面向宽带多业务的新一代基站系统

一、基站的演进历程

基站作为移动通信系统中最关键的设备，随着移动通信技术的发展正发生着深刻的变化。

从第一代模拟通信系统(AMPS/TACS)的应用，到目前被第二代窄代数字移动通信系统(GSM/CDMA/PHS)所替代，大约经历了15年，其间主要解决通话的需求。随着数字技术发展引起的革命，出现了形形色色的数据业务，此时的移动通信主要解决的是通话和小数据量需求。

随着计算机的快速发展，小数据量的通信能力已经不能满足人们丰富的业务需求，窄带数字系统正逐步向第三代宽带数字移动通信系统(WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA)演进，从窄带系统的出现到宽带系统的出现，大约经历了15年，正是因为从2G到3G是演进而非革命，使得两者可以共存相当长的一段时间，3G除了提供2G上的所有业务外，还具备了宽带数据业务的能力。

以目前GSM系统为例，其基站的发展也大致经历了三个历程。

第一阶段的GSM基站，设备集成度低，耗电大，功放效率低，能提供的容量有限，产品形式单一，只有室内宏蜂窝型号。

经过3到5年时间，微电子技术使设备能高度集成，设备耗电小，功放效率高，单机柜的系统容量得到很大提升，产品形式极大丰富，除了常用的室内宏蜂窝外，还有室外一体化基站、室内微蜂窝基站和直放站等。

随着数据业务需求的出现，第二阶段基站通过部分硬件更换和软件升级的方式，发展到第三阶段基站，具备了支持GPRS/EDGE、半速率、小区定位等功能，同时设备向更高的集成度和更大的容量发展。

借鉴窄带系统的基站发展历程，宽带系统基站必须满足几个方面的要求：

1.高集成、低功耗，减少网络的建设成本和运营成本；

2.产品形态多样化，适应于不同环境的网络建设；

3.面向宽带、面向业务，能够提供丰富的高速业务；

4.面向未来，以实现平滑升级，支持更高速率和全IP的网络。

二、当前3G基站技术的最新进展

在2001年日本开通全球第一个商用WCD－MA网络中，采用了第一代3G基站，当时的设备以单载频扇区配置为主，大部分采用室内宏蜂窝基站。经过4到5年的时间，基站的几个关键技术如基带处理技术、功放技术、高速率接入技术、射频拉远技术等出现了令人欣喜的突破，基站的性能大幅度提高，现在已经进入了新一代3G基站时代。

当前阶段的3G基站具有的主要特点有以下几点。

高集成度：基站的基带处理技术主要有两种，一种是采用DSP+FPGA方案，该技术采用纯软件技术，更加灵活，更快速响应市场需求；另一种采用高集成度ASIC基带解决方案。由于基于ASIC的基带技术在批量生产成本、高集成度、高性能上比DSP+FPGA技术更有优势，它是今后的发展方向，更符合基站整体的更高性能、更高集成度、更低的成本的发展宗旨。同时芯片制造工艺的发展，使一个芯片上可集成更多更强的功能，从而基站性能更强，集成度更高，增加了稳定性，降低了成本。

高效率功放：由于功放是基站中耗电最多的模块，而3G技术采用非恒包络调制，峰均比很大，所以3G功放的线性和效率一直是业界的一大难题，业界功放效率的平均标准是10％，主要采用FF技术，需要复杂的电子技术来补偿非线性扭曲。随着DPD(数字预失真)技术的出现，采用数字信号处理技术来补偿非线性，功放效率可达到15%~20%。功放的线性提高后，基站的散热减少，功放稳定性增强，集成度增加，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，也使多载波功放的实现成为可能，同时效率提高带来了基站整机温度的降低，可靠性得到提高，不仅效率提高，还节省了电费，降低了运营商的运营费用。

HSDPA的支持：作为业务驱动型的3G，必须满足高速数据业务的需要，从2005年开始，新部署的WCDMA系统无一例外都支持HSDPA，而原有的系统都从R99升级支持HSDPA。

HSDPA最大支持的下行速率可达到14.4Mbps，真正实现了宽带无线通信，可以为用户提供高速数据下载。而基于ASIC理念的全性能HSDPA新一代基站由于其稳定可靠的高速数据业务能力，为用户提供了更好的数据业务体验。

新型覆盖产品：为满足3G越来越复杂的网络规划要求，基站的形态也开始向多样化发展。人们希望基站在性能不断提升的同时，越来越小、越来越轻，希望基站的几个模块能够按照部署需要灵活组合。于是，开放的接口、模块化的结构成为基站发展的最新动向。在3G基站的产品系列中，创新地提出了分布式基站概念，革新了传统的建网理念。由于RRU(射频远端模块)摆脱了机房的约束，节省了馈线损耗，为运营商大大节省建网成本与运维成本，同时能灵活、快速地建网，很快得到客户的认可，所以分布式基站的组网模式已经成为基站部署的重要选择，运营商在部署网络时相当多地采用了分布式基站。

三、3G基站的未来发展趋势

未来基站的设计理念是要满足运营商高性能、高可靠、节省TCO、布网灵活和升级维护方便的需求。基站的总体发展趋势是更低成本、更灵活的架构、更高的性能和更高的集成度。基站产品形态将朝着满足各种复杂无线环境需求的方向发展，基带技术朝着更高性能、更高集成度的方向发展，射频技术将朝着更高效率、更高灵活性的方向发展，传输技术将朝着全IP方向发展。同时一些特色的解决方案，如细分的室内覆盖解决方案以及分布式解决方案也成为业界关注的焦点。

开放式模块化发展：未来的宏基站将朝着全模块化、更高集成度、更高性能方向发展。全模块化结构，使得基站配置以"搭积木"方式进行，扩容升级异常方便，同时可以快速响应运营商的需求，推出满足某一特定需求的新形态基站，模块化结构使得运营商维护设备的种类大大减少，降低了运维难度，节省运维成本。而微基站向更小的方向发展；分布式基站将向更加灵活的方向发展，将成为各种复杂无线环境的主角。

多载波技术发展：随着数据业务的发展，系统容量需要不断增加，采用多载波技术的基站，具有更高的集成度、更低的功耗、更高的性能，仅需按照容量需求增加信道板，实现快速平滑扩容。

高效率功放技术发展：即将推出的DPD＋Doherty技术功放，主要由两个PA模块组成,一个是均值功放，一个是峰值功放，均值PA总是工作在饱和状态，所以效率很高，能够节省基站日常耗电，同时降低基站整机散热要求，增强系统可靠性，减少空调的耗电量，大幅度降低维护成本。

IP化发展：从核心网到无线接入网，再到终端，未来的移动通信网络向全IP方向发展，网络呈现扁平化趋势，这里的全IP化不仅指基站设备的IP化，还包括了传输的IP化，为降低从传统的TDM网络直接升级为全IP网络的风险、保护投资，业界一般采用分步平滑升级的方式实现向全IP的过渡。如为降低建设HSDPA对传输的压力，采用混合IP传输的技术，将语音等CS域业务与高QoS的PS业务通过E1传输，将低QoS的BE类业务通过IP传输，为运营商降低运营成本。

多场景多形态分布式基站：在未来移动网络建设过程中，为了满足不同场景下对基站设备的要求，要求基站能体现多场景下的多形态，分布式基站就是其中一种重要发展方向。其演进路线是：第一代分布式基站是从传统的宏基站通过CPRI接口接到RRU上的；第二代分布式基站由标准的基带处理单元BBU和RRU组成，BBU具有标准的尺寸，可以灵活地放置在任意一个标准机柜里；第三代分布式基站由BBU和各种系列的RRU组成，适用于各种场景的大、中、小功率RRU，还可以通过RHUB灵活组网，满足各种应用的需求；更大功率的分布式基站，解决广覆盖和大容量问题，具备替代宏基站的能力；更小型化的分布式基站，适应室内覆盖建网模式。

新室内覆盖解决方案：3G室内业务量巨大，采用特有3G室内无线设备及解决方案，细分各种室内覆盖市场，针对大型室内区域、中型室内区域以及SOHO推出不同的室内覆盖解决方案，特别是在SOHO地区，体积小、布网灵活的新形态基站UMTSAP将得到较为广泛的应用。

综上所述，基站经历从模拟到数字、从窄带到宽带的发展历程，每4到5年就更新一代。但其发展方向一直没有改变，都是向高性能、高可靠、布网灵活、升级维护方便、节省全生命周期成本的方向发展。当前最新一代3G基站具备多载波、高效数字功放、全性能HSDPA、开放式的架构等特征，已经成为业界主流。未来的基站在形态上，将朝着更高性能和集成度的宏基站、体积更小的微基站、更灵活的分布式基站三个方向发展；而各种基站在组成架构上，将成为开放式的模块化产品；在技术上，未来基站朝着更高集成度、全IP化、多载波和更高效率数字功放的方向发展。