CN112202518B - 时钟信号的相位检测方法、装置及通信设备 - Google Patents

时钟信号的相位检测方法、装置及通信设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种时钟信号的相位检测方法、装置及通信设备，通过对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样，根据采样信号与相位角度值映关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值，将相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值，相位差值为待检测时钟与采样时钟在当前采样周期的相位差值；在采样结束后，即可根据各采样周期得到的初相位值，获取到待检测时钟的终相位值；由于终相位值是根据多次采样周期得到的初相位值得到的，得到的终相位值既具备较高的精度，又具备较好的容错性。

Description

时钟信号的相位检测方法、装置及通信设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种时钟信号的相位检测方法、装置及通信设备。
背景技术
多阵列天线基站中的Massive MIMO技术是4.5G以及5G通信中的关键技术。在5G通信中，空分复用(SDMA，Space Division Multiple Access)是Massive MIMO技术应用的一个重要例子。SDMA使用波束赋型beamforming技术使信号能量集中在特定的方向传播，从而增大频谱利用效率，减小对其它接收机的干扰。beamforming对收发信机多通道之间信号的相位差异有着严苛的要求，例如sub 6G的5G基站收发信机多通道间的相位差异应小于5°。因此，无线基站***会采用一系列相位检测及调整措施来减小通道间的相位误差，进而对齐多通道信号的相位。
在相位同步机制中，对射频时钟信号相位的检测是首要一环，射频时钟信号的相位检测精度直接影响多通道同步的效果。而当前并没有一个很好的针对射频时钟信号的相位进行准确检测的方案，从而很难保证相位同步效果。
发明内容
本发明实施例提供的一种时钟信号的相位检测方法、装置及通信设备，解决如何实现对射频时钟信号的相位进行准确检测，从而保证相位同步效果。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种时钟信号的相位检测方法，包括：
对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样；
根据采样信号与相位角度值映关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值；
将所述相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值，所述相位差值为所述待检测时钟与所述采样时钟在当前采样周期的相位差值；
采样结束后，根据各采样周期得到的初相位值，获取所述待检测时钟的终相位值。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种时钟信号的相位检测装置，包括：
采样模块，用于对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样；
相位粗算模块，用于根据采样信号与相位角度值映关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值；以及用于将所述相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值，所述相位差值为所述待检测时钟与所述采样时钟在当前采样周期的相位差值；
相位统计模块，用于在采样结束后，根据各采样周期得到的初相位值，获取所述待检测时钟的终相位值。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种通信设备，包括至少一个如上所述的时钟信号的相位检测装置。
有益效果
根据本发明实施例提供的时钟信号的相位检测方法、装置及通信设备，通过对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样，根据采样信号与相位角度值映关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值，将相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值，相位差值为待检测时钟与采样时钟在当前采样周期的相位差值；在采样结束后，即可根据各采样周期得到的初相位值，获取到待检测时钟的终相位值；由于终相位值是根据多次采样周期得到的初相位值得到的，得到的终相位值既具备较高的精度，又具备较好的容错性，从而可提升本发明实施例提供的钟信号的相位检测方法的可靠性，同时可保证在需要多通道相位同步时相位同步效果。
本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
图1为本发明实施例一的时钟信号的相位检测方法流程示意图；
图2为本发明实施例一的相位角度值获取流程示意图；
图3为本发明实施例一的数字脉冲信号序列与相位角度值映关系示意图；
图4为本发明实施例一的普通模式和高精度模式的采样点覆盖示意图；
图5为本发明实施例一的普通模式和高精度模式的误差分析示意图；
图6为本发明实施例二的时钟信号的相位检测装置结构示意图；
图7为本发明实施例二的采样模块结构示意图；
图8为本发明实施例二的信号采样示意图；
图9为本发明实施例二的相位粗算模块结构示意图；
图10为本发明实施例二的第一采样周期的初相位示意图；
图11为本发明实施例二的第二采样周期的初相位示意图；
图12为本发明实施例二的相位差累计模块结构示意图；
图13为本发明实施例二的第一标准化模块结构示意图；
图14为本发明实施例二的相位标准化示意图；
图15为本发明实施例二的第二标准化模块结构示意图；
图16为本发明实施例三的应用场景一中相位检测装置配置示意图；
图17为本发明实施例三的应用场景二中相位检测装置配置示意图；
图18为本发明实施例三的应用场景三中相位检测装置配置示意图；
图19为本发明实施例三的应用场景四中相位检测装置配置示意图；
图20为本发明实施例三的初相位值统计平均示意图；
图21为本发明实施例四的基站结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
为了实现时钟信号的相位的准确检测，本实施例提供了一种时钟信号的相位检测方法，请参见图1所示，包括：
S101：对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样。
本实施例的中的待检测时钟可以为但不限于各种射频时钟。且对于多通道应用场景，且多通道采用至少两个射频时钟时，针对每一个射频时钟所产生的时钟信号都可采用本实施例提供的相位检测方法。
本实施例中的采样时钟的选择可以根据当前待检测时钟的特性灵活选择。例如可以根据待检测时钟的频率，当前的检测精度要求等灵活设定。
在本实施例中，对待检测时钟进行检测时，采样周期的个数也可根据具体应用场景灵活设定。在一些示例中也可基于采样时钟的频率与待检测时钟的频率之间的最小公倍数设定。例如，采样周期的个数可以设置为1000个，2000个，3000个，6000个等。
且在本实施例中，待检测时钟的时钟信号可支持为但不限于以下信号类型中的任意一种：单端信号、差分信号、正交信号。
S102：根据采样信号与相位角度值映关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值。
本实施例中，可以预先设置好采样信号与相位角度值映关系。且在本实施例的一些应用场景中，由于采样得到的时钟信号为模拟信号，因此可以将模拟的幅度信息clksig转换为离散的数字脉冲信号序列bin。本实施例中此处的转换可仅根据幅度信息的正负取值方向进行数字脉冲信号序列的转换，可不涉及待检时钟的幅度信息的提取，因此即便对于频率很高的待检测时钟信号，依然能够达到较高的可靠性。
因此，在本实施例中所预设的采样信号与相位角度值映关系可包括：数字脉冲信号序列与相位角度值映关系；
此时获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值请参见图2所示，可包括：
S201：将采样到的时钟信号转换为数字脉冲信号序列。
S202：根据得到的数字脉冲信号序列和数字脉冲信号序列与相位角度值映关系，匹配到对应的相位角度值。
在本实施例的一些应用场景中，可根据各采样时钟上升沿待检时钟信号的相位区间，取各个区间的中间值作为区间的映射值。例如请参见图3所示例的一种数字脉冲信号序列与相位角度值映关系，当待检测时钟的时钟信号为差分信号或正交信号时，当对采样到的时钟信号转换为数字脉冲信号序列后，输出的数字脉冲信号序列为11时，则对应的相位角度值为π/4；输出的数字脉冲信号序列为01时，则对应的相位角度值为3π/4；输出的数字脉冲信号序列为00时，则对应的相位角度值为5π/4；输出的数字脉冲信号序列为10时，则对应的相位角度值为7π/4。当待检测时钟的时钟信号为单端信号时，输出的数字脉冲信号序列为1时，则对应的相位角度值为π/2；输出的数字脉冲信号序列为0时，则对应的相位角度值为3π/2。
应当理解的是，本实施例中数字脉冲信号序列与相位角度值映关系的设置并不限于上述示例的方式，可以根据需求灵活的设置。
S103：将相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值。
在本实施例中，当前采样周期对应的相位差值为待检测时钟与采样时钟在当前采样周期的相位差值
在本实施例中，待检测时钟与采样时钟的相位差值的计算方式可以为但不限于：
根据采样时钟的频率值valref与待检测时钟的频率值valsig的关系，计算出一个采样周期对应的待检测时钟与采样时钟间的相位差值
在本实施例中，待检测时钟与采样时钟在当前采样周期的相位差值为：待检测时钟与采样时钟的相位差值乘以当前的采样周期数后，除以2π取余得到的值。例如，假设当前采样周期数为k，则待检测时钟与采样时钟在当前采样周期的相位差值为：
通过以上过程则可得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值，在经历k个采用周期之后，则可得到k个采样周期的初相位值。
可选的，在一些应用场景中，将相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值之后，根据各采样周期得到的初相位值，得到待检测时钟的终相位值之前，还包括以下第一标准化过程：
在当前采样周期得到的初相位值大于第一采样周期得到的初相位值加π时，将当前采样周期得到的初相位值减2π；
在当前采样周期得到的初相位值小于第一采样周期得到的初相位值减π时，将当前采样周期得到的初相位值加2π；
在当前采样周期得到的初相位值不满足上述两种情况时，则不做上述标准化处理。
也即可选地，在本实施例中，还可以第一采样周期(当然根据需求也可采用其他次数的采样周期)得到的初相位值为基准，对后续采样周期计算出的初相位值进行标准化处理，以便于后续终相位值的准确确定。
S104：采样结束后，根据各采样周期得到的初相位值，获取待检测时钟的终相位值。
例如，假设设置的采样周期个数为n，则在完成n各采样周期的采样检测之后，即可得到n个初相位值，分别用θ1，θ2，...，θn表征。
在本实施例中，当当前的待检测时钟的时钟信号为单端信号时，上述S104中根据各采样周期得到的初相位值，得到待检测时钟的终相位值包括：
从各采样周期得到的初相位值中，选择最小的初相位值作为待检测时钟的终相位值θ0；也即θ0＝min(θ1，θ2，...，θn)。
在本实施例中，当当前的待检测时钟的时钟信号为差分信号或正交信号时，上述S104中根据各采样周期得到的初相位值，得到待检测时钟的终相位值包括：
取各采样周期得到的初相位值的平均值作为待检测时钟的终相位值；也即θ0＝(θ1+θ2+...+θn)/n。
本实施例提供的时钟信号的相位检测方法允许采样过程中出现多次采样错误。且可选地的可将第一次采样周期计算得到的初相位值作为基准，第一次采样周期出错会影响终初相位值。因此可选地，在一些应用场景中，还可在得到待检测时钟的终相位值之后，对得到的终相位值进行以下第二标准化过程：
在得到的终相位值小于0(也即为负)时，将终相位值加2π。在得到的终相位值大于0(也即为正)时，则不做该第二标准化处理。
可选地，在本实施例的一些应用场景中，在得到终相位值之后，还可该根据终相位值确定检测出的相位误差(也即检测精度)大于预设误差阈值时(也即确定检测精度是不满足当前要求时)，可更新频率比当前采样时钟的频率大的采样时钟进行采样，以增加采样时钟的频率与待检测时钟的频率的最小公倍数，减弱待检测时钟与采样时钟频率的相关性，避免采样进入循环。如图4、图5所示，通过选择频率值与待检时钟频率相关性较弱的采样时钟，可使采样点覆盖整个[0,2π)的相位区间，增大采样样本的多样性，从而显著地提高整体检相方案的相位检测精度。
可见，采用本实施例提供的相位检测方法，可以高精度的检测出各检测时钟的时钟信号的相位。当应用于多通道场景时，则可高精度的检测出各通道的相位值，进而得到各通道之间的准确的相位差值，为后续同步控制提供准确的依据。
当然，在相关技术中，也有通过鉴频鉴相器(PFD，Phase and FrequencyDetector)鉴别两输入时钟信号频率和相位差值的电路。在相关技术中，PFD由两D触发器和一个与非门构成，D触发器在接收输入时钟上升沿后，输出高电平，并在两D触发器输出均达到高电平后复位。因此，PFD可以输出表征两输入时钟信号频率或相位差值的脉冲信号。但PFD应用在收发机通道或其它场景的相位检测中存在以下困难和问题。
首先，PFD鉴相将急剧增大原有***的复杂度。在需要进行相位检测的MIMO***中，收发信机通道数目已达到几十甚至上百，根据PFD鉴别两通路信号的特性，将要使用同等数量的PFD，而且，MIMO***一般采用多芯片组成，芯片与芯片之间的连线及存在的PFD将使PCB板布局变得十分复杂，且会降低电路可靠性。
其次，PFD无法直接或很难间接给出输入时钟信号的相位信息。PFD将两输入时钟信号的频率或相位差值表征为一定宽度的脉冲信号，而非一系列的高低电平或二进制序列，后级数字电路难以将其转化为单纯的相位信息。在需要直接检测出相位值的场景中，PFD无法满足应用需求。
最后，在无线通信场景中，PFD的鉴频鉴相能力受到很大的挑战。随着频谱资源的日益紧张以及传输数据量的剧增，通信技术不断演进，无线通信频段向高频大带宽方向发展。对5G NR中Sub 6G低频段来说，PFD的鉴频鉴相能力已显得捉襟见肘，更不用说高达24.25GHz～29.5GHz的5G高频段了。并且，这样高频的时钟信号已不是简单的方波或类方波，在接收这些信号后，PFD已不能正常或可靠地表现出其鉴频鉴相能力。
另外，在相关技术中也有解决无线通信场景中的相位检测问题的方案，这些方案中使用NCO(Numerically Controlled Oscillator，数字控制振荡器)及实现反正切功能的数字电路模块，这些数字电路模块能达到的精度有限，若运算迭代次数较小，将极大地限制相位检测精度，若迭代次数较大也会显著地增加运算资源开销，另外，这些方案包含复杂的矩阵乘法和复共轭运算，算法复杂，不利于应用***降低电路规模及功耗。且这些方案对输入的两待检信号有正交要求，因此仅能实现对正交信号的相位检测。
本实施例提供的时钟信号的相位检测方法，通过采样待检测时钟信号，得到一系列离散的二进制序列，并基于这些离散的数字采样信息及待检测时钟与采样时钟间的频率关系，在各采样周期判定待检时钟的相位区间，得出一个精度较低的初相位值，然后通过大量的采样和统计平均或取最小值之后，最终实现精度非常高的相位值检测。且为了保证采样的多样性，还可灵活的选择采样时钟的频率值，使待检测时钟的频率值与采样时钟的频率值具有较大的最小公倍数，从而灵活的根据需求调整检测所需的精度。
本实施例提供的相位检测方法，根据应用场景需求，可实现对单端、差分或正交等形式时钟信号的相位检测，通用性和兼容性好，可适用于各种应用场景。
本实施例提供的方案可通过大量数据的统计收敛出最终的终相位值，其中允许多次过程数据出错，容错性高，且保证了方案非常高的可靠性。
本实施例提供的方案所需的宽松采样电路的设计难度低，并可降低后级数字电路的工作频率，因此可提高电路易实现性。
本实施例提供的方案只涉及对待检时钟的粗采样，而不提取待检时钟的幅度信息，因此即便对于频率很高的待检信号，依然能够达到较高的可靠性。
最后，本实施例提供的方案除采样电路外，其余电路均为数字电路，并且采样电路也可使用数字形式，即TSPC(True Single Phase Clock，真单向钟控触发器，TSPC)或CML(Current Mode Logic，电流模逻辑)触发器实现，因此整体电路方案对PVT(ProcessVoltage Temperature)变化不敏感，可以实现较高的鲁棒性。
实施例二：
本实施例提供了一种时钟信号的相位检测装置，其可实现但不限于上述实施例所示的时钟信号的相位检测方法。且该相位检测装置可以设置于各种具有时钟的通信设备内。请参见图6所示，其包括：
采样模块61，用于对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样。
本实施例的中的待检测时钟可以为但不限于各种射频时钟。且对于多通道应用场景，且多通道采用至少两个射频时钟时，针对每一个射频时钟所产生的时钟信号都可采用本实施例提供的相位检测装置进行相位检测，且一个射频时钟可对应采用一个相位检测装置，也可多个射频时钟可对应共用一个相位检测装置。本实施例中的采样时钟的选择可以根据当前待检测时钟的特性灵活选择。例如可以根据待检测时钟的频率，当前的检测精度要求等灵活设定。
在本实施例的一些应用场景中，采样模块61可包括核心采样器及后级波形整形器，目的是将输入的模拟幅度信息，转换为离散的数字脉冲信号。核心采样器可由TSPC或CML等形式的触发器来实现。后级波形整形器可由施密特触发器或反相器电路实现，用于信号摆幅放大及波形整形。根据待检时钟信号的类型，采样器可选择为差分、单端或正交等形式。根据对相位检测精度的要求，可选择一定频率的采样时钟，减弱待检测时钟与采样时钟频率的相关性，即增大待检时钟频率与采样时钟频率的最小公倍数。
例如，一种示例的采样模块61结构请参见图7所示，采样模块61包括由TSPC或CML等形式触发器组成的采样器610，还包括波形整形器611，波形整形器611对采样器610输出的信号进行摆幅放大和波形整形，并输出理想的数字脉冲信号bin。例如图8所示的待检测时钟为正交形式的场景，采样器610在每个采样时钟clkref的时钟上升沿采样待检时钟，若采样电平高于或等于共模电平则输出0，若采样电平低于共模电平则输出1，在各采样周期对应输出的数字脉冲信号bin参见图8中右侧表格所示。
相位粗算模块62，用于根据采样信号与相位角度值映关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值；以及用于将相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值，相位差值为待检测时钟与采样时钟在当前采样周期的相位差值。可以预先设置好采样信号与相位角度值映关系，并可通过相应的寄存器设置。在本实施例中所预设的采样信号与相位角度值映关系可包括：数字脉冲信号序列与相位角度值映关系。
可选地，在本实施例的一些应用场景中，请参见图9所示，相位粗算模块62内部包括角度映射器620、标准化器621和减法器622。角度映射器620根据输入的数字脉冲信号bin及由寄存器reg写入的数字脉冲信号序列与相位角度值映关系，得出当前的采样信号对应的相位角度值。减法器622将角度映射器620得到的相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值。
其中，请参见图6所示，相位检测装置还包括相位差累计模块64，用于将待检测时钟与采样时钟的相位差值乘以当前的采样周期数(也可通过逐个周期叠加)之后所得到的累计相位差发给所述相位粗算模块。相位粗算模块62的标准化器621，用于将得到的累计相位差/>除以2π取余得到当前采样周期对应的相位差值，即/>从而将/>值归一化到0到2π之间。减法器622将相位角度值与归一化后/>的相减，得到初相位值θx *进行输出。例如请参见图10和图11所示，在第一采样周期T1相位粗算模块62输出的初相位值为图10中的θ1，在第二采样周期T2相位粗算模块62输出的初相位值为图11中的θ2，对于后续周期则以此类推。
可选的，在一些应用场景中，相位差累计模块64可基于加法器或乘法器实现，根据待检时钟信号与采样时钟信号的频率关系及经历的采样周期数，统计自触发采样操作起采样时钟相对待检测时钟的累计相位差值。例如，请参见图12所示，相位差累计模块64包括采样周期相位差计算器640和加法器641，采样周期相位差计算器640用于计算单个采样周期的采样时钟与待检测时钟之间的相位差值，例如采样周期相位差计算器640根据采样时钟频率值valref与待检测时钟频率值valsig的关系，计算单采样周期待检时钟与采样时钟间的相位差值 加法器641用于对得到的相位差值进行累加得到与当前采样周期数相对应的累计相位差/>
可选的，在一些应用场景中，相位检测装置还可包括第一标准化模块65，用于在相位粗算模块62得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值大于第一采样周期得到的初相位值加π时，将当前采样周期得到的初相位值减2π后发给相位统计模块；在相位粗算模块得到待检测时钟在当前采样周期的初相位值小于第一采样周期得到的初相位值减π时，将当前采样周期得到的初相位值加2π后发给相位统计模块63。
例如，请参见图13所示，一种第一标准化模块65包括第一判断器650和第一缩放器651。请参见图14所示，第一判断器650以第一次采样周期得到的初相位角度值θ1 *值为基准，判断后续每一次θx *值。如果后续计算的初相位θx *值大于第一次初相位θ1 *值加π，则θx *通过第一缩放器651进行减2π，输出θx＝θx *-2π；如果后续计算的初相位θx *值小于第一次初相位θ1 *值减π，则θx *通过第一缩放器651进行加2π，输出θx＝θx *+2π；其他情况，不做标准化处理，θx＝θx *。
相位统计模块63，用于在采样结束后，根据各采样周期得到的初相位值，获取待检测时钟的终相位值。如果待检测的时钟信号为差分或正交输入信号，相位统计模块63可为统计平均值模块，取各采样周期得到的初相位值的平均值作为待检测时钟的终相位值；也即θ0＝(θ1+θ2+...+θn)/n；如果待检测的时钟信号为单端信号，则该相位统计模块63选择最小的初相位值作为待检测时钟的终相位值θ0，也即θ0＝min(θ1，θ2，...，θn)。
第二标准化模块66，用于在相位统计模块63得到的终相位值小于0时，将终相位值加2π。请参见图15所述，一种第二标准化模块66包括第二判断器660和第二缩放器661，第二判断器660判断终相位值θ0 *为负时，第二缩放器661对其θ0 *加2π，输出θ0＝θ0 *+2π；第二判断器660判断终相位值θ0 *为正时，第二缩放器661不做处理，输出θ0＝θ0 *。
请参见图6所示，相位检测装置还包括控制模块67，其可用于在根据终相位值确定检测出的相位误差大于预设误差阈值时，更新频率比当前采样时钟的频率大的采样时钟进行采样，以增加采样时钟的频率与待检测时钟的频率的最小公倍数。控制模块67还可用于配置采样周期数valsam，实现图6中其他模块的使能、复位等控制。
可见，通过本实施例所提供的时钟信号的相位检测装置，可以实现对射频时钟的时钟信号之相位进行较高精度的检测，可使得射频时钟在多通道等需要相位同步的场景应用时，可更精确的满足相位同步需求，提升通信性能。
实施例三：
为了便于理解，本实施例下面以几种具体的应用场景为示例进行说明。
应用场景一：
该应用场景的相位检测装置的配置如图16所示，待检测时钟的时钟信号为单端信号，设定其频率为2GHz，并采用***中常用的频率为122.88MHz的时钟信号(也即采样时钟的频率为122.88MHz)进行采样。配置相位差累计模块64的valref为122.88x106，valsig为2x109，可计算出单采样周期待检测时钟与采样时钟间的相位差值为：
在经历k个采样周期后，待检测时钟与采样时钟的累积相位差值为：
待检测时钟为单端信号时，每采样周期采样模块61输出的bin为1bit的数据，相位粗算模块62中的角度映射关系如表1所示：
表1
假设采样初始时刻待检测时钟相位为130°，控制模块67配置的采样周期数valsum为6000。如图20初相位统计平均关系所示，采样结束后，待检测时钟的初始相位θ0收敛至130.19°，检相误差为0.19°。
应用场景二：
该应用场景的相位检测装置的配置图17所示，待检测时钟为正交信号，设定其频率为2GHz，并采用***中常用的频率为122.88MHz的时钟信号进行采样。配置相位差累计模块64的valref为122.88x106，valsig为2x109，可计算出单采样周期待检测时钟与采样时钟间的相位差值为：
在经历k个采样周期后，待检测时钟与采样时钟的累积相位差值为：
待检测时钟为正交信号时，每采样周期采样模块61输出的bin为2bit的数据，相位粗算模块62中的角度映射关系如表2所示：
表2
假设采样初始时刻待检测时钟相位为130°，控制模块67配置的采样周期数valsum为3000。如图20初相位统计平均关系所示，采样结束后，待检测时钟的初始相位θ0收敛至130.19°，检相误差为0.19°。
应用场景三：
该应用场景致力于提高相位检测的精度，对采样模块61来说，若待检测时钟频率值与采样时钟频率值的最小公倍数较小，即存在较小的整数m和n，使得m×valsig＝n×valref，则采样模块61输出的二进制数据在经历n个采样周期后将进入周期性循环，即在n个采样周期达到最大的采样多样性。该场景下的相位检测装置的配置如图18所示，待检测时钟为正交信号，设定其频率为2GHz。为提高检相精度，这里采用122.881MHz的时钟信号进行采样。配置相位差累计模块64的valref为122.881x106，valsig为2x109，可计算出单采样周期待检测时钟与采样时钟间的相位差值为：
在经历k个采样周期后，待检测时钟与采样时钟的累积相位差值为：
待检测时钟为正交信号时，每采样周期采样模块61输出的bin为2bit的数据，相位粗算模块62中的角度映射关系如表3所示：
表3
假设采样初始时刻待检测时钟相位为130°，控制模块67的采样周期数valsum为3000。如图20所示的初相位统计平均关系，采样结束后，待检测时钟的初始相位θ0收敛至130.003°，检相误差为0.003°，提升了相位检测的精度。
应用场景四：
本应用场景以在待检测时钟过零点位置附近采样时可能出现的采样错误时的容错处理为示例进行说明。该场景相位检测装置的配置如图19所示。特定待检测时钟为正交信号，设定其频率为2GHz，并采用***中常用的频率为122.88MHz的时钟信号进行采样。配置相位差累计模块64的valref为122.88x106，valsig为2x109，可计算出单采样周期待检测时钟与采样时钟间的相位差值为：
在经历k个采样周期后，待检测时钟与采样时钟的累积相位差值为：
待检测时钟为正交信号时，每采样周期采样模块61输出的bin为2bit的数据，相位粗算模块62中的角度映射关系如表4所示：
表4
由于本实施例中的自身收敛算法是统计大量计算值的平均值，中间计算过程出现采样错误或计算错误对最终结果的影响可忽略不计，但第一次采样是作为后续相位粗算模块62每次计算的判断依据，如果出现过零点采样错误会导致最终初相位计算结果出现偏差，第二标准化模块66会对其进行纠正。
设定采样初始时刻待检测时钟相位为350°，控制模块67配置的采样周期数valsum为3000。收敛初相位与采样值对应关系如表5所示：
表5
经过统计平均以及第二标准化模块66实现初相位标准化，采样结束后，待检测时钟的初始相位θ0收敛至350.18°，检相误差为0.18°。
实施例四：
本实施例还提供了一种通信设备，该通信设备可以为但不限于基站或各种收发机，其包括至少一个上述各实施例所示的相位检测装置。在一种示例中，通信设备采用多通道通信时，可一个通道对应使用一个相位检测装置，也可多个通道共用一个相位检测装置。
为了便于理解，本实施例的一种示例中以通信设备为基站进行示例说明。且应当理解的是，本实施例中的基站可以为机柜式宏基站、分布式基站或多模基站。请参见图21所示，本示例中的基站包括基带单元(Building Base band Unit，BBU)211和射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)212以及天线213，其中：
基带单元211负责集中控制与管理整个基站***，完成上下行基带处理功能，并提供与射频单元、传输网络的物理接口，完成信息交互。按照逻辑功能的不同，请参见图21所示，基带单元211可包括基带处理单元2112、主控单元2111、传输接口单元2113等。其中，主控单元2111主要实现基带单元的控制管理、信令处理、数据传输、交互控制、***时钟提供等功能；基带处理单元2112用于完成信号编码调制、资源调度、数据封装等基带协议处理，提供基带单元和射频拉远单元间的接口；传输接口单元2113负责提供与核心网连接的传输接口。在本示例中，上述各逻辑功能单元可分布在不同的物理板卡上，也可以集成在同一块板卡上。且可选的，基带单元211可采用基带主控集成式，也可采用基带主控分离式。对于基带主控集成式，主控、传输、基带一体化设计，即基带处理单元与主控单元、传输接口单元集成在一块物理板卡上，该架构具有更高的可靠性、更低的低延、更高的资源共享及调度效率，同时功耗更低。对于基带主控分离式，基带处理单元与主控单元分布在不同的板卡上，对应于基带板、主控板，分离式架构支持板卡间自由组合、便于基带灵活扩容。具体可根据需求灵活采用设置。
射频拉远单元212通过基带射频接口与BBU通信，完成基带信号与射频信号的转换。参见图21所示，一种示例的射频拉远单元212主要包括接口单元2121、上行信号处理单元2124、下行信号处理单元2122、功放单元2123、低噪放单元2125、双工器单元2126等，构成下行信号处理链路与上行信号处理链路。其中，接口单元2121提供与基带单元之间的前传接口，接收和发送基带IQ信号；下行信号处理单元2122完成信号上变频、数模转换、射频调制等信号处理功能；上行信号处理单元2124主要完成信号滤波、混频、模数转换、下变频等功能；功放单元2123用于对下行信号进行放大后通过天线213发出；低噪放单元2125用于对天线213接收到的上行信号进行放大后发给上行信号处理单元2124进行处理；双工器单元2126支持收发信号复用并对收发信号进行滤波。
另外，应当理解的是，本实施例中的基站还可采用CU(Central Unint，中央单元)-DU(Distributed Unit，分布式单元)架构，其中DU是分布式接入点，负责完成底层基带协议及射频处理功能，CU是中央单元，负责处理高层协议功能并集中管理多个DU。CU和DU共同完成基站的基带及射频处理功能。
可见，本领域的技术人员应该明白，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件(可以用计算装置可执行的计算机程序代码来实现)、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。
此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、计算机程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种时钟信号的相位检测方法，包括：
对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样；
根据采样信号与相位角度值映射关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值；
将所述相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值，所述相位差值为所述待检测时钟与所述采样时钟在当前采样周期的相位差值；
采样结束后，根据各采样周期得到的初相位值，获取所述待检测时钟的终相位值。
2.如权利要求1所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，所述采样信号与相位角度值映射关系包括：数字脉冲信号序列与相位角度值映射关系；
所述获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值包括：
将采样到的时钟信号转换为数字脉冲信号序列；
根据得到的数字脉冲信号序列和所述数字脉冲信号序列与相位角度值映射关系，匹配到对应的相位角度值。
3.如权利要求1所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，所述待检测时钟与所述采样时钟在当前采样周期的相位差值为：所述待检测时钟与所述采样时钟的相位差值乘以当前的采样周期数后，除以2π取余得到的值。
4.如权利要求1-3任一项所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，将所述相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值之后，根据各采样周期得到的初相位值，得到所述待检测时钟的终相位值之前，还包括以下第一标准化过程：
在当前采样周期得到的初相位值大于第一采样周期得到的初相位值加π时，将当前采样周期得到的初相位值减2π；
在当前采样周期得到的初相位值小于第一采样周期得到的初相位值减π时，将当前采样周期得到的初相位值加2π。
5.如权利要求1-3任一项所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，得到所述待检测时钟的终相位值之后，还包括以下第二标准化过程：
在所述终相位值小于0时，将所述终相位值加2π。
6.如权利要求1-3任一项所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，所述待检测时钟的时钟信号为以下信号类型中的任意一种：
单端信号、差分信号、正交信号。
7.如权利要求6所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，所述待检测时钟的时钟信号为单端信号时，所述根据各采样周期得到的初相位值，得到所述待检测时钟的终相位值包括：
从所述各采样周期得到的初相位值中，选择最小的初相位值作为待检测时钟的终相位值。
8.如权利要求6所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，所述待检测时钟的时钟信号为差分信号或正交信号时，所述根据各采样周期得到的初相位值，得到所述待检测时钟的终相位值包括：
取各采样周期得到的初相位值的平均值作为待检测时钟的终相位值。
9.如权利要求1-3任一项所述的时钟信号的相位检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
得到所述终相位值之后，根据所述终相位值确定检测出的相位误差大于预设误差阈值时，更新频率比当前采样时钟的频率大的采样时钟进行采样，以增加采样时钟的频率与待检测时钟的频率的最小公倍数。
10.一种时钟信号的相位检测装置，其特征在于，包括：
采样模块，用于对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样；
相位粗算模块，用于根据采样信号与相位角度值映射关系，获取当前采样周期采样到的时钟信号对应的相位角度值；以及用于将所述相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值，所述相位差值为所述待检测时钟与所述采样时钟在当前采样周期的相位差值；
相位统计模块，用于在采样结束后，根据各采样周期得到的初相位值，获取所述待检测时钟的终相位值。
11.如权利要求10所述的时钟信号的相位检测装置，其特征在于，所述采样模块包括采样器和波形整形器；
所述采样器对待检测时钟的时钟信号根据采样时钟所设定的采样周期进行采样，所述波形整形器用于将所述采样器采样到的采样信号进行波形整形输出数字脉冲信号序列。
12.如权利要求11所述的时钟信号的相位检测装置，其特征在于，所述采样信号与相位角度值映射关系包括：数字脉冲信号序列与相位角度值映射关系；
所述相位粗算模块包括角度映射器和减法器；
所述角度映射器根据所述采样模块输出的数字脉冲信号序列和所述数字脉冲信号序列与相位角度值映射关系，匹配到对应的相位角度值；
所述减法器将所述相位角度值减去当前采样周期对应的相位差值得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值。
13.如权利要求12所述的时钟信号的相位检测装置，其特征在于，还包括相位差累计模块，用于将所述待检测时钟与所述采样时钟的相位差值乘以当前的采样周期数之后所得到的累计相位差发给所述相位粗算模块；
所述相位粗算模块还包括标准化器，用于将所述累计相位差除以2π取余得到当前采样周期对应的相位差值。
14.如权利要求10-13任一项所述的时钟信号的相位检测装置，其特征在于，还包括第一标准化模块，用于在所述相位粗算模块得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值大于第一采样周期得到的初相位值加π时，将当前采样周期得到的初相位值减2π后发给所述相位统计模块；在所述相位粗算模块得到所述待检测时钟在当前采样周期的初相位值小于第一采样周期得到的初相位值减π时，将当前采样周期得到的初相位值加2π后发给所述相位统计模块。
15.如权利要求10-13任一项所述的时钟信号的相位检测装置，其特征在于，其特征在于，还包括第二标准化模块，用于在所述相位统计模块得到的终相位值小于0时，将所述终相位值加2π。
16.如权利要求10-13任一项所述的时钟信号的相位检测装置，其特征在于，其特征在于，还包括控制模块，用于在根据所述终相位值确定检测出的相位误差大于预设误差阈值时，更新频率比当前采样时钟的频率大的采样时钟进行采样，以增加采样时钟的频率与待检测时钟的频率的最小公倍数。
17.一种通信设备，其特征在于，包括至少一个如权利要求10-16任一项所述的时钟信号的相位检测装置。
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