TD-SCDMA RRU多级级联功能实现装置及方法
技术领域
本发明涉及一种TD-SCDMA RRU多级级联功能实现装置及方法。
背景技术
远端射频单元(RRU)是3G通信系统中重要的组成部分,为附属于基站(NODE B)的一个通信模块。远端射频单元主要功能是完成盲区覆盖,减少基站数量,该模块可以将数据通过光纤送到所依附的上级基站的基带单元(BBU),还可以将BBU或上一级RRU的数据通过光纤转发给所从属的下一级RRU。
RRU与BBU之间可以有星型、链型、环型等多种连接方式,以满足网络灵活组网的需求,适应广泛的应用场合。对于铁路、高速公路、海岸线等窄长底线,可以通过RRU间的级联,并采用定向天线覆盖,RRU级联示意图如附图1所示。Ir(Interface between RRU and BBU)接口协议明确要求TD-SCDMA RRU应支持多级级联,且最大级联数不小于6级。由于RRU的级联是从光口连上一级RRU或BBU,主光口连下一级RRU,因此在RRU多级级联中,各级RRU的启动是以串行方式进行的,只有在第一级RRU正常启动后,第二级RRU才能够完成启动,依次到最后一级。在下一级RRU启动过程中,本级RRU既需要将BBU发出的下行链路数据转发给下一级RRU,又需要将下一级RRU传输给BBU的上行链路数据转发给BBU。在下行链路方向,各级RRU只需在从光口提取出数据,并对Ir无线数据帧的物理层控制字做相应的处理后再转发给主光口,以“广播”方式传输给下级RRU。在上行链路方向,本级RRU不仅要将本级上行数据传输给BBU,而且还需要将下一级RRU的上行数据转发给BBU,为满足时延要求,这两路上行数据必须通过同一个Ir无线数据帧传输给BBU,因此需要对这两路上行数据进行合并。传统的方法是通过使用4个存储单元分别对两路上行数据中的载波(AxC)数据和控制管理(C&M)数据进行存储,再在Ir无线数据帧的相应时刻分别发送4个存储单元中的数据,但该方法需要的资源较多,时序控制复杂,不利于系统小型化,进而增加了产品成本压力。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统方法存在的缺陷,提供一种资源少、实现简单、稳定性高、有利于系统小型化的TD-SCDMA RRU多级级联功能实现装置及方法。本发明方法是以数字信号处理技术为核心,该方法利用现场可编程门阵列(FPGA)实现数字信号处理,其中以本级RRU与下一级RRU两个上行5ms数据帧头之间的距离为基准,通过FPGA的下级数据缓存模块对下一级RRU的上行数据进行缓存,在下级数据缓存模块的输出侧与本级RRU的上行数据帧头对齐,然后在数据合成模块中利用逻辑相或的运算方法实现两路上行数据的合并,从而为级联中的下一级RRU提供正常的上行数据通道,实现RRU的多级级联。
本发明TD-SCDMA RRU多级级联功能实现的方法采用的装置由以下几个部分组成:二个激光器(0,1)、FPGA模块、CPU模块,FPGA模块分别与二个激光器、CPU模块相连.本发明方法所使用装置的结构技术方案参见图2,该装置中各个模块的功能如下:激光器0用于下行链路数据的接收和上行链路数据的发送,以完成本级RRU与上一级RRU或BBU的通信;FPGA模块,在下行方向将来自BBU或者上一级RRU的信号转发给下一级RRU,在上行方向完成本级RRU和下一级RRU上行5ms无线数据帧头的对齐调整,合并为一路上行数据输出;CPU模块,用于接收BBU配置下来的上下行总的光纤时延,配置到FPGA的时延调整模块中,以完成上行5ms数据帧头的调整;激光器1,用于下行链路数据的发送和上行链路数据的接收,以完成本级RRU与下一级RRU的通信.
本发明的一种TD-SCDMA RRU多级级联功能实现的方法,包括以下步骤:
(1)激光器0负责下行链路数据的接收和上行链路数据的发送,以完成本级RRU与上一级RRU或BBU的通信;
(2)FPGA的二串/并单元(SerDes)负责完成高速差分串行信号与并行数据的转换,并完成8B/10B编解码;
(3)FPGA的下行物理层处理模块负责接收来自BBU或者上一级RRU的数据,提取出本级RRU所需的天线载波数据和控制管理(C&M)数据,同时将物理层控制字按Ir协议进行处理后转发给下一级RRU;
(4)FPGA的时延调整模块负责接收CPU配置的上下行链路总时延参数,通过调整内部延时单元对本级RRU上行5ms无线数据帧1进行延时输出,以完成时延补偿,然后将5ms无线数据帧2发送给本级数据缓存模块;
(5)FPGA的本级数据缓存模块对本级RRU上行5ms无线数据帧2进行精确的时延调整,以与下一级RRU上行5ms无线数据帧2对齐,该模块输出的数据发送给数据合成模块;
(6)FPGA的下级数据缓存模块接收下一级RRU发送给BBU的上行数据,并以本级RRU上行5ms无线数据帧3的帧头为基准调整其输出时间,在输出实现两个上行5ms无线数据帧头的对齐;若下一级RRU上行5ms无线数据帧1与本级RRU上行5ms无线数据帧2的帧头距离较远,超过了存储单元的调节范围,则下级数据缓存模块只接收下一级RRU上行5ms无线数据帧1的控制管理数据,否则全部接收上行数据;正常情况下,下一级RRU启动时在完成BBU配置下来的上下行链路总时延后,就可以保证上述两个数据帧头基本对齐;该模块输出的数据发送给数据合成模块;
(7)FPGA的数据合成模块负责将本级RRU上行5ms无线数据帧3和下一级RRU上行5ms无线数据帧2进行数据合并,具体方法是将下一级RRU上行5ms无线数据帧2的物理层控制字、K28.5字节、超组号(SGN)全部清零之后与本级RRU上行5ms无线数据帧3从帧头到帧尾对齐后逐比特相或,得到一个上行5ms无线数据帧发送给BBU;
(8)CPU模块负责从维护管理(OM)通道接收BBU配置下来的上下行总的链路时延,并通过寄存器配置给FPGA模块;
(9)激光器1负责下行链路数据的发送和上行链路数据的接收,以完成本级RRU与下一级RRU的通信;
上述步骤(1)到步骤(9)重复执行,就能实现TD-SCDMA RRU的多级级联。
本发明具有所用资源少、实现简单、稳定性高、有利于系统小型化。
附图说明
图1为3G系统中TD-SCDMA RRU多级级联示意图。
图2为本发明方法所采用的RRU多级级联功能实现的装置框图。
图3为本发明方法所采用的主要步骤流程图。
图4为3G系统中Ir接口速率为2.4576Gbps时5ms无线数据帧结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
在图2所示的装置中,本发明的装置:由二个激光器(0,1)、FPGA模块、CPU模块组成,FPGA模块分别与二个激光器(0,1)、CPU模块相连。该装置中各个模块的功能如下:激光器0,用于下行链路数据的接收和上行链路数据的发送,以完成本级RRU与上一级RRU或BBU的通信;FPGA模块,在下行方向将来自BBU或者上一级RRU的信号转发给下一级RRU,在上行方向完成本级RRU和下一级RRU上行5ms无线数据帧头的对齐调整,合并为一路上行数据输出;CPU模块,用于接收BBU配置下来的上下行总的光纤时延,配置到FPGA的时延调整模块中,以完成上行5ms数据帧头的调整;激光器1,用于下行链路数据的发送和上行链路数据的接收,以完成本级RRU与下一级RRU的通信。
本发明的具体步骤如图3所示,在对两个上行5ms无线数据帧头的距离进行测量时,需要使用FPGA内部系统工作时钟122.88MHz信号作为基准。FPGA接收来自下一级RRU的上行数据,以下一级RRU的5ms无线数据帧头的上升沿启动FPGA内设置的计数器开始计数,同时FPGA还接收本级RRU的上行数据,以本级RRU的5ms无线数据帧头的上升沿终止计数器计数,此时计数器内所统计的122.88MHz时钟的数量就是两帧头之间的距离d。理论上,由于BBU要求各级RRU上下行总的时延为300chip,也就是28800个122.88MHz时钟周期,若距离d值小于28800,则说明下一级RRU的上行5ms无线数据帧头超前于本级RRU的,两帧头的实际距离就是d;若d的值大于28800,则说明下一级RRU的上行5ms无线数据帧头滞后于本级RRU的,而实际的距离应为(614400-d)。
确定好两帧头的距离d后,FPGA根据本级和下级数据缓存模块中存储器深度的确定一个阈值,当d小于阈值时,表明两帧头间的距离较小,下行数据缓存模块有能力将下一级RRU上行5ms无线数据帧完整接收并调整到与本级RRU上行5ms无线数据帧对齐,具体调整方法是以本级数据缓存模块输出的本级RRU上行5ms无线数据帧3的帧头为基准,当检测到该帧头时就使能下行数据缓存模块的读使能,使下一级RRU上行5ms无线数据帧从存储单元依次输出,从而实现两数据帧头的对齐。在数据合成模块,为了能对这两路上行数据直接相或合并成一路数据,还需要对下一级RRU上行5ms无线数据帧2进行处理,将物理层控制字通道、K28.5、SGN、非后级RRU的所有AxC和C&M数据全部清零,如附图4所示,避免在数据相或时出现叠加,相互影响。
当d大于阈值时,表明两帧头之间的距离较远,下行数据缓存模块无法完整接收下一级RRU上行5ms无线数据帧,只能接收C&M通道的数据。由Ir接口协议可知,一个上行5ms无线数据帧共包含C&M的字节数为:
N=32*4*29=3712个
若选取深度为2048、宽度为16bit的存储单元,则可以将一个完整的上行5ms无线数据帧中的C&M数据全部缓存起来,这样就能够实现上行数据的调整.具体调整方法是以本级数据缓存模块输出的本级RRU上行5ms无线数据帧3的时序为基准,在相应的位置使能下行数据缓存模块的读使能,使后级RRU所有的C&M数据依次输出,C&M数据以外的其它5ms无线数据帧位置全部补零,形成一个只有C&M数据的上行5ms无线数据帧,在数据合成模块,将两路数据直接相或就可行实现数据的合并.
在实际的级联中,若下一级RRU正常启动,且完成了BBU配置下来的时延调整,则两上行5ms无线数据帧之间的距离d必然很小,下行数据缓存模块完全有能力将下一级RRU上行5ms无线数据帧完整接收。当d的值较大超过了阈值时,说明下一级RRU还没有启动完毕,即BBU还未给其配置上下行链路总时延,此时上行AxC数据没有意义,因此可以只传输C&M数据,待下一级RRU的时延配置完成后,其输出的上行5ms无线数据帧就可以与本级RRU的上行5ms无线数据帧基本对齐了,此时下行数据缓存模块自动切换到完整接收下一级RRU上行5ms无线数据帧工作模式,以实现RRU的级联。
本发明的上述实施例仅仅为说明本发明的方法,本发明保护范围由权利要求书所限定。