基于拉遠(yuǎn)技術(shù)的TD－SCDMA系統(tǒng)

楊 娜，晉會(huì)杰

（河南省商丘工學(xué)院，河南 商丘476000）

1 現(xiàn) 狀

由于現(xiàn)實(shí)存在的各種復(fù)雜的地理環(huán)境，在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)，客觀上要求提供更加靈活的基站部署方式。如城區(qū)中高樓林立、樹(shù)木較多，通信環(huán)境極為復(fù)雜，通信密度很高，為實(shí)現(xiàn)一定的通信指標(biāo)，城區(qū)中每個(gè)基站的覆蓋范圍相對(duì)較小。通常TD－SCDMA宏基站的覆蓋半徑為1～3 km，在密集城區(qū)其覆蓋半徑會(huì)更小，而且在覆蓋區(qū)域內(nèi)可能還會(huì)存在很多陰影區(qū)域。覆蓋半徑的減小無(wú)疑大大增加了對(duì)基站數(shù)量的要求，這給城市大規(guī)模的站址選擇、基站建設(shè)和工程施工帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。為了解決上述問(wèn)題，建設(shè)低成本、高容量、無(wú)縫覆蓋、優(yōu)質(zhì)量的通信網(wǎng)絡(luò)，采用拉遠(yuǎn)技術(shù)勢(shì)在必行。拉遠(yuǎn)技術(shù)使無(wú)線設(shè)備部分單獨(dú)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置，從而使室內(nèi)處理單元和室外無(wú)線單元進(jìn)行了分離，室內(nèi)和室外單元之間通過(guò)電纜或光纖連接，大大增加了覆蓋的距離。

2 拉遠(yuǎn)技術(shù)概述

采用拉遠(yuǎn)技術(shù)的基站由室內(nèi)單元和室外單元構(gòu)成，根據(jù)拉遠(yuǎn)技術(shù)傳輸信號(hào)的不同，目前拉遠(yuǎn)技術(shù)有基帶拉遠(yuǎn)、中頻拉遠(yuǎn)和射頻拉遠(yuǎn)。下面分別進(jìn)行介紹：

（1）基帶拉遠(yuǎn)

如圖1所示，基帶拉遠(yuǎn)技術(shù)的室內(nèi)單元對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基帶處理，處理后的信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后變?yōu)楣庑盘?hào)，直接由光纖拉遠(yuǎn)至天線，基站室外單元完成射頻處理和信號(hào)放大功能。核心思想是將基帶部分和射頻部分分來(lái)，射頻部分可以靈活地放置在室內(nèi)、室外；在機(jī)房大樓集中放置基站的基帶共享資源池即BBU，使用光纖連接基帶池與分布于城市中的射頻拉遠(yuǎn)單元即RRU，具有集中部署網(wǎng)絡(luò)容量、分布式無(wú)線覆蓋、施工簡(jiǎn)便、成本低的優(yōu)勢(shì)。

圖1 基帶拉遠(yuǎn)示意圖

（2）中頻拉遠(yuǎn)

中頻信號(hào)拉遠(yuǎn)技術(shù)將無(wú)線基站中的模擬射頻收發(fā)部分與無(wú)線基站的基帶數(shù)字信號(hào)處理部分在模擬中頻處分開(kāi)，從而形成遠(yuǎn)端射頻前端設(shè)備與室內(nèi)單元兩部分。室內(nèi)單元將數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻模擬信號(hào)，然后在中頻輸出接口處進(jìn)行拉遠(yuǎn)。下行方向?qū)⒅蓄l信號(hào)傳輸?shù)缴漕l前端，經(jīng)混頻后轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，再由天線發(fā)射；上行方向?qū)奶炀€過(guò)來(lái)的射頻信號(hào)在前端混頻為中頻信號(hào)，通過(guò)中頻傳輸系統(tǒng)傳回到基站室內(nèi)單元，如圖2所示。采用模擬中頻傳輸技術(shù)，遠(yuǎn)端射頻前端輸出設(shè)備與室內(nèi)單元間可以用有線和無(wú)線傳輸手段相連接，其介質(zhì)可以是中頻電纜、光纖以及微波接力設(shè)備等，連接方式可以是星形結(jié)構(gòu)，也可以是串行結(jié)構(gòu)。

（3）射頻拉遠(yuǎn)

圖2 中頻拉遠(yuǎn)示意圖

射頻拉遠(yuǎn)是最早用于解決饋線問(wèn)題的技術(shù)。如圖3，射頻拉遠(yuǎn)在其室內(nèi)基帶處理單元部分完成基帶數(shù)字信號(hào)到中頻模擬信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換，并通過(guò)濾波技術(shù)將中頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)；然后在射頻前端通過(guò)光電耦合部件將射頻信號(hào)用電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，實(shí)現(xiàn)基站的射頻部分和無(wú)線信號(hào)處理部分分離。通過(guò)射頻前端中的功放和低噪放來(lái)補(bǔ)償由拉遠(yuǎn)而產(chǎn)生的線纜損耗。線纜中傳輸2 GHz的射頻信號(hào)，使用9根1/2英寸或1/4英寸的電纜。

圖3 射頻拉遠(yuǎn)示意圖

3 室外拉遠(yuǎn)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較

在TD－SCDMA系統(tǒng)中采用了多陣元智能天線，每個(gè)天線需要一個(gè)功放單元，功放數(shù)量較多，不適合將功放集成在室內(nèi)機(jī)架，同時(shí)考慮到盡可能降低饋線損耗及靈活選擇機(jī)房，采用拉遠(yuǎn)技術(shù)是一種不錯(cuò)的選擇。

射頻拉遠(yuǎn)是射頻發(fā)射機(jī)發(fā)射口通過(guò)高頻電纜連接到發(fā)射天線這樣一個(gè)連接過(guò)程，幾乎所有的無(wú)線系統(tǒng)都可以具有這種技術(shù)。從目前來(lái)看，該技術(shù)相對(duì)比較成熟，射頻拉遠(yuǎn)基站的組網(wǎng)性能、設(shè)備穩(wěn)定性在TDSCDMA規(guī)模試驗(yàn)網(wǎng)中得到了大規(guī)模和長(zhǎng)時(shí)間的使用，歷經(jīng)了充分的測(cè)試和驗(yàn)證，已經(jīng)非常成熟。

中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)則是在射頻拉遠(yuǎn)不能夠滿足在復(fù)雜地理環(huán)境下建網(wǎng)的情況下產(chǎn)生的，它所具有的電纜數(shù)量少、傳輸距離遠(yuǎn)、組網(wǎng)靈活、成本大幅降低等優(yōu)點(diǎn)能夠很好地解決射頻拉遠(yuǎn)所遇到的問(wèn)題，彌補(bǔ)了基站功能。但是中頻拉遠(yuǎn)的拉遠(yuǎn)距離有限，不能夠滿足廣域環(huán)境的需要。同時(shí)采用的同軸電纜會(huì)造成建網(wǎng)成本的提升，以及不便于基站部署后的調(diào)整和使用等，影響了其在建網(wǎng)中的推廣。

基帶（光纖）拉遠(yuǎn)一般認(rèn)為是在中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，采用分布式覆蓋方式，根據(jù)地理特征、客戶分布和業(yè)務(wù)需求等因素的差異進(jìn)行組網(wǎng)，滿足室內(nèi)室外的覆蓋和容量要求，應(yīng)用于各種場(chǎng)景。但是在基站部署中采用光纖拉遠(yuǎn)技術(shù)還存在如下問(wèn)題：第一，產(chǎn)品集成度有待進(jìn)一步提高。第二，光纖拉遠(yuǎn)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)缺乏。第三，光纖拉遠(yuǎn)技術(shù)需要經(jīng)過(guò)大規(guī)模試驗(yàn)的驗(yàn)證。第四，其他WCDMA系統(tǒng)中也存在的共性問(wèn)題，即功放效率的進(jìn)一步提升、功耗和散熱的改善、各種環(huán)境能力的適應(yīng)、維護(hù)工作量較大、擴(kuò)容不方便、室外設(shè)備美化要求、可靠性和穩(wěn)定性的進(jìn)一步驗(yàn)證等。

由以上的分析可以看出：

（1）從技術(shù)成熟度來(lái)看，射頻拉遠(yuǎn)基站的組網(wǎng)性能，設(shè)備穩(wěn)定性都得到了很好的驗(yàn)證，射頻拉遠(yuǎn)基站是初期最成熟的基站產(chǎn)品。

（2）從硬件成本來(lái)看中頻拉遠(yuǎn)的前端成本和目前的塔放成本持平，而中頻電纜的成本遠(yuǎn)低于射頻電纜，所以整個(gè)基站系統(tǒng)的成本得到很大的降低。幾代拉遠(yuǎn)基站采用光纖傳輸，光纖的成本低于電纜，且基帶拉遠(yuǎn)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)基站共用一個(gè)機(jī)房，大大降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。

（3）從站址的選擇來(lái)看，射頻拉遠(yuǎn)和中頻拉遠(yuǎn)使用電纜實(shí)現(xiàn)拉遠(yuǎn)，拉遠(yuǎn)距離有限，分別達(dá)60 m和300 m左右，只能實(shí)現(xiàn)本地拉遠(yuǎn)，即機(jī)房和天面在一個(gè)樓宇的拉遠(yuǎn)。基帶拉遠(yuǎn)使用光纖進(jìn)行拉遠(yuǎn)，傳輸距離一般在10 m～40 km，除了可以實(shí)現(xiàn)本地拉遠(yuǎn)外，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端拉遠(yuǎn)，即機(jī)房和天面不在同一個(gè)樓宇的拉遠(yuǎn)。因此，基帶拉遠(yuǎn)站址選擇更加靈活，基站機(jī)房數(shù)量進(jìn)一步降低，在一定程度上降低了成本。

（4）從施工的難易程度來(lái)看，1個(gè)3載扇的TDSCDMA系統(tǒng)射頻拉遠(yuǎn)需要31條線纜，中頻拉遠(yuǎn)需要3根電纜，基帶拉遠(yuǎn)只需一根光纜。相比而言，基帶拉遠(yuǎn)的施工更加方便。

4 建網(wǎng)方式

綜合三種拉遠(yuǎn)方式各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可以采用如下三種建網(wǎng)模式：模式一是在網(wǎng)絡(luò)部署中全部采用基帶（光纖）拉遠(yuǎn)方式；模式二是采用宏蜂窩“基站＋基帶（光纖）”拉遠(yuǎn)基站混合組網(wǎng)方式；模式三是以宏蜂窩基站為主、基帶（光纖）拉遠(yuǎn)基站為輔。

采用模式一可以實(shí)現(xiàn)快速建網(wǎng)，靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，適用于用戶規(guī)模不是很大，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量要求不是太大的城市部署，滿足“薄”網(wǎng)絡(luò)的部署要求。采用模式二可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量、質(zhì)量、覆蓋的有效結(jié)合，適用于大多數(shù)城市，特別是大中型城市。采用模式三可以擴(kuò)大覆蓋面，減少維護(hù)工作量，適用于中小城市。因此與傳統(tǒng)建網(wǎng)方式比較，拉遠(yuǎn)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）機(jī)房選址不受限制，多個(gè)天饋可共用一個(gè)機(jī)房，節(jié)約了機(jī)房的建設(shè)成本。

（2）施工方便。BBU和RRU之間只需一根光纖連接，與傳統(tǒng)的多根饋線相比，走線方便。RRU體積小、重量輕、安裝方式靈活，施工簡(jiǎn)單。

（3）基帶資源共享。BBU的基帶池功能使得基帶資源可以共享，節(jié)省了基帶硬件成本。且RRU部分可以互相備份，提高了網(wǎng)絡(luò)的容災(zāi)能力。

（4）特殊場(chǎng)景的應(yīng)用，如鐵路、地鐵、高速公路的等高速環(huán)境下的應(yīng)用。級(jí)聯(lián)RRU間無(wú)需切換，克服了傳統(tǒng)基站在高速環(huán)境下切換頻繁而掉話等問(wèn)題。

5 拉遠(yuǎn)技術(shù)的應(yīng)用

拉遠(yuǎn)技術(shù)的出現(xiàn)解決了機(jī)房選址難的問(wèn)題。同時(shí)，拉遠(yuǎn)技術(shù)以其固有的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的應(yīng)用。例如，大型場(chǎng)館的話務(wù)特性比較特殊。首先，會(huì)產(chǎn)生突發(fā)大話務(wù)量，話務(wù)量的時(shí)間分布不均衡。其次，話務(wù)流動(dòng)性強(qiáng)，話務(wù)量的物理區(qū)域分布不均衡。對(duì)于傳統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)，必須考慮各個(gè)區(qū)域單獨(dú)的話務(wù)量峰值來(lái)配置容量，資源不能共享，在話務(wù)低的時(shí)候會(huì)造成載頻閑置，引起資源浪費(fèi)，另外大規(guī)模的人群流動(dòng)會(huì)引起切換量的增加，消耗大量資源并容易引起掉話。拉遠(yuǎn)技術(shù)充分利用BBU的基帶池功能，話務(wù)量相關(guān)地區(qū)實(shí)現(xiàn)基帶共享，隨著話務(wù)量的遷移實(shí)現(xiàn)靈活的話務(wù)調(diào)度，設(shè)備配置只需考慮各個(gè)區(qū)域的總話務(wù)量，滿足了大型場(chǎng)館會(huì)館覆蓋的特殊需求。

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