CN102082608B - 一种rru级联光纤时延调整方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种RRU级联光纤时延调整方法及装置，装置由二个激光器、FPGA模块、CPU组成，FPGA模块分别与二个激光器、CPU相连；FPGA模块获得本级RRU的ID，根据CPU的配置调整时延，将下一级RRU的上行数据同本级RRU的上行数据合成，计算BBU配置时延所需的各个帧头之间的距离；CPU模块获取BBU配置时延的参数，并根据本级RRU的ID号进行调整，同时检测时延配置是否完成，没有则复位光口进而从新调整帧头位置直至时延调整完成。本发明具有简单、快速、稳定的特点，保证整个级联链路的正常通信。

Description

一种RRU级联光纤时延调整方法及装置
技术领域
本发明涉及一种远端射频单元级联时延调整方法和装置。
背景技术
分布式基站包括基带单元BBU(Base Band Unit)和射频单元RRU(Remote Radio Unit)两部分。BBU和RRU分别承担基站的基带处理部分和射频处理部分功能，从硬件和软件上都自成一体，采用开放式的接口和标准协议(CPRI、IR、OBSAI)，通过光纤互联。两单元之间的关系如附图1所示。
RRU与BBU之间有单点、星型、链型、环型、以及多点等方式，能根据不同需求实现灵活组网，广泛和简便的应用于各种场合。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，从而达到高覆盖低成本的目的。RRU级联示意图如附图1所示。RRU支持的最大级联数主要决定因素有：光口速率、单级RRU支持的天线载波(AxC)数。时延主要由RRU器件处理时延和光纤传输时延两部分构成。在时分复用的系统中，上下行信号分时复用信道，为了保证上下行通信正常，RRU必须保持同BBU的空口同步，即工作在同一个时间基准，这就需要进行时延调整。单点连接时由BBU完成对RRU的时延调整，级联时则需本级的RRU测量下一级RRU的相关延时量并协助BBU完成时延调整。
BBU下行方向会提前系统时间基准发送信号，RRU从接收信号中恢复下行帧头，并根据下行帧头产生发送的上行帧头，同时计算这两个帧头之间的距离，通过OM消息上报给BBU。BBU根据接收到的RRU上行帧头、时间基准以及RRU上报的帧头距离，计算出RRU上下行时延调整值，通过OM消息下发给RRU，根据配置值RRU完成时延调整。当各级RRU的时间基准同BBU一致并且上行数据能正确合成一路数据，即完成时延调整，否则系统将不能正常工作。
为了提高覆盖和节约成本，级联是最有效的组网方式。级联的时延调整是整个系统能否正常工作的关键，调整的精度影响到通信的质量。同时级联时延调整也是一个技术难点。
发明内容
本发明的目的为了克服传统方法存在的缺陷，以保证BBU和RRU空口同步的稳定性及可靠性为核心，提供了一种通用性强、架构实现简单、有利于系统快速和准确完成远端射频单元级联光纤时延调整的方法和装置。本发明方法由现场可编程门阵列(FPGA)和CPU配合完成；首先在初始化时，CPU将时延初始值配置为最大光纤长度时的值；在BBU开始时延校准时，由CPU在BBU配置值的基础上根据RRU的ID号不同计算出不同级数RRU的时延调整值，从而完成对不同级数RRU的时延配置；调整的结果需保证各级RRU同BBU工作在一个时间基准上，上行在本级和下一级RRU数据合成时，下一级RRU的上行帧头始终在本级上行帧头前，FPGA计算两个帧头之间的距离若在既定的范围内，则有FPGA上报一个完成信号给CPU表明时延调整完成，否则CPU复位光口重新调整帧头位置，再次进行调整直至检测到成功信号。然后下一级的上行数据依据本级帧头进行缓存，从而使级联RRU的上行数据帧头保持一致，完成链路的建立和调整工作，实现和BBU的正常通信。
本发明的RRU级联光纤时延调整装置，由以下几个部分组成：二个激光器(0，1)、FPGA、CPU，FPGA分别与二个激光器、CPU相连。本发明的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的串/并转换模块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；FPGA的数据解析模块完成本级RRU的ID号获取；FPGA的数据合成模块完成本级RRU同下级RRU上行数据的整合以及判断时延调整是否完成；FPGA的时延调整模块根据CPU的配置值完成时延调整功能；FPGA的上行数据处理模块完成接收数字中频信号；CPU完成时延调整值的或其及配置；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RRU级联光纤时延调整方法，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的串/并转换(SerDes)模块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的上行数据处理模块负责将中频载波信号根据BBU发送的AXC配置信息封装成无线帧，发送给时延调整模块；
(4)CPU在初始化配置时将上下行的时延值设为光纤最大长度时的值，以保证时延校准后下一级RRU的上行帧头始终在本级RRU上行帧头前；
(5)链路建立后，FPGA的数据解析模块获得本级RRU的ID，上报给CPU保存；
(6)BBU开始时延校准后，CPU获取BBU的时延配置参数，将下行的配置值保存作为下行时延调整的值，上行时延调整值需根据本级RRU的ID号查表得到一个微调值再加上下行时延配置值获得；
(7)FPGA的时延调整模块负责接收CPU获取的BBU的时延配置参数，通过调整内部缓存单元对无线数据帧进行延时输出，以完成链路时延的调整，然后将无线数据帧发送给数据合成模块；
(8)在FPGA的数据合成模块中，数据合成模块计算本级RRU的上行帧头和下一级RRU的上行帧头的距离，若下一级RRU的上行帧头超前本级RRU的上行帧头，并且两帧头之间的距离在既定范围内，则FPGA上报完成信号给CPU，否则CPU调用本级RRU的光口复位信号，重新调整帧头位置，直至完成；同时数据合成模块还负责将本级RRU上行无线数据帧和下一级RRU上行无线数据帧进行数据合成，即数据依据本级RRU的上行帧头进行缓存，两路数据相或即可合成一路数据送到Serdes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，直至步骤(8)CPU检测到完成信号和BBU的时延配置成功信息，就能实现RRU级联时延调整。
本发明具有快速、简便、稳定的特点，以保证级联RRU能够与BBU进行正常通信。
附图说明
图1为分布式基站系统中RRU多级级联示意图。
图2为本发明方法所采用的RRU级联时延调整的装置框图。
图3为本发明方法所采用的主要步骤流程图。
图4为TDD-LTE中10ms无线帧结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
在图2所示，本发明的装置，由以下几个部分组成：二个激光器(0，1)、FPGA、CPU，FPGA分别与二个激光器、CPU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的串/并转换模块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；FPGA的数据解析模块完成本级RRU的ID号获取；FPGA的数据合成模块完成本级RRU同下级RRU上行数据的整合以及判断时延调整是否完成；FPGA的时延调整模块根据CPU的配置值完成时延调整功能；FPGA的上行数据处理模块完成接收数字中频信号；CPU完成时延调整值的或其及配置；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。
根据图3所示的流程图，RRU启动后CPU将时延的初始值配置为光纤最大长度时的值，在链路建立后FPGA的数据解析模块获取本级RRU的ID号上报给CPU保存；BBU启动时延校准流程后，FPGA计算各个帧头之间的距离并上报给CPU，通过OM消息上传给BBU；BBU根据时间基准计算后将配置值下发给RRU的CPU，CPU将收到的下行配置值保存作为下行的时延调整值，上行调整值则根据RRU的ID号查表获取相应的微调值再加上下行配置值就是上行的时延调整值；CPU配置FPGA的寄存器，通过改变时延调整模块的内部缓存单元的缓存量实现对无线数据帧的延时输出，完成对不同级数RRU的上下行时延配置，以保证各级RRU和BBU工作在一个时间基准，上行在本级和下一级RRU数据合成时，下一级RRU的上行帧头始终在本级上行帧头前，FPGA计算两个帧头之间的距离若在既定的范围内，则有FPGA上报一个完成信号给CPU表明时延调整完成，否则CPU复位光口重新调整帧头位置，再次进行调整直至检测到成功信号。然后下一级的上行数据依据本级帧头进行缓存，从而使级联RRU的上行数据帧头保持一致，完成链路的建立和调整工作，实现和BBU的正常通信。
具体实施例如在光接口速率2.4576Gbps两天线LTE-RRU中，无线帧结构如图4所示，FPGA工作时钟为122.88MHz，以40Km光纤为例，依据BBU规定的定时提前量为234.375us计算，最大的时延量为28800(换算到FPGA的时钟域)。初始化时，CPU给FPGA上下行的配置值为(14400，14400)；第1级RRU获得ID为1，依次类推，根据LTE的带宽和光速率只能有4级RRU级联，FPGA将ID号上报CPU保存；BBU启动时延校准流程，本级RRU根据IR协议的时延校准原则计算相关的帧头之间的距离并上报给BBU，BBU计算后下发配置值，如为(3000，4000)则CPU配置下行的值为3000，上行配置第1级的值为3000，第2级则需加微调值a，则对第2级的配置值为3000+a，第3级则为3000+b，第4级则为3000+c，其中微调值由计算和实验得到并且每级的固定；时延调整模块根据配置值完成调整后，各个帧头的位置会发生变化，BBU侧会判断第1级RRU是否同自己工作在一个时间基准，而级联的RRU则需逐级判断，本级RRU计算下一级RRU的上行帧头同本级上行帧头之间的距离，若下一级RRU上行帧头超前并在既定的范围内，则表明下一级RRU时延调整成功，并将完成信息上报CPU以便继续其他流程；时延调整流程逐级进行，直至级联的RRU全部同BBU工作在一个时间基准并且上行数据能正确合成一路，则表明时延调整完成。
本发明的上述实例仅仅为说明本发明的实现方法，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，都可轻易想到其变化和替换，因此本发明保护范围都应涵盖在由权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种RRU级联光纤时延调整方法，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的串/并转换模块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的上行数据处理模块负责将中频载波信号根据BBU发送的天线载波(AXC)配置信息封装成无线帧，发送给时延调整模块；
（4）CPU在初始化配置时将上下行的时延值设为光纤最大长度时的值,以保证时延校准后下一级RRU的上行帧头始终在本级RRU上行帧头前;
（5）链路建立后，FPGA的数据解析模块获得本级RRU的ID，上报给CPU保存；
（6）BBU开始时延校准后，CPU获取BBU的时延配置参数，将下行的配置值保存作为下行时延调整的值，上行时延调整值需根据本级RRU的ID号查表得到一个微调值再加上下行时延配置值获得；
（7）FPGA的时延调整模块负责接收CPU获取的BBU的时延配置参数，通过调整内部缓存单元对无线数据帧进行延时输出，以完成链路时延的调整，然后将无线数据帧发送给数据合成模块；
（8）在FPGA的数据合成模块中，数据合成模块计算本级RRU的上行帧头和下一级RRU的上行帧头的距离，若下一级RRU的上行帧头超前本级RRU的上行帧头，并且两帧头之间的距离在既定范围内，则FPGA上报完成信号给CPU，否则CPU调用本级RRU的光口复位信号，重新调整帧头位置，直至完成；同时数据合成模块还负责将本级RRU上行无线数据帧和下一级RRU上行无线数据帧进行数据合成，即数据依据本级RRU的上行帧头进行缓存，两路数据相或即可合成一路数据送到串/并转换(Serdes)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，直至步骤（8）CPU检测到完成信号和BBU的时延配置成功信息，就能实现RRU级联时延调整。
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