[发明专利]适配器、基带处理单元和基站系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信基站，更具体地，涉及基于通用IT平台的基站系统及其中的适配器和基带处理单元。

背景技术

近年来，无线通信技术发展非常迅速。为了实现基站信号的高效处理，提出了软件定义的无线平台SDR(Software defined radio)或称软基站来进行信号的处理。

图1A示出基于传统SDR平台的基站系统的结构示意图。如图1所示，基站系统包括射频单元10和基带处理系统20。射频单元10用于发射和接收射频信号，从而与移动终端通信。具体地，射频单元10从移动终端接收上行数据信号，传送给基带处理系统20；并从基带处理系统20获得经过处理的下行数据，传送给移动终端。基带处理系统20包括射频接口201和基带处理单元202。射频接口201在一侧通过光纤或硬件插槽与射频单元20连接，在另一侧通过适当的专用接口与基带处理单元202连接，从而在射频单元10和基带处理单元202之间传递和转换数据。基带处理单元202使用专用的硬件板来进行所有信号的处理。具体地，基带处理单元202在物理硬件层包括多种专用的硬件，例如DSP，FPGA，嵌入式CPU等。在这些专用硬件之上，安装有专用的实时操作系统。进一步地，在操作系统上安装有软件形式的无线栈，用以进行基带信号的处理。

由于图1A所示的SDR系统通过专用硬件平台来进行信号处理，因此，对于不同的通信标准和工作模式，在大多数情况下需要使用不同型号或数量的专用芯片。在对无线标准进行升级时，也需要更改已有的硬件平台。因此，这样的系统的灵活性和可扩展性并不理想，硬件和软件的开发和运营维护成本非常高昂。

考虑到传统SDR基站中存在的这些问题，提出了一种基于通用IT平台的SDR系统。图1B示出基于通用IT平台的基站系统的结构示意图。如图1B所示，基站系统包括射频单元10、适配器20和基带处理单元30。图1B的射频单元10与图1A的相类似。适配器20用于在射频单元20和基带处理单元30之间进行数据传递和转换；但是与图1A的射频接口相比，适配器20从基带处理系统中分离出来，作为一个单独的(硬件)部件。基带处理单元30通过通用的IT平台来进行信号处理。具体地，基带处理单元30在物理硬件层上包括通用处理器，其上可以安装有通用的操作系统。在通用的操作系统之上，可以依次安装需要的软件框架和无线协议栈。由于基带处理单元30表现为通用的IT计算平台，因此可以对外提供通用的标准IT接口，例如网口、PCIe接口等。相应地，适配器20可以通过这些标准接口与基带处理单元30相连接。

在图1B所示的基站系统中，基带处理单元30基于通用IT平台来实现。随着多核技术的实施和推广，通用IT平台更多地采用多核芯片来实现，这使得IT平台的计算能力得到快速增长。另一方面，由于采用了通用的IT平台，有可能通过修改软件来使得基站适合于不同的通信标准和工作模式，而不必更换物理部件。由此，提高了基站的灵活性和可扩展性，并降低了开发成本和运营成本。然而，图1B所示的基站系统仍然面临一些技术挑战。

本领域技术人员了解，在基站与移动终端之间可以采用FDD(频分双工)和TDD(时分双工)两种模式进行通信。在FDD模式下，基站和移动终端在分离的两个对称频率信道上进行数据的接收和发送，用不同的频段来分离接收和发送信道。在TDD模式下，基站和移动终端之间的上行和下行通信使用同一频率信道(即载波)的不同时隙，用时间来分离接收信道和发送信道。也就是说，在某个时间段由基站发送信号给移动终端，在另外的时间由移动终端发送信号给基站。在将图1B所示的SDR系统用于TDD模式时，由于接收信道和发送信道用时间来分离，因此基站系统中的时间是非常关键的一个因素。时间的同步在传统的基于专用硬件平台的SDR系统中并不成为一个问题，因为在例如图1A所示的系统中，所有信号采用专用硬件来进行处理，处理的延时是固定的。并且，基带处理系统中所有的时间均由GPS模块提供。在这种情况下，基带处理与射频单元之间的时间同步很容易实现。然而，在例如图1B所示的基于通用IT平台的SDR基站中，仅仅是适配器20直接连接到提供基准时间的GPS模块，而基带处理单元30并不能直接获得该基准时间。并且，基于通用IT平台的基带处理单元30并不支持专用硬件所实现的实时操作，相反，通用IT平台上常用的大容量缓冲器以及通用操作系统中的任务调度等常常造成不可预定的长时间往返延迟。此外，运行在通用IT平台上的系统常常会出现抖动，导致信号处理时延的不稳定性。以上诸多因素使得基于通用IT平台的基带处理单元30难以提供准确的时间，无法与适配器20达成时间上的同步。