分離式無線接入簡析

胡勝

摘 要：文章針對目前的GSM移動通信系統無線接入網中的缺點及在中國用戶眾多情況下存在不可克服的缺陷，提出了分離式無線接入的概念。簡單介紹了分離式無線接入的實現方式，并闡述了機制的優缺點和前景，分離式無線接入概念的提出，在一定程度上解決了移動通信行業由于基站數量眾多，需要消耗大量物資和能源的問題，符合建設節約型社會的要求。

關鍵詞：GSM無線通信技術；無線接入系統；基站；接收臺

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0085-02

隨著移動通信的不斷發展，目前已發展到以數據通信為主的3G、4G時代。無論是國外的CDMA2000、WCDMA制式還是我國的TD-SCDMA、TD-LTE制式，其無線接入網都具有以下的共同特點：上下行頻率都在同一頻段上；基站收發機都是在同一個物理點上，甚至是安裝在同一個機柜中。

本文提出的分離式無線接入技術具有和以上完全不同的形式：基站上下行頻率分離，即基站的下行頻率和移動臺的上行頻率不在同一頻段上；基站收發機分離，即基站發射機和基站接收機分離，不安裝在同一機柜中，更不需要安裝在同一物理點上。

目前使用的GSM系統以及將要使用的CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等現有系統的基站都存在需要較大的支持系統的缺點：為了安裝設備需要有一定面積的機房；需要有空調器，保證設備工作在合適的環境之中，包括溫度和溫度；需要有較大的電池作為后備電源，以保證設備不間斷地工作；每個基站載波中的發射機，因為效率的原因都需要消耗大量的電力。

另外，在我國還有的用戶多，用戶手機使用模式和歐洲不同的國情使得以上的系統表現出難以克服的缺陷：對于WCDMA，由于存在著呼吸效應，在用戶眾多的大城市中網優困難，系統容量的設計困難；對于TD-SCDMA，在用戶眾多的大城市中為解決容量問題，就必須建更多的基站，導致基站的建設困難；從移動通信所使用頻率的趨勢來看，頻率是越來越高；而城市中的建筑物是越來越多，從而導致城市中多徑效應干擾嚴重，電磁波的衰減嚴重。

1 分離式系統的優點

基站上下行頻率分離，即上下行頻率不在同一頻段上。下行頻率用中波，上行頻率為特高頻。

①可以利用中波信號穩定的優點。中波頻段一般是指200～30 000 kHz的無線電波。中波主要靠地波傳播，中等傳播距離（數十到數百千米）信號穩定，在這一頻段的低端比高端傳播得更好，以下所述的中波除有特指外，是指頻率在535～1 605 kHz廣播頻段。中波由于波長較長，遇到建筑物等可以產生繞射，建筑物基本上不影響信號的傳播。數十到數百公里信號可以穩定的傳播，這個范圍基本上可以覆蓋一個大中城市的范圍，從而使一個城市只建一個發射臺有了可能。

②可以有效地利用各頻段的長處。中波具有信號穩定的優點，但其天線和高頻系統的體積相對較大，不利于在移動臺上使用。而移動臺又有體積、重量、電池使用時間上的要求，不可能使用中波作為上行頻率。而特高頻段的波長短，使用很小的天線可以獲得較高的增益，便于在移動臺上實現，用它作為上行頻率可以減少移動臺發射機的功率，也可以使用容量較小電池獲得較長的工作時間。可以實現基站發射臺的集中設置。

③由于中波的發射機的發射功率可以做到很大，因此中波的覆蓋范圍很廣。目前廣播用的發射機已做到了幾千千瓦。當然，做為移動通信用的發射機功率不需要這樣大，只要能滿足覆蓋范圍就足夠。因此，一個城市只需設置一個發射臺就能解決其覆蓋的問題。同時中波發射機，經過多年的發展，目前技術成熟，發射機的效率較高，可靠性高，維護工作相對較少。

④可以方便地設置接收臺。由于基站收發臺的分離式，在基站接收臺中不需要再設置發射臺。接收臺是一個純接收臺，它沒有電磁波的輻射，因此就不會產生由無線輻射所引起的的各種問題，也容易為群眾所接受這樣就可以設置在居民的生活區中。這樣接收臺設置就可以不受限制，設置的位置和數量可以根據網絡的需要隨時隨地進行設置安裝。同時由于接收臺離移動臺的距離可以做到很近，不需要很大的天線獲得較大的增益，因此天線可以做得比較小，這樣更便于基站接收臺的設置、安裝和美化。

2 分離式系統需要解決的基本問題

2.1 頻率分配的問題

由于歷史的原因，中波波段已劃分的使用已劃分完了。535～1 605 kHz是國際規定的廣播段。200～415 kHz為短距離用的無線電導航系統，其中285～325 kHz、405～415 kHz為航海導航用，其余均為航空導航用。另外，有1 800～2 000 kHz作為羅蘭A系統用。該頻段的海上移動通信，是在無線電發展的早期就安排了的，即415～525 kHz，其中500 kHz固定為海上遇難呼救頻率，其它任何業務不得使用。根據目前通信發展的形式，海上移動通信可以使用衛星電話來取代，因此415～525 kHz這個頻段是有可能用于移動通信的。將中波波段提供給移動通信使用，這要取決于國家的決心和政策。

2.2 頻帶寬度問題

由于中波廣播的帶寬只有9 kHz，整個中波廣播帶寬也只有1 070 kHz，即1.070 mHz，小于目前系統使用的帶寬，更遠小于WCDMA系統5 MHz的帶寬。因此帶寬的問題是一個限制系統容量和傳輸速度的大問題。如果移動通信使用和廣播信號相同的頻點分劃，則使用的帶寬只有9 kHz，但是可以有118個頻點可以使用。如何處理它們相互之間的關系是個不可繞過的問題。

2.3 與廣播電臺相互干擾問題

由于中波已分配給了廣播使用，如果再在該波段進行移動通信信號的播出，必然會存在對廣播信號的干擾問題。好在廣播信號是調制是調幅的形式，當進行移動通信信號播出時，可以采用等幅波的調制方式來給以解決，但依然存在一定干擾。

2.4 上下行信號不平衡的問題

由于下行信號采用是大功率的中波進行廣播，具有覆蓋廣且信號穩定的特點，特別是晚上，由于有天波的反射可以傳送到很遠的距離，而上行信號是移動臺的小功率發射。這樣就必然導致上下行信號不平衡的問題。這個問題主要會出現在邊界地區或偏遠的地區，由于接收臺少而導致的，產生的問題類似于目前的邊界漫游問題。至于天波的遠距離傳送，由于各地的信號編碼不一樣，并不是一個嚴重的問題。

3 分離式系統實現的前景

采用中波進行數據的廣播，已經在試驗中，目前單向數據廣播已有試驗的數據，如表1所示。

可以看出，其最大的單頻點傳輸速率已達36 kB/S；如果使用像EDGE和TD-SCDMA一樣采用多頻點進行傳輸，就可以獲得N倍于單點傳輸的速率。在數字廣播中由于采用了MPEG-2層3對信源壓縮，然后再使用32 APSK的調制方式，因而獲得了較高的速率。

由于分離式無線接入網主要是基于目前2G、3G無線接入網的，因此目前所使用的各種技術都可以在其上使用，如采用CDMA地址碼的尋址方式，也可以采用FDD的方式，實現頻分選址，獲得更多的用戶容量；基站接收臺采用智能天線可以實現定位服務，采用多頻點的傳輸方式以實現高速數據的傳遞等等。另外，分離式無線接入網的基站接入臺在設置安裝上受到限制少，從而可以更靈活、更方便、數量更多地進行設置，因此可以有效地解決WCDMA系統的呼吸效應問題。

參考文獻：

[1] 王江，陳亞駿.數字調幅廣播的構成和方案比較[J].電聲技術，1999，（5）.