CN106170932B - 具有远程无线电头端的分布式无线电系统 - Google Patents

具有远程无线电头端的分布式无线电系统 Download PDF

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Abstract

一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的系统包括多个数字复用器单元(DMU)。该多个DMU被耦接并且能够被操作用以在该多个DMU之间对信号进行路由。该多个DMU中的每个DMU能够被操作用以从基带单元(BBU)接收数字信号。该系统还包括多个数字远程单元(DRU),该多个数字远程单元(DRU)耦接至该多个DMU中的至少一个DMU并且能够被操作用以在DRU与该多个DMU中的至少一个DMU之间传输信号。

Description

具有远程无线电头端的分布式无线电系统
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月5日提交的标题为“Distributed Radio System withRemote Radio Heads”的美国临时专利申请号61/948,484的优先权,所述美国临时专利申请的全部内容出于各种目的而通过引用合并到本文中。
背景技术
采用分布式天线系统(DAS)的无线通信系统是可用的。DAS通常包括一个或更多个主机单元、光纤线缆或其他合适的传输架构以及多个远程天线单元。通常在通称为基站机房的主机单元位置处采用无线电基站,并且DAS提供用于在多个远程天线单元之间分发基站的下行链路信号和上行链路信号的手段。将信号路由至远程天线单元并且对来自远程天线单元的信号进行路由的DAS架构可以是固定的或可配置的。
从信号强度和吞吐量的角度,DAS是有益的,因为DAS的远程天线单元在物理上靠近无线订户。DAS的益处包括:降低平均下行链路发送功率并且降低平均上行链路发送功率;同时增强服务质量和数据吞吐量。
尽管在无线通信系统中取得了进展,但是仍需要与无线通信有关的改进的方法和系统。
发明内容
本发明一般地涉及将分布式天线系统(DAS)用作分布式无线网络一部分的无线通信。更具体地,本发明涉及利用分布式远程单元(DRU)和远程无线电头端(RRH)的DAS。无线和移动网络运营商面临构建有效地管理高流量密度和高数据流量增长率的网络的持续挑战。针对终端用户的多媒体内容的移动性和增长水平通常要求端到端网络适配和扩展,该端到端网络适配和扩展支持新的服务以及对宽带和统一费率因特网接入的增长的需求。分布式天线系统(DAS)提供了将信号路由至在给定地理区域上分布的各个天线的机制。这些信号通常源自在RF频率处的基站收发信台(Base Transceiver Station,BTS),或者数字地源自基带单元(BBU)。BBU是分布式基站系统的一部分,其中,远程无线电头端与BBU物理地分离。这种分布式架构能够提高联网的灵活性并且降低操作和维护网络的成本。BBU与RRH之间的一些通用接口标准是OBSAI(开放式基站架构倡议)和CPRI(通用公共无线电接口)。以高数据率在BBU与RRH之间传输蜂窝有效载荷数据。BBU成帧数据(framed data)包括:有效载荷IQ数据、控制和管理(C&M)信息、载波频率、信号带宽等。在基带处在两个BBU之间对接并且在RF处在BBU与BTS之间对接的通用DAS平台将简化分布式天线系统架构。兼容用于DRU和RRH的两种数据流的通用数据传输机制提供了将基础设施对接至分布式DAS架构的灵活性。
根据本发明的实施方式,提供了一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的系统。该系统包括多个数字复用器单元(DMU)。多个DMU被耦接并且能够被操作用以在多个DMU之间对信号进行路由。多个DMU中的每个DMU能够被操作用以从基带单元(BBU)接收数字信号。该系统还包括多个数字远程单元(DRU),其耦接至多个DMU中的至少一个DMU并且能够被操作用以在DRU与多个DMU中的至少一个DMU之间传输信号。
根据本发明的另一实施方式,提供了一种用于操作分布式天线系统(DAS)的方法。该方法包括:在至少一个数字复用器单元(DMU)处从基带单元(BBU)接收数字信号;以及在至少一个数字接入单元(DAU)处从基站收发信台(BTS)接收RF信号。该方法还包括:将所接收到的RF信号转换成基带信号;以及将基带信号发送至数字远程单元(DRU)。该方法还包括:将所接收到的数字信号发送至数字接口单元(DIU);以及将所接收到的数字信号从DIU发送至远程无线电头端(RRH)。
根据本发明的特定实施方式,提供了一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的方法,分布式天线系统包括多个数字复用器单元(DMU)、多个数字远程单元(DRU)、至少一个数字接口单元(DIU)以及多个远程无线电头端(RRH)。该方法包括:在多个DMU之一处从多个基带单元(BBU)之一接收数字信号;将数字信号从多个DMU中的至少一个DMU传输至至少一个DIU。该方法还包括:在至少一个DIU与多个RRH之间传输信号;在数字接入单元(DAU)处接收RF信号。该方法还包括:将RF信号转换成第二数字信号;以及将第二数字信号传输至多个DRU。
根据本发明的特定实施方式,提供一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的系统。该系统包括多个数字复用器单元(DMU)。多个DMU被耦接并且能够被操作用以在多个DMU之间对信号进行路由。该系统还包括:多个数字远程单元(DRU),其耦接至多个DMU并且能够被操作用以在DRU与DMU之间传输信号;多个基带单元(BBU),其具有至多个DMU的数字连接并且能够被操作用以在多个DMU与多个BBU扇区连接之间对信号进行路由。该系统还包括多个数字接口单元(DIU)。多个DIU被耦接并且能够被操作用以在DAU与DIU之间传输信号。该系统还包括多个远程无线电头端(RRH),其具有至多个DIU的数字连接并且能够被操作用以在RRH与DIU之间传输信号。
多个DMU可以经由以下中的至少一个来耦接:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。多个DMU可以经由以下中的至少一个耦接至多个DRU:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。DRU可以以菊花链配置来连接,或者DRU可以以星形配置连接至DMU。DMU可以经由以下中的至少一个连接至BBU:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。DRU可以以环形连接至多个DMU。在实施方式中,DIU连接至DMU。而且,DIU功能可以包括在DRU中。
根据本发明的另一特定实施方式,提供了一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的方法,分布式天线系统包括多个数字复用器单元(DMU)、多个数字远程单元(DRU)、多个远程无线电头端(RRH)、多个数字接口单元(DIU)、多个基带单元(BBU)以及多个基带单元扇区连接。该方法包括:在RRH与DIU之间传输信号;在DIU与DMU或DAU之间传输信号;以及在DMU之间对信号进行路由。该方法还包括:在DMU与多个BBU扇区端口连接之间对信号进行路由;提供路由表;以及使用路由表中的合并块。每个DRU中的每个载波的功率级可以被独立地控制。
根据本发明的又一特定实施方式,提供了一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的系统。该系统包括多个数字接口单元(DIU)、多个数字接入单元(DAU)以及多个数字复用器单元(DMU)。多个DIU被耦接并且能够被操作用以在多个RRH之间对信号进行路由。多个DAU被耦接并且能够被操作用以在多个DIU之间对信号进行路由,并且多个DMU被耦接并且能够被操作用以在多个DMU之间对信号进行路由。该系统还包括:多个数字远程单元(DMU),其被耦接至多个DMU并且能够被操作用以在DRU与DMU之间传输信号;以及多个基带单元(BBU),其具有至多个DMU的数字连接并且能够被操作用以在多个DMU与多个BBU扇区连接之间对信号进行路由。在实施方式中,多个DAU被耦接并且能够被操作用以在多个DMU之间对信号进行路由。该系统还可以包括多个基站收发信台(BTS),其中,多个BTS被耦接并且能够被操作用以在多个DAU与多个BTS的扇区RF连接之间对信号进行路由。
根据本发明的实施方式,提供了一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的系统。该系统包括:多个数字复用器单元(DMU),其中,多个DMU被耦接并且能够被操作用以在多个DAM之间对信号进行路由;多个数字远程单元(DRU),其耦接至多个DMU并且能够被操作用以在DRU与DMU之间传输信号;以及多个基带单元(BBU)。该系统还包括:多个基带单元,其具有至多个DMU的数字连接并且能够被操作用以在多个DMU与多个BBU扇区连接之间对信号进行路由;多个数字接口单元(DIU),其中,多个DIU被耦接并且能够被操作用以在DAU与DIU之间传输信号;以及多个远程无线电头端(RRH),其具有至多个DIU的数字连接并且能够被操作用以在RRH与DIU之间传输信号。
多个DMU可以经由以下中的至少一个来耦接:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。多个DMU可以经由以下中的至少一个耦接至多个DRU:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。DRU可以以菊花链配置来连接,并且DRU可以以星形配置连接至DMU。在实施方式中,DMU经由以下中的至少一个连接至BBU:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。DRU可以以环形连接至多个DMU。此外,DIU可以连接至DMU。在特定实施方式中,DIU功能可以包含在DRU中。
根据本发明的另一实施方式,提供了一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的方法,分布式天线系统包括多个数字复用器单元(DMU);多个数字远程单元(DRU);多个远程无线电头端(RRH);多个数字接口单元(DIU);多个基带单元(BBU);以及多个基带单元扇区连接。该方法包括:在RRH与DIU之间传输信号;在DIU与DMU或DAU之间传输信号;以及在DMU之间对信号进行路由。该方法还包括:在DMU与多个BBU扇区端口连接之间对信号进行路由;提供路由表;以及使用路由表中的合并块。在实施方式中,每个DRU中的每个载波的功率级可以被独立地控制。
根据本发明的特定实施方式,提供了一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的系统。该系统包括多个数字接口单元(DIU),其中,多个DIU被耦接并且被操作用以在多个RRH之间对信号路由;多个数字接入单元(DAU),其中,多个DAU被耦接并且能够被操作用以在多个DIU之间对信号进行路由;以及多个数字复用器单元(DMU),其中,多个DMU被耦接并且能够被操作用以在多个DMU之间对信号进行路由。该系统还包括:多个数字远程单元(DMU),其耦接至多个DMU并且能够被操作用以在DRU与DMU之间传输信号;以及多个基带单元(BBU),其具有至多个DMU的数字连接并且能够被操作用以在多个DMU与多个BBU扇区连接之间对信号进行路由。该系统还包括:多个数字接入单元(DAU),其中,多个DAU被耦接并且能够被操作用以在多个DMU与多个基站收发信台(BTS)之间对信号进行路由;其中,多个BTS被耦接并且能够被操作用以在多个DAU与多个BTS扇区RF连接之间对信号进行路由。
根据本发明的特定实施方式,一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的系统包括多个数字复用器单元(DMU)。多个DMU被耦接并且能够被操作用以在多个DMU之间对信号进行路由。该系统还包括:多个数字远程单元(DRU),其耦接至多个DMU并且能够被操作用以在DRU与DMU之间传输信号;以及多个基带单元(BBU),其具有至多个DMU的数字连接并且能够被操作用以在多个DMU与多个BBU扇区连接之间对信号进行路由。该系统还包括多个数字接口单元(DIU),其中,多个DIU被耦接并且能够被操作用以在DAU与DIU之间传输信号;以及多个远程无线电头端(RRH),其具有至多个DIU的数字连接并且能够被操作用以在RRH与DIU之间传输信号。
与传统技术相比,通过本发明实现了多个益处。例如,本发明的实施方式提供了从基带单元接收数字信号并且将数字信号传输至远程单元以进行广播的数字复用器单元。结合以下文本和附图更详细地描述了本发明的这些和其他实施方式及其许多特征和优点。
附图说明
根据以下结合附图所进行的详细描述,可以更全面地理解本发明的其他目的和优点,在附图中:
图1是示出根据本发明的实施方式的基本结构和传输路由的示例的DAS的框图;
图2是根据本发明的一个实施方式的示出以具有单个3扇区BBU和3个DMU以及针对每个小区而以菊花链式连接在一起的7个DRU为基础的针对N=1的频率复用模式的基本结构和传输路由的示例的框图。
图3是根据本发明的一个实施方式的示出以具有多个3扇区BBU和3个DMU以及针对每个小区而以菊花链式连接在一起的7个DRU为基础的基本结构和传输路由的示例的框图。
图4是根据本发明的实施方式的包含物理节点和本地路由器的数字接入单元(DAU)的框图。
图5是根据本发明的实施方式的数字远程单元(DRU)的框图。
图6描绘了根据本发明的实施方式的其中多个本地路由器(DMU和DAU)与多个远程路由器互连的典型拓扑。
图7示出了BTS至DAU与BBU至DMU之间的互连的框图。
图8是根据本发明的实施方式的数字复用器单元(DMU)的框图。
图9是示出根据本发明的一个实施方式的示出以具有多个BTS和单个BBU以及1个DMU、1个DAU以及通过DIU馈送的多个RRH为基础的基本结构和传输路由的示例的框图。
图10描绘了根据本发明的实施方式的其中多个远程无线电头端与数字接口单元(DIU)互连的典型拓扑。以及
图11是根据本发明的实施方式的数字接口单元(DIU)的框图。
具体实施方式
一种分布式天线系统(DAS)提供了利用基站资源的高效手段。与DAS相关联的一个或多个基站可以位于中心位置和/或通称为基站机房(hotel)的设施中。传统DAS网络包括用作基站与数字远程单元(DRU)之间的接口的一个或多个数字接入单元(DAU)。DAU可以与基站并置。DRU可以以菊花链式结合和/或以星形配置来放置,并且提供对给定地理区域的覆盖。DRU通常通过采用高速光纤链路与DAU连接。该方式利于将RF信号从基站传输至由DRU服务的远程位置或区域。典型的基站包括通称为扇区的3个独立的无线电资源。这3个扇区通常用于覆盖3个分离的地理区域,而不在3个不同扇区中的用户之间产生同信道干扰。
分布式基站架构涉及对基带单元(BBU)和许多远程定位的远程无线电头端(RRH)的使用。存在用于将BBU对接至RRH的多种标准,一些示例是OBSAI(开放式基站架构倡议)和CPRI(通用公共无线电接口)。传统地,分布式基站架构和分布式天线系统(DAS)不共存于相同系统上。通常,分布式基站架构涉及供应商特定的基础设施并且不能兼容远程无线电单元共享。这在场地具有以下需求时提出了问题:由于诸如空间约束、审美约束或者兼容可以由不同运营商操作的不同供应商的基站的需求等问题而限制天线和远程单元的数量。基础设施共享是减少在给定的室外或室内场地中可见的供应商特定单元的数量的手段。根据本发明的实施方式,分布式天线系统是供应商或调制不可知的,以便兼容所有不同的供应商特定接口。从在RF处的各个供应商BTS捕获信号是确保DAS系统将是不可知的手段。然而,活动的DAS系统将对RF信号进行数字化并且将它们传输至远程单元,由此它们将被转换回RF。数字接入单元(DAU)是从各种BTS接受RF信号的主机单元。
BTS包括基带单元BBU和并置的无线电单元。多个供应商BTS的各种无线电单元在RF处对接至DAS中的主机。因此,无线电单元向DAS网络中的主机提供输入。更有效的处理是利用如本发明的实施方式所提供的直接数字地对接至供应商BBU的数字复用器单元(DMU)。这会消除BTS将信号转换为RF的需求,然后使DAU将信号转换回数字基带。有效效应是除了降低该附加步骤的功耗之外,还去除了通过转换处理而发生的任何损害。该DMU然后能够对接至各种供应商BBU。DMU提供另一关键功能;DMU将各个扇区的信号整理到单个数据流上,该单个数据流被发送至各个远程单元。远程单元无线电信道是在各个扇区之间共享的。不同BTS可以由不同运营商来操作。反向操作会在DMU中发生,由此,从各个远程单元接收到的上行链路信号被传输回DMU,然后被分发至特定BBU。DMU的附加特征是当系统具有需要RF接口的遗留BTS装置时DMU可以对接至DAU。
远程无线电头端经由供应商特定协议或标准协议的供应商特定变型与BBU通信。分布式无线电网络可以包括DRU与RRH的组合。DRU与DAU直接通信,而BBU与RRU直接通信。为了利于BBU、DAU、DRU和RRH的网络的通信,供应商特定协议可以与用在DAS中的协议不同地传输。该传输机制的一个实施方式是将供应商特定协议与供应商不可知协议进行时间复用。该能力使得RRH能够连接在相同DAS网络上。可以使用本文描述的数字接口单元(DIU)以便将RRH协议转换成DAU协议以及将DAU协议转换成RRH协议。
图1所示的实施方式示出了根据本发明的实施方式的DAS网络架构并且提供了在3扇区基站与多个DRU之间的数据传输场景的示例。在该实施方式中,DRU以菊花链式连接在一起以实现在特定地理区域中的覆盖。每个单独的扇区覆盖独立的地理区域,该地理区域被标识为小区。
图1描绘了采用多个数字远程单元(DRU)和多个数字复用器单元(DMU)的DAS系统。特别地,图1是示出以具有单个3扇区BBU和3个DMU以及针对每个小区以菊花链式连接在一起的7个DRU为基础的基本结构和传输路由的示例的框图。根据本发明,每个DRU提供与DRU相关联的唯一的报头信息,该报头信息唯一地标识由该特定的数字远程单元所接收到的上行链路数据。
本发明的实施方式的一个特征是在DRU或DRU组之间对基站无线电资源进行路由的能力。为了对可从一个或多个基站得到的无线电资源进行路由,期望在DAS网络中配置DAU和DRU各自的路由表。
DMU 102和108被联网在一起以利于在多个DMU之间对DRU信号的路由。DAU支持在基站与DRU之间对RF下行链路信号和RF上行链路信号的传输。该架构使得能够将各个基站信号同时地传输至多个DRU并且从多个DRU同时地传输基站信号。对等端口用于对DAU进行互连并且对DRU进行互连。
DAU具有控制在DAU与连接至该DAU的基站(或多个基站)之间传输的下行链路信号和上行链路信号的增益(以在大范围内的小增量)的能力。该能力提供了同时控制在特定DRU(或经由相关联的一个或多个DAU的DRU组)与特定基站扇区之间的路径的上行链路连接和下行链路连接的灵活性。
本发明的实施方式使用路由表来配置所联网的DAU。本地路由表建立了输入至各个输出的映射。当来自外部端口和对等端口的输入需要合并成相同的数据流时,对下行链路表使用内部合并块。类似地,当来自LAN端口和对等端口的输入需要合并成相同的数据流时,在上行链路表中使用合并块。
远程路由表建立了输入至各个输出的映射。当来自LAN端口和对等端口的输入需要合并成相同的数据流时,对下行链路表使用内部合并块。类似地,当来自外部端口和对等端口的输入需要合并成相同的数据流时,在上行链路表中使用合并块。
如图1所示,各个基站扇区的无线电资源被传输至DRU的菊花链式网络。每个单独的扇区的无线电资源经由所联网DRU来提供对独立地理区域的覆盖和容量。在一些实施方式中,利用术语“扇区”来表征基站无线电资源。应当理解,例如在一些市场中,这些扇区也可以称为小区ID。此外,虽然相对于覆盖作为小区的地区区域的DRU描述了本发明的实施方式,但是在一些市场中这些小区可以称为扇区。因此,取决于使用的命名法,基站资源可以称为扇区或小区ID。另外,取决于命名惯例,与一组DRU相关联的地理区域可以称为小区、覆盖区域或扇区。因此,术语“扇区”和“小区”可以是根据特定市场而可互换的。
图1展示了三个小区(即,小区1(107)、小区2(131)和小区3(132))如何提供对给定地理区域的覆盖和容量,每个小区包括7个DRU的独立网络。利用服务器133来控制在DAS网络中提供的交换功能。参照图1,并且作为示例,DMU1(102)从BBU扇区1(101)接收数字下行链路信号。从BBU扇区1接收到的下行链路信号为数字基带信号(即,在基带频率处的数字信号),该数字基带信号可以通过数字链路(例如,光缆)被传输至DMU1。该实现与从BTS接收RF(例如,模拟)信号的其他系统形成对照。虽然光缆被示出为将数字基带信号从BBU的扇区1传输至DMU 1的数字链路的示例,但这并非本发明所要求的,并且包括基于铜线的线缆、以太网、无线链路等的其他数字通信链路也包括在本发明的范围内。
DMU 1将来自其他DMU(DMU 2 180和DMU 3 130)的数字基带信号整理成串行流,并且光缆103将期望信号传输至DRU 2(104)。因此,如图3中所示的来自BBU的多个扇区或者来自多个BBU的信号可以被组合并且使用光缆103被传输至小区1。作为另外的示例,由于DMU1、DMU2和DMU3的互连,来自BBU 140的所有的三个扇区的信号可以分别通过光缆120或121被传输至小区3和小区2。
参照小区1,光缆105将所有的光学信号传输至DRU 3(106)。针对小区1107的菊花链中的其他DRU参与将光学信号向前传递至DRU 1(107)。分别使用光缆120和光缆121将信号从DMU 2(108)和DMU 3(130)传输至小区3(132)和小区2(131)。
将DMU 1(102)与DMU 2(108)和DMU 3(130)联网以使得来自扇区2(109)和扇区3(110)的下行链路信号能够被传输至小区1中的所有DRU。系统的交换和路由功能使得能够选择由每个DRU发送和接收哪些扇区的信号。
图2示出了说明当使用N=1的频率复用模式时可以如何使用单个基站来提供对较大地理区域的覆盖的实施方式。在该实施方式中,传输路由以具有单个3扇区BBU和3个DMU以及针对每个小区而以菊花链式连接在一起的7个DRU为基础。参照图2,小区1和小区8将共享基站的扇区1的无线电资源。类似地,小区2和小区10将共享扇区2的无线电资源。在图2所示的实施方式中,使用多个光纤(例如,光纤203和209)将每个DMU连接至小区(例如,DMU 1与小区1和小区8)。对于其他DMU提供类似的双光纤输出。在一些实施方式中,可以通过在DMU与小区之间所连接的两个光纤上提供匹配信号来执行同步联播。虽然在图2中示出了连接至单个DMU的小区之间的空间分离,但是这并非本发明所要求的,并且一些实施方式利用N=0的复用模式,其中,所有的频率对于每个小区而被复用。在这些实施方式中,连接至单个DMU的小区可以是连续的。因此,实施方式提供了与要扩展的BBU的扇区相关联的覆盖区域,这是因为来自每个扇区的信号可以在与多组菊花链式DRU相关联的较大区域上被广播。应当注意,虽然一些示例将扇区1201与DMU 1202、光缆203和209以及小区1和8相关联,但是DMU的互连使得能够将与其他扇区相关联的信号传输至所示小区中的任何小区。
DMU控制在基站的BBU与DRU之间对数据的路由。每个单独的数据包被设置有唯一地标识其与哪个DRU相关联的报头。将DMU互连以使得能够在多个DMU之间传输数据。该特征提供了DAS网络中的在扇区与各个DRU之间对信号进行路由的独特的灵活性。使用服务器240来控制在DAS网络中提供的交换功能。参照图2并且作为示例,DMU 1(202)从BBU 1扇区1(201)接收下行链路信号。DMU 1将来自其他DMU的基带信号整理成串行流,并且光缆203将期望信号传输至DRU 2(204)。光缆205将所有光学信号传输至DRU 3(206)。菊花链中的其他DRU参与将光学信号向前传递至DRU 1(207)。DMU 1(202)与DMU 2(208)联网以使得能够将来自扇区2和扇区3的下行链路信号能够传输至小区1中的所有DRU。光缆209将期望信号传输至DRU 23(210)。光缆211将所有的光学信号传输至DRU 24(212)。菊花链中的其他DRU参与将光学信号向前传递至DRU 22(23)。
图3示出了说明采用其中N个BBU互连以为给定地理区域服务的基站机房的应用的实施方式。在该实施方式中,使用多个3扇区BBU和3个DMU以及针对每个小区而以菊花链式连接在一起的7个DRU。基站BBU可以表示独立的无线网络运营商和/或多种接口标准(CPRI、OBSAI等)。参照图3并且作为示例,DMU 1(302)从BBU扇区1(301)接收下行链路信号。DMU 1(302)将期望信号传输至DRU 2(304)。光缆305将所有光学信号传输至DRU 3(306)。菊花链中的其他DRU参与将光学信号向前传递至DRU 1(307)。DMU 1(302)与DMU 2(308)联网以使得能够将来自BBU 1扇区2(320)的下行链路信号传输至小区1中的所有DRU。DMU 1(302)从BBU扇区N(309)接收下行链路信号。DMU 1(302)对来自各个BBU和DMU的所有下行链路信号进行整理。
为了有效地利用有限的基站资源,DRU的网络应当具有将它们各自的上行链路信号和下行链路信号重定向至任何BBU扇区并且对来自任何BBU扇区的上行链路信号和下行链路信号进行重定向的能力。由于DRU数据流量具有唯一的流,DMU互连提供将信号路由至不同BBU的机制。
在实施方式中,如图3中的小区2中所示,DRU被配置成环形配置。如所示的,DRU 9至DRU 14彼此连接并且通过环形连接至DRU 8,使得在DRU之一故障的情况,环中的DRU能够进行操作。作为示例,如果DRU 13故障或者至DRU 13的连接故障,则小区2中的其他DRU将是通过环形配置可访问的。
图4是根据本发明的实施方式的包含物理节点(400)和本地路由器(401)的数字接入单元(DAU)的框图。物理节点将RF信号转换为基带以用于下行链路并且将信号从基带转换为RF以用于上行链路。本地路由器在各个LAN端口、对等端口与外部端口之间对流量进行定向。物理节点在无线电频率(RF)处连接至BTS。物理节点可以用于不同运营商、不同频带、不同信道、不同标准等。物理节点可以经由双工器将下行链路信号与上行链路信号组合或者物理节点可以保持上行链路信号和下行链路信号分离,如针对单工配置将是这样的情况。
图4示出了物理节点具有针对上行链路(405)的单独输出以及针对下行链路路径(404)的单独输入的实施方式。物理节点将信号从RF转换为基带以用于下行链路路径以及将信号从基带转换为RF以用于上行链路路径。物理节点经由外部端口(409、410)连接至本地路由器。路由器将来自LAN端口和对等端口的上行链路数据流定向至所选的外部U端口。类似地,路由器将来自外部D端口的下行链路数据流定向至所选的LAN端口和对等端口。
在一个实施例中,LAN端口和对等端口经由光纤连接至DAU和DRU的网络。该网络连接也可以使用诸如CAT 5或CAT 6线缆的铜线互连或者其他适当的互连设备。还使用IP(406)将DAU连接至互联网网络。还使用以太网连接(408)在主机单元与DAU之间通信。还可以经由以太网端口将DRU直接连接至远程操作控制中心(407)。与数字接入单元相关的其他描述在于2013年1月30日提交的标题为“Data Transport ina Virtualized DistributedAntenna System”的美国专利申请号13/754,702中提供,该美国专利申请的全部公开内容出于所有目的而通过引用合并到本文中。
图5是根据本发明的实施方式的数字远程单元(DRU)的框图。该DRU包括远程路由器(500)和物理节点(501)二者。远程路由器在LAN端口、外部端口与对等端口之间对流量进行定向。物理节点在无线电频率(RF)处连接至BTS。物理节点可以用于不同运营商、不同频带、不同信道等。图5示出了物理节点具有针对上行链路(504)的单独输入以及针对下行链路路径(503)的单独输出的实施方式。物理节点将信号从RF转换为基带以用于上行链路路径以及将信号从基带转换为RF以用于下行链路路径。物理节点经由外部端口(506、507)连接至远程路由器。该路由器将来自LAN端口和对等端口的下行链路数据流定向至所选的外部D端口。类似地,路由器将来自外部U端口的上行链路数据流定向至所选的LAN端口和对等端口。DRU还包括以太网交换机(505)以使得远程计算机或无线接入点或上述二者能够连接至互联网。
图6描绘了根据本发明的实施方式的其中多个本地路由器(DMU和DAU)与多个远程路由器互连的典型拓扑。在该实施方式中,DAS网络包括多个DMU、DAU和多个DRU。DRU通过远程路由器和物理节点的组合来表示。
第一BBU网络631通过包括数字链路630的一组数字链路来连接至DMU A 600。第二BBU网络633通过包括数据链路632的一组数字链路来连接至DMU B 604。DMU A通过双向通信链路615和616连接至包括远程路由器M 601和物理节点603的第一DRU。如图5所示,物理节点提供至RF网络的连接。包括远程路由器N 605和物理节点651的第二DRU使用双向通信链路619以菊花链配置连接至第一DRU。该配置可以称为级联配置并且提供以星形配置将多个远程路由器连接至远程路由器M的机会,从而提供了另外的远程路由器,所述另外的远程路由器与远程路由器N类似,每个均连接至远程路由器M。因此,虽然单个远程路由器(远程路由器N)被示出为连接至远程路由器M,但是多个远程路由器(例如,远程路由器N′,远程路由器N″等)可以连接至远程路由器M。本领域技术人员之一将认识到许多变型、修改和替换。
除用于DRU的菊花链配置以外,BBU可以以菊花链配置来连接并且DRU可以以星形配置来连接。参照图6,BBU网络633通过包括数字链路632的一组数字链路连接至DMU B604。DMU A和DMU B使用数字链路617以菊花链配置来连接。远程路由器O 606和物理节点611组成第三DRU,第三DRU通过数字链路618连接至DMU B,远程路由器P 607和物理节点612组成第四DRU,第四DRU通过数字链路621连接至DMUB。因此,第三DRU和第四DRU以星形配置连接至DMU B。
图6还示出了DAU L 608,DAU L 608通过物理节点613连接至RF网络。DAU L连接至包括远程路由器R 609和物理节点614的第五DRU。因此,图6中所示的配置包括:从BBU网络接收数字信号的两个DMU;从RF网络接收信号、将RF信号转换成基带的数字信号以及将信号传输至DRU的一个或更多个DAU。数字链路620提供了DAU与DMU之间的连接,其中,DAU L以菊花链配置连接至DMU B。
在图6所示的实施方式中,DMU和DAU中的本地路由器经由对等端口来互连。本地路由器可以经由光纤连接或铜线连接来连接至DRU中的远程路由器。DRU中的远程路由器可以以菊花链配置与其他DRU连接或者DRU中的远程路由器可以以星形配置与本地路由器连接。当连接至本地路由器的DMU的物理节点与连接至远程路由器DRU的物理节点之间不存在直接连接时可以使用DMU中的对等端口。DRU处的对等端口可以用于两个或更多个DRU之间的菊花链式连接。
图7示出了说明采用其中多个BBU和BTS互连以为给定地理区域服务的基站机房的应用的实施方式。图7示出了图6中所示的特征,包括DAU与DMU的互连以及数字信号从本地路由器(DAU和DMS)至远程路由器(DRU)的传输。
如下所述,图7示出了BTS至DAU与BBU至DMU之间的互连。BBU可以表示独立的无线网络运营商和/或针对不同标准的多种接口标准(CPRI、OBSAI等)。BTS可以表示独立的无线网络运营商并且在RF处与DAU对接。根据本发明的实施方式,从BTS N的扇区1接收RF信号的DAU 1与从BBU 1的扇区1接收数字基带信号的DMU 1互连。DAS网络中的接收RF信号和基带信号二者的主机的互连是通过本发明的实施方式提供的独特实现。
参照图7并且作为示例,DAU 1(702)经由RF线缆711从BTS N扇区1(709)接收下行链路信号。在DAU 1处,从BTS接收到的RF信号被转换成基带并且进行数字化。在转换成基带期间提取与RF信号相关联的载波频率。在一些实现中,DAU提供了与标准载波频率中的每个载波频率相关联的端口(例如,700MHz端口、850MHz端口、1900MHz端口以及2100MHz端口)。因此,可以利用自BTS的RF线缆所连接的端口来识别载波频率。
DAU 1(702)将期望信号传输至DRU 2(704)。光缆705将所有光学信号传输至DRU 3(706)。菊花链中的其他DRU参与将光学信号向前传递至DRU 1(707)。在其他实施方式中,如关于图6所讨论的,小区1中的DRU可以以星形配置来连接,其中,DRU 2以星形配置分别连接至DRU 3-DRU 1中的每一个。因此,在该星形配置中,DRU 2将从DAU 1接收信号,然后将信号单独地传输至小区1中的其他DRU中的每一个。
DAU 1(702)与DAU 2(708)联网以使得能够将来自BTS N扇区2的下行链路信号传输至小区1中的所有DRU。DAU 1(702)从BTS扇区N(709)接收下行链路信号。
DMU1(712)对接至BBU 1扇区1(701)并且使用通过作为示例的光缆710示出的数字链路从BBU 1的扇区1接收下行链路信号。在DMU1处接收到的信号是数字基带信号。该数字信号包括I/Q有效载荷以及报头,该报头提供关于当信号被转换成相应DRU处的RF以进行广播时哪个载波频率应当与该信号相关联的信息。例如,在实施方式中,在1900MHz频带中的第一信号可以由DAU 1接收并且要在1900MHz频带中的DRU处发送的第二信号可以由DMU 1接收。使用本发明的实施方式,该第一信号和第二信号可以被组合(即,成帧)、被传输至DRU例如小区1中的DRU,被传输至1900MHz频带,并且作为RF信号被广播。如对于本领域技术人员之一将明显的,所组合的信号包括例如下面所述的信息:指定了与第一信号和第二信号相关联的载波频率例如1900MHz频带的报头信息。
在第一成帧方式中,可以使用时分复用发送与载波频率中的每个载波频率相关联的信号,例如用于要在700MHZ频带处广播的信号的帧的第一部分、用于要在8500MHZ频带处广播的信号的帧的第二部分、以及用于要在1900MHZ频带处广播的信号的帧的第三部分。在该第一成帧方式中,与1900MHz频带相关联的来自BTS的扇区和BBU的扇区的信号将被组合在帧的第三部分中并且被传输至DRU,随后所述信号将在1900MHz频带中被广播。
在第二成帧方式中,在时分复用系统中,BTS的每个扇区(其可以称为小区ID)以及BBU的每个扇区被分配有时隙。由DAU和DMU收集来自这些扇区的信号并且将其与来自每个扇区的信号成帧,这可以称为接收时隙的信道。
在一些实施方式中,由于DAU与DMU的互连,在DAU/DMU处成帧的信息可以被传输至DRU小区中的所有DRU小区(例如,利用在DAU/DMU与DRU之间的光缆上传输的相同信号),其中,DRU选择要广播的数据包。参照图7,来自BTS N的扇区1的信号可以被传输至DRU,所述信号可以称为载波,这是因为该信号是驻留在特定频率处的信号并且通过信号带宽来表征。在DRU处,要广播的载波可以通过对DRU的编程在系统的远端处确定。因此,本发明的实施方式向系统运营商提供了配置、重新配置和优化网络的灵活性。
DMU 1与DAU 3、与DAU 2以及DAU 1互连。该能力提供了对来自BTS的信号与来自BBU的信号进行整理的机制。虽然在图7中示出了连接DAU 1和DRU 2的光缆703以及将DAU 2连接至DRU 16以及将DAU 3连接至DRU 9的相应光缆,但是应当意识到,通过本发明的实施方式可以将信号从DMU传输至DRU。在这些实施方式中,光缆将DMU1连接至DRU 2,将DMU 2连接至DRU 16,并且将DMU 3连接至DRU9,以例如提供DAS功能。在其他实施方式中,小区中的DRU连接至DAU和DMU的组合。本领域技术人员之一将认识到许多变型、修改和替换。
图8示出了根据本发明的实施方式的数字复用器单元(DMU)的框图。DMU 801包括路由器(即,光网络)接口节点和BBU(BBU网络804)接口节点二者。DMU的路由器功能在LAN端口、BBU端口与对等端口之间对流量进行定向。BBU节点可以用于通过数字链路808连接的不同运营商BBU设备。路由器将由LAN端口和对等端口通过数字链路803接收到的上行链路数据流定向至所选的BBU端口。类似地,路由器将来自BBU端口的下行链路数据流定向至所选的LAN端口和对等端口。BBU端口将送往其特定端口的上行链路信号转换成由连接至该特定端口的BBU所使用的接口标准。类似地,将来自BBU端口的下行链路信号从特定BBU协议标准转换成用于对各种下行链路信号进行整理的通用基带信号。DMU还包含以太网端口以使得远程计算机802或无线接入点能够连接至互联网,从而能够进行远程操作控制806。另外,通过IP连接来提供对Web 805的接入。DMU的LAN端口对接至连接至DMU的各个DRU。使用对等端口对接至其他DMU或DAU。
图9示出了根据本发明的实施方式的包括DRU与RRH二者的分布式无线电网络的一种实施方式的框图。如图9所示,基本结构和传输路由的示例以具有多个BTS以及一个或更多个BBU为基础。如先前讨论的,BTS中的BTS 1(909)、BTS 2和BTS 3使用RF线缆911、915和916来连接至DAU 1902。如先前讨论的,BBU使用数字链路910(例如,光缆)来连接至DMU1912。利用服务器将DAU与DMU互连。
利用可以为光缆的数字链路903将信号从DAU 1902传输至DRU 2904。小区1利用菊花链式架构,其中,DRU3通过光缆905等从DRU 2接收信号。
利用可以为光缆的数字链路904将信号从DAU 1传输至数字接口单元(DIU)922。除小区1以外,系统可以包括另外的DIU,例如DIU 2。另外的DIU可以连接至DAU或DMU。如对于本领域技术人员之一将明显的,可以如贯穿本说明书所讨论来利用多于一个DAU和多于一个DMU。在图9中,第二DIU 2942使用数字链路连接至DMU 1,并且组成小区4的多个RRH使用数字链路连接至DIU 2。
小区2和小区3包括多个远程无线电头端(RRH),所述多个远程无线电头端(RRH)与DIU 1对接并且使用供应商特定协议与相应供应商的BBU 1(例如,扇区901)通信。DIU可以被放置在具有将RRH对接至DAS网络的功能的网络中的任何地方。数据传输机制等同于通道布置,其中,DAS协议与供应商特定协议不同。
小区2利用菊花链架构,在该架构中,RRH连接至小区中的下一RRH。小区3利用菊花链配置和星形配置的组合。如所示的,在小区3中,第一组菊花链式RRH(RRH 16-RRH 19)连接至DIU 1。第二组菊花链式RRH(RRH 21、RRH 20和RRH 15)也连接至DIU 1,以提供星形配置,其中,每组RRH被连接为菊花链。
在一个实施方式中,BBU 1可以与利用用于数据传输的专用协议的公司相关联。因此,BBU 1与例如由相同公司制造的专用RRH交互。在该情形下,使用DMU 1和DIU 1以使用专用协议将通过数字链路910(例如,光缆)接收到的信号从BBU1传输至RRH,例如小区2和小区3中那些RRH。在DMU 1处接收到的信号被传输至DAU 1、被路由至DIU 1,然后被传递至合适的RRH。该设计提供了以下灵活性:当使用专用协议时独立于信号格式来有效地提供将信号传输至远程设备。因此,使用本发明的实施方式将专用架构(例如,BBU 1)和开放式架构(BTS 1-BTS 2)集成在相同的网络上。在实施方式中,可以在DIU 1中提供路由表以将下行链路信号路由至合适的RRH。本领域技术人员之一将认识到许多变型、修改和替换。
图10描绘了根据本发明的实施方式的连接至两个远程无线电头端(RRH)的数字接口单元(DIU)。在该拓扑中,根据本发明的实施方式,多个远程无线电头端可以与DIU互连。
RRH 1050和1051每个均包括远程无线电基带单元1000/1010和物理节点1001/1011以及所示的其他物理节点。物理节点提供RF无线电的功能并且对接至一个或更多个天线(未示出)。DIU 1060在RRH与公共传输介质例如光纤1002之间对信号进行成帧/去成帧,所述公共传输介质将信号传输回DAU和DMU。
参照图10,在一些实施方式中,DIU使用光纤或光缆1062/1063来连接至远程无线电基带单元1000/1010。在所示的实施方式中,RRH以星形配置连接至DIU,然而RRH还可以为菊花链连接的。将下行链路信号从远程无线电基带单元R发送1006至物理节点,例如物理节点1001,从物理节点接收上行链路信号1007。如上所述,可以通过RF线缆1003将下行链路信号发送至天线以进行广播。在物理节点处使用RF线缆例如RF线缆1004接收上行链路信号。远程无线电基带单元1000使用以太网线缆1008连接至以太网交换机1005。以太网交换机可以连接至无线接入点、计算机等。
由于本发明的模块性,示出了包括连接至物理节点例如物理节点1011的远程无线电基带单元Q 1010的第二RRH 1051。如关于远程无线电基带单元R所讨论的,将下行链路信号从远程无线电基带单元Q发送至物理节点例如物理节点1011,并且从物理节点接收上行链路信号1017。可以通过RF线缆1013将下行链路信号发送至天线以进行广播。在物理节点处使用RF线缆例如RF线缆1014接收上行链路信号。远程无线电基带单元Q可以连接至以太网交换机1005。
图11是示出根据本发明的实施方式的数字接口单元(DIU)的框图。在DIU 1101的该实施方式中,存在对接在RRH与DAU或DMU之间的多个端口。如图11中所示,LAN端口1连接至光纤1108,光纤1108提供至光网络1104的连接。LAN端口2至LAN端口G提供通过所示的光缆至光网络1104的连接。另外,LAN端口J连接至光缆1103,光缆1103提供至RRH网络1120的连接。LAN端口K至LAN端口M提供通过所示的光缆至RRH网络1120的连接。
为了提供对DIU 1101的控制和管理,利用以太网线缆1107与主机单元/服务器1102进行通信,可以使用通信链路1106通过远程操作控制来接入主机单元/服务器1102。在一些实施方式中,使用功能光纤或其他合适的通信链路来取代以太网线缆1107。除对远程操作控制的接入以外,DIU 1101可以使用IP链路1130连接至Web 1105。DIU将来自RRH的上行链路信号成帧成DAS帧并且对下行链路的DAU信号进行去成帧以发送至RRH。
还要理解,本文描述的示例和实施方式仅出于说明性目的并且根据所述示例和实施方式的各种修改或改变将被建议给本领域技术人员并且应当包括在本申请的精神和范围以及所附权利要求的范围内。
附录I是本文使用的术语表,包括首字母缩略词。
附录I
术语表
ACLR 相邻信道泄露比
ACPR 相邻信道功率比
ADC 模拟至数字转换器
AQDM 模拟正交解调器
AQM 模拟正交调制器
AQDMC 模拟正交解调器校正器
AQMC 模拟正交调制器校正器
BPF 带通滤波器
CDMA 码分多址
CFR 波峰因数衰减
DAC 数字至模拟转换器
DET 检测器
DHMPA 数字混合模式功率放大器
DDC 数字下转换器
DNC 下转换器
DPA 多尔蒂功率放大器
DQDM 数字正交解调器
DQM 数字正交调制器
DSP 数字信号处理
DUC 数字上转换器
EER 包络消除与恢复
EF 包络跟随
ET 包络跟踪
EVM 误差向量大小
FFLPA 前馈线性功率放大器
FIR 有限脉冲响应
FPGA 现场可编程门阵列
GSM 全球移动通信系统
I-Q 同相/正交
IF 中间频率
LINC 使用非线性部件的线性放大
LO 本地振荡器
LPF 低通滤波器
MCPA 多载波功率放大器
MDS 多向查找
OFDM 正交频分复用
PA 功率放大器
PAPR 峰值对平均值功率比
PD 数字基带预失真
PLL 锁相环
QAM 正交幅度调制
QPSK 正交相移键控
RF 无线电频率
RRH 远程无线电头端
RRU 远程无线电头端单元
SAW 表面声波滤波器
UMTS 通用移动通信系统
UPC 上转换器
WCDMA 宽带码分多址
WLAN 无线局域网

Claims (20)

1.一种数字复用器单元DMU,包括:
能够被操作用以通过第一数字链路接收与第一接口标准相关联的第一基带信号的第一外部端口;
能够被操作用以通过第二数字链路接收与第二接口标准相关联的第二基带信号的第二外部端口;
可通信地耦接至所述第一外部端口和所述第二外部端口的路由器,其中,所述路由器被配置成将所述第一基带信号和所述第二基带信号整理成经整理的数字基带信号流;以及
一个或更多个数字远程单元DRU端口,所述一个或更多个DRU端口耦接至所述路由器并且能够被操作用以将所述经整理的数字基带信号流发送至多个DRU以及从所述多个DRU接收数字信号。
2.根据权利要求1所述的DMU,其中,所述第一基带信号是从第一基带单元BBU接收的,其中,所述第一BBU是第一基站收发信台的部件。
3.根据权利要求1所述的DMU,其中,所述第二基带信号是从第二BBU接收的,其中,所述第二BBU是第二基站收发信台的部件。
4.根据权利要求3所述的DMU,其中,所述DMU能够被操作用以将信号从所述第二BBU路由至所述多个DRU。
5.根据权利要求1所述的DMU,还包括可通信地耦接至所述路由器的一个或更多个对等端口,其中,所述一个或更多个对等端口被进一步配置成从一个或更多个数字接入单元DAU接收数字化RF信号。
6.根据权利要求5所述的DMU,其中,所述DMU与所述一个或更多个DAU互连。
7.根据权利要求1所述的DMU,经由以下中的至少一个耦接至另一个DMU:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。
8.根据权利要求1所述的DMU,经由以下中的至少一个耦接至所述多个DRU:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。
9.根据权利要求8所述的DMU,其中,所述多个DRU以菊花链配置来连接。
10.根据权利要求8所述的DMU,其中,所述多个DRU以星形配置耦接至所述DMU。
11.根据权利要求1所述的DMU,其中,所述DMU经由以下中的至少一个连接至一个或更多个BBU:以太网线缆;光纤;微波视线或非视线链路;无线链路;或者卫星链路。
12.根据权利要求1所述的DMU,耦接至所述多个DRU,其中,所述多个DRU以环形配置来连接。
13.根据权利要求1所述的DMU,还包括:
数字接口单元DIU,所述DIU耦接至所述DMU;以及
多个远程无线电头端,所述多个远程无线电头端耦接至所述DIU。
14.一种用于操作数字复用器单元DMU的方法,所述方法包括:
在DMU的第一外部端口处通过第一数字链路从第一基带单元BBU接收与第一接口标准相关联的第一数字信号;
在所述DMU的第二外部端口处通过第二数字链路从第二BBU接收与第二接口标准相关联的第二数字信号;
将所接收到的所述第一数字信号和所述第二数字信号转换成经整理的数字基带信号,其中,所述经整理的数字基带信号包括所述第一数字信号和所述第二数字信号;以及
使用数字远程单元DRU端口将所述经整理的数字基带信号发送至DRU。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括:
将所述经整理的数字基带信号发送至数字接口单元DIU;以及
将所述经整理的数字基带信号从所述DIU发送至远程无线电头端RRH,其中,所述RRH是耦接至所述DIU的多个RRH之一。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述多个RRH以菊花链配置耦接至所述DIU。
17.根据权利要求15所述的方法,其中,所述多个RRH包括两组RRH,每个组以星形配置耦接至所述DIU。
18.一种用于在分布式天线系统中对信号进行路由的方法,所述分布式天线系统包括多个数字复用器单元DMU、多个数字远程单元DRU、至少一个数字接口单元DIU以及多个远程无线电头端RRH,所述方法包括:
在所述多个DMU中的DMU的第一外部端口处通过第一数字链路从多个基带单元BBU中的第一BBU接收与第一载波相关联的第一数字信号;
在所述DMU的第二外部端口处通过第二数字链路从所述多个BBU中的第二BBU接收与第二载波相关联的第二数字信号;
将所述第一数字信号和所述第二数字信号整理成经整理的数字基带信号流;
将所述经整理的数字基带信号流从所述DMU传输至所述至少一个DIU;
由所述DIU将所述经整理的数字基带信号流解帧为所述第一数字信号和所述第二数字信号;
在所述至少一个DIU与与所述第一载波相关联的所述多个RRH中的第一组RRH之间传输所述第一数字信号;
在所述至少一个DIU与与所述第二载波相关联的所述多个RRH中的第二组RRH之间传输所述第二数字信号;
在数字接入单元DAU处从基站收发信台接收RF信号;
将所述RF信号转换成数字化RF信号;以及
将所述数字化RF信号传输至所述多个DRU。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述数字化RF信号被传输至所述DMU并被传递通过所述DMU。
20.根据权利要求18所述的方法,其中,来自所述多个RRH之一的第一信号在所述DAU处被接收并被传递至所述DMU。
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