专利名称：分布式基站时钟同步方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及分布式无线基站系统的时钟同步方 法及其系统。
背景技术：
分布式基站一般通过远距离传输手段(如光纤、电缆等)将基带单元(BBU， Base Band Unit)与放置在各个需要地方的多个射频单元(RRU， Remote Radio Unit) 连接起来，在提高组网灵活性的同时，降低网络的维护成本。但是在使用这种架构组网时，除了要将多个RRU按照某种拓扑结构(如星型 网、链型网、环型网等)与BBU互相联接，并在此基础上完成BBU与多个RRU之 间的信令与数据的传输之外，还必须要实现BBU与多个RRU之间的时钟同步。为此，业界内一种比较通用的方式是由BBU获取GPS信号作为参考时钟来生 成其系统时钟后再向各个RRU广播，来达到整个分布式基站系统时钟的同步，具 体过程如下1) 在BBU上安装一个GPS接收模块，并通过一定长度的馈线将其接收天线 放置到室外露天的环境下，以接收来自太空的微弱的GPS信号，该GPS模块在锁 定太空的接收信号后，输出一个高精度的lpps的时钟信号。2) BBU的时钟电路以此信号作为时钟参考信号，通过锁相环电路(PLL， Phase Locked Loop)生成新的系统时钟信号。其中的PLL电路由鉴相器(PD， Phase Detector)、低通滤波器(LPF， Low Pass Filter)、压控振荡器(VC0, Voltage Controlled 0sciallator)、分频器(Division)构成。3) BBU通过其与RRU之间的物理链接接口.将新的系统时钟信号输出到各 个RRU上。4) 各个RRU从BBU-RRU接口上提取该系统的线路时钟信号后，通过锁相环 (PLL)电路生成各自的RRU系统时钟。此方式的优点是可以直接在BBU上生成系统的时钟，结构简洁。但是随着城市化的深入以及城市建设的日新月异，我们要在钢筋水泥丛林中的某一点为BBU 安置额外专门的室外接收天线，并且保证其能够接收到高质量的标准时间信号， 这其中的施工成本和部署难度都是非常大的。业内一般的做法是通过将标准时间 接收天线尽可能的安装在相对高的大楼的顶楼，来保证其信号的接受质量的。但 是这种做法对于大多数城市来说，尤其是寸土寸金的一线大城市来说， 一方面， 那些较高的高楼都会是城市的重要建筑，在这些高楼中来额外安装标准时间接收 天线其需要支付的建筑物使用费用都是非常昂贵的；另一方面，BBU—般不会置 于建筑物的顶层位置，因此即使在架设了标准时间接收天线之后，BBU与标准时 间接收天线间的馈线的施工成本和施工的难度也将是很大的。更何况在有的时 候，即使我们把标准时间接收天线放在了尽可能的高处，其信号的接收质量也不 一定都会是很理想的。发明内容本发明要解决的技术问题就是提供一种新的分布式基站时钟同步方法和系 统，把标准时间接收模块放置于RRU上，通过RRU向BBU回传标准时间与BBU系 统时钟的鉴相数值来调整BBU的系统时钟，并以此系统时钟同步所有的RRU系统 时钟，达到分布式基站的时钟同步目的，以解决目前在BBU上安置标准时间接收 天线与馈线的困难。为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种分布式基站时钟同步方法，该 基站包括基带单元与射频单元，并通过通通信链路连接，该方法包括以下步骤-a) 所述射频单元接收标准时间信号作为参考信号，并提取所述基带单元的 时钟信号作为样本信号；b) 所述射频单元对参考信号和样本信号进行鉴相处理，得到数字化的鉴相 数值；c) 所述射频单元将所述鉴相数值传递给所述基带单元；d) 所述基带单元将所述鉴相数值进行低通滤波处理和数模转换操作后，将 结果向压控振荡器输出，以产生新的系统时钟；e) 所述基带单元将新的系统时钟信号发送给各个射频单元。进一步地，上述方法还可具有以下特点步骤1中所述样本信号如果与所述参考信号长度不同，则所述射频单元对样本信号进行分频处理，使之与所述参考 信号长度相同。进一步地，上述方法还可具有以下特点步骤3中的所述射频单元通过其与 所述基带单元间通信链路中的控制字将所述鉴相数值传递到所述基带单元。进一步地，上述方法还可具有以下特点步骤3中的所述射频单元在向所述 基带单^传递鉴相数值前先对鉴相数值进行CRC编码，并把所得的第一 CRC编码 值连同鉴相数值一起传递到所述基带单元；所述基带单元提取所述鉴相数值后对 鉴相数值进行CRC编码，若所得的第二 CRC编码值与收到的第一 CRC编码值相符 则对鉴相数值进行数模转换和低通滤波操作，若不相符则舍弃。本发明提供的分布式基站时钟同步系统，该分布式基站包括基带单元与射频 单元，并通过通信链路连接、所述基带单元包括低通滤波器、数模转换模块以及 与其依次串行连接的压控振荡器和分频器，其特征在于，所述射频单元还包括标 准时间接收模块、线路时钟提取模块、鉴相器模块和鉴相结果传输模块，所述标 准时间接收模块接收标准时间后向所述鉴相器模块输出参考信号，所述时钟提取 模块提取所述基带单元的系统时钟后向所述鉴相器模块输出样本信号，所述鉴相 器模块对上述两个输入信号进行鉴相处理后向鉴相结果传输模块输出鉴相结果， 所述基带单元还包括鉴相结果提取模块，其通过所述基带单元与所述射频单元间 的通信链路与所述鉴相结果传输模块连接，提取来自于所述射频单元的鉴相结果 后向所述低通滤波器和数模转换模块输出，并经压控振荡器和分频器处理后产生 新的系统时钟。进一步地，上述分布式基站时钟同步系统还可具有以下特点所述鉴相器模 块采用数字鉴相器。进一步地，所述鉴相结果传输模块还包括CRC编码模块，对所述鉴相结果进 行CRC编码，并把所得的第一 CRC编码值连同所述鉴相数值一起传递到所述基带 单元；所述鉴相结果提取模块包括CRC校验模块，对鉴相结果进行CRC编码，若 所得的第二 CRC编码值与第一 CRC编码值两者相符则输出给所述低通滤波器，若 不相符则舍弃。从中我们可以知道，本发明提供的分布式基站时钟同步方法和系统，通过特 有的将标准时间接收模块安置于RRU上，并由RRU向BBU回传标准时间与BBU系 统时间的鉴相数值来调整BBU的系统时钟，并以此系统时钟同步所有的RRU系统 时钟来达到分布式基站的时钟同步目的， 一方面可以利用现有的BBU与RRU之间 的通信链路或者在已有的BBU与RRU之间的通信链路上叠加额外信道来进行信号 传输，克服了现有技术中标准时间接收模块放置在BBU上时的标准时间接收天线 与BBU之间的馈线的安装困难问题；而另一方面，RRU—般都会被放置于信号接 收较好的地方，本发明通过把标准时间接收天线放置在RRU侧，在节省了额外安 装标准信号接收天线所需要支出的成本之外，也在一定程度上保证了标准时间接 受天线的信号接收质量。而且实施本发明所包含的技术方案，即使是在需要在多 个RRU上都安装标准时间接收模块的情况下，除了模块本身所需要支出的成本费 用之外，也并不会额外增加整个分布式基站系统的部署成本，从而从整体上降低 了分布式基站的施工难度和部署成本，且对于各种不同的网络拓扑结构都有良好 的适应能力。此外，当实施本发明时如果采用数字滤波器，也能够较普通的模拟滤波器得 到更好的滤波效果，从而提高系统时钟产生的准确性。此外，当实施本发明并在鉴相结果发送模块和鉴相结果提取模块中包含CRC 编码和校验的功能时，也能够提高BBU与RRU之间信息传递的准确性，防止因 BBU与RRU之间的数据传输问题而导致的系统时间失真现象的发生。
图1是本发明提供的分布式基站时钟同步方法的流程图 图2是本发明提供的分布式基站时钟同步系统的功能框图 图3是实施例中的分布式基站时钟同步系统的功能框图具体实施方式
图2是本发明提供的分布式基站时钟同步系统的功能框图，该分布式基站包 括基带单元与射频单元两部分，并通过他们之间的通信链路连接。其中基带单元包括依次串行连接的鉴相结果提取模块，数模转换模块、低通滤波器、压控振荡器和分频器。分频器产生系统时钟后一方面向各个RRU发送， 另一方面则提供系统时钟给射频单元中的时钟提取模块。而射频单元则包括标准时间接收模块、时钟提取模块、鉴相器模块和鉴相结 果传输模块，标准时间接收模块接收标准时间后向所述鉴相器模块输出，时钟提 取模块提取所述基带单元的系统时钟后向所述鉴相器模块输出，而鉴相器模块对 上述两个输入信号进行鉴相处理后向鉴相结果传输模块输出，而鉴相结果传输模 块则通过基带单元与射频单元间的通信链路与基带单元中的鉴相结果提取模块 连接。图3提供了本发明的一个具体的实现，该分布式基站时钟同步系统在一个或 者若干RRU上包括下述模块或者电路1) GPS模块即本发明中的标准时间接收模块，其一端与外部接收天线相连，另一端与鉴相器相连，负责接收来自太空的GPS系统信号并向鉴相器输出一 个2pps长度的标准时间信号，当然该模块也可以是其他导航信息模块，如伽利 略系统模块或北斗导航系统模块，该模块的输出信号也既可以是偶时信号(如本 例中的2pps)，也可以是奇时信号(如l卯s);2) 时钟提取模块其一端与RRU的接口电路相连，通过该接口电路来提取 BBU的2pps长度的系统时钟信号，而另一端则与鉴相器相连，向鉴相器f俞出该 系统时间信号，当然，当标准时间接收模块输出lpps长度的信号时，则它可以 提取BBU的lpps长度的系统时钟信号，也可以仍然提取BBU的2pps长度的系统 时钟信号，并对该信号进行分频得到lpps长度的信号后再向鉴相器输出；3) 鉴相器即本发明中的鉴相器模块，其一端分别与GPS模块和时钟提取 模块连接，另一端与接口电路中的鉴相结果编码传输模块连接。负责对GPS模块 送来的标准时间信号和时钟提取模块送来的系统时间信号进行鉴相处理，并将鉴 相结果转化成数字信号后向接口电路中的鉴相结果编码传输模块发送。该鉴相器 采用数字鉴相器，其输出为2个极性相反的脉冲信号，该输出信号的周期为ls， 其脉冲的宽度反映了两个信号的相位差。通常使用一个高频时钟将此脉冲信号的 宽度转换成一个数字信号。4) 接口电路包括本发明中的鉴相结果传输模块和CRC编码模块，其一端与鉴相器相连，另一端则与BBU和RRU之间的通信链路相通，负责对鉴相数值进 行8bit的CRC编码，得到鉴相数值的CRC编码值，并把鉴相数值和该CRC编码 值一起，通过控制字传输的方式传递到BBU。此外，该接口电路还为时钟提取模 块提取BBU的系统时钟提供数据通道。
而在BBU上则包括下述模块或者电路
1) 接口电路包含了本发明中的鉴相结果提取模块和CRC校验模±央，其一 端与BBU和RRU之间的通讯链路相通，另一端与数模转换器相连。其首先提取 RRU传递过来的鉴相数值及其CRC编码值，然后对鉴相数值进行8bit的CRC编 码，并与传输过来的CRC编码值进行比对，若二者相符则输出给数模转换器，若 不相符则舍弃。
2) 低通滤波器采用一个数字IIR滤波器来实现，同时包含了本发明中的 低通滤波器和数模转换模块，其一端与接口电路相连，另一端与压控振荡器相连， 负责将鉴相数值进行低通滤波，并将滤波后的结果通过一个数模转换器转换成模 拟信号输出到压控振荡器；当然，其中的低通滤波器也可采用普通的模拟信号的 低通滤波器，则在这种情况下该部分先对接口电路传来的鉴相数值进行数模转 换，然后再进行低通滤波后向压控振荡器发送。
3) 压控振荡器电路其一端与低通滤波器相连，另一端与分频器相连。负 责在低通滤波器输出信号的作用下，调整输出的振荡频率，以达到调整相位的目 的。
4) 分频器与压控振荡器电路相连，负责接收压控振荡器输出的振荡频率， 经分频器产生新的系统时钟，并通过BBU与各个RRU之间的通信链路将新的系统 时钟信号广播到各个RRU上，也提供给特定RRU上的时钟提取模块。
具体来说，本实施例实现的分布式基站时钟同步方法包括以下步骤 第一步，RRU上的GPS信号接收模块接收来自太空的GPS系统信号并输出一
个lpps的参考信号给鉴相器；
第二步，RRU上的时钟提取模块提取来自BBU的线路时钟信号，并转换成lpps
长度时钟信号，输出给鉴相器；第三布，RRU上的鉴相器对上述两个输入信号进行鉴相处理，并将鉴相结果 转化成数字信号；
第四步，RRU上接口电路中的CRC编码模块对上述的鉴相结果数值进行CRC 编码，然后由接口电路中的鉴相结果传输模块将鉴相结果与CRC编码值一起通过 控制字传输的方式传递到BBU;
第五步，BBU上接口电路中的鉴相结果提取模块从BBU-RRU接口之中提取RRU 传递上来的鉴相结果及其CRC编码值，由接口电路中的CRC校验模块对鉴相数值 进行CRC编码，并与其传输过来的CRC编码值进行比对，若二者相符则输出给低 通滤波器，若不相符则舍弃；
第六步，BBU上的低通滤波器将收到的鉴相结果后对该鉴相结果进行低通滤 波，并将结果通过一个数模转换器转换成模拟信号后输出到压控振荡器电路；
第七步，BBU上的压控振荡器电路在低通滤波器输出的信号的作用下，调整 输出的振荡频率给分频器以产生新的系统时钟信号，新的系统时钟信号通过 BBU-RRU之间的通信链路被发射到各个RRU，完成整个分布式基站的时钟同步。
权利要求
1. 一种分布式基站时钟同步方法，该分布式基站包括基带单元与射频单元，并通过通信链路连接，其特征在于，该方法包括以下步骤1)所述射频单元接收标准时间信号作为参考信号，并提取所述基带单元的时钟信号作为样本信号；2)所述射频单元对参考信号和样本信号进行鉴相处理，得到数字化的鉴相数值；3)所述射频单元将所述鉴相数值传递给所述基带单元；4)所述基带单元将所述鉴相数值进行低通滤波处理和数模转换操作后，将结果向压控振荡器输出，以产生新的系统时钟；5)所述基带单元将新的系统时钟信号发送给各个射频单元。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述样本信号如果与所述 参考信号长度不同，则所述射频单元对样本信号进行分频处理，使之与所述参考 信号长度相同。
3、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤3中的所述射频单元通过其与 所述基带单元间通信链路中的控制字将所述鉴相数值传递到所述基带单元。
4、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，步骤3中的所述射频单元在向所述 基带单元传递鉴相数值前先对鉴相数值进行CRC编码，并把所得的第一 CRC编码 值连同鉴相数值一起传递到所述基带单元；所述基带单元提取所述鉴相数值后对 鉴相数值进行CRC编码，若所得的第二 CRC编码值与收到的第一 CRC编码值相符 则对鉴相数值进行数模转换和低通滤波操作，若不相符则舍弃。
5、 一种分布式基站时钟同步系统，该分布式基站包括基带单元与射频单元，并 通过通信链路连接，所述基带单元包括低通滤波器、数模转换模块以及与其依次 串行连接的压控振荡器和分频器，其特征在于，所述射频单元还包括标准时钟间 接收模块、线路时钟提取模块、鉴相器模块和鉴相结果传输模块，所述标准时间 接收模块接收标准时间后向所述鉴相器模块输出参考信号，所述线路时钟提取模 块提取所述基带单元的系统时钟后向所述鉴相器模块输出样本信号，所述鉴相器 模块对上述两个输入信号进行鉴相处理后向鉴相结果传输模块输出鉴相结果，所 述基带单元还包括鉴相结果提取模块，其通过所述基带单元与所述射频单元间的通信链路与所述鉴相结果传输模块连接，提取来自于所述射频单元的鉴相结果后 向所述低通滤波器和数模转换模块输出，并经压控振荡器和分频器处理后产生新 的系统时钟。
6、 如权利要求5所述的分布式基站时钟同步系统，其特征在于，所述鉴相器模块采用数字鉴相器。
7、 如权利要求5所述的分布式基站时钟同步系统，其特征在于，所述鉴相结果 传输模块还包括CRC编码模块，对所述鉴相结果进行CRC编码，并把所得的第一 CRC编码值连同所述鉴相数值一起传递到所述基带单元；所述鉴相结果提取模块 包括CRC校验模块，对鉴相结果进行CRC编码，若所得的第二CRC编码值与第一 CRC编码值两者相符则输出给所述低通滤波器，若不相符则舍弃。
全文摘要
本发明公开了一种分布式无线基站系统的时钟同步方法及其系统，由RRU接收标准时间，并通过向BBU回传标准时间与BBU系统时间的鉴相数值来调整BBU的系统时钟，并以此系统时钟同步所有的RRU系统时钟，达到分布式基站的时钟同步目的，克服了以往标准时间接收模块放置在BBU上时的安装困难问题，从而降低了分布式基站的施工难度和部署成本，且能够适应各种不同的网络拓扑结构。
文档编号H04L7/00GK101267251SQ20081006703
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者赵国峰 申请人:中兴通讯股份有限公司