ЦИФРОВЫЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ И УПРАВЛЯЮЩИХ СЛОВ, ИСПОЛЬЗУЯ РАЗЛИЧНЫЕ ФОРМАТЫ МНОГОУРОВНЕВОЙ МОДУЛЯЦИИ Российский патент 2019 года по МПК H04L12/00 H04B10/25 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области сетей доступа.

Уровень техники

Сеть радиодоступа (RAN) относится к сети мобильных устройств или мобильных станций, таких как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (PDA), ноутбуки или любое оборудование пользователя и базовая сеть. В традиционных беспроводных макроячеечных сетях и мобильных макроячеечных сетях зона связи может быть географически разделена на множество ячеек и секторов ячеек, каждая из которых обслуживается беспроводной базовой станцией, осуществляющей связь с базовой сетью. Часть RAN между беспроводными базовыми станциями и базовой сетью упоминается как внутренний участок беспроводной транспортной сети (backhaul). Поскольку спрос на высокоскоростные беспроводные связи продолжает расти, достигая ограничений макроячеек с точки зрения количества местоположений и способности проникновения внутрь помещений или в густонаселённые зоны, исследовательские организации и промышленность движутся в направлении развертывания малых ячеек с более плотно расположенными и мелкими ячейками в будущих сетях беспроводного доступа.

Беспроводной внешний участок транспортной сети (fronthaul) или мобильный внешний участок транспортной сети (Mobile Fronthaul) является новым сетевым сегментом, позволяющим иметь архитектуру облачной RAN (C-RAN), пригодную для развертывания малых ячеек. В архитектуре C-RAN цифровая обработка в основной полосе (BB), которая обычно выполняется на беспроводных базовых станциях, расположенных в местах удаленных ячеек, меняет местоположение на централизованные блоки, работающие в основной полосе, (centralized baseband unit, BBU), расположенные в центральном месте вблизи центрального офиса (central office, CO) или базовой сети. В сущности, беспроводные базовые станции, расположенные в местах удаленных ячеек, заменяются удаленными радиоблоками (remote radio unit, RRU), которые сопрягаются с антеннами для беспроводных радиочастотных (radio frequency, RF) передачи и приема без цифровой обработки в BB. Беспроводной внешний участок транспортной сети относится к части RAN между блоками RRU и BBU. Меняя местоположение цифровой обработки в BB на централизованные BBU, архитектура C-RAN может позволить совместное использование ресурсов и координированную многоточечную (CoMP) обработку, такую как совместная обработка сигналов, совместное подавление помех и совместное планирование среди множества ячеек, и, таким образом, может улучшить характеристики и эффективность сети.

Технология оптоволоконной связи может позволить применение беспроводного внешнего участка транспортной сети, где оптоволоконные линии связи используются для транспортирования сигналов между RRU, расположенными в местоположениях удаленных ячеек, и BBU, расположенными в центральном местоположении. Некоторыми из преимуществ оптоволоконной передачи являются малые потери мощности, малая задержка и большие полосы пропускания (BW). Однако, применение оптоволокон и оптического аппаратного обеспечения повышает затраты на беспроводной внешний участок транспортной сети. Таким образом, эффективное использование оптоволоконных линий связи и оптического аппаратного обеспечения являются важным при проектировании беспроводного внешнего участка транспортной сети.

Сущность изобретения

В одном из вариантов осуществления раскрытие содержит способ, реализуемый посредством передатчика, содержащего кодирование синфазных и квадратурно фазированных (IQ) данных, связанных с множеством аналоговых сигналов, соответствующих первому формату многоуровневой модуляции, чтобы создать модулированный IQ-сигнал, кодирование управляющей информации, связанной с множеством аналоговых сигналов, соответствующих второму формату многоуровневой модуляции, отличному от первого формата многоуровневой модуляции, чтобы создать модулированный управляющий сигнал, агрегирование модулированного IQ-сигнала и модулированного управляющего сигнала посредством мультиплексирования с временным разделением (time-division multiplexing, TDM), чтобы получить агрегированный TDM-сигнал и передать агрегированный TDM-сигнал по каналу связи.

В другом варианте осуществления раскрытие содержит устройство, включающее в себя процессор, выполненный с возможностью кодирования цифровых синфазных и квадратурно фазированных данных, связанных с множеством аналоговых беспроводных сигналов, соответствующих первому формату многоуровневой модуляции, чтобы создать модулированный IQ-сигнал, кодирования управляющих слов (CW), содержащих управляющую информацию, связанную с множеством аналоговых беспроводных сигналов, соответствующих второму формату многоуровневой модуляции, отличающемуся от первого формата многоуровневой модуляции, чтобы создать модулированный CW-сигнал, и агрегирования модулированного IQ-сигнала и модулированного CW-сигнала посредством мультиплексирования с временным разделением (TDM) для создания агрегированного TDM-сигнала, и внешний интерфейс, связанный с процессором и выполненный с возможностью передачи агрегированного TDM-сигнала по линии связи.

В ещё одном другом варианте осуществления раскрытие содержит устройство, содержащее внешний интерфейс, выполненный с возможностью приема сигнала с одиночной несущей, переносящего мультиплексированный сигнал, содержащий участок синфазных и квадратурно фазированных (IQ) данных и участок управляющих слов (CW), где участок IQ-данных содержит цифровые IQ-данные, связанные с множеством аналоговых беспроводных сигналов, и в котором участок CW содержит CW, содержащие управляющую информацию, связанную с множеством аналоговых беспроводных сигналов, и процессор, связанный с входным интерфейсом и выполненный с возможностью обновления канального эквалайзера, в соответствии с участком CW, выполнения компенсации канала для мультиплексированного сигнала в соответствии с канальным эквалайзером, получения цифровых IQ-данных из участка IQ-данных согласно первому формату многоуровневой модуляции, и получения CW из участка CW согласно второму формату многоуровневой модуляции, который отличается от первого формата многоуровневой модуляции.

В других вариантах осуществления раскрытие содержит устройство, содержащее передатчик, и способ, реализуемый передатчиком для формирования TDM-кадра. TDM-кадр содержит заголовок, участок управляющих слов (CW) и участок синфазных и квадратурно фазированных (IQ) данных; где участок IQ-данных переносит сигналы IQ-данных, кодированные в первом формате многоуровневой модуляции, участок CW переносит управляющую информацию, связанную с сигналами IQ-данных во втором формате многоуровневой модуляции, который отличается от первого формата многоуровневой модуляции. Передатчик передает по каналу связи TDM-сигнал, содержащий TDM-кадр.

Эти и другие признаки станут более понятны из последующего подробного описания, рассматриваемого совместно с сопроводительными чертежами и формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания настоящего раскрытия далее ссылка будет делаться на последующее краткое описание, рассматриваемое совместно с сопроводительными чертежами и подробным описанием, в которых схожие ссылочные позиции представляют схожие части.

Фиг. 1 - схема системы облачной сети радиодоступа (C-RAN).

Фиг. 2 - схема агрегированной беспроводной системы связи с внешним участком транспортной сети.

Фиг. 3 - схема агрегированной беспроводной системы связи с внешним участком транспортной сети.

Фиг. 4 - схема передатчика на основе мультидоступа с временным разделением (TDMA), соответствующая варианту осуществления раскрытия.

Фиг. 5 - схема приемника на основе TDMA, соответствующая варианту осуществления раскрытия.

Фиг. 6 - схема системы беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, основанная на TDMA, соответствующая варианту осуществления раскрытия.

Фиг. 7 - схема структуры кадра данных беспроводной системы связи с внешним участком транспортной сети, соответствующая варианту осуществления раскрытия.

Фиг. 8 - блок-схема последовательности выполнения операций способа передачи сигнала по каналу синфазных и квадратурно фазированных (IQ) сигналов и сигнала по управляющему каналу в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

Фиг. 9 - блок-схема последовательности выполнения операций способа приема сигнала по IQ-каналу и сигнала по управляющему каналу в соответствии с вариантом осуществления раскрытия.

Фиг. 10 - график, показывающий график констелляции канала управляющих слов (CW) с кодированием с 16-типозиционной квадратурной амплитудной модуляцией (16-QAM).

Фиг. 11 - график, показывающий график констелляции IQ-канала с кодированием с 64-хпозиционной квадратурной амплитудной модуляцией (64-QAM).

Фиг. 12 - график частотного спектра агрегированного беспроводного сигнала связи с внешним участком транспортной сети на основе TDMA .

Фиг. 13 - схема блока приемопередатчика беспроводной связи с внешним участком транспортной сети.

Подробное раскрытие

Сначала следует понять, что несмотря на то, что ниже представлены иллюстративные реализации одного или более вариантов осуществления, раскрытые системы и/или способы могут быть реализованы, используя любое количество технологий, независимо от того, известных в настоящее время или существующих. Раскрытие никоим образом не должно ограничиваться иллюстративными реализациями, чертежами и способами, показанными ниже, в том числе, примерными разработками и реализациями, проиллюстрированными и описанными здесь, а может быть модифицировано в рамках объема защиты приложенной формулы изобретения вместе с ее полным объемом эквивалентов.

В одном из подходов к обеспечению беспроводной связи с внешним участком транспортной сети используется уплотнение с разделением по длине волны (wavelength-division multiplexing, WDM) для переноса сигналов между удаленными радиоблоками (RRU) и блоками основной полосы (BBU). Однако этот подход может быть дорогостоящим для расширения малых ячеек. Другой подход состоит в оцифровке сигналов беспроводного канала, принимаемых от RRU и/или BBU, и транспортировании оцифрованных данных между RRU и BBU, используя формат двоичной модуляции. Однако этот подход не может быть эффективен с точки зрения пропускной способности. Более эффективным и менее дорогостоящим подходом может быть выполнение агрегирования и деагрегирования в цифровом домене с многоуровневой модуляцией.

Например, аналоговые сигналы беспроводного канала представляются в цифровой форме и агрегируются в цифровом домене. Таким образом, основная функция беспроводной связи с внешним участком транспортной сети состоит в передаче цифровых представлений аналоговых сигналов беспроводного канала и управляющей информации, связанной с аналоговыми сигналами беспроводного канала. Цифровые представления аналоговых сигналов беспроводного канала могут иметь форму оцифрованных, синфазных (I) и квадратурно фазированных (Q) аналоговых сигналов беспроводного канала в основной полосе (BB) или на промежуточной частоте (IF). Оцифрованные компоненты I и Q в настоящем раскрытии могут упоминаться как цифровые IQ-данные или IQ-данные. Управляющая информация может быть в форме CW и может использоваться для целей управления оборудованием и управления (C&M). Оборудование RAN обычно использует общий протокол публичного беспроводного интерфейса (CPRI), как определено в технических требованиях CPRI V6.1, 2014, которые содержатся здесь посредством ссылки, для передачи радиочастотных (RF) сигналов между RRU и интерфейсными модулями. Протокол CPRI может также использоваться для беспроводной передачи на внешнем участке транспортной сети. Однако, протокол CPRI может быть неэффективным. Например, протокол CPRI передает IQ-данные и CW на основе двоичной модуляции. Когда используется оптический канал, IQ-данные и CW передаются путем использования амплитудной манипуляции (on-off-keying, OOK), при которой передача происходит по одному биту на каждый символ модуляции.

На фиг. 1 представлена схема системы 100 C-RAN. Система 100 пригодна для реализации раскрытых вариантов осуществления. Система 100 содержит RRU 110, средствами связи, соединенный с пулом 120 BBU через линию связи 130 внешнего участка транспортной сети. RRU 110 располагается в месте 140 расположения ячейки. Например, RRU 110 устанавливается у подножья ячеечной башни 141, на которой расположено множество антенн 142. Пул 120 BBU может быть расположен на месте центрального офиса (CO) (не показано). Пул 120 BBU подключает RRU 110 к базовой сети 150 через линию связи 160 внутреннего участка транспортного канала. Местоположение 140 ячейки является географическим районом, расположенным на удалении от местоположения CO и может содержать один или более секторов ячейки, которые могут быть определены при развертывании сети операторами мобильной связи. Система 100 обычно развертывается для сетей малых ячеек. Таким образом, местоположение 140 ячейки может охватывать область радиусом порядка сотен метров (м). Ячеечная башня 141 является поднятой структурой, выполненной с возможностью размещения оборудования беспроводной связи, такого как антенны 142, для связи с мобильными станциями (не показаны), расположенный в зоне покрытия антенн 142. Антенны 142 являются электрическими устройствами, такими как направленные антенны, всенаправленные антенны или структуры антенной решетки, выполненными с возможностью преобразования электроэнергии в радиоволны и наоборот. Например, антенны 142 могут располагаться на вершине ячеечной башни 141, чтобы формировать беспроводное радиочастотное покрытие в месте 140 расположения ячейки. Базовая сеть 150 является центральной частью сети, предоставляющей сетевые услуги пользователям мобильных станций. Базовая сеть 150 может содержать одну или более соединенных между собой подсетей, управляемые одним или более сетевыми провайдерами и/или сервисными провайдерами. Линия связи 130 внешнего участка транспортной сети может быть кабельной линией связи, линией связи, работающим в свободном пространстве, или оптоволоконной линией связи, выполненной с возможностью транспортирования цифровых сигналов в основной полосе между RRU 110 и пулом 120 BBU. Кабельная линия связи содержит коаксиальные кабели. Линия связи, работающая в свободном пространстве, содержит трассу распространения радиоволн по линии прямой видимости. Оптоволоконная линия связи может содержать стандартное одномодовое оптоволокно (SSMF) или многомодовое оптоволокно (MMF). Так как оптоволокно обеспечивает значительно более низкие потери мощности, более высокую скорость и более широкую полосу пропускания (BW), чем кабели, оптоволокно обычно используется в линии связи 130 внешнего участка транспортной сети вместо кабелей. Линия связи 160 внутреннего участка транспортной сети, по существу, подобно линии связи 130 внешнего участка транспортной сети, но транспортирует пакеты, такие как пакеты Ethernet, между пулом 120 BBU и базовой сетью 150.

RRU 110 содержит множество интерфейсов 111 RRH (RRHI), средствами связи соединенных с антеннами 142. Каждая антенна 142 выполнена с возможностью действия в беспроводном радиочастотном канале, который может быть восходящим (UL) каналом или нисходящим (DL) каналом. UL относится к направлению передачи от мобильных станций к CO или к местоположению CO, тогда как DL относится к направлению передачи от CO или местоположения CO к мобильным станциям. Некоторые примеры беспроводных радиочастотных каналов могут содержать каналы по технологии долгосрочной эволюции (long-term evolution, LTE), каналы по усовершенствованной LTE (LTE-advanced, LTE-A) или другие каналы по технологии развитого универсального наземного радиодоступ (evolved universal terrestrial radio access, E-UTRA), определенные в технических требованиях проекта партнерства третьего поколения (third generation partnership project, 3GPP). Беспроводные радиочастотные каналы могут охватывать различные радиочастотные диапазоны с различной шириной полосы пропускания (BW). Некоторые примеры конфигураций BW LTE могут содержать полосы пропускания 1,4 мегагерца (МГц), 3 МГц, 1 МГц, 10 МГц, 15 МГц и 20 МГц. Следует заметить, что в случае схемы передачи с многими входами и многими выходами (multiple-input and multiple-output, MIMO), каждый входной канал или каждый выходной канал в настоящем раскрытии упоминается как радиочастотный канал. Например, для поддержки схемы передачи MIMO 8x8 RRU 110 выполняется с возможностью обработки 8 входных радиочастотных каналов и 8 выходных радиочастотных каналов. RRHI 111 и антенны 142 соединяются линиями 143 связи RRHI. Линии связи RRHI 143 могут содержать оптоволокно, такое как SSMF или MMF, радиочастотные кабели или микроволновые соединения передачи в свободном пространстве и могут переносить радиочастотный сигнал в оптическом сигнале согласно, например, конкретному протоколу радиочастотного интерфейса.

RRU 110 выполнен с возможностью обслуживания множества мобильных станций, расположенных в месте 140 расположения ячейки и в зоне покрытия антенн 142. Каждая антенна 142 осуществляет связь с одной или более мобильными станциями. Например, мобильная станция передает радиочастотные сигналы по UL-каналу в назначенной радиочастотной полосе UL-канала и принимает радиочастотные сигналы по DL-каналу из назначенной радиочастотной полосы для DL-канала, где одна антенна 142 выполнена с возможностью приема радиочастотных сигналов по UL-каналу в радиочастотной полосе UL-канала, а другая антенна 142 выполнена с возможностью передачи радиочастотных сигналов по DL-каналу в радиочастотной полосе DL-канала. В направлении UL-канала RRU 110 принимает радиочастотный сигнал UL-канала от каждой антенны 142 через RRHI 111 и преобразует принятый радиочастотный сигнал UL-канала вниз по частоте в основную полосу (BB) для снижения скорости обработки. RRU 110 агрегирует сигналы в BB для получения агрегированного сигнала UL-канала в соответствии со схемой агрегирования UL-канала, которая может использовать различные механизмы, как более полно обсуждается ниже. RRU 110 преобразует агрегированный сигнал UL-канала в оптический сигнал UL-канала и передает оптический сигнал UL-канала в пул 120 BBU.

В направлении DL-канала RRU 110 принимает оптический сигнал DL-канала от пула 120 BBU по линии 130 связи канала Fronthaul. Оптический сигнал DL-канала переносит агрегированный сигнал DL-канала. RRU 110 преобразует оптический сигнал DL-канала в электрические сигналы и выполняет деагрегирование канала для извлечения сигналов в BB DL-канала из агрегированного сигнала DL-канала согласно схеме агрегирования DL-канала, которая может использовать различные механизмы, как более полно будет обсуждено ниже. RRU 110 выполняет преобразование вверх частоты сигнала в полосе BB DL-канала в соответствующие радиочастотные полосы DL-канала, которые используются для передачи через антенны 142.

Пул 120 BBU содержит множество BBU 121, выполненных с возможностью осуществления функций DSP в BB и беспроводных функций обработки управления доступом к среде (media access control, MAC) согласно протоколу беспроводной связи. В направлении UL-канала, когда BBU 121 принимает оптический сигнал UL-канала, несущий агрегированный сигнал UL-канала от RRU 110 через линию 130 связи с внешним участком транспортной сети, BBU 121 преобразует оптический сигнал в электрические сигналы. BBU 121 выполняет деагрегирование канала в соответствии со схемой агрегирования UL-каналов, чтобы извлечь сигналы UL-канала из агрегированного сигнала UL-канала. BBU 121 выполняет функции DSP в BB и беспроводные функции обработки MAC для восстановления пакетов данных, передаваемых по каждому из беспроводных радиочастотных каналов и посылает пакеты данных в базовую сеть 150 через линию связи 160 внутреннего участка транспортной сети. Следует заметить, что принятый агрегированный сигнал UL-канала может быть смешанным сигналом промежуточной частоты (IF) и преобразование промежуточной частоты в основную полосу (IF-BB) может быть реализовано как часть деагрегирования канала, как обсуждается ниже более подробно.

В направлении DL-канала BBU 121 принимает пакеты по DL-каналу от базовой сети 150 через линию связи 160 внутреннего участка транспортной сети, где пакеты соответствуют беспроводным радиочастотным каналам. BBU 121 выполняет беспроводные функции обработки MAC и функции DSP в полосе BB для создания цифровых сигналов в полосе BB. BBU 121 затем агрегирует цифровые сигналы в полосе BB в соответствии со схемой агрегирования сигнала DL-канала, чтобы получить агрегированный сигнал DL-канала, преобразует агрегированный сигнал DL-канала в оптический сигнал и посылает оптический сигнал в RRU 110. Следует заметить, что агрегированный сигнал DL-канала является смешанным сигналом промежуточной частоты (IF), и преобразование BB-IF может быть реализовано как часть агрегирования канала, что более полно обсуждается ниже. Несмотря на то, что вышеупомянутые варианты осуществления описывают обработку в BBU в отношении BBU 121, часть обработки BBU может быть распределена по множеству BBU 121, расположенных в пуле 120 BBU и может дополнительно содержать объединенную обработку сигналов или координированные многоточечные (CoMP) функции для множества RRU, подобных RRU 110, и/или многочисленных антенн, подобных антеннам 142.

На фиг. 2 схематично представлена агрегированная беспроводная система 200 связи с внешним участком транспортной сети. Система 200 описана в патентной заявке США № 14/528,823, которая содержится здесь посредством ссылки. Система 200 подобна системе 100 и обеспечивает более подробное представление RRU 110 и BBU 120. Система 200 содержит RRU 210, средствами связи связанный с BBU 220 через канал 230 внешнего участка транспортной сети. RRU 210, BBU 220 и канал 230 связи с внешним участком транспортной сети соответствуют RRU 110, BBU 120 и каналу 130 связи с внешним участком транспортной сети, соответственно. В системе 200 как RRU 210, так и BBU 220 выполняют агрегирование канала и деагрегирование канала в цифровом домене и транспортируют оцифрованный сигналы UL-канала и DL-канала в BB DL по линии 230 связи с внешним участком транспортной сети. Например, сигналы UL-каналов и сигналы DL-каналов транспортируются блоками радиокадров. Как RRU 210, так и BBU 220 могут использовать схожую схему оптической передачи и схожую схему оптического обнаружения. Например, схема оптической передачи может быть схемой модуляции интенсивности (IM), а оптическая схема обнаружения может быть схемой прямого обнаружения (DD).

RRU 210 содержит матрицу 251 дуплексеров 251, множество преобразователей 211 частоты вверх (UC), множество преобразователей (212 частоты вниз DC), множество цифро-аналоговых преобразователей (DAC) 213, множество аналого-цифровых преобразователей (ADC) 214, блок 215 деагрегирования цифровых каналов, блок 216 агрегирования цифровых каналов, высокоскоростной ADC 254, высокоскоростной DAC 253 и оптический внешний интерфейс 255. Матрица 251 дуплексеров 251 средствами связи соединяется с множеством антенн 242. Матрица 251 дуплексеров является радиочастотным устройством или радиочастотным компонентом, выполненным с возможностью разделения передаваемых и принимаемых радиочастотных сигналов к антенне 242 и от нее. Оптический внешний интерфейс 255 содержит множество усилителей 217 мощности (PA), фотодиод 218 (PD), лазер 219 и оптический циркулятор 252.

В направлении UL-канала на RRU 210 преобразователи 212 частоты вниз (DC) соединяются с матрицей 251 дуплексеров 251 и ADC 214 соединяются с DC 212. Пара DC 212 и ADC 214 работает с сигналом UL-канала, принятым от антенны 242, где DC 212 преобразует вниз по частоте сигнал UL-канала из радиочастотной полосы в BB для создания аналогового сигнала в полосе BB. ADC 214 выполнены с возможностью преобразования аналогового сигнала в полосе BB в цифровой сигнал в полосе BB. В частности, каждый ADC 214 содержит два конвертера, выполненных с возможностью преобразования I- и Q-компонент аналогового сигнала в полосе BB в цифровой сигнал в полосе BB, содержащий IQ-выборки данных. Таким образом, цифровые сигналы в полосе BB содержат сигнальные свойства аналоговых сигналов полосы BB, которые могут содержать сигналы произвольной формы. Блок 216 агрегирования цифрового канала соединяется с ADC 214 и выполняется с возможностью агрегирования цифровых сигналов в полосе BB в агрегированный сигнал UL-канала с соответствии со схемой агрегирования канала, как ниже обсуждается более полно. Высокоскоростной DAC 253 соединяется с блоком 216 агрегирования цифрового канала и выполняется с возможностью преобразования агрегированного сигнала UL-канала в аналоговый электрический сигнал. Следует заметить, что высокоскоростной DAC 253 работает на высокой частоте дискретизации, например, порядка гигавыборок в секунду (GSa/s) в зависимости от в зависимости от количества агрегируемых каналов и BW каналов, как ниже обсуждается более полно. Первый из PA 217 соединяется с высокоскоростным DAC 253 и выполнен с возможностью усиления агрегированного сигнала UL-канала до соответствующих уровней напряжения для передачи. Лазер 219 соединяется с первым PA 217 и выполнен с возможностью модуляции агрегированного сигнала UL-канала на оптическом сигнале, сформированном лазером 219, например, путем использования схемы IM. Оптический циркулятор 252 соединяет лазер 219 и PD 218 с линией 230 связи с внешним участком транспортной сети.

В направлении DL-канала на RRU 210 PD 218 преобразует принятый по DL-каналу оптический сигнал в аналоговый электрический сигнал, используя, например, схему DD. Аналоговый электрический сигнал содержит агрегированный сигнал DL-канала в полосе ВВ. Второй из PA 217 соединяется с PD 218 и выполнен с возможностью усиления электрического сигнала до уровней напряжения, пригодных для обработки приемником. Высокоскоростной ADC 254 соединяется со вторым PA 217 и выполнен с возможностью преобразования аналогового электрического сигнала в цифровые сигналы. Подобный высокоскоростному DAC 253, высокоскоростной ADC 254 работает на высокой частоте дискретизации порядка GSa/s. Блок 215 деагрегирования цифрового канала соединяется с высокоскоростным ADC 254 и выполнен с возможностью деагрегирования канала согласно заданной карте DL-каналов для создания множества сигналов в полосе BB DL-каналов, соответствующих DL-каналам. DAC 213 соединяются с блоком 215 деагрегирования цифрового канала и выполнены с возможностью преобразования I- и Q-компонент каждого из сигналов DL-канала в аналоговые электрические сигналы. UC 211 соединяются с DAC 213 и выполнены с возможностью преобразования вверх по частоте аналоговых электрических сигналов из полосы BB в первоначальную радиочастотную полосу для передачи через антенны 242.

BBU 220 содержит оптический входной интерфейс 265, высокоскоростной DAC 263, высокоскоростной ADC 264, блок 226 агрегирования цифрового канала, блок 225 деагрегирования цифрового канала, и блок DSP 221, работающий в полосе ВВ. Оптический входной интерфейс 265, высокоскоростной DAC 263, высокоскоростной ADC 264, блок 226 агрегирования цифрового канала, и блок 225 деагрегирования цифрового канала подобны оптическому входному интерфейсу 255, высокоскоростному DAC 253, высокоскоростному ADC 254, блоку 216 агрегирования цифрового канала и блоку 215 деагрегирования цифрового канала, соответственно. Как показано, трасса UL-канала (показана как 281) блока BBU 220 и трасса DL-канала (показана как 272) блока 210 подобны, и трасса DL-канала (показана как 282) блока BBU 220 и трасса UL-канала (показана как 271) блока RRU 210 подобны. Однако BBU 220 дополнительно содержит блок DSP 221, работающий в полосе BB, связанный с блоком 226 агрегирования цифрового канала и блоком 225 деагрегирования цифрового канала. Блок DSP 221, работающий в полосе ВВ, может содержать один или более одноядерных процессоров, один или несколько многоядерных процессоров, один или более универсальных процессоров или один или более процессоров DSP. Блок 221 DSP, работающий в полосе ВВ, выполнен с возможностью осуществления функций DSP в полосе BB для UL-каналов и DL-каналов. Например, в направлении DL-канала, блок 221 DSP, работающий в полосе BB, формирует сигналы в полосе BB для DL-каналов на основе пакетов DL-канала, полученных из базовой сети, такой как базовая сеть 150, и блок 226 агрегирования цифрового канала агрегирует сигналы DL-канала в полосе ВВ. В направлении UL-канала блок 225 деагрегирования цифрового канала деагрегирует сигналы UL-канала в многочисленные сигналы UL-каналов в полосе ВВ и блок DSP 221, работающий в полосе ВВ, преобразует сигналы UL-каналов в полосе ВВ в пакеты UL-каналов для передачи базовой сети.

На фиг. 3 схематично представлена другая агрегированная система 300 беспроводной связи с внешним участком транспортной сети. Система 300 подобна системе 200. Однако система 300 использует протокол CPRI или подобный CPRI протокол для кодирования сигналов радиокадров UL-каналов и DL-каналов. Система 300 содержит RRU 310, средствами связи связанный с BBU 320 через линию связи 330 связи с внешним участком транспортной сети. RRU 310 подобен RRU 210, но содержит первый блок 391 CPRI, который связывает первый блок 392 агрегирования и деагрегирования цифрового канала с DAC 313 и ADC 314. Первый блок 392 агрегирования и деагрегирования цифровых каналов выполнен с возможностью осуществления операций агрегирования каналов, подобных блокам 216 и 226 агрегирования каналов, и подобных операциям каналов деагрегирования, таких как блоки 215 и 225 деагрегирования. DAC 313 и ADC 314 подобны DAC 213 и ADC 214, соответственно. RRU 310 дополнительно содержит матрицу 351 дуплексеров, подобную матрице дуплексеров 251, которая связывает DAC 313 и ADC 314 с множеством антенн 342, подобных антеннам 142 и 242.

Первый блок CPRI 391 выполнен с возможностью осуществления CPRI-кодирования и декодирования согласно техническим требованиям CPRI. Например, радиокадр для конкретного беспроводного радиочастотного канала кодируется в кодированный CPRI-кадр, содержащий блок IQ-данных и CW. Блок IQ-данных содержит биты дискретизации IQ-данных, соответствующие конкретному беспроводному радиочастотному каналу, а CW содержит связанную с CPRI управляющую информацию. DAC 313 и ADC 314 подобны DAC 213 и ADC 214, соответственно. RRU 310 дополнительно содержит ADC 354, DAC 353 и оптический входной интерфейс 355, подобные высокоскоростному ADC 254, высокоскоростному DAC 253 и оптическому входному интерфейсу 255, соответственно.

BBU 320 подобен BBU 220, но содержит второй блок 393 CPRI, который соединяет второй блок 394 агрегирования и деагрегирования цифровых каналов с блоком 321 DSP, работающим в полосе ВВ. Второй блок 393 CPRI подобен первому блоку 391 CPRI. Второй блок 394 агрегирования и деагрегирования цифровых каналов подобен первому блоку 393 агрегирования и деагрегирования цифровых каналов. Блок 321 DSP, работающий в полосе BB, подобен блоку 221 DSP, работающему в полосе BB. BBU 320 дополнительно содержит оптический входной интерфейс 365, высокоскоростной DAC 363, высокоскоростной ADC 364, подобные оптическому входному интерфейсу 255, высокоскоростному DAC 263 и высокоскоростному ADC 264, соответственно. Так как кодирование CPRI содержит как IQ-данные беспроводных радиочастотных каналов, так и управляющую информацию, то IQ-данные и управляющая информация транспортируются по линии 330 связи с внешним участком транспортной сети. IQ-данные и управляющая информация могут содержать различные допуски по ошибкам. Например, управляющая информация может требовать более устойчивой передачи, так как управляющая информация управляет передачей и оборудованием. Таким образом, схема передачи, которая удовлетворяет допускам по ошибкам как для IQ-данных, так и для управляющей информации, важна для беспроводного канала связи с внешним участком транспортной сети.

Раскрытое здесь является вариантами осуществления для обеспечения схемы эффективной и надежной передачи и высокоэффективной схемы декодирования для беспроводных каналов связи с внешним участком транспортной сети. В системе беспроводной связи с внешним участком транспортной сети система, цифровые IQ-сигналы и управляющая информация, связанная с многочисленными сигналами беспроводных радиочастотных каналов, транспортируются по беспроводной линии связи с внешним участком транспортной сети между блоками RRU и блоками BBU. Раскрытые варианты осуществления передают цифровые IQ-сигналы и управляющую информацию в различных форматах многоуровневой модуляции. Например, цифровые IQ-данные кодируются в формате импульсно-кодовой модуляции (PCM), а управляющая информация кодируется в заданном формате низкоуровневой модуляции, таком как амплитудно-импульсная модуляция (PAM), 4-хпозиционная квадратурная амплитудная модуляция (4-QAM) или 16-QAM. Формат многоуровневой модуляции допускает эффективную передачу, а заданный формат низкоуровневой модуляции, используемый для управляющей информации, допускает надежную передачу. Например, низкоуровневая модуляция или модуляция низкого порядка может обеспечить низкий коэффициент появления ошибочных битов (bit error rate, BER) приблизительно 10^-12. По сути, приемник может принимать управляющую информацию надежно без прямой коррекции ошибок (forward error correction, FEC) и, таким образом, может уменьшить сложность обработки и задержку. Для дальнейшего улучшения характеристик передачи CW, эти CW могут кодироваться, используя модуляцию с решетчатым кодированием (trellis-coded modulation, TCM). Кроме того, раскрытые варианты осуществления допускают синхронную и одновременную передачу цифровых IQ-данных и управляющей информации, агрегируя цифровые IQ-данные и управляющую информацию, ассоциированные с такими же беспроводными сигналами радиочастотного канала. Раскрытые варианты осуществления используют схему агрегирования, основанную на TDMA, чтобы отображать или мультиплексировать во времени цифровые IQ-данные и управляющую информацию в непрерывных временных слотах. В варианте осуществления мультиплексирование с временным разделением (TDM) основывается на периодической вставке модулированных символов управляющей информации в модулированные символы IQ-данных для создания последовательности символа во временной области. Дополнительно, раскрытые варианты осуществления используют заданный или известный формат модуляции для управляющей информации, чтобы облегчить оценку каналов и компенсацию всего агрегированного сигнала в приемнике. Например, после приема агрегированного сигнала, содержащего цифровые IQ-данные и управляющую информацию, приемник подготавливает и обновляет канальный эквалайзер на основе части управляющей информации принятого сигнала и применяет канальный эквалайзер ко всему принятому сигналу, чтобы компенсировать действие канала между передатчиком агрегированного сигнала и приемником. В сущности, раскрытые варианты осуществления могут достигать высокой производительности системы. Хотя настоящее раскрытие описывает управляющую информацию или CW в контексте протокола CPRI или подобного CPRI протокола для беспроводной линии связи с внешним участком транспортной сети, раскрытые варианты осуществления могут применяться к любому интерфейсному протоколу для любой линии связи, такой как линия связи с внешним участком транспортной сети, цифровой абонентской линии (DSL) и коаксиальной кабельной линии связи с внешним участком транспортной сети.

Основанная на TDMA схема агрегирования/деагрегирования каналов может предоставлять некоторые преимущества при сравнении со схемой, основанной на мультидоступе с частотным разделением (FDMA). Например, TDMA является гибким для фиксированной структуры кадра, такой как кадры, кодированные CPRI, или для схемы передачи, основанной на пакетах, такой как 10 гигабитный Ethernet (10GE). Кроме того, TDMA пригоден для согласования скоростей. Например, показателем избыточной дискретизации можно управлять для согласования частоты дискретизации ADC и/или DAC, и соответствующее количество вставляемых битов может быть добавлено при использовании основанной на кадре беспроводной схемы передачи по внешнему участку транспортной сети. Дополнительно, архитектура системы агрегированной беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, основанная на TDMA, менее сложна, чем основанная на FDMA агрегированная система беспроводной связи с внешним участком транспортной сети. Например, никакие смесители, использующие дискретное преобразование Фурье (DFT)/инверсное DFT (IDFT), не требуются, чтобы преобразовать вверх и/или вниз по частоте сигналы беспроводных радиочастотных каналов.

На фиг. 4 схематично представлен передатчик 400 на основе TDMA, соответствующий варианту осуществления раскрытия. Передатчик 400 используется блоком RRU, таким как RRU 110, 210 и 310, и блоком BBU, таким как BBU 120, 220 и 320. Передатчик 400 содержит множество блоков 410 разделения IQ/CW-сигналов, блок 420 мультиплексирования, блок 430 PCM-кодирования, кодер 440 QAM, блок вставки проверочного символа 460 (training symbol, TS) и блок 450 мультиплексирования с временным разделением (TDM).

Каждый блок 410 разделения сигналов IQ/CW выполнен с возможностью разделения объединенного IQ/CW-сигнала, соответствующего конкретному беспроводному радиочастотному каналу, изображенному как канал 1-N, на IQ-участок и CW-участок. IQ-участок содержит цифровые IQ-представления конкретного беспроводного радиочастотного канала, а CW-участок содержит управляющую информацию, связанную с конкретным беспроводным радиочастотным каналом. Блок 420 мультиплексирования соединяется с блоками 410 разделения IQ/CW-сигнала и выполнен с возможностью мультиплексирования всех IQ-участков, связанных с беспроводными радиочастотными каналами для формирования агрегированного IQ-сигнала, и мультиплексирования всех CW-участков, связанные с беспроводными радиочастотными каналами, для формирования агрегированного CW-сигнала в соответствии с заданным графиком временных слотов.

Блок 430 PCM-кодирования связан с блоком 420 мультиплексирования и выполнен с возможностью кодирования агрегированного IQ-сигнала согласно схеме PCM для создания PCM-кодированного IQ-сигнала. Кодер 440 QAM связан с блоком 420 мультиплексирования и выполнен с возможностью кодирования агрегированного IQ-сигнала согласно заданной схеме QAM низкого порядка, такой как схема 4-QAM или 16-QAM, чтобы создать QAM-кодированный CW-сигнал. Например, агрегированный IQ-сигнал и агрегированный CW-сигнал передаются на покадровой основе как кадры IQ/CW. Блок 460 вставки TS выполнен с возможностью вставки TS в кадры IQ/CW. Например, TS может быть заданной временной последовательностью, которая может использоваться для обнаружения и синхронизации кадров. В некоторых вариантах осуществления передатчик 400 может использовать дополнительные блоки вставки управляющей информации (не показаны) для добавления дополнительной управляющей информации, как обсуждается ниже более полно.

Блок 450 TDM связан с блоком 430 PCM-кодирования, кодером QAM 440 и блоком 460 вставки TS и выполнен с возможностью временного мультиплексирования PCM-кодированного IQ-сигнала, QAM-кодированный CW-сигнала и TS во временную последовательность, которая упоминается как мультиплексированный во времени IQ/CW-сигнал. В варианте осуществления модулированные CW-символы и TS периодически вставляются между модулированными символами IQ-данных для формирования мультиплексированного во времени IQ/CW-сигнала. Передатчик 400 может дополнительно содержать входной интерфейс (не показан), подобный входным интерфейсам 255, 355 и 365. Входной интерфейс выполнен с возможностью мультиплексированного во времени IQ/CW-сигнала путем использования оптической схемы IM для переноса мультиплексированный во времени IQ/CW-сигнала на оптический сигнал с одиночной несущей.

На фиг. 5 схематично представлен приемник 500 на основе TDMA, соответствующий варианту осуществления раскрытия. Приемник 500 используется блоком RRU, таким как RRU 110, 210 и 310, и блоком BBU, таким как BBU 120, 220 и 320, чтобы демультиплексировать мультиплексированный во времени IQ/CW-сигнал, переданный передатчиком на TDMA-основе, таким как передатчик 400. Приемник 500 содержит блок 505 синхронизации, блок 510 демультиплексирования с временным разделением, эквалайзер (EQ) 520, блок 530 демультиплексирования 530 и множество блоков 540 объединения IQ/CW сигналов.

Блок 505 синхронизации выполнен с возможностью приема мультиплексированного во времени IQ/CW-сигнал, обнаружения начала кадра и синхронизации с передатчиком принятого сигнала, где структура кадра дополнительно обсуждается ниже. Блок 510 демультиплексирования с временным разделением связан с блоком 505 синхронизации и выполнен с возможностью осуществления демультиплексирования с временным разделением для получения сигнала IQ-данных и CW-сигнала. Эквалайзер 520 соединяется с блоком 510 демультиплексирования с временным разделением и выполнен с возможностью осуществления компенсации канала для IQ-сигнала и CW-сигнала и демодуляции CW-сигнала в соответствии с заданным способом модуляции, используемым передатчиком принятого мультиплексированного во времени IQ/CW-сигнала. Компенсация канала удаляет или подавляет межсимвольную помеху (inter-symbol interference, ISI) или межвыборочную помеху. Эквалайзер 520 проверяется и обновляется посредством подачи демодулированного CW-сигнала обратно к эквалайзеру 520, как показано стрелкой 590.

Блок 530 демультиплексирования связан с эквалайзером 520 и выполнен с возможностью разделения демодулированного сигнала IQ-данных на многочисленные сигналы IQ-данных и разделения демодулированного CW-сигнала на многочисленные CW-сигналы согласно заданному графику временных слотов, используемому передатчиком. Каждый отделенный IQ-сигнал и каждый CW-сигнал соответствуют конкретному беспроводному радиочастотному каналу. Множество блоков 540 объединения IQ/CW-сигналов связаны с блоком 530 демультиплексирования и выполнены с возможностью объединения IQ-данных и CW для ассоциированного беспроводного радиочастотного канала, показанного как канал 1- канал N, в единый IQ/CW-кадр.

На фиг. 6 представлена система 600 беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, основанной на TDMA, соответствующая варианту осуществления раскрытия. Система 600 используется системой беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, такой как системы 100, 200 и 300. Система 600 содержит передатчик 610, средствами связанный с приемником 620 оптическим каналом 630. Передатчик 610 и приемник 620 используют схожие механизмы агрегирования и деагрегирования каналов и механизмы компенсации каналов, такие как передатчик 400 и приемник 500, описанные выше. Передатчик 610 содержит блок 611 отображения QAM, мультиплексор (MUX) 612, блок 613 повышающей дискретизации, первый блок 614 формирования импульсов, преобразователь 615 частоты вверх, блок 616 извлечения действительного сигнала 616, DAC 617 и блок 618 электрооптического (E/O) преобразования. Приемник 620 содержит блок 627 оптическо-электрического (O/E) преобразования, ADC 621, преобразователь 622 частоты вниз, блок 623 синхронизации, эквалайзер (EQ) 624 с долевым разделением, демультиплексор 625 (DEMUX) и двухсторонний ограничитель 626 QAM.

В тракте передачи блок 611 отображения QAM выполнен с возможностью кодирования CW, связанных с множеством сигналов беспроводных радиочастотных каналов, соответствующих QAM, такой как 4-QAM или 16-QAM. Мультиплексор 612 соединяется с блоком 611 отображения QAM и выполнен с возможностью мультиплексирования CW, кодированных QAM, с множеством сигналов IQ-каналов множества сигналов беспроводных радиочастотных каналов для создания мультиплексированного IQ/CW сигнала. Сигналы IQ-каналов содержат PCM-выборки, являющиеся цифровыми представлениями в полосе BB сигналов беспроводных радиочастотных каналов. Например, сигналы беспроводных радиочастотных каналов могут соответствовать сигналам UL-каналов в блоке RRU или сигналам DL-каналов в блоке BBU. Блок 613 повышающей дискретизации соединяется с мультиплексором 612 и выполнен с возможностью осуществления повышающей дискретизации для мультиплексированного IQ/CW-сигнала. Как показано на чертеже, блок повышающей дискретизации 613 использует отношение повышающей дискретизации, равное 3. Следует заметить, что повышающая дискретизация может упростить фильтр на нужной частоте среза на более поздних этапах при использовании фильтров для преобразования частоты вверх сигналов в полосе BB в полосу пропускания сигналов. Однако блок 613 повышающей дискретизации для достижения подобных функциональных возможностей может быть выполнен с другим отношением повышающей дискретизации.

Первый блок 614 формирования импульсов соединяется с блоком 613 повышающей дискретизации и выполнен с возможностью осуществления формирования импульсов на сверхдискретизированном сигнале, например, ограничивать полосу пропускания сверхдискретизированного сигнала. Преобразователь 615 частоты вверх соединяется с первым блоком 614 формирования импульсов и выполнен с возможностью осуществления преобразования частоты вверх для сигнала импульсной формы. Блок 616 извлечения действительного сигнала соединяется с преобразователем 615 частоты вверх. Выход преобразователя 615 частоты вверх является комплексным сигналом. Блок 616 извлечения действительного сигнала 616 выполнен с возможностью извлечения действительной компоненты сигнала комплексного сигнала. DAC 617 подобен DAC 213 и 313 и соединяется с блоком 616 извлечения действительного сигнала. DAC 617 выполнен с возможностью преобразования действительной компоненты сигнала в аналоговый электрический сигнал. Блок 618 E/O соединяется с DAC 617 и выполнен с возможностью преобразования аналогового электрического сигнала в оптический сигнал для передачи по оптическому каналу 630. Например, аналоговый электрический сигнал может модулироваться на оптическую несущую путем использования схемы IM.

В приемном тракте блок 627 O/E выполнен с возможностью приема оптического сигнала из оптического канала 630 и преобразования принятого оптического сигнала в аналоговый электрический сигнал. Оптический сигнал несет мультиплексированный IQ/CW-сигнал. Блок 627 O/E может использовать схему DD. ADC 621 соединяется с блоком 627 O/E. ADC 621 подобен ADC 214 и 314 и выполнен с возможностью преобразования аналогового электрического сигнала в цифровой сигнал. Преобразователь 622 частоты вниз соединяется с ADC 621 и выполнен с возможностью преобразования вниз по частоте цифрового сигнала в сигнал основной полосы. Блок 623 синхронизации соединяется с преобразователем 622 вниз по частоте и выполнен с возможностью осуществления обнаружения сигнала, синхронизации и нормализации. Например, при обнаружении сигнала обнаруживают присутствие мультиплексированного IQ/CW-сигнала, сигнальная синхронизация синхронизирует приемник 620 с передатчиком 610 и нормализация сигнала нормализует цифровой сигнал для дальнейшей обработки в приемнике. Эквалайзер 624 с долевым разделением соединяется с блоком 623 синхронизации и выполнен с возможностью осуществления компенсации канала. Как показано на чертеже, эквалайзер 624 с долевым разделением выполняет компенсацию с долевым разделением с интервалом T/3, где T является периодом символов, а T/3 выбирается так, чтобы согласовать коэффициент повышающей дискретизации, равный 3, используемый в блоке 613 повышающей дискретизации. Демультиплексор 625 соединяется с эквалайзером 624 с долевым разделением и выполнен с возможностью разделения компенсированного сигнала на множество сигналов IQ-каналов и сигнала канала управления. Каждый сигнал IQ-канала соответствует конкретному беспроводному радиочастотному каналу. Слайсер 626 QAM соединяется с демультиплексором 625 и выполнен с возможностью демодуляции сигнала канала управления для получения CW. Как показано стрелкой 690, CW, созданное слайсером 626 QAM, может использоваться для проверки и обновления коэффициентов эквалайзера 624 с долевым разделением путем использования алгоритма наименьшего среднеквадратичного значения (LMS) или любых других подходящих адаптивных алгоритмов.

На фиг. 7 схематично представлена структура кадра 700 данных беспроводного канала связи с внешним участком транспортной сети, соответствующая варианту осуществления раскрытия. Кадр 700 может использоваться блоком RRU, таким как RRU 110, 210 и 310, и блоком BBU, таким как BBU 120, 220 и 320 для транспортирования мультиплексированных во времени IQ/CW-сигналов по беспроводному каналу связи с внешним участком транспортной сети, такому как линии 130, 230 и 330 связи с внешним участком транспортной сети. RRU или BBU могут использовать передатчик, подобный передатчикам 400 и 610 и приемник, подобный приемникам 500 и 620. Например, в передатчике кадр 700 соответствует кадру, формируемому блоком TDM, таким как блок 450 TDM. В приемнике кадр 700 соответствует кадру, принятому блоком демультиплексирования с временным разделением, таким как блок 510 демультиплексирования с временным разделением. Как показано на чертеже, кадр 700 содержит участок 710 IQ-данных, участок 720 CW, заголовок 730 и участок 740 вставляемых битов.

Участок 710 IQ-данных содержит множество блоков 711 данных, каждый из которых соответствует IQ-данным беспроводного радиочастотного канала, изображенного как IQ-канал 1...n. Например, IQ-данные являются PCM-выборками, содержащими сигнальные свойства беспроводных радиочастотных каналов. Участок 720 CW содержит одно или более CW, несущих управляющую и управленческую информацию которая может упростить передачу и прием блоков 711 данных. Заголовок 730 несет дополнительную управляющую информацию. Например, заголовок 730 может указать размер участка 720 CW и размер участка 710 IQ-данных. Кроме того, заголовок 730 может нести символы синхронизации или TS для синхронизации кадра TDMA или другую информацию, связанную с внешним участком транспортной сети. Участок 740 вставки может быть добавлен для согласования скорости передачи при использовании схемы передачи, основанной на кадре. Следует заметить, что кадр 700 может быть расположен так, как показано, или альтернативно может быть выполнен с возможностью, определяемой специалистом в данной области техники, чтобы достигнуть аналогичных функциональных возможностей. Например, чередование может выполняться на кадре 700.

На фиг. 8 представлена блок-схема последовательности выполнения операций способа 800 передачи сигналов IQ-канала и сигналов канала управления в соответствии с вариантом осуществления раскрытия. Способ 800 реализуется передатчиком, таким как передатчики 400 и 610, которые могут располагаться в блоке RRU, таком как RRU 110, 200 и 300, или в блоке BBU, таком как BBU 120, 220 и 320. В RRU реализуется способ 800 после того, как RRU принимает множество сигналов UL-канала через множество антенн, таких как антенны 142, 242 и 342. В BBU способ 800 реализуется после того, как BBU формирует множество цифровых IQ-сигналов для множества DL-каналов.

На этапе 810 цифровые IQ-данные, связанные с множеством аналоговых сигналов, кодируются в соответствии с первым форматом многоуровневой модуляции для создания модулированного IQ-сигнала. Аналоговые сигналы соответствуют сигналам UL-канала или сигналам DL-канала. Цифровые IQ-данные являются агрегированием цифровых IQ-данных аналоговых сигналов. Первым многоуровневым форматом модуляции может быть формат PCM.

На этапе 820 управляющая информация, связанная с множеством аналоговых сигналов, кодируется в соответствии со вторым форматом многоуровневой модуляции для создания модулированного управляющего сигнала. Управляющая информация содержит управляющую и управленческую информацию, связанную с множеством аналоговых сигналов, и может позволить приемнику правильно принимать и извлекать цифровые IQ-данные, связанные с каждым аналоговым сигналом. Управляющая информация может быть в форме CW. Второй формат многоуровневой модуляции является заданным форматом низкоуровневой модуляции, таким как формат 4-QAM или 16-QAM формат. Формат низкоуровневой модуляции позволяет иметь устойчивую и высококачественную передачу так, чтобы CW мог восстанавливаться в приемнике правильно без дополнительной FEC.

На этапе 830 модулированный IQ-сигнал и модулированный управляющий сигнал агрегируются для создания агрегированного IQ/CW-сигнала. Например, агрегирование является агрегированием, основанным на TDMA, как описано для передатчика 400 на основе TDMA. На этапе 840 агрегированный IQ/CW-сигнал, содержащий модулированный IQ-сигнал и модулированный управляющий сигнал, передается по линии связи, такой как беспроводные линии 130, 230 и 330 связи с внешним участком транспортной сети. Следует заметить, что заданный формат, используемый для кодирования управляющей информации, позволяет приемнику оценить реакцию канала для канала связи и компенсировать эффекты канала связи. Агрегированный IQ/CW-сигнал может быть послан по каналу связи блоками кадров, содержащими такую же структуру, как кадр 700, где цифровые IQ-данные могут переноситься на участке 710 IQ-данных, а управляющая информация может переноситься на участке 720 CW. В дополнение к CW, к кадру могут быть добавлены TS и дополнительное управление и руководящие указания, как показано в заголовке 730 кадра 700. Дополнительно, к кадру могут быть добавлены вставляемые биты, чтобы согласовать определенную скорость передачи, как показано на участке 740 вставления битов кадра 700. Способ 800 может быть применен к беспроводному каналу внешнего участка транспортной сети или к другому каналу внешнего участка транспортной сети, такому как DSL внешнего участка транспортной сети и коаксиальный кабельный канал внешнего участка транспортной сети .

На фиг. 9 представлена блок-схема последовательности выполнения операций способа 900 для приема сигналов IQ-канала и сигнала канала управления в соответствии с вариантом осуществления раскрытия. Способ 900 реализуется приемником, таким как приемник 500, который может быть расположен в блоке RRU, таком как RRU 110, 210 и 310, или в блоке BBU, таком как BBU 120, 220 и 320. Способ 900 реализуется при приеме сигнала от линии беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, такой как линии 130, 230 и 330 беспроводной связи с внешним участком транспортной сети. На этапе 910 принимают сигнал с одиночной несущей, переносящий мультиплексированный сигнал, содержащий участок IQ-данных и участок CW. Участок IQ-данных содержит цифровые IQ-данные, связанные с множеством аналоговых беспроводных сигналов, и участок CW содержит CW, связанные с множеством аналоговых беспроводных сигналов. Аналоговые беспроводные сигналы могут соответствовать сигналам UL-канала или сигналам DL-канала. На этапе 920 на мультиплексированном сигнале, соответствующем канальному эквалайзеру, выполняется коррекция канала. Например, сигнал одиночной несущей частоты принимается от линии связи, такой как линии связи 130, 230 и 330 с внешним участком транспортной сети, и оптического канала 630. Канальный эквалайзер выполнен с возможностью компенсации или устранения эффекта искажений сигнала, вызванных передачей по каналу связи. На этапе 930 цифровые IQ-данные получают из участка IQ-данных, соответствующего первому формату многоуровневой модуляции. Например, первый формат многоуровневой модуляции является PCM-форматом. На этапе 940 CW получают из участка CW, соответствующего второму формату многоуровневой модуляции. Второй формат многоуровневой модуляции является заданным форматом низкоуровневой модуляции, таким как формат 16-QAM. На этапе 950 канальный эквалайзер обновляется в соответствии с участком CW мультиплексированного сигнала. Например, канальный эквалайзер может быть фильтром, в котором коэффициенты фильтра проверяются и обновляются в соответствии с участком CW, поскольку вторым форматом многоуровневой модуляции является заданный формат QAM. Следует заметить, что участок PCM-кодированных IQ-данных содержит произвольные формы сигнала и, таким образом, может быть непригоден для обновления канального эквалайзера. Способ 900 может применяться к беспроводной связи с внешним участком транспортной сети или к другой связи с внешним участком транспортной сети, такой как DSL с внешним участком транспортной сети и коаксиальный кабель линии с внешним участком транспортной сети.

На фиг. 10 представлен график 1000, иллюстрирующий график констелляции канала CW с 16-QAM-кодированием. На графике 1000 по оси X представлены компоненты I и по оси Y представлены компоненты Q, где ось X и ось Y представляются в некоторых постоянных единицах. Точки 1010 констелляции получают на приемнике, таком как приемники 500 и 620, после передачи по оптическому каналу, такому как оптический канал 630 с длиной оптоволокна приблизительно 5 километров (км). Например, точки 1010 констелляции получают на выходе QAM-слайсера, такого как QAM-слайсер 626. Как показано на чертеже, точки 1010 констелляции разделены существенными расстояниями, где отношение сигнал-шум (SNR) при приеме составляет приблизительно 27,8 децибел (дБ). Таким образом, приемник может надежно воспроизводить CW, переносимые по каналу CW, без использования дополнительной FEC.

На фиг. 11 представлен график 1100, показывающий график констелляции IQ-канала с 64-QAM-кодированием. На графике 1100 по ось X представлены компоненты I и по оси Y представлены компоненты Q, где ось X и ось Y представляются в некоторых постоянных единицах. Точки 1110 констелляции получают на приемнике, таком как приемники 500 и 620. Точки 1110 констелляции и точки 1010 констелляции получают из одного и того же оптического сигнала, поэтому CW-канал и IQ-канал принимаются с одним и тем же SNR, приблизительно 27,8 дБ. Например, CW-канал и IQ-канал мультиплексируются в передатчике, таком как передатчики 400 и 610. Сравнивая графики 1000 и 1100, точки 1010 констелляции разделяются большим расстоянием, чем точки 1110 констелляции. Таким образом, как ожидается, CW-канал, кодированный 16-QAM, обеспечивает более высокие характеристики, чем IQ-канал, кодированный 64-QAM при том же самом SNR.

На фиг. 12 представлен график 1200, показывающий спектр 1210 частот агрегированного сигнала, основанного на TDMA, для беспроводной линии связи с внешним участком транспортной сети. На графике 1200 ось X представляет частоту в единицах гигагерц (ГГц), а ось Y представляет мощность в единицах дБ. Агрегированный сигнал беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, основанный на TDMA, является мультиплексированным во времени IQ/CW-сигналом, сформированным передатчиком, основанным на TDMA, таким как передатчики 400 и 610. Как показано на чертеже, спектр 1210 частот содержит спектр модулированной одиночной несущей в режиме положительной частоты. Кроме того, спектр 1210 частот является эрмито-симметричным в частотной области. Таким образом, агрегированный сигнал беспроводной связи с внешним участком транспортной сети является вещественнозначным. Агрегированный сигнал беспроводной связи с внешним участком транспортной сети может быть преобразован в положительнозначный сигнал, позволяя, таким образом, приемнику DD обнаруживать сигнал. Таким образом, передатчик IM и приемник DD могут использоваться, соответственно, для передачи и приема сигнала TDMA с одиночной несущей.

На фиг. 13 схематично представлен вариант осуществления блока 1300 приемопередатчика беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, который может быть любым устройством, передающим и/или принимающим оптические сигналы и/или радиочастотные сигналы. Например, блок 1300 приемопередатчика 1300 может быть расположен в устройстве оптической связи, таком как RRU 110, 210 и 310 и BBU 120, 220 и 320, в системе сети беспроводной связи с внешним участком транспортной сети, такой как системы 100, 200, 300 и 600. Блок 1300 приемопередатчика может также быть выполнен с возможностью реализации или поддержки любой из описанных схем. Специалист в данной области техники должен признать, что термин "блок приемопередатчика" охватывает широкий диапазон устройств, среди которых блок 1300 приемопередатчика является просто примером. Блок 1300 приемопередатчика содержится в этом диапазоне только в целях ясности обсуждения, но он никоим образом не предназначен для ограничения применения настоящего раскрытия конкретным вариантом осуществления блока приемопередатчика или классом вариантов осуществления блоков приемопередатчиков. По меньшей мере, некоторые из признаков и способов, описанных в раскрытии, могут быть реализованы в сетевом устройстве или компоненте, таком как блок 1300 приемопередатчика. Например, признаки и способы, приведенные в раскрытии, могут быть реализованы, используя аппаратные средства, встроенное программное обеспечение и/или программное обеспечение, установленного для работы на аппаратных средствах. Как показано на фиг. 13, блок 1300 приемопередатчика может содержать множество внешних интерфейсов 1310. Внешние интерфейсы 1310 могут содержать оптический внешний интерфейс (не показан) и радиочастотный внешний интерфейс (не показан). Например, оптический входной интерфейс может быть подобен оптическим внешним интерфейсам 255, 265, 355 и 365 и может содержать E/O-компоненты и O/E-компоненты, которые могут преобразовывать электрический сигнал в оптический сигнал для передачи по беспроводной оптической сети Fronthaul и принимать оптический сигнал от сети беспроводной связи с внешним участком транспортной сети и преобразовывать оптический сигнал в электрический сигнал, соответственно. Внешний радиочастотный интерфейс может содержать радиочастотные компоненты, радиочастотные устройства и радиочастотные интерфейсы, которые могут принимать и передавать беспроводные радиочастотные сигналы. Процессорный блок 1330 может быть связан с внешними интерфейсами 1310 через множество DAC 1340 и ADC 1350. Например, DAC 1340 может быть подобен DAC 213, 253, 263, 313 и 363. ADC 1350 может быть подобен ADC 214, 254, 264, 314 и 364. DAC 1340 может преобразовать цифровые электрические сигналы, сформированные процессорным блоком 1330, в аналоговые электрические сигналы, которые могут подаваться на внешний интерфейс 1310. ADC 1350 могут преобразовывать аналоговые электрические сигналы, принятые от внешних интерфейсов 1310, в цифровые электрические сигналы, обрабатываемые процессорным блоком 1330. В некоторых варианты осуществлениях ADC 1350 и DAC 1340 могут быть интегрированы с процессорным блоком 1330.

Процессорный блок 1330 может содержать один или более процессоров, которые могут содержать универсальные процессоры, одноядерные процессоры, многоядерные процессоры, специализированные прикладные интегральные схемы (ASIC) и/или DSP. Процессорный блок 1330 может содержать модуль 1333 агрегирования каналов и модуль 1334 деагрегирования каналов, которые могут реализовывать способы 1000 и 1100 и схемы агрегирование и деагрегирования каналов, описанные здесь. В альтернативном варианте осуществления модуль 1333 агрегирования каналов и модуль 1334 деагрегирования каналов могут быть реализованы как команды, хранящиеся в модуле 1332 памяти, которые могут исполняться процессорным блоком 1330. Модуль 1332 памяти может содержать кэш для временного хранения содержимого, например, оперативную память (RAM). Кроме того, модуль 1332 памяти может содержать долговременное запоминающее устройство для относительно длительного хранения содержимого, например, постоянную память (ROM). Например, кэш и долговременное запоминающее устройство могут содержать динамические RAM (DRAM), твердотельные диски (SSD), жесткие диски или их сочетания.

Подразумевается, что путем программирования и/или загрузки исполняемых команд на блок 1300 приемопередатчика 1300, по меньшей мере, процессорный блок 1330 и/или модуль 1332 памяти изменяется, преобразуя блок 1300 приемопередатчика частично в конкретную машину или устройство, например, многоядерную передающую архитектуру, имеющую новые функциональные возможности, описываемые в раскрытии. Основной принцип электротехники и техники программного обеспечения состоит в том, чтобы функциональные возможности, которые могут быть реализованы путем загрузки исполняемого программного обеспечения в компьютер, могли быть преобразованы в реализацию аппаратного обеспечения по хорошо известным правилами проектирования. Решения между реализацией концепции в программном обеспечении в зависимости от аппаратных средств обычно опираются на рассмотрение устойчивости конструкции, количество блоков, которые будут произведены, и/или от требований к тактовой частоте, а не от любых проблем, существующих при переходе из домена программного обеспечения в домен аппаратного обеспечения. Обычно конструкция, которая все еще подвергается частому изменению, может быть предпочтительнее для реализации в программном обеспечении, потому что переделка реализации аппаратного обеспечения гораздо дороже, чем переделка проекта программного обеспечения. Обычно конструкция, которая стабильна, которая будет производиться в больших объемах, может быть предпочтительна для реализации в аппаратурном виде, например в ASIC, потому что для крупномасштабного производства работа с реализацией аппаратурного обеспечения может быть менее дорогой, чем реализация программного обеспечения. Часто конструкция может быть разработана и протестирована в форме программного обеспечения и позже преобразована известными правилами проектирования в эквивалентную реализацию аппаратного обеспечения в ASIC, которая аппаратурно реализует команды программного обеспечения. Таким же образом, как машина, управляемая новой ASIC, является конкретной машиной или устройством, аналогичным компьютеру, который, будучи запрограммированным и/или загруженным исполняемыми командами, может рассматриваться как конкретная машина или устройство.

Хотя в настоящем раскрытии были представлены несколько вариантов осуществления, следует понимать, что раскрытые системы и способы могут быть реализованы во многих других конкретных формах, не отступая от сущности или объема настоящего раскрытия. Настоящие примеры следует считать иллюстративными и не создающими ограничений, и намерение состоит не в том, чтобы ограничиваться приведенными здесь подробностями. Например, различные элементы или компоненты могут объединяться или интегрироваться в другую систему или определенные опции могут отсутствовать или не реализовываться.

Кроме того, технологии, системы, подсистемы и способы, описанные и проиллюстрированные в различных вариантах осуществления как дискретные или раздельные, могут объединяться или интегрироваться с другими системами, модулями, технологиями или способами, не отступая от объема настоящего раскрытия. Другие элементы, показанные или обсуждавшиеся как связанные или непосредственно связанные или осуществляющие связь друг с другом, могут быть косвенно связаны или осуществлять связь через некоторый интерфейс, устройство или промежуточный компонент электрически, механически или как-либо иначе. Другие примеры изменений, замен и альтернатив могут устанавливаться специалистом в данной области техники и могут выполняться, не отступая от раскрытых здесь сущности и объема.

Изобретение относится к способу связи, реализуемому передатчиком. Технический результат заключается в обеспечении создания и передачи агрегированного TDM-сигнала по каналу связи. Способ содержит этапы, на которых: кодируют цифровые синфазные и квадратурно фазированные (IQ) данные, связанные с множеством аналоговых сигналов в соответствии с первым форматом многоуровневой модуляции, чтобы создать модулированный IQ-сигнал; кодируют управляющую информацию, связанную с множеством аналоговых сигналов, в соответствии со вторым форматом многоуровневой модуляции, который отличается от первого формата многоуровневой модуляции, для создания модулированного управляющего сигнала; агрегируют модулированный IQ-сигнал и модулированный управляющий сигнал посредством мультиплексирования с временным разделением (TDM) для создания агрегированного TDM-сигнала; затем передают агрегированный TDM-сигнал по каналу передачи. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ связи, реализуемый передатчиком, содержащий этапы, на которых:

кодируют цифровые синфазные и квадратурно фазированные (IQ) данные, связанные с множеством аналоговых сигналов в соответствии с первым форматом многоуровневой модуляции, чтобы создать модулированный IQ-сигнал;

кодируют управляющую информацию, связанную с множеством аналоговых сигналов, в соответствии со вторым форматом многоуровневой модуляции, который отличается от первого формата многоуровневой модуляции, для создания модулированного управляющего сигнала;

агрегируют модулированный IQ-сигнал и модулированный управляющий сигнал посредством мультиплексирования с временным разделением (TDM) для создания агрегированного TDM-сигнала; и

передают агрегированный TDM-сигнал по каналу передачи.

2. Способ по п. 1, в котором первым форматом многоуровневой модуляции является формат импульсно-кодовой модуляции (PCM) и в котором вторым форматом многоуровневой модуляции является заданный формат модуляции, позволяющий оценку и коррекцию канала передачи.

3. Способ по п. 2, в котором заданным форматом модуляции является формат модуляции на основе квадратурной амплитудной манипуляцией (QAM) или формат модуляции с решетчатым кодированием (TCM).

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором IQ-данные дополнительно связывают с цифровым представлением в основной полосе (BB) множества аналоговых сигналов или с цифровым представлением на промежуточной частоте (IF) множества аналоговых сигналов.

5. Способ по любому из пп. 1-3 в котором модулированный IQ-сигнал содержит модулированные символы IQ-данных, в котором модулированный управляющий сигнал содержит модулированные символы управляющей информации, и в котором агрегирование модулированного IQ-сигнала и модулированного управляющего сигнала дополнительно содержит периодически вставляемые по меньшей мере несколько модулированных символов управляющей информации между некоторыми модулированными символами IQ-данных для создания последовательности символа во временной области; дополнительно содержит добавление проверочного символа (TS) к последовательности символов во временной области, чтобы позволить синхронизацию и обнаружение последовательности символов во временной области.

6. Способ по любому из пп. 1-3, в котором канал передачи содержит оптоволоконную линию связи, кабельную линию связи или линию связи в свободном пространстве.

7. Способ по любому из пп. 1-3, в котором канал передачи является беспроводной линией связи с внешним участком транспортной сети и в котором множество аналоговых сигналов соответствует множеству канальных сигналов на несущей частоте антенны в сети радиодоступа (RAN).

8. Способ по любому из пп. 1-3, в котором агрегированный TDM-сигнал содержит TDM-кадр, содержащий заголовок, участок управляющих слов (CW) и участок IQ-данных, где участок CW переносит модулированный управляющий сигнал, а участок IQ-данных переносит модулированный IQ-сигнал.

9. Устройство связи, содержащее:

процессор, выполненный с возможностью:

кодирования цифровых синфазных и квадратурно фазированных (IQ) данных, связанных с множеством аналоговых беспроводных сигналов, соответствующих первому формату многоуровневой модуляции для создания модулированного IQ-сигнала;

кодирования управляющих слов (CW), содержащих управляющую информацию, связанную с множеством аналоговых беспроводных сигналов, соответствующих второму формату многоуровневой модуляции, который отличается от первого формата многоуровневой модуляции, для создания модулированного CW-сигнала; и

агрегирования модулированного IQ-сигнала и модулированного CW-сигнала посредством мультиплексирования с временным разделением (TDM) для создания агрегированного TDM-сигнала; и

внешний интерфейс, связанный с процессором и выполненный с возможностью передачи агрегированного TDM-сигнала по линии связи.

10. Устройство по п. 9, в котором первый формат многоуровневой модуляции является форматом импульсно-кодовой модуляции (PCM), и в котором второй формат многоуровневой модуляции является заданным форматом, основанным на квадратурной амплитудной модуляции (quadrature amplitude modulation, QAM).

11. Устройство по п. 9 или 10, в котором устройство является удаленным радиоблоком (RRU) для беспроводной связи на внешнем участке транспортной сети и в котором аналоговые радиосигналы являются сигналами, передаваемыми по восходящему каналу (UL).

12. Устройство по п. 9 или 10, в котором устройство является беспроводным блоком, работающим в основной полосе (BBU) на внешнем участке транспортной сети, и в котором аналоговые беспроводные сигналы являются сигналами, передаваемыми по нисходящему каналу (DL).

13. Устройство связи, содержащее:

внешний интерфейс, выполненный с возможностью приема сигнала с одиночной несущей, переносящего мультиплексированный сигнал, содержащий участок синфазных и квадратурно фазированных (IQ) данных и участок управляющих слов (CW), в котором участок IQ-данных содержит цифровые IQ-данные, связанные с множеством аналоговых беспроводных сигналов, и в котором участок CW содержит CW, содержащие управляющую информацию, связанную с множеством аналоговых беспроводных сигналов; и

процессор, соединенный с внешним интерфейсом и выполненный с возможностью:

обновления канального эквалайзера согласно участку CW;

выполнения коррекции канала для мультиплексированного сигнала в соответствии с канальным эквалайзером;

получения цифровых IQ-данных из участка IQ-данных в соответствии с первым форматом многоуровневой модуляции; и

получения CW из участка CW в соответствии со вторым форматом многоуровневой модуляции, который отличается от первого формата многоуровневой модуляции.

14. Устройство по п. 13, в котором первым форматом многоуровневой модуляции является формат импульсно-кодовой модуляции (PCM) и в котором вторым форматом многоуровневой модуляции является заданный формат квадратурной амплитудной модуляции (QAM).

15. Устройство по п. 13 или 14, в котором внешний интерфейс дополнительно выполнен с возможностью:

соединения с беспроводной линией связи на внешнем участке транспортной сети; и

приема сигнал с одиночной несущей по беспроводной линии связи на внешнем участке транспортной сети.

16. Способ связи, реализуемый передатчиком, содержащий этапы, на которых:

формируют кадр мультиплексирования с временным разделением (TDM), содержащий заголовок, участок управляющих слов (CW) и участок синфазных и квадратурно фазированных (IQ) данных; в котором участок IQ-данных переносит сигналы IQ-данных, кодированные в первом формате многоуровневой модуляции, в котором участок CW переносит управляющую информацию, связанную с сигналами IQ-данных во втором формате многоуровневой модуляции, который отличается от первого формата многоуровневой модуляции;

передают TDM-сигнал, содержащий TDM-кадр, по каналу передачи.

17. Способ по п. 16, в котором первым форматом многоуровневой модуляции является формат импульсно-кодовой модуляции (PCM); в котором вторым форматом многоуровневой модуляции является формат модуляции на основе квадратурной амплитудной модуляции (QAM) или формат модуляции с решетчатым кодированием (TCM).

18. Способ по п. 16 или 17, в котором сигналы IQ-данных связаны с сигналами беспроводных радиочастотных каналов внешнего участка транспортной сети; в котором канал передачи является оптоволоконной линией связи или кабельной линией связи.

19. Способ по п. 18, в котором заголовок содержит проверочный символ (TS) для синхронизации кадров и информацию, связанную с внешним участком транспортной сети.

20. Устройство связи, содержащее передатчик, выполненный с возможностью осуществления способа по любому из пп. 16-19.