CN101895503B - 一种用于lte基站侧的信号处理方法及装置 - Google Patents

一种用于lte基站侧的信号处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于LTE基站侧的信号处理方法，包括如下步骤：在信号下行方向，在基带侧对下行信号滤波，去除高频子载波分量，并以抽取频率fsd对滤波后的信号进行抽取；fw≤fsd＜(128/75)*fw，fw为LTE的频谱带宽；在信号上行方向，首先对上行信号进行插值处理，以增加信号频率，然后对信号进行滤波，以添加高频子载波分量。本发明方法能够有效降低基带射频接口传输速率，同时不会增加射频侧的复杂性。本发明还相应公开了一种用于LTE基站侧的信号处理装置，包括下行滤波器、抽取器、插值器、上行滤波器、频域逆变换模块和频域变换模块，均设置于基带侧。

Description

一种用于LTE基站侧的信号处理方法及装置
技术领域
本发明属于无线通讯技术领域，尤其涉及一种LTE(Long Term Evolution，长期演进)无线基站侧的信号处理方法及装置。
背景技术
根据3GPP标准，LTE上、下行均采用过采样。传统的基站侧设备如图1所示，调制数据下行进入一个iFFT(快速付利叶逆变换)处理单元，该单元进行2的整次冥点的iFFT，根据标准，假如LTE的带宽为fw(fw＝1.4M，3M，5M，10M，15M或20M)，则iFFT模块工作于(128/75)*fw，即，在频域上有保护带。上行类似，FFT(快速付利叶变换)模块工作于(128/75)*fw，在频域上提供保护带。
上述传统方案的缺点在于，基带射频接口数据量大，正比于(128/75)*fw。
目前有一种改进方案为子载波压缩方法，该方法将IFFT，FFT从基带侧移到射频侧，这样基带、射频接口的传输速率就能够降至fw，即接口上不传输保护带信息，从而达到了降低接口速率的目的。子载波压缩方法存在如下缺陷：
1、由于IFFT、FFT功能被从基带移到射频侧，使射频侧复杂性大大增加，不利于远端射频单元的维护和可靠性。
2、由于IFFT、FFT功能被从基带移到射频侧，基带需要传输大量的配置数据到射频单元，增加了复杂度。
3、由于上行PRACH(随机接入信道)处理需要在FFT之前，所以，PRACH处理也需要从基带移至射频，进一步增加了射频和接口的设计复杂度。
由于子载波压缩方法的复杂性，其从提出至今始终未能商用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题，提出一种用于LTE基站侧的信号处理方法及装置，能够有效降低基带射频接口传输速率，同时不会增加射频侧的复杂性。
为解决上述技术问题，本发明用于LTE基站侧的信号处理方法包括如下步骤：
在信号下行方向，在基带侧对下行信号滤波，去除高频子载波分量，并以抽取频率fsd对滤波后的信号进行抽取，抽取后的信号进入基带射频下行接口；其中，fw≤fsd＜(128/75)*fw，fw为LTE的频谱带宽，根据3GPP标准，fw＝1.4M，3M，5M，10M，15M或20M；
在信号上行方向，在基带侧对基带射频上行接口过来的频率为fsu的信号进行插值处理，增加信号频率，以适应后续LTE信号处理流程，并对插值后的信号进行滤波，以添加高频子载波分量，即在信号上添加保护带，其中fw≤fsu＜(128/75)*fw。
进一步地，所述信号上行方向的滤波，是采用在高频子载波上填0的方法，来添加高频子载波分量的。
进一步地，本发明方法有两种具体实现方案，第一种方案的具体步骤包括：
在信号下行方向，首先对调制数据进行频域逆变换，将信号从频域变为时域，然后进行所述下行信号滤波处理，然后进行所述抽取处理，再将信号送入所述基带射频下行接口；
在信号上行方向，首先对从基带射频上行接口过来的信号进行所述插值处理，然后进行所述上行信号滤波处理，然后进行频域变换处理，将信号从时域变为频域。
更进一步地，所述频域逆变换指快速付利叶逆变换，所述频域变换指快速付利叶变换。
第二种方案的具体步骤包括：
在信号下行方向，首先对调制数据进行所述下行信号滤波处理，然后进行频域逆变换，将信号从频域变为时域，然后进行所述抽取处理，再将信号送入所述基带射频下行接口；
在信号上行方向，首先对从基带射频上行接口过来的信号进行所述插值处理，然后进行频域变换，将信号从时域变为频域，然后进行所述上行信号滤波处理。
本发明方法提供的两种具体实现方案的区别主要在于第一种方案是在时域上实现滤波，第二种方案则是在频域实现滤波，两种方案用户可根据具体需要进行选择使用。
为解决上述技术问题，本发明用于LTE基站侧的信号处理装置包括：
下行滤波器、抽取器、插值器、上行滤波器、频域逆变换模块和频域变换模块，均设置于基带侧；
其中，所述下行滤波器、插值器和频域逆变换模块设置在下行信号方向，所述下行滤波器用于对下行信号滤波，去除高频子载波分量；所述抽取器用于以抽取频率fsd对滤波后的信号进行抽取，抽取后的信号进入基带射频下行接口；其中，fw≤fsd＜(128/75)*fw，fw为LTE的频谱带宽，根据3GPP标准，fw＝1.4M，3M，5M，10M，15M或20M；所述频域逆变换模块用于将信号从频域变为时域；
所述插值器、上行滤波器和频域变换模块设置在上行信号方向，所述插值器用于对基带射频上行接口过来的频率为fsu的信号进行插值处理，增加信号频率，以适应后续LTE信号处理流程；所述上行滤波器用于对插值后的上行信号进行滤波，以添加高频子载波分量，即在信号上添加保护带；所述频域变换模块用于将信号从时域变为频域；其中fw≤fsu＜(128/75)*fw。
进一步地，所述信号上行滤波器，是采用在高频子载波上填0的方式，来添加高频子载波分量的。
进一步地，本发明装置有两种具体实现方案，第一种方案为：
在信号下行方向，依次设置为所述频域逆变换模块、所述下行滤波器和所述抽取器；
在信号上行方向，依次设置为所述插值器、所述上行滤波器和所述频域变换模块。
更进一步地，所述频域逆变换模块采用快速付利叶逆变换方式实现频域逆变换功能，所述频域变换模块采用快速付利叶变换方式实现频域变换功能。
第二种方案为：
在信号下行方向，依次设置为所述下行滤波器、所述频域逆变换模块和所述抽取器；
在信号上行方向，依次设置为所述插值器、所述频域变换器和所述上行滤波器。
本发明的有益效果为：
本发明在LTE基站侧对信号进行处理的过程中，在下行信号方向，在基带侧对调制数据进行滤波，并对滤波后的信号进行抽取，从而有效降低了基带射频下行接口的传输速率；在上行信号方向，对基带射频上行接口出来的信号进行插值，以增加信号的频率，以适应后续的LTE信号处理流程，如适应上行滤波操作，在上行信号方向，还要对插值后的信号进行滤波处理，以添加高频子载波分量，即添加保护带，由于在基带射频上行接口上不需要传输高频的保护带分量，因而基带射频上行接口的速率得到了降低。
因此，本发明有效降低了基带射频接口的传输速率，最低变为采用3GPP标准情况下的75/128，同时射频部分不需要新增加如FFT、IFFT、PRACH等功能，基带射频接口也不需要增加相关的控制和同步接口。本发明不影响基带射频的接口功能划分，保持了射频单元的简单性。
附图说明
图1为传统LTE采样处理框图；
图2为本发明方法第一种具体实现方案流程示意图；
图3为本发明方法第二种具体实现方案流程示意图；
图4为本发明装置第一种具体实现方案结构示意图；
图5为本发明装置第二种具体实现方案结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明用于LTE基站侧的信号处理方法包括如下步骤：
在信号下行方向，在基带侧对下行信号滤波，去除高频子载波分量，即去掉了保护带，并以抽取频率fsd对滤波后的信号进行抽取，抽取后的信号(即频率在0至fsd之间的信号)进入基带射频下行接口。fw≤fsd＜(128/75)*fw，其中fw为LTE的频谱带宽，根据3GPP标准，fw＝1.4M，3M，5M，10M，15M或20M。
fsd必须大于等于fw，因为传输的数据中必须包含有效的子载波。但是fsd可以小于(128/75)*fw，因为高频的子载波分量已经被去除。
fsd最低可以等于fw，fsd等于fw时，基带射频下行接口传输速率降为采用3GPP标准情形下的75/128。
如果考虑到与WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口，则可对fw进行调整，例如取一个与GSM、WCDMA数据同步的频率，如3.84M整数倍。如果对于CDMA，可取1.2288M的整数倍。如果对于TD-SCDMA可取1.28M的整数倍，或对于上述所有标准共存的情况，取3.84M的整数倍。
经过滤波和抽取后的信号，进入频率为fsd的基带射频下行接口。这样，基带射频下行接口达到了降速的目的。下行数字处理及数模转换单元工作于较低的频率fsd。
在信号上行方向，在基带侧对从基带射频上行接口过来的频率为fsu的信号进行插值处理，增加信号频率，以适应后续的LTE信号处理流程的要求，例如适应上行滤波的要求；并对插值后的信号进行滤波，以添加高频子载波分量，其中fw≤fsu＜(128/75)*fw。
fsu必须大于等于fw，因为传输的数据中必须包含有效的子载波。但是fsu可以小于(128/75)*fw，因为高频子载波分量在基带射频上行接口中已经不存在。
fsu最低可以等于fw，fsu等于fw时，基带射频上行接口传输速率降为采用3GPP标准情形下的75/128。
如果考虑到与WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口，则可对fw进行调整，例如取一个与GSM、WCDMA数据同步的频率，如3.84M整数倍。如果对于CDMA，可取1.2288M的整数倍。如果对于TD-SCDMA可取1.28M的整数倍，或对于上述所有标准共存的情况，取3.84M的整数倍。
本发明方法有两种具体实现方案，下面对两种方案分别进行具体说明。
图2为本发明方法第一种具体实现方案流程示意图，如图所示，本发明方法第一种具体实现方案包括如下步骤：
在信号下行方向，首先对调制数据进行频域逆变换，将信号从频域变为时域，然后进行下行信号滤波处理，然后进行抽取处理，再将信号送入基带射频下行接口；
该方案中，信号下行方向的滤波是在时域进行的，下行滤波采用时域上的SINC卷积函数(相当于频域上的矩形函数)来实现。当然，也可采用其它形式的时域滤波器，只要能够去除高频的保护带即可。
在信号上行方向，首先对从基带射频上行接口过来的信号进行插值处理，然后进行上行信号滤波处理，然后进行频域变换处理，将信号从时域变为频域。
该方案中，信号上行方向的滤波是在时域上实现无效高频分量(保护带分量)的添加，以方便后续的处理。一种典型的方法是在高频子载波上填0，当然也可以采用其它可行方法。
图3为本发明方法第二种具体实现方案流程示意图，如图所示，本发明方法第二种具体实现方案包括如下步骤：
在信号下行方向，首先对调制数据进行下行信号滤波处理，然后进行频域逆变换，将信号从频域变为时域，然后进行抽取处理，再将信号送入基带射频下行接口；
该方案中，信号下行方向的滤波是在频域进行的，即在频域上将高频子载波分量滤除。
在信号上行方向，首先对从基带射频上行接口过来的信号进行插值处理，然后进行频域变换，将信号从时域变为频域，然后进行上行信号滤波处理。
该方案中，信号上行方向的滤波是在频域上实现无效高频分量的添加，以方便后续的处理。一种典型的方法是在高频子载波上填0，当然也可以采用其它可行方法。
该方案中，频域变换和频域逆变换的处理点数不是等于3GPP标准所规定的值(2048或1024或512)，而是小于该标准所规定的值(2048或1024或512)，但大于有效子载波个数，处理点数不一定是2的整数次冥。如果不是2的整次冥，则不能采用快速算法(例如FFT或iFFT)，而需要采用非快速算法(例如DFT或iDFT)。
本发明方法的两种具体实现方案的区别主要在于第一种方案是在时域上实现滤波，第二种方案则是在频域实现滤波，两种方案用户可根据具体需要进行选择使用。
下面对本发明用于LTE基站侧的信号处理装置进行详细说明。
本发明用于LTE基站侧的信号处理装置包括下行滤波器、抽取器、插值器、上行滤波器、频域逆变换模块和频域变换模块，均设置于基带侧。
其中，下行滤波器、插值器和频域逆变换模块设置在下行信号方向，下行滤波器用于对下行信号滤波，去除高频子载波分量；抽取器用于以抽取频率fsd对滤波后的信号进行抽取，抽取后的信号(即频率在0至fsd之间的信号)进入基带射频下行接口；其中，fw≤fsd＜(128/75)*fw，fw为LTE的频谱带宽，根据3GPP标准，fw＝1.4M，3M，5M，10M，15M或20M；频域逆变换模块用于将信号从频域变为时域。
fsd必须大于等于fw，因为传输的数据中必须包含有效的子载波。但是fsd可以小于(128/75)*fw，因为高频的子载波分量已经被去除。
fsd最低可以等于fw，fsd等于fw时，基带射频下行接口传输速率降为采用3GPP标准情形下的75/128。
如果考虑到与WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口，则可对fw进行调整，例如取一个与GSM、WCDMA数据同步的频率，如3.84M整数倍。如果对于CDMA，可取1.2288M的整数倍。如果对于TD-SCDMA可取1.28M的整数倍，或对于上述所有标准共存的情况，取3.84M的整数倍。
经过滤波和抽取后的信号，进入频率为fsd的基带射频下行接口。这样，基带射频下行接口达到了降速的目的。下行数字处理及数模转换单元工作于较低的频率fsd。
插值器、上行滤波器和频域变换模块设置在上行信号方向，插值器用于对从基带射频上行接口过来的频率为fsu的信号进行插值处理，增加信号频率，例如增加到(128/75)*fw，以方便之后的滤波处理；上行滤波器用于对插值后的上行信号进行滤波，以添加高频子载波分量；频域变换模块用于将信号从时域变为频域；其中fw≤fsu＜(128/75)*fw。
Fsu必须大于等于fw，因为传输的数据中必须包含有效的子载波。但是fsu可以小于(128/75)*fw，因为高频子载波分量在基带射频上行接口中已经不存在。
fsu最低可以等于fw，fsu等于fw时，基带射频上行接口传输速率降为采用3GPP标准情形下的75/128。
如果考虑到与WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口，则可对fw进行调整，例如取一个与GSM、WCDMA数据同步的频率，如3.84M整数倍。如果对于CDMA，可取1.2288M的整数倍。如果对于TD-SCDMA可取1.28M的整数倍，或对于上述所有标准共存的情况，取3.84M的整数倍。
本发明装置有两种具体实现方案，下面分别予以说明。
图4为本发明装置第一种具体实现方案结构示意图，如图所示，第一种方案中，本发明装置结构如下：
在信号下行方向，依次设置为频域逆变换模块、下行滤波器和抽取器；
在信号上行方向，依次设置为插值器、上行滤波器和频域变换器。
该实施例中，频域逆变换模块采用快速付利叶逆变换方式实现频域逆变换功能，频域变换模块采用快速付利叶变换方式实现频域变换功能。
该方案中，信号下行方向的滤波是在时域进行的，下行滤波采用时域上的SINC卷积函数(相当于频域上的矩形函数)来实现。当然，也可采用其它形式的时域滤波器，只要能够去除高频的保护带即可。
该方案中，信号上行方向的滤波是在时域上实现无效高频分量(保护带分量)的添加，以方便后续的处理。一种典型的方法是在高频子载波上填0，当然也可以采用其它可行方法。
图5为本发明装置第二种具体实现方案结构示意图，如图所示，第二种方案中，本发明装置结构如下：
在信号下行方向，依次设置为下行滤波器、频域逆变换模块和抽取器；
在信号上行方向，依次设置为插值器、频域变换器和上行滤波器。
该方案中，信号下行方向的滤波是在频域进行的，即在频域上将高频子载波分量滤除。
该方案中，信号上行方向的滤波是在频域上实现无效高频分量的添加，以方便后续的处理。一种典型的方法是在高频子载波上填0，当然也可以采用其它可行方法。
该方案中，频域变换模块和频域逆变换模块的处理点数不是等于3GPP标准所规定的值(2048或1024或512)，而是小于该标准所规定的值(2048或1024或512)，但大于有效子载波个数，处理点数不一定是2的整数次冥。如果不是2的整次冥，则不能采用快速算法(例如FFT或IFFT)，而需要采用非快速算法(例如DFT或IDFT)。
本发明方法的核心思想在于，在基带侧通过滤波去除信号的保护带能量，并通过抽取降低频率，在不影响信号质量的情况下，达到降低基带射频接口传输速率的目的，最低降为采用3GPP标准情形下的75/128。同时，该方法不影响基带射频的接口功能划分，保持了射频单元的简单性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应注意的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求记载的技术方案及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于LTE基站侧的信号处理方法，其特征在于包括如下步骤：
在信号下行方向，在基带侧对下行信号滤波，去除高频子载波分量，并以抽取频率fsd对滤波后的信号进行抽取，抽取后的信号进入基带射频下行接口；其中，fw≤fsd＜(128/75)*fw，fw为LTE的频谱带宽；
在信号上行方向，在基带侧对基带射频上行接口过来的频率为fsu的信号进行插值处理，以增加信号频率，并对插值后的信号进行滤波，以添加高频子载波分量，其中fw≤fsu＜(128/75)*fw。
2.根据权利要求1所述的用于LTE基站侧的信号处理方法，其特征在于：
所述信号上行方向的滤波，是采用在高频子载波上填0的方法，来添加高频子载波分量的。
3.根据权利要求1或2所述的用于LTE基站侧的信号处理方法，其特征在于：
在信号下行方向，首先对调制数据进行频域逆变换，然后进行所述下行信号滤波处理，然后进行所述抽取处理，再将信号送入所述基带射频下行接口；
在信号上行方向，首先对从基带射频上行接口过来的信号进行所述插值处理，然后进行所述上行信号滤波处理，然后进行频域变换处理。
4.根据权利要求3所述的用于LTE基站侧的信号处理方法，其特征在于：
所述频域逆变换指快速付利叶逆变换，所述频域变换指快速付利叶变换。
5.根据权利要求1或2所述的用于LTE基站侧的信号处理方法，其特征在于：
在信号下行方向，首先对调制数据进行所述下行信号滤波处理，然后进行频域逆变换，然后进行所述抽取处理，再将信号送入所述基带射频下行接口；
在信号上行方向，首先对从基带射频上行接口过来的信号进行所述插值处理，然后进行频域变换，然后进行所述上行信号滤波处理。
6.一种用于LTE基站侧的信号处理装置，其特征在于：
所述用于LTE基站侧的信号处理装置包括下行滤波器、抽取器、插值器、上行滤波器、频域逆变换模块和频域变换模块，均设置于基带侧；
其中，所述下行滤波器、插值器和频域逆变换模块设置在下行信号方向，所述下行滤波器用于对下行信号滤波，去除高频子载波分量；所述抽取器用于以抽取频率fsd对滤波后的信号进行抽取，抽取后的信号进入基带射频下行接口；所述频域逆变换模块用于将信号从频域变为时域；其中，fw≤fsd＜(128/75)*fw，fw为LTE的频谱带宽；
所述插值器、上行滤波器和频域变换模块设置在上行信号方向，所述插值器用于对从基带射频上行接口过来的频率为fsu的信号进行插值处理，以增加信号频率；所述上行滤波器用于对插值后的上行信号进行滤波，以添加高频子载波分量；所述频域变换模块用于将信号从时域变为频域；其中fw≤fsu＜(128/75)*fw。
7.根据权利要求6所述的用于LTE基站侧的信号处理装置，其特征在于：
所述信号上行滤波器，是采用在高频子载波上填0的方式，来添加高频子载波分量的。
8.根据权利要求6或7所述的用于LTE基站侧的信号处理装置，其特征在于：
在信号下行方向，依次设置为所述频域逆变换模块、所述下行滤波器和所述抽取器；
在信号上行方向，依次设置为所述插值器、所述上行滤波器和所述频域变换器。
9.根据权利要求8所述的用于LTE基站侧的信号处理装置，其特征在于：
所述频域逆变换模块采用快速付利叶逆变换方式实现频域逆变换功能，所述频域变换模块采用快速付利叶变换方式实现频域变换功能。
10.根据权利要求6或7所述的用于LTE基站侧的信号处理装置，其特征在于：
在信号下行方向，依次设置为所述下行滤波器、所述频域逆变换模块和所述抽取器；
在信号上行方向，依次设置为所述插值器、所述频域变换模块和所述上行滤波器。
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Assignee: SHENZHEN ZTE MICROELECTRONICS TECHNOLOGY CO., LTD.

Assignor: ZTE Corporation

Contract record no.: 2015440020319

Denomination of invention: Signal processing method and device for LTE base station side

Granted publication date: 20140430

License type: Common License

Record date: 20151123

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