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

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

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

Nhóm ts

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

- 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

 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,

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

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

2.2.Kiến trúc biến đổi trực tiếp

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

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

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.

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

2.3.Kiến trúc biến đổi qua trung tần IF

_ Sơ đồ của kiến trúc:

Hình 2.5 : sơ đồ máy thu 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

 Đối với máy phát

- 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

 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

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:

- 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

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

- 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

Hình 3.2:Các cấu hình mạng của RRU trong mạng

DBS

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

 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

• 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

0 RRU3801

E

UMTS210 0

1710-1785 1805-1880 2

RRU3801 UMTS900 880-915 925-960 2

- 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.