CN103825658A - 一种利用光通信提升回传链路效率的lte-a中继系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，该系统包括近端设备和LTE-A中继站设备；近端设备耦合出LTE-A信源基站的信号并进行光电转换，同时利用光纤作为传输介质进行信号的传输；LTE-A中继站设备通过光电探测恢复出无线信号，再对信号进行相应的处理、发射。本发明与传统LTE-A无线中继相比，可以兼容光纤信道进行信号回传，利用光纤传输损耗小、抗干扰的特点，极大地改善了LTE-A中继系统回传链路的质量，同时本发明也针对中继网络的回传链路进行MIMO方案设计与高阶调整设计，从而使得本发明所述的中继系统可以承载更大的用户容量，具有一定的创造性、实用性与前瞻性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信信号传输覆盖领域，尤其涉及一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统。
背景技术
基于通信产业对“移动通信宽带化”的认识和应对“宽带接入移动化”挑战的需要，3GPP开始了“长期演进(LTE)”的进程。LTE技术将实现一个高数据率、低延迟、分组业务优化的系统，为未来宽带无线业务提供有力的传输手段，满足任何时间与地点用户对IP多媒体数据业务的需求。LTE-Advanced系统是LTE的平滑演进，对LTE具有很强的兼容性。LTE-Advanced支持下行峰值速率1Gbit/s和上行峰值速率500Mbit/s的要求，同时强调降低终端与网络的成本和功耗等需求。根据现有的频谱分配方案，获得此容量的大宽带频谱在较高频段，而该频段路损和穿透损都较大，很难实现好的覆盖。中继技术作为LTE-Advanced系统的关键技术可以很好地解决这一问题，它为小区带来更大的覆盖范围和系统容量。中继站的复杂度远低于基站，体积小，重量轻，易于选址，降低了运营商的成本和功耗。因此如何合理有效地利用中继进行数据传输成为当前的研究热点。
中继的主要作用是扩大小区覆盖面积，为小区中阴影衰落严重的地区以及覆盖的死角提供再生的无线信号，提供热点地区的覆盖以及室内覆盖等。通过在指定区域部署中继站，能扩大基站的覆盖范围，直接增加了基站的利用率。
中继作为网络中引入的新节点，给LTE-A网络增加了新的连接链路。根据链路服务对象的不同，可分为回传链路、接入链路以及直传链路，如图1所示。回传链路用于中继站与基站之间的通信，接入链路用于中继站与接入中继服务的用户进行通信，直传链路用于基站与周围的用户直接通信。
在LTE-A系统的中继网络中，由于一个中继可能同时调度多个用户进行数据传输，在中继端到主服务基站的回传链路可能造成数据排队现象，当中继同时调度的用户数据量增加时，有可能在中继端造成拥塞，进而影响整个网络的容量和系统的稳定性。
目前LTE-Advanced中继技术主要是基于无线中继，由于在无线信道中由于多径衰落的原因，在基站和中继站使用无线传输的方式可靠性较低，而且在无线通信系统中降低误码率是相当困难的。为了将误码率从10-2减少为10-3，通常需要提升10dB的信噪比进行保证。在LTE-A系统中，信噪比将成为影响用户体验的最重要指标，只要信噪比的值足够高，即便用户终端接收到的信号场强较弱，仍然可以保证高速率的数据传输业务。在回传链路中，若仅仅使用无线信道传输信号，将不能保证中继站提供服务的速率与容量，因此亟需一种低成本、高效率的解决方案来提升LTE-A中继系统的回传链路质量。
与使用无线信道进行基站与中继站的回传链路相比，使用光纤信道具有带宽大、可靠性好的特点。本发明所述的LTE-A中继系统，与传统LTE-A无线中继相比，可以兼容光纤信道进行信号回传，极大地改善了LTE-A中继系统回传链路的质量，提高了中继站部署的灵活性。同时本发明也提出一种解决方案来增加该链路的容量和可靠性。包括回传链路MIMO方案设计来利用多天线技术增加链路容量性能，选择性采用高阶调制方案来充分利用链路较好的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供可以承载更大的用户容量，提高数据传输速率，保证数据可靠性的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，利用光纤信道作为回传链路，该LTE-A中继系统包括近端设备和LTE-A中继站设备；其中，
所述近端设备包括光电转换模块和光波分复用模块；所述近端设备部署在LTE-A基站附近，该近端设备用于接收所述LTE-A基站耦合出的多路射频信号，并将该多路射频信号经光电转换模块转换形成光信号，然后通过光波分复用模块波分复用至一根光纤中传输至所述LTE-A中继站；
所述LTE-A中继站设备包括光波分复用模块、光电转换模块以及解码转发模块；所述LTE-A中继站设备用于接收从光纤信道中传输的光信号，并将该光信号经光波分复用模块进行解波分复用，然后由光电转换模块转换恢复出射频信号，该些射频信号通过解码转发模块进行解码，恢复出原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。
在本发明一实施例中，所述LTE-A中继系统能够兼容无线信道作为回传链路，其实现方式为：所述LTE-A中继系统采用包括一解码转发模块的LTE-A中继站设备；所述LTE-A中继站设备通过天线接收LTE-A基站发送的射频信号，并利用解码转发模块对射频信号进行解码，恢复出原始信息，然后原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。
在本发明一实施例中，所述LTE-A中继系统的回传链路中设计MIMO方案，即利用光纤信道传输的光波分复用技术以及无线信道传输的多天线技术，增加LTE-A基站与LTE-A中继站之间的回传链路容量性能。
在本发明一实施例中，所述LTE-A中继站能够定时监测回传链路的信噪比情况，然后根据回传链路的信噪比情况自动选择最高为256QAM的高阶调制方式，以便解决回传链路传输速率的瓶颈问题。
在本发明一实施例中，所述LTE-A中继系统支持链形、星形和环形的组网方式。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所述的LTE-A中继系统可以兼容光纤信道进行信号回传，使用光纤传输射频信号，降低了传输损耗，扩大了覆盖范围；在不具备光纤接入的场景，中继站可使用无线信道回传信号，安装选址灵活；回传链路使用波分复用与多天线技术来支持MIMO，增加了回传链路的容量；回传链路中的信号传输采用高阶调制，提供了数据传输的速率。
附图说明
图1是传统的包含中继的LTE-A系统模型。
图2是本发明提出的包含中继的LTE-A系统模型。
图3是本发明所述的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统的架构图。
图4是本发明所述中继系统的链型组网示意图。
图5是本发明所述中继系统的星型组网示意图。
图6是本发明所述中继系统的环型组网示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，利用光纤信道作为回传链路，该LTE-A中继系统包括近端设备和LTE-A中继站设备；其中，
所述近端设备包括光电转换模块和光波分复用模块；所述近端设备部署在LTE-A基站附近，该近端设备用于接收所述LTE-A基站耦合出的多路射频信号，并将该多路射频信号经光电转换模块转换形成光信号，然后通过光波分复用模块波分复用至一根光纤中传输至所述LTE-A中继站；
所述LTE-A中继站设备包括光波分复用模块、光电转换模块以及解码转发模块；所述LTE-A中继站设备用于接收从光纤信道中传输的光信号，并将该光信号经光波分复用模块进行解波分复用，然后由光电转换模块转换恢复出射频信号，该些射频信号通过解码转发模块进行解码，恢复出原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。
所述LTE-A中继系统能够兼容无线信道作为回传链路，其实现方式为：所述LTE-A中继系统采用包括一解码转发模块的LTE-A中继站设备；所述LTE-A中继站设备通过天线接收LTE-A基站发送的射频信号，并利用解码转发模块对射频信号进行解码，恢复出原始信息，然后原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。
为让本领域技术人员更了解本发明，以下为本发明的具体实施过程。
如图2-3所示，本发明的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，包括近端设备与LTE-A中继站设备；其中，
近端设备，部署在LTE-A基站附近，包括光电转换模块和光波分复用模块。近端设备用于将从LTE-A基站耦合出的多路射频信号，经过光电转换形成光信号，并波分复用至一根光纤中传输至LTE-A中继站。或者，用于接收光纤信道中的回传信号，解波分复用并光电转换恢复出射频信号，最终再回传给基站进行处理。
LTE-A中继站设备，包括光波分复用模块、光点转换模块以及解码转发模块。LTE-A中继站设备用于把从光纤信道中传输的光信号进行解波分复用并光电转换恢复出射频信号，这些射频信号通过解码转发模块进行解码，恢复出原始信息，然后原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。或者，LTE-A中继站设备通过天线接收用户终端传来的信号，通过解码转发模块进行解码，恢复出原始信息，然后原始信息再经过重新编码后，经过光电转换形成光信号，并波分复用至一根光纤中传输至近端设备。
进一步地，本发明所述的LTE-A中继系统，可兼容传统的无线信道作为回传链路。此时系统仅需使用到LTE-A中继站设备，并且LTE-A中继站设备中仅需使用到解码转发模块。LTE-A中继站设备通过天线接收基站发送的射频信号，利用解码转发模块对射频信号进行解码，恢复出原始信息，然后原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。
为了增加基站与中继站之间的回传链路容量性能，进而可大大增加中继系统对用户终端的带载能力，本发明所述的LTE-A中继系统，在回传链路中设计MIMO方案，利用光纤信道传输的光波分复用技术、无线信道传输的多天线技术，不同的MIMO通道信号通过不同的光波长、不同的天线进行承载传输。
进一步地，本发明所述的LTE-A中继系统，可根据回传链路的信噪比情况自动选择高阶调制方式，以解决回传链路传输速率的瓶颈问题。传统的仅使用无线信道作为回传链路的LTE中继站，当中继与基站相隔的距离较远时，回传链路的信噪比将恶化，为了保证传输的准确度，信号的最高只能采用64QAM的调整方式。本发明所述的中继系统，通过光通信技术，利用光纤传输干扰小、损耗少的特点，大大提升了回传链路的信噪比情况，这就为采用更高阶的调制进行信号传输提供了可能。本发明所述的中继站会定时监测回传链路的信噪比情况，当回传链路的信噪比优于某一设定的阈值时，中继站将自动选择最高为256QAM的高阶调制方式。
为了大大提高了中继系统部署的灵活性，本发明所述的LTE-A中继系统支持多种组网拓展方式，可支持链形（如图4）、星形（如图5）、环形（如图6）等组网方式。
本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的采用入户光纤进行通信信号入户精确覆盖的系统与方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，其特征在于：利用光纤信道作为回传链路，该LTE-A中继系统包括近端设备和LTE-A中继站设备；其中，
所述近端设备包括光电转换模块和光波分复用模块；所述近端设备部署在LTE-A基站附近，该近端设备用于接收所述LTE-A基站耦合出的多路射频信号，并将该多路射频信号经光电转换模块转换形成光信号，然后通过光波分复用模块波分复用至一根光纤中传输至所述LTE-A中继站；
所述LTE-A中继站设备包括光波分复用模块、光电转换模块以及解码转发模块；所述LTE-A中继站设备用于接收从光纤信道中传输的光信号，并将该光信号经光波分复用模块进行解波分复用，然后由光电转换模块转换恢复出射频信号，该些射频信号通过解码转发模块进行解码，恢复出原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。
2.根据权利要求1所述的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，其特征在于：能够兼容无线信道作为回传链路，其实现方式为：所述LTE-A中继系统采用包括一解码转发模块的LTE-A中继站设备；所述LTE-A中继站设备通过天线接收LTE-A基站发送的射频信号，并利用解码转发模块对射频信号进行解码，恢复出原始信息，然后原始信息再经过重新编码后，通过天线转发至用户终端。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，其特征在于：所述LTE-A中继系统的回传链路中设计MIMO方案，即利用光纤信道传输的光波分复用技术以及无线信道传输的多天线技术，增加LTE-A基站与LTE-A中继站之间的回传链路容量性能。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，其特征在于：所述LTE-A中继站能够定时监测回传链路的信噪比情况，然后根据回传链路的信噪比情况自动选择最高为256QAM的高阶调制方式，以便解决回传链路传输速率的瓶颈问题。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用光通信提升回传链路效率的LTE-A中继系统，其特征在于：所述LTE-A中继系统支持链形、星形和环形的组网方式。
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