專利名稱：用于測量和補償在由光纜相互連接的主基站和遠程基站之間的延遲的裝置和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種同步移動通信系統(tǒng)，具體涉及用于測量和補償在由光纜相互連接的主基站和遠程基站之間的延遲的裝置和方法。
背景技術(shù)：
蜂窩移動通信系統(tǒng)將一個整體的業(yè)務區(qū)劃分為多個小區(qū)，并且使用基站來覆蓋小區(qū)。在實際的無線環(huán)境中，在相鄰的小區(qū)之間可以形成重疊小區(qū)。用戶移動單元可以從與重疊小區(qū)相關聯(lián)的至少兩個基站接收信號。在這種情況下，必須按照在基站之間交換的通信控制信號來執(zhí)行切換程序，以便蜂窩移動通信系統(tǒng)可以保持用于在小區(qū)之間移動的用戶移動單元的通信。當然，必須在基站之間獲得同步，以便可以基于碼分多址(CDMA)技術(shù)來在同步移動通信系統(tǒng)中支持切換。
在比農(nóng)村地區(qū)具有更大人口密度的城市地區(qū)的情況下，必須將一個小區(qū)劃分為多個微微小區(qū)或微小區(qū)。在這種情況下，由連接到主基站的具有較小容量的遠程基站來覆蓋所述微微小區(qū)或微小區(qū)。傳統(tǒng)上，主基站被設計使得它可以包括用于處理CDMA數(shù)字信號的數(shù)字單元和用于處理射頻(RF)載波信號的RF單元。遠程基站可以通過同軸電纜、無線連接、光纜等連接到主基站。因為移動通信系統(tǒng)支持高數(shù)據(jù)率，因此在以低信號損耗或變差來使用能夠執(zhí)行長距離傳輸?shù)墓饫|上存在很大的興趣。
當主基站和遠程基站相隔幾到幾十公里的較長距離的時候，用于從主基站向遠程基站發(fā)送前向基帶信號所需要的時段與距離成正比，并且可以在主基站和遠程基站之間引起較大的時間延遲。所述較大的時間延遲可以具有不同的值。所述不同的時間延遲可以使得來自遠程基站的RF信號異步傳輸。具體上，當一個移動單元與多個遠程基站通信時，在主基站和遠程基站之間的異步問題可以使得移動單元的語音質(zhì)量變差。
圖1是圖解使用典型的微小區(qū)或微微小區(qū)架構(gòu)的移動通信系統(tǒng)的配置的方框圖。
在圖1所示的移動通信系統(tǒng)中，三個遠程基站(RU)21-23連接到一個主基站(MU)20，并且遠程單元21-23將從主基站20接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為RF信號，以向移動單元10發(fā)送所述RF信號。移動單元10從遠程基站21-23接收包括相同數(shù)據(jù)的三個RF信號。
圖2是圖解構(gòu)成圖1所示的主基站20和遠程基站21-23之一的部件的方框圖。在圖2中，用于相互連接主基站20和遠程基站21-23的一種光通信技術(shù)使用同步數(shù)字體系(SDH)。
參見圖2，主基站20包括數(shù)字處理單元20a，用于處理數(shù)字基帶信號；SDH處理單元20b，用于執(zhí)行在數(shù)字基帶信號和SDH幀之間的轉(zhuǎn)換操作；電/光(E/O)接口20c，用于執(zhí)行在SDH幀和光信號之間的接口。遠程基站21包括E/O接口21a，用于在光信號和SDH幀之間執(zhí)行接口；SDH處理單元21b，用于執(zhí)行在SHD幀和數(shù)字基帶信號之間的轉(zhuǎn)換操作；RF處理單元21c，用于執(zhí)行在數(shù)字基帶信號和RF信號之間的轉(zhuǎn)換操作。
由移動通信系統(tǒng)使用的傳統(tǒng)的通信技術(shù)著重于以高數(shù)據(jù)率來長距離發(fā)送數(shù)據(jù)而沒有誤差，并且從不考慮由線纜引起的延遲。同步CDMA移動通信系統(tǒng)對于信號相位很敏感，因為CDMA移動通信系統(tǒng)是基于被稱為碼片的最小數(shù)據(jù)元素的，所述碼片例如通過諸如用戶識別、編碼、解碼的數(shù)字處理。當使用1.2288Mcp的碼片率的時候，一個碼片對應于813.8納秒(ns)。當遠程基站在同步CDMA系統(tǒng)中不同步時，對于在遠程基站之間的區(qū)域中移動的移動單元在切換中可能引起誤差，并且用于從基站檢測信號的操作是不可能的。結(jié)果，不能適當?shù)貓?zhí)行通信。
而且，作為遠程基站和主基站不同步的結(jié)果，不能確認與光信號傳輸相關聯(lián)的各種狀態(tài)，并且不能在通過光纜相互連接主基站和遠程基站的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中適當?shù)貓?zhí)行諸如系統(tǒng)狀態(tài)管理、誤差檢測的一套處理。另外，當處理數(shù)字基帶信號時，存在問題不能簡單地計算由光纜引起的傳播延遲值。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明考慮到上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于在同步移動通信系統(tǒng)中同步通過光纜連接到主基站的遠程基站的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于計算和測量在由光纜相互連接的主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于通過來自主基站的開銷信息來測量在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于檢測在主基站和遠程基站之間的幀定位信息和精確地校正傳播延遲的裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于測量和計算在主基站和遠程基站之間的傳播延遲并補償所測量和計算的傳播延遲的裝置和方法。
按照本發(fā)明的第一方面，上述和其他目的的實現(xiàn)是通過提供一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站。所述用于測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置包括SDH處理單元，用于向SDH幀的開銷部分插入測試模式，向遠程基站發(fā)送SDH幀，用于接收由遠程基站循環(huán)回的SDH幀，以從遠程基站的SDH幀檢測至少一個幀定位字(FAW)；控制器，通過將按照包括所述測試模式的SDH幀的來回時延的計數(shù)值所測量的傳播延遲加到從FAW的檢測信息計算的延遲誤差上，來產(chǎn)生在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的值。所述用于測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置還包括調(diào)制器和解調(diào)器(MODEM)，用于響應于由控制器產(chǎn)生的傳播延遲值來補償要發(fā)送到遠程基站的基帶信號的傳播延遲。
按照本發(fā)明的第二方面，上述和其他目的的實現(xiàn)是通過提供一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站。所述用于測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置包括控制器，用于通過光纜從所述主基站接收指示傳播延遲值的傳播延遲信息；RF處理單元，用于將從主基站接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為中頻(IF)信號，按照所接收的傳播延遲信息來以小于碼片時間的單位來補償IF信號的傳播延遲，將所補償?shù)腎F信號轉(zhuǎn)換為RF信號，并且通過天線來輻射所述RF信號。
按照本發(fā)明的第三方面，上述和其他目的的實現(xiàn)是通過提供一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的方法，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站。所述用于測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的方法包括向SDH幀的開銷部分插入測試模式以向遠程基站發(fā)送SDH幀，接收由遠程基站循環(huán)回的SDH幀，從所述SDH幀檢測至少一個幀定位字(FAW)，通過將按照包括所述測試模式的SDH幀的來回時延的計數(shù)值所測量的傳播延遲加到從FAW的檢測信息計算的延遲誤差上，來產(chǎn)生在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的值。所述用于測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的方法還包括響應于由控制器產(chǎn)生的傳播延遲值來補償要發(fā)送到遠程基站的基帶信號的傳播延遲。
按照本發(fā)明的第四方面，上述和其他目的的實現(xiàn)是通過提供一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的方法，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站。所述用于測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的方法包括通過光纜從所述主基站接收指示傳播延遲值的傳播延遲信息，將從主基站接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，按照所接收的傳播延遲信息來以小于碼片持續(xù)時間的時間單位來補償IF信號的傳播延遲，將所補償?shù)腎F信號轉(zhuǎn)換為RF信號，并且通過天線來輻射所述RF信號。


通過下面參照附圖詳細說明，本發(fā)明的上述和其他目的、特點和其他優(yōu)點將會更清楚地被理解，其中圖1是圖解使用傳統(tǒng)的微小區(qū)或微微小區(qū)架構(gòu)的移動通信系統(tǒng)的配置的方框圖；圖2是圖解構(gòu)成圖1所示的主基站和遠程基站的部件的方框圖；圖3是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的主基站的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的用于測量在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的同步傳送模塊1(STM-1)幀的格式的說明圖；圖5是圖解基于碼片持續(xù)時間的時間單位的、在圖3的延遲計數(shù)器中可測量的延遲范圍和在圖3所示的幀定位字(FAW)檢測器中能夠校正的延遲誤差的范圍；圖6是圖解構(gòu)成圖3的FAM檢測器的部件的方框圖；圖7是用于圖解通過存儲在模塊中的數(shù)據(jù)來檢測FAW的操作的時序圖；
圖8是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的、用于通過環(huán)回同步數(shù)字體系(SDH)幀來測量和計算傳播延遲的示例的說明圖；圖9是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的遠程基站的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖10是圖解構(gòu)成圖9中所示的RF處理單元的部件的方框圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在附圖中，以相同的附圖標號來表示相同或類似的元件，即使在不同的附圖中描述它們。在下面的說明中，當可能使得本發(fā)明的主題很不清楚的時候，省略在此包括的公知功能和配置的詳細說明。下面要說明的詞匯或表達是根據(jù)與本發(fā)明的實施例相關聯(lián)的功能定義的?？梢园凑沼脩艋虼a片設計者的意愿或通常的實踐來改變所定義的詞匯或表達。因此通過本發(fā)明的整體內(nèi)容來定義所述詞匯或表達。
下面描述的本發(fā)明的實施例在移動通信系統(tǒng)中使用同步數(shù)字體系(SDH)標準來同步通過光纜連接到主基站的遠程基站。按照本發(fā)明的實施例，測量和計算在主基站和遠程基站之間的校正的傳播延遲，并且在主基站的數(shù)字單元中和在遠程基站的中頻單元中補償所測量和計算的傳播延遲。
公知，SDH是基于用于按照時分復用(TDM)來基于同步傳送模塊N(STM-N)(N＝1、4、16、64、256)將諸如E1、T1和DS3的低速信號復用為光信號的方法，該SDH是作為用于通過光纜來同步數(shù)據(jù)發(fā)送的標準技術(shù)。每個STM的比特率是用于N＝1的155.52兆比特每秒(Mbps)、用于N＝4的622.08Mbps、用于N＝16的2,488.32Mbps、用于N＝64的9,953.28Mbps或用于N＝256的39,813.12Mbps。STM-N是較高等級的傳送模塊，并且是基于STM-1的比特率的N倍，并且將STM-1幀以字節(jié)單位復用。
SHD的主要特征之一是經(jīng)由使用光纜的設備提供用于執(zhí)行在網(wǎng)絡單元之間的通信所需要的足夠開銷信息、有效負荷訪問和網(wǎng)絡的操作、管理、維護和提供(OAM&P)。所述OAM&P包括故障探測、性能監(jiān)控、提供和安全功能。
本發(fā)明的實施例使得能夠使用SDH的保留的開銷信息按照SDH標準測量在由光纜相互連接的主基站和遠程基站之間的傳播延遲。但是，如果僅使用SDH的開銷信息來測量傳播延遲，則通過被提供到一個SDH裝置的基準系統(tǒng)時鐘(即19.44MHz)來限制可測量傳播延遲的范圍。結(jié)果，需要另外的方法來正確地計算延遲誤差。當可以計算延遲誤差時使用幀定位字(FAW)。從自主基站接收的SDH幀來檢測FAW，并且按照其位置信息來精確地計算傳播延遲誤差。
圖3是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的主基站(MU)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖3所示，主基站包括數(shù)字處理單元100，用于處理數(shù)字基帶信號；SDH處理單元106，用于執(zhí)行在數(shù)字基帶信號和SDH幀之間的轉(zhuǎn)換操作；電/光(E/O)接口134，用于執(zhí)行在遠程基站的光信號和SDH幀之間的接口；控制器104，用于控制數(shù)字處理單元100以便可以補償通過光纜向遠程基站(RU)的傳播延遲。
數(shù)字處理單元100包括調(diào)制器和解調(diào)器(MODEM)102。MODEM 102產(chǎn)生數(shù)據(jù)以發(fā)送到SDH處理單元106，并且處理從SDH處理單元106接收的數(shù)據(jù)。
SDH處理單元106包括成幀器(framer)108，用于產(chǎn)生SDH幀；延遲測量器116，用于搜索和插入測試模式，并且測量傳播延遲；解成幀器(de-framer)128，用于分析開銷和有效負荷信息；FAW檢測器126，用于檢測FAW；并行/串行(P/S)轉(zhuǎn)換器114；串行/并行(S/P)轉(zhuǎn)換器124。
成幀器108包括有效負荷產(chǎn)生器110和開銷產(chǎn)生器112。成幀器108將由開銷產(chǎn)生器112產(chǎn)生的SDH開銷信息加到由有效負荷產(chǎn)生器110使用發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生的SDH有效負荷信息上，以便產(chǎn)生SDH幀。SDH幀被并行/串行轉(zhuǎn)換器114轉(zhuǎn)換為串行格式，然后被轉(zhuǎn)換的SDH幀通過E/O接口134被發(fā)送到遠程基站。
當通過E/O接口134從遠程基站接收到一個SDH幀時，SDH處理單元106的串行/并行轉(zhuǎn)換器124將所接收的SDH幀轉(zhuǎn)換為并行格式，并且通過FAW檢測器126向解成幀器128提供被轉(zhuǎn)換的SDH幀。現(xiàn)在更詳細地說明FAW檢測器126的操作。
解成幀器128包括開銷分析器130和有效負荷分析器132。解成幀器128從被轉(zhuǎn)換為并行格式的SDH幀提取開銷信息，然后通過開銷分析器130分析所提取的開銷信息。解成幀器128引用被提取的開銷信息，然后向MODEM102提供由有效負荷分析器132提取的開銷信息。
圖4圖解了按照本發(fā)明的一個實施例的、在主基站和遠程基站之間交換的SDH幀的格式。圖4僅僅示出了以155.52Mbps速率通過光纜發(fā)送的STM-1幀。如上所述，STM-N幀是比STM-1更高的等級，因為它們將STM-1幀以字節(jié)單位復用。
參見圖4，STM-1幀是270字節(jié)長9行寬，STM-1幀周期(frame period)是125微秒(μs)。結(jié)果，STM-1幀的發(fā)送率是155.52Mbps(＝9*(8*270)/125微秒)。在STM-1幀的左側(cè)的9個字節(jié)指示用于幀監(jiān)控、操作、管理、維護和提供(OAM&P)的部分開銷(SOH)，在STM-1幀的右側(cè)的261個字節(jié)指示包括用戶信息的一組管理單元(AU)。SOH被詳細地示出在圖4的上部。SOH承載信號再生、復用、轉(zhuǎn)換和AU指針信息。AU組包括有效負荷部分，用于承載用戶的語音和數(shù)據(jù)；路徑開銷(POH)部分，用于承載路徑狀態(tài)信息。
按照本發(fā)明的一個實施例，向SOH的指定字節(jié)插入預定的測試模式，以便可以測量在主基站和遠程基站之間的傳播延遲。例如，所述測試模式可以被插入到對于SOH的自動保護轉(zhuǎn)換(APS)分配的字節(jié)K2。
返回圖3，當成幀器108產(chǎn)生SDH幀時，在延遲測量器116中包括的測試模式插入器118向由開銷產(chǎn)生器112產(chǎn)生的開銷部分插入預定的測試模式。當插入測試模式時，開始延遲計數(shù)器122。延遲計數(shù)器122與19.44MHz的系統(tǒng)時鐘同步，然后輸出16比特的計數(shù)值。
成幀器108將包括測試模式的開銷部分加到由有效負荷產(chǎn)生器110產(chǎn)生的有效負荷部分以產(chǎn)生SDH幀。所述SDH幀被并行/串行轉(zhuǎn)換器114轉(zhuǎn)換為串行格式，然后被轉(zhuǎn)換的SDH幀被E/O接口134轉(zhuǎn)換為光信號。E/O接口134向遠程基站發(fā)送所述光信號。在接收到包括被轉(zhuǎn)換的SDH信號的發(fā)送光信號時，遠程基站的SDH處理單元將具有被插入的測試模式的SDH幀循環(huán)回主基站的SDH處理單元。
如果在主基站和遠程基站之間的距離等于或大于預定距離，當向每個SDH幀插入測試模式時，可能錯誤地確定所確定的傳播延遲。例如，假定在主基站和遠程基站之間的距離等于或大于18.75千米，并且每125微秒的幀周期插入測試模式并且然后發(fā)送被插入的幀，則可以將在主基站和遠程基站之間的1250米和20千米的距離計算為相同距離。為此，測試模式插入器118每個預定周期(例如每15幀)插入一個測試模式。包括測試模式的幀被稱為超幀。
在延遲測量器116中包括的測試模式搜索器120發(fā)送如上所述插入測試模式的SDH幀(即超幀)。每當從遠程基站接收到超幀時，測試模式搜索器120查看在所接收的幀中指定的開銷部分的位置(例如圖4所示的“K2”)，然后確定被插入到被查看的開銷部分中的測試模式是否等于由測試模式插入器118插入的那個。
如果被插入到被查看的開銷部分中的測試模式等于由測試模式插入器插入的那個，則測試模式搜索器120停止延遲計數(shù)器122。來自延遲計數(shù)器122的計數(shù)值被發(fā)送到控制器104。延遲計數(shù)器122響應于19.44MHz的系統(tǒng)時鐘而工作。
接收來自延遲計數(shù)器122的計數(shù)值的控制器104計算在具有插入的測試模式的SDH幀的發(fā)送操作和由遠程基站循環(huán)回的SDH幀的接收操作之間的來回時延(RTD)。而且，控制器104從所計算的RTD減去預定的SDH處理時間，然后將相減的結(jié)果除以2，以便可以測量在主基站和遠程基站之間的傳播延遲。
圖5是圖解基于碼片持續(xù)時間的時間單位的、在圖3所示的延遲計數(shù)器122中可測量的延遲范圍。當使用1.2288Mbps的標準碼片速率的時候，一個碼片持續(xù)時間對應于813.8納秒(ns)。如圖5所示，可以通過延遲計數(shù)器122的計數(shù)值來將傳播延遲計算為4個小數(shù)位d3到d[-4]。可以發(fā)現(xiàn)，不能計算具有多于4個小數(shù)位的值的延遲誤差。FAW檢測器126校正所述延遲誤差。
FAW檢測器126的FAW檢測操作是以比特為單位執(zhí)行的。當使用155.52Mbps的速率時，能夠使用FAW被檢測的延遲值是1/2*(1/155.52Mbps)＝3.215納秒。在FAW檢測器126中可以識別的最小延遲值是6.43納秒(＝1/155.52Mbps＝一個1/128碼片)。但是，當考慮來回距離的時候，可測量的延遲值變?yōu)?.215納秒，這是6.43納秒的一半。
由延遲計數(shù)器122對于傳播延遲的測量以一個碼片的大約1/32的時間單位進行。因為由于電源通斷的偏差大于碼片的1/32，因此用于測量結(jié)合準確度的實際容限的傳播延遲的時間單位是大約1/4到1/8碼片的一個等級或者量化?；蛘?，能夠使用FAW被檢測的誤差的范圍是基于1/256碼片的時間單位(3.215納秒)。雖然考慮由于外部因素的偏差，但是可以保證大約1/32到1/64碼片的量化等級?？梢詫崿F(xiàn)1/64碼片的量化等級的精確時鐘補償。
圖6是圖解圖3所示的FAW檢測器126的部件的方框圖。
參見圖6，時鐘劃分器124a接收155.52MHz的STM-1時鐘，并且將所接收的時鐘除以8，以便產(chǎn)生19.44MHz的系統(tǒng)時鐘。時鐘劃分器124a向SDH處理單元106的部件提供所產(chǎn)生的19.44MHz的系統(tǒng)時鐘。串行/并行轉(zhuǎn)換器124響應于19.44MHz的系統(tǒng)時鐘將以155.52MHz的速率通過光纜從遠程基站接收的串行數(shù)據(jù)(例如STM-1幀)轉(zhuǎn)換為8行的并行數(shù)據(jù)。串行/并行轉(zhuǎn)換器124向FAW檢測器126傳送所述并行數(shù)據(jù)。
延遲器件126a將所述并行數(shù)據(jù)延遲一個比特。構(gòu)成數(shù)據(jù)寄存器126b的8個模塊分別存儲8個比特。因此，數(shù)據(jù)寄存器126a存儲具有6納秒的相差的8個8比特數(shù)據(jù)單元(實際上是15比特數(shù)據(jù))。
在STM-1幀的情況下，指示幀的開始的FAW被設置為十六進制值F6(它等于二進制表示11110110)和十六進制值28(等同于00101000)。FAW被分別重復地插入圖4所示的STM-1幀的三個A1位置和三個A2位置。FAW“F6”被插入三個A1位置，并且FAW“28”被插入三個A2位置。其后，同步模式檢測器126c將存儲在8個模塊中的8比特數(shù)據(jù)與FAW“F6”和“28”相比較，并且選擇具有匹配數(shù)據(jù)的模塊。
圖7是圖解通過存儲在模塊中的數(shù)據(jù)來檢測FAW的操作的時序圖。為了簡化，限定FAW“F6”和“28”分別重復兩次。
參見圖7，以155.52MHz的速率接收的串行數(shù)據(jù)Serial_Dat與19.44MHz的時鐘同步，并且被轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)Parall_D
。并行數(shù)據(jù)Parall_D
和在1比特移位操作后產(chǎn)生的7個并行數(shù)據(jù)單元Parall_D[1]、Parall_D[2]、…、Parall_D[7]被存儲在數(shù)據(jù)寄存器126b的模塊中。
同步模式檢測器126c每個時鐘周期將存儲在數(shù)據(jù)寄存器126b中的數(shù)據(jù)與“F6”和“28”相比較，并且確定當2個“F6”FAW和2個“28”FAW被包括在存儲于特定模塊的數(shù)據(jù)中時在所述特定模塊中檢測到FAW。從其檢測到FAW的模塊的位置信息被提供到控制器104以便可以計算傳播延遲。存儲在從其檢測到FAW的模塊中的數(shù)據(jù)被發(fā)送到解成幀器128，以便可以檢測所接收的數(shù)據(jù)。
從其檢測到FAW的模塊的位置信息可以是包括用于指示8個模塊的對應模塊的一個比特值“1”的8比特信息或指示對應模塊的索引的3比特信息?？刂破?04按照從其檢測到FAW的模塊的位置來計算在主基站和遠程基站之間的延遲誤差。
在圖7的情況下，在第一模塊Parall_D
中存在連續(xù)重復兩次的“F6”和連續(xù)重復兩次的“28”，因此要向控制器104提供的位置信息是“10000000”或“000”。如果如此，則控制器104將在主基站和遠程基站之間的延遲誤差確定為0納秒。如果已經(jīng)從第三模塊Parall_D[2]檢測到FAW，則在主基站和遠程基站之間的延遲誤差是1/2*(1/155.52MHz)＝3.2納秒。
控制器104通過將所計算的延遲誤差加到由SDH幀的測試模式測量的延遲值而計算在主基站和遠程基站之間的校正延遲?？刂破?04在控制MODEM102的同時補償傳播延遲。
作為解釋示例，SDH處理單元106向155.52Mbps的SDH幀(即STM-1幀)的開銷部分中插入預定的測試模式，然后將所述幀發(fā)送到遠程基站。此處，SDH處理單元106以系統(tǒng)時鐘(19.44MHz)開始延遲計數(shù)器122。延遲計數(shù)器122與系統(tǒng)時鐘同步，并且每51.4納秒(＝1/19.44MHz)將計數(shù)值遞增“1”。
當在從遠程基站接收的SDH幀的開銷部分中包括的測試模式等于被發(fā)送的SDH幀的時，延遲計數(shù)器122被停止，然后輸出計數(shù)值。此處，當所述計數(shù)值是“100”的時候，RTD是5140.0納秒(＝100*51.4納秒)。如果所述RTD值被除以2，則由測試模式測量的延遲時間變?yōu)?572.0納秒。
如果在接收路徑的155.52Mbps的串行數(shù)據(jù)(或STM-1幀)以19.44MHz的系統(tǒng)時鐘被轉(zhuǎn)換為并行格式，則8比特數(shù)據(jù)每51.4納秒連續(xù)被產(chǎn)生。從所述8比特數(shù)據(jù)檢測對應于預定FAW的相位的位置，并且使用6.4納秒(＝1/155v.52MHz)的時間單位來計算由在主基站和遠程基站之間的發(fā)送線纜引起的延遲誤差。當FAW檢測位置是其中檢測到FAW的位置的時候，由發(fā)送線纜引起的延遲誤差變?yōu)?.4納秒(＝2*1/2*6.4納秒，其中“2”是基于FAW檢測的補償值)。在這種情況下，由在主基站和遠程基站之間的發(fā)送線纜引起的延遲時間是2578.4納秒(＝2572.0納秒+6.4納秒)。
控制器104按照所測量和計算的傳播延遲來補償被發(fā)送到遠程基站的數(shù)據(jù)的延遲。在此，通過主基站的MODEM 102來補償基于碼片持續(xù)時間的時間單位(813.8納秒)的延遲，同時由遠程基站補償基于小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位的延遲。
關于主基站的補償，當主基站控制MODEM 102時，使用由SDH處理單元測量和計算的傳播延遲的值。當MODEM 102調(diào)制用戶數(shù)據(jù)和隨后輸出基帶信號的時候，可以當用于輸出基帶信號所需要的時鐘被調(diào)整時補償基于碼片持續(xù)時間的時間單元的傳播延遲。當提前等于所述延遲時間的時間量來發(fā)送到每個遠程基站的信號的時候可以實現(xiàn)通過MODEM 102的延遲補償。
在上述示例中計算的2578.4納秒的傳播延遲當被轉(zhuǎn)換為碼片持續(xù)時間的數(shù)量的時候?qū)?.1683碼片(＝2578.3納秒/813.8納秒)。所述3.1683碼片等于3個碼片和一個0.1683碼片的和(＝4碼片-一個0.8317碼片)。在主基站中包括的MODEM早4個碼片持續(xù)時間而發(fā)送基帶信號。
圖8是圖解用于補償在一個主基站和與所述主基站距離不同的三個遠程基站之間的光纜延遲的操作的示例的說明圖。
參見圖8，主基站(MU)30通過光纜連接到第一到第三遠程基站(RU)31、32和33。在第一遠程基站31和主基站30之間的距離是最短的，在第三遠程基站33和主基站30之間的距離是最長的。主基站30的SDH處理單元106向控制器104提供被插入到SDH幀的開銷部分中的測試模式的來回計數(shù)值和FAW檢測信息?？刂破?04通過使用所述來回計數(shù)值和FAW檢測信息來發(fā)現(xiàn)與第一到第三遠程基站31、32、33相關聯(lián)的延遲值t1、t2和t3。所述延遲值具有關系t1＜t2＜t3。
在控制器104的控制下，MODEM 102首先輸出要到第三遠程基站33的具有最長延遲時間t3的基帶信號(在時間P3)。然后MODEM 102最后輸出要到第一遠程基站31的具有最短延遲時間t1的基帶信號(在時間P1)?；鶐盘柸缓蟊环謩e延遲t1、t2和t3，同時通過光纜，并且在實質(zhì)上相同的時間T到達遠程基站31、32、33。
所述信號在實質(zhì)上相同的時間到達它們的目的地，因為MODEM 102不能以小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位來實現(xiàn)延遲補償。但是，控制器104以控制信息形式通過SDH幀向遠程基站提供關于所計算和測量的傳播延遲的信息，以便可以實現(xiàn)基于小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位的延遲補償。
所述遠程基站使用傳播延遲信息精確地補償從主基站接收的信號的同步。從遠程基站輸出的信號被精確地補償，并且保持在從遠程基站傳播的信號之間的相位同步。
圖9是圖解按照本發(fā)明的一個實施例的遠程基站的結(jié)構(gòu)的方框圖。
如圖9所示，遠程基站包括電/光(E/O)接口210，用于執(zhí)行在光信號和同步數(shù)字體系(SDH)幀之間的接口；SDH處理單元220，用于執(zhí)行在SDH幀和數(shù)字基帶信號之間的轉(zhuǎn)換操作；射頻(RF)處理單元230，響應于在數(shù)字基帶信號和RF信號之間的轉(zhuǎn)換操作；控制器200，用于控制RF處理單元230以便可以補償由耦接到遠程基站的光纜引起的傳播延遲。
關于遠程基站的發(fā)送操作，E/O接口210將通過光纜從主基站接收的光信號轉(zhuǎn)換為SDH幀，然后向SDH處理單元220發(fā)送所述SDH幀。SDH處理單元220然后分析在所接收的SDH幀中包括的開銷和有效負荷信息，并且向RF處理單元230傳送所述發(fā)送數(shù)據(jù)。RF處理單元230將所述發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為中頻(IF)信號，將所述IF信號轉(zhuǎn)換為RF信號，并且通過天線ANT來輻射RF信號。
當從主基站接收的SDH幀包括在主基站和遠程基站之間的傳播延遲信息時，SDH處理單元220向控制器200提供所述傳播延遲信息?？刂破?00使用所述傳播延遲信息來控制RF處理單元230的發(fā)送操作。當將所接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IF信號時，RF處理單元230將所述信號延遲對應的延遲時間，并且通過天線發(fā)送被延遲的信號。
圖10是圖解構(gòu)成圖9所示的射頻(RF)處理單元的部件的方框圖。
參見圖10，串行/并行(S/P)轉(zhuǎn)換器232與來自SDH處理單元220的29.4912MHz的系統(tǒng)時鐘同步，并且將串行的幀的發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為基于碼片速率的并行數(shù)據(jù)。有限脈沖響應(FIR)濾波器234對于并行數(shù)據(jù)執(zhí)行48抽頭整形濾波操作，以4碼片速率來執(zhí)行過采樣操作，并且通過64抽頭相位均衡化操作來穩(wěn)定信號特性。FIR濾波器234被設計使得位于主基站的管理器可以改變其濾波系數(shù)。
因為濾波器數(shù)據(jù)的速率是4碼片速率，因此內(nèi)插器236提高采樣率以便可以實現(xiàn)IF速率。為了提高采樣率，內(nèi)插器236通過48抽頭半頻帶濾波器(HBF)來執(zhí)行2x內(nèi)插以將數(shù)據(jù)率提高到8碼片速率(CHIP*8)，并且通過64抽頭級聯(lián)積分器梳狀(CIC)濾波器執(zhí)行8x內(nèi)插以將數(shù)據(jù)率提高到64碼片速率(CHIP*64)。
頻率轉(zhuǎn)換器238包括工作在64碼片速率(78.6432MHz)的乘法器，并且將內(nèi)插器236的輸出乘以按照同相和正交相位信道的余弦和正弦波，以便內(nèi)插器236的輸出被上變換為20MHz的IF頻帶。上轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)按照14比特分辨率被數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器240基于78.6432MHz(64碼片速率)的采樣率轉(zhuǎn)換為模擬格式。RF發(fā)送器242將模擬的IF信號轉(zhuǎn)換為RF頻帶信號。發(fā)送天線前端單元(Tx AFTU)244放大所述RF信號，對于被放大的RF信號執(zhí)行帶通濾波操作，并且通過發(fā)送天線Tx_ANT輻射帶通濾波的結(jié)果。
FIR濾波器234或內(nèi)插器236使用來自控制器200的延遲補償信息來以1/64(或1/48)碼片延遲時間的時間單位來延遲輸出的信號，以便可以補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲。
關于通過內(nèi)插器236的延遲補償操作，內(nèi)插器236將CIC濾波的信號延遲預定數(shù)量的抽頭，然后輸出延遲信號，以便可以補償傳播延遲。在此，CIC濾波器具有64個抽頭，并且一個抽頭指示對應于1/64碼片的延遲時間。
例如，假定由主基站測量和計算的延遲時間是2578.4納秒(＝3.1683碼片＝4碼片-一個0.8317碼片)，則遠程基站通過光纜從主基站接收早4個碼片持續(xù)時間發(fā)送的基帶信號。當從主基站提供的延遲信息是正確的時候，遠程基站確定早0.8317碼片接收到基帶信號。所述64抽頭CIC濾波器將基帶信號延遲53抽頭時間(＝一個53/64碼片＝0.828125*813.8納秒＝673.92納秒)。然后，延遲的基帶信號被轉(zhuǎn)換為IF頻帶信號。在遠程基站中的補償結(jié)果對應于3個碼片(2441.406納秒)+11抽頭時間(＝11/64碼片＝0.171875*813.8納秒＝139.872納秒)＝2581.278納秒，并且與由主基站計算的2578.4納秒的延遲時間相比較，具有大約2.88納秒的很小誤差。
按照本發(fā)明的實施例，移動通信系統(tǒng)可以精確地計算在主基站和遠程基站之間的傳播延遲而具有1/256碼片的最小誤差，并且克服了由同步不匹配引起的諸如語音質(zhì)量變差、切換故障等的問題。而且，所述移動通信系統(tǒng)可以在移動通信用戶的分布和特征的基礎上安裝遠程基站，由此有效地管理網(wǎng)絡。
雖然已經(jīng)為了說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領域的技術(shù)人員會明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種修改、增加和替換是可能的。因此，本發(fā)明不限于上述的實施例，但是本發(fā)明被所附的權(quán)利要求以及它們的等同的全范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站，所述裝置包括SDH處理單元，用于向SDH幀的開銷部分插入測試模式，以向遠程基站發(fā)送SDH幀，并用于接收由遠程基站循環(huán)回的SDH幀以從遠程基站的SDH幀檢測至少一個幀定位字(FAW)；控制器，用于通過將按照包括所述測試模式的SDH幀的來回時延的計數(shù)值測量的傳播延遲加到從FAW的檢測信息計算的延遲誤差上來產(chǎn)生在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的值；調(diào)制器和解調(diào)器(MODEM)，用于響應于由控制器產(chǎn)生的傳播延遲值來補償要發(fā)送到遠程基站的基帶信號的傳播延遲。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其中SDH處理單元包括測試模式插入器，用于每預定的幀周期向要發(fā)送到遠程基站的SDH幀插入測試模式；測試模式搜索器，用于每預定幀周期從自遠程基站接收的SDH幀搜索測試模式；延遲計數(shù)器，當插入測試模式時開始，并且當搜索測試模式時停止，所述延遲計數(shù)器向控制器輸出對應于包括測試模式的SDH幀的來回時延的計數(shù)值；FAW檢測器，用于從所接收的SDH幀檢測FAW，并且向控制器輸出所檢測的FAW的位置信息。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其中FAW檢測器包括數(shù)據(jù)寄存器，用于將從遠程基站接收的數(shù)據(jù)移位一個比特，并且在具有預定大小的多個內(nèi)部模塊中存儲被移位的數(shù)據(jù)；同步模式檢測器，用于比較存儲在模塊中的數(shù)據(jù)和預定的FAW模式，并且如果數(shù)據(jù)匹配預定的FAW模式則向控制器輸出具有匹配的數(shù)據(jù)的對應模塊的位置信息。
4.按照權(quán)利要求1的裝置，其中MODEM以碼片持續(xù)時間的時間單位補償基帶信號的傳播延遲。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其中MODEM提前比所產(chǎn)生的傳播延遲值大的預定碼片時間發(fā)送基帶信號。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其中控制器向遠程基站提供所產(chǎn)生的傳播延遲值的信息，以便遠程基站可以以小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位來補償所產(chǎn)生的傳播延遲值。
7.一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的裝置，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站。所述裝置包括控制器，用于通過光纜從所述主基站接收指示傳播延遲值的傳播延遲信息；射頻處理單元，用于將從主基站接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，按照所接收的傳播延遲信息來以小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位來補償中頻信號的傳播延遲，將所補償?shù)闹蓄l信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，并且通過天線來輻射所述射頻信號。
8.按照權(quán)利要求7的裝置，其中射頻處理單元按照所述傳播延遲值來補償除了基于由主基站補償?shù)拇a片持續(xù)時間的時間單位的延遲之外的、基于小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位的延遲。
9.按照權(quán)利要求7的裝置，其中射頻處理單元包括有限脈沖響應(FIR)濾波器，用于執(zhí)行基帶信號的過采樣和相位均衡；內(nèi)插器，用于按照預定的內(nèi)插率內(nèi)插FIR濾波器的輸出，并且按照傳播延遲信息將內(nèi)插的結(jié)果延遲預定時間以執(zhí)行輸出操作；頻率轉(zhuǎn)換器，用于將內(nèi)插器的輸出轉(zhuǎn)換為IF頻帶的數(shù)據(jù)；數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器，用于將中頻頻帶的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號；射頻發(fā)送器，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為射頻頻帶的信號；發(fā)送天線前端單元，用于通過天線輻射射頻信號。
10.按照權(quán)利要求9的裝置，其中所述內(nèi)插器按照傳播延遲值從一個碼片持續(xù)時間減去除了基于由主基站補償?shù)拇a片持續(xù)時間的時間單位的延遲之外的、基于小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位的延遲值，并且將FIR濾波器的輸出延遲相減的結(jié)果。
11.一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的方法，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站，所述方法包括向SDH幀的開銷部分插入測試模式以向遠程基站發(fā)送SDH幀，接收由遠程基站循環(huán)回的SDH幀；從所述SDH幀檢測至少一個幀定位字(FAW)；通過將按照包括所述測試模式的SDH幀的來回時延的計數(shù)值測量的傳播延遲加到從FAW的檢測信息計算的延遲誤差上來產(chǎn)生在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的值；響應于由控制器產(chǎn)生的傳播延遲值來補償要發(fā)送到遠程基站的基帶信號的傳播延遲。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其中插入測試模式的步驟包括每預定幀周期向要發(fā)送到遠程基站的SDH幀的開銷部分中插入測試模式。
13.按照權(quán)利要求11的方法，其中檢測FAW的步驟包括每預定幀周期從自遠程基站接收的SDH幀搜索測試模式；當插入測試模式時開始延遲計數(shù)器，并且當搜索測試模式時停止延遲計數(shù)器，向控制器輸出對應于包括測試模式的SDH幀的來回時延的計數(shù)值；從所接收的SDH幀檢測FAW，并且輸出所檢測的FAW的位置信息。
14.按照權(quán)利要求13的方法，其中輸出所檢測的FAW的位置信息的步驟包括將從遠程基站接收的數(shù)據(jù)移位一個比特；在具有預定大小的多個內(nèi)部模塊中存儲被移位的數(shù)據(jù)；比較存儲在模塊中的數(shù)據(jù)和預定的FAW模式，并且如果數(shù)據(jù)匹配預定的FAW模式則向控制器輸出具有匹配的數(shù)據(jù)的對應模塊的位置信息。
15.按照權(quán)利要求11的方法，其中補償基帶信號的傳播延遲的步驟包括使用碼片持續(xù)時間的時間單位補償基帶信號的傳播延遲。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其中補償基帶信號的傳播延遲的步驟包括提前比所產(chǎn)生的傳播延遲值大的預定碼片時間發(fā)送基帶信號。
17.一種用于按照同步數(shù)字體系(SDH)標準來測量和補償在主基站和遠程基站之間的傳播延遲的方法，所述主基站通過光纜連接到所述遠程基站，所述方法包括步驟通過光纜從所述主基站接收指示傳播延遲值的傳播延遲信息；將從主基站接收的基帶信號轉(zhuǎn)換為中頻信號，按照所接收的傳播延遲信息來以小于碼片持續(xù)時間的時間單位來補償中頻信號的傳播延遲；將所補償?shù)闹蓄l信號轉(zhuǎn)換為射頻信號，并且通過天線來輻射所述射頻信號。
18.按照權(quán)利要求17的方法，其中以小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位補償傳播延遲的步驟包括按照所述傳播延遲值來補償除了基于由主基站補償?shù)拇a片持續(xù)時間的時間單位的延遲之外的、基于小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位的延遲。
19.按照權(quán)利要求17的方法，其中以小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位補償傳播延遲的步驟包括按照傳播延遲值從一個碼片持續(xù)時間減去除了基于由主基站補償?shù)拇a片持續(xù)時間的時間單位的延遲之外的、基于小于一個碼片持續(xù)時間的時間單位的延遲值；并且將有限脈沖響應濾波器的輸出延遲相減的結(jié)果。
全文摘要
一種用于測量和補償在由光纜相互連接的主基站和遠程基站之間的延遲的裝置和方法。主基站向SDH幀的開銷部分插入測試模式以向遠程基站發(fā)送SDH幀，接收由遠程基站循環(huán)回的SDH幀以檢測測試模式，并且按照測試模式測量傳播延遲。在所接收的SDH幀中的預定位置檢測至少一個幀定位字(FAW)，并且按照FAW檢測信息來計算延遲誤差。具有所述延遲誤差的所測量的傳播延遲被補償，并且產(chǎn)生由光纜引起的傳播延遲。調(diào)制器和解調(diào)器(MODEM)補償要發(fā)送到遠程基站的基帶信號的延遲。
文檔編號H04B17/00GK1698295SQ200480000075
公開日2005年11月16日 申請日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
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