CN102035589B - 一种基站、远端射频单元及其信号发送方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站、远端射频单元及其信号发送方法，包括：传输及基带信号处理模块对信息进行传输及变换处理后，通过基带信号传输至无线收发信机，无线收发信机将基带信号调制为中频信号；无线收发信机通过无线方式向远端射频单元发送中频信号，远端射频模块将接收到的中频信号转换为射频信号发射。远端射频模块将接收到的终端上行信号转换为中频信号无线传输至无线收发信机，转换为基带信号给传输及基带信号处理模块。本发明采用的覆盖系统，设备简化，主站和远端射频单元的覆盖距离可以大幅度提高，可以减少网络组成成本。

Description

一种基站、远端射频单元及其信号发送方法

技术领域

本发明涉及移动通信设备，特别涉及一种基站、远端射频单元及其信号发送方法。

背景技术

针对特殊偏远地方的覆盖，目前一般采用的方法有以下几种：

1、采用基站+无线直放站。

图1为直放站和基站组成示意图，如图所示，在该方案下，基站和直放站近端机可采用直接电缆连接或无线耦合。通过中继天线使用中继频率与直放站远端机通信，中继频率与系统射频频率同频或者异频。

该方案不足在于：成本高，系统组成包括完整移动基站，无线直放站包括近端机、远端机。由于基站和无线直放站独立设计，所以覆盖距离受限。一般基站不能补偿无线直放站之间的传输时延，因此，覆盖距离受限于系统对空口时延的限制要求。

2、采用数字微波中继+基站。

在该方案下，远端直接用基站，基站到基站控制器采用数字微波做中继传输。

该方案不足在于：成本较高，系统包括基站和数字微波中继，并且数字微波需要视距传输，工程安装容易受限。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供了一种基站、远端射频单元及其信号发送方法。

本发明实施例中提供了一种基站，包括：

传输及基带信号处理模块，用于对信息进行传输及变换处理，通过基带信号与无线收发信机交互数据；

无线收发信机，用于以无线方式通过中频信号向远端射频单元发送所述传输及基带信号处理模块传输至的数据，将通过无线方式从远端射频单元接收的中频信号传输至所述传输及基带信号处理模块。

本发明实施例中提供了一种基站的信号发送方法，包括如下步骤：

传输及基带信号处理模块对信息进行传输及变换处理后，通过基带信号传输至无线收发信机，无线收发信机将基带信号调制为中频信号；

无线收发信机通过无线方式向远端射频单元发送中频信号。

较佳地，在通过无线方式向远端射频单元发送中频信号时，相对标准的空口信号发射时间提前t0发送，t0＝L/C，L为基站与远端射频单元的距离，C为光速。

较佳地，如果存在多个远端射频单元，L为基站到最远端的远端射频单元的距离。

本发明实施例中提供了一种远端射频单元，包括：

传输模块，用于以中频通过无线向无线收发信机发送射频模块传输至的数据，将以中频通过无线从无线收发信机接收的信号传输至射频模块；

射频模块，用于发送传输模块传输至的信号，将接收的信号传输至传输模块。

较佳地，进一步包括：

同步模块，用于利用GPS或北斗进行授时。

本发明实施例中提供了一种远端射频单元的信号发送方法，包括如下步骤：

射频模块将接收到的信号通过中频信号传输至传输模块；

传输模块以中频通过无线向无线收发信机发送所述射频模块传输至的数据。

较佳地，通过对空口信令中的系统控制字增加时间偏移量使终端的上行发射时间提前量上再提前t0发送，t0＝L/C，L为基站与远端射频单元的距离，C为光速。

较佳地，如果存在多个远端射频单元，L为基站到最远端的远端射频单元的距离。

较佳地，远端射频单元TDD工作模式的收发切换时间点通过管理站配置。

本发明有益效果如下：

按本发明实施例提供的技术方案实施，相对于通常采用的基站和无线直放站组成的特殊场景覆盖系统，设备简化，同时由于主站预置传输时延补偿，主站和远端射频单元的覆盖距离可以大幅度提高，可以减少网络组成成本。

附图说明

图1为背景技术中直放站和基站组成示意图；

图2为本发明实施例中基站结构示意图；

图3为本发明实施例中远端射频单元结构示意图；

图4为本发明实施例中基于宏、微基站的移频无线基站系统结构示意图；

图5为本发明实施例中一般分布式基站的系统示意图；

图6为本发明实施例中基于分布式基站的移频无线基站系统结构示意图；

图7为本发明实施例中通用无线收发信机原理示意图；

图8为本发明实施例中中频无线收发信机原理示意图；

图9为本发明实施例中远端射频单元功能框示意图；

图10为本发明实施例中基站信号发送方法实施流程示意图；

图11为本发明实施例中移频无线基站系统主站和远端射频单元发射下行信号时序示意图；

图12为本发明实施例中远端射频单元的信号发送方法实施流程示意图；

图13为本发明实施例中移频无线基站系统主站和远端射频单元发射上行信号时序示意图；

图14为本发明实施例中移频无线基站系统主站和远端射频单元空口时序示意图。

具体实施方式

对应于本发明实施例中提供的移频无线基站系统，由主站和远端射频单元组成；主站和远端射频单元通过无线中频信号连接。

在具体实施中可以将直放站近端机和原基站的无线收发信机合并设计后直接输出中频信号至远端射频单元，从而避免射频信号的多次处理。而远端射频单元功能基本同移频直放站远端机，在同步上则采用GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)或北斗接收机同步。

本方案中，中继频率为较低频率的中频，这样传播损耗下，可以提升主站和远端射频单元的安装距离。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

在说明过程中，将分别从基站与远端射频单元的实施进行说明，然后对二者的配合实施进行说明，但这并不意味着二者必须配合实施，实际上，当基站与远端射频单元分开实施时，其也各自解决在基站与远端射频单元上存在的问题，只是二者结合使用时，会获得更好的技术效果。

图2为基站结构示意图，如图所示，基站(主站)可以包括：

传输及基带信号处理模块201，用于对信息进行传输及变换处理，通过基带信号与无线收发信机交互数据；

其中，信息是指一般通信中的语音或数据。

无线收发信机202，用于以无线方式通过中频信号向远端射频单元发送所述传输及基带信号处理模块传输至的数据，将通过无线方式从远端射频单元接收的中频信号传输至所述传输及基带信号处理模块。

图3为远端射频单元结构示意图，如图所示，远端射频单元中可以包括：

传输模块301，用于以中频通过无线向无线收发信机发送射频模块传输至的数据，将以中频通过无线从无线收发信机接收的信号传输至射频模块；

射频模块302，用于发送传输模块传输至的信号，将接收的信号传输至传输模块。

实施中，远端射频单元中还可以进一步包括：

同步模块303，用于利用GPS或北斗进行授时。

由于目前常用的基站一般有集中式基站(宏微基站)和分布式基站2大类。对应的移频无线基站系统也有基于集中式基站(宏微基站)和分布式基站而产生的2大类产品形式。下面对两类产品组成的系统进行说明。

图4为基于宏、微基站的移频无线基站系统结构示意图，如图所示，移频无线基站系统的主站系统和原宏微基站组成和功能类似，只是工作频率由原来射频频率变为指定中频。增加有远端射频单元。

图5为一般分布式基站的系统示意图，图6为基于分布式基站的移频无线基站系统结构示意图，如图所示，基于分布式基站系统，在移频无线基站系统中，中频RRU(Radio Remote Unit，射频拉远单元)的工作频率变为指定的中频频率。分布式基站一个BBU(BaseBand Unit，基带处理单元)可以连接多个RRU；移频无线基站系统的主站系统和原分布式基站组成和功能类似，只是工作频率由原来射频频率变为指定中频。增加有远端射频单元。

下面对主站的具体实施进行说明。

图7为通用无线收发信机原理示意图，图8为中频无线收发信机原理示意图，如图所示，对于TDD(Time Division Duplex，时分双工)基站系统，无论是宏微基站还是分布式基站中的RRU中无线收发信机，通用的电路构架如图7所示，模拟收发信机部分，包括功放、低噪放、调制解调器、滤波器，射频开关等常规处理。对于中频无线收发信机，整个工作原理同一般通用的TDD无线收发信机，只是相对一般通用的无线收发信机，收发链路没有上下变频处理，工作频率中频。而是在发射直接对DAC(Digital Analog Converter，数模转换器)输出后中频信号进行处理后就放大发射。接收中频信号低噪声放大后就直接由ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)采样。

图9为远端射频单元功能框示意图，如图所示，远端射频单元的工作原理同一般TDD移频直放站的远端机。只是中继频率为较低的中频信号。一般TDD移频直放站的远端机同步可以采用GPS同步或采用TDD系统终端接收机解调系统同步信息和原基站系统同步，功能类似GPS接收机。实施中同步可以直接采用GPS接收机(也可以采样北斗接收机)。

下面对信号的发送实施进行说明。

在发送实施中，根据网络建设结果，可以获得主站和远端射频单元的距离。计算出二者之间的传播时延t0，具体可以保存于主站。该时延t0＝L/C。L为主站和远端射频单元的距离，C为光速。如果存在多个远端射频单元，该时延t0可以为主站到最远端的远端射频单元的传播时延。

实施中，主站和远端射频单元处于正常工作状态时，GPS已经同步锁定，工作频率，TDD收发切换点，配置正确，收发增益，以及其他各项参数正常。则基站以及远端射频单元的信号发送实施如下：

图10为基站信号发送方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤1001、传输及基带信号处理模块对信息进行传输及变换处理后，通过基带信号传输至无线收发信机，无线收发信机将基带信号调制为中频信号；

步骤1002、无线收发信机通过无线方式向远端射频单元发送中频信号。

实施中，在通过无线方式向远端射频单元发送中频信号时，相对标准的空口信号发射时间提前t0发送，t0＝L/C，L为基站与远端射频单元的距离，C为光速。

具体的，如果存在多个远端射频单元，L为基站到最远端的远端射频单元的距离。

当系统工作于发射状态下，主站发射信号相对标准基站提前t0发射，保证该发射中频信号到达远端射频单元经过变频放大后，通过射频天线发出时的射频发射信号和TDD网络其他标准基站的射频发射信号同步。主站的发射功率和射频单元单元的链路增益根据二者的工程情况做相应的功率控制和增益调整即可，使远端射频单元射频输出功率达到预定输出功率要求。关键时序如图11所示。

图11为移频无线基站系统主站和远端射频单元发射下行信号时序示意图，图中各持续时间未按比例绘制，利用标准无线基站的空口时序作为参考，下行信号指TDD系统基站下行发射的无线信号。上行信号表示终端发射信号到达基站天线口的无线信号。GP(Guard Period，保护时隙)指系统设计确定的上行接入保护时间。GP1指系统设计确定的收发转换保护时间。

图12为远端射频单元的信号发送方法实施流程示意图，如图所示，可以包括如下步骤：

步骤1201、射频模块将接收到的信号通过中频信号传输至传输模块；

步骤1202、传输模块以中频通过无线向无线收发信机发送所述射频模块传输至的数据。

实施中，在以中频通过无线向无线收发信机发送数据时，可以通过对空口信令中的系统控制字增加时间偏移量使终端的上行发射时间提前量上再提前t0发送，t0＝L/C，L为基站与远端射频单元的距离，C为光速。

此提前时间t0是指和终端在标准基站系统下的上行信号的发射时间相对比较。具体实施中，终端发射时间的调整，是通过空口控制命令来调整的，可以在无线传输控制命令中会增加提前时间，指令终端调整发射时间。

具体的，如果存在多个远端射频单元，L为基站到最远端的远端射频单元的距离。

实施中，远端射频单元TDD工作模式的收发切换时间点可以通过管理站配置。

具体实施中，管理站一般指给设备配置相关运行参数的设备，比如：LMT(Local Maintenance Terminal，本地操作维护终端)。一般情况下，设备首次开通会利用LMT来加载相关数据和软件。或者是远程控制，通过OMC-R(Operation and Maintenance Center-Radio，无线操作维护中心)进行配置。

当系统工作于接收状态下，由于TDD网络上行接入保护时间GP远大于收发转换保护时间GP1，实施中基站对终端的上行发射提前量相对于标准无线基站系统下增加t0，假设标准无线基站系统下终端的上行发射时间提前量为ta，则移频无线基站系统下终端的上行发射时间提前量ta’＝ta+t0，从而避免远端射频模块空口上下行信号产生重叠。主站的接收增益和远端射频单元上行链路增益根据二者的工程情况做增益调整，使上行信号放大到合适的电平要求即可。关键时序如图13所示。

图13为移频无线基站系统主站和远端射频单元发射上行信号时序示意图，图中各持续时间未按比例绘制，利用标准无线基站的空口时序作为参考，下行信号指TDD系统基站下行发射的无线信号。上行信号表示终端发射信号到达基站天线口的无线信号。GP指系统设计确定的上行接入保护时间。GP1指系统设计确定的收发转换保护时间。

图14为移频无线基站系统主站和远端射频单元空口时序示意图，为方便完整理解主站和远端射频单元的空口收发时序关系，图14所示为下行信号发射和上行信号接收的时序关系。

由上述实施例可见，移频无线基站系统由主站和一个或多个远端射频单元组成。

具体的，系统中主站同原有通信系统的基站组成类似，将原基站系统中的无线收发信机替换为中频无线收发信机。主站的工作频率为指定中频。

具体的，远端射频单元接收主站的发射中频信号经过处理上变频到指定工作频率放大后发射。接收无线信号经过放大处理下变频到接收中频信号，放大后发射到主站。

实施中，主站的中频发射信号相对于标准基站系统提前一定时延t0发射。该时延t0＝L/C。L为主站和远端射频单元的距离，C为光速。

实施中，移频无线基站系统下的对终端下发的上行发射时间提前量相对于标准无线基站系统下终端的上行发射时间提前量增加t0。假设标准无线基站系统下终端的上行发射时间提前量为ta，则移频无线基站系统下的对终端下发的上行发射时间提前量ta’＝ta+t0。

实施中，当存在多个远端射频单元时，该时延t0由距离主站最远的远端射频单元确定。

实施中，远端射频单元的收发同步通过卫星同步授时系统(如GPS或北斗)进行同步。

实施中，远端射频单元的收发切换时间点通过管理站配置。

按本发明实施例提供的技术方案实施，相对于通常采用的基站和无线直放站组成的特殊场景覆盖系统，设备简化，同时由于主站预置传输时延补偿，主站和远端射频单元的覆盖距离可以大幅度提高，可以减少网络组成成本。

显然，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 (6)

1.一种基站，其特征在于，包括：

传输及基带信号处理模块，用于对信息进行传输及变换处理，通过基带信号与无线收发信机交互数据；

无线收发信机，用于以无线方式通过模拟中频信号直接向远端射频单元发送所述传输及基带信号处理模块传输至所述无线收发信机的数据，将通过无线方式直接从远端射频单元接收的模拟中频信号传输至所述传输及基带信号处理模块；其中，当所述无线收发信机通过无线方式向远端射频单元发送模拟中频信号时，相对标准的空口信号发射时间提前t0发送，t0=L/C，L为基站与远端射频单元的距离，当存在多个远端射频单元时，L为基站与距离该基站最远的远端射频单元的距离，C为光速。

2.一种如权利要求1所述基站的信号发送方法，其特征在于，包括如下步骤：

传输及基带信号处理模块对信息进行传输及变换处理后，通过基带信号传输至无线收发信机，无线收发信机将基带信号调制为模拟中频信号；

无线收发信机通过无线方式直接向远端射频单元发送模拟中频信号；其中，当所述无线收发信机通过无线方式向远端射频单元发送模拟中频信号时，相对标准的空口信号发射时间提前t0发送，t0=L/C，L为基站与远端射频单元的距离，当存在多个远端射频单元时，L为基站与距离该基站最远的远端射频单元的距离，C为光速。

3.一种远端射频单元，其特征在于，包括：

传输模块，用于以模拟中频通过无线直接向无线收发信机发送射频模块传输至所述传输模块的数据，将以模拟中频通过无线从无线收发信机接收的信号传输至射频模块；其中，当所述传输模块以模拟中频通过向无线收发信机发送数据时，通过对空口信令中的系统控制字增加时间偏移量使终端的上行发射时间提前量上再提前t0发送，t0=L/C，L为基站与远端射频单元的距离，当存在多个远端射频单元，L为基站与距离该基站最远的远端射频单元的距离，C为光速；

射频模块，用于发送传输模块传输至的信号，将接收的信号传输至传输模块。

4.如权利要求3所述的远端射频单元，其特征在于，进一步包括：

同步模块，用于利用全球定位系统GPS或北斗进行授时。

5.一种如权利要求3至4任一所述远端射频单元的信号发送方法，其特征在于，包括如下步骤：

射频模块将接收到的信号通过模拟中频信号传输至传输模块；

传输模块以模拟中频通过无线直接向无线收发信机发送所述射频模块传输至所述传输模块的数据；其中，当所述传输模块以模拟中频通过向无线收发信机发送数据时，通过对空口信令中的系统控制字增加时间偏移量使终端的上行发射时间提前量上再提前t0发送，t0=L/C，L为基站与远端射频单元的距离，当存在多个远端射频单元，L为基站与距离该基站最远的远端射频单元的距离，C为光速。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，远端射频单元TDD工作模式的收发切换时间点通过管理站配置。

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