TW201218663A - Systems and methods for distributed antenna system reverse path summation using signal-to-noise ratio optimization - Google Patents

Systems and methods for distributed antenna system reverse path summation using signal-to-noise ratio optimization Download PDF

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TW201218663A TW100120533A TW100120533A TW201218663A TW 201218663 A TW201218663 A TW 201218663A TW 100120533 A TW100120533 A TW 100120533A TW 100120533 A TW100120533 A TW 100120533A TW 201218663 A TW201218663 A TW 201218663A
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Description

201218663 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關用於分散式天線系統反向路徑求和的系 統和方去’特別是使用信噪比優化的分散式天線系統反向 路徑求和的系統和方法。 【先前技術】 分散式天線系.統被用纟諸如蜂寫通信 < 類的聯播應$ 中。通常，多個遠端天線單元（RAU)經由使用例如菊花 鏈、級聯、星形、或混合的結構的光纖網路與公共主機單 元麵接。在下行鏈路方向中，當主機單元將數位化的犯信 .號發出到RAU並且每-RAU均發送相同的RF信號時，聯 播操作是簡單的。因此，主機單元完全處於下行鏈路聯播 操作的功率及其它傳輸參數的控制之下。在上行鏈路方向 中，每- RAU均接收無線RF信號。上行鏈路聯播操作包 括對來自每一 RAU的數位化的RF信號進行求和，從而主 機單元接收單個複合信I主機單元的目標是能夠處理單 個複合信號，就好像該複合信號是從單個天線接收到的俨 號《然而，主機單元並不能完全控制RAU接收到的無線 信號的功率。例如，發射到RAU特定手拉_ τ付早7L的位置將會 影響RAU接收到的信號的功率。而且，Ratt AU網路拓撲結構 將會影響來自不同RAU的信號如何被相加到_ J起，這影響 了主機單元接收到的數位RF信號的相對燁M。Λ a 1 〇 § RAU 網 路包括一組非同質的RAU設備從而信噪比、 雜矾係數、和 201218663 其他參數在整個RAU網路中並非全部相同 到…信號内的數位RF…量進:主機接收 (ncrnnalizing)的方案變得更加的複雜。 $ ~化 出於上述原因和當本領域技術人員讀取和 書時變得清楚的下述原目’在本領域中需要用絲明 聯播系統的改進的反向路徑信號求和的系統和方法路 【發明内容】 本發明的實施例提供了反向路徑求和的方法㈣統， 並且將通過閱讀和研究以下說明書而被理解。 在個貝把例中，一種分散式天線系統的反向路經求 方法。括’對刀政式天線系統的多個遠端天線單元的 ㈣路本底雜訊進行歸—化，其中，基於具有所述多個遠 端天線單it中最低的本底雜訊的第—遠端天線單元來對所 述上订鏈路本底雜訊進行歸—化；以及利用縮放係數對所 述夕個遠ί而天線單元中的每一個的上行鏈路輸出增益進行 縮放其中，所述縮放係數基於與所述多個遠端天線單元 耦接的主機單兀的複合最大主機峰值功率來對所述上行鏈 路輸出增益進行衰減。 【實施方式】 在以下詳細的描述中’參照了附圖，所述附圖構成了 尤月曰的部分’並且其中示出了通過其可實現本發明的 專門示出的貫施例。以足夠的細節描述了這些實施例從而 201218663 使得本領域技術人員能夠實現本發明， 不脫離本發明的範圍的情況下，可以 :二亥理解，在 -51- 4- 他貫施例並且 匕輯方面、機械方面和電子方面進行 因 下詳細描述並非限制性的。 ㈡此以 本發明的實施例提供了為了對任—聯播結構的動 =打優化而調整遠端天線單元的反向路徑增益的系統和 。本發明的貫施例解決了這樣的問題：針對任音數量 的非同質遠端天線單元’以任意給定的雜訊係數（則和 增益’為級聯、星形、或其他混合的結構的分散式天線系 統遠端天線單元提供最佳信噪比（SNR)求和。而且，如下 所述’。通過在無線RF信號與其他信號求和之前執行無°線 RF信號的數位衰減，本發明的實施例還為適當準備的真實 世界的安裝提供了較低可能性的數位溢出。而i，本發明 的實施例在分別對每-RAU的SNR進行等權均衡的同時保 持高SNR，這對於主機單元接收到的複合上行鏈路信號的 性能是有益的。 圖1A示出了本發明的一個實施例的簡單星形結構的具 有2個遠端天線單元（RAU)的分散式天線系統（das ) ι〇〇。 DAS 100包括按星形結構與主機單元搞接的第一 rau 110 和第二 RAU 115°DAS 100 是非同質 DAS，其中 RAU 110 和RAU 1 1 5具有彼此不同的性能特徵，如以下表1中的參 數所示。在圖1所示的實施例中，RAU丨丨〇包括“棱鏡遠 端’’ RAU’而RAU包括“頻譜HUB” RAU，二者均由ADC Telecommunications公司製造。本領域技術人員將會認識 201218663 到，選擇這兩種RAU是隨意的並且僅為了說明的目的，並 且本發明的實施例的範圍將不限於僅包括這些特定類別的 RAU 的 DAS。 表1
RAU 110 (棱鏡） RAU 115 (頻譜） L 複合 棱鏡 NF UL = 5dB 頻譜 NF UL = 17dB 棱鏡增益UL = 30dB 頻譜增益UL = 30dB ——— 複合最大峰值主機 輸出功率=OdBm + OdBm = 3dBm (由主機限幅到 OdBm) 棱鏡最大峰值主機輸 出功率 =OdBm 頻譜最大峰值主機輸 出功率=OdBm kTB (Β = 1Ηζ)= -174dBm kTB (Β = 1Ηζ)= -1 74dBm 棱鏡雜訊功率UL = -174+30+5 = -139dBm/Hz 頻譜雜訊功率UL = -174+30+17 = -127dBm/Hz 棱鏡雜訊功率+頻 谱雜訊功率UL = -139 dBm/Hz + -127 dBm/Hz = -126.7 dBm/H7 棱鏡 SNR(lHz) = 0 - (-139) = 139dB 頻譜 SNR(lHz) = 〇 - (-127) = 127dB SNR (1Hz) = 〇 -(-126.7) = 126.7dB 對於棱鏡RAU 110和頻譜rAU 115二者，上行鏈路増 盈被固定為30dB。為了此處的討論，假定通過主機單元1〇5 進行的截斷或限幅來處理當RAU 11 〇和RAU 11 5二者以接 近最大功率工作時引起溢出。例如，主機單元丨〇5的求和 獲知"的複合彳§號的增盈可在〇 d B和3 0 d B之間被調整，但是 在RAU 110和RAU 115各自的增益被求和之前並未相對於 彼此而被調整。如圊1B所示，單個頻譜raU 1 1 5系統的雜 7 201218663 訊功率比棱鏡RAU 1 10高l2dB，並且由於主機單元1〇5_ 的峰值輸出功率（在此也被稱作複合最大主機峰值功率） 被固定為OdBm，因此SNR比頻譜RAXJ 1 15低i2dB。而且 如果來自兩個RAU 11 0和115的上行鏈路信號被簡單相 加’則該系統的整體動態範圍被降低到126.7dB，如表i的 第三列所示。在此情況下，頻譜RAU 1 1 5的聯播部分主宰 了複合信號的全系統動態範圍。
相對於將來自RAU 1 1〇和RAU 1 1 5的上行鏈路信號簡 单相加，可替代地通過將頻譜RAU〗丨5的雜訊功率歸一化 為棱鏡RAU 11 0的雜訊功率，在此情況下，通過從頻譜尺八。 115信號減去i2dB的增益（雜訊係數的差），來保留DAS 1〇〇的全動態範圍。以下，該結果在圖lc中總體上由1〇2 和表2表示。 201218663 表2 RAU Π 0 (棱録） RAU 115 (頻譜） 歸一化到棱鏡RAU 11 〇的雜訊功率 複合 棱鏡 NF UL = 5dB 頻譜 NF UL = 17dB 棱鏡增益UL - 30dB 化的頻譜增益UL =30dB - 12dB = 18dB 棱鏡最大峰值主機輸 出功率=OdBm 頻譜最大峰值主機輸 出功率=OdBm - 12dB =-12dBm 複合最大峰值主機 輸出功率=lmW + .063mW = 0.2653 dBm (由主 機限幅到OdBm) kTB (Β = 1Ηζ)= -1 74dBm kTB (B=lHz)= — -174dBm 棱鏡雜訊功率UL = -174+30+5 = -139dBm/Hz SNR (1Hz)= 0 - (-139) = 139dB 歸一化的頻譜雜訊功 率 UL= -174+18 + 17 = -139dBm/Hz ~~5^t~~SNR (1Hz)= -12 - (-139) = 127dB 棱鏡雜訊功率+歸 一化的頻譜雜訊功 率 UL = -139 + -139 _= -1 3 6dBm/Hz SNR (1Hz) = 0 -(-136) = 136dB 通過針對相等的雜訊功率進行歸一化的棱鏡RAU 1 1 0 彳頻4 RAU 11 5，利用以下公式對每一起作用的RAU的增 现進行縮放，以停留在主機單元105的〇dBm複合最大功率 之下。 縮放係數=[lmW/理論複合功率（w)]，或者 [OdBm - 理論複合功率dBm] 201218663 例如，理論複合輸出功率是2653dBme·對於表2的值， 這產生了 -0.2653的縮放係數。將該縮放係數應用於rau 11 0和RAU 1 1 5產生了如圖i D和下麵的表3中所示的結果。 表3
RAU 110 (棱鏡） 應用了 -0.2653 dB 的 縮放係數 RAU 115 (頻譜） 歸一化到棱鏡RAU 1 1 〇的雜訊功率並且 應用了 -0.2653 dB 的 縮放係數 複合 棱鏡 NF UL = 5dB 頻譜 NF UL = 17dB 棱鏡增益UL = 30dB - .2653dB = 29.734dB 歸一化的頻譜增益UL =3 OdB - 12dB - .2653dB = 17.734 dB 棱鏡最大峰值主機輸 出功率=-.2657dBm 頻譜最大峰值主機輸 出功率=-12.266 dBm 複合i:大峰值主機 輸出功率= -2653dBm + -12.2653 dBm = 0 dBm kTB (Β=1Ηζ)= -174dBm kTB (Β = 1Ηζ)= -174dBm 棱鏡雜訊功率UL = -174+29.73 + 5 = -139.266dBm/Hz 歸一化的頻譜雜訊功 率 UL = -174+18+17 =-139.265 dBm/Hz 棱鏡雜訊功率+歸 一化的頻譜雜訊功 率 UL =-1 36.255dBm/Hz 棱鏡 SNR (1Hz)= 〇 - (-1 39) = 139dB 頻譜 SNR(lHz) = -12-(-139) = 127dB SNR (1Hz) = 〇 -(-136) = 0 -(-1 36.265)= 136.255dB 例如，DAS 100的複合SNR被從127dB (使用圖1A和 表1中所示的直接求和）改善為136.26dB。 10 201218663 圖2是示出了提供最佳SNR求和的上述方法的流程 圖。應用於圖“的DAS100的該方法.保持了棱鏡RAu = 和頻譜RAUH5二者各自的SNR，並且對兩個RAu的本底 雜訊進行歸—化，從而使聯播的SNR最大化。該方法在步 驟210開始，在步驟21〇中，使DAS中的多個_的上^ 鏈路本底雜訊歸-化為具有最低本底雜訊的RAu的雜訊功 率。即’具有最低本底雜訊# RAU的雜訊功率限定了本底 雜訊歸-化的值。以上參照圖lc討論了該處理。該方法進 行到步驟220,在步驟22〇中，利用縮放係數對多個㈣ 中的每-個的上行鏈路輸出增益進行縮放，其中，所述縮 放係數基於複合最大主機峰值功率使上行鏈路輸出增只衰 減。針對本公開限定術語㈣“複合最A主機峰值功率，广 或換言之“複合最大峰值主機輸出功率”，指的是主機單 :被設計為預期從來自RAU的複合上行鏈路信號接收到的 t值功4V例如，在上述參照圖Μ _ 1D討論的實施例 ’主機單疋105被設計以處理具有罐爪的最大峰值功率 =合上行鍵路信號。因此，主機單& 1〇5的複合最大主 入峰值功率為0dBme在執行了步驟21〇的歸一化之後的複 :上行鏈路信號的理論最大功率是…所示的0.2653 广因此’將在步驟22。應用的縮放係數為。伽— 二53 dBm，即，縮放係數為-ο··。將該縮放係數應用 ;听化的RAU將會確保不會超過議爪的主機複合功率。 在^固實施例中，在主機單元執行對上行鏈路本底雜 〇民進行歸一化以及對上行絲 订鍵路輪出增益進行縮放的計算， 201218663 並且其結果經由DASHH)網路向下推送到Rau。在將副 的無線RF信號求和為複合信號之前，RAU調整每一刚 均接收到的無線RF信號的數位採樣的增益，以下將更詳細 地進行描述。由每-RAU類型執行的實際增益調整將是不 同的。例如，棱鏡RAU U0通過縮放係數進行調整但是 不需要以最低本底雜訊對該RAU進行歸一化。因此，在棱 鏡RAU 110執行的總增益調整是〇 265細的衰減，使 110的上行鏈路增益從30dB變成29 734dB。相比之下，頻 譜RAU 115通過縮放係、數進行調整，但是還需要歸一化。 因此，頻譜RAU執行的總增益調整是_12dB _〇 2653dB的衰 減’使得RAU 115的上行鏈路增益從3〇dB變成1 7.734仙。 因此，在-個實施例中’主機單元將增益調整資訊推送到 RAU 110以將RAU u〇的上行鏈路增益設置為Μ ”備， 並且將不同的增益調整資訊推送到RAU 115以將RAU 115 的上行鏈路增益設置為17734 dB。 以DAS 100描述的實施例僅包括兩個RAu。本發明的 實施例的一個明顯優點是，冑於具有任意數i rau的 DAS ’以及對於任—聯播拓撲結構，利用圖3中所提供的公 式以及對以下在表4中限定的參數的瞭解，將它們用於.計 算縮放係數，以及各個性能參數。 12 201218663 表4 參數 定義 Max_Host_Pwr_ dBm DAS主機單元最大功率（dBm) RAU1 在聯播中的第一類RAU的數量 (例如，棱鏡遠端天線單元的數量） NF_RAU1 RAU1的雜訊係數 (對於棱鏡遠端通常是5) Gain_RAUl_dB 對RAU 1類型的RAU的上行鏈路增益進行預 先數位求和 (對於棱鏡RAU，通常是30dB或36dB) RAU2 在聯播中的第二類RAU的數量 (例如，頻譜遠端天線單元的數量） NF_RAU2 RAU2的雜訊係數 (對於8頻譜RAU求和通常是17) Gain_RAU2_dB 對RAU2類型的RAU的上行鏈路增益進行預 先數位求和 (對於頻譜RAU，通常是30dB) 圖4是示出了本發明的一個實施例的DAS 400的框 圖，該DAS 400具有耦接到主機單元405的8個處於第” 級聯（總體以410示出）的棱鏡RAU (總體.以415示出） 和8個處於第二級聯（總體以420示出）的頻譜RAU (總 體以425示出）。使用圖2中所述的方法，通過對雜訊功 率歸一化並且對最大輸出功率進行縮放來實現上行鏈路聯 播的最佳SNR求和。對於DAS 400，表4中的參數的值在 表5中示出，在表5中，RAU1代表棱鏡型RAU 415並且 RAU2代表頻譜型RAU 425。 13 201218663 表5 參數 值 MaxHostPwr dBm 0 RAU1 8 NF RAU1 5 Gain RAU1 dB 30 RAU2 8 NF RAU2 17 Gain RAU2 dB 30 通過將圖3中的公式應用於表5的值，將導出以下在 圖6中示出的值。 表 6
Max_Host_Pwr_ W 0.001 RAU2_Gain_adj dB 8.7034 NF_RAU2_RAU 1 delta 12 RAU2_Max_Pwr dBm -21.2966 Max_Comp_Pwr W 0.0085 RAU2_Noise_Pw r dBm -148.2966 Max_Comp_Pwr dBm 9.2966 RAU2_SNR_dB 127 Host_Pwr_W 0.001 RAUl_Gain_adj dB 20.7034 Host_Pwr_dBm 0 RAUl_Max_Pwr dBm -9.2966 Host_Noise_Pwr W 2.3684e-017 RAU1 _Noise_Pw r dBm -148.2966 HostNoisePwr dBm -136.2554 RAUl_SNR_dB 139 System SNR dB 136.2554
14 S 201218663 如表6所示，對於DAS 400，將實現上行鏈路聯播的最 佳 SNR 求和的增益調整是每一 RAU1 型的 RAU 20.703 3763 741 195 4 dB的增益調整、以及每一 RAU2型的 RAU 8.7033763741 1954 dB的增益調整。即，在將數字RF 採樣求和為級聯420的複合信號之前，每一棱鏡RAU 415 將使得它們接收到的無線RF信號衰減20.7033763741 1954 dB。類似地，在將數位rf採樣求和為級聯420的複合信號 之前’每一頻譜RAU 425將使得它們接收到的無線rf信號 衰減8.7033763 741 1954 dB。在‘主機處來自兩個級聯410, 420的複合上行鏈路信號將不超過〇 dBm。在一個實施例 中’主機單元405執行該計算，並且適當的增益調整被推 送到 DAS 400 中的每一 RAU 415，425。 圖2的方法和圖3中提供的公式可應用於包括兩種不 同類型的RAU的任何混合Das結構。例如，圖5是示出了 另一 DAS 500的框圖’該DAS 500具有經由總體上由52〇、 522和524示出的級聯耦接到主機單元5〇5的棱鏡RAU5i〇 和頻譜RAU 515。使用圖3的公式，通過對雜訊功率進行 % —化並且對最大輸出功率進行縮放來實現上行鏈路聯播 的最佳SNR求和。對於DAS 5〇〇，在表7中示出了表4的 多數的值，在表7中，RAU1代表棱鏡型RAU 51〇並且 代表頻譜型RAU 515。 15 201218663 表7 參數 值 Max_Host_Pwr_d Bm 0 RAU1 5 NF RAU1 5 Gain RAU1 dB 30 RAU2 9 NF RAU2 17 Gain RAU2 dB 30 通過將圖3中的公式虑用於表7的值，導出以下在圖8 中示出的值。 表8
Max_Host_Pwr_ W 0.001 RAU2_Gain_adj dB 10.543 1 NF_RAU2_RAU 1 delta 12 RAU2_Ma?c_Pwr dBm -19.4569 Max_Comp_Pwr W 0.0056 RAU2_Noise_Pw r dBm -146.4569 Max_Comp_Pwr dBm 7.4569 RAU2_SNR_dB 127 Host_Pwr_W 0.001 RAUl_Gain_adj dB 22.5431 Host_Pwr_dBm 0 RAU1 _Max_Pwr dBm -7.4569 Host_Noise_Pwr W 3.1 655e-017 RAUl_Noise_Pw r dBm -146.4569 Host_Noise_Pwr dBm -134.9956 RAUl_SNR_dB 139 System SNR . dB 134.9956
16 S 201218663 如表8所示，對於〇八3 500，將實現上行鏈路聯播的最 佳SNR求和的增益調整是每一 rauI型的RAU 22.5431 dB 的增益調整、以及每一 RAU2型的RAU 1〇 543 1 dB的增益 凋整。即，在將數位RF採樣與從先前級聯的RAU接收到 的上行鏈路彳έ號求和之前，每一棱鏡RAU 5 1 0將使得它們 接收到的無線RF仏號哀減7.45 69 dB。類似地，.在將數位 RF採樣與從先前級聯的RAU接收到的上行鏈路信號求和 之前，每一頻譜RAU 515將使得它們接收到的無線RF信號 哀減19.4569 dB。因為在每一 RAU處數位化的RF信號是 按照在求和之前RAU被分配的增益調整指示而預先綿放 的，因此先前級聯的RAU是棱鏡RAU還是頻譜RAU對每 一 RAU執行的求和處理沒有影響。 對上行鏈路本底雜訊進行歸一化以及對上行鏈路輸出 增益進行縮放的上述實施例可應用於具有任何包括兩種不 同類型的具有不同操作參數# RAU的聯播拓撲結構的 DAS。以上述頻譜/棱鏡示例為基礎，圖6示出了用於具有 任意數量的不同RAU類型的DAS的反向求和方法。該方法 還基本上保持了上行鏈路聯播的動態範圍。 該方法以步驟610開始，在步驟61〇，計算das中的 每- RAU的上行鏈路本杨訊。假定主機單&的最大峰值 複合上打鏈路信號為〇dBm，則可使用以下公式針對 中的任一遠端“N”計算上行鏈路本底雜訊：
Remote_UL_Noise_Floor_N = -174 + XN + γΝ 17 201218663 其中，XN是遠端“N”的遠
是遠端“ N”的遠端上行鏈踗 仃·路增益，並且YN J逖而上仃鏈路雜訊係數。 該方法進行到步驟62〇，在 令的每-個_的上行鏈路本㈣巾，將其… w丄仃鏈路本底雜訊歸— 最低本底雜訊的RAU的上行 4 S中-有 Μ ΗΠΛΛ Τ料本底雜訊以最低本底雜 讯的RAU的雜訊功率建立了本 雜知—化值。假定遠端 八有最低的本底雜訊，則全部其他遠端天線單元的上行 鏈路本底雜訊將被歸-化為遠端#1的上行鏈路本底雜訊。 例如，給出遠端#i的上行鏈路本底雜訊
Remote_UL_Noise_Flo〇r_l = -174 + χι + γι 那麼’將使用以下關係對D A s中的任一其他遠端“ ν， 進行歸一化：
Remote_UL_Noise_Floor_N
Remote_Fl〇〇r_Atten Remote_UL_Noise一Floor 該方法進行到步驟630和640，在步驟630中，計算每
一 RAU的主機最大功率分配，在步驟."ο中對每一 RAU 的主機最大功率分配求和。可使用以下公式為das中的任 一达端 N 計算主機最大功率分配：
Remote_N Max Power dBm =
Max一Host_P〇wer_dBm - Remote Floor Atten N dB — — _ —
Re mote一N—Max一Power W =.〇〇l*l〇A(Remote_N_Max__Power_dBm/10) 201218663 . 使用以下公式計算複合上行鏈路信號的理論最大功 率：
Composite一Host一Pwr_W = sum[Remote_l_Max_Power_W : Remote_N_Max_Power_W] Composite—Host_Pwr_dBm = 1 0*log 10(Composite_Host_Pwr_W/.00 1) 該方法進行到步驟650，在步驟650中，計算要被應用 於每一 RAU的總增益調整。可使用以下公式計算要被應用 於D AS中的任一遠端“ N”的總增益調整：
Remote—N—Attenuation = [(Composite—Host_Pwr dBm
Max_Host_Pwr_dBm) +
Remote_Flo〇r_Atten_N_dB] 其中’主機單元的最大峰值複合上行鏈路信號
Max Host_Pwr_dBm在以上被限定為〇 dBm。 在該方法的一個實施例中，在DAS主機單元執行對上 行鏈路本底雜訊進行歸一化以及對上行鏈路輪出增益進行 縮放的上述計算，並且其結果經由DAS網路向;=送: RAU。DAS中的RAU將基於由DAS主機 、
几故供給RAU 的Rem〇te_N_Attenuati〇n值調整其接收到的無線 數位採樣的增益。 ’、、、’ 號的 19 201218663 為了更好地示出由每一 RAU執行的衰減和求和處理， 圖7提供了用於本發明的一個實施例的rau 700的簡化的 框圖。RAU 700包括串列射頻（SeRF )模組710、數-模身十 頻收發器（DART )模組720以及至少一個天線730。在替 代實施例中’使用現場可編程閘陣列（FPGa )、特定用 '途 積體電路（ASIC )、數位信號處理（DSP )板或類似裝置 及其組合來實現在此描述的SeRF模組71 〇和DART模組 720。在DAS中的RAU的級聯中配置RAU 7〇〇，從而其以 級聯方式經由（耦接到輸入信號介面713的）光纖鏈路712 耦接到另一 RAU並經由（耦接到輸出信號介面715的）輸 出光纖鏈路714耦接到又一 RAU，或者直接耦接到das主 機單元。 DART模組720提供了類比RF信號和數位RF採樣之 間的雙向轉換。在上行鏈路中，天線73〇 (例如，從手持的 用戶單元705 )接收無線RF信號，並且將該尺？信號發送 到DART模組720。DART模組72〇接收輸入的類比rf信 號’對該類比RF信號進行採樣’並且產生提供給8咖模 組710的數位RF採樣流。本領域技術人員在閱讀此說明查 時將會認識到’在一個或多個替代實施例中，術語“數： RF採樣”將包括轉換為中頻（IF)採樣的輸入的類比Μ 信號的採樣。 為了對本發明的實施例進行討論，_模組的目 的是經由輸入光纖712接收數位灯採樣，並i (例如，使 用加法器711)畜掘方杏她 接在九.截水準上對這些數位Rp採樣和由 20 201218663 DART模組720提供的數位RF採樣進行求和。求和的結果 被經由輸出光纖鏈路714發送。因此，對於DAS内的每一 RAU，相應的SeRF模組將來自級聯中位於該RAU之前的 RAU的資料與由該RAU自身的DART模組產生的數位rf 採樣相加。SeRF模組710不必瞭解整個DAS的結構。其僅 僅從光纖712輸入，對來自光纖712的數位RF採樣與來自 DART模組720的數位RF採樣求和，並且將結果經由光纖 714輸出。為了說明起見，當在此使用術語時，“相加”和 求和並不表不SeRF將兩個rf採樣流簡單地複用為一 個單獨的流。作為替代，在加法器川，將經由光纖712接 收到的RF採樣的值與從DART模組72〇接收到的处採樣 的值相加，以產生新的“求和得到的” RF資料採樣輸出。 當來自DART模組720的數位RF採樣具有與將與它們相加 的來自光纖7 1 2的數位rf採樣相同的採樣速率時，能夠執 行對資料信號這種相加。 在—個實施例中，在DART模組72〇的級別，數位化 地執行歸一化和對縮放係數的應用，從而在rau 7〇〇内不 *要物理衰減器。在一個實施例中，在dart模組㈣内 的乜5虎通道中直接通過乘數來實現衰減。使用圖2或圖6 :所述的方法’在主機單元中計算將實現上行鏈路聯播的 ^佳SNR求和的增益調整。對RMJ 的增益調整由主機 單疋推送到RAU 700，該增益調整被存儲在DART模組 的寄存β 722内作為乘數。當DART模組72〇對無線信 號^樣時，其在將結果發送到SeRF模組71〇之前將寄存器 21 201218663 722中存儲的乘數應用於該結果。 包括在實施例中，上述與圖1 — 7相關聯的主機單元 /插即用，技術’從而當新的RAU添加至μ中 時，5玄主機單元將檢測到該添加，獲得計算 底雜訊所需的次4 # 土 上仃鍵路本 斤以貞m重新計算對每一.rau的增益調 —自動地執行或通過網路運營者手工處理來啟動推出 用於實現的新的增益調整值 4 J，左不會防止網 運呂者通過將用戶限定的衰減指定給—個或多個RAU來 重新定義由該—個或多個RAU的主機單元計算出的增益調 整。 人上儘管上述最佳SNR求和方法提供了控制主機單元的複 合信號功率的手段，當例如通過RAU SeRF模組或在主機單 兀將資料流程加到一起時’ &字溢出仍然會出現。這是因 為數位RF採樣由電壓值而非功率值表示。例如，回到圖i A 和1B中的DAS，假定RAU 110和RAU 115二者針對特定 頻帶在最大功率下工作，並且沒有應用動態範圍優化。還 假定每—RAU 110和RAUU5均利用DART模组該dart 杈組應用了輸入的無線RF信號的丨6位元模_數轉換，並且 將要輸出的最大代碼比最大可能輸出值2Λ丨6低丨5dB。所 獲得的最大的經調整的值是5514(^在最壞的情況下，在相 同的時間間隔，55140值從每一 DART模組輸出。這樣的兩 個值將在主機單元105相加，從而產生了 17位的結果 1 10280。因為重新生成了該數位化的代碼的數-模轉換器是 16位元的裝置，因此該求和產生了 i位的溢出狀況，這只 22 a 201218663 能通過飽和來處理以使該結果返回到1 6位=65535。該操作 限制了波形幅度，使得在此情況下溢出採樣的失真以及幅 度下降是4.5dB。 相比之下’當如圖1C和1D所述那樣應用SNR優化時， RAU 110以最大功率_〇 265dBm或者以從其darT模組輸出 的最大縮放電壓代碼53479工作。RAU 115以-12.365dBm 的最大功率或13433的最大縮放電壓代碼工作。當主機單 兀105對這兩個代碼值相加時，產生了 17位的結果66912 , 這也要通過飽和來處理以使該結果返回到位=65535。在 此情況下’最大幅度仍然被飽和並且被限幅，但是並未被 嚴厲限幅。在此僅僅〇18dB的幅度被限幅，相對地，在沒 1 SNR優化的例子中4_5dB的幅度被限幅。應該注意，僅 當兩個遠端天線單元都處於最大功率，並且兩個採樣都被 調相從而它們的電壓在相同的採樣時間間隔處於最大代碼 時，此複合幅度才會出現。出現此事件的可能性極小，並 且即使出現此事件’此事件也不太可能堅持較長時間。 通過考慮應用了 SNR優化的圖4中所示的雙級聯網路 提供又一示例。再次假定DAS 400中的每—rau* μ 2的模-數轉換應用於輸入的無線RF信號，每一頻譜rau 425將具有最大代碼4749,並且每—棱鏡Rau 4i5 ^具有 主播ί碼18908。兩個級聯410和420分別相加，並且通過 ’早A 405相加到-起。對於級聯41()，如果全部遠端天 單早-在同-時刻都見到最大代碼，_ 8個遠端天線 凡的總代碼值是8*謂8或151264。這是7.2細的溢出 23 201218663 狀況。對於級聯420，我們得到8*4749或37992。級朽* 沒有顯示出溢出，但是當級聯410和42〇被相加到—起 輸出也以總數16位保持飽和。該情況僅隨著全部16個 處於最大代碼狀態的遠端天線單元出現，而這並非是】^ 世界的工作情況❹考慮到2個棱鏡RAU和4個頻 處於最大縮放比例的最壞的真實世界情況，主機單元將看 到2*18908 + 4*4749 = 56812。這是在65535的飽和限制之 内的’因此不會出現限幅。 因為DAS中的-些RAU更可能看到全部輸人信號（例 如，位於建築物内的RAU與戶外的RAU相比可能更靠近移 動單元’戶外的RAU通常會距移動單元較遠），因此網路 運營者可以通過為這些RAU指定用戶限定的衰減來選擇重 新定義由主機單元計算出的增益調整。 一些裝置可用於實現在本說明書中所述的本發明的實 施例的系統和方法。除了任何上述裝置之外，這些裝置還 包括但不限於數位電腦系統、微處理器、可編程控制器、 現場可編程閘陣列（FPGA )和特定用途積體電路（ASIC )。 因此，本發明的其Μ實施例是存儲和駐留在物理電腦可胃 介質設備上的程式指令，當由這些裝置實現時，物理電腦 可讀介質設備使得它們能夠實現本發明的實施例。電腦可 喂"質包括諸如任-物理形式的電腦記憶體之類的設備， 包括但不限於穿孔卡片、磁片或磁帶、任何光學資料存儲 系、.先、閃速唯请S己憶體（ROM )、非易失性R〇M、可編程 ROM ( PR〇M )、可擦除編程R〇M ( E pR〇M )、隨機存取
S 201218663 吕己憶體（RAM )、或任何且他 + ，、他心式的水久、半永久、或臨 日丁存儲系統或設備。程式p a句虹/ 1? - ^ ^ ^ '私7匕括但不限於由電腦系統處 理窃執行的電腦可執轩妒八 ^ 戮仃私令和諸如甚高速積體 (VHSIC)硬體描述語士（ =(VHDL )之類的硬體描述語言。 儘管已經在此圖示味， s述了特疋實施例，但是本領域 技術人員將會理解，谁 · ^ ^
仃什异以實現相同目的的任一方荦 均可以替代.所示的特定 I t t ^ 貫把例。本申請意圖覆蓋本發明的 任何調整或變形。因， 本务明顯然意圖由請求項及其等 同物限定。 $ 【圖式簡單說明】 根據對優選實祐你丨4 £ , ^ s ^ . _ 和附圖的描述，本發明的實施例將 更易於理解並且因此苴 優點和用途將更加清楚，其中： 圖1A不出了本發 留-λλ八也a 巧的—個實施例的具備兩個遠端天線 早兀的分散式天線系姑α 冰糸統的結構； 明的實施例的SNR優化的 圖 IB - id 县 u疋不出了本發 示圖； 圖2是示出了本發 m ^ 月的—個實施例的方法的流程圖； 圖3提供了用於會, EJ · 圔， '汽兄本發明的一個實施例的公式的示 施例的分散式天線系統的 圖4示出了本發明& 货月的一個杳 遠端天線單元的—種結構； 圖5示出了本發日日& 、土 #工仏ππ Θ的—個實施例的分散式天線系統的 通端天線早元的—種結構； 25 201218663 圖ό是示出了本發明的一個實施例的方法的流程圖； 以及 圖7是示出了本發明的一個實施例的遠端天線單元的 框圖。 根據慣例’在此描述的各個特徵並非按比例繪製而是 強調了與本發明相關的特徵。在圖中和文中，相同的標號 表示相同的元件。 【主要元件符號說明】 100 分散式天線系統 (DAS) 101-103 SNR優化的示 圖 105 主機單元 110 棱鏡遠端 115 頻譜HUB 210〜220 步驟 300 公式的示圖 400 分散式天線系 統 (DAS) 405 主機單元 410 級聯 415 棱鏡遠端. 420 級聯 425 頻譜HUB 500 分散式天線系 統 (DAS) 505 主機單元
26 S 201218663 510 棱鏡遠端 5 15 頻譜HUB 520〜524 級聯 610〜650 步驟 700 遠端天線單元（RAU 705 手持的用戶單元 710 SeRF模組 711 加法器 712 光纖 713 輸入信號介面 714 光纖 715 輸出信號介面 720 DART模組 722 寄存器 730 天線 27

Claims (1)

  1. 201218663 七、申請專利範圍： 1 . 一種分散式天線系統之反向路徑求和方法，該方法 包括步驟： 對分散式天線系統之多個遠端天線單元之上行鏈路本 底雜訊進行歸一化，其中，基於具有所述多個遠端天線單 元中表低之本底雜訊之第一遠端天線單元來對所述上行 鏈路本底雜訊進行歸一化；以及 通過縮放係數對所述多個遠端天線單元中之每一個之 上行鏈路輸出增益進行縮放，其中，所述縮放係數基於與 所述多個遠端天線單元耦接之主機單元之複合最大主機峰 值功率來對所述上行鏈路輸出增益進行衰減。 2 .如請求項丨所述之方法，其中，在對從所述多個遠 端天線單元中之至少一個遠端天線單元接收到之無線R f信 號產生之數位採樣與在所述至少一個遠端天線單元處接收 到之其他數位採樣求和之前，通過對從所述至少一個遠端 天線單7L接收到之無線RF信號產生之數位採樣之增益進行 衰減，來在所述至少一個遠端天線單元處進行所述歸—化 步驟和縮放步驟。 3 .如請求項丨所述之方法’其中，所述歸一化步驟和 縮放步驟還包括：將增益調整值發送到所述多個遠端天線 單元中之第二遠端天線單元。 4·如請求項3所述之方法，其中，在對從所述第二遠 古而天線單元接收到之無線RF信號產生之數位採樣與在所述 第二遠端天線單元處接收到之其他數位採樣求和之前，所 28 S. 201218663 述增益調整值指合所诚笸—、土 Αιΐ4 τ ^ n •7斤it弟一延J而天線早元對從所述第二遠 4天線單元接收到之所述無绩R ·ρ & 〇各立丄 k热踝RF仏唬產生之所述數位採樣 之增益進行衰減。 5.如請求項i所述之方法，其中，所述縮放係數基於 來自所述多個遠端天線單元之複合上行鏈路信號之理論最 大功率與所述複合最大主機峰值功率二者之間之差。 …1·如請求項丨所述之方法，其中，所述多個遠端天線 早元就性旎參數而言是非同質之。 •如請求項i所述之方法’其中，對所述分散式天線 糸統之所述多個遠端天料元之上行鏈路本底雜訊進行歸 —化之步驟包括：基於所述第：遠端天線單元之上行鏈路 =底雜訊與所述第—遠端天線單元之上行鏈路本底雜訊之 :之差’對所述多個遠端天線單元中之所述第二遠端天線 早70之上打鏈路增益進行衰減。 8 .如請求項丨所述之方法，還包括步驟： 計算所述多個遠端天線單元中之每_個之上 底雜訊。 + 9 .如請求項丨所述之方法，還包括步驟： 計算所述多個遠瑞天線單元中每一 配值；以及”之最大功率分 對所述多個遠端天線單元中之每一偏之最大功率分配 求和，以導出理論複合主機功率值。 10 .如請求項9所述之方法，還包括步驟： 基於所述第二遠端天線單元之最大功率分配值與所述 29 201218663 複合主機功率僧之子制^ ^ 值之函數，计算所述多個遠端天線單元中之 第一遠端天線單元之總增益調整值。 11如％求項10所述之方法，還包括步驟： 將所述第―遠端天線單元之所述總益 所述第二遠端天線單元。 到 土 12如印求項11所述之方法，其中，在對從所述第二 遠端天線單7C接收到之無線RF信號產生之數位採樣與在所 述第-遠^天、線單π處接收到之其他數位採樣求和之前， 所述總增益調整值指令所述第二遠端天線單it對從所述第 二遠端天線單元接收到之所述無線RF信號產生之所述數位 採樣之增益進行衰減。 13 ·如請求項1所述之方法，其中，所述主機單 由光纖網路與所述多個遠端天線單元麵接。 、-、 種”散式天線系統之遠端天線單元，該遠端 線早7C包括： 與至少一個天線輕接之第一模組，該第—模組包括轉 換器’該轉換器對所述至少一個天線接收到之無線RF信號 進仃數位採樣以產生第—數位採樣流； ' /、所述第模組和輸入信號介面耦接之第二模组，1 第二模組包括加法該加法器通過對來自'一： =流之數位採樣和基於經由所述輸入信號介面接收到之 第—數位採樣流之數位採樣求和，產生複合信號； 其中’所述第-模組利用一係數對所述第一數 机之增益進彳了衰減，所述係數基於為所述分散式天線系統 S 30 201218663 建立之本底雜訊歸一化值對所述遠端天線單元之上^ 本底雜訊進行歸—化； . 订鏈路 八中所述第一模組還利用一縮放係數對所述第— 位採樣流之增益進行衰減，所述縮放係數基於所述分: 天線系統之主㉟單元之複合最a主機+值功帛。 ’ “ 15 ’如請求項14所述之遠端天線單元，其中所述第一 模組包括存儲了總增益調整值之寄存器，纟中，所述第一 模組將所述總^㈣值個於所㈣—數字採樣流，以 利用對所述上行鏈路本底雜訊進行歸一化之所述係數和所 达縮放絲對所述[數字採樣流之增錢行衰減。 ^ 16 .如清求項15所述之遠端天線單元，其中所述第一 杈、且’、乂由與所述主機單元之通信從所述主機單元接收所述 總增益調整值。 士。月求項1 5所述之遠端天線單元，其中所述寄存 器還存儲有用戶限定之衰減值。 八 18.如請求項14所述之遠端天線單元，其令所述縮放 係數基於所述複合最大主機峰值功率與所述主機單元之複 合上行鏈路信號之理論最大功率二者之間之差。 ^ 19 .如請求項14所述之遠端天線單元，其中所述第二 桓、且L由所述輸人信號介面在光纖網路上與至少，個其他 遠端天線單元耦接，其中，由所述至少一個豆他遠端天線 早70產生所述第二數位採樣流。 、20 —種優化了反向路徑求和之分散式天線系統’該 为散式天線系統包括： 31 201218663 主機單元； 與所述主機單元耦接之多個遠端天線單元； 其中’基於具有所述多個遠端天線單元中最低之本底 雜之遠端天線單元’使户斤述多個遠端天線*元之上行鏈 路本底雜訊歸一化為一本底雜訊歸一化值； 其中’利用縮放係數對所述多個遠端天線單元中之每 個之上仃鏈路輸出增益進行縮放，所述縮放係數基於所 述主機單元之複合最大主機峰值功率。 21 .如請求項20所述之分散式天線系統，其中所述多 個遠端天線單元中之第—遠端天線單元包括： 。。與至少一個天線耦接之第一模組’該第一模組包括轉 換β ’該轉換器對所述至少—個天線接收到之無線Μ信號 進行數位採樣以產生第一數位採樣流； ^ 〃所述第—模組和輸入信號介面耦接之第二模組，該 第模,、且匕括加法器，該加法器通過對来自所述第一數位 採樣流之數位採樣和基於經由所述輸入信號介面接收到之 第二數位採樣流之數位採樣求和，產生複合信號； 汽之=進:述第一模組利用一係數對所述第l數字採樣 -之曰-進仃农減，該係數基於所述本底雜訊 所述第一遂端天線單元之上行鏈路本底雜訊進行歸一化.· 數位二1:所述第一模組還利用所述縮放係數對所述第二 數位私樣k之增益進行衰減。 統’其中所述第 ，其中，所述第 22 ·如請求項2 1所述之分散式天線系 模’且匕括存儲了總增益調整值之寄存器 S 32 201218663 一模組將所述總增益烟敕&成m 以利用對所，十） 用於所述第一數字採樣流， 以利用對所述上行鏈路本底雜訊進行歸一 所述縮賴W衫賴如特^ 23·如睛求項22所述之分散式天 一模組經由與所述主播罝开夕.s ^ T所述第 述總增益調整值。单兀之柄從所述主機單元接收所 24·如請求項21所述之分散式天線系統，纟中所述 放係數基於所述i& 八 " 複口最大主機峰值功率與所述主機單元之 上灯鏈路信號之理論最大功率二者之間之差。 …25 :如請求項21所述之分散式天線系、統，其中所述第 —模組經由所述輪入信號介面在光纖網路上與所述多個遠 端天線單元中之至少一個其他遠端天線單元輕接，其中， t所述至少一個其他遠端天線單元產生所述第二數位採樣 流。 %·如請求項20所述之分散式天線系統，立中，在對 從所述多個遠端天線單元中之每一遠端天線單元接收到之 無線RF信號產生之數位採樣與在每—遠端天線單元處接收 J之八他數位&樣求和之前’基於所述本底雜訊歸一化值 和所述縮放係數，所述每一遠端天線單元對從每一遠端天 線單元接收到之無線RF信號產生之數位採樣之增益進行衰 減。 ^ 27.如請求項20所述之分散式天線系統，其中，所述 縮放係數基於來自所述多個遠端天線單元之複合上行鍵路 信號之理論最大功率與所述複合最大主機峰值功率二者之 33 201218663 間之差。 28 ·如請求項20所述之分散式天線系統，其中，所述 多個遠端天線單元就性能參數而言是非同質的。 八、圖式. (如次頁） 34 S
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