一文讀懂RRU關(guān)鍵技術(shù)

RRU單元作為無(wú)線通信的最后一環(huán)、最關(guān)鍵設(shè)備，猶如空中的一座橋，為用戶的信息交流提供穩(wěn)定可靠的通道，保證了信息的精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)送達(dá)。RRU將一組組基帶數(shù)字信號(hào)，通過(guò)復(fù)雜、精巧的電路變換，轉(zhuǎn)化成無(wú)線電波，通過(guò)天線發(fā)射出去；同時(shí)，接收用戶終端發(fā)送的信息，傳送到核心網(wǎng)完成信息交互。

RRU都有哪些關(guān)鍵技術(shù)？影響RRU性能的關(guān)鍵指標(biāo)有哪些？本文對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

典型的RRU內(nèi)部一般由4個(gè)部分組成：電源單元、收發(fā)信單元、功放單元、濾波器單元（見(jiàn)圖1）。外部接口有：電源輸入端口、光纖輸入/輸出端口、天饋接口、電調(diào)和干接點(diǎn)接口等。各部分分別提供供電、收發(fā)信號(hào)處理、功率放大、發(fā)射和接收濾波等關(guān)鍵功能。

對(duì)于RRU性能評(píng)判的維度較多，體積/重量、整機(jī)輸出功率、整機(jī)通道數(shù)量、整機(jī)能耗比、整機(jī)射頻指標(biāo)都是評(píng)價(jià)維度的可選項(xiàng)，只有滿足客戶需求的RRU，才是好產(chǎn)品。當(dāng)客戶需求的側(cè)重點(diǎn)不一樣時(shí)，會(huì)選擇不同的維度。對(duì)于一個(gè)RRU，在相同功率等級(jí)、通道數(shù)一樣的前提下，其關(guān)鍵技術(shù)決定了其核心的競(jìng)爭(zhēng)力：整機(jī)能耗比、射頻指標(biāo)。

RRU的能耗就是輸出的功率和輸入的總功率比值，該指標(biāo)體現(xiàn)了RRU的關(guān)鍵技術(shù)：CFR算法、TRX硬件設(shè)計(jì)能力、功放設(shè)計(jì)能力。

在輸入功率一定的條件下，RRU整機(jī)的能耗比越高，說(shuō)明整機(jī)的熱耗相對(duì)較小，RRU用較小的散熱齒即可完成散熱，保障溫升可靠性要求；同樣這些技術(shù)的應(yīng)用使得整機(jī)小型化成為可能。在RRU系統(tǒng)中，為了降低整機(jī)能耗，PA（功率放大器）是重要的部件，其功耗占整機(jī)功耗的65%以上。PA效率的變化，對(duì)整機(jī)的熱耗、功耗影響非常大，提升PA效率成為PA設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。

PA效率提升

針對(duì)ZTE RRU的PA模塊，我們不斷優(yōu)化多路Doherty技術(shù)，單頻段PA的效率可達(dá)50%以上，多頻段PA的效率可達(dá)45%以上，目前在成熟度、規(guī)模應(yīng)用上走在業(yè)界前列。

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，一個(gè)重要的指標(biāo)是EVM（Error Vector Magnitude），特別是在普遍使用高階調(diào)制方式的4G、5G通信系統(tǒng)中。為了保證無(wú)線發(fā)射信號(hào)在大功率輸出的EVM、ACPR（鄰信道功率比）值，就要求PA具有很高的飽和功率余量，PA就必須進(jìn)行較多的功率回退，導(dǎo)致PA的效率嚴(yán)重降低。這樣看來(lái)，保障EVM和提升PA效率貌似是一對(duì)矛盾的指標(biāo)訴求。

中興通訊的軟件工程師通過(guò)CRF、DPD軟件算法的持續(xù)優(yōu)化，有效解決了EVM、ACPR和PA效率的矛盾。

● 對(duì)無(wú)線發(fā)射信號(hào)的EVM進(jìn)行適度的削峰處理，降低輸出信號(hào)的峰均比，減少PA輸出的回退量，保證PA有一個(gè)較高的效率。我們通過(guò)獨(dú)有的CFR算法，降低了信號(hào)的最大峰均比，同時(shí)最大限度減少了發(fā)射信號(hào)的EVM惡化量，確保了RRU整機(jī)發(fā)射信號(hào)的完整性。

● DPD通過(guò)對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)失真處理，調(diào)整輸入信號(hào)的幅度、頻譜分量、相位特性等參數(shù)，使得輸入的預(yù)失真信號(hào)經(jīng)過(guò)PA的非線性電路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非線性疊加矯正，最終輸出的信號(hào)滿足系統(tǒng)的ACPR指標(biāo)要求。中興通訊DPD技術(shù)對(duì)RRU的ACPR改善最高可達(dá)30dB以上，處于業(yè)界第一陣列。

中興通訊不斷追求最完美的功放設(shè)計(jì)和算法性能的提升，目前在研究新一代PA效率提升技術(shù)，包括包絡(luò)跟蹤（ET）技術(shù)和恒包絡(luò)放大技術(shù)（Outphasing）。

TRX關(guān)鍵技術(shù)

TRX為RRU的核心單板，主要完成與BBU的數(shù)據(jù)交互、與下一級(jí)RRU之間的數(shù)據(jù)交互、無(wú)線信號(hào)的發(fā)射/接收、RRU內(nèi)部各關(guān)鍵模塊的監(jiān)控管理。TRX功耗占了RRU整機(jī)熱耗的15%以上。

TRX硬件核心技術(shù)包括：

● 數(shù)字電路的高集成、多功能，低功耗；
● 射頻電路的多通道集成、收發(fā)電路的高線性、低噪聲、大動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)；低功耗。

TRX軟件核心技術(shù)包括：

● 動(dòng)態(tài)功控：動(dòng)態(tài)載波配置，實(shí)時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)整RRU整機(jī)的最佳功率配置，減少低業(yè)務(wù)下整機(jī)的功耗；
● 高性能的DPD能力；更高的載波處理帶寬；支持多模式多載波的削峰能力，特別是支持G/U/L/NB/NR多制式、多載波混合配置；具備處理更多載頻的接收、發(fā)射通道的能力。
● PIMC功能：在RRU設(shè)備出現(xiàn)由于無(wú)源互調(diào)產(chǎn)生的干擾信號(hào)時(shí)，能夠通過(guò)PIMC功能，將落在接收頻點(diǎn)的干擾自動(dòng)濾除。

濾波器關(guān)鍵技術(shù)：發(fā)射通道低插損高抑制

濾波器的發(fā)射通道插損越大，則通過(guò)的發(fā)射功率損耗越大，發(fā)射通道的插損增加0.1dB，折合PA的效率損失1個(gè)百分點(diǎn)。由濾波器的插損產(chǎn)生的熱耗占整機(jī)熱耗的10%左右。

為了保障濾波器發(fā)射通道的插損在滿足帶外抑制指標(biāo)不變的情況下減小，通常采用TE模介質(zhì)諧振器，來(lái)替換TEM模金屬諧振器。介質(zhì)諧振器的Q值非常大，通?？梢宰龅?0000以上，相比金屬諧振器的4000值，高出許多。在設(shè)計(jì)中，使用較少數(shù)量的介質(zhì)諧振腔，達(dá)到同樣的抑制要求，從而降低了濾波器的發(fā)射通道插損，同時(shí)也提升了雙工器的功率容量。

電源關(guān)鍵技術(shù)：高效率

單板電源特指給RRU整機(jī)提供的一次電源，其負(fù)責(zé)將外部供電，經(jīng)過(guò)防雷、濾波、轉(zhuǎn)換處理后，轉(zhuǎn)換為RRU內(nèi)部各個(gè)單板模塊可以使用的基礎(chǔ)電源。單板電源種類較少，電流較大，如PA單元的-48V、28V電源，收發(fā)信機(jī)的5.5V電源等。

使用DC/DC隔離式架構(gòu)，一次電源的綜合效率大約為93%。

采用DC/C非隔離式架構(gòu)，其綜合效率有望達(dá)到94.5%以上。

一次電源熱耗占RRU整機(jī)熱耗的約10%，在RRU的精細(xì)化設(shè)計(jì)中，該部分的熱耗不能忽視，必須精益求精，盡可能地提升效率。

RRU整機(jī)散熱關(guān)鍵技術(shù)

RRU整機(jī)的散熱方式有有源散熱和自然散熱兩種方式。

有源散熱，在RRU上主要是指風(fēng)冷散熱方式，采用風(fēng)機(jī)或其他設(shè)備，驅(qū)動(dòng)RRU表面的空氣快速流動(dòng)，將RRU散熱齒面上積累的熱量快速帶走，從而降低RRU內(nèi)部溫升。采用該方式，可以極大減少RRU的散熱齒面積，從而縮減體積，減少重量。中興通訊根據(jù)客戶需求，采用了低噪聲有源散熱方案，可以提供110W/L以上的散熱能力，極大地降低了RRU整機(jī)的體積。

自然散熱是指RRU根據(jù)熱空氣上升的自然規(guī)律，依靠自身產(chǎn)生的熱動(dòng)力結(jié)合外部環(huán)境，完成熱量的發(fā)散，降低內(nèi)部溫升。依靠自然散熱，要求RRU必須有足夠的散熱面積保障。中興通訊在自然散熱方面，進(jìn)行了長(zhǎng)期的積累，其自然散熱RRU的最大能力達(dá)到52W/L，處于業(yè)界領(lǐng)先地位。

中興通訊RRU產(chǎn)品覆蓋從單頻到多頻，從窄帶寬到大帶寬，從2端口的2T2R到更多端口的Massive MIMO產(chǎn)品，在FDD和TDD領(lǐng)域形成了一個(gè)完整產(chǎn)品系列。高效率、低功耗技術(shù)的應(yīng)用，使得在同等功率輸出下，RRU整機(jī)的體積小、重量輕。新技術(shù)的應(yīng)用，使得RRU在同等的體積下，具備更高的功率輸出，為客戶提供更多的載波和覆蓋，極大地提升了客戶的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。