CN101170357B - 一种级联射频拉远单元的上行数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种级联射频拉远单元的上行数据传输方法，保证各射频拉远单元的上行数据互不干扰，且节省缓存。通过BBU和RRU协同工作，交换各自信息的方式，最终为级联的每一级RRU计算出各自的IQ数据在数据帧中的偏移，并作为配置参数配置给RRU。所述方法包括：射频拉远单元即RRU测算出从下行输入接口与上行输出接口之间的时延，所述时延以下简称Toffset，在上行发送数据时，所述RRU确定从上行数据帧头结束处开始向后相隔Toffset的时间为数据发送的起始时间，在起始时间到时，将欲发送的上行数据包插入到上行数据帧中。

Description

一种级联射频拉远单元的上行数据传输方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及TD-SCDMA系统基站中基带池单元与射频拉远单元的通信方法。

背景技术

整个TD-SCDMA系统由基站(Node B)、无线网络控制器(RNC)、核心网络系统(CN)和用户设备(UE)四部分组成，随着无线射频技术的发展，基站的发展趋近于将基带信号处理和中射频处理进行分离，通过光纤将中射频部分拉远。在基站中，主控部分和基带处理部分称之为BBU(BaseBand Unit，基带池单元)，数字中频处理和射频部分称之为RRU(RadioRemote Unit，射频拉远单元)。一个BBU可以管理和控制多个RRU，现在已经有人提出将几个RRU通过链形的方式级联在一起，用光纤与BBU进行连接，实现IQ数据的收发以及信令的收发，如图1所示。这种级联方法使BBU和各级RRU方便可靠的联系在一起，完成Node B的功能，可以增加基站的覆盖面积，提高组网的灵活度，同时可以大大降低运营商的城市机房选择难度，降低工程施工和维护难度。

由于级联的多个RRU在物理上共享一条HDLC(High-Level Data LinkControl，高级数据链路控制)链路。目前，HDLC链路上的RRU向BBU发送的上行数据被组织成10ms周期帧的形式，时序参见图2，帧格式参见图3。可以看出，在一条HDLC链路上级联的多个RRU实际上是共享一个10ms帧。为了避免相互影响，需要各级RRU将各自的IQ数据(其中I表示In-phase(同相)，Q表示Quadrature(正交))插入到IQ数据子帧的正确位置。如果插入的位置出现混乱，那么级联的RRU之间就会互相干扰，影响正常业务。但是各级RRU无法得知自身所在HDLC链路上的处于第几级，RRU无法单独计算各自的数据在10ms帧中的偏移。

另外，如图4所示，RRU内部有RAM作为缓冲。每一级RRU在将自身的数据插入IQ数据子帧时，需要缓冲来暂时保存接收到的下级RRU的数据，和本身的数据一起组成IQ数据帧后，一并在HDLC链路上发送，这样的方案对于RAM的要求很大。

综上，为了保证各级RRU的通信相互独立，减少RRU对缓存的依赖，以及考虑系统的稳定性及成本，亟需一种BBU与RRU的通信方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种级联射频拉远单元的上行数据传输方法，保证各射频拉远单元的上行数据互不干扰，且节省缓存。

本发明通过BBU和RRU协同工作，交换各自信息的方式，最终为级联的每一级RRU计算出各自的IQ数据在数据帧(RRU上行数据帧)中的偏移，并作为配置参数配置给RRU。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种级联射频拉远单元的上行数据传输方法，射频拉远单元即RRU测算出从下行输入接口与上行输出接口之间的时延，所述时延以下简称Toffset，在上行发送数据时，所述RRU确定从上行数据帧头结束处开始向后相隔Toffset的时间为数据发送的起始时间，在起始时间到时，将欲发送的上行数据包插入到上行数据帧中。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述Toffset是指数据通过RRU环回时，从RRU上行输出接口输出的时间与从下行输入接口最近一次输入的时间的时间差，所述上行输出是与下行输入的时间间隔最短的一次。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述RRU有多个，相邻RRU之间的Toffset之差大于数据包的时间长度。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述RRU测算出Toffset后，发送给基带池单元即BBU，所述BBU根据所述Toffset和自身测量得到的输入接口与输出接口之间的时间间隔，所述时间间隔以下简称T14，计算得到上下行链路时延，所述BBU如果需要调整T14，则根据调整后的T14及上下行链路时延重新计算并确定该RRU的Toffset，将重新确定的Toffset配置给所述RRU，如果不需要调整T14则将原Toffset配置给所述RRU，所述RRU根据该BBU配置的Toffset发送上行数据。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，单级RRU时的上下行链路时延通过下式计算：Tdown＝Tup＝{T14-Toffset}/2，其中，Tup为上行链路时延，Tdown为下行链路时延。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，多个RRU级联时，第i级RRU的上下行链路时延通过下式计算：

${\mathrm{Tdown}}^{\left(i\right)}=\{T14-{\mathrm{Toffset}}^{\left(i\right)}+\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{TBdelayDL}}^{\left(k\right)}-{\mathrm{TBdelayUL}}^{\left(k\right)})\}/2$

${\mathrm{Tup}}^{\left(i\right)}=\{T14-{\mathrm{Toffset}}^{\left(i\right)}+\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{TBdelayUL}}^{\left(k\right)}-{\mathrm{TBdelayDL}}^{\left(k\right)})\}/2$

(k＝0，1，2…i-1；i≥0)

其中，Tdown为下行链路时延，Tup为上行链路时延，TBdelayDL为RRU下行方向输入接口与输出接口之间的时延，TBdelayUL为RRU上行方向输入接口与输出接口之间的时延；上标i表示级联的级数。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述方法进一步包括以下步骤：

(a)RRU上电后与BBU建立链接，告知所述BBU链接已建立，并定时向BBU上报自身运行状态，其中包括锁相环状态；

(b)所述BBU对所述RRU进行监控：

如果所述RRU为第一级RRU，则BBU监控到该RRU锁相环锁定，则向该RRU发送Toffset查询请求，待其返回Toffset值后记录；

如果所述RRU为非第一级RRU，则BBU监控到该RRU锁相环锁定，且其前级RRU返回了前级的Toffset值，则向该RRU发送Toffset查询请求，待其返回Toffset值后记录，并向当前RRU的前级RRU发送查询请求，请求该前级RRU查询其上、下行方向输入接口与输出接口之间的时延，所述时延以下简称上下行TBdelay，该前级RRU测量到这两个值后返回给BBU；

(c)计算上下行链路时延：如果所述RRU为第一级RRU，则所述BBU根据Toffset、T14，计算得到上下行链路时延；如果所述RRU为非第一级RRU，则所述BBU根据Toffset、T14和上下行TBdelay，计算得到上下行链路时延；

(d)如果需要调整T14，则根据调整后的T14及上下行链路时延重新计算并确定该RRU的Toffset；如果不需要调整T14，则直接执行下一步；

(e)BBU将Toffset配置给所述RRU，所述RRU根据BBU配置的Toffset确定上行数据发送时刻，在该时刻到时，发送上行数据。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，在所述步骤(d)中，所述调整T14是通过调整BBU内部的缓存时间来实现的。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，调整T14的原则是使各RRU在插入数据时，数据帧中各RRU的数据不被其他RRU的数据覆盖，且数据帧中最后的数据包的结束时间小于该数据帧的结束时间。

进一步地，上述方法还可具有以下特点，当末级RRU的Toffset确定后，所述BBU根据调整后的T14以及上下行链路时延重新计算各前级RRU的Toffset，并将新确定的Toffset作为最终参数配置给各RRU，各RRU根据BBU重新确定的Toffset发送上行数据。

采用本发明所述方法安排链路数据，保证各级RRU的通信相互独立，且不必缓冲整个子帧的数据，从而减少每一级RRU对缓冲的依赖，有效降低该RAM的大小，确保链路的高效，降低了成本，提高了稳定性。

附图说明

图1为BBU与RRU级联拓扑模型图；

图2为HDLC上帧格式的时序图；

图3为HDLC上帧格式示意图；

图4为BBU与RRU之间通信示意图；

图5为单级RRU的时延示意图；

图6为多级RRU的时延示意图；

图7为BBU与RRU协作获取Toffset流程图。

具体实施方式

本发明的基本思想是，由于各级RRU的下行输入、上行输出口之间的延时随着RRU与BBU的距离增大而减小，即直接与BBU连接的RRU的时延最大，之后每级级联，时延都依次减少。为此，通过BBU和RRU的协作，使各级RRU的IQ数据在IQ数据子帧中的排列呈逆序，即最后一级RRU的IQ数据排列在子帧的最开始，随后是倒数第二级RRU的数据，最后是第一级RRU的数据。这样，每一级RRU可以直接将自身数据插入正确的位置，就不需要缓存整个子帧。理论上可以不再需要缓存，当然如果考虑到实际应用中时RRU内部处理所造成的系统时延或者计算可能产生的误差，每一级RRU也只需要提供很小的RAM来缓冲就可以了。

RRU与BBU建立连接后，各级RRU均可以计算出从下行输入接口与上行输出接口之间的时延Toffset，RRU可以将其作为本级RRU插入数据时的标称，即本级RRU的IQ数据距离数据帧头的“距离”。具体的说，RRU确定从数据帧头结束处开始向后相隔Toffset的时间为数据发送的起始时间，在该起始时间到达时，将欲发送的上行数据包插入到上行数据帧中。在上行发送数据过程中，RRU在Toffset时延来到前处于转发收到数据的状态，当Toffset时延来到时，向IQ数据帧中插入自己产生的数据。由于各RRU插入的数据包相等，因此只要保证相邻各Toffset之间的时间差大于数据包的时间长度即可。

但是有可能是情况是，级联的级数较多，第一级RRU应该插入数据的位置已经超出IQ子帧的长度。为了避免这种情况的出现，可以由BBU通过调节数据缓存时间来增加或减少下行输出接口与上行输入接口之间的时间差，以下通过实施例来进行说明。

单级RRU的级联如图5所示，其中，R1和R4分别为BBU的光纤发射接口和光纤输入接口，R2和R3分别为RRU的光纤输入接口和光纤发射接口，对于单个RRU的情况，有如下等式存在：

T14＝T12+T34+Toffset            式(1)

其中：

T14为BBU输入、输出口之间的时间间隔；

T12为接口R1输出与接口R2输入之间的链路时延；

T34为接口R3输出与接口R4输入之间的链路时延；

Toffset为数据通过RRU环回时的输出与最近一次输入(针对BBU而言)之间的时间间隔，即数据从RRU上行输出接口输出时间与从下行输入接口输入时间的时间差。

由于RRU直接和BBU连接，因此可以忽略上下行光纤之间的时延差别，简单的认为T12和T34相等，记作Tdown⁽⁰⁾，则：

Tdown⁽⁰⁾＝{T14-Toffset}/2            式(2)

对于单级RRU，由式(1)可以看出，由于T12和T34为固定值，因此可以通过调节T14来调整Toffset的范围，以保证RRU的数据不会超出IQ子帧的长度。实施时，BBU将调整后的Toffset作为最终的参数配置给RRU，RRU在每次上行发送数据时都根据该Toffset插入本级数据。

多级RRU的级联如图6所示，其中，RB1-RB4分别表示RRU0(非最末级RRU)的四个接口(包括两个输入和两个输出)。在级联情况下，由于各个RRU内部时延的存在，因此上行和下行链路的时延不能简单认为相等，通过仿真计算，有如下等式成立：

${\mathrm{Tdown}}^{\left(i\right)}=\{T14-{\mathrm{Toffset}}^{\left(i\right)}+\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{TBdelayDL}}^{\left(k\right)}-{\mathrm{TBdelayUL}}^{\left(k\right)})\}/2$

(k＝0，1，2…i-1；i≥0)                式(3)

${\mathrm{Tup}}^{\left(i\right)}=\{T14-{\mathrm{Toffset}}^{\left(i\right)}+\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{TBdelayUL}}^{\left(k\right)}-{\mathrm{TBdelayDL}}^{\left(k\right)})\}/2$

(k＝0，1，2…i-1；i≥0)                式(4)

其中：

TBdelayUL为RRU0上行的输入、输出口之间的时延；

TBdelayDL为RRU0下行的输入、输出口之间的时延；

Tdown为下行链路时延，对于图6中的RRU1来说，是图中从接口R1到R2的时延，包括T12⁽⁰⁾、TBdelayDL⁽⁰⁾和T12⁽¹⁾；

Tup为上行链路时延，对于图6中的RRU1来说，是图中从接口R3到R4的时延，包括T34⁽⁰⁾、TBdelayUL⁽⁰⁾和T34⁽¹⁾；

上标i表示级联的级数，直接与BBU连接的记作0级，随后的计作1级，依次类推。

对于RRU0而言，调整Toffset⁽⁰⁾的方式同单级RRU的情况。对于RR1来说，由于BBU可以测量得到初始T14，RRU可以测量得到初始Toffset⁽¹⁾、TBDelayDL⁽⁰⁾和TBDelayUL⁽⁰⁾，因此根据式(3)及式(4)可以计算出上下行时延，由于上下行时延固定，因此在确定了上下行时延之后，可通过调整初始T14重新确定Toffset⁽¹⁾，BBU将调整后的Toffset⁽¹⁾作为最终的参数配置给RRU1，如此就可以保证各级RRU之间的关系。

为了获得更好的效果，BBU在将Toffset⁽¹⁾配置给RRU1后，可根据调整后的T14重新计算确定Toffset⁽⁰⁾，将新确定的Toffset⁽⁰⁾作为最终参数配置给RRU0。

在具体实施的时候，Toffset的计算和设置需要BBU和RRU的互相配合进行，在BBU的主导下不断推进。针对某一RRU的Toffset获取及调整流程如图7所示，包括以下步骤：

步骤601，RRU上电后与BBU建立链接，通过Reset消息告知BBU链接已建立；

步骤602，BBU收到来自RRU的Reset消息后，对该RRU进行监控，并进入光纤测量流程的监控阶段；

步骤603，RRU定时上报自身运行状态，其中包括锁相环状态；

步骤604，BBU判断该RRU是否为第一级RRU，如果是，执行步骤605，否则，执行步骤606；

步骤605，BBU若监控到该RRU锁相环锁定，则向该RRU发送Toffset查询请求，执行步骤607；

步骤606，当BBU监控到该RRU的锁相环为锁定状态，且其前级RRU完成了下行时延测量即测算并向BBU返回了Toffset值，则向该RRU发送Toffset查询请求；

步骤607，RRU收到BBU的Toffset查询请求后，将自己测量得到的初始设定的Toffset应答给BBU；

步骤608，BBU收到该RRU的Toffset应答后，从消息中获取初始Toffset并加以记录；

步骤609，BBU判断该RRU是否为第一级RRU，如果是，执行步骤612，否则，执行步骤610；

步骤610，BBU向当前RRU的前级RRU发送下行TBdelay和上行TBdelay查询请求；

步骤611，前级RRU收到TBdelay的查询请求后，向BBU应答这两个值；

步骤612，BBU查询自身的两个光口之间的时延T14，根据Toffset、T14和级联情况下的TBdelay，计算出上下行时延，根据需要确定是否调整T14的值，以确定最终的Toffset，然后将这个计算结果作为最终值配置给RRU。

调整T14的值是为了保证RRU在上行发送过程中，依据该Toffset插入数据时，不会超出帧范围且不会影响到其它RRU。调整T14是通过调整BBU内部的缓存时间来实现的。可以理解的是，如果通过此流程获取的各种时延刚好满足要求，则不再需要调整T14的值了，BBU将原始Toffset值配置给RRU。

对于多级级联的情况，当依以上流程得到末级RRU的最终Toffset后，由于T14可能被调整过，为了获得精确Toffset，BBU可根据调整后的T14对所有前级RRU重新计算Toffset，并将新确定的Toffset作为最终参数分别配置给各RRU。

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。

例如当其他系统中设备级联时，也可以采用本发明方法进行数据传输。

Claims (7)

1.一种级联射频拉远单元的上行数据传输方法，其特征在于，

射频拉远单元即RRU测算出从下行输入接口与上行输出接口之间的时延，所述时延以下简称Toffset；

所述RRU测算出Toffset后，发送给基带池单元即BBU，所述BBU根据所述Toffset和自身测量得到的输入接口与输出接口之间的时间间隔，所述时间间隔以下简称T14，计算得到上下行链路时延；所述BBU如果需要调整T14，则根据调整后的T14及上下行链路时延重新计算并确定该RRU的Toffset，将重新确定的Toffset配置给所述RRU，如果不需要调整T14则将原Toffset配置给所述RRU，所述RRU根据该BBU配置的Toffset发送上行数据；

在上行发送数据时，所述RRU确定从上行数据帧头结束处开始向后相隔Toffset的时间为数据发送的起始时间，在起始时间到时，将欲发送的上行数据包插入到上行数据帧中；

单级RRU时的上下行链路时延通过下式计算：

Tdown＝Tup＝{T14-Toffset}/2；

多个RRU级联时，第i级RRU的上下行链路时延通过下式计算：

${\mathrm{Tdown}}^{\left(i\right)}=\{{T14-\mathrm{Toffset}}^{\left(i\right)}+\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{TBdelayDL}}^{\left(k\right)}-{\mathrm{TBdelayUL}}^{\left(k\right)})\}/2$

${\mathrm{Tup}}^{\left(i\right)}=\{T14-{\mathrm{Toffset}}^{\left(i\right)}+\underset{k=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{TBdelayUL}}^{\left(k\right)}-{\mathrm{TBdelayDL}}^{\left(k\right)})\}/2$

(k＝0，1，2...i-1；i≥0)

其中，Tdown为下行链路时延，Tup为上行链路时延，TBdelayDL为RRU下行方向输入接口与输出接口之间的时延，TBdelayUL为RRU上行方向输入接口与输出接口之间的时延；上标i表示级联的级数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于

所述Toffset是指数据通过RRU环回时，从RRU上行输出接口输出的时间与从下行输入接口最近一次输入的时间的时间差，所述上行输出是与下行输入的时间间隔最短的一次。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述RRU有多个，相邻RRU之间的Toffset之差大于数据包的时间长度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：

(a)RRU上电后与BBU建立链接，告知所述BBU链接已建立，并定时向BBU上报自身运行状态，其中包括锁相环状态；

(b)所述BBU对所述RRU进行监控：

如果所述RRU为第一级RRU，则BBU监控到该RRU锁相环锁定，则向该RRU发送Toffset查询请求，待其返回Toffset值后记录；

如果所述RRU为非第一级RRU，则BBU监控到该RRU锁相环锁定，且其前级RRU返回了前级的Toffset值，则向该RRU发送Toffset查询请求，待其返回Toffset值后记录，并向当前RRU的前级RRU发送查询请求，请求该前级RRU查询其上、下行方向输入接口与输出接口之间的时延，所述时延以下简称上下行TBdelay，该前级RRU测量到这两个值后返回给BBU；

(c)计算上下行链路时延：

如果所述RRU为第一级RRU，则所述BBU根据Toffset、T14，计算得到上下行链路时延；

如果所述RRU为非第一级RRU，则所述BBU根据Toffset、T14和上下行TBdelay，计算得到上下行链路时延；

(d)如果需要调整T14，则根据调整后的T14及上下行链路时延重新计算并确定该RRU的Toffset；

如果不需要调整T14，则直接执行下一步；

(e)BBU将Toffset配置给所述RRU，所述RRU根据BBU配置的Toffset确定上行数据发送时刻，在该时刻到时，发送上行数据。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

在所述步骤(d)中，所述调整T14是通过调整BBU内部的缓存时间来实现的。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

调整T14的原则是使各RRU在插入数据时，数据帧中各RRU的数据不被其他RRU的数据覆盖，且数据帧中最后的数据包的结束时间小于该数据帧的结束时间。

7.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，

当末级RRU的Toffset确定后，所述BBU根据调整后的T14以及上下行链路时延重新计算各前级RRU的Toffset，并将新确定的Toffset作为最终参数配置给各RRU，各RRU根据BBU重新确定的Toffset发送上行数据。

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