CN102077483A - 信号转换器、无线信号发送系统及无线信号接收系统 - Google Patents

信号转换器、无线信号发送系统及无线信号接收系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种信号转换器、无线信号发送系统及无线信号接收系统。在连接基带单元(300)和无线单元(420、430)的光缆上插置信号转换器(100)。信号转换器(100)具备：将基带单元(300)输出的时域信号复原为频域信号，进行加权从而生成与天线根数相应的时域信号的功能；和将多个时域信号转换为频域信号进行阵列合成，将合成而生成的1个频域信号转换为1个时域信号，并输出至基带单元(300)的功能。

Description

信号转换器、无线信号发送系统及无线信号接收系统
技术领域
本发明涉及无线信号的收发系统以及该系统中使用的信号转换器，特别涉及将自适应阵列技术应用于主要部分的上述系统以及信号转换器。
背景技术
以往，为了使不对应自适应阵列的无线基站与自适应阵列对应起来，需要交换基带单元。图3表示现有的不与自适应阵列相对应的无线基站的结构，图4表示现有的与自适应阵列相对应的无线基站的结构。
如图3所示，实行无指向性通信的基带单元300构成为包括：MAC处理部301、信号调制部302、逆FFT(Inverse Fast Fourier Transfer)部303、CP附加部304、信号解调部305、FFT(Fast Fourier Transfer)部306、CP(Cyclic Prefix，循环前缀)去除部307。信号调制部302、逆FFT部303、CP附加部304是仅在发送信号时发挥功能的功能部，信号解调部305、FFT部306、CP去除部307是仅在接收信号时发挥功能的功能部。在使图3所示的无线基站与自适应阵列对应时，需要置换基带单元300。
图4是将基带单元300置换为基带单元400并且具有与天线根数相应的无线单元的自适应阵列对应的无线基站的功能结构图。基带单元400构成为包括：MAC处理部401、信号调制部402、逆FFT部404、406、CP附加部405、407、信号解调部412、FFT部414、416、CP去除部415、417。
比较图3和图4可知，为了对应自适应阵列，需要与天线根数相应的FFT部、CP附加部、逆FFT部、CP去除部。
专利文献1中公开了一种无线基站，能进行自适应阵列与无指向性通信之间的切换。
专利文献1：JP特开2008-48236号公报
不过，由于上述基带单元的转换要耗费设置成本，因此不太受欢迎。这是因为基带单元中的MAC处理部、信号调制部、信号解调部等的功能部实行信号处理时需要使用性能比较高的CPU，所以新的基带单元的制作成本就会变高。也考虑过提取从原基带单元的信号调制部输出的信号，但在基带单元是其他公司的产品等情况下，有时也无法实现。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种信号转换器以及包含这种信号转换器的收发系统，该信号转换器不必更换基带单元、并且不必对原基带单元补充修正，就能使不对应自适应阵列的无线基站与自适应阵列相对应。
为了解决上述课题，本发明所涉及的信号转换器与多个无线单元连接，其特征在于具备：第1接口部，接受用于无线发送的1个时域信号的输入；第1转换机构，将由所述第1接口部接受的时域信号转换为频率分量信号即频域信号；生成机构，对所述频域信号进行加权运算，生成彼此不同的多个频域信号；第2转换机构，将所述生成机构生成的多个频域信号转换为多个时域信号并进行输出；和第2接口部，将所述第2转换机构输出的多个时域信号分别输出至彼此不同的无线单元。
根据上述这种结构，信号转换器将1个用于无线发送的时域信号复原为频域信号之后进行加权，生成与无线单元的数目相应的时域信号，因此通过按照输入基带单元的输出的方式连接该信号转换器，无线基站能够实现自适应阵列发送。并且，由于该情况下不必更换基带单元，也不必对基带单元进行补充修正，因此能够解决上述课题。
此外，本发明所涉及的信号转换器特征在于具备：第2接口部，接受多个时域信号的输入；第1转换机构，将由所述第2接口部接受的多个时域信号转换为频率分量信号即多个频域信号；合成机构，对转换之后得到的多个频域信号进行合成，从而生成1个频域信号；第2转换机构，将由所述合成机构生成的1个频域信号转换为1个时域信号；和第1接口部，用于输出所述1个时域信号。
根据上述结构，即便在多个无线单元接收到时域信号的情况下，也能够进行阵列合成从而生成1个时域信号，输出至原基带单元。这样，不必更换基带单元，通过在连接基带单元和无线单元的线路上设置信号转换器，就能够实现自适应阵列接收。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的无线基站的系统结构的功能框图。
图2是表示本实施方式所涉及的信号转换器的使用方式的图。
图3是表示现有的不对应自适应阵列的无线基站的功能结构的功能框图。
图4是表示现有的对应自适应阵列的无线基站的功能结构的功能框图。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的一个实施方式即信号转换器进行说明。
<实施方式>
<结构>
图1是表示无线基站的系统结构的结构图。
无线基站构成为包括：基带单元(BBU(Base Band Unit))300、信号转换器100、无线单元(RRU(Remote Radio Unit))420、421。
基带单元300、无线单元420是设置在原本不与自适应阵列对应的状态下的无线基站的单元，本发明的特征在于在连结基带单元300与无线单元420的通信路径上插入了信号转换器100。
<基带单元300>
基带单元300构成为包括：MAC处理部301、信号调制部302、逆FFT部303、CP附加部304、信号解调部305、FFT部306、CP去除部307。
MAC处理部301具有使构成发送信号的数据(实际数据等)形成分组信号之后输出到信号调制部302的功能，和对从信号解调部305输入的解调信号进行解析并将解析之后的信号输出到上位层(并未图示)的功能。
<发送侧>
信号调制部302具有对从MAC处理部301输入的信号进行调制，并将频域信号输出至逆FFT部303的功能。
逆FFT部303具有对从信号调制部302输入的频域信号进行逆FFT处理转换为时域信号并输出至CP附加部304的功能。
CP附加部304具有对从逆FFT部303输入的时域信号附加CP，并输出至基带单元300的外部的功能。CP(Cyclic Prefix)用于使接收侧识别发送的时域信号的实际数据的开头和结尾，所谓CP附加是指复制时域信号的结尾部分的规定位数并附加在时域信号的开头。有时CP也被称为保护间隔(guard interval)。
<接收侧>
CP去除部307具有去除从基带单元300外部输入的时域信号上附加的CP，并将去除CP之后的时域信号输出至FFT部306的功能。
FFT部306具有对从CP去除部307输入的去除了CP的时域信号施加FFT，转换为频域信号并输出至信号解调部305的功能。
信号解调部305具有对从FFT部306输入的频域信号进行解调，并将解调得到的解调信号输出至MAC处理部301的功能。
<信号转换器100>
信号转换器100构成为包括：CP去除部101、FFT部102、权数计算部103、逆FFT部104、CP附加部105、逆FFT部106、CP附加部107、CP附加部111、逆FFT部112、阵列处理部113、FFT部114、CP去除部115、FFT部116、CP去除部117。
在信号转换器100中，由第1接口部118接收基带单元300输出的时域信号，输入至CP去除部101。此外，由CP附加部111附加了CP的时域信号从第1接口部118输出至基带单元300。第1接口部118具备一个用于发送尚未进行自适应阵列处理的时域信号的端口，还具备一个用于接收尚未进行自适应阵列处理的时域信号的端口。
此外，在信号转换器100中，由第2接口部119接收分别从无线单元420、421输出的时域信号，并输入到CP去除部115、117。此外，由CP附加部105、107附加了CP的时域信号分别从第1接口部118输出到无线单元420、421。第2接口部119具备两个用于发送进行了自适应阵列处理的时域信号的端口、和两个用于接收进行了自适应阵列处理的时域信号的端口。
第1接口部118以及第2接口部119是与连接原基带单元300、无线单元的通信路径的规格相应的端口。例如，由基于OBSAI(Open Basestation Standard Initiative)标准的光缆连接基带单元300和无线单元的情况下，第1接口部118以及第2接口部119也成为基于OBSAI标准的端口；例如由基于CPRI(Common Public Radio Interface)标准的光缆连接基带单元300和无线单元的情况下，第1接口部118以及第2接口部119也成为基于CPRI标准的端口。
<发送侧>
CP去除部101具有去除经由第1接口部118从基带单元300输入的时域信号中所附加的CP，将去除CP之后的时域信号输出至FFT部102的功能。
FFT部102具有对从CP去除部101输入的去除了CP的时域信号实施FFT，转换为频域信号并输出至权数计算部103的功能。
权数计算部103具有乘以由阵列处理部113计算出的权数信号进行加权运算，输出与天线根数相应的频域信号的功能。此外，加权运算属于现有技术，对其详细内容在此省略。权数计算部103将无线单元420用的频域信号输出至逆FFT部104，将无线单元421用的频域信号输出至逆FFT部106。
逆FFT部104具有对从权数计算部103输入的频域信号实施逆FFT，转换为时域信号输出至CP附加部105的功能。
CP附加部105具有对从逆FFT部104输入的时域信号附加CP，经由第2接口部119输出至无线单元420的功能。
逆FFT部106具有对从权数计算部103输入的频域信号实施逆FFT，转换为时域信号输出至CP附加部107的功能。
CP附加部107具有对从逆FFT部104输入的时域信号附加CP，经由第2接口部119输出至无线单元421的功能。
<接收侧>
CP去除部117具有去除经由第2接口部119从无线单元421输入的时域信号中所附加的CP，并将去除CP之后的时域信号输出至FFT部116的功能。
FFT部116具有对从CP去除部117输入的去除了CP的时域信号实施FFT，转换为频域信号并输出至阵列处理部113的功能。
CP去除部115具有去除经由第2接口部119从无线单元420输入的时域信号中所附加的CP，将去除CP之后的时域信号输出至FFT部114的功能。
FFT部114具有对从CP去除部115输入的去除了CP的时域信号实施FFT，转换为频域信号并输出至阵列处理部113的功能。
阵列处理部113具有对从FFT部114、FFT部116输入的多个频域信号实行阵列合成处理，复原为通常信号，将一个频域信号输出至逆FFT部112的功能。此外，阵列处理部113还具有对权数计算部103通知输出时要相乘的权数信号的功能。此外，由于阵列合成处理是现有技术，因此在此省略其详细内容。
逆FFT部112具有对从阵列处理部113输入的频域信号实施逆FFT，转换为时域信号输出至CP附加部111的功能。
CP附加部111具有对从逆FFT部112输入的时域信号附加CP，经由第1接口部118输出至基带单元300的功能。
<无线单元420>
无线单元420具有对从信号转换器100输入的由CP附加部105附加了CP的时域信号进行模拟转换，并通过天线430进行无线发送的功能。此外，无线单元420还具有对通过天线430无线接收到的时域信号进行数字转换，并输出至信号变换器100的功能。
<无线单元421>
无线单元421具有对从信号转换器100输入的由CP附加部107附加了CP的时域信号进行模拟转换，并经由天线431进行无线发送的功能。此外，无线单元421还具有对经由天线431无线接收到的时域信号进行数字转换，并输出至信号变换器100的功能。
此外，对于无线单元和天线，除了原基站具备的之外，还需要增设必要数量。
<使用方式>
图2中表示上述无线基站的实际使用方式、即各单元的配置例。
天线430、431例如设置在建筑物的屋顶，以附带于天线的方式配置无线单元420、421。从无线单元420至操作室200的信号转换器100设置2根光缆用于收发。从无线单元421至操作室200的信号转换器100设置2根光缆用于收发。信号转换器100由2根光缆与基带单元300连接。
此外，操作室200也可以处在配置了无线单元420、421的建筑物内。
如以上所说明，在现有的并不与自适应阵列对应的无线基站中，只要在连接基带单元和无线单元的光缆中间插设信号转换器，并准备所需根数的天线和无线单元，就能够使无线基站与自适应阵列相对应。
在基带单元中，花费成本的是MAC处理部、信号调制部、信号解调部，这些功能部比准备CP去除部101、FFT部102、CP附加部111、逆FFT部112的各功能部花费成本。
这样，由于在信号转换器中没有配置MAC处理部和信号调制部、信号解调部，因此即便使不对应自适应阵列的无线基站与自适应阵列相对应时，与置换基带单元相比，也能够利用较少的成本提供对应自适应阵列的无线基站。
<补充>
在上述实施方式中，对本发明的实施方法进行了说明，但本发明的实施方式并不限定于此。以下，对上述实施方式以外包含本发明思想的各种变形例进行说明。
(1)在上述实施方式中，对天线为2根(天线430、431)的情况进行了说明，但天线根数并不限定于2根，只要是多数即可，例如也可以是4根。该情况下，信号转换器需要具备与天线根数相应的逆FFT部、CP附加部、FFT部、CP去除部，权数计算部、阵列处理部也需要进行与其天线根数相匹配的加权运算、阵列合成运算。此外，该情况下第2接口部119具备4个发送用端口、4个接收用端口。
(2)在上述实施方式中，无线基站在不对应天线阵列的阶段以1天线结构为例进行的说明，基带单元300是一输入一输出的结构。
但是，在无线基站为WiMAX基站的情况下，由于WiMAX基站可以对应MIMO，因此成为2天线结构，此时基带单元为二输入二输出结构。
因此，该情况下，信号转换器也要与基带单元的输入输出数相匹配，第1接口部118采用二输入二输出这种端口结构。
(3)上述实施方式中的时域信号只要是包含时域信息的信号即可，也可以是包含时域信息的调制信号。
(产业上的利用可能性)
本发明所涉及的信号转换器作为不更换基带单元的情况下使不对应自适应阵列的无线基站与自适应阵列相对应的设备是有用的。
符号说明：
100-信号转换器
101、115、117、307-CP去除部
102、114、116、306-FFT部
103-权数计算部
104、106、112、303-逆FFT部
105、107、111、304-CP附加部
113-阵列计算部
118-第1接口部
119-第2接口部
300-基带单元(BBU)
301-MAC处理部
302-信号调制部
305-信号解调部
420、421-无线单元(RRU)
430、431-天线
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种信号转换器，与多个无线单元连接，将尚未进行加权的信号转换为加权后的信号，其特征在于，具备：
第1接口部，接受用于无线发送的1个时域信号的输入；
第1转换机构，将由所述第1接口部接受的时域信号转换为频率分量信号即频域信号；
生成机构，对所述频域信号进行加权运算，生成彼此不同的多个频域信号；
第2转换机构，将所述生成机构生成的多个频域信号转换为多个时域信号之后进行输出；和
第2接口部，将所述第2转换机构输出的多个时域信号分别输出到彼此不同的无线单元。
2.根据权利要求1所述的信号转换器，其特征在于，
由所述第1接口部接受的时域信号是包含CP的信号，其中CP为循环前缀，
所述第1转换机构包括：
CP去除部，去除由所述第1接口部接受的时域信号的CP；和
FFT部，将由所述CP去除部去除了CP的时域信号转换为频域信号并进行输出，
所述生成机构包括权数计算部，该权数计算部计算与要生成的多个时域信号相应的权数，并且在所述FFT部输出的频域信号上乘以计算出的权数，之后输出多个频域信号，
所述第2转换机构包括：
多个逆FFT部，将从所述权数计算部输出的各个频域信号转换为时域信号；和
多个CP附加部，对从所述多个逆FFT部输出的各个时域信号附加CP。
3.一种信号转换器，与多个无线单元连接，将尚未进行阵列合成处理的信号转换为阵列合成处理后的信号，其特征在于，具备：
第2接口部，接受多个时域信号的输入；
第1转换机构，将由所述第2接口部接受的多个时域信号转换为频率分量信号即多个频域信号；
合成机构，对转换之后得到的多个频域信号进行合成，从而生成1个频域信号；
第2转换机构，将由所述合成机构生成的1个频域信号转换为1个时域信号；和
第1接口部，用于输出所述1个时域信号。
4.根据权利要求3所述的信号转换器，其特征在于，
由所述第2接口部接受的时域信号是包含CP的信号，其中CP为循环前缀，
所述第1转换机构包括：
多个CP去除部，去除由所述第2接口部接受的时域信号的CP；和
多个FFT部，将由所述CP去除部去除了CP的时域信号转换为频域信号并进行输出，
所述生成机构包括阵列处理部，该阵列处理部对所述多个FFT部输出的多个频域信号进行阵列合成形成1个频域信号并进行输出，
所述第2转换机构包括：
逆FFT部，将所述阵列处理部输出的1个频域信号转换为1个时域信号并进行输出；和
CP附加部，对所述逆FFT部输出的1个时域信号附加CP。
5.一种无线信号发送系统，包括：
基带单元，输出用于无线发送的1个时域信号；
多个无线单元，从附带的天线对输入的时域信号进行无线发送；和
信号转换器，插入于所述基带单元和所述无线单元之间的信号路径中，所述无线信号发送系统的特征在于，
所述基带单元包括第1输出端子，用于输出所述1个时域信号，
所述信号转换器具备：
第1输入端子，从与所述第1输出端子有线连接的输入端子接受1个时域信号的输入；
转换机构，将由所述第1输入端子接受的时域信号转换为频率分量信号即频域信号；
生成机构，利用各种加权值对所述频域信号进行加权，从而生成彼此不同的多个时域信号；和
多个第2输出端子，分别输出所生成的多个时域信号，
所述多个无线单元各自具备第2输入端子，该第2输入端子与所述多个第2输出端子之中的1个有线连接，并接受1个时域信号的输入。
6.一种无线信号接收系统，包括：
基带单元，接受1个时域信号的输入，并实行规定处理；
多个无线单元，从天线无线接收时域信号；和
信号转换器，插入于所述基带单元和所述多个无线单元之间的信号路径中，所述无线信号接收系统的特征在于，
所述多个无线单元各自具备第1输出端子，用于输出无线接收得到的时域信号，
所述信号转换器具备：
多个第1输入端子，与所述第1输出端子有线连接，并接受无线接收到的时域信号的输入；
第1转换机构，将由所述多个第1输入端子接受的多个时域信号转换为频率分量信号即多个频域信号；
合成机构，对转换之后得到的多个频域信号进行合成，从而生成1个频域信号；
第2转换机构，将所述合成机构生成的1个频域信号转换为1个时域信号并进行输出；和
第2输出端子，输出从所述第2转换单元输出的1个时域信号，
所述基带单元具备第2输入端子，该第2输入端子与所述第2输出端子有线连接，并用于接受所述1个时域信号的输入。

Claims (6)

1.一种信号转换器，与多个无线单元连接，其特征在于，具备：
第1接口部，接受用于无线发送的1个时域信号的输入；
第1转换机构，将由所述第1接口部接受的时域信号转换为频率分量信号即频域信号；
生成机构，对所述频域信号进行加权运算，生成彼此不同的多个频域信号；
第2转换机构，将所述生成机构生成的多个频域信号转换为多个时域信号之后进行输出；和
第2接口部，将所述第2转换机构输出的多个时域信号分别输出到彼此不同的无线单元。
2.根据权利要求1所述的信号转换器，其特征在于，
由所述第1接口部接受的时域信号是包含CP的信号，其中CP为循环前缀，
所述第1转换机构包括：
CP去除部，去除由所述第1接口部接受的时域信号的CP；和
FFT部，将由所述CP去除部去除了CP的时域信号转换为频域信号并进行输出，
所述生成机构包括权数计算部，该权数计算部计算与要生成的多个时域信号相应的权数，并且在所述FFT部输出的频域信号上乘以计算出的权数，之后输出多个频域信号，
所述第2转换机构包括：
多个逆FFT部，将从所述权数计算部输出的各个频域信号转换为时域信号；和
多个CP附加部，对从所述多个逆FFT部输出的各个时域信号附加CP。
3.一种信号转换器，其特征在于，具备：
第2接口部，接受多个时域信号的输入；
第1转换机构，将由所述第2接口部接受的多个时域信号转换为频率分量信号即多个频域信号；
合成机构，对转换之后得到的多个频域信号进行合成，从而生成1个频域信号；
第2转换机构，将由所述合成机构生成的1个频域信号转换为1个时域信号；和
第1接口部，用于输出所述1个时域信号。
4.根据权利要求3所述的信号转换器，其特征在于，
由所述第2接口部接受的时域信号是包含CP的信号，其中CP为循环前缀，
所述第1转换机构包括：
多个CP去除部，去除由所述第2接口部接受的时域信号的CP；和
多个FFT部，将由所述CP去除部去除了CP的时域信号转换为频域信号并进行输出，
所述生成机构包括阵列处理部，该阵列处理部对所述多个FFT部输出的多个频域信号进行阵列合成形成1个频域信号并进行输出，
所述第2转换机构包括：
逆FFT部，将所述阵列处理部输出的1个频域信号转换为1个时域信号并进行输出；和
CP附加部，对所述逆FFT部输出的1个时域信号附加CP。
5.一种无线信号发送系统，包括：
基带单元，输出用于无线发送的1个时域信号；
多个无线单元，从附带的天线对输入的时域信号进行无线发送；和
信号转换器，插入于所述基带单元和所述无线单元之间的信号路径中，所述无线信号发送系统的特征在于，
所述基带单元包括第1输出端子，用于输出所述1个时域信号，
所述信号转换器具备：
第1输入端子，从与所述第1输出端子有线连接的输入端子接受1个时域信号的输入；
转换机构，将由所述第1输入端子接受的时域信号转换为频率分量信号即频域信号；
生成机构，利用各种加权值对所述频域信号进行加权，从而生成彼此不同的多个时域信号；和
多个第2输出端子，分别输出所生成的多个时域信号，
所述多个无线单元各自具备第2输入端子，该第2输入端子与所述多个第2输出端子之中的1个有线连接，并接受1个时域信号的输入。
6.一种无线信号接收系统，包括：
基带单元，接受1个时域信号的输入，并实行规定处理；
多个无线单元，从天线无线接收时域信号；和
信号转换器，插入于所述基带单元和所述多个无线单元之间的信号路径中，所述无线信号接收系统的特征在于，
所述多个无线单元各自具备第1输出端子，用于输出无线接收得到的时域信号，
所述信号转换器具备：
多个第1输入端子，与所述第1输出端子有线连接，并接受无线接收到的时域信号的输入；
第1转换机构，将由所述多个第1输入端子接受的多个时域信号转换为频率分量信号即多个频域信号；
合成机构，对转换之后得到的多个频域信号进行合成，从而生成1个频域信号；
第2转换机构，将所述合成机构生成的1个频域信号转换为1个时域信号并进行输出；和
第2输出端子，输出从所述第2转换单元输出的1个时域信号，
所述基带单元具备第2输入端子，该第2输入端子与所述第2输出端子有线连接，并用于接受所述1个时域信号的输入。
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