CN100544459C - 远程射频单元与集中式基站的接口方法 - Google Patents

远程射频单元与集中式基站的接口方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在采用射频单元拉远的集中式基站系统中用于MU与一个或多个RRU之间使用SDH/OTN进行信号传输的方法，包括：将MU与RRU之间的通信接口分成用户平面和控制平面，其中，用户平面主要承载有关用户数据的I/Q采样数据，而控制平面主要承载有关控制信令的数据；将用户平面承载的有关用户数据的I/Q采样数据经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧，再经GFP帧成帧而在SDH/OTN上传输；以及将控制平面的控制信令承载在UDP/IP和/或TCP/IP上，而将IP分组进一步承载在PPP上并由HDLC成帧，将包含控制面信令的HDLC帧经由GFP帧的控制字符通道在SDH/OTN上传输。根据本发明，由于直接利用了成熟的SDH/OTN传输网，进一步减少了信号传输的管理与维护操作同时降低了网络建设成本。

Description

远程射频单元与集中式基站的接口方法
技术领域
本发明涉及移动通信系统中的基站技术，特别涉及一种在采用射频单元拉远的集中式基站系统中远程射频单元与集中式无线基站的接口方法。
背景技术
1.集中式基站与无线信号传输
在移动通信系统中，无线接入网典型地由基站(BTS)和用于控制多个基站的基站控制器(BSC)或无线网络控制器(RNC)组成，如图1A所示，其中，基站主要由基带处理子系统、射频(RF)子系统和天线等单元组成，负责完成无线信号的发射、接收和处理，一个基站可以通过多个天线覆盖不同的小区，如图1B所示。
在移动通信系统中，存在诸如高层建筑的室内覆盖、盲区或阴影区的覆盖等采用传统基站技术较难解决的无线网络覆盖问题，射频单元拉远技术正是针对这一问题而提出的一种较为有效的方案。在采用射频单元拉远的基站系统中，主要的射频单元及天线被安装在需要提供覆盖的区域，并通过宽带传输线路连接到基站的其它单元。
该技术可进一步发展为采用射频单元拉远的集中式基站技术。与传统基站相比，这种采用射频单元拉远的集中式基站具有许多优点：允许采用多个微小区替代一个基于传统基站的宏小区，从而能更好地适应不同的无线环境，提高系统的容量和覆盖等无线性能；集中式的结构使得在传统基站中的软切换可以用更软切换来完成，从而获得额外的处理增益；集中式的结构还使得昂贵的基带信号处理资源成为多个小区共用的资源池，从而获得统计复用的好处，减低系统成本。申请日为1995年3月23日的美国专利US 5,657,374，发明名称为“Cellular system with centralizedbase stations and distributed antenna units”、以及申请日为1999年6月28日的美国专利US 6,324,391，发明名称为“Cellularcommunication with centralized control and signal processing”等均披露了采用射频单元拉远的集中式基站这一技术的有关实现细节，所述文献在此引述作为参考。
如图2所示，采用射频单元拉远的集中式基站系统200由集中安装的中央信道处理主单元(MU)(或称中央信道处理子系统)201与多个远程射频单元(RRU)2041，2042，......204M组成，它们之间通过宽带传输链路或网络相连。而BSC/RNC接口单元则负责完成BTS与BSC/RNC接口的用户面及信令面处理。中央信道处理子系统201主要由信道处理资源池202和信号路由分配单元203等功能单元组成，其中，信道处理资源池202由多个信道处理单元2021，2022......202N堆叠而成，用于完成基带信号处理等工作，信号路由分配单元203则根据各小区业务量(Traffic)的不同，动态分配信道处理资源，实现多小区处理资源的有效共享。信号路由分配单元203除了如图2所示在MU内部实现外，也可以作为单独的设备在MU外部实现。远程射频单元2041，2042，......204M主要由发射通道的射频功率放大器、接收通道的低噪声放大器以及天线等功能单元(图中未完全示出)构成。中央信道处理子系统201与远程射频单元2041，2042，......204M的链路典型的可以采用光纤、铜缆、微波等传输介质；信号传输方式可以是经采样后的数字信号，或者是经调制的模拟信号；信号可以采用基带信号，中频信号或者射频信号。
在上述两类采用射频单元拉远的基站系统中，关键需要解决RRU与MU之间的无线信号传输问题。典型地采用的是模拟中频或模拟射频信号传输的方案，尽管采用模拟信号传输实现较为容易，但是，模拟线路必然会混入噪声等干扰分量，传输中的信号调制也会引入非线性失真，另外，模拟传输使得传输线路利用率低下，也不便于大容量多路复用技术的实施，因此，模拟传输方案难以用于大规模组网。
为此，在申请日为2002年6月11日的中国专利申请CN1464666，发明名称为“一种基于光纤拉远的软基站系统及其同步方法”、以及申请日为2003年7月2日(优先权为2002年7月2日)的中国专利申请CN1471331，发明名称为“移动通信的基站系统”等，提出了采用数字信号传输的实施方案，为了尽可能减小传输带宽的需求，通常采用数字基带信号传输方案。其中，CN1464666仅披露了RRU与主基站之间采用光纤传输数字I/Q(同相/正交)基带信号的简单方法，即在发送端将数字I/Q基带信号经并串转换为串行数据流，经光发送器发送到接收端，接收端经光接收器接收后经串并转换恢复数字I/Q基带信号；CN1471331提出了一种物理层采用以太网技术，但不采用以太网MAC(媒体接入控制)帧而采用特殊定义的连续比特流格式的传输技术。目前，一个名为CPRI(Common public Radio Interface)的合作组织也在从事RRU与主基站之间数字基带传输的标准化工作，其技术规范可以从网址http://www.cpri.info/spec.html获得，该规范采用了与CN1471331类似的技术，即物理接口采用千兆或10GB以太网标准，上层采用自定义的连续比特流格式，但CPRI仅支持点到点链路。由于上述已有技术在传输层技术上采用专用的协议规范，而没有利用成熟的传输技术，因此许多潜在的技术问题还有待于实际系统的验证，而且技术开发和产品开发周期长，网络建设成本较大，不利于大规模组网应用。
2.通用成帧规程(GFP)
通用成帧规程(GFP)是ITU-T和ANSI联合推荐的用于将块编码或分组类型的数据流适配到连续的字节同步传输信道，典型地如SDH(同步数字体系)、OTN(光传送网)等的新技术，其详细的技术规范可参考ITU-T的标准G.7041或ANSI的标准T1X1.5/2000-024R3，所述规范在此引述作为参考。GFP分为支持PDU(协议数据单元)类型的帧映射GFP(GFP-F)和支持块编码类型的透明GFP(GFP-T)，其中GFP-F可用于IP/PPP(互联网协议/点到点协议)、MPLS(多协议标签交换)及以太网MAC(媒体接入控制)等协议分组的适配，GFP-T则用于直接适配千兆以太网等线路的块编码字符流，因此，可满足某些时延要求非常小的应用的要求，但相比GFP-F传输带宽利用率较低。
在附图3中，示意性示出了一个GFP-T类型的帧结构。GFP-T帧由核头部(Core header)和净荷部分组成，其中净荷部分又包括净荷头部、净荷及可选的净荷FCS(帧校验序列)，核头部由指示净荷长度的PLI字段和核头部差错控制字段cHEC组成，cHEC除了具有为核头部提供误码保护的作用外，还起着与ATM(异步传输模式)信元定界类似的GFP帧定界的作用。净荷头部的作用在于指示净荷的类型，并由tHEC提供误码保护，其中，净荷类型标识(PTI)为“000”表示该GFP-T帧承载用户数据，为“100”表示该GFP-T帧承载客户管理信息，净荷FCS指示(PFI)用于指示是否存在净荷FCS，用户净荷标识(UPI)与PTI一起用于表示净荷中的用户数据或客户管理信息的类型。另外，可选的扩展头部是否存在及其类型由扩展头部标识(EXI)表示，目前扩展头部一个典型应用是提供信道标识(CID)从而支持多路独立的客户信号的复用。GFP-T帧的净荷即为固定长度的由64B/65B码块顺序组成的超块(Superblock)，如图3所示，由于目前透明模式GFP直接适配采用8B/10B线路编码的块编码字符流，因此64B/65B码块中包含用户数据字符和控制字符，为此采用一个标志比特标识该64B/65B码块中是否包含控制字符，其中，控制字符的高4位用于后续控制字符指示及控制码在原8B/10B码流中的位置标识，低4位用于传输控制码本身。
为了保证客户信号的传输，SDH/OTN等传输通道的带宽应稍大于GFP帧所需的带宽，由于GFP-T帧每个超块大小为536比特，因此GFP-T帧的比特长度L可表示为：
L＝Loverhead+536·N             (1)
其中N为GFP-T帧中的超块数，Loverhead为GFP-T帧核头部、净荷头部及可选的净荷FCS等开销的长度，若原客户信号速率为BC比特每秒，SDH/OTN等传输通道的带宽为BT比特每秒，考虑到每个超块可携带512比特的客户信号流，因此GFP-T帧超块数N应满足下式：
L B T < 512 &CenterDot; N B C - - - ( 2 )
因此满足上述条件的GFP-T帧所需的最小超块数N应为：
Figure C200480043450D00112
其中符号
Figure C200480043450D00113
表示大于或等于x的最小整数。
发明内容
为解决现有技术中远程射频单元与主基站之间无线信号传输中存在的问题，本发明的一个目的是提供一种在射频拉远集中式基站系统中RRU与MU之间的接口方法。根据本发明，提出了基于GFP技术的RRU与MU之间数字无线信号传输方法，直接利用了成熟的SDH(同步数字体系)/OTN(光传送网)传输网技术，从而无需专用的传输技术即可实现RRU与主基站之间数字无线信号传输，进一步减少了信号传输的管理与维护操作并降低了网络建设成本。
根据本发明的一个方面，提出了一种在采用射频单元拉远的集中式基站系统中，用于在中央信道处理主单元MU与一个或多个远程射频单元RRU之间进行信号传输的方法，其中所述中央信道处理主单元MU与所述一个或多个远程射频单元RRU之间的传输通道使用同步数字体系SDH/光传送网OTN进行传输，所述方法包括：将MU与RRU之间的通信接口分成用户平面和控制平面，其中，用户平面主要承载有关用户数据的I/Q采样数据，而控制平面主要承载有关控制信令的数据；将用户平面承载的有关用户数据的I/Q采样数据经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧，再经由通用成帧规程GFP帧成帧而在SDH/OTN上传输；以及将控制平面的控制信令承载在用户数据报协议/互联网协议UDP/IP和/或传输控制协议/互联网协议TCP/IP上，而将IP分组进一步承载在点到点协议PPP上并由高级数据链路控制HDLC成帧，将包含控制面信令的HDLC帧经由通用成帧规程GFP帧的控制字符通道在SDH/OTN上传输。
附图说明
以下参考附图来考虑本发明的优选实施方式，可以更好地理解本发明，由此本发明的优点、特点、有益效果将会变得更明显，其中：
图1A示意性示出了常规移动通信系统中的无线接入网的结构；
图1B示意性示出了常规移动通信系统中基站系统的基本结构；
图2示意性示出了采用射频单元拉远的集中式基站系统的结构；
图3示意性示出了根据通用成帧规程用于块编码字符流的GFP-T帧结构；
图4是根据本发明优选实施方式的远程射频单元与中央信道处理主单元之间的接口结构的示意图；
图5是根据本发明优选实施方式的远程射频单元与中央信道处理主单元之间的接口方式的GFP帧结构；
图6是图5所示接口方式的I/Q数据帧结构；
图7是根据本发明另一个优选实施方式的远程射频单元与中央信道处理主单元之间接口方式的I/Q数据帧结构；
图8A，8B分别是在根据图4的远程射频单元与中央信道处理主单元之间的接口方式中，利用GFP-T客户数据帧中控制字符传输控制面信令帧数据时，发送端和接收端结构的示意图；
图9是根据本发明对控制字符进行定义的示意图；
图10示意性示出了根据本发明用于无线帧的同步以及往返传输时延的测量的图；
图11A、11B示意性示出了根据本发明的基于RTT测量的时延校正的图；以及
图12是根据本发明的时钟恢复与远程射频单元定时的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行描述，本发明的目的、优点、有益效果将会变得更清楚。
1.无线信号传输与RRU-MU接口协议
图4所示为本发明提出的RRU-MU接口协议结构，该接口由用户平面和控制平面两部分组成，其中，用户平面主要承载有关用户数据的I/Q采样数据，I/Q采样数据首先经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧，再经由GFP-T在SDH/OTN上传输；控制平面的控制信令承载在UDP(用户数据报协议)/IP和/或TCP(传输控制协议)/IP上，而IP分组承载在PPP上并由HDLC(高级数据链路控制)成帧，最后包含控制面信令的HDLC帧经由GFP-T控制字符通道在SDH/OTN上进行传输。
一个RRU典型地可以支持一个或多个载频，因此RRU-MU接口协议应支持多个载频无线信号的传输，另外，在实际的无线基站系统中，越来越较多地采用多天线技术来获得增强的无线性能，典型地如发射分集、接收分集、多天线发射/接收(MIMO)、以及智能天线或阵列天线等技术。在这些采用多天线技术的无线基站系统中，各天线信号之间存在严格的时间和相位关系，要求各天线信号在传输过程中的传输时延完全相同。因此，RRU-MU接口协议应支持同一载频内多天线信号的传输并确保各天线信号在传输过程中的传输时延完全相同。
为此，根据本发明，图5给出了一种优选的RRU-MU接口方式的GFP帧结构，在该接口方式中，一个RRU的M(M≥1)个载频的无线信号，采用分时复用的方式分别由不同的超块传送，在图5所示的该接口方式采用的GFP-T帧中，核头部和净荷头部共8个字节遵从ITU-T/ANSI的GFP标准但未使用扩展头部，净荷FCS也是可选的，在GFP-T帧净荷部分，开始的M个超块(M×67字节长)分别对应M个不同的载频，并依次重复p(P≥1)次，因此一个GFP-T帧的总超块数N＝pM。该方案实际上是由M个载频分时多路复用GFP-T的传输带宽，且各路载频无线信号的传输是各自独立的。
图6给出了该接口方式的I/Q数据帧格式，首先载频#m(m＝1，2，…M)的来自各天线的I/Q基带信号在同一采样时刻依次排列，其中各天线I/Q基带信号采样值的排列顺序与天线阵列或天线组的空间位置排列顺序相同，同一天线I/Q基带信号采样值是按照正交分量采样值和同相分量采样值依次排列的。因此，若天线数为D，采样比特宽度为W(典型为4～20)，则某采样时刻该载频的I/Q数据长度为2WD比特。一个I/Q数据帧由该载频的按采样时刻增量依次排列的L个I/Q数据组成，因此总的比特长度为2WDL。由于GFP-T成帧是按字节方式对齐的，因此一个I/Q数据帧的比特长度应为8的倍数，即其长度为WDL/4字节，同时I/Q数据帧应尽可能短，从而减少成帧过程所引入的固有时延，由于采样比特宽度和天线数是固定的，因此L为使得WDL/4为整数的最小值。例如，某RRU的天线数D＝2，采样比特宽度W＝11，则取L＝2，其I/Q数据帧长度为11字节。
图7给出了另一种优选的RRU-MU接口方式的I/Q数据帧格式，在该接口方式中，一个RRU的M(M≥1)个载频的无线信号按图7所示I/Q数据帧格式复用在一起，然后经由GFP-T进行传输。具体来说，首先载频#m(m＝1，2，…M)的来自各天线的I/Q基带信号在同一采样时刻依次排列，其中各天线I/Q基带信号采样值的排列顺序与天线阵列或天线组的空间位置排列顺序相同，同一天线I/Q基带信号采样值是按照正交分量采样值和同相分量采样值依次排列的，因此某采样时刻该载频的I/Q数据长度为2WD比特；然后，M个载频的M个同一采样时刻的I/Q数据依次排列形成长度为2MWD比特的数据块；最后，L个这样的数据块按采样时刻增量依次排列形成一个I/Q数据帧，因此总的比特长度为2MWDL，由于同样的原因，L为使得MWDL/4为整数的最小值。例如，某RRU的天线数D＝2，采样比特宽度W＝11，载频数M＝3，则取L＝2，其I/Q数据帧长度为33字节。
在图4所示RRU-MU接口协议结构中，I/Q数据帧与控制面信令帧的传输，例如如图8A所示，在发送端I/Q数据经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧，然后I/Q数据帧经传输调度单元由64B/65B编码单元映射为64B/65B码块后形成GFP-T客户数据帧，而64B/65B码块除了包含I/Q数据帧的数据字符外，还包括两种控制字符，即填充字符及控制面信令帧字符。其中，传输调度单元负责对I/Q数据帧和控制面信令帧的传输调度，具体来说，控制面信令帧字符是按照以下调度方法进入64B/65B编码单元的：当I/Q数据帧字符流输入缓存为空时，若控制面信令帧输入缓存未空，则作为控制字符进入64B/65B编码单元，否则用填充字符填充。经GFP-T成帧处理后，再由VC(虚容器)/ODU(光通道数据单元)映射级联单元形成VC/ODU，并进一步形成STM-N/OTM-n帧，从而实现基于SDH/OTN的传输。
接收端为发送端的逆过程，如图8B所示，首先从STM-N/OTM-n帧中分离出相应的VC/ODU并从中提取出其净荷，经过GFP-T帧处理单元后得到各64B/65B码块，经64B/65B解码单元分离出I/Q数据帧字符流和控制面信令帧字符流，其中I/Q数据帧字符流进一步经过I/Q数据帧处理单元得到各个载频的各天线I/Q数据流，控制面信令帧字符流则进一步进行图4所示控制面各层协议的处理。
对上述两种不同的RRU-MU接口方式，其区别在于I/Q数据帧在GFP-T帧上的复用方式有所不同，其中对第一种RRU-MU接口方式，在发送端对不同载频各自形成相应的I/Q数据帧并依次由不同的超块传送，接收端则根据不同超块区分不同的载频，同时由64B/65B解码单元分离出的I/Q数据帧字符流经I/Q数据帧处理单元得到相应载频的各天线的I/Q数据流。其中对第二种RRU-MU接口方式，在发送端不同载频各个天线的I/Q数据共同形成I/Q数据帧，接收端则由64B/65B解码单元分离出的I/Q数据帧字符流经I/Q数据帧处理单元分解出各个载频的各天线I/Q数据流。
如前所述，在GFP规范中64B/65B码块中控制字符只有低4位用于传输控制码，而高4位用于后续控制字符指示及控制码在原8B/10B码流中的位置标识。由于本发明不使用8B/10B编码，而控制字符除了用于填充字符外均用于传输控制面信令帧，因此需重新定义控制字符的比特位。作为非限制的示范性的例子，图9给出了一种控制字符的定义，其中最高位b7沿用了原GFP规范中的定义，即用于指示在该64B/65B码块中其后续字节是否为控制字符，b6用于指示该控制字符是否为填充字符，b5用于无线帧同步指示(用法详见下述)，b4保留用于将来的协议扩充，低4位则用于传输控制面信令帧字符流。其中，当b6位指示该控制字符为填充字符时，低4位可以为任意值，并在接收端被作为填充字符而忽略。
根据本发明，还可使用GFP客户管理帧对RRU-MU接口GFP传输链路进行监测和维护，其中GFP客户管理帧的用法遵从ITU-T/ANSI的GFP标准。当前GFP标准中GFP客户管理帧承载的客户管理信息有两个，即客户信号失败(丢失客户信号)与客户信号失败(失去客户字符同步)，用于当客户信号出现较严重的传输错误或失去GFP帧同步(GFP帧定界失败)时，及时通知收发两端采取重新同步等措施恢复链路的正常通信。
另外，在射频单元拉远的基站系统中，RRU管理与控制类信息至少有三类：RRU-MU接口链路控制、管理和维护信令，包括链路建立、修改和删除，工作模式协商，速率协商，I/Q数据帧格式协商等控制信令；RRU各射频模块的参数设置、开关控制、状态监测及报警等等；以及RRU的操作维护信息，如软件/固件升级，配置管理等。根据本发明，除了RRU射频模块的开关控制等具有严格定时要求的操作外(详见下述)，上述其它管理与控制类信息均位于图4所示RRU-MU接口协议中的控制平面。其中，控制平面信令承载在UDP/IP和/或TCP/IP上，承载在UDP/IP上的典型例子是SNMP(简单网络管理协议)的消息，承载在TCP/IP上的典型例子是HTTP(超文本传输协议)、Telnet及其它上述控制信令。如上所述，控制平面信令经由GFP-T控制字符通道在SDH/OTN上进行传输，而在接收端，虽然能从GFP-T控制字符通道提取控制平面信令流，但GFP-T控制字符通道本身并不能提供包括分组定界、可靠传输等链路层功能，因此上述承载控制平面信令的IP分组将进一步承载在PPP上并由HDLC成帧。
2.无线帧同步与RTT估计
如上所述，本发明在控制字符的定义中定义了一个用于无线帧同步指示的比特位，该位可用于无线帧的同步以及往返传输时延(RTT)的测量，其原理如图10所示。
首先，MU侧的无线帧定时是所有与之相连的RRU的定时基准，在下行方向，下行I/Q数据流经由GFP-T发送至RRU，当MU侧无线帧起始时刻出现时，若此刻传输的是填充字符，则该字符的无线帧同步指示比特位(如图9中b5位)同时置为1，若此刻传输的是I/Q数据帧字符，则立即在该时刻插入一个填充字符并将该字符的无线帧同步指示比特位置为1。RRU接收到该无线帧同步指示比特位置1的控制字符即将其作为RRU侧的无线帧起始时刻，由于传输时延RRU侧的无线帧定时与MU侧的无线帧定时相比存在一定的延迟。
在上行方向，上行I/Q数据流也经由GFP-T发送往MU，而RRU一旦收到下行方向的无线帧同步指示，若此刻传输的是填充字符，则该字符的无线帧同步指示比特位(如图9中b5位)被置为1，若此刻传输的是I/Q数据帧字符，则立即在该时刻插入一个填充字符并将该字符的无线帧同步指示比特位置为1。同样由于传输时延，MU接收到RRU反馈回来的无线帧同步指示与RRU侧的无线帧定时相比存在一定的延迟。这样，在MU中计算由RRU反馈回来的无线帧起始点时刻与其原始无线帧定时起始点时刻之差，即得到往返传输时延(RTT)的估计。
RRU获得无线帧定时的目的在于，RRU的射频模块(如射频功放、频率合成单元等)往往需要以无线帧定时为时基的具有严格定时要求的周期控制信号，用于有关射频模块的开关控制、模式转换、TDD(时分双工)系统中的收发转换等操作，因此RRU可以利用获得的无线帧定时在本地周期地产生上述信号(各控制信号启动和停止时刻等可以作为参数由上述控制面信令进行配置和修改)。
另外，由于传输过程中存在一定的时延抖动，从而可能使得RRU每帧接收到的无线帧同步指示有一定的抖动，为此，可以利用无线帧定时的周期性进行平滑处理，从而在RRU侧得到准确的无线帧定时。
3.RRU时延校正
对于TDD模式的无线接口技术，必须保证各RRU完全同步进行上行接收和下行发射，因为在TDD系统中各小区的上下行收发定时的不同步，将造成不同小区收发时隙相互干扰，将对小区切换中定时提前的调整造成影响，因此必须保证各RRU无线帧定时的同步。关于TDD模式下各小区同步问题的讨论，可以参考3GPP(第三代合作项目)的文献“TR25.836，NodeBSynchronisation for TDD”。对于FDD(频分双工)模式的无线接口技术，若不要求各小区无线帧严格同步则可以不进行RRU时延校正操作，若需要则同样进行RRU时延校正。
由于不同的传输时延，各RRU利用上述方法从MU获得的无线帧定时是有差异的，因此对TDD系统而言，需要进行RRU时延校正操作以保证该集中式基站的各小区无线帧定时同步。为此，根据本发明，MU可以利用所获得的各RRU的RTT测量结果，相对提前或滞后发送到各RRU的无线帧定时，使得各RRU的无线帧定时趋于相同，从而不断跟踪各RRU的RTT变化并保持各RRU的无线帧定时同步。
图11给出了基于RTT测量的时延校正示意图，图中最上面为参考定时，中间为某RRU在时延校正前的定时，下面为该RRU在时延校正后的定时，图中左边箭头所指为MU侧各RRU对应的帧起始时刻，中间箭头所指为RRU侧所接收到的帧起始时刻，右边箭头所指为由RRU反馈回MU的帧起始时刻，参考定时的往返传输时延为RTT0，所示RRU的往返传输时延为RTT1。图11(a)中RRU的RTT1较参考定时RTT0大，即ΔRTT＝RTT1-RTT2>0，因此MU需要将送往该RRU的帧起始时刻提前
Figure C200480043450D00201
，从而保证在RRU侧所接收到的帧起始时刻与参考定时对齐；图11(b)为相反的例子，图中RRU的RTT1较参考定时RTT0小，即ΔRTT＝RTT1-RTT2>0，因此MU需要将送往该RRU的帧起始时刻滞后
Figure C200480043450D00211
从而保证在RRU侧所接收到的帧起始时刻与参考定时对齐。
上述时延校正操作实际上假定上下行传输时延相同，这对于大多数应用是适用的，若某特定的应用上下行传输时延不等，则可以将发送到各RRU无线帧定时的提前或滞后量增加一个校正因子，即修正为
Figure C200480043450D00212
其中-1<γ<1，该校正因子可以通过实测获得的经验值确定。另外，上述时延校正操作中的参考定时是所有RRU进行时延校正的参考，但其值的选取并不影响各RRU的相对定时同步，而影响MU侧各RRU对应的平均帧起始时刻，因此上述参考定时由MU侧各RRU对应的平均帧起始时刻决定。
4.采样时钟恢复与频率同步
在移动通信系统中，基站射频单元的频率稳定度要求较高，往往需要达到0.05ppm的精度，因此RRU需要获得高稳定度的频率参考。同时，由于I/Q数据流经由异步的GFP-T通道传输到接收端，为了在接收端重建I/Q数据流，必须恢复或获得与发送端同步的I/Q数据流的比特同步时钟。
在射频单元拉远的基站系统中，MU总是能够获得高稳定度频率参考，而RRU需要恢复或获取与之同步的高稳定度时钟，一方面向射频部分提供给其所需的频率参考，另一方面重建下行数字无线信号数据流并用于上行方向无线信号数据流的生成。为此，可以采用两类不同的方法得到数字无线信号数据流的比特定时和RRU所需的高稳定度的频率参考。一种是采用全局公共时钟方案，一个典型的实现方法是MU和各RRU均从GPS(全球定位系统)获得高稳定度频率参考，并以此作为数字无线信号数据流的采样时钟源；另一种是采用自适应时钟恢复技术，该技术利用所传输的连续数据流本身具有的恒定比特速率的特点通过锁相环(PLL)恢复出该恒定数据流的时钟，如图12所示。
在图12中，MU使用高稳定的参考时钟源，除了用于MU本身的定时外，在下行方向，该参考时钟源为MU侧的MU-RRU接口发送端的GFP-T成帧及VC/ODU映射等模块提供定时，RRU侧的接收端则采用基于FIFO(先进先出存储器)占用状态的PLL(相位锁定环路)恢复出数字无线信号数据流时钟，而该时钟同时也作为RRU的参考频率源。在上行方向，RRU侧的MU-RRU接口的发送端的GFP-T成帧及VC/ODU映射等模块使用该在下行方向获取的同步时钟进行数据发送，MU侧的接收端则使用上述MU中的参考时钟源为其GFP-T帧解码及VC/ODU去映射等模块提供定时。另外，收发两端的STM-N/OTM-n接口的时钟直接由SDH/OTN线路提取，而不使用上述客户数据时钟。
以上通过结合附图对本发明的远端射频单元与集中式无线基站的接口方法进行了阐述，但本发明并不限于此。本领域技术人员知道，依据本发明原理，可以对本发明作出各种修改、改进，而不脱离本发明随附权利要求的范围。

Claims (14)

1、一种在采用射频单元拉远的集中式基站系统中用于在中央信道处理主单元MU与一个或多个远程射频单元RRU之间进行信号传输的方法，其中所述中央信道处理主单元MU与所述一个或多个远程射频单元RRU之间的传榆通道使用同步数字体系SDH/光传送网OTN进行传输，所述方法包括：
将MU与RRU之间的通信接口分成用户平面和控制平面，其中，用户平面主要承载有关用户数据的I/Q采样数据，而控制平面主要承载有关控制信令的数据；
将用户平面承载的有关用户数据的I/Q采样数据经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧，再经由通用成帧规程GFP成帧而在SDH/OTN上传输；以及
将控制平面的控制信令承载在用户数据报协议/互联网协议UDP/IP和/或传输控制协议/互联网协议TCP/IP上，而将IP分组进一步承载在点到点协议PPP上并由高级数据链路控制HDLC成帧，将包含控制平面的控制信令的HDLC帧经由通用成帧规程GFP帧的控制字符通道在SDH/OTN上传输。
2、根据权利要求1的信号传输方法，其中，进一步配置MU与RRU之间的通信接口，以使所述MU与RRU之间的通信接口支持多个载频无线信号的传输，以及在采用多天线技术的无线基站系统中，支持同一载频内多天线信号的传榆并确保各天线信号在传榆过程中的传输时延相同。
3、根据权利要求1的信号传输方法，其中，在所述的MU与RRU之间的通信接口，将I/Q数据帧经由通用成帧规程GFP成帧的步骤包括：
对每个RRU的M个载频的无线信号采用分时多路复用透明通用成帧规程GFP-T帧的传输带宽的方式，分别由所述GFP-T帧的多个不同的超块进行传送，其中M≥1。
4、根据权利要求1的信号传输方法，其中，将用户平面承载的有关用户数据的I/Q采样数据经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧的步骤包括：
将第m个载频上的来自各天线的I/Q基带信号在同一采样时刻依次排列，其中m＝1，2，....M，
其中，将各天线I/Q基带信号采样值的排列顺序设置为与天线阵列或天线组的空间位置排列顺序相同，以及将同一天线I/Q基带信号采样值按照正交分量采样值和同相分量采样值依次排列形成一个I/Q数据帧。
5、根据权利要求1的信号传榆方法，其中，将用户平面承载的有关用户数据的I/Q采样数据经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧的步骤包括：
将第m个载频上的来自各天线的I/Q基带信号在同一采样时刻依次排列，其中m＝1，2，....M，
其中，将各天线I/Q基带信号采样值的排列顺序设置为与天线阵列或天线组的空间位置排列顺序相同，以及将同一天线I/Q基带信号采样值按照正交分量采样值和同相分量采样值依次排列；
将M个载频的M个同一采样时刻的I/Q数据依次排列形成多个数据块；以及
将所述多个数据块按采样时刻增量依次排列形成一个I/Q数据帧。
6、根据权利要求1的信号传输方法，其中，进一步包括利用透明通用成帧规程GFP-T客户数据帧中控制字符通道传输控制平面的控制信令帧的步骤，包括：
在发送端：
将I/Q采样数据经I/Q数据帧适配层形成I/Q数据帧；
将所述I/Q数据帧经传输调度单元由64B/65B编码单元映射为64B/65B码块后形成GFP-T客户数据帧，其中所述64B/65B码块除了包含I/Q数据帧的数据字符外，还包括填充字符及所述控制平面的控制信令帧字符；
将所形成的GFP-T帧经由虚容器/光通道数据单元VC/ODU映射级联单元形成VC/ODU，并进一步形成STM-N/OTM-n帧；以及
在接收端：
从STM-N/OTM-n帧中分离出相应的VC/ODU并从中提取出其净荷；
将经过GFP-T帧处理单元后得到的各64B/65B码块，经64B/65B解码单元分离出I/Q数据帧字符流和控制平面的控制信令帧字符流，其中I/Q数据帧字符流进一步经过I/Q数据帧处理单元得到各个载频的各天线I/Q数据流。
7、根据权利要求6的信号传榆方法，其中，将所述经由64B/65B编码单元映射得到的64B/65B码块中的控制字符定义为：
最高位b7用于指示在所述经由64B/65B编码单元映射得到的64B/65B码块中其后续字节是否为控制字符；
接下来的一位b6用于指示所述控制字符是否为填充字符；
接下来的一位b5用于指示无线帧同步；
高四位中的最后一位b4保留用于扩充；以及
低四位用于传榆所述控制平面的控制信令帧字符流。
8、根据权利要求1的信号传输方法，其中，使用GFP客户管理帧对MU与RRU之间的通信接口GFP传输链路进行监测和维护，其中GFP客户管理帧是基于ITU-T/ANSI的GFP标准。
9、根据权利要求1的信号传输方法，其中，还包括使用指示无线帧同步的比特位进行无线帧的同步以及往返传输时延RTT测量的过程，所述过程包括：
将MU侧的无线帧定时作为所有与之相连的RRU的定时基准；
在下行方向，下行I/Q数据流经由透明通用成帧规程GFP-T帧发送至RRU，当MU侧无线帧起始时刻出现时，若此刻传输的是填充字符，则该字符的无线帧同步指示比特位同时置为1，若此刻传输的是I/Q数据帧字符，则立即在该时刻插入一个填充字符并将该字符的无线帧同步指示比特位置为1；RRU接收到该无线帧同步指示比特位置1的控制字符即将其作为RRU侧的无线帧起始时刻，由于传输时延，RRU侧的无线帧定时与MU侧的无线帧定时相比存在一定的延迟；
在上行方向，上行I/Q数据流也经由GFP-T帧发送往MU，而RRU一旦收到下行方向的无线帧同步指示，若此刻传输的是填充字符，则该字符的无线帧同步指示比特位被置为1，若此刻传输的是I/Q数据帧字符，则立即在该时刻插入一个填充字符并将该字符的无线帧同步指示比特位置为1；由于传输时延，MU接收到RRU反馈回来的无线帧同步指示与RRU侧的无线帧定时相比存在一定的延迟；
在MU中计算由RRU反馈回来的无线帧起始点时刻与其原始无线帧定时起始点时刻之差，即得到往返传榆时延RTT的估计。
10、根据权利要求9的信号传榆方法，其中，还包括对RRU时延进行校正以保证所述集中式基站的各小区无线帧定时同步，所迷对RRU时延进行校正的步骤包括：
MU利用所获得的各RRU的RTT测量结果，相对提前或滞后发送到各RRU的无线帧定时，使得各RRU的无线帧定时趋于相同，从而不断跟踪各RRU的RTT变化并保持各RRU的无线帧定时同步。
11、根据权利要求6的信号传榆方法，其中，还包括：
RRU获取高稳定度的频率参考；以及
在接收端重建I/Q数据流时，恢复或获得与发送端同步的I/Q数据流的比特同步时钟的操作。
12、根据权利要求11的信号传榆方法，其中，还包括：
MU和各RRU均从全球定位系统GPS获得高稳定度频率参考，并以此作为数字无线信号数据流的采样时钟源，由此得到数字无线信号数据流的比特定时和RRU所需的高稳定度的频率参考。
13、根据权利要求11的信号传榆方法，其中，还包括利用所传榆的连续数据流本身具有的恒定比特速率的特点，通过锁相环恢复出该恒定数据流的时钟。
14、根据权利要求13的信号传输方法，进一步包括：
在下行方向：
MU使用高稳定的参考时钟源为MU侧的MU与RRU之间的通信接口发送端的GFP-T成帧及VC/ODU映射模块提供定时，
RRU侧的接收端则采用基于先进先出存储器FIFO占用状态的相位锁定环路恢复出数字无线信号数据流时钟，而该时钟同时也作为RRU的参考频率源；以及
在上行方向：
RRU侧的MU与RRU之间的通信接口的发送端的GFP-T成帧及VC/ODU映射模块使用该在下行方向获取的数字无线信号数据流时钟进行数据发送，
MU侧的接收端使用上述MU中的参考时钟源为其GFP-T帧解码及VC/ODU去映射模块提供定时；
收发两端的STM-N/OTM-n接口的时钟直接由SDH/OTN线路提取。
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