范圍內(nèi)采用線性調(diào)節(jié)方
式計(jì)算出晶振調(diào)節(jié)值并輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器；在Afx <0時(shí)，在DACx,3xD^Cp范圍內(nèi)
采用線性調(diào)節(jié)方式計(jì)算出晶振調(diào)節(jié)值輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器；其中，DACf是晶振調(diào)節(jié)值的滿度 值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于接收來自CPU處理模塊的晶振調(diào)節(jié)值，并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，用 戶所得到的模擬信號(hào)對晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)。由上述可見，本發(fā)明這種首先采用二項(xiàng)式曲線擬合方式，計(jì)算出二項(xiàng)式頻差 公式Af = aXDAC2+bXDAC+c的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和c，然后計(jì)算出二項(xiàng)式方程0 =
c 的根
和力
舍去其
中一個(gè)不在晶振調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的根，將另一個(gè)根作為估算出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié) 值DACX，用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振，得到對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)Afx，如果Afx >0，則在
范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，如果Afx <0，則在DACx,3xD^Cf
范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)；其中，DACf是晶振調(diào)節(jié)值的滿度值的技術(shù)方案，更符合晶振在 整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)非線性的特性，能夠更快速地鎖定時(shí)鐘頻率。


圖1是現(xiàn)有基站中的時(shí)鐘鎖定部件的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種基站時(shí)鐘鎖定裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)階段，根據(jù)晶振(如OCXO等)在整 個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)非線性，而在較小調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可認(rèn)為具有線性度的特征，首先采用二項(xiàng)式擬 合方式獲得一個(gè)較小的調(diào)節(jié)范圍，然后在該較小調(diào)節(jié)范圍內(nèi)采用一階線性調(diào)節(jié)方式對晶振 進(jìn)行調(diào)節(jié)，大大提高了時(shí)鐘頻率的鎖定速度。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對 本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在本發(fā)明的實(shí)施例中晶振均以O(shè)CXO為例進(jìn)行說明。在頻率調(diào)節(jié)階段，對OCXO在預(yù)熱之后，OCXO在整個(gè)頻率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)為非線性，因
8此本發(fā)明中對頻差進(jìn)行二項(xiàng)式曲線擬合。二項(xiàng)式頻差公式Δ f = aX DAC2+b X DAC+c其中，DAC是晶振調(diào)節(jié)值；Af是在該晶振調(diào)節(jié)值DAC下得到的晶振頻率計(jì)數(shù)差，該 頻率計(jì)數(shù)差Δι可以取在一段預(yù)設(shè)長度的之間內(nèi)的平均計(jì)數(shù)差；a為二階系數(shù)，b為一階系 數(shù)，c為常數(shù)項(xiàng)。計(jì)算二項(xiàng)式系數(shù)a、b和c的方法包括獲取m個(gè)不同的晶振調(diào)節(jié)值(DAC1, DAC2, -,DACffl)所對應(yīng)晶振頻率計(jì)數(shù)差(Af1, Af2,…，Δ fm)，m為大于或等于3的正整數(shù)，則帶入上述的二項(xiàng)式頻差公式可得如下的聯(lián) 立方程組 采用最小二乘法計(jì)算出上述聯(lián)立方程組中的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和c，具體如下 其中， DAC1, DAC2,…，DACm可以是m個(gè)采樣點(diǎn)對應(yīng)的調(diào)節(jié)OCXO的調(diào)節(jié)值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，為了加快頻率調(diào)節(jié)速度，DAC值可以取5組數(shù)據(jù)DACf、
3 Χ DACF DACF DACF
、0 ；DACf是晶振調(diào)節(jié)值DAC的滿度值，也就是說，晶振調(diào)節(jié)值
的可調(diào)節(jié)范圍為
。 計(jì)算出a、b和c后，令A(yù)f = 0，計(jì)算出二項(xiàng)式方程0 = aXDAC2+bXDAC+c的根
和
:其中的一個(gè)根不在DAC的可調(diào)
節(jié)范圍
內(nèi)，舍去；則將另一個(gè)根作為估算出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值 DACx。用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振，得到對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)差A(yù)fx。OCXO在較小的一段范圍內(nèi)可認(rèn)為有一定的線性度，采用單項(xiàng)式迭代使頻差為0。如果Δ fx>0，這表明實(shí)際的零頻差所對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值小于或等于DACx,則本實(shí) DACF
施例中在
范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)； 如果Afx < 0，這表明實(shí)際的零頻差所對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值大于或等于DACx，則在
范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)；其中，DACf是晶振調(diào)節(jié)值的滿度值。 對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)所采用公式為DAC = DAC' +kX Afreq其中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值，Δ freq是預(yù)設(shè)長 度時(shí)間內(nèi)的平均頻率計(jì)數(shù)差，如前30秒的平均頻率計(jì)數(shù)差，k是晶振調(diào)節(jié)系數(shù)。晶振調(diào)節(jié)系數(shù)k的計(jì)算方法為用晶振調(diào)節(jié)值Rl調(diào)節(jié)晶振，在晶振穩(wěn)定后，記錄預(yù)設(shè)時(shí)間(如30秒)內(nèi)的晶振平 均頻率計(jì)數(shù)差COUNTl ；用晶振調(diào)節(jié)值R2調(diào)節(jié)晶振，在晶振穩(wěn)定后，記錄預(yù)設(shè)時(shí)間(30秒)內(nèi) 的晶振平均頻率計(jì)數(shù)差C0UNT2 ；則k = (R1-R2) / (COUNT 1-C0UNT2)。
DACw顯然，Δ fx彡0時(shí)，Rl和 R2分別
和DACf, Δ fx < 0時(shí)，Rl禾口 R2分別取
即 δ fx ≥ ο 時(shí)，
淇中，η 是用晶振調(diào)節(jié)值
調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f2是用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振 4
后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；Δfx < ο 時(shí)，
其中，f3 是用晶振調(diào)
節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f4是用晶振調(diào)節(jié)值
調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差。這樣求得的晶振系數(shù)k更為精確，同時(shí)縮小了調(diào)節(jié)范圍，通過較小的迭代次數(shù)可 使預(yù)設(shè)時(shí)間(如30秒)內(nèi)的計(jì)數(shù)值和理論值之間的差為零，從而進(jìn)入相位調(diào)節(jié)鎖定階段。在本發(fā)明實(shí)施例中，在基站時(shí)鐘的相位調(diào)節(jié)鎖定階段采用了改進(jìn)的比例積分微分 (PID，Proportion Integral Derivative)計(jì)算公式。在基站的相位調(diào)節(jié)鎖定階段，采用的PLL調(diào)相計(jì)算公式為DAC = DAC' +4 X PID (η)其中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值；PID(n)是當(dāng)前時(shí) 刻的PID值。PID計(jì)算公式
其中，Δ ρ (η)是晶振的當(dāng)前相位差；η表示當(dāng)前時(shí)刻(當(dāng)前采樣點(diǎn))，η_1表示上一 時(shí)刻(上一個(gè)采樣點(diǎn))，以此類推；Kp是比例常數(shù)，Ki是積分常數(shù)，Kd是微分常數(shù)，PID(η) 是當(dāng)前時(shí)刻的PID值?？梢匀≈付ǖ臅r(shí)間長度做積分，例如取30秒，每秒滑動(dòng)輸出PID值，并調(diào)節(jié)DAC值。
比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)偏差，比例系數(shù)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減少偏差；積分調(diào) 節(jié)積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后減小穩(wěn)態(tài)誤差；微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)反映系統(tǒng)偏差信號(hào) 的變化率。根據(jù)實(shí)際測試情況，正在使用的OCXO對外界溫度突然變化較為敏感，可使比例 系數(shù)大些。在穩(wěn)定時(shí)要求OCXO輸出穩(wěn)定，波動(dòng)小，可使積分系數(shù)也大些。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中對PID計(jì)算公式中的比例項(xiàng)和微分項(xiàng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以消 除調(diào)節(jié)變化敏感度。具體為微分項(xiàng)采用二階差分項(xiàng)Δρ (η) -2 X Δ ρ (η_1) + Δ ρ (η_2)對比例碰行中值濾波 則改進(jìn)后的PID計(jì)算公式為 根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)比例常數(shù)Kp較佳地取0. 7，積分常數(shù)Ki較佳地取1x0.6 ,微分常
數(shù)Kd較佳地取0. 15。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，為了提高精度，采用將OCXO的輸出時(shí)鐘進(jìn)行倍頻處理 后再與GPS的IPPS信號(hào)進(jìn)行鑒頻鑒相，即上述的頻率計(jì)數(shù)差和相位差均指在GPS的IPPS 參考下，經(jīng)過倍頻后的時(shí)鐘信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)差和相位差。例如，在OCXO的標(biāo)稱頻率為10MHz，進(jìn)行倍頻處理后得到61. 44MHz的時(shí)鐘信號(hào)。 在GPS參考正常的情況下，使用上述的相位鎖定方法可以將本地IPPS信號(hào)上升沿與GPS的 IPPS信號(hào)上升沿鎖定到士4個(gè)61. 44M的時(shí)鐘周期之內(nèi)。當(dāng)前PID值大于4個(gè)61. 44MHz 的時(shí)鐘周期時(shí)重新進(jìn)入頻率跟蹤鎖定階段。根據(jù)前預(yù)設(shè)長度時(shí)間內(nèi)的頻率計(jì)數(shù)差重新跟蹤 GPS的參考，當(dāng)前預(yù)設(shè)長度時(shí)間內(nèi)的頻率計(jì)數(shù)差為零時(shí)重新返回相位跟蹤階段，如此循環(huán)?；谏鲜鰧?shí)施例給出本發(fā)明中的一種基站時(shí)鐘鎖定裝置的組成結(jié)構(gòu)。圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種基站時(shí)鐘鎖定裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該 裝置包括GPS模塊201、CPLD模塊202、CPU處理模塊203、模數(shù)轉(zhuǎn)換器204和晶振205 ；這 里的晶振205可以是0CX0。GPS模塊201，用于接收GPS產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)，并將GPS的秒脈沖信號(hào)發(fā)送到 CPLD 模塊 202 ；CPLD模塊202，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，用于接收GPS模塊201發(fā)送的秒 脈沖信號(hào)和晶振205輸出的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)GPS模塊201的秒脈沖信號(hào)和晶振205輸出的 時(shí)鐘信號(hào)計(jì)算晶振的頻率計(jì)數(shù)差，并輸出給CPU處理模塊202 ；CPU處理模塊202，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，用于計(jì)算出二項(xiàng)式頻差公式 Af = aXDAC2+bXDAC+c 的二項(xiàng)式系數(shù) a、b 和 c ；其中，DAC是晶振調(diào)節(jié)值；Δ f是CPU處理模塊203向數(shù)模轉(zhuǎn)換器204輸出晶振調(diào) 節(jié)值DAC時(shí)，從CPLD模塊202接收到的晶振頻率計(jì)數(shù)差；CPU處理模塊203，用于計(jì)算出二項(xiàng)式方程0 = a X DAC2+b X DAC+c的根
和
，舍去其中一個(gè)不在晶振調(diào)節(jié)范
圍內(nèi)的根，將另一個(gè)根作為估算出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值DACx ； CPU處理模塊203，用于向數(shù)模轉(zhuǎn)換器204輸出晶振調(diào)節(jié)值DACx,從CPLD模塊202
接收對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)差Δ ；； CPU處理模塊203，用于在Δ fx彡0時(shí)，在
方式計(jì)算出晶振調(diào)節(jié)值并輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器204 ；在Afx < 0時(shí)，在
范圍內(nèi)采用線性調(diào)節(jié)范圍內(nèi)采用線性調(diào)節(jié)方式計(jì)算出晶振調(diào)節(jié)值輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器204 ；其中，DACf是晶振調(diào)節(jié) 值的滿度值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器204，用于接收來自CPU處理模塊的晶振調(diào)節(jié)值，并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換處 理，用所得到的模擬信號(hào)對晶振205進(jìn)行調(diào)節(jié)。在圖2所示的裝置中，所述CPU處理模塊203，用于獲取m個(gè)不同的晶振調(diào)節(jié)值 (DAC1, DAC2,…，DACm)所對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)差(Af1, Af2，…，Δ fm)，m為大于或等于3 的正整數(shù)，得到如下的聯(lián)立方程組 CPU處理模塊203采用最小二乘法計(jì)算出上述聯(lián)立方程組中的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和
如圖2所示的裝置中，CPU處理模塊203，在Afx彡0時(shí)，用于在
范圍內(nèi)采用公式DAC = DAC ‘ +klX Δ freq計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，其
中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值，kl是晶振調(diào)節(jié)系數(shù)，且
用晶振調(diào)節(jié)值^^調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi) 是
的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f2是用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的晶振的平均
頻率計(jì)數(shù)差； CPU處理模塊203，在Δ fx < 0時(shí)，用于在
范圍內(nèi)采用線性
調(diào)頻計(jì)算公式DAC = DAC' +k2X Afreq計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，其中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值， DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值，Δ freq是預(yù)設(shè)長度時(shí)間內(nèi)的平均頻率計(jì)數(shù)差，k2是晶振調(diào)
節(jié)系數(shù)，
； f3是用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f4是用晶振調(diào)節(jié)值3 X DACf調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)
間內(nèi)的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差。在圖2所示的裝置中，CPLD模塊202，在基站時(shí)鐘的相位調(diào)節(jié)鎖定階段，用于根據(jù) GPS模塊的秒脈沖信號(hào)和晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)算出晶振的相位差，并輸出給CPU處理模 塊 203 ；CPU處理模塊203，在基站時(shí)鐘的相位調(diào)節(jié)鎖定階段，用于采用調(diào)相計(jì)算公式DAC = DAC' +4XPID(n)計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的上一次調(diào) 節(jié)值； PID(n) = Kpx Ap(n) + Kix ^ Ap(i) + Kdx (Ap(n) - Ap(n -1)) 或，
PID{n) = Kpχ(ΑΡ( ) + 2χΔ_-1) +一-2)) + ^ Ap(f) + Kdχ(Δρ(η)_2 x Ap(n_ 1} + Ap(n _2))其中，Δ ρ (η)是晶振的當(dāng)前相位差，η表示當(dāng)前時(shí)刻，Kp是比例常數(shù)，Ki是積分常 數(shù)，Kd是微分常數(shù)。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，如2所示的裝置進(jìn)一步包括倍頻模塊206。此時(shí)，晶振205 的輸出不直接輸出給CPLD模塊202，而是經(jīng)過倍頻模塊206進(jìn)行倍頻處理后再輸出給CPLD 模塊202。參見圖2，倍頻模塊206，用于接收晶振205輸出的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行倍頻處理后再輸 出給CPLD模塊202 ；CPLD模塊202，用于根據(jù)GPS模塊201的秒脈沖信號(hào)和倍頻模塊206輸出的時(shí)鐘 信號(hào)，計(jì)算倍頻信號(hào)的頻率計(jì)數(shù)差和相位差輸出給CPU處理模塊203。參見圖2，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，晶振205的標(biāo)稱頻率為IOMHz，倍頻模塊206 輸出的時(shí)鐘頻率為61. 44MHz。綜上所述，本發(fā)明這種首先采用二項(xiàng)式曲線擬合方式，計(jì)算出二項(xiàng)式頻差公式Af =a X DAC2+b X DAC+c的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和c，然后計(jì)算出二項(xiàng)式方程0 = a X DAC2+b X DAC+c
的根χ1 = —“ W_4x“xe和力=4 + ^2-4><“>^，舍去其中一個(gè)不在晶振調(diào) 2a2a
節(jié)范圍內(nèi)的根，將另一個(gè)根作為估算出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值DACX，用晶振調(diào)
節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振，得到對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)Afx，如果Afx彡0，則在^^’DACX 范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，如果Δ ;<ο，則在DACx,3xDfCF范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行
線性調(diào)節(jié)；其中，DACf是晶振調(diào)節(jié)值的滿度值的技術(shù)方案，更符合晶振在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)非 線性的特性，能夠更快速地鎖定時(shí)鐘頻率。此外，在相位鎖定階段，采用改進(jìn)的PID跟蹤的 方式，進(jìn)一步提高了進(jìn)一步縮小了本地時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘的相位差。
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
一種基站時(shí)鐘鎖定方法，其特征在于，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，該方法包括計(jì)算出二項(xiàng)式頻差公式Δf＝a×DAC2+b×DAC+c的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和c；其中，DAC是晶振調(diào)節(jié)值，Δf是在晶振調(diào)節(jié)值DAC下得到的晶振頻率計(jì)數(shù)差；計(jì)算出二項(xiàng)式方程0＝a×DAC2+b×DAC+c的根和舍去其中一個(gè)不在晶振調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的根，將另一個(gè)根作為估算出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值DACX；用晶振調(diào)節(jié)值DACX調(diào)節(jié)晶振，得到對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)差Δfx；如果Δfx≥0，則在范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)；如果Δfx＜0，則在范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)；其中，DACF是晶振調(diào)節(jié)值的滿度值。FSA00000249990100011.tif,FSA00000249990100012.tif,FSA00000249990100013.tif,FSA00000249990100014.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法其特征在于，所述計(jì)算出二項(xiàng)式頻差公式Af= aXDAC2+bXDAC+c的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和c包括獲取m個(gè)不同的晶振調(diào)節(jié)值(DAC1, DAC2,…，DACffl)所對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)差(Af1, Af2,…，Δ fm)，m為大于或等于3的正整數(shù)，則帶入二項(xiàng)式頻差公式可得如下的聯(lián)立方程 組 采用最小二乘法計(jì)算出上述聯(lián)立方程組中的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果Afx彡0，則在范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)包括采用公式DAC L 4J 計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，其中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的上 一次調(diào)節(jié)值，Afreq是預(yù)設(shè)長度時(shí)間內(nèi)的平均頻率計(jì)數(shù)差，kl是晶振調(diào)節(jié)系數(shù)； 其中， ； f 1是用晶振調(diào)節(jié)值^^調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f2是用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的 晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；如果Afx <0，則在 ，Cf范圍內(nèi)對晶振進(jìn)行線性調(diào)節(jié)包括采用線性調(diào)頻計(jì)算公式DAC = DAC' +k2X Afreq計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，其中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值， DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值，Afreq是預(yù)設(shè)長度時(shí)間內(nèi)的平均頻率計(jì)數(shù)差，k2是晶振調(diào) 節(jié)系數(shù)；其中， ；f3是用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f4是用晶振調(diào)節(jié)值 調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí) 間內(nèi)的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步在基站時(shí)鐘的相位調(diào) 節(jié)鎖定階段，該方法包括采用調(diào)相計(jì)算公式DAC = DAC' +4XPID (η)計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，其中，DAC是晶振的當(dāng)前 調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié)值； 其中，Δ ρ (η)是晶振的當(dāng)前相位差，Kp是比例常數(shù)，Ki是積分常數(shù)，Kd是微分常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，比例常數(shù)Kp取0. 7，積分常數(shù)Ki取—X 0.6，微分常數(shù)Kd取0. 15。
6.一種基站時(shí)鐘鎖定裝置，其特征在于，該裝置包括GPS模塊、CPLD模塊、CPU處理模 塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和晶振；GPS模塊，用于接收GPS產(chǎn)生的秒脈沖信號(hào)，并將GPS的秒脈沖信號(hào)發(fā)送到CPLD模塊； CPLD模塊，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，用于接收GPS模塊發(fā)送的秒脈沖信號(hào)和 晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)GPS模塊的秒脈沖信號(hào)和晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)算晶振的頻率 計(jì)數(shù)差，并輸出給CPU處理模塊；CPU處理模塊，在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)鎖定階段，用于計(jì)算出二項(xiàng)式頻差公式Af = aXDAC2+bXDAC+c 的二項(xiàng)式系數(shù) a、b 禾口 c ；其中，DAC是晶振調(diào)節(jié)值；△ f是CPU處理模塊向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出晶振調(diào)節(jié)值DAC時(shí)，從 CPLD模塊接收到的晶振頻率計(jì)數(shù)差；CPU處理模塊，用于計(jì)算出二項(xiàng)式方程0 = aXDAC2+bXDAC+c的根 舍去其中一個(gè)不在晶振調(diào)節(jié)范 2a2a圍內(nèi)的根，將另一個(gè)根作為估算出的晶振零頻差時(shí)對應(yīng)的晶振調(diào)節(jié)值DACx ；CPU處理模塊，用于向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出晶振調(diào)節(jié)值DACx,從CPLD模塊接收對應(yīng)的晶振頻率計(jì)數(shù)差Δ ；;CPU處理模塊，用于在Afx彡0時(shí)，在 范圍內(nèi)采用線性調(diào)節(jié)方式計(jì)算 出晶振調(diào)節(jié)值并輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器；在Afx <o時(shí)，在DACx,——范圍內(nèi)采用線 性調(diào)節(jié)方式計(jì)算出晶振調(diào)節(jié)值輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器；其中，DACf是晶振調(diào)節(jié)值的滿度值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于接收來自CPU處理模塊的晶振調(diào)節(jié)值，并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，用所得 到的模擬信號(hào)對晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述CPU處理模塊，用于獲取m個(gè)不同的晶振調(diào)節(jié)值(DAC1, DAC2,…，DACffl)所對應(yīng)的 晶振頻率計(jì)數(shù)差(Δ \，Af2，…，Δ fm)，m為大于或等于3的正整數(shù)，得到如下的聯(lián)立方程 組 CPU處理模塊采用最小二乘法計(jì)算出上述聯(lián)立方程組中的二項(xiàng)式系數(shù)a、b和C。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， CPU處理模塊，在Afx彡0時(shí)，用于在范圍內(nèi)采用公式DAC =DAC' +klX Afreq計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，其中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的 上一次調(diào)節(jié)值，Afreq是預(yù)設(shè)長度時(shí)間內(nèi)的平均頻率計(jì)數(shù)差，kl是晶振調(diào)節(jié)系數(shù)，且 kl =(——己-DACx)/(/1 -/2) ； f 1是用晶振調(diào)節(jié)值——^調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi) 44的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f2是用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差； CPU處理模塊，在Afx <0時(shí)，用于在DACx,^范圍內(nèi)采用線性調(diào)頻計(jì)算公式DAC = DAC' +k2XAfreq計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，其中，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是 晶振的上一次調(diào)節(jié)值，Afreq是預(yù)設(shè)長度時(shí)間內(nèi)的平均頻率計(jì)數(shù)差，k2是晶振調(diào)節(jié)系數(shù)，且= ;f3是用晶振調(diào)節(jié)值DACx調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差；f4是用晶振調(diào)節(jié)值3 X DACf調(diào)節(jié)晶振后，預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的4晶振的平均頻率計(jì)數(shù)差。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，CPLD模塊，在基站時(shí)鐘的相位調(diào)節(jié)鎖定階段，用于根據(jù)GPS模塊的秒脈沖信號(hào)和晶振 輸出的時(shí)鐘信號(hào)計(jì)算出晶振的相位差，并輸出給CPU處理模塊；CPU處理模塊，在基站時(shí)鐘的相位調(diào)節(jié)鎖定階段，用于采用調(diào)相計(jì)算公式DAC = DAC' +4XPID(n)計(jì)算晶振調(diào)節(jié)值，DAC是晶振的當(dāng)前調(diào)節(jié)值，DAC'是晶振的上一次調(diào)節(jié) 或， 其中，Δ ρ (η)是晶振的當(dāng)前相位差，η表示當(dāng)前時(shí)刻，Kp是比例常數(shù)，Ki是積分常數(shù)， Kd是微分常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，該裝置進(jìn)一步包括倍頻模塊，用于接收 晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行倍頻處理后再輸出給CPLD模塊；CPLD模塊，用于根據(jù)GPS模塊的秒脈沖信號(hào)和倍頻模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)算頻率計(jì) 數(shù)差和相位差輸出給CPU處理模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基站時(shí)鐘鎖定方法和裝置。所述方法包括在基站時(shí)鐘的頻率調(diào)節(jié)階段，根據(jù)晶振(如OCXO等)在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)非線性，而在較小調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可認(rèn)為具有線性度的特征，首先采用二項(xiàng)式擬合方式獲得一個(gè)較小的調(diào)節(jié)范圍，然后在該較小調(diào)節(jié)范圍內(nèi)采用一階線性調(diào)節(jié)方式對晶振進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明的技術(shù)方案大大提高了基站時(shí)鐘頻率的鎖定速度。
文檔編號(hào)H03L7/08GK101931400SQ201010267669
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者王超, 魯雪峰 申請人:新郵通信設(shè)備有限公司