CN103428148A - 一种lte基站系统的下行发射机及其数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LTE基站系统的下行发射机，所述下行发射机包括BBU和RRU，所述BBU和RRU通过RRU与BBU之间接口Ir连接；所述BBU，用于对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU；所述RRU，包括快速傅里叶逆变换IFFT/IDFT模块，用于通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。相应的，本发明还公开了所述下行发射机的数据处理方法，不仅降低了采样速率，而且降低了数据位宽，从而有效降低Ir下行的数据传输流量，降低BBU到RRU的传输成本，节省了Ir上铺设的光纤资源，达到了节约设备成本和维护成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及下一代长期演进(LTE，Long Term Evolution)技术，尤其涉及一种LTE基站系统的下行发射机及其数据处理方法。
背景技术
目前，利用基带处理单元(BBU，Base Band Unit)和射频拉远单元(RRU，Remote Radio Unit)实现的分布式基站在LTE系统中得到了广泛的应用。其中，BBU主要用于实现编码/解码、复用/解复用、调制/解调、扩频/解扩以及与高层系统的通信等基带处理功能，RRU主要用于实现无线信号前端的调制/解调、数字上/下变频、A/D转换等功能。
在LTE系统中，正交频分复用(OFDM，Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing)技术成为支持高速数据传输的关键技术。LTE系统的关键技术之一是调制与解调，分别通过逆傅里叶变换(IDFT)与傅里叶变换(DFT)来实现。在实际应用中为降低计算复杂度，一般使用逆快速傅里叶变换(IFFT)和快速傅里叶变换(FFT)来代替IDFT和DFT。
现有的BBU和RRU之间的数据传输是按照RRU与BBU之间接口(Ir，Interface between the RRU and the BBU)的接口协议通过光纤连接来完成。Ir划分在快速傅里叶逆变换(IFFT)处理之后，比特位宽为15bit。
在实际应用中为降低计算复杂度，通常要求IFFT的长度N是2n(n是正整数)，如果子载波数M小于N，则需在频域补充N-M个0，然后再进行N点的IFFT。令则系统采样率fs与IFFT的长度N之间关系如公式(1)所示，其中，f表示子载波间隔，由公式(1)可以看出系统采样率与IFFT的长度N成正比，因此，虽然使用IFFT降低了运算复杂度，但却增加了系统采样率。
fs＝N*f (1)
LTE系统的子载波间隔f为15KHz，在LTE系统带宽是20MHz时，有效子载波数是1200，有效数据的采样率为1200×15K＝18MHz。但此时要求IFFT的长度N为2048点，根据公式(1)可以得到IFFT变换以后的系统采样率是30.72MHz。这样，相比于1200个子载波的有效数据，使用2048点的IFFT使系统采样率增加了70.67％。对于采用分布式结构的基站下行系统(BBU和RRU之间通过光纤进行连接的基站下行系统)来说，过高的系统采样率会导致Ir上传输的OFDM基带数据流量超出光纤的传输容量，如此，为了使LTE系统下行光纤上传输的数据流量不超过Ir的传输容量，便需要增加Ir上的光纤数量，从而导致设备成本和维护成本的增高。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种LTE基站系统的下行发射机及其数据处理方法，以解决LTE分布式基站系统Ir下行传输的数据流量过高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种LTE基站系统的下行发射机，所述下行发射机包括：基带处理单元BBU和射频拉远单元RRU，所述BBU和RRU通过RRU与BBU之间接口Ir连接；
所述BBU，用于对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU；
所述RRU，包括快速傅里叶逆变换IFFT/傅里叶逆变换IDFT模块，用于通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
在上述方案中，所述下行发射机包括至少一个RRU，一个所述BBU连接至少一个所述RRU。
在上述方案中，所述BBU包括介质访问控制MAC模块、比特级处理模块和调制模块，其中，当MAC模块中有原始数据时，所述比特级处理模块对所述原始数据进行比特级处理；所述调制模块，用于对所述比特级处理模块处理后的数据进行调制处理并将调制处理后的数据通过Ir发送给所述RRU。
在上述方案中，所述RRU进一步包括：
层映射/预编码模块，用于通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，并对所述数据进行层映射/预编码处理；
串并转换模块，用于对所述层映射/预编码模块处理后的数据进行串并转换处理，以及将处理后的数据发送给IFFT/IDFT模块；
并串转换模块，用于对所述IFFT/IDFT模块处理后的数据进行并串转换处理；
CP添加模块，用于为所述并串转换模块处理后的数据添加CP；
数字中频模块，用于对所述CP添加模块处理后的数据进行数字中频处理；DAC模块用于对所述数字中频模块处理后的数据进行DAC转换处理；
射频电路模块，用于对所述DAC模块处理后的数据进行射频处理；
天线，用于将所述射频电路模块处理后的数据发射出去。
在上述方案中，所述RRU与BBU之间接口Ir通过光纤连接。
本发明还提供了一种LTE基站系统下行发射机的数据处理方法，所述下行发射机包括BBU和RRU，所述BBU和RRU通过RRU与BBU之间接口Ir连接；所述RRU包括快速傅里叶逆变换IFFT/IDFT模块；
所述数据处理方法包括：BBU对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU；所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
在上述方案中，所述BBU对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU，包括：当有原始数据时，所述BBU对所述原始数据进行比特级处理，再对所述比特级处理后的数据进行调制处理，最后将所述调制处理后的数据通过Ir发送给所述RRU。
在上述方案中，所述方法进一步包括：RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
在上述方案中，所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去，包括：所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，首先，对所述数据进行层映射/预编码处理，然后对所述层映射/预编码模块处理后的数据进行串并转换处理，再对所述串并转换模块处理后的数据进行IFFT或IDFT处理，再对所述IFFT/IDFT模块处理后的数据进行并串转换处理，之后为所述并串转换模块处理后的数据添加CP，再对所述添加CP处理后的数据进行数字中频处理，之后对所述数字中频处理后的数据进行DAC转换处理，最后对所述DAC转换处理后的数据进行射频处理后发射出去。
本发明提供的下行发射机及其数据处理方法，IFFT/IDFT模块设置在RRU侧，BBU仅对原始数据进行比特级处理和调制处理后便通过所述Ir发送给所述RRU，由RRU对数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。这样，在Ir下行仅仅传输IFFT之前的数据，也就是在Ir下行传输调制之后的数据，不仅降低了采样速率，而且降低了数据位宽，从而有效降低Ir下行的数据传输流量，降低BBU到RRU的传输成本，节省了Ir上铺设的光纤资源，达到了节约设备成本和维护成本的目的。
附图说明
图1为本发明LTE基站系统下行发射机的组成结构示意图；
图2为本发明实施例一中LTE基站系统下行发射机的组成结构示意图；
图3为本发明实施例一中下行发射机的具体组成结构示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是：由于IFFT之前的有限子载波数小于IFFT点数，因此，本发明提供一种LTE基站系统的下行发射机及其数据处理方法，在Ir仅仅传输IFFT之前的数据，在不影响发射机性能的前提下，降低Ir上的数据传输流量。
本发明提供了一种LTE基站系统的下行发射机，如图1所示，所述下行发射机包括：BBU和RRU，所述BBU和RRU通过RRU与BBU之间接口Ir连接，所述RRU包括IFFT/IDFT模块。也就是说，在BBU中未设置IFFT/IDFT模块，仅在RRU上设置了IFFT/IDFT模块。所述BBU，用于对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU；所述RRU，用于通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
实际应用中，所述下行发射机可以包括至少一个RRU，一个所述BBU连接至少一个所述RRU。所述下行发射机也可以包括至少一个BBU。
这里，所述BBU具体可以包括介质访问控制(MAC，Medium/MediaAccessControl)模块、比特级处理模块和调制模块，其中，当MAC模块中有原始数据时，所述比特级处理模块对所述原始数据进行比特级处理；所述调制模块，用于对所述比特级处理模块处理后的数据进行调制处理并将调制处理后的数据通过Ir发送给所述RRU。
这里，所述RRU具体可以包括：层映射/预编码模块、串并转换模块、IFFT/IDFT模块、并串转换模块、循环前缀(CP，Cyclic Prefix)添加模块、数字中频模块、数模转换(DAC，Digital-to-Analog Converter)模块、射频(RF，Radio Frequency)电路模块和天线，其中，层映射/预编码模块用于通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，并对所述数据进行层映射/预编码处理；串并转换模块，用于对所述层映射/预编码模块处理后的数据进行串并转换处理；IFFT/IDFT模块，用于对所述串并转换模块处理后的数据进行IFFT或IDFT处理；并串转换模块，用于对所述IFFT/IDFT模块处理后的数据进行并串转换处理；CP添加模块，用于为所述并串转换模块处理后的数据添加CP；数字中频模块，用于对所述CP添加模块处理后的数据进行数字中频处理；DAC模块用于对所述数字中频模块处理后的数据进行DAC转换处理；射频电路模块，用于对所述DAC模块处理后的数据进行射频处理；天线，用于将所述射频电路模块处理后的数据发射出去。
这里，所述RRU与BBU之间接口Ir通过光纤连接。
相应的，本发明还提供了基于上述下行发射机的数据处理方法，所述数据处理方法包括：BBU对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU；所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
这里，当有原始数据时，所述BBU对所述原始数据进行比特级处理，再对所述比特级处理后的数据进行调制处理，最后将所述调制处理后的数据通过Ir发送给所述RRU。
这里，所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，首先，对所述数据进行层映射/预编码处理，然后对所述层映射/预编码模块处理后的数据进行串并转换处理，再对所述串并转换模块处理后的数据进行IFFT或IDFT处理，再对所述IFFT/IDFT模块处理后的数据进行并串转换处理，之后为所述并串转换模块处理后的数据添加CP，再对所述添加CP处理后的数据进行数字中频处理，之后对所述数字中频处理后的数据进行DAC转换处理，最后对所述DAC转换处理后的数据进行射频处理后发射出去。
实施例一
本实施例中，LTE基站系统的带宽是20MHz，子载波数是1200，子载波间隔是15KHz。
本实施例的LTE基站系统下行发射机的组成结构如图2所示，包括BBU和RRU，BBU和RRU之间通过Ir接口连接。其中，一个发射机可以包括至少一个BBU和至少一个RRU，一个BBU可以连接至少一个RRU，也就是说，一个BBU可以连接一个或多个RRU。
具体地，如图3所示，本实施例中的下行发射机中BBU可以包括比特级处理模块、调制模块，RRU可以包括层映射/预编码模块、串并转换模块、IFFT/IDFT模块、并串转换模块、CP添加模块、数值中频模块、DAC模块和射频(RadioFrequency，RF)模块。
对于LTE下行信号，BBU首先对MAC模块的原始数据进行比特级处理和调制处理，然后把调制处理后的数据通过Ir接口传输到RRU；RRU通过Ir接口接收来自BBU的数据，依次对接收到的数据进行层映射和预编码、串并转换、IFFT变换、并串转换、以及加CP等处理，产生OFDM时域基带离散信号，再对OFDM时域基带离散信号进行数字中频处理后通过DAC处理将其转换为基带模拟信号，最后经过射频电路处理后通过天线发射出去。
具体地，本实施例中的下行发射机进行数据处理的过程具体可以包括如下步骤：
步骤1，当BBU的MAC模块有原始数据时，BBU首先对原始数据进行经过信道编码等比特级处理，然后再进行调制处理，形成PSK/QAM符号；
步骤2，BBU将形成的PSK/QAM符号通过Ir接口传输到RRU中；
步骤3，RRU通过Ir接口接收来自BBU的数据，对接收到的数据进行层映射/预编码处理，再经过串并转换形成并行的调制符号并在频域补0后映射到IFFT/IDFT模块的输入端，进行IFFT变换后再进行并串转换，将并行频域数据转换成串行时域数据，之后，再由CP添加模块为所述串行时域数据加入循环前缀形成OFDM基带离散信号；
步骤4，RRU对产生的OFDM时域基带离散信号进行数字中频处理，再通过DAC转换为基带模拟信号，最后经过射频电路模块进行变频、滤波和功放等处理后通过天线发射到无线信道中。
令BBU到RRU的数据传输采样率是f，系统子载波数为M，子载波间隔为15KHz，则采样率f可以由式(2)得到。
f＝M*15 (2)
假设LTE下行发射的数据流为T，调制之后的数据位宽为W，则BBU到RRU的数据传输流量L，即Ir下行的数据传输流量L可以由式(3)得到：
L＝M*15*W*T*103(bit/s) (3)
现有技术中，Ir下行传输的是IFFT之后的数据，假设下行发射天线数为Tx，IFFT点数为N，IFFT之后的数据位宽均为W′，则现有技术中BBU到RRU的数据传输流量L′，即现有技术中Ir下行的数据传输流量L′可以由式(4)得到：
L′＝N*15*W′*Tx*103(bit/s) (4)
其中，对于本实施例中带宽为20M的LTE基站系统，系统子载波数M为1200，IFFT点数N一般为2048，一般数据流T小于等于天线数Tx，假设T等于Tx，另外假设调制之后的数据位宽W等于IFFT之后的数据位宽W′，则使用本实施例中的下行发射机及其数据处理方法，可以降低Ir上41.41％(1-1200/2048)的数据传输流量。但实际应用中，与IFFT之后的数据相比，调制之后的数据少了层映射/预编码模块和IFFT，调制之后的数据位宽会小于IFFT之后的数据位宽W′，因此，实际应用中通过本实施例的下行发射机及其数据处理方法在Ir上降低的数据传输流量会高于41.41％。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种长期演进LTE基站系统的下行发射机，其特征在于，所述下行发射机包括：基带处理单元BBU和射频拉远单元RRU，所述BBU和RRU通过RRU与BBU之间接口Ir连接；
所述BBU，用于对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU；
所述RRU，包括快速傅里叶逆变换IFFT/傅里叶逆变换IDFT模块，用于通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
2.根据权利要求1所述LTE基站系统的下行发射机，其特征在于，所述下行发射机包括至少一个RRU，一个所述BBU连接至少一个所述RRU。
3.根据权利要求1所述LTE基站系统的下行发射机，其特征在于，
所述BBU包括介质访问控制MAC模块、比特级处理模块和调制模块，其中，当MAC模块中有原始数据时，所述比特级处理模块对所述原始数据进行比特级处理；所述调制模块，用于对所述比特级处理模块处理后的数据进行调制处理并将调制处理后的数据通过Ir发送给所述RRU。
4.根据权利要求1或3所述LTE基站系统的下行发射机，其特征在于，所述RRU进一步包括：层映射/预编码模块，用于通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，并对所述数据进行层映射/预编码处理；
串并转换模块，用于对所述层映射/预编码模块处理后的数据进行串并转换处理，以及将处理后的数据发送给IFFT/IDFT模块；
并串转换模块，用于对所述IFFT/IDFT模块处理后的数据进行并串转换处理；
CP添加模块，用于为所述并串转换模块处理后的数据添加CP；
数字中频模块，用于对所述CP添加模块处理后的数据进行数字中频处理；DAC模块用于对所述数字中频模块处理后的数据进行DAC转换处理；
射频电路模块，用于对所述DAC模块处理后的数据进行射频处理；
天线，用于将所述射频电路模块处理后的数据发射出去。
5.根据权利要求1或3所述LTE基站系统的下行发射机，其特征在于，所述RRU与BBU之间接口Ir通过光纤连接。
6.一种LTE基站系统下行发射机的数据处理方法，其特征在于，所述下行发射机包括BBU和RRU，所述BBU和RRU通过RRU与BBU之间接口Ir连接；所述RRU包括快速傅里叶逆变换IFFT/IDFT模块；
所述数据处理方法包括：BBU对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU；所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
7.根据权利要求6所述LTE基站系统下行发射机的数据处理方法，其特征在于，所述BBU对原始数据进行比特级处理和调制处理后，通过所述Ir发送给所述RRU，包括：当有原始数据时，所述BBU对所述原始数据进行比特级处理，再对所述比特级处理后的数据进行调制处理，最后将所述调制处理后的数据通过Ir发送给所述RRU。
8.根据权利要求7所述LTE基站系统下行发射机的数据处理方法，其特征在于，所述方法进一步包括：RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，对所述数据进行IFFT或IDFT处理后发射出去，包括：
所述RRU通过所述Ir接收所述BBU发送的数据，首先，对所述数据进行层映射/预编码处理，然后对所述层映射/预编码模块处理后的数据进行串并转换处理，再对所述串并转换模块处理后的数据进行IFFT或IDFT处理，再对所述IFFT/IDFT模块处理后的数据进行并串转换处理，之后为所述并串转换模块处理后的数据添加CP，再对所述添加CP处理后的数据进行数字中频处理，之后对所述数字中频处理后的数据进行DAC转换处理，最后对所述DAC转换处理后的数据进行射频处理后发射出去。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20131204 |