CN1698295A - 用于测量和补偿在由光缆相互连接的主基站和远程基站之间的延迟的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于测量和补偿在由光缆相互连接的主基站和远程基站之间的延迟的装置和方法。主基站向SDH帧的开销部分插入测试模式以向远程基站发送SDH帧，接收由远程基站循环回的SDH帧以检测测试模式，并且按照测试模式测量传播延迟。在所接收的SDH帧中的预定位置检测至少一个帧定位字(FAW)，并且按照FAW检测信息来计算延迟误差。具有所述延迟误差的所测量的传播延迟被补偿，并且产生由光缆引起的传播延迟。调制器和解调器(MODEM)补偿要发送到远程基站的基带信号的延迟。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步移动通信系统，具体涉及用于测量和补偿在由光缆相互连接的主基站和远程基站之间的延迟的装置和方法。
背景技术
蜂窝移动通信系统将一个整体的业务区划分为多个小区，并且使用基站来覆盖小区。在实际的无线环境中，在相邻的小区之间可以形成重叠小区。用户移动单元可以从与重叠小区相关联的至少两个基站接收信号。在这种情况下，必须按照在基站之间交换的通信控制信号来执行切换程序，以便蜂窝移动通信系统可以保持用于在小区之间移动的用户移动单元的通信。当然，必须在基站之间获得同步，以便可以基于码分多址(CDMA)技术来在同步移动通信系统中支持切换。
在比农村地区具有更大人口密度的城市地区的情况下，必须将一个小区划分为多个微微小区或微小区。在这种情况下，由连接到主基站的具有较小容量的远程基站来覆盖所述微微小区或微小区。传统上，主基站被设计使得它可以包括用于处理CDMA数字信号的数字单元和用于处理射频(RF)载波信号的RF单元。远程基站可以通过同轴电缆、无线连接、光缆等连接到主基站。因为移动通信系统支持高数据率，因此在以低信号损耗或变差来使用能够执行长距离传输的光缆上存在很大的兴趣。
当主基站和远程基站相隔几到几十公里的较长距离的时候，用于从主基站向远程基站发送前向基带信号所需要的时段与距离成正比，并且可以在主基站和远程基站之间引起较大的时间延迟。所述较大的时间延迟可以具有不同的值。所述不同的时间延迟可以使得来自远程基站的RF信号异步传输。具体上，当一个移动单元与多个远程基站通信时，在主基站和远程基站之间的异步问题可以使得移动单元的语音质量变差。
图1是图解使用典型的微小区或微微小区架构的移动通信系统的配置的方框图。
在图1所示的移动通信系统中，三个远程基站(RU)21-23连接到一个主基站(MU)20，并且远程单元21-23将从主基站20接收的基带信号转换为RF信号，以向移动单元10发送所述RF信号。移动单元10从远程基站21-23接收包括相同数据的三个RF信号。
图2是图解构成图1所示的主基站20和远程基站21-23之一的部件的方框图。在图2中，用于相互连接主基站20和远程基站21-23的一种光通信技术使用同步数字体系(SDH)。
参见图2，主基站20包括：数字处理单元20a，用于处理数字基带信号；SDH处理单元20b，用于执行在数字基带信号和SDH帧之间的转换操作；电/光(E/O)接口20c，用于执行在SDH帧和光信号之间的接口。远程基站21包括：E/O接口21a，用于在光信号和SDH帧之间执行接口；SDH处理单元21b，用于执行在SHD帧和数字基带信号之间的转换操作；RF处理单元21c，用于执行在数字基带信号和RF信号之间的转换操作。
由移动通信系统使用的传统的通信技术着重于以高数据率来长距离发送数据而没有误差，并且从不考虑由线缆引起的延迟。同步CDMA移动通信系统对于信号相位很敏感，因为CDMA移动通信系统是基于被称为码片的最小数据元素的，所述码片例如通过诸如用户识别、编码、解码的数字处理。当使用1.2288Mcp的码片率的时候，一个码片对应于813.8纳秒(ns)。当远程基站在同步CDMA系统中不同步时，对于在远程基站之间的区域中移动的移动单元在切换中可能引起误差，并且用于从基站检测信号的操作是不可能的。结果，不能适当地执行通信。
而且，作为远程基站和主基站不同步的结果，不能确认与光信号传输相关联的各种状态，并且不能在通过光缆相互连接主基站和远程基站的传统通信系统中适当地执行诸如系统状态管理、误差检测的一套处理。另外，当处理数字基带信号时，存在问题：不能简单地计算由光缆引起的传播延迟值。
发明内容
因此，本发明考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于在同步移动通信系统中同步通过光缆连接到主基站的远程基站的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于计算和测量在由光缆相互连接的主基站和远程基站之间的传播延迟的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于通过来自主基站的开销信息来测量在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于检测在主基站和远程基站之间的帧定位信息和精确地校正传播延迟的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于测量和计算在主基站和远程基站之间的传播延迟并补偿所测量和计算的传播延迟的装置和方法。
按照本发明的第一方面，上述和其他目的的实现是通过提供一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站。所述用于测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置包括：SDH处理单元，用于向SDH帧的开销部分插入测试模式，向远程基站发送SDH帧，用于接收由远程基站循环回的SDH帧，以从远程基站的SDH帧检测至少一个帧定位字(FAW)；控制器，通过将按照包括所述测试模式的SDH帧的来回时延的计数值所测量的传播延迟加到从FAW的检测信息计算的延迟误差上，来产生在主基站和远程基站之间的传播延迟的值。所述用于测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置还包括调制器和解调器(MODEM)，用于响应于由控制器产生的传播延迟值来补偿要发送到远程基站的基带信号的传播延迟。
按照本发明的第二方面，上述和其他目的的实现是通过提供一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站。所述用于测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置包括：控制器，用于通过光缆从所述主基站接收指示传播延迟值的传播延迟信息；RF处理单元，用于将从主基站接收的基带信号转换为中频(IF)信号，按照所接收的传播延迟信息来以小于码片时间的单位来补偿IF信号的传播延迟，将所补偿的IF信号转换为RF信号，并且通过天线来辐射所述RF信号。
按照本发明的第三方面，上述和其他目的的实现是通过提供一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的方法，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站。所述用于测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的方法包括：向SDH帧的开销部分插入测试模式以向远程基站发送SDH帧，接收由远程基站循环回的SDH帧，从所述SDH帧检测至少一个帧定位字(FAW)，通过将按照包括所述测试模式的SDH帧的来回时延的计数值所测量的传播延迟加到从FAW的检测信息计算的延迟误差上，来产生在主基站和远程基站之间的传播延迟的值。所述用于测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的方法还包括：响应于由控制器产生的传播延迟值来补偿要发送到远程基站的基带信号的传播延迟。
按照本发明的第四方面，上述和其他目的的实现是通过提供一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的方法，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站。所述用于测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的方法包括：通过光缆从所述主基站接收指示传播延迟值的传播延迟信息，将从主基站接收的基带信号转换为中频信号，按照所接收的传播延迟信息来以小于码片持续时间的时间单位来补偿IF信号的传播延迟，将所补偿的IF信号转换为RF信号，并且通过天线来辐射所述RF信号。
附图说明
通过下面参照附图详细说明，本发明的上述和其他目的、特点和其他优点将会更清楚地被理解，其中：
图1是图解使用传统的微小区或微微小区架构的移动通信系统的配置的方框图；
图2是图解构成图1所示的主基站和远程基站的部件的方框图；
图3是图解按照本发明的一个实施例的主基站的结构的方框图；
图4是图解按照本发明的一个实施例的用于测量在主基站和远程基站之间的传播延迟的同步传送模块1(STM-1)帧的格式的说明图；
图5是图解基于码片持续时间的时间单位的、在图3的延迟计数器中可测量的延迟范围和在图3所示的帧定位字(FAW)检测器中能够校正的延迟误差的范围；
图6是图解构成图3的FAM检测器的部件的方框图；
图7是用于图解通过存储在模块中的数据来检测FAW的操作的时序图；
图8是图解按照本发明的一个实施例的、用于通过环回同步数字体系(SDH)帧来测量和计算传播延迟的示例的说明图；
图9是图解按照本发明的一个实施例的远程基站的结构的方框图；
图10是图解构成图9中所示的RF处理单元的部件的方框图。
具体实施方式
现在，参照附图详细说明本发明的优选实施例。在附图中，以相同的附图标号来表示相同或类似的元件，即使在不同的附图中描述它们。在下面的说明中，当可能使得本发明的主题很不清楚的时候，省略在此包括的公知功能和配置的详细说明。下面要说明的词汇或表达是根据与本发明的实施例相关联的功能定义的。可以按照用户或码片设计者的意愿或通常的实践来改变所定义的词汇或表达。因此通过本发明的整体内容来定义所述词汇或表达。
下面描述的本发明的实施例在移动通信系统中使用同步数字体系(SDH)标准来同步通过光缆连接到主基站的远程基站。按照本发明的实施例，测量和计算在主基站和远程基站之间的校正的传播延迟，并且在主基站的数字单元中和在远程基站的中频单元中补偿所测量和计算的传播延迟。
公知，SDH是基于用于按照时分复用(TDM)来基于同步传送模块N(STM-N)(N＝1、4、16、64、256)将诸如E1、T1和DS3的低速信号复用为光信号的方法，该SDH是作为用于通过光缆来同步数据发送的标准技术。每个STM的比特率是用于N＝1的155.52兆比特每秒(Mbps)、用于N＝4的622.08Mbps、用于N＝16的2,488.32Mbps、用于N＝64的9,953.28Mbps或用于N＝256的39,813.12Mbps。STM-N是较高等级的传送模块，并且是基于STM-1的比特率的N倍，并且将STM-1帧以字节单位复用。
SHD的主要特征之一是经由使用光缆的设备提供用于执行在网络单元之间的通信所需要的足够开销信息、有效负荷访问和网络的操作、管理、维护和提供(OAM&P)。所述OAM&P包括故障探测、性能监控、提供和安全功能。
本发明的实施例使得能够使用SDH的保留的开销信息按照SDH标准测量在由光缆相互连接的主基站和远程基站之间的传播延迟。但是，如果仅使用SDH的开销信息来测量传播延迟，则通过被提供到一个SDH装置的基准系统时钟(即19.44MHz)来限制可测量传播延迟的范围。结果，需要另外的方法来正确地计算延迟误差。当可以计算延迟误差时使用帧定位字(FAW)。从自主基站接收的SDH帧来检测FAW，并且按照其位置信息来精确地计算传播延迟误差。
图3是图解按照本发明的一个实施例的主基站(MU)的结构的方框图。
如图3所示，主基站包括：数字处理单元100，用于处理数字基带信号；SDH处理单元106，用于执行在数字基带信号和SDH帧之间的转换操作；电/光(E/O)接口134，用于执行在远程基站的光信号和SDH帧之间的接口；控制器104，用于控制数字处理单元100以便可以补偿通过光缆向远程基站(RU)的传播延迟。
数字处理单元100包括调制器和解调器(MODEM)102。MODEM 102产生数据以发送到SDH处理单元106，并且处理从SDH处理单元106接收的数据。
SDH处理单元106包括：成帧器(framer)108，用于产生SDH帧；延迟测量器116，用于搜索和插入测试模式，并且测量传播延迟；解成帧器(de-framer)128，用于分析开销和有效负荷信息；FAW检测器126，用于检测FAW；并行/串行(P/S)转换器114；串行/并行(S/P)转换器124。
成帧器108包括有效负荷产生器110和开销产生器112。成帧器108将由开销产生器112产生的SDH开销信息加到由有效负荷产生器110使用发送数据产生的SDH有效负荷信息上，以便产生SDH帧。SDH帧被并行/串行转换器114转换为串行格式，然后被转换的SDH帧通过E/O接口134被发送到远程基站。
当通过E/O接口134从远程基站接收到一个SDH帧时，SDH处理单元106的串行/并行转换器124将所接收的SDH帧转换为并行格式，并且通过FAW检测器126向解成帧器128提供被转换的SDH帧。现在更详细地说明FAW检测器126的操作。
解成帧器128包括开销分析器130和有效负荷分析器132。解成帧器128从被转换为并行格式的SDH帧提取开销信息，然后通过开销分析器130分析所提取的开销信息。解成帧器128引用被提取的开销信息，然后向MODEM102提供由有效负荷分析器132提取的开销信息。
图4图解了按照本发明的一个实施例的、在主基站和远程基站之间交换的SDH帧的格式。图4仅仅示出了以155.52Mbps速率通过光缆发送的STM-1帧。如上所述，STM-N帧是比STM-1更高的等级，因为它们将STM-1帧以字节单位复用。
参见图4，STM-1帧是270字节长9行宽，STM-1帧周期(frame period)是125微秒(μs)。结果，STM-1帧的发送率是155.52Mbps(＝9*(8*270)/125微秒)。在STM-1帧的左侧的9个字节指示用于帧监控、操作、管理、维护和提供(OAM&P)的部分开销(SOH)，在STM-1帧的右侧的261个字节指示包括用户信息的一组管理单元(AU)。SOH被详细地示出在图4的上部。SOH承载信号再生、复用、转换和AU指针信息。AU组包括：有效负荷部分，用于承载用户的语音和数据；路径开销(POH)部分，用于承载路径状态信息。
按照本发明的一个实施例，向SOH的指定字节插入预定的测试模式，以便可以测量在主基站和远程基站之间的传播延迟。例如，所述测试模式可以被插入到对于SOH的自动保护转换(APS)分配的字节K2。
返回图3，当成帧器108产生SDH帧时，在延迟测量器116中包括的测试模式插入器118向由开销产生器112产生的开销部分插入预定的测试模式。当插入测试模式时，开始延迟计数器122。延迟计数器122与19.44MHz的系统时钟同步，然后输出16比特的计数值。
成帧器108将包括测试模式的开销部分加到由有效负荷产生器110产生的有效负荷部分以产生SDH帧。所述SDH帧被并行/串行转换器114转换为串行格式，然后被转换的SDH帧被E/O接口134转换为光信号。E/O接口134向远程基站发送所述光信号。在接收到包括被转换的SDH信号的发送光信号时，远程基站的SDH处理单元将具有被插入的测试模式的SDH帧循环回主基站的SDH处理单元。
如果在主基站和远程基站之间的距离等于或大于预定距离，当向每个SDH帧插入测试模式时，可能错误地确定所确定的传播延迟。例如，假定在主基站和远程基站之间的距离等于或大于18.75千米，并且每125微秒的帧周期插入测试模式并且然后发送被插入的帧，则可以将在主基站和远程基站之间的1250米和20千米的距离计算为相同距离。为此，测试模式插入器118每个预定周期(例如每15帧)插入一个测试模式。包括测试模式的帧被称为超帧。
在延迟测量器116中包括的测试模式搜索器120发送如上所述插入测试模式的SDH帧(即超帧)。每当从远程基站接收到超帧时，测试模式搜索器120查看在所接收的帧中指定的开销部分的位置(例如图4所示的“K2”)，然后确定被插入到被查看的开销部分中的测试模式是否等于由测试模式插入器118插入的那个。
如果被插入到被查看的开销部分中的测试模式等于由测试模式插入器插入的那个，则测试模式搜索器120停止延迟计数器122。来自延迟计数器122的计数值被发送到控制器104。延迟计数器122响应于19.44MHz的系统时钟而工作。
接收来自延迟计数器122的计数值的控制器104计算在具有插入的测试模式的SDH帧的发送操作和由远程基站循环回的SDH帧的接收操作之间的来回时延(RTD)。而且，控制器104从所计算的RTD减去预定的SDH处理时间，然后将相减的结果除以2，以便可以测量在主基站和远程基站之间的传播延迟。
图5是图解基于码片持续时间的时间单位的、在图3所示的延迟计数器122中可测量的延迟范围。当使用1.2288Mbps的标准码片速率的时候，一个码片持续时间对应于813.8纳秒(ns)。如图5所示，可以通过延迟计数器122的计数值来将传播延迟计算为4个小数位d3到d[-4]。可以发现，不能计算具有多于4个小数位的值的延迟误差。FAW检测器126校正所述延迟误差。
FAW检测器126的FAW检测操作是以比特为单位执行的。当使用155.52Mbps的速率时，能够使用FAW被检测的延迟值是1/2*(1/155.52Mbps)＝3.215纳秒。在FAW检测器126中可以识别的最小延迟值是6.43纳秒(＝1/155.52Mbps＝一个1/128码片)。但是，当考虑来回距离的时候，可测量的延迟值变为3.215纳秒，这是6.43纳秒的一半。
由延迟计数器122对于传播延迟的测量以一个码片的大约1/32的时间单位进行。因为由于电源通断的偏差大于码片的1/32，因此用于测量结合准确度的实际容限的传播延迟的时间单位是大约1/4到1/8码片的一个等级或者量化。或者，能够使用FAW被检测的误差的范围是基于1/256码片的时间单位(3.215纳秒)。虽然考虑由于外部因素的偏差，但是可以保证大约1/32到1/64码片的量化等级。可以实现1/64码片的量化等级的精确时钟补偿。
图6是图解图3所示的FAW检测器126的部件的方框图。
参见图6，时钟划分器124a接收155.52MHz的STM-1时钟，并且将所接收的时钟除以8，以便产生19.44MHz的系统时钟。时钟划分器124a向SDH处理单元106的部件提供所产生的19.44MHz的系统时钟。串行/并行转换器124响应于19.44MHz的系统时钟将以155.52MHz的速率通过光缆从远程基站接收的串行数据(例如STM-1帧)转换为8行的并行数据。串行/并行转换器124向FAW检测器126传送所述并行数据。
延迟器件126a将所述并行数据延迟一个比特。构成数据寄存器126b的8个模块分别存储8个比特。因此，数据寄存器126a存储具有6纳秒的相差的8个8比特数据单元(实际上是15比特数据)。
在STM-1帧的情况下，指示帧的开始的FAW被设置为十六进制值F6(它等于二进制表示11110110)和十六进制值28(等同于00101000)。FAW被分别重复地插入图4所示的STM-1帧的三个A1位置和三个A2位置。FAW“F6”被插入三个A1位置，并且FAW“28”被插入三个A2位置。其后，同步模式检测器126c将存储在8个模块中的8比特数据与FAW“F6”和“28”相比较，并且选择具有匹配数据的模块。
图7是图解通过存储在模块中的数据来检测FAW的操作的时序图。为了简化，限定FAW“F6”和“28”分别重复两次。
参见图7，以155.52MHz的速率接收的串行数据Serial_Dat与19.44MHz的时钟同步，并且被转换为并行数据Parall_D[0]。并行数据Parall_D[0]和在1比特移位操作后产生的7个并行数据单元Parall_D[1]、Parall_D[2]、…、Parall_D[7]被存储在数据寄存器126b的模块中。
同步模式检测器126c每个时钟周期将存储在数据寄存器126b中的数据与“F6”和“28”相比较，并且确定当2个“F6”FAW和2个“28”FAW被包括在存储于特定模块的数据中时在所述特定模块中检测到FAW。从其检测到FAW的模块的位置信息被提供到控制器104以便可以计算传播延迟。存储在从其检测到FAW的模块中的数据被发送到解成帧器128，以便可以检测所接收的数据。
从其检测到FAW的模块的位置信息可以是包括用于指示8个模块的对应模块的一个比特值“1”的8比特信息或指示对应模块的索引的3比特信息。控制器104按照从其检测到FAW的模块的位置来计算在主基站和远程基站之间的延迟误差。
在图7的情况下，在第一模块Parall_D[0]中存在连续重复两次的“F6”和连续重复两次的“28”，因此要向控制器104提供的位置信息是“10000000”或“000”。如果如此，则控制器104将在主基站和远程基站之间的延迟误差确定为0纳秒。如果已经从第三模块Parall_D[2]检测到FAW，则在主基站和远程基站之间的延迟误差是1/2*(1/155.52MHz)＝3.2纳秒。
控制器104通过将所计算的延迟误差加到由SDH帧的测试模式测量的延迟值而计算在主基站和远程基站之间的校正延迟。控制器104在控制MODEM102的同时补偿传播延迟。
作为解释示例，SDH处理单元106向155.52Mbps的SDH帧(即STM-1帧)的开销部分中插入预定的测试模式，然后将所述帧发送到远程基站。此处，SDH处理单元106以系统时钟(19.44MHz)开始延迟计数器122。延迟计数器122与系统时钟同步，并且每51.4纳秒(＝1/19.44MHz)将计数值递增“1”。
当在从远程基站接收的SDH帧的开销部分中包括的测试模式等于被发送的SDH帧的时，延迟计数器122被停止，然后输出计数值。此处，当所述计数值是“100”的时候，RTD是5140.0纳秒(＝100*51.4纳秒)。如果所述RTD值被除以2，则由测试模式测量的延迟时间变为2572.0纳秒。
如果在接收路径的155.52Mbps的串行数据(或STM-1帧)以19.44MHz的系统时钟被转换为并行格式，则8比特数据每51.4纳秒连续被产生。从所述8比特数据检测对应于预定FAW的相位的位置，并且使用6.4纳秒(＝1/155v.52MHz)的时间单位来计算由在主基站和远程基站之间的发送线缆引起的延迟误差。当FAW检测位置是其中检测到FAW的位置的时候，由发送线缆引起的延迟误差变为6.4纳秒(＝2*1/2*6.4纳秒，其中“2”是基于FAW检测的补偿值)。在这种情况下，由在主基站和远程基站之间的发送线缆引起的延迟时间是2578.4纳秒(＝2572.0纳秒+6.4纳秒)。
控制器104按照所测量和计算的传播延迟来补偿被发送到远程基站的数据的延迟。在此，通过主基站的MODEM 102来补偿基于码片持续时间的时间单位(813.8纳秒)的延迟，同时由远程基站补偿基于小于一个码片持续时间的时间单位的延迟。
关于主基站的补偿，当主基站控制MODEM 102时，使用由SDH处理单元测量和计算的传播延迟的值。当MODEM 102调制用户数据和随后输出基带信号的时候，可以当用于输出基带信号所需要的时钟被调整时补偿基于码片持续时间的时间单元的传播延迟。当提前等于所述延迟时间的时间量来发送到每个远程基站的信号的时候可以实现通过MODEM 102的延迟补偿。
在上述示例中计算的2578.4纳秒的传播延迟当被转换为码片持续时间的数量的时候对应于3.1683码片(＝2578.3纳秒/813.8纳秒)。所述3.1683码片等于3个码片和一个0.1683码片的和(＝4码片-一个0.8317码片)。在主基站中包括的MODEM早4个码片持续时间而发送基带信号。
图8是图解用于补偿在一个主基站和与所述主基站距离不同的三个远程基站之间的光缆延迟的操作的示例的说明图。
参见图8，主基站(MU)30通过光缆连接到第一到第三远程基站(RU)31、32和33。在第一远程基站31和主基站30之间的距离是最短的，在第三远程基站33和主基站30之间的距离是最长的。主基站30的SDH处理单元106向控制器104提供被插入到SDH帧的开销部分中的测试模式的来回计数值和FAW检测信息。控制器104通过使用所述来回计数值和FAW检测信息来发现与第一到第三远程基站31、32、33相关联的延迟值t1、t2和t3。所述延迟值具有关系t1＜t2＜t3。
在控制器104的控制下，MODEM 102首先输出要到第三远程基站33的具有最长延迟时间t3的基带信号(在时间P3)。然后MODEM 102最后输出要到第一远程基站31的具有最短延迟时间t1的基带信号(在时间P1)。基带信号然后被分别延迟t1、t2和t3，同时通过光缆，并且在实质上相同的时间T到达远程基站31、32、33。
所述信号在实质上相同的时间到达它们的目的地，因为MODEM 102不能以小于一个码片持续时间的时间单位来实现延迟补偿。但是，控制器104以控制信息形式通过SDH帧向远程基站提供关于所计算和测量的传播延迟的信息，以便可以实现基于小于一个码片持续时间的时间单位的延迟补偿。
所述远程基站使用传播延迟信息精确地补偿从主基站接收的信号的同步。从远程基站输出的信号被精确地补偿，并且保持在从远程基站传播的信号之间的相位同步。
图9是图解按照本发明的一个实施例的远程基站的结构的方框图。
如图9所示，远程基站包括：电/光(E/O)接口210，用于执行在光信号和同步数字体系(SDH)帧之间的接口；SDH处理单元220，用于执行在SDH帧和数字基带信号之间的转换操作；射频(RF)处理单元230，响应于在数字基带信号和RF信号之间的转换操作；控制器200，用于控制RF处理单元230以便可以补偿由耦接到远程基站的光缆引起的传播延迟。
关于远程基站的发送操作，E/O接口210将通过光缆从主基站接收的光信号转换为SDH帧，然后向SDH处理单元220发送所述SDH帧。SDH处理单元220然后分析在所接收的SDH帧中包括的开销和有效负荷信息，并且向RF处理单元230传送所述发送数据。RF处理单元230将所述发送数据转换为中频(IF)信号，将所述IF信号转换为RF信号，并且通过天线ANT来辐射RF信号。
当从主基站接收的SDH帧包括在主基站和远程基站之间的传播延迟信息时，SDH处理单元220向控制器200提供所述传播延迟信息。控制器200使用所述传播延迟信息来控制RF处理单元230的发送操作。当将所接收的数据转换为IF信号时，RF处理单元230将所述信号延迟对应的延迟时间，并且通过天线发送被延迟的信号。
图10是图解构成图9所示的射频(RF)处理单元的部件的方框图。
参见图10，串行/并行(S/P)转换器232与来自SDH处理单元220的29.4912MHz的系统时钟同步，并且将串行的帧的发送数据转换为基于码片速率的并行数据。有限脉冲响应(FIR)滤波器234对于并行数据执行48抽头整形滤波操作，以4码片速率来执行过采样操作，并且通过64抽头相位均衡化操作来稳定信号特性。FIR滤波器234被设计使得位于主基站的管理器可以改变其滤波系数。
因为滤波器数据的速率是4码片速率，因此内插器236提高采样率以便可以实现IF速率。为了提高采样率，内插器236通过48抽头半频带滤波器(HBF)来执行2x内插以将数据率提高到8码片速率(CHIP*8)，并且通过64抽头级联积分器梳状(CIC)滤波器执行8x内插以将数据率提高到64码片速率(CHIP*64)。
频率转换器238包括工作在64码片速率(78.6432MHz)的乘法器，并且将内插器236的输出乘以按照同相和正交相位信道的余弦和正弦波，以便内插器236的输出被上变换为20MHz的IF频带。上转换的数据按照14比特分辨率被数/模(D/A)转换器240基于78.6432MHz(64码片速率)的采样率转换为模拟格式。RF发送器242将模拟的IF信号转换为RF频带信号。发送天线前端单元(Tx AFTU)244放大所述RF信号，对于被放大的RF信号执行带通滤波操作，并且通过发送天线Tx_ANT辐射带通滤波的结果。
FIR滤波器234或内插器236使用来自控制器200的延迟补偿信息来以1/64(或1/48)码片延迟时间的时间单位来延迟输出的信号，以便可以补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟。
关于通过内插器236的延迟补偿操作，内插器236将CIC滤波的信号延迟预定数量的抽头，然后输出延迟信号，以便可以补偿传播延迟。在此，CIC滤波器具有64个抽头，并且一个抽头指示对应于1/64码片的延迟时间。
例如，假定由主基站测量和计算的延迟时间是2578.4纳秒(＝3.1683码片＝4码片-一个0.8317码片)，则远程基站通过光缆从主基站接收早4个码片持续时间发送的基带信号。当从主基站提供的延迟信息是正确的时候，远程基站确定早0.8317码片接收到基带信号。所述64抽头CIC滤波器将基带信号延迟53抽头时间(＝一个53/64码片＝0.828125*813.8纳秒＝673.92纳秒)。然后，延迟的基带信号被转换为IF频带信号。在远程基站中的补偿结果对应于3个码片(2441.406纳秒)+11抽头时间(＝11/64码片＝0.171875*813.8纳秒＝139.872纳秒)＝2581.278纳秒，并且与由主基站计算的2578.4纳秒的延迟时间相比较，具有大约2.88纳秒的很小误差。
按照本发明的实施例，移动通信系统可以精确地计算在主基站和远程基站之间的传播延迟而具有1/256码片的最小误差，并且克服了由同步不匹配引起的诸如语音质量变差、切换故障等的问题。而且，所述移动通信系统可以在移动通信用户的分布和特征的基础上安装远程基站，由此有效地管理网络。
虽然已经为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员会明白，在不脱离本发明的范围的情况下，各种修改、增加和替换是可能的。因此，本发明不限于上述的实施例，但是本发明被所附的权利要求以及它们的等同的全范围限定。
Claims (19)
1.一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站，所述装置包括：
SDH处理单元，用于向SDH帧的开销部分插入测试模式，以向远程基站发送SDH帧，并用于接收由远程基站循环回的SDH帧以从远程基站的SDH帧检测至少一个帧定位字(FAW)；
控制器，用于通过将按照包括所述测试模式的SDH帧的来回时延的计数值测量的传播延迟加到从FAW的检测信息计算的延迟误差上来产生在主基站和远程基站之间的传播延迟的值；
调制器和解调器(MODEM)，用于响应于由控制器产生的传播延迟值来补偿要发送到远程基站的基带信号的传播延迟。
2.按照权利要求1的装置，其中SDH处理单元包括：
测试模式插入器，用于每预定的帧周期向要发送到远程基站的SDH帧插入测试模式；
测试模式搜索器，用于每预定帧周期从自远程基站接收的SDH帧搜索测试模式；
延迟计数器，当插入测试模式时开始，并且当搜索测试模式时停止，所述延迟计数器向控制器输出对应于包括测试模式的SDH帧的来回时延的计数值；
FAW检测器，用于从所接收的SDH帧检测FAW，并且向控制器输出所检测的FAW的位置信息。
3.按照权利要求2的装置，其中FAW检测器包括：
数据寄存器，用于将从远程基站接收的数据移位一个比特，并且在具有预定大小的多个内部模块中存储被移位的数据；
同步模式检测器，用于比较存储在模块中的数据和预定的FAW模式，并且如果数据匹配预定的FAW模式则向控制器输出具有匹配的数据的对应模块的位置信息。
4.按照权利要求1的装置，其中MODEM以码片持续时间的时间单位补偿基带信号的传播延迟。
5.按照权利要求4的装置，其中MODEM提前比所产生的传播延迟值大的预定码片时间发送基带信号。
6.按照权利要求1的装置，其中控制器向远程基站提供所产生的传播延迟值的信息，以便远程基站可以以小于一个码片持续时间的时间单位来补偿所产生的传播延迟值。
7.一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的装置，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站。所述装置包括：
控制器，用于通过光缆从所述主基站接收指示传播延迟值的传播延迟信息；
射频处理单元，用于将从主基站接收的基带信号转换为中频信号，按照所接收的传播延迟信息来以小于一个码片持续时间的时间单位来补偿中频信号的传播延迟，将所补偿的中频信号转换为射频信号，并且通过天线来辐射所述射频信号。
8.按照权利要求7的装置，其中射频处理单元按照所述传播延迟值来补偿除了基于由主基站补偿的码片持续时间的时间单位的延迟之外的、基于小于一个码片持续时间的时间单位的延迟。
9.按照权利要求7的装置，其中射频处理单元包括：
有限脉冲响应(FIR)滤波器，用于执行基带信号的过采样和相位均衡；
内插器，用于按照预定的内插率内插FIR滤波器的输出，并且按照传播延迟信息将内插的结果延迟预定时间以执行输出操作；
频率转换器，用于将内插器的输出转换为IF频带的数据；
数字/模拟(D/A)转换器，用于将中频频带的数据转换为模拟信号；
射频发送器，用于将模拟信号转换为射频频带的信号；
发送天线前端单元，用于通过天线辐射射频信号。
10.按照权利要求9的装置，其中所述内插器按照传播延迟值从一个码片持续时间减去除了基于由主基站补偿的码片持续时间的时间单位的延迟之外的、基于小于一个码片持续时间的时间单位的延迟值，并且将FIR滤波器的输出延迟相减的结果。
11.一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的方法，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站，所述方法包括：
向SDH帧的开销部分插入测试模式以向远程基站发送SDH帧，接收由远程基站循环回的SDH帧；
从所述SDH帧检测至少一个帧定位字(FAW)；
通过将按照包括所述测试模式的SDH帧的来回时延的计数值测量的传播延迟加到从FAW的检测信息计算的延迟误差上来产生在主基站和远程基站之间的传播延迟的值；
响应于由控制器产生的传播延迟值来补偿要发送到远程基站的基带信号的传播延迟。
12.按照权利要求11的方法，其中插入测试模式的步骤包括：
每预定帧周期向要发送到远程基站的SDH帧的开销部分中插入测试模式。
13.按照权利要求11的方法，其中检测FAW的步骤包括：
每预定帧周期从自远程基站接收的SDH帧搜索测试模式；
当插入测试模式时开始延迟计数器，并且当搜索测试模式时停止延迟计数器，向控制器输出对应于包括测试模式的SDH帧的来回时延的计数值；
从所接收的SDH帧检测FAW，并且输出所检测的FAW的位置信息。
14.按照权利要求13的方法，其中输出所检测的FAW的位置信息的步骤包括：
将从远程基站接收的数据移位一个比特；
在具有预定大小的多个内部模块中存储被移位的数据；
比较存储在模块中的数据和预定的FAW模式，并且如果数据匹配预定的FAW模式则向控制器输出具有匹配的数据的对应模块的位置信息。
15.按照权利要求11的方法，其中补偿基带信号的传播延迟的步骤包括：
使用码片持续时间的时间单位补偿基带信号的传播延迟。
16.按照权利要求15的方法，其中补偿基带信号的传播延迟的步骤包括：
提前比所产生的传播延迟值大的预定码片时间发送基带信号。
17.一种用于按照同步数字体系(SDH)标准来测量和补偿在主基站和远程基站之间的传播延迟的方法，所述主基站通过光缆连接到所述远程基站，所述方法包括步骤：
通过光缆从所述主基站接收指示传播延迟值的传播延迟信息；
将从主基站接收的基带信号转换为中频信号，按照所接收的传播延迟信息来以小于码片持续时间的时间单位来补偿中频信号的传播延迟；
将所补偿的中频信号转换为射频信号，并且通过天线来辐射所述射频信号。
18.按照权利要求17的方法，其中以小于一个码片持续时间的时间单位补偿传播延迟的步骤包括：
按照所述传播延迟值来补偿除了基于由主基站补偿的码片持续时间的时间单位的延迟之外的、基于小于一个码片持续时间的时间单位的延迟。
19.按照权利要求17的方法，其中以小于一个码片持续时间的时间单位补偿传播延迟的步骤包括：
按照传播延迟值从一个码片持续时间减去除了基于由主基站补偿的码片持续时间的时间单位的延迟之外的、基于小于一个码片持续时间的时间单位的延迟值；并且
将有限脉冲响应滤波器的输出延迟相减的结果。
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