一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统技术方案

本发明专利技术涉及无线电技术领域，具体地说，涉及一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统。包括基础建设单元、LTE技术支持单元、扩展服务单元和频谱分配单元；基础建设单元用于提供支撑系统运行的各项基础设备；LTE技术支持单元用于提供多种长期演进的技术以支持系统稳定运转；扩展服务单元用于给系统提供支持多个无线系统并列运行的服务应用；频谱分配单元用于对系统涉及的非授权系统频谱进行智能的动态分配。本发明专利技术设计可以给多个不同无线电系统提供并存运行的通道，智能地按照业务量大小分配频谱，避免出现频谱分配不均及信道冲突的问题，同时可以增强系统的鲁棒性，促进LTE系统部署在非授权频段的应用，提高系统的服务质量。的服务质量。的服务质量。

A FPGA system for dynamic spectrum sharing in unlicensed LTE system

【技术实现步骤摘要】
一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统


[0001]本专利技术涉及无线电
，具体地说，涉及一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统。

技术介绍

[0002]因为更高的带宽、更广的覆盖，以及更好的用户体验，LTE标准持续受到业界关注。随着无线宽带数据需求的增长，下一代5G标准开始考虑使用非授权频段来增强LTE系统的服务质量。为了解决日益增长的移动数据量与有限的授权频谱资源之间的矛盾，将LTE系统部署在非授权频段成为当下5G时代的研究热点。但是，因不同运营商的网络业务量不同，传统固定频谱分配方法已经不再适用。但是，不同无线网共享频谱的过程中，难免出现信道冲突的局面，急需引入可支持不同无线电系统并行的系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供了一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统，包括
[0005]基础建设单元、LTE技术支持单元、扩展服务单元和频谱分配单元；所述基础建设单元、所述LTE技术支持单元、所述扩展服务单元与所述频谱分配单元依次通过数字信号连接；所述基础建设单元用于提供支撑系统运行的各项基础设备；所述LTE技术支持单元用于提供多种长期演进的技术以支持系统稳定运转；所述扩展服务单元用于给系统提供支持多个无线系统并列运行的服务应用；所述频谱分配单元用于对系统涉及的非授权系统频谱进行智能的动态分配；
[0006]所述基础建设单元包括数字电路模块、FPGA器件模块、FPGA资源模块和归类存储模块；
[0007]所述LTE技术支持单元包括集中调度模块、干扰协调模块、自适应重传模块、载波聚合模块和信道共享模块；
[0008]所述扩展服务单元包括多系统连接模块、并行计算模块、技术共存模块和运营商并存模块；
[0009]所述频谱分配单元包括频谱管理模块、网络结构模块、通信终端模块和频谱共享模块。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述数字电路模块、所述FPGA器件模块、所述FPGA资源模块与所述归类存储模块依次通过数字信号连接；所述数字电路模块用于对系统基础的数字电路进行设计并控制不同电路模式间的切换；所述FPGA器件模块用于提供支持最小运行系统的载体器件；所述FPGA资源模块用于根据系统规模大小来判定选择芯片的资源容量；所述归类存储模块用于给系统提供支持运行的存储设备并管理系统内容的归类及存
储。
[0011]其中，资源包括逻辑资源和存储资源。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述FPGA器件模块包括FPGA芯片模块、宏功能模块、电源管理模块和模块编译模块；所述FPGA芯片模块、所述宏功能模块、所述电源管理模块与所述模块编译模块依次通过数字信号连接；所述FPGA芯片模块用于提供基础的接口芯片；所述宏功能模块用于在基础接口芯片上装载可参数化的宏功能模块以优化基础器件的结构设计；所述电源管理模块用于通过电源控制器调整电源方案以提高电源变换效率、增大输出电流；所述模块编译模块用于通过模块化的编译器以提供综合的多平台设计环境。
[0013]其中，电源管理装置包括但不限于稳压器、DC/DC调整器、DC/DC控制器等。
[0014]作为本技术方案的进一步改进，所述集中调度模块、所述干扰协调模块、所述自适应重传模块、所述载波聚合模块与所述信道共享模块并列运行；所述集中调度模块用于通过基站集中控制分配时间、空间、频谱等无线资源以避免终端之间竞争资源；所述干扰协调模块用于通过对系统资源进行限制和协调以达到相邻小区间干扰协调的目的；所述自适应重传模块用于在物理层数据块传错时等待重传的数据块以避免传错的数据块丢失；所述载波聚合模块用于大幅度提升系统的容量；所述信道共享模块用于提供多种无线系统共享信道的技术以避免无线系统间出现信道冲突。
[0015]作为本技术方案的进一步改进，所述信道共享模块包括授权辅助模块、双连接模块、免授权辅助模块和非授权辅助模块；所述授权辅助模块、所述双连接模块、所述免授权辅助模块与所述非授权辅助模块并列运行；所述授权辅助模块用于支持辅助授权频段的接入操作；所述双连接模块用于支持授权和免授权频段的接入操作；所述免授权辅助模块用于支持辅助免授权频段的接入操作；所述非授权辅助模块用于支持辅助非授权频段的接入操作。
[0016]作为本技术方案的进一步改进，所述多系统连接模块、所述并行计算模块、所述技术共存模块与所述运营商并存模块依次通过数字信号连接；所述多系统连接模块用于支持多个不同无线电系统之间的连接；所述并行计算模块用于通过FPGA芯片的并行计算功能同时执行多个指令；所述技术共存模块用于支持多种技术并列共存；所述运营商并存模块用于支持多个运营商的网络频谱并列共存。
[0017]作为本技术方案的进一步改进，所述频谱管理模块、所述网络结构模块、所述通信终端模块与所述频谱共享模块并列运行；所述频谱管理模块用于按业务量大小对网络频谱进行集中管理；所述网络结构模块用于将LTE系统的网络结构扁平化以提高其工作效率；所述通信终端模块用于提供多种可按统一接口接入电路的通信终端设备；所述频谱共享模块用于给不同无线电系统提供共享频谱的通道。
[0018]作为本技术方案的进一步改进，所述网络结构模块包括单一节点模块、分组交换模块、开放部署模块和灵活操维模块；所述单一节点模块、所述分组交换模块、所述开放部署模块与所述灵活操维模块并列运行；所述单一节点模块用于通过单一形式的节点结构来改善用户平面和控制平面时延；所述分组交换模块用于通过分组交换协议来提高协议交换的效率；所述开放部署模块用于通过开放式接口来支持若干微型基站的灵活部署；所述灵活操维模块用于通过单一形式的节点和开放式接口来实现灵活的操作和维护过程。
[0019]作为本技术方案的进一步改进，所述频谱共享模块包括信道侦听模块、环境感知
模块、通信参数模块和信道分管模块；所述信道侦听模块、所述环境感知模块、所述通信参数模块与所述信道分管模块并列运行；所述信道侦听模块用于对各信道进行侦听以保证网络环境的安全性；所述环境感知模块用于自动感知无线电的频谱环境以确定当前的空闲频谱；所述通信参数模块用于确定并通过智能学习来实时调整传输参数；所述信道分管模块用于按业务量大小给每个无线电系统分配频段。
[0020]本专利技术的目的之二在于，提供了一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统的运行方法，包括如下步骤：
[0021]S1、根据使用需求，合理选择FPGA的外围芯片，包括接口芯片、存储器、电源等；
[0022]S2、在保证系统设计的升级空间的前提下，对原理图进行设计，并合理设计数字电路；
[0023]S3、在满足一般FPGA系统的基本原则上，设计稳定可靠的硬件电路板；
[0024]S4、对设计并装配好的电路板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统，其特征在于：包括基础建设单元(100)、LTE技术支持单元(200)、扩展服务单元(300)和频谱分配单元(400)；所述基础建设单元(100)、所述LTE技术支持单元(200)、所述扩展服务单元(300)与所述频谱分配单元(400)依次通过数字信号连接；所述基础建设单元(100)用于提供支撑系统运行的各项基础设备；所述LTE技术支持单元(200)用于提供多种长期演进的技术以支持系统稳定运转；所述扩展服务单元(300)用于给系统提供支持多个无线系统并列运行的服务应用；所述频谱分配单元(400)用于对系统涉及的非授权系统频谱进行智能的动态分配；所述基础建设单元(100)包括数字电路模块(101)、FPGA器件模块(102)、FPGA资源模块(103)和归类存储模块(104)；所述LTE技术支持单元(200)包括集中调度模块(201)、干扰协调模块(202)、自适应重传模块(203)、载波聚合模块(204)和信道共享模块(205)；所述扩展服务单元(300)包括多系统连接模块(301)、并行计算模块(302)、技术共存模块(303)和运营商并存模块(304)；所述频谱分配单元(400)包括频谱管理模块(401)、网络结构模块(402)、通信终端模块(403)和频谱共享模块(404)。2.根据权利要求1所述的用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统，其特征在于：所述数字电路模块(101)、所述FPGA器件模块(102)、所述FPGA资源模块(103)与所述归类存储模块(104)依次通过数字信号连接；所述数字电路模块(101)用于对系统基础的数字电路进行设计并控制不同电路模式间的切换；所述FPGA器件模块(102)用于提供支持最小运行系统的载体器件；所述FPGA资源模块(103)用于根据系统规模大小来判定选择芯片的资源容量；所述归类存储模块(104)用于给系统提供支持运行的存储设备并管理系统内容的归类及存储。3.根据权利要求2所述的用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统，其特征在于：所述FPGA器件模块(102)包括FPGA芯片模块(1021)、宏功能模块(1022)、电源管理模块(1023)和模块编译模块(1024)；所述FPGA芯片模块(1021)、所述宏功能模块(1022)、所述电源管理模块(1023)与所述模块编译模块(1024)依次通过数字信号连接；所述FPGA芯片模块(1021)用于提供基础的接口芯片；所述宏功能模块(1022)用于在基础接口芯片上装载可参数化的宏功能模块以优化基础器件的结构设计；所述电源管理模块(1023)用于通过电源控制器调整电源方案以提高电源变换效率、增大输出电流；所述模块编译模块(1024)用于通过模块化的编译器以提供综合的多平台设计环境。4.根据权利要求1所述的用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统，其特征在于：所述集中调度模块(201)、所述干扰协调模块(202)、所述自适应重传模块(203)、所述载波聚合模块(204)与所述信道共享模块(205)并列运行；所述集中调度模块(201)用于通过基站集中控制分配时间、空间、频谱等无线资源以避免终端之间竞争资源；所述干扰协调模块(202)用于通过对系统资源进行限制和协调以达到相邻小区间干扰协调的目的；所述自适应重传模块(203)用于在物理层数据块传错时等待重传的数据块以避免传错的数据块丢失；所述载波聚合模块(204)用于大幅度提升系统的容量；所述信道共享模块(205)用于提供多种无线系统共享信道的技术以避免无线系统间出现信道冲突。5.根据权利要求4所述的用于非授权频段LTE系统频谱动态共享的FPGA系统，其特征在
于：所述信道共享模块(205)包括授权辅助模块(2051)、双连接模块(2052)、免授权辅助模块(2053)和非授权辅助模块(2054)；所述授权辅助模块(2051)、所述双连接模块(2052)、所述免授...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞，史故臣，万锦昊，蒋维，陈秋霞，
申请(专利权)人：浙江树人学院浙江树人大学，
类型：发明
国别省市：