专利名称：采样设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种采样设备，具体涉及一种利用低频时钟实现的高采样率设备和方法。
背景技术：
目前，采样设备得到了广泛的应用。例如，在无线通信系统的基站中，为了保持信号同步，在时钟同步单元中需要采样设备。通常，为了提高采样率，需要相应地提高采样时钟的频率。然而，这样做的不足之处在于首先，采样时钟的频率不可能无限制地提高；其次，即使能够最大程度地提高采样时钟的频率，由此而导致的高采样率设备通常造价昂贵。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明提出了一种利用相对低的时钟频率而实现的高采样率设备和方法。根据本发明的一个方面，提供了一种采样设备，包括被采样信号输入，用于接收被采样的信号；采样时钟输入，用于接收采样时钟；多个采样单元，每一个采样单元都具有用于接收被采样的信号的第一输入、用于接收各自的采样时钟的第二输入以及用于输出采样后的数据的输出；移相单元，对采样时钟进行移相处理，并将多个移相处理后的采样时钟分别输出至多个采样单元中每一个采样单元的第二输入；以及汇总单元，将多个采样单元中每一个采样单元的输出进行汇总，以获得最终的采样数据。优选地，所述多个移相处理后的采样时钟的相位互不相同。优选地，以特定步长对采样时钟进行移相处理。优选地，所述采样设备应用于无线通信系统或有线通信系统中。所述无线通信系统包括 GSM、CDMA、WCDMA 和 LTE。根据本发明的另一个方面，提供了一种采样方法，包括步骤接收被采样的信号和采样时钟；对采样时钟进行移相处理；同时利用多个移相处理后的采样时钟进行采样；以及将所有的采样结果进行汇总，以获得最终的采样数据。优选地，所述多个移相处理后的采样时钟的相位互不相同。优选地，以特定步长对采样时钟进行移相处理。优选地，所述采样方法应用于无线通信系统或有线通信系统中。所述无线通信系统包括 GSM、CDMA、WCDMA 和 LTE。根据本发明的又一个方面，提供了一种基站，其中，所述基站的时钟同步单元包括本发明的采样设备。本发明无需提高采样时钟的频率，便可利用具有较低频率的采样时钟来实现高采样率的采样。
通过下文结合附图的详细描述，本发明的上述和其他特征将会变得更加明显，其中图1是示出了现有技术中的采样设备的一个示例的框图；图2是示出了图1中的采样设备的被采样信号和采样时钟的一个示例时序图；图3是示出了根据本发明一个实施例的采样设备的框图；图4是示出了图3中的采样设备的被采样信号和采样时钟的一个示例时序图；以及图5是示出了根据本发明一个实施例的采样方法的流程图。
具体实施例方式下面，通过结合附图对本发明的具体实施例的描述，本发明的原理和实现将会变得明显。应当注意的是，本发明不应局限于下文所述的具体实施例。另外需要说明，为了简便起见，附图中没有示出与本发明直接相关的公知组件。首先，结合附图1-2来描述现有技术中常用的采样设备。图1是示出了现有技术中的采样设备100的一个示例的框图。采样设备100包括第一输入101、第二输入102、输出103以及采样单元104。在操作中，采样单元104根据第二输入102处输入的入采样时钟，对第一输入101处输入的被采样信号进行采样，并在输出 103处输出采样后的数据。图2是示出了图1中的采样设备的被采样信号和采样时钟的一个示例时序图。图 2在上半部分示出了第一输入101处的被采样信号，在下半部分示出了第二输入102处的采样时钟。例如，该采样时钟的频率可以是250MHz。在图2的示例中，采样设备在采样时钟的上升沿时刻进行采样。由于图1中的示例采样设备是本领域的技术人员所熟知的，因此这里省略了对其细节的描述。然而，当需要以更高的采样率进行采样以获得足够精确的数据时，现有技术中的采样设备需要提高采样时钟的频率。这样做的不足之处在于首先，采样时钟的频率不可能无限制地提高；其次，即使能够最大程度地提高采样时钟的频率，由此而产生的高采样率设备通常造价昂贵。下面结合附图3-4来详细描述本发明的采样设备。图3是示出了根据本发明一个实施例的采样设备300的框图。参见图3，采样设备 300包括被采样信号输入301、采样时钟输入302、采样数据输出303、四个采样单元304-1 至304-4、移相单元305和汇总单元306。其中，每一个采样单元都具有用于接收被采样信号的第一输入、用于接收采样时钟的第二输入以及用于输出采样后的数据的输出。例如，采样单元304-1具有第一输入301-1、第二输入302-1和输出303-1。在操作中，采样设备300通过被采样信号输入301接收将要被采样的信号，并将该信号分别提供给四个采样单元304-1至304-4的第一输入301-1至301-4。此外，采样设备 300通过采样时钟输入302接收采样时钟。具体地，由移相单元305接收来自采样时钟输入 302的输入，并对采样时钟进行移相操作。在本实施例中，作为示例，移相单元以45度为步长，对采样时钟信号进行3次移相，并向四个采样单元304-1至304-4的第二输入302-1至302-4分别输出零度移相的采样时钟(即输入302处的原始采样时钟)、移相45度后的采样时钟、移相90度后的采样时钟和移相135度后的采样时钟。四个采样单元304-1至304-4 分别在各自的采样时钟输入的上升沿时刻执行采样，并通过输出303-1至303-4向汇总单元306输出采样后的数据。汇总单元306对来自四个采样单元的采样后的数据进行汇总， 并在采样数据输出303处输出最终的采样数据。汇总单元306可以使用原始采样时钟作为其时钟信号，也可以使用上文所述的任意一个移相后的采样时钟。 图4是示出了图3中的采样设备的被采样信号和采样时钟的一个示例时序图。图 4中从上到下依次示出了被采样信号、采样时钟0、采样时钟1、采样时钟2和采样时钟3。在图4中，采样时钟的频率是250MHz，采样设备在采样时钟的上升沿时刻进行采样。采样时钟 1、采样时钟2和采样时钟3分别是对采样时钟0 (即原始采样时钟)以45度为步长进行移相处理后的结果。这样，在本实施例中，通过将四个采样单元集成到一个采样设备中，并通过对单个较低频率的采样时钟进行移相以获得多个移相后的采样时钟作为四个并行的采样单元的时钟输入，能够获得更多的采样数据。因此，采样设备300能够以相对较低的采样时钟频率获得相对较高的采样率，而无需提高实际的采样时钟频率。例如，以图4中的采样时钟的频率等于250MHz为例，实际上可以获得采样时钟频率为1000MHz时的效果(即，250MHzX4 = 1000MHz)。明显地，本发明的采样设备中可以根据需要而包括任意数目的采样单元，并不限于本发明具体实施例中给出的数目。另外，移相单元针对采样时钟的移相操作所采用的步长可以是其他数值，并且可以是非固定的，这取决于移相单元的具体细节。优选地，多个移相处理后的采样时钟的相位互不相同。图5是示出了根据本发明一个实施例的采样方法500的流程图。采样方法在步骤 502处开始。在步骤504，对较低频率的采样时钟进行移相处理，获得多个移相后的采样时钟(时钟频率不变)。在步骤506，将多个移相后的采样时钟提供给多个采样单元。然后， 在步骤508执行采样。接下来，在步骤510，将多个采样单元的采样结果进行汇总，以获得最终的采样数据。最后，该方法在步骤512处结束。本发明可以应用于多种同步通信系统，例如无线通信系统(GSM、CDMA、WCDMA、LTE) 和有线通信系统。例如，本发明可以用于移动基站中所需的时钟同步单元。尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改、替换和改变。因此，本发明不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。
权利要求
1.一种采样设备，包括被采样信号输入，用于接收被采样的信号； 采样时钟输入，用于接收采样时钟；多个采样单元，每一个采样单元都具有用于接收被采样的信号的第一输入、用于接收各自的采样时钟的第二输入以及用于输出采样后的数据的输出；移相单元，对采样时钟进行移相处理，并将多个移相处理后的采样时钟分别输出至多个采样单元中每一个采样单元的第二输入；以及汇总单元，将多个采样单元中每一个采样单元的输出进行汇总，以获得最终的采样数据。
2.如权利要求1所述的采样设备，其中，所述多个移相处理后的采样时钟的相位互不相同。
3.如权利要求1所述的采样设备，其中，以特定步长对采样时钟进行移相处理。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的采样设备，其中，所述采样设备应用于无线通信系统或有线通信系统中。
5.如权利要求4所述的采样设备，其中，所述无线通信系统包括GSM、CDMA、WCDMA和LTE。
6.一种采样方法，包括步骤 接收被采样的信号和采样时钟； 对采样时钟进行移相处理；同时利用多个移相处理后的采样时钟进行采样；以及将所有的采样结果进行汇总，以获得最终的采样数据。
7.如权利要求6所述的采样方法，其中，所述多个移相处理后的采样时钟的相位互不相同。
8.如权利要求6所述的采样方法，其中，以特定步长对采样时钟进行移相处理。
9.如权利要求6-8中任意一项所述的采样方法，其中，所述采样方法应用于无线通信系统或有线通信系统中。
10.如权利要求9所述的采样方法，其中，所述无线通信系统包括GSM、CDMA、WCDMA和LTE。
11.一种基站，其中，所述基站的时钟同步单元包括如权利要求1至5中任意一项所述的采样设备。
全文摘要
本发明提供了一种采样设备，包括被采样信号输入，用于接收被采样的信号；采样时钟输入，用于接收采样时钟；多个采样单元，每一个采样单元都具有用于接收被采样的信号的第一输入、用于接收各自的采样时钟的第二输入以及用于输出采样后的数据的输出；移相单元，对采样时钟进行移相处理，并将多个移相处理后的采样时钟分别输出至多个采样单元中每一个采样单元的第二输入；以及汇总单元，将多个采样单元中每一个采样单元的输出进行汇总，以获得最终的采样数据。本发明还提供了一种相应的采样方法。本发明无需提高采样时钟的频率，便可利用具有较低频率的采样时钟来实现高采样率的采样。
文档编号H04W88/08GK102195770SQ201010130309
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者谷扬 申请人:上海贝尔股份有限公司