普天基于6阵元RRU的TD-SCDMA全覆盖解决方案

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1.概述
在TD-SCDMA系统中，智能天线是一项极其关键的技术。通过智能天线，在下行方向，可以将不同天线阵元的功率通过波束赋形，以比较窄的波束向目标用户发送，增加目标用户有效接收功率，同时有效减少对系统中其它用户干扰；在上行方向，通过不同阵元联合空间滤波，可以有效的增加对目标用户功率的接收，同时抑制其他干扰信号。到目前为止，大部分实际网络建设中都采用8阵元智能天线。
在智能天线显著提高系统性能的同时，也带来了一个问题，就是在TD-SCDMA基站室内单元和室外单元馈缆过多，智能天线体积偏大，这些因素对TD网络建设将造成较大的负面影响。
针对这些问题，中国普天创新性的提出BBU+RRU 6阵元智能天线覆盖解决方案。有效的解决TD-SCDMA移动通信网络建设中面临的各种问题。
2.中国普天BBU+RRU 6阵元智能天线覆盖解决方案
BBU+RRU 6阵元智能天线覆盖解决方案中，BBU主要完成基带处理等功能，RRU完成中频和射频处理等功能，两者之间通过光纤连接，传输基带信号；在RRU部分，对于典型的室外覆盖，采用6阵元智能天线。
BBU+RRU 结构图如下：
BBU+RRU构成传统意义上的完整基站。
BBU部分实现的功能主要为：
主控、时钟、基带处理、IUB接口处理
RRU实现的功能主要包括：
数字中频、收发信机、功放和低噪放
2.1.BBU+RRU与传统基站相比较带来的好处
和传统基站相比较，BBU+RRU有如下优势：
1、节约站址资源
如前所述，BBU+RRU解决方案中，基带处理资源集中在BBU，可以和RNC等中心机房集中放置，不同小区或扇区的覆盖，采用从BBU分别拉出足够的RRU来完成；RRU体积小，不需要站址资源。
2、减少室内单元和室外单元馈缆连接数量
和传统基站相比较，BBU+RRU采用光纤连接。在传统基站中，TD-SCDMA基站由于采用智能天线，每个扇区有9跟射频电缆（8根智能天线，外加一根校准线），因此，加上馈电及相关的控制信号线，每个小区室外单元和室内单元之间将有超过10根以上的馈线；如果一个基站按照三扇区考虑，则有超过30根以上馈线。工程量非常巨大。
3、组网灵活
采用BBU+RRU方式，可以灵活的进行网络部署，大大加快网络建设速度。
4、扩容、补盲及解决热点地区覆盖不用增加站址
在扩容过程中，可以通过增加BBU基带处理能力实现平滑扩容。
在密集城区环境中，由于无线传播环境中，对盲区可以通过增加RRU的方式，快速实现补盲的功能，同时，可以考虑将盲区和临近区域配置成同一个小区，减少切换。
对于热点地区，可以通过增加RRU的方式，实现快速解决热点地区覆盖，通过将新增加RRU和其它RRU配置成不同的小区，实现小区分裂，解决热点地区容量需求，同时不用重新增加基站站址。
2.2. 8阵元智能天线和6阵元智能天线比较
在TD前期，主要采用8阵元智能天线。但是，在实际网络建设和运维过程中，8阵元由于天线尺寸等问题引起了业界广泛的关注。主要体现在：对安装站点天面要求高、工程施工困难、站址协调困难等。
从理论上而言，智能天线从8阵元演变为6阵元，在波束赋形方面有1.25dB的损失。在覆盖受限的场景下，该损失需要考虑如何进行补偿，否则，覆盖会缩小。在容量受限的场景下，该损失对系统的影响可以不用考虑。典型密集城区是典型容量受限的场景，郊区和农村地方是典型覆盖受限的场景。
中国普天针对6阵元智能天线算法进行了优化，使得6阵元应用于郊区和农村时，覆盖距离可以达到和8阵元接近的水平。限于运算复杂度的限制，8阵元没有进行类似6阵元智能天线算法的优化。
对TD系统而言，在8阵元智能天线的情况下，是码资源受限系统，6阵元智能天线在正常情况下，同样是码资源受限系统。对8阵元、6阵元和4阵元，进行了了仿真，结果如下图所示意：
从上图可以看到，在6阵元和8阵元情况下，单小区支持的系统容量都能达到8个以上。考虑到在CDMA系统中，每个时隙最多只能支持8个语音用户。因此，采用6阵元和8阵元不会造成系统容量损失。
除了上述容量分析以外，中国普天对8阵元和6阵元的覆盖性能进行了现场测试测试环境是选择典型农村环境，测试结果如下表：
从上表可以看出，在采用6阵元和8阵元的时候，掉话点距离非常接近，即6阵元和8阵元覆盖半径大致相同。
采用6阵元智能天线，相对于8阵元智能天线，可以带来工程要求和成本的显著降低，通过对目前天线厂家提供的6阵元和8阵元智能天线进行对比，可以发现，采用6阵元智能天线时天线重量、天线体积、天线风阻能力都得到了明显的改善。成本得到了降低，工程施工和安装变的相对容易了许多。
2.3. 中国普天BBU+RRU 6阵元智能天线系统特点
中国普天BBU+RRU 6阵元智能天线系统具有如下典型特点
1、大容量BBU，满足各种场景组网容量需求。目前，中国普天系列化产品中，BBU最大容量为36载扇。
2、支持级联功能，最大支持5级级联，级联长度最大能达到40公里。
3、强大的多小区同频对消处理能力。
4、智能天线阵元的灵活配置能力，每个不同的阵元可以配置成不同的小区，也可以配置成相同的小区。这种灵活的配置可以有效的解决不同场景下，系统组网的容量和覆盖需求。
3.中国普天BBU+RRU 6阵元系统典型应用
3.1.室外宏覆盖
BBU+RRU 6阵元智能天线系统，将在普天其他系列化基站的配合下，完成对密集城区、城区、郊区和农村等不同无线环境的覆盖和业务提供。
3.2.室外补盲
室外覆盖盲点对通信有重要影响，在当前移动通信网络建设中，特别是在城区，无线环境由于城市和经济建设的发展变的越来越复杂，单基站的无线信号往往不能对规划的区域形成全面的良好的覆盖，而产生较多的覆盖的盲区。在盲点区域通常没有容量需求，主要解决覆盖即可。
传统网络建设中，通常采用直放站和微蜂窝来完成补盲。但是，在3G系统中，由于CDMA系统的自干扰特性，直放站由于会干扰控制较困难的特点，其在3G网络建设中的应用场景越来越少。
采用微蜂窝来进行补盲，也会对网络结构产生一定影响。
采用BBU+RRU，结合智能天线各个阵元灵活配置的特点，采用如下方案，可以很容易解决对这些盲区的覆盖。
在该方案中，RRU2实现补盲的功能，除了直接和BBU进行连接外，RRU2还可以通过RRU1进行级联。
另外，在部分情况下，也可以采用如下方案实现补盲：
3.3.热点地区覆盖
热点地区的典型特点是话务量高，需要单独设立小区来吸收话务。
针对热点地区的覆盖，通常采取如下方案来完成：
在该方案中，RRU2实现对热点地区覆盖，RRU2和RRU1属于不同小区。
3.4.高速公路BBU+RRU解决方案
高速公路是一种典型的线状无线环境，采用BBU+RRU强有力的级联功能，可以有效的解决此类无线场景的覆盖问题。
3.5.BBU+RRU多天线室内覆盖解决方案
在室内，智能天线不能使用，只能采用单天线。室内覆盖解决方案如下：
如图所示，RRU不同的智能天线阵元可以完成对不同室内区域的有效覆盖，不同的区域可以根据实际话务情况，配置成相同的小区或不同的小区。
在传统的室内覆盖解决方案中，通常是采用微蜂窝+干放+室内分布系统的方案。相对于传统方案，采用BBU+RRU，解决室内覆盖，具有如下优点：采用光纤连接BBU和RRU，施工快捷方便，同时，RRU靠近天线端，减少了信号传输损耗；另外，采用BBU+RRU可以减少或者不使用干放，便于设备统一操作、维护与管理； BBU基带资源池共享，便于平滑升级和扩容。
4.总结
在本文中，针对普天最新推出的BBU+RRU 6阵元智能天线系统进行了描述，对其中最重要的两个特点，BBU+RRU解决方案和6阵元智能天线解决方案和传统方案进行了比较。通过比较，可以发现，新的方案可以有效解决目前在实际网络建设中出现的站点资源稀缺，工程施工难度大等问题。
同时，在本文中，还分析和给出了BBU+RRU 6阵元智能天线系统针对覆盖盲点、话务热点、高速公路、室内覆盖等不同无线环境的组网方案。。
到目前为止，中国普天在TD-SCDMA系统产品开发方面，已经推出了能够满足各种不同应用的完备的系列化基站产品：中频拉远基站、微基站、BBU+RRU、直放站，为未来TD-SCDMA大规模正式商用网络建设做好了充分的准备。