CN104272138B - 用于移动无线电接入网络的广域传输网络及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了移动无线电接入网络的广域传输网络以及使用方法。示例性广域传输网络包括多个网络段，多个网络段包括彼此通信耦合的至少一个有线网络和至少一个无线网络。多个网络段中的每一个均被配置为传送在基带模块和无线收发器之间所传送的多个信号中的至少一个。

Description

用于移动无线电接入网络的广域传输网络及其使用方法
相关申请的交叉援引
本正式美国专利申请要求于2012年5月4日提交的第1254139号法国专利申请的优先权，其包括所有引用的参考文献在内的全部内容通过参考结合于此。
技术领域
本发明总体描述为提供用于移动无线电接入网络的广域传输网络，更具体地，但不限于将前传(fronthaul)数据流在基带处理源和无线收发器之间进行有效传输的混合有线及无线网络。
背景技术
移动无线接入网(RAN)愈发地依赖于大容量广域传输网络，以将移动收发器与基带处理源互连。有线(例如，光纤网络)上的数据传输允许大容量、高速的数据传输。但不幸的是，有线网络会受地域影响所限制并且其建设和运行经常需要高成本。无线网络能够将数据传输到有线网络不可用的区域。无线网络的带宽受限，因此，目前不能提供有线网络所能实现的数据传输容量及速度。第X号国外专利中提供了在无线网络收发器之间增加数据传输容量及速度的良好解决方案，该国外专利中描述了前传信号、控制协议数据以及用户数据流之间的流量数据的分离。
这里所需要的是包括有线网络段和无线网络段的广域传输网络。此外，这些广域传输网络应该根据移动无线网络的网络段的性能方面(例如，关键性能指标)以多路复用或多路分离的形式来选择传输前传数据流。
发明内容
根据一些实施例，本发明涉及一种包括多个网络段的广域传输网络，该网络段包括彼此通信耦合的至少一个有线网络以及至少一个无线网络，多个网络段中的每一个均被配置为传送在至少一个基带模块和至少一个移动无线收发器之间所传送的多个信号中的至少一个，该多个信号对应于数字前传数据流。
根据一些实施例，本发明涉及一种方法，其包括广域传输网络上传送前传数据流的步骤，该广域传输网络将至少一个基带模块和至少一个无线收发器通信耦合，该广域传输网络包括多个网络段，多个网络段包括彼此通信耦合的至少一个有线网络以及至少一个无线网络，该前传数据流通过无线网络的前传模块进行多路复用和多路分离。在某些实施例中，移动无线网络的关键性能指标可被用在该网络的配置中。
根据一些实施例，本发明涉及一种方法，该方法包括：(a)估计移动无线电接入网络的多个网络段的关键性能指标，多个网路段包括彼此通信耦合的至少一个有线网络以及至少一个无线网络；(b)基于关键性能指标的估计，对在多个网路段上前传数据流执行多路复用、多路分离以及传送中的任意一种。
根据一些实施例，本发明涉及一种包括多个网络段的广域传输网络，该多个网络段包括彼此通信耦合的至少一个有线网络以及至少一个无线网络，多个网络段中的每一个均被配置为传送前传数据流，该前传数据流包括例如被编码为同相正交无线电接入信号的RF信号、控制协议信息以及用户数据流。
附图说明
附图描述了本发明的某些实施例。应该理解，附图不需要按比例绘制，并且对于理解本发明不必需的或者致使其他细节难以理解的具体细节会被省略。应该理解，本发明并不必需限于在此所描述的特定实施例。
图1是本发明的实施例实施的示例性广域传输网络的框图；
图2A是示例性广域传输网络；
图2B示出根据本发明的前传模块的示例性功能实现；
图2C示出根据本发明所构建的另一示例性前传模块；
图3是另一示例性广域传输网络；
图4是根据本发明的实施信息传输方法的基站结构的示意图；
图5是在图4的两个基站单元之间传输信息的示意图；
图6是在图4的两个基站单元之间传输信息的示意图；
图7是根据本发明的处于发射器级别的传输信息的示意图；
图8是根据本发明的处于接收器级别的传输信息的示意图；
图9A和图9B是用于传输信息的示例性方法的流程图；
图10示出可用于实施根据本发明的实施例的示例性计算系统。
具体实施方式
本发明允许有许多不同形式的实施例，若干特定实施例在附图中示出并且将在本文中进行详细描述，但是应该理解，本发明被认为是该技术原理的举例，而不旨在对于所述实施例的技术进行限定。
应该理解，在此所涉及的相同或相似元件和/或部件在所有附图中用相同的参考标号标示。还应该理解，一些附图仅仅是本发明的示意图。由此，为了图示的清晰，一些部件会与实际尺寸不符。
通常而言，本发明涉及广域传输网络(也被称为混合云无线电接入网络传输架构)。显然，本发明的混合网络可基于允许传输移动网络前传信号、控制管理协议单元以及用户数字数据流的多种网络拓扑结构而进行构建。混合网络可包括光纤网络、电缆网络以及本发明之前的本领域技术人员所知的其他类型的有线网络的结合。这些有线网络可与延展有线网络范围的一个或多个无线网络进行通信耦合。即，有线网络自身受地理范围所限。在有线网络中所需的物理链接阻止了有线介质无法到达或不能实施的地点的连接。例如，中心的大都市可以容易地接入有线光纤环，但是将光纤分支节点(fiber spoke)从光纤中心节点(fiber hub)向外延展到边远地区是不切合实际的。类似地，有线网络可沿路由器提供连接，但与该路由器有距离设置的连接元件还需要延展该有线网络或使用补充技术。由此，可通过无线网络的并入来延展有线网络的范围。
虽然无线网络可延展有线网络的范围，但是这些无线网络不可能具备与有线网络相同的数据传送容量和速度。由此，本发明的混合网络允许在混合网络上，以覆盖范围和容量均高效的方式来选择性传输前传数据流。基于每个网络段的关键性能指标或设计目标，混合网络可根据需要选择分离或重组(例如，通过多路复用或多路分离)前传数据流。例如，前传数据流的多路分离以及该数据流的多个组件的分离处理可通过使用多路分离流的不同传输方法允许在带宽受限的无线网络段上进行有效的大容量前传数据的传输。
根据本发明，可在移动无线电接入网络中传输RF信号(可被数字编码为同相正交信号(I/Q))，以及一般信息(例如控制和管理协议单元)和用户数据流(例如，与特定移动无线收发基站和设备相关联的局域网络上的用户数据业务)。RF信号可以作为模拟信号进行传输，该模拟信号对应于根据相应的无线电接入技术(RAT)而调制的RF载波，而一般控制和管理协议单元以及用户数据流可以作为数字编码和调制信号进行传输。
本发明的以上及其他优势将在以下进行更加详细地描述。
图1示出示例性混合网络100，该混合网络包括与有线网络110相关联的基带模块105。有线网络110被示出为包括光纤环115以及多个光纤支线120A至120F。此外，如下文中参照图2和图3更加详细地描述的，多个无线网络与多个光纤支线120A至120F通信耦合。应该理解，有线网络110可包括使用有线介质而非无线介质的任何网络。示例性的有线网络包括但不限于光纤网络、铜线网络、同轴线网络等。
混合网络100还可包括网络管理系统125以及核心网络130，在一些实例中，核心网络130包括例如核心蜂窝网络。
通常，混合网络100可构建在多种拓扑结构上，以承载移动网络“前传”信号(例如，I/Q量化抽样)、控制和管理协议单元、以及用户数字数据。此外，混合网络100可包括不同介质(例如，包括但不限于光纤、电缆以及无线链路)的任何结合。混合网络100可包括跨越与基带模块105通信耦合的一个或多个网络段的传输网络。基带模块105可通过前传数据流与混合网络100的任何其他部分通信耦合。应该理解，混合网络100可包括连接至中心基带处理服务器池的无限数量的网络段。混合网络100可支持将宏基站向下连接至小蜂窝基站的层级结构，该宏基站具有严格的关键性能指标(“KPI”，例如，发射功率、接收器灵敏度、容量、可用性以及范围)以及大容量，该小蜂窝基站由于被设计成在更多地理受限区域上为较少的用户提供服务而具有相对不严格的关键性能指标KPI。
本发明通过在一个或多个远程无线收发器和一个或多个中心设置的基带模块之间提供无线及有线互连，为网络运营商提供了部署覆盖区域以及容量的灵活性，这是大部分人需要的(例如，基于RF传播的角度)。
此外，这些示例性混合网络允许使用协同基带处理，例如，联合处理以及配合接收和传输，该协同基带处理具有使移动网络中的干扰减弱以及性能增强的潜力。此外，混合网络使得拓扑结构的选择范围宽，例如，拓扑结构包括中心辐射型、菊花链型以及环型。
图2A示出包括有线网络205的示例性广域传输网络200的一部分，该有线网络包括通过光纤支线220与第一无线收发器215通信耦合的光纤环210。基带模块245传送和接收指定给移动无线收发器215、225和235或由它们接收的所有前传信号。第一无线收发器215使用来自基带模块245并由前传管理模块214处理的前传信号，并执行标准无线收发器的所有功能。第一前传管理模块214还可通过第一前传网络段230与第二(或更多)前传管理模块224通信耦合，与移动无线收发器225耦合。在此情况下，通过无线链路，前传管理模块214将与其他移动无线收发器(例如，225和235)相关的部分前传信号转发给前传管理模块224。第二无线前传收发器224还可通过第二无线前传网络段240以及无线前传模块235与无线前传接收器234(即，端点)通信耦合。应该理解，移动无线收发器235可包括例如无线路由器或集线器，但是本领域技术人员会想到移动无线收发器235可包括任何无线设备，其能够在有线或无线网络上接收和/或传送数据且具有所要求RF性能，以处理所传送的信号特性。
应该理解，术语“移动无线收发器”可包括向移动用户传送RF信号和从移动用户接收RF信号的网络元件。术语“前传模块”可指负责处理前传信号或数据流的网络元件。处理可包括诸如编码/解码、调制/解调、多路复用/多路分离等等的任务。在某些情况下，移动无线收发器和前传模块可组合在一起。此外，虽然前传模块可与无线传输设备相关联，但是前传模块还可与有线介质或混合有线/无线介质相关联。由此，使用术语“前传模块”来指代前传处理及传输元件。
在该实施例中，网络200被示出为包括与光纤环205相关联的基带模块245。混合网络200被设置成将信息从基带模块245有效地传输至移动无线收发器215、225和235。
根据本发明，以图4至图9B中详细描述的方式，在基带模块245处，数字前传数据可被分离成多个组成部分。通常，数字前传数据可被分离成无线电信号信息250、控制和协议数据255以及用户数据260。包括有线网络段(例如，光纤环和光纤支线)以及无线网络段(例如，第一和第二无线网络段230和240)的混合网络的每一段均被配置为传输数字前传数据流的分离的各部分。由此，第一和第二无线收发器215和225传送分离的数据。因此，在数据沿混合网络200传输时，不需要将数字前传数据多路分离。
图2B示出根据本发明的前传模块270的示例性功能实施方式。前传模块270具有使用例如光纤介质的数字接口263。前传接口263的业务包括多路复用信号，该多路复用信号包括在基带模块和多个移动无线收发器之间传送的若干前传信号，基带模块和多个移动无线收发器通过广域无线电接入网络通信耦合在一起。示例性移动无线收发器被表示为269。接口处理模块271根据预定的多路复用算法来多路分离和多路复用前传信号中两个或多个(例如，前传信号266a、266b、267和268)。前传信号可包含它们所被指定的移动无线收发器的子部的前传信息。前传信号266a被提供给处理单元272a，该处理单元272a将前传信号266a分解成由包含在前传信号266a中的I/Q数据所构建的RF载波信号、均包含在前传信号266a中的数字调制的一般控制数据以及数字调制的用户信息，并且将它们共同地多路复用成信号265。相似的处理应用到266b至272b且产生信号264。将前传信号267传送至移动无线收发器269，该移动无线收发器可被集成在前传模块270中或通过接口与前传模块通信耦合。
多路复用信号265被提供给接口模块275，该接口模块可使用包括光纤、同轴电缆和铜线中的任意一种的有线介质276。多路复用信号264被提供给接口模块274，该接口模块可使用无线介质277。接口模块274可被实现为具有在一定距离内传输多路复用信号264的适当性能的无线收发器以及天线。前传信号268被提供给数字接口模块273，该该数字接口模块可使用大容量有线介质278。在该接口上传输的信号包括相关的前传信息，以将前传信号提供给被指定的移动无线收发器。
虽然上述表示了信号流的一个方向，但所有接口以及模块均可被设计成处理双向信息，使得每次操作都具有在另一方向处理业务的对称功能。
图3示出包括有线网络305的示例性广域传输网络300的部分，该有线网络305包括通过光纤支线320与第一前传模块通信耦合的光纤环310。第一无线收发器315可通过第一无线前传网络段330与第二(或更多)无线前传收发器325通信耦合。第二无线前传收发器325还可通过第二无线网络段340与移动无线接收器335(例如，端点)通信耦合。应该理解，移动无线接收器335可包括例如无线路由器或集线器，但是本领域技术人员会想到，移动无线接收器335可包括能够在有线或无线网络上接收和/或传送数据的任何无线设备。
在该实施例中，网络300被示出为包括基带模块345(也被称为基带处理器和/或基带模块处理单元)，该基带模块被示出为与有线网络305相关联。混合网络300被设置为将信息从基带模块345有效地传送至移动无线收发器315、325和335。
尽管上述实施例考虑使用与一个或多个光纤支线结合的光纤环，但与有线网路(例如，光纤环)通信耦合的前传模块270的使用使得不必使用光纤支线。也就是说，前传模块270可在无线通信路径上与无线网络的无线收发器通信耦合。
图2C示出根据本发明所构建的另一示例性前传模块。在此种情况下，前传模块290使用无线接口288以接收由位于广域无线电接入网络(例如，无线网络)中的基带模块所接收的数据并将由一个或多个移动无线收发器所接收的数据传送至基带模块。该无线接口上的信号可包括调制的RF载波、数字调制的一般控制信号以及数字调制用户信息的多路复用。
接口模块291包括无线收发器以处理无线信号并将集合的前传信号多路分离成单独的前传信号，这些单独的前传信号被传送至前传处理模块292a、292b、292c和292d以及接口模块293。值得注意的是，会发生两种形式的多路复用：(1)将指定给多个远程无线电单元(RRU有时被称为远程无线电头端设备或者RRH)(移动无线收发器)的若干前传信号进行多路复用；以及(2)将RF载波与每个单独的前传信号的控制信息和用户信息进行多路复用，以及多路复用来自指定给基带模块的移动无线收发器的前传信号(相反操作)。292a、292b、292c和292d的目的在于将数字前传信号转换成无线载波、数字调制控制信息和数字调制用户信息的多路复用，从而分别得到数字前传信号283、284、285以及286。
在本实例中，数字传输信号283被传输至移动无线收发器289，该移动无线收发器配备有数字无线前传接口。这种接口的一个实例由通用公共无线接口标准或CPRI提供并且相应的系统有时被称为远程无线电头端设备(RRH)或者远程无线电单元(RRU)。相反地，数字前传信号283也被用于承载来自移动无线收发器289且指定给基带模块的上行链路信号。在此种情况下，数字前传信号可仅包含与移动无线收发器289相关的前传信号。
在本实例中，数字前传信号284被提供给数字前传接口单元296，该数字前传接口单元提供外部数字前传接口282，该数字前传接口用于发送和接收与位于网络相应部分(即，“后置于”该端口)的移动无线收发器相关的前传信息。在此种情况下，数字前传信号282可包含与这些移动无线收发器相关的前传信号。作为实例，数字前传接口282可使用大容量的光纤介质。
在另一实例中，数字前传信号285被传输给前传接口单元295，该数字前传接口单元提供前传接口299，该前传接口用于发送和接收与位于网络相应部分(即，“后置于”该端口)的移动无线收发器相关的前传信息。在此种情况下，前传信号299包括有线介质上承载的RF载波、数字调制控制信息和数字调制用户信息的多路复用。在此种情况下，前传信号299可仅包含与这些移动无线收发器相关的前传信号。作为实例，前传接口299可使用光纤介质(或光纤的波长)或同轴电缆介质。在该实例中，数字前传信号286被用于提供给无线前传接口单元294，该无线前传接口单元提供用于发送和接收与位于网络相应部分(即，“后置于”该端口)的移动无线收发器相关的前传信息的外部无线接口298。在此种情况下，前传信号298包括无线介质上承载的RF载波、数字调制控制信息和数字调制用户信息的多路复用。在此种情况下，无线前传信号298可包含与这些移动无线收发器相关的前传信号。作为实例，无线前传接口299可包括适当设计的RF收发器和天线。
在该实例中，前传信号287是在接口模块291和无线接口模块293之间承载的RF载波、数字调制控制信息和数字调制用户信息的多路复用。无线接口模块293可包括适当设计的RF收发器和天线。在此种情况下，无线前传信号287和无线前传信号297可包括与位于网络相应部分中的这些移动无线收发器相关的前传信号。在此种情况下，不需要转换为数字前传格式。
参照图3，相比于图2A的混合网络200，第一无线收发器315被配置为将从基带模块345所接收到的数字前传数据分离成诸如无线电信号350、控制及协议信号355以及用户数据信息360的组成部分。从概念上讲，当对无线网络段(诸如第一无线前传网络段330)的关键性能指标的估计指示数字前传数据365的传输经由第一无线网络段330是不切合实际的或不可能的时候，第一前传管理模块可将数字前传数据分离成参考图4至图9B详细描述的多个部分。例如，如果第一无线网络段330的可用带宽小于数字前传数据的大小，则数字前传数据可被分离，然后在第一无线网络段330上进行传输。
在一些实例中，第二前传管理模块324可将分离的信息传送至与无线接收器335相关联的前传管理模块334。根据一些实施例，在将重新创建的数字前传数据365’传送至无线接收器335之前，第二无线收发器325通过分离信息可重新创建数字前传数据365’。此外，将参考图4至图9B更加详细地描述通过分离信息重新创建数字前传数据的方法。此外，由于在一些实施例中，在原始数字前传数据365的分离过程中去除或修正了不需要的数据，所以重新创建的数字前传数据365’相对于原始数字前传数据365可包括不同的数据。
图4示出在广域传输网络上传输数据的示例性方法400。此外，该网络包括混合网络，该混合网络包括彼此相互通信耦合的至少一个有线网络段和至少一个无线网络段。混合网络使得数据在发射器和接收器(例如，分别地，基带模块和射频单元)之间进行有效传输。
图4至图9B共同地示出在无线网络组件(诸如，基站(“BS”))内的一个或多个基带单元(“BBU”)和一个或多个射频单元(“RFU”)之间提供大容量无线通信的系统和方法。BBU和RFU通过双向传输接口相互进行数字通信。表示载波数据的信号可通过与基站(BS)相关联的天线来传输和接收并且可以以已知为“I/Q”的格式(其代表“同相/正交”)来发送。其他不表示载波数据的信息也可以在BBU和RFU之间通信。这两种类型的信息通常多路复用为数字前传数据。
更具体地，BBU和RFU可以使用标准/认可的开放协议、专用协议或它们的组合来进行通信耦合。在一些实施例中，在BBU和RFU之间所使用的协议利于数字前传数据通过光纤或其他有线连接类型在BBU和RFU之间的进行双向传输。此外，这些协议允许时分多路复用各种类型的信息(诸如一般信息)，除“I/Q”信息之外，这些信息还可以包括(但不限于)控制、命令、同步和其他数据。包括载波数据的射频信号(也被称为“流量数据”或“I/Q数据”)可通过与基站相关联的各种天线进行传输和接收。
这些协议的性质上可以完全为数字的，并且它们的吞吐率通常超过600兆位/秒并且可以超过10千兆位/秒的范围内。这些协议的结构通常包括表示一般信息的一定量的字以及表示I/Q数据的一定量的字。在一些情况下，与表示I/Q数据的一定量的字相比，表示一般信息的一定量的字相对较小。
通常来说，为了传输I/Q数据和一般信息，以数字形式整体传输I/Q数据(例如，无线电信号信息)。可通过系统以逐渐增加吞吐率来处理数字流和/或多路传输。例如，近似为数十千兆位/秒等级的数字流可以使用无线电接入技术(诸如3G/4G、LTE“长期演进”、LTE-高级等)进行传输。
由于光纤介质的容量几乎不受限制，所以其可用于传输I/Q数据。其他解决方案考虑使用无线网络传输数字I/Q和/或一般数据。一种解决方案考虑使用无线电波。该方案要求大的吞吐率来传输整个结构(例如，I/Q和一般数据)，因此需要使用较大的带宽或复杂的调制。在第1534027号欧洲专利中更加详细地描述了这些示例性方法，该欧洲专利包括所有引用的参考文献在内的全部内容通过援引结合于此。另一种解决方案考虑使用光波，如在公开号为2003-027597的美国专利申请描述的，该美国专利包括所有引用的参考文献在内的全部内容通过援引结合于此。虽然这些无线系统提出了用于将BBU模块连接至RFU无线电模块的数字解决方案，但这些系统遇到了包括但不限于这些系统的吞吐率(例如，前传)非常大的缺点。
有利地，本发明允许使用无线系统来传输信息，通过这种方式，实现BBU和RFU之间吞吐率的大幅减小，同时确保I/Q数据的完整传输(其随时间不断地演变和发展)。本发明的这些和其他优点将参照附图在以下进行详细描述。
现在参照图4，其示出了用于实现本发明的各个方面的示例性架构。基站(BS)1被示出包括基带模块(BBU)2，基带模块(BBU)2与核心网络(CN)通信耦合。CN管理与公共电话(PSTN)或数据网络的通信耦合。BBU 2可以经由允许数字数据传输的任何适当的路径或信道来与连接单元BBU 5进行通信耦合。
BS 1还可以包括一系列射频单元，诸如射频单元(RFU)3a和3b。在该实例中，具有两个RFU。在一种情况下，RFU 3a可以通过允许模拟传输或者混合的模拟和数字传输的通信信道9来与RFU耦合模块6a进行通信耦合。在另一种情况下，RFU 3b可以通过数字通信信道22通信耦合至RFU耦合模块6b。在一个实施例中，RFU 3a可以通过第二通信路径10a通信耦合至天线4a，并且RFU 3b可通过第二通信路径10b通信耦合至天线4b。BBU耦合模块5附加地经由无线通信信道7a或7b(也被称为“无线网络段”)与所有RFU耦合模块6a和6b通信。
图4、图5、图6和图7共同示出了使用图4的系统传输信息的示例性系统和方法。根据一些实施例，BBU 2可以根据本方法之前的本领域技术人员已知的多种方法来与核心网络CN通信耦合。
BBU 2使用BBU连接单元5与RFU 3中的至少一个进行通信，其中BBU 2经由数字通信信道8与BBU连接单元5进行通信耦合。虽然BBU耦合单元5和BBU 2被示为单独的设备，但在一些情况下，BBU耦合单元5和BBU 2可以集成到同一设备中。在一些实施例中，数字协议帧80可以使用数字通信信道8经由BBU耦合单元5在BBU 2和RFU 3之间进行传输。注意，数字协议帧80可包括与两种类型的信息相关的系列字：(a)对应于一般信息的字；以及(b)对应于“I/Q”无线电信号信息的字。虽然该方法考虑使用“字”来区分包括在数字前传数据中的两种基本类型的信息，但该系统可被配置为使用可根据本技术而使用的任何其他区分物来区分信息类型。
通常，用于传输信息的方法可包括将数字前传数据分离为两种基本的数据类型，包括I/Q数据和一般数据。在一些情况下，分离数字前传数据可包括通过评价数字协议帧80而将数字前传数据多路分离。
在另一实施例中，用于传输信息的方法可包括分离模拟RF信号和一般数据，以及在两个不同的信道上传输这两种信号。
可以评价数字协议帧，以将每一个数字协议帧80中的有关一般信息的字与有关IQ无线电信号信息的字进行区分。
再次，包括在数字协议帧80中的数据可在BBU耦合模块5的多路分离模块51中被多路分离。然后，BBU耦合模块5可使用天线50经由无线通信信道7传输多路分离的信息类型。更具体地，数字协议帧80可分离为一般信息和射频信息。可通过多路分离模块51从协议帧80中提取一般信息，并且通过数字调制模块52将一般信息传输为数字调制数据。射频信息可进一步分为组成射频载波信号71至74(也被称为载波图像)，且相应地通过模块53调制为射频载波71至74。
与一般信息相关的字可使用数字调制通过无线通信信道7的数字通信信道进行传输。关于I/Q无线电信号，应该注意，I/Q无线电信号最终表示通过与基站1相关联的天线4进行传输或接收的载波。基站1可利用无线接入接口要求的适当技术(无线电接入技术或“RAT”，其允许在移动器件和BS 1的天线4之间的通信)来处理I/Q无线电信号。
接下来，BBU耦合模块5可被配置为将与I/Q无线电信号相关的字分为一系列射频载波。包含在数字协议帧80中的属于I/Q无线电信号的信息由BBU耦合模块5通过无线通信信道7传输为射频载波71、72、73、74。
应该理解，通过无线通信信道7所使用的I/Q无线电信号的传输可基于由用于载波的一个或多个RFU 3来实施类似的无线电接入技术和讨论中的RAT，并且通过与RFU 3相关联的天线4进行传输和接收。例如，相对于无线介质的各种性能特性，用于传输I/Q无线电信号的无线技术可增强无线通信信道7上的数据传输的效率。这些性能特性包括但不限于视线(sight)传输线、点对点拓扑结构、较低干扰等。
与I/Q无线电信号相关的字使用本领域技术人员已知的技术(诸如滤波、数字上变频“DUC”、I/Q混合、混合、数字/模拟转换等)被转换为射频载波71、72、73、74。
有利地，由于通过天线4传输和接收的I/Q无线电信号、载波“图像”和RAT的完整性相对于无线通信信道7的整体性能基本被保持，所以以射频载波形式传输的I/Q无线电信号可以在由BS 1的经营者的RAT所推荐的吞吐率方面上是透明的。在一些情况下，以射频载波形式传输I/Q无线电信号可以以非透明方式来完成。
此外，可通过相关的RAT(其通过与RFU 3相关联的天线4来传输和接收)来限定无线通信信道7必须的带宽。
作为最终结果，可通过无线通信信道7来传输用于每个数字协议帧80的一系列射频载波71、72、73、74，并且一个或多个数字调制可用于传输一般信息协议要素。然后，使用天线60通过RFU耦合模块6来接收一系列射频载波71、72、73、74以及数字调制传输75。
接下来，RFU耦合单元6b可执行根据先前分离的数据(例如，I/Q无线电信号和一般信息)重组前传信号和数据的方法。用于传输信息的示例性方法可进一步包括将一系列射频载波71、72、73、74转换为表示I/Q无线电信号信息的一系列字。再次，可以使用本领域技术人员已知的技术，诸如过滤、数字下变频“DDC”、I/Q混合、混合、数字/模拟转换等。根据预先建立的协议，通过RFU 3b使用数字调制传输75。
更具体地，该方法可包括通过转换单元63将一系列射频载波71、72、73、74转换为表示I/Q无线电信号的内容的一系列字，并且数字调制数据被解调为表示一般信息61的字。可通过重组字来多路多路复用一系列字，以再现数字协议帧220，该数字协议帧220对应于先前被多路分离的数字协议帧80。然后，数字协议帧220通过第二通信信道22传输至RFU3b。第二通信信道22可允许数字和/或模拟数据的传输。
在一些实例中，载波图像71至74可被多路复用成无线电信号信息63，而调制数据75被解调回一般信息61。一般信息和无线电信号信息63可被重新组为数字前传数据62，该数字前传数据被作为数字协议帧220传送。
为了确保正确重构数字协议帧220，在BBU耦合模块5和RFU耦合模块6b之间传输同步信息，以允许数字协议帧220的一般信息和I/Q无线电信号信息返回到连贯形式。
通常用于传输帧80(多路分离之后)、220(多路多路复用之后)的数字协议允许BBU和RFU之间较长的距离。因此，这些协议可以容忍有线或无线链路上显著的成比例延迟。例如，对于每10公里所使用光纤，可以看到55微秒的延迟。此外，可以临时在RFU耦合模块6b内的缓冲区域中存储一般信息或I/Q信息。这使得通过RFU耦合模块6b基于同步信息接收的所有信息(或大部分信息)更多的连贯性处理。
在另一个示例性实施例中，去除不用于数字协议帧80的信息，以排除无用信息。例如，可以排除未填充或使用的字。因此，可以仅传输需要的信息，成比例地减少了所传输信息的量。
图6示出了另一个示例性实施例，其中，RFU耦合模块6a和RFU 3a形成无线远程射频头(RRH)。根据一些实施例，为了经由与RFU 3a相关联的天线4a的重新传输，RFU耦合模块6a经由第一通信信道9向RFU重新传输射频载波71、72、73、74。根据一些实施例，RFU耦合模块6a可以不多路复用一般信息字，并且在一些情况下，其不将射频载波71、72、73、74转换为与I/Q无线电信号信息相关的字。因此，可以不通过RFU耦合模块6b来重构前述数字协议帧220。可选地，RFU耦合模块6b可以基于相关的RAT采用射频载波71、72、73、74来用于与RFU3b相关联的延迟天线4b传输。
在一些情况下，一般信息可以被RFU耦合模块6处理(例如，而不是被传输至3，然后使用其来执行控制或管理任务)。在一些情况下，除了第一通信信道9(其可以包括模拟通信链路)之外，可以存在单独的控制接口(诸如API)，通过其可以进行控制和管理处理。
术语“处理”可以理解为包括基于包括在一般信息之中的内容控制信息来修改RF信号。
根据一些实施例，BBU耦合模块6a可用于解释和利用一般信息，以执行各种动作，诸如关于相同类型的信息通过RFU 3a执行的动作。因此，不再需要将完整的一般信息传输至RFU 3a，这可以减少来自数字协议帧的信息量，从而实现更加有效的数据传输。
应该注意，在示例性操作中，数据可以在BBU 2(用作发射器)与一个RFU 3(用作接收器)之间传输。然而，数据可以类似地在一个RFU 3(在这种情况下用作发射器)和BBU 2(在这种情况下用作接收器)之间传输。
有利地，本技术可以允许根据带宽(MHz/带宽)而不是根据吞吐率(Mbit/s)经由无线通信信道7来处理射频载波。再次，无线通信信道7可以与BS 1的BBU 2和一系列RFU 3通信耦合。这种结构允许得益于在该无线通信信道7上实施的技术的调制效率的数字解决方案。
此外，根据在无线通信信道7上使用的无线电接入技术，可以透明地保持频谱效率。本技术还可以得益于固定站和单个用户之间的视线/非视线“LoS/NLoS”传播技术的固有优势。此外，该方法允许根据第1895681号欧洲专利中描述的方法使用不同频带传输不同的信号，该欧洲专利包括所有引用的参考文献在内的全部内容通过援引结合于此。
在一些情况下，本技术有利地适应互补分集技术来增加效率，诸如多极化、视线多输入多输出“LoS MIMO”等。
虽然上面描述的用于传输信息的方法和系统涉及移动电话领域，但本技术可应用于许多不同的无线网络，诸如执法机关和第一响应者使用的且在任何无线电系统(包括无线站和天线或者有源天线和/或雷达)中使用的公共移动无线网络“PMR”。
图9A是经由无线通信信道传输信息的示例性方法600的流程图。根据一些实施例，方法600可包括步骤605，其中使用数字协议帧经由发射器单元将数字前传数据流分离为一般信息和无线电信号信息。根据一些实施例，分离步骤605可包括从数字前传数据中多路分离一般信息和无线电信号信息。
在一些情况下，在分离步骤605中，可以去除不属于数字协议帧的信息，以减少在无线网络段上传输的不需要的数据的量。该特征可以减小无线网络段的等待时间，同时还保留用于无线电信号信息和/或一般信息的更大消耗以及传输的网络带宽。
此外，方法600可包括将无线电信号信息分为射频载波的步骤610以及在发射器和接收器之间传输射频载波的步骤615。使用适当的无线电接入接口技术执行无线电信号信息和/或载波的传输。此外，步骤620可包括经由发射器单元在第二通信信道上将一般信息传输至接收器的步骤。在一些情况下，发射器和接收器可以使用数字通信信道相互通信耦合。在一些情况下，可通过数字调制一般信息而在无线网络段上传输一般信息。
图9B是用于传输信息的示例性方法625的流程图。注意，参照图9A描述的方法定义了将数字前传数据分为多个组成部分，以增强无线网络段上的组成部分的传输。图9B的方法625实现了在无线网络段上传输的分离的部分的重组，通过这种方式重新创建数字前传数据。
方法625可包括步骤630，其中，在一般信息被接收器接收时(或者在接收一般信息之前)，数字解调一般信息。类似地，方法625可包括步骤635，其中，将一系列载波重新转换为无线电信号信息。再次，无线电信号信息为数字信号。接下来，步骤635允许步骤640重构接收器所使用的数字协议帧。在重构数字协议帧之后，该方法可包括步骤645，其中，多路复用数字协议帧，以恢复数字前传数据。注意，如果在评价数字协议帧的后续步骤期间去除不需要的数据，则恢复的数字前传数据可包括比原始数字前传数据少的数据。
尽管没有示出，但示例性方法还可以包括多个步骤，诸如传输信息以同步一般信息和无线电信号信息，以及在同步一般信息和无线电信号信息之前缓存一般信息和无线电信号信息。这种同步可部分地取决于所使用的同步信息。同步可被用于时序恢复、使用诸如到达时间差的方法的位置确定、以及诸如分集、多输入多输出、协调或联合传输以及时分多路复用的多种移动无线功能。例如，通过具有不稳定同步的无线网络来传输一般信息和射频信息会导致移动无线性能的劣化或失败。当若干前传链接被链接或并置时该问题就会出现。由此，传输网络中的多个节点的正确且稳定的同步对于保证适合的质量和性能而言是必需的。值得注意的是，可以在不同的频带上执行传输步骤。此外，在一些实施例中，发射器可以包括基带模块而接收器可包括至少一个射频单元，反之亦然。
其他示例性方法可包括在传输一般信息之前，在BBU耦合模块5中处理一般信息的步骤。术语“处理”可理解为包括基于包括在一般信息之中的内容控制信息修改RF信号。
根据一些实施例，精确且稳定的同步可通过使用由与网络中的某些前传管理模块通信耦合的接收器所获得的全球定位系统(GPS)数据来获得。由于不是所有的网络节点均需要同步信息的高精确性，所以使用额外的同步源(诸如GPS)可应用在需要精确性的那些节点中。通过使用该外部同步源，前传模块可保证同步信息在任一时间段内保持精确。尽管描述了所应用的GPS数据，但是本领域技术人员应该理解根据本发明，其他同步数据也可同样被使用。
如前所述，虽然描述了关于移动电话通信系统的基站(BS)的用于传输信息的上述方法，但用于传输信息的方法可应用于本公开之前的本领域技术人员已知的任何适当的领域。
图10示出了可用于实施本技术的实施例的示例性计算系统700。图10的计算系统700包括一个或多个处理器710和存储器720。主存储器720存储部分处理器710所执行的指令和数据。主存储器720可存储系统700工作时的可执行代码。图10的系统700可进一步包括大容量存储设备730、便携式存储介质驱动740、输出设备750、用户输入设备760、图形显示器770以及其他外围设备780。系统700还可以包括网络存储器745。
图10所示的各部件被示出为经由单个总线790连接。可通过一个或多个数据传输装置来连接这些部件。处理器单元710和主存储器720可经由局部微处理器总线连接，而大容量设备730、外围设备780、便携式存储设备740和图形显示器770可经由一个或多个输入/输出(I/O)总线连接。
大容量存储设备730(其可以通过磁盘驱动器或光盘驱动器来实现)是用于存储处理器单元710所使用的数据和指令的非易失性存储设备。大容量设备730可以存储用于实施本技术的实施例的系统软件，以将软件加载到主存储器720中。
便携式存储设备740与便携式非易失性存储介质(诸如软盘、压缩盘或数字视频盘)协作以从/向图10的计算系统700输出/输入数据和代码。用于实施本技术的实施例的系统软件可存储在这种便携式介质上并且经由便携式存储设备740输入至计算系统700。
输入设备760提供了用户接口的一部分。输入设备760可包括用于输入文字数字和其他信息的文字数字键区(诸如键盘)或者指向设备(诸如鼠标、跟踪球、触针或光标方向键)。此外，图10所示的系统700包括输出设备750。适合的输出设备包括扬声器、打印机、网络接口和监控器。
图形显示器770可包括液晶显示器(LCD)或其他适当的显示设备。图形显示器770接收文本和图形信息，并且处理信息以输出至显示设备。
外围设备780可包括任何类型的计算机支持设备来向计算系统添加附加功能。外围设备780可包括调制解调器或路由器。
包含在图10的计算系统700中的部件是通常在计算系统中包含的部件，其可以适用于本技术的实施例并且用于代表本领域已知的这些计算部件的广义分类。因此，计算系统700可以为个人计算机、手持计算系统、电话、移动计算系统、工作站、服务器、小型计算机、大型计算或任何其他计算系统。该计算机还可以包括不同的总线结构、网络平台、多处理器平台等。可使用的各种操作系统包括UNIX、Linux、Windows、Macintosh OS、Palm OS和其他适当的操作系统。
上述功能中的一些可由存储在存储介质(例如，计算机可读介质)上的指令组成。可通过处理器来接收和执行指令。存储介质的一些实例为存储设备、磁带、磁盘等。指令在被处理器执行时引导处理器根据本技术来操作是可行的。本领域技术人员熟悉指令、处理器和存储介质。
注意，适用于执行本文描述的处理的任何硬件平台可适用于本技术。术语“计算机可读存储介质”和“计算机可读存储媒介”在本文是指参与向CPU提供指令来执行的任何介质。这种介质可采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。例如，非易失性介质包括光盘或磁盘，诸如硬盘。易失性介质包括动态存储器，诸如系统RAM。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，除此之外，还包括包含一个总线实施例的线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的形式。例如，计算机可读介质的一般形式包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM盘、数字视频盘(DVD)、任何其他光学介质、具有标记或孔图案的任何其他物理介质、RAM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASHEPROM、任何其他存储芯片或数据交换适配器、载波、或计算机可以读取的任何其他介质。
各种形式的计算机可读介质可以涉及向CPU加载具有一个或多个指令的一个或多个序列来用于执行。总线将数据传送至系统RAM，CPU从系统RAM中接收指令并执行指令。被系统RAM接收的指令可以任选地在被CPU执行之前或之后存储在硬盘上。
用于执行本发明各个方面的操作的计算机程序可以以一种或多种编程语言(包括面向对象的编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等)和传统的程序编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)的任何组合来编写。程序代码可以整体在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行，并且作为独立的软件包，部分在用户计算机上且部分在远程计算机上或者整体在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))与用户计算机连接，或者可以与外部计算机连接(例如，通过使用因特网服务供应商的因特网)。
以下权利要求中的对应结构、材料、动作以及所有装置或步骤的等同物加上功能元件旨在包括与所有专门要求保护的其他所要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或动作。为了示出和描述的目的提供了本发明的说明书，但其不是为了穷举或者将本发明限制于所公开的内容。对于本领域技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化。选择和描述示例性实施例以更好地解释本发明的原理及其实际应用，并且使本领域技术人员能够理解本发明，进行各种修改的各种实施例也适应于预期的特定使用。
上面参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应该理解，可以通过计算机程序指令来实现流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他制造机器的可编程数据处理装置的处理器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令创建用于实施流程图和/或框图或框中指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，计算机可读介质可引导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式工作，使得存储在计算机可读介质中的指令产生制造品(article of manufacture)，该制造品包括实施流程图和/或框图或框中指定的功能/动作的指令。
计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上，以使在计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实施的步骤，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供了用于实施在流程图和/或框图或框中指定的功能/动作的处理。
图中的流程图和框图示出了根据本发明的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以代表模块、段或部分代码，其包括用于实施指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。应该注意，在一些可选实施例中，框中标明的功能的发生顺序可以不同于图中的顺序。例如，实际上连续示出的两个框实质上可以同时执行，或者框有时会以颠倒的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还应该注意，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以通过执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。
虽然上面描述了各个实施例，但应该理解，它们只是示例性的而不是限制性的。这些描述不用于将本发明的范围限制于本文所阐述的特定形式。因此，不应该通过任何上述示例性实施例来限制优选实施例的范围。应该理解，上面的描述是说明性的而不是限制性的。相反，本发明用于覆盖可包括在权利要求限定的或者本领域技术人员理解的技术范围内的改变、修改和等同物。因此，本发明的范围不应该参照上面的描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及它们等同的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种广域传输网络，包括多个网络段，所述多个网络段包括彼此通信耦合的至少一个有线网络和至少一个无线网络，所述多个网络段中的每一个均被配置成传送在无线网络的至少一个基带模块和至少一个无线收发器之间所传送的多个信号中的至少一个，所述多个信号对应于所述至少一个基带模块和所述至少一个无线收发器之间的数字前传数据流，至少一个网络段被配置为将所述数字前传数据流分离成无线电信号信息、控制信息以及用户数据流；作为射频载波信号从所述至少一个基带模块至所述至少一个无线收发器传送所述无线电信号信息，并且使用数字通信方法从所述至少一个基带模块至所述至少一个无线收发器传送所述控制信息以及所述用户数据流。
2.根据权利要求1所述的网络，其中，所述至少一个有线网络包括一个或多个光纤环、一个或多个光纤支线及它们的组合中的任何一种，并且所述至少一个无线网络包括单一式点对点链接、菊花链式点对点链接、无线式点对点环、多重中心式点对点链接及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的网络，其中，所述多个信号包括：(a)作为射频载波信号传送的无线电信号信息；(b)控制协议信息；(c)用户数据流；以及(d)数字前传数据流中的任一个，所述数字前传数据流包括(a)、(b)、和(c)的数字化采样以及(a)、(b)、(c)的数字化采样的任何组合的多路复用。
4.根据权利要求1所述的网络，其中，所述基带模块与所述至少一个有线网络通信耦合，并且所述无线收发器与所述至少一个无线网络通信耦合。
5.根据权利要求1所述的网络，其中，前传模块接收数字前传数据流并将所述数字前传数据流多路分离成无线电信号信息、控制协议信息以及用户数据流，并且所述无线电信号信息被转换成射频载波信号。
6.根据权利要求5所述的网络，其中，所述前传模块与所述无线收发器通信耦合并且将来自所述无线收发器的无线电信号信息、控制协议信息以及用户数据流多路复用成数字前传数据流，以输出至所述基带模块或另一无线收发器。
7.根据权利要求3所述的网络，其中，所述广域传输网络包括具有专用于传送所述前传数据流的源的一个或多个公共网络段。
8.根据权利要求1所述的网络，其中，所述至少一个基带模块输出编码为射频载波信号的无线电信号信息、控制协议信息以及用户数据流，并且所述无线收发器接收所述无线电信号信息、所述控制协议信息以及所述用户数据流。
9.根据权利要求8所述的网络，其中，设置在所述基带模块和所述无线收发器之间的所述多个网络段的第一网络段将编码为RF载波信号的所述无线电信号信息、所述控制协议信息以及所述用户数据流转换成数字前传数据流，并且设置在所述基带模块和所述无线收发器之间的所述多个网络段的第二网络段将所述数字前传数据流转换回编码为RF载波信号的所述无线电信号信息、所述控制协议信息以及所述用户数据流。
10.根据权利要求9所述的网络，其中，所述至少一个基带模块将所述多个信号输出为模拟射频信号并且一个或多个前传模块将所述射频信号传送至一个或多个无线收发器，而无需将所述射频信号重新转换及重新多路复用成数字前传数据流。
11.根据权利要求1所述的网络，其中，所述至少一个有线网络包括通过一个或多个前传模块与多个无线收发器通信耦合的光纤集线器，所述一个或多个前传模块之一为无线前传模块。
12.根据权利要求1所述的网络，其中，使用基于所述无线网络中所使用的无线电接入技术的技术来处理所述射频载波信号。
13.根据权利要求1所述的网络，其中，在网络节点中使用同步，以增加由所述网络节点所处理的所述控制信息及RF信号数据流之间的同步精确度。
14.一种互连无线收发器和基带处理源的方法，包括：通过广域传输网络传送前传数据流，所述广域传输网络通信耦合至无线网络中的至少一个基带模块和至少一个无线端点，所述广域传输网络包括多个网络段，所述多个网络段包括彼此通信耦合的至少一个有线网络以及至少一个无线网络，所述前传数据流通过前传模块被多路分离、处理以及重新多路复用，所述前传模块与所述无线网络的无线收发器通信耦合，所述前传数据流包括无线电信号信息、控制协议信息以及用户数据流，根据所述无线网络的关键性能指标，所述无线电信号信息被作为RF载波信号在所述广域传输网络的至少一个网络段上从所述至少一个基带模块至所述无线收发器进行传输，并且所述控制协议信息以及所述用户数据信息使用数字通信方法从所述至少一个基带模块至所述无线收发器进行传输。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，使用在所述无线网络中所使用的无线电接入技术来处理用于传输所述前传数据流的无线电信号信息的RF载波信号。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述无线电信号信息、所述控制协议信息以及所述用户数据流在所述广域传输网络的至少一个网络段上被多路复用成数字前传数据流。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述无线电信号信息是模拟信号，所述模拟信号包括多个射频载波，所述多个射频载波对应于所述无线收发器所使用的所述无线电信号信息，所述无线收发器与所述前传模块通信耦合。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，使用数字数据传输协议对所述控制协议信息以及所述用户数据流进行编码。
19.根据权利要求14所述的方法，还包括：通过所述至少一个有线网络输出前传数据流，所述前传数据流包括无线电信号信息、控制协议信息以及用户数据流；以及在无线收发器端点处接收所述无线电信号信息、所述控制协议信息以及所述用户数据流。
20.根据权利要求14所述的方法，还包括：使用该网络的专用源在公共网络上传送所述前传数据流。
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