[发明专利]一种数字光纤时钟恢复系统的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别是一种数字光纤时钟恢复系统的方法及装置。

背景技术

数字光纤直放站系统式目前移动通信系统中的一种灵活的、可实现大动态范围和大容量的射频信号远距离覆盖的有效手段，它解决了模拟光纤传输方式存在的噪声叠加的缺陷及信号远距离传输衰减的问题，已经成了基站的有效补充。

数字光纤直放站系统采用了将近端中继机(REC，射频装置控制器)和远端机(RE，射频装置)分开的系统结构，如图1.射频装置RE能够根据网络实际需要进行拉远放置，从而使组网十分灵活，RE可以尽可能的接近天线，因而能减小射频线缆的损耗，增大天线的发射功率和接收灵敏度。该直放站系统的一种典型配置如图1，REC和RE、RE和RE之间有且只有一条光纤相连，光收发模块通过波分复用把两组双向的1.2288G数据同时传输在一条光纤上，为了能够顺利的恢复时钟信号，线上传输是经过8B/10B编码的数据。在REC端，串并转换单元(串行化器-解串行化器)将接收到的数据进行8B/10B编码后输出给光电转换单元，光电转换单元将电信号转换成光信号发送。在RE端，光电转换单元把信号转换成电信号后交给串并转换单元，，串并转换单元能解码8B/10B编码数据，同时恢复线上的时钟信号，，该时钟信号输出给时钟恢复单元进行同步和去噪，在分发给数据处理单元和射频单元。

现有技术中，时钟恢复单元对串并转换单元恢复时钟的处理采用锁相环的方法实现，该方法同时采用了硬件锁相环和软件锁相环，如图2.之所以采用硬件锁相环和软件锁相环是因为系统对时钟有3个要求：

1、时钟频率误差

GSM 05.05E5.1规定GSM信号中继器的频率误差不得超过±0.05ppm，即±45Hz。

2、时钟相噪

RE端恢复出的时钟，不仅给数据处理单元，而且作为模数转化器ADC、数模转换器DAC和射频单元的参考时钟。对于高速高精度的ADC、DAC，时钟相噪有十分严格的要求，否则会导致性能的下降。比如对一个100MSPS14bits的ADC，一般要求采样时钟抖动小于300fs，否则会导致信噪比(SNR)、无杂散动态范围(SFDR)的下降，从而导致整机的噪声系数的增大，误差矢量幅度EVM、接收灵敏度的下降，DAC对时钟的要求与ADC相当。射频单元对时钟相噪也比较严格，但相对ADC、DAC宽松。串并转换单元参考时钟一般要求时钟抖动小于50ps，一般的硬件锁相环都可以达到。

3、时钟同步

RE端时钟恢复单元恢复出的本地时钟必须严格与串并转换单元输出的随路时钟同步。串并转换单元输出数据的速率与其输出的随路时钟成比例，而数据处理单元以本地时钟为参考，则数据处理单元与串并转换单元进行高速数据交互时属于跨时钟域的处理，其中利用到的FIFO(first-in-fist-out，先进先出)有一定的深度，如果时钟部同步，则FIFO的输入输出速率不一样，那么随着时间的积累，无论多么深的FIFO都将溢出，导致出现误码。另外，光纤直放站的系统的时延校准也要求时钟必须同步。

现有技术硬件锁相环由于相应速度快能满足时钟同步的要求，但它是单级的硬件锁相环，硬件锁相环的葫芦滤波带宽一般都在十几KHz以上，则在RE端的时钟恢复单元无法滤除时钟近端相位噪声，特别是在RE级联的情况下，由于近端相位噪声的累加使得情况更加恶化，因此，单级硬件锁相环无法满足系统对于时钟相噪的要求。软件锁相环的环路滤波带宽能够做的非常窄，所以软件锁相环能将REC端时钟经传输过程引入的噪声滤除，而且OCXO本身具有短、稳、好，相位噪声指标优秀等特点，从而确保软件锁相环能输出相噪满足要求的时钟。而软件锁相环也有缺陷：其闭环控制周期一般为几十秒，频率调整周期台长，使得串并转换单元输出的随路时钟与时钟恢复单元恢复出的本地时钟存在频率误差，无法同步，从而会导致高速数据处理单元中的FIFO的溢出，产生数据丢失和误码。

现有技术中，例如专利号200510005364一种基站远端射频装置及时钟恢复装置，结合了硬件锁相环和软件锁相环各自的优势，将硬件锁相环的恢复时钟输出给数据处理单元和串并转换单元，从而满足时钟同步的要求，将软件锁相环的恢复输出送至数据处理单元和串并转换单元，从而满足时钟相噪的要求。但采用该方法，同时需要硬件和软件锁相环，因而时钟恢复单元同时需要一个VCXO，一个OCXO，一个MUC做软件锁相环的算法，一个12bit左右的ADC，价格成本相当高。

发明内容