CN1977550B - 集中式基站系统的可扩展体系结构 - Google Patents

Abstract

一种集中式基站系统，包括主基站子系统和一或多个远端射频子系统，主基站子系统包括：一或多个基站控制器接口单元；信令单元；一或多个基带处理单元；一或多个远端射频接口单元；时钟同步单元；第一交换网络，用于互连所述基站控制器接口单元，信令单元，基带处理单元，远端射频接口单元和时钟同步单元；第二交换网络，用于在基带处理模块与远端射频接口单元之间交换基带信号流；信号传输网络，用于在远端射频接口单元和远端射频子系统之间传送基带信号流；和主控单元，连接到所述第一交换网络，用于控制基站系统内所述部分。

Description

集中式基站系统的可扩展体系结构

技术领域

本发明涉及移动通信系统中的基站技术，尤其涉及一种集中式基站系统的能够容易地适应各种系统规模及其变化的可伸缩体系结构。

背景技术

1.射频单元拉远技术、集中式基站

在移动通信系统中，无线接入网典型地由基站(BTS)和用于控制多个基站的基站控制器(BSC)或无线网络控制器(RNC)组成，如图1a所示。基站主要由基带处理子系统、射频(RF)子系统和天线等单元组成，负责完成无线信号的发射、接收和处理，并且一个基站可以通过多个天线覆盖不同的小区，如图1b所示。

在移动通信系统中，存在诸如高层建筑的室内覆盖、盲区或阴影区的覆盖等采用传统基站技术较难解决的无线网络覆盖问题，射频单元拉远技术正是针对这一问题而提出的一种较为有效的方案。在采用射频单元拉远的基站系统中，射频单元及天线被安装在需要提供覆盖的区域，并通过宽带传输线路连接到基站的其它单元。

该技术进一步发展为采用射频单元拉远的集中式基站技术。与传统基站相比，这种采用射频单元拉远的集中式基站具有许多优点：允许采用多个微小区替代一个基于传统基站的宏小区，从而能更好地适应不同的无线环境，提高系统的容量和覆盖等无线性能；集中式的结构使得在传统基站中的软切换可以用更软切换来完成，从而获得额外的处理增益；集中式的结构还使得昂贵的基带信号处理资源成为多个小区共用的资源池，从而获得统计复用的好处，减低系统成本。美国专利“US5657374，具有集中式基站和分布式天线单元的蜂窝系统”、“US6324391，具有集中控制和信号处理的蜂窝系统”等均披露了这一技术的有关实现细节。

如图2所示，采用射频单元拉远的集中式基站系统10由集中配置的中央信道处理子系统11与远程射频单元(RRU)13组成，它们之间通过宽带传输链路或网络12相连。中央信道处理子系统11主要由信道处理资源池15，BSC/RNC接口单元14和信号路由分配单元16等功能单元组成。信道处理资源池15由多个信道处理单元1-N堆叠而成，完成基带信号处理等工作。信号路由分配单元16则根据各小区业务量的不同，动态分配信道处理资源，实现多小区处理资源的有效共享。信号路由分配单元16除了如图2所示在集中式基站内部实现外，也可以作为单独的设备在集中式基站外部实现。远程射频单元13主要由发射通道的射频功率放大器、接收通道的低噪声放大器以及天线等单元构成。中央信道处理子系统(此后也称为主单元(MU))与远程射频单元(RRU)之间的链路典型地可以采用光纤、铜缆、微波等传输介质。作为一个特例，远程射频单元可以位于中央信道处理子系统的本地，其中射频单元与信号路由分配单元之间的连接可以只适于本地传输。

根据集中式基站系统的设计初衷，期望使整个基站系统中的所有基带处理资源被尽可能多的远程射频单元共享，以达到最大程度的统计复用。然而在现有集中式基站系统中的连接体系结构制约了这种共享优化。例如在现有技术中，采用了以下连接方式：

1)将基带处理资源与远程射频单元绑定在一起，使得基带处理资源只服务于所绑定的远程射频单元。这显然不是最优的。

2)在基带处理资源与远程射频单元之间根据固定的对应关系(如一对一)建立物理连接。一种极端的情况是在基带处理资源与远程射频单元之间采用物理上全互连(Mesh)的连接关系，然而这种方式仅适用于小规模基站，其实质上仍然属于上述绑定的方式，只是通过物理连接来实现绑定。全互连的成本很高，当基站规模较大时，无法实现，而降低互连程度又不能实现最优共享。另外，对应关系的改变必须调整物理连接，导致维护复杂度高，且成本高昂。

3)使基带处理资源与远程射频单元耦合到集中式合成/分发装置(Combiner/Distributor)的方式。类似于所有集中式处理结构，这种集中式合成/分发装置的问题是基础配置相对固定，缺乏可伸缩性，不能灵活地适应系统规模的变化，并且当系统规模较大时，其处理带宽会成为瓶颈，因此也不符合集中式基站系统的设计初衷。

这些互连方式的共性是一旦连接关系发生改变，需要很大的工作量对系统进行调整，尤其是当系统规模较大，互连关系复杂时。

在不能提供成本和性能上合适的全互连体系结构的情况下，即使增加系统规模，但由于不能有效地互连和共享，其收益与规模增长的投入不成比例。

现有的系统很难实现模组化，例如很难以机柜为单位进行增量式集成，因为当增加新的模组(机柜)时，这种体系结构不能有效地实现跨模组的全互连，并且跨机柜互连需要大量和复杂的配置(例如配线和设置)工作。相应地，如果系统规模会随时间有很大的变化，很难在前期建设和后期维护时对系统进行定制以适应这种变化，因而缺乏可伸缩性，灵活性和可维护性。

在硬件平台方面，由于现有技术的互连方式限制了部件分布和配置的灵活性，当考虑射频功率器件尺寸及散热等方面的问题时，基站硬件平台往往采用厂家自定义的平台。例如，由于连接方式的限制，不能将尺寸及散热等方面的要求不高的部件合理分离出来以使用通用硬件平台。

基带处理资源与基站控制器之间的互连也存在类似的问题。

综上所述，集中式基站系统中的互连体系结构已经成为制约集中式基站系统发展的关键因素。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种集中式基站系统中的互连结构，其使得系统具备可伸缩性，支持处理资源的共享与动态分配的优化，和系统结构的优化配置。

本发明提供了一种集中式基站系统，包括主基站子系统和一或多个远端射频子系统，所述远端射频子系统负责相应小区的信号接收和发射，所述主基站子系统包括：一或多个基站控制器接口单元，用于为基站系统提供与基站控制器的传送接口；信令单元，用于完成基站系统与基站控制器之间的信令传送所需的协议处理，以为所述基站控制器接口单元提供处理支持；一或多个基带处理单元，用于对来自小区的上行无线信号和来自基站控制器的下行用户数据流完成无线协议物理层过程的基带处理；一或多个远端射频接口单元，用于为主基站子系统提供与远端射频子系统的接口；时钟同步单元，用于在主基站子系统内提供定时信号；第一交换网络，用于互连所述基站控制器接口单元，信令单元，基带处理单元，远端射频接口单元和时钟同步单元；第二交换网络，用于在基带处理模块与远端射频接口单元之间交换基带信号流；信号传输网络，用于在远端射频接口单元和远端射频子系统之间传送基带信号流；和主控单元，连接到所述第一交换网络，用于控制基站系统内所述部分。

根据本发明的一个方面，其中，所述主控单元包括一或多个控制模块，所述时钟同步单元包括时钟单元和一或多个时钟分配模块，所述第一交换网络包括第一网络交换单元和一或多个第一网络交换模块，所述第二交换网络包括第二网络交换单元和一或多个第二网络交换模块，所述主基站子系统的每个基带处理单元，基站控制器接口单元，信令单元和远端射频接口单元位于一或多个模组中的一个模组内，每个所述模组包括至少一个控制模块，至少一个时钟分配模块，至少一个第一网络交换模块，并且如果一个模组具有基带处理单元或远端射频接口单元，则该模组具有至少一个第二网络交换单元，其中，每个模组中的所有部件与至少一个总线相连，第一网络交换模块互连其所在的模组内的各个部件，负责这些部件之间的数据交换，并且与交换单元相连，以实现不同模组的部件之间的第一交换网络互连和数据交换，第二网络交换模块互连其所在的模组内的远端射频接口单元和基带处理单元，负责这两类部件之间的基带信号交换，并且与通过第一网络交换单元连接到第一交换网络的第二网络交换单元相连，以实现不同模组的远端射频接口单元和基带处理单元之间的第二交换网络互连和基带信号交换，时钟单元通过第一网络交换单元连接到第一交换网络，用于产生定时信号，并且通过每个模组中的时钟分配单元将所述定时信号提供给该模组内的相应部件，每个模组内的控制模块负责控制该模组内的各个部件，并且其中一个控制模块为主控制模块，负责通过第一交换网络控制其它模组内的控制模块和系统内位于模组之外的其它部件。

根据本发明的另一个方面，其中，所述模组基于ATCA体系结构。

根据本发明的另一个方面，其中，所述模组基于CPCI体系结构。

根据本发明的另一个方面，其中，第一网络交换模块以PICMG2.16所定义的包交换星形背板链路覆盖其所在模组内的各个部件。

根据本发明的另一个方面，其中，第二网络交换板以星形高速串行差分信号背板链路覆盖其所在模组内的相应部件。

根据本发明的另一个方面，其中，第一网络交换单元位于一个模组内。

根据本发明的另一个方面，其中，第二网络交换单元位于一个模组内。

根据本发明的另一个方面，其中，时钟单元位于一个模组内。

根据本发明的另一个方面，其中，第二网络交换模块和第二网络交换单元以高速差分信号电缆或光纤互连。

根据本发明的另一个方面，其中，远端射频接口单元，基带处理单元和基站控制器接口单元在模组内使用相同的嵌入接口。

根据本发明的另一个方面，其中，还包括管理终端，用于通过第一交换网络控制主控制模块。

根据本发明的另一个方面，其中，在一个模组内，控制模块、时钟分配模块、基站控制器接口单元、基带处理模块、远端射频接口单元、第一网络交换模块或第二网络交换模块具有相应的附加备份模块或单元。

根据本发明的另一个方面，其中，时钟单元由可置换的冗余配置的时钟综合功能块来实现。

根据本发明的另一个方面，其中，第一网络交换单元或第二网络交换单元具有冗余配置。

根据本发明的另一个方面，其中，当主控制模块所在的模组失效时，由其它模组的控制模块按预定机制接替其工作。

根据本发明的另一个方面，其中，不止一个基带处理单元以负荷分担的方式处理一路基带信号流或用户数据流。

根据本发明的另一个方面，其中，还包括管理终端，用于通过第一交换网络控制主控单元。

根据本发明的另一个方面，其中，时钟同步单元通过跟踪GPS、BITS或经由基站控制器接口单元来自基站控制器的同步参考信号，产生定时信号。

根据本发明的另一个方面，其中，基站控制器接口单元执行基站系统与基站控制器之间的接口的传送层功能。

根据本发明的另一个方面，其中，所述传送层功能是AAL，ATM，IMA，SDH，E1或T1。

根据本发明的另一个方面，其中，在下行方向，基站控制器接口单元从下行数据流中分离出信令流和用户数据流并通过第一交换网络分别送往信令单元和相应的基带处理单元；在上行方向，基站控制器接口单元将信令流和来自相应基带处理单元的用户数据流复用到上行数据流中。

根据本发明的另一个方面，其中，基站控制器接口单元在与基站控制器进行的传输和与基站系统内部单元进行的交换之间进行数据流的协议格式转换。

根据本发明的另一个方面，其中，基站控制器接口单元与内部单元的交换采用基于IP/以太网的网络交换技术，与基站控制器的数据传输采用UDP或TCP，并且采用UDP/IP/以太网或TCP/IP/以太网协议栈进行协议格式转换。

根据本发明的另一个方面，其中，基站控制器接口单元执行用户数据流的收集/分发。

根据本发明的另一个方面，其中，基站控制器接口单元执行同步提取。

根据本发明的另一个方面，其中，第一交换网络在主控单元的控制下进行配置。

根据本发明的另一个方面，其中，所述配置包括VLAN配置，QoS配置。

根据本发明的另一个方面，其中，第一交换网络能够完成数据流转发及统计功能。

根据本发明的另一个方面，其中，基带处理单元有到主控单元的控制通道，以接收并执行资源管理指令。

根据本发明的另一个方面，其中，所述控制通道基于第一交换网络。

根据本发明的另一个方面，其中，第一交换网络具有无阻塞或低阻塞交换能力。

根据本发明的另一个方面，其中，第二交换网络具有无阻塞或低阻塞交换能力。

根据本发明的另一个方面，其中，在上行方向上，主控单元按照任务分配策略指定任何一个小区的基带采样信号流被交换至任何一个基带处理单元进行处理，或者被复制到多个基带处理单元进行处理；在下行方向上，主控单元按照任务分配策略指定任何一个小区的用户数据流被交换至任何一个基带处理单元进行处理，或者被复制到多个基带处理单元进行处理。

根据本发明的另一个方面，其中，每个基带处理单元均能够同时处理一到多路基带数据流。

根据本发明的另一个方面，其中，第二交换网络是高速低时延的网络。

根据本发明的另一个方面，其中，当远端射频接口单元与远端射频子系统的接口的信号格式与基带信号流的格式有差异时，远端射频接口单元进行相应的转换。

根据本发明的另一个方面，其中，主控单元的控制包括整个基站系统的管理，监控，维护，以及基站系统内各种处理资源的分配、组合、调度。

根据本发明的另一个方面，其中，信号传输网络采用可被主控单元控制的交叉互连设备。

根据本发明的另一个方面，其中，基带处理单元与远程射频接口单元的比例使得基站系统的基带处理能力与基带信号流的I/O能力相匹配。

根据本发明的另一个方面，可以将远端射频子系统与远端射频接口单元合并为射频单元，射频单元在系统中的位置与远端射频接口单元相同，其中去掉了信号传输网络。

附图说明

通过参照附图对实施例进行的描述可以更加清楚地理解本发明的特点和优点，其中：

图1a图解了无线接入网的结构；

图1b图解了传统基站的结构；

图2的框图示出了基于射频单元拉远的集中式基站系统的结构；

图3的框图示出了基于本发明一个实施例的射频单元拉远的集中式基站系统的结构；

图4的框图示出了基于本发明一个实施例的具有本地射频单元的集中式基站系统的结构；

图5a的示意图说明了基站控制器接口单元的下行数据流分发功能；

图5b的示意图说明了基站控制器接口单元的上行数据流收集功能；

图5c的示意图说明了基站控制器接口单元上集成上/下行数据流收集/分发功能的情况；

图6a的示意图说明了将一路上行I/Q信号流分送多块基带板进行处理的情况；

图6b的示意图说明了将多块基带板上处理的属于同一小区下行信号合并为一路下行I/Q信号流的情况；

图7a的框图示出了其中各功能集成于共用物理模块的主控单元；

图7b的框图示出了其中各功能分布于不同物理模块的主控单元；

图8图解了本发明的实施例在CPCI平台的实现；

图9的示意图说明了LAN交换网络的覆盖范围；

图10的示意图说明了基带I/Q信号流交换网络的覆盖范围；

图11的示意图说明了时钟同步网络的覆盖范围；

图12的示意图说明了用户数据流通道；

图13的示意图说明了管理通道；

图14的框图示出了BCI模块的结构；

图15的框图示出了BB模块的结构；

图16的框图示出了RRI模块的结构；

图17的框图示出了LAN模块的结构；

图18的框图示出了IQ-FB模块的结构；

图19的框图示出了TDM交换机构的结构；

图20a的示意图说明了TDM帧的结构；

图20b的示意图说明了I/Q信号流到TDM帧的映射；

图21的示意图说明了上、下行基带信号交换分离的情况；

图22的框图说明了SYS模块的结构；

图23的框图说明了NBP模块的结构；

图24的框图说明了CLKD模块的结构；而

图25的框图说明了时钟单元的结构。

缩略语表

AAL：          ATM适配层

ALCAP：        接入链路控制应用部分

ASIC：         专用集成电路

ATCA：         先进电信计算机体系结构(Intel等厂家开发)

BB：           基带处理模块

BCI：          基站控制器接口

BTS：          基站

BSC：          基站控制器

CML：          电流模式逻辑

CPCI：         CompactPCI，一个由PICMG定义的基于PCI总线的硬件平台体系结构

FPGA：         现场可编程门阵列

IMA：          ATM的反向复用

Iub：          无线网控制器(RNC)与基站(NodeB)间的接口

LAN：          局域网

LVDS：         低电压差分信号

NBP：          NodeB信令处理模块

NBAP：         NodeB应用部分

PCI：          外部部件互连

PICMG：    PCI工业计算机制造商集团

PICMG2.16：      PICMG关于CPCI平台支持包交换链路的背板的标准

QoS：      服务质量

RNC：      无线网控制器

RRI：      远端无线单元接口

SDH：      同步数字系列

Spanning Tree：   以太网生成树协议

TDM：          时分复用

UMTS：         全球移动电信系统

VLAN：        虚拟LAN

具体实施方式

图3的框图分别根据本发明的实施例示出了射频单元拉远的集中式基站系统20的结构。

如图3所示，基站系统20包括主基站子系统21和多个远端射频子系统22。主基站子系统21包括信号传输网络19，多个远端射频接口单元25，基带信号流交换网络27，多个基带处理单元24，时钟同步单元23，LAN(局域网)交换网络28，基站控制器接口单元26，主控单元29和信令单元18。主控单元29通过通道17(如粗实线所示)控制相同机框内的主基站子系统21的所述其它各部分，通道17在物理上可通过LAN网络或内部总线(如PCI总线)实现。虽然图中LAN交换网络28是诸如以太网的局域网，然而也可以是基于其它技术的网络。远端射频子系统22和远端射频接口单元25通过信号传输网络19交换上、下行无线信号。远端射频接口单元19和基带处理单元24通过基带信号流交换网络27交换基带信号流，而基带处理单元24和基站控制器接口单元26通过LAN交换网络28交换用户和控制数据流。基站控制器接口单元26与基站控制器或无线网络控制器(未示出)相连。虽然图中未明确示出，主控单元29，信令单元18，远端射频接口单元25和时钟同步单元23均通过其相应接口(未示出)连到LAN交换网络28上，这种接口可以是内部总线或专用连接。

如后面会详细说明的，虽然图中集中示出了集中式基站系统的各主要部分，然而这些部分在物理上可以分别位于不同的机柜中，不同机柜中的单元可通过交换网络相连。基于交换网络的互连结构允许方便地增加和减少系统部件，修改配置，并且利于跨机框的互连。

下面具体说明集中式基站系统20的各个方面。

基站控制器接口单元

基站控制器接口单元26提供基站系统20到基站控制器的传送接口，其主要功能有：

(1)执行基站系统20与基站控制器之间的接口的传送层功能(如AAL，ATM，IMA，SDH，E1，T1等)。

(2)从下行数据流中分离出信令流、OAM流和用户数据流，并分别通过LAN交换网络28送往相应的内部单元，例如用户数据流通过LAN交换网络28送往相应的基带处理单元24，信令流通过LAN交换网络28送往信令单元18；在上行方向，将来自各内部单元的信令流和用户数据流等等复用成上行数据流。

(3)执行用户数据流协议处理，如UMTS中Iub的FP协议处理。

(4)在与基站控制器进行的传输和与内部单元进行的交换之间进行数据流的协议格式转换，例如当与内部单元的交换采用基于IP/以太网的网络交换技术，与基站控制器的数据传输采用UDP或TCP时，采用UDP/IP/Ethernet或TCP/IP/Ethernet协议栈进行数据流传输。

(5)执行用户数据流的收集/分发。在下行方向，将用户数据流分发到负责处理该数据流的相应基带处理单元24。例如，如图5a所示，如果任务分配策略指定来自基站控制器的针对某用户的数据流由多个基带处理单元24处理，则基站控制器接口单元26中的用户数据流收集/分发模块41复制由基站控制器接口模块40接收的该数据流的多个拷贝，并分别送往这些基带处理单元24进行处理，例如在采用宏分集时。如图5b所示，在上行方向，用户数据流收集/分发模块41对来自不同基带处理单元24的同一用户的数据流进行选择、组合等处理，通过基站控制器接口模块40转发给基站控制器。如图5c所示，用户数据流收集/分发模块41也可以集成在基站控制器接口模块40内。

(6)执行同步提取，其中根据需要，基站控制器接口模块40可从指定传送线路上提取基站控制器送来的定时参考信号并送给系统的时钟同步单元23。

信令单元

信令单元18完成基站系统20与基站控制器之间的信令传送所需的协议处理。以UMTS为例，信令单元18完成NBAP，ALCAP协议的处理。信令单元18所要处理的信令流由基站控制器接口单元26的数据流分离功能得到。根据设计容量大小，该单元可包括一到多个信令处理模块。

LAN交换网络

在本实施例中，LAN交换网络28采用IP/Ethernet技术。IP/Ethernet技术是一种适于交换内部控制信号、管理信号、信令，以及基站控制器接口单元与基带处理单元之间的用户数据流的典型局域网技术。其他合适的LAN技术，如FDDI等等也可用于构造LAN交换网络。LAN交换网络28能在系统的主控模块29的控制下进行灵活配置，如VLAN的配置，QoS配置，并能完成所需的数据流转发及统计功能。

基带处理单元

基带处理单元24完成无线协议物理层过程的基带处理部分的功能。以UMTS为例，在下行方向，根据任务分配策略的指定，基带处理单元24通过LAN交换网络28接收来自基站控制器接口单元26的相应用户数据流，进行信道编码、交织、速率匹配、扩频、加扰、调制等处理，形成基带的I/Q信号流，再通过远端射频接口单元25发送给相应的远端射频子系统22。在上行方向，根据主控单元29按照任务分配策略的指定，基带处理单元24通过远端射频接口单元25接收来自相应远端射频子系统22的I/Q采样信号流(通常是2～8倍码片速率采样)，经过匹配滤波、解扩、信道估计、RAKE合并、信干比(SIR)估计、解交织、信道解码等处理，得到用户数据流，再通过LAN交换网络28送给基站控制器接口单元26进行转发。同时上、下行处理间还要配合完成快速功率控制功能。

基带处理单元24可以采用将码片级处理(扩频、加扰等)与符号级处理(信道编解码、速率匹配等)集成在相同硬件模块上的方案，也可以采用将这两部分功能通过分离的硬件模块实现的方案。当采用分离的方案时，码片级处理模块与符号级处理模块间的数据流传送由LAN交换网络28承载。

基带处理单元24可以有多个，每个基带处理单元24可处理一到多路基带I/Q信号流。各基带处理单元24有到系统的主控单元29的控制通道，以接收并执行资源管理指令。在本实施例中，通过LAN交换网络28建立基带处理单元24和主控单元29之间的连接。这样，利用LAN交换网络28的良好伸缩性和无阻塞交换能力，提供了一种互连系统内，尤其是不适合通过例如总线的紧耦合通道或例如RS232的点对点通道实现广泛互连的单元(例如当基带处理单元与主控单元不在同一机柜内，即不在同一底板上时)的手段。

基带信号流交换网络

基带信号流交换网络27用于基带处理模块24与远端射频接口单元25之间基带信号流的交换。

由于采用无阻塞(或低阻塞)交换网络结构，使得上行方向上，根据主控单元29按照任务分配策略的指定，任何一个小区(天线)的基带采样信号流可以交换至任何一个基带处理单元24进行处理，也可以将一个上行信号流的多个拷贝送多个基带处理单元24进行处理(各单元可能处理各自不同的信道)，参见图6a；在下行方向上，同一小区的下行信道可以在多个基带处理单元24上处理后再进行合成，参见图6b。因此，借助这种基于基带信号流交换网络27的结构，可支持基带处理资源的按需动态分配，利于提高基带处理资源的利用率。与LAN交换网络28相类似地，也提供了一种互连系统内，尤其是不适合通过例如总线的紧耦合通道或点对点通道实现广泛互连的单元(例如当基带处理单元和远端射频接口单元物理分布于不同机柜时)的手段。

下行方向上基带处理单元处理后得到的数据流及上行方向上基带处理前的数据速率是相对较高的，所以，基带信号流交换网络与相关模块间的背板连线采用LVDS、CML或其它高速差分信号串行传送技术。机柜间连线采用高速差分对电缆或光纤连接。差分线对、差分对电缆或光纤均可支持单路信号作为一个传送物理端口，也可多个串行信号的组合作为一个物理传送端口。在所述高速差分线对的物理层之上，可承载简单的时分复用帧结构，也可承载上层协议，如以太网、IP等。当用一路3Gbps CML技术的差分对作为一个物理端口，使用简单的时分复用帧结构及8B/10B线路编码时，每路可复用多达20路或更多路I/Q信号流。每个模块槽位到基带信号流交换网络可有一路或多路物理传送端口。

由于无线接口上的快速功率控制等功能的应用，基带处理单元到射频单元之间的传送延迟需要较严格的控制，所以基带信号流交换网络最好设计成一个高速低时延的网络。基于IP的交换网络，或者高速低时延的TDM交换网络或者其它高速交换网络都可以用于构造基带信号流交换网络。

与现有其它结构相比，采用交换式的基带信号流网络，使得基带处理资源的利用率更高，更方便处理资源的按需动态分配，使得系统配置更容易最优化。

远端射频接口单元

远端射频接口单元25通过适当的远程信号传送方法提供主基站子系统21与远端射频子系统22的接口。有多种模拟的或数字的复用及传送技术可用于这种接口的实现。当接口的信号格式与前述基带数字信号流的格式有差异时，远端射频接口单元25中需要进行相应的转换。当射频单元在基站系统本地时，射频单元可占用本实施例所述的远端射频接口单元25在系统中的位置，并相应省略传输网络19，从而得到图4所示的实施例。

主控单元

主控单元29负责整个基站(包括远端射频子系统)的系统管理，监控，维护。同时该单元还负责基站内各种处理资源的分配、组合、调度等管理功能。按系统容量的不同，系统管理，监控，维护及资源管理等功能在物理上可以是在主控单元29内的同一模块上处理，如图7a所示；也可以各自由不同的硬件模块执行，如图7b所示。该单元与其它单元间的互连通道可以是前述的LAN局域网，也可以是和硬件平台相关的通道，如PCI总线等。另外，主控单元29在物理上可以是单处理器，多处理器或分布式处理系统。

时钟同步单元

时钟同步单元23通过跟踪GPS、BITS或经由基站控制器接口单元从基站控制器送来的同步参考信号，产生系统中的各模块(远端射频接口单元25，基带信号流交换网络27，基带处理单元24，LAN交换网络28，基站控制器接口单元26，信令单元18)所需的各种定时信号，如采样时钟信号，码片时钟，无线帧同步信号，传送线路时钟等，并通过专门的分配网络将时钟信号送达各模块。类似于其它单元，时钟同步单元23有接口连接到LAN交换网络28。

信号传输网络

有多种传送技术(采用光纤、电缆等传输介质，基于模拟或数字传输)及拓朴结构(星形、环形、链形及树形等)可用于构造主基站子系统21与远端射频子系统之间的信号传输网络19。在一个优选实施例中，在该网络的构建中采用可被主控单元29控制(如虚线所示)的交叉互连设备(模拟的或数字的)，从而进一步实现主基站子系统21内远端射频接口单元25的传送端口与远端射频子系统22之间的灵活映射(而非固定映射)。这一特性可用于支持主基站子系统21的远端射频接口单元25的多种备份方式，从而进一步提高系统的可用性。

图4的框图示出了基于本发明一个实施例的具有本地射频单元的集中式基站系统30的结构。在图4所示的结构中，射频单元32合并了图3中的远端射频子系统和远端射频接口单元，并且位于基站系统本地。由于不需要远程传输，因此省略了图3中的传输网络19。射频单元32在基站系统30中的位置类似于远端射频接口单元25在基站系统20中的位置。相应地，基站系统30中的基带信号流交换网络37，基带处理单元34，时钟同步单元33，LAN交换网络38，基站控制器接口单元36，主控单元39和信令单元31分别类似于图3的实施例的基带信号流交换网络27，基带处理单元24，时钟同步单元23，LAN交换网络28，基站控制器接口单元26，主控单元29和信令单元18。其连接关系，方式和操作也类似于图3的实施例，因此这里不再重复说明。

上述图3是射频单元拉远的情况，图4是射频单元和基带处理在同一地点的情况。实际基站系统可能是这两者的综合。

系统配置

由于基带处理单元、射频单元、远程射频接口单元均以相同接口与交换网络相连，使得这些单元的物理板卡可以使用通用模块槽位。这样带来的好处是，当模块实现技术发生变化，使得当各模块的处理能力的改变引起配置比例发生变化时，系统能很容易地进行调整以保持最优配置。

假设总共有N(N为大于0的整数)个通用槽位，并且假设某种实现技术使得基带处理单元与远程射频接口单元的比例为A/B，则最优满配置时基带处理模块所需槽位数为M＝N(A/(A+B))，剩下的为远程射频接口单元的槽位。当技术进步导致A/B变化时，可方便地对槽位分配进行调整，以便M能够跟随变化，从而总能保持最优配置。

如上所述，机柜之间也采用相同的通过交换网络的互连方式，使得该方案非常适合于对多机柜结构的支持。下面会参照图8对此进行详细说明。

在上述实施例中，射频单元与基带处理资源分离，在基带处理资源池与射频模块或远程射频模块间采用高速低时延基带信号交换网络实现互连，在基带处理资源池与基站控制器接口模块间以IP及快速以太网及千兆以太网等LAN技术进行互连，从而支持基带处理资源的动态分配，并支持多机柜的扩展及系统容量灵活扩展的基站系统体系结构。该体系结构中，各功能模块均挂在交换网上，功能模块与交换网间采用高速差分信号串行传送技术，使得该体系结构可以很方便的在各种硬件平台上实现(如CPCI，ATCA等)。

下面参照图8-25说明本发明的实施例在CPCI平台上的具体实现。

图8示出了本发明的上述主基站子系统体系结构在基于CPCI的平台上的实现方案。整个系统50由CPCI平台的基本机柜54，55，56加上基带信号流交换单元51、LAN交换单元52及时钟单元53构成。图8中示出了一个三机柜，每机柜两个PCI总线段的例子。实际可支持的机柜数由基带信号流交换单元和LAN交换单元的容量决定。基带信号流交换单元、LAN交换单元及时钟单元可做成各自独立的设备，也可以由插入CPCI机柜的模块构成。

图8中用垂直的长方形表示插入机柜中的模块，长方形中标注的符号表示模块的类型，其中BCI为基站控制器接口模块；LAN为机柜内部的以太网交换模块；BB为基带处理模块；IQ-FB是机柜内部的基带信号流(可以是I/Q信号流)交换模块；RRI是远端射频单元接口模块；NBP是信令处理模块；SYS是机柜背板上各PCI总线段的主控模块，也是机柜的主控模块，其中有一个机柜的SYS板是整个系统的主控模块，记为MSYS，SYS模块可用与NBP相同的物理模块作为其协处理器，用于资源管理等用途；CLKD是向机柜内各模块分发时钟信号的时钟分发模块。图8-13中还通过双向直线箭头示意性地描述了模块之间的连通关系，但不代表具体的连接形式。

BCI体现了基本实施例中的基站控制器接口单元，LAN和LAN交换单元52体现了基本实施例中的LAN交换网络，BB体现了基本实施例中的基带处理单元，IQ-FB和基带信号流交换单元51体现了基本实施例中的基带信号流交换网络，RRI体现了基本实施例中的远端射频单元接口单元，NBP体现了基本实施例中的信令单元，SYS体现了基本实施例中的主控单元，CLKD和时钟单元53体现了基本实施例中的时钟同步单元。

虽然这里只示出了RRI，然而本领域技术人员明白，同样可以在系统50中集成射频单元。

下面具体说明系统50中的网络方案及信号通路。

LAN交换网的构成方案

图9的示意图说明了LAN交换网络58的覆盖范围。如图9所示，LAN交换网58由位于CPCI机柜54-55内的LAN模块和用于机柜间LAN互连的LAN交换单元52实现。LAN模块与LAN交换单元52之间以电缆或光纤互连。LAN模块以PICMG2.16所定义的包交换星形背板链路覆盖机柜内各模块的板卡。这一结构把所有硬件模块均置于LAN交换网58的覆盖范围之内。

基带信号流交换网络的构成方案

图10的示意图说明了基带信号流(例如I/Q信号流)交换网络59的覆盖范围。如图10所示，基带信号流交换网59由位于CPCI机柜54-55内的IQ-FB交换模块和用于机柜间数据流(例如I/Q信号流)交换的基带信号流交换单元51实现。IQ-FB交换模块和基带信号流交换单元51以高速差分信号电缆(如LVDS)或光纤互连。IQ-FB交换板以自定义的星形高速串行差分信号背板链路(如图左下方所示)覆盖机柜内模块。这一结构把所有RRI、BB模块均置于基带信号流交换网的覆盖范围内。图中如双向箭头所示的IQ-FB与BCI之间的连接仅表示基带信号流交换网也覆盖图中BCI所占槽位，使得这些槽位成为可用于RRI，BB，BCI的通用槽位。

时钟同步网的构成

图11的示意图说明了时钟同步网络的覆盖范围。如图11所示，时钟同步网由时钟单元53和位于CPCI机柜54-55内的CLKD时钟分配模块构成。时钟单元通过跟踪GPS、BITS或基站控制器送来的同步参考信号，产生所需的各种定时信号。这些定时信号被送给各CPCI机柜54-55内的CLKD模块，经CLKD驱动后通过背板上的时钟分配链路送达各模块。在一个可选实施例中，CLKD还可以选择BCI模块提取的同步参考信号，送给时钟单元。

用户数据流通道

图12的示意图说明了用户数据流通道。如图12所示，在下行方向，BCI收到从基站控制器送来的用户数据流，完成接口协议的相关处理后，根据资源管理的控制，把用户数据流通过LAN交换网送达指定的BB模块处理。BB产生的基带数字信号流通过基带信号流交换网，送给指定的RRI接口模块，再送给对应的射频单元发送。

在上行方向，RRI收到射频单元送来的信号，转换成内部基带信号流格式，通过基带信号流交换网送给资源管理确定的BB模块(一或多块)进行处理。处理得到的用户数据流通过LAN交换网络送给BCI以转发给基站控制器。

信令通道

BCI完成信令通道传送层的功能(如Iub的AAL，ATM等)，然后分离出来的信令流通过LAN交换网转发给NBP模块以进行信令协议的处理(如Iub的NBAP，ALCAP等)。

管理通路

图13的示意图说明了管理通道。如图13所示，LAN交换网和PCI总线是主要的管理通路。系统主管理功能驻留于系统主控SYS模块上。系统主控SYS板可在所有SYS板中选举产生或用其他方式产生。主控SYS模块记为MSYS。

各PCI总线段上各模块的上、下电及启动配置参数等管理功能由各机柜的SYS模块在MSYS的控制下完成，其通路为，MSYS→(LAN)→SYS→(PCI)→模块。

其它管理通路：

1)本地管理终端的情况：(括号内表示通过的网络)

对CPCI机柜内模块的管理：

管理终端→(LAN)→MSYS→(LAN)→SYS→(PCI或LAN)→模块；

对CLKD板的管理：

管理终端→(LAN)→MSYS→(LAN)→SYS(RS232或LAN)→CLKD；

对时钟单元的管理：

管理终端→(LAN)→MSYS→(LAN)→时钟单元；

对LAN交换单元的管理：

管理终端→(LAN)→MSYS→(LAN)→LAN交换单元；

对基带信号流交换单元的管理：

管理终端→(LAN)→MSYS→(LAN)→基带信号流交换单元；

2)当NMS在基站控制器侧时，管理通道为：

NMS→(基站控制器-基站接口)→BCI→(LAN)→MSYS...。

管理通道到MSYS之后的路径与本地管理终端的情况相同，不再赘述。

系统冗余备份

在上述实施例中：

相邻SYS采用1+1备份方案。

相邻CLKD采用1+1备份方案。

BCI接口模块也可采用1+1备份方案，即每一对BCI间有主备用关系。

BB因为上、下行方向都挂在交换网上，所以可以采用多种备份方案，如N+1，N+M，N/M等。

RRI可采用1+1备份，或冷备份方案，当到远端射频单元的传送网使用合适的交叉互连设备时可支持N+1，N+M，N/M等多种方案。

相邻LAN模块可采用主/备方案或负荷分担方案，优选主/备方案。

相邻IQ-FB模块可采用主/备方案或负荷分担方案，优选主/备方案。

时钟模块由可置换的冗余配置的时钟综合功能块实现高可用性。

LAN交换单元及基带信号流交换单元可以用多台设备采用适当拓扑结构互连实现冗余，也可以由一台设备内模块的冗余配置达成高可用性。

由于采用交换网络互连，各机柜之间也可相互备份，特别是，当MSYS所在机柜失效时，备份其它机柜的SYS模块可通过一定机制接替其工作。

下面结合附图详细说明上述各个模块的方案。

BCI模块方案

BCI模块用于完成上述本发明实施例中基站控制器接口单元26的功能(1)-(6)。

图14示出了BCI模块的一个实施例。如图14所示，BCI模块60包括处理器61，基站控制器-LAN接口62和PCI接口63。所述功能(1)-(6)主要由基站控制器-LAN接口62完成。作为一种非限制性的优选实施例，基站控制器-LAN接口62可以用网络处理器实现。图中“处理器”是通用处理器，其作为模块管理者，具有到LAN交换网的链路。

BB模块方案

BB模块用于如前面针对基带处理单元24描述的功能。

图15示出了BB模块的一个实施例。如图15所示，BB模块70包括处理器71，时钟电路72，基带处理器73，基带数据接口74和PCI接口75。每个BB模块70可处理一到多路基带I/Q信号流。BB模块70中具有到系统主控单元的控制通道(通过LAN)，以接收并执行资源管理指令。其中基带处理器73是核心，可由合适数量的DSP或基带处理ASIC实现。基带数据接口74完成背板基带信号流差分链路驱动/接收及信号格式转换功能，可由适当的FPGA或驱动器构成。通用处理器71是整板的管理者。时钟电路72负责从时钟分配网获取所需定时信号并做板内分发。

该模块工作流程是：下行方向，处理器71从背板LAN链路接收用户数据流，做适当的格式转换后送给基带处理器73做基带处理，基带处理形成的数据流经过基带数据接口74做适当的信号格式转换(包括复用)后，成为基带信号流交换网络支持的信号格式并通过背板信号链路发送出去。上行方向，背板链路送来的基带信号被基带数据接口74转换成基带处理器73能接受的形式后送给基带处理器73进行处理，得到的用户数据流送给处理器71转换成LAN交换网的包格式进行转发。

基带处理也可以采用码片级处理(扩频/解扩、加扰/解扰等)与符号级处理(信道编解码、复用/解复用、速率匹配等)用分离的硬件模块实现的方案。在这种方案中，来自多个码片级处理模块的，对应同一信道的数据流(接收分集)，可先在符号级处理模块进行组合，然后对组合后的数据流做符号级的判决解码。当采用分离的方案时，码片级处理模块与符号级处理模块间的数据流传送由LAN网络承载。此时码片级处理模块通过基带信号流交换网络与射频部分接口，符号级处理模块通过LAN网络与基站控制器接口模块通信。

RRI模块方案

RRI模块完成体系结构中所述远端射频接口单元的功能，通过适当的远程信号传送方法实现主基站子系统与远端射频子系统的接口，其主要功能是完成内部基带信号与远程传输接口间的适配等功能。

图16示出了RRI模块的一个实施例。如图16所示，RRI模块80包括时钟电路82，处理器81，信号适配接口83，差分链路接口84，线路接口85和PCI接口86。该模块的PCI及LAN接口是用于管理及控制用途。信号适配接口83执行信号合成、复用/解复用、格式适配等功能，以实现主基站子系统内部的基带信号流格式与远端射频单元接口信号之间的格式适配，复用/解复用，还可能完成信号合成(如几路I/Q信号流相加)。信号适配接口83可由FPGA或ASIC或它们的适当组合来实现。差分链路接口84执行背板基带信号流差分链路驱动/接收功能，可由FPGA或适当的驱动器/接收器实现。线路接口85执行远端射频单元接口线路功能，可根据使用的传送技术由适当的ASIC实现。处理器81可用通用处理器实现，是整板的管理者。

LAN模块方案

图17示出了LAN模块的一个实施例。如图17所示，LAN模块90包括处理器91，包交换引擎92，LAN外部链路收发器93和LAN内部链路收发器94。该板提供机柜内的LAN交换功能，并提供与机柜外LAN交换机连接的上连口。其主要功能单元是包交换引擎92。当采用IP/以太网的LAN技术时，包交换引擎92可采用IP/Ethernet层二/层三交换芯片。处理器91可用通用处理器，做为整板管理者，并运行与LAN交换网络相关的上层管理协议，如简单网络管理协议(SNMP)，以太网的生成树协议(Spanning-Tree)等。

IQ-FB模块方案

图18示出了IQ-FB模块的一个实施例。如图18所示，IQ-FB模块100包括时钟电路102，处理器101，基带信号流交换单元103，基带外部收发器104和基带内部收发器105。该板提供机柜内的基带信号流交换功能，并提供与机柜外基带信号流交换单元连接的上连口。其处理器101可用通用处理器，做为模块的管理者，并在主控模块的控制下执行对交换机构的管理。背板线路及电缆收发功能由适当的收发器件或嵌入在FPGA或ASIC内的收发器完成。该板的核心功能单元是基带信号流交换单元103。

作为一种非限制性的方案实例，基带信号流交换单元103可采用高速的时分复用(TDM)交换方案，并以FPGA实现。一个采用高速时分复用交换方案实现WCDMA FDD基带信号流交换的FPGA实例的框图见图19，其收发线路上使用的TDM帧结构见图20a，基带信号流向TDM帧净荷的映射情况见图20b。实际上，基带信号流向TDM帧结构映射的方案有多种，图20b仅为示例。

在该示例中，每个TDM帧周期为一个WCDMA FDD基带处理扩频后的一个码片周(1/3.84us)，每帧64字节，其中4字节为帧头开销，可作帧定界等用途。剩下的60字节净荷用于承载I/Q码流，线路编码可用8B/10B编码方案。当每个I/Q样点占2字节时，可以以每2字节为一个交换时隙。当在一个码片周期内有多个采样点时，一个I/Q信号流在一个TDM帧中占用多个时隙。以多字节做一个交换时隙的好处是可以减少每帧的交换时隙数，从而降低对交换机构速度和容量的要求。以每字节为一个交换时隙的好处是可以获得最大的I/Q信号流映射的灵活性，但对交换机构速度和容量有更高的要求。当I/Q信号流完成向TDM时隙(或时隙组合)的映射后，I/Q信号流的交换即变为TDM交换网的时隙及空分交换。TDM交换有合适的技术可以保证交换前后I/Q信号流内样点间相对相位关系不变。由于以一个码片周期为一个TDM帧的帧周期，使得交换延迟很小。

图19所示交换结构中，FIFO是用于吸收由于线路长度等差异导致的各接收线上帧的相位差异，T是纯时隙交换，S为空分交换。IQ-FB板上的基带信号流交换单元103可由单片或多片具有前述TDM交换功能的芯片按TDM交换网络扩展方法组合构成。

考虑到上、下行基带信号流在流量上的不平衡(因接收分集，过采样等原因，上行基带流的流量很可能更大)，也可采用上、下行基带信号流交换网分开的方式，可节省硬件资源，线路归属于哪一个交换网可由软件指配。参见图21。

SYS模块方案

图23示出了SYS模块的一个实施例。如图23所示，SYS模块130包括存储器132，CPU 131，PCI接口133和相邻SYS板接口134。该板是机柜的管理者，支持背板上的两个PCI段，与其相邻SYS板有接口支持相邻两块SYS板的主/备用工作模式。硬盘或非易失性存储器用于存储系统的软件，方便快速启动，也可用于存储管理信息，如日志等。CPU可用通用处理器实现。

作为系统主控的SYS即MSYS完成系统体系结构中主控单元的功能，负责整个基站(包括远端射频单元)的系统管理，监控，维护。同时该单元还负责基站内各种处理资源的分配、组合、调度等管理功能。MSYS可能用与NBP相同的物理模块作为主控单元的协处理器。

NBP模块方案

NBP模块用于完成系统体系中的信令单元的功能，负责基站与基站控制器间信令传送所需要的协议处理。以UMTS为例，该模块完成NBAP，ALCAP协议的处理。该单元所处理的信令流由基站控制器接口单元(BCI)的流分离功能得到。该模块与系统主控单元的交互通过LAN进行。

NBP模块方案如图23所示。该模块140有PCI接口142，LAN接口和CPU 141。CPU 141由具有一定处理能力的通用处理器构成，向系统提供信令处理能力。当系统的主控模块需要扩展处理能力，如资源管理能力时，可用该类型的物理模块作为协处理器。

CLKD模块方案

CLKD模块用于向机柜内模块分配时钟信号。CLKD模块的方案见图24。该模块150从时钟单元得到时钟/同步信号，经缓冲/驱动153后分发给机柜内各模块。来自基站控制器线路的参考时钟信号经选择152后送给时钟单元。CPU 151完成该板的管理/监控，具有到背板的R232或LAN接口。

LAN交换单元方案

LAN交换机可由采用IP/以太网技术的二/三层交换机实现。

基带信号流交换单元方案

基带信号流交换单元根据交换机制的不同选用不同的方案。当采用IP/以太网技术时，可用二/三层交换机实现；当采用TDM技术时，可采用图19所示交换功能的芯片或模块，按TDM交换网的扩展技术构造该交换机构。

时钟单元方案

时钟单元是系统时钟网的核心，方案如图25所示，图中所示各种频率仅为示例。互为主、备用的时钟综合模块163，164根据参考信号综合出各种所需的时钟/同步信号，通过驱动电路162分配给各机柜。CPU 161完成管理控制功能及与时钟同步有关的协议功能，具有LAN接口与其它模块通信。

Claims (72)

1.一种集中式基站系统，包括主基站子系统和一或多个远端射频子系统，所述远端射频子系统负责相应小区的信号接收和发射，所述主基站子系统包括：

一或多个基站控制器接口单元，用于为基站系统提供与基站控制器的传送接口；

信令单元，用于完成基站系统与基站控制器之间的信令传送所需的协议处理，以为所述基站控制器接口单元提供处理支持；

一或多个基带处理单元，用于对来自小区的上行无线信号和来自基站控制器的下行用户数据流完成无线协议物理层过程的基带处理；

一或多个远端射频接口单元，用于为主基站子系统提供与远端射频子系统的接口；

时钟同步单元，用于在主基站子系统内提供定时信号；

第一交换网络，用于互连所述基站控制器接口单元，信令单元，基带处理单元，远端射频接口单元和时钟同步单元；

第二交换网络，用于在基带处理模块与远端射频接口单元之间交换基带信号流；

信号传输网络，用于在远端射频接口单元和远端射频子系统之间传送基带信号流；和

主控单元，连接到所述第一交换网络，用于控制所述主基站子系统内的其他部分。

2.根据权利要求1的集中式基站系统，其中，

所述主控单元包括一或多个控制模块，

所述时钟同步单元包括时钟单元和一或多个时钟分配模块，

所述第一交换网络包括第一网络交换单元和一或多个第一网络交换模块，

所述第二交换网络包括第二网络交换单元和一或多个第二网络交换模块，

所述主基站子系统的每个基带处理单元，基站控制器接口单元，信令单元和远端射频接口单元位于一或多个模组中的一个模组内，每个所述模组包括至少一个控制模块，至少一个时钟分配模块，至少一个第一网络交换模块，并且如果一个模组具有基带处理单元或远端射频接口单元，则该模组具有至少一个第二网络交换单元，

其中，

每个模组中的所有部件与至少一个总线相连，

第一网络交换模块互连其所在的模组内的各个部件，负责这些部件之间的数据交换，并且与交换单元相连，以实现不同模组的部件之间的第一交换网络互连和数据交换，

第二网络交换模块互连其所在的模组内的远端射频接口单元和基带处理单元，负责这两类部件之间的基带信号交换，并且与通过第一网络交换单元连接到第一交换网络的第二网络交换单元相连，以实现不同模组的远端射频接口单元和基带处理单元之间的第二交换网络互连和基带信号交换，

时钟单元通过第一网络交换单元连接到第一交换网络，用于产生定时信号，并且通过每个模组中的时钟分配单元将所述定时信号提供给该模组内的相应部件，

每个模组内的控制模块负责控制该模组内的各个部件，并且其中一个控制模块为主控制模块，负责通过第一交换网络控制其它模组内的控制模块和系统内位于模组之外的其它部件。

3.根据权利要求2的集中式基站系统，其中所述模组基于ATCA体系结构。

4.根据权利要求2的集中式基站系统，其中所述模组基于CPCI体系结构。

5.根据权利要求4的集中式基站系统，其中第一网络交换模块以PICMG2.16所定义的包交换星形背板链路覆盖其所在模组内的各个部件。

6.根据权利要求4的集中式基站系统，其中第二网络交换板以星形高速串行差分信号背板链路覆盖其所在模组内的相应部件。

7.根据权利要求2的集中式基站系统，其中第二网络交换模块和第二网络交换单元以高速差分信号电缆或光纤互连。

8.根据权利要求2的集中式基站系统，其中远端射频接口单元，基带处理单元和基站控制器接口单元在模组内使用相同的嵌入接口。

9.根据权利要求2的集中式基站系统，其中还包括管理终端，用于通过第一交换网络控制主控制模块。

10.根据权利要求2的集中式基站系统，其中在一个模组内，控制模块、时钟分配模块、基站控制器接口单元、基带处理模块、远端射频接口单元、第一网络交换模块或第二网络交换模块具有相应的附加备份模块或单元。

11.根据权利要求2的集中式基站系统，其中时钟单元由可置换的冗余配置的时钟综合功能块来实现。

12.根据权利要求2的集中式基站系统，其中第一网络交换单元或第二网络交换单元具有冗余配置。

13.根据权利要求2的集中式基站系统，其中当主控制模块所在的模组失效时，由其它模组的控制模块按预定机制接替其工作。

14.根据权利要求1的集中式基站系统，其中不止一个基带处理单元以负荷分担的方式处理一路基带信号流或用户数据流。

15.根据权利要求1的集中式基站系统，其中还包括管理终端，用于通过第一交换网络控制主控单元。

16.根据权利要求1的集中式基站系统，其中时钟同步单元通过跟踪GPS、BITS或经由基站控制器接口单元来自基站控制器的同步参考信号，产生定时信号。

17.根据权利要求1的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元执行基站系统与基站控制器之间的接口的传送层功能。

18.根据权利要求17的集中式基站系统，其中所述传送层功能是AAL，ATM，IMA，SDH，E1或T1接口的传送层功能。

19.根据权利要求1的集中式基站系统，其中在下行方向，基站控制器接口单元从下行数据流中分离出信令流和用户数据流并通过第一交换网络分别送往信令单元和相应的基带处理单元；在上行方向，基站控制器接口单元将信令流和来自相应基带处理单元的用户数据流复用到上行数据流中。

20.根据权利要求1的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元在与基站控制器进行的传输和与基站系统内部单元进行的交换之间进行数据流的协议格式转换。

21.根据权利要求20的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元与内部单元的交换采用基于IP/以太网的网络交换技术，与基站控制器的数据传输采用UDP或TCP，并且采用UDP/IP/以太网或TCP/IP/以太网协议栈进行协议格式转换。

22.根据权利要求1的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元执行用户数据流的收集/分发。

23.根据权利要求1的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元执行同步提取。

24.根据权利要求1的集中式基站系统，其中第一交换网络在主控单元的控制下进行配置。

25.根据权利要求24的集中式基站系统，其中所述配置包括VLAN配置，QoS配置。

26.根据权利要求1的集中式基站系统，其中第一交换网络能够完成数据流转发及统计功能。

27.根据权利要求1的集中式基站系统，其中基带处理单元有到主控单元的控制通道，以接收并执行资源管理指令。

28.根据权利要求27的集中式基站系统，其中所述控制通道基于第一交换网络。

29.根据权利要求1的集中式基站系统，其中第一交换网络具有无阻塞或低阻塞交换能力。

30.根据权利要求1的集中式基站系统，其中第二交换网络具有无阻塞或低阻塞交换能力。

31.根据权利要求1的集中式基站系统，其中在上行方向上，主控单元按照任务分配策略指定任何一个小区的基带采样信号流被交换至任何一个基带处理单元进行处理，或者被复制到多个基带处理单元进行处理；在下行方向上，主控单元按照任务分配策略指定任何一个小区的用户数据流被交换至任何一个基带处理单元进行处理，或者被复制到多个基带处理单元进行处理。

32.根据权利要求31的集中式基站系统，其中每个基带处理单元均能够同时处理一到多路基带数据流。

33.根据权利要求1的集中式基站系统，其中第二交换网络是高速低时延的网络。

34.根据权利要求1的集中式基站系统，其中当远端射频接口单元与远端射频子系统的接口的信号格式与基带信号流的格式有差异时，远端射频接口单元进行相应的转换。

35.根据权利要求1的集中式基站系统，其中主控单元的控制包括整个基站系统的管理，监控，维护，以及基站系统内各种处理资源的分配、组合、调度。

36.根据权利要求1的集中式基站系统，其中信号传输网络采用可被主控单元控制的交叉互连设备。

37.根据权利要求1的集中式基站系统，其中基带处理单元与远程射频接口单元的比例使得基站系统的基带处理能力与基带信号流的I/O能力相匹配。

38.一种集中式基站系统，包括：

一或多个基站控制器接口单元，用于为基站系统提供与基站控制器的传送接口；

信令单元，用于完成基站系统与基站控制器之间的信令传送所需的协议处理，以为所述基站控制器接口单元提供处理支持；

一或多个基带处理单元，用于对来自小区的上行无线信号和来自基站控制器的下行用户数据流完成无线协议物理层过程的基带处理；

一或多个射频单元，负责相应小区的信号接收和发射；

时钟同步单元，用于在所述基站系统内提供定时信号；

第一交换网络，用于互连所述基站控制器接口单元，信令单元，基带处理单元，射频单元和时钟同步单元；

第二交换网络，用于在基带处理单元与射频单元之间交换基带信号流；和

主控单元，连接到所述第一交换网络，用于控制基站系统内的其他部分。

39.根据权利要求38的集中式基站系统，其中，

所述主控单元包括一或多个控制模块，

所述时钟同步单元包括时钟单元和一或多个时钟分配模块，

所述第一交换网络包括第一网络交换单元和一或多个第一网络交换模块，

所述第二交换网络包括第二网络交换单元和一或多个第二网络交换模块，

所述基站系统的每个基带处理单元，基站控制器接口单元，信令单元和射频单元位于一或多个模组中的一个模组内，每个所述模组包括至少一个控制模块，至少一个时钟分配模块，至少一个第一网络交换模块，并且如果一个模组具有基带处理单元或射频单元，则该模组具有至少一个第二网络交换单元，

其中，

每个模组中的所有部件与至少一个总线相连，

第一网络交换模块互连其所在的模组内的各个部件，负责这些部件之间的数据交换，并且与交换单元相连，以实现不同模组的部件之间的第一交换网络互连和数据交换，

第二网络交换模块互连其所在的模组内的射频单元和基带处理单元，负责这两类部件之间的基带信号交换，并且与通过第一网络交换单元连接到第一交换网络的第二网络交换单元相连，以实现不同模组的射频单元和基带处理单元之间的第二交换网络互连和基带信号交换，

时钟单元通过第一网络交换单元连接到第一交换网络，用于产生定时信号，并且通过每个模组中的时钟分配单元将所述定时信号提供给该模组内的相应部件，

每个模组内的控制模块负责控制该模组内的各个部件，并且其中一个控制模块为主控制模块，负责通过第一交换网络控制其它模组内的控制模块和系统内位于模组之外的其它部件。

40.根据权利要求39的集中式基站系统，其中所述模组基于ATCA体系结构。

41.根据权利要求39的集中式基站系统，其中所述模组基于CPCI体系结构。

42.根据权利要求41的集中式基站系统，其中第一网络交换模块以PICMG2.16所定义的包交换星形背板链路覆盖其所在模组内的各个部件。

43.根据权利要求41的集中式基站系统，其中第二网络交换板以星形高速串行差分信号背板链路覆盖其所在模组内的相应部件。

44.根据权利要求39的集中式基站系统，其中第二网络交换模块和第二网络交换单元以高速差分信号电缆或光纤互连。

45.根据权利要求39的集中式基站系统，其中射频单元，基带处理单元和基站控制器接口单元在模组内使用相同的嵌入接口。

46.根据权利要求39的集中式基站系统，其中还包括管理终端，用于通过第一交换网络控制主控制模块。

47.根据权利要求39的集中式基站系统，其中在一个模组内，控制模块、时钟分配模块、基站控制器接口单元、基带处理模块、射频单元、第一网络交换模块或第二网络交换模块具有相应的附加备份模块或单元。

48.根据权利要求39的集中式基站系统，其中时钟单元由可置换的冗余配置的时钟综合功能块来实现。

49.根据权利要求39的集中式基站系统，其中第一网络交换单元或第二网络交换单元具有冗余配置。

50.根据权利要求39的集中式基站系统，其中当主控制模块所在的模组失效时，由其它模组的控制模块按预定机制接替其工作。

51.根据权利要求38的集中式基站系统，其中不止一个基带处理单元以负荷分担的方式处理一路基带信号流或用户数据流。

52.根据权利要求38的集中式基站系统，其中还包括管理终端，用于通过第一交换网络控制主控单元。

53.根据权利要求38的集中式基站系统，其中时钟同步单元通过跟踪GPS、BITS或经由基站控制器接口单元来自基站控制器的同步参考信号，产生定时信号。

54.根据权利要求38的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元执行基站系统与基站控制器之间的接口的传送层功能。

55.根据权利要求54的集中式基站系统，其中所述传送层是AAL，ATM，IMA，SDH，E1或T1接口的传送层功能。

56.根据权利要求38的集中式基站系统，其中在下行方向，基站控制器接口单元从下行数据流中分离出信令流和用户数据流并通过第一交换网络分别送往信令单元和相应的基带处理单元；在上行方向，基站控制器接口单元将信令流和来自相应基带处理单元的用户数据流复用到上行数据流中。

57.根据权利要求38的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元在与基站控制器进行的传输和与基站系统内部单元进行的交换之间进行数据流的协议格式转换。

58.根据权利要求57的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元与内部单元的交换采用基于IP/以太网的网络交换技术，与基站控制器的数据传输采用UDP或TCP，并且采用UDP/IP/以太网或TCP/IP/以太网协议栈进行协议格式转换。

59.根据权利要求38的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元执行用户数据流的收集/分发。

60.根据权利要求38的集中式基站系统，其中基站控制器接口单元执行同步提取。

61.根据权利要求38的集中式基站系统，其中第一交换网络在主控单元的控制下进行配置。

62.根据权利要求61的集中式基站系统，其中所述配置包括VLAN配置，QoS配置。

63.根据权利要求38的集中式基站系统，其中第一交换网络能够完成数据流转发及统计功能。

64.根据权利要求38的集中式基站系统，其中基带处理单元有到主控单元的控制通道，以接收并执行资源管理指令。

65.根据权利要求64的集中式基站系统，其中所述控制通道基于第一交换网络。

66.根据权利要求38的集中式基站系统，其中第一交换网络具有无阻塞或低阻塞交换能力。

67.根据权利要求38的集中式基站系统，其中第二交换网络具有无阻塞或低阻塞交换能力。

68.根据权利要求38的集中式基站系统，其中在上行方向上，主控单元按照任务分配策略指定任何一个小区的基带采样信号流被交换至任何一个基带处理单元进行处理，或者被复制到多个基带处理单元进行处理；在下行方向上，主控单元按照任务分配策略指定任何一个小区的用户数据流被交换至任何一个基带处理单元进行处理，或者被复制到多个基带处理单元进行处理。

69.根据权利要求68的集中式基站系统，其中每个基带处理单元均能够同时处理一到多路基带数据流。

70.根据权利要求38的集中式基站系统，其中第二交换网络是高速低时延的网络。

71.根据权利要求38的集中式基站系统，其中主控单元的控制包括整个基站系统的管理，监控，维护，以及基站系统内各种处理资源的分配、组合、调度。

72.根据权利要求38的集中式基站系统，其中基带处理单元与射频单元的比例使得基站系统的基带处理能力与基带信号流的I/O能力相匹配。

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