專利名稱：Ir接口主備鏈路倒換功能實(shí)現(xiàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在TD-SCDMA RRU系統(tǒng)內(nèi)所使用的實(shí)現(xiàn)Ir接口主備鏈路倒換功能 實(shí)現(xiàn)裝置及方法。
背景技術(shù)：
遠(yuǎn)端射頻單元(RRU)是3G通信系統(tǒng)中重要的組成部分，為附屬于基站(NODE B) 的一個(gè)通信模塊。遠(yuǎn)端射頻單元主要功能是完成盲區(qū)覆蓋，減少基站數(shù)量，該模塊可以將數(shù) 據(jù)通過光纖送到所依附的上級(jí)基站的基帶單元(BBU)。 TD-SCDMA為了保證RRU與BBU之間通信的可靠性和有效性，采用的是 Ir(Interface between RRU and BBU)接口協(xié)議，該接口與基站的關(guān)系如附圖1所示。Ir 接口支持星型、鏈型和環(huán)型組網(wǎng)形式，具有普通、級(jí)聯(lián)、主備、負(fù)荷分擔(dān)等四種工作模式，在 主備模式下，RRU與BBU的組網(wǎng)形式為星型網(wǎng)絡(luò)，即RRU通過2個(gè)光接口與BBU進(jìn)行連接。 為了保證通信的可靠性，正常情況下RRU使用主光口與BBU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，主光口故障后自 動(dòng)由備光口完成數(shù)據(jù)傳輸，因此主備倒換功能對(duì)RRU與BBU之間通信的可靠性有著非常重 要的意義。傳統(tǒng)的方法是RRU內(nèi)部同時(shí)處理2個(gè)光口上的接收數(shù)據(jù)，并且將空口上接收的 數(shù)據(jù)同時(shí)通過2個(gè)光口回傳給BBU，而不管主光口是否故障，這種方法對(duì)RRU而言資源要求 比較高，成本也會(huì)因此增加不少，而且也不利于系統(tǒng)小型化，進(jìn)而為系統(tǒng)穩(wěn)定性增加困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)方法存在的缺陷，提供一種資源少、成本低、效率 高、功耗低、有利于系統(tǒng)小型化的Ir接口主備鏈路倒換功能實(shí)現(xiàn)裝置及方法。本發(fā)明方法 和裝置是以現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)為核心，相對(duì)于中央處理器CPU和數(shù)字信號(hào)處理器 DSP這些軟件控制手段，F(xiàn)PGA是完全并行的硬件架構(gòu)。基于此我們可以同時(shí)接收下行方向 (downlink) 2個(gè)光口上的數(shù)據(jù)，而只將有效光口上的數(shù)據(jù)通過一個(gè)交換矩陣(XCSUM)交換 到下行數(shù)據(jù)處理單元；同樣，在上行方向(uplink), RRU內(nèi)部將從空口接收的數(shù)據(jù)處理好 后，也通過一個(gè)開關(guān)矩陣將上行數(shù)據(jù)發(fā)送到有效光口 ，而另一個(gè)光口則不發(fā)送，這樣就可以 保證上下行方向均各有且僅有一條完好的鏈路，從而大大節(jié)省了 FPGA內(nèi)部資源，成本和功 耗也因此而降低。 本發(fā)明的裝置，如圖2所示，主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成二個(gè)激光器、FPGA、 CPU, FPGA分別與二個(gè)激光器、CPU相連，每二個(gè)激光器完成一條鏈路的數(shù)據(jù)傳輸，該裝置各個(gè)模 塊的功能如下CPU負(fù)責(zé)提供Ir接口工作模式，并通過數(shù)據(jù)總線通知FPGA，以便FPGA的二 個(gè)交換矩陣(XCSUM)單元能夠正確地工作在主備模式下；二個(gè)激光器負(fù)責(zé)完成光電信號(hào)或 電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換；FPGA負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收2個(gè)激光器輸入的電信號(hào)，并將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行 數(shù)據(jù)，之后根據(jù)Ir接口協(xié)議的要求從2條鏈路中檢測(cè)出主備鏈路以控制一個(gè)XCSUM1單元 完成主備鏈路倒換；根據(jù)Ir工作模式和主備鏈路切換命令，另一個(gè)XCSUM2再將上下行鏈路 處理單元的輸出信號(hào)倒換到鏈路0和鏈路l，在完成并串轉(zhuǎn)換后通過二個(gè)激光器分別輸出到光口 0和光口 1。 本發(fā)明的Ir接口主備鏈路倒換功能實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟 (1) —個(gè)激光器0完成光口 O數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；另一個(gè)激光器1完成光口 1數(shù)
據(jù)的接收和發(fā)送； (2) CPU對(duì)FPGA的寄存器進(jìn)行配置，通知FPGA工作在主備模式，這樣FPGA就認(rèn)為 2個(gè)光口均為下行鏈路， 一條主鏈路和一條備用鏈路；如果CPU不對(duì)FPGA的工作模式進(jìn)行 設(shè)置，則FPGA默認(rèn)工作在Ir接口的級(jí)聯(lián)模式，且光口 0為下行鏈路，而光口 1為上行鏈路；
(3)FPGA的二個(gè)串/并單元將激光器送來的高速差分串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為lObit并行 數(shù)據(jù)，在完成8B/10B譯碼后輸出8bit并行數(shù)據(jù)； (4) FPGA的主備鏈路檢測(cè)單元根據(jù)Ir協(xié)議的要求，在5ms無線幀的物理層控制字 第16個(gè)字節(jié)處搜索主鏈路信息標(biāo)志0xE7以確定主/備鏈路，并以此控制XCSUM1和XCSUM2 的工作； (5) FPGA的二個(gè)XCSUM單元根據(jù)CPU的配置，確定Ir接口的工作模式，若為主備模 式且光口 0為主鏈路，則XCSUM1將光口 0的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路處理單元，而將光口 1的 數(shù)據(jù)全部復(fù)位為0再交換到上行鏈路處理單元，XCSUM2將上行鏈路處理單元的數(shù)據(jù)交換到 鏈路O以回傳給BBU，而不轉(zhuǎn)發(fā)下行鏈路處理單元的輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)將鏈路1復(fù)位為O，并通 知CPU關(guān)閉激光器1 ;同理，若I r接口為主備模式且光口 1為主鏈路，則XCSUM1將光口 1 的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路處理單元，而將光口 0的數(shù)據(jù)全部復(fù)位為0再交換到上行鏈路處理 單元，XCSUM2將上行鏈路處理單元的數(shù)據(jù)交換到鏈路1以回傳給BBU，而不轉(zhuǎn)發(fā)下行鏈路處 理單元的輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)將鏈路0復(fù)位為0，并通知CPU關(guān)閉激光器0 ;若Ir接口工作在級(jí) 聯(lián)模式，則光口 0為下行鏈路，光口 1為上行鏈路，XCSUM1將光口 0的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路 處理單元，將光口 1的數(shù)據(jù)交換到上行鏈路處理單元，相應(yīng)地，XCSUM2將下行鏈路處理單元 輸出的數(shù)據(jù)交換到鏈路O，將上行鏈路處理單元輸出數(shù)據(jù)交換到鏈路1 ;
(6) FPGA的下行鏈路處理單元負(fù)責(zé)提取本級(jí)RRU所需的載波(AxC)數(shù)據(jù)和控制管 理(C&M)數(shù)據(jù)，并將下行鏈路的光口數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)發(fā)給下一級(jí)RRU;
(7) FPGA的上行鏈路處理單元負(fù)責(zé)將本級(jí)RRU的AxC數(shù)據(jù)和C&M數(shù)據(jù)編碼成Ir無 線幀，在級(jí)聯(lián)模式下還需要與下級(jí)RRU的Ir無線幀進(jìn)行合成，將合成好的數(shù)據(jù)傳輸給BBU ;
(8) FPGA的另二個(gè)并/串單元將送到光口上的8bit并行數(shù)據(jù)進(jìn)行8B/10B編碼，輸 出lObit并行數(shù)據(jù)，之后再將它轉(zhuǎn)換為高速差分串行信號(hào)送給激光器，由激光器將電信號(hào) 再變?yōu)楣庑盘?hào)，分別傳輸給下一級(jí)RRU或者BBU。 上述步驟(2)到步驟(8)重復(fù)執(zhí)行，就能實(shí)時(shí)完成Ir接口主備鏈路的倒換。
本發(fā)明具有資源少、成本低、效率高、功耗低、有利于系統(tǒng)小型化特點(diǎn)。


圖1為3G系統(tǒng)中Ir接口與基站的位置示意圖。 圖2為本發(fā)明方法所采用的Ir接口主備倒換裝置框圖。 圖3為本發(fā)明方法所采用的主要步驟流程圖。 圖4為3G系統(tǒng)中Ir接口速率為2. 4576Gbps時(shí)5ms無線幀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 如圖2所示，本發(fā)明的裝置，主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成二個(gè)激光器、FPGA、 CPU， FPGA分別與二個(gè)激光器、CPU相連，每二個(gè)激光器完成一條鏈路的數(shù)據(jù)傳輸，該裝置各個(gè)模 塊的功能如下CPU負(fù)責(zé)提供Ir接口工作模式，并通過數(shù)據(jù)總線通知FPGA，以便FPGA的二 個(gè)交換矩陣(XCSUM)單元能夠正確地工作在主備模式下；二個(gè)激光器負(fù)責(zé)完成光電信號(hào)或 電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換；FPGA負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收2個(gè)激光器輸入的電信號(hào)，并將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行 數(shù)據(jù)，之后根據(jù)Ir接口協(xié)議的要求從2條鏈路中檢測(cè)出主備鏈路以控制一個(gè)XCSUM1單元 完成主備鏈路倒換；根據(jù)Ir工作模式和主備鏈路切換命令，另一個(gè)XCSUM2再將上下行鏈路 處理單元的輸出信號(hào)倒換到鏈路0和鏈路l，在完成并串轉(zhuǎn)換后通過二個(gè)激光器分別輸出 到光口 0和光口 1。 由于Ir接口協(xié)議要求RRU同時(shí)能夠支持普通、級(jí)聯(lián)、主備、負(fù)荷分擔(dān)四種工作模 式，普通模式只使用1個(gè)光口 ，另一個(gè)光口不具備任何功能，級(jí)聯(lián)模式同時(shí)使用2個(gè)光口 ， 一 個(gè)光口連上一級(jí)RRU或BBU，另一個(gè)光口連下一級(jí)RRU，主備和負(fù)荷分擔(dān)模式均在星型網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)渲惺褂茫?個(gè)光口均與BBU相連，一個(gè)為主光口，另一個(gè)為備光口，為了使FPGA的資源利 用率最大化，最好的方法是在上下行方向只使用一條信號(hào)處理單元，在其前后兩端分別利 用交換矩陣進(jìn)行鏈路切換，以保證Ir在不同工作模式下鏈路均能夠正常通信，圖2中的裝 置框圖正是基于以上因素而設(shè)計(jì)的，因此具有較高的資源復(fù)用率和實(shí)用價(jià)值。
在圖2所示的裝置框圖中，在對(duì)2個(gè)光口鏈路進(jìn)行主備鏈路檢測(cè)時(shí)，首先需要對(duì)2 個(gè)光口上的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步檢測(cè)以搜索5ms無線幀頭，一旦找到幀頭，則鏈路進(jìn)入同步狀態(tài)， 否則鏈路處于失步狀態(tài)。根據(jù)Ir接口協(xié)議，在2.4576Gbps光口速率下，其5ms無線幀結(jié)構(gòu) 如圖4所示，協(xié)議規(guī)定若在第一個(gè)超組(Super-GroupO)的第一個(gè)組(Group0)的第16個(gè) 字節(jié)(Bytel5)處發(fā)送0xE7標(biāo)志，且連續(xù)發(fā)送8個(gè)5ms無線幀，則該光口為主光口 ，否則為 備用光口 ，因此，主備鏈路檢測(cè)單元可以依此檢測(cè)出主備鏈路，給出切換命令，切換命令為 O，表示光口 0為主鏈路，切換命令為1表示光口 1為主鏈路。 如圖3所示，F(xiàn)PGA的XCSUM1和XCSUM2單元接收來自CPU的Ir接口工作模式配 置命令后，確定Ir接口的工作模式，若為主備模式且光口 0為主鏈路，則XCSUM1將光口 0 的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路處理單元，而將光口 1的數(shù)據(jù)全部復(fù)位為0再交換到上行鏈路處理 單元，XCSUM2將上行鏈路處理單元的數(shù)據(jù)交換到鏈路0以回傳給BBU，而不轉(zhuǎn)發(fā)下行鏈路處 理單元的輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)將鏈路1復(fù)位為O，并通知CPU關(guān)閉激光器1 ;同理，若Ir接口為主 備模式且光口 1為主鏈路，則XCSUM1將光口 1的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路處理單元，而將光口 0的數(shù)據(jù)全部復(fù)位為0再交換到上行鏈路處理單元，XCSUM2將上行鏈路處理單元的數(shù)據(jù)交 換到鏈路1以回傳給BBU，而不轉(zhuǎn)發(fā)下行鏈路處理單元的輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)將鏈路0復(fù)位為0， 并通知CPU關(guān)閉激光器O。 若Ir接口工作在普通模式，則RRU只使用一個(gè)光口 ，另一個(gè)光口不使用，同主備模 式原理一樣，RRU只采用主光口通信，一旦確定主光口后，F(xiàn)PGA通知CPU將另外一個(gè)光口的 激光器關(guān)閉，不再接收和發(fā)送該光口上的數(shù)據(jù)。 若Ir接口工作在級(jí)聯(lián)模式，則默認(rèn)光口 0為下行鏈路，光口 1為上行鏈路，XCSUM1 將光口 0的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路處理單元，將光口 1的數(shù)據(jù)交換到上行鏈路處理單元，相應(yīng)地，XCSUM2將下行鏈路處理單元輸出的數(shù)據(jù)交換到鏈路0，將上行鏈路處理單元輸出數(shù)據(jù) 交換到鏈路l。 若Ir接口工作在負(fù)荷分擔(dān)模式，則2個(gè)光口上同時(shí)傳輸AxC數(shù)據(jù)，而只有主光口 傳輸C&M數(shù)據(jù)，XCSUM1將2個(gè)光口上的數(shù)據(jù)均交換到下行鏈路處理單元，相應(yīng)地，XCSUM2將 本級(jí)RRU所有AxC數(shù)據(jù)分成兩部分分別交換到2個(gè)光口上。 FPGA的下行鏈路處理單元負(fù)責(zé)提取本級(jí)RRU所需的AxC數(shù)據(jù)和C&M數(shù)據(jù)，并將下 行鏈路的光口數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)發(fā)給下一級(jí)RRU。 FPGA的上行鏈路處理單元負(fù)責(zé)將本級(jí) RRU的AxC數(shù)據(jù)和C&M數(shù)據(jù)編碼成Ir無線幀，在級(jí)聯(lián)模式下還需要與下級(jí)RRU的Ir無線 幀進(jìn)行合成，將合成好的數(shù)據(jù)傳輸給BBU。 FPGA的并/串單元將上行鏈路處理單元輸出的 8bit并行數(shù)據(jù)進(jìn)行8B/10B編碼，變換為10bit并行數(shù)據(jù)，之后再將它轉(zhuǎn)換為高速差分串行 信號(hào)送給激光器，由激光器將電信號(hào)再變?yōu)楣庑盘?hào)，分別傳輸給下一級(jí)RRU或者BBU。
本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅為說明本發(fā)明的方法，本發(fā)明保護(hù)范圍由權(quán)利要求書所 限定。
權(quán)利要求
Ir接口主備鏈路倒換功能實(shí)現(xiàn)裝置，主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成二個(gè)激光器、FPGA、CPU，其特征在于FPGA分別與二個(gè)激光器、CPU相連，每二個(gè)激光器完成一條鏈路的數(shù)據(jù)傳輸，CPU負(fù)責(zé)提供Ir接口工作模式，并通過數(shù)據(jù)總線通知FPGA，以便FPGA的二個(gè)交換矩陣(XCSUM)單元能夠正確地工作在主備模式下；二個(gè)激光器負(fù)責(zé)完成光電信號(hào)或電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換；FPGA負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收2個(gè)激光器輸入的電信號(hào)，并將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，之后根據(jù)Ir接口協(xié)議的要求從2條鏈路中檢測(cè)出主備鏈路以控制一個(gè)XCSUM1單元完成主備鏈路倒換；根據(jù)Ir工作模式和主備鏈路切換命令，另一個(gè)XCSUM2再將上下行鏈路處理單元的輸出信號(hào)倒換到鏈路0和鏈路1，在完成并串轉(zhuǎn)換后通過二個(gè)激光器分別輸出到光口0和光口1。
2. Ir接口主備鏈路倒換功能實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟(1) 一個(gè)激光器(0)完成光口 O數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送；另一個(gè)激光器(1)完成光口 l數(shù) 據(jù)的接收和發(fā)送；(2) CPU對(duì)FPGA的寄存器進(jìn)行配置，通知FPGA工作在主備模式，這樣FPGA就認(rèn)為2個(gè) 光口均為下行鏈路，一條主鏈路和一條備用鏈路；如果CPU不對(duì)FPGA的工作模式進(jìn)行設(shè)置， 則FPGA默認(rèn)工作在Ir接口的級(jí)聯(lián)模式，且光口 0為下行鏈路，而光口 1為上行鏈路；(3) FPGA的二個(gè)串/并單元將激光器送來的高速差分串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為10bit并行數(shù)據(jù)， 在完成8B/10B譯碼后輸出8bit并行數(shù)據(jù)；(4) FPGA的主備鏈路檢測(cè)單元根據(jù)Ir協(xié)議的要求，在5ms無線幀的物理層控制字第16 個(gè)字節(jié)處搜索主鏈路信息標(biāo)志0xE7以確定主/備鏈路，并以此控制XCSUM1和XCSUM2的工 作；(5) FPGA的二個(gè)XCSUM單元根據(jù)CPU的配置，確定Ir接口的工作模式，若為主備模式 且光口 0為主鏈路，則XCSUM1將光口 0的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路處理單元，而將光口 1的數(shù) 據(jù)全部復(fù)位為0再交換到上行鏈路處理單元，XCSUM2將上行鏈路處理單元的數(shù)據(jù)交換到鏈 路0以回傳給BBU，而不轉(zhuǎn)發(fā)下行鏈路處理單元的輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)將鏈路1復(fù)位為O，并通知 CPU關(guān)閉激光器1 ;同理，若Ir接口為主備模式且光口 1為主鏈路，則XCSUM1將光口 1的數(shù) 據(jù)交換到下行鏈路處理單元，而將光口 0的數(shù)據(jù)全部復(fù)位為0再交換到上行鏈路處理單元， XCSUM2將上行鏈路處理單元的數(shù)據(jù)交換到鏈路1以回傳給BBU，而不轉(zhuǎn)發(fā)下行鏈路處理單 元的輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)將鏈路0復(fù)位為0，并通知CPU關(guān)閉激光器0 ;若Ir接口工作在級(jí)聯(lián)模 式，則光口 0為下行鏈路，光口 1為上行鏈路，XCSUM1將光口 0的數(shù)據(jù)交換到下行鏈路處理 單元，將光口 1的數(shù)據(jù)交換到上行鏈路處理單元，相應(yīng)地，XCSUM2將下行鏈路處理單元輸出 的數(shù)據(jù)交換到鏈路O，將上行鏈路處理單元輸出數(shù)據(jù)交換到鏈路1 ;(6) FPGA的下行鏈路處理單元負(fù)責(zé)提取本級(jí)RRU所需的載波(AxC)數(shù)據(jù)和控制管理 (C&M)數(shù)據(jù)，并將下行鏈路的光口數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)發(fā)給下一級(jí)RRU ;(7) FPGA的上行鏈路處理單元負(fù)責(zé)將本級(jí)RRU的AxC數(shù)據(jù)和C&M數(shù)據(jù)編碼成Ir無線 幀，在級(jí)聯(lián)模式下還需要與下級(jí)RRU的Ir無線幀進(jìn)行合成，將合成好的數(shù)據(jù)傳輸給BBU ;(8) FPGA的另二個(gè)并/串單元將送到光口上的8bit并行數(shù)據(jù)進(jìn)行8B/10B編碼，輸出 10bit并行數(shù)據(jù)，之后再將它轉(zhuǎn)換為高速差分串行信號(hào)送給激光器，由激光器將電信號(hào)再變 為光信號(hào)，分別傳輸給下一級(jí)RRU或者BBU。上述步驟(2)到步驟(8)重復(fù)執(zhí)行，就能實(shí)時(shí)完成Ir接口主備鏈路的倒換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在TD-SCDMA系統(tǒng)內(nèi)基帶單元與射頻遠(yuǎn)端單元之間Ir接口主備鏈路倒換功能實(shí)現(xiàn)裝置及方法。裝置主要由二個(gè)激光器、FPGA、CPU組成，F(xiàn)PGA分別與二個(gè)激光器、CPU相連，每二個(gè)激光器完成一條鏈路的數(shù)據(jù)傳輸；方法利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列實(shí)現(xiàn)矩陣交換，其中以光接口主備鏈路檢測(cè)模塊提取的主備鏈路信息和中央處理單元發(fā)出的Ir接口工作模式命令為依據(jù)，通過矩陣交換技術(shù)動(dòng)態(tài)切換上下行鏈路輸出，以實(shí)現(xiàn)Ir接口主備鏈路倒換功能，從而提高了處理的實(shí)時(shí)性及大大節(jié)省了FPGA內(nèi)部資源，有助于RRU降低成本和小型化。本發(fā)明具有資源少、成本低、效率高、功耗低、有利于系統(tǒng)小型化特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04W88/08GK101702839SQ200910272470
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者李瑋, 杜仲, 鄧標(biāo)華 申請(qǐng)人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司