智能天線給基站設備帶來挑戰(zhàn)

    第三代移動通信系統(tǒng)TD-SCDMA工作于2GHz頻段，受此頻段電波傳播特性的限制，基站數(shù)量大為增加，并且還有三維覆蓋的要求。

    因此，TD-SCDMA的核心技術采用了智能天線技術，它是TD-SCDMA系統(tǒng)的優(yōu)勢所在，但是也正因如此，TD-SCDMA和其他移動通信系統(tǒng)最大的區(qū)別在于其天饋系統(tǒng)的非凡性，即天線尺寸大、饋線多、塔放外掛。對于一個標準TD-SCDMA三扇區(qū)基站而言，其天饋系統(tǒng)由三個智能天線、27根射頻電纜、3根電源/控制線、1個GPS天線及線纜和六個集成塔放等構(gòu)成。WCDMA未使用智能天線技術，故塔放及饋線相對較少，在上述同等條件下，只要6根射頻電纜和3根電源/控制線。由于連接天線和室內(nèi)射頻收發(fā)信機之間的射頻電纜在2GHz以上頻段的損耗比較大，天線拉遠距離短，一般在60m左右；射頻電纜數(shù)量多，也相應帶動其他輔材數(shù)量的增加，為TD-SCDMA基站成本控制帶來了很大壓力；而射頻拉遠技術在降低饋線損耗和電纜數(shù)量及安裝難度控制等方面面臨極大的困難，是導致建設成本偏高的后果。

    由于2GHz頻段的電波傳播特性，TD-SCDMA網(wǎng)絡中每個宏小區(qū)基站(一套天線)的覆蓋半徑只能有1～3公里，在城市內(nèi)高樓大廈林立的地區(qū)、樹木遮擋的區(qū)域、樓房內(nèi)等，此覆蓋半徑還要小得多。在此覆蓋區(qū)域內(nèi)可能還會存在很多無法通信的陰影區(qū)域。由于每個無線基站的覆蓋區(qū)域太小，因此要在一個城市內(nèi)實現(xiàn)完好的覆蓋，就必須架設大量的基站，其中站址的選擇和建設成本也是非常難解決的問題。

    按照目前的基站設備設計方案，每個小區(qū)都必須有完整的基站設備配置，包括從數(shù)字基帶信號處理到模擬射頻收發(fā)的全部部件，導致基站成本太高。而且，很多基站設備無法使用Iub接口方便地接入系統(tǒng)，使每個小區(qū)承擔的無線基站設備的成本居高不下。

    因此，在TD-SCDMA網(wǎng)絡即將大規(guī)模商用之前，如何減少射頻電纜數(shù)量、降低射頻饋線損耗及擴大基站覆蓋范圍，同時增加基站系統(tǒng)集成度，已經(jīng)成為各設備制造廠家面臨的重要問題。然而，目前使用的射頻拉遠技術面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

    中頻拉遠技術應運而生

    在TD-SCDMA系統(tǒng)中，無線基站采用中頻拉遠方案就可以很好地解決上述問題。此方案是將無線基站中的模擬射頻收發(fā)部分與無線基站的基帶數(shù)字信號處理部分在模擬中頻處分開，從而形成遠端射頻前端設備與室內(nèi)單元。中頻拉遠技術通過基站室內(nèi)單元的模擬中頻接口，將射頻收發(fā)信機拉遠至天線四周。下行方向?qū)⒅蓄l信號傳輸?shù)缴漕l前端，經(jīng)混頻后轉(zhuǎn)換為射頻信號，再由天線發(fā)射；上行方向?qū)奶炀€過來的射頻信號在前端混頻為中頻信號，通過中頻傳輸系統(tǒng)傳回到基站室內(nèi)單元。

    采用模擬中頻傳輸技術，遠端射頻前端設備與室內(nèi)單元間可以用有線和無線傳輸手段相連接。其介質(zhì)可以是中頻電纜、光纖以及微波接力設備等。連接方式可以是星形結(jié)構(gòu)，也可以是串行結(jié)構(gòu)。

    與傳統(tǒng)的射頻拉遠技術相比，基于中頻電纜的中頻拉遠技術具有以下特點。

    ——電纜數(shù)量少。在中頻拉遠技術中將所有的5條中頻電纜采用專門的技術進行處理，合成為大小和目前的射頻電纜大小差不多的一條電纜，加上控制和電源的一條電纜，每臺前端只需兩條電纜，從而使電纜數(shù)量大大降低。一個三載扇的TD-SCDMA系統(tǒng)總共只需12條電纜，而現(xiàn)有的需要31條電纜，相比而言具有極大的優(yōu)勢。最新的技術中已經(jīng)可以使用一個前端一條電纜的方式，加上TD-SCDMA技術上可以采用6天線智能天線系統(tǒng)，一個三載扇的TD-SCDMA系統(tǒng)只要使用3條電纜的方式就可以實現(xiàn)。

    ——傳輸距離遠。比較射頻電纜，中頻電纜傳輸衰減小、傳輸距離遠，中頻信號在中頻電纜的損耗每100米小于10dB，在滿足TDD系統(tǒng)對時延的要求下，天線距離室內(nèi)基站單元有效距離可以達到300米，遠遠大于目前射頻拉遠60米的距離。

    ——組網(wǎng)靈活。由于可以實現(xiàn)300米的連接距離，運營商在組網(wǎng)的時候可以靈活考慮室內(nèi)基站的位置，非凡在高樓建網(wǎng)的時候，運營商可以在樓內(nèi)任何的位置考慮設置機房，包括在地下室。比起目前的射頻塔放方式運營商不得不在有限的5～60米范圍內(nèi)為了尋找機房而費盡周折，并且還不得不和物業(yè)討價還價，中頻拉遠方式讓運營商省去了很多麻煩。

    ——硬件成本低。由于中頻拉遠的前端成本和目前的塔放成本持平，而中頻電纜的成本遠低于射頻電纜，大約是1/4，饋線系統(tǒng)的成本在整個基站系統(tǒng)成本中占的份額很高，所以整個基站系統(tǒng)的成本也得到很大的降低。

    ——網(wǎng)絡建設成本低。由于前端和室內(nèi)基站的距離可以拉遠到300米，運營商在建網(wǎng)的時候可以靈活地考慮機房的位置，所以站址的成本可以大大降低，而由于線纜數(shù)量的減少，也會導致鋪設電纜的費用大大降低。

    基于光纖的中頻拉遠技術，使得超級基站，即基帶處理能力足夠大的公共室內(nèi)單元成為可能，它可以連接數(shù)個甚至數(shù)十個位于遠端的射頻前端設備中的模擬射頻收發(fā)單元，用以連接一個天線或多個天線，同時支持數(shù)個至數(shù)十個宏小區(qū)、微小區(qū)及微微小區(qū)。在做無線網(wǎng)絡規(guī)劃時，在城市中心等地區(qū)，可以靈活地根據(jù)覆蓋要求，組成成本低、覆蓋良好的移動通信網(wǎng)。

    因此，在無線接入系統(tǒng)中，中頻拉遠子系統(tǒng)將顯得非常重要，各個廠家都給予了高度重視。比如，目前芯通科技就推出了NTS-8000模擬中頻拉遠子系統(tǒng)，為城市熱點區(qū)域的基站建設提供了良好的保證。