CN1875548A - 基带调制解调器和射频单元之间的开放接口 - Google Patents

Abstract

一种运行无线设施的方法，包括提供一个无线设施，该无线设施具有一个基带调制解调器和一个射频单元的物理上独立模块的结构，该射频单元包括射频控制工具和射频部件工具；并提供一个数据接口，使该基带调制解调器模块和该射频单元模块在该无线设施内相互连接。

Description

基带调制解调器和射频单元之间的开放接口

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域中的无线链路系统，特别地，本发明涉及一种具有模块结构的无线设施系统，一种运行无线设施的方法，以及一种用于在无线设施内连接基带调制解调器模块和射频单元模块的数字接口。

背景技术

如图1所示，这里所考虑的无线通信系统拓扑结构是“点对点”(PtP)和“点对多点”(PMP)。

如图1所示，在点对点的拓扑结构中，在不同位置的两个无线设施通过一个视距(LOS)连接组成了一个无线链路。一个无线链路能采用不同的模块方法、容量和频率运行。对无线设施的通常的频率范围是2-66GHz。在点对点链路中该业务模式是连续模式业务。通常，点对点无线链路用于一个移动通信网络中，以在基站收发信台(BTS)之间，BTS和基站控制器(BSC)之间，以及BSC和移动交换中心(MSC)之间形成连接。

如图1所示，在点对多点的拓扑结构中，无线通信网络包括接入点(AP)和多个接入终端(AT)。

点对多点网络通过接入点和接入终端之间的视距连接提供宽带无线接入(BwA)。点对多点网络的一个重要特征是它能够适应不同的链路条件，例如天气状况变化，以及通过自适调制和编码功能产生的容量需求。在点对多点系统中，该业务模式是分组模式业务。点对多点系统能够用于，例如公司通信和小型办公室/家庭办公室宽带连接，并且它提供一个处理日益增长的互联网业务量的解决方案。

无线通信的频带通常都经过许可，在不同的国家中频带的可获取性以及它们的价格有所不同。有效地利用可获取的带宽对网络运营商至关重要。同样，设施制造商必须支持多种频带。

下面，提出了一种无线设施的基本结构，作为本发明申请人/受让人所实施的一个例子。

图2表示的是一个由申请人/受让人提供的无线设施的总的结构。该系统包括室内单元，室外单元和连接这些单元的同轴电缆。该室外单元包括调制解调器和射频部件。在后面，描述集中在该室外单元上，因为这是本发明产生影响的部分。

图3显示了一个室外单元结构的概要。该室外单元的主要部件是天线、射频部件，调制解调器以及到该室内单元的接口。对于在该调制解调器和该射频部件之间传输的信号执行数字至模拟的转换。相应地，对接收的信号执行模拟至数字的转换。

基本上，该调制解调器部件包括如下功能：转发误差校正(FEC)的编码和解码；码元映射和解映射(诸如将码元映射到星座点，其中，经过码元映射，该信号有I-和Q分支)；脉冲整形滤波(匹配滤波)；发射机(TX)及接收机(RX)校正环路，其中包括校正环路，该校正环路执行数据校正算法，以校正I-和Q-分支之间的不平衡，该不平衡是由于模拟IQ-混频器和AD-转换器造成的，包括二次误差校正，平衡误差校正，偏差误差校正，和增益误差校正；接收机定时恢复，其中接收到的信号码元定时在此恢复)，以及载波恢复。

数字校正环路用于减轻在该系统中对射频部件的要求。该接收机定时和载波恢复环路可以实现为非数据辅助(NDA)或数据辅助(DA)类型。数据辅助算法的性能比非数据辅助算法的性能好，但是它们需要接收数据的一些知识才能运行。通常，这两种算法都实施在一个调制解调器中。

传统上，上述所有的调制解调器功能以及其它一些可能的功能都被实施在一个单独的调制解调器块内。通常，该实施已经是一个数字专用集成电路(ASIC)。已经为每一个新系统开发了专用调制解调器解决方案和射频部件，而这就是为什么一个系统中的基带调制解调器和射频部件的设计彼此高度相互依存。在产品开发阶段不可能对该射频部件进行测试，直到基带调制解调器设计也完成，反之亦然。

该设备被优化到一个特定的应用。该基带调制解调器和RF部件紧密结合，且需要被共同开发。例如，为了一个特定的射频解决方案，开发数字校正环路。通常，在该系统中不容易进行改动，这需要大量设计投入并可能消耗大量的时间。

如果在该系统的某些部件上进行了一些改动，可能需要重新考虑整个系统的实施。特别是大量的重新设计是耗时的，并增加了产品开发成本。

在每一个不同的新产品变种中，需要做为一个整体系统来开发调制解调器和射频部件。不能简单地独立测试它们，因为测试射频部件需要完整的调制解调器设计。由于该系统的天然封闭性，在系统设计或测试中使用一些第三方的组件(例如调制解调器芯片)的可能性通常非常有限。

发明内容

因此，本发明的一个目的是克服上述现有技术的缺点。

本发明是一个具有模块结构的无线设施系统，该系统包括基带调制解调器、数字接口，和射频单元，该单元包括射频控制装置和射频部件装置，其中该基带调制解调器和该射频单元分别构成了物理上分离的模块，该模块通过数字接口彼此相连。

基于本发明的一个优选修改，构成该基带调制解调器的该模块可能包括一个转发误差校正编码和译码的功能，以及一个码元映射和解映射的功能，而在构成射频单元的该模块中的该射频控制工具可能包括相应控制环路，该相应控制环路具有脉冲整形滤波功能，传输机和接收机校正环路功能，接收机定时恢复功能，和载波恢复功能。

优选地，通过该传输机和接收机校正环路功能对本发明进一步修改，该功能包括二次误差校正功能、平衡误差校正功能、偏差误差校正功能，和增益误差校正功能。

更进一步，该控制环路可能独立于该调制或业务类型。

本发明也是一种运行一个无线设施的方法，包括提供一个无线设施，该设施具有物理上独立的基带调制解调器模块以及包括射频控制装置和射频部件装置的射频单元；并为该基带调制解调器模块和该射频单元模块在该无线设施内部的相互连接提供一个数字接口。

其中，一个特别优选的修改是，该接口可以驱动从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送传输机数据，该传输机数据包括同相位成分信号和二次相位成分信号；从基带调制解调器模块向该射频单元模块发送传输机时钟信号；从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送控制信号，该控制信号对特定类型的功能提供支持；从该射频单元模块向该基带调制解调器模块发送接收机时钟信号；从该射频单元模块向该基带调制解调器模块发送接收机数据，该接收机数据包括同相位成分信号和二次相位成分信号；以及驱动该射频单元模块和该基带调制解调器模块之间交换微处理器信号。

基于本发明的这个修改，所有的信号可以是数字的，而时钟率可能是一个系统码元时钟率，除了在这种情形下：该调制解调器中的一个功能对每一个码元要求两个样值，其中支持一个双倍码元率频率。

此外，在根据本发明的该方法中，构成该基带调制解调器的该模块可以执行转发误差校正编码和解码以及码元映射和解映射的功能，而在构成该射频单元的该模块中的该射频控制装置包括相应控制环路，该控制环路可执行脉冲整形滤波，传输机和接收机校正，接收机定时恢复，和载波恢复。

在这种情况下，该传输机和接收机校正可能包括二次误差校正，均衡误差校正，偏差误差校正，和增益误差校正，而该控制环路可能独立于该模块和业务类型而运行。

更进一步，本发明是在一个无线设施中，连接一个基带调制解调器和一个射频单元模块的数字接口，其中，该基带调制解调器和该射频单元模块是物理上独立的，并且其中，该接口适于在模块之间执行信号交换。

作为一个选择，可能在该接口上并行或串行交换该信号。

在一个优选的修改中，该接口进一步包括从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送发射机数据的装置，其中该发射机数据包括同相位成分信号和二次相位成分信号；从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送传输机时钟信号的装置；从该调制解调器模块向该射频单元模块发送控制信号的装置，该控制信号对特定类型的功能提供支持；从该射频单元模块向该基带调制解调器模块发送接收机数据的装置，其中该接收机数据包括同相位成分信号和二次相位成分信号；以及在该射频单元模块和该基带调制解调器模块之间交换微处理器信号的装置。

基于本发明，将一种新的接口和调制设计原理引入到无线系统设计中。因此，便于单独设计、测试、和制造无线设施中的射频和基带部件，并为调制解调器和射频设备的设计提供了灵活性。使得无线系统能更加适应在例如调制方法或业务模式的系统规范中的迅速变化。能够单独以独立的版本开发、制造和测试调制解调器和射频平台。

进一步，根据现有技术，对于射频设备的集成可以尽早开始并且整个系统的风险由于对于一个实体的设计复杂程度的降低而得以减少。由于该接口支持多重调制、应用及业务模式，因此重新设计的量减少了。通过无线生产中更为简单的物资供给和更大的产量，实现了成本节约。

该接口对第三方组件制造商开放，这为系统设计和测试提供了更多的灵活性。开放接口和模块设计也通过例如为客户而不是整个系统提供射频模块从而为发现新的市场提供了可能性。

基于本发明，通过使用数字接口为该无线调制解调器功能引入了一种新的功能划分。因此，在此使用了术语“开放调制解调器-RF单元接口”。该接口使得无线系统的一种新型的模块设计成为可能。

基于上述，通过使用数字接口，能够将一些数字基带调制解调器功能从已知的基带调制解调器分离到自有的数字射频控制块内。该射频控制块和该射频部件共同构成了射频单元(RFU)模块。

该开放调制解调器-RFU接口，为该基带调制解调器和该射频单元之间提供了一个通用的接口。该接口使得该射频单元模块独立于调制或应用以及业务类型。它也使得独立开发和制造调制解调器和射频单元模块成为可能，并且由此减少了当射频发生变化时重新设计调制解调器的需求，或反之亦然。与已知的无线设施的解决方案相比，该新的接口为基带调制解调器和射频设计提供了更多的灵活性。

通过以下结合附图对本发明的优选实施例进行的详细说明，这些以及其它的功能，修改，以及优势将会更加明显。

附图说明

图1表示了点对点以及点对多点的网络拓扑图；

图2表示了一个根据现有技术的无线设施；

图3表示了根据图3的无线设施的室外单元结构。

图4表示了根据本发明的开放调制解调器-RFU接口解决方案；以及

图5表示了作为本发明优选实施例的开放调制解调器-RFU接口的应用。

具体实施方式

在本发明中，之前在该基带(BB)调制解调器上实施的一些数字调制解调器功能已经被转移到射频单元模块的射频控制块上。通过新的接口，根据上面所给出的在基带调制解调器和射频控制块之间的调制解调器功能的该功能划分将在后面作为例子予以展示。其它可供选择的功能划分也是可能的，并被本发明所涵盖，因此后面的描述的目的不在于将本发明限制到所描述的实施例中。

下面描述根据本发明的系统的一个优选实施例。相应地选择了下面的一个新的功能划分。

该基带调制解调器功能包括转发误差校正(FEC)编码和解码以及码元映射和解映射。

另一方面，该射频控制功能包括脉冲整形滤波功能(匹配滤波)；对于例如二次误差校正功能、均衡误差校正功能、偏差误差校正功能，和增益误差校正功能的传输机(TX)和接收机(RX)校正环路功能；接收机定时恢复，和载波恢复功能。

上述所有的控制环路都独立于例如连续数据或分组模式数据的调制或业务类型。

该接口意味着向第三方组件和单元提供商开放。该接口使得使用标准组件和更多的备供应商成为可能。通过这种灵活性，可能达到更高的产量，由此降低了价格并为最终产品提供了更多的选择。

通过使用常规的测试设备或简单的第三方调制解调器，可以对射频单元模块进行测试。例如，生产测试更为容易。无需像在以前的解决方案中那样，使得该系统特定的调制解调器部件准备好以测试射频部件。因为该射频控制包括了所有必备的校正环路，所以在该开放调制解调器接口中的传输机和接收机数据信号是可比的。

因此，基于本发明的系统的重要优势是在调制解调器和射频设计和制造中增加的灵活性。

特别地，该开放调制解调器-RFU接口使得系统的调制解调器和射频部件在产品开发、测试和制造中彼此独立。调制解调器和射频平台都能作为独立单元，以不同版本的独自开发。在实际的调制解调器部件就绪之前，就可以开始射频集成，反之亦然。同传统设计相比，在产品(版本)开发周期中，可以更早校验苛求的射频规范。

进一步，在射频集成中，可使用商用的调制解调器芯片或现场可编程门阵列(FPGA)，而不是调制解调器的专用集成电路(ASIC)。

独立的射频部件的该测试和校准可以是自动的，而且在制造中的功能测试的量可以减少。与传统的无线体系结构相比，这将导致更高的测试覆盖范围以及更低的制造成本。

基于本发明的系统的一个进一步重要的优势在于系统的模块设计结构。

具体而言，该模块设计结构为平行销售提供了可能性。除了该整体系统，也可以将无线模块出售给客户，这将增加模块和/或组件的销售量。

本发明根本的体系结构使得产品的变异的数量最小化，而苛求组件的组件产量最大化。因此，可减少该产品的总体生命成本。由于普通的结构和对体系结构模块和组件的重新利用，对产品的变异和功能的开发更容易和迅速了。可以获得研发成本和投资的关键性节约。

此外，对于一个实体有降低设计复杂性的优势。更确切地说，该开放调制解调器-RFU接口在该系统中引入了更小的设计实体。更小的实体更不复杂，能更快速地设计和测试，并且因此包含了更低的风险程度。

图5表示了该开放调制解调器-RFU接口的一个可能实施的原理。该接口包括了传输机(TX)和接收机(RX)同相(I-)和二次相(Q-)数据信号，传输器机和接收机时钟信号以及一些必要的控制信号，例如对分组模式业务的支持。还包括了一个串行模式的微处理器接口。该调制解调器和射频单元(RFU)通过一个连接器相互连接，通过该连接器驱动该接口的信号。

该接口的所有信号都是数字的，并且该时钟率是该系统码元率。然而，在该接收机方向，必须支持一个双码元率频率，以便调制解调器的一些功能对每个码元要求两个样值。

该接口实施的关键项是低时钟率和低引脚数。因此，该实施的目的在于尽可能地简单。

为了保证低引脚数，可以考虑该接口信号的串行化。串行化也为该基带调制解调器和该射频单元之间的距离提供了灵活性。然而，本发明不限于使用串行接口，也可以使用一个并行的接口。

相应的，基于本发明的接口提供了支持多重调制、应用、和业务模式。

特别的，对不同系统规范的广泛支持减少了对该系统重新设计的量。因此，在一个现有系统上能容易而迅速地实施规范的变化。例如，可能使用具有不同调制解调器的射频单元。产品变异和功能的开发变得更加容易和迅速。

进一步，根据本发明的接口的另一个重要优势在于该接口是开放(行业标准)给第三方组件制造商的。

因此，由于设备提供商数量的增加，该开放调制解调器-RFU接口使得该组件的来源更容易和更便宜。在产品开发和测试中，也可能使用商用调制解调器芯片。可以拓展与不同组件设备供应商的合作。开放接口也使得高网络化(合伙)产品创造成为可能。

上述的描述包括一种运行无线设施的方法，包括提供一种无线设施，该设备具有物理上独立的基带调制解调器和射频单元模块的结构，该射频单元包括射频控制装置和射频部件装置；并为该基带调制解调器模块和该射频单元模块在该无线设施内部的相互连接提供一个数字接口。

虽然上面对目前被看作本发明的优选实施例进行了描述，需要理解的是，对其仅仅是作为例子而提出，而且能够在不背离在所附权利要求中定义的本发明的精神和范围，进行多种修改。

Claims (16)

1.一种具有模块结构的无线设施系统，该系统包括：

基带调制解调器；

数字接口；以及

包括射频控制装置和射频部件装置的射频单元，

其中，该基带调制解调器和该射频单元分别构成了物理上独立的模块，该模块通过数字接口彼此相互连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其中构成该基带调制解调器的模块包括：

执行转发误差校正编码和解码的校正装置；以及

进行码元映射和解映射的码元映射装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其中该射频控制装置包括脉冲整形滤波的相应控制环路，传输机和接收机校正环路，执行接收机定时恢复的定时恢复装置，以及执行载波定时恢复的载波恢复装置。

4.根据权利要求3所述的系统，其中该传输机和接收机校正环路包括执行二次误差校正的二次误差校正装置、执行平衡误差校正的平衡误差校正装置、执行偏差误差校正的偏差误差校正装置和执行偏差误差校正的增益误差校正装置。

5.根据权利要求3所述的系统，其中该控制环路独立于调制或业务类型。

6.一种运行无线设施的方法，所述方法包括：

提供一种无线设施，该无线设施具有物理上独立的基带调制解调器和射频单元模块，该射频单元包括射频控制装置和射频部件装置；以及

为该基带调制解调器模块和该射频单元模块在该无线设施内部的相互连接提供一个数字接口。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送发射机数据，该传输机数据包括同相成分信号和二次相成分信号；

从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送传输机时钟信号；

从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送控制信号，该控制信号对特定类型的功能提供支持；

从该射频单元模块向该基带调制解调器模块发送接收机时钟信号；

从该射频单元模块向该基带调制解调器模块发送接收机数据，该接收机数据包括同相位成分信号和二次相位成分信号；以及

在该射频单元模块和该基带调制解调器模块之间交换微处理器信号；

其中，所述的发送步骤和所述的交换步骤都由该数字接口驱动。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括将所有的信号提供为数字信号，且其中，一个时钟率被提供为系统码元时钟率，除非当支持双码元率频率时，该调制解调器的一个功能对每码元使用两个样值。

9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括下列步骤：转发

误差校正编码和解码；

码元映射和解映射；并且

在该基带调制解调器中实施该转发误差校正编码和解码，以及码元映射和解映射步骤。

10.根据权利要求6所述的方法系统，其中在构成该射频单元的该模块中的该射频控制装置包括相应控制环路，该相应控制环路执行脉冲整形滤波、传输机和接收机校正、接收机定时恢复和载波恢复。

11.根据权利要求10所述的方法，其中该传输机和接收机校正包括二次误差校正、平衡误差校正、偏差误差校正和增益误差校正。

12.基于权利要求10所述的方法，其中该控制环路独立于该调制或业务类型而运行。

13.一种在无线设施中连接基带调制解调器和射频单元模块的数字接口，其中，该基带调制解调器模块和该射频单元模块物理上独立，且其中，该接口被配置成在模块之间执行信号交换。

14.根据权利要求13所述的接口，其中串行交换该信号。

15.根据权利要求13所述的接口，其中并行交换该信号。

16.根据权利要求13所述的接口，进一步包括：

第一发送装置，用于从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送发射机数据，该发射机数据包括同相成分信号和二次相成分信号；

第二发送装置，用于从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送传输机时钟信号；

第三发送装置，用于从该基带调制解调器模块向该射频单元模块发送控制信号，该控制信号对类型特定的功能提供支持；

第四发送装置，用于从该射频单元模块向该基带调制解调器模块发送接收机时钟信号；

第五发送装置，用于从该射频单元模块向该基带调制解调器模块发送接收机数据，该接收机数据包括同相位成分信号和二次相位成分信号；以及

在该射频单元模块和该基带调制解调器模块之间交换微处理器信号的交换装置。

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