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采用射频远端模块以最少的基站站址换取最大的覆盖性能
2006年8月3日 10:4  来源:通信世界  作者:李晓莺
  在当前如火如荼地进行节约型社会建设的形势下,如何以低成本投入和维护支出获得高性能的第三代无线网络覆盖,已经成为广大无线通信工作者的关注重点。  

  本文旨在介绍射频远端模块的产生、应用以及特点,希望能为读者提供一些参考建议。

  实现覆盖的思路—CDMA促进RRH的出现

  实现无线覆盖就需要合理地分射频设备,主要有两种设备。

  一是基站,安装在固定地点实现给定区域的无线覆盖。基站的覆盖效果、容量能力与设备管理的便利性均很好,但对站址的选择会有一定的限制从而影响理想的网络规划结构,机房建设要求会导致建设成本占用网络投资的相当一部分。

  另一种是简单地将基站的无线信号接收下来再转发出去的直放站,可以实现廉价的、快速的覆盖扩展效果。然而直放站在基于CDMA的系统中由于使用相同的载频,虽然站址建设要求低但由于引入接收噪声造成了规划、工程实施方面受到很多限制,导致建设的困难度增加,更不能与基站共用操作维护中心,从建设时间、专业人员培养和网络规划方面反而增加了成本投入。因此在建网初期相当一段时间里国内的运营商很不愿意将直放站与CDMA系统放在一起考虑。

  因此市场需要新的设备汲取以上两者的优点,提供经济有效的覆盖方案。于是在CDMA系统部署的过程中,应运而生了被称为“射频拉远(RRH)”的设备,即将基站中的射频部分取出做成独立的设备,并将其通过光纤与基站组成中的数字基带部分相连,剩下的基站的控制加基带部分被称为支持远端模块的“宿主基站”。远端模块共享宿主基站内的基带资源池。如图1所示。

  北电是全球第一个在CDMA系统中提供这种产品的设备制造商,其产品已经在中国联通的CDMA网络上获得了充分的认可。

  RRH的特点及应用

  作为传统基站的变形,RRH具有传统基站和直放站不可替代的优势与特点。

  RRH体积小巧、重量轻,安装便捷,射频部分距离覆盖点天线最短,节约能源的绝对消耗,因此大大地降低了网络的成本投入和后期运维费用。RRH扇区可以根据应用的需要在靠近覆盖区域的地方任意选择RRH的安装地点,站点分布可以是规则的,也可以是零散的,不再受单一天线铁塔的位置限制。

  RRH避免了直放站信号的简单重复放大,简化系统环节,且不像直放站仅改变原有扇区的覆盖拓扑,而是占用一定的基带资源为特定RRH扇区射频系统提供容量服务,不会产生直放站的接收噪底抬升以至饱和自激的问题,更可以通过基站的操作维护系统进行日常维护工作。

  和基站扇区一样,RRH扇区共享宿主基站的基带资源池,独享扇区功率。RRH射频指标也可以参照3GPPR6规范建议基站标准设计为广范围、中等范围和小范围几种类型。室外的RRH扇区与传统扇区可以遵循相同的蜂窝拓扑结构,当RRH扇区的容量不能满足容量需求的快速增长时,可以方便地将RRH扇区替换为传统的基站扇区,快速实现网络演进整合。如以宏蜂窝指标基准设计的RRH,便可透明地替代宏蜂窝的基站,在站址受限的地区得到应用。设计经验显示,大约比例可以占到所有基站站点总数的10%-15%。但光纤会引入传播时延,因此设计时还需要综合考虑光纤长度。

  在有覆盖深度要求且业务密度有限的室内覆盖应用中,若室外基站的基带容量足够,则可以用RRH作为室内覆盖的信号源共享室外站的基带资源,以较低的成本投入实现所需的无线覆盖。据粗略规划经验,以RRH扇区作为信号源适用于中、低业务容量密度分布的大、中型覆盖范围的建筑物。

  RRH应用选择考虑

  目前市场上已有很多不同特性的RRH产品,适当地选择可以加速网络建设的速度、降低设备成本,服务于经济型网络建设。在网络建设初、早期的RRH需求可以从如下方面考察。

  功率:RRH已有从数百毫瓦至数十瓦发射功率的系列。如前所述,与宏蜂窝基站架顶输出功率相当的RRH在站点受限地区可以替代基站或用于大、中型室内覆盖;而在初、早期,最迫切需要覆盖的恰是业务需求量高的密集城区室外和室内覆盖场景,20WRRH将是主流产品。功放效率技术的提升有助于减小功放及射频设备的体积与重量。

  几百毫瓦的微蜂窝RRH与微蜂窝基站(Micro)或微微蜂窝基站(Pico)均适用于容量密度极高的场景。这类需求数量少但很重要,RRH相对于基站已不具有节省投资与运维的优势。考虑到RRH共享宿主基站的基带资源池,几十瓦高功率的RRH适用于业务密度低的室内覆盖或边远郊区广覆盖的场景,但这里多为网络建设的成熟期之后考虑的覆盖范围,且郊区很少受到站址的限制。

  载波:频带宽度直接影响到射频器件的工作性能尤其是功放的线性性能,频带越宽、要求越高,则成本越高。从网络部署的阶段和需求来看,单载频容量受限且无法满足双载频网络连续覆盖的要求。三载波RRH扇区所需要的基带资源已很高,不如直接使用基站。两载波配置可以满足初、早期容量过渡和无线规划要求。

  光纤距离:据联通CDMA网络实际部署经验,在城市中最大光纤距离10Km即可满足应用需求。RRH扇区虽然部署灵活,但也应考虑到与常规扇区之间的相邻及切换关系的定义。如果RRH扇区光纤距离太远,则必然需要一套繁杂的相邻小区数据库,使网络管理复杂化,且不利于网络演进过程中的变更需求。

  拓扑连接:星型连接可靠性高,是目前运营商采用绝对多数的基站拓扑连接方案。链型连接适用于隧道、高速公路场景,参考目前GSM/CDMA系统在北京地铁里也仅是在车站提供覆盖的现实,这些区域往往是网络建设成熟期后的需求。环型的可靠性提升远不抵占用基站基带端口导致的容量降低。

  北电RRH特点

  北电的RRH可以连接在北电的主流基站产品上,如WCDMABTS12000。基站既可以作为传统基站按照常规的三扇区基站进行网络设计,也可以经简单的现场变更操作将其变更为纯粹的RRH宿主基站,或者配合北电的六扇区功能变更为传统基站与RRH宿主站的综合体,同时提供传统三扇区和三个RRH扇区,服务于北电的“智能无缝覆盖”方案——用传统扇区和RRH扇区灵活组合实现完善的密集城区无缝覆盖需求,实现平等高度、均一频率的无线覆盖蜂窝结构,最小化导频污染及高切换率等恶性影响,以最低的成本最大化网络容量。由于城区的建筑物与街道分布决定了不可能完全按照无线规划设计寻找合适的站点,RRH相对于基站的优势脱颖而出,可以替代宏蜂窝基站挂在墙上、抱杆上或者作为同一频率室内覆盖的信号源。在初期容量需求还未激增的阶段,还可以利用六扇区的混合配置以一套基站实现两套基站的覆盖能力,实为运营商建设经济型高性能网络的好助手。

  将传统基站与宿主基站两个角色合二为一,一则减少了运营商的网络设计难度,二则降低了备件的储存需求,三则提高了网络演进过程中整合变更的灵活度。这些优点已被越来越多的设备制造商所认识,被他们列入下一步的研发计划。

  作为公共射频接口(CPRI)的主要发起者和倡导者之一,北电的RRH遵循CPRI规范,基站的功能分为射频设备控制部分REC和可以置于远端的无线设备RE,可以令运营商的设备选择更为灵活,同时使得设备制造商将精力集中在更强势的项目上。

  结论

  综上所述,射频远端模块的独有特性十分适用于综合考虑经济效益的无线网络建设中,必将在即将到来的第三代无线通信系统的建设中发挥引人注目的作用!
 
 [关键词]:射频 基站 覆盖  发表评论    【推荐】 【打印

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