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TD


论 文 选 粹

2009 年 第 6 期

TD-SCDMA 系统室外单元拉远技术
孔永锋 , 施伟斌
( 上海理工大学光电信息与计算机工程学院 , 上海市 200093) 摘 要 介绍了当前系统中采用的三种室外拉远技术 : 射频拉远 、 中频拉远 、 基带拉远 ,

分析了当前室外拉远技术在国内的发展趋势 。 同时结合它们各自在技术上的成熟度以及 在组网上的优劣势 , 探讨了在目前 TD-SCDMA 系统建网中如何结合使用三种拉远技术 , 使其各自能发挥优势 , 使整个网络具有良好性能 , 并能在组网成本上更具有竞争力 。 关键词

TD-SCDMA ; 射频拉远 ; 中频拉远 ; 基带拉远

中国移动在我国主要 省 会 城 市 的 TD-SCDMA 系统二期建网招标工作已经结束 , 建网时限已经提 上了日程 。 二期建网中的基站数将达到 2.6 万个 , 在

放大器 , 专用塔顶放大器是智能天线的一部分 , 放置 在天线下 1 m 处 , 专用塔顶放大器与室内单元中的 射频收发信机用射频连接 。 但这种射频连接拉远方 式在工程中会有很大麻烦 。 例如 , 如果在典型的三扇 区基站环境中采用智能天线 , 有多少天线阵列就必 须有多少射频电缆 , 还要加上校准射频电缆 、 控制 / 电源线 、GPS 馈线等 。 以 8 阵列智能天线为例 , 一般 情况下 , 每个扇区有 8 条与 8 只天线阵元相连的射 频电缆 、1 条校准使用的射频电缆 、1 条 GPS 馈线 。 因此 , 典型的三扇区室外基站采用 8 阵元智能天线 , 共需要 27 条射频电缆 、3 条控制 / 电源电缆和 1 条

TD-SCDMA 网络即将大规模商用之前 , 基站设备面
临的挑战已成为各通信设备商及运营商关注的焦 点 。 各大设备厂商也在一期建网后相续推出了建网 的改进方案 , 但是目前在 TD-SCDMA 系统基站的 室外单元中是采用射频拉远 、 中频拉远 、 还是基带拉 远方式 , 仍然没有一个统一的方案 。 为此希望通过介 绍各种拉远方式 , 分析综合使用三种拉远技术的组 网方案 , 能为运营商在 TD-SCDMA 通信系统建网 中提供帮助 。

GPS 电缆 ,共计 31 条电缆 。
此外 , 由于连接天线和室内射频收发信机之间 的射频电缆工作在 2 GHz 以上频段 , 缆损较大 , 每 个阵元天线接有塔顶放大器 , 射频拉远距离一般不 超 过 80 m ,80 m 常 常 很 难 满 足 错 综 复 杂 的 室 外 天 线和室内机房间的布线环境要求 。 同时射频电缆数 量多也会带动其他辅材成本的增加 , 使射频拉远技 术处于尴尬境地 。

1

室外单元拉远方式介绍 [1]
TD-SCDMA 系统采用多阵元智能天线 , 每个天

线需要一个功放单元 , 功放数量较多 , 不适合将功放 集成在室内机架 。 同时出于尽可能降低馈线损耗及 灵活选择机房的考虑 , 采用拉远技术是不错的选择 。 室外单元拉远方式是指将塔顶放大器或射频收 发信机 ( 或 射 频 单 元 + 中 频 单 元 ) 放 置 在 室 外 紧 靠 天线下 1 m 处 , 称其为室外单元 (OU ), 塔上天线与

1.2

中频连接拉远方式 在中频链接拉远方式中 , 室外单元包括射频部

OU 之间采用射频跳线连接 。 OU 与室内单元 (IU)的
连接可以在射频 、 中频或基带频率上进行 , 由此可以 将拉远技术分为射频连接拉远技术 、 中频连接拉远 技术和基带拉远技术 。

分和变频部分 , 室内单元包括中频和基带处理部分 。 此时 OU 与 IU 不再是射频连接 , 而是中频 ( 一般在

100 MHz 左右 )连接 ,使用中频电缆 。 由于频率降低
为 原 来 的 1/20 , 中 频 电 缆 的 电 缆 损 耗 大 大 降 低 ( 业 内 质 量 优 异 的 中 频 电 缆 在 100 MHz 频 率 下 300 m 的缆损小于 10 dB ), 连接长度可达 300 m 。 中频电缆 线径较细 , 弯曲及布线方便 , 价格便宜 ( 大约是工作 于 2 GHz 的射频电缆的 1/5~1/4 )。 当然 , 此时工作于

1.1

射频连接拉远技术 射频连接拉远技术采用室外单元与室内单元在

射频上连接 , 例如 TD-SCDMA 系统中智能天线与 室内收发信机的连接 。 在智能天线中配有专用塔顶

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2009 年 第 6 期

论 文 选 粹
2
三种拉远技术的发展现状 [2]
在上述三种拉远方式中 , 射频拉远是射频发射 机发射口通过高频电缆连接到发射天线的一个连接 过程 , 几乎所有的无线系统都可以采用这种方式 。 从 目前来看 , 该技术相对比较成熟 , 射频拉远基站的组 网性能 、 设备稳定性在 TD-SCDMA 规模试验网中 得到了大规模和长时间的使用 , 历经了充分的测试 和验证 。 中频拉远技术则是在射频拉远无法满足复杂地 理环境中建网需求的情况下产生的 , 它所具有的电 缆数量少 、 传输距离远 、 组网灵活 、 成本大幅降低等 性能能够很好地解决射频拉远所遇到的问题 , 加强 了基站功能 。 因此 , 中频拉远技术得到了各大设备厂 商的大力支持 。 但是中频拉远的拉远距离有限 , 无法 满足广域环境的需要 。 同时由于采用的同轴电缆会 造成建网成本的提高 , 以及不便于基站部署后的调 整和使用等 , 影响它在建网中的推广 。 基带 ( 光纤 ) 拉远一般认为是在中频拉远技术的 基础上进行的改进 , 采用分布式覆盖方式 , 根据地理 特征 、 客户分布和业务需求等因素的差异进行组网 , 满足室内室外的覆盖和容量要求 , 应用于各种场景 。 在基站部署中采用光纤拉远技术可以为移动运营商 带来巨大好处 :a) 降低建设成本 。 b) 降低运营成本 。

室外的射频功率放大器等器件的环境适应能力必须 提高 , 相应的器件成本将上升 。 在 TD-SCDMA 系统组网中 , 为了克服智能天 线在射频连接拉远方式中遇到的困难 , 目前采用了 中频连接拉远方式 。 TD-SCDMA 系统的中频连接拉 远方案是将无线基站中的射频收发部分与无线基站 的基带数字信号处理部分在中频处理单元分开 , 用 中频电缆连接室外单元和室内单元 , 室外单元主要 由塔顶放大器 、 射频收发信机和变频部分构成 , 放置 在天线下 1 m 处 。 室内单元由中频和基带处理单元 构成 。 下行方向将中频信号经中频电缆传送给室外 单元 , 经混频后转换为射频信号 , 再由天线发射 。 上 行方向从基站天线接收的射频信号在室外单元经射 频处理并变频为中频信号后 , 通过中频电缆传回到 基站室内单元 。 引出中频连接拉远方案后 , 采用 8 单元智能天 线的三扇区基站的电缆数降低到 12 根 。 即总共 3 个 扇区型智能天线 , 每个天线需要 2 条中频电缆 、2 条 电源 / 控制电缆 ( 包括 GPS 电缆 ), 整个基站共需要 (2+2)×3=12 条电缆 。 最新的 TD-SCDMA ( 采用 6 天线阵元的智能天 线 ) 中频连接拉远技术应用于三扇区基站时 , 只需要

3 条中频电缆 ,这使得中频拉远具有很强的竞争力 。 1.3 光纤连接拉远方式
光纤连接拉远方式与中频拉远基本相似 , 室外 单元的信号在传送给室内单元前由电信号转变为光 信号 , 经光缆传输到室内单元后变回电信号 , 反之亦 然 。 TD-SCDMA 光纤拉远技术主要应用于射频拉远 和基带拉远 。 射频拉远是通过光电耦合部件将射频 信号用光纤进行远距离传输 , 远端部分包括光电耦 合部件 、 功放设备 、 智能天线 。 基带拉远与 WCDMA 的基带拉远方式一样 , 分为基带部分 (BBU ) 和射频 部 分 (RRU ), 中 间 采 用 光 纤 进 行 信 号 传 输 , 这 种 方 式有时也被称为分布式基站或基带 ( 光纤 ) 拉远技术 (BBU+RRU ), 这种方式是当前业内关注的重点 。 由于光纤的传输损耗极低 , 光纤连接拉远方案 布线长度可达到 10 km 。 基于光纤连接拉远的方案 常常与超级基站 ( 即基带处理能力足够大的公共室 内单元 ) 配套 , 使超级基站的巨大能力得以实现 。 光 纤拉远连接方案可以连接数个甚至数十个位于远端 的室外单元及天线 , 同时支持数个至数十个宏小区 、 微小区及微微小区 。 光纤连接拉远方式在应用中存 在的问题是必须要有光纤资源 。

c)实现快速建网 。 d)便于网络优化调整 。 e)合理利用
光网络资源 。 f ) 解决室内覆盖 。 正是有了这些优势 , 光纤拉远技术得到了广大运营商的认可 , 各大设备 商也加大了对光纤拉远的研究 , 如大唐 、 华为 、 中兴 、 普 天 等 都 推 出 了 自 己 的 BBU+RRU 解 决 方 案 。

TD-SCDMA 光纤拉远基站入选 2007 年信息产业部
重大科技发明项目 。 但是在基站部署中采用光纤拉远技术还存在以 下问题 :a) 产品集成度有待进一步提高 。 b) 大规模应 用经验较少 。 c) 需要经过大规模试验的验证 。 d) 其他

WCDMA 系统中也存在的共性问题 : 功放效率的进
一步提升 、 功耗和散热的改善 、 各种环境的适应能 力 、 维护工作量较大 、 扩容不方便 、 室外设备美化要 求 、 可靠性和稳定性的进一步验证等 。 这些都影响了 光纤拉远在大规模建网中的普及 , 也是今后解决问 题的方向 。

3

建网方案概述[3]
由于射频拉远和中频拉远只能使用电缆来实现

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论 文 选 粹
拉 远 , 拉 远 距 离 有 限 ( 分 别 达 100 m 和 300 m 左 右 ), 所以只能实现本地拉远 , 即其机房和天面在一 个楼宇的拉远 。 而基带 ( 光纤 ) 拉远可以使用光纤进 行拉远 , 传输距离一般可达 5 km 以上 , 除了可以实 现本地拉远外 , 也能实现远端拉远 。 远端拉远是指机 房和天面不在同一个楼宇 , 距离较远 。 综合三种拉远方式各自的优势和特点 , 移动运 营商可以采用三种建网模式 。 模式一 : 在网络部署中 全部采用基带 ( 光纤 ) 拉远方式 。 模式二 : 采用宏蜂窝 基站 + 基 带 ( 光 纤 ) 拉 远 基 站 混 合 组 网 方 式 。 模 式 三 : 以宏蜂窝基站为主 , 基带 ( 光纤 ) 拉远基站为辅 。 采用模式一可以实现快速建网 , 灵活调整网络 结构 , 适用于用户规模不是很大 , 移动网络容量要求 不太高的城市部署 , 满足 “ 薄 ” 网络的部署要求 。 采用 模式二可以实现网络容量 、 质量 、 覆盖的有效结合 , 适用于大多数城市 , 特别是大中型城市 。 采用模式三 可扩大覆盖面 , 减少维护工作量 , 适用于中小城市 。 具体采用哪种模式需要移动运营商结合城市特 点 、 网络部署目标 、 各厂家产品的成熟度和产品体系 特点统筹考虑决定 。 移动运营商在具体的网络建设 中应做好以下工作 : a) 应用模式的选用 。 采用基带 ( 光纤 ) 进行分布式基站部署应该结合技术的实际发 展水平和商用程度以及城市建设和光网络的长期规 划进行 。
3 2 1
版社 ,2008.

2009 年 第 6 期

基带 ( 光纤 ) 拉远技术后 , 需要结合实际情况 , 充分利 用 BBU 和 RRU 分散放置的特点和优势 , 对原有规 划进行细化 , 绝对不能按照宏蜂窝基站的规划去指 导分布式基站的建设 。

4

结束语
从以上分析可看出 , 目前射频拉远是比较成熟

的主流技术 , 基带 ( 光纤 ) 拉远技术之前并没有经过 大范围试验 , 但是这种技术对解决日益严重的站址 选择问题很重要 , 所以是发展趋势 。 而中频拉远则似 乎是介于两者之间的过渡性技术 。 三种组网方案都 各具千秋 。 但是在实际组网中一定要考虑到技术的 成熟度以及组网成本 。 只有在不同的建网区域结合 使用三种拉远技术 , 找到满足当前 TD-SCDMA 系 统需求的组网方案才是最可行的 。 参考文献
魏 楚 千 . 码 分 多 址 移 动 通 信 系 统 [M]. 北 京 : 国 防 工 业 出 朱东照 , 罗建迪 , 等 . TD-SCDMA 无线网络规划设计与优 化 [M]. 北京 : 人民邮电出版社 ,2007. 杜碧玉 . 如何用好 TD-SCDMA 光纤拉远技术 [OL]. 通信 世界网 http://www.cww.net.cn.

b)TD-SCDMA 移动网络的定位 。 移动网 络的定位取决于移动业务发展策略 。 c)TD-SCDMA

孔永锋 (1983—), 男 , 硕士研究生 , 主要研究方 向为精密仪器 。 收稿日期 :2009-02-17

无线网络规划的细化 。 在无线网络规划中 , 受规划软 件的限制 , 一般按照宏蜂窝基站进行网络规划 。 采用

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严 正 声 明
近来 , 有人冒用本刊名义在网上公然征稿 , 收 取各种费用 , 更有甚者建立网站 , 在各大论坛发布 信息 。 对此 , 本刊编辑部特作如下声明 :

1. 本刊网址 :www.telecominfo.com.cn 2. 本刊投稿邮箱 :dxkb@sh163.net ; dxkb@public8.sta.net.cn ; webmaster@telecominfo.com.cn 3. 本刊联系电话 :021-64030202; 021-64031580-2266

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