TD分布式基站技术探讨

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，从而降低建设维护成本、提高效率。

一、 分布式基站对运营商的意义

随着语音业务容量的增加和高速数据业务的开展，为了提供更大的语音容量和更高的数据带宽，大部分传统移动通信运营商面临着在已有2G网络上如何建设3G网络的问题。

已有2G网络的基站设备一般不具备直接升级支持3G业务的能力，因此，建设3G网络需要额外增加新的基站设备。如何为这些增加的基站设备选择站址并找到合适的安装空间，就是运营商面临的一个重要问题。对完全没有站址资源的新兴运营商而言，由于要进行全新的站址规划和选择，这个问题则更加突出。
据调查，大部分运营商都面临着站址选择困难和机房空间紧张的问题。无论是与其他移动通信系统共站还是新建，在城市里符合要求的可用机房储备都非常有限。如何尽量节省安装空间，灵活地适应各种不同的安装场景，是对3G基站设备提出的重要需求。同时，环保意识逐渐深入人心，人们对电磁辐射的问题越来越重视，寻找天面的工作也越来越困难。

因此，如何降低机房和天面要求，减少配套投资将是网络建设中各界关注的焦点。根据中国移动TD-SCDMA一期建网的基站数目和每平方公里基站数来推算，TD要实现良好的网络覆盖，其基站总数将超过2G基站数。不仅数量庞大，还由于共站址等方面的约束，3G站址的选择和获取难度之大超出想象。有关资料显示，中国移动在其TD-SCDMA网络的建设中80%采用了分布式基站，在很大程度上化解了这一尖锐矛盾。

从业务发展形式上看，数据业务将是3G的特征业务，而且数据业务占用的带宽是话音业务的几十甚至上百倍。3G为终端用户提供了许多新的业务，包括视频电话、视频流、游戏、MMS、E-mail、Web等，相比室外用户而言，室内静止用户更有可能使用3G丰富多彩的数据业务，这些新业务更容易在室内应用，因此室内热点地区需要的系统容量可能是室外的上百倍。这就要求覆盖方案更加灵活多样，以适应3G业务的发展。对新兴业务，由于发射功率大、网络密度大，运营商利用分布式基站可以为对带宽需求较大的数据业务提供更好的硬件平台。随着中国3G网络建设进入高速发展期，运营商对其网络快速、灵活、低成本部署的要求，也使得移动分布式基站作为一种新的基站模式逐渐成为建网的趋势和主流。

目前建设3G网络还有一个制式选择的问题，目前国际主流的3G制式有3种（CDMA2000/WCDMA/TD-SCDMA），每一种3G制式又有不同的阶段版本（如：CDMA2000的EV-DO Rel.0/Rev.A/Rev.B）。对3G的制式，大部分运营商已经有了明确的选择，但对于3G向未来4G（UMB/LTE/WIMAX）的演进路线以及演进的中间版本（如EV-DO Rev.B），仍处于观望之中。在这种情况下，运营商投资建设3G网络就需要考虑这个网络将来如何演进的问题，希望一旦确定后续的4G路线，能够以最小的代价把3G网络升级为4G网络，而不用完全重新建设。这就要求现有3G网络的基站设备具备升级支持运营商选定的4G制式的能力，从而可以更好地保护运营商在现有3G网络上的投资。LTE属于后3G的发展演进方向，其成熟还需要一定的时间。在考虑现有网络向LTE演进时，对BBU/RRU的要求主要侧重于对运营商硬件投资的保护，尽可能的做到平台共享。目前业界的主流方式是通过SDR(软件无线电)技术及通用硬件平台，以在现有2G/3G设备上安装LTE软件模块的方式，平滑演进到LTE。采用分布式基站技术将有利于运营商在移动通信技术演进过程中充分保护已有投资。

二、TD分布式基站的概念、内容

分布式基站把传统的宏基站设备按照功能划分为两个功能模块，其中把基站的基带、主控、传输、时钟等功能集成在一个称为基带单元BBU (Base Band Unit)的模块上，基带单元体积小、安装位置非常灵活；把收发信机、功放等中射频集成在另外一个称为远端射频模块上，射频单元RRU (Remote Radio Unit)安装在天线端。射频单元与基带单元之间通过光纤连接，形成全新的分布式基站解决方案。
以TD-SCDMA为例，传统方式的基站在Node B和智能天线间需用多根电缆连接。电缆成本很高，传输损耗大、距离短，且电缆本身笨重，特别是在楼宇内部，施工困难，如图1所示。分布式基站方案是一种无机房或机房位置不理想的情况下，经济快速的无线网络建设方案，受到全球设备商巨头爱立信、诺基亚的效仿，获得全球著名移动运营商Vodafone、Orange等的规模应用。分布式基站最早出现在3G的另外两种制式--WCDMA和CDMA2000中，但是真正将其发扬光大的却是TD。由于TD基站采用智能天线技术，对路径的功率衰减更敏感，所以TD基站非常适合分布式架构。

图1 TD-SCDMA传统式基站构成


在分布式基站的构成中，BBU是一种基带处理设备，主要完成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Node B系统的工作状态监控和告警信息上报功能。其中所有基带功能单元作为一个基带池，通过配置，每个基带处理模块可以处理不同载扇的数据。在容量需求较大的地区，只通过在BBU增加基带板即可实现容量的增加。这样，一方面可以降低成本，另一方面可以为组网提供充分的灵活性，解决3G网络容量差异大的问题。

　　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。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。

在TD-SCDMA分布式基站工作中，RRU上行链路将接收到的BBU的基带信号进行成形滤波、削峰、数字预失真等处理后变频到中频，然后通过模拟方式进一步变频到射频，通过功放后发射；RRU的下行链路则将接收的终端信号经过选频放大后变频到中频和基带，再通过光接口传给BBU。通过使用削峰等数字信号处理技术，大大提高了TD-SCDMA功放效率，可大幅度降低单机成本。同时，由于RRU体积小，重量轻，可以在室外安装，光纤可以直接铺设到塔顶，由机房到天面的连接由1根光缆代替了原来的28根馈线，施工更加简便、快捷；机房选取不受限制，机房可以位于大楼的底层；光纤的铺设对机房及周边环境的影响也更小。因此，分布式基站的应用可以有效解决机房和天面选址困难以及网络建设难度大等问题。