CN103905122A - 一种双模基站Ir接口间数据传输的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模基站Ir接口间数据传输的方法及***，该方法包括：将待传输的初始正交调制（IQ）数据，采用自动增益控制（AGC）因子调整到预期目标值并根据压缩比率进行压缩后传输。该***中的AGC模块，用于将待传输的初始IQ数据，采用AGC因子调整到预期目标值。采用本发明，减少了BBU与RRU之间数据传输占用的带宽，光纤占用量，降低了网络部署成本。

Description

一种双模基站Ir接口间数据传输的方法及***

技术领域

本发明涉及移动通信的基带单元（BBU，Base Band Unit）与射频单元（RRU，Radio Remote Unit）间光纤数据传输领域，尤其涉及一种双模基站Ir接口间数据传输的方法及***。

背景技术

目前，无线通信设备普遍采用BBU+RRU的基带拉远模式，BBU和RRU间的接口称为Ir接口。就基带拉远模式举例来说，比如3G的时分同步码分多址（TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）和4G的分时长期演进（TD-LTE，Time Division Long Term Evolution），基站均采用分布式部署，BBU与RRU之间通过光纤直连。这样部署的优点是：BBU可以放在机房内，而RRU通过光纤拉远可以灵活部署在20km以内的范围内。但是这样的部署也带来了两个问题：首先，BBU与RRU之间需要传输高速正交调制（IQ）数据，带宽需求高，TD-LTE8天线20MHz单载波需要9.8304Gbps的传输带宽，消耗大量的BBU与RRU之间的光纤资源，而且随着宽频RRU的使用，如40M频宽RRU，这种带宽需求还将成倍增长。其次一个站点三个TD-SCDMA/TD-LTE双模RRU，需要六对共十二根光纤与BBU相连，随着BBU集成度增加以及BBU集中放置，覆盖的小区越来越多，范围越来越广，需要的光纤数量及长度也会迅速增加。

按照速率核算，六载波八天线的TD-SCDMA小区数据需要2.4576Gbps带宽；20M8A的TD-LTE小区数据需要9.8304Gbps带宽，TD-SCDMA/TD-LTE双模需12.288Gbps带宽，即需要用两条6.144Gbps的光通道负荷分担来传输。一个双模站点，有三个TD-SCDMA小区和三个TD-LTE小区，共需六对即十二芯光纤与BBU互连，BBU与RRU的连接架构如图1所示，光纤资源消耗大，工程施工铺设成本又高，线路管道资源出现瓶颈。

综上所述，现有技术存在以下问题：

（1）数据传输带宽需求大：双模情况下，承载一个六载波TD-SCDMA载波加上20MHz TD-LTE，单个RRU与BBU之间的数据就需要12.288Gbps的数据带宽，带宽占用大。采用现在普遍采用的6.144G光模块，需两对光纤传输，即使使用10G光模块，在双模场景下也需要两对光纤传输，成本升高。

（2）光纤利用不足：现有技术的方案中收发数据需一对两芯光纤传输，每芯光纤只传输单向数据，即每芯光纤只能收或者发，一对两芯光纤的传输如图2所示，由于每芯光纤只能收或者发，导致光纤的传输带宽没有得到充分利用。受限的是6.144Gbps光模块速率，而光纤的本身传输带宽没有充分利用。

（3）在实际工程建设中，对于拉远基站的建设，Ir接口的光纤需求量如果比较大会带来局部区域传输线路管道资源出现瓶颈，工程实施困难，增加施工成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双模基站Ir接口间数据传输的方法及***，减少了BBU与RRU之间数据传输占用的带宽，光纤占用量，降低了网络部署成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双模基站Ir接口间数据传输的方法，该方法包括：

将待传输的初始正交调制IQ数据，采用自动增益控制AGC因子调整到预期目标值并根据压缩比率进行压缩后传输。

其中，所述将待传输的初始IQ数据，采用AGC因子调整到预期目标值，具体为：将不同接收或发送功率的所述待传输的IQ数据统一调整到同样的功率上。

其中，所述进行压缩后传输具体为：将压缩后的IQ数据承载在AxC传输单元上传输，所述AGC因子随所述压缩后的IQ数据并行传输；

多个AxC传输单元构成Ir数据帧；Ir数据帧支持双模数据混传，一个AxC传输单元能传输两组IQ数据。

其中，该方法还包括：AxC传输单元承载的所述压缩后的IQ数据基于配置信息进行配置后再传输；

所述配置信息至少包括：双模制式信息、天线信息、载波信息、采样点信息。

其中，该方法还包括：所述Ir数据帧携带指示信息传输；

所述指示信息至少包括：双模制式指示信息、数据压缩指示信息。

其中，该方法还包括：

在数据发送端，配置将不同波长的所述待传输的IQ数据采用单芯双向传输机制复用到一根光纤上进行传输；在数据接收端，将接收到的IQ数据解复用恢复出原IQ数据。

一种双模基站Ir接口间数据传输的***，包括基带单元BBU和射频单元RRU，上行数据传输时，RRU包括AGC模块和压缩模块，BBU包括解压缩模块；下行数据传输时，BBU包括AGC模块和压缩模块，RRU包括解压缩模块；其中，

RRU、BBU侧的所述AGC模块，用于将待传输的初始IQ数据，采用AGC因子调整到预期目标值。

所述RRU、BBU侧的所述压缩模块，用于将经AGC因子调整后的IQ数据根据压缩比率进行压缩；

所述RRU、BBU侧的所述解压缩模块，用于将压缩后的IQ数据进行解压缩。

其中，所述AGC模块，进一步用于将不同接收或发送功率的所述待传输的IQ数据统一调整到同样的功率上。

其中，所述压缩模块，进一步用于将压缩后的IQ数据承载在AxC传输单元上传输，所述AGC因子随所述压缩后的IQ数据并行传输；多个AxC传输单元构成Ir数据帧；Ir数据帧支持双模数据混传，一个AxC传输单元能传输两组IQ数据。

其中，所述压缩模块，进一步用于将AxC传输单元承载的所述压缩后的IQ数据基于配置信息进行配置后再传输；所述配置信息至少包括：双模制式信息、天线信息、载波信息、采样点信息。

本发明将待传输的IQ数据，采用AGC因子调整到预期目标值，并根据压缩比率进行压缩后传输。采用本发明，是将IQ数据压缩后传输，减少了数据量的传输，从而减少了BBU与RRU之间数据传输占用的带宽，光纤占用量，降低了网络部署成本。

附图说明

图1为现有BBU和RRU连接的架构示意图；

图2为现有一对双芯光纤传输的示意图；

图3为将非压缩的数据传输的Ir帧格式转换为压缩的数据传输的Ir帧格式示意图；

图4为本发明数据压缩的***架构示意图；

图5为单模非压缩和双模压缩数据格式的对比示意图；

图6为本发明由多个AxC传输单元构成的数据帧的结构示意图；

图7为本发明采用单芯双向的复用/解复用架构示意图；

图8为本发明单芯双向的***架构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：采用数据压缩后传输，压缩后的数据以双模混传方式传输，在压缩和双模混传基础上采用单芯光纤双向传输。

本发明的双模基站Ir接口间数据传输的方法，包括：将待传输的初始正交调制IQ数据，采用自动增益控制AGC因子调整到预期目标值，并根据压缩比率进行压缩后传输。

进一步的，将待传输的初始IQ数据，采用AGC因子调整到预期目标值，具体为：将不同接收或发送功率的所述待传输的IQ数据统一调整到同样的功率上。

进一步的，进行压缩后传输具体为：将压缩后的IQ数据承载在AxC传输单元上传输，AGC因子随所述压缩后的IQ数据并行传输，且配置AGC因子在2048个采样点传送过程中循环发送，这样处理好处是：因为AGC因子在压缩前的处理至关重要，因此，配置AGC因子在2048个采样点传送过程中循环发送，保障了即使数据丢失AGC因子也不会丢失，以确保后续的IQ数据压缩效果。

这里，就AxC传输单元而言，AxC标识的是一个32bit数据传输单元，因为在无线***中，AxC传输的数据与某一个具体的载波m、天线n对应，所以在分配数据传输单元时用AxC进行标识。

进一步的，多个AxC传输单元构成Ir数据帧；Ir数据帧支持双模数据混传，一个AxC传输单元能传输两组IQ数据。

进一步的，该方法还包括：AxC传输单元承载的所述压缩后的IQ数据基于配置信息进行配置后再传输。其中，配置信息至少包括：双模制式信息、天线信息、载波信息、采样点信息。

进一步的，该方法还包括：所述Ir数据帧携带指示信息传输。其中，指示信息至少包括：双模制式指示信息、数据压缩指示信息。

进一步的，该方法还包括：在数据发送端，配置将不同波长的所述待传输的IQ数据采用单芯双向传输机制复用到一根光纤上进行传输；在数据接收端，将接收到的IQ数据解复用恢复出原IQ数据。

一种双模基站Ir接口间数据传输的***，包括：BBU和RRU。其中，上行数据传输时，RRU具体包括AGC模块和压缩模块，BBU具体包括解压缩模块；下行数据传输时，BBU具体包括AGC模块和压缩模块，RRU具体包括解压缩模块。

RRU和BBU侧的各功能模块的功能是类似的，无论RRU侧还是BBU侧的AGC模块，都是用于将待传输的初始IQ数据，采用AGC因子将大信号、小信号调整到一个预期目标值范围，以减少峰均比。无论RRU侧还是BBU侧的压缩模块，都是用于将经AGC因子调整后的IQ数据根据压缩比率进行压缩。无论RRU侧还是BBU侧的解压缩模块，用于将压缩后的IQ数据进行解压缩。

进一步的，AGC模块进一步用于将不同接收或发送功率的所述待传输的IQ数据统一调整到同样的功率上。

进一步的，压缩模块进一步用于将压缩后的IQ数据承载在AxC传输单元上传输，所述AGC因子随所述压缩后的IQ数据并行传输；多个AxC传输单元构成Ir数据帧；Ir数据帧支持双模数据混传，一个AxC传输单元能传输两组IQ数据。

进一步的，压缩模块进一步用于将AxC传输单元承载的所述压缩后的IQ数据基于配置信息进行配置后再传输；所述配置信息至少包括：双模制式信息、天线信息、载波信息、采样点信息。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本发明的最优方案是将数据压缩、双模数据混传、单芯双向技术相结合的方案，采用该最优方案，能将TDS/TDL双模现有Ir数据传输方案中的光纤数降低到四分之一。在移动通信组网应用时节省了大量光纤资源，降低了网络部署成本。以下对数据压缩、数据混传、单芯双向技术分别阐述。

一、BBU和RRU间Ir接口待传输数据的压缩

BBU和RRU间的接口为Ir接口，通常使用光纤承载，主要用于传输操作维护的控制信息和IQ数据。现有方案是采用原始的IQ数据传输，会占用大量带宽，对光纤数量的需求大。本发明的数据压缩可以采用优化的非均匀量化A律压缩算法，在满足移动通信设备规范指标要求的前提下，可以将原有IQ数据进行压缩，压缩比率可以事先设定，比如从15bit压缩至7bit，则对光纤数量的需求能减少一半，而且，本发明采用数据压缩，在继续满足性能的前提要求下，可以用有限的带宽完成大数据量的可靠有效传输。针对所述A律压缩算法而言，非均匀量化方法中常用的是A率压缩算法，我们提的优化的A率压缩算法，通过对LTE业务特点仿真将A率值进行了优化，使量化压缩对性能影响更小。

现有方案非压缩的数据传输的Ir数据帧格式转换为本发明方案压缩的数据传输的Ir数据帧格式的示意图，如图3所示，图3非压缩的数据传输的Ir帧格式包括1bit的控制信息和15bit的IQ数据，IQ数据压缩之后获得的压缩的数据传输的Ir数据帧格式包括1bit的控制信息，1bit的自动增益控制（AGC）因子和7bit的IQ数据。由图3可知，IQ数据的传输量明显降低，这样在Ir接口传输时不会过多地占用传输带宽。

这里，加入AGC因子的作用是：通过AGC因子将不同接收或发送功率的IQ数据统一调整到同样的功率范围上，以方便后续的IQ数据压缩。

这里，如图4所示的数据压缩***架构图，总体包括：RRU或BBU一侧用于数据压缩时，数据压缩前进行功率调整的AGC模块、进行数据压缩的压缩模块，对应的另一侧用于数据解压缩时包括进行数据解压缩的解压缩模块。除此之外，还包括RRU的射频处理模块，及BBU的基带处理模块。

具体的，基于图4所示的***架构，从RRU到BBU的上行数据处理时，数据压缩在RRU侧，一般包括AGC模块和压缩模块，对应BBU侧有一个解压缩模块；从BBU到RRU的下行数据处理时，压缩在BBU侧，也包括AGC模块和压缩模块，对应RRU侧有解压缩模块。其中，AGC模块，用于对在Ir接口上传输的数字信号的幅值进行估计，并将不同接收或发送功率的IQ数据统一调整到预期的目标值，如预期的目标值为同样的功率，AGC模块执行的AGC过程可以将不同接收或发送功率的信号统一调整到同样的功率上，方便后面的压缩处理。压缩模块可以采用各种现有的压缩算法和压缩比率，只要使信号无损或者较小损失通过Ir接口即可。

使用Ir接口的上述数据压缩，可以大大减小对Ir接口的传输带宽要求，减少光纤占用。例如，如果采用7bit数据压缩，带宽将比原有要求减半。通过双速率压缩技术实现单光纤支持双模，一个双模RRU只需一个双芯光纤，对双模TDS与TDL拉远八通道三扇区基站只要6芯光纤。

二、双模数据混传

BBU和RRU间的光纤减少，如果是双模基站，就必须要支持数据混传和格式指示。本发明的AxC传输单元用于承载通过上述数据压缩后获得的压缩后的IQ数据，“AxC”表示天线通道数和载波数的乘积数；每个AxC传输单元可以传输1个天线1个载波的IQ数据。多个AxC传输单元构成数据混传的Ir数据帧。为了获知收到的压缩数据到底是支持双模制式中的哪一种制式，还需要在所述数据混传的数据帧中携带用于指示双模制式中哪一种制式的指示信息，可以在所述数据混传的数据帧的尾部或头部携带。具体的数据帧格式和指示信息，描述如下：

现有方案单模非压缩和本发明方案双模压缩数据格式的对比示意图，如图5所示，每行为30bit，对应Ir数据帧中的一个AxC传输单元，在非压缩模式每个AxC传输单元传送一个IQ采样点，在压缩模式每个AxC传输单元传送两个IQ采样点和两个AGC因子bit。每根天线每种制式有一个4bit AGC因子，每2048个采样点重新计算一次AGC因子，即在每1ms起始处计算得到一个AGC因子并开始传输。AGC因子随数据进行传输，即在AxC的第0和第15bit传送，每个AGC因子4bit，随4个采样点就可以传送完成。考虑链路误码因素以及AGC因子的重要性，AGC因子采取在2048个采样点中循环传送，保障在丢个别数据的情况下也不会丢AGC因子。

图5中A0S0表示第0根天线第0个采样点IQ数据共14个bit，AmSn依此类推。图5中描述的是数据格式，在Ir接口上传输时需将数据封装到CPRI帧的AxC传输单元中，图5中的一行对应一个AxC传输单元。在封装映射的过程中实现数据混传。图6是CPRI基本帧中支持数据混传的一种配置的数据帧格式示意图，数据帧包括控制字和AxC传输单元，其中，前m个AxC传输单元传TDL数据，n-m个AxC传输单元传TDS数据，其中m是可根据TDS/TDL小区配置情况动态调整，如TDL带宽减少和TDS载扇增加，可以将P向左移，即m减小。n是随光纤速率变化的值，5Gbps光传输速率时n为32，6.144Gbps光传输速率时n为40，10Gbps光传输速率时n为64。通过动态配置不仅可以实现TDL、TDS顺序排放，也可以实现交错排放，以实现在小区动态删建过程中的AxC资源的有效利用。针对CPRI而言，CPRI帧是Ir接口上IQ数据+管理消息封装格式。

通过上述对支持数据混传的数据帧的描述，对IQ数据传输通道的配置进行描述（“IQ数据通道”，这里指的是CPRI帧中传输IQ数据的部分，也可以称为AxC传输单元的配置）。IQ数据传输通道可以理解为伴随数据帧传输的数据如何传输的配置信息，后续都简称为配置信息。CPRI帧做为一个大容器，其中每个AxC传输单元可以看作一个小容器，可以指定在这个小容器中传送TDS、TDL或LTE-A中双模制式信息如哪种制式、天线信息如哪个天线、载波信息如哪个载波、采样点信息如哪个采样点的数据。按照所述配置信息配置好后，就可以将AxC传输单元映射到CPRI帧中进行发送接收。动态配置的优势是可以随着网络应用情况动态调整TDS、TDL或LTE-A在光纤中的传输占比，做到光纤资源的有效利用。如前期以TDS为主，则AxC传输单元都配置为TDS，随着TDL应用的推广，TDS小区载波配置减少，相应减少光纤上TDS的AxC位配置，增加TDL的AxC传输单元的配置。

采用上述支持数据混传的数据帧后，RRU接入时，BBU还需要通过消息告知RRU后面的数据是否为压缩数据，数据帧的AxC传输单元所承载的是哪种制式的数据，如TDS、TDL、或FDD等，因此，在所述配置信息中需增加指示信息，具体的，增加制式指示信息，以方便在双模数据混传和单模数据传输的区分；增加数据压缩指示信息，指示RRU是否进行压缩/解压缩处理。

配置信息如表1所示，表1为IQ数据通道配置IE表，增加了制式指示信息，指示传输的业务数据是TDS、TDL或者是LTE-A的数据，发送方和接收方依据此配置进行数据的封装与解析。同时在Ir接口上增加了数据压缩指示信息，如表2的数据压缩指示IE中的信息，用于BBU动态指示RRU数据是否进行压缩。在7bit压缩场景下，压缩后的数据只需占用一半的AxC传输单元（一个AxC传输单元是30bit，非压缩情况下承载一个采样点的IQ数据）。如20M8天线LTE数据未压缩时在Ir数据帧的基本帧中占64个AxC位，而压缩后占用32个AxC位。

表1

表2

经过数据压缩和数据混传后的数据，如TDS6载波8天线和TDL20M8天线的IQ数据，共12.5Gbps，可以用6.144G的光模块传输，原来需要两对光纤的现在降成仅一对光纤的要求。

三、单芯光纤双向传输

在上述支持数据压缩和支持混传的基础上，本发明还可以结合单纤双向技术进一步降低光纤占用。单芯光纤双向传输是近年来发展比较快的一项光传输技术，主要采用波分或者使用单一波长利用光的传输物理原理完成单纤传输，设备形态可以分为单纤双向光模块或者单纤双向传输转换器。单纤双向光模块内部通过双波长CWDM，将收/发合在一芯光纤里传输，主要技术原理图如图7所示，图7为采用单芯双向的复用/解复用架构图，MUX和DEMUX都是复用器。

本发明实现单芯光纤双向传输是采用光波分复用（WDM，WavelengthDivision Multiplexing）技术，WDM技术是在一根光纤中同时传输多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号，其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。

采用数据压缩结合单纤双向技术，可以实现将光纤数量再减少一半，而基站设备不用升级改造，基站每扇区仅需1芯光纤，一个站点3扇区从现有方案的12芯光纤，减少到3芯，约为原来的1/4，如果应用在双模TD-SCDMA和TD-LTE上，再采用双模混传和数据分配及指示机制，可以快速解决现网Ir接口速率不足和占用光纤过多的问题，降低网络部署成本。Ir接口的连接如图8所示，一个BBU通过OFD将Ir接口连接起来外挂三个RRU。

综上所述，本发明通过将数据压缩、数据混传和单芯双向传输相结合，从而减少BBU与RRU间的Ir接口光纤占用，解决了目前实际网络应用的TD-SCDMA和TD-LTE双模基站BBU与RRU之间的光纤带宽速率不足的问题，压缩减小了速率要求，单芯双向减小了光纤占用，光纤数量要求大大减小，降低铺设光纤的成本，从而实现网络快速部署。本发明的方案是以TD-SCDMA和TD-LTE这两种双模制式的应用场景进行分析，但是本发明并不限于此应用场景，可以广泛应用于其他制式BBU与RRU间Ir接口光纤占用的的场景，也可以应用于TD-SCDMA、TD-LTE单模的场景，在单模场景下只考虑数据压缩和单芯双向传输相结合。其中，将单芯双向传输机制应用于TD-SCDMA和TD-LTE双模接口，不区分无线制式，既可以用于TD-SCDMA和TD-LTE基站与射频单元间之间的互连，也可用于GSM等2G基站光纤拉远的场景，即：本发明的方案也可以支持2G/3G/4G的BBU与RRU之间的光纤传输。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双模基站Ir接口间数据传输的方法，其特征在于，该方法包括：

将待传输的初始正交调制IQ数据，采用自动增益控制AGC因子调整到预期目标值并根据压缩比率进行压缩后传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待传输的初始IQ数据，采用AGC因子调整到预期目标值，具体为：将不同接收或发送功率的所述待传输的IQ数据统一调整到同样的功率上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述进行压缩后传输具体为：将压缩后的IQ数据承载在AxC传输单元上传输，所述AGC因子随所述压缩后的IQ数据并行传输；

多个AxC传输单元构成Ir数据帧；Ir数据帧支持双模数据混传，一个AxC传输单元能传输两组IQ数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：AxC传输单元承载的所述压缩后的IQ数据基于配置信息进行配置后再传输；

所述配置信息至少包括：双模制式信息、天线信息、载波信息、采样点信息。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：所述Ir数据帧携带指示信息传输；

所述指示信息至少包括：双模制式指示信息、数据压缩指示信息。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在数据发送端，配置将不同波长的所述待传输的IQ数据采用单芯双向传输机制复用到一根光纤上进行传输；在数据接收端，将接收到的IQ数据解复用恢复出原IQ数据。

7.一种双模基站Ir接口间数据传输的***，包括基带单元BBU和射频单元RRU，其特征在于，上行数据传输时，RRU包括AGC模块和压缩模块，BBU包括解压缩模块；下行数据传输时，BBU包括AGC模块和压缩模块，RRU包括解压缩模块；其中，

RRU、BBU侧的所述AGC模块，用于将待传输的初始IQ数据，采用AGC因子调整到预期目标值。

所述RRU、BBU侧的所述压缩模块，用于将经AGC因子调整后的IQ数据根据压缩比率进行压缩；

所述RRU、BBU侧的所述解压缩模块，用于将压缩后的IQ数据进行解压缩。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述AGC模块，进一步用于将不同接收或发送功率的所述待传输的IQ数据统一调整到同样的功率上。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述压缩模块，进一步用于将压缩后的IQ数据承载在AxC传输单元上传输，所述AGC因子随所述压缩后的IQ数据并行传输；多个AxC传输单元构成Ir数据帧；Ir数据帧支持双模数据混传，一个AxC传输单元能传输两组IQ数据。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述压缩模块，进一步用于将AxC传输单元承载的所述压缩后的IQ数据基于配置信息进行配置后再传输；所述配置信息至少包括：双模制式信息、天线信息、载波信息、采样点信息。

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