无线通信设备及其频率同步方法技术

本发明专利技术涉及通信领域，公开了一种无线通信设备及其频率同步方法。本发明专利技术中，包含以下步骤：锁定定位系统的秒脉冲信号；无线通信模块内置的计数器，根据秒脉冲信号对为无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数；无线通信模块内置的频率控制单元根据计数结果得到时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差；频率控制单元根据该频率偏差生成频率调整信息；频率控制单元将生成的频率调整信息，发送至所述时钟源，调整时钟源的时钟频率。由于是直接利用无线通信模块内部的硬件电路和软件算法来实现的频率同步，软件实现方便，设备组成简单，既提高了精度，又降低了系统的设备成本。

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.

【技术实现步骤摘要】
无线通信设备及其频率同步方法
本专利技术涉及通信领域，特别涉及无线通信设备的频率同步技术。
技术介绍
在基于基站的移动通信模式中，终端设备都有本地的时钟。但是考虑到终端成本的要求，通常其频率精度不能满足移动通信的要求。同时考虑到温度变化带来的频率变化，以及时间(老化)对时钟频率的影响，所以通常的做法是利用基站发射信号的频率，来调整本地的时钟的频率，从而达到终端设备频率和基站频率同步的目的，其示意图如图1所示。在无线自组网(MobileAdHocNETwork，简称MANET)通信系统，采用的是一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式，网络中所有联网设备可以在移动过程中动态组网。那么设备的时间和频率上的同步就不能按照基于基站的方式，与基站的频率达到同步。在无线自组网通信系统中，网络中并没有一个频率基准的设备，各个设备的处于“平等”的地位。但是由于无线通信的要求，对设备的频率稳定度有比较高的要求。若使用频率稳定度高的时钟源，那么就会增加系统的成本，这对自组网系统来说将是很大的限制。同时，高精度时钟源可选择性有限，对设备的元器件选型的限制也比较大。目前的自组网设备中都装备了全球定位系统(GlobalPositioningSystem，简称GPS)模块。此模块主要的组成部分是GPS接收机，以及对应的数字信号处理器。GPS模块除了提供定位坐标信息外，还提供一个秒脉冲(pulsespersecond，简称1PPS)信号，此信号以一种脉冲信号的方式输出，时钟的精度很高，GPS卫星通常使用原子钟来提供稳定度极高的时钟源，因此可以利用GPS模块高的频率稳定度的特性，将自组网中的设备都和GPS信号来同步。无线自组网模块直接使用GPS的输出时钟信号。在与GPS卫星信号锁定后，模块输出时钟信号的频率稳定度通常可以满足自组网无线通信的要求。无线自组网模块直接使用GPS的输出时钟信号即可，这样再加入网络的设备都和GPS信号同步。但是该方法存在以下问题：依赖于GPS模块的是否输出时钟，同时输出的时钟是否能满足无线通信模块的要求，比如GPS模块输出了30.72MHz的时钟，而无线通信模块需要19.2MHz的频率。另外，增加时钟输出的功能，其实增加了GPS模块的成本，即增加了整个设备的成本，同时对GPS模块的选型和替代方案的选择等也有很大的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无线通信设备及其频率同步方法，使得在不增加无线通信模块额外功能，以及不增加整个设备硬件电路的情况下，通过无线通信模块已有的内置计数器和频率控制单元，在计算频率偏差的过程中结合软件处理算法，即可生成频率调整信息，达到频率同步的目的，设备组成简单，软件实现方便，精度较高，设备成本较低。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种无线通信设备的频率同步方法，包含以下步骤：锁定定位系统的秒脉冲信号；无线通信模块内置的计数器，根据秒脉冲信号对为无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数；无线通信模块内置的频率控制单元根据计数结果得到时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差；频率控制单元根据该频率偏差生成频率调整信息；频率控制单元将生成的频率调整信息，发送至时钟源，调整时钟源的时钟频率。本专利技术的实施方式还提供了一种无线通信设备，包含：定位模块、无线通信模块和时钟源；时钟源和定位模块分别与无线通信模块连接；时钟源为无线通信模块提供时钟输出；定位模块将锁定的定位系统的秒脉冲信号发送至无线通信模块；无线通信模块包含：计数器与频率控制单元；计数器用于根据秒脉冲信号对时钟源的时钟频率进行计数；频率控制单元用于根据计数结果得到时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差，并根据该频率偏差生成频率调整信息发送至时钟源，调整时钟源的时钟频率。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，通过锁定定位系统的秒脉冲信号，利用无线通信模块已有的内置计数器，根据1PPS信号对为无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数；无线通信模块内置的频率控制单元根据计数结果得到时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差，并根据该频率偏差生成频率调整信息，将该调整信号发送至时钟源，调整时钟源的时钟频率。解除了对定位模块(如GPS模块)时钟输出情况及频率输出类型的依赖，使得GPS模块的选型及替换方案的选择更灵活；由于秒脉冲信号的精准性高，因此基于秒脉冲信号进行时钟频率计数和频率偏差的计算，精度较高；此外，由于是直接利用无线通信模块内部现有的硬件电路(计数器和频率控制单元)和软件算法来实现的频率同步，未额外增加无线通信模块的功能(比如，时钟输出功能)，设备组成简单，软件实现方便，精度较高，降低了系统的设备成本。另外，计数器根据秒脉冲信号对为无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数的步骤中，包含以下子步骤：通过倍频时钟将时钟源输出的基准时钟进行倍频；计数器根据秒脉冲信号对倍频后的时钟频率进行计数。计数器的测量时钟可以是时钟源的基准时钟，也可以使用模块内部的倍频后的时钟，使用倍频时钟来测量，可以有效地提高测量精度。另外，计数器根据秒脉冲信号对为无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数的步骤中，计数器统计N个秒脉冲信号的时钟频率，N为大于1的自然数；频率控制单元根据计数结果得到时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差的步骤中，包含以下子步骤：分别获取每一个秒脉冲信号的时钟频率；将获取的N个秒脉冲信号的时钟频率求和平均，得到平均后的一个秒脉冲信号的时钟频率；根据平均后的一个秒脉冲信号的时钟频率，计算频率偏差。秒脉冲信号具有短期内稳定性不高，而长期稳定性非常高的特点，能达到10-12的量级，例如技术1s，误差在10-12s量级。根据秒脉冲信号的特性，采用求和平均的软件算法来计算频率偏差，可以提高调整后频率稳定度，降低对无线通信模块定时精度的要求，提高时钟测量的精度。此外，由于采用无线通信模块已有的内置计数器统计时钟频率，无需额外增加无线通信模块的功能或者硬件电路设备，比如时钟输出功能，降低了设备成本。另外，频率控制单元根据计数结果得到时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差的步骤中，包含以下子步骤：获取前L个历史记录的一个秒脉冲信号的时钟频率；将获取的L个时钟频率，与计数器当前计数得到的一个秒脉冲信号的时钟频率，进行加权平均；根据加权平均后的一个秒脉冲信号的时钟频率，计算频率偏差。秒脉冲信号具有短期内稳定性不高，而长期稳定性非常高的特点，根据秒脉冲信号的特性，采用加权平均的算法来计算频率偏差，可以提高调整后频率稳定度，提高了时钟测量的精度。此外，由于采用无线通信模块已有的内置计数器统计时钟频率，无需额外增加无线通信模块的功能或者硬件电路设备，比如时钟输出功能，降低了设备成本。另外，在计数器进行时钟频率的计数之前，还包含以下步骤：选择为无线通信模块提供时钟输出的时钟源。根据系统的需要选择不同类型的时钟源，或者从系统多个频率源中根据需要选择不同频率的时钟源，可以有效的降低系统的硬件成本。另外，时钟源为数字补偿晶体振荡器DCXO。DCXO成本相对较低，从总体方案上降低了设备成本。另外，还包含：如果未锁定定位系统的秒脉冲信号；则通过无线信号的同步，与点对点通信的对端设备进行频率同步；其中，频率控制单元根据对端设备发送的同步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线通信设备的频率同步方法，所述无线通信设备包含无线通信模块，其特征在于，包含以下步骤：锁定定位系统的秒脉冲信号；所述无线通信模块内置的计数器，根据所述秒脉冲信号对为所述无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数；所述无线通信模块内置的频率控制单元根据所述计数结果得到所述时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差；所述频率控制单元根据该频率偏差生成频率调整信息；所述频率控制单元将生成的所述频率调整信息，发送至所述时钟源，调整所述时钟源的时钟频率。

【技术特征摘要】
1.一种无线通信设备的频率同步方法，所述无线通信设备包含无线通信模块，其特征在于，包含以下步骤：锁定定位系统的秒脉冲信号；所述无线通信模块内置的计数器，根据所述秒脉冲信号对为所述无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数；所述无线通信模块内置的频率控制单元根据所述计数结果得到所述时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差；所述频率控制单元根据该频率偏差生成频率调整信息；所述频率控制单元将生成的所述频率调整信息，发送至所述时钟源，调整所述时钟源的时钟频率。2.根据权利要求1所述的无线通信设备的频率同步方法，其特征在于，所述计数器根据所述秒脉冲信号对为所述无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数的步骤中，包含以下子步骤：通过倍频时钟将所述时钟源输出的基准时钟进行倍频；所述计数器根据所述秒脉冲信号对所述倍频后的时钟频率进行计数。3.根据权利要求1所述的无线通信设备的频率同步方法，其特征在于，所述计数器根据所述秒脉冲信号对为所述无线通信模块提供时钟输出的时钟源，进行时钟频率的计数的步骤中，所述计数器统计N个所述秒脉冲信号的时钟频率；所述N为大于1的自然数；所述频率控制单元根据所述计数结果得到所述时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差的步骤中，包含以下子步骤：分别获取每一个所述秒脉冲信号的时钟频率；将获取的所述N个秒脉冲信号的时钟频率求和平均，得到平均后的一个秒脉冲信号的时钟频率；根据所述平均后的一个秒脉冲信号的时钟频率，计算所述频率偏差。4.根据权利要求1所述的无线通信设备的频率同步方法，其特征在于，所述频率控制单元根据所述计数结果得到所述时钟源相对秒脉冲信号的频率偏差的步骤中，包含以下子步骤：获取前L个历史记录的一个秒脉冲信号的时钟频率；将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵沧波，
申请(专利权)人：联芯科技有限公司，大唐半导体设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31