[发明专利]一种最大时间间隔误差计算方法及系统

说明书

本申请公开了一种最大时间间隔误差计算方法，通过经典算法和量子搜索算法混合的计算架构，进行MTIE加速计算，通过采用最小值索引递进策略优化经典算法，通过利用量子计算纠缠的性质进行并行加速，对Grover算法进行改进，显著降低了MTIE计算的时间和复杂度；本发明另一方面提供了一种包括采样模块和处理模块的最大时间间隔误差计算系统。本发明所提供的一种最大时间间隔误差计算方法及系统实现了最小值和最大值搜索加速，减少了遍历次数，降低了MTIE计算复杂度，提升了计算速度。

技术领域

本发明涉通信技术领域，特别涉及一种最大时间间隔误差计算方法及系统。

背景技术

在测控系统及通信网络中，需要对频率或时间同步信号的稳定度进行度量，其中最大时间间隔误差(Maximum Time Interval Error，以下简称“MTIE”)是评价同步漂移性能的关键度量指标，MTIE的计算包括两个部分：一部分是时间误差样本数据的采样，另一部分是对样本数据处理，通过一系列的算法计算出若干个观察窗口对应的MTIE取值，计算方法的优劣和复杂度将直接影响到MTIE测量的置信度与效率。

MTIE的计算是通过对实测时间同步信号与理想时间同步信号的偏离对比得到同步误差数据，对同步误差进行采样获取时间间隔误差(Time Interval Error，以下简称“TIE”)数据，通常采样间隔单位为τ₀。对采样周期T＝Nτ₀内的TIE数据，寻找一个滑动时间窗口τ＝nτ₀作为观测时间段，对每一个观测时间段内的TIE求最大与最小值的差值(峰峰值)，并在这些峰峰值中取最大值，记为最大时间间隔误差MTIE，公式如下：

式中：x_i—N个时间间隔误差值样本(取样时间为τ₀)；

n＝1，2，…，N-1；

k＝1，2，…，N-n。

现有技术中的通常采用全遍历的算法、典型窗口取样法、非均匀采样法计算MTIE。

全遍历算法是在采样周期T内，分别获取观测时间窗口中n个采样点的峰峰值，取最大的峰峰值作为该观测窗口的峰峰值，重复该步骤遍历所有时间窗口，得到每个时间窗口的峰峰值，取各个窗口的峰峰值的最大值为MTIE。该算法的时间复杂度为O(N³/6)。这种全遍历的计算方法效率很低，耗时巨大且需要占用大量存储，对于大样本的MITE计算量极大，进行实时计算与实时存储的成本高，限制了其在工程验收与实时监测方面的应用。

典型窗口取样法为全遍历方法的典型窗口取样，即仅取样观测时间窗口中典型样点的观测窗口，例如n＝1，10，100，1000，10000，并基于这些典型样点计算的MTIE做全量拟合，该方法通常应用于同步仪表或网管监测系统中，用来提高计算实时性。假设取样了M个典型观测窗口，那么时间计算复杂度加速为典型窗口取样法虽然可以节省计算量，但典型观测窗口的取舍严重依赖同步信号的先验特性，分段拟合的算法与全量计算相比也会造成一定的拟合误差，观察窗口体量减少也在一定程度上忽略了MTIE的计算细节，近似MTIE计算存在评测风险。

非均匀采样法选取观测窗口中极小值与极大值的索引位置，以较小的索引位置为下一观测窗口的起始位置进行跳跃式类推，该算法的复杂度取决于每个观测窗口内最小值的排列位置，是一种非稳定计算方法，极端的情况每次极小值都出现在观测窗口的最后一个位置，那么该方法的时间复杂度为O(N²)。如果每个观察窗口最小值的位置恰好是第一个时间样本所处位置，就不能跳跃移动，退化为全遍历情况，时间复杂度仍为O(N³/6)。因此该方法的时间复杂度在O(N²)～O(N³/6)之间。