用于大规模MIMO系统的RRU控制消息传递架构的系统和方法技术方案

提供了用于大规模多输入多输出(MIMO)系统中的远端无线电单元(RRU)控制消息传递的系统和方法实施方式。在实施方式中，MIMO无线通信系统中的网络元件包括：数字收发器，其被配置成生成数据信号和控制信号，控制信号包括用于控制RRU上的模拟元件的控制信息以及关于RRU上的模拟元件的状态信息中的一者；调制器，其被配置成将控制信号调制到控制载波上；发送滤波器，其被配置成对经调制的控制信号进行滤波；以及组合器，其被配置成将数据信号与经调制且经滤波的控制信号组合并且经由物理信道将经组合的信号发送至第二网络元件，第二网络元件包括控制器和RRU中的一者。

Systems and methods for RRU control messaging architecture for large-scale MIMO systems

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于大规模MIMO系统的RRU控制消息传递架构的系统和方法相关申请的交叉引用本专利申请要求于2015年7月7日提交的题为“SystemsandMethodsforRRUControlMessagingArchitectureforMassiveMIMOSystems”的美国专利申请No.14/793,349的优先权，该美国专利申请的全部内容如再现一样通过引用合并至本文中。
本专利技术涉及用于无线通信的系统和方法，并且在特定实施方式中，涉及用于大规模多输入多输出无线电系统中的控制消息传递的系统和方法。
技术介绍
大规模多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)系统包括多个远端无线电单元(remoteradiounit，RRU)。这些RRU可以接收由可位于几千米远的集中式数字收发器单元提供的信号。由于RRU上存在需要根据正在发送的数据来控制的硬件，所以需要一种从数字单元传递控制信息的机制，使得RRU处的硬件复杂度不会增加太多。RRU上的硬件包括(但不限于)功率放大器(poweramplifier，PA)、交换机、自动增益控制(automaticgaincontrol，AGC)、天线校准单元以及天线系统。当前的RRU并非大规模MIMO，因此需要大幅度降低用于控制的硬件成本。然而，当前的解决方案对于大规模MIMO可能并非可扩展的。
技术实现思路
根据实施方式，一种MIMO无线通信系统中的网络元件包括：数字收发器，其被配置成生成数据信号和控制信号，该控制信号包括用于控制RRU上的模拟元件的控制信息以及关于RRU上的模拟元件的状态信息中的一者；调制器，其被配置成将控制信号调制到控制载波上；发送滤波器，其被配置成对经调制的控制信号进行滤波；以及组合器，其被配置成将数据信号与经调制且经滤波的控制信号组合并且经由物理信道将经组合的信号发送至第二网络元件，第二网络元件包括控制器和RRU中的一者。根据另一实施方式，一种网络元件中的用于控制多输入多输出(multipleinputmultipleoutput，MIMO)系统中的远端无线电单元(remoteradiounit，RRU)的方法包括：利用收发器来调制控制信号以产生经调制的控制信号，其中，控制信号包括用于控制RRU上的模拟元件的控制信息以及关于RRU上的模拟元件的状态信息中的一者；利用收发器将经调制的控制信号与数据信号组合以产生组合信号；以及经由物理信道将组合信号发送至第二网络元件。根据另一实施方式，一种第一网络元件中的用于从第二网络元件接收控制信号和/或状态信号的方法包括：在第一网络元件处在物理信道上接收来自第二网络元件的组合信号，其中，组合信号包括用于控制RRU上的模拟元件的RRU控制信息和关于RRU上的模拟元件的RRU状态信息中的一者以及数据；由第一网络元件将组合信号拆分成第一信号和第二信号；由第一网络元件通过数据处理元件来处理第一信号并且发送数据；以及由第一网络元件使第二信号通过低通滤波器或带通滤波器以获得RRU控制信息和RRU状态信息中的一者。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图所做的描述，在附图中：图1示出了用于传送数据的网络；图2是基于大规模MIMO的高容量基站系统的实施方式的框图；图3是实施方式控制组帧系统的框图；图4是用于大规模MIMO系统的RRU控制消息传递系统的实施方式的框图；图5是示出FPGA系统的实施方式的框图；图6是用于将控制信息从收发器发送至RRU的方法的实施方式的流程图；图7是在RRU中用于经由单个传送平面从收发器接收控制信息和数据的方法的实施方式的流程图；图8是在RRU中用于经由单个传送平面或信道将所接收的数据和控制信息/状态信息发送至收发器的方法的实施方式的流程图；以及图9是在收发器中用于经由单个数据传送平面从RRU接收数据和控制信息/状态信息的方法的实施方式的流程图。具体实施方式下文将详细论述当前优选的实施方式的构造和使用。然而，应当了解，本专利技术提供了可以在各种特定背景中实施的许多可应用的专利技术构思。所论述的具体实施方式仅示出要构造并使用本专利技术的具体方式，而不限制本专利技术的范围。大规模MIMO系统包括多个RRU。这些RRU可以源于可位于几千米(km)远的集中式数字收发器单元。由于RRU上存在需要根据正在发送的数据来控制的硬件，所以已经发现，期望的是具有一种将控制信息从数字收发器单元传递到RRU的机制，使得RRU处的硬件复杂度不会增加太多。本文公开了一种用于大规模MIMO系统的以成本有效的方式将控制信息从数字收发器传递到RRU并且从RRU传递回到数字收发器的控制消息传递系统。不需要单独的物理信道来发送和接收控制信息。在实施方式中，RRU上的控制消息解码器电路不需要另外的本地振荡器(localoscillator，LO)对控制消息进行解调。本文公开了基于大规模MIMO的高容量基站系统的实施方式。该系统的实施方式包括多个RRU(未示出)，所述多个RRU可以接收由位于数千米远(并且不一定靠近塔台)的单个(或多个)数字/模拟收发器系统提供的信号。在这样的场景中，控制信息需要与数据一起经过长距离被发送至RRU。一个挑战是利用最少的硬件资源成本并且通过优选地利用已经存在的用于数据信号的架构来完成上述工作。而且，期望的是RRU相对不那么复杂。例如，如果将数据调制到光纤上以从数字/模拟收发器传输至RRU，则铺设不同的光纤来发送和接收远端无线电控制信息是浪费的。这个问题在当前系统需要不同的光纤来发送和接收远端无线电控制信息的情况下无法将控制信息置于带内的高带宽多频带信号中甚至更为严重。在本公开内容中，描述了使用简单的幅度偏移键控(AmplitudeShiftKeying，ASK)调制来发送控制信息的实施方式方法，其中在RRU上检测幅度偏移键控调制并且使用数字芯片(例如，低资源现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，FPGA)进行处理。还描述了实施方式控制消息格式。调制格式是可配置的，这是因为在实施方式中，改变调制的载波仅是软件配置。所公开的系统和方法提供了用于将控制数据从数字收发器传送到多个RRU的低复杂度解决方案。在实施方式中，所公开的系统使用非常简单的调制方案，该方案不需要RRU上的任何另外的本地振荡器进行载波检测。另外，在一些实施方式中，RRU重新使用板载时钟发生器电路以将控制信息/状态信息发送回到数字收发器。控制帧的载波频率可通过软件进行编程。所公开的系统和方法的实施方式可根据部署系统的企业的需求进行扩展。MIMO无线通信系统中的网络元件的一个公开实施方式包括：数字收发器，其被配置成生成数据信号和控制信号，该控制信号包括用于控制RRU上的模拟元件的控制信息以及关于RRU上的模拟元件的状态信息中的一者；调制器，其被配置成将控制信号调制到控制载波上；发送滤波器，其被配置成对经调制的控制信号进行滤波；以及组合器，其被配置成将数据信号与经调制且经滤波的控制信号组合并且经由物理信道将经组合的信号发送至第二网络元件，第二网络元件包括控制器和RRU中的一者。网络元件可以是收发器控制器或RRU。在实施方式中，发送滤波器是低通滤波器或带通滤波器。调制器被配置成执行以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多输入多输出(MIMO)无线通信系统中的网络元件，所述网络元件包括：数字收发器，所述数字收发器被配置成生成数据信号和控制信号，所述控制信号包括用于控制远端无线电单元(RRU)上的模拟元件的控制信息以及关于所述RRU上的模拟元件的状态信息中的一者；调制器，所述调制器被配置成将所述控制信号调制到控制载波上；发送滤波器，所述发送滤波器被配置成对经调制的控制信号进行滤波；以及组合器，所述组合器被配置成将所述数据信号与经调制且经滤波的控制信号组合并且经由物理信道将经组合的信号发送至第二网络元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.07 US 14/793,3491.一种多输入多输出(MIMO)无线通信系统中的网络元件，所述网络元件包括：数字收发器，所述数字收发器被配置成生成数据信号和控制信号，所述控制信号包括用于控制远端无线电单元(RRU)上的模拟元件的控制信息以及关于所述RRU上的模拟元件的状态信息中的一者；调制器，所述调制器被配置成将所述控制信号调制到控制载波上；发送滤波器，所述发送滤波器被配置成对经调制的控制信号进行滤波；以及组合器，所述组合器被配置成将所述数据信号与经调制且经滤波的控制信号组合并且经由物理信道将经组合的信号发送至第二网络元件。2.根据权利要求1所述的网络元件，其中，所述发送滤波器包括低通滤波器和带通滤波器中的一者。3.根据权利要求2所述的网络元件，其中，所述调制器被配置成执行以下调制中的一者：开关键控(OOK)调制；幅度偏移键控(ASK)调制；以及单边带(SSB)调制。4.根据权利要求1所述的网络元件，其中，所述网络元件还包括：定向耦合器，所述定向耦合器被配置成从所述第二网络元件接收组合信号并且将所述组合信号拆分成第一信号和第二信号；第一接收滤波器，所述第一接收滤波器被配置成从所述定向耦合器接收所述第一信号并且从所述第一信号中提取数据；以及解调器，所述解调器被配置成经由第二接收滤波器从所述定向耦合器接收所述第二信号，其中，所述解调器被配置成从所述第二信号中提取控制信息/状态信息。5.根据权利要求4所述的网络元件，其中，所述组合信号包括从大规模MIMO天线系统接收的多个数据信号。6.根据权利要求1所述的网络元件，其中，所述第二接收滤波器包括低通滤波器和带通滤波器中的一者。7.根据权利要求6所述的网络元件，其中，所述解调器被配置成执行以下解调中的至少一者：开关键控(OOK)解调；幅度偏移键控(ASK)解调；以及单边带(SSB)解调。8.根据权利要求1所述的网络元件，其中，所述网络元件包括所述RRU并且还包括：控制单元，所述控制单元被配置成根据所述控制信息来控制所述RRU内的元件。9.根据权利要求8所述的网络元件，还包括：用于接收数据的天线；调制器，所述调制器被配置成从所述控制单元接收状态信息并且将所述状态信息调制到由载波和时钟发生器生成的载波信号上；以及组合器，所述组合器用于将经调制的状态信息与所述数据组合成单个信号以经由第二物理信道传输至所述收发器。10.根据权利要求8所述的网络元件，其中，所述控制单元包括现场可编程门阵列(FPGA)。11.根据权利要求10所述的网络元件，其中，所述调制器包括FPGA时钟发生器。12.根据权利要求1所述的网络元件，其中，所述数据信号包括由大规模MIMO天线系统传输的多个数据信号。13.根据权利要求1所述的网络元件，其中，所述第二网络元件包括控制器和所述RRU中的一者。14.一种在...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·布里加，胡兰，赛·莫翰·开拉姆比，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44