CN1859654A - 一种信道全资源池的基站及实现基站信道全资源池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信道全资源池的基站，包括至少一块信道板，每块信道板上至少有两个信道处理芯片，每块信道板上对应设有一个底层交换模块，每块信道板上的芯片均以星型方式与对应底层交换模块连接；本发明还公开了一种实现基站信道全资源池的方法，底层交换模块将各单板信道处理芯片按不同应用需求进行动态分组，按需求对同一组内各个芯片的前向数据进行叠加、交换，然后将各信道板输出的单板级信道资源通过一个上层交换模块进行交换、分配、叠加，按需求输出；采用本发明基站及方法可根据需求灵活实现不同扇区载频资源池、动态调度信道资源，并可以动态隔离失效芯片；极大提高了基站的配置灵活性以及基站的可靠性。

Description

一种信道全资源池的基站及实现基站信道全资源池的方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域中基站信道全资源池实现技术，尤其是一种信道全资源池的基站及实现基站信道全资源池的方法。

背景技术

在无线通讯领域中，CDMA基站信道处理芯片普遍采用高通公司的CSM5000，CSM5000支持6扇区配置，同时该芯片支持级联，通过芯片级联可以组成一个6扇区载频的单板资源池供收发信机使用。业界实现资源池有多种方法，可以概括为三种技术：

一、无交换直连技术

信道板内部的信道处理芯片通过芯片提供的级联功能串行连接，单板组成一个信道资源池，支持最大6扇区载频的处理能力，信道板之间没有直接的连接关系。每块信道板和所有的收发信机通过背板或连接线直接相连，通过主控模块实现信道资源的分配，分配的粒度只能到单板一级，也就是说某块信道板只能统一分配给一个或几个收发信机使用。

直连技术的优点是实现原理简单，配置灵活。缺点是总线和单板接口复杂，成本高，单信道板最大支持6扇区载频，信道芯片故障直接导致单板故障，降低了信道资源的可靠性。

二、信道板间交换技术

信道板内部的信道处理芯片通过芯片提供的级联功能串行连接，单板组成一个信道资源池，支持最大6扇区载频的处理能力，信道板连接到交换板上，交换板同时连接所有的收发信机，其拓扑结构参见图1。

板间交换技术较适合于大容量、灵活配置的资源池应用。此技术引入了复杂的交换电路，虽然配置更加灵活，但仍然没有做到芯片级的资源池，只做到了单板级；信道板只支持6个扇区载频，而不支持24个扇区载频。

三、分布式交叉连接技术

每个CDMA信道处理芯片能支持6扇区输出，若将其输出全部利用，则可实现6扇区的共享池。在信道中，若用常规方法将所有信道处理芯片串成一条菊花链，取最后一个信道处理芯片的输出，则只能得到6扇区数据。为得到更多个扇区数据，在交换板必须进行复杂的交叉连接，造成连线及逻辑的复杂性。

采用分布式交叉连接技术可简单地实现多于6扇区(例如24扇区)的，以一组信道处理芯片为单位的信道共享。图2为实现24扇区共享的分布式交叉连接方案原理示意。其中，每块信道板输出24扇区而非6扇区，信道处理芯片被分为两组，分别服务于4个6扇区组的任意2个。用一个扇区边界调整电路调整两组之间边界，调整精度可达一个信道处理芯片。有两种特殊情况，一种是边界位于菊花链未尾，即所有信道处理芯片服务于前6扇区，另一种是边界位于菊花链顶端，即所有信道处理芯片均服务于后6扇区，此时，未用的6扇区数据置0。

由于将交叉连接分散到信道板实现，在信道分配板上仅须简单地将24个扇区逐扇区相加，而无须作复杂的交叉连接及配置。分布交叉连接电路将两个6扇区数据合并，复用，并选择4个6扇区组中的2个输出，其余2个6扇区组输出置0。

每块信道板均有24扇区的信号线与分配模块以星型方式连接，分配板只完成简单的加法运算和与射频框的通信功能，信道板与收发信机的对应工作全部在信道板的交叉电路中实现，成本低，但灵活性不够，单基站只能组成一个24扇区载频资源池，不适合大规模的星型拉远组网；虽然引入了板内交叉连接技术，但仍然没有做到芯片级的资源池，只做到了单板内的组级资源池，且单板最多支持两个信道处理芯片组，信道板只支持12个扇区载频，而不支持24个扇区载频。

综上所述，现有技术无法实现的功能包括：信道处理芯片级资源池；根据具体应用灵活实现6、12、18、24扇区载频资源池；单板最大支持24扇区载频；在24扇区载频动态调度信道资源；动态隔离失效芯片；提高基站的配置灵活性以及基站的可靠性等功能。技术的进步带来了更高集成度的信道处理芯片，后续单芯片容量可能是目前芯片的8倍以上，一片就可以支持6扇区配置，如果单板集成4片这样的芯片，而单板又只能输出6扇区或12扇区，信道资源将出现大量冗于，其结果是现有信道资源池技术还无法解决多芯片单板信道的分配问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种信道全资源池的基站，它可根据需求灵活实现不同扇区载频资源池、动态调度信道资源，并可以动态隔离失效芯片，大大提高了基站的配置灵活性以及可靠性。

本发明的另一目的是提供一种实现基站信道全资源池的方法。

本发明的第一目的通过以下技术方案来实现：

一种信道全资源池的基站，包括至少两块信道板，每块信道板上至少有两个信道处理芯片，每个信道板对应设有一个底层交换模块，每个信道板上的芯片均以星型方式与对应的底层交换模块连接；该基站还设有一个上层交换模块，每个底层交换模块均以星型方式与上层交换模块连接。

如果基站仅配置单块信道板，则信道板对应设有一个底层交换模块，信道板上的芯片均以星型方式与对应的底层交换模块连接，不需要设置上层交换模块。

其中，所述基站为CDMA基站，所述信道处理芯片为CDMA 1X信道处理芯片，可采用高通公司的CSM5000或CSM6700，底层交换模块采用FPGA(现场可编程门阵列)。

本发明另一目的通过以下技术方案来实现：

一种实现基站信道全资源池的方法，采用配置有M(M≥2)个信道板的基站，每个信道板上有N(N≥2)个信道处理芯片，信道处理芯片支持L扇区载频资源，该方法包括以下步骤：

A、将各单板的信道处理芯片按不同应用需求分为1、2...或...最大到N组；

B、底层交换模块根据各单板芯片分组的情况，按需求对同一组内各个芯片的前向数据进行叠加、交换；

C、各单板按需求输出L、2L...或...最大到L*N扇区单板级信道载频资源；

D、将M个信道板输出的单板级信道载频资源通过一个上层交换模块进行分配、交换、叠加；

E、根据需求输出L、2L...或...最大到L*N*M扇区基站信道载频资源。

所述基站为CDMA基站，所述信道处理芯片为CSM5000时，该方法步骤C、E分别为：

C、根据需求输出6、12...或...最大到6N扇区单板级信道载频资源；

E、根据需求输出6、12...或...最大到6N*M扇区基站信道载频资源。

如果基站仅配置单块信道板，则该方法包括：

A、将单板的信道处理芯片按不同应用需求分为1、2...或...最大到N组；

B、底层交换模块根据芯片分组的情况，按需求对同一组内各个芯片的前向数据进行叠加、交换；

C、按需求输出L、2L...或...最大到L*N扇区信道载频资源。

其中，所述基站为CDMA基站，所述信道处理芯片为CSM5000时，该方法步骤C中，按需求输出6、12...或...最大到6N扇区信道载频资源。

采用本发明提出的信道全资源池基站及采用此基站实现基站信道全资源池方法，可以突破板级资源池的限制，实现真正意义上的芯片级资源池；根据具体应用灵活实现不同扇区载频资源池；单板最大可以支持L*N扇区载频；在L*N扇区载频间动态调度信道资源；基站采用星型连接技术可动态隔离失效芯片；单基站最大支持L*N*M个扇区载频(M为信道处理板满配数量)，极大提高了基站的配置灵活性以及基站的可靠性；并且为后续大容量信道处理板设计、应用提供了解决方案。

附图说明

图1为板间交换资源池的拓扑结构示意图。

图2为分布式交叉连接拓扑结构示意图(以实现24扇区为例)。

图3为板级底层交换拓扑结构示意图(以CSM5000实现24扇区为例)。

图4为板级底层交换逻辑示意图。

图5为4级4入4出简化组加法器示意图。

图6为基站双层交换拓扑结构示意图(配置3块信道板)。

图7为FPGA交换及求和功能示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例一

为方便起见，以配置单块信道板的CDMA基站为例，信道处理芯片采用CSM5000，该芯片支持6扇区载频资源，采用本发明提出的信道全资源池的基站及实现基站信道全资源池的方法可简单实现6、12、18或24扇区的、以单个CSM5000芯片为单位的信道共享；参考图3，图3为实现24扇区共享的板级底层交换方案原理示意图，每个CSM5000芯片以星型方式与底层交换模块FPGA连接。CSM5000芯片根据不同应用需求被分为1、2、3或4组，底层交换模块FPGA根据芯片分组情况，对同一组内的各个CSM5000芯片来的前向数据进行叠加，分别实现6、12、18或24扇区载频板级资源池。

参考图4，图4为单板底层交换模块FPGA逻辑示意图；底层交换模块FPGA根据分组情况，对CSM5000芯片的前向数据进行叠加，根据需求分别实现不同扇区载频；如：要实现12扇区载频，则将四个CSM5000芯片分为两组，交换逻辑分别将两组芯片的输出累加，每组作为一个基本分配单位服务于6扇区载频，此时单板支持12扇载频区输出；如要实现18扇区载频，则将四个CSM5000芯片分为三组，其中一组有两个芯片，另外两组各有一个芯片；交换逻辑将三组芯片输出累加，此时，单板支持18扇区载频输出；有两种特殊情况，一种是单板内的所有信道处理芯片分为一组，交换逻辑将所有芯片的输出累加，作为一个基本分配单位服务于6扇区载频，此时单板仅支持6扇区输出，支持的扇区数与现有板间交换技术中的信道板的相同，但改进之处在于：由于每个CSM5000芯片以星型方式与底层交换模块连接，因而后者可以动态隔离任意一个失效的信道处理芯片，即使某个芯片失效，单板仍可以正常工作；另一种是每一个信道处理芯片自成一组，交换逻辑不进行累加操作，此时4个芯片服务于24个扇区载频。

参考图5，图5示意了底层交换模块的4级简化组加法器内部结构，通过配置加法器内部的开关Sel0～Sel4，可以实现4个CSM5000芯片的任意组合输出。该加法器是对N级加法器的简化，避免了过多的内部连线和选择开关。N级简化组加法器的内部结构与之类似，只是内部结构更加复杂，可以实现N级任意组合相加。

综上所述，采用底层交换模块实现的板级资源池是可以动态配置的，根据实际用户在不同频点的分布，动态调整某一芯片的服务对象，实现芯片级信道资源的完全共享。

实施例二

采用CSM5000芯片的CDMA基站，每个底层交换单元提供了6N扇区的输出能力，如果将这些底层交换单元串成一条菊花链，取最后一个底层输出的输出，则可以得到6N扇区数据，实现一个6N扇区资源池，但单板资源池不能支持大于6N扇区载频，同样也无法动态隔离失效的底层交换单元。为实现上述两个功能，需配置多块信道板，还需要引入上层交换的概念，采用一上层交换模块，上层交换模块对来自多个底层交换单元的前向数据进行分配和交换，同时也支持来自底层交换单元数据的叠加，用以增加信道资源，实现信道板间灵活的菊花链。

为简单方便，仍然采用CDMA基站为例，CDMA基站含有3块信道板，芯片仍然采用CSM5000。

参考图6，本实施例采用了三块信道板，各单板信载频资源请参考实施例一，每块信道板均可实现6、12、18或24扇区载频输出，引入一上层交换模块FPGA-2，三个底层交换模块FPGA均以星型方式与上层交换模块FPGA-2连接。

假设其中两块信道板输出18扇区载频，另外一块输出24扇区载频，将三块信道板输出的60扇区载频数据经FPGA-2内部交换送到60路输出上，参考图7，交换后的数据可以任一路或者任何多路进行求和送出，以扩展信道资源。以下就基站的两种不同配置举例说明。

当基站的配置为S333时，实际要求的信道资源池为9扇区载频，交换原则为每个底层交换首先完成分组叠加，输出不大于12扇区载频的数据，上层交换的输入最大为36扇区载频，根据每个扇区载频实际业务需求，上层交换首先完成36到36的交换，再分为9组分别相加输出到9个扇区载频。

当基站的配置为S666时，实际要求的信道资源池为18扇区载频，交换原则为每个底层交换首先完成分组叠加，输出不大于18扇区载频的数据，上层交换的输入最大为54扇区载频，根据每个扇区载频实际业务需求，上层交换首先完成54到54的交换，再分为18组分别相加输出到18个扇区载频。

因来自每块信道板的每路数据上会含有不同的时隙，图7所示的交换矩阵不仅可以对多路数据进行交换，也可根据实际需要对多路数据的各个时隙进行交换，以满足系统灵活配置的要求。

上层交换实现了底层交换单元和收发信机之间的信号交换和累加功能，实现了底层交换单元间的资源池。两层交换配合工作，实现了单基站最大支持24*3个扇区载频功能。

当系统检测到某个信道处理芯片失效时，传统技术只能屏蔽掉所有和此芯片直接连接的芯片，隔离失效芯片对信道资源池的影响，这样处理的结果是隔离了失效芯片，但同时也终止了某些没有失效芯片的服务，造成了资源的浪费。本发明的方法由于在底层交换单元采用了星型连接技术，每个芯片之间没有直接的联系，某一芯片失效不影响其他芯片的正常工作，只要将内存资源映像中相应的芯片资源标记为不可用，同时通过底层交换屏蔽该芯片即可实现动态隔离失效芯片的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种信道全资源池的基站，配置单块信道板，信道板上至少有两个信道处理芯片，其特征在于，信道板对应设有一个底层交换模块，信道板上的芯片均以星型方式与对应的底层交换模块连接。

2、如权利要求1所述的信道全资源池基站，其特征在于：所述基站为CDMA基站，所述信道处理芯片为CDMA 1X信道处理芯片。

3、如权利要求2所述的信道全资源池基站，其特征在于：底层交换模块为FPGA，其作用为将信道板上的芯片分组，按需求对同一组内各个芯片的前向数据进行叠加、交换。

4、如权利要求2所述的信道全资源池基站，其特征在于：所述CDMA1X信道处理芯片为CSM5000或CSM6700。

5、一种实现基站信道全资源池的方法，采用配置单块信道板的基站，信道板上设有N(N≥2)个信道处理芯片，信道处理芯片支持L扇区载频资源，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、将单板的信道处理芯片按不同应用需求分为1、2...或...最大到N组；

B、底层交换模块根据芯片分组的情况，按需求对同一组内各个芯片的前向数据进行叠加、交换；

C、按需求输出L、2L...或...最大到L*N扇区信道载频资源。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述基站为CDMA基站，所述信道处理芯片为CSM5000时，该方法步骤C中，按需求输出6、12...或...最大到6N扇区信道载频资源。

7、一种信道全资源池的基站，包括至少两块信道板，每块信道板上至少有两个信道处理芯片，其特征在于，每个信道板对应设有一个底层交换模块，每个信道板上的芯片均以星型方式与对应的底层交换模块连接；该基站还设有一个上层交换模块，每个底层交换模块均以星型方式与上层交换模块连接。

8、如权利要求7所述的信道全资源池基站，其特征在于：所述基站为CDMA基站，所述信道处理芯片为CDMA 1X信道处理芯片。

9、如权利要求8所述的信道全资源池基站，其特征在于：底层交换模块为FPGA，上层交换模块为FPGA；底层交换模块的作用为将信道板上的芯片分组，按需求对同一组内各个芯片的前向数据进行叠加、交换，上层交换模块的作用为将各信道板输出的单板级信道载频资源进行分配、交换、叠加。

10、如权利要求8所述的信道全资源池基站，其特征在于：所述CDMA1X信道处理芯片为CSM5000或CSM6700。

11、一种实现基站信道全资源池的方法，采用配置有M(M≥2)个信道板的基站，每个信道板上有N(N≥2)个信道处理芯片，信道处理芯片支持L扇区载频资源，其特征在于，该方法包括以下步骤：

A、将各单板的信道处理芯片按不同应用需求分为1、2...或...最大到N组；

B、底层交换模块根据各单板芯片分组的情况，按需求对同一组内各个芯片的前向数据进行叠加、交换；

C、各单板按需求输出L、2L...或...最大到L*N扇区单板级信道载频资源；

D、将M个信道板输出的单板级信道载频资源通过一个上层交换模块进行分配、交换、叠加；

E、根据需求输出L、2L...或...最大到L*N*M扇区基站信道载频资源。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述基站为CDMA基站，所述信道处理芯片为CSM5000时，该方法步骤C、E分别为：

C、根据需求输出6、12...或...最大到6N扇区单板级信道载频资源；

E、根据需求输出6、12...或...最大到6N*M扇区基站信道载频资源。

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