CN112532333B - 信号同步方法、装置、光线分布系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种信号同步方法、装置、光线分布系统和存储介质。其中，从扩展单元角度实施的信号同步方法，包括：获取同步控制信号和射频信号；对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，得到ASK调制信号；对ASK调制信号进行放大及合路处理后输出至各远端单元；其中，经放大及合路处理后的ASK调制信号用于指示远端单元进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。本申请不仅实现相同的5G NR TDD制式同步功能，而且可以更为低成本和容易实现。

Description

信号同步方法、装置、光线分布系统和存储介质

技术领域

本申请涉及通信同步技术领域，特别是涉及一种信号同步方法、装置、光线分布系统和存储介质。

背景技术

随着通信技术的发展，5G(5th-Generation，第五代移动通信技术)技术开始逐渐规模应用。目前分配给5G技术频段：2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz等等频率，频率较高，均为不对称频谱，不能使用FDD(Frequency-division Duplex，频分双工)技术，都是使用TDD(Time-division Duplex，时分双工)技术，这样频谱利用率高。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的5G室内分布TDD系统，存在信号同步难度大、且成本较高的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够低成本实现信号同步的信号同步方法、装置、光线分布系统和存储介质。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种从扩展单元角度实施的信号同步方法，包括：

获取同步控制信号和射频信号；

对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，得到ASK调制信号；

对ASK调制信号进行放大及合路处理后输出至各远端单元；其中，经放大及合路处理后的ASK调制信号用于指示远端单元进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。

在其中一个实施例中，射频信号为频率合成器输出的点频信号经杂散滤波后得到；

同步控制信号为EU端芯片提取出的用于控制EU端射频开关的TDD开关同步信号；

同步控制信号包括用于进行ASK调制、以得到ASK调制信号的第一开关波形，用于主路及下行供变电控制的第二开关波形，以及基于第三开关波形得到的、用于上行供电控制的第四开关波形；其中，第四开关波形与第一开关波形、第二开关波形和第三开关波形与非。

在其中一个实施例中，获取同步控制信号的步骤，包括：

检测并解析TDD-LTE无线帧的帧头，得到帧头信息；帧头信息包括主同步序列结束符位置；

获取子帧配置信息；子帧信息包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息；

根据帧头信息和子帧配置信息，输出同步控制信号。

在其中一个实施例中，根据帧头信息和子帧配置信息，输出同步控制信号的步骤，包括：

根据特殊时隙配置信息中OFDM的符号总和，确认CP类型；

根据特殊时隙配置信息，确定第一时隙切换点的相对位置；

根据常规时隙配置信息，确定第二时隙切换点的相对位置；

对同步控制信号进行时延补偿后输出。

在其中一个实施例中，在获取同步控制信号和射频信号的步骤之前，还包括步骤：

若确认当前处于下行常开模式，则开启监控检测，得到检测结果；

在检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；告警条件包括EU失步、EU断链和EU本振失锁中的任意一种或任意组合。

一种从远端单元角度实施的信号同步方法，包括：

接收扩展单元输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号；ASK调制信号为同步控制信号和射频信号经扩展单元进行ASK调制得到；

解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号、以控制RU端射频开关。

在其中一个实施例中，解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号的步骤，包括：

对ASK调制信号进行检波，得到开关包络信号；

对开关包络信号进行信号整形，得到开关切换信号。

在其中一个实施例中，开关切换信号包括用于下行供电控制的开关波形和用于上行供电控制的开关波形；

在解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号的步骤之前，还包括步骤：

对ASK调制信号进行耦合、功分及放大处理。

在其中一个实施例中，在接收扩展单元输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号的步骤之前，还包括步骤：

若确认当前处于上行常开模式、且扩展单元未输出告警，则开启监控检测，得到检测结果；

在检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；告警条件包括RU失步。

一种从扩展单元角度实施的信号同步装置，包括：

信号获取模块，用于获取同步控制信号和射频信号；

信号调制模块，用于对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，得到ASK调制信号；

信号输出模块，用于对ASK调制信号进行放大及合路处理后输出至各远端单元；其中，经放大及合路处理后的ASK调制信号用于指示远端单元进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。

一种从远端单元角度实施的信号同步装置，包括：

信号接收模块，用于接收扩展单元输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号；ASK调制信号为同步控制信号和射频信号经扩展单元进行ASK调制得到；

信号解调模块，用于解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号、以控制RU端射频开关。

一种光纤分布系统，包括主机单元、扩展单元和各远端单元；主机单元通过扩展单元与各远端单元相连；

扩展单元用于执行上述从扩展单元角度实施的信号同步方法的步骤；

远端单元用于执行上述从远端单元角度实施的信号同步方法的步骤。

在其中一个实施例中，主机单元通过光纤连接扩展单元；扩展单元通过同轴线缆与各远端单元相连；

扩展单元包括频率合成器、EU端芯片和EU端射频开关；EU端射频开关分别连接频率合成器、EU端芯片；其中，频率合成器用于向EU端射频开关输出射频信号，EU端芯片用于向EU端射频开关输出同步控制信号；EU端射频开关采用ASK调制电路对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，输出ASK调制信号；

远端单元包括同步控制信号检测电路；同步控制信号检测电路包括依次连接的检波器件、RU端芯片；其中，检波器件接收并对ASK调制信号进行峰值检波，输出开关包络信号；RU端芯片接收并对开关包络信号进行信号整形，输出开关切换信号。

在其中一个实施例中，频率合成器为锁相源芯片，EU端芯片为FPGA；检波器件为检波管，RU端芯片为FPGA或CPLD；

还包括连接在锁相源芯片与EU端射频开关之间的滤波器。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请中，扩展单元可以获取同步控制信号，用于完成EU端的射频开关控制，进而可对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，并经放大及合路后送至扩展输出端口，以向各远端单元输出ASK调制信号，控制RU端射频开关。本申请提出采用ASK方式传送RU端的开关信息，低成本进行数字调整，实现精确同步且配置灵活。本申请不仅实现相同的5G NR TDD制式同步功能，而且可以更为低成本和容易实现。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统光纤分布系统示意图；

图2为一实施例的信号同步方法应用场景示意图；

图3为一实施例的从扩展单元角度实施的信号同步方法流程示意图；

图4为一实施例的扩展控制信号示意图；

图5为一实施例的主辅同步符号位置对应示意图；

图6为一实施例的从远端单元角度实施的信号同步方法流程示意图；

图7为一实施例的远端控制信号示意图；

图8为一实施例的同步运行流程示意图；

图9为一实施例的从扩展单元角度实施的信号同步装置结构框图；

图10为一实施例的从远端单元角度实施的信号同步装置结构框图；

图11为一实施例的信号同步原理示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

TDD双工方式的蜂窝系统，上下行传输信号在同一频带内，通过将信号调度到不同时间段，采用非连续方式发送，并设置一定的时间间隔方式以避免上下行信号间干扰。TDD系统要求更为严格的上下行的时隙对齐，因此对设备的时间同步实现更高。

如图1所示，现有的5G室内分布系统分为：光纤分布系统、网线型分布系统和射频分布系统。且现有的TDD系统需要借助外置的同步模块，或者系统必须对信号解帧才可以实现同步。传统技术完全解析TDD下行同步信号，不仅信号处理难度较大，且成本较高(耗费FPGA资源较多)。

而本申请可以是光纤和射频系统的融合。此外，本申请可以采用FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)仅解析主同步序列结束为止，辅以监控配置特殊时隙和常规时隙配置的方式进行信号的上下行同步。其中，EU(扩展单元)端同步信息用于控制EU端的射频开关，RU(远端单元)端的开关信息由EU的FPGA产生同步信号经过ASK(Amplitude-Shift Keying，幅移键控)方式传送。本申请使用极低的成本解决5G TDD同步控制信号的传输和还原问题，提供了一种新的同步方式，不仅实现相同的5G NR(NewRadio，新空口)TDD制式同步功能，而且可以更为低成本和容易实现。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请涉及一种光纤分布系统的5G同步方法，可以指NR制式的通信同步系统。本申请的同步方式可以在光纤分布系统上应用，进而能够解决模拟信号传输系统中TDD同步的问题；本申请使用极低的成本解决5G TDD同步控制信号的传输和还原问题，同时还可以解决设备内部工作稳定状态和节能降耗两方面问题。本申请提供的同步方法大大降低了设备成本，适应要求高性价比的应用场景。

本申请提供的信号同步方法，可以应用在无线基站，例如5G iCell(皮基站)上；具体的，本申请可以应用于如图2所示的应用环境中。如图2所示的光纤分布系统组网，本申请提供了一种对馈入的多制式射频信号进行模拟线缆传输和分布的室内外覆盖解决方案，可以包括AU(主机单元)、EU(扩展单元)、RU(远端单元)三大部分。其中：

AU可以完成回传、5G协议处理、GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)授时、基带处理和采样率转换等，并支持4G AU接入。

EU可以完成CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共无线接口)数据的分发及汇聚、采样率转换、AD/DA接口转换，以便与RF(Radio Frequency，射频)子系统对接，然后进行射频分合路和远供功能。

RU可以完成射频信号分合路、放大和覆盖。

需要说明的是，在3GPP组织的规则中，无线基站可以分为宏基站、微基站、皮基站和飞基站。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种信号同步方法，以该方法应用于图2中的EU为例进行说明，包括以下步骤：

步骤302，获取同步控制信号和射频信号。

其中，同步控制信号可以是脉冲信号。本申请应用的光纤分布系统可以包含近端、扩展和远端。在远端的模拟系统中，若存在FPGA等能处理同步机制的硬件，不但会增加远端成本，还会带来远端功耗和体积的增加；为此，本申请提出借助于扩展单元已经解调的控制信号。

在一个示例中，本申请可以通过EU端芯片(例如FPGA)提取出同步信号，该同步信号可以是一个低频的脉冲信号(不能直接在天馈中传输)，经过调制后可以发射到远端。

具体地，同步控制信号可以由EU端芯片(例如FPGA)检出，在一个具体的示例中，同步控制信号可以为EU端芯片提取出的用于控制EU端射频开关的TDD开关同步信号。即本申请中EU端同步信息用于控制EU端的射频开关，例如，FPGA可以产生同步控制信号，控制射频开关(EU端射频开关)的开关状态。

进一步的，射频信号可以为频率500Mhz的射频信号。本申请中的射频信号可以由频率合成器输出。在一个示例中，射频信号可以为频率合成器输出的点频信号；该频率合成器可以采用相应的锁相源芯片予以实现。即可以由锁相源芯片产生一个点频信号，输入到射频开关(EU端射频开关)。

在一个具体的实施例中，射频信号可以为频率合成器输出的点频信号经杂散滤波后得到；

具体而言，针对锁相源芯片会产生杂散信号的情况，本申请提出可以在扩展单元侧对频率合成器输出的点频信号进行滤波处理。例如，可以在锁相源输出和开关间需增加一级滤波器，抑制谐波信号及其他杂散信号。

步骤304，对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，得到ASK调制信号。

具体地，同步控制信号是脉冲信号，对此，本申请提出可以使用ASK调制的方式来传输。其中，ASK的解调使用检波管检波、比较、整形后就可以恢复同步信号。需要说明的是，本申请中的ASK调制方式，可以采用天馈监控信号传输中相应的方式予以实现。

进一步的，可以采用相应的ASK调制电路实现同步控制信号和射频信号的ASK调制；例如，同步控制信号可以由FPGA检出，然后送至ASK调制电路进行调制。又如，由锁相源芯片产生一个点频信号，输入到EU端射频开关；FPGA产生同步控制信号，控制EU端射频开关的开关状态，进而该EU端射频开关输出一路由同步控制信号调制的ASK信号。

在一个示例中，可以使用EU端FPGA解析出TDD的开关同步信号，与频率合成器输出频率500Mhz的射频信号进行调制，形成ASK调制信号。

本申请提出EU端同步信息用于控制EU端的射频开关，RU端的开关信息由EU的FPGA产生同步信号经过ASK方式传送，进而使用极低的成本解决5G TDD同步控制信号的传输和还原问题。

步骤306，对ASK调制信号进行放大及合路处理后输出至各远端单元；其中，经放大及合路处理后的ASK调制信号用于指示远端单元进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。

具体而言，RU端的开关信息可以由EU端芯片产生同步信号经过ASK方式传送。其中，ASK调制信号可以经放大及合路后送至扩展单元输出端口。进一步的，经放大及合路处理后的ASK调制信号，可以用于指示远端单元进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。例如，RU端可以对ASK调制信号进行检波形成开关包络信号，进而对开关包络信号进行信号整形后输出开关切换信号控制RU端射频开关。

以上，本申请使用EU端FPGA解析出TDD的开关同步信号，并与频率合成器输出频率500Mhz的射频信号进行调制，形成ASK调制信号；进而ASK调制信号可以经5D馈线发送至各个RU端。

此外，在一个具体的实施例中，在获取同步控制信号和射频信号的步骤之前，还可以包括步骤：

若确认当前处于下行常开模式，则开启监控检测，得到检测结果；

在检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；告警条件包括EU失步、EU断链和EU本振失锁中的任意一种或任意组合。

具体而言，在应用于图2所示的光纤分布系统中时，在RU未与EU的控制信号进行同步前，为避免RU对EU造成干扰，同时不影响覆盖区原有信号的正常工作。本申请提出要求RU上下行在未同步状态下均无输出，同时要启动对EU下发控制信号的下行检测和同步工作。

基于本申请RU在上电或者重启或者其他异常状态中，未与EU信号同步前，EU下行常开(即EU确认当前处于下行常开模式)可以保证FPGA检测下行信号同步的工作不受影响；进一步的，上行常关保证不对施主设备上行造成干扰。

其中，EU失步告警可以表示EU和AU之间的信号链路不通信；EU断链告警可以表示EU和AU的信号链路通信，但是监控控制信号不通信；本振失锁告警可以表示EU的本振芯片失锁，无法产生点频信号。在一个示例中，可以采用相应的EU监控软件，按一定的条件检测，如满足告警条件，则产生告警。

上述从扩展单元角度实施的信号同步方法，扩展单元可以获取同步控制信号，用于完成EU端的射频开关控制，进而可对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，并经放大及合路后送至扩展输出端口，以向各远端单元输出ASK调制信号，控制RU端射频开关。本申请提出采用ASK方式传送RU端的开关信息，低成本进行数字调整，实现精确同步且配置灵活。本申请不仅实现相同的5G NR TDD制式同步功能，而且可以更为低成本和容易实现。

为了进一步阐释本申请方案，下面对上述实施例给予进一步说明；在一个具体的示例中，本申请中的同步控制信号可以包括用于进行ASK调制、以得到ASK调制信号的第一开关波形，用于主路及下行供变电控制的第二开关波形，以及基于第三开关波形得到的、用于上行供电控制的第四开关波形；其中，第四开关波形与第一开关波形、第二开关波形和第三开关波形与非。

具体而言，本申请中EU端FPGA可以检测并解析TDD-LTE无线帧的帧头，并根据这个头和子帧的信息(特殊子帧和常规子帧)计算开关波形。如图4所示，本申请中扩展单元的正常控制信号和远端的ASK控制信号有所不同，进而可以满足控制信号是当前帧控制下一帧及CPLD的处理机制。

具体地，扩展单元的FPGA可以输出波形不同的3路同步信号。在一个示例中，FPGA可以通过输出IO口的高低电平，进而可以按1/clock的时间来控制，比如clock是M级别，那么控制IO口高低电平就可以是ns级别。

如图4所示，扩展单元的FPGA输出的同步信号共有3路，分别是波形1(第一开关波形)、波形2(第二开关波形)、波形4(第四开关波形)。其中，波形1用于远端，波形2用于主路及下行供电控制，波形4用于上行供电控制。而波形3(第三开关波形)主要用于得出波形4。即本申请中扩展单元只送了一路同步信号(即波形1)到远端单元。

进一步地，如图4所示，波形1可以采用原始波形，即通过IO口按时间输出高低电平。其中，△t1按原始波形，△t2可以按波形2，最终都可以按原始波形来衡量的。图4中，波形4和波形1、2、3与非，可以指合成了再取反，本申请TDD有上下行，需要两个控制信号，一个控制上行，一个控制下行。

此外，针对本申请中涉及的EU端芯片提取出用于控制EU端射频开关的TDD开关同步信号，即同步控制信号的过程，本申请提供了相应的提取方法；

在一个具体的实施例中，以EU端芯片采用FPGA实现为例，获取同步控制信号的步骤，可以包括：

检测并解析TDD-LTE无线帧的帧头，得到帧头信息；帧头信息包括主同步序列结束符位置；

获取子帧配置信息；子帧信息包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息；

根据帧头信息和子帧配置信息，输出同步控制信号。

具体而言，本申请中EU端FPGA可以检测到LTE的头(这个头是固定的，不随业务和功率改变)，并根据这个头和子帧的信息(特殊子帧和常规子帧)计算开关波形。即EU端FPGA可以检测并解析TDD-LTE无线帧的帧头，得到帧头信息，并根据帧头信息和子帧配置信息，输出同步控制信号。

其中，EU端FPGA可以对TDD的信号解析出主同步序列结束符位置；进一步的，EU端FPGA可以获取子帧配置信息，并根据帧头信息和子帧配置信息，输出同步控制信号；其中，子帧信息可以包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息。特殊时隙配置信息可以包括特殊时隙的长度和符号等；而常规时隙配置信息可以包括切换周期和子帧序号等。

进一步的，在一个具体的实施例中，根据帧头信息和子帧配置信息，输出同步控制信号的步骤，可以包括：

根据特殊时隙配置信息中OFDM的符号总和，确认CP类型；

根据特殊时隙配置信息，确定第一时隙切换点的相对位置；

根据常规时隙配置信息，确定第二时隙切换点的相对位置；

对同步控制信号进行时延补偿后输出。

具体地，本申请中EU端FPGA可以通过特殊时隙配置信息中OFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，正交频分复用)的符号总和判断CP(Cyclic Prefix，循环前缀)的类型；同时，EU端FPGA可以通过具体的特殊时隙配置信息计算出第一时隙切换点的相对位置，并通过常规时隙配置信息计算出第二时隙切换点的相对位置。其中，CP类型可以用于确认LTE/NR的开关类型，开关类型可以包含2部分(上下行时隙配比和特殊子帧配比)。

此外，EU端FPGA可以将检测和计算时延进行补偿，输出LTE的上下行开关切换信号。本申请提出增加一定的时延，可以保证信号不被切掉，进而可以保护射频器件。

需要说明的是，在TDD系统中，下行同步信号可以分为主同步信号(PSS，PrimarySynchronization Signal)和辅助同步信号(SSS，Secondary Synchronization Signal),采用主辅同步信号的优势是能够保证终端准确并快速的检测出主同步信号，并在已知的主同步信号的前提下来检测辅同步信号，加快小区搜索过程。在下述示例中，本申请描述了基于本申请的TDD-LTE同步工作流程，5G NR的类似。

TDD-LTE系统中的同步检测可以包括以下三步骤：

第一个步骤是检测主同步信号。确定小区的主同步码；

第二个步骤是辅助同步信号的检测。检测出主同步信号后，根据主同步信号和辅助同步信号之间的固定关系，确定系统中采用的CP类型及辅助同步码；

第三个步骤是频率同步。解析主辅同步序列进行频谱同步，解析小区信息(包括常规时隙转换点信息)。

如图5所示，为PSS和SSS的位置示意图。其中PSS占用子帧1、6的第三个符号，SSS占用0、5的最后1符号，PSS和SSS信号的位置相对固定，与TDD系统的上下行子帧配置、小区覆盖大小等因素无关，但其相对位置决定了系统使用的CP类型。

TDD-LTE采用了统一的10ms帧结构。每个无线帧由两个半帧构成，每个半帧的长度为5ms。每一个半帧又由8个常规时隙和DwPTS(下行导频时隙)、GP(保护间隔)和UpPTS(上行导频时隙)三个特殊时隙构成。1个常规时隙的长度为0.5ms。DwPTS用于下行，UpPTS用于上行，GP不传送任何信号，为上下行之间提供保护，避免上下行之间出现“交叉干扰”。DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，并且要求DwPTS、GP和UpPTS的总长度等于1ms，具体配置可以如表1和表2所示。子帧1为特殊子帧包含DwPTS、GP和UpPTS，所有其他子帧包含两个相邻的时隙，其中，第i个子帧由第2i和第2i+1个时隙构成。

下面给出特殊时隙的长度，从下表可以看出不同的配置特殊时隙的长度和符号是不一致的，如下表1所示。

表1特殊子帧DwPTS/GP/UpPTS的长度配置表

表2特殊子帧DwPTS/GP/UpPTS的符号配置表

如下表3所示，为常规时隙配置。

表3常规时隙配置表

上述从扩展单元角度实施的信号同步方法采用FPGA仅解析主同步序列结束为止，辅以监控配置特殊时隙和常规时隙配置的方式进行信号的上下行同步。其中，EU端同步信息用于控制EU端的射频开关，RU端的开关信息由EU的FPGA产生同步信号经过ASK方式传送。本申请使用极低的成本解决5G TDD同步控制信号的传输和还原问题。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种信号同步方法，以该方法应用于图2中的RU为例进行说明，可以包括以下步骤：

步骤S602，接收扩展单元输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号；ASK调制信号为同步控制信号和射频信号经扩展单元进行ASK调制得到；

步骤S604，解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号、以控制RU端射频开关。

具体而言，RU接收EU传输的ASK调制信号，进而可以进行解调动作，输出相应的开关切换信号，从而控制RU端射频开关。

在一个示例中，RU端可以采用CPLD(Complex Programming logic device，复杂可编程逻辑器件)解析出TDD的开关同步信号，其方式方法与扩展相同，此处不再重复叙述；同时，从扩展单元角度实施的信号同步方法的具体实现过程，也可以参阅前文各示例的描述。进一步的，本申请提出可以采用FPGA作为RU端芯片，完成同步控制信号解调，进而显著降低成本。

在一个具体的实施例中，解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号的步骤，可以包括：

对ASK调制信号进行检波，得到开关包络信号；

对开关包络信号进行信号整形，得到开关切换信号。

具体而言，本申请中远端单元可以采用相应的同步控制信号检测电路对ASK调制信号进行解调。远端单元同步控制信号解调的具体实现方式可以包括：ASK信号经滤波后，送至检波器件(例如，检波管)，检波器件可以采用峰值检波，能够产生较低的时延及快速的响应。

例如，RU端使用检波器件对ASK调制信号进行检波形成开关包络信号；进一步的，RU端可以采用CPLD对开关包络信号进行信号整形后输出开关切换信号控制RU端射频开关。

在一个具体的实施例中，开关切换信号包括用于下行供电控制的开关波形和用于上行供电控制的开关波形；

在解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号的步骤之前，还可以包括步骤：

对ASK调制信号进行耦合、功分及放大处理。

具体而言，远端单元同步控制信号解调过程可以包括：ASK调制信号经耦合、功分及放大后送至同步控制信号检测电路。具体实现方式可以为：ASK信号经滤波后，送至检波管，检波管可以采用峰值检波，能够产生较低的时延及快速的响应。

其中，RU端可以使用检波器件对ASK调制信号进行检波形成开关包络信号；RU端CPLD可以对开关包络信号进行信号整形后输出开关切换信号控制RU端射频开关。

图7所示为远端的控制信号；其中，扩展单元只输送一路同步信号(即图4的波形1)到远端单元，在远端检波解调后可以使用CPLD来进行逻辑处理，输出两路来控制上下行，分别是波形2和波形4。波形2用于下行供电控制，波形4用于上行供电控制。

需要说明的是，远端单元根据扩展单元下发的波形1，生产波形2和波形4(见图4)。

在一个具体的实施例中，在接收扩展单元输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号的步骤之前，还可以包括步骤：

若确认当前处于上行常开模式、且扩展单元未输出告警，则开启监控检测，得到检测结果；

在检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；告警条件包括RU失步。

具体而言，如图8所示的整个系统同步的运行流程。RU未与EU的控制信号进行同步前，为避免RU对EU造成干扰，同时不影响覆盖区原有信号的正常工作。即要求本设备上下行在未同步状态下均无输出，同时要启动对EU下发控制信号的下行检测和同步工作(由每个RU启动对EU下发控制信号的下行检测和同步工作)。

综上，RU在上电或者重启或者其他异常状态中，未与EU信号同步前，EU下行常开保证FPGA检测下行信号同步的工作不受影响，上行常关保证不对施主设备上行造成干扰；RU下行常关保证覆盖区无该设备的单通信号，影响其他制式或者设备的信号。

其中，可以由RU/EU的监控软件实现相应的监控检测，监控软件可以按一定的条件检测，如满足告警条件，则产生告警；图8中，EU失步告警表示EU和AU之间的信号链路不通信；EU断链告警表示EU和AU的信号链路通信，但是监控控制信号不通信；本振失锁告警表示EU的本振芯片失锁，无法产生点频信号；RU失步告警表示EU和RU之间的信号链路不通信。

以上，相较于传统技术从通信射频信号中提取同步脉冲信号(例如，从射频模拟信号中提取)，本申请可以从FPGA中直接提出同步信号，即从数字中提取。同时，相较于传统技术，本申请采用FPGA芯片或者CPLD芯片进行精确的数字调整，可以精确同步(us级别)，灵活配置，进而实现TDD的稳定同步性和灵活性。

TDD信号不是恒定包络信号，随着业务量和功率的不同，包络在实时变化，而传统技术采用包络方式实现检波和整形，最后应用在系统中，会对信号质量产生影响，严重的情况下可能导致信号中断。本申请则从源端和末端都采用数字方式，显著提高了稳定性和可靠性。本申请可以采用数字芯片实现相应的信号同步方法，降低成本。本申请使用极低的成本解决5G TDD同步控制信号的传输和还原问题。

应该理解的是，虽然图3、图6和图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3、图6和图8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图9所示，提供了一种信号同步装置，以该装置应用于图2中的EU为例进行说明，包括：

信号获取模块910，用于获取同步控制信号和射频信号；

信号调制模块920，用于对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，得到ASK调制信号；

信号输出模块930，用于对ASK调制信号进行放大及合路处理后输出至各远端单元；其中，经放大及合路处理后的ASK调制信号用于指示远端单元进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。

在一个具体的实施例中，射频信号为频率合成器输出的点频信号经杂散滤波后得到；

同步控制信号为EU端芯片提取出的用于控制EU端射频开关的TDD开关同步信号；

同步控制信号包括用于进行ASK调制、以得到ASK调制信号的第一开关波形，用于主路及下行供变电控制的第二开关波形，以及基于第三开关波形得到的、用于上行供电控制的第四开关波形；其中，第四开关波形与第一开关波形、第二开关波形和第三开关波形与非。

在一个具体的实施例中，信号获取模块可以包括：

帧头解析模块，用于检测并解析TDD-LTE无线帧的帧头，得到帧头信息；帧头信息包括主同步序列结束符位置；

配置信息获取模块，用于获取子帧配置信息；子帧信息包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息；

同步控制信号输出模块，用于根据帧头信息和子帧配置信息，输出同步控制信号。

在一个具体的实施例中，同步控制信号输出模块，用于根据特殊时隙配置信息中OFDM的符号总和，确认CP类型；根据特殊时隙配置信息，确定第一时隙切换点的相对位置；根据常规时隙配置信息，确定第二时隙切换点的相对位置；以及对同步控制信号进行时延补偿后输出。

在一个具体实施例中，还包括：

监控检测模块，用于若确认当前处于下行常开模式，则开启监控检测，得到检测结果；

告警输出模块，用于在检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；告警条件包括EU失步、EU断链和EU本振失锁中的任意一种或任意组合。

关于从扩展单元角度实施的信号同步装置的具体限定可以参见上文中对于从扩展单元角度实施的信号同步方法的限定，在此不再赘述。上述从扩展单元角度实施的信号同步装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在一个实施例中，如图10所示，提供了一种信号同步装置，以该装置应用于图2中的RU为例进行说明，包括：

信号接收模块110，用于接收扩展单元输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号；ASK调制信号为同步控制信号和射频信号经扩展单元进行ASK调制得到；

信号解调模块120，用于解调ASK调制信号，输出相应的开关切换信号、以控制RU端射频开关。

在一个具体的实施例中，信号解调模块包括：

检波模块，用于对ASK调制信号进行检波，得到开关包络信号；

整形模块，用于对开关包络信号进行信号整形，得到开关切换信号。

在一个具体的实施例中，开关切换信号包括用于下行供电控制的开关波形和用于上行供电控制的开关波形；

还包括信号预处理模块，用于对ASK调制信号进行耦合、功分及放大处理。

在一个具体的实施例中，还包括：

监控模块，用于若确认当前处于上行常开模式、且扩展单元未输出告警，则开启监控检测，得到检测结果；

告警模块，用于在检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；告警条件包括RU失步。

关于从远端单元角度实施的信号同步装置的具体限定可以参见上文中对于从远端单元角度实施的信号同步方法的限定，在此不再赘述。上述从远端单元角度实施的信号同步装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种光纤分布系统，包括主机单元(AU)、扩展单元(EU)和各远端单元(RUs)；主机单元通过扩展单元与各远端单元相连；

扩展单元用于执行上述从扩展单元角度实施的信号同步方法的步骤；

远端单元用于执行上述从远端单元角度实施的信号同步方法的步骤。

在一个具体的实施例中，如图2所示，主机单元通过光纤连接扩展单元；扩展单元通过同轴线缆与各远端单元相连；

如图11所示，扩展单元可以包括频率合成器、EU端芯片和EU端射频开关；EU端射频开关分别连接频率合成器、EU端芯片；其中，频率合成器用于向EU端射频开关输出射频信号，EU端芯片用于向EU端射频开关输出同步控制信号；EU端射频开关采用ASK调制电路对同步控制信号和射频信号进行ASK调制，输出ASK调制信号；

远端单元可以包括同步控制信号检测电路；同步控制信号检测电路包括依次连接的检波器件、RU端芯片；其中，检波器件接收并对ASK调制信号进行峰值检波，输出开关包络信号；RU端芯片接收并对开关包络信号进行信号整形，输出开关切换信号。

在一个具体的实施例中，频率合成器可以为锁相源芯片，EU端芯片可以为FPGA；检波器件为检波管，RU端芯片可以为FPGA或CPLD；

还包括连接在锁相源芯片与EU端射频开关之间的滤波器。

具体而言，扩展单元的同步信号调制可以包括：同步控制信号由FPGA检出，然后送至ASK调制电路进行调制。具体实现方式可以为，由锁相源芯片产生一个点频信号，输入到开关；FPGA产生同步控制信号，控制射频开关的开关状态，开关输出一路由同步控制信号调制的ASK信号。由于锁相源芯片会产生杂散信号，本申请提出在锁相源输出和开关间需增加一级滤波器，抑制谐波信号及其他杂散信号。ASK信号经放大及合路后送至扩展单元输出端口。

其中，同步控制信号由FPGA检出的具体实现过程可以包括：FPGA对TDD的信号解析出主同步序列结束符位置，FPGA通过特殊时隙配置信息中OFDM的符号总和判断CP的类型；FPGA通过具体的特殊时隙配置信息计算出第一时隙切换点的相对位置；FPGA通过常规时隙配置信息计算出第二时隙切换点的相对位置。FPGA将检测和计算时延进行补偿，输出LTE的上下行开关切换信号。

进一步的，可以使用FPGA解析出TDD的开关同步信号，与频率合成器输出频率500Mhz的射频信号进行调制，形成ASK调制信号；ASK调制信号经5D馈线发送至各个RU端。

远端单元同步控制信号解调可以包括：ASK调制信号经耦合、功分及放大后送至同步控制信号检测电路。具体实现方式可以为：ASK信号经滤波后，送至检波管，检波管可以采用峰值检波，能够产生较低的时延及快速的响应。

其中，RU端CPLD可以解析出TDD的开关同步信号；具体地，RU端可以使用检波器件对ASK调制信号进行检波形成开关包络信号；RU端CPLD对开关包络信号进行信号整形后输出开关切换信号控制RU端射频开关。

需要说明的是，图2中示出的RU数量仅为示例性。本申请中RU的数量最大可以为20台。其中，RU的数量主要受限两个方面：EU的电源供电能力(RU都是通过EU来供电的)和蓝牙的支持能力(EU和RU是通过蓝牙来通信的)，本申请中，一台EU蓝牙最大可以同时接20台RU蓝牙。

本领域技术人员可以理解，图2、图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的设备及元器件的限定，具体的设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种信号同步方法，其特征在于，所述方法应用于扩展单元EU；所述方法包括：

获取同步控制信号和射频信号；其中，获取同步控制信号的步骤，包括：检测并解析TDD-LTE无线帧的帧头，得到帧头信息；所述帧头信息包括主同步序列结束符位置；获取子帧配置信息；所述子帧配置信息包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息；根据所述帧头信息和所述子帧配置信息，输出所述同步控制信号；

对所述同步控制信号和所述射频信号进行ASK调制，得到ASK调制信号；

对所述ASK调制信号进行放大及合路处理后输出至各远端单元RU；其中，经所述放大及合路处理后的所述ASK调制信号用于指示所述远端单元RU进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。

2.根据权利要求1所述的信号同步方法，其特征在于，所述射频信号为频率合成器输出的点频信号经杂散滤波后得到；

所述同步控制信号为EU端芯片提取出的用于控制EU端射频开关的TDD开关同步信号；

所述同步控制信号包括用于进行ASK调制、以得到所述ASK调制信号的第一开关波形，用于主路及下行供变电控制的第二开关波形，以及基于第三开关波形得到的、用于上行供电控制的第四开关波形；其中，所述第四开关波形与所述第一开关波形、所述第二开关波形和所述第三开关波形与非。

3.根据权利要求1所述的信号同步方法，其特征在于，根据所述帧头信息和所述子帧配置信息，输出所述同步控制信号的步骤，包括：

根据所述特殊时隙配置信息中OFDM的符号总和，确认循环前缀CP类型；

根据所述特殊时隙配置信息，确定第一时隙切换点的相对位置；

根据所述常规时隙配置信息，确定第二时隙切换点的相对位置；

对所述同步控制信号进行时延补偿后输出。

4.根据权利要求1所述的信号同步方法，其特征在于，在获取同步控制信号和射频信号的步骤之前，还包括步骤：

若确认当前处于下行常开模式，则开启监控检测，得到检测结果；

在所述检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；所述告警条件包括EU失步、EU断链和EU本振失锁中的任意一种或任意组合。

5.一种信号同步方法，其特征在于，所述方法应用于远端单元RU；所述方法包括：

接收扩展单元EU输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号；所述ASK调制信号为同步控制信号和射频信号经所述扩展单元EU进行ASK调制得到；其中，所述同步控制信号为帧头信息和子帧配置信息经所述扩展单元EU处理得到；所述帧头信息为TDD-LTE无线帧的帧头经所述扩展单元EU检测并解析得到；所述帧头信息包括主同步序列结束符位置；所述子帧配置信息包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息；

解调所述ASK调制信号，输出相应的开关切换信号、以控制RU端射频开关。

6.根据权利要求5所述的信号同步方法，其特征在于，解调所述ASK调制信号，输出相应的开关切换信号的步骤，包括：

对所述ASK调制信号进行检波，得到开关包络信号；

对所述开关包络信号进行信号整形，得到所述开关切换信号。

7.根据权利要求5或6所述的信号同步方法，其特征在于，所述开关切换信号包括用于下行供电控制的开关波形和用于上行供电控制的开关波形；

在解调所述ASK调制信号，输出相应的开关切换信号的步骤之前，还包括步骤：

对所述ASK调制信号进行耦合、功分及放大处理。

8.根据权利要求5所述的信号同步方法，其特征在于，在接收扩展单元EU输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号的步骤之前，还包括步骤：

若确认当前处于上行常开模式、且所述扩展单元EU未输出告警，则开启监控检测，得到检测结果；

在所述检测结果满足告警条件的情况下，输出告警；所述告警条件包括RU失步。

9.一种信号同步装置，其特征在于，所述装置应用于扩展单元EU；所述装置包括：

信号获取模块，用于获取同步控制信号和射频信号；其中，所述信号获取模块包括：帧头解析模块，配置信息获取模块和同步控制信号输出模块；所述帧头解析模块，用于检测并解析TDD-LTE无线帧的帧头，得到帧头信息；所述帧头信息包括主同步序列结束符位置；所述配置信息获取模块，用于获取子帧配置信息；所述子帧配置信息包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息；所述同步控制信号输出模块，用于根据所述帧头信息和所述子帧配置信息，输出所述同步控制信号；

信号调制模块，用于对所述同步控制信号和所述射频信号进行ASK调制，得到ASK调制信号；

信号输出模块，用于对所述ASK调制信号进行放大及合路处理后输出至各远端单元RU；其中，经所述放大及合路处理后的所述ASK调制信号用于指示所述远端单元RU进行解调、以输出相应的开关切换信号控制RU端射频开关。

10.一种信号同步装置，其特征在于，所述装置应用于远端单元RU；所述装置包括：

信号接收模块，用于接收扩展单元EU输出的经放大及合路处理后的ASK调制信号；所述ASK调制信号为同步控制信号和射频信号经所述扩展单元EU进行ASK调制得到；其中，所述同步控制信号为帧头信息和子帧配置信息经所述扩展单元EU处理得到；所述帧头信息为TDD-LTE无线帧的帧头经所述扩展单元EU检测并解析得到；所述帧头信息包括主同步序列结束符位置；所述子帧配置信息包括特殊时隙配置信息和常规时隙配置信息；

信号解调模块，用于解调所述ASK调制信号，输出相应的开关切换信号、以控制RU端射频开关。

11.一种光纤分布系统，其特征在于，包括主机单元、扩展单元EU和各远端单元RU；所述主机单元通过所述扩展单元EU与各所述远端单元RU相连；

所述扩展单元EU用于执行权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤；

所述远端单元RU用于执行权利要求5至8中任一项所述的方法的步骤。

12.根据权利要求11所述的光纤分布系统，其特征在于，所述主机单元通过光纤连接所述扩展单元EU；所述扩展单元EU通过同轴线缆与各所述远端单元RU相连；

所述扩展单元EU包括频率合成器、EU端芯片和EU端射频开关；所述EU端射频开关分别连接所述频率合成器、所述EU端芯片；其中，所述频率合成器用于向所述EU端射频开关输出所述射频信号，所述EU端芯片用于向所述EU端射频开关输出所述同步控制信号；所述EU端射频开关采用ASK调制电路对所述同步控制信号和所述射频信号进行ASK调制，输出所述ASK调制信号；

所述远端单元RU包括同步控制信号检测电路；所述同步控制信号检测电路包括依次连接的检波器件、RU端芯片；其中，所述检波器件接收并对所述ASK调制信号进行峰值检波，输出开关包络信号；所述RU端芯片接收并对所述开关包络信号进行信号整形，输出所述开关切换信号。

13.根据权利要求12所述的光纤分布系统，其特征在于，所述频率合成器为锁相源芯片，所述EU端芯片为FPGA；所述检波器件为检波管，所述RU端芯片为FPGA或CPLD；

还包括连接在所述锁相源芯片与所述EU端射频开关之间的滤波器。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

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