[发明专利]面向高效移动前传的弹性带宽信道聚合分离方法及装置

说明书

本发明请求保护一种面向高效移动前传的弹性带宽信道聚合分离方法及装置。在发送端，首先针对不同带宽的移动信号动态地选取I/Q波形的过采样系数和数字正交滤波器的中心频率与带宽。然后，对移动信号I/Q波形进行时域上采样和数字正交滤波。最后，通过数字域相加实现不同带宽的移动信号在频域中无谱重叠的信道聚合。在接收端，光电流经模数转换器后输入多个并行的数字正交滤波器实现信道分离，进而通过时域下采样恢复发送的移动信号。与基于FFT/IFFT运算的传统弹性带宽信道聚合分离方法相比，本发明不仅显著降低高效移动前传中光收发机数字信号处理的运算复杂度、信号时延和设计与开发难度，而且通信系统构建简单，硬件易实现。

技术领域

本发明属于光纤无线融合接入技术领域，尤其是面向5G和B5G移动前传的高频谱效率、低复杂度、低时延和硬件易实现的弹性带宽移动信号聚合分离方法及装置。

背景技术

随着移动互联网的快速发展和智能手机的迅速普及，无线接入网的数据流量呈现爆炸式增长。传统的分布式无线接入网已无法满足用户对带宽和性能的需求，因此业界提出云无线接入网(Cloud-radio access network,C-RAN)。通过协作技术在基站间共享基带处理资源，C-RAN可以提供高速灵活、低成本和低能耗的无线宽带接入。在C-RAN中，传统分布式基站的远程无线电单元(RRH)被拉远至无限接近射频天线。同时，基带处理单元(BBU)迁移并集中于中心机房，形成虚拟化BBU池。因此，C-RAN中出现了一个连接BBU池和RRH的重要部分，即移动前传。

传统的移动前传主要基于数字光载无线(D-RoF)技术，如通用公共射频接口(CPRI)和开放基站架构协议(OBSAI)。在D-RoF中，不同天线单元发送(接收)的移动信号被采样和量化，通过时分复用方式聚合连续时间波形的同相和正交数字比特流，最后利用强度调制直接检测(IMDD)通断键控(OOK)光链路实现信道聚合比特流的传输。虽然D-RoF技术对信号传输损伤具有良好的容忍性，但是信号的数字化处理极大降低移动前传的带宽利用率。随着移动信号带宽的增大，载波聚合信道数目的增加，以及小蜂窝基站的密集部署，基于D-RoF的移动前传将面临严重的数据速率瓶颈。

近年来，为了获得高带宽利用率的移动前传，业界提出基于模拟光载无线(A-RoF)技术的高效移动前传。在数字信号处理(DSP)中频变换的基础上，高效移动前传主要采用基于FFT/IFFT运算的频分复用方式聚合不同天线单元发送(接收)的移动信号，并在单波长IMDD模拟光链路中实现信道聚合信号的传输。虽然该方案能够有效地实现移动信号的弹性带宽信道聚合与分离，但是当大量的移动信号需要进行信道聚合与分离时，大规模的FFT/IFFT运算将显著提高信道聚合与分离的运算复杂度。即使利用频域加窗FDW技术降低FFT/IFFT的长度，FFT/IFFT和FDW涉及的大量乘法运算也不可避免。因此，该方案具有较大的运算量、较长的信号时延和硬件实现困难等问题，难以满足移动前传系统对运算复杂度、时延和成本的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种面向高效移动前传的弹性带宽信道聚合分离方法及装置，能够满足未来移动前传系统对低运算复杂度、低时延和低成本的需求。

为了实现上述目标，本发明采用的技术方案是：一种面向高效移动前传的弹性带宽信道聚合分离方法及装置，包括BBU端和RRU端发送/接收移动前传链路中不同带宽的移动信号。

在发送端，首先对不同带宽的移动信号进行I/Q分离，同时在时域K倍上采样I分量和Q分量，即在两个连续样本之间插入K-1个零。上采样系数K取决于数模转换器DAC的采样速率和移动信号的采样速率。然后，将上采样后的I分量和Q分量分别进行数字正交滤波，进而在数字域中将滤波后的移动信号I/Q分量相加，从而实现移动信号的弹性带宽信道聚合。最后，将聚合信号输入一个数模转换器DAC完成数模转换。

在接收端，首先将光电转换后的电信号经过一个模数转换器ADC完成模数转换。然后，对模数转换后的电信号进行多路并行的数字正交滤波和时域下采样。最后，通过I/Q重组完成移动信号的弹性带宽信道分离与恢复。