[发明专利]针对大规模天线阵列的模数混合射频光纤传输架构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种通信领域的技术，具体是一种针对远距离分布式大规模天线阵列的模数混合射频光纤传输架构。

背景技术

为了应对更加复杂的应用环境，大规模MIMO(Multiple‐Input Multiple‐Output，多输入多输出)无线通信系统可以采用远距离、分布式的布阵形式，以满足日益增长的传输速度和用户容量需求。远距离、分布式布阵的优势明显：对于基站而言，能够大大提升空间能量分布的均匀程度，有效降低整网的能量消耗水平，同时提升基站系统的空间协作水平，提高无线通信系统的传输速度和用户容量；对于用户而言也可以有效降低对终端的辐射功率要求，从而有效延长移动终端设备的电池续航时间，同时降低移动终端电磁辐射带来的健康风险。但是，目前分布式阵列仍然面临一些问题：采用分布式布阵后，远距离阵元间并不能保证良好的相参特性，难以统一控制和管理，分布式布阵的维护成本较高。

使用ROF(Radio Over Fiber，射频光纤传输)技术是克服分布式大规模阵列布阵瓶颈的有效途径。光纤在特定波长具有长距离低损耗的特点，支持射频信号的远距离低损耗传输，可以保证分布化后的远距离阵元之间的相参特性。光纤本身成本低廉、使用寿命长，光‐电转换技术也比较成熟，使得ROF技术成为一个经济性较好的选择。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103716089A，公开(公告)日2014.04.09，公开了一种射频信号光纤稳相传输方法。具体为：发送端将需传输射频信号进行光调制后通过光纤向接收端传输；接收端将频率为需传输射频信号频率的一半的本振信号进行光调制后通过所述光纤向发送端传输，发送端将接收到的本振信号的光调制信号通过所述光纤返回至接收端；接收端对光纤中输入的光信号进行解调，得到混合射频信号，然后从混合射频信号中分别提取出与需传输射频信号频率相同的第一信号以及与本振信号频率相同的第二信号；最后，先将第一信号与本振信号进行上变频，之后再将所得到的信号与第二信号进行下变频，最终得到稳相传输射频信号。但该技术在远距离、分布式的大规模MIMO天线阵列场景下，模拟ROF传输方式会引入非线性失真和噪声干扰，导致接收端的动态范围恶化，不能适应多用户间信号强度差异大的情况。

发明内容

本发明针对模拟ROF动态上的限制和数字ROF成本较高的问题，提出一种模数混合射频光纤传输架构，针对远距离分布式大规模天线阵列的模数混合射频光纤传输架构，针对大规模MIMO(Multiple‐Input Multiple‐Output，多输入多输出)天线阵列的远距离、分布式的布阵场景，基于模数混合的ROF(Radio Over Fiber，射频光纤传输)技术，实现远距离分布式天线阵和近端数据处理设备之间的上/下行信号传输。其中上行链路采用数字ROF技术，有效提升了上行链路的接收动态范围，下行链路采用模拟ROF技术，简化远端模块结构，降低制造成本，并在下行链路中复用一路控制信号，完成对远端模块及天线阵元的实时控制。这种模数混合射频光纤传输架构，兼具经济性与可靠性，适用于远距离分布式大规模天线阵列的应用场景。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明采用远端模块分布式处理和近端模块集中式处理的架构，包括：远距离分布式天线阵与之射频光纤相连的近端数据处理设备，其中：远距离分布式天线阵包含多个远端模块，该远端模块与对应的天线阵元相连，并以分布式的方式完成上/下行信号的接收和发送；近端数据处理设备包含多个与所述远端模块对应连接的近端模块以及与近端模块相连的信号处理单元，该信号处理单元以集中式的方式完成上/下行链路的信号处理。

所述的分布式的方式完成上/下行信号的接收和发送是指：由远端模块进行模数转换产生上行信号且上行链路传输数字信号至近端模块；

所述的集中式的方式完成上/下行链路的信号处理是指：由近端模块进行数模转换产生下行信号且下行链路传输模拟信号至远端模块。