CN212064377U - 基站系统 - Google Patents

Abstract

一种基站系统，包括基带处理单元、射频拉远集线器和多个射频拉远单元。射频拉远集线器包括信号功率测量单元、信号合并单元、处理单元和多个寄存器。在上行链路，信号功率测量单元用于累加多个射频拉远单元的IQ信号功率值，并将累加的功率值存储在对应该射频拉远单元的寄存器内；处理单元用于读取每个寄存器内累加的功率值，并对应分配每个射频拉远单元的上行数据权重值；信号合并单元用于依据该权重值对多个射频拉远单元的上行信号加权合并。该基站系统根据实时测量的加权信号进行合并，可以有效提升合并后信号的信噪比。

Description

基站系统

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种基站系统。

背景技术

传统的分布式基站系统采用基带处理单元(BBU)加射频拉远单元(RRU)的C-RAN架构，这种方式使得基站密度和网络部署成本大大增加。于是一种基带处理单元加射频拉远集线器(R-Hub)加射频拉远单元的架构被提出，这种方式通过射频拉远集线器连接多个射频拉远单元，由射频拉远集线器在下行完成基带数据的路由和转发，在上行完成射频拉远单元的重组和上传。新的架构有布线更灵活和成本更低的优势，但是目前的基站系统及其内部的射频拉远集线器应用功能单一，无法满足5G大规模商用新形势下的通信扩容等用户需求，仍有进一步优化的空间。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种能够在上行链路中优化多个射频拉远单元信号合并过程的基站系统。

一种基站系统，包括基带处理单元、射频拉远集线器和多个射频拉远单元，所述射频拉远集线器分别与所述基带处理单元和多个所述射频拉远单元通信连接；

所述射频拉远集线器包括信号功率测量单元、信号合并单元、处理单元和多个寄存器；

所述信号功率测量单元连接多个所述寄存器，每个所述寄存器对应一个所述射频拉远单元设置；

所述处理单元连接所述信号合并单元和多个所述寄存器；

在上行链路，所述信号功率测量单元用于累加多个所述射频拉远单元的IQ信号功率值，并将累加的所述功率值存储在对应该射频拉远单元的所述寄存器内；

所述处理单元用于读取每个所述寄存器内累加的功率值，并对应分配每个所述射频拉远单元的上行数据权重值；

所述信号合并单元用于依据该权重值对多个所述射频拉远单元的上行信号加权合并。

进一步地，所述寄存器还用于在预设时间间隔后清零内部存储的所述IQ信号功率值。

进一步地，所述射频拉远集线器还包括低物理层数据链路处理单元，所述基带处理单元还包括高物理层数据链路处理单元；

所述高物理层数据链路处理单元用于在所述基带处理单元内进行高物理层数据链路处理，所述低物理层数据链路处理单元用于在所述射频拉远集线器内进行低物理层数据链路处理。

进一步地，所述低物理层数据链路处理单元还用于：

在上行链路，对数据进行压缩；

在下行链路，对数据进行解压缩。

进一步地，所述基带处理单元包括第一接口；所述射频拉远集线器还包括第二接口和多个第三接口；所述射频拉远单元包括第四接口；

所述基带处理单元通过所述第一接口与所述射频拉远集线器的所述第二接口通信连接；

所述射频拉远集线器通过所述第三接口与一个所述射频拉远单元的所述第四接口通信连接。

进一步地，所述第二接口的数量为多个；

一个所述射频拉远集线器可通过所述第二接口与另一个所述射频拉远集线器的所述第二接口通信连接；

多个所述射频拉远集线器可级联。

进一步地，所述第一接口及所述第二接口为eCPRI接口，所述第三接口及所述第四接口为CPRI接口。

进一步地，所述射频拉远集线器还包括资源单元，所述资源单元通信连接所述信号合并单元；

所述资源单元在上行链路用于将合并前的多组IQ信号功率值与预设的阈值进行对比，并清除小于阈值的IQ信号。

进一步地，所述基站系统还包括连接所述射频拉远集线器的主时钟模块；

所述主时钟模块用于同步所述射频拉远集线器与所述基带处理单元及所述射频拉远单元的时间与频率。

进一步地，所述基站系统还包括时钟芯片，所述时钟芯片设于所述射频拉远集线器和所述射频拉远单元内；

所述时钟芯片用于转换所述射频拉远集线器和所述射频拉远单元内的信号频率。

相较于现有技术，本实用新型提出的基站系统通过在上行多个射频拉远单元的信号合并过程中通过信号功率测量单元累加IQ信号功率值，并针对累加的功率值分配权重，从而根据权重进行上行信号合并，可以显著提升合并后信号的信噪比。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中基站系统的结构示意图。

图2为图1所示的基站系统中基带处理单元与射频拉远集线器的结构示意图。

图3为另一实施例中基站系统的结构示意图。

图4为图1所示的基站系统中的射频拉远集线器在下行链路的执行步骤图。

图5为图1所示的基站系统中的射频拉远集线器在上行链路的执行步骤图。

图6为图1所示的基站系统中的射频拉远集线器在上行链路进一步地执行步骤图。

主要元件符号说明

基站系统 100

基带处理单元 10

第一接口 11

高物理层数据链路处理单元 12

射频拉远集线器 20

第二接口 21

第三接口 22

处理单元 23

寄存器 24

信号功率测量单元 25

信号合并单元 26

低物理层数据链路处理单元 27

资源单元 28

射频拉远单元 30

第四接口 31

主时钟模块 40

时钟芯片 50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

请同时参阅图1与图2，本实用新型一实施例提出一种基站系统100，包括基带处理单元10、射频拉远集线器20和多个射频拉远单元30，射频拉远集线器20分别与基带处理单元10及多个射频拉远单元30通信连接。

基带处理单元10即Base band Unite(BBU)，是现代移动通信网络系统中大量使用的分布式基站架构，一般设置于中心机房内。射频拉远单元30即Remote Radio Unit(RRU)，一般置于室外邻近天线设置。射频拉远集线器20即RRU-Hub或R-Hub，置于基带处理单元10与射频拉远单元30之间，负责在下行完成基带数据的路由和转发，在上行完成RRU数据的重组和上传。

射频拉远集线器20包括处理单元23、多个寄存器24、信号功率测量单元25及信号合并单元26。

信号功率测量单元25连接多个寄存器24，每个寄存器24对应一个射频拉远单元30设置。处理单元23连接信号合并单元26和多个寄存器24。

在上行链路，信号功率测量单元25用于累加多个射频拉远单元30的IQ信号功率值，并将累加的功率值存储在对应该射频拉远单元30的寄存器24内。处理单元23用于读取每个寄存器24的内累加的功率值，并对应分配每个射频拉远单元30的上行数据权重值。信号合并单元26用于依据该权重值对多个射频拉远单元30的上行信号加权合并。根据实时测量的加权信号进行合并可以有效提升合并后信号的信噪比。

具体地，信号的合并采用最大比合并算法(MRC)，最大比合并方案在接收端只需对接收信号做线性处理，然后利用最大似然检测即可还原出发端的原始信息。其译码过程简单、易实现。合并增益与分集支路数成正比。

进一步地，寄存器24还用于在预设时间间隔后清零寄存器24内部存储的IQ信号功率值，并重新开始累加。

在一实施例中，射频拉远集线器20还包括低物理层数据链路处理单元27，基带处理单元10还包括高物理层数据链路处理单元12。

高物理层数据链路处理单元12用于在基带处理单元10内进行高物理层数据链路处理，低物理层数据链路处理单元27用于在射频拉远集线器20内进行低物理层数据链路处理。

具体地，低物理层数据链路处理单元27在低物理层数据链路处理中主要包括，在下行链路：对数据依次进行子载波映射、相位预补偿、傅里叶变换、添加循环前缀、低通滤波；在上行链路：对数据依次进行删除循环前缀、傅里叶变换、相位后补偿、子载波解映射。

进一步地，射频拉远集线器20同时支持4发4收(4T4R)和2发2收(2T2R)的Option-8射频拉远单元30，射频拉远集线器20与4发4收的射频拉远单元30之间的IQ数据需经过16bit到8bit的压缩。

因此，低物理层数据链路处理单元27还用于在上行链路，对数据进行压缩；在下行链路，对数据进行解压缩。

解压缩步骤将8bit数据解压为16bit数据，压缩步骤将16bit数据压缩为8bit数据。使得子载波映射与子载波解映射均基于8bit数据执行；相较于16bit数据而言，优化了处理速度，减少了资源占用。

进一步地，添加循环前缀置于相位预补偿之后，相位后补偿置于删除循环前缀之后，这样设置最大化减少了相位补偿操作的IQ数据点数量。

在一实施例中，射频拉远集线器20还包括资源单元28，资源单元28通信连接信号合并单元26。资源单元28在上行链路用于将合并前的多组IQ信号功率值与预设的阈值进行对比，并清除小于阈值的IQ信号。

阈值经系统内多次调试与计算得出，通过阈值的划分，确保了信号传输不失真的同时，尽量减少了噪声，优化了合并后的上行数据信噪比。通过阈值比对进行噪声过滤还具有响应快，逻辑资源占用少等优点。

具体地，基带处理单元10、射频拉远集线器20和射频拉远单元30之间可通过光纤通信连接，但不限于此。

在一实施例中，基带处理单元10包括第一接口11，射频拉远集线器20包括第二接口21和第三接口22，射频拉远单元30包括第四接口31。

基带处理单元10通过第一接口11与射频拉远集线器20的第二接口21通信连接，射频拉远集线器20通过第三接口22与射频拉远单元30的第四接口31通信连接，每个射频拉远集线器20可连接多个射频拉远单元30。每个射频拉远集线器20连接的射频拉远单元30的数量由实际应用场景决定。

进一步地，一个射频拉远集线器20可通过第二接口21与另一个射频拉远集线器20的第二接口21通信连接；多个射频拉远集线器20可级联。

具体地，第一接口11与第二接口21可为eCPRI接口，第三接口22与第四接口31可为CPRI接口，但不限于此。

具体地，每个第三接口22均可通过一个第四接口31通信连接一个射频拉远单元30。图示中，每个射频拉远集线器20仅连接了一个射频拉远单元30；实际应用环境下，每个射频拉远集线器20连接射频拉远单元30的数量优选为8个，但不限于此。

可以理解，基站系统100在建立伊始，考虑用户数量及成本控制，覆盖的范围有限，即系统内射频拉远单元30的数量有限，优先满足用户密集区域的信号支持，射频拉远集线器20可预留多个第三接口22，以满足后续扩容的需要。当用户数量增加或需扩大覆盖范围时，通过第三接口22接通新的射频拉远单元30即可。

进一步地，多个射频拉远集线器20级联使用时，一个主射频拉远集线器20连接一个基带处理单元10传输数据，多个从射频拉远集线器20连接主射频拉远集线器20。级联的设计在保证射频拉远集线器20结构统一的同时，满足灵活配置独立部署与多级级联部署。

综上所述，请一并参阅图4至图6，射频拉远集线器20的具体执行步骤包括：

在下行链路：

S101：接收基带处理单元10完成高物理层数据链路处理后的数据。

S102：对数据进行下行低物理层数据链路处理。

S103：将数据分发至多个射频拉远单元30。

在上行链路：

S201：接收多个射频拉远单元30发送来的上行数据，并合并上行数据。

S202：对合并后的数据进行上行低物理层数据链路处理。

S203：将数据传输至基带处理单元10进行高物理层数据链路处理。

进一步地，在上行的多个射频拉远单元30数据合并过程中，还包括以下步骤。

S301：判断合并前上行数据中每组数据的IQ信号功率是否大于一预设的阈值。

若为是，则进入步骤S302，若为否，则进入步骤S303。

S302：当一组数据的IQ信号功率大于预设的阈值时，保留该组数据，并进入步骤S304。

S303：当一组数据的IQ信号功率小于预设的阈值时，清除该组数据。

S304：对多组保留的数据进行合并。

射频拉远集线器20通过执行上述流程，将原有在基带处理单元10进行的低物理层数据链路处理流程搬移至射频拉远集线器20内完成，优化了数据链路处理能力。下行信号经过下行低物理层数据链路处理后分发至每个射频拉远单元30，通过合理部署射频拉远单元30扩展了下行信号覆盖范围，减少或规避了信号覆盖盲点。

在一实施例中，基站系统100还包括主时钟模块40，主时钟模块40与射频拉远集线器20通信连接。

主时钟模块40先同步射频拉远集线器20的时间。具体地，主时钟模块40通过参考其外接的GPS模块每秒输入的脉冲信号上升沿，从而得到具体的时间信号。

可以理解，主时钟模块40还可以通过其它方式获取时间信号，包括但不限于北斗、伽利略等系统。

射频拉远集线器20在同基带处理单元10进行数据收送的过程中由射频拉远集线器20每个时隙向基带处理单元10发送一个时间包，以同步射频拉远集线器20与基带处理单元10的时间。

射频拉远集线器20在同射频拉远单元30进行数据收送的过程中射频拉远集线器20向每个射频拉远单元30发送对应的同步字节，同步字节与射频拉远单元30的第四接口31相对应，以同步射频拉远集线器20与射频拉远单元30的时间。

基站系统100的时间同步设计方案不依赖于精准时间协议(PTP)，在降低成本的同时还能够加快系统的集成和部署进度。

请参阅图3，在一实施例中，基站系统100还包括时钟芯片50，时钟芯片50设置于每个射频拉远集线器20和射频拉远单元30内，用于转换传输信号的频率。在本实施方式中，射频拉远集线器20为主同步单元，射频拉远单元30为从同步单元。

具体地，射频拉远集线器20参考外接主时钟模块40的同步频率；通过时钟芯片50将射频拉远集线器20内工作频率转换为接口频率。

通过以太网将接口频率从射频拉远集线器20同步至射频拉远单元30。

通过时钟芯片50将接口频率转换为射频拉远单元30内工作频率。

其中，请同时参阅图1，接口频率对应第三接口22和第四接口31，接口频率的在传输过程中不易受影响而产生波动。

系统的频率同步设计方案通过射频拉远集线器20及射频拉远单元30内部的时钟芯片50完成频率的转换，从而避免了接口传输过程中频率的波动，保证了通讯质量。

本实用新型的所述基站系统100通过在射频拉远集线器20内完成低物理层数据链路处理，优化了基站系统100的信号覆盖范围，减少或规避了信号覆盖盲点；还通过在上行多个射频拉远单元30的信号合并过程中通过信号功率测量单元25累加IQ信号功率值，并针对累加的功率值分配权重，从而根据权重进行上行信号合并，可以显著提升合并后信号的信噪比。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基站系统，包括基带处理单元、射频拉远集线器和多个射频拉远单元，所述射频拉远集线器分别与所述基带处理单元和多个所述射频拉远单元通信连接，其特征在于：

所述射频拉远集线器包括信号功率测量单元、信号合并单元、处理单元和多个寄存器；

所述信号功率测量单元连接多个所述寄存器，每个所述寄存器对应一个所述射频拉远单元设置；

所述处理单元连接所述信号合并单元和多个所述寄存器；

在上行链路，所述信号功率测量单元用于累加多个所述射频拉远单元的IQ信号功率值，并将累加的所述功率值存储在对应该射频拉远单元的所述寄存器内；

所述处理单元用于读取每个所述寄存器内累加的功率值，并对应分配每个所述射频拉远单元的上行数据权重值；

所述信号合并单元用于依据该权重值对多个所述射频拉远单元的上行信号加权合并。

2.如权利要求1所述的基站系统，其特征在于：所述寄存器还用于在预设时间间隔后清零内部存储的所述IQ信号功率值。

3.如权利要求1所述的基站系统，其特征在于：所述射频拉远集线器还包括低物理层数据链路处理单元，所述基带处理单元还包括高物理层数据链路处理单元；

所述高物理层数据链路处理单元用于在所述基带处理单元内进行高物理层数据链路处理，所述低物理层数据链路处理单元用于在所述射频拉远集线器内进行低物理层数据链路处理。

4.如权利要求3所述的基站系统，其特征在于：所述低物理层数据链路处理单元还用于：

在上行链路，对数据进行压缩；

在下行链路，对数据进行解压缩。

5.如权利要求1所述的基站系统，其特征在于：所述基带处理单元包括第一接口；所述射频拉远集线器还包括第二接口和多个第三接口；所述射频拉远单元包括第四接口；

所述基带处理单元通过所述第一接口与所述射频拉远集线器的所述第二接口通信连接；

所述射频拉远集线器通过所述第三接口与一个所述射频拉远单元的所述第四接口通信连接。

6.如权利要求5所述的基站系统，其特征在于：所述第二接口的数量为多个；

一个所述射频拉远集线器可通过所述第二接口与另一个所述射频拉远集线器的所述第二接口通信连接；

多个所述射频拉远集线器可级联。

7.如权利要求5所述的基站系统，其特征在于：所述第一接口及所述第二接口为eCPRI接口，所述第三接口及所述第四接口为CPRI接口。

8.如权利要求1所述的基站系统，其特征在于：所述射频拉远集线器还包括资源单元，所述资源单元通信连接所述信号合并单元；

所述资源单元在上行链路用于将合并前的多组IQ信号功率值与预设的阈值进行对比，并清除小于阈值的IQ信号。

9.如权利要求1所述的基站系统，其特征在于：所述基站系统还包括连接所述射频拉远集线器的主时钟模块；

所述主时钟模块用于同步所述射频拉远集线器与所述基带处理单元及所述射频拉远单元的时间与频率。

10.如权利要求9所述的基站系统，其特征在于：所述基站系统还包括时钟芯片，所述时钟芯片设于所述射频拉远集线器和所述射频拉远单元内；

所述时钟芯片用于转换所述射频拉远集线器和所述射频拉远单元内的信号频率。

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