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射頻拉遠(yuǎn)單元RRU與數(shù)字光纖直放站分析比較

發(fā)布時間:2011-1-19 17:30    發(fā)布者:eetech
第二代移動通信系統(tǒng)基站設(shè)備的典型設(shè)計(jì)方案是將接收天線、發(fā)射天線安裝在室外,將射頻收發(fā)信機(jī)安裝在室內(nèi),射頻收發(fā)信機(jī)與接收天線、發(fā)射天線間用低損耗的射頻電纜連接。這就是所謂射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)。第三代移動通信系統(tǒng)結(jié)合射頻拉遠(yuǎn)技術(shù),誕生了新型信號傳輸設(shè)備RRU,通過光纖傳輸基帶信號。同樣,數(shù)字光纖直放站也可通過光纖傳送基帶信號,兩者既有區(qū)別,又有聯(lián)系。

一、RRU工作原理及應(yīng)用

射頻拉遠(yuǎn)單元RRU(Remote Radio Unit)是一種新型的分布式網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式,它將大容量宏蜂窩基站集中放置在可獲得的中心機(jī)房中,基帶部分集中處理,采用光纖將基站中的射頻模塊拉到遠(yuǎn)端射頻單元,分置于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所確定的站點(diǎn)上,從而節(jié)省了常規(guī)解決方案所需要的大量機(jī)房;同時通過采用大容量宏基站支持大量的光纖拉遠(yuǎn),可實(shí)現(xiàn)容量與覆蓋之間的轉(zhuǎn)化。

RRU的工作原理是:基帶信號下行經(jīng)變頻、濾波、經(jīng)過射頻濾波、放大經(jīng)線性功率放大器后通過發(fā)送濾波傳至天饋。上行將收到的移動終端上行信號經(jīng)濾波、低噪聲放大、進(jìn)一步的射頻小信號放大濾波和下變頻,然后完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字中頻處理等。系統(tǒng)框圖如圖1所示。




圖1 RRU 內(nèi)部框圖

RRU同基站接口的連接接口有兩種:CPRI(Common Public Radio Interface 通用公共射頻接口)及OBASI(Open Base Station Architecture Initiative 開放式基站架構(gòu))。其中,CPRI組織成員包括:愛立信、華為、NEC、北電、西門子。OBSAI組織成員包括:諾基亞、中興、LGE、三星、Hyundai。RRU同RNC連接圖如圖2所示。





圖2 RRU同基站接口

   信號覆蓋方式上,RRU可通過同頻不同擾碼方式,從NodeB引出。也可通過同頻不同擾碼方式,從RNC引出。著兩種覆蓋方式都是常規(guī)的方式,這里介紹另外一種覆蓋方式:基站有3個扇區(qū),配有多余的信道板以及多余基帶處理設(shè)備就可以利用基帶池共享技術(shù),將多余的基帶處理設(shè)備設(shè)為第4小區(qū),如圖3所示。圖中SC為擾碼 I/Q射頻調(diào)制解調(diào),SCH為同步碼。







圖3 RRU新型覆蓋方式

   二、數(shù)字光纖直放站原理及應(yīng)用

數(shù)字光纖直放站不同于以往的模擬光纖直放站,它將RF信號經(jīng)變頻處理變?yōu)橹蓄l數(shù)字信號,再通過光纖拉遠(yuǎn)進(jìn)行傳輸。其具體工作原理是:近端機(jī)將從NodeB接收到的基站下行信號通過耦合,下變頻處理,到基帶變?yōu)镮/Q信號或低中頻信號,經(jīng)ADC變換到數(shù)字信號后按一定幀格式打包成串行數(shù)據(jù),再經(jīng)光纖發(fā)送到遠(yuǎn)端機(jī),遠(yuǎn)端機(jī)經(jīng)基帶處理單元解幀,恢復(fù)I/Q或低中頻信號,經(jīng)DAC變換到模擬信號,再上變頻到射頻,經(jīng)發(fā)射子系統(tǒng)發(fā)射出去;遠(yuǎn)端機(jī)將接收到的移動終端上行信號通過上述逆過程,上送至基站接收端。

近端機(jī)完成對基站信號的獲取和發(fā)送,遠(yuǎn)端機(jī)完成對移動終端機(jī)信號的獲取和發(fā)送,近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)之間的接口為CPRI,以數(shù)字傳送采用以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)光纖收發(fā)器。系統(tǒng)框圖如圖4所示。
  
通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)






圖4 數(shù)字光纖直放站框圖


數(shù)字光纖直放站對信號覆蓋方式上,同以往模擬直放站用法類似,可通過光纖直連一拖一(一個近端加一個遠(yuǎn)端)使用,也可通過光分路器進(jìn)行一拖多(一個近端加多個遠(yuǎn)端)覆蓋使用。如圖5所示。





圖5 數(shù)字光纖直放站一拖多方式


   三、RRU同數(shù)字光纖直放站的分析比較

RRU同數(shù)字光纖直放站都可利用現(xiàn)有成熟的以太網(wǎng)數(shù)字光纖傳輸技術(shù)傳輸基帶信號,并共同遵守標(biāo)準(zhǔn)的CPRI和OBSAI接口。使用中可實(shí)現(xiàn)RRU和數(shù)字光纖直放站的遠(yuǎn)端機(jī)的互相替換。

兩者均可作為室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號源,選用哪一種取決于宏基站的載頻數(shù)量和該室內(nèi)業(yè)務(wù)量需求。如果宏基站載頻多、容量很富裕,用數(shù)字光纖直放站拉遠(yuǎn)更合適,同時可減少扇區(qū)擾碼。如果該室內(nèi)業(yè)務(wù)量需求較大應(yīng)選用RRU作信號源。如果業(yè)務(wù)量需求很大,如大型寫字樓、會展中心等,應(yīng)考慮數(shù)字光纖直放站、RRU和宏基站的聯(lián)合組網(wǎng)。

 從覆蓋距離上,兩者均可作為基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)供用,數(shù)字光纖直放站用作載波池拉遠(yuǎn),RRU可用作基帶池拉遠(yuǎn)。載波池拉遠(yuǎn)距離取決于小區(qū)覆蓋半徑和光在光纖上的傳輸速度,數(shù)字信號在光纖中傳播,其動態(tài)范圍也較模擬信號大,這樣就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端機(jī)更大的信號覆蓋;同時,數(shù)字信號不隨光信號的衰減而衰減,因此其傳輸(拉遠(yuǎn))距離也進(jìn)一步增加了。經(jīng)計(jì)算,最遠(yuǎn)可達(dá)40km以上,用作基帶池拉遠(yuǎn)的RRU基本不受距離限制,可拉得更遠(yuǎn)。

從組網(wǎng)方式上,RRU作為拉遠(yuǎn)單元可單獨(dú)使用,而數(shù)字光纖直放站由近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)組成,在實(shí)際應(yīng)用時,近端機(jī)是一個,而遠(yuǎn)端機(jī)可以是一個或多個,組網(wǎng)上可并聯(lián)也可串聯(lián),組網(wǎng)方式也可以多樣化,如:菊花鏈型、環(huán)行、樹形等等。


在擾碼的使用上,數(shù)字光纖直放站射頻信號的擾碼總是同施主基站的擾碼相同,數(shù)字光纖直放站也不增加基站信道板硬件容量和正交碼容量,所以在扇區(qū)內(nèi)大量采用并不會增加擾碼。射頻拉遠(yuǎn)單元RRU是利用基站剩余的信道板和基帶處理設(shè)備組成新的扇區(qū),通過光纖系統(tǒng)拉到遠(yuǎn)處,有人稱它為基帶池技術(shù),也有人叫它拉遠(yuǎn)的微蜂窩技術(shù),總之,它具有硬件容量,并且擁有新的擾碼和同步碼。由于RRU具有基站性能,在宏基站的扇區(qū)內(nèi)大量采用必然會增加很多擾碼和鄰區(qū)列表,過多的會發(fā)生導(dǎo)頻污染,軟切換增加。如圖6所示。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時是這必須注意的問題。




圖6單位面積內(nèi)擾碼增加,軟切換增加,導(dǎo)頻增加,易造成導(dǎo)頻污染

在傳輸時延上,數(shù)字光纖直放站的傳輸時延比較大,因?yàn)榇嬖趦纱巫冾l過程。而RRU直接傳送基帶信號,時延不明顯。


在底噪抬升上,數(shù)字光纖直放站僅采用ADC和DAC,此過程只可能引入更多的量化噪聲,從而抬升上行噪聲。而RRU傳輸?shù)臑榧兓鶐盘枺刹挥每紤]底噪問題。

從成本上,采用RRU技術(shù),可以節(jié)省常規(guī)建網(wǎng)方式中需要的大量機(jī)房,節(jié)約基帶單元的投資。RRU體積小,重量輕,可以應(yīng)用于城區(qū)機(jī)房條件不理想或者機(jī)房匱乏的情況,但是應(yīng)用前提是需要有光纖進(jìn)行傳輸。但在價(jià)格方面,RRU比直放站要貴1/3左右。對于一拖一的系統(tǒng),數(shù)字光纖直放站成本優(yōu)勢不明顯,但一拖多,成本優(yōu)勢就比較明顯了。

   結(jié)束語:

通過以上分析中可以看出,數(shù)字光纖直放站和RRU各自都有其優(yōu)勢,同為3G時代的新產(chǎn)品。3G發(fā)牌在即,兩者都應(yīng)列入重要手段統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,以達(dá)預(yù)期的良好效果。

參考文獻(xiàn):

【1】李世鶴.TD-SCDMA第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn). 北京:人民郵電出版社,2005

【2】《中頻拉遠(yuǎn)——創(chuàng)新的TD-SCDMA基站解決方案》 http://www.eetchina.com/.2006.8

【3】《OTSR、RRU及直放站在移動通信中的應(yīng)用探討》 http://www.c114.net.com/
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zsh236 發(fā)表于 2011-5-11 10:40:31
謝謝您無私的分享。
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