TD-SCDMA分布式基站技术研究

TD-SCDMA分布式基站技术研究

 

TD-SCDMA分布式基站在施工和网络部署上的种种优势将为加快TD网络化进程、提高网络质量、实现室内外一体化覆盖起到巨大的推动作用。

随着移动通信技术的发展，基站技术正经历着由模拟向数字，从窄带到宽带，并向着标准化和模块化的趋势演进。分布式基站结构的核心概念就是把传统宏基站基带处理单元（BBU）和射频处理单元（RRU）分离，二者通过光纤相连。在网络部署时，将基带处理单元与核心网、无线网络控制设备集中在机房内，通过光纤与规划站点上部署的射频拉远单元进行连接，完成网络覆盖。

随着3G牌照的发放，中国移动2009年三期招标将投资588亿元，新建TD-SCDMA基站约6万个，此举将使TD-SCDMA网络基站总数超过8万个，网络将覆盖238个地级城市的业务热点区，占全国地级城市数量的70％以上，其中东部地区的地市将实现全覆盖。而TD-SCDMA分布式基站在施工和网络部署上的种种优势，必将为加快TD-SCDMA网络化进程、提高网络质量、实现室内外一体化覆盖起到巨大的推动作用。

分布式基站接口标准现状

目前，国际上有两个联盟针对WCDMA分布式基站制定了接口标准：2002年10月，诺基亚、LG、三星等宣布成立OBSAI(开放式基站结构同盟)，旨在规范无线基站结构和内部接口；2003年6月，爱立信、华为和西门子等联合成立CPRI(通用公共无线接口组织)，主要制定基站关键内部接口的通用标准。随着3G牌照的发放，作为中国自主知识产权的3G技术，TD-SCDMA由于受3G系统频率以及智能天线技术的使用等因素的影响，决定了其基站也势必要把基带单元BBU和射频单元RRU分开。为此，由中国移动和信息产业部电信研究院牵头，各大设备商参与起草了《2GHzTD-SCDMA分布式基站系列标准》，该标准首次将TD-SCDMA基站的基带单元和射频单元完全分开，并将接口Ir开放，它将为分布式基站规模网络建设和产业化进程带来极大的推动作用。

分布式基站结构及接口

TD-SCDMA分布式基站的结构如图1所示。

基带单元(BBU)主要用来完成Uu接口的基带处理功能（编码、复用、调制和扩频等）、RNC的Iub接口功能、信令处理、本地和远程操作维护功能，以及NodeB系统的工作状态监控和告警信息上报功能。

射频拉远单元(RRU)分为4个大模块：中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块。数字中频模块用于光传输的调制解调、数字上下变频、A/D转换等；收发信机模块完成中频信号到射频信号的变换；再经过功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去。

BBU和RRU之间按照Ir接口协议通过光纤连接，完成基带数据的传输。Ir接口协议支持星型连接、链形连接和环形连接等网络拓扑结构，使BBU+RRU更能灵活地组网，也为TD-SCDMA网络室内外一体化部署提供了有力的支持。Ir接口定义了层一和层二协议来支持用户层的数据传输，BBU和RRU单元间同步等控制信息的发送和接收。

用户层的消息是以IQ数据方式发送的，不同天线载波（Antenna&Carrier）的IQ数据按照Ir接口协议规定的帧结构格式组合后，完成8B/10B编码和串并转换，通过光传输通道高速串行传输。

Ir接口协议支持两种传输线速率：1228.8Mbit/s下最多支持24个天线载波（AxC），2457.6Mbit/s下最多支持48个天线载波。Ir支持Ethernet协议来传输控制信息C&M数据，利用TCP协议获取IP，该IP地址由BBU自行分配，除此之外还需要传送厂商的特殊信息。

此外，TD-SCDMA标准的帧结构特点决定了Ir协议可以允许C&M数据和IQ数据分时传送。下行的C&M数据在处于下行数据帧中GP时隙数据之后，数据总宽度为800us；上行的C&M数据在上行数据帧中的GP时隙数据之前，数据总宽度为750us。IQ数据在RRU实现对齐。

分布式基站网络部署特点

分布式基站在网络部署中有以下特点。

降低网络建设和运维成本。相对于传统的宏基站，分布式基站解决了多馈线的问题，大大降低了工程施工难度，节约了施工时间。根据欧洲运营商的经验，如果全网采用分布式基站，可以节约成本30%左右。

降低了机房、站址的要求。传统的建网方式，由于存在馈线损耗，机房和塔顶天线要求比较严格，运营商不得不花费大量时间和费用在机房的租用方面，而且大量理想站点机房因为要远离住宅而无法获得，拖延了网络的建设速度。分布式采用光纤传输，线缆少，损耗低，基带处理单元（BBU）可以集中放置在可获得的中心机房中，或者楼道、电梯间以及地下室内，大大降低了对机房面积和位置的要求。

节能减排。分布式基站采用高效率功放，减少了空调等其它配套设施的功耗，连接两端的接口采用光纤，损耗小，可大幅度降低电力消耗，在国家大力提倡节能减排的今天，这点显得尤为珍贵。

共享资源调度和调配。分布式基站将繁琐的维护工作简化到了基带处理部分，一个基带处理单元可以以不同的方式连接多个射频拉远处理单元，实现RRU之间的资源调度和调配，节省了成本，同时也提高了组网的效率。

降低厂家研发成本。基站内部Ir接口的标准化，将使得众多第三方模块厂家可以同基站的数字接口互联，不但可以降低研发成本，同时可以实现多个厂家设备的互通互联，提高了通用性和灵活性，也降低了运营商的采购和组网成本。

正是由于以上特点，TD-SCDMA可以完成室内室外一体化全覆盖，极大推动TD-SCDMA系统网络的建设进度。

针对分布式基站，泰尔实验室的工作主要包括对BBU和RRU的单独测试，以及对Ir接口协议流程及互联互通的测试。目前基本上完成了测试系统的构建，测试RRU的下行中射频信号处理性能，验证发射机性能，包括频谱发射模板、功率、杂散、邻道抑制等。此外泰尔实验室还对RRU的上行数据解调性能，主要验证接收机性能，包括静态灵敏度、阻塞、多径信道下的误码率等进行测试工作。