CN101860394B - 一种基于cpri的多制式iq数据映射方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种IQ数据映射方法，包括：将一个或多个制式的IQ数据映射到CPRI无线帧中，其中，一个制式的一个载扇的IQ数据映射到该CPRI无线帧的一个复帧的Nc个IQ子容器中，所述CPRI无线帧包括若干个复帧，且所述复帧的边界与所述CPRI无线帧的帧头对齐，所述复帧包括K个基本帧，所述基本帧包括若干个IQ子容器，一个IQ子容器构成一个时隙，所述IQ子容器的位宽Naxc，不同制式下所述复帧中包括的基本帧个数K以及IQ子容器的位宽Naxc相同，一个CPRI无线帧长度为10ms。本发明还提供一种IQ数据映射装置。

Description

一种基于CPRI的多制式IQ数据映射方法和装置

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的分布式基站技术，特别涉及一种在分布式基站系统中，基于通用公共射频接口(CPRI)协议实现多种制式IQ信号混模传递与交换的方法，并且还涉及用于实现这种方法的装置。

背景技术

1、CPRI分布式基站结构

在移动通信系统中，无线接入网是由基站(BTS)和基站控制器(BSC)或无线网络控制器(RNC)组成，如附图1所示。其中，分布式基站(BTS)主要由基带处理子系统(BBU)和射频子系统(RRU)组成。如附图2所示。

在CPRI协议中，术语射频控制器(REC)对应BBU，射频设备(RE)对应RRU。CPRI协议规定了REC与RE之间接口规范，它属于基站内部接口，可以使用光纤或者电缆方式连接。规范可以从网站获得http://www.cpri.info。目前业界广泛使用此标准开发分布式基站系统。REC/RE互连示意图如附图3所示。

2、CPRI协议栈

CPRI定义了射频接口的层一、层二内容。物理层采用8B/10B编码，SERDES速率支持614.4/1228.8/2457.6/3072/4915.2/6144Mbps等一系列等级。

数据链路层规定每个基本帧的周期是1/3.84M(大约260.42ns)，由1个控制字加15个字的IQ区域构成；如附图4所示。每256个基本帧构成1个超帧，150个超帧构成1个10ms无线帧；如附图5所示。

在基本帧里面15个字的IQ字段，被划分成多个IQ容器(AxC container)。1.2288g速率的划分如图6所示。对于WCDMA制式，码片速率与CPRI速率相等，刚好可以做到一个载扇数据放到一个IQ容器中。

在CPRI2.1以及之前版本中没有定义WCDMA之外其他制式的IQ数据映射方法。

在最新的CPRI4.1版本中，补充了三种方法用来装载速率不是3.84M整数倍的某种制式(例如WIMAX，也可用于CDMA)。它们都定义了IQ容器区段(AxC-container-block)的结构，它以K-chip(K个码片)为一个周期。

方法1：IQ容器区段的周期K＝LCM(fs,fc)/fs，包含S＝LCM(fs,fc)/fc个IQ采样值，AXC容器(AxC container)的位宽随制式而不同Naxc＝2*ceil(M*fs/fc)。

其中，本文中1个码片(chip)周期都是指WCMDA的码片周期，等于CPRI基本帧周期260.42ns。上面公式中fs是制式的采样频率，fc是cpri基本帧的频率3.84M，M是该制式的采样位宽，LCM是最小公倍数，ceil代表向上舍入。

方法2，与方法1类似，区别是方法2中AxC-container-block的周期是WIMAX的帧周期5ms(比方法1大，是方法1中周期的倍数)。

方法3，IQ容器区段的周期K、每个周期内包含的IQ采样值的个数S计算与方法1相同，区别是AXC容器位宽Naxc＝2*M，等于一个载扇I+Q数据容量；Na个载扇可以捆绑到一起，放到一个基本帧的Nc个容器中，Nc＝ceil(Na*S/K)。

3、CPRI实现多制式IQ混模传送存在的问题

CPRI4.1新增的3种IQ映射方法，可以实现具体的某种WCDMA之外制式的IQ传递。但是对于一个同时有多种制式混模应用场景，如图7所示，则存在一些问题难以解决。

在多制式混模应用中，RRU会支持多种制式，一根光纤上会同时传递多种制式IQ信号，REC内部也会有多块不同制式的基带单元，在REC内部需要有交换单元对各个光口的多种制式IQ信号做交换。例如需要将一个基带单元的多个载扇IQ信号，分别交换到多个光口，分别连接到多个RE。其中REC内部的交换单元与各个基带单元的高速互联也可以采用类似CPRI的帧结构。

当混模的多种制式的采样频率都与CPRI频率的最小公倍数很大的情况下，即它们的AxC-container-block对应的K值很大(循环周期为K/fc)。例如CDMA2000-1X对应的K＝25；WIMAX-10M，对应采样频率11.2M，对应K＝12。采用上述3种方法都会存在很多问题。

问题1：若使用CPRI4.1的方法1，或者方法2，各种制式的IQ容器位宽(Naxc)，由于不同采样频率、不同采样位宽，对应的值各不相同；为了在REC做各种制式IQ交换，需要交换单元同时支持多种不同的位宽(差别会很大)，实现上困难。

问题2：若使用CPRI4.1的方法3，为了在REC做各种制式IQ交换，各制式的IQ采样位宽若相同，则交换位宽可相同，但是各制式循环周期不一样。例如1个CDMA的AxC-container-block下包含3个载扇IQ，循环周期K1＝25；一个LTE1.4M的AxC-container-block下包含2个载扇IQ，循环周期K2＝2。为了支持多种制式的IQ混模交换，可以在REC内部使用多个IQ交换单元(每种制式一个交换)，这样的逻辑资源代价比较大。或者统一成1个交换单元但是以各种制式的循环周期K的公倍数为周期做交换，这样的处理延迟会很大，无法接受。

问题3：若使用CPRI4.1的方法1/2/3，在混模RRU级联的情况下，为了能传递各种制式的帧定时信息，需要保证每种制式的AxC-container-block都与CPRI的10ms无线帧边界对齐(或者偏差一个可配置的值)。中间级的RRU在将下游返回的接收信号进行合路的时候，需要首先将下游返回的IQ信号按照制式解析出来，合并本RRU的上行IQ数据，再参照从端口TX的10ms帧头Fr重新组帧。由于每种制式的循环周期K不同，需要有每种制式独立处理，代价很大。或者将下游接收信号延迟一段时间，令各种制式的AxC-container-block边界与本级从端口TX方向10ms帧头Fr对齐，再将本级上行数据插入。但是这种方法，下游数据的延迟，最极端情况要达到所有制式循环周期K的公倍数即LCM(K1,K2…)才能实现对齐，延迟非常大，无法接受。

另外，从总体上看这些方案对于多制式混模应用场景的IQ合路、交换等处理与制式相关，每增加一种制式，链路中间节点都需要修改，不够灵活。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效地支持多种无线制式混模应用的IQ映射、传递、交换方法和装置，并且能够对现有CPRI协议中WCDMA的IQ映射方式保持兼容。

为了解决上述问题，本发明提供了一种IQ数据映射方法，包括：

将一个或多个制式的IQ数据映射到CPRI无线帧中，其中，一个制式的一个载扇的IQ数据映射到该CPRI无线帧的一个复帧的Nc个IQ子容器中，所述一个CPRI无线帧长度为10ms，CPRI无线帧包括若干个复帧，且所述复帧的边界与所述CPRI无线帧的帧头对齐，所述复帧包括K个基本帧，所述基本帧包括若干个IQ子容器，IQ子容器的位宽是Naxc，一个IQ子容器构成一个时隙；不同制式下所述复帧中包括的基本帧个数K以及IQ子容器的位宽Naxc相同；。

令CPRI帧结构中的复帧参数K可以根据处理延迟、带宽浪费因素，Naxc可以根据宽带浪费因素、单位时间内处理时隙能力的要求选择合适的值；不同于CPRI4.1定义的方法。在CPRI4.1当中，K和Naxc由该制式的采样速率、IQ数据位宽决定，不同的制式要使用不同的值；

对任一制式，按所要求的复帧参数K和Naxc，将其IQ数据映射到CPRI无线帧中包括：

当fs是fc/K的整数倍时，将该制式的一个载扇的IQ数据，映射到一个复帧的Nc个IQ子容器中；

根据下式计算所述Nc：Nc＝ceil[(fs*N*M)/(Naxc*fc/K)]，其中，fs为该制式的采样频率，fc是基本帧的频率，M是该制式的采样位宽，ceil表示向上舍入，N为过抽样率，N*M代表一个载扇IQ数据总的比特数；

当fs是fc/K的非整数倍时，将该制式的Q个IQ数据和填充字段映射到P个复帧中，在每个复帧中都占用Nc个时隙，且P、Q满足P＝LCM[fs,(fc/K)]/fs，所述Q＝LCM[(k*fs),fc]/fc，P*Nc*Naxc＝Q*N*M+Nst，其中，Nst表示填充字段的比特数，M是该制式的采样位宽；N为过抽样率，N*M代表一个载扇IQ数据总的比特数，LCM表示求最小公倍数；

根据下式计算所述Nc：Nc＝ceil[(fs*N*M)/(Naxc*fc/K)]，其中，fs为该制式的采样频率，fc是基本帧的频率，M是该制式的采样位宽，ceil表示向上舍入。

其中，当fs是fc/K的非整数倍时，所述填充字段中携带IQ数据帧头定位信息。

本发明还提供一种多制式IQ数据混模传递方法，包括：

源端将IQ数据按本发明所述方法映射到CPRI无线帧后传输到目的端；所述源端为射频设备，所述目的端为射频控制器；或者，所述源端为射频控制器，所述目的端为射频设备。

其中，所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

所述源端为射频控制器，所述目的端为射频设备时，所述源端将IQ数据按本发明所述方法映射到CPRI无线帧后传输到目的端包括：

所述信道处理单元将IQ数据按本发明所述方法映射到CPRI无线帧，发送给所述交换单元；所述交换单元从所述一个或多个制式的信道处理单元接收到数据时，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换后传输到所述目的端。

其中，所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

当所述目的端为射频控制器，所述源端为射频设备时；所述交换单元从一个或多个射频设备接收到CPRI无线帧，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换，将所述IQ数据交换到相应制式的信道处理单元。

其中，所述目的端接收到所述CPRI无线帧时，还从所述CPRI无线帧解析IQ数据，其中，当fs是fc/K的整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内各载扇的Nc个容器，直接恢复出所述IQ数据。

其中，所述目的端接收到所述CPRI无线帧时，还从所述CPRI无线帧解析IQ数据，其中，当fs是fc/K的非整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，再根据填充字段特征找到IQ数据帧头，恢复出IQ数据。

本发明还提供一种多制式IQ数据混模传递系统，包括源端和目的端：

所述源端为射频设备，所述目的端为射频控制器；或者，所述源端为射频控制器，所述目的端为射频设备。

所述源端，用于将IQ数据按本发明所述映射方法映射到CPRI帧后传输到目的端。

其中，所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

所述信道处理单元，用于将IQ数据按本发明所述映射方法映射到CPRI无线帧，发送给所述交换单元；

所述交换单元，用于从所述一个或多个制式的信道处理单元接收到CPRI无线帧时，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换后传输到所述目的端；和/或，用于从一个或多个射频设备接收到CPRI帧，将所述CPRI帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换，将所述IQ数据交换到相应制式的信道处理单元。

其中，所述目的端还用于：接收到所述CPRI无线帧时，从所述CPRI无线帧解析IQ数据，其中，当fs是fc/K的整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内各载扇的Nc个容器，直接恢复出所述IQ数据；以及

当fs是fc/K的非整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，再根据填充字段特征找到IQ数据帧头，恢复出IQ数据。

本发明所述方法，使得K-CHIP周期可形成一个复帧，各种制式的每个载扇数据都成为复帧里的一组时隙(区别于CPRI4.1定义的以基本帧划分AXC容器)，本发明多制式混模实现起来很简单，整个IQ链路的中间环节“传递”与“交换”都与制式无关。

附图说明

图1是典型无线接入网组成结构图；

图2是分布式基站射频拉远示意图；

图3是REC/RE组网连接示意图；

图4是CPRI基本帧结构图；

图5是CPRI-10ms无线帧结构图；

图6是CPRI2.1标准的WCDMA的AXC容器图；

图7是REC/RE多种制式混模应用场景示意图；

图8是现有CPRI4.1映射方法3传递CDMA载扇的示意图(K＝25)；

图9是本发明一个CDMA载扇映射到K＝6chip复帧内Nc＝5个时隙示意图；

图10是本发明所有制式复帧周期K相等做混模IQ交换示意图；

图11是本发明1.2288G速率一个多制式混模配置实例的CPRI帧结构图。

具体实施方式

本发明提供一种CPRI无线帧格式，一个CPRI无线帧长度为10ms，如下：

(1)各种制式IQ容器区段(AxC-container-block)采用统一的循环周期值K。

(2)各种制式IQ子容器(AxC-container)采用统一大小的Naxc。

(3)各种制式每1个载扇的IQ数据按照一定的规则(可能要先加填充字段)装载到K个chip周期的一组Nc个IQ子容器中。

(4)CPRI帧内整个IQ区域按照AxC-container划分，K个基本帧作为一个周期(period)形成一个复帧，复帧内每个IQ子容器构成一个时隙。

(5)复帧的K-chip边界与CPRI无线帧帧头Fr对齐。

多制式混模传递只要将各载扇对应的一组Nc个时隙按照一定的规则摆放到复帧里面即可。

本发明提供一种IQ数据映射方法，包括：

将一个或多个制式的IQ数据映射到CPRI无线帧中，其中，一个制式的一个载扇的IQ数据映射到该CPRI无线帧的一个复帧的Nc个IQ子容器中，所述一个CPRI无线帧长度为10ms，所述CPRI无线帧包括若干个复帧，且所述复帧的边界与所述CPRI无线帧帧头对齐，所述复帧包括K个基本帧，所述基本帧包括若干个IQ子容器，IQ子容器的位宽是Naxc，一个IQ子容器构成一个时隙；不同制式下所述复帧中包括的基本帧个数K以及IQ子容器的位宽Naxc相同；

令CPRI帧结构中的复帧参数K可以根据处理延迟、带宽浪费因素，Naxc可以根据宽带浪费因素、单位时间内处理时隙能力的要求选择合适的值；不同于CPRI4.1定义的方法。在CPRI4.1当中，K和Naxc由该制式的采样速率、IQ数据位宽决定，不同的制式要使用不同的值；

对任一制式，按所要求的复帧参数K和Naxc，将其IQ数据映射到CPRI无线帧中包括：

当fs是fc/K的整数倍时，将该制式的一个载扇的IQ数据，映射到该CPRI无线帧的一个复帧的Nc个IQ子容器中；根据下式计算所述Nc：Nc＝ceil[(fs*N*M)/(Naxc*fc/K)]，其中，fs为该制式的采样频率，fc是基本帧的频率，M是该制式的采样位宽，ceil表示向上舍入，N*M代表一个载扇IQ数据总的比特数；N为过抽样率，N值可以为2，4或其他值，比如，当使用1倍过采样时，N＝2，后续实施例中以N＝2为例说明，但本发明不限定于N＝2。

当fs是fc/K的非整数倍时，将该制式的Q个IQ数据和填充字段映射到该CPRI无线帧的P个复帧中，且P、Q满足P*Nc*Naxc＝Q*N*M+Nst，其中，Nst表示填充字段的比特数，M是该制式的采样位宽。根据下式计算所述Nc：Nc＝ceil[(fs*N*M)/(Naxc*fc/K)]，其中，fs为该制式的采样频率，fc是基本帧的频率，M是该制式的采样位宽，ceil表示向上舍入。其中，所述填充字段中携带IQ帧头定位信息。

其中，P、Q的一种取值方法为：所述P＝LCM[fs,(fc/K)]/fs，所述Q＝LCM[(k*fs),fc]/fc，LCM表示求最小公倍数。

本发明还提供了基于本发明提出的新帧结构下易于实现的多制式IQ数据混模传递方法，包括：

源端将IQ数据按本发明所述方法映射到无线帧后传输到目的端，其中，源端为射频控制器，目的端为射频设备，或者，源端为射频设备，目的端为射频控制器。

所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

源端为射频控制器，目的端为射频设备时，源端处理包括：所述信道处理单元将IQ数据按本发明所述方法映射到CPRI无线帧，发送给所述交换单元；所述交换单元从所述一个或多个制式的信道处理单元接收到CPRI无线帧时，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换后传输到所述目的端。

源端为射频设备，目的端为射频控制器时，源端处理包括：所述交换单元从一个或多个射频设备接收到CPRI无线帧，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换，将所述IQ数据交换到相应制式的信道处理单元。

只要软件配置合适的交换表，即可以实现：在下行由多个信道处理单元的输出交换得到混模的CPRI无线帧，在上行由混模CPRI无线帧分离出单一制式的CPRI无线帧到各制式对应的信道处理单元。RE处理类似。RE的交换表可以通过信令传递。

所述目的端接收到所述CPRI无线帧时，还从所述CPRI无线帧解析IQ数据，其中，当fs是fc/K的整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内各载扇的Nc个容器，直接恢复出所述IQ数据；当fs是fc/K的非整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头可以确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，再根据填充字段特征找到IQ数据帧头，恢复出IQ数据。

REC内各个制式的信道处理单元按照上述帧格式，将其IQ数据映射到复帧的时隙中，并按照固定格式摆放，再输出。当需要IQ交换、合路/分路的时候，只要对各路先做k-CHIP复帧对齐，再做简单的K-CHIP为一个周期的时隙交换即可。IQ交换单元与制式无关，新增一种制式，只需要在其信道处理单元内部将其IQ映射到帧结构的一组时隙即可，交换单元不用修改。系统架构灵活。

本发明还提供了在本发明提出的新帧结构下传递多种制式IQ定时信息(确定各个制式IQ数据帧头)的方法。它采用以下方案：

当制式IQ数据采样频率fs是(fc/K)的整数倍，则通过CPRI无线帧帧头可以确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，直接可以恢复出IQ数据。

当制式数据IQ采样频率fs不是(fc/K)的整数倍，先通过CPRI无线帧的帧头可以确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，再根据填充字段特征找到帧头，可恢复出IQ。

本发明相对于现有CPRI4.1协议的IQ映射方法的区别在于：

1)本发明对所有制式K、Naxc值是固定的，不随制式不同而改变。

2)对于所有制式(包括窄带制式例如CDMA)使用每个载扇独立填充的方式，将1个载扇IQ数据放到K-CHIP复帧内的一组Nc个容器中。而现有CPRI4.1的装载方法3，对于CDMA制式，使用Na＝3个载扇放到Nc＝1个IQ容器的位置，在K＝25个基本帧的周期内，前24个基本帧传递它们的8个采样值，之后附加Nv＝1个空帧；相当于3个载扇捆绑到一起增加填充。

3)本发明使用K-CHIP的复帧内的一组子容器区分不同载扇。而现有技术中是用1个基本帧内的一组AXC容器区分不同载扇。使用本发明方法，某一个载扇的数据可以由K-chip复帧内的一组Nc个子容器装载，这Nc个子容器可以在K-chip复帧所有子容器里面任意挑选，它们不需要在第0,1,,,K-1每一个基本帧内具有相同的AXC容器(列)位置。

4)对于抽样频率fs不是3.84M整数倍关系的制式，通过填充特定信息字段可携带帧头标志，再将填充后的数据放入一组IQ子容器中；接收端解析IQ子容器内部的数据本身就可以恢复IQ的帧头位置。不同于现有CPRI4.1协议里面定义的方法，每种制式AxC-container-block的循环周期K各不相同，以CPRI的10ms帧头Fr做为一个公共的起点，随后按照各个制式的周期循环计数，以确定AxC-container-block的IQ数据帧头位置。

本发明所述方法，使得K-CHIP周期可形成一个复帧，各种制式的每个载扇数据都成为复帧里的一组时隙(区别于CPRI4.1定义的以基本帧划分AXC容器)。这样的优点是：多制式混模实现起来很简单，整个IQ链路的中间环节“传递”与“交换”都与制式无关。

可以参照附图8～10对比分析：附图8是使用现有CPRI4.1映射方法3，传递CDMA载扇的示意图，它的AxC-container-block的K＝25，循环周期很大。并且与其他制式容器大小也不一致。可见，当存在多种类似制式分别放在不同的AXC容器(列)中，各自的循环周期K1，K2，不相同的情况，现有帧结构做混模IQ交换是很困难的。

附图9是使用本发明所述方法将一个CDMA载扇映射到K＝6chip(统一循环周期)复帧内的Nc＝5个时隙的示意图。

附图10是本发明(所有制式使用相同复帧周期K)混模IQ交换示意图。使用本发明所述方案，由于所有制式载扇都是K-chip复帧内的一组时隙，并且时隙大小Naxc相等，可以很容易对齐K-chip，在K-chip对齐之后，以K-CHIP为1个循环周期，可以用时分复用的方法做时隙交换，容易实现。时隙交换实际上完成了混模IQ交换。时隙交换过程只参照交换表即可，与制式无关。而现有技术中，各制式AxC-container-block周期不一致，基本帧内某些容器列(制式A)以K1为周期循环，某些列(制式B)以K2为周期循环。上行多路输入难以对齐，并且无法以一个统一固定周期做交换。从图10中可以看出，本发明所述方法IQ交换比较容易实现。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

附图11中所示的是一个CPRI在1.2288g速率下，参照本发明所述技术方案，得到的一个多种制式混模实例的帧结构示意图。在本例中，需要在一根光纤上传递LTE-5M带宽2天线(天线0与天线1)、1个UMTS载扇(channelA)、3个TD的载扇(channel B/C/D)、2个CDMA载扇(channel E/F)、LTE-1.4M带宽2天线(G/H)。在本例中混模帧采用参数：Naxc＝15(子容器位宽)，K＝6(复帧循环周期)。

下面详细介绍混模CPRI帧结构设计方法。

第一步：首先需要确定K与Naxc参数的值。

对统一的K值的选取，本身只要求10ms周期包含的基本帧总数256*150＝38400是K的整数倍即可，也就是要求K为38400的一个因子即可。其目的是令复帧边界和CPRI-10ms-Fr帧头对齐。而实际取值需要考虑各种现有制式下的带宽浪费、处理延迟等因素(这节末尾有详细分析)，选取一个适中的值。例如在本案例中选用K＝6。此时TD-SCDMA的采样频率＝1.28M是fc/K的2倍，LTE-1.4M采样频率＝1.92M是fc/K的3倍，其他LTE带宽的采样频率都为fc/K的倍数；这样在K个CHIP周期内包含了整数个TD/WCMDA/LTE制式的采样值，能很好地兼容这些3GPP定义的3G/4G制式(刚好能装下，带宽没有浪费)。其他的制式WIMAX/CDMA等等，仍然使用这个固定的K，采样率fs不再是fc/K整数倍关系，需要增加填充字段。

Naxc的选取，可以考虑直接使用WCDMA本身的容器大小30bit，或者是它的一个比例因子(例如1/2，1/3，1/5)例如15bit(装载Half-axc)、10bit，6bit等。它必须是30bit的因子，这可以让多个时隙完整地构成一个WCMDA的载扇摆放(与现有CPRI定义兼容)。Naxc决定了容器的大小。当制式采样率fs不是fc/K的整数倍的时候，需要增加填充，在K-chip周期内将IQ放到Nc个时隙中(每个时隙的带宽为Naxc*fc/K)。Naxc若选得大(例如30bit)，那么相当于颗粒大，带宽浪费就比较多(最坏情况每个载扇浪费1个时隙的带宽)。这个值若选得小，带宽浪费少，但是在K-CHIP周期内需要处理的时隙数量多，太多了处理能力就不容易实现。

同理对于那些需要填充的制式(CDMA，WIMAX等)，K选取得越小则相当于颗粒大，带宽浪费就比较多；K选得越大，带宽浪费小，但是复帧的周期长，处理延迟增大。选取参数K＝6，Naxc＝15是一种比较适中的选择。

第二步：需要确定某种制式的IQ数据映射到一组Nc个时隙的方法。

需要根据此制式的采样频率fs的特性分类(a)、(b)两种情况。

(a)如果fs是fc/K的整数倍，那么在K-chip复帧内，根据公式Nc＝ceil[(fs*2*M)/(Naxc*fc/K)]计算需要占用的时隙个数，它包含了S＝fs/(fc/K)个IQ采样值。其中，Nc计算公式的分子fs*2*M是该制式的IQ数据带宽，分母Naxc*fc/K是每个时隙的传输带宽，两者相除得到需要的时隙个数。

例如对于WCDMA制式采样位宽M＝15bit，fs＝3.84M；Nc＝12，即需要12个时隙可以传递一个WCMDA载扇。令复帧的K＝6chip循环周期内，每chip传递2个时隙，一个时隙放I路数据，另一个时隙放Q路数据。这样可以完整地构成一个与现有CPRI兼容的WCDMA制式载扇摆放。

又例如LTE-1.4M，采样频率fs＝1.92M，采样位宽M＝15，根据公式计算Nc＝6，即需要总共6个时隙传递1个天线数据。

如果某种制式采样位宽M不等于15，出现(2*M)/Naxc不是整数这种情况，则按照公式计算Nc个时隙，除了装载IQ还包括填充字段。该情况下，一个复帧内包含的IQ采样值总是整数S个。

因此对一个抽样频率是整数倍的制式的载扇数据而言，Nc个时隙的首个，总是对应S个IQ采样点的首个起点。在接收端，根据CPRI-10ms-Fr帧头，可以得到复帧帧头，即可获得IQ数据帧定时信息。

(b)如果fs不是fc/K的整数倍，首先使用同样公式，计算(fs*2*M)/(Naxc*fc/K)，再找到大于它的最小的整数作为一个K-chip复帧内占用的时隙个数Nc，即将ceil[(fs*2*M)/(Naxc*fc/K)]作为Nc，这样可以保证传递通道带宽大于IQ数据带宽。

然后在传递通道里面，每隔P＝LCM[fs,(fc/K)]/fs个复帧周期，对应总共Q＝LCM[(k*fs),fc]/fc个IQ数据，同时附加Nst＝P*Nc*Naxc-Q*2M个bit的填充字段。填充之后的数据流与复帧速率相匹配，可以刚好装载在一组Nc个时隙中。这时数据流就不再是原始的IQ数据了。

需要设计填充字段的内容使得它包括IQ帧头定位信息，以便于接收端能从复帧的时隙数据里面恢复出IQ数据。这相当于制式适配的处理，仅仅需要在源端(REC内的信道处理单元)、目的端(RRU目的地的射频单元)进行适配处理。整条IQ链路上传输、交换，不用再看到制式相关内容，仅仅需要看到K-CHIP的复帧内部的Nc个时隙。也可以由接收端和发送端之间协商填充字段的填充方式，或者，系统预先设定填充方式等，本发明对填充字段的具体填充方式、以及其具体填充信息不作限定，只要保证接收端能获得足够信息，从接收到的CPRI无线帧中去掉填充比特，恢复IQ数据即可。

当fs不是fc/K的整数倍情况下，填充字段的设计方法，可以根据某种制式的速率特性、实现的难易程度而定(应该总是存在多种可行的方法)。以CDMA2000-1x反向为例说明：反向数据格式：2天线/IQ两路/2倍过采样/抽样位宽4bit，再加1bit-RSSI；总共33bit。K＝6,Naxc＝15。1.2288M不是3.84M/6的倍数，首先计算时隙个数Nc，使用公式(fs*2*M)/(Naxc*fc/K)，这里2*M相当于IQ数据位宽，用33bit代替。代入公式(1.2288M*33)/(15*3.84M/6)＝4.224,找比它大的最小整数得到Nc＝5。每隔P＝25个复帧，对应Q＝48个IQ值。需要在数据流中除了有效数据之外再插入15*5*25-48*33＝291个bit填充。另外根据带宽计算，14*5*25>48*33，就是在每个时隙的15-bit里面只需要占用低14-bit传递数据，带宽就足够；bit14最高位可以用来指示填充字段的起点位置，每25个复帧周期循环输出1次有效，其余时刻输出无效。对应的RRU接收端可以根据bit14的指示，找到IQ帧头，去掉填充，恢复出IQ数据。

另外，对于CPRI的IQ交织处理，本文上面描述的‘IQ子容器’、‘时隙’的内容都是交织前的原始数据。为了兼容CPRI2.1规定的WCDMA映射方式，可以在CPRI发送端，将构成一个AXC(30bit)位置对应的若干个时隙一起做交织(不是WCDMA制式的AXC位置也按照此处理)；对于WCDMA的载扇就与CPRI2.1规定的格式兼容；在接收端解交织，得到我们需要的时隙。

本发明还提供一种多制式IQ数据混模传递系统，包括源端和目的端：

所述源端为射频设备，所述目的端为射频控制器；或者，所述源端为射频控制器，所述目的端为射频设备。

所述源端，用于将IQ数据按本发明所述映射方法映射到CPRI无线帧后传输到目的端。

其中，所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

所述信道处理单元，用于将IQ数据按本发明所述映射方法映射到CPRI无线帧，发送给所述交换单元；

所述交换单元，用于从所述一个或多个制式的信道处理单元接收到CPRI无线帧时，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换后传输到所述目的端；和/或，用于从一个或多个射频设备接收到CPRI无线帧，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换，将所述IQ数据交换到相应制式的信道处理单元。

其中，所述目的端还用于：接收到所述CPRI无线帧时，从所述CPRI无线帧解析IQ数据，其中，当fs是fc/K的整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内各载扇的Nc个容器，直接恢复出所述IQ数据；以及

当fs是fc/K的非整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，再根据填充字段特征找到IQ数据帧头，恢复出IQ数据。

本发明并不限于上述实施方式(不限于CPRI协议，不限于N_axc、K的特定取值，不限于填充字段的特定定义方法)，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，都应该落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种IQ数据映射方法，其特征在于，包括：

将一个或多个制式的IQ数据映射到CPRI无线帧中，其中，一个制式的一个载扇的IQ数据映射到该CPRI无线帧的一个复帧的Nc个IQ子容器中，所述一个CPRI无线帧长度为10ms，CPRI无线帧包括若干个复帧，且所述复帧的边界与所述CPRI无线帧的帧头对齐，所述复帧包括K个基本帧，所述基本帧包括若干个IQ子容器，IQ子容器的位宽是Naxc，一个IQ子容器构成一个时隙；不同制式下所述复帧中包括的基本帧个数K以及IQ子容器的位宽Naxc相同；

令CPRI帧结构中的复帧参数K可以根据处理延迟、带宽浪费因素，Naxc可以根据宽带浪费因素、单位时间内处理时隙能力的要求选择合适的值；不同于CPRI4.1定义的方法，在CPRI4.1当中，K和Naxc由该制式的采样速率、IQ数据位宽决定，不同的制式要使用不同的值；

对任一制式，按所要求的复帧参数K和Naxc，将其IQ数据映射到CPRI无线帧中包括：

当fs是fc/K的整数倍时，将该制式的一个载扇的IQ数据，映射到一个复帧的Nc个IQ子容器中；根据下式计算所述Nc：Nc＝ceil[(fs*N*M)/(Naxc*fc/K)]，其中，fs为该制式的采样频率，fc是CPRI基本帧的频率，M是该制式的采样位宽，N为过抽样率，N*M代表一个载扇IQ数据总的比特数，ceil表示向上舍入；

当fs是fc/K的非整数倍时，将该制式的Q个IQ数据和填充字段映射到P个复帧中，在每个复帧中都占用Nc个时隙，且所述P、Q满足P＝LCM[fs,(fc/K)]/fs，所述Q＝LCM[(k*fs),fc]/fc，P*Nc*Naxc＝Q*N*M+Nst，其中，Nst表示填充字段的比特数，M是该制式的采样位宽；N为过抽样率，N*M代表一个载扇IQ数据总的比特数，LCM表示求最小公倍数；

根据下式计算所述Nc：Nc＝ceil[(fs*N*M)/(Naxc*fc/K)]，其中，fs为该制式的采样频率，fc是基本帧的频率，M是该制式的采样位宽，ceil表示向上舍入。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当fs是fc/K的非整数倍时，所述填充字段中携带IQ数据帧头定位信息。

3.一种多制式IQ数据混模传递方法，其特征在于，包括：

源端将IQ数据按权利要求1所述方法映射到CPRI无线帧后传输到目的端；所述源端为射频设备，所述目的端为射频控制器；或者，所述源端为射频控制器，所述目的端为射频设备。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

所述源端为射频控制器，所述目的端为射频设备时，所述源端将IQ数据按权利要求1所述方法映射到CPRI无线帧后传输到目的端包括：

所述信道处理单元将IQ数据按权利要求1所述方法映射到CPRI无线帧，发送给所述交换单元；所述交换单元从所述一个或多个制式的信道处理单元接收到数据时，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换后传输到所述目的端。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

当所述目的端为射频控制器，所述源端为射频设备时；所述交换单元从一个或多个射频设备接收到CPRI无线帧，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换，将所述IQ数据交换到相应制式的信道处理单元。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述目的端接收到所述CPRI无线帧时，还从所述CPRI无线帧解析IQ数据，其中，当fs是fc/K的整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内各载扇的Nc个容器，直接恢复出所述IQ数据。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述目的端接收到所述CPRI无线帧时，还从所述CPRI无线帧解析IQ 数据，其中，当fs是fc/K的非整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，再根据填充字段特征找到IQ数据帧头，恢复出IQ数据。

8.一种多制式IQ数据混模传递系统，其特征在于，包括源端和目的端：

所述源端为射频设备，所述目的端为射频控制器；或者，所述源端为射频控制器，所述目的端为射频设备；

所述源端，用于将IQ数据按权利要求1所述映射方法映射到CPRI无线帧后传输到目的端。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述射频控制器包括一个或多个制式的信道处理单元，以及交换单元；

所述信道处理单元，用于将IQ数据按权利要求1所述映射方法映射到CPRI无线帧，发送给所述交换单元；

所述交换单元，用于从所述一个或多个制式的信道处理单元接收到CPRI无线帧时，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换后传输到所述目的端；和/或，用于从一个或多个射频设备接收到CPRI无线帧，将所述CPRI无线帧的复帧对齐，以所述复帧为周期进行时隙交换，将所述IQ数据交换到相应制式的信道处理单元。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述目的端还用于：接收到所述CPRI无线帧时，从所述CPRI无线帧解析IQ数据，其中，当fs是fc/K的整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内各载扇的Nc个容器，直接恢复出所述IQ数据；以及

当fs是fc/K的非整数倍时，通过所述CPRI无线帧的帧头确定复帧内属于各载扇的Nc个容器，再根据填充字段特征找到IQ数据帧头，恢复出IQ数据。