mcpa多载波技术在gsm中的应用

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1、MCPA多载波技术在GSM中的应用2009-12-30    作者：吕钱浩（中兴通讯）宽带化GSM基站演进方向   GSM全球用户数有望在2009年底突破历史性的35亿。作为移动通信系统最重要的一部分，GSM无线侧系统即GERAN（GSMEDGERadioAccessNetwork）设备也随着标准、技术和社会的变化而不断前进，GSM基站的发展历史就是无线技术发展的缩影。按照对于规范的顺从和关键技术点，当前GSM基站已经走过了四代历程，如图1。   图1GSM基站发展历程及关键技术特征   众所周知，GSM是窄带数字通信系统，第一代和第二代GSM基站都是采用单密度STRU（TRX）射

2、频模块。随着射频器件的小型化和DSP（数字信号处理）技术的发展，在第三代和第四代基站中出现了现在普遍使用的双密度载波射频模块DTRU（DualDensityTRXUnit）。双密度模块将两个单密度射频模块封装在一个单元内，成倍提高了基站的容量和集成度。但无论是STRU还是DTRU，其本质上都属于窄带单载波技术，即每一个载波对应一个独立的射频通道。   随着运营商越来越关注降低TCO和平滑演进，经济、绿色、快速、高效的网络建设、扩容和演进成为运营商竞争制胜的关键。这时传统的单密度或双密度载波模块无法满足上述需求，第五代基站应运而生。第五代基站支持3GPPR7/R8和即将冻结的R9版本

3、的增强EDGE及其后续演进，在GSM制式上可以提供高达2~4M的空中接口速率，同时实现了对WCDMA、HSPA甚至LTE的支持。基站集成度进一步提高，接口标准化和模块化进一步成熟，多模基站和全IP的多任务基站控制器成为主流，可以完美支持多无线电融合网络。2002年10月，由多家电信设备制造商、模块供应商和元器件厂商发起建立了OBSAI组织（OpenBaseStationArchitectureInitiative）。OBSAI的最终目标是建立一个开放的BTS设备制造市场，以使更多的模块和元器件厂商参与BTS相关的标准模块的研发和制造，以进一步降低成本和提高性能。这样，电信设备制造商

4、只需集成相应的模块就可完成BTS设备的研发和制造，从而大大缩短开发周期和降低成本。类似的机构组织还有CRPI。因此，模块化IP系统架构和多模将是BSS未来发展的一个重要特征。第五代基站系统还可能支持MIMO（多输入多输出）和OFDM（正交频分复用），并引入软件无线电，配合宽带多载波功放技术的日趋成熟和成本降低，可以实现真正意义上的软件基站。   可见第五代基站的核心是基于宽带多载波技术的开放式架构。宽带多载波技术也就是将宽带多载波功放技术（MultipleCarrierPowerAmplifier，MCPA）引入GSM射频模块，来替代传统的窄带模拟功放，从而实现射频的宽带化。   

5、如图2所示，MCPA的核心在于信号首先在数字中频部分进行合路，然后通过宽带功放输出，这就意味着一个物理模块可以根据需求软件配置为多个逻辑无线子载波而无须合路，这无疑有助于基站向更高集成度、更大容量、更低功耗方向前进，将会极大的降低TCO。同时目前广泛用于WCDMAMCPA模块的DPD（DigitalPre-Distortion）等技术均可广泛用于GSM基站，这样将进一步提升GSM基站的业务支撑能力。实际上，采用了MCPA技术的GSM基站相当于GSM基站的3G化甚至4G化，这无疑会极大提升GSM网络的生命周期。   图2MCPA多载波模块   多载波技术早在2002年就已经在WCDM

6、A基站上得到商用，其后在CDMA和TD-SCDMA广泛应用，但是直到2008年才率先由中兴通讯等国内制造商引入GSM领域。为什么有如此之多优越性的MCPA最后才用于GSM呢？原因有以下几点，首先是技术，WCDMA、CDMA等均为宽带多载波制式，而GSM仅有200k频率带宽，频率越窄，IF（中频）和DAC（数字转换）的设计难度就越大；其次是成本因素，由于MCPA成本在初期较高，因此不适合于大规模部署的GSM制式；第三是标准因素，由于3GPPR8版本以前的GSM标准对于多载波等尚未涉及，因为多载波引入GSM在标准上也是空白。但由于市场潜力、架构更新、降低成本、标准演进等多方面因素，各主

7、要GSM无线设备供应商高度重视GSM的发展，基站产品向着更高密度、更小体积、更低功耗、范围更广的应用灵活度、支持高速数据业务及支持多无线网络的融合方向发展，尤其是无线关键技术之一的射频模块技术的研发更备受重视，以期降低成本，提高性能，以适应新技术和标准演进带来的要求，因此MCPA引入GSM就显得水到渠成了。多载波GSM基站，降低TCO的利器快速建网，绿色覆盖   传统GSM基站的典型容量是12TRX，中兴通讯2007年推出的业界最大双密度基站容量也仅为18TRX。采用