CN110651432B - 无线通信系统及处理上行链路前传数据的相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种无线通信系统(1)包括：多个远程单元(2)，其中每个远程单元(2)被配置为将相应RF信号转换成多个时间和频率样本，执行与所述多个时间和频率样本对应的噪声估计，计算与幅值至少大于预定义阈值的所述多个时间和频率样本对应的多个系数，以及将所述多个系数中的每一个乘以其对应的时间和频率样本以创建多个加权时间和频率样本；至少一个智能切换单元(6)，其联接到所述多个远程单元(2)，其中所述智能切换单元(6)被配置为从所述多个远程单元(2)中的每一个接收所述多个加权时间和频率样本，在时间上对齐所述多个加权时间和频率样本，计算一组时间和频率样本的加权和，以及传输所述一组时间和频率样本的加权和；以及基带处理单元(3)，其联接到所述智能切换单元(6)并被配置为接收所述一组时间和频率样本的加权和，以及计算对所述一组时间和频率样本的加权和的基带协议堆栈处理的其余部分。

Description

无线通信系统及处理上行链路前传数据的相关方法
技术领域
本发明涉及无线通信系统以及用于处理上行链路前传数据的相关方法。
背景技术
在电信领域中，参考当今的中小型建筑和小型城市地区，众所周知，由于其无成本效益，蜂窝DAS(分布式天线系统)的部署受到限制。
实际上，根据频带和运营商的数量以及待覆盖的区域的大小，就占地面积和成本而言，更轻量级的解决方案例如小蜂窝可能是更好的选择。
然而，在需要提供多运营商和多频带覆盖的情况下，类似小蜂窝的解决方案的局限性显而易见，因为每个小蜂窝通常一次在单个频段中为单个运营商工作，所以其数量往往会迅速增加。
此外，每个小蜂窝还需要一根电力线缆，最后同样重要的是，在标准部署中，甚至不能通过不同的小蜂窝为同一扇区提供服务。
这样，从硬件过渡到虚拟无线接入网(RAN)，由于3GPP LTE标准允许的物理层划分以及解决方案意识虚拟基带单元(BBU)的发展，因此可以克服上述问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供无线通信系统及用于处理上行链路前传数据的相关方法，所述无线通信系统和相关方法可在中小型建筑物和小型城市地区中用作小蜂窝解决方案的替代方案。
一般来讲，本发明涉及由虚拟BBU馈送并通过数字链路连接的分布式蜂窝设计。
本发明的进一步目的是提供无线通信系统及用于处理上行链路前传数据的相关方法，相对于已知解决方案，具有以下主要优点：
-简单的单线缆即插即用安装；
-可以选择所需的连接类型(10Gbps SFP+、直连线或Base-T)和供电模式(PoE或DC)；
-在CAPEX和OPEX中，在这些情况下相对于典型DAS部署，成本降低；
-动态和敏捷的容量管理；
-关于小蜂窝的性能提升和效率(减少干扰、协作技术、更高调制阶数、多频带、多运营商、MIMO等)；
-引入5G的下一代前传接口(NGFI)范例，即前传中的LTE堆栈拆分；
-基于位置的服务；
-减少上行链路噪声。
上述目的通过本发明无线通信系统来实现，，所述无线通信系统包括：
-多个远程单元，其中每个远程单元被配置为将相应的RF信号转换成多个时间和频率样本，执行与所述多个时间和频率样本对应的噪声估计，计算与幅值至少大于预定义阈值的所述多个时间和频率样本对应的多个系数，以及将所述多个系数中的每一个乘以其对应的时间和频率样本，以创建多个加权时间和频率样本；
-至少一个智能切换单元，所述智能切换单元联接到所述多个远程单元，其中所述智能切换单元被配置为从所述多个远程单元中的每一个接收所述多个加权时间和频率样本，在时间上对齐所述多个加权时间和频率样本，计算一组时间和频率样本的加权和，以及传输所述一组时间和频率样本的加权和；以及
-基带处理单元，所述基带处理单元联接到所述智能切换单元，并且被配置为接收所述一组时间和频率样本的加权和，以及计算对所述一组时间和频率样本的加权和的基带协议堆栈处理的其余部分。
此外，上述目的通过用于在无线通信网络中处理上行链路前传数据的本发明方法来实现，，所述方法包括至少以下步骤：
-接收RF信号(步骤101)；
-将所述RF信号数字化为多个频域数据集，所述频域数据集中的每一个具有多个样本(步骤102)；
-计算与所述多个频域数据集对应的噪声估计(步骤106)；
-将与每个样本对应的幅值与阈值进行比较(步骤108)；
-计算与幅值大于所述阈值的每个样本对应的系数(步骤109)；
-将幅值大于所述阈值的每个样本乘以其对应的系数，以创建具有多个加权样本的多个加权频域数据集(步骤110)；以及
-传输所述多个加权频域数据集中的每一个(步骤111)。
此外，上述目的通过根据用于在无线通信网络中处理上行链路前传数据的本发明方法来实现，所述方法包括：
-从多个远程单元(2)接收多个加权频域数据集，其中所述加权频域数据集中的每一个来自相应的远程单元(2)，并且其中所述加权频域数据集中的每一个具有多个加权样本(步骤201)；
-在时间上对齐所述加权频域数据集中的每一个以生成多个对齐的加权频域数据集(步骤203)；
-计算所述多个对齐的加权时间和频率样本的总和，以生成多个求和的加权频域数据集(步骤205)；以及
-传输所述多个求和的加权时间和频率样本(步骤206)。
此外，上述目的通过用于在无线通信网络中处理上行链路前传数据的本发明方法来实现，包括：
-接收多个求和的加权频域数据集(步骤301)；
-接收对应于特定远程单元(2)的远程单元(2)标识符以及对应于特定用户设备的用户设备标识符(步骤301)；
-对所述多个求和的加权频域数据集执行基带处理协议的其余部分。
此外，上述目的通过根据用于在无线通信网络中处理下行链路数据的本发明方法来实现，包括：
-接收预期用于特定用户设备的多个下行链路数据；
-识别多个远程单元(2)内与最强的上行链路信号对应的最近的远程单元(2)，其中所述识别包括从所述下行链路数据中检索用户设备标识符，并检索与所述最强的加权上行链路信号对应的远程单元(2)标识符；以及
-将所述下行链路数据专门路由到所述最近的远程单元。
附图说明
通过对无线通信系统及用于处理上行链路前传数据的相关方法的优选但非排他性实施方案的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显，如附图中示例性但非限制性实例所示，其中：
图1示出了根据本发明的无线通信系统的可能实施方案；
图2和图3示出了可能的智能切换单元6的连接的实例；
图4和图5示出了上行链路静噪实例(在频域中)；
图6是示出根据本发明的用于生成加权频域数据集的方法的可能实施方案的框图；
图7是示出根据本发明的用于生成多个求和的加权频域数据集的方法的可能实施方案的框图；
图8是示出根据本发明的用于处理求和的加权频域数据集的方法的可能实施方案的框图。
实施方式
根据本发明的无线通信系统示于图1中，其中该系统总体上用附图标记1表示。
如图1示意性地示出，无线通信系统1包括：
-多个远程单元2(RU)；
-基带处理单元3，由运行在通用硬件上的多个基站基带软件实例4(BBU池)实现；
-连接BBU池4和远程单元2的前传数字网络5。
前传数字网络5传输下行链路(DL)和上行链路(UL)天线载波流、控制和同步信令。
下面将详细描述无线通信系统1的可能实施方案。具体地讲，无线通信系统1的前传数字网络5包括至少智能切换单元6，该智能切换单元连接至多个远程单元2。
参考图1中示意性地示出的可能实施方案，前传数字网络5包括连接多个远程单元2和智能切换单元6的多个第一以太网连接7，以及连接智能切换单元6和基带处理单元3的至少第二以太网连接8。
例如，第一以太网连接7和第二以太网连接8可以由10GbE BaseT链路实现。
但是，不排除其他解决方案。
例如，前传数字网络5的可能的不同实施方案包括：
-经由以太网连接或光学链路从基带处理单元3到远程单元2的直接连接；
-从基带处理单元3到智能切换单元6的光学连接，以及从智能切换单元6到远程单元2的以太网连接(经由BaseT线缆)；
-从基带处理单元3到智能切换单元6的光学连接，以及从智能切换单元6到远程单元2的以太网连接(经由BaseT线缆)，但是在智能切换单元6与远程单元2之间增加了传统的网络交换机；
-在进入远程单元2之前，使用COTS Midspan PoE进行上述所有操作。
参考以太网连接的使用，并且根据图1所示的可能实施方案，前传数字网络5包括至少第一以太网交换机9，该第一以太网交换机设置在多个远程单元2与智能切换单元6之间。
此外，前传数字网络5包括至少第二以太网交换机10，该第二以太网交换机设置在智能切换单元6与基带处理单元3之间。
然而，第一以太网交换机9和第二以太网交换机10的使用是任选的。
还应当指出，如图1的实例所示，前传数字网络5可包括多个智能切换单元6，其中多个智能切换单元6中的每一个联接至相应的多个远程单元2。
此外，智能切换单元6被进一步配置为使其自身与多个远程单元2、最终连接的其他智能切换单元6以及多个基带处理单元3同步。具体地讲，智能切换单元6可被配置为通过使用选自以下的同步协议来使其自身与多个远程单元2或与多个基带处理单元3同步：
同步以太网、PTP和NTP。但是，不排除使用不同的同步协议。
因此，可以在若干个智能切换单元6之间进行连接或者以许多不同的配置将它们连接至基带处理单元3，以将流量从一个智能切换单元6转发到另一个智能切换单元，或者在前传数字网络5上部署冗余架构。
在图2和图3中示出了可能的智能切换单元6的连接的实例。
在图2的实例中，描绘了一种冗余架构(对智能切换单元6的数量没有理论上的限制)，其中两个智能切换单元6均连接至安装在实现基带处理单元3的服务器中的PCIe卡，并且其中两个智能切换单元6链接在一起。
这样，前传数字网络5在智能切换单元6与基带处理单元3之间的连接中至少具有备用链路。
在图3的实例中，数据通过独立的前传链路在智能切换单元6之间转发。
所有架构都提供了部署强大网络的灵活性，同时将系统效率提升到可能的最高水平。
最终，智能切换单元6可被集成到多个远程单元2中的一个或多个中。
此外，智能切换单元6可进一步被配置为将以太网供电(PoE)信号传输到多个远程单元2中的每一个。
因此，可以经由标准的CAT-X线缆传输控制和数据流量，同时在同一根线缆上为远程单元2注入电源。
智能切换单元6还可被配置为执行以下功能：
-控制信号的数据包切换；
-用于单播、多播或广播方案中的下行链路、天线载波流量转发；
-在运行时更改路由，从而允许选择中央基带机与远程单元之间的天线载波路径(有时称为“容量协调”)。
参考LTE(长期演进)标准，可通过LTE堆栈的拆分进行进一步的增强，从而允许在前传数字网络5上具有与待传输的实际数据成比例的数据流。
众所周知，3GPP标准定义了八个主要拆分级别，因此允许八个不同的LTE堆栈拆分选项。
所选的拆分选项直接影响特征集以及整个系统的复杂性。
然而，根据本发明的无线通信系统1不依赖于特定的拆分选项。
在下行链路上，控制和数据信号从托管BBU池实例4的专用服务器3经由专用连接如10Gbps连接流向智能切换单元6。
所有数据都封装到以太网数据包中，并且智能切换单元6按照监管系统的系统管理软件中配置的单播、多播或广播方式转发数据包。因此，可根据需要并通过实时配置来路由流量。
控制和管理信号被封装到共享来自基带处理单元3的相同物理层的控制和数据信号的以太网数据包中，但由于需要传输的信息可以忽略不计，因此这不会影响性能。
无线通信系统1包括联接到智能切换单元6的基带处理单元3。
根据一个优选的实施方案，基带处理单元3由通用服务器实现，该通用服务器运行全软件基带单元BBU池4，该基带单元BBU池处理属于特定标准(例如4G)的基带信号。
服务器，然后是BBU池4，经由现有网络直接或间接地连接到运营商的回程线路的一侧上，所述现有网络可以是专用网络或共享网络；另一方面，它们连接到前传数字网络5。
BBU软件实例4通过使用标准接口(例如，PCIe)的专用电子卡与前传数字网络5通信，所述专用电子卡可以集成不同种类的物理接口。实际上，这些连接利用了可以使用例如10Gbps SFP+、直连线或Base-T连接的数字链路。
此外，可使用压缩算法以便优化流向远程单元2的有效数据速率，而不会有损信号质量。
参考图1的具体实施方案，远程单元2和智能切换单元6均设置有相应的GPS定位系统。然而，不排除不同的实施方案。
具体地讲，智能切换单元6中的至少一个应包括GPS系统(或类似系统)。
远程单元2上的GPS定位系统是任选的。
下面将详细描述根据本发明的无线通信系统1进行的上行链路处理。
在上行链路上，根据本发明的无线通信系统1引入高级特征，以便优化当前已知的解决方案。
实际上，可以限制前传数字网络5上的所需带宽，从而允许使用较低的比特率介质并限制所需的容量。
获得第一优化，该第一优化由于在远程单元2处使用检测阈值，限制了待转发到基带处理单元3的上行链路SC-FDMA子载波的数量。
该解决方案具有两个主要益处：
-仅在上行链路上独立传输实际使用的子载波；
-消除每个远程单元2处未使用的子载波的上行链路噪声影响。
如图4和图5的实例所示，在上行链路信号频谱中使用功率阈值会限制要在上行链路上传输的子载波的数量(以及上行链路比特率)，选择功率最高的子载波，同时限制同时未使用的子载波的噪声影响。
所检测到的上行链路子载波通过共享与下行链路所用相同的介质的前传数字网络5被发送到BBU池4。
具体地讲，对于上行链路传输，远程单元2和智能切换单元6均可被配置为在频域中设置静噪功率阈值，从而将子载波的数量限制为实际使用的子载波(即，功率高于所需值的子载波)。
在这种情况下，由于每个远程单元2仅发送所检测到的子载波的上行链路样本，因此对于未检测到流量的子载波的噪声影响为零，从而大大降低了NF。
此外，智能切换单元6可以使用不同的技术合并来自服务于同一扇区的不同远程单元2的上行链路RF流，从而在减少上行链路的前传流量的同时提高信噪比(SNR)。
例如，来自不同远程单元2的多个上行链路载波流可使用智能切换单元6通过以下方式组合：
-属于同一载波的同步上行链路流的直和；
-属于同一载波的同步上行链路流的加权和，是其SINR(最大比合并方法)的函数。SNR估计可以直接在远程单元2处进行；
-属于同一载波的同步上行链路流的相干和(幅值和相位)(这将有助于提高SNR)；
-将一定数量的上行链路子载波分配给某些远程单元的可能性，从而在前传流量不饱和的情况下优先考虑热点容量。
根据部署的架构，相同的上行链路信号合并方法也可以集成到实现基带处理单元3的服务器的PCIe卡中。
由于这些方法，可以大大减少所需的带宽，从而降低基础网络和硬件的成本。
可以在根据本发明的无线通信系统1中实现的另一特征是在前传网络拥塞的情况下上行链路子载波的优先级排序。
实际上，当前传数字网络5拥塞时(例如，其他系统共享同一线缆架构)，可以为一些远程单元2分配更高的优先级(以及更高的容量)，使得它们可以独占使用一组定义的上行链路子载波。
同时，无线通信系统1避免了在同一上行链路路径上从其他远程单元2传输上述这些子载波，仅保留了覆盖该特定位置所需的一些不同子载波。
可采用若干种算法来执行此操作，这些算法可通过自动过程启用，也可经由系统管理工具进行手动干预来启用。
显然，这可以看作将在下一代5G系统中广泛采用的自组织网络(SON)特征之一。
具体地讲，参考一个优选的实施方案，无线通信系统1包括多个远程单元2，其中每个远程单元2被配置为：
-将相应的RF信号转换成多个时间和频率样本；
-执行与多个时间和频率样本对应的噪声估计；
-计算与所述多个时间和频率样本对应的多个系数，所述多个时间和频率样本具有大于阈值的幅值，并且
-将多个系数中的每一个乘以其对应的时间和频率样本，以创建多个加权时间和频率样本。
根据一个优选的实施方案，通过根据层1LTE过程执行快速傅里叶变换，将各个RF信号转换成多个时间和频率样本。
此外，每个远程单元2可被配置为计算下列中的一项：
-与所述多个时间和频率样本中的每一个对应的相位偏移；
-与所述多个时间和频率样本中的每一个对应的频率偏移；
-与所述多个时间和频率样本中的每一个对应的时间延迟。
此外，每个远程单元2可被配置为提供与其多个时间和频率样本对应的时间戳。
智能切换单元6被配置为：
-从多个远程单元2中的每一个接收多个加权时间和频率样本，
-在时间上对齐多个加权时间和频率样本；
-计算一组时间和频率样本的加权和，以及传输所述一组时间和频率样本的加权和。
根据可能的实施方案，智能切换单元6可被配置为计算下列中的至少一项：
-与多个时间和频率样本中的每一个对应的相位偏移；
-与多个时间和频率样本中的每一个对应的频率偏移；以及
-与多个时间和频率样本中的每一个对应的时间延迟。
具体地讲，所计算出的相位偏移、频率偏移和时间延迟可用于补偿由于传播和信号处理而引起的非理想效应。以这种方式，当将来自各种天线的同一信号的不同副本相加在一起时，可以提高SNR(信噪比)。
此外，智能切换单元6被配置为：
-识别所述多个加权时间和频率样本内与特定用户设备对应的特定于用户设备的多个加权时间和频率样本；
-识别与特定于用户设备的多个加权时间和频率样本内的最强信号对应的特定远程单元2；
-存储与特定远程单元2对应的远程单元标识符；以及
-存储与特定用户设备对应的用户设备标识符。
已指定用语“用户设备”是指通过无线通信系统1连接到运营商网络的移动电话、PC、平板电脑或其他装置类型的装置。
根据一个可能的实施方案，智能切换单元6可被配置为将预期用于所识别的特定用户设备的下行链路数据专门中继到所识别的特定远程单元2。
此外，智能切换单元6适合于配置多个远程单元2以便为每个远程单元2设置偏置阈值，从而对来自一个或多个优先远程单元2的多个加权时间和频率样本进行优先级排序。
此外，基带处理单元3被配置为接收所述一组时间和频率样本的加权和，以及计算对所述一组时间和频率样本的加权和的基带协议堆栈处理的其余部分。
具体地讲，基带处理单元3被配置为：
-从智能切换单元6接收远程单元标识符和用户设备标识符；
-将远程单元标识符与远程单元2的位置相关联，以确定特定用户设备的大概位置；以及
-传输特定用户设备的位置。
下面将详细描述根据本发明的用于在无线通信网络中处理上行链路前传数据的方法100、200、300。具体地讲，下面将详细描述用于从接收到的RF信号开始生成加权频域数据集的方法100，并且在图6中示出了可能的实施方案。
优选地，下面公开的方法100是通过根据本发明的无线通信系统1的每个远程单元2针对上行链路前传数据实现的。但是，不排除其中至少部分步骤由智能切换单元6执行的不同实施方案。具体地讲，可以根据特定资源的可用性和计算复杂性来实现不同的解决方案。
方法100包括至少以下步骤：
-接收RF信号(步骤101)；
-将RF信号数字化为一组数字时间样本(步骤102)；
-执行FFT和IDFT或仅执行FFT，以获得多个时域或频域数据集，每个时域或频域数据集具有多个样本(步骤105)；
-计算与多个时域或频域数据集对应的信道损伤、噪声、参数估计(步骤106)；
-将与每个样本对应的幅值与阈值进行比较(步骤108)；
-计算与幅值大于阈值的每个样本对应的复系数(步骤109)；
-将幅值大于阈值的每个样本乘以其对应的系数，以创建具有多个加权样本的多个加权时域或频域数据集(步骤110)；以及
-传输多个加权时域或频域数据集中的每一个(111)。
具体地讲，数字化RF信号的步骤102包括对上行链路载波信号采样并将其量化为数字数据流。
此外，特别参考LTE标准，可将样本分组为多个SC-FDMA数据集，每个SC-FDMA数据集对应于SC-FDMA符号。
对SC-FDMA数据流执行快速傅立叶变换，以便生成多个资源块，所述多个资源块中的每一个具有多个资源元素。
在这种情况下，方法100优选地包括用于从每个SC-FDMA数据集中去除循环前缀样本的步骤104。
此外，方法100可包括在远程单元2与智能切换单元6之间同步的步骤103。
根据一个优选的实施方案，计算噪声估计的步骤106包括测量与对应于RF信号的上行链路载波的紧邻频谱的一部分相对应的噪声电平，从而在所述紧邻频谱的一部分中基本上仅存在噪声。
此外，步骤106包括在执行上行链路载波信号的部分解调之后执行数据辅助噪声估计。
可借助不同的方法来执行数据辅助噪声估计。例如，噪声估计可以基于仅由噪声组成的样本的平均功率的测量。
另一个可能的实例是使用最大似然数据辅助噪声估计。
在这种情况下，例如给定接收信号r(t)＝s(t,α)+n(t)，一种方法包括执行参数α的最大似然估计α_0，并评估差异信号的平均能量d(t)＝r(t)-s(t,α_0)。
具体地讲，噪声估计可以每毫秒计算一次。
根据一个优选的实施方案，方法100包括根据噪声估计和最小可接受信噪比计算阈值的步骤107。
具体地讲，可以与计算噪声估计相同的速率来计算阈值。
根据一个优选的实施方案，计算系数的步骤109包括将系数设置为恒定值。
具体地讲，如果样本幅值大于阈值，则系数可以等于1，或者如果样本幅值小于阈值，则系数可以等于零。
此外，在可能的实施方案中，可以根据与至少一个用户设备有关的所需优先级模式，通过智能切换单元6或通过基带处理单元3将阈值设置为某个值(例如，零)。这样做的主要优点之一是限制了前传流量。实际上，当网络拥塞并且用户设备由多于一个的远程单元2服务时，智能切换单元6或基带处理单元3可以决定使具有较低的信号与干扰加噪声比(SINR)的远程单元2的上行链路流量静默，并且仅保持SINR最高的远程单元。
同样的技术也可用于下行链路流量并表现出明显优势。此外，系数的计算包括由多个接收的导频信号计算复信道增益。
特别参考LTE标准，由嵌入在资源块内的多个参考信号计算增益。
此外，系数的计算最终包括计算噪声功率估计的倒数。
根据一个可能的实施方案，在步骤106处，方法100最终包括估计以下损伤中的一项：
-与所述多个时间和频率样本内的第二多个样本中的每一个对应的相位偏移估计；
-与所述第二多个样本中的每一个对应的频率偏移估计；以及
-在所述多个频域数据集的周期内与所述第二多个样本中的每一个对应的时间延迟。
相位偏移可通过利用至少一个解调参考信号(DMRS)执行数据辅助估计来计算。
具体地讲，可通过利用文献中众所周知的数据辅助相位最大似然相位估计技术或非数据辅助技术如Costas环来执行相位估计。
类似地，可借助数据辅助最大似然频率估计方案来计算频率偏移估计。
时间延迟可通过使用数据辅助估计或非数据辅助技术如Costas环来计算。
此外，步骤106还可以利用多天线技术或超分辨率算法如SAGE(空间交替广义期望最大化)、RiMAX(里氏最大似然估计)等来估计与输入信号有关的任何其他特性，例如到达角(AoA)或信道脉冲响应(CIR)。在每种情况下，加权时域或频域数据集的传输包括传输相位偏移估计、频率偏移估计、时间延迟估计以及任何其他如上所述根据输入信号估计的信息。
在一个可能的实施方案中，步骤106可以在步骤105之前完全或部分地执行。
此外，方法100可包括为每个数据集存储与接收到所含样本的时间段对应的时间戳的步骤112；以及将时间戳包括在每个加权频域数据集的传输中的步骤113。
优选地，时间戳是与每个频率和时间数据集相关联的标签。下面将详细描述用于从多个加权频域数据集开始生成多个求和加权频域数据集的方法200，并且在图7中示出了可能的实施方案。
优选地，下面公开的方法200是通过根据本发明的无线通信系统1的智能切换单元6针对上行链路信号实现的。然而，不排除其中全部或至少部分步骤由基带处理单元3执行的不同实施方案。因此，智能切换单元6(及其所有功能)可以被集成到基带处理单元3中。
方法200包括至少以下步骤：
-从多个远程单元2接收多个加权频域数据集(步骤201)，其中加权频域数据集中的每一个来自相应的远程单元2，并且其中加权频域数据集中的每一个具有多个加权样本；
-在时间上对齐所述加权频域数据集中的每一个以生成多个对齐的加权频域数据集(步骤203)；
-计算所述多个对齐的加权时间和频率样本的总和，以生成多个求和的加权频域数据集(步骤205)；以及
-传输所述多个求和的加权时间和频率样本(步骤206)。
具体地讲，计算多个加权频域数据集的总和的步骤205包括计算每个加权样本的同相和正交分量的总和。
此外，遵循总和205，方法200包括：
-将每个加权样本的幅值与总和阈值进行比较；以及
-从所述多个加权频域数据集中去除幅值低于所述总和阈值的那些样本。
此外，方法200包括：
-识别多个对齐的加权频域数据集内的特定于用户设备的多个加权样本，其中特定于用户设备的多个加权样本对应于从远程单元中的每一个接收的特定用户设备；
-识别与多个对齐的加权频域数据集内的特定加权频域数据集对应的特定远程单元，对于所述特定加权频域数据集而言，其特定于用户设备的多个加权样本具有最高的对应系数值(步骤204)。
方法200还包括在步骤206处，传输与特定远程单元对应的远程单元标识符以及与特定用户设备对应的用户设备标识符。
具体地讲，根据一个可能的实施方案，方法200包括：
-接收与对应于每个远程单元2的特定于用户设备的多个加权样本对应的时间戳；以及
-使用每个时间戳计算到达时间差。
不同的时间戳或到达时间差(TDoA)可用于确定特定用户设备的位置。基于接收信号ToA或TDoA的定位技术都可以适用。
根据一个可能的实施方案，在传输步骤205中，所有可用的与用户设备有关的信息，包括时间戳、TDoA、AoA、RSSI等，都被转发到基带处理单元3。
此外，存储用户设备标识符和远程单元标识符以将预期用于特定用户设备的下行链路数据选择性地路由到特定远程单元2。
此外，根据方法200，在时间上对齐每个加权频域数据集包括在多个加权频域数据集上将加权样本与对应的时间戳匹配。
下面将详细描述用于处理求和的加权时域或频域数据集的方法300，并且在图8中示出了可能的实施方案。优选地，下面公开的方法300是通过基带处理单元3针对上行链路信号实现的。
在步骤301处，方法300包括：
-接收多个求和的加权频域数据集(302)；
-接收在步骤106中估计的多个用户设备相关和/或信号信息，包括时间戳、TDoA、AoA、RSSI等(303)；
-接收对应于特定远程单元的远程单元标识符以及对应于特定用户设备的用户设备标识符。
此外，方法300包括将接收到的与用户设备相关和/或信号信息与对应的远程单元2和用户设备的标识符相关联的步骤304；
随后，方法300包括利用基于接收信号ToA、TDoA、RSSI、AoA的技术、超分辨率算法(SAGE、RiMAX等)或任何合适的无线电定位技术中的至少一种来估计用户设备的位置的步骤305。
此外，方法300包括对多个求和的加权时域或频域数据集执行基带处理协议的其余部分。
最终，基带单元3可以利用天线位置数据库307来映射环境中的用户设备。该数据库是给定的，或者可以在安装阶段进行填充。
在一个具体实施方案中，用户设备定位可以在远程/云平台中执行，无论先前是否发送所有与用户设备相关的信息和估计。
根据一个可能的实施方案，基带处理协议的其余部分包括LTE层1过程中的快速傅立叶逆变换步骤。
此外，在步骤301处，方法300包括接收下列中的至少一项：
-与特定于用户设备的多个求和的加权频域数据集对应的相位偏移数据；
-与特定于用户设备的多个求和的加权频域数据集对应的频率偏移数据；以及
-与特定于用户设备的多个求和的加权频域数据集对应的时间延迟数据。
此外，用于在无线通信网络中处理下行链路数据的方法包括：
-接收预期用于特定用户设备的多个下行链路数据；
-识别多个远程单元内与最强的上行链路信号对应的最近的远程单元，其中所述识别包括从下行链路数据中检索用户设备标识符，并检索与最强的加权上行链路信号对应的远程单元标识符；以及
-将所述下行链路数据专门路由到所述最近的远程单元。
在实践中，已观察到，所描述的发明实现了预期目的。
具体地讲，无线通信系统及用于处理上行链路前传数据的相关方法可在中小型建筑物和小型城市地区中用作小蜂窝解决方案的替代方案。

Claims (26)

1.一种无线通信系统(1)，其特征在于，所述无线通信系统包括：
-多个远程单元(2)，其中每个远程单元(2)被配置为将相应的RF信号转换成多个时间和频率样本，执行与所述多个时间和频率样本对应的噪声估计，计算与幅值至少大于预定义阈值的所述多个时间和频率样本对应的多个系数，以及将所述多个系数中的每一个乘以其对应的时间和频率样本，以创建多个加权时间和频率样本；
-至少一个智能切换单元(6)，所述智能切换单元联接到所述多个远程单元(2)，其中所述智能切换单元(6)被配置为从所述多个远程单元(2)中的每一个接收所述多个加权时间和频率样本，在时间上对齐所述多个加权时间和频率样本，计算一组时间和频率样本的加权和，以及传输所述一组时间和频率样本的加权和；以及
-基带处理单元(3)，所述基带处理单元联接到所述智能切换单元(6)，并且被配置为接收所述一组时间和频率样本的加权和，以及计算对所述一组时间和频率样本的加权和的基带协议堆栈处理的其余部分。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述无线通信系统包括连接所述多个远程单元(2)和所述智能切换单元(6)的至少第一以太网连接(7)，以及连接所述智能切换单元(6)和所述基带处理单元(3)的至少第二以太网连接(8)。
3.根据权利要求2所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述无线通信系统包括设置在所述多个远程单元(2)与所述智能切换单元(6)之间的至少第一以太网交换机(9)和/或设置在所述智能切换单元(6)与所述基带处理单元(3)之间的至少第二以太网交换机(10)。
4.根据权利要求1所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述无线通信系统包括多个智能切换单元(6)，其中所述多个智能切换单元(6)中的每一个联接到相应的多个远程单元(2)。
5.根据权利要求2所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述智能切换单元(6)被进一步配置为将以太网供电(PoE)信号传输到所述多个远程单元(2)中的每一个。
6.根据权利要求1所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述多个远程单元(2)内的每个远程单元(2)和/或所述智能切换单元(6)被配置为计算下列中的至少一项：
-与所述多个时间和频率样本中的每一个对应的相位偏移；
-与所述多个时间和频率样本中的每一个对应的频率偏移；
-与所述多个时间和频率样本中的每一个对应的时间延迟。
7.根据权利要求1所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述多个远程单元(2)内的每个远程单元(2)被进一步配置为提供与其多个时间和频率样本对应的时间戳。
8.根据权利要求1所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述智能切换单元(6)被配置为：
-识别所述多个加权时间和频率样本内与特定用户设备对应的特定于用户设备的多个加权时间和频率样本；
-识别所述多个远程单元(2)内与所述特定于用户设备的多个加权时间和频率样本内的最强信号对应的特定远程单元(2)；
-存储与所述特定远程单元(2)对应的远程单元(2)标识符；以及-存储与所述特定用户设备对应的用户设备标识符；
-将预期用于所述特定用户设备的下行链路数据专门中继到所述特定远程单元。
9.根据权利要求1所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述基带处理单元(3)被配置为：
-从所述智能切换单元(6)接收所述远程单元(2)标识符和所述用户设备标识符；
-将所述远程单元(2)标识符与所述远程单元(2)的位置相关联，以确定所述特定用户设备的大概位置；以及
-传输所述特定用户设备的所述位置。
10.根据权利要求1-9任一所述的无线通信系统(1)，其特征在于，所述智能切换单元(6)被配置为将所述多个远程单元(2)配置为对所述远程单元(2)中的每一个设置偏置阈值，从而对来自一个或多个优先远程单元(2)的所述多个加权时间和频率样本进行优先级排序。
11.一种用于处理上行链路前传数据的方法(100)，其特征在于，所述方法包括至少以下步骤：
-接收RF信号(步骤101)；
-将所述RF信号数字化为多个频域数据集，所述频域数据集中的每一个具有多个样本(步骤102)；
-计算与所述多个频域数据集对应的噪声估计(步骤106)；
-将与每个样本对应的幅值与阈值进行比较(步骤108)；
-计算与幅值大于所述阈值的每个样本对应的系数(步骤109)；
-将幅值大于所述阈值的每个样本乘以其对应的系数，以创建具有多个加权样本的多个加权频域数据集(步骤110)；以及
-传输所述多个加权频域数据集中的每一个(步骤111)。
12.根据权利要求11所述的方法(100)，其特征在于，所述数字化所述RF信号的步骤(102)包括对上行链路载波信号采样并将其量化为数字数据流。
13.根据权利要求11所述的方法(100)，其特征在于，所述计算噪声估计的步骤(106)包括：
-测量与对应于所述RF信号的上行链路载波的紧邻频谱的一部分相对应的噪声电平，从而在所述紧邻频谱的一部分中基本上仅存在噪声；
-在执行所述上行链路载波信号的部分解调之后执行数据辅助噪声估计。
14.根据权利要求11所述的方法(100)，其特征在于，所述方法至少包括根据所述噪声估计和最小可接受信噪比计算所述阈值的步骤(107)。
15.根据权利要求11所述的方法(100)，其特征在于，所述计算所述系数的步骤(109)包括将所述系数设置为恒定值。
16.根据权利要求11所述的方法(100)，其特征在于，所述方法包括计算下列中的至少一项：
-与所述多个时间和频率样本内的第二多个样本中的每一个对应的相位偏移估计；
-与所述第二多个样本中的每一个对应的频率偏移估计；以及
-在所述多个频域数据集的周期内与所述第二多个样本中的每一个对应的时间延迟。
17.根据权利要求16所述的方法(100)，其特征在于，所述传输每个加权频域数据集的步骤(111)包括传输所述相位偏移估计、所述频率偏移估计和所述时间延迟估计。
18.根据权利要求11至17任一所述的方法(100)，其特征在于，所述方法包括为每个数据集存储与接收到所含样本的时间段对应的时间戳的步骤(112)，并且所述传输每个加权频域数据集的步骤(111)包括传输所述时间戳。
19.一种用于在无线通信网络中处理上行链路前传数据的方法(200)，其特征在于，所述方法包括：
-从多个远程单元(2)接收多个加权频域数据集，其中所述加权频域数据集中的每一个来自相应的远程单元(2)，并且其中所述加权频域数据集中的每一个具有多个加权样本(步骤201)；
-在时间上对齐所述加权频域数据集中的每一个以生成多个对齐的加权频域数据集(步骤203)；
-计算所述多个对齐的加权时间和频率样本的总和，以生成多个求和的加权频域数据集(步骤205)；以及
-传输所述多个求和的加权时间和频率样本(步骤206)。
20.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征在于，所述方法包括：
-将每个加权样本的幅值与总和阈值进行比较；以及
-从所述多个加权频域数据集中去除幅值低于所述总和阈值的样本。
21.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征在于，所述方法包括：
-识别所述多个对齐的加权频域数据集内的特定于用户设备的多个加权样本，其中所述特定于用户设备的多个加权样本对应于从所述远程单元(2)中的每一个接收的特定用户设备；
-识别与所述多个对齐的加权频域数据集内的特定加权频域数据集对应的特定远程单元(2)，对于所述特定加权频域数据集而言，其特定于用户设备的多个加权样本具有最高的对应系数值；以及
-传输对应于所述特定远程单元(2)的远程单元(2)标识符以及对应于所述特定用户设备的用户设备标识符。
22.根据权利要求19所述的方法(200)，其特征在于，所述方法包括：
-接收与对应于所述远程单元(2)中的每一个的所述特定于用户设备的多个加权样本对应的时间戳；以及
-使用所述时间戳中的每一个计算到达时间差，以确定所述特定用户设备的位置。
23.根据权利要求19至22中的一项或多项所述的方法(200)，其特征在于，所述方法包括存储所述用户设备标识符和所述远程单元(2)标识符，以将预期用于所述特定用户设备的下行链路数据选择性地路由到所述特定远程单元。
24.一种用于在无线通信网络中处理上行链路前传数据的方法(300)，包括：
-接收多个求和的加权频域数据集(步骤301)；
-接收对应于特定远程单元(2)的远程单元(2)标识符以及对应于特定用户设备的用户设备标识符(步骤301)；
-对所述多个求和的加权频域数据集执行基带处理协议的其余部分。
25.根据权利要求24所述的方法(300)，其特征在于，所述方法包括接收下列中的至少一项：
-与特定于用户设备的多个求和的加权频域数据集对应的相位偏移数据；
-与特定于用户设备的多个求和的加权频域数据集对应的频率偏移数据；以及
-与特定于用户设备的多个求和的加权频域数据集对应的时间延迟数据。
26.一种用于在无线通信网络中处理下行链路数据的处理方法，包括：
-接收预期用于特定用户设备的多个下行链路数据；
-识别多个远程单元(2)内与最强的上行链路信号对应的最近的远程单元(2)，其中所述识别包括从所述下行链路数据中检索用户设备标识符，并检索与所述最强的加权上行链路信号对应的远程单元(2)标识符；以及
-将所述下行链路数据专门路由到所述最近的远程单元。
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