CN106921549B - 用于路由和切换信号的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于路由和切换信号的方法和系统。用于路由和切换信号的方法包括：提供发送和接收下行链路信道信号的多个数字远程单元；提供与至少两个数字远程单元通信的数字接入单元，数字远程单元和数字接入单元按照环构成菊花链，使得每个数字远程单元通过单个双向光纤被链接到下一个数字远程单元或数字接入单元，且每个数字远程单元能够以围绕环的任一方向被接入；以及在数字远程单元和数字接入单元之间路由和切换包化信号，在第一时间段期间，第一和第二数字远程单元分别以围绕环的第一方向和以与第一方向相反的第二方向从数字接入单元接收第一和第二数目的下行链路信道信号，第一数目的下行链路信道信号不同于第二数目的下行链路信道信号。

Description

用于路由和切换信号的方法和系统
本专利申请是国际申请日为2011年8月16日、国家申请号为201180050066.6、发明名称为“用于分布式天线系统的远程单元的菊花链式环”的专利申请的分案申请。
本申请要求提交于2011年2月7日的标题为“DAISY CHAINED RING OF REMOTEUNITS FOR A DISTRIBUTED ANTENNASYSTEM”的美国专利申请序列号61/439,940的权益，为了所有目的而将该申请通过引用合并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及采用分布式天线系统(DAS)作为分布式无线网络的一部分的无线通信系统。更具体地，本发明涉及利用一个或多个被配置成将特定的包传送分配给多个远程单元中的所选定的远程单元的受远程监视和控制的数字接入单元的DAS，其中该远程单元在一些实施方式中，可以按照菊花链式(daisy-chained)环来配置。
背景技术
无线和移动网络运营商面临建立对高数据流量(traffic)增长率进行有效管理的网络的持续挑战。移动性和用于终端用户的多媒体内容的增加的水平要求既支持新业务又支持对宽带和统一费率互联网接入的增加的需求的端到端网络适应。网络运营商所面临的最大挑战之一是在确保高性价比的DAS部署的同时使它们的DAS网络的容量最大化并且同时提供一种非常高程度的DAS远程单元实用性。
为了提供足够大以满足特定地点处的网络用户的短期需求但是也避免无线电资源的高价而低效率的部署的DAS网络容量，DAS网络规划师更优选地采用提供高度的动态灵活性的DAS架构和解决方案。因此，对于无线网络运营商而言，采用具有高度灵活性的DAS解决方案以基于不断变化的网络状况和用户需求来实施动态重新布置会是有利的。此外，DAS部署越是不会过时，通常它的寿命周期成本就会越低。
为了帮助确保具体的DAS部署尽可能具有高性价比，DAS网络规划师和系统集成商采用许多创新方法。网络规划师和集成商所考虑的成本类型包括DAS部署成本或DAS安装成本，以及包括维护成本、紧急修复成本和网络重新布置成本的运营成本。由于设施需求变化和建筑物用途频繁变化，所以对于室内DAS应用而言，重新布置成本尤其为明显。因此，采用以下DAS系统及方法会是有利的：该系统及方法基于尽可能少的DAS传输设施以使安装成本和/或租用成本最小化并且具有自愈能力以避免对昂贵的紧急修复服务的需求。
为了获得高度的DAS远程单元实用性，必须满足两个主要条件。第一，DAS远程单元自身必须是固有地可靠的。第二，传输介质，例如光纤，必须是非常可靠的。众所周知，电子连接和/或光学连接本身就是DAS网络中的故障或降低了的可用性的重要根源。维护户外DAS网络的公司报道，外部设备光纤设施的故障并不是如所期望的那样地少见。因此，在传输媒质连接的故障的情况下，采用提供较高冗余和/或自愈特性的系统和方法会是有利的。
发明内容
本发明通过提供与一个或多个基站响应并且具有至少一个、但在一些实施方式中具有多个数字接入单元(“DAU”)(其中每个都工作以控制相关联的多个数字远程单元(“DRU”)的包流量)的分布式天线系统，实质上取得了上述优点和益处并且克服了上面所讨论的现有技术的局限。在采用多个DAU的实施方式中，DAU可以呈菊花链式线性配置或者环配置。同样地，取决于实施，可以按照线性或环菊花链配置来配置与给定的DAU相关联的DRU。
通过DAU将从基站接收到的数据下转换、数字化并且转换到基带上。然后对数据流进行I/Q映射、帧化以及独立地序列化，使得可以从DAU中并行地获取多个数据流。在至少一些实施方式中，DAU经由光学传输布置与关联的DRU通信。本领域的技术人员应当理解，使用本发明，可以配置具有n个基站的分布式天线系统，每个基站提供由一个或多个关联DAU来传送至o个DRU的m个RF输出，其中唯一的限制是由比如延迟这样的特定的DAS的技术性能规范所施加的。
通过使用环配置来进行连接，在至少一些实施方式中，将DRU和/或DAU的容错构建到系统中，结果使系统具有高度可用性。在单个DAU实施方式中，每个DRU都可以通过两条路径接入，因此即使在线路中断的情况下，也能保持可用。在多DAU实施方式中，其中DAU为线性菊花链式，每个DRU都可以从多个DRU接入，使得即使某个DAU出现故障也不会阻碍系统工作。在采用DAU环连接的实施方式中，对于每个DAU都存在多条路径，因此提供了附加的容错水平以及如下文更详细地讨论的动态负荷平衡和资源管理。
因此，本发明的先进系统架构的配置提供了高度灵活性以对分布式无线网络的无线电资源效率、使用、实用性和总体性能进行管理、控制、增强和促进。本发明使得专门的应用和增强成为可能，这些专门的应用和增强包括：灵活同时联播、自动流量负荷平衡、网络和无线电资源优化、网络校准、自主/辅助试运行、载波轮询、自动频率选择、频率载波定位、流量监视、流量标记和使用伪导频(Pilot Beacon)确定室内地点确定。本发明也可以服务于多个运营商、多模无线电(独立于调制的)和每个运营商的多个频带以提高运营商的无线网络的效率和流量容量。
本发明还提供高度的动态灵活性，支持动态重新布置，并且提供低的寿命周期成本。这一先进系统构架使得能够使用较少的DAS传输设施来部署DAS网络以在提供自愈特征的同时降低成本。本发明还提供冗余和增强的系统可用性。
本发明的目的是在使用例如光纤传输的高可用性环配置中提供如在2010年9月14日提交的、通过引用合并到本申请中并且被作为附录A附加到本申请中的题为“RemotelyReconfigurable Distributed Antenna System and Methods”的第61/382,836号美国临时申请中所公开的灵活同时联播能力。如上所述，因为可以将下行链路和上行链路信号围绕线缆断路来重新路由到各个DRU中，所以环配置确保任何光纤线缆中的断路都不会关闭菊花链式网络。
本发明的另一个目的是平衡光纤上的双向数据速率以增加DRU的环网络在工作期间的最大可达数据速率。
本发明的另一个目的是当数据传输在下行链路和上行链路之间不对称的情况下(这通常是移动宽带网络的情况)提供较高的传输网络容量。
本发明的另一个目的是提供用于使环上的传输媒质容量优化的自适应和自动控制。
本发明的另一个目的是提供一种在DRU菊花链中对共信道用户的上行链路信号进行求和的方法。
本发明的应用适于与分布式基站、分布式天线系统、分布式中继器、移动设备和无线终端、便携式无线装置以及如微波通信和卫星通信那样的其他无线通信系统一起使用。本发明也是可以通过如至远程计算中心的以太网连接等链路来现场升级。
本发明的又一个目的是提供一种用于路由和切换信号的方法。所述方法包括：提供每个都被配置成发送一个或更多个下行链路信道信号以及接收一个或更多个上行链路信道信号的多个数字远程单元；提供被配置成与所述多个数字远程单元中的至少两个数字远程单元通信的数字接入单元，其中，所述多个数字远程单元和所述数字接入单元按照环构成菊花链，使得每个数字远程单元通过单个双向光纤被链接到下一个数字远程单元或所述数字接入单元，并且每个数字远程单元能够以围绕所述环的任一方向被接入；以及在所述多个数字远程单元和所述数字接入单元之间路由和切换包化信号，其中，在第一时间段期间，所述多个数字远程单元中的第一数字远程单元以围绕所述环的第一方向从所述数字接入单元接收第一数目的下行链路信道信号，并且所述多个数字远程单元中的第二数字远程单元以与所述第一方向相反的围绕所述环的第二方向从所述数字接入单元接收第二数目的下行链路信道信号，其中，所述第一数目的下行链路信道信号不同于所述第二数目的下行链路信道信号。
本发明的再一个目的是提供一种用于路由和切换信号的系统。所述系统包括：每个都被配置成发送一个或更多个下行链路信道信号以及接收一个或更多个上行链路信道信号的多个数字远程单元；以及被配置成与所述多个数字远程单元中的至少两个数字远程单元通信的数字接入单元，其中，所述多个数字远程单元和所述数字接入单元按照环构成菊花链，使得每个数字远程单元通过单个双向光纤被链接到下一个数字远程单元或所述数字接入单元，并且每个数字远程单元能够以围绕所述环的任一方向被接入；其中，在第一时间段期间，所述多个数字远程单元中的第一数字远程单元被配置成以围绕所述环的第一方向从所述数字接入单元接收第一数目的下行链路信道信号，并且所述多个数字远程单元中的第二数字远程单元被配置成以与所述第一方向相反的围绕所述环的第二方向从所述数字接入单元接收第二数目的下行链路信道信号，其中，所述第一数目的下行链路信道信号不同于所述第二数目的下行链路信道信号。
附图说明
本发明的另外的目的和优点可以根据下面结合附图所进行的详细描述来更加全面地理解，在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的示出了作为基于具有1个DAU和4个DRU的一个环脚本的单向信道化下行链路传输的基本结构和示例的框图。
图2是根据本发明的实施方式的示出了作为基于具有1个DAU和4个DRU的一个环脚本的单向信道化上行链路传输的基本结构和示例的框图。
图3是根据本发明的实施方式的示出了作为基于具有1个DAU和8个DRU的两个环脚本的单向信道化上行链路传输的基本结构和示例的框图。
图4是根据本发明的实施方式的示出了单向信道化上行链路或下行链路传输的基本结构和示例的框图。该5个环脚本的示例包括2个DAU和20个DRU。
图5示出了根据本发明的采用多个DRU的蜂窝网络系统的实施方式。
图6示出了根据本发明的采用工作在具有多个DRU的不同频率信道中的6种不同的服务的多频带系统的实施方式。
图7以框图的形式示出了DAU嵌入式软件控制模块和DRU嵌入式软件控制模块之间的交互。
图8以框图的形式示出了根据本发明的一个方面的包括菊花链式DAU的DAS的实施方式。
具体实施方式
本发明是一种新型可重新配置的分布式天线系统，该天线系统提供高度的灵活性以管理、控制、重新配置、增强和促进分布式无线网络的无线电资源效率、使用和总体性能。图1示出了根据本发明的分布式天线系统100的实施方式。该系统利用数字接入单元功能105(在下文中称为“DAU”)。DAU 105用作关联基站(BTS)110A-B与多个数字远程单元(DRU)125A-n(尽管在图1中仅示出了4个DRU)之间的接口。尽管本领域技术人员会认识到DRU与DAU通信而RRU与基站通信，但是因为在本文中所讨论的功能的相似性，所以在本说明书中可以将“DRU”与远程无线电头单元或“RRU”互换地使用。另外，本领域的技术人员应当认识到，如按照图1中的双向链路115所指示的，DAU受远程网络运营中心(“NOC”)的监视和控制。这样的链路通常是以太网连接或外置式调制解调器，但是可以是适用于远程监视和控制的任何形式的链路。NOC具有远程地配置DAU参数设置的能力，该DAU参数设置又反过来配置DRU的参数设置。NOC可以来自DAU的请求信息。DAU随后可以从DRU请求信息。所请求的信息包括但不限于上行链路功率、下行链路功率、光错误率、增益设置、处于激活状态的载波等。
对于下行链路(DL)路径，在DAU 105处从一个或多个由110A至110p标出的基站单元(BTS)接收RF输入信号120A至120n。通过DAU(使用数字下转换器)分别将上述RF输入信号下转换、数字化并且转换到基带上。然后，再次通过DAU 105对数据流进行I/Q映射和帧化并且随后使用可插拔的SFP模块将具体的并行数据流独立地序列化和翻译为光学信号。然后，通常在(在至少一些实施方式中以在连接对140A-145A处所标出的环配置，或者在其他的实施方式中以菊花链配置)所布置(在至少一些实施方式中布置成用连接配对140A至145A表示的环配置，或者在其他实施方式中布置成菊花链配置)的光缆上将所独立地序列化的并行数据流传递到不同的DRU 125A至125k。另外，每个DAU能够支持具有关联DRU的多个环，其中附加的环通过光纤配对140o至145o来标出。本领域的技术人员应当理解，RF输入、DAU、DRU和环的数目仅受限于如延迟这样的网络性能因素。另外，如在本文中结合图4所讨论的，可以通过使用DAU的环或菊花链来进一步扩展DAS，其中每个DAU都支持如图1所示的DRU和环的布置。
DAU 105的一个功能是确定下行链接信道围绕环传播的方向。尽管应当理解沿每个方向传播的信道的数目既不必相等，也不必相邻或连续，但是仅作为一个示例，图1所示的实施方式配置成使下行链路信道A、B、C和D沿例如顺时针的第一方向传播，并且使信道E、F、G和H沿相反方向传播。同样地，在每个DRU处接收到的信道的数目由DAU来指定并且不必相等、相邻或连续，而且相反地，通常会是使网络利用优化的任何配置。
接下来参考图2，可以更好地理解根据本发明的上行链路(UL)路径的一种实施方式。通过每个DRU 125A至125k将在天线处接收的与每个DRU相关联的信道转换成光信号。通过DAU 105对从DRU接收的光信号进行序列化和去帧化，并且还使用在DAU 105内实施的数字数字上转换器对其进行数字上转换。然后，在所示实施中仍然是在DAU 105内将每个数据流独立地转换到模拟域并且上转换到适当的RF频带，尽管该功能可以是单独的。然后，将RF信号传递到多个BTS 110A至110p中适当的一个BTS处。如同图1所示的布置，每个信道的传播方向由DAU来控制，其中一些信道沿顺时针方向传播而其他信道沿逆时针方向传播。而且，如结合图1所讨论的，尽管在图2中将相邻信道示为沿相同的方向传播，但是这并不是必需的并且可以选择沿任何方向传播任何信道。
再参考图1，本领域的技术人员应当理解，在DAS的一些实施中，每个信道上可以存在不止一个载波，由此，DRU可以接收包括包含有两个或多个载波的信号的信道，或者无线运营商在分配给单个基站的每个信道上可以具有不止一个RF载波。这被称作“复合信号”。参考图1可以更好地理解本发明管理复合下行链路信号的方式。在这样的情况下，DAU可以从例如属于一个无线运营商的第一个基站110A接收复合下行链路输入信号130，该信号在RF输入端口120A处进入DAU 105。复合信号130包括载波A至D。来自例如属于同一个无线运营商的第p个基站110p的第二复合下行链路输入信号在DAU1 RF输入端口120n处进入DAU1。复合信号135包括载波E至H。在2010年8月17日提交的、通过引用合并到本申请中并且作为附录B附加到本申请中的题为“Neutral Host Architecture for a Distributed AntennaSystem”的第61/374,593号美国临时申请中分别详细解释了DAU 105和DRU 125A至125k的功能。
DAU 105的一个光输出经由双向光缆140A被馈送至DRU 125A。DAU 105的第二光输出经由双向光缆145A被馈送至DRU3。类似地，双向光缆150、155和160按照环配置来连接DRU125A至125n，使得DRU125A经由光缆150A连接到DRU 125B，DRU 125B经由光缆150B连接到DRU 125n，并且DRU 125k经由光缆150m连接到DRU 125C或第k-1个DRU。该连接有利于DAU105的组网，这意味着在DAU 105内可使用所有载波A至H来取决于组网的DAU系统内的软件设置将数据传输到DRU 125A至125k。取决于本实施方式，手动或者自动配置DRU 125A内的软件设置以使得载波A至H存在于DRU 125A的天线端口处的下行链路输出信号155A中。所有8个载波的存在意味着DRU 125A潜在地能够访问馈给DAU 105的两个基站的全部容量。DRU125A的一个可能的应用是企业大楼内在午饭时间期间聚集了大量无线用户的自助餐厅。
由DRU 125A的第二光端口经由双向光缆150A来馈给DRU 125B。光缆150A实现将DRU 125A与DRU 125B构成菊花链的功能。如同DRU125A一样，手动或者自动配置DRU 125B内的软件设置以使得载波A、C、D和F存在于DRU 125B的天线端口处的下行链路输出信号155B中。借助于由DAU 105所控制的DRU 125B的特定的信道设置将它的容量设置为远低于DRU125A的容量的值。单个数字远程单元已经将频率选择性DUC和DDC与针对每个载波的增益控制集成在一起。DAU可以经由增益控制参数来远程开启或者关闭各个载波。
以与前面对于DRU 125A说明的方式相类似的方式，手动或者自动配置DRU 125C内的软件设置，使得载波B和载波F存在于DRU 125C的天线端口处的下行链路输出信号155C中。与DRU 125B的天线端口处的下行链路信号155B相比，同样是经由其软件设置来配置的DRU 125C的容量远小于DRU 125B的容量。通过连接到第n-1个DRU(在图1中为简单起见表示为DRU 125C)的第二光端口的光缆150m来馈给DRU 125n。手动或者自动配置DRU 125n内的软件设置以使得载波A、D、E和H存在于DRU 125n的天线端口处的下行链路输出信号155D中。通常将DRU 125n的容量设置为远小于DRU 125A的容量的值，但是，可以动态调整DRU 125A至125n中每一个DRU的相对容量设置以满足由连接到那些DRU的天线的物理位置所确定的覆盖区内的容量需求。如上面所提到的，通过经由光缆150B将DRU 125B与DRU 125n互相连接来完成环连接。环配置确保任何光缆断路都不会关闭菊花链式网络。将会围绕线缆断路将下行链路信号和上行链路信号重新路由至各自的DRU。
本发明有利于若干离散的相对窄的RF带宽的转换和传输。这种方法使得仅承载有用的或者特定的信息的那些多个特定的相对窄的带宽能够被转换。这种方法也使得中性主机应用能够更高效地使用可用的光纤传输带宽，并且使得在光纤上能够传输更多各个运营商的频带段。按照在2010年8月17日提交的题为“Neutral Host Architecture for aDistributed Antenna System”的第61/374593号美国临时申请和2010年9月14日提交的题为“Remotely Reconfigurable Distributed Antenna System and Methods”的第61/382,836号美国临时申请(两个申请都被转让给本发明的受让人)中所公开的，并且还参考本专利申请的图1，作为来自NOC的命令的结果，可以动态地重新配置位于DRU内的数字上转换器以将可在任一DAU的各自RF输入端口处获得的任何特定的一个或多个窄频带、RF载波或RF信道从DAU输入端传输到任何特定的DRU输出端。图1示出了这种能力，其中在给定的DRU的输出端仅出现特定的频带或RF载波。更具体地，通过从NOC接收到的指令，可以对DAU内的FPGA和一个或多个关联DRU进行重新编程或者重新配置以仅转换或者传输期望的窄带宽。
本发明的相关能力是：不仅可以配置位于每个DRU内的数字上转换器来将任何特定的窄频带从DAU输入端传输到任何特定的DRU输出端，而且还可以配置位于每个DRU内的数字上转换器来将每个载波的任何特定的一个或多个时隙从DAU输入端传输到任何特定的DRU输出端。由DAU通过对信号进行滤波和对各个时隙进行功率检测(可以如所希望的那样将信息传输至NOC)来监视载波和时隙。然后，对于数字上转换器而言，可以通过从NOC接收到的命令以与软件可编程性类似的方式来动态地重新配置DAU或者DAU内的现场可编程门阵列(FPGA)。DAU检测哪些载波及相应的时隙处于激活状态。经由管理控制和监视协议软件将该信息中继至各个DRU。然后，由DRU在适当的情况下使用该信息以关闭和打开各个载波及它们相应的时隙。
基站和用户之间的数据传输通常是不对称的，由此下行链路数据速率高于上行链路速率。菊花链式DRU的环网络配置可以利用该数据速率不对称性以使光纤150A至150m上的数据传输最大化。
本发明平衡光纤上的双向数据速率以增大DRU的环网络上的最大可达数据速率。各个下行链路信道按单向方向沿环网络传送。参考图1，下行链路信道A、B、C和D沿顺时针方向围绕DRU 125A至125k的环进行传送。另一方面，下行链路信道E、F、G和H沿逆时针方向围绕DRU的环进行传送。参考图2，围绕DRU环，上行链路信道J、K、L和M沿逆时针方向传送而上行链路信道沿顺时针方向传送。如果下行链路数据速率和上行链路数据速率相同，则在该传输机制中将不存在优点。然而，如果数据传输在下行链路和上行链路之间是不对称的，则可以获得明显的优点。例如，对于下行链路数据速率和上行链路数据速率之间的两倍的相差，可以实现4/3倍的数据传输增加。下行链路数据速率和上行链路数据速率之间的不对称性越大，则围绕环使用单向信道传输机制时数据传输的增加将越大。
再参考图1，可以更好地理解根据本发明的另一个方面的另外实施方式。如果下行链路数据速率和上行链路数据速率之间的不对称性存在很大变化和/或如果BTS处的信道补码存在变化，则通常包括在每个DAU内的管理控制模块(本文中结合图7所讨论的)能够自动地和自适应地沿环的顺时针方向和环的逆时针方向再分配数据传输资源以使总体传输容量最大化。如前所述，一个特定的DAU的上行链路数据速率和下行链路数据速率之间的不对称度越高，则使用围绕环的单向信道传输机制时数据传输的增加将越大。如果存在不止一个DAU，则在一种实施方式中，由NOC指定一个DAU为主DAU，并且位于主DAU内的管理控制模块作决定以使总体传输容量优化。如果主DAU发生故障，则NOC可以指定另一个DAU作为主DAU。或者，可以实施任何合适的故障恢复算法。
参考图3，可以更好地理解本发明的替代实施方式，在该替代实施方式中单个DAU控制多个环，每个环包括多个菊花链式DRU。在图3中，尽管环的数目可以更大并且主要由直至网络性能所施加的极限的设计偏好来确定，但是示出了用300和305标出的两个菊花链式环。两个环各自将多个DRU 310A至310n和DRU 315A至315m链接至单个DAU 320。将数据传输的定向流动示出为虚线325和点线330。将可从多个DRU得到的下行链路信道分成围绕两个呈菊花链式环沿相反方向流动的两个子集。上行链路信道以相似的方式来传输。将信道分组为两个子集以使到和从DRU的数据传输最大化。DAU经由RF端口335A至335p依次与一个或多个BTS通信。
可以使用启发式算法在双环DAS中分配RF信道数据。对于图3，有两个光纤环R1、R2(顺时针和逆时针)和n≥2个独立RF信道Ki(1≤i≤n)的集合T(包括上行链路和下行链路)。信道Ki需要带宽b(Ki)以在光纤环上传输。存在获得具有最佳带宽分配(即，每个环的最大累积带宽要尽可能地小)的调度表的有限时间算法。已经开发了大量先进的启发式算法以解决这样的调度最佳化问题。一些例子有基因算法、进化算法、贪婪搜索、禁忌搜索、和声搜索、模拟退火和蚁群优化等。尽管环的数目不限于两个，但是为简单和清楚起见，本文描述了一种用于两个环的简单的启发式算法。
算法以按带宽b(Ki)对信道Ki进行递减排序而开始。然后，以这样的方式来调度信道：每个信道被分配到具有较小累积带宽的环上。算法的正式描述如下。
输入：T＝n个独立的必需带宽为b(Ki)的信道Ki的集合，其中1≤i≤n。
输出：L1、L2和D1、D2。Lj是环Rj上的信道调度表的集合，并且Dj是环Rj的最大累积带宽，Dj＝(∑b(J)，b(Ki)，1≤j≤2。
算法(T,L,D)
步骤1(对Ki和D1,D2进行初始化)对Ki进行排序以使得b(Ki)≤b(Ki+1),1≤i≤n-1.D1←0,D2←0。
步骤2(调度信道)
For i＝1 to n，step 1 do
If D1≤D2，then[分配Ki到L1上，D1←D1+b(Ki)]。
else[分配Ki到L2上，D2←D2+b(Ki)]。
接下来参考图4，可以理解本发明的又一个替代实施方式。图1中所示的布置包括来自属于相同的无线运营商的两个分离基站的、分别在输入端口110A和110p处进入DAU105的下行链路信号。在图4的实施方式中，第一复合信号从基站405在第一DAU 400的RF输入端口处进入该第一DAU 400，并且例如来自属于不同的无线运营商的第二基站410的第二复合下行链路输入信号在第二DAU 415的RF输入端口处进入该DAU 415。DAU 400直接支持两个环420和425，DAU 415直接支持两个环430和435，并且环440在DAU 400和DAU 405之间被共享。如结合图1所讨论的，每个上述环包括通常以445标出并且经由例如光纤链路连接的菊花链式DRU。应当注意，沿与信道B相反的方向传输信道A。围绕每个环沿逆时针方向传输子集A中的下行链路信道，而围绕每个环按顺时针方向传输子集B中的信道。在该实施方式中，因为DAU 400和DAU 405是通过光缆440构成菊花链的，所以属于第一运营商和第二运营商两者的信号被转换和传输到环440上的DRU 445。该实施方式提供了中性主机无线系统的示例，其中多个无线运营商共享包括DAU 400、DAU 415和DRU 445在内的共用基础设施。前面提到的所有特征和优点都会使两个无线运营商中的每一个运营商受益。还要明白的是，尽管图4仅示出了按照菊花链式样链接的两个DAU，但是也可以将更多个DAU构成菊花链，并且也可以以与连接DRU的方式相似的方式按照环配置来配置菊花链式DAU。下面在图8中示出了这种布置。
按照在2010年8月17日提交的题为“Neutral Host Architecture for aDistributed Antenna System”的第61/374,593号美国临时申请中所公开的并且再次参考本专利申请的图1，可以对出现在本发明的DRU中的数字上转换器进行编程以处理各种信号格式和包括FDMA、CDMA、TDMA、OFDMA在内的调制类型。而且，可以对出现在各自DRU中的数字上转换器进行编程以对在受上述第61/374,593号美国临时申请所公开的系统架构的能力和局限性制约的各个频带内要传送的信号进行操作。在本发明的一种实施方式中，其中宽带CDMA信号呈现在例如与到DAU 105的输入端口处的第一载波相对应的带宽内，DRU 125A、DRU 125B和DRU k的天线端口处所传送的信号将是与呈现在与到DAU 105的输入端口处的该第一载波相对应的带宽内的信号几乎相同的宽带CDMA信号。
按照上面再次指出的第61/374,593号美国临时申请所公开的并且也参考本专利申请的图1，要理解的是可以对呈现在各自DRU中的数字上转换器进行编程以将任何期望的复合信号格式传送到每个相应的DRU天线端口。例如，可以如前面所述那样动态地对呈现在DRU 125A和DRU 125B中的数字上转换器进行软件重新配置以使得呈现在DRU 125A的天线端口处的信号可以与图1中以155A所示的频谱分布相对应并且使得呈现在DRU 125B的天线端口处的信号可以与图1中以155B所示的频谱分布相对应。DRU容量的这样的动态重新布置的应用可以是例如，是否在与DRU 125B的覆盖区域相对应的企业的区域内突然召集了公司会议。
再参考图2，可以更好地理解本发明的分布式天线系统的另一种实施方式。按照上述第61/374,593号美国临时申请所公开的并且也如图2所示，可以针对上行链路信号实施光环传输机制。如前面针对下行链路信号所讨论的并且通过参考图1，图2中所示的上行链路系统主要包括DAU 105以及DRU 125A至125k。以与通过参考图1所解释的下行链路工作相似的方式，可以对图2中所示的上行链路系统的工作做出如下理解。
可以如前所述动态地对呈现在DRU125A至125k中的每个DRU内的数字下转换器进行软件重新配置以基于所期望的上行链路频带来选择呈现在各自DRU 125A-125k的接收天线端口处的适当的期望信号格式的上行链路信号，以使该上行链路信号被处理并且被滤波、转换和传输到DAU 105的适当的上行链路输出端口。DAU和DRU使用通用公共接口标准(CPRI)对与它们各自的无线电签名相对应的各个数据包进行帧化。其他接口标准只要是通过各自的DRU唯一地标识数据包就是适用的。将头信息与标识与各个数据包对应的DRU和DAU的数据包一起进行传送。
在图2所示的实施方式的一个示例中，将DRU 125A和DRU 125C两者配置成接收信道K带宽内的上行链路信号，而将DRU 125B和DRU 125n两者配置为拒绝信道K带宽内的上行链路信号。当DRU 125C在它的接收天线端口处接收到信道K带宽内的要被适当滤波和处理的足够强的信号时，DRU 125C内的数字下转换器将促进处理和转换。类似地，当DRU 125A在它的接收天线端口处接收到信道K带宽内的要被适当滤波和处理的足够强的信号时，DRU125A内的数字下转换器将促进处理和转换。基于处于激活状态的信号组合算法对来自DRU125A的信号和来自DRU 125C的信号进行组合，并且将该组合的信号馈送到连接到DAU 105的上行链路输出端口的基站。术语“同时联播”经常被用来描述DRU 125A和DRU 125C针对信道K带宽内的上行链路和下行链路信号的操作。术语“灵活同时联播”是指：本发明支持在对于每个信道带宽的信号组合处理中涉及特定DRU的动态和/或手动重新布置。
仍然参考图2，将呈现在DRU 125A内的数字下转换器配置成接收和处理信道J至Q带宽内的信号。将呈现在DRU 125B内的数字下转换器配置成接收和处理信道J、L、M和O带宽内的信号。将呈现在DRU 125C内的数字下转换器配置成接收和处理信道K和O带宽内的信号。将呈现在DRU 125n内的数字下转换器配置成接收和处理信道J、M、N和Q带宽内的信号。由在4个DRU中的每一个DRU内所进行的处理得到的各个高速数字信号被路由到DAU。如前所述，在与每个基站对应的各自DAU内对来自4个DRU的上行链路信号进行组合。
总之，本文所述的本发明的可重新配置的分布式天线系统有效地节省了资源并且降低了成本。因为可以像数字处理器中的软件一样随时调整算法，所以该可重新配置系统是自适应的或者手动地现场可编程的。
接下来参考图5，可以更好地理解本发明的替代实施方式。每个DRU具有可以基于来自特定的远程单元的功率传送来调整的覆盖半径。DAU控制各种DRU的传送功率并且可以优化总体的覆盖区。在所示的实施方式中，再次在NOC(未示出)控制下，将DAU 502与基站501相关联并且反过来与3个DRU 503、504和505相接口。在由3个DRU覆盖的整个区域内为带有移动设备的用户506提供相对均匀的覆盖。
接下来参考图6，可以更好地理解又一个替代实施方式。将输入频带605至630(这里表示为在700、800、850、1900、2100和2600MHz处的6个频带)从BTS(未示出)输入到DAU600。除了本文中所讨论的其他功能之外，DAU包括用于每个频带的无线电频率IN部分，以及用于将频带分配给用DRU1至DRU60标出的、沿着用于实现期望覆盖的三个独立环635、640和645构成菊花链的多个DRU的数字分布矩阵。将频带传输到DRU的全部或者一个子集。频带、DAU、DRU和环的具体数目仅仅是示例性的，并且在实际上可以是适合网络的性能能力和需求的任何数目。
接下来参考图7，可以更好地理解嵌入到DAU和DRU中的控制这些设备的关键功能的操作的软件。具体地，DAU嵌入式软件控制模块700包括DAU管理控制模块705和DAU监视模块710。DAU管理控制模块705与NOC 715通信，并且也与DAU监视模块710通信。一种这样的关键功能是确定和/或设置分配给特定的DRU或DRU组的无线电资源(比如RF载波、CDMA编码或TDMA时隙)的适当量以满足期望的容量和吞吐量目标。如前面所提到的，在至少一些实施方式中，NOC 715监视DAS工作并发送指令到DAU以供配置DRU和DAU的各种功能。
除了其他功能外，DAU监视模块还对于每个DRU检测哪些载波和相应的时隙处于激活状态。DAU管理控制模块在光纤链路控制信道上经由控制协议与DRU嵌入式软件控制模块720通信。在一种实施方式中，控制协议包括头部以及数据包，以使得将控制信息和数据两者作为消息一起传送到DRU。在DRU中头可以控制的DRU功能或特征通常是实施特定的，并且除了其他东西以外还可以包括测量上行链路和下行链路功率、测量上行链路和下行链路的增益，以及监视DRU中的警报。
反过来，DRU嵌入式软件控制模块内的DRU管理控制模块725设置所有的DRU数字上转换器730的各个参数以启用或禁用由具体的DRU或DRU组来传送特定的无线电资源，并且还设置所有的DRU数字下转换器735的各个参数以启用或禁用由具体的DRU或DRU组来传送特定的无线电资源。此外，DRU嵌入式软件控制模块包括与DRU伪导频745通信的DRU伪导频控制模块740。
接下来参考图8，与DRU的菊花链式配置一起示出了DAU的菊花链式配置的实施方式。在一种实施方式中，多个基站800A至800n中的每一个都与DAU 805A至805n的每一个相关联。DAU为菊花链式，并且每个DAU与可能或者可能没有被布置在环配置中的DRU的一个或多个菊花链810A至810m通信。要理解的是，如上所述也可以将DAU配置成环配置。
在对于每个DRU检测哪些载波和用于每个载波的相应的时隙处于激活状态的DAU监视模块内工作的算法向DAU管理控制模块提供信息以帮助标识例如什么时候以高于预定的阈值(该阈值的值通过DAU的远程监视和控制功能715被传达到DAU管理控制模块)的百分比装载了特定的下行链路载波。如果发生了这种情况，则DAU管理控制模块可以自适应地修改系统配置以开始(通常但不一定是慢慢地)部署供其覆盖区域内的特定DRU使用的额外无线电资源(比如RF载波、CDMA编码或TDMA时隙)，其中该特定DRU需要那些额外无线电资源。同时，DAU管理控制模块通常自适应地修改系统配置以开始(通常仍是慢慢地)移除供其覆盖区域内的特定DRU使用的特定无线电资源(比如RF载波、CDMA编码或TDMA时隙)，其中该特定DRU不再需要那些特定无线电资源。
尽管已经参考优选实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于本文所述的细节。在前面的描述中已经建议了各种替换和修改，并且其他的替换和修改对于本领域普通技术人员而言也是能想到的。因此，所有这样的替换和修改都意在被包含在所附权利要求所限定的本发明的范围之内。
发明构思
本发明提供了以下发明构思：
一种用于路由和切换运营商RF信号的方法，包括：
提供一个或多个远程无线电单元，每个远程无线电单元被配置成接收一个或多个下行链路无线电频率和发送一个或多个上行链路无线电频率，
提供被配置成与至少一些远程无线电单元通信的至少一个数字接入单元，
按照环配置链接所述一个或多个远程无线电单元和所述至少一个数字接入单元，由此，每个远程无线电单元能够沿围绕所述环的任一方向被接入，以及
在所述一个或多个无线电单元和所述至少一个数字接入单元之间路由和切换经包化的信号。

Claims (14)

1.一种用于路由和切换信号的方法，所述方法包括：
提供每个都被配置成发送一个或更多个下行链路信道信号以及接收一个或更多个上行链路信道信号的多个数字远程单元；
提供被配置成与所述多个数字远程单元中的至少两个数字远程单元通信的数字接入单元，其中，所述多个数字远程单元和所述数字接入单元按照环构成菊花链，使得每个数字远程单元通过单个双向光纤被链接到下一个数字远程单元或所述数字接入单元，并且每个数字远程单元能够以围绕所述环的任一方向被接入；以及
在所述多个数字远程单元和所述数字接入单元之间路由和切换包化信号，其中，在第一时间段期间，所述多个数字远程单元中的第一数字远程单元以围绕所述环的第一方向从所述数字接入单元接收第一数目的下行链路信道信号，并且所述多个数字远程单元中的第二数字远程单元以与所述第一方向相反的围绕所述环的第二方向从所述数字接入单元接收第二数目的下行链路信道信号，其中，所述第一数目的下行链路信道信号不同于所述第二数目的下行链路信道信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元从所述数字接入单元接收所述第二数目的下行链路信道信号，并且所述第二数字远程单元从所述数字接入单元接收所述第一数目的下行链路信道信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元以围绕所述环的所述第一方向从所述数字接入单元接收所述第一数目的下行链路信道信号，并且所述第二数字远程单元以围绕所述环的所述第一方向从所述数字接入单元接收所述第二数目的下行链路信道信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元与所述第二数字远程单元相比发送和接收不同数目的信道信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元与所述第二数字远程单元相比发送和接收相同数目的信道信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数字接入单元通过与所述环分离的链路可通信地耦合到第一基站和第二基站。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数字接入单元通过与所述环分离的链路可通信地耦合到第一基站。
8.一种用于路由和切换信号的系统，包括：
每个都被配置成发送一个或更多个下行链路信道信号以及接收一个或更多个上行链路信道信号的多个数字远程单元；以及
被配置成与所述多个数字远程单元中的至少两个数字远程单元通信的数字接入单元，其中，所述多个数字远程单元和所述数字接入单元按照环构成菊花链，使得每个数字远程单元通过单个双向光纤被链接到下一个数字远程单元或所述数字接入单元，并且每个数字远程单元能够以围绕所述环的任一方向被接入；
其中，在第一时间段期间，所述多个数字远程单元中的第一数字远程单元被配置成以围绕所述环的第一方向从所述数字接入单元接收第一数目的下行链路信道信号，并且所述多个数字远程单元中的第二数字远程单元被配置成以与所述第一方向相反的围绕所述环的第二方向从所述数字接入单元接收第二数目的下行链路信道信号，其中，所述第一数目的下行链路信道信号不同于所述第二数目的下行链路信道信号。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元被配置成从所述数字接入单元接收所述第二数目的下行链路信道信号，并且所述第二数字远程单元被配置成从所述数字接入单元接收所述第一数目的下行链路信道信号。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元被配置成以围绕所述环的所述第一方向从所述数字接入单元接收所述第一数目的下行链路信道信号，并且所述第二数字远程单元被配置成以围绕所述环的所述第一方向从所述数字接入单元接收所述第二数目的下行链路信道信号。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元与所述第二数字远程单元相比被配置成发送和接收不同数目的信道信号。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，在第二时间段期间，所述第一数字远程单元与所述第二数字远程单元相比发送和接收相同数目的信道信号。
13.根据权利要求8所述的系统，还包括：每个都通过与所述环分离的链路可通信地耦合到所述数字接入单元的多个基站。
14.根据权利要求8所述的系统，还包括：通过与所述环分离的链路可通信地耦合到所述数字接入单元的第一基站。
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