射频拉远技术（精选3篇）
射频拉远技术 篇1
引言
随着移动通信网络优化的不断深入，网络对移动通信直放站质量要求越来越高，模拟传输的直放站由于信噪比随传输衰耗增加而恶化，造成在传输衰耗比较大时模拟直放站在诸如掉话率、误码率等多项指标达不到基站的要求，为了达到直放站接入不影响基站指标，催化了数字直放站(即数字光纤射频拉远系统)的诞生。
1 GRRU概念
GRRU (GSM Digital Remote RF Units，即GSM数字射频拉远单元)是采用软件无线电技术，将GSM Um口信号数字化，通过光纤或微波传送到远端，利用远端射频单元再生、放大，实现基站信号拉远的无线网络覆盖设备。
由图1可知，接入控制单元(DAU)先将基站的射频信号变到低中频或零中频(基带)。对中频信号(或基带)信号进行取样编码(A/D变换)，再用FPGA对数据进行处理(如数字滤波并串变换、组帧、纠错等)组成方便传输的串行数据流，该数据流对数字光端机进行调制，已调数字光信号经光缆传到射频拉远单元(DR U), DRU侧光端机解出数据流，同样用FPGA进行数据处理串并交换判决纠错等，再进行D/A变换恢复出中频信号，上变频到移动载频频率，进行RF信号放大、发射。GRRU采用先进的数字信号处理和光纤传输技术，可实现多载波移动通信信号的远距离传输和大容量、大动态范围的信号覆盖。
自从2007年初推出以来，GRRU系统迄今已广泛应用于GSM网络的高铁、校园、村通、道路和室内等区域的覆盖。如此广泛的应用得益于GRRU系统自身的技术优势及特色，主要有以下几方面：
(1)噪声抑制功能。可单独对各DRU的上行噪声进行控制，无论接入多少台DRU，其引入噪声始终一致，彻底消除对基站的干扰，同时也减少了各DRU之间的相互干扰。
(2)组网方式多样化。DAU和DRU之间可采用星形、链形、环形或菊花链形等方式灵活组网，支持微波和光纤GRRU混合组网。一台DAU最多可带24台DRU。
(3)传输接口符合CPRI标准。传输误码率低，数字传输信号可多次再生;同时能兼容不同厂家的基站，在解决网络插花问题时只需要更换信源厂家设备即可。
(4)输出功率高。采用60W的高线性功放，8载波时每载波输出可达7W。与上行噪声控制技术配合，实现了大功率覆盖时完美的上下行链路平衡。
(5)支持EDGE。采用大功率高线性功放技术，及数字滤波技术，大大提高了设备抗干扰和抗饱和能力，全面支持EDGE制式。
(6)实时统计话务量，掌握话务动态。可以统计每个远端的话务量，从而获知业务分布范围和话务需求，为网络持续优化提供依据。
(7)安装方便，建站成本低。GRRU体积小，不需要专用机房和专用电网，大大降低了站点配套投资，同时缩短了建站周期，是一种高效低成本的建站模式。
2 GRRU应用场景
GRRU系统借助自身技术特色，可在多种无线场景中应用，效果好于普通宏站。其中使用最为广泛的几种场景如下所述。
2.1 无线区域中心
我们在一定区域内设置中心基站，集中建设BTS (Base Transmit Station)，共享机房和外围配套设备，采用数字射频拉远系统实现区域覆盖的BS (Base Station System) ，这就是无线区域中心BAC (BTS Area Cente r)。其技术优势主要体现为以下几点：
(1)提高资源效率。4载波(28信道)的小区载波利用率约72%，小区载波配置越高，信道利用率越高。
(2)话务分流。对于有话务潮汐现象的区域，利用GRRU建设BAC可以错峰吸收话务、提高信道利用率、抗击突发话务的冲击，有效降低潮汐现象带来的超忙小区及超闲小区比例。
(3)减少基站配套投资。数字拉远系统配套投资比宏基站可降低约60%。
(4)降低网络建设难度。与传统宏基站建设相比GRRU在建设中可以减少物业谈点难度，易安装，投产时间更短等优点。
2.2 村村通工程
经过多年村村通工程建设之后，目前行政村的通信覆盖已基本得到解决，但仍有不少自然村没有通电话。这些自然村地处偏远，交通不便，建站成本很高，且自然村人口稀少，有些地方一个村只有一二十人，建站后话务量很低。采用GRRU系统来实现自然村村通覆盖，不但能有效降低建站成本，而且可以多个区域的自然村共享一套信源系统，有效解决了村通站信道利用率低的问题。
2.3 专网覆盖
由于高速公路和高速铁路区域车速度较快，位置更新和小区切换较频繁，从而发生信令拥塞和掉话等问题。利用GRRU系统菊花链组网方式，可以组建线状小区结构，将单小区2-3公里延长至10公里以上。可以将1段区间设置为同一个位置区，有效减少位置更新和切换次数。
2.4 其他应用场景
除了以上介绍的三类场景以外，GRRU在厂矿工地、隧道覆盖、城区室内覆盖等区域也得到了广泛应用。厂矿工地人口数量多，但施工完成后马上会撤离，GRRU建站速度快，成本低，可以根据人员流动情况随时建站或者拆除，拆除后设备可重复利用。在室内分布系统的应用中，GRRU比传统模拟有源设备有更高的输出功率，改善了室内覆盖信号强度，且避免了分布系统站点信道利用率过低的现象。
3 应用实例
我们以湟源西峡边际网微站改造项目作为GRRU系统应用实例。该项目对湟源西峡(从湟源县城到日月山段峡谷公路和附近村庄)的25个边际网微基站采用数字拉远技术进行改造。改造后的25个射频拉远站按地理位置分别挂接到该区域内的和平、日月乡、日月山、巴燕等4个宏基站下。
图2为改造后和平站下面所带的8个射频拉远站点系统拓扑图，原微基站中蒙古道等3个站点挂接在和平1小区下，药水峡等5个微基站挂接在和平2小区下。剩余17个微基站站点按同样方式分别挂接在日月乡、日月山及巴燕3个宏基站下。
改造前后系统性能对比见表1。
在覆盖场强方面，改造前边际网基站输出功率为43dBm/载波，根据现场测试，覆盖区域场强电平良好。数字拉远系统远端机输出功率为42dBm/载波，场强只下降了1dB，因此从覆盖场强的角度看，替换后不存在覆盖问题。
在设备安装方式上，改造前边际网基站原有安装方式均为H杆方式，如图3所示，改造后数字射频拉远系统远端机采用抱杆方式安装在钢管上，与原边际网主机设备安装一样，DDF架、配电箱、终端盒安装位置不变，如图4所示。对于天馈设备，改造过程中无需新增天馈线设备，只需将原有天馈设备接至数字拉远系统的远端机即可。天线和设备的连接处采用1/2软馈线连接，以满足同轴电缆曲率半径的要求。
湟源西峡路段是前往日月山旅游风景区和青海湖旅游风景区的必经之路;湟源巴燕段是通往海北的必经之路，也是青藏铁路西宁段的组成部分。以上路段路况较好，来往车辆非常频繁。改造前该区域掉话率和拥塞率高达6%和11%，网络质量很差，改造后掉话率和拥塞率均控制在1%以下，网络质量得到很大的改善。同时，将原来29个低配置站点的载波资源整合为4个中等配置宏站，即节约了载波资源，也使得无线信道利用率得到了提高。
摘要：简要介绍了GRRU系统的原理、特性、应用场景, 以及GRRU应用实例。
关键词：GRRU,射频拉远,利用率
参考文献
[1]颜忠卫.用GRRU数字射频拉远解决高密度话务分流.电信工程技术与标准化.2010 (4) .
[2]刘磊.GRRU在移动通信网络中的应用.邮电设计技术.2011 (2) .
[3]京信公司GRRU产品说明书.
射频拉远技术 篇2
1 射频拉远技术可以从以下两个层面分析
(1) 射频信号拉远, 如直放站, 更广义的理解是信号的拉远, 可以分为射频信号拉远、中频信号拉远和基带信号拉远3种类型。
(2) 射频模块拉远, 常见的如R R U (RemoteRadio Unit) 模块拉远。射频拉远技术应用于移动通信组网中, 带来了迅速组网、降低成本和灵活覆盖的诸多好处, 同样适用于TD-SCDMA网络, 结合其自身的特点, TD-SCDMA射频拉远技术将得到更好的应用和发展, 智能天线及天馈系统智能天线TD-SCDMA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的问题。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) , 抑制其它移动台和多径干扰。从发送的角度来看, 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, 减少对其它移动台的干扰。
2 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
2.1 智能天线
应用在TD-SCDMA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, 智能天线的增益也越大。
2.2 塔放
TD-SCDMA系统中的塔放 (TPA) 其实具有其它移动通信系统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-SCDMA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相一致的, 通常智能天线有8个天线阵元, 那么就有8个塔放。目前厂家将8个塔放集合中两个物理实体, 因此看起来一个扇区只有两个, 实际上每个包含了4个塔放, 每个塔放的额定功率是1w或2w。
2.3 馈线
TD-SCDMA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、校准电缆、GPS馈线等, 正常情况下, 3个扇区有 (8+1+1×3+1=31根线缆。电缆线径是和电缆损耗相对应的。线缆越粗, 其百米损耗越少, 但价格也越贵。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7.5m, 1/2馈线只能布放2.8m, 1/4馈线能布放1.8m等。馈线弯曲半径大, 柔韧性好, 价格就高。但对于TDSCDMA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 基带信号拉远技术
在3G网络建设中, 站址获取一直是个很重要的制约因素, 尤其是TD-SCDMA系统, 过多的馈线更是加大了站址获取的难度;同时在室内覆盖、补盲补热等场合缺少足够的信源设备种类, 仅凭宏蜂窝和微蜂窝很难满足网络需求。为了解决这些问题, TD-SCDMA和WCDMA一样, 引入了基带信号拉远技术 (BBU+RRU) 开发分布式基站, 成熟的应用有中兴通讯的“光纤到塔顶”基站 (ZXTRR04) 综合解决方案、大唐移动的超大容量基站 (TDB144A) 覆盖解决方案。
基带拉远技术的解决方案核心思想是将基站的基带部分和射频部分分开, 射频部分可以灵活地放置在室内、室外;在机房大楼集中放置基站的基带共享资源池 (即BBU) , 使用光纤连接基带池与分布于城市中的射频拉远单元 (即RRU) 。具有集中部署网络容量、分布式无线覆盖、施工简便、成本低的优势。
基带拉远技术具有以下特点: (1) 减少馈线, 方便施工; (2) 更少的机房, 更少的配套; (3) 基带共享, 灵活调度; (4) 灵活组网, 补盲补热。
4 中频信号拉远技术
针对TD-SCDMA宏蜂窝射频信号拉远技术面临的问题, 芯通科技和普天集团提出了中频信号拉远技术, 将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两部分。通过基站室内单元的模拟中频接口, 将射频收发信机拉远至天线附近。下行方向将中频信号传输到射频前端, 经混频后转换为射频信号, 再由天线发射;上行方向将从天线过来的射频信号在前端混频为中频信号, 通过中频传输系统传回到基站室内单元。采用模拟中频传输技术, 远端射频前端设备与室内单元间可以用有线和无线传输手段相连接, 其介质可以是中频电缆、光纤以及微波接力设备等, 连接方式可以是星形结构, 也可以是串行结构。
比较传统方式的射频拉远技术, 基于中频电缆的中频拉远技术具有以下的特点: (1) 电缆数量少; (2) 传输距离远; (3) 组网灵活; (4) 网络建设成本低。
5 结语与展望
国家对TD-SCDMA发展是“全力支持、稳步推进”政策, 射频信号拉远是最为成熟、应用最广的技术, 经过了大规模实验网的严格测试, 成为TD-SCDMA组网的主体。在推进TD产业最终走向成功的过程中, 要首先保证产品的成熟稳定、大规模组网的全网性能。中频信号拉远作为射频信号拉远的有力补充, 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规宏蜂窝的组网方式, 使得单基站覆盖/容量大大增加, 目前产品的稳定性和实际组网能力需要在第二轮实验网中进行实际应用测试, 将来的应用场景非常广阔。
参考文献
[1]汪伟, 赵品勇, 戴吕斌, 李学江.T D-SCDMA射频拉远技术的应用及发展[J].电信工程技术与标准化, 2007, 4.
射频拉远技术 篇3
经过几年的规模建设和大力发展，移动网络已今非昔比。无论网络规模还是网络质量都已经有了质的飞跃，有力地支撑了市场的发展。然而，随着市场的不断扩大和用户的需求不断深化，如何在现有网络条件下保证良好的用户感知，增强用户的忠诚度和黏性是市场提出的新要求。
在前期大规模建网阶段，为了提高网络建设速度和增强网络的灵活性，同时降低建网的成本，利用了大量的射频拉远设备进行分布式组网，在BTS的基带单元和远端射频单元(RRU)之间引入了大量的光传输链路，因此，在光传输链路质量波动和设备软硬件故障不可避免的情况下，研究在不同的传输光功率下，射频拉远业务所受到的影响就显得十分重要，这也为制定相应的预警规则，使网络能够提供良好的用户感知夯实基础。
二、设备原理分析
目前，移动网络大量使用分布式基站架构，RRU(射频拉远模块)和BBU(基带处理单元)之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案，可以很好地解决大型场馆的室内覆盖和偏远地区覆盖问题。
射频拉远技术是将基站分成近端机即无线基带控制(Radio Server)和远端机即RRU两部分，二者之间通过光纤连接，其接口是基于开放式CPRI或IR接口，可以稳定地与主流厂商的设备进行连接。BBU可以安装在合适的机房位置，RRU安装在天线端，这样，将以前基站模块的一部分分离出来，通过将BBU与RRU分离，可以将烦琐的维护工作简化到BBU端，一个BBU可以连接几个RRU，既节省空间，又降低设置成本，提高组网效率。同时，连接二者之间的接口采用光纤，损耗少。射频拉远是将基带信号转成光信号传送，在远端放大。直放站就是将无线信号转成光信号传送。区别就是直放站会将噪声同时放大，而射频拉远则不会。
室内分布系统中主要是信源不同，信源主要包括宏基站、微基站、拉远型基站和直放站四种。
宏蜂窝信源：主要应用在话务量高、覆盖区域大具备机房条件的高档写字楼j大型商场、星级酒店、奥运体育场馆等重要建筑物。
微蜂窝信源：主要应用在中等话务量、中小型建筑物。
拉远型信源：为大容量基站，主要应用在话务量较高的写字楼、商场、酒店等重要建筑物，尤其适合建筑群的覆盖。
直放机信源：主要应用在覆盖区域分散的小区，补盲覆盖的电梯、地下室等场所。
由于3G网络工作在2000MHz频段，电波的传播损耗比2G频段大，信号穿透能力比2G频段弱，而且3G的高速数据业务需要更强的信号强度和信号质量，单靠室外宏基站解决室内覆盖已不能满足要求，在高层建筑的低层深处、地下车库常常存在局部盲区，通常需要建设有源和无源的室内分布系统。通常大型建筑物内部的层间有楼板，房间有墙壁，室内与室内用户之间有空间分割，BBU+RRU多通道方案就是利用这一特性。对于超过10万平方米的大型体育场馆，可将看台划分为几个小区，每个小区设置几个通道，每个通道对应一面板状天线。通常室内分布系统采用电缆的分布方式，而BBU+RRU方案则采用光纤传输的分布方式。基带BBU集中放置在机房，RRU可安装至楼层，BBU与RRU之间采用光纤传输，RRU再通过同轴电缆及功分器(耦合器)等连接至天线，即主干采用光纤，支路采用同轴电缆。在组网初期，偏远山区都是通过光纤直放站或者高山站来覆盖的，有了BBU+RRU多通道方案之后，偏远山区可以利用电信接入网内良好的动力环境，保证基站基带部分有个良好的运行环境，然后通过光纤把射频拉远模块拉到需要覆盖的区域，加装相应的天馈系统就可以实现农村覆盖了，如果条件允许的话可以给RRU安装简单的动力配套设备。
对于下行方向：光纤从BBU直接连到RRU, BBU和RRU之间传输的是基带数字信号，基站可以控制某个用户的信号从指定的RRU通道发射出去，这样可以大大降低对本小区其他通道上用户的干扰。对于上行方向：用户手机信号被距离最近的通道收到，然后从这个通道经过光纤传到基站，这样也可以大大降低不同通道上用户之间的干扰。BBU+RRU方案对于容量配置非常灵活，可按容量需求，在不改变RRU和室内分布系统的前提下，通过配置BBU来支持每通道的扩容。
该方案具有下列特点：独特的多通道算法实现空间隔离，可以降低干扰;覆盖和容量可独立规划;降低对干线放大器的依赖;基带容量可实现共享，扩容能力大;光纤无损耗，主干布放简便，RRU部署灵活。缺点是需增加光电转换单元，且光纤较容易损坏，需要采用铠装，cdma2000为频分双工(FDD)。
1. 射频拉远设备在网络中的位置
如图1所示，RRU是独立的射频处理单元，它位于移动台和基带处理单元之间，在网络中起着承上启下的作用，通过Um接口完成用户设备的接入和无线链路传输功能，通过光接口与BBU相连，上报测量信息，发送系统信息广播，配合BBU完成整个无线基站的功能，为系统提供灵活的覆盖方式。
2. RRU对外接口
中兴通讯ZXSDR R8860型RRU机架的外部接口见表1。
3. RRU组网方式
目前，中兴通讯公司提供RRU设备可以实现星型组网和链型组网两种不同的方式。其中，星型组网方式采用点到点的连接方式，基带部分引出的光纤数等于射频站的总数，光纤数相对较多但可靠性较高;链型组网方式引出的光纤数量较少，可靠性也相对较低。如图2所示。
三、测试过程及结果
由于无线环境无比复杂多变，为了保证实验过程中无线环境的尽可能平稳，从而提高实验结果的可信度，本实验选择了室外只有一个基站单PN覆盖的孤岛站点附近，在一个信号纯净的实验环境中，保证测试终端接收单一导频的情况下，通过物理手段调整RRU接收来自BBU的光功率，测试出在不同的光功率下该RRU提供的语音和数据业务的质量，以及该设备能够处理的最高和最低光功率极限值(以设备出现“为探测到RTR”告警为依据)。
1. 在光功率渐变时业务质量情况
光功率计测试实验BBU光口光功率为-7.32dBm，光纤传输质量优秀，实验环境良好。本实验是通过在BBU与RRU之间接入光衰减设备，通过该衰减设备来调节RRU接收到的光功率，其中光衰减设备对光功率的损耗为3.31dB，原理图见图3。
2. 效果对比
通过调节光功率衰减器，使得RRU接收到的功率不断变化，在不同光功率下对现网业务质量进行了详细的测试对比，对比结果如图4～图7。
在上述光功率调整的过程中，BBU和RRU设备始终没有产生告警，也就是说，在光功率恶化到已经影响到现网业务质量的时候，设备并没有相关的告警出现。另外需要说明的是，由于本次实验中使用的光功率计以及光衰调整设备不属于实验专用设备，在数据的精准度方面有值得商榷的地方，但是总体的方向或者趋势是可靠的。
3. 设备告警机制
根据中兴通讯公司产品的介绍，其RRU射频拉远设备对光传输质量的要求较低，相应的告警机制除了光功率超出门限后的“未探测到RTR”告警之外，再也没有任何传输相关的告警。根据使用不同光模块，使用能测试1310nm和1550nm光强的任何测试仪测试BBU和RRU接收端的光强，要求如下：
⊙10km光模块的接收光功率允许的范围是-3dBm～-18dBm，发射光功率是-5dBm～-10dBm。
⊙40km的光模块的接收光功率允许的范围是-3dBm～-20d Bm，发射光功率是0d Bm～-5d Bm。
⊙80km的光模块的接收光功率允许的范围是-3dBm～-20d Bm，发射光功率是2d Bm～0d Bm。
四、结束语
本次使用的是10km光模块，测试了RRU接收光功率从-10.63dBm逐步降低至-17.63dBm的过程中业务所受到的影响。通过对不同光功率下射频拉远业务的测试，从1X-ECIO, 1X-FFER, 1X-RX, 1X-TX, 3G-DRC, 3G-EV_RX和3G-SINR等指标的对比分析得知，随着光功率的逐渐下降，这些指标先后会受到不同程度的影响，因为本次测试涉及的光功率调整只是前向功率的调整，反向的光功率在整个实验过程中没有进行调整，故此次测试前向业务受到的影响最为明显。
总之，光功率的下降会直接影响到现网的业务质量，而相关的基带单元以及射频拉远设备没能及时的给出相应的告警提示。
参考文献