射频远端模块RRU的设计与优化

1射频远端模块RRU的设计V2.0阿尔卡特-朗讯公司无线优化部2009-10-192一、概述射频远端模块RRU（RadioRemoteUnit）实际是分布式基站架构的两大组成部分之一。分布式基站架构主要由射频远端模块RRU（RadioRemoteUnit）和基带处理单元（BaseBandUnit）组成，彼此间以光纤连接，一个BBU可以支持多个RRU，目前上海贝尔的9234基站的BBU可以支持3个RRU。由于BBU和RRU之间采用光纤连接，其部署方式非常灵活，BBU可以安装在机房中，RRU通过光纤拉远来实现异地建设，从而节省站址资源。甚至可以集中BBU建设于同一机房，而将各自的RRU进行拉远建设，满足无线覆盖设计优化要求，同时显著节省站址资源。上图可以看出，采用BBU和RRU在站址建设中可以达到零占地。3上图可以看出，采用BBU和RRU的分布式基站架构，可以建设BBU于集中机房，而将RRU拉远至实际建设点，满足无线覆盖设计要求，而BBU和RRU之间的光纤可以支持最大20公里，并于未来支持到40公里，使得无线基站部署更加灵活可行。而且BBU和RRU之间的光纤连接，可以直接由基带单元引出光纤接口，无需另外增加硬件。综上所述，BBU和RRU的分布式基站架构部署更灵活，建设更简单，作为一种新型的分布式网络覆盖模式，它将大容量宏蜂窝基站集中放置在可获得的中心机房内，基带部分集中处理，采用光纤将基站中的射频模块拉到远端射频单元，分置于网络规划所确定的站点上，从而节省了常规解决方案所需要的大量机房；同时通过采用大容量宏基站支持大量的光纤拉远，可实现容量与覆盖之间的转化。二、射频远端模块RRU的应用射频远端模块RRU作为部署灵活的组网因子，目前主要应用于：增加室外热点区域的覆盖以及容量；为室内分布系统提供信号源；公路、铁路、高架道路等无机房建设的区域覆盖；不规则区域的，通过光纤实现灵活的覆盖；机房空间紧张、条件不理想的站址；4配套困难，业主协议困难的区域。三、射频远端模块RRU与数字光纤直放站的比较数字光纤直放站作为同样采用光纤拉远来实现信号的传输，增加网络覆盖和容量，与射频远端模块RRU有一定相似之处，但也有很大不同，为区分其在无线设计和优化中的差别，特作一比较。RRU同数字光纤直放站都可利用现有成熟的以太网数字光纤传输技术传输基带信号，并共同遵守标准的CPRI和OBSAI接口。使用中可实现RRU和数字光纤直放站的远端机的互相替换。两者均可作为室内分布系统的信号源，选用哪一种取决于宏基站的载频数量和该室内业务量需求。如果宏基站载频多、容量很富裕，用数字光纤直放站拉远更合适，同时可减少扇区扰码。如果该室内业务量需求较大则应选用RRU作信号源。在覆盖距离上，两者均可作为基站拉远系统供用，数字光纤直放站用作载波池拉远，RRU可用作基带池拉远。载波池拉远距离取决于小区覆盖半径和光在光纤上的传输速度，数字信号在光纤中传播，其动态范围也较模拟信号大，这样就可以实现远端机更大的信号覆盖；同时，数字信号不随光信号的衰减而衰减，因此其传输（拉远）距离也进一步增加了。经计算，最远可达40km以上，用作基带池拉远的RRU基本不受距离限制，可拉得更远。在组网方式上，RRU作为拉远单元可单独使用，而数字光纤直放站由近端机和远端机组成，在实际应用时，近端机是一个，而远端机可以是一个或多个，组网上可并联也可串联，组网方式也可以多样化，如：菊花链形、环形、树形等等。在扰码的使用上，数字光纤直放站射频信号的扰码总是同施主基站的扰码相同，数字光纤直放站也不增加基站信道板硬件容量和正交码容量，所以在扇区内大量采用并不会增加扰码。射频拉远单元RRU是利用基站剩余的信道板和基带处理设备组成新的扇区，通过光纤系统拉到远处，有人称它为基带池技术，也有人叫它拉远的微蜂窝技术，总之，它具有硬件容量，并且拥有新的扰码和同步码。由于RRU具有基站性能，在宏基站的扇区内大量采用必然会增加很多扰码和邻区列5表，会发生导频污染，软切换增加。如下图所示。在网络优化时这是必须注意的问题。在传输时延上，数字光纤直放站的传输时延比较大，因为存在两次变频过程。而RRU直接传送基带信号，时延不明显，可以通过Rxdelay和Txdelay，以及搜索窗等参数进行平滑设置。在底噪抬升上，数字光纤直放站仅采用ADC和DAC，此过程只可能引入更多的量化噪声，从而抬升上行噪声。而RRU传输的为纯基带信号，可基本不用考虑底噪问题。从成本上，采用RRU技术，可以节省常规建网方式中需要的大量机房，节约基带单元的投资。RRU体积小，重量轻，可以应用于城区机房条件不理想或者机房匮乏的情况，但是应用前提是需要有光纤进行传输。从而大幅降低建网和维护的投资。四、射频远端模块RRU的无线设计1、射频远端模块RRU的站址选择与普通基站的无线设计不同，分布式基站的无线设计以射频远端模块RRU为准，而不是以基带处理单元BBU为主，所以针对一个分布式基站，可能要针对其连接的不同RRU单元，进行相应的无线设计。根据其RRU实际建设所在的地理位置，确定经纬度、天线方位角、天线下倾角、天线高度、载频数，6等无线安装参数，然后据此完成无线设计。确定RRU的覆盖范围，确保覆盖范围内RRU信号为主导频；以上海贝尔公司9234基站为例，其可以连接3套射频远端单元RRU，所以其相应的便具有3套不同的无线设计，包括无线参数，PN，NBL等等。2、射频远端模块RRU的无线参数设置PNPN的设置根据射频远端模块RRU的实际地理位置进行设计，避免出现与周围扇区的One-way和Two-way情况。须注意RRU的PN设计完全与BBU的地理位置无关。NBLNBL的设计同样根据射频远端模块RRU的天线方位角、下倾角和天线高度来进行设计，确定其合理的邻区关系。须注意RRU的NBL设计同样完全与BBU的地理位置无关。搜索窗参数由于SearchWindow参数解决的是基站天线到手机的空中时延问题，而射频远端模块RRU的天线到实际用户手机之间并不存在任何中间环节，所以射频远端模块RRU的搜索窗设计与普通基站完全相同，无需计算射频远端模块RRU与基带处理单元BBU的光纤时延，这是与光纤直放站主要的不同之处，在实际无线设计设置时应予以注意。假设射频远端模块RRU的覆盖半径为R公里，则搜索窗的大小为：A）有效搜索窗=2R*6.6/1.61码片B）邻区搜索窗=（2R+Dmax）*6.6/1.61码片Dmax是手机到有效导频集导频扇区的距离与手机到邻区导频集导频扇区的距离的最大差距，通常最多为25公里。C）基站搜索窗=有效搜索窗（码片）*0.814微妙D）扇区尺寸=R/1.61英里7E）PreambleSize=3例子：假设一个射频远端模块RRU的覆盖半径为5公里,则搜索窗的大小为:有效搜索窗=2*5*6.6/1.61=41码片。靠拢到下一个可设的搜索窗尺寸为60码片.所以,SRCH_WIN_A=8邻区搜索窗=（2*5+25)*6.6/1.61=144码片。靠拢到下一个可设的搜索窗尺寸为160码片.所以,SRCH_WIN_N=12基站搜索窗=60*0.814=49微秒扇区尺寸=5/1.61=3.2英里Preamblesize=3Rxdelay和Txdelay时延TX/RXDelay设置是解决基站内部从天线到CE的时延问题，因此由BBU和RRH的光纤连接造成的时延应该通过设置TX/RXDelay来加以解决。下面列出了在R32和R33版本中的不同设置。1）Tx/RxDelaySetting(R32)1X:TxDelay=24.3s+TICLI_TxRxDelay=15.1s+TICLI_RxDO:TxDelay=22.1s+TICLI_TxRxDelay=15.8s+TICLI_Rx其中TICLI_Tx和TICLI_Rx可以通过TICLI的OP命令得到：op:cellX,asmY,rrhZ2）Tx/RxDelaySetting(R33)1X:TxDelay=2.2s+TICLI_Tx8RxDelay=0s+TICLI_RxDO:TxDelay=0s+TICLI_TxRxDelay=0.7s+TICLI_Rx其中TICLI_Tx和TICLI_Rx可以通过TICLI的OP命令得到：op:cellX,asmY,rrhZ需要指出：1)由于不同的光纤会产生不同的延时，因此我们需要通过OP命令才能获得正确的Tx/RxDelay值。这不同于以前的光纤拉远站，我们是通过设置较大的SearchWindow来弥补这部分延时。2)在我们正确设置了Tx/RxDelay后，我们就可以按照一般的方法设置SearchWindow的相关参数，而无需再额外加大SearchWindow的值。3)由于版本的不同，R33中的初始Tx/Rx值不同于R32版本。3、射频远端模块RRU的导频污染控制由于射频远端模块RRU在室外的建设简单，灵活，大量采用或热点区域使用需严格按照设计进行安装，确保覆盖区域的主导频强势，避免导频污染。基于每套9234可以通过一个BBU同时携带3套RRU，从量上增加了实际的室外导频数量，故而在设计和优化中必须准确依照RRU的实际无线环境进行，确保整体网络的无线配置合理，避免越区切换和导频污染。入网后需进行及时地优化路测，实际判定各项无线参数的准确、有效。9五、总结BTS9234是Alcatel-lucent最新的分布式基站，其由BBU和RRU两部分组成，并通过光纤连接。在光纤中传送的为基带信号。射频远端模块RRU作为分布式基站架构两大组成部分之一，其设计以RRU为主要基础，而不是基带处理单元BBU，且在设计和实际优化过程中着重避免导频污染的出现，主要涉及的参数与普通基站相同，主要为PN，NBL，搜索窗等无线参数，而Rxdelay和Txdelay时延参数的设置有所不同，需根据光纤的参数进行配置。