[发明专利]一种下行数据传输方法、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种下行数据传输方法、设备及系统。

背景技术

鉴于MIMO(Multi-Input Multi-Output，多输入多输出)技术对于提高峰值速率与系统频谱利用率的重要作用，LTE(Long Term Evolution，长期演进)和LTE-A(LTE-Advanced，LTE的演进)等无线接入技术标准都是以MIMO结合OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术为基础构建起来的。

MIMO技术的性能增益来自于多天线系统所能获得的空间自由度，因此MIMO技术在标准化发展过程中的一个最重要的演进方向便是维度的扩展。

采用传统PAS(Passive Antenna System，无源天线系统)结构的基站天线系统中，多个天线端口水平排列，每个天线端口对应的垂直维的多个阵子之间由射频电缆连接，其中，每个天线端口对应着独立的射频-中频-基带通道。因此现有的MIMO技术只能在水平维，通过对不同天线端口间的相对幅度或相位的调整，实现对各个终端信号在水平维空间特性的优化，在垂直维则只能采用统一的扇区级赋形。移动通信系统中引入AAS(Active Antenna System，有源天线系统)技术之后，基站天线系统能够在垂直维获得更大的自由度，能够在三维空间实现对UE(User Equipment，用户设备，也称终端)级的信号优化。

在上述研究、标准化与天线技术发展基础之上，产业界正在进一步地将MIMO技术向着三维化和大规模化的方向推进。Massive MIMO(大规模MIMO)技术将能够极大地提升系统频带利用效率，支持更大数量的接入用户。

但是随着天线规模的增大，天线与基带设备(Base Band Unit，BBU)之 间的接口会面临巨大的数据流量压力，该接口也称为前传(fronthaul)接口。

目前的解决方案主要有以下三种：

第一，增加光纤数量或者更换高带宽的光纤。

目前基站系统中地面基带设备与塔架上的射频设备(Remote Radio Unit，RRU)之间常用的接口协议为通用无线接口(Common Public Radio Interface，CPRI)协议。根据该协议，以20MHz带宽为例，数据采样率为30.72MHz时，分别对OFDM调制符号的I/Q支路样点进行16bit采样以及8B/10B编码后，单个天线端口上的数据所需要的数据速率为30.72×16×2×10/8＝1228.8Mbps。其中，8B/10B表示输入8比特、输出10比特，或者，输入8字节、输出10字节，对于下行传输，在基站使用8个天线端口时需要1根10G光纤或2根5G或6G光纤，在基站使用128个天线端口时，若不压缩则需要32根5G或6G光纤，或者16根10G光纤。当天线规模或带宽进一步扩展时，例如未来系统可能会时域超过1GHz的系统带宽，fronthaul接口所面临的数据传输压力还会急剧增长，随之带来的光纤数据量的增加，对于有源天线系统的设备体积小型化以及安装和运营维护都会带来极为不利的影响。

第二，将基站的BBU功能集成至AAS系统中。

该方式相当于将全部基站功能，即BBU+RRU+PAS，全部集成到了AAS中，因而又称为有源一体化基站。该方案将fronthaul接口上的大量数据交互在AAS内部完成，实际上该fronthaul接口随着基站功能的高度集成而消失，在AAS到核心网的数据传输中，由于数据冗余度的大大降低，从而能够较好地控制基站至核心网之间的回传链路，即fronthaul接口的数据速率。但是由于AAS集成度非常高，受到体积、散热等方面的限制，对于总发射功率的提升以及高性能的复杂基带处理算法的实施较为不利。并且，全部的基带处理功能均以分布式的方式在各扇区内独立实施，不利于接入节点之间的同步与网络化协作处理，制约了在异构及密集化组网环境中的整体性能。更为重要的是，这一结构与以AAS+云计算为核心的C-RAN(Centralized/Cooperative/Cloud/Clean-Radio Access Network)架构中的协作化与集中式基带处理的思路相违背。另外，高集成度的工艺与设计要求不利于控制成本。

第三，采用DWDM(Dense Wave Division Multiplexing，密集型光波复用)或ROF(Radio Over Fiber，光载无线通信)技术。

该方式可以降低所需的光纤数量，但是在很大程度上增加了设备的复杂度以及成本。