CN105745875B - 用于通过光纤网络发送的cpri信号的有效映射 - Google Patents

用于通过光纤网络发送的cpri信号的有效映射 Download PDF

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Abstract

一种用于通信的方法，包括在第一通信接口(100、200)中接收输入帧，输入帧包括通过对各个字符编码得到的数据符号，并且还包括不具有相应的字符的一个或多个同步符号。字符从数据符号中被恢复，并且恢复的字符通过将字符映射到通信帧且丢弃同步符号被传输到第二通信接口(104、204)。通过独立于同步符号同步到输入帧而从在第二通信接口中的通信帧提取字符。通过对所提取的字符重新编码，在第二通信接口中重建包括数据符号和同步符号的输入帧。

Description

用于通过光纤网络发送的CPRI信号的有效映射
发明领域
本公开通常涉及通信网络，并且特别地涉及用于CPRI信号通过光纤网络的有效传送的方法和系统。
发明背景
各种通信网络包括使用一个或多个天线将射频(RF)信号发射至移动装置且从移动设备接收射频(RF)信号的多个基站传输信台(BTS)。在各种网络配置中，BTS以采样的和数字化的形式与网络中的其它元件传达RF信号。例如，通用公共无线电接口(CPRI)标准定义了无线电设备控制器(REC)和BTS的本地或远程无线电设备(RE)单元之间的接口。例如，在2013年8月30日发布的6.0版的“通用公共无线电接口(CPRI)；接口规范”中描述了CPRI规范，其公开内容通过引用并入本文。
在各种应用中，CPRI信号使用将8位字符映射到10位符号的编码方案(称为8b/10b编码)作为10位符号进行传输。例如，在2005年12月12日发布的在IEEE标准802.3-2005中的题为“IEEE Std 802.3-2005:Part 3:Carrier sense multiple access with collisiondetection(CSMA/CD)access method and physical layer specifications”中定义了8b/10b线路编码方案，其公开内容通过引用并入本文。
CPRI信号可以通过各种类型的网络被发送，诸如，例如光纤网络。例如，在2012年2月发布的ITU-T Recommendation G.709/Y.1331的附录VIII中的题为“Interfaces forthe Optical Transport Network(OTN)”中描述了用于通过光传送网络(OTN)发送CPRI信号的一些方案，其公开内容以引用方式并入本文。
发明概述
本发明的实施方案提供了一种用于通信的方法，包括在第一通信接口中接收输入帧。输入帧包括通过对各个字符编码得到的数据符号，并且还包括不具有相应的字符的一个或多个同步符号。字符从数据符号中被恢复，并且被恢复的字符通过将字符映射到通信帧中并且丢弃同步符号被传输到第二通信接口。通过独立于同步符号同步至输入帧从在第二通信接口中的通信帧中提取字符。通过对所提取的字符重新编码在第二通信接口中重建包括数据符号和同步符号的输入帧。
在一些实施方案中，数据符号被携带在通用公共无线电接口(CPRI)信号中，并且利用八位到十位(8b/10b)编码协议从八位字符中得到，并且传输恢复的字符包括通过光纤通信网络传输具有被映射到其中的恢复的字符的通信帧。在其他实施方案中，映射字符包括将输入帧映射到通信帧的净荷区域，以及在通信帧的开销字段中设置对映射的输入帧的至少一个的指针。在另外其它的实施方案中，同步至输入帧包括使用指针来识别在通信帧的净荷区域内的输入帧的各自的位置。
在实施方案中，接收输入帧包括接收被组织在超帧中的多个输入帧，并且同步至输入帧包括识别携带超帧号(HFN)的输入帧，以及从超帧内所识别的输入帧的位置推断超帧中的第一个输入帧的位置。在另一个实施方案中，识别输入帧包括将输入帧分成多个交织的子序列，每个子序列具有超帧间隔的帧内间距，并且识别在其中被期望包含HFN的字段在输入帧的两个或更多个上在给定的整数范围内单调且周期新地递增的子序列。在又一个实施方案中，接收输入帧包括接受来自多个CPRI源的输入帧，并且映射字符包括使用在CPRI源中交替的预定的交织方案来交织恢复的字符。
在一些实施方案中，丢弃同步符号包括设置代替同步符号的报警信号，报警信号指示在CPRI信号中的错误事件，并且重建输入帧包括当报警信号指示没有错误时重建输入帧，包括重新生成同步符号，否则输出故障指示。在其他实施方案中，映射字符包括映射对齐到通信帧的边界的输入帧，并且同步至输入帧包括从起始于边界处的通信帧中提取字符。
在实施方案中，该方法还包括：从在第一通信接口中接收的相反方向的通信帧中得到第一时钟信号，并使用第一时钟信号传输通信帧。在另一个实施方案中，该方法还包括从在第二通信接口中接受的相反方向的输入帧中得到第二时钟信号，并使用第二时钟信号输出重建的输入帧。
根据本发明的实施方案另外提供了用于通信的包括第一和第二通信接口的装置。第一通信接口被配置为接收包括通过对各个字符编码得到的数据符号且还包括不具有对应的字符的一个或多个同步符号的输入帧，从数据符号中恢复字符，并通过将字符映射到通信帧中且丢弃同步符号来传输恢复的字符。第二通信接口被配置为从第一通信接口中接收通信帧、通过独立于同步符号同步至输入帧以从通信帧中提取字符、以及通过对所提取的字符重新编码来重建包括数据符号和同步符号的输入帧。
通过结合附图对本发明的实施方案的以下详细描述，将更充分地理解本发明，其中：
附图简述
图1是根据本文描述的实施方案示意性示出传送通用公共无线电接口(CPRI)信号的通信网络的框图；
图2是根据本文描述的实施方案示意性描绘CPRI帧层次结构的图示；
图3是根据本文描述的实施方案示意性描绘OTN帧层次结构及其在传送CPRI信号中的用途的图示；
图4-7是根据本文描述的实施方案描绘对于各种CPRI速率选项用于将CPRI信道映射到OTN多帧的表；
图8是根据本文描述的实施方案描绘用于同步的CPRI基本帧的指针的用途的图示；
图9是根据本文描述的实施方案示意性示出通过光纤网络传达CPRI信号的数据流的框图；
图10是根据本文描述的实施方案示意性示出CPRI到OTU2的映射器和OTU2到CPRI的解映射器的硬件实现的框图；
图11和12是根据本文描述的实施方案示意性描绘对于两种CPRI速率选项用于CPRI信号到OTN多帧的对齐的映射的表；
图13是根据本文描述的实施方案示意性示出CPRI到OTU2的映射器和OTU2到CPRI的解映射器的可选的硬件实现的框图。
实施方案的详细描述
概述
各种通信网络包括被连接到中心局的多个基站站点。在大规模部署中，其中BTS和中心局之间的距离典型地为大约10-30Km，将具有专用基站控制器的每个天线分别连接到中心局使得成本过高。降低成本的一种方法是每个天线安装远程无线电头(RRH)，并且在中心局内(或与其接近)对于多个天线实现基站的控制功能。
RRH单元通常被设计成在天线的射频(RF)信号以及采样的且数字化形式的RF信号之间进行转换。在中心局处的基带单元(BBU)(或BBU池)实现用于一个或多个BTS站点的RRH的基站控制器功能。在RRH中，RF信号可以例如根据以上引用的CPRI规范被采样且数字化为CPRI信号。
CPRI信号可以通过任意适合的网络(诸如光纤网络)在BBU与RRH之间进行传输。光纤网络可包括，例如，如例如在上面引用的ITU-T Recommendation G.709/Y.1331中描述的OTN网络。与给定的BBU到RRH(或RRH到BBU)连接相关联的CPRI信号本文也被称为CPRI客户端信号、CPRI信道或CPRI源。通常，RRH使用接收的信号的时钟作为它们的传输时钟(回环定时)，并且连接到不同扇区的RRH的BBU使用相同的时钟源。
本文描述的本发明的实施方案提供了用于CPRI信号通过光纤网络的有效传送的改进的方法和系统。在一些实施方案中，通过光纤网络，在中心局处的BBU接口和在BTS站点处的RRH接口接合CPRI信号以用于通过网络进行传送。
在一些实施方案中，BBU接口从BBU接收CPRI信号，CPRI信号包括由编码各个字符得到的数据符号。根据以上引用的CPRI规范，字符包括数据字节(即，8位字符)，数据符号包括10位符号，并且编码方案包括8位到10位(8b/10b)的线路编码方案。CPRI规范将用于线路比特率的不同的选项定义为选项1的线路速率614.4Mbit/sec的整数倍。
CPRI规范还定义帧的层次结构，其中CPRI信号的数据符号(或相应的字符)被组织在基本帧、超帧与CPRI帧中。因此，CPRI帧包括150个超帧，且超帧包括256个基本帧。在超帧中的第64个基本帧携带超帧号(HFN)，其是范围为0…255的顺序周期性计数器。注意，所公开的技术不限于上述的CPRI信号和帧的层次结构定义，也可以使用任何其他适合的信号结构和帧的层次结构。
8位字符到10位数据符号的编码不使用所有可能的10位符号，并且因此为不具有对应的字符的符号留有空间。这些符号可以用于控制和同步。例如，在每个CPRI超帧中的第一个符号包括同步符号，其根据CPRI规范被用作帧同步。
在一些实施方案中，BBU接口从数据符号中恢复字符，丢弃同步符号并将字符映射到OTN的通信帧中。映射原始8位字符而不是10位符号提供了显著下降的开销。在实施方案中，BBU接口插入指示有关CPRI信号的错误事件的报警指示字符来代替丢弃的同步符号。
RRH接口接收OTN通信帧，并且独立于同步符号同步到CPRI基本帧和超帧。几种有效的同步方法将在下面详细描述。RRH接口典型地通过再编码所提取的字符来重构包括数据符号和丢弃的同步符号的CPRI信号，并且将重构的CPRI信号发送到RRH。BBU与RRH通常通过光纤网络传达CPRI信号，并且没有意识到CPRI信号的有效的传送。
在一些实施方案中，多个CPRI信号与相同的时钟源同步，并可因此被映射到OTN多帧中。在示例实施方案中，OTN多帧包括九个OTN帧，例如，ODUK或OTUK结构。多个CPRI信号的字符利用不添加任何填充字符的位同步映射过程(BMP)通过例如在每CPRI信号一个字符的基础上交织多个CPRI信号而被映射到OTN帧的净荷区域中。
此外，每个CPRI信号的第一个完整的基本帧的指针或偏移被设置在OTN帧的开销区域中。当从网络接收OTN通信帧时，BBU与RRH的接口使用这些指针以用于独立于同步符号与在OTN帧内的基本帧同步。
在可选地实施方案中，基本帧被映射与OTN帧的边界对齐的净荷区域中。在这样的实施方案中，不需要基本帧的指针。但是，为了实现这样的对齐，这些实施方案可引入多达一个基本帧的延迟。
实际使用的BMP映射取决于CPRI信号的CPRI速率选项。所公开的实施方案中的一些支持在OTN点对点连接上的CPRI信号的以下通信配置：
·24个CPRI选项1信号。
·12个CPRI选项2信号。
·6个CPRI选项3信号。
·3个CPRI选项5信号。
通过将8位字符而非CPRI信号的原始10位数据符号映射到OTN帧中，并通过使用BMP映射(即，没有填充)，所公开的技术实现在光纤网络上的通信数据速率的20％或更多的降低。使用所公开的技术，CPRI信号在无纠错编码的情况下能够以约11.84Gbit/sec的速率在光纤网络上进行传送，并且在有纠错编码的情况下能够以12.64Gbit/sec进行传送。可选地，所公开的技术也适用于将任何其它合适的速率选项的CPRI信号映射到任何合适的OTN传输速率的任何其它合适的OTN结构。
在一些实施方案中，为了与CPRI超帧同步，(BBU或RRH)接口首先识别携带HFN的基本帧，然后从超帧内的这些基本帧的位置中推断超帧的边界。在实施方案中，为了识别携带HFN的输入帧，BBU或RRH的接口把基本帧分成多个交织的子序列，每个子序列具有超帧间隔的帧内间距，并在被期望包含HFN的字段中识别子序列，该字段在两个或多个基本帧上在0…149的范围内单调且循环地递增。接口将序列视为与在第64个基本帧处的超帧同步。
原则上，BBU与RRH的接口中的每一个可以生成本地时钟信号(即，独立于CPRI信号的时钟)以用于传输OTN帧到网络，以及从接收的OTN帧的净荷中恢复用于向着BBU与RRH传输CPRI信号的时钟信号。但是，这样的方案将导致在已恢复的时钟信号中频率和/或相位与它们的真实值存在大的瞬时偏差(也称为漂移)，这可能导致错误或其他下降的性能。
在所公开的实施方案的一些中，BBU接口从由BBU发送的CPRI基本帧中恢复CPRI时钟，并使用这个恢复的时钟以相反的方向(回环定时)从BBU接口向BBU传输CPRI信号。BBU接口通过预定的比率上变频(up convert)恢复的CPRI时钟，以用于将OTN帧传输到网络。
RRH接口从接收的OTN帧中恢复OTN时钟，并使用恢复的OTN时钟以向着BBU(即，回环定时)将OTN帧发送到网络。RRH接口下变频(down convert)恢复的OTN时钟以用于将CPRI信号发送到RRH。在实施方案中，BBU接口的上变频率和RRH接口的下变频率包括彼此的倒数。所公开的回环定时技术相对于使用本地生成的OTN时钟信号极大地减小了频率和相位漂移的程度。
系统描述
图1是根据本文描述的实施方案示意性示出传送通用公共无线电接口(CPRI)信号的通信网络20的框图。网络20包括中心局24，其连接至多协议标记交换上的IP(IP/MPLS)网络。中心局24通过网络32与多个远程射频头(RRH)单元26传达携带IP/MPLS数据的CPRI信号。中心局和RRH之间的距离典型地为10Km-30Km，但更小或更大的距离也是可能的。
通信系统20可以包括使用任何适合的技术(诸如，例如GSM、码分多址(CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、或LTE升级版(LTE-A))的任何适合的通信网络。包括IP/MPLS网络和中心局的网络20的部分也被称为回传(backhaul)网络。包括网络32的网络20的部分也被称为前传(front-haul)网络。在一些实施方案中，网络32包括光纤分配网络，诸如，例如光传送网络(OTN)。例如在以上引用的ITU-T Recommendation G.709/Y.1331中描述了OTN。
系统20包括多个基站收发信台(BTS)塔36，在其顶部安装一个或多个射频(RF)天线38。通常情况下，RRH单元26安装成靠近各自的天线38。在图1的示例性系统中，每个BTS塔36包括三个定向天线38，从而实现三个小区的BTS。在可选的实施方案中，每个BTS包括多达六个扇区。进一步可选地，还可使用每个BTS任何其它合适的数目的扇区。
RRH26也被称为无线电设备(RE)单元，其典型地包括与天线38连接的RF电路，以及上/下变频器和模数/数模转换器(未示出)以用于在天线处的RF信号与采样的且数字化版本的RF信号之间的转换。
中心局24包括基带单元(BBU)40的池和BBU OTN接口44。每个BBU 40以及与其通信的相应的RRH可以被看作是在网络20中的基站(BS)的分布式实现。在其他任务中，BBU 40将从IP/MPLS网络接收的数据转换成经由网络32待发送到RRH的CPRI信号，并且将经由网络32从RRH接收的CPRI信号转换成适于传送到IP/MPLS网络的数据格式。
在BBU到RRH的方向上，BBU OTN接口44将从每个BBU 40接收的CPRI信号映射到适合通过网络32发送的通信帧中。在相反的RRH向BBU的方向上，BBU OTN接口44解映射经由网络32接收的通信帧以恢复CPRI信号，并且将CPRI信号传送到相关的BBU 40。
系统20另外包括接合在网络32和在BTS站点处的RRH 26之间的多个RRH OTN接口单元48。在BBU到RRH的方向上，RRH OTN接口48从接收自网络32的通信帧中提取CPRI信号，并且将CPRI信号发送到相应的RRH 26。在RRH到BBU的方向上，RRH OTN接口48从给定的RRH26接收CPRI信号，将CPRI信号映射到网络32的通信帧中，并且通过网络32将通信帧发送到各自的BBU 40。
图1中的通信系统20的配置是通过示例的方式给出的，并且在可选的实施方案中也可使用任何其它合适的系统配置。例如，虽然在图1中每个BTS包括三个RRH单元，但在可选的实施方案中BTS可以包括任何其他合适数量的RRH，并且不同的BTS可包括不同数量的RRH。
图2为根据本文描述的实施方案示意性描绘了CPRI帧层次结构的框图。如图2所示，CPRI信号被以分层帧结构进行传送。根据以上引用的CPRI规范，一个CPRI帧包括由字母Z索引的150个超帧，一个超帧包括由字母X索引的256个基本帧，并且一个基本帧包括由字母W索引的16个字。每个字包括由字母Y索引的一个或多个字节(取决于CPRI速率选项)。以W＝0索引的字包括控制字。
如上所述，每个字的字节数取决于CPRI速率选项。图2的例子是指CPRI选项3的速率，对于该速率在基本帧中的每个字包括四个字节，即，Y＝0...3。以下的表1总结了对应于各种CPRI速率选项的几个字长。根据CPRI规范，基本帧的帧速率是3.84Mhz。可选地，也可使用任何其他合适的帧速率。
表1：对于选择的速率选项的CPRI的字长
控制字的字节在本文中也称为控制字节，其被分配索引Z.X.Y，其中Z和X分别指的是CPRI帧索引和超帧索引，而Y指的是控制字内的相应的字节。在图2的例子中，字包括四个字节，并且控制字节索引被表示为Z.X.0、Z.X.1、Z.X.2和Z.X.3。
以上引用的CPRI规范定义了在基本帧的8位字符(即，字节)和通过网络待发送的10位CPRI数据符号之间的可逆的线路编码映射方案。8位到10位的映射也称为8b/10b编码方案或线路编码方案。CPRI数据符号只利用可能的1024个10位值中的512个。剩余的512个10位值中的一个或多个被用于同步和控制。
例如，根据以上引用的CPRI规范，一个超帧的第一个基本帧(即，Z.0.0)的字节Z.X.0包括表示为K28.5的同步符号，这标志着超帧的起点。另外，控制字节Z.64.0(即，在其在超帧中的索引是64的基本帧的控制字中)保持超帧号(HFN)，即，值Z。注意0≤Z≤149，并且因此可以用单个字节来表示。
在所公开的技术中，在撤除利用其接收CPRI信号的线路编码后，CPRI信号通过网络32被发送。发送8位而不是10位符号实现了通过网络的数据速率降低了20％。8位字符从10位符号中被恢复，并被映射到通过网络32将被发送的通信帧中。此外，由于只有8位字符被通过网络发送，因此同步符号K28.5被丢弃，并且可选的新颖的同步机制被采用，如将在下面所描述。在一些实施方案中，取代用于控制字节Z.0.0的发送同步符号K28.5，控制字节Z.0.0用来传送报警信号，如下面将要描述的。
图2中通过举例的方式给出CPRI帧层次结构的配置。在可选的实施方案中，也可使用任何其他合适的帧层次结构。例如，使用K28.5符号作为在字节Z.0.0处的同步符号以及使用字节Z.64.0以用于保持HFN不是强制性的，并且任何其他合适的设置也是可能的。
图3是根据本文描述的实施方案示意性地描绘了OTN帧层次结构及其在传送CPRI信号中的用途的图示。OTN帧的结构和层次结构在例如上面引用的ITU-T RecommendationG.709/Y.1331中被定义。图3描绘了三种基本的OTN信息结构(或帧)，其分别定义了光信道-净荷单元(OPUK)、数据单元(ODUK)、以及传送单元(OTUK)。索引K＝0…4指的是如在上面引用的ITU-T Recommendation G.709/Y.1331的表7-1到表7-4中定义的相应的信号速率。在本专利申请的上下文中，OPUK、ODUK和OTUK结构统称为OTN结构或OTN帧。
OTUK帧被组织作为具有4行和4080列的矩形结构。OTUK帧的前3824列包括ODUK帧，且其余的第3825-4080列包括OTUK帧的前向纠错码(FEC)，例如，里德-所罗门(RS)FEC码。
ODUK帧的第1-14列包括ODUK开销(OH)区域、OTUK OH区域和帧定位(FA)OH区域。OTUK和ODUK帧的开销区域通常携带有关报警指示、错误监控、维护信号和保护开关控制信道的信息。
OTUK帧的第17-3824列包括携带CPRI信号的OPU净荷区域，并且第15-16列包括各自的OPU开销区域60。在OPU OH 60的第15列中的三个RES字节被保留。净荷结构标识符(PSI)的字节通常在多个ODUK帧上传送256-字节的PSI信号。在第16列中的多帧标识符(OMFI)通常在多帧OTN结构中被用作帧计数器。例如，在以下所公开的实施方案的一些中，OMFI字节用作OTN多帧结构中的帧计数器，其在多帧中包括三的倍数个OTN帧，诸如，例如，每个多帧有九或三个OTN帧，如将在下面描述的。
在一些实施方案中，在第16列中的前三个字节(OPU OH 60内)表示为BFPn、BFPn+1、BFPn+2并被用作OPU区域内的CPRI基本帧的指针。在一些实施方案中，对于CPRI信道(n)，BFPn值代表在该信道的完整的CPRI基本帧开始之前，在OMFI＝0x00的帧中(在OTN多帧中)被映射到OPU2净荷的字节数。在实施方案中，根据表2中所总结的CPRI速率选项，不同数目的CPRI信号(或信道)在OPU区域被携带。在一些实施方案中，未使用的BFPn字节被设置为0x00，或设置为任何其他合适的值。例如，未使用的BFPn可重复使用BFPn值来减少在接收侧的检测时间。
表2：根据CPRI速率选项在OTN信号中携带的CPRI信道数目。
如上所述，在一些实施方案中，在九个OTN帧的多帧结构中CPRI信道被映射到OPU净荷区域。表3总结了为范围为0...8中的每个OMFI值分配BFPn值。此外，表3描绘了根据CPRI速率选项需要哪一个BFPn值。未分配给任何BFPn值的字节用作保留字节。
表3：BFPn分配给OMFI值
图4-7是根据本文描述的实施方案描绘了用于对于各种CPRI速率选项将CPRI信道映射到OTN多帧的表。表中的每一个包括分别对应于九个帧的OTN多帧的各自的OTUK帧的九个OPU区域。表4描绘了根据所使用的CPRI速率选项所映射的CPRI信道的数目。
CPRI速率选项 映射的CPRI信道数
1 24
2 12
3 6
5 3
表4：根据使用的CPRI速率选项所映射的CPRI信道数。
在图4-7的表中，第15和16列涉及OPU OH区域60，而第17...3824列涉及OPU净荷区域，例如，在上面的图3中所述。在OTN多帧中，在第16列中OFMI值从对于第一个净荷的0x00增量到对于最后一个净荷的0x08。在第16列中的BFPn值根据上述表3被分配。在示例实施方案中，CPRI信道以字节交织方式被映射。CPRI信道的映射开始于对应于OMFI0x00的净荷的第17列和第1行。CPRI信道被顺序地映射-从各个信道CH1...CHN中的每一个中的一个字节。字节从各个信道顺序的映射重复直到填充整个OTN多帧。可替代地，也可以使用任何其他的交织方案，可能依次映射每个信道多于一个的字节。
图4的表描述了用于将二十四个CPRI信道映射到一个OTN多帧的方案。信道字节以重复的顺序次序CH1...CH24被映射。如以上表3所示，在这个情况下，使用所有的BFP1...BFP24值。图5的表只使用BFP1...BFP12以重复的序列CH1...CH12将十二个个CPRI信道映射到OTN多帧中。
同样地，图6的表使用重复序列CH1...CH6(和BFP1...BFP6)将六个CPRI信道映射到OTN多帧中，以及图7的表使用重复序列CH1...CH3(和BFP1...BFP3)将三个CPRI信道映射到OTN多帧中。
以上的图4-7中的映射表通过举例的方式给出，并且在可选的实施方案中也可使用任何其他合适的映射表。例如，虽然在图4-7的表中，信道顺序地交织，但在其他实施方案中也可以使用任何其他适合的交织方案。
图8是根据本文描述的实施方案描绘了用于同步的CPRI基本帧的指针的用途的图示。图8的映射表和以上的图6中的映射表相同，并涉及将N＝6的CPRI选项3信道映射到九帧的OTN多帧中。假设，例如，被映射到对应于OMFI＝0x00的OPUK的三个字节是来自信道n＝5的CPRI基本帧的最后三个字节。信道n＝5的下一个完整的CPRI基本帧的偏移量(以字节为单位)与BFPn＝BFP5＝3有关。由于表顺序地映射N＝6的信道，因此OPUK结构内的偏移是BFP5·N＝3·6＝18字节，并且相对于ODUK(或OTUK)结构的第一个字节的偏移通过17+3·6+(5-1)＝39字节给出。结论是，BFP5在对应于OMFI＝0x01的净荷中应被设置成BFP5＝3，以便指向信道n＝5的第一个完整的CPRI基本帧，如图8中的箭头所示。
通过举例的方式给出用于使用图8中描述的BFPn值指向基本帧的方法，并且在可选的实施方案中也可使用任何其他合适的指示方法。例如，虽然BFPn值用于指向在OMFI＝0x00的OTN结构中的基本帧，但在可选的实施方案中BFPn可以指向可能在OMFI>0x00的OTN帧中不是第一个基本帧的基本帧。
数据流和时钟定时
图9是根据被本文描述的实施方案示意性示出通过光纤网络传达CPRI信号的数据流的框图。图9中的BBU 40通过光纤网络32与RRH 26传达CPRI信号。BBU 40可以位于中心局24中，并且RRH 26可以被安装在BTS塔上，如例如在以上图1的系统20中所述。
BBU 40和RRH 26分别使用BBU OTN接口44和RRH OTN接口48通过网络32传达CPRI信号。在本实例中，网络32包括OTN网络，并且CPRI信号通过将CPRI信号映射到ODUK结构中来通过网络进行传送。可选地，CPRI信号可以被映射到OTUK结构(即包括FEC)，或到任何其它合适的OTN结构。为简洁起见，BBU OTN接口44和RRH OTN接口48也分别简称为BBU接口和RRH接口。
在下面的描述中，我们假设BBU根据以上引用的CPRI规范产生CPRI信号。特别地，我们假设CPRI信号携带10位CPRI符号，该10位CPRI符号是使用合适的8b/10b线路编码方案从8位字符(字节)编码。另外，CPRI信号使用如例如以上图2中所描绘的包括CPRI基本帧和超帧的帧层次结构进行传送。
在BBU到RRH的方向上，CPRI到ODUK的映射器70(或仅仅是映射器，为简洁起见)从相应的BBU 40接收CPRI信号。映射器70从10位符号中恢复CPRI信号的字节并且用报警字符替换K28.5同步符号，如将在下面描述的。映射器70然后使用例如在以上的图4-7中所描述的映射表中的一个将CPRI字节映射成ODUK结构。映射器70发送ODUK帧到网络32。
在RRH接口48中的ODUK到CPRI的解映射器74从网络32接收ODUK帧，并且与CPRI基本帧和超帧同步(如将在下面详细描述)。解映射器74使用例如以上的图4-7中的映射表中的一个提取不同的CPRI信号的CPRI字节，使用8b/10b编码方案来将CPRI字节重新编码为10位符号，重新生成代替字节Z.0.0的K28.5同步符号并向RRH 26发送CPRI信号。将类似的流和过程应用于RRH到BBU的方向。映射器70和解映射器74的示例性硬件实现方式在下面进一步描述。
在原则上，BBU接口44和RRH接口48可以各产生一个本地时钟信号(即，独立于CPRI信号的时钟)以用于将ODUK帧发送到网络。在这样的解决方案中，用于向BBU与RRH传输CPRI信号的时钟信号将从ODUk净荷中恢复，其可以包括除CPRI信号以外的填充字节。但是，例如，当时钟恢复单元在检测填充字节之后尝试使用阶梯函数来校正频率时，这样的方案通常会导致在恢复的时钟信号中与它们的真值有大的瞬时频率和/或相位偏差(也称为漂移)。大的漂移水平可能变得不可接受，并且导致下降的性能。
在下面公开的实施方案中，BBU使用与CPRI信号的时钟同步的时钟信号将ODUK帧传输到网络。另外，在RRH到BBU的方向上，使用回环定时技术产生RRH接口48使用以用于将ODUK帧传输到网络的时钟信号以及BBU接口44使用以用于将CPRI信号传输到BBU 40的时钟信号。所公开的定时方案从而引入比传统的定时方案中通常引入的漂移水平小得多的漂移水平。
BBU接口44包括从BBU 40接收CPRI信号并且恢复(频率表示为f1的)相应的CPRI时钟信号的时钟恢复单元78。使用回环定时技术，BBU接口44中的解映射器74使用由单元78恢复的时钟信号以用于将(起源于RRH的)CPRI信号传输到BBU 40。频率上变频器82生成时钟信号，其频率等于f1乘以补偿ODUK和OPUK结构之间的尺寸差的因子239/238。映射器70使用上变频的时钟信号以用于将ODUK帧传输到网络32。
在RRH接口48中，时钟恢复单元86从(表示为的频率的)ODUK帧中恢复ODUK时钟信号。频率下变频器单元90通过比率238/239下变频时钟恢复86的输出。由于上变频器82和下变频器90使用倒数的转换率，因此通过下变频器90输出的时钟信号的频率非常接近于起源于BBU的CPRI信号的时钟频率。在RRH接口48中的解映射器74使用通过下变频器90输出的时钟信号以将(起源于BBU的)CPRI信号传输到RRH 26。通过时钟恢复86输出的时钟信号用于将ODUK帧从RRH接口48的映射器70传输到网络32(回环定时技术)。
通过举例的方式给出图9中描述的数据流和定时方案，并且在可选的实施方案中也可使用任何其它合适的数据流和定时方案。例如，在使用OTUK结构而不是ODUK结构的类似的实施方案中，上变频器82和下变频器90中的转换率分别由255/238和238/255给出。可选地，也可使用任何其他合适的OTN结构和相应的频率转换率。
在硬件中实现CPRI-OTN映射器和解映射器
图10是根据本文描述的实施方案示意性示出CPRI到OTU2的映射器100和OTU2到CPRI的解映射器104的硬件实现的框图。CPRI到OTU2的映射器100和OTU2到CPRI的解映射器104出于简洁也被简称为映射器100和解映射器104。映射器100和解映射器104可以分别用于实现例如以上图9的CPRI到ODUK的映射器70和ODUK到CPRI的解映射器74。
映射器100接收表示为CH1...CNH的N个CPRI信号，其中，N取决于如例如在以上的表4中描绘的所使用的CPRI速率选项。映射器100包括用于终止各自的CPRI信号的N个物理编码子层(PCS)单元108。PCS 108根据8b/10b线路编码方案从10位CPRI数据符号中恢复CPRI的数据字节，并在各自的FIFO 112中存储恢复的CPRI字节。
FIFO 112通常包括几个字节的存储，诸如，例如两字节的FIFO。可选地，FIFO 112可包括任何其他合适的存储容量。进一步可选地，也可以使用除了FIFO之外的任何合适的存储容量的存储元件。
PCS 108通过检测在CPRI符号之中的同步符号K28.5来识别CPRI超帧的起点。PCS108丢弃K28.5同步符号，并且根据PCS是否检测到(或没有检测到)CPRI信号中的错误来讲相应的字节Z.0.0设置为0x00或0x01。
字节交织器116从FIFO 112中接收CPRI数据字节，并通过从每个CPRI信道中有序地输出一个字节并根据需要这个顺序来交织CPRI信道。交织器116从而向OPU2单元120输出{CH1，CH2，...，CHN，CH1，CH2，...}的形式的字节序列。可选地，可使用任何其他合适的交织方案。
OPU2单元120使用位同步映射过程(BMP)来映射在(OTN多帧上的)一个或多个OPU2结构中的交织的CPRI字节。在一些实施方案中，OPU2单元120根据以上的图4-7的映射表中的一个来映射CPRI信号。字节交织器116向OPU2单元120指出对应于第n个CPRI信号的第一个CPRI基本帧的偏移值偏移(n)，并且OPU2单元120使用偏移(n)的值来设置各个BFPn指针。在示例实施方案中，在CPRI基本帧开始之前，OPU2单元120将BFPn值设置为被映射到OPUk净荷的字节数。可选地，OPU2单元120可以使用任何其它合适的方法来计算BFPn值。
ODU2单元124和OTU2c单元根据上面引用的ITU-T Recommendation G.709/Y.1331生成适于通过光纤网络传送的通信帧。ODU2单元124将ODU2OH添加到OPU2结构以导出ODU结构，并且OTU2c单元128添加FEC位以及OTU2OH和FA OH以产生OTU2结构。映射器100使用与所接收的CPRI信号的时钟同步的时钟信号来传输OTU2帧，例如，如以上在图9所述。
解映射器104接收在其中按照如上所述的映射器100的映射方案映射CPRI信号的ODU2帧，并且相对于映射器100执行逆处理。OTU2c(逆)单元132在OTU2结构中使用FEC位来执行纠错，然后将结果ODU2结构传送到提取OPU2净荷的ODU2(逆)单元136。OPU2(逆)单元140执行BMP解映射以从OPU2结构的净荷区域中提取CPRI数据字节。在实施方案中，OPU2(逆)单元140使用以上的图4-7的映射表中的一个来解映射在OPU2净荷中的CPRI数据字节。单元140将CPRI数据字节传送到字节解交织器144，其在不同的CPRI信道的字节之间进行分离。
OPU2(逆)单元140使用OPU2OH 60中的BFPn和OMFI值额外地与CPRI基本帧同步。在实施方案中，根据公式：偏移(n)＝16+n+BFPn·N，单元140导出第n个CPRI信道(1≤n≤N)的第一个完整的CPRI基本帧的字节偏移。在这个公式中，常数16是指OTU2结构的第16列，n是CPRI信道数，并且N是CPRI信道的总数。
字节解交织器144将每个CPRI通道的解交织的字节分别传送到各自的在CPRI超帧上同步的HFN同步器148。在一些实施方案中，HFN同步器148使用在第64个基本帧中的字节Z.64.0，这为超帧同步保持超帧号(HFN)。
HFN同步器148在作为彼此分开的超帧间隔的CPRI基本帧的子序列(或多个子序列)中检查字节Z.X.0，以找到在其中Z.X.0的值(即，对于X＝64这个值保持HFN)在0...149的范围内形成单调且周期性的整数计数的基本帧的子序列。HFN同步器148然后基于Z.64.0字节的位置识别超帧的第一个字节(Z.0.0)。
在可选的实施方案中，HFN同步器148可以使用任何其他合适的同步方法，诸如，例如基于保持预定义的值的CPRI基本帧内的字段的方法。
HFN同步器148提供CPRI数据字节到相应的PCS(逆)单元152。当在超帧的第一个字节中携带的报警信号归零时，即Z.0.0＝0×00，则PCS(逆)152根据8b/10b线路编码方案将CPRI数据字节编码为10位的CPRI符号，并且用K28.5同步符号代替Z.0.0字节。当Z.0.0是非零值(例如，等于0x01)，或者当OTN服务器层检测到报警指示时，PCS(逆)152丢弃CPRI字节，并且反而输出故障指示。
PCS(逆)152使用从如以上在图9中描述的OTU2接收到的帧中恢复的时钟信号发送CPRI信号。
在上述的硬件实现中，OTU2信号速率由3.84·128·24·255/238≈12.64Gbit/sec给出，其中3.84MHz是指CPRI基本帧的帧速率。在可选的实施方案中，没有FEC位的OTN帧被传送，即，OTU2c单元128和OTU2c(逆)132被排除在外，并且ODU2速率等于3.84·128·24·239/238≈11.84Gbit/sec。
CPRI信号到OTN帧中的对齐映射
图11和12是根据本文描述的实施方案示意性描绘了对于两种CPRI速率选项的CPRI信道到OTN多帧中的对齐映射的表的图示。在图11和12中的表中，CPRI信号被映射到包括三个OTN帧的OTN多帧的OPUK结构中。
不同于以上图4-7的映射表，在图11和12中CPRI基本帧被对齐的映射到多帧边界。因此，第一个基本帧开始于偏移为零，且BFPn值保持未使用。在图11和12的表中，每个净荷字节由两个数字的符号k-n表示，其中n表示第n个CPRI信道，并且k表示在CPRI信号内的字节序列中的字节索引。
例如，由于图11的表映射N＝6选项3的CPRI信道，则信道N＝1的字节被映射到位置(17，23，29，...)，信道n＝2的字节被映射到位置(18，24，30，…，)等等。请注意，在将六个CPRI信道映射到每一个有3808个字节的三个OPUK结构后，映射序列周期地重复。同样地，图12的表映射N＝3选项5的CPRI信道。在这种情况下，信道n＝1的字节被映射到位置(17，20，23，...)，CPRI信道n＝2的字节被映射到位置(18，21，24，...)，并且信道n＝3的字节被映射到位置(19，22，25，…)。
其他CPRI速率选项(诸如速率选项1(24个CPRI信道)和选项2(12个CPRI信道))的映射可以以类似于上述用于速率选项3和选项5的映射的方式来完成。
在图11和12中描绘的对齐映射方案以举例的方式给出，并且在可选的实施方案中，也可以使用任何其他合适的对齐映射方案。例如，也可以使用除了根据CPRI信道顺序映射字节之外的交织方案。
图13是根据本文描述的实施方案示意性示出CPRI到OTU2的映射器和OTU2到CPRI的解映射器的可选的硬件实现的框图。
CPRI到OTU2的映射器200和OTU2到CPRI的解映射器204为简洁起见也被简称为映射器200和解映射器204。映射器200和解映射器204可以分别用于例如实现以上图9的CPRI到ODUK的映射器70和ODUK到CPRI的解映射器74。
映射器200和解映射器204与以上图10中所描述的各自的映射器100和解映射器104相类似地构建和操作。因此，本文的描述主要集中在各个实现之间的结构和功能的差异。
在映射器200中，整直器170替代映射器100的FIFO 122。基于来自OPU2单元120的帧定位信号，整直器170延迟CPRI信道的输入字节，以使字节交织器116和OPU2单元120映射对齐到OPU2结构的边界的CPRI信道的CPRI基本帧，例如，如上在图11和12中所述。
在解映射器204中，与以上图10的HFN同步器148相比，HFN同步器180具有不同的功能。在一些实施方案中，由于CPRI基本帧被对齐到OPU2结构边界，因此HFN同步器180在与各个OMFI字节预定的偏移处通过识别在OPU2结构中的第一个CPRI基本帧来同步至CPRI基本帧。
在图13中的映射器200和解映射器204的配置是示例配置，其仅仅为了概念上清晰起见而被选择。在可选的实施方案中，也可使用任何其它合适的配置。对于映射器200和解映射器204可选的实现方案类似于以上对于映射器100和解映射器104所描述的那些实现方案。
图9中的BBU接口44和RRH接口48、图10中的映射器100和解映射器104、以及图13中的映射器200和解映射器204的配置是示例配置，其仅仅为了概念上清晰起见而被选择。在可选的实施方案中，也可使用任何其它合适的配置。BBU接口44和RRH接口48的不同元件(诸如时钟恢复单元78和86、上/下变频器82和90以及映射器70和解映射器74)、映射器100和200的元件(诸如PCS单元108、整直器170、FIFO 112、交织器116以及单元120、124和128)、以及包括单元132、136和140、解交织器144、HFN同步器180以及PCS(逆)单元152的解映射器104和204的不同元件可以使用任何合适的硬件(诸如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))来实现。在一些实施方案中，BBU和RRH的接口以及映射器和解映射器的一些元件可以使用软件或使用硬件和软件元件的组合来实现。
可选地，BBU接口44、RRH接口48、映射器100、解映射器104、映射器200和/或解映射器204包括通用处理器，其以软件编程来执行本文描述的功能。软件例如可经由网络以电子形式下载到处理器，或者软件可以可选地或附加地被提供和/或存储在非暂时性有形媒介上，诸如磁存储器、光学存储器或电子存储器。
虽然本文描述的实施方案主要是地址映射CPRI信号，但本文描述的方法和系统也可以用于其中将被映射的多个信号被同步到相同的时钟源的其他应用中，诸如，例如应用在串行数字接口(SDI)视频信号的通信中。
将要理解的是，以上描述的实施方案是通过示例的方式引用的，并且本发明不限于上文中已经特别示出和描述的那些内容。相反，本发明的范围包括上文所描述的各种特征以及本领域技术人员在阅读以上描述之后将会想到的且未在现有技术中公开的其变型和修改的组合和子组合。通过引用并入本专利申请的文档被视为本申请的组成部分，除了在一定程度上在这些并入的文档中定义的任何术语与本说明书中明确地或隐含地作出的定义冲突之外，仅应考虑本说明书中的定义。

Claims (20)

1.一种用于通信的方法，包括：
在第一通信接口接收通用公共无线电接口CPRI信号的输入帧，所述CPRI信号来自多个CPRI源，其中所述输入帧包括通过对各个字符编码导出的数据符号，并且还包括不具有相应的字符的一个或多个同步符号；
从所述数据符号中恢复所述字符，并且通过将所述字符映射到通信帧中且丢弃所述同步符号以将所恢复的字符传输到第二通信接口，其中映射所述字符包括使用在所述多个CPRI源中交替的预定的交织方案来交织所恢复的字符；
通过独立于所述同步符号同步至所述输入帧，从在所述第二通信接口中的所述通信帧中提取所述字符；以及
通过对所提取的字符重新编码，在所述第二通信接口中重建包括所述数据符号和所述同步符号的所述输入帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，被携带在所述CPRI信号中的所述数据符号利用八位到十位(8b/10b)编码协议从八位字符中导出，并且其中传输所述恢复的字符包括通过光纤通信网络传输具有被映射到其中的所述恢复的字符的所述通信帧。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，映射所述字符包括将所述输入帧映射到所述通信帧的净荷区域，以及在所述通信帧的开销字段中设置对所映射的输入帧中的至少一些的指针。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，同步至所述输入帧包括使用所述指针识别在所述通信帧的所述净荷区域内的所述输入帧的各自的位置。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，接收所述输入帧包括接收被组织在超帧中的多个输入帧，并且其中同步至所述输入帧包括识别携带超帧号(HFN)的输入帧以及从所述超帧内的所识别的输入帧的位置推断在所述超帧中的第一个输入帧的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，识别所述输入帧包括将所述输入帧分成多个交织的子序列，每个子序列具有超帧间隔的帧内间距，以及识别在其中被期望包含所述HFN的字段在所述输入帧的两个或更多个上在给定的整数范围内单调且周期性地递增的子序列。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，丢弃所述同步符号包括设置代替所丢弃的同步符号的对应的报警字符，所述报警字符指示在所述CPRI信号中的错误事件，并且其中重建所述输入帧包括响应于所述报警字符指示没有错误以重建所述输入帧，包括重新生成所述同步符号，否则输出故障指示。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，映射所述字符包括映射对齐到所述通信帧的边界的所述输入帧，并且其中同步至所述输入帧包括从起始于所述边界处的所述通信帧中提取所述字符。
9.根据权利要求1或2所述的方法，还包括从在所述第一通信接口中接收的相反方向的通信帧中得到第一时钟信号，以及使用所述第一时钟传输所述通信帧。
10.根据权利要求1或2所述的方法，还包括从在所述第二通信接口中接受的相反方向的输入帧中得到第二时钟信号，以及使用所述第二时钟信号输出所重建的输入帧。
11.一种用于通信的装置，包括：
第一通信接口，所述第一通信接口被配置为接收通用公共无线电接口CPRI信号的输入帧，所述CPRI信号来自多个CPRI源，其中所述输入帧包括通过对各个字符编码得到的数据符号以及还包括不具有对应的字符的一个或多个同步符号，从所述数据符号中恢复所述字符，并且通过将所述字符映射到通信帧中且丢弃所述同步符号来传输所恢复的字符，其中映射所述字符包括使用在所述多个CPRI源中交替的预定的交织方案来交织所恢复的字符；以及
第二通信接口，所述第二通信接口被配置为从所述第一通信接口接收所述通信帧，通过独立于所述同步符号同步至所述输入帧来从所述通信帧中提取所述字符，以及通过对所提取的字符重新编码来重建包括所述数据符号和所述同步符号的所述输入帧。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述CPRI信号中的所述数据符号利用八位到十位(8b/10b)编码协议从八位字符中导出，并且其中所述第一通信接口被配置为通过光纤通信网络传输具有被映射到其中的所述恢复的字符的所述通信帧。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述第一通信接口被配置为将所述输入帧映射到所述通信帧的净荷区域，并在所述通信帧的开销字段中设置对所映射的输入帧中的至少一些的指针。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第二通信接口被配置为通过使用所述指针识别在所述通信帧的所述净荷区域内的所述输入帧各自的位置来同步至所述输入帧。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一通信接口被配置为接收被组织在超帧中的多个输入帧，并且其中所述第二通信接口被配置为识别携带超帧号(HFN)的输入帧，以及从所述超帧内的所识别的输入帧的位置推断在所述超帧中的第一个输入帧的位置。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第二通信接口被配置为将所述输入帧分成多个交织的子序列，每个子序列具有超帧间隔的帧内间距，并且被配置为识别在其中被期望包含所述HFN的字段在所述输入帧的两个或更多个上在给定的整数范围内单调且周期性地递增的子序列。
17.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述第一通信接口被配置为设置代替所丢弃的同步符号的对应的报警字符，所述报警字符指示在所述CPRI信号中的错误事件，并且其中所述第二通信接口被配置为响应于所述报警字符指示没有错误以重建所述输入帧，包括重新生成所述同步符号，否则输出故障指示。
18.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述第一通信接口被配置为映射对齐到所述通信帧的边界的所述输入帧，并且其中所述第二通信接口被配置为通过从起始于所述边界处的所述通信帧中提取所述字符来同步至所述输入帧。
19.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述第一通信接口被配置为从接收的相反方向的通信帧中获得第一时钟信号，并且使用所述第一时钟信号传输所述通信帧。
20.根据权利要求11或12所述的装置，其中，所述第二通信接口被配置为从接受的相反方向的输入帧中获得第二时钟信号，并且使用所述第二时钟信号输出所重建的输入帧。
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