射頻拉遠(yuǎn)單元RRU與數(shù)字光纖直放站分析比較

引言：

　 　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(xiàn)、發(fā)射天線(xiàn)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(xiàn)、發(fā)射天線(xiàn)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)通信系統(tǒng)結(jié)合射頻拉遠(yuǎn)技術(shù)，誕生了新型信號(hào)傳輸設(shè)備RRU，通過(guò)光纖傳輸基帶信號(hào)。同樣，數(shù)字光纖直放站也可通過(guò)光纖傳送基帶信號(hào)，兩者既有區(qū)別，又有聯(lián)系。

　　 一、RRU工作原理及應(yīng)用

　　 射頻拉遠(yuǎn)單元RRU(Remote Radio Unit)是一種新型的分布式網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式，它將大容量宏蜂窩基站集中放置在可獲得的中心機(jī)房中，基帶部分集中處理，采用光纖將基站中的射頻模塊拉到遠(yuǎn)端射頻單元，分置于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃所確定的站點(diǎn)上，從而節(jié)省了常規(guī)解決方案所需要的大量機(jī)房;同時(shí)通過(guò)采用大容量宏基站支持大量的光纖拉遠(yuǎn)，可實(shí)現(xiàn)容量與覆蓋之間的轉(zhuǎn)化。

　　 RRU的工作原理是：基帶信號(hào)下行經(jīng)變頻、濾波、經(jīng)過(guò)射頻濾波、放大經(jīng)線(xiàn)性功率放大器后通過(guò)發(fā)送濾波傳至天饋。上行將收到的移動(dòng)終端上行信號(hào)經(jīng)濾波、低噪聲放大、進(jìn)一步的射頻小信號(hào)放大濾波和下變頻，然后完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字中頻處理等。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 RRU 內(nèi)部框圖

　　 RRU同基站接口的連接接口有兩種：CPRI(Common Public Radio Interface 通用公共射頻接口)及OBASI(Open Base Station Architecture Initiative 開(kāi)放式基站架構(gòu))。其中，CPRI組織成員包括：愛(ài)立信、華為、NEC、北電、西門(mén)子。OBSAI組織成員包括：諾基亞、中興、LGE、三星、Hyundai。RRU同RNC連接圖如圖2所示。

圖2 RRU同基站接口

　 　信號(hào)覆蓋方式上，RRU可通過(guò)同頻不同擾碼方式，從NodeB引出。也可通過(guò)同頻不同擾碼方式，從RNC引出。著兩種覆蓋方式都是常規(guī)的方式，這里介紹另外一種覆蓋方式：基站有3個(gè)扇區(qū)，配有多余的信道板以及多余基帶處理設(shè)備就可以利用基帶池共享技術(shù)，將多余的基帶處理設(shè)備設(shè)為第4小區(qū)，如圖3所示。圖中SC為擾碼 I/Q射頻調(diào)制解調(diào)，SCH為同步碼。

圖3 RRU新型覆蓋方式

　 　二、數(shù)字光纖直放站原理及應(yīng)用

　　 數(shù)字光纖直放站不同于以往的模擬光纖直放站，它將RF信號(hào)經(jīng)變頻處理變?yōu)橹蓄l數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)光纖拉遠(yuǎn)進(jìn)行傳輸。其具體工作原理是：近端機(jī)將從NodeB接收到的基站下行信號(hào)通過(guò)耦合，下變頻處理，到基帶變?yōu)镮/Q信號(hào)或低中頻信號(hào)，經(jīng)ADC變換到數(shù)字信號(hào)后按一定幀格式打包成串行數(shù)據(jù)，再經(jīng)光纖發(fā)送到遠(yuǎn)端機(jī)，遠(yuǎn)端機(jī)經(jīng)基帶處理單元解幀，恢復(fù)I/Q或低中頻信號(hào)，經(jīng)DAC變換到模擬信號(hào)，再上變頻到射頻，經(jīng)發(fā)射子系統(tǒng)發(fā)射出去;遠(yuǎn)端機(jī)將接收到的移動(dòng)終端上行信號(hào)通過(guò)上述逆過(guò)程，上送至基站接收端。

　　 近端機(jī)完成對(duì)基站信號(hào)的獲取和發(fā)送，遠(yuǎn)端機(jī)完成對(duì)移動(dòng)終端機(jī)信號(hào)的獲取和發(fā)送，近端機(jī)與遠(yuǎn)端機(jī)之間的接口為CPRI，以數(shù)字傳送采用以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)光纖收發(fā)器。系統(tǒng)框圖如圖4所示。
　　

通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

圖4 數(shù)字光纖直放站框圖

　　 數(shù)字光纖直放站對(duì)信號(hào)覆蓋方式上，同以往模擬直放站用法類(lèi)似，可通過(guò)光纖直連一拖一(一個(gè)近端加一個(gè)遠(yuǎn)端)使用，也可通過(guò)光分路器進(jìn)行一拖多(一個(gè)近端加多個(gè)遠(yuǎn)端)覆蓋使用。如圖5所示。

圖5 數(shù)字光纖直放站一拖多方式

　 　三、RRU同數(shù)字光纖直放站的分析比較

　　 RRU同數(shù)字光纖直放站都可利用現(xiàn)有成熟的以太網(wǎng)數(shù)字光纖傳輸技術(shù)傳輸基帶信號(hào)，并共同遵守標(biāo)準(zhǔn)的CPRI和OBSAI接口。使用中可實(shí)現(xiàn)RRU和數(shù)字光纖直放站的遠(yuǎn)端機(jī)的互相替換。

　　 兩者均可作為室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源，選用哪一種取決于宏基站的載頻數(shù)量和該室內(nèi)業(yè)務(wù)量需求。如果宏基站載頻多、容量很富裕，用數(shù)字光纖直放站拉遠(yuǎn)更合適，同時(shí)可減少扇區(qū)擾碼。如果該室內(nèi)業(yè)務(wù)量需求較大應(yīng)選用RRU作信號(hào)源。如果業(yè)務(wù)量需求很大，如大型寫(xiě)字樓、會(huì)展中心等，應(yīng)考慮數(shù)字光纖直放站、RRU和宏基站的聯(lián)合組網(wǎng)。

　從覆蓋距離上，兩者均可作為基站拉遠(yuǎn)系統(tǒng)供用，數(shù)字光纖直放站用作載波池拉遠(yuǎn)，RRU可用作基帶池拉遠(yuǎn)。載波池拉遠(yuǎn)距離取決于小區(qū)覆蓋半徑和光在光纖上的傳輸速度，數(shù)字信號(hào)在光纖中傳播，其動(dòng)態(tài)范圍也較模擬信號(hào)大，這樣就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端機(jī)更大的信號(hào)覆蓋;同時(shí)，數(shù)字信號(hào)不隨光信號(hào)的衰減而衰減，因此其傳輸(拉遠(yuǎn))距離也進(jìn)一步增加了。經(jīng)計(jì)算，最遠(yuǎn)可達(dá)40km以上，用作基帶池拉遠(yuǎn)的RRU基本不受距離限制，可拉得更遠(yuǎn)。

　　 從組網(wǎng)方式上，RRU作為拉遠(yuǎn)單元可單獨(dú)使用，而數(shù)字光纖直放站由近端機(jī)和遠(yuǎn)端機(jī)組成，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，近端機(jī)是一個(gè)，而遠(yuǎn)端機(jī)可以是一個(gè)或多個(gè)，組網(wǎng)上可并聯(lián)也可串聯(lián)，組網(wǎng)方式也可以多樣化，如：菊花鏈型、環(huán)行、樹(shù)形等等。

　　 在擾碼的使用上，數(shù)字光纖直放站射頻信號(hào)的擾碼總是同施主基站的擾碼相同，數(shù)字光纖直放站也不增加基站信道板硬件容量和正交碼容量，所以在扇區(qū)內(nèi)大量采用并不會(huì)增加擾碼。射頻拉遠(yuǎn)單元RRU是利用基站剩余的信道板和基帶處理設(shè)備組成新的扇區(qū)，通過(guò)光纖系統(tǒng)拉到遠(yuǎn)處，有人稱(chēng)它為基帶池技術(shù)，也有人叫它拉遠(yuǎn)的微蜂窩技術(shù)，總之，它具有硬件容量，并且擁有新的擾碼和同步碼。由于RRU具有基站性能，在宏基站的扇區(qū)內(nèi)大量采用必然會(huì)增加很多擾碼和鄰區(qū)列表，過(guò)多的會(huì)發(fā)生導(dǎo)頻污染，軟切換增加。如圖6所示。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)是這必須注意的問(wèn)題。

　　 圖6單位面積內(nèi)擾碼增加，軟切換增加，導(dǎo)頻增加，易造成導(dǎo)頻污染

　　 在傳輸時(shí)延上，數(shù)字光纖直放站的傳輸時(shí)延比較大，因?yàn)榇嬖趦纱巫冾l過(guò)程。而RRU直接傳送基帶信號(hào)，時(shí)延不明顯。

　　 在底噪抬升上，數(shù)字光纖直放站僅采用ADC和DAC，此過(guò)程只可能引入更多的量化噪聲，從而抬升上行噪聲。而RRU傳輸?shù)臑榧兓鶐盘?hào)，可不用考慮底噪問(wèn)題。

　　 從成本上，采用RRU技術(shù)，可以節(jié)省常規(guī)建網(wǎng)方式中需要的大量機(jī)房，節(jié)約基帶單元的投資。RRU體積小，重量輕，可以應(yīng)用于城區(qū)機(jī)房條件不理想或者機(jī)房匱乏的情況，但是應(yīng)用前提是需要有光纖進(jìn)行傳輸。但在價(jià)格方面，RRU比直放站要貴1/3左右。對(duì)于一拖一的系統(tǒng)，數(shù)字光纖直放站成本優(yōu)勢(shì)不明顯，但一拖多，成本優(yōu)勢(shì)就比較明顯了。

　 　結(jié)束語(yǔ)：

　　 通過(guò)以上分析中可以看出，數(shù)字光纖直放站和RRU各自都有其優(yōu)勢(shì)，同為3G時(shí)代的新產(chǎn)品。3G發(fā)牌在即，兩者都應(yīng)列入重要手段統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，以達(dá)預(yù)期的良好效果。

　　 參考文獻(xiàn)：

　　 【1】李世鶴.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn). 北京：人民郵電出版社，2005

　　 【2】《中頻拉遠(yuǎn)——?jiǎng)?chuàng)新的TD-SCDMA基站解決方案》 http://www.eetchina.com/.2006.8

　　 【3】《OTSR、RRU及直放站在移動(dòng)通信中的應(yīng)用探討》 http://www.c114.net.com/