CN101127969B - 通用公共无线接口传输无线业务数据的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种通用公共无线接口传输无线业务数据的方法及其系统，使得不同体制模式的IQ数据可以通过CPRI帧传输。本发明中，将CPRI基本帧的IQ数据区构建为传输容器，并将待传输的IQ数据与表示该IQ数据体制模式的类型字段组成采样信元，按采样的先后顺序依次填充到该传输容器后发送。接收端在收到的传输容器中依次提取出采样信元，并根据其类型字段的值恢复出该采样信元内IQ数据体制模式的定时信息，完成该IQ数据的后续处理。RE与REC通过协商获取类型字段值与IQ数据体制模式的对应关系、构建传输容器的CPRI基本帧的帧数、和各体制模式的IQ数据位数等基本信息。

Description

通用公共无线接口传输无线业务数据的方法及其系统

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及通用公共无线设备接口(Common PublicRadio Interface，简称“CPRI”)技术。

背景技术

CPRI是由行业合作多家公司公开发表的关于移动通信无线基站内部关键接口的规范。CPRI规范是业界关于这个关键接口的一个公共规范，提供了一套基站关键内部接口的通用标准。CPRI负责定义无线设备控制器(RadioEquipment Controller，简称“REC”)与无线设备(Radio Equipment，简称“RE”)之间的无线基站的关键内部接口。制定该标准的目的在于创建一个面向蜂窝基站的开放型市场，从而大幅度地减少长期以来一直与基站设计相伴的庞大的开发工作量和昂贵的成本。

CPRI行业合作专注于一个关于第三代(3rd Generation，简称“3G”)移动通信系统基站的设计，该设计通过指定一个新的接口把无线基站分成一个无线部分和一个控制部分。这使得基站的各个部分都能更好地从各自领域的技术进步中获益。

为使整个无线产业受益，CPRI规范可以通过公开的渠道获得。对网络运营商而言，关键的好处是可以获得更丰富的无线基站产品系列并且以更短的推向市场的时间适应于所有网络部署规划。CPRI规范同时也使得基站制造商和部件供应商可以专注于其核心竞争力相关的研究和开发活动中。CPRI规范也可用于新架构，而且不受限于模块尺度或者预先定义的功能划分。

CPRI行业合作不仅使基站制造商能够把精力集中在核心技术能力的研发上，并且能够使用于不同厂商制造的设备。该规范带来的最主要的益处是，让被引入的新技术得以更快的发展，并且使基站制造商能够为运营商提供更加丰富的产品系列，同时以更短的时间将产品投向市场。同时运营商也会受益于更加广泛的产品选择、更加灵活的解决方案和网络部署效率的进一步提高。

从第二代全球移动通信系统(Global System of Mobile Communication，简称“GSM”)和宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称“WCDMA”)的发展历程来看，基站的演变在四到五年内将会有一次比较大的更新，加上计算技术和微电子技术的飞速发展，移动通信更新换代将更加迅速。在各个阶段的演变过程中，各种各样的不同制式的无线标准层出不穷，并将长期共存，如第二代的GSM、第三代的WCDMA、码分多址(CodeDivision Multiple Access，简称“CDMA”)2000、时分同步码分多址(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access，简称“TD-SCDMA”)、国际电气电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers，简称“IEEE”)的802.16d和802.16e两个全球互操作微波接入(WorldwideInteroperability Microwave Access，简称“WiMAX”)标准等。CPRI作为一种行业通用的无线接口，需要适应各种制式的通用传输，这样才能体现通用接口的实用性。

各种不同阶段不同标准的无线制式数据主要是指经过调制以后的同相正交(In-Phase/Quadrature，简称“IQ”)两个分量的数据流。REC和RE之间的用户面数据是以IQ数据的方式来传送。而IQ数据往往在IQ容器中传送，在CPRI中也称为天线载波(Antenna xCarrier，简称“AxC”)容器，详细信息可参见CPRI标准，为了便于理解，直接称其为IQ容器。

对于特定体制的无线IQ数据，由于其体制速率(数据率)的不同，需要进行IQ容器映射。影响不同制式IQ数据在CPRI IQ容器中映射复杂度的主要因素是不同制式的体制速率。对于码分多址方式来说，体制速率就是码片速率(WCDMA为3.84MHz、CDMA2000为1.2288MHz、TD-SCDMA为1.28MHz)；对于GSM来说，体制速率就是符号速率，为13/48MHz；对于WiMAX来说，体制速率就是采样频率(Sampling frequency)，WiMAX的体制速率本身就有很多种选项，可以参见表1。体制速率并不是业界的一种通用命名，是此处用来描述多种制式时假定的一个广义概念。同时定义体制周期为体制速率的倒数，对于码分多址方式来说就是码片周期；对于GSM来说就是符号周期；对于WiMAX来说就是采样周期。

表1WiMAX基带频率一览表

信道带宽(MHz)	采样率(MHz)	复用数(n)
			1.75/3.5/7/14/28	2.0/4.0/8.0/16.0/32.0	8/7
1.5/3/6/12/24	1.72/3.44/6.88/13.76/27.52	86/75
			1.25/2.5/5/10/20	1.44/2.88/5.76/11.52/23.04	144/125
2.75/5.5/11/22	3.16/6.32/12.64/25.28	316/275
			2.0/4/8/16/32	2.28/4.56/9.12/18.24/36/48	57/50
其他	/	8/7

最新的CPRI版本V2.0是针对WCDMA R6及以前的版本而制定的。CPRI标准确定的基本帧速率就是WCDMA的码片速率(3.84MHz)，而WCDMACPRI接口IQ数据的速率是WCDMA码片速率的整数倍，因此在CPRI IQ容器中很容易承载WCDMA的IQ数据。如图1所示，CPRI接口线速率是1.2288Gbps，其每个CPRI基本帧的IQ容器大小为(W-1)×Y×8＝(16-1)×2×8＝240比特，W为一个基本帧中的字数，Y为一个字中的字节数。由于WCDMA的上行IQ数据的采样倍数是2倍，上行IQ数据的位宽是12位(即12比特)，上行天线数是2根，载波数是4载波，因此在每个码片时间(也就是每个CPRI基本帧的时间)里需要传送12(位)×2(采样倍数)×2(天线根数)×4(载波数)＝192比特，也就是说，只要在上行的CPRI基本帧中240比特的容器中把192比特的上行数据放进去就可以了。

由于CPRI V2.0的特殊帧构造，IQ码片数据率和CPRI帧速率基本匹配，无需进行IQ容器映射的特别设计即可承载WCDMA R6及其以前版本的IQ数据。但是，如果把CPRI标准扩充到支持其他制式，而又要维持CPRI的线速率不变、帧结构不变，则IQ数据的映射方法就不会像WCDMA的数据映射那么简单。因为其他制式的体制速率和CPRI基本帧速率不是简单的倍数关系，因此不同制式的IQ数据映射，如IEEE 802.16e、GSM等的IQ数据映射就会比WCDMA在CPRI接口上的映射要更复杂。甚至可能都不适用于WCDMA后续的版本如WCDMA R7等。

而CPRI作为REC和RE之间的通用接口标准，需要能够传送不同制式无线帧的模式，以显著提升其竞争力，适应移动通信技术的快速发展。

在申请号为200610024171.3的专利中，提出了一种基于CPRI接口传输多种制式的IQ数据的方法，主要是根据基本帧周期和业务体制周期的公倍数关系，将M个体制周期的IQ数据放到N个CPRI基本帧中进行传送，使得业务数据率和CPRI接口速率匹配，便于实现数据的同步传输。但该专利中所描述的方法在处理IQ容器承载和帧边界定位时略显复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种通用公共无线接口传输无线业务数据的方法及其系统，使得不同体制模式的IQ数据可以通过CPRI帧传输。

为实现上述目的，本发明提供了一种通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，包含以下步骤：

发送端将通用公共无线接口CPRI基本帧的数据区构建为传输容器，并将待传输的数据与表示该数据体制模式的类型字段组成采样信元，按采样的先后顺序依次将所述采样信元填充到所述传输容器后发送；

接收端在收到的所述传输容器中依次提取出所述采样信元，并根据该采样信元中所述类型字段的值完成该采样信元内数据的后续处理，所述根据采样信元中所述类型字段的值完成该采样信元内数据的后续处理的步骤包含以下子步骤：

所述接收端根据采样信元中类型字段的值得到对应的体制模式，并根据从CPRI的无线帧恢复出的该体制模式的采样定时信息处理该采样信元中的数据。

其中，所述数据的体制模式包含以下之一或其任意组合：

宽带码分多址模式、码分多址2000模式、时分同步码分多址模式、全球移动通信系统模式、以及微波接入全球互通模式。

此外在所述方法中，还包含以下步骤：

所述传输容器在相应的时间内无新的采样信元需传输时，或者该传输容器中剩余空间已不够存放所述采样信元时，在该传输容器的剩余空间中填充无效信元，并将相应的类型字段设置为表示无效填充的值后发送；

接收端在收到的传输容器中读取到表示无效填充的类型字段值，或该传输容器的剩余长度小于类型字段长度时，判定该传输容器的后续内容无效。

此外在所述方法中，所述传输容器由N个CPRI基本帧的数据区构建组成，N为2的n次方，n为小于或等于8的非负整数。

此外在所述方法中，发送端与接收端通过协商获得所述类型字段值与所述数据体制模式的对应关系、构建所述传输容器的CPRI基本帧的帧数、和各体制模式的数据位数。

此外在所述方法中，所述数据位数＝上行或下行天线数×载波数×采样倍数×上行或下行数据的位宽。

此外在所述方法中，所述发送端为无线设备控制器，所述接收端为无线设备；或者，所述发送端为无线设备，所述接收端为无线设备控制器。

本发明还提供了一种通用公共无线接口传输无线业务数据的系统，包含发送装置和接收装置，所述发送装置包含：用于将CPRI基本帧的数据区构建为传输容器的模块；用于将待传输的数据与表示该数据体制模式的类型字段组成采样信元的模块；和用于按采样的先后顺序依次将所述采样信元填充到所述传输容器后发送的模块；

所述接收装置包含：用于在收到的所述传输容器中依次提取出所述采样信元的模块；和根据该采样信元中所述类型字段的值完成该采样信元内数据的后续处理的模块。

其中，所述数据的体制模式包含以下之一或其任意组合：

宽带码分多址模式、码分多址模式、时分同步码分多址模式、全球移动通信系统模式、以及微波接入全球互通模式。

通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，将CPRI基本帧的IQ数据区构建为传输容器，并将待传输的IQ数据与表示该IQ数据体制模式的类型字段组成采样信元，按采样的先后顺序依次填充到该传输容器后发送。接收端在收到的传输容器中依次提取出采样信元，并根据其类型字段的值恢复出该采样信元内IQ数据体制模式的定时信息，完成该IQ数据的后续处理。待传输的IQ数据可以是任意体制模式的数据，如WCDMA、CDMA、TD-SCDMA、GSM或者WiMAX等，使得CPRI接口可传送任意体制速率的数据，增强了CPRI接口的兼容性，为CPRI扩展到其它制式提供了可能，从而简化了无线接口传输机制。而且，由于在接收端的处理较简单，因此在级联传输时便于上下路IQ数据的传输。

采用多个基本帧中的IQ数据区拼装成传输容器的方式，如将N个CPRI基本帧的IQ数据区构建成一个传输容器，N为2的n次方，n为小于或等于8的非负整数，可较大程度地提高IQ数据的传输效率。

RE与REC通过协商获取类型字段值与IQ数据体制模式的对应关系、构建传输容器的CPRI基本帧的帧数、和各体制模式的IQ数据位数等基本信息，保证了接收端根据采样信元中类型字段的值恢复出相应定时信息的正确性，使得接收端能正确完成该采样信元中IQ数据的后续处理。

附图说明

图1是根据现有技术中CPRI V2.0传送WCDMA R6数据帧示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的CPRI接口传输无线业务数据的方法流程图；

图3是根据本发明第一实施方式的CPRI接口传输无线业务数据的方法中利用CPRI基本帧构建传输容器的示意图；

图4是根据本发明第一实施方式的CPRI接口传输无线业务数据的方法中IQ数据在发送端与接收端的采样定时信息示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

本发明的核心在于，利用CPRI的基本帧中的IQ数据区构建传输容器，将待传输的IQ数据与表示该IQ数据体制模式的类型字段组成采样信元，按采样先后次序依次填充到传输容器中，待一个传输容器填充满后，由CPRI接口发送出去。如果在该传输容器对应的时间内没有新的采样信元产生，可以填充无效信元后发送出去。接收端在传输容器中依次接收并提取出采样信元，根据采样信元中类型字段的值得到对应的体制模式，并根据从CPRI的无线帧恢复出的该体制模式的采样定时信息处理该采样信元中的IQ数据。

以上对本发明的核心作了简单说明，下面根据该原理对本发明的第一实施方式CPRI接口传输无线业务数据的方法进行详细阐述。其中，无线业务数据即为无线业务的IQ数据。

如图2所示，在步骤210中，发送端利用CPRI的基本帧中的IQ数据区构建传输容器。具体地说，为提高无线业务IQ数据的传输效率，采用多个基本帧中的IQ数据区拼装成传输容器的方式，如图3所示，将N个CPRI基本帧的IQ数据区构建成一个传输容器，其中N为2的n次方，n为小于或等于8的非负整数。比如说，n取3，即将8个基本帧中的IQ数据区拼装成一个传输容器。在实际应用中，n所取的值，也就是说由多少个基本帧中的IQ数据区拼装成一个传输容器，由发送端和接收端通过维护通道协商获取，维护通道可根据CPRI标准的控制字建立。发送端为REC，接收端为RE，或者，发送端为RE，接收端为REC。

接着，进入步骤220，发送端将组成的采样信元按采样的先后次序依次填充到该传输容器中。

具体地说，发送端将待传输的IQ数据和表示该IQ数据体制模式的类型字段组成采样信元。如图3所示，一个采样信元分为两部分，前一部分占M个比特位，为表示该IQ数据体制模式的类型字段，后一部分占L个比特位，承载IQ数据。每个采样信元中的IQ数据可以是WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、GSM、和WiMAX体制模式中的任意一种，不同采样信元中IQ数据的体制模式可以相同，也可以不同。

不同体制的IQ数据的比特位数可以不同。IQ数据的比特位数L＝上行或下行天线数×载波数×采样倍数×上行或下行数据的位宽。比如说，传输WCDMA模式的上行IQ数据，采样倍数是2倍，上行IQ数据的位宽是12位(即12比特)，上行天线数是2根，载波数是1载波，因此，WCDMA模式的IQ数据的比特位数L＝12(上行数据的位宽)×2(采样倍数)×2(天线根数)×1(载波数)，即48比特。不同体制的IQ数据的比特位数同样可以通过发送端和接收端建立的维护通道进行协商获取。当然，传输的内容也可以是下行数据，同样地，IQ数据的比特位数L＝下行天线数×载波数×采样倍数×下行数据的位宽。

发送端将组成的采样信元按采样的先后顺序依次填充到由多个CPRI基本帧中的IQ数据区拼装成的传输容器中，如图4中发送侧部分所示。如果在相应的时间内无新的采样信元需传输时，或者该传输容器中剩余空间已不够存放采样信元时，在该传输容器的剩余空间中填充无效信元，并将相应的类型字段设置为表示无效填充的值。

比如说，类型字段占2个比特位，当类型字段值为00时，表示该采样信元的IQ数据体制模式为WCDMA频分双工(Frequency Division Duplex，简称“FDD”)模式，当类型字段值为01时，表示该采样信元的IQ数据体制模式为802.16e FDD模式，类型字段值为10时，表示该采样信元的IQ数据体制模式为802.16e时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)模式，当类型字段值为11时，表示该传输容器中后续内容全部是无效填充。各体制模式的采样信元按采样的先后次序依次填充到该传输容器中，如果在相应的时间内无新的采样信元需传输，或者，该传输容器中的剩余空间不够存放一个采样信元时，将类型字段的值设置为11，表示之后的填充全为无效信息。如果该传输容器中的剩余长度小于一个类型字段的长度时，则仍将该传输容器中的剩余空间做无效填充，接收端可根据剩余长度判断最后无效位数。

由此可见，类型字段所占的M个比特位只能区分2^M-1种体制模式。类型字段的值与IQ数据体制模式的对应关系同样可以通过发送端和接收端建立的维护通道进行协商获取。

接着，进入步骤230，发送端发送传输容器，也就是说，当一个传输容器填满后，发送端将该传输容器发送给接收端。需要说明的是，在具体实现时，需要保证传输容器的大小能充分满足采样信号的传输，传输速率要留有余量，以避免在传输过程中出错。

接着，进入步骤240，接收端接收传输容器，并依次提取出采样信元，将从传输容器中接收到的采样信元依次存放到缓存中。

接着，进入步骤250，接收端根据采样信元中类型字段的值完成IQ数据的后续处理。

具体地说，接收端根据采样信元中类型字段的值得到对应的体制模式，并根据从CPRI的无线帧恢复出的该体制模式的采样定时信息处理该采样信元中的IQ数据。也就是说，如果接收端从一个采样信元中的类型字段值得知该采样信元中IQ数据为体制模式1的数据，则根据从CPRI的无线帧恢复出的体制模式1的采样定时信息处理该采样信元中的IQ数据；如果接收端从另一个采样信元中的类型字段值得知该采样信元中IQ数据为体制模式2的数据，则根据从CPRI的无线帧恢复出的体制模式2的采样定时信息处理该采样信元中的IQ数据，如图4中接收侧部分所示。由于类型字段的值与IQ数据体制模式的对应关系是通过发送端和接收端建立的维护通道进行协商所获取的，因此可保证接收端根据采样信元中类型字段的值恢复出相应定时信息的正确性，使得接收端能正确完成该采样信元中IQ数据的后续处理。

不难发现，在本实施方式中，通过CPRI接口传输的IQ数据可以是任意体制模式的数据，为CPRI扩展到其它制式提供了可能，从而简化了无线接口传输机制。而且，由于在接收端的处理较简单，因此在级联传输时便于上下路IQ数据的传输。

本发明的第二实施方式CPRI接口传输无线业务数据的系统，包含发送装置和接收装置。

在发送装置中包含用于将CPRI基本帧的数据区构建为传输容器的模块；用于将待传输的数据与表示该数据体制模式的类型字段组成采样信元的模块；和用于按采样的先后顺序依次将采样信元填充到传输容器后发送的模块。

在接收装置中包含用于在收到的传输容器中依次提取出采样信元的模块；和根据该采样信元中类型字段的值完成该采样信元内数据的后续处理的模块。

每个采样信元中的IQ数据可以是WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、GSM、和WiMAX体制模式中的任意一种，使得CPRI接口可传送任意体制速率的数据，增强了CPRI接口的兼容性，为CPRI扩展到其它制式提供了可能，从而简化了无线接口传输机制。而且，由于在接收端的处理较简单，因此在级联传输时便于上下路IQ数据的传输。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，其特征在于，包含以下步骤：

发送端将通用公共无线接口CPRI基本帧的数据区构建为传输容器，并将待传输的数据与表示该数据体制模式的类型字段组成采样信元，按采样的先后顺序依次将所述采样信元填充到所述传输容器后发送；

接收端在收到的所述传输容器中依次提取出所述采样信元，并根据该采样信元中所述类型字段的值完成该采样信元内数据的后续处理，所述根据采样信元中所述类型字段的值完成该采样信元内数据的后续处理的步骤包含以下子步骤：

所述接收端根据采样信元中类型字段的值得到对应的体制模式，并根据从CPRI的无线帧恢复出的该体制模式的采样定时信息处理该采样信元中的数据。

2.根据权利要求1所述的通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，其特征在于，所述数据的体制模式包含以下之一或其任意组合：

宽带码分多址模式、码分多址2000模式、时分同步码分多址模式、全球移动通信系统模式、以及微波接入全球互通模式。

3.根据权利要求1所述的通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，其特征在于，还包含以下步骤：

所述传输容器在相应的时间内无新的采样信元需传输时，或者该传输容器中剩余空间已不够存放所述采样信元时，在该传输容器的剩余空间中填充无效信元，并将相应的类型字段设置为表示无效填充的值后发送；

接收端在收到的传输容器中读取到表示无效填充的类型字段值，或该传输容器的剩余长度小于类型字段长度时，判定该传输容器的后续内容无效。

4.根据权利要求1所述的通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，其特征在于，所述传输容器由N个CPRI基本帧的数据区构建组成，N为2的n次方，n为小于或等于8的非负整数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，其特征在于，发送端与接收端通过协商获得所述类型字段值与所述数据体制模式的对应关系、构建所述传输容器的CPRI基本帧的帧数、和各体制模式的数据位数。

6.根据权利要求5所述的通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，其特征在于，所述数据位数＝上行或下行天线数×载波数×采样倍数×上行或下行数据的位宽。

7.根据权利要求5所述的通用公共无线接口传输无线业务数据的方法，其特征在于，所述发送端为无线设备控制器，所述接收端为无线设备；或者，所述发送端为无线设备，所述接收端为无线设备控制器。

8.一种通用公共无线接口传输无线业务数据的系统，包含发送装置和接收装置，其特征在于，所述发送装置包含：用于将CPRI基本帧的数据区构建为传输容器的模块；用于将待传输的数据与表示该数据体制模式的类型字段组成采样信元的模块；和用于按采样的先后顺序依次将所述采样信元填充到所述传输容器后发送的模块；

所述接收装置包含：用于在收到的所述传输容器中依次提取出所述采样信元的模块；和根据该采样信元中所述类型字段的值完成该采样信元内数据的后续处理的模块。

9.根据权利要求8所述的通用公共无线接口传输无线业务数据的系统，其特征在于，所述数据的体制模式包含以下之一或其任意组合：

宽带码分多址模式、码分多址模式、时分同步码分多址模式、全球移动通信系统模式、以及微波接入全球互通模式。

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