CN101399599B - 数字拉远系统及其终端延时单元和时延参数的自动产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字拉远系统及其光纤时延校准方法，数字拉远系统由服务端和至少两个终端相互之间以光纤为传输介质组网而成，通过特定的结构预设一延时参数，通过实施数据延时进行校准，以保证每个终端与该服务端之间进行的数据传输时间均等于该延时参数。该延时参数的设定可提供自动和手动两种方式。在结构上，主要表现为在服务端和终端之间增设相应的校准模块实现。本发明提供的光纤时延校准技术所实现的方法和系统，有效克服了同频干扰的问题，具有一定的灵活性，使数字拉远系统的应用更臻完善。

Description

数字拉远系统及其终端延时单元和时延参数的自动产生方法

【技术领域】

本发明属于移动通信技术领域，涉及移动通信中数字信号传输时的处理方法，尤其涉及一种数字拉远系统及其所应用的光纤时延校准方法。

【技术背景】

在移动通信产品应用中，传统的数字光纤直放站仅支持点对点式的通信方式，为满足足够的移动通信覆盖需求，就需要架设较多的基站，这使得整个小区覆盖系统的改造、升级和换代变得非常麻烦。而且，使得建立小区覆盖的成本提高，大大增加了运营商的投入。基于这种原因极大地限制了数字光纤直放站的应用环境及范围。在这种情况下，就需要使用可以支持星型菊花链混合组网方式的数字射频拉远系统进行工程应用。

数字射频拉远系统由数字接入控制单元(DAU：Data Access Control Unit)和数字射频拉远单元(DRU：Data Remote RF Unit)组成，是一种直接耦合基站信号，采用数字中频传输方式的一种覆盖解决方案。基于采用数字中频技术的光纤传输，克服模拟光纤传输时信号的信噪比恶化的缺点，具有大动态、低噪声的优点，并且在数字中频的基础上可以开发多种功能，比如星型菊花链混合组网形态。关于这种应用形态请参阅图1所示。

在这种应用形态下，由于光纤的传输存在时延，导致同一数字接入控制单元所属的不同数字射频拉远单元与该数字接入控制单元的通信时延均各不相同，对信号的传输会产生一定的影响。

如图2所示，由于实际工程应用时很难避免两不同数字射频拉远单元对同一区域进行覆盖。此时，当移动台(MS：Mobile Station)处于两站覆盖交界处尤其是处于两个数字射频拉远单元DRU的中点处时，当移动台MS的发送接收功率对于两数字射频拉远单元DRU差别不大时，移动台MS的上下行通路会有两条：以点划线标示的A通路和以长划线标示的B通路。实际应用时，如采用1310nm光波长、单模光纤通信时，每1km光纤会产生约5us时延。所以，若DRU#1与DRU#2之间的光纤为10km时，A通路与B通路之间会产生50us的时延差。在这种情况下，上行时，数字接入控制单元DAU会接收到来自同一个移动台MS不同时刻的同一信号，即构成同频干扰。由于数字接入控制单元DAU耦合至基站(未图示)，而基站无法解调接收到的同频信号，就会将其认为是干扰。由于正常的通信信号功率远大于空中的电磁干扰，使得数字接入控制单元DAU对基站产生的干扰等级较大。同理，下行时，移动台MS接收到不同时刻的同频信号，使其无法正常进行切换，造成无法通话的情况。

因此，尤其需要对星型菊花链混合组网下的数字射频拉远系统进行光纤时延校准。

【发明内容】

本发明的第一目的就是要克服上述不足，针对星型菊花链混合组网的数字拉远系统提供一种光纤时延校准方法，以避免该种组网模式下的同频干扰的情况出现。

本发明的第二目的在于针对上述第一目的提供一种相应的数字拉远系统，以便以逻辑结构的形式实现。

本发明的第三目的在于提供涉及第一目的的延时参数的自动产生方法，以使本发明的实现更为科学。

本发明的第四目的在于提供一种数字拉远系统终端延时单元，以使数字拉远系统的光纤时延校准方法以更简化的形式出现，更便于实施。

对应本发明的各个目的，是通过如下技术方案实现的：

本发明的数字拉远系统的光纤时延校准方法，数字拉远系统由服务端和至少两个终端相互之间以光纤为传输介质组网而成，预设一延时参数，通过实施数据延时进行校准，以保证每个终端与该服务端之间进行的数据传输时间均等于该延时参数。

具体而言，每个终端存储其与服务端之间的延时值，并负责以所述延时参数和该延时值之差对所传输的数据实施数据延时。

较佳地，该延时参数为所有单个终端与服务端进行数据直接传输时的所有临时延时值集合中的最大值。

所述服务端与众终端之间可采用星型网络拓扑、菊花链网络拓扑或星型与菊花链混合的网络拓扑。

较佳地，所述延时参数由数字拉远系统自动产生。

具体地，由所述服务端收集并生成所述延时参数，并分发至各终端，由各终端负责对其相对于服务端之间的数据传输实施所述数据延时。

所述延时参数也可由用户通过额外的终端设备手工设置。

本发明的延时参数的自动产生方法，用于产生上述光纤延时校准方法的延时参数，包括如下步骤：

1)、当前终端计算其后一级终端传输来的临时延时值和其与前一级终端之间的延时值之和，将该和值作为临时延时值向当前终端的前一级终端传输，直至传输至服务端，当前终端为末端结点时，直接传输其与上一级终端的延时值作为其临时延时值；

2)、服务端在临时延时值集合中求出最大值作为所述延时参数，并广播至各个终端中存储。

本发明的数字拉远系统，包括服务端和至少两个与之组网的终端，服务端和终端均设有通信模块，服务端的每一个通信模块连接一条包含至少一个终端的菊花链通信链路，以光纤为传输介质连接于服务端与客户端、客户端与客户端的各自的通信模块之间组成星形/菊花链/星形菊花链混合网络，其中：

所述服务端包括系统时延计算模块，与服务端的各个通信模块电性连接，接收各个通信模块所传输来的所属通信链路的临时延时值，选出最大延时值作为延时参数广播至各个终端；

所述终端包括

延时测量模块，与通信模块电性连接，测量当前终端与前一级终端或服务端之间的延时值，并将接收到的后一级终端的临时延时值叠加，作为新的临时延时值向前一级终端或服务端发送；

直接延时计算模块，与通信模块电性连接，并与服务端的系统时延计算模块相配合，计算当前终端至服务端之间的直接延时值；

自动控制模块，与通信模块电性连接，计算从系统广播中接收到的延时参数与从直接延时计算模块获得的直接延时值之间的延时差值；

信号延时模块，对通信模块的数据实施延时发送，具体延时量为延时差值。

更进一步，每个终端还包括：

手动控制模块，提供与终端设备的接口，通过终端设备手动设定延时差值，并将该延时差值传输至所述信号延时模块；

延时方式选择模块，提供与终端设备的接口，通过终端设备在手动控制模块与信号延时模块通路和自动控制模块与信号延时模块通路之间选择设定。

所述服务端可为数字接入控制单元时，所述终端为数字射频拉远单元。

所述服务端可为基带单元时，所述终端为射频拉远单元。

所述服务端可为直放站时，所述终端为天线射频单元。

所述延时测量模块和直接延时计算模块共同集成为同一模块。

本发明的数字拉远系统终端延时单元，包括：

直接延时计算模块，与通信模块电性连接，并与服务端的系统时延计算模块相配合，计算当前终端至服务端之间的直接延时值；

手动控制模块，提供与终端设备的接口，通过终端设备手动设定延时参数；

运算模块，计算该延时参数与所述直接延时值之间的延时差值；

信号延时模块，对通信模块的数据实施延时发送，具体延时量为运算模块运算所得的差值。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：本发明便于以可编程逻辑器件设计外层应用电路实现，因此可节省成本、便于应用；更重要地，通过对每个终端的上下行信号做出不同程序的延时，使得整个数字拉远系统中所有的终端对于服务端的延时一致，从而使得服务端认为所有的终端的距离都相同，有效地解决了同频干扰的问题；同时，本发明还可根据实际需要，手动设定每个终端的时延值以适应一些特殊的应用环境。

【附图说明】

图1为公知的数字射频拉远系统的星型菊花链组网方式示意图；

图2为数字射频拉远系统中，两个终端覆盖区域出现重叠的示意图；

图3为CN1897475号专利文献所公开的光纤时延测量电路原理框图；

图4为本发明在星型菊花链混合组网系统中应用时的时延概况分布图；

图5为本发明数字拉远系统的服务端的原理框图；

图6为本发明数字拉远系统的终端的原理框图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

本发明所述的数字拉远系统，通指各种以光纤进行传输的数字拉远系统，包括但不限于：以数字接入控制单元和数字射频拉远单元组网的数字射频拉远系统、以直放站和天线射频单元组网的直放站拉远系统、以基带池和射频远端单元组网的基站拉远系统等，领域内普通技术人员可以此类特征为基础，不经创造性劳动便可推知本发明同样适用于诸如此类的数字拉远系统，因此，任何以本发明为基础的简单修改或等同替换，应视为不超出本发明的精神所限定的范围。

为简化本发明的描述，本发明将以数字射频拉远系统为基础，结合附图揭示本发明的各种具体实施方式。

本发明中引用了CN1897475号专利公开，其涉及一种光纤时延测量方法和电路，图3示出了其电路原理框图，请结合CN1897457号专利，此处对其实现原理及具体过程将不行赘述。

由CN1897475号专利可知，该光纤时延测量电路主要包括近端电路和远端电路，由近端电路和远端电路相互配合可精确计算两个通信模块之间的光纤延时值。在本发明中，顾及概念上的易读性，将上述近端电路概括为直接延时计算模块，用于与通信模块电性连接；而将上述远端电路集成在下述的服务端的系统时延计算模块中，不再行赘述。

请参阅图4，本发明的数字拉远系统包括一个作为服务端的数字接入控制单元DAU和若干个作为终端的数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3，其中，数字射频拉远单元DRU#1和DRU#2以菊花链(总线)的方式串联最与数字接入控制单元DAU电性连接，形成菊花链状通信链路A，当然，也可以形成多个此类通信链路，具体由数字接入控制单元DAU的通信模块限制，而数字射频拉远单元DRU#3则单个与数字接入控制单元DAU电性连接，也形成仅有一个结点的菊花链状通信链路B。由此，整个数字接入控制单元上便形成具有两个菊花状通信链路的星型拓扑，使整个系统呈星型菊花链状混合组网方式。此种方式较为常用，但并非唯一选项，实践中可将多个数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3一路串联后与数字接入控制DAU单元形成单纯的菊花链网络拓扑，也可将三者分别单独与数字接入控制单元DAU直接电性连接形成单纯的星型网络拓扑，视具体情况而定。

无论单纯的星型网络拓扑，还是菊花链网络拓扑，抑或是星型菊花链混合网络拓扑，各个作为终端的数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3距离作为服务端的数字接入控制单元DAU的尺寸一般不同，因此其光纤时延不同。如图4中通信链路A包括时延A1和A2，而通信链路B则仅包括时延3，各段时延A1、A2、B′一般各不相等。

因此本发明公开一种光纤时延校准方法，详细如下：

为克服如图2所示的同频干扰的情况，需为数字拉远系统预设一个延时参数，令各个数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3对上下行数据进行延时，使上下行数据的传输总时延与该延时参数相等，从而保证每个数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3至数字接入控制单元DAU之间的数据传输时间均相等。

图4中，通信链路A的总时延为A′＝A1+A2，通信链路B的总时延为B′。为使系统最优，所述延时参数应与通信链路A和B中延时数值{A′，B′}的最大者相等。设若A1+A2＞B′，则延时参数S＝MAX{A′，B′}。再将延时参数S广播分发至各个数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3中。该延时参数不应小于MAX{A′，B′}，否则，将有至少一个终端如DRU#2出现通信不正常的情况，因此，适当提高延时参数S是可选项之一。

为使用户便于修改延时参数S，需在数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3提供可选的手工设置方式，提供至少一个与计算机之类的终端设备相连接的接口，使用户可以通过专用软件对该延时参数进行修改，以适应一些特殊的应用环境。

因此，在作为终端使用的数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3中，首先测量其与终端之间的直接延时值T1，然后利用从系统广播中获得的延时参数S与T1相减获得延时差值T，即T＝S-T1，利用该延时差值T对上下行数据实施延时校准，由于S既定，因此T即为变量，在各个数字射频拉远单元DRU#1，DRU#2，DRU#3对上下行数据做相应的延时差值T的延时，反而能保证每个终端DRU至服务端DAU之间的相同的时延。

为适应系统的灵活性，也可手动对个别或所有终端DRU进行所述延时差值T的直接设置，而非设置延时参数S，这样便不必由每个终端DRU进行专门的运算，直接以该延时差值T对数据实施延时即可。但此时要求计算机软件提前收集系统的各种数据，以让操作人员得出科学的延时差值T。

每个终端DRU中，获得直接延时值T1是通过前述CN1897475号专利申请的近端电路和远端电路配合实现的，其中近端电路集成在终端DRU内部，而远端电路则集成在服务端DAU中。对于相邻两个终端如DRU#1和DRU#2之间的分段延时值如A1和A2的测量，则是通过将近端电路和远端电路分别置于两个终端DRU#1和DRU#2中实现的，也即，近端电路和远端电路本为对称结构，因此，相互两个这样的电路进行配合便可实现对其之间的光纤时延进行精确测量。

当所述延时参数S由系统自动获取时，每个终端DRU需要向服务端DAU报告各个具体时延，以便服务端DAU最终能获得合适的延时参数S。因此，服务端DRU需遵循以下步骤自动产生该延时参数S：

1)、当前终端如数字射频拉远单元DRU#2计算其后一级终端(此时因为数字射频拉远单元DRU#2为末端结点，后一级传输来的临时延时值为0)传输来的临时延时值和其与前一级终端DRU#2之间的延时值A2之和，将该和值Sum＝A2+0作为临时延时值向当前终端DRU#2的前一级终端DRU#1传输；

2)、终端DRU#1则将终端DRU#2传输来的和值Sum与其与服务端之间的延时值A1相加，最终得出通信链路A的总时延为A′＝A1+A2；

3)、因为通信链路B仅有一个结点，因为其总时延即等于服务端DAU与终端DRU#3之间的直接延时值，即为B′。

4)、此时，服务端DAU得到一个关于临时延时值的集合，即{A′，B′}，按前述求出这个集合中的最大值S即可作为所述延时参数，并广播至各个终端中存储。

为了使用户在手动或者自动控制之间切换，本发明还提供相应的接口，使用户通过计算机之类的终端设置利用软件在两种方式之间进行选择。

为了实现上述进行光纤时延校准的方法，本发明还公开一种数字拉远系统，请结合图5和图6所示，其采用本发明图4所示的结构，关于其结构在前已述，其主要的改进是在作为服务端的数字接入控制单元DAU和作为终端的数字射频拉远单元DRU中进行的。具体如下：

所述服务端DAU包括系统时延计算模块11，该系统时延计算模块11集成了上述公知的光纤时延测量电路的远端模块(或近端模块，未图示)，整个系统时延计算模块11与服务端DAU的各个通信模块A，B，C电性连接，一个通信模块对应一个通信链路，以便接收各个通信模块A，B，C所对应的通信链路所传输来的所属通信链路的临时延时值，遵照上述方法，选出最大延时值MAX{A′，B′}作为延时参数S通过各个通信模块A，B，C广播至各个终端DRU。在图4中，主要表现为广播至数字拉远控制单元DRU#1，DRU#2，DRU#3中。

为了配合本发明的方法，所述终端DRU包括：

延时测量模块21，与当前终端DRU的通信模块22电性连接，测量当前终端DRU与前一级终端(当前一级为终端时，则测量当前终端与服务端)之间的延时值，并将接收到的后一级终端的临时延时值叠加，作为新的临时延时值向前一级终端或服务端DAU发送，本模块21实现了分段测量光纤时延的方案；

直接延时计算模块23，即上述公知的光纤时延测量电路的近端模块(或远端模块)，连接于通信模块22和自动控制模块24之间，并与服务端DAU的系统时延计算模块11相配合，计算当前终端至服务端DAU之间的直接延时值。此处也可以上述延时测量模块21雷同的方式，以分段测量的方式实现；

自动控制模块24，与通信模块22电性连接，通过通信模块22计算从系统广播中接收到的延时参数S与从直接延时计算模块23中获得的直接延时值之间的延时差值，以此延时差值作为上下行数据应当延迟的具体延时差值；

信号延时模块25，对通信模块22的数据实施延时发送，这类数据包括上下行数据，具体延时量为所述延时差值。

光纤作为传输介质，公知地，连接于服务端DAU和终端DRU，或者终端与终端的各自的通信模块之间，以实现整个系统的有线连接。

由此，如图4所示，终端DRU、服务端DAU通过光纤实现了特定网络拓扑的互联，且实现了上述光纤时延校准方法的逻辑结构，如此，本发明的技术方案更具实用性，能直接应用于具体产品中。

更进一步，为了实现上述方法中的手动设置功能，本发明的终端DRU还包括：

手动控制模块26，提供与计算机之类的终端设备(未图示)的接口(未图示)，通过装有专用软件的计算机手动设定延时差值，并将该延时差值传输至所述信号延时模块25；

延时方式选择模块27，提供与计算机之类的终端设备的接口，通过终端设备在手动控制模块26与信号延时模块25通路和自动控制模块24与信号延时模块25通路之间选择设定。

这样，当选择使用手动设置的方式时，当前终端对上下行数据实施的延时值便以手动设置的延时差值进行确定，实现个别调整的可能，可以适用于个别具体的工作环境。

如前述，本发明的数字拉远系统应用广泛，具体而言：

当所述服务端DAU为数字接入控制单元，所述终端为数字射频拉远单元。

当所述服务端DAU为基带单元，所述终端为射频拉远单元。

当所述服务端DAU为直放站，所述终端为天线射频单元。

为简化设计，所述延时测量模块21和直接延时计算模块23可共同集成为同一模块(未图示)。

此外，为便于提供手动的方式，本发明还公开数字拉远系统终端延时单元(未图示)，包括：

直接延时计算模块，与通信模块电性连接，并与服务端的系统时延计算模块相配合，计算当前终端至服务端之间的直接延时值；

手动控制模块，提供与终端设备的接口，通过终端设备手动设定延时参数；

运算模块，计算该延时参数与所述直接延时值之间的延时差值；

信号延时模块，对通信模块的数据实施延时发送，具体延时量为运算模块运算所得的延时差值。

这种单元的提出，尽管功能简单，但简化了设计。

综上，本发明提供的光纤时延校准技术所实现的方法和系统，有效克服了同频干扰的问题，使数字拉远系统的应用更臻完善。

Claims (16)

1.一种延时参数的自动产生方法，该延时参数用于数字拉远系统的光纤时延校准方法中，数字拉远系统由服务端和至少两个终端相互之间以光纤为传输介质组网而成，该校准方法预设所述延时参数，通过实施数据延时进行校准，以保证每个终端与该服务器端之间进行的数据传输时间均等于该延时参数，其特征在于该自动产生方法包括如下步骤：

1)、当前终端计算其后一级终端传输来的临时延时值和其与前一级终端之间的延时值之和，将该和值作为临时延时值向当前终端的前一级终端传输，直至传输至服务端，当前终端为末端结点时，直接传输其与上一级终端的延时值作为其临时延时值；

2)、服务端在临时延时值集合中求出最大值作为所述延时参数，并广播至各个终端中存储。

2.根据权利要求1所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：每个终端存储其与服务端之间的直接延时值，并负责以所述延时参数和该延时值之差对所传输的数据实施数据延时。

3.根据权利要求2所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：该延时参数为所有单个终端与服务端进行数据直接传输时的所有临时延时值集合中的最大值。

4.根据权利要求1所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：所述服务端与众终端之间采用星型网络拓扑。

5.根据权利要求1所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：所述服务端与众终端之间采用菊花链网络拓扑。

6.根据权利要求1所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：所述服务端与众终端之间采用星型与菊花链混合的网络拓扑。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：所述延时参数由数字拉远系统自动产生。

8.根据权利要求7所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：由所述服务端收集并生成所述延时参数，并分发至各终端，由各终端负责对其相对于服务端之间的数据传输实施所述数据延时。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的延时参数的自动产生方法，其特征在于：所述延时参数由用户通过额外的终端设备手工设置。

10.一种数字拉远系统，包括服务端和至少两个与之组网的终端，服务端和终端均设有通信模块，服务端的每一个通信模块连接一条包含至少一个终端的菊花链通信链路，以光纤为传输介质连接于服务端与客户端、客户端与客户端的各自的通信模块之间组成星形/菊花链/星形菊花链混合网络，其特征在于：

所述服务端包括系统时延计算模块，与服务端的各个通信模块电性连接，接收各个通信模块所传输来的所属通信链路的临时延时值，选出最大延时值作为延时参数广播至各个终端；

所述终端包括

延时测量模块，与通信模块电性连接，测量当前终端与前一级终端或服务端之间的延时值，并将接收到的后一级终端的临时延时值叠加，作为新的临时延时值向前一级终端或服务端发送；

直接延时计算模块，与通信模块电性连接，并与服务端的系统时延计算模块相配合，计算当前终端至服务端之间的直接延时值；

自动控制模块，与通信模块电性连接，计算从系统广播中接收到的延时参数与从直接延时计算模块获得的直接延时值之间的延时差值；

信号延时模块，对通信模块的数据实施延时发送，具体延时量为延时差值。

11.根据权利要求10所述的数字拉远系统，其特征在于：每个终端还包括：

手动控制模块，提供与终端设备的接口，通过终端设备手动设定延时差值，并将该延时差值传输至所述信号延时模块；

延时方式选择模块，提供与终端设备的接口，通过终端设备在手动控制模块与信号延时模块通路和自动控制模块与信号延时模块通路之间选择设定。

12.根据权利要求10或11所述的数字拉远系统，其特征在于：所述服务端为数字接入控制单元，所述终端为数字射频拉远单元。

13.根据权利要求10或11所述的数字拉远系统，其特征在于：所述服务端为基带单元，所述终端为射频拉远单元。

14.根据权利要求10或11所述的数字拉远系统，其特征在于：所述服务端为直放站，所述终端为天线射频单元。

15.根据权利要求10或11所述的数字拉远系统，其特征在于：所述延时测量模块和直接延时计算模块共同集成为同一模块。

16.一种数字拉远系统终端延时单元，其特征在于包括：

直接延时计算模块，与通信模块电性连接，并与服务端的系统时延计算模块相配合，计算当前终端至服务端之间的直接延时值；

手动控制模块，提供与终端设备的接口，通过终端设备手动设定延时参数；

运算模块，计算该延时参数与所述直接延时值之间的延时差值；

信号延时模块，对通信模块的数据实施延时发送，具体延时量为运算模块运算所得的差值。

Images