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新一代WCDMA基站时代来临


http://www.sina.com.cn 2006年04月04日 08:57 新浪科技

  文/吕武

  根据移动通信基站技术发展历程以及WCDMA基站技术的发展趋势看,一般每隔4~5年就会出现基站的升级换代;WCDMA基站无论从市场要求还是基站技术本身的发展都驱使新一代基站的到来。WCDMA新一代基站采用模块化结构、低成本、高性能,华为新一代基站引领WCDMA基站技术的发展。

  基站的发展和演进概述

  移动通信经历了从模拟向数字、从窄带向宽带发展。基站作为移动通信网络的最为关键的设备,其发展与移动通信技术的发展密切相关。GSM系统从1991年在欧洲开通第一个商用系统以来,历经十五年的发展,从最开始没有QoS的要求到目前全球网络用户数超过15亿用户。移动通信市场发展促使基站技术不断发展,每隔几年就有更高性能的新一代GSM基站推出。如下图所示,基站发展和演进情况。从GSM基站技术的发展历程可见,每隔4~5年就会出现基站的升级换代。

  图1:基站发展和演进示意图

  UMTS网络从2001年在日本开通第一个商用网络,发展到2005年底,全球商用网络数超过100多个,总用户数超过4000万用户,WCDMA已经进入其发展快车道。业界第一代WCDMA基站主要于1999年-2002年期间推出,每一款基站的出现都是由于市场需求的改变、技术的进步作用的。从WCDMA发展的市场需求以及技术的发展看,新一代WCDMA基站技术时代已经来临。

  WCDMA市场要求新一代基站来临

  第三代移动网络经过几年的发展,网络规模越来越大、网络的可靠性要求越来越高、网络部署的困难越来越大。市场发展特点要求WCDMA基站特性具有高性能、低成本、灵活部署、面向未来。WCDMA新一代基站采用模块化设计,集成度高、功能强大、功耗低、运维成本低,符合市场对3G基站的要求。

  高性能

  3G意味着全新的移动通信技术,因此运营商对基站性能无疑有了更高的要求。移动基站数量巨大,分布广泛,应用条件千差万别,基站性能的好坏也就极大地影响网络的质量。因此,如何提高基站性能,保证网络质量,是当前主要无线通信设备厂家面临的关键问题之一,也是运营商选择基站型号首先考虑的因素。新一代基站集成度高、可靠性高,支持全性能的HSDPA,满足市场的高性能要求。

  低成本

  3G时代激烈竞争的运营市场促使运营商在提高服务水平的同时,也致力于千方百计降低网络部署和运营成本,加之设备商的市场竞争同样激烈,3G基站的成本压力正在前所未有地加大。基站设备成本占移动通信网络设备成本超过80%。所以业界无论是设备商还是运营商都非常关注如何能在3G基站上更省钱。新一代基站技术采用全新的ASIC设计,使得系统处理简单、集成度更高,由此可大幅降低基站设备的部署成本;同时新一代基站采用高效率的功放技术,耗电少,降低了运维成本。

  灵活部署

  根据以往部署移动通信网络所遇到的问题,可以预见3G网络的部署可能面临的挑战。城区站址资源已被耗尽,传统基站部署存在不可克服的困难。同时,人们对环保意识增强,也加大了今后3G站址建设位置的选择难度。新一代基站拥有灵活的分布式基站形态,是解决运营商站址困难、实现灵活部署的有效解决手段。

  面向未来

  3G移动通信技术标准的快速演进超出了原有通信领域的发展速度,而这种高速的演进带来了无线基站的升级成为运营商最为头疼的问题。以开放的、模块化的系统结构为核心的基站技术被普遍认为是3G基站发展趋势。新一代基站具有开放的、模块化的系统结构,功能实现灵活、系统改进与升级方便、多载波收发信机实现软件平滑扩容,符合运营商网络建设面向未来的要求。

  技术发展造就新一代基站来临

  新一代基站的出现,离不开3GPP标准的成熟,移动通信技术的发展为新一代基站出现创造了条件。同时基站关键技术突飞猛进的发展驱使基站发展得更小、更省电、成本更低、可靠性更高。

  标准制定为新一代基站创造了条件

  WCDMA标准有R99、R4、R5、R6等几个版本,与基站相关的无线部分R99/R4标准在2000年才冻结,业界不同设备厂家于1999年-2002年期间推出了各自的WCDMA第一代基站,其技术标准都是基于3GPP R99/R4。而支持高速数据业务HSDPA功能主要集中在R5版本,其功能冻结时间是2002年,所以第一代基站支持HSDPA的能力是有限的。按照一般的开发流程,在标准基本功能冻结后,开始进行芯片设计和基站架构设计,所以从3GPP组织制定的WCDMA标准进程符合新一代基站时代的来临。

  同时在基站结构标准化的进程方面,在2003年6月由华为、爱立信、NEC、西门子和北电发起成立了一个CPRI(通用公共无线接口)标准化组织,致力于基带、射频接口的标准化,为新一代基站架构体系的形成铺平了道路。

  关键技术的发展驱使新一代基站出现

  基站关键技术突破包括高效率的功放技术、高集成度的多载波射频技术和高集成度的ASIC基带处理技术。

  基站功率放大器线性化程度更高,从而降低功耗,减少成本并提高可靠性。数字预失真处理技术(DPD)成功用于WCDMA基站,使得功放效率从传统基站功放效率9%提高到19%。更高效率的功放技术Doherty在WCDMA基站应用方面已经获得突破,Doherty功率放大器采用载波放大器和峰值放大器分别对宽带信号的载波部分和峰值部分放大,成功的把WCDMA基站功放效率推到了一个新高,达到27.6%。功放技术线性化提高后,功放稳定性获得增强,并且支持更宽的信号频带,配合高集成度的射频器件,为基站收发信机实现多载波技术创造条件,使得基站功能模块变得更小。

  在基站设计中,高性能的ASIC(专用集成电路)设计,使得新一代基站采用全新的ASIC代替传统的“DSP+FPGA”设计。大大增强了基带的处理能力强,实现更多用户数和更大流量的HSDPA能力。

  可见,关键技术的成功应用保障了体积更小、耗电更省、成本更低、可靠性更高的新一代基站出现。

  新一代基站的基本特征

  新一代基站所具有的特征主要是由市场需求和技术进步确定的。为了满足运营商要求高性能、低成本、灵活部署、面向未来的组网要求,新一代基站应运而生。

  集成的数字功放

  随着技术的发展,高效数字集成线性功放技术逐渐成熟,原有的独立模拟功放技术正在逐步走向灭亡。新一代基站功放技术采用高效的DPD功放技术和Doherty功放技术。DPD技术和Doherty技术数字功放和宽带收发信机结构相互结合,充分发挥其优势,这是新一代基站最重要的特征。

  采用DPD功放技术后,功放效率从9%提高到19%,采用Doherty功放技术后,功放效率达到27.6%。研究表明,考虑一个5000个基站的本地网,计算一年所需要的电费,采用新一代基站将会比传统基站为运营商节省1470万元RMB(3×1配置,电费按照0.7元/度计算)。新的功放技术带来的不仅是电费的节省,还使更高的集成度、更大的容量和更好的稳定性。

  多载波收发信机

  新一代基站收发信机采用高集成度的射频器件,支持更宽的信号频带,实现多载波技术。新一代基站射频模块由于功耗的降低,生产工艺的简化,功放效率的提高,在节省电能的同时,也降低了对基础电源和整机散热的要求,增加了设备的稳定性,可以有效降低运营商在运维方面的投入,提高经济效益。

  3G网络的建设不仅需要在启动初期进行良好的覆盖规划,而且需要考虑到运营过程中长期的容量规划,新一代基站具有的多载波宽带收发信机技术很好的满足了运营商的这方面需求,一个TRX可以支持多个载波,不仅降低了设备成本,而且未来的网络升级更为简便。

  全性能HSDPA

  全球3G市场度过了较长的低迷期后,开始进入快速发展阶段,用户对网络性能的要求越来越高,无线数据业务速率已经成为运营商关注的重点。HSDPA融合了移动通信与宽带接入的优势,将大幅度提高移动网络的业务承载能力。如何提供全性能的HSDPA技术,在网络开始阶段就支持更多的数据用户接入,以及15个码字的全速率数据业务,已经成为当前建网的新趋势。新一代基站支持全性能的HSDPA能力,采用ASIC芯片组,一步到位支持最大15 HS-PDSCH码/CELL,支持全部12种速率UE,从而更好的保护运营商的网络投资。所以支持全性能的HSDPA也是新一代基站的重要特征之一。

  开放的CPRI接口

  为了解决3G网络建设中站址困难,实现灵活部署、低成本建网要求,新一代基站支持开放的公共无线接口(CPRI)。新一代基站可以把宏基站的部分载波通过标准的CPRI接口拉远实现分布式组网。同时新一代基站出现了一种崭新的基站形态——分布式基站,基带处理部分(BBU)和射频收发信机部分(RRU)设计成单独的模块,分布式基站不仅带来了快速便捷的网络部属,而且有利于大幅降低运营商建网的成本,使运营商的CAPEX和OPEX大为降低,逐步成为了运营商关注的焦点。

  新一代WCDMA基站时代已经来临

  新一代基站的现状

  从GSM和WCDMA的发展历程来看,基站的演变在4~5年内将会有一次比较大的更新。所以WCDMA基站从2000年左右开始第一代的商用基站推出以后,在2005年和2006年应该是新一代基站走向市场的时代。第一代UMTS基站已经逐渐不能满足运营商对建设高性能,低成本的网络需求,因此,有必要推出新一代的UMTS基站来满足客户的需求,在提高运营商网络质量的同时,有效降低运营商的网络建设和维护成本。

  进入2005年后,WCDMA技术已经迈入了一个新的发展阶段,为了满足运营商对高性能、低成本、灵活部署、面向未来建网的需求,业界各大UMTS基站设备制造商正逐步推出新一代基站设备。

  华为新一代基站引领基站技术发展方向

  华为公司充分利用在射频领域积累多年的丰富经验,创新性地将宽带收发信机和数字功放集成在一个模块,率先采用DPD技术和Doherty技术,推出了以此为射频模块基本架构的新一代基站。华为新一代基站代表了移动通信基站技术向标准化、模块化发展趋势,引领WCDMA基站技术的发展方向。

  华为新一代基站采用宽带收发信机和多载波功放,方便了网络的平滑扩容,降低了设备成本;支持全性能和更高速率的HSDPA技术,充分满足运营商开展高速数据业务的需求。新一代基站HSDPA功能采用

自主研发的ASIC芯片,支持下行速率单小区最大14.4Mbps;华为新一代分布式基站具有更高的集成度(BBU只有1U 19英寸)和稳定性,使得网络部署更加快速高效,大大节省运营商的设备成本和运营成本;华为新一代基站支持IP和E1的分路传输功能,在更好地满足高速数据业务的同时,有效降低了传输成本。

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