基于CDMA系統(tǒng)的基站覆蓋方案設(shè)計(jì)

在當(dāng)前如火如荼地進(jìn)行節(jié)約型社會(huì)建設(shè)的形勢下，如何以低成本投入和維護(hù)支出獲得高性能的第三代無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，已經(jīng)成為廣大無線通信工作者的關(guān)注重點(diǎn)。

本文旨在介紹射頻遠(yuǎn)端模塊的產(chǎn)生、應(yīng)用以及特點(diǎn)，希望能為讀者提供一些參考建議。

實(shí)現(xiàn)覆蓋的思路—CDMA促進(jìn)RRH的出現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)無線覆蓋就需要合理地分布射頻設(shè)備，主要有兩種設(shè)備。

一是基站，安裝在固定地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)給定區(qū)域的無線覆蓋?；镜母采w效果、容量能力與設(shè)備管理的便利性均很好，但對(duì)站址的選擇會(huì)有一定的限制從而影響理想的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃結(jié)構(gòu)，機(jī)房建設(shè)要求會(huì)導(dǎo)致建設(shè)成本占用網(wǎng)絡(luò)投資的相當(dāng)一部分。

另一種是簡單地將基站的無線信號(hào)接收下來再轉(zhuǎn)發(fā)出去的直放站，可以實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的、快速的覆蓋擴(kuò)展效果。然而直放站在基于CDMA的系統(tǒng)中由于使用相同的載頻，雖然站址建設(shè)要求低但由于引入接收噪聲造成了規(guī)劃、工程實(shí)施方面受到很多限制，導(dǎo)致建設(shè)的困難度增加，更不能與基站共用操作維護(hù)中心，從建設(shè)時(shí)間、專業(yè)人員培養(yǎng)和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面反而增加了成本投入。因此在建網(wǎng)初期相當(dāng)一段時(shí)間里國內(nèi)的運(yùn)營商很不愿意將直放站與CDMA系統(tǒng)放在一起考慮。

因此市場需要新的設(shè)備汲取以上兩者的優(yōu)點(diǎn)，提供經(jīng)濟(jì)有效的覆蓋方案。于是在CDMA系統(tǒng)部署的過程中，應(yīng)運(yùn)而生了被稱為“射頻拉遠(yuǎn)（RRH）”的設(shè)備，即將基站中的射頻部分取出做成獨(dú)立的設(shè)備，并將其通過光纖與基站組成中的數(shù)字基帶部分相連，剩下的基站的控制加基帶部分被稱為支持遠(yuǎn)端模塊的“宿主基站”。遠(yuǎn)端模塊共享宿主基站內(nèi)的基帶資源池。如圖1所示。

北電是全球第一個(gè)在CDMA系統(tǒng)中提供這種產(chǎn)品的設(shè)備制造商，其產(chǎn)品已經(jīng)在中國聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)上獲得了充分的認(rèn)可。

RRH的特點(diǎn)及應(yīng)用

作為傳統(tǒng)基站的變形，RRH具有傳統(tǒng)基站和直放站不可替代的優(yōu)勢與特點(diǎn)。

RRH體積小巧、重量輕，安裝便捷，射頻部分距離覆蓋點(diǎn)天線最短，節(jié)約能源的絕對(duì)消耗，因此大大地降低了網(wǎng)絡(luò)的成本投入和后期運(yùn)維費(fèi)用。RRH扇區(qū)可以根據(jù)應(yīng)用的需要在靠近覆蓋區(qū)域的地方任意選擇RRH的安裝地點(diǎn)，站點(diǎn)分布可以是規(guī)則的，也可以是零散的，不再受單一天線鐵塔的位置限制。

RRH避免了直放站信號(hào)的簡單重復(fù)放大，簡化系統(tǒng)環(huán)節(jié)，且不像直放站僅改變?cè)猩葏^(qū)的覆蓋拓?fù)?，而是占用一定的基帶資源為特定RRH扇區(qū)射頻系統(tǒng)提供容量服務(wù)，不會(huì)產(chǎn)生直放站的接收噪底抬升以至飽和自激的問題，更可以通過基站的操作維護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行日常維護(hù)工作。

和基站扇區(qū)一樣，RRH扇區(qū)共享宿主基站的基帶資源池，獨(dú)享扇區(qū)功率。RRH射頻指標(biāo)也可以參照3GPPR6規(guī)范建議基站標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為廣范圍、中等范圍和小范圍幾種類型。室外的RRH扇區(qū)與傳統(tǒng)扇區(qū)可以遵循相同的蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)RRH扇區(qū)的容量不能滿足容量需求的快速增長時(shí)，可以方便地將RRH扇區(qū)替換為傳統(tǒng)的基站扇區(qū)，快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)整合。如以宏蜂窩指標(biāo)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的RRH，便可透明地替代宏蜂窩的基站，在站址受限的地區(qū)得到應(yīng)用。設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)顯示，大約比例可以占到所有基站站點(diǎn)總數(shù)的10%-15%。但光纖會(huì)引入傳播時(shí)延，因此設(shè)計(jì)時(shí)還需要綜合考慮光纖長度。

在有覆蓋深度要求且業(yè)務(wù)密度有限的室內(nèi)覆蓋應(yīng)用中，若室外基站的基帶容量足夠，則可以用RRH作為室內(nèi)覆蓋的信號(hào)源共享室外站的基帶資源，以較低的成本投入實(shí)現(xiàn)所需的無線覆蓋。據(jù)粗略規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)，以RRH扇區(qū)作為信號(hào)源適用于中、低業(yè)務(wù)容量密度分布的大、中型覆蓋范圍的建筑物。

RRH應(yīng)用選擇考慮

目前市場上已有很多不同特性的RRH產(chǎn)品，適當(dāng)?shù)剡x擇可以加速網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的速度、降低設(shè)備成本，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)型網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初、早期的RRH需求可以從如下方面考察。

功率：RRH已有從數(shù)百毫瓦至數(shù)十瓦發(fā)射功率的系列。如前所述，與宏蜂窩基站架頂輸出功率相當(dāng)?shù)腞RH在站點(diǎn)受限地區(qū)可以替代基站或用于大、中型室內(nèi)覆蓋；而在初、早期，最迫切需要覆蓋的恰是業(yè)務(wù)需求量高的密集城區(qū)室外和室內(nèi)覆蓋場景，20WRRH將是主流產(chǎn)品。功放效率技術(shù)的提升有助于減小功放及射頻設(shè)備的體積與重量。

幾百毫瓦的微蜂窩RRH與微蜂窩基站（Micro）或微微蜂窩基站（Pico）均適用于容量密度極高的場景。這類需求數(shù)量少但很重要，RRH相對(duì)于基站已不具有節(jié)省投資與運(yùn)維的優(yōu)勢。考慮到RRH共享宿主基站的基帶資源池，幾十瓦高功率的RRH適用于業(yè)務(wù)密度低的室內(nèi)覆蓋或邊遠(yuǎn)郊區(qū)廣覆蓋的場景，但這里多為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成熟期之后考慮的覆蓋范圍，且郊區(qū)很少受到站址的限制。

載波：頻帶寬度直接影響到射頻器件的工作性能尤其是功放的線性性能，頻帶越寬、要求越高，則成本越高。從網(wǎng)絡(luò)部署的階段和需求來看，單載頻容量受限且無法滿足雙載頻網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋的要求。三載波RRH扇區(qū)所需要的基帶資源已很高，不如直接使用基站。兩載波配置可以滿足初、早期容量過渡和無線規(guī)劃要求。

光纖距離：據(jù)聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署經(jīng)驗(yàn)，在城市中最大光纖距離10Km即可滿足應(yīng)用需求。RRH扇區(qū)雖然部署靈活，但也應(yīng)考慮到與常規(guī)扇區(qū)之間的相鄰及切換關(guān)系的定義。如果RRH扇區(qū)光纖距離太遠(yuǎn)，則必然需要一套繁雜的相鄰小區(qū)數(shù)據(jù)庫，使網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜化，且不利于網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中的變更需求。

拓?fù)溥B接：星型連接可靠性高，是目前運(yùn)營商采用絕對(duì)多數(shù)的基站拓?fù)溥B接方案。鏈型連接適用于隧道、高速公路場景，參考目前GSM/CDMA系統(tǒng)在北京地鐵里也僅是在車站提供覆蓋的現(xiàn)實(shí)，這些區(qū)域往往是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成熟期后的需求。環(huán)型的可靠性提升遠(yuǎn)不抵占用基站基帶端口導(dǎo)致的容量降低。

北電RRH特點(diǎn)

北電的RRH可以連接在北電的主流基站產(chǎn)品上，如WCDMABTS12000?；炯瓤梢宰鳛閭鹘y(tǒng)基站按照常規(guī)的三扇區(qū)基站進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，也可以經(jīng)簡單的現(xiàn)場變更操作將其變更為純粹的RRH宿主基站，或者配合北電的六扇區(qū)功能變更為傳統(tǒng)基站與RRH宿主站的綜合體，同時(shí)提供傳統(tǒng)三扇區(qū)和三個(gè)RRH扇區(qū)，服務(wù)于北電的“智能無縫覆蓋”方案——用傳統(tǒng)扇區(qū)和RRH扇區(qū)靈活組合實(shí)現(xiàn)完善的密集城區(qū)無縫覆蓋需求，實(shí)現(xiàn)平等高度、均一頻率的無線覆蓋蜂窩結(jié)構(gòu)，最小化導(dǎo)頻污染及高切換率等惡性影響，以最低的成本最大化網(wǎng)絡(luò)容量。由于城區(qū)的建筑物與街道分布決定了不可能完全按照無線規(guī)劃設(shè)計(jì)尋找合適的站點(diǎn)，RRH相對(duì)于基站的優(yōu)勢脫穎而出，可以替代宏蜂窩基站掛在墻上、抱桿上或者作為同一頻率室內(nèi)覆蓋的信號(hào)源。在初期容量需求還未激增的階段，還可以利用六扇區(qū)的混合配置以一套基站實(shí)現(xiàn)兩套基站的覆蓋能力，實(shí)為運(yùn)營商建設(shè)經(jīng)濟(jì)型高性能網(wǎng)絡(luò)的好助手。

將傳統(tǒng)基站與宿主基站兩個(gè)角色合二為一，一則減少了運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難度，二則降低了備件的儲(chǔ)存需求，三則提高了網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中整合變更的靈活度。這些優(yōu)點(diǎn)已被越來越多的設(shè)備制造商所認(rèn)識(shí)，被他們列入下一步的研發(fā)計(jì)劃。

作為公共射頻接口（CPRI）的主要發(fā)起者和倡導(dǎo)者之一，北電的RRH遵循CPRI規(guī)范，基站的功能分為射頻設(shè)備控制部分REC和可以置于遠(yuǎn)端的無線設(shè)備RE，可以令運(yùn)營商的設(shè)備選擇更為靈活，同時(shí)使得設(shè)備制造商將精力集中在更強(qiáng)勢的項(xiàng)目上。

結(jié)論

綜上所述，射頻遠(yuǎn)端模塊的獨(dú)有特性十分適用于綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，必將在即將到來的第三代無線通信系統(tǒng)的建設(shè)中發(fā)揮引人注目的作用！