CN104716997A - 分布式天线系统及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于分布式天线系统及其信号处理方法。本发明一实施例提供一分布式天线系统，其包含：基带处理单元、射频传输装置，及连接该基带处理单元与射频传输装置的电力线。基带处理单元包含：映射器，其以电力线标准将信号映射至子载波；及快速傅立叶逆变换器，以该电力线标准对映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。射频传输装置，包含：快速傅立叶变换器，以该电力线标准对自所述基带处理单元接收的信号进行快速傅立叶变换；均衡器，均衡经快速傅立叶变换的信号；及再映射器，以无线通信标准将经均衡的信号再映射至子载波。该电力线标准和无线通信标准均采用正交频分复用。本发明具有方便、低价部署和低成本传输等若干优点。

Description

分布式天线系统及其信号处理方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是无线通信中的分布式天线系统（DAS,distributed-antenna system）技术。

背景技术

随着室内业务量的提高，无线通信中的室内通信变得越来越重要。而分布式天线系统则是目前最有效的室内覆盖解决方案，且通常是基于光纤的分布式天线系统。基于光纤的分布式天线系统包含基带处理单元(BBU,Baseband Unit)及远程射频头（RRH,Remote Radio Head），这两者间采用光纤架构进行连接，并由远程射频头（RRH,RemoteRadio Head）实现所有的射频前端功能。

发明内容

本发明的一个目的在于提供分布式天线系统及其信号处理方法，其可利用既有条件实现，而不必要求建筑物必须铺设光纤。

本发明的一实施例提供一基带处理单元，包含：映射器，其以电力线标准将信号映射至子载波，其中该电力线标准采用正交频分复用；及快速傅立叶逆变换器，以该电力线标准对映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。

根据本发明的实施例，该基带处理单元进一步包含基带模拟前端，其对经快速傅立叶逆变换的信号进行射频处理。该电力线标准是IEEE1901。

本发明的另一实施例提供一用于分布式天线系统的射频传输装置，其包含：快速傅立叶变换器、均衡器及再映射器。其中快速傅立叶变换器以电力线标准对信号进行快速傅立叶变换，均衡器均衡经快速傅立叶变换的信号，而再映射器以无线通信标准将经均衡的信号再映射至子载波。该电力线标准和无线通信标准采用正交频分复用。

根据本发明的实施例，该射频传输装置进一步包含拉远模拟前端，其在快速傅立叶变换之前对信号进行射频处理。该射频传输装置还可包含再次快速傅立叶逆变换器，以该无线通信标准对再映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。均衡器对各子带应用一同幅度因子，各子带包含一个或多个物理资源块。该电力线标准是IEEE1901，而该无线通信标准是LTE/LTE-A。

本发明的一实施例还提供一应用于分布式天线系统的信号处理方法，其可在基带处理单元上执行。该方法包含以电力线标准将信号映射至子载波，其中该电力线标准采用正交频分复用；及以该电力线标准对映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。

本发明的另一实施例也提供一应用于分布式天线系统的信号处理方法，其可在射频传输装置上执行。该方法包含：以电力线标准对信号进行快速傅立叶变换；均衡经快速傅立叶变换的信号；及以无线通信标准将经均衡的信号再映射至子载波；其中该电力线标准和无线通信标准采用正交频分复用。

相较于现有技术，本发明具有若干优点：例如本发明的远程射频头使用基带均衡方法实现性能和复杂度的平衡，例如由于用户设备无需作任何改变，本发明对用户设备是透明的。更重要的是，本发明可兼容现有的无线通信协议和电力线协议，通过重新利用电力线而获得方便、低价部署和低成本传输。

附图说明

图1所示是根据本发明一实施例的分布式天线系统的结构示意框图，其以下行链路为例进行说明

图2以误码率和信噪比为依据演示了根据本发明的基于电力线的分布式天线系统与现有的基于光纤的分布式天线系统在好的信道中的仿真结果

图3以误码率和信噪比为依据演示了根据本发明的基于电力线的分布式天线系统与现有的基于光纤的分布式天线系统在差的信道中的仿真结果

具体实施方式

为更好的理解本发明的精神，以下结合本发明的部分优选实施例对其作进一步说明。

由于很多建筑在建造时并没有铺设光纤，因此采用基于光纤的分布式天线系统需要重新铺设光纤，这意味着庞大的工程量和极高的成本，而且铺设过程中造成的不便更难为用户所接收。即便对已铺设光纤的建筑，如要改变或创建各种通信服务也不是很灵活。此外，随着无线通信协议/标准的发展，基于光纤的分布式天线系统对其中的一些场景也难以适用。

本发明的实施例可解决上述问题，其采用已铺设的电力线实现基带处理单元与远程射频头之间的基带信号传输。对本领域技术人员而言，这一设想并不简单。因为与光纤等专门传输高速数据的媒质不同，电力线本身的特性势必会对其上数据的传输造成影响，如线路损耗、所连接电源的开、关造成的噪声等。本发明实施例所提供的分布式天线系统及其信号处理方法可克服这些缺陷，保证基带信号传输的质量。

图1所示是根据本发明一实施例的分布式天线系统10的结构示意框图，其以下行链路为例进行说明。如图1所示，该分布式天线系统10包含基带处理单元12；射频传输装置14，如远程射频头；及连接该基带处理单元12与射频传输装置14的电力线16。

除常规的特伯(Turbo)编码器120与调制器122外，该基带处理单元12进一步包含映射器124、快速傅立叶逆变换（IFFT,Inverse Fast Fourier Transform）器126，及基带模拟前端（AFE,Analog Front End）128。

信号在经调制器122调制后，映射器124以电力线标准将信号映射至子载波。本实施例中，电力线标准可以是IEEE1901或其它使用正交频分复用(OFDM，Orthogonalfrequency-division multiplexing)的电力线标准，其中规定了可用与已占用的子载波。根据该电力线标准IEEE1901，电力线自1.8至50MHZ共有2048个子载波，其中剩余917个子载波可用。以传输10M带宽数据为例，其需要600个子载波进行传输。因此，在以电力线标准将信号映射至子载波时，可自917个可用子载波中选取600个子载波，将信号分别映射至该600个子载波。在没有采取其它传输优化方法时，现有电力线可传输高达15M带宽的数据。

快速傅立叶逆变换器126会对映射至子载波的信号以电力线标准进行快速傅立叶逆变换。以IEEE1901标准为例，其共2048个子载波，则需进行2048个点的快速傅立叶逆变换。

基带模拟前端128会对经快速傅立叶逆变换的信号进行射频处理，如数模转换等。经处理的信号最后馈送至电力线16进行传输。

在射频传输装置14处，其接收电力线16传输的信号。射频传输装置14包含一拉远模拟前端140，该拉远模拟前端140对接收的信号执行基带处理单元12中的基带模拟前端128的逆操作，如进行模数变换。

同样，对应基带处理单元12的快速傅立叶逆变换器126，射频传输装置14包含快速傅立叶变换（FFT,Fast Fourier Transform）器142，其以电力线标准对信号进行快速傅立叶变换。类似的，对于IEEE1901标准，需进行2048个点的快速傅立叶变换。

为了补偿电力线信道的损耗，本实施例的射频传输装置14进一步包含一均衡器(equalization)144，均衡经快速傅立叶变换的信号。均衡的方法有多种，如传统的对各子载波乘以特定的幅度因子（SAE,Specific Amplitude Factor），或对所有子载波乘以共同的幅度因子(CAE,Common Amplitude Factor)。前者以高复杂度实现高性能，而后者则以性能牺牲换取低复杂度。本发明的一实施例提供了一种低复杂度的子带频域均衡方法（SBE，Sub-band Equalization），其对各子带而非各子载波乘以一幅度因子，其中各子带可包含一个或多个物理资源块(PRB,Physical Resource Block)。

具体的，等式（1）是本领域技术人员公知的射频传输装置14，如远程射频头上接收的信号Y(k)的表示式：

Y(k)=H(k)X(k)+N(k)   （1）

其中，H(k)是第k个子载波上的信道频率响应复杂系数，X(k)是频率域传输的符号(symbol)，N(k)是传输线上的附加噪声。在本发明中，该传输线是电力线，响应的信道也是电力线信道。

如以特定幅度因子方法对该接收的信号Y(k)进行均衡，则其表示为：

Y_SAE(k)=Y(k)/|Y(k)|   （2）

如以共同幅度因子方法对该接收的信号Y(k)进行均衡，则其共同幅度因子A表示为：

$A=K/\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|Y\left(k\right)\right|}^2---\left(3\right)$

其中K是选取的子载波的总数。相应的，经共同幅度因子方法均衡的信号表示为：

$Y_{\mathrm{CAE}}\left(k\right)Y\left(k\right)*\sqrt{A}---\left(4\right)$

而本发明实施例所提供的子带均衡方法，则将子载波分为N个子带，N的取值由该分布式天线系统10采用的无线通信协议决定，该无线通信协议是采用OFDM的协议，如长期演进(LTE,Long Term Evolution)/长期演进-高级项目(LTE-Advanced，Long TermEvolution-Advanced），则第i个子带的同幅度因子为：

$A_i=K_i/\underset{k=1}{\overset{K_i}{\mathrm{\Σ}}}{\left|Y\left(K\right)\right|}^2---\left(5\right)$

其中K_i是第i个子带上的子载波数量。相应的，第k个子载波和第i个子带上的输出信号表示为：

$Y_{\mathrm{SBE}}(k,i)=Y(k,i)*\sqrt{A_i},i=1,...,N---\left(6\right)$

相较于现有的均衡方法，如特定幅度因子方法与共同幅度因子方法，本发明实施例提供的均衡方法可在性能和复杂度间取得平衡。

均衡后的信号会再映射至子载波。具体的，本实施例的射频传输装置14进一步包含一再映射器146。该再映射器146以该分布式天线系统10采用的无线通信标准，如LTE/LTE-A将经均衡的信号再映射至子载波。

类似的，本实施例的射频传输装置14进一步包含一再次快速傅立叶逆变换器148。再次快速傅立叶逆变换器148按照该分布式天线系统10采用的无线通信标准，如LTE/LTE-A将再映射至子载波上的信号再次进行快速傅立叶逆变换。

最后，类似于现有的远程射频头，射频传输装置14将最终处理的信号经射频模块149发射给用户设备(未图示)。

为凸显本发明的优点，图2、3以误码率(BER,Bit Error Rate)和信噪比(SNR,SignalNosie Ratio)为依据演示了根据本发明的基于电力线的分布式天线系统与现有的基于光纤的分布式天线系统分别在好的信道和差的信道中的仿真结果。同时，图2、3中的仿真还比较了同一信道条件下，不同均衡方法间的性能差异。本仿真中，好(good)的信道和差(bad)的信道的定义是基于现有的建模理论，具体参见M.Babic,M.Hagenau,K.Dostert and J.Bausch,“Theoretical postulation of PLC channel model”,Tech.Rep.,OPERA,March2005。本说明书中不再赘述。

表1给出了图2、3中仿真所涉及的主要参数和设定值。

表1

具体的，图2、3中PL-DAS CAE所指示的线是根据本发明一实施例的基于电力线的分布式天线系统使用CAE均衡方法得到的仿真结果、PL-DAS SBE所指示的线是根据本发明一实施例的基于电力线的分布式天线系统使用SBE均衡方法得到的仿真结果，PL-DASSAE所指示的线是根据本发明一实施例的基于电力线的分布式天线系统使用SAE均衡方法得到的仿真结果，而F-DAS所指示的线是基于光纤的分布式天线系统的仿真结果。

由图2中可以看出，在好的信道条件下，根据本发明一实施例的基于电力线的分布式天线系统使用SAE均衡方法时可得到与基于光纤的分布式天线系统同样的性能，根据本发明一实施例的基于电力线的分布式天线系统使用SBE均衡方法时虽性能稍逊PL-DASSAE或F-DAS，但其复杂度较低,而且可获得远好于PL-DAS CAE的性能。

而根据图3，在差的信道条件下，根据本发明一实施例的基于电力线的分布式天线系统在三种均衡方法下均不及基于光纤的分布式天线系统的性能，然仍可取得较为理想的性能。同样，根据本发明一实施例的基于电力线的分布式天线系统使用SBE均衡方法时虽性能稍逊PL-DAS SAE，但其复杂度较低,而且可获得远好于PL-DAS CAE的性能。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求书所涵盖。

Claims (19)

1.一种基带处理单元，包含：

映射器，其以电力线标准将信号映射至子载波，其中该电力线标准采用正交频分复用；及

快速傅立叶逆变换器，以该电力线标准对映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。

2.如权利要求1所述的基带处理单元，其进一步包含基带模拟前端，对经快速傅立叶逆变换的信号进行射频处理。

3.如权利要求1所述的基带处理单元，其中该电力线标准是IEEE1901。

4.一种射频传输装置，用于分布式天线系统，包含：

快速傅立叶变换器，以电力线标准对信号进行快速傅立叶变换；

均衡器，均衡经快速傅立叶变换的信号；及

再映射器，以无线通信标准将经均衡的信号再映射至子载波；

其中该电力线标准和无线通信标准采用正交频分复用。

5.如权利要求4所述的射频传输装置，其进一步包含拉远模拟前端，在所述快速傅立叶变换之前对信号进行射频处理。

6.如权利要求4所述的射频传输装置，其进一步包含再次快速傅立叶逆变换器，以该无线通信标准对再映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。

7.如权利要求4所述的射频传输装置，其中所述均衡器对各子带应用一同幅度因子，所述各子带包含一个或多个物理资源块。

8.如权利要求4所述的射频传输装置，其中该电力线标准是IEEE1901。

9.如权利要求4所述的射频传输装置，其中该无线通信标准是LTE/LTE-A。

10.一种信号处理方法，应用于分布式天线系统，该方法包含：

以电力线标准将信号映射至子载波，其中该电力线标准采用正交频分复用；及以该电力线标准对映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。

11.如权利要求10所述的信号处理方法，其进一步包含对经快速傅立叶逆变换的信号进行射频处理。

12.如权利要求10所述的信号处理方法，其中该电力线标准是IEEE1901。

13.一种信号处理方法，应用于分布式天线系统，该方法包含：

以电力线标准对信号进行快速傅立叶变换；

均衡经快速傅立叶变换的信号；及

以无线通信标准将经均衡的信号再映射至子载波；

其中该电力线标准和无线通信标准采用正交频分复用。

14.如权利要求13所述的信号处理方法，其进一步包含在所述快速傅立叶变换之前对信号进行射频处理。

15.如权利要求13所述的信号处理方法，其进一步包含以该无线通信标准对再映射后的信号进行快速傅立叶逆变换。

16.如权利要求13所述的信号处理方法，其中在均衡经快速傅立叶变换的信号时，将所述子载波划分为多个子带，并对各子带应用一同幅度因子，所述各子带包含一个或多个物理资源块。

17.如权利要求13所述的信号处理方法，其中该电力线标准是IEEE1901。

18.如权利要求13所述的信号处理方法，其中该无线通信标准是LTE/LTE-A。

19.一种分布式天线系统，包含：

基带处理单元，包含：

映射器，其以电力线标准将信号映射至子载波；及

快速傅立叶逆变换器，以该电力线标准对映射后的信号进行快速傅立叶逆变换；以及

射频传输装置，包含：

快速傅立叶变换器，以该电力线标准对自所述基带处理单元接收的信号进行快速傅立叶变换；

均衡器，均衡经快速傅立叶变换的信号；及

再映射器，以无线通信标准将经均衡的信号再映射至子载波；

其中该电力线标准和无线通信标准采用正交频分复用。