一種基於cpri的多制式iq數據映射方法和裝置的製作方法

2023-06-08 23:48:56 1

專利名稱：一種基於cpri的多制式iq數據映射方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信系統中的分布式基站技術，特別涉及一種在分布式基站系統中，基於通用公共射頻接口(CPRI)協議實現多種制式IQ信號混模傳遞與交換的方法，並且 還涉及用於實現這種方法的裝置。
背景技術：
1、CPRI分布式基站結構在移動通信系統中，無線接入網是由基站(BTS)和基站控制器(BSC)或無線網絡 控制器(RNC)組成，如附圖1所示。其中，分布式基站(BTS)主要由基帶處理子系統(BBU) 和射頻子系統(RRU)組成。如附圖2所示。在CPRI協議中，術語射頻控制器(REC)對應BBU，射頻設備(RE)對應RRU。CPRI 協議規定了 REC與RE之間接口規範，它屬於基站內部接口，可以使用光纖或者電纜方式連 接。規範可以從網站獲得http://WWW. cpri. info。目前業界廣泛使用此標準開發分布式基 站系統。REC/RE互連示意圖如附圖3所示。2、CPRI 協議棧CPRI定義了射頻接口的層一、層二內容。物理層採用8B/10B編碼，SERDES速率支 持 614. 4/1228. 8/2457. 6/3072/4915. 2/6144Mbps 等一系列等級。數據鏈路層規定每個基本幀的周期是1/3. 84M(大約260. 42ns)，由1個控制字加 15個字的IQ區域構成；如附圖4所示。每256個基本幀構成1個超幀，150個超幀構成1 個IOms無線幀；如附圖5所示。在基本幀裡面15個字的IQ欄位，被劃分成多個IQ容器(AxC container) 0 1. 2288g速率的劃分如圖6所示。對於WCDMA制式，碼片速率與CPRI速率相等，剛好可以做 到一個載扇數據放到一個IQ容器中。在CPRI2. 1以及之前版本中沒有定義WCDMA之外其他制式的IQ數據映射方法。在最新的CPRI4. 1版本中，補充了三種方法用來裝載速率不是3. 84M整數倍的某 種制式(例如WIMAX，也可用於CDMA)。它們都定義了 IQ容器區段(AxC-container_block) 的結構，它以K-chip(K個碼片)為一個周期。方法1 IQ 容器區段的周期 K = LCM(fs，fc)/fs，包含 S = LCM(fs，fc)/fc 個 IQ 採樣值，AXC容器(AxC container)的位寬隨制式而不同Naxc = 2*ceil (M*fs/fc)。其中，本文中1個碼片(chip)周期都是指WCMDA的碼片周期，等於CPRI基本幀周 期260. 42ns。上面公式中fs是制式的採樣頻率，fc是cpri基本幀的頻率3. 84M，M是該制 式的採樣位寬，LCM是最小公倍數，ceil代表向上捨入。方法2，與方法1類似，區別是方法2中AxC-container-block的周期是WIMAX的 幀周期5ms (比方法1大，是方法1中周期的倍數)。方法3，IQ容器區段的周期K、每個周期內包含的IQ採樣值的個數S計算與方法 1相同，區別是AXC容器位寬Naxc = 2*M，等於一個載扇I+Q數據容量；Na個載扇可以捆綁到一起，放到一個基本幀的Nc個容器中，Nc = ceil (Na*S/K)。3、CPRI實現多制式IQ混模傳送存在的問題CPRI4. 1新增的3種IQ映射方法，可以實現具體的某種WCDMA之外製式的IQ傳遞。但是對於一個同時有多種制式混模應用場景，如圖7所示，則存在一些問題難以解決。在多制式混模應用中，RRU會支持多種制式，一根光纖上會同時傳遞多種制式IQ 信號，REC內部也會有多塊不同制式的基帶單元，在REC內部需要有交換單元對各個光口的 多種制式IQ信號做交換。例如需要將一個基帶單元的多個載扇IQ信號，分別交換到多個 光口，分別連接到多個RE。其中REC內部的交換單元與各個基帶單元的高速互聯也可以採 用類似CPRI的幀結構。當混模的多種制式的採樣頻率都與CPRI頻率的最小公倍數很大的情況下，即它 們的AxC-container-block對應的K值很大(循環周期為K/fc)。例如CDMA2000-1X對應 的K = 25 ；WIMAX-10M，對應採樣頻率11. 2M，對應K = 12。採用上述3種方法都會存在很 多問題。問題1 若使用CPRI4. 1的方法1，或者方法2，各種制式的IQ容器位寬(Naxc)，由 於不同採樣頻率、不同採樣位寬，對應的值各不相同；為了在REC做各種制式IQ交換，需要 交換單元同時支持多種不同的位寬(差別會很大)，實現上困難。問題2 若使用CPRI4. 1的方法3，為了在REC做各種制式IQ交換，各制式 的IQ採樣位寬若相同，則交換位寬可相同，但是各制式循環周期不一樣。例如1個 CDMA 的 AxC-container-block 下包含 3 個載扇 IQ，循環周期 Kl = 25 ；一個 LTE1. 4M 的 AxC-container-block下包含2個載扇IQ，循環周期K2 = 2。為了支持多種制式的IQ混模 交換，可以在REC內部使用多個IQ交換單元(每種制式一個交換)，這樣的邏輯資源代價比 較大。或者統一成1個交換單元但是以各種制式的循環周期K的公倍數為周期做交換，這 樣的處理延遲會很大，無法接受。問題3 若使用CPRI4. 1的方法1/2/3，在混模RRU級聯的情況下，為了能傳遞各 種制式的幀定時信息，需要保證每種制式的AxC-container-block都與CPRI的IOms無 線幀邊界對齊(或者偏差一個可配置的值)。中間級的RRU在將下遊返回的接收信號進 行合路的時候，需要首先將下遊返回的IQ信號按照制式解析出來，合併本RRU的上行IQ 數據，再參照從埠 TX的IOms幀頭Fr重新組幀。由於每種制式的循環周期K不同，需 要有每種制式獨立處理，代價很大。或者將下遊接收信號延遲一段時間，令各種制式的 AxC-container-block邊界與本級從埠 TX方向IOms幀頭Fr對齊，再將本級上行數據插 入。但是這種方法，下遊數據的延遲，最極端情況要達到所有制式循環周期K的公倍數即 LCM(ΚΙ, K2...)才能實現對齊，延遲非常大，無法接受。另外，從總體上看這些方案對於多制式混模應用場景的IQ合路、交換等處理與制 式相關，每增加一種制式，鏈路中間節點都需要修改，不夠靈活。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種能夠有效地支持多種無線制式混模應用的 IQ映射、傳遞、交換方法和裝置，並且能夠對現有CPRI協議中WCDMA的IQ映射方式保持兼容。
為了解決上述問題，本發明提供了一種IQ數據映射方法，包括 將一個或多個制式的IQ數據映射到CPRI無線幀中，其中，一個制式的一個載扇的 IQ數據映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中，所述CPRI無線幀包括若干 個復幀，且所述復幀的邊界與所述CPRI無線幀的幀頭對齊，所述復幀包括K個基本幀，所述 基本幀包括若干個IQ子容器，一個IQ子容器構成一個時隙，所述IQ子容器的位寬Naxc，不 同制式下所述復幀中包括的基本幀個數K以及IQ子容器的位寬Naxc相同，一個CPRI無線 幀長度為10ms。其中，對任一制式，將其IQ數據映射到CPRI無線幀中包括當fs是fc/K的整數倍時，將該制式的一個載扇的IQ數據，或者一個載扇的IQ數 據和填充欄位，映射到一個復幀的Nc個IQ子容器中；根據下式計算所述Nc =Nc = Ceil[(fS*N*M)/(NaXC*fC/K)]，其中，fs為該制式的 採樣頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率， N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數。其中，對任一制式，將其IQ數據映射到CPRI無線幀中包括當fs是fc/K的非整數倍時，將該制式的Q個IQ數據和填充欄位映射到P個復幀 中，且P、Q滿足P*NC*NaXC = Q*N*M+Nst，其中，Nst表示填充欄位的比特數，M是該制式的 採樣位寬；N為過抽樣率，N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數；根據下式計算所述Nc =Nc = Ceil[(fS*N*M)/(NaXC*fC/K)]，其中，fs為該制式的 採樣頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入。其中，所述P = LCM [fs，(fc/K) ] /fs，所述 Q = LCM [ (k*fs)，fc] /fc，LCM 表示求最 小公倍數。其中，所述填充欄位中攜帶IQ數據幀頭定位信息。本發明還提供一種多制式IQ數據混模傳遞方法，包括源端將IQ數據按本發明所述映射方法映射到CPRI無線幀後傳輸到目的端；所述 源端為射頻設備，所述目的端為射頻控制器；或者，所述源端為射頻控制器，所述目的端為 射頻設備。其中，所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元；所述源端為射頻控制器，所述目的端為射頻設備時，所述源端將IQ數據按本發明 所述映射方法映射到CPRI無線幀後傳輸到目的端包括所述信道處理單元將IQ數據按本發明所述映射方法映射到CPRI無線幀，發送給 所述交換單元；所述交換單元從所述一個或多個制式的信道處理單元接收到數據時，將所 述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行時隙交換後傳輸到所述目的端。其中，所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元；當所述目的端為射頻控制器，所述源端為射頻設備時；所述交換單元從一個或多 個射頻設備接收到CPRI無線幀，將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行時 隙交換，將所述IQ數據交換到相應制式的信道處理單元。其中，所述目的端接收到所述CPRI無線幀時，還從所述CPRI無線幀解析IQ數據， 其中，當fs是fc/K的整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內各載扇的Nc個容 器，直接恢復出所述IQ數據。
其中，所述目的端接收到所述CPRI無線幀時，還從所述CPRI無線幀解析IQ數據， 其中，當fs是fc/K的非整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內屬於各載扇的 Nc個容器，再根據填充欄位特徵找到IQ數據幀頭，恢復出IQ數據。本發明還提供一種IQ數據映射裝置，所述映射裝置用於將一個或多個制式的IQ 數據映射到CPRI無線幀中，其中，一個制式的一個載扇的IQ數據映射到該CPRI無線幀的 一個復幀的Nc個IQ子容器中，所述CPRI無線幀包括若干個復幀，且所述復幀的邊界與所 述CPRI無線幀的幀頭對齊，所述復幀包括K個基本幀，所述基本幀包括若干個IQ子容器， 一個IQ子容器構成一個時隙，所述IQ子容器的位寬Naxc，不同制式下所述復幀中包括的基 本幀個數K以及IQ子容器的位寬Naxc相同，一個CPRI無線幀長度為10ms。其中，所述映射裝置是用於當fs是fc/K的整數倍時，將該制式的一個載扇的IQ 數據，或者一個載扇的IQ數據和填充欄位，映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子 容器中；根據下式計算所述Nc =Nc = Ceil[(fS*N*M)/(NaxC*fC/K)]，其中，fs為該制式的 採樣頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率， N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數。其中，所述映射裝置是用於當fs是fc/K的非整數倍時，將該制式的Q個IQ數 據和填充欄位映射到該CPRI無線幀的P個復幀中，且P、Q滿足P*Nc*Naxc = Q*N*M+Nst， 其中，Nst表示填充欄位的比特數，M是該制式的採樣位寬，N*M代表一個載扇IQ數據總的 比特數；根據下式計算所述Nc =Nc = ceil [(fs*N*M)/(NaXC*fC/K)]，其中，fs為該制式的 採樣頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率， N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數。其中，所述P = LCM [fs，(fc/K) ] /fs，所述 Q = LCM [ (k*fs)，fc] /fc，LCM 表示求最
小公倍數。其中，所述填充欄位中攜帶IQ數據幀頭定位信息。本發明還提供一種多制式IQ數據混模傳遞系統，包括源端和目的端所述源端為射頻設備，所述目的端為射頻控制器；或者，所述源端為射頻控制器，所述目的端為射頻設備。所述源端，用於將IQ數據按本發明所述映射方法映射到CPRI幀後傳輸到目的端。其中，所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元；所述信道處理單元，用於將IQ數據按本發明所述映射方法映射到CPRI無線幀，發 送給所述交換單元；所述交換單元，用於從所述一個或多個制式的信道處理單元接收到CPRI無線幀 時，將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行時隙交換後傳輸到所述目的 端；和/或，用於從一個或多個射頻設備接收到CPRI幀，將所述CPRI幀的復幀對齊，以所述 復幀為周期進行時隙交換，將所述IQ數據交換到相應制式的信道處理單元。其中，所述目的端還用於接收到所述CPRI無線幀時，從所述CPRI無線幀解析IQ 數據，其中，當fs是fc/K的整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內各載扇的Nc 個容器，直接恢復出所述IQ數據；以及當fs是fc/K的非整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內屬於各載扇 的Nc個容器，再根據填充欄位特徵找到IQ數據幀頭，恢復出IQ數據。
本發明所述方法，使得K-CHIP周期可形成一個復幀，各種制式的每個載扇數據都成為復幀裡的一組時隙(區別於CPRI4. 1定義的以基本幀劃分AXC容器)，本發明多制式混 模實現起來很簡單，整個IQ鏈路的中間環節「傳遞」與「交換」都與制式無關。


圖1是典型無線接入網組成結構圖；圖2是分布式基站射頻拉遠示意圖；圖3是REC/RE組網連接示意圖；圖4是CPRI基本幀結構圖；
圖5是CPRI-IOms無線幀結構圖；圖6是CPRI2. 1標準的WCDMA的AXC容器圖；圖7是REC/RE多種制式混模應用場景示意圖；圖8是現有CPRI4. 1映射方法3傳遞CDMA載扇的示意圖(K = 25)；圖9是本發明一個CDMA載扇映射到K = 6chip復幀內Nc = 5個時隙示意圖；圖10是本發明所有制式復幀周期K相等做混模IQ交換示意圖；圖11是本發明1. 2288G速率一個多制式混模配置實例的CPRI幀結構圖。
具體實施例方式本發明提供一種CPRI無線幀格式，一個CPRI無線幀長度為10ms，如下(1)各種制式IQ容器區段(AxC-container-block)採用統一的循環周期值K。(2)各種制式IQ子容器(AxC-container)採用統一大小的Naxc。(3)各種制式每1個載扇的IQ數據按照一定的規則(可能要先加填充欄位)裝載 到K個chip周期的一組Nc個IQ子容器中。(4)CPRI幀內整個IQ區域按照AxC-container劃分，K個基本幀作為一個周期 (period)形成一個復幀，復幀內每個IQ子容器構成一個時隙。(5)復幀的K-chip邊界與CPRI無線幀幀頭Fr對齊。多制式混模傳遞只要將各載扇對應的一組Nc個時隙按照一定的規則擺放到復幀 裡面即可。本發明提供一種IQ數據映射方法，包括將一個或多個制式的IQ數據映射到CPRI無線幀中，其中，一個制式的一個載扇的 IQ數據映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中，所述CPRI無線幀包括若干 個復幀，且所述復幀的邊界與所述CPRI無線幀幀頭對齊，所述復幀包括K個基本幀，所述基 本幀包括若干個IQ子容器，一個IQ子容器構成一個時隙，所述IQ子容器的位寬Naxc，不同 制式下所述復幀中包括的基本幀個數K以及IQ子容器的位寬Naxc相同。對任一制式，將其IQ數據映射到CPRI無線幀中包括當fs是fc/K的整數倍時，將該制式的一個載扇的IQ數據，或者一個載扇的IQ數 據和填充欄位，映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中；根據下式計算所述 Nc =Nc = ceil[(fs*N*M)/(Naxc*fc/K)]，其中，fs為該制式的採樣頻率，fc是基本幀的頻 率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數；N為過抽樣率，N值可以為2，4或其他值，比如，當使用1倍過採樣時，N = 2，後續實施例中以 N = 2為例說明，但本發明不限定於N = 2。當fs是fc/K的非整數倍時，將該制式的Q個IQ數據和填充欄位映射到該CPRI 無線幀的P個復幀中，且P、Q滿足P*NC*NaXC = Q*N*M+Nst，其中，Nst表示填充欄位的比特 數，M是該制式的採樣位寬。根據下式計算所述Nc :Nc = Ceil[(fS*N*M)/(NaxC*fC/K)]，其 中，fs為該制式的採樣頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上舍 入。其中，所述填充欄位中攜帶IQ幀頭定位信息。其中，P、Q的一種取值方法為所述P = LCM[fs, (fc/K)]/fs,所述Q = LCM[ (k*fs)，fc/fc, LCM表示求最小公倍數。本發明還提供了基於本發明提出的新幀結構下易於實現的多制式IQ數據混模傳 遞方法，包括源端將IQ數據按本發明所述方法映射到無線幀後傳輸到目的端，其中，源端為射 頻控制器，目的端為射頻設備，或者，源端為射頻設備，目的端為射頻控制器。所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元；源端為射頻控制器，目的端為射頻設備時，源端處理包括所述信道處理單元將 IQ數據按本發明所述方法映射到CPRI無線幀，發送給所述交換單元；所述交換單元從所述 一個或多個制式的信道處理單元接收到CPRI無線幀時，將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以 所述復幀為周期進行時隙交換後傳輸到所述目的端。源端為射頻設備，目的端為射頻控制器時，源端處理包括所述交換單元從一個或 多個射頻設備接收到CPRI無線幀，將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行 時隙交換，將所述IQ數據交換到相應制式的信道處理單元。只要軟體配置合適的交換表，即可以實現在下行由多個信道處理單元的輸出交 換得到混模的CPRI無線幀，在上行由混模CPRI無線幀分離出單一制式的CPRI無線幀到各 制式對應的信道處理單元。RE處理類似。RE的交換表可以通過信令傳遞。所述目的端接收到所述CPRI無線幀時，還從所述CPRI無線幀解析IQ數據，其中， 當fs是fc/K的整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內各載扇的Nc個容器，直 接恢復出所述IQ數據；當fs是fc/K的非整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭可以確定 復幀內屬於各載扇的Nc個容器，再根據填充欄位特徵找到IQ數據幀頭，恢復出IQ數據。REC內各個制式的信道處理單元按照上述幀格式，將其IQ數據映射到復幀的時 隙中，並按照固定格式擺放，再輸出。當需要IQ交換、合路/分路的時候，只要對各路先做 k-CHIP復幀對齊，再做簡單的K-CHIP為一個周期的時隙交換即可。IQ交換單元與制式無 關，新增一種制式，只需要在其信道處理單元內部將其IQ映射到幀結構的一組時隙即可， 交換單元不用修改。系統架構靈活。本發明還提供了在本發明提出的新幀結構下傳遞多種制式IQ定時信息(確定各 個制式IQ數據幀頭)的方法。它採用以下方案當制式IQ數據採樣頻率fs是(fc/K)的整數倍，則通過CPRI無線幀幀頭可以確 定復幀內屬於各載扇的Nc個容器，直接可以恢復出IQ數據。當制式數據IQ採樣頻率fs不是(fc/K)的整數倍，先通過CPRI無線幀的幀頭可 以確定復幀內屬於各載扇的Nc個容器，再根據填充欄位特徵找到幀頭，可恢復出IQ。
本發明相對於現有CPRI4. 1協議的IQ映射方法的區別在於1)本發明對所有制式K、Naxc值是固定的，不隨制式不同而改變。2)對於所有制式(包括窄帶制式例如CDMA)使用每個載扇獨立填充的方式，將1 個載扇IQ數據放到K-CHIP復幀內的一組Nc個容器中。而現有CPRI4. 1的裝載方法3，對 於CDMA制式，使用Na = 3個載扇放到Nc = 1個IQ容器的位置，在K = 25個基本幀的周 期內，前24個基本幀傳遞它們的8個採樣值，之後附加Nv = 1個空幀；相當於3個載扇捆 綁到一起增加填充。3)本發明使用K-CHIP的復幀內的一組子容器區分不同載扇。而現有技術中是用 1個基本幀內的一組AXC容器區分不同載扇。使用本發明方法，某一個載扇的數據可以由 K-chip復幀內的一組Nc個子容器裝載，這Nc個子容器可以在K-chip復幀所有子容器裡面 任意挑選，它們不需要在第0，1，，，K-1每一個基本幀內具有相同的AXC容器(列)位置。4)對於抽樣頻率fs不是3. 84M整數倍關係的制式，通過填充特定信息欄位可 攜帶幀頭標誌，再將填充後的數據放入一組IQ子容器中；接收端解析IQ子容器內部的數 據本身就可以恢復IQ的幀頭位置。不同於現有CPRI4. 1協議裡面定義的方法，每種制式 AxC-container-block的循環周期K各不相同，以CPRI的10ms幀頭Fr做為一個公共的起 點，隨後按照各個制式的周期循環計數，以確定AxC-container-block的IQ數據幀頭位置。本發明所述方法，使得K-CHIP周期可形成一個復幀，各種制式的每個載扇數據都 成為復幀裡的一組時隙(區別於CPRI4. 1定義的以基本幀劃分AXC容器)。這樣的優點是 多制式混模實現起來很簡單，整個IQ鏈路的中間環節「傳遞」與「交換」都與制式無關。可以參照附圖8 10對比分析附圖8是使用現有CPRI4. 1映射方法3，傳遞CDMA 載扇的示意圖，它的AxC-container-block的K = 25，循環周期很大。並且與其他制式容器 大小也不一致。可見，當存在多種類似制式分別放在不同的AXC容器(列)中，各自的循環 周期Kl，K2，不相同的情況，現有幀結構做混模IQ交換是很困難的。附圖9是使用本發明所述方法將一個CDMA載扇映射到K = 6chip (統一循環周 期)復幀內的Nc = 5個時隙的示意圖。附圖10是本發明(所有制式使用相同復幀周期K)混模IQ交換示意圖。使用本發 明所述方案，由於所有制式載扇都是K-chip復幀內的一組時隙，並且時隙大小Naxc相等， 可以很容易對齊K-chip，在K-chip對齊之後，以K-CHIP為1個循環周期，可以用時分復用 的方法做時隙交換，容易實現。時隙交換實際上完成了混模IQ交換。時隙交換過程只參照 交換表即可，與制式無關。而現有技術中，各制式AxC-container-block周期不一致，基本 幀內某些容器列(制式A)以K1為周期循環，某些列(制式B)以K2為周期循環。上行多 路輸入難以對齊，並且無法以一個統一固定周期做交換。從圖10中可以看出，本發明所述 方法IQ交換比較容易實現。下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述。附圖11中所示的是一個CPRI在1. 2288g速率下，參照本發明所述技術方案，得到 的一個多種制式混模實例的幀結構示意圖。在本例中，需要在一根光纖上傳遞LTE-5M帶寬 2天線(天線0與天線1)、1個UMTS載扇(channelA)、3個TD的載扇(channel B/C/D)、2 個CDMA載扇(channel E/F)、LTE_1. 4M帶寬2天線(G/H)。在本例中混模幀採用參數Naxc =15 (子容器位寬)，K = 6 (復幀循環周期)。
下面詳細介紹混模CPRI幀結構設計方法。第一步首先需要確定K與Naxc參數的值。對統一的K值的選取，本身只要求10ms周期包含的基本幀總數256*150 = 38400 是K的整數倍即可，也就是要求K為38400的一個因子即可。其目的是令復幀邊界和 CPRI-10ms-Fr幀頭對齊。而實際取值需要考慮各種現有制式下的帶寬浪費、處理延遲等因 素(這節末尾有詳細分析)，選取一個適中的值。例如在本案例中選用K = 6。此時TD-SCDMA 的採樣頻率=1. 28M是fc/K的2倍，LTE-1. 4M採樣頻率=1. 92M是fc/K的3倍，其他LTE 帶寬的採樣頻率都為fc/K的倍數；這樣在K個CHIP周期內包含了整數個TD/WCMDA/LTE制 式的採樣值，能很好地兼容這些3GPP定義的3G/4G制式(剛好能裝下，帶寬沒有浪費)。其 他的制式WIMAX/CDMA等等，仍然使用這個固定的K，採樣率fs不再是fc/K整數倍關係，需 要增加填充欄位。Naxc的選取，可以考慮直接使用WCDMA本身的容器大小30bit，或者是它的一個比 例因子(例如 1/2，1/3，1/5)例如 15bit (裝載 Half-axc)、10bit，6bit 等。它必須是 30bit 的因子，這可以讓多個時隙完整地構成一個WCMDA的載扇擺放(與現有CPRI定義兼容)。 Naxc決定了容器的大小。當制式採樣率fs不是fc/K的整數倍的時候，需要增加填充，在 K-chip周期內將IQ放到Nc個時隙中(每個時隙的帶寬為NaxC*fC/K)。Naxc若選得大(例 如30bit)，那麼相當於顆粒大，帶寬浪費就比較多(最壞情況每個載扇浪費1個時隙的帶 寬)。這個值若選得小，帶寬浪費少，但是在K-CHIP周期內需要處理的時隙數量多，太多了 處理能力就不容易實現。同理對於那些需要填充的制式(CDMA，WIMAX等)，K選取得越小則相當於顆粒大， 帶寬浪費就比較多；K選得越大，帶寬浪費小，但是復幀的周期長，處理延遲增大。選取參數 K = 6，Naxc = 15是一種比較適中的選擇。第二步需要確定某種制式的IQ數據映射到一組Nc個時隙的方法。需要根據此制式的採樣頻率fs的特性分類(a)、(b)兩種情況。(a)如果fs是fc/K的整數倍，那麼在K-chip復幀內，根據公式Nc = ceil [ (fs*2*M) / (Naxc*fc/K)]計算需要佔用的時隙個數，它包含了 S = fs/ (fc/K)個IQ採 樣值。其中，Nc計算公式的分子fs*2*M是該制式的IQ數據帶寬，分母NaXC*fC/K是每個 時隙的傳輸帶寬，兩者相除得到需要的時隙個數。例如對於WCDMA制式採樣位寬M = 15bit，fs = 3. 84M ；Nc = 12，即需要12個時 隙可以傳遞一個WCMDA載扇。令復幀的K = 6chip循環周期內，每chip傳遞2個時隙，一 個時隙放I路數據，另一個時隙放Q路數據。這樣可以完整地構成一個與現有CPRI兼容的 WCDMA制式載扇擺放。又例如LTE-1.4M，採樣頻率fs = 1.9211，採樣位寬11= 15，根據公式計算Nc = 6， 即需要總共6個時隙傳遞1個天線數據。如果某種制式採樣位寬M不等於15，出現(2*M)/Naxc不是整數這種情況，則按照 公式計算Nc個時隙，除了裝載IQ還包括填充欄位。該情況下，一個復幀內包含的IQ採樣 值總是整數S個。因此對一個抽樣頻率是整數倍的制式的載扇數據而言，Nc個時隙的首個，總是對 應S個IQ採樣點的首個起點。在接收端，根據CPRI-lOms-Fr幀頭，可以得到復幀幀頭，即可獲得IQ數據幀定時信息。(b)如果fs不是fc/K的整數倍，首先使用同樣公式，計算(fs*2*M)/(NaXC*fC/ K)，再找到大於它的最小的整數作為一個K-chip復幀內佔用的時隙個數Nc，即將 ceil[(fs*2*M)/(Naxc*fc/K)]作為Nc，這樣可以保證傳遞通道帶寬大於IQ數據帶寬。然後在傳遞通道裡面，每隔P = LCM[fs, (fc/K)]/fs個復幀周期，對應總共Q = LCM[(k*fs)，fc]/fc個IQ數據，同時附加Nst = P*Nc*Naxc-Q*2M個bit的填充欄位。填 充之後的數據流與復幀速率相匹配，可以剛好裝載在一組Nc個時隙中。這時數據流就不再 是原始的IQ數據了。需要設計填充欄位的內容使得它包括IQ幀頭定位信息，以便於接收端能從復幀 的時隙數據裡面恢復出IQ數據。這相當於制式適配的處理，僅僅需要在源端(REC內的信 道處理單元)、目的端(RRU目的地的射頻單元)進行適配處理。整條IQ鏈路上傳輸、交換， 不用再看到制式相關內容，僅僅需要看到K-CHIP的復幀內部的Nc個時隙。也可以由接收 端和發送端之間協商填充欄位的填充方式，或者，系統預先設定填充方式等，本發明對填充 欄位的具體填充方式、以及其具體填充信息不作限定，只要保證接收端能獲得足夠信息，從 接收到的CPRI無線幀中去掉填充比特，恢復IQ數據即可。當fs不是fc/K的整數倍情況下，填充欄位的設計方法，可以根據某種制式的速 率特性、實現的難易程度而定(應該總是存在多種可行的方法)。以CDMA2000-1X反向為 例說明反向數據格式2天線/IQ兩路/2倍過採樣/抽樣位寬4bit，再加lbit-RSSI ；總 共33bit。K = 6，Naxc = 15。1. 2288M不是3. 84M/6的倍數，首先計算時隙個數Nc，使用 公式(fs*2*M)/(NaXC*fC/K)，這裡2*M相當於IQ 數據位寬，用33bit 代替。代入公式 (1. 2288M*33)/(15*3. 84M/6) = 4. 224，找比它大的最小整數得到Nc = 5。每隔P = 25個 復幀，對應Q = 48個IQ值。需要在數據流中除了有效數據之外再插入15*5*25-48*33 = 291個bit填充。另外根據帶寬計算，14*5*25 > 48*33，就是在每個時隙的15-bit裡面只 需要佔用低14-bit傳遞數據，帶寬就足夠；bitl4最高位可以用來指示填充欄位的起點位 置，每25個復幀周期循環輸出1次有效，其餘時刻輸出無效。對應的RRU接收端可以根據 bitl4的指示，找到IQ幀頭，去掉填充，恢復出IQ數據。另外，對於CPRI的IQ交織處理，本文上面描述的『IQ子容器』、『時隙』的內容都是 交織前的原始數據。為了兼容CPRI2. 1規定的WCDMA映射方式，可以在CPRI發送端，將構 成一個AXC(30bit)位置對應的若干個時隙一起做交織(不是WCDMA制式的AXC位置也按 照此處理)；對於WCDMA的載扇就與CPRI2. 1規定的格式兼容；在接收端解交織，得到我們 需要的時隙。本發明還提供一種IQ數據映射裝置，所述映射裝置用於將一個或多個制式的IQ 數據映射到CPRI無線幀中，其中，一個制式的一個載扇的IQ數據映射到該CPRI無線幀的 一個復幀的Nc個IQ子容器中，所述CPRI無線幀包括若干個復幀，且所述復幀的邊界與所 述CPRI無線幀的幀頭對齊，所述復幀包括K個基本幀，所述基本幀包括若干個IQ子容器， 一個IQ子容器構成一個時隙，所述IQ子容器的位寬Naxc，不同制式下所述復幀中包括的基 本幀個數K以及IQ子容器的位寬Naxc相同，一個CPRI無線幀長度為10ms。其中，所述映射裝置是用於當fs是fc/K的整數倍時，將該制式的一個載扇的IQ 數據，或者一個載扇的IQ數據和填充欄位，映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中；根據下式計算所述Nc :Nc = ceil [(fs*N*M)/(NaXC*fC/K)]，其中，fs為該制式的 採樣頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率， N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數。其中，所述映射裝置是用於當fs是fc/K的非整數倍時，將該制式的Q個IQ數 據和填充欄位映射到該CPRI無線幀的P個復幀中，且P、Q滿足P*Nc*Naxc = Q*N*M+Nst， 其中，Nst表示填充欄位的比特數，M是該制式的採樣位寬，N*M代表一個載扇IQ數據總的 比特數；根據下式計算所述Nc :Nc = ceil [(fs*N*M)/(NaXC*fC/K)]，其中，fs為該制式的 採樣頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率， N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數。其中，所述P = LCM [fs，(fc/K) ] /fs，所述 Q = LCM [ (k*fs)，fc] /fc，LCM 表示求最
小公倍數。其中，所述填充欄位中攜帶IQ數據幀頭定位信息。本發明還提供一種多制式IQ數據混模傳遞系統，包括源端和目的端所述源端為射頻設備，所述目的端為射頻控制器；或者，所述源端為射頻控制器， 所述目的端為射頻設備。所述源端，用於將IQ數據按本發明所述映射方法映射到CPRI無線幀後傳輸到目 的端。其中，所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元；所述信道處理單元，用於將IQ數據按本發明所述映射方法映射到CPRI無線幀，發 送給所述交換單元；所述交換單元，用於從所述一個或多個制式的信道處理單元接收到CPRI無線幀 時，將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行時隙交換後傳輸到所述目的 端；和/或，用於從一個或多個射頻設備接收到CPRI無線幀，將所述CPRI無線幀的復幀對 齊，以所述復幀為周期進行時隙交換，將所述IQ數據交換到相應制式的信道處理單元。其中，所述目的端還用於接收到所述CPRI無線幀時，從所述CPRI無線幀解析IQ 數據，其中，當fs是fc/K的整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內各載扇的Nc 個容器，直接恢復出所述IQ數據；以及當fs是fc/K的非整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內屬於各載扇 的Nc個容器，再根據填充欄位特徵找到IQ數據幀頭，恢復出IQ數據。本發明並不限於上述實施方式(不限於CPRI協議，不限於N_axc、K的特定取值， 不限於填充欄位的特定定義方法)，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和範圍內， 都應該落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種IQ數據映射方法，其特徵在於，包括將一個或多個制式的IQ數據映射到CPRI無線幀中，其中，一個制式的一個載扇的IQ數據映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中，所述CPRI無線幀包括若干個復幀，且所述復幀的邊界與所述CPRI無線幀的幀頭對齊，所述復幀包括K個基本幀，所述基本幀包括若干個IQ子容器，一個IQ子容器構成一個時隙，所述IQ子容器的位寬Naxc，不同制式下所述復幀中包括的基本幀個數K以及IQ子容器的位寬Naxc相同，一個CPRI無線幀長度為10ms。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，對任一制式，將其IQ數據映射到CPRI無線幀中包括當fc是fc/K的整數倍時，將該制式的一個載扇的IQ數據，或者一個載扇的IQ數據和 填充欄位，映射到一個復幀的Nc個IQ子容器中；根據下式計算所述Nc :Nc = Ceil[(fS*N*M)/(NaxC*fC/K)]，其中，fs為該制式的採樣 頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率，N*M 代表一個載扇IQ數據總的比特數。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，對任一制式，將其IQ數據映射到CPRI無線幀中包括當fs是fc/K的非整數倍時，將該制式的Q個IQ數據和填充欄位映射到P個復幀中， 且P、Q滿足P*NC*NaXC = Q*N*M+Nst，其中，Nst表示填充欄位的比特數，M是該制式的採樣 位寬；N為過抽樣率，N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數；根據下式計算所述Nc :Nc = Ceil[(fS*N*M)/(NaxC*fC/K)]，其中，fs為該制式的採樣 頻率，fc是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述P= LCM[fs，(fc/K)]/fs，所述Q = LCM[(k*fs)，fc]/fc，LCM表示求最小公倍數。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述填充欄位中攜帶IQ數據幀頭定位信息。
6.一種多制式IQ數據混模傳遞方法，其特徵在於，包括源端將IQ數據按權利要求1至5任一所述方法映射到CPRI無線幀後傳輸到目的端； 所述源端為射頻設備，所述目的端為射頻控制器；或者，所述源端為射頻控制器，所述目的 端為射頻設備。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元；所述源端為射頻控制器，所述目的端為射頻設備時，所述源端將IQ數據按權利要求1 至5任一所述方法映射到CPRI無線幀後傳輸到目的端包括所述信道處理單元將IQ數據按權利要求1至5任一所述方法映射到CPRI無線幀，發 送給所述交換單元；所述交換單元從所述一個或多個制式的信道處理單元接收到數據時， 將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行時隙交換後傳輸到所述目的端。
8.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元；當所述目的端為射頻控制器，所述源端為射頻設備時；所述交換單元從一個或多個射 頻設備接收到CPRI無線幀，將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行時隙交換，將所述IQ數據交換到相應制式的信道處理單元。
9.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述目的端接收到所述CPRI無線幀時，還從所述CPRI無線幀解析IQ數據，其中，當f s 是fc/K的整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內各載扇的Nc個容器，直接恢 復出所述IQ數據。
10.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述目的端接收到所述CPRI無線幀時，還從所述CPRI無線幀解析IQ數據，其中，當f s 是fc/K的非整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內屬於各載扇的Nc個容器， 再根據填充欄位特徵找到IQ數據幀頭，恢復出IQ數據。
11.一種IQ數據映射裝置，其特徵在於，所述映射裝置用於將一個或多個制式的IQ數據映射到CPRI無線幀中，其中，一個制式 的一個載扇的IQ數據映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中，所述CPRI無 線幀包括若干個復幀，且所述復幀的邊界與所述CPRI無線幀的幀頭對齊，所述復幀包括K 個基本幀，所述基本幀包括若干個IQ子容器，一個IQ子容器構成一個時隙，所述IQ子容器 的位寬Naxc，不同制式下所述復幀中包括的基本幀個數K以及IQ子容器的位寬Naxc相同， 一個CPRI無線幀長度為10ms。
12.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述映射裝置是用於當fs是fc/K的整數倍時，將該制式的一個載扇的IQ數據，或者 一個載扇的IQ數據和填充欄位，映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中；根 據下式計算所述Nc :Nc = ceil[ (fs*N*M) / (Naxc*fc/K)]，其中，fs為該制式的採樣頻率，fc 是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率，N*M代表一個 載扇IQ數據總的比特數。
13.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述映射裝置是用於當fs是fc/K的非整數倍時，將該制式的Q個IQ數據和填充字 段映射到該CPRI無線幀的P個復幀中，且P、Q滿足P*Nc*Naxc = Q*N*M+Nst，其中，Nst表 示填充欄位的比特數，M是該制式的採樣位寬，N*M代表一個載扇IQ數據總的比特數；根據 下式計算所述Nc :Nc = ceil [(fs*N*M)/(NaXC*fC/K)]，其中，fs為該制式的採樣頻率，fc 是基本幀的頻率，M是該制式的採樣位寬，ceil表示向上捨入，N為過抽樣率，N*M代表一個 載扇IQ數據總的比特數。
14.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述P= LCM[fs，(位/1]/作，所述0 = LCM[(k*fs)，fc]/fc，LCM表示求最小公倍數。
15.如權利要求13所述的裝置，其特徵在於，所述填充欄位中攜帶IQ數據幀頭定位信息。
16.一種多制式IQ數據混模傳遞系統，其特徵在於，包括源端和目的端所述源端為射頻設備，所述目的端為射頻控制器；或者，所述源端為射頻控制器，所述 目的端為射頻設備；所述源端，用於將IQ數據按權利要求1至5任一所述方法映射到CPRI無線幀後傳輸 到目的端。
17.如權利要求16所述的系統，其特徵在於，所述射頻控制器包括一個或多個制式的信道處理單元，以及交換單元； 所述信道處理單元，用於將IQ數據按權利要求1至5任一所述方法映射到CPRI無線 幀，發送給所述交換單元；所述交換單元，用於從所述一個或多個制式的信道處理單元接收到CPRI無線幀時，將 所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所述復幀為周期進行時隙交換後傳輸到所述目的端；和/ 或，用於從一個或多個射頻設備接收到CPRI無線幀，將所述CPRI無線幀的復幀對齊，以所 述復幀為周期進行時隙交換，將所述IQ數據交換到相應制式的信道處理單元。
18.如權利要求16所述的系統，其特徵在於，所述目的端還用於接收到所述CPRI無線幀時，從所述CPRI無線幀解析IQ數據，其 中，當f s是fc/K的整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內各載扇的Nc個容器， 直接恢復出所述IQ數據；以及當fs是fc/K的非整數倍時，通過所述CPRI無線幀的幀頭確定復幀內屬於各載扇的Nc 個容器，再根據填充欄位特徵找到IQ數據幀頭，恢復出IQ數據。
全文摘要
本發明提供了一種IQ數據映射方法，包括將一個或多個制式的IQ數據映射到CPRI無線幀中，其中，一個制式的一個載扇的IQ數據映射到該CPRI無線幀的一個復幀的Nc個IQ子容器中，所述CPRI無線幀包括若干個復幀，且所述復幀的邊界與所述CPRI無線幀的幀頭對齊，所述復幀包括K個基本幀，所述基本幀包括若干個IQ子容器，一個IQ子容器構成一個時隙，所述IQ子容器的位寬Naxc，不同制式下所述復幀中包括的基本幀個數K以及IQ子容器的位寬Naxc相同，一個CPRI無線幀長度為10ms。本發明還提供一種IQ數據映射裝置。
文檔編號H04W88/08GK101860394SQ201010186638
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月25日 優先權日2010年5月25日
發明者杜超, 林宇平, 郭丹旦 申請人:中興通訊股份有限公司