CN105530082B - 在分布式天线系统中的流数据的同步传送 - Google Patents

在分布式天线系统中的流数据的同步传送 Download PDF

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Abstract

本公开涉及在分布式天线系统中的流数据的同步传送。本发明的实施例提供一种方法、分布式天线系统(50)、以及元件，从通信介质(60、60a‑c、66)上传输的串行编码二进制数据流产生抖动减小时钟信号。所述方法包括：接收包括编码二进制数据流的调制信号；以及提取编码二进制数据流。所述方法还包括：产生锁相到编码二进制数据流的恢复时钟信号(92、112、206)，基于编码二进制数据流和恢复时钟信号(92、112、206)的相位之差，产生误差信号(VERROR)，以及积分误差信号(VERROR)以产生控制压控振荡器(70、216、216a‑c、258)的信号(VCONTROL)。所述方法还包括：产生稳定的恢复时钟信号(95、208)，以及通过定标所述稳定的恢复时钟信号(95、208)频率产生至少一个输出时钟(224)。

Description

在分布式天线系统中的流数据的同步传送
本申请为中国申请号为201180016515.5、发明名称为“在分布式天线系统中的流数据的同步传送”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。
对于相关申请的交叉引用
本申请要求McAllister等人在2010年3月31日提交的标题为“通过以太网PHYS和时钟恢复及同步机制的流数据同步传送”的美国专利申请No.61/319,623的优先权，该申请通过引用全部包括在这里。
技术领域
本发明涉及无线通信系统，并且具体涉及在分布式天线系统中流数据的同步传送。
背景技术
常规通信系统，如峰窝式电话系统和宽带无线城域网，常常划分成多个单元。这些单元通常以一定模式而分布从而消除同信道干扰，并因而提供在系统的服务区中的用户单元的覆盖。在某些系统中，每个单元包括基站，基站采用RF收发设备、天线、以及有线通信设备。在单元站点区域中的用户单元因而使用RF收发机与基站的RF收发机通信。同样，基站也将话音和数据业务中转到移动单元/中转来自移动单元的话音和数据业务，并且中转到移动电话交换站或接入服务网关/中转来自其的话音和数据业务。这个站或网关一般又连接到中心网络，如连接到公共交换电话网。
为了增大系统容量，将某些单元进一步划分成扇区或更小单元，使基站由较低成本但能力减少的微单元或皮单元代替。另外，分布式天线系统常常用来优化在较大单元中的RF分布，从而比多个皮单元或微单元更低的成本增大覆盖。这些手段容许有限数量的RF信道的再次使用，无需安装新基站的成本。而且，这样的技术可用来将覆盖扩展到其中RF传播由障碍物(如建筑物和隧道)限制的区域，并且扩展到其业务和收益量不足以投资另一个基站的区域。分布式天线系统(DAS)本身常常包括主单元，主单元使用不同的空中接口连接到各个单元提供商的各个收发基站。主单元又连接到一系列物理上分离的远程天线单元。远程单元使用高速串行链路(HSSL)连接到主单元，并且主单元降频转换和数字化来自基站的信号，并且时分多路复用在串行链路上传输到远程单元的数字数据。远程单元将信号转换回模拟信号、升频转换、以及传输到用户。类似地，远程单元降频转换和数字化来自用户的上行链路信号，并且将信号传输回主单元，主单元将它们转换到适当格式以传输到基站。
用于分布式天线系统的空中接口标准对于频移的要求可施加于系统信号。某些标准(如GSM)施加这样严格的标准，它们只能通过将对于在分布式天线系统内的频率变换使用的全部信号都锁频到单个共用标准上而满足。这保证了由升频和降频转换过程引入的全部频率误差都抵消。因此，对于升频和降频转换使用的本地振荡器信号和对于数模和模数转换过程使用的时钟必须被锁频到共用基准。在分布式天线系统的全部元件中使用规范的振荡器，该种振荡器被其它通信系统(如GPS或WWV)所规定，可用来实现锁频。然而，这会显著地增加分布式天线系统的成本，并且在采用分布式天线系统的多种应用中，如在建筑物或隧道中，这种信号的接收在最好也是成问题的，最坏则根本不存在。主单元基准可借助于在串行链路电缆内的额外电缆或额外导线连线到远程单元，这些串行链路电缆用来传送数据。但添加额外电缆使部署成本倍增，并且在某些情况下是不可能的。此外，将额外导线添加到电缆并不总是可能的，在建筑物或其它结构中使用现有CAT 5/6/6A电缆的情况就是这样，其中全部电缆对都需要用于高速数据传送，并且/或者不然也已用于其它应用。
为了使安装的成本最低和利用现有线缆基础结构，希望每当可能时，使用部署多个导体的低成本通信电缆，如非屏蔽双扭线电缆(unshielded twisted pair cable)，而非较昂贵的屏蔽双扭线或纤维光缆。双扭线的使用也容许较便宜铜PHYs的使用，如10GBase-TEthernet的使用，而非较昂贵光收发机的使用，如SFP和XFP模块。然而，非屏蔽双扭线电缆的使用导致对于干扰信号的额外敏感性。高数据速率串行协议，如10GBase-T Ethernet(需要它来处理传输宽带数字化RF必需的高数据速率)，因为较复杂的调制方案和这样的格式所采用的宽带宽，对于外部串扰特别敏感。增大的串扰和噪声将导致对于数据的较大抖动，并因此也导致恢复时钟的较大抖动。这种抖动必须除去，以避免污染模数和数模转换过程，以便利用非屏蔽双扭线的成本和安装优势。
就其它通信链路而论，在纤维光缆上的信号一般对于来自其它电缆的串扰不敏感，并且串扰也基本不如在屏蔽电缆中严重。但这样的纤维光缆和屏蔽电缆以及与其配套使用的设备，常常是成本过高无法使用，也不能用于试图重新使用已经在建筑物中的电缆的那些应用中。例如，可能必需利用现有基础结构，以容纳既使用光学纤维(如在楼层之间)又使用双扭线(如地板上的水平布线)的混合系统。
因此，现有技术中需要一种可有效地再次使用现有通信系统基础结构(如分布式天线系统)而不引入与其相关联的额外成本的系统。还需要解决使用双扭线基础结构的DAS中的抖动、串扰、以及噪声问题，以保证系统主时钟可传送到全部远程元件，以预防在升频和降频转换期间引入的RF偏移。更进一步，需要一种不仅可处理蜂窝通信，还可处理其它通信(如在单个成本有效系统中的公共安全和无线电和WiFi)的DAS。
发明内容
本发明的实施例提供一种方法、分布式天线系统以及其元件，从通信介质上传输的串行编码二进制数据流产生抖动减小的时钟信号。所述方法包括：经高速数据接口电路来接收调制信号，该调制信号包括编码二进制数据流；以及，从调制信号中提取编码二进制数据流。所述方法还包括产生恢复时钟信号，该恢复时钟信号借助于锁相环锁相到所述编码二进制数据流。所述方法更进一步包括：基于编码二进制数据流和恢复时钟信号的相位之差，产生误差信号；以及借助于环路滤波器积分所述误差信号，该环路滤波器配置有带宽，该带宽允许编码二进制数据流中的抖动和漂移以产生用于控制压控振荡器的信号。所述方法还包括：通过滤波所述恢复时钟信号以除去抖动，产生稳定的恢复时钟信号，但基本不影响所述稳定的恢复时钟信号的频率，以允许所述稳定的恢复时钟信号跟踪所述编码二进制数据流的漂移；以及通过定标所述稳定的恢复时钟信号频率，产生至少一个输出时钟。
在备选实施例中，提供用于分布式天线系统的远程单元。远程单元包括：高速数据接口电路，用来与主单元通信；RF收发电路，用来与用户单元通信；以及处理单元，用于多路复用数据并将数据路由到高速数据接口，以及去多路复用数据并将数据从高速数据接口电路路由到RF收发电路。远程单元还包括：时钟恢复电路，它包括锁相环，锁相环包括具有带宽的环路滤波器，该带宽基本不阻塞在调制信号中的抖动或长期漂移，所述时钟恢复电路配置成从高速数据接口电路接收包括串行编码二进制数据流的调制信号，还配置成从其产生恢复时钟信号；以及滤波电路，配置成滤波所述恢复时钟信号以除去抖动，并且产生稳定的恢复时钟信号。远程单元更进一步包括定标电路，该定标电路配置成定标所述稳定的恢复时钟信号的频率，以产生相应预定目标频率的至少一个输出信号。
本发明的更进一步实施例包括一种分布式天线系统，该分布式天线系统包括主单元和至少一个远程单元。主单元经调制信号将编码数据流以时钟信号调制(clock)到高速数据接口电路，该调制信号基于基准振荡器的输出。远程单元包括高速数据接口电路和时钟恢复电路，该高速数据接口电路用来从主单元接收调制信号。时钟恢复电路又包括锁相环，锁相环又包括环路滤波器，该环路滤波器配置有基本不阻塞在调制信号中的抖动或长期漂移的带宽。这样，时钟恢复电路配置成从包括编码数据流的调制信号产生恢复时钟信号。更进一步，远程单元包括：滤波电路，被配置成滤波所述恢复时钟信号以除去抖动，并且进一步配置成，产生稳定的恢复时钟信号；以及定标电路，被配置成定标所述稳定的恢复时钟信号的频率，以预定目标频率产生输出信号。
本发明的另外实施例包括一种从编码数据流产生抖动减少的时钟信号的方法。所述方法包括基于所述编码数据流产生恢复时钟信号，恢复时钟信号被锁相到振荡器上，该振荡器用来将所述编码数据流以时钟信号调制为调制信号。所述方法还包括：基于恢复时钟信号，将来自编码数据流的数据以时钟信号调制到处理单元；以及使用所述处理单元，检测所述编码数据流的、除比特率之外的周期性信号分量。更进一步，所述方法包括：基于检测的周期性信号分量产生基准时钟信号；使用电路来滤波所述基准时钟信号，该电路具有基本阻塞抖动但基本允许基准时钟信号的长期漂移的带宽；以及定标所述基准时钟信号的频率，以预定目标频率产生至少一个输出信号。
进一步的备选实施例包括用于分布式天线系统的主单元。主单元包括：高速数据接口电路，用于与至少一个远程单元的数据交换；以及第一RF收发电路，用来与至少一个基收发系统通信。主单元还包括处理单元，该处理单元多路复用来自至少一个第二接口、第一RF收发机、以及第二RF收发机的数据，并将多路复用数据路由到PHY，以便经高速数据接口电路传输，以及去复用来自高速数据接口电路的数据，并将去复用数据路由到至少一个第二接口、第一RF收发机、或第二RF收发机的至少之一。更进一步，主单元还包括基准振荡器，该基准振荡器用来多路复用和/或去多路复用送往和/或来自高速数据接口的数据。
附图说明
附图表明本发明的实施例，并且与以上给出本发明的一般描述和下面给出的详细描述一起用来解释本发明，这些附图包括在本说明书中并且构成其一部分。
图1是与本发明实施例相一致的蜂窝电话系统和宽带无线城域网的方块图；
图2是分布式天线系统的方块图，该分布式天线系统被包括在图1的系统和网络中；
图3是图2的分布式天线系统的主单元的方块图；
图4是图2的分布式天线系统的远程单元的方块图；
图5是图2的分布式天线系统的扩展单元的方块图；
图6是用来恢复图2的分布式天线系统的远程单元或扩展单元中的时钟信号的模块的一个实施例的方块图；及
图7是用来恢复图2的分布式天线系统的远程单元或扩展单元中的时钟信号模块的备选实施例的方块图。
应该理解，附图不必按比例，而是呈现说明本发明实施例的基本原理的各种特征的某些简化表示。这里所公开的操作顺序的具体设计特征，包括例如各个表明元件的具体尺寸、方位、位置、以及形状，部分由特定应用和使用环境确定。所示实施例的一些特征相对于其它已经放大或失真以便于观看和清楚理解。具体地说，薄的特征可能被加厚，例如为了清楚或例示。
具体实施方式
本发明的实施例提供远程单元，该远程单元可用来恢复在调制信号中嵌入的时钟信号。为此，本发明的实施例能够从调制信号提取时钟信号，减少提取信号的抖动，然后定标该信号的频率。有利地，这允许主单元在非屏蔽双扭线电缆上与远程单元通信，从而降低部署的成本。本发明的实施例进一步说明使用了纤维光缆和双扭线电缆的混合组合的分布式天线系统，该系统还可用来恢复作为调制信号的分量而嵌入的时钟信号。
如图1和2所示，蜂窝电话系统和宽带无线城域网20通常按一定模式被划分成多个单元22以消除同信道干扰(co-channel interference)，并且提供系统的服务区中操作的移动和固定用户单元的覆盖。每个单元22包括基站24，基站24部署有射频(RF)收发设备、天线26、以及有线28通信设备。单元站点的地理区域内的移动/固定用户单元30使用RF收发设备与基站24内的RF收发机通信。基站24将话音和数据业务从用户移动单元或装置(例如，电话)30中转到移动电话交换站32或接入服务网关，并把来自移动电话交换站32或接入服务网关的话音和数据业务中转到用户移动单元或装置，该移动电话交换站32或接入服务网关例如又连接到中心网络，如公共交换电话网(PSTN)34或诸如因特网之类的分组交换网。
为了改进基站24处理更多移动用户30的容量，单元22可以划分成扇区38，或者进一步细分成更小单元，使基站24被较低成本的能力减少的微单元或皮单元36代替。在某些配置中，分布式天线系统(DAS)可以被部署以优化在较大单元中的RF分布，以比皮单元和/或微单元36更低的成本来增大容量。这些手段容许有限数量的昂贵RF信道被再次使用，而不花费一个或多个完整基站24的成本。而且，这些技术也可以用来将覆盖扩展到单元站点内的RF传播可能被障碍物(如在建筑物和隧道中)限制的区域，或者扩展到业务(收益)量不足以值得投资完整基站24的区域。分布式天线系统允许RF覆盖以同质方式适应特定环境，有助于减小所引入的干扰量。另外，额外流量很低，因为仅分布现有单元，并且不需要在单元之间的移交。
为了降低与通信系统发展相关联的成本，多个服务提供商常常将他们的基站24定位在同一地点。提供商然后可共享诸如天线、天线塔、初级功率降(primary power drops)、陆地成本、以及监管成本之类的项目。这些服务提供商可以采用多个RF频带、在同一RF频带内的多个信道、以及多个空中接口标准(例如，GSM、LTE、CDMA、UMTS、TDMA以及WiMax)。
系统20也可以包括分布式天线系统40，分布式天线系统40又包括主单元42，主单元42与至少一个基站24共同布置。主单元42可以连接到基站24，基站24然后经有线28连接而连接到移动电话交换站32。一组分布式天线单元44经高速数字传输链路46而互连。RF信号以数字格式传输可以帮助防止由传输链路生成的任何明显降级。频谱滤波也可以用来允许或防止特定无线信号的分布。另外，可以个别地调整频谱分量的个别组延迟，而无需硬件修改。因而，可以避免重叠的同时广播单元之间的质量降级延迟差。
本发明的实施例采用的数字传输机制允许在高速数据接口上的适用带宽的灵活使用。这些链路的主导应用一般是RF频谱。链路的时分多路复用格式容许多个信号的传输，这些信号甚至可以在同一RF频率。而且，来自诸如以太网之类的数据通信链路的数据也可以插入用于系统监视、配置、控制以及其它用户应用程序的数字传输链路中，如公共安全通信和WiFi热点。当高速数据链路上采用的通信介质不支持全速率传送时，主单元或远程单元动态地定标在高速串行数据接口传输的RF带宽量，或者取消低优先级数据。尤其，主单元42或远程单元44的处理单元可以确定所述通信介质不能够按特定速率、速度(如10Gbps)传送数据。这样，主单元42或远程单元44的处理单元可以动态地发放在主单元42与远程单元44之间传输的信号的RF带宽，或者主单元42或远程单元44的处理单元可以不传输在主单元42与远程单元44之间传输的低优先级数据，如以太网数据或WiFi数据。
在一个实施例中，如图2所示，分布式天线系统50包括一个或多个主单元42、和系统控制器52，系统控制器52配置成控制与基站24a-d共同布置的每个主单元42。在一个实施例中，每个主单元42能够处理高达6个RF频带，对于频分双路复用(FDD)每频带有高达4个服务提供商，并且对于时分双路复用(TDD)空中接口每频带有1个操作者，尽管本领域的技术人员将认识到其它主单元42可能处理更多或更少RF频带、服务提供商或操作者。主单元42经耦合接口54连接到基站24a-d。主单元42也经高速数据接口连接到一系列分布式天线单元44，这些分布式天线单元44下文称作远程单元、或远程天线单元。在图2的实施例中，显示4个这样的接口，尽管本领域的技术人员将认识到其它主单元可以具有多于4个接口。特定实施例中，主单元42经相应高速通信介质60直接连接到每个远程单元44，高速通信介质60采用具有至少三个导体的低成本通信电缆，如非屏蔽双扭线。每个远程单元44可以配置成处理例如高达6个RF频带。
对于每个RF频带56a、56b，主单元42在每频带基础上组合来自基站24a-d的下行链路信号，并且将组合信号数字化成二进制编码数据流。本领域的技术人员将认识到，可以有与主单元42通信的更多或更少基站24。来自RF频带56a、56b的每一个的二进制编码数据流然后可以时分多路复用，并且转换成单个串行流。串行数据经相应通信介质60，如双扭线电缆60a-c，传输到远程单元44a-c。远程单元44a-c接收该调制信号，从调制信号中提取数据流，然后从数据流中提取时钟信号，将它们去多路复用，以及经本地天线62以RF频率把每个频带重新传输到用户单元30。在备选实施例中，主单元42在每频带基础上数字化来自基站24a-d的下行链路信号，然后将数字化信号多路复用成二进制编码数据流。
分布式天线系统50可以包括更多或更少元件，包括比图2所示更多或少的主单元42、远程单元44、以及/或扩展单元64。同样，每个主单元42、远程单元44以及/或扩展单元64可以包括更多或更少元件。具体的，主单元42可以包括更多或更少输入接口，这些输入接口的每一个可以是无线或有线RF接口。例如，主单元42可以接收各种蜂窝基收发系统信号(GSM、LTE、CDMA、UMTS、等等)，如经来自基站24a-d的信号，并且可以实施用于其它RF服务(例如，来自公共安全实体)、WiFi数据、Ethernet数据、或来自维护终端的数据的连接57。此外，主单元42可以通过一个或两个专用通信接口或一个专用接口连接到多个远程单元44，这些多个远程单元44串行地连接。同样，分布式天线系统50也可以包括使用多于6个RF频带并且/或者包括另外接口的远程单元44。此外，包括光收发机的数字调制光缆(DMOC)66也可以被用于高数据速率介质的不同的收发机替换，如同轴电缆、双扭线铜导线、自由空间RF或光学器件，或共享网络，尤其如Ethernet、SONET、SDH、ATM、PDH。
在某些实施例中，主单元42可以包括一个或多个光学链路，这一个或多个光学链路经DMOC 66连接到扩充和/或扩展单元64。扩展单元64为话音和数据业务、命令和控制、以及用户数据的分布提供额外通信介质，高达16个远程单元44，由此增大单个主单元42可处理的远程单元44的数量。扩展单元64可使用相同波长在两个方向与主单元42通信。远程单元44d-e也经本地天线62，从客户或用户单元/装置30接收RF话音和/或数据信号，该RF话音和/或数据信号被指定为上行链路信号。
就远程单元44而论，每个RF上行链路频带被分别地数字化。每个频带的上行链路信号被组合成单个串行数字协议，并且经相应通信介质60a-e传输到相应主单元42，或者通过扩展单元64传输到主单元42。主单元42分离来自每个频带的信号，将它们转换成模拟信号，将每个信号转换或变换到适当射频频率，并将它们发送到适当基站24。
除来自每个RF频带的数字化信号之外，上行链路通信介质60a-c和66还包含操作和维护(O&M)数据、Ethernet数据、User Ethernet(10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s、或更高数据速率信号)、以及WiFi数据。前述信号用来配置和控制系统并且用来监视系统状态。UserEthernet信号可以由服务提供商认为适合时使用。系统控制器52提供主单元42和远程单元44的整体监督和控制、以及警报转送。
现在聚焦在主单元42，图3包含主单元42的例子的详细方块图。主单元42接收来自各个收发基站(BTS)和其它服务的RF信号，然后使用适当RF收发电路84降频转换并且数字化那些信号，RF收发电路84可以包括降频转换器电路43和A/D变换器45。主单元42包括稳定基准振荡器70，稳定基准振荡器70馈电相位/频率锁定环路/分频电路72，以产生一个或多个LO基准、取样时钟、以及PHY基准。处理单元74，如FPGA或其它适当处理器，使用与基准振荡器70同步的PHY基准，产生串行流，并且将该数据路由到高速率Ethernet物理层装置(PHY)76。每个PHY 76a-d将数据编码成编码数据流，以消除长串的1和0，然后使用基于基准振荡器70的PHY基准，将数据以时钟信号调制到相应通信介质(例如，非屏蔽双扭线电缆)作为调制信号。通过使用锁相到基准振荡器70上的PHY基准，振荡器70的频率的任何长期漂移被转移到在所述接口上作为调制信号而传输编码数据流的比特率。
相反，从远程单元44或扩展单元64接收的数据被译码，由相应PHY 76a-d误差校正，然后路由到处理单元74。处理单元74去多路复用所述数据，并且通过适当RF收发电路82路由所述数字信号，该RF收发电路82可以包括D/A变换器47和升频转换器49。D/A变换器47用于把数字化基带数据转换到模拟信号。模拟信号然后使用适当升频转换器49升频转换到适当频率。用于WiFi和其它非RF服务的数据被路由到较慢的高速数据接口电路86，较慢的高速数据接口电路86又包括Ethernet PHY 78、UART 80、或用于分布的其它类似装置。在主单元42中，信号的降频转换或升频转换借助于连接到振荡器70的LO基准进行。同样，降频信号到数字数据的转换、数字数据到模拟信号的转换，借助于连接到振荡器70的取样时钟进行。按这种方式，到主单元42的全部信号和来自主单元42的全部信号都连接到与本发明实施例一致的振荡器70。
尽管PHY 76a-d表明为用来将数据发送到远程单元44和/或扩展单元64，数据以同步方式发送而没有典型的包间间隙，以使吞吐量最大。具体的说，当从主单元42到远程单元的长度足够短时，利用PHY76允许在便宜的非屏蔽双扭线电缆上至少10Gbps的高数据速率。这可以显著地降低用于某种应用(特别是建筑物中的应用)的分布式天线系统40的成本。
此外，尽管PHY 76被表示和公开为通过通信介质60连接到远程单元44或扩展单元64，以向和/或从远程单元44或扩展单元64传送数据，但额外的RF收发电路可以被包括在主单元42中，在高速数据接口电路、或RF电路82、84，以通过主单元天线(未表示)与用户单元30通信非蜂窝射频话音或数据。
现在聚焦在远程单元44，图4包含远程单元44的详细方块图。每个远程单元44包括高速数据接口，如PHY 90，以基准振荡器70中的漂移所调制的比特率，从主单元42或扩展单元64，接收编码串行数字信号，并且从其提取编码数据流，所述编码串行数字信号下文被称作调制信号。PHY 90又如在92产生恢复时钟信号，恢复时钟信号锁相到所述编码数据流，因而锁相到主单元42的振荡器70。按照本发明的一个方面，恢复时钟信号92由抖动减小电路94滤波，抖动减小电路94可以包括窄带锁相环或晶体滤波器。抖动减小电路94产生稳定的恢复时钟信号95，稳定恢复时钟信号95由锁相/分频(phase/divider)电路96进一步锁相和/或分频。锁相/分频电路96又产生LO基准、取样时钟以及处理单元时钟信号(表明为“CPUCLOCK”)。PHY 90的数据输出(例如，编码数据流)被路由到处理单元98，处理单元98可以是FPGA或其它适当处理器，用于去多路复用所述数据流。同样，处理单元98将去多路复用的数据路由到适当RF收发电路106，RF收发电路106可以包括数模(D/A)变换器99和升频转换电路101。D/A变换器99用于到模拟信号的转换，升频转换电路101将模拟信号升频转换成适当RF频率，并且经一个或多根适当天线，如本地天线62，将升频转换信号传输到用户单元30。本发明不限于用来与特定用户单元30通信的特定RF收发电路。例如，远程单元44可以包括与用户单元30通信非蜂窝RF话音和/或数据的额外RF收发电路。非基带数据被路由到高速数据接口电路109，高速数据接口电路109又包括低速Ethernet PHY 100或UART 102。
经天线62从用户单元30接收的RF信号被RF收发电路108接收，RF收发电路108包括降频转换电路103和A/D变换器105。降频转换电路103降频转换接收的RF信号，接收的RF信号各自被A/D变换器105数字化，并且路由到处理单元98。处理单元98将所述数据与来自Ethernet PHY 100和/或UART 102的更低速率Ethernet数据和/或其它串行数据一起时分复用为串行流。所述数据被路由到PHY44，在这被编码，并且发送到主单元42或扩展单元64。
远程单元44的PHY 90将锁相环(PLL)的至少一个电压-控制振荡器(VCO)(图4未表示)锁相和/或锁频到来自主单元42或扩展单元64的输入数据。同样，电压-控制振荡器(VCO)的输出用来恢复并译码数据。锁频环的带宽配置成，宽得足以跟踪由于主单元42的振荡器70的频率变化、以及由远程单元44与主单元42之间的高速串行链路通信耦合中或其引入的任何宽带抖动造成的数据速率的长期漂移。这实际上将主单元42的振荡器70的频率的任何漂移传输到远程单元44。如图4表明的那样，每个远程单元44用抖动减少电路94减少恢复时钟信号92的抖动，抖动减少电路94配置成将第二压控振荡器(图4未表示)锁定到主单元42的振荡器70。然而，抖动减少电路94可以具有比PHY 90的振荡器低得多的相位噪声。尤其，抖动减少电路94可以使用窄带PLL来锁相和锁频，如提到的那样。这个窄带PLL的带宽配置成，跟踪主单元42的振荡器70的长期漂移，并且拒绝由PHY 90振荡器导致的短期抖动、以及在远程单元44与主单元42(例如，如有必要则包括通过扩展单元64)之间的通信耦合的损害。然而，在远程单元44与主单元42之间的串行通信耦合的干扰并不严重的应用中，窄带PLL可以用窄带晶体滤波器(crystal filter)代替。抖动减少电路94的输出95又可以用来导出LO基准、取样时钟、以及CPU CLK信号，他们各自由锁相/分频电路96锁频和/或锁相。这保证了远程单元44和主单元42中用于频率转换的全部基准和/或时钟信号被锁相和/或锁频到在主单元42的振荡器70。因而，分布式天线系统40不会偏移被广播、发布、以及/或重复的信号。
扩展单元64的详细方块图表明在图5。扩展单元64将来自主单元42的数据路由到与其相连接的每个远程单元44。它还将来自与其相连接的远程单元44的数据组合成单个串行流，并将该数据经PHY110路由到主单元42。扩展单元64还将在主单元42的振荡器70的漂移传送到远程单元44，以保证将远程单元44的基准和/或时钟信号被锁相和/或锁频到该振荡器70。这样，扩展单元64包括PHY 110，PHY110接收来自主单元42的调制信号，并从其提取编码数据流。PHY 110又如在112那样产生恢复时钟信号，恢复时钟信号被锁相到所述编码数据流，因而被锁相到主单元42的振荡器70。PHY 110将编码数据流传到处理单元114，处理单元114可以是FPGA。恢复时钟信号112也由抖动减少电路116滤波，抖动减少电路116可以包括窄带PLL或晶体滤波器，并且输出恢复时钟信号，该恢复时钟信号如在118处那样用作PHY基准信号。处理单元114将为远程单元44准备的数据经过各自的PHY 120发送到远程单元44。每个PHY 120参考PHY基准来发送数据。
至于分布式天线系统40所需要的远程单元44的数量超过主单元42处理能力、或扩展单元64与主单元42之间的距离超过PHY 110的长度限制的纤维的应用，扩展单元64可以通过非屏蔽双扭线电缆耦合到主单元42。类似于远程单元44的PHY 90，PHY 110将恢复时钟信号112锁相和/或锁频到输入数据。恢复时钟信号112用来恢复和译码数据。而且，类似于远程单元44的抖动减少电路94，抖动减少电路116的带宽同样配置成，宽得足以跟踪由于主单元42的振荡器70的变化、以及在扩展单元64与主单元42之间的通信耦合中或由其引入的任何宽带抖动造成的数据速率的长期漂移。这实际将主单元42的振荡器70的任何漂移传送到扩展单元64。扩展单元64使用与上述相似的窄带PLL或晶体滤波器，减少恢复时钟信号112的抖动。抖动减少电路116的时钟输出之一可以是PHY 120的PHY基准118，PHY120发送和接收来自远程单元44的数据。由于PHY基准118跟踪振荡器70的长期漂移，所以该漂移被注入到发送到远程单元44的数据的速率。有利地，这可以消除抖动积累，如果恢复时钟信号112用作PHY基准118而不先进行抖动减少，则这种抖动积累可能发生。
图6表明时钟恢复电路200的至少一部分、噪声滤波电路202的至少一部分、以及时钟定标电路204的至少一部分以及它们之间相互连接的详细方块图，时钟恢复电路200可以被包括在PHY 90或110中，噪声滤波电路202可以被包括在抖动减少电路94或116中，时钟定标电路204可以被包括在锁相/分频电路96中。图6还表明，时钟恢复电路200、噪声滤波电路202、以及时钟定标电路204可以互连，以恢复施加到数据流的时钟信号，该数据流从来自主单元42的调制数字信号提取。然而，本发明不限于电路200、202、204在图4和5所表明的元件90、110、94、116、或96的一个或多个中如何布置。具体地说，时钟恢复电路200接收从调制信号提取的二进制编码数据流，并且基于其如在206那样产生恢复时钟信号(例如，与恢复时钟信号92或112相对应)。恢复时钟信号206然后由噪声滤波电路202处理，以减少抖动并且如在208那样产生稳定的恢复时钟信号(例如，与用于图5表明的扩展单元64的PHY基准相对应)。稳定的恢复时钟信号208有利地具有与主单元的振荡器70的相位和/或频率相对应的相位和/或频率，该主单元用来以时钟调制由时钟恢复电路200接收的数据。时钟定标电路204又可以用来如在210那样产生一个或多个定标时钟信号(例如LO基准、取样时钟信号、PHY基准和/或CPU CLK)，以用于操作远程单元44。特定实施例中，时钟恢复电路200、噪声滤波电路202、以及时钟定标电路204可以用锁相环实施，各自包括相位-频率检测电荷泵212、环路滤波器214、以及压控振荡器(VCO)216。可选择地，VCO 216可以实施成LC振荡电路，该LC振荡电路包括至少一个压控电容器。
参照时钟恢复电路200，相位-频率检测电荷泵212a可以将从主单元42接收的二进制编码数据流内的脉冲的上升沿，与作为VCO 216的反馈信号(示为FVC01FB)而接收的脉冲的上升沿相比较。相位-频率检测电荷泵212a然后产生频率误差信号(示为VERROR)，该频率误差信号表示了相位-频率检测电荷泵212a所检测的主单元42的编码二进制数据输入信号与反馈信号FVC01FB之间的相位和/或频率之差的符号和标量。环路滤波器214a然后接收并积分频率误差信号VERROR，以产生平滑VCO控制信号(示为VCONTROL)，平滑VCO控制信号被传到VCO 216a。时钟恢复电路200的VCO 216a又产生恢复时钟信号206。恢复时钟信号206具有与VCO控制信号VCONTROL成比例的频率，从而恢复时钟信号206按相位和/或频率被锁定到主单元42所使用的将二进制编码数据流记录成调制信号的振荡器70。
然而，在某些实施例中，恢复时钟信号206可能呈现抖动和/或其它噪声，如以上提到的那样。这样，噪声滤波电路202配置成通过第二PLL处理恢复时钟信号206，以减少抖动并提供抖动减少电路的功能。在一个实施例中，用于噪声滤波电路202的PLL基本与时钟恢复电路200的PLL相似。然而，噪声滤波电路202的输出是稳定的恢复时钟信号208，其按相位和/或频率被锁定到恢复时钟信号206的相位和/或频率，并且又与主单元42的振荡器70的相位和/或频率相匹配，但不包括在时钟恢复电路200与主单元42之间积累的抖动和/或噪声。
例如，用于时钟恢复电路200的PLL的带宽被配置成足够宽，以跟踪数据的短期抖动(例如，高频抖动)、以及振荡器70的长期漂移。这保证了不从信号中滤除数据。因而，时钟恢复电路200配置成不滤除长期漂移或短期抖动。然而，噪声滤波电路202的带宽配置成比时钟恢复电路200的带宽窄，从而滤除短期抖动，而不滤除在来自振荡器70的基准信号中的长期漂移。因而，短期抖动不传播到VCO216b，而长期漂移传播到VCO 216b。
在备选实施例中，噪声滤波电路202可以由窄带晶体滤波器代替，以消除在恢复时钟信号206中的抖动。
如在图6所示的那样，时钟恢复电路200和噪声滤波电路202未配置有分频器。这样，电路200和202配置成产生相应输出信号206和208，相应输出信号206和208的相位和/或频率与时钟恢复电路200接收的信号的相位和/或频率相匹配。然而，在某些实施例中，在噪声滤波电路202的输入、在从VCO 216b到相位-频率检测电荷泵212b的反馈信号FVC02FB、或在噪声滤波电路202的输出，可以使用分频器。这样的分频器可以用来产生特定频率的特定时钟信号。然而，如果不需要特定频率的时钟信号，则可以不包括时钟定标电路204(例如，如图6的扩展单元64表明的那样)。当需要特定频率的时钟信号时，稳定的恢复时钟信号208可以由时钟定标电路204进一步处理，以产生一个或多个时钟信号(例如，如图5的远程单元44的锁相/分频电路96的输出所示的那些信号)。在特定实施例中，用于时钟定标电路204的PLL与用于噪声滤波电路202和时钟恢复电路200的PLL基本相似。但时钟定标电路204可以包括信号分频器，或者耦合到信号分频器，从而输出信号具有与稳定恢复时钟信号208不同、但锁定到其上的输出频率。
如在图6所示，第一信号分频器218(示为“％M”)接收稳定的恢复时钟信号208，并且产生用于相位-频率检测电荷泵212c的输入信号(示为“FVCO2M”)，该输入信号是稳定的恢复时钟信号208的分数。另外，第二信号分频器220(示为“％N”)可以接收来自VCO 216c的定标时钟信号210，以反馈到相位-频率检测电荷泵212c，而将该信号的频率增大到输入信号FVC02M的频率之上。第三信号分频器222(示为“％L”)也可以接收来自VCO 216c的定标时钟信号，以减小定标时钟信号的频率。按照本发明的一个实施例，时钟定标电路204配置为锁定到约156.25MHz的稳定恢复时钟信号208，并且产生约800MHz的定标时钟信号210。第三信号分频器222又从约800MHz的定标时钟信号210产生约100MHz的输出信号224。因而，定标时钟信号210可以是稳定恢复时钟信号208的约5倍，而定标时钟信号210可以是输出信号224的约8倍。在某些实施例中，第二信号分频器220可以与VCO 216c施加到输入信号FVCO2M的频率增量相匹配，从而将VCO反馈信号(示为VFV03FB)锁频到输入信号FVCO2M。公式1至3表明这种关系。
公式1
FVC03＝FVCO2/M*N＝FVC02*N/M 公式2
公式3
因而，参照公式2，在反馈环路之前插入第一信号分频器218允许如下定标时钟信号210的产生，该定标时钟信号210具有与定标恢复时钟信号208成比例、并由第一信号分频器218和第二信号分频器220的比值所确定的频率。第二信号分频器220可以是分数N分频器，以容许选择时钟频率的灵活性。
具体的，图7表明电路250的至少一部分，可以用来按照本发明的备选实施例从比特数据流恢复时钟信号。
作为本发明的抖动减少处理的备选实施，远程单元中的FPGA或其它处理器可提供与串行数据中存在的周期性信号对准的信号，其可用来代替所述恢复时钟，作为振荡器的基准。
在一个例子中，电路250包括时钟恢复电路200，时钟恢复电路200从编码数据流产生恢复时钟信号206。所述数据和恢复时钟信号206施加到D触发电路252，其中数据施加到其D输入，恢复时钟信号206施加到其时钟输入。D触发电路252的Q输出又提供给处理器254，如FPGA，处理器254配置成基于检测的周期性信号产生如在256处那样的信号，用来调整在258处的振荡器的频率。所述处理器产生的信号256是基于使用恢复时钟信号206从数据线时钟调制的处理数据。它通过平均所述处理器确定的检测周期性信号同步分量的速率而产生。这样的实施例中，不需要噪声滤波电路202。这个基准时钟信号260然后可以供给到时钟定标电路204以产生时钟信号。这种方式可使用编码数据流的任何周期性分量。
尽管通过本发明的一个或多个实施例的描述已经表明本发明，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施例，但它们不打算将附属权利要求书的范围局限于或按任何方式限于这样的细节。额外的优点和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。因而，本发明在其较宽方面因此不限于特定细节、代表性设备及方法、以及图示和描述的说明性例子。相应地，可以形成与这样的细节的偏离，而不脱离一般发明概念的范围。

Claims (19)

1.一种从通信介质上传输的信号产生抖动减小的时钟信号的方法，所述方法包括：
通过高速数据接口电路接收包括二进制编码数据流的调制信号；
从所述调制信号中生成跟踪所述调制信号中的长期漂移的恢复时钟信号；以及
通过利用滤波电路对所述恢复时钟信号进行滤波来生成抖动减小的时钟信号，所述滤波电路具有足以去除抖动同时允许所述抖动减小的时钟信号跟踪所述调制信号中的漂移的带宽。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括通过使用锁相环、锁频环或窄带滤波器中的至少一个对所述恢复时钟信号进行滤波来生成抖动减小的时钟信号。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述抖动减小的时钟信号的频率进行定标来产生至少一个定标的时钟信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述高速数据接口电路包括至少1吉比特每秒(Gbps)的以太网接口。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述以太网接口是同步或异步。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述通信介质是具有至少一根双扭线电缆的通信电缆。
7.一种分布式天线系统，包括：
主单元，其使用调制信号将二进制编码数据流以时钟信号调制到高速数据接口电路上；
至少一个远程单元，其接收来自主单元的所述调制信号和二进制编码数据流，所述至少一个远程单元包括：
时钟恢复电路，其被配置成从所述调制信号中生成跟踪所述调制信号中的长期漂移的恢复时钟信号；以及
滤波电路，用于对所述恢复时钟信号进行滤波来生成抖动减小的时钟信号，所述滤波电路具有足以去除抖动同时允许所述抖动减小的时钟信号跟踪所述调制信号中的漂移的带宽。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述滤波电路包括锁相环、锁频环或窄带滤波器中的至少一个。
9.根据权利要求7所述的系统，还包括定标电路，其被配置成对所述抖动减小的时钟信号的频率进行定标来产生预定目标频率的输出信号。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述高速数据接口电路耦接到所述主单元和所述至少一个远程单元之间的、具有至少一根双扭线电缆的通信介质。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述主单元还包括：
RF收发电路，用来与收发基站通信；
辅助接口，用来传输控制数据、维护数据、以太网数据或WiFi数据中的至少一种；
处理器，其多路复用来自所述RF收发电路和所述辅助接口的数据，以通过所述主单元高速数据接口电路传输到所述至少一个远程单元，以及去多路复用从所述主单元高速数据接口电路接收的数据，以通过所述RF收发电路传输到所述收发基站。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述高速数据接口电路是至少1吉比特每秒(Gbps)以太网接口。
13.一种用于分布式天线系统的远程单元，所述远程单元被配置成与主单元耦接以与所述主单元收发调制信号，所述远程单元包括：
时钟恢复电路，其被配置成从所述调制信号中生成跟踪所述调制信号中的长期漂移的恢复时钟信号；以及
滤波电路，用于对所述恢复时钟信号进行滤波来生成抖动减小的时钟信号，所述滤波电路具有足以去除抖动同时允许所述抖动减小的时钟信号跟踪所述调制信号中的漂移的带宽。
14.根据权利要求13所述的远程单元，其中所述滤波电路包括锁相环、锁频环或窄带滤波器中的至少一个。
15.根据权利要求13所述的远程单元，还包括定标电路，其被配置成对所述抖动减小的时钟信号的频率进行定标来产生预定目标频率的输出信号。
16.根据权利要求13所述的远程单元，还包括：
高速数据接口电路，用来与所述主单元收发所述调制信号；
RF收发电路，用来与用户单元通信蜂窝和非蜂窝数据；
辅助接口，用来传输控制数据、维护数据、以太网数据、或WiFi数据中的至少一种；以及
处理单元，其去多路复用来自所述高速数据接口电路的数据，以便由RF收发电路或辅助接口传输，以及多路复用来自所述RF收发电路和辅助接口的数据，以便在所述高速数据接口电路上传输。
17.根据权利要求16所述的远程单元，其中所述处理单元被配置为通过从多路复用的流中排除低优先级数据，来调整在高速数据接口电路上传输的数据的速率，以与该高速数据接口电路的能力相匹配。
18.根据权利要求16所述的远程单元，其中被多路复用到远程单元高速数据接口电路的数据包括数字化RF蜂窝话音数据、数字化RF非蜂窝话音数据、数字化RF蜂窝数据、数字化RF非蜂窝数据、控制数据、维护数据、以太网数据、或WiFi数据中的至少一种。
19.根据权利要求16所述的远程单元，其中所述高速数据接口电路包括至少1吉比特每秒(Gbps)以太网接口。
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