CN105979588B

CN105979588B - 用于无线通信的高效前传通信的系统和方法

Info

Publication number: CN105979588B
Application number: CN201610135769.3A
Authority: CN
Inventors: E·Y·伊玛娜
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2036-03-10
Also published as: CN105979588A; US20160269961A1; US10383024B2

Abstract

本公开涉及用于无线通信的高效前传通信的系统和方法。本文公开一种减少用于无线通信的前传的数据速率要求的系统和方法。在一方面，该系统包括基带处理单元和从基带处理单元远程定位的远程射频头。远程射频头被配置成与基带处理单元发射和接收通信信号。该系统还可以包括前传，经配置为提供包括所述基带处理单元和用于通信信号的远程射频头之间的通信信道，和匹配滤波器，被配置为在通信信号提供给前传之前从所述通信信号滤除冗余信息。

Description

用于无线通信的高效前传通信的系统和方法

技术领域

所描述的技术总体上涉及用于降低无线通信的前传的数据速率要求的系统和方法。

背景技术

蜂窝基站包括基带处理单元(BBU)，其借助远程无线电头RRH通过蜂窝网络或移动网络发送和接收无线数据。在标准蜂窝基站中，BBU和RRH共同位于，允许它们之间的直接通信连接。

发明内容

在某些实施例中，提供了一种系统，该系统公开了基带处理单元(BBU)；远程无线电头(RRH)，从BBU远程定位并配置成发射和与BBU接收通信信号；前传，配置为提供BBU和RRH之间的通信信道，用于通信信号；和匹配滤波器，配置成在所述通信信号被提供给前传之前从通信信号滤除冗余信息。

在某些实施例中，提供了一种方法，公开了在基带处理单元(BBU)数字处理发送信号；使用匹配滤波器过滤发送信号；经由前传发送滤波的发送信号到远程无线电头(RRH)；并从RRH至少一个无线接收器发送所述发送信号。

在某些实施例中，提供了一种系统，该系统公开了基带处理单元(BBU)；可操作地连接到BBU的前传；远程无线电头(RRH)，可操作地连接到前传，RRH配置为：ⅰ)发送从BBU到无线网络接收的第一信号，和ii)传送从无线网络接收到BBU的RRH的第二信号与BBU配置为经由所述前传通信；和至少一个匹配滤波器配置的第一和第二信号通过前传发送之前在第一和第二信号以滤除冗余信息。

在某些实施例中，提供了一种装置，该装置包括被配置为从多个用户接收多个第一多址的无线信号，并产生包括从多个第一符号的第一基带信号的远程无线头RRH的多址无线信号；匹配滤波器配置为减少在所述第一数字基带信号的第一符号冗余以产生包含第二符号的第二数字基带信号，其中第二符号包括从多个用户的信息，其中，所述第二数字基带信号具有相对第一数字基带信号减少的带宽；和前传驱动，配置为通过前传通信第二数字基带信号。

在某些实施例中，提供了一种系统，该系统包括基带处理单元(BBU)；至少一个远程无线电头(RRH)，从BBU远程定位和配置成从多个用户接收第一多个多址无线信号，并生成包括来自所述多个多址无线的第一符号的第一基带信号信号；和至少一个前传，配置成提供所述BBU与RRH之间的通信，其中，所述RRH包括匹配滤波器，经配置成减少在所述第一数字基带信号的第一符号中的冗余，以生成包括第二符号的第二数字基带信号，其中第二符号包括从多个用户的信息，其中，所述第二数字基带信号具有相对第一数字基带信号的减小带宽。

在某些实施例中，提供了用于与远程无线电头端(RRH)电子通信的方法，该方法包括：从多个用户接收第一多个多址无线信号，并产生包括从所述多个多址无线信号的第一符号的第一基带信号；减少第一数字基带信号的第一符号中的冗余以产生包含第二符号的第二数字基带信号，其中第二符号包括从多个用户的信息，其中，所述第二数字基带信号具有相对第一数字基带信号的减小带宽；和通过前传通信第二数字基带信号。

附图说明

这些附图和本文中所提供的相关描述说明本发明的具体实施例，并且不意图是限制性。

图1是示出分布式无线基站的框图。

图2是示出根据一个实施例的分布式无线基站的框图。

图3是示出根据另一实施例的分布式无线基站的框图。

具体实施方式

某些实施例的以下详细描述呈现了本发明的具体实施例的各种描述。然而，本发明可以以许多不同方式来实施，由权利要求书所定义和所覆盖。在此描述中，参考附图，其中相同的参考数字可以指示相同或功能相似的元件制成。在附图中，某些实施例用代表性的框图图示。这些框图是实施例的简化表示，其中没有直接关系到所述实施例的某些元件没有示出。

正在开发用于蜂窝基站的分布式体系结构，其中所述基带处理单元(BBU)不与远程无线电头端(RRH)位于同一位置。通过使RRH从BBU的中央处理移开可获得许多优点。例如，通过分离两种组件，可实现更大的灵活性，用于选择位置来安装每个RRH和基带单元。在一些实施方式中，多个基带单元可以在中心位置进行安装，从而使BBU共享资源，例如功率和冷却，同时在每个连接到集中式基带单元的远程射频单元的安装位置保持灵活性。例如，这种灵活性在微蜂窝网络中尤其有用，其中由每个RRH覆盖的面积小于具有其自己并置BBU的标准基站(宏小区)。许多RRH可分别部署在微小区位置，以及直接与RRH通信的远程BBU可安装在单一的位置上。此外，单个BBU可以作为多个的RRH。在这些实现方式中，通过相对于BBU远程定位RRH，可以通过定位RRH的灵活性，并同时降低基带单元，具有更大的灵活性，其否则用于BBU和RRH并置的实施方式中。

为了便于从RRH分离BBU，通信链路被提供以在这两个单元之间发送通信数据。该通信链路被称为前传。图1示出具有这种分布式体系结构的蜂窝基站。参照图1中，基站包括宽带处理单元(BBU)110，前传120，和远程无线电头RRH 130。由于蜂窝基站的分布性质，RRH130位于相对于所述的BBU 110的远程位置。BBU 110经由前传120连接到RRH 130，使得BBU110可以与RRH 130通信。

两个通信信道如图1所示，传输信道和接收信道。虽然传送和接收信道示出为分离的通信信道，在某些实施例中，发送和接收信道可在单个通信信道来实现。下文中，为了方便起见，将单独讨论发送和接收信道。

BBU 110包括BBU接收器(RX)112和BBU发射机(TX)114。同样地，RRH 130包括RRH接收器(RX)132和RRH发射机(TX)134。BBU 112通过接收信道与RRH RX 132通信，和BBU TX114经由传输信道与RRH TX 134通信。例如，RRH RX 132可以包括下变频器和解调器，如正交幅度调制QAM的解调。由RRH RX 132接收的信号可以对应多址信号，诸如码分多址(CDMA)、正交频分复用(OFDM)、时分多址(TDMA)和类似物遇到的。

该前传120是BBU 110和RRH 130之间的通信链路。前传120可以是具有适当带宽的任何通信介质，用于在远程定位BBU 110与RRH 130之间通信。例如，前传120可被实施为光纤电缆，无线通信链路，一个计算机网络，诸如以太网，内联网，因特网等，或者前述物质的任意组合。如图1实施例所示，RRH 130可以包括前传驱动172和前传接收器174，用于经过前传120通信，诸如(但不限于)计算机网络的驱动器和接收器，例如以太网。BBU 110还可包括前传接收器176和前传驱动178，用于经过前传120通信。因此，在前传120发射的信号可取决于前传120的执行，并可以例如是数字或模拟信号。在图1中未示出的附加组件可需要用于准备在前传120上传送的信号和/或用于制备用于BBU 110和RRH 130的信号。例如，当在蜂窝网络发送的信号是数字信号时，以及前传120是模拟通信链路，前传驱动172和178和前传接收器174和176包括必要的组件，用于准备在前传120上模拟传输的信号，和在前传120上传输之后处理信号120。例如，前传驱动172和178可以包括数模转换器(DAC)，和前传接收器174和176可以包括模数转换器(ADC)。然而，所描述的技术不限于此。

任何通信标准可用于编码/调制由信号通过蜂窝基站和到蜂窝网络承载的信息。蜂窝通信标准的示例包括用于移动通信系统(GSM)全球系统和长期演进(LTE)。一些调制技术存在用于编码载波信号上的模拟信号或数字比特流。下面的详细描述将参照正交幅度调制(QAM)作为示例性的调制技术，然而，所描述的技术可以同样适用于任何调制技术。

通过调制载波信号的幅度，数字QAM涉及编码数字位流到两个模拟载波信号。这两个载波信号被设置为彼此异相90°。这两个载波信号被称为同相(I)和正交相位(Q)载波信号。数字比特流被处理，以通过其用于调制相应I/Q载波信号的幅度I和Q分量来表示。

QAM调制编码比特流成多个符号，其中每一个代表数字位流中位的整数。例如，每个符号可以对于QPSK调制方案由2比特和对于64QAM方案由6位来表示。当接收到QAM调制信号时，所述信号的每个符号进行采样，以获取在调制信号上编码的比特。

图2示出图1的详细实施例。特别是，图2示出划分BBU RX 112和BBU TX 114的示例性实施例。BBU TX 114可含有BBU比特源118，其产生要被发射的信息位，和位到样本映射器194，这表示使用样本的QAM符号。为了在BBU TX 114中进一步加工样本的过程中减少或甚至最小化失真的影响，样本可通过较大数目的位(对于I和Q都往往12-16位)来表示。BBU TX还可以包括脉冲整形器156，其从比特到样本映射器194接收样本并处理接收到的样本。在一些实施例中，脉冲整形器156是滤波器(例如，脉冲整形滤波器)，它定义了发送信号的频率和时间域形状。脉冲整形滤波器也可过采样信号，使得一个以上的样本可用于表示单个QAM符号。例如，如果脉冲整形器156以因子二过采样，并且16位用于表示I和Q，这意味着，含有总共64比特的两个样本用于在脉冲整形器156的输出来表示单个QAM符号。基于这些原因，QAM符号中的2位量信息可以通过在所传输的信号中的显著更大数量比特来表示。即使用于帮助确保信号的质量，这种冗余可以在发送前传链路120上呈现高带宽要求。

BBU RX 112可包含匹配滤波器154，采样到比特解映射器192和BBU位槽116。匹配滤波器154滤波所需信号并拒绝不希望的信号。因为所接收的信号可以表示使用一个以上的样本，匹配滤波器154可需要向下采样信号中的每个QAM符号。向下采样的信号然后通过采样到比特解映射器192，其从接收到的样本提取位。为了最大限度地减少在BBU RX 112中失真的影响，样本可通过比它含有的信息的比特数(对于I和Q都往往12-16比特)的较大数目来表示。例如，如果匹配滤波器154的输入是由两个位过采样和16位用于表示I和Q，这表示含有总共64比特的两个样本用于表示在匹配滤波器154的输入端的单个QAM符号。由于这些原因，在QAM符号中的2位信息量可通过在接收信号中显著更多数量的位来表示。这可在接收前传链路120上呈现高带宽需求。

如上所述，在标准的基站中，当在前传120发送时，QAM样本可由比QAM样本中包含的信息更多数目表示。相应地，当采样信号在前传120发送时，附加位也被发送。因此，多余的信息通过前传120发送，增加在前传120传输的信息所需要的带宽。在某些实施例中，在前传120上发送之前，所述前传的带宽要求通过从采样信号去除冗余信息减少。

图3是示出根据另一实施例的分布式无线基站的框图。具体地，图3的实施例包括样本到比特解映射器192，比特到样本映射器194，匹配滤波器154，而在RRH 130中的脉冲整形器156。每个样本到比特解映射器192，比特到样本映射器194，匹配滤波器154，脉冲整形器156执行与图2的实施例讨论的基本上相同的功能。在图3的实施例中，匹配滤波器被放置在RRH RX 132和前传120之间。因此，如图2所示，在前传120传输之前，样本由匹配滤波器154过滤。在某些实施例中，匹配滤波器154在硬件实施，因为传输信号的速度大于数字信号处理器(DSP)的运行速度。然而，在DSP能以足够速度进行操作的应用中，匹配滤波器154可在DSP实施。

在某些实现方式中，RRH RX 132的输出(它可以是下变频信号)可以通过例如ADC(未示出)采样，以产生样本作为输出。符号的采样可在采样率来进行。非同步信号应以至少等于所述采样信号的奈奎斯特速率采样速率进行采样，高于由采样信号中携带的信息带宽。为了获得更好的保真度，信号可以在高于奈奎斯特速率的更高速率进行采样。该过采样增加了可被引入到所采样的I/Q信号和由匹配滤波器154减小的附加冗余，从而可以减少由前传120另外使用的带宽量。另外，如以上所讨论的，冗余可在信号传输之前引入到传输信号，以便减少或最小化由于该信号的处理的影响。因此，RRH RX 132接收的信号可以包括冗余信息。

如在结合图2所讨论，输入到匹配滤波器154可以是过采样信号。因此，通过滤波和下采样，匹配滤波器154减少包含在信号中的冗余。样本到位解映射器192进一步通过去除用来表示QAM符号的附加位而降低冗余度。在图3的实施例中，匹配滤波器和采样-比特映射器位于RRH RX132和前传120之间。因此，在前传120发送之前，去除信号中的冗余。这降低了前传120的带宽要求。

另外，如结合图2所讨论，脉冲整形器156可过采样从位到样本映射器194接收的信号。然而，在图3的实施例中，脉冲整形器位于前传120和RRH TX 134之间。因此，在信号已经经过前传120发送之后，由脉冲整形器156引入的冗余被加到发送信号。因此，这种冗余在前传120上不发送，降低前传120的带宽要求。

在信号的实际传输期间，可发生干扰。附加的冗余可用于处理干扰。例如，在RRH130接收的蜂窝信号可包括由于RRH 130附近或RRH 130和无线接收器(未示出)之间的其他无线信号引入的干扰。

本发明的实施减少前传120的带宽。根据一些实施例，仅匹配滤波采样符号之后剩余的信息通过前传120发送。这样，在采样符号中引入或所发射的信号所固有的冗余信息可从接收信号中除去，并不在前传120上发送。另外，在前传被传输之后，添加到所传输的信号以减少失真的冗余被加入，从而可以其他方式在前传120发送的多余信息并不在前传120发送。由于较少的冗余信息在前传120发送，BBU 110和RRH 130之间用于通信的带宽被减小。

由匹配滤波器154和脉冲整形器156执行的滤波可取决于用于调制蜂窝信号的通信标准。例如，对于GSM基站，匹配滤波器154和脉冲整形器156可以体现为高斯最小频移键控(GMSK)滤波器。在基于OFDM的系统(诸如，LTE和WiMAX基站)中，匹配滤波器154和脉冲整形器156可以包括并行滤波器的集合，而不是单一的过滤器。这样的并行滤波器组可以体现为快速傅立叶变换(FFT)。在基于OFDM的系统中，匹配滤波器154的输出和脉冲整形器156的输入包括多个符号的并行流。该流可以使用相同或不同的调制方案。在另一例子中，在码匹配多路存取(CDMA)系统中，匹配滤波器可以是数字匹配滤波器或相关器。在一些技术中，例如用于CDMA的相关，跟踪和采集的信号由RRH RX 132执行。

如上所述，单个BBU 110可以连接和服务于多个远程射频单元130。在这些实施例中，分别对应于所述的RRH 130的多个前传120连接BBU 110到每个RRH 130，以允许用于其间通信。前传120的子集或全部可以无线来实现，并且因此，前传120可在不同的频带操作。在某些实施例中，前传120在毫米波频带实现。在较低的频带，频谱可受到其他应用拥挤。因此，可难以分配由前传120使用的足够量的频谱。在一些实施例中，这可以通过在前传120使用多输入和多输出(MIMO)克服。例如，使用MIMO可允许例如在BBU和多个远程射频单元之间的多个传输，以相同的频率共存。在实施MIMO传输的实施例中，前传驱动178和前传接收器176执行MIMO处理。

尽管本发明已经在某些实施例中进行了描述，其他实施例对本领域的普通技术人员是显而易见的，包括不提供所有的本文所阐述的特征和优点的实施例也在本发明的范围之内。此外，上述的各种实施例可被组合以提供进一步的实施方式。此外，在一个实施例的上下文中所示的某些特征可以被并入其它实施例。因此，本发明的范围仅通过参考所附权利要求限定。

某些本文公开的实施例已经使用QAM调制调制的特定信号进行了描述。然而，这里公开的原理和优点适用于其他类型的调制信号。

此外，前面的描述和权利要求书可以指元件或特征为被“连接”或“耦合”在一起。如本文中所使用的，除非明确声明，否则，“连接”的意思是一个元件/特征是直接或间接地连接到另一个元件/特征，并且不一定是机械连接。同样地，除非明确声明，否则“耦合”意指一个元件/特征直接或间接地联接到另一个元件/特征，并且不一定是机械连接。因此，虽然在附图中所示的各种原理图描绘元件和部件的示例布置，附加的居间的元件、设备、特征或组件可以存在于一个实际的实施例中(假设所描绘的电路的功能性没有被产生不利影响)。

Claims

1.一种用于无线通信的高效前传通信的装置，包括：

远程无线电头RRH接收器，配置为从多个用户接收第一多个多址无线信号，以及产生包括来自所述多个多址无线信号的第一符号的第一数字基带接收信号；

匹配滤波器，配置为通过对第一符号进行下采样来减少在所述第一数字基带接收信号的第一符号中的冗余，以产生包含第二符号的第二数字基带接收信号，其中第二符号包括来自所述多个用户的信息，其中，所述第二数字基带接收信号具有相对第一数字基带接收信号的减少的带宽；

脉冲整形器，配置为对第一数字基带发射信号进行整形以生成第二数字基带发射信号，第二数字基带发射信号具有相对于第一数字基带发射信号增大的带宽，其中生成第二数字基带发射信号包括向第一数字基带发射信号引入冗余；

RRH发射器，配置为发射基于第二数字基带发射信号的第二多个多址无线信号；以及

前传驱动器，配置为通过前传来传送第二数字基带接收信号。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述RRH接收器还被配置为将针对移动设备的通信移送给另一个RRH。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述前传驱动器包括光缆的驱动器。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述前传驱动器包括以太网驱动器。

5.如权利要求1所述的装置，进一步包括：

基带处理单元BBU，远离前传驱动器；和

前传，配置为提供BBU与至少所述前传驱动器之间的通信信道。

6.如权利要求5所述的装置，其中，RRH发射器和RRH接收器分别经由传输通信信道和接收通信信道连接到BBU，其中该匹配滤波器在接收通信信道上被连接在前传和RRH接收器之间。

7.如权利要求6所述的装置，其中，脉冲整形器在传输通信信道上连接在所述前传和RRH发射器之间，其中所述脉冲整形器被配置为从BBU接收第一数字基带发射信号。

8.如权利要求6所述的装置，进一步包括：

数字-模拟转换器DAC，在传输通信信道上连接在传输匹配滤波器和RRH发射器之间；和

模拟-数字转换器ADC，在接收通信信道上连接在RRH接收器和接收匹配滤波器之间。

9.如权利要求5所述的装置，进一步包括共同位于中心位置的多个BBU和位于远程位置的多个RRH，其中每个RRH经由至少一个前传连接到相应BBU。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述第一符号是软符号，并且其中所述第二符号是硬符号。

11.一种用于无线通信的高效前传通信的系统，包括：

基带处理单元BBU；

至少一个远程无线电头RRH，远离BBU并被配置成从多个用户接收第一多个多址无线信号，并生成包括来自所述多个多址无线信号的第一符号的第一数字基带接收信号；和

至少一个前传，配置成提供所述BBU与RRH之间的至少一个通信信道，

其中，RRH包括匹配滤波器，所述匹配滤波器被配置成通过对第一符号进行下采样来减少第一数字基带接收信号的第一符号中的冗余，以产生包括第二符号的第二数字基带接收信号，其中第二符号包括来自所述多个用户的信息，其中，所述第二数字基带接收信号具有相对于第一数字基带接收信号的减少的带宽，

其中，RRH还包括脉冲整形器，所述脉冲整形器被配置成对第一数字基带发射信号进行整形以生成第二数字基带发射信号，第二数字基带发射信号具有相对于第一数字基带发射信号增大的带宽，其中生成第二数字基带发射信号包括向第一数字基带发射信号引入冗余。

12.如权利要求11所述的系统，其中，该至少一个RRH包括多个RRH，其中所述RRH彼此远离，并且其中所述至少一个前传包括多个前传，每个前传被配置为提供RRH中的一个和BBU之间的通信信道。

13.如权利要求12所述的系统，其中，每个所述前传被进一步配置成提供所述BBU与所述RRH中的相应一个之间的无线通信信道，其中所述前传被进一步配置为经由多输入多输出MIMO配置提供无线通信信道。

14.如权利要求11所述的系统，其中，所述RRH进一步包括前传驱动器，所述前传驱动器被配置为通过前传传送所述第二数字基带接收信号到BBU。

15.如权利要求11所述的系统，其中所述前传还被配置为提供传输通信信道和接收通信信道，其中该RRH进一步包括分别经由传输通信信道和接收通信信道连接到所述BBU的RRH发射器和RRH接收器，并且其中所述匹配滤波器在接收通信信道上连接在前传和RRH接收器之间。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述脉冲整形器在传输通信信道上连接在所述前传和RRH发射器之间，其中所述脉冲整形器被配置成从BBU接收第一数字基带发射信号，并且其中所述RRH发射器被配置为：i)从脉冲整形器接收第二数字基带发射信号和ii)向用户发射基于所述第二数字基带发射信号的第二多个多址无线信号。

17.一种用于与远程无线电头RRH进行电子通信的方法，该方法包括：

从多个用户接收第一多个多址无线信号，并从所述多个多址无线信号产生包括第一符号的第一数字基带接收信号；

通过对第一符号进行下采样来减少第一数字基带接收信号的第一符号中的冗余，以产生包含第二符号的第二数字基带接收信号，其中第二符号包括来自所述多个用户的信息，其中，所述第二数字基带接收信号具有相对第一数字基带接收信号的减少的带宽；

对第一数字基带发射信号进行整形以生成第二数字基带发射信号，第二数字基带发射信号具有相对于第一数字基带发射信号增大的带宽，其中生成第二数字基带发射信号包括向第一数字基带发射信号引入冗余；

发射基于第二数字基带发射信号的第二多个多址无线信号；以及

通过前传来传送第二数字基带接收信号。

18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：将针对移动设备的通信移送给另一个RRH。

19.如权利要求17所述的方法，进一步包括提供基带处理单元BBU和所述前传的至少一个前传驱动器之间的通信信道，其中所述BBU远离所述前传驱动器。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述RRH包括分别经由传输通信信道和接收通信信道连接到BBU的RRH发射器和RRH接收器，并且所述方法进一步包括在接收通信信道上在前传和RRH接收器之间执行匹配滤波。