校准授时终端的方法及相关设备

1.本技术涉及移动网络授时技术领域，尤其涉及一种校准授时终端的方法及相关设备。


背景技术：

2.当前的移动网络授时技术中，解决了事件如何高精度的从时钟源、移动网络基站、移动网络空中接口到移动终端高精度传递的问题，给出了相应的基站及终端授时模组软件(包括信令流程)、硬件的设计，理论精度为优于
±
260纳秒，精度上限为
±
4纳秒，下限为
±
2.34微秒。但在实际应用中，授时终端往往不是最终用时设备，而是作为最终用时设备的移动网络通信网关提供时间信息，这就需要终端将从移动网络中接收、解算得出的绝对时间信息转码为最终用时终端所需要的格式。在目前的解决方案中，终端的转码为irig-b格式后，引入了超过6微秒的误差，偏离理论精度约10倍。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的目的在于提出一种校准授时终端的方法及相关设备。
4.基于上述目的，本技术提供了一种校准授时终端的方法，包括：
5.计算待校准授时终端的授时误差；
6.响应于所述授时误差的绝对值大于等于所述待校准授时终端无线通信的整帧时长，根据所述授时误差，校准所述待校准授时终端；
7.响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差；根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值；根据所述校准值，校准所述待校准授时终端。
8.在一种可能的实现方式中，所述计算待校准授时终端的授时误差，包括：
9.获取基准时间；
10.获取所述待校准授时终端经授时基站授时后输出的授时结果；
11.所述基准时间减去所述授时结果，得到所述授时误差；
12.响应于所述授时误差大于零时，所述授时结果滞后于所述基准时间；
13.响应于所述授时误差小于零时，所述授时结果超前于所述基准时间。
14.在一种可能的实现方式中，所述第一校准步骤，包括：
15.根据所述基准时间，计算所述待校准授时终端应输出时间；
16.根据所述授时误差，计算所述待校准授时终端第一输出延迟；
17.根据所述应输出时间和所述第一输出延迟，校准所述待校准授时终端。
18.在一种可能的实现方式中，所述根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值，包括：
19.通过下式计算所述校准值：
[0020][0021]
其中，t0表示校准值，n表示授时误差的数量，abs()表示求绝对值，e表示授时误差，d表示待校准终端和授时基站之间线缆的长度，或待校准终端的天线和授时基站的天线之间的距离，c表示光速，x表示最大授时误差和最小授时误差范围内的任一实数。
[0022]
在一种可能的实现方式中，所述待校准终端和授时基站之间线缆的长度，或待校准终端的天线和授时基站的天线之间的距离，小于预设阈值；
[0023]
所述方法，还包括：
[0024]
通过下式计算所述预设阈值：
[0025]d′
＝0.5*ts*c
[0026]
其中，d
′
表示预设阈值，ts表示所述待校准终端所接入的移动通信系统的最小时间间隔，c表示光速。
[0027]
在一种可能的实现方式中，所述根据所述校准值，校准所述待校准授时终端，包括：
[0028]
根据所述校准值，计算所述待校准授时终端第二输出延迟；
[0029]
根据所述应输出时间和所述第二输出延迟，校准所述待校准授时终端。
[0030]
在一种可能的实现方式中，所述响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差，包括：
[0031]
响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长且大于所述待校准终端的调整粒度，再次计算第一数量的所述授时误差；
[0032]
响应于所述授时误差的绝对值小于所述调整粒度，再次计算第二数量的所述授时误差；
[0033]
所述第二数量小于所述第一数量。
[0034]
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种校准授时终端的装置，包括：
[0035]
计算模块，被配置为计算待校准授时终端的授时误差；
[0036]
第一校准模块，被配置为响应于所述授时误差的绝对值大于等于所述待校准授时终端无线通信的整帧时长，根据所述授时误差，校准所述待校准授时终端；
[0037]
第二校准模块，被配置为响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差；根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值；根据所述校准值，校准所述待校准授时终端。
[0038]
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任意一项所述的校准授时终端的方法。
[0039]
基于同一发明构思，本说明书一个或多个实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述任一所述的校准授时终端的方法。
[0040]
从上面所述可以看出，本技术实施例提供的校准授时终端的方法及相关设备，通
过计算待校准授时终端的授时误差；响应于所述授时误差的绝对值大于等于所述待校准授时终端无线通信的整帧时长，根据所述授时误差，校准所述待校准授时终端；响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差；根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值；根据所述校准值，校准所述待校准授时终端。对于待校准的授时终端来说，通过计算授时误差和校准值，根据授时误差和校准值对待校准授时终端进行校准，在准确测量出待校准授时终端误差的同时，有效的补偿了该授时误差，可以在最大程度上降低授时终端将从移动网络中接收、解算得出的绝对时间信息转码为最终用时终端所需要的格式时引入的误差，以满足后续的授时需求。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本技术或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]
图1为本技术实施例的校准授时终端的方法流程图；
[0043]
图2为本技术实施例的本技术实施例取一万个授时误差时的待校准授时终端的校准示意图；
[0044]
图3为本技术实施例的校准后的待校准终端的授时误差示意图；
[0045]
图4为本技术实施例的授时终端的校准装置结构图；
[0046]
图5为本技术实施例的电子设备结构图。
具体实施方式
[0047]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。
[0048]
需要说明的是，除非另外定义，本技术实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0049]
如背景技术部分所述，相关技术中实现了时间高精度的从时钟源、移动网络基站、移动网络空中接口到移动终端高精度传递的效果，也给出了相应的基站及终端授时模组软件、硬件的设计，但在实际应用中，授时终端往往不是最终用时设备，而是作为最终用时设备的移动网络通信网关提供时间信息，但现有的授时终端将从移动网络中接收、结算得出的绝对时间信息转码为最终用时终端所需要的格式时会引入系统误差。导致授时终端将时间信息传输给用时设备时会存在误差。
[0050]
综合上述考虑，本技术实施例提出一种授时终端的校准方法，通过计算待校准授
时终端的授时误差；响应于所述授时误差的绝对值大于等于所述待校准授时终端无线通信的整帧时长，根据所述授时误差，校准所述待校准授时终端；响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差；根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值；根据所述校准值，校准所述待校准授时终端。从而有效降低了用时设备接收到授时终端传输的时间信息的误差。
[0051]
以下，通过具体的实施例来详细说明本技术实施例的技术方案。
[0052]
参考图1，本技术实施例的授时终端的校准方法，包括以下步骤：
[0053]
步骤s101，计算待校准授时终端的授时误差；
[0054]
步骤s102，响应于所述授时误差的绝对值大于等于所述待校准授时终端无线通信的整帧时长，根据所述授时误差，校准所述待校准授时终端；
[0055]
步骤s103，响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差；根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值；根据所述校准值，校准所述待校准授时终端。
[0056]
本技术实施例中的授时基站、终端符合5g r15标准，使用3.5ghz n78频段，30khz子载波间隔，10ms帧长度。授时基站发送的sib9授时信令指示其所在帧起始位置。需要注意的是，上述参数仅做示例说明，并不代表本技术仅能应用于上述实施例中。
[0057]
待校准授时终端应当通过sma信号线或近距离空口接入授时基站，在本实施例中，待校准授时终端通过近距离空口接入授时基站。记录线缆长度或基站天线至终端天线的距离，记为d，d需要小于预设阈值，否则会引入额外不确定的误差。在本实施例中，d取3米。测试时间源采用osa5421铷原子钟，其通过ptp协议同步授时基站、5g核心网和irig-b码测试仪。
[0058]
其中，通过下式计算所述预设阈值：
[0059]d′
＝0.5*tc*c
[0060]
其中，d
′
表示预设阈值，tc表示所述待校准终端所接入的移动通信系统的最小时间间隔，c表示光速。
[0061]
进一步的，待校准终端通过授时基站(已校准)同步至测试时间源，输出irig-b码授时结果。
[0062]
针对步骤s101，此后需要计算授时误差。通过比对原子钟的时间(基准时间)和授时终端的授时结果，以原子钟的时间减去授时结果，得到授时误差。授时结果从irig-b码测试仪上可以直接读出结果。
[0063]
针对步骤s102，在得到授时误差后，判断授时误差与整帧时长的大小关系，在本实施例中，计算后得到授时误差为+10.001毫秒，“+”表示授时结果滞后于基准时间。本实施例中的整帧时长为10毫秒，显然，此时的授时误差大于10毫秒，且基本为整帧时长的倍数，可以判断出此时引发误差的主要原因是基站在发送时间信息时存在整帧时长的偏差，这与基站资源的调度模式、授时信令标示帧的起止有关，例如授时基站和授时终端的标示帧的起止并不同步，这便导致最终传输时间时刚好会差出一个或多个整帧时长的误差。此时授时终端会选择首先校准相应的毫秒数或者直接调整授时信令的处理逻辑。
[0064]
此外，需要注意的是，若授时误差的数值过大，如授时误差为1秒，此时应当考虑是否测试环境出现了问题。
[0065]
调整信令的处理逻辑即为调整授时基站和授时终端的标示帧的起止，使其同步，以消除基站资源的调度模式、授时信令标示帧的起止对误差的影响。校准相应的毫秒数的具体步骤为：首先根据基准时间，计算待校准授时终端的应输出时间，通过下述公式计算所述应输出时间：
[0066]
output＝t+t
[0067]
其中，output表示应输出时间，t表示基准时间，t表示整数秒。
[0068]
在本技术中，由于计算、转码的过程会存在延迟，因此当授时终端接收到基准时间后再输出授时结果的过程需要一定的时间，这时，即便在无误差的情况下，基准时间也已经过去，因此授时结果应当为基准时间加上在计算好计算和转码的必要延迟时间后的结果，这为授时终端的应输出时间。
[0069]
上述必要延迟时间一般取整数秒，便于计算和传输。
[0070]
在得到应输出时间后，需要计算输出延迟，通过下式计算输出延迟：
[0071]
delay＝t-t1[0072]
其中，delay表示输出延迟，t表示整数秒，t1表示授时误差最贴近的整帧时长或整帧时长的倍数。
[0073]
在本实施例中，t取1秒。
[0074]
之后根据上述计算出的应输出时间和输出延迟来校准待校准授时终端，即令待校准授时终端在延迟输出延迟的时间之后输出应输出时间。
[0075]
针对步骤s103，在本实施例中，当校准相应毫秒数或者调整授时信令处理逻辑之后，测量得到授时误差为1微秒。需要注意的是，因本技术实施例的授时误差大于整帧时长，因此需要先经步骤s102校准后再经步骤s103进行校准，但并不代表所有的实施例均需上述两个步骤才可以校准，若一开始的授时误差便小于整帧时长，则可以直接通过步骤s103进行校准。
[0076]
进一步的，计算本技术实施例的调整粒度，通过下式计算所述调整粒度：
[0077]dta
＝16*64*tc/(2
μ
)
[0078]
其中，d
ta
表示调整粒度，tc表示所述待校准终端所接入的移动通信系统的最小时间间隔，μ表示5g numerlogy参数。
[0079]
经计算，在本实施例中的调整粒度为260纳秒。此时，判断授时误差与调整粒度之间的大小关系，显然，本实施例的授时误差大于调整粒度，因此在再次计算待校准授时终端的授时误差时，需要获取相对较多的授时误差。而当授时误差小于调整粒度时，获取的授时误差的数量会小于当授时误差大于调整粒度时的获取量。在本实施例中，再次获取10000个授时误差。
[0080]
进一步的，根据授时误差计算校准值，在本实施例中，待测授时终端的授时误差为正数，表示授时结果滞后于基准时间，通过下式计算所述校准值：
[0081][0082]
其中，t0表示校准值，n表示授时误差的数量，abs()表示求绝对值，e表示授时误差，d表示待校准终端和授时基站之间线缆的长度，或待校准终端的天线和授时基站的天线
之间的距离，c表示光速，x表示最大授时误差和最小授时误差范围内的任一实数。
[0083]
在本实施例中，n等于一万，其中，授时误差的最大值为1335.4ns，最小值为890.4ns，参考图2，示出了本技术实施例取一万个授时误差时的待校准授时终端的校准示意图，其中具体示出了一万个秒数对应的授时误差的大小，还示出了计算出的校准值的大小。
[0084]
在本实施例中，d等于3米，c等于3*108m/s，x取890.4:0.2ns:1335.4ns(表示x取890.4，890.6ns，890.8ns，
……
，1335.2ns，1335.4ns)。上式表示的意思为，校准值为当后式取最小值时x的取值。最终求得t0为965.4ns。
[0085]
进一步的，针对步骤s103，根据上述计算出的校准值，对待校准授时终端进行校准，具体的，根据校准值计算所述待校准授时终端的第二输出延迟：
[0086]
delay
′
＝t-t0[0087]
其中，delay
′
表示第二输出延迟，t表示整数秒，t0表示校准值。
[0088]
进一步的，根据上述的应输出时间和第二输出延迟，校准所述待校准授时终端，具体的，使所述待校准授时终端在第二输出延迟后，输出所述应输出时间，需要注意的是，前述应输出时间是随着基准时间的变化而变化的。在本实施例中，t取1秒，需要注意的是，本技术实施例中的t，本领域人员应当知晓，可以取任意的整数秒，具体的可以根据待校准终端进行适应性的改进。
[0089]
参考图3，为本技术实施例的校准后的待校准终端的授时误差示意图。对比图2，可以明显的看出，待校准授时终端经校准后的授时误差得到了明显的降低，波动的幅度也变小了，波动值较大的范围在一定程度上也得到了缩小。
[0090]
通过上述实施例可以看出，本技术实施例所述的授时终端的校准方法，通过计算待校准授时终端的授时误差；响应于所述授时误差的绝对值大于等于所述待校准授时终端无线通信的整帧时长，根据所述授时误差，校准所述待校准授时终端；响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差；根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值；根据所述校准值，校准所述待校准授时终端。对于待校准的授时终端而言，通过计算授时误差和校准值，分层级的对待校准授时终端进行校准，有效的针对处于不同授时误差情况下的待校准授时终端，通过不同的校准方法给予待校准授时终端以最准确的校准。通过校准值对待校准授时终端进行校准，有效的补偿了待校准授时终端的授时误差。
[0091]
进一步的，可以在最大程度上降低授时终端将从移动网络中接收、解算得出的绝对时间信息转码为最终用时终端所需要的格式时引入的误差，以满足后续的授时需求，解决了当前授时终端转码后引入误差过大的问题。
[0092]
需要说明的是，本技术实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本技术实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
[0093]
需要说明的是，上述对本技术的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定
要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0094]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种授时终端的校准装置。
[0095]
参考图4，所述授时终端的校准装置，包括：
[0096]
计算模块，被配置为计算待校准授时终端的授时误差；
[0097]
第一校准模块，被配置为响应于所述授时误差的绝对值大于等于所述待校准授时终端无线通信的整帧时长，根据所述授时误差，校准所述待校准授时终端；
[0098]
第二校准模块，被配置为响应于所述授时误差的绝对值小于所述整帧时长，再次计算至少两个所述待校准授时终端的授时误差；根据至少两个所述授时误差，计算得到校准值；根据所述校准值，校准所述待校准授时终端。
[0099]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本技术时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
[0100]
上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的授时终端的校准方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0101]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的授时终端的校准方法。
[0102]
图5示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
[0103]
处理器1010可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
[0104]
存储器1020可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
[0105]
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
[0106]
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
[0107]
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
[0108]
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
[0109]
上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的授时终端的校准方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0110]
基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本技术还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的授时终端的校准方法。
[0111]
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
[0112]
上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的授时终端的校准方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。
[0113]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本技术的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0114]
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本技术实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本技术实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本技术实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本技术的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本技术实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
[0115]
尽管已经结合了本技术的具体实施例对本技术进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
[0116]
本技术实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。