專利名稱：一種授時(shí)同步裝置、系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信系統(tǒng)的基站同步技術(shù)，具體涉及一種碼分多址(CDMA)系統(tǒng)的授時(shí)同步裝置、系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前CDMA移動通信系統(tǒng)中基站的同步是利用來自全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星或全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)衛(wèi)星信號來實(shí)現(xiàn)的，圖1示出了目前的CDMA基站授時(shí)同步系統(tǒng)的組成。如圖1所示，目前CDMA基站授時(shí)同步系統(tǒng)主要由衛(wèi)星天線、射頻饋線以及位于基站內(nèi)的衛(wèi)星接收器和時(shí)鐘恢復(fù)單元等四個(gè)部分組成。圖2示出了目前的CDMA基站授時(shí)同步系統(tǒng)的工作原理。如圖2所示，衛(wèi)星天線接收來自同步衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，然后將接收到的信號經(jīng)過射頻饋線發(fā)送到衛(wèi)星接收器，衛(wèi)星接收器解調(diào)衛(wèi)星信號中的標(biāo)準(zhǔn)秒信號，也就是衛(wèi)星同步信號。衛(wèi)星接收器輸出的衛(wèi)星同步信號具有很好的長期穩(wěn)定性，但短期穩(wěn)定度不是很好，所以衛(wèi)星同步信號還必須通過時(shí)鐘恢復(fù)單元來恢復(fù)，得到長期穩(wěn)定性和短期穩(wěn)定性俱佳的基站時(shí)鐘信號，這個(gè)過程是在時(shí)鐘恢復(fù)單元中完成的。時(shí)鐘恢復(fù)單元利用接收的衛(wèi)星同步信號產(chǎn)生基站時(shí)鐘信號，并以此同步基站內(nèi)部的高精度時(shí)鐘。
因?yàn)橐笮l(wèi)星天線能夠同時(shí)接收多顆衛(wèi)星的信息，因此衛(wèi)星天線必須安裝在開闊的地方。在目前這種基站授時(shí)同步系統(tǒng)中，衛(wèi)星天線到衛(wèi)星接收器之間的連接采用的是射頻饋線，射頻饋線不但昂貴，并且長度不能太大，這就對基站的選址要求很高，因而限制了基站在室內(nèi)、地鐵、隧道等環(huán)境中的應(yīng)用。
由于現(xiàn)有的CDMA基站系統(tǒng)的時(shí)間都采用的是在基站內(nèi)部恢復(fù)時(shí)鐘的方法，這樣就要求每個(gè)基站都要有一套高精度的時(shí)鐘系統(tǒng)，而基站時(shí)鐘恢復(fù)單元中需要高精度的恒溫晶振等昂貴器件，這樣使基站的成本很高。特別是在用多個(gè)微基站進(jìn)行室內(nèi)覆蓋的時(shí)候，這種成本的高昂更加明顯。而現(xiàn)有技術(shù)中，每個(gè)基站都需要一套授時(shí)同步系統(tǒng)，也就是每個(gè)基站都包括一套衛(wèi)星天線、衛(wèi)星接收器和時(shí)鐘恢復(fù)單元。這樣使基站成本問題更加突出，并因此制約了整個(gè)CDMA系統(tǒng)容量的擴(kuò)展。
同時(shí)，由于衛(wèi)星接收器集成在基站內(nèi)部，這樣如果需要更改同步源將會非常困難。而且，除了衛(wèi)星接收器之外，基站內(nèi)部還集成了時(shí)鐘恢復(fù)單元，使基站的體積大，不利于開發(fā)諸如微基站之類的小基站，同時(shí)也不利于基站的建設(shè)和維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以同時(shí)對多個(gè)基站進(jìn)行集中授時(shí)的集中授時(shí)裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種布置靈活、成本低、方便建設(shè)和維護(hù)的CDMA基站集中授時(shí)同步系統(tǒng)。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種基于上述授時(shí)同步系統(tǒng)的授時(shí)同步方法。
本發(fā)明的上述目的是通過如下的技術(shù)方案予以解決的一種應(yīng)用于CDMA通信系統(tǒng)的用于向基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號的集中授時(shí)裝置，包括具有連接到衛(wèi)星天線的端口的核心卡、具有大于等于1個(gè)的連接到基站的端口的接口卡和用于給裝置供電的電源單元，其中核心卡用于接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號，解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)秒信號并進(jìn)行鎖相，然后向接口卡輸出至少包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的信號；接口卡用于接收并編碼復(fù)用來自核心卡的至少包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的信號，復(fù)制編碼復(fù)用信號并驅(qū)動輸出到大于等于1個(gè)的連接到基站的端口。
在上述集中授時(shí)裝置中，核心卡可以進(jìn)一步包括衛(wèi)星接收器、微處理單元和時(shí)鐘恢復(fù)單元，其中衛(wèi)星接收器用于接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號，并分別向時(shí)鐘恢復(fù)單元和微處理單元輸出標(biāo)準(zhǔn)秒信號和其它衛(wèi)星信號，時(shí)鐘恢復(fù)單元用于恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)秒信號，并向接口卡輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號，微處理單元用于向接口卡發(fā)送其它衛(wèi)星信號，并向衛(wèi)星接收器和時(shí)鐘恢復(fù)單元分別發(fā)送用于控制硬件設(shè)置和信息處理的控制信息。
在上述集中授時(shí)裝置中，接口卡可以進(jìn)一步包括信號復(fù)用分配單元和信號驅(qū)動單元，其中信號復(fù)用分配單元用于接收來自核心卡的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號和其它衛(wèi)星信號，并進(jìn)行編碼和復(fù)用，然后復(fù)制大于等于1路的編碼復(fù)用信號并發(fā)送到信號驅(qū)動單元；信號驅(qū)動單元用于驅(qū)動大于等于1路的編碼復(fù)用信號，并將其分別發(fā)送到大于等于1個(gè)的連接到基站的端口。
在上述集中授時(shí)裝置中，電源單元可以進(jìn)一步包括蓄電池單元和交流/直流電源轉(zhuǎn)換單元，并且接口卡可以進(jìn)一步包括用于控制蓄電池單元充電或放電的蓄電池充放電管理單元，當(dāng)交流/直流電源轉(zhuǎn)換單元不向集中授時(shí)裝置供電時(shí)，蓄電池充放電管理單元控制蓄電池單元向集中授時(shí)裝置供電。
一種應(yīng)用于CDMA通信系統(tǒng)的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，包括用于接收同步衛(wèi)星信號的衛(wèi)星天線，并進(jìn)一步包括一個(gè)集中授時(shí)裝置，以及大于等于1個(gè)的用于從來自集中授時(shí)裝置的編碼復(fù)用信號中提取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的基站時(shí)鐘信號提取單元，其中衛(wèi)星天線和集中授時(shí)裝置通過射頻饋線連接，大于等于1個(gè)的基站時(shí)鐘信號提取單元通過串行信號傳輸線連接到集中授時(shí)裝置。
在上述基站授時(shí)同步系統(tǒng)中，基站時(shí)鐘信號提取單元進(jìn)一步包括用于轉(zhuǎn)換編碼復(fù)用信號電平的電平轉(zhuǎn)換單元，以及用于分離編碼復(fù)用信號的數(shù)據(jù)分離復(fù)用單元?；緯r(shí)鐘信號提取單元可以位于基站內(nèi)部，并和基站時(shí)鐘恢復(fù)單元集成在一起。
在上述基站授時(shí)同步系統(tǒng)中，基站時(shí)鐘信號提取單元可以進(jìn)一步包括用于將接收的信號進(jìn)行級連驅(qū)動并發(fā)送到下一級基站的級連驅(qū)動單元。級連驅(qū)動單元進(jìn)一步包括波形恢復(fù)單元和下級驅(qū)動單元，波形恢復(fù)單元用于恢復(fù)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換電平的信號波形以減小波形畸變，下級驅(qū)動單元用于驅(qū)動并輸出波形恢復(fù)單元輸出的信號。
在上述基站授時(shí)同步系統(tǒng)中，基站時(shí)鐘信號提取單元可以進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償接收的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號在傳輸過程中產(chǎn)生的時(shí)延的時(shí)延補(bǔ)償裝置。時(shí)延補(bǔ)償裝置可以進(jìn)一步包括時(shí)延測量單元和時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元，時(shí)延測量單元用于測量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的時(shí)延值，時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元用于根據(jù)時(shí)延測量單元得到的時(shí)延值對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償。
在上述基站授時(shí)同步系統(tǒng)中，大于等于1個(gè)的基站時(shí)鐘信號提取單元經(jīng)過星形、樹形或鏈形組網(wǎng)連接到集中授時(shí)裝置。
一種基于上述基站授時(shí)同步系統(tǒng)進(jìn)行授時(shí)同步的方法，包括如下步驟a.衛(wèi)星天線將接收到的衛(wèi)星信號發(fā)送到集中授時(shí)裝置；b.集中授時(shí)裝置解調(diào)衛(wèi)星信號中的標(biāo)準(zhǔn)秒信號，對標(biāo)準(zhǔn)秒信號進(jìn)行鎖相處理得到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號，將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號和其它衛(wèi)星信號進(jìn)行編碼復(fù)用，復(fù)制并驅(qū)動編碼復(fù)用信號，然后發(fā)送到大于等于1個(gè)的基站時(shí)鐘信號提取單元；c.基站時(shí)鐘信號提取單元接收到編碼復(fù)用信號后經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)分離復(fù)用分離出時(shí)鐘信號，并使用該時(shí)鐘信號進(jìn)行基站同步。
在上述授時(shí)同步方法中，對于基站時(shí)鐘信號提取單元通過樹形或鏈性組網(wǎng)連接到集中授時(shí)裝置的情況，該方法進(jìn)一步包括連接集中授時(shí)器和該基站時(shí)鐘信號提取單元的中間基站時(shí)鐘信號提取單元傳遞編碼復(fù)用信號。這種傳遞可以是直接向下一級傳遞，也可以使用波形恢復(fù)單元對電平轉(zhuǎn)換之后的信號的波形進(jìn)行恢復(fù)，驅(qū)動經(jīng)過波形恢復(fù)的信號，然后發(fā)送到下一級基站時(shí)鐘信號提取單元。
在上述授時(shí)同步方法中，在步驟b中對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號、下行衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號和上行控制數(shù)據(jù)信號進(jìn)行編碼復(fù)用，在形成的編碼復(fù)用信號中標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號和下行衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號以及上行控制數(shù)據(jù)信號之間分別設(shè)置一段沒有數(shù)據(jù)的保護(hù)帶。
在上述授時(shí)同步方法中，在步驟c中經(jīng)過數(shù)據(jù)分離復(fù)用分理出時(shí)鐘信號之后，進(jìn)一步包括對時(shí)鐘信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償?shù)牟襟E。它可以包括如下步驟c1.時(shí)延測量單元向集中授時(shí)裝置發(fā)送一個(gè)測量請求，集中授時(shí)裝置接收到該測量請求之后進(jìn)入測試狀態(tài)；c2.時(shí)延測量單元向集中授時(shí)裝置發(fā)送一個(gè)測量脈沖信號，集中授時(shí)裝置接收到測量脈沖后立即向時(shí)延測量單元返回一個(gè)相同脈沖寬度的脈沖信號；c3.通過時(shí)延測量單元發(fā)出測量脈沖信號和接收脈沖信號之間的時(shí)間差，以及集中授時(shí)裝置接收測量脈沖信號和發(fā)出脈沖信號之間的時(shí)間差，確定信號時(shí)延值；c4.時(shí)延補(bǔ)償單元根據(jù)步驟c3確定的時(shí)延值對時(shí)鐘信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償。
在上述授時(shí)同步方法中，通過將信號的當(dāng)前電平轉(zhuǎn)換為適于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腞S485電平實(shí)現(xiàn)對信號進(jìn)行驅(qū)動。
通過本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明將CDMA基站中的時(shí)鐘恢復(fù)單元和衛(wèi)星接收器從基站中獨(dú)立出來，并結(jié)合接口卡制成一個(gè)獨(dú)立的能同時(shí)對多個(gè)基站進(jìn)行授時(shí)的集中授時(shí)裝置。它能夠通過長距離傳輸?shù)男盘柦o多個(gè)基站授時(shí)，從而消除了基站必須靠近衛(wèi)星天線的限制，給基站的選址提供了極大的便利，從而可以靈活地將基站安裝在地鐵、隧道和室內(nèi)，有利于進(jìn)一步提高CDMA系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。
本發(fā)明中多個(gè)基站共用一個(gè)授時(shí)同步系統(tǒng)，也就是共用一套衛(wèi)星天線和集中授時(shí)裝置，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中每一個(gè)基站中都必須包括一套授時(shí)同步系統(tǒng)所帶來的成本的高昂，極大地降低了基站的建設(shè)成本。
同時(shí)，由于基站不用在內(nèi)部集成時(shí)鐘恢復(fù)單元、衛(wèi)星接收器等部件，使基站的體積得以減小，從而可以將基站設(shè)計(jì)得更小巧和美觀，并適于安裝在室內(nèi)的狹小空閑內(nèi)。并且，由于衛(wèi)星接收器獨(dú)立于基站，要更改衛(wèi)星天線接收的衛(wèi)星源設(shè)置相對更加方便，更有利于系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)。


圖1是現(xiàn)有CDMA基站授時(shí)同步系統(tǒng)的組成框圖；圖2是現(xiàn)有CDMA基站授時(shí)同步系統(tǒng)的工作原理示意圖；圖3是本發(fā)明集中授時(shí)同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明集中授時(shí)同步系統(tǒng)的集中授時(shí)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明集中授時(shí)器的組成框圖；圖6是本發(fā)明集中授時(shí)器的接口卡的工作原理示意圖；圖7是本發(fā)明集中授時(shí)同步方法流程圖；圖8是本發(fā)明級連驅(qū)動和時(shí)延補(bǔ)償原理示意圖；圖9是本發(fā)明測量時(shí)延的流程圖；圖10A是確定時(shí)延過程中無時(shí)延信號示意圖；圖10B是確定時(shí)延過程中實(shí)際得到信號的示意圖；圖10C是確定時(shí)延過程中基站發(fā)出信號和接收信號示意圖；圖10D是確定時(shí)延過程中集中授時(shí)器發(fā)出信號和接收信號示意圖；圖11A是時(shí)延補(bǔ)償過程中沒有時(shí)延時(shí)的信號示意圖；圖11B是時(shí)延補(bǔ)償過程中有時(shí)延的信號示意圖；圖11C是時(shí)延補(bǔ)償過程中系統(tǒng)時(shí)鐘確定時(shí)延的示意圖；圖11D是時(shí)延補(bǔ)償過程中經(jīng)過時(shí)延補(bǔ)償后恢復(fù)的PP2S信號的示意圖；圖12A是集中授時(shí)器信號復(fù)用分配單元接收的下行衛(wèi)星信號格式示意圖；圖12B是集中授時(shí)器信號復(fù)用分配單元接收的上行控制信號格式示意圖；圖12C是集中授時(shí)器信號復(fù)用分配單元接收的PP2S信號格式示意圖；圖12D是集中授時(shí)器信號復(fù)用分配單元復(fù)用信號后的輸出格式示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖3示出了本發(fā)明CDMA集中授時(shí)同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的CDMA集中授時(shí)同步系統(tǒng)包括一個(gè)衛(wèi)星天線、一個(gè)集成了衛(wèi)星接收器和時(shí)鐘恢復(fù)單元的集中授時(shí)器以及多個(gè)基站。其中衛(wèi)星天線和集中授時(shí)器的衛(wèi)星接收器之間通過射頻饋線連接，一個(gè)集中授時(shí)器可以對多個(gè)基站進(jìn)行授時(shí)同步，這些基站和集中授時(shí)同步器之間以及基站和基站之間通過諸如雙絞線的通信傳輸線連接并采用RS485信號進(jìn)行信號傳輸。
在本發(fā)明中，衛(wèi)星天線用于接收同步衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，并經(jīng)射頻饋線發(fā)送到集中授時(shí)器，集中授時(shí)器完成接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號、進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)和信號的復(fù)用驅(qū)動等功能，然后將產(chǎn)生的基站時(shí)鐘信號輸出到基站。在本發(fā)明中為了在基站之間更好地傳遞標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號，在基站內(nèi)部增加了和現(xiàn)有的時(shí)鐘恢復(fù)單元集成在一起的電平轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)分離復(fù)用單元、波形恢復(fù)單元、下級驅(qū)動單元、時(shí)延測量單元和時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元，在圖8中可以更清楚地看到它們之間的連接關(guān)系。其中電平轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)分離復(fù)用單元合稱為時(shí)鐘信號提取單元，電平轉(zhuǎn)換單元用于將接收到的上級信號的電平由RS485電平轉(zhuǎn)換為基站內(nèi)部使用的晶體管-晶體管邏輯(TTL)電平，數(shù)據(jù)分離復(fù)用單元用于分離復(fù)用信號中的各個(gè)信號成分。波形恢復(fù)單元用于恢復(fù)接收信號的波形，以減少傳輸過程中的波形畸變。下級驅(qū)動單元用于將信號的TTL電平轉(zhuǎn)換會適于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腞S485電平，并將信號傳輸?shù)较乱患壔尽r(shí)延測量單元用于測量和確定信號在傳輸過程中產(chǎn)生的時(shí)延。時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元用于根據(jù)時(shí)延測量單元確定的時(shí)延值補(bǔ)償對信號進(jìn)行補(bǔ)償。
基站到集中授時(shí)同步器的連接方式可以有多種形式，例如圖3中的基站1、基站2和基站3采用的是星形關(guān)系，也就是直接和集中授時(shí)器連接；基站4和基站5采用的是樹形關(guān)系，也就是共同通過基站1連接到集中授時(shí)器；基站6采用的則是鏈形關(guān)系，也就是單獨(dú)通過基站3連接到集中授時(shí)器。在這些連接關(guān)系中，星形連接不需要經(jīng)過中間基站的信號傳遞，因此時(shí)鐘精度最高，可靠性最好，在可能的情況下，應(yīng)該優(yōu)選星形連接。但在實(shí)際情況中，集中授時(shí)器輸出線路的數(shù)量不可能無限大，在不能采用星形連接的情況下則可以選用樹形或鏈形連接。在本實(shí)施例中，集中授時(shí)器可以同時(shí)輸出8路信號，也就是可以同時(shí)和8個(gè)基站進(jìn)行星形連接；每個(gè)基站可以同時(shí)輸出2路信號，也就是每個(gè)基站可以同時(shí)連接到兩個(gè)下一級基站。
圖4示出了本發(fā)明的集中授時(shí)器的組成。從圖4中可以看出，本發(fā)明的集中授時(shí)器由一個(gè)核心卡、一個(gè)接口卡、兩個(gè)交流/直流(AC/DC)電源模塊和一個(gè)蓄電池組成。圖5示出了核心卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系。從圖5可以看出，核心卡進(jìn)一步包括衛(wèi)星接收器、時(shí)鐘恢復(fù)單元和微處理系統(tǒng)(MPU)三個(gè)部分。衛(wèi)星接收器用于接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號，并輸出1秒標(biāo)準(zhǔn)信號(1PPS)和時(shí)間、緯度等控制信息；時(shí)鐘恢復(fù)單元用于根據(jù)接收的衛(wèi)星信號進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)，MPU主要用于對衛(wèi)星信息和1PPS信號進(jìn)行軟件鎖相，并輸出到接口卡。時(shí)鐘恢復(fù)單元的構(gòu)成及工作原理和現(xiàn)有技術(shù)相同，主要包括鑒相(PD)邏輯、數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換單元和壓控恒溫晶振(OCVCXO)等部分。
接口卡是本發(fā)明的重點(diǎn)，它主要用于完成授時(shí)信號的分配和驅(qū)動，使多個(gè)基站可以共用一套衛(wèi)星接收器和時(shí)鐘恢復(fù)單元，從而方便了基站的布置，并節(jié)省了大量的基站建設(shè)成本。圖6示出了接口卡的內(nèi)部構(gòu)造和連接關(guān)系。接口卡包括一個(gè)信號復(fù)用分配單元、一個(gè)信號驅(qū)動單元和一個(gè)蓄電池充放電管理單元。其中，信號復(fù)用分配單元用于接收來自時(shí)鐘恢復(fù)單元的2秒標(biāo)準(zhǔn)信號(PP2S)和來自MPU的衛(wèi)星信息，并將它們結(jié)合在一起形成輸出信號，根據(jù)連接基站的端口數(shù)量復(fù)制相應(yīng)數(shù)量的輸出信號，在本發(fā)明中是8路信號，然后將這些輸出信號發(fā)送到信號驅(qū)動單元。在實(shí)際情況中，信號復(fù)用分配單元由一個(gè)MPU和一個(gè)邏輯單元組成，MPU用于接收來自核心卡MPU的衛(wèi)星信號，邏輯單元用于接收來自核心卡時(shí)鐘恢復(fù)單元的PP2S信號，接口卡的MPU讀取衛(wèi)星信號后將其發(fā)送給邏輯單元，邏輯單元對兩路信號進(jìn)行復(fù)用，然后發(fā)送到信號驅(qū)動單元。信號驅(qū)動單元用于將信號內(nèi)部的TTL電平轉(zhuǎn)換為適合于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腞S485電平，然后將輸出信號發(fā)送到與之直接連接的各個(gè)基站。
在本發(fā)明的集中授時(shí)器中，可以通過蓄電池給裝置供電，因此在接口卡中還設(shè)置了一個(gè)用于對蓄電池進(jìn)行管理的蓄電池充放電管理單元。另外，在集中授時(shí)器中還包括兩個(gè)AC/DC變換裝置，用于將交流電變?yōu)橹绷麟娨越o裝置供電，這里兩個(gè)AC/DC變換裝置互為熱備份。在實(shí)際情況中，當(dāng)沒有電源供電時(shí)蓄電池充放電管理單元控制蓄電池放電，從而保證整個(gè)裝置不會因?yàn)閿嚯姸霈F(xiàn)故障，極大地提高了裝置的可靠性。
上面說明了本發(fā)明系統(tǒng)的組成以及工作原理，下面結(jié)合圖7具體說明使用本發(fā)明的系統(tǒng)對多個(gè)基站進(jìn)行集中授時(shí)同步的方法。
在步驟701，衛(wèi)星天線接收來自衛(wèi)星的衛(wèi)星信號，然后通過射頻饋線傳送到集中授時(shí)器的衛(wèi)星接收器。
在步驟702，衛(wèi)星接收器接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號，向核心卡的時(shí)鐘恢復(fù)單元發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的1PPS，并向核心卡MPU發(fā)送諸如位置、緯度等的衛(wèi)星信息。
在步驟703，時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng)對1PPS信號進(jìn)行鎖相處理，向接口卡中的邏輯單元輸出標(biāo)準(zhǔn)和穩(wěn)定的PP2S信號。
在步驟704，接口卡的邏輯單元將PP2S信號和來自核心卡MPU的衛(wèi)星信息進(jìn)行編碼復(fù)用，并復(fù)制為8路信息，輸出到信號驅(qū)動單元。具體的信號編碼復(fù)用格式將在后面詳細(xì)說明。
在步驟705，信號驅(qū)動單元將信號內(nèi)部的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，然后發(fā)送到基站。
在步驟706，基站接收來自集中授時(shí)器的PP2S信號，對該信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償和級連驅(qū)動，將經(jīng)過時(shí)延補(bǔ)償?shù)臅r(shí)鐘信號用于基站自己的同步，將經(jīng)過級連驅(qū)動的時(shí)鐘信號發(fā)送到下一級基站，供下一級基站進(jìn)行同步。具體的時(shí)延補(bǔ)償和級連驅(qū)動的原理及過程將在稍后進(jìn)行詳細(xì)說明。
如果下一級基站還連接到再下一級基站，則下一級基站按照步驟706相同的方法對接收自上一級基站的信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償和級連驅(qū)動。在組網(wǎng)連接到同一個(gè)集中授時(shí)器的所有基站中將進(jìn)行相同的時(shí)延補(bǔ)償和級連驅(qū)動。
在上述方法中，基站對于接收到的PP2S信號也可以不經(jīng)過級連驅(qū)動，而是直接將該P(yáng)P2S信號傳遞到下一級基站，這種處理比較簡單，但是由于沒有經(jīng)過級連驅(qū)動，信號的傳遞路程有限，不適用于兩個(gè)基站距離較遠(yuǎn)的情況。在實(shí)際情況中，一個(gè)基站可以通過兩路信號同時(shí)分別給兩個(gè)下一級基站傳遞PP2S信號，這兩路信號可以都經(jīng)過時(shí)延補(bǔ)償，也可以都不經(jīng)過時(shí)延補(bǔ)償，也可以一路經(jīng)過時(shí)延補(bǔ)償，而另一路不經(jīng)過時(shí)延補(bǔ)償。這可以在具體應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際情況而定。因此在圖3中可以看到，基站1傳輸給基站4的信號是經(jīng)過級連驅(qū)動的，而基站1傳輸給基站5的信號則是沒有經(jīng)過級連驅(qū)動的。
下面說明基站進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償和級連驅(qū)動的過程。如圖8所示，基站在接收到來自集中授時(shí)器或者上一級基站的上級信號后，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換單元將信號用于傳輸?shù)腞S485電平轉(zhuǎn)換為用于基站內(nèi)部使用的TTL電平，然后經(jīng)過波形恢復(fù)單元對信號進(jìn)行恢復(fù)，以消除信號畸變，之后下級驅(qū)動單元對信號進(jìn)行驅(qū)動，也就是將信號的TTL電平再次轉(zhuǎn)換為適于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腞S485電平。這個(gè)過程就是對信號進(jìn)行級連驅(qū)動，以將時(shí)鐘信號傳遞到下一級基站。
在上級信號經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換單元的處理之后，數(shù)據(jù)分離復(fù)用單元分離信號中的PP2S信號、控制信號和衛(wèi)星信號。對其中的PP2S信號由時(shí)延測量單元測量其在傳輸過程中產(chǎn)生的時(shí)延，具體的測量過程將在稍后介紹。在測量了時(shí)延之后，時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元根據(jù)測量和計(jì)算的時(shí)延值對信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償，這個(gè)過程也在稍后介紹。然后PP2S信號以及PP2S信號經(jīng)過時(shí)鐘恢復(fù)單元得到的10M信號用于基站內(nèi)部的同步。
通過上面的說明可以看出，在本發(fā)明中，時(shí)延補(bǔ)償過程分為兩個(gè)步驟，首先由時(shí)延測量單元確定PP2S信號在傳輸過程中形成的時(shí)延，然后根據(jù)確定的時(shí)延值由時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元對實(shí)際接收的PP2S信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償。
圖9和圖10示出了確定時(shí)延的過程。圖10A和圖10B顯示了實(shí)際得到的信號和無時(shí)延信號相比的時(shí)延。
如圖9所示，在步驟901，當(dāng)一個(gè)新的基站接入到系統(tǒng)中后，在收到集中授時(shí)器的廣播時(shí)鐘后，向集中授時(shí)器發(fā)送請求時(shí)延測量消息。
在步驟902，集中授時(shí)器收到請求后向基站返回一個(gè)收到請求消息，進(jìn)入測試狀態(tài)，同時(shí)停止廣播系統(tǒng)消息，所有的基站也禁止發(fā)送消息。
在步驟903，集中授時(shí)器向基站發(fā)送一個(gè)同意測量信息。
在步驟904，基站向集中授時(shí)器發(fā)送一個(gè)特定的測量脈沖，如圖10C所示。
在步驟905，集中授時(shí)器接收到這個(gè)脈沖之后，立即向基站返回一個(gè)同樣寬度的測量脈沖，如圖10D所示。
在步驟906，基站收到脈沖后向集中授時(shí)器發(fā)送一個(gè)測量結(jié)束消息，至此完成測量過程。
然后基站經(jīng)過軟件處理即可得到時(shí)延，具體的計(jì)算方法是用基站發(fā)出信號和基站接收信號之間的時(shí)間差T1，減去集中授時(shí)器接收到的信號和發(fā)出信號之間的時(shí)間差T，然后將T1減去T的值再除以2，即可得到基站PP2S信號的時(shí)延。
在確定了時(shí)延之后，將這個(gè)時(shí)延補(bǔ)償?shù)絇P2S信號上，即可基本恢復(fù)為沒有時(shí)延的信號，這個(gè)過程如圖11所示。圖11A和圖11B分別示出了沒有時(shí)延和有時(shí)延的信號，在圖11C中，在系統(tǒng)時(shí)鐘的基礎(chǔ)上根據(jù)測量得到的時(shí)延來記數(shù)，然后在圖11D所示的步驟中在有時(shí)延的信號基礎(chǔ)上補(bǔ)充時(shí)延，得到虛線所示的恢復(fù)的PP2S信號。雖然恢復(fù)的PP2S信號和沒有時(shí)延的信號相比不可避免地存在誤差，但是這個(gè)誤差完全可以控制在系統(tǒng)可以接受的范圍內(nèi)。
下面說明步驟704中提到的信號編碼復(fù)用格式，也就是在集中授時(shí)器和基站之間，以及基站和基站之間傳輸?shù)男盘柛袷健D12示出了信號編碼復(fù)用的示意圖。圖12A所示是下行衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號，圖12B所示是上行控制數(shù)據(jù)信號，圖12C所示是PP2S信號，對于這三種信號進(jìn)行編碼復(fù)用，得到的信號格式如圖12D所示。由于在信號復(fù)用分配單元中是以PP2S信號為參考來復(fù)用信號的，復(fù)用的原則是不破壞PP2S信號的周期和相位，因此在信號格式中PP2S和有效數(shù)據(jù)的兩端之間分別有一個(gè)數(shù)據(jù)為空的保護(hù)帶，其中有效數(shù)據(jù)是由下行衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號和上行控制數(shù)據(jù)信號組成的。
上述只是通過一個(gè)具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的系統(tǒng)和方法進(jìn)行了說明?？梢岳斫?，上述說明只用于對本發(fā)明進(jìn)行展示，而不是用于限制。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于CDMA通信系統(tǒng)的用于向基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號的集中授時(shí)裝置，其特征是，它包括具有連接到衛(wèi)星天線的端口的核心卡、具有大于等于1個(gè)的連接到基站的端口的接口卡和用于給裝置供電的電源單元，所述核心卡用于接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號，解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)秒信號并進(jìn)行鎖相，然后向接口卡輸出至少包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的信號；所述接口卡用于接收并編碼復(fù)用來自核心卡的至少包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的信號，復(fù)制所述編碼復(fù)用信號并驅(qū)動輸出到所述大于等于1個(gè)的連接到基站的端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中授時(shí)裝置，其特征是，所述核心卡進(jìn)一步包括衛(wèi)星接收器、微處理單元和時(shí)鐘恢復(fù)單元，所述衛(wèi)星接收器用于接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號，并分別向時(shí)鐘恢復(fù)單元和微處理單元輸出標(biāo)準(zhǔn)秒信號和其它衛(wèi)星信號，所述時(shí)鐘恢復(fù)單元用于恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)秒信號，并向接口卡輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號，所述微處理單元用于向接口卡發(fā)送其它衛(wèi)星信號，并向衛(wèi)星接收器和時(shí)鐘恢復(fù)單元分別發(fā)送用于控制硬件設(shè)置和信息處理的控制信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中授時(shí)裝置，其特征是，所述接口卡進(jìn)一步包括信號復(fù)用分配單元和信號驅(qū)動單元，所述信號復(fù)用分配單元用于接收來自核心卡的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號和其它衛(wèi)星信號，并進(jìn)行編碼和復(fù)用，然后復(fù)制大于等于1路的所述編碼復(fù)用信號并發(fā)送到信號驅(qū)動單元；所述信號驅(qū)動單元用于驅(qū)動大于等于1路的所述編碼復(fù)用信號，并將其分別發(fā)送到大于等于1個(gè)的連接到基站的端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中授時(shí)裝置，其特征是，所述電源單元進(jìn)一步包括蓄電池單元和交流/直流電源轉(zhuǎn)換單元，所述接口卡進(jìn)一步包括用于控制蓄電池單元充電或放電的蓄電池充放電管理單元，當(dāng)交流/直流電源轉(zhuǎn)換單元不向集中授時(shí)裝置供電時(shí)，蓄電池充放電管理單元控制蓄電池單元向集中授時(shí)裝置供電。
5.一種應(yīng)用于CDMA通信系統(tǒng)的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，包括用于接收同步衛(wèi)星信號的衛(wèi)星天線，其特征是，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)集中授時(shí)裝置，以及大于等于1個(gè)的用于從來自集中授時(shí)裝置的編碼復(fù)用信號中提取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的基站時(shí)鐘信號提取單元，所述衛(wèi)星天線和集中授時(shí)裝置通過射頻饋線連接，所述大于等于1個(gè)的基站時(shí)鐘信號提取單元通過串行信號傳輸線連接到集中授時(shí)裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，其特征是，所述基站時(shí)鐘信號提取單元進(jìn)一步包括用于轉(zhuǎn)換編碼復(fù)用信號電平的電平轉(zhuǎn)換單元，以及用于分離編碼復(fù)用信號的數(shù)據(jù)分離復(fù)用單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，其特征是，所述基站時(shí)鐘信號提取單元位于基站內(nèi)部，并和基站時(shí)鐘恢復(fù)單元集成在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，其特征是，所述基站時(shí)鐘信號提取單元進(jìn)一步包括用于將接收的信號進(jìn)行級連驅(qū)動并發(fā)送到下一級基站的級連驅(qū)動單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，其特征是，所述級連驅(qū)動單元進(jìn)一步包括波形恢復(fù)單元和下級驅(qū)動單元，所述波形恢復(fù)單元用于恢復(fù)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換電平的信號波形以減小波形畸變，所述下級驅(qū)動單元用于驅(qū)動并輸出波形恢復(fù)單元輸出的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，其特征是，所述基站時(shí)鐘信號提取單元進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償接收的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號在傳輸過程中產(chǎn)生的時(shí)延的時(shí)延補(bǔ)償裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，其特征是，所述時(shí)延補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括時(shí)延測量單元和時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元，所述時(shí)延測量單元用于測量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的時(shí)延值，所述時(shí)延補(bǔ)償邏輯單元用于根據(jù)時(shí)延測量單元得到的時(shí)延值對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，其特征是，所述大于等于1個(gè)的基站時(shí)鐘信號提取單元經(jīng)過星形、樹形或鏈形組網(wǎng)連接到所述集中授時(shí)裝置。
13.一種基于上述基站授時(shí)同步系統(tǒng)進(jìn)行授時(shí)同步的方法，包括如下步驟a.衛(wèi)星天線將接收到的衛(wèi)星信號發(fā)送到集中授時(shí)裝置；b.集中授時(shí)裝置解調(diào)所述衛(wèi)星信號中的標(biāo)準(zhǔn)秒信號，對所述標(biāo)準(zhǔn)秒信號進(jìn)行鎖相處理得到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號，將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號和其它衛(wèi)星信號進(jìn)行編碼復(fù)用，復(fù)制并驅(qū)動所述編碼復(fù)用信號，然后發(fā)送到大于等于1個(gè)的基站時(shí)鐘信號提取單元；c.基站時(shí)鐘信號提取單元接收到編碼復(fù)用信號后經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)分離復(fù)用分離出時(shí)鐘信號，并使用該時(shí)鐘信號進(jìn)行基站同步。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的進(jìn)行授時(shí)同步的方法，其特征是，對于基站時(shí)鐘信號提取單元通過樹形或鏈性組網(wǎng)連接到集中授時(shí)裝置的情況，該方法進(jìn)一步包括連接集中授時(shí)器和該基站時(shí)鐘信號提取單元的中間基站時(shí)鐘信號提取單元傳遞所述編碼復(fù)用信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的進(jìn)行授時(shí)同步的方法，其特征是，所述傳遞編碼復(fù)用信號是直接向下一級基站時(shí)鐘信號提取單元轉(zhuǎn)發(fā)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的進(jìn)行授時(shí)同步的方法，其特征是，所述傳遞編碼復(fù)用信號進(jìn)一步包括使用波形恢復(fù)單元對電平轉(zhuǎn)換之后的信號的波形進(jìn)行恢復(fù)，驅(qū)動經(jīng)過波形恢復(fù)的信號，然后發(fā)送到下一級基站時(shí)鐘信號提取單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的進(jìn)行授時(shí)同步的方法，其特征是，在步驟b中對標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號、下行衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號和上行控制數(shù)據(jù)信號進(jìn)行編碼復(fù)用，在形成的編碼復(fù)用信號中標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號和下行衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號以及上行控制數(shù)據(jù)信號之間分別設(shè)置一段沒有數(shù)據(jù)的保護(hù)帶。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的進(jìn)行授時(shí)同步的方法，其特征是，在步驟c中經(jīng)過數(shù)據(jù)分離復(fù)用分理出時(shí)鐘信號之后，進(jìn)一步包括對所述時(shí)鐘信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償?shù)牟襟E。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的進(jìn)行授時(shí)同步的方法，其特征是，所述時(shí)延補(bǔ)償進(jìn)一步包括如下步驟c1.時(shí)延測量單元向集中授時(shí)裝置發(fā)送一個(gè)測量請求，集中授時(shí)裝置接收到該測量請求之后進(jìn)入測試狀態(tài)；c2.所述時(shí)延測量單元向集中授時(shí)裝置發(fā)送一個(gè)測量脈沖信號，集中授時(shí)裝置接收到所述測量脈沖后立即向時(shí)延測量單元返回一個(gè)相同脈沖寬度的脈沖信號；c3.通過時(shí)延測量單元發(fā)出測量脈沖信號和接收脈沖信號之間的時(shí)間差，以及集中授時(shí)裝置接收測量脈沖信號和發(fā)出脈沖信號之間的時(shí)間差，確定信號時(shí)延值；c4.時(shí)延補(bǔ)償單元根據(jù)步驟c3確定的時(shí)延值對時(shí)鐘信號進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的進(jìn)行授時(shí)同步的方法，其特征是，通過將信號的當(dāng)前電平轉(zhuǎn)換為適于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腞S485電平實(shí)現(xiàn)所述對信號進(jìn)行驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于CDMA通信系統(tǒng)的用于向基站發(fā)送時(shí)鐘同步信號的集中授時(shí)裝置，包括具有連接到衛(wèi)星天線的端口的核心卡、具有大于等于1個(gè)的連接到基站的端口的接口卡和用于給裝置供電的電源單元，其中核心卡用于接收來自衛(wèi)星天線的衛(wèi)星信號，解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)秒信號并進(jìn)行鎖相，然后向接口卡輸出至少包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的信號；接口卡用于接收并編碼復(fù)用來自核心卡的至少包含標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號的信號，復(fù)制編碼復(fù)用信號并驅(qū)動輸出到和基站連接的端口。本發(fā)明還公開了一種包含該集中授時(shí)裝置的基站授時(shí)同步系統(tǒng)，和基于該基站授時(shí)同步系統(tǒng)進(jìn)行同步授時(shí)的方法。使用本發(fā)明可以方便基站的選址和建設(shè)，節(jié)省基站建設(shè)成本。
文檔編號H04B7/26GK1516375SQ0310020
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者梁良, 黃高飛, 良 梁 申請人:華為技術(shù)有限公司