TD_SCDMA射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展

1、電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化-21-射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展汪偉趙品勇戴呂斌李學(xué)江（華信郵電咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司杭州）摘要從廣義的信號拉遠(yuǎn)角度介紹射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)的分類和應(yīng)用； 以智能天線為核心的天饋系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中面臨饋線多、拉遠(yuǎn)距離有限和施工維護(hù)困難等弊端，制約了射頻信號拉遠(yuǎn)的應(yīng)用，為此提出的中頻信號拉遠(yuǎn)、基帶信號拉遠(yuǎn)（）作為補(bǔ)充，多種技術(shù)選擇也為運(yùn)營商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)帶了便利和優(yōu)勢。關(guān)鍵詞智能天線射頻拉遠(yuǎn)作為國際第三代移動通信主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，具有許多特色技術(shù)， 比如智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、動態(tài)信道分配等。 保定、青島和廈門地準(zhǔn)商用化的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)測試已經(jīng)結(jié)束，對的各項(xiàng)技術(shù)、組網(wǎng)能力、設(shè)備終端等做了詳盡

2、測試，測試結(jié)果證明了技術(shù)已經(jīng)具備商用獨(dú)立組網(wǎng)的能力， 同時(shí)也暴露在工程應(yīng)用維護(hù)、 設(shè)備多樣化上的一些不足。 目前，以中國移動為主導(dǎo)的第二輪商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)拉開序幕，在原先 實(shí)驗(yàn)網(wǎng)基礎(chǔ)上， 增加到 個城市， 進(jìn)一步表達(dá)國家對具有自主知識產(chǎn)權(quán) 標(biāo)準(zhǔn)的大力支持。廣義的射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)可以從兩個層面分析： （） 射頻信號拉遠(yuǎn)，如直放站，更廣義的理解是信號的拉遠(yuǎn)，可以分為射頻信號拉遠(yuǎn)、 中頻信號拉遠(yuǎn)和基帶信號拉遠(yuǎn) 種類型； （）射頻模塊拉遠(yuǎn)，常見的如（） 模塊拉遠(yuǎn)。射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)應(yīng)用于移動通信組網(wǎng)中，帶來了迅速組網(wǎng)、 降低成本和靈活覆蓋的諸多好處，同樣適用于網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合其自身的特點(diǎn)，射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)將得到更好的

3、應(yīng)用和發(fā)展。智能天線及天饋系統(tǒng)智能天線是 的最核心技術(shù)之一，具有增加覆蓋、降低干擾和提高容量等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)智能天線及天饋系統(tǒng)在實(shí)際組網(wǎng)的應(yīng)用中存在一定的問題。智能天線技術(shù)的原理是使一組天線和對應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式排列和激勵，利用波的干涉原理產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖。采用數(shù)字信號處理方法進(jìn)行基帶處理，使得輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)地指向用戶來波方向，達(dá)到提高信號的載干比，降低發(fā)射功率， 提高系統(tǒng)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(jìn)行波到達(dá)方向（）估計(jì)，并進(jìn)行空間濾波（也稱為上行波束成型）， 抑制其它移動臺和多徑干擾。從發(fā)送的角度來看，基站利用智能天線

4、對發(fā)射信號下行波束成型，使基站發(fā)射信號能夠沿著移動臺電波的來波方向發(fā)送回移動臺，從而降低發(fā)射功率，減少對其它移動臺的干擾。智能天線及天饋系統(tǒng)由部分硬件構(gòu)成：智能天線、塔放、饋線，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖 所示。專題電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化-22-智能天線應(yīng)用在 系統(tǒng)中的智能天線有環(huán)狀天線（全向天線） 和板狀天線（定向天線） 兩種，其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)比較簡單， 主要有一塊鋁合金背板， 上面加裝了 行、每行 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(shù)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，智能天線的增益也越大。塔放系統(tǒng)中的塔放（）其實(shí)具有其它移動通信系統(tǒng)中的下行功放和

5、上行低噪聲放大器的兩種功能。在 和 系統(tǒng)中，一般情況下每個扇區(qū)只有一個功率放大器， 功放的額定功率在 之間。而 系統(tǒng)中由于采用了智能天線技術(shù)，塔放數(shù)量是和天線陣元數(shù)量相一致的，通常智能天線有 個天線陣元， 那么就有 個塔放。目前廠家將個塔放集合中兩個物理實(shí)體， 因此看起來一個扇區(qū)只有兩個，實(shí)際上每個包含了個塔放， 每個塔放的額定功率是 或 。饋線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、校準(zhǔn)電纜、 饋線等，正常情況下， 個扇區(qū)有（）根線纜。電纜線徑是和電纜損耗相對應(yīng)的。線纜越粗，其百米損耗越少， 但價(jià)格也越貴?，F(xiàn)有設(shè)備要求塔放到天線口的損耗不大于，那么，饋線可以布放，饋線只

6、能布放 ，饋線能布放 等。 饋線彎曲半徑大， 柔韌性好，價(jià)格就高。但對于系統(tǒng)而言，由于饋線多，不可能使用以上的饋線，只能用以下的饋線， 而且饋線的柔韌性要好。最新技術(shù)針對 天饋系統(tǒng)在實(shí)際組網(wǎng)中面臨的問題， 業(yè)界也提出一些新的技術(shù)和產(chǎn)品來改善解決，如 陣元智能天線（如圖 所示） ，壓鑄模 （如圖 所示） 、 集束電纜（如圖所示） ， 增加了天線風(fēng)荷能力， 減少饋線數(shù)量， 降低了塔桅的安裝要求。集束電纜外圍根饋線，中間 根校準(zhǔn)電纜， 外覆纏繞帶及護(hù)套， 最小彎曲半徑為 ，直徑。采用陣元智能天線，每扇區(qū)只需根集束電纜加根控制電源線， 個壓鑄模 即可。三扇區(qū)基站只需要 根集束電纜、根控制 電源線和 根

7、 饋線，個壓鑄模 ，大大減少了饋線數(shù)量， 提高工程施工進(jìn)度。圖 陣元智能天線圖 壓鑄模 圖 智能天線及天饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖智能天線塔頂放大器，塔頂放大器，射頻電纜，扇區(qū)，電源及控制模塊 接收模塊室內(nèi)機(jī)架 接收天線標(biāo)準(zhǔn)電纜射頻跳線電源及控制線專題電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化-23-射頻信號拉遠(yuǎn)技術(shù)廣義上理解射頻信號拉遠(yuǎn)技術(shù)， 普通宏蜂窩基站通過射頻電纜將信號傳送至天線的方式屬于射頻信號電纜拉遠(yuǎn)，通過對 智能天線及天饋系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，可以看出射頻電纜拉遠(yuǎn)存在兩個問題：一是饋線多，成本高，施工困難；二是在下射頻電纜損耗比較大， 拉遠(yuǎn)距離有限， 一般在左右。這將使得 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中增加站址獲取難度、建站成本

8、提升和施工維護(hù)困難，這是產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟目前直接面對和著力解決的主要問題。通常所說的射頻信號拉遠(yuǎn)技術(shù)主要應(yīng)用于直放站，其通過無線或者光纖將射頻信號拉遠(yuǎn)到遠(yuǎn)端進(jìn)行處理后再發(fā)射，是移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的主要手段之一。 直放站不但能增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋 （室內(nèi)和室外） ，而且還可以增加空閑基站的話務(wù)負(fù)荷，分?jǐn)偦驹拕?wù)量以及優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)等。 直放站的使用直接降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維的成本和難度，受到各方面的認(rèn)可。與其它移動通信系統(tǒng)直放站一樣，直放站附屬于施主基站， 起著銜接基站與移動終端， 放大上下行信號的作用， 其功能是一個透明的通道， 直放站的使用對系統(tǒng)的指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)不應(yīng)該產(chǎn)生影響或是影響在系統(tǒng)

9、允許范圍內(nèi)。直放站類型可分為無線同頻寬帶直放站、 無線移頻直放站、 光纖傳輸直放站、 室內(nèi)覆蓋干線放大器等品種， 這些設(shè)備可根據(jù)不同的情況加以應(yīng)用。圖 為一款 無線直放站原理圖。圖 無線寬帶直放站原理圖 系統(tǒng)包含時(shí)分雙工（ ） 、智能天線、聯(lián)合檢測、 接力切換、 動態(tài)信道分配等技術(shù)， 系統(tǒng)的指標(biāo)和覆蓋距離與其它移動通信系統(tǒng)也不盡相同，這必然會給直放站的應(yīng)用帶來一些新的問題。（）同步問題，目前直放站主要采用進(jìn)行同步，使用時(shí)需要提前測量直放站和施主站之間的時(shí)延，進(jìn)行相關(guān)設(shè)定；（）由于 幀結(jié)構(gòu)中 保護(hù)時(shí)隙的限制， 光纖直放站的使用距離有限， 假定直放站雙向時(shí)延是 ，覆蓋距離為，則光纖最大拉遠(yuǎn)距離才；

10、（） 上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)的設(shè)置， 現(xiàn)有協(xié)議中沒有在廣播消息中配置切換點(diǎn)信息， 需要修改協(xié)議， 目前只能人為對業(yè)務(wù)的上、下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置；（）直放站不使用智能天線，無法通過天線減小其覆蓋區(qū)域用戶間干擾，以及完成用戶定位等功能；（） 直放站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)滯后， 年才開始相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)和制定工作。直放站的這些問題也使得目前業(yè)界還缺乏成熟商用的 直放站產(chǎn)品，在第二輪商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中有選擇的將直放站應(yīng)用在部分場景進(jìn)行測試，從而完善系統(tǒng)設(shè)備類型，使得運(yùn)營商可更靈活組網(wǎng)。中頻信號拉遠(yuǎn)技術(shù)針對 宏蜂窩射頻信號拉遠(yuǎn)技術(shù)面臨圖 集束電纜射頻模塊射頻模塊濾波器天線同步控制模塊電源供電模塊濾波器專題電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)

11、化-24-的問題，芯通科技和普天集團(tuán)提出了中頻信號拉遠(yuǎn)技術(shù)， 將無線基站中的模擬射頻收發(fā)部分與無線基站的基帶數(shù)字信號處理部分在模擬中頻處分開， 從而形成遠(yuǎn)端射頻前端設(shè)備與室內(nèi)單元兩部分。 通過基站室內(nèi)單元的模擬中頻接口， 將射頻收發(fā)信機(jī)拉遠(yuǎn)至天線附近。下行方向?qū)⒅蓄l信號傳輸?shù)缴漕l前端， 經(jīng)混頻后轉(zhuǎn)換為射頻信號，再由天線發(fā)射 ；上行方向?qū)奶炀€過來的射頻信號在前端混頻為中頻信號， 通過中頻傳輸系統(tǒng)傳回到基站室內(nèi)單元。采用模擬中頻傳輸技術(shù)， 遠(yuǎn)端射頻前端設(shè)備與室內(nèi)單元間可以用有線和無線傳輸手段相連接， 其介質(zhì)可以是中頻電纜、 光纖以及微波接力設(shè)備等， 連接方式可以是星形結(jié)構(gòu)， 也可以是串行結(jié)構(gòu)。

12、其原理結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。圖 中頻信號拉遠(yuǎn)技術(shù)原理圖比較傳統(tǒng)方式的射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)， 基于中頻電纜的中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)具有以下的特點(diǎn)。（） 電纜數(shù)量少。 在中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)中將所有的條中頻電纜采用專門的技術(shù)進(jìn)行處理， 合成為大小與目前的射頻電纜差不多的條電纜， 加上控制和電源的條電纜，每臺前端只需要使用條電纜， 從而使電纜數(shù)量大大降低。一個三載扇的系統(tǒng)總共只需 條電纜，相比根射頻電纜而言具有極大的優(yōu)勢。最新的技術(shù)中已經(jīng)可以使用一個前端一條電纜的方式，加上技術(shù)上可以采用天線智能天線系統(tǒng)，一個三載扇的 系統(tǒng)只需要使用條中頻電纜的方式就可以滿足；（） 傳輸距離遠(yuǎn)。 與射頻電纜相比， 中頻電纜傳輸衰減小、傳輸距離遠(yuǎn)，

13、中頻信號在中頻電纜的損耗每小于 ，在滿足系統(tǒng)對時(shí)延的要求下，天線距離室內(nèi)基站單元有效距離可以做到，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前的射頻拉遠(yuǎn)的距離；（）組網(wǎng)靈活。由于可以實(shí)現(xiàn)的拉遠(yuǎn)距離，運(yùn)營商在組網(wǎng)中可以靈活考慮室內(nèi)基站的位置， 特別在高樓建網(wǎng)的時(shí)候， 運(yùn)營商可以在樓內(nèi)任何的位置 （如地下室）考慮設(shè)置機(jī)房；（） 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低。 由于前端和室內(nèi)基站的距離可以拉遠(yuǎn)到，運(yùn)營商在建網(wǎng)的時(shí)候可以靈活地考慮機(jī)房的位置，所以站址的成本可以大大降低，而由于線纜數(shù)量的減少，也會導(dǎo)致鋪設(shè)電纜的費(fèi)用大大降低?；鶐盘柪h(yuǎn)技術(shù)在 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，站址獲取一直是個很重要的制約因素，尤其是系統(tǒng)，過多的饋線更是加大了站址獲取的難度 ；同時(shí)在室內(nèi)

14、覆蓋、 補(bǔ)盲補(bǔ)熱等場合缺少足夠的信源設(shè)備種類， 僅憑宏蜂窩和微蜂窩很難滿足網(wǎng)絡(luò)需求。為了解決這些問題， 和 一樣，引入了基帶信號拉遠(yuǎn)技術(shù)（）開發(fā)分布式基站，成熟的應(yīng)用有中興通訊的“光纖到塔頂”基站（）綜合解決方案、大唐移動的超大容量基站（）覆蓋解決方案?；鶐Юh(yuǎn)技術(shù)的解決方案核心思想是將基站的基帶部分和射頻部分分開，射頻部分可以靈活地放置在室內(nèi)、 室外；在機(jī)房大樓集中放置基站的基帶共享資源池（即 ），使用光纖連接基帶池與分布于城市中的射頻拉遠(yuǎn)單元（即 ）。具有集中部署網(wǎng)絡(luò)容量、分布式無線覆蓋、 施工簡便、 成本低的優(yōu)勢。 其示意圖如圖 所示。基帶拉遠(yuǎn)技術(shù)具有以下特點(diǎn)。（）減少饋線，方便施工。采

15、用的基智能天線校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)功分器中頻拉遠(yuǎn)前端中頻拉遠(yuǎn)前端電源控制中頻電纜模 數(shù)基帶 控制數(shù) ?；臼覂?nèi)單元專題電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化-25-帶拉遠(yuǎn)方式， 可以放置在天面， 和 之間采用光纖連接，傳播數(shù)字基帶信號，由完成基帶信號的處理，由 實(shí)現(xiàn)射頻處理和信號放大功能；（） 更少的機(jī)房， 更少的配套。 目前運(yùn)營商普遍存在一個問題就是機(jī)房越來越難找，影響建網(wǎng)速度。機(jī)房的租金以及配套的成本越來越高，增加。采用 ：組網(wǎng)方式（ 個大容量 和 個遠(yuǎn)端 ） ，大容量的 可以放置在機(jī)房，其他不易獲得機(jī)房的地區(qū)的微蜂窩、宏蜂窩覆蓋由完成；（） 基帶共享，靈活調(diào)度。話務(wù)量會隨時(shí)間變化在不同覆蓋區(qū)域之間遷移， 當(dāng)采用傳統(tǒng)的

16、宏基站、 微基站時(shí)必須考慮各個區(qū)域單獨(dú)的話務(wù)量峰值來配置容量，資源不能共享、 設(shè)備成本較高。 采用基帶拉遠(yuǎn)方案， 話務(wù)量相關(guān)地區(qū)采用： 組網(wǎng)方式，大容量的放置在機(jī)房，用不同的實(shí)現(xiàn)各個區(qū)域的覆蓋；（）靈活組網(wǎng)，補(bǔ)盲補(bǔ)熱。在 頻段，因?yàn)槭軣o線傳播環(huán)境變化影響比較大，經(jīng)過繞射、 衰減，容易形成盲區(qū)。 而在密集一般城區(qū)， 易形成熱點(diǎn)地區(qū)容量不足。采用基帶拉遠(yuǎn)方案， 可以提供類似微蜂窩的覆蓋，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)盲、補(bǔ)熱；（）裸光纖連接，交流供電。 和 之間必須通過裸光纖進(jìn)行連接， 由于同步和時(shí)延的精度不夠，無法通過 光傳輸網(wǎng)，因此限制了的靈活應(yīng)用。模塊一般采用交流供電，市區(qū)不宜大面積連續(xù)覆蓋， 對于電源不穩(wěn)定的區(qū)域

17、， 需要考慮滿足功率要求的等配套解決方案?？偨Y(jié)與展望目前 設(shè)備的多樣性、成熟性和相比還有一定的差距，射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展有效的改變了這一短板現(xiàn)狀。 射頻信號拉遠(yuǎn)是最為成熟、 應(yīng)用最廣的技術(shù)， 經(jīng)過了大規(guī)模實(shí)驗(yàn)網(wǎng)的嚴(yán)格測試，成為組網(wǎng)的主體。中頻信號拉遠(yuǎn)作為射頻信號拉遠(yuǎn)的有力補(bǔ)充， 可解決密集市區(qū)機(jī)房難以獲取的場景。 基帶信號拉遠(yuǎn)打破了常規(guī)宏蜂窩的組網(wǎng)方式， 使得單基站覆蓋容量大大增加， 目前產(chǎn)品的穩(wěn)定性和實(shí)際組網(wǎng)能力需要在第二輪實(shí)驗(yàn)網(wǎng)中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用測試， 將來的應(yīng)用場景非常廣闊。 根據(jù)將來實(shí)際組網(wǎng)中的不同需求， 運(yùn)營商可以結(jié)合自身情況合理利用不同的 射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)和產(chǎn)品，達(dá)到低成本、高質(zhì)量、快

18、速建網(wǎng)的目標(biāo)。application and development on remote radio technique of td-scdmawang wei1 zhao pinyong1 dai lvbin1 li xuejiang1(huaxin consulting co., ltd., hangzhou 310014)abstract it introduces the classification and application of remote radio technology on the extensive technical point. smart antenna and feeder system of td-scdma have many shortcomings in field application, such as much more feeder, limited distance and harden construction, which restricts the applic