【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频，特别是一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的系统及方法。
技术介绍
1、基于o-ran(open radio access network，开放式无线电接入网)的5g o-ru设备(open radio unit，开放式无线单元)，它不仅要接收上级o-du设备(open distributedunit，开放式分布单元)时钟的synce(synchronous ethernet，同步以太网)完成频率同步，还需要接收上级o-du设备的ptp(precision time protocol，高精度时间同步协议)信息完成时间同步。一般o-du设备会和gps同步携带有精准的频率信息和时间信息，通过synce+ptp的方式将这些信息传递给o-ru设备。而更为挑战的一种方式是o-ru设备是由传统的x86服务器构成，它的时间信息来自于网络，是很精准的，但是频率并没有和上级或gps同步，因此是不带synce的，这时只能通过ptp将时间信息传递给o-ru设备，对o-ru设备来说不仅需要接收时间信息，还需要将时间翻译成频率(1/t)信息以实现频率也是同步的。
2、对o-ru设备来说，由于是基于ecpri接口，相对传统的rru，o-ru设备还需要处理low-phy的协议数据，这就要求o-ru设备需要有强大的fpga/dsp去完成数据算法处理，因此一种4t4r o-ru设备的方案就是搭载一颗集成了cpu的fpga和一颗只带逻辑的fpga设备。对两颗fpga设备来说，如何实现和处理ptp+synce和ptp only
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术提供了一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的系统及方法。
2、本专利技术公开了一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的系统，其包括：o-ru设备、光模块和o-du设备；
3、o-ru设备通过光模块和上级o-du设备连接，o-du设备作为主设备，而o-ru设备作为从设备；o-ru设备包括第一fpga和第二fpga；第一fpga用于接收o-du设备发送的数据，并对o-du设备和o-ru设备之间的数据交互打时间戳；第二fpga用于基于第一fpga打时间戳得到的时间，计算数据从o-du传送至o-ru的时间；
4、o-ru设备的本振上电锁定到模拟锁相环，该模拟锁相环作为数字锁相环的频率基准源；将o-ru设备中的所有数字锁相环锁定在恒温晶振上，以确保o-ru设备能锁定到同步以太网和高精度时间同步协议。
5、进一步地，所述o-ru设备包括第一数字锁相环、第二数字锁相环和第三数字锁相环，数字锁相环均带加法器；第一数字锁相环用于处理时间信息并将时间信息翻译成频率，第二数字锁相环和o-du设备形成闭环锁定同步以太网，第三数字锁相环作为时钟发生器给o-ru设备分发时钟。
6、本专利技术还公开了一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的方法，适用于上述任一项所述的一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的系统，其包括：
7、在同步以太网和高精度时间同步协议模式下，o-ru设备获知o-du设备携带同步以太网信息，将第二数字锁相环和第三数字锁相环锁定在同步以太网上，第二数字锁相环将时钟输出给第一fpga中的收发器，最终o-ru设备和o-du设备形成闭环；第三数字锁相环的频率锁定完成后，将时钟分发给o-ru设备；在同步以太网和高精度时间同步协议模式下，第一数字锁相环处于关闭状态；
8、在仅有高精度时间同步协议模式下，o-ru设备获知o-du设备不携带同步以太网信息，第二数字锁相环和第三数字锁相环不再锁定到同步以太网上，采用本地相对准确的恒温晶振作为频率源。
9、进一步地，第二数字锁相环和第三数字锁相环都需要添加o-ru设备的数字锁相环信息，以缩小初始频率和同步以太网之间的差距，从而不超过数字锁相环的频率锁定范围。
10、进一步地，在同步以太网和高精度时间同步协议模式下，o-ru设备的频率锁定在同步以太网上，o-du设备通过光模块将时间信息传递给o-ru设备，第一fpga通过多次打时间戳的方式获取o-du设备和o-ru设备传递信息的时间，第二fpga基于第一fpga获取的时间计算时延，o-ru设备根据计算得到的时延，即可获知准确的时间信息；时间戳涉及同步报文、跟随报文、延迟请求和延迟响应；时延为数据从o-du传送至o-ru的时间。
11、进一步地，所述时延的计算公式为：
12、时延＝[t2-t1+t4-t3]/2
13、其中，t2为o-ru设备接收到o-du设备的同步报文的时间，t1为o-du设备发出同步报文的时间；o-du设备发送完同步报文后，再将t1添加进跟随报文后发送给o-ru设备，o-ru设备接收到跟随报文后，从跟随报文中提取出t1，此时o-ru设备获知t1和t2；t3为o-ru设备向o-du设备发送延迟请求报文的时间，t4为o-du设备接收到o-ru设备延迟请求报文的时间，o-du设备把t4记录到延迟响应报文发送给o-ru设备，此时o-ru设备获知t1、t2、t3和t4。
14、进一步地，在高精度时间同步协议模式下，o-du设备通过光模块将时间信息传递给o-ru设备，第一fpga通过多次打时间戳的方式得到t1、t2、t3和t4；o-ru设备基于得到的t1、t2、t3和t4，计算时钟偏差；将时钟偏差翻译成准确的频率，此时需要第一数字锁相环完成时间到频率的转换，以完成o-ru设备和o-du设备的频率同步。
15、进一步地，o-ru设备和o-du设备均有时钟偏差；通过o-ru设备中的1588算法处理单元计算时钟偏差；时钟偏差的计算公式为：
16、时钟偏差＝t2-(t1+时延)＝t2-[t2-t1+t4-t3]/2＝[(t2-t1)-(t4-t3)]/2。
17、进一步地，在高精度时间同步协议模式下，1588算法处理单元将时钟偏差传递给第一数字锁相环，第一数字锁相环被使能，由第一数字锁相环将时钟偏差翻译成频率信息，最终得到准确的频率源；然后由第一数字锁相环产生准确的工作时钟和1pps，每1pps上升沿触发第二fpga调整更新后的tod报文；
18、第一fpga再对比第一数字锁相环产生的1pps和o-ru设备中的1588算法处理单元产生的1pps之间的相位偏差。
19、进一步地，若存在相位偏差，则第一数字锁相环继续调整，直到第一数字锁相环产生的1pps和1588算法处理单元产生的1pps之间完全对齐为止，此时完成o-ru设备和o-du设备之间的频率同步；
20、第一数字锁相环再将与o-du设备同步后的频率发送给第二数字锁相环和第三数字锁相环，第二数字锁相环和第三数字锁相环锁定在第一数字锁相环上，此时第一数字锁相环关闭第二数字锁相环对应的加法通道。
21、由于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的系统，其特征在于，包括：O-RU设备、光模块和O-DU设备；
2.根据权利要求1所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的系统，其特征在于，所述O-RU设备包括第一数字锁相环、第二数字锁相环和第三数字锁相环，数字锁相环均带加法器；第一数字锁相环用于处理时间信息并将时间信息翻译成频率，第二数字锁相环和O-DU设备形成闭环锁定同步以太网，第三数字锁相环作为时钟发生器给O-RU设备分发时钟。
3.一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，适用于权利要求1或2所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的系统，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，第二数字锁相环和第三数字锁相环都需要添加O-RU设备的数字锁相环信息，以缩小初始频率和同步以太网之间的差距，从而不超过数字锁相环的频率锁定范围。
5.根据权利要求3所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，在同步以太网和高精度
6.根据权利要求5所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，所述时延的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，在高精度时间同步协议模式下，O-DU设备通过光模块将时间信息传递给O-RU设备，第一FPGA通过多次打时间戳的方式得到t1、t2、t3和t4；O-RU设备基于得到的t1、t2、t3和t4，计算时钟偏差；将时钟偏差翻译成准确的频率，此时需要第一数字锁相环完成时间到频率的转换，以完成O-RU设备和O-DU设备的频率同步。
8.根据权利要求7所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，O-RU设备和O-DU设备均有时钟偏差；通过O-RU设备中的1588算法处理单元计算时钟偏差；时钟偏差的计算公式为：
9.根据权利要求8所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，在高精度时间同步协议模式下，1588算法处理单元将时钟偏差传递给第一数字锁相环，第一数字锁相环被使能，由第一数字锁相环将时钟偏差翻译成频率信息，最终得到准确的频率源；然后由第一数字锁相环产生准确的工作时钟和1PPS，每1PPS上升沿触发第二FPGA调整更新后的TOD报文；
10.根据权利要求9所述的一种多模式的双FPGA实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，若存在相位偏差，则第一数字锁相环继续调整，直到第一数字锁相环产生的1PPS和1588算法处理单元产生的1PPS之间完全对齐为止，此时完成O-RU设备和O-DU设备之间的频率同步；
...【技术特征摘要】
1.一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的系统，其特征在于，包括：o-ru设备、光模块和o-du设备；
2.根据权利要求1所述的一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的系统，其特征在于，所述o-ru设备包括第一数字锁相环、第二数字锁相环和第三数字锁相环，数字锁相环均带加法器；第一数字锁相环用于处理时间信息并将时间信息翻译成频率，第二数字锁相环和o-du设备形成闭环锁定同步以太网，第三数字锁相环作为时钟发生器给o-ru设备分发时钟。
3.一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的方法，适用于权利要求1或2所述的一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的系统，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，第二数字锁相环和第三数字锁相环都需要添加o-ru设备的数字锁相环信息，以缩小初始频率和同步以太网之间的差距，从而不超过数字锁相环的频率锁定范围。
5.根据权利要求3所述的一种多模式的双fpga实现时间同步和频率同步的方法，其特征在于，在同步以太网和高精度时间同步协议模式下，o-ru设备的频率锁定在同步以太网上，o-du设备通过光模块将时间信息传递给o-ru设备，第一fpga通过多次打时间戳的方式获取o-du设备和o-ru设备传递信息的时间，第二fpga基于第一fpga获取的时间计算时延，o-ru设备根据计算得到的时延，即可获知准确的时间信息；时间戳涉及同步报文、跟随报文、延迟请求和延迟响应；时延为数据从o-du传送至o-ru的时间。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：张塑涵，邓毅，崔小明，
申请(专利权)人：四川恒湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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