一種基于c-ran的無線接入系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于C?RAN的無線接入系統(tǒng)，包括集中式基帶處理池、傳輸網(wǎng)絡(luò)、射頻拉遠(yuǎn)單元RRU、數(shù)字前端，集中式基帶處理池通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字前端通信，數(shù)字前端還與RRU通信。本發(fā)明采用數(shù)字前端對(duì)CPRI數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在數(shù)字前端實(shí)現(xiàn)部分物理層處理功能，這樣，只需要將處理后的CPRI數(shù)據(jù)與基帶池進(jìn)行交互，與集中式基帶處理池之間僅傳輸頻域上有效數(shù)據(jù)，減少冗余數(shù)據(jù)傳輸，極大地降低了數(shù)據(jù)傳輸對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，即減少了CPRI側(cè)帶寬需求，支持更多RRU接入。本發(fā)明降低數(shù)據(jù)傳輸過程中帶寬需求，實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)工況，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)配置，實(shí)現(xiàn)最大化帶寬利用率與資源調(diào)度優(yōu)化。
【專利說明】
一種基于C-RAN的無線接入系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)，具體涉及基于C-RAN的無線接入技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)用戶數(shù)量及業(yè)務(wù)量高速增長，無線通信基站的 數(shù)量急劇增加。傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)基站處理覆蓋區(qū)域內(nèi)終端信號(hào)，每個(gè)基站需要各自 的冷卻設(shè)備，后臺(tái)傳輸設(shè)備，備用電源，監(jiān)控系統(tǒng)等。顯然，傳統(tǒng)的基站隨著用戶數(shù)量業(yè)務(wù)的 增加，處理負(fù)荷激增，顯著增加了基站的能耗以及運(yùn)維成本。而C-RAN技術(shù)通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架 構(gòu)，采用異構(gòu)的方式，引入硬件加速平臺(tái)對(duì)基站數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式的處理，極大地降低數(shù)據(jù)傳 輸帶寬需求，并且減少了基站建設(shè)及維護(hù)成本。
[0003] 集中式無線接入網(wǎng)C-RAN，是一種應(yīng)用于未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的新型蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。 它首次由中國移動(dòng)在2010年4月提出，是基于集中統(tǒng)一處理(Centralized processing)，協(xié) 作式無線電（Collaborative radio)和實(shí)時(shí)云處理(Real-time Cloud)的綠色無線接入網(wǎng) 絡(luò)架構(gòu)(Clean system)。通過集中式基帶處理池BBU、分布式協(xié)作化射頻拉遠(yuǎn)單元RRU、開放 平臺(tái)的實(shí)時(shí)云型基礎(chǔ)設(shè)施的部署，減少基站機(jī)房數(shù)據(jù)即減少能耗，同時(shí)提高頻譜利用率，達(dá) 到低成本、高帶寬和靈活度的運(yùn)營。
[0004] 目前，TD-LTE 8天線20MHz單載波RRU的通用無線接口CPRI速率為9.8304Gbps，高 帶寬、高實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)傳輸給交換網(wǎng)絡(luò)帶來巨大的壓力，現(xiàn)有的交換網(wǎng)絡(luò)不支持大規(guī)模的 CPRI電路域交換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能支持大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕贑-RAN的 無線接入系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種基于C-RAN的無線接入系 統(tǒng)，包括集中式基帶處理池、傳輸網(wǎng)絡(luò)、射頻拉遠(yuǎn)單元RRU，其特征在于，還包括數(shù)字前端，集 中式基帶處理池通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字前端通信，數(shù)字前端還與RRU通信；
[0007] RRU用于，完成基帶信號(hào)與天線信號(hào)的轉(zhuǎn)換；
[0008] 數(shù)字前端用于，完成基帶信號(hào)部分物理層上行鏈路處理功能，將處理后的基帶信 號(hào)發(fā)送至傳輸網(wǎng)絡(luò);完成基帶信號(hào)部分物理層下行鏈路處理功能，將處理后的基帶信號(hào)發(fā) 送至RRU;所述部分物理層上行鏈路處理包括去循環(huán)前綴CP、時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換和去零;所 述部分物理層下行鏈路處理包括補(bǔ)零、頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換和加CP;
[0009] 集中式基帶處理池用于，完成基帶信號(hào)在物理層另一部分的處理，并將處理后的 基帶信號(hào)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字前端交互;所述物理層上行鏈路另一部分的處理包括資源RE 逆映射、信道估計(jì)、信號(hào)檢測(cè)、解調(diào)和解擾;所述物理層下行鏈路另一部分的處理包括加擾、 調(diào)制、層映射、預(yù)編碼和RE映射。
[0010] 本發(fā)明基于C-RAN實(shí)現(xiàn)了一種無線接入系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用數(shù)字前端對(duì)CPRI數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理，并在數(shù)字前端實(shí)現(xiàn)部分物理層處理功能，這樣，只需要將處理后的CPRI數(shù)據(jù)與基帶 池進(jìn)行交互，與集中式基帶處理池之間僅傳輸頻域上有效數(shù)據(jù)，減少冗余數(shù)據(jù)傳輸，極大地 降低了數(shù)據(jù)傳輸對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，即減少了 CPRI側(cè)帶寬需求，支持更多RRU接入。
[0011] 進(jìn)一步地，數(shù)字前端將系統(tǒng)中各設(shè)備的工作狀態(tài)信息進(jìn)行打包，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā) 送給集中式基帶處理池，集中式基帶處理池對(duì)狀態(tài)包進(jìn)行解析，使得集中式基帶處理池能 實(shí)時(shí)得到設(shè)備狀態(tài)信息從而了解系統(tǒng)工作狀況，為之后給出相應(yīng)控制信息，控制信息一方 面可以實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包有效負(fù)載長度靈活配置，最大化網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，另一方面可 以實(shí)現(xiàn)將處理后的CPRI數(shù)據(jù)發(fā)送給基帶池中相對(duì)空閑的基帶處理池BBU處理，最大化資源 利用率。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是，降低數(shù)據(jù)傳輸過程中帶寬需求，實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)工況，實(shí)時(shí)動(dòng) 態(tài)配置，實(shí)現(xiàn)最大化帶寬利用率與資源調(diào)度優(yōu)化。
【附圖說明】
[0013] 圖1為C-RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；
[0014] 圖2為LTE物理層下行處理過程 [0015]圖3為LTE物理層上行處理過程；
[0016]圖4為數(shù)字前端功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示為該發(fā)明基于C-RAN的無線接入系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括了集中式基帶處理 池，傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字前端，以及RRU。傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)集中式基帶處理池與數(shù)字前端之間的數(shù)據(jù) 交互。集中式基帶處理池負(fù)責(zé)物理層基帶鏈路處理，并將RE映射后的頻域有效數(shù)據(jù)打包通 過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)字前端；同時(shí)，集中式基帶處理池通過解析數(shù)字前端發(fā)送來的狀態(tài)包， 了解其他設(shè)備的工作狀態(tài)，并給出相應(yīng)的控制包發(fā)送給數(shù)字前端，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)配置。數(shù)字 前端實(shí)現(xiàn)如圖4所示的部分物理層基帶鏈路處理過程，將狀態(tài)寄存器(Status Register)中 的設(shè)備狀態(tài)信息和上行緩存(UL RAM)中的CPRI數(shù)據(jù)打包(Data Patch)發(fā)送給集中式基帶 處理池，并且解析(Data Dispatch)集中式基帶處理池發(fā)送的控制包和數(shù)據(jù)包，將控制包信 息寫入相應(yīng)的控制寄存器(Config Register)，數(shù)據(jù)包的CPRI數(shù)據(jù)寫入下行緩存(DL RAM) 中。
[0018] 如圖2所示為依據(jù)圖1所示C-RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的LTE物理層下行處理過程。集中式基帶 處理池對(duì)于物理下行共享信道PDSCH完成加擾，調(diào)制，層映射，預(yù)編碼，RE映射后，假設(shè)頻域 上一個(gè)符號(hào)數(shù)據(jù)為(對(duì)于TD-LTE 20MHz帶寬下N = 0，1，2"_1199)。集中式基帶處理池根 據(jù)配置的數(shù)據(jù)包長度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)字前端，數(shù)字前端完成數(shù) 據(jù)解析并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)地址的緩存中。數(shù)字前端鏈路處理功能還包括從緩存中讀取 以數(shù)據(jù)，根據(jù)補(bǔ)零規(guī)則實(shí)現(xiàn)補(bǔ)零操作得到數(shù)據(jù)拉_(其中皿=0，1，2"_2047);將2048點(diǎn)數(shù) 據(jù)巧Lz?進(jìn)行IFFT運(yùn)算得到(其中M=0，1，2"_2047);將IFFT運(yùn)算后的數(shù)據(jù)添加CP得到 (其中L = CP_LEN+2048,每個(gè)子幀第0及第7個(gè)符號(hào)CP_LEN=160,其他符號(hào)CP_LEN = 144)，因此每個(gè)子幀總共添加的CP長度為2048( 160 X 2+144 X 12)。之后RRU對(duì)基帶信號(hào) 見匕#:進(jìn)行調(diào)制，上變頻，A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)天線發(fā)送出去。
[0019]如圖3所示為基于C-RAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的LTE物理層上行處理過程。數(shù)字前端接收RRU發(fā) 送到CPRI數(shù)據(jù)(其中L = CP_LEN+2048,每個(gè)子幀第0及第7個(gè)符號(hào)CP_LEN=160,其他符 號(hào)CP_LEN= 144)。數(shù)字前端首先去除於m中的CP數(shù)據(jù)，僅緩存2048點(diǎn)數(shù)據(jù)(其中M = 0， 1，2…2047);對(duì)該2048點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運(yùn)算得到(其中M=0，1，2…2047);根據(jù)補(bǔ)零 規(guī)則，去除數(shù)據(jù)中相應(yīng)的數(shù)據(jù)，緩存頻域符號(hào)數(shù)據(jù)(其中 N = 〇，l，2…1199)。之 后，數(shù)字前端根據(jù)配置的數(shù)據(jù)包長度，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給集中 式基帶處理池。基帶處理池完成后續(xù)鏈路處理，包括RE逆映射，信道估計(jì)，信號(hào)檢測(cè)，解調(diào)， 解擾等。
[0020] 數(shù)字前端對(duì)狀態(tài)寄存器中系統(tǒng)工作狀態(tài)信息進(jìn)行打包，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給集中 式基帶處理池，集中式基帶處理池對(duì)狀態(tài)包進(jìn)行解析實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)工作狀況。
[0021] 數(shù)字前端對(duì)狀態(tài)寄存器中系統(tǒng)工作狀態(tài)信息進(jìn)行打包，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給集中 式基帶處理池，集中式基帶處理池對(duì)狀態(tài)包進(jìn)行解析實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)工作狀況。集中式基帶 處理池根據(jù)解析得到的狀態(tài)信息，給出相應(yīng)的控制包發(fā)送給數(shù)字前端，數(shù)字前端對(duì)控制包 進(jìn)行解析，并將控制信息寫入相應(yīng)的控制寄存器。動(dòng)態(tài)配置集中式基帶池與數(shù)字前端之間 數(shù)據(jù)包的負(fù)載長度，動(dòng)態(tài)修改數(shù)據(jù)包大小。小數(shù)據(jù)包時(shí)延小，但帶寬利用率低，而打數(shù)據(jù)包 帶寬利用率高，但時(shí)延也高，因此在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延允許的范圍內(nèi)，盡量使用大數(shù)據(jù)包傳輸， 可以最大化帶寬利用率。集中式基帶處理池根據(jù)每個(gè)BBU工作負(fù)荷情況，將上行數(shù)據(jù)包發(fā)送 給相對(duì)空閑的BBU處理，最大化資源利用率。具體實(shí)現(xiàn)過程是，通過控制包修改數(shù)字前端發(fā) 送到目的MAC地址，數(shù)字前端解析修改目的MAC地址，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包后，即可將數(shù)據(jù)發(fā)送 給相應(yīng)的BBU處理。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于C-RAN的無線接入系統(tǒng)，包括集中式基帶處理池、傳輸網(wǎng)絡(luò)、射頻拉遠(yuǎn)單元 RRU，其特征在于，還包括數(shù)字前端，集中式基帶處理池通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字前端通信，數(shù)字 前端還與RRU通信； RRU用于，完成基帶信號(hào)與天線信號(hào)的轉(zhuǎn)換； 數(shù)字前端用于，完成基帶信號(hào)部分物理層上行鏈路處理功能，將處理后的基帶信號(hào)發(fā) 送至傳輸網(wǎng)絡(luò);完成基帶信號(hào)部分物理層下行鏈路處理功能，將處理后的基帶信號(hào)發(fā)送至 RRU;所述部分物理層上行鏈路處理包括去循環(huán)前綴CP、時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換和去零;所述部 分物理層下行鏈路處理包括補(bǔ)零、頻域到時(shí)域的轉(zhuǎn)換和加 CP; 集中式基帶處理池用于，完成基帶信號(hào)在物理層另一部分的處理，并將處理后的基帶 信號(hào)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字前端交互;所述物理層上行鏈路另一部分的處理包括資源RE逆映 射、信道估計(jì)、信號(hào)檢測(cè)、解調(diào)和解擾;所述物理層下行鏈路另一部分的處理包括加擾、調(diào) 制、層映射、預(yù)編碼和RE映射。2. 如權(quán)利要求1所述一種基于C-RAN的無線接入系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字前端還用 于，將各設(shè)備工作狀態(tài)信息打包發(fā)送給基帶處理池； 所述集中式基帶處理池還用于，通過接收來自于數(shù)字前端的各設(shè)備工作狀態(tài)信息對(duì)數(shù) 字前端和RRU進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控。3. 如權(quán)利要求2所述一種基于C-RAN的無線接入系統(tǒng)，其特征在于，所述集中式基帶處 理池還用于，通過接收來自于數(shù)字前端的各設(shè)備工作狀態(tài)信息，向數(shù)字前端發(fā)送控制包進(jìn) 行動(dòng)態(tài)配置； 所述數(shù)字前端還用于，對(duì)接收到的來自基帶處理池的控制包進(jìn)行解析。4. 如權(quán)利要求3所述一種基于C-RAN的無線接入系統(tǒng)，其特征在于，集中式基帶處理池 通過向數(shù)字前端發(fā)送控制包動(dòng)態(tài)修改集中式基帶池與數(shù)字前端之間數(shù)據(jù)包的負(fù)載長度。5. 如權(quán)利要求3所述一種基于C-RAN的無線接入系統(tǒng)，其特征在于，集中式基帶處理池 還用于，根據(jù)每個(gè)基帶處理池 BBU工作負(fù)荷情況，通過向數(shù)字前端發(fā)送控制包修改目的MAC 地址，來控制數(shù)字前端將待發(fā)送的上行基帶信號(hào)發(fā)送給相對(duì)空閑的BBU處理。
【文檔編號(hào)】H04W88/08GK105959980SQ201610268177
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】閻波, 王勇, 黎俁珩, 宮也江, 官露
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)