CN112534863A - 无线通信设备及通信控制方法 - Google Patents

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CN112534863A CN201980051722.0A CN201980051722A CN112534863A CN 112534863 A CN112534863 A CN 112534863A CN 201980051722 A CN201980051722 A CN 201980051722A CN 112534863 A CN112534863 A CN 112534863A
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Abstract

提供了一种无线通信设备(100)，包括：排成二维阵列的天线元件(110)；和设置部(140)，在所述设置部(140)中，针对在所述天线元件的阵列被保持的状态下的每个定时，设置从所述天线元件输出的信号的IQ数据。

Description

无线通信设备及通信控制方法
技术领域
本公开涉及一种无线通信设备和通信控制方法。
背景技术
如今，作为提供无线服务的基站系统的配置，分离式基站已变得很普遍。在分离式基站的配置中，处理基带信号的基带处理单元(BBU；Base Band Unit(基带单元))以及向天线和从天线发送和接收无线电波的无线单元(RRH；Remote Radio Head(远程无线电头))是分离的。公开这种分离式基站的文献的示例包括专利文献1和2。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本特开2018-14697号公报
专利文献2：日本特开2018-23035号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在这样的分离式基站的配置中，在采用将BBU布置在网络上的云计算基地(cloudbase)中，并且RRH包括天线、RF电路和AD/DA转换器的简单配置的情况下，尤其在天线数量增加的情况下，如何抑制数据量变得重要。
鉴于前述内容，本公开提出了一种新颖和改进的无线通信设备和通信控制方法，其可以有效地减少分离式基站的配置中RRH和BBU之间的数据量，其中BBU被布置在网络上的云计算基地中。
问题解决方案
根据本公开，提供了一种无线通信设备，包括：排成二维阵列的天线元件；以及布置单元，被配置为：每次在所述天线元件的阵列被保持的状态时，布置从所述天线元件输出的信号的IQ数据。
此外，根据本公开，提供了一种无线通信设备，包括：排成二维阵列的天线元件；压缩单元，被配置为对从所述天线元件输出的信号的IQ数据执行压缩处理；和波束形成单元，被配置为在所述压缩单元进行压缩处理之前对所述IQ数据执行波束形成处理。
此外，根据本公开，提供了一种通信控制方法，包括：获取从排成二维阵列的天线元件输出的信号的IQ数据；和每次在所述天线元件的阵列被保持的状态下，布置所述IQ数据。
此外，根据本公开，提供了一种通信控制方法，包括：获取从排成二维阵列的天线元件输出的信号的IQ数据；对所述IQ数据执行压缩处理；和在所述压缩处理之前对所述IQ数据执行波束形成处理。
发明的效果
如上所述，根据本公开，可以提供一种新颖和改进的无线通信设备和通信控制方法，其可以有效地减少分离式基站的配置中RRH和BBU之间的数据量，其中BBU被布置在网络上的云计算基地中。
注意，上述效果并不总是限制性的，并且可以与上述效果一起或代替上述效果而引起本说明书中描述的任何效果或从本说明书中认识到的其他效果。
附图说明
图1是示出RAN的示意性配置的说明图。
图2是示出NR的示意性配置的说明图。
图3是示出RRH和BBU的布置示例的说明图。
图4是示出模拟/数字混合天线架构的说明图。
图5是示出通过BBU之前的交换机合并多个RRH的数据的说明图。
图6是示出I/Q的数据容器的格式的说明图。
图7是示出根据本公开的实施例的RRH的配置示例的说明图。
图8是示出将AD转换后的数据存储为二维复数数据的示例的说明图。
图9是示出天线元件的示例的说明图。
图10是示出来自不同极化的数据在容器中的存储示例的说明图。
图11是示出光纤中的传输顺序的示例的说明图。
图12是用于描述阵列天线的信号的压缩的含义的说明图。
图13是示出在BBU中继快速傅立叶变换(FFT)之后进行波束形成处理的配置的说明图。
图14是示出根据本公开的实施例的RRH 100和BBU 200的功能配置示例的说明图。
图15是示出根据本公开的实施例的RRH 100和BBU 200的功能配置示例的说明图。
图16是示出权值向量的格式示例的说明图。
图17是示出在其中多个用户的数据被多路复用的状态的说明图。
图18是示出调度示例的说明图。
图19是示出根据本实施例的RRH 100和BBU 200的功能配置示例的说明图。
图20是示出关于要从BBU 200通知给RRH 100的指示符的信息的示例的说明图。
图21是示出根据本实施例的RRH 100和BBU 200的操作示例的流程图。
图22是示出从BBU发送到RRH的数据的示例的说明图。
图23是示出要从BBU输出到RRH的指示符的示例的说明图。
图24是示出要从BBU输出到RRH的指示符的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，通过将相同的附图标记分配给具有基本相同的功能配置的组件来省略多余的描述。
注意，将以以下顺序给出描述。
1、本公开的实施例
1.1、背景
1.2、实施例的说明
1.3、
2、结论
<1、本公开的实施例>
1.1、背景
在详细描述本公开的实施例之前，将描述本公开的实施例的背景。
如上所述，分离式基站已变得很普遍，在分离式基站的配置中，处理基带信号的基带处理单元(BBU)以及向天线和从天线发送和接收无线电波的无线单元(RRH)是分离的。这里，作为基带处理单元和无线单元之间的接口，例如，定义了符合通用公共无线电接口(CPRI)标准等的通用接口。在CPRI标准中，基带处理单元也被称为无线控制设备(无线电设备控制器：REC)，并且无线单元也被称为无线设备(无线电设备：RE)。此外，在CPRI标准中，在无线控制设备和无线设备之间发送的用户数据(也称为U平面数据，数字基带信号，数据信号)也被称为同相和正交(IQ)数据。
(新型无线电接入和新型核心)
在第三代合作伙伴计划(3GPP)中，新型无线电接入(NR)被认为是被称为长期演进(LTE)的无线电接入网络(RAN)的后继者。图1是示出RAN的示意性配置的说明图。图2是示出NR的示意性配置的说明图。此外，新型核心被认为是被称为演进分组核心(EPC)的核心网络(CN)的后继者。
NR的特征是使用6GHz或更高且高达100GHz的频带来实现高速大容量通信。蜂窝系统包括RAN和CN。RAN部分需要蜂窝系统的大部分成本。这是因为安装了数千个RAN，其数量与CN相比非常大。考虑安装数十个CN。
(C-RAN)
基站需要极高的计算器成本。但是，连接到每个基站的终端数量随时间变化。并非所有基站都始终使用处理能力的最大值。因此，如果可以在多个基站之间共享基站的计算器的能力，则可以降低计算器的成本。此外，还可以减少基站消耗的电力。
基站包括：包括包含天线和RF电路的模拟部分；布置在模拟部分和数字部分之间的边界处的AD/DA转换器；以及执行复杂的数字信号处理的数字部分。数字部分可以包括现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)，但可以由通用计算器处理。
C-RAN(云RAN、集中式RAN、清洁RAN)是可以使用网络侧的服务器处理大量计算量的RAN。
如上所述，将考虑将基站的功能分为与RRH和BBU相对应的两个的情况。例如，在RRH中布置有天线、RF电路和AD/DA转换器，并且在BBU中布置了其余数字单元的PHY/MAC的数字信号处理部分。C-RAN在云上处理BBU部分。
关于布置在云上的BBU部分，因为可以由公共服务器处理多个基站的BBU，所以可以降低基站的成本。因为准备适合于多个基站所需的处理量的通用处理服务器就足够了，所以可以实现低成本。
另一方面，基站需要被布置在许多位置。特别地，如果要使用的频率变高，则一个基站所覆盖的范围变窄，并且需要布置非常多的基站。因此，迫切需要进一步节省RRH的成本。
从以上几点可以说，未来的蜂窝网络很有可能包括C-RAN的RRH和BBU。图3示出了概念图，其中，BBU被布置在家庭中的服务器中，并且RRH经由以光纤存在的前传而连接到室外天线单元的一部分。BBU经由作为回传的光纤而与核心网络连接。应当理解，光纤是典型示例，并且可以用ADSL或无线通信代替。
表1指示RRH的功能的示例，并且表2指示BBU的功能的示例。
[表1]
(表1)
上行链路 下行链路
A/D D/A
I/Q数据发送器 I/Q数据接收器
E/O转换 O/E转换
(表1：RRH的功能的示例)
[表2]
(表2)
上行链路 下行链路
O/E转换 E/O转换
循环前缀删除 循环前缀插入
FFT IFFT
信道解码 信道编码
调制 解调
Mac调度
(表2：BBU的功能的示例)
(前传和回传)
如图3所示，在RRH与BBU之间提供有前传，在BBU与S-GW之间提供有回传。通过将基站分为RRH和BBU，前传是必不可少的接口。尽管有时前传是无线地连接的，但前传通常经由有线光学接口连接。
常规的前传通常需要的通信速度是大约10Gbps。经由前传，需要传送AD转换后的数据或DA转换后的数据，并且需要在I/Q轴的信号点处传送数据。因此，前传的接口需要大的数据传送速度。
另一方面，流经回传的接口的数据是从I/Q轴的信号点确定的比特序列。因为经由回传的接口流动的数据的信息量变为从多个天线的信号综合地确定的比特序列，所以该信息量最多变为若干Gbps。回传用作与捆绑了多个基站的网关(S-GW，为EPC的术语)的接口。
因此，由于S-GW之前的交换机需要捆绑来自几十个到数千个基站的信息，因此需要几个terabits/s(太比特每秒)的处理能力。因此，尽管在核心网络中进行数据处理并不容易，但是可以通过将BBU布置在云侧并执行流量卸载来降低处理速度。另一方面，在当前条件下，前传要求一条线路的速度约为10Gbps。因此，前传成为关键点。
(前传的数据传送速度要求)
前传所需的数据传送速度取决于AD/DA转换器的数量。通常，AD转换器一般比DA转换器需要更大的比特深度。例如，当AD转换器以10比特表示波形时，DA转换器以8比特表示波形。当然，如果AD转换器的比特深度增加，则前传所需的数据传送速度增加。
此外，AD转换器的采样率影响数据传送速度。当在RAN中的操作中使用的频率带宽为20MHz时，则需要40Msps(每秒采样)的AD转换器。这归因于采样定理，该采样定理定义需要以处理频率的两倍频率执行采样。因为在5G的NR中假定了1GHz之类的宽的频率带宽，所以AD转换器所需的采样频率变为2Gsps。
影响下一个因素是分量载波的数量。最多可以使用32个1-GHz宽度的分量载波(CC)。这称为载波聚合。如果分量载波的数量增加，则前传的负担相应地增加。
影响下一个因素是AD转换器的数量。在天线的数量为30的情况下，需要例如30个AD转换器。
表3列出了影响前传的传送速度的因素。
[表3]
(表3)
Figure BDA0002930677680000071
Figure BDA0002930677680000081
(表3：影响前传的传送速度的因素)
根据表3，所需的前传的传送速度最大为12×2G×32×32＝24Tbps。
(混合天线架构)
例如，在基站包括256个天线的情况下，在某些情况下需要处理所有天线的DA/AD转换器。这称为全数字天线架构。在这种情况下，因为可以在数字域中调节所有天线的幅度和相位，所以天线指向性的自由度最大。不同的天线指向性可以用于相应的不同频率。
但是，这种方法增加了RF的数量，并且还需要大量的AD/DA转换器。此外，也增加了数字域中的信号处理量。
考虑到前述内容，已经构思了模拟/数字混合天线架构。如图4所示，模拟/数字混合天线架构是这样一种架构，该架构通过经由仅可调节模拟单元中的相位的移相器连接多个天线来减少可数字地调节幅度和相位的分支的数量。从对前传的影响方面来看，希望使用可以减少分支数量的混合天线架构。
(各种用例)
这里，表4列出了考虑到上述混合天线架构的每种用例所需的前传的吞吐量。
[表4]
(表4)
Figure BDA0002930677680000082
Figure BDA0002930677680000091
(表4：前传的吞吐量示例)
普通以太网(注册商标)线缆的速度约为1Gbps。此外，光纤铺设在家庭中，但作为服务的最大速度为1Gbps。这是因为，当连接以太网(注册商标)线缆时，可能无法有效利用1Gbps或更高的速度。
在当前条件下，可以说家庭或办公室内部的前传的允许速度约为1Gbps。因此，在当前条件下，仅用例1可以实现C-RAN。当然，可以将以下技术应用于其他用例。
在时分多路复用的情况下，光纤的容量为10Gbps，如果使用波分多路复用或多级调制，则传送可以以10Tbps进行。实际用于商业用途的光纤的容量的最大值被认为是10Gbps。因此，在将专用光纤铺设在室外的RRH的情况下，能够用于前传的通信速度为10Gbps，在家庭中设置RRH的情况下，通信速度为1Gbps。当然，在前传中考虑使用速度等于或高于该速度的通信。
(通用公共无线电接口(CPRI))
存在CPRI标准。选项1是可以以614.4Mbit/s执行传输的前传，而选项10是可以以24.33Gbit/s执行传输的前传。基本上，该标准定义了如何传输同步信号，以及如何通过TDM来多路复用I/Q数据，但没有定义如何减少要传输的信号。
作为I/Q的比特序列本身，将与一个天线或一个载波对应的比特序列定义为I/Q的比特序列(AxC容器)。通过多路复用该AxC容器，获得与多个天线或分量载波相对应的比特序列。注意，CPRI不是3GPP中的标准，但是CPRI被定义为适用于3GPP。将来，CPRI有可能被用于考虑3GPP的标准并被标准化。
(基站的接收数据和发送数据)
在许多情况下，基站接收的数据需要比发送的数据更大的数据量。本实施例可以应用于基站中的接收和发送两者，但是将首先使用基站的接收侧的信号流来对技术进行描述。原因是认为对在接收侧使用的处理进行描述很重要，这是由于无线信号处理通常在接收侧需要更大的信号处理能力，并且C-RAN本质上旨在减少接收侧的信号处理。
简而言之，期望减少前传所需的与回传之间的数据传送量。如图5所示，如果存在能够传送由RRH生成的所有数据的光纤，则由于多个RRH的数据由BBU之前的交换机合并，因此如果该交换机中数据分组拥塞，则发生分组丢失。因此，总是要求减少从每个RRH发送到BBU的数据量。
在假定对存储器的访问速度为10GB/s且对HDD的访问速度为100MB/s的情况下，在采用将数据聚积到硬盘然后使用前传将数据传送到云端的情况下，诸如为一个CC或一个DA转换器准备不同硬盘的方法之类的方法变得必要。有一种使用具有比HDD更高的访问速度的存储器来聚积数据的方法，但是存储器的成本变得非常高。因此，当在RRH中处理数据时使用有线网络将数据顺序地传输到云端时，RRH的负担基本上变小。
鉴于前述内容，在本实施例中，如下所述，将描述一种技术，该技术用于有效地减少由RRH向BBU传输的数据量，并减轻RRH上的处理负担。
[1.2、实施例的说明]
(1、I/Q的数据容器的格式)
如图6所示，如果将与一个天线或一个分量载波相对应的比特序列定义为基于处理的容器，则不同天线之间的关系被完全分离。考虑到使用由不同天线接收的数据之间的相关性来进行压缩，当将来自多个天线的信息存储到一个容器中时，更容易使用压缩算法来压缩信息。
在本实施例中，RRH将来自与对应于一个时刻的多个天线元件相对应的AD转换器的信息存储到一个容器中。然后，通过按时间顺序排列容器，根据本实施例的RRH创建前传的数据结构。因为由多个天线元件接收的相关信号通过RRH被存储在同一容器中，所以在将信号存储到容器之前可以容易地对其进行压缩，这是有利的。此外，在云端的BBU侧处理数据的情况下，当同时传送来自多个天线元件的信息时，也更容易处理信息。这是因为可以克服当在BBU侧执行天线信号处理时必须等待来自多个天线元件的数据的缺点。
二维阵列天线具有在垂直方向和水平方向上布置天线元件的构造。天线元件的无线电波输入仅在相位上变化，并且基本上产生相同的信号。这在信号产生源与天线元件之间的间隔相比足够远的情况下达成(称为远解近似(far solution approximation))。
因此，可以使用信息压缩算法来压缩天线元件之间的信息。对于每个信号生成源，天线之间的相位差根据信号生成源所来自的方向而变化，但是例如，如果使用用于压缩正常运动图像的压缩算法，则可以以包含天线之间的相位差的方式进行压缩。
在本实施例中，在像二维阵列天线那样二维地布置天线元件的情况下，关于I/Q的信息像视频数据的像素一样被布置，同时维持二维结构，并且关于I/Q的信息以保持时刻的方式存储在容器中，也就是说，以不同时刻的数据成为不同时刻的二维图像的方式进行存储。
这里，图像没有I/Q的概念，但是基于二维离散傅里叶变换的方法可以用于图像系统的压缩。在这种情况下，因为可以使用复数给出二维离散傅里叶变换的输入数据，所以从其中二维地布置天线的数据获得二维复数数据。通过对二维复数数据进行二维傅立叶变换后取出低频成分，可以进行数据的压缩。
图7是示出根据本公开的实施例的RRH的配置示例的说明图。图7所示的RRH 100包括二维阵列天线110、RF电路120、AD转换器130、二维数据创建单元140、数据压缩单元150和E/O转换器160。
二维阵列天线110是其中从作为通信对端的终端接收无线电波并将无线电波发送到该终端的天线布置成阵列的天线阵列。RF电路120是模拟电路，其对由二维阵列天线110接收的信号执行接收处理。RF电路120可以包括混频器、滤波器和放大器。
AD转换器130是将RF电路120输出的模拟信号转换成数字信号的电路。二维数据创建单元140根据由AD转换器130输出的数据来生成稍后描述的二维复数数据。数据压缩单元150对由二维数据创建单元140生成的二维复数数据进行压缩处理。此时，数据压缩单元150考虑二维阵列天线110的天线元件之间的相关性而压缩二维复数数据。然后，E/O转换器160将电信号转换成光信号，以将转换后的信号通过光纤从RRH发送到BBU。
图8示出了由二维数据创建单元140将来自二维布置的天线的AD转换后的数据存储为二维复数数据的示例。D(i，j)指示对应的数据是对应于垂直方向上的第i个数据和水平方向上的第j个数据的I/Q数据。
因为图8中的数据是在一个时刻来自二维天线的数据，所以通过按时间顺序排列图8中的数据来获得一系列数据。容器的限定器(delimiter)可以是如图8所示的限定器，或每特定的时间段将数据存储到容器中。在此，特定的时间段基于AD转换器的一个采样的时刻。
在这里，重要的一点在于，指示图像在垂直方向和水平方向上的数量的信息(在图8的示例中为4×4)被传送到数据压缩单元150中的压缩算法，这变为容器块(二维数据创建单元140)和压缩功能(数据压缩单元150)之间的分界。该通知本身可以被设置为基站的配置，或者可以被定义为标准。
请注意，一个RRH中的模拟电路的数量是有限的。因此，有时在一个RRH中改变天线与模拟电路之间的连接。在这种情况下，因为阵列天线的水平方向和垂直方向上的天线数量也改变，所以RRH100根据该改变重新布置容器，并向BBU通知阵列天线的阵列尺寸。换句话说，RRH 100可以通过二维数据创建单元140将来自二维阵列天线110的数据的部分数据存储到容器中。即使在RRH中天线和模拟电路之间的连接改变的情况下，在BBU也可以对压缩数据进行解压缩。
(2、与使用极化的天线系统相对应的到容器中的存储方法)
如图9所示，在水平方向上排列N个天线元件并且在垂直方向上排列M个天线元件的情况下，需要N×M个天线元件作为5G NR的天线元件。在某些情况下，利用额外准备另一组N×M个使用极化的天线元件的方法。具有不同极化平面的天线元件被放置在几乎相同的位置。可以考虑将接收不同极化的两个天线元件布置在N×M个天线元件中的每一个天线元件的位置处。这样的天线被称为交叉极化天线。将描述在这种天线配置的情况下将I/Q数据存储到容器中的方法。
根据本实施例的RRH 100以使得数据彼此不混合的方式存储归因于不同极化的数据。图10是示出归因于不同极化的数据到容器中的存储示例的说明图。同样在诸如压缩被加至所存储的数据的情况下，以使归因于不同极化的数据不彼此混合的方式单独执行该操作。
图11是示出在从RRH 100向BBU 200传输数据时在光纤中的传输顺序的示例的说明图。在光纤中，以称为单核的方法顺序地传输数据。因此，数据以如图11所示的顺序经由光纤从RRH 100传输到BBU 200。
将参考图12描述压缩阵列天线信号的含义。为了简化描述，图12示出了一维阵列天线的图。在发送两个不同的信号并且通过不同的天线接收一个信号的情况下，可以通过阵列天线接收与一信号相同但基于光程差长度仅相位差不同的信号。因此，在图12的情况下，即使天线的数量很大，实际上，仅存在两个不同的信号，并且即使存在许多天线，也仅存在两个信号。即，AD转换后的数据包括冗余信号。
因此，根据本实施例的RRH 100可以通过应用压缩算法来有效地压缩保持天线结构的数据。此外，即使来自不同方向的信号到达具有不同频率的资源块，数据压缩单元150也可以压缩信号，同时保留这些信号分量。
(3、考虑波束形成的I/Q比特序列的生成)
在仅在数字域中实现波束形成的情况下，可以准备根据频域而变化的波束。因此，在仅在数字域中实现波束形成的情况下，可以以不同的频率提供不同的波束方向。
另一方面，即使频率不同，在模拟域中实现的波束形成也只能同时使用指向同一方向的波束。通常，波束形成仅在数字域中实现。换句话说，如上所述，因为在频域中执行波束形成，所以可以应用对于每个频率具有不同指向性的波束。
但是，如果将此方法应用于C-RAN，则在将波束形成处理应用于AD转换后的数据之前，需要通过与分支数量(在图4的示例中为N)对应数量的AD转换器来处理I/Q数据。通常，在接收时，波束形成处理被定位在快速傅立叶变换(FFT)之后。
图13是示出在BBU中执行快速傅立叶变换(FFT)之后的波束形成处理的配置的说明图。图13所示的BBU 200包括O/E转换器210、数据解压缩单元220、快速傅立叶变换单元230、波束形成单元240和控制单元250。
O/E转换器210将从RRH 100经由光纤传输的光信号转换成电信号。数据解压缩单元220对在RRH 100中压缩的数据进行解压缩并恢复数据。快速傅立叶变换单元230对由数据解压缩单元220恢复的数据执行快速傅立叶变换处理。波束形成单元240对经过了由快速傅立叶变换单元230执行的快速傅立叶变换处理的数据执行波束形成处理。控制单元250执行BBU 200的基本功能。BBU 200的基本功能的示例包括数据解码、调度处理和QOS控制。
具体地，由波束形成单元240执行的波束形成处理是天线权重的乘法处理，并且是将接收到的AD转换后的数据乘以与每个分支相对应的天线权重(I/Q的复数)的处理。因此，已经要求前传通过与分支数量对应数量的AD转换器来传递I/Q数据。
因此，在本实施例中，作为在C-RAN中使用的对基站的波束形成处理，在时域(即在FFT之前)进行波束形成处理。在时域中进行波束形成处理的情况下，在存在与实体天线元件的数量相对应的数量的AD转换器之后，立即执行波束形成处理(天线权重乘法处理)。通过执行该处理，尽管必须从RRH向BBU发送的I/Q数据的数量为AD转换器的数量，但是从RRH向BBU发送的I/Q数据的数量变为天线端口的数量，并且可以减少从RRH发送到BBU的数据量。
图14是示出根据本公开的实施例的RRH 100和BBU 200的功能配置示例的说明图。如图14中所示，在本公开的实施例中，在RRH 100的I/Q比特序列的生成块之后并且在数据压缩单元150之前，设置执行波束形成处理的波束形成单元145。
通过在该位置执行波束形成处理，根据本公开的实施例的RRH 100可以减少要传输的数据量。例如，即使在RRH 100包括200个天线的情况下，当取出一个用户的一层的MIMO的数据时，也可以获得与一个AD转换器相对应的数据。即，根据本公开的实施例的RRH 100可以通过在时域中执行波束形成处理来将数据量减少到1/200。
在采用这种方法的情况下，不能在不同的频率同时进行不同的形成。当从相反的观点来看该限制时，由于不对每个用户执行频率方向上的复用是足够的，因此在调度中仅需要控制基站不执行频率方向上的复用即可。此时，基站通过将通知作为系统信息进行广播，来预先通知终端实行在频率方向上不执行多路复用的限制。
从BBU 200向RRH 100通知要在波束形成处理中使用的天线权重系数。这是因为BBU 200每次都识别所需的波束形成方向。因此，考虑到天线权重的通知，RRH 100和BBU200的框图变为如图15所示的框图。在图15中，在RRH 100中设置有O/E转换器170，且在BBU200中设置有E/O转换器260。
控制单元250经由E/O转换器260将关于天线权重系数的信息通知给RRH 100。在RRH 100中，从O/E转换器170向波束形成单元145发送已经从BBU 200通知的关于天线权重的信息。因此，RRH 100可以从BBU 200获得关于天线权重的信息。
如上所述，在存在两个不同的信号源的情况下，基于光程差而实质上仅在相位上变化的信号到达阵列天线的天线。因此，即使天线的数量很大，本质上也存在仅根据信号源的数量而不同的信号。在考虑波束形成的I/Q比特序列的生成中，通过将从天线输出的信号与阵列天线的权重系数相乘，取出不同的信号源。此外，压缩算法还可以压缩一个信号源的时间方向上的信号。
在考虑波束形成的I/Q比特序列的生成方法中，已经给出了描述，假设在同一样本中处理仅一个方向上的形成。实际上，在这种方法中，在同一样本的频域中，处理仅一个方向上的波束。但是，在同一样本中不会禁用不同方向的波束。
例如，可以在同一样本中同时使用五个方向的波束。该时刻的一个波束是在整个频带上对应于同一方向的波束。因此，变得可以在多个方向上处理波束。
图16是示出在波束形成处理中使用的权值向量的格式示例的说明图。权值向量对于每个样本均不变化。例如，如果考虑在至少一个资源块中使用相同的波束，则将相同的权值向量用于大约数百个样本。因此，如图16所示，当从基站向终端发送有效的权值向量时，使能信号被设定为1。
已经描述了在考虑波束形成的I/Q比特序列的生成方法中在时域中(在FFT之前)处理波束。在混合天线架构的情况下，如表4中的用例9所示，可以获得如下天线配置：其中32个数字电路中的每个电路都连接到八个模拟移相器。在该用例中，总共使用32×8＝256个天线进行波束形成。
在这种情况下，模拟移相器只能调节相位。八个数字电路可以调节幅度和相位两者。由模拟移相器进行的调节也在RRH的阶段(在时域中并在FFT之前)执行，并且用于调节相位的控制线路来自BBU。粗略地经过模拟波束处理的信号变为八个数字信号。BBU对八个数字信号执行天线信号处理。本实施例的特征在于，移相器对模拟部分的相位控制是从BBU控制的。
此外，由于在使用移相器的波束形成中不能使用具有不同频率的资源来创建不同方向的波束，因此在指定的时刻处理朝向一个终端的方向的数据。
(4、从RRH传输到BBU的I/Q比特序列的减少)
如果对数据进行大幅压缩，则数据量会变小，但是当恢复压缩数据时，数据会降级。例如，在使用二维傅立叶变换的压缩数据算法的情况下，可以通过调节要发送的低频分量来进行压缩率的调节。数据降级的典型示例包括，在恢复压缩后的数据时将噪声添加到I/Q平面上的数据后得到的数据。
在接收到的数据的SN最初很差并且发送的信号不是256QAM而是QPSK这样的低阶调制方案的数据的情况下，I/Q数据的大幅压缩通常不会造成问题。常规而言，由于没有提供指示可压缩级别的信息，因此无法有效地进行压缩。
即使在可以在RRH和BBU之间铺设用于传输由RRH发送的最大速率的光纤的情况下，也需要以减少将要传输的数据量的方式的进一步压缩。这是因为，如图5所示，由于许多RRH通过交换机连接到BBU，除非降低交换机的负载，否则可能会发生分组丢失。
鉴于前述内容，本实施例的特征在于，将关于压缩的指示符从BBU发送到RRH。
数据以其中多个用户的数据被多路复用的状态到达基站。因此，同时到达的信号通常包括多个用户的数据。在此，虽然一些用户可以使用QPSK发送数据，但其他用户可以使用256QAM发送数据。
在AD转换后的I/Q数据阶段，这些用户的数据不会分离。在执行波束形成处理并且随后执行FFT之后，分离用户的数据，并且将数据转换为频域中的数据。
图17是示出其中多个用户的数据被多路复用的状态的说明图。图17示出了在频率方向上复用来自多个用户的具有不同调制方案和编码率的数据的状态。如果采用在BBU中执行波束形成处理的配置，则必须从RRH向BBU发送大量数据。
因此，为了减少要从RRH发送到BBU的数据量，需要在RRH中大幅压缩数据。但是，RRH中的数据是I/Q数据，并且在此阶段用户没有分离。因此，不能说由于I/Q数据统一地仅使用QPSK，所以I/Q数据可被大幅压缩。
鉴于上述内容，包括在BBU的媒体访问控制(MAC)中的调度器以不同时向具有不同频率的资源块分配不同的调制方案或编码率的方式进行调度。
图18是示出其中以不同时向具有不同频率的资源块分配不同的调制方案或编码率的方式执行调度的示例的说明图。然后，BBU将关于与每个资源块相对应的I/Q数据的调制方案或编码率的信息通知给RRH。
图19是示出根据本实施例的RRH 100和BBU 200的功能配置示例的说明图。BBU200以与资源块相对应的粒度将关于用于I/Q比特序列的调制方案或编码率的信息通知给RRH 100。RRH 100可以使用从BBU 200通知的信息来最佳地进行压缩。
BBU 200的MAC(控制单元250)中包括的调度器252可以同时向RRH 100通知关于具有不同频率的资源块中的代表性调制方案或编码率的信息。在此，代表性调制方案或编码率例如可以是可以发送具有最大信息量的数据的调制方案或编码率。
例如，将考虑如下情况：存在以64QAM为调制方案并以3/4为编码率的资源块，以及以QPSK为调制方案并以1/2为编码率的资源块。在这种情况下，此时与该资源块相对应的I/Q比特序列包括64QAM作为调制方案和3/4作为编码率。因此，RRH 100通过选择对于具有64QAM和3/4的编码率的资源块而言不会增加太多噪声的压缩率来压缩该I/Q比特序列。
从BBU 200通知给RRH 100的信息例如可以是关于包括预定比特深度的压缩的指示符。在以从0到7的八个级别定义压缩率的情况下，关于压缩的指示符形成为三比特。然后，关于压缩的指示符，作为指示0对应于最高压缩率并且7对应于最低压缩率的信息，可以从BBU 200通知给RRH 100。
图20是示出关于要从BBU 200通知给RRH 100的指示符的信息的示例的说明图。BBU 200以这种方式生成关于每个资源块的压缩率的信息，并将所通知的信息通知给RRH100。RRH 100使用已经从BBU 200发送的关于压缩率的信息，对I/Q比特序列进行压缩处理。
在一个基站中，有时通过空间复用同时并以相同的频率将多个用户的数据同时复用到资源块中。在这种情况下，BBU 200将关于如下压缩的指示符进行通知：该压缩不仅考虑在一个时刻包括在不同频率中的不同资源块的调制方案或编码率，而且还考虑其中通过多用户MIMO(MU-MIMO)将不同用户多路复用到一个资源块中的情况。
作为在RRH 100中压缩数据的结果，在RRH 100与BBU 200之间的通信路径(例如，光纤)上流动的数据量增加并且在RRH 100中包括的缓冲器中聚积大量数据的情况下，将缓冲器状态报告从RRH100发送到BBU 200。
在BBU 200从RRH 100接收缓冲器状态报告并且BBU 200认识到RRH 100中的数据量大的情况下，包括在BBU 200中的MAC中的调度器将要分配给被允许用于终端的上行链路资源的调制方案设置为诸如QPSK的低调制方案而不是64QAM等。此外，调度器可以执行控制，诸如通过MU-MIMO来限制要进行空间复用的终端的数量的控制。
图21是示出根据本实施例的RRH 100和BBU 200的操作示例的流程图。BBU 200向终端发出关于上行链路调度的通知(步骤S101)。终端基于从BBU 200通知的调度来发送上行链路数据(步骤S102)。
RRH 100根据从终端接收的数据生成I/Q比特序列，并且进一步压缩所生成的I/Q比特序列(步骤S103)。
当RRH 100压缩I/Q比特序列时，RRH 100随后检查缓冲器状态(步骤S104)，并且在缓冲器中聚积大量数据的情况下，从RRH 100发送缓冲器状态报告给BBU 200(步骤S105)。
此后，RRH 100将包括压缩的I/Q比特序列的上行链路数据发送到BBU 200(步骤S106)。
如果BBU 200从RRH 100接收到上行链路数据，则BBU 200对所接收的上行链路数据执行解压缩，并对解压缩后的数据执行基带处理(步骤S107)。
然后，如果完成了对上行链路数据的基带处理，则BBU 200向终端发出关于考虑了由RRH 100向BBU 200发送的缓冲器状态报告的上行链路调度的通知(步骤S108)。
多个RRH总是从终端接收数据。因为需要大量的数据，所以希望尽可能避免对所有接收到的数据进行AD转换并且将生成的I/Q比特序列发送到BBU。如图5所示，来自多个RRH的数据有时在交换机处引起拥塞。
因此，期望从RRH向BBU传输的数据量尽可能地减少。然而，虽然基于AD转换器的接收数据的大小可能可以确定RRH根本不接收数据，但是接收信号的发送功率有时非常小。例如，这是可以由多次接收数据的上行链路重复来第一次接收由机器型通信(MTC)终端发送的数据的情况。因此，仅基于接收功率的大小难以确定数据的存在与否。
鉴于前述内容，仅当从BBU接收到数据时，根据本实施例的RRH才从BBU获取用于获取I/Q的命令。BBU的调度器将这样的命令通知给RRH。例如，在存在重要数据的情况下，BBU将1通知给RRH，在存在非重要数据的情况下，BBU将0通知给RRH。因为数据本身作为资源块进行发送和接收，所以实际上，该值在资源块不连续时变为1或0。
图22是示出从BBU发送到RRH的数据的示例的说明图。图22示出了1OFDM对应于资源块的时间方向上的单位的情况。图22示出了对于一个OFDM存在上行链路数据或者不存在上行链路数据的情况。
有一种被称为协调多点(CoMP)的方法，其中多个RRH在协作操作的同时发送或接收数据。例如，该方法是以以下方式增强接收质量的技术。图5所示的三个RRH协作操作，并且三个RRH同时接收一个终端的上行链路信号并将接收到的信号传送到BBU，并且BBU合成来自三个RRH的信号。在这里，使用两个RRH执行CoMP还是使用三个RRH执行CoMP根据情况而改变。在这种情况下，将能够由所有RRH获得的I/Q数据传输到BBU会浪费前传的资源。
在本实施例中，以以下方式有效利用前传的资源。将考虑如下情况：存在由调度器分配UL的一个RRH(称为RRH-1)并且这样的调度信息没有从其他两个RRH(称为RRH-2，RRH-3)输出。即使在这种情况下，当执行CoMP时，也需要在调度器将上行链路资源分配给RRH-1的定时，由RRH-2和RRH-3接收从终端发送的上行链路数据。
因此，BBU输出指示是否向RRH发送I/Q数据的使能信号。当BBU输出使能信号时，BBU考虑RRH之间的协作接收以确定从接收到的数据生成的I/Q数据是否是CoMP中使用的数据。图22是示出要从BBU输出到RRH的使能信号的示例的说明图。
除了肯定会接收到来自终端的上行链路信号的上行链路资源之外，还有可能存在或可能不存在上行链路信号的上行链路资源。表5列出了可能存在上行链路信号的上行链路资源。
[表5]
(表5)
Figure BDA0002930677680000221
(表5：可能存在上行链路信号的上行链路资源示例)
以此方式，在可能接收或可能不接收上行链路信号的上行链路资源中，始终将I/Q数据从RRH传输到BBU是非常浪费的。
因为根据本实施例的BBU识别表5中列出的信号所到达的资源的位置，所以使用指示符从BBU向RRH呈现上行链路数据所到达的资源的位置。图23是示出要从BBU输出到RRH的指示符的示例的说明图。
图23还示出了指示上行链路数据肯定会到达的资源的使能信号。图23示出了不确定使能信号作为指示上行链路数据可能会到达的资源的位置的指示符。不确定使能信号是表5中列出的数据所到达的资源位置处设置为1的信号。
在不确定使能信号被设置为1的上行链路资源中的接收水平等于或小于预定阈值的情况下，RRH可以确定不将通过接收产生的I/Q数据传输到BBU。为了在RRH中实现处理，期望上行链路数据可能到达的资源和上行链路数据肯定到达的资源不在频率方向上被复用。
然而，在例如在频率方向上同时复用上行链路数据可能到达的资源和上行链路数据肯定到达的资源的情况下(FDM复用)，RRH可以遵循对上行链路数据肯定到达的资源的调度。
图24是图示要从BBU输出到RRH的指示符的示例的说明图。图24图示了例如在频率方向上同时复用上行链路数据可能到达的资源和上行链路数据肯定到达的资源的情况下的指示符的示例(FDM复用)。
在图24的示例中，使能信号和不确定使能信号同时变高。在这种情况下，RRH根据对上行链路数据肯定到达的资源的调度来执行接收处理，也就是说，根据使能信号来执行接收处理。
简而言之，在本实施例中，RRH执行用于减少要发送到BBU的数据量的处理。如上所述，作为减少数据量的处理，有I/Q比特序列的压缩和对要传输的数据的选择。
然后，RRH可以从BBU获取关于数据量减少的各种类型的信息。基于从BBU获取的信息，RRH可以执行用于减少要发送到BBU的数据量的处理。
<2、结论>
通过应用本实施例，运营商或用户可以在各个位置布置低成本基站。此外，通过促进有效利用频率，运营商可以在稳定的低成本无线通信环境下向用户提供服务。然后，用户可以在稳定的低成本无线通信环境下接收服务。
在此，本实施例中的二维数据创建单元140可以用作本公开的布置单元的示例。此外，本实施例中的数据压缩单元150可以用作本公开的压缩单元的示例。
由本说明书中的每个设备执行的处理中的步骤不必总是在时间上按照描述为序列图或流程图的顺序进行处理。例如，可以以与流程图中描述的顺序不同的顺序来处理或同时处理由每个设备执行的处理中的步骤。
此外，还可以创建用于使合并在每个装置中的硬件(例如CPU、ROM和RAM)履行与每个设备的上述配置等效的功能的计算机程序。此外，还可以提供存储计算机程序的存储介质。此外，通过由硬件形成功能框图中所示的每个功能块，也可以由硬件来实现一系列处理。
迄今为止，已经参考附图详细描述了本公开的优选实施例，但是本公开的技术范围不限于该示例。应当理解，在本公开的技术领域中具有一般知识的人可以在所附权利要求书中描述的技术思想的范围内构思各种改变示例和变型示例，并且这些改变示例和变型示例被解释为自然地落入本公开的技术范围内。
此外，在本说明书中描述的效果仅被提供为说明性或示例性效果，并且不限制这些效果。即，根据本说明书中的描述，除了上述效果之外或者代替上述效果，根据本公开的技术还可以带来对于本领域技术人员显而易见的另一效果。
注意，以下配置也落入本公开的技术范围内。
(1)一种无线通信设备，包括：
排成二维阵列的天线元件；和
布置单元，被配置为：针对在所述天线元件的阵列被保持的状态下的每个时刻，布置从所述天线元件输出的信号的IQ数据。
(2)根据上述(1)的无线通信设备，还包括：压缩单元，被配置为对由所述布置单元布置的二维IQ数据进行压缩处理。
(3)根据上述(2)的无线通信设备，其中，所述布置单元将关于二维阵列的尺寸的信息通知给所述压缩单元。
(4)根据上述(2)或(3)的无线通信设备，其中，所述压缩单元考虑所述天线元件之间的相关性来进行压缩。
(5)根据上述(1)至(4)中任一无线通信设备，其中，
所述天线元件分别具有不同的极化平面，并且
如果来自不同极化平面的数据是同一时刻的IQ数据，则所述布置单元区分开布置所述来自不同极化平面的数据。
(6)根据上述(1)至(5)中任一无线通信设备，其中，所述布置单元布置从所述天线元件的一部分输出的信号的IQ数据。
(7)根据上述(2)的无线通信设备，还包括：输出单元，被配置为将经过所述压缩单元进行压缩处理后的数据输出到其他设备。
(8)根据上述(2)的无线通信设备，还包括：波束形成单元，被配置为在由所述压缩单元进行压缩处理之前，对由所述布置单元布置的二维IQ数据执行波束形成处理。
(9)根据上述(8)的无线通信设备，其中，所述波束形成单元从其他设备获取关于要在所述波束形成处理中使用的权重系数的信息。
(10)根据上述(8)或(9)的无线通信设备，其中，所述波束形成单元包括通知单元，所述通知单元被配置为向与所述无线通信设备进行无线通信的设备通知信息，所述信息指示在同一时刻的资源中仅执行同一方向上的波束形成处理。
(11)根据上述(10)的无线通信设备，其中，所述通知单元将所述信息作为系统信息进行通知。
(12)根据上述(9)的无线通信设备，其中，所述波束形成单元对预定样本数使用关于同一权重系数的信息。
(13)一种无线通信设备，包括：
排成二维阵列的天线元件；
压缩单元，被配置为对从所述天线元件输出的信号的IQ数据执行压缩处理；和
波束形成单元，被配置为在所述压缩单元进行压缩处理之前对所述IQ数据执行波束形成处理。
(14)根据上述(13)的无线通信设备，其中，所述波束形成单元从其他设备获取关于要在所述波束形成处理中使用的权重系数的信息。
(15)根据上述(13)或(14)的无线通信设备，其中，所述波束形成单元包括通知单元，所述通知单元被配置为向与所述无线通信设备进行无线通信的设备通知信息，所述信息指示在同一时刻的资源中仅执行同一方向上的波束形成处理。
(16)根据上述(15)的无线通信设备，其中，所述通知单元将所述信息作为系统信息进行通知。
(17)根据上述(14)的无线通信设备，其中，所述波束形成单元对预定样本数使用关于同一权重系数的信息。
(18)一种通信控制方法，包括：
获取从排成二维阵列的天线元件输出的信号的IQ数据；和
针对在所述天线元件的阵列被保持的状态下的每个定时，布置所述IQ数据。
(19)一种通信控制方法，包括：
获取从排成二维阵列的天线元件输出的信号的IQ数据；
对所述IQ数据执行压缩处理；和
在所述压缩处理之前对所述IQ数据执行波束形成处理。
附图标记列表
100 RRH
200 BBU

Claims (19)

1.一种无线通信设备，包括：
排成二维阵列的天线元件；和
布置单元，被配置为：每次在所述天线元件的阵列被保持的状态时，布置从所述天线元件输出的信号的IQ数据。
2.根据权利要求1所述的无线通信设备，还包括：压缩单元，被配置为对由所述布置单元布置的二维IQ数据进行压缩处理。
3.根据权利要求2所述的无线通信设备，其中，所述布置单元将关于二维阵列的尺寸的信息通知给所述压缩单元。
4.根据权利要求2所述的无线通信设备，其中，所述压缩单元考虑所述天线元件之间的相关性来进行压缩。
5.根据权利要求1所述的无线通信设备，
其中，所述天线元件分别具有不同的极化平面，并且
如果来自不同极化平面的数据是同一时刻的IQ数据，则所述布置单元区分开布置所述来自不同极化平面的数据。
6.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述布置单元布置从所述天线元件的一部分输出的信号的IQ数据。
7.根据权利要求2所述的无线通信设备，还包括：输出单元，被配置为将经过所述压缩单元进行压缩处理后的数据输出到其他设备。
8.根据权利要求2所述的无线通信设备，还包括：波束形成单元，被配置为在由所述压缩单元进行压缩处理之前，对由所述布置单元布置的二维IQ数据执行波束形成处理。
9.根据权利要求8所述的无线通信设备，其中，所述波束形成单元从其他设备获取关于要在所述波束形成处理中使用的权重系数的信息。
10.根据权利要求8所述的无线通信设备，其中，所述波束形成单元包括通知单元，所述通知单元被配置为向与所述无线通信设备进行无线通信的设备通知信息，所述信息指示在同一时刻的资源中仅执行同一方向上的波束形成处理。
11.根据权利要求10所述的无线通信设备，其中，所述通知单元将所述信息作为系统信息进行通知。
12.根据权利要求9所述的无线通信设备，其中，所述波束形成单元对预定样本数使用关于同一权重系数的信息。
13.一种无线通信设备，包括：
排成二维阵列的天线元件；
压缩单元，被配置为对从所述天线元件输出的信号的IQ数据执行压缩处理；和
波束形成单元，被配置为在所述压缩单元进行压缩处理之前对所述IQ数据执行波束形成处理。
14.根据权利要求13所述的无线通信设备，其中，所述波束形成单元从其他设备获取关于要在所述波束形成处理中使用的权重系数的信息。
15.根据权利要求13所述的无线通信设备，其中，所述波束形成单元包括通知单元，所述通知单元被配置为向与所述无线通信设备进行无线通信的设备通知信息，所述信息指示在同一时刻的资源中仅执行同一方向上的波束形成处理。
16.根据权利要求15所述的无线通信设备，其中，所述通知单元将所述信息作为系统信息进行通知。
17.根据权利要求14所述的无线通信设备，其中，所述波束形成单元对预定样本数使用关于同一权重系数的信息。
18.一种通信控制方法，包括：
获取从排成二维阵列的天线元件输出的信号的IQ数据；和
每次在所述天线元件的阵列被保持的状态时，布置所述IQ数据。
19.一种通信控制方法，包括：
获取从排成二维阵列的天线元件输出的信号的IQ数据；
对所述IQ数据执行压缩处理；和
在所述压缩处理之前对所述IQ数据执行波束形成处理。
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