專利名稱：分布式天線系統(tǒng)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多天線系統(tǒng)及其通信方法，特別是涉及一種分布式天線系統(tǒng)及其通信方法，該分布式天線系統(tǒng)和通信方法可以針對某個(gè)用戶選出最優(yōu)的無線接入單元，從而提供最好的系統(tǒng)容量。
背景技術(shù)：
未來的無線通信系統(tǒng)需要支持非常高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，比如說視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播、交互式游戲等等。根據(jù)ITU-R M1645文件中提到的要求對于高速無線業(yè)務(wù)(High Mobility)，需要支持最高到100Mbps的速率；而對于低速(Low Mobility)或者固定無線(Fixed wireless)業(yè)務(wù)，更需要達(dá)到1Gbps的速率。同時(shí)，作為一個(gè)無線通信系統(tǒng)，它還必須保證系統(tǒng)的覆蓋率，能為任何用戶在任何地方和任何時(shí)間提供高數(shù)據(jù)速率的服務(wù)。
分析發(fā)現(xiàn)，對于如此高的鏈路速率，用戶覆蓋范圍是一個(gè)很嚴(yán)重的問題。具體可以有以下的兩個(gè)原因a.未來的系統(tǒng)要支持的速率非常高，即使現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)很高的頻譜效率，但還是需要一個(gè)比較大的帶寬來支持，目前的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用的是下行100MHz，上行40MHz的帶寬。為了可以容納這個(gè)系統(tǒng)，不得不使用比較高的頻帶，比如10GHz。相對于較低頻帶的信號(hào)(例如，GSM，1GHz；WCDMA，2GHz)，高頻信號(hào)的路徑損耗(Path Loss，以下縮寫為P1)要大的多，在同樣的發(fā)射功率情況下，高頻信號(hào)的傳輸距離會(huì)大大的減小。
b.隨著系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率的增加，同樣的發(fā)射功率可以實(shí)現(xiàn)的每比特信噪比(SNR/bit)就會(huì)成反比的降低。而用戶的性能與每比特信噪比有直接關(guān)系。當(dāng)然，也可以通過增加系統(tǒng)的發(fā)射功率來滿足同樣的覆蓋范圍。但考慮到無線電波對人體的健康影響，基站的發(fā)射功率需要限制在一定的范圍之內(nèi)。這樣，在同樣的限制功率下，信號(hào)的覆蓋范圍也會(huì)大大的減小。在上述的情況下，傳統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)只有通過小區(qū)分割的方法來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的覆蓋。這樣的話，一方面會(huì)造成系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的大量增加從而造成投資增加，另一方面由于小區(qū)面積的縮小而造成用戶在移動(dòng)中平凡的小區(qū)切換。
為了解決這個(gè)問題，提出了兩種新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一個(gè)是基于轉(zhuǎn)發(fā)和多跳結(jié)構(gòu)(Relay and Multi-Hop Structure)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是基于分布式天線系統(tǒng)(Distributed Antenna System，DAS)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這里，由于本發(fā)明中僅僅是針對基于分布式天線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此，對于基于轉(zhuǎn)發(fā)和多跳結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不作描述。
對于分布式天線系統(tǒng)，參考文獻(xiàn)1，“A.A.M.Saleh，A.J.Rustako，andR.S.Roman”.Distributed antennas for indoor radio communications，”IEEETrans.On Communications，Vol.35，pp.1245-1251，Dec.1987”，揭示了最早的一種分布式天線系統(tǒng)。其中，無線信號(hào)簡單地通過同軸電纜傳送到一個(gè)比較遠(yuǎn)的地方，然后通過一根或多根天線發(fā)送出去，這些天線可以同時(shí)串接在一根同軸電纜上。更多的時(shí)候，可能就是鋪一根同軸電纜，然后在相應(yīng)的地方給電纜設(shè)置小的開口以便無線信號(hào)泄露出來，這里，這些開口就相當(dāng)于用于發(fā)射無線信號(hào)的小天線。
在這個(gè)情況下，多根天線的發(fā)射信號(hào)其實(shí)是同一個(gè)信號(hào)，它的作用主要是給移動(dòng)系統(tǒng)作室內(nèi)信號(hào)覆蓋。通常，這種分布式天線系統(tǒng)稱為被動(dòng)分布式天線系統(tǒng)(Passive DAS)，它可以提供的系統(tǒng)性能增益是非常有限的。
后來由于對多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)研究的深入，提出了一種主動(dòng)分布式天線系統(tǒng)(Active DAS)，請參閱參考文獻(xiàn)2，“Troels B.Sorensen，“Intelligent Distributed Antenna System.”Ph.D thesis，2003”。在這種分布式天線系統(tǒng)中，系統(tǒng)端的多根天線不是集中安裝在一個(gè)中心基站上的，而且分別安裝在均勻分布在一個(gè)小區(qū)內(nèi)的不同地方的小基站上。每根天線所要發(fā)射/所接收的射頻信號(hào)通過光纖從基站信號(hào)處理單元接收/發(fā)送。
圖1給出了一種主動(dòng)分布式天線系統(tǒng)的示意圖。為了有別于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這里將安裝有天線模塊的小基站叫做無線接入單元(Radio Access Unit，RAU)，將信號(hào)處理模塊叫做中央處理單元(Central Unit，中央處理單元)，其中，每個(gè)無線接入單元上可以安裝多根獨(dú)立的天線。對于這樣一個(gè)系統(tǒng)，無線接入單元只要有雙工器、射頻信號(hào)光電轉(zhuǎn)換器、發(fā)射射頻信號(hào)功率放大器就可以了。所有的其他基站單元包括如上/下變頻器、編碼器、調(diào)制器、空時(shí)處理器等都集中在中央處理單元。研究發(fā)現(xiàn)，相比于中央天線系統(tǒng)(Centralized Antenna System，CAS)，分布式天線系統(tǒng)可以很好完成系統(tǒng)信號(hào)的覆蓋，并且可以大大的降低信號(hào)的發(fā)射功率。
圖1是分布式天線系統(tǒng)中一個(gè)小區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。對于這樣一個(gè)系統(tǒng)，有一個(gè)需要解決的問題是當(dāng)一個(gè)用戶要接入這個(gè)系統(tǒng)時(shí)，到底選擇哪些無線接入單元與其進(jìn)行通信。
對于上行鏈路，只要無線接入單元能接收到用戶的信號(hào)，不管這個(gè)信號(hào)的能量多低，理論上來講都是對系統(tǒng)性能的提高是有用處的。
而對于下行鏈路，在保持相同發(fā)射功率的情況下，選擇更多的無線接入單元來服務(wù)一個(gè)用戶不一定可以提高系統(tǒng)的性能。這是因?yàn)閷τ谥醒胩炀€系統(tǒng)來講，增加發(fā)送天線可以增加系統(tǒng)的性能，但前提是各個(gè)發(fā)送天線對用戶的路徑損耗是一樣的。但對于分布式天線系統(tǒng)來講，由于天線分布在不同的地方，每個(gè)無線接入單元與用戶之間的距離是不一樣的，由此導(dǎo)致相應(yīng)的路徑損耗是不一樣的。
以圖2為例說明，當(dāng)無線接入單元與用戶之間的距離(例如d1和d2)相差比較大的時(shí)候，增加一個(gè)無線接入單元雖然可以增加空間維的自由度，但發(fā)射功率的有效性會(huì)大大降低。如果增加的空間維而引起的性能增加與該無線接入單元所引入的路徑損耗兩者不能彌補(bǔ)的話，增加無線接入單元2給用戶發(fā)射信號(hào)不一定可以增加系統(tǒng)的性能。在這樣一個(gè)分布式天線系統(tǒng)中，存在的問題是如何選擇無線接入單元給用戶發(fā)送信號(hào)才能使得系統(tǒng)性能最好。
參考文獻(xiàn)3，“Tao Xiaofeng，Ni Li，Dai Zuojun，Liu Bao ling，Zhang Ping，“Intelligent group handover mode in multicell infrastructure”，PIMRC 2003，Vol.1，Sept.7-10，2003”，中提到了一個(gè)群切換的概念，其基本的思想是設(shè)定一個(gè)門限值，對于路徑損耗小于這個(gè)門限值的無線接入單元都被選中。
參考文獻(xiàn)4，“Wan Choi，Jeffrey G.Andrews，and Chaehag Yi，“Thecapacity of multicellular distributed antenna networks，”WirelessCom2005，Jun12-16，2005”，中提到了另一種方法，其每次都選固定數(shù)目的L個(gè)無線接入單元為一個(gè)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣的話，L個(gè)有最小路徑損耗的無線接入單元就會(huì)被選中。
上面提到的兩種方法其實(shí)都是基于路徑損耗的絕對數(shù)值來進(jìn)行無線接入單元的選取的，它們都不能保證系統(tǒng)信道容量的最大化。而要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容量的最大化，無線接入單元的選擇應(yīng)該和它們同用戶之間的路徑損耗的相對值有關(guān)系。即，當(dāng)用戶離無線接入單元很近的時(shí)候，選擇這個(gè)距離最近的無線接入單元完全可以實(shí)現(xiàn)容量的最大化，沒有必要再把功率分配到其他無線接入單元上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
為克服以上問題，本發(fā)明提出一種分布式天線系統(tǒng)及其通信方法，其可以在為用戶選擇無線接入單元時(shí)，獲得系統(tǒng)容量的最大化。
本發(fā)明的分布式天線系統(tǒng)是基于小區(qū)結(jié)構(gòu)的，每個(gè)小區(qū)包括中央處理單元、多個(gè)無線接入單元以及傳輸鏈路，該多個(gè)無線接入單元分別通過各自的傳輸鏈路與中央處理單元連接。其中，每個(gè)無線接入單元包括有雙工器，該雙工器用于通過其上的天線接收用戶的上行信息以及發(fā)送來自中央處理單元的下行信息。該中央處理單元包括路徑損耗估計(jì)器，用于將來自上述多個(gè)無線接入單元的上行信息進(jìn)行估計(jì)，獲得各個(gè)無線接入單元與該用戶之間的路徑損耗，并對應(yīng)地存儲(chǔ)各個(gè)路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)；資源分配器，根據(jù)上述存儲(chǔ)的路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)，獲得資源分配信息，該資源分配信息包括該用戶所采用的無線接入單元；發(fā)送處理器，根據(jù)上述資源分配信息，將該用戶的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)處理，生成針對該用戶所采用的無線接入單元中的各個(gè)無線接入單元的基帶信號(hào)流；無線接入單元選擇器，根據(jù)上述資源分配信息，在與中央處理單元連接的所有無線接入單元中選擇相應(yīng)的無線接入單元，來發(fā)送上述經(jīng)發(fā)送處理器處理后的各個(gè)基帶信號(hào)流；以及，射頻鏈路組，將無線接入單元選擇器輸出的基帶信號(hào)流分別進(jìn)行上變頻處理，并將上變頻處理后的基帶信號(hào)流作為下行信息通過傳輸鏈路分別傳送到對應(yīng)的無線接入單元。
本發(fā)明的通信方法，包括步驟步驟一，由上述無線接入單元分別接收同一用戶的上行信息，并將上行信息發(fā)送給中央處理單元；
步驟二，中央處理單元對來自各個(gè)無線接入單元的該用戶的上行信息分別進(jìn)行路徑損耗估計(jì)，并對應(yīng)地存儲(chǔ)路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)；步驟三，根據(jù)上述存儲(chǔ)的路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)，獲得資源分配信息，該資源分配信息包括該用戶所采用的無線接入單元；步驟四，根據(jù)上述資源分配信息，將該用戶的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)處理，生成針對該用戶所采用的無線接入單元中的各個(gè)無線接入單元的基帶信號(hào)流；步驟五，根據(jù)上述資源分配信息，選擇用于發(fā)送各個(gè)基帶信號(hào)流的相應(yīng)的無線接入單元，來分別發(fā)送各個(gè)基帶信號(hào)流；以及步驟六，對各個(gè)基帶信號(hào)流分別進(jìn)行上變頻處理，并將上變頻處理后的基帶信號(hào)流作為下行信息分別傳送到對應(yīng)的無線接入單元；以及步驟七，由各個(gè)無線接入單元將下行信息發(fā)送給上述同一用戶。
在上述步驟三中的資源分配過程包括以下步驟i)從上述路徑損耗中找出路徑損耗的最小值；ii)根據(jù)該最小值，找出對應(yīng)的無線接入單元，將其作為用于發(fā)射該用戶的用戶數(shù)據(jù)的無線接入單元；iii)從剩下的其他路徑損耗中找出路徑損耗的最小值；iv)根據(jù)該最小值，找出對應(yīng)的無線接入單元，并計(jì)算該無線接入單元的加入是否增加系統(tǒng)容量，當(dāng)該無線接入單元的加入使得系統(tǒng)容量降低時(shí)，則資源分配結(jié)束，當(dāng)該無線接入單元的加入使得系統(tǒng)容量增加時(shí)，則將其作為用于發(fā)射用戶數(shù)據(jù)的無線接入單元，然后重復(fù)步驟iii、iv，直至資源分配結(jié)束。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的分布式天線系統(tǒng)以及通信方法可以將能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)容量最大的無線接入單元分配給同一用戶，可以在為該用戶增加空間維的自由度的同時(shí)，增加系統(tǒng)容量。


圖1為一種主動(dòng)分布式天線系統(tǒng)的示意圖。
圖2為存在路徑損耗差異的分布式天線系統(tǒng)的示意圖。
圖3為本發(fā)明分布式天線系統(tǒng)的示意圖。
圖4為本發(fā)明分布式天線系統(tǒng)的具體框圖。
圖5為本發(fā)明分布式天線系統(tǒng)的通信方法的資源分配過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的分布式天線系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖3為本發(fā)明分布式天線系統(tǒng)的示意圖。圖3中顯示了多個(gè)小區(qū)(以虛線圓圈表示)，每個(gè)小區(qū)包括至少一個(gè)中央處理單元和多個(gè)無線接入單元。為了便于描述，圖3中的每個(gè)小區(qū)中均勻地設(shè)置了一個(gè)中央處理單元CU和多個(gè)無線接入單元，但在實(shí)際的系統(tǒng)中，可以根據(jù)小區(qū)的情況設(shè)置無線接入單元的數(shù)量和分布狀況。
在每個(gè)小區(qū)中，其中的無線接入單元與中央處理單元相連接，一方面，每個(gè)無線接入單元接收來自小區(qū)中用戶的上行信息并將該上行信息處理后傳送到中央處理單元，另一方面，每個(gè)無線接入單元接收來自中央處理單元的下行信息，并將該下行信息處理后，通過其上的發(fā)射天線發(fā)送給小區(qū)中的用產(chǎn)。
圖4為本發(fā)明的分布式天線系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖，其中只顯示了一個(gè)小區(qū)中的中央處理單元和無線接入單元。為了描述的一般性，因此，這里假設(shè)該小區(qū)內(nèi)的無線接入單元的數(shù)量為nT個(gè)。同時(shí)，為了方便描述，這里僅僅以一個(gè)中央處理單元為例進(jìn)行說明，對于在同一小區(qū)內(nèi)采用多個(gè)中央處理單元的例子可以由其推導(dǎo)得到。
對于每個(gè)無線接入單元，其包括雙工器11、位于雙工器11上的天線12、接收功率放大器13、電光轉(zhuǎn)換器14、發(fā)射功率放大器15以及光電轉(zhuǎn)換器16。這里，接收功率放大器13和發(fā)射功率放大器15屬于可選擇的單元。在分布式天線系統(tǒng)的功率較大并且信噪比較好的情況下，也可以省略。
同時(shí)，對于中央處理單元CU，其包括光電轉(zhuǎn)換器21、路徑損耗估計(jì)器22、資源分配器23、發(fā)送處理器24、無線接入單元選擇器25、射頻鏈路組26以及電光轉(zhuǎn)換器27。
在建立一個(gè)用戶和該分布式天線系統(tǒng)的通信之前，該用戶會(huì)根據(jù)其接收的下行信道信息，決定應(yīng)該接入的小區(qū)。例如，對于GSM系統(tǒng)，用戶根據(jù)各個(gè)小區(qū)信道的頻率上的能量來決定所接入的小區(qū)，對于WCDMA系統(tǒng)，用戶根據(jù)各個(gè)小區(qū)的擾碼上的能量來決定所接入的小區(qū)。
在確定接入的小區(qū)后，該用戶將向該小區(qū)發(fā)出通信請求。
在本發(fā)明的分布式天線系統(tǒng)中，在上行方向上，對于每個(gè)無線接入單元，雙工器11利用其上的天線12接收來自該用戶的上行信息(射頻信號(hào)，可以是上述的通信請求，也可以是其他信息)，并通過接收功率放大器13對接收的射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，該接收功率放大器可以為低噪聲功率放大器。電光轉(zhuǎn)換器14將放大后的射頻信號(hào)進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換獲得相應(yīng)的光信號(hào)，并通過該無線接入單元與中央處理單元CU之間的光纖鏈路發(fā)送到中央處理單元CU。
對于中央處理單元，光電轉(zhuǎn)換器21經(jīng)光纖鏈路接收來自該小區(qū)中所有nT個(gè)無線接入單元的光信號(hào)，并分別將來自各個(gè)無線接入單元的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的射頻信號(hào)。路徑損耗估計(jì)器22根據(jù)射頻信號(hào)估計(jì)出該用戶與小區(qū)中各個(gè)無線接入單元之間的路徑損耗，并存儲(chǔ)獲得的路徑損耗及其對應(yīng)的無線接入單元。例如，該路徑損耗和對應(yīng)的無線接入單元可以按照由小到大的順序進(jìn)行存儲(chǔ)，例如以表1所示的方式，假設(shè)為{Pl1，Pl2，Pl3，...PlnT}，其中Pl1代表最小的路徑損耗值。表1只是一種存儲(chǔ)方式，本發(fā)明并不僅局限于此，也可以按照由大到小的順序或者無序存儲(chǔ)，只是需要建立路徑損耗和其對應(yīng)的無線接入單元之間的對應(yīng)關(guān)系。
表1

資源分配器23根據(jù)路徑估計(jì)器22估計(jì)出的路徑損耗及其對應(yīng)的無線接入單元進(jìn)行資源分配。如圖5所示，資源分配器的資源分配過程如下步驟一，從路徑估計(jì)器22估計(jì)出的路徑損耗中找出路徑損耗的最小值；步驟二，根據(jù)該最小值，找出對應(yīng)的無線接入單元，將其作為用于發(fā)射該用戶的用戶數(shù)據(jù)的無線接入單元；步驟三，從剩下的其他路徑損耗中找出路徑損耗的最小值；步驟四，根據(jù)該最小值，找出對應(yīng)的無線接入單元，并計(jì)算該無線接入單元的加入是否增加系統(tǒng)容量。當(dāng)該無線接入單元的加入使得系統(tǒng)容量降低時(shí)，則資源分配結(jié)束。當(dāng)該無線接入單元的加入使得系統(tǒng)容量增加時(shí)，則將其作為用于發(fā)射用戶數(shù)據(jù)的無線接入單元，然后重復(fù)步驟三、四，直至資源分配結(jié)束。
在資源分配器23的上述資源分配過程中，可以通過式(1)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)最大系統(tǒng)容量的無線接入單元的選擇。
其中，Ce表示信道容量的期望值，E表示求期望的運(yùn)算，InR是nR*nR維的單位矩陣，nR表示該用戶的天線數(shù)量，H和H*分別為信道矩陣和其轉(zhuǎn)置矩陣，QL為發(fā)送信號(hào)的相關(guān)矩陣，以及L表示從nT個(gè)無線接入單元中選出的系統(tǒng)容量最大時(shí)的無線接入單元的數(shù)量。
上述H和QL分別如式(2)、(3)所示 Hw是nT*nR維的隨機(jī)方程，其每個(gè)元素為零均值、單位方差的高斯隨機(jī)變量。其中， 表示用戶和第nT個(gè)無線接入單元之間的信道增益。
經(jīng)過上述資源分配過程后，假設(shè)資源分配器23此時(shí)選擇出了L個(gè)無線接入單元，這些無線接入單元用于發(fā)送該用戶的用戶數(shù)據(jù)，并可以滿足系統(tǒng)容量最大。同時(shí)，可以得出，該用戶的用戶數(shù)據(jù)應(yīng)該分為L路進(jìn)行傳輸。即，上述的資源分配過程產(chǎn)生的資源分配信息包括該用戶所采用的無線接入單元。
在下行方向上，發(fā)送處理器24根據(jù)資源分配信息對該用戶的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送信號(hào)處理，生成L路基帶信號(hào)，這里的處理包括空間信號(hào)處理、編碼、調(diào)制等，這可以在通信過程中通過用戶發(fā)出的通信請求而確定。
無線接入單元選擇器25根據(jù)資源分配信息選擇用于發(fā)送該用戶數(shù)據(jù)的L個(gè)無線接入單元來發(fā)送L路用戶數(shù)據(jù)。圖中L表示選中無線接入單元的數(shù)量，nT表示總共有nT個(gè)無線接入單元，未選中的無線接入單元上不發(fā)送該用戶的用戶數(shù)據(jù)。
發(fā)送射頻鏈路組26將來自無線接入單元選擇器25輸出的nT路基帶信號(hào)(其中僅有選中的L個(gè)無線接入單元對應(yīng)的基帶信號(hào)上才發(fā)送該用戶的用戶數(shù)據(jù))進(jìn)行上變頻處理，獲得對應(yīng)的射頻信號(hào)。
電光轉(zhuǎn)換器27將發(fā)送射頻鏈路組26輸出到的nT路射頻信號(hào)進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，從而獲得相應(yīng)的nT路光信號(hào)，并通過光纖鏈路將其傳送到對應(yīng)的無線接入單元。
光電轉(zhuǎn)換器16通過光纖鏈路接收來自中央處理單元CU的光信號(hào)，并將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的射頻信號(hào)。該射頻信號(hào)經(jīng)發(fā)射功率放大器15放大后，經(jīng)由雙工器11，從天線12上發(fā)送給用戶。
從以上可以看出，通過在中央處理單元將能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)容量最大的無線接入單元分配給該用戶，可以在為該用戶增加空間維的自由度的同時(shí)，增加系統(tǒng)容量。
以上只是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)施例，其主要針對的是無線接入單元與中央處理單元距離較遠(yuǎn)的情況，因此采用光纖鏈路來在無線接入單元和中央處理單元之間傳送信號(hào)。為此，其在無線接入單元上以及在中央處理單元上需要相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換器和電光轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)光信號(hào)和電信號(hào)(射頻信號(hào))之間的相互轉(zhuǎn)換。
然而，對于無線接入單元與中央處理單元距離較近的情況，可以采用電纜鏈路來代替光纖鏈路，從而，可以省略將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)以及光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過程，進(jìn)而，該分布式天線系統(tǒng)可以不需要采用電光轉(zhuǎn)換器和光電轉(zhuǎn)換器。
進(jìn)一步，由于無線接入單元與中央處理單元之間的距離可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，因此，對于距離較近的情況可以采用電纜鏈路來傳遞信號(hào)，而對于距離較遠(yuǎn)的情況，可以采用光纖鏈路來傳遞信號(hào)。
值得注意的是，雖然圖4中每個(gè)無線接入單元上僅僅表示出了一根天線，但是對于實(shí)際的分布式天線系統(tǒng)而言，其可以為多根天線，并且，在滿足系統(tǒng)容量最大的情況下，中央處理單元可以將這些天線同時(shí)(全部或者部分)分配給同一用戶，同樣，該用戶也具有多根天線。此時(shí)，射頻鏈路組將屬于由同一無線接入單元上的不同天線發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)采用復(fù)用器進(jìn)行復(fù)用后，通過光纖鏈路或者電纜鏈路傳送到無線接入單元。同時(shí)，該無線接入單元也需要多組圖4中的單元以及復(fù)用器(上行方向)和解復(fù)用器(下行方向)來實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的發(fā)送和接收。也就是，每個(gè)無線接入單元相當(dāng)于多個(gè)無線接入單元，其采用復(fù)用器和解復(fù)用器后共用一個(gè)傳輸鏈路。
權(quán)利要求
1.一種分布式天線系統(tǒng)，其基于小區(qū)結(jié)構(gòu)，每個(gè)小區(qū)包括中央處理單元、多個(gè)無線接入單元以及傳輸鏈路，該多個(gè)無線接入單元分別通過各自的傳輸鏈路與中央處理單元連接，其中，每個(gè)無線接入單元包括有雙工器，該雙工器用于通過其上的天線接收用戶的上行信息以及發(fā)送來自中央處理單元的下行信息，該中央處理單元包括路徑損耗估計(jì)器，用于將來自上述多個(gè)無線接入單元的上行信息進(jìn)行估計(jì)，獲得各個(gè)無線接入單元與該用戶之間的路徑損耗，并對應(yīng)地存儲(chǔ)各個(gè)路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)；資源分配器，根據(jù)上述存儲(chǔ)的路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)，獲得資源分配信息，該資源分配信息包括該用戶所采用的無線接入單元；發(fā)送處理器，根據(jù)上述資源分配信息，將該用戶的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)處理，生成針對該用戶所采用的無線接入單元中的各個(gè)無線接入單元的基帶信號(hào)流；無線接入單元選擇器，根據(jù)上述資源分配信息，在與中央處理單元連接的所有無線接入單元中選擇相應(yīng)的無線接入單元，來發(fā)送上述經(jīng)發(fā)送處理器處理后的各個(gè)基帶信號(hào)流；以及射頻鏈路組，將無線接入單元選擇器輸出的基帶信號(hào)流分別進(jìn)行上變頻處理，并將上變頻處理后的基帶信號(hào)流作為下行信息通過傳輸鏈路分別傳送到對應(yīng)的無線接入單元。
2.如權(quán)利要求1所述的分布式天線系統(tǒng)，其特征在于，無線接入單元進(jìn)一步包括發(fā)射功率放大器，用于將來自中央處理單元的下行信息進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的下行信息傳送到雙工器；以及接收功率放大器，用于將雙工器接收的上行信息進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的上行信息通過傳輸鏈路傳送到中央處理單元。
3.如權(quán)利要求1所述的分布式天線系統(tǒng)，其特征在于，無線接入單元進(jìn)一步包括電光轉(zhuǎn)換器(14)，用于將雙工器接收的上行信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光信號(hào)，并將該光信號(hào)通過傳輸鏈路傳送到中央處理單元；以及光電轉(zhuǎn)換器(16)，用于將來自中央處理單元的下行信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，并將該電信號(hào)通過雙工器上的天線發(fā)送，并且，中央處理單元進(jìn)一步包括光電轉(zhuǎn)換器(21)，用于將來自各個(gè)傳輸鏈路的光信號(hào)轉(zhuǎn)換相應(yīng)的電信號(hào)，并分別將其傳送到路徑損耗估計(jì)器；以及電光轉(zhuǎn)換器(27)，用于將來自射頻鏈路組的各路下行信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光信號(hào)，并通過對應(yīng)的傳輸鏈路發(fā)送到相應(yīng)的無線接入單元。
4.如權(quán)利要求2所述的分布式天線系統(tǒng)，其特征在于，無線接入單元進(jìn)一步包括電光轉(zhuǎn)換器(14)，用于將經(jīng)接收功率放大器進(jìn)行功率放大的上行信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光信號(hào)，并將該光信號(hào)通過傳輸鏈路傳送到中央處理單元；以及光電轉(zhuǎn)換器(16)，用于將來自中央處理單元的下行信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，并將該電信號(hào)傳送到發(fā)射功率放大器，并且，中央處理單元進(jìn)一步包括光電轉(zhuǎn)換器(21)，用于將來自各個(gè)傳輸鏈路的光信號(hào)轉(zhuǎn)換相應(yīng)的電信號(hào)，并分別將其傳送到路徑損耗估計(jì)器；以及電光轉(zhuǎn)換器(27)，用于將來自射頻鏈路組的各路下行信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光信號(hào)，并通過對應(yīng)的傳輸鏈路發(fā)送到相應(yīng)的無線接入單元。
5.如權(quán)利要求2或者4所述的分布式天線系統(tǒng)，其特征在于，該接收功率放大器為低噪聲功率放大器。
6.一種分布式天線系統(tǒng)的通信方法，其中該分布式天線系統(tǒng)具有中央處理單元、多個(gè)無線接入單元以及傳輸鏈路，該方法包括步驟步驟一，由上述無線接入單元分別接收同一用戶的上行信息，并將上行信息發(fā)送給中央處理單元；步驟二，中央處理單元對來自各個(gè)無線接入單元的該用戶的上行信息分別進(jìn)行路徑損耗估計(jì)，并對應(yīng)地存儲(chǔ)路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)；步驟三，根據(jù)上述存儲(chǔ)的路徑損耗及無線接入單元的編號(hào)，獲得資源分配信息，該資源分配信息包括該用戶所采用的無線接入單元；步驟四，根據(jù)上述資源分配信息，將該用戶的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)處理，生成針對該用戶所采用的無線接入單元中的各個(gè)無線接入單元的基帶信號(hào)流；步驟五，根據(jù)上述資源分配信息，選擇用于發(fā)送各個(gè)基帶信號(hào)流的相應(yīng)的無線接入單元，來分別發(fā)送各個(gè)基帶信號(hào)流；以及步驟六，對各個(gè)基帶信號(hào)流分別進(jìn)行上變頻處理，并將上變頻處理后的基帶信號(hào)流作為下行信息分別傳送到對應(yīng)的無線接入單元；以及步驟七，由各個(gè)無線接入單元將下行信息發(fā)送給上述同一用戶。
7.如權(quán)利要求6所述的通信方法，其特征在于，上述步驟三中的資源分配過程包括以下步驟i)從上述路徑損耗中找出路徑損耗的最小值；ii)根據(jù)該最小值，找出對應(yīng)的無線接入單元，將其作為用于發(fā)射該用戶的用戶數(shù)據(jù)的無線接入單元；iii)從剩下的其他路徑損耗中找出路徑損耗的最小值；iv)根據(jù)該最小值，找出對應(yīng)的無線接入單元，并計(jì)算該無線接入單元的加入是否增加系統(tǒng)容量，當(dāng)該無線接入單元的加入使得系統(tǒng)容量降低時(shí)，則資源分配結(jié)束，當(dāng)該無線接入單元的加入使得系統(tǒng)容量增加時(shí)，則將其作為用于發(fā)射用戶數(shù)據(jù)的無線接入單元，然后重復(fù)步驟iii、iv，直至資源分配結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式天線系統(tǒng)及其通信方法。該分布式天線系統(tǒng)是基于小區(qū)結(jié)構(gòu)的，每個(gè)小區(qū)包括中央處理單元、多個(gè)無線接入單元以及傳輸鏈路，該多個(gè)無線接入單元分別通過各自的傳輸鏈路與中央處理單元連接。其中，該無線接入單元包括雙工器及位于其上的天線，該中央處理單元包括路徑損耗估計(jì)器、資源分配器、發(fā)送處理器、無線接入單元選擇器、以及射頻鏈路組。本發(fā)明的分布式天線系統(tǒng)以及通信方法可以將能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)容量最大的無線接入單元分配給同一用戶，可以在為該用戶增加空間維的自由度的同時(shí)，增加系統(tǒng)容量。
文檔編號(hào)H04B7/04GK1917388SQ20051009082
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月16日
發(fā)明者趙新勝, 尤肖虎, 潘振崗, 陳嵐, 加山英俊, 張戰(zhàn) 申請人:東南大學(xué), 都科摩(北京)通信技術(shù)研究中心有限公司