专利名称：一种帧同步信号的传输方法及接收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种帧同步信号的传输方法及"l妻收 装置。
背景技术：
在通信系统中，系统可能会通过一个帧同步信号对各个子系统进行
定时同步，而这些子系统在物理上可能是处在不同的印刷线絲4反(PCB, printed circuit board )上或者不同的机框中，甚至处在不同的机拒单元中， 彼此间使用背板或线缆相连。
帧同步信号是一个周期性信号，往往需要伴随着同步时钟在整个机 架的各层机框以及各个单板之间进行传输。严格要求同步的系统对帧同 步信号周期的精确性要求很高，比如在TD-SCDMA (时分复用码分 多址)系统中，每个帧周期为10ms,如果同步时钟为61.44Mhz,则要 求帧同步信号必须614400个时钟周期出现一次。
请参阅图1所示的帧同步信号及同步时钟的传输拓朴结构图，该图 以TD-SCDMA系统为例，帧同步信号及同步时钟在主控板上产生，并 由主控板发送到机架各个单板。其中，帧同步信号属于同步时钟域的信 号，按照固定的周期产生(10ms)，伴随着同步时钟一起发送到机架各个 单板上。
目前，通常釆用控制硬件布线时序的方式来保证帧同步信号采样的 可靠性。该方法中，如果要求对帧同步信号的采样不出现抖动，则必须 保证在接收端的时钟和帧同步信号能满足物理的接收器件(可能是可编 程逻辑器件(FPGA)或者专用继承电路(ASIC))的建立时间。这其中需要考虑的有发送端器件TCO的延时、发动端驱动芯片的延时、所有
的通路PCB的延时、接收端驱动芯片的延时，接收芯片Tsu的延时等
等，还需考虑在各层机框或单板间传输的路径长度差异、各个器件批次 的延时差异、温度影响等等可变因素，有时甚至需要考虑光纤拉远等等 问题。在同步时钟频率较高的情况下，如果单纯靠硬件设计，则需要在 一个同步时钟周期内为上述所有差异留够裕量，这非常困难，所需成本 也4艮高。
若不使用纯硬件设计来保证周期精确性，通常采用的解决方法是
使用编码方式将帧同步信号和同步时钟在同 一个物理路径上传输， 称为内同步方式。这种方式的缺点是需要较为复杂且专用的编解码单 元，在处理延时、系统的简洁性和总体成本上不具备优势。这种方法中， 在各个子系统上使用传递到达的同步时钟单独计算帧周期，主控单元发 出的帧同步信号只用作校正监视用，不直接釆样。由于不直接使用帧同 步信号，这种方式的缺点是只能跟踪严格的周期性信号，对周期变化的 帧同步信号无法跟踪，且跟踪电路针对指定的帧周期和同步时钟必须单 独设计，通用性较差。
可见，以往的技术在解决帧同步信号传递问题的时候，具有实现难 度大、成本高、设计复杂、通用性差等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种帧同步信号的传输方法及 接收装置。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的
一种帧同步信号的传输方法，包括以下步骤
A、主控板产生同步时钟和帧同步信号，将其发送给各单板；B、各单板在接收到同步时钟及帧同步信号后，以所述同步时钟为 工作时钟，实现至少一个采样抽头，并从其中选取对帧同步信号采样最
稳定的采样抽头；
c、各单板根据所选定的采样抽头对所述帧同步信号进行采样，并
对该采样抽头进行跟踪。
其中，所述步骤A中，主控;tl采用外同步方式通过总线型或者星型 网络将所述同步时钟和帧同步信号发送至各单板。
其中，所述步骤B进一步包括
a、 各单板在接收到同步时钟及帧同步信号后，在帧同步信号的上 升沿产生 一 个单时钟周期的脉冲信号；
b、 根据所述脉冲信号实现至少一个采样抽头，并在其中选取一个 对帧同步信号采样最稳定的采样抽头。
其中，所述对帧同步信号采样最稳定的采样抽头的选取方法为计 算第一帧周期内实现的采样抽头与之后各帧周期内实现的采样抽头的 差值，若该差值在预定的阈值范围内，则选取所述第一帧周期内实现的 采样抽头为对帧同步信号采样最稳定的采样抽头。
其中，所述步骤C中，各单板将所选定的采样抽头偏移一定量以得 到新的采样抽头，在所述新的采样抽头所在时刻对帧同步信号进行采 样。
其中，所述步骤C中，对采样抽头的跟踪方法为在对所述帧同步 信号进行采样后，计算之后各帧周期内实现的采样抽头与第一帧周期内 实现的采样抽头的差值，若该差值不在预定的阈值范围内，则选取新的 采样抽头。
一种帧同步信号的接收装置，该装置位于各单板中，包括上升沿提取电路、循环采样计数器、采样抽头选择电路、采样电路和抽头跟踪电 路；
所述上升沿提取电路，用于在接收到同步时钟和帧同步信号之后， 以同步时钟为工作时钟，在帧同步信号的上升沿后产生一个单时钟周期
的脉冲信号；
所述循环采样计数器，以同步时钟为工作时钟，用于才艮据所述脉冲 信号实现至少一个釆样抽头；
所述采样抽头选择电路，用于在所述采样抽头中选择对帧同步信号 采样最稳定的采样抽头；
所述采样电路，用于根据采样抽头对帧同步信号进行采样；
所述抽头跟踪电路，用于对所选定的对帧同步信号采样最稳定的采 样抽头进行跟踪。
本发明具有以下有益效果
1 )本发明保留了同步时钟及帧同步信号的外同步传输模式以及拓 朴结构，实现了系统的简洁性；
2) 本发明不依赖硬件布线及各器件的个体性能，降低了硬件的设 计难度和成本；
3) 由于本发明中采用了上升沿提取电路，通过该电路将各种宽电 平的帧同步信号统一为一个时钟周期的脉沖信号，因而可以迅速跟踪多 种变化周期的帧同步信号，可以自动适应不同的帧周期时间和同步时 间，具有较高的灵活性和通用性，且易于实现，可靠性高。
图1是帧同步信号以及同步时钟的传输拓朴结构图； 图2是本发明的帧同步信号的接收装置的功能框图；图3是本发明的接收装置中上升沿提取电路的工作原理示意图，其
中图3a为其功能框图，图3b为采样抖动示意图4是本发明的接收装置中循环采样计数器的工作原理示意图5是本发明的接收装置中采样电路的工作原理示意图6是本发明对非固定周期帧同步信号进行采样后的输出示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的描述 本发明提出了 一种帧同步信号的传输方法，包括以下步骤 第一步主控板产生同步时钟以及帧同步信号，并将其以外同步电
路方式，以总线型或者星型网络送往位于各层机框的各单板；
第二步各单板接收帧同步信号以及同步时钟，以同步时钟为工作
时钟，实现多个釆样抽头，并从其中选取对帧同步信号采样最稳定的釆
样抽头；
第三步各单板根据所选定的采样抽头对来自主控板的帧同步信号 进行采样，并对该采样抽头跟踪锁定。
请参阅图2 ,本发明还提出了一种应用于上述方法中的接收帧同步 信号的装置，该装置位于各单板中，包括
上升沿提取电路，用于在接收到同步时钟和帧同步信号之后，以同 步时钟为工作时钟，在帧同步信号的上升沿后产生单时钟周期的脉冲信 号；该电路可以将各种宽电平的帧同步信号统一为 一个时钟周期的脉冲 信号。
循环采样计数器，以同步时钟为工作时钟，用于根据上升沿提取电 路产生的脉沖信号实现多个采样抽头。
采样抽头选择电路，用于在多个采样抽头中选择一个对帧同步信号采样最稳定、不会带来抖动的抽头。
采样电路和跟踪电路，用于根据所选定的采样抽头对帧同步信号进 行采样，并对该釆样抽头进行跟踪，防止帧同步信号本身的相位改变导 致的失锁。
下面将对上述接收装置的各部分分别描述
上升沿提取电路，请参阅图3，处于各个单板的接收电路开始处， 由若干的触发器和与非门组成(如图3a所示)，使用同步时钟作为工 作时钟，在帧同步信号的上升沿后产生一个单时钟周期的脉冲信号。由 于同步时钟传递路径和帧同步信号传递路径的差异，可能会导致同步时 钟正好落在帧同步信号的边缘附近，微小的时钟相位抖动，会导致两个 帧周期所提取的脉沖信号间隔偏离严格的帧周期1个时钟周期(cycle )。 这种情况称为采样抖动，如图3b所示。
循环采样计数器，请参阅图4,该计数器为核心部件，工作在同步 时钟域上，是一个预设溢出周期的循环累加器，它的溢出模值就是采样 抽头的总数，每个计数值都代表一个采样抽头。在循环累加器为N的时 候对帧同步信号进行采样的结果，就是抽头N的采样值。比如，实现一 个3bit的累加器，计数值在0到7之间，则一共可实现8个采样抽头， 后续电路可以在这8个抽头的任何一个抽头上对帧同步信号进行采样。
采样选择电路，是一个工作在同步时钟域上的状态机电^各。该电^各 首先记录初始帧周期内，上升沿提取脉沖到来时循环采样计数器的值， 标记为a;然后在4妄下来的几个帧周期里，记录新的上升沿脉冲到达时 刻循环采样计数器的值b ;比较a值和b值的差，如果该差值在几个帧 周期之内均小于一个预定的门限，则可以认为帧同步信号的上升沿就在 循环采样计数器值a的附近。例如，在一个8抽头的采样序列中，初始 帧周期找到上升沿脉沖跟抽头2对齐，如果预设门限为2个抽头，且接下来几个帧周期的上升沿脉冲全都处在抽头0和抽头4之间，则可以认 为帧同步信号的上升沿在抽头2附近。
采样电路，用于根据所选定的采样抽头对帧同步信号进行采样。请
参阅图5,如果采样选择电路已经找到了帧同步信号的上升沿就在循环 采样计数器值a的附近，那么在a值上加一个偏移量c ,假设a+c =d， 在循环采样计数器为d的时刻对帧同步信号进行采样，可以认为是可靠 的，不会出现采样抖动。比如在一个8抽头的采样序列中，如果找到了 上升沿脉沖跟抽头2对齐，那么可以确定如果加上4个抽头偏移值，在 抽头6上对帧同步信号进行采样，则不会产生采样抖动。请参阅图6， 该图所示为采样电路对非规则周期的帧同步信号采样后输出的帧同步 信号示意图。
抽头跟踪电路，该电路也可以由实现采样抽头选择电路的状态机补 充几个状态来实现，当进入锁定状态之后，状态机继续检测上升沿提取 脉沖到达时循环采样计数器的值b,并比较b和a值的差是否在门限之 内，如果超出门限，则需要重现驱动状态机，选择新的采样抽头。
上述方法和装置与现有技术相比，保留了外同步传输方式和总线性 拓朴结构的低成本和简单可靠的优点，又避免了终端采样的延时差异和 时域抖动，保证了接收的帧同步脉冲的周期精确；同时又可以对各种周 期的帧同步信号自适应，具有很高的灵活性。开销则是在各单板上增加 了 一些处理才莫块，由于现在的通信系统中单^^反上往往会带可编程器件， 而上述处理模块结构简单、资源耗费很少，可以很方便地由cpld或者 fi)ga实现，所以成本比较低；另一个开销就是略微增加了各单板间的帧 同步信号的延时差异，虽然庞大的基站系统对帧信号周期精确性的要求 甚为苛刻，但由于传输路径长，延时差原本就存在，所以现有技术中往 往已存在相应处理机制，这个开销通常只有几个时钟周期，影响不大。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应 包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种帧同步信号的传输方法，其特征在于，包括以下步骤A、主控板产生同步时钟和帧同步信号，将其发送给各单板；B、各单板在接收到同步时钟及帧同步信号后，以所述同步时钟为工作时钟，实现至少一个采样抽头，并从其中选取对帧同步信号采样最稳定的采样抽头；C、各单板根据所选定的采样抽头对所述帧同步信号进行采样，并对该采样抽头进行跟踪。
2、 如权利要求1所述的帧同步信号的传输方法，其特征在于， 所述步骤A中，主控板采用外同步方式通过总线型或者星型网络将 所述同步时钟和帧同步信号发送至各单板。
3、 如权利要求1所述的帧同步信号的传输方法，其特征在于， 所述步骤B进一步包括a、 各单板在接收到同步时钟及帧同步信号后，在帧同步信号的 上升沿产生 一个单时钟周期的脉冲信号；b、 根据所述脉冲信号实现至少一个采样抽头，并在其中选取一 个对帧同步信号采样最稳定的采样抽头。
4、 如权利要求3所述的帧同步信号的传输方法，其特征在于， 所述对帧同步信号采样最稳定的采样抽头的选取方法为计算第一帧该差值在预定的阈值范围内，则选取所述第一帧周期内实现的采样抽 头为对帧同步信号采样最稳定的采样抽头。
5、 如权利要求1所述的帧同步信号的传输方法，其特征在于， 所述步骤C中，各单板将所选定的采样抽头偏移一定量以得到新的 采样抽头，在所述新的采样抽头所在时刻对帧同步信号进行采样。
6、 如权利要求1所述的帧同步信号的传输方法，其特征在于， 所述步骤C中，对采样抽头的跟踪方法为在对所述帧同步信号进 行采样后，计算之后各帧周期内实现的采样抽头与第一帧周期内实现 的采样抽头的差值，若该差值不在预定的阔值范围内，则选取新的采 样抽头。
7、 一种帧同步信号的接收装置，其特征在于，该装置位于各单 板中，包括上升沿提取电路、循环采样计数器、采样抽头选择电路、 采样电路和抽头跟踪电路；所述上升沿提取电路，用于在接收到同步时钟和帧同步信号之 后，以同步时钟为工作时钟，在帧同步信号的上升沿后产生一个单时 钟周期的脉冲信号；所述循环采样计数器，以同步时钟为工作时钟，用于根据所述脉 冲信号实现至少一个采样抽头；所述采样抽头选择电路，用于在所述采样抽头中选择对帧同步信 号采样最稳定的采样抽头；所述采样电路，用于根据采样抽头对帧同步信号进行采样；所述抽头跟踪电路，用于对所选定的对帧同步信号采样最稳定的 采样抽头进行跟踪。
全文摘要
本发明公开了一种帧同步信号的传输方法及接收装置，传输方法为A.主控板产生同步时钟和帧同步信号，将其发送给各单板；B.各单板在接收到同步时钟及帧同步信号后，以所述同步时钟为工作时钟，实现至少一个采样抽头，并从其中选取对帧同步信号采样最稳定的采样抽头；C.各单板根据所选定的采样抽头对所述帧同步信号进行采样，并对该采样抽头进行跟踪。本发明保留了同步时钟及帧同步信号的外同步传输模式以及拓扑结构，实现了系统的简洁性；不依赖硬件布线及各器件的个体性能，降低了硬件的设计难度和成本；可以迅速跟踪多种变化周期的帧同步信号，自动适应不同的帧周期时间和同步时间，具有较高的灵活性和通用性，且易于实现，可靠性高。
文档编号H04J3/06GK101594189SQ20081006747
公开日2009年12月2日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者浩 程 申请人:中兴通讯股份有限公司