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适合5G微波回程的新体系架构
录入时间:2020/8/11 10:22:12

New Architecture for 5G Microwave Backhaul

成都超脉通科技有限公司,www.ultrapulse.com.cn

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移动回程容量需求与现状

目前在欧美、南太平洋、印度等地,约有55%的移动回程采用6~42GHz点对点微波。随着LTE/4G向5G演进,基站空口速率大幅提高,因此移动回程的传输容量也需大幅提升。基站和微波典型配置容量见表1。从表1可以看出,传统分体式微波已难以满足5G基站需求。而采用全室外微波代替传统分体式微波又存在难以运维、管理及物料利旧、成本和功耗高、70/80GHz频段传输距离短等问题。

 

传统分体式微波架构及其局限性

增大信道带宽、提高频谱效率和聚合多设备是提升容量的三个主要途径。首先,增大信道带宽需支持112/224MHz,若频谱费昂贵或无法获得时则需采用多载波聚合多个窄带宽。其次,相同链路预算或传输距离下,提高频谱效率需采用高性能近端闭环数字预失真配合高发射功率功放获得更高系统增益和信噪比,以稳定工作在4096/8192QAM调制模式。第三,目前铁塔已无更多空间和承重支撑聚合多个设备,且其工程复杂、TCO过高。

上述传统分体式微波链路和架构在演进中存在三个限制:

1)         中频电缆收发频点低、间隔窄(140MHz和350MHz),不支持112/224MHz和多载波聚合;

2)         数字中频处理在铁塔下的IDU中,无法支持高性能近端闭环数字预失真配合高发射功率功放工作;

3)         同样,ODU中无数字中频处理来实现多载波聚合和IQ校正以简化射频链路,达成低成本的零中频一次变频架构。

 

5G微波回程的新体系架构

为突破上述限制,通过新的CMRI(Common Microwave Radio interface),重新划分并调整IDU和ODU互连接口和链路功能,演进形成5G微波回程的新体系架构(图2)。新体系架构的五大关键技术如下:

1)         调整中频电缆收发信号频点的间隔大于403MHz,接收信号频点提高到大于175MHz,使中频电缆支持224MHz带宽;

2)         互连接口处理的数字中频中增加信号幅度预提升和信号高频衰减补偿模块,以补偿电缆对传输信号的损伤,模拟中频增加VGA模块提升从电缆收到信号的增益;

3)         IDU中增加多载波的频点排布ᅳ>绑定ᅳ>解绑功能,ODU中增加多载波的解绑ᅳ>频点重排ᅳ>再绑定功能,实现224MHz频带内的多载波聚合;

4)         在ODU中增加ADC和DAC,用于中频电缆模拟信号与数字中频信号的相互转换,从而在ODU中实现基于射频器件物理特性直接反馈的数字中频处理;

5)         在ODU的数字中频处理中实现多载波聚合的高阶校正(3、5、7、9阶)宽带数字预失真,配合高发射功率功放支撑链路稳定工作在高阶调制模式,并通过数字中频QMC实现IQ信号校正,简化射频链路为一次上、下变频的零中频最简架构。

新体系架构具有多方面优势。首先,利旧中频电缆将信道带宽从56MHz提升至224MHz,还能支持多载波聚合传输,微波空口传输容量更大;其次,现有6-42GHz频段传统分体式微波在未来仍可继续跟随FCC和ETSI标准向112/224MHz带宽演进;第三,通过多载波聚合技术可使单个ODU替代2-4个旧ODU,既节省了铁塔空间和承重,又降低了TCO;第四,近端闭环数字预失真和高发射功率功放的使用提高了信噪比和系统增益,可使链路稳定工作在高阶调制模式从而获得更高频谱效率;第五,采用零中频一次变频架构降低了ODU功耗和成本,体积也更小;第六,新CMRI也支持数字化光纤连接,使微波与无线网络工程部署及物料统一,节省成本和工期。

 

结论

5G微波回程的新体系架构,不仅与6-42GHz频段的传统微波架构兼容,并且支持演进到5G微波,为运营商提供了一个可演进、低TCO的移动回程解决方案,为整个传统分体式微波的持续演进做出了巨大贡献。


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