Thiết kế đầu cuối vô tuyến đa băng cho 3g UMTS node b và cấu hình RRU

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN
THÔNG

THIẾT KẾ ĐẦU CUỐI VÔ TUYẾN ĐA
BĂNG CHO 3G UMTS Node B VÀ
CẤU HÌNH RRU

Giảng viên hướng dẫn:

Th.s Nguyễn Viết Minh

Khoa:

Viễn thông 1

Học kỳ:

2/2014-2015

Nhóm ts


NỘI DUNG CHÍNH

I. Tổng quan về đầu cuối vô tuyến đa băng 3G UMTS

II. Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa băng 3G
UMTS

III. Cấu hình RRU
IV. Tổng kết

NHÓM 6-D11VT5


I. Tổng quan về đầu cuối vô tuyến

- Hiện nay các đầu thu phát vô tuyến của 3G WCDMA BTS đều
được thiết kế để phục vụ đồng thời 4 sóng mang trên cùng một
băng tần.
- Hướng tới thiết kế các BTS làm việc trong nhiều băng tần
WCDMA và cả các băng tần của công nghệ truy nhập vô tuyến
khác.
- Đầu thu phát vô tuyến đa băng MBFE đáp ứng được yêu cầu này.

NHÓM 6-D11VT5


I. Tổng quan về đầu cuối vô tuyến

 Một số tiêu chí cho giải pháp đa chuẩn, đa băng hiện nay
 Đa băng, đơn chuẩn:
-

1.8/2.1/2.6 GHz: WCDMA UMTS

-

2.5/3.5 : Wimax/IEEE 802.16e

 Đa chuẩn trong một tần số :

-

2.1GHz : WCDMA UMTS, HSPA, LTE

 Đa chuẩn, đa băng :
-

1.8/2.1/2.6 GHz : WCDMA UMTS, HSPA, LTE

-

1.8/2.1/2.6/3.6 GHz :WCDMA UMTS, HSPA,
LTE, WiMax.

NHÓM 6-D11VT5


II.Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa
băng 3G UMTS Node B
2.1.Kiến trúc tổng quát của một đầu phát thu vô tuyến
đa băng (MBFE)
_Sơ đồ của kiến trúc:

Hình 2.1: kiến trúc tổng quát của MBFE

NHÓM 6-D11VT5


II.Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa
băng 3G UMTS Node B

2.1.Kiến trúc tổng quát của một đầu phát thu vô tuyến
đa băng (MBFE)
 Bộ khuếch đại công suất (cho băng tần được chọn) phải làm việc
trên dải bang từ 1800 MHz đến 2700 MHz.
 Thiết bị ACE chọn băng
cần thiết và cách ly phần
Tx với Rx.

 Bộ LNA thực hiện tiền khuếch đại tín hiệu thu.
 Toàn bộ hoạt đọng của MBFE được điều khiển bởi module điều
khiển.
NHÓM 6-D11VT5


II.Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa
băng 3G UMTS Node B
2.2.Kiến trúc biến đổi trực tiếp

Hình 2.2: Thực hiện biến đổi trực tiếp của đầu phát

NHÓM 6-D11VT5


II.Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa
băng 3G UMTS Node B
2.2.Kiến trúc biến đổi trực tiếp
 Trong kiến trúc này đầu phát có thể cấu hình cho 2 chế độ hoạt động:
IF không hay IF thấp phụ thuộc và tần số của NCO trong đầu số.


Khi NCO được đặt băng 0 (chế độ IF không), sóng mang được
đặt xung quanh không trong băng tần và vì thế chỉ có thể xử lý
một sóng mang.

 Sau biến đổi (trộn) vào tần số vô tuyến trong băng tần vô tuyến
(RF), sóng mang thể hiện đối xứng xung quanh tập tần số bộ
dao động nội trong phần đầu phát tương tự

NHÓM 6-D11VT5


II.Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa
băng 3G UMTS Node B
2.2.Kiến trúc biến đổi trực tiếp

Hình 2.3: Thực hiện biến đổi trực tiếp của đầu thu

 Ở phía đầu thu sẽ lập lại cấu hình của đầu phát để thu được tín
hiệu mong muốn.
NHÓM 6-D11VT5


II.Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa
băng 3G UMTS Node B
2.2.Kiến trúc biến đổi trực tiếp

Hình 2.4: Phổ của biến đổi nâng tần trực tiếp: a) từ IF không/ b) từ IF thấp

NHÓM 6-D11VT5

II.Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa
băng 3G UMTS Node B
2.3.Kiến trúc biến đổi qua trung tần IF
_Sơ đồ của kiến trúc:

NHÓM 6-D11VT5

Hình 2.5 : sơ đồ máy thu biến đổi qua trung tần


2.3.Kiến trúc biến đổi qua trung tần

_IF số mở rộng phạm vi xử lí số ra ngoài miền băng gốc đến
anten
_Tăng thêm tính linh hoạt của hệ thống
_biến đổi tần số cung cấp tính linh hoạt cao hơn và hiệu năng
lớn hơn (xét về khía cạnh suy hao và độ chọn lọc) so với
tương tự
_Để cải thiện hiệu suất bộ khuếch đại kỹ thuật làm méo trước
DPD (Digital Predistortion) được thực hiện trong miền số

NHÓM 6-D11VT5


NHÓM 6-D11VT5


II. Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa băng

2.4. Một số vấn đề khi thiết kế đầu cuối đa băng
 Đối với máy phát
-

NHÓM 6-D11VT5

Bộ khuếch đại công suất đa sóng mang MCPA
(Multicarrier Power Amplifier) cần có độ tuyến tính
cao để tránh méo điều chế giao thoa
Khó khăn trong việc chế tạo


II. Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa băng

2.4. Một số vấn đề khi thiết kế đầu cuối đa băng
 Đối với máy thu
-

Tiền lọc chọn kênh vô tuyến rất khó khăn

-

Bộ tổng hợp kênh phải điều chỉnh đến một dải tần rộng
hơn so với máy thu đơn băng

-

Bộ ghép song công trong một thiết bị thu phát phải có
khả năng làm việc tại các tần số khác nhau

NHÓM 6-D11VT5


II. Kiến trúc tổng quát của đầu cuối vô tuyến đa băng

2.4. Một số vấn đề khi thiết kế đầu cuối đa băng

Khi loại bỏ các phần tử không linh hoạt lại phát sinh các vấn đề:
1. Mất khả năng loại bỏ tần số ảnh
2. Tất cả các tín hiệu trong băng thông của anten sẽ tác
động tiêu cực đến bộ LNA
3. Không có bộ ghép song công, toàn bộ công suất của các
tín hiệu đầu ra máy phát sẽ tác động lên đầu vào máy thu


III.CẤU HÌNH RRU

- Trạm gốc UMTS (nodeB) theo kiểu kiến trúc DBS bao gồm một
đơn vị băng gốc (BBU) và nhiều đơn vị vô tuyến ở xa (RRU)
nối đến nó bằng sợi quang đơn mode
- Giảm đang kể công suất tiêu thụ BTS
- Tăng cự ly thông tin
- Cho phép đơn giản và giảm đáng kể giá thành triển khai
mạng WCDMA/HSPA UMTS


III.CẤU HÌNH RRU

Hình 3.1: Phương án BTS : (a) thông thường; (b) phân bố

III.CẤU HÌNH RRU

- RRU - Remote Radio Frequency Unit : là các đơn vị vô
tuyến đặt ở xa được coi là các phần tử phát và thu các tín
hiệu vô tuyến
- Cấu hình mạng RRU có các dạng: sao, chuỗi, cây, xuyến và
lai ghép như thể hiện trên hình 3.2 Có hai mức nối tầng cho
cấu hình sao và cây có thể là:
 Khi sử dụng môđule quang 1,25GHz, mức nối tầng
≤4
 Khi sử dụng môđule quang 2,5 GHz, mức nối tầng ≤8


III.CẤU HÌNH RRU

Hình 3.2:Các cấu hình mạng của RRU trong mạng
DBS


III.CẤU HÌNH RRU
Xét cấu hình RRU của BTS Huawei DBS3900
Phần vô tuyến đặt xa của DBS3900 bao gồm RRU và có thể kêt
hợp thêm TMA để tăng độ nhạy thu. TMA được thực hiện trên
môđule SRXU (Slim Receive Unit: Đơn vị thu mỏng)

Hình 3.3Cấu trúc phần vô tuyến đặt xa kết hợp giữa RRU và SRXU


III.CẤU HÌNH RRU

•

Các đặc tính chính

 SRXU (TMA) có thể khuếch đại tín hiệu thu 12dB hoặc 24dB
 Công suất ra của RRU tối đa là 60W. RRU có thể làm việc tối đa với 4 sóng
mang trong đó công suất ra chia đều cho từng sóng mang
 Độ nhạy thu anten đơn không sử dụng SRXU là -125,5dBm đốí với anten
-128,5dBm đối với anten kép (nhờ độ lợi phân tập thu là 3dB).
 Hỗ trợ điều chỉnh độ nghiêng anten bằng điện từ xa (RET) thông qua giao diện
ASIG
 Phát hiện thông báo sóng đứng
 Thống kê và thông báo RTWP (Received Total Wideband Power: tổng công suất
thu băng rộng – phản ảnh tổng mức tạp âm trong băng tần UMTS của một ô)
 Kích thước (HxWxD)của RRU3804: 520x280x155(mm)
 Trọng lượng: ≤16kg


III.CẤU HÌNH RRU

•

Cấu hình RRU
RRU được chia thành hai loại:

 RRU3801E, công suất ra 40W và hỗ trợ 2 sóng mang
 RRU3804, công suất ra 60W và hỗ trợ 4 sóng mang
Lựa chọn kiểu RRU cho phép làm việc tại các dải tần số khác
nhau. Bảng 3.3 cho thấy cấu hình của RRU.

III.CẤU HÌNH RRU
Kiểu RRU

Băng tần

Băng thu

Băng phát

(MHz)

(MHz)

Số
lượng sóng
mang

RRU3804

UMTS210
0

1920-1980

2110-2170

4

RRU3801

E

UMTS210
0

1920-1980

2110-2170

2

RRU3804

UMTS190
0

1850-1910

1930-1990

4

RRU3801
E

UMTS190
0

1850-1910

1930-1990

2

RRU3804

UMTS1,7/
2,1G

1710-1755

2110-2155

4

RRU3804

UMTS850

824-849

869-894

4

RRU3801
E

UMTS850

824-849

869-894

2

RRU3801
C

UMTS180
0

1710-1785

1805-1880

2

RRU3801
C

UMTS900

880-915

925-960

2

Bảng 3.1: Các cấu hình

IV. TỔNG KẾT

- Kiến trúc tổng quát của đầu cuối thu phát vô tuyến đa băng
3G UMTS Node B.
- Kiến trúc của máy thu đa băng trực tiếp.
- Kiến trúc của máy thu đa băng biến đổi qua trung tần (IF).
- Một số vấn đề khi thiết kế máy đầu cuối đa băng.
- Cấu hình RRU.

NHÓM 6-D11VT5