CN101882959B - 光口传输速率自动检测及应用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可实现两种光速率选择性传输的光口传输速率自动检测及应用的方法：(1)在下行链路，将1.25Gbps数据均按照2.5Gbps传输并通过DDR转换模块转换为高低位并行的两路数据；判断出光口传输速率后产生相应的指示信号；对两种光口传输速率分别从多个天线载波中选择出所需要的各个载波，再传输至DUC模块后传输出基带；(2)在上行链路，将多个载波分别根据指示信号插入至相应的天线载波中；然后将1.25Gbps数据分为两个相同的高低位数据，经由DDR转换模块传出基带至并串一串并转换处理芯片。本发明有利于大规模降低研发成本和维护成本，通过软件自适应检测光传输速率，无需过多的人工干预。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信系统中的TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网传输技术，特别涉及一种支持基于Ir协议的光口传输速率自动检测及应用的可编程芯片中的软件实现方法。
背景技术
在20世纪的最后20年内，现代移动通信技术走过了第一代(模拟系统)和第二代(窄带数字系统)两个阶段。
从20世纪90年代起，移动通信就以极高速度发展。1999年，在通信设备市场中，移动通信产品所占份额已超过通信产品的50%。而且，此比例还在逐渐增加。手持机的逐渐普及并带来对通信个人化的强烈需求，互联网的高速发展又带来了移动数据通信的机遇。回顾近十年的发展，可以说，移动通信技术的发展开辟了一个巨大的市场，而市场的急需又推动了第三代移动通信技术进步和国际标准的制定。
近年来，随着我国移动通信事业尤其是第三代移动通信事业的迅猛发展，我国自主知识产权的TD-SCDMA第三代移动通信标准已经拉开了大规模应用的序幕。由中华人民共和国工业和信息化部发布的《2GHz TD-SCDMA数字蜂窝移动通信网分布式基站的Ir接口技术要求》中提到了在光纤传输中分别支持1.2288Gbps和2.4576Gbps两种光口传输速率。传统的做法为分别设计两套设备或者两套程序支持两种光口传输速率，以适应不同厂商的BBU的光口传输速率要求，此种应用方法不但造成了设备成本的增加，还会形成工程施工和维护成本的成倍增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种光口传输速率自动检测及应用的方法，该方法可实现两种光速率选择性传输且可自动检测光口传输速率，有利于大规模降低研发成本和维护成本，通过软件自适应检测光传输速率，无需过多的人工干预，软件配置方便。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：光口传输速率自动检测及应用的方法，包括以下步骤：
（1）、在下行链路，对于光口接收到的数据，将1.25Gbps数据和2.5Gbps数据均按照2.5Gbps光口传输速率进行传输，并通过双倍数据速率转换模块转换为高低位并行的两路数据；然后根据Ir协议特性，判断出光口传输速率，并产生相应的光口传输速率指示信号；最后在下行路由模块中按照本级RRU的配置需求，对两种光口传输速率分别从多个天线载波中选择出所需要的各个载波，再传输至数字上变频模块，最后将数据传输出基带；
（2）、在上行链路，将数字上变频模块处理后的多个载波分别根据下行光口传输速率判断后的指示信号插入至相应的天线载波中；在光口接口中，将1.25Gbps数据分为两个相同的高低位数据，2.5Gbps数据则保持不变，然后经由双倍数据速率转换模块传出基带至并串—串并转换处理芯片。
在上述光口传输速率自动检测及应用的方法中，在下行链路中包含以下步骤：
（11）双倍数据速率转换模块对从光口接收到的2.5Gbps数据采用时钟的双沿采样，对从光口接收到的1.25Gbps数据采用时钟的上升沿采样，将20比特数据流转换成分高低位的10比特数据流，且将1.25Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，将2.5Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，或者将2.5Gbps数据的K码放在高位、超组号SGN放在下一个时钟周期的低位；
（12）根据Ir协议特性，将高10比特或者低10比特赋给新的变量后传输至同步校验模块，校验同步后继续传输20比特位宽的IQ数据至位宽转换模块；如果校验不同步则传输全零；
（13）位宽转换模块将同步校验后合并的20比特位宽的IQ数据去掉第19、18、9、8比特，得到16比特的纯IQ数据；
（14）解帧模块根据光口传输速率指示信号分别处理1.25Gbps数据和2.5Gbps数据，解出IQ数据；
（15）下行路由模块按照本级RRU的配置需求，分别对两种光口传输速率中的天线载波选择出需要的载波，然后将其传输到数字上变频模块；
在上行链路中包含以下步骤：
（21）上行路由插入模块根据来自下行链路中判断得到的光口传输速率指示信号，对多个天线载波的IQ数据经上行帧头继承一个时钟周期（即俗称的打拍）后，得到2.5Gbps数据和1.25Gbps数据；然后，对2.5Gbps数据，为每个采样时钟采样一个数据；对1.25Gbps数据，为每两个采样时钟采样一个数据；
（22）帧格式转换模块对数据帧格式进行转换；
（23）位宽转换模块将16比特的IQ数据，在K码位置加上第8比特，第9、18、19比特赋值0后，转换为20比特的数据，分高低位的10比特数据流传输至双倍数据速率转换模块；
（24）双倍数据速率转换模块对2.5Gbps数据转换为采样时钟上升沿和下降沿均采样10比特数据的时序，对1.25Gbps数据则不改变其时序。
在上述光口传输速率自动检测及应用的方法的步骤（11）中，若将2.5Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，则不需要改变2.5Gbps数据的时序；若将2.5Gbps数据的K码放在高位、超组号SGN放在下一个时钟周期的低位，则将高位缓存一个时钟周期（即缓存一拍），通过反转高低位，得到高位的超组号SGN和低位的K码对齐的IQ数据。
在上述光口传输速率自动检测及应用的方法的步骤（13）中，位宽转换模块对2.5Gbps光口传输速率的数据，其输出16比特数据的高8比特取的是20比特数据高10比特中的高8比特，低8比特取的是20比特数据低10比特中的低8比特；对1.25Gbps光口传输速率的数据，其输出16比特数据的高8比特和低8比特数据分别取20比特数据高10比特中的低8比特数据和低10比特中的低8比特数据。
本发明相对于现有技术具有如下优点及有益效果：
1、使得一套软件的TD-SCDMA射频拉远单元产品可以和两种光口传输速率的BBU相连，且能够自动检测光口传输速率，不需要任何人为操作，在提高产品竞争力的同时，也大大减少了施工工程人员的麻烦。
2、本发明有利于采用如FPGA、CPLD、EPLD、SPLD等可编程逻辑器件来实现，也可使用专用ASIC芯片来实现。
附图说明
图1是本发明上、下行链路的信号流向图；
图2是SERDES之后的数据时序图；
图3是DDR采样数据时序图；
图4是同步校验模块中1.25Gbps光口传输速率的时序图；
图5是同步校验模块中2.5Gbps光口传输速率第一种情况的时序图；
图6是同步校验模块中2.5Gbps光口传输速率第二种情况的时序图；
图7是同步校验模块中2.5Gbps光口传输速率第一种情况经处理后的时序图；
图8是位宽转换模块中2.5Gbps光口传输速率的时序图；
图9是位宽转换模块中1.25Gbps光口传输速率的时序图；
图10是下行路由模块中2.5Gbps光口传输速率的时序图；
图11是下行路由模块中1.25Gbps光口传输速率的时序图；
图12是上行路由插入模块的时序图；
图13是上行位宽转换模块中的时序图；
图14是上行DDR处理模块的时序图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例
根据TD-SCDMA通信制式的网络覆盖要求，目前信号覆盖采用较多的是BBU和RRU相连接的覆盖方式。根据中移动提出的Ir接口协议，RRU需要支持1.25Gbps和2.5Gbps两种光口传输速率。对TD-SCDMA射频拉远单元中的软件，可以设计为一套软件同时支持两种光口传输速率，自动检测，并根据不同的光口传输速率自动采用不同的数据传输方式。总的来说，本发明光口传输速率自动检测及应用的方法的下行、上行设计过程分别如下：
（1）、在下行链路，对于光口接收到的数据，将1.25Gbps数据均按照2.5Gbps光口传输速率的传输，并通过DDR（双倍数据速率）转换模块转换为高低位并行的两路数据。然后根据Ir协议中，1.25Gbps和2.5Gbps两种光口传输速率的特性，判断出光口传输速率，并产生相应的光口传输速率指示信号。最后在下行路由模块中，对两种光口传输速率分别从多个AxC（即天线载波）中选择出所需要的各个载波，再传输至DUC（数字上变频）模块，最后将数据传输出基带。
（2）、在上行链路，路由处理类似下行路由，将DUC模块处理后的多个载波分别根据下行光口传输速率判断后的指示信号插入至相应的AxC中。在光口接口中，将1.25Gbps数据分为两个相同的高低位数据（这样就和2.5Gbps数据后面的操作相同），然后经由DDR转换模块传出基带至SERDES（并串—串并转换）处理芯片。
更具体地来说，如图1所示，本发明光口传输速率自动检测及应用的方法，在下行链路中包含以下步骤：
（11）DDR转换模块对从光口接收到的2.5Gbps数据采用时钟的双沿采样，对从光口接收到的1.25Gbps数据采用时钟的上升沿采样，将20比特数据流转换成分高低位的10比特数据流，且将1.25Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，将2.5Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，或者将2.5Gbps数据的K码放在高位、超组号SGN放在下一个时钟周期的低位。具体为：
光口给SERDES芯片传输两种均为10比特、时钟均为122.88MHz的数据，并对其中光口传输速率为2.5Gbps的数据进行双沿采样，对光口传输速率为1.25Gbps的数据进行上升沿采样，其时序图如图2所示。然后利用DDR转换模块，将2.5Gbps光口传输速率的数据转换为均为10比特的高低位，其中输入数据为10比特，输出数据也为10比特，对1.25Gbps光口传输速率的数据，其高低位数据完全相同，其时序图如图3所示。此时对1.25Gbps的数据来说，因为高低位相同，故K码和超组号SGN仅有一种情况，即K码放在低位、超组号SGN放在高位，此时高低位数据位宽均为10比特，其时序图见图4；对2.5Gbps的数据来说，有两种情况：第一种情况是K码在低位，超组号SGN（在此以SGN为0来作说明，SGN等于0的时候是5ms帧头）在高位，此时数据的高低位均为10比特，时序图见图5；第二种情况是K码在高位，超组号SGN在下一个时钟周期的低位，高位的K码和低位的超组号SGN并不对齐，此时数据的高低位均为10比特，时序图见图6。
在上述对2.5Gbps数据的两种情况中，对第一种情况不需要改变数据的时序。对第二种情况，将高位缓存一拍（即缓存一个时钟周期），通过反转高低位，得到高位的超组号SGN和低位的K码对齐的IQ数据，此时数据的高低位均为10比特，时序图如图7所示。此时判断高位数据，如果高位有K码，则取出高位中的K码和低位中的超组号SGN，以及其余相关的IQ数据，但不取出高位中的K码和低位中的超组号SGN相邻的相关IQ数据，赋至一个10比特新变量；反之，如果高位没有K码，则低位中一定有K码，同样取出高位中的K码和低位中的超组号SGN，以及其余相关的IQ数据，但不取出高位中的K码和低位中的超组号SGN相邻的相关IQ数据，赋至一个10比特新变量。
（12）根据Ir协议特性，将高10比特或者低10比特赋给新的变量后传输至同步校验模块，校验同步后继续传输前面所述的20比特位宽的IQ数据至位宽转换模块；如果校验不同步则传输全零。
（13）位宽转换模块将同步校验后合并的20比特位宽的IQ数据去掉第19、18、9、8比特，得到16比特的纯IQ数据。上行链路同理，将16比特的IQ数据（由于已经作了K码位置固定）在K码位置加上第8比特，第9、18、19比特均为0，这样得到20比特的数据。
位宽转换模块对2.5Gbps光口传输速率的数据，其输出16比特数据的高8比特取的是前面所述20比特数据高10比特中的高8比特，低8比特取的是前面所述20比特数据低10比特中的低8比特，即去掉高低位的第8、9比特数据，其时序图如图8所示；对1.25Gbps光口传输速率的数据，前面所述20比特数据高10比特中的低8比特数据、低10比特中的低8比特数据是相同的，所以其输出16比特数据的高8比特和低8比特数据一样，高8比特可以取20比特数据高10比特中的低8比特数据，低8比特可以取20比特数据低10比特中的低8比特数据，其时序图如图9所示。
（14）解帧模块根据光口传输速率指示信号分别处理1.25Gbps数据和2.5Gbps数据，解出IQ数据，即将Ir协议要求的在光纤中传输的数据格式转换为IQ数据的帧格式，提出最低比特位和另外15比特组成16比特的IQ数据。
解帧模块仅对数据格式进行转换，转换后的输出数据时序和输入数据时序相同，仅数据帧格式有变化；转换方法具体为：
对2.5Gbps光口传输速率的数据，在一个5毫秒帧中组的时间段里面，每个16比特数据所占时间为一个采样时钟周期，前六个数据为所有数据的最低位，其余位为所有IQ数据的高15比特从第1比特至第15比特依次排列。将其用存储逻辑存储数据（共90个时钟周期的时间），至下一个5毫秒帧中组的时间段，第一个数据为前一个5毫秒帧中组的时间段的第7个数据的前15比特和最低位，后面的数据便可以依此类推。
对1.25Gbps光口传输速率的数据，在一个5毫秒帧中组的时间段里面，每个16比特数据所占时间为两个采样时钟周期，前三个数据为所有数据的最低位，其余位为所有IQ数据的高15比特从第1比特至第15比特依次排列。将其用RAM存储（90个时钟周期的时间），至下一个5毫秒帧中组的时间段，第一个数据为前一个5毫秒帧中组的时间段的第4个数据的前15比特和最低位，后面的数据亦可以依此类推。
（15）下行路由模块按照本级RRU的配置需求，分别对两种光口传输速率中的AxC选择出需要的载波，然后将其传输到DUC模块。对2.5Gbps数据（此处数据位宽均为16比特），其处理时序图如图10所示。对1.25Gbps数据（此处数据位宽均为16比特），其处理时序图如图11所示。
在上行链路中包含以下步骤：
（21）上行路由插入模块根据来自下行链路中判断得到的光口传输速率指示信号，对多个天线载波的1.28MSPS数据速率的IQ数据经上行帧头打拍（即继承一个时钟周期）后，得到2.5Gbps数据和1.25Gbps数据；然后，对2.5Gbps数据，为每个采样时钟采样一个数据，一个5ms帧中组的时间段总共采样96个数据；对1.25Gbps数据，为每两个采样时钟采样一个数据，一个5ms帧中组的时间段总共采样48个数据，其时序图如图12所示。
（22）帧格式转换模块（即组帧模块）对数据帧格式进行转换，为解帧模块的逆过程。组帧模块的输出数据时序和输入数据时序相同，仅数据帧格式有变化；转换方法具体如下：
对2.5Gbps光口传输速率的数据，在一个5ms帧中组的时间段里面，将其所有数据的最低位取出来，分别依次存入6个变量，并将其全部缓存102个采样时钟周期的时间。然后将其前6个数据位依次存放6个变量里面的数据，接下来按顺序依次存放高15比特的数据。
对1.25Gbps光口传输速率的数据，在一个5ms帧中组的时间段里面，将其所有数据的最低位取出来，分别依次存入3个变量，并将其全部缓存102个采样时钟周期的时间。然后将其前3个数据位依次存放3个变量里面的数据，接下来存放高15比特的数据。
（23）位宽转换模块将16比特的IQ数据，在K码位置加上第8比特，第9、18、19比特赋值0后，转换为20比特的数据，分高低位的10比特数据流传输至DDR转换模块，其时序图如图13所示。
（24）DDR转换模块对2.5Gbps数据转换为采样时钟上升沿和下降沿均采样10比特数据的时序，对1.25Gbps数据则不改变其时序，时序图如图14所示。至此，上行链路的IQ数据传输出了基带，至SERDES芯片后由光纤传输。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.光口传输速率自动检测及应用的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）、在下行链路，对于光口接收到的数据，将1.25Gbps数据和2.5Gbps数据均按照2.5Gbps光口传输速率进行传输，并通过双倍数据速率转换模块转换为高低位并行的两路数据；然后根据Ir协议特性，判断出光口传输速率，并产生相应的光口传输速率指示信号；最后在下行路由模块中按照本级RRU的配置需求，对两种光口传输速率分别从多个天线载波中选择出所需要的各个载波，再传输至数字上变频模块，最后将数据传输出基带；
（2）、在上行链路，将数字上变频模块处理后的多个载波分别根据下行光口传输速率判断后的指示信号插入至相应的天线载波中；在光口接口中，将1.25Gbps数据分为两个相同的高低位数据，2.5Gbps数据则保持不变，然后经由双倍数据速率转换模块传出基带至并串—串并转换处理芯片。
2.根据权利要求1所述的光口传输速率自动检测及应用的方法，其特征在于在下行链路中包含以下步骤：
（11）双倍数据速率转换模块对从光口接收到的2.5Gbps数据采用时钟的双沿采样，对从光口接收到的1.25Gbps数据采用时钟的上升沿采样，将20比特数据流转换成分高低位的10比特数据流，且将1.25Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，将2.5Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，或者将2.5Gbps数据的K码放在高位、超组号SGN放在下一个时钟周期的低位；
（12）根据Ir协议特性，将高10比特或者低10比特赋给新的变量后传输至同步校验模块，校验同步后继续传输20比特位宽的IQ数据至位宽转换模块；如果校验不同步则传输全零；
（13）位宽转换模块将同步校验后合并的20比特位宽的IQ数据去掉第19、18、9、8比特，得到16比特的纯IQ数据；
（14）解帧模块根据光口传输速率指示信号分别处理1.25Gbps数据和2.5Gbps数据，解出IQ数据；
（15）下行路由模块按照本级RRU的配置需求，分别对两种光口传输速率中的天线载波选择出需要的载波，然后将其传输到数字上变频模块；
在上行链路中包含以下步骤：
（21）上行路由插入模块根据来自下行链路中判断得到的光口传输速率指示信号，对多个天线载波的IQ数据经上行帧头继承一个时钟周期后，得到2.5Gbps数据和1.25Gbps数据；然后，对2.5Gbps数据，为每个采样时钟采样一个数据；对1.25Gbps数据，为每两个采样时钟采样一个数据；
（22）帧格式转换模块对数据帧格式进行转换；
（23）位宽转换模块将16比特的IQ数据，在K码位置加上第8比特，第9、18、19比特赋值0后，转换为20比特的数据，分高低位的10比特数据流传输至双倍数据速率转换模块；
（24）双倍数据速率转换模块对2.5Gbps数据转换为采样时钟上升沿和下降沿均采样10比特数据的时序，对1.25Gbps数据则不改变其时序。
3.根据权利要求2所述的光口传输速率自动检测及应用的方法，其特征在于：步骤（11）中，若将2.5Gbps数据的K码放在低位、超组号SGN放在高位，则不需要改变2.5Gbps数据的时序；若将2.5Gbps数据的K码放在高位、超组号SGN放在下一个时钟周期的低位，则将高位缓存一个时钟周期，通过反转高低位，得到高位的超组号SGN和低位的K码对齐的IQ数据。
4.根据权利要求2所述的光口传输速率自动检测及应用的方法，其特征在于：步骤（13）中，位宽转换模块对2.5Gbps光口传输速率的数据，其输出16比特数据的高8比特取的是20比特数据高10比特中的高8比特，低8比特取的是20比特数据低10比特中的低8比特；对1.25Gbps光口传输速率的数据，其输出16比特数据的高8比特和低8比特数据分别取20比特数据高10比特中的低8比特和低10比特中的低8比特数据。
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