中頻拉遠(yuǎn)-創(chuàng)新的TD-SCDMA基站解決方案

中頻拉遠(yuǎn)--創(chuàng)新的TD-SCDMA基站解決方案

第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)基站采用射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)射頻收發(fā)信機(jī)與接收天線、發(fā)射天線間的連接。而對(duì)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)而言，由于射頻電纜在2GHz以上頻段的損耗大，天線拉遠(yuǎn)距離短，在實(shí)現(xiàn)成本和性能等多方面面臨極大的挑戰(zhàn)。而采用模擬中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)，通過電纜、光纖或微波接力等介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)300米或更遠(yuǎn)的傳輸距離，可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的TD-SCDMA基站解決方案。

第二代移動(dòng)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(dòng)TD-SCDMA通信系統(tǒng)工作于2GHz頻段，受此頻段電波傳播特性的限制，基站數(shù)量大為增加，并且還有三維覆蓋的要求。由于TD-SCDMA的核心技術(shù)采用了智能天線技術(shù)，它是TD-SCDMA系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。正因如此，TD-SCDMA和其他移動(dòng)通信系統(tǒng)最大的區(qū)別在于其天饋系統(tǒng)的特殊性，即天線尺寸大、饋線多、塔放外掛。對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA三扇區(qū)基站而言，其天饋系統(tǒng)由三個(gè)智能天線、27根射頻電纜、3根電源/控制線、1個(gè)GPS天線及線纜和六個(gè)集成塔放等構(gòu)成。WCDMA未使用智能天線技術(shù)，故塔放及饋線相對(duì)較少，在上述同等條件下，只需9根射頻電纜和3根電源/控制線。由于連接天線和室內(nèi)射頻收發(fā)信機(jī)之間的射頻電纜在2GHz以上頻段的損耗比較大，天線拉遠(yuǎn)距離短，一般在60m左右；且射頻電纜數(shù)量多，也相應(yīng)帶動(dòng)其他輔材數(shù)量的增加，為TD-SCDMA基站成本控制帶來了很大壓力；而射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)在降低饋線損耗和電纜數(shù)量及安裝難度控制等方面面臨著極大的困難，特別導(dǎo)致建設(shè)成本偏高的后果。圖1：TD天饋系統(tǒng)外觀

由于2GHz頻段的電波傳播特性，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)宏小區(qū)基站(一套天線)的覆蓋半徑只能有1-3公里，在城市內(nèi)高樓大廈林立的地區(qū)、樹木遮擋的區(qū)域、樓房?jī)?nèi)等，此覆蓋半徑還要小得多。而且，在此覆蓋區(qū)域內(nèi)可能還會(huì)存在很多無法通信的陰影區(qū)域。由于每個(gè)無線基站的覆蓋區(qū)域太小，因此要在一個(gè)城市內(nèi)實(shí)現(xiàn)完好的覆蓋，就必須架設(shè)大量的基站，其中站址的選擇和建設(shè)成本也是非常困難的問題。

按照目前的基站設(shè)備設(shè)計(jì)方案，每個(gè)小區(qū)都必須有完整的基站設(shè)備配置，包括從數(shù)字基帶信號(hào)處理到模擬射頻收發(fā)的全部部件，導(dǎo)致基站成本太高。而且，很多基站設(shè)備無法使用Iub接口方便地接入系統(tǒng)，使每小區(qū)承擔(dān)的無線基站設(shè)備的成本居高不下。

因此，在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)即將大規(guī)模商用之前，如何減少射頻電纜數(shù)量，降低射頻饋線損耗及擴(kuò)大基站覆蓋范圍，同時(shí)增加基站系統(tǒng)集成度，已經(jīng)成為各設(shè)備制造廠家面臨的重要問題。然而，目前使用的射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)

在TD-SCDMA系統(tǒng)中，無線基站采用中頻拉遠(yuǎn)方案就可以很好地解決上述問題。此方案是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(hào)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。中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)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(hào)傳輸?shù)缴漕l前端，經(jīng)混頻后轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，再由天線發(fā)射；上行方向?qū)奶炀€過來的射頻信號(hào)在前端混頻為中頻信號(hào)，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)。圖2：中頻拉遠(yuǎn)示意圖

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)：

1．電纜數(shù)量少

在中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)中將所有的5條中頻電纜采用專門的技術(shù)進(jìn)行處理合成為大小和目前的射頻電纜大小差不多的一條電纜，加上控制和電源的一條電纜，每臺(tái)前端只需要使用2條電纜，從而使電纜數(shù)量大大降低。一個(gè)三載扇的TD-SCDMA系統(tǒng)總共只需要12條電纜，而現(xiàn)有的需要31條電纜，想比而言具有極大的優(yōu)勢(shì)。最新的技術(shù)中已經(jīng)可以使用一個(gè)前端一條電纜的方式，加上TD-SCDMA技術(shù)上可以采用6天線智能天線系統(tǒng)，一個(gè)三載扇的TD-SCDMA系統(tǒng)只需要使用3條電纜的方式很快就可以實(shí)現(xiàn)。

2．傳輸距離遠(yuǎn)

比較射頻電纜，中頻電纜傳輸衰減小、傳輸距離遠(yuǎn)，中頻信號(hào)在中頻電纜的損耗每100米小于10dB，在滿足TDD系統(tǒng)對(duì)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300米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前的射頻拉遠(yuǎn)60米的距離。

3．組網(wǎng)靈活

由于可以實(shí)現(xiàn)300米的連接距離，運(yùn)營(yíng)商在組網(wǎng)的時(shí)候可以靈活考慮室內(nèi)基站的位置，特別在高樓建網(wǎng)的時(shí)候，運(yùn)營(yíng)商可以在樓內(nèi)任何的位置考慮設(shè)置機(jī)房，包括在地下室。比起目前的射頻塔放方式運(yùn)營(yíng)商不得不在有限的5-60米范圍內(nèi)為了尋找機(jī)房而費(fèi)盡周折，并且還不得不和物業(yè)討價(jià)還價(jià)，中頻拉遠(yuǎn)方式讓運(yùn)營(yíng)商省去了很多的麻煩。

4.硬件成本低

由于中頻拉遠(yuǎn)的前端成本和目前的塔放成本持平，而中頻電纜的成本遠(yuǎn)低于射頻電纜，大約是1/4，饋線系統(tǒng)的成本在整個(gè)基站系統(tǒng)成本中占的份額很高，所以整個(gè)基站系統(tǒng)的成本也得到很大的降低。

5.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300米，運(yùn)營(yíng)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(huì)導(dǎo)致鋪設(shè)電纜的費(fèi)用大大降低。

基于光纖的中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)，使得超級(jí)基站，即基帶處理能力足夠大的公共室內(nèi)單元成為可能，它可以連接數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)位于遠(yuǎn)端的射頻前端設(shè)備中的模擬射頻收發(fā)單元，用以連接一個(gè)天線或者多個(gè)天線，同時(shí)支持?jǐn)?shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)宏小區(qū)、微小區(qū)及微微小區(qū)。在做無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，在城市中心等地區(qū)，可以靈活地根據(jù)覆蓋要求，組成成本低、覆蓋良好的移動(dòng)通信網(wǎng)。

NTS-8000模擬中頻拉遠(yuǎn)子系統(tǒng)

為解決城市熱點(diǎn)區(qū)域的室外覆蓋問題，芯通科技率先推出NTS-8000系列產(chǎn)品，NTS-8000是采用TD-SCDMA基站射頻子系統(tǒng)中頻接口的中頻拉遠(yuǎn)子系統(tǒng)，屬于TD-SCDMANodeB的射頻/中頻室外收發(fā)信單元。

NTS-8000包含4個(gè)射頻收發(fā)單元，可支持單載波和三載波信號(hào)；采用四根射頻電纜和一根校準(zhǔn)電纜與天饋系統(tǒng)相連；1根中頻電纜與基站室內(nèi)單元連接，室內(nèi)基站單元通過控制電源電纜對(duì)NTS-8000進(jìn)行控制和系統(tǒng)供電。

NTS-8000的主要特點(diǎn)如下：

減少電纜數(shù)量，降低建站成本和施工難度。NTS-8000的優(yōu)勢(shì)可以在下表中看出來，對(duì)比使用射頻拉遠(yuǎn)與中頻拉遠(yuǎn)技術(shù)對(duì)室外機(jī)箱和電纜的要求，顯然，NTS-8000將大大減少室外設(shè)備和電纜要求，大大降低設(shè)備成本和工程造價(jià)。這里均是指在一個(gè)3扇區(qū)的基站，WCDMA采用空間分集技術(shù)(兩路分集)。表：中頻拉遠(yuǎn)與射頻拉遠(yuǎn)對(duì)室外設(shè)備的要求對(duì)比

系統(tǒng)備份設(shè)計(jì)，提高基站可靠性。NTS-8000可以成對(duì)使用、對(duì)稱連接，從而支持8天線陣列。并且兩個(gè)前端可互為備份，提高了基站的可靠性。

操作簡(jiǎn)便，支持多種安裝方式。NTS-8000設(shè)計(jì)小巧，單機(jī)總重量小于20公斤，支持抱桿、掛壁、塔頂?shù)劝惭b方式，操作安裝簡(jiǎn)便。

特殊可靠性設(shè)計(jì)。NTS-8000充分考慮到室外工作環(huán)境的防熱、防潮、防雷及電磁干擾等因素，且機(jī)箱具有采集告警功能，以保證系統(tǒng)的可靠工作。