本发明涉及传输网中电信设备互同步所必需的参考信号的传 输。 对于两个电信设备之间的任何同步传输，必须使有关设备始终 同步。此外，也需要用同步来补偿这些设备之间的频率误差。通常 利用一种被转发到传输中所有有关设备的参考信号来进行同步。终 端设备可从它们正使用的传输网中接收这一参考信号。或者说，有 关设备之一发送一个参考信号，然后其他设备便可利用该参考信号 来同步。 系统中两个传输设备之一通过成形设备所发送的参考信号与另 一设备进行同步的配置的一个例子是，电信网中基站收发信机BTS 与其分布式天线单元AU之间的传输。通常，这种传输是通过位于 基站收发信机与天线单元之间的专用电缆连接来实现的。然而，如 果一个基站收发信机要与多个分布式天线单元连接，电缆连接费用 会过高。 在基站收发信机与其天线单元之间，还可以通过独立的现有传 输网来发送数据。这种极为通用的传输网的一个例子是有线电视 网。目前，有线电视网相当昂贵并且提供的容量并没有都用上，因 此，除电视信号之外，还可用来传输数据。事实上，除了电视信号 之外，有线电视网例如还采用所谓的电缆调制解调器来传输其他数 据。 图1示出了一例系统，其中，基站收发信机BTS 101与包括发射 机TX 105和接收机111的天线单元AU之间的信号通过独立的传输网 进行传输。收发信机单元(未示出)与一个天线连接，据此，移动 台可与基站收发信机通信并使用该网络所提供的业务。为简明起 见，该图只示出了一个天线单元AU，然而，同一基站收发信机可 同时与多个收发信机通信。本例中，传输网是有线电视网，其中， 信号是在传输所用的电视信道的频率变换后被发送的。 调制信号处在符合移动通信系统的技术要求的空中接口业务信 道中的1930-1990MHz频带上，其带宽为200kHz，它要从基站收发 信机发送到天线单元AU的发射机TX，该调制信号在适配单元102中 被变频，以适应传输网中的连接所使用的频带上的空闲信道。对于 该连接，可选择频带180-810MHz，某些不被允许的窄带除外。在 接收端，适配单元104再将该信号变频为其原始频带1930- 1990MHz。 天线单元接收机RX发送到基站收发信机BTS的1850-1910MHz 频带上的信号，在适配单元112中被变频，以适应传输网中的连接 所使用的10-105MHz频带。在接收端，适配单元114再将该信号变 频为其原始频带1850-1910MHz。除了业务信道信号之外，终端设 备同步所需的参考信号SREF也得通过传输网发送。 所使用的频率范围对该系统的使用而言并不重要，因此本例中 所使用的GMS-1900频率可用GSM频率来取代，这样，从基站收发 信机到发射机TX的信号处在935-960MHz频带，而从接收机到基站 收发信机的信号处在890-915MHz频带，或者可用DCS-1800频率来 取代，这样，从基站收发信机到发射机TX的信号处在1805- 1880MHz频带，而从接收机到基站收发信机的信号处在1710- 1785MHz频带。 下面来讨论发射端适配单元102和112的操作过程。 通常，适配单元的任务是将调制到频率f1的信号变频为这样一 种形式，信号可通过以频率f工作的信道来发送。首先，我们来考 查仅要经业务信道发送的调制信号的处理。图2中示出了图1中的适 配单元102的操作过程。除所使用的频带不同外，适配单元112以同 样的方式工作。该单元的输入包括所调制的在频带1930-1990MHz 上的下行链路信号S201，该信号是通过将基站收发信机在业务信道 上所发送的信号s(t)进行调制得到的。在适配单元102中，信号S201 首先在混频器202中通过与具有另一频率fMIX的混频信号SMIX进行混 频后被变频。因此，除了输入信号之外，还得到信号S202： S202＝S202·SMIX， (1) 其中，出现两个频率，fTCH+fMIX和fTCH-fMIX(fTCH是调制业务 信道信号S201的频率，而fMIX是混频信号SMIX的频率)。选择fMIX， 以便混频信号的两个频率分量之一符合所用传输网(比如有线电视 网)的频道。如果，例如要对频率为1951MHz的调制业务信道信号 进行适配，以便在频率为546MHz的有线电视网中进行传输，那 么，将选择1405MHz的混频fMIX。同时，其他信号分量留在传输所 预订的信道的频率范围之外，因此必须对这些信号分量进行滤波。 这可用带通滤波器203来完成，该滤波器对落在以频率f工作的信道 的频率范围(例如545MHz＜f＜555MHz)之外的信号分量进行滤 波。从带通滤波器得到的信号S203再输入到传输网中。 在传输网中，信号s(t)以其原始带宽但以新的中心频率F＝fTCH- fMIX＝546MHz传输。信号S203与有线电视网中所预定的带宽一致， 以便于基站收发信机BTS与发射机TX之间的连接，因此可被输入到 有线电视网中。 如图1所示，在接收端，适配单元104将再现从基站收发信机 BTS发送到发射机TX并被适配单元102所变频的调制业务信道信号 S201，其操作过程如图3所示。类似地，除了频带不同外，单元114 将以完全相同的方式再现从接收机RX发送到基站收发信机BTS的信 号。在传输网(如有线电视网)中，若干个信号同时以若干个信道 发送，这些单个信号构成总信号S。利用带通滤波器301来抑制其他 信号，可以选择传输连接的信道。所得到中心频率为fTCH- fMIX＝546MHz的信号S301必须再变频为原始频带fTCH。为此，在混频 器302中，将该信号与信号发射器312产生的频率为fMIX的混频信号 S’MIX进行混频，得到信号S302。 经混频器302处理后，除了输入信号外，该信号中还包括混频 所得到的两个频率分量，即原始频率fTCH≈1951MHz和第二边带 |fTCH-2fMIX|≈860MHz。带通滤波器303消除任何多余频率分量以及 干扰频率分量，然后在放大器304中，将频率为fTCH的所需分量S303 放大，得到信号S304，该信号便是图2中所示的原始信号S201的一个 复制，并从发射端发射出去。 图2和图3中的混频信号SMIX和S’MIX必须具有完全相同的频率， 因为频差会导致要经传输网发送的信号S304的频率误差，所述误差 等同于该频差。为使经无线路径发送的信号S304具有足够精确的频 率，并使发射端和接收端能进行通信，必须使发射端和接收端同 步。例如，GSM技术条件要求频率精度为±0.2ppm，这意味着必须 使设备精确同步并保持同步。在接收端和发射端，均可利用足够精 确的时钟来实现同步。然而，对商用而言，这种精度的时钟太昂 贵。对于两个设备之间的传输，一般使用一种公用参考信号。 下面来考查这样一种情况：如图1中所示的系统的参考信号从 基站收发信机BTS发送到适配单元102、104、112和114，发送到发 射机115和接收机111。因此，适配单元102必须既发送下行链路业 务信道信号又发送指定给接收端的参考信号。适配单元112不必发 送参考信号。另外在操作上，除了所用的频带不同外，单元112与 单元102相同，因此，在这方面，只需分析单元102的操作过程就行 了。在参考信号经传输网与业务信道信号一同发送的系统中，单元 102和104的操作过程如图4和5所示。 图4示出了如图1中所示的单元102的操作过程，该单元通过传 输网既发送业务信道信号S401又发送参考信号SREF。通常，参考信 号SREF是以不同于业务信道信号S401的频带发送的。下面的例子讨 论了参考信号SREF的频率为fREF＝13MHz的情况。图4中，当参考信 号SREF与频率为fREF＝1951MHz的信号S401相加后，得到总信号 S402＝S401+SREF，输入到混频器402。该总信号包括两个频率分量， fTCH和fREF。 当混频器402用频率为fMIX＝1405MHz的混频信号与总信号S402混 频后，得到信号S403。信号S403包括四个新的频率分量，前两个频率 分量对应于被变频为中心频率为fTCH+fMIX＝3370MHz和fTCH- fMIX＝546MHz的调制业务信道信号S401，而另两个频率分量对应于 被变频为中心频率为fREF+fMIX＝1423MHz和fREF-fMIX＝1397MHz的参 考信号SREF。带通滤波器403对不在频率信道545MHz＜f＜555MHz中 的分量进行抑制。带通滤波器输出信号S404，发送到传输网。在原 始信号S403中，所留下的分量只有fTCH-fMIX，它工作在546MHz频率 点。 图5示出了接收端处的适配单元104，信号被重新变频为原始频 率fTCH。所用的传输信道由带通滤波501来选择。混频器502用混频 信号S’MIX与所得到的与图2中的信号S404相同的信号进行混频。为使 混频器得到的信号S503与图4中的信号S402完全一致，混频信号S’MIX 的频率必须与图4中的混频信号SMIX的频率完全相同。因此，S’MIX 必须利用经传输网所发送的参考信号SREF来产生。试图要通过带通 滤波器521，根据信号S503再生参考信号。然而，同步信号SREF已被 图4中的滤波器403所抑制，使得S503没有包含所必需的参考信号， 因此带通滤波器521得到的信号SREF2仅是噪声。结果，锁相环511并 没有接收到其参考信号SREF，从而无法再现S401。 因此，正是参考信号的传输造成了传输中的这一问题。由于不 能将信道外的信号输入到传输系统，因此参考信号将被带通滤波器 滤掉。本发明的思想是要消除或至少要减轻现有技术状况下的这些 缺陷。采用附属的独立专利权利要求中所述的方法可以达到这一目 的。 本发明的思想是，在将参考信号发送到传输网之前，先将该信 号变频为这样的频率，它可以通过连接到传输网的传输设备所使用 的信道被发送。该参考信号可以例如通过为数据信号预定的空闲信 道或通过为参考信号传输专门预定的另一信道被发送。在接收端， 再将参考信号重新变频到其原始频率。 与数据信号一起经同一传输路径发送的参考信号完全经受与数 据信号同样的延时和非理想条件。同样，在传输中，参考信号与数 据信号的频差和相差也保持不变。因此，在接收端，根据为所讨论 的传输网信道而变频的数据信号，可以精确地再现所发送的数据信 号。 在本发明的一种优选实施方式中，从基站收发信机发送到天线 单元的信号以电视信号形式构成。那么，参考信号在接收端可变频 到电视伴音信道，这使得易于在接收端利用电视中已知的音频电路 来分解它。 下面，参照附图来详述本发明，其中： 图1示出了基站收发信机与发射机-接收机之间的信号通过一个 独立的传输网进行传送的配置。 图2示出了将信号输入到传输网的单元的组成结构。 图3示出了从传输网读出信号的单元的组成结构。 图4示出了将业务信道信号和参考信号发送到传输网的单元的 组成结构。 图5示出了从传输网的业务信道读出信号的单元的组成结构。 图6示出了根据本发明将业务信道信号和参考信号发送到传输 网的单元的组成结构。 图7示出了发送到有线电视网的信号的结构。 图8示出了根据本发明从传输网读出业务信道信号和参考信号 的单元的组成结构。 图9示出了根据本发明将业务信道信号和参考信号发送到传输 网的单元的组成结构。 图10示出了根据本发明从传输网读出业务信道信号和参考信号 的单元的组成结构。 在本发明的第一实施方法中，图1中所示的适配单元的操作过 程的一个例子如图6中所示。该单元将基站收发信机发送到天线单 元AU的信号转换成符合电视标准的形式，以适应所讨论的有线电 视网。有线电视网使用载波频率为545MHz的电视信道。 下面再来分析单个业务信道信号的处理过程。在混频器602 中，对基站收发信机BTS经传输网发送到接收机-发射机TRX的中心 频率为1951MHz的信号STCH与锁相环611利用来自基站收发信机的 参考信号所产生的频率为1405MHz的信号进行混频。混频后，除了 输入到混频器的信号外，还产生两个信号分量，频率分别为 3356MHz和456MHz。最好的混频器是单边带混频器SSB，因此， 为了使干扰更小，带通或低通滤波器603可选定发送到传输网的中 心频率为546MHz的信号分量。利用放大器604，可根据所需电平来 调整信号强度。 锁相放大器621将频率为13MHz的参考信号SREF变频为频率 fch＝5MHz，这是本例中所采用的电视标准中伴音信道信号与载波信 号之间的频差。然后，在混频器622中，对变频后的参考信号与 545MHz的电视信道的载波进行混频，由此得到混频器输出信号， 新频率分别为540MHz和550MHz。混频器622最好的类型是单边带 混频器SSB，它可选择较高频率支路，这可以这样实现，用带通或 高通滤波器623以较高的精度来选定频率为fc+fch＝550MHz的信号分 量。最后，用放大器624将该信号放大，以得到所需信号强度。必 要的话，除频率参考数据之外，还可将天线单元与网络管理系统之 间通信所用的调制解调器信道引用于参考信号，其方式是对这一信 号的幅度进行调制。 为了对变频后的参考信号进行上混频，可使用电视信道载波信 号。该载波信号这样产生，借助于从基站收发信机得到的参考信 号，利用锁相环631将参考信号的13MHz频率提高到545MHz载波频 率。与混频器622一样，这一信号输入到放大器632，放大器将它放 大到所需电平。 利用加法单元605将上述信号合成，以使以有线电视信道发送 的信号适应所讨论网络中所采用的电视标准。如图7所示，加法单 元的输出包含载波频率700、被变频为业务信道的有线电视频率的 业务信道信号701-704以及为话音信道而被变频为频率fch+fc的参考 信号705。 天线单元AU对信号的处理过程如图8所示。首先，利用带通滤 波器801，选择有线电视网中传输所用的电视信道。带通滤波器的 通频带最好可由调压器来控制。这样，该滤波器可让频率545- 550MHz通过。然后，在混频器802中，利用混频信号与该信号进行 混频，将信号变频为中频，根据所采用的电视标准，该中频的频率 为38.9MHz或45MHz，它低于信号的载波，其中混频信号是根据天 线单元参考频率SREF2通过锁相环811得到的。这里，所用的中频IF 为45MHz，由此得出混频信号SMIX，的频率为500MHz。混频器最好 由单边带混频器构成，这便于所需信号分量的滤波。滤波器801、 混频器802和锁相环811一起构成了电视技术中普遍使用的信道选择 器部件。 除了混频信号SMIX，和通过带通滤波器801的电视信道频率外， 混频器802的输出S802还包含有混频得到的40-50MHz和1045- 1050MHz的频带。利用带通或低通滤波器803可选择构成中频的频 率45-50MHz。该信号经放大器804放大，再由功率分配器805分成 两路输出。功率分配器805输出之一用来再生业务信道信号，而另 一输出用来再生基站收发信机通过传输网发送的参考信号。在此， 不对业务信道的进一步处理进行详述。 用于再生参考信号的功率分配器的输出输入到带阻滤波器 806，该滤波器用来对业务信道信号的频率40.2-44.8MHz进行滤 波。 因此，滤波器输出S806只包含载波和变频为频率40MHz和 45MHz的参考信号。这些信号分量在混频器807中进行混频，混频 器的输出除了输入信号分量外，还将包含频率fck＝5MHz以及频率为 90MHz的旁支。滤波器807从这些频率中选定频率5MHz。为了补偿 因传输信道所引起的幅度变化或因发射端处信号调幅造成的干扰所 引起的幅度变化，可在混频器807或滤波器808之后设置一个再生 块，以便分析信号零点的变化并给出一个等幅输出。 应当提出，由补偿以及非理想的传输信道特性所造成的载波中 的和为话音信道而被变频的参考信号中(实际上完全相同的)的误 差互相抵消。因此，这样得到的信号S808与图6中的锁相环621根据 来自基站收发信机BTS的参考信号SREF所产生的5MHz信号完全一 致。这时，通过将这一信号的频率乘以因子13/5，便可精确地再生 参考信号。这可用分频器809和锁相环810来实现。 在分频器809中，信号频率除以因子5，得到一个频率为1MHz 的信号，作为锁相环810中相位比较器8101的两个输入之一。相位 比较器8101的输出输入到有源环路滤波器ALF，该滤波器的输出电 压用来控制压控晶体振荡器8103，其固有频率为13MHz。振荡器的 输出端经分频器8104连接到相位比较器的第二输入端。在分频器 8104中，将振荡器输出信号的频率除以13，得到一个信号用来与分 频器809的输出信号进行比较。 晶体振荡器的固有频率为13MHz，其调整范围窄，例如为 ±10ppm。因此，晶体振荡器的频率始终接近正确的参考频率，使 得，设备利用锁相环811输出信号中得到的混频信号，可始终锁定 在合适的电视信道上。通过修正锁相环810的晶体振荡器的输出， 使其与基站收发信机的参考信号SREF一致，便可以再生为采用已知 方法从这一信道得到的新频率所指定的参考信号。因此，晶体振荡 器的频率会被精确地设定在该参考信号频率，这使得，当利用基站 收发信机的参考信号来再现被变频为电视信道频率的业务信道信 号、产生要从天线单元发送到基站收发信机的业务信道信号、以及 在天线单元与控制其操作的单元之间传送数据时，可将晶体振荡器 的输出信号SREF2作为整个天线单元的参考时钟。 图9和10描述了根据本发明用于将参考信号从一个设备经传输 网发送到另一个设备的另一种方法。图9示出了将参考信号发送传 输网的单元。下面，我们再来考查同样的业务信道，其频率为 1951MHz，它以546MHz的频率通过传输网发送。 锁相环911利用根据基站收发信机的参考信号所产生的 1405MHz的混频信号来对调制业务信道信号STCH进行混频。除了输 入信号外，混频器的输出中还包括频率为546MHz和3356MHz的信 号。带通滤波器903从中选定频率为546MHz的信号分量，以发送到 传输网。这一分量用放大器904放大到所需电平。 参考信号被锁相环921变频到550MHz的频率，再用放大器922 放大到所需电平。最后，加法单元905将这些信号合成后发送到传 输网。 图10示出了再生发送到上述网络的信号的单元。带通滤波器 1001对传输网信号进行滤波，该滤波器用来选择传输所使用的传输 网通频带。信号S1001包括频率为fTCH＝546和fch＝550MHz的信号分 量。该信号与根据接收机参考信号SREF2得到的1045MHz混频信号进 行混频。除了输入信号外，混频器的输出中还包括频率为859、 855、1951和1955MHz。带通滤波器1003用来选择业务信道信号的 原始1950-1960MHz的频率范围。 信号S1003包括两个信号分量，即具有中频fTCH＝1951MHz的业务 信道信号和载有参考信号的1955MHz信号。该信号经放大器1004放 大，得到信号S1004。 为了将调制业务信道信号与参考信号区分开来，功率分配器 1005将信号S1004分成两路输出，其中，将从其一个输出中滤掉参考 信号传输所用的频率。所得到的信号便是基站收发信机所发送的业 务信道信号的复制。功率分配器的另一输出端连接到带通滤波器 1006，该滤波器将从该信号中滤掉频率fck＝1955MHz。由此得到的 信号S1006只包含变频为业务信道频率的参考信号，该信号再输入到 分频器1007。在分频器1007中，将信号频率除以因子N1＝1955，产 生一个1MHz的信号，输入到锁相环1010中相位比较器10101的输入 端之一。有源环路滤波器ALF根据相位比较器的输出，来控制压控 晶体振荡器VCXO，振荡器的输出端经分频器10104连接到相位比较 器的另一输入端。在分频器10104中，将信号的频率除以因子13， 它包括完全以13MHz的基站收发信机参考信号频率振荡的晶体振荡 器。 为使接收机能识别发送参考信号的信道并锁定在该信道上，产 生混频信号S’MIX的锁相环1011必须在启动阶段就已得到一个很接近 参考频率fREF的频率参考。为此，为锁相环中的振荡器选择这样一 个压控晶体振荡器VCXO，该振荡器具有一个窄的调整范围(例如 ±10ppm)并工作在13MHz的参考信号频率附近。使用VCXO的思 想在于，尽管分频器1007的输出信号(例如在启动期间)与fREF/13 的目标值相差相对较大，但环1010的输出足以接近值fREF，使得设 备可利用根据环输出得到的混频信号SMIX，以便锁定在发送参考信 号的信道上。然后，锁相环1010将其输出SREF2锁定在所发送的参考 信号SREF上。因此，信号SREF2可作为接收单元的参考信号。 在图9所示的发射端，将参考信号SREF作为参考值，来形成混频 信号SMIX和业务信道信号STCH。由于接收端的混频信号S’MIX是通过 利用同一参考信号作为参考而产生的，因而在传输中不会出现频率 误差。因此，再生的业务信道信号是发射端的信号STCH的一个相对 精确的复制(除了放大倍数)。类似地，再生的业务信道信号与参 考信号SREF2之间的频差等同于图9中信号STCH与SREF之间的频差。 另外，通过传输网所发送的业务信道信号多少要经历与所发送的参 考信号相同的延时。因此，信号SREF2可用来对图1中所示的发射机 TX、接收机RX以及适配单元104和112进行同步。 本发明并不局限于上述实施方式。例如，参考信号可以变频到 业务信道信号频带，然后，如这些例子中所述，在变换为传输网中 所用的格式之前与业务信道信号进行合成。新频率中的参考也可以 完全与业务信道信号分开，以独立的电视信道来发送。然而，此时 延不同传输路径传播的信号所经历的变化可能彼此差别较大，在某 些情况下，这可能会增加业务信道中的误码率。 将参考信号变频到传输网中所使用的频带可以用不同的方法来 实现，其中所举的例子只提出了频率的倍频和信号的混频。例如， 分频器当然可用装在合适位置的倍频器来取代，反之亦然。当然， 也可以不用所举例子的上述方法，而是将参考信号变频为业务信道 信号频带再与有效负载信号即业务信道信号进行混频，以适应传输 网中所用的频带。这样的话，鉴于混频时不同信号分量有重叠的可 能，因此必须对参考信号所用的业务信道频率作出选择。 对本发明而言，业务信号所使用的频率范围并不重要，可以不 用本例中所用的GSM-1900频率，而可以由GSM频率构成，也就是 说，从基站收发信机发送到发射机TX的信号可处在935-960MHz频 带上，而从接收机发送到基站收发信机的信号可处在890-915MHz 频带上，或者也可以由DCS-1800频率构成，这样，从基站收发信机 发送到发射机TX的信号可处在1805-1880MHz频带上，而从接收机 发送到基站收发信机的信号可处在1710-1785MHz频带上。当然， 也可以使用任何其他频率范围。在接收端，可规定业务信道信号用 一个并非发射端所用的业务信道。从基站收发信机发送到天线单元 的信号并非必须处在业务信道频率，而还可以处在任一中频。 同样，业务信道信号调制所采用的方法也并不重要。例如，除 了本例中所用的调相技术外(或不用该技术)，还可以采用调幅或 调频。 对于基站收发信机与收发信机单元之间的数据通信，本发明并 不局限于参考信号的传输。在传输设备之间的参考信号通过传输网 传送的所有系统中，都可以采用根据本发明的方法。用于接收参考 信号的单元可以多于一个，这样，若干单元锁定在一个公用参考频 率上。这种布置尤其适用于包括一个带有多个子设备的设备的点对 多点传输系统。当然，对本发明而言，上述实施方式中所提到的调 制信号和参考信号的频率范围也并不重要。本发明可以以同样的方 式用于其他频率范围内信号的传输。所讨论的传输网对本发明而言 也并不重要，因此本例中所用的有线电视网可换成别的电信网。