胡勝

摘 要：文章針對(duì)目前的GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線接入網(wǎng)中的缺點(diǎn)及在中國(guó)用戶眾多情況下存在不可克服的缺陷，提出了分離式無(wú)線接入的概念。簡(jiǎn)單介紹了分離式無(wú)線接入的實(shí)現(xiàn)方式，并闡述了機(jī)制的優(yōu)缺點(diǎn)和前景，分離式無(wú)線接入概念的提出，在一定程度上解決了移動(dòng)通信行業(yè)由于基站數(shù)量眾多，需要消耗大量物資和能源的問(wèn)題，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的要求。

關(guān)鍵詞：GSM無(wú)線通信技術(shù)；無(wú)線接入系統(tǒng)；基站；接收臺(tái)

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）2-0085-02

隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，目前已發(fā)展到以數(shù)據(jù)通信為主的3G、4G時(shí)代。無(wú)論是國(guó)外的CDMA2000、WCDMA制式還是我國(guó)的TD-SCDMA、TD-LTE制式，其無(wú)線接入網(wǎng)都具有以下的共同特點(diǎn)：上下行頻率都在同一頻段上；基站收發(fā)機(jī)都是在同一個(gè)物理點(diǎn)上，甚至是安裝在同一個(gè)機(jī)柜中。

本文提出的分離式無(wú)線接入技術(shù)具有和以上完全不同的形式：基站上下行頻率分離，即基站的下行頻率和移動(dòng)臺(tái)的上行頻率不在同一頻段上；基站收發(fā)機(jī)分離，即基站發(fā)射機(jī)和基站接收機(jī)分離，不安裝在同一機(jī)柜中，更不需要安裝在同一物理點(diǎn)上。

目前使用的GSM系統(tǒng)以及將要使用的CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等現(xiàn)有系統(tǒng)的基站都存在需要較大的支持系統(tǒng)的缺點(diǎn)：為了安裝設(shè)備需要有一定面積的機(jī)房；需要有空調(diào)器，保證設(shè)備工作在合適的環(huán)境之中，包括溫度和溫度；需要有較大的電池作為后備電源，以保證設(shè)備不間斷地工作；每個(gè)基站載波中的發(fā)射機(jī)，因?yàn)樾实脑蚨夹枰拇罅康碾娏Α?/p>

另外，在我國(guó)還有的用戶多，用戶手機(jī)使用模式和歐洲不同的國(guó)情使得以上的系統(tǒng)表現(xiàn)出難以克服的缺陷：對(duì)于WCDMA，由于存在著呼吸效應(yīng)，在用戶眾多的大城市中網(wǎng)優(yōu)困難，系統(tǒng)容量的設(shè)計(jì)困難；對(duì)于TD-SCDMA，在用戶眾多的大城市中為解決容量問(wèn)題，就必須建更多的基站，導(dǎo)致基站的建設(shè)困難；從移動(dòng)通信所使用頻率的趨勢(shì)來(lái)看，頻率是越來(lái)越高；而城市中的建筑物是越來(lái)越多，從而導(dǎo)致城市中多徑效應(yīng)干擾嚴(yán)重，電磁波的衰減嚴(yán)重。

1 分離式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

基站上下行頻率分離，即上下行頻率不在同一頻段上。下行頻率用中波，上行頻率為特高頻。

①可以利用中波信號(hào)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。中波頻段一般是指200～30 000 kHz的無(wú)線電波。中波主要靠地波傳播，中等傳播距離（數(shù)十到數(shù)百千米）信號(hào)穩(wěn)定，在這一頻段的低端比高端傳播得更好，以下所述的中波除有特指外，是指頻率在535～1 605 kHz廣播頻段。中波由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，遇到建筑物等可以產(chǎn)生繞射，建筑物基本上不影響信號(hào)的傳播。數(shù)十到數(shù)百公里信號(hào)可以穩(wěn)定的傳播，這個(gè)范圍基本上可以覆蓋一個(gè)大中城市的范圍，從而使一個(gè)城市只建一個(gè)發(fā)射臺(tái)有了可能。

②可以有效地利用各頻段的長(zhǎng)處。中波具有信號(hào)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但其天線和高頻系統(tǒng)的體積相對(duì)較大，不利于在移動(dòng)臺(tái)上使用。而移動(dòng)臺(tái)又有體積、重量、電池使用時(shí)間上的要求，不可能使用中波作為上行頻率。而特高頻段的波長(zhǎng)短，使用很小的天線可以獲得較高的增益，便于在移動(dòng)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，用它作為上行頻率可以減少移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)的功率，也可以使用容量較小電池獲得較長(zhǎng)的工作時(shí)間?？梢詫?shí)現(xiàn)基站發(fā)射臺(tái)的集中設(shè)置。

③由于中波的發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率可以做到很大，因此中波的覆蓋范圍很廣。目前廣播用的發(fā)射機(jī)已做到了幾千千瓦。當(dāng)然，做為移動(dòng)通信用的發(fā)射機(jī)功率不需要這樣大，只要能滿足覆蓋范圍就足夠。因此，一個(gè)城市只需設(shè)置一個(gè)發(fā)射臺(tái)就能解決其覆蓋的問(wèn)題。同時(shí)中波發(fā)射機(jī)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前技術(shù)成熟，發(fā)射機(jī)的效率較高，可靠性高，維護(hù)工作相對(duì)較少。

④可以方便地設(shè)置接收臺(tái)。由于基站收發(fā)臺(tái)的分離式，在基站接收臺(tái)中不需要再設(shè)置發(fā)射臺(tái)。接收臺(tái)是一個(gè)純接收臺(tái)，它沒(méi)有電磁波的輻射，因此就不會(huì)產(chǎn)生由無(wú)線輻射所引起的的各種問(wèn)題，也容易為群眾所接受這樣就可以設(shè)置在居民的生活區(qū)中。這樣接收臺(tái)設(shè)置就可以不受限制，設(shè)置的位置和數(shù)量可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需要隨時(shí)隨地進(jìn)行設(shè)置安裝。同時(shí)由于接收臺(tái)離移動(dòng)臺(tái)的距離可以做到很近，不需要很大的天線獲得較大的增益，因此天線可以做得比較小，這樣更便于基站接收臺(tái)的設(shè)置、安裝和美化。

2 分離式系統(tǒng)需要解決的基本問(wèn)題

2.1 頻率分配的問(wèn)題

由于歷史的原因，中波波段已劃分的使用已劃分完了。535～1 605 kHz是國(guó)際規(guī)定的廣播段。200～415 kHz為短距離用的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，其中285～325 kHz、405～415 kHz為航海導(dǎo)航用，其余均為航空導(dǎo)航用。另外，有1 800～2 000 kHz作為羅蘭A系統(tǒng)用。該頻段的海上移動(dòng)通信，是在無(wú)線電發(fā)展的早期就安排了的，即415～525 kHz，其中500 kHz固定為海上遇難呼救頻率，其它任何業(yè)務(wù)不得使用。根據(jù)目前通信發(fā)展的形式，海上移動(dòng)通信可以使用衛(wèi)星電話來(lái)取代，因此415～525 kHz這個(gè)頻段是有可能用于移動(dòng)通信的。將中波波段提供給移動(dòng)通信使用，這要取決于國(guó)家的決心和政策。

2.2 頻帶寬度問(wèn)題

由于中波廣播的帶寬只有9 kHz，整個(gè)中波廣播帶寬也只有1 070 kHz，即1.070 mHz，小于目前系統(tǒng)使用的帶寬，更遠(yuǎn)小于WCDMA系統(tǒng)5 MHz的帶寬。因此帶寬的問(wèn)題是一個(gè)限制系統(tǒng)容量和傳輸速度的大問(wèn)題。如果移動(dòng)通信使用和廣播信號(hào)相同的頻點(diǎn)分劃，則使用的帶寬只有9 kHz，但是可以有118個(gè)頻點(diǎn)可以使用。如何處理它們相互之間的關(guān)系是個(gè)不可繞過(guò)的問(wèn)題。

2.3 與廣播電臺(tái)相互干擾問(wèn)題

由于中波已分配給了廣播使用，如果再在該波段進(jìn)行移動(dòng)通信信號(hào)的播出，必然會(huì)存在對(duì)廣播信號(hào)的干擾問(wèn)題。好在廣播信號(hào)是調(diào)制是調(diào)幅的形式，當(dāng)進(jìn)行移動(dòng)通信信號(hào)播出時(shí)，可以采用等幅波的調(diào)制方式來(lái)給以解決，但依然存在一定干擾。

2.4 上下行信號(hào)不平衡的問(wèn)題

由于下行信號(hào)采用是大功率的中波進(jìn)行廣播，具有覆蓋廣且信號(hào)穩(wěn)定的特點(diǎn)，特別是晚上，由于有天波的反射可以傳送到很遠(yuǎn)的距離，而上行信號(hào)是移動(dòng)臺(tái)的小功率發(fā)射。這樣就必然導(dǎo)致上下行信號(hào)不平衡的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題主要會(huì)出現(xiàn)在邊界地區(qū)或偏遠(yuǎn)的地區(qū)，由于接收臺(tái)少而導(dǎo)致的，產(chǎn)生的問(wèn)題類似于目前的邊界漫游問(wèn)題。至于天波的遠(yuǎn)距離傳送，由于各地的信號(hào)編碼不一樣，并不是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。

3 分離式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前景

采用中波進(jìn)行數(shù)據(jù)的廣播，已經(jīng)在試驗(yàn)中，目前單向數(shù)據(jù)廣播已有試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，如表1所示。

可以看出，其最大的單頻點(diǎn)傳輸速率已達(dá)36 kB/S；如果使用像EDGE和TD-SCDMA一樣采用多頻點(diǎn)進(jìn)行傳輸，就可以獲得N倍于單點(diǎn)傳輸?shù)乃俾?。在?shù)字廣播中由于采用了MPEG-2層3對(duì)信源壓縮，然后再使用32 APSK的調(diào)制方式，因而獲得了較高的速率。

由于分離式無(wú)線接入網(wǎng)主要是基于目前2G、3G無(wú)線接入網(wǎng)的，因此目前所使用的各種技術(shù)都可以在其上使用，如采用CDMA地址碼的尋址方式，也可以采用FDD的方式，實(shí)現(xiàn)頻分選址，獲得更多的用戶容量；基站接收臺(tái)采用智能天線可以實(shí)現(xiàn)定位服務(wù)，采用多頻點(diǎn)的傳輸方式以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的傳遞等等。另外，分離式無(wú)線接入網(wǎng)的基站接入臺(tái)在設(shè)置安裝上受到限制少，從而可以更靈活、更方便、數(shù)量更多地進(jìn)行設(shè)置，因此可以有效地解決WCDMA系統(tǒng)的呼吸效應(yīng)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王江，陳亞駿.數(shù)字調(diào)幅廣播的構(gòu)成和方案比較[J].電聲技術(shù)，1999，（5）.