一种通用公共无线接口信息的处理系统和方法与流程

本发明属于通信领域，尤其涉及一种通用公共无线接口信息的处理系统和方法。

背景技术：

通用公共无线接口(the Common Public Radio Interface，CPRI)是一种基站数据处理控制单元(Radio Equipment Control，REC)与基站收发单元(Radio Equipment，RE)之间的传输接口。CPRI接口包括三种不同的信息流，即：用户层数据流(IQ data)、控制管理层数据流(Control and Management，C&M)以及同步数据流(Synchronization，Sync.)，协议包含物理层(即L1层)和数据链路层(即L2层)。通过L1、L2层协议，用户IQ数据、控制和管理以及同步信号能在REC和RE之间进行上下行的交换，其包含下行传输和上行传输，其中，下行传输的过程是REC利用时分复用的方式，将CPRI接口三种不同的信息流在物理层L1打包成CPRI串行数据格式，并输出带有非归零码(NRZ)的模拟基带信号；RE接收到REC发来的CPRI基带下行数据流之后,从中取出用户IQ数据并对其依序做基带处理、数模转换和上变频等处里来生成模拟射频信号，之后由天线将生成的模拟射频信号发送出去。上行传输的过程是RE的天线接收到上行的模拟射频信号后,对其依序做下变频、模数转换以及基带处理，最后连同C&M和Sync.信息在L1层打包成CPRI格式，再将NRZ模拟基带信号通过CPRI接口回传至REC。

值得注意的是,在RE所生成模拟射频信号的带宽远小于其接收到的CPRI基带信号速率大小，换言之，对于同一无线信号的承载，CPRI基带速率要求要远大于无线射频信号带宽。例如，一个在RE所生成的模拟射频占20MHz带宽的无线信号，需要1.2288Gb/s的下行CPRI数据信号速率。REC与RE之间可采用光纤传输或是无线传输，而建构一个能有效降低带宽需求的CPRI传输子系统(bandwidth efficient CPRI transport sub-systems)一直是业界产品开发的目标。

现有的一种降低带宽需求的方法是：在REC一侧，利用串行/解串器从CPRI信号中分离出IQ data和general information之后,将数据分别上传至两发射机分别产生两路模拟射频信号，通过不同的通道将这两路模拟射频信号发送至RE并由两独立接收机接收，两独立接收机分别将模拟射频信号解调成IQ data和general information数字基带信号,并由串行/解串器将两路基带信号重组并还原成CPRI模拟基带信号，至此，完成了REC和RE之间的CPRI模拟基带信号传输；CPRI模拟基带信号在RE中的处理原理与在REC中的处理原理相同，只是完成反向操作。

上述现有的方法虽然有效地节省了带宽,但因为射频信号本身的峰值平均功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)高,对器件的动态范围和线性度要求高，两路射频信号对应需要两套处理射频信号的器件，在器件成本上并不具优势；两路模拟射频信号在不同频带和不同通道下的传输速率不可能一致,这可能会产生功率衰减(power fading)以及拍频串扰(beat interference)等问题造成信号失真，并且会随着射频载波数目的增加而更加明显；正是由于多路射频信号容易导致信号失真的缘故，接收端还需要有缓冲区来同步解调后的两路信号，这无疑也增加了器件的成本，同时还可能增加器件的尺寸。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通用公共无线接口信息的处理装置和系统，以减小基带传输模拟信号对带宽的需求。

本发明第一方面提供一种通用公共无线接口信息的处理系统，所述系统包括：

发端串行解串器，用于从通用公共无线接口CPRI信号中分离出第一路数字基带信号和第二路数字基带信号，所述第一路数字基带信号包含用户层数据流IQ data，所述第二路数字基带信号包含通用信息流，所述通用信息流汇聚控制管理层C&M数据流和同步数据流；

发射机，用于将所述第一路数字基带信号和第二路数字基带信号分别解映射并上变频为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号后，先后调制为一路高速数字调制脉波，再转换为一路模拟基带信号，并经由发端模拟前端向接收机发送；

接收机，用于将接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波后，先将所述高速数字调制脉波解调制为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号，再分别将所述第一路数字射频信号和第二路数字射频信号下变频并映射为第一路数字基带信号和第二路数字基带信号；

收端串行解串器，用于将所述第一路数字基带信号和第二路数字基带信号间插重组以还原为所述CPRI信号。

本发明第二方面提供一种通用公共无线接口信息的处理方法，所述方法包括：

发端串行解串器从通用公共无线接口CPRI信号中分离出第一路数字基带信号和第二路数字基带信号，所述第一路数字基带信号包含用户层数据流IQ data，所述第二路数字基带信号包含通用信息流，所述通用信息流汇聚控制管理层C&M数据流和同步数据流；

发射机将所述第一路数字基带信号和第二路数字基带信号分别解映射并上变频为两路数字射频信号后，先后调制为一路高速数字调制脉波，再转换为一路模拟基带信号，并经由发端模拟前端向接收机发送；

所述接收机将接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波后，先将所述高速数字调制脉波解调制为两路数字射频信号，再分别将所述两路数字射频信号下变频并映射为第一路数字基带信号和第二路数字基带信号；

收端串行解串器将所述第一路数字基带信号和第二路数字基带信号间插重组以还原为所述CPRI信号。

从上述本发明技术方案可知，从CPRI信号中分离出的两路数字基带信号被调制为一路高速调制脉冲信号并转换为一路模拟基带信号后，经由发端模拟前端向接收机发送，两路数字基带信号实际上被处理成为一路虚拟射频信号，一方面，其所占的带宽远远小于现有的模拟射频传输所占用的带宽，另一方面，避免了现有的射频传输技术信号容易失真和增加器件成本等缺陷。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的通用公共无线接口信息的处理系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的通用公共无线接口信息的处理系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的通用公共无线接口信息的处理系统的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的德尔塔-西格玛调制器的结构示意图；

图5是本发明实施例五提供的通用公共无线接口信息的处理方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种通用公共无线接口信息的处理系统和方法，所述系统包括：发端串行解串器，用于从通用公共无线接口CPRI信号中分离出第一路数字基带信号和第二路数字基带信号，所述第一路数字基带信号包含用户层数据流IQ data，所述第二路数字基带信号包含通用信息流，所述通用信息流汇聚控制管理层C&M数据流和同步数据流；发射机，用于将所述第一路数字基带信号和第二路数字基带信号分别解映射并上变频为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号后，先后调制为一路高速数字调制脉波，再转换为一路模拟基带信号，并经由发端模拟前端向接收机发送；接收机，用于将接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波后，先将所述高速数字调制脉波解调制为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号，再分别将所述第一路数字射频信号和第二路数字射频信号下变频并映射为第一路数字基带信号和第二路数字基带信号；收端串行解串器，用于将所述第一路数字基带信号和第二路数字基带信号间插重组以还原为所述CPRI信号。本发明实施例还提供相应的通用公共无线接口信息的处理方法。以下分别进行详细说明。

请参阅附图1，是本发明实施例一提供的通用公共无线接口信息的处理系统的结构示意图，主要包括发端串行解串器101、发射机102、接收机103和收端串行解串器104，详细说明如下：

发端串行解串器101，用于从通用公共无线接口(the Common Public Radio Interface，CPRI)信号中分离出第一路数字基带信号和第二路数字基带信号；

在本发明实施例中，串行解串器101分离出来的第一路数字基带信号包含用户层数据流IQ data，第二路数字基带信号包含通用信息(general information)流，而通用信息流汇聚了控制管理层(Control and Management，C&M)数据流和同步(Synchronization，Sync.)数据流。

发射机102，用于将所述第一路数字基带信号和第二路数字基带信号分别解映射并上变频为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号后，先合并调制为一路高速数字调制脉波，再转换为一路模拟基带信号，并经由发端模拟前端向接收机103发送。

接收机103，到于将接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波后，先将其解调制为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号，再分别下变频并映射为第一路数字基带信号和第二路数字基带信号。

收端串行解串器104，用于将接收的第一路数字基带信号和第二路数字基带信号间插重组以还原为一通用公共无线接口CPRI信号。

与现有技术中REC有两个发射机和RE有两个接收机不同，在本发明实施例中，通用公共无线接口信息的处理系统的只有一个发射机102和一个发射机103。从发端串行解串器101分离出来的第一路数字基带信号和第二路数字基带信号，被间插导入同一发射机102，调制为一路高速数字调制脉波并转换为一路模拟基带信号后向接收机103发送。单一接收机103可解调出两路数字射频信号，进而得到第一路数字基带信号和第二路数字基带信号。之后经收端串行解串器104间插重组以还原成一用公共无线接口信号。

从上述附图1示例的通用公共无线接口信息的处理系统可知，从CPRI信号中分离出的两路数字基带信号被调制为一路高速调制脉冲信号并转换为一路模拟基带信号后，经由模拟前端向基站收发单元发送，两路数字基带信号实际上被处理成为一路虚拟射频信号，一方面，其所占的带宽远远小于现有的模拟射频传输所占用的带宽，另一方面，避免了现有的射频传输技术信号容易失真和增加器件成本等缺陷。本发明的另一优点是允许两路数字基带信号由单一发射机发射，经同一无线或有线通道传输后，再由单一接收机接收。两路数字基带信号自始至终都是保持同步的，因此避免了现有的射频传输技术中接收端需要额外的缓冲区来同步两路解调后信号的成本和复杂度。

附图1示例的发射机102可以包括第一数字上变频器201、第二数字上变频器202、发端数字射频信号处理模块203和发端模拟前端204，而其接收机103可以包括手端模拟前端205、收端数字射频信号处理模块206、第一数字下变频器207、第二数字下变频器208，如附图2所示本发明实施例二提供的通用公共无线接口信息的处理系统，其中：

第一数字上变频器201，用于将解映射后的第一路数字基带信号上变频为第一路数字射频信号；

第二数字上变频器202，用于将解映射后的第二路数字基带信号上变频为第二路数字射频信号；

发端数字射频信号处理模块203，用于将第一路数字射频信号和第二路数字射频信号合并后调制为一路高速数字调制脉波后，将该高速数字调制脉波转换为一路模拟基带信号后传输至发端模拟前端204；

发端模拟前端204，用于将数字射频信号处理模块203转换所得的一路模拟基带信号向接收机103发送；

收端模拟前端205，用于接收发端模拟前端204所发送的一路模拟基带信号。

收端数字射频信号处理模块206，用于将收端模拟前端205接收到的一路模拟基带信号先转换为一路高速数字调制脉波，再将其解调制为合并的第一路数字射频信号和第二路数字射频信号；

第一数字下变频器207，用于将第一路数字射频信号下变频并映射为第一路数字基带信号；

第二数字下变频器208，用于将第二路数字射频信号下变频并映射为第二路数字基带信号；

与现有技术将数字上变频器输出的两路数字射频信号分别转换为两路模拟射频信号并在各自独立的通道内传输不同，在本发明实施例中，发端串行解串器101输出的两路数字基带信号在解映射之后分别经由两个数字上变频器即第一数字上变频器201和第二数字上变频器202分别上变频为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号后，第一路数字射频信号和第二路数字射频信号被数字射频信号处理模块203调制为一路高速数字调制脉波并转换为一路模拟基带信号后，经由模拟前端204在单一通道传输并发送至接收机103。

附图2示例的数字射频信号处理模块203可以包括合路器301、调制器302和数模转换器303，而收端数字射频信号处理模块206可以包括模数转换器304、解调制器305和功分器306，如附图3所示本发明实施例三提供的通用公共无线接口信息的处理系统，其中：

合路器301，用于将第一数字上变频器201上变频所得的第一路数字射频信号和第二数字上变频器202上变频所得的第二路数字射频信号合并为一路数字射频信号后输出；

调制器302，用于将合路器301输出的一路数字射频信号调制为一路高速数字调制脉波后输出；

需要说明的是，在本发明实施例中，调制器302为脉冲宽度调制器，其可以采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)将合路器301输出的一路数字射频信号调制为一路高速数字调制脉波后输出。PWM调制有多种实现方式，均适用于本发明。以其中一种常见的德尔塔-西格玛调制(Delta-Sigma Modulation，DSM)为例,其基本操作包括了过采样、噪声整形、以及量化滤波的过程，可由包含差分放大器、积分器、比较器等组成的数字环路构成。德尔塔-西格玛调制器的一种结构如附图4所示。

数模转换器303，用于将调制器302输出的高速数字调制脉波转换为一路模拟基带信号后传输至模拟前端204；

模数转换器304，用于将收端模拟前端205接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波；

解调制器305，用于将模数转换器304输出的一路高速数字调制脉波经脉冲宽度解调制器(Pulse Width Demodulator，PWDM)解调为一合并的第一路数字射频信号和第二路数字射频信号。以发射端采用DSM调制来实现PWM为例，则接收端仅需要一个数字滤波器(filter)就能实现PWDM的功能；

功分器306，用于将解调制器305输出的合并的第一路数字射频信号和第二路数字射频信号以功率分为二等份并分别送至第一数字下变频器207和第二数字下变频器208；

需要说明的是，在本发明实施例中，数模转换器303只有一个，而非两个，模数转换器304也只有一个。在本发明实施例中，数模转换器303转换后的信号从外观上看是模拟基带信号，然而本质上却是数字射频信号加上高频量化噪声，其通过单一通道(single channel)传输至基站收发单元。这种虚拟射频传输避免了现有射频传输技术的种种缺点,其所占的带宽远小于传统的CPRI模拟基带传输带宽。

请参阅附图5，是本发明实施例五提供的通用公共无线接口信息的处理方法流程示意图，其执行主体可以是附图1示例的通用公共无线接口信息的处理系统，。附图4提供的通用公共无线接口信息的处理方法主要包括步骤S401至S404，详细说明如下：

S501，串行解串器从通用公共无线接口CPRI信号中分离出第一路数字基带信号和第二路数字基带信号，其中，第一路数字基带信号包含用户层数据流IQ data，第二路数字基带信号包含通用信息流，通用信息流汇聚控制管理层C&M数据流和同步数据流；

S502，发射机将第一路数字基带信号和第二路数字基带信号分别解映射并上变频为两路数字射频信号后，先后调制为一路高速数字调制脉波，再转换为一路模拟基带信号，并经由发端模拟前端向接收机发送。

作为本发明一个实施例，发射机将第一路数字基带信号和第二路数字基带信号分别解映射并上变频为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号后，先后调制为一路高速数字调制脉波，再转换为一路模拟基带信号，并经由发端模拟前端向接收机发送可通过如下步骤S5021至S5024实现：

S5021，第一数字上变频器将所述解映射后的第一路数字基带信号上变频为第一路数字射频信号；

S5022，第二数字上变频器将解映射后的第二路数字基带信号上变频为第二路数字射频信号；

S5023，发端数字射频信号处理模块将所述第一路数字射频信号和第二路数字射频信号调制为一路高速数字调制脉波后，将所述一路高速数字调制脉波转换为一路模拟基带信号传输至发端模拟前端。

具体地，发端数字射频信号处理模块将所述第一路数字射频信号和第二路数字射频信号调制为一路高速数字调制脉波后，将所述一路高速数字调制脉波转换为一路模拟基带信号传输至发端模拟前端可以是：合路器将第一路数字射频信号和第二路数字射频信号合并为一路数字射频信号后输出；调制器将合路器输出的一路数字射频信号调制为一路高速数字调制脉波后输出；数模转换器将高速数字调制脉波转换为一路模拟基带信号后传输至发端模拟前端。

S5024，发端模拟前端将数字射频信号处理模块转换所得的一路模拟基带信号向接收机发送。

S503，接收机将接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波后，先将所述高速数字调制脉波解调制为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号，再分别将所述第一路数字射频信号和第二路数字射频信号下变频并映射为第一路数字基带信号和第二路数字基带信号。

具体地，接收机将接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波后，先将所述高速数字调制脉波解调制为第一路数字射频信号和第二路数字射频信号，再分别将所述第一路数字射频信号和第二路数字射频信号下变频并映射为第一路数字基带信号和第二路数字基带信号可以是：收端模拟前端接收发端模拟前端发送的一路模拟基带信号；收端数字射频信号处理模块将收端模拟前端接收到的一路模拟基带信号先转换为一路高速数字调制脉波，再将解调制为合并的第一路数字射频信号和第二路数字射频信号；第一数字下变频器将第一路数字射频信号下变频并映射为第一路数字基带信号；第二数字下变频器将第二路数字射频信号下变频并映射为第二路数字基带信号。

进一步地，收端数字射频信号处理模块将所述收端模拟前端接收到的一路模拟基带信号先转换为一路高速数字调制脉波，再将解调制为合并的第一路数字射频信号和第二路数字射频信号可以是：模数转换器将收端模拟前端接收到的一路模拟基带信号转换为一路高速数字调制脉波；解调制器将模数转换器输出的一路高速数字调制脉波经脉冲宽度解调制器解调为合并的第一路数字射频信号和第二路数字射频信号；功分器将解调制器输出的合并的第一路数字射频信号和第二路数字射频信号以功率分为二等份并分别送至第一数字下变频器和第二数字下变频器。

S504，收端串行解串器将第一路数字基带信号和第二路数字基带信号间插重组以还原为CPRI信号。

以上对本发明实施例所提供的通用公共无线接口信息的处理系统和方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。