БЕСПРОВОДНАЯ FRONTHAUL - СЕТЬ С АГРЕГИРОВАНИЕМ В НЕИЗМЕННОМ ВИДЕ Российский патент 2018 года по МПК H04L27/00 

Уровень техники

Термин "сеть радиодоступа" (RAN - сеть), относится к сети между мобильными устройствами или мобильными станциями, такими как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (PDA), портативные компьютеры или любое пользовательское оборудование, и базовой сетью. В традиционных беспроводных сетях с макросотами и мобильных сетях с макросотами, область может быть географически разделена на множество сот и секторов сот, каждая из которых обслуживается базовой станцией беспроводной связи, поддерживающей связь с базовой сетью. Часть сети радиодоступа, расположенная между базовыми станциями беспроводной связи и базовой сетью, именуется как беспроводная backhaul ("бэкхольная" (транзитная)) - сеть. По мере того, как потребность в высокоскоростной беспроводной связи продолжает возрастать, достигая пределов для макросот в том, что касается количества мест расположения и способности проникновения во внутридомовые или густонаселенные области, исследования и промышленность двигаются в направлении развертывания малых сот с более плотными и меньшими сотами в будущих сетях беспроводного доступа.

Беспроводная fronthaul ("франтхольная" (передняя транзитная)) - сеть и мобильная fronthaul - сеть представляют собой развивающиеся сегменты сети, которые делают возможной архитектуру централизованной сети радиодоступа (C-RAN - сети), подходящую для развертывания малых сот. В архитектуре C-RAN, цифровая обработка основополосного (ВВ) сигнала, которая обычно выполняется на базовых станциях беспроводной связи, расположенных в удаленных местах расположения сот, перемещается на централизованные блоки обработки основополосных сигналов (BBU - блоки), расположенные в некотором центральном месте поблизости от центральной станции (СО) или базовой сети. По существу, базовые станции беспроводной связи, расположенные в удаленных местах расположения сот, заменяются на удаленные блоки радиосвязи (RRU - блоки), которые сопрягаются с антеннами для беспроводных радиочастотных (RF) передачи и приема без цифровой обработки основополосного сигнала. Термин "беспроводная fronthaul - сеть" относится к части сети радиодоступа, расположенной между RRU - блоками и BBU - блоками. Благодаря перемещению цифровой обработки основополосного сигнала в централизованные BBU - блоки, архитектура C-RAN может позволить совместное использование ресурса и скоординированную многоточечную (СоМР) обработку данных, такую как совместная обработка сигналов, совместное уменьшение помех и/или совместную диспетчеризацию для множественных сот, и, таким образом, может повысить производительность и эффективность сети.

Беспроводную fronthaul - сеть могут сделать возможной технологии волоконно-оптической связи, в которых волоконно-оптические линии связи могут использоваться для транспортировки сигналов и/или данных между RRU - блоками, расположенными в удаленных местах расположения сот, и BBU - блоками, расположенными в центральном месте. Некоторые преимущества передачи данных посредством волоконно-оптической связи могут включать в себя малую потерю мощности, малое время задержки и большую ширину полосы пропускания (BW - ширину). Однако использование оптических волокон и оптических аппаратных средств увеличивает стоимость беспроводной fronthaul - сети. Таким образом, при проектировании беспроводной fronthaul - сети важное значение может иметь эффективное использование волоконно-оптических линий связи и оптических аппаратных средств.

Сущность изобретения

В одном варианте своего воплощения, раскрываемое изобретение включает в себя способ, осуществляемый посредством fronthaul - блока беспроводной связи, причем способ содержит этапы, на которых: агрегируют множество первых сигналов беспроводных каналов таким образом, чтобы произвести некоторый первый агрегированный сигнал посредством цифрового отображения на частотную область (FDM - отображения), при этом первые сигналы беспроводных каналов располагаются в первом агрегированном сигнале в неперекрывающихся первых полосах частот с неизменными ширинами (BW) полос пропускания каналов, преобразуют первый агрегированный сигнал в первый модулированный сигнал, и передают первый модулированный сигнал в беспроводную fronthaul - линию связи.

В другом варианте своего воплощения, раскрываемое изобретение включает в себя аппарат, содержащий: оптический внешний интерфейс, сконфигурированный таким образом, чтобы принимать, через беспроводную fronthaul - сеть, некоторый первый оптический сигнал от удаленного блока радиосвязи (RRU - блока), при этом первый оптический сигнал переносит агрегированный сигнал восходящей линии (UL) связи, содержащий множество беспроводных сигналов каналов восходящей линии связи, располагающихся в различных первых полосах частот, которые простираются на те же самые ширины полос пропускания каналов, что и соответствующие беспроводные каналы восходящей линии связи, и преобразовывать первый оптический сигнал в аналоговый электрический сигнал; аналого-цифровой преобразователь (ADC-преобразователь), сопряженный с оптическим внешним интерфейсом и сконфигурированный таким образом, чтобы преобразовывать аналоговый электрический сигнал в цифровой сигнал, и блок цифровой обработки сигналов (DSP - блок), сопряженный с ADC - преобразователем и сконфигурированный таким образом, чтобы извлекать из этого цифрового сигнала сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи посредством дезагрегирования каналов для того, чтобы произвести в основной полосе (ВВ) частот сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи.

В еще одном другом варианте своего воплощения, раскрываемое изобретение включает в себя аппарат, содержащий: радиочастотный (RF) внешний интерфейс, сконфигурированный таким образом, чтобы принимать множество сигналов беспроводных каналов восходящей линии связи через различные беспроводные каналы восходящей линии связи; блок агрегирования каналов, сопряженный с радиочастотным внешним интерфейсом и сконфигурированный таким образом, чтобы агрегировать сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи таким образом, чтобы производить агрегированный сигнал восходящей линии связи посредством FDM - отображения, при этом агрегированный сигнал восходящей линии связи содержит сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи в различных первых полосах частот, и при этом каждая первая полоса частот простирается на ту же самую ширину полосы частот, что и соответствующий беспроводный канал восходящей линии связи; и оптический внешний интерфейс, сопряженный с блоком агрегирования каналов и сконфигурированный таким образом, чтобы преобразовывать агрегированный сигнал восходящей линии связи в некоторый первый оптический сигнал, и передавать, через беспроводную fronthaul - сеть, первый оптический сигнал в блок обработки основополосных сигналов (BBU - блок).

Эти и другие функции будут более ясно поняты из нижеследующего детализированного описания, приводимого вместе с прилагаемыми чертежами и формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания этого раскрытия обратимся теперь к нижеследующему краткому описанию, приводимому в связи с прилагаемыми чертежами и детализированным описанием, где сходные ссылочные позиции представляют сходные части.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение backhaul - системы беспроводной связи.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение цифровой основополосной (ВВ) fronthaul - системы беспроводной связи.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение аналоговой fronthaul - системы беспроводной связи.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение другой цифровой основополосной fronthaul - системы беспроводной связи.

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение агрегируемой fronthaul -системы беспроводной связи, соответствующей некоторому варианту воплощения раскрываемого изобретения.

Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения агрегируемой fronthaul - системы беспроводной связи.

Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения агрегируемой fronthaul - системы беспроводной связи.

Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения схемы агрегирования каналов.

Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения схемы дезагрегирования каналов.

Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока агрегирования каналов, который использует схему реализации в частотной области.

Фиг. 11 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока дезагрегирования каналов, который использует схему реализации в частотной области.

Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока агрегирования каналов, который использует схему реализации во области.

Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения блока агрегирования каналов, который использует схему реализации во области.

Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока дезагрегирования каналов, который использует схему реализации во области.

Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения блока дезагрегирования каналов, который использует схему реализации во области.

Фиг.16 представляет собой блок-схему алгоритма некоторого варианта воплощения способа для агрегирования каналов.

Фиг. 17 представляет собой блок-схему алгоритма другого варианта воплощения способа для агрегирования каналов.

Фиг. 18 представляет собой блок-схему алгоритма некоторого варианта воплощения способа для дезагрегирования каналов.

Фиг. 19 представляет собой блок-схему алгоритма другого варианта воплощения способа для дезагрегирования каналов.

Фиг. 20 представляет собой график, на котором проиллюстрированы частотные спектры для агрегированного сигнала до и после дезагрегирования каналов.

Фиг. 21 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения экспериментальной установки для агрегируемой fronthaul - системы беспроводной связи.

Фиг. 22 представляет собой график, на котором проиллюстрирован частотный спектр для агрегированного сигнала, генерируемого системой, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 23 представляет собой график, на котором проиллюстрирован частотный спектр для агрегированного сигнала, измеренного в системе, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 24А представляет собой график, на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 1,4 мегагерц (МГц), снятая с системы, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 24В представляет собой график, на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 3 МГц, снятая с системы, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 24С представляет собой график, на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 5 МГц, снятая с системы, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 24D представляет собой график, на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 10 МГц, снятая с системы, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 24Е представляет собой график, на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 15 МГц, снятая с системы, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 24F представляет собой график, на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 20 МГц, снятая с системы, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 25 представляет собой график, на котором проиллюстрированы модули вектора ошибки (EVM - модули), измеренные в системе, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 26 представляет собой график, на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 1,4 МГц, 3 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц, снятая с системы, показанной на Фиг. 21.

Фиг. 27 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения приемопередающего fronthaul - блока беспроводной связи.

Детализированное описание

Следует вначале понять, что, хотя ниже представлено иллюстративное осуществление одного или более вариантов воплощения изобретения, раскрытые системы и/или способы могут быть осуществлены с использованием любого количества технологий, будь то известных на настоящее время или уже существующих. Раскрываемое изобретение никоим образом не должно быть ограничено иллюстративными вариантами своего осуществления, чертежами и технологиями, проиллюстрированными ниже, включая проиллюстрированные и описанные здесь приводимые в качестве примера конструкции и варианты осуществления изобретения, но оно может быть изменено в рамках объема прилагаемой формулы изобретения наряду с полным объемом ее эквивалентов.

Оптические беспроводные интегрированные или соединяющие технологии представляют собой перспективные решения для будущих беспроводных сетей связи, таких как стандарт беспроводной связи пятого поколения (5G), в котором важными темами становятся архитектуры крупномасштабных беспроводных сетей с малыми сотами, централизованная обработка данных и совместные радиостанции. На Фигурах 1-3 иллюстрируются и сравниваются инфраструктура беспроводной связи, эволюционирующая от backhaul - системы беспроводной связи к fronthaul - системе беспроводной связи, и различные конфигурации беспроводной fronthaul - сети, предлагаемые промышленностью и исследованиями, с фокусом на обеспечении эффективных по затратам и энергоэффективных беспроводных fronthaul - сетей, делающих возможным беспроводный доступ с высокой пропускной способностью.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение backhaul - системы (100) беспроводной связи. Система (100) используется в традиционной беспроводной сети с макросотами. Система (100) содержит базовую станцию (110) беспроводной связи, соединенную посредством средств связи с центральной станцией (СО) (120) через линию (130) связи, которая представляет собой двунаправленную линию связи. Базовая станция (110) беспроводной связи расположена в месте (140) расположения соты и может быть установлена в некотором постоянном месте, например, внизу мачты (141) соты. Центральная станция (120) соединяет базовую станцию (110) беспроводной связи с базовой сетью (150). Место (140) расположения соты представляет собой географическую область, расположенную в месте, удаленном от центральной станции (120), и содержит один или более секторов соты, которые могут быть определены во время развертывания сети операторами мобильной связи. Место (140) расположения соты может охватывать область с радиусом, который в беспроводной сети с макросотами находится в диапазоне от приблизительно одного километра (км) до приблизительно 20 км. Мачта (141) соты представляет собой возвышающееся строение, сконфигурированное таким образом, чтобы содержать оборудование для радиосвязи, такое как антенны (142), для осуществления связи с мобильными станциями, располагающимися в пределах зоны охвата антенн (142) и/или места (140) расположения соты. Антенны (142) представляют собой электрические устройства, такие как направленные антенны, всенаправленные антенны или антенные решетчатые конструкции, сконфигурированные таким образом, чтобы преобразовывать электрическую энергию в радиоволны и наоборот. Например, антенны (142) могут быть расположены наверху мачты (141) соты для того, чтобы создавать в месте (140) расположения соты зону охвата беспроводной радиочастотной (RF) связью. Базовая сеть (150) представляет собой центральную часть сети, которая предоставляет сетевые сервисы пользователям мобильных станций. Базовая сеть (150) содержит одну или более соединенных между собой подсетей, управляемых одним или более сетевыми провайдерами (поставщиками сетевого обслуживания) и/или сервис-провайдерами (поставщиками услуг). Линия (130) связи может представлять собой кабельную линию связи, например, содержащую коаксиальные кабели, линию СВЧ - связи в свободном пространстве, например, содержащую тракт распространения в пределах прямой видимости, или волоконно-оптическую линию связи, например, содержащую стандартное одномодовое оптоволокно (SSMF) или многомодовое оптоволокно (MMF), и сконфигурирована таким образом, чтобы транспортировать цифровые основополосные (ВВ) сигналы, несущие Ethernet - кадры (кадры стандарта Ethernet), между базовой станцией (110) беспроводной связи и центральной станцией (120). Поскольку оптические волокна могут обеспечивать значительно более низкую потерю мощности, более высокую скорость и ширину полосы пропускания, чем кабели, то во многих из сетей с макросотами вместо кабелей используются оптические волокна.

Базовая станция (110) беспроводной связи содержит радиочастотный внешний интерфейс (111), один или более аналого-цифровых преобразователей (ADC - преобразователей) (112), один или более цифро-аналоговых преобразователей (DAC - преобразователей) (113), блок (114) цифровой обработки (DSP) основополосных (ВВ) сигналов, блок (115) управления доступом к среде (MAC) беспроводной связи, интерфейс (116) гигабитового Ethernet (GbE - интерфейс), внешний интерфейс (117) преобразования оптического сигнала в электрический (О/Е), и внешний интерфейс (118) преобразования электрического сигнала в оптический (Е/О). Радиочастотный внешний интерфейс (111) содержит аналоговые электрические компоненты, такие как усилители мощности (РА - усилители), малошумящие усилители (LNA - усилители) и фильтры. Радиочастотный внешний интерфейс (111) сопряжен с антеннами (142) и сконфигурирован таким образом, чтобы отправлять радиочастотные сигналы на мобильные станции и принимать радиочастотные сигналы от них. С радиочастотным внешним интерфейсом (111) сопряжены аналого-цифровые преобразователи (112) и цифро-аналоговые преобразователи (113). С аналого-цифровыми преобразователями (112) и цифро-аналоговыми преобразователями (113) сопряжен блок (114) цифровой обработки основополосных сигналов. С блоком (114) цифровой обработки основополосных сигналов сопряжен блок (115) MAC беспроводной связи. Посредством GbE - интерфейса (116) блок (115) MAC беспроводной связи сопрягается с внешним интерфейсом (117) О/Е и внешним интерфейсом (118) Е/О. GbE - интерфейс (116) представляет собой аппаратное устройство, сконфигурированное таким образом, чтобы передавать Ethernet - кадры с частотой, составляющей приблизительно один гигабит в секунду (Гбит/с). Внешний интерфейс (118) Е/О содержит Е/О - компоненты, такие как электрические задающие устройства, Е/О - преобразователи (преобразователи электрических сигналов в оптические) и лазер. Внешний интерфейс (118) Е/О сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать один или более электрических сигналов в оптический сигнал, например, модулируя оптический несущий сигнал электрическими сигналами и передавая оптический сигнал на центральную станцию (120) через линию (130) связи. Внешний интерфейс (117) О/Е содержит О/Е - компоненты, такие как электрические задающие устройства, О/Е - преобразователи (преобразователи оптических сигналов в электрические) и лазер. Внешний интерфейс (117) О/Е сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать оптический сигнал в один или более электрических сигналов.

В направлении восходящей линии (UL) связи, аналого-цифровые преобразователи (112) сконфигурированы таким образом, чтобы преобразовывать аналоговые радиочастотные сигналы, принятые от мобильных станций, в цифровые сигналы, при этом термин "UL" ("восходящая линия связи") относится к направлению передачи от мобильных станций на центральную станцию (120). В направлении нисходящей линии (DL) связи, цифро-аналоговые преобразователи (113) сконфигурированы таким образом, чтобы преобразовывать цифровые сигналы, сгенерированные блоком (114) цифровой обработки основополосных (ВВ) сигналов, в аналоговые сигналы, при этом термин "DL" относится к направлению передачи от центральной станции (120) на мобильные станции. Аналого-цифровые преобразователи (112) и цифро-аналоговые преобразователи (113) воздействуют на индивидуальные сигналы беспроводной связи, и их частоты дискретизации определяются ширинами полосы частот сигналов и коэффициентами запаса по частоте дискретизации, используемыми базовой станцией (110) беспроводной связи. Например, для канала беспроводной связи с шириной полосы пропускания 20 мегагерц с коэффициентом запаса по частоте дискретизации, составляющим приблизительно 1,5, аналого-цифровые преобразователи (112) и цифро-аналоговые преобразователи (113) могут работать с частотой дискретизации, составляющей приблизительно 30 мегагерц (МГц), соответствующий приблизительно 30 миллионам отсчетов в секунду (MSa/s). Разрешение при дискретизации может составлять между приблизительно 4 битами и приблизительно 20 битами.

Блок (114) ВВ DSP сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять функции цифровой обработки основополосных сигналов физического уровня, такие как синхронизация сигналов, модуляция, демодуляция, предварительная частотная коррекция каналов, частотная коррекция каналов, кодирование ошибок и декодирование ошибок. Блок (115) MAC беспроводной связи сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять функции обработки данных на MAC - уровне (уровне управления доступом к среде), такие как обработка пакетов, контроль ошибок, диспетчеризация и отображение каналов. Например, функции цифровой обработки основополосных сигналов и функции обработки данных для MAC беспроводной связи выполняются в соответствии со специальным протоколом беспроводной связи, таким как стандарт Долгосрочной эволюции (LTE) и стандарт LTE - усовершенствованный (LTE - А), как это определено в спецификациях Проекта партнерства третьего поколения (3GPP). Функции обработки основополосных сигналов являются в вычислительном отношении емкими и сложными, соответственно, стоимость и потребляемая мощность базовой станции (ПО) беспроводной связи могут быть высокими.

Центральная станция (120) содержит переключающие компоненты, такие как серверные шлюзы (SGW - шлюзы), элементы управления и администрирования для управления доступом, поддержания мобильности и контроля безопасности, и интерфейсный блок (121) сконфигурированный таким образом, чтобы сопрягать базовую станцию (110) беспроводной связи и мобильные станции с базовой сетью (150), для предоставления широкого диапазона сетевых сервисов, таких как голосовое общение, электронные почтовые сообщения и другие Интернет - приложения и сервисы. Интерфейсный блок (121) содержит SGW - интерфейс (интерфейс серверного шлюза) (122), GbE - интерфейс (интерфейс гигабитового Ethernet) (126), внешний интерфейс (127) О/Е (оптико/электрического преобразования), и внешний интерфейс (128) Е/О (электрическо/оптического преобразования). GbE интерфейс (126), внешний интерфейс (128) Е/О, и внешний интерфейс (127) О/Е являются аналогичными GbE - интерфейсу (116), внешнему интерфейсу (117) О/Е и внешнему интерфейсу (118) Е/О. SGW - интерфейс (122) сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять сопряжение с SGW - шлюзом, который осуществляет маршрутизацию и направляет пакеты пользовательских данных между мобильными станциями и центральной станцией (120), принимаемые через линию (130) связи, так же как и между центральной станцией (120) и базовой сетью (150). Разворачивание система (100) может быть дорогостоящим, особенно для сетей с малыми сотами, вследствие высокой стоимости базовых станций (110) беспроводной связи, распределенных по местам (140) расположения сот.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение цифровой основополосной (ВВ) fronthaul - системы (200) беспроводной связи. Система (200) подходит для использования в централизованной - RAN (C-RAN). Система (200) содержит удаленный антенный блок (RAU) (210) сопряженный средствами связи с блоком обработки основополосных сигналов (BBU - блоком) (220) через линию (230) связи. RAU - блок (210) расположен в месте (240) расположения соты и соединен с одной или более антеннами (242), установленных вблизи от вершины мачты (241) соты. BBU - блок (220) расположен в некотором месте около базовой сети (250) и соединяет RAU - блок (210) с базовой сетью (250). Место (240) расположения соты, мачта (241) соты, антенны (242) и базовая сеть (250) являются аналогичными, соответственно, месту (140) расположения соты, мачте (141) соты, антеннам (142) и базовой сети (150). В системе (200), емкие в вычислительном отношении функции цифровой обработки основополосных сигналов и функции обработки данных MAC (управления доступом к среде) беспроводной связи отделены от RAU - блока (210) и перемещены в BBU - блок (220).

Линия (230) связи содержит оптическое волокно, такое как SSMF (стандартное одномодовое оптоволокно) или MMF (многомодовое оптоволокно). Линия (230) связи сконфигурирована таким образом, чтобы транспортировать между RAU - блоком (210) и BBU - блоком (220) синфазные/квадратурно-фазовые (I/Q) отсчеты цифрового основополосного сигнала в соответствии с протоколом общего интерфейса общедоступной радиосвязи (CPRI - протоколом), определенным в спецификации CPRI версии V4.1, 2009 г., который включен в состав данной заявки в качестве справочной информацией. Например, линия (230) связи транспортирует CPRI - кадры, переносящие I/Q - отсчеты цифрового основополосного сигнала.

RAU - блок (210) содержит радиочастотный внешний интерфейс (211), один или более ADC - преобразователей (аналого-цифровых преобразователей) (212), один или более DAC - преобразователей (цифро-аналоговых преобразователей) (213), CPRI -интерфейс (219), внешний интерфейс (217) О/Е и внешний интерфейс (218) Е/О. Радиочастотный внешний интерфейс (211), ADC - преобразователей (212), DAC - преобразователи (213), внешний интерфейс (217) О/Е и внешний интерфейс (218) Е/О являются, по существу, аналогичными радиочастотному внешнему интерфейсу (111), ADC - преобразователям (112), DAC - преобразователям (113), внешнему интерфейсу (117) О/Е и внешнему интерфейсу (118) Е/О. CPRI - интерфейс (219) располагается между ADC - преобразователями (212) и внешним интерфейсом (218) Е/О, так же как и между DAC - преобразователями (213) и внешним интерфейсом (217) О/Е. CPRI - интерфейс (219), сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять сопряжение с CPRI - устройством (не показанным на чертеже). CPRI - устройство сконфигурировано таким образом, чтобы выполнять обработку данных по CPRI - протоколу, такую как передача сигналов и управление линией на физическом уровне и кадрирование, отображение и управление потоками данных на канальном уровне.

В направлении восходящей линии связи, RAU - блок (210) принимает радиочастотные сигналы восходящей линии связи от мобильных станций через антенны (242). ADC - преобразователи (212) преобразуют принятые радиочастотные сигналы восходящей линии связи в цифровые I/Q - отсчеты, CPRI - устройство кодирует цифровые I/Q - отсчеты в CPRI - кадры (кадры по CPRI - протоколу), содержащие двоичные разряды, и внешний интерфейс (218) Е/О преобразует CPRI - кадры в оптический сигнал, например, используя двоичную амплитудную манипуляцию (ООK - манипуляцию), и отправляет оптический сигнал в BBU - блок (220) через линию (230) связи. В направлении нисходящей линии связи, RAU - блок (210) принимает оптический сигнал, переносящий от BBU - блока (220) через линию (230) связи закодированные по CPRI - протоколу сигналы нисходящей линии связи. Внешний интерфейс (218) О/Е преобразует принятый оптический сигнал в электрические закодированные по CPRI - протоколу сигналы нисходящей линии связи. CPRI - устройство декодирует закодированные по CPRI - протоколу сигналы нисходящей линии связи, генерируя цифровые I/Q - отсчеты, и DAC - преобразователи (213) преобразуют цифровые I/Q - отсчеты в аналоговые электрические радиочастотные сигналы для передачи их на мобильные станции через антенны (242).

BBU - блок (220) содержит внутренний блок (221) содержащий SGW - интерфейс (интерфейс серверного шлюза) (222), блок (225) MAC беспроводной связи, блок (224) ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов), CPPJ - интерфейс (229), внешний интерфейс (227) О/Е (оптико-электрического преобразования), и внешний интерфейс (228) Е/О (электрическо-оптического преобразования). SGW - интерфейс (222), блок (225) MAC беспроводной связи, блок (224) ВВ DSP, CPRI - интерфейс (229), внешний интерфейс (227) О/Е и внешний интерфейс (228) Е/О являются, по существу, аналогичными, соответственно, SGW - интерфейсу (122), блоку (115) MAC беспроводной связи, блоку (114) ВВ DSP, CPRI - интерфейсу (219), внешнему интерфейсу (117) О/Е и внешнему интерфейсу (118) Е/О. Хотя в системе (200) проиллюстрирован единственный BBU - блок (220), в системе (200) можно использовать централизованную схему обработки данных, разместив в месте, расположенном около базовой сети (250), совокупность BBU - блоков (220), что делает возможным совместное использование ресурсов и совместное осуществление радиосвязи BBU - блоками (220).

Одним из недостатков системы (200) является взаимно-однозначное соответствие между антеннами (242) и линией (230) связи. Например, для каждого беспроводного радиочастотного канала требуются как RAU - блок (210), так и BBU - блок (220), соединенные через линию (230) связи, где каждый RAU - блок (210) и BBU - блок (220) использует оптический приемопередатчик. По существу, количество линий (230) связи и связанного с ними оптического оборудования увеличивается кратно количеству беспроводных радиочастотных каналов и количеству антенн (242). В дополнение к этому, пропускная способность между RAU - блоком (210) и BBU - блоком (220) в системе (200) высока. Например, для поддержания 20 мегагерцового LTE - канала с множественными входами и множественными выходами (MIMO) 8×8 с коэффициентом запаса по частоте дискретизации, составляющим приблизительно 1,5, и разрешением при дискретизации, составляющим приблизительно 15 битов, пропускная способность составляет приблизительно 10 Гбит/с, включая сюда служебные сигналы и данные CPRI - протокола, которые могут составлять приблизительно 25 процентов (%) для схемы линейного кодирования с отображением 8 - разрядного символа на 10 - разрядный символ (8b/10b). По существу, для транспортировки сигнала с шириной полосы пропускания, составляющей приблизительно 20 МГц, требуется пара оптических приемопередатчиков на приблизительно 10 Гбит/с. Таким образом, система (200) является неэффективной по использованию оптической полосы пропускания, так же как и экономически неэффективной.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение аналоговой fronthaul - системы (300) беспроводной связи, которая описана работе в С.Liu и другие, "A Novel Multi-Service Small-Cell Cloud Radio Access Network for Mobile Backhaul and Computing Based on Radio-Over-Fiber Technologies" Journal of Lightwave Technology, Vol. 31, No. 17, pp. 2869-2865, Sept., 2013 (Liu) ("Новая мультисервисная облачная сеть радиодоступа для мобильной Backhaul - сети и вычислений, основанная на технологиях передачи радиочастотного сигнала по оптоволокну", Журнал технологии оптической связи, том 31, номер 17, страницы: 2869-2865, сентябрь, 2013 г.), которая включена в состав данной заявки посредством ссылки. Система (300) содержит RAU - блок (310), расположенный в месте (340) расположения соты, сопряженный средствами связи с BBU - блоком (320), расположенным около базовой сети (350), через линию (330) связи. Система (300) имеет конфигурацию, по существу, аналогичную системе (200), и базовая сеть (350), место (340) расположения соты и линия (330) связи являются аналогичными, соответственно, базовой сети (250), месту (240) расположения соты и линии (230) связи. Однако, линия (330) связи транспортирует между RAU - блоком (310) и BBU - блоком (320) аналоговые радиочастотные сигналы вместо I/Q - отсчетов цифрового основополосного сигнала, как в системе (200), и, таким образом, еще более упрощает обработку данных в RAU - блоке (310) по сравнению с RAU - блоком (210).

RAU - блок (310) содержит один или более усилителей (311), внешний интерфейс (317) О/Е и внешний интерфейс (318) Е/О. Внешний интерфейс (317) О/Е и внешний интерфейс (318) Е/О являются аналогичными, соответственно, внешнему интерфейсу (117) О/Е и внешнему интерфейсу (118) Е/О. Усилитель (311) сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять сопряжение антенн (342), расположенных в мачте (341) соты, при этом антенны (342) и мачта (341) соты, являются аналогичными, соответственно, антеннам (142) и мачте (141) соты. Усилители (311) представляют собой радиочастотные компоненты или устройства, сконфигурированные таким образом, чтобы усиливать радиочастотные сигналы, принимаемые от мобильных станций, или радиочастотные сигналы, которые подлежат передаче на мобильные станции через антенны (342). В некоторых вариантах воплощения изобретения, антенны (342) являются частью RAU - блока (310).

BBU - блок (320) содержит внутренний блок (321), аналогичный внутреннему блоку (221) в BBU - блоке (220). Однако, BBU - блок (320) содержит, вместо CPRI - интерфейса (229), как во внутреннем блоке (221), радиочастотный внешний интерфейс (322), поскольку BBU - блок (320) сконфигурирован таким образом, чтобы отправлять в RAU - блок (310) по линии (330) связи и принимать оттуда радиочастотные сигналы. Радиочастотный внешний интерфейс (322) является, по существу, аналогичным радиочастотному внешнему интерфейсу (111) или (211).

Хотя обработка данных в RAU - блоке (310) упрощена, в RAU - блоке (310) могут использоваться оптические и электрические компоненты с большей шириной полосы пропускания, чем ширина полосы частот сигналов у аналоговых радиочастотных сигналов, вследствие того, что аналоговые радиочастотные сигналы содержат центральные частоты, более высокие, чем ширина полосы частот сигналов, где эти центральные частоты задаются в соответствии с различными стандартами беспроводной передачи данных. Таким образом, система (300) является неэффективной по использованию ширины полосы пропускания. Хотя для повышения эффективности использования ширины полосы пропускания может быть применено аналоговое понижение частоты, сложность требуемого аналогового оборудования становится существенно более высокой. Например, чтобы реализовать понижение радиочастоты, аналоговый I/Q - модулятор и генератор могут работать на частоте, равной величине, на которую понижают частоту. Вследствие потерь мощности, связанных с аналоговым I/Q - модулятором, в RAU - блоке (310) может дополнительно использоваться радиочастотный усилитель мощности для компенсации этих потерь мощности. В дополнение к этому, аналоговые I/Q - модуляторы могут иметь узкие полосы рабочих частот для сдвига частоты аналогового радиочастотного сигнала, таким образом, для сдвига множественных радиочастотных сигналов с различными центральными частотами могут использоваться множественные специализированные I/Q - модуляторы. Это не только увеличивает сложность реализации, но также и строго ограничивает гибкость системы.

Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение другой цифровой основополосной fronthaul - системы (400) беспроводной связи. Система (400) является аналогичной системе (200) и дополнительно дает детализированный изображение системы (200). Система (400) содержит RAU - блок (410) сопряженный средствами связи с BBU - блоком (420) через линию (430) связи, аналогичную линии (230) связи. RAU - блок (410) и BBU - блок (420) представляют собой детализированные изображения структурной схемы, соответственно, RAU - блока (210) и BBU - блока (220). RAU - блок (410) содержит антенный переключатель (451), преобразователь с повышением частоты (UC - преобразователь) (411), преобразователь с понижением частоты (DC - преобразователь) (412), DAC (цифро-аналоговый преобразователь) (413), ADC (аналого-цифровой преобразователь) (414), блок (416) CPRI - кодирования (кодирования по CPRI - протоколу), блок (415) CPRI - декодирования, множество усилителей мощности (417), фотодиод (PD) (418), лазер (419) и оптический циркулятор (452). Антенный переключатель (451) сопряжен средствами связи с антенной (442), аналогичной антеннам (142). Антенный переключатель (451) представляет собой радиочастотное устройство и/или радиочастотный компонент, сконфигурированный таким образом, чтобы отделять приемник от передатчика, позволяя при этом приемнику и передатчику совместно использовать одну и ту же линию передачи данных. Например, антенный переключатель (451) работает в радиочастотном диапазоне антенны (442) и разделяет отправку радиочастотных сигналов на антенну (442) и прием их от нее.

В направлении восходящей линии связи в RAU - блоке (410), с антенным переключателем (451) сопряжен DC - преобразователь (412). DC - преобразователь (412) представляет собой аналоговое электрическое устройство или аналоговый электрический компонент, сконфигурированный таким образом, чтобы осуществлять преобразование с понижением частоты аналогового электрического сигнала от более высокой полосы частот до более низкой полосы частот. Например, DC - преобразователь (412) преобразует радиочастотный сигнал, принимаемый от антенны (442) в основополосный сигнал, при этом радиочастотный сигнал может быть центрирован в некоторой радиочастоте, а основополосный сигнал центрируется в 0 герцах (Гц). ADC - преобразователь (414) сопряжен с DC - преобразователем (412) и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать аналоговые основополосные сигналы в цифровые сигналы, например, содержащие I/Q - отсчеты цифрового основополосного сигнала. Блок (416) CPRI - кодирования спряжен с ADC - преобразователем (414) и сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять CPRI - кодирование в соответствии с CPRI - протоколом, что может включать в себя как передачу сигналов на физическом уровне, так и обработку данных и управление на канальном уровне. С блоком (416) CPRI - кодирования сопряжен первый из усилителей (417) мощности. Усилители (417) мощности представляют собой электрические устройства или электрические компоненты, сконфигурированные таким образом, чтобы обеспечивать усиление сигнала. Например, первый усилитель (417) мощности усиливает CPRI - сигнал до уровня напряжения, подходящего для передачи. Лазер (419) представляет собой источник света, такой как лазер прямой модуляции (DML - лазер), сконфигурированный таким образом, чтобы генерировать оптический сигнал. Усиленным CPRI - сигналом модулируют оптический сигнал, например, используя схему ООK - манипуляции(амплитудной манипуляции).

Оптический циркулятор (452) сопрягает лазер (419) и фотодиод (418) с линией (430) связи. Оптический циркулятор (452) представляет собой оптический компонент или оптическое устройство, сконфигурированное таким образом, чтобы отделять оптические сигналы, следующие, в оптическом волокне, в противоположном направлении. Например, оптический циркулятор (452) отделяет оптический сигнал восходящей линии связи, сгенерированный лазером (419), от оптического сигнала нисходящей линии связи, принимаемого от BBU - блока (420) через линию (430) связи.

В направлении нисходящей линии связи в RAU блоке (410), фотодиод (418) сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовать принимаемый оптический сигнал нисходящей линии связи в электрический сигнал. Второй усилитель (417) мощности сопряжен с фотодиодом (418) и сконфигурирован таким образом, чтобы усиливать электрический сигнал до уровней напряжения, подходящих для обработки приемником. Блок (415) CPRI - декодирования сопряжен со вторым усилителем (417) мощности и сконфигурирован таким образом, чтобы декодировать и преобразовывать принятый сигнал в I/Q - отсчеты цифрового основополосного сигнала в соответствии с CPRI протоколом. DAC - преобразователь (413) сопряжен с блоком (415) CPRI - декодирования и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать I/Q - отсчеты цифрового основополосного сигнала в аналоговый сигнал. UC - преобразователь (411) сопряжен с DAC - преобразователем (413) и сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять преобразование с повышением частоты аналогового сигнала от основной полосы частот назад к исходной полосе радиочастот для того, чтобы предоставить радиочастотный сигнал, подходящий для передачи на мобильную станцию через антенну (442).

BBU - блок (420) содержит оптический циркулятор (462), лазер (429), фотодиод (428), множество усилителей (427) мощности, блок (426) CPRI - кодирования, блок (425) CPRI - декодирования и блок (421) ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов). Оптический циркулятор (462), лазер (429), фотодиод (428), усилители (427) мощности, блок (426) CPRI - кодирования и блок (425) CPRI - декодирования являются, по существу, аналогичными, соответственно, оптическому циркулятору (452), лазеру (419), фотодиоду (418), усилителям (417) мощности, блоку (416) CPRI - кодирования и блоку (415) CPRI - декодирования. В направлении восходящей линии связи, BBU - блок (420) сконфигурирован таким образом, чтобы принимать оптический сигнал восходящей линии связи от RAU - блока (410). Например, фотодиод (428) сопряжен с оптическим циркулятором (462) и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать принимаемый оптический сигнал восходящей линии связи в электрические сигналы. Первый из усилителей (427) мощности сопряжен фотодиодом (428) и сконфигурирован таким образом, чтобы усиливать электрические сигналы. Блок (425) CPRI - декодирования сопряжен с первым усилителем (427) мощности и сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять аналогичное CPRI - декодирование, как и в блоке (415) CPRI - декодирования. С блоком (425) CPRI - декодирования сопряжен блок (421) ВВ DSP.

Блок (421) ВВ DSP может содержать один или более одноядерных процессоров, один или более многоядерных процессоров, один или более универсальных процессоров и один или более DSP - процессоров (процессоров цифровой обработки сигналов). Блок (421) ВВ DSP сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять функции цифровой обработки основополосных сигналов как для приема, так и для передачи, а равно как для направлений как восходящей линии связи, так и нисходящей линии связи, например, согласно стандарту LTE или LTE - А. Например, в направлении восходящей линии связи, блок (421) ВВ DSP принимает I/Q - отсчеты цифрового основополосного сигнала восходящую линию связи и генерирует пакеты данных для передачи в базовую сеть, такую как базовая сеть (250). В направлении нисходящей линии связи, блок (421) ВВ DSP принимает пакеты данных из базовой сети и генерирует I/Q - отсчеты цифрового основополосного сигнала нисходящей линии связи для передачи в RAU - блок (410). Некоторые примеры функций цифровой обработки основополосных сигналов могут включать в себя синхронизацию кадров, кодирование данных, декодирование данных, модуляцию, демодуляцию, предварительную частотную коррекцию каналов, частотную коррекцию каналов, уменьшение помех, кодирование ошибок и декодирование ошибок. В дополнение к этому, блок (421) ВВ DSP может выполнять обработку данных на MAC - уровне (уровне управления доступом к среде)беспроводной связи, такую как обработка пакетов, диспетчеризация и контроль ошибок.

В направлении нисходящей линии связи в BBU - блоке (420), блок (426) CPRI - кодирования сопряжен с блоком (421) ВВ DSP. Блок (426) CPRI - кодирования кодирует I/Q - отсчеты цифрового основополосного сигнала нисходящей линии связи. Второй усилитель (427) мощности сопряжен с блоком (426) CPRI - кодирования и сконфигурирован таким образом, чтобы усиливать подвергшийся CPRI - кодированию сигнал в до уровней напряжения, подходящих для оптической передачи. Лазер (429) сопряжен со вторым усилителем (427) мощности и сконфигурирован такими образом, чтобы модулировать подвергшимся CPRI - кодированию сигналом оптический сигнал, генерируемый лазером (429), например, посредством схемы ООK - модуляции. Аналогично системе (200), система (400) увеличивается кратно количеству беспроводных радиочастотных каналов или количеству антенн (442) в беспроводной fronthaul - сети. Таким образом, система (400) является неэффективной по использованию оптической полосы пропускания, так же как и экономически неэффективной для использования в беспроводных fronthaul - сетях.

В этом документе раскрыта агрегируемая в неизменном виде fronthaul - система беспроводной связи, являющаяся экономически эффективной, эффективной по цифровой обработке сигналов и эффективной по использованию оптической полосы пропускания. Термин "агрегируемый" относится к агрегированию множества беспроводных радиочастотных каналов или сигналов беспроводных радиочастотных каналов, транспортируемых по волоконно-оптической линии связи между RRU - блоком и BBU - блоком. RRU - блок расположен в удаленном месте расположения соты и сопряжен с множеством антенн, каждая из которых сконфигурирована таким образом, чтобы осуществлять прием и/или передачу в беспроводном радиочастотном канале. BBU - блок расположен в некотором центральном месте, которое может содержать совокупность BBU - блоков. Термин "в неизменном виде" относится к транспортировке беспроводных радиочастотных сигналов, осуществляемой без какой бы то ни было цифровой обработки основополосного сигнала и сохраняющей ширину полосы частот сигналов и/или свойства. формы сигнала у этих сигналов беспроводного радиочастотного канала. В раскрываемых вариантах воплощения изобретения, для агрегирования каналов и дезагрегирования каналов используется схема отображения на частотную область (FDM - отображение). В схеме FDM - отображения, входные сигналы беспроводной и/или мобильной связи отображаются на область оптических частот в соответствии с некоторым предварительно заданным частотным отображением посредством сдвига центральных частот входных сигналов беспроводной и/или мобильной связи и объединения этих сигналов сдвинутой частоты в соответствии с этим предварительной заданным частотным отображением. Для выполнения FDM - отображения, частотный спектр разделяют на множество неперекрывающихся полос частот, и в этих неперекрывающихся полосах частот переносится множество различных сигналов. Когда RRU - блок принимает с антенн сигналы восходящей линии связи, RRU - блок объединяет агрегирует принятые сигналы восходящей линии связи для того, чтобы произвести агрегированный сигнал восходящей линии связи, который несет в себе сигналы восходящей линии связи в неперекрывающихся полосах частот. Отображение сигналов восходящей линии связи на неперекрывающиеся полосы частот основано на некотором предварительно заданном отображении каналов. Когда BBU - блок принимает агрегированный сигнал восходящей линии связи, BBU - блок дезагрегирует принятый агрегированный сигнал восходящей линии связи, извлекая сигналы восходящей линии связи в соответствии с этим предварительно заданным отображением каналов. В направлении нисходящей линии связи, агрегирование каналов и дезагрегирование каналов являются аналогичными направлению восходящей линии связи, но в обратном направлении. Например, BBU - блок агрегирует множество основополосных сигналов нисходящей линии связи, каждый из которых предназначен для передачи через антенну. Когда RRU - блок принимает агрегированный сигнал нисходящей линии связи, RRU - блок дезагрегирует принятый агрегированный сигнал нисходящей линии связи, и передает сигналы нисходящей линии связи через соответствующие антенны. Агрегирование каналов и дезагрегирование каналов могут быть реализованы в цифровой области или в аналоговой области. В цифровой области, агрегирование каналов и дезагрегирование каналов могут быть реализованы в частотной области или во временной области. В частотной области, раскрываемые варианты воплощения изобретения используют для агрегирования каналов и дезагрегирования каналов подход, основанный на быстром преобразование Фурье (FFT - преобразовании)/обратном FFT - преобразовании (IFFT - преобразовании) с защитой от перекрытия (OS), (подход, основанный на OS FFT/IFFT). Подход, основанный на OS FFT/IFFT, является эффективным при цифровой обработке сигналов и может быть реализован на недорогом ядре цифровой обработки сигналов. Агрегирование каналов множественных радиочастотных сигналов и/или беспроводных каналов уменьшает количество волоконно-оптических линий связи и оптического оборудования в беспроводной fronthaul - сети, и, таким образом, раскрываемые варианты воплощения изобретения обеспечивают экономически эффективную, энергоэффективную и эффективную по использованию оптической полосы пропускания беспроводную fronthaul - сеть. В дополнение к этому, ключевые параметры в агрегировании каналов и дезагрегировании каналов являются программно конфигурируемыми. Таким образом, раскрываемые варианты воплощения изобретения делают возможной гибкую программно определяемую передачу данных и организацию сети в BBU - блоках и/или RRU - блоках. Следует отметить, что в настоящем раскрываемом изобретении, термины удаленная головка радиосвязи (RRH) и RRU (удаленный блок радиосвязи) являются эквивалентными и используются взаимозаменяемым образом.

Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение агрегируемой fronthaul - системы (500) беспроводной связи, соответствующей некоторому варианту воплощения раскрываемого изобретения. Система (500) подходит для использования в C-RAN (централизованной сети радиодоступа) и сетях с малыми сотами. Система (500) содержит RRU - блок (510) сопряженный средствами связи с совокупностью (520) BBU - блоков через fronthaul - линию (530) связи. RRU - блок (510) расположен в месте (540) расположения соты. Например, RRU - блок (510) установлен в нижней части мачты (541) соты, которая (мачта) удерживает на себе множество антенн (542). Совокупность (520) BBU - блоков соединяет RRU - блок (510) с базовой сетью (550) через backhaul - линию (560) связи. Место (540) расположения соты, мачта (541) соты и базовая сеть (550) являются, по существу, аналогичными, соответственно, месту (140) расположения соты, мачте (141) соты и базовой сети (150). Когда система (500) используется в сети с малыми сотами, место (540) расположения соты может содержать существенно меньшую географическую область, чем место (140) расположения соты 140. Например, место (540) расположения соты может содержать область с радиусом порядка сотен метров (м) вместо десятков км как в месте (140) расположения соты. Антенны (542) являются, по существу, аналогичными антеннам (142), но могут иметь различные шум-факторы и номинальные мощности в зависимости от размера соты и плотности расположения сот в области развертывания сети. Fronthaul - линия (530) связи, может, по существу, быть аналогичной линии (230) связи. Однако, fronthaul - линия (530) связи сконфигурирована таким образом, чтобы транспортировать агрегированные цифровые радиочастотные сигналы, содержащие оцифрованные отсчеты с более чем двумя уровнями вместо подвергнутых CPRI - кодированию основополосных I/Q - отсчетов с двумя уровнями, как в системе (200) и (400), что более полно рассматривается ниже. Backhaul - линия (560) связи является, по существу, аналогичной fronthaul - линии (530) связи, но может транспортировать пакеты, такие как Ethernet - пакеты, между совокупностью (520) BBU - блоков и базовой сетью (550).

RRU - блок (510) содержит множество интерфейсов RRH (RRHI - интерфейсов) (511), сопряженных средствами связи с антеннами (542). Каждая антенна (542) соответствует беспроводному радиочастотному каналу, связанному с конкретным протоколом беспроводной связи. Некоторые примеры беспроводных радиочастотных каналов могут включать в себя каналы LTE, каналы LTE-A или другие каналы эволюционирующего универсального наземного радиодоступа (E-UTRA), как это определено в спецификациях 3GPP (Проекта партнерства третьего поколения). Каждый беспроводный радиочастотный канал соответствует каналу восходящей линии связи или каналу нисходящей линии связи. Беспроводные радиочастотные каналы могут занимать различные полосы радиочастот с различными ширинами полосы пропускания. Некоторые примеры конфигураций ширины полосы пропускания для LTE могут включать в себя 1,4 МГц, 3 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц. Следует отметить, что в случае схемы передачи MIMO (с множественными входами и множественными выходами), каждый входной канал или каждый выходной канал упоминается в настоящем раскрываемом изобретении как радиочастотный канал. Например, для поддержки схемы MIMO - передачи 8×8, RRU блок (510) сконфигурирован таким образом, чтобы обрабатывать 8 радиочастотных входных каналов и 8 радиочастотных выходных каналов. RRHI - интерфейсы (511) и антенны (542) соединены через линии (543) связи. Линии (543) связи могут содержать оптические волокна, такие как SSMF - волокна (стандартные одномодовые оптоволокна) или MMF - волокна (многомодовые оптоволокна), или радиочастотные кабели или СВЧ - соединения в свободном пространстве, и могут нести в оптическом сигнале радиочастотный сигнал, например, соответствующий конкретному протоколу радиочастотного интерфейса.

RRU - блок (510) сконфигурирован таким образом, чтобы обслуживать множество мобильных станций (не показанных на чертеже) расположенных в месте (540) расположения соты и в пределах зоны охвата антенн (542). Каждая антенна (542) может поддерживать связь с одной или более мобильных станций. В направлении восходящей линии связи, RRU - блок (510) принимает радиочастотный сигнал восходящей линии связи от каждой антенны (542) через RRHI - интерфейс (511), и может осуществлять преобразование с понижением частоты радиочастотных сигналов восходящей линии связи до основной полосы частот для того, чтобы минимизировать частоту обработки. RRU - блок (510) агрегирует основополосные сигналы для того, чтобы произвести агрегированный сигнал восходящей линии связи посредством схемы FDM - отображения, которая включает в себя предварительно заданное отображение каналов восходящей линии связи, которое отображает радиочастотные каналы на карту на примыкающие друг к другу неперекрывающиеся полосы частот в частотном спектре. Например, RRU - блок (510) фактически сдвигает центральные частоты радиочастотных сигналов восходящей линии связи, подвергнутых преобразованию с понижением частоты, в неперекрывающиеся полосы частот в соответствии с предварительно заданным отображением каналов восходящей линии связи и мультиплексирует эти сигналы сдвинутой частоты для того, чтобы произвести агрегированный сигнал восходящей линии связи. RRU - блок (510) преобразует агрегированный сигнал восходящей линии связи в оптический сигнал восходящей линии связи и передает оптический сигнал восходящей линии связи в совокупность (520) BBU - блоков.

В направлении нисходящей линии связи, RRU - блок (510) принимает оптический сигнал нисходящей линии связи от совокупности (520) BBU - блоков через fronthaul - линию (530) связи. Оптический сигнал нисходящей линии связи несет в себе агрегированный сигнал нисходящей линии связи, содержащий множество сигналов нисходящей линии связи, расположенных в различных неперекрывающихся полосах частот, при этом каждый сигнал нисходящей линии связи предназначен для передачи через антенну (542). RRU - блок (510) преобразует оптический сигнал нисходящей линии связи в электрические сигналы и дезагрегирует сигнал нисходящей линия связи посредством дезагрегирования каналов в соответствии с некоторым предварительно заданным отображением каналов нисходящей линии связи. Следует отметить, что предварительно заданные отображения каналов восходящей линия связи и нисходящей линии связи являются независимыми друг от друга, и могут быть или, могут не быть одинаковыми. После дезагрегирования каналов, получены основополосные сигналы агрегированных каналов. RRU - блок (510) осуществляет преобразование с повышением частоты дезагрегированных сигналов нисходящей линии связи от основной полосы частот до исходных радиочастот, которые используются для передачи через антенны (542).

Совокупность (520) BBU - блоков содержит множество BBU - блоков (521) сконфигурированных таким образом, чтобы выполнять функции ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов) и функции обработки данных MAC (управления доступом к среде) беспроводной связи в соответствии с протоколом беспроводной связи, агрегирование используемых каналов, дезагрегировании каналов, преобразование с повышением частоты, и преобразование с понижением частоты. В направлении восходящей линии связи, когда BBU - блок (521) принимает оптический сигнал восходящей линии связи, несущий в себе агрегированный сигнал восходящей линии связи от RRU - блока (510) через fronthaul - линию (530) связи, BBU блок (521) преобразует оптический сигнал в электрические сигналы. BBU - блок (521) извлекает сигнал восходящей линии связи из агрегированного сигнала восходящей линии связи посредством дезагрегирования каналов в соответствии с предварительно заданным отображением каналов восходящей линии связи. BBU - блок (521) выполняет функции ВВ DSP и функции обработки данных MAC беспроводной связи таким образом, чтобы воспроизвести пакеты данных, переданные по каждому из беспроводных радиочастотных каналов и отправляет эти пакеты данных в базовую сеть (550) через backhaul - линию (560) связи, следует отметить, что принимаемый агрегированный сигнал восходящей линии связи может представлять собой составной сигнал промежуточной частоты (IF - сигнал) и, как часть дезагрегирования каналов, может осуществляться преобразование от промежуточной частоты - к - основной полосе частот (преобразование IF-к-ВВ), как это более полно рассматривается ниже.

В направлении нисходящей линии связи, BBU - блок (521) принимает пакеты нисходящей линии связи из базовой сети (550) через backhaul - линию (560) связи, при этом пакеты могут соответствовать беспроводным радиочастотным каналам. BBU - блок (521) выполняет функции обработки данных MAC беспроводной связи и функции ВВ DSP для того, чтобы произвести цифровые основополосные сигналы. Затем BBU - блок (521) агрегирует цифровые основополосные сигналы, выполняя FDM - отображение как в RRU - блоке (510), для того, чтобы произвести агрегированный сигнал нисходящей линии связи, преобразует агрегированный сигнал нисходящей линии связи в оптический сигнал, и отправляет оптический сигнал в RRU - блок (510). Следует отметить, что агрегированный сигнал нисходящей линии связи представляет собой составной сигнал промежуточной IF - сигнал и, как часть агрегирования каналов, может осуществляться преобразование от основной полосы частот к промежуточной частоте (преобразование ВВ-к-IF), как это более полно рассматривается ниже.

Хотя в вышеприведенных вариантах воплощения изобретения описывается обработка данных в BBU - блоке, относящаяся к BBU - блоку (521), часть обработки данных в BBU - блоке может быть распределена по множественным BBU - блокам (521), расположенным в совокупности (520) BBU - блоков, и может дополнительно включать в себя совместную обработку сигналов или функции скоординированной многоточечной обработки (СоМР) по множественным RRU - блокам, аналогичным RRU - блоку (510), и/или множественным антеннам, аналогичным антеннам (542).

Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения агрегируемой fronthaul - системы (600) беспроводной связи. Система (600) является аналогичной системе (500) и дополнительно дает детализированное изображение системы (500). Система (600) содержит RRU - блок (610) сопряженный средствами связи с BBU - блоком (620) через линию (630) связи, аналогичной fronthaul - линии (530) связи. RRU - блок (610) и BBU - блок (620) представляют собой детализированные изображения структурных схем, соответственно, RRU - блока (510) и BBU - блока (521). В системе (600), RRU - блок (610) и BBU - блок (620) передают и принимают агрегированные сигналы восходящей линии связи и агрегированные сигналы нисходящей линии связи, которые переносимые в оптических сигналах по линии (630) связи. Агрегированный сигнал восходящей линии связи содержит множество сигналов каналов восходящей линии связи, расположенных в примыкающих друг к другу неперекрывающихся первых полосах частот, тогда как агрегированный сигнал нисходящей линии связи содержит множество сигналов каналов нисходящей линии связи, расположенных в примыкающих друг к другу неперекрывающихся вторых полосах частот. Например, в системе (600) используется некоторое предварительно заданное отображение каналов восходящей линии связи, предназначенное для отображения сигналов каналов восходящей линии связи на первые полосы частот, и некоторое предварительно заданное отображение каналов нисходящей линии связи [для отображения] сигналов каналов нисходящей линии связи на вторые полосы частот. В системе (600), как RRU - блок (610), так и BBU - блок (620) выполняют агрегирование каналов и дезагрегирование каналов в цифровой области, где этом сигналы канала восходящей линии связи и сигналы канала нисходящей линии связи оцифровываются без обработки основополосного сигнала или без преобразований сигналов, таких как CPRI - кодирование или декодирование сигнала. Таким образом, свойства формы сигнала и ширины полосы частот основополосных сигналов являются неизменными. Как с RRU - блоке (610), так и BBU - блоке (620) может использоваться аналогичная схема оптической передачи, например, схема модуляция интенсивности (IM), в передатчике, и аналогичная схема оптического детектирования, например, схема прямого детектирования (DD), в приемнике.

RRU (610) содержит матрицу (651) антенных переключателей, множество UC - преобразователей (преобразователей с повышением частоты) (611), множество DC - преобразователей (преобразователей с понижением частоты) (612), множество DAC - преобразователей (цифро-аналоговых преобразователей) (613), множество ADC - преобразователей (аналого-цифровых преобразователей) (614), блок (615) дезагрегирования цифровых каналов, блок (616) агрегирования цифровых каналов, быстродействующий ADC - преобразователь (654), быстродействующий DAC - преобразователь (653), и оптический внешний интерфейс (655). Матрица (651) антенных переключателей сопряжена средствами связи с множеством антенн (642), аналогичных антеннам (542). Матрица (651) антенных переключателей представляет собой радиочастотное устройство или радиочастотный компонент, сконфигурированный таким образом, чтобы разделять отправку радиочастотных сигналов на антенну (642) и прием их от нее. UC - преобразователи (611), DC - преобразователи (612), DAC - преобразователи (613) и ADC - преобразователи (614) являются аналогичными, соответственно, UC - преобразователю (411), DC - преобразователю (412), DAC - преобразователю (413) и ADC - преобразователю (414). UC - преобразователи (611) и (411) могут представлять собой компоненты и устройства, такие как радиочастотные I/Q - модуляторы, сконфигурированные таким образом, чтобы повышать частоту входного сигнала. DC - преобразователи (612) и (412) могут представлять собой компоненты и устройства, такие как радиочастотные I/Q - модуляторы, сконфигурированные таким образом, чтобы понижать частоту входного сигнала. Оптический внешний интерфейс (655) содержит множество усилителей (617) мощности, фотодиод (618), лазер (619) и оптический циркулятор (652). Усилители (617) мощности, фотодиод (618), лазер (619) и оптический циркулятор (652) являются аналогичными, соответственно, усилителям (417) мощности, фотодиоду (418), лазеру (619) и оптическому циркулятору (452).

В направлении восходящей линии связи в RRU - блоке (610), DC - преобразователи (612) сопряжены с матрицей (651) антенных переключателей, и с DC - преобразователями (612) сопряжены ADC - преобразователи (614). Пара из DC - преобразователя (612) и ADC - преобразователя (614) оперирует сигналом канала восходящей линии связи, принятым от антенны (642), при этом DC - преобразователь (612) осуществляет преобразование с понижением частоты сигнала канала восходящей линии связи от полосы радиочастот до основной полосы для того, чтобы произвести основополосный сигнал. ADC - преобразователь (614) содержит два преобразователя, сконфигурированные для того, чтобы преобразовывать I (синфазную) и Q (квадратурную) составляющие основополосного сигнала в цифровой основополосный сигнал. Блок (616) агрегирования цифровых каналов сопряжен с ADC - преобразователями (614) и сконфигурирован таким образом, чтобы агрегировать эти цифровые основополосные сигналы в агрегированный сигнал восходящей линии связи. Например, блок (616) агрегирования цифровых каналов фактически сдвигает каждый цифровой основополосный сигнал в первые полосы частот в соответствии с предварительно заданным отображением каналов восходящей линии связи и объединяет эти сдвинутые по частоте цифровые IF - сигналы (сигналы промежуточной частоты). Быстродействующий DAC - преобразователь (653) сопряжен с блоком (616) агрегирования цифровых каналов и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать агрегированный сигнал восходящей линии связи в аналоговый электрический сигнал. Следует отметить, что быстродействующий DAC преобразователь (653) работает с высокой частотой дискретизации, например, порядка гигаотсчетов в секунду (GSa/s) в зависимости от количества агрегированных каналов и ширин полосы пропускания каналов, как это более полно рассматривается ниже. Первый из усилителей (617) мощности сопряжен с быстродействующим DAC - преобразователем (653) и сконфигурирован таким образом, чтобы усиливать агрегированный сигнал восходящей линии связи до уровней напряжения, подходящих для передачи. Лазер (619) сопряжен с первым усилителем (617) мощности и сконфигурирован таким образом, чтобы модулировать агрегированным сигналом оптический сигнал, сгенерированный лазером (619), например, используя схему IM - модуляции (модуляции интенсивности). Оптический сигнал именуется как модулированный сигнал в случае, при котором одно или более свойств сигнала, принадлежащих сигналу оптической несущей, изменены в соответствии с изменениями в агрегированном сигнале. Например, схема IM - модуляции изменяет оптическую интенсивность или оптическую мощность сигнала оптической несущей. Оптический циркулятор (652) сопрягает лазер (619) и фотодиод (618) с линией (630) связи.

В направлении нисходящей линии связи в RRU - блоке (610), фотодиод (618) преобразует принятый оптический сигнал нисходящей линии связи в аналоговый электрический сигнал, например, используя DD - схему (схему прямого детектирования). Второй из усилителей (617) мощности сопряжен с фотодиодом (618) и сконфигурирован таким образом, чтобы усиливать электрический сигнал до уровней напряжения, подходящих для обработки приемником. Быстродействующий ADC - преобразователь (654) сопряжен со вторым усилителем (617) мощности и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать аналоговый электрический сигнал в цифровые сигналы. Аналогично быстродействующему DAC - преобразователю (653), быстродействующий ADC - преобразователь (654) работает с высокой частотой дискретизации порядка гигаотсчетов в секунду. Блок (615) дезагрегирования цифровых каналов сопряжен с быстродействующим ADC - преобразователем (654) и сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять дезагрегирование каналов в соответствии с предварительно заданным отображением каналов нисходящей линии связи для того, чтобы произвести множество основополосных сигналов нисходящей линии связи, соответствующих каналам нисходящей линии связи. DAC - преобразователи (613) сопряжены с блоком (615) дезагрегирования цифровых каналов и сконфигурированы таким образом, чтобы преобразовывать I (синфазную) и Q (квадратурную) составляющие каждого из сигналов каналов нисходящей линии связи в аналоговые электрические сигналы. UC - преобразователи (611) сопряжены с DAC - преобразователями (613) и сконфигурированы таким образом, чтобы осуществлять преобразование с повышением частоты аналоговых электрических сигналов от основной полосы частот до исходной полосы радиочастот для передачи через антенны (642).

BBU - блок (620) содержит оптический внешний интерфейс (665), быстродействующий DAC - преобразователь (663), быстродействующий ADC - преобразователь (664), блок (626) агрегирования цифровых каналов, блок (625) дезагрегирования цифровых каналов и блок (621) ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов). Оптический внешний интерфейс (665), быстродействующий DAC - преобразователь (663), быстродействующий ADC - преобразователь (664), блок (626) агрегирования цифровых каналов и блок (625) дезагрегирования цифровых каналов являются аналогичными, соответственно, оптическому внешнему интерфейсу (655), быстродействующий DAC - преобразователю (653), быстродействующий ADC - преобразователю (654), блоку (616) агрегирования цифровых каналов и блоку (615) дезагрегирования цифровых каналов. Как показано в системе (600), тракт восходящей линии связи (показанный как ссылочная позиция 681) в BBU - блоке (620) и тракт нисходящей линии связи (показанный как ссылочная позиция 672) в RRU - блоке (610) являются аналогичными, наряду с этим аналогичными являются тракт нисходящей линии связи (показанный как ссылочная позиция 682) в BBU - блоке (620) и тракт восходящей линии связи (показанный как ссылочная позиция 671) в RRU - блоке (610). Однако, BBU - блок (620) дополнительно содержит блок (621) ВВ DSP, аналогичный блоку (421) ВВ DSP, сопряженный с блоком (626) агрегирования цифровых каналов и блоком (625) дезагрегирования цифровых каналов. Блок (621) ВВ DSP сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять функции ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов) для каналов восходящей линии связи и каналов нисходящей линии связи. Например, в направлении нисходящей линии связи, блок (621) ВВ DSP генерирует основополосные сигналы для каналов нисходящей линии связи, основанные на пакетах нисходящей линии связи, принятых из базовой сети, такой как базовая сеть (550), и блок (626) агрегирования цифровых каналов агрегирует эти основополосные сигналы нисходящей линии связи. В направлении восходящей линии связи, блок (625) дезагрегирования цифровых каналов дезагрегирует сигналы каналов восходящей линии связи на множественные основополосные сигналы восходящей линии связи, и блок (621) ВВ DSP преобразует эти основополосные сигналы восходящей линии связи в пакеты восходящей линии связи для передачи их в базовую сеть. Следует отметить, что блок (616) агрегирования цифровых каналов и блок (615) дезагрегирования цифровых каналов в RRU - блоке (610), так же как и блок (626) агрегирования цифровых каналов и блок (625) дезагрегирования цифровых каналов в BBU - блоке (620) пригодны для реализации в DSP - блоке (блоке цифровой обработки сигналов), который может представлять собой DSP - блок с более низкой производительностью, чем блок (621) ВВ DSP.

Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения агрегируемой fronthaul - системы (700) беспроводной связи. Система (700) является аналогичной системе (500) и (600). Система (700) содержит RRU - блок (710) сопряженный средствами связи с BBU - блоком (720), аналогичным BBU - блоку (521) и BBU - блоку (620), через линию (730) связи, аналогичную линии (530) и (630) связи. Однако, RRU - блок (710) выполняет агрегирование каналов и дезагрегирование каналов в аналоговой области, а не в цифровой области, как в RRU - блоке (610) системы (600). RRU - блок (710) содержит матрицу (751) антенных переключателей, блок (716) агрегирования аналоговых каналов и блок (715) дезагрегирования аналоговых каналов и оптический внешний интерфейс (755). Матрица (751) антенных переключателей и оптический внешний интерфейс (755) являются аналогичными, соответственно, матрице (651) антенных переключателей и оптическому внешнему интерфейсу (655). Оптический внешний интерфейс (755) содержит множество усилителей (717) мощности, аналогичных усилителям (617) мощности, лазер (719), аналогичный лазеру (619), и фотодиод (718), аналогичный фотодиоду (618). Аналогично RRU - блоку (610), RRU - блок (710) сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять сопряжение с множеством антенн (742), аналогичных антеннам (642), принимать радиочастотные сигналы восходящей линии связи, соответствующие множественным каналам восходящей линии связи и передавать радиочастотные сигналы нисходящей линии связи, соответствующие множественным каналам нисходящей линии связи.

В направлении восходящей линии связи, между матрицей (751) антенных переключателей и оптическим внешним интерфейсом (755) расположен блок (716) агрегирования аналоговых каналов. Блок (716) агрегирования аналоговых каналов сконфигурирован таким образом, чтобы агрегировать принятые радиочастотные сигналы восходящей линии связи из множественных каналов восходящей линии связи в агрегированный сигнал восходящей линии связи. Например, блок (716) агрегирования аналоговых каналов содержит матрицу аналоговых смесителей частот, таких как однополосные модуляторы (SSBM - модуляторы), радиочастотные объединители, радиочастотные усилители мощности и радиочастотные фильтры. Блок (716) агрегирования аналоговых каналов выполняет FDM - отображение, аналогичное тому, что выполняется блоком (616) агрегирования цифровых каналов и DC - преобразователем (612), но в аналоговой области. В направлении нисходящей линии связи, между матрицей (751) антенных переключателей и оптическим внешним интерфейсом (755) расположен блок (715) дезагрегирования аналоговых каналов. Блок (715) дезагрегирования аналоговых каналов содержит радиочастотные разделители, радиочастотные фильтры и аналоговые смесителей частот, такие как SSBM - модуляторы, сконфигурированные таким образом, чтобы фильтровать и сдвигать агрегированный сигнал нисходящей линии связи в соответствии с корреспондирующими ему полосами радиочастот.

Беспроводные каналы содержат четко определенные ширины полос пропускания каналов и частоты дискретизации каналов. В таблице 1, приведенной ниже, показан пример конфигураций канала E-UTRA (Эволюционирующего универсального наземного радио доступа).

В дополнение к конфигурациям канала, показанным в Таблице 1, E-UTRA может поддерживать агрегирование несущих (СА - агрегирование), например, как описано в спецификации стандарта LTE-A, для того, чтобы увеличить эффективную ширину полосы пропускания канала, чтобы она была сверх 20 МГц. Например, канал LTE-A может объединить приблизительно до пяти каналов шириной 20 МГц, обеспечивая канал с шириной полосы пропускания, составляющей приблизительно 100 МГц. В раскрытых вариантах воплощения могут агрегироваться радиочастотные каналы с любой шириной полосы пропускания, включая сюда канал LTE-A с СА - агрегированием. Однако раскрытая схема агрегирования каналов может потребовать, чтобы радиочастотные каналы содержали частоты дискретизации с некоторыми общими множителями, как это более полно рассмотрено ниже.

Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения схемы (800) агрегирования каналов. Схема (800) используется в системах (500), (600) и (700). В схеме (800), агрегатор (810) каналов сконфигурирован таким образом, чтобы агрегировать множество сигналов (820), (830), (840), (850) и (860) в агрегированный сигнал (870), используя сходные механизмы FDM - отображения, что и блок (616) агрегирования цифровых каналов и блок (716) агрегирования аналоговых каналов. Сигналы (820)-(860) могут быть связаны с различными беспроводными каналами и могут быть аналогичными радиочастотным сигналам, принимаемым и передаваемым через антенны (542), (642) и (742). Например, сигналы (820)-(860) могут представлять собой сочетание сигналов LTE, сигналов LTE-A или других сигналов E-UTRA и могут содержать конфигурацию каналов, аналогичную конфигурациям каналов, показанным в Таблице 1. Как показано на фигуре, сигналы (820)-(860) занимают различные полосы частот и простираются на различные ширины полос частот. Агрегатор (810) каналов сдвигает сигналы (820)-(860) в различные неперекрывающиеся полосы частот и объединяет эти сигналы сдвинутой частоты в агрегированный сигнал (870). Сигналы (872), (873), (874), (875) и (876), переносимые в агрегированном сигнале (870) соответствуют, соответственно, сигналам (820), (830), (840), (850) и (860) после сдвига частоты. Агрегированный сигнал (870) содержит полную ширину полосы пропускания, которая приблизительно является той же, что объединенные ширины полос частот сигналов (820)-(860). Агрегированный сигнал (870) является аналогичным агрегированному сигналу восходящей линии связи и агрегированному сигналу нисходящей линии связи, переносимых в оптических сигналах, транспортируемых по линиям (530), (630) и (730) связи.

Фиг. 9 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения схемы (900) дезагрегирования каналов. Схема (900) используется в системах (500), (600) и (700). В схеме (900), дезагрегатор (910) каналов сконфигурирован таким образом, чтобы дезагрегировать сигнал (970), выполняя механизмы частотного демультиплексирования и сдвига, аналогичные выполняемым в блоке (615) дезагрегирования цифровых каналов и блоке (715) дезагрегирования аналоговых каналов. Сигнал (970) является аналогичным агрегированному сигналу восходящей линии связи и агрегированному сигналу нисходящей линии связи, переносимым в оптическом сигнале, транспортируемом по линиям (530), (630) и (730) связи. Как показано на фигуре, сигнал (970) переносит множество сигналов: (972), (973), (974), (975) и (976), при этом каждый из сигналов (972)-(976) может простираться на сходную ширину полосы частот или на другую ширину полосы частот. Дезагрегатор (810) каналов разделяет сигналы на множество сигналов: (920), (930), (940), (950) и (960) и сдвигает частоты сигналов (920)-(960) в некоторые предварительно заданные полосы частот. Сигналы (920)-(960) являются аналогичными радиочастотным сигналам, принимаемым и передаваемым через антенны (542) и антенны (642) и (742) и могут содержать конфигурацию канала, аналогичную конфигурациям канала, показанным в Таблице 1. Следует отметить, что дезагрегатор (810) каналов может быть предварительно сконфигурирован с отображением каналов, которое отображает сигналы (972)-(976) на полосы частот сигналов (920)-(960).

Фиг. 10 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока (1000) агрегирования каналов, который использует схему реализации в частотной области. Блок (1000) агрегирования каналов используется в RRU - блоке, таком как RRU - блок (510) и (610), и/или в BBU - блоке, таком как BBU - блок (521), (620) и (720). Блок (1000) агрегирования каналов является аналогичным блокам (616) и (626) агрегирования цифровых каналов. При использовании блока (1000) агрегирования каналов в RRU - блоке, блок (1000) агрегирования каналов может быть реализован посредством DSP - блока (блока цифровой обработки сигналов) малой производительности и/или низкой стоимости. При использовании блока (1000) агрегирования каналов в BBU - блоке, блок (1000) агрегирования каналов может быть реализован посредством того же самого блока ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов), такого как блок (621) ВВ DSP, который осуществляет функции ВВ DSP.

Блок (1000) агрегирования каналов содержит множество FFT - блоков (блоков быстрого преобразования Фурье) (1010), блок (1020) отображения каналов, генератор (1030) образа сигнала, IFFT - блок (блок обратного быстрого преобразования Фурье) (1040) и OS - блок (1050). FFT - блоки (1010) сконфигурированы таким образом, чтобы преобразовывать сигналы из области в частотную область. Каждый FFT - блок (1010) оперирует сигналом, соответствующим конкретному беспроводному радиочастотному каналу (показанному как канал 1, …, канал n), который может содержать конфигурацию канала, аналогичную конфигурациям канала, которые показаны в Таблице 1. Каждый FFT - блок (1010) сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять N - точечное FFT - преобразование (быстрое преобразование Фурье), где N представляет собой положительное целое число, соответствующее размеру быстрого преобразования Фурье. Размер быстрого преобразования Фурье может отличаться для различных FFT - блоков (1010) в зависимости от ширины полосы частот сигнала, обрабатываемого этим FFT - блоком (1010), как это более полно рассматривается ниже.

Блок (1020) отображения каналов сопряжен с FFT - блоком (1010) и сконфигурирован таким образом, чтобы отображать частотные сигналы (сигналы частотной области), произведенные FFT - блоками (1010), на примыкающие друг к другу неперекрывающиеся полосы частот или FFT - элементы для того, чтобы произвести агрегированный частотный сигнал, обозначенный как E(f), простирающийся на положительную полосу частот между f_DC и f_MAX, где f_DC соответствует частотному элементу, имеющему номер 0, на частоте постоянного тока 0 Гц, и 1 мах соответствуют частотному элементу номер . Следует отметить, что foe также соответствует частоте оптической несущей, когда сигнал, произведенный блоком (1000) агрегирования каналов преобразуется в оптический сигнал, например, с использованием оптического внешнего интерфейса, аналогичного оптическому внешнему интерфейсу (665). Частота f_MAX зависит от частоты дискретизации быстрого преобразования Фурье, как это более полно рассматривается ниже.

Генератор (1030) образа сигнала сопряжен с блоком (1020) отображения каналов и сконфигурирован таким образом, чтобы генерировать сигнал - образ, который является комплексно сопряженным для сигнала E(f), обозначенный как E*(f). По существу, сигнал - образ E*(f) представляет собой спектральный зеркальный образ сигнала E(f) при "сгибании" по постоянному току. Например, сигнал E*(f) простирается на отрицательную полосу частот между f_DC и I_MIN, где f_MIN соответствует частотному элементу . Таким образом, E*(f)=E(-f).

IFFT - блок (1040) сопряжен с блоком (1020) отображения каналов и генератором (1030) образа сигнала и сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять М - точечное IFFT - преобразование (обратное быстрое преобразование Фурье), где значение М представляет собой положительное целое число существенно большее, чем значение N, и соответствует размеру IFFT - преобразования в IFFT - блоке (1040). IFFT - блок (1040) работает на агрегированной частоте дискретизации (ASR - частоте), где ASR - частота и значение М определены на основе частот дискретизации, ширин полосы пропускания каналов входных сигналов в FFT - блоках (1010), и количества сигналов для агрегирования, как это более полно рассматривается ниже. Следует отметить, что генератор (1030) образа сигнала используется таким образом, что IFFT - блок (1040) производит вещественнозначный сигнал в соответствии со свойством симметрии FFT - преобразования, причем этот вещественный сигнал пригоден для оптической IM - модуляции.

OS - блок (1050) сопряжен с IFFT - блоком (1040) и сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять OS с длиной перекрытия, обозначенной как L. Длина (L) перекрытия может быть сконфигурирована следующим образом:

где n представляет собой самый малый размер FFT - преобразования в FFT - блоках (1010).

OS - блок (1050) извлекает центральные М - L отсчетов для каждых М отсчетов, сгенерированных IFFT - блоком (1040). Таким образом, количество продвижений отсчетов в каждом цикле FFT/IFFT для канала / вычисляется следующим образом:

где N_i представляет размер FFT - преобразования, используемый i-ым FFT - блоком (1010) для канала i.

Агрегирование в неизменном виде достигается посредством сохранения, во время агрегирования каналов и дезагрегирования каналов, той же самой ширины полосы пропускания канала для каждого канала i. Например, размеры (N_i) FFT - преобразования, для FFT - блоков (1010) и размер (М) IFFT - преобразования для IFFT - блока (1040) выбираются на основе частот дискретизации, количества каналов и ширин полос пропускания каналов таким образом, чтобы каждый беспроводный канал i соответствовал целому числу точек IFFT - преобразования. Следует отметить, что в FFT - блоках (1010) использует существенно меньший размер FFT - преобразования чем размеры FFT - преобразования, определенные в конфигурациях канала E-UTRA, показанных в Таблице 1, для того, чтобы уменьшить сложность цифрового преобразования сигналов, но при этом обеспечить достаточные рабочие характеристики системы.

В fronthaul - системе беспроводной связи спектральное разрешение для IFFT - блока (1040) вычисляется следующим образом:

где dƒ представляет собой спектральное разрешение, SR_min представляет собой минимальную частоту дискретизации (SR - частоту) сигналов беспроводной или мобильной связи в системе, а n представляет собой размер FFT - преобразования, используемый FFT - блоком (1010) для обработки канального сигнала с минимальной частотой дискретизации. ASR - частота для IFFT - преобразования конфигурируется таким образом, чтобы составлять приблизительно 3 - кратные взятые суммарно ширины полос пропускания каналов fronthaul - системы беспроводной связи для того, чтобы обеспечить достаточные спектральные разрешения, где сомножитель 2 принимается для учета генерирования образа в генераторе (1030) образа сигнала, и сомножитель, составляющий приблизительно 1,5, - для умеренного коэффициента запаса по частоте дискретизации.

Например, для того, чтобы поддерживать сигналы приблизительно восьми каналов на 20 МГц с агрегированием 5 несущих во fronthaul - системе беспроводной связи, IFFT - блок (1040) работает с ASR - частотой, вычисляемом так, как показано ниже:

где каналы на 20 МГц дискретизируются с частотой 30,72 МГц, как это показано в Таблице 1, описанной выше. Следует отметить, что предпочтительно, чтобы агрегированная частота дискретизации (ASR - частота) IFFT - преобразования выбиралась таким образом, чтобы частота дискретизации сигнала каждого беспроводного канала соответствовала целому числу точек IFFT - преобразования в частотной области. В этом случае, ширины полос частот, выделяемых сигналам беспроводных каналов в агрегированном сигнале, соответствуют соответствующим частотам дискретизации сигналов беспроводных каналов.

Размер IFFT - преобразования вычисляется так, как показано ниже:

Подставляя уравнения (3) и (4) в уравнение (5) и принимая SR_min, составляющим приблизительно 1.92 МГц, и n, составляющим приблизительно 4, определяем, что для поддержания fronthaul - системы беспроводной связи достаточным является IFFT -преобразование с 8192 точками. Следует отметить, что значения М, L, n, dƒ и ASR для каждой fronthaul - системы беспроводной связи конфигурируются в соответствии с количеством каналов, и суммарными ширинами полос пропускания каналов и так далее.

В качестве примера, канал 1 может представлять собой канал с шириной полосы пропускания, составляющей 1,4 МГц, дискретизируемый с частотой приблизительно в 1,92 МГц, и может быть сначала преобразован в частотную область посредством 4 - точечного FFT - преобразования (быстрого преобразования Фурье), прежде, чем быть мультиплексированным с другими каналами посредством 8192 - точечного IFFT - преобразования (обратного быстрого преобразования Фурье), что в результате дает ASR - частоту, составляющую приблизительно 3,93216 гигагерц (ГГц) (=1,92 MHz × 8192/4). Когда L выбрана таким образом, чтобы составлять М/2, после каждого FFT/IFFT - цикла канал 1 продвигается на 2 отсчета в соответствии с уравнением (2). Для того, чтобы сохранить постоянный размер IFFT - преобразования и постоянную ASR - частоту в блоке (1000) агрегирования каналов, канал 2 с шириной полосы пропускания канала в 20 МГц, дискретизируемый с частотой приблизительно 30,72 МГц преобразуется в частотную область посредством 64 - точечного FFT - преобразования прежде, чем быть мультиплексированным с другими каналами посредством того же самого 8192 - точечного IFFT - преобразования. По существу, после каждого FFT/IFFT - цикла канал 2 продвигается, в соответствии с уравнением (2), на 32 отсчета. В некоторых вариантах воплощения изобретения, вместо FFT - преобразования и/или IFFT - преобразования могут быть использованы, соответственно, дискретное преобразование Фурье (DFT - преобразование) и/или дискретное обратное преобразование Фурье (IDFT преобразование).

Фиг. 11 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока (1100) дезагрегирования каналов, который использует схему реализации в частотной области. Блок (1100) дезагрегирования каналов используется в RRU - блоке, таком как RRU - блок (510) и (610), и/или BBU - блоке, таком как BBU - блок (521), (620) и (720). Блок (1100) дезагрегирования каналов является аналогичным блокам (615) и (625) дезагрегирования цифровых каналов. Блок (1100) дезагрегирования каналов выполняет дезагрегирование цифровых каналов в частотной области. При использовании блока (1000) агрегирования каналов в RRU - блоке, блок (1000) агрегирования каналов может быть реализован посредством DSP - блока (блока цифровой обработки сигналов) более низкой производительности и/или низкой стоимости. При использовании блока (1000) агрегирования каналов в BBU - блоке, блок (1000) агрегирования каналов может быть реализован посредством того же самого блока ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов), такого как блок (621) ВВ DSP, который осуществляет функции ВВ DSP.

Блок (1100) дезагрегирования каналов содержит FFT - блок (блок быстрого преобразования Фурье) (1110), блок (1120) обратного отображения каналов, множество IFFT - блоков (блоков обратного быстрого преобразования Фурье) (1140) и множество OS - блоков (1150), аналогичных OS - блоку (1050). FFT - блок (1110) является аналогичным FFT - блоку (1010) и может быть сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять М - точечное FFT - преобразование для того, чтобы преобразовать агрегированный сигнал из временной области в частотную область, чтобы произвести частотный сигнал, при этом агрегированный сигнал представляет собой вещественнозначный сигнал. FFT - блок (1110) работает с ASR - частотой, которая может быть аналогичной ASR - частоте в IFFT - блоке (1040) в блоке (1000) агрегирования каналов. Блок (1120) обратного отображения каналов сопряжен с FFT - блоком (1110) и сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять демультиплексирование частотного сигнала в полосе положительных частот, между f_DC и f_MAX, на множество частотных сигналов, каждый из которых соответствует конкретному беспроводному каналу (показанному как канал 1, …, канал n) в соответствии с предварительно заданным отображением каналов. Часть частотного сигнала, расположенная в полосе отрицательных частот, между f_DC и f_MIN, может быть отброшена.

Каждый IFFT - блок (1140) является аналогичным IFFT - блоку (1040) и сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять N - точечное IFFT - преобразование. Размер (N) IFFT - преобразования может варьироваться для различных каналов в зависимости от ASR - частоты в FFT - блоке (1110), частоты дискретизации и ширин полосы пропускания канала для этих каналов, и количества каналов.

В fronthaul - системе беспроводной связи, такой как система (500), (600) и (700), ключевые параметры, такие как значение М, значение N_i, ASR - частота, значение L, значение n и отображение каналов, используемые для агрегирования каналов и дезагрегирования каналов, могут быть определены посредством программного обеспечения. Ключевые параметры конфигурируются на основе используемых протоколов беспроводной связи и количества каналов, поддерживаемых в системе. В дополнение к этому, блок агрегирования каналов и блок дезагрегирования каналов для конкретного направления передачи данных используют одно и то же значение М, одно и то же значение N_i, одну и ту же ASR - частоту, одно и то же значение L и одно и то же отображение каналов. Например, в направлении восходящей линии связи, блок агрегирования каналов, такой как блок (1000) агрегирования каналов, в RRU - блоке, таком как RRU - блок (510) и (610), и блок дезагрегирования каналов, такой как блок (1100) дезагрегирования каналов, в BBU - блоке, таком как BBU - блок (521), (620) и (720), сконфигурированы с одинаковыми значениями ключевых параметров. Аналогичным образом в направлении нисходящей линии связи, блок агрегирования каналов в BBU - блоке и блок дезагрегирования каналов в RRU - блоку сконфигурированы с одинаковыми значениями ключевых параметров.

Фиг. 12 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока (1200) агрегирования каналов, который использует схему реализации во области. Блок (1200) агрегирования каналов используется в BBU - блоке, таком как BBU - блок (521), (620) и (720). Блок (1200) агрегирования каналов выполняет сдвиг частоты и мультиплексирование, аналогичные выполняемым в блоке (1000) агрегирования каналов, но эти операции осуществляются во области, а не в частотной области. Блок (1200) агрегирования каналов может быть реализован посредством того же самого блока ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов), такого как блок (621) ВВ DSP, который выполняет цифровую обработку основополосных сигналов в BBU - блоке. Блок (1200) агрегирования каналов содержит матрицу квадратурных смесителей (1290), сопряженных с сумматором (1240) сигналов. Квадратурный смеситель (1290) сконфигурирован таким образом, чтобы осуществлять сдвигу частоты пары цифровых основополосных I (синфазных) и Q (квадратурных) сигналов. Каждый квадратурный смеситель (1290) содержит два умножителя (1210) сигналов, фазовращатель (1220), генератор (1270) частоты, и сумматор (1230) сигналов. Генератор (1270) частоты сконфигурирован таким образом, чтобы генерировать сигнал на конкретной частоте. Фазовращатель (1220) сконфигурирован таким образом, чтобы обеспечивать сдвиг фазы приблизительно на 90 градусов (°). Первый из умножителей (1210) сигналов сопряжен с генератором (1270) частоты для того, чтобы осуществлять сдвиг частоты цифрового основополосного I - сигнала к частоте генератора (1270) частоты. Второй из умножителей (1210) сигналов сопряжен с генератором (1270) частоты и фазовращателем (1220) для того, чтобы осуществлять сдвиг частоты цифрового основополосного Q - сигнала к частоте генератора (1270) частоты. Сумматор (1230) сигналов сопряжен с умножителями (1210) сигналов и сконфигурирован таким образом, чтобы суммировать сдвинутые по частоте сигналы I и Q. Сумматор (1240) сигналов сопряжен с сумматорами (1230) сигналов и сконфигурирован таким образом, чтобы объединять выходные сигналы квадратурных смесителей (1290) для того, чтобы производить агрегированный сигнал нисходящей линии связи.

Например, блок (1200) агрегирования каналов принимает множество цифровых основополосных I/Q - сигналов, которые соответствуют множеству беспроволочных радиочастотных каналов нисходящей линии связи, таких как выходной LTE - канал MIMO (с множественными входами и множественными выходами), LTE - канал, канал беспроводной связи третьего поколения (3G), канал беспроводной связи второго поколения (2G). В блоке (1200) агрегирования каналов каждая пара цифровых основополосных сигналов I и Q сдвигаются по частоте, квадратурным смесителем (1290), к другим частотам, обозначенным как f_i (показанным как f₁, …, f₂₂, f₂₃ и f₂₄), квадратурным смесителем (1290), в соответствии с предварительно заданным отображением каналов нисходящей линии связи. Следует отметить, что MIMO - канал N×N содержит N выходных каналов. Выходной сигнал сумматора (1240) сигналов содержит агрегированный сигнал нисходящей линии связи переносящий цифровые основополосные I/Q - сигналы в различных полосах частот, при этом агрегированный сигнал нисходящей линии связи отправляется на быстродействующий DAC - преобразователь (цифро-аналоговый преобразователь), такой как быстродействующий DAC - преобразователь (663) и (653).

Фиг. 13 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения блока (1300) агрегирования каналов, который использует схему реализации во области. Блок (1300) агрегирования каналов используется в RRU - блоке, аналогичном RRU - блоку (510) и (610). Блок (1300) агрегирования каналов выполняет сдвиг частоты и мультиплексирование, аналогичные выполняемым в блоке (1000) агрегирования каналов, но эти операции осуществляются во области, а не в частотной области. Блок (1300) агрегирования каналов может быть реализован посредством DSP - блока, который может иметь низкую производительность и низкую стоимость. Блок (1300) агрегирования каналов содержит матрицу смесителей (1390), каждый из которых содержит умножитель (1310) сигналов, аналогичный умножителю (1210) сигналов, генератор (1370) частоты, аналогичный генератору (1270) частоты, и фильтр верхних частот (HPF - фильтр) (1350). В смесителе (1390) умножитель (1310) сигналов сопряжен с генератором (1370) частоты для того, чтобы сдвигать частоту входного сигнала к частоте (1370) генератора частоты. HPF - фильтр (1350) сконфигурирован таким образом, чтобы отфильтровывать высокочастотные составляющие, например, внеполосный шум, в сдвинутом по частоте сигнале.

Например, блок (1300) агрегирования каналов принимает множество цифровых радиочастотных сигналов от множества ADC - преобразователей (аналого-цифровых преобразователей), таких как ADC - преобразователи (614). Каждый принимаемый цифровой радиочастотный сигнал соответствует конкретному беспроводному радиочастотному каналу восходящей линии связи. В блоке (1300) агрегирования каналов каждый цифровой радиочастотный сигнал сдвигается по частоте к другой частоте, обозначенной как f_i (показанной как f₂₅, …, f₄₆, f₄₇ и f₄₈), смесителем (1390), в соответствии с предварительно заданным отображением каналов восходящей линии связи. Каждый сдвинутый по частоте сигнал фильтруется HPF - фильтром (1350), где частота среза HPF - фильтра (1350) сконфигурирована в соответствии полосой частот соответствующего радиочастотного сигнала. Следует отметить, что MIMO - канал N×N содержит N входных каналов. Выходной сигнал смесителей (1390) может быть объединен для того, чтобы произвести агрегированный сигнал восходящей линии связи, переносящий радиочастотных сигналов восходящей линии связи в различных полосах частот, при этом агрегированный сигнал восходящей линии связи может быть отправлен на быстродействующий DAC - преобразователь (цифро-аналоговый преобразователь), такой как быстродействующий DAC - преобразователь (663) и (653).

Фиг. 14 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения блока (1400) дезагрегирования каналов, который использует схему реализации во области. Блок (1400) дезагрегирования каналов используется в BBU - блоке, таком как BBU - блок (521), (620) и (720). Блок (1400) агрегирования каналов выполняет сдвиг частоты и демультиплексирование, аналогичные выполняемым в блоке (1100) дезагрегирования каналов, но эти операции осуществляются во области, а не в частотной области, как в блоке (1100) дезагрегирования каналов. Блок (1400) дезагрегирования каналов может быть реализован посредством того же самого блока ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов), такого как блок (621) ВВ DSP, который выполняет цифровую обработку основополосных сигналов в BBU - блоке. Блок (1400) дезагрегирования каналов содержит матрицу квадратурных смесителей (1490), разделитель (1480) сигнала, LPF - фильтры (фильтры нижних частот) (1460) и HPF - фильтры (фильтры верхних частот) (1450), аналогичные HPF - фильтрам (1350). Разделители (1480) сигнала сопряжены с HPF - фильтром (1450) и сконфигурированы таким образом, чтобы разделять каждый входной сигнал на два сигнала. Каждый квадратурный смеситель (1490) содержит два умножителя (1410) сигналов, фазовращатель (1420) и генератор (1470) частоты. Умножители (1410) сигналов, фазовращатель (1420) и генератор (1470) частоты являются аналогичными, соответственно, умножителям (1210) сигналов, фазовращателю (1220) и генератору (1270) частоты. Первый из умножителей (1410) сигналов сопряжен с генератором (1470) частоты для того, чтобы производить I - сигнал. Второй из умножителей (1410) сигналов сопряжен с генератором (1470) частоты и фазовращателем (1420) для того, чтобы производить Q - сигнал. LPF - фильтры (1460) сопряжены с квадратурным смесителем (1490) и сконфигурированы таким образом, чтобы отфильтровывать низкочастотные составляющие, например, сигналы из соседних полос частот, для того, чтобы получать сигналы I и Q в соответствующей полосе частот.

Например, блок (1400) дезагрегирования каналов принимает агрегированный цифровой сигнал восходящей линии связи от быстродействующего ADC - преобразователя (аналого-цифрового преобразователя), такого как быстродействующий ADC преобразователь (664) и (654). Агрегированный цифровой сигнал восходящей линии связи переносит множество сигналов восходящей линии связи в различных полосах частот, соответствующих некоторому предварительно заданному отображению каналов восходящей линии связи, при этом центральные частоты для этих полос частот обозначены как f_i (показанные как f₁, …, f₂₂, f₂₃ и f₂₄), и сигналы восходящей линии связи связаны с различными беспроводными радиочастотными каналами восходящей линии связи. Агрегированный сигнал сначала фильтруется HPF - фильтром (1450) перед сдвигом частоты и затем фильтруется LPF - фильтрами (1460) после сдвига частоты для того, чтобы произвести сигнал восходящей линии связи, расположенный в основной полосе частот. Дезагрегированные основополосные сигналы могут быть обработаны в соответствии с используемым протоколом беспроводной связи. Следует отметить, что MIMO - канал N×N соответствует N выходным каналам или основополосным сигналам.

Фиг. 15 представляет собой схематическое изображение другого варианта воплощения блока (1500) дезагрегирования каналов, который использует схему реализации во области. Блок (1500) дезагрегирования каналов используется в RRU - блоке, аналогичном RRU - блоку (510) и (610). Блок (1500) агрегирования каналов выполняет сдвиг частоты и демультиплексирование, аналогичное выполняемым в блоке (1100) дезагрегирования каналов, но эти операции выполняются во области, а не в частотной области, как в блоке (1100) дезагрегирования каналов. Блок (1500) дезагрегирования каналов может быть реализован посредством DSP - блока (блока цифровой обработки сигналов), который может представлять собой DSP - блок низкой стоимости и низкой производительности. Блок (1400) дезагрегирования каналов содержит матрицу смесителей (1590), аналогичных смесителям (1390), и HPF - фильтры (фильтры верхних частот) (1550), аналогичные HPF - фильтрам (1350). Каждый смеситель (1390) расположен между парой HPF - фильтров (1550). Например, первое из HPF - фильтров (1550) может удалять высокочастотные составляющие в IF - сигнале (сигнале промежуточной частоты), а затем второй из HPF - фильтров (1550) может удалять высокочастотные составляющие в полосе радиочастот.

Например, блок (1500) дезагрегирования каналов принимает агрегированный цифровой сигнал нисходящей линии связи от быстродействующего ADC - преобразователя, такого как быстродействующий ADC - преобразователь (664) и (654). Агрегированный цифровой сигнал нисходящей линии связи переносит множество сигналов нисходящей линии связи в различных полосах частот в соответствии с некоторым предварительно заданным отображением каналов нисходящей линии связи, при этом центральные частоты для этих полос частот обозначены как f_i (показанные as f₂₅, …, f₄₆, f₄₇ и f₄₈), и сигналы нисходящей линии связи связаны с различными беспроводными радиочастотными каналами нисходящей линии связи. Агрегированный сигнал сначала фильтруется HPF - фильтром (1550), например, в IF - полосе (полосе промежуточной частоты), перед сдвигом частоты и фильтруется другим HPF - фильтром (1550), например, в полосе радиочастот, после сдвига частоты для того, чтобы произвести соответствующий радиочастотный сигнал нисходящей линии связи. Следует отметить, что MIMO - канал N×N содержит N выходных каналов. Дезагрегированные радиочастотные сигналы могут быть отправлены на множество DAC - преобразователей (цифро-аналоговых преобразователей), аналогичных DAC -преобразователям (613).

Фиг. 16 представляет собой блок - схему алгоритма некоторого варианта воплощения способа (1600) для агрегирования каналов. Способ (1600) осуществляется посредством RRU - блока, такого как RRU - блок (510) и (610), и/или BBU - блока, такого как BBU - блок (521), (620) и (720). На этапе 1610, в отношении множества сигналов, связанных с множеством беспроводных каналов, выполняют множество FFT - преобразований (быстрых преобразований Фурье) для того, чтобы произвести множество частотных сигналов. Например, в RRU - блоке, сигналы представляют собой радиочастотные сигналы восходящей линии связи, принимаемые с антенн, таких как антенны (542), (642) и (742) и могут быть, для упрощения реализации изобретения, преобразованы с понижением частоты до IF - полосы (полосы промежуточных частот). В BBU - блоке, сигналы представляют собой основополосные сигналы нисходящей линии связи, предназначенные для беспроводных каналов. Следует отметить, что размеры для различных FFT - преобразований могут варьироваться в зависимости от ширин полос пропускания беспроводных каналов, как это было описано выше.

На этапе 1620, отображают частотные сигналы на предварительно заданные полосы частот для того, чтобы произвести сигнал отображенных каналов. На этапе 1630, для сигнала отображенных каналов генерируют сигнал - образ, выполняя комплексное сопряжение. Например, сигнал - образ представляет собой спектральный зеркальный образ сигнала отображенных каналов при "сгибании" по постоянному току. На этапе 1640, сигнал - образ объединяют с сигналом отображенных каналов для того, чтобы произвести сопряженный симметричный сигнал.

На этапе 1650, в отношении сопряженного симметричного сигнала выполняют IFFT - преобразование (обратное быстрое преобразование Фурье) для того, чтобы произвести сигнал (сигнал области). Например, размер IFFT -преобразования больше, чем каждый из размеров FFT - преобразований и работает с высокой ASR - частотой, при этом размеры IFFT - преобразования, размеры FFT - преобразований, и ASR - частота выбираются таким образом, чтобы частота дискретизации сигнала каждого беспроводного канала соответствовала целому числу точек IFFT - преобразования. На этапе 1660, в отношении этого сигнала выполняют OS для того, чтобы произвести агрегированный сигнал. Сигналы беспроводных каналов переносятся в примыкающих друг к другу неперекрывающихся полосах частот с неизменными ширинами полос пропускания беспроводных каналов в агрегированном сигнале. В некотором варианте воплощения, OS может быть выполнен посредством извлечения отсчетов приблизительно в середине этого сигнала, а не в начале сигнала. Например, в случае, когда размер IFFT - преобразования составляет М, и длина перекрытия в OS составляет L, количество отсчетов, подлежащих извлечению, может составлять приблизительно М - L. Следует отметить, что генерирование сопряженного симметричного сигнала на этапах 1630 и 1640 позволяет сигналу быть вещественнозначным сигналом, так что для оптической передачи может быть использована схема оптической модуляции, такая как схема IM - модуляции. Для других схем оптической модуляции этапы 1630 и 1640 могут быть необязательными.

Фиг. 17 представляет собой блок - схему алгоритма другого варианта воплощения способа (1700) для агрегирования каналов. Способ (1700) осуществляется посредством RRU - блока, такого как RRU - блок (510) и (610), и/или BBU - блока, такого как BBU - блок (521), (620) и (720). Способ (1700), по существу, аналогичен способу (1600). На этапе 1710 агрегируют множество сигналов, связанных с множеством беспроводных каналов, для того, чтобы произвести агрегированный сигнал посредством FDM - отображения (отображения на частотную область). Агрегированный сигнал переносит сигналы в примыкающих друг к другу неперекрывающихся полосах частот, при этом каждая полоса частот простирается на ту же самую ширину полосы частот, что и соответствующий беспроводный канал. Например, агрегирование каналов выполняется в цифровой области с использованием механизмов, основанных на FFT - преобразовании и IFFT - преобразовании, аналогичных тем, что описаны в способе (1600). В качестве альтернативы, агрегирование каналов выполняется в аналоговой области с использованием механизмов, аналогичных тем, что в блоке (716) агрегирования аналоговых каналов, описанном выше. На этапе 1720, агрегированный сигнал преобразуют в модулированный сигнал. На этапе 1730, модулированный сигнал передают по беспроводной fronthaul - линии связи. Например, в случае, когда беспроводная fronthaul - линия связи представляет собой беспроводную оптическую fronthaul - линию связи, такую как линия (530), (630) и (730) связи, модулированный сигнал представляет собой оптический сигнал, генерируемый посредством модулирования, агрегированным сигналом, оптической несущей. В качестве альтернативы, беспроводная fronthaul - линия связи может представлять собой кабельную линию связи или линию СВЧ - связи в свободном пространстве, в которой на этапах 1720 и 1730 могут быть выполнены различные типы преобразований, модуляций и передачи сигналов.

Фиг. 18 представляет собой блок - схему алгоритма некоторого варианта воплощения способа (1800) для дезагрегирования каналов. Способ (1800) осуществляется посредством RRU - блока, такого как RRU - блок (510) и (610), и/или BBU - блока, такого как BBU - блок (521), (620) и (720). На этапе 1810, в отношении агрегированного сигнала выполняют FFT - преобразование для того, чтобы произвести частотный сигнал. Агрегированный сигнал переносит множество сигналов беспроводных каналов, расположенных в примыкающих друг к другу неперекрывающихся полосах частот в соответствии с некоторым предварительно заданным отображением каналов. Например, в RRU - блоке, агрегированный сигнал принимается из BBU - блока по оптической линии связи, такой как линия (530), (630) и (730) связи, и сигналы беспроводных каналов представляют собой сигналы нисходящей линии связи. В BBU - блоке, агрегированный сигнал принимается из RRU - блока по оптической линии связи, и сигналы беспроводных каналов представляют собой каналы восходящей линии связи.

На этапе 1820, в отношении этого частотного сигнала выполняют обратное отображение каналов в соответствии с предварительно заданным отображением каналов для того, чтобы произвести множество частотных сигналов. Например, это предварительно заданное отображение каналов используется блоком агрегирования каналов, таким как блок (616) и (626) агрегирования цифровых каналов, который сгенерировал агрегированный сигнал.

На этапе 1830, в отношении каждого частотного сигнала выполняют IFFT - преобразование для того, чтобы произвести временной сигнал. Следует отметить, что для различных частотных сигналов могут использоваться различные размеры IFFT - преобразования, в зависимости от ширин полос пропускания беспроводных каналов. На этапе 1840, в отношении каждого сигнала выполняют OS для того, чтобы воспроизвести сигнал беспроводного канала, например, извлекая отсчеты, расположенные приблизительно в середине этого сигнала. Например, в случае, когда размер IFFT - преобразования составляет М, и длина перекрытия в OS составляет L, количество отсчетов, подлежащих извлечению, может составлять приблизительно М - L.

Фиг. 19 представляет собой блок-схему алгоритма другого варианта воплощения способа (1900) для дезагрегирования каналов. Способ (1900) осуществляется посредством RRU - блока, такого как RRU - блок (510) и (610), и/или BBU - блока, такого как BBU - блок (521), (620) и (720). Способ (1900), по существу, аналогичен способу (1800). На этапе (1910), из оптической fronthaul - линия связи, такой как линии (530), (630) и (730) связи принимают оптический сигнал, переносящий агрегированный сигнал. Например, агрегированный сигнал переносит множество сигналов беспроводных каналов, расположенных во множестве примыкающих друг к другу неперекрывающихся полос частот в соответствии с некоторым предварительно заданным отображением каналов. На этапе 1920, этот оптический сигнал преобразуют в цифровой сигнал, например, посредством оптического внешнего интерфейса, такого как оптический внешний интерфейс (655) и (665), и быстродействующего ADC - преобразователя, такого как быстродействующий ADC - преобразователь (654) и (664).

На этапе 1930, из агрегированного сигнала извлекают сигналы беспроводных каналов посредством FDM - отображения в соответствии с предварительно заданным отображением каналов. Например, извлечение сигналов, связанных с беспроводными каналами, выполняется в цифровой области с использованием механизмов FFT - преобразования и/или IFFT - преобразования, которые описаны в способе (1800). В качестве альтернативы, извлечение выполняется в аналоговой области с использованием механизмов, аналогичных используемым в блоке (715) дезагрегирования аналоговых каналов, описанном выше. Хотя способ (1900) описан для системы с беспроводной оптической fronthaul - линией связи, способ (1900) может быть применен к системе, которая использует кабельную линию или линию СВЧ - связи в свободном пространстве, в которой на этапах 1910 и 1920 могут быть выполнены различные типы преобразований и передачи сигналов.

Фиг. 20 представляет собой график (2000), на котором проиллюстрированы частотные спектры для агрегированного сигнала до и после дезагрегирования каналов. На графике (2000), ось х представляет частоту в единицах ГГц, а ось у представляет относительную мощность в единицах децибелах (дБ). Кривая (2010) показывает частотный спектр агрегированного сигнала, произведенного блоком агрегирования каналов, таким как блок (1000) агрегирования каналов. Агрегированный сигнал содержит агрегирование двенадцати LTE-A - подобных сигналов с шириной полосы частот, составляющей 100 МГц. Как показано на кривой (2010), участок (2011) соответствует двенадцати сигналам в полосе положительных частот, например, произведенным на выходе блока (1020) отображения каналов, входящего в состав блока (1000) агрегирования каналов. Участок (2012) соответствует образам сигналов участка (2011), например, произведенным на выходе генератора (1030) образа сигналов, входящего в состав блока (1000) агрегирования каналов.

На графике (2020) показан частотный спектр дезагрегированного сигнала после того, как блок дезагрегирования каналов, такой как блок (1100) дезагрегирования каналов, выполняет, в отношении агрегированного сигнала, показанного на кривой (2010), частотное демультиплексирование и сдвиг частоты. Как показано на графике, дезагрегированный сигнал имеет центр в 0 Гц с той же самой шириной полосы частот, что и исходный сигнал, переносимый в агрегированном сигнале. Таким образом, раскрытые схемы агрегирования каналов и дезагрегирования каналов являются не вносящими изменений в том, что касается сохранения тех же самых ширин полос пропускания.

Фиг. 21 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения экспериментальной установки для агрегируемой fronthaul - системы беспроводной связи. Система (2100) является аналогичной системе (500) и (600). Система (2100) содержит агрегирующий DSP - блок (блок цифровой обработки сигналов) (2111), DAC - преобразователь (цифро-аналоговый преобразователь) (2112), первый усилитель (2113) мощности, DML - лазер (лазер прямой модуляции) (2114), SSMF - волокно (стандартное одномодовое оптоволокно) (2130), имеющее длину, составляющую приблизительно 20 км, регулируемый оптический аттенюатор (VOA) (2140), лавинный фотодиод (APD) 2154, второй усилитель (2153) мощности, ADC - преобразователь (аналого-цифровой преобразователь) (2152) и дезагрегирующий DSP - блок (блок цифровой обработки сигналов) (2151). DAC - преобразователь (2112) является аналогичным быстродействующему DAC - преобразователю (653) и (663). ADC - преобразователь (2152) является аналогичным быстродействующему ADC - преобразователю (654) и (664). Первый усилитель (2113) мощности и второй усилитель (2153) мощности являются аналогичными усилителям (617) и (717) мощности. DML - лазер (2114) является аналогичным лазеру (619) и (719). APD - фотодиод (2154) является аналогичным фотодиоду (418), (618) и (718). Агрегирующий DSP - блок (2111) и дезагрегирующий DSP - блок (2151) являются аналогичными блоку (621) ВВ DSP (цифровой обработки основополосных сигналов).

Например, DSP - блок (2111) агрегирования каналов генерирует шесть E-UTRA -подобных основополосных сигналов для каждой стандартной ширин полосы частот стандарта E-UTRA из числа: 1,4 МГц, 3 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц. Этот сигнал основан на ортогональном мультиплексировании с делением частоты (OFDM -мультиплексировании) с 64 квадратурными амплитудными манипуляциями (64 - QAM) для модуляции поднесущей. DSP - блок (2111) агрегирования каналов агрегирует основополосные сигналы в агрегированный сигнал, используя механизмы, аналогичные тем, что описаны в блоках (616), (626) и (1000) агрегирования каналов. Например, канал отображает основополосные сигналы на множество примыкающих друг к другу неперекрывающихся полос частот от приблизительно 50 МГц до приблизительно 550 МГц. DAC - преобразователь (2112) сопряжен с DSP - блоком (2111) агрегирования каналов и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать агрегированный сигнал в аналоговый электрический сигнал. Первый усилитель (2113) мощности сопряжен с DAC - преобразователем (2112) и сконфигурирован таким образом, чтобы усиливать аналоговый электрический сигнал до уровней напряжения, подходящих для оптической модуляции. DML - лазер (2114) сопряжен с первым усилителем (2113) мощности и сконфигурирован таким образом, чтобы, посредством схемы прямой модуляции, модулировать этим аналоговым электрическим сигналом оптический сигнал. Оптический сигнал передается по SSMF - волокну (2130). С SSMF - волокном (2130) сопряжен VOA - аттенюатор (2140). VOA - аттенюатор (2140) представляет собой оптическое устройство, сконфигурированное таким образом, чтобы ослаблять оптический сигнал с регулируемыми коэффициентами ослабления. SSMF - волокно (2130) и VOA - аттенюатор (2140) вместе эмулируют оптическую линию связи, такую как линия (530) и (630) связи между RRU - блоком и BBU - блоком.

APD - фотодиод (2154) сопряжен с VOA - аттенюатором (2140) и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать оптический сигнал, который переносит агрегированный сигнал, в аналоговый электрический сигнал. Второй усилитель (2153) мощности сконфигурирован таким образом, чтобы усиливать этот аналоговый электрический сигнал до уровней напряжения, подходящих для обработки в оптическом приемнике. ADC - преобразователь (2152) сопряжен со вторым усилителем (2153) мощности и сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать аналоговый электрический сигнал в цифровой сигнал. DSP - блок (2151) дезагрегирования каналов сопряжен с ADC - преобразователем (2152) и сконфигурирован таким образом, чтобы выполнять дезагрегирование каналов, аналогичное операциям дезагрегирования каналов в блоках (625), (615) и (1100) дезагрегирования каналов, для того, чтобы извлекать из принятого агрегированного сигнала 36 основополосных сигналов E-UTRA.

Фиг. 22 представляет собой график (2200), на котором проиллюстрирован частотный спектр для агрегированного сигнала, генерируемого системой (2100). На графике (2200), ось х представляет частоту в единицах ГГц, а ось у представляет относительную мощность в единицах дБ. Кривая (2210) показывает частотный спектр агрегированного сигнала, произведенного на выходе DAC - преобразователя (2112). Участки (2211), (2212), (2213), (2214), (2215) и (2216) соответствуют, соответственно, сигналам 1.4 МГц, сигналам 3 МГц, сигналам 5 МГц, сигналам 10 МГц, сигналам 15 МГц и сигналам 20 МГц.

Фиг. 23 представляет собой график (2300), на котором проиллюстрирован частотный спектр для агрегированного сигнала, измеренного в системе (2100). На графике (2300), ось х представляет частоту в единицах ГГц, а ось у представляет относительную мощность в единицах дБ. Кривая (2310) показывает частотный спектр, измеренный на выходе ADC - преобразователя (2152) перед дезагрегированием каналов. При сравнении кривых (2310) и (2210) видно, что кривая (2310) демонстрирует ослабление на высоких частотах, что могут быть вызвано оптическими компонентами, такими как SSMF - волокно (2130) и VOA - аттенюатор (2140). Частотная характеристика, показанная на кривой (2310), может быть аналогичной реальной волоконно-оптической линии связи в fronthaul - системе беспроводной связи, такой как системы (500), (600) и (700).

На Фигурах 24 А-F проиллюстрированы звездные диаграммы, снятые с системы (2100). На Фигурах 24 А - F, ось х представляет I - составляющие, а ось у представляет Q - составляющие, при этом ось х и ось у могут быть выражены в некоторых постоянных единицах. Фиг. 24А представляет собой график (2410), на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 1,4 МГц, снятая с системы (2100). Точки (2411) "созвездий" соответствуют точкам 64-QAM "созвездий" для сигналов с шириной полосы частот, составляющей 1,4 МГц, снятых на дезагрегирующем DSP - блоке (2151) после дезагрегирования каналов.

Фиг. 24В представляет собой график (2420), на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 3 МГц, снятая с системы (2100). Точки (2421) "созвездий" соответствуют точкам 64-QAM "созвездий" для сигналов с шириной полосы частот, составляющей 3 МГц, снятых на дезагрегирующем DSP - блоке (2151) после дезагрегирования каналов.

Фиг. 24С представляет собой график (2430), на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 5 МГц, снятая с системы (2100). Точки (2431) "созвездий" соответствуют точкам 64-QAM "созвездий" для сигналов с шириной полосы частот, составляющей 5 МГц, принятых на дезагрегирующем DSP - блоке (2151) после дезагрегирования каналов.

Фиг. 24D представляет собой график (2440), на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 10 МГц, снятая с системы (2100). Точки (2441) "созвездий" соответствуют точкам 64-QAM "созвездий" для сигналов с шириной полосы частот, составляющей 10 МГц, снятых на дезагрегирующем DSP - блоке (2151) после дезагрегирования каналов.

Фиг. 24Е представляет собой график (2450), на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 15 МГц, снятая с системы (2100). Точки (2451) "созвездий" соответствуют точкам 64-QAM "созвездий" для сигналов с шириной полосы частот, составляющей 15 МГц, снятых на дезагрегирующем DSP - блоке (2151) после дезагрегирования каналов.

Фиг. 24F представляет собой график (2460), на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 20 МГц, снятая с системы (2100). Точки (2461) "созвездий" соответствуют точкам 64-QAM "созвездий" для сигналов с шириной полосы частот, составляющей 20 МГц, снятых на дезагрегирующем DSP - блоке (2151) после дезагрегирования каналов.

Как показано на Фигурах: 24А - 24F, каждый из графиков: 2410-2460, показывает 64 отдельных групп точек "созвездий", разделенных существенными расстояниями. Однако эти разделяющие расстояния уменьшаются по мере увеличения ширины полосы пропускания, например, разделяющие расстояния для точек (2461) "созвездий" для сигналов 20 МГц существенно меньше, чем разделяющие расстояния для точек (2431) "созвездий" для сигналов 5 МГц. Меньшие разделяющие расстояния при более высоких ширинах полосы пропускания объясняются тем, что точки (2411)-(2461) "созвездий" получены в течение некоторого фиксированного промежутка времени, за который для сигналов с большей шириной полосы частот принимается большее количество символов, и, соответственно, фиксируются более высокие искажения сигналов. Более высокочастотные сигналы могут испытывать большее ослабление вследствие ограничений по ширине полосы пропускания системы (2100), как это показано на графике (2300). В некоторых вариантах воплощения изобретения, перед передачей данных может быть выполнена предварительная частотная коррекция каналов для того, чтобы выровнять частотную характеристику системы, например, осуществив предварительную коррекцию частотной характеристики оптического канала, предоставляемого волоконно-оптической линией связи, такой линии (530), (630) и (730) связи.

Фиг. 25 представляет собой график (2500), на котором проиллюстрированы модули вектора ошибки (EVM - модули), измеренные в системе (2100) после передачи данных по 20-километровому SSMF - волокну (2130). EVM представляет собой меру расстояний между фактическими принятыми символами и исходными сгенерированными символами. На графике (2500), ось х представляет EVM - модуль в единицах процентов (%), а ось у представляет оптическую мощность в единицах децибелов, отсчитываемых относительно уровня 1 милливатта (dBm). Кривая (2510) соответствует EVM - модулю для сигнала 64-QAM в ширине полосы частот, составляющей 1,4 МГц, взятому как функция оптической мощности. Кривая (2520) соответствует EVM - модулю для сигнала 64-QAM в ширине полосы частот, составляющей 3 МГц, взятому как функция оптической мощности. Кривая (2530) соответствует EVM - модулю для сигнала 64-QAM в ширине полосы частот, составляющей 5 МГц, взятому как функция оптической мощности. Кривая (2540) соответствует EVM - модулю для сигнала 64-QAM в ширине полосы частот, составляющей 10 МГц, взятому как функция оптической мощности. Кривая (2550) соответствует EVM -модулю для сигнала 64-QAM в ширине полосы частот, составляющей 15 МГц, взятому как функция оптической мощности. Кривая (2560) соответствует EVM - модулю для сигнала 64-QAM в ширине полосы частот, составляющей 20 МГц, взятому как функция оптической мощности. Как показано на графике, для 8%-ого порогового значения EVM - модуля, принимаемая оптическая мощность, составляющая приблизительно -24 dBm, достаточна для всех различных ширин полос пропускания каналов с приблизительно 20 километрами передачи данных по оптическим волокнам.

Фиг. 26 представляет собой график (2600), на котором проиллюстрирована "звездная" диаграмма для каналов с шириной полосы пропускания, составляющей 1,4 МГц, 3 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц, снятая с системы (2100). На графике (2600), ось х представляет I - составляющие, а ось у представляет Q - составляющие, при этом ось х и ось у могут быть выражены в некоторых постоянных единицах. Точки (2610) "созвездий" соответствуют точкам 64-QAM "созвездий" для сигналов с шириной полосы частот, составляющей 1,4 МГц, 3 МГц, 5 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц, снятых на дезагрегирующем DSP - блоке (2151) после дезагрегирования каналов, при этом принимаемая оптическая мощность для этих сигналов составляет приблизительно -20 dBm. Как показано на графике, точки (2610) "созвездий" демонстрируют 64 отдельные группы, соответственно из принятых сигналов могут быть восстановлены исходные переданные данные.

Для дополнительного повышения эффективности использования ширины оптической полосы пропускания и затрат, в раскрытых вариантах воплощения изобретения могут быть применены технологии мультиплексирования с разделением сигналов по длины волны (WDM - мультиплексирования) для того, чтобы дополнительно мультиплексировать множественные агрегированные каналы на сигнал оптической несущей для передачи по одной волоконно-оптической линии связи. В дополнение к этому, раскрытые варианты воплощения изобретения могут быть использованы для того, чтобы агрегировать беспроводные каналы различных протоколов беспроводной связи и могут использовать вставку избыточных отсчетов для синхронизации и/или тонкой настройки для поддержания различных частот дискретизации. Термин "вставка избыточных отсчетов" относится к добавлению в сигнал дополнительных отсчетов, например, с нулевыми значениями.

Фиг. 27 представляет собой схематическое изображение некоторого варианта воплощения приемопередающего fronthaul - блока беспроводной связи (2700), который может представлять собой любое устройство, которое передает и/или принимает оптические сигналы и/или радиочастотные сигналы. Например, приемопередающий блок (2700) может быть расположен в оптическом устройстве связи, таком как RRU - блок (510), (610) и (710) и/или BBU - блок (521), (620) и (720) в беспроводной fronthaul - сети и системе связи, такой как fronthaul - система (500), (600) и (700) беспроводной связи. Приемопередающий блок (2700) может также быть сконфигурирован таким образом, чтобы реализовывать или поддерживать любую из схем агрегирования и дезагрегирования каналов, описанных здесь, таких как способы (1600), (1700), (1800) и (1900). Специалист в данной области техники должен понимать, что термин "приемопередающий блок" охватывает широкий диапазон устройств, просто примером которых служит приемопередающий блок (2700). Приемопередающий блок (2700) включен в состав описания в целях понятности обсуждения, но никоим образом не предназначен для того, чтобы ограничивать применение настоящего раскрываемого изобретения конкретным вариантом воплощения приемопередающего блока или классом вариантов воплощения приемопередающего блока. По меньшей мере, некоторые из признаков и способов, описанных в этом раскрытии, могут быть осуществлены в сетевом аппарате сети или компоненте, таком как приемопередающий блок (2700). Например, признаки и способы в этом раскрытии, могут быть реализованы с использованием аппаратных средств, микропрограммного обеспечения и/или программного обеспечения, установленного для исполнения на аппаратных средствах. Как показано на Фиг. 27, приемопередающий блок (2700) может содержать множество внешних интерфейсов (2710). Внешние интерфейсы (2710) могут содержать оптический внешний интерфейс и/или радиочастотный внешний интерфейс. Например, оптический внешний интерфейс может быть аналогичным оптическому внешнему интерфейсу (655) и (665) и может содержать Е/О - компоненты и/или О/Е - компоненты, которые, соответственно, могут преобразовывать электрический сигнал в оптический сигнал для передачи по беспроводной оптической fronthaul - сети и/или принимать оптический сигнал из беспроводной fronthaul - сети и преобразовывать оптический сигнал в электрический сигнал. Радиочастотный внешний интерфейс может содержать радиочастотные компоненты, радиочастотные устройства и/или радиочастотные интерфейсы, такие как RRHI - интерфейс (511), который может принимать и передавать радиочастотные сигналы беспроводной связи. С внешними интерфейсами (2710) через множество DAC - преобразователей (цифро-аналоговых преобразователей) (2740) и ADC - преобразователей (аналого-цифровых преобразователей) (2750) может быть сопряжен блок (2730) обработки данных. Например, DAC - преобразователи (2740) могут быть аналогичными DAC - преобразователям (413) и (613) и/или быстродействующим DAC - преобразователям (653) и/или (663). ADC - преобразователи (2750) могут быть аналогичными ADC - преобразователям (414) и (614) и/или быстродействующим ADC - преобразователям (654) и/или (664). DAC - преобразователи (2740) могут преобразовывать цифровые электрические сигналы, сгенерированные блоком (2730) обработки данных, в аналоговые электрические сигналы, которые могут быть поданы во внешний интерфейс (2710). ADC - преобразователи (2750) могут преобразовывать аналоговые электрические сигналы, принятые от внешних интерфейсов (2710), в цифровые электрические сигналы, которые могут быть обработаны блоком (2730) обработки данных. В некоторых вариантах воплощения изобретения, ADC - преобразователи (2750) и DAC - преобразователи (2740) могут быть объединены с блоком (2730) обработки данных. Блок (2730) обработки данных может содержать один или более процессоров, которые могут включать в себя универсальные процессоры, одноядерные процессоры, многоядерные процессоры, прикладные специализированные интегральные схемы (ASIC - схемы) и/или DSP - процессоры (процессоры для цифровой обработки сигналов). Блок (2730) обработки данных может содержать модуль (2733) агрегирования каналов, который может осуществлять способы (1600) и (1700), и модуль (2734) дезагрегирования каналов, который может осуществлять способы (1800) и (1900). В альтернативном варианте воплощения изобретения, [модуль] (2733) агрегирования каналов и модуль (2734) дезагрегирования каналов могут быть реализованы как команды, хранящиеся в модуле (2732) памяти, которые могут исполняться блоком (2730) обработки данных. Модуль (2732) памяти может содержать кэш для временного хранения содержимого, например, оперативное запоминающее устройство (RАМ). В дополнение к этому, модуль (2732) памяти может содержать долговременное запоминающее устройство для сравнительно более долгого хранения содержимого, например, постоянное запоминающее устройство (ROM). Например, кэш и долговременное запоминающее устройство могут включать в себя динамические оперативные запоминающие устройства (DRAM - устройства), твердотельные накопители (SSD - накопители), жесткие магнитные диски или их сочетания.

Понятно, что при программировании и/или загрузке исполняемых команд в приемопередающий блок (2700), по меньшей мере, одно из числа: блока (2730) обработки данных и/или модуля (2732) памяти изменяется, преобразуя приемопередающий блок (2700) частично в особенную машину или аппарат, например, с многоядерной эстафетной архитектурой, имеющую новые функциональные возможности, описанные в настоящем раскрытии. Для областей электротехники и разработки программного обеспечения фундаментальным является то, что функциональные возможности, которые могут быть реализованы посредством загрузки исполняемого программного обеспечения в компьютер, могут быть, по хорошо известным правилам, преобразованы в аппаратную реализацию. Решения о реализации концепции программными средствами в сравнении с аппаратными средствами обычно зависят не столько от каких бы то ни было вопросов, связанных с переходом из области программного обеспечения в область аппаратного обеспечения, сколько от соображений стабильности конструкции, количества блоков, подлежащих изготовлению, и/или требований тактовой частоты. Обычно, конструкцию, которая все еще является объектом частых изменений, может быть предпочтительно реализовывать программными средствами, потому что, переделывание аппаратной реализации является более дорогим, чем переделывание разработки программных средств. Обычно, конструкцию, которая стабильна, которая будет производиться в большом объеме, может быть предпочтительно реализовывать аппаратными средствами, например, в специализированной интегральной схеме, потому что для больших производимых партий аппаратная реализация может быть менее дорогостоящей, чем программная реализация. Часто конструкция может быть разработана и протестирована в форме программного обеспечения, а позже преобразована, по хорошо известным правилам проектирования, в эквивалентную аппаратную реализацию в специализированной интегральной схеме, которая аппаратно реализует команды этого программного обеспечения. Аналогичным образом, как машина, которой управляет новая специализированная интегральная схема, является особенной машиной или аппаратом, так и компьютер, который был запрограммирован и/или загружен исполняемыми командами, может рассматриваться как особенная машина или аппарат.

Следует понимать, что любую обработку данных из настоящего раскрытия можно осуществить, заставляя процессор (например, универсальный центральный процессор (CPU) в вычислительной системе) в вычислительной системе исполнять компьютерную программу. В этом случае, компьютерный программный продукт может быть предоставлен компьютеру или мобильному устройству с использованием любого типа некратковременных машиночитаемых носителей информации. Компьютерный программный продукт может храниться в некратковременном машиночитаемом носителе информации в компьютере или сетевом устройстве. Некратковременные машиночитаемые носители информации включают в себя любой тип материальных носителей информации. Примеры некратковременных машиночитаемых носителей информации включают в себя магнитные носители информации (такие как гибкие магнитные диски, магнитные ленты, накопители на жестких магнитных дисках и ток далее), оптические магнитные носители информации (например, магнитооптические диски), постоянное запоминающее устройство на компакт-диске (CD-ROM), записываемый компакт-диск (CD-R), перезаписываемый компакт-диск (CD-R/W), цифровой универсальный диск (DVD), диск Blu-ray (зарегистрированный товарный знак) (BD) и полупроводниковые запоминающие устройства (такие как постоянное запоминающее устройство с масочным программированием, программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство). Компьютерный программный продукт может также быть предоставлен компьютеру или сетевому устройству с использованием любого типа кратковременных машиночитаемых носителей информации. Примеры кратковременных машиночитаемых носителей информации включают в себя электрические сигналы, оптические сигналы и электромагнитные волны. Кратковременные машиночитаемые носители информации могут предоставлять программу компьютеру через проводную линию связи (например, электрические провода и оптические волокна) или беспроводную линию связи.

Хотя в настоящем раскрытии было представлено несколько вариантов воплощения изобретения, следует понимать, что раскрытые системы и способы можно было бы воплотить во многих других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности или объема настоящего раскрытия. Настоящие примеры следует рассматривать как иллюстративные и неограничивающие, и замысел не должен быть ограничен приводимыми здесь подробностями. Например, различные элементы или компоненты могут быть объединены или интегрированы в другую систему, или некоторые признаки могут быть опущены или не реализованы.

В дополнение к этому, технологии, системы, подсистемы и способы, описанные и проиллюстрированные в различных вариантах воплощения изобретения как обособленные или отдельные от других, могут быть объединены или интегрированы с другими системами, модулями, технологиями или способами, не выходя при этом за рамки объем настоящего раскрытия. Другие элементы, показанные или рассматриваемые как сопряженные или непосредственно сопряженные или поддерживающие связь друг с другом, могут быть сопряжены косвенным образом или поддерживать связь через некоторый интерфейс, устройство или промежуточный компонент, будь то электрически, механически или иным образом. Специалист в данной области техники может определить и другие примеры изменений, замен и модификаций, и их можно было бы осуществить, не выходя за рамки раскрываемых здесь сущности и объема изобретения.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности. Для этого способ содержит этапы, на которых агрегируют множество первых сигналов беспроводных каналов таким образом, чтобы произвести некоторый первый агрегированный сигнал посредством цифрового отображения на частотную область (FDM - отображения), при этом первые сигналы беспроводных каналов располагаются в первом агрегированном сигнале в неперекрывающихся первых полосах частот с неизменными ширинами (BW) полос пропускания каналов; преобразуют первый агрегированный сигнал в первый модулированный сигнал и передают первый модулированный сигнал в беспроводную fronthaul - линию связи. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 32 ил., 1 табл.

1. Способ передачи модулированного сигнала посредством fronthaul - блока беспроводной связи, причем способ содержит этапы, на которых:

агрегируют множество первых сигналов беспроводных каналов, имеющих различные ширины полос пропускания каналов, ассоциированные с различными частотами дискретизации, таким образом, чтобы произвести первый агрегированный сигнал посредством цифрового отображения на частотную область (FDM - отображения), которое включает частотный сдвиг множества центральных частот первых сигналов беспроводных каналов на неперекрывающиеся первые полосы частот без изменения ширин (BW) полос пропускания каналов, при этом первый агрегированный сигнал находится в неперекрывающихся первых полосах частот;

преобразуют первый агрегированный сигнал в первый модулированный сигнал; и

передают первый модулированный сигнал в беспроводную fronthaul - линию связи.

2. Способ по п. 1, в котором этап, на котором агрегируют первые сигналы беспроводных каналов, включает в себя этапы, на которых:

выполняют множество дискретных преобразований Фурье (DFT - преобразований) в отношении первых сигналов беспроводных каналов для того, чтобы произвести множество сигналов частотной области;

отображают сигналы частотной области на первые полосы частот для того, чтобы произвести сигнал отображенных каналов; и

выполняют обратное дискретное преобразование Фурье (IDFT - преобразование) после отображения сигналов частотной области.

3. Способ по п. 2, в котором первые полосы частот содержат положительные частоты, при этом этап, на котором агрегируют первые сигналы беспроводных каналов, включает в себя этапы, на которых:

генерируют сигнал - образ для сигнала отображенных каналов, выполняя комплексное сопряжение, при этом сигнал - образ содержит отрицательные частоты; и

суммируют сигнал - образ с сигналом отображенных каналов для того, чтобы произвести сопряженный симметричный сигнал, и

при этом в отношении сопряженного симметричного сигнала выполняют IDFT - преобразование для того, чтобы произвести вещественнозначный сигнал.

4. Способ по п. 3, в котором при выполнении IDFT - преобразования производится сигнал временнóй области и в котором этап, на котором агрегируют первый сигнал беспроводного канала, дополнительно содержит этапы, на которых:

выполняют в отношении этого сигнала временнóй области процесс защиты от перекрытий (OS - процесс); и

извлекают M - L отсчетов приблизительно в середине сигнала временнóй области, при этом М представляет собой размер IDFT - преобразования, при этом L представляет собой длину перекрытия в OS - процессе, которая меньше чем М и при этом М и L представляют собой положительные целые числа.

5. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этап, на котором конфигурируют размер IDFT - преобразования, размеры DFT - преобразований и агрегированную частоту дискретизации (ASR - частоту) IDFT - преобразования таким образом, чтобы частота дискретизации каждого первого сигнала беспроводного канала соответствовала целому числу точек IDFT - преобразования в частотной области.

6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:

принимают некоторый второй агрегированный сигнал из беспроводной fronthaul - линии связи, при этом второй агрегированный сигнал содержит множество вторых сигналов беспроводных каналов, располагающихся во множестве неперекрывающихся вторых полос частот;

преобразуют второй агрегированный сигнал в цифровой сигнал; и

извлекают из этого цифрового сигнала вторые сигналы беспроводных каналов посредством дезагрегирования каналов.

7. Способ по п. 6, в котором этап, на котором извлекают вторые сигналы беспроводных каналов, содержит этапы, на которых:

выполняют в отношении второго агрегированного сигнала дискретное преобразование Фурье (DFT - преобразование) для того, чтобы произвести сигнал частотной области;

выполняют в отношении этого сигнала частотной области обратное отображение каналов в соответствии со вторыми полосами частот для того, чтобы произвести множество сигналов обратно отображенных каналов;

выполняют обратные дискретные преобразования Фурье (IDFT - преобразования) в отношении первого из сигналов обратно отображенных каналов для того, чтобы произвести сигнал временнóй области; и

выполняют в отношении этого сигнала временнóй области процесс защиты от перекрытий (OS - процесс) для того, чтобы произвести соответствующий второй сигнал беспроводного канала.

8. Аппарат для приема сигналов беспроводной связи посредством fronthaul - блока беспроводной связи, содержащий:

оптический внешний интерфейс, сконфигурированный таким образом, чтобы:

принимать, через беспроводную fronthaul - сеть, первый оптический сигнал от удаленного блока радиосвязи (RRU - блока), при этом первый оптический сигнал переносит агрегированный сигнал восходящей линии (UL) связи, содержащий множество беспроводных сигналов каналов восходящей линии связи, имеющих различные ширины полос пропускания каналов, ассоциированные с различными частотами дискретизации, при этом агрегированный сигнал восходящей линии связи находится в неперекрывающихся первых полосах частот; и

преобразовывать первый оптический сигнал в аналоговый электрический сигнал;

аналого-цифровой преобразователь (ADC - преобразователь), сопряженный с оптическим внешним интерфейсом и сконфигурированный таким образом, чтобы преобразовывать аналоговый электрический сигнал в цифровой сигнал; и

блок цифрового процессора сигналов (DSP - блок), сопряженный с ADC - преобразователем и сконфигурированный таким образом, чтобы извлекать из этого цифрового сигнала сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи посредством дезагрегирования каналов для того, чтобы произвести в основной полосе (BB) частот сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи.

9. Аппарат по п. 8, в котором DSP - блок дополнительно сконфигурирован таким образом, чтобы извлекать сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи:

выполняя в отношении этого цифрового сигнала быстрые преобразования Фурье (FFT - преобразования) для того, чтобы произвести сигнал частотной области;

выполняя в отношении этого сигнала частотной области обратное отображение каналов в соответствии с первыми полосами частот для того, чтобы произвести множество сигналов обратно отображенных каналов; и

выполняя обратное FFT - преобразование (IFFT - преобразование) в отношении первого из сигналов обратно отображенных каналов для того, чтобы произвести в основной полосе частот первый из сигналов беспроводных каналов восходящей линии связи.

10. Аппарат по п. 8, в котором DSP - блок дополнительно сконфигурирован таким образом, чтобы агрегировать множество сигналов беспроводных каналов нисходящей линии (DL) связи таким образом, чтобы производить агрегированный сигнал нисходящей линии связи посредством отображения на частотную область (FDM - отображения), при этом сигналы беспроводных каналов нисходящей линии связи располагаются в различных вторых полосах частот с неизменными ширинами полос пропускания каналов в агрегированном сигнале нисходящей линии связи и при этом оптический внешний интерфейс дополнительно сконфигурирован таким образом, чтобы:

преобразовывать агрегированный сигнал нисходящей линии связи во второй оптический сигнал; и

передавать, через беспроводную fronthaul - сеть, второй оптический сигнал в RRU - блок.

11. Аппарат по п. 10, в котором DSP - блок дополнительно сконфигурирован таким образом, чтобы агрегировать сигналы беспроводных каналов нисходящей линии связи:

выполняя в отношении сигналов беспроводных каналов нисходящей линии связи множество быстрых преобразований Фурье (FFT - преобразований) для того, чтобы произвести множество сигналов частотной области;

отображая эти сигналы частотной области на вторые полосы частот для того, чтобы произвести сигнал отображенных каналов, при этом вторые полосы частот содержат положительные частоты;

генерируя сигнал - образ для сигнала отображенных каналов, выполняя комплексное сопряжение, при этом сигнал - образ содержит отрицательные частоты;

суммируя сигнал - образ с сигналом отображенных каналов для того, чтобы произвести сопряженный симметричный сигнал; и

выполняя в отношении сопряженного симметричного сигнала обратное FFT - преобразование (IFFT - преобразование) для того, чтобы произвести агрегированный сигнал каналов нисходящей линии связи.

12. Аппарат передачи модулированного сигнала посредством fronthaul - блока беспроводной связи, содержащий:

радиочастотный (RF) внешний интерфейс, cконфигурированный таким образом, чтобы принимать множество сигналов беспроводных каналов восходящей линии (UL) связи, имеющих различные ширины полос пропускания каналов, ассоциированные с различными частотами дискретизации, через различные беспроводные каналы восходящей линии связи;

блок агрегирования каналов, сопряженный с радиочастотным внешним интерфейсом и сконфигурированный таким образом, чтобы агрегировать сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи таким образом, чтобы производить агрегированный сигнал восходящей линии связи посредством отображения на частотную область (FDM - отображения), которое включает частотный сдвиг множества центральных частот сигналов беспроводных каналов восходящей линии связи на неперекрывающиеся первые полосы частот без изменения ширин (BW) полос пропускания каналов, при этом агрегированный сигнал восходящей линии связи находится в неперекрывающейся первой полосе частот и при этом каждая первая полоса частот простирается на ту же самую ширину полосы частот, что и соответствующий беспроводный канал восходящей линии связи; и

оптический внешний интерфейс, сопряженный с блоком агрегирования каналов и сконфигурированный таким образом, чтобы:

преобразовывать агрегированный сигнал восходящей линии связи в некоторый первый оптический сигнал; и

передавать, через беспроводную fronthaul - сеть, первый оптический сигнал в блок обработки основополосных сигналов (BBU - блок).

13. Аппарат по п. 12, дополнительно содержащий:

множество частотных преобразователей с понижением частоты, сопряженных с радиочастотным внешним интерфейсом и сконфигурированных таким образом, чтобы осуществлять преобразование с понижением частоты сигналов беспроводных каналов восходящей линии связи для того, чтобы произвести множество основополосных (BB) сигналов; и

множество аналого-цифровых преобразователей (ADC - преобразователей), сопрягающие частотные преобразователи с понижением частоты с блоком агрегирования каналов, при этом ADC - преобразователи сконфигурированы таким образом, чтобы преобразовывать IF - сигналы (сигналы промежуточной частоты) во множество цифровых сигналов,

при этом блок агрегирования каналов дополнительно сконфигурирован таким образом, чтобы агрегировать сигналы беспроводных каналов восходящей линии связи:

выполняя в отношении этих цифровых сигналов множество быстрых преобразований Фурье (FFT - преобразований) для того, чтобы произвести множество сигналов частотной области;

отображая эти сигналы частотной области на первые полосы частот; и

выполняя обратное FFT - преобразование (IFFT - преобразование) после отображения сигналов частотной области.

14. Аппарат по п. 12, в котором оптический внешний интерфейс дополнительно сконфигурирован таким образом, чтобы принимать некоторый второй оптический сигнал, переносящий агрегированный сигнал нисходящей линии (DL) связи от BBU - блока через беспроводную fronthaul - сеть, при этом агрегированный сигнал нисходящей линии связи содержит множество сигналов беспроводных каналов нисходящей линии связи, связанных с различными беспроводными каналами нисходящей линии связи, при этом в агрегированном сигнале нисходящей линии связи сигналы беспроводных каналов нисходящей линии связи располагаются в различных вторых полосах частот и простираются на те же самые ширины полос частот, что и соответствующие беспроводные каналы нисходящей линии связи, и при этом аппарат дополнительно содержит блок дезагрегирования каналов, сконфигурированный таким образом, чтобы извлекать из агрегированного сигнала нисходящей линии связи сигналы беспроводных каналов нисходящей линии связи, расположенные в основной полосе (BB) частот.

15. Аппарат по п. 14, дополнительно содержащий цифро-аналоговый преобразователь (DAC - преобразователь), сопрягающий оптический внешний интерфейс с блоком дезагрегирования каналов, при этом DAC - преобразователь сконфигурирован таким образом, чтобы преобразовывать агрегированный сигнал нисходящей линии связи в цифровой сигнал, и при этом блок дезагрегирования каналов дополнительно сконфигурирован таким образом, чтобы извлекать сигналы беспроводных основополосных каналов нисходящей линии связи:

выполняя в отношении этого цифрового сигнала быстрые преобразования Фурье (FFT - преобразования) для того, чтобы произвести сигнал частотной области;

выполняя в отношении этого сигнала частотной области обратное отображение каналов в соответствии со вторыми полосами частот для того, чтобы произвести множество сигналов обратно отображенных каналов; и

выполняя в отношении первого из сигналов обратно отображенных каналов обратное FFT - преобразование (IFFT - преобразование) для того, чтобы произвести в основной полосе частот первый из сигналов беспроводных каналов, расположенных в нисходящей линии связи.