集中式基站系统的可扩展体系结构技术方案

一种集中式基站系统，包括主基站子系统和一或多个远端射频子系统，主基站子系统包括：一或多个基站控制器接口单元；信令单元；一或多个基带处理单元；一或多个远端射频接口单元；时钟同步单元；第一交换网络，用于互连所述基站控制器接口单元，信令单元，基带处理单元，远端射频接口单元和时钟同步单元；第二交换网络，用于在基带处理模块与远端射频接口单元之间交换基带信号流；信号传输网络，用于在远端射频接口单元和远端射频子系统之间传送基带信号流；和主控单元，连接到所述第一交换网络，用于控制基站系统内所述部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及移动通信系统中的基站技术，尤其涉及一种集中式基站系统的能够容 易地适应各种系统规模及其变化的可伸缩体系结构。
技术介绍
1.射频单元拉远技术、集中式基站在移动通信系统中，无线接入网典型地由基站(BTS)和用于控制多个基站的基站 控制器(BSC)或无线网络控制器(RNC)组成，如图Ia所示。基站主要由基带处理子系统、 射频(RF)子系统和天线等单元组成，负责完成无线信号的发射、接收和处理，并且一个基 站可以通过多个天线覆盖不同的小区，如图Ib所示。在移动通信系统中，存在诸如高层建筑的室内覆盖、盲区或阴影区的覆盖等采用 传统基站技术较难解决的无线网络覆盖问题，射频单元拉远技术正是针对这一问题而提出 的一种较为有效的方案。在采用射频单元拉远的基站系统中，射频单元及天线被安装在需 要提供覆盖的区域，并通过宽带传输线路连接到基站的其它单元。该技术进一步发展为采用射频单元拉远的集中式基站技术。与传统基站相比，这 种采用射频单元拉远的集中式基站具有许多优点允许采用多个微小区替代一个基于传 统基站的宏小区，从而能更好地适应不同的无线环境，提高系统的容量和覆盖等无线性能; 集中式的结构使得在传统基站中的软切换可以用更软切换来完成，从而获得额外的处理增 益；集中式的结构还使得昂贵的基带信号处理资源成为多个小区共用的资源池，从而获得 统计复用的好处，减低系统成本。美国专利“US5657374，具有集中式基站和分布式天线单元 的蜂窝系统”、“US63M391，具有集中控制和信号处理的蜂窝系统”等均披露了这一技术的 有关实现细节。如图2所示，采用射频单元拉远的集中式基站系统10由集中配置的中央信道处理 子系统11与远程射频单元(RRU) 13组成，它们之间通过宽带传输链路或网络12相连。中央 信道处理子系统11主要由信道处理资源池15，BSC/RNC接口单元14和信号路由分配单元 16等功能单元组成。信道处理资源池15由多个信道处理单元I-N堆叠而成，完成基带信号 处理等工作。信号路由分配单元16则根据各小区业务量的不同，动态分配信道处理资源， 实现多小区处理资源的有效共享。信号路由分配单元16除了如图2所示在集中式基站内 部实现外，也可以作为单独的设备在集中式基站外部实现。远程射频单元13主要由发射通 道的射频功率放大器、接收通道的低噪声放大器以及天线等单元构成。中央信道处理子系 统(此后也称为主单元(MU))与远程射频单元(RRU)之间的链路典型地可以采用光纤、铜 缆、微波等传输介质。作为一个特例，远程射频单元可以位于中央信道处理子系统的本地， 其中射频单元与信号路由分配单元之间的连接可以只适于本地传输。根据集中式基站系统的设计初衷，期望使整个基站系统中的所有基带处理资源被 尽可能多的远程射频单元共享，以达到最大程度的统计复用。然而在现有集中式基站系统 中的连接体系结构制约了这种共享优化。例如在现有技术中，采用了以下连接方式1)将基带处理资源与远程射频单元绑定在一起，使得基带处理资源只服务于所绑 定的远程射频单元。这显然不是最优的。2)在基带处理资源与远程射频单元之间根据固定的对应关系(如一对一)建立物 理连接。一种极端的情况是在基带处理资源与远程射频单元之间采用物理上全互连(Mesh) 的连接关系，然而这种方式仅适用于小规模基站，其实质上仍然属于上述绑定的方式，只是 通过物理连接来实现绑定。全互连的成本很高，当基站规模较大时，无法实现，而降低互连 程度又不能实现最优共享。另外，对应关系的改变必须调整物理连接，导致维护复杂度高， 且成本高昂。3)使基带处理资源与远程射频单元耦合到集中式合成/分发装置(Combiner/ Distributor)的方式。类似于所有集中式处理结构，这种集中式合成/分发装置的问题是 基础配置相对固定，缺乏可伸缩性，不能灵活地适应系统规模的变化，并且当系统规模较大 时，其处理带宽会成为瓶颈，因此也不符合集中式基站系统的设计初衷。这些互连方式的共性是一旦连接关系发生改变，需要很大的工作量对系统进行调 整，尤其是当系统规模较大，互连关系复杂时。在不能提供成本和性能上合适的全互连体系结构的情况下，即使增加系统规模， 但由于不能有效地互连和共享，其收益与规模增长的投入不成比例。现有的系统很难实现模组化，例如很难以机柜为单位进行增量式集成，因为当增 加新的模组(机柜)时，这种体系结构不能有效地实现跨模组的全互连，并且跨机柜互连需 要大量和复杂的配置(例如配线和设置)工作。相应地，如果系统规模会随时间有很大的 变化，很难在前期建设和后期维护时对系统进行定制以适应这种变化，因而缺乏可伸缩性， 灵活性和可维护性。在硬件平台方面，由于现有技术的互连方式限制了部件分布和配置的灵活性，当 考虑射频功率器件尺寸及散热等方面的问题时，基站硬件平台往往采用厂家自定义的平 台。例如，由于连接方式的限制，不能将尺寸及散热等方面的要求不高的部件合理分离出来 以使用通用硬件平台。基带处理资源与基站控制器之间的互连也存在类似的问题。综上所述，集中式基站系统中的互连体系结构已经成为制约集中式基站系统发展 的关键因素。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种集中式基站系统中的互连结构，其使得系统具备可 伸缩性，支持处理资源的共享与动态分配的优化，和系统结构的优化配置。本专利技术提供了一种集中式基站系统，包括主基站子系统和一或多个远端射频子系 统，所述远端射频子系统负责相应小区的信号接收和发射，所述主基站子系统包括一或多 个基站控制器接口单元，用于为基站系统提供与基站控制器的传送接口 ；信令单元，用于完 成基站系统与基站控制器之间的信令传送所需的协议处理，以为所述基站控制器接口单元 提供处理支持；一或多个基带处理单元，用于对来自小区的上行无线信号和来自基站控制 器的下行用户数据流完成无线协议物理层过程的基带处理；一或多个远端射频接口单元， 用于为主基站子系统提供与远端射频子系统的接口 ；时钟同步单元，用于在主基站子系统内提供定时信号；第一交换网络，用于互连所述基站控制器接口单元，信令单元，基带处理 单元，远端射频接口单元和时钟同步单元；第二交换网络，用于在基带处理模块与远端射频 接口单元之间交换基带信号流；信号传输网络，用于在远端射频接口单元和远端射频子系 统之间传送基带信号流；和主控单元，连接到所述第一交换网络，用于控制基站系统内所述 部分。根据本专利技术的一个方面，其中，所述主控单元包括一或多个控制模块，所述时钟同 步单元包括时钟单元和一或多个时钟分配模块，所述第一交换网络包括第一网络交换单元 和一或多个第一网络交换模块，所述第二交换网络包括第二网络交换单元和一或多个第二 网络交换模块，所述主基站子系统的每个基带处理单元，基站控制器接口单元，信令单元和 远端射频接口单元位于一或多个模组中的一个模组内，每个所述模组包括至少一个控制模 块，至少一个时钟分配模块，至少一个第一网络交换模块，并且如果一个模组具有基带处理 单元或远端射频接口单元，则该模组具有至少一个第二网络交换单元，其中，每个模组中的 所有部件与至少一个总线相连，第一网络交换模块互连其所在的模组内的各个部件，负责 这些部件之间的数据交换，并且与交换单元相连，以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晟，阮绍云，赵柏峻，
申请(专利权)人：UT斯达康通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]