aau設(shè)備的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用

1、移動(dòng)信息 2017 年 2 月 49 通信工程 AAU 設(shè)備的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用 賴杲銳 廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510000 摘要： 隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)演進(jìn)， AAU 設(shè)備 （即一體化有源天線） 得到廣泛應(yīng)用和推廣。 介紹了 AAU 的結(jié)構(gòu)，總結(jié)了 AAU 的優(yōu)勢(shì)，介紹了相關(guān)產(chǎn)品及應(yīng)用案例，并探討了 AAU 未來(lái)的發(fā)展。 關(guān)鍵詞：AAU；一體化有源天線；射頻單元；天線單元 中圖分類號(hào)：X321；F752.0；F205

2、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-6434（2017）02-0049-03 Advantages and Applications of AAU Equipment Lai Gaorui Guangdong Telecom Planning and Design Institute Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510000 Abstract：With the continuous evolution

3、of mobile network, AAU equipment（ie, integrated active antenna）has been widely used and promoted.This paper introduces the structure of AAU, summarizes the advantages of AAU, introduces the related products and applicati

4、on cases, and discusses the future development of AAU. Keywords：AAU; integrated active antenna; radio frequency unit; antenna unit 隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)演進(jìn)，基站主設(shè)備與天線的結(jié)構(gòu)也不斷演變。 2G 時(shí)代以宏基站為主，基站主設(shè)備布置于機(jī)房，通過(guò)饋線與天面或桿塔的天線相連，即 BTS 加天線的形式。3G 時(shí)代

5、開(kāi)始，由于系統(tǒng)頻段較高，以及機(jī)房選址越來(lái)越困難，分布式基站逐漸占據(jù)主流，即 BBU 加RRU 加天線的形式， RRU 布置于天線附近。 4G 時(shí)代到來(lái)，天面系統(tǒng)越來(lái)越多，天面或桿塔空間資源有限，同時(shí)伴隨著多頻段以及 MIMO 的要求， 射頻單元和天線單元集成的一體化有源天線即 AAU 設(shè)備，開(kāi)始得到廣泛應(yīng)用和推廣。 1 AAU 設(shè)備的結(jié)構(gòu) 射頻單元和天線單元集成的一體化有源天線，即Active Antenna Unit，簡(jiǎn)稱 AAU。A

6、AU 采用多通道的射頻和天線陣子配合，每個(gè)有源單元除了作為輻射及接收單元，實(shí)現(xiàn)輻射及接收電磁信號(hào)之外，還作為電路的一部分，具有諧振、濾波、功率放大等作用。AAU主要包括天線單元 AU、 射頻單元 RU 以及電源模塊。 AU主要提供天線功能及內(nèi)置 RCU 實(shí)現(xiàn)電調(diào)功能。RU 負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與 BBU 的通信，以及射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換、放大、濾波，并通過(guò)天饋單元 AU 實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的接收與發(fā)射。電源模塊的作用則是向 AU 和 RU 供電。 2 AAU

7、設(shè)備的優(yōu)勢(shì) （1）減少饋損，提升射頻系統(tǒng)性能。射頻單元與天線單元的一體化集成，最直接的好處便是減少了饋線損耗。以 2 GHz 附近頻段為例，每百米饋線損耗約10 dB，普通 RRU 到天線的跳線長(zhǎng)度為 3～5 m，射頻模塊與天線模塊集成安裝后， 可以減少 0.3 dB 以上饋損。饋損的減少，提升了天線輸出功率和接收能力，對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的改善大有益處。 （2）有利于新技術(shù)的應(yīng)用。大規(guī)模多入多出（Massive MIMO） 、三維波束賦形

8、（3D Beamforming） 、軟件定義頻譜（SDB）等技術(shù)可顯著提升網(wǎng)絡(luò)性能，但這些技術(shù)在傳統(tǒng)的基站與天線的結(jié)構(gòu)方案下實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，而射頻單元和天線單元集成的 AAU 設(shè)備則具備實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。 （2）節(jié)能減排，節(jié)約投資。在保證相同輸出功率的情況下， AAU 設(shè)備可以使系統(tǒng)功耗更小， 有效降低了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。同時(shí)節(jié)省了運(yùn)營(yíng)商饋線的投資，以 3 小區(qū) TD-LTE 8T8R 為例，每站點(diǎn)就減少了 24 條跳線的投資以

9、及相應(yīng)的施工工日。（3）節(jié)約桿塔資源。隨著各大運(yùn)營(yíng)商鋪開(kāi) 4G 建設(shè)，3 大運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)都存在 2G/3G/4G 多個(gè)系統(tǒng)，涉及900 M、 1800 /1900 M、 2.1 G、 2.3 G、 2.6 G 等多個(gè)頻段。采用單頻獨(dú)立天線的話，一個(gè)典型的 3 小區(qū)站點(diǎn)一個(gè)移動(dòng)信息 2017 年 2 月 51 考慮到選址位置正好位于寺廟門(mén)口，附近環(huán)境清幽，存在美化要求及基站逼遷風(fēng)險(xiǎn)，決定采用華為AAU3940 設(shè)備進(jìn)行建設(shè)，新增 2 付

10、AAU3940，以 1.8G頻段 2T4R 進(jìn)行覆蓋，方向角分別為 90°和 230°。該站點(diǎn)從進(jìn)場(chǎng)施工到站點(diǎn)開(kāi)通不到半日，快速部署解決了周報(bào)道路、寺廟景區(qū)的弱覆蓋問(wèn)題，一體化天線與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)，截至目前沒(méi)有收到逼遷報(bào)告。站點(diǎn)建設(shè)效果如下： 5 AAU 的發(fā)展展望 如前所述，隨著各運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)演進(jìn)，現(xiàn)在的基站基本都是多制式多頻段共存，例如電信的1.8 G LTE、2.1 G LTE 與 CDMA 800 M

11、共存的基站已經(jīng)相當(dāng)普遍，同一運(yùn)營(yíng)商同一頻段也會(huì)有多個(gè)制式，例如電信的 LTE 800 M 和 CDMA 800 M，聯(lián)通的 DCS 1800 M 和LTE 1800 M， 而不同運(yùn)營(yíng)商的不同網(wǎng)絡(luò)合路共天饋的情況也不少見(jiàn)。主流 AAU 產(chǎn)品雖然不少，但是面對(duì)靈活多樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組合，產(chǎn)品類型還是顯得相對(duì)有限，AAU 的應(yīng)用缺乏靈活性[1]。 展望 AAU 的發(fā)展， 應(yīng)是保持 AAU 集成優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還能如普通多頻天線一樣靈活匹配多制式多頻段

12、的網(wǎng)絡(luò)需求。這就要求射頻單元的硬件標(biāo)準(zhǔn)化，并最好具備跨廠家的兼容性。目前各大設(shè)備廠商均推出了 SDR基站，即軟件定義的基站設(shè)備，利用軟件實(shí)現(xiàn)使標(biāo)準(zhǔn)化的基帶單元和射頻單元適合不同的網(wǎng)絡(luò)制式。設(shè)備廠商相應(yīng)也推出了 SDR 的 AAU，例如華為的 AAU3920，1.8 G 和 2.1 G 的有源模塊， 可以通過(guò)軟件定義支持 GSM 1800 M、LTE 1800 M、LTE 2100 M、UMTS 2100 M 等不同制式。SDR 的 RU

13、 與多頻 AU 的集成，使得同一廠家的AAU 產(chǎn)品盡量做到了適用多樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組合要求， 提高了 AAU 產(chǎn)品的靈活性。如果 SDR 的標(biāo)準(zhǔn)化的射頻單元能同時(shí)做到兼容不同廠家的 BBU， 則相應(yīng)的 AAU 就完全成為獨(dú)立的天線端產(chǎn)品，進(jìn)一步提高了 AAU 產(chǎn)品對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)組合的適應(yīng)能力。運(yùn)營(yíng)商無(wú)需受限于原主設(shè)備廠家， 可以選用不同廠家的 AAU， 對(duì)于有實(shí)力的設(shè)備廠商更愿意規(guī)模量產(chǎn)相應(yīng)型號(hào)的 AAU， 天線廠家也能避免 AAU 產(chǎn)品流行

14、之后的邊緣化。 此外，多頻段的組合，要求 AAU 集成多個(gè)頻段的RRU 產(chǎn)品， 這樣又造成 AAU 產(chǎn)品體積過(guò)大， 限制了應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。例如移動(dòng)的 LTE 基站就會(huì)同時(shí)存在 FED 系統(tǒng)，目前主流的窄帶 RRU 產(chǎn)品一般只支持對(duì)應(yīng)的頻段， FED基站需要集成 3 個(gè)頻段的 RRU， 對(duì)應(yīng)的 AAU 產(chǎn)品必然體積較大?？珙l段的寬帶 RRU 能節(jié)省 RRU 的配置數(shù)量，多頻 AU 與寬帶 RU 的集成，軟件定義頻段與軟件定義網(wǎng)絡(luò)制式的結(jié)合，可使

15、 AAU 設(shè)備應(yīng)用的靈活性提高到一個(gè)新的高度。 AAU 設(shè)備的應(yīng)用和發(fā)展，不僅是目前的部署要求，還承載著 5G 時(shí)代所需要的新技術(shù)和新特性。 大規(guī)模天線陣列是 5G 的關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)大規(guī)模的多入多出，即Massive MIMO，支持更多獨(dú)立的空間數(shù)據(jù)流，數(shù)倍提升多用戶系統(tǒng)的頻譜效率， 對(duì)滿足 5G 系統(tǒng)容量與速率需求起到重要的支撐作用。大規(guī)模天線陣列達(dá)到 128T 128R、256T 256R 甚至更大規(guī)模，必然是射頻單元跟天線單元一體