CN100440875C

CN100440875C - 一种基带数据传输的装置及其帧同步方法

Info

Publication number: CN100440875C
Application number: CNB2004100090856A
Authority: CN
Inventors: 王志刚; 赖峥嵘
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: Jinjiang high and new technology development office
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: CN1571412A

Abstract

本发明涉及一种基带数据传输装置及其帧同步方法，包括组帧器、串行器、解串器、解帧器、同步帧插入控制器，串行器和解串器之间通过低压高速差分线物理连接，组帧器将用户数据组成长度相等的用户数据帧，同时通过同步帧插入控制器在空闲帧位置周期性地插入同步帧，用户数据帧与同步帧组帧成并行数据；串行器将组帧后的并行数据经过编码转成串行数据，并转成差分信号经所述低压高速差分线发送出去；解串器把接收到的差分信号转成单端信号后，再把串行数据转换成并行数据；解帧器根据所接收的并行数据含有的帧同步信息找到帧的边界，然后把接收的各帧数据分发给后级单元使用。本发明的装置和方法占用带宽小，传输速率高，且降低了帧同步的成本。

Description

一种基带数据传输的装置及其帧同步方法

技术领域

本发明涉及一种基带数据的传输装置及其传输方法，尤其涉及TD-SCDMA基站内部基带数据的传输装置及其帧同步传输方法。

背景技术

无线通信系统使用的基站收发信机内部一般可分为两个功能单元：射频收发信单元2(RFU)、基带处理单元3(BPU)，示意图如图1所示。这两个单元2、3需要进行数据传输：BPU将下行的基带数字I/Q和数据32(24)发送给RFU的发信单元22，由发信单元22进行正交调制、数模转换、混频、滤波放大等处理，最后输出的射频信号经天线发送出去；RFU的收信单元21将天线接收的射频进行下滤波、放大、混频、模/数转换、正交下变频等处理，然后输出上行基带数字I/Q数据23(31)到BPU。当RFU和BPU分布在不同的单板上、RFU是多载波的收发单元、RFU和BPU的对应关系是可配置的情况下，RFU和BPU之间数据的传输变得比较复杂。BPU和RFU之间基带数据传输的一般形式如图2所示，它适用于上行和下行数据的传输，只不过在具体的系统中上行和下行的有效数据帧26和空闲帧28的位置可能不同、有效数据的长度可能不同。数据传输往往是以无线(子)帧为周期的。传输的数据往往由若干Word组成一个帧，接收一方要能够识别帧的边界，即帧同步。针对这种情况，目前的解决方案一般有以下两种。

一种方法是进行完全的同步传输。如图3所示，发送一方把并行数据转成串行数据，然后把串行数据、同步时钟、帧同步用不同的信号线传给接收方。接收方用传来的时钟把串行数据转成并行数据，帧同步即可以确定串行数据一个Word的边界，也可以确定一个帧的边界。这种方法的缺点是传输的数据速率不能太高，而且需要的信号线较多。

另一种方法是用带时钟数据恢复(CDR)功能的专用SerDes芯片传输。示意图如图4所示。时钟信息是经过对并行数据编码后和数据一起进行传输的。接收一侧能够把时钟和数据恢复出来。这样能够很好的解决时钟和数据之间的偏斜。并行数据一部分是要传送的用户数据，另外单独用一个Bit作为帧同步指示。时序图如图5所示。这种方法的缺点是帧同步指示占用了较多的带宽。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基带数据传输的装置和帧同步方法，克服了现有技术中高速基带数据传输帧同步占用带宽大、传输速率低的缺点，同时解决现有技术中存在的帧同步成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基带数据传输装置，包括组帧器、串行器(Serializer)、低压高速差分线、解串器、解帧器，

所述组帧器，用于将用户数据组成长度相等的用户数据帧，并将所述用户数据帧与同步帧组帧成并行数据发送；

所述串行器，用于将组帧后的并行数据经过编码转成串行数据，并转成差分信号经所述低压高速差分线发送出去；

解串器，用于将接收到的差分信号转成单端信号，再把串行数据转换成并行数据；

解帧器，用于根据所接收的并行数据含有的帧同步信息找到帧的边界，然后把接收的各帧数据分发给后级单元使用；

其特点在于，还包括：

同步帧插入控制器，用于在所述组帧器将用户数据组成长度相等的用户数据帧的同时在空闲帧位置周期性地插入同步帧。

上述的基带数据传输装置，其特点在于，所述同步帧插入控制器为一可编程逻辑器件。

本发明还提供了一种基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，在数据传输链路上的空闲位置周期性地插入和用户数据相同结构的帧同步信息。

上述的基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，该方法进一步包括如下步骤：

步骤一，把要发送的用户数据按照一定规则组成用户数据帧；

步骤二，在所述数据传输链路上的空闲帧位置周期性地插入同步帧，所述同步帧的边界和用户数据帧的边界相同；

步骤三，将要发送的数据帧发送出去，包括用户数据帧和同步帧；

步骤四，所述数据传输链路的接收方检测同步帧；

步骤五，检测到同步帧后再确定用户数据帧的边界，从而实现帧同步。

上述的基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，在步骤一中，所述用户数据帧组成长度相等的帧。

上述的基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，每个用户数据帧分成数据域与信令域，所述数据域用来承载业务数据I/Q，所述信令域用来承载命令、消息。

上述的基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，所述信令域中还包括一字段用于指示该帧为有效的用户数据帧，且该字段内容区别于空闲帧该字段的内容。

上述的基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，步骤三包括如下步骤：

将用户数据帧和同步帧组成N bit并行数据流输入到一串行器；

所述串行器对所述并行数据流进行编码，包括加入时钟信息，将并行数据流转成串行数据流；

将单端的串行数据流转换成差分形式发送。

上述的基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，所述数据传输链路的接收方将接收的差分信号转成单端信号，然后进行串/并转换，转成并行数据流后再检测同步帧，从而确定用户数据帧的边界。

上述的基带数据传输的帧同步方法，其特点在于，所述空闲帧的内容区别于所述同步帧和用户数据帧的内容。

采用本发明的方法和装置，与现有技术相比，在实现基带数据高速传输的同时，做到同步信息占用的带宽比现有技术小。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明所应用环境的一个硬件框图；

图2是现有技术所涉及基带数据链路传输的形式；

图3是现有技术中实现基带数据传输的帧同步的一种方法；

图4是现有技术中实现基带数据传输的帧同步的另一种方法；

图5是图4中所示的方法中要传输的并行数据的组成形式；

图6是本发明所涉及装置的方框图；

图7是本发明数据传输链路的数据结构示意图；

图8是本发明的一种具体实施方式的部分硬件框图；

图9是本发明的一种具体实施方式的数据帧的结构示意图；

图10是本发明的一种具体实施方式的并行数据一个Word的组成；

图11是本发明的一种具体实施方式中同步帧的组成。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

如图6所示，本发明的一种基带数据传输装置，包括组帧器10、串行器20、解串器30、解帧器40，以及物理连接于所述串行器20和解串器30之间的低压高速差分线50、同步帧插入控制器60。组帧器10将N bit的并行用户数据组成长度相等的用户数据帧，同时通过所述同步帧插入控制器60在空闲帧位置周期性地插入同步帧，所述用户数据帧与同步帧组帧成N Bit并行数据流输入到串行器。串行器20将组帧后的并行数据流经过编码(主要是加入时钟信息)转成串行数据，并经过LVDS收发器转成差分信号经所述低压高速差分线50发送出去。LVDS是连接发送和接收之间，即串行器20和解串器30之间物理连接，可以是PCB走线或双绞线等(在图6中，LVDS收发器已经包含于串行器20、解串器30里)。解串器30首先把接收到的差分信号转成单端信号后，然后再把串行数据转换成并行数据。解帧器根据所接收的并行数据含有的帧同步信息找到帧的边界，然后把接收的各帧数据分发给后级单元使用。

本发明的基带数据传输的帧同步方法，包括如下步骤：

步骤四，所述数据传输链路的接收方检测同步帧；

串行器20把N bit的并行数据进行组帧。同步帧插入控制60用来控制在适当的空闲帧位置周期性的插入同步帧，其可用可编程逻辑器件来实现。数据帧和同步帧组成的N bit并行数据流输入到串行器20。本实施例中N＝10。串行器20把并行数据进行编码(本实施例中为10B/12B)后，将并行数据转换成串行数据，单端的串行数据被转换成LVDS差分形式发送出去。在接收端解串器30把LVDS差分信号转成单端信号，然后进行串/并转换。并行数据流传到解帧器40。解帧器40首先要检测同步帧，检测到同步帧后就可以确定数组帧的边界，这样就可以把后续的数据帧正确的发给下一级处理。

图6中所述的本发明的帧同步方法与图4所述的方法均使用低压高速差分线，其主要区别在于帧同步方法不同。图4中N bit并行数据中专门用了一个bit作为同步指示，占用带宽较大，承载的用户数据为(N-1)bit。而图6中Nbit数据是在同步帧的位置全部用作同步指示，其它时间均是传用户数据，由于同步帧持续时间较短，所以占用带宽也较小。

图7是本发明的传输链路数据格式的示意图。数据传输是以无线(子)帧为周期的。以TD-SCDMA系统为例，是以无线子帧5ms为周期的。在一个子帧周期内，将数据链路等分成若干数据帧，承载有效业务数据的数据帧称为有效数据帧，未承载业务数据的称为空闲数据帧。在TD-SCDMA系统中，无论是上行数据链路还下行数据链路，总会有空闲数据帧。实现数据帧同步的方法就是在空闲数据帧的位置插入同步帧。以TD-SCDMA上行链路为例，无线时隙0总是分配给下行用的，所以该时隙对应的上行链路总是空闲数据帧。因此发送方可以在无线时隙0相同的位置周期性的插入同步帧。接收方在无线时隙0搜索同步帧。搜索到同步帧后就可以确定数据帧的边界，从而实现帧同步。

串行器和解串器的实现如图8所示，其中并/串转换之后和串/并转换之间的部件即为上述的LVDS收发器，该LVDS收发器，包括包含有LVDS收发器的串行器和解串器均已有成熟商用的器件可用，在此不再赘述。并行数据的宽度为10bit，并行时钟为61.44MHz，转换成串行数据是要经过10B/12B编码，所以出现在LVDS传输线的串行数据速率为61.44*12＝737.28Mbps，但有效载荷为61.44*10＝614.4Mbps。串行器和解串器目前多个厂家有商用产品。如National Semiconductor公司的DS92LV1023和DS92LV1024就能够实现图8所示串行器和解串器的功能。

图9说明了一个数据帧的结构，它由16个Word组成，每个Word 10bit。这对于有效数据帧、空闲帧、同步帧都是同样适用的，只不过对不同的帧其在链路的位置和内容是不同的。

对于有效数据帧，如图10所示，可以分成两个域：数据域和信令域。数据域承载业务数据I/Q，由一个有效数据帧2*16＝32bit组成的信令域用于承载命令、消息。

同步帧的定义如图11所示，由10个16bit的同步字组成。接收方就是在特定的窗口内(无线时隙0)检测同步帧，而在窗口内不会出现有效数据帧，从而确定数据帧的边界。

为了保证空闲帧的内容不被错误的识别为同步帧和有效数据帧，其内容区别于同步帧和有效数据帧。空闲帧的每个Word不妨定位二进制1111100000b，这样就区别于同步帧。有效数据帧的信令域可以专门划分一个字段用于指示该帧为有效数据帧，只要该字段的内容区别于空闲帧该字段的内容即可。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种基带数据传输装置，应用于TD-SCDMA系统，包括组帧器、串行器、低压高速差分线、解串器、解帧器，

其特征在于，还包括：

同步帧插入控制器，用于在所述组帧器将用户数据组成长度相等的用户数据帧的同时在空闲帧位置周期性地插入同步帧，并在特定窗口内发送所述同步帧。

2、根据权利要求1所述的基带数据传输装置，其特征在于，所述同步帧插入控制器为一可编程逻辑器件。

3、一种基带数据传输的帧同步方法，应用于TD-SCDMA系统，其特征在于，在数据传输链路上的空闲位置周期性地插入和用户数据相同结构的帧同步信息，具体包括如下步骤：

步骤三，将要发送的数据帧在特定窗口发送出去，包括用户数据帧和同步帧；

步骤四，所述数据传输链路的接收方在所述特定窗口内检测同步帧；

4、根据权利要求3所述的基带数据传输的帧同步方法，其特征在于，在步骤一中，所述用户数据帧组成长度相等的帧。

5、根据权利要求4所述的基带数据传输的帧同步方法，其特征在于，每个用户数据帧分成数据域与信令域，所述数据域用来承载业务数据I/Q，所述信令域用来承载命令、消息。

6、根据权利要求5所述的基带数据传输的帧同步方法，其特征在于，所述信令域中还包括一字段用于指示该帧为有效的用户数据帧，且该字段内容区别于空闲帧该字段的内容。

7、根据权利要求3或6所述的基带数据传输的帧同步方法，其特征在于，步骤三包括如下步骤：

将单端的串行数据流转换成差分形式发送。

8、根据权利要求7所述的基带数据传输的帧同步方法，其特征在于，所述数据传输链路的接收方将接收的差分信号转成单端信号，然后进行串/并转换，转成并行数据流后再检测同步帧，从而确定用户数据帧的边界。

9、根据权利要求3所述的基带数据传输的帧同步方法，其特征在于，所述空闲帧的内容区别于所述同步帧和用户数据帧的内容。