本發(fā)明涉及通信技術領域，具體涉及一種獲取同步時鐘信號的裝置、方法以及無線通信系統(tǒng)。

背景技術：

隨著無線設備越來越小型化，應用環(huán)境越來越復雜，為了保證無線設備準確的休眠和喚醒，以保持無線設備與其他設備的準確同步成為需要解決的問題。

在無線通信系統(tǒng)中，為了所有的節(jié)點與主控節(jié)點之間能夠正常通信，需要保證所有的節(jié)點與主控節(jié)點之間能夠同步時間。目前無線設備的同步時間的方式主要有三種。第一種方式為通過第三方設備同步時間，即所有的節(jié)點與主控節(jié)點通過第三方設備連接獲得授時，例如第三方設備可以為GPS模塊。第二種方式為內(nèi)置晶體同步時間，即所有的節(jié)點和主控節(jié)點內(nèi)置高精度晶振，例如32.768KHz晶振，通過計數(shù)晶振進行計時。第三種方式為網(wǎng)絡內(nèi)部同步時間，即通過建立復雜的注冊和頻繁的無線通訊，頻繁的由主控節(jié)點向其他節(jié)點授時的方式保證網(wǎng)絡內(nèi)部的時間同步。第一種方式需要額外增加成本較高的外部設備，并且第三方設備的電流消耗較大，功耗較高；第二種方式中，晶振保持工作狀態(tài)需要電流消耗較大，功耗較高，并且晶振震蕩頻率誤差與環(huán)境溫度成指數(shù)關系，時間同步的準確性得不到保證；第三種方式中，組網(wǎng)協(xié)議復雜，頻繁的同步時間會造成網(wǎng)絡容量低，并且功耗較高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種獲取同步時鐘信號的裝置、方法以及無線通信系統(tǒng)，可以提高時間同步的準確率，并降低功耗。

本發(fā)明實施例第一方面，提供了一種獲取同步時鐘信號的裝置，應用于無線通信系統(tǒng)，包括感應線圈、濾波放大電路和輸出電路，其中：

所述感應線圈，用于感應外部電磁波信號；

所述濾波放大電路，用于從所述外部電磁波信號中提取工頻信號并將所述工頻信號進行放大，得到同步時鐘信號；

所述輸出電路，用于將所述同步時鐘信號輸出至所述無線通信系統(tǒng)中的無線設備。

本發(fā)明實施例第二方面，提供了一種獲取同步時鐘信號的方法，應用于本發(fā)明實施例第一方面所述的裝置，包括：

感應線圈感應外部電磁波信號；

濾波放大電路從所述外部電磁波信號中提取工頻信號并將所述工頻信號進行放大，得到同步時鐘信號；

輸出電路將所述同步時鐘信號輸出至所述無線通信系統(tǒng)中的無線設備。

本發(fā)明實施例第三方面，提供了一種無線通信系統(tǒng)，包括多個無線設備，每個無線設備都包括本發(fā)明實施例第一方面所述的獲取同步時鐘信號的裝置，以保證所述無線通信系統(tǒng)內(nèi)的所述多個無線設備均采用頻率為工頻信號頻率的同步時鐘信號。

可見，本發(fā)明實施例提供的獲取同步時鐘信號的裝置，可以保證無線通信系統(tǒng)中的所有無線設備都采用工頻信號作為同步時鐘信號，所有的無線設備的時鐘頻率都為工頻信號的頻率，可以提高時間同步的準確率，由于獲取同步時鐘信號的裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作電流低、可以降低功耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例公開的一種獲取同步時鐘信號的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例公開的另一種獲取同步時鐘信號的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例公開的一種濾波電路和放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例公開的一種獲取同步時鐘信號的方法的流程示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例公開的一種無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施方式是本發(fā)明的一部分實施方式，而不是全部實施方式。基于本發(fā)明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施方式，都應屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供一種獲取同步時鐘信號的裝置、方法以及無線通信系統(tǒng)，可以提高時間同步的準確率，并降低功耗。以下分別進行詳細說明。

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明實施例公開的一種獲取同步時鐘信號的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例中所描述的獲取同步時鐘信號的裝置，包括感應線圈101、濾波放大電路102和輸出電路103，其中：

感應線圈101，用于感應外部電磁波信號。

濾波放大電路102，用于從外部電磁波信號中提取工頻信號并將工頻信號進行放大，得到同步時鐘信號。

輸出電路103，用于將同步時鐘信號輸出至無線通信系統(tǒng)中的無線設備。

本發(fā)明實施例中，感應線圈101可以感應外部電磁波信號。外部電磁波信號可以包括空間中傳播的藍牙信號、WiFi信號、紅外信號、工頻信號等等。

其中，工頻信號是廣泛存在于空間的。在現(xiàn)代社會中，基本上任何有電力供應的區(qū)域都會存在工頻信號的高壓或低壓電力傳輸線，工頻信號的頻率在我國和其他大部分國家規(guī)定為50Hz，工頻信號的頻率由發(fā)電機組產(chǎn)生，是整個電力系統(tǒng)統(tǒng)一的運行參數(shù)，一個電力系統(tǒng)只會有一個頻率。工頻信號頻率低，波長因而不易被物體吸收，因而工頻信號極易在空間傳輸。電力系統(tǒng)中的電力傳輸線通常電流非常大，線路很長，持續(xù)向外傳遞工頻信號(工頻電場和磁場)。因此任何一個區(qū)域即使遠離人煙，空間也存在很強的工頻信號，對于任何一個直徑小于10公里區(qū)域內(nèi)的工頻信號都是統(tǒng)一的，不存在誤差，所以工頻信號同步的準確性較高。

由于外部電磁波信號中可能包括多種信號，例如，藍牙信號、WiFi信號、紅外信號、工頻信號等，為了從外部電磁波信號中提取工頻信號，需要使用濾波放大電路102，濾波放大電路102可以從外部電磁波信號中提取工頻信號并將工頻信號進行放大，得到同步時鐘信號。

在具體場景中，為了方便說明本發(fā)明的有益效果，假定無線通信系統(tǒng)中存在無線設備A、無線設備B和無線設備C三個設備，這三個設備之間可以相互通信。如果這三個設備都使用32.768KHz的晶振，由于晶振隨環(huán)境溫度會產(chǎn)生誤差，可能無線設備A、無線設備B和無線設備C之間的時間相差好幾秒，例如，無線設備A的當前時間為15點30分30秒，無線設備B的當前時間為15點30分32秒，無線設備C的當前時間為15點30分27秒，若無線設備A需要在15點30分30秒至15點30分32秒內(nèi)同時喚醒無線設備B和無線設備C，則無線設備A向無線設備B和無線設備C發(fā)送喚醒信號，以使無線設備B和無線設備C在15點30分30秒至15點30分32秒內(nèi)喚醒。然而，由于無線設備B和無線設備C的時間不同步，導致此時無線設備B已經(jīng)喚醒，而無線設備C還無法喚醒。

在本發(fā)明實施例中，由于無線設備A、無線設備B和無線設備C三個設備均包括獲取同步時鐘信號的裝置，這三個設備都可以接收到工頻信號，若工頻信號的頻率為50Hz，則一個周期為20ms，如果無線設備A決定在第一個20ms內(nèi)喚醒無線設備A和無線設備B，此時，無線設備B和無線設備C都處在第一個20ms內(nèi)，則無線設備A和無線設備B可以同時喚醒。實施本發(fā)明實施例，可以提高時間同步的準確率。

可選的，本發(fā)明實施例中的工頻信號(同步時鐘信號)還可以用于校正無線設備的時鐘，例如，無線設備可以統(tǒng)計20分鐘或者一個小時內(nèi)工頻信號走了多少個周期。比如，如果20分鐘內(nèi)，工頻信號走了60005個周期，則表明無線設備的時鐘變慢了，需要將無線設備的時鐘調(diào)快；如果20分鐘內(nèi)，工頻信號走了59996個周期，則表明無線設備的時鐘變快了，需要將無線設備的時鐘調(diào)慢。

可選的，感應線圈101的長度大于預設長度，感應線圈101的阻抗低于預設阻抗。

為了感應線圈101能夠較好的感應到工頻信號，感應線圈101的長度需要大于預設長度，例如，10毫米；感應線圈101的阻抗需要低于預設阻抗，阻抗越低，感應到的工頻信號的電流越大。

實施圖1所示的裝置，可以保證無線通信系統(tǒng)中的所有無線設備都采用工頻信號作為同步時鐘信號，所有的無線設備的時鐘頻率都為工頻信號的頻率，可以提高時間同步的準確率，由于獲取同步時鐘信號的裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作電流低、可以降低功耗。同時，圖1所示的裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，可以縮減成本，降低維護的難度。

可選的，如圖2所示，圖2是本發(fā)明實施例公開的另一種獲取同步時鐘信號的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是在圖1的基礎上進一步優(yōu)化得到的，如圖2所示，本實施例中所描述的獲取同步時鐘信號的裝置，包括感應線圈101、濾波放大電路102和輸出電路103，其中：

濾波放大電路102包括濾波電路1021和放大電路1022。

感應線圈101，用于感應外部電磁波信號。

濾波電路1021，用于從外部電磁波信號中提取工頻信號。

放大電路1022，用于將工頻信號進行放大，得到同步時鐘信號。

輸出電路103，用于將同步時鐘信號輸出至無線通信系統(tǒng)中的無線設備。

本發(fā)明實施例中，濾波電路1021可以將外部電磁波信號中除工頻信號的其他頻率的信號給濾除，例如，濾波電路1021可以為帶通濾波器，濾波電路1021僅允許頻率為50Hz附近的工頻信號通過，而將其他頻率的信號濾除。

由于濾波信號中提取的工頻信號往往較弱，無法直接作為同步時鐘信號，需要經(jīng)過放大電路1022進行放大，放大電路1022可以將濾波電路提取的工頻信號放大一定倍數(shù)，得到具有一定驅(qū)動能力的同步時鐘信號。

可選的，如圖3所示，圖3是本發(fā)明實施例公開的一種濾波電路和放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖。濾波電路1021包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1和第一運算放大器A1，其中：

第一電阻R1的第一端連接輸入端，第一電阻R1的第二端連接第一運算放大器A1的反相輸入端，第一運算放大器A1的反相輸入端連接第二電阻R2的第一端和第一電容C1的第一端，第二電阻R2的第二端和第一電容C1的第二端連接第一運算放大器A1的輸出端。

本發(fā)明實施例中，可以通過設計第一電阻R1、第二電阻R2和第一電容C1的大小，以使得濾波電路1021的中心頻率為50Hz。舉例來說，可以設定R1的阻值為16.2kΩ，R2的阻值為16.2kΩ，電容C1的阻值為0.33μF，其中，第一運算放大器A1的同相輸入端的接入的電壓可以設定為1/2Vdd，約為1.4V，當然，實際電路中，第一運算放大器A1的同相輸入端的接入的電壓可以配合感應天線的效率進行調(diào)整。

放大電路1022包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2、第三電容C3和第二運算放大器A2，其中：

第三電阻R3的第一端連接第一運算放大器A1的輸出端，第三電阻R3的第二端連接第四電阻R4的第一端和第二電容C2的第一端，第四電阻R4的第二端連接第三電容C3的第一端和第二運算放大器A2的同相輸入端，第三電容C3的第二端接地，第二電容C2的第二端連接第二運算放大器A2的輸出端，第二運算放大器A2的反相輸入端連接第二運算放大器A2的輸出端，第二運算放大器A2的輸出端連接輸出電路103。

本發(fā)明實施例中，可以通過設計第三電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2、第三電容C3的大小，以調(diào)整放大電路1022的放大倍數(shù)。舉例來說，可以設定第三電阻R3為9.09kΩ，第四電阻R4為16.9kΩ，第二電容為0.56μF，第三電容為0.33μF，以使放大電路1022的放大倍數(shù)為60倍。

請參閱圖4，圖4是本發(fā)明實施例公開的一種獲取同步時鐘信號的方法的流程示意圖，如圖4所示，該獲取同步時鐘信號的方法包括如下步驟。

S401，感應線圈感應外部電磁波信號。

S402，濾波放大電路從外部電磁波信號中提取工頻信號并將工頻信號進行放大，得到同步時鐘信號。

S403，輸出電路將同步時鐘信號輸出至無線通信系統(tǒng)中的無線設備。

外部電磁波信號可以包括空間中傳播的藍牙信號、WiFi信號、紅外信號、工頻信號等等。

其中，工頻信號是廣泛存在于空間的。在現(xiàn)代社會中，基本上任何有電力供應的區(qū)域都會存在工頻信號的高壓或低壓電力傳輸線，工頻信號的頻率在我國和其他大部分國家規(guī)定為50Hz，工頻信號的頻率由發(fā)電機組產(chǎn)生，是整個電力系統(tǒng)統(tǒng)一的運行參數(shù)，一個電力系統(tǒng)只會有一個頻率。工頻信號頻率低，波長因而不易被物體吸收，因而工頻信號極易在空間傳輸。電力系統(tǒng)中的電力傳輸線通常電流非常大，線路很長，持續(xù)向外傳遞工頻信號(工頻電場和磁場)。因此任何一個區(qū)域即使遠離人煙，空間也存在很強的工頻信號，對于任何一個直徑小于10公里區(qū)域內(nèi)的工頻信號都是統(tǒng)一的，不存在誤差，所以工頻信號同步的準確性較高。

實施圖4所示的方法，可以保證無線通信系統(tǒng)中的所有無線設備都采用工頻信號作為同步時鐘信號，所有的無線設備的時鐘頻率都為工頻信號的頻率，可以提高時間同步的準確率，由于獲取同步時鐘信號的裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作電流低、可以降低功耗。

可選的，濾波放大電路包括濾波電路和放大電路，步驟S402可以包括：

濾波電路從外部電磁波信號中提取工頻信號；

放大電路將工頻信號進行放大，得到同步時鐘信號。

本發(fā)明實施例中，濾波電路可以將外部電磁波信號中除工頻信號的其他頻率的信號給濾除，例如，濾波電路可以為帶通濾波器，濾波電路僅允許頻率為50Hz附近的工頻信號通過，而將其他頻率的信號濾除。

由于濾波信號中提取的工頻信號往往較弱，無法直接作為同步時鐘信號，需要經(jīng)過放大電路進行放大，放大電路可以將濾波電路提取的工頻信號放大一定倍數(shù)，得到具有一定驅(qū)動能力的同步時鐘信號。

請參閱圖5，圖5是本發(fā)明實施例公開的一種無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，包括多個無線設備(如圖5所示的501、502、503、504等等)，每個無線設備都包括圖1所示的獲取同步時鐘信號的裝置，以保證無線通信系統(tǒng)內(nèi)的多個無線設備均采用頻率為工頻信號頻率的同步時鐘信號。

本發(fā)明實施例采用工頻信號作為系統(tǒng)的同步時鐘信號，通過采集工頻信號作為整個無線通信系統(tǒng)的同步時鐘基礎，可以以極低的成本和極低的功率消耗完成無線通信系統(tǒng)的時鐘同步，且無線通信系統(tǒng)中只需要任何一個無線設備具有計時功能，即可完成整個無線通信系統(tǒng)的準確同步和計時。實施本發(fā)明實施例，可以提高時間同步的準確率，并降低功耗。

以上對本發(fā)明實施例所提供的一種獲取同步時鐘信號的裝置、方法以及無線通信系統(tǒng)進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。