CN101257343B - 一种用于天线校准射频远端单元端的数据同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于天线校准射频远端单元端的数据同步方法。针对数据不同步可能存在的超前或滞后两种情况，根据系统设定的阈值，自动检测数据超前或滞后，并进行相应的延迟补偿，对数据进行同步。
Description
技术领域
本发明涉及TD-SCDMA系统的天线校准，更准确说是涉及一种在基带单元(BBU)与射频远端单元(RRU)的天线校准过程中，射频远端单元的数据同步技术。
背景技术
在现有的TD-SCDMA系统中，基带单元和射频远端单元可采用射频拉远技术来进行组网，它们之间采用光纤通信接口，基带单元完成基带处理的功能，射频远端单元完成中频及射频部分的功能。采用这种组网方式，既有效地降低了系统成本，又增加了系统灵活性，具有覆盖率高等优点。
由于TD-SCDMA系统使用智能天线，在多路天线接收和发送端会引入振幅和相位差，因此需要进行智能天线校准。校准目的是估算各个天线之间的振幅和相位差并进行补偿。按照前述的组网要求，天线校准模块是射频远端单元的一部分，而计算与补偿幅度及相位差则在基带单元实现。在具体实现上，校准模块作为射频远端单元中独立的一部分，即另一个发射/接收天线，接收基带单元的数据或向基带单元发送数据，由基带单元计算各天线的幅度及相位差异并进行补偿。
在进行天线校准时，每次重新上电或重新启动后，基带单元接收到的数据相位会有偏差，由于数据码片(chip)速率为1.28MHz(1X)，因此经过光纤链路时延补偿，最大相位偏差为Tc(Tc为一个码片时间，1/1.28MHz)。经分析，相位偏差出现在射频远端单元端，从光纤接口恢复的下行数据与中射频远端单元的数据存在相位差。为使基带单元能够正确估算各个天线间的相位差，射频远端单元必须补偿这部分额外的相位差。因此，需在射频远端单元进行数据同步，目前采用较多的为如下两种方案：
1、在FPGA中根据经验值设置固定的相位差。这种方法存在以下缺点：误差较大，当数据相位差接近2π时，理论最大误差为一个码片；每次重新启动后射频远端单元接收帧头及数据位置会发生变化，不能及时跟踪与调整，灵活性较差。
2、调整中频芯片(数字上变频或数模转换等)的相位。将从光纤链路恢复的帧头作为触发信号提供给中频芯片，在芯片内部达到数据同步。但现在能够实现此功能的芯片很少，且不具有灵活性、可扩展性等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于天线校准射频远端单元端的数据同步方法。
本发明的一种用于天线校准射频远端单元端的数据同步方法，在基带单元(BBU)与射频远端单元(RRU)的天线校准过程中，当系统上电启动后，或者因系统故障需要重新启动时，或者恢复帧头需要重新对齐时，系统实时跟踪数据相位变化并调整数据延迟以进行同步。其中，针对基带单元数据与射频远端单元数据不同步所可能存在的超前或滞后两种情况，根据系统设定的阈值，自动检测数据超前或滞后，并进行相应的延迟补偿，使数据进行同步，该方法包含以下步骤：
当射频远端单元的时钟及数据滞后于基带单元的时钟及数据Δt时，将射频远端单元的数据向后延迟N-Δt，N为每个码片内的采样点数；
而当射频远端单元的时钟及数据超前于基带单元的时钟及数据N-Δt时，将射频远端单元的数据向后延迟N-Δt。在超前与滞后两种情况下，Δt均代表基带单元数据的初始相位与射频远端单元数据的初始相位之差。
本发明提供的上述方法，其中，为了使超前与滞后两种情况下数据相位补偿保持一致，即补偿后数据都落后于基带单元的数据一个码片，当射频远端单元的时钟及数据超前于基带单元的时钟及数据N-Δt时，将射频远端单元的数据再向后多延迟一个码片，即总延迟量为2N-Δt。
本发明的方法具有自适应性，当系统重新启动或恢复帧头位置发生变化时，可以检测相位差发生的变化，并自动重新测量新的相位差，配置延迟以达到同步。
在本发明提供的上述方法中，可以实时跟踪数据相位变化并调整数据延迟。其中，分别于基带单元的时钟的上升沿和本地中射频时钟的上升沿开启和关闭计数器，如果两个时钟的相位差是固定的，即相邻两次计数结果相同，则根据测量的相位差，由延迟补偿模块判断数据超前或滞后，相应调整数据延迟量以保证数据同步；
反之，如果时钟相位差发生变化，即当连续两次时延测量结果不一致时，测量模块控制延迟补偿模块停止工作，待重新测量得到稳定准确的相位差后，延迟补偿模块根据新的测量结果重新调整延迟，保证数据同步。
本发明克服了现有技术所存在的准确性差、不能灵活调整的缺陷，是一种实现简便，系统性能稳定，且无需增加系统成本的用于天线校准射频远端单元端的数据同步方法。
本发明的方法能够准确的计算数据相位差，并进行相应的延迟补偿，从而提供高准确性的数据同步，使以TD-SCDMA射频远端单元系统为代表的TD-SCDMA射频远端模块的天线校准数据同步精度达到1.28Tc/fc(fc为中频芯片工作频率)，一般会小于光纤接口的并行数据处理时间，准确性很好。
本发明同时具有数据延迟动态跟踪与调整，一致性好等优点。对于系统上电启动后，或因系统故障需要重新启动的情况，应用本发明所提出的方法可实时跟踪数据相位变化并调整数据延迟，以达到同步的目的。在系统运行过程中，若需要调整光纤链路延迟或者进行帧头调整，本发明也可以实时跟踪数据相位变化，调整延迟重新进行数据同步，且响应时间很短。本发明的技术实现方案简单，设计思路出发于实际调试过程，具有准确、稳定等实际系统所需的特点。
附图说明
图1所示为基带单元数据与射频远端单元数据相位不一致的时序图；
图2所示为射频远端单元1X时钟及数据滞后于基带单元的1X时钟及数据时的数据同步示意图；
图3所示为射频远端单元1X时钟及数据超前于基带单元的1X时钟及数据时的数据同步示意图；
图4所示为FPGA进行数据同步示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例，对本发明作进一步说明。
针对数据不同步可能存在的超前或滞后两种情况，本发明提出的方法根据系统设定的阈值，自动检测数据超前或滞后，并进行相应的延迟补偿，使数据进行同步。
如图1所示，由于射频远端单元仅能从光纤链路中恢复出光纤接口数据随路时钟(一般为61.44MHz、122.88MHz或245.76MHz)，而中射频远端单元的数据的基本速率为1X，因此需要根据该光纤链路恢复时钟将各天线载波数据解复用，恢复出1X速率数据。
本地1X时钟为中射频部分提供，解复用恢复出的1X数据需与本地1X时钟同步，保证中射频模块正确工作。由于本地1X时钟的相位不确定性，会出现基带单元与射频远端单元的数据相位不一致情况。由于数据速率为1X，所以理论最大偏差为1个码片。数据相位不一致可能会出现超前或滞后的情况，下面分别分析这两种情况。
图2示出本地1X时钟及数据相位滞后于基带单元的1X时钟及数据相位的情况。A点为光纤解复用后恢复数据的初始相位(即基带单元数据相位)，由于它与空口是完全同步的，可以从下行帧头中恢复出来，将其作为基点；B点为光纤链路解复用后经本地1X时钟采样的中射频远端单元的数据初始相位(即射频远端单元数据相位)，产生过程如前段所述。这种情况B点滞后于A点，设A点到B点的相位差为Δt。由于本系统D/A采用的时钟为60X，即每个码片内的采样点数为60，采用60X时钟来补偿这段相位差，需将数据向后延迟60-Δt。这时射频远端单元数据与基带单元数据在相位上对齐，补偿精度为Tc/60。
图3则示出本地1X时钟及数据相位超前于基带单元的1X时钟及数据相位的情况。为保证实现时的一致性，同样将A点作为基点。这种情况B点超前于A点，与B点相位相同的B′点滞后于A点，设A点与B′点的相位差为Δt，则需将数据向后延迟60-Δt以补偿这段相位差。为保证超前与滞后两种情况下数据相位补偿的一致性，即补偿后数据落后于A点一个码片，这种情况下将数据再向后延迟一个码片，即总延迟量为120-Δt，这时的补偿精度为Tc/60。
在本发明中，超前与滞后的判断标准为相位差是否超过1X时钟的半个周期，且以基带单元的1X时钟(即光纤链路中以帧头为基准恢复出的1X时钟)作为测量起始基准。
由以上分析可知，精确测量基带单元数据与射频远端单元数据相位差后，即可计算出数据延迟量，进行相位补偿，从而实现数据准确同步。下面介绍基于FPGA的实现方案，实现过程如图4所示。
分别于基带单元的1X时钟上升沿与本地1X时钟上升沿开启与关闭计数器，并将计数结果锁存。每次系统上电或重新启动稳定后，如果未发生帧头抖动等情况，则两个1X时钟的相位差是固定的，相邻两次计数结果应相同，即由射频远端单元引入的基带单元与射频远端单元的数据相位差。根据测量的相位差，延迟补偿模块判断数据超前或滞后，相应调整数据延迟量以保证数据同步。
如果发生帧头丢失或帧头调整等情况，时钟相位差会发生变化，当连续两次时延测量结果不一致时，测量模块控制延迟补偿模块停止工作，待重新测量得到稳定准确的相位差后，延迟补偿模块根据新的测量结果重新调整延迟，保证数据同步。
本发明虽然为TD-SCDMA射频远端单元系统所设计，但其原理和方法可以推广应用到其它TD-SCDMA射频远端设备领域。
上述实施例仅仅是示例性的，本领域技术人员应当清楚，不脱离本发明的精神和范围，可以对本发明进行修改和变化。本发明的范围由所附的权利要求来定义。
Claims (4)
1.一种用于天线校准射频远端单元端的数据同步方法，在基带单元(BBU)与射频远端单元(RRU)的天线校准过程中，当系统上电启动后，或者因系统故障需要重新启动时，或者恢复帧头需要重新对齐时，系统实时跟踪数据相位变化并调整数据延迟以进行同步，其中，针对基带单元数据与射频远端单元数据不同步所可能存在的超前或滞后两种情况，根据系统设定的阈值，自动检测数据超前或滞后，并进行相应的延迟补偿，对数据进行同步，其特征在于，包含以下步骤：
当射频远端单元的时钟及数据相位滞后于基带单元的时钟及数据相位Δt时，将射频远端单元的数据向后延迟N-Δt，N为每个码片内的采样点数；
而当射频远端单元的时钟及数据相位超前于基带单元的时钟及数据相位N-Δt时，将射频远端单元的数据向后延迟N-Δt；
其中，在超前与滞后两种情况下，Δt均代表基带单元数据的初始相位与射频远端单元数据的初始相位之差。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当系统重新启动或恢复帧头位置发生变化时，检测相位差发生的变化，并自动重新测量新的相位差，配置延迟以达到同步。
3.如权利要求1所述的方法，其中，为了使超前与滞后两种情况下数据相位补偿保持一致，即补偿后数据都落后于基带单元的数据一个码片，当射频远端单元的时钟及数据相位超前于基带单元的时钟及数据相位N-Δt时，将射频远端单元的数据再向后多延迟一个码片，即总延迟量为2N-Δt。
4.如权利要求1所述的方法，其中，分别于基带单元的时钟的上升沿和射频远端单元的时钟的上升沿开启和关闭计数器，如果两个时钟的相位差是固定的，即相邻两次计数结果相同，则根据测量的相位差，由延迟补偿模块判断数据超前或滞后，相应调整数据延迟量以保证数据同步；
反之，如果时钟相位差发生变化，即当连续两次时延测量结果不一致时，测量模块控制延迟补偿模块停止工作，待重新测量得到稳定准确的相位差后，延迟补偿模块根据新的测量结果重新调整延迟，保证数据同步。
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