CN104853417B - 数字前端、基带主处理单元及信道功能划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种数字前端、基带主处理单元及信道功能划分方法，其中，数字前端包括：控制模块，用于获得基带主处理单元发送的控制信息；处理模块，用于根据所述控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理流程。本发明的方案可以实现基带池中内部数据的动态交换，通过动态迁移UE级处理负载的方式，降低基带池的整体功耗。

Description

数字前端、基带主处理单元及信道功能划分方法

技术领域

本发明涉及通信领域无线网，特别是指一种数字前端、基带主处理单元及信道功能划分方法。

背景技术

目前新型绿色演进的无线网络C-RAN的系统架构，主要是由远端无线射频单元(RRU)与天线组成的分布式无线网络，具备高带宽、低延迟的光传输网络连接远端无线射频单元，通用处理器和实时虚拟技术组成的集中式基带处理池。所有基带处理单元和远端无线射频单元通过高带宽、低延迟的光传输网络连接起来。基带处理单元(BBU)集中在一个物理站点构成基带池。基带池中多个基带处理单元之间通过高带宽、低延迟、灵活拓扑、低成本交叉连接。基带池上需要应用基站虚拟化技术，支持基带池物理资源和计算能力的虚拟分配和组合。

集中式基站内多个BBU互联互通构成高容量、低延迟的互联架构。远端的RRU通过互联架构交换到集中式基带池中任一个BBU。这种方式是对现有BBU进行集中化集成，可有效实现载波负载均衡、容灾备份，并达到提高设备利用率、减少基站机房数量、降低能耗的目的。

现有技术方案中多以DSP(数字信号处理器)+FPGA(现场可编程门阵列)的实现方式实现基带池，或者以通用处理CPU替代DSP实现BBU的物理层处理功能。但这两类方案中，BBU均是由一个DSP或者CPU来完成基带处理的所有流程，无法实现基带池中内部数据动态交换，且整个基带池的功耗也高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数字前端、基带主处理单元及信道功能划分方法，实现基带池中内部数据动态交换，且降低整个基带池的功耗。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供的技术方案如下：

一种数字前端，包括：

控制模块，用于获得基带主处理单元发送的控制信息；

处理模块，用于根据所述控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理。

其中，所述处理模块包括：

上行处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给所述基带主处理单元；

下行处理子模块，用于根据所述控制信息，对下行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并发送给与所述数字前端连接的远端射频单元。

其中，所述上行处理子模块包括：

第一上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行共享信道PUSCH和上行公共控制信道PUCCH的小区级处理流程进行预处理，得到第一处理结果；

第二上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对随机接入信道RACH的小区级处理流程进行预处理，得到第二处理结果；

第三上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行信道质量测量SRS信道的小区级处理流程进行预处理，得到第三处理结果。

其中，所述第一上行预处理子模块具体用于将获取的上行共享信道PUSCH和上行公共控制信道PUCCH的小区级处理流程的时域数据进行半载波偏移补偿、AGC增益处理和傅立叶FFT变换后，得到频域数据，并根据所述基带主处理单元下发的当前子帧的无线承载RB资源分配指示，获得有效RB的频域数据，作为所述第一处理结果。

其中，所述第二上行预处理子模块具体用于根据所述基带主处理单元下发的RACH信道占用资源指示，将获得的随机接入信道RACH的小区级处理流程的时域数据进行采样和低通滤波后，进行增益AGC处理和傅立叶FFT变换后，转换为频域数据，作为第二处理结果。

其中，所述第三上行预处理子模块具体用于根据所述基带主处理单元下发的上行信道质量测量SRS配置信息，对SRS信道的小区级处理流程的上行子帧的14个符号中最后一个符号进行独立的增益AGC处理，并提取有效数据，得到第三处理结果。

其中，所述上行处理子模块还包括：

第一上行缓存子模块，用于存储所述第一处理结果；

第二上行缓存子模块，用于存储所述第二处理结果；

第三上行缓存子模块，用于存储所述第三处理结果；

上行缓存数据调度模块，用于根据所述控制信息，将所述第一上行缓存子模块、所述第二上行缓存子模块和/或所述第三上行缓存子模块中的数据发送给基带主处理单元。

其中，所述控制模块包括：

第一控制接口，用于发送上行链路状态信息和端口映射表数据给所述第一上行预处理子模块；

第二控制接口，用于发送物理随机接入信道PRACH中心频点给所述第二上行预处理子模块；

第三控制接口，用于发送上行信道质量测量SRS配置信息给所述第三上行预处理子模块；

第四控制接口，用于发送目标MAC地址给所述上行缓存数据调度模块，指示所述上行缓存数据调度模块将所述第一上行缓存子模块、所述第二上行缓存子模块和/或所述第三上行缓存子模块中的数据通过PCIe接口或者以太网口发送给基带主处理单元。

其中，所述下行处理子模块包括：

第一下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元在建立小区前下发的静态配置信息，并处理；

第二下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元在建立小区后发送的此小区的下行静态数据，并处理；

第三下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元下发的下行每子帧待处理数据所需的控制信息，并处理；

第四下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元下发的下行每子帧待处理数据，并处理。

其中，所述下行静态数据包括：物理广播信道PBCH数据，主同步信号PSS，辅同步信号SSS，公共导频信号CRS和小区级参数；

所述第二下行数据处理子模块具体用于缓存所述下行静态数据，并根据缓存的所述小区级参数，生成物理广播信道PBCH数据，主同步信号PSS，辅同步信号SSS，公共导频信号CRS。

其中，所述下行每子帧待处理数据包括：物理下行共享信道PDSCH预编码后的数据，物理混合自动重传指示信道PHICH编码后的数据，物理公共控制信道PDCCH加扰后的数据，物理控制格式指示信道PCFICH加扰后的数据，PDSCH映射信息，PHICH/PDCCH/PCFICH映射信息，功率控制信息和发送端口到天线通道的映射信息；

所述第四下行数据处理子模块具体用于根据所述PDSCH映射信息，PHICH/PDCCH/PCFICH映射信息、功率控制信息和发送端口到天线通道的映射信息，完成所述PDSCH预编码后的数据，PHICH信道编码后的数据，PDCCH加扰后的数据，PCFICH加扰后的数据到天线通道的映射。

本发明的实施例还提供一种基带主处理单元，包括：

上行处理模块，用于接收数字前端对信道的小区级处理流程进行处理后产生的数据，并对所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，得到上行处理结果；

下行处理模块，用于对相关下行信道的数据进行用户级处理流程的处理，得到下行处理结果；其中，所述用户级处理流程包括：与用户负载数相关的信号的处理。

其中，所述上行处理模块包括：

第一上行处理子模块，用于对分发到物理上行共享信道PUSCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第一上行处理结果；

第二上行处理子模块，用于对分发到物理上行链路控制信道PUCCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第二上行处理结果；

第三上行处理子模块，用于对分发到上行信道质量测量SRS信道中的数据进行用户级处理流程的处理，产生第三上行处理结果；

第四上行处理子模块，用于对分发到物理随机接入信道PRACH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第四上行处理结果。

其中，所述下行处理模块包括：

第一下行处理子模块，用于对广播类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第一下行处理结果；

第二下行处理子模块，用于对控制类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第二下行处理结果；

第三下行处理子模块，用于对物理下行共享信道PDSCH的数据进行用户级处理流程处理，得到第三下行处理结果。

本发明的实施例还提供一种基带处理单元，包括：如上所述的数字前端；还包括：如上所述的基带主处理单元。

其中，所述数字前端与所述基带主处理单元通过PCIe接口或者以太网络连接。

本发明的实施例还提供一种信道功能划分方法，包括：

数字前端获得基带主处理单元发送的控制信息，并根据所述控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理；

所述基带主处理单元接收所述数字前端对信道的小区级处理流程进行处理后产生的数据，并对所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，得到上行处理结果；并对相关下行信道的数据进行用户级处理流程的处理，得到下行处理结果；其中，所述用户处级理流程包括：与用户负载数相关的信号的处理。

其中，所述数字前端根据所述控制信息，对信道的小区级处理进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元的步骤包括：

所述数字前端根据所述控制信息，对上行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给所述基带主处理单元；或者

所述数字前端根据所述控制信息，对下行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并发送给与所述数字前端连接的远端射频单元。

其中，所述基带主处理单元进行用户级处理流程的处理的步骤包括：

所述基带主处理单元对分发到物理上行共享信道PUSCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第一上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到物理上行链路控制信道PUCCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第二上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到上行信道质量测量SRS信道中的数据进行用户级处理流程的处理，产生第三上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到物理随机接入信道PRACH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第四上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对广播类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第一下行处理结果；或者

所述基带主处理单元对控制类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第二下行处理结果；或者

所述基带主处理单元对物理下行共享信道PDSCH的数据进行用户级处理流程处理，得到第三下行处理结果。

本发明的上述实施例具有如下有益效果：

本发明的上述方案中，通过在数字前端中根据基带主处理单元发送的控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理；而相应的，与用户负载数变化有关的用户级处理流程则由基带主处理单元处理，从而使基带信号在处理时，首先由数字前端进行处理后，动态地转给相应的基带主处理单元进行处理，实现基带池中数据动态交换；并且在基带池中，与小区处理负载变化无关的处理和与用户负载数变化有关的用户级处理分开处理，且与小区处理负载变化无关的信号的处理放在数字前端所在的前端交换网络处理，而将与用户负载数变化有关的用户级信号放在基带主处理单元所在的后端交换网络处理，这样不需要接收数字前端处理后的信号的基带主处理单元可以选择性关闭，降低整个基带池的功耗。

附图说明

图1为本发明的实施例中，基带池的整体架构示意图；

图2为本发明的实施例中，基带池中数字前端与基带主处理单元的功能划分示意图；

图3为本发明的实施例中，数字前端的功能模块结构示意图；

图4为本发明的实施例中，数字前端在实现上行数据发送的具体模块结构示意图；

图5为图4所示的数字前端在实现上行数据发送的具体模块的实现流程示意图一；

图6为图4所示的数字前端在实现上行数据发送的具体模块的实现流程示意图二；

图7为数字前端在实现下行数据发送的具体模块的结构示意图；

图8为图7所示的数字前端在实现下行数据发送的具体模块的实现流程示意图一；

图9为图7所示的数字前端在实现下行数据发送的具体模块的实现流程示意图二；

图10为图7所示的数字前端在实现下行数据发送的具体模块的实现流程示意图三；

图11为本发明的基带主处理单元的模块结构示意图；

图12为图11所示的基带主处理单元的具体模块实现上行处理的流程图；

图13为图11所示的基带主处理单元的具体模块实现下行处理的流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的以下实施例中所述的基带池(BBU)架构如图1所示，包括后端交换网络和前端交换网络，其中，后端交换网络中包括：基带主处理单元，每一个基带主处理单元均可以由一台主机或者一台服务器实现；且多个基带主处理单元之间可以相互通信连接；前端交换网络中包括：数字前端，多个数字前端之间可以相互通信连接；且一数字前端与该数字前端对应的基带主处理单元之间可以通过PCIe接口连接，该数字前端与基带池中的其它基带主处理单元之间可以通过以太网口连接。进一步的，该架构中，数字前端还进一步与远端射频单元(RRU)连接，每一个数字前端与远端射频单元(RRU)可以通过CPRI接口(通用公共无线接口)连接。

基于上述架构，如图2所示，本发明的实施例中将与小区处理负载变化无关的信号的处理(即小区级处理流程)处理放在数字前端中处理，而将与用户负载数有关的信号的(即用户级处理流程)处理放在基带主处理单元中进行处理而基带主处理单元和数字前端之间通过交换网络连接，数字前端与远端射频单元RRU连接。

具体的，如图3所示，本发明的实施例提供的数字前端包括：

控制模块，用于获得基带主处理单元发送的控制信息；

处理模块，用于根据所述控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理。

该实施例通过在数字前端中根据基带主处理单元发送的控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理；小区处理负载是指小区内的通讯业务量；而相应的，与用户负载数变化有关的用户级信号的处理则由基带主处理单元处理，从而使基带信号在处理时，首先由数字前端进行处理后，动态地转给相应的基带主处理单元进行处理，实现基带池中数据动态交换。

其中，所述处理模块具体可以包括：

上行处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给所述基带主处理单元；

下行处理子模块，用于根据所述控制信息，对下行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并发送给与所述数字前端连接的远端射频单元。

下面分别就数字前端的上行数据的处理以及下行数据的处理进行说明：

1.数字前端的上行数据的处理

如图4所示，所述上行处理子模块包括：

第一上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行共享信道PUSCH和上行公共控制信道PUCCH的小区级处理流程进行预处理，得到第一处理结果；

第二上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对随机接入信道RACH的小区级处理流程进行预处理，得到第二处理结果；

第三上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行信道质量测量SRS信道的小区级处理流程进行预处理，得到第三处理结果。

其中，所述第一上行预处理子模块具体用于将获取的上行共享信道PUSCH和上行公共控制信道PUCCH的小区级处理流程的时域数据进行半载波偏移补偿、AGC增益处理和傅立叶FFT变换后，得到频域数据，并根据所述基带主处理单元下发的当前子帧的无线承载RB资源分配指示，获得有效RB的频域数据，作为所述第一处理结果；并进一步的，可以对有效RB的频域数据进行位宽压缩，得到所述第一处理结果。

其中，所述第二上行预处理子模块具体用于根据所述基带主处理单元下发的RACH信道占用资源指示，将获得的随机接入信道RACH的小区级处理流程的时域数据进行采样和低通滤波后，进行增益AGC处理和傅立叶FFT变换后，转换为频域数据，将所述频域数据作为所述第二处理结果，并进一步的，可以对将所述频域数据进行位宽压缩后，得到第二处理结果。

其中，所述第三上行预处理子模块具体用于根据所述基带主处理单元下发的SRS(上行信道质量测量)配置信息，对SRS信道的小区级处理流程的上行子帧的14个符号中最后一个符号进行独立的增益AGC处理，并提取有效数据，得到第三处理结果。

其中，所述上行处理子模块还包括：

第一上行缓存子模块，用于存储所述第一处理结果；

第二上行缓存子模块，用于存储所述第二处理结果；

第三上行缓存子模块，用于存储所述第三处理结果。

进一步的，所述上行处理子模块还包括：上行缓存数据调度模块，用于根据所述控制信息，将所述第一上行缓存子模块、所述第二上行缓存子模块和/或所述第三上行缓存子模块中的数据发送给基带主处理单元。

其中，所述控制模块包括：

第一控制接口，用于发送上行链路状态信息和URB端口映射表数据给所述第一上行预处理子模块；

第二控制接口，用于发送PRACH(物理随机接入信道)中心频点给所述第二上行预处理子模块；

第三控制接口，用于发送SRS(上行信道质量测量)配置信息给所述第三上行预处理子模块；

第四控制接口，用于发送目标MAC地址给所述上行缓存数据调度模块，指示所述上行缓存数据调度模块将所述第一上行缓存子模块、所述第二上行缓存子模块和/或所述第三上行缓存子模块中的数据通过PCIe接口或者以太网口发送给基带主处理单元。

具体的，如图5所示数字前端的上行各信道处理流程如下：

1)第一上行预处理子模块进行上行共享信道(PUSCH)和上行公共控制信道(PUCCH)的数字预处理；

将CPRI(通用接口)从RRU获取的时域数据进行半载波偏移补偿、AGC处理(增益处理)，FFT变换(傅立叶变换)，无线承载的选择，比特位的压缩，从而转换到频域，并根据高层协议栈(基带主处理单元的高层协议栈)下发的当前子帧的RB(无线承载)资源分配指示(包括PUSCH和PUCCH信道的位置信息)，挑选有效RB数据后，对其进行比特位宽压缩，最终存储于内部缓存(第一上行缓存子模块)。

2)第二上行预处理子模块进行RACH信道(随机接入信道)的数字预处理

根据提前下发的RACH信道占用资源指示，对时域信号进行降采样和低通滤波，得到RACH信道的时域数据，而后对其进行AGC(增益处理)和FFT(傅立叶)变换后，转换为频域数据，将其压缩后，存储于内部缓存中(即第二上行缓存子模块)。

3)第三上行预处理子模块进行SRS信道(上行信道质量测量)的预处理

根据高层协议栈下发的SRS配置信息，针对上行子帧的14个符号中最后一个符号进行独立的AGC处理，比特位宽压缩，并提取相关的有效数据放入缓存。

4)上行缓存数据调度模块根据上层下发的命令字和目标数据地址，将缓存于内存中的数据(包括：PUSCH、PUCCH、SRS、PRACH等)或者通过PCIe上传至主机(服务器或者基带主处理单元)，或者根据配置的地址通过以太网接口转发给其它的主机(即服务器或者基带主处理单元)

5)控制模块

缓存接收到本子帧的控制字命令，并根据控制命令字的内容指示上述各模块的工作模式和工作方式。具体的控制信息包括：

A)，上行链路状态

指示当前上行链路的状态，包括：是否是特殊子帧，上行PRACH的数量，转发目的地址数量，SRS配置信息等。

B)，PRACH中心频点根据上行链路PRACH的数量，配置的PRACH中心频点的具体信息。

C)，URB端口映射表数据

指示上行RB的有效映射资源，即指示UE占用上行资源的状态

D)，目标数字前端的MAC地址

指示当前子帧数据的分发方式：通过本地PCIe上报给主机，或者根据配置的MAC地址将数据通过以太网口传送给其它主机。

如图6所示，上行链路处理子模块的各组成部分的逻辑工作流程如下：

1)从基带主处理单元接收控制信息并缓存；

2)根据空口数据子帧号是否等于控制信息对应的子帧号；

3)若是，则根据上行链路状态判断，分别进行SRS信道信号的预处理，PUSCH/PUCCH信道信号的预处理，PRACH信号的预处理；

4)缓存上述信道中信号至相应的缓存中；

5)根据目标MAC地址，将数据发送给本主机(本服务器或者本基带主处理单元)或者通过以太网接口发送给其它主机(其它服务器或者其它基带主处理单元)。

2.数字前端的上行数据的处理

如图7所示，所述下行处理子模块包括：

第一下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元在建立小区前下发的静态配置信息，并处理；

第二下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元在建立小区后发送的此小区的下行静态数据，并处理；

第三下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元下发的下行每子帧待处理数据所需的控制信息，并处理；

第四下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元下发的下行每子帧待处理数据，并处理。

其中，所述下行静态数据包括：物理广播信道PBCH数据，主同步信号PSS，辅同步信号SSS，公共导频信号CRS和小区级参数；

所述第二下行数据处理子模块具体用于缓存所述下行静态数据，并根据缓存的所述小区级参数，生成物理广播信道PBCH数据，主同步信号PSS，辅同步信号SSS，公共导频信号CRS。

其中，所述下行每子帧待处理数据包括：物理下行共享信道PDSCH预编码后的数据，物理混合自动重传指示信道PHICH编码后的数据，物理公共控制信道PDCCH加扰后的数据，物理控制格式指示信道PCFICH加扰后的数据，PDSCH映射信息，PHICH/PDCCH/PCFICH映射信息，功率控制信息和发送端口到天线通道的映射信息；

所述第四下行数据处理子模块具体用于根据所述PDSCH映射信息，PHICH/PDCCH/PCFICH映射信息、功率控制信息和发送端口到天线通道的映射信息，完成所述PDSCH预编码后的数据，PHICH信道编码后的数据，PDCCH加扰后的数据，PCFICH加扰后的数据到天线通道的映射。

具体的，如图8所示，数字前端通过如PCIe或者以太网接口等通用接口接收来自基带主处理单元的数据和信息，通过数据分发模块放在对应的缓存中，然后在控制模块的指导下根据静态配置信息和每子帧的控制信息完成下行控制信道的处理、资源映射和每天线OFDM符号生成。

基带主处理单元和数字前端间接口的数据量随负载轻重动态变化，最大值约为2M/ms。

本发明的上述LTE系统的数字前端的下行链路功能描述中，可以更易于实现基带主处理单元和数字前端间的数据灵活有效的交换，从而，更有利于实现CoMP、载波迁移等功能。

另外，如果将数字前端也可以放入RRU中，这样就将数据传输带宽由原有的CPRI19.8Gb/s降至最大为2Gb/s。由于数字前端放入RRU后，基带主处理单元和RRU间的数据传输带宽随负载轻重而动态变化，那么就可以对传输到不同的RRU的数据进行传输上的统计复用。

如图9所示，数字前端的下行各信道的统一处理流程包括：

基带主处理单元发送静态配置信息给数字前端；

基带主处理单元发送下行静态数据给数字前端；

基带主处理单元发送下行每子帧处理控制信息给数字前端；

基带主处理单元发送下行每子帧待处理数据给数字前端；

数字前端基于配置及控制信息，进行下行数据处理，下行数据发送，依次反复执行上述动作。

如图10所示，数字前端的下行链路的功能实现过程中，首先，在建立小区前基带主处理单元将静态配置信息发送给数字前端，其中，静态配置信息包括：小区ID、系统带宽、CP类型等；

其次，小区建立后基带主处理单元发送此小区的下行静态数据给数字前端，其中，下行静态数据可包括：物理广播信道PBCH、小区级参考信号、主辅同步信号(PSS/SSS)等。为了减少基带主处理单元与数字前端之间交互的数据量，建议下行静态数据在数字前端上进行缓存，从而不需要多次发送。

再次，基带主处理单元发送下行每子帧处理所需的控制信息给数字前端。

最后，基带主处理单元发送下行每子帧待处理的数据给数字前端，上述的控制信息和数据不一定是对应同一子帧，只要下行子帧数据处理满足LTE空口时序即可，两者没有绝对的时间先后关系，然后，数字前端基于控制信息对下行数据进行处理交发送给RRU。

具体的流程，如图10所示，基带主处理单元可以通过PCIe或者以太网口等向数字前端发送处理相关的数据和信息；

基带主处理单元将PDSCH预编码后的数据、PDSCH映射信息、PHICH信道编码后数据、PDCCH加扰后数据、PCFICH加扰后数据、PHICH/PDCCH/PCFICH映射信息、功率控制信息和发送端口到天线通道的映射信息发送给数字前端。这些信息对应于每个下行子帧，即每个ms都可能不同，因此为了减少基带主处理单元与数字前端的接口带宽，基带主处理单元可对PDSCH、PDCCH、PHICH和PCFICH的数据和映射信息等进行数据压缩。如果基带主处理单元对数据进行了压缩，那么数字前端上需要进行相应地解压缩。数据压缩和解压缩视实际系统实现情况，是可选的功能。

由于小区建立后PBCH、PSS、SSS、CRS和小区级参数就不在发生改变，因此基带主处理单元仅在小区建立之初发送PBCH加扰后数据、PSS/SSS的ZC序列、以2比特表示的CRS数据和小区级参数给数字前端。如果这些下行静态数据未发送改变，则不再向数字前端发送。数字前端接收到上述数据后，对其进行存储。然后根据小区级参数完成PBCH数据生成、PSS/SSS生成、CRS生成，最后在根据小区级参数将上述数据映射在需要发送的时频资源上。

如图11所示，本发明的实施例还提供一种基带主处理单元，包括：

上行处理模块，用于接收数字前端对信道的小区级处理流程进行处理后产生的数据，并对所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，得到上行处理结果；

下行处理模块，用于对相关下行信道的数据进行用户级处理流程的处理，得到下行处理结果；其中，所述用户级处理流程包括：与用户负载数相关的信号的处理。

其中，如图12所示，基带主处理单元的上行处理模块包括：

第一上行处理子模块，用于对分发到物理上行共享信道PUSCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第一上行处理结果；具体的，对于PUSCH信道的用户级处理流程包括：A)对参考信道进行信道估计，得到信道估计结果；B)对数据域信号进行多天线均衡处理得到待解调数据；C)进行IDFT操作得到原始数据流；D)解复用接收数据，上报控制信息；E)根据MAC层配置的调制方法解调；F)进行Bit级处理(解交织、解速率匹配、译码等)得到原始数据码流；G)进行CRC检测，判断接收数据的正确性，上报数据和检测结果给MAC层；

第二上行处理子模块，用于对分发到物理上行链路控制信道PUCCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第二上行处理结果；具体的，对于PUCCH信道处理，每个PUCCH的RB块上承载了多个PUCCH信号，其复杂度完全由RB块上的PUCCH数量决定，其流程包括：A)针对PUCCH上的参考短序列进行信道估计；B)根据信道估计结果(激活判断和信道估计)，检测数据域上实际发送数据；C)多用户数据的解扩频，得到某一个UE的发送序列；D)Bit级处理，解码得到PUCCH传输的源数据；

第三上行处理子模块，用于对分发到上行信道质量测量SRS信道中的数据进行用户级处理流程的处理，产生第三上行处理结果；具体的，SRS信号处理，其复杂度由当前在线UE的SRS周期决定，其处理流程：A)信道估计，得到当前SRS序列的信道估计结果；B)判断SRS信道是否激活，得到接收序列的峰值位置；C)根据峰值位置信息等，计算得到TA测量值、频偏估计和信道质量等测量值；

第四上行处理子模块，用于对分发到物理随机接入信道PRACH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第四上行处理结果；具体的，对于PRACH信道处理，剩余部分处理的复杂度与信道的配置和使用状态(根序列的数量、当前根序列的有效窗个数、检测到的有效签名个数)等直接相关，具体处理流程包括：A)与待检测根序列点乘，并进行时频域转换实现根序列的相关检测；B)进行多天线相关结果的功率求和；C)根据序列的有效配置检测窗，对求和后的结果进行峰值功率检测，判断是否具有有效PRACH序列接收；D)判断是否是最后一个根序列，进行循环根序列检测；在这一过程中，根序列的个数决定了循环检测的次数，而每一个根序列上是否有PRACH信号的判断复杂度概率，取决于这一时刻的小区服务用户数。

基带主处理单元除包含部分物理层处理外，还包括MAC及高层协议栈。MAC层根据物理层的测量结果，分配资源给每一个需要调度的UE。

其中，如图13所示，基带主处理单元的下行处理模块包括：

第一下行处理子模块，用于对广播类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第一下行处理结果；广播类信道处理仅在小区建立时发生一次处理流程，生成待发送数据后，就不再进行反复的流程处理；

第二下行处理子模块，用于对控制类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第二下行处理结果；控制信道处理，与当前PDCCH/PHICH信道的承载数据量直接相关，仅进行Bit级处理生成待发送数据后，将其进行资源映射得到控制域符号的待发送数据，余下操作与待调度用户数无关，属于小区级处理，下放至数字前端实现；

第三下行处理子模块，用于对物理下行共享信道PDSCH的数据进行用户级处理流程处理，得到第三下行处理结果；PDSCH信道，处理流程包括：编码、速率匹配、加扰、调制等协议标准规定的流程，直至层映射操作为止，处理流程的复杂度均与实际用户分配资源和调度配置有关，基带主处理单元的负载随空口资源变化而变化，因此是随用户发生变化的。

本发明的实施例还提供一种基带处理单元，包括：如上所述的数字前端；还包括：如上所述的基带主处理单元。

其中，所述数字前端与所述基带主处理单元通过PCIe接口或者以太网络连接。

本发明的上述实施例中的数字前端和基带主处理单元的信道功能划分方法不仅仅限定于LTE系统，也可包括3G或未来的5G系统。

本发明的上述基带池的实现方案，相比较传统的DSP软件方案，具有以下优势：

1)本发明的上述实施例通过对数字前端和基带主处理单元的功能划分，实现了基带池内部的数据低带宽动态交换；

2)比较传统DSP软件方案的通信接口所使用的SRIO(串行RapidIO接口)，本发明的实施例采用了以太网接口，以太网接口更加灵活、组网能力更强；

3)传统DSP软件方案难以做到热保护的基带池，而本方案更易实现热备保护。

本发明的上述基带池的实现方案，相比较纯通用处理平台方案，本发明的实施例可以更加灵活地在通用处理平台上引入基于虚拟机(VM)的基带池方案；并可更进一步压缩信道数据在交换网络中的总吞吐量，降低通用交换压力和成本；将小区级信号的处理放在数字前端实现，充分考虑了小区级固定算法部分的硬件处理效率，提高了整体系统的性能功耗比。

本发明的实施例还提供一种基带处理单元，包括：如上所述的数字前端；还包括：基带主处理单元，用于向所述数字前端发送控制信息，并接收数字前端发送的上行数据。

其中，所述数字前端与所述基带主处理单元通过PCIe接口或者以太网络连接。

进一步的，本发明的多个基带处理单元还可组成基带池，在基带池中，多个数字前端可以通过交换网络相互连接，多个基带处理单元可以通过交换网络相互连接，任一数字前端也可通过数据传输网络与任一基带主处理单元连接。

此外，本发明的实施例还提供一种信道功能划分方法，包括：

步骤11，数字前端获得基带主处理单元发送的控制信息，并根据所述控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理；

步骤12，基带主处理单元接收所述数字前端根据所述基带主处理单元发送的控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理后产生的数据，并对所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，得到上行处理结果；并对相关下行信道的数据进行用户级处理流程的处理，得到下行处理结果；其中，所述用户级处理流程包括：与用户负载数相关的信号的处理。

其中，所述数字前端根据所述控制信息，对信道的小区级处理进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元的步骤包括：

所述数字前端根据所述控制信息，对上行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给所述基带主处理单元；或者

所述数字前端根据所述控制信息，对下行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并发送给与所述数字前端连接的远端射频单元。

其中，所述基带主处理单元进行用户级处理流程的处理的步骤包括：

所述基带主处理单元对分发到物理上行共享信道PUSCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第一上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到物理上行链路控制信道PUCCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第二上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到上行信道质量测量SRS信道中的数据进行用户级处理流程的处理，产生第三上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到物理随机接入信道PRACH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第四上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对广播类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第一下行处理结果；或者

所述基带主处理单元对控制类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第二下行处理结果；或者

所述基带主处理单元对物理下行共享信道PDSCH的数据进行用户级处理流程处理，得到第三下行处理结果。

进一步的，上述第一上行预处理子模块、第二上行预处理子模块以及第三上行预处理子模块的具体实现功能均适用于该步骤121中，也能达到相同的技术效果；

上述第一下行数据处理子模块、第二下行数据处理子模块、第三下行数据处理子模块以及第四下行数据处理子模块的具体实现功能均适用于该步骤122中，也能达到相同的技术效果。

上述基带主处理单元的各种实现方式均适用于该方法的实施例中，也能达到相同的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种数字前端，其特征在于，包括：

控制模块，用于获得基带主处理单元发送的控制信息；

处理模块，用于根据所述控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理。

2.根据权利要求1所述的数字前端，其特征在于，所述处理模块包括：

上行处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给所述基带主处理单元；

下行处理子模块，用于根据所述控制信息，对下行信道的小区级处理进行处理，产生处理后的数据，并发送给与所述数字前端连接的远端射频单元。

3.根据权利要求2所述的数字前端，其特征在于，所述上行处理子模块包括：

第一上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行共享信道PUSCH和上行公共控制信道PUCCH的小区级处理流程进行预处理，得到第一处理结果；

第二上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对随机接入信道RACH的小区级处理流程进行预处理，得到第二处理结果；

第三上行预处理子模块，用于根据所述控制信息，对上行信道质量测量SRS信道的小区级处理流程进行预处理，得到第三处理结果。

4.根据权利要求3所述的数字前端，其特征在于，所述第一上行预处理子模块具体用于将获取的上行共享信道PUSCH和上行公共控制信道PUCCH的小区级处理流程的时域数据进行半载波偏移补偿、AGC增益处理和傅立叶FFT变换后，得到频域数据，并根据所述基带主处理单元下发的当前子帧的无线承载RB资源分配指示，获得有效RB的频域数据，作为所述第一处理结果。

5.根据权利要求3所述的数字前端，其特征在于，所述第二上行预处理子模块具体用于根据所述基带主处理单元下发的RACH信道占用资源指示，将获得的随机接入信道RACH的小区级处理流程的时域数据进行采样和低通滤波后，进行增益AGC处理和傅立叶FFT变换后，转换为频域数据，得到第二处理结果。

6.根据权利要求3所述的数字前端，其特征在于，所述第三上行预处理子模块具体用于根据所述基带主处理单元下发的上行信道质量测量SRS配置信息，对SRS信道的小区级处理流程的上行子帧的14个符号中最后一个符号进行独立的增益AGC处理，并提取有效数据，得到第三处理结果。

7.根据权利要求3所述的数字前端，其特征在于，所述上行处理子模块还包括：

第一上行缓存子模块，用于存储所述第一处理结果；

第二上行缓存子模块，用于存储所述第二处理结果；

第三上行缓存子模块，用于存储所述第三处理结果；上行缓存数据调度模块，用于根据所述控制信息，将所述第一上行缓存子模块、所述第二上行缓存子模块和/或所述第三上行缓存子模块中的数据发送给基带主处理单元。

8.根据权利要求7所述的数字前端，其特征在于，所述控制模块包括：

第一控制接口，用于发送上行链路状态信息和端口映射表数据给所述第一上行预处理子模块；

第二控制接口，用于发送物理随机接入信道PRACH中心频点给所述第二上行预处理子模块；

第三控制接口，用于发送上行信道质量测量SRS配置信息给所述第三上行预处理子模块；

第四控制接口，用于发送目标MAC地址给所述上行缓存数据调度模块，指示所述上行缓存数据调度模块将所述第一上行缓存子模块、所述第二上行缓存子模块和/或所述第三上行缓存子模块中的数据通过PCIe接口或者以太网口发送给基带主处理单元。

9.根据权利要求2所述的数字前端，其特征在于，所述下行处理子模块包括：

第一下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元在建立小区前下发的静态配置信息，并处理；

第二下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元在建立小区后发送的此小区的下行静态数据，并处理；

第三下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元下发的下行每子帧待处理数据所需的控制信息，并处理；

第四下行数据处理子模块，用于获得所述基带主处理单元下发的下行每子帧待处理数据，并处理。

10.根据权利要求9所述的数字前端，其特征在于，所述下行静态数据包括：物理广播信道PBCH数据，主同步信号PSS，辅同步信号SSS，公共导频信号CRS和小区级参数；

所述第二下行数据处理子模块具体用于缓存所述下行静态数据，并根据缓存的所述小区级参数，生成物理广播信道PBCH数据，主同步信号PSS，辅同步信号SSS，公共导频信号CRS。

11.根据权利要求9所述的数字前端，其特征在于，所述下行每子帧待处理数据包括：物理下行共享信道PDSCH预编码后的数据，物理混合自动重传指示信道PHICH编码后的数据，物理公共控制信道PDCCH加扰后的数据，物理控制格式指示信道PCFICH加扰后的数据，PDSCH映射信息，PHICH/PDCCH/PCFICH映射信息，功率控制信息和发送端口到天线通道的映射信息；

所述第四下行数据处理子模块具体用于根据所述PDSCH映射信息，PHICH/PDCCH/PCFICH映射信息、功率控制信息和发送端口到天线通道的映射信息，完成所述PDSCH预编码后的数据，PHICH信道编码后的数据，PDCCH加扰后的数据，PCFICH加扰后的数据到天线通道的映射。

12.一种基带主处理单元，其特征在于，包括：

上行处理模块，用于接收数字前端对信道的小区级处理流程进行处理后产生的数据，并对所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，得到上行处理结果；

下行处理模块，用于对相关下行信道的数据进行用户级处理流程的处理，得到下行处理结果；其中，所述用户级处理流程包括：与用户负载数相关的信号的处理。

13.根据权利要求12所述的基带主处理单元，所述上行处理模块包括：

第一上行处理子模块，用于对分发到物理上行共享信道PUSCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第一上行处理结果；

第二上行处理子模块，用于对分发到物理上行链路控制信道PUCCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第二上行处理结果；

第三上行处理子模块，用于对分发到上行信道质量测量SRS信道中的数据进行用户级处理流程的处理，产生第三上行处理结果；

第四上行处理子模块，用于对分发到物理随机接入信道PRACH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第四上行处理结果。

14.根据权利要求12所述的基带主处理单元，所述下行处理模块包括：

第一下行处理子模块，用于对广播类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第一下行处理结果；

第二下行处理子模块，用于对控制类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第二下行处理结果；

第三下行处理子模块，用于对物理下行共享信道PDSCH的数据进行用户级处理流程处理，得到第三下行处理结果。

15.一种基带处理单元，其特征在于，包括：如权利要求1－11任一项所述的数字前端；还包括：如权利要求12－14任一项所述的基带主处理单元。

16.根据权利要求15所述的基带处理单元，其特征在于，所述数字前端与所述基带主处理单元通过PCIe接口或者以太网络连接。

17.一种信道功能划分方法，其特征在于，包括：

数字前端获得基带主处理单元发送的控制信息，并根据所述控制信息，对信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元；其中，所述小区级处理流程包括：与小区处理负载变化无关的信号的处理；

所述基带主处理单元接收所述数字前端对信道的小区级处理流程进行处理后产生的数据，并对所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，得到上行处理结果；并对相关下行信道的数据进行用户级处理流程的处理，得到下行处理结果；其中，所述用户级处理流程包括：与用户负载数相关的信号的处理。

18.根据权利要求17所述的信道功能划分方法，其特征在于，所述数字前端根据所述控制信息，对信道的小区级处理进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给基带主处理单元的步骤包括：

所述数字前端根据所述控制信息，对上行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并通过交换网络发送给所述基带主处理单元；或者

所述数字前端根据所述控制信息，对下行信道的小区级处理流程进行处理，产生处理后的数据，并发送给与所述数字前端连接的远端射频单元。

19.根据权利要求17所述的信道功能划分方法，其特征在于，所述基带主处理单元进行用户级处理流程的处理的步骤包括：

所述基带主处理单元对分发到物理上行共享信道PUSCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第一上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到物理上行链路控制信道PUCCH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第二上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到上行信道质量测量SRS信道中的数据进行用户级处理流程的处理，产生第三上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对分发到物理随机接入信道PRACH信道中的所述数字前端处理后的数据进行用户级处理流程的处理，产生第四上行处理结果；或者

所述基带主处理单元对广播类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第一下行处理结果；或者

所述基带主处理单元对控制类信道中的数据进行用户级处理流程的处理，得到第二下行处理结果；或者

所述基带主处理单元对物理下行共享信道PDSCH的数据进行用户级处理流程处理，得到第三下行处理结果。