包括分布式無線電頭的發射和接收站的制作方法

包括分布式無線電頭的發射和接收站的制作方法
【專利摘要】本發明的主題是一種無線發射和接收站，所述無線發射和接收站包括分布式無線電頭(303)，所述分布式無線電頭(303)允許出現在被所述站覆蓋的地理區域中的用戶終端(305、306、307)接入通過無線通信系統提供的服務。所述無線電頭(303)由分流器裝備(304)、分布在覆蓋的區域中的多個分布式接入點(308、309、310、311、312)以及在所述分流器裝備與分布式接入點之間的通信裝置構成，所述分流器包括用于發送待在覆蓋的區域中發送至所有分布式接入點的基帶信號的采樣的裝置。所述分布式接入點包括射頻處理裝置，所述射頻處理裝置使得能夠在以無線電波形式發送至出現在覆蓋區域中的用戶終端(305、306、307)之前將所述信號調換為載波頻率。
【專利說明】包括分布式無線電頭的發射和接收站

【技術領域】
[0001] 本發明設及包括分布式無線電頭并且尤其應用于無線通信領域的發射和接收站。

【背景技術】
[0002] 當前的無線通信系統是基于能夠使用戶終端接入由一個或多個運營商向他們提 供的服務的發射和接收站。
[0003] 一些系統（像WiFi)不管理用戶終端的移動性。所使用的發射和接收站在對應于 部署的站或多個站的覆蓋區域的區域內允許接入服務。
[0004] 為了在無論該些用戶進行任何移動的情況下確保服務的連續性，其他的系統管理 用戶終端的移動性。第二代、第=代和第四代移動無線電系統尤其是該樣的情況。第二代 系統的一個實例是GSM系統，GSM為"全球移動通信系統"的首字母縮略詞。第S代系統的 實例是UMTS系統，UMTS為"通用移動通信系統"的首字母縮略詞。第四代的實例是LTE系 統，LTE為"長期演進"的首字母縮略詞。GSM系統的發射和接收站被稱為基站，并且被稱為 首字母縮略詞BTS，代表"基地收發站"。UMTS系統的發射和接收站被叫做節點B，并且LTE 系統的發射和接收站被叫做e節點B。在W下的描述中，術語"站"指的是發射和接收站。
[0005] 為了確保服務的連續性，因此需要實施移動無線電系統，W部署足夠的站來覆蓋 系統的運營商所針對的區域。此外，在高人口密度的區域（比如城市地區）中，站的數量將 必須更大，該是由于用戶之間所共享的無線電資源是有限的。
[0006] 當前的無線接入網絡的架構向著包括結合越來越多功能的站的架構演進。該樣的 站例如結合射頻處理操作（比如濾波和基帶轉換），也結合數字處理操作（例如信道編碼和 加密）。分別在GSM、UMTS和LTE技術中使用的BTS、節點B和e節點B站尤其是該樣的情 況。
[0007] 在UMTS中，節點B充當具有被稱為RNC的無線接入網絡的第二設備項的網關，RNC 代表"無線電網絡控制器"。
[000引新近地，LTE標準定義由被稱為e節點B的單一類型的元件組成的接入網絡架構。 傳統上由RNC實施的大多數功能分布在e節點B和系統核屯、網絡之間。LTE接入網絡因此 由e節點B單獨地組成。該些趨勢的目的在于簡化無線接入網絡的架構W及簡化無線接入 網絡的部署。
[0009] 然而該方法呈現出許多缺點。站是非常昂貴的，因此運營商對于減少它們的數量 W產生足夠的收益很感興趣。從而被站覆蓋的區域必須盡可能的寬廣。在W下的描述中， 該區域被稱為覆蓋區域。最小化站的數量設及相對高的發射和接收功率水平。為了使出現 在該區域的所有用戶終端都能夠接入該系統，該樣的水平是必要的。因此在被該些系統覆 蓋的區域中功率密度較高，并且人們對該樣的功率密度對生物健康的影響感到擔憂。此外， 該些站通常是很大的。它們的明顯性是導致它們的安裝上的問題的一個原因，該是因為該 些站變得越來越不被人們所接受，尤其是因為它們的尺寸W及因此導致的它們的明顯性。
[0010] 而且，由于高發射功率，能量損耗是巨大的。該意味著難W通過利用位于站上的板 來使用太陽能。事實上，當前站的功率產額通常包含于使用的功率放大器（多個功率放大 器）中W及計算處理器中。
[0011] 另一個解決方案是使用安裝在用戶的家中的WiFi終端或者"機頂盒"，并且將它 們用作無線接入點。在該種情況下，對于運營商來說電能帳單有效地降低，但對于用戶的電 能帳單是不利的。此外，由于共享使用他或她的設備，用戶遭受在他或她的家中重大的并且 常久的電磁福射。另外，在該種類型的解決方案中，由于墻導致的穿透損耗，使得在機頂盒 所處于的建筑物之外的無線電覆蓋是比較困難的。


【發明內容】

[0012] 本發明的一個目的尤其是緩解上面提到的缺點。
[0013] 為此目的，本發明的主題為一種無線發射和接收站，所述無線發射和接收站包括 分布式無線電頭，所述分布式無線電頭使得出現在被所述站覆蓋的地理區域中的用戶終端 能夠接入通過無線通信系統提供的服務。所述無線電頭包括配線架設備，分布在覆蓋區域 中的多個分布式接入點，W及通信裝置，所述通信裝置在所述配線架設備與所述分布式接 入點之間。所述配線架包括用于發送待在覆蓋區域中發送至所有分布式接入點的基帶信號 的采樣的裝置。所述分布式接入點包括射頻處理裝置，所述射頻處理裝置使得能夠在W無 線電波形式發送至出現在覆蓋區域中的用戶終端之前將所述信號調換為載波頻率。
[0014] 根據本發明的一個方面，所述分布式接入點包括用于在將從用戶終端接收的基帶 無線電信號發送至所述配線架設備之前轉換為所述從用戶終端接收的基帶無線電信號的 裝置。
[0015] 所述配線架設備包括例如用于結合來自所述無線接入點的信號的裝置。
[0016] 在一個實施方案中，所述配線架設備通過加權的總和結合來自所述分布式接入點 的信號。
[0017] 所述加權的總和的結果例如被用來進行數字天線波束形成。
[0018] 根據本發明的另一個方面，在所述配線架設備和所述分布式接入點之間的通信裝 置對應于CPRI類型的光鏈路。
[0019] 所述配線架設備例如通過相同長度的光纖連接至每個分布式接入點，W避免產生 由所述配線架設備發送和接收的信號的延遲的擴展。
[0020] 在所述配線架設備和所述分布式接入點之間的通信裝置例如對應于有線鏈路或 者專用的無線電鏈路。
[0021] 在一個實施方案中，當在附近沒有檢測到用戶終端時，分布式接入點是關閉的。
[0022] 作為實例，為關閉的所述分布式接入點周期性地喚醒，W驗證所述用戶終端是否 位于附近，當接收的功率水平大于預先定義的闊值時驗證用戶終端的存在。
[0023] 用戶終端的位置例如通過基于由不同分布式接入點接收的多個信號執行S角測 量來估計，所述估計在所述配線架處實施。
[0024] 所述系統例如適用于W下技術中的一個或多個；GSM、UMTS、LTE。
[0025] 本發明的另一個主題為一種分布式無線電頭，所述分布式無線電頭使得用戶終端 能夠接入通過無線通信系統提供的服務，所述無線電頭包括配線架設備，分布在覆蓋區域 中的多個分布式接入點，W及通信裝置，所述通信裝置在所述配線架設備與所述分布式接 入點之間，所述配線架設備包括用于發送待在覆蓋區域中發送至所有分布式接入點的信號 的裝置，所述分布式接入點包括射頻處理裝置，所述射頻處理裝置使得能夠在W無線電波 形式發送至出現在覆蓋區域中的用戶終端之前將所述信號調換為載波頻率。
[0026] 根據本發明的一個方面，所述分布式接入點包括用于在將從用戶終端接收的基帶 無線電信號發送至所述配線架設備之前轉換為所述從用戶終端接收的基帶無線電信號的 裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 根據所附附圖，W說明性的和非限定性的實例給出下面的描述，本發明的其他特 征和優點將變得明顯，在所述附圖中：
[002引-圖la和圖化給出發射和接收站架構的兩個實例；
[0029] -圖2示出利用具有分布式無線電頭的站的無線通信系統的實例；
[0030] -圖3給出在其中能夠實施分布式無線電頭的架構的實例；
[0031] -圖4示出能夠用于配線架設備的架構的簡化的實例；
[0032] -圖5示出分布式接入點架構的實例。

【具體實施方式】
[0033] 圖la和圖化給出發射和接收站架構的兩個實例。
[0034] 發射和接收站的制造商力圖建立例如在聯營（比如OBSAI)的框架中的架構標準， OBSAI代表"開放式基站構架"。該些標準的目標是降低由電信運營商負荷的基礎設施成本。 為此，由多個標準化的并因此而兼容的模塊組成了基站。因此，運營商由源自不同制造商的 模塊組成他自己的站。
[0035] 出于相同的原因，對組成站的不同模塊之間的接口協議的標準化也是感興趣的。 CPRI接口是其一個實例，CPRI代表"通用公共無線接口"。
[0036] 近期的站由一個或多個無線電頭101、102、104、105、106和控制設備項100、103構 成。CPRI接口是使得能夠容易地將組成站的元件連接在一起的標準化接口的實例。在該標 準中，無線電頭被稱為對于"無線電設備"的首字母縮略詞RE，并且控制設備項被稱為對于 "無線電設備控制"的首字母縮略詞REC。
[0037] 圖la給出由利用標準化接口連接在一起的多個模塊構成的基站的第一實例。在 該實例中，控制設備項100通過利用標準化鏈路107連接到第一無線電頭101。然后所述無 線電頭101也利用第二標準化鏈路108連接到第二無線電頭102。標準化鏈路例如為CPRI 鏈路。CPRI類型的鏈路使得能夠建設在其中無線電控制設備項經由例如光纖鏈路遠程連接 到一個或多個無線電頭的分布式站的架構。標準化鏈路的使用具有降低服務提供者的成本 的效果。事實上，無線電頭常常必須放置在難W接入的地方，而控制設備（尤其是包含數字 處理器的）可W放置在更容易接入的偏遠區域。對于給定的站，不同的無線電頭RE被分配 能夠被系統使用的無線電資源中的一些。為了減少接口，覆蓋由無線電頭所屬的基站覆蓋 的部分區域的無線電頭使用不同的無線電資源。實例圖la示出在其中無線電頭串聯連接 的架構。CPRI鏈路作為實例給出，但是是非限定性實例，其他類型的標準化鏈路也能夠在本 發明的范圍內實施。
[003引圖化給出由利用標準化接口連接在一起的多個模塊構成的基站的第二實例。在 該實例中，控制設備項103通過利用標準化鏈路109連接到第一無線電頭104。該無線電頭 104也通過利用兩個標準化鏈路連接到兩個其他無線電頭105、106。該些標準化 鏈路109、109、110、111例如為CPRI鏈路。呈現為無線電頭可W通過串聯、并聯或者甚至混 合網絡連結在一起。
[0039] 圖2示出利用具有分布式無線電頭的站的無線通信系統的實例。
[0040] 在該實例中，考慮移動無線電系統，但是本發明可W應用于不管理用戶終端的移 動性的無線通信系統。
[0041] 五個單元200、201、202、203、204使得能夠覆蓋在系統的部署階段界定的區域，系 統的無線電資源可W分布在所述單元之間。根據所使用的技術，該些資源可W是頻域資源、 時域資源和/或多個接入碼。
[0042] 對于給定單元，可W使用與借助于圖la和化描述的無線電頭相同類型的一個或 多個無線電頭，無線電資源的子集分配給該些無線電頭中的每一個。該些無線電頭叫做常 規無線電頭。因此，在第一單元200中，使用四個常規無線電頭210、211、212、213。在第二 單元201中，四個常規無線電頭213、214、215、216, 一個常規無線電頭213既用于第一單元 200也用于第二單元201。在第S單元202中，使用常規無線電頭217。在第四單元203中， 使用常規無線電頭218。系統的第五單元204被分布式無線電頭覆蓋。分布式無線電頭區 別于常規無線電頭。其由配線架設備209 W及多個分布式接入點PAD 205、206、207、208構 成，所述分布式接入點W覆蓋所有的單元204該樣的方式分布。配線架設備209通過利用 基帶數字化信號與分布式接入點通信。該使得能夠增益帶寬，并且安全防護信號免受干擾。
[0043] 為了與核屯、網絡和/或與外部網絡通信，站或者直接地或者間接地連接到控制設 備項218。
[0044] 圖3給出在其中可W實施分布式無線電頭的架構的實例。
[0045] 系統包括至少一個控制設備項300。該設備項300可W連接到一個或多個無線電 頭301、302。控制設備項300也可W連接到一個或多個分布式無線電頭303。如前面所提 到的，分布式無線電頭由被稱為配線架304的設備項和一個或多個分布式接入點PAD 308、 309、310、311、312構成。控制設備項300可W通過利用例如標準化接口連接到屬于分布式 無線電頭和/或常規無線電頭301、302的配線架設備。該標準化接口可W是CPRI類型的光 鏈路、有線鏈路或者專用的無線電鏈路。常規無線電頭301、302和分布式無線電頭303通 過利用分配給用戶終端305、306、307的無線電資源接收數據并且向用戶終端305、306、307 發送數據。根據所實施的無線電技術，該些無線電資源可W對應于載波頻率的集合、CDMA碼 的集合和/或時隙的集合。
[0046] 換言之，當使用常規無線電頭301、302來覆蓋給定地理區域時，可用于常規無線 電頭301、302的無線電資源借助于位于所述無線電頭的接入點，由出現在該區域的用戶終 端305、306、307使用。常規無線電頭包括天線，或者當使用多天線技術時包括多個同地協 作的天線W形成天線陣列。
[0047] 當使用分布式無線電頭303時，在由其覆蓋的所有區域上使用相同的無線電資 源。該分布式接入點PAD 308、309、310、311、312地理上分布在該區域中，W該樣的分式使 得用戶終端總是鄰近PAD。PAD的地理分布尤其具有該樣的優點；由該些設備項發射的功率 由于鄰近用戶終端而降低。接入點為分布式的方式形成建設鏈路預算的無線電工程師的常 識的一部分。由于鄰近用戶終端W及鄰近分布式接入點PAD,使用的天線的尺寸可W被最小 化。有利的是，該些分布式接入點PAD的減小的尺寸允許和諧地集成在環境中的分立元件 的安裝，其在它們的安裝期間促進與人之間的關系。由于發射的功率較低，功率放大器的功 率效率得W改進。有利的是，不需要冷卻裝置并且可W設想通過利用太陽能板將功率供應 至分布式接入點PAD。
[0048] 另一個優點在于由于對本領域技術人員來說眾所周知的信號的時間擴展現像受 限，因此信號將更小地失真。事實上，由于分布式接入點RP 308、309、310、311、312分布在 所有覆蓋區域上，相較于僅基于包括單個無線接入點的常規無線電頭的系統，用戶終端與 分布式接入點的天線的直接可見性的可能性得到改進。在單元邊界處提供給用戶的比特率 由于降低的功率密度因而降低是眾所周知的現象。此處的該種降低將被縮減，該是因為由 于PAD的分布式的性質而使功率密度實際上在整個單元上是均勻的。
[0049] 在如LTE的第四代系統中，提供繼電器的使用W對抗陰影區域的影響并且改進在 單元邊界處有效的比特率。繼電器從單元的不同信道接收信號，放大信號并且重新發射信 號。該些發射由于噪聲因子而可能遭受眩光和劣化的問題。在實施分布式無線電頭的系統 中，陰影區域將被通過專用的鏈路（例如光類型的）連接到配線架的PAD覆蓋。
[0化0] 屬于現有技術的解決方案提出實施微微型單元（pico-cell)，即是說覆蓋小尺寸 的覆蓋區域的常規無線電頭。在該類型的解決方案中，用戶終端還盡可能地靠近微微型單 元。然而，并排放置的微微型單元使用特定于它們的無線電資源。該些資源可能不同于分 配給它們的鄰近單元的資源。結果是從一個微微型單元移動至另一個微微型單元的用戶終 端的移動性必須被管理。因此有必要落實方法W確保在該種移動期間通信的連續性，該種 連續性通常利用所謂的"移交"技術來實施。
[0化1] 在由圖3顯示的系統中，相同的無線電資源在通過利用N個分布式接入點PAD被 分布式無線電頭覆蓋的所有區域上使用。因此，當用戶終端在被分布式無線電頭覆蓋的區 域內四處運動時，該些"移交"技術不需要落實。
[0052] 在優選實施方案中，當在附近沒有檢測到用戶終端時，分布式接入點PAD是關閉 的。作為實例，為關閉的分布式接入點能夠被周期性地喚醒，W驗證用戶終端是否在附近。 為此，其可W驗證在系統的頻帶中接收的功率水平并且將其與闊值進行比較。例如，對于 20ms的周期，分布式接入點PAD每P秒喚醒一次。
[0053] 一旦安裝，分布式接入點PAD具有已知的位置。由于它們的鄰近，終端通常具有與 多個無線接入點的無線電可見性。該無線電可見性體現在直接路徑的存在中。因此，終端 的位置可W通過由不同的分布式接入點接收的多個信號執行的=角測量來估計。有利的 是，終端的位置可W通過使用分配至每個分布式接入點PAD的標識符ID來估計，PAD (多個 PAD)(終端與其通信）的標識符（多個標識符）的知識允許用于該估計。
[0化4] 該樣的位置估計可W在配線架處實施。
[0化5] 圖4示出能夠用于配線架設備的架構的簡化的實例。
[0化6] 在該實例中，配線架設備包括用于連接到一個或多個分布式接入點PAD的裝置。 該些裝置例如對應于輸入端口 400、401、402、403,數據管理模塊404連接到輸入端口 400、 401、402、403。該模塊的功能為格式化并且同步在端口 400、401、402、403上接收的數據W 及待在該些相同的端口上發射的數據。
[0化7] 每個端口 400、401、402、403例如通過相同長度的光纖鏈接到分布式接入點PAD， W避免在通過配線架設備發射和接收的信號的延遲中產生擴展。該種連接使得能夠在基帶 中發射信號的數字采樣。
[0化引設備還包括數字信號處理模塊405。其主要功能為通過利用簡單加權的總和結合 從不同輸入/輸出端口 400、401、402、403接收的數字化信號，簡單加權的總和由W下表達 式給出：
[0059]

【權利要求】
1. 一種無線發射和接收站，包括分布式無線電頭（303)，所述分布式無線電頭（303)使 得出現在被所述站覆蓋的地理區域中的用戶終端（305、306、307)能夠接入通過無線通信 系統提供的服務，所述無線電頭（303)包括配線架設備（209、304)，分布在覆蓋區域中的多 個分布式接入點（205、206、207、208、308、309、310、311、312)以及在所述配線架設備與分 布式接入點之間的通信裝置，所述配線架（209)包括用于發送待在覆蓋區域中發送至所有 分布式接入點的基帶信號的采樣的裝置，所述分布式接入點包括射頻處理裝置，所述射頻 處理裝置使得能夠在以無線電波形式發射至出現在覆蓋區域中的用戶終端（305、306、307) 之前將所述信號調換為載波頻率。
2. 根據權利要求1所述的發射和接收站，其中所述分布式接入點包括用于在將從用戶 終端（305、306、307)接收的基帶無線電信號發送至所述配線架設備（209、304)之前轉換為 所述從用戶終端（305、306、307)接收的基帶無線電信號的裝置。
3. 根據權利要求2所述的發射和接收站，其中所述配線架設備（209、304)包括用于結 合來自無線接入點的信號的裝置。
4. 根據權利要求3所述的發射和接收站，其中所述配線架設備（209、304)通過加權的 總和結合來自所述分布式接入點（205、206、207、208、308、309、310、311、312)的信號。
5. 根據權利要求4所述的發射和接收站，其中所述加權的總和的結果被用來進行數字 天線波束形成。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的發射和接收站，其中在所述配線架設備（209、 304)和所述分布式接入點（205、206、207、208、308、309、310、311、312)之間的通信裝置對 應于CPRI類型的光鏈路。
7. 根據權利要求6所述的發射和接收站，其中所述配線架設備（209、304)通過相同長 度的光纖連接至每個分布式接入點（205、206、207、208、308、309、310、311、312)，以避免產 生由所述配線架設備發送和接收的信號的延遲的擴展。
8. 根據前述權利要求中的一項所述的發射和接收站，其中在所述配線架設備（209、 304)和所述分布式接入點（205、206、207、208、308、309、310、311、312)之間的通信裝置對 應于有線鏈路或者專用的無線電鏈路。
9. 根據前述權利要求中的一項所述的發射和接收站，其中當在附近沒有檢測到用戶終 端時，分布式接入點（205、206、207、208、308、309、310、311、312)是關閉的。
10. 根據權利要求9所述的發射和接收站，其中為關閉的所述分布式接入點（205、206、 207、208、308、309、310、311、312)周期性地喚醒，以驗證所述用戶終端是否位于附近，當接 收的功率水平大于預先定義的閾值時驗證用戶終端的存在。
11. 根據前述權利要求中的一項所述的發射和接收站，其中用戶終端（305、306、307) 的位置通過基于由不同分布式接入點接收的多個信號執行三角測量來估計，所述估計在所 述配線架處實施。
12. 根據前述權利要求中的一項所述的發射和接收站，適用于以下技術中的一個或多 個：GSM、UMTS、LTE〇
13. -種分布式無線電頭（303)，所述分布式無線電頭（303)使得用戶終端（305、306、 307)能夠接入通過無線通信系統提供的服務，所述無線電頭（303)包括配線架設備（209、 304)，分布在覆蓋區域中的多個分布式接入點（205、206、207、208、308、309、310、311、312)， 以及通信裝置，所述通信裝置在所述配線架設備與所述分布式接入點之間，所述配線架設 備（209)包括用于發送待在覆蓋區域中發送至所有分布式接入點的信號的裝置，所述分布 式接入點包括射頻處理裝置，所述射頻處理裝置使得能夠在以無線電波形式發送至出現在 覆蓋區域中的用戶終端（305、306、307)之前將所述信號調換為載波頻率。
14.根據權利要求12所述的分布式無線電頭（303)，其中所述分布式接入點包括用于 在將從用戶終端（305、306、307)接收的基帶無線電信號發送至所述配線架設備（209、304) 之前轉換為所述從用戶終端（305、306、307)接收的基帶無線電信號的裝置。
【文檔編號】H04W88/08GK104488350SQ201280069916
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2012年12月13日 優先權日:2011年12月16日
【發明者】K·馬布魯克, B·于亞爾 申請人:巴黎礦業電信學院