1 引言

　　随着人们生活水平的不断提高，人们对健康和环保越来月关注，这客观上使得无线蜂窝网络的运营商寻找合适的蜂窝站址变得越来越困难。 对移动运营商尤其是新的移动运营商来说，在一个网络的铺设前期，希望采用广覆盖、低容量密度的设备进行建网，以达到用最少的成本实现最大的覆盖目的，使广大用户享受到精品网络的良好服务。但随着用户规模的不断增长和业务需求的不断丰富，网络也需要不断扩容和调整。由于技术上的原因，在网络扩容和调整过程当中，原先连续覆盖的网络，往往会出现一个个盲点甚至一片片盲区，或者正好相反，在某些区域形成话务量的热岛，造成话务量的溢出。同时，一些特殊的复杂地形的覆盖，如地铁、地下室、室内、城郊、公路等，也是令人头痛的问题。传统上，由于技术和设备的限制，运营商和网络设计部门往往采用普通基站加直放站的方式来解决这些问题。这种解决方式缺点是会带来干扰增加，掉话率高，维护困难等问题。如何使用一种技术手段使网络呈现“软”特性，使网络在规划和优化当中具有自适应能力，使扩容、网络规划和优化、业务提供等变得更加容易是人们一直在思考的问题。为解决这些问题，最近人们提出了一种具有自适应能力解决方案的新型基站——软基站（Soft Base Station）。

　　所谓软基站，是指在一片覆盖区域内，一个射频单元（称为子站）通过光纤或其他数字化传输介质与处在远端的大容量基带处理资源池（称为主单元）相连，并在射频单元间共享基带处理资源、主控时钟单元以及操作维护平台，从而实现对周围相邻地区覆盖的基站系统。

2 软基站的特点

　　2.1 分布式覆盖（distributed converge）

　　由于软基站的主单元通过数字光纤等数字化传输设备与子站相连，子站与主单元之间可以相距较大距离，在建网初期通过在主单元周围拉出的子站，可以形成大片区域的连续覆盖，尤可解决市区与城郊的连续覆盖问题，与相同容量的传统基站相比其覆盖面积可以增加几倍甚至几十倍。由于软基站的子站只包含射频部分，因而体积可以小型化，这使得软基站可以灵活适应象地铁、地下室以及高层建筑室内等复杂地形和恶劣环境条件下的覆盖。通过光纤形成基站的串联还可应用于高速公路、铁路等的覆盖。子站室外设计的特性可适应恶劣室外环境，可在－40～60℃的环境下正常工作。

　　2.2 更软切换（softer handover）

　　软基站的子站与主单元共享基带资源池，可以将子站视为主单元的一个扇区，同一基站不同扇区间的宏分集合并可以在基站内进行，不同扇区之间的切换为更软切换，因此子站之间以及子站与其主单元之间切换为更软切换的关系。更软切换宏分集采用最大比率合并，从而提高了系统容量，降低了RNC的负荷。

　　2.3 软规划(soft network deployment)

　　子站既可视为主单元的远端扇区，也可视为与主单元不同的逻辑基站，与其相邻基站统一进行PN码规划和载频规划，网络规划简单容易。

　　2.4 软站点 (soft site)

　　子站所覆盖的地区如果因为话务量增加，数据业务的增长或网络调整优化等原因需要建设大容量基站，只需在子站上增加基带处理板即可成为与主单元独立的小基站，灵活适应网络建设需要。

　　2.5 软业务能力 (soft service provision)

　　子站只是主单元的射频远端，系统的升级只需对主单元进行即可，可以适应网络的升级和业务的升级，是网络升级和业务升级变得非常简单。

　　2.6 软兼容 (soft compatibility)

　　软基站具有良好的多标准、多频段兼容能力，主单元通过调用不同的软件即可支持不同标准、不同频率和不同版本的用户；而射频远端通过配置不同的射频器件即可支持不同的标准和频率，能够充分满足网络升级的需要，保护用户投资。

　　2.7 软基带资源（soft capacity）

　　软基站的主单元侧的基带处理采用资源池设计，软基站系统的不同标准的子站之间以及同一标准不同频率的子站之间动态共享基带资源池。这样由于信道资源的统计复用使资源的利用率大为提高，这就意味着用比常规基站少的多的资源就能达到常规站的容量效果。对每个子站来说，主单元会根据其需求动态的给其分配硬件资源。因此每个子站的硬件资源都是随着时间动态的发生变化。因此对子站来说，基带资源呈现软特性。

3 软基站体系结构

　　软基站体系结构包括以下几种：单站址单一子站、单站址多子站、分布式小区以及以上三种结构的组合。下面介绍这些体系结构和这些结构随着网络扩容的演进。

　　3.1 单站址单一子站

　　这种连接方式是除在主单元所在站址外，其他子站所在站址都采用单站址单一子站的覆盖方式。图3－1为采用这种覆盖方式的网络覆盖示意图。在图3－1（a）中软基站系统的主单元所在站址开始为单扇区覆盖，在其周围的站址上分布着由子站组成的单扇区，其中还有微小区（子基站3），这些子站与主单元通过光纤进行数据交换。

　　这种体系结构的软基站主要用在用户密度比较低的郊区。在用户密度比较低的郊区，初期网络规划的重点主要集中在给相对少的用户提供充分的覆盖，这样才能够吸引用户赢得竞争。由于软基站支持一个主单元连接多个子基站功能，采用单站址单子站的方式，一个较大容量的软基站系统可以覆盖比用常规基站覆盖面积大许多倍的面积。

　　这种覆盖方式的优点是充分利用基站剩余容量，降低Node B的投资，由于子基站体积都比较小，可以安装在天线杆或塔上，容易获得站址。与采用WCDMA和GSM/GPRS进行双模覆盖的方式相比，这种方式还具有更少的掉话率和更高的接入速度，所以更容易满足用户需求的优势。

　　该方案的另一个重要优点是网络扩容变得异常容易。图 3-1 给出了采用软基站方式的网络扩容路径。假设到某一时期主单元所在地区和微小区覆盖的室内网络容量变得紧张，可以通过对覆盖室内的子基站3增加基带处理功能（增加基带处理板）的方式把子站3变成一个小基站，然后在主单元处通过增加载波的方式把主单元变成多载波基站（假设开始主单元为单载波）如图3-1(b)所示。随着网络发展得到后期，主单元所在地区或子站2所在地区网络容量 变得紧张，可以通过对子站1加上基带处理功能（增加基带处理板）的方式把子站1变成一个小基站，然后在主单元或子站2增加载波的方式实现网络的再次扩容，如图3-1（c）所示。这种扩容方式由于网络各站址的射频部分都没发生变化，因而网络的覆盖区和切换区也没发生变化，从而不需对扩容后的网络从新进行网规和网优，实现网络的平滑扩容。扩容后原来主单元与子站之间的光纤传输变为Iub口。新的小基站原来的主单元通过星形连接组网，使原有设备得到充分利用。

　　3.2 单站址多子站

　　这种连接方式是单一站址由多个子站通过组合形成多扇区站址，如图3-2所示。这种连接结构一般应用在用户密度比较高，但又很难找到合适的机房放置Node B 理想 站址设立点，如繁华闹市区（CBD）等，或者在 理想 的站址设立点但机房的租赁费用很高或者业主的反对无法设立机房的地方。在这些情况下，采用软基站能够使射频部分和基带处理分离 40Km 以上的距离，通过把软基站的子站（射频远端）安装在天线杆或塔上，把基带处理和控制部分放在远方机房的主单元，运营商能够很容易使这一问题得到解决。而且容量和覆盖效果与采用常规宏小区基站一样。

　　3.3 分部式小区结构

　　这种分布式小区连接结构是指用多个分布在不同站址的子基站在主单元处共享一个小区（Cell）资源，实现对不同（连续或不连续）地区的覆盖。

　　这种结构适合用在用户密度比较低的农村地区、高速公路沿线、城中地铁或某些地下空间。由于在建网初期，在这些地区用户密度很低，采用一个站址一个小区的覆盖方式浪费宝贵的基带处理资源。在这些地区可采用软基站的分部式小区结构进行覆盖。一个带有软基站分布式小区覆盖例子如图3－3（a）所示，在主单元所在地区采用多扇区覆盖，子站1，2，3共享一个小区资源覆盖周围地区，子站4，5共享一个小区资源，组成分布式小区覆盖不同地区。

　　这种结构的一个优点是节省基带处理资源，增大覆盖面积，减轻RNC负荷。这种结构的另一个重要优点是网络扩容非常容易。图 3-3(b)到(c)给出了这种结构可能的网络扩容路径。假设到某一时期子站4，5覆盖的地区网络容量变得紧张，可以通过把子基站3增加基带处理功能（增加基带处理板）变成一个小基站，在把共享同一小区资源的子基站4，5变成每个子站单独占有一个小区资源。随着网络发展得到后期，子站和主单元所覆盖的地区网络容量 变得紧张，可以把子站（包括子站4，5）加上基带处理功能（增加基带处理板）变成小基站，在主单元或其他子站增加载波的方式实现网络再次扩容，如图3－3（c）所示。这种扩容方式由于网络各站址的射频部分都没发生变化，因而网络的覆盖区和切换区也没发生变化，从而不需对扩容后的网络从新进行网规和网优，实现网络的平滑扩容。扩容后原来主单元与子站3之间的光纤传输变为Iub口。新的小基站与原来的主单元组成星形网，使原有设备得到充分利用。

　　3.4 混合式结构

　　这种连接结构是在一个由主单元和子站组成的软基站系统里，包含有以上三种结构的两种以上结构的组合。在一些城乡接合部的郊区，既有用户密度比较大需要多扇区覆盖的地方，又有需要覆盖但用户密度很低的地方（如地下空间）还有农村的村镇。在这些地区采用软基站的混合结构进行覆盖，可以用少的投资获得较好的覆盖质量。这种混合结构也是实际建网时用的最多的结构。

　　这种混合式结构的扩容也非常容易，也可以通过把某些子站通过增加基带处理功能变成小基站的然后把省下的主单元容量再分配给其他站址的方式扩容。

4 软基站与常规基站＋直放站方案相比的技术优势

　　 与常规基站＋直放站方案相比，软基站吸收了常规基站＋直放站方案的优点，同时摒弃了其弊端。具体表现在以下几个方面：

　　（1）增加容量，扩大覆盖，降低干扰

　　直放站只是主基站覆盖的延伸，本身不提供额外的容量； 直放站采用同频转发，互调、空间干扰严重，降低了施主基站的容量，同时带来掉话率高、话音质量差、切换成功率低等弊端。

　　子站本身就是一个基站，与主单元连续覆盖时的更软切换关系，由于增益的提高，减少了干扰，增加了容量，扩大了覆盖面积。

　　（2）易于管理和维护

　　直放站需建立一套独立的维护系统，电源、环境以及设备告警信息无统一标准，无法与网上其他基站统一网管。直放站必须经常上站维护，导致后期维护工作量大。软基站的子站为逻辑基站，可与主单元统一维护，维护及环境监控信息通过主单元Iub接口上报网管中心。可免维护，掉电后自动重启。

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