CN1461129A - 通信总线的节点 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通信总线的节点。所述节点包括用于从所述总线的另一节点接收数据的输入装置、用于将数据输出到所述总线的另一节点的输出装置以及所述输入装置与所述输出装置之间的通信装置。所述通信装置包括多个复用器,其中来自所述输入装置的数据被指向一个预定的所述复用器,且所述复用器将用于所述输出装置的数据指向一个或多个预定的所述输出装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信总线的节点,尤其涉及用于无线电信网基站收发器的总线的节点,但并不仅限于此。
背景技术
无线蜂窝网络已为人所知。由网络覆盖的区域被划分为小区。每一个小区都由基站收发器生成,所述基站收发器配置为与移动设备例如位于小区内的移动站通信。
管理移动站与基站以及其它网络单元之间的通信的多种不同标准已为人所知。当前已知标准的实例是GSM标准(全球移动通信系统)。这是所谓的第二代标准。目前,对所谓的第三代标准的研发已经开始。所述第三代标准一般在移动站与基站收发器之间的无线电接口中使用码分多址CDMA。
基站被设置为将以基带频率从核心网接收的数据转换为所需的射频,所述数据例如是分组形式的数据。此外,基站还提供路由功能,并将所接收分组指向基站的不同节点。所述节点可能由ASIC(专用集成电路)、处理器或现场可编程门阵列FPGA等提供。每个节点都可能执行关于分组的特定功能,并将分组路由到特定节点。作为选择,节点可能仅提供路由功能。应当理解的是,一个ASIC等可能提供多个节点。
在基站内,总线协议用于不同节点之间的通信。当前,一个基站收发器带有大量节点。因而,为了确保分组可被指向所需节点,分组内的地址信息必须相对较大。这反过来导致分组的总尺寸的增加。作为选择,如果分组的尺寸不增加,则分组传送的数据量将减少,结果是需要更多分组。分组的尺寸和数量影响等待时间,即将分组从一个总线节点传送至另一总线节点所需的时间。尤其是,等待时间会增加,这是不理想的。所需带宽也必须相对较大,这也是不理想的。
在基站内,节点之间存在着两种类型的数据传输。点对点传输以及点对多点传输。后一种传输可以是广播传输,其中数据被传送至所有相关节点,也可以是组播,其中数据被传送至相关节点的子集。点对点传输所需的寻址相对简单,因为地址必须识别目的地。点对多点传输寻址则较为复杂,因为寻址必须识别多点目的地,即多个目的地。组播传输尤其被用于基站收发器的上行链路方向上,即从射频到基带,因为若干基带单元必须从特定天线存取特定载频上的数据。
用于处理例如以太网内的广播和组播寻址的前述建议已包括为此预订特定地址。这增加了需要提供所有地址的地址字段的尺寸,从而具有上述的缺点。
发明内容
本发明实施例的目的是解决或至少减轻一个或多个上述问题。
根据本发明的一个方面,提供了一种通信总线的节点,所述节点包括
用于从所述总线的另一节点接收数据的输入装置;
用于将数据输出到所述总线的另一节点的输出装置;
所述输入装置与所述输出装置之间的通信装置,所述通信装置包括多个复用器,其中来自所述输入装置的数据被指向一个预定的所述复用器,且所述复用器将用于所述输出装置的数据指向一个或多个预定的所述输出装置。
优选的是,所述总线具有多个方向上的数据流,且所述节点被设置为接收所述多个方向上的数据流,各个所述复用器都与所述多个方向的一个不同方向相关。
优选的是,所述多个方向的第一个是上行链路方向,而所述多个方向的第二个是下行链路方向。
优选的是,每一个所述复用器都与一个或多个预定的所述输入装置和/或所述输出装置相关。
优选的是,所接收数据包括地址字段。所述地址优选的是被设置为识别所述节点。
优选的是,所述节点包括多个子节点。所述子节点可能会被设置成相对于所述数据提供不同过程。所述地址字段可能会被设置为具有一个识别所述节点的部分,以及识别子节点的另一部分。
至少部分所述地址字段被用于确定哪一个或哪些所述输出装置被使用。优选的是,所述输出装置被设置为将所述数据单播到单个节点和/或组播到多个节点。任何节点的地址可能都会被用于将数据发送到多个节点。输出所述数据的所述节点的地址可能会被用于将数据发送到多个节点。所述地址字段可能会被设置为识别源节点与目的节点中的一个。所述地址可能会被设置为在所述复用器的第一个被使用时识别一个源节点,且所述地址被设置为在所述复用器的第二个被使用时识别一个目的节点。优选的是,与特定复用器相关的单个复用表被设置为支持基于源节点的寻址与基于目的节点的寻址。
优选的是,所述复用器是可配置的。每一个所述复用器都可能包括存储路由信息的存储装置。存储在所述存储装置内的路由信息可能是可配置的。
至少一个地址可能会被所述复用器所使用,以将数据指向不同节点。
所述数据的内容可能会被用于确定将被用于该数据的复用器。
根据本发明的一个方面,提供了一种通信总线节点内的数据通信的方法,所述方法包括步骤:经过输入装置从所述总线的另一节点接收数据,经过输出装置将数据输出到所述总线的另一节点,提供多个复用器,将来自所述输入装置的数据指向一个预定的所述复用器,并使用所述复用器将用于所述输出装置的数据指向一个或多个预定的所述输出装置。
附图说明
为了更好地理解本发明以及如何实现本发明,以下将借助实例参照附图,在所述附图中:
图1示出了无线通信网的基本结构;
图2概略示出了本发明的实施例中使用的基站收发器;
图3示出了本发明实施例中使用的分组;
图4示出了基站收发器的已知节点复用器;
图5示出了基站收发器的体现本发明的节点;
图6概略示出了图5的总线复用器的功能性;以及
图7示出了一个本发明实施例中使用的总线网络的实例。
具体实施方式
参照图1,该图概略示出了一种本发明实施例可以并入其内的蜂窝电信系统。网络2所覆盖的区域被划分为多个小区4。每个小区4都由基站收发器6生成,所述基站收发器6被设置为借助无线电接口与用户设备8通信。所述用户设备可以采用任何适当的形式,并可以是固定或移动设备。所述用户设备例如可能是移动站、移动终端、移动电话、计算机、个人计算机(PC)、诸如膝上电脑的便携式计算机、个人数字助理(PDA)等。
以下将在使用码分多址(CDMA)的系统的语境内描述本发明实施例。但应当理解的是,本发明可供选择的实施例可以被用于其它任何适合的系统,例如使用GSM、时分多址、频分多址、空分多址以及这些技术的任意组合的系统。
所述基站收发器由无线电网络控制器控制,所述无线电网络控制器有时会被称为基站控制器,这取决于标准。而所述无线电网络控制器则由移动业务交换中心(MSC)或类似实体控制。
参照图2,该图概略示出了本发明实施例可以并入其内的基站收发器6。所述基站收发器6具有输入端口10,所述输入端口10被配置为从网络的其它单元接收输入。尤其是,所述端口10被配置为接收来自核心网络单元的输入,这可能会通过所述基站收发器的其它内部节点,例如无线电网络控制器、移动交换业务控制器、信令GPRS(通用分组无线电业务)或支持节点SGSN等。
所述输入数据采取相关的空中接口标准内指定的分组数据的形式。以下将参照图3更为详细地描述本发明实施例中使用的分组数据,尤其是在基站收发信机的基带与射频节点之间的分组数据的结构。从所述核心网接收的分组是基带频率分组,并采用数字形式。这些分组准备用于由所述基站收发信机服务的不同移动站。必须以所需的调制来处理这些基带分组,以提供所需的射频输出分组。
所述基站可被视为由多个节点12构成。这些节点使用点对点连接或通过使用总线布置相互连接。图2所示的布置示出了用于示例性目的的点对点连接,但实践中将提供适当的总线布置。从所述输入端口10接收的分组通过基站的不同节点并被上转换,且经历其它处理。所述节点在概念上可被分为执行基带处理的节点、提供射频处理的节点以及提供所述两种类型节点之间的连接的节点。
类似地,所述基站将从其所服务的多个移动站等接收数据分组。所述分组将采取模拟形式,并且是射频分组。这些分组必须被下转换至基带频率。将所接收的射频分组下转换至基带频率的处理发生在所述分组通过基站收发器的不同节点时。应当理解的是,在本发明的优选实施例中,所述端口10是双向的,还起到输出端口的作用。在本发明可供选择的实施例中,可能会提供单独的输出端口。
每一个所述节点12都可能由ASIC(专用集成电路)或其它任何适当的硬件提供。作为选择或补充,一个ASIC内可能会包括两个或更多节点。
参照图3,该图示出了本发明实施例中所使用的分组的结构。所述分组被设置为具有地址部分24以及有效负载部分26。所述有效负载部分一般为139个比特,并包括准备用于目的地的数据,所述目的地例如是移动站或是核心网络单元。所述有效负载当然也可以具有不同数量的比特。在本发明的优选实施例中,所述地址字段是标题的一部分,为13个比特。在本发明的优选实施例中,所述地址被划分为两部分。第一部分28是节点地址,为8个比特。所述地址的第二部分是子节点地址30,为5个比特。所述节点和子节点地址字段被用于分级寻址方案,其中所述节点字段28被用于唯一地寻址特定总线节点,例如ASIC或是包括在ASIC内的节点,而所述子节点地址字段30被用于识别节点内的特定模块。8个比特的地址尺寸允许寻址256个节点,而5个比特的子节点地址可寻址最多32个模块。所述节点地址并不必代表诸如ASIC的物理设备的地址。所述ASIC可能具有一个或多个节点地址,而所述节点可能具有不同数量的有效子节点地址。应当理解的是,为节点和子节点地址选择的比特数量可以是任何适当数量。
在本发明的优选实施例中,地址被分为节点和子节点地址。但应当理解的是,在本发明可供选择的实施例中,地址字段可能并不被划分为子地址,而是可能存在着有效的每一子节点的唯一单独地址。
所述地址控制着每一分组的路由。在下行链路方向上,即从基带到射频的方向上,所有消息通常都被点对点传送,而所述地址将识别目标节点。换言之,使用目的地寻址。但在上行链路方向上,即从射频到基带的方向上,消息可被组播传送,即点对多点或点对点传送。上行链路天线样本数据以及一些测量结果可能需要组播。上行链路方向上的其它消息传输一般会是点对点的。如果在上行链路方向上广播或组播,源寻址会被使用,即所述消息包括源节点的地址。这由电路来解释,以使分组被指向所有所需的目的节点。
以下将参照图4,该图示出了节点内的使用的总线。所述总线使用了三层协议。图4示出了所述三层协议32、34和36。应当理解的是,所述层结构是众所周知的用于说明节点功能性的机制。
物理层32负责消息的传输,并包括消息的成帧、编码和串行化。所述物理层分别具有多个输入和输出端口38和40。这些端口例如被设置为从另一节点接收分组。
传输层负责消息的端到端传送或是消息的路由。应用层36提供不同类型分组到有效负载的映射。
尤其是,所述传输层34带有一个总线复用器,所述总线复用器被设置为处理上行链路和下行链路消息两者。所述应用层36负责处理所述分组,并可能执行部分上或下转换。所述节点地址一般识别节点,而所述子节点地址一般寻址应用层的功能。因此,图4的布置示出了用于全部所接收消息的单个总线复用器。当总线节点从另一节点接收消息时,所述消息首先被物理层32内的收发信机接收。该消息然后被发送至传输层34,所述传输层34借助复用表确定输出收发信机。假定物理层内的收发信机被作为目标,则所述消息被返回到物理层,用于至下一节点的传输。假定消息的有效负载被在当前节点内处理,则传输层将基于该消息的地址将该消息转发至应用层内的收发信机。所述应用层然后可能会在处理之后将该消息重新发射至总线。
参照图5,该图示出了体现本发明的节点。一般而言,通信网络包括连接节点的双向链路或是在相对方向上的单向链路。在每个节点中,相同的路由算法可能会被应用于全部所接收消息。在一种可供选择的方法中,双向网络被划分为两个独立运行的单向网络。如果消息必须被在这些单向网络之间传送,它们必须穿过应用层。所述两个网络的物理和传输层独立运行。在复合网络原理中,所有总线节点内接收的消息被分为两组,且会将独立的路由算法应用于这些组。例如可能会基于所接收消息的方向而将所述消息分类。在本发明实施例中,如以上所详细讨论的,借助下行链路和上行链路网络以及独立的路由表而将复合方法用于上行链路和下行链路消息。
与图4所示的布置相同,节点被示为具有物理层、传输层34以及应用层36。但在本发明的优选实施例中,总线复用器已被划分为两个。应当理解的是,在本发明可供选择的实施例中,总线复用器可会被划分为三个或更多复用器。在本发明的优选实施例中,一个复用器40被设置为处理下行链路业务,而另一个复用器42被设置为处理上行链路业务。应当理解的是,在本发明可供选择的实施例中可以实现业务的不同划分。换言之,一个复用器可能会处理一些上行链路业务以及一些下行链路业务。在该原理中,必须基于消息的内容选择所需的复用表。在本发明可供选择的实施例中,不同复用器可能会与不同的端口相关。但是,将复用器划分为上行链路总线复用器42与下行链路复用器40具有简化实施和原理清晰的好处。此外,如下文中更详细地讨论的,可以使用简化的地址结构。
应用层36被设置为通过适当参数来指示哪些接收机端口被连接到下行链路复用器,以及哪些接收机端口被连接到上行链路复用器。应当理解的是,总线复用器40和42都可以将消息转发到任何收发信机的发射机端口。
以下将参照图6,该图示出了总线复用器40和42的功能性。消息的13比特输入地址首先由映射单元50处理,所述映射单元50仅选择输入比特的子集。例如,其可能是节点地址。所述映射单元50变换所述地址,所述地址然后被用作复用表的索引,所述复用表包括所述消息应被传送至的收发信机的索引。
所述复用表的实例如下:
表1
变换后的地址(输入) 收发信机(输出) |
00 (MSB)000001(LSB)01 00001010 00011011 100001 |
在该表中,存在着对应于每个变换后地址的比特矢量(或行)。在所示实例中,使用两比特变换后地址。比特矢量的长度等于存在于节点内的收发信机的数量。比特“1”表示消息必须被转发至对应收发信机,而“0”则是禁止消息传输。应当理解的是,比特矢量的最低有效比特(LSB)代表具有索引0的收发信机。例如,假定消息具有变换后的地址10。如所述复用表所示,该消息将被发射至连接到具有索引1和2的收发信机的相邻节点。
在本发明的实施例中,因为向上行链路与下行链路业务提供了不同的复用器,这意味着可以减少系统内所需的唯一地址的数量。例如,上行链路与下行链路方向中的地址都必须是唯一的,但相同的地址可能被在总线网络内再使用。但是,由于不同的复用器被用于上行链路与下行链路消息,所以所述消息的路由将会被校正。这意味着可以减少地址内的比特数量。此外,存在着可被用于组播的附加优点。在图4所示的布置中,每一组播地址都必须是唯一的。如上所述,这并不是理想的,因为所述地址空间被耗用。如果独立的路由算法被用于下行链路与上行链路消息,则所述消息的源节点地址可被用作组播地址,且所述消息可被基于该源地址广播或组播到正确的节点。更可取的是,这被用于本发明的实施例内中
应当理解的是,路由是由存储在复用器表内的信息控制的。在本发明的优选实施例中,不同的复用器具有不同的表。可根据需要不时改变表内的数据。因此,如果基站的配置因为环境变化而必须改变时,则可以通过改变表内的信息实现所述改变。
参照图7,该图概略示出了基站收发器内的两个方向。第一方向60是从射频到基带的上行链路方向,而第二方向62是从基带到射频的下行链路方向。如图7所示,节点1是调制器节点,并被连接至节点3。节点3还被连接至节点2,节点2是信道化器。节点3被连接至节点7。此外,节点3被连接至节点10,节点7被连接至节点8,而节点8被连接至节点9。节点8和9提供信号处理,即它们是基带节点。
从基带节点12开始,它被连接到提供信号处理的另一基带节点11。节点11被连接至节点10。节点10如前所述连接至节点3,还连接至节点6。节点6连接至路径的射频末端处的节点4和5。节点4为调制器,而节点5为信道化器。此外,节点6还连接到上行链路路径的节点7。
在该例中,基带包括节点8、9、11和12,而射频节点是节点1、2、4、5。节点3、6、7、10连接基带和射频节点。
通过有效地具有独立的上行链路与下行链路复用器,上行链路与下行链路方向被有效地分开。在图7所示的布置中,如双向箭头所示,节点既在上行链路上,也在下行链路上。
以下将参照表2,该表示出了如图7所示的WCDMA/频分双工实例的节点间通信要求的实例:
表2
假设基带或信号处理节点仅使用子节点地址0,且两个调制器与信道化器子节点分别存在于节点1、4与2、5内。
行的格式如下所示:
源节点.子节点,目的节点.子节点,方向.
8.0,1.1,DL //节点1.1(TX)和2.1(RX)生成
8.0,4.1,DL //WCDMA小区No 0
9.0,1.1,DL
9.0,4.1,DL
11,0,1.2,DL //节点1.2和2.2生成
11.0,4.2,DL //WCDMA小区No 1
12.0,1.2,DL
12.0,4.2,DL,
2.1,8.0.UI, //节点4.1和5.1生成
5.1,8.0,UL, //WCDMA小区No 2
2.1,9.0,UL,
5.1,9.0,UL
2.2,11.0,UL,//节点4.2和5.2生成
5.2,11.0,UL,//WCDMA小区No 3
2.2,12.0,UL,
5.2,12.0,UL,
所述数字采用了4.2的形式。例如,第一个数字代表节点,而第二个数字代表子节点。
参照下表3,其具有用于节点3、6、7和10的复用表,从而使得表2的节点间通信要求得以实现。表3//复用表//节点3,DL://格式:地址(消息内):输出总线链路(收发信机)1.1:3-1(从节点3至节点1的链路)
1.2:3-1//节点3,UL:2.1:3-72.2:3-10//节点6,DL:4.1:6-44.2:6-4//节点6,UL:5.1:6-75.2:6-10//节点7,DL:1.1:7-34.1:7-6//节点7,UL:2.1:7-85.1:7-8//节点10,DL:
1.2:10-3
4.2:10-6
//节点10,UL:
2.2:10-11
5.2:10-11
如表3所示,基于目的地的寻址被用于下行链路方向,而基于信源的寻址被用于上行链路方向。
本发明的实施例提供了一种布置,其中可保持合理水平的总线上的总带宽。这是通过缩小地址字段的尺寸来实现的。所述带宽直接影响功率耗散以及总线成本。本发明的实施例还改善了等待时间。短消息提供了较佳的等待时间。缩小地址字段的尺寸具有这种优点。
地址字段的尺寸当然将取决于实际实施,但与现有技术相比可能会实现50%数量级的缩小。
总而言之,本发明的实施例提供了一种用于总线协议的寻址方案和消息路由布置,所述总线协议被用于基站收发器的射频和基带处理单元之间的数据传送。本发明的实施例可被用于基于消息的总线协议,在所述基于消息的总线协议中,每一消息中存在着压缩13比特地址字段。因此,如前所述,地址字段的长度已被最小化。本发明的实施例允许尽可能有效地使用地址空间,即地址的范围。在执行从单个节点到若干目标节点的广播或组播传输时,使用总线节点,尤其是发射机的地址。为了能够将作为有效的单播地址的节点地址有效地“重新使用”为广播或组播地址,通信网络(总线)被划分为两个方向。在优选实施例中,为每一方向提供了带有独立的复用表的上行链路复用器与下行链路复用器。应当理解的是,多个复用器的使用意味着所需的表的尺寸与已知布置相比较小。通过具有更小的表,可以更快地使用它们。在总线节点中,来自特定接收机通道的数据被定义为包括上行链路或下行链路数据两者。
在本发明的一个可供选择的实施例中,每一消息的内容被用于确定所使用的复用器。外部信息可能会提供关于如何使用所述内容的规则。
已在基站收发器的语境内描述了本发明的实施例。应当理解的是,本发明的实施例可被应用于无线电信网络的其它实体。应当理解的是,本发明的实施例可能会被应用于有线网,甚至可能会被用于与通信无关的应用。
已在CDMA系统的语境内描述了本发明的优选实施例。但应当理解的是,可借助任何适当的标准来使用本发明的实施例。
Claims (31)
1.一种通信总线的节点,所述节点包括
用于从所述总线的另一节点接收数据的输入装置;
用于将数据输出到所述总线的另一节点的输出装置;
所述输入装置与所述输出装置之间的通信装置,所述通信装置包括多个复用器,其中来自所述输入装置的数据被指向一个预定的所述复用器,且所述复用器将用于所述输出装置的数据指向一个或多个预定的所述输出装置。
2.如权利要求1的节点,其中所述总线具有多个方向上的数据流,且所述节点被设置为接收所述多个方向上的数据流,各个所述复用器都与所述多个方向的一个不同方向相关。
3.如权利要求2的节点,其中所述多个方向的第一个是上行链路方向,而所述多个方向的第二个是下行链路方向。
4.如权利要求1的节点,其中每一个所述复用器都与预定的一个或多个所述输入装置和/或所述输出装置相关。
5.如上述权利要求中任何一个的节点,其中所接收的数据包括地址字段。
6.如权利要求5中的节点,其中所述地址被设置为识别所述节点。
7.如上述权利要求中任何一个的节点,其中所述节点包括多个子节点。
8.如权利要求7的节点,其中所述的子节点被设置为相对于所述数据提供不同过程。
9.如权利要求7或8的节点,其中所述地址字段被设置为具有一个识别所述节点的部分,以及识别子节点的另一部分。
10.如权利要求5或其所附权利要求中任何一个的节点,其中至少部分所述地址字段被用于确定哪一个或哪些所述输出装置被使用。
11.如上述权利要求中任何一个的节点,其中所述输出装置被设置为将所述数据单播到单个节点和/或组播到多个节点。
12.如权利要求11的节点,其中任何节点的所述地址都被用于将数据发送到多个节点。
13.如权利要求12的节点,其中输出所述数据的所述节点的所述地址被用于将数据发送到多个节点。
14.如权利要求5的节点,其中所述地址字段被设置为识别源节点与目的节点中的一个。
15.如权利要求14的节点,其中所述地址被设置为在所述复用器的第一个被使用时识别源节点,且所述地址被设置为在所述复用器的第二个被使用时识别目的节点。
16.如权利要求14的节点,其中与特定复用器相关的单个复用表被设置为支持基于源节点的寻址以及基于目的节点的寻址。
17.如上述权利要求中任何一个的节点,其中所述复用器是可配置的。
18.如上述权利要求中任何一个的节点,其中每一个所述复用器都包括存储路由信息的存储装置。
19.如权利要求18的节点,其中存储在所述存储装置内的所述路由信息是可配置的。
20.如权利要求5的节点,其中至少一个地址被所述复用器用于将数据指向不同节点。
21.如上述权利要求中任何一个的节点,其中所述数据的内容被用于确定将被用于该数据的复用器。
22.一种通信总线,其包括至少一个如上述权利要求中任何一个的节点。
23.一种基站收发信机,其包括至少一个如上述权利要求中任何一个的节点。
24.一种通信总线节点内的数据通信的方法,所述方法包括步骤:
经过输入装置从所述总线的另一节点接收数据;
经过输出装置将数据输出到所述总线的另一节点;
提供多个复用器;
将来自所述输入装置的数据指向一个预定的所述复用器,并使用所述复用器将用于所述输出装置的数据指向一个或多个预定的所述输出装置。
25.如权利要求24的方法,其中所述总线具有多个方向上的数据流,且所述节点被设置为接收所述多个方向上的数据流,所述指向步骤包括这样一个步骤,即将与所述多个方向的一个不同方向相关的数据指向不同的复用器。
26.如权利要求24或25的方法,其中所述指向装置根据地址信息将所述数据指向预定的一个或多个所述输出装置。
27.如权利要求26的方法,其中所述地址信息识别节点。
28.如权利要求26或27的方法,其中所述地址字段被设置为识别源节点与目的节点中的一个。
29.如权利要求28的方法,其中所述地址被设置为在所述复用器的第一个被使用时识别源节点,且所述地址被设置为在所述复用器的第二个被使用时识别目的节点。
30.如权利要求28的方法,其中与特定复用器相关的单个复用表被设置为支持基于源节点的寻址以及基于目的节点的寻址。
31.如权利要求27的方法,其中所述地址信息还识别子节点。
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