基于拉远技术的TD－SCDMA系统

杨 娜，晋会杰

（河南省商丘工学院，河南 商丘476000）

1 现 状

由于现实存在的各种复杂的地理环境，在大规模网络建设时，客观上要求提供更加灵活的基站部署方式。如城区中高楼林立、树木较多，通信环境极为复杂，通信密度很高，为实现一定的通信指标，城区中每个基站的覆盖范围相对较小。通常TD－SCDMA宏基站的覆盖半径为1～3 km，在密集城区其覆盖半径会更小，而且在覆盖区域内可能还会存在很多阴影区域。覆盖半径的减小无疑大大增加了对基站数量的要求，这给城市大规模的站址选择、基站建设和工程施工带来了极大的挑战。为了解决上述问题，建设低成本、高容量、无缝覆盖、优质量的通信网络，采用拉远技术势在必行。拉远技术使无线设备部分单独进行远程设置，从而使室内处理单元和室外无线单元进行了分离，室内和室外单元之间通过电缆或光纤连接，大大增加了覆盖的距离。

2 拉远技术概述

采用拉远技术的基站由室内单元和室外单元构成，根据拉远技术传输信号的不同，目前拉远技术有基带拉远、中频拉远和射频拉远。下面分别进行介绍：

（1）基带拉远

如图1所示，基带拉远技术的室内单元对数字信号进行基带处理，处理后的信号经光电转换后变为光信号，直接由光纤拉远至天线，基站室外单元完成射频处理和信号放大功能。核心思想是将基带部分和射频部分分来，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。

图1 基带拉远示意图

（2）中频拉远

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。室内单元将数字基带信号转换成中频模拟信号，然后在中频输出接口处进行拉远。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，如图2所示。采用模拟中频传输技术，远端射频前端输出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。

（3）射频拉远

图2 中频拉远示意图

射频拉远是最早用于解决馈线问题的技术。如图3，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字转换，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。通过射频前端中的功放和低噪放来补偿由拉远而产生的线缆损耗。线缆中传输2 GHz的射频信号，使用9根1/2英寸或1/4英寸的电缆。

图3 射频拉远示意图

3 室外拉远技术的优缺点比较

在TD－SCDMA系统中采用了多阵元智能天线，每个天线需要一个功放单元，功放数量较多，不适合将功放集成在室内机架，同时考虑到尽可能降低馈线损耗及灵活选择机房，采用拉远技术是一种不错的选择。

射频拉远是射频发射机发射口通过高频电缆连接到发射天线这样一个连接过程，几乎所有的无线系统都可以具有这种技术。从目前来看，该技术相对比较成熟，射频拉远基站的组网性能、设备稳定性在TDSCDMA规模试验网中得到了大规模和长时间的使用，历经了充分的测试和验证，已经非常成熟。

中频拉远技术则是在射频拉远不能够满足在复杂地理环境下建网的情况下产生的，它所具有的电缆数量少、传输距离远、组网灵活、成本大幅降低等优点能够很好地解决射频拉远所遇到的问题，弥补了基站功能。但是中频拉远的拉远距离有限，不能够满足广域环境的需要。同时采用的同轴电缆会造成建网成本的提升，以及不便于基站部署后的调整和使用等，影响了其在建网中的推广。

基带（光纤）拉远一般认为是在中频拉远技术的基础上进行的改进，采用分布式覆盖方式，根据地理特征、客户分布和业务需求等因素的差异进行组网，满足室内室外的覆盖和容量要求，应用于各种场景。但是在基站部署中采用光纤拉远技术还存在如下问题：第一，产品集成度有待进一步提高。第二，光纤拉远技术大规模应用经验缺乏。第三，光纤拉远技术需要经过大规模试验的验证。第四，其他WCDMA系统中也存在的共性问题，即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。

由以上的分析可以看出：

（1）从技术成熟度来看，射频拉远基站的组网性能，设备稳定性都得到了很好的验证，射频拉远基站是初期最成熟的基站产品。

（2）从硬件成本来看中频拉远的前端成本和目前的塔放成本持平，而中频电缆的成本远低于射频电缆，所以整个基站系统的成本得到很大的降低。几代拉远基站采用光纤传输，光纤的成本低于电缆，且基带拉远可以实现多个基站共用一个机房，大大降低了整个系统的成本。

（3）从站址的选择来看，射频拉远和中频拉远使用电缆实现拉远，拉远距离有限，分别达60 m和300 m左右，只能实现本地拉远，即机房和天面在一个楼宇的拉远。基带拉远使用光纤进行拉远，传输距离一般在10 m～40 km，除了可以实现本地拉远外，也能实现远端拉远，即机房和天面不在同一个楼宇的拉远。因此，基带拉远站址选择更加灵活，基站机房数量进一步降低，在一定程度上降低了成本。

（4）从施工的难易程度来看，1个3载扇的TDSCDMA系统射频拉远需要31条线缆，中频拉远需要3根电缆，基带拉远只需一根光缆。相比而言，基带拉远的施工更加方便。

4 建网方式

综合三种拉远方式各自的优势和特点，移动运营商可以采用如下三种建网模式：模式一是在网络部署中全部采用基带（光纤）拉远方式；模式二是采用宏蜂窝“基站＋基带（光纤）”拉远基站混合组网方式；模式三是以宏蜂窝基站为主、基带（光纤）拉远基站为辅。

采用模式一可以实现快速建网，灵活调整网络结构，适用于用户规模不是很大，移动网络容量要求不是太大的城市部署，满足“薄”网络的部署要求。采用模式二可以实现网络容量、质量、覆盖的有效结合，适用于大多数城市，特别是大中型城市。采用模式三可以扩大覆盖面，减少维护工作量，适用于中小城市。因此与传统建网方式比较，拉远技术具有以下优点：

（1）机房选址不受限制，多个天馈可共用一个机房，节约了机房的建设成本。

（2）施工方便。BBU和RRU之间只需一根光纤连接，与传统的多根馈线相比，走线方便。RRU体积小、重量轻、安装方式灵活，施工简单。

（3）基带资源共享。BBU的基带池功能使得基带资源可以共享，节省了基带硬件成本。且RRU部分可以互相备份，提高了网络的容灾能力。

（4）特殊场景的应用，如铁路、地铁、高速公路的等高速环境下的应用。级联RRU间无需切换，克服了传统基站在高速环境下切换频繁而掉话等问题。

5 拉远技术的应用

拉远技术的出现解决了机房选址难的问题。同时，拉远技术以其固有的优势得到了广泛的应用。例如，大型场馆的话务特性比较特殊。首先，会产生突发大话务量，话务量的时间分布不均衡。其次，话务流动性强，话务量的物理区域分布不均衡。对于传统的室内覆盖系统，必须考虑各个区域单独的话务量峰值来配置容量，资源不能共享，在话务低的时候会造成载频闲置，引起资源浪费，另外大规模的人群流动会引起切换量的增加，消耗大量资源并容易引起掉话。拉远技术充分利用BBU的基带池功能，话务量相关地区实现基带共享，随着话务量的迁移实现灵活的话务调度，设备配置只需考虑各个区域的总话务量，满足了大型场馆会馆覆盖的特殊需求。

［1］ 周双阳，喻健勇，张云满.从自主创新探讨TD－SCDMA系统RRU和直放站技术的应用［J］.现代电信技术，2007，4：40－44.

［2］ 蒋年专.智能天线及其在TD－SCDMA中的应用［J］.通信技术，2003，5：59－61.

［3］ 彭木根，王文博.TD－SCDMA移动通信系统［M］，北京：机械工业出版社，2007.

［4］ 张明华，程光辉.大唐移动TD－SCDMA大容量拉远型宏基站—轻松实现TD无线完美覆盖［J］.数据通信，2007，1：9－11.