CN101098328B - 一种基带与射频系统同步和时延补偿方法 - Google Patents

一种基带与射频系统同步和时延补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基带单元和射频系统之间的同步和延时补偿方法，基于基带单元BBU和射频单元RRU之间的高速链路，通过上行、下行时间标签实现BBU和RRU的同步：在下行方向，通过BBU和RRU两级时延调整实现链路时延的补偿；上行方向，通过数据驱动来产生基带接收中断的方式补偿链路时延。本发明方法实现了基带和射频系统之间同步，同时实现对时延的精确补偿。这种方法可以使GSM/EDGE的基带和射频之间的信号适应不同的传输协议，该方法也适用于用固定帧格式传输数据的情况。

Description

一种基带与射频系统同步和时延补偿方法
技术领域
本发明涉及通信领域的无线通信系统，特别是涉及GSM(全球移动通信系统)/EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution，提高数据速率的GSM演进技术)的基带和射频系统的同步和时延补偿方法。
背景技术
GSM/EDGE是一个TDM(时分复用)系统，无线口的数据按照时隙顺序进行收发，虽然3GPP(第三代合作伙伴项目)协议没有要求严格的全网时隙同步，但是，在一个小区或同步小区内无线口必须保持时隙同步。一般情况下，包含若干收发信机的GSM/EDGE基站通过同步网络侧时钟，与GPS(全球定位系统)同步或自由振荡等方式获取一个同步时钟源，来保证同一小区或同步小区内所有收发信机的无线时隙严格同步。
以基带和射频分离为特征的分布式基站与传统基站有所不同，传统基站的基带和射频单元一体化，两者之间的时延非常小，基带和射频单元数据同步可以通过时钟线传送同步信号解决，时延可以忽略不计；分布式基站基带单元组成一个共享的基带池，可以连接多个拉远的远端射频单元，基带和和多个远端射频单元Remote Radio Unit(RRU)的时延比较大，因此这种架构中必须考虑数据同步和时延补偿的问题。
目前，基带和射频系统射频单元之间数据传输一般是通过高速TDM(时分复用)链路实现的，数据传输格式包括两种：
一是在TDM链路上定义一套帧格式，基带单元BBU(Baseband Unit)和远端射频单元RRU(Remote Radio Unit)通过解析帧格式读写数据，如CPRI(通用公共无线电接口，Common Public Radio Interface)协议；
二是在TDM链路上构造数据包，BBU和RRU通过识别数据包头来正确读写数据，如OBSAi(Open Base Station Architecture Initiative，开放式基站架构计划)协议。
这两种方法的同步方式是都是严格的依赖TDM链路时钟实现的，链路时钟与BBU同步，然后，RRU与链路时钟同步，最终实现RRU与BBU的同步。但是，这类协议只给出链路时延测量和同步方法，没有具体说明如何进行补偿时延，特别是对GSM/EDGE系统的时延补偿方法。
时延补偿一般可以通过提前发送数据或延后接收数据的方法来实现。BBU和RRU之间传输协议格式对数据最小粒度要求往往会限制时延补偿精度，特别是在同一条链路上复用多个载波的情况下，这种限制体现的更为明显。例如，CPRI协议中帧格式的基本单位为一个Chip(码片)，那么，不同载波之间的相对延时的最小粒度必须为一个chip，时延补偿的精度只能达到一个chip量级。
BBU和RRU之间的信号传输也可能采用其他的传输协议，链路时钟以及帧格式可能有较大的差异。在这种情况下，严格依赖链路时钟进行同步，或者仅简单的调整数据发送或接收时间无法精确补偿BBU和RRU链路时延，不能满足系统对时延补偿的精度要求。
针对上述情况，就需要一种适于GSM/EDGE基带和射频系统的同步和时延补偿方法，以便使GSM/EDGE基带和射频之间的信号传输适应不同的传输协议，并进行精确的时延补偿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基带与射频系统同步和时延补偿方法，使得基带和射频系统之间实现同步，同时实现对时延的精确补偿。解决现有技术中，无法适应不同传输协议且时延补偿精度低的问题。
本发明所述的BBU使用统一的时钟参考点，BBU系统时钟以及BBU和RRU之间的高速链路时钟都与参考点时钟同步。在TDM链路上通过帧格式或构造数据包的方式传输基带和射频信号对于本发明所述的方法来说差别不大，因此，本发明针对TDM链路承载数据包的传输形式进行描述，当然，这种方法也适用于用固定帧格式传输数据的情况。
本发明提供一种基带与射频系统同步和时延补偿方法，在基带单元与相连的若干射频单元之间实现同步和时延补偿，包括如下步骤：
(1)基带单元计算得到基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，以统一的参考点时钟为基准，ΔTdl为偏移量，在下行数据链路中插入下行同步标签，提前ΔTdl或延后(Tsyn-ΔTdl)向射频单元发送下行同步标签和下行数据，并通过上层信令通道将δdl发送给射频单元，其中Tsyn为系统同步时钟周期；
(2)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟、获取下行同步标签以及射频单元偏移量δdl，根据获得的链路时钟在下行同步标签中的数据同步头的最后一个比特读取之后延迟δdl触发同步时钟，将本地系统时钟与产生的同步时钟同步；
(3)射频单元保存下行的帧号和时隙号后将下行数据发射出去，根据同步后的系统时钟延时3个系统时隙后，接收上行数据并将保存的帧号和时隙号填入上行同步标签，将上行同步标签和上行数据通过上行链路发送至基带单元；
(4)基带单元获取上行同步标签，从中提取并比对数据同步头，验证上行同步标签合法后，提取帧号和时隙号信息，根据上行同步标签中数据同步头的到达时间产生中断，由基带单元根据中断接收上行数据，并比较上下行的帧号时隙号。
步骤(1)进一步可分为：
(101)基带单元计算下行链路中基带单元和射频单元之间下行链路时延τ，将时延分为基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，其中，
ΔTdl＝(|τ/κ|+1)×κ，δdl＝ΔTdl-τ，κ为传输链路帧格式的最小粒度时长；
(102)基带单元以统一的参考点时钟为基准，在基带和射频之间的下行数据链路中插入下行同步标签，下行同步标签与参考点时钟的偏移量为ΔTdl，基带单元提前ΔTdl或者延后(Tsyn-ΔTdl)的时间发送下行同步标签和下行数据，其中Tsyn为系统的同步时钟周期；
(103)基带单元通过上层信令通道将δdl发送给射频单元。
所述下行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为基带单元地址、和目的地址为射频单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在下行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间下行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
步骤(2)进一步可分为：
(201)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟，根据数据包头中的地址和数据类型信息，找到属于本射频单元的同步数据标签，然后读取并对比数据同步头，提取时间戳中的帧号时隙号信息；
(202)射频单元根据下行同步标签的数据同步头、链路时钟和射频单元下行偏移量δdl产生同步时钟，由射频单元根据链路时钟读取数据同步头最后一个比特之后，再延迟δdl触发同步时钟；
(203)射频单元将本地系统时钟与产生的同步时钟同步，从而实现射频单元与基带单元的时钟同步。
步骤(3)进一步可分为：
(301)射频单元保存下行数据的帧号和时隙号，然后把数据从天线口发射出去；
(302)射频单元根据已经与基带单元同步的系统时钟延时3个系统时隙的时间后，接收上行的数据，并产生上行同步标签；
(303)射频单元将上行同步标签和上行数据通过上行链路发送到基带单元。
所述上行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为射频单元地址、和目的地址为基带单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在上行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间上行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
若基带单元和射频单元之间的信号是通过构造帧格式的方式传输时，所述上、下行同步标签中仅包含数据同步头SynData和帧号时隙号两个部分，基带单元和射频单元通过在链路中搜索SynData来确定同步标签的位置，生成射频单元的同步时钟或基带单元接收中断。
步骤(4)中比对数据同步头的步骤为：
(401)基带单元获取上行同步标签并从中提取并比对数据同步头；
(402)基带单元将收到的数据同步头和基带单元自己保存的数据同步头对比，如果正确一致，确认同步标签的合法性；如果错误，可以继续搜索上行同步标签，对比上行的数据同步头，超过一定时间仍没有合法的同步标签，则上报告警。
本发明还提供一种基带与射频系统同步和时延补偿方法，在基带单元与相连的若干射频单元之间实现上行方向同步和时延补偿，包括如下步骤：
(1)与基带单元下行同步的射频单元，在收到下行数据后保存下行的帧号和时隙号并将下行数据发射出去，根据同步的系统时钟延时3个系统时隙后，接收上行数据并将保存的帧号和时隙号填入上行同步标签，将上行同步标签和上行数据通过上行链路发送至基带单元；
(2)基带单元获取上行同步标签，从中提取并比对数据同步头，验证上行同步标签合法后，提取帧号和时隙号信息，根据上行同步标签中数据同步头的到达时间产生中断，由基带单元根据中断接收上行数据，并比较上下行的帧号时隙号。
所述上行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为射频单元地址、和目的地址为基带单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在上行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间上行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
步骤(2)中比对数据同步头的步骤为：
(201)基带单元获取上行同步标签并从中提取并比对数据同步头；
(202)基带单元将收到的数据同步头和基带单元自己保存的数据同步头对比，如果正确一致，确认同步标签的合法性；如果错误，可以继续搜索上行同步标签，对比上行的数据同步头，超过一定时间仍没有合法的同步标签，则上报告警。
若基带单元和射频单元之间的信号是通过构造帧格式的方式传输时，所述上行同步标签中仅包含数据同步头SynData和帧号时隙号两个部分，基带单元和射频单元通过在链路中搜索SynData来确定同步标签的位置，由所述基带单元根据上行同步标签中SynData到达时间开始产生中断。
本发明还提供一种基带与射频系统同步和时延补偿方法，在基带单元与相连的若干射频单元之间实现下行方向同步和时延补偿，包括如下步骤：
(1)基带单元计算得到基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，以统一的参考点时钟为基准，ΔTdl为偏移量，在下行数据链路中插入下行同步标签，提前ΔTdl或延后(Tsyn-ΔTdl)向射频单元发送下行同步标签和下行数据，并通过上层信令通道将δdl发送给射频单元，其中Tsyn为系统同步时钟周期；
(2)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟、获取下行同步标签以及射频单元偏移量δdl，根据获得的链路时钟在下行同步标签中的数据同步头的最后一个比特读取之后延迟δdl触发同步时钟，将本地系统时钟与产生的同步时钟同步。
步骤(1)进一步可分为：
(101)基带单元计算下行链路中基带单元和射频单元之间下行链路时延τ，将时延分为基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，其中，
ΔTdl＝(|τ/κ|+1)×κ，δdl＝ΔTdl-τ，κ为传输链路帧格式的最小粒度时长；
(102)基带单元以统一的参考点时钟为基准，在基带和射频之间的下行数据链路中插入下行同步标签，下行同步标签与参考点时钟的偏移量为ΔTdl，基带单元提前ΔTdl或者延后(Tsyn-ΔTdl)的时间发送下行同步标签和下行数据，其中Tsyn为系统的同步时钟周期；
(103)基带单元通过上层信令通道将δdl发送给射频单元。
所述下行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为基带单元地址、和目的地址为射频单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在下行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间下行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
步骤(2)进一步可分为：
(201)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟，根据数据包头中的地址和数据类型信息，找到属于本射频单元的同步数据标签，然后读取并对比数据同步头，提取时间戳中的帧号时隙号信息；
(202)射频单元根据下行同步标签的数据同步头、链路时钟和射频单元下行偏移量δdl产生同步时钟，由射频单元根据链路时钟读取数据同步头最后一个比特之后，再延迟δdl触发同步时钟；
(203)射频单元将本地系统时钟与产生的同步时钟同步，从而实现射频单元与基带单元的时钟同步。
当BBU和RRU之间的信号是通过构造帧格式的方式传输时，上述的方法也适用，其不同之处仅在于上下行同步标签没有数据头，而是包含SynData和帧号时隙号两个部分，BBU和RRU通过在链路中搜索SynData来确定同步标签的位置，生成RRU的同步时钟或BBU接收中断，其他同步和延时补偿步骤都相同。
本发明所述的同步和延时补偿方法，基于BBU和RRU之间的高速链路，通过时间标签实现BBU和RRU的同步：在下行方向，通过BBU和RRU两级时延调整实现链路时延的补偿；上行方向，通过数据驱动来产生基带接收中断的方式补偿链路时延。本发明方法实现了基带和射频系统之间同步，同时实现对时延的精确补偿。这种方法可以使GSM/EDGE的基带和射频之间的信号适应不同的传输协议，该方法也适用于用固定帧格式传输数据的情况。
附图说明
图1是BBU和RRU同步和时延补偿示意图；
图2是同步标签格式示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实例来说明本发明所述的同步和时延补偿方法。
本发明所述的同步和时延补偿方法是基于BBU和RRU之间的高速链路，通过时间标签实现BBU和RRU的同步：在下行方向，通过BBU和RRU两级时延调整实现链路时延的补偿；上行方向，通过数据驱动来产生基带接收中断的方式补偿链路时延。这种方法可以使GSM/EDGE的基带和射频之间的信号适应不同的传输协议。
在基带和射频分离的架构下，基带的容量大，一个基带单元或基带池可以连接多个射频单元，射频单元分布在不同的物理区域，通过高速TDM链路与基带相连。位于不同地理位置的RRU可以根据需要配置成同步小区或异步小区。如图1所示，显示了基带单元(BBU，Baseband Unit)和多个远端射频单元(RRU，Remote Radio Unit)连接的组网示意图。图1中，RRU1、RRU2和RRU3通过光纤级联的方式连接到BBU，RRU4和RRU5与基带中间是点对点的连接。当然，RRU与BBU的组网还包括环形网和树型网等网络形式。基带与射频单元之间，以及级联的RRU之间光纤长度不同，所以由光纤链路产生的时延也不同。
基带单元BBU和远端射频单元RRU之间的时延测量方法有很多种，例如CPRI和OBSAI等组织都提供了时延测量的方法。本发明不对时延测量做阐述，BBU和RRU之间的光纤链路时延、RRU处理时延、RRU中光口之间以及光口到天线口之间的时延值都视为已知量。
本发明中所述的BBU使用统一的时钟参考点，BBU系统时钟以及BBU和RRU之间的高速链路时钟都与参考点时钟同步。在TDM链路上通过帧格式或构造数据包的方式传输基带和射频信号对于本发明所述的方法来说差别不大，因此，本发明针对TDM链路承载数据包的传输形式进行描述，当然，这种方法也适用于用固定帧格式传输数据的情况。
本发明中基带与射频系统的同步和时延补偿方法，在下行方向和上行方向的具体流程如下。
一、下行方向：
1)BBU计算下行链路中BBU和RRU之间下行链路时延，然后将时延分为BBU下行偏移量ΔTdl和RRU下行偏移量δdl两个部分，其中ΔTdl的精度等于BBU和RRU下行链路帧格式的最小数据颗粒的时长；δdl为ΔTdl与实际下行链路时延之差，其精度满足GSM/EDGE系统同步的精度要求。
2)BBU以统一的参考点时钟为基准，在基带和射频之间的下行数据链路中插入下行同步标签。下行同步标签与参考点时钟的偏移量为ΔTdl，BBU提前ΔTdl发送下行同步标签和下行数据，或者延后(Tsyn-ΔTdl)的时间发送下行同步标签和下行数据，其中Tsyn为GSM/EDGE同步时钟周期。
如图2所示，所述的下行同步标签包含数据包头(Head)，数据(Payload)和CRC校验等三个部分。其中：
数据包头(Head)，包含地址(Address)、数据类型(Type)、时间戳(Tstamp)、数据长度(Length)；
数据(Payload)，包括数据同步头(SynData)，SynData为基带和射频单元约定好的固定的特殊字节。特殊字节是指区别与一般IQ数据的字节，例如取值非常大的一组固定数7FFFFFFF，(这种字节可以通过随机序列生成，位数根据需要而定，位数越多，与其他IQ数据重复的几率越小。)固定是指该字节是BBU和RRU已经约定好的，且在相邻两次约定之间字节不会改变。
CRC是对数据包内容的校验。
在数据包头中，Address包括源地址(BBU地址)和目的地址(RRU的地址)；Type表示数据包中Payload的类型，分为同步包，业务包，控制包，空闲包等，在下行同步标签中Type为同步包；时间戳(Tstamp)的含义与Type相关，当Type为同步包时，Tstamp表示连续的两个同步标签之间下行时隙的起止帧号和时隙号，当Type为业务包或控制包时，Tstamp表示Payload数据的相对时间顺序。
3)BBU将δdl通过上层信令通道发送给RRU。
4)RRU提取并恢复BBU和RRU之间的链路时钟，根据数据包头中的地址和数据类型信息，找到属于本RRU的同步数据标签，然后读取并对比SynData，提取Tstamp中的帧号时隙号等信息。
5)RRU根据下行同步标签的SynData、链路时钟和RRU下行偏移量δdl三个条件产生同步时钟，其方法是RRU根据链路时钟读取SynData最后一个bit之后，再延迟δdl触发同步时钟。然后，RRU将本地系统时钟与产生的同步时钟同步，从而实现RRU与BBU的时钟同步。
二、上行方向：
6)RRU保存下行数据的帧号和时隙号，然后把数据从天线口发射出去；然后，根据已经与BBU同步的系统时钟延时3个GSM/EDGE时隙的时间，接收上行的数据，并产生上行同步标签，将上行同步标签和上行数据通过上行链路发送到BBU。
如图2所示，所述上行同步标签也包含数据包头(Head)，数据(Payload)和CRC校验等三个部分。其中：
数据包头(Head)，包含地址(Address)，数据类型(Type)，时间戳(Tstamp)，数据长度(Length)；
数据(Payload)，包括数据同步头(SynData)，SynData为基带和射频单元约定好的固定的特殊字节；特殊字节是指区别与一般IQ数据的字节，例如取值非常大的一组固定数7FFFFFFF，(这种字节可以通过随机序列生成，位数根据需要而定，位数越多，与其他IQ数据重复的几率越小。)固定是指该字节是BBU和RRU已经约定好的，且再相邻两次约定之间字节不会改变。
CRC是对数据包内容的校验。
在数据包头中，Address包括源地址(RRU的地址)和目的地址(BBU地址)；Type表示数据包中Payload的类型，分为同步包、数据包、控制包、和空闲包等，在上行同步标签中Type为同步包；时间戳(Tstamp)的含义与Type相关，当Type为同步包时，Tstamp表示连续的两个同步标签之间上行时隙的起止帧号和时隙号，当Type为业务包或控制包时，Tstamp表示Payload数据的相对时间顺序，在上行同步标签中，Tstamp中的帧号和时隙号与RRU保存的下行数据的帧号时隙号相同。
7)BBU根据数据包的地址和数据类型，接收来自RRU的上行同步标签，并在数据中提取数据同步头(SynData)，然后将提取的SynData和约定好的数据同步头对比，进一步验证该上行同步标签的合法性，SyData合法性通过后，提取Tstamp的帧号时隙号信息；如果同步标签不合法，重复7)步的过程，经过某个时间门限，仍然找不到合法的同步标签，向上层软件上报同步告警。其中，比对数据同步头的目的是判断这个数据同步头是否正确，因为数据同步头SynData是固定特殊字节，基带将收到的SynData和自己保存的SynData对比一下，进一步验证其正确性。如果正确，确认同步标签的合法性，如果错误，可以继续搜索上行同步标签，对比上行的SynData，超过一定时间仍没有合法的同步标签，上报告警。
8)BBU根据RRU的上行同步标签中SynData到达时间开始产生中断。基带单元根据中断接收上行数据以及帧号时隙号信息，对比上下行帧号和时隙号匹配情况。
由于帧号和时隙号都是连续的、周期性的。提取上下行的帧号和时隙号的目的是使BBU知道上行时隙是与下行实时隙对应关系。根据GSM/EDGE协议，多个用户数据在无线口是都通过时隙承载的，每个时隙或每几个时隙承载一个用户的业务数据，承载同一个用户业务数据的上行时隙比承载该用户业务数据的下行时隙晚3个时隙的时间。举例来说，在基站无线口(本发明中是在RRU中)下行方向的第M个帧的第N个时隙发送用户A的业务数据，经过3个时隙的时间后收到的上行时隙一定是用户A的上行业务数据，为了识别和区分上下行时隙承载用户数据的情况，在GSM/EDGE协议规定，相对下行时隙而言，经过3个时隙时间收到的上行时隙(用户A的上行业务数据占用的时隙)仍然用第M个帧的第N个时隙表示。在本发明中，上下行的帧号和时隙都放在Tstamp中，即BBU将下行时隙的帧号和时隙号或者多个时隙的起止帧号和时隙号通过Tstamp发送到RRU，RRU保存帧号和时隙号，将下行时隙从无线口发射出去。在比下行时隙晚3个时隙时间接收上行时隙，然后，加入上行同步标签，标签中的Tstamp的帧号和时隙号就是RRU保存的下行帧号和时隙号。
综合上面的流程描述，在下行方向，BBU和RRU之间的同步是通过下行同步标签实现的，RRU接收到下行同步标签后产生同步时钟，然后，RRU的本地系统时钟与这个时钟同步，从而实现了RRU与BBU的同步。下行的时延补偿是通过两级时间调整实现的：
(1)第一级调整在BBU内实现，如步骤2)所述的BBU调整下行偏移量ΔTdl，这个偏移量是根据BBU和RRU之间的下行传输链路时延计算得到的。BBU提前或延后ΔTdl时间发送下行同步标签和数据，补偿传输链路的时延。由于传输链路帧格式中最小粒度时长以及载波复用的限制，实际传输链路的延迟τ与传输链路帧格式的最小粒度时长κ之间可能不是整数倍关系。本发明定义ΔTdl如下所示：
ΔTdl＝([τ/κ]+1)×κ
也就是把τ/κ得到的结果向靠近大的整数方向取整，因此，BBU下行偏移量ΔTdl不能精确补偿下行传输时延，这一级时延补偿为粗补偿。由于上式中ΔTdl大于实际时延，因此，BBU内的第一级时延补偿也成为过补偿；
(2)第二级精确补偿在RRU内实现，BBU计算下行传输链路时延τ与ΔTdl的差值，即RRU下行偏移量δdl。
δdl＝ΔTdl-τ
如步骤5)所述，RRU延迟δdl后，根据下行同步标签产生同步时钟。两级时延补偿可以精确得到下行链路时延，实现RRU与BBU同步。
本发明这种方法的优势在于采用时间标签作为BBU和RRU的同步媒介，降低了BBU和RRU系统对链路时钟以及帧格式的要求，GSM/EDGE的BBU和RRU之间可以使用多种传输链路，降低系统成本。下行的两级时延补偿偏移量的设置能够精确补偿下行链路时延，也同样降低了对于链路复用的数据粒度的要求。
通过上述下行时延补偿后，RRU的系统时钟与BBU同步，GSM/EDGE系统下行发射和上行接收就以RRU的系统时钟为基准。根据3GPP协议，GSM/EDGE系统中同一用户的上下行收发时钟相差三个时隙，即相对于下行发射来说，延迟3个时隙可以接收到这个用户的上行数据。RRU保存下行同步标签中时隙的帧号和时隙号，然后经过3个时隙的延迟后将该帧号和时隙号填入上行同步标签中，与上行时隙的数据一起发送给BBU。
BBU通过步骤7)～8)所述的方法解析上行同步标签，触发基带单元数据接收中断，基带单元解调接收到的数据，并且比较上下行的帧号时隙号。上行接收的方式无需在BBU和RRU中补偿上行的链路时延，也可以正确接收数据。
上行通过同步标签实现RRU和BBU的同步，而且，GSM/EDGE上下行同步基准在RRU内实现，这使得上行的链路时延成为系统内部时延，本发明通过同步标签触发基带单元的数据接收中断以及帧号时隙号跟踪对比的方法，在不补偿上行时延的情况下实现了基带数据正确接收。
当BBU和RRU之间的信号是通过构造帧格式的方式传输时，上述的方法也适用，其不同之处仅在于上下行同步标签没有数据头，而是包含SynData和帧号时隙号两个部分，BBU和RRU通过在链路中搜索SynData来确定同步标签的位置，生成RRU的同步时钟或BBU接收中断，其他同步和延时补偿步骤都相同。
具体应用实例1。
假定，在图1所示GSM/EDGE系统的基带单元BBU和远端射频单元RRU的组网中，BBU和RRU的同步时钟为60毫秒(ms)，BBU和RRU之间高速TDM链路帧格式的最小复用单元时长为κ(微秒，us)，链路时延测量精度小于4纳秒(ns)，RRU1与BBU之间的链路时延为τ1(单位为微秒，us)。
基于图1所示系统组网以及上述设定参数，以RRU1为例说明本发明具体进行同步和时延补偿方法的步骤，如下：
步骤1：BBU首先计算BBU和RRU1的链路时延，RRU1的链路时延为τ1，计算得到BBU和RRU1的两级时延补偿偏移量ΔTdl和δdl分别为(单位为us)：
ΔTdl＝([τ1/κ]+1)×κ；δdl＝(ΔTdl-τ1)。
步骤2：进行下行方向的同步与时延补偿。
1)在下行方向，BBU相对于本地的60ms同步时钟，提前ΔTdl的时间在链路中插入下行同步标签和下行数据。
同步标签每隔60ms发送一次，包含地址、数据类型、数据长度，由固定特殊字符组成的SynData，60ms内时隙的帧号和时隙号，以及CRC校验信息。帧号和时隙号表示的是连续两个同步标签之间传输的所有时隙的起止帧号和时隙号。
2)BBU通过上层的信令通道将δdl发送给RRU1。
3)RRU1根据数据包的地址和数据类型接收BBU发给自己的数据，提取并对比由固定特殊字符组成的SynData。RRU1以接收到下行同步标签中的SynData最后一个bit时刻起向后延迟δdl的时间产生60ms同步时钟，然后，将RRU1本地的系统时钟(52MHz)与60ms同步，从而实现RRU1与BBU的同步。
步骤3：进行上行方向的同步与时延补偿。
4)RRU1解析下行的帧号和时隙号，并保存下来。
5)RRU1根据60ms，本地时钟产生GSM/EDGE发射和接收的所有时钟，然后将各个时隙按顺序发射出去。根据协议规定，RRU1无线口上行接收时钟比下行发射时钟晚三个时隙。RRU1接收到上行时隙的数据后，在上行链路中插入上行同步标签。
上行同步标签中包含地址，数据类型，数据长度，由固定特殊字符组成的SynData，帧号和时隙号，以及CRC校验信息。其中帧号和时隙号就是RRU1保存的下行同步标签的帧号和时隙号。上行同步标签60ms发送一次。
6)BBU根据数据包的地址及数据类型接收上行同步标签，提取并对比由固定特殊字符组成的数据同步头，然后触发基带单元上行数据开始接收的中断，中断间隔为15/26ms。
7)基带单元根据中断接收数据，并对比上下行帧号和时隙号是否一致。
RRU1通过上述的方法实现了GSM/EDGE基带和射频单元的同步和时延补偿。
其他的RRU也是这样，有所不同的是级联的RRU，例如RRU2的下行链路时延为τ1+τr1+τ2，τr1为RRU1的处理时延，τ2为RRU1和RRU2之间的链路时延。所有RRU都与BBU同步，而且RRU到天线口的时延都相等，所以，Cell1内的RRU1和RRU2是同步的，Cell1和Cell2也是同步的。

Claims (16)

1.一种基带与射频系统同步和时延补偿方法，在基带单元与相连的若干射频单元之间实现同步和时延补偿，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基带单元计算得到基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，以统一的参考点时钟为基准，ΔTdl为偏移量，在下行数据链路中插入下行同步标签，提前ΔTdl或延后(Tsyn-ΔTdl)向射频单元发送下行同步标签和下行数据，并通过上层信令通道将δdl发送给射频单元，其中Tsyn为系统同步时钟周期；
(2)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟、获取下行同步标签以及射频单元偏移量δdl，根据获得的链路时钟在下行同步标签中的数据同步头的最后一个比特读取之后延迟δdl触发同步时钟，将本地系统时钟与产生的同步时钟同步；
(3)射频单元保存下行的帧号和时隙号后将下行数据发射出去，根据同步后的系统时钟延时3个系统时隙后，接收上行数据并将保存的帧号和时隙号填入上行同步标签，将上行同步标签和上行数据通过上行链路发送至基带单元；
(4)基带单元获取上行同步标签，从中提取并比对数据同步头，验证上行同步标签合法后，提取帧号和时隙号信息，根据上行同步标签中数据同步头的到达时间产生中断，由基带单元根据中断接收上行数据，并比较上下行的帧号时隙号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)进一步可分为：
(101)基带单元计算下行链路中基带单元和射频单元之间下行链路时延τ，将时延分为基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，其中，
ΔTdl＝(|τ/κ|+1)×κ，δdl＝ΔTdl-τ，κ为传输链路帧格式的最小粒度时长；
(102)基带单元以统一的参考点时钟为基准，在基带和射频之间的下行数据链路中插入下行同步标签，下行同步标签与参考点时钟的偏移量为ΔTdl，基带单元提前ΔTdl或者延后(Tsyn-ΔTdl)的时间发送下行同步标签和下行数据，其中Tsyn为系统的同步时钟周期；
(103)基带单元通过上层信令通道将δdl发送给射频单元。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述下行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为基带单元地址、和目的地址为射频单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在下行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间下行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步可分为：
(201)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟，根据数据包头中的地址和数据类型信息，找到属于本射频单元的同步数据标签，然后读取并对比数据同步头，提取时间戳中的帧号时隙号信息；
(202)射频单元根据下行同步标签的数据同步头、链路时钟和射频单元下行偏移量δdl产生同步时钟，由射频单元根据链路时钟读取数据同步头最后一个比特之后，再延迟δdl触发同步时钟；
(203)射频单元将本地系统时钟与产生的同步时钟同步，从而实现射频单元与基带单元的时钟同步。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)进一步可分为：
(301)射频单元保存下行数据的帧号和时隙号，然后把数据从天线口发射出去；
(302)射频单元根据已经与基带单元同步的系统时钟延时3个系统时隙的时间后，接收上行的数据，并产生上行同步标签；
(303)射频单元将上行同步标签和上行数据通过上行链路发送到基带单元。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为射频单元地址、和目的地址为基带单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在上行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间上行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若基带单元和射频单元之间的信号是通过构造帧格式的方式传输时，所述上、下行同步标签中仅包含数据同步头SynData和帧号时隙号两个部分，基带单元和射频单元通过在链路中搜索SynData来确定同步标签的位置，生成射频单元的同步时钟或基带单元接收中断。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(4)中比对数据同步头的步骤为：
(401)基带单元获取上行同步标签并从中提取并比对数据同步头；
(402)基带单元将收到的数据同步头和基带单元自己保存的数据同步头对比，如果正确一致，确认同步标签的合法性；如果错误，可以继续搜索上行同步标签，对比上行的数据同步头，超过一定时间仍没有合法的同步标签，则上报告警。
9.一种基带与射频系统同步和时延补偿方法，在基带单元与相连的若干射频单元之间实现上行方向同步和时延补偿，其特征在于，包括如下步骤：
(1)与基带单元下行同步的射频单元，在收到下行数据后保存下行的帧号和时隙号并将下行数据发射出去，根据同步的系统时钟延时3个系统时隙后，接收上行数据并将保存的帧号和时隙号填入上行同步标签，将上行同步标签和上行数据通过上行链路发送至基带单元；
(2)基带单元获取上行同步标签，从中提取并比对数据同步头，验证上行同步标签合法后，提取帧号和时隙号信息，根据上行同步标签中数据同步头的到达时间产生中断，由基带单元根据中断接收上行数据，并比较上下行的帧号时隙号。
10.如权利要求9所述的同步和时延补偿方法，其特征在于，所述上行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为射频单元地址、和目的地址为基带单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在上行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间上行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
11.如权利要求10所述的同步和时延补偿方法，其特征在于，步骤(2)中比对数据同步头的步骤为：
(201)基带单元获取上行同步标签并从中提取并比对数据同步头；
(202)基带单元将收到的数据同步头和基带单元自己保存的数据同步头对比，如果正确一致，确认同步标签的合法性；如果错误，可以继续搜索上行同步标签，对比上行的数据同步头，超过一定时间仍没有合法的同步标签，则上报告警。
12.如权利要求9所述的同步和时延补偿方法，其特征在于，若基带单元和射频单元之间的信号是通过构造帧格式的方式传输时，所述上行同步标签中仅包含数据同步头SynData和帧号时隙号两个部分，基带单元和射频单元通过在链路中搜索SynData来确定同步标签的位置，由所述基带单元根据上行同步标签中SynData到达时间开始产生中断。
13.一种基带与射频系统同步和时延补偿方法，在基带单元与相连的若干射频单元之间实现下行方向同步和时延补偿，其特征在于，包括如下步骤：
(1)基带单元计算得到基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，以统一的参考点时钟为基准，ΔTdl为偏移量，在下行数据链路中插入下行同步标签，提前ΔTdl或延后(Tsyn-ΔTdl)向射频单元发送下行同步标签和下行数据，并通过上层信令通道将δdl发送给射频单元，其中Tsyn为系统同步时钟周期；
(2)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟、获取下行同步标签以及射频单元偏移量δdl，根据获得的链路时钟在下行同步标签中的数据同步头的最后一个比特读取之后延迟δdl触发同步时钟，将本地系统时钟与产生的同步时钟同步。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，步骤(1)进一步可分为：
(101)基带单元计算下行链路中基带单元和射频单元之间下行链路时延τ，将时延分为基带单元下行偏移量ΔTdl和射频单元下行偏移量δdl，其中，
ΔTdl＝(|τ/κ|+1)×κ，δdl＝ΔTdl-τ，κ为传输链路帧格式的最小粒度时长；
(102)基带单元以统一的参考点时钟为基准，在基带和射频之间的下行数据链路中插入下行同步标签，下行同步标签与参考点时钟的偏移量为ΔTdl，基带单元提前ΔTdl或者延后(Tsyn-ΔTdl)的时间发送下行同步标签和下行数据，其中Tsyn为系统的同步时钟周期；
(103)基带单元通过上层信令通道将δdl发送给射频单元。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述下行同步标签包含有数据包头Head，数据Payload和CRC校验三个部分，其中：
数据，包括数据同步头，数据同步头为固定的特殊字节，所述固定的特殊字节，是指区别于一般IQ数据的字节，该字节由基带单元和射频单元事先约定且在相邻两次约定之间字节不会改变；
CRC是对数据包内容的校验；
所述数据包头，包含：
地址，包括源地址为基带单元地址、和目的地址为射频单元地址；
数据类型，表示数据包中数据的类型，在下行同步标签中数据类型为同步包；
时间戳，其值与数据类型相关，当数据类型为同步包时，表示连续的两个同步标签之间下行时隙的起止帧号和时隙号；
数据长度，用于表示数据的长度信息。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步可分为：
(201)射频单元提取并恢复基带单元和射频单元之间的链路时钟，根据数据包头中的地址和数据类型信息，找到属于本射频单元的同步数据标签，然后读取并对比数据同步头，提取时间戳中的帧号时隙号信息；
(202)射频单元根据下行同步标签的数据同步头、链路时钟和射频单元下行偏移量δdl产生同步时钟，由射频单元根据链路时钟读取数据同步头最后一个比特之后，再延迟δdl触发同步时钟；
(203)射频单元将本地系统时钟与产生的同步时钟同步，从而实现射频单元与基带单元的时钟同步。
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