[發明專利]用于相干網絡MIMO的天線同步

有效

• 申請號: 201080010894.2
• 申請日: 2010-03-08
• 公開（公告）號: CN102342040A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: H-P·邁耶;H·施爾辛格
• 申請（專利權）人: 阿爾卡特朗訊
• 主分類號: H04B7/26
• 分類號: H04B7/26;H04W88/08;H04W56/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本發明涉及對分布在無線傳輸系統中的不同位置處的多個RF天線站的RF天線信號進行同步的方法。本發明還涉及適用于執行該方法的無線傳輸系統。

背景技術

在諸如蜂窩網絡的無線傳輸系統中，尤其是在每個小區都使用同一頻譜的頻率重用系統中，相干網絡MIMO(多輸入/多輸出)帶來頻譜效率的顯著提高。在這種情況下，系統性能通常受限于小區間干擾。

為了在下行鏈路方向，即從RF天線站到移動站，從相干網絡MIMO傳輸獲得最大收益，位于遠程的天線站的天線(例如位于多個協同工作的基站或同一基站的遠端射頻頭(Remote?Radio?Heads))應當傳輸具有相關相位的無線信號(作為“已校準天線”)。

為此，需要用于保持RF天線信號的同步的方法，該方法將RF天線信號(相位抖動)之間的偏差限制為小于約100ms數量級的時間幀上的RF時間段的一部分。該時間段足夠長以允許反饋機制來控制相位。無線信號的載波頻率通常在用于蜂窩應用的1到5GHz之間，天線之間的間隔可以是例如500米到1千米的數量級，對于宏蜂窩環境甚至更高。

已知的用于同步基站的方法是例如基于使用以太網回程鏈路或者基于使用GPS時鐘參考，接下來簡短的描述這兩種方式：

使用IEEE?1588或CPRI接口(以太網回程鏈路)：

在基于以太網(或基于協議)的同步類型中，有一種根據IEEE1588的方法，以及另一種基于CPRI接口的方法。這種類型的方法可以達到精確至零點幾微秒的同步，但它們不能夠將遠程天線保持校準到上述要求。

使用GPS參考信號：

在GPS的例子中，主時鐘(主振蕩器)位于GPS系統的衛星中，GPS衛星接收機單元提供10MHz參考信號。GPS接收機安裝于每個提供控制振蕩器的信號的天線站。

然而，這兩種方法，即GPS和IEEE?1588，都由于另一個理由而不夠精確，即，使用鎖相環(PLL)從具有非常低的頻率的參考信號來生成RF載波信號。

假定將使用PLL從10MHz參考信號來導出2GHz的RF信號，PLL帶內相位噪聲將達到20log(2GHz/10MHz)＝46dB。然而，現有的RF-無線信道網格處于從100KHz上至1MHz的范圍內，因而PLL帶內相位噪聲將在例如100KHz的參考頻率處增加到86dB。這將在任何遠端射頻頭中的單獨RF-(LO)振蕩器內導致巨大的非相關相位偏差，以及在空中接口上導致不期望且不相關的無線方向圖(類似于SDMA(空分多址)方向圖)。

因此，在傳輸過程中協同工作的所有天線需要使用從主振蕩器導出的、其頻率為載波頻率數量級的信號的精確同步。

存在一種商業上可用的解決方案，其通過使用結合了銣(Rb)時鐘的GPS信號來進行這樣的同步。在這種情況下，非常精確的(銣)時鐘由GPS信號進行外部同步。然而，由于銣時鐘的使用，該方案過于昂貴從而對于許多應用來說并不適用。

發明內容

根據一個方面，提供了一種如介紹部分描述的方法，該方法包括如下步驟：在位于無線傳輸系統的中央單元的參考振蕩器中生成參考信號，經由光纖鏈路將參考信號作為光信號從中央單元傳輸到RF天線站，以及使用傳輸的參考信號對不同天線站的RF天線信號進行同步，例如將傳輸的參考信號用作每個天線站的公共時鐘信號。通過這種方式，不同天線站的RF天線信號可以以可靠且經濟的方式得到同步。

發明人提出使用光鏈路從位于中央站的“主”振蕩器向“從”天線站經由光纖鏈路傳輸參考/時鐘信號。發明人已發現本方法實現的時鐘同步的精度由短期抖動決定。該短期相位抖動(由于光路徑長度的差異)的最大一部分是由所使用光纖的極化模式色散(PMD)引起的。極化模式色散在0,1/0,5ps/√km的數量級，站間距為20km時，總和為0,45/2,25ps。該數值遠低于在100ms測量周期中所需的50ps的色散數值。

因而，本發明提供了一種用于遠程天線的相位同步(校準)的方法，因此由于遠程天線的相位穩定到使得可以使用移動站和基站之間的反饋環路通過空中接口上的中等傳輸開銷來控制無線信道的程度，所以實現了類似LTE?FDD的系統的下行鏈路中的相干網絡MIMO的應用。