基站 IR 接口数据传输系统及方法 【技术领域】
本发明涉及通信技术领域， 更具体地说， 涉及一种基站 IR 接口数据传输系统及方法。 背景技术
分布式的时分复用 - 长期演进 (TD-LTE， Time divider-Long Term Evolution) 系 统的基站设备 (eNodeB， evolved NodeB) 是由基带单元 (BBU， Base Band Unit) 和射频单 元 (RRU， Remote RF Unit) 组成。其中 RRU 通过 IR(Interface between the RRU and the BBU) 接口与 BBU 相连， BBU 通过 S1 接口与演进型分组核心网 (EPC， Evolved Packet Core) 相连。
在分布式基站的架构中， BBU 主要完成空中接口的基带处理、 eNodeB 系统的工作 状态监控和告警信息上报功能。RRU 一般包括四个模块 ： 数字中频模块、 收发信机模块、 功 放模块和滤波模块。数字中频模块用于光传输的调制解调、 数字上下变频、 A/D 转换等 ； 收 发信机模块完成中频信号到射频信号的变换 ； 再经过功放模块和滤波模块， 将射频信号通 过天线口发射出去。 随着通信技术的快速发展， 标准化的基带 - 射频接口越来越受到各厂家的关注。 TD-LTE 基站的 BBU 和 RRU 之间是按照 IR 接口标准通过光纤进行连接， 完成基带数据的传 输。 IR 接口协议支持星型连接、 链形连接和环形连接等网络拓扑结构， 使得 BBU+RRU 组网形 式灵活。IR 接口定义了层一和层二的协议， 用来支持用户层的数据传输、 BBU 和 RRU 单元间 同步等控制信息的发送和接收。
多天线技术是未来天线技术发展的趋势， 现有的时分同步码分多址 (TD-SCDMA， Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access) 系统已经引入了 8 天线， TD-LTE 也引入了 8 发 2 收的天线配置， 到 LTE-A 则将引入 8 发 8 收的天线配置即 8×8 多输 入多输出 (MIMO， Multiple Input Multiple Output)， 8×8MIMO 技术组合了 +45°和 -45° 两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下， 因此其最突出的优点是节 省单个定向基站的天线数量， 8×8MIMO 将双极化 8 天线分成两个子阵， 即 Ant1 ～ Ant4 和 Ant5 ～ Ant8， 每个子阵为 4 天线， 子阵内采用波束赋形， 两个子阵分别对应 LTE 系统中的两 个天线端口。
BBU 和 RRU 之间数据传输带宽要求 LTE 系统在采用 20MHz 带宽的情况下采样速率 为 30.72Mbps， 此时在 8×8MIMO 情况下， BBU 和 RRU 间数据传输带宽为 ： 30.72Mbps( 采样 速率 )×16( 采样精度 )×2(I/Q 两路 )×8( 天线数 ) ＝ 7864.32Mbps ； 经过 8B/10B 编码， 7864.32Mbps×10B/8B ＝ 9830.4Mbps， 3 扇区容量配置下， BBU 和 RRU 间总数据传输带宽为 ： 9830.4Mbps×3 ＝ 29491.2Mbps。可见， LTE 系统中要实现 BBU 和多个 RRU 间的网络化组网 连接， 将占用大量的传输带宽， 目前的传输接入网传输带宽难以满足。
解决传输带宽的最终方法就是尽量降低 RRU 和 BBU 间接口带宽。对于 LTE 系统降 低接口带宽方法可采用降低采样精度和降低需要传输数据的天线通道个数。目前在 LTE 系
统中， 在不影响系统性能的前提下， 上述两种方法都很难实现传输带宽的降低。 发明内容 本发明针对现有技术中存在的上述问题， 提供一种基站 IR 接口数据传输系统及 方法， 在保证系统性能的前提下， 满足分布式基站中射频单元设备和基带单元设备间传输 带宽的需求。
为此， 本发明提供如下技术方案 ：
一种基站 IR 接口数据传输系统， 包括基带单元设备、 射频单元设备、 以及与所述 射频单元设备相连的天线阵列， 其特征在于 ： 所述基带单元设备和射频单元设备通过两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤连接 ；
所述基带单元设备包括 ： 基带侧 IR 接口协议处理器， 用于实现基带侧两路 6G 速率 的 IR 接口协议处理 ；
所述射频单元设备包括 ： 射频侧 IR 接口协议处理器， 用于实现射频侧两路 6G 速率 的 IR 接口协议处理。
优选地， 所述基带侧 IR 接口协议处理器包括 ： 两个各自与一个 6G 速率的 IR 接 口相对应的串并转换模块， 与两个所述串并转换模块相连的 IR 协议处理模块， 信令接口模 块， 基带接口模块 ； 所述信令接口模块用于传送控制和管理信令数据 ； 所述 IR 协议处理模 块包括两路各自与一个串并转换模块对应的上行拆帧处理模块和下行成帧处理模块， 每路 处理 4 个天线 ；
所述串并转换模块接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行数据帧 ； 所 述 IR 协议处理模块通过与所述串并转换模块对应的上行拆帧处理模块对所述串并转换模 块输出的并行数据帧进行拆帧处理， 并将拆分出的信令数据传送给所述信令接口模块， 将 拆分出的 IQ 数据传送到所述基带接口模块 ； 所述基带接口模块对收到的 IQ 数据进行格式 匹配后传送到所述基带单元设备中的基带处理模块 ； 并且
所述基带接口模块接收所述基带处理模块传送的 IQ 数据， 并对所述 IQ 数据进行 格式匹配后将收到的 IQ 数据负荷分担到所述 IR 协议处理模块的下行成帧处理模块 ； 所述 下行成帧处理模块将来自所述基带接口模块的 IQ 数据及来自所述信令接口模块的信令数 据进行组帧处理， 并将组成的并行数据帧传送给与自己对应的串并转换模块 ； 所述串并转 换模块将收到的两路并行数据帧转换为串行数据帧传送， 每路处理 4 个天线。
优选地， 所述射频侧 IR 接口协议处理器包括 ： 两个各自与一个所述 6G 速率的 IR 接口相对应的串并转换模块， 与所述串并转换模块相连的 IR 协议处理模块， 信令接口模 块， 射频接口模块 ； 所述信令接口模块用于传送控制和管理信令数据 ； 所述 IR 协议处理模 块包括两路各自与一个串并转换模块对应的上行成帧处理模块和下行拆帧处理模块 ；
所述射频接口模块接收所述射频单元设备中射频模块传送的 IQ 数据， 并将所述 IQ 数据分路到所述 IR 协议处理模块的上行成帧处理模块 ； 所述上行成帧处理模块将所述 IQ 数据与来自信令接口模块的信令数据进行组帧处理， 并将组成的数据帧传送给与自己对 应的串并转换模块 ； 所述串并转换模块将收到的并行数据帧转换为串行数据帧传送 ；
所述串并转换模块接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行数据帧 ； 所 述 IR 协议处理模块通过与所述串并转换模块对应的下行拆帧处理模块对所述并行数据帧
进行拆帧处理， 并将拆分出的信令数据传送给所述信令接口模块， 而拆分出的 IQ 数据传送 给所述射频接口模块 ； 所述射频接口模块将收到的 IQ 数据传送给所述射频模块。
可选地， 所述天线阵列为 8、 或 2、 或 4、 或 6 个天线组成的天线阵列。
优选地， 所述基带侧 IR 接口协议处理器和射频侧 IR 接口协议处理器由可编程门 阵列 FPGA 实现。
一种基站 IR 接口数据传输方法， 包括 ：
基带单元设备将下行数据负荷分担到两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上传输 给射频单元设备 ； 射频单元设备将来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上的下行 数据汇聚到天线阵列中发送 ；
射频单元设备将通过天线阵列接收的上行信号负荷分担到两个 6G 速率的 IR 接口 负荷分担光纤上传输给基带单元设备， 基带单元设备对来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负 荷分担光纤上的上行信号进行基带处理。
优选地， 所述基带单元设备将下行数据负荷分担到两个 6G 速率的 IR 接口负荷分 担光纤上传输给射频单元设备包括 ：
将下行的 IQ 数据负荷分担到基带单元设备中 IR 协议处理模块的下行成帧处理模 块； 所述下行成帧处理模块将所述 IQ 数据与信令数据进行组帧处理， 并将组成的并 行数据帧传送给与自己对应的串并转换模块 ；
所述串并转换模块将收到并行数据帧转换为串行数据帧传送。
优选地， 所述射频单元设备将来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上的 下行数据汇聚到天线阵列中发送包括 ：
射频单元设备的串并转换模块接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行 数据帧 ；
通过与所述串并转换模块对应的射频单元设备中 IR 协议处理模块的下行拆帧处 理模块对所述并行数据帧进行拆帧处理 ；
将拆分出的 IQ 数据汇聚到天线阵列中发送。
优选地， 所述射频单元设备将通过天线阵列接收的上行信号负荷分担到两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上传输给基带单元设备包括 ：
将射频模块传送的 IQ 数据分路到射频单元设备中 IR 协议处理模块的上行成帧处 理模块， 每路处理 4 个天线 ；
所述上行成帧处理模块将所述 IQ 数据与信令数据进行组帧处理， 并将组成的数 据帧传送给与自己对应的串并转换模块 ；
所述串并转换模块将收到的并行数据帧转换为串行数据帧传送。
优选地， 所述基带单元设备对来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上的 上行信号进行基带处理包括 ：
基带单元设备的串并转换模块接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行 数据帧 ；
通过与所述串并转换模块对应的基带单元设备中 IR 协议处理模块的上行拆帧处 理模块对所述并行数据帧进行拆帧处理 ；
将拆分出的 IQ 数据传送给基带处理模块进行基带处理。
本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统及方法， 针对 LTE 系统中分布式基站的基 带单元设备和多个射频单元设备间的网络化组网连接需要占用大量的传输带宽的需求， 采 用两平面负荷分担的 IR 接口结构， 在保证 LTE 系统性能的前提下， 满足了射频单元设备和 基带单元设备间传输带宽的需求。而且， 大大降低了基站的成本， 并提高了传输的可靠性。 附图说明 图 1 是现有技术中分布式的 TD-LTE 基站设备的结构示意图 ；
图 2 是本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统的组网示意图 ；
图 3 是本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统中基带侧 IR 接口协议处理器的一 种结构示意图 ；
图 4 是本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统中射频侧 IR 接口协议处理器的一 种结构示意图 ；
图 5 是本发明实施例基站 IR 接口数据传输方法的流程图。
具体实施方式 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案， 下面结合附图和实施 方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
如图 1 所示， 是现有技术中分布式的 TD-LTE 基站设备的结构示意图。
所述基站设备由天线阵列 101、 射频单元 102 和基带单元 103 组成。 这是一种可以 灵活分布式安装的基站。其中， 射频单元 102 通过 IR 接口与基带单元 103 相连， 空口射频 信号的发射和接收通过天线阵列 101 来完成。
基于这种分布式结构， 本发明实施例提供一种基站 IR 接口数据传输系统。如图 2 所示， 是该系统的一种结构示意图。
在该实施例中， 所述系统包括 ： 基带单元设备 200、 射频单元设备 300、 以及与所述 射频单元设备 300 相连的天线阵列 100。其中， 所述基带单元设备 200 和射频单元设备 300 通过两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤连接。
需要说明的是， 在所述系统中， 所述射频单元设备 300 可以有多个， 分别通过两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤与所述基带单元设备 200 相连。
如图 2 所示， 所述基带单元设备 200 包括 ： 基带处理模块 201、 基带侧 IR 接口协议 处理器 202 和两个 6G 光 / 电转换模块 203。其中， 所述基带处理模块 201 与现有技术中的 基带处理模块相同， 实现物理层协议栈功能 ； 所述 IR 接口协议处理器 202 实现基带侧两路 6G 速率的 IR 接口协议处理， 基带 IQ 数据和控制管理信令数据的传输处理， 具体将在后面详 细说明 ； 所述光 / 电转换模块 203 实现光电转换。
所述射频单元设备 300 包括 ： 射频模块 301、 射频侧 IR 接口协议处理器 302 和两 个 6G 光 / 电转换模块 303。其中， 所述射频模块 301 实现射频电路功能 ； 射频侧 IR 接口协 议处理器 302， 用于实现射频侧两路 6G 速率的 IR 接口协议处理 ； 光 / 电转换模块 303 实现 光电转换。
在该实施例中， 所述基带单元设备 200 和所述射频单元设备 300 可以分别是 8 天
线的基带单元设备和射频单元设备。其功能主要如下 ：
所述基带单元设备 200 的主要功能是将来自上层协议栈的数据传送给基带下行 链路， 对所述数据处理后传送给基带侧 IR 接口协议处理器 202 进行组帧， 最后通过光 / 电 转换模块 203 将其转换为光信号经过光纤传送给射频单元设备 300 ； 反之， 来自射频单元设 备 300 的光信号经过光电转换模块 203 转换为电信号， 然后传送给基带侧 IR 接口协议处理 器 203 进行拆帧传送给基带上行链路， 经过处理后上报给上层协议栈。
所述射频单元设备 300 的主要功能是将接收到的基带单元设备 200 的基带信号进 行光电转换， IR 接口协议处理后成形滤波、 削峰、 数字预失真等处理后变频到中频， 然后通 过射频发射机进一步变频到射频， 最后通过功率放大器放大后发射到天线阵列 100 ； 反之， 将接收的终端信号经过射频接收机放大后变频到中频和基带， 再通过电光转换接口传给基 带单元设备 200。
下面分别结合附图对基带侧 IR 接口协议处理器和射频侧 IR 接口协议处理器做进 一步详细说明。
如图 3 所示， 是本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统中基带侧 IR 接口协议处 理器的一种结构示意图。 在该实施例中， 所述基带侧 IR 接口协议处理器 30 包括 ：
两个各自与一个 6G 速率的 IR 接口相对应的串并转换模块 34， 与两个所述串并转 换模块 34 相连的 IR 协议处理模块 33， 信令接口模块 35， 基带接口模块 31。其中， 所述信 令接口模块 35 用于传送控制和管理信令数据 ； 所述 IR 协议处理模块 33 包括两路各自与一 个串并转换模块对应的上行拆帧处理模块和下行成帧处理模块。为了图示清楚起见， 在图 3 中， 一路上行拆帧处理模块和下行成帧处理模块用实线表示， 另一路上行拆帧处理模块和 下行成帧处理模块用虚线表示， 每路各处理 4 个天线。
下面针对上下行数据的传输过程对其中各模块的功能作详细说明。
对于上行数据的传输 ：
所述串并转换模块 34 接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行数据帧 ； 所述 IR 协议处理模块 33 通过与所述串并转换模块 34 对应的上行拆帧处理模块对所述串 并转换模块 33 输出的并行数据帧进行拆帧处理， 并将拆分出的信令数据传送给所述信令 接口模块 35， 将拆分出的 IQ 数据传送给所述基带接口模块 31 ； 所述基带接口模块 31 对收 到的 IQ 数据进行格式匹配后传送到所述基带单元设备中的基带处理模块。
对于下行数据的传输 ：
所述基带接口模块 31 接收所述基带处理模块传送的 IQ 数据， 并对所述 IQ 数据进 行格式匹配后将收到的 IQ 数据负荷分担到所述 IR 协议处理模块 33 的下行成帧处理模块 ； 所述下行成帧处理模块将来自所述基带接口模块 31 的 IQ 数据及来自所述信令接口模块 35 的信令数据进行组帧处理， 并将组成的并行数据帧传送给与自己对应的串并转换模块 34 ； 所述串并转换模块 34 将收到的并行数据帧转换为串行数据帧传送。
如图 4 所示， 是本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统中射频侧 IR 接口协议处 理器的一种结构示意图。
在该实施例中， 所述射频侧 IR 接口协议处理器 40 包括 ：
两个各自与一个所述 6G 速率的 IR 接口相对应的串并转换模块 44， 与所述串并转
换模块 44 相连的 IR 协议处理模块 42， 信令接口模块 43， 射频接口模块 42。其中， 所述信 令接口模块 43 用于传送控制和管理信令数据 ； 所述 IR 协议处理模块 42 包括两路各自与一 个串并转换模块对应的上行成帧处理模块和下行拆帧处理模块。为了图示清楚起见， 在图 4 中， 一路上行成帧处理模块和下行拆帧处理模块用实线表示， 另一路上行帧成处理模块和 下行拆帧处理模块用虚线表示。
下面针对上下行数据的传输过程对其中各模块的功能作详细说明。
对于上行数据的传输 ：
所述射频接口模块 41 接收所述射频单元设备中射频模块传送的 IQ 数据， 并将所 述 IQ 数据每路送到所述 IR 协议处理模块 42 的上行成帧处理模块 ； 所述上行成帧处理模块 对所述 IQ 数据进行处理， 并与来自信令接口模块的信令数据一起组成数据帧传送给与自 己对应的串并转换模块 44 ； 所述串并转换模块 44 将收到的并行数据帧转换为串行数据帧 传送。
对于下行数据的传输 ：
所述串并转换模块 44 接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行数据帧 ； 所述 IR 协议处理模块 42 通过与所述串并转换模块 44 对应的下行拆帧处理模块对所述并 行数据帧进行拆帧处理， 并将拆分出的信令数据传送给所述信令接口模块 43， 将拆分出的 IQ 数据传送给射频接口模块 41， 所述射频接口模块 41 将收到的 IQ 数据传送给所述射频模 块。
本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统可以应用于 LTE 系统的分布式基站， 也可 以应用于 LTE-Advanced 系统的分布式基站。其中， 所述天线阵列可以是 8 个天线组成的天 线阵列， 还可以是 2 天线， 4 天线， 6 天线。
在实际应用中， 所述基带侧 IR 接口协议处理器和射频侧 IR 接口协议处理器由可 编程门阵列 FPGA 实现。
本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统， 采用两平面负荷分担的 IR 接口结构， 在 保证 LTE 系统性能的前提下， 满足了射频单元设备和基带单元设备间传输带宽的需求。而 且， 大大降低了基站的成本。 另外， 在一路光纤出现故障后， 另一路光纤还可以正常工作， 从 而也大大提高了数据传输的可靠性， 使得基站的性能得到了提高。 该系统的可扩展性灵活， 可满足不同数目的扇区配置， 比如随着扇区的增加， IR 接口带宽需要扩展时， 可并行增加几 路 IR 接口即可满足带宽需求。
相应地， 本发明实施例还提供一种基站 IR 接口数据传输方法， 如图 5 所示， 是该方 法的流程图， 包括以下步骤 ：
步骤 501， 基带单元设备将下行数据负荷分担到两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光 纤上传输给射频单元设备 ； 射频单元设备将来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤 上的下行数据汇聚到天线阵列中发送 ；
步骤 502， 射频单元设备将通过天线阵列接收的上行信号负荷分担到两个 6G 速率 的 IR 接口负荷分担光纤上传输给基带单元设备， 基带单元设备对来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上的上行信号进行基带处理。
其中， 所述基带单元设备将下行数据负荷分担到两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担 光纤上传输给射频单元设备主要包括 ：将下行的 IQ 数据负荷分担到基带单元设备中 IR 协议处理模块的下行成帧处理模块； 所述下行成帧处理模块将所述 IQ 数据与信令数据进行组帧处理， 并将组成的并 行数据帧传送给与自己对应的串并转换模块 ；
所述串并转换模块将收到的两路并行数据帧转换为串行数据帧传送。
其中， 所述射频单元设备将来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上的下 行数据汇聚到天线阵列中发送主要包括 ：
射频单元设备的串并转换模块接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行 数据帧 ；
通过与所述串并转换模块对应的射频单元设备中 IR 协议处理模块的下行拆帧处 理模块对所述并行数据帧进行拆帧处理 ；
将拆分出的 IQ 数据汇聚到天线阵列中发送。
其中， 所述射频单元设备将通过天线阵列接收的上行信号负荷分担到两个 6G 速 率的 IR 接口负荷分担光纤上传输给基带单元设备主要包括 ：
将射频模块传送的 IQ 数据分路到射频单元设备中 IR 协议处理模块的上行成帧处 理模块 ；
所述上行成帧处理模块将所述 IQ 数据与信令数据进行组帧处理， 并将组成的数 据帧传送给与自己对应的串并转换模块 ；
所述串并转换模块将收到的并行数据帧转换为串行数据帧传送。
其中， 所述基带单元设备对来自所述两个 6G 速率的 IR 接口负荷分担光纤上的上 行信号进行基带处理主要包括 ：
基带单元设备的串并转换模块接收串行数据帧， 并将所述串行数据帧转换为并行 数据帧 ；
通过与所述串并转换模块对应的基带单元设备中 IR 协议处理模块的上行拆帧处 理模块对所述并行数据帧进行拆帧处理 ；
将拆分出的 IQ 数据传送给基带处理模块进行基带处理。
上述各步骤的具体实现过程可参照前面本发明实施例基站 IR 接口数据传输系统 中的描述， 在此不再赘述。
由此可见， 本发明实施例基站 IR 接口数据传输方法， 采用两平面负荷分担的 IR 接 口结构， 在保证 LTE 系统性能的前提下， 满足了射频单元设备和基带单元设备间传输带宽 的需求。而且， 大大降低了基站的成本。另外， 在一路光纤出现故障后， 另一路光纤还可以 正常工作， 从而也大大提高了数据传输的可靠性， 使得基站的性能得到了提高。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式， 但本发明并非局限于此， 任何本领域的 技术人员能思之的没有创造性的变化， 以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和 润饰， 都应落在本发明的保护范围内。