CN104954071B - 一种LTE‑Advanced全数字光纤中继系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LTE‑Advanced全数字光纤中继系统及其实现方法，该系统包括：近端设备和远端设备；该实现方法包括：近端设备从LTE‑Advanced信源基站耦合出信号，并对信号进行模数转换和光电转换，同时利用光纤作为传输介质进行信号的传输；远端设备将通过光纤接收的光信号经光电转换模块转换恢复出数字信号，经数字信号处理以及数模转换，最后发送至用户终端。本发明所提出的一种LTE‑Advanced基站采用光纤信道作为回传链路，使得系统具有带宽大、可靠性好的特点；利用数字技术把射频信号进行数字化，在数字域对数字信号进行处理，极大的增强了设备对信号的处理和控制能力。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统及其实现方法。
背景技术
3GPP长期演进（Long Term Evolution，LTE）项目是关于 UTRA （UniversalTerrestrial Radio Access，全球地面无线接入）和 UTRAN（Universal TerrestrialRadio Access Network，全球地面无线接入网）改进的项目，是对包括核心网在内的全网的技术演进。LTE也被通俗的称为3.9G，具有 100 Mbps的峰值数据下载能力，被视作从 3G向4G演进的主流技术。LTE-Advanced（简称LTE-A）系统是LTE的平滑演进，对LTE具有很强的兼容性。LTE-A支持下行峰值速率1 Gbit/s和上行峰值速率500 Mbit/s的要求，同时强调降低终端与网络的成本和功耗等需求。为了达到上行/下行的速率要求，LTE-A引入载波聚合、多用户MIMO、多点协同传输（Coordinative Multiple Point, CoMP）、中继（Relay）等新技术以求获得更高的频谱效率和吞吐率。
为了满足LTE-A的高容量需求，系统必须工作在很宽的带宽频段内，即系统只能在较高的频段处工作，然而穿透损耗和路径损耗在高频段处都非常大，所以实现大范围覆盖的难度也就更大。在这样的背景下，拥有提高系统容量、增加覆盖范围、提升小区边缘用户通信质量、降低成本等诸多优势的中继技术成为了人们广泛关注的焦点，作为LTE-A的关键技术之一，中继技术为解决系统覆盖、提升系统吞吐量等问题提供了很好的解决方案。
在中继网络的数据传输的过程中，发送端首先将数据传送至中继站，再由中继站转发至目的节点。通过中继技术来缩短用户和天线间的距离，从而达到改善链路质量的目的，这样便可有效提升系统的数据传输速率和频谱效率。同时，若在小区原有覆盖范围部署中继站，还可以达到提升系统容量的目的。
目前LTE-A中继技术主要是基于无线中继，由于在无线信道中多径衰落的原因，在基站和中继站使用无线传输的方式可靠性较低，而且无线中继技术在为网络插入一个新节点的同时,也带来了新的干扰源,使得系统的干扰结构更加复杂化。为了在中继站和基站之间进行有效的时频资源分配,很可能需要通过资源调度或者帧结构设计才能实现。另外，引入功能全面的中继站后,与其相关的控制信道、公共信道、物理过程等也需要进行重新设计。同时，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，因此亟需一种高效率的解决方案来提升LTE-A中继系统的回传链路质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统及其实现方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统，包括一近端设备和一远端设备；所述近端设备的一端经耦合器与LTE-Advanced信源基站相连，用于接收所述LTE-Advanced信源基站发出且经所述耦合器耦合后的射频信号，并将该射频信号经所述近端设备处理后传输至所述远端设备；所述远端设备的一端经回传链路与所述近端设备的另一端相连，所述远端设备的另一端经接入链路与用户设备相连，所述远端设备用于接收经所述近端设备处理的信号，并将该信号传输至所述用户设备；所述远端设备还用于将所述用户设备上传的信号上传至所述近端设备，所述近端设备将所述远端设备上传的信号经所述耦合器传输至所述LTE-Advanced信源基站。
在本发明一实施例中，所述近端设备包括依次相连的一第一双工器、一第一AD转换模块以及一第一光模块，所述双工器经回传链路与所述耦合器相连；所述双工器经所述耦合器接收耦合后的模拟射频信号，并将该模拟射频信号经所述第一AD转换模块转换为数字信号，再经所述第一光模块将该数字信号转换为光信号后经光纤传输至所述远端设备。
在本发明一实施例中，，所述远端设备包括依次相连的一第二光模块、一DSP数字信号处理模块、一数字波束赋形模块、一第一DA转换模块、一第二双工器以及一天线；所述第二光模块接收所述近端设备处理后并经光纤传输至所述远端设备的光信号，并将该光信号转换为数字射频信号；所述DSP数字信号处理模块将该数字射频信号进行数字信号处理后传输至所述数字波束赋形模块；所述第一DA转换模块将经所述数字波束赋形模块处理后的数字射频信号转换为模拟射频信号，并经所述第二双工器和所述天线，通过接入链路传输至所述用户设备。
在本发明一实施例中，所述近端设备还包括一第一监控模块和一第一电源模块；所述远端设备还包括一第二监控模块和一第二电源模块。
在本发明一实施例中，所述回传链路采用光纤，用于所述远端设备与所述近端设备之间的通信；所述接入链路为无线传输信道，用于所述远端设备与接入中继服务的用户设备进行通信。
在本发明一实施例中，所述远端设备还包括一第二AD转换模块，该第二AD转换模块分别与所述第二双工器以及所述数字波束赋形模块相连；所述第二AD转换模块经所述第二双工器和所述天线，通过所述接入链路接收所述用户设备发送的模拟射频信号，并将该模拟射频信号转换为数字射频信号，所述数字波束赋形模块和所述DSP数字射频信号模块对该数字射频信号进行数字信号处理，并将处理后的数字信号经所述第二光模块转换成光信号，通过光纤传输至所述近端设备。
在本发明一实施例中，所述近端设备还包括一第二DA转换模块，该第二DA转换模块分别与所述第一光模块以及所述第一双工器相连；所述第一光模块通过光纤接收所述远端设备传输的光信号，经该第一光模块转换成数字信号，所述第二DA转换模块将该数字信号转换成模拟射频信号，并经所述第一双工器以及所述耦合器耦合后传送至所述LTE-Advanced信源基站。
进一步的，还提供一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统的实现方法，近端设备中的第一双工器通过线缆接收经LTE-Advanced信源基站发出且经耦合器耦合后的模拟射频信号，并将该模拟射频信号经第一AD转换模块转换为数字信号，再经第一光模块将该数字信号转换为光信号后经回传链路传输至远端设备；所述远端设备中的第二光模块接收该光信号，并将该光信号转换为数字射频信号后传输至DSP数字信号处理模块；所述DSP数字信号处理模块将该数字射频信号进行数字信号处理后传输至数字波束赋形模块；第一DA转换模块将经所述数字波束赋形模块处理后的数字射频信号转换为模拟射频信号，并经第二双工器和天线，通过接入链路传输至用户设备。
在本发明一实施例中，所述远端设备中的第二AD转换模块经所述第二双工器和所述天线，通过所述接入链路接收所述用户设备发送的模拟射频信号，并将该模拟射频信号转换为数字射频信号，所述数字波束赋形模块和所述DSP数字射频信号模块对该数字射频信号进行数字信号处理，并将处理后的数字信号经所述第二光模块转换成光信号，通过所述回传链路传输至所述近端设备；所述第一光模块通过光纤接收该光信号，并经该第一光模块转换成数字信号，所述近端设备中的第二DA转换模块将该数字信号转换成模拟射频信号，并经所述第一双工器以及所述耦合器耦合后传送至所述LTE-Advanced信源基站。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明所提出的一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统及其实现方法，由于该LTE-Advanced中继系统利用数字技术把RF射频信号进行数字化，在数字域对数字信号进行处理，极大的增强了设备对信号的处理和控制能力；由于采用了数字波束赋形技术，使得用于终端与基站间通信的波束宽度更窄、更集中，因此提高了接收信噪比，相应地也提高终端用户的带宽（速率）以及服务质量（QoS），用户体验明显提升；同时，窄波束使得中继站能够支持更多的同时接入服务的用户。此外，该中继系统可支持700MHz~5850 MHz频段，可灵活地支持3G、LTE、LTE-A、WiFi，并可兼容未来的5G系统。
附图说明
图1是本发明一实例中LTE-Advanced全数字光纤中继系统的链路结构示意图。
图2是本发明一实例中LTE-Advanced全数字光纤中继系统中近端设备电路原理图。
图3是本发明一实例中LTE-Advanced全数字光纤中继系统中远端设备电路原理图。
图4是本发明一实例中LTE-Advanced全数字光纤中继系统中的星形组网示意图。
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。
本发明提供一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统，如图1~图3所示，包括一近端设备和一远端设备；所述近端设备的一端经耦合器与LTE-Advanced信源基站相连，用于接收所述LTE-Advanced信源基站发出且经所述耦合器耦合后的射频信号，并将该射频信号经所述近端设备处理后传输至所述远端设备；所述远端设备的一端经回传链路与所述近端设备的另一端相连，所述远端设备的另一端经接入链路与用户设备UE相连，所述远端设备用于接收经所述近端设备处理的信号，并将该信号传输至所述用户设备UE；所述远端设备还用于将所述用户设备UE上传的信号上传至所述近端设备，所述近端设备将所述远端设备上传的信号经所述耦合器传输至所述LTE-Advanced信源基站。
进一步的，如图2所示，在本实施例中，所述近端设备包括依次相连的一第一双工器、一第一AD转换模块以及一第一光模块，所述双工器经回传链路与所述耦合器相连；且在所述回传链路的下行链路中，所述双工器经所述耦合器接收耦合后的模拟射频信号，并将该模拟射频信号经所述第一AD转换模块转换为数字信号，再经所述第一光模块将该数字信号转换为光信号后经光纤传输至所述远端设备。
进一步的，如图3所示，在本实施例中，所述远端设备包括依次相连的一第二光模块、一DSP数字信号处理模块、一数字波束赋形模块、一第一DA转换模块、一第二双工器以及一天线；且在所述远端设备与所述近端设备相连的下行链路中，所述第二光模块接收所述近端设备处理后并经光纤传输至所述远端设备的光信号，并将该光信号转换为数字射频信号；所述DSP数字信号处理模块将该数字射频信号进行数字信号处理后传输至所述数字波束赋形模块；所述第一DA转换模块将经所述数字波束赋形模块处理后的数字射频信号转换为模拟射频信号，并经所述第二双工器和所述天线，通过接入链路传输至所述用户设备UE。
进一步的，如图2和图3所示，在本实施例中，所述近端设备还包括一第一监控模块和一第一电源模块；所述远端设备还包括一第二监控模块和一第二电源模块。
进一步的，在本实施例中，所述回传链路采用光纤，用于所述远端设备与所述近端设备之间的通信；所述接入链路采用天线，所述接入链路为无线传输信道，用于所述远端设备与接入中继服务的用户设备UE进行通信。
进一步的，在实施例中，如图3所示，所述远端设备还包括一第二AD转换模块，该第二AD转换模块分别与所述第二双工器以及所述数字波束赋形模块相连；且在所述接入链路的上行链路中，所述第二AD转换模块经所述第二双工器和所述天线，通过所述接入链路接收所述用户设备UE发送的模拟射频信号，并将该模拟射频信号转换为数字射频信号，所述数字波束赋形模块和所述DSP数字射频信号模块对该数字射频信号进行数字信号处理，并将处理后的数字信号经所述第二光模块转换成光信号，通过光纤传输至所述近端设备。
进一步的，在实施例中，如图2所示，所述近端设备还包括一第二DA转换模块，该第二DA转换模块分别与所述第一光模块以及所述第一双工器相连；且在所述回传链路的上行链路中，所述第一光模块通过光纤接收所述远端设备传输的光信号，经该第一光模块转换成数字信号，所述第二DA转换模块将该数字信号转换成模拟射频信号，并经所述第一双工器以及所述耦合器耦合后传送至所述LTE-Advanced信源基站。
进一步的，为了让本领域技术人员了解本发明所提出的一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统，还提供一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统的实现方法对其作具体说明。
近端设备中的第一双工器通过线缆接收经LTE-Advanced信源基站发出且经耦合器耦合后的模拟射频信号，并将该模拟射频信号经所第一AD转换模块转换为数字信号，再经第一光模块将该数字信号转换为光信号后经回传链路传输至远端设备；所述远端设备中的第二光模块接收该光信号，并将该光信号转换为数字射频信号至DSP数字信号处理模块；所述DSP数字信号处理模块将该数字射频信号进行数字信号处理后传输至数字波束赋形模块；第一DA转换模块将经所述数字波束赋形模块处理后的数字射频信号转换为模拟射频信号，并经第二双工器和天线，通过接入链路传输至用户设备UE。
进一步的，在本实施例中，所述远端设备中的第二AD转换模块经所述第二双工器和所述天线，通过所述接入链路接收所述用户设备UE发送的模拟射频信号，并将该模拟射频信号转换为数字射频信号，所述数字波束赋形模块和所述DSP数字射频信号模块对该数字射频信号进行数字信号处理，并将处理后的数字信号经所述第二光模块转换成光信号，通过所述回传链路传输至所述近端设备；所述第一光模块通过光纤接收该光信号，并经该第一光模块转换成数字信号，所述近端设备中的第二DA转换模块将该数字信号转换成模拟射频信号，并经所述第一双工器以及所述耦合器耦合后传送至所述LTE-Advanced信源基站。
此外，在本实施例中，为了提高中继系统部署的灵活性，如图4所示， 所述LTE-Advanced全数字光纤中继系统支持星形组网方式。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种LTE-Advanced全数字光纤中继系统，其特征在于，包括一近端设备和一远端设备；所述近端设备的一端经耦合器与LTE-Advanced信源基站相连，用于接收所述LTE-Advanced信源基站发出且经所述耦合器耦合后的射频信号，并将该射频信号经所述近端设备处理后传输至所述远端设备；所述远端设备的一端经回传链路与所述近端设备的另一端相连，所述远端设备的另一端经接入链路与用户设备相连，所述远端设备用于接收经所述近端设备处理的信号，并将该信号传输至所述用户设备；所述远端设备还用于将所述用户设备上传的信号上传至所述近端设备，所述近端设备将所述远端设备上传的信号经所述耦合器传输至所述LTE-Advanced信源基站；
所述近端设备包括依次相连的一第一双工器、一第一AD转换模块以及一第一光模块，所述第一双工器经线缆与所述耦合器相连；所述第一双工器经所述耦合器接收耦合后的模拟射频信号，并将该模拟射频信号经所述第一AD转换模块转换为数字信号，再经所述第一光模块将该数字信号转换为光信号后经回传链路传输至所述远端设备；
所述远端设备包括依次相连的一第二光模块、一DSP数字信号处理模块、一数字波束赋形模块、一第一DA转换模块、一第二双工器以及一天线；所述第二光模块接收所述近端设备处理后并经回传链路传输至所述远端设备的光信号，并将该光信号转换为数字射频信号；所述DSP数字信号处理模块将该数字射频信号进行数字信号处理后传输至所述数字波束赋形模块；所述第一DA转换模块将经所述数字波束赋形模块处理后的数字射频信号转换为模拟射频信号，并经所述第二双工器和所述天线，通过接入链路传输至所述用户设备；
所述近端设备还包括一第一监控模块和一第一电源模块；所述远端设备还包括一第二监控模块和一第二电源模块；
所述回传链路采用光纤，用于所述远端设备与所述近端设备之间的通信；所述接入链路为无线传输信道，用于所述远端设备与接入中继服务的用户设备进行通信；
所述远端设备还包括一第二AD转换模块，该第二AD转换模块分别与所述第二双工器以及所述数字波束赋形模块相连；所述第二AD转换模块经所述第二双工器和所述天线，通过所述接入链路接收所述用户设备发送的模拟射频信号，并将该模拟射频信号转换为数字射频信号，所述数字波束赋形模块和所述DSP数字射频信号模块对该数字射频信号进行数字信号处理，并将处理后的数字信号经所述第二光模块转换成光信号，通过光纤传输至所述近端设备；
所述近端设备还包括一第二DA转换模块，该第二DA转换模块分别与所述第一光模块以及所述第一双工器相连；所述第一光模块通过光纤接收所述远端设备传输的光信号，经该第一光模块转换成数字信号，所述第二DA转换模块将该数字信号转换成模拟射频信号，并经所述第一双工器以及所述耦合器耦合后传送至所述LTE-Advanced信源基站；
近端设备中的第一双工器通过线缆接收经LTE-Advanced信源基站发出且经耦合器耦合后的模拟射频信号，并将该模拟射频信号经第一AD转换模块转换为数字信号，再经第一光模块将该数字信号转换为光信号后经回传链路传输至远端设备；所述远端设备中的第二光模块接收该光信号，并将该光信号转换为数字射频信号后传输至DSP数字信号处理模块；所述DSP数字信号处理模块将该数字射频信号进行数字信号处理后传输至数字波束赋形模块；第一DA转换模块将经所述数字波束赋形模块处理后的数字射频信号转换为模拟射频信号，并经第二双工器和天线，通过接入链路传输至用户设备；
所述远端设备中的第二AD转换模块经所述第二双工器和所述天线，通过所述接入链路接收所述用户设备发送的模拟射频信号，并将该模拟射频信号转换为数字射频信号，所述数字波束赋形模块和所述DSP数字射频信号模块对该数字射频信号进行数字信号处理，并将处理后的数字信号经所述第二光模块转换成光信号，通过所述回传链路传输至所述近端设备；所述第一光模块通过光纤接收该光信号，并经该第一光模块转换成数字信号，所述近端设备中的第二DA转换模块将该数字信号转换成模拟射频信号，并经所述第一双工器以及所述耦合器耦合后传送至所述LTE-Advanced信源基站。
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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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |