CN105450609A

CN105450609A - 频域cpri帧封装方法和bbu

Info

Publication number: CN105450609A
Application number: CN201410437788.2A
Authority: CN
Inventors: 唐彦波; 倪威; 徐朝军; 冷晓冰; 沈钢; 孟艳; 王伟
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: CN105450609B

Abstract

本发明提供了一种用于频域CPRI帧封装的方法和执行该方法的BBU。该方法包括：配置基于长期稳定内容的CPRI帧头部分，其包括参考信号功率字段、PDCCH功率字段、系统带宽字段和天线数目字段；配置CPRI帧有效载荷部分，其包括压缩的I/Q数据和基于短期稳定内容的子帧头部分。

Description

频域CPRI帧封装方法和BBU

技术领域

本发明概括而言涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种用于频域CPRI帧封装的方法和执行该方法的基带处理单元(BBU)。

背景技术

当前无线接入网面对许多挑战，如大量基站带来的高功耗、多种标准共存以及为了满足由于移动互联网的冲击所带来的用户需求的快速增长的资本性支出(CAPEX)/运营成本(OPEX)，这为移动运营商提供了强大的竞争环境。

由中国移动建议的集中式的处理、协作的无线电、云以及绿色基础设施无线接入网(C-RAN)是解决上述挑战的一种解决方案。

这种架构对通用公共无线接口(CPRI)带宽需求提出了很大挑战。同时，空间接口快速升级，在3GPP长期演进(LTE)中已经广泛采用诸如多天线技术(例如一个扇区内有多达8个天线)的新技术和高带宽(例如高达20MHz)，高级LTE(LTE-A)中将使用载波聚合，因此CPRI链路的带宽比3G时代要高得多。例如，具有8Tx/8Rx天线的20MHzLTE系统的带宽需求高达9.8304Gbps。在LTE-A的演进阶段，这一带宽需求将会急剧膨胀到49.152Gbps。

因此，如何实现低成本、高带宽和低延迟的无线信号光纤传输成为实现未来的LTE和C-RAN进行的LTE网络部署的严重挑战。

已经建议了频率压缩解决方案，该方案将傅里叶逆变换(IFFT)模块从基带处理单元(BBU)中移动到远端射频头(RRH)中，并且将频域压缩信号从BBU发送到RRH，其可以很好地利用正交频分复用(OFDM)信号的特性，例如子载波之间的独立性、能够简单识别零子载波、存在一组子载波共享的公共因子等等。

降低传输数据率的另一技术是找到一种BBU和RRH之间的更有效的划分位置(称为物理层重定义或L1重定义)。

根据BBU和RRH之间的不同功能划分形式，存在多种方案：一种称为“完全集中”，其中基带层1和层2、层3位于BBU中；另一种称为“部分集中”，其中RRH不仅集成了无线功能，而且集中了一些基带功能。部分集中解决方案根据划分点的不同而包括不同的情况，划分点可以位于层2、层1或者在层1和层2之间。层2内的划分包括无线链路控制(RLC)层到RLC层、RLC层到资源访问控制(MAC)层和MAC层到MAC层。

图1示出了BBU和RRH之间的功能划分的一些可能的划分位置的示意图。如图1中所示，BBU和RRH之间的划分位置包括在IFFT模块之前、在资源映射模块之前和在预编码模块之前等。

发明内容

然而，已有的方案中并没有提及如何封装压缩的同相/正交(I/Q)数据，当前在通信产业界也没有现成的频域CPRI封装方法。

鉴于此，本发明提供了一种针对L1功能重定义的新的频域CPRI封装方法。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于频域CPRI帧封装的方法，该方法包括：配置基于长期稳定内容的CPRI帧头部分，其包括参考信号功率字段、PDCCH功率字段、系统带宽字段和天线数目字段；配置CPRI帧有效载荷部分，其包括压缩的I/Q数据和基于短期稳定内容的子帧头部分。

根据本发明的第二个方面，提供了一种用于执行上述方法的BBU。

利用本发明的方案，能够有效地实现频域CPRI帧封装，并且能够与当前的CPRI协议兼容或改变很小。

附图说明

通过以下参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了BBU和RRH之间的功能划分的一些可能的划分位置的示意图；

图2示出了根据本发明实施方式的一种用于频域CPRI封装的CPRI帧结构的示意图；

图3示出了根据本发明实施方式的一种用于频域CPRI封装的帧结构中的子帧结构的示意图；

图4示出了根据本发明实施方式的一种用于频域CPRI封装的帧结构中的子帧结构中的PRB结构的示意图；以及

图5示出了当前的CPRI超帧结构和其中的控制字的示意图。

其中，在所有附图中，相同或相似的标号表示具有相同、相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

以下，以下行链路(即，从BBU到RRH的链路)的频域CPRI封装为例对本发明进行描述，然而，本领域技术人员可以理解，上行链路(即，从RRH到BBU的链路)的CPRI封装可以采用类似的思想。例如，以图1中的位置e作为划分位置(图1中位置e是上行链路划分点，但是本发明的实施例将位置e用作类似的下行链路的划分位置)，对根据本发明实施方式的在LTE频域中用于下行链路的CPRI封装的详细设计进行描述。其他算法或架构(如WCDMA)中的设计或者不同信道(下行链路或上行链路)或者L1重定义情况下的不同划分位置，例如位置a、b、c、d，可以以类似方式画出，但是具体的关键词指示符可能会相应改变，如下所述。

图2示出了根据本发明实施方式的一种用于频域CPRI封装的CPRI帧结构的示意图。对于下行链路传输，该频域CPRI封装例如可以由BBU来执行。反之，对于上行链路传输，可以由RRH执行类似的频域CPRI封装。

频率压缩和L1重定义是基于无线技术的内容和协议的，一些参数长期不变，因此可以设计一种长期稳定的头来描述这些参数。例如，在LTE系统中，每个传输时间间隔(TTI)是10ms，因此基于长期稳定内容的帧头可以基于10ms的数据来构造，其包括10ms帧形式和/或其如何合成/分解，例如可以包括参考信号(RS)功率、PDCCH信号功率、天线数目等等。这些重要参数应当与压缩的I/Q数据一起封装并被传送给RRH一侧。长期稳定头中的关键词可以根据L1重定义划分位置的移动或者不同的无线标准(如WCDMA)而改变。

如图2中所示，用于频域CPRI封装的帧结构包括基于长期稳定内容的帧头(例如10ms帧头)部分以及帧的有效载荷部分。帧头部分具体可以包括以下字段：

1)参考信号功率字段：用于定义CPRI帧中的参考信号的功率比例。该字段可以占用16比特。

2)物理下行控制信道(PDCCH)功率字段：用于定义CPRI帧中的PDCCH功率比例。该字段可以占用16比特。

3)系统带宽字段：用于指示LTE系统带宽，其例如可以是1、4、3、5、10、15、20M带宽中的任意一个。该字段可以占用3比特。

4)天线数目字段：用于定义天线数目，其例如可以是1、2、4、8中的任意一个。该字段可以占用2比特。

此外，10ms帧头还可以包含额外的2比特的预留字段，以供未来开发。

帧的有效载荷部分包括压缩的I/Q数据和如下所述的子帧头、PRB头等。

与长期稳定内容相对地，10ms帧中还包含与短期稳定内容有关的参数，其是指对系统具有短期影响的信息。例如，在LTE系统中，多媒体广播组播(MBMS)是基于子帧的，不同的子帧可能具有不同的MBMS特性，因此可以设计子帧头来指示这一信息。

图3示出了根据本发明实施方式的一种用于频域CPRI封装的帧结构中的子帧结构的示意图。

如图3中所示，该子帧结构包括基于短期稳定内容的子帧头(例如1ms子帧头)部分以及子帧的有效载荷部分。子帧头部分具体可以包括以下字段：

1)PDCCH符号数字段：用于指示一个子帧中有多少PDCCH正交频分复用(OFDM)符号。该字段可以占用2比特。

2)RS/非RS功率比字段：用于指示具有RS的物理下行共享信道(PDSCH)符号与不具有RS的PDSCH符号之间的比率。该字段可以占用2比特，下面的表1中示出了其详细信息。

3)MBMS指示符字段：用于指示该子帧是否是MBMS子帧。该字段可以占用1比特。这里，在一种实现中，可以用0表示该子帧不是MBMS子帧，用1表示该子帧是MBMS子帧，或者反之。

此外，子帧头还可以包含额外的2比特的预留字段，以供未来开发。

表1具有RS和不具有RS的PDSCH符号的功率比

子帧的有效载荷部分包括压缩的I/Q数据以及如下所述的PRB头等。

进一步地，压缩的一个重要特性是传输公共比例因子，而公共比例因子适用于多个相邻的子载波，例如所分配的物理资源块(PRB)或者一个OFDM符号等。因此，有必要进一步设计粒度更小的PRB头或者符号头来指示公共比例因子。公共比例因子的范围取决于压缩算法或者不同的L1重定义位置。用于指示公共比例因子的PRB头或者符号头可以包括诸如PDSCH功率、预编码参数等信息。

图4示出了根据本发明实施方式的一种用于频域CPRI封装的帧结构中的子帧结构中的PRB结构的示意图。

如图4中所示，该PRB结构包括PRB头部分以及有效载荷部分(即，I/Q数据)。PRB头部分具体可以包括以下字段：

1)TM模式字段：用于表示在该PRB中使用哪个传输模式(TM)。该字段可以占用4比特。表2中描述了详细的TM模型定义。

由于LTE系统具有不同的传输模式，并且每种模式之间可以自由切换，因此利用这一字段能够将传输模式索引传送给RRH，以使得压缩算法能够适应传输模式的改变。该字段的位置可以根据算法的不同而不同。

2)预编码参数字段：用于向RRH发送用于空间复用的预编码索引、用于TM7和TM8模式的波束成型因子、CCD参数等。该字段可以占用16比特。

3)PDSCH功率比例偏移字段：用于指示PDSCH和参考信号之间的功率比。例如，这种功率比可以具有如下9种配置：-6.37、-6、-4.77、-3、-1.77、0、1、2、3dB。该字段可以占用4比特。

此外，类似地，PRB头还可以包含额外的2比特的预留字段，以供未来开发。

PRB的有效载荷部分包括压缩的I/Q数据。

这里，一个PRB对应着12个子载波或者一个子带。

在该实现中，以将公共比例因子包含在PRB头中为例来进行描述。类似地，还可以将公共比例头包含在符号头中。

表2TM模型定义

比特	TM模型	比特	TM模型
				0000	TM 1	0101	TM 6
0001	TM 2	0110	TM 7
				0010	TM 3	0111	TM 8
0011	TM 4	1000	TM 9
				0100	TM 5	....	...

图5示出了当前的CPRI超帧结构和其中的控制字的示意图。如图5中所示，根据CPRI协议，10msCPRI帧具有150个超帧，每个超帧具有256个基本帧，每个基本帧包括16个字，其中索引为W＝0、1的字用作一个控制字(图5中左斜线所示部分)。控制字与基本帧之间具有紧密联系。

为了使得频率CPRI封装与当前的时域CPRI协议兼容或者至少保留CPRI模块的绝大多数，设计了如下的匹配机制。

首先，讨论不考虑CPRI封装情况下的理论压缩比。

假设：天线数是8，PDCCH具有3个OFDM符号，带宽是20M，预编码是基于R-8码本的，支持波束成型，CPRI数据率是9.8Mbps。因此根据图2-4中所示的帧结构，单个天线的10ms帧的总的压缩比特是(16+16+3+2+3)+((2+2+1+3)*10)+{(4+16+4+2)+2x12x3+6x12x11}*100*10＝891200比特。压缩比＝30.72*10000*15*2/(891200)＝10.34x。

为了与CPRI标准兼容，保留上述基本帧和超帧结构。因此每个超帧应当传输891200/150＝5942比特(5941.333333)。在每个超帧中，5942个比特连续分布，256个基本帧中的每个CPRI控制字均匀间隔地插入在超帧中。每个10ms帧头的边界、1ms子帧头应当与当前时域基本帧的边界对齐，因此包含了一些空闲空间。

此外，由于所建议的CPRI封装结构与当前的时域结构类似，控制字的位置没有任何改变，控制字索引64是同步和定时指示，因此可以使用该指示作为RRH侧的10ms时钟恢复。

接下来考虑与当前CPRI协议兼容性情况下的工程压缩比。当前的CPRI线性比特率从1到7，选项1是614.4Mbps，选项7是9.8Gbps，理论压缩比是10.34x。为了保持与当前CPRI协议相同的结构，应该预留有一些空闲空间。另一方面，选项1和选项2之间没有其他线性选项。因此从工程角度来说，最终压缩比是8x，这表示应当选择选项21.2Gbps。

如上所述，本发明提供了一种频域CPRI封装方法，定义了一些信令和消息并且将其在CPRI中与压缩的I/O数据一起传输。这种机制还可以用于L1重定义情况下的其他划分位置。

所引入的CPRI封装机制具有如下优点：

这种封装与当前的CPRI协议兼容或者改变很小；

这种方法从工程角度易于实现，并且这种机制与不同的传输模式、MBMS子帧、不同预编码等兼容。

在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请所述的功能。如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括有助于计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是通用或专用计算机可访问的任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括，例如但不限于，RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁存储设备，或者可用于以通用或专用计算机或者通用或专用处理器可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序代码模块的任意其它介质。并且，任意连接也可以被称为是计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。

可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般性描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。

Claims

1.一种用于频域CPRI帧封装的方法，该方法包括：

配置基于长期稳定内容的CPRI帧头部分，其包括参考信号功率字段、物理下行控制信道(PDCCH)功率字段、系统带宽字段和天线数目字段；

配置CPRI帧有效载荷部分，其包括压缩的同步/正交(I/Q)数据和基于短期稳定内容的子帧头部分。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述参考信号功率字段用于定义所述CPRI帧中的参考信号(RS)的功率比例，所述PDCCH功率字段用于定义CPRI帧中的PDCCH功率比例，所述系统带宽字段用于指示LTE系统带宽，所述天线数目字段用于定义天线数目。

3.如权利要求1所述的方法，其中配置CPRI帧有效载荷部分包括配置所述子帧头部分，所述子帧头部分包括PDCCH符号数字段、参考信号(RS)/非RS功率比字段和多媒体广播组播(MBMS)指示符字段。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述PDCCH符号数字段用于指示一个子帧中有多少PDCCH正交频分复用(OFDM)符号，所述RS/非RS功率比字段用于指示具有RS的物理下行共享信道(PDSCH)符号与不具有RS的PDSCH符号之间的比率，所述MBMS指示符字段用于指示所述子帧是否是MBMS子帧。

5.如权利要求1所述的方法，其中配置CPRI帧有效载荷部分还包括配置子帧的有效载荷部分，子帧的有效载荷部分包括所述压缩的I/Q数据和物理资源块(PRB)头部分。

6.如权利要求5所述的方法，其中配置子帧的有效载荷部分包括配置所述PRB头部分，所述PRB头包括传输模式(TM)字段、预编码参数字段以及PDSCH功率比例偏移字段。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述TM字段用于指示在该PRB中使用哪个传输模式，所述预编码参数字段用于向远端射频头(RRH)发送用于空间复用的预编码索引和用于传输模式7和传输模式8模式的波束成型因子，PDSCH功率比例偏移字段用于指示PDSCH和参考信号之间的功率比。

8.一种基带处理单元(BBU)，用于执行如权利要求1-7中任一项所述的用于频域CPRI帧封装的方法。