[发明专利]用于相干网络MIMO的天线同步

说明书

技术领域

本发明涉及对分布在无线传输系统中的不同位置处的多个RF天线站的RF天线信号进行同步的方法。本发明还涉及适用于执行该方法的无线传输系统。

背景技术

在诸如蜂窝网络的无线传输系统中，尤其是在每个小区都使用同一频谱的频率重用系统中，相干网络MIMO(多输入/多输出)带来频谱效率的显著提高。在这种情况下，系统性能通常受限于小区间干扰。

为了在下行链路方向，即从RF天线站到移动站，从相干网络MIMO传输获得最大收益，位于远程的天线站的天线(例如位于多个协同工作的基站或同一基站的远端射频头(Remote Radio Heads))应当传输具有相关相位的无线信号(作为“已校准天线”)。

为此，需要用于保持RF天线信号的同步的方法，该方法将RF天线信号(相位抖动)之间的偏差限制为小于约100ms数量级的时间帧上的RF时间段的一部分。该时间段足够长以允许反馈机制来控制相位。无线信号的载波频率通常在用于蜂窝应用的1到5GHz之间，天线之间的间隔可以是例如500米到1千米的数量级，对于宏蜂窝环境甚至更高。

已知的用于同步基站的方法是例如基于使用以太网回程链路或者基于使用GPS时钟参考，接下来简短的描述这两种方式：

使用IEEE 1588或CPRI接口(以太网回程链路)：

在基于以太网(或基于协议)的同步类型中，有一种根据IEEE1588的方法，以及另一种基于CPRI接口的方法。这种类型的方法可以达到精确至零点几微秒的同步，但它们不能够将远程天线保持校准到上述要求。

使用GPS参考信号：

在GPS的例子中，主时钟(主振荡器)位于GPS系统的卫星中，GPS卫星接收机单元提供10MHz参考信号。GPS接收机安装于每个提供控制振荡器的信号的天线站。

然而，这两种方法，即GPS和IEEE 1588，都由于另一个理由而不够精确，即，使用锁相环(PLL)从具有非常低的频率的参考信号来生成RF载波信号。

假定将使用PLL从10MHz参考信号来导出2GHz的RF信号，PLL带内相位噪声将达到20log(2GHz/10MHz)＝46dB。然而，现有的RF-无线信道网格处于从100KHz上至1MHz的范围内，因而PLL带内相位噪声将在例如100KHz的参考频率处增加到86dB。这将在任何远端射频头中的单独RF-(LO)振荡器内导致巨大的非相关相位偏差，以及在空中接口上导致不期望且不相关的无线方向图(类似于SDMA(空分多址)方向图)。

因此，在传输过程中协同工作的所有天线需要使用从主振荡器导出的、其频率为载波频率数量级的信号的精确同步。

存在一种商业上可用的解决方案，其通过使用结合了铷(Rb)时钟的GPS信号来进行这样的同步。在这种情况下，非常精确的(铷)时钟由GPS信号进行外部同步。然而，由于铷时钟的使用，该方案过于昂贵从而对于许多应用来说并不适用。

发明内容

根据一个方面，提供了一种如介绍部分描述的方法，该方法包括如下步骤：在位于无线传输系统的中央单元的参考振荡器中生成参考信号，经由光纤链路将参考信号作为光信号从中央单元传输到RF天线站，以及使用传输的参考信号对不同天线站的RF天线信号进行同步，例如将传输的参考信号用作每个天线站的公共时钟信号。通过这种方式，不同天线站的RF天线信号可以以可靠且经济的方式得到同步。

发明人提出使用光链路从位于中央站的“主”振荡器向“从”天线站经由光纤链路传输参考/时钟信号。发明人已发现本方法实现的时钟同步的精度由短期抖动决定。该短期相位抖动(由于光路径长度的差异)的最大一部分是由所使用光纤的极化模式色散(PMD)引起的。极化模式色散在0,1/0,5ps/√km的数量级，站间距为20km时，总和为0,45/2,25ps。该数值远低于在100ms测量周期中所需的50ps的色散数值。

因而，本发明提供了一种用于远程天线的相位同步(校准)的方法，因此由于远程天线的相位稳定到使得可以使用移动站和基站之间的反馈环路通过空中接口上的中等传输开销来控制无线信道的程度，所以实现了类似LTE FDD的系统的下行链路中的相干网络MIMO的应用。