蜂窝基站设备及其数据传输方法、通信设备和通信系统与流程

本发明涉及通信技术，尤其是一种蜂窝基站设备及其数据传输方法、通信设备和通信系统。

背景技术：

随着无线通信技术的飞速发展，以图像、视频以及互联网浏览等为主的多媒体业务已成为当前移动用户的主要业务需求，使得用户的数据流量需求与日剧增。因此，如何为用户提供速度更快、数量更多的连接成为未来5G时代移动通信系统演进的主要目标。

在目前5G研究中，超密集组网将有效解决未来连接数高、容量需求大的问题，是一项重要的潜在组网形式。然而，超密集组网时微基站数目较多，对微基站的回传资源要求很高，需要在部署微基站的位置具备相应的回传条件，现有的室内、室外多不具有回传资源，回传条件将会成为布网瓶颈。同时，因为频谱资源稀缺，5G布网的部署频段很可能很高，那么在4G LTE(长期演进)时代已经凸显的室内覆盖不足的问题在5G时代将仍然严峻。

据LTE的室内覆盖经验，目前有以下几种潜在的可部署方案，包括分布式天线系统(DAS)、一体化小基站以及分布式小基站等。相比于一体化小基站和分布式小基站，DAS由于其可以方便的合路不同制式的信源、产业链成熟、成本较低，是目前使用最广泛的传统无源室内分布系统。

然而，在实现本发明的过程中，发明人发现，即使采用DAS，系统部署难度仍然较大、成本较高：需要对需要网络覆盖的整幢楼做重新部署光纤等线路，过程复杂、所需工期长、且所需成本高；另外，部署室内DAS需要做较多非技术的协调工作，对资源和时间消耗过大。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种蜂窝基站设备及其数据传输方法、通信设备和通信系统，利用电力线基础设施传输蜂窝通信系统的数字信号，解决蜂窝通信系统的前向回传资源问题，从而降低室内蜂窝通信系统的部署难度和成本。

本发明实施例提供的一种通信设备，用作基带处理设备，包括：

基带处理单元，用于对核心网侧发送的下行数字数据信号进行基带处理，得到下行数字基带信号；和/或，对上行数字基带信号进行基带处理，并将得到的上行数字数据信号回传到核心网侧；

第一电力线通信PLC信号处理单元，用于将所述下行数字基带信号调制到电力线中传输给射频拉远单元；和/或，对射频拉远单元通过电力线传输的上行数字信号进行解调，得到所述上行数字基带信号。

本发明实施例提供的另一种通信设备，用作射频拉远单元，包括：

第二电力线通信PLC信号处理单元，用于从电力线中解调出下行数字基带信号；和/或，将上行数字基带信号调制到电力线中传输给所述基带处理设备；

无线蜂窝网信号处理单元，用于对所述下行数字基带信号进行数模转换、变频，得到蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号以通过天线进行空口发射；和/或，对天线接收到的将蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行变频、模数转换，获得所述上行数字基带信号。

本发明实施例提供的一种蜂窝基站设备，包括基带处理设备和射频拉远单元，所述基带处理设备与所述射频拉远单元之间通过电力线连接；

所述基带处理设备，用于对核心网侧发送的下行数字数据信号进行基带处理，得到下行数字基带信号并调制到电力线中传输给所述射频拉远单元；和/或，对所述射频拉远单元通过电力线传输的上行数字信号进行解调，得到上行数字基带信号并进行基带处理，将得到的上行数字数据信号回传到核心网侧；

所述电力线，用于在所述基带处理设备与所述射频拉远单元之间进 行上行和下行数字基带信号的前向回传；

所述射频拉远单元，用于从电力线中解调出下行数字基带信号，并进行数模转换、变频，得到蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号以通过天线发射；和/或，将天线接收到的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行变频、模数转换，获得所述上行数字基带信号，并调制到电力线中传输给所述基带处理设备。

本发明实施例提供的一种通信系统，包括网络设备与上述任一实施例提供的蜂窝基站设备；

所述蜂窝基站设备具体与核心网设备通过以太网连接进行通信业务的数据信号回传；或者

所述蜂窝基站设备具体与核心网设备通过电信级专网连接进行通信业务的数据信号回传。

本发明实施例提供的一种蜂窝基站设备的数据传输方法，所述蜂窝基站设备包括基带处理设备和射频拉远单元，所述基带处理设备与所述射频拉远单元之间通过电力线连接；所述方法包括：

响应于接收到核心网侧发送的下行数字数据信号，所述基带处理设备对所述下行数字数据信号进行基带处理，得到下行数字基带信号并调制到电力线中传输给所述射频拉远单元；所述射频拉远单元从电力线中解调出下行数字基带信号并进行数模转换、变频，得到蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号以通过天线发射；和/或

响应于通过天线接收到蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号，所述射频拉远单元对所述蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行变频、模数转换，获得所述上行数字基带信号并调制到电力线中传输给所述基带处理设备；所述基带处理设备对电力线传输的上行数字信号进行解调，得到上行数字基带信号并进行基带处理，将得到的上行数字数据信号回传到核心网侧。

基于本发明上述实施例提供的蜂窝基站设备及其数据传输方法、通信设备和通信系统，蜂窝基站设备的基带处理设备与所述射频拉远单元之间通过电力线连接，基带处理设备接收到核心网侧发送的下行数字数 据信号时，对下行数字数据信号进行基带处理后调制到电力线中传输给射频拉远单元，由射频拉远单元从电力线中解调出下行数字基带信号，并进行数模转换和变频，获得蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号后通过天线发射；射频拉远单元通过天线接收到上行模拟数据时，对该上行模拟数据信号进行变频和模数转换，获得上行数字基带信号后调制到电力线中传输给基带处理设备，由基带处理设备对电力线传输的上行数字基带信号进行基带处理后回传到核心网侧。

本发明实施例相比于既有技术方案，具有以下有益技术效果：

解决了超密集组网/室内分布的传输资源问题：本发明实施例利用室内/室外街道基础设施-电力线，作为蜂窝通信系统覆盖的前向回传资源，对蜂窝通信系统通信业务的数据信号进行前向回传，解决了室内及室外街道小站布网的回传问题，大大降低了重新做线路铺设等工程难度与成本，同时有助于解决未来5G网络超密集组网的站址选择难的问题；

与现有LTE/LTE-Advanced(LTE演进)系统标准兼容：可对现有标准设备进行相关改进，完成既有网络的室内覆盖系统，同时面向未来5G网络；

本发明实施例的设备结构简单，成本可控，本发明实施例的通信系统能在低成本基础上完成布网；

本发明实施例可应用于现有的各种通信系统，以及LTE-Advanced及未来5G等通信系统。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1为本发明蜂窝基站设备一个实施例的结构示意图。

图2为本发明基带处理设备一个实施例的结构示意图。

图3为本发明射频拉远单元一个实施例的结构示意图。

图4为本发明射频拉远单元另一个实施例的结构示意图。

图5为本发明射频拉远单元又一个实施例的结构示意图。

图6为本发明通信系统一个实施例的结构示意图。

图7为本发明蜂窝基站设备的数据传输方法一个实施例的流程图。

图8为本发明蜂窝基站设备一个应用实施例的示意图。

图9为本发明蜂窝基站设备另一个应用实施例的示意图。

图10为本发明蜂窝基站设备又一个应用实施例的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

另一方面，电力线是现代生活和家庭中最基础的设施及条件，在室 内，电力无处不在，利用电力线通信做室内“最后一公里”接入有其他技术不可比拟的优点。电力线通信可复用现有电力线资源，费用低廉，传送速率可达200Mbps～1Gbps，应用上可做传统通信的补充。但目前电力线宽带技术尚无法支持室内蜂窝系统覆盖。

本发明针对以上问题，面向LTE-Advanced及未来5G系统，本发明提出一种新型的借助室内电力线基础设施的室内分布系统方案，同时提出满足该系统要求的电力基站设备及天线发射装置。

图1为本发明蜂窝基站设备一个实施例的结构示意图。如图1所示，该实施例的蜂窝基站设备包括基带处理设备(BBU)110和射频拉远单元(RRU)120，基带处理设备110与射频拉远单元120之间通过电力线130连接，传输前向回传信号，共同实现蜂窝基站功能。

基带处理设备110，用于对核心网侧发送的下行数字数据信号进行基带处理，得到无线蜂窝网的下行数字基带信号并按照PLC(电力线通信)协议要求的调制、编码方式等调制到电力线130中传输给射频拉远单元120；和/或，对射频拉远单元120通过电力线130传输的上行数字信号进行解调，得到无线蜂窝网的上行数字基带信号并进行基带处理，将由此得到的上行数字数据信号回传到核心网侧。其中的电力线载频例如可以是30MHz～100MHz中的一个频点。

射频拉远单元120，用于从电力线130中解调出下行数基带信号，并对该下行数字基带信号进行数模转换和变频，得到蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号后通过天线发射；和/或，对天线接收到的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行变频和模数转换，获得无线蜂窝网的上行数字基带信号，并调制到电力线130中传输给基带处理设备110。其中的蜂窝覆盖频点，例如可以是1.8GHz、2.1GHz、2.6GHz等。

电力线130，用于在基带处理设备110与射频拉远单元120之间进行无线蜂窝网上行和下行数字基带信号的前向回传。

基于本发明上述实施例提供的蜂窝基站设备，基带处理设备与所述射频拉远单元之间通过电力线连接，基带处理设备与所述射频拉远单元之间通过电力线连接，基带处理设备接收到核心网侧发送的下行数字数 据信号时，对下行数字数据信号进行基带处理后调制到电力线中传输给射频拉远单元，由射频拉远单元从电力线中解调出下行数字基带信号，并进行数模转换和变频，获得蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号后通过天线发射；射频拉远单元通过天线接收到上行模拟数据时，对该上行模拟数据信号进行变频和模数转换，获得上行数字基带信号后调制到电力线中传输给基带处理设备，由基带处理设备对电力线传输的上行数字基带信号进行基带处理后回传到核心网侧。。本发明实施例解决了超密集组网/室内分布的传输资源问题，解决了室内及室外街道小站布网的回传问题，大大降低了重新做线路铺设等工程难度与成本，同时有助于解决未来5G网络超密集组网的站址选择难的问题；与现有LTE/LTE-Advanced系统标准兼容，可对现有标准设备进行相关改进，完成既有网络的室内覆盖系统，同时面向未来5G网络；本发明实施例的设备结构简单，成本可控，本发明实施例的通信系统能在低成本基础上完成布网。

基于本发明实施例，可以将基带处理设备110与射频拉远单元120拉远部署，电力线代替蜂窝布网“最后一公里”接入的前向回传线路，在具体应用中，基带处理设备110与射频拉远单元120可以一对一使用，也可以一对多使用，设备即插即用，方便部署。一对多使用时，射频拉远单元120具体可以是多个，分别部署于不同室内或同一室内的不同房间内。

图2为本发明作为基带处理设备的通信设备一个实施例的结构示意图。本发明以下各实施例中的基带处理设备可作为图1所示实施例中的基带处理设备110，实现本发明各蜂窝基站设备中基带处理设备110的相应功能。如图2所示，该实施例的基带处理设备包括基带处理单元210和第一PLC信号处理单元220。其中：

基带处理单元210，用于对核心网侧发送的下行数字数据信号进行基带处理，得到无线蜂窝网的下行数字基带信号并输出给第一PLC信号处理单元220；和/或，对第一PLC信号处理单元220输出的无线蜂窝网的上行数字基带信号进行基带处理，并将得到的上行数字数据信号 回传到核心网侧。

第一PLC信号处理单元220，用于将下行数字基带信号调制到电力线130中传输给射频拉远单元120；和/或，对射频拉远单元120通过电力线130传输的上行数字信号进行解调，得到无线蜂窝网的上行数字基带信号并输出给基带处理单元210。

另外，再参见图2，在基带处理设备的另一个实施例中，还可以包括电源单元230，连接到电力线130上，用于对基带处理单元210和第一PLC信号处理单元220进行供电。

图3为本发明作为射频拉远单元的通信设备一个实施例的结构示意图。本发明以下各实施例中的射频拉远单元可作为图1所示实施例中的射频拉远单元120，实现本发明各蜂窝基站设备中射频拉远单元120的相应功能。如图3所示，该实施例的射频拉远单元120包括第二PLC信号处理单元310和无线蜂窝网信号处理单元320。其中：

第二PLC信号处理单元310，用于从电力线130中解调出无线蜂窝网的下行数字基带信号并输出给无线蜂窝网信号处理单元320；和/或，将无线蜂窝网信号处理单元320发送的无线蜂窝网的上行数字基带信号调制到电力线130中传输给基带处理设备110。

无线蜂窝网信号处理单元320，用于对第二PLC信号处理单元310发送的下行数字基带信号进行数模转换、变频，得到蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号以通过天线进行空口发射；和/或，对天线接收到的将蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行变频、模数转换，获得上行数字基带信号并发送给第二PLC信号处理单元310。

图4为本发明作为射频拉远单元另一个实施例的结构示意图。如图4所示，在一个具体示例中，无线蜂窝网信号处理单元320具体可以包括数模转换(D/A)模块321、变频单元322和模数转换(A/D)模块323。其中：

D/A模块321，用于对下行数字基带信号进行数模转换，将下行数字基带信号预设频点的下行模拟信号并输出给变频单元322。

变频单元322，用于将下行模拟信号变频为蜂窝覆盖频点的下行模 拟数据信号以通过天线进行空口发射；和/或，天线接收到的将蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号变频到预设频点的的上行模拟信号并输出给A/D模块323。

A/D模块323，用于对上行模拟信号进行模数转换，将上行模拟信号转换为无线蜂窝网的上行数字基带信号并输出给第二PLC信号处理单元310。

图5为本发明射频拉远单元又一个实施例的结构示意图。如图5所示，在上述射频拉远单元实施例的一个具体示例中，变频单元322具体可以包括第一混频器510、发射滤波器520、第二混频器530和第一滤波器540、其中：

第一混频器510，用于将预先设置的本振频点与上述下行模拟信号进行混频，输出第一混频信号。

发射滤波器520，用于对第一混频信号进行滤波，从中滤出蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号。

第二混频器530，用于将蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号与预先设置的本振频点进行混频，输出第二混频信号。

第一滤波器540，用于对第二混频信号进行滤波，从中滤出预设频点以外的其它信号以获得上述上行模拟信号。

再参见图5，在射频拉远单元的又一个实施例中，还可以包括第一功放器550和/或第二滤波器560。其中，第一功放器550，用于对上述下行模拟信号或第一混频器510输出的第一混频信号进行功率放大；第二滤波器560，用于对功率放大后的下行模拟信号进行滤波，从中滤除预设频点外的其它信号以获得下行模拟信号。

另外，在射频拉远单元的再一个实施例中，还可以包括第二功放器570和接收滤波器580。其中，第二功放器570，用于对天线接收到的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号和/或第二混频器530输出的第二混频信号进行功率放大；接收滤波器580，用于对功率放大后的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行滤波，从中滤除蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号以外的其它信号。

另外，在上述图3～图5所示的任一实施例中，射频拉远单元中还可以包括电源单元330，连接到电力线130上，用于对第二PLC信号处理单元310和无线蜂窝网信号处理单元320中的各模块进行供电。

图6为本发明通信系统一个实施例的结构示意图。如图6所示，本发明实施例的通信系统包括核心网设备610与本发明上述任一实施例的蜂窝基站设备620。其中，蜂窝基站设备620具体与核心网设备610通过以太网连接进行通信业务的数据信号回传；或者，蜂窝基站设备620具体与核心网设备610通过电信级专网连接进行通信业务的数据信号回传。

图7为本发明上述任一实施例蜂窝基站设备的数据传输方法一个实施例的流程图。如图7所示，其中一个实施例的数据传输方法包括：

710，基带处理设备接收到核心网侧发送的下行数字数据信号时，对该下行数字数据信号进行基带处理，得到无线蜂窝网的下行数字基带信号并调制到电力线中传输给射频拉远单元。

720，射频拉远单元从电力线中解调出下行数字基带信号，对该下行数字基带信号进行数模转换、变频，得到蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号后通过天线发射。

和/或

730，射频拉远单元通过天线接收到蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号时，对该上行模拟数据信号进行变频、模数转换，获得无线蜂窝网的上行数字基带信号并调制到电力线中传输给基带处理设备。

740，基带处理设备对电力线传输的上行数字信号进行解调，得到上行数字基带信号并进行基带处理，将得到的上行数字数据信号回传到核心网侧。

基于本发明上述实施例提供的数据传输方法，利用室内/室外街道基础设施-电力线，作为蜂窝通信系统覆盖的前向回传资源，对蜂窝通信系统通信业务的数据信号进行前向回传，解决了室内及室外街道小站布网的回传问题，大大降低了重新做线路铺设等工程难度与成本，同时有助于解决未来5G网络超密集组网的站址选择难的问题；与现有 LTE/LTE-Advanced系统标准兼容：可对现有标准设备进行相关改进，完成既有网络的室内覆盖系统，同时面向未来5G网络。

在上述数据传输方法实施例的一个具体示例中，720中，从电力线中解调出下行数字基带信号并进行数模转换、变频的操作，具体可以通过如下方式实现：从电力线中解调出下行数字基带信号；对下行数字基带信号进行数模转换，将下行数字基带信号转换为预设频点的下行模拟信号；将该下行模拟信号变频为蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号以通过天线进行空口发射。

具体地，可以通过如下方式，将该下行模拟信号变频为蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号：将预先设置的本振频点与下行模拟信号进行混频，输出第一混频信号；对该第一混频信号进行滤波，从中滤出蜂窝覆盖频点的下行模拟数据信号。

在上述数据传输方法实施例的再一个具体示例中，730中，将对蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行变频、模数转换的操作，具体可以通过如下方式实现：将天线接收到的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号变频到预设频点的上行模拟信号；对该上行模拟信号进行模数转换，将该上行模拟信号转换为上行数字基带信号。

具体地，可以通过如下方式，将天线接收到的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号变频为上行模拟信号：将蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号与预先设置的本振频点进行混频，输出第二混频信号；对该第二混频信号进行滤波，从中滤出预设频点的上行模拟数据信号。

基于上述数据传输方法示例的再一个实施例中，还可以包括：对下行模拟信号或第一混频信号进行功率放大；以及对功率放大后的下行模拟信号进行滤波，滤除预设频带以外的其它信号以获得下行模拟信号。

基于上述数据传输方法示例的又一个实施例中，还可以包括：对天线接收到的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号和/或第二混频信号进行功率放大；以及对功率放大后的蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号进行滤波，滤除蜂窝覆盖频点的上行模拟数据信号以外的其它信号。

另外，在本发明上述各实施例的数据传输方法实施例中，还可以包 括：利用连接到电力线上的电源单元对基带处理设备与射频拉远单元中的各模块进行供电的操作。

本发明实施例可适用于室内家庭用/公用室内分布系统以及室外路灯场景，涉及的无线网络可以LTE网络为主，并可兼容其它网络，例如CDMA EVDO(码分多址数据优化)网络、WCDMA(宽带码分多址)网络等多模信号的传输。

图8为本发明蜂窝基站设备一个应用实施例的示意图，该应用实施例具体为基于电力线做蜂窝覆盖的室内家庭用系统。图9为本发明蜂窝基站设备另一个应用实施例的示意图，该应用实施例具体为基于电力线做蜂窝覆盖的公用室内分布系统。如图8和图9所示，基带处理设备110与射频拉远单元120一对多使用，设备即插即用，部署便捷。一对多使用时，该系统类似于室内覆盖的DAS系统，不同房间可以为相同小区ID，用于提升覆盖，也可以类似于小基站的部署方式，不同房间用不同小区ID，用于提升传输容量。具体部署时，基带处理设备110可以布于电表以内，与以太网接口相连做数据回传的同时，与电力插座连接以接入电力线130做数据信号的前向传输，射频拉远单元120布于需要做无线蜂窝信号覆盖的房间，与电力插座相连以接入电力线130，此时，电力线130用作前向回传信号的传输媒介。

图10为本发明蜂窝基站设备又一个应用实施例的示意图。该应用实施例具体为基于电力线做蜂窝室外覆盖系统，如图10所示，基于室外路灯等基础电力设施，做蜂窝网络的前向回传资源。具体部署时，射频拉远单元120可以部署于路灯灯杆上，利用路灯中的电力线来进行信号的前向回传；另外，由于小基站选址需要有回传资源，利用本实施例可以通过电力线做前向回传资源，有电力线的地方就可以布小基站，解决了小基站站址选择问题。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

可能以许多方式来实现本发明的方法、系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。