淺析GSn的射頻寬帶化

1、    淺析gsn的射頻寬帶化    鐘玉倉摘要：在wcdma及cdma技術(shù)制式上使用射頻寬帶化技術(shù)是給傳統(tǒng)gsm系統(tǒng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶來一場重大突破，有效地為gsm運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)了降低網(wǎng)絡(luò)tco，極大地幫助運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)了更經(jīng)濟(jì)更快速網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容以及向未來的3g或4g平滑演進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。文中就gsm的射頻寬帶化必要性、在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)以及對(duì)未來發(fā)展進(jìn)行了闡述和分析。關(guān)鍵詞：射頻寬帶化；gsm；基站；tco；功率；多載波線性功放：tp393 ：a ：1009-3044（2017）14-0218-021概述隨著移動(dòng)市場規(guī)模不斷變大，業(yè)務(wù)量尤其是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆炸式增長。為滿足客戶

2、需求，運(yùn)營商對(duì)網(wǎng)絡(luò)投人持續(xù)增加，在頻率資源不變且城市建筑越來越復(fù)雜的情況下，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度越來越高，為了多、快、好、省的利用原有的資源，合理的使用gsm的射頻寬帶技術(shù)勢在必行。2 gsm的射頻寬帶化必要性目前移動(dòng)通信發(fā)展非常迅猛，在通信事業(yè)蒸蒸日上的今天移動(dòng)通信用戶增長速度逐年遞增，運(yùn)營商如何降低網(wǎng)絡(luò)tco，即經(jīng)濟(jì)又快速的進(jìn)行移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容來滿足日益增長的用戶，挖掘gsm的射頻寬帶化技術(shù)是十分必要的。目前gsm基本上是采用窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)。它的基站都是使用一個(gè)載波對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的射頻通道即single carrier（單載波技術(shù)）。如果要在一個(gè)天線上發(fā)送多路信號(hào)，就必須利用合路器對(duì)多個(gè)載頻進(jìn)行合路，

3、把合路后的信號(hào)再送到天線。通常利用此種方法把一個(gè)小區(qū)需要配置多個(gè)載波進(jìn)行合路來滿足容量的需要，從而達(dá)到節(jié)省天線的數(shù)量。然而傳統(tǒng)的合路器進(jìn)行合路時(shí)基站輸出功率有很大的損耗，每合路一次有50%以上的基站輸出功率被損耗掉。對(duì)于多載頻大容量網(wǎng)絡(luò)來說，使用起來成本高難度大。由于合路器對(duì)基站輸出功率損耗大，就不得不提高載波的發(fā)射功率來彌補(bǔ)基站輸出功率損耗，來擴(kuò)大基站覆蓋范圍，由此會(huì)增加基站的耗電量。mcpa（multiple carrierpower amplifier）即多載波線性功放是射頻寬帶化的關(guān)鍵技術(shù)之一，它能有效的解決此類問題。多載波線性功放它可以根據(jù)實(shí)際容量的需要在一個(gè)模塊上配置多個(gè)無線載波而

4、不消耗基站輸出功率，使得tco降低，減少故障率和維護(hù)量，有助于運(yùn)營商降低成本。射頻寬帶化是把信號(hào)在數(shù)字中頻部分進(jìn)行合路，合路后再通過寬帶功放進(jìn)行輸出。這一原理也是射頻寬帶化核心所在。射頻寬帶化在wcdma和cdma技術(shù)制式上已經(jīng)成功的使用，在目前網(wǎng)絡(luò)融合的大背景前提下，此項(xiàng)技術(shù)在窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)gsm上也被廣泛使用。多載波技術(shù)在wcdma、gsm等系統(tǒng)中應(yīng)用很難解決功放的線性化和效率問題。為了解決此類問題同時(shí)采用了digital pre-distortion（dpd）等技術(shù)。dpd技術(shù)指的是使用一個(gè)預(yù)失真元件把它和功放元件進(jìn)行級(jí)聯(lián)而產(chǎn)生一個(gè)線性系統(tǒng)。此項(xiàng)技術(shù)成功的解決了多載波技術(shù)在wcdma、

5、gsm等系統(tǒng)中功放的線性化和效率問題。因此把dpd等3g的功放技術(shù)和多載波功放配合使用到wcdma、gsm等系統(tǒng)中就會(huì)大大的降低運(yùn)營商的tco，并且還能有效的促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)。故而射頻寬帶化技術(shù)是很有必要的，同時(shí)也是設(shè)計(jì)下一代基站關(guān)鍵技術(shù)所在。3在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)3.1平滑擴(kuò)容，簡化維護(hù)射頻寬帶化的關(guān)鍵技術(shù)就是多載波線性功放技術(shù)，這種技術(shù)能將信號(hào)在數(shù)字中頻部分進(jìn)行合路，合路后再通過寬帶功放進(jìn)行輸出同時(shí)進(jìn)行功率放大，從而使多個(gè)載波共用一個(gè)功放。因此使基站擴(kuò)容真正做到了平滑擴(kuò)容。使用mcpa技術(shù)后，就無需像傳統(tǒng)的gsm基站一樣使用空腔合路器或?qū)拵Ш下菲鳎總€(gè)小區(qū)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基站只要用一個(gè)mcpa載

6、波模塊，大大的簡化了基站配線，降低了故障率，減少了基站維護(hù)人員的工作量和技術(shù)要求。如傳統(tǒng)的gsm基站在建網(wǎng)初期使用3個(gè)mcpa載波模塊建設(shè)了一個(gè)s4/4/4的站點(diǎn)，隨著時(shí)間的推移，用戶數(shù)在不斷的增大，此基站需要進(jìn)行一次擴(kuò)容，把它擴(kuò)成s6/6/6，這時(shí)就無需使用工程施工人員到基站現(xiàn)場進(jìn)行硬件施工，只要在核心機(jī)房進(jìn)行軟件配置修改使之符合要求就可以完成擴(kuò)容，再也不要進(jìn)行基站配線方式的更改或去中斷業(yè)務(wù)來更換更換硬件設(shè)備。3.2大容量，廣覆蓋多載波技術(shù)在基站的使用使得單機(jī)柜傳統(tǒng)的gsm基站12載波的容量一下提高到36載波，使其配置形成高集成度。多載波技術(shù)在基站的使用省去了傳統(tǒng)的gsm基站的空腔合路器或?qū)?/p>

7、帶合路器，從而降低了設(shè)備的插入損耗，減少了設(shè)備的故障點(diǎn)，基站的輸出功率并未減小，覆蓋能力及范圍也并未削弱。如：一個(gè)傳統(tǒng)的gsm基站若配置6載波的小區(qū)，使用寬帶合路器，那么它的插入損耗有可能超過7db。若使用空腔合路器，它的插入損耗也有3db。如果使用多載波時(shí)，它的插入損耗僅有1db。使用多載波技術(shù)可以使不同載波之間的功率進(jìn)行資源共享，把空閑狀態(tài)的載頻或信道功率資源分配給需要使用的載頻進(jìn)行使用，降低了能耗，從而進(jìn)一步提高下行覆蓋能力。3.3低功耗，低成本多載波技術(shù)的使用，進(jìn)一步的提高了基站的功放效率。多載波技術(shù)使不同載波之間的功率可以進(jìn)行資源共享，使得功率資源可以根據(jù)不同載波的實(shí)際話務(wù)量和動(dòng)態(tài)功

8、率的需求進(jìn)行靈活分配。它不但節(jié)省了空腔合路器或?qū)拵Ш下菲?，而且還大幅度的減少了載頻輸出之后的功率損耗，卻仍保持傳統(tǒng)的gsm基站所覆蓋范圍能力，從而降低了基站功耗，為運(yùn)營商節(jié)約了基站運(yùn)行成本。如：一個(gè)使用多載波技術(shù)的gsm基站，在s12/12/12配置下，它的功率損耗不大于2千瓦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的gsm基站功率損耗，是傳統(tǒng)的gsm基站無可比擬的。4未來發(fā)展方向射頻寬帶化中的一個(gè)關(guān)鍵問題是功放線性化和功放效率，這兩個(gè)關(guān)鍵問題始終受到設(shè)備制造商和研發(fā)人員的高度關(guān)注和開發(fā)。wcdma等系統(tǒng)成功的使用多載波功放，使得設(shè)備制造商把多載波引入到gsm領(lǐng)域并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化。當(dāng)前多?；螂p模技術(shù)在移動(dòng)通信市場高速的發(fā)展，在gsm中廣泛使用多載波技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)載波模塊共享形式的多模基站打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。sdr在實(shí)現(xiàn)多模基站中扮演著重要角色，它的研究和開發(fā)將會(huì)成為移動(dòng)通信行業(yè)所關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)，其產(chǎn)品也會(huì)成為移動(dòng)通信設(shè)備制造商的熱點(diǎn)。因此，隨著mcpa引入到gsm，實(shí)現(xiàn)sdr的產(chǎn)品化，進(jìn)一步的加快了sdr發(fā)展的進(jìn)程。使用sdr，它不僅可以實(shí)現(xiàn)在一套設(shè)備上同時(shí)支持不同的技術(shù)體制，而且還實(shí)現(xiàn)了通過軟件配置就可以把gsm演進(jìn)到gsm/wcdma雙模，甚至直接演進(jìn)到wcdma和4g的lt