CN1262590A - 用中心组件同步至少一个分立组件的装置 - Google Patents

Abstract

中央组件具有用于从系统时钟信号周期性地产生同步脉冲的第1计数装置,其中该周期性与系统时钟信号的周期性的整数公约数和在分立组件内产生的本地时钟信号的一个周期性相当。分立组件具有用于求出在接收的同步脉冲的时位和本地时钟信号的时位的有关差值、并用于以与同步脉冲的时位适当比例关系来控制本地时钟信号时位的同步装置。本发明装置有利地装入无线电通信系统的基站内。

Description

用中心组件同步至少一个分立组件的装置

本发明涉及尤其在无线电通信系统的基站内用一个中心组件同步至少一个分立组件的装置。

按照现有技术的无线电通信系统的基站，例如对此另外有J.Eberspcher，H.J.Vgel，“GSM Global  System for MobileCommunication(全球移动通信系统)”，B.G.Teubner，1997公知的GSM移动无线电系统(全球移动通信系统)，通常是模块化建立的。这种模块化按照以下方式实现，即：例如对不同载频，基站具有一个中心单元和多个发送/接收装置(载频单元carrier unit)。这时中心单元和发送/接送设备例如经一条总线系统或经具有单独导线的星形结构连接，正如由以前的国家专利公告DE 197 55 379.6公知的那样，使得对于在中心单元和每一个发送/接收设备之间的星形结构的情况，得到信息传输的点对点连接。

为了根据无线电通信系统的要求保证组件的同步性，发送/接收装置例如由中心单元提供所有必须的帧信号和时钟信号。此外借助一台GPS接收机的同步是可以料想到的。然而这两种解决方案具有复杂及高成本实施的缺点。

本发明的任务是提供一种装置，该装置在没有供给中心时钟信号的情况下可实现分立组件的同步。本任务通过根据独立权利要求特征的装置解决。该独立权利要求是：用一个中心组件同步至少一个分立组件的装置，其中，中心组件具有：一用于产生一个系统时钟信号的装置，—用于从系统时钟信号周期性产生一个同步脉冲的第1计数装置，其中产生具有周期性的同步脉冲，该周期性相当于系统时钟信号的周期性整数公约数以及相当于在分立组件内产生的本地时钟信号的一个周期性，以及—用于经至少一根连接导线发送信息和同步脉冲到分立组件的第1接口装置，以及分立组件具有：—用于产生本地时钟信号的装置，—用于接收经连接导线传输的信息和同步脉冲的第2接口装置，和—用于求出在接收的同步脉冲的时位和本地时钟信号(lclk)的时位之间的有关差值以及以与同步脉冲(msync)的时位适当比例关系控制本地时钟信号的时位的同步装置。本发明的扩展应引用从属权利要求。

根据本发明，该装置具有一个用于产生系统时钟信号的装置的中心组件以及由系统时钟信号周期性地产生同步脉冲的一个第1计数装置，该计数装置产生带有周期性的同步脉冲，该周期性相当于系统时钟信号的周期性的整数公约数以及相当于在分立组件产生的本地时钟信号的周期性。此外该装置具有附设产生本地时钟信号装置的分立组件以及求出在接收的同步脉冲的一个时位和本地脉冲的一个时位之间有关差值以及以与同步脉冲时位适当比例关系，控制本地时钟信号时位的一台同步装置。借助第1或第2接口装置和至少一条连接导线进行从中心组件到分立组件的信息和同步脉冲的传输。

通过本发明的这种设计，必须的时钟信号本地的在分立的组件内产生，并且周期性地通过同步脉冲对中心组件的中心时钟信号同步。在多个分立组件的本地时钟信号同步的情况下，以有益的方式不需要对分立组件的连接导线具有各自相同的长度。此外通过本地产生必需的时钟信号可以有利地减少分立组件的连接导线数目。

根据本发明的两个可选择的扩展，同步装置是这样控制本地时钟信号的时位的，使其差最小或与连接导线长度有关的差是恒值。借助第1可选择的扩展，本地时钟信号直接与中心时钟信号同步，而借助第2可选择的扩展，本地时钟信号可以对连接导线长度匹配，由此例如对于与中心组件连接的多个分立组件的情况，在分立组件上的各本地时钟信号可以彼此同步。

依照本发明的另一安排，同步装置只对在一定的时间间隔内的时位进行比较。因此有利地避免了失掉同步。

根据本发明的另一扩展，中心组件具有用于周期性产生由各自的信息元数组成的内时帧的第2计数装置。在该时帧内实现信息传输到分立组件。由此通过与中心组件连接的装置实现对例如传输格式的兼容性。对于在序言内示范地阐述的无线电通信系统基站的情况，通过内时帧的产生信息块根据网络侧的PCM传输协议传输到分立组件。此外，通过同步脉冲示范性归并到信息传输的数据流内可以有利地使连接导线的额外负荷维持微不足道。

根据前述安排的扩展，同步脉冲可以在各自产生一定数目的内时帧之后周期地产生。

此外，根据另一扩展，在中心组件内实现第3计数装置，该计数装置对产生的内时帧计数，并各分派一个内时帧号。

根据本发明装置的另一安排，无论是同步脉冲或内时帧号可以共同传输到分立组件，其中他们取代例如一个内时帧的一定数量的信息元。

根据另一扩展在分立组件内实现的第4计数装置产生与本地时钟信号的周期性有关的时隙。该时隙具有各一定数量的信息元并且用于信息传输到至少另一外设装置。对于本文一开始描绘的无线电通信系统的示范情况，为了信息传输到例如GSM移动无线电系统的一台移动站，在第4计数装置内根据TDMA用户分离法控制时隙的持续时间。

此外，根据本发明的另一扩展也在分立组件内实现的第5计数装置由一定数目的时隙产生一个外时帧。对于无线电通信系统的示范的情况，该外时帐用TDMA用户分离法重新确定信息传输到单个移动站的周期性，其中，例如各分配给一台移动站一个用于信息传输的时隙。时隙以及外时帧的产生也可以另可选择地借助一个唯一的计数装置实现。

按照本发明的另一安排，分立的组件具有第6计数装置，该计数装置对产生的外时帧计数并分派各自一个外时帧号。

传输到外组件的内时帧号根据另一扩展在分立组件的一个计算装置内可以与外时帧号进行比较，并且求出各时帧号之间的差。从求出的差出发以与中心时帧号适当比例关系，例如就差的最小化来说，外时帧号被改变。通过这个安排除了时位的同步之外，为了各信息传输有利地实现各计数装置的额外同步。

根据另一扩展在计算装置内从内时帧号出发根据在内时帧的产生周期性和外时帧产生的周期性之比算出理论的外时帧号。计算装置把该理论的外时帧号与在第6计数装置内求出的外时帧号进行比较。在时帧号之间出现差时计算装置是根据另一安排把算出的理论的外时帧号划归外时帧号。通过在计算装置内这种计算，时帧号的直接比较是可能的，虽然时帧是分别用不同的时钟信号产生的。

现在本发明依靠附图进行详细说明。在这里示出：

图1示出一种无线电通信系统尤其是一种移动无线电系统的一个方框图，

图2示出根据本发明的同步设备的一个方框图，

图3示出附设额外时帧同步的、对应于图2设备的方框图，

图4示出建立于图3设备基础上的表示各个计数装置暂态关系的时间图，

图1描绘的并示范地作为一种移动无线电系统安排的无线电通信系统，在其结构上相当于一种公知的GSM移动无线电系统或UMTS移动无线电系统，该系统由多台彼此联网以及对一个固定网络PSTN建立存取的移动交换机MSC构成。此外该移动交换机MSC与各至少一台用于分配无线电技术资源RNM的装置连接。每一台这种装置RNM又可以实现对至少一台基站BS连接。这基站BS是经无线电接口与移动站MS可以建立并可以拆除通信连接的一台无线电站。

图1示范地表示用于一台基站BS和一台移动站MS之间信息传输的通信连接。在基站BS的无线电有效服务区内存在另一移动站MS，该移动站在示出的情况下并未建立通信联系。

以下只考虑具有一个中心组件CORE和一个分立组件CU的基站BS的结构，其中用于接收和发送不同频率的多个载频的基站BS，在通常情况下包含一个中心组件CORE和多个设计成发送/接收装置CU(载频单元)的分立组件。中心组件CORE和发送/接收装置CU经一个星形结构被单独的连接导线CC-LINK连接，使得为了信息传输各自产生一个点对点连接。

图2示出中心组件CORE和发送/接收装置CU的方框图，它们分别具有用于经连接导线CC-LINK点对点连接的第1接口装置SELIC1或第2接口装置SELIC2。根据未画入的构形，接口装置SELIC1，SELIC2以及连接导线CC-LINK分别双重地在组件内实现，由此通过简单的转接，即使有部分故障的情况下也可保障基站BS正常的功能。

中心组件CORE除了给定的部件外还包含一台连接到分配无线电技术资源的装置RNM的Abis-接口的装置。因此保证了根据PCM30或PCM24传输的连接和转换成相应的帧协议。

从分配无线电技术资源的装置RNM以及从网络侧输入而应当发送到移动站MS的信息从Abis接口透明地经接口装置SELIC1，SELIC2和连接导线CC-LINK传输到发送/接收装置CU，随后在CU内进行信号处理和变换。

在中心组件CORE内一台装置ACLK产生一个独立而高准确的系统时钟信号mclk或该系统时钟信号mclk例如借助振汤器开关电路从网络侧PCM-时钟信号导出。另外例如这系统时钟信号mclk用于控制接口装置SELIC1，SELIC2。如果系统时钟信号mclk与PCM时钟信号相当，则可以实现透明地信号传输到发送/接收装置CU。

从系统时钟信号mclk在中心组件CORE的第1计数装置COUNT1内求出状态变换数，并且在每次溢出时或达到第1计数装置COUNT1一定的计数数量时产生一个同步脉冲msync。为了产生与第1计数装置COUNT1的计数范围有关的同步脉冲，这时第1计数装置COUNT1具有例如一定的周期性。产生的同步脉冲msync经连接导线CC-LINK传输到发送/接收设备CU并且在其中输入到同步装置SYNCGATE。在发送/接收设备CU内在一台装置LCLK内产生一个本地时钟信号lclk，该信号例如控制室外接口专用参数的产生。这时本地时钟信号lclk具有对系统时钟信号mclk不同的频率。为了可以对同步脉冲msync的各时位和本地时钟信号lclk的各时位进行比较，这样来选择产生同步脉冲msync的周期性，使得它与系统时钟信号周期性的整约数和本地时钟信号lclk周期性相当。如果给出这个条件，则在同步装置SYNCGATE内本地时钟信号lclk的时位对系统时钟mclk的时位匹配。为了这种匹配也可以考虑连接导线CC-LINK的长度，其中与该长度有关在时位之间的差被调整一定值。

在图3示出中心组件CORE以及与其连接的发送/接收设备CU的扩大的方框图。在中心组件CORE内由第2计数装置COUNT2内的系统时钟信号mclk导出内时帧frameint，这些内时帧各自可以接纳一定数目的信息元bit。这时内时帧frameint的长度相当于例如网络侧PCM信号的帧长，由此重新产生透明的信号传输到发送/接收设备CU。第1计数装置COUNT1在这种构形中并不对系统时钟信号mclk的状态变化计数而是对产生的内时帧frameint的数量计数。在内时帧frameint的一定的数目之后，第1计数装置COUNT1又周期性地产生一个同步脉冲msync。与第1计数装置COUNT1并联。在中心组件CORE内构成第3计数装置COUNT3，该计数装置对产生的内时帧frameint

计数并且各分派一个内时帧号fnint。第1和第3计数装置COUNT1和COUNT3根据未示出的另一可选择实施结构也可以在一个共同的计数装置内实现。例如各当前的时帧号fnint共同随着同步脉冲msync一起传输到发送/接收装置CU。为了传输同步脉冲msync以及当前的内时帧号fnint，例如通过由这两值来置换各必需的信息元bit数而实现。

在发送/接收装置CU内当前的时帧号fnint例如中间存储在第2接口装置SELIC2的存储装置内。例如借助一个模拟PLL电路由系统时钟信号mclk获得的本地时钟信号lclk服务于第4计数装置COUNT4，用于根据从GSM-移动无线电系统公知的TDMA用户分离法来产生把信号传输到例如移动站MS的时隙ts。时隙ts包含由网络侧的信息变换成的各一定数目的信息元bit，并配备有信道评估的一个训练序列。根据TDMA方法一定数目的时隙ts产生一个外时帧frameext，所以例如在GSM移动无线电系统内8个时隙ts组合成一个外时帧fnext，由此可以同时对最多8个移动站MS建立通信连接。在第5计数电路COUNT5内产生外时帧frameext，该计数装置对在第4计数装置COONT4产生的时隙ts计数。第4和第5计数装置COUNT4和COUNT5又可以另可选择地在一个共同的计数装置内实现。

在发送/接收装置CU的同步装置SYNCGATE内，各产生的时隙ts的时位或外时帧frameext的时位与系统时钟信号mclk的时位比较，并在出现差的情况下可以如图2所示那样进行调节。

为使中心组件CORE与发送/接收装置CU同步除了对时位进行比较之外，在发送/接收装置CU的第6计数装置COUNT6内对产生的外时隙frameext计数，并分派一个外时帧号fnext。该外时帧号fnext也如内时帧号fnint一样，例如在出现同步脉冲msync时输入到发送/接收装置CU内的计算装置MPC。现在计数装置MPC可以由时帧号之间公知的关系确定偏差，并且例如根据内时帧号fnint对外时帧号fnext进行匹配。第6计数装置COUNT6及其功能可以另外在计算装置MPC内实施集成或者被它采用。

在图4内描绘了图3的各个计数装置的时间图。该时间图示出时钟信号时位的同步以及不同周期性时帧的同步。作为示例假定了一些周期性在GSM移动无线电系统的一台基站内是如何出现的。

在中心组件CORE的装置ACLK内系统内产生一个具有32,768兆赫频率的时钟信号mclk，该频率相当于网络侧PCM时钟信号的频率。对于经连接导线CC-LINK传输的编码数据速率也是32,768兆位，因此传输的有效数据速率为16,384兆位。产生的系统时钟信号mclk的频率输入到第2计数装置COUNT2以及控制传输的第1接口装置SELIC1。此外，系统时钟信号mclk输入到发送/接收装置CU，并在那里用于在装置LCLK内产生具有26兆赫频率的本地时钟信号lclk。这时装置LCLK可以例如作为一个模拟PLL-开关电路实现，该开关电路产生高准确的本地时钟信号lclk。本地时钟信号lclk的频率26兆赫是如此选择的，以致于由此可以导出GSM移动无线电系统所使用的TDMA用户分离方法的所有时基。

第2计数装置COUNT2示范地作为12位宽的二进制计数器实现并且在溢出后每次复位的情况下产生一个新的内时隙frameint，各一个内时隙frameint的长度相当于网络侧的PCM信号的时帧持续时间125μs(＝8kHz)。依次跟随的内时帧frameint登录入图4时间图的第1行内。

第1计数装置COUNT1各在480次计数-相当于60ms的周期性-的内时帧frameint之后产生一个同步脉冲msync。这在图4的时间图的第2行内表示，其中贯通的垂直线分别标明出现一个同步脉冲msync。在产生这个同步脉冲msync之后第1计数装置COUNT1复位并重新开始内时帧的计数。为了产生同步脉冲msync选择60ms的周期性，因为这13个TDMA时帧在其余的描述里称为外时帧frameext，相当于各4,615ms，并因此都表示无论内时帧frameint或外时帧frameext的一个公倍数。

此外构成32位宽的计数器的第3计数装置COUNT3对内时帧frameint计数并对其各安排一个内时帧号fnint，正如在时间图的第3行内所示。在通过第1计数装置COUNT1各产生一个同步脉冲的情况下，各当前的内时帧号fnint连同同步脉冲msync一起传输到发送/接收装置CU。

在分立的发送/接收装置CU内产生的本地的时钟信号lclk借助第4计数装置COUNT4用于产生具有各长约577μs的时隙ts。这577μs长通过本地时钟信号lclk的频率除以15000产生，即第4计数装置COUNT4具有15000的计数范围。产生的时隙ts0到ts7相继的序列在时间图的第4行内给出。时隙ts的长度通过在GSM移动无线电系统内应用的TDMA方法中规定，其中在一个时隙ts内各信息传输到/从处于基站的无线电有效服务区的移动站MS。

示范地作为3位宽二进制计数器构成的第5计数装置COUNT5周期地由各8个相继的时隙ts0到ts7产生一个外时帧frameext，它也称作TDMA帧，具有各长4,615ms，正如其在时间图第5行中所给出的那样。

通过第4计数装置COUNT4和第5计数装置COUNT5的输出反馈到同步装置SYNCGATE，在出现同步脉冲msync时产生的时隙ts的各时位(第4行)和外时帧frameext(第5行)可与同步脉冲msync的时位(第2行)相比较。各时位通过出现同步脉冲msync的专用的周期性应必须是相同的，然而偏差被同步装置SYNCGATE补偿或时隙ts的时位和外时帧frameext的时位对同步脉冲msync匹配。该同步过程通过在时间图的第2行和第4行之间的各箭头表示。

第6计数装置COUNT6对所产生的外时帧frameext计数并对其各分配一个外时帧号fnext，正如在图4时间图的第5行内所示。在出现同步脉冲msync时计数装置MPC读出在必要时中间储存在第2接口装置SELIC2内的内时帧号fnint和外时帧号fnext，并且为了求出时帧号之间可能出现的差进行比较。计数装置MPC由内时帧号fnint示范性程序控制地计算理论上的外时帧号，该外时帧号例如建立在由内时帧号fnint乘13(对于每60ms具有13个外时帧)接着除以480(对于每60ms具有480个内时帧frameint)产生的60ms的同步脉冲的周期性基础上得出。如果在时帧号之间出现差，则计算装置MPC例如修正第6计算装置COUNT6的外时帧号fnext，并且根据理论上计算的外时帧号进行匹配。无论第3计数装置COUNT3或第6计数装置COUNT6在第3计数装置COUNT3溢出后进行复位，根据时间图这相当于约3.5小时的周期性。

通过用60ms的周期性对时位以及时帧号实现的同步，达到在中心组件CORE和发送/接收设备CU之间的极高度的同步性而其差小于在GSM移动无线电系统内专用的932ns。

Claims (22)

1.用一个中心组件(CORE)同步至少一个分立组件(CU)的装置，其中，

中心组件(CORE)具有：

—用于产生系统时钟信号(mclk)的装置(ACLK)，

—用于从系统时钟信号(mclk)周期性产生一个同步脉冲(msync)的第1计数装置(COUNT1)，其中产生具有周期性的同步脉冲(msync)，该周期性相当于系统时钟信号(mclk)的周期性整数公约数以及相当于在分立组件(CU)内产生的本地时钟信号(lclk)信号的一个周期性，以及

—用于经至少一根连接导线(CC-LINK)发送信息和同步脉冲(msync)到分立组件(CU)的第1接口装置(SELIC1)，

以及分立组件(CU)具有：

—用于产生本地时钟信号(lclk)的装置(LCLK)，

—用于接收经连接导线(CC-LINK)传输的信息和同步脉冲(msync)的第2接口装置(SELIC2)，和

—用于求出在接收的同步脉冲(msync)的时位和本地时钟信号(lclk)的时位之间的有关差值以及以与同步脉冲(msync)的时位适当比例关系控制本地时钟(lclk)的时位的同步装置(SYNCGATE)。

2.根据权利要求1的装置，其中，

同步装置(SYNCGATE)是这样控制本地时钟信号(lclk)的时位，使差值为最小。

3.根据权利要求1的装置，其中，

同步装置(SYNCGATE)是这样控制本地时钟信号(lclk)的时位的，使与连接导线(CC-LINK)的长度有关的差值是常量。

4.根据前述权利要求之一的装置，其中，

同步装置(SYNCGATE)只在一定的时间间隔内对时位进行比较。

5.根据前述权利要求之一的装置，其中，

中心组件(CORE)具有用于周期性产生由当时数量的信息元(bit)组成的内时帧(frameint)的第2计数装置(COUNT2)，用于与系统时钟信号(mclk)的周期性有关的信息传输到分立组件(CU)。

6.根据前述权利要求之一的装置，其中，

第1计数装置(COUNT1)周期性在第2计数装置(COUNT2)内产生各自一定数目的内时帧(frameint)之后产生同步脉冲(msync)。

7.根据权利5或6的装置，其中，

在中心组件(CORE)内实现的第3计数装置(COUNT3)对产生的内时帧(frameint)计数并各分派一个内时帧号(fnint)。

8.根据前述权利要求的装置，其中，

中心组件(CORE)的第1接口装置(SELICI)把内时帧号(fnint)与同步脉冲(msync)一起传输到分立组件(CU)。

9.根据一个前述权利要求的装置，其中，

中心组件(CORE)的第1接口装置(SELIC1)通过产生的同步脉冲(msync)和/或内时帧号(fnint)置换一个或多个信息元(bit)并且传输到分立组件(CU)内的第2接口装置(SELIC2)，

10.根据一个前述权利要求的装置，其中，

在分立组件(CU)内实现的第4计数装置(COUNT4)为了信息传输到至少另一外设装置(MS)，与本地时钟信号(lclk)的周期性有关，产生具有各一定数目信息元(bit)的时隙(ts)。

11.根据前述权利要求的装置，其中，

在分立组件(CU)内实现的第5计数装置(COUNT5)各由一定数目的时隙(ts)产生一个外时帧(frameext)。

12.根据权利要求10或11的装置，其中，

在分立组件(CU)内实现的第6计数装置(COUNT6)对外时帧(frameext)计数，并各分派一个外时帧号(fnext)。

13.根据前述权利要求的装置，其中，

在分立组件(CU)内实现的计算装置(MPC)把传输的内时帧号(fnint)与外时帧号(fnext)进行比较，求出有关的时帧号(fnint，fnext)之差并且与中心时帧号(fnint)相比较而改变外时帧号(fnext)。

14.根据前述权利要求的装置，其中，

计算装置(MPC)使求出的时帧号(fnint，fnext)之差最小。

15.根据权利要求13或14的装置，其中，

根据产生内时帧(frameint)的周期性和产生外时帧(frameext)的周期性之比，计算装置(MPC)由内时帧号(fnint)计算理论的外时帧号，并且把理论的外时帧号与在第6计数装置(COUNT6)内求出的外时帧号(fnext)进行比较。

16.根据前述权利要求的装置，其中，

计算装置(MPC)把计算的理论外时帧号分配给外时帧号(fnext)。

17.根据一个前述权利要求的装置，其中，

连接导线(CC-LINK)作为对各分立的组件(CU)的单独引线来实现。

18.根据一个前述权利要求的装置，其中，

用于产生本地时钟信号(lclk)的装置(LCLK)是这样构成的，使得本地时钟信号(lclk)由系统时钟信号(mclk)引出。

19.根据一个前述权利要求的装置，其中，

中心组件(CORE)和分立组件(CU)在无线电通信系统的一个基站(BS)内实现。

20.根据前述权利要求的装置，其中，

无线电通信系统根据TDMA方法实现用户分离，其中外时隙(ts)的长度和外时帧(frameext)的长度根据TDMA方法进行匹配。

21.根据权利要求19或20的装置，其中，

分立组件(CU)作为基站(BS)的发送/接收设备来实现。

22.根据权利要求19到21的之一的装置，其中，

其它的装置(MS)作为无线电通信系统的移动站或固定用户的终端来实现。

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