CN106788476B - 基于Walsh码信道聚合的移动前传装置及方法 - Google Patents

基于Walsh码信道聚合的移动前传装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Walsh码信道聚合的移动前传装置及方法，涉及光和无线融合接入网络领域。该移动前传装置包括发送端、光纤链路和接收端，发送端包括集中化BBU池、DAC、电光转换模块，集中化BBU池包括BBU、信道聚合模块、加训练序列模块，接收端包括光电转换模块、模数转换器ADC、帧同步模块、信道估计模块、信道解聚合模块、若干远端射频头RRH和天线。本发明能显著降低计算的复杂度、提高频谱效率。

Description

基于Walsh码信道聚合的移动前传装置及方法
技术领域
本发明涉及光和无线融合接入网络领域，具体是涉及一种基于Walsh码信道聚合的移动前传装置及方法。
背景技术
C-RAN(Centralized Ratio Access Network，集中式无线接入网络)是一种基于集中化处理(Centralized Processing)、协作式无线电(Collaborative Radio)和实时云计算构架(Real-time Cloud Infrastructure)的绿色无线接入网构架(Clean system)，其本质是通过实现减少基站机房数量、减少能耗、采用协作化、虚拟化技术，实现资源共享和动态调度、提高频谱效率，以达到低成本、高带宽和灵活度的运营。
在C-RAN中，BBU(Building Baseband Unit，基带处理单元)和RRH(Remote RadioHead，远端射频头)之间由光纤链路连接的部分被称为移动前传。
现有的移动前传采用的是基于CPRI(Common Public Radio Interface，通用公共无线电接口)数字信号的数字光载无线技术(D-RoF)，将BBU端的LTE(Long TermEvolution，长期演进)信号通过I/Q(In-phase/Quadrature，同相/正交)两路的16bit量化，变为二进制的OOK(On-Off Keying，开关键控)信号，再通过强度调制/直接检测(IM/DD)经过光纤传输。这样，频谱效率就会降低，对光纤信道的带宽需求就会提高，随着BBU端无线信号的速率提高，对光器件和带宽的要求就越来越高。因此，Xiang Liu等人提出了一种基于FDM(Frequency Division Multiplexing，频分多路复用)的信道聚合结构，将BBU端的多路LTE信号先经过FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)，再映射到不同的频域子信道上，再经过IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅立叶逆变换)，这样就实现了频分复用，然后将聚合信号经过DAC(Digital-Analog Converter，数模转换器)变为模拟信号，将此模拟信号通过强度调制/直接检测(IM/DD)经过光纤传输，这样传输谱效率会提升，但随着BBU端LTE信号路数的增加，FFT的点数也会随之增加，计算复杂度会明显提高。
发明内容
本发明的目的是为解决移动前传中信号传输的频谱效率和低复杂度问题，提供一种基于Walsh码信道聚合的移动前传装置及方法，能够显著降低计算的复杂度、提高频谱效率。
本发明提供一种基于Walsh码信道聚合的移动前传装置，应用于集中式无线接入网络中的移动前传链路，该移动前传装置包括发送端、光纤链路和接收端，其特征在于：所述发送端包括集中化基带处理单元BBU池、数模转换器DAC、电光转换模块，集中化BBU池包括BBU、信道聚合模块、加训练序列模块，接收端包括光电转换模块、模数转换器ADC、帧同步模块、信道估计模块、信道解聚合模块、若干远端射频头RRH和天线，其中：
BBU用于：对进入集中化BBU池中的核心网的LTE信号进行基带处理，得到多路LTE基带信号；
信道聚合模块用于：对多路LTE基带信号进行码分复用，经过基于码分复用的信道聚合，得到一路聚合信号；
加训练序列模块用于：在聚合信号前加训练序列；
DAC用于：进行数模转换；
电光转换模块用于：进行电光转换；
光纤链路用于：传输光信号；
光电转换模块用于：对接收的光信号进行光电转换；
ADC用于：进行模数转换；
帧同步模块用于：进行基于训练序列的帧同步；
信道估计模块用于：进行信道估计；
信道解聚合模块用于：进行码分解复用，提取出各路LTE基带信号，将各路LTE基带信号分别送入到对应的RRH；
RRH用于：将LTE基带信号经过处理变为射频信号，发送到天线；
天线用于：对射频信号进行无线传输；所述信道聚合模块对多路LTE基带信号进行码分复用的过程如下：BBU中的多路LTE基带信号分别标注为信道1、信道2、…、信道M，M为信道数，将每一路输入信号分别提取出实部I和虚部Q，进行N倍上采样，分别将上采样后的每一路I/Q信号样点，分别分配一组N阶沃什Walsh码，对第k路信号分配的Walsh码为w2k-1和w2k，k＝1,2,…,M，Walsh码是由1、-1组成，如果对应Walsh码数值为1，则不变；为-1，则符号反转一次，对所有M组上采样信号分别完成以上编码操作，并将所得信号相加，作为最终得到的聚合信号。
在上述技术方案的基础上，所述信道解聚合模块进行码分解复用的过程如下：信道解聚合模块接收的信号分为2M组，对2M组信号进行N阶Walsh解码，分别得到M组实部I和对应的M组虚部Q，将各实部与对应的虚部组合，得到M路LTE基带信号。
本发明还提供一种应用于上述移动前传装置的基于Walsh码信道聚合的移动前传方法，包括以下步骤：
在发送端，核心网的LTE信号通过回传链路进入集中化BBU池，经过BBU基带处理以后，得到多路LTE基带信号，信道聚合模块对多路LTE基带信号进行码分复用，经过基于码分复用的信道聚合，得到一路聚合信号；在该聚合信号前加训练序列，再将该聚合信号经过数模转换器转换成模拟信号，然后将该模拟信号经过电/光转换变为光信号，送到光纤链路中传输；
所述信道聚合模块对多路LTE基带信号进行码分复用的过程如下：BBU中的多路LTE基带信号分别标注为信道1、信道2、…、信道M，M为信道数，将每一路输入信号分别提取出实部I和虚部Q，进行N倍上采样，分别将上采样后的每一路I/Q信号样点，分别分配一组N阶沃什Walsh码，对第k路信号分配的Walsh码为w2k-1和w2k，k＝1,2,…,M，Walsh码是由1、-1组成，如果对应Walsh码数值为1，则不变；为-1，则符号反转一次，对所有M组上采样信号分别完成以上编码操作，并将所得信号相加，作为最终得到的聚合信号；
在接收端，接收光信号，经过光电转换，转换为模拟电信号，经过模数转换器，变为数字信号，对该数字信号进行基于训练序列的帧同步，接着进行信道估计，然后送入信道解聚合模块，信道解聚合模块进行码分解复用，提取出各路LTE基带信号，将各路基带LTE信号分别送入到对应的远端射频头RRH，RRH将LTE基带信号经过处理变为射频信号，发送到天线进行无线传输。
在上述技术方案的基础上，所述信道解聚合模块进行码分解复用的过程如下：信道解聚合模块接收的信号分为2M组，对2M组信号进行N阶Walsh解码，分别得到M组实部I和对应的M组虚部Q，将各实部与对应的虚部组合，得到M路LTE基带信号。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明对于集中式无线电接入网络中的移动前传部分，在数字域实现多个BBU的LTE信号聚合，使得多路LTE信号共享一条IM/DD光纤链路，并用DAC实现模拟射频信号在光纤传输，与基于FDM的信道聚合算法相比，本发明的信道聚合只需要符号变换和加法器就能实现，能够显著降低计算的复杂度、提高频谱效率，从而实现高频谱效率、低复杂度的移动前传网络结构，解决了移动前传中BBU和RRH之间信号传输的低频谱效率问题；还降低了传输时延，从而更加满足未来移动前传网络高频谱效率低延时的要求。
附图说明
图1是本发明实施例中基于Walsh码信道聚合的移动前传装置的系统框架图。
图2是本发明实施例中信道聚合过程的示意图。
图3是本发明实施例中信道解聚合过程的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种基于Walsh码信道聚合的移动前传装置，应用于C-RAN(集中式无线接入网络)中的移动前传链路，该移动前传装置包括发送端、光纤链路和接收端，发送端包括集中化BBU(Building Baseband Unit，基带处理单元)池、DAC(Digital-Analog Converter，数模转换器)、电光转换模块，集中化BBU池包括BBU、信道聚合模块、加训练序列模块，接收端包括光电转换模块、ADC(Analog-Digital Converter，模数转换器)、帧同步模块、信道估计模块、信道解聚合模块、若干RRH(Remote Radio Head，远端射频头)和天线，其中：
BBU用于：对进入集中化BBU池中的核心网的LTE信号进行基带处理，得到多路LTE基带信号；
信道聚合模块用于：对多路LTE基带信号进行码分复用，经过基于码分复用的信道聚合，得到一路聚合信号；
加训练序列模块用于：在聚合信号前加训练序列；
DAC用于：进行数模转换；
电光转换模块用于：进行电光转换；
光纤链路用于：传输光信号；
光电转换模块用于：对接收的光信号进行光电转换；
ADC用于：进行模数转换；
帧同步模块用于：进行基于训练序列的帧同步；
信道估计模块用于：进行信道估计；
信道解聚合模块用于：进行码分解复用，提取出各路LTE信号，将各路LTE信号分别送入到对应的RRH；
RRH用于：将LTE基带信号经过处理变为射频信号，发送到天线；
天线用于：对射频信号进行无线传输。
本发明实施例还提供一种应用于上述移动前传装置的基于Walsh码信道聚合的移动前传方法，包括以下步骤：
在发送端，核心网的LTE信号通过回传链路进入集中化BBU池，经过BBU基带处理以后，得到多路LTE基带信号，对多路LTE基带信号进行码分复用，经过基于码分复用的信道聚合，得到一路聚合信号；在该聚合信号前加训练序列，再将该聚合信号经过数模转换器(DAC)转换成模拟信号，然后将该模拟信号经过电/光转换变为光信号，送到光纤链路中传输。
在接收端，接收光信号，经过光电转换，转换为模拟电信号，经过模数转换器(ADC)，变为数字信号，对该数字信号进行基于训练序列的帧同步，接着进行信道估计，然后送入信道解聚合模块，信道解聚合模块进行码分解复用，提取出各路LTE基带信号，将各路LTE基带信号分别送入到对应的RRH(远端射频头)，RRH将LTE基带信号经过处理变为射频信号，发送到天线进行无线传输。
参见图2所示，信道聚合模块对多路LTE基带信号进行码分复用的具体过程如下：BBU中的多路LTE基带信号分别标注为信道1、信道2、…、信道M，M为信道数，将每一路输入信号分别提取出实部I和虚部Q，进行N倍上采样，分别将上采样后的每一路I/Q信号样点，分别分配一组N阶Walsh(沃什)码，对第k路信号(k＝1,2,…,M)，分配的Walsh码为w2k-1和w2k。Walsh码是由1、-1组成，如果对应Walsh码数值为1，则不变；为-1，则符号反转一次。对所有M组上采样信号分别完成以上编码操作，并将所得信号相加，作为最终得到的聚合信号。
参见图3所示，信道解聚合模块进行码分解复用的过程如下：信道解聚合模块接收的信号分为2M组，对2M组信号进行N阶Walsh解码，分别得到M组实部I和对应的M组虚部Q，将各实部与对应的虚部组合，得到M路LTE基带信号。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种基于Walsh码信道聚合的移动前传装置，应用于集中式无线接入网络中的移动前传链路，该移动前传装置包括发送端、光纤链路和接收端，其特征在于：所述发送端包括集中化基带处理单元BBU池、数模转换器DAC、电光转换模块，集中化BBU池包括BBU、信道聚合模块、加训练序列模块，接收端包括光电转换模块、模数转换器ADC、帧同步模块、信道估计模块、信道解聚合模块、若干远端射频头RRH和天线，其中：
BBU用于：对进入集中化BBU池中的核心网的LTE信号进行基带处理，得到多路LTE基带信号；
信道聚合模块用于：对多路LTE基带信号进行码分复用，经过基于码分复用的信道聚合，得到一路聚合信号；
加训练序列模块用于：在聚合信号前加训练序列；
DAC用于：进行数模转换；
电光转换模块用于：进行电光转换；
光纤链路用于：传输光信号；
光电转换模块用于：对接收的光信号进行光电转换；
ADC用于：进行模数转换；
帧同步模块用于：进行基于训练序列的帧同步；
信道估计模块用于：进行信道估计；
信道解聚合模块用于：进行码分解复用，提取出各路LTE基带信号，将各路LTE基带信号分别送入到对应的RRH；
RRH用于：将LTE基带信号经过处理变为射频信号，发送到天线；
天线用于：对射频信号进行无线传输；
所述信道聚合模块对多路LTE基带信号进行码分复用的过程如下：BBU中的多路LTE基带信号分别标注为信道1、信道2、…、信道M，M为信道数，将每一路输入信号分别提取出实部I和虚部Q，进行N倍上采样，分别将上采样后的每一路I/Q信号样点，分别分配一组N阶沃什Walsh码，对第k路信号分配的Walsh码为w2k-1和w2k，k＝1,2,…,M，Walsh码是由1、-1组成，如果对应Walsh码数值为1，则不变；为-1，则符号反转一次，对所有M组上采样信号分别完成以上编码操作，并将所得信号相加，作为最终得到的聚合信号。
2.如权利要求1所述的基于Walsh码信道聚合的移动前传装置，其特征在于：所述信道解聚合模块进行码分解复用的过程如下：信道解聚合模块接收的信号分为2M组，对2M组信号进行N阶Walsh解码，分别得到M组实部I和对应的M组虚部Q，将各实部与对应的虚部组合，得到M路LTE基带信号。
3.一种应用于权利要求1所述移动前传装置的基于Walsh码信道聚合的移动前传方法，其特征在于，包括以下步骤：
在发送端，核心网的LTE信号通过回传链路进入集中化BBU池，经过BBU基带处理以后，得到多路LTE基带信号，信道聚合模块对多路LTE基带信号进行码分复用，经过基于码分复用的信道聚合，得到一路聚合信号；在该聚合信号前加训练序列，再将该聚合信号经过数模转换器转换成模拟信号，然后将该模拟信号经过电/光转换变为光信号，送到光纤链路中传输；
所述信道聚合模块对多路LTE基带信号进行码分复用的过程如下：BBU中的多路LTE基带信号分别标注为信道1、信道2、…、信道M，M为信道数，将每一路输入信号分别提取出实部I和虚部Q，进行N倍上采样，分别将上采样后的每一路I/Q信号样点，分别分配一组N阶沃什Walsh码，对第k路信号分配的Walsh码为w2k-1和w2k，k＝1,2,…,M，Walsh码是由1、-1组成，如果对应Walsh码数值为1，则不变；为-1，则符号反转一次，对所有M组上采样信号分别完成以上编码操作，并将所得信号相加，作为最终得到的聚合信号
在接收端，接收光信号，经过光电转换，转换为模拟电信号，经过模数转换器，变为数字信号，对该数字信号进行基于训练序列的帧同步，接着进行信道估计，然后送入信道解聚合模块，信道解聚合模块进行码分解复用，提取出各路LTE基带信号，将各路基带LTE信号分别送入到对应的远端射频头RRH，RRH将LTE基带信号经过处理变为射频信号，发送到天线进行无线传输。
4.如权利要求3所述的基于Walsh码信道聚合的移动前传方法，其特征在于：所述信道解聚合模块进行码分解复用的过程如下：信道解聚合模块接收的信号分为2M组，对2M组信号进行N阶Walsh解码，分别得到M组实部I和对应的M组虚部Q，将各实部与对应的虚部组合，得到M路LTE基带信号。
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