GSM数字射频拉远系统原理介绍

GSM数字射频拉远系统GSMDigitalRemoteRFUnit(GRRU)京信通信系统（中国）有限公司2008年6月StockCode:2342.HK目录1GRRU产品介绍2GRRU产品特点3GRRU与其他设备的比较03年启动软件无线电的项目研发05年成功研发出3GRRU设备06年将软件无线电技术应用于GSM系统07年初，成功研发出GRRU---GSM数字射频拉远系统迄今已广泛应用于GSM网络高铁、校园、村通、道路和室内等区域的覆盖1GRRU产品介绍京信GRRU的研发历程GRRU是采用软件无线电技术，将GSMUm口信号数字化，通过光纤传送到远端，利用远端射频单元再生、放大，实现基站信号拉远覆盖的无线网络覆盖设备1GRRU产品介绍概念系统原理框图1GRRU产品介绍XBTS数字中频单元数字处理单元射频单元数字传输单元数字处理单元电源单元控制单元电源单元控制单元光纤数字传输单元数字中频单元菊花链组网噪声抑制参考话务量自动时延调整自动话务调度功能模块可选数字RF拉远设备(DRU)接入控制设备(DAU)信源载波跟踪自控电调天线E1/以太网监控软件远程下载上行分集已实现功能可扩展功能数字中频单元主要实现将RF信号转换成数字信号数字处理单元通过信号处理实现GRRU的各种功能数字传输单元实现数字基带信号的光传输RF单元实现RF信号的功率放大、小信号的低噪声接收等电源单元为各模块提供基本的供电控制单元实现对各功能单元的本地和远程监视和控制1GRRU产品介绍系统原理简介1GRRU产品介绍系统外观采用符合CPRI标准的传输接口,并应用数字光端机技术技术特点•射频信号不随光信号的衰减而衰减,在长距离和多路分路传输系统中保持动态范围不变•采用数字传输,信号可以多次再生传输的误码率小于10exp－12•避免上行射频信号过强诱发光端机饱和2GRRU产品特点技术特点•以ns级速率跟踪处理每个载频﹑每个时隙的信号,彻底消除上行噪声干扰•数字滤波具有比声表面滤波器更佳的滤波特性•完全支持EDGE•智能化载波调度2GRRU产品特点利用软件无线电的方法把RF信号数字化,在数字域对信号进行处理,极大增强了设备对信号的处理和控制能力技术特点•采用60W的高线性功放,8载频时每载频输出可达7W•与上行噪声控制技术配合,实现了大功率覆盖时完美的上下行链路平衡2GRRU产品特点采用大功率高线性功放技术,确保多载频拉远时超过微蜂窝而接近于基站的覆盖能力噪声抑制功能单独对各射频拉远单元的上行噪声进行控制极大减少各射频拉远单元之间上行噪声的相互干扰彻底消除上行噪声对基站的影响功能特点2GRRU产品特点超低噪声原理A/DDSPA/DDSPBTSNF=20dB-121dBm/200kHz-91dBm/200kHz-136dBm/200kHzDAUDOWNLINKUPLINKL=45dB关断模块G=10dBG=0dB功能特点2GRRU产品特点关闭噪声抑制功能的上行时隙图Ref-20dBmAtt10dBCLRWRARBW300kHz*VBW3kHzCenter892MHz2ms/SWT20msSGL1AP-120-110-100-90-80-70-60-50-40-30-201Marker1[T1]-31.11dBm13.040000ms2Delta2[T1]-42.37dB-2.640000ms3Delta3[T1]-39.58dB-4.760000msDate:15.DEC.200610:47:09Ref-20dBmOffset-0.5dBCLRWRALVLAtt0dB**Center895.4MHz2ms/RBW300kHzVBW3kHzSWT20msSGL1AP-120-110-100-90-80-70-60-50-40-30-201Marker1[T1]-97.43dBm14.480000ms2Delta2[T1]5.95dB-10.000000ms3Delta3[T1]43.77dB-5.280000msDate:19.DEC.200611:04:23开启噪声抑制功能的上行时隙图注：测试点为接入控制设备DAU的射频输出口测试设备为一拖二GRRU系统自动时延调整功能实时测量各拉远单元DRU与接入控制设备DAU之间的时延能自动或手动调整各个DRU与接入控制设备DAU之间的时延消除同扇区DRU之间重叠信号覆盖区域的时延色散干扰功能特点2GRRU产品特点光缆DAUDRU不采用时延调整功能时延差超过15us的两覆盖设备重叠覆盖区域通话质量差大于3km的光缆DRU功能特点2GRRU产品特点DAU和DRU之间具有一点对多点的星形连接功能DRU之间具有点对点链状的菊花链组网功能光波分复用器件和菊花链功能配合使用，可以大大节约光缆资源，使系统组网更加灵活菊花链组网功能功能特点2GRRU产品特点DRU覆盖范围之间用户上行链路得到改善：终端与两台DRU距离相等时，两台DRU同时接收到终端上行时隙，将同时打开上行电路，整个GRRU系统形成一个射频合并器，为上行链路贡献3dB的增益菊花链组网功能功能特点2GRRU产品特点DAUBTSDRUDRUddDRU覆盖范围之间用户上行链路得到改善：终端与两台DRU距离不相等时，两台DRU接收到终端信号存在时间差，两个信号回到基站存在不相关衰落，因而能被均衡器利用，可以提高信号接收质量菊花链组网功能功能特点2GRRU产品特点DAUBTSDRUDRUd2d1拓扑结构功能特点2GRRU产品特点DAUSector1Sector2Sector3BTSDAUDAUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRU极限链接6台每台DAU并联4路•带外抑制优于声表面滤波器•带内波动小于声表面滤波器•相位线性功能特点2GRRU产品特点数字滤波器400KHz/78dB声表面滤波器500KHz/40dB功能特点2GRRU产品特点无线信道业务量和参考话务量统计功能针对每个时隙进行的无线信道业务量统计针对每个DRU进行独立无线信道业务量统计运营商清楚地了解话务分布情况运营商知道设备的投资利用率2GRRU产品特点按预设时间进行调度按检测到DRU实际话务量进行调度按检测到覆盖区域基站的实际话务量进行调度自动话务调度功能2GRRU产品特点设备应用于载波池----无线资源动态分配解决方案时,具有更加灵活的调度能力DRU光缆BTS2DAUBTS1BTS1信号BTS1信号BTS2信号在覆盖区域内，话务量低时的覆盖情况在覆盖区域内检测到话务量高时，实时调入BTS2的信号进行覆盖，及时吸收话务量DRU光缆自动话务调度功能2GRRU产品特点载波池动态调度技术载波路由器概念任意载波任意时刻任意远端载波路由器DRUBTS1DRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUDRUBTS3DAUBTS2DAUBTS1BTS2BTS3BTS3BTS1BTS2BTS3BTS1BTS3BTS2OCCBTS3BTS1可扩展功能--自动话务调度功能2GRRU产品特点DRU1主光缆DAUBTSDRU2DRU3主光路正常时，下行信号的传输方向备用光缆可扩展功能--自动环路保护功能2GRRU产品特点DRU1主光缆DAUBTSDRU2DRU3主光路断开后，下行信号的传输方向备用光缆可扩展功能--自动环路保护功能2GRRU产品特点DRU1主光缆DAUBTSDRU2故障DRU3主光路正常，中间设备故障时下行信号的传输方向备用光缆当覆盖设备与基站连接时,一般要求引入底噪声小于-120dBm:常规直放站都是通过调低GUP的办法规避直放站对基站的影响，往往会造成不同程度的上下行不平衡;当1个基站带多台直放站时，噪声叠加导致底噪更大抬升，必须进一步下调Gup,造成更大的链路不平衡具有噪声抑制功能的GRRU系统，无论接入1台或多台DRU，其引入的噪声始终为-131dBm,彻底消除对基站的干扰,并不需要下调Gup,链路平衡不受任何影响与传统光纤直放站比较噪声对基站的影响3GRRU与其他设备的比较组网能力比较传统直放站的光接收灵敏度为-10dBm，限制了连接远端的数量和光路距离(远端数量不超过4台,光路一般不超过20公里/光功率受限)GRRU光接收灵敏度高，解调能力强，组网灵活，适应能力超强(远端数量可达24台,如果采用时隙合并基站为信源，光路最远可达80公里/时隙受限)与传统光纤直放站比较3GRRU与其他设备的比较时延色散问题•传统光纤直放站因时延色散问题,导致相邻远端不能采用同一扇区信号,而必须采用扇区交替覆盖的方式解决，使得设计、施工难度大，工程可实施性差,且人为引入过多扇区切换•GRRU的DRU可以任意调整时延，使相邻DRU时延一致，彻底消除时延色散干扰与传统光纤直放站比较3GRRU与其他设备的比较传统光纤直放站GRRU信号提取从基站取出射频信号从基站取出射频信号传输方式模拟传输数字传输传输协议射频信号强度调制模拟光信号CPRI输出功率40dBm/CH（2载波）37dBm/CH（4载波）45dBm/CH（2载波）42dBm/CH（4载波）上行分集无有噪声控制调节上行增益，贡献给基站噪声低于-120dBm/200kHz时隙关断技术，贡献给基站噪声低于-132dBm/200kHz组网方式星形星形、链形3GRRU与其他设备的比较与传统光纤直放站比较传统光纤直放站GRRU时延调整无有应用场景小规模补点覆盖补点覆盖、规模性的网络建设配套功耗300W/远端400W/远端网络指标小规模应用时，工程应用得当，网络指标正常，当远端数量太多时，会因为了控制噪声而牺牲上行增益，造成严重上下行不平衡与基站配套使用，需调试得当，网络指标正常，吸收话务能力强覆盖能力下行20W，上行无分集下行60W，上行有分集价格集采价8~10万/每套3GRRU与其他设备的比较与传统光纤直放站比较与基站/微蜂窝比较GRRUMicrocellAbisInterfaceCPRI3GRRU与其他设备的比较拓扑结构微蜂窝GRRU信号提取从BSC取基带信号从基站取出射频信号传输方式数字化传输数字化传输传输协议E1CPRI信道容量自身载频板容量与基站共享载频板容量输出功率33dBm/CH（2载波）30dBm/CH（4载波）45dBm/CH（2载波）42dBm/CH（4载波）基本性能比较与GSM微蜂窝比较3GRRU与其他设备的比较微蜂窝GRRU载频扩容每次载频，都要增加硬件16载波以内不用增加设备载波上限有上限，例如爱立信RBS2302最大串联3台共6载波无上限，并联设备即可无限扩容传输必须预留传输或传输复用不需要改动传输投资扩容投资较多扩容投资较少扩容能力比较与GSM微蜂窝比较3GRRU与其他设备的比较对网络影响比较微蜂窝GRRU信道容量提供不提供射频功率偏小可大可小覆盖范围提高提高切换增加切换未增加小区，只需优化切换临区列表需增加需优化话务吸收能力较强很强容量调度能力不具备具备与GSM微蜂窝比较3GRRU与其他设备的比较与基站特性类比•采用大功率高线性功放,具备与基站接近的RF覆盖性能•采用数字中频和大动态A/D,D/A器件,RF接收性能和基站一致•采用数字高速CPRI协议后,误码率小于10exp－12•数字平台对I/Q信号处理方式和能力与基站相同•采用E1或以太网口作为监控传输接口,可提供与基站相同的网络管理能力•参照基站可靠性/可维护性标准进行系统设计3GRRU与其他设备的比较