一種基帶數據傳輸的裝置及其幀同步方法
2023-08-11 13:47:16 1
專利名稱：一種基帶數據傳輸的裝置及其幀同步方法
技術領域：
本發明涉及一種基帶數據的傳輸裝置及其傳輸方法，尤其涉及TD-SCDMA基站內部基帶數據的傳輸裝置及其幀同步傳輸方法。
背景技術：
無線通信系統使用的基站收發信機內部一般可分為兩個功能單元射頻收發信單元2(RFU)、基帶處理單元3(BPU)，示意圖如圖1所示。這兩個單元2、3需要進行數據傳輸BPU將下行的基帶數字I/Q和數據32(24)發送給RFU的發信單元22，由發信單元22進行正交調製、數模轉換、混頻、濾波放大等處理，最後輸出的射頻信號經天線發送出去；RFU的收信單元21將天線接收的射頻進行下濾波、放大、混頻、模/數轉換、正交下變頻等處理，然後輸出上行基帶數字I/Q數據23(31)到BPU。當RFU和BPU分布在不同的單板上、RFU是多載波的收發單元、RFU和BPU的對應關係是可配置的情況下，RFU和BPU之間數據的傳輸變得比較複雜。BPU和RFU之間基帶數據傳輸的一般形式如圖2所示，它適用於上行和下行數據的傳輸，只不過在具體的系統中上行和下行的有效數據幀26和空閒幀28的位置可能不同、有效數據的長度可能不同。數據傳輸往往是以無線(子)幀為周期的。傳輸的數據往往由若干Word組成一個幀，接收一方要能夠識別幀的邊界，即幀同步。針對這種情況，目前的解決方案一般有以下兩種。
一種方法是進行完全的同步傳輸。如圖3所示，發送一方把並行數據轉成串行數據，然後把串行數據、同步時鐘、幀同步用不同的信號線傳給接收方。接收方用傳來的時鐘把串行數據轉成並行數據，幀同步即可以確定串行數據一個Word的邊界，也可以確定一個幀的邊界。這種方法的缺點是傳輸的數據速率不能太高，而且需要的信號線較多。
另一種方法是用帶時鐘數據恢復(CDR)功能的專用SerDes晶片傳輸。示意圖如圖4所示。時鐘信息是經過對並行數據編碼後和數據一起進行傳輸的。接收一側能夠把時鐘和數據恢復出來。這樣能夠很好的解決時鐘和數據之間的偏斜。並行數據一部分是要傳送的用戶數據，另外單獨用一個Bit作為幀同步指示。時序圖如圖5所示。這種方法的缺點是幀同步指示佔用了較多的帶寬。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種基帶數據傳輸的裝置和幀同步方法，克服了現有技術中高速基帶數據傳輸幀同步佔用帶寬大、傳輸速率低的缺點，同時解決現有技術中存在的幀同步成本高的問題。
為了實現上述目的，本發明提供了一種基帶數據傳輸裝置，包括組幀器、串行器(Serializer)、低壓高速差分線、解串器、解幀器，所述組幀器，用於將用戶數據組成長度相等的用戶數據幀，並將所述用戶數據幀與同步幀組幀成並行數據發送；所述串行器，用於將組幀後的並行數據經過編碼轉成串行數據，並轉成差分信號經所述低壓高速差分線發送出去；解串器，用於將接收到的差分信號轉成單端信號，再把串行數據轉換成並行數據；解幀器，用於根據所接收的並行數據含有的幀同步信息找到幀的邊界，然後把接收的各幀數據分發給後級單元使用；其特點在於，還包括同步幀插入控制器，用於在所述組幀器將用戶數據組成長度相等的用戶數據幀的同時在空閒幀位置周期性地插入同步幀。
上述的基帶數據傳輸裝置，其特點在於，所述同步幀插入控制器為一可編程邏輯器件。
本發明還提供了一種基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，在數據傳輸鏈路上的空閒位置周期性地插入和用戶數據相同結構的幀同步信息。
上述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，該方法進一步包括如下步驟步驟一，把要發送的用戶數據按照一定規則組成用戶數據幀；步驟二，在所述數據傳輸鏈路上的空閒幀位置周期性地插入同步幀，所述同步幀的邊界和用戶數據幀的邊界相同；
步驟三，將要發送的數據幀發送出去，包括用戶數據幀和同步幀；步驟四，所述數據傳輸鏈路的接收方檢測同步幀；步驟五，檢測到同步幀後再確定用戶數據幀的邊界，從而實現幀同步。
上述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，在步驟一中，所述用戶數據幀組成長度相等的幀。
上述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，每個用戶數據幀分成數據域與信令域，所述數據域用來承載業務數據I/Q，所述信令域用來承載命令、消息。
上述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，所述信令域中還包括一欄位用於指示該幀為有效的用戶數據幀，且該欄位內容區別於空閒幀該欄位的內容。
上述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，步驟三包括如下步驟將用戶數據幀和同步幀組成N bit並行數據流輸入到一串行器；所述串行器對所述並行數據流進行編碼，包括加入時鐘信息，將並行數據流轉成串行數據流；將單端的串行數據流轉換成差分形式發送。
上述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，所述數據傳輸鏈路的接收方將接收的差分信號轉成單端信號，然後進行串/並轉換，轉成並行數據流後再檢測同步幀，從而確定用戶數據幀的邊界。
上述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特點在於，所述空閒幀的內容區別於所述同步幀和用戶數據幀的內容。
採用本發明的方法和裝置，與現有技術相比，在實現基帶數據高速傳輸的同時，做到同步信息佔用的帶寬比現有技術小。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1是本發明所應用環境的一個硬體框圖；圖2是現有技術所涉及基帶數據鏈路傳輸的形式；圖3是現有技術中實現基帶數據傳輸的幀同步的一種方法；
圖4是現有技術中實現基帶數據傳輸的幀同步的另一種方法；圖5是圖4中所示的方法中要傳輸的並行數據的組成形式；圖6是本發明所涉及裝置的方框圖；圖7是本發明數據傳輸鏈路的數據結構示意圖；圖8是本發明的一種具體實施方式
的部分硬體框圖；圖9是本發明的一種具體實施方式
的數據幀的結構示意圖；圖10是本發明的一種具體實施方式
的並行數據一個Word的組成；圖11是本發明的一種具體實施方式
中同步幀的組成。
具體實施例方式
下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述如圖6所示，本發明的一種基帶數據傳輸裝置，包括組幀器10、串行器20、解串器30、解幀器40，以及物理連接於所述串行器20和解串器30之間的低壓高速差分線50、同步幀插入控制器60。組幀器10將N bit的並行用戶數據組成長度相等的用戶數據幀，同時通過所述同步幀插入控制器60在空閒幀位置周期性地插入同步幀，所述用戶數據幀與同步幀組幀成N Bit並行數據流輸入到串行器。串行器20將組幀後的並行數據流經過編碼(主要是加入時鐘信息)轉成串行數據，並經過LVDS收發器轉成差分信號經所述低壓高速差分線50發送出去。LVDS是連接發送和接收之間，即串行器20和解串器30之間物理連接，可以是PCB走線或雙絞線等(在圖6中，LVDS收發器已經包含於串行器20、解串器30裡)。解串器30首先把接收到的差分信號轉成單端信號後，然後再把串行數據轉換成並行數據。解幀器根據所接收的並行數據含有的幀同步信息找到幀的邊界，然後把接收的各幀數據分發給後級單元使用。
本發明的基帶數據傳輸的幀同步方法，包括如下步驟步驟一，把要發送的用戶數據按照一定規則組成用戶數據幀；步驟二，在所述數據傳輸鏈路上的空閒幀位置周期性地插入同步幀，所述同步幀的邊界和用戶數據幀的邊界相同；步驟三，將要發送的數據幀發送出去，包括用戶數據幀和同步幀；步驟四，所述數據傳輸鏈路的接收方檢測同步幀；
步驟五，檢測到同步幀後再確定用戶數據幀的邊界，從而實現幀同步。
串行器20把N bit的並行數據進行組幀。同步幀插入控制60用來控制在適當的空閒幀位置周期性的插入同步幀，其可用可編程邏輯器件來實現。數據幀和同步幀組成的N bit並行數據流輸入到串行器20。本實施例中N＝10。串行器20把並行數據進行編碼(本實施例中為10B/12B)後，將並行數據轉換成串行數據，單端的串行數據被轉換成LVDS差分形式發送出去。在接收端解串器30把LVDS差分信號轉成單端信號，然後進行串/並轉換。並行數據流傳到解幀器40。解幀器40首先要檢測同步幀，檢測到同步幀後就可以確定數組幀的邊界，這樣就可以把後續的數據幀正確的發給下一級處理。
圖6中所述的本發明的幀同步方法與圖4所述的方法均使用低壓高速差分線，其主要區別在於幀同步方法不同。圖4中N bit並行數據中專門用了一個bit作為同步指示，佔用帶寬較大，承載的用戶數據為(N-1)bit。而圖6中Nbit數據是在同步幀的位置全部用作同步指示，其它時間均是傳用戶數據，由於同步幀持續時間較短，所以佔用帶寬也較小。
圖7是本發明的傳輸鏈路數據格式的示意圖。數據傳輸是以無線(子)幀為周期的。以TD-SCDMA系統為例，是以無線子幀5ms為周期的。在一個子幀周期內，將數據鏈路等分成若干數據幀，承載有效業務數據的數據幀稱為有效數據幀，未承載業務數據的稱為空閒數據幀。在TD-SCDMA系統中，無論是上行數據鏈路還下行數據鏈路，總會有空閒數據幀。實現數據幀同步的方法就是在空閒數據幀的位置插入同步幀。以TD-SCDMA上行鏈路為例，無線時隙0總是分配給下行用的，所以該時隙對應的上行鏈路總是空閒數據幀。因此發送方可以在無線時隙0相同的位置周期性的插入同步幀。接收方在無線時隙0搜索同步幀。搜索到同步幀後就可以確定數據幀的邊界，從而實現幀同步。
串行器和解串器的實現如圖8所示，其中並/串轉換之後和串/並轉換之間的部件即為上述的LVDS收發器，該LVDS收發器，包括包含有LVDS收發器的串行器和解串器均已有成熟商用的器件可用，在此不再贅述。並行數據的寬度為10bit，並行時鐘為61.44MHz，轉換成串行數據是要經過10B/12B編碼，所以出現在LVDS傳輸線的串行數據速率為61.44*12＝737.28Mbps，但有效載荷為61.44*10＝614.4Mbps。串行器和解串器目前多個廠家有商用產品。如National Semiconductor公司的DS92LV1023和DS92LV1024就能夠實現圖8所示串行器和解串器的功能。
圖9說明了一個數據幀的結構，它由16個Word組成，每個Word 10bit。這對於有效數據幀、空閒幀、同步幀都是同樣適用的，只不過對不同的幀其在鏈路的位置和內容是不同的。
對於有效數據幀，如圖10所示，可以分成兩個域數據域和信令域。數據域承載業務數據I/Q，由一個有效數據幀2*16＝32bit組成的信令域用於承載命令、消息。
同步幀的定義如圖11所示，由10個16bit的同步字組成。接收方就是在特定的窗口內(無線時隙0)檢測同步幀，而在窗口內不會出現有效數據幀，從而確定數據幀的邊界。
為了保證空閒幀的內容不被錯誤的識別為同步幀和有效數據幀，其內容區別於同步幀和有效數據幀。空閒幀的每個Word不妨定位二進位1111100000b，這樣就區別於同步幀。有效數據幀的信令域可以專門劃分一個欄位用於指示該幀為有效數據幀，只要該欄位的內容區別於空閒幀該欄位的內容即可。
當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種基帶數據傳輸裝置，包括組幀器、串行器、低壓高速差分線、解串器、解幀器，所述組幀器，用於將用戶數據組成長度相等的用戶數據幀，並將所述用戶數據幀與同步幀組幀成並行數據發送；所述串行器，用於將組幀後的並行數據經過編碼轉成串行數據，並轉成差分信號經所述低壓高速差分線發送出去；解串器，用於將接收到的差分信號轉成單端信號，再把串行數據轉換成並行數據；解幀器，用於根據所接收的並行數據含有的幀同步信息找到幀的邊界，然後把接收的各幀數據分發給後級單元使用；其特徵在於，還包括同步幀插入控制器，用於在所述組幀器將用戶數據組成長度相等的用戶數據幀的同時在空閒幀位置周期性地插入同步幀。
2.根據權利要求1所述的基帶數據傳輸裝置，其特徵在於，所述同步幀插入控制器為一可編程邏輯器件。
3.一種基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，在數據傳輸鏈路上的空閒位置周期性地插入和用戶數據相同結構的幀同步信息。
4.根據權利要求3所述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，該方法進一步包括如下步驟步驟一，把要發送的用戶數據按照一定規則組成用戶數據幀；步驟二，在所述數據傳輸鏈路上的空閒幀位置周期性地插入同步幀，所述同步幀的邊界和用戶數據幀的邊界相同；步驟三，將要發送的數據幀發送出去，包括用戶數據幀和同步幀；步驟四，所述數據傳輸鏈路的接收方檢測同步幀；步驟五，檢測到同步幀後再確定用戶數據幀的邊界，從而實現幀同步。
5.根據權利要求4所述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，在步驟一中，所述用戶數據幀組成長度相等的幀。
6.根據權利要求5所述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，每個用戶數據幀分成數據域與信令域，所述數據域用來承載業務數據I/Q，所述信令域用來承載命令、消息。
7.根據權利要求6所述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，所述信令域中還包括一欄位用於指示該幀為有效的用戶數據幀，且該欄位內容區別於空閒幀該欄位的內容。
8.根據權利要求4或7所述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，步驟三包括如下步驟將用戶數據幀和同步幀組成N bit並行數據流輸入到一串行器；所述串行器對所述並行數據流進行編碼，包括加入時鐘信息，將並行數據流轉成串行數據流；將單端的串行數據流轉換成差分形式發送。
9.根據權利要求8所述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，所述數據傳輸鏈路的接收方將接收的差分信號轉成單端信號，然後進行串/並轉換，轉成並行數據流後再檢測同步幀，從而確定用戶數據幀的邊界。
10.根據權利要求4所述的基帶數據傳輸的幀同步方法，其特徵在於，所述空閒幀的內容區別於所述同步幀和用戶數據幀的內容。
全文摘要
本發明涉及一種基帶數據傳輸裝置及其幀同步方法，包括組幀器、串行器、解串器、解幀器、同步幀插入控制器，串行器和解串器之間通過低壓高速差分線物理連接，組幀器將用戶數據組成長度相等的用戶數據幀，同時通過同步幀插入控制器在空閒幀位置周期性地插入同步幀，用戶數據幀與同步幀組幀成並行數據；串行器將組幀後的並行數據經過編碼轉成串行數據，並轉成差分信號經所述低壓高速差分線發送出去；解串器把接收到的差分信號轉成單端信號後，再把串行數據轉換成並行數據；解幀器根據所接收的並行數據含有的幀同步信息找到幀的邊界，然後把接收的各幀數據分發給後級單元使用。本發明的裝置和方法佔用帶寬小，傳輸速率高，且降低了幀同步的成本。
文檔編號H04L7/04GK1571412SQ20041000908
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月13日 優先權日2004年5月13日
發明者王志剛, 賴崢嶸 申請人:中興通訊股份有限公司