射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

陳春海，張 凱

京信通信技術(shù)（廣州）有限公司，廣東廣州 510530

射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

陳春海，張 凱

京信通信技術(shù)（廣州）有限公司，廣東廣州 510530

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)要取得進(jìn)一步的發(fā)展和進(jìn)步，其中很重要的一部分就是加強(qiáng)對(duì)射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的研究。本文對(duì)射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的研究背景進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，并說明射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的組成模塊及其作用，最后對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用和信息處理流程做出說明。

射頻拉遠(yuǎn)裝置；基站；設(shè)計(jì)及應(yīng)用

BBU(基帶單元)+RRU(射頻拉遠(yuǎn)單元)的多通道覆蓋方式在當(dāng)今的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中被廣泛地使用，這種方式能適應(yīng)當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的需求，其具備著很多的優(yōu)勢(shì)，但是在應(yīng)用的過程中也存在著一定的問題。對(duì)射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用進(jìn)行更深入的研究可以促進(jìn)RRU裝置的優(yōu)化，從而促進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和發(fā)展，具有很重要的意義。

1 簡(jiǎn)單介紹射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的研究背景

當(dāng)代社會(huì)是現(xiàn)代化的社會(huì)，科學(xué)技術(shù)在不斷地發(fā)展，人們的生活要求也越來越高，與此同時(shí)移動(dòng)通信業(yè)也不斷地發(fā)展，在發(fā)展的過程中面臨著很多的機(jī)遇也面臨著很多的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)在的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中面臨著一些問題，例如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的投入成本還很高、組網(wǎng)不方便、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)選址較為困難等，為了解決這些問題，當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)一般都會(huì)采用BBU(基帶單 元)+RRU(射頻拉遠(yuǎn)單元)的多通道覆蓋方式。目前來說，RRU與BBU之間是通過光纖進(jìn)行連接的，它們之間的分布方式是一對(duì)一或者是一對(duì)多。BBU+RRU結(jié)構(gòu)傳送下行信號(hào)的時(shí)候，RRU與BBU之間通過光纖進(jìn)行連接，并互相傳送基帶數(shù)字信號(hào)，這樣基站就可以對(duì)用戶信號(hào)的發(fā)射進(jìn)行控制。在BBU+RRU結(jié)構(gòu)中，對(duì)誤差的范圍有一定的要求，特別是各信號(hào)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)通道的幅度和相位一定要在系統(tǒng)允許的誤差范圍之內(nèi)。而各信號(hào)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)通道的幅度和相位會(huì)受到很多因素的影響，因此要保證系統(tǒng)誤差還在允許的誤差范圍之內(nèi)就要采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行校準(zhǔn)，對(duì)于目前來說一般都是使用一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的校準(zhǔn)通道開展校準(zhǔn)工作。面對(duì)目前通行移動(dòng)系統(tǒng)中的一系列問題，應(yīng)該進(jìn)行射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的研究工作，這樣就可以設(shè)計(jì)出更優(yōu)的RRU裝置。更好的方案和設(shè)計(jì)可以使整個(gè)系統(tǒng)的體積縮減，而大家都知道體積更小的裝置和系統(tǒng)更利于其本身的操作和運(yùn)用，并且更好的設(shè)計(jì)還能夠促進(jìn)整個(gè)硬件成本的大幅度的降低，這對(duì)于運(yùn)營(yíng)商和用戶都有很大的好處。

2 介紹射頻拉遠(yuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)及各部分功能

射頻拉遠(yuǎn)裝置由很多個(gè)不同的模塊構(gòu)成，這些模塊有：功放低噪放陣列模塊、濾波陣列模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、 數(shù)字中頻處理模塊以及射頻收發(fā)處理模塊，還有射頻拉遠(yuǎn)裝置功分合路器。不同的模塊在射頻拉遠(yuǎn)裝置中發(fā)揮著不同的作用，各個(gè)模塊之間根據(jù)特定的規(guī)則進(jìn)行連接，在信號(hào)的處理過程中發(fā)揮著特定的作用，各個(gè)模塊都不可或缺。功放低噪放陣列模塊的作用主要是對(duì)上行的信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大，而對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行功率放大的操作，不同的模塊的作用不同，而功放低噪放陣列模塊也在射頻拉遠(yuǎn)裝置的工作中發(fā)揮著非常重要的作用。

濾波陣列模塊的作用主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，濾波操作的作用是防止上行信號(hào)的噪聲干擾以及防止下行信號(hào)的發(fā)射雜散。光電轉(zhuǎn)換模塊的作用總的來說就是完成光信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)于上行方向上來說是將數(shù)字中頻傳送過來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)通過光纖等方式傳送給與該射頻拉遠(yuǎn)裝置相連接的上端BBU。與上行方向不同的是下行方向是將光纖傳輸過來的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳送給數(shù)字中頻處理模塊進(jìn)行處理，完成光信號(hào)的轉(zhuǎn)換工作。

數(shù)字中頻處理模塊對(duì)信號(hào)處理表現(xiàn)為對(duì)信號(hào)進(jìn)行變頻、數(shù)模轉(zhuǎn)換等一系列的操作，數(shù)字中頻處理模塊對(duì)射頻收發(fā)處理模塊接收的信號(hào)執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字下變頻等處理。而對(duì)電轉(zhuǎn)換模塊所發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字上變頻、數(shù)模轉(zhuǎn)換等操作和處理，在射頻拉遠(yuǎn)裝置的工作中發(fā)揮著重要的作用，是必不可少的一個(gè)部分。

射頻收發(fā)處理模塊主要包括分別位于各業(yè)務(wù)通道的下行鏈路上的射頻上變頻與放大器、位于上行鏈路上射頻下變頻與放大器、以及同時(shí)與這兩個(gè)放大器相連接的開關(guān)裝置。射頻收發(fā)處理模塊中的開關(guān)裝置發(fā)揮著重要的作用，它可以根據(jù)數(shù)字中頻處理模塊中相應(yīng)的控制信號(hào)決定與不同模塊之間的連接狀態(tài)，包括低噪放陣列模塊、功分合路器等。

3 關(guān)于射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的應(yīng)用介紹

3.1 介紹下行方向上的業(yè)務(wù)處理

在下行方向上首先由光電轉(zhuǎn)換模塊接收BBU經(jīng)由光纖傳輸過來的光信號(hào)，將該光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳送給數(shù)字中頻處理模塊； 將數(shù)據(jù)處理為基帶模擬信號(hào)或者中頻模擬信號(hào)。之后信號(hào)進(jìn)入射頻收發(fā)處理模塊進(jìn)行處理，執(zhí)行相應(yīng)的變頻放大工作，處理過的信號(hào)進(jìn)入功放低噪放陣列模塊的業(yè)務(wù)通道對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大操作。最后將信號(hào)發(fā)送給濾波陣列模塊，由濾波陣列模塊進(jìn)行濾波操作后，就可以將信號(hào)發(fā)送給天線，完成下行方向上的處理。

3.2 介紹上行方向上的業(yè)務(wù)處理

在上行方向上則是由功放低噪放陣列模塊中的業(yè)務(wù)信道接收濾波陣列模塊的業(yè)務(wù)通道中的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行低噪聲放大操作后得到射頻信號(hào)，并向射頻收發(fā)處理模塊中的業(yè)務(wù)通道發(fā)送。信號(hào)在這個(gè)模塊中進(jìn)行放大及下變頻操作后進(jìn)入數(shù)字中頻處理模塊的業(yè)務(wù)通道，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳送給光電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行處理，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)之后就可以通過光纖傳送給BBU完成上行業(yè)務(wù)的處理。

3.3 介紹下行校準(zhǔn)的流程

在下行校準(zhǔn)之中數(shù)字中頻處理模塊向下向各業(yè)務(wù)通道發(fā)送包含了下行校準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換等操作后轉(zhuǎn)換為模擬中頻信號(hào)或者模擬基帶信號(hào)，處理過得信號(hào)進(jìn)行上變頻放大操作，變?yōu)樯漕l信號(hào)。這個(gè)時(shí)候各業(yè)務(wù)通道的開關(guān)切換到下行方向上，此時(shí)射頻信號(hào)就會(huì)通過各自的開關(guān)進(jìn)入到功放低噪放陣列模塊中，在此模塊中信號(hào)的功率會(huì)被放大，被放大的信號(hào)經(jīng)過濾波器后送入天線之中。天線接收到信號(hào)之后，會(huì)將這些信號(hào)與預(yù)存的信號(hào)進(jìn)行耦合，信號(hào)耦合之后就會(huì)通過功分合路器進(jìn)入相應(yīng)的校準(zhǔn)通道。與此同時(shí)，功分合路器所接收到的射頻信號(hào)經(jīng)過放大器和下變頻混頻器處理后產(chǎn)生模擬中頻信號(hào)或者模擬基帶信號(hào)，饋入到數(shù)字中頻處理模塊中對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)通道。模擬中頻信號(hào)或者模擬基帶信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)的處理之后變成數(shù)字中頻信號(hào)，這樣就完成了信息的采集和處理工作，當(dāng)然了這個(gè)過程中還會(huì)計(jì)算出數(shù)字中頻信號(hào)中所包含的校準(zhǔn)信號(hào)的幅度和相位。

3.4 簡(jiǎn)單介紹上行校準(zhǔn)的流程

上行校準(zhǔn)的流程與下行校準(zhǔn)相類似，步驟也沒有太大的區(qū)別，故在此只做簡(jiǎn)單的說明。行校準(zhǔn)通過數(shù)字中頻處理模塊業(yè)務(wù)通道發(fā)送包含了上行校準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過相應(yīng)的處理變?yōu)槟M中頻信號(hào)或者模擬基帶信號(hào)，后又轉(zhuǎn)換為包含上行校準(zhǔn)信號(hào)的射頻信號(hào)發(fā)送到基站天線端。天線端接收到的信號(hào)進(jìn)入濾波陣列模塊中進(jìn)行耦合，之后進(jìn)行濾波抗干擾、變頻等一系列操作完成信息的采集和處理工作。

4 結(jié)論

我們應(yīng)該對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)更加深入的了解，研究射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)對(duì)解決移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的一些問題有很重要的作用，能夠改善目前存在的很多問題。因此大家也應(yīng)該加深對(duì)射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的理解和研究，以求能夠促進(jìn)射頻拉遠(yuǎn)裝置及基站系統(tǒng)的完善，從而推進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步和發(fā)展。

[1]王勇.未來移動(dòng)通信基站體系結(jié)構(gòu)——定性理論、方法與實(shí)踐[D].北京郵電大學(xué)，2010.

[2]鄭冕.GSM基站射頻拉遠(yuǎn)系統(tǒng)中CPRI接口的研究和設(shè)計(jì)[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2010.

TP3

A

1674-6708（2015）142-0132-02