專利名稱：基于共享基帶池和分布式射頻單元的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access,微波存取全球互通)移動通訊系統(tǒng)中，基站側(cè)每個載頻扇區(qū)的基帶 處理資源被多個RF (Radio Frequency,無線射頻)單元共享的方法和系統(tǒng)， 以及解決在網(wǎng)絡(luò)演進過程中的系統(tǒng)容量擴展方法。本發(fā)明不僅僅適用于 WIMAX系統(tǒng)，也適合于以O(shè)FDMA (正交頻分多址接入)為基礎(chǔ)的其他移 動通訊系統(tǒng)，比如LTE (Long Term Evolution,長期演進)和UMB (Ultra Mobile Broadband,超移動寬帶)。
背景技術(shù)：
圖1是WiMAX移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的流程示意圖?，F(xiàn)有WiMAX移動網(wǎng)絡(luò)的 主要組成部分包含WiMAX終端CPE ( Customer Premises Equipment ,用 戶端設(shè)備)101、 WiMAX接入網(wǎng)絡(luò)的BS (基站)102、 ASN-GW (接入網(wǎng) 關(guān))103和CSN (連接服務(wù)網(wǎng)絡(luò))104, CPE、 BS和ASN-GW組成了 WiMAX 的ASN(接入服務(wù)網(wǎng)絡(luò))；CPE和BS之間是標準的Rl接口 ； BS和ASN-GW 之間是標準R6接口 ； ASN-GW之間采用標準的R4接口 ； ASN-GW和CSN 之間采用R3接口互連。
由于WiMAX系統(tǒng)無線頻率目前的主流頻萃殳為2.3/2.5/3.5GHz，如果采 用傳統(tǒng)的集成式宏基站配置，饋線損耗較大，導(dǎo)致RF功率浪費，因此BS 通常采用BBU (Base Band Unit,基帶單元)+RRU ( Radio Remote Unit,遠 端射頻單元)方式，具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參見圖2。圖2是基于分布式架構(gòu)的WiMAX 接入網(wǎng)絡(luò)，和圖一的主要區(qū)別在于BS204采用分布式架構(gòu)，由基帶單元 BBU202和遠端射頻單元RRU203組成，BBU和RRU之間可基于OBSAI (Open Base Station Architecture Initiative,開方史基站架構(gòu)創(chuàng)始4關(guān)盟)或者是 CPRI ( Common Public Radio Interface,通用共公無線接口 ) *接口 。在討論基帶共享之前，有兩個概念需要明確 一是載頻(carrier) ， 二 是扇區(qū)(Sector)?？紤]可擴展性， 一個扇區(qū)可能需要多個載頻的擴容和配 置能力。對于WiMAX 802.16e，目前基站的基帶處理部分每個載頻扇區(qū) 對應(yīng)到一個802.16e的Channel (頻道)；802.16e標準定義WiMAX BS的 Channel可以是3.5/5/7/10/14/20MHz的帶寬配置。
對于室內(nèi)覆蓋場景，根據(jù)對話務(wù)量和覆蓋的研究，基本上所有的場景均 為覆蓋受限的場景。主要原因是，現(xiàn)存大量的竟爭技術(shù)比如HSPA (高速分 組接入)、EVDO ( Evolution Data Only)以及DSL ( Digital Subscriber Loop, 數(shù)字用戶環(huán)路)和LAN (局域網(wǎng))技術(shù)，同時存在多個運營商提供服務(wù)，對 于新建的網(wǎng)絡(luò)來說，和已有的網(wǎng)絡(luò)之間是竟爭和互補的關(guān)系；其他的原因是， 初期的用戶滲透比例較少，對于新技術(shù)，用戶的使用習(xí)慣和頻度需要時間培 養(yǎng)和引導(dǎo)。
但是對于室內(nèi)覆蓋場景，需要考慮后期的容量擴展方案，主要原因是 隨著第二代第三代通信設(shè)備接近生命周期，運營商的不同網(wǎng)絡(luò)之間存在著網(wǎng) 絡(luò)負載重新分配的選擇，運營商更加希望在新的擴容成本更低更加有效的網(wǎng) 絡(luò)擴容；另外，通過技術(shù)先進性的體驗和習(xí)慣的養(yǎng)成，更多的用戶開始接受 新的技術(shù)。因此對于室內(nèi)覆蓋而言，需要考慮初期低成本解決覆蓋問題，和 后期的容量擴展性解決方案，滿足不同階段的用戶需求。
目前WiMAX移動系統(tǒng)采用的方法有三種
方案1:參見圖3， 一個覆蓋區(qū)域內(nèi)，采用單獨配置的基帶處理單元， 比如Pico BS方案；圖3是基于傳統(tǒng)Pico BS架構(gòu)的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)示意圖， 包含Pico BS (微微基站)301,每個覆蓋區(qū)間(比如一個樓層)采用一個 Pico BS部署；多個Pico BS之間通過匯聚的交換機或者是路由器302實現(xiàn)， 提供到傳輸網(wǎng)絡(luò)的R6接口 。每個Pico BS需要配置GPS模塊，以便解決TDD (系統(tǒng)同步問題，防止系統(tǒng)組網(wǎng)的干擾。
該方案的缺點是，基站之間不能共享冗余的處理能力。比如圖3中301 對應(yīng)的5樓基站區(qū)域用戶的實際需求為10Mbps數(shù)據(jù)承載能力；實際上BS1 承載能力可達到25Mbps。
方案2:參見圖4。 一個覆蓋區(qū)域內(nèi)，采用Micro BS(微基站)/Pico BS提供信源，通過無源分布式系統(tǒng)，分配RF信號到多個天線單元。圖4是基于 信源基站+分布式無源天線系統(tǒng)架構(gòu)的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，適用于小規(guī)模的室內(nèi) 覆蓋網(wǎng)絡(luò)。信號源基站401可能是Micro BS,也有可能是PicoBS，具體需 要根據(jù)室內(nèi)覆蓋的規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)拓樸情況決定；信源基站提供RF信號給功分 器402和耦合器403,通過層層分配，輸出信號給覆蓋區(qū)域的吸頂天線404 和壁掛天線405;具體天線的選型根據(jù)室內(nèi)地形和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃確定；功分器和 耦合器的區(qū)別在于功分器實現(xiàn)功率等分，而耦合器可根據(jù)要求實現(xiàn)功率到 不同端口的比例配比。
該方案的問題就是需要信源基站提供較大的功率，因為無源分布式系統(tǒng) 的傳輸損耗較大；不適合中等和大規(guī)模的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)組網(wǎng)；另外就是小區(qū) 擴容，需要較大的工程施工和部署工作量。
方案3:參見圖5。 一個覆蓋區(qū)域內(nèi)，采用Micro/PicoBS提供信源，通 過有源分布式系統(tǒng)，分配RF信號到多個天線單元。圖5是基于信源基站+ 分布式有源天線系統(tǒng)架構(gòu)的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，適用于中大規(guī)模的室內(nèi)覆蓋組 網(wǎng)；信號源基站501可能是Micro BS,也有可能是PicoBS，具體需要根據(jù) 室內(nèi)覆蓋的規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)拓樸情況決定；信源基站提供RF信號給功分器502 和耦合器503,通過層層分配，輸出信號給覆蓋區(qū)域的吸頂天線506和壁掛 天線505;具體天線的選型根據(jù)室內(nèi)地形和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃確定；功分器和耦合器 的區(qū)別在于功分器實現(xiàn)功率等分，而耦合器可根據(jù)要求實現(xiàn)功率到不同端 口的比例配比；有源分布式系統(tǒng)和無源分布式系統(tǒng)最大區(qū)別在于在信號衰 減較大的中間干線位置，會部署干線放大器504,抵抗線路傳輸帶來的損耗。 該方案同方案2的區(qū)別就是傳輸線路中間需要增加干線放大器來補償線路 損耗，適合于大中規(guī)模的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)。
該方案的缺點是，由于802.16e是TDD (時分雙工)系統(tǒng)，對于時間同 步要求嚴格，干線放大器需要能夠提取收發(fā)時序同步信號，補償不同線路時 延帶來的符號收發(fā)時序。這一方面的限制，會帶來工程維護的工作量、成本 增加，也帶來可靠性相關(guān)的問題。另外的缺點是不利于后期的容量擴展；還 有就是由于WiMAX是TDD系統(tǒng)需要解決和已有系統(tǒng)的共存問題，和帶來 的中間節(jié)點成本增加；另外就是維護和擴容工作量會較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是,提出一種新的分布式共享基帶池的方法和 系統(tǒng)，能夠解決覆蓋受限場景初期的基帶處理資源共享問題，以及解決后期 容量提升之后的平滑擴容問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于共享基帶池和分布式射 頻單元的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括基帶池和分布式射頻單元，若干個分布式射頻 單元連接到基帶池，共享該基帶池一個邏輯信道的基帶處理資源。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述基帶池發(fā)送同一前向鏈路 輸入信號至共享同一邏輯信道的若干個分布式射頻單元，所述基帶池和該若 干個分布式射頻單元根據(jù)鏈路延時檢測機制，對所述前向鏈路輸入信號進行 時延補償。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述基帶池接收所述共享一個 邏輯信道的若干個分布式射頻單元的反向鏈路輸入信號，對該反向鏈路輸入 信號進行同步檢測和合并處理，將物理上分離的所述若干個反向鏈路輸入信
號合并為一個邏輯信道的IQ信號，進行物理層的解調(diào)處理。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述共享一個邏輯信道的基帶 處理資源的分布式射頻單元為相鄰覆蓋區(qū)域的分布式射頻單元。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所述系統(tǒng)中還包括功分器和/ 或耦合器，以及天線單元，將分布式射頻單元的射頻信號耦合至天線單元。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，對所述系統(tǒng)進行擴容時，將所 述分布式射頻單元重新進行劃分，將該若干個分布式射頻單元劃分為多組， 每組共享該基帶池一個邏輯信道的基帶處理資源，實現(xiàn)系統(tǒng)擴容。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，在系統(tǒng)設(shè)備管理服務(wù)器EMS 側(cè)進行邏輯信道參數(shù)配置，配置分布式射頻單元和邏輯信道的對應(yīng)關(guān)系，同 步到所述基帶池和分布式射頻單元。
進一步地，上述系統(tǒng)還可具有以下特點，所 系統(tǒng)適用于802.16網(wǎng)絡(luò)部分使用子信道PUSC和完全使用子信道FUSC組網(wǎng)方式。
本發(fā)明還提出一種基于共享基帶池和分布式射頻單元的組網(wǎng)方法，應(yīng)用 于包含分布式射頻單元和基帶池的系統(tǒng)，所述方法包含若干個分布式射頻 單元共享基帶池一個邏輯信道的基帶處理資源。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述基帶池發(fā)送同一前向鏈路 輸入信號至共享同一邏輯信道的若干個分布式射頻單元，所述基帶池和該若 干個分布式射頻單元根據(jù)鏈路延時檢測機制，對所述前向鏈路輸入信號進行 時延補償。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述基帶池接收所述共享一個 邏輯信道的若干個分布式射頻單元的反向鏈路輸入信號，對該反向鏈路輸入 信號進行同步檢測和合并處理，將物理上分離的所述若干個反向鏈路輸入信 號合并為一個邏輯信道的IQ信號，進行物理層的解調(diào)處理。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述基帶池將IQ基帶數(shù)據(jù)使 用廣播的形式發(fā)送到所述共享同一邏輯信道的分布式射頻單元，在包含所述 IQ基帶數(shù)據(jù)的無線幀中填寫該邏輯信道的標識，所述分布式射頻單元根據(jù) 該邏輯信道標識，接收其所屬的邏輯信道的IQ基帶數(shù)據(jù)，所述共享一個邏 輯信道的若干個分布式射頻單元發(fā)送IQ數(shù)據(jù)至所述基帶池時，在包含該IQ 數(shù)據(jù)的無線幀中填寫其所屬邏輯信道的標識，屬于同一邏輯信道的IQ數(shù)據(jù) 在基帶池或上游分布式射頻單元進行合并。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，當屬于同一邏輯信道的部分分 布式射頻單元采用鏈形組網(wǎng)時，計算屬于該邏輯信道且位于同一鏈路的各分 布式射頻單元的處理時延中最大處理時延和最小處理時延的差值，得到延時 動態(tài)范圍D，如果延時動態(tài)范圍D小于一預(yù)設(shè)閾值，才在基帶池側(cè)采用廣 播的方式發(fā)送IQ基帶數(shù)據(jù)至分布式射頻單元，對分布式射頻單元發(fā)送到基 帶池的IQ數(shù)據(jù)進行合并。
進一步地，上述方法還可具有以下特點，所述系統(tǒng)組網(wǎng)時，將相鄰覆蓋 區(qū)域的分布式射頻單元進行配對，共享一個邏輯信道的基帶處理資源。
本發(fā)明不僅僅適用于WiMAX 802.16e系統(tǒng)，也適用于基于OFDMA的其他系統(tǒng)；適用場景涵蓋覆蓋受限場景、容量受限場景，靈活實現(xiàn)從初期覆
蓋受限到后期容量受限的平滑升級，保護已有的設(shè)備投資，大部分維護工作 在基帶池完成，無需要更改已有的布線資源，運維成本較低。


圖1是WiMAX移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖2是基于分布式架構(gòu)的WiMAX接入網(wǎng)絡(luò)示意圖3是現(xiàn)有基于傳統(tǒng)Pico BS架構(gòu)的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)示意圖4是現(xiàn)有基于信源基站+分布式無源天線系統(tǒng)架構(gòu)的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò) 示意圖5是現(xiàn)有基于信源基站+分布式有源天線系統(tǒng)架構(gòu)的室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)；
圖6是本發(fā)明覆蓋受限場景的共享基帶池和分布式射頻單元示意圖7是本發(fā)明覆蓋受限到容量受限場景的共享基帶池和分布式射頻單 元示意圖8是本發(fā)明基帶和射頻單元之間傳輸信元的幀結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本發(fā)明基帶和射頻單元之間組網(wǎng)方式示意圖。
具體實施例方式
在下面的名又述中，Wimax channel和邏輯信道是相同的涵義，對應(yīng) WiMAX的無線資源管理而言是一個最小的單元。對于PUSC All subchannel、 BAND AMC和FUSC置換方式(Permutation)而言，是一個完整的載頻扇 區(qū)資源；對于PUSC Segment置換方式(Permutation)而言，是一個載頻扇 區(qū)的1/3子信道資源(Subchannel)。
基帶部分配置成本一般而言占據(jù)整個基站配置的30%比例，如果能夠減 少該部分的初期配置，則便于運營商的經(jīng)濟和快速建網(wǎng)。因此，本發(fā)明提出 一種通過共享基帶池減少配置成本的系統(tǒng)和方法。圖6是本發(fā)明提出的覆蓋受限場景下基于共享基帶池和分布式射頻單 元的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。該系統(tǒng)主要包括
分布式射頻單元601，該分布式射頻單元可以為Pico RRU;每個樓層有 一個或多個分布式射頻單元；
樓層集線器602，與該樓層的分布式射頻單元601相連；
分布式射頻單元(如Pico RRU)和樓層集線器之間可以采用電接口或 者是光接口 ，物理速率可以是1G/1.25G/2.5G等。
集中集線器603,與各樓層的樓層集線器602相連；
共享基帶池604,即BBU,與集中集線器相連。
圖6所示包含兩個樓層，在該場景下，樓層N和樓層N+1按照用戶話 務(wù)量統(tǒng)計在一個載扇(carrier-sector)承載能力之內(nèi)；本發(fā)明支持物理上分 離的多個Pico RRU (圖中A、 B、 C、 E、 F)，通過樓層集線器602、集中 集線器603和基帶池BBU合并為一個邏輯信道，組成一個邏輯的 MIMO/SIMO (多輸入多輸出/單輸入多輸出)基站組，多個Pico RRU共享 基帶池BBU的基帶處理資源。
對于覆蓋受限的場景，可將每個Pico RRU通過軟件配置使能方式邏輯 上實現(xiàn)MIMO配置，通過將相鄰樓層或者是相鄰覆蓋的Pico RRU配對，實 現(xiàn)良好的空間分集效果，改進小區(qū)邊緣的覆蓋效果。
多個Pico RRU共享一個邏輯信道的^見劃，即Pico RRU配對的原則如下
(1 ) 需要配對的M個Pico RRUi覆蓋區(qū)域相鄰；
(2) 根據(jù)容量規(guī)劃屬于覆蓋受限場景，這M個Pico RRUi覆蓋區(qū) 間的用戶總?cè)萘吭谝粋€WiMAX的邏輯信道7"R載能力之內(nèi)； 具體描述如下，假定第i個Pico RRU在線用戶數(shù)Npic。RRuw、 忙時吞吐量T Pie。 RRU u) ( Mbps ) ; 1個WiMAX邏輯信道的 承載能力為NwiMAx個用戶數(shù)、TWiMAX;如果(SNPkoRRU(i)
Pico RRU (i)
《TwiMAX)，其中l(wèi)《i<M, 則這M個Pico RRU在網(wǎng)絡(luò)身見劃時配對，組成一個邏輯的 WiMAX邏輯信道。通過配對的M個Pico RRU,均支持MIMO配置，每個Pico RRU支持 2Tx/2Rx配置。對于配對屬于同一邏輯信道的PicoRRU之間，采用基于Slot (時隙)為最小單位的調(diào)度機制，使能MIMOSTC編碼方式；在小區(qū)邊界， 由于CPE可以同時收到來自幾個Pico RRU的RF信號，假定最大情況下邊 界可接收到來自N個Pico RRU的信號(N《M),從而增加了無線傳播多 徑的數(shù)量，改進處于小區(qū)邊緣的終端下行覆蓋效果；理論效果小區(qū)邊界可達 到l(moglO(N)的改進增益。
下面說明BBU和RRU之間的前向鏈路輸入信號和反向鏈路輸入信號的傳輸。
對于前向鏈路輸入信號，BBU側(cè)實現(xiàn)同一邏輯信道IQ信號的復(fù)制，緩 存到發(fā)送隊列中；即共享一個邏輯信道的多個分布式射頻單元，其前向鏈路 輸入信一致，所述BBU發(fā)送同一前向鏈^^輸入信號至共享一個邏輯信道的 多個分布式射頻單元。共享一個邏輯信道的多個分布式射頻單元，在BBU 側(cè)發(fā)送測距幀到各個分布式視頻單元，測距幀被分布式射頻單元單元環(huán)回到 BBU側(cè)接收，得到線路環(huán)回時延(Roundtrip Delay);考慮收發(fā)線路的對稱 性，計算出單向時延Calibrate—delay,發(fā)給基帶處理單元處理；BBU根據(jù)該 單向時延參數(shù)實現(xiàn)時延的補償。同樣的在RRU側(cè)也發(fā)起到BBU的測距操作， 測距幀被BBU單元環(huán)回到RRU側(cè)接收，得到線路環(huán)回時延(Roundtrip Delay ), RRU根據(jù)該參數(shù)實現(xiàn)反向時延的補償。發(fā)送例程才艮據(jù)各個物理Pico RRU的時延補償?shù)臅r序要求，將IQ數(shù)據(jù)映射到相應(yīng)的鏈路幀結(jié)構(gòu)中。各個 Pico RRU的操作維護信令和控制信令分別映射；各個Pico RRU的測距程序 也分開進行。
對于反向鏈路信號，RRU側(cè)實現(xiàn)該天線下屬覆蓋區(qū)間RF信號的濾波、 下變頻、AGC ( Automatic Gain Control,自動增益控制)和AD (才莫lt轉(zhuǎn)換) 信號處理，轉(zhuǎn)換為IQ信號，根據(jù)仿真結(jié)果，12~16bit的IQ精度可以滿足 802.16e系統(tǒng)要求；
BBU接收各個Pico RRU的IQ信號，進行同步檢測和信號接收處理， 將物理上分離的信號合并為一個邏輯信道的IQ信號，進行物理層的解調(diào)處理；信號接收處理算法(比如MRC、 MLD)是成熟技術(shù)，不在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。各個Pico RRU的控制信令和操作維護信令獨立傳輸和處理。
Pico RRU和BBU之間傳輸信令的無線幀結(jié)構(gòu)參見圖8的詳細描述。和 已有的OBSAI/CPRI幀結(jié)構(gòu)定義主要的區(qū)別在于本發(fā)明的幀結(jié)構(gòu)滿足標準 的OBSAI接口格式定義，但是結(jié)合考慮本發(fā)明多個射頻單元對應(yīng)到一個邏 輯信道的配置方式，定義了一個邏輯信道的配置信息，即邏輯信道標識的字 段，用于通知各個射頻單元以及基帶處理單元，便于進行下行信號的發(fā)送和 上行信號的接收。增加了該配置字段之后， 一個邏輯信道由一個或多個物理 的射頻單元組成，提供更高的組網(wǎng)靈活性支持，適用于覆蓋受限場景以及容 量受限場景。
圖8是基帶和射頻單元之間無線幀的幀結(jié)構(gòu)。該幀結(jié)構(gòu)定義采用標準的 OBSAI格式，OBSAI的幀有3層結(jié)構(gòu)，分別是Message (消息)、MG (消 息組)、Master Frame (主幀)，其中
Message是OBSAI的基本單元，包含19個字節(jié)，由地址、類型、時間 戳和凈荷組成。Message有兩種類型，控制Message和數(shù)據(jù)Message;
MG由Message組成，在WiMAX幀結(jié)構(gòu)中，IX速率設(shè)置時默認定義 一個MG包含20個數(shù)據(jù)Message、 1個控制Message以及1個Idle (空閑)字節(jié)。
N—MG個MG構(gòu)成一個Master Frame; WiMAX系統(tǒng)默認Master Frame 是10ms周期；包含1920個MG。
MG包含地址、類型、時間戳和凈荷，其中
ADDR[12.,0]是地址域，用來在級聯(lián)或者是環(huán)形組網(wǎng)時，區(qū)分數(shù)據(jù)是路 由到哪個射頻單元接收的；只有和地址域中的地址匹配的單元才需要接收該 數(shù)據(jù)MG。
TYPE[4,.0]是類型域，用來區(qū)分報文類型是控制報文還是數(shù)據(jù)報文
當TYPE為00000表示是控制幀；TYPE為01100表示是WiMAX數(shù)據(jù) 幀；TYPE為01011表示是測距幀，測量得到的延時數(shù)值用于基帶和RRU進行延時補償；TYPE為01101表示是復(fù)位幀；TYPE為01010表示是以太 網(wǎng)報文；TYPE為01001表示是幀時鐘突發(fā)。其他字段WIMAX系統(tǒng)暫時未 使用。
時間戳(Timestamp)，對于控制幀默認為000000;對于數(shù)據(jù)幀，時間 戳將凈荷(Payload)與特定的時間點關(guān)聯(lián)起來。
對于控制幀，本發(fā)明采用子類型字段SUB-TYPE為00000000時，表示 為配置控制幀，該幀里面有13bit的Logic Channel ID (邏輯信道標識)表明 RRU屬于哪個邏輯信道；
Logic Channel ID作用主要是在級聯(lián)鏈形組網(wǎng)時，如果一個鏈上的多 個RRU單元同屬于一個邏輯信道，基帶在發(fā)送IQ基帶數(shù)據(jù)時，可采用廣播 的形式分發(fā)到各個RRU單元，并且在地址域填寫邏輯信道的ID，這樣可以 減少基帶處理模塊前向處理的復(fù)雜度；在RRU側(cè)接收時，屬于該邏輯信道 單元的所有RRU可接收同樣的IQ數(shù)據(jù)，但是處理時延不同。
為了保障系統(tǒng)的可靠性，是否可使用前向廣播機制需要基帶處理單元進 行判斷，主要依據(jù)是假定屬于同一邏輯信道單元i的RRU集合為A， A= U (RRIK Logic CHi),并且集合A中的部分RRU釆用鏈形組網(wǎng)；假定集合 A位于同一鏈路的各RRU處理時延為Delay(A)，計算延時動態(tài)范圍D為 Max (Delay(A)) -Min (Delay(A));如果D小于一預(yù)設(shè)閾值，可以在基帶 側(cè)采用統(tǒng)一廣播的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，在各個RRU側(cè)能夠進行接收和調(diào)整；因 為室內(nèi)覆蓋場景下，光纖距離一般而言小于lkm，光纖傳輸加兩級節(jié)點處理 總延時往往小于10微秒；系統(tǒng)允許該閾值在10-30微秒之間，可根據(jù)情況 在EMS側(cè)配置。
對于反向接收的數(shù)據(jù)，采取類似的策略判斷。主要依據(jù)是假定屬于同 一邏輯信道單元i的RRU集合為A, A= U (RRU 6 Logic CHO,并且集合A 中的部分RRU采用鏈形組網(wǎng)；假定集合A位于同一鏈路的各RRU處理時 延為Delay(A)，計算延時動態(tài)范圍D為Max (Delay(A)) -Min (Delay(A)); 如果D小于一預(yù)設(shè)闊值，屬于同一邏輯信道單元的IQ數(shù)據(jù)，各個RRU節(jié) 點根據(jù)該邏輯信道標識，屬于同一邏輯信道的IQ數(shù)據(jù)在上游RRU節(jié)點或基 帶池實現(xiàn)IQ數(shù)據(jù)合并。上述前向數(shù)據(jù)的廣播和反向數(shù)據(jù)的合并只是對數(shù)據(jù)Message適用；不適 合于控制Message;實現(xiàn)上述處理之后，最大的好處是，對于覆蓋受限的場 景，同樣速率的光纖鏈路，可以承載更多的射頻單元，因為同一邏輯信道下 無論有多少射頻單元，如果這些射頻單元采用鏈形組網(wǎng)，實際上不會提高鏈 路速率。
以圖9為例，假定PicoRRUA、 B、 C、 D屬于同一邏輯信道單元，每 個Pico RRU支持10MHz的2T2R配置；如果沒有本發(fā)明的處理策略，則單 個Pico RRU至少需要光纖鏈路提供
10*28/25*2*2*16*10/8 = 896Mbps
4個Pico RRU采用級聯(lián)方式，4X ( 2.5Gbps )的OBSAI速率根本沒有 辦法承載；但是采用了本發(fā)明的處理措施之后，4個Pico RRU采用級聯(lián)方 式，總的IQ數(shù)據(jù)的速率仍然為896Mbps;可以在OBSAI的2X速率上岸義載。
圖8的幀結(jié)構(gòu)定義，可以比較靈活地支持Pico RRU的各種組網(wǎng)方式， 包含上述圖6及后面圖7的星形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以及圖9的鏈形組網(wǎng)、星形混合 組網(wǎng)。
在圖6所示的系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行擴展，主要包括兩種，擴容需求小的擴容 和容量受限擴容。
對于部分容量極小的覆蓋盲點或者是擴容空間需求小的區(qū)間，可以釆用 PicoRRU帶無源分布式天線結(jié)合的方案，通過圖6的信源PicoRRUF和功 分器605耦合到多個分布式天線606,實現(xiàn)覆蓋的擴展。也可以通過耦合器， 或者耦合器和功分器結(jié)合的方式將無線射頻信號耦合至分布式天線。
圖7是另一中擴容方式，覆蓋受限到容量受限升級場景的共享基帶池和 分布式射頻單元。該擴容方法主要是對分布式射頻單元重新進行配置，將原 來共享一個邏輯信道的多個分布式射頻單元進行分組，分為多個組，每一組 共享一個邏輯信道的基帶處理資源，在容量要求高的情況下，可以為每個分 布式射頻單元單獨配置一個邏輯信道的基帶處理資源。
初期的配置參見圖6所示按照用戶話務(wù)量統(tǒng)計，樓層N和樓層N+l的Pico RRU (圖中A、 B、 C、 E、 F、 G),邏輯上屬于1個邏輯信道(小 區(qū)A);
后期，隨著用戶數(shù)的增加，用戶行為的養(yǎng)成，使用系統(tǒng)的時間和比例增 加，樓層N和樓層N+l的Pico RRU (圖中A、 B、 C、 E、 F、 G)701，分 裂成兩個邏輯信道(Pico RRU A、 B、 C屬于小區(qū)A， Pico RRU E、 F、 G屬 于小區(qū)B);也可以分裂成更多的小區(qū)(比如每個Pico RRU屬于單獨的小 區(qū))。
從圖6的覆蓋受限場景升級到圖7的場景，不需要更改和重新安裝遠端 射頻單元Pico RRU,也不需要更改工程部署的電纜和光纖資源，只需要在 營運商網(wǎng)絡(luò)管理單元(EMS )進行無線參數(shù)配置方面關(guān)于邏輯信道參數(shù)的更 改，重新劃分屬于一個無線邏輯信道的Pico RRU組成配置，在基帶池BBU 側(cè)軟件配置同步，BBU軟件自動實現(xiàn)擴容的實現(xiàn)。
對于容量要求高的Pico RRU區(qū)域，通過在設(shè)備管理服務(wù)器EMS側(cè)配置 數(shù)據(jù)，同步到基站側(cè)的BBU和Pico RRU,使能MIMO功能，每個Pico RRU 單獨組成一個邏輯Channel;在樓層Pico集線器602和集中Pico集線器603 處自動更新信號合并和分發(fā)機制，實現(xiàn)小區(qū)的分裂。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用圖6和圖7的組網(wǎng)方案，PicoRRU可以靠近覆 蓋重點區(qū)域安裝，天線靠近用戶單元，可以很好的改進系統(tǒng)覆蓋性能，這一 點可以達到比傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)(圖4和圖5的方案)更好的性能。原因是IQ 信號通過光纖傳輸，是無損傳輸；Pico RRU的RF單元靠近天線安裝，傳輸 損耗很小。同時高階調(diào)制的比例增加，還可以提升系統(tǒng)的平均吞吐量。而傳 統(tǒng)的PicoBS方案(圖3)沒辦法實現(xiàn)多個Pico BS基帶的共享，以及GPS 的共享，部署成本和維護成本較高。
本發(fā)明共享分布式基帶池的設(shè)備和方法，適用于802.16e網(wǎng)絡(luò)PUSC (Partially Used Subchannelization,部分使用子信道)和FUSC ( Fully Used Subchannelization，完4H吏用子4言道)纟且網(wǎng)方式。
本發(fā)明可基于標準的802.16 - 2004和802.16 - 2005協(xié)議，適用于標準 認證通過的WiMAX終端。綜合上面描述，本發(fā)明的技術(shù)方案包含以下技術(shù)要點在覆蓋受限的場 景下，支持多個射頻單元共享一個WiMAX Channel的基帶處理資源；對于 共享WiMAX Channel的基帶處理資源的區(qū)間，帶來前向鏈路和反向鏈路覆 蓋增益，改進邊緣覆蓋；通過軟件配置，實現(xiàn)從覆蓋受限場景到容量受限場 景的升級和小區(qū)分裂支持，所有維護工作量在基帶池完成，不需要到遠端 RRU完成。
本發(fā)明不僅僅適用于WiMAX 802.16e系統(tǒng)，也適用于基于OFDMA的 其他系統(tǒng)(如LTE和UMB );在LTE和UMB系統(tǒng)中，WIMAX邏輯信道 對應(yīng)為LTE和UMB的載扇概念；適用場景涵蓋覆蓋受限場景、容量受限場 景，靈活實現(xiàn)從初期覆蓋受限到后期容量受限的平滑升級，保護已有的設(shè)備 投資，維護升級僅僅在基帶池集中點實現(xiàn)，降低了維護成本。
權(quán)利要求
1、一種基于共享基帶池和分布式射頻單元的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括基帶池和分布式射頻單元，若干個分布式射頻單元連接到基帶池，共享該基帶池一個邏輯信道的基帶處理資源。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基帶池發(fā)送同一前向 鏈路輸入信號至共享同一邏輯信道的若干個分布式射頻單元，所述基帶池和 該若干個分布式射頻單元根據(jù)鏈路延時檢測機制，對所述前向鏈路輸入信號 進行時延補償。
3、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基帶池接收所述共享 一個邏輯信道的若干個分布式射頻單元的反向鏈路輸入信號，對該反向鏈路 輸入信號進行同步檢測和合并處理，將物理上分離的所述若干個反向鏈路輸 入信號合并為一個邏輯信道的IQ信號，進行物理層的解調(diào)處理。
4、 如權(quán)利要求1至3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述共享一個邏 輯信道的基帶處理資源的分布式射頻單元為相鄰覆蓋區(qū)域的分布式射頻單 元。
5、 如權(quán)利要求1至3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中還包 括功分器和/或耦合器，以及天線單元，將分布式射頻單元的射頻信號耦合 至天線單元。
6、 如權(quán)利要求1至3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，對所述系統(tǒng)進行 擴容時，將所述分布式射頻單元重新進行劃分，將該若干個分布式射頻單元 劃分為多組，每組共享該基帶池一個邏輯信道的基帶處理資源，實現(xiàn)系統(tǒng)擴容。
7、 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)設(shè)備管理服務(wù)器EMS 側(cè)進行邏輯信道參數(shù)配置，配置分布式射頻單元和邏輯信道的對應(yīng)關(guān)系，同 步到所述基帶池和分布式射頻單元。
8、 如權(quán)利要求1至3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)適用于(802.16網(wǎng)絡(luò)部分使用子信道PUSC和完全使用子信道FUSC組網(wǎng)方式。
9、 一種基于共享基帶池和分布式射頻單元的組網(wǎng)方法，應(yīng)用于包含分 布式射頻單元和基帶池的系統(tǒng)，其特征在于，若干個分布式射頻單元共享基 帶池一個邏輯信道的基帶處理資源。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述基帶池發(fā)送同一前向 鏈路輸入信號至共享同一邏輯信道的若干個分布式射頻單元，所述基帶池和 該若干個分布式射頻單元根據(jù)鏈路延時檢測機制，對所述前向鏈路輸入信號 進行時延補償。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述基帶池接收所述共享 一個邏輯信道的若干個分布式射頻單元的反向鏈路輸入信號，對該反向鏈路 輸入信號進行同步檢測和合并處理，將物理上分離的所述若干個反向鏈路輸 入信號合并為一個邏輯信道的IQ信號，進行物理層的解調(diào)處理。
12、 如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述基帶池將IQ 基帶數(shù)據(jù)使用廣播的形式發(fā)送到所述共享同一邏輯信道的分布式射頻單元， 在包含所述IQ基帶數(shù)據(jù)的無線幀中填寫該邏輯信道的標識，所述分布式射 頻單元根據(jù)該邏輯信道標識，接收其所屬的邏輯信道的IQ基帶數(shù)據(jù)，所述 共享一個邏輯信道的若干個分布式射頻單元發(fā)送IQ數(shù)據(jù)至所述基帶池時， 在包含該IQ數(shù)據(jù)的無線幀中填寫其所屬邏輯信道的標識，屬于同一邏輯信 道的IQ數(shù)據(jù)在基帶池或上游分布式射頻單元進行合并。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，當屬于同一邏輯信道的 部分分布式射頻單元采用鏈形組網(wǎng)時，計算屬于該邏輯信道且位于同一鏈路 的各分布式射頻單元的處理時延中最大處理時延和最小處理時延的差值，得 到延時動態(tài)范圍D，如果延時動態(tài)范圍D小于一預(yù)設(shè)閾值，才在基帶池側(cè) 采用廣播的方式發(fā)送IQ基帶數(shù)據(jù)至分布式射頻單元，對分布式射頻單元發(fā) 送到基帶池的IQ數(shù)據(jù)進行合并。
14、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)組網(wǎng)時，將相鄰 覆蓋區(qū)域的分布式射頻單元進行配對，共享一個邏輯信道的基帶處理資源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于共享基帶池和分布式射頻單元的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括基帶池和分布式射頻單元，若干個分布式射頻單元連接到基帶池，共享該基帶池一個邏輯信道的基帶處理資源。本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法，在覆蓋受限的場景下，支持多個射頻單元共享一個邏輯信道的基帶處理資源；對于共享一個邏輯信道的基帶處理資源的區(qū)間，帶來前向鏈路和反向鏈路覆蓋增益，改進了邊緣覆蓋；通過軟件配置，實現(xiàn)從覆蓋受限場景到容量受限場景的升級和小區(qū)分裂支持，所有維護工作量在基帶池完成，不需要到遠端RRU完成，升級和擴容方便。
文檔編號H04B7/26GK101562900SQ20081009371
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者張詩壯 申請人:中興通訊股份有限公司