用於在頻率上壓縮信號的方法以及下行信號壓縮處理系統的製作方法
2023-05-10 15:07:16
用於在頻率上壓縮信號的方法以及下行信號壓縮處理系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於在頻率上壓縮信號的方法以及一種下行信號壓縮處理系統。通過本發明提供的優選的技術方案，在基帶處理單元中確定與每個通道一一對應的波束成形因子，並將信號和波束成形因子一起傳輸至遠端射頻頭。在遠端射頻頭處，將波束成形因子與相應的信號相乘。由此顯著地提高了壓縮率，降低了基帶處理單元與遠端射頻頭之間的帶寬要求。優選地，本發明還可以兼容現有的多種傳輸模式，並可以通過傳輸模式指示幀頭來實現動態的傳輸模式識別和解壓方法的切換。
【專利說明】用於在頻率上壓縮信號的方法以及下行信號壓縮處理系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及移動通信技術，尤其涉及一種用於在頻率上壓縮信號的方法以及一種下行信號壓縮處理系統。
【背景技術】
[0002]隨著移動網際網路業務的迅猛增長，移動運營商為保持競爭優勢，部署傳統接入網的成本越來越高昂。為了降低建網成本，同時為用戶提供優質服務，許多移動運營商和設備供應商開始考慮採用更具吸引力的方案，目前熱門的方案都是基於分布式天線和集中式基帶處理架構的，例如中國移動的雲接入網(C-RAN)和阿爾卡特朗訊的靈雲無線(LightRadio)等。採用基於集中式基帶處理的接入網架構，基站站址的需求可以大大削減，基帶處理單元(或者基帶處理單元BBU)也可以在多個虛擬基站間共享。與傳統的接入網相比，這種架構可以大大節省運營成本和建設成本。而且，小區間幹擾消除、多點協作等先進的調度和信號處理技術更易於實現，從而這種架構可以提供更大的容量、更廣的覆蓋和更好的用戶體驗。
[0003]這些集中式處理系統中，基帶處理單元(BBU)和遠端射頻頭(RRH)在地理上是分離的，可以通過光纖網絡或者乙太網絡等有線網絡進行連接，並通過開放基站架構協議(OBSAI)或公共無線接口(CPRI)進行數據交互，在這些有線連接上傳輸原始的時域基帶信號。這種架構給光纖網絡或者乙太網絡的有線傳輸帶寬需求帶來了巨大的挑戰，例如，帶寬20MHz的8天線3GPP LTE (長期演進項目)系統需要9.8304Gbps的有線傳輸帶寬，正在標準化研究中LTE-A(LTE-Advance)的帶寬需求更是激增到49.152Gbps。
[0004]因此，針對上述過高帶寬需求的問題，如何提高基帶處理單元和遠端射頻頭之間傳輸信號的壓縮比，以減小兩者之間的連結的帶寬要求是非常重要的。
[0005]在現有技術的一個方案中，採用了分組提取公因子進行頻率壓縮的方法。在該方案中，將一個物理資源塊對的一個符號和其對應的12個子載波設置為一個分組，並提取該分組的公因子。
【發明內容】
[0006]由此可見，需要提高基帶處理單元和遠端射頻頭之間傳輸信號的壓縮比，以減小兩者之間的連結的帶寬要求。
[0007]特別地，在現有技術中，在需要進行下行波束成形的傳輸模式中，將在基帶處理單元和遠端射頻頭之間的各個通道傳輸的信號將乘以對應的波束成形因子然後再由基帶處理單元傳輸至遠端射頻頭。這就加大了傳輸的負載和對在基帶處理單元和遠端射頻頭之間的帶寬的要求。
[0008]基於上述考量，在本發明中，在基帶處理單元中確定與每個通道一一對應的波束成形因子，但不以該波束成形因子乘以信號。而是替代地，將信號和波束成形因子一起傳輸至遠端射頻頭。並在遠端射頻頭中將接收的信號和波束成形因子相乘。由此顯著地提高了壓縮率，降低了基帶處理單元與遠端射頻頭之間的帶寬要求。
[0009]根據本發明的第一方面，提供了一種在基帶處理單元中用於在頻率上壓縮信號的方法，其中，所述基帶處理單元與遠端射頻頭之間具有多個通道，所述方法包括如下步驟:a.為所述多個通道分別確定波束成形因子；b.以第一數量的比特數據來量化每個所述波束成形因子；以及c.通過所述通道向所述遠端射頻頭髮送壓縮包，其中所述壓縮包包括信號包頭和信號，所述信號包頭包括第一數量的比特數據。
[0010]優選地，所述步驟a進一步包括:al.經由所述多個通道分別從所述遠端射頻頭接收多個上行探測參考信號，其中所述多個上行探測參考信號與所述多個通道一一對應；a2.根據所述多個上行探測參考信號，分別對所述多個通道進行信道估計；以及a3.根據所述信道估計值，使用預定算法為所述多個通道分別確定波束成形因子。
[0011]通過接收各個通道的上行參考信號，可以動態地獲取各個信道估計值，從而實時地準確地確定對應於各個通道的波束成形因子。
[0012]優選地，所述預定算法包括波束掃描法、特徵向量法。
[0013]優選地，所述信號包頭還包括第二數量的比特數據，其用於量化信號的第一公因子，並且所述信號經過所述第一公因子的壓縮。
[0014]因此，本發明的方案能夠有利地與現有的任意的壓縮方案相結合(例如【背景技術】中的壓縮方案)，從而進一步有效地提高壓縮率。本領域的技術人員應當理解，在此所述的信號可以是經過壓縮的(即提取過公因子的)，也可以是未經過壓縮的(即未提取過公因子的)。當已經對各個信號提取過公因子，則信號包頭中也應該包括該公因子的量化比特數據。在此並不注重如何提取公因子，如何表示提取過公因子後的信號，因為任何可行的上述壓縮方法都能夠有利地與本發明結合，只要該傳輸模式涉及波束成形。
[0015]優選地，所述第一數量的比特數據和/或第二數量的比特數據是全精度16個比特數據。
[0016]優選地，所述基帶處理單元與遠端射頻頭之間具有8個通道。
[0017]優選地，在所述壓縮包所處的子幀中包括傳輸模式指示幀頭，其具有4個比特數據，用於指不傳輸模式。
[0018]因此，當遠端射頻頭接收到子幀時，其可以識別並確定使用哪種解壓方法來對壓縮包進行處理。由此實現了兼容現有的多種傳輸模式，並可以通過特定的傳輸模式指示幀頭來實現動態的傳輸模式識別和解壓方法的切換。
[0019]根據本發明的第二方面，提出了一種在遠端射頻頭中用於在頻率上解壓信號的方法，其中，所述遠端射頻頭與基帶處理單元之間具有多個通道，所述方法包括如下步驟:C.從所述基帶處理單元接收壓縮包，所述壓縮包包括信號包頭和經壓縮的信號，所述信號包頭包括用於量化波束成形因子的第一數量的比特數據；D.恢復所述波束成形因子；以及E.將所述波束成形因子乘以所述信號。
[0020]優選地，在所述步驟B之前，所述方法還包括如下步驟:A.經由所述多個通道分別向所述基帶處理單元發送上行探測參考信號，其中所述多個上行探測參考信號與所述多個
通道一一對應。
[0021]優選地，所述信號包頭還包括第二數量的比特數據，其用於量化信號的第一公因子，所述步驟D還包括恢復所述第一公因子，所述步驟E還包括以所述第一公因子解壓所述信號。
[0022]優選地，在所述壓縮包所處的子幀中包括傳輸模式指示幀頭，其具有4個比特數據，用於指示傳輸模式，所述方法在步驟B與D之間包括步驟C:根據所述傳輸模式指示幀頭，確定傳輸模式。
[0023]優選地，所述方法還包括如下步驟:F.將解壓後的信號映射至相應的物理資源元素上；以及G.對經映射的信號進行IFFT處理。
[0024]根據本發明的第三方面，提出了一種下行信號壓縮處理系統，包括:依據本發明的基帶處理單元、依據本發明的遠端射頻頭、以及光纖網絡或者乙太網絡，用以傳輸基帶處理單元和遠端射頻頭之間的信號。
[0025]通過本發明提供的優選的技術方案，可以有效地在基帶處理單元中為將在各個通道中傳輸的信號確定波束成形因子，並且不將該波束成形因子與信號相乘，而是替代地將信號和波束成形因子一起傳輸至遠端射頻頭。在遠端射頻頭處，將波束成形因子與相應的信號相乘。在此，僅需要通過附加地傳輸用於量化波束成形因子的比特數據，就能夠實現本發明。因此本發明實現較為簡單，成本複雜性較低。此外，本發明能夠有利地與現有的壓縮方法兼容，可以切換使用或聯合使用。最後，本發明能夠有利於用於中國移動的雲接入網(C-RAN)，並且支持TD-LTE系統中的各種傳輸模式TM1、TM2、TM3、TM4、TM7和TM8，且能夠在上述傳輸模式之間相互自由的切換。
[0026]本發明的各個方面將通過下文中的具體實施例的說明而更加清晰。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更加明顯:
[0028]圖1示出了根據本發明的一個實施例的在基帶處理單元中用於在頻率上壓縮信號的方法的流程圖；
[0029]圖2示出了根據本發明的一個實施例的壓縮包的封裝示意圖；
[0030]圖3示出了根據本發明的一個實施例的子幀示意圖；
[0031]圖4示出了根據本發明的一個實施例的在遠端射頻頭中用於在頻率上解壓信號的方法的流程圖；以及
[0032]圖5示出了根據本發明的一個實施例的用於壓縮處理信號的系統的框圖。
[0033]在圖中，貫穿不同的示圖,相同或類似的附圖標記表示相同或相對應的部件或特徵。
【具體實施方式】
[0034]圖1示出了根據本發明的一個實施例的在基帶處理單元中用於在頻率上壓縮信號的方法的流程圖。
[0035]在該實施例中，遠端射頻頭具有8根天線，因此遠端射頻頭與基帶處理單元之間具有8個通道，其分別對應8根天線。在此，由於TD-LTE系統中的TM7和TM8傳輸模式將應用波束成形技術，因此將以此為例進行描述。
[0036]在此需要指出的是，在本文中雖然基於8天線的場景進行描述。然而，本發明適用於任何多天線的波束成形場景(例如4根天線)，在此的8根天線僅是作為示例。
[0037]如圖1所示，在步驟SlOl中，基帶處理單元經由8個通道分別從遠端射頻頭接收8個上行探測參考信號，其中該些上行探測參考信號與該些通道一一對應。
[0038]然後，在步驟S102中，基帶處理單元根據該些上行探測參考信號，分別對8個通道進行信道估計。
[0039]隨後，在步驟S103中，基帶處理單元根據信道估計值，使用預定算法為8個通道分別確定波束成形因子。具體地，在此，可以適用任何適合的預定算法，例如波束掃描法(Gridof Beam)、特徵向量法(Eigen-Based Beamforming)等。其中，特徵向量法包括Per-RB-MRT、FULL-BW-EBB、COM-EBB。由於Per-RB-MRT算法為每個物理資源塊產生波束成形因子，其相對於其他算法需要利用較多的資源來在基帶處理單元與遠端射頻頭之間傳輸信息。因此，在此，將該算法作為分析的基礎。對於具有可用上行信道估計值的每個物理資源塊，可用通過下式來確定波束成形因子:
【權利要求】
1.一種在基帶處理單元中用於在頻率上壓縮信號的方法，其中，所述基帶處理單元與遠端射頻頭之間具有多個通道，所述方法包括如下步驟: a.為所述多個通道分別確定波束成形因子； b.以第一數量的比特數據來量化每個所述波束成形因子；以及 c.通過所述通道向所述遠端射頻頭髮送壓縮包，其中所述壓縮包包括信號包頭和信號，所述信號包頭包括第一數量的比特數據。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟a進一步包括: al.經由所述多個通道分別從所述遠端射頻頭接收多個上行探測參考信號，其中所述多個上行探測參考信號與所述多個通道一一對應； a2.根據所述多個上行探測參考信號，分別對所述多個通道進行信道估計；以及 a3.根據所述信道估計值，使用預定算法為所述多個通道分別確定波束成形因子。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述預定算法包括波束掃描法、特徵向量法。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，所述信號包頭還包括第二數量的比特數據，其用於量化信號的第一公因子，並且所述信號經過所述第一公因子的壓縮。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述第一數量的比特數據和/或第二數量的比特數據是全精度16個比 特數據。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述基帶處理單元與所述遠端射頻頭之間具有8個通道。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述壓縮包所處的子幀中包括傳輸模式指示幀頭，其具有4個比特數據，用於指示傳輸模式。
8.—種在遠端射頻頭中用於在頻率上解壓信號的方法，其中，所述遠端射頻頭與基帶處理單元之間具有多個通道，所述方法包括如下步驟: B.從所述基帶處理單元接收壓縮包，所述壓縮包包括信號包頭和信號，所述信號包頭包括用於量化波束成形因子的第一數量的比特數據； D.恢復所述波束成形因子；以及 E.將所述波束成形因子乘以所述信號。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，在所述步驟B之前，所述方法還包括如下步驟: A.經由所述多個通道分別向所述基帶處理單元發送上行探測參考信號，其中所述多個上行探測參考信號與所述多個通道一一對應。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，所述信號包頭還包括第二數量的比特數據，其用於量化信號的第一公因子，所述步驟D還包括恢復所述第一公因子，所述步驟E還包括以所述第一公因子解壓所述信號。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，在所述壓縮包所處的子幀中包括傳輸模式指示幀頭，其具有4個比特數據，用於指示傳輸模式，所述方法在步驟B與D之間包括步驟C:根據所述傳輸模式指示幀頭，確定傳輸模式。
12.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述第一數量的比特數據和/或第二數量的比特數據是全精度16個比特數據。
13.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述遠端射頻頭與所述基帶處理單元之間具有8個通道。
14.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括如下步驟: F.將解壓後的信號映射至相應的物理資源元素上；以及 G.對經映射的信號進行IFFT處理。
15.—種下行信號壓縮處理系統,包括: 基帶處理單元，其用於實施根據權利要求1至7中任一項所述的方法； 遠端射頻頭，其用於實施根據權利要求8至15中任一項所述的方法；以及 光纖網絡或者乙太網絡，用以傳輸基帶處理單元和遠端射頻頭之間的信號。
【文檔編號】H04W28/06GK103702363SQ201210369984
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月27日 優先權日:2012年9月27日
【發明者】唐彥波, 徐朝軍, 倪威, 冷曉冰, 沈鋼, 韓鋒 申請人:上海貝爾股份有限公司