Беспроводная fronthaul - сеть с агрегированием в неизменном виде

Беспроводная fronthaul - сеть с агрегированием в неизменном виде

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

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

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

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

Сущность изобретения

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

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

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

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

Краткое описание чертежей

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Детализированное описание

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В направлении восходящей линии связи в RAU - блоке (410), с антенным переключателем (451) сопряжен DC - преобразователь (412). DC - преобразователь (412) представляет собой анал