一種3g基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法

2023-06-09 13:57:36

專利名稱：一種3g基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法
技術領域：
本發明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種3G基站基帶與射頻單元間接口 協議的測試方法。
背景技術：
目前，第三代移動通信(3rd Generation，3G)中分布式基站系統架構的應用帶來 了 Ir接口(基站基帶與射頻單元間接口)的開放，其主要優點是基站基帶單元(BBU)與 射頻單元(RRU)能夠靈活組網，不同廠家設備可以相互混合使用，產品性價比在多個廠 家的競爭中不斷提高；但Ir接口的開放也有不利的一面，這是因為Ir接口標準協議本身 存在二異性，同時各BBU和RRU廠家對Ir接口標準協議的理解也存在偏差，很難實現互 聯互通。目前比較常用的Ir接口標準協議測試方法主要是採用邏輯分析儀、示波器等通 用儀器對電路中的某幾個點進行調測，無法多角度多層次分析定位問題，效率低，且不 利於工程現場操作使用。發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方 法，以解決目前利用傳統通用儀器對Ir接口標準協議測試存在的不利於問題定位、效率 低、操作不方便等問題。該方法包括以下步驟
(1)對上電後系統中各晶片進行初始化配置；
(2)從上下行光纖鏈路中恢復出時鐘和數據；
(3)根據Ir接口標準協議幀結構提取有效IQ數據(用戶數據)和CM數據(控 制管理數據)；
(4)當滿足Ir接口標準協議分析條件時，開始連續採集、保存、上傳數據，並識 別出上傳數據類型；
(5)根據Ir接口標準協議測試集實時分析上傳數據；
(6)將分析結果按照用戶設置的方式實時顯示。
具體地，步驟⑴中，所述初始化配置包括對光接口器件、時鐘器件、 FPGA(現場可編程門陣列)器件、CPU(中央處理單元)器件的初始工作狀態進行配置。
優選地，步驟O)中的具體實現過程為
上下行光纖首先通過兩個獨立的雷射器進行光電轉換後得到兩路高速串行信 號，這兩路高速的串行信號含有豐富的時鐘信息和按照Ir接口標準協議傳輸的數據，利 用一個雙通道SERDES (串/並轉換器件，同時帶時鐘恢復功能)器件從兩路高速串行信 號中分別自動恢復出時鐘和數據。
優選地，所述雙通道SERDES可以是一個獨立的器件，也可以是FPGA內部的一個功能單元，所述恢復時鐘和數據的具體實現過程為
優選地，所述自動恢復包括光纖線路速率自動適配和根據適配後的狀態指示4提取出光纖線路時鐘，輸出時鐘A、時鐘B，和一個高性能的時鐘C，其中時鐘C作為 FPGA、外部RAM (存儲器)的工作時鐘，以使系統工作更加穩定可靠。
首先從兩路高速串行信號中分別自動恢復出時鐘A和時鐘B，假定所述時鐘A對 應上行光纖，所述時鐘B對應下行光纖；
利用時鐘A將上行光纖鏈路的高速串行信號進行串/並轉換和8B/10B解碼，得 到一個寬度為8比特的並行數據Dl和一個寬度為1比特的K碼標誌信號Kl ；
利用時鐘B將下行光纖鏈路的高速串行信號進行串/並轉換和8B/10B解碼，得 到一個寬度為8比特的並行數據D2和一個寬度為1比特的K碼標誌信號K2。
優選地，步驟(3)中的具體實現過程為
根據步驟( 發送來的K碼標誌信號Kl和K2，分別提取出上行鏈路和下行鏈 路的幀同步信號，上行鏈路對應所述上行光纖，下行鏈路對應所述下行光纖；
根據幀同步信號，按照Ir接口協議規定的有效IQ數據和CM數據的擺放位置， 依次從8比特寬度的並行數據中提取出有效IQ數據和CM數據。當光纖信號中沒有傳輸 有效IQ數據或CM數據時，將輸出信號設置為0。
優選地，步驟中所述滿足Ir接口標準協議分析條件包括下述任一項或多 項
在系統啟動完成後進入幀同步狀態時觸發連續採集、保存、上傳數據；
當收到上層發送的Ir接口標準協議分析命令時觸發連續採集、保存、上傳數 據；
當檢測到某個關鍵字時觸發連續採集、保存、上傳數據。
優選地，步驟中所述開始連續採集、保存、上傳數據，並識別出上傳數據 類型的具體過程為
CPU根據上層配置的命令標識出上傳數據類型，上傳數據類型包括上傳有效 IQ數據和上傳CM數據。
優選地，如果所述上傳數據類型為上傳有效IQ數據，則連續採集多幀有效IQ數 據(具體以外部存儲器容量而定)，保存完成後再通過與CPU的數據總線將所述的有效 IQ數據分時發送給CPU，由CPU再轉存到計算機系統的存儲空間，轉存完成後，CPU通 知計算機系統上傳數據完成。
優選地，如果所述上傳數據類型為上傳CM數據，則實時採集有效CM數據，緩 存到內部存儲器，當緩存完一幀有效CM數據後，向CPU發送中斷響應信號以請求讀取 數據，CPU將讀取的數據再轉存到計算機系統的存儲空間，轉存完成後，CPU通知計算 機系統上傳數據完成。
優選地，步驟(5)中的具體實現過程為
計算機系統收到上傳數據後，若為有效IQ數據，則進行解調分析，根據解調結 果評估有效IQ數據性能指標；若為CM數據，則根據Ir接口標準協議測試集層層分析， 根據分析結果評估CM數據性能指標。
優選地，所述有效IQ數據性能指標包括EVM(幅度矢量誤差)、ICS(帶內選 擇性)、ASC (鄰道選擇性)、上行靈敏度等。
優選地，所述CM數據性能指標包括Ir接口標準協議消息的完整性、Ir接口標5準協議流程的一致性、Ir接口物理層控制字的有效性等。
優選地，步驟(6)中的具體實現過程為
將所述數據分析結果根據用戶設置以多種方式實時顯示出來，所述多種方式包 括解碼樹條目形式、流程圖形式、時間流水形式、消息交互形式、圖形形式等，以方 便用戶快速定位問題。
本發明的優點由上述公開的技術方案可知，依照本發明的3G基站基帶與射 頻單元間接口協議分析方法，能夠自動全面地測試Ir接口協議，並能夠根據計算機系統 配置，從多個層面多種角度分析Ir接口數據的完整性、一致性，有效提高了問題定位效率。


圖1為3G基站基帶與射頻單元間接口協議測試系統的示意圖。
圖2為本發明所述一種3G基站基帶與射頻單元間接口協議測試方法的流程圖。
圖3為本發明所述的自動恢復時鐘示意圖。
圖4為本發明所述的步驟S13根據Ir接口標準協議幀結構提取IQ和CM數據示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明的3G基站基帶與射頻單元間接口協議測試系統包括光電轉 換部分、Ir接口數據提取部分、數據分離部分、數據處理部分。
上行光纖和下行光纖為BBU與RRU之間的光接口鏈路，它們均連接到雷射器模 塊101，雷射器模塊101經串/並轉換模塊104與8B/10B解碼模塊105連接，解碼模塊 105的輸出與Ir接口數據提取模塊106連接，Ir接口數據提取模塊106的輸出分別與IQ 數據緩存模塊107和CM數據緩存模塊108連接，IQ數據緩存模塊107和CM數據緩存 模塊108的輸出同時與數據發送模塊109的兩個輸入端連接，數據發送模塊109的輸出與 CPU模塊110連接，CPU模塊110與計算機系統111連接，CPU模塊110還與Ir接口數 據提取模塊106和數據發送模塊109連接。
所述的雷射器模塊101還與光線路時鐘恢復模塊102連接，光線路時鐘恢復模 塊102與時鐘去抖模塊103連接，時鐘去抖模塊103的輸出同時與串/並轉換模塊104、 8B/10B解碼模塊105、Ir接口數據提取模塊106連接。
本發明的核心是採用一個通用的硬體平臺對Ir接口數據進行提取，然後利用計 算機軟體對提取的數據進行實時測試方法的實現。其中所述數據提取主要是由FPGA和 CPU實現的，這樣作的好處是具有很強的靈活性和實時性，既可以適應Ir接口標準協議 的發展和完善，也能夠適用於3G/B3G/4G移動通信各種系統，包括TD_SCDMA(時分復 用同步碼分多址)系統、WCDMA(寬帶碼分多址)系統、TD-LTE (時分長期演進)系統 等。所述數據實時分析是在計算機系統上實現的，這樣做的好處是能夠利用計算機系統 強大的資料庫處理能力，以及快速的處理速度，更全面更快地分析Ir接口標準協議，並 能夠實時顯示分析結果。另外，本發明所述技術方案可以同時應用於在時分雙工(TDD) 和頻分雙工(FDD)的工作方式下對Ir接口標準協議的分析。
下面結合附圖對本發明做詳細的說明。
本發明一種3G基站基帶與射頻單元間接口協議測試方法的流程圖詳見圖2，所 述方法包括步驟
步驟Sll 對上電後系統中各晶片進行初始化配置；
步驟S12 從上下行光纖鏈路中恢復出時鐘和數據；
步驟S13 根據Ir接口標準協議幀結構提取有效IQ數據(用戶數據)和CM數 據(控制管理數據)；
步驟S14:當滿足Ir接口標準協議分析條件時，開始連續採集、保存、上傳數 據，並識別出上傳數據類型；
步驟S15 根據Ir接口標準協議測試集實時分析上傳數據；
步驟S16 將分析結果按照用戶設置的方式實時顯示。
在步驟Sll中所述初始化配置包括對光接口器件、時鐘器件、FPGA器件、 CPU器件的初始工作狀態進行配置。
在步驟S12中，上下行光纖首先通過兩個獨立的雷射器進行光電轉換後得到兩 路高速串行信號，這兩路高速的串行信號含有豐富的時鐘信息和按照Ir接口標準協議傳 輸的數據，利用一個雙通道SERDES (串/並轉換器件，同時帶時鐘恢復功能)器件從兩 路高速串行信號中分別自動恢復出時鐘和數據。
請參閱圖3，為本發明所述的自動恢復時鐘示意圖。自動恢復時鐘具體包括以下 步驟
步驟S21 CPU設置一個初始速率1 ；
步驟幻2: CPU讀取鎖相環PLLl狀態，判斷是否鎖定，若鎖定則跳轉到步驟 S25，若沒有鎖定則執行步驟S23 ；
步驟S23 CPU設置一個初始速率η ；
步驟幻4: CPU讀取鎖相環PLLl狀態，判斷是否鎖定，若鎖定則跳轉到步驟 S25，若沒有鎖定則跳轉到開始設置狀態，即執行步驟S21，重新循環執行；
步驟幻5 速率適配完成，提取出光線路時鐘。
在光線路時鐘恢復後，得到所述時鐘A和時鐘B。為了給FPGA、外部RAM等 器件提供穩定的工作時鐘，從而提高系統的可靠性，還需要從時鐘A和時鐘B中選擇一 路作為參考產生一個高性能的時鐘C。
具體是CPU首先設置從上行光纖還是下行光纖得到時鐘C，由於下行光纖信號 來自BBU，而上行光纖信號來自RRU，而BBU的時鐘要好於RRU，因此通常選擇時鐘 B(對應下行光纖)作為參考信號，通過另一個鎖相環PLL2將所述時鐘B進行去抖，產生 一個相位噪聲較小、頻率較穩定的高性能時鐘C。所述鎖相環PLL2可以是所述SERDES 內部的一個單元，也可以是一個獨立的器件。
圖4為本發明所述的步驟S13根據Ir接口標準協議幀結構提取IQ和CM數據示 意圖
步驟S31 K碼標誌信號及數據輸入；
步驟S32 K碼標誌信號連續檢測，判斷K碼標誌信號是否正常；
步驟S33 提取出上行鏈路和下行鏈路的幀同步信號；
步驟S34:以此幀同步信號為時間基準，按照Ir接口協議規定判斷IQ數據和CM 數據的有效性；
步驟S35 依次從8比特寬度的並行數據中提取出有效IQ數據和CM數據；當 光纖信號中沒有傳輸有效IQ數據和CM數據時，將輸出信號設置為0。
在步驟S13中，根據步驟S12輸出的K碼標誌信號Kl和K2，分別提取出上行 鏈路和下行鏈路的幀同步信號，以此幀同步信號為時間基準，按照Ir接口協議規定的有 效IQ數據和CM數據的擺放位置，依次從8比特寬度的並行數據中提取出有效的有效IQ 數據和CM數據。當光纖信號中沒有傳輸有效IQ數據或CM數據時，將輸出信號設置為 O0
在步驟S14中，當滿足Ir接口標準協議分析條件時，比如在系統啟動完成後， FPGA通過連續檢測多個K碼標誌，確認正常後進入幀同步狀態，並將同步狀態上報給 CPU,由CPU觸發連續採集、保存、上傳數據；用戶觸發協議分析，即用戶通過計算 機系統啟動協議分析流程，計算機系統將該命令發送給CPU，由CPU觸發連續採集、 保存、上傳數據；關鍵字觸發協議分析，即用戶通過計算機系統設置希望在捕捉到某個 數據後啟動協議分析流程，所述關鍵字通過計算機系統配置給CPU，由CPU再發送給 FPGA, FPGA實時檢測Ir接口標準協議提出後的數據，一旦匹配到關鍵字就立即向CPU 發送中斷請求信號，由CPU觸發連續採集、保存、上傳數據。CPU根據上層配置的命令 標識出上傳數據類型，上傳數據類型包括上傳有效IQ數據和上傳CM數據，CPU將上 傳數據類型標誌同時發送給FPGA。
在上傳數據時，如果所述上傳數據類型為上傳IQ數據，則連續採集多幀IQ數據 (具體以外部存儲器容量而定)，保存完成後再通過與CPU的數據總線將所述的IQ數據 分時發送給CPU，由CPU再轉存到計算機系統的存儲空間，轉存完成後，CPU通知計算 機系統上傳數據完成。
在上傳數據時，如果所述上傳數據類型為上傳CM數據，則實時採集有效CM數 據，緩存到內部存儲器，當緩存完一幀有效CM數據後，向CPU發送中斷響應信號以請 求讀取數據，CPU將讀取的數據再轉存到計算機系統的存儲空間，轉存完成後，CPU通 知計算機系統上傳數據完成。
在步驟S15中，計算機系統收到上傳數據後，若為有效IQ數據，則進行解調分 析，根據解調結果評估有效IQ數據性能指標；若為CM數據，則根據Ir接口標準協議測 試集層層分析，根據分析結果評估CM數據性能指標。所述有效IQ數據性能指標包括 EVM(幅度矢量誤差)、ICS(帶內選擇性)、ASC(鄰道選擇性)、上行靈敏度等。所述 CM數據性能指標包括Ir接口標準協議消息的完整性、Ir接口標準協議流程的一致性、 Ir接口物理層控制字的有效性等。
在步驟S16中，將所述數據分析結果根據用戶設置以多種方式實時顯示出來， 所述多種方式包括解碼樹條目形式、流程圖形式、時間流水形式、消息交互形式、圖 形形式等，以方便用戶快速定位問題。
綜上所述，依照本發明的一種3G基站基帶與射頻單元間接口協議測試方法，能 夠自動全面地測試Ir接口協議，並能夠根據計算機系統配置，從多個層面多種角度分析Ir 接口數據的完整性、一致性，有效提高了問題定位效率。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤 飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，包括以下步驟(1)對上電後系統中各晶片進行初始化配置；(2)從上下行光纖鏈路中恢復出時鐘和數據；(3)根據Ir接口標準協議幀結構提取有效IQ數據和CM數據；(4)當滿足Ir接口標準協議分析條件時，開始連續採集、保存、上傳數據，並識別出 上傳數據類型；(5)根據Ir接口標準協議測試集實時分析上傳數據；(6)將分析結果按照用戶設置的方式實時顯示。
2.根據權利要求1所述的3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特徵在 於所述步驟(2)中的具體實現過程為上下行光纖首先通過兩個獨立的雷射器進行光電轉換後得到兩路高速串行信號，這 兩路高速的串行信號含有時鐘信息和按照Ir接口標準協議傳輸的數，利用一個帶時鐘恢 復功能的雙通道串/並轉換器件SERDES從兩路高速串行信號中分別自動恢復時鐘和數 據。
3.根據權利要求2所述的3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特徵在 於所述的自動恢復包括光纖線路速率自動適配和根據適配後的狀態指示提取出光纖線 路時鐘，所述自動恢復時鐘和數據的具體實現過程為首先從兩路高速串行信號中分別自動恢復出時鐘A、時鐘B和一個高性能的時鐘C， 其中時鐘C作為FPGA、外部存儲器RAM的工作時鐘；假定所述時鐘A對應上行光纖， 所述時鐘B對應下行光纖利用時鐘A將上行光纖鏈路的高速串行信號進行串/並轉換和8B/10B解碼，得到一 個寬度為8比特的並行數據Dl和一個寬度為1比特的K碼標誌信號Kl ；利用時鐘B將下行光纖鏈路的高速串行信號進行串/並轉換和8B/10B解碼，得到一 個寬度為8比特的並行數據D2和一個寬度為1比特的K碼標誌信號K2。
4.根據權利要求1或3所述3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特徵 在於步驟(3)中的具體實現過程為根據K碼標誌信號分別提取出上行鏈路和下行鏈路的幀同步信號，以此幀同步信號 為時間基準，按照Ir接口協議規定的有效IQ數據和CM數據的擺放位置，依次從8比特 寬度的並行數據中提取出有效IQ數據和CM數據；當光纖信號中沒有傳輸有效IQ數據 和CM數據時，將輸出信號設置為0。
5.根據權利要求1所述的3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特徵在 於步驟(4)中所述滿足Ir接口標準協議分析條件包括下述任一項或多項在系統啟動完成後，進入幀同步狀態時，觸發連續採集、保存、上傳數據；當收到上層發送的Ir接口標準協議分析命令時，觸發連續採集、保存、上傳數據；當檢測到某個關鍵字時，觸發連續採集、保存、上傳數據。
6.根據權利要求1所述的3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特徵在 於步驟(5)中的具體實現過程為計算機系統收到上傳數據後，若為有效用戶數據IQ，則進行解調分析，根據解調結 果評估有效IQ數據的性能指標；若為CM數據，則根據Ir接口標準協議測試集層層分析，根據分析結果評估CM數據的性能指標。
7.根據權利要求1或2所述3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特徵 在於如果所述上傳數據類型為有效IQ數據時，則連續採集多幀有效IQ數據，保存完成 後再通過與CPU的數據總線將所述的有效IQ數據分時發送給CPU，CPU根據上層配置 的命令標識出上傳數據類型，由CPU再轉存到計算機系統的存儲空間轉存完成後，CPU 通知計算機系統上傳數據完成。
8.根據權利要求1或2所述的3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特 徵在於如果所述上傳數據類型為CM數據時，則實時採集CM數據，緩存到內部存儲 器，當緩存完一幀CM數據後，向CPU發送中斷響應信號以請求讀取數據，CPU根據 上層配置的命令標識出上傳數據類型，CPU將讀取的數據再轉存到計算機系統的存儲空 間，轉存完成後，CPU通知計算機系統上傳數據完成。
9.根據權利要求1或6所述的3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特 徵在於所述CM數據的性能指標包括Ir接口標準協議消息的完整性、Ir接口標準協議 流程的一致性、Ir接口物理層控制字的有效性；所述有效IQ數據的性能指標包括幅度 矢量誤差EVM、帶內選擇性ICS、鄰道選擇性ASC及上行靈敏度。
10.根據權利要求1或2所述的3G基站基帶與射頻單元間接口協議的測試方法，其特 徵在於步驟(6)中將所述數據分析結果根據用戶設置，以多種方式實時顯示出來，所 述多種方式包括解碼樹條目形式、流程圖形式、時間流水形式、消息交互形式、圖形 形式，以方便用戶快速定位問題。
全文摘要
本發明涉及一種3G基站基帶與射頻單元間接口協議測試方法，該方法包括(1)對上電後系統中各晶片進行初始化配置；(2)從上下行光纖鏈路兩個獨立的雷射器進行光電轉換後得到兩路高速串行信號中恢復出時鐘和數據；(3)根據Ir接口標準協議幀結構提取有效IQ數據(用戶數據)和CM數據(控制管理數據)；(4)當滿足Ir接口標準協議分析條件時，開始連續採集、保存、上傳數據，並識別出上傳數據類型；(5)根據Ir接口標準協議測試集實時分析上傳數據。(6)將分析結果按照用戶設置的方式實時顯示。本發明能夠自動全面地測試Ir接口協議，並能夠根據計算機系統配置，從多個層面多種角度分析Ir接口數據的完整性、一致性，有效提高了問題定位效率。
文檔編號H04W24/00GK102026223SQ201010246019
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者程莉, 金平, 金鑫 申請人:武漢易思達科技有限公司