CN103428721A - 一种随机接入信号的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种随机接入信号的处理方法及装置。其中所述方法包括：射频拉远单元RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理和数字中频处理，得到正交频分复用OFDM时域的基带离散信号；所述RRU对所述基带离散信号依次执行去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理，得到随机接入信号检测结果；所述RRU将所述随机接入信号检测结果，发送至室内基带处理单元BBU。本发明能够降低RRU和BBU之间传输的随机接入信号数据的流量。

Description

一种随机接入信号的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信中的基站，特别涉及上行随机接入信号（RACH，Random Access Channel）在射频拉远单元（RRU，Remote Radio Unit）与室内基带处理单元（BBU，Building Baseband Unit）之间数据处理的方法和装置。

背景技术

目前，利用RRU和BBU实现的分布式基站已得到广泛应用，尤其是在下一代宽带移动通信长期演进标准（LTE，Long Term Evolution）系统中。其中，RRU主要用来实现无线信号前端的调制/解调、数字上/下变频、数/模（A/D）转换等处理，BBU主要用来实现基带处理功能，例如：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。

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。通常为了降低运算的复杂度以及实际处理中所占用的硬件资源，经常会采用数字降采样滤波器（DDC，Digital Downsample Converter）来降低数据的采样频率，减少需要处理的数据量。另外，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，Discrete Fourier Transform）来实现。在实际系统中为降低计算复杂度，可以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。

LTE上行随机接入信号分为format 0~4共五种模式，通常称format 0~3为长RACH，format 4为短RACH。对于LTE TDD（Time Division Duplex，时分双工）系统，这五种模式都适用，并且每个子帧中最多可包含6个RACH频域资源；对于LTE FDD（Frequency Division Duplex，频分双工）系统，仅format0~3适用，并且每个子帧中最多可包含1个RACH频域资源。

LTE上行随机接入信号处理链路为无线信号的接收链路，数据处理流由RRU向BBU传输，从而完成随机接入信号的接收以及信号检测等处理流程。

图1为LTE分布式基站系统的上行随机接入信号接收机的结构示意图。该接收机包括两个硬件组成部分，分别为射频拉远单元（RRU，Radio RemoteUnit）和室内基带处理单元（BBU，Building Base band Unit）。其中，RRU和BBU间通过光纤进行连接，接口是Ir（Interface between the RRU and the BBU）接口。一个BBU可以连接一个、两个或多个RRU。

RRU和BBU之间数据的传输是按照Ir接口协议，利用光纤连接来完成基带数据的传输。如图2所示，上行Ir接口的一种划分方法是将Ir接口划分在接收机中的去循环前缀（CP，Cyclic Prefix）单元之前，比特位宽为I/Q数据分别为16比特（bit）。

对于LTE系统上行随机接入信号，由于实际的序列长度比较短，例如，长RACH实际有效序列长度为839，短RACH实际有效序列长度为139，因此实际系统中为降低计算复杂度，基站侧通常先对上行接收到的OFDM基带时域离散信号进行数字降采样（DDC）处理之后，再进行DFT（或者FFT）处理。当LTE系统带宽是20MHz时，去CP处理之前系统采样率是30.72MHz。以FDD系统RACH format 0格式为例，RACH子载波间隔为1.25KHz，如果DFT长度为1536，则相当于RACH数据采样率为1536×1.25K=1.92MHz，此时去CP处理之前的系统采样率30.72MHz相比于RACH数据采样率1.92MHz增加了1500%；如果FFT长度为2048，则相当于RACH数据采样率为2048×1.25K=2.56MHz，此时去CP处理之前的系统采样率30.72MHz相比于RACH数据采样率2.56MHz则增加了1100%。对于采用分布式结构的基站系统（基带部分和射频部分之间通过光纤进行连接），过高的系统采样率会导致上行光纤上传输的OFDM基带数据速率超出光纤的传输容量。

为了使LTE系统上行光纤上传输的随机接入信号数据流量不超过光纤的传输容量，可以增加光纤数量或者减小数据位宽的处理方式。但是，增加光纤数量会增加设备成本和维护成本，而减小数据位宽则会降低系统的性能。因此，亟需一种新的方法和装置来解决LTE分布式基站系统上行光纤上传输随机接入信号数据流量过高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种随机接入信号的处理方法及装置，降低RRU和BBU之间传输的随机接入信号数据的流量。

根据本发明的一个方面，提供了一种随机接入信号的处理方法，包括：

一种随机接入信号的处理方法，包括：

射频拉远单元RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理和数字中频处理，得到正交频分复用OFDM时域的基带离散信号；

所述RRU对所述基带离散信号依次执行去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理，得到随机接入信号检测结果；

所述RRU将所述随机接入信号检测结果，发送至室内基带处理单元BBU。

优选地，上述方法中，所述RRU进一步通过光纤，将所述随机接入信号检测结果传输到所述BBU。

根据本发明的一个方面，还提供了一种随机接入信号的处理方法，包括：

室内基带处理单元BBU接收射频拉远单元RRU发送的随机接入信号检测结果，所述随机接入信号检测结果是RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理、数字中频处理、去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理后得到的；

所述BBU对接收到的所述随机接入信号检测结果，执行媒体接入控制MAC调度处理。

根据本发明的一个方面，还提供了一种射频拉远单元RRU，包括顺序连接的射频电路单元、模数转换单元、数字中频单元、去冗余前缀单元、频谱搬移单元、数字降采样单元、傅立叶变换单元和随机接入序列检测单元。

根据本发明的一个方面，还提供了一种室内基带处理单元BBU，包括一媒体接入控制MAC调度单元，用于对接收到的射频拉远单元RRU发送的随机接入信号检测结果，执行媒体接入控制MAC调度处理。

优选地，上述BBU中，

所述随机接入信号检测结果是RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理、数字中频处理、去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理后得到的。

根据本发明的一个方面，提供了一种分布式基站，包括有室内基带处理单元BBU和射频拉远单元RRU；其中，

所述RRU包括射频电路单元、模数转换单元、数字中频单元、去冗余前缀单元、频谱搬移单元、数字降采样单元、傅立叶变换单元、随机接入序列检测单元；

所述BBU包括媒体接入控制MAC调度单元。

优选地，上述分布式基站中，所述RRU通过光纤与所述BBU连接。

从以上所述可以看出，本发明实施例提供的随机接入信号的处理方法及装置，能够有效降低LTE分布式基站上行链路RRU到BBU的Ir接口随机接入信号数据的传输流量，有效节省光纤资源，最终达到节约设备成本和维护成本的目的。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为LTE分布式基站系统上行随机接入信号接收机的结构示意图；

图2为一种LTE分布式基站系统上行随机接入信号接收机的设备示意图；

图3为本发明实施例提供的一种LTE分布式基站系统上行随机接入信号接收机的设备示意图；

图4为本发明实施例提供了一种随机接入信号的处理方法应用于RRU侧时的流程示意图；

图5为本发明实施例提供了一种随机接入信号的处理方法应用于BBU侧时的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种新的方法和装置来解决LTE分布式基站系统上行光纤上传输随机接入信号数据流量过高的问题。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

在对上行随机接入信号的接收以及信号检测等处理流程进行分析后，发明人发现，RACH信号经过去CP和频谱搬移，再经过DDC处理之后的采样率为DDC前的采样率除以降采倍数，降采倍数越大，DDC前后的采样率差异越大，因此其数据流量可以得到很大程度的降低；更进一步的，在后续的DFT（或者FFT）处理和随机接入序列检测处理之后，RACH信号的数据流量相对于数字中频处理后的数据流量也能够大大降低。

因此，本发明实施例提供了一种分布式基站，包括有BBU和RRU，其中BBU和RRU之间通过光纤连接，且一个BBU可以通过光纤分别与一个、两个或多个RRU连接。与图2不同的是，本实施例将射频电路单元、模数转换单元、数字中频单元、去冗余前缀单元、频谱搬移单元、数字降采样单元、傅立叶变换单元和随机接入序列检测单元设置在RRU侧，而将媒体接入控制（MAC，MediaAccess Control）调度单元设置在BBU侧，从而可以减少上行随机接入信号在RRU和BBU之间的数据流量。

请参照图3，作为一种优选实施例，本实施例仅将MAC调度单元设置在BBU侧，而将其他的8个单元均设置在RRU侧，即所述RRU包括顺序连接的射频电路单元、模数转换（ADC）单元、数字中频单元、去冗余前缀单元、频谱搬移单元、数字降采样单元、傅立叶变换单元和随机接入序列检测单元，而BBU仅包括MAC调度单元。

下面介绍上述各个单元的具体功能：

射频电路单元，用于对接收到的射频信号执行射频电路处理，具体包括变频、滤波和功放等处理，得到基带模拟数据；

模数转换单元，用于对所述射频电路处理后得到的基带模拟数据进行模数转换处理，将基带模拟数据转换为离散数据；

数字中频单元，用于对所述模数转换处理后得到的离散数据进行变频和滤波等处理，得到OFDM时域的基带离散信号；

去CP单元，用于去除基带离散信号的循环前缀；

频谱搬移单元，用于对去除循环前缀的基带离散信号进行频谱搬移处理；

数字降采样单元，用于对频谱搬移处理后的基带离散信号进行数字下变频处理，得到降采样后的RACH离散信号；

傅里叶变换单元，用于对降采样后的RACH离散信号进行傅里叶变换处理，得到RACH频域数据；这里，傅里叶变换可以采用FFT来代替；

随机接入序列检测单元，用于对RACH频域数据进行检测，获得随机接入序列检测结果；

MAC调度单元，用于对随机接入序列检测结果进行MAC层调度处理。

基于上述改进后的分布式基站结构，本发明实施例提供了一种随机接入信号的处理方法，如图4所示，该方法应用于RRU侧时包括以下步骤：

步骤11，RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理和数字中频处理，得到OFDM时域的基带离散信号；

步骤12，所述RRU对所述基带离散信号依次执行去冗余前缀（CP）处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理，得到随机接入信号检测结果；

步骤13，所述RRU将所述随机接入信号检测结果，发送至室内基带处理单元BBU。

作为一种优选实施方式，在步骤13中所述RRU通过光纤将随机接入信号检测结果传输到所述BBU。

如图5所示，本发明实施例提供的随机接入信号的处理方法，在应用于BBU侧时则可以包括以下步骤：

步骤14，BBU接收RRU发送的信号处理结果；

步骤15，BBU对接收到的信号处理结果，执行MAC调度处理。

作为一种优选实施方式，上述步骤14中，所述信号处理结果是所述RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理、数字中频处理、去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理后得到的随机接入信号检测结果，此时在步骤15中，所述BBU直接对接收到的所述随机接入信号检测结果执行MAC调度处理。

应用本实施例所述方法之后，可以在不增加设备成本和维护成本以及不影响系统的性能的情况下，明显降低RRU和BBU之间需要传输的上行随机接入信号的数据流量。特别地，在RRU到BBU之间仅传输上行随机接入信号的检测结果时，也可以有效降低RRU到BBU接口的数据传输流量。

举例来说，假设上报给MAC层的每个RACH序列检测结果所占数据位宽为W，一个子帧中RACH频域资源的个数为n，每个RACH频域资源最多有64个RACH序列，所以对应最多有64个检测结果，则在仅传输上行随机接入信号的检测结果时，RRU到BBU的数据传输流量L约为:

L＝n*64*W*10³(bit/s)      （1）

而在RRU和BBU之间传输的是去CP之前的数据时，假设RACH preamble长度为N，系统上行接收天线数为R_x，去CP之前的数据位宽为W′，Δf为RACH子载波间隔，现有技术RRU到BBU的数据传输流量L′为:

L′＝N*Δf*W'*Rx*10³(bit/s)         （2）

每个RACH序列检测结果通常包含序列索引和TA（Time Advance，时间提前量），也可包含频偏，总共所占数据位宽非常小。可以看出使用本发明实施例所述方法后，RRU到BBU的数据传输流量也不会随天线数目的增加而倍增，因此能够大大降低RRU与BBU之间的数据流量，有效降低RRU到BBU的传输成本。例如，对于20M带宽的LTE FDD系统，RACH preamble长度为24576，RACH子载波间隔为1.25KHz，n为1，W′为16bit，Rx为1，如果RRU和BBU之间传输的是去CP之前的数据，那么数据流量为49152*10⁷(bit/s)；假设每个RACH序列检测结果包含序列索引、TA和频偏，三个参数共占64bit，即W为64bit，使用本发明实施例所述方法后，数据流量为L＝n*64*W*10³(bit/s)，可见在将图2中的Ir接口数据传输方法改为图3中的Ir接口数据传输方法后，可以降低约99.99％的流量。

如图3所示，基于本发明实施例的上述方法，本发明实施例还提供了一种RRU，该RRU包括顺序连接的射频电路单元、模数转换单元、数字中频单元、去冗余前缀单元、频谱搬移单元、数字降采样单元、傅立叶变换单元和随机接入序列检测单元。

本发明实施例还提供了一种BBU，应用于对接收到的射频拉远单元RRU发送的信号处理结果，执行MAC调度处理，如图3所示，该BBU包括MAC调度单元。

综上，本发明实施例提供的数据处理方法及对应装置，可以有效降低LTE分布式基站上行链路RRU到BBU的Ir接口随机接入信号数据的传输流量，有效节省光纤资源，最终达到节约设备成本和维护成本的目的。

此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。

本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位置上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。

实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上（包括在不同存储设备上），并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。

在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成（VLSI）电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。

以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种随机接入信号的处理方法，其特征在于，包括：

射频拉远单元RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理和数字中频处理，得到正交频分复用OFDM时域的基带离散信号；

所述RRU对所述基带离散信号依次执行去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理，得到随机接入信号检测结果；

所述RRU将所述随机接入信号检测结果，发送至室内基带处理单元BBU。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述RRU进一步通过光纤，将所述随机接入信号检测结果传输到所述BBU。

3.一种随机接入信号的处理方法，其特征在于，包括：

室内基带处理单元BBU接收射频拉远单元RRU发送的随机接入信号检测结果，所述随机接入信号检测结果是RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理、数字中频处理、去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理后得到的；

所述BBU对接收到的所述随机接入信号检测结果，执行媒体接入控制MAC调度处理。

4.一种射频拉远单元RRU，其特征在于，包括顺序连接的射频电路单元、模数转换单元、数字中频单元、去冗余前缀单元、频谱搬移单元、数字降采样单元、傅立叶变换单元和随机接入序列检测单元。

5.一种室内基带处理单元BBU，其特征在于，包括一媒体接入控制MAC调度单元，用于对接收到的射频拉远单元RRU发送的随机接入信号检测结果，执行媒体接入控制MAC调度处理。

6.如权利要求5所述的BBU，其特征在于，

所述随机接入信号检测结果是RRU对接收到的射频信号依次执行射频电路处理、模数转换处理、数字中频处理、去冗余前缀处理、频谱搬移处理、数字降采样处理、傅立叶变换处理和随机接入序列检测处理后得到的。

7.一种分布式基站，包括有室内基带处理单元BBU和射频拉远单元RRU；其特征在于，

所述RRU包括射频电路单元、模数转换单元、数字中频单元、去冗余前缀单元、频谱搬移单元、数字降采样单元、傅立叶变换单元、随机接入序列检测单元；

所述BBU包括媒体接入控制MAC调度单元。

8.如权利要求7所述的分布式基站，其特征在于，所述RRU通过光纤与所述BBU连接。

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