TD-SCDMA分布式基站技術研究

TD-SCDMA分布式基站在施工和網(wǎng)絡部署上的種種優(yōu)勢將為加快TD網(wǎng)絡化進程、提高網(wǎng)絡質(zhì)量、實現(xiàn)室內(nèi)外一體化覆蓋起到巨大的推動作用。

　　隨著移動通信技術的發(fā)展，基站技術正經(jīng)歷著由模擬向數(shù)字，從窄帶到寬帶，并向著標準化和模塊化的趨勢演進。分布式基站結構的核心概念就是把傳統(tǒng)宏基站基帶處理單元（BBU）和射頻處理單元（RRU）分離，二者通過光纖相連。在網(wǎng)絡部署時，將基帶處理單元與核心網(wǎng)、無線網(wǎng)絡控制設備集中在機房內(nèi)，通過光纖與規(guī)劃站點上部署的射頻拉遠單元進行連接，完成網(wǎng)絡覆蓋。

　　隨著3G牌照的發(fā)放，中國移動2009年三期招標將投資588億元，新建TD-SCDMA基站約6萬個，此舉將使TD-SCDMA網(wǎng)絡基站總數(shù)超過8萬個，網(wǎng)絡將覆蓋238個地級城市的業(yè)務熱點區(qū)，占全國地級城市數(shù)量的70％以上，其中東部地區(qū)的地市將實現(xiàn)全覆蓋。而TD-SCDMA分布式基站在施工和網(wǎng)絡部署上的種種優(yōu)勢，必將為加快TD-SCDMA網(wǎng)絡化進程、提高網(wǎng)絡質(zhì)量、實現(xiàn)室內(nèi)外一體化覆蓋起到巨大的推動作用。

　　分布式基站接口標準現(xiàn)狀

　　目前，國際上有兩個聯(lián)盟針對WCDMA分布式基站制定了接口標準：2002年10月，諾基亞、LG、三星等宣布成立OBSAI(開放式基站結構同盟)，旨在規(guī)范無線基站結構和內(nèi)部接口；2003年6月，愛立信、華為和西門子等聯(lián)合成立CPRI(通用公共無線接口組織)，主要制定基站關鍵內(nèi)部接口的通用標準。隨著3G牌照的發(fā)放，作為中國自主知識產(chǎn)權的3G技術，TD-SCDMA由于受3G系統(tǒng)頻率以及智能天線技術的使用等因素的影響，決定了其基站也勢必要把基帶單元BBU和射頻單元RRU分開。為此，由中國移動和信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院牽頭，各大設備商參與起草了《2GHzTD-SCDMA分布式基站系列標準》，該標準首次將TD-SCDMA基站的基帶單元和射頻單元完全分開，并將接口Ir開放，它將為分布式基站規(guī)模網(wǎng)絡建設和產(chǎn)業(yè)化進程帶來極大的推動作用。

　　分布式基站結構及接口

　　TD-SCDMA分布式基站的結構如圖1所示。

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圖1??? 分布式基站結構

　　基帶單元(BBU)主要用來完成Uu接口的基帶處理功能（編碼、復用、調(diào)制和擴頻等）、RNC的Iub接口功能、信令處理、本地和遠程操作維護功能，以及NodeB系統(tǒng)的工作狀態(tài)監(jiān)控和告警信息上報功能。

　　射頻拉遠單元(RRU)分為4個大模塊：中頻模塊、收發(fā)信機模塊、功放和濾波模塊。數(shù)字中頻模塊用于光傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)、數(shù)字上下變頻、A/D轉(zhuǎn)換等；收發(fā)信機模塊完成中頻信號到射頻信號的變換；再經(jīng)過功放和濾波模塊，將射頻信號通過天線口發(fā)射出去。

　　BBU和RRU之間按照Ir接口協(xié)議通過光纖連接，完成基帶數(shù)據(jù)的傳輸。Ir接口協(xié)議支持星型連接、鏈形連接和環(huán)形連接等網(wǎng)絡拓撲結構，使BBU+RRU更能靈活地組網(wǎng)，也為TD-SCDMA網(wǎng)絡室內(nèi)外一體化部署提供了有力的支持。Ir接口定義了層一和層二協(xié)議來支持用戶層的數(shù)據(jù)傳輸，BBU和RRU單元間同步等控制信息的發(fā)送和接收。

　　用戶層的消息是以IQ數(shù)據(jù)方式發(fā)送的，不同天線載波（Antenna&Carrier）的IQ數(shù)據(jù)按照Ir接口協(xié)議規(guī)定的幀結構格式組合后，完成8B/10B編碼和串并轉(zhuǎn)換，通過光傳輸通道高速串行傳輸。

　　Ir接口協(xié)議支持兩種傳輸線速率：1228.8Mbit/s下最多支持24個天線載波（AxC），2457.6Mbit/s下最多支持48個天線載波。Ir支持Ethernet協(xié)議來傳輸控制信息C&M數(shù)據(jù)，利用TCP協(xié)議獲取IP，該IP地址由BBU自行分配，除此之外還需要傳送廠商的特殊信息。

　　此外，TD-SCDMA標準的幀結構特點決定了Ir協(xié)議可以允許C&M數(shù)據(jù)和IQ數(shù)據(jù)分時傳送。下行的C&M數(shù)據(jù)在處于下行數(shù)據(jù)幀中GP時隙數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)總寬度為800us；上行的C&M數(shù)據(jù)在上行數(shù)據(jù)幀中的GP時隙數(shù)據(jù)之前，數(shù)據(jù)總寬度為750us。IQ數(shù)據(jù)在RRU實現(xiàn)對齊。

　　分布式基站網(wǎng)絡部署特點

　　分布式基站在網(wǎng)絡部署中有以下特點。

　　降低網(wǎng)絡建設和運維成本。相對于傳統(tǒng)的宏基站，分布式基站解決了多饋線的問題，大大降低了工程施工難度，節(jié)約了施工時間。根據(jù)歐洲運營商的經(jīng)驗，如果全網(wǎng)采用分布式基站，可以節(jié)約成本30%左右。

　　降低了機房、站址的要求。傳統(tǒng)的建網(wǎng)方式，由于存在饋線損耗，機房和塔頂天線要求比較嚴格，運營商不得不花費大量時間和費用在機房的租用方面，而且大量理想站點機房因為要遠離住宅而無法獲得，拖延了網(wǎng)絡的建設速度。分布式采用光纖傳輸，線纜少，損耗低，基帶處理單元（BBU）可以集中放置在可獲得的中心機房中，或者樓道、電梯間以及地下室內(nèi)，大大降低了對機房面積和位置的要求。

　　節(jié)能減排。分布式基站采用高效率功放，減少了空調(diào)等其它配套設施的功耗，連接兩端的接口采用光纖，損耗小，可大幅度降低電力消耗，在國家大力提倡節(jié)能減排的今天，這點顯得尤為珍貴。

　　共享資源調(diào)度和調(diào)配。分布式基站將繁瑣的維護工作簡化到了基帶處理部分，一個基帶處理單元可以以不同的方式連接多個射頻拉遠處理單元，實現(xiàn)RRU之間的資源調(diào)度和調(diào)配，節(jié)省了成本，同時也提高了組網(wǎng)的效率。

　　降低廠家研發(fā)成本。基站內(nèi)部Ir接口的標準化，將使得眾多第三方模塊廠家可以同基站的數(shù)字接口互聯(lián)，不但可以降低研發(fā)成本，同時可以實現(xiàn)多個廠家設備的互通互聯(lián)，提高了通用性和靈活性，也降低了運營商的采購和組網(wǎng)成本。

　　正是由于以上特點，TD-SCDMA可以完成室內(nèi)室外一體化全覆蓋，極大推動TD-SCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡的建設進度。

　　針對分布式基站，泰爾實驗室的工作主要包括對BBU和RRU的單獨測試，以及對Ir接口協(xié)議流程及互聯(lián)互通的測試。目前基本上完成了測試系統(tǒng)的構建，測試RRU的下行中射頻信號處理性能，驗證發(fā)射機性能，包括頻譜發(fā)射模板、功率、雜散、鄰道抑制等。此外泰爾實驗室還對RRU的上行數(shù)據(jù)解調(diào)性能，主要驗證接收機性能，包括靜態(tài)靈敏度、阻塞、多徑信道下的誤碼率等進行測試工作。