TD—SCDMA射频拉远技术应用及发展

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【摘要】由TD-SCDMA 技术本身特点出发，比较射频拉远、中频拉远、基带光纤拉远三种拉远技术的优缺点，提出在TD-SCDMA 通信系统中引入基带光纤拉远技术进行网络建设，能够较好解决运营商TD-SCDMA 通信系统基站站址选择、站址建设和工程施工难等问题。

【关键词】TD-SCDMA；射频拉远；智能天线

Application and Development of TD - SCDMA RF Remote Technology

Wang Yu-long，Li Shu-lei

（Tianyuan Ruixin Communication Technology Co.， LtdXi"anShaanxi710075）

【Abstract】Based on the characteristics of TD-SCDMA technology， the advantages and disadvantages of three far-reaching technologies are proposed， which are introduced in the TD-SCDMA communication system to introduce the baseband fiber technology. Better solve the operator TD-SCDMA communication system base station site selection， site construction and construction problems and so on.

【Key words】TD-SCDMA；RF remote；Smart antenna

1. 前言

（1）TD-SCDMA（以下简称TD）作为国际第三代移动通信主流技术标准之一，具有许多特色技术，比如智能天线、联合检测、接力切换、动态信道分配等。第三代移动TD通信系统采用的智能天线核心技术，存在天线尺寸大、馈线多、塔放外挂等问题。TD 通信系统受其工作频段2GHz 电磁波传播特性的限制，网络中每个宏峰基站（一套天线）的覆盖半径只有1～3 Km，如果是处在高楼大厦林立、树木遮挡严重的城市，此覆盖半径还要小得多，更为严重的是在此覆盖区域内可能还会存在很多无法通信的阴影区域，因此要在一个城市内实现比较好的覆盖就必须架设大量的基站，这给城市站址选择、站址建设和工程施工带来极大挑战，特别是在密集市区，考虑到物业谈判、站址成本等因素，可用的站址资源非常有限。

（2）引入基于光纤的基带拉远技术，通过将功放和低噪声放大器、射频收发信机甚至中频单元作为远端模块拉远至远离基站的覆盖区，从而使室内基带处理单元和室外拉远单元进行了分离，室内和室外单元之间通过光纤连接可实现长达5000 米的远距离拉远，大大增加覆盖的距离，能够较好解决TD 通信系统基站站址选择、站址建设和工程施工难等问题，满足TD 通信网络建设的实际需要。基带光纤拉远技术具有网络建设成本低、组网灵活、覆盖良好等好处。

2. 智能天线及天馈系统

智能天线是TD的最核心技术之一，具有增加覆盖、降低干扰和提高容量等优点，但同时智能天线及天馈系统在实际组网的应用中存在一定问题。智能天线技术的原理是使一组天线和对应的收发信机按照一定的方式排列和激励，利用波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图。采用数字信号处理方法进行基带处理，使得辐射方向图的主瓣自适应地指向用户来波方向，达到提高信号的载干比，降低发射功率，提高系统覆盖范围的目的。从接收的角度来看，基站利用智能天线对来自移动台的多径电波方向进行波到达方向（DOA）估计，并进行空间滤波（也称为上行波束成型），抑制其他移动台和多径干扰。从发射的角度来看，基站利用智能天线对发射信号下行波束成型，使基站发射信号能够沿着移动台电波的来波方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其他移动台的干扰。

智能天线及天馈系统由3部分硬件构成：智能天线、塔放、馈线，其结构原理如图1所示：

2.1智能天线。

应用在TD系统中的智能天线有环状天线（全向天线）和板状天线（定向天线）两种，其内部硬件结构比较简单，主要有一块铝合金背板，上面加装了8行，每行8块铝合金贴片，然后外加天线罩。其中的一个贴片为一个阵子，阵子数量越多，单天线阵元增益越大；一行贴片为一个天线阵元，阵元越多，只能天线的增益也越大。

2.2塔放。

TD系统中的塔放（TPA）其实具有其他移动通信中的下行功放和上行低噪声放大器的两种功能。在WCDMA和CDMA2000系统中，一般情况下每个扇区只有一个功率放大器，功放的额定功率在20W～40W之间。而TD系统中由于采用了智能天线技术，塔放数量是和天线阵元数量一致的，通常智能天线有8个天线阵元，那么就有8个塔放。

2.3馈线。

TD的智能天线有多少天线阵元，就必然有多少馈线，加上控制/电源线、标准电缆、GPS馈线等，正常情况下，3個扇区有（8+1+1）×3+1=31根电缆。电缆线径是和电缆损耗相对应的。线缆越粗，其百米损耗越小，现有设备要求塔放到天线口的损耗不大于0.5dB，那么7/8馈线可以布放7.5米，1/2馈线只能布放2.8米。对于TD系统而言，由于馈线多，不可能使用7/8以上的馈线，只能用1/2以下的馈线，而且馈线的柔韧性要好。

3. 拉远技术及其分类

拉远技术：是指将功放和低噪声放大器、射频收发信机甚至中频单元置于远端模块拉远至远离基站的覆盖区，从而实现室内基带处理单元和室外无线拉远单元分离，室内和室外单元之间通过电缆或光纤连接，可以达到增加覆盖距离的目的。拉远技术一般分为射频拉远、中频拉远、基带光纤拉远三种技术。

图2射频拉远原理示意图

3.1射频拉远。

射频拉远是最早用于解决馈线问题的技术。射频拉远在其室内基带处理单元部分完成基带数字信号到中频模拟信号的数模转换，并通过滤波技术将中频模拟信号转换成射频信号；然后在射频前端通过光电耦合部件将射频信号用电缆进行远距离传输，实现基站的射频部分和无线信号处理部分分离，其拉远模块包括光电耦合部件、功放设备、低噪声放大器，从而使在远端放大信号的同时不会将噪声同时放大。线路中传输2GHz 的射频信号，使用9 根1/2 英寸或1/4 英寸的电缆，如图2所示。

3.2中频拉远。

中频拉远是在射频拉远的基础上，将射频收发信机从室内基带处理单元中移至室外拉远模块中，无线基站中的模拟射频收发部分与无线基站的基带数字信号处理部分在模拟中频处分开，从而形成远端射频前端设备与室内单元。中频拉远技术通过基站室内单元的模拟中频接口，使用中频电缆将射频收发信机拉远至天线附近，拉远距离可以达到300 米左右，如图3所示。

图3中频拉远原理示意图

3.3基带光纤拉远。

基带光纤拉远，是在中频拉远的基础上，将中频单元从室内基站主体中移至拉远模块，如图4所示。基带拉远在拉远连接线上传输的是数字信号，故可以使用光纤进行拉远，传输距离一般可达5Km 以上，可以实现远端拉远（即指机房和天面不在同一个站点），同时也避免了由于室内基站部分和室外塔顶单元之间通过馈线连接所带来的工程上的不便，可以有效解决密集市区无法找到可利用的站址资源等问题。

4. TD-SCDMA 基带光纤拉远技术

4.1TD-SCDMA 网络建设采用基带光纤拉远技术的可行性。在TD 系统中，智能天线的使用大大提升了系统性能，同时也带来了一系列的问题，比较突出的如电缆数量较多。由于TD 系统自身的特点，TD 基站较多都采用了拉远技术。对于同一个扇区，射频拉远技术需要使用9 根1/2 英寸或1/4英寸的电缆，这么多数量的电缆给工程施工和成本控制提出了严格的要求。由于中频拉远采用的中频同轴电缆，其拉远距离只有300 米，且随着铜价的攀升，其建网成本会随之提升；同时，采用中频同轴电缆不便于基站部署后的调整和使用，增加了网络运营成本。选择基带光纤拉远技术，使用光纤作为传输媒质，节省网络成本；同时实现长达5Km 的长距离拉远，一定程度上缓解选址困难、工程施工难等问题，在TD 网络建设发挥重要作用。如表1 给出三种拉远技术的对比。

4.2TD-SCDMA 中基带光纤拉远技术的优势。在基站部署中采用光纤拉远技术可以为移动运营商布设TD 网络带来较大的好处，主要表现在以下几个方面。

（1）基带光纤拉远技术采用光纤传输，可以减少馈线损耗，降低功率放大器的功率要求，从而降低了基站设备成本，同时可以合理利用现有的光网络资源。

（2）光纤的远距离和快速部署特点，使TD 天线的位置调整不再受基站的制约，可以依据基站周围环境特点构建标准蜂窝结构，大幅度节约机房资源，降低选址难度，使工程建设具有了很强的灵活性，加快了工程施工进度，保障TD网络快速部署，同时也降低了网络优化的难度。

（3）通过对现有基站资源的合理利用和基站基带部分的集中放置，降低基站的租赁费用。

（4）采用光纤拉远技术后可以将室外和室内信号覆盖统一考虑，有效利用网络资源，降低成本，提高网络覆盖质量。

4.3在TD 基站基带光纤拉远技术的选择上，也应对其风险进行综合分析，主要表现在以下三方面。首先，产品集成度有待进一步提高。TD 采用了智能天线提高了网络覆盖性能，但由于采用了天线阵，也对RRU 的产品集成度提出了更高的要求。其次，功放效率的进一步提升、功耗和散热的改善、各种环境能力的适应、维护工作量较大、扩容不方便、室外设备美化要求、可靠性和稳定性的进一步验证等等。第三，大规模应用经验缺少。目前国际上仅有少数运营商采用分布式基站进行大规模网络部署，关于基带光纤拉远技术的应用尚缺乏大规模应用经验，需要在实际应用中探索。

5. 总结与展望

目前TD设备的多样性，成熟性、成熟性和WCDMA/CDMA2000有一定差距，射频拉远技术的应用有效的解决了这一短板现状。射频信号拉远是最为成熟、应用最广的技术，成为TD组网的主体。中频信号拉远作为射频信号拉远的有效补充，可解决密集市区机房难以获取的场景。基带信号拉远打破了常規宏蜂窝的组网方式，使得单基站覆盖以及容量大大增加。

参考文献

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