TD—SCDMA射頻拉遠技術應用及發展

王玉龍　李樹磊

【摘要】由TD-SCDMA 技術本身特點出發，比較射頻拉遠、中頻拉遠、基帶光纖拉遠三種拉遠技術的優缺點，提出在TD-SCDMA 通信系統中引入基帶光纖拉遠技術進行網絡建設，能夠較好解決運營商TD-SCDMA 通信系統基站站址選擇、站址建設和工程施工難等問題。

【關鍵詞】TD-SCDMA；射頻拉遠；智能天線

Application and Development of TD - SCDMA RF Remote Technology

Wang Yu-long，Li Shu-lei

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi'anShaanxi710075）

【Abstract】Based on the characteristics of TD-SCDMA technology， the advantages and disadvantages of three far-reaching technologies are proposed， which are introduced in the TD-SCDMA communication system to introduce the baseband fiber technology. Better solve the operator TD-SCDMA communication system base station site selection， site construction and construction problems and so on.

【Key words】TD-SCDMA；RF remote；Smart antenna

1. 前言

（1）TD-SCDMA（以下簡稱TD）作為國際第三代移動通信主流技術標準之一，具有許多特色技術，比如智能天線、聯合檢測、接力切換、動態信道分配等。第三代移動TD通信系統采用的智能天線核心技術，存在天線尺寸大、饋線多、塔放外掛等問題。TD 通信系統受其工作頻段2GHz 電磁波傳播特性的限制，網絡中每個宏峰基站（一套天線）的覆蓋半徑只有1～3 Km，如果是處在高樓大廈林立、樹木遮擋嚴重的城市，此覆蓋半徑還要小得多，更為嚴重的是在此覆蓋區域內可能還會存在很多無法通信的陰影區域，因此要在一個城市內實現比較好的覆蓋就必須架設大量的基站，這給城市站址選擇、站址建設和工程施工帶來極大挑戰，特別是在密集市區，考慮到物業談判、站址成本等因素，可用的站址資源非常有限。

（2）引入基于光纖的基帶拉遠技術，通過將功放和低噪聲放大器、射頻收發信機甚至中頻單元作為遠端模塊拉遠至遠離基站的覆蓋區，從而使室內基帶處理單元和室外拉遠單元進行了分離，室內和室外單元之間通過光纖連接可實現長達5000 米的遠距離拉遠，大大增加覆蓋的距離，能夠較好解決TD 通信系統基站站址選擇、站址建設和工程施工難等問題，滿足TD 通信網絡建設的實際需要。基帶光纖拉遠技術具有網絡建設成本低、組網靈活、覆蓋良好等好處。

2. 智能天線及天饋系統

智能天線是TD的最核心技術之一，具有增加覆蓋、降低干擾和提高容量等優點，但同時智能天線及天饋系統在實際組網的應用中存在一定問題。智能天線技術的原理是使一組天線和對應的收發信機按照一定的方式排列和激勵，利用波的干涉原理產生強方向性的輻射方向圖。采用數字信號處理方法進行基帶處理，使得輻射方向圖的主瓣自適應地指向用戶來波方向，達到提高信號的載干比，降低發射功率，提高系統覆蓋范圍的目的。從接收的角度來看，基站利用智能天線對來自移動臺的多徑電波方向進行波到達方向（DOA）估計，并進行空間濾波（也稱為上行波束成型），抑制其他移動臺和多徑干擾。從發射的角度來看，基站利用智能天線對發射信號下行波束成型，使基站發射信號能夠沿著移動臺電波的來波方向發送回移動臺，從而降低發射功率，減少對其他移動臺的干擾。

智能天線及天饋系統由3部分硬件構成：智能天線、塔放、饋線，其結構原理如圖1所示：

2.1智能天線。

應用在TD系統中的智能天線有環狀天線（全向天線）和板狀天線（定向天線）兩種，其內部硬件結構比較簡單，主要有一塊鋁合金背板，上面加裝了8行，每行8塊鋁合金貼片，然后外加天線罩。其中的一個貼片為一個陣子，陣子數量越多，單天線陣元增益越大；一行貼片為一個天線陣元，陣元越多，只能天線的增益也越大。

2.2塔放。

TD系統中的塔放（TPA）其實具有其他移動通信中的下行功放和上行低噪聲放大器的兩種功能。在WCDMA和CDMA2000系統中，一般情況下每個扇區只有一個功率放大器，功放的額定功率在20W～40W之間。而TD系統中由于采用了智能天線技術，塔放數量是和天線陣元數量一致的，通常智能天線有8個天線陣元，那么就有8個塔放。

2.3饋線。

TD的智能天線有多少天線陣元，就必然有多少饋線，加上控制/電源線、標準電纜、GPS饋線等，正常情況下，3個扇區有（8+1+1）×3+1=31根電纜。電纜線徑是和電纜損耗相對應的。線纜越粗，其百米損耗越小，現有設備要求塔放到天線口的損耗不大于0.5dB，那么7/8饋線可以布放7.5米，1/2饋線只能布放2.8米。對于TD系統而言，由于饋線多，不可能使用7/8以上的饋線，只能用1/2以下的饋線，而且饋線的柔韌性要好。

3. 拉遠技術及其分類

拉遠技術：是指將功放和低噪聲放大器、射頻收發信機甚至中頻單元置于遠端模塊拉遠至遠離基站的覆蓋區，從而實現室內基帶處理單元和室外無線拉遠單元分離，室內和室外單元之間通過電纜或光纖連接，可以達到增加覆蓋距離的目的。拉遠技術一般分為射頻拉遠、中頻拉遠、基帶光纖拉遠三種技術。endprint

圖2射頻拉遠原理示意圖

3.1射頻拉遠。

射頻拉遠是最早用于解決饋線問題的技術。射頻拉遠在其室內基帶處理單元部分完成基帶數字信號到中頻模擬信號的數模轉換，并通過濾波技術將中頻模擬信號轉換成射頻信號；然后在射頻前端通過光電耦合部件將射頻信號用電纜進行遠距離傳輸，實現基站的射頻部分和無線信號處理部分分離，其拉遠模塊包括光電耦合部件、功放設備、低噪聲放大器，從而使在遠端放大信號的同時不會將噪聲同時放大。線路中傳輸2GHz 的射頻信號，使用9 根1/2 英寸或1/4 英寸的電纜，如圖2所示。

3.2中頻拉遠。

中頻拉遠是在射頻拉遠的基礎上，將射頻收發信機從室內基帶處理單元中移至室外拉遠模塊中，無線基站中的模擬射頻收發部分與無線基站的基帶數字信號處理部分在模擬中頻處分開，從而形成遠端射頻前端設備與室內單元。中頻拉遠技術通過基站室內單元的模擬中頻接口，使用中頻電纜將射頻收發信機拉遠至天線附近，拉遠距離可以達到300 米左右，如圖3所示。

圖3中頻拉遠原理示意圖

3.3基帶光纖拉遠。

基帶光纖拉遠，是在中頻拉遠的基礎上，將中頻單元從室內基站主體中移至拉遠模塊，如圖4所示。基帶拉遠在拉遠連接線上傳輸的是數字信號，故可以使用光纖進行拉遠，傳輸距離一般可達5Km 以上，可以實現遠端拉遠（即指機房和天面不在同一個站點），同時也避免了由于室內基站部分和室外塔頂單元之間通過饋線連接所帶來的工程上的不便，可以有效解決密集市區無法找到可利用的站址資源等問題。

4. TD-SCDMA 基帶光纖拉遠技術

4.1TD-SCDMA 網絡建設采用基帶光纖拉遠技術的可行性。在TD 系統中，智能天線的使用大大提升了系統性能，同時也帶來了一系列的問題，比較突出的如電纜數量較多。由于TD 系統自身的特點，TD 基站較多都采用了拉遠技術。對于同一個扇區，射頻拉遠技術需要使用9 根1/2 英寸或1/4英寸的電纜，這么多數量的電纜給工程施工和成本控制提出了嚴格的要求。由于中頻拉遠采用的中頻同軸電纜，其拉遠距離只有300 米，且隨著銅價的攀升，其建網成本會隨之提升；同時，采用中頻同軸電纜不便于基站部署后的調整和使用，增加了網絡運營成本。選擇基帶光纖拉遠技術，使用光纖作為傳輸媒質，節省網絡成本；同時實現長達5Km 的長距離拉遠，一定程度上緩解選址困難、工程施工難等問題，在TD 網絡建設發揮重要作用。如表1 給出三種拉遠技術的對比。

4.2TD-SCDMA 中基帶光纖拉遠技術的優勢。在基站部署中采用光纖拉遠技術可以為移動運營商布設TD 網絡帶來較大的好處，主要表現在以下幾個方面。

（1）基帶光纖拉遠技術采用光纖傳輸，可以減少饋線損耗，降低功率放大器的功率要求，從而降低了基站設備成本，同時可以合理利用現有的光網絡資源。

（2）光纖的遠距離和快速部署特點，使TD 天線的位置調整不再受基站的制約，可以依據基站周圍環境特點構建標準蜂窩結構，大幅度節約機房資源，降低選址難度，使工程建設具有了很強的靈活性，加快了工程施工進度，保障TD網絡快速部署，同時也降低了網絡優化的難度。

（3）通過對現有基站資源的合理利用和基站基帶部分的集中放置，降低基站的租賃費用。

（4）采用光纖拉遠技術后可以將室外和室內信號覆蓋統一考慮，有效利用網絡資源，降低成本，提高網絡覆蓋質量。

4.3在TD 基站基帶光纖拉遠技術的選擇上，也應對其風險進行綜合分析，主要表現在以下三方面。首先，產品集成度有待進一步提高。TD 采用了智能天線提高了網絡覆蓋性能，但由于采用了天線陣，也對RRU 的產品集成度提出了更高的要求。其次，功放效率的進一步提升、功耗和散熱的改善、各種環境能力的適應、維護工作量較大、擴容不方便、室外設備美化要求、可靠性和穩定性的進一步驗證等等。第三，大規模應用經驗缺少。目前國際上僅有少數運營商采用分布式基站進行大規模網絡部署，關于基帶光纖拉遠技術的應用尚缺乏大規模應用經驗，需要在實際應用中探索。

5. 總結與展望

目前TD設備的多樣性，成熟性、成熟性和WCDMA/CDMA2000有一定差距，射頻拉遠技術的應用有效的解決了這一短板現狀。射頻信號拉遠是最為成熟、應用最廣的技術，成為TD組網的主體。中頻信號拉遠作為射頻信號拉遠的有效補充，可解決密集市區機房難以獲取的場景。基帶信號拉遠打破了常規宏蜂窩的組網方式，使得單基站覆蓋以及容量大大增加。

參考文獻

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