CN101056313A - 一种bbu与rru之间的iq数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种BBU与RRU之间的IQ数据传输方法，包括：采样速率是传输系统基本帧速率整数倍数的无线系统IQ数据直接放置到AxC子信道进行传输；否则通过打包方式放置到1个或N个AxC子通道中进行传输。这种传输方法兼容直接映射和数据包传递方式，在公共的数据容器通道之中直接传输码片速率与传输系统基本帧速率一致的无线系统IQ数据，而打包传输其他无线系统IQ数据，具备AxC子信道直接映射方式的高效率和数据包方式的灵活性，能同时传输多种无线系统IQ数据，满足多模基带单元与多模远端射频单元的组网需要。

Description

一种BBU与RRU之间的IQ数据传输方法

技术领域

本发明涉及移动通讯和基带传输，具体涉及一种基带单元Base BandUnit，简称BBU，与远端射频单元Remote Radio Unit，简称RRU，之间的基带IQ数据传输方法。

背景技术

(一)近几年，无线通信系统的架构发展逐渐演进成这样一个趋势：

将BBU与RRU分离，并通过包括光纤或电缆等的远距离传输手段将BBU与多个RRU连接起来，然后将射频单元放置在各种需要的地方。这种架构一方面提高了组网的灵活性，另一方面降低了网络的维护成本，因此越来越得到用户的认可，应用场合也越来越多。同时，该架构也已经写入某些行业标准与中华人民共和国通信行业标准之中，并成为其一个重要的组成部分。

(二)如图1所示，在使用这种架构组网时，最常用的拓扑结构是多个RRU通过光纤或电缆组成链型网与BBU连接起来。BBU可以在此基础上完成与多个RRU的通讯，实现BBU对RRU的控制与管理，BBU将IQ数据同时发送给多个RRU，并接收来自多个RRU的IQ数据，即：基带单元与射频单元之间的I路与Q路的基带信号。

(三)在现有的技术中，BBU至RRU之间的数据传输有两种方式：

方式一：如图2所示，将BBU与RRU之间传输的数据的一个基本帧Basic Frame，简称BF，划分成控制字Control Words通道与分IQ数据通道两部分，前者用于BBU与RRU之间的同步、信令传输与链路层的管理控制，后者用于传输BBU与RRU之间的IQ数据，基本帧速率是固定的。一个基本帧之内的IQ数据通道又划分成若干个载扇Antenna-Carrier，简称AxC子通道，分别用来传输不同的AxC的IQ数据，AxC的IQ数据与AxC子信道存在一一对应的关系，可以按照一定的映射关系放置到AxC子信道之中。

方式二：如图3所示，采用数据包传输的基本思想，将要传送数的各个AxC的IQ数据按照一定的格式放置到一个消息包之中，该消息包由消息地址、消息类型、时间戳、有效载荷(即IQ数据)构成。若干个消息包再按照一定的组织方式构成一个消息组。若干个消息组构成一个帧。

其中，方式一适合无线系统的码片速率与传输系统的基本帧的速率一致的系统。例如WCDMA系统，其码片速率为3.84Mbps，可以依据这种方式将WCDMA的IQ数据映射到一种基本帧速率也为3.84MHz的传输系统的基本帧之中。该方式的特点是通道的利用率高，映射方式简单，占用的逻辑资源少，数据的缓冲与延时少。

方式二具有较好的灵活性与适应性，不受无线系统的码片速率的限制，可以传输任何一种无线系统的IQ数据，如WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、GSM、WiMax等无线系统，都可以依据这种方式将其IQ数据映射到传输链路上，缺点是通道的利用率较低，数据的传输延迟较大，需要占用较多的逻辑与存储单元。

(四)随着技术的演进与市场的需求的发展，一方面方式一所描述的传输方式由于其效率高、延时少等优点逐渐成一种主流的传输IQ数据的方式，成为BBU与RRU设备的通用的接口。另一方面，如图4所示，多模基带单元、多模远端射频单元逐渐成为一种新的需求，即要求BBU、RRU以及相互之间的接口都要同时支持两种以上不同体制的无线系统，这就迫切需要解决基带单元与远端射频单元之间的IQ数据的传输问题，需要一种在基本帧速率固定的IQ通道容器的基础上可以传输多种无线系统的IQ数据的技术与方法。

另外，为了在方式一下传输与传输系统的基本帧速率不一致的无线系统的IQ数据，一般采用的技术是将无线系统的多个通道的IQ数据映射到传输系统的多个AxC子通道之中的方法。其基本的思想是找到无线系统的码片速率与传输系统的码片速率的最小公倍数，在传输系统的基本帧的基础上重新构造一个帧结构，即在多个传输基本帧的基础上传输多个通道的多个采样点的IQ数据。由于无线系统的差异化与多样化，这种结构虽然可以实现对某一种无线系统的IQ数据的传输，但也存在灵活性差、通用性差的缺点，很难支持多种无线系统的IQ数据的混合传输。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种BBU与RRU之间的IQ数据传输方法，能够在基本帧速率固定的IQ通道容器的基础上传输多种无线系统的IQ数据，满足多模基带单元与多模远端射频单元组网需要。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种BBU与RRU之间的IQ数据传输方法，在基本帧BF内划分并利用若干相同AxC子信道，包括以下步骤：

1.1)采样速率是传输系统基本帧BF速率整数倍数的无线系统IQ数据逐路直接放置到一一对应的AxC子信道进行传输，每一AxC子信道传输一路IQ数据；

1.2)采样速率不是传输系统基本帧BF速率整数倍数的无线系统IQ数据通过打包方式放置到1个或N个AxC子通道中进行传输，该1个或N个AxC子通道也可称为AxC GROUP。

按照本发明提供的传输方法，所述整数倍是包括1在内的所有自然数。

按照本发明提供的传输方法，码片速率与传输系统基本帧速率一致的无线系统IQ数据，其采样速率是码片速率、也是传输系统基本帧速率整数倍数。

按照本发明提供的传输方法，各所述AxC容量大于等于步骤1.1)中所述IQ数据位长乘以所述倍数。

按照本发明提供的传输方法，所述AxC GROUP可以是多个，对应不同的无线系统或不同的RRU。

按照本发明提供的传输方法，所述包可以映射到连续几个基本帧的1个或N个AxC子通道中，该连续几个基本帧也可称为BF GROUP。

按照本发明提供的传输方法，所述包Message由包头和有效载荷构成；所述包头包括同步头、地址、类型和时间戳，所述有效载荷包含对应IQ数据，还可包括有效载荷保留位。

按照本发明提供的传输方法，所述连续几个基本帧内的1个或N个AxC子通道，即BF GROUP，的总容量大于等于所述包Message，超过所述包Message部分是BF GROUP保留位。

按照本发明提供的传输方法，所述基本帧还划分有控制字信道，用于传输各AxC子信道的用途、AxCGroup构成、包Message的信息。

按照本发明提供的传输方法，所述传输方法还包括在接收端按时分方式分离所述控制字信道和各AxC子信道并按所述控制字信道传递信息从对应AxC子信道直接获取或从对应1个或N个AxC子通道解析出IQ数据。

按照本发明提供的传输方法，所述解析包括根据所述控制字信道传递信息获取包和包头的位置接收对应包和包头并依所述包头还原成对应IQ数据。

按照本发明提供的传输方法，所述采样速率不是传输系统基本帧速率整数倍数的无线系统IQ数据包括一种或多种。

本发明提供的BBU与RRU之间的IQ数据传输方法，在公共的数据容器通道之中传输可直接放置或需要打包处理的IQ数据，与现有两种方式相比，具有以下优势：

①可以将多个不同的无线系统的IQ数据打包处理后映射到同一条传输链路之中进行传输，解决了多模基带单元与多模远端射频单元之间的传输问题；

②既具备AxC子信道直接映射方式的高效率，又具备数据包方式的灵活性；

③与IQ容器直接映射方式、数据包传递方式具有良好的兼容性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是目前BBU-RRU的典型组网示意图；

图2是传统方式一的基本帧结构示意图；

图3是传统方式二的帧结构示意图；

图4是多模基带单元与多模远端射频单元组网示意图；

图5是本发明提出的IQ通道划分成AxC Group的示意图；

图6是本发明提出的Message的结构示意图；

图7是本发明采样点1、2...k在T-Stamp为T的Message中的放置方式示意图；

图8是本发明采样点k+1、k+2...2k在T-Stamp为T+1的Message中的放置方式示意图；

图9是本发明一个BF Group(M个BF)的构成示意图。

具体实施方式

首先，说明本发明思想：基于AxC子信道，对于码片速率与传输系统的基本帧速率一致的系统，保留了高效和简单的特点，对于码片速率与传输系统的基本帧速率不一致的系统，可以通过构造包Message，以减少有效载荷Payload中的保留位与BF Group中的保留位的方式来达到利用率高、延时少的目的，适合于多种无线系统的混合传输，能够支持多模基带单元于多模远端射频单元之间的传输接口。

第二步，说明本发明具体技术方案，包括以下步骤：

(一)步骤1：将一个BF内的IQ数据通道平均划分成若干个AxC子通道，假设每个AxC子通道的位长为L。

步骤1.1)码片速率与传输系统的基本帧速率一致的无线系统的的IQ数据可以直接放置到AxC之中，以保持最高的传输效率。

步骤1.2)码片速率与传输的基本帧速率不一致的无线系统的IQ数据可以通过打包的方式放置到1个AxC子通道或N个AxC子通道中进行传输。

这1个或N个AxC被称为一个AxC Group，一个AxC Group可以用来传输多路IQ数据。该BF的AxC Group的容量S为：

             S＝NL                   (公式1)

(二)步骤2：为了对不同体制的无线系统的IQ数据进行传输，需要对IQ数据进行打包处理，为此我们构造一个基本的包Message。

如图6所示，该包Message由同步Sync、地址Address、类型Type、时间戳T-Stamp、有效载荷Payload构成，其中：

同步头Sync用来确定Message的起点位置；

地址Address用来放置IQ数据的目的地址，通常用于指IQ数据所在的载频、扇区、RRU或小区编号；

类型Type用来确定IQ数据的类型，通常指无线系统的类型。

时间戳T-Stamp通常指有效载荷的计数顺序。

有效载荷Payload部分放置的是按照一定的格式排列的IQ的数据，采样点数为k。

Sync、Address、Type、T-Stamp、Payload的长度及总长度是固定不变的。

(三)步骤3：将k个采样点的IQ数据放置到一个包Message之中，如图7和8所示，放置过程遵守如下规则：

步骤3.1)放到某一个包Message中的IQ数据是同一个AxC的IQ的若干采样点，具有相同的地址、类型，多个采样点之间的数据按照先后顺序排列。

步骤3.2)k个采样点的数据按照先I路后Q路，先低位后高位的顺序放置。第n、n+1个采样点的IQ数据在Payload部分的排列顺序如下：In，0In，1...In，i-1Qn，0Qn，1...Qn，i-1In+1，0In+1，1...In+1，i-1Qn+1，0Qn+1，1...Qn+1，i-1

步骤3.3)Payload部分放置k个采样点的IQ数据之后的剩余bit，作为保留位不再放置IQ数据，假设IQ的位长为i，这样一个Message中PaylPoad的实际使用的bit数量为：

                   S_paylaod＝2ik                     (公式2)

(四)步骤4：将1个Message映射到1个BF Group之中。

连续M个基本帧的AxC Group构成一个基本帧组Basic Frame Group，简称BF Group，用于放置1个Message。

如图9所示，将1个包Message映射到1个BF Group中去的时候，Message的Sync部分放置到BF Group的起始位上，也就是AxC Group的起始位上。

在一个BF Group之内，如果放置Message之外仍有空余bit，也不再传输其他信息，即BF Group保留位。

则在一个BF Group之中，通道的的利用率为：

$P=\frac{2\mathrm{iK}}{\mathrm{MNL}}\×100\%$ (公式3)

一个AxC Group所能容纳的IQ通道数为：

(公式4)

Int表示对括号内的参数取整数。

(五)步骤5：高层信令通过控制字信道将上述的AxC的划分、AxCGroup构成、Message的信息由BBU通知到RRU，以便RRU按照BBU的发送方式进行AxC、Message、IQ数据的解析处理。

(六)步骤6：在接收端将Message恢复成k个采样点的IQ数据。

一个Message所占用的一个BF Group是一个基本的传输单位。数据的发送接收都是以BF Group为基础进行的。

步骤6.1)在接收端，需要按照时分的方式分离出若干个AxC Group。

步骤6.2)对AxC Group的Sync进行检测，获得BF Group的开始位置信息，也就是Message的初始位置信息。

步骤6.3)根据获得的Message的初始位置信息，提取Message的信息，包括地址、类型、时间戳、有效载荷。

步骤6.4)根据地址、类型消息有效载荷的若干个采样点的IQ数据送往地址所指向的目的地。同时根据时间戳信息，对IQ数据的排列顺序进行校对。如果发现地址、类型或时间戳的错乱，则对数据的舍弃处理。

最后，结合两个具体实施例进一步说明本发明，该传输链路的基本帧的速率是3.84M/S，一个BF的传输周期为1/3.84MHz。每个基本帧之内有256bit，其中控制字占用16bit，IQ通道部分占用240bit：

(一)在链路上同时传输WCDMA与GSM的IQ数据，要求在该传输链路上同时传输4路WCDMA的IQ数据与多路GSM的IQ数据。

WCDMA的IQ数据的码片速率为3.84M/S，上行采用2倍码片采样速率，IQ都是7bit位长；下行采用1倍码片采样速率，IQ都是15bit位长；GSM的IQ数据的码片速率为270.833k/S，上行采用2倍码片采样速率、IQ都是16bit位长；下行采用4倍码片采样速率，IQ都是16bit位长。

据此确定①每个AxC子信道的长度为30bit，这样IQ通道可以划分成8个AxC子通道，其中AxC1-4用来传输WCDMA的4路IQ信号。

②AxC5-8作为一个AxC Group用来传输GSM的IQ信号，此AxC Group的总长度为120bit。根据Message的构造的方式，我们确定：

③包Message的总长度是480bit，Sync、Address、Type、T-Stamp的长度都是8bit，Payload部分的长度为448bit。

为了传递一个Message需要4个BF，即④4个BF构成一个BF Group。

根据上面的数据可以计算得到：一个Message的Payload部分可以容纳下14个上、下行采样点的数据，无保留bit。

则在一个BF Group中：

⑤上行通道的利用率是： $P=\frac{2\mathrm{iK}}{\mathrm{MNL}}\×100\%=\frac{14\×2\×16}{4\×120}=93.3\%$

⑥下行通道的利用率是： $P=\frac{2\mathrm{iK}}{\mathrm{MNL}}\×100\%=\frac{2\×16\×14}{4\×120}=93.3\%$

GSM的上行采样点的速率：270.833K*2＝541.666K

下行采样点的速率：270.833K*4＝1083.333K

则在此AxC Group中⑦可以传递的上行的IQ通道数为：INT[(14/541.666K)/(4/3840K)]＝24

⑧下行的IQ通道数为：INT[(14/1083.333K)/(4/3840K)]＝12

即该AxC Group可以支持24路上行IQ、12路下行IQ的传输。

进一步，如果要求GSM的IQ信号要传输到2个RRU之中，则可以使用AxC5-6构成一个AxC Group，使用AxC7-8构成另一个AxC Group，其位长为60bit。

则传输一个Message需要8个BF。

在一个AxC Group中可以传递的上行的IQ通道数为：INT[(14/541.666K)/(8/3840K)]＝12

下行的IQ通道数为：INT[(14/1083.333K)/(8/3840K)]＝6

即一个位长为60bit的AxC Group可以支持12路上行IQ、6路下行IQ的传输。

进一步，如果要求每个AxC构成一个AxC Group，则一个30bit的AxC可以支持6路上行IQ、3路下行IQ的传输。

(二)在链路上同时传输WCDMA与CDMA的IQ数据，要求同时传输4路WCDMA的IQ数据与多路CDMA的IQ数据。

CDMA的IQ数据的码片速率为1.2288M/S，上行采用4倍码片采样速率、IQ都是4bit位长，下行采样1倍码片的采样速率，IQ都是16bit位长。

①AxC的划分方式与GSM的划分方式相同，即每个AxC的长度为30bit，IQ通道可以划分成8个AxC子通道，其中AxC1-4用来传输WCDMA的4路IQ信号。②AxC5-8作为一个AxC Group用来传输CDMA的IQ信号，此AxC Group的总长度为120bit。

③包Message的构造的方式也与GSM的Message的构造方式相同。

Payload部分可以容纳56个上行的IQ采样点的数据，无保留bit，可以容纳14个下行采样点的数据，无保留bit。

为了④传递一个Message需要4个BF。

根据CDMA的上行采样点的速率：1228.8K*4＝4915.2K，下行采样点的速率为1228.8K，则在此AxC Group中：

⑤可以传递的上行的IQ通道数为：INT[(56/4915.2K)/(4/3840K)]＝10

⑥下行的IQ通道数为：INT[(14/1228.8K)/(4/3840K)]＝10即可以支持10路上、下行IQ通道的传输。

在一个BF Group中，⑦上行通道的利用率是：

$P=\frac{2\mathrm{iK}}{\mathrm{MNL}}\×100\%=\frac{2\×4\×56}{4\×120}=93.3\%$

⑧下行通道的利用率是：

$P=\frac{2\mathrm{iK}}{\mathrm{MNL}}\×100\%=\frac{2\×16\×14}{4\×120}=93.3\%$

进一步，如果一个BF之内的240bit全部用于支持CDMA的IQ数据的传输，则传递一个BF Group只需要2个BF，则在此AxC Group中可以传递的上行的IQ通道数为：INT[(56/4915.2K)/(2/3840K)]＝21

下行的IQ通道数为：INT[(14/1228.8K)/(2/3840K)]＝21

即可以支持21路CDMA的上、下行IQ的传输。

进一步，如果要求每个AxC构成一个AxC Group，则一个30bit的AxC可以支持2路上行IQ、2路下行IQ的传输。

进一步，如果要求两个AxC构成一个AxC Group，则一个60bit的AxC可以支持5路上行IQ、5路下行IQ的传输。

因此，从以上数据可以看出，当AxC Group越小，通道的整体利用率越低；AxC Group越大，通道的整体利用率越高。

Claims (10)

1、一种BBU与RRU之间的IQ数据传输方法，其特征在于，在基本帧内划分并利用若干相同AxC子信道，

1.1)采样速率是传输系统基本帧速率整数倍数的无线系统IQ数据直接放置到AxC子信道进行传输；

1.2)采样速率不是传输系统基本帧速率整数倍数的无线系统IQ数据通过打包方式放置到1个或N个AxC子通道中进行传输。

2、根据权利要求1所述传输方法，其特征在于，码片速率与传输系统基本帧速率一致的无线系统IQ数据，其采样速率是传输系统基本帧速率整数倍数。

3、根据权利要求1所述传输方法，其特征在于，所述AxC子信道的容量大于等于步骤1.1)中所述IQ数据位长乘以所述倍数。

4、根据权利要求1所述传输方法，其特征在于，步骤1.2)中所述1个或N个AxC子通道可传输多路对应IQ数据。

5、根据权利要求1所述传输方法，其特征在于，所述包可以映射到连续几个基本帧的所述1个或N个AxC子通道中。

6、根据权利要求5所述传输方法，其特征在于，所述包由包头和有效载荷构成；所述包头包括同步头、地址、类型和时间戳，所述有效载荷包含对应IQ数据。

7、根据权利要求5所述传输方法，其特征在于，所述连续几个基本帧内的1个或N个AxC子通道的总容量大于等于所述包。

8、根据权利要求1所述传输方法，其特征在于，所述基本帧还划分有控制字信道。

9、根据权利要求8所述传输方法，其特征在于，所述传输方法还包括在接收端按时分方式分离所述控制字信道和各AxC子信道并按所述控制字信道传递信息从对应AxC子信道直接获取或从对应1个或N个AxC子通道解析出IQ数据。

10、根据权利要求9所述传输方法，其特征在于，所述解析包括根据所述控制字信道传递信息获取包和包头的位置接收对应包和包头并依所述包头还原成对应IQ数据。

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