DE69938055T2

DE69938055T2 - Verfahren zur signalkombinierung auf einer digitalen schnittstelle

Info

Publication number: DE69938055T2
Application number: DE69938055T
Authority: DE
Inventors: Dan Lindqvist; Jacob ÖSTERLING
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2019-11-20
Also published as: JP2002532008A; ATE385115T1; AU758732B2; WO2000033528A1; JP4426112B2; US6363086B1; DE69938055D1; AU2009500A; EP1135910A1; CN1192569C; CN1335010A; EP1135910B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Telekommunikation und insbesondere ein Verfahren zum Kombinieren von Signalen in einer digitalen Schnittstelle zwischen Geräten.
BESCHREIBUNG DES EINSCHLÄGIGEN STANDS DER TECHNIK
In digitalen zellularen Kommunikationssystemen wie beispielsweise dem globalen System für mobile Kommunikationen (GSM) können verteilte Funkbasisstationen (RBSs) mit Komponenten von gemeinsamen Funktionen (CF) und Basisband-Digitalsignalverarbeitung (BB DSP) in einer Einheit und Funksender-/-empfänger-Komponenten in einer oder mehr separaten Funkeinheiten konfiguriert werden. Im Wesentlichen sind die Funkeinheiten standortabhängig, weil ihre Versorgung durch den Standort und die Richtung ihrer jeweiligen Antennen bestimmt wird. Dagegen sind die CF/BB-DSP-Einheiten vom Standort unabhängig, und ein einzelner CF/BB-DSP-„Pool” kann viele verschiedene Funkeinheiten und damit viele Zellen versorgen. Normalerweise sind derartige Funkeinheiten Mehrträgerfunkgeräte.
Alternativ kann eine transceiverorientierte RBS-Konfiguration verwendet werden, die über eine CF-Einheit und eine Vielzahl von separaten Transceivern (TRXs) verfügt. In beiden dieser RBS-Konfigurationen ist der CF-Teil der jeweiligen Einheit für das Umschalten zwischen dem Transportnetz (z. B. Abis) und den TRXs oder Funkeinheiten zuständig. Außerdem enthält die CF-Einheit einen Referenzoszillator, der an die Frequenz des Transportnetzes (oder eine andere Referenz) angebunden ist, und eine Referenzuhr, die die Zeit angibt. Die Trägerfrequenzen, die von den HF-Komponenten in den TRXs oder Funkeinheiten verwendet werden, werden vom Referenzoszillator abgeleitet, und die Startzeiten für die Übertragungen und Empfange basieren auf der Zeit der Referenzuhr.
In jedem Fall ist eine digitale Schnittstelle erforderlich, um die CF/BB-DSP-Einheit mit den Funkeinheiten („Pool"-System) oder die CF-Einheit mit den TRXs (transceiverorientiertes System) zu verbinden. Normalerweise muss eine derartige digitale Schnittstelle vier unabhängige Informationsteile übertragen: asynchrone Daten, Frequenzreferenz-Informationen, Absolutzeit-Informationen und Rücksetzungsinformationen.
Im Wesentlichen sind die asynchronen Daten Steuerungsinformationen über den Burst und die tatsächlichen Daten, die zu übertragen sind, die die BB-DSP-Einheit an die anderen Einheiten überträgt. Die Frequenzreferenz-Informationen können beispielsweise durch Herausfiltern der Frequenz des Übertragungsschnittstellensignals erzeugt werden. Da die Frequenzreferenz jedoch verwendet wird, um den HF-Träger der Funkeinheiten oder TRXs zu erzeugen, sind die Genauigkeitsanforderungen, denen die Frequenzreferenz unterliegt, sehr strikt. Beispielsweise geben die technischen Spezifikationen von GSM vor, dass kein Träger mehr als 50 ppb von der Frequenz des Referenzoszillators abweichen darf. Die Absolutzeit-Informationen werden verwendet, um zu gewährleisten, dass die Funkübertragungs- und BB-DSP-Komponenten dieselbe Wahrnehmung der Zeit haben. Besonders in einer RBS mit mehreren Funkeinheiten ist es unerlässlich, dass die verschiedenen Funkeinheiten dieselbe Wahrnehmung der Zeit haben. Im Grunde genommen geben die technischen Spezifikationen von GSM vor, dass der Zeitunterschied zwischen zwei beliebigen Transceiver-/Funkeinheiten nicht größer als 915 ns sein darf.
Schließlich sind die übertragenen Rücksetzungsinformationen auch wichtig, weil es unerlässlich ist, imstande zu sein, die Funkkomponenten „zurückzusetzen", wenn beispielsweise ihre Software aus irgendeinem Grund blockieren sollte.
Ein wichtiges Problem, das mit der Konstruktion einer digitalen Schnittstelle zwischen der CF/BB-DSP-Einheit und der Funkeinheit (oder CR-Einheit und TRXs) in einer zellularen RBS zusammenhängt, besteht darin, wie die Zahl von Drähten (oder optischen Leitern) zwischen den Einheiten minimiert wird. Es gibt eine Reihe von Gründen, warum es wichtig ist, die Zahl der Drähte (oder optischen Leiter) der Schnittstelle auf einem Minimum zu halten. Zum Beispiel nehmen die elektrischen oder optischen Verbinder, die an den Einheiten verwendet werden, einen beträchtlichen Raum ein. Außerdem ist die Zahl der Stiftverbindungen zu/von integrierten Schaltungen (z. B. ASICs) an den Ein-/Ausgängen der Einheiten in der Zahl begrenzt. Weiterhin können die Kosten der Übertragungsmedien für relativ große Entfernungen (z. B. kann ein Draht oder ein faseroptischer Leiter zwischen Einheiten hunderte Meter lang sein) sehr hoch sein (insbesondere für optische Fasern). Elf Vorteil der Reduzierung der Zahlt der Leiter in einer digitalen Schnittstelle ist, dass diese Reduzierung normalerweise von reduziertem Energieverbrauch in der betroffenen RBS begleitet wird. Elf weiterer Vorteil durch Halten der Zahl der Leiter in einer digitalen Schnittstelle auf einem Minimum besteht darin, dass die Kosten der involvierten Modems und Transceiver reduziert werden.
Unter normalen Betriebsbedingungen werden separate Schnittstellen verwendet, um die asynchronen Daten, die Frequenzreferenz, die Zeit und die Rücksetzungsinformationen zu übertragen. Dabei besteht elf grundlegendes Problem bei der Vorgabe einer Konstruktionsanforderung, dass die digitale Schnittstelle zwischen RBS-Einheiten so wenig Daten wie möglich führen muss, für die existierenden Systeme darin, dass die digitale Schnittstelle die Frequenzreferenz- und Zeitreferenzsignale zusätzlich zu den asynchronen Daten zu führen hat. Wie oben erwähnt, bestehen für diese Referenzsignale äußerst strikte Genauigkeits- oder Auflösungsanforderungen. Zudem gibt es keine existierenden asynchronen digitalen Schnittstellen, die ein Frequenzreferenzsignal führen.
Wie oben erwähnt, wird die Zeitreferenz von den Signal verarbeitenden Komponenten der RBS verwendet, um Bursts zum richtigen Zeitpunkt zu übertragen. In der Tat kann die Genauigkeitsanforderung an die Zeitreferenz, die für mobile Positionierungsanwendungen (d. h. Bestimmen der Position von mobilen Endgeräten in einem zellularen Netz) besteht, äußerst streng sein (Variation < 100 ns).
Das über die digitale Schnittstelle übertragene Rücksetzungssignal sollte so aufgebaut sein, dass es von einer einfachen analogen Schaltung empfangen und interpretiert werden kann, die daraufhin ein Signal ausgeben kann, um die Komponenten der RBS nach Erfordernis zurückzusetzen (z. B. nach einer Software-Blockierung). Anders ausgedrückt, sollte, wenn eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine andere Schaltung primär zur Neuinitialisierung der Operationen der RBS-Einheit nach einer Software-Blockierung verwendet wird, die Operation der einfachen analogen Schaltung zur Rücksetzung der ASIC von der Operation der ASIC (oder anderen Schaltung) unabhängig sein. Die existierenden RBSs stellen eine derartige Fähigkeit ohne zusätzliche Leiter nicht bereit. Wie nachstehend ausführlich beschrieben, löst die vorliegende Erfindung jedoch die oben beschriebenen Probleme erfolgreich.
Die Patentschrift EP0392653A2 veranschaulicht, wie Taktinformationen aus Daten, die gemäß Manchester Bi-Phase Mark codiert wurden, extrahiert werden können, sowie die Verwendung von Codeverletzungen als Rahmenmarkierungen für Synchronisation.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kombinieren von Signalen, die über eine digitale Schnittstelle übertragen werden, bereitgestellt. In der vorliegenden Erfindung werden asynchrone Daten einer Subharmonischen einer Frequenz überlagert. Die Subharmonische kann verwendet werden, um eine Frequenzreferenz über die digitale Schnittstelle zu befördern. Die Frequenzreferenz kann zum Beispiel verwendet werden, um eine Trägerfrequenz in einer Funk- oder Transceivereinheit zu erzeugen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Zeitstempel-Algorithmus verwendet, um eine Zeitreferenz von einer Master-Schaltung über eine digitale Schnittstelle zu einer Slave-Schaltung zu befördern. Die Übertragungsverzögerung zwischen der Master-Schaltung und der Slave-Schaltung wird gemessen. Die Master-Schaltung überträgt Zeitkorrekturnachrichten basierend auf der Zeit, zu der die Korrekturnachricht übertragen wird, plus der Übertragungsverzögerung an die Slave-Schaltung. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Rücksetzungssignal zum Zurücksetzen einer Funktransceivereinheit über eine digitale Schnittstelle befördert, indem die Übertragung der Frequenzreferenz für eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt wird. Ein Tiefpassfilter oder eine Wächter-Schaltung kann an der empfangenden Seite der Schnittstelle verwendet werden, um die Abwesenheit der Frequenzreferenz zu erkennen und daraufhin eine Rücksetzungsprozedur an der empfangenden Seite einzuleiten.
Ein wichtiger technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Zahl der Leiter in einer digitalen Schnittstelle minimiert werden kann.
Ein anderer wichtiger technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch Minimierung der Zahl der in einer digitalen Schnittstelle verwendeten Leiter der Energieverbrauch der verwendeten Ausrüstung minimiert wird.
Ein weiterer wichtiger technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch Minimierung der Zahl der in einer digitalen Schnittstelle verwendeten Leiter die Kosten der Ausrüstung minimiert werden.
Noch ein anderer wichtiger technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch Minimierung der Zahl der in einer digitalen Schnittstelle verwendeten Leiter die Raumanforderungen für die Ausrüstung minimiert werden.
Noch ein anderer wichtiger technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass durch Minimierung der Zahl der in einer digitalen Schnittstelle verwendeten Leiter die Zahl der Stifte der integrierten Schaltung, die für die verwendete Ausrüstung benötigt werden, minimiert wird.
Noch ein anderer wichtiger technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine digitale Schnittstelle verwendet werden kann, um eine einfachere Implementierung von integrierten Schaltungen zu ermöglichen, asynchrone Daten und eine Frequenzreferenz gleichzeitig in einem Leiter zu befördern, eine hochgenaue Zeitreferenz unter Verwendung eines Leiters zu transportieren, ein gleichstromfreies Modulationssignal zu transportieren und Rücksetzungsinformationen, asynchrone Daten und eine Frequenzreferenz gleichzeitig in einem Leiter zu transportieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständigeres Verständnis des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verfügbar, von denen:
1 ein Blockdiagramm zeigt, das eine RBS in BB-DSP-Pool-Ausführung darstellt, die verwendet werden kann, um eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu implementieren;
2 ein Diagramm zeigt, das ein beispielhaftes Signalformat darstellt, das verwendet werden kann, um eine Frequenzreferenz gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über eine digitale Schnittstelle zu befördern;
3 ein Diagramm zeigt, das darstellt, wie eine Frequenzreferenz zu zweiphasig codierten Daten, die in einem Leiter einer digitalen Schnittstelle übertragen werden, gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden kann;
4 zeigt ein Diagramm, das die Verwendung eines Phasenwiederherstellers gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 zeigt ein Blockdiagramm, das die Verwendung eines Tiefpassfilters zum Extrahieren einer Frequenzreferenz aus asynchronen Daten in einer digitalen Schnittstelle gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Zeitstempel-Algorithmus, der zur Implementierung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; und
7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine transceiverorientierte RBS darstellt, die verwendet werden kann, um eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu implementieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden am besten durch Bezugnahme auf die 1–7 der Zeichnungen verstanden, wobei gleiche Zahlen für gleiche und korrespondierende Teile der verschiedenen Zeichnungen verwendet werden.
Im Wesentlichen wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Kombinieren von Signalen, die über eine digitale Schnittstelle befördert werden, bereitgestellt. In der vorliegenden Erfindung werden asynchrone Daten einer Subharmonischen einer Frequenz überlagert. Die Subharmonische kann verwendet werden, um eine Frequenzreferenz über die digitale Schnittstelle zu befördern. Die Frequenzreferenz kann zum Beispiel verwendet werden, um eine Trägerfrequenz in einer Funk- oder Transceivereinheit zu erzeugen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Zeitstempel-Algorithmus verwendet, um eine Zeitreferenz von einer Master-Schaltung über eine digitale Schnittstelle zu einer Slave-Schaltung zu befördern. Die Übertragungsverzögerung zwischen der Master-Schaltung und der Slave-Schaltung wird gemessen. Die Master-Schaltung überträgt Zeitkorrekturnachrichten basierend auf der Zeit, zu der die Korrekturnachricht übertragen wird, plus der Übertragungsverzögerung an die Slave-Schaltung. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Rücksetzungssignal, das zum Zurücksetzen einer Funktransceivereinheit verwendet werden kann, über eine digitale Schnittstelle befördert, indem die Übertragung der Frequenzreferenz für eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt wird. Ein Tiefpassfilter oder eine Wächter-Schaltung kann an der empfangenden Seite der Schnittstelle verwendet werden, um die Abwesenheit der Frequenzreferenz zu erkennen und daraufhin eine Rücksetzungsprozedur an der empfangenden Seite einzuleiten.
Insbesondere zeigt 1 ein Blockdiagramm, das eine RBS in BB-DSP-Pool-Ausführung darstellt, die verwendet werden kann, um eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Die dargestellte beispielhafte RBS 10 kann in einem digitalen zellularen Kommunikationssystem wie beispielsweise in einem GSM-Netz implementiert werden. Die Erfindung soll jedoch nicht auf irgendeine bestimmte Art von zellularem Kommunikationssystem beschränkt werden, sondern kann eine digitale Schnittstelle zwischen Einheiten in einem beliebigen System abdecken, insbesondere, wenn ein Vorteil bei der Reduzierung der Zahl der verwendeten Schnittstellenleiter besteht.
Bezug nehmend auf 1, enthält die RBS 10 eine CF/BB-DSP-Einheit 12. Die Einheit 12 enthält einen Prozessor (CPU) 20 in dem CF-Teil zum Ausführen von Steuerungs- und Verarbeitungsanwendungen einschließlich der Funktion der Unterstützung des BB-DSP-Teils 26 beim Ableiten einer Frequenzreferenz aus dem Transportnetz 18 sowie die Vermittlungsfunktionen der Vermittlung 24. Ein Referenzoszillator 22 erzeugt eine Frequenzreferenz, die an die HF-Komponenten in den jeweiligen Funkeinheiten 14a–n zu übertragen ist. Die Frequenzreferenz wird verwendet, um die zu verwendenden HF-Trägerfrequenzen anzusteuern. Eine digitale Schnittstelle 16, die aus einer Vielzahl von Signalleitern (Draht und/oder Faseroptik) gebildet ist, überträgt Signale zwischen dem BB-DSP-Teil 26 und den jeweiligen Funkeinheiten 14a–n.
2 zeigt ein Diagramm, das ein beispielhaftes Signalformat darstellt, das verwendet werden kann, um eine Frequenzreferenz gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung über die digitale Schnittstelle 16 zu befördern. Zu Erläuterungszwecken ist es nützlich, zunächst das folgende Protokoll für eine elektrische Schicht zu beschreiben, das verwendet werden kann, um Daten über die in 1 dargestellte digitale Schnittstelle 16 zu übertragen. Beispielsweise kann eine asynchrone Datennachricht über einen Leiter der digitalen Schnittstelle 16 unter Verwendung eines polaren, zweiphasig codierten Datensignals übertragen werden. Anders ausgedrückt wird, Bezug nehmend auf 2, ein Signalwert von „1" über die digitale Schnittstelle 16 als eine Grundfrequenz f₀ übertragen. Ein Signalwert von „0" wird über die Schnittstelle als ein Vielfaches der Grundfrequenz oder f₁ = 2·f₀ übertragen. Die Periode eines Bits („0” oder „1"), das übertragen wird, ist gleich 1/f₁ und die Phase des übertragenen Signals bleibt immer erhalten.
Dabei wird eine volle Periode für einen Signalwert von „0" über die Bitperiode beendet (d. h., eine Flanke 30 des Signals, die am Beginn der Bitperiode vorkommt, eine Flanke 32, die in der Mitte der Bitperiode vorkommt, und eine Flanke 34, die am Ende der Bitperiode vorkommt). Ein Signalwert von „1" wird in einer halben Periode über die Bitperiode beendet (d. h., eine Flanke 34, die am Beginn der Bitperiode vorkommt, und eine Flanke 36, die am Ende der Bitperiode vorkommt).
3 zeigt ein Diagramm, das darstellt, wie eine Frequenzreferenz zu zweiphasig codierten Daten, die in einem Leiter der digitalen Schnittstelle 16 übertragen werden, gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden kann. Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Subharmonische der Grundfrequenz f₀ einer asynchronen Datennachricht überlagert. Anders ausgedrückt, wird der Datennachricht eine subharmonische Frequenz f₂ derart überlagert, dass f₂ = f₀/n mit n > 1 gilt. Der Beginn der Datennachricht wird mit einem Pegelübergang der subharmonischen Frequenz f₂ ausgerichtet. Basierend auf den ausgewählten Frequenzen f₀, f₁ und f₂ ist es immer möglich, die Subharmonische f₂ wieder zu erzeugen. Außerdem gibt es in der Datennachricht keine Interferenzen, die von der subharmonischen Frequenz auf die zweiphasig codierten Daten ausgeübt werden. Wie durch das in 3 dargestellte beispielhafte Signal veranschaulicht, wird die Subharmonische der Frequenz f₀ verwendet, um die Frequenzreferenz (fett gedruckte Pegelübergange) zu transportieren. In diesem Fall wird eine asynchrone Datennachricht dargestellt, der die erste subharmonische (n = 2) Frequenz überlagert ist. Vorteilhaft ist, dass nur ein Leiter benötigt wird, um sowohl die asynchronen Daten als auch die Frequenzreferenz über die digitale Schnittstelle 16 zu transportieren.
In einem Aspekt der bevorzugten Ausführungsform kann die Frequenzreferenz über die digitale Schnittstelle 16 im Datensignal übertragen werden, indem die empfangende Schaltung (z. B. ASIC) die Flanken der Frequenzreferenz f₂ aus den Daten erfasst, denen die Frequenzreferenz überlagert ist. Die empfangende Schaltung kann dann eine Rechteckwelle erzeugen und ausgeben, die die Frequenzreferenz f₂ repräsentiert. Alternativ kann die empfangende Schaltung die erfasste Flanke der Frequenzreferenz als ein „Strobe"-Signal ausgeben. Im Wesentlichen hängt das verwendete Konzept von der Phasenregelkreis-(PLL)-Schaltung ab, die in der betroffenen spezifischen Funkeinheit 14a–n verwendet wird.
In einem zweiten Aspekt der bevorzugten Ausführungsform wird ein Phasenwiederhersteller-Konzept verwendet, um eine Frequenzreferenz über die digitale Schnittstelle 16 zusammen mit einer überlagerten Datennachricht zu übertragen. Abhängig von den Inhalten der Nachricht bleibt die Phase der Frequenzreferenz f₂, wie im ersten Aspekt der bevorzugten Ausführungsform (3) veranschaulicht, erhalten oder wird um 180 Grad versetzt, nachdem die Übertragung über die Schnittstelle abgeschlossen ist. Nach dem zweiten Aspekt wird die Frequenzreferenz mit der Datennachricht befördert, indem gefordert wird, dass die übertragende Schaltung (z. B. ASIC im BB DSP 26) die Phase immer in der Mitte der Bitperiode, die auf die übertragene Nachricht folgt, wiederherstellt. Die empfangende Schaltung (z. B. ASIC in einer Funkeinheit 14a–n) interpretiert das Phasenwiederherstellersignal (wie in 4D dargestellt) als eine Störung in der Übertragungsleitung. Ein derartiger „illegaler" Signalpegelübergang wird als ein Codeverletzungssymbol bezeichnet. Ein Vorteil dieses Phasenwiederherstellerkonzepts ist jedoch, die die Frequenzreferenz f₂ auf einfache Weise unter Verwendung eines analogen Tiefpassfilters 54 (wie durch 5 dargestellt) aus der Datennachricht extrahiert werden kann. Beispielsweise kann der Tiefpassfilter der in einer konventionellen PLL-Schaltung verwendete Tiefpassfilter sein.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Zeitstempel-Algorithmus, der zur Implementierung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. 5 kann herangezogen werden, um bei der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht zu helfen. Die Absolutzeit kann von der Master-Schaltung (z. B. ASIC in der BB DSP 26) über die digitale Schnittstelle 16 zu einer Slave-Schaltung (z. B. ASIC in einer Funkeinheit 14a–n) unter Verwendung dieses beispielhaften Algorithmus 100 übertragen werden. Zuerst wird die Übertragungsverzögerung zwischen der Master- und der Slave-Schaltung (50, 52) gemessen. Es kann davon ausgegangen werden, dass eine identische Schnittstelle für die Datenübertragung zurück verwendet wird. In Schritt 102 überträgt die Master-Schaltung eine Nachricht über die digitale Schnittstelle 16, die Informationen über die genaue Zeit erhält, zu der die Nachricht übertragen wurde (z. B. die Zeit der Flanke am Anfang der ersten Bitperiode). In Schritt 104 bestimmt die Slave-Schaltung 52 die genaue Zeit, zu der sie die Nachricht von der Master-Schaltung 50 empfängt (z. B. die Zeit der Flanke am Anfang der ersten Bitperiode). In Schritt 106 überträgt die Slave-Schaltung 52 eine Nachricht über die digitale Schnittstelle 16, die die folgenden drei Informationen enthält: die aus der empfangenen Nachricht extrahierte Zeit (die in Schritt 102 übertragen wurde), die Zeit, zu der die Nachricht empfangen wurde (aus Schritt 104), und die genaue Zeit, zu der diese Nachricht (Schritt 106) übertragen wurde. In Schritt 108 bestimmt die Master-Schaltung 50 die genaue Zeit, zu der sie die in Schritt 106 übertragene Nachricht empfing. In Schritt 110 berechnet die Master-Schaltung 50 unter Verwendung der in der Nachricht empfangenen Informationen und der in Schritt 108 bestimmten Zeit die Übertragungsverzögerung (über die digitale Schnittstelle 16). In Schritt 112 überträgt die Master-Schaltung 50 mit einer geeigneten Rate Zeitkorrekturnachrichten über die digitale Schnittstelle 16 an die Slave-Schaltung 52. Eine derartige Nachricht führt Informationen über die absolute Zeit, zu der die Slave-Schaltung 52 eine Nachricht empfängt (z. B. die Zeit des Empfangs der Flanke am Anfang der ersten Bitperiode). Die Master-Schaltung 50 berechnet diese absolute Zeit durch Addieren der Übertragungszeit der Flanke am Anfang der ersten Bitperiode zur berechneten Übertragungsverzögerung (aus Schritt 110). Folglich kann die absolute Zeitreferenz zusammen mit Daten über die digitale Schnittstelle 16 übertragen werden, ohne dass ein zusätzlicher Leiter erforderlich ist.
Wie durch die obige Beschreibung veranschaulicht, ist es wichtig imstande zu sein, die genaue Zeit des Anfangs einer Datennachricht zu bestimmen, entweder wenn die Nachricht übertragen oder empfangen wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Anfang einer Datenübertragung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, weil der Anfang der Nachricht beim Pegelübergang der Frequenzreferenz erfolgt. In der empfangenden Schaltung (z. B. 52) können die Pegelübergänge der Frequenzreferenz aufgezeichnet werden, um die Genauigkeit bei der Bestimmung des Anfangs der Nachricht zu erhöhen.
Insbesondere kann die empfangende Schaltung (z. B. ASIC) 52 genau vorhersagen, wenn ein Zeitstempel zu empfangen ist. Dabei beginnen alle Nachrichten in Ausrichtung mit Leerlaufsymbolen. Außerdem ist der Pegelübergang zwischen den Leerlaufsymbolen in den Nachrichten verfügbar (z. B. das extrahierte Taktsignal). Die empfangende Schaltung 52 kann die Frequenzdifferenz zwischen der übertragenden Schaltung 50 und sich selbst (52) durch Analysieren der Zahl der Abtastungen zwischen diesen Pegelübergängen bestimmen. Wenn die Zahl der Abtastungen beispielsweise 17, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 17, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 17, 16, ... beträgt, kann die empfangende Schaltung bestimmen, dass der Pegelübergang alle 16 + 1/7 Abtastungen erfolgt. Wenn eine Zeitstempel-Nachricht bei vier Pegelübergängen nach einer 17-Symbol-Periode empfangen wird, kann die empfangende Schaltung 52 die Nachricht gleich der Zeit der letzten 17-Symbol-Periode + 4·(16 + 1/7) Abtastperioden mit einem Zeitstempel versehen (d. h. mit einer Genauigkeit von 1/7 einer Abtastperiode anstatt einer ganzen Abtastperiode, die die bestmögliche Genauigkeit wäre, wenn kein „kontinuierliches" Signal verfügbar wäre).
Nach einem anderen Aspekt dieser Ausführungsform kann ein Rücksetzungssignal unter Verwendung der folgenden Vorgehensweise über die digitale Schnittstelle 16 übertragen werden. Ein Rücksetzungssignal kann von der übertragenden Schaltung (z. B. ASIC 50) erzeugt werden, indem eine Übertragung der Frequenzreferenz für eine vorbestimmte Zeit (z. B. 10 ms) ausgesetzt wird. (Alternativ kann auch eine Wächterschaltung zur Erzeugung des Rücksetzungssignals verwendet werden.) Ein Tiefpassfilter am Eingang zur empfangenden Schaltung (z. B. ASIC 52) kann verwendet werden, um das Rücksetzungssignal zu erzeugen. Dabei ist, wenn ein Signal in der Schnittstelle 16 vorhanden ist, der Ausgang des Tiefpassfilters gleich Vcc/2. Ist kein Signal in der Schnittstelle 16 vorhanden, sinkt die Ausgangsspannung des Tiefpassfilters auf 0, und die empfangende Schaltung (z. B. ASIC 52) wird zurückgesetzt.
7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine transceiverorientierte RBS darstellt, die verwendet werden kann, um eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu implementieren. Für diese beispielhafte Ausführungsform enthält die dargestellte RBS 200 eine Schaltverteilereinheit 212. Die Einheit 212 enthält einen Prozessor (CPU) 220 in dem CF-Teil zum Ausführen von Steuerungs- und Verarbeitungsanwendungen einschließlich der Funktion der Ableitung einer Zeitreferenz aus dem Transportnetz 218 und der Vermittlungsfunktion der Vermittlung 224. Ein Referenzoszillator 222 erzeugt die Frequenzreferenz, die an die HF-Komponenten in den jeweiligen TRXs 214a–n zu übertragen ist. Die Frequenzreferenz wird verwendet, um die zu verwendenden HF-Trägerfrequenzen abzuleiten. Eine digitale Schnittstelle 216, die aus einer Vielzahl von Signalleitern (Draht und/oder Faseroptik) gebildet ist, überträgt Signale zwischen der Schaltverteilereinheit 212 und den jeweiligen TRXs 214a–n. Dabei können die Verfahren, die oben zur Übertragung einer Frequenzreferenz, einer Zeitreferenz und eines Rücksetzungssignals über die in 1 dargestellte digitale Schnittstelle 16 beschrieben wurden, auch für die gleichen Funktionen in der in 7 dargestellten transceiverorientierten RBS verwendet werden.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass zahlreiche Neuanordnungen, Abwandlungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die folgenden Patentansprüche dargelegt und definiert ist.

Claims

System zum gleichzeitigen Übertragen von asynchronen Daten und einer Frequenzreferenz über einen einzelnen Leiter, umfassend: eine erste Einheit, die mit einem ersten Ende des einzelnen Leiters verbunden ist, wobei die erste Einheit betriebsfähig ist, um die asynchronen Daten unter Verwendung von Frequenzen f₀ und f₁ zweiphasig zu codieren mit f₁ = 2·f₀, die Frequenzreferenz mit einer Frequenz f₂ zu repräsentieren, wobei die Frequenz f₂ eine Subharmonische der Frequenz f₀ ist, und die zweiphasig codierten Daten der Frequenz f₂ zu überlagern; und eine zweite Einheit, die mit einem zweiten Ende des einzelnen Leiters verbunden ist, wobei die zweite Einheit betriebsfähig ist, um die Frequenz f₂ aus den zweiphasig codierten Daten zu extrahieren.
System nach Anspruch 1, wobei die asynchronen Daten Absolutzeitinformationen umfassen, die zu einer Übertragungszeit einer Nachricht in Beziehung stehen.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Einheit betriebsfähig ist, um eine Flanke der Frequenz f₂ in den zweiphasig codierten Daten zu erfassen.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Einheit betriebsfähig ist, um eine Vielzahl von Flanken der Frequenz f₂ zu erfassen und ein periodisches Signal zu erzeugen, das die Frequenzreferenz repräsentiert.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Einheit betriebsfähig ist, um eine Phase der Frequenzreferenz wiederherzustellen und die Frequenzreferenz zu extrahieren.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Einheit betriebsfähig ist, um eine Phase der Frequenzreferenz durch Verwendung eines Coderegelverletzungssymbols wiederherzustellen.
System nach Anspruch 1, wobei eine führende Flanke der asynchronen Daten mit einem Pegelübergang der Frequenzreferenz ausgerichtet ist.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Einheit betriebsfähig ist, um die Übertragung der Frequenzreferenz für eine vorbestimmte Zeit zu unterbrechen, und die zweite Einheit betriebsfähig ist, um als Reaktion auf eine Abwesenheit der Frequenzreferenz während der vorbestimmten Zeit ein Rücksetzsignal zu erzeugen.
System nach Anspruch 1, wobei der einzelne Leiter eine Schnittstelle zwischen Einheiten in einer Funkbasisstation umfasst.
Verfahren zum gleichzeitigen Übertragen von asynchronen Daten und einer Frequenzreferenz von einer ersten Einheit über einen einzelnen Leiter zu einer zweiten Einheit, die folgenden Schritte umfassend: zweiphasige Codierung der asynchronen Daten unter Verwendung von Frequenzen f₀ und f₁ mit f₁ = 2·f₀; gekennzeichnet durch Repräsentation der Frequenzreferenz durch eine Frequenz f₂, wobei die Frequenz f₂ eine Subharmonische der Frequenz f₀ ist; und Überlagerung der Frequenz f₂ mit den zweiphasig codierten Daten.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die asynchronen Daten Absolutzeitinformationen umfassen, die zu einer Übertragungszeit einer Nachricht in Beziehung stehen.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin den Schritt der zweiten Einheit umfassend, eine Flanke der Frequenz f₂ in den zweiphasig codierten Daten zu erfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Erfassungsschritt weiterhin die folgenden Schritte umfasst: Erfassen einer Vielzahl von Flanken der Frequenz f₂; und Erzeugen eines periodischen Signals, das die Frequenzreferenz repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin die folgenden Schritte umfassend: Wiederherstellen einer Phase der Frequenzreferenz; und Extrahieren der Frequenzreferenz.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin den folgenden Schritt umfassend: Wiederherstellen einer Phase der Frequenzreferenz durch Verwendung eines Coderegelverletzungssymbols.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine führende Flanke der asynchronen Daten mit einem Pegelübergang der Frequenzreferenz ausgerichtet ist.