基站收发机系统中的基带信号压缩技术方案

技术编号:4955405 阅读:377 留言:1更新日期:2012-04-11 18:40
一种用在无线通信网络的基站收发机系统(BTS)中的信号压缩方法和装置,其在系统中提供通过串行数据链路的对压缩信号样本的有效传送。对于上行链路,BTS的RF单元在对接收的模拟信号进行模数转换以及数字下变频之后,对得到的基带信号样本进行压缩。压缩的信号样本通过串行数据链路传送给基带处理器,基带处理器继而对其解压缩,之后执行常规信号处理。对于下行链路,基带处理器压缩基带信号样本,并且将压缩的信号样本传送给RF单元。RF单元对压缩的样本进行解压缩,然后进行数字上变频以及数模转换以形成用于通过天线发射的模拟信号。压缩和解压缩可以并入传统的基站和分布式天线系统(包括OBSAI兼容或CPRI兼容的系统)的操作中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在无线通信网络的收发机系统中对信号进行的压缩和解压缩,并且更 具体地,涉及在通过该收发机系统的基站处理器和一个或多个射频(RF)单元之间的串行 数据链路传送之前,对基带信号样本进行压缩。
技术介绍
无线通信网络中的收发机系统执行控制功能以引导信号在订户或终端之间的通 信以及与外部网络的通信。一般的操作包括接收RF信号、将其转换为信号数据、对信号数 据执行各种控制和信号处理操作、将信号数据转换为RF信号以及将RF信号发射到无线订 户。无线通信网络中的收发机系统包括基站和分布式天线系统(DAS)。对于反向链路,或称 上行链路,终端发射由收发机系统接收的RF信号。对于前向链路,或称下行链路,收发机系 统向无线网络中的订户或终端发射RF信号。基站也可以称为基站收发机系统(BTS)、小区 站点、接入点、节点B或其他术语。终端可以是固定的或移动的,其可以是无线设备、蜂窝电 话、个人数字助理(PDA)、个人计算机或装配有无线调制解调器的任何设备。对于此说明书,术语“基站收发机系统(BTQ ”将表示基站处理器以及在基站处理 器的控制下与基站处理器通信的RF单元,其包括任何类型或长度的数据传送链路。这包括 具有与基站处理器放置在一起或者放置在天线附近的天线塔上的RF单元的传统基站。DAS 是BTS的另一示例,尽管RF单元远离基站处理器。无线通信网络的基站收发机系统必须管理向扩大的订户基数供应新服务所需的 日益增长的数据量。系统设计的挑战包括确保演进的标准的灵活性、支持增长的数据处理 需求以及降低整体成本。基站的模块化设计方法提供了满足这些挑战的灵活性。模块化基 站设计的组件包括基站处理器和通过串行数据链路耦接的RF单元,其中串行数据链路包 括铜线或光纤线缆。RF单元包括发射机、接收机、模数转换器(ADC)以及数模转换器(DAC)。 有线的或光纤的串行数据链路在RF单元和基站处理器之间传送采样信号。采样信号可以 在RF处集中或者在通过数据链路传送之前转换为中频(IF)或基带。基站处理器包括用于 信号处理、控制以及与外部网络通信的功能。模块化设计的两个行业标准,即开放式基站架构联盟(OBSAI)和通用公共无线 电接口(CPRI),规定了用于互连RF模块和基站处理器的架构以及用于串行数据链路的 传输协议。在以下文献中描述了 OBSAI标准,“0BSAI Open Base Station Architecture Initiative BTS Systems Reference Document, ^ 2. 0,2006, 1 OBSAI Open Base Station Architecture Initiative Reference Point 3Specification,,,版本 4. 0, 2007。 在以下文献中描述了 CPRI 标准,CPRI Specification V3. 0 Interface Specification”, 2006。这两种架构都通过串行数据链路发射/接收多信道信号数据以及传送复用基带信号 数据。模块化设计可以不必与CPRI或OBSAI相兼容。OBSAI标准描述了用于在基站处理器(称为基带模块)和RF模块之间通信的架 构和协议。用于一个或多个基带模块与一个或多个RF模块的连接拓扑包括网格、集中式组合器/分发器以及桥接模块。连接基带模块与RF模块的OBSAI兼容的串行数据链路称为 参考点3(RP;3)接口。在远程RF单元(RRU)连接到基带模块的系统中,串行数据链路称为 RP3-01接口。用于基带模块与RRU的连接拓扑包括点到点、链状、环行和树与分支。基带模 块/RRU配置支持分布式天线系统。CPRI标准表示用于处理基带信号数据的无线电设备控制(REC)和对执行RF处理 以便通过天线发射信号的无线电设备(RE)。REC和RE分别对应于基站处理器和RF单元。 CPRI标准规定了串行接口和在物理层和数据链路层的操作。REC和RE之间或两个RE之间 的串行数据链路是双向接口,其中每个方向一条传输线。REC和一个或多个RE之间的连接 拓扑包括点到点、多点到点、链状、星形、树、环形及其组合。分布式天线系统(DAS)将信号数据从主天线/RF资源分发到经由Cat5线缆、同轴 线缆或光纤链路连接的多个远程天线。实质上,DAS可以连接至各种各样的无线服务,并且 继而在该DAS所安装的整个区域上重播这些信号。例如,DAS可以改进建筑物内的蜂窝电 话覆盖。建筑物屋顶上的主收发机和天线通过线缆或光纤连接至该建筑物内的多个分布式 天线。每个DAS具有“头端”,进入头端中的源信号被组合以分发给远程无线电单元。DAS 系统提供有限空间(诸如高层建筑、隧道、铁路以及机场)内的覆盖。如个人通信工业协会 (PCIA)的DAS论坛所定义的,DAS是经由传输介质连接到公共源的空间分离天线节点的网 络,其在地理区域或结构内提供无线服务。DAS天线高度(elevation)通常处于或低于杂 波水平并且节点安装是紧凑的。数字串行数据链路将头端(基站)连接至远程射频单元或 头。用于无线通信网络的基站收发机系统通过基站处理器与RF模块之间的串行数据 链路来传送大量采样信号数据。与演进的无线通信标准相兼容、增大数据容量以及服务更 多订户的需求可能要求对收发机系统进行昂贵的硬件升级,包括增加串行数据链路的数量 或容量以及增大支持子系统的数据处理能力。这些要求可能与收发机系统的约束相冲突, 收发机系统的约束包括物理尺寸限制、功耗限制以及地理限制。因此,需要为基站和分布式天线系统增大串行数据链路的容量以及节省基站收发 机系统的资源。在通过串行数据链路传送之前对数据进行压缩,使得提供方可以通过增大 已有数据链路的容量来满足这些要求,其有可能消除或至少推迟升级已有数据链路的需 求。计算效率高的压缩和解压缩节省了计算资源。OBSAI和CPRI标准没有公开在通过串行 数据链路传送之前对信号样本进行压缩。因此,还需要提供对信号样本的压缩以及对已压 缩样本的格式化,以便与BTS的数据传输协议相兼容。
技术实现思路
考虑前述传统问题,做出了本专利技术的实施方式。本专利技术的一个目的是,在无线通信 网络的基站收发机系统中,增大将基站处理器连接至RF单元的串行数据链路的数据传送容量。为了实现上述目的,本专利技术的一个方面提供了在无线通信网络的基站收发机系统 中,用于通过串行数据链路将信号数据从射频(RF)单元传送至基带处理器的方法,其中RF 单元连接至天线以接收模拟信号,该模拟信号表示多个天线载波信道,RF单元包括将模拟 信号转换为数字信号的模数转换器(ADC)以及将数字信号下变频至多个基带信道的数字下变频器(DDC),每个基带信道对应于所述天线载波信道之一并且具有信号样本序列,其中 每个信号样本包括同相(I)样本和正交(Q)样本,其中基带处理器对从RF单元接收到的信 号样本执行信号处理操作。所述方法包括在RF单元处根据压缩控制参数对每个基带信道的信号样本进行压缩以形成压缩 样本,其中每个压缩样本包括压缩的I样本和压缩的Q样本;对压缩样本进行格式化以通过所述串行数据链路进行传送;通过所述串行数据链路将所述压缩样本从RF单元传送至基带处理器;在所述本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种在无线通信网络的基站收发机系统中的、用于通过串行数据链路从射频RF单元向基带处理器传送信号数据的方法,其中所述RF单元连接到天线以接收模拟信号,所述模拟信号表示多个天线载波信道,所述RF单元包括将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器ADC以及将所述数字信号下变频至多个基带信道的数字下变频器DDC,每个基带信道对应于所述天线载波信道之一并且具有信号样本序列,其中每个信号样本包括同相I样本和正交Q样本,其中所述基带处理器对从所述RF单元接收到的信号样本执行信号处理操作,所述方法包括:  在所述RF单元处,根据压缩控制参数压缩每个基带信道的信号样本以形成压缩样本,其中每个压缩样本包括压缩的I样本和压缩的Q样本;  格式化所述压缩样本,以便通过所述串行数据链路进行传输;  通过所述串行数据链路将所述压缩样本从所述RF单元传送至所述基带处理器;  在基带处理器处接收所述压缩样本;以及  根据解压缩控制参数解压缩对应于每个基带信道的压缩样本以形成对应的基带信道的解压缩信号样本,其中每个解压缩信号样本包括解压缩的I样本和解压缩的Q样本,其中所述基带处理器针对每个基带信道对解压缩信号样本应用所述信号处理操作。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-21 12/124,3821.一种在无线通信网络的基站收发机系统中的、用于通过串行数据链路从射频RF单 元向基带处理器传送信号数据的方法,其中所述RF单元连接到天线以接收模拟信号,所述 模拟信号表示多个天线载波信道,所述RF单元包括将所述模拟信号转换为数字信号的模 数转换器ADC以及将所述数字信号下变频至多个基带信道的数字下变频器DDC,每个基带 信道对应于所述天线载波信道之一并且具有信号样本序列,其中每个信号样本包括同相I 样本和正交Q样本,其中所述基带处理器对从所述RF单元接收到的信号样本执行信号处理 操作,所述方法包括在所述RF单元处,根据压缩控制参数压缩每个基带信道的信号样本以形成压缩样本, 其中每个压缩样本包括压缩的I样本和压缩的Q样本;格式化所述压缩样本,以便通过所述串行数据链路进行传输;通过所述串行数据链路将所述压缩样本从所述RF单元传送至所述基带处理器;在基带处理器处接收所述压缩样本;以及根据解压缩控制参数解压缩对应于每个基带信道的压缩样本以形成对应的基带信道 的解压缩信号样本,其中每个解压缩信号样本包括解压缩的I样本和解压缩的Q样本,其中 所述基带处理器针对每个基带信道对解压缩信号样本应用所述信号处理操作。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述压缩步骤进一步包括下述步骤之一对所述信号样本应用块浮点编码以形成所述压缩样本;以及对所述信号样本应用哈夫曼编码以形成所述压缩样本。3.根据权利要求1所述的方法,其中所述压缩步骤进一步包括根据所述压缩控制参数来计算所述信号样本的一阶或高阶差分,从而形成差值样本序 列;以及对所述差值样本进行编码以形成所述压缩样本。4.根据权利要求3所述的方法,其中所述编码步骤包括应用于所述差值样本的块浮点 编码或哈夫曼编码。5.根据权利要求1所述的方法,其中所述压缩控制参数基于所述信号样本的一个或多 个特性。6.根据权利要求5所述的方法,其中所述特性包括所述信号样本的采样率、采样宽度、 带宽以及调制类型中的至少一个。7.根据权利要求1所述的方法,其中所述压缩步骤在所述RF单元的、实现在现场可编 程门阵列FPGA或者专用集成电路ASIC中的压缩子系统中执行。8.根据权利要求1所述的方法,其中所述格式化步骤、传送步骤以及接收步骤根据下 列行业标准之一执行开放式基站架构联盟OBSAI标准;以及通用公共无线电接口 CPRI标准。9.根据权利要求1所述的方法,其中所述格式化步骤进一步包括将对应于每个基带信道的压缩样本的序列映射到数据结构序列,以形成针对所述多个 基带信道的多个数据结构序列;以及将对应于所述多个基带信道的所述多个数据结构序列进行复用以形成复用的数据结 构序列,该复用的数据结构序列表示用于所述传送步骤的压缩样本。10.根据权利要求9所述的方法,其中所述映射步骤进一步包括 将对应于每个基带信道的压缩样本的序列映射到以太网MAC帧序列;以及 将所述以太网MAC帧序列映射到对应于每个基带信道的数据结构序列。11.根据权利要求9所述的方法,其中所述数据结构根据下述之一形成开放式基站架构联盟OBSAI标准,其中所述数据结构根据参考点3RP3消息协议形成;以及通用公共无线电接口 CPRI标准,其中所述数据结构根据天线载波AxC容器协议形成。12.根据权利要求2所述的方法,其中所述解压缩步骤进一步包括下述之一 对所述压缩样本应用块浮点解码以形成所述解压缩信号样本;以及 对所述压缩样本应用哈夫曼解码以形成所述解压缩信号样本。13.根据权利要求3所述的方法,其中所述解压缩步骤进一步包括 解码所述压缩样本以形成解码的差值样本;以及对所述解码的差值样本进行积分以形成所述解压缩信号样本。14.根据权利要求13所述的方法,其中所述解码步骤进一步包括对所述压缩样本应 用块浮点解码或哈夫曼解码。15.根据权利要求1所述的方法,其中所述解压缩步骤在所述基带处理器的可编程处 理器、现场可编程门阵列FPGA或者专用集成电路ASIC中实现的解压缩子系统中执行。16.根据权利要求9所述的方法,其中所述接收步骤进一步包括对所述复用的数据结构序列进行解复用以重构对应于所述多个基带信道的多个数据 结构序列;以及从对应于每个基带信道的数据结构序列中提取压缩样本的序列。17.根据权利要求10所述的方法,其中所述接收步骤进一步包括以下步骤 对所述复用的数据结构序列进行解复用以重构对应于所述多个基带信道的多个数据结构序列;根据对应于每个基带信道的数据结构序列重构以太网MAC帧序列;以及 从对应的以太网MAC帧序列提取对应于每个基带信道的压缩样本的序列。18.根据权利要求1所述的方法,其中所述基站收发机系统包括通过分布式天线系统 中的多个串行数据链路与所述基带处理器通信的多个RF单元,每个RF单元执行步骤压缩 所述信号样本,格式化压缩样本,通过所述串行数据链路将所述压缩样本传送给所述基带 处理器,其中所述基带处理器对接收自每个RF单元的压缩样本应用解压缩步骤以形成对 应的解压缩信号样本。19.一种在无线通信网络的基站收发机系统中的、用于通过串行数据链路从基带处理 器向射频RF单元传送信号样本的方法,每个信号样本与多个基带信道之一相关联,其中每 个信号样本包括同相I样本和正交Q样本,所述RF单元包括将每个基带信道的信号样本序 列上变频到多个天线载波信道中的对应一个以形成单个上变频数字信号的数字上变频器 DUC,以及将所述上变频数字信号转换为模拟信号的数模转换器DAC,所述RF单元耦合到天 线以发射所述模拟信号,所述模拟信号表示所述多个天线载波信道,所述方法包括在所述基带处理器处,根据压缩控制参数压缩对应于每个基带信道的信号样本以形成 压缩样本,其中每个压缩样本包括压缩的I样本和压缩的Q样本;格式化所述压缩样本,以便通过所述串行数据链路进行传输;通过所述串行数据链路将所述压缩样本从所述基带处理器传送至所述RF单元;在RF单元处接收所述压缩样本;以及根据解压缩控制参数解压缩所述压缩样本以形成对应于每个基带信道的解压缩信号 样本,其中每个解压缩信号样本包括解压缩的I样本和解压缩的Q样本,其中所述解压缩信 号样本被提供给所述DUC以形成所述上变频的数字信号。20.根据权利要求19所述的方法,其中所述压缩步骤进一步包括下述步骤之一 对所述信号样本应用块浮点编码以形成所述压缩样本;以及对所述信号样本应用哈夫曼编码以形成所述压缩样本。21.根据权利要求19所述的方法,其中所述压缩步骤进一步包括根据所述压缩控制参数来计算所述信号样本的一阶或高阶差分,从而形成差值样本的 序列;以及对所述差值样本进行编码以产生所述压缩样本。22.根据权利要求21所述的方法,其中所述编码步骤包括块浮点编码或哈夫曼编码。23.根据权利要求19所述的方法,其中所述压缩控制参数基于所述信号样本的一个或 多个特性。24.根据权利要求23所述的方法,其中所述特性包括信号样本的采样率、采样宽度、带 宽以及调制类型中的至少一个。25.根据权利要求19所述的方法,其中所述压缩步骤在所述基带处理器的可编程处理 器、现场可编程门阵列FPGA或者专用集成电路ASIC中实现的压缩子系统中执行。26.根据权利要求19所述的方法,其中所述格式化步骤、传送步骤以及接收步骤根据 下列行业标准之一执行开放式基站架构联盟OBSAI标准;以及 通用公共无线电接口 CPRI标准。27.根据权利要求19所述的方法,其中所述格式化步骤进一步包括将对应于每个基带信道的压缩样本的序列映射到数据结构序列,以形成针对所述多个 基带信道的多个数据结构序列;以及将对应于所述多个基带信道的所述多个数据结构序列进行复用以形成复用的数据结 构序列,所述复用的数据结构序列表示用于所述传送步骤的压缩样本。28.根据权利要求27所述的方法,其中所述映射步骤进一步包括 将对应于每个基带信道的压缩样本的序列映射到以太网MAC帧序列;以及 将所述以太网MAC帧序列映射到对应于每个基带信道的数据结构序列。29.根据权利要求27所述的方法,其中所述数据结构根据下述之一形成开放式基站架构联盟OBSAI标准,其中所述数据结构根据参考点3RP3消息协议形成;以及通用公共无线电接口 CPRI标准,其中所述数据结构根据天线载波AxC容器协议形成。30.根据权利要求20所述的方法,其中所述解压缩步骤进一步包括下述之一 根据所述解压缩控制参数对所述压缩样本应用块浮点解码以形成所述解压缩信号样本;以及根据所述解压缩控制参数对所述压缩样本应用哈夫曼解码以形成所述解压缩信号样本。31.根据权利要求21所述的方法,其中所述解压缩步骤进一步包括 解码所述压缩样本以形成解码的差值样本;以及对所述解码的差值样本进行积分以形成所述解压缩信号样本。32.根据权利要求19所述的方法,其中所述解码步骤进一步包括应用块浮点解码或哈夫曼解码。33.根据权利要求19所述的方法,其中所述解压缩步骤在所述基带处理器的可编程处 理器、现场可编程门阵列FPGA或者专用集成电路ASIC中实现的解压缩子系统中执行。34.根据权利要求27所述的方法,其中所述接收步骤进一步包括下述步骤 对所述复用的数据结构序列进行解复用以重构对应于所述多个基带信道的多个数据结构序列;以及从对应于每个基带信道的数据结构序列中提取压缩样本的序列。35.根据权利要求观所述的方法,其中所述接收步骤进一步包括步骤对所述复用的数据结构序列进行解复用以重构所述多个对应于每个基带信道的数据 结构;根据所述多个数据结构重构多个以太网MAC帧;以及从对应的多个以太网MAC帧提取对应于每个基带信道的压缩样本。36.根据权利要求19所述的方法,其中所述基站收发机系统包括通过分布式天线系统 中的多个串行数据链路与所述基带处理器通信的多个RF单元,其中基带处理器通过对应 的串行数据链路向每个RF单元传送所述压缩样本,每个RF单元应用步骤解压缩接收自所 述基带处理器的所述压缩样本以形成对应的解压缩信号样本,其中每个RF单元将对应的 解压缩信号样本提供给所述DUC以形成所述上变频的数字信号。37.一种在无线通信网络的基站收发机系统中的装置,所述基站收发机系统包括耦合 到天线以接收模拟信号的射频RF单元,以及通过串行数据链路耦合到所述RF单元的基带 处理器,所述模拟信号表示多个天线载波信道,所述RF单元包括将所述模拟信号转换为 数字信号的模数转换器ADC以及将所述数字信号下变频至多个基带信道的数字下变频器 DDC,每个基带信道对应于所述天线载波信道之一并且具有信号样本序列,其中每个信号样 本包括同相I样本和正交Q样本,其中所述基带处理器针对从所述RF单元接收到的信号样 本执行信号处理操作,所述装置用于通过所述串行数据链路从所述RF单元向所述基带处 理器传送数据,所述装置包括所述RF单元处的多个压缩器,每个压缩器被耦合以接收从所述DDC输出的对应基带 信道的信号样本,以及根据压缩控制参数来产生压缩样本,其中每个压缩样本包括压缩的I 样本和压缩的Q样本;格式化器,其耦合至所述多个压缩器,并且根据数据传输协议对所述压缩样本进行格 式化;串行数据链路,其耦合至所述格式化器,用于将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:阿尔伯特W魏格纳
申请(专利权)人:信飞系统公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

网友询问留言 已有1条评论
  • 来自[未知地区] 2013年06月06日 11:32
    请输入您的咨询内容。这个压缩基带信号的东东一般用在什么场景呢
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