幾種分布式基站技術在小區(qū)覆蓋優(yōu)化中的應用

卓秀欽

摘 要：從居民小區(qū)無線信號覆蓋狀況出發(fā)，通過對BBU+RRU、數字光纖直放站和數字光纖分布系統技術特點分析和研究，總結各種技術在小區(qū)覆蓋優(yōu)化中的應用特色。

關鍵詞：小區(qū)覆蓋；BBU+RRU；直放站；分布系統

1 目前小區(qū)覆蓋存在的問題

隨著經濟的發(fā)展，城市及城市邊緣住宅小區(qū)不斷涌現，對于這些新建小區(qū)，首先考慮建設宏基站完成小區(qū)覆蓋。但是與原有居民小區(qū)相同，小區(qū)建筑樓群密集度高，樓層相對較高，建筑穿透損耗大。3G、4G蜂窩移動通信系統工作頻段接近于2.1GHz，電波工作頻率越高，直射能力越強，繞過障礙物的能力越弱，因此小區(qū)中這些頻段的信號在傳輸過程中受到建筑物的阻擋等造成較大的多徑衰落和損耗，導致小區(qū)覆蓋中存在不少遮擋陰影區(qū)、弱信號區(qū)和干擾，嚴重影響用戶對移動網絡的體驗，尤其是數據業(yè)務需求激增的情況下，因此小區(qū)覆蓋優(yōu)化面臨著很大的挑戰(zhàn)。

三網融合中為視頻、數據等高速率業(yè)務提供寬帶接入技術也在不斷發(fā)展，“最后一公里”小區(qū)寬帶接入網技術中EPON（以太網無源光網絡）建設方案日趨成熟，基本完成FTTB（光纖到大樓）的建設，小區(qū)覆蓋優(yōu)化中如何融合多種制式、多種業(yè)務接入，充分利用現有的資源、避免重復布線，已迫在眉睫。文章從BBU（基帶處理單元）+RRU（射頻遠端單元）入手分析各種數字光分布系統在小區(qū)覆蓋中的應用。

2 BBU+RRU

2.1 RRU近天線端安裝覆蓋方式

RRU近天線端安裝是指直接在天線所在的鐵塔頂部平臺或樓頂靠近天線處安裝RRU，從RRU設備機頂開始，經過跳線進入天線，基本實現全光纖傳輸。而傳統方式中RRU設備要經過一段長度7/8時饋線（前后經過跳線）進入天線。與塔頂放大器一樣，RRU近天線端安裝可以改善系統的噪聲系數和接收靈敏度，同時由于消除7/8時饋線的饋線損耗，可以降低功放電路輸出功率要求，從而改善覆蓋性能和降低整機功耗。隨著微小型基站不斷開發(fā)和投入，選擇隱蔽性好的RRU+美化天線一體機將是較好的選擇。

RRU拉遠技術可以方便的利用基帶資源池實現本地和遠端多天線分布系統覆蓋，可應用于小區(qū)室內外覆蓋，在狹長地形區(qū)域也可通過功分器實現小區(qū)分裂增加覆蓋范圍。

RRU可以直接由BBU供電，考慮到直流供電存在壓降分配問題，RRU拉遠距離將會受到限制，一般為100～200米。對于交流供電的RRU，不存在壓降問題，其拉遠距離主要受設備所采用的光模塊的傳輸距離限制。

2.2 RRU級聯

RRU除了接收上級設備（BBU3900或宏基站）送來的下行基帶信號，還具備轉發(fā)級聯RRU信號。為了保證小區(qū)良好覆蓋，避免頻繁切換對網絡性能的影響，分布式基站RRU與BBU之間支持星型、鏈型、樹型組網方式，工程上多應用星型和鏈型組網方式。考慮到小區(qū)覆蓋的特點，RRU級聯連接一般都設置為多RRU共小區(qū)，這種組網方式多應用于地形受限遠近區(qū)域不能兼顧、大樓阻擋導致局部弱覆蓋以及天面不規(guī)則導致的扇區(qū)空洞等補充覆蓋的區(qū)域，以及借助監(jiān)控桿等立桿裝置彌補小區(qū)道路沿線弱信號和盲點，另外在室分覆蓋資源比較充裕的場景，利用室分外引透過玻璃直接向外提供多RRU共小區(qū)覆蓋。多RRU共小區(qū)有點類似功分小區(qū)分裂，但是減少了功分的損耗，可以起到擴大覆蓋范圍，但容量也不能得到提升。

由于每個RRU上行均有射頻放大器，鏈型組網中必須考慮每個RRU的上行因存在射頻放大單元引入的底部噪聲及其外部干擾噪聲。采用多RRU共小區(qū)組網時，下行方向全小區(qū)發(fā)射，所有扇區(qū)的發(fā)射信號相同，上行方向上分RRU扇區(qū)接收后分別送入BBU，BBU對接收到的各個RRU信號由兩種處理方式，一種是通過不同的通道傳輸到BBU，在BBU前端單元電路分別解調各個RRU信號，再將解調的信號進行合并，由于是基帶信號合并，因此不存在底噪疊加的問題。另一種是將多個RRU的信號通過相同的通道疊加之后再送到BBU進行處理，即將射頻信號直接線性疊加送給基帶處理，由于是射頻信號合并，因此會引起B(yǎng)BU底噪抬高。如WCDMA系統中3.84MHz帶寬上接收到的RTWP（寬帶接收總功率）=-106dBm，級聯n級RRU后，RTWP=（-106+10lgn）dBm，n為共小區(qū)級聯RRU個數，相比可以看出，系統底噪抬高了10lgn（dB）。從以上分析可知1個BBU帶多個RRU時，容量并不增加，信噪比反而有所惡化，因此工程上要求級聯級數不超過4級。

3 數字光纖直放站

數字光纖直放站對信號覆蓋的方式，同以往模擬直放站類似，可通過光纖直連一對多（一個近端加多個遠端）分布式覆蓋使用。以1個BBU+1個RRU為信號源，數字光纖直放站作為無線延伸覆蓋，實現小區(qū)中無線信號覆蓋。其工作原理不同于以往的模擬光纖直放站，近端機將從RRU耦合基站下行RF信號，經變頻處理變?yōu)橹蓄l信號，再通過模數轉換后通過光纖拉遠進行傳輸。相對于模擬光纖直放站，由于實現數字中頻信號傳輸，系統中一般只考慮由模數轉換電路引入的量化噪聲。隨著生產工藝不斷創(chuàng)新和改進，數字光纖直放站具有上行噪聲抑制功能，其上行底噪聲的引入小到可以忽略不計。

數字光纖直放站遠端機選址靈活，組網方便，使用與小區(qū)室內外深度覆蓋。目前，利用遠端機出來的信號用二功分分成兩路，數字光纖直放站可以實現一對十六，可以實現較長距離覆蓋，這種數字拉遠分布式技術可以為運營商節(jié)約建網成本和節(jié)省建網時間。

4 數字光纖分布系統

光纖傳輸介質具有寬頻帶、高速率、低損耗特性而逐漸廣泛應用于各種網絡傳輸。隨著IP傳輸技術的推進，各種網絡的融合也是一大課題，數字光纖分布系統融合了移動網絡和寬帶接入技術，其設計思路是采用數字化傳輸技術與微功率的遠端無線單元有機結合，減少覆蓋的“粒度”，實現無線信號低損耗傳輸與有效輻射，系統由接入控制單元、近端擴展單元、遠端射頻單元組成，以全數字化的方式支持2G、3G、4G蜂窩移動系統、WLAN（無線局域網）、固網寬帶等多制式系統、多業(yè)務接入。擴展部分與遠端部分可以使用光纖或網線，實現手機、WLAN AP（WLAN接入點）、微型天饋系統和計算機等終端設備接入。

接入單元支持數字噪聲抑制技術，對系統底噪的影響可以忽略不計。擴展單元與WLAN交換機相連實現WLAN和固網寬帶，近端擴展單元、遠端射頻單元與寬帶接入網EPON中ONU一樣，可以在樓道、墻角等處安裝，多點布放，有效實現特殊場景良好覆蓋，多用于隱蔽性要求高、無法滿足覆蓋要求的場景。遠端射頻單元可以通過網線從近端單元中取電，降低了取電難度，使用方便，但拉遠距離受限于100米。

5 結束語

現有覆蓋條件下小區(qū)信號復雜且獨立，小區(qū)無線信號要求滿足目標覆蓋的前提下，盡量控制因為無線信號反射等對相鄰基站覆蓋構成的干擾。上述三種分布式技術在拉遠距離、噪聲抑制方面各有優(yōu)缺點，但在實現小區(qū)覆蓋中都具有一定的優(yōu)勢，選址相對容易，快速建網，能充分利用現有資源。隨著三網融合的推進，光纖已成為主流的廣泛使用的傳輸介質，以光纖為主的分布系統將發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

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