虚拟化无线网络的制作方法

虚拟化无线网络的制作方法
【专利摘要】根据本发明的实施方式，提供了一种网络。该网络可以包括第一基站收发信台(BTS)。该第一BTS可操作地提供包括多个第一载波的第一信号。该网络还可以包括第二BTS，第二BTS可操作地提供包括多个第二载波的第二信号。该网络还可以包括一组一个或更多个数字存取单元(DAU)，该一个或更多个DAU中的每一个DAU被耦接到该第一BTS或该第二BTS中的至少一个BTS。在该网络中还可以包括一组一个或更多个数字远程单元(DRU)，该DRU中的每一个DRU被耦接到该一个或更多个DAU中的一个DAU并且可操作地广播该第一信号或者该第二信号。
【专利说明】虚拟化无线网络

【背景技术】
[0001]可以上网的智能手机和移动设备的增长促使无线用户消耗空前的多媒体和多模式移动数据流量，如实时视频流、高清电影下载等。诸如效用度量仪表监测的自主操作并且与用户业务无关的机器对机器(M2M)型实时应用增长了这种激增。这种进步导致了在全球范围内对移动数据容量的需求的指数增长，从而对传统蜂窝网络产生挑战。然而，由现有的无线网络解决方案提供的移动数据容量供给可能仅是线性增长。因此，会存在下述需求:随着移动数据容量的供给与需求的差距迅速拉大，解决这种差距。


【发明内容】

[0002]可以通过本发明的实施方式解决这些问题和其他问题。本发明涉及无线通信系统。更具体地，本发明提供涉及虚拟化无线网络的方法和系统。
[0003]根据本发明的实施方式，通过使用软件可配置的基于无线电的分布式天线系统(DAS)来提供对无线网络的虚拟化。如本文中所描述的那样，本发明的实施方式使得无线网络运营商可以虚拟化无线网络运营商的基站群或者基站旅馆(base stat1n hotel)(允许运营商混用和匹配来自不同的OEM供应商的基站)并且可以在需要时提供以任何地点/任何时间形式的无线容量和覆盖。因此，本发明的实施方式能够提高对新的和现有的资源的效率和利用，这根本地改变了运营商能够规划和使用其无线网络的方式。
[0004]根据本发明的实施方式，提供了一种网络。该网络可以包括第一基站收发信台(base transceiver stat1n, BTS)。该第一 BTS可操作地提供包括多个第一载波的第一信号。该网络还可以包括可操作地提供第二信号的第二 BTS，该第二信号包括多个第二载波。该网络还可以包括一组一个或更多个数字存取单元(DAU)，该一个或更多个DAU中的每一个DAU被耦接到该第一 BTS或该第二 BTS中的至少一个BTS。一组一个或更多个数字远程单元(DRU)可以包括在该网络中，多个DRU中的每一个DRU被耦接到该一个或更多个DAU中的一个DAU并且可操作地广播该第一信号或者该第二信号。
[0005]在一些实施方式中，第一 BTS可以与第一基础设施供应商关联并且第二 BTS可以与第二基础设施供应商关联。在一些实施方式中，第一基础设施供应商和第二基础设施供应商是同一基础设施供应商。
[0006]一个或更多个BTS可以使用不同的广播协议来提供包括有多个载波的信号。不同的广播协议可以包括CDMA、WCDMA或者LTE中的至少一个广播协议。一个或更多个DAU可以包括经由以太网电缆、光纤、视线链路的微波线、无线链路的微波线或卫星链路的微波线中的至少之一耦接的多个DAU。一个或更多个DAU可以包括经由以太网电缆、光纤、视线链路的微波线、无线链路的微波线或卫星链路的微波线中的至少之一耦接到多个DRU的多个DAU。一个或更多个DRU可以包括以菊花链配置和/或星型配置所连接的多个DRU。一个或更多个DAU中的每一个DAU例如经由以太网电缆、光纤、视线链路的微波线、无线链路的微波线或卫星链路的微波线中的至少之一可以耦接到第一 BTS或者第二 BTS中的至少一个BTS。
[0007]在本发明的一些实施方式中，提供了一种对虚拟DAS网络进行操作的方法。该方法可以包括:从第一 BTS接收包括多个第一载波的第一信号；从第二 BTS接收包括多个第二载波的第二信号；将该第一信号和第二信号路由至第一 DRU ;以及将该第一信号和第二信号路由至第二 DRU。该方法还可以包括:基于地理使用模式将多个DRU中的一个DRU与该第一信号和第二信号关联，该多个DRU包括第一 DRU和第二 DRU。将该第一信号和第二信号路由至第二 DRU可以包括通过多个DAU路由第一信号和第二信号。
[0008]在本发明的一些实施方式中，提供了一种对虚拟DAS网络进行操作的方法。该方法可以包括:从第一 BTS接收第一信号；从第二 BTS接收第二信号；将该第一信号路由至第一DRU ;将该第二信号路由至第二 DRU ;从该第一 BTS接收第三信号；以及将该第三信号路由至第二 DRU。该方法还可以包括:重复地将第一 DRU分配给多个BTS中的一个BTS，该多个BTS包括该第一 BTS和该第二 BTS。至少部分地因试图在所述网络中的DRU上平均地分配组合的BTS资源而分配第一 DRU。将该第三信号路由到该第二 DRU可以包括通过多个DAU路由该第二信号。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1示出了两类无线网络:非虚拟化无线网络和根据本发明的实施方式的虚拟化无线网络；
[0010]图2是根据本发明的实施方式的虚拟DAS网络的简化示意图；
[0011]图3是示出根据本发明的实施方式的对虚拟DAS网络进行操作的方法的简化流程图；
[0012]图4是示出根据本发明的实施方式的对虚拟DAS网络进行操作的方法的简化流程图；
[0013]图5是示出根据本发明的一个实施方式的多信道高功率远程无线电头单元的框图；
[0014]图6是根据本发明的一个实施方式示出基于具有2个DAU和4个DRU的灵活联播下行链路传输方案的基本结构和示例的框图；
[0015]图7是根据本发明的实施方式示出基于具有2个DAU和4个DRU的灵活联播上行链路传输方案的基本结构和示例的框图；
[0016]图8示出了采用多个远程无线电头单元(RRU)和中央数字存取单元(DAU)的室内系统的实施方式；
[0017]图9示出了根据本发明的采用多个远程无线电头单元(RRU)和中央数字存取单元(DAU)的室内系统的实施方式；
[0018]图10示出了根据本发明的采用多个远程无线电头的蜂窝网络系统的实施方式；
[0019]图11是根据本发明的实施方式示出单向信道化上行链路或者下行链路传输的基本结构和示例的框图，本示例的五环方案包括2个DAU和20个DRU ；
[0020]图12示出了根据本发明的采用多个DRU的蜂窝网络系统的实施方式；
[0021]图13示出了根据本发明的采用在具有多个DRU的不同的频率信道上工作的六种不同业务的多频带系统的实施方式；
[0022]图14以框图形式示出了 DAU嵌入式软件控制模块与DRU嵌入式软件控制模块之间的交互；以及
[0023]图15以框图形式示出了根据本发明的一个方面的DAS的包括菊花链接的DAU的实施方式。

【具体实施方式】
[0024]本发明的实施方式总体上涉及采用了分布式天线系统(DAS)作为虚拟化无线网络的一部分的无线通信系统。更具体地，本发明的实施方式涉及使用由软件可配置无线电(software configurable rad1, SCR)(也可以被称为软件定义无线电(software definedrad1, SDR)) DAS提供的虚拟化技术的无线网络。
[0025]可以上网的智能手机和移动设备的增长促使无线用户消耗空前的多媒体和多模式移动数据流量，如实时视频流、高清电影下载等。诸如效用度量仪表监测的自主操作并且与用户业务无关的机器对机器(M2M)型实时应用增长了这种激增。这种在全球范围内对移动数据容量的需求的指数增长正在挑战传统的蜂窝网络。由现有的无线网络解决方案提供的移动数据容量的供给仅是线性增长。因此，对移动数据容量的供给与需求之间的差距正在迅速拉大。
[0026]无线网络运营商目前过量供应无线容量以便供应高峰时间段使用。例如，足球场大多数时间通常是空的。在游戏或者比赛进行时，同一个足球场可能有成千上万的出席者，并且这些出席者可能在比赛期间用智能手机与朋友和亲人通信，以及在另一种情况下，在其移动设备上观看在线即时重播。可变带宽需求的另一示例是交通高峰期。在非高峰时间(例如在清晨时间)期间普通的公路或者高速路通常没人。在到达交通高峰时间时(例如对于大多数美国城市在上午8点或者下午5点)，许多车辆行驶在拥挤的公路或者高速路上。在大量的车辆的驾驶员和/或乘客在高峰时间使用其手机通信的情况下，带宽需求增力口。可变带宽需求的另一示例是在办公楼或者购物中心内的带宽使用。在规律的办公时间期间，办公楼自助餐厅和/或商场的美食广场可能几乎没有步行交通量(以及例如相对小的带宽需求)。然而，在午餐时间，许多顾客可能集中在自助餐厅和/或美食广场并且可能同时会有移动数据流量的激增。在以上全部示例中，无线网络运营商可以试图保证覆盖了体育场、公路或者高速路、和/或食堂或美食广场的小区站点具有足够的无线容量以应对高峰使用时间段。对于传统的无线或者无线电频率(RF)设备(其中基站受到小区站点的固定或者有限量的容量和特定覆盖区域的约束)，无线网络运营商通常过量供应其小区站点以应对高峰需求。
[0027]过量供应导致了在低用量时间段期间浪费多余的容量。此外，在任何特定的小区站点处所需的过量供应的量难以测量，并且是恒定流量。如果对移动容量的需求超过了在特定的小区站点处的供给，则发生供应不足。供应不足可能产生服务劣化、长的等待时间、服务中断或者掉话。
[0028]对移动数据容量的需求的当前的指数增长导致了许多无线网络运营商需要指数级过量供应。即使运营商具有建立容量供给的指数增长的资金，也存在可能阻止传统无线设备的安装的指数增长的物理限制，如物理空间、市区划分需求、电源可用性等。
[0029]本发明的实施方式利用针对宽带移动网络的竞赛重整(game-changing) SCR技术向以上讨论的拉大的差距提供解决方案。SCR可以包括数字信号处理(DSP)算法、RF技术、智能网络协议以及系统架构的复杂的相互作用。基于SCR的分布式天线系统(DAS)和小小区解决方案可以影响无线运营商、企业以及终端用户的用户体验。特别地，此处描述的虚拟化技术可以在提供无线基础设施行业中无双的效率、灵活性和控制的同时提供大规模的可伸缩的宽带数据吞吐量。新的和现有的资产的增长的效率和利用可以根本地改变运营商规划和使用其无线网络的方式。
[0030]本发明的实施方式提供传统系统无法获得的灵活的云状架构。图1示出了两种无线网络:非虚拟化无线网络100和虚拟化无线网络150。在非虚拟化无线网络100中，基站旅馆只能与传统系统一起位于同一地点。在基站旅馆内的BTS设备可能在不同的BTS OEM供应商之间具有受限的互通性(如果有的话)。例如，BTS OEM供应商可能由于技术问题和/或经济动机而将BTS设备设计成主要配合其自身类型的设备工作。从技术角度来看，BTS具有特定OEM专有的复杂的管理信号和控制信号，因此可能难以实现在不同BTS OEM供应商之间的BTS互通性。一些BTSOEM供应商会声称其BTS设备具有虚拟化特性，但是仔细看看会发现这种所谓的虚拟化仅存在于同一供应商的类似系统内。从经济角度来看，可能促使BTS OEM独占或“锁定”尽可能多的运营商顾客，并且因此BTSOEM供应商历史上地展示出强大的抵制和阻力使其BTS架构成为真正开放的标准。例如，尽管供应商可以将BTS设备最初以大幅的折扣卖给无线运营商，但是供应商可能稍后通过在服务协议或者升级上收取额外费用而从其运营商客户谋取大量的经济利益。在基站旅馆中结合传统DAS系统使用的BTS设备可以在传统DAS网络上提供某种形式的联合操作，但是再一次，不同的OEM供应商的BTS针对彼此是不可互操作的。
[0031]虚拟化无线网络150可以包括其中以一种新方式提供基站的基站“群(farm) ”，使下层的BTS硬件能够以可自由互操作且可扩展的配置被商品化和使用。如本文所述的那样，本发明的实施方式使得可以对来自不同OEM供应商的基站进行混用和匹配的使用。可以使各个BTS的RF输出符合严格的工业标准。然而，虚拟化无线网络可以包括被连接到一个或更多个BTS的一个或更多个DAU，使得DAU接收BTS的标准RF输出。由此，DAU可以连接到来自任何OEM供应商的BTS，并且来自任何OEM供应商的BTS由此可以参差地增加到网络，形成基站群的基础。类似地，DAU可以连接到使用不同广播协议(例如，CDMA，WCDMA或者LTE)来提供包括多个载波的信号的一个或更多个BTS。此外，由于DAS网络的基于SCR的新的架构，来自任何BTS OEM供应商的全部BTS可以提供对同一网络可互操作的容量资源。由此，本发明的实施方式可以提供传统系统所不能获得的真正的虚拟化的一种形式。本发明的实施方式可以提供基站群的虚拟化以支配大量的、可伸缩的容量资源。本发明的一些实施方式可以应用于其中包括LTE作为载波之一(和诸如WCDMA的其他信号混合)的混模空中接口。
[0032]如本文所描述的那样，无线网络的虚拟化可以向无线运营商提供显著的益处。例如，多个BTS可以汇集到一个或更多个BTS群。这可以极大地简化网络管理和维护。由于传统无线网络中的每个BTS可以被固定提供给特定的覆盖区域，因此本文公开的虚拟化可以消除BTS与关联的固定的覆盖区域之间的一对一依赖性。取而代之，每个BTS可以在任何时间灵活地提供给在虚拟DAS网络上的大量的DRU。如果需要覆盖新区域，则可以容易地将额外的DRU增加和配置到新覆盖范围的新区域处的现有的虚拟DAS网络。由于BTS设备何时何地都可以在虚拟DAS网络上被重复使用，因此该虚拟化方案可以保证提供最高容量可用性和性能，同时提高现有资源的效率、利用以及灵活性。所有这些好处可以极大降低无线运营商的成本开销和营运费用。
[0033]图2是根据一些实施方式的虚拟DAS网络200的简化示意图。如图2所示，在BTS群中设置多个BTS(BTS1 202，BTS2 204以及BTS3 206)。尽管在一些实施方式中，多个BTS可以被耦接到每个DAU上，但在所示出的实施方式中，每个BTS耦接到一个DAU。该多个BTS可以与不同的运营商关联并且利用不同频带上的不同载波。在所示出的实施方式中，本公开内容能够虚拟化针对广播类型空中接口技术如CDMA、WCDMA、LTE或者其他适用标准(“广播情况”)的无线网络。各个DAU通过使用包括以太网、光纤、微波链路等适当的连接技术来连接成网络。在广播情况中，特定BTS的全部载波可以或者必须同时在任何特定DRU处出现或者“被提供功率”。然后可以通过调整BTS群中的任一个BTS对应的DRU的数目来控制容量。例如，参考图2，BTS1 202、BTS2 204或者BTS3 206的容量资源可以在虚拟DAS网络中的全部四个DRU之间共享。三个BTS202、204以及206的容量资源可以在四个DRU之间混用和匹配，但是所示出的实施方式的DRU中的每一个DRU必须由3个BTS中的一个BTS唯一地提供功率(power)。如果在四个DRU中的任一个DRU处需要更多容量，则BTS中的一个BTS可以通过例如下述方式之一将BTS的容量资源中的一些或者全部容量资源集中至该特定DRU: ( i )在其他DRU中的一个DRU、两个DRU或者三个DRU上变成不激活，由此将BTS的容量资源集中于该特定DRU上，或者(ii )将新的BTS 4(未示出)增加至BTS群中，并且使该BTS4着重于对该特定DRU提供功率。本示例是示意性的并且显然本领域技术人员可以改变容量资源配置以实现期望的结果。
[0034]在一个实施方式中，本公开内容通过控制独立信道能够虚拟化信道化情况下的无线网络如GSM( “信道化情况”)或者灵活联播。
[0035]参考图2，非虚拟化无线网络的特征可以在于多个准则和限制。在典型的非虚拟化无线网络中，一个无线运营商构建其自身的专有使用的无线网络。无线网络上的每个BTS覆盖固定的小区区域，并且需要过量供应来适应高峰时间业务量。无线运营商会需要对BTS增加更多容量。这是不可伸缩的方法。
[0036]本发明的实施方式提供了比传统系统具有多个好处和改进的特征的虚拟化无线网络。例如，虚拟化无线网络,如本文公开的虚拟化无线网络,像在“中立主机”环境中那样，可以使一个无线网络能够专有地服务于一个无线运营商或者使同一无线网络能够服务于多个无线运营商。此外，由于BTS群或云群中的全部不同类型的BTS不需要被固定到任何特定的小区站点(如传统无线网的情况那样)，因此该群或云群中的BTS中的每一个BTS可以向适当的DRU所在的多个可配置区域之一提供容量和覆盖。结果，理论上可以从BTS群或者云群将无限的容量利用至虚拟化无线网络。这是一种新颖且可高度伸缩的方法。
[0037]图3是示出根据本发明的实施方式的对虚拟DAS网络进行操作的方法的简化流程图。在310处,可以从第一 BTS接收包括第一多个载波的第一信号。在312处,可以从第二BTS接收包括第二多个载波的第二信号。在314处，第一信号和第二信号可以被路由到第一DRU。在316处,第一信号和第二信号可以被路由到第二 DRU。
[0038]图4是示出根据本发明的实施方式的对虚拟DAS网络进行操作的方法的简化流程图。在410处，可以接收来自第一 BTS的第一信号。在412处，可以接收来自第二 BTS的第二信号。在414处,第一信号可以被路由到第一 DRU。在416处,第二信号可以被路由到第二DRU。可以不同地路由(例如基于网络需求)依次从BTS所接收的信号。例如，在418处，可以从第一 BTS接收第三信号。在420处，第三信号可以被路由到第二 DRU而不是第一DRU。明显的是图3和图4的描述可以对应于图1和图2所提供的描述中的任何描述。
[0039]应当理解的是，图3或者图4所示出的具体步骤提供了对根据本发明的一些实施方式的虚拟DAS网络进行操作的具体方法。也可以根据替代实施方式执行其他顺序的步骤。例如，本发明的替代实施方式可以以不同的顺序来执行以上所述的步骤。而且，图3或图4所示的各个步骤可以包括可以以适于该各个步骤的各种顺序执行的多个子步骤。此夕卜，可以根据具体用途来添加或者除去附加的步骤。本领域的普通技术人员可以识别出多种变型、修改以及替换。
[0040]图5示出了根据本发明的远程无线电头单元的实施方式。用500A指示的光纤I可以是在BTS与远程无线电头单元之间传输数据的高速光纤电缆。用500B指示的光纤2可以被用于使其他的远程无线电头单元菊花链接，由此互连到BTS或DAU。软件定义数字平台516可以执行基带信号处理，通常在FPGA中或者等同方案中实现。构造块503是串化器/解串器。解串器部分可以提取来自光纤501的串行输入比特流并且将该串行输入比特流转化为并行比特流。串化器部分执行逆操作，用于将数据从远程无线电头单元发送至BTS。在一个实施方式中，尽管可以在替代方案中使用多个光纤，但两个不同的比特流通过使用在一个光纤上的不同光波长与BTS通信。解帧器504译码传入的比特流的结构并且将解帧数据发送至波峰因数降低算法509。波峰因数降低块509可以降低传入信号的峰均比(Peak-to-Average Rat1)以便提高功率放大器DC到RF转换效率。然后波形可以被引入到数字预失真块508。数字预失真器可以补偿在自适应反馈环路中的功率放大器521的非线性。数字上变频器510可以将解帧信号进行滤波并将该解帧信号数字转换为IF频率。成帧器504可以采集来自两个数字下变频器506、507的数据并且可以将该数据分组为帧，用于在光纤501上传输到BTS。元件511和元件512是可以用于将两个模拟接收信号转换为数字信号的模数转换器。接收器包括分集支路，该分集支路包括下变频器517和带通滤波器523。主分支具有由双工器524和下变频器518组成的接收器路径。在一些实施方式中，一个或两个下变频器517和518可以具有集成式上行链路低噪放大器。
[0041]功率放大器具有输出耦接器，用于在反馈路径中提取输出信号的复本。反馈信号由下变频器519频率转换至IF频率或者基带并且被引入到模数转换器513。在自适应环路中使用该反馈信号用于执行数字预失真以补偿由功率放大器所产生的任何非线性。
[0042]以太网电缆被用于与远程无线电头单元本地通信。交换机526被用于能够方便地存取FPGA或CPU 二者之一。DC功率转换器528和529被用于获得远程无线电头单元的期望的DC电压。可以或者将外部电压直接连接到RRU或者通过以太网电缆提供DC电源。
[0043]尽管本实施方式的描述涉及下述应用:第二光纤连接提供使其他远程无线电头单元构成菊花链接的能力，但是替代实施方式提供多个光纤连接以支持改进的“混合星型”配置，用于支配该特定光学传输网络配置的适当的应用。
[0044]参考本专利申请的图6，可以如下描述本发明的替代实施方式。在前述方案中，涉及的实施方式使来自属于同一无线运营商的两个单独基站的下行链路信号分别进入DAUl和DAU2输入端口。在替代实施方式中，来自例如属于不同无线运营商的第二基站的第二合成下行链路输入信号在DAU2RF输入端口处进入DAU2。在本实施方式中，属于第一运营商和第二运营商二者的信号分别被转换和传输到RRUl 603、RRU2 604、RRU3 605以及RRU4606。本实施方式提供了中立主机无线系统的示例，其中多个无线运营商共享由DAUl 601、DAU2 602、RRUl 603、RRU2604、RRU3 605以及RRU4606组成的共用基础设施。属于第一运营商和第二运营商二者的信号可以到达这里描述的全部RRU，因为DAUl 601和DAU2 602可以经由电缆613连接。由此，向DAUl 601提供的带宽607和向DAU2 602提供的带宽608可以达到这里描述的RRU中的任何RRU或者全部RRU。例如，如带宽输出609所示，可以将全部载波带宽607和608提供给RRUl 603。相比之下，如带宽输出610所示，可以仅带宽输入1、3、4、6需要被提供给RRU2 604。此外，如带宽输出611所示，可以仅带宽输入2、6需要被提供给RRU3 605。最后，如带宽输出612所示，RRU4 606可以仅需要提供带宽输入1、4、5和8。因此，例如根据这里提出的实施方式，两个不同的载波，每个分别控制DAUl和DAU2，能够提供到全部RRU的覆盖。所有前面提及的特性和优点为两个无线运营商中的每一个无线运营商增值。
[0045]参考图6，出现在RRU中的数字上变频器可以被编程以处理包括FDMA、CDMA、TDMA、OFDMA及其他的各种信号格式和调制类型。此外，存在于对应的RRU中的数字上变频器可以被编程以操作要在各种频带内被发送的信号。在本发明的一个实施方式中，其中宽带CDMA信号存在于例如与在到DAUl的输入端口处的载波I对应的带宽中，在RRU1、RRU2、和RRU4的天线端口处所发射的信号将是下述宽带CDMA信号，该宽带CDMA信号实际上与出现在与在到DAUl的输入端口处的载波I对应的带宽中的信号相同。
[0046]仍参考图6，应该理解的是出现在各自RRU中的数字上变频器可以被编程以将任何期望的合成信号格式发送到相应RRU天线端口中的每一个天线端口。作为示例，出现在RRUl和RRU2中的数字上变频器可以被如前所述动态地软件重配，使得出现在RRUl的天线端口处的信号能对应于图6所示的频谱轮廓610，并且出现在RRU2的天线端口处的信号也能对应于图6所示的频谱轮廓609。RRU容量的这种动态重新调整的一个应用可以是例如:倘若突然在与RRU2的覆盖区域对应的企业的区域召开公司会议。尽管本申请的一些实施方式的描述将基站信号607和608作为是处在不同频率上，但是本发明的系统和方法容易地支持下述配置:在该配置中，作为基站信号607和608的一部分的载波中的一个或更多个载波是相同的频率，因为基站信号被数字化、分组并且被路由且交换到期望的RRU。
[0047]图7示出了根据本发明的分布式天线系统的另一实施方式。灵活联播系统700可以被用于说明灵活联播针对上行链路信号的操作。如前面通过参考图6讨论下行链路信号那样图7所示的上行链路系统主要包括:用701指示的DAU1、用703指示的RRU1、用704指示的RRU2、用702指示的DAU2、用705指示的RRU3以及用706指示的RRU4。以与参考图6所说明的下行链路操作类似的方式，可以如下理解对图7所示的上行链路系统的操作。
[0048]在RRUl 703、RRU2 704、RRU3 705以及RRU4706中的每一个RRU中出现的数字下变频器被如前面所述动态地软件配置，使得基于要处理和滤波的期望的一个或多个上行链路频带来选择在相应的RRUl 703、RRU2 704、RRU3 705以及RRU4706的接收天线端口处出现的适当的期望的一个或多个信号格式的上行链路信号，并且将该上行链路信号转换并传输到DAUl 701或DAU2 702的适当的上行链路输出端口。DAU和RRU通过使用通用公共接口标准(CPRI)来构造与数据分组的无线电签名对应的各自的数据分组。如果其他接口标准唯一地标识具有各自RRU的数据分组，可以应用该其它接口标准则。报头信息连同标识了与各自数据分组对应的RRU和DAU的数据分组一起发送。
[0049]在图7所示的实施方式的一个示例中，RRUl 703和RRU3 705被配置成接收在载波2带宽内的上行链路信号，而RRU2 704和RRU4 706 二者被配置成拒绝在载波2带宽范围内的上行链路信号。在RRU3 705在其接收天线端口处接收到在载波2带宽范围内的要被适当滤波和处理的足够强的信号时，在RRU3内的数字下变频器利于处理和转换。类似地，在RRUl在其接收天线端口处接收到在载波2带宽范围内的要被适当滤波和处理的足够强的信号时，在RRUl 703内的数字下变频器利于处理和转换。基于有源信号合并算法对来自RRUl 703和RRU3 705的信号进行合并，并且将该信号馈送到与DAUl 701的上行链路输出端口连接的基站。术语“联播”经常被用于针对载波2带宽内的上行链路和下行链路信号来描述RRUl 703和RRU3 705的操作。术语“灵活联播”是指下述情况:本发明支持在针对每个载波带宽的信号合并处理中涉及特定RRU的动态和/或手动调整。
[0050]参考图7，出现在RRUl中的数字下变频器被配置成接收和处理在载波I至8带宽内的信号。出现在RRU2中的数字下变频器被配置成接收和处理在载波1、3、4和6带宽内的信号。出现在RRU3中的数字下变频器被配置成接收和处理在载波2和6带宽内的信号。出现在RRU4中的数字下变频器被配置成接收和处理在载波1、4、5和8带宽内的信号。由在四个RRU中的每一个RRU中执行的处理得到的相应的高速数字信号被路由到两个DAU。如前所述，来自四个RRU的上行链路信号在与各个基站对应的相应的DAU内合并。
[0051]本发明的一个方面包括在每一 RRU中的集成导频信标(Pilot Beacon)功能。在一个实施方式中，如后面要讨论的那样，每个RRU包括唯一的软件可编程导频信标。本方法意图在CDMA和/或WCDMA室内DAS网络中使用。一种非常类似的方法对于其他类型网络如LTE和WiMAX的室内位置准确度增强可以是有效的。因为已经经由包括网络的DAU来控制和监测每一 RRU，所以对于远程监测和控制导频信标不需要昂贵地部署额外的专用无线调制解调器。
[0052]对于CDMA网络和WCDMA网络二者使用RRU集成的导频信标方法。在RRU中的每个操作导频信标功能使用有效地将WCDMA或CDMA室内网络覆盖区域划分为多个小“地带”(各个小地带对应于低功率导频信标的覆盖区域)的唯一的PN码(在该区域中)。每个导频信标的位置、PN码以及RF功率电平被网络了解。每个导频信标经由该导频信标到DAU的连接同步到WCDMA或CDMA网络。
[0053]与来自基站的“动态”的发射信号不同，导频信标发射信号是有效地“静态”并且该信号的下行链路消息不会基于网络情况随时间改变。
[0054]对于WCDMA网络，在空闲模式下，各个移动用户终端能够执行对导频信标和由基站发送的下行链路信号的导频信号测量。在WCDMA移动用户终端转变为激活模式时，该WCDMA移动用户终端向服务小区报告该WCDMA移动用户终端的对于基站和对于导频信标的全部导频信号测量。对于CDMA网络，操作也非常类似。对于在室内网络中布置的某个RRU，该RRU可以被作为导频信标或者服务于在特定运营商带宽上的移动用户而提供，但不是二者。
[0055]对于WCDMA网络，使用全球标准化网络的目前固有的能力。WCDMA移动用户终端能够在空闲模式或者若干激活模式中的任何激活模式下测量最强的CPICH RSCP(导频信号编码功率)。此外，可以通过移动用户终端在空闲模式或者若干激活模式中的任一个激活模式下测量CPICH Ec/No。结果，移动用户终端将全部可用的RSCP和Ec/No测量经由服务基站(不管是室内还是室外)报告给网络。基于该信息，计算和/或确定可能性最大的移动用户终端位置。对于CDMA网络，操作与此处描述的过程非常类似。
[0056]参考图6的前面所述的本发明的实施方式涉及出现在例如与到DAUl的输入端口处的载波I对应的带宽内的宽带CDMA信号。在前面所述的实施方式中，在RRU1、RRU2和RRU4的天线端口处的发射信号是与出现在与到DAUl的输入端口处的载波I对应的带宽中的信号实际上相同的宽带CDMA信号。本发明的替代实施方式是下述实施方式:其中宽带CDMA信号出现在例如与到DAUl的输入端口处的载波I对应的带宽的范围内。然而，在替代实施方式中，在RRUl的天线端口处的发射信号稍微不同于之前的实施方式。在替代实施方式中，宽带CDMA信号出现在例如与到DAUl的输入端口处的载波I对应的带宽内。来自RRUl的发射信号是在到DAUl的输入端口处出现的宽带CDMA信号与专用WCDMA导频信标信号一起的组合。WCDMA导频信标信号被有意设定在基站导频信号的电平之下。
[0057]可以通过参考图8说明又一替代实施方式，其在CDMA信号由连接到DAUl的输入端口的基站产生的情况下应用。在本发明的该又一替代实施方式中，在RRUl的天线端口处的发射信号是在到DAUl的输入端口处出现的CDMA信号与专用CDMA导频信标信号一起的组合。CDMA导频信标信号被有意地设定在基站导频信号的电平之下。
[0058]本发明的实施方式提供提高确定室内无线用户的位置的准确度。图9描绘了使用多个远程无线电头单元(Remote Rad1 Head, RRU)和中央数字存取单元(DAU)的典型室内系统。每个远程无线电头提供关于由远程无线电头接收的数据的唯一报头信息。该报头信息结合移动用户的无线电签名被用于将该用户定位到特定小区。DAU信号处理可以识别单独的载波及其对应的时隙。唯一识别对应的RRU的报头包括在每个数据分组中。DAU可以检测与各个RRU关联的载波频率和对应的时隙。DAU具有用于相应的RRU识别各个载波频率和时隙的运行的数据库。载波频率和时隙是唯一标识GSM用户的无线电签名。
[0059]如图10所示，DAU经由以太网连接或者外部调制解调器与网络操作中心(NetworkOperat1n Center, N0C)通信。当发起E911呼叫时，与该NOC连接的移动交换中心(MobileSwitching Center, MSC)就可以识别用户发生该呼叫的对应的基站收发信台(BTS)。该用户可以被定位在BTS小区内。然后NOC向各个DAU发起请求以决定E911无线电签名是否在其室内小区内激活。DAU检查其数据库寻找激活的载波频率和时隙。如果该无线电签名在DAU中是激活的，则该DAU将向NOC提供对应的RRU的位置信息。
[0060]本发明的又一实施方式包括LTE以提供提高确定室内无线用户的位置的准确度。GSM使用单独的载波和时隙来区分用户，而LTE使用多个载波和时隙信息来区分用户。DAU可以同时检测多个载波及其对应的时隙以唯一识别LTE用户。DAU具有用于相应的RRU识别载波频率和时隙无线电签名的运行的数据库。当向DAU发起请求时，该信息就可以被从NOC检索出。
[0061]下面参考图11，可以理解本发明的再一替代实施方式。在图11的实施方式中，第一合成信号在第一 DAUl 100的RF输入端口处从基站1105进入第一 DAU 1100，并且来自例如属于不同的无线运营商的第二基站1110的第二合成下行链路输入信号在第二 DAU1115的RF输入端口处进入该DAU 1115。DAU 1100直接支持两个环1120和1125，DAU 1115直接支持两个环1130和1135，并且环1140在DAU 1100与DAU 1115之间共享。这些环中的每一个环包括一般地以1145指示并且经由例如光纤链路连接的菊花链接的DRU。要注意的是，信道A在与信道B相反的方向上传输。子集A中的下行链路信道绕各个环逆时针传输，而子集B中的信道绕各个环的顺时针方向传输。在本实施方式中，属于第一运营商和第二运营商二者的信号被转换并且被传输到环1140上的多个DRU 1145，因为DAU 1100和DAU1115是通过光纤电缆1140菊花链接的。本实施方式提供中立主机无线系统的示例，其中多个无线运营商共享包括DAU 1100、DAU 1115以及多个DRU 1145的公用基础设施。所有前面提及的特性和优点为两个无线运营商中的每一个无线运营商增值。还要理解的是，虽然图11示出了以菊花链方式链接的仅两个DAU，但是可以菊花链接更多个DAU，并且菊花链接的DAU也可以配置成与连接DRU的方式类似的环形配置。这种布置在下面的图15中示出。
[0062]下面参考图12，可以更好地理解本发明的替代实施方式。每个DRU具有可以基于来自特定远程单元的功率传输来调整的覆盖半径。DAU控制各个DRU的传输功率并且可以优化总覆盖区域。在所示出的实施方式中，DAU1202还是在NOC (未示出)的控制下，与基站1201关联并且依次与DRU1203、DRU1204以及DRU1205交互。向具有移动设备的用户1206提供在由三个DRU覆盖的整个区域的各处的相对均匀的覆盖。
[0063]下面参考图13，可以更好地理解再一替代实施方式。输入频带1305至1330(此处表示为在700MHz、800MHz、850MHz、1900MHz、210MHz以及2600MHz处的六个频带)被从BTS(未示出)输入到DAU 1300中。在这里讨论的其他功能中，DAU还包括:每个频带的RFIN部分，以及用于将频带分配给多个DRU (表示为DRUl至DRU60)的数字分配矩阵，沿三个单独的环1335、1340和1345构成菊花链接，用于实现期望覆盖。频带被传输到多个DRU的全部或者子集。频带、DAU、DRU以及环的具体数目仅为示例性的，实际上可以是适合网络的性能能力和需求的任何数目。
[0064]下面参考图14，可以更好地理解嵌入在DAU和DRU中的软件，该软件控制对这些装置的关键功能的操作。具体地，DAU嵌入式软件控制模块1400包括DAU管理控制模块1405和DAU监测模块1410。DAU管理控制模块1405与NOC 1415通信，并且也与DAU监测模块1410通信。一个这种关键功能是确定和/或设定被分配给特定DRU或者DRU组的适当数量的无线电资源(如RF载波、CDMA码或者TDMA时隙)以满足期望容量和吞吐量目标。如前面所述，在至少一些实施方式中，NOC 1415监测DAS操作并且将命令发送给DAU用于配置DRU以及DAU的各种功能。
[0065]除了其它功能，DAU监测模块还针对每个DRU检测哪些载波及其对应的时隙是激活的。DAU管理控制模块与DRU嵌入式软件控制模块1420在光纤链路控制信道上经由控制协议进行通信。在一个实施方式中，控制协议包括报头及数据分组，以便控制信息和数据二者一起作为消息被发送到DRU。在DRU中报头控制的DRU功能或特征通常是特定的实现并且除了其他的还可以包括测量上行链路和下行链路的功率、测量上行链路和下行链路的增益并且监测DRU中的警报。
[0066]进而，在DRU嵌入式软件控制模块中的DRU管理控制模块1425设定全部DRU数字上变频器1430的各个参数以使得由特定DRU或者DRU组能够发送或者不能够发送特定的无线电资源，并且还设定全部DRU数字下变频器1435的各个参数以使得由特定DRU或者DRU组能够发送或者不能够发送特定的无线电资源。此外，DRU嵌入式软件控制模块包括与DRU导频信标1445通信的DRU导频信标控制模块1440。
[0067]下面参考图15，示出了多个DAU的菊花链接配置及多个DRU的菊花链接配置的实施方式。在一个实施方式中，多个基站1500A至1500η分别与DAU 1505Α至DAU 1505η中的一个关联。该多个DAU是菊花链接的，并且每个DAU与可能或者没有以按照环形配置来设置的多个DRU的一个或更多个菊花链接的1510Α至1510m通信。要理解的是，如以上所讨论的那样，也可以按照环形配置来配置该多个DAU。
[0068]DAU监测模块中操作的算法——其针对每个DRU检测哪些载波和每个载波对应的时隙是激活的——向DAU管理控制模块提供信息以帮助识别例如何时加载的特定下行链路载波的百分比超过预定阈值，该预定阈值的值由DAU远程监测和控制功能1415通信到DAU管理控制模块。如果发生这种情况，则DAU管理控制模块可以自适应地修改系统配置以开始部署——通常缓慢但不一定必须缓慢——附加的无线电资源(如RF载波、CDMA码或者TDMA时隙)，由在其覆盖范围内需要这些无线电资源的特定DRU使用。同时，DAU管理控制模块通常自适应地修改系统配置以开始去除——通常还是缓慢地——特定DRU使用的某些无线电资源(如RF载波、CDMA码或者TDMA时隙)，该特定DRU在其覆盖区域内不再需要这些无线电资源。
[0069]应该注意，本文所述的实施例和实施方案仅为了说明性目的，根据其构思向本领域技术人员暗示了多种修改或变化，并且这些修改或变化包括在本申请的精神和范围内以及附加权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种网络，包括: 第一基站收发信台(BTS)，可操作地提供包括多个第一载波的第一信号； 第二 BTS，可操作地提供包括多个第二载波的第二信号； 一组一个或更多个数字存取单元(DAU)，所述一个或更多个DAU中的每一个DAU被耦接到所述第一 BTS或者所述第二 BTS中的至少一个BTS ；以及 一组一个或更多个数字远程单元(DRU)，所述DRU中的每一个DRU被耦接到所述一个或更多个DAU中的一个DAU并且可操作地广播所述第一信号或者所述第二信号。
2.根据权利要求1所述的网络，其中，所述第一BTS与第一基础设施供应商关联并且所述第二 BTS与第二基础设施供应商关联。
3.根据权利要求2所述的网络，其中，所述第一基础设施供应商和所述第二基础设施供应商是同一基础设施供应商。
4.根据权利要求1所述的网络，其中，一个或更多个BTS使用不同的广播协议提供包括多个载波的信号。
5.根据权利要求4所述的网络，其中，所述不同的广播协议包括CDMA或者WCDMA中的至少之一。
6.根据权利要求4所述的网络，其中，所述不同的广播协议包括LTE。
7.根据权利要求1所述的网络，其中，所述一个或更多个DAU包括经由以太网电缆、光纤、视线链路的微波线、无线链路的微波线或卫星链路的微波线中的至少之一所耦接的多个 DAU。
8.根据权利要求7所述的网络，其中，所述一个或更多个DAU包括经由以太网电缆、光纤、视线链路的微波线、无线链路的微波线或卫星链路的微波线中的至少之一耦接到所述多个DRU的多个DAU。
9.根据权利要求1所述的网络，其中，所述一个或更多个DRU包括以菊花链配置连接的多个DRU。
10.根据权利要求1所述的网络，其中，所述一个或更多个DRU包括以星型配置连接到所述一个或更多个DAU的多个DRU。
11.根据权利要求1所述的网络，其中，所述一个或更多个DAU中的每一个DAU经由以太网电缆、光纤、视线链路的微波线、无线链路的微波线或卫星链路的微波线中的至少之一耦接到所述第一 BTS或者所述第二 BTS中的至少一个BTS。
12.—种操作虚拟DAS网络的方法，所述方法包括: 从第一 BTS接收包括第一多个载波的第一信号； 从第二 BTS接收包括第二多个载波的第二信号； 将所述第一信号和所述第二信号路由到第一 DRU ;以及 将所述第一信号和所述第二信号路由到第二 DRU。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括: 基于地理使用模式将多个DRU中的一个DRU与所述第一信号和所述第二信号关联，所述多个DRU包括所述第一 DRU和所述第二 DRU。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述第一信号和所述第二信号路由到所述第二 DRU包括通过多个DAU路由所述第一信号和所述第二信号。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一BTS与第一基础设施供应商关联并且所述第二 BTS与第二基础设施供应商关联。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一基础设施供应商和所述第二基础设施供应商是同一基础设施供应商。
17.一种操作虚拟DAS网络的方法，所述方法包括: 从第一 BTS接收第一信号； 从第二 BTS接收第二信号； 将所述第一信号路由到第一 DRU ； 将所述第二信号路由到第二 DRU ； 从所述第一 BTS接收第三信号；以及 将所述第三信号路由到所述第二 DRU。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括: 重复地将所述第一 DRU分配给多个BTS中的一个BTS，所述多个BTS包括所述第一 BTS和所述第二 BTS。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，至少部分地因试图在所述网络中的DRU上平均地分配组合的BTS资源而分配所述第一 DRU。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，将所述第三信号路由到所述第二DRU包括通过多个DAU路由所述第三信号。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一BTS与第一基础设施供应商关联并且所述第二 BTS与第二基础设施供应商关联。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一基础设施供应商和所述第二基础设施供应商是同一基础设施供应商。
【文档编号】H04W4/00GK104081795SQ201280066289
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年11月6日 优先权日:2011年11月7日
【发明者】阿尔伯特·S·李, 肖恩·帕特里克·斯特普尔顿, 保罗·莱姆森, 加里·斯佩达列雷 申请人:大理系统有限公司