TD-SCDMA分布式基站技術(shù)研究

TD-SCDMA分布式基站在施工和網(wǎng)絡(luò)部署上的種種優(yōu)勢將為加快TD網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程、提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外一體化覆蓋起到巨大的推動(dòng)作用。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，基站技術(shù)正經(jīng)歷著由模擬向數(shù)字，從窄帶到寬帶，并向著標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的趨勢演進(jìn)。分布式基站結(jié)構(gòu)的核心概念就是把傳統(tǒng)宏基站基帶處理單元（BBU）和射頻處理單元（RRU）分離，二者通過光纖相連。在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，將基帶處理單元與核心網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備集中在機(jī)房內(nèi)，通過光纖與規(guī)劃站點(diǎn)上部署的射頻拉遠(yuǎn)單元進(jìn)行連接，完成網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

隨著3G牌照的發(fā)放，中國移動(dòng)2009年三期招標(biāo)將投資588億元，新建TD-SCDMA基站約6萬個(gè)，此舉將使TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)基站總數(shù)超過8萬個(gè)，網(wǎng)絡(luò)將覆蓋238個(gè)地級(jí)城市的業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)，占全國地級(jí)城市數(shù)量的70％以上，其中東部地區(qū)的地市將實(shí)現(xiàn)全覆蓋。而TD-SCDMA分布式基站在施工和網(wǎng)絡(luò)部署上的種種優(yōu)勢，必將為加快TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程、提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外一體化覆蓋起到巨大的推動(dòng)作用。

分布式基站接口標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前，國際上有兩個(gè)聯(lián)盟針對WCDMA分布式基站制定了接口標(biāo)準(zhǔn)：2002年10月，諾基亞、LG、三星等宣布成立OBSAI(開放式基站結(jié)構(gòu)同盟)，旨在規(guī)范無線基站結(jié)構(gòu)和內(nèi)部接口；2003年6月，愛立信、華為和西門子等聯(lián)合成立CPRI(通用公共無線接口組織)，主要制定基站關(guān)鍵內(nèi)部接口的通用標(biāo)準(zhǔn)。隨著3G牌照的發(fā)放，作為中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G技術(shù)，TD-SCDMA由于受3G系統(tǒng)頻率以及智能天線技術(shù)的使用等因素的影響，決定了其基站也勢必要把基帶單元BBU和射頻單元RRU分開。為此，由中國移動(dòng)和信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院牽頭，各大設(shè)備商參與起草了《2GHzTD-SCDMA分布式基站系列標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)首次將TD-SCDMA基站的基帶單元和射頻單元完全分開，并將接口Ir開放，它將為分布式基站規(guī)模網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程帶來極大的推動(dòng)作用。

分布式基站結(jié)構(gòu)及接口

TD-SCDMA分布式基站的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1    分布式基站結(jié)構(gòu)

基帶單元(BBU)主要用來完成Uu接口的基帶處理功能（編碼、復(fù)用、調(diào)制和擴(kuò)頻等）、RNC的Iub接口功能、信令處理、本地和遠(yuǎn)程操作維護(hù)功能，以及NodeB系統(tǒng)的工作狀態(tài)監(jiān)控和告警信息上報(bào)功能。

射頻拉遠(yuǎn)單元(RRU)分為4個(gè)大模塊：中頻模塊、收發(fā)信機(jī)模塊、功放和濾波模塊。數(shù)字中頻模塊用于光傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)、數(shù)字上下變頻、A/D轉(zhuǎn)換等；收發(fā)信機(jī)模塊完成中頻信號(hào)到射頻信號(hào)的變換；再經(jīng)過功放和濾波模塊，將射頻信號(hào)通過天線口發(fā)射出去。

BBU和RRU之間按照Ir接口協(xié)議通過光纖連接，完成基帶數(shù)據(jù)的傳輸。Ir接口協(xié)議支持星型連接、鏈形連接和環(huán)形連接等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使BBU+RRU更能靈活地組網(wǎng)，也為TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)外一體化部署提供了有力的支持。Ir接口定義了層一和層二協(xié)議來支持用戶層的數(shù)據(jù)傳輸，BBU和RRU單元間同步等控制信息的發(fā)送和接收。

用戶層的消息是以IQ數(shù)據(jù)方式發(fā)送的，不同天線載波（Antenna&Carrier）的IQ數(shù)據(jù)按照Ir接口協(xié)議規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)格式組合后，完成8B/10B編碼和串并轉(zhuǎn)換，通過光傳輸通道高速串行傳輸。

Ir接口協(xié)議支持兩種傳輸線速率：1228.8Mbit/s下最多支持24個(gè)天線載波（AxC），2457.6Mbit/s下最多支持48個(gè)天線載波。Ir支持Ethernet協(xié)議來傳輸控制信息C&M數(shù)據(jù)，利用TCP協(xié)議獲取IP，該IP地址由BBU自行分配，除此之外還需要傳送廠商的特殊信息。

此外，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了Ir協(xié)議可以允許C&M數(shù)據(jù)和IQ數(shù)據(jù)分時(shí)傳送。下行的C&M數(shù)據(jù)在處于下行數(shù)據(jù)幀中GP時(shí)隙數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)總寬度為800us；上行的C&M數(shù)據(jù)在上行數(shù)據(jù)幀中的GP時(shí)隙數(shù)據(jù)之前，數(shù)據(jù)總寬度為750us。IQ數(shù)據(jù)在RRU實(shí)現(xiàn)對齊。

分布式基站網(wǎng)絡(luò)部署特點(diǎn)

分布式基站在網(wǎng)絡(luò)部署中有以下特點(diǎn)。

降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維成本。相對于傳統(tǒng)的宏基站，分布式基站解決了多饋線的問題，大大降低了工程施工難度，節(jié)約了施工時(shí)間。根據(jù)歐洲運(yùn)營商的經(jīng)驗(yàn)，如果全網(wǎng)采用分布式基站，可以節(jié)約成本30%左右。

降低了機(jī)房、站址的要求。傳統(tǒng)的建網(wǎng)方式，由于存在饋線損耗，機(jī)房和塔頂天線要求比較嚴(yán)格，運(yùn)營商不得不花費(fèi)大量時(shí)間和費(fèi)用在機(jī)房的租用方面，而且大量理想站點(diǎn)機(jī)房因?yàn)橐�遠(yuǎn)離住宅而無法獲得，拖延了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)速度。分布式采用光纖傳輸，線纜少，損耗低，基帶處理單元（BBU）可以集中放置在可獲得的中心機(jī)房中，或者樓道、電梯間以及地下室內(nèi)，大大降低了對機(jī)房面積和位置的要求。

節(jié)能減排。分布式基站采用高效率功放，減少了空調(diào)等其它配套設(shè)施的功耗，連接兩端的接口采用光纖，損耗小，可大幅度降低電力消耗，在國家大力提倡節(jié)能減排的今天，這點(diǎn)顯得尤為珍貴。

共享資源調(diào)度和調(diào)配。分布式基站將繁瑣的維護(hù)工作簡化到了基帶處理部分，一個(gè)基帶處理單元可以以不同的方式連接多個(gè)射頻拉遠(yuǎn)處理單元，實(shí)現(xiàn)RRU之間的資源調(diào)度和調(diào)配，節(jié)省了成本，同時(shí)也提高了組網(wǎng)的效率。

降低廠家研發(fā)成本�；�站內(nèi)部Ir接口的標(biāo)準(zhǔn)化，將使得眾多第三方模塊廠家可以同基站的數(shù)字接口互聯(lián)，不但可以降低研發(fā)成本，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)廠家設(shè)備的互通互聯(lián)，提高了通用性和靈活性，也降低了運(yùn)營商的采購和組網(wǎng)成本。

正是由于以上特點(diǎn)，TD-SCDMA可以完成室內(nèi)室外一體化全覆蓋，極大推動(dòng)TD-SCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)進(jìn)度。

針對分布式基站，泰爾實(shí)驗(yàn)室的工作主要包括對BBU和RRU的單獨(dú)測試，以及對Ir接口協(xié)議流程及互聯(lián)互通的測試。目前基本上完成了測試系統(tǒng)的構(gòu)建，測試RRU的下行中射頻信號(hào)處理性能，驗(yàn)證發(fā)射機(jī)性能，包括頻譜發(fā)射模板、功率、雜散、鄰道抑制等。此外泰爾實(shí)驗(yàn)室還對RRU的上行數(shù)據(jù)解調(diào)性能，主要驗(yàn)證接收機(jī)性能，包括靜態(tài)靈敏度、阻塞、多徑信道下的誤碼率等進(jìn)行測試工作。