CN219644116U - 一种一体化基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种一体化基站，包括FPGA模块、CPU模块、第一基带模块和空口同步模块，所述FPGA模块通过第一管脚与所述空口同步模块通讯连接，所述FPGA模块通过第二管脚与所述第一基带模块通讯连接，所述FPGA模块通过第三管脚与所述CPU模块通讯连接，所述FPGA模块用于将从所述空口同步模块获取的同步信号分发至所述第一基带模块和所述CPU模块。新增了可以侦听周围基站信号的空口同步模块以及用于同步信号传输的硬件，第一基带模块在进行物理层处理时，以及CPU模块在进行数据链路层和网络层处理时，可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

Description

一种一体化基站

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种一体化基站。

背景技术

一体化基站通常采用的是系统级芯片(System on Chip，SoC)架构方案，需要在网络同步的状态下完成进行信号发射和接收，避免基站间干扰产生。然而，现有的第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology，5G)基站不具备空口侦听功能，且在室内场景中(例如住宅、商铺、车库等)通过全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)、主从同步系统(1588)的方式进行网络同步，存在基站间干扰较大，性能下降的问题。

可见，现有的基站存在性能较差的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种一体化基站，以解决现有的基站性能较差的问题。

本实用新型实施例提供的一种一体化基站，包括现场可编程逻辑门阵列FPGA模块、中央处理器CPU模块、第一基带模块和空口同步模块，所述FPGA模块通过第一管脚与所述空口同步模块通讯连接，所述FPGA模块通过第二管脚与所述第一基带模块通讯连接，所述FPGA模块通过第三管脚与所述CPU模块通讯连接，所述FPGA模块用于将从所述空口同步模块获取的同步信号分发至所述第一基带模块和所述CPU模块。

可选地，所述第一基带模块为第五代移动通信技术5G基带模块，所述空口同步模块为第四代移动通信技术4G基带模块。

可选地，所述第一基带模块为5G基带模块，所述空口同步模块包括用于侦听4G基站信号的第一同步模块和用于侦听5G基站信号的第二同步模块。

可选地，所述空口同步模块集成于所述一体化基站内。

可选地，所述FPGA模块通过所述第一管脚获取所述同步信号，所述同步信号包括秒脉冲PPS信号和单频网SFN信号，所述第一基带模块通过所述第二管脚获取所述PPS信号和所述SFN信号，所述CPU模块通过所述第三管脚获取所述PPS信号。

可选地，所述一体化基站还包括全球定位系统GPS接口，所述GPS接口连接所述空口同步模块，所述空口同步模块放置于第一位置，所述FPGA模块、所述CPU模块和所述第一基带模块放置于第二位置，所述第一位置的信号强度大于第二位置的信号强度。

可选地，在空口同步模块通过所述GPS接口与所述FPGA模块的第一管脚连接的情况下，所述FPGA模块还包括第四管脚，所述FPGA模块通过所述第四管脚与所述CPU模块通讯连接；

所述FPGA模块通过所述第一管脚获取所述同步信号中的PPS信号，所述FPGA模块通过所述第四管脚获取所述同步信号中的SFN信号，所述第一基带模块通过所述第二管脚获取所述PPS信号和所述SFN信号，所述CPU模块通过所述第三管脚获取所述PPS信号。

可选地，所述CPU模块包括通用异步收发传输器接口，所述通用异步收发传输器接口与所述GPS接口连接，所述CPU模块通过所述通用异步收发传输器接口获取所述同步信号中的时间日期TOD信号。

可选地，所述一体化基站还包括物理层模块，所述物理层模块通过所述CPU模块与所述FPGA模块通讯连接。

可选地，所述第一管脚、所述第二管脚和所述第三管脚均为通用型输入输出GPIO硬件管脚。

本实用新型实施例中，新增了可以侦听周围基站信号的空口同步模块以及用于同步信号传输的硬件，空口同步模块将基于周围基站的信号解析得到的同步信号传输给FPGA模块，FPGA模块根据同步信号进行锁定后分发至第一基带模块和CPU模块，第一基带模块在进行物理层处理时，以及CPU模块在进行数据链路层和网络层处理时，可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种一体化基站的结构示意图之一；

图2是本实用新型实施例提供的一种一体化基站的结构示意图之二；

图3是本实用新型实施例提供的一种一体化基站的结构示意图之三。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供的一种一体化基站，包括现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)模块、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)模块、第一基带模块和空口同步模块，所述FPGA模块通过第一管脚与所述空口同步模块通讯连接，所述FPGA模块通过第二管脚与所述第一基带模块通讯连接，所述FPGA模块通过第三管脚与所述CPU模块通讯连接，所述FPGA模块用于将从所述空口同步模块获取的同步信号分发至所述第一基带模块和所述CPU模块。

本实施方式中，新增了可以侦听周围基站信号的空口同步模块以及用于同步信号传输的硬件，空口同步模块将基于周围基站的信号解析得到的同步信号传输给FPGA模块，FPGA模块根据同步信号进行锁定后分发至第一基带模块和CPU模块，第一基带模块在进行物理层L1处理时，以及CPU模块在进行数据链路层L2和网络层L3处理时，可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

其中，可以在空口同步模块中新增第一管脚、第二管脚和第三管脚，使得FPGA模块通过第一管脚与空口同步模块通讯连接，FPGA模块通过第二管脚与第一基带模块通讯连接，FPGA模块通过第三管脚与CPU模块通讯连接，应当理解的是，空口同步模块中同样设置有与第一管脚相适配的管脚，第一基带模块中同样设置有与第二管脚相适配的管脚，CPU模块中同样设置有与第三管脚相适配的管脚，并在FPGA模块与空口同步模块之间设置有通信线路，在FPGA模块与第一基带模块之间设置有通信线路，在FPGA模块与CPU模块之间设置有通信线路，以实现同步信号的传输。

可选地，所述第一管脚、所述第二管脚和所述第三管脚均可以是通用型输入输出(General-purpose input/output，GPIO)硬件管脚。GPIO硬件管脚具有较低的功率损耗、可预先确定响应时间、布线简单等优点。

参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种一体化基站的结构示意图之一，如图1所示，本实用新型实施例提供的一种一体化基站，包括FPGA模块、CPU模块、第一基带模块和空口同步模块，所述FPGA模块通过第一管脚与所述空口同步模块通讯连接，所述FPGA模块通过第二管脚与所述第一基带模块通讯连接，所述FPGA模块通过第三管脚与所述CPU模块通讯连接，所述FPGA模块用于将从所述空口同步模块获取的同步信号分发至所述第一基带模块和所述CPU模块。其中，所述第一基带模块为第五代移动通信技术5G基带模块，所述空口同步模块为第四代移动通信技术(4th Generation Mobile CommunicationTechnology，4G)基带模块。

本实施方式中，一体化基站可以是一种4G/5G双模一体化基站，由于现有的5G基站芯片不具备空口侦听功能，可以在一体化基站中新增可以侦听周围基站信号的4G基带模块以及用于同步信号传输的硬件，利用4G基带模块获取其覆盖范围内的基站的信号，并解析得到与网络时间对齐的同步信号；然后，FPGA模块可以通过第一管脚获取4G基带模块中的同步信号，FPGA模块根据同步信号进行锁定，分发至5G基带模块和CPU模块，5G基带模块在进行物理层L1处理时，以及CPU模块在进行数据链路层L2和网络层L3处理时，可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

具体的，FPGA模块对应设计有硬件管脚，通过第一管脚获取4G基带模块中的与网络时间对齐的同步信号，同步信号可以包括秒脉冲(Pulse Per Second，PPS)信号(例如4G_1PPS)和单频网(Single Frequency Network，SFN)信号。

FPGA模块完成对4G_1PPS和SFN的锁定，得到FPGA2NR_1PPS、FPGA2CPU_1PPS和FPGA2NR_SFN；FPGA模块将FPGA2NR_1PPS和FPGA2NR_SFN通过第二管脚分发至5G基带模块，将FPGA2CPU_1PPS通过第三管脚分发至CPU模块，其中，可以根据实际情况控制FPGA选择其同步源输入。

CPU模块可以根据FPGA2CPU_1PPS进行数据链路层L2和网络层L3处理；5G基带模块根据现网4G、5G的帧偏关系，配置5G基带芯片参数，以将时间信息与5G网络拉齐，然后产生内部时间和时间间隔(Time and Time Interval，TTI)时序，根据FPGA2NR_1PPS和FPGA2NR_SFN进行上下行处理。

参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种一体化基站的结构示意图之二，如图2所示，本实用新型实施例提供的一种一体化基站，包括FPGA模块、CPU模块、第一基带模块和空口同步模块，所述FPGA模块通过第一管脚与所述空口同步模块通讯连接，所述FPGA模块通过第二管脚与所述第一基带模块通讯连接，所述FPGA模块通过第三管脚与所述CPU模块通讯连接，所述FPGA模块用于将从所述空口同步模块获取的同步信号分发至所述第一基带模块和所述CPU模块。其中，所述第一基带模块可以是5G基带模块，所述空口同步模块包括用于侦听4G基站信号的第一同步模块和用于侦听5G基站信号的第二同步模块。

本实施方式中，一体化基站可以是一种一体化空口同步模块集中式5G基站，由于现有的5G基站芯片不具备空口侦听功能，可以在一体化基站中新增基于终端设备设计的空口同步模块以及用于同步信号传输的硬件，这样一体化基站可以与终端设备组合使用，使得体化基站具备空口侦听能力。终端设备可以是手机、电脑等。由于终端设备包括4G芯片或5G芯片，相应的在空口同步模块设计有第一同步模块和第二同步模块，通过第一同步模块可以侦听通过终端设备获取的4G基站信号，通过第二同步模块可以侦听通过终端设备获取的5G基站信号。终端设备接收其覆盖范围内的基站的信号，通过射频通路输入至空口同步模块；空口同步模块解析空口消息，得到网络同步信号；然后，FPGA模块可以通过第一管脚获取空口同步模块中的同步信号，FPGA模块根据同步信号进行锁定，分发至5G基带模块和CPU模块，5G基带模块在进行物理层L1处理时，以及CPU模块在进行数据链路层L2和网络层L3处理时，可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

具体的，FPGA模块对应设计有硬件管脚，通过第一管脚获取空口同步模块中基于终端设备的空口消息解析得到的同步信号，同步信号可以包括PPS信号和SFN信号。

FPGA模块完成对NL_1PPS和SFN的锁定，得到FPGA2NR_1PPS、FPGA2CPU_1PPS和FPGA2NR_SFN；FPGA模块将FPGA2NR_1PPS和FPGA2NR_SFN通过第二管脚分发至5G基带模块，将FPGA2CPU_1PPS通过第三管脚分发至CPU模块，其中，可以根据实际情况控制FPGA选择其同步源输入。

CPU模块可以根据FPGA2CPU_1PPS进行数据链路层L2和网络层L3处理。在监测到同步信号为基于4G芯片的终端设备的空口消息解析得到的信号的情况下，5G基带模块根据现网4G、5G的帧偏关系，配置5G基带芯片参数，以将时间信息与5G网络拉齐，然后产生内部TTI时序，根据FPGA2NR_1PPS和FPGA2NR_SFN进行上下行处理。在监测到同步信号为基于5G芯片的终端设备的空口消息解析得到的信号的情况下，5G基带模块直接获得与网络对齐的时间信息，产生内部TTI时序，进行上下行处理。

在一些可选地实施方式中，所述空口同步模块集成于所述一体化基站内。通过集成空口同步模块，减少线路布置，提高一体化基站的稳定性。并新增空口同步模块后，一体化基站具备了空口侦听功能，可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

在另一些可选地实施方式中，空口同步模块可以设计为独立外接组件，接收并解析来其覆盖范围内的基站信号。这种结构设计空口侦听功能部署不受制于一体化基站的位置，部署更灵活，空口同步模块可选择部署在窗边、阳台等周围基站信号较好区域。具体参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一种一体化基站的结构示意图之三，如图3所示，本实用新型实施例提供的一种一体化基站，包括FPGA模块、CPU模块、第一基带模块和空口同步模块，所述FPGA模块通过第一管脚与所述空口同步模块通讯连接，所述FPGA模块通过第二管脚与所述第一基带模块通讯连接，所述FPGA模块通过第三管脚与所述CPU模块通讯连接，所述FPGA模块用于将从所述空口同步模块获取的同步信号分发至所述第一基带模块和所述CPU模块。其中，所述一体化基站还包括全球定位系统GPS接口，所述GPS接口连接所述空口同步模块，所述空口同步模块放置于第一位置(例如窗边、阳台等周围基站信号较好区域)，所述FPGA模块、所述CPU模块和所述第一基带模块放置于第二位置，所述第一位置的信号强度大于第二位置的信号强度。

本实施方式中，一体化基站可以是一种一体化空口同步模块分布式5G基站，由于现有的5G基站芯片不具备空口侦听功能，可以通过GPS接口连接空口同步模块和GPS接收单元中的任一种。GPS接口可以进行GPS_1PPS和时间日期TOD信息输入，因此空口同步模块复用GPS接口(例如RJ45)，减少冗余。

这样，可根据场景灵活选择是否使用空口同步模块。当具备GPS和主从同步系统1588条件时，可以选择不再配置空口同步模块。空口同步模块可适配5G模组或4G模组，可以根据场景选择规格。当不具备GPS条件和主从同步系统1588条件时，可快速适配空口同步模块，获取同步信号并分发至5G基带模块和CPU模块，使得一体化基站可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

可选地，在空口同步模块通过所述GPS接口与所述FPGA模块的第一管脚连接的情况下，所述FPGA模块还包括第四管脚，所述FPGA模块通过所述第四管脚与所述CPU模块通讯连接；

所述FPGA模块通过所述第一管脚获取所述同步信号中的PPS信号，所述FPGA模块通过所述第四管脚获取所述同步信号中的SFN信号，所述第一基带模块通过所述第二管脚获取所述PPS信号和所述SFN信号，所述CPU模块通过所述第三管脚获取所述PPS信号。

在一示例中，当不具备GPS条件和主从同步系统1588条件时，可快速适配空口同步模块，即将空口同步模块与GPS接口连接。空口同步模块获取其覆盖范围内的基站的信号，并解析得到与网络时间对齐的同步信号；然后，FPGA模块可以通过第一管脚与GPS接口中对应的管脚连接，以获取同步信号中的PPS信号，FPGA模块根据同步信号中的PPS信号进行锁定，将PPS信号分发至5G基带模块和CPU模块。FPGA模块接收到同步信号中的SFN信号后进行锁定，将SFN信号分发至5G基带模块。

其中，CPU模块上设置有通用异步收发传输器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART)接口，以及与FPGA模块的第四管脚连接的GPIO接口，CPU模块上的UART接口可以与GPS接口连接，CPU模块上的GPIO接口可以与FPGA模块的第四管脚连接。这样，CPU模块上的UART接口可以与GPS接口连接，以同步信号中的TOD信号后，将TOD信号转换为SFN信号，CPU模块上的GPIO与FPGA模块的第四管脚连接，以将SFN信号分发至5G基带模块。这样，可以通过GPS接口获得空口同步模块的时间信息，内部处理复用与GPS同步方式，降低了配置一体化基站的成本。

在监测到同步信号为基于4G基站的空口消息解析得到的信号的情况下，5G基带模块根据现网4G、5G的帧偏关系，配置5G基带芯片参数，以将时间信息与5G网络拉齐，然后产生内部TTI时序，根据FPGA2NR_1PPS和FPGA2NR_SFN进行上下行处理。在监测到同步信号为基于5G基站的空口消息解析得到的信号的情况下，5G基带模块直接获得与网络对齐的时间信息，产生内部TTI时序，进行上下行处理。5G基带模块在进行物理层L1处理时，以及CPU模块在进行数据链路层L2和网络层L3处理时，可以根据同步信号进行网络同步，均衡负载，减少了基站间的干扰，从而提升基站性能。

在另外一些可选地实施方式中，所述一体化基站还包括物理层(Physical，PHY)模块，所述物理层模块通过所述CPU模块与所述FPGA模块通讯连接。

当采用GPS同步方式时，FPGA从GPS接口获取GPS_1pps源信号进行信号锁定后输出至5G基带模块和CPU模块，在系统同步状态下完成基站L1、L2和L3的处理。

当采用1588同步方式时，由CPU从PHY模块获取数据源，生成1588_1pps输出至FPGA模块，FPGA模块完成1588_1pps信号的生成和锁定后输出至5G基带模块和CPU模块，完成基站L1、L2和L3的处理。

一体化基站常见的部署场景为居民家庭，一般不具备GPS、1588同步部署条件，而目前5G一体化基站受限于5G基带芯片无法支持空口同步能力，导致一体化基站的使用受限。因此，本实用新型实施例提供的一体化基站可以是一种4G/5G双模一体化基站，或者可以是一种一体化空口同步模块集中式5G基站，或者可以是一种一体化空口同步模块分布式5G基站，这样通过配置空口同步模块及用于同步信息传输的硬件，使得一体化基站不受限于5G芯片能力，具备了5G功能的空口同步能力，扩大了基站应用场景。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本实用新型实施方式中的方法和装置的范围不限于按所讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种一体化基站，其特征在于，包括现场可编程逻辑门阵列模块、中央处理器模块、第一基带模块和空口同步模块，所述现场可编程逻辑门阵列模块通过第一管脚与所述空口同步模块通讯连接，所述现场可编程逻辑门阵列模块通过第二管脚与所述第一基带模块通讯连接，所述现场可编程逻辑门阵列模块通过第三管脚与所述中央处理器模块通讯连接，所述现场可编程逻辑门阵列模块用于将从所述空口同步模块获取的同步信号分发至所述第一基带模块和所述中央处理器模块。

2.根据权利要求1所述的一体化基站，其特征在于，所述第一基带模块为第五代移动通信技术基带模块，所述空口同步模块为第四代移动通信技术基带模块。

3.根据权利要求1所述的一体化基站，其特征在于，所述第一基带模块为第五代移动通信技术基带模块，所述空口同步模块包括用于侦听第四代移动通信技术基站信号的第一同步模块和用于侦听第五代移动通信技术基站信号的第二同步模块。

4.根据权利要求2至3中任一项所述的一体化基站，其特征在于，所述空口同步模块集成于所述一体化基站内。

5.根据权利要求2至3中任一项所述的一体化基站，其特征在于，所述现场可编程逻辑门阵列模块通过所述第一管脚获取所述同步信号，所述同步信号包括秒脉冲信号和单频网信号，所述第一基带模块通过所述第二管脚获取所述秒脉冲信号和所述单频网信号，所述中央处理器模块通过所述第三管脚获取所述秒脉冲信号。

6.根据权利要求1所述的一体化基站，其特征在于，所述一体化基站还包括全球定位系统接口，所述全球定位系统接口连接所述空口同步模块，所述空口同步模块放置于第一位置，所述现场可编程逻辑门阵列模块、所述中央处理器模块和所述第一基带模块放置于第二位置，所述第一位置的信号强度大于第二位置的信号强度。

7.根据权利要求6所述的一体化基站，其特征在于，在空口同步模块通过所述全球定位系统接口与所述现场可编程逻辑门阵列模块的第一管脚连接的情况下，所述现场可编程逻辑门阵列模块还包括第四管脚，所述现场可编程逻辑门阵列模块通过所述第四管脚与所述中央处理器模块通讯连接；

所述现场可编程逻辑门阵列模块通过所述第一管脚获取所述同步信号中的秒脉冲信号，所述现场可编程逻辑门阵列模块通过所述第四管脚获取所述同步信号中的单频网信号，所述第一基带模块通过所述第二管脚获取所述秒脉冲信号和所述单频网信号，所述中央处理器模块通过所述第三管脚获取所述秒脉冲信号。

8.根据权利要求7所述的一体化基站，其特征在于，所述中央处理器模块包括通用异步收发传输器接口，所述通用异步收发传输器接口与所述全球定位系统接口连接，所述中央处理器模块通过所述通用异步收发传输器接口获取所述同步信号中的时间日期信号。

9.根据权利要求1所述的一体化基站，其特征在于，所述一体化基站还包括物理层模块，所述物理层模块通过所述中央处理器模块与所述现场可编程逻辑门阵列模块通讯连接。

10.根据权利要求1所述的一体化基站，其特征在于，所述第一管脚、所述第二管脚和所述第三管脚均为通用型输入输出硬件管脚。