上/下行天线拉远装置、发射机、接收机和信道测量方法

摘要

本发明提供一种上/下行天线拉远装置、发射机、接收机和信道测量方法，涉及信道测量技术。其中用于分布式多链路多天线宽带信道测量系统的下行天线拉远装置，包括：电光转换器，用于将来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射单元所发出的射频信号调制为光信号；与所述电光转换器连接的光纤，用于传输经所述电光转换器调制后的光信号；与所述光纤连接的天线拉远单元，包括：与所述光纤连接的光电转换器，用于接收所述光纤传输的光信号，并将所述光信号解调为射频信号。通过本发明的实施例，使得对分布式信道的测量能够更加灵活、方便。

说明书

技术领域

本发明涉及信道测量技术，特别是涉及一种上/下行天线拉远装置、发射机、接收机和信道测量方法。

背景技术

在传统的蜂窝网络架构下，单链路多输入多输出技术已经成为新一代无线通信系统的主流标准之一，但是由于受到路径损耗、阴影效应以及相邻小区共信道信号干扰的影响，小区边缘用户很难达到和小区中心用户相同的频谱效率和服务质量(QoS)等级，因此基站侧发射天线必须提高射频输出功率才能有效保证边缘小区用户的覆盖，这在无形中增加了输出能量消耗，不适应未来绿色通信发展的需求。除此之外，传统蜂窝小区在用户高速移动过程中，必须提供良好的功率控制、无线资源管理及越区切换调度。但是随着通信频点的逐渐升高，小区覆盖面积逐渐变小，从而造成频繁的越区切换调度，这将会给核心网络造成很大的负载压力，因此必须采用一种新型网络架构来实现更高频谱效率、更低中断概率以及更加可靠通信链路的目标。

目前，针对现有蜂窝体系结构演进提出的分布式网络架构，利用光纤或同轴电缆将射频输出端口拉远到地理上相互分离的不同位置，可以有效解决传统蜂窝网络所遇到的难题。例如当用户在不同天线端口间运动的时候，可以通过选择虚拟天线集合来服务于多小区的用户群体，从而避免频繁越区切换管理的问题，并有效降低核心网络的负荷。除此之外，对位于小区边缘位置的用户群体，可以选择与用户相隔距离最近的分布式虚拟天线集合，进行LoS(Line of Sight，视距)条件下的通信，因此可以有效改善蜂窝小区边缘用户的服务质量等级，这样各分布式发送端口可以采用较低的发射功率覆盖所服务的小区从而节省能源消耗。从上述分析可以看到，分布式网络系统已具备了覆盖、频谱效率和发射功率等方面的巨大优势。因此，考虑到合理开发频谱资源以适应未来不断提高的业务数据速率，以及优化网络结构以用于未来无线移动数据接入和组网的需要，对宽带、多天线、分布式特征下的无线传播特性的研究必然成为未来通信系统的基础和关键所在。只有在充分研究和了解所设计系统的信道特征后，才能采取与之相适应的各种物理层和上层技术，从而充分挖掘该系统的容量，并进一步优化系统的性能。

在实际的地理环境中进行无线信道的测量，是了解真实信道特征的最佳途径。通过信道测量可以获得重要的信道研究工具，其中最基本的就是信道冲激响应，在此基础上可以抽取并统计得到不同频段的大尺度损耗、以及空、时、频域上的小尺度衰落参数和其他相关特性。同时，测量数据还可以为信道建模提供参考数据，以此来验证模型的有效性和合理性。

传统的信道测量方法和装置，只能用于单链路的信道测量。因此，需要一种新的技术方案，以适用于分布式多天线宽带信道的测量。

发明内容

本发明的目的是提出一种上/下行天线拉远装置、发射机、接收机和信道测量方法，以使得对分布式信道的测量能够更加灵活、方便。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于分布式多链路多天线宽带信道测量系统的下行天线拉远装置，包括：电光转换器，用于将来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统发射单元所发出的射频信号调制为光信号；与所述电光转换器连接的光纤，用于传输经所述电光转换器调制后的光信号；与所述光纤连接的天线拉远单元，所述天线拉远单元包括：与所述光纤连接的光电转换器，用于接收所述光纤传输的光信号，并将所述光信号解调为射频信号。

在一个实施例中，所述天线拉远单元还包括：与所述光电转换器连接的功率放大器，用于对经所述光电转换器解调后的射频信号进行功率放大，从而确定馈入天线的发送功率。

为实现上述目的，本发明还提供了一种包括下行天线拉远装置的发射机，所述下行天线拉远装置包括：电光转换器，用于将来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射单元所发出的射频信号调制为光信号；与所述电光转换器连接的光纤，用于传输经所述电光转换器调制后的光信号；与所述光纤连接的天线拉远单元，所述天线拉远单元包括：与所述光纤连接的光电转换器，用于接收所述光纤传输的光信号，并将所述光信号解调为射频信号。所述发射机还包括：与所述下行天线拉远装置连接的主控装置，用于调度各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配，所述主控装置包括与所述下行天线拉远装置连接的功率放大器，用于对所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射单元所发出的射频信号进行功率放大，并发送给所述下行天线拉远装置。

为实现上述目的，本发明还提供了一种包括下行天线拉远装置的发射机，所述下行天线拉远装置包括：电光转换器，用于将来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射单元所发出的射频信号调制为光信号；与所述电光转换器连接的光纤，用于传输经所述电光转换器调制后的光信号；与所述光纤连接的天线拉远单元，所述天线拉远单元包括：与所述光纤连接的光电转换器，用于接收所述光纤传输的光信号，并将所述光信号解调为射频信号。所述天线拉远单元还包括：与所述光电转换器连接的功率放大器，用于对经所述光电转换器解调后的射频信号进行功率放大，从而确定馈入天线的发送功率。所述发射机还包括：与所述下行天线拉远装置连接的主控装置，用于调度各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于上述的发射机的信道测量方法，包括：将所述发射机的天线阵列分成多个端口，其中，每个所述端口配置有多天线组，所述端口与所述下行天线拉远装置相连接；通过所述光纤，将所述天线拉远单元和所述多天线组作为整体，拉远到地理上与所述发射机的其它天线拉远单元和多天线组整体，相互分离的位置；通过所述天线拉远单元和多天线组，采集不同地理位置上的实时信道冲激响应数据；通过对实时信道冲激响应数据的分析和处理，获取能够反映分布式多链路无线信道特征的多维参数。

为实现上述目的，本发明还提供了一种用于分布式多链路多天线宽带信道测量系统的上行天线拉远装置，包括：天线拉远单元，所述天线拉远单元包括：电光转换器，用于将来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统所接收到的射频信号调制为光信号；与所述电光转换器连接的光纤，用于传输经所述电光转换器调制后的光信号；与所述光纤连接的光电转换器，用于接收所述光纤传输的光信号，并将所述光信号解调为射频信号。

在一个实施例中，所述天线拉远单元还包括：与所述电光转换器连接的低噪声放大器，用于放大从接收天线馈入的射频信号的功率，其中，所述射频信号来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射机，所述低噪声放大器将经放大后的射频信号发送给所述电光转换器。

为实现上述目的，本发明还提供了一种包括上行天线拉远装置的接收机，所述上行天线拉远装置包括：天线拉远单元，所述天线拉远单元包括：电光转换器，用于将来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统所接收到的射频信号调制为光信号；与所述电光转换器连接的光纤，用于传输经所述电光转换器调制后的光信号；与所述光纤连接的光电转换器，用于接收所述光纤传输的光信号，并将所述光信号解调为射频信号。所述接收机还包括：与所述上行天线拉远装置连接的主控装置，用于调度各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配，所述主控装置包括与所述上行天线拉远装置连接的低噪声放大器，用于放大来自所述光电转换器的射频信号的功率。

为实现上述目的，本发明还提供了一种包括上行天线拉远装置的接收机，所述上行天线拉远装置包括：天线拉远单元，所述天线拉远单元包括：电光转换器，用于将来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统所接收到的射频信号调制为光信号；与所述电光转换器连接的光纤，用于传输经所述电光转换器调制后的光信号；与所述光纤连接的光电转换器，用于接收所述光纤传输的光信号，并将所述光信号解调为射频信号。所述天线拉远单元还包括：与所述电光转换器连接的低噪声放大器，用于放大从接收天线馈入的射频信号的功率，其中，所述射频信号来自所述分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射机，所述低噪声放大器将经放大后的射频信号发送给所述电光转换器。所述接收机还包括：与所述上行天线拉远装置连接的主控装置，用于调度各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于上述接收机的信道测量方法，包括：将所述接收机的天线阵列分成多个端口，其中，每个所述端口配置有多天线组，所述端口与所述上行天线拉远装置相连接；通过所述光纤，将所述天线拉远单元和所述多天线组作为整体，拉远到地理上与所述发射机的其它天线拉远单元和多天线组整体，相互分离的位置；通过所述天线拉远单元和多天线组，采集不同地理位置上的实时信道冲激响应数据；通过对实时信道冲激响应数据的分析和处理，获取能够反映分布式多链路无线信道特征的多维参数。

基于上述技术方案，根据本发明的实施例，通过上行/下行天线拉远装置，信道测量方法及系统能够用于在各种传播环境下对分布在不同地理位置的多个多天线系统中的宽带信道同时进行准确测量，从而能够将实测得到的数据进一步用于多维信道特征提取、信道容量分析、建模和系统规划等。通过本发明的实施例，使得对分布式信道的测量能够更加灵活、方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步解释，构成本发明的一部分。本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例的分布式多链路多天线宽带信道测量系统的结构示意图。

图2为根据本发明实施例的下行天线拉远装置的结构示意图。

图3为根据本发明另一实施例的下行天线拉远装置的结构示意图。

图4为根据本发明实施例的发射机的结构示意图。

图5为根据本发明另一实施例的发射机的结构示意图。

图6为根据本发明实施例的信道测量方法的流程图。

图7为根据本发明实施例的上行天线拉远装置的结构示意图。

图8为根据本发明另一实施例的上行天线拉远装置的结构示意图。

图9为根据本发明实施例的接收机的结构示意图。

图10为根据本发明另一实施例的接收机的结构示意图。

图11为根据本发明另一实施例的信道测量方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更详细的描述，其中说明本发明的示例性实施例。在附图中，相同的标号表示相同或者相似的组件或者元素。

图1为根据本发明实施例的分布式多链路多天线宽带信道测量系统100的结构示意图。分布式多链路多天线宽带信道测量系统100包括主控装置102、端口104、天线拉远单元106和光纤108。

主控装置102可以用于调度各端口104的切换时隙，以及对无线资源的管理和分配。在分布式多链路多天线宽带信道测量系统100中，可以将天线阵列按照信道测量任务(例如，城市宏蜂窝(UMa)、城市微蜂窝(UMi)、郊区宏蜂窝(SMa)、农村宏蜂窝(RMa)、室内热点(InH)地区等)的不同分成多个端口104，并为每个端口104配置多天线组。

通过光纤108，将天线拉远单元106和端口104的多天线组作为整体，拉远到地理上与发射机或接收机的其它天线拉远单元106和端口104多天线组整体，相互分离的位置。

根据本发明的实施例，分布式多链路多天线宽带信道测量系统100可以用于不同频段、在不同的传播环境下对分布式无线信道进行测量，例如，在IMT-Advanced所分配频段下，对ITU-R M.2135所规定的UMa，UMi，SMa，RMa，InH等场景，开展分布式网络架构下的信道测量。通过天线拉远单元106与端口104，不仅可以获得分布式多链路多天线测量系统在不同覆盖范围、不同天线阵列配置下的信道冲激响应数据(信道特征)，除此之外，通过测量所得到的信道冲激响应还可以进一步用于多维信道参数估计、信道容量分析和建模，也可以为分布式无线通信系统的研究、开发和评估提供详细的信道特征和仿真模型。

图2为根据本发明实施例的下行天线拉远装置200的结构示意图。下行天线拉远装置200包括电光转换器202、光纤204和天线拉远单元210。

电光转换器202，用于将来自分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射单元所发出的射频信号调制为光信号。

与电光转换器202连接的光纤204，用于传输经电光转换器调制后的光信号。

与光纤204连接的天线拉远单元210，包括：与光纤连接的光电转换器212。光电转换器212用于接收光纤204传输的光信号，并将光信号解调为射频信号。

通过为分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射机增设下行天线拉远装置，可以利用光纤将天线拉远单元分布在不同的地理位置上，从而可以对分布式多天线系统的宽带信道特性进行准确测量。通过本发明的实施例，使得对分布式网络架构下的信道测量更加灵活、方便。

图3为根据本发明特征，所附另一实施例的下行天线拉远装置300结构示意图。下行天线拉远装置300包括电光转换器302、光纤304和天线拉远单元310。

电光转换器302，用于将来自分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射单元所发出的射频信号调制为光信号。

与电光转换器302连接的光纤304，用于传输经电光转换器调制后的光信号。

与光纤304连接的天线拉远单元310，包括：光电转换器312和功率放大器314。其中，与光纤304连接的光电转换器312，用于接收光纤传输的光信号，并将光信号解调为射频信号。与光电转换器312连接的功率放大器314，用于对经光电转换器312解调后的射频信号进行功率放大，从而确定馈入天线的发送功率。

图4为根据本发明实施例的发射机400的结构示意图。发射机400包括主控装置402和下行天线拉远装置200。下行天线拉远装置200于上文进行描述，此处不再赘述。

主控装置402与下行天线拉远装置200相连接，用于调度各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配。在一个实施例中，主控装置402包括功率放大器404。功率放大器404通过天线切换单元和端口，与下行天线拉远装置200连接，用于对分布式多链路多天线宽带信道测量系统发射单元发出的射频信号进行功率放大，并发送给下行天线拉远装置200。将功率放大器404集中安装在主控装置402中，不仅可以降低分布式信道测量设备的整体成本，同时还可以满足对输出功率的统一调度和分配。主控装置402还包括发射单元和天线切换单元。发射单元用于将基带信号转换成射频输出信号。天线切换单元在主控装置的控制下，用于完成不同端口间的切换。

图5为根据本发明另一实施例的发射机500的结构示意图。发射机500包括主控装置502和下行天线拉远装置300。下行天线拉远装置300于上文进行描述，此处不再赘述。

主控装置502与下行天线拉远装置300相连接，用于调度各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配。将功率放大器314分别安装在下行天线拉远装置300中，当满足信道测量系统输出总功率一定的条件下，通过对每一个输出端口的功率进行灵活配置，可以有效扩展所测量小区的实际覆盖面积，并提升小区边缘接收信号的质量。但上述方法会相应增加测量设备的整体成本，因此，在信道测量过程中，可以根据实际测量需求，在降低设备成本和提升测量灵活性之间进行折中。

主控装置502还包括发射单元和天线切换单元。发射单元用于将基带信号转换成射频输出信号。天线切换单元在主控装置的控制下，用于完成不同端口间的切换。

本领域的技术人员可以理解，配置了天线拉远装置的发射机不局限于蜂窝小区的固定位置(例如蜂窝小区的几何中心)，而可以通过调整各天线拉远单元的布网位置实现分布式覆盖和测量。

图6为根据本发明实施例的信道测量方法600的流程图。信道测量方法600的描述基于上述图4的发射机400或图5的发射机500，但不限于发射机400或发射机500的结构形式。

在步骤602中，将发射机的天线阵列分成多个端口，其中，每个端口配置有多天线组，端口与下行天线拉远装置相连接。天线阵列可以是例如ODA(Omni Direction Antenna，全向天线)或ULA(UniformLinear Antenna，均匀线性天线)或UCA(Uniform Circular Antenna，均匀环形天线)的配置。在一个实施例中，可以将天线阵列按照信道测量任务(例如，城市宏蜂窝(UMa)、城市微蜂窝(UMi)、郊区宏蜂窝(SMa)、农村宏蜂窝(RMa)、室内热点(InH)地区等)的不同分成多个端口，并为每个端口配置多天线组。

在步骤604中，通过光纤，将天线拉远单元和多天线组作为整体，拉远到地理上与发射机的其它天线拉远单元和多天线组整体，相互分离的位置。

在步骤606中，通过天线拉远单元和多天线组，采集不同地理位置上的实时信道冲激响应数据。

在步骤608中，通过对实时信道冲激响应数据的分析和处理，获取能够反映分布式多链路无线信道特征的多维参数。

在一个实施例中，在进行测量之前，可以对下行天线拉远装置进行校准，以消除测量设备固有的系统响应，从而获得完整的无线信道传播特性。

图7为根据本发明实施例的上行天线拉远装置700的结构示意图。上行天线拉远装置700包括：天线拉远单元710、光纤704和光电转换器706。

天线拉远单元710，包括：电光转换器712，用于将来自分布式多链路多天线宽带信道测量系统发射机的射频信号调制为光信号。

与电光转换器712连接的光纤704，用于传输经电光转换器712调制后的光信号。

与光纤704连接的光电转换器706，用于接收光纤704传输的光信号，并将光信号解调为射频信号。

通过为分布式多链路多天线宽带信道测量系统的发射机增设上行天线拉远装置，可以利用光纤将天线拉远单元分布在不同的地理位置上，从而可以对分布式多天线系统的宽带信道特性进行准确测量。通过本发明的实施例，使得对分布式网络架构下的信道测量更加灵活、方便。

图8为根据本发明特征，所附另一实施例的上行天线拉远装置800结构示意图。上行天线拉远装置800包括：天线拉远单元810、光纤804和光电转换器806。

天线拉远单元810，包括：电光转换器812和低噪声放大器814。其中，电光转换器812用于将来自分布式多链路多天线宽带信道测量系统接收到的射频信号调制为光信号。与电光转换器812连接的低噪声放大器814，用于放大从接收天线馈入的射频信号功率，目的在于提高输出信噪比，其中，射频信号来自分布式多链路多天线宽带信道测量系统发射机，低噪声放大器814将经放大后的射频信号发送给电光转换器812。

与电光转换器812连接的光纤804，用于传输经电光转换器812调制后的光信号。

与光纤804连接的光电转换器806，用于接收光纤804传输的光信号，并将光信号解调为射频信号。

图9为根据本发明实施例接收机900所绘制出的结构示意图。接收机900包括主控装置902和上行天线拉远装置700。上行天线拉远装置700于上文进行描述，此处不再赘述。

主控装置902与上行天线拉远装置700相连接，用于调度主控装置各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配。在一个实施例中，主控装置902包括低噪声放大器904。低噪声放大器904通过天线切换单元和端口，与上行天线拉远装置700连接，用于放大来自光电转换器的射频信号的功率。将低噪声放大器904集中安装在主控装置902中，可以降低分布式信道测量设备的整体成本。主控装置902还包括接收单元和天线切换单元。接收单元用于将射频信号转换成基带信号。天线切换单元在主控装置的控制下，用于完成不同端口间的切换。

图10为根据本发明另一实施例的接收机1000的结构示意图。接收机1000包括主控装置1002和上行天线拉远装置800。上行天线拉远装置800于上文进行描述，此处不再赘述。

主控装置1002与上行天线拉远装置800相连接，用于调度主控装置各端口的切换时隙，以及对无线资源进行管理和分配。将低噪声放大器904分别安装在上行天线拉远装置800中，可以对每一个接收端口进行灵活配置，满足各端口分布式信道测量接收信号的SNR需求。但上述方法会相应增加测量设备的整体成本，因此，在信道测量过程中，可以根据实际测量需求，在降低设备成本和提升测量灵活性之间进行折中。主控装置1002还包括接收单元和天线切换单元。接收单元用于将射频信号转换成基带信号。天线切换单元在主控装置的控制下，用于完成不同端口间的切换。

本领域的技术人员可以理解，配置了天线拉远装置的接收机不局限于蜂窝小区的固定位置(例如蜂窝小区的几何中心)，而可以通过调整各天线拉远单元的布网位置实现分布式覆盖和测量。

图11为根据本发明另一实施例的信道测量方法1100的流程图。信道测量方法1100的描述基于上述图9的接收机900或图10的接收机1000，但不限于接收机900或接收机1000的结构形式。

在步骤1102中，将接收机的天线阵列分成多个端口，其中，每个端口配置有多天线组，端口与上行天线拉远装置相连接。在一个实施例中，可以将天线阵列按照信道测量任务(例如，城市宏蜂窝(UMa)、城市微蜂窝(UMi)、郊区宏蜂窝(SMa)、农村宏蜂窝(RMa)、室内热点(InH)地区等)的不同分成多个端口，并为每个端口配置多天线组。

在步骤1104中，通过光纤，将天线拉远单元和多天线组作为整体，拉远到地理上与接收机的其它天线拉远单元和多天线组整体，相互分离的位置。

在步骤1106中，通过天线拉远单元和多天线组，采集不同地理位置上的实时信道冲激响应数据。

在步骤1108中，通过对实时信道冲激响应数据的分析和处理，获取能够反映分布式多链路无线信道特征的多维参数。

在一个实施例中，在进行测量之前，可以对上行天线拉远装置进行校准，以消除测量设备固有的系统响应，从而获得完整的无线信道传播特性。

本领域的技术人员可以理解，本发明的实施例能够适用于单小区情况下，分布式单用户及多用户无线信道的测量，也能够适用于多小区情况下，分布式单用户及多用户无线信道的测量。另外，本发明的实施例可用于测量分布式多链路多入多出系统、单入多出系统、多入单出系统或单入单出系统。本发明适用于不同场景、频段及测量目标，能够直接获得分布式多天线系统的信道冲激响应。本发明的实施例，不仅适用于TDD(Time Division Duplexing，时分双工)信道测量，同时也可以推广到FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)信道测量。在满足信道测量精度，即TDD系统要求满足相干时间，FDD系统要求满足相干带宽的条件下，通过本发明的实施例能获得反映分布式无线信道传播特性的时域、频域参数。

根据本发明的实施例，通过上行/下行天线拉远装置，信道测量方法及系统能够用于在各种传播环境下对分布在不同地理位置的多个多天线系统中的宽带信道同时进行准确测量，从而能够将实测得到的数据进一步用于多维信道特征提取、信道容量分析、信道建模和网络规划等。通过本发明的实施例，使得对分布式信道的测量能够更加灵活、方便，并且，通过本发明的实施例，能够准确地反映真实无线信道传播环境，从而获得不同覆盖范围、不同天线阵列的信道数据(信道特征)，从而为无线通信系统中的传输技术、资源管理和网络规划等提供参考和依据。

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。