aau設備的優(yōu)勢與應用

1、移動信息 2017 年 2 月 49 通信工程 AAU 設備的優(yōu)勢與應用 賴杲銳 廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司，廣東 廣州 510000 摘要： 隨著移動網(wǎng)絡的不斷升級演進， AAU 設備 （即一體化有源天線） 得到廣泛應用和推廣。 介紹了 AAU 的結構，總結了 AAU 的優(yōu)勢，介紹了相關產(chǎn)品及應用案例，并探討了 AAU 未來的發(fā)展。 關鍵詞：AAU；一體化有源天線；射頻單元；天線單元 中圖分類號：X321；F752.0；F205

2、文獻標識碼：A 文章編號：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 隨著移動網(wǎng)絡的不斷升級演進，基站主設備與天線的結構也不斷演變。 2G 時代以宏基站為主，基站主設備布置于機房，通過饋線與天面或桿塔的天線相連，即 BTS 加天線的形式。3G 時代

5、開始，由于系統(tǒng)頻段較高，以及機房選址越來越困難，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 時代到來，天面系統(tǒng)越來越多，天面或桿塔空間資源有限，同時伴隨著多頻段以及 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 設備，開始得到廣泛應用和推廣。 1 AAU 設備的結構 射頻單元和天線單元集成的一體化有源天線，即Active Antenna Unit，簡稱 AAU。A

6、AU 采用多通道的射頻和天線陣子配合，每個有源單元除了作為輻射及接收單元，實現(xiàn)輻射及接收電磁信號之外，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 實現(xiàn)電調(diào)功能。RU 負責實現(xiàn)與 BBU 的通信，以及射頻信號的轉換、放大、濾波，并通過天饋單元 AU 實現(xiàn)射頻信號的接收與發(fā)射。電源模塊的作用則是向 AU 和 RU 供電。 2 AAU

7、設備的優(yōu)勢 （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，對網(wǎng)絡覆蓋性能的改善大有益處。 （2）有利于新技術的應用。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）等技術可顯著提升網(wǎng)絡性能，但這些技術在傳統(tǒng)的基站與天線的結構方案下實現(xiàn)復雜，而射頻單元和天線單元集成的 AAU 設備則具備實現(xiàn)的優(yōu)勢。 （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 設備可以使系統(tǒng)功耗更小， 有效降低了移動網(wǎng)絡的能耗，達到節(jié)能減排的目的。同時節(jié)省了運營商饋線的投資，以 3 小區(qū) TD-LTE 8T8R 為例，每站點就減少了 24 條跳線的投資以

9、及相應的施工工日。（3）節(jié)約桿塔資源。隨著各大運營商鋪開 4G 建設，3 大運營商現(xiàn)網(wǎng)都存在 2G/3G/4G 多個系統(tǒng)，涉及900 M、 1800 /1900 M、 2.1 G、 2.3 G、 2.6 G 等多個頻段。采用單頻獨立天線的話，一個典型的 3 小區(qū)站點一個移動信息 2017 年 2 月 51 考慮到選址位置正好位于寺廟門口，附近環(huán)境清幽，存在美化要求及基站逼遷風險，決定采用華為AAU3940 設備進行建設，新增 2 付

10、AAU3940，以 1.8G頻段 2T4R 進行覆蓋，方向角分別為 90°和 230°。該站點從進場施工到站點開通不到半日，快速部署解決了周報道路、寺廟景區(qū)的弱覆蓋問題，一體化天線與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)，截至目前沒有收到逼遷報告。站點建設效果如下： 5 AAU 的發(fā)展展望 如前所述，隨著各運營商網(wǎng)絡的不斷升級演進，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)相當普遍，同一運營商同一頻段也會有多個制式，例如電信的 LTE 800 M 和 CDMA 800 M，聯(lián)通的 DCS 1800 M 和LTE 1800 M， 而不同運營商的不同網(wǎng)絡合路共天饋的情況也不少見。主流 AAU 產(chǎn)品雖然不少，但是面對靈活多樣的網(wǎng)絡系統(tǒng)組合，產(chǎn)品類型還是顯得相對有限，AAU 的應用缺乏靈活性[1]。 展望 AAU 的發(fā)展， 應是保持 AAU 集成優(yōu)勢的同時，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)絡需求。這就要求射頻單元的硬件標準化，并最好具備跨廠家的兼容性。目前各大設備廠商均推出了 SDR基站，即軟件定義的基站設備，利用軟件實現(xiàn)使標準化的基帶單元和射頻單元適合不同的網(wǎng)絡制式。設備廠商相應也推出了 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)絡系統(tǒng)組合要求， 提高了 AAU 產(chǎn)品的靈活性。如果 SDR 的標準化的射頻單元能同時做到兼容不同廠家的 BBU， 則相應的 AAU 就完全成為獨立的天線端產(chǎn)品，進一步提高了 AAU 產(chǎn)品對于復雜網(wǎng)絡組合的適應能力。運營商無需受限于原主設備廠家， 可以選用不同廠家的 AAU， 對于有實力的設備廠商更愿意規(guī)模量產(chǎn)相應型號的 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 集成多個頻段的RRU 產(chǎn)品， 這樣又造成 AAU 產(chǎn)品體積過大， 限制了應用優(yōu)勢。例如移動的 LTE 基站就會同時存在 FED 系統(tǒng)，目前主流的窄帶 RRU 產(chǎn)品一般只支持對應的頻段， FED基站需要集成 3 個頻段的 RRU， 對應的 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)絡制式的結合，可使

15、 AAU 設備應用的靈活性提高到一個新的高度。 AAU 設備的應用和發(fā)展，不僅是目前的部署要求，還承載著 5G 時代所需要的新技術和新特性。 大規(guī)模天線陣列是 5G 的關鍵技術。通過大規(guī)模的多入多出，即Massive MIMO，支持更多獨立的空間數(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