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CN1801673A | 2006-07-12 | |||
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北京派特恩知识产权代理事务所(普通合伙) (CN)
权利要求书 1、 一种用于长期演进 LTE基站侧的信号处理方法, 其特征在于, 该方 法包括: 在信号下行方向, 在基带侧对下行信号滤波, 去除高频子载波分量, 并以抽取频率 fsd对滤波后的信号进行抽取,抽取后的信号进入基带射频下 行接口; 其中, fw fsd<(128/75)*fw , fw为 LTE的频谱带宽; 在信号上行方向,在基带侧对基带射频上行接口过来的频率为 fsu的信 号进行插值处理, 并对插值后的信号进行滤波, 添加高频子载波分量, 其 中 fw fsu<(128〃5)*fw。 2、根据权利要求 1所述的用于 LTE基站侧的信号处理方法, 其特征在 于, 所述对插值后的信号进行滤波, 添加高频子载波分量为: 通过在高频 子载波上填 0来添加高频子载波分量。 3、根据权利要求 1或 2所述的用于 LTE基站侧的信号处理方法, 其特 征在于, 该方法具体包括: 在信号下行方向, 首先对调制数据进行频域逆变换, 然后进行所述下 行信号滤波处理, 然后进行所述抽取处理, 再将信号送入所述基带射频下 行接口; 在信号上行方向, 首先对从基带射频上行接口过来的信号进行插值处 理, 然后进行所述上行信号滤波处理, 然后进行频域变换处理。 4、根据权利要求 3所述的用于 LTE基站侧的信号处理方法, 其特征在 于, 所述频域逆变换为快速付利叶逆变换, 所述频域变换为快速付利叶变 换。 5、根据权利要求 1或 2所述的用于 LTE基站侧的信号处理方法, 其特 征在于, 该方法具体包括: 在信号下行方向, 首先对调制数据进行所述下行信号滤波处理, 然后 进行频域逆变换, 然后进行所述抽取处理, 再将信号送入所述基带射频下 行接口; 在信号上行方向, 首先对从基带射频上行接口过来的信号进行所述插 值处理, 然后进行频域变换, 然后进行所述上行信号滤波处理。 6、 一种用于 LTE基站侧的信号处理装置, 其特征在于, 该装置包括: 下行滤波器、 抽取器、 插值器、 上行滤波器、 频域逆变换模块和频域变换 模块, 所述下行滤波器、 插值器和频域逆变换模块设置在下行信号方向, 所述插值器、 上行滤波器和频域变换模块设置在上行信号方向; 其中, 所述下行滤波器, 用于对下行信号滤波, 去除高频子载波分量; 所述抽取器, 用于以抽取频率 fsd对滤波后的信号进行抽取, 抽取后的 信号进入基带射频下行接口; 所述频域逆变换模块用于将信号从频域变为时域; 其中, fw fsd<(128/75)*fw, fw为 LTE的频语带宽; 所述插值器,用于对从基带射频上行接口过来的频率为 fsu的信号进行 插值处理; 所述上行滤波器, 用于对插值后的上行信号进行滤波, 添加高频子载 波分量; 所述频域变换模块, 用于将信号从时域变为频域; 其中 fw fsu<(128/75)*fw。 7、根据权利要求 6所述的用于 LTE基站侧的信号处理装置, 其特征在 于, 所述信号上行滤波器对插值后的上行信号进行滤波, 添加高频子载波 分量为: 釆用在高频子载波上填 0的方式添加高频子载波分量。 8、根据权利要求 6或 7所述的用于 LTE基站侧的信号处理装置, 其特 征在于, 在信号下行方向, 依次设置所述频域逆变换模块、 所述下行滤波器和 所述抽取器; 在信号上行方向, 依次设置所述插值器、 所述上行滤波器和所述频域 变换器。 9、根据权利要求 8所述的用于 LTE基站侧的信号处理装置, 其特征在 于: 所述频域逆变换模块釆用快速付利叶逆变换方式实现频域逆变换功 能 , 所述频域变换模块釆用快速付利叶变换方式实现频域变换功能。 10、 根据权利要求 6或 7所述的用于 LTE基站侧的信号处理装置, 其 特征在于: 在信号下行方向, 依次设置所述下行滤波器、 所述频域逆变换模块和 所述抽取器; 在信号上行方向, 依次设置所述插值器、 所述频域变换模块和所述上 |
本发明属于无线通讯技术领域, 尤其涉及一种 LTE ( Long Term Evolution, 长期演进)无线基站侧的信号处理方法及装置 。 背景技术
根据 3GPP标准, LTE上下行均釆用过釆样, 传统的基站侧设备如图 1 所示, 调制数据下行进入一个 iFFT (快速付利叶逆变换)处理单元, 该单 元进行 2的整次幂点的 iFFT,根据标准,假如 LTE的带宽为 fw ( fw=1.4M, 3M, 5M, 10M, 15M或 20M ), 则 iFFT模块工作于(128〃5)*fw, 在频域 上有保护带。 上行类似, FFT (快速付利叶变换)模块工作于 (128〃5)*fw, 在频域上提供保护带。
上述传统方案的缺点在于, 基带射频接口数据量大, 正比于 (128/75)*fw。
目前有一种改进方案为子载波压缩方法, 该方法将 IFFT、 FFT从基带 侧移到射频侧, 这样基带、 射频接口的传输速率就能够降至 fw, 即接口上 不传输保护带信息, 从而达到降低接口速率的目的。 但是, 子载波压缩方 法存在如下缺陷:
1、 由于 IFFT、 FFT功能被从基带移到射频侧, 使射频侧复杂性大大增 加, 不利于远端射频单元的维护和可靠性。
2、 由于 IFFT、 FFT功能被从基带移到射频侧, 基带需要传输大量的配 置数据到射频单元, 增加了复杂度。
3、 由于上行 PRACH (随机接入信道 )处理需要在 FFT之前, 所以, PRACH处理也需要从基带移至射频, 进一步增加了射频和接口的设计复杂 度。
由于子载波压缩方法的复杂性, 其从提出至今始终未能商用。 发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存 在的问题, 提出一种用 于 LTE基站侧的信号处理方法及装置, 能够有效降低基带射频接口传输速 率, 同时不会增加射频侧的复杂性。
为解决上述技术问题, 本发明用于 LTE基站侧的信号处理方法包括如 下步骤:
在信号下行方向, 在基带侧对下行信号滤波, 去除高频子载波分量, 并以抽取频率 fsd对滤波后的信号进行抽取,抽取后的信号进 入基带射频下 行接口; 其中, f w fsd<(128〃5)*fw, fw为 LTE的频谱带宽, 根据 3GPP 标准, fw=1.4M, 3M, 5M, 10M, 15M或 20M;
在信号上行方向,在基带侧对基带射频上行接 口过来的频率为 fsu的信 号进行插值处理, 增加信号频率, 以适应后续 LTE信号处理流程, 并对插 值后的信号进行滤波, 以添加高频子载波分量, 即在信号上添加保护带, 其中 fw fsu<(128〃5)*fw。
进一步地, 所述信号上行方向的滤波, 是釆用在高频子载波上填 0 的 方法, 来添加高频子载波分量的。
进一步地, 本发明方法有两种具体实现方案, 第一种方案的具体步骤 包括:
在信号下行方向, 首先对调制数据进行频域逆变换, 将信号从频域变 为时域, 然后进行所述下行信号滤波处理, 然后进行所述抽取处理, 再将 信号送入所述基带射频下行接口;
在信号上行方向, 首先对从基带射频上行接口过来的信号进行所 述插 值处理, 然后进行所述上行信号滤波处理, 然后进行频域变换处理, 将信 号从时 i或变为频 i或。
更进一步地, 所述频域逆变换指快速付利叶逆变换, 所述频域变换指 快速付利叶变换。
第二种方案的具体步骤包括:
在信号下行方向, 首先对调制数据进行所述下行信号滤波处理, 然后 进行频域逆变换, 将信号从频域变为时域, 然后进行所述抽取处理, 再将 信号送入所述基带射频下行接口;
在信号上行方向, 首先对从基带射频上行接口过来的信号进行所 述插 值处理, 然后进行频域变换, 将信号从时域变为频域, 然后进行所述上行 信号滤波处理。
本发明方法提供的两种具体实现方案的区别主 要在于第一种方案是在 时域上实现滤波, 第二种方案则是在频域实现滤波, 两种方案用户可根据 具体需要进行选择使用。
为解决上述技术问题, 本发明用于 LTE基站侧的信号处理装置包括: 下行滤波器、 抽取器、 插值器、 上行滤波器、 频域逆变换模块和频域 变换模块, 均设置于基带侧;
其中, 所述下行滤波器、 插值器和频域逆变换模块设置在下行信号方 向, 所述下行滤波器用于对下行信号滤波, 去除高频子载波分量; 所述抽 取器用于以抽取频率 fsd对滤波后的信号进行抽取,抽取后的信号进 入基带 射频下行接口; 其中, fw fsd<(128〃5)*fw, fw为 LTE的频语带宽, 根据 3GPP标准, fw=1.4M, 3M, 5M, 10M, 15M或 20M; 所述频域逆变换模 块用于将信号从频域变为时域;
所述插值器、 上行滤波器和频域变换模块设置在上行信号方 向, 所述 插值器用于对基带射频上行接口过来的频率为 fsu的信号进行插值处理,增 加信号频率, 以适应后续 LTE信号处理流程; 所述上行滤波器用于对插值 后的上行信号进行滤波, 以添加高频子载波分量, 即在信号上添加保护带; 所述频域变换模块用于将信号从时域变为频域 ; 其中 fw fsu<(128〃5)*fw。
进一步地, 所述信号上行滤波器, 是釆用在高频子载波上填 0的方式, 来添加高频子载波分量的。
进一步地, 本发明装置有两种具体实现方案, 第一种方案为: 在信号下行方向, 依次设置为所述频域逆变换模块、 所述下行滤波器 和所述抽取器;
在信号上行方向, 依次设置为所述插值器、 所述上行滤波器和所述频 域变换模块。
更进一步地, 所述频域逆变换模块釆用快速付利叶逆变换方 式实现频 域逆变换功能, 所述频域变换模块釆用快速付利叶变换方式实 现频域变换 功能。
第二种方案为:
在信号下行方向, 依次设置为所述下行滤波器、 所述频域逆变换模块 和所述抽取器;
在信号上行方向, 依次设置为所述插值器、 所述频域变换器和所述上 行滤波器。
本发明在 LTE基站侧对信号进行处理的过程中, 在下行信号方向, 在 基带侧对调制数据进行滤波, 并对滤波后的信号进行抽取, 从而有效降低 了基带射频下行接口的传输速率; 在上行信号方向, 对基带射频上行接口 出来的信号进行插值, 以增加信号的频率, 适应后续的 LTE信号处理流程, 如适应上行滤波操作, 在上行信号方向, 还要对插值后的信号进行滤波处 理, 以添加高频子载波分量, 即添加保护带, 由于在基带射频上行接口上 不需要传输高频的保护带分量, 因而基带射频上行接口的速率得到了降低。 因此, 本发明有效降低了基带射频接口的传输速率, 最低变为釆用 3GPP 标准情况下的 75/128, 同时,射频部分不需要新增加如 FFT、 IFFT、 PRACH 等功能, 基带射频接口也不需要增加相关的控制和同步 接口, 从而本发明 不影响基带射频的接口功能划分, 保持了射频单元的简单性。 附图说明
图 1为传统 LTE釆样处理框图;
图 2为本发明方法第一种具体实现方案流程示意 ;
图 3为本发明方法第二种具体实现方案流程示意 ;
图 4为本发明装置第一种具体实现方案结构示意 ;
图 5为本发明装置第二种具体实现方案结构示意 。 具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一 步详细说明。
本发明用于 LTE基站侧的信号处理方法包括如下步骤:
在信号下行方向, 在基带侧对下行信号滤波, 去除高频子载波分量, 即去掉了保护带, 并以抽取频率 fsd对滤波后的信号进行抽取, 抽取后的信 号 (即频率在 0至 fsd之间的信号)进入基带射频下行接口, 其中, fw fsd<(128/75)*fw, fw为 LTE的频语带宽, 根据 3GPP标准, fw=1.4M、 3M、 5M、 10M、 15M或 20M。
fsd必须大于等于 fw,是因为传输的数据中必须包含有效的子载波 , fsd 可以小于(128/75)*fw, 是因为高频的子载波分量已经被去除。
fsd最低可以等于 fw, fsd等于 fw时,基带射频下行接口传输速率降为 釆用 3GPP标准情形下的 75/128。
考虑到与 WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口, 可对 fw进行 调整,例如取一个与 GSM、 WCDMA数据同步的频率,如 3.84M的整数倍。 对于 CDMA, 可取 1.2288M的整数倍, 对于 TD-SCDMA, 可取 1.28M的 整数倍, 对于上述所有标准共存的情况, 可取 3.84M的整数倍。 经过滤波和抽取后的信号,进入频率为 fsd的基带射频下行接口。这样, 基带射频下行接口达到了降速的目的, 下行数字处理及数模转换单元工作 于较低的频率 fsd。
在信号上行方向,在基带侧对从基带射频上行 接口过来的频率为 fsu的 信号进行插值处理, 增加信号频率, 以适应后续 LTE信号处理流程的要求, 例如适应上行滤波的要求; 并对插值后的信号进行滤波, 以添加高频子载 波分量, 其中 fw fsu<(128〃5)*fw。
fsu必须大于等于 fw,是因为传输的数据中必须包含有效的子载波 ; fsu 可以小于 (128〃5)*fw, 是因为高频子载波分量在基带射频上行接口中 已经 不存在。
fsu最低可以等于 fw, fsu等于 fw时,基带射频上行接口传输速率降为 釆用 3GPP标准情形下的 75/128。
考虑到与 WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口, 可对 fw进行 调整, 例如取一个与 GSM、 WCDMA数据同步的频率, 如 3.84M 整数倍, 对于 CDMA, 可取 1.2288M的整数倍, 对于 TD-SCDMA, 可取 1.28M的 整数倍, 对于上述所有标准共存的情况, 可取 3.84M的整数倍。
本发明方法有两种具体实现方案, 下面对两种方案分别进行具体说明。 图 2为本发明方法第一种具体实现方案流程示意 , 如图 2所示, 本 发明方法第一种具体实现方案包括如下步骤:
在信号下行方向, 首先对调制数据进行频域逆变换, 将信号从频域变 为时域, 然后进行下行信号滤波处理, 然后进行抽取处理, 再将信号送入 基带射频下行接口;
该方案中, 信号下行方向的滤波是在时域进行的, 下行滤波釆用时域 上的 SINC卷积函数(相当于频域上的矩形函数)来 现。 当然, 也可釆用 其它形式的时域滤波器, 只要能够去除高频的保护带即可。
在信号上行方向, 首先对从基带射频上行接口过来的信号进行插 值处 理, 然后进行上行信号滤波处理, 然后进行频域变换处理, 将信号从时域 变为频域。
该方案中, 信号上行方向的滤波是在时域上实现无效高频 分量(保护 带分量) 的添加, 以方便后续的处理。 一种典型的方法是在高频子载波上 填 0, 当然也可以釆用其它可行方法。
图 3 为本发明方法第二种具体实现方案流程示意图 , 如图所示, 本发 明方法第二种具体实现方案包括如下步骤:
在信号下行方向, 首先对调制数据进行下行信号滤波处理, 然后进行 频域逆变换, 将信号从频域变为时域, 然后进行抽取处理, 再将信号送入 基带射频下行接口;
该方案中, 信号下行方向的滤波是在频域进行的, 即在频域上将高频 子载波分量滤除。
在信号上行方向, 首先对从基带射频上行接口过来的信号进行插 值处 理, 然后进行频域变换, 将信号从时域变为频域, 然后进行上行信号滤波 处理。
该方案中, 信号上行方向的滤波是在频域上实现无效高频 分量的添加, 以方便后续的处理。一种典型的方法是在高频 子载波上填 0, 当然也可以釆 用其它可行方法。
该方案中,频域变换和频域逆变换的处理点数 不是等于 3GPP标准所规 定的值( 2048或 1024或 512 ), 而是小于该标准所规定的值( 2048或 1024 或 512 ), 但大于有效子载波个数, 处理点数不一定是 2的整数次幂。 如果 不是 2的整数次幂, 则不能釆用快速算法(例如 FFT或 iFFT ), 而需要釆 用非快速算法(例如 DFT或 iDFT )。 本发明方法的两种具体实现方案的区别主要在 于第一种方案是在时域 上实现滤波, 第二种方案则是在频域实现滤波, 两种方案用户可根据具体 需要进行选择使用。
下面对本发明用于 LTE基站侧的信号处理装置进行详细说明。
本发明用于 LTE基站侧的信号处理装置包括下行滤波器、 抽取器、 插 值器、 上行滤波器、 频域逆变换模块和频域变换模块, 均设置于基带侧。
其中, 下行滤波器、 插值器和频域逆变换模块设置在下行信号方向 , 下行滤波器用于对下行信号滤波, 去除高频子载波分量; 抽取器用于以抽 取频率 fsd对滤波后的信号进行抽取, 抽取后的信号(即频率在 0至 fsd之 间的信号)进入基带射频下行接口; 其中, fw fsd<(128/75)*fw, fw为 LTE 的频语带宽, 根据 3GPP标准, fw=1.4M, 3M, 5M, 10M, 15M或 20M; 频域逆变换模块用于将信号从频域变为时域。
fsd必须大于等于 fw,是因为传输的数据中必须包含有效的子载波 。但 是 fsd可以小于(128/75)*fw, 是因为高频的子载波分量已经被去除。
fsd最低可以等于 fw, fsd等于 fw时,基带射频下行接口传输速率降为 釆用 3GPP标准情形下的 75/128。
考虑到与 WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口, 则可对 fw进 行调整, 例如取一个与 GSM、 WCDMA数据同步的频率, 如 3.84M 整数 倍。 对于 CDMA, 可取 1.2288M的整数倍; 如果对于 TD-SCDMA, 可取 1.28M的整数倍, 对于上述所有标准共存的情况, 可取 3.84M的整数倍。
经过滤波和抽取后的信号,进入频率为 fsd的基带射频下行接口。这样, 基带射频下行接口达到了降速的目的。 下行数字处理及数模转换单元工作 于较低的频率 fsd。
插值器、 上行滤波器和频域变换模块设置在上行信号方 向, 插值器用 于对从基带射频上行接口过来的频率为 fsu的信号进行插值处理,增加信号 频率, 例如增加到(128〃5)*fw, 以方便之后的滤波处理; 上行滤波器用于 对插值后的上行信号进行滤波, 以添加高频子载波分量; 频域变换模块用 于将信号从时域变为频域; 其中 fw fsu<(128〃5)*fw。
Fsu必须大于等于 fw, 是因为传输的数据中必须包含有效的子载波。 但是 fsu可以小于(128〃5)*fw,是因为高频子载波分量 在基带射频上行接口 中已经不存在。
fsu最低可以等于 fw, fsu等于 fw时,基带射频上行接口传输速率降为 釆用 3GPP标准情形下的 75/128。
考虑到与 WCDMA或其它标准制式共享基带射频接口, 则可对 fw进 行调整, 例如取一个与 GSM、 WCDMA数据同步的频率, 如 3.84M 整数 倍。 对于 CDMA, 可取 1.2288M的整数倍; 对于 TD-SCDMA, 可取 1.28M 的整数倍, 对于上述所有标准共存的情况, 可取 3.84M的整数倍。
本发明装置有两种具体实现方案, 下面分别予以说明。
图 4为本发明装置第一种具体实现方案结构示意 , 如图 4所示, 第 一种方案中, 本发明装置结构如下:
在信号下行方向, 依次设置频域逆变换模块、 下行滤波器和抽取器; 在信号上行方向, 依次设置插值器、 上行滤波器和频域变换器。
该实施例中, 频域逆变换模块釆用快速付利叶逆变换方式实 现频域逆 变换功能, 频域变换模块釆用快速付利叶变换方式实现频 域变换功能。
该方案中, 信号下行方向的滤波是在时域进行的, 下行滤波釆用时域 上的 SINC卷积函数(相当于频域上的矩形函数)来 现。 当然, 也可釆用 其它形式的时域滤波器, 只要能够去除高频的保护带即可。
该方案中, 信号上行方向的滤波是在时域上实现无效高频 分量(保护 带分量) 的添加, 以方便后续的处理。 一种典型的方法是在高频子载波上 填 0, 当然也可以釆用其它可行方法。 图 5 为本发明装置第二种具体实现方案结构示意图 , 如图所示, 第二 种方案中, 本发明装置结构如下:
在信号下行方向, 依次设置下行滤波器、 频域逆变换模块和抽取器; 在信号上行方向, 依次设置插值器、 频域变换器和上行滤波器。
该方案中, 信号下行方向的滤波是在频域进行的, 即在频域上将高频 子载波分量滤除。
该方案中, 信号上行方向的滤波是在频域上实现无效高频 分量的添加, 以方便后续的处理。一种典型的方法是在高频 子载波上填 0, 当然也可以釆 用其它可行方法。
该方案中, 频域变换模块和频域逆变换模块的处理点数不 是等于 3GPP 标准所规定的值( 2048或 1024或 512 ), 而是小于该标准所规定的值( 2048 或 1024或 512 ) ,但大于有效子载波个数,处理点数不一定是 2的整数次幂。 如果不是 2的整次幂, 则不能釆用快速算法(例如 FFT或 IFFT ), 而需要 釆用非快速算法 (例如 DFT或 IDFT )。
本发明方法的核心思想在于, 在基带侧通过滤波去除信号的保护带能 量, 并通过抽取降低频率, 在不影响信号质量的情况下, 达到降低基带射 频接口传输速率的目的, 最低降为釆用 3GPP标准情形下的 75/128。 同时, 该方法不影响基带射频的接口功能划分, 保持了射频单元的简单性。
以上所述的具体实施例, 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明, 所应注意的是, 以上所述仅为本发明的具体实施例而 已, 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动 和变型而不脱离本发明 的精神和范围。 这样, 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利 要求 记载的技术方案及其等同技术的范围之内, 则本发明也意图包含这些改动 和变型在内。