CN111837429B

CN111837429B - 用于无线通信中的时钟恢复的系统和方法

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Publication number: CN111837429B
Application number: CN201980018381.7A
Authority: CN
Inventors: A·赖高斯基; P·F·雷德; R·卡尔德隆里科
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2039-01-08
Also published as: EP3738360B1; WO2019137889A1; EP3738360A1; US20200344706A1; JP2021510480A; US11277808B2; CN111837429A; JP7126548B2

Abstract

一种利用系统时钟进行操作的基站包括发射器、接收器、相位误差检测器和控制器。所述发射器通过具有第一可变相位延迟的第一信道将被调制到具有第一相位的第一RF载波上的第一RF信号传送到移动站。所述移动站：恢复所述第一RF载波，生成第二RF载波，并且使用所恢复的第一RF载波和/或所述第二RF载波来同步本地时钟。所述接收器通过具有第二可变相位延迟的第二信道接收被调制到具有第二相位的第二RF载波上的第二RF信号。所述相位误差检测器基于第一和第二相位来确定相位误差信号，并且所述控制器基于所述相位误差信号来生成控制信号。所述控制信号被应用于第一和第二逆信道模型。

Description

用于无线通信中的时钟恢复的系统和方法

技术领域

本系统和方法总体上涉及一种具有无线类型射频(RF)线圈部分的磁共振成像(MRI)系统和一种操作其的方法。更特别地，本系统和方法涉及减少或消除基站与移动站之间的往返信号中的相位延迟。

背景技术

磁共振成像(MRI)系统提供一种成像方法，其通常将质子的频率和相位编码用于对对象的(一幅或多幅)图像的图像重建。MRI系统可以在MRI检查中使用(一个或多个)无线RF线圈来感测从对象发射的磁共振信号。具体地，无线RF线圈在采集时段期间采集模拟MR信息，并且然后相关联的RF线圈单元转换模拟MR信息以形成数字化信息，诸如数字化原始数据(k空间)信息。此后，对应的无线RF站(其通常可以被称为“移动站”)无线地将数字化信息传递到与移动无线RF站分离的MRI系统的主单元中的无线电单元(其通常可以被称为“基站”)。基站将数字化信息提供给MRI系统的主单元中的系统控制器以用于进一步的处理和/或显示。

移动站依赖于用于与MRI系统的系统时钟(例如，主时钟)进行正确同步的内部时钟。然而，由于无线RF线圈的无线性质和引起的RF抖动和相位漂移，例如，使用常规无线通信方法准确地将移动站内部时钟与MRI系统时钟进行同步常常是困难的。例如，可以存在与系统时钟关联的移动站与基站之间的视线(LOS)路径、具有阻塞的LOS路径、和/或非LOS路径的变化的时间延迟，其能够由发射器与接收器之间的运动和/或信道模型中的改变引起。该时变时间延迟可以引起移动站的内部时钟与MRI系统时钟之间的漂移。

当移动站的内部时钟不准确地与MRI系统时钟同步时，由于使用的编码方法的性质(特别地在长采集期间)，移动站内部时钟的相位噪声能够引起重建图像中的图像伪影。例如，可以示出如果要求原始图像数据中的时钟引起的均方根(RMS)相位误差保持低于1度，那么RMS时间抖动应当被控制以保持在64MHz处小于44皮秒(ps)并且在128MHz处小于22ps。

而且，MRI系统中的采样时钟被用于生成并且采样被需要以产生MRI图像的各种模拟信号。这些采样时钟必须彼此同步到非常高的准确度。在RF采样时钟的情况下，当前数字接收器规范要求这些时钟的最大漂移小于22ps。在光速方面，22ps是光行进7mm所花费的时间。在用于MRI线圈(例如，RF线圈单元)的无线数字接收器的情况下，这样的接收器内的采样时钟将必须借助于无线同步信号与系统的剩余部分同步。存在与无线同步信号的传输相关联的若干挑战。例如，一个挑战是用于无线时钟同步信号的传播延迟中的时间变化。这些时间变化能够由对象台、对象台上的对象、和/或MRI室内的操作个人的运动引起。

图6是例如MRI系统的常规无线通信系统的基站和移动站的简化功能框图。参考图6，基站610包括具有对应的发送和接收天线616和617的基础收发器615，并且移动站620包括具有对应的接收和发送天线627和626的移动收发器625。基础收发器615通过第一(上行链路)信道CH1将被调制到具有第一频率f₁的第一载波上的第一信号S₁(t)(例如，从基带处理器接收到的无线同步信号)发送到移动收发器625。第一信道CH1具有可变相位延迟移动收发器625通过锁定到传入第一载波上并且恢复传入第一载波来接收相位延迟的第一信号/>第一载波由移动站620用于生成具有第二频率f₂的第二载波。移动收发器625将第二信号/>调制到第二载波上并且通过具有可变相位延迟/>的第二(下行链路)信道CH2发送第二信号/>第二载波在基础收发器215处恢复以接收相位延迟的第二信号/>得到的载波相位可以与第一信号S₁的相位进行比较，因此可以确定总往返相位延迟。然而，第一和第二可变相位延迟/>和/>的值个体地未知，并且继续影响信号传输。这使得使用无线同步信号对系统时钟与移动站620的内部时钟和/或采样时钟的准确同步困难。

因此，将期望提供基站与移动站(例如，针对MRI系统)之间的无线通信的系统和方法，其克服信道传播延迟中的变化和其对使用无线同步信号的时钟同步的恶化效应的问题。

发明内容

根据本公开的方面，一种利用系统时钟进行操作的基站，所述基站包括发射器、接收器、相位误差检测器和控制器。所述发射器被配置为通过第一信道将被调制到第一RF载波上的第一射频(RF)信号传送到移动站，所述第一RF载波具有第一相位并且所述第一信道具有第一可变相位延迟所述移动站：接收所述第一RF信号，恢复所述第一RF载波，使用所恢复的第一RF载波生成第二RF载波，并且使用所恢复的第一RF载波和所述第二RF载波中的至少一个来同步本地时钟。所述接收器被配置为通过第二信道从所述移动站接收被调制到第二RF载波上的第二RF信号，所述第二RF载波具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟/>所述相位误差检测器被配置为基于所述第一相位与所述第二相位之间的差异来确定相位误差信号。所述控制器被编程为基于所述相位误差信号来生成控制信号(μ)，将所述控制信号应用到具有近似所述第一相位延迟的逆/>的第一函数的第一逆信道，并且应用到具有近似所述第二相位延迟的逆/>的第二函数的第二逆信道模型。所述第一相位延迟的近似逆被应用于由发射器通过第一信道向移动站传送的后续第一RF信号，从而减少所述第一信道的第一可变相位延迟和移动站处产生于所述第一可变相位延迟的时钟相位误差。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于执行基站的系统时钟与远离所述基站的移动站的本地时钟之间的时钟同步的方法。所述方法包括通过第一信道向所述基站发送被调制在第一RF载波上的第一RF信号，所述第一RF信号具有第一相位并且所述第一信道具有第一可变相位延迟。所述移动站恢复所述第一RF载波，使用所恢复的第一RF载波生成第二RF载波，并且使用所恢复的第一RF载波和所述第二RF载波中的至少一个来同步所述本地时钟。所述方法还包括：通过第二信道从所述移动站接收调制在第二RF载波上的第二RF信号，所述第二RF信号具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟；基于所述第一相位与所述第二相位之间的相位差异来确定相位误差信号；基于所述相位误差信号来生成控制信号；通过将所述控制信号应用到第一移相器来近似所述第一相位延迟的逆；并且使用所述第一移相器将后续第一RF信号的第一相位移动所述第一相位延迟的逆，从而减少所述第一可变相位延迟和产生于所述第一可变相位延迟的相位误差信号。

根据本公开的另一方面，无线通信系统包括基站和移动站。所述基站利用系统时钟操作，并且包括：发射器，其被配置为通过第一信道发送调制到第一RF载波上的第一RF信号，所述第一RF载波具有第一相位并且所述第一信道具有第一可变相位延迟；接收器，其被配置为通过第二信道接收调制到第二RF载波上的第二RF信号，所述第二RF载波具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟；相位误差检测器，其被配置为基于所述第一相位与所述第二相位之间的差异来确定相位误差信号；以及控制器。所述移动站利用本地时钟操作，并且包括：接收器，其被配置为通过第一第二信道接收调制到第一RF载波上的第一RF信号；锁相环(PLL)，其被配置为恢复所述第一RF载波，使用所恢复的第一RF载波生成所述第二RF载波，并且使用所恢复的第一RF载波和所述第二RF载波中的至少一个将所述本地时钟与所述系统时钟同步；以及发射器，其被配置为通过第二信道发送调制到第二RF载波上的第二RF信号，所述第二RF载波具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟。所述控制器被编程为基于所述相位误差信号来生成控制信号；并且将所述控制信号应用到具有近似所述第一相位延迟的逆的第一函数的第一逆信道模型，并且应用到具有近似所述第二相位延迟的逆的第二函数的第二逆信道模型。所述第一相位延迟的近似逆被应用于由发射器通过第一信道向移动站传送的后续第一RF信号，从而减少所述第一信道的第一可变相位延迟和移动站处产生于所述第一可变相位延迟的时钟相位误差。

附图说明

本发明将从下面结合附图考虑的呈现的示范性实施例的详细描述更容易地理解。在附图中，相似附图标记表示相同或者相似元件。

图1是根据代表性实施例的包括无线通信系统的说明性磁共振成像(MRI)系统的简化框图；

图2是根据代表性实施例的MRI系统的无线通信系统中的基站和移动站的简化示意图；

图3是图示根据代表性实施例的无线通信系统中的时钟的相位同步的功能框图；

图4是图示根据代表性实施例的具有多个上行链路和下行链路频率的无线通信系统中的时钟的相位同步的功能框图；

图5是图示根据代表性实施例的执行无线通信系统中的时钟的相位同步的方法的流程图；并且

图6是具有非同步时钟的常规无线通信系统的基站和移动站的简化功能框图。

具体实施方式

现在将参考在其中示出本发明的实施例的附图在下文中更完全地描述本发明。然而，本发明可以以不同的形式实现并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为教导范例。

根据各种实施例，载波相位跟踪回路通过将逆信道模型添加到通过上行链路和下行链路信道彼此无线通信的基站(第一站)与移动站(第二站)之间的上行链路和下行链路信道(第一和第二信道)来改进。通常，上行链路和下行链路信道中的每个具有影响通过信道定相的信号的相位的对应的可变信道延迟。等效逆信道模型分别通过应用具有相反极性的相同相位延迟来补偿可变信道延迟。当逆信道模型适当地调节时，可以最小化或者消除恢复的时钟的得到的相位误差。

实施例不要求在基站与移动站之间交换消息，并且移动站可以是在要么频分双工(FDD)要么时分双工(TDD)模式中操作的简单相干收发器。应当理解，所公开的实施例将依据医学仪器描述；然而，本发明的教导要广泛得多并且适用于涉及要求同步时钟的不同信道上的上行链路和下行链路通信的任何无线通信系统或方法。

说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用以及其其他变型意指结合实施例所阐述的特定特征、结构、特性、步骤等被包括在本教导的至少一个实施例中。因此，贯穿说明书在各个位置出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”以及任何其他变型的出现不必全部指代相同的实施例。

应意识到，例如在“A/B”、“A和/或B”和“A和B中的至少一个”的情况下的以下“/”、“和/或”和“……中的至少一个”中的任一个的使用旨在涵盖仅第一列出选项(A)的选择、或者仅第二列出选项(B)的选择、或者这两个选项(A和B)的选择。作为另外的范例，在“A、B和/或C”和“A、B和C中的至少一个”的情况下，这样的短语旨在涵盖仅第一列出选项(A)的选择、或者仅第二列出选项(B)的选择、或者仅第三列出选项(C)的选择、或者仅第一列出选项和第二列出选项(A和B)的选择、或者仅第一列出选项和第三列出选项(A和C)的选择、或者仅第二列出选项和第三列出选项(B和C)的选择、或者所有三个选项(A和B和C)的选择。如由本领域和相关领域的普通技术人员容易显而易见的，这可以扩展为与列出项一样多。

还将理解，当诸如层、区域或者材料的元件被指代为在另一元件“上”或“之上”时，其可以直接地在另一元件上或者中间元件还可以存在。相反，当元件被指代为“直接地在另一元件上”或者“直接地在另一元件之上”时，不存在中间元件。还将理解，当元件被指代为被“连接”或者“耦合”到另一元件时，其可以直接地连接或者耦合到另一元件或者中间元件可以存在。相反，当元件被指代为“直接地连接”或者“直接地耦合”到另一元件时，不存在中间元件。

图1是根据代表性实施例的包括无线通信站的说明性MRI系统的简化框图。

参考图1，MRI系统100包括静态磁体101、梯度线圈102、梯度电源103、对象(患者)台(床)104、台(床)控制器105、RF线圈单元106、无线RF站(移动站)120、发射器107、时钟生成器108、RF/梯度场控制器109、驱动器111、无线电单元(基站)110、重建前端115、重建系统116、存储设备121、显示器122、输入单元123、主控制器124和数据生成器125。

在各种实施例中，除无线RF站120之外的部件被包括在与无线RF站120分离的主单元中。主单元可以划分到机架和处理系统中。在这种情况下，例如，静态磁体101、梯度线圈102、梯度电源103、台104、台控制器105、RF线圈单元106、发射器107、RF/梯度场控制器109和无线电单元110可以提供在机架中，而时钟生成器108、驱动器111、重建前端115、重建系统116、存储设备121、显示器122、输入单元123和主控制器124可以被提供在处理系统中。

静态磁体101具有中空圆柱形，如图2中所示，例如，并且生成其内部空间中的均匀静态磁场。例如，静态磁体101可以包括永久磁体或者超导磁体。

梯度线圈102具有中空圆柱形，并且被设置在静态磁体101内部。梯度线圈102可以包括对应于彼此正交的X、Y、Z轴的三种线圈的组合。当三种线圈分离地供应有来自梯度电源103的电流时，梯度线圈102生成具有其沿着X、Y、Z轴倾斜的强度的梯度磁场。另外，Z轴在与例如静态磁场的方向相同的方向上。X、Y和Z轴的梯度磁场分别对应于例如切片选择梯度磁场Gs、相位编码梯度磁场Ge和读出梯度磁场Gr。切片选择梯度磁场Gs被用于确定给定成像部分。相位编码梯度磁场Ge被用于根据空间位置改变磁共振信号的相位。读出梯度磁场Gr被用于根据空间位置改变磁共振信号的频率。

对象200被插入到梯度线圈102的内部空间(成像空间)中，同时在台104的顶板104a上。台104在台控制器105的控制下在其纵向方向(在图1中左右方向)和垂直方向上移动顶板104a。通常，台104被安装，使得该纵向方向与静态场磁体101的中心轴平行。

RF线圈单元106包括包含在圆柱形壳体中的一个或多个线圈。RF线圈单元106被设置在梯度磁场线圈102内。RF线圈单元106被供应有来自发射器107的高频脉冲(RF脉冲)以生成高频磁场。

无线RF站120可以安装在顶板104a上，嵌入在顶板104a中，或者附接到对象200或以其他方式与对象200接触。在成像的时间处，无线RF站120连同对象200插入到成像空间中，并且接收或者感测作为电磁波从对象200发射的磁共振信号，并且响应于其产生表示感测的磁共振信号的数字数据。无线RF站120可以包括或者被附接到一个、两个或更多个接收RF线圈单元，其可以包括用于感测从对象200发射的磁共振信号的任何种类的线圈。无线RF站120包括无线地发送作为电信号(例如，数字信号)的功能，数字信号的数字数据表示从对象200接收到的磁共振信号。

发射器107向RF线圈单元106供应RF脉冲，其对应于例如拉莫尔频率。

时钟生成器108生成具有预定频率的第一时钟信号。该第一时钟信号可以用作系统时钟，其用作用于MRI系统100的总体操作的定时参考。

RF/梯度场控制器109在主控制器124的控制下根据所要求的脉冲序列改变梯度磁场。RF/梯度场控制器109还控制梯度电源103和用于发送RF脉冲的发射器107。另外，RF/梯度场控制器109在第一时钟信号的电平已经由驱动器111适当地调节之后被提供有第一时钟信号。RF/梯度场控制器109执行与第一时钟信号同步的脉冲序列。

无线电单元110接收从无线RF站120数字并且无线发送的磁共振信号。无线电单元110数字地解调接收到的数字磁共振信号，并且然后将解调的信号输出到重建前端115。无线电单元110还将由数据生成器125输出的数据信号调制到载波上，并且将调制的数字信号无线地发送到无线RF站120。另外，无线电单元110将从时钟生成器108接收到的第一时钟信号调制到载波上，并且将调制的第一时钟信号无线地发送到无线RF站120。无线RF站120恢复第一时钟信号，其可以用作用于将无线RF站120的内部时钟(未示出)与由时钟生成器108提供的系统时钟同步的无线同步信号。在实施例中，在无线RF站120与无线电单元110之间建立反馈回路以最小化或消除恢复的第一时钟信号的相位误差。

重建前端115使从无线电单元110提供的磁共振信号经受增益控制、频率转换和正交检测。重建前端115还将压缩在无线RF站120中的磁共振信号的幅度进行解压。重建系统116基于在重建前端115中处理的磁共振信号中的至少一个来重建对象200的图像。

存储设备121存储各种数据，诸如指示在重建系统116中重建的图像的图像数据。显示器122显示在重建系统116中重建的图像和/或各种信息，包括用于使用户在主控制器124的控制下操作MRI系统100的各种操作屏幕。任何方便的显示设备(诸如液晶显示器)可以用作显示器122。

输入单元123接受来自MRI系统100的用户的各种命令和信息输入。输入单元123可以包括：指点设备，诸如鼠标或轨迹球；选择设备，诸如模式转变开关；和/或输入设备，诸如键盘或触摸屏。

主控制器124具有未示出的中央处理单元(CPU)和/或其他处理器、存储器等，并且控制整个MRI系统100的功能。数据生成器125在主控制器124的控制下生成用于经由无线电单元110与RF站120通信的数据信号。MRI系统或者装置的总体操作是公知的并且因此此处将不重复。

无线RF站120依赖于其用于与上文所提到的MRI系统100的时钟生成器108正确同步的内部时钟(未示出)。然而，由于无线RF线圈的无线性质和引起的RF噪声以及跨无线通信信道的可变相位延迟，使用常规无线通信方法准确地将内部时钟与由时钟生成器108提供的系统时钟进行同步常常是困难的。

图2是根据代表性实施例的彼此无线通信的基站和移动站的简化示意图。参考图2，在各种实施例中，移动站220实质上对应于无线RF站120，并且基站210实质上对应于图1的无线电单元110。

移动站220包括由代表性天线211、212、213和214指示的一个或多个天线，以用于接收和/或发送用于移动站220的内部时钟(未示出)与MRI系统100的主单元的系统时钟(例如，由时钟生成器108生成的)的同步的时钟信号。代表性天线211、212、213和214还可以被用于根据同步时钟发送表示所感测的磁共振信号的数字数据。如所示，移动站220可以安装在台104的顶板104a上，嵌入在顶板104a中，或者附接到对象200或以其他方式与对象200接触。基站210同样地包括由代表性天线211、212、213和214指示的一个或多个天线，以用于发送和/或接收反馈回路中的同步时钟信号以确保时钟同步。代表性天线211、212、213和214还可以被用于根据同步时钟接收表示来自移动站220的磁共振信号的数字数据。

MRI系统被要求维持可以共存于医学设施中的生态系统，所述医学设施稳定并且很好地控制以适当地运行并且不干扰其他电磁设备。这归因于弱对象信号和强MRI发射器的高度敏感的性质。这些要求产生用于使MRI系统定位在受限和有限RF屏蔽室内的需要。MRI位置和生态系统需要用于无线通信的特定和异常条件。无线通信协议应当维持具有不可预测MRI条件的环境内的质量的高水平服务，其包括高功率杂散发射、具有位置、频率和时间上的信号传播的大的变化的密集多路径信道条件而不影响MRI信号或信噪比(SNR)。

为了解决这些问题中的一个或多个，在一些实施例中，基站210可以根据符合针对超宽带(UWB)通信的标准的通信协议与移动站220进行通信。UWB通信呈现特定说明性情况，其中，短脉冲(例如，小于几纳秒)相移键控(PSK)调制信号散布在宽频谱上。该短脉冲UWB技术还可以被称为直接序列UWB(DS-UWB)或脉冲无线电UWB(IR-UWB)。不同于由信号传播条件大大影响的常规窄带技术(蓝牙、WiFi等)或正交频分复用UWB(OFDM-UWB)，诸如可以在MRI室201中找到多路环境中的脉冲UWB成长。此处，应理解，UWB意指具有大于针对给定功率发射掩码的500MHz的带宽的传输，其针对短脉冲PSK UWB意指每比特能量(Eb)具有等于大于500MHz的信道带宽的散布因子。由于Eb散布在整个UWB信道上，因此存在零均值衰退。短脉冲还受益于大于传输时段的反射路径延迟的定时。针对短脉冲UWB信道的概率密度函数可以大于多路环境中的自由空间性能。散布因子和发射限制还意指短脉冲UWB具有干扰和拦截的低概率，其被要求共存于生成强MRI频率和谐波激励的环境中。UWB标准允许从3.1GHz到10.6GHz的频率范围内的传输，其允许被用于被选择以避免严重拥挤的谱，如例如2.4GHz和5.8GHz。

图3是图示根据代表性实施例的无线通信系统中的时钟的相位同步的功能框图。无线通信系统300包括基站310和移动站320，其可以例如对应于MRI系统环境中的图1和2的基站110、210和移动站120、220。然而，同步教导不限于MRI应用，并且可以被用于要求基站与移动站之间的高时钟同步准确度(例如，+/-22ps或更好)和/或高范围测量准确度(例如，7mm或更好)的任何系统，诸如在无线电信中。从基站310的视角，基站310和移动站320经由无线第一(上行链路)信道CH1和无线第二(下行链路)信道CH2通信。如图3中所示，用于同步时钟的系统(和对应的过程)包含反馈回路，其涉及通过第一和第二信道CH1和CH2传送和接收同步信号以减少和/或消除通过相位误差的增量检测和校正由第一和第二信道CH1和CH2引入的相位延迟。

参考图3，基站310包括具有用于分别传送和接收RF信号的对应的发送和接收天线316和317的基础收发器315，并且移动站320包括具有用于分别接收和传送RF信号的对应的接收和发送天线327和326的移动收发器325。在备选配置中，基础收发器315和移动收发器325之一或两者可以使用单独的发射器和单独的接收器实施，而不脱离本教导的范围。同样地，尽管在基础收发器315和移动收发器325中的每个处示出两个天线，但是应理解，信号可以使用基础收发器315和/或移动收发器325处的单个天线发送和接收，而不脱离本教导的范围。

基站310还包括处理单元350，其包括相位误差检测器(PED)352、比例、积分和微分(derivative)控制器(PID)354、第一(输出)逆信道模型(ICM)356和下文所描述的第二(输入)ICM 358。通常，处理单元350可以使用软件、固件、硬连线逻辑电路或其组合由数字信号处理器(DSP)、计算机处理器、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个专用集成电路(ASIC)或其组合实施。特别地，计算机处理器可以包括硬件、固件或软件架构的任何组合，并且可以包括存储器，以用于存储允许其执行各种功能的可执行软件/固件可执行代码(例如，易失性和/或非易失性存储器)。在实施例中，计算机处理器可以包括例如执行操作系统的中央处理单元(CPU)。

在各种实施例中，处理单元350可以位于基站310、PC、专用工作站、成像系统的外部控制器(诸如MRI系统100的主控制器124)或其各种组合中，而不脱离本教导的范围。处理单元350可以包括存储设备(未示出)，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器、电可编程ROM(EPROM)、电可擦可编程ROM(EEPROM)、硬盘驱动器(HDD)等。用户输入/输出接口(未示出)可以包括有用于使用户控制操作的处理单元350，诸如例如编程和频率调谐。PED 352、PID 354、第一ICM 356和第二ICM 358中的每个可以被实施为可由处理单元350执行的软件和/或由一个或多个FPGA和/或ASIC执行的逻辑，而不脱离本教导的范围。

应理解，基础收发器315和移动收发器325还包括出于简洁的缘故在本文中将不详细描述的用于使能无线射频(RF)通信的额外已知部件。例如，基础收发器315和移动收发器325中的每个可以具有用于生成具有LO频率的LO信号的本地振荡器(LO)。LO信号可以与基带信号混合以将从基带处理器(未示出)接收到的基带信号向上转换为用于RF频率处的无线传输的RF信号。或者，LO信号可以与接收到的RF信号混合以将RF信号向下转换为提供给基带处理器的基带信号以用于无线接收。其他说明性部件包括功率放大器、低噪声放大器和滤波器，如对于本领域普通技术人员将显而易见的。

通常，基站310的基础收发器315通过第一信道CH1向移动站320的移动收发器325传送第一RF信号，所述第一RF信号可以是时钟同步信号，所述第一RF信号被调制到具有第一频率f₁的第一RF载波上。时钟同步信号可以包括预定消息，其可以包括训练序列，诸如巴克码或其他这样的训练序列，例如以用于与消息同步(例如，识别消息的开始，找到正确符号极性并且同步到符号上)。第一信道CH1具有已知的第一可变相位延迟其至少部分地取决于第一RF载波的频率和基站310与移动站320之间的物理距离。

移动站320接收调制的第一RF信号，并且使用锁相环(PLL)恢复第一RF载波。例如，恢复第一RF载波可以包括更特别地恢复第一RF载波的基带频率和相位偏移。移动站320可以包括两个本地时钟(未示出)。第一本地时钟由移动收发器325用于生成基带和RF信号，并且第二本地时钟由用于MRI线圈(例如，RF线圈单元)的MRI接收器用于采样MRI数据。根据本文所讨论的各种实施例，第二本地时钟将要与基站时钟同步。更特别地，与系统时钟同步的第二本地时钟驱动MRI接收器中的模拟数字转换器(ADC)，所述MRI接收器被用于采样MRI数据并且将采样的MRI信号从模拟转换为数字。第一本地时钟可以从第一RF载波生成，但是不必这样做。在第一本地时钟不必同步的程度上，这是有利的；其仅必须具有足够低的漂移，使得其不在一个信号往返期间改变。由于第一RF载波频率/相位偏移在接收期间提取并且在发送期间重新应用，如下文所讨论的，移动站320上的第二本地时钟不对往返信号具有影响。尤其是，下面简单地对在权利要求中包括的移动站320上的“本地时钟”的引用是指第二本地时钟。

一旦回路被锁相，移动站320上的本地时钟可以从第一RF载波生成。备选地，同步本地时钟可以包括例如将恢复的第一RF载波的相位与同本地时钟同步的本地参考信号进行比较，并且因此调节本地参考信号的相位。恢复的第一RF载波分开并且利用由PLL提供的抖动清洁器“清洁”，其训练具有传入第一RF载波的移动站320的本地振荡器，并且抑制伴随传入第一RF载波发生的抖动的大部分。本地参考信号继而被用于生成用于相应发送信号的载波。PLL还执行从第一频率f₁到第二RF载波的第二频率f₂的恢复的第一RF载波的频率转换。抖动清洁器还可以执行该频率转换的至少部分。备选地，分频器可以代替PLL使用，尽管分频器具有较少功能，诸如缺乏抖动清洁。

恢复的第一RF载波具有产生于由第一信道CH1引入的第一可变相位延迟的相位误差。移动站320的移动收发器325生成第二RF载波，并且可以实质上与第一RF信号相同的第二RF信号被调制到第二频率f₂处的第二RF载波上，尽管第二RF信号不需要与第一RF信号相同。即，第一RF信号和第二RF信号中的每个包含消息，如上文所提到的。在各种实施例中，从移动站320传送的消息可以与从基站310接收到的消息相同或者不同。第二RF载波通过第二信道CH2被传送到基础收发器315。第二信道CH2具有第二可变相位延迟/>基站310接收调制的第二RF信号，并且恢复第二RF载波。基站310还检测基站310与移动站320之间的往返期间造成的相位误差(ε)，并且校正相位误差(ε)。往返使用相位误差校正被重复为反馈回路以调节每个后续传输中的第一RF载波的相位，使得相位误差(ε)在多个回路上减少或消除。

更特别地，处理单元350接收输入信号S₁(t)·e^j0，其被输入到第一ICM 356。输入信号可以是用于将移动站320的本地时钟(未示出)与由基站310使用的系统时钟(例如，来自图1中的时钟生成器108)同步的时钟同步信号。时钟同步经由跟踪第一和第二RF载波完成。如上文所讨论的，输入信号S₁(t)(第一RF信号)包含(一个或多个)消息，其包括训练序列并且可以任选地被用于基站310与移动站310之间的额外通信。例如，当回路已经锁定并且相位误差最小化时，基站10可以与移动站320通信。这通知移动站320恢复的时钟(恢复的第一RF载波)准备用于数据采集。移动站320可以同样经由第二RF信号向基站310传送有用信息。例如，移动站320可以传送载波跟踪信息，诸如相对于移动站220的本地时钟的瞬时频率和相位偏移。该信息具有诊断价值。例如，在稳定无线通信系统300中，恢复的载波的瞬时频率和相位偏移不应当改变很多，因为改变应当仅归因于患者运动、台运动和/或操作者运动。例如由瞬时频率和相位偏移指示的快速改变将指示无线通信系统300中的故障。

初始地，由于输入信号尚未通过第一或第二信道CH1或CH2发送，因此其不包括相位误差(如由误差项e^j0所指示的)。第一ICM 356响应于由PID 354输出的控制信号μ(下文所讨论的)而执行第一函数，以确定第三可变相位延迟其近似第一信道CH1的第一可变相位延迟/>的逆。在实施例中，第一函数可以是控制信号(μ)的线性函数。因此，第一ICM 356的输出是第一相位调节信号/>如果第一和第二信道CH1和CH2是对称的，那么时间延迟对于上行链路和下行链路相同：第一可变相位延迟/>和第二可变相位延迟/>因此，第三可变相位延迟/>和第四可变相位延迟/>被确定为/>和/>其中，ω₁是第一频率f₁，并且ω₂是下文所讨论的第二频率f₂。针对μ＝Δt，相位误差将是零。这是基于对称第一和第二信道CH1和CH2信道的假定的简单线性近似。基于该假定，简单线性模型有效。对于其他情况而言(例如，在第一和第二信道CH1和CH2不对称的情况下)，线性模型是近似。通过获得关于针对上行链路和下行链路的衰退特性的更多信息，可以细化逆信道模型。在更一般的情况下，逆信道模型是多项式。

第一相位调节信号由基础收发器315调制到第一频率f₁处的第一RF载波上以提供调制的第一RF信号。调制的第一RF信号由/>指示，其中，ω₁t表示发送信号的频率分量。基础收发器315通过第一信道CH1发送第一调制的RF信号，其具有第一可变相位延迟/>第一可变相位延迟/>近似等于Δt·ω₁，其中，Δt是由通过第一信道CH1传递到移动站320的第一调制的RF信号造成的时间延迟，并且ω₁是第一频率f₁，如上文所提到的。

移动站320接收由指示的延迟的第一RF信号，恢复第一RF载波并且使用恢复的第一RF载波生成第二RF载波。恢复的第一RF载波具有产生于未通过由第一ICM 356确定的第三可变相位延迟/>完全补偿的第一可变相位延迟/>的特定相位误差。移动收发器325包括PLL 328，其锁定到第一RF载波上以用于第一RF载波的恢复，并且执行频率转换以提供与恢复的第一RF载波锁相的第二RF载波的第二频率f₂。PLL 328还可以清理恢复的第一RF载波并且生成具有低抖动的第二RF载波，如上文所提到的。在实施例中，PLL 328可以使用恢复的第一RF载波和第二RF载波中的至少一个将移动设备320的本地时钟与系统时钟进行同步。已经从第一RF载波解调的延迟的第一RF信号通过移动收发器325调制到第二频率f₂处的第二RF载波上以提供由/>指示的调制的第二RF信号，其中，ω₂t表示发送信号的频率分量。显著地，延迟分量/>和/>与延迟的第一RF信号中的延迟分量相同。

移动收发器325通过第二信道CH2发送调制的第二RF信号，其具有第二可变相位延迟如上文所提到的。第一可变相位延迟/>近似等于Δt·ω₂，其中，Δt是由通过第二信道CH2传递到基站310的调制的第二RF信号造成的时间延迟，并且ω₂是第二频率f₂。假定基站310和移动站320在往返通信期间保持在距彼此基本上相同距离处，Δt将针对第一信道CH1和第二信道CH2两者相同。

基站310接收由指示的延迟的调制的第二RF信号。特别地，基础收发器315接收延迟的第二RF信号，恢复第二RF载波。接收到的第二RF载波仅具有相对于基站310参考的相位偏移，因此跟踪相位偏移不要求基站310处的PLL，尽管PLL可以出于恢复第二RF载波的目的被包括在基站310中，如上文参考PLL 328所讨论的，而不脱离本教导的范围。基础收发器315将延迟的调制的第二RF信号向下转换到基带，从而移除由第二频率f₂引入的频率分量，以提供由/>指示的相位延迟的第二信号。相位延迟的第二信号被输入到处理单元350的第二ICM 358。第二ICM 358响应于由PID 354输出的控制信号(μ)(下文所讨论的)而执行第二函数，以确定第四可变相位延迟/>其近似第二信道CH2的第二可变相位延迟的逆/>在实施例中，第二函数可以是控制信号(μ)的线性函数。因此，第二ICM 358的输出是第二相位调节信号/>其包含由第一和第二信道CH1和CH2上的传输引起的实际相位延迟以及由第一和第二ICM 356和358确定的补偿相位延迟的效应。基带是复I/O信号，因此相位漂移可以通过旋转复信号向量完成，即，乘以复单位向量/>完成，所述复单位向量/>只要相位误差小于+/-π就起作用。

第二相位调节信号被输入到PED 352，PED 352被配置为通过将输入信号S₁(t)·e^j0与第二相位调节信号/>进行比较来确定累积相位误差(ε)。相位误差(ε)近似地等于/>PED 352向PID 354输出指示所确定的相位误差(ε)的误差信号。PID 354被配置为基于从PED 352接收到的相位误差信号来生成控制信号(μ)。在实施例中，PID 354根据等式(1)生成控制信号(μ)，如下，其中，P是比例因子，I是积分因子并且D是微分因子(分别针对比例、积分和微分项的非负系数)：

作为开始值，P可以被设置为1/(ω₁+ω₂)并且I可以被设置为D，其中，I和D均等于0，并且其中，ω₁表示第一RF信号的频率分量，并且ω₂表示第二RF信号的频率分量。因此，P在针对信道的测量的相位误差与要求的时间延迟偏移之间转换。针对P、I和D的最佳值基于开环的脉冲响应来找到。该值将被优化以提供快速响应与高稳定性之间的平衡。针对I和D的精确值还与无线通信系统400的采样率有关。

PID 354将控制信号(μ)应用到第一ICM 356，其再次使用依据第一函数的控制信号(μ)来确定(更新)第三可变相位延迟并且输出另一第一相位调节信号/>以用于传输。PID 354还在适当时候将控制信号(μ)应用到第二ICM 358，因为下一第一相位调节信号/>使其路线通过反馈回路。第二ICM 358再次使用依据第二函数的控制信号(μ)来确定(更新)第四可变相位延迟/>并且输出另一第二相位调节信号当然，出于解释的目的，简化前述解释。在实际操作中，反馈回路在一段时间(即，时钟同步时段)内是实质上连续的，因此通过第一和第二ICM 356和358的相位调节将不必具有一一对应性，而是当相应信号被输入时将连续地发生。

由于导致相位误差(ε)的确定的反馈回路(其通过控制信号(μ)传递到第一和第二ICM 356和ICM 358)，因此第一ICM 356能够确定更紧密地近似第一信道CH1的第一可变相位延迟的逆的第三可变相位延迟/>的值。同样地，第二ICM 358能够确定更紧密地近似第一信道CH2的第二可变相位延迟的逆/>的第四可变相位延迟/>的值。因此，在反馈回路的一个或多个重复之后，第一可变相位延迟/>和第二可变相位延迟/>的效应减少和/或实质上消除。在没有相位延迟的情况下(例如，由第一和第二信道CH1和CH2引起的)，基站310(或者包含基站的系统，诸如上文所讨论的MRI系统100的主单元)的系统时钟和移动站320的本地时钟可以简单地通过经由图3中所示的反馈回路发送时钟同步信号在可接受的准确度程度内同步。这在不必在基站310与移动站320之间交换具有相位信息的消息的情况下完成。

时钟同步使能针对MRI接收器的(一个或多个)采样时钟主要要求的高精度时钟同步，其需要比+/-22ps时钟准确度更好以采样MRI信号而不向MRI信号引入显著的相位误差。在各种实施方式中，时钟同步可以与数据通信一起继续。或者，时钟同步可以是周期性的或者在“按需”基础上，其中，数据通信在时钟同步的时段期间发生。例如，本地时钟可以是足够准确的，使得其仅需要在启动时和/或每分钟一次或每小时一次等根据本教导与系统时钟同步。

图4是图示根据代表性实施例的具有多个上行链路和下行链路频率的无线通信系统中的时钟的相位同步的功能框图。

参考图4，无线通信系统400包括基站410和移动站420，除无线通信系统400在多个上行链路和下行链路频率之上操作之外，基站410和移动站420类似于图3的基站310和移动站320。因此，从基站410的视角，基站410和移动站420经由多个无线第一(上行链路)信道CH11、CH12...CH1M(其中，M是正整数)以及多个无线第二无线第二(下行链路)信道CH21、CH22...CH2N(其中，N是正整数)通信。如图4中所示，用于同步时钟的系统(和对应过程)包含多个反馈回路，其涉及以上文参考图3所描述的实质上相同的方式通过第一和第二信道的对CH11/CH21、CH12/CH22...CH1M/CH2N传送和接收同步信号以减少和/或消除由这些信道中的每个引入的相位延迟。第一和第二信道的对CH11/CH21、CH12/CH22...CH1M/CH2N分别使能使用多个上行链路和下行链路频率。概念类似于操纵超宽带(UWB)信号。多对第一和第二信道上的多个载波的使用帮助处理多路干扰。

基站410包括具有用于分别传送和接收RF信号的应的发送和接收天线416和417的基础收发器415，并且移动站420包括具有用于分别接收和发送RF信号的对应的接收和发送天线427和426的移动收发器425。在备选配置中，基础收发器415和移动收发器425之一或两者可以使用单独的发射器和单独的接收器实施，而不脱离本教导的范围。同样地，应理解，信号可以使用基础收发器415和/或移动收发器425处的单个天线发送和接收，或基础收发器415和移动收发器425处的天线对可以分别针对每对第一和第二信道来供应，而不脱离本教导的范围。

如上文所讨论的，基站410还包括处理单元450，其包括用于分别针对第一和第二信道的对确定相位误差(ε)和控制信号(μ)的一个或多个PED 452和一个或多个PID 454。基站410还包括多个第一ICM 456-11、456-12...456-1M(其中每个与第一ICM 356相同运行，因此描述将不详细重复)，并且多个第二ICM 458-21、458-22...456-2N(其中每个与第二ICM 358实质上相同运行，因此将不详细重复)。

更特别地，第一ICM 456-11、456-12、456-1M接收对应的输入信号，其可以是用于将移动站420的本地时钟(未示出)与由基站410使用的系统时钟(例如，图1中的时钟生成器108)同步的时钟同步信号。第一ICM 456-11响应于由PID 454输出的控制信号μ₁₁而对其对应的输入信号执行第一函数，如上文参考PID 354所讨论的，以确定第三可变相位延迟其近似第一信道CH11的第一可变相位延迟的逆/>同样地，第一ICM 456-12响应于控制信号u₁₂而对其对应的输入信号执行第一函数(例如，第一ICM 456-11、456-12、456-1M中的每个处理一个特定载波和频率)以确定第三可变相位延迟/>其近似第一信道CH12的第一可变相位延迟的逆/>并且第一ICM 456-1M响应于控制信号μ_1M而对其对应的输入信号执行第一函数以确定第三可变相位延迟/>其近似第一信道CH1M的第一可变相位延迟的逆/>

第一ICM 456-11、456-12、456-1M的输出是第一相位调节信号，其分别通过基础收发器415调制到不同的第一频率处的第一RF载波上以提供第一RF信号，如上文所讨论的。第一RF信号分别通过第一信道CH11、CH12、CH1M发送，所述第一信道CH11、CH12、CH1M具有对应的第一可变相位延迟第一可变延迟中的每个近似等于由通过相应第一信道传递的第一RF信号造成的时间延迟和对应的第一频率的积。

移动收发器425接收延迟的第一RF信号，恢复第一RF载波(使用PLL428)并且基于恢复的第一RF载波生成对应的第二RF载波。通常，一个PLL(例如，PLL 428)是足够的，尽管可以包含额外PLL而不脱离本教导的范围。过程还可以针对锁相到彼此的多个载波的使用增强。这些载波之间随时间的相位变化归因于相应信道中的改变。PLL 428执行频率转换以提供与相应的恢复的第一RF载波锁相的第二RF载波的不同的第二频率。延迟的第一RF信号由移动收发器425调制到第二频率处的第二RF载波上以提供第二RF信号。移动收发器425通过第二信道CH21(与第一信道CH11配对)、第二信道CH22(与第一信道CH12配对)和第二信道CH2N(与第一信道CH1M配对)发送第二RF信号。第二信道CH21、CH22、CH1N具有对应的第二可变相位延迟第二可变延迟中的每个近似等于由通过相应第二信道传递的第二RF信号造成的时间延迟和第二频率的积。

基础收发器415接收延迟的第二RF信号，恢复第二RF载波，并且将延迟的第二RF信号向下转换到基带以提供相位延迟的第二信号。相位延迟的第二信号被输入到处理单元450的第二ICM 458-21、458-22、458-2N。第二ICM 458-21响应于由PID 454输出的控制信号u₂₁而对其对应的输入信号执行第二函数，如上文参考PID 354所讨论的，以确定第四可变相位延迟其近似第二信道CH21的第二可变相位延迟的逆/>同样地，第二ICM 458-22响应于控制信号u₂₂而对其对应的相位延迟的第二信号执行第二函数以确定第四可变相位延迟/>其近似第二信道CH22的第二可变相位延迟的逆并且第二ICM 458-1N响应于控制信号u_2N而对其对应的相位延迟的第二信号执行第二函数以确定第四可变相位延迟/>其近似第二信道CH2N的第二可变相位延迟的逆/>

第二相位调节信号被输入到PED 452，PED 452被配置为通过将相应输入信号与对应的第二相位调节信号进行比较来确定第一和第二信道的对CH11/CH21、CH12/CH22、CH1M/CH2N中的每个上的累积相位误差(ε)。例如，针对第一和第二信道CH11/CH21对的相位误差(ε)近似等于PED 452向PID 454输出指示所确定的相位误差(ε)的误差信号。PID 454被配置为基于从PED 452接收到的相位误差信号来生成控制信号(μ₁₁、μ₁₂、μ_1M和μ₂₁、μ₂₂、μ_2N)，如上文参考PID 354所讨论的。PID 454分别将控制信号(μ₁₁、μ₁₂、μ_1M)应用到第一ICM 456-11、456-12、456-1M，其再次依据第一函数确定第三可变相位延迟/> 如上文参考ICM 356所讨论的。PID 454还分别将控制信号(μ₂₁、μ₂₂、μ_2N)应用到第二ICM 458-21、458-22、458-2N，其在相应反馈回路的下一次迭代中再次依据第二函数确定第四可变相位延迟/>如上文参考ICM 358所讨论的。

再次，出于解释的目的，简化了前述解释。在实际操作中，反馈回路中的每个在一段时间(即，时钟同步时段)内可以是实质上连续的，因此通过第一和第二ICM的相位调节将不具有一一对应性，而是当相应信号输入时将同样连续地发生。在反馈回路的一个或多个重复之后，第一可变相位延迟和第二可变相位延迟/>减少和/或基本上消除。在没有相位延迟的情况下，简单地通过经由反馈回路发送时钟同步信号，移动站420的(一个或多个)本地时钟可以在可接受准确度程度内与基站410的系统时钟同步。

图5是图示根据代表性实施例的执行基站与移动站之间的无线通信系统中的时钟的相位同步的方法的流程图。基站和移动站通过第一和第二信道通信，其中，第一信道具有第一可变相位延迟并且第二信道具有第二可变相位延迟/>方法可以例如由上文参考图3讨论的无线通信系统300实施。

参考图5，在步骤S511处输入信号由基站接收。例如，输入信号可以是用于将移动站的本地时钟与基站的(或由基站使用的)系统时钟同步的时钟同步信号。在步骤S512处，第一函数在输入信号上执行以调节输入信号的相位以提供第一相位调节信号。第一函数可以由第一逆信道模型执行，所述第一逆信道模型响应于控制信号(μ)而确定第三可变相位延迟其近似第一信道的第一可变相位延迟的逆/>控制信号(μ)补偿下面参考步骤S521到S522讨论的相位误差(ε)。在步骤S513处第一相位调节信号被调制到具有第一频率的第一RF载波上以提供调制的第一RF信号。

在步骤S514处，调制的第一RF信号通过第一信道从基站发送到移动站。如上所述，第一信道具有第一可变相位延迟其实质上等于由通过第一信道传递到移动站的第一RF信号造成的时间延迟(例如，基站与移动站之间的物理距离的函数)和第一RF载波的第一频率的积。

在步骤S515处，移动站接收第一RF信号，并且使用PLL恢复第一RF载波以锁定到第一RF载波上。在步骤S516处，移动站生成具有第二频率的第二RF载波，例如通过执行从第一频率到第二频率的恢复的第一RF载波的频率转换。在步骤S517处，移动站将其本地时钟与恢复的第一RF载波和/或生成的第二RF载波同步，从而有效地恢复移动站处的系统时钟。即，由于相位校正在基站中执行，因此第一和第二RF载波两者被相位校正。因此，第一或第二RF载波中的任一个可以被用于恢复系统时钟。例如，RF第二载波可以是移动站的多个本地时钟(参考时钟)。显著地，由于第二载波已经是发送信号，因此需要的全部是在第二信道CH2上输出仅载波信号，其中，仅载波信号在作为多个本地时钟的频率处，并且具有根据接收到的第一RF载波的基带频率/相位偏移确定的基带频率/相位偏移。

在步骤S518处，第二RF信号(其实质上是通过由第一信道引入的第一可变相位延迟延迟的第一RF信号)被调制到具有第二频率的第二RF载波上以提供调制的第二RF信号。在步骤S519处，调制的第二RF信号通过第二信道从移动站发送到基站。如上文所提到的，第二信道具有第二可变相位延迟其实质上等于由通过第二信道传递到移动站的第二RF信号造成的时间延迟和第二RF载波的第二频率的积。

在步骤S520处，基站接收调制的第二RF信号并且恢复第二RF载波，从而提供第二相位延迟信号。在步骤S521处，第二函数在第二相位延迟信号上执行以调节第二相位延迟信号的相位从而提供第二相位调节信号。第二函数可以使用第四可变相位延迟由第二逆信道模型在第二相位延迟信号上执行，所述第四可变相位延迟响应于下文所讨论的控制信号(μ)而近似第二信道的第二可变相位延迟的逆/>

基站检测在基站与移动站之间的原始输入信号的往返期间造成的相位误差(ε)(步骤S512至步骤S521)，并且在步骤S522处生成指示检测到的相位误差(ε)的相位误差信号。例如，相位误差(ε)可以被检测并且相位误差信号可以由基站中的相位误差检测器(PED)和/或与基站通信的处理单元生成，如上文所讨论的。PED可以通过比较第二相位调节信号和输入信号的相位(例如以确定相位差异)来检测相位误差(ε)。相位误差信号被提供到比例、积分和微分控制器(PID)，其基于在步骤S522处生成的相位误差信号，在步骤S523处生成控制信号(μ)。在步骤S524处，控制信号(μ)被提供到基站的第一逆信道模型，这通过返回步骤S512指示。在步骤S525处，控制信号(μ)还被提供到基站的第二逆信道模型，这通过返回步骤S521指示。

反馈回路的回路数可以以多个方式确定，而不脱离本教导的范围。在图5所示的范例中，在步骤S526中确定系统时钟和本地时钟的同步是否已经实现。如果这样的话，则过程结束。如果不是，则过程在步骤S527处返回到步骤S511，从而完成用于减少和/或消除相位误差的反馈回路的回路。然后重复剩余的步骤S511到S526，其中，在步骤S512和S521中，第一和第二逆信道模型执行由在步骤S523中生成的控制信号(μ)更新的对应的函数。在实施例中，例如，步骤S511到S526可以重复，直到在步骤S522处相位误差(ε)被确定为零(或小于特定预定阈值)。备选地，步骤S511至S526可以简单地重复预定次数，其已经示出为足够地移除相位误差(ε)，例如通过经验数据。

即，在每个后续回路中，在步骤S511处第一逆信道模型接收输入信号(其可以贯穿时钟同步过程连续地接收)。在步骤S512处，第一函数再次在输入信号上执行以调节输入信号的相位从而提供第一相位调节信号，这次使用响应于在步骤S524处接收到的控制信号(μ)而确定的第三可变相位延迟类似地，当过程前进到步骤S521时，第二函数再次在第二相位延迟信号上执行以调节第二相位延迟信号的相位从而提供第二相位调节信号，这次使用响应于在步骤S525处接收到的控制信号(μ)而确定的第四可变相位延迟在步骤S526处，过程当时钟同步尚未实现时再次返回到步骤S511，从而完成用于减少和/或消除相位误差的反馈回路的另一回路。

图1至5中所描绘的元件可以以硬件和软件的各种组合实施并且提供可以组合在单个元件或多个元件中的功能。例如，在图1至图5中所示的各种元件的功能通过使用专用硬件以及能够执行与适当的软件相关联的软件的硬件提供。当由处理器提供时，功能可以通过单个专用处理器、通过单个共享处理器、或者通过多个个体处理器(其中一些可以共享)提供。此外，术语“处理器”或者“控制器”的明确使用不应当被解释为专门地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储设备等。

此外，在本文中的记载本发明的原理、方面和实施例的所有陈述，以及其具体范例，旨在涵盖其结构和功能等价物两者。此外，这样的等价物旨在包括当前已知的等价物和未来发展的等价物(即，无论其结构执行相同功能的所发展的任何元件)两者。因此，例如，本领域技术人员将意识到，本文呈现的框图表示实现本发明的原理的说明性系统部件和/或电路的概念视图。类似地，将意识到，任何流程表、流程图等表示基本上可以被表示在计算机可读存储介质中并因此由计算机或处理器来运行的各种过程，而无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。

此外，本公开的实施例可以采取从计算机可用或计算机可读存储介质可访问的非瞬态计算机程序产品的形式，所述存储介质提供通过或者结合计算机或者任何指令执行系统使用的程序代码。出于该描述的目的，计算机可用或者计算机可读存储介质可以是可以包括存储、传递、传播或者传输通过或者结合指令执行系统、装置或者设备使用的程序的任何装置。介质可以是电子、磁性、光学、电磁、红外或者半导体系统(或者装置或者设备)或者传播介质。计算机可读介质的范例包括半导体或者固态存储器、磁带、可移除计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前范例包括压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、压缩盘-读/写(CD-R/W)、Blu-Ray^TM和DVD。

尽管本文中公开了各种实施例，但是保持在本教导的概念和范围内的许多变型是可能的。因此，应理解，可以在如由权利要求书概述的本文所公开的实施例的范围内的所公开的本公开的特定实施例中做出改变。在检查本文中的说明书、附图和权利要求之后，这样的变型对于本领域的普通技术人员而言将变得清楚。因此，除在权利要求书的范围内之外，本发明不应被限制。

Claims

1.一种利用系统时钟进行操作的基站，所述基站包括：

发射器，其被配置为通过第一信道将被调制到第一RF载波上的第一射频RF信号传送到移动站，所述第一RF载波具有第一相位并且所述第一信道具有第一可变相位延迟其中，所述移动站：接收所述第一RF信号，恢复所述第一RF载波，使用所恢复的第一RF载波来生成第二RF载波，并且使用所恢复的第一RF载波和所述第二RF载波中的至少一个RF载波来同步本地时钟；

接收器，其被配置为通过第二信道从所述移动站接收被调制到所述第二RF载波上的第二RF信号，所述第二RF载波具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟

相位误差检测器，其被配置为基于所述第一相位与所述第二相位之间的差异来确定相位误差信号；以及

控制器，其被编程为：

基于所述相位误差信号来生成控制信号μ；并且

将所述控制信号应用于具有第一函数的第一逆信道模型和具有第二函数/>的第二逆信道模型，所述第一函数对所述第一相位延迟的逆/>进行近似，所述第二函数对所述第二相位延迟的逆/>进行近似，

其中，所述第一相位延迟的近似逆被应用于由所述发射器通过所述第一信道传送到所述移动站的后续第一RF信号。

2.根据权利要求1所述的基站，其中，所述第二相位延迟的近似逆被应用于由所述接收器通过所述第二信道从所述移动站接收到的后续第二RF信号。

3.根据权利要求1所述的基站，其中，所述第一逆信道模型包括第一移相器，并且所述第二逆信道模型包括第二移相器。

4.根据权利要求1所述的基站，其中，所述第一函数和所述第二函数中的每个函数是所述控制信号的线性函数。

5.根据权利要求1所述的基站，其中，所述第一RF信号包括时钟同步信号，所述时钟同步信号包括训练序列。

6.根据权利要求5所述的基站，其中，所述训练序列包括巴克码。

7.根据权利要求1所述的基站，其中，所述第一相位是零，并且所述第二相位包括所述第一RF载波和所述第二RF载波的累积相位。

8.根据权利要求1所述的基站，其中，所述控制器包括比例、积分和微分控制器PID。

9.根据权利要求8所述的基站，其中，所述PID控制器以如下方式生成所述控制信号：

其中，P是比例因子，I是积分因子并且D是微分因子，并且其中，P被初始设置为1/(ω₁+ω₂)，ε是所述相位误差信号，并且I被初始设置为D，其中，I和D中的每个等于0，其中，ω₁表示所述第一RF信号的频率分量，并且ω₂表示所述第二RF信号的频率分量。

10.一种执行基站的系统时钟与远离所述基站的移动站的本地时钟之间的时钟同步的方法，所述方法包括：

通过第一信道将被调制在第一RF载波上的第一射频RF信号发送到所述移动站，所述第一RF信号具有第一相位并且所述第一信道具有第一可变相位延迟所述移动站：恢复所述第一RF载波，使用所恢复的第一RF载波来生成第二RF载波，并且使用所恢复的第一RF载波和所述第二RF载波中的至少一个RF载波来同步所述本地时钟；

通过第二信道从所述移动站接收被调制在所述第二RF载波上的第二RF信号，所述第二RF信号具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟

基于所述第一相位与所述第二相位之间的相位差异来确定相位误差信号；

基于所述相位误差信号来生成控制信号μ；

通过将所述控制信号应用于第一移相器对所述第一相位延迟的逆进行近似；并且

使用所述第一移相器将后续第一RF信号的所述第一相位移位所述第一相位延迟的所述逆

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

通过将所述控制信号应用于第二移相器对所述第二相位延迟的逆进行近似；并且

使用所述第二移相器将后续第二RF信号的所述第二相位移位所述第二相位延迟的所述逆从而减少所述第二可变相位延迟和产生于至少所述第一相位延迟和所述第二相位延迟的所述相位误差信号。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，生成所述控制信号(μ)包括：

其中，P是比例因子，I是积分因子，ε是所述相位误差信号并且D是微分因子。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一RF信号包括时钟同步信号，所述时钟同步信号包括训练序列。

14.一种无线通信系统，包括：

i)基站，其利用系统时钟进行操作，所述基站包括：

发射器，其被配置为通过第一信道发送被调制到第一RF载波上的第一射频RF信号，所述第一RF载波具有第一相位并且所述第一信道具有第一可变相位延迟

接收器，其被配置为通过第二信道接收被调制到第二RF载波上的第二RF信号，所述第二RF载波具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟

控制器；以及

ii)移动站，其利用本地时钟进行操作，所述移动站包括：

接收器，其被配置为通过所述第二信道接收被调制到所述第一RF载波上的第一RF信号；

锁相环PLL，其被配置为：恢复所述第一RF载波，使用所恢复的第一RF载波来生成所述第二RF载波，并且使用所恢复的第一RF载波和所述第二RF载波中的至少一个RF载波将所述本地时钟与所述系统时钟进行同步；以及

发射器，其被配置为通过第二信道发送被调制到所述第二RF载波上的所述第二RF信号，所述第二RF载波具有第二相位并且所述第二信道具有第二可变相位延迟

其中，所述控制器被编程为：

基于所述相位误差信号来生成控制信号μ；并且

将所述控制信号应用于具有第一函数的第一逆信道模型和具有第二函数/>的第二逆信道模型，所述第一函数对所述第一相位延迟的逆/>进行近似，所述第二函数对所述第二相位延迟的逆/>进行近似，并且

15.根据权利要求14所述的无线通信系统，其中，所述第二相位延迟的近似逆被应用于由所述接收器通过所述第二信道从所述移动站接收到的后续第二RF信号。