CN101754269A - 一种实现下行链路时延补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实现下行链路时延补偿的方法，在基带处理单元内对数据进行调制，然后进行IQ数据成帧处理，成帧后的数据经过交换板后下发给远端射频单元；在基带处理单元内设置一个系统时延T_sysD作为时延基准，设一载波的实际时延量为T_delay，则延迟T_sysD-T_delay后向远端射频单元发送该载波对应的数据流；上述T_sysD大于基带处理单元与各远端射频单元间的最大时延值。采用本发明的技术方案，可实现与同一基带处理单元相连的远端射频单元获得的数据和时钟均与基带处理单元保持同步。

Description

一种实现下行链路时延补偿的方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统中BBU(Baseband Processor Unit，基带处理单元)+RRU(Remote Radio Frequency Unit，远端射频单元)分布式基站的应用技术，为其射频拉远时下行链路的时延补偿提供具体的实现方法。

背景技术

从当前的移动通信技术发展方向来看，2G与3G技术的融合已成为必然趋势。由于建设和运营一张全新的通讯网络需要高昂的成本，为此运营商希望3G技术可以最大化地与现有的2G网络重合演进，从而能够安全、稳定、高性价比地实现无线网络调整。BBU+RRU分布式基站是运营商理想的建网解决方案，其核心思想是将基带部分和射频部分分离，基带部分集中放置在机房大楼内，而射频部分可以灵活放置在室内或室外，并通过光纤连接基带池与分布在城市中的射频单元，从而有效地降低运营商投资成本和维护成本。将分布式基带理念引入GSM网络，便可以和WCDMA、TD-SCDMA等制式组成全新的多制式基带混插基站，为运营商提供更为灵活、高效的建网解决方案。

在GSM/EDGE射频拉远模式下，不同的光纤链路长度会造成基带下行的数据流到达各个RRU的时间也不同。但是GSM协议规定在同一个小区内不同载波天线口输出要求同步，其同步误差小于1/4个symbol(字符)，为此BBU+RRU的构架要满足下列几种情况：

BBU连接多个RRU，其中的若干个RRU属于一个逻辑小区，比如图1中RRU#1和RRU#2属于同一个逻辑小区，但是它们与BBU连接的光纤长度不同，因此为了满足天线口输出同步的要求就必须把其中的时延差补偿掉；

在同一站点下一般也要求各个载波空口同步，这是由于同步切换比异步切换成功率高，可以提高网络性能。因此当BBU和RRU与其他基站组成一个站点时，也需要补偿BBU和RRU之间的链路时延；

全网同步情况下，要求所有载波空口同步，这种情况下，BBU和RRU系统内的时延补偿必不可少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实现下行链路时延补偿的方法，实现了各RRU天线口的输出同步要求，即到达各RRU的天线口的时间相同。

为了解决上述问题，本发明提供了一种实现下行链路时延补偿的方法，在基带处理单元内对数据进行调制，然后进行IQ数据成帧处理，成帧后的数据经过交换板后下发给远端射频单元；

在基带处理单元内设置一个系统时延T_sysD作为时延基准，设一载波的实际时延量为T_delay，则延迟T_sysD-T_delay后向远端射频单元发送该载波对应的数据流；所述T_sysD大于基带处理单元与各远端射频单元间的最大时延值。

进一步地，在基带处理单元内对该载波的数据流经过两级时延补偿后向远端射频单元发送，一级时延补偿在所述调制之前，二级时延补偿在调制之后，两级时延补偿量之和为所述T_sysD-T_delay。

进一步地，将T_sysD分为一级时延的最大补偿量及二级时延的最大补偿量，一级时延的最大补偿量用T_symb表示，二级时延的最大补偿量用T_IQ表示，

其值不小于基带处理单元与各远端射频单元间的最大实际时延量，V_symb为下行字符传输的有效速率，D_symb为存储的字符个数，Δδ为预留的时间常量；，D_IQ为存储的IQ数据量或者帧数据量，V_IQ为IQ数据流或帧数据流的速率，系统时延T_sysD＝T_symb+T_IQ；

设实际时延量T_delay分两级，一级实际时延量在所述调制之前，记为T_delay1，二级实际时延量在所述调制之后，记为T_delay2；

则一级时延补偿量为T_symb-T_delay1，二级时延补偿量为T_IQ-T_delay2。

进一步地，当T_delay不为0且小于或等于T_IQ时，设T_delay＝σ×n+m，其中σ＝1/V_IQ，V_IQ为IQ数据流或帧数据流的速率；

此时一级时延补偿量取一级时延的最大补偿量T_symb，二级时延补偿量为T_IQ-T_delay2；T_delay2＝σ×n+m。

进一步地，当T_delay为0时，一级时延补偿量为一级时延的最大补偿量T_symb，二级时延补偿量为二级时延的最大补偿量T_IQ。

进一步地，当T_delay不为0且大于T_IQ时，设T_delay＝λ×Q+R，R＝σ×n′+m′，其中σ＝1/V_IQ，V_IQ为IQ数据流或帧数据流的速率，λ为每个字符传输所需要的单位时间；

此时一级时延补偿量为T_symb-T_delay1，二级时延补偿量为T_IQ-T_delay2，其中T_delay1＝λ×Q，T_delay2＝n′×σ+m′。

进一步地，m的取值为0≤m≤σ，为了取值方便，m取σ，此时T_delay2＝(n+1)×σ；或m取0，此时T_delay2＝n×σ。

进一步地，m′的取值为0≤m′≤σ，为了取值方便，m′取σ，此时T_delay2＝(n′+1)×σ；或m′取0，此时T_delay2＝n′×σ。

进一步地，所述Δδ取λ的整数倍，λ为每个字符传输所需要的单位时间。

进一步地，所述T_IQ大于等于λ。

综上所述，本发明提供一种实现下行链路时延补偿的方法，可实现与同一BBU相连的RRU获得的数据和时钟均与BBU保持同步。

附图说明

图1是BBU连接多个RRU的示意图；

图2是下行链路中BBU内部结构示意图；

图3是下行链路时延补偿实现的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种实现下行链路时延补偿的方法，在BBU内物理底层对数据的处理过程包括：DSP(数字信号处理芯片)下发待调制数据给FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)，然后FPGA将接收到的待调制数据进行调制，接着进行IQ数据成帧处理，成帧后的数据经过交换板后下发给RRU。

在BBU内实现下行链路的时延补偿，即在基带板的FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)数据流处理流程中设置一个系统时延T_sysD作为时延基准，这个系统时延量大于BBU和RRU之间实际所需要的最大时延补偿值，这样一方面可以满足同一个BBU连接多个RRU(光纤链路长度不等)的时延补偿需求，另一方面可以为多个BBU间的时延补偿提供一个时延基准，以至于不会出现由于不同BBU间时延基准不同而导致实际时延补偿不准的情况。

本实施例提供一种实现下行链路时延补偿的方法，如图3所示包含以下步骤：

步骤301：在BBU的主控板和交换板中测试下行各个载波的实际时延量T_delay并配置给基带板，T_delay的测试方法同现有技术；

一般来说在实际应用中光纤拉远的距离是有限的，例如10km，并且RRU光纤拉远的长度确定后，系统可以测试BBU和这个RRU之间的时延量T_delay。

步骤302：根据各载波的实际时延量T_delay确定系统时延T_sysD，设置的T_sysD应大于BBU与各RRU间实际时延的最大值；

如图2所示，在基带板的FPGA内部，为了同时兼顾精度要求及系统资源的占用情况，各载波的实际时延量T_delay可以分为两级，一级时延在调制之前，记为T_delay1；二级时延在调制之后，记为T_delay2，相应的时延补偿量T_{compensati on}也通过两级实现，分别记为T_{compensati on1}、T_{compensati on2}。设T_sysD也分为两级，分别为一级时延的最大补偿量T_symb、二级时延的最大补偿量T_IQ。

首先，根据系统方案中待调制字符的有效传输速率V_symb及IQ数据流或帧数据流的传输速率V_IQ，并结合FPGA内部存储资源的状况，确定T_symb与T_IQ。

GSM规范中规定每个Burst(时隙)的时长为15/26ms，约为577us，其间需要传输待调制的156.25个symbols(字符)，因此字符传输的平均速率为270.833Kbps。假设下行字符传输的有效速率为V_symb(大于等于270.833Kbps)，D_symb表示存储的字符个数(小于等于一个时隙的字符量)，D_symb可根据V_symb进行调节，Δδ表示时延常数，于是可以得到一级时延的最大补偿量的公式为：

$T_{\mathrm{symb}}=\frac{D_{\mathrm{symb}}}{V_{\mathrm{symb}}}+\mathrm{\Δ\δ}$

T_symb应能够基本满足系统最大时延的要求，即T_symb不小于基带处理单元与各远端射频单元间的最大实际时延量。当V_symb很大时，即使将D_symb调到最大值(一个时隙的字符量)也仅能提供一个很小的时延量，无法满足T_symb接近接近系统最大时延的要求，因此必须额外预留一个时间常量Δδ，以使得T_symb能够基本满足系统最大时延的要求。当V_symb很小时，可通过调节D_symb就能够使T_symb提供基本满足系统时延要求的时延量，此时Δδ可以省略。为了便于计算和控制，可以将时间常量Δδ取为每个字符传输所需要的单位时间λ的整数倍。取多少倍需根据系统实际设计而定。

二级时延T_IQ是为了满足精度的要求而对一级时延的补充，可通过以下公式确定：

$T_{\mathrm{IQ}}=\frac{D_{\mathrm{IQ}}}{V_{\mathrm{IQ}}}$

其中D_IQ为存储的IQ数据量或者帧数据量，V_IQ为IQ数据流或帧数据流的速率，T_IQ表示二级时延的最大补偿值，其值应大于等于λ。二级延时的最小补偿粒度σ由V_IQ决定，σ＝1/V_IQ，以此实现小容量而较为精确的时延补偿。

这样，系统时延T_sysD＝T_symb+T_IQ，实际当中T_symb与T_IQ可以根据其各自的数据传输速率及系统存储资源状况来分配，V_symb与V_IQ是系统设计时就已经确定的。这样当实际时延量T_delay小于等于T_IQ时只需要单独计算二级实际时延量，而只有当实际时延量T_delay大于T_IQ时才需要分别计算两级实际时延量，这样使得时延补偿的实现变得更加灵活、有效。

步骤303：计算该载波的时延补偿量T_{compensati on}。首先完成两级实际时延量T_delay1、T_delay2的计算，进而计算出两级时延补偿。T_delay1、T_delay2的确定及T_{compensati on}的计算可分为以下三种情况：

(a)假设某个载波的实际时延量T_delay为零，即无时延补偿时，在两级时延补偿中均延迟最大的时延量之后再下发IQ数据流或帧数据流。此时T_delay1、T_delay2均为0，时延补偿量等式为：

T_{compensati on}＝T_sysD-(T_delay1+T_delay2)＝T_sysD＝T_symb+T_IQ

从上式可看出，一级时延补偿量T_{compensati on1}为T_symb，二级时延补偿量T_{compensati on2}为T_IQ。

(b)假设某个载波的实际时延量T_delay不为零且其值小于或等于T_IQ时，则一级时延补偿作最大时延补偿处理，取T_symb，即一级实际时延量T_delay1为0，只需要计算二级实际时延量T_delay2。设有如下公式：

T_delay＝σ×n+m

其中n为商，m为余数。当m为零时，二级实际时延量为T_delay2＝n×σ；当m不为零时，T_delay2＝σ×n+m，m的取值为0≤m≤σ，为了取值方便，m可以取σ，即二级实际时延量可以取为T_delay2＝(n+1)×σ，m也可以取0，即二级实际时延量T_delay2＝n×σ，实际处理中m取0还是σ根据系统实际的补偿精度要求而定。因此有公式：

T_{compensati on}＝T_sysD-(T_delay1+T_delay2)＝T_symb+(T_IQ-T_delay2)

从上式可看出，一级时延补偿量T_{compensati on1}为T_symb，二级时延补偿量T_{compensati on2}为T_IQ-T_delay2。

(c)假设某个载波的实际时延量T_delay不为零且其值大于T_IQ时，则需要分别计算两级实际时延量。设：

T_delay＝λ×Q+R

其中λ作为一级时延的补偿单位，Q为商，R为余数，将T_delay1＝λ×Q作为一级实际时延量，而R作为二级实际时延量的参考量，于是在二级补偿中得到：

R＝σ×n′+m′

其中n′为商，m′为余数。于是二级实际时延量为T_delay2＝n′×σ+m′，m′的取值为0≤m′≤σ，为了取值方便，m′可以取σ，即二级实际时延量可以取为T_delay2＝(n′+1)×σ，m′也可以取0，即二级实际时延量可以取为T_delay2＝n′×σ。因此可以实现时延补偿：

T_compensation＝T_sysD-(T_delay1+T_delay2)＝(T_symb-T_delay1)+(T_IQ-T_delay2)

从上述公式可看出，一级时延补偿为T_symb-T_delay1，二级时延补偿为T_IQ-T_delay2。

步骤304：对要发送的载波延迟T_compensation后发送数据流，这样，通过基带板的时延补偿，各个RRU获得的数据和时钟与BBU保持同步，即数据到达各RRU的时延均为T_sysD。

根据上面两级时延补偿的计算公式可以看出，实际的补偿精度不仅与λ、σ有关，也与T_symb和T_IQ的分配有关。

Claims (10)

1.一种实现下行链路时延补偿的方法，在基带处理单元内对数据进行调制，然后进行IQ数据成帧处理，成帧后的数据经过交换板后下发给远端射频单元；其特征在于：

在基带处理单元内设置一个系统时延T_sysD作为时延基准，设一载波的实际时延量为T_delay，则延迟T_sysD-T_delay后向远端射频单元发送该载波对应的数据流；所述T_sysD大于基带处理单元与各远端射频单元间的最大时延值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

在基带处理单元内对该载波的数据流经过两级时延补偿后向远端射频单元发送，一级时延补偿在所述调制之前，二级时延补偿在调制之后，两级时延补偿量之和为所述T_sysD-T_delay。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

将T_sysD分为一级时延的最大补偿量及二级时延的最大补偿量，一级时延的最大补偿量用T_symb表示，二级时延的最大补偿量用T_IQ表示，

其值不小于基带处理单元与各远端射频单元间的最大实际时延量，V_symb为下行字符传输的有效速率，D_symb为存储的字符个数，Δδ为预留的时间常量；D_IQ为存储的IQ数据量或者帧数据量，V_IQ为IQ数据流或帧数据流的速率，系统时延T_sysD＝T_symb+T_IQ；

设实际时延量T_delay分两级，一级实际时延量在所述调制之前，记为T_delay1，二级实际时延量在所述调制之后，记为T_delay2；

则一级时延补偿量为T_symb-T_delay1，二级时延补偿量为T_IQ-T_delay2。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

当T_delay不为0且小于或等于T_IQ时，设T_delay＝σ×n+m，其中σ＝1/V_IQ，V_IQ为IQ数据流或帧数据流的速率；

此时一级时延补偿量取一级时延的最大补偿量T_symb，二级时延补偿量为T_IQ-T_delay2；T_delay2＝σ×n+m。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

当T_delay为0时，一级时延补偿量为一级时延的最大补偿量T_symb，二级时延补偿量为二级时延的最大补偿量T_IQ。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

当T_delay不为0且大于T_IQ时，设T_delay＝λ×Q+R，R＝σ×n′+m′，其中σ＝1/V_IQ，V_IQ为IQ数据流或帧数据流的速率，λ为每个字符传输所需要的单位时间；

此时一级时延补偿量为T_symb-T_delay1，二级时延补偿量为T_IQ-T_delay2，其中T_delay1＝λ×Q，T_delay2＝n′×σ+m′。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：

m的取值为0≤m≤σ，为了取值方便，m取σ，此时T_delay2＝(n+1)×σ；或m取0，此时T_delay2＝n×σ。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：

m′的取值为0≤m′≤σ，为了取值方便，m′取σ，此时T_delay2＝(n′+1)×σ；或m′取0，此时T_delay2＝n′×σ。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述Δδ取λ的整数倍，λ为每个字符传输所需要的单位时间。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述T_IQ大于等于λ。

Images