在TD-SCDMA系统中,智能天线是一项极其关键的技术。在下行方向,通过智能天线可以将不同天线阵元的功率通过波束赋形,以比较窄的波束向目标用户发送,增加目标用户的有效接收功率,同时有效减少对系统中其他用户的干扰;在上行方向,通过不同阵元联合空间滤波,可以有效地增加对目标用户功率的接收,同时抑制其他干扰信号。目前为止,大部分实际网络建设采用的是8阵元智能天线。
在智能天线显著提高系统性能的同时,也带来了一些问题。TD-SCDMA基站室内单元和室外单元馈缆过多,智能天线体积偏大,这些因素对TD网络建设造成了较大的负面影响。
针对这些问题,中国普天创新性地提出BBU+RRU6阵元智能天线覆盖解决方案,有效解决了TD-SCDMA移动通信网络建设中面临的各种难题。
中国普天BBU+RRU 6阵元智能天线覆盖解决方案
在BBU+RRU6阵元智能天线覆盖解决方案中,BBU主要完成基带处理等功能,RRU主要完成中频和射频处理等功能。两者通过光纤连接,传输基带信号。在RRU部分,对于典型的室外覆盖,采用6阵元智能天线。
BBU+RRU 结构图如下:

BBU+RRU构成传统意义上的完整基站。其中,BBU主要实现的功能为:主控、时钟、基带处理和IUB接口处理等;RRU主要实现的功能为:数字中频、收发信机、功放和低噪放等。
BBU+RRU与传统基站相比较的优势
与传统基站相比较,BBU+RRU具有如下优势:
1.节约站址资源
如前所述,在BBU+RRU解决方案中,基带处理资源集中在BBU,可以和RNC等中心机房集中放置。不同小区或扇区的覆盖,采用从BBU分别拉出足够的RRU来完成。RRU体积小,不需要站址资源。
2.减少室内单元和室外单元馈缆连接数量
BBU+RRU采用光纤连接,而在传统基站中,TD-SCDMA基站由于采用智能天线,每个扇区有9根射频电缆(8根智能天线,外加一根校准线)。加上馈电及相关的控制信号线,每个小区室外单元和室内单元之间将有超过10根以上的馈线。如果一个基站按照三扇区考虑,则有超过30根以上的馈线,工程量非常巨大。
3.组网灵活
采用BBU+RRU方式,可以灵活地进行网络部署,大大加快网络建设速度。
4.扩容、补盲及解决热点地区覆盖不用增加站址
在扩容过程中,可以通过增加BBU基带处理能力实现平滑扩容。
在密集城区环境中,对盲区可以通过增加RRU的方式,快速实现补盲的功能。同时,可以考虑将盲区和临近区域配置成同一个小区,从而减少切换。
对于热点地区,可以通过增加RRU的方式,快速解决热点地区覆盖。通过新增加RRU和将其他RRU配置成不同的小区,实现小区分裂,满足热点地区容量需求,而不需要重新增加基站站址。
8阵元智能天线和6阵元智能天线比较
在实际网络建设和运维过程中,8阵元由于天线尺寸等原因引出了一系列问题。主要体现在:对安装站点天面要求高、工程施工困难、站址协调困难等。
从理论上而言,智能天线从8阵元演变为6阵元,在波束赋形方面会有1.25dB的损失。在覆盖受限的场景下,该损失需要考虑如何进行补偿,否则覆盖会缩小。在容量受限的场景下,该损失对系统的影响可以不用考虑。典型密集城区是典型的容量受限场景,郊区和农村地方则为典型的覆盖受限场景。
中国普天针对6阵元智能天线算法进行了优化,使得6阵元在应用于郊区和农村时,覆盖距离可以达到和8阵元接近的水平。由于运算复杂度的限制,8阵元没有进行类似6阵元智能天线算法的优化。
TD系统在8阵元智能天线的情况下,是码资源受限系统。在6阵元智能天线的正常情况下,同样是码资源受限系统。分别对8阵元、6阵元和4阵元进行仿真,结果如下图所示意:

结果显示:在6阵元和8阵元情况下,单小区支持的系统容量都能达到8个以上。考虑到在CDMA系统中,每个时隙最多只能支持8个语音用户。因此,采用6阵元和8阵元都不会造成系统容量的损失。
除了上述容量分析以外,中国普天对8阵元和6阵元的覆盖性能进行了现场测试。测试环境是选择典型农村环境,测试结果如下表:
|
测试项 |
掉话点(m) |
|
cs64k_6阵元_1 |
4507.75 |
|
cs64k_8阵元_1 |
4557.26 |
测试表明:在采用6阵元和8阵元的时候,掉话点距离非常接近,即6阵元和8阵元覆盖半径大致相同。
采用6阵元智能天线,相对于8阵元智能天线,可以带来工程要求和成本的显著降低。通过对目前天线厂家提供的6阵元和8阵元智能天线进行对比可以发现,采用6阵元智能天线时天线重量、天线体积、天线风阻能力都得到了明显的改善,成本得到了降低,工程施工和安装变得相对容易了许多。
中国普天BBU+RRU6阵元智能天线系统特点
中国普天BBU+RRU6阵元智能天线系统具有如下典型特点:
1.大容量BBU,满足各种场景组网容量需求。目前,中国普天系列化产品中,BBU最大容量为36载扇。
2.支持级联功能,最大支持5级级联,级联长度最大能达到40公里。
3.强大的多小区同频对消处理能力。
4.智能天线阵元的灵活配置能力,每个不同的阵元可以配置成不同的小区,也可以配置成相同的小区。这种灵活的配置,可以有效地解决不同场景下系统组网的容量和覆盖需求。
中国普天BBU+RRU 6阵元系统典型应用
室外宏覆盖
BBU+RRU6阵元智能天线系统,将在普天其他系列化基站的配合下,完成对密集城区、一般城区、郊区和农村等不同无线环境的覆盖和业务提供。
室外补盲
室外覆盖盲点对通信有重要影响,在当前移动通信网络建设中,特别是在城区,无线环境由于城市和经济建设的发展变得越来越复杂,单基站的无线信号往往不能对规划的区域形成全面、良好的覆盖,而将产生较多的覆盖盲区。在盲点区域通常没有容量需求,只需主要解决覆盖即可。
传统的网络建设通常采用直放站和微蜂窝来完成补盲。但在3G系统中,由于CDMA系统的自干扰特性,直放站在干扰的情况下控制较困难,其在3G网络建设中的应用场景越来越少。采用微蜂窝来进行补盲,也会对网络结构产生一定影响。
采用BBU+RRU,结合智能天线各个阵元灵活配置的特点,采用如下方案,可以很容易实现对这些盲区的覆盖。

在该方案中,RRU2实现补盲的功能,除了直接和BBU进行连接外,RRU2还可以通过RRU1进行级联。
另外,在部分情况下,也可以采用如下方案实现补盲:

热点地区覆盖
热点地区的典型特点是话务量高,需要单独设立小区来吸收话务。
针对热点地区的覆盖,通常采取如下方案来完成:

在该方案中,RRU2实现对热点地区覆盖,RRU2和RRU1属于不同小区。
高速公路BBU+RRU解决方案
高速公路是一种典型的线状无线环境,利用BBU+RRU强有力的级联功能,可以有效地解决此类无线场景的覆盖问题。

BBU+RRU多天线室内覆盖解决方案
在室内,智能天线不能使用,只能采用单天线。室内覆盖解决方案如下:

如图所示,RRU不同的智能天线阵元可以完成对不同室内区域的有效覆盖,不同的区域可以根据实际话务情况,配置成相同的小区或不同的小区。
在传统的室内覆盖解决方案中,通常是采用微蜂窝+干放+室内分布系统的方案。相对于传统方案,采用BBU+RRU解决室内覆盖具有如下优点:采用光纤连接BBU和RRU,施工方便快捷;RRU靠近天线端,因此减少了信号的传输损耗;采用BBU+RRU可以减少或者不使用干放,便于设备统一操作、维护和管理;BBU基带资源池共享,便于平滑升级和扩容。
目前,中国普天在TD-SCDMA系统产品开发方面,已经推出了能够满足各种不同应用的中频拉远基站、微基站、BBU+RRU、直放站等完备的系列化基站产品,为未来TD-SCDMA大规模正式商用网络建设做好了充分的准备。
(人民邮电报)