CN101282349A - Cpri接口推广应用的方法、系统和cpri接口处理模块 - Google Patents

Cpri接口推广应用的方法、系统和cpri接口处理模块 Download PDF

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Abstract

为了解决现有技术中不同的接口划分带来的设计差异性问题，本发明提供了CPRI接口推广应用的方法、系统和CPRI接口处理模块。所述方法包括：检查设备的物理结构，设置CPRI接口，将用户业务数据转换为类IQ数据，通过所述CPRI接口对C&M信息、同步信息和所述类IQ数据应用CPRI标准处理，以及将所述CPRI接口输出的类IQ数据还原为用户业务数据。所述系统包括多个处理单元和CPRI接口处理模块。所述CPRI接口处理模块包括IQ化单元、CPRI接口和解IQ化单元。采用本发明提供的技术可以保证了不同的物理接口上以相同的接口设计支持，避免了物理接口划分对设计的影响，同时也使接口可以重用使用，简化了设计。

Description

CPRI接口推广应用的方法、系统和CPRI接口处理模块
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及CPRI接口推广应用的方法、系统和CPRI接口处理模块。
背景技术
CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共无线接口)是几个通信设备制造商制定的无线基站设备中REC(Radio Equipment Controller，无线设备控制器)和RE(RadioEquipment，无线设备)之间的接口标准。CPRI V2.0是最新的CPRI版本，它只针对WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址接入)R5及以前的标准而制定的，不适用于其他体制，如IEEE 802.16e、GSM等；CPRI V2.0甚至可能不适用于WCDMA后续的版本(WCDMA R7等)。
根据CPRI标准的定义，REC和RE之间存在可以物理分割的接口，这个CPRI接口的位置具体定义如表1，即REC完成Iub传输、编/解码、调制/解调、扩频/解扩、卷积/解卷积、物理信道映射/解映射、功控、成帧/解帧等处理，RE完成通道滤波、数模/模数变换、上/下变频、增益控制、载波合路/分路、放大等处理。
Figure A20071006506800041
表1
该CPRI接口位置是按照WCDMA的基站处理功能来定义的，对于其它体制，例如WiMAX，接口位置的定义也类似，都是在基带处理和中频处理之间，传输的用户业务数据都是恒定速率的IQ数据。在CPRI接口上，同时传输的还有C&M信息、同步信息。其中，C&M(Control&Management，控制和管理)信息是REC上的主控单元对RE进行控制和管理的交互信息；同步信息是REC上的系统时钟单元，产生的系统统一的频率参考和定时参考，通过CPRI接口传送给RE。参见表2，为CPRI的协议栈格式。
表2
CPRI V2.0标准中，CPRI帧的结构如图1所示。1个10毫秒的UMTS(Universal MobileTelecommunication System，通用移动通信系统)无线帧中，有150个CPRI超帧(HFN，周期是1/15毫秒)，每个超帧有256个基本帧(BFN，周期是1/3.84微秒)。
在每个超帧的控制字有8比特表示当前的超帧号(HFN)，有16比特表示当前的无线帧号(BFN)，关于CPRI控制字的详细信息可参考CPRI V2.0标准。
每个基本帧包含16列，第一列定义为子通道，传输C&M、同步、带内信令、用户自定义等信息，其它15列是用户业务数据区段，传输IQ数据。
参见图2，为现有技术中的基站设备结构示意图，现有各种体制的基站设备包括：
传输接口，用于处理上游陆地网络和基站设备之间交互的用户数据。
网络层处理单元，用于完成本地基站设备上的用户数据路由。
链路层处理单元，用于完成本地基站设备中用户通信链路的建立、维护、管理和拆离。
基带处理单元，用于对基带信号进行的编/解码、调制/解调、扩频/解扩、卷积/解卷积、物理信道映射/解映射、功控、成帧/解帧等处理，基带指的是将信号调制到更高的频率(用以更有效地传送数据)以前的频率范围。数字基带信号，通常是IQ正交调制形式的数字信号，分为I(inphase)路和Q(quadrature)路的相位正交的两路信号。
中频处理单元，用于在中频频率范围上对信号进行的上下变频、滤波等处理。中频是指将信号调制到相对于基带的更高的频率范围，通常为几十兆到一百多兆。
射频处理单元，用于将中频信号上变频到射频频段，并放大功率发送到空中接口；同时从空中接口接收信号，通过滤波、放大、下变频，转换成中频信号。
在不同的基站设计实现中，各个处理单元之间都存在可能的物理分割接口，如图3所示，基站设备中可能的物理分割接口有：传输接口与网络层处理单元间的接口、网络层处理单元与链路层处理单元间的接口、链路层处理单元与基带处理单元间的接口、基带处理单元与中频处理单元间的接口、中频处理单元与射频处理单元间的接口。
现有的CPRI提供了一种接口设计，可以实现在一条物理链路上进行C&M信息、同步信息和用户数据的传输，其中用户数据占据了90％以上的传输带宽。在基站设备中，符合这种特征的物理接口包括上述图3中的各个接口，同时在其它类型的电子设备中也存在。
但是CPRI接口只定义了基带处理单元和中频处理单元之间的数据传输格式，则只能在基带处理单元与中频处理单元间应用该CPRI接口，其它处理单元间无法直接应用。
发明内容
为了解决现有技术中不同的接口划分带来的设计差异性问题，本发明实施例提供了一种CPRI接口的推广应用方法、系统和CPRI接口处理模块。所述技术方案如下：
一种CPRI接口推广应用的方法，所述方法包括：
检查设备的物理结构，根据所述物理结构确定CPRI接口的位置，然后在所述位置设置CPRI接口；
将用户业务数据转换为类IQ数据，通过所述CPRI接口对C&M信息、同步信息和所述类IQ数据应用CPRI标准处理；
将应用CPRI标准处理后的类IQ数据转换为所述用户业务数据；
输出所述C&M信息、同步信息和用户业务数据。
本发明实施例还提供了一种CPRI接口推广应用的系统，所述系统包括：多个处理单元和CPRI接口处理模块；
所述CPRI接口处理模块设置在所述多个处理单元之间，所述CPRI接口处理模块具体包括IQ化单元、CPRI接口和解IQ化单元；
所述IQ化单元用于将用户业务数据转换为类IQ数据，并将所述类IQ数据传输给所述CPRI接口；
所述CPRI接口用于对C&M信息、同步信息和所述类IQ数据应用CPRI标准处理；
所述解IQ化单元用于将所述CPRI接口输出的所述类IQ数据转换为所述用户业务数据。
进一步地，本发明实施例还提供了一种CPRI接口处理模块，所述CPRI接口处理模块具体包括IQ化单元、CPRI接口和解IQ化单元；
所述IQ化单元用于将用户业务数据转换为类IQ数据，并将所述类IQ数据传输给所述CPRI接口；
所述CPRI接口用于对C&M信息、同步信息和所述类IQ数据应用CPRI标准处理；
所述解IQ化单元用于将所述CPRI接口输出的所述类IQ数据转换为所述用户业务数据。
本发明实施例的技术方案带来的有益效果是：
通过在设备的不同物理接口之间应用CPRI标准，保证了不同的物理接口上以相同的接口设计支持，避免了物理接口划分对设计的影响，同时也使接口可以重复使用，简化了设计。
附图说明
图1是现有技术中的CPRI帧的结构示意图；
图2是现有技术中的基站设备结构示意图；
图3是现有技术中的基站设备的物理分割接口示意图；
图4是本发明实施例1提供的基站设备的简化结构示意图；
图5是本发明实施例1提供的多种用户业务数据的IQ化示意图；
图6是本发明实施例1提供的用户业务数据的封装和类IQ承载示意图；
图7是本发明实施例1提供的另一种方式下用户业务数据的封装和类IQ承载示意图；
图8是本发明实施例2提供的CPRI接口推广应用的系统示意图；
图9是本发明实施例2提供的一种具体应用CPRI接口的系统示意图；
图10是本发明实施例2提供的第二种具体应用CPRI接口的系统示意图；
图11是本发明实施例2提供的第三种具体应用CPRI接口的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于以下实施例。
实施例1
对于基站设备，本发明实施例不考虑具体某个接口，而考虑所有接口的情况，则基站设备的处理链路将简化为如图4所示的结构。这些接口主要传输3种类型的数据：
1)C&M信息，和CPRI标准中定义的一致，完成信令处理和设备的维护管理。
2)同步信息，和CPRI标准中定义的一致，完成系统时钟的分发。
3)用户业务数据，和CPRI标准有较大差异，主要差异参见表3。
  类型   特性1：速率   特性2：种类
  CPRI标准中传输的用户业务数据   恒定速率   一种，即IQ数据
  本实施例传输的用户业务数据   恒定速率，或突发，或者两者都有   一种或多种
表3
其中，所有接口传输的数据类型和CPRI标准中定义的类型都相同，并且C&M和同步信息的传送功能也相同，只是用户业务数据存在较大差异。因此要实现CPRI标准在所有接口上的应用，需要按照下面三个步骤设计：
第一步，首先确定系统为REC和RE两部分，将CPRI接口设置在REC和RE之间。本实施例中的REC不局限于CPRI的定义，而是推广为基站内部实现核心控制和产生系统时钟的部分，至少包含传输接口单元。RE也不局限于CPRI的定义，而是推广为基站内部受REC控制管理，并接收REC系统时钟的部分，至少包含射频处理单元。确定REC和RE，就是确定CPRI接口的位置，以及REC和RE的具体功能。
第二步，对C&M信息和同步信息的传送，完全按照CPRI标准进行设计。在CPRI定义的子通道(subchannel)中，分别有同步定时信息，C&M信息和用户自定义信息，参见表4，为CPRI子通道中的定义。
  subchannelnumber Ns   purpose ofsubchannel   Xs＝0   Xs＝1   Xs＝2   Xs＝3
  0   sync&timing   sync byte K28.5   HFN   BFN-low   BFN-high
  1   slow C&M   slow C&M   slowC&M   slow C&M   slow C&M
  2   L1 inband prot.   version   startup   L1-reset-LOS...   pointer p
  3   reserved   reserved   reserved   reserved   reserved
  ...   ...   ...   ...   ...   ...
  15   reserved   reserved   reserved   reserved   reserved
  16   vendor specific   vendor specific   vendor specific   vendor specific   vendor specific
  ...   ...   ...   ...   ...   ...
  p-1   vendor specific   vendor specific   vendor specific   vendor specific   vendor specific
  pointer：p   fast C&M   fast C&M   fast C&M   fast C&M   fast C&M
  ...   ...   ...   ...   ...   ...
  63   fast C&M   fast C&M   fast C&M   fast C&M   fast C&M
表4
部分说明如下：
sync&timing：同步定时信息；
HFN：CPRI的超帧号；
BFN：WCDMA R6及以前的版本为12位帧号；
slow C&M：慢速控制信令通道，具体指HDLC通道；
L1 inband prot：带内信令；
reserved：保留字段；
vendor specific：厂商自定义；
fast C&M：快速控制信令通道，指以太网通道。
其中，CPRI对HDLC和以太网形式的C&M通道，定义了不同的带宽，用于满足不同的需求，CPRI对HDLC通道带宽的支持如表5所示，CPRI对以太网通道带宽的支持如表6所示。
Figure A20071006506800091
表5
  CPRI线速[Mbit/s]   最小带宽(Mbps)   最大带宽(Mbps)
  614.4   0.48   21.12
  1228.8   0.96   42.24
  2457.6   1.92   84.48
  3072.0   2.4   105.6
表6
同时，CPRI接口还具有另一功能，即CPRI接口定义了链路延时测量和校正，可以保证接口上引起的双向时延误差小于16.276ns，如表7所示。
  定义要求   要求的值
  除去电缆长度，双向传输时延的绝对精度   ±16.276ns[＝±Tc/16]
表7
第三步，对用户业务数据进行处理，以适应CPRI标准，根据表3中描述的其它接口上用户业务数据的特性，以及和CPRI IQ数据的差异，设计一个IQ化单元，通过该IQ化单元将不同的用户业务数据转换成恒速的一种业务数据，这里称之为“类IQ数据”，并且其速率满足CPRI接口要求，即类IQ数据为CPRI接口形式的IQ数据，如图5所示，为多种用户业务数据的IQ化示意图，IQ化单元通过对不同的用户业务数据进行封装，封装为数据最小单位长度固定、速率固定的类IQ数据，类IQ数据与CPRI接口时钟一起输入到CPRI接口进行处理。
IQ化单元可以采用多种方式对用户业务数据进行封装，参见表8所示，为一个封装格式的示例，封装后的类IQ数据包含6个部分。
  部分   长度(bits)   字段说明   备注
  同步   1   原始用户数据的一帧或一块的起始。
  类型   4   对不同种类的用户数据进行标识。没有用户数据发送时，单独定义一种“空类型”表示。
  地址   4   用以区分不同目的地址，例如不同的载扇。
  长度   7   表示本类IQ中的用户业务数据大小，为0-127比特。
  NULL   4   填“0”，用以扩展
  用户业务数据   0～100   用户业务数据最大100比特，使得一个类IQ数据最大占满一个614.4Mbps CPRI链路的基本帧。
表8
通过上述封装格式的定义，得到用类IQ数据承载的净用户业务数据带宽，如表9所示。
  CPRI线速(Mbps)  CPRI IQ带宽(Mbps)   类IQ数据的最大净带宽(Mbps)
  614.4  460.8   384
  1228.8  921.6   768
  2457.6  1843.2   1536
  3072  2304   1920
表9
由表9可以看出，对应不同的CPRI线速，用户业务数据带宽最大可以达到384～1920Mbps。
另外，IQ化单元也可以采用其它方式对用户业务数据进行封装，如将表8中的长度表项与同步表项合并，合并后的封装格式如表10所示。
Figure A20071006506800111
表10
以表10提供的封装格式为例，整个用户业务数据的封装和承载，如图6和图7所示，这两个图示代表不同大小的类IQ数据。在每个CPRI基本帧的IQ数据区上，可以发送I0、Q0、…、In、Qn个IQ数据，每个I或Q数据都由自定义的格式将不同的用户业务数据进行封装。其中，图6中一个类IQ数据对应一个I或Q数据，图7中一个类IQ数据占满一个CPRI基本帧。从图6和图7可以看出，封装好的数据和CPRI协议定义的IQ数据的关系，因为封装后的数据是按照CPRI定义的IQ形式传输的，因此，封装好的数据，有可能对应单独一个I或Q，也可能是多个IQ对应一个封装数据。
对于不同的接口，需要考虑不同的接口处理时延、接口传输效率等问题，相应地，IQ化的设计可以根据具体的接口情况设计类IQ数据的封装格式。
通过以上三个步骤，可以用简单的处理，即类IQ封装的IQ化设计，将用户数据转换成CPRI的IQ数据；同时利用CPRI已有定义，传输C&M信息和同步信息。这样就实现了CPRI标准在基站内部其它接口上的应用。
实施例2
参见图8，为CPRI接口的推广应用系统设计示意图，本实施例提供了一种CPRI接口的推广应用系统，包括：多个处理单元和CPRI接口处理模块；CPRI接口处理模块设置在多个处理单元之间，用于在多个处理单元之间应用CPRI标准。
CPRI接口处理模块包括IQ化单元、CPRI接口、解IQ化单元。本实施例以图8中从传输接口向射频处理单元传输数据为例进行说明。
其中，IQ化单元用于将用户业务数据1、用户业务数据2、……、用户业务数据n经进行类IQ封装，生成类IQ数据；
CPRI接口用于将IQ化单元生成的类IQ数据、C&M信息和同步化信息进行CPRI接口处理；其中，类IQ数据将通过CPRI接口的IQ映射单元进行处理。C&M信息通过CPRI接口的C&M映射单元进行映射处理，同步信息通过CPRI接口的同步映射单元进行同步化映射处理，这样不同接口上的用户业务数据，就完全按照CPRI标准的处理，在基本帧中分别占有固定的位置，CPRI基本帧经CPRI接口的解帧单元进行分解，解帧后的数据分别传输给解IQ映射单元、解C&M映射单元和解同步映射单元，还原为原C&M信息和同步信息，以及类IQ数据。
解IQ化单元用于对类IQ数据进行解封装处理，得到原用户业务数据1、用户业务数据2、……、用户业务数据n。
在该CPRI应用系统中，即使不同接口上的用户业务数据，同时复用在一个CPRI接口上，也互相没有影响。此时，发送端和接收端，在基本帧的不同位置，对不同的用户业务数据进行相应的处理即可。
同时，一个系统中不同接口上的C&M信息，在传输通道和传输承载格式上是统一的；同步信息，在一个系统中的定义也是统一的。因此C&M信息和同步信息可以采用CPRI链路上的同一个子通道传输承载。
上述这种应用，保证不同的接口划分设计的系统中，可以互相组合复用，提高了设备的设计灵活性和模块的重用性。参见图9，图10和图11，分别给出了三种CPRI应用系统的设计示例。其中，图9为CPRI接口处理模块设置在REC1的基带处理单元与RE1的中频处理单元之间；图10为CPRI接口处理模块设置在REC2的链路层处理单元与RE2的基带处理单元之间；图11为CPRI接口处理模块设置在REC1的基带处理单元与RE1的中频处理单元之间，同时CPRI接口处理模块还设置在REC1的基带处理单元与RE2的基带处理单元之间。
以上实施例提供的技术方案可以通过软件与硬件相结合的形式实现，软件可以存储在可读取的存储介质中，如：光盘、软盘和硬盘等。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1. 一种CPRI接口推广应用的方法，其特征在于，所述方法包括：
检查设备的物理结构，根据所述物理结构确定CPRI接口的位置，然后在所述位置设置CPRI接口；
将用户业务数据转换为类IQ数据，通过所述CPRI接口对C&M信息、同步信息和所述类IQ数据应用CPRI标准处理；
将应用CPRI标准处理后的类IQ数据转换为所述用户业务数据；
输出所述C&M信息、同步信息和用户业务数据。
2. 如权利要求1所述的CPRI接口推广应用的方法，其特征在于，所述将用户业务数据转换为类IQ数据的步骤具体包括：
对用户业务数据添加描述性的字段进行封装，所述描述性的字段包括同步、长度、类型、地址和NULL中的一种或多种；
相应地，所述将应用CPRI标准处理后的类IQ数据转换为所述用户业务数据的步骤具体包括：
将应用CPRI标准处理后的所述类IQ数据中的描述性字段删除，所述描述性的字段包括同步、长度、类型、地址和NULL中的一种或多种。
3. 一种CPRI接口推广应用的系统，其特征在于，所述系统包括：多个处理单元和CPRI接口处理模块；
所述CPRI接口处理模块设置在所述多个处理单元之间，所述CPRI接口处理模块具体包括IQ化单元、CPRI接口和解IQ化单元；
所述IQ化单元用于将用户业务数据转换为类IQ数据，并将所述类IQ数据传输给所述CPRI接口；
所述CPRI接口用于对C&M信息、同步信息和所述类IQ数据应用CPRI标准处理；
所述解IQ化单元用于将所述CPRI接口输出的所述类IQ数据转换为所述用户业务数据。
4. 如权利要求3所述的CPRI接口推广应用的系统，其特征在于，所述多个处理单元具体为基站控制器REC的基带处理单元和基站RE的中频处理单元。
5. 如权利要求3所述的CPRI接口推广应用的系统，其特征在于，所述多个处理单元具体为基站控制器REC的链路层处理单元和基站RE的基带处理单元。
6. 如权利要求3所述的CPRI接口推广应用的系统，其特征在于，所述多个处理单元具体为基站控制器REC的基带处理单元、一个基站RE的中频处理单元和另一基站RE的基带处理单元；
在所述基站控制器REC的基带处理单元与所述基站RE的中频处理单元之间设置有所述CPRI接口处理模块；
在所述基站控制器REC的基带处理单元与所述另一基站RE的基带处理单元之间设置有所述CPRI接口处理模块。
7. 一种CPRI接口处理模块，其特征在于，所述CPRI接口处理模块具体包括IQ化单元、CPRI接口和解IQ化单元；
所述IQ化单元用于将用户业务数据转换为类IQ数据，并将所述类IQ数据传输给所述CPRI接口；
所述CPRI接口用于对C&M信息、同步信息和所述类IQ数据应用CPRI标准处理；
所述解IQ化单元用于将所述CPRI接口输出的所述类IQ数据转换为所述用户业务数据。
8. 如权利要求7所述的CPRI接口处理模块，其特征在于，所述CPRI接口处理模块具体设置在基站控制器REC的基带处理单元和基站RE的中频处理单元之间。
9. 如权利要求7所述的CPRI接口处理模块，其特征在于，所述CPRI接口处理模块具体设置在基站控制器REC的链路层处理单元和基站RE的基带处理单元之间。
10. 如权利要求7所述的CPRI接口处理模块，其特征在于，所述CPRI接口处理模块具体设置在基站控制器REC的基带处理单元与基站RE的中频处理单元之间设置；
同时，所述CPRI接口处理模块还设置在所述基站控制器REC的基带处理单元与另一基站RE的基带处理单元之间。
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