一種射頻拉遠數據傳輸裝置及傳輸方法

2023-07-11 13:59:46 1

專利名稱：一種射頻拉遠數據傳輸裝置及傳輸方法
技術領域：
本發明涉及移動通訊領域，特別涉及一種射頻拉遠數據傳輸裝置和方法。
背景技術：
目前在移動通訊領域，通常是基帶處理單元(BBU:Base Band Unit) +射頻拉遠單 元(RRU:Remote Radio Unit)的架構，在BBU和RRU之間傳輸的IQ數據的方式有多種，如採 用專用的CPRI (Common Public Radio Interface,通用公共無線接口 )接口協議，或採用自 己定義的協議。由於CPRI協議是基於WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access, 寬帶碼分多址)的基礎上形成的，對於GSM (Global System for Mobile Communications, 全球移動通訊系統)協議兼容性非常不友好。而在基帶處理單元內部模塊間的IQ數據多 採用高速LVDS(Low Voltage Differential Signaling,低壓差分信號)來傳輸，在模塊內 部的處理器之間多採用一種基於包傳輸方式的數據傳輸協議R即idIO(快速輸入輸出)的 方式來傳輸。這種架構存在如下問題 1)在數據的傳輸過程中，需要多次轉換數據的格式，如從TDM(TimeDivision Multiplex,時分復用)的方式轉換成CPRI的格式，再從CPRI的格式轉換成TOM的格式，又 從T匿的格式轉換成RapidIO的格式，最後從RapidIO轉換成TOM的格式，增加了系統的復 雜程度，降低了系統的可靠性； 2)數據的交換需要使用超大容量的FPGA(Field-Programmable GateArray，現場 可編程門陣列)來實現，增加了系統成本； 3)模塊之間的高速LVDS的數據傳輸，沒有足夠的鏈路可靠性保證措施，有的話也 只能通過FPGA來簡單實現，當傳輸鏈路出現問題時，不能快速地進行故障定位；
4)在BBU和RRU之間傳輸數據是採用同步的方式，需要在兩者之間傳輸高質量的 參考時鐘，時鐘經過長距離傳輸，非常容易受幹擾而使傳輸的數據錯誤。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種射頻拉遠數據傳輸裝置及傳輸方法，該裝置 和方法成本低、可靠性較好、易於故障定位。 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種射頻拉遠數據傳輸裝置，包含傳輸控 制模塊、用戶數據處理模塊、RapidIO處理模塊、傳輸模塊，其中所述傳輸控制模塊，用於 產生控制數據，發送給用戶數據處理模塊，還用於從用戶數據處理模塊接收控制和/或信 令數據，進行傳輸控制；所述用戶數據處理模塊，用於從傳輸控制模塊接收控制數據，和 待傳輸的業務數據和信令數據，業務數據和控制數據進行復用得到業務數據包，控制數據 和信令數據進行復用得到信令數據包，業務數據包和信令數據包合稱用戶數據包，發送給 R即idIO處理模塊；還用於從R即id10處理模塊接收用戶數據包，進行解復用，獲得業務數 據和控制和/或信令數據，將控制和/或信令數據發送給傳輸控制模塊；所述R即id10處 理模塊，用於從用戶數據處理模塊接收用戶數據包，封裝成RapidIO數據包，發送給傳輸模塊；還用於從傳輸模塊接收R即idIO數據包，進行解封裝得到用戶數據包，發送給用戶數據處理模塊；所述傳輸模塊，用於從R即idIO處理模塊接收R即idIO數據包並發送到遠端，還用於從遠端接收R即idIO數據包並傳輸給R即idIO處理模塊。 進一步地，所述R即idIO處理模塊進一步包含RapidIO交換器和R即idIO轉換模塊，其中R即idIO轉換模塊，用於從用戶數據處理模塊接收用戶數據包，封裝成R即idIO數據包，發送給RapidIO交換器，還用於從RapidIO交換器接收R即idIO數據包，進行解封裝得到用戶數據包，發送給用戶數據處理模塊；R即idIO交換器，用於從RapidIO轉換模塊接收RapidIO數據包進行全交叉，輸出到傳輸模塊，還用於從傳輸模塊接收RapidIO數據包進行交換，發送到RapidIO轉換模塊。 進一步地，所述射頻拉遠數據傳輸裝置為射頻拉遠單元，所述射頻拉遠數據傳輸裝置還包含射頻數據處理模塊，與所述用戶數據處理模塊相連，用於從用戶數據處理模塊接收業務數據並通過射頻天線發射，還用於通過射頻天線接收業務數據，傳輸給所述用戶數據處理模塊。 進一步地，所述射頻拉遠數據傳輸裝置為基帶處理單元，所述傳輸控制模塊還產生同步時鐘信號，所述將R即idIO處理模塊將所述同步時鐘信號封裝在RapidIO數據包中發送。 進一步地，所述RapidIO處理模塊封裝RapidIO數據包時，所述RapidIO數據包包含包頭、傳輸控制欄位和數據欄位，所述傳輸控制欄位包含傳輸控制信息，數據欄位包含業務數據或信令數據。 本發明還提供了一種射頻拉遠數據傳輸方法，用於基帶處理單元和射頻拉遠單元之間的數據傳輸，將進行傳輸的兩端之一稱為發送端，另一端為接收端，包含發送端將待傳輸的業務數據和控制數據、和/或控制數據和信令數據，復用成用戶數據包；將所述用戶數據包封裝成RapidIO數據包；發送所述R即id10數據包；接收端接收所述RapidIO數據包；對所述R即idIO數據包進行解封裝處理，得到用戶數據包；對所述用戶數據包進行解復用處理，得到業務數據、控制數據和/或信令數據，根據所述控制數據和/或信令數據進行傳輸控制。 進一步地，所述R即idlO數據包包含包頭、傳輸控制數據欄位和數據欄位，所述傳輸控制欄位包含傳輸控制信息，數據欄位包含業務數據或信令數據。 進一步地，所述傳輸控制欄位包含幀號、數據類型、時隙標識、IQ數據標識、數據長度中的一種或多種，其中，幀號是指該數據包中的數據所屬的幀的幀號；數據類型表示該數據包承載的是業務數據、信令數據還是控制數據；時隙標識表示該數據包中的數據屬於某個幀中的哪一個時隙；IQ數據標識表示該數據包中的IQ數據屬於某個突發中哪個採樣點的數據。 進一步地，所述發送端為基帶處理單元時，所述基帶處理單元還產生同步時鐘信號，將所述同步時鐘信號封裝在RapidIO數據包中發送給接收端，接收端接收該R即idIO數據包恢復出同步時鐘信號。 進一步地，所述接收端為射頻拉遠單元時，所述接收端將所述業務數據通過射頻天線發射出去。 採用本發明所述方法和裝置，與現有技術相比，使GSM的BBU+RRU架構的IQ數據傳輸的可靠性取得了巨大進步，達到了增強系統的穩定性與可靠性的效果，節省了系統成 本，提高了數據傳輸效率。


圖1是本發明一種射頻拉遠數據傳輸裝置框圖； 圖2是本發明射頻拉遠數據傳輸中RapidIO數據包格式示意圖；
圖3是本發明一種射頻拉遠數據傳輸的處理流程圖；
圖4是本發明另一實施例射頻拉遠數據傳輸裝置框圖。
具體實施例方式
本發明所述的一種射頻拉遠數據傳輸裝置如圖1所示，包含BBU和RRU。 BBU和 RRU均包含傳輸模塊、RapidIO處理模塊、用戶數據處理模塊和傳輸控制模塊，其中
傳輸控制模塊，用於接收來自用戶數據處理模塊的控制和/或信令數據，進行傳 輸控制處理；還用於根據傳輸控制的需要，產生控制數據，發送給用戶數據處理模塊，控制 數據包含IQ數據幀號、IQ數據所屬的空口突發時隙號、IQ數據採樣點號、傳輸的數據長度等. 用戶數據處理模塊，用於接收傳輸控制模塊的控制數據，和待傳輸的業務數據和
信令數據，業務數據和控制數據進行復用得到業務數據包，控制數據和信令數據進行復用 得到信令數據包，業務數據包和信令數據包合稱用戶數據包，然後發送到R即idIO處理模 塊；還用於接收R即idIO處理模塊處理後的用戶數據包，分離出業務數據、控制數據和/或 信令數據，處理業務數據，並將控制數據、信令數據分發到傳輸控制模塊進行處理；
R即idl0處理模塊，用於從用戶數據處理模塊接收用戶數據包，進行Rapidl0協議 處理，封裝成R即id10數據包，並將R即id10數據包發送給傳輸模塊進行傳輸，還用於從傳 輸模塊接收遠端R即idIO數據包，並進行R即idIO協議處理，即進行R即idIO解封裝處理， 將處理後得到的用戶數據包發送給用戶數據處理模塊； 傳輸模塊，用於在BBU和RRU之間傳輸經過R即idIO協議處理的物理信號，以 及BBU和RRU之間需要的同步時鐘，與R即idIO處理模塊相連，從R即idIO處理模塊接收 R即id10數據包並發送出去，或者接收遠端RapidIO數據包，傳送給R即idIO處理模塊。
如果是射頻拉遠單元，則除包含上述各模塊外，還包含射頻數據處理模塊，與用戶 數據處理模塊相連，用於從用戶數據處理模塊接收業務數據並通過射頻天線發射，還用於 通過射頻天線接收業務數據，傳輸給用戶數據處理模塊。 其中，BBU的用戶數據處理模塊從基站控制器接收待傳輸的業務數據和信令數據，
RRU的用戶數據處理模塊從射頻數據處理模塊接收待傳輸的業務數據。 BBU的傳輸控制模塊還用於產生RRU需要的空中同步時鐘信號，發送給R即idIO
處理模塊；RapidIO處理模塊將同步時鐘信號封裝在R即idIO數據包中發送，接收端的
RapidIO處理模塊進行解封裝，恢復出同步時鐘信號，發送給傳輸控制模塊； 同步時鐘以數據包的方式進行傳送，同步時鐘的RapidIO數據包的優先級最高；
發送端產生同步時鐘信號，封裝在R即idIO數據包中發送，接收端收到該包含同步時鐘信
號的R即idIO數據包後，恢復出0101....的同步時鐘信號。
數據在射頻拉遠鏈路中是以R即idIO數據包的形式進行傳輸的，每個數據包根據 內容的不同分成業務數據包、信令包、控制包等類型，其中 業務數據包承載在基帶處理單元和射頻拉遠單元之間交換的用戶業務數據(如
語音數據、媒體流數據等)，即用戶面信息； 信令包承載BBU和RRU之間需要交換的信令； 控制包用於BBU和RRU之間需要傳遞的其它類型的信息即控制面信息，如承載系 統上電啟動時需要在BBU和RRU之間交換的初始化信息，以及系統要更改配置時在BBU和 RRU之間交換的配置數據等。 R即idIO數據包的格式如圖2所示，包含包頭、傳輸控制欄位和數據欄位，其中
包頭是R即idlO處理器自動添加的，包括包類型、目的地址、源地址等；
傳輸控制欄位包含傳輸控制信息，具體包含幀號、數據類型、時隙標識、IQ數據 標識和數據長度，其中，幀號是指該數據包中的數據所屬的TDMA(Time Division/Demand Multiple Access)幀的幀號；數據類型表示該數據包承載的是業務數據、信令數據還是控 制數據；時隙標識表示該數據包中的數據屬於某個TDMA幀中的哪一個時隙；IQ數據標識表 示該數據包中的IQ數據屬於某個突發中哪個採樣點的數據；數據長度指數據包中有效數 據的長度； 數據欄位包含真實的無線口業務數據、信令數據或者是控制數據。 傳輸控制模塊處理傳輸控制欄位的內容，如TDMA幀號的填充、解析，根據要傳輸
的是業務數據還是控制數據還是信令數據來確定數據類型欄位的值，其它如時隙號、IQ數
據採樣點號等用於保證業務數據的正確傳遞的內容。 本發明還提供一種射頻拉遠數據傳輸方法，用於基帶處理單元和射頻拉遠單元、 射頻拉遠單元和射頻拉遠單元之間傳輸數據，如圖3所示，下行方向，數據從基帶處理單元 傳輸到射頻拉遠單元，包含 步驟301， BBU從相鄰設備接收待傳輸的業務數據和控制、信令數據； 例如，BBU從基站控制器接收業務數據和信令數據，由傳輸控制模塊產生控制數據。 步驟302，根據預先定義的格式將控制數據和業務數據、和/或控制數據和信令數 據進行復用成用戶數據包，控制數據包括幀號、時隙號、採樣點號等，復用後得到的用戶數 據包發送到R即idIO處理模塊； 步驟303， R即idIO處理模塊把用戶數據包進行R即idIO封裝，形成R即idIO數據 包，並發送到傳輸模塊進行傳輸； 步驟304，傳輸模塊接收R即idl0處理模塊輸出的R即idl0數據包，進行光電轉換， 以光信號的形式將RapidIO傳輸到遠端RRU ; 步驟305，遠端RRU的傳輸模塊將收到的光信號轉換成為電信號得到R即idIO數據 包，並將該R即idIO數據包傳輸給該RRU的RapidIO處理模塊； 步驟306，該RRU的RapidIO處理模塊將收到的RapidIO數據包進行解RapidIO封 裝的處理，得到用戶數據包，把用戶數據包發送到用戶數據處理模塊進行數據解復用；
步驟307，用戶數據處理模塊將收到的用戶數據包進行數據分離，分離成業務數 據、控制和/或信令數據，對數據分別進行處理，將業務數據發送到射頻數據處理模塊，將控制和/或信令數據發送到傳輸控制模塊； 步驟308，傳輸控制模塊根據控制和/或信令數據進行傳輸控制處理，射頻數據處 理模塊將業務數據進行中頻、射頻處理後通過射頻天線發射出去。 其中，在系統上電時，BBU所屬的R即idIO處理模塊自動發送R即idIO廣播包，確 定系統配置的BBU和RRU拓撲結構，為系統中的每個R即idIO處理模塊分配一個唯一的地 址。 確定了系統的拓撲結構並為每個R即idIO處理模塊分配了地址之後，BBU所屬的 R即idIO處理模塊開始初始化過程。BBU所屬的R即idIO處理模塊從傳輸控制模塊接收起 始的TDMA幀的幀號，並把這個起始幀號通過控制包傳輸給所有RRU所屬的傳輸控制模塊， 該起始幀號用於同步BBU和RRU之間的數據包傳輸。 從RRU傳輸數據至BBU的過程與此類似，其中，RRU的射頻數據處理模塊通過射頻 天線接收業務數據，發送到用戶數據處理模塊，傳輸控制模塊產生控制數據，發送到用戶數 據處理模塊，用戶數據處理模塊對業務數據、信令數據和/或控制數據進行復用，得到用戶 數據包，發送給RapidIO處理模塊封裝成RapidIO數據包經傳輸模塊傳輸到BBU， BBU再進 行解復用、解封裝等處理。 圖4為本發明的一種具體實施方式
，其中RapidIO處理模塊由兩部分組成， RapidIO交換器和RapidIO轉換模塊，其中，RapidIO交換器採用RapidIO交換網來實 現R即idIO數據包的交換；R即idIO轉換模塊由FPGA中的R即idIO軟核實現，用於實現 RapidIO數據包和TDM數據(或者其他通信系統數據)之間的格式轉換。
用戶數據處理模塊和傳輸控制模塊由FPGA實現。 傳輸模塊採用一片光模塊來實現信號的光電轉換，實現數據的拉遠傳輸。
對於下行方向的數據，BBU處的用戶數據處理模塊處理來自基站控制器的業務數 據和信令數據。傳輸控制模塊產生控制數據，包含數據類型、幀號、時隙號、IQ數據標識、IQ 數據長度、RRU地址等，並將這些信息傳輸給用戶數據處理模塊。用戶數據處理模塊將接收 到的業務數據、控制數據和信令數據復用成用戶數據包。 復用後的用戶數據包在FPGA內部傳輸給R即idIO軟核(實現R即idIO轉換模塊功 能)進行RapidIO協議處理，把用戶數據包封裝在RapidIO數據包中，根據用戶數據模塊傳 輸過來的RRU地址產生RapidIO數據包的RapidIO設備地址等RapidIO數據包包頭和CRC 校驗字節，根據需要進行R即idIO數據切割、組裝等處理後，產生R即idIO數據包並發送到 RapidIO交換器進行全交叉。 R即dIO交換器接收到R即idIO數據包後，根據R即idIO數據包中的RapidIO設備 地址，從指定的埠輸出到光模塊(即傳輸模塊)，光模塊將輸入的電信號轉換成為光信 號，通過光纖傳輸到遠端的RRU單元。 RRU單元的光模塊將接收到的光信號轉換成為電信號得到R即idIO數據包，並發 送到RapidIO交換器進行交換。經過交換後的RapidIO數據包發送到指定的RapidIO軟核 進行RapidIO解包的處理，恢復出用戶數據包。 恢復後的用戶數據包送入用戶數據處理模塊進行數據的解復用處理，將用戶數據 包中的數據分解成用戶的業務數據、控制數據和信令數據。 用戶數據處理模塊將控制數據發送到傳輸控制模塊進行傳輸控制處理，將業務數據發送到射頻數據處理模塊經過中頻、射頻處理後通過天線發射出去。
通過上述過程完成GSM系統射頻數據拉遠的傳輸。
上行方向的處理與下行類似。 上述說明中，以GSM系統TMDA幀為例進行說明，但本發明不限定於此，也適用於其
他無線通信系統的其他無線幀。 本發明所述方法，具有如下優點 1)不需要進行多次格式轉換，從RRU的空口數據採集後，立刻轉換成R即idIO的格 式，在基帶處理單元中DSP直接接收RapidIO格式的數據，並進行處理；不需要RapidIO和 TDM之間、TDM和CPRI之間的多次轉換； 2)可以採用和現有技術相比需要的容量小的多的FPGA，價格相對低廉。現有的技 術架構採用FPGA完成數據的TDM方式的交換操作，需要大量的存儲單元用於數據的收發、 存儲、分離、交換、轉發，現有架構是通過RapidIO的包交換來完成的，FPGA只需要完成其它 的一些除數據交換之外的工作。 3)易於進行故障定位，當傳輸中出現誤碼時，RapidIO協議會自動進行檢錯、重 發、並上報有故障的器件的位置； 4)本發明的同步時鐘使用數據包傳輸實現，不需要專門的硬體定時裝置之間傳輸 參考時鐘。 採用本發明所述方法和裝置，與現有技術相比，使GSM的BBU+RRU架構的IQ數據 傳輸的可靠性取得了巨大進步，達到了增強系統的穩定性與可靠性的效果，節省了系統成 本，提高了數據傳輸效率。
權利要求
一種射頻拉遠數據傳輸裝置，其特徵在於，包含傳輸控制模塊、用戶數據處理模塊、RapidIO處理模塊、傳輸模塊，其中所述傳輸控制模塊，用於產生控制數據，發送給用戶數據處理模塊，還用於從用戶數據處理模塊接收控制和/或信令數據，進行傳輸控制；所述用戶數據處理模塊，用於從傳輸控制模塊接收控制數據，和待傳輸的業務數據和信令數據，業務數據和控制數據進行復用得到業務數據包，控制數據和信令數據進行復用得到信令數據包，業務數據包和信令數據包合稱用戶數據包，發送給RapidIO處理模塊；還用於從RapidIO處理模塊接收用戶數據包，進行解復用，獲得業務數據和控制和/或信令數據，將控制和/或信令數據發送給傳輸控制模塊；所述RapidIO處理模塊，用於從用戶數據處理模塊接收用戶數據包，封裝成RapidIO數據包，發送給傳輸模塊；還用於從傳輸模塊接收RapidIO數據包，進行解封裝得到用戶數據包，發送給用戶數據處理模塊；所述傳輸模塊，用於從RapidIO處理模塊接收RapidIO數據包並發送到遠端，還用於從遠端接收RapidIO數據包並傳輸給RapidIO處理模塊。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述R即id10處理模塊進一步包含R即id10交換器和RapidIO轉換模塊，其中RapidIO轉換模塊，用於從用戶數據處理模塊接收用戶數據包，封裝成RapidIO數據包，發送給RapidIO交換器，還用於從RapidIO交換器接收R即idIO數據包，進行解封裝得到用戶數據包，發送給用戶數據處理模塊；RapidIO交換器，用於從RapidIO轉換模塊接收RapidIO數據包進行全交叉，輸出到傳輸模塊，還用於從傳輸模塊接收RapidIO數據包進行交換，發送到RapidIO轉換模塊。
3. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述射頻拉遠數據傳輸裝置為射頻拉遠單元，所述射頻拉遠數據傳輸裝置還包含射頻數據處理模塊，與所述用戶數據處理模塊相連，用於從用戶數據處理模塊接收業務數據並通過射頻天線發射，還用於通過射頻天線接收業務數據，傳輸給所述用戶數據處理模塊。
4. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述射頻拉遠數據傳輸裝置為基帶處理單元，所述傳輸控制模塊還產生同步時鐘信號，所述將R即idIO處理模塊將所述同步時鐘信號封裝在RapidIO數據包中發送。
5. 如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述RapidIO處理模塊封裝R即idIO數據包時，所述RapidIO數據包包含包頭、傳輸控制欄位和數據欄位，所述傳輸控制欄位包含傳輸控制信息，數據欄位包含業務數據或信令數據。
6. —種射頻拉遠數據傳輸方法，用於基帶處理單元和射頻拉遠單元之間的數據傳輸，將進行傳輸的兩端之一稱為發送端，另一端為接收端，其特徵在於，包含發送端將待傳輸的業務數據和控制數據、和/或控制數據和信令數據，復用成用戶數據包；將所述用戶數據包封裝成RapidIO數據包；發送所述RapidIO數據包；接收端接收所述RapidIO數據包；對所述RapidIO數據包進行解封裝處理，得到用戶數據包；對所述用戶數據包進行解復用處理，得到業務數據、控制數據和/或信令數據，根據所述控制數據和/或信令數據進行傳輸控制。
7. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述R即idIO數據包包含包頭、傳輸控制數據欄位和數據欄位，所述傳輸控制欄位包含傳輸控制信息，數據欄位包含業務數據或信令數據。
8. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述傳輸控制欄位包含幀號、數據類型、時隙標識、IQ數據標識、數據長度中的一種或多種，其中，幀號是指該數據包中的數據所屬的幀的幀號；數據類型表示該數據包承載的是業務數據、信令數據還是控制數據；時隙標識表示該數據包中的數據屬於某個幀中的哪一個時隙；IQ數據標識表示該數據包中的IQ數據屬於某個突發中哪個採樣點的數據。
9. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述發送端為基帶處理單元時，所述基帶處理單元還產生同步時鐘信號，將所述同步時鐘信號封裝在R即idIO數據包中發送給接收端，接收端接收該R即idIO數據包恢復出同步時鐘信號。
10. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述接收端為射頻拉遠單元時，所述接收端將所述業務數據通過射頻天線發射出去。
全文摘要
本發明公開了一種射頻拉遠數據傳輸裝置及傳輸方法，用於基帶處理單元和射頻拉遠單元之間的數據傳輸，將進行傳輸的兩端之一稱為發送端，另一端為接收端，發送端將待傳輸的業務數據和控制數據、和/或控制數據和信令數據，復用成用戶數據包；將用戶數據包封裝成RapidIO數據包；發送RapidIO數據包；接收端接收RapidIO數據包；對RapidIO數據包進行解封裝處理，得到用戶數據包；對用戶數據包進行解復用處理，得到業務數據、控制數據和/或信令數據，根據控制數據和/或信令數據進行傳輸控制；使GSM的BBU+RRU架構的IQ數據傳輸的可靠性取得巨大進步，增強系統的穩定性和可靠性。
文檔編號H04W88/08GK101730307SQ20081017320
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者周維明 申請人:中興通訊股份有限公司