浅析GSn的射频宽带化

钟玉仓

摘要：在WCDMA及CDMA技术制式上使用射频宽带化技术是给传统GSM系统移动网络带来一场重大突破，有效地为GSM运营商实现了降低网络TCO，极大地帮助运营商实现了更经济更快速网络扩容以及向未来的3G或4G平滑演进奠定了基础。文中就GSM的射频宽带化必要性、在实际应用中的优点以及对未来发展进行了阐述和分析。

关键词：射频宽带化；GSM；基站；TCO；功率；多载波线性功放

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）14-0218-02

1概述

随着移动市场规模不断变大，业务量尤其是数据业务爆炸式增长。为满足客户需求，运营商对网络投人持续增加，在頻率资源不变且城市建筑越来越复杂的情况下，网络复杂度越来越高，为了多、快、好、省的利用原有的资源，合理的使用GSM的射频宽带技术势在必行。

2 GSM的射频宽带化必要性

目前移动通信发展非常迅猛，在通信事业蒸蒸日上的今天移动通信用户增长速度逐年递增，运营商如何降低网络TCO，即经济又快速的进行移动网络的扩容来满足日益增长的用户，挖掘GSM的射频宽带化技术是十分必要的。

目前GSM基本上是采用窄带数字通信系统。它的基站都是使用一个载波对应一个独立的射频通道即Single Carrier（单载波技术）。如果要在一个天线上发送多路信号，就必须利用合路器对多个载频进行合路，把合路后的信号再送到天线。通常利用此种方法把一个小区需要配置多个载波进行合路来满足容量的需要，从而达到节省天线的数量。然而传统的合路器进行合路时基站输出功率有很大的损耗，每合路一次有50%以上的基站输出功率被损耗掉。对于多载频大容量网络来说，使用起来成本高难度大。由于合路器对基站输出功率损耗大，就不得不提高载波的发射功率来弥补基站输出功率损耗，来扩大基站覆盖范围，由此会增加基站的耗电量。MCPA（Multiple CarrierPower Amplifier）即多载波线性功放是射频宽带化的关键技术之一，它能有效的解决此类问题。多载波线性功放它可以根据实际容量的需要在一个模块上配置多个无线载波而不消耗基站输出功率，使得TCO降低，减少故障率和维护量，有助于运营商降低成本。

射频宽带化是把信号在数字中频部分进行合路，合路后再通过宽带功放进行输出。这一原理也是射频宽带化核心所在。射频宽带化在WCDMA和CDMA技术制式上已经成功的使用，在目前网络融合的大背景前提下，此项技术在窄带数字通信系统GSM上也被广泛使用。

多载波技术在WCDMA、GSM等系统中应用很难解决功放的线性化和效率问题。为了解决此类问题同时采用了Digital Pre-Distortion（DPD）等技术。DPD技术指的是使用一个预失真元件把它和功放元件进行级联而产生一个线性系统。此项技术成功的解决了多载波技术在WCDMA、GSM等系统中功放的线性化和效率问题。因此把DPD等3G的功放技术和多载波功放配合使用到WCDMA、GSM等系统中就会大大的降低运营商的TCO，并且还能有效的促进网络的平滑演进。故而射频宽带化技术是很有必要的，同时也是设计下一代基站关键技术所在。

3在实际应用中的优点

3.1平滑扩容，简化维护

射频宽带化的关键技术就是多载波线性功放技术，这种技术能将信号在数字中频部分进行合路，合路后再通过宽带功放进行输出同时进行功率放大，从而使多个载波共用一个功放。因此使基站扩容真正做到了平滑扩容。使用MCPA技术后，就无需像传统的GSM基站一样使用空腔合路器或宽带合路器，每个小区的一个标准基站只要用一个MCPA载波模块，大大的简化了基站配线，降低了故障率，减少了基站维护人员的工作量和技术要求。如传统的GSM基站在建网初期使用3个MCPA载波模块建设了一个S4/4/4的站点，随着时间的推移，用户数在不断的增大，此基站需要进行一次扩容，把它扩成S6/6/6，这时就无需使用工程施工人员到基站现场进行硬件施工，只要在核心机房进行软件配置修改使之符合要求就可以完成扩容，再也不要进行基站配线方式的更改或去中断业务来更换更换硬件设备。

3.2大容量，广覆盖

多载波技术在基站的使用使得单机柜传统的GSM基站12载波的容量一下提高到36载波，使其配置形成高集成度。多载波技术在基站的使用省去了传统的GSM基站的空腔合路器或宽带合路器，从而降低了设备的插入损耗，减少了设备的故障点，基站的输出功率并未减小，覆盖能力及范围也并未削弱。如：一个传统的GSM基站若配置6载波的小区，使用宽带合路器，那么它的插入损耗有可能超过7dB。若使用空腔合路器，它的插入损耗也有3dB。如果使用多载波时，它的插入损耗仅有1dB。使用多载波技术可以使不同载波之间的功率进行资源共享，把空闲状态的载频或信道功率资源分配给需要使用的载频进行使用，降低了能耗，从而进一步提高下行覆盖能力。

3.3低功耗，低成本

多载波技术的使用，进一步的提高了基站的功放效率。多载波技术使不同载波之间的功率可以进行资源共享，使得功率资源可以根据不同载波的实际话务量和动态功率的需求进行灵活分配。它不但节省了空腔合路器或宽带合路器，而且还大幅度的减少了载频输出之后的功率损耗，却仍保持传统的GSM基站所覆盖范围能力，从而降低了基站功耗，为运营商节约了基站运行成本。如：一个使用多载波技术的GSM基站，在S12/12/12配置下，它的功率损耗不大于2千瓦，远远小于传统的GSM基站功率损耗，是传统的GSM基站无可比拟的。

4未来发展方向

射频宽带化中的一个关键问题是功放线性化和功放效率，这两个关键问题始终受到设备制造商和研发人员的高度关注和开发。WCDMA等系统成功的使用多载波功放，使得设备制造商把多载波引入到GSM领域并实现了产品化。当前多模或双模技术在移动通信市场高速的发展，在GSM中广泛使用多载波技术，为实现载波模块共享形式的多模基站打下了坚实的基础。

SDR在实现多模基站中扮演着重要角色，它的研究和开发将会成为移动通信行业所关注的技术热点，其产品也会成为移动通信设备制造商的热点。因此，随着MCPA引入到GSM，实现SDR的产品化，进一步的加快了SDR发展的进程。使用SDR，它不仅可以实现在一套设备上同时支持不同的技术体制，而且还实现了通过软件配置就可以把GSM演进到GSM/WCDMA双模，甚至直接演进到WCDMA和4G的LTE.。

5结束语

射频宽带化技术给移动网络带来一场重大突破，有效地为运营商实现了降低网络TCO，做到了平滑扩容，简化了维护，增大了网络容量，提高了覆盖能力，降低了功耗，节约了成本，为实现载波模块共享形式的多模基站以及向3G或4G平滑演进打下了坚实的基础。