GSM系统中合分路单元CDU基本原理及相关问题探析.docx

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GSM系统中合分路单元CDU基本原理及相关问题探析

GSM系统中合分路单元CDU基本原理及相关问题探析

技术专题

版本：

1.0

中兴通讯工程服务部GSM网规网优部发布

GSM网规网优部专题指导

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V1.0

2007-11-22

杨德

马军华

无

图目录

摘要：

本文介绍了GSM全球移动通信系统中合分路单元CDU的基本原理，讨论了在我司V2和V3系列基站中CDU的各种配置方式，并重点研析了CDU的主要故障和相关网络优化问题。

特别是立足于我司目前在国内最大的一个V3系列基站的项目-福建泉州联通G13期GSM扩容、搬迁和新建站工程，对网络优化中发现的CDU相关问题进行了研究和探讨。

参考文献：

韩斌杰．GSM原理及其网络优化．北京：

机械工业出版社，2007．

ZXG10B8018（V1.00）室内宏蜂窝基站收发信台技术手册．

ZXG10B8018（V1.00）MaintenanceManual（Troubleshooting）．

ZXG10B8018（V1.00）TechnicalManual．

ZXG10B8018（V1.00）室内宏蜂窝基站收发信台安装手册．

ZXG10-BTS（V2.9）硬件手册．

ZXG10-BTS（V2.9）维护手册（故障处理分册）．

ZXG10-BTS（V2.9）技术手册．

ZXG10-BTS（V2.9）安装手册．

1引言

GSM蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）和移动台（MS）等部分组成。

合分路器CDU属于无线基站子系统的一部分，在我司ZXG10的V2和V3系列基站中CDU是AEM模块的主要构成部分，此外在V2系列中AEM模块还包括合路扩展单元CEU和接受分路单元RDU，V3系列中AEM还有CEU、CENU和ECDU模块等，这些模块配合CDU实现了BTS各种载频数的配置，AEM模块在系统中的位置如图1-1所示。

图1-1AEM模块在系统中的位置

AEM模块主要实现了多个载频发射信号的合路、收发双工、抑制干扰和杂散辐射、载频配置和分集接收等功能，是载频与天线之间一条高效的通道。

本文主要讨论AEM中的主要部分—合分路单元CDU模块。

2CDU的基本原理

瑞利衰落和阴影衰落这两者是构成移动通信接收信号不稳定的主要因素，使接收信号被大大地恶化，虽然通过增加发信功率、天线尺寸和高度等方法能取得改善，但采用这些方法在移动通信中比较昂贵，有时也显得不切实际。

而采用分集方法即在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号，然后通过合并技术再将各个支路信号合并输出，那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率。

因此这一设想引出了利用两副接收天线的方案，独立地接收同一信号，再合并输出，衰落的程度能被大大地减小，这就是空间分集。

在我司的BSS基站子系统中可通过两副天线同时接收信号并分别由CDU输出至载频模块的接收端来实现空中分集。

CDU单元主要由收发双工器、宽带合路器、LNA（含分路器）和VSWR检测电路四个部分构成。

其原理框图如图1-2所示，CDU通过宽带合路器实现了2路TX输入信号的合并，并将天线接收的上行信号经过低噪声放大器LNA（LowNoiseAmplifier）分为4路输出，同时提供2路输出扩展接口。

TX和RX信号经过CDU内部的双工器合并后接入天线。

图1-2CDU原理框图

双向耦合器主要为测试电路提供驻波比检测和发信功率的监测功能，驻波比的输出由控制电路完成。

发信滤波器主要为所有发信输出提供一个带通滤波的作用，防止发信频率对收信频率的干扰。

收信滤波器也是一个带通滤波器，主要是对接收频带以外的干扰特别是发信频带的干扰提供大的抑制度。

合路器的输出与双工器的输入在CDU的面板外部通过电缆连接（随机配送，现场可拆除或安装，以供灵活的载频配置使用），其结构框图如图1-3所示。

图1-3CDU结构框图

3CDU配置及损耗

在我司V2和V3系列基站中，通过CDU与其他AEM模块和天线的组合连接可以实现多种配置。

为了增加小区的用户量，一般在一个基站可以配置1～3个机架，原则上尽可能用最少的机架数实现小区的配置。

为方便起见，下面分别以V2系列的ZXG10-BTS（V2.9）和V3系列的B8018（V1.00）几种站型的CDU配置为例进行探讨，各种配置的损耗将主要关注下行（上行基本为1.0dB损耗）ＡＥＭ模块相关部分。

3.1V2系列中的CDU配置及损耗

1.O1站型配置

对于O1站型，通常采用1个CDU和1个RDU，1副全向收发天线和一副全向接收天线的配置。

载频的收发都通过CDU连到一副全向收发天线，另一副全向接收天线经RDU连到载频的收端实现了空间分集。

如图3-1所示。

图3-1V2系列基站O1站型配置

这种配置的损耗下行主要是CDU的TX1端口到天线端口的插损5.2dB。

2.O2站型配置

对于O2站型，通常采用2个CDU，2副全向收发天线的配置。

如图3-2所示。

图3-2V2系列基站O2站型配置

该配置损耗为5.2dB。

3.O4站型配置

O4站型常采用2个CDU的配置，如图3-3所示。

配置损耗为5.2dB。

图3-3V2系列基站O4站型配置

4.O6站型配置

O6站型通常采用2个CDU加2个CEU的配置，如图3-4所示。

配置损耗为CDU+CEU的损耗总和8.8dB。

图3-4V2系列基站O6站型配置

5.O8站型配置

O8站型一般采用2个CDU加2个CEU的配置，如图3-5所示。

配置损耗为8.8dB。

图3-5V2系列基站O8站型配置

6.S站型配置

S站型可服务于两个扇型小区，也可服务于三个扇型小区。

以S2/2/2站型为例，其每个扇区的配置方式和损耗通常与O2站型类似，也采用2个CDU和2副天线，不过天线的配置要采用定向天线。

3.2V3系列的CDU配置及损耗

由于ZXG10B8018采用的是双载波模块，所以从配置而言无论是更换或扩容减容都是两个载波绑定处理的。

为便于说明，以最常见的基本配置O1、O2、O4、O6和O8为例，其他配置都可通过基本配置叠加而成。

例如S2/2/2就可以由3个O2站型配置叠加而成，每一层为一个小区放在同一个机柜中。

1.O1站型配置

O1站型可采用2CDU加塔放的方式，如图3-6所示。

配置损耗为4.4dB（V3的CDU插损比V2的少0.8dB）。

图3-6V3系列基站O1站型配置

2.O2站型配置

O2站型可采用通过合路器和不通过合路器两种方式，这两种配置方式分别如图3-7和图3-8所示。

图3-7V3系列基站O2站型配置（通过合路器）

通过CDU合路器方式便于以后的扩容。

如果需要扩展小区的覆盖范围，可采不通过CDU合路器的连接方式，即DTRU的2个TX输出分别连接到2个CDU的ETX端口，并需要采用塔放。

通过合路器的配置损耗为CDU插损4.4dB，不通过合路器的配置损耗减少了3.4dB左右，为1.0dB。

图3-8V3系列基站O2站型配置（不通过合路器）

3.O4站型配置

O4站型配置采用2CDU的方式，每块CDU均承担两个载频的收发和另两个载频的分集接收任务，如图3-9。

该站型配置损耗为4.4dB。

图3-9V3系列基站O4站型配置

4.O6站型配置

O6站型有不平衡型和平衡型两种，O6配置可以用CEU实现，也可以用CENU实现。

使用CEU便于以后扩容，而使用CENU可解决载频功率不平衡的问题，而且发射通道的损耗也相对较小。

如图3-10和图3-11所示。

O6不平衡站型不经过CEU/2模块的载频配置损耗为4.4dB，经过CEU/2模块的载频损耗为CDU+CEU/2的总和7.9dB。

平衡站型配置中每块载频的下行发送都经过CDU和CENU/4模块，配置损耗为CDU+CENU/4的总和9.7dB。

图3-10ZXG10B8018O6站型配置（非平衡型）

图3-11ZXG10B8018O6站型配置（平衡型）

5.O8站型配置

O8站型采用2块CDU加2块CENU的配置方式，每个载频都通过两根天线实现分集接收，如图3-12。

站型配置损耗为CDU+CENU的损耗总和9.7dB。

图3-12ZXG10B8018O8站型配置

6.S站型配置

一般来说S站型多采用全向站配置叠加，如S2/2/2由三个O2站型叠加，S6/6/6由三个O6站型叠加，一个小区就是一个O站型配置，配置损耗同理。

4CDU故障及CDU相关网优问题分析

CDU常见的故障有类型错误、AEM不在位和驻波比告警三种。

类型错误和AEM不在位告警多数情况下是由硬件故障比如拨码故障、保险丝烧坏引起，在现场实际操作中多数情况下通过更换相关硬件板块和复位操作即可解决问题。

驻波比告警有轻微驻波比告警和严重驻波比告警，其告警范围分别是1.53.0。

处理这种告警故障的基本步骤主要有两步，首先应检查CDU是否故障，可通过复位和置换的方法来确认CDU是否有问题；其次是检查天馈系统是否有故障，可在CDU天线端口的跳线接口处测试天馈系统的驻波比，如果驻波比大于1.5可判断天馈系统有问题。

由于CDU是载频与天线之间的一个关键通道，在现场实际网络的运行中，CDU本身的故障和与CDU相关的故障都可能导致比较严重的网络质量问题，比如无法通话、掉话、弱覆盖、信号电平和信号质量差等。

下面分别探讨一个CDU硬件故障引起的信号质量差的案例和一个由于CDU与天馈跳线的鸳鸯线问题引起的TCH指派成功率低的案例。

1.案例1.

福建泉州联通基站“安溪金谷美洋”采用我司GSM900M的V2系列ZXG10-BTS（V2.90），用户投诉该站所覆盖的地区信号很差，基本上无法进行通话。

经过我司硬件工程师的初步分析，问题比较可能出在CDU模块和天馈系统。

更换CDUG模块后问题依然存在，重新对CDUG模块的拨码开关和后备板块进行检查并将CDUG模块复位后问题解决，信号质量迅速上升。

2.案例2.

福建泉州联通基站“泉州江南后头”是泉州联通GSM十三期新建站，其GSM900M与1800M共建在一个机房内，采用我司V3系列的BTS设备ZXG10-B8018（V1.00）。

其中GSM900M的三个小区BCCH载频分别为117、124、113，方向角分别为0、180和270。

GSM1800M的两个小区BCCH载频分别为717和721，方向角分别为0和180，站型配置均为S2/2/2。

该站点GSM1800的1小区TCH指派失败率很高，为此我们进行了DT路测和硬件排查。

我们锁定该站1小区的717频点，并围绕基站进行了DT测试，结果如图4-1所示。

图4-1锁频1小区717频点在1小区后瓣方向DT测试结果

在1小区天线的后瓣方向，红点处所示717频点的信号为-75dbm左右。

但是在1小区天线的前瓣方向我们测得的信号电平却是-109dbm左右，如图4-2所示。

图4-2锁频1小区717频点在1小区前瓣方向DT测试结果

由此我们怀疑1小区的CDU和天线的连线可能是鸳鸯线，另一个证据如图4-3。

图4-32小区主瓣方向DT测试结果

在2小区的前瓣方向（正好在1小区的后瓣），在其他站点信号不够强的情况下，GSM1800M覆盖范围内MS按理应该占据2小区GSM1800的载频721，但是却迅速从721切到了1小区的717频点。

由此我们充分怀疑1小区和2小区存在鸳鸯天馈线的可能，为此我们上站进行检查。

上站检查的结果证实了我们的分析和判断是正确的，B8018的DTRU是双载频模块，大多数站点的O2配置（S2）一般是按照图3-7所示的两个载频各自走一个CDU发，并分别从两个CDU收。

这个站点的实际配置情况是两个载频都走一个CDU发，1小区和2小区的站型配置均如图4-4所示。

图4-4福建泉州联通“泉州江南后头”站型配置

按照正常情况，每个小区的左CDU模块和右CDU模块经过天馈跳线连到两根主馈线之后应该是连线至各自对应的小区天线去。

我们在机房检查的实际情况是1小区和2小区的左CDU模块出来的天馈跳线绑在一起并连到了绑在一起的两根主馈线去了2小区，这也就是为什么在2小区天线的主瓣方向1小区载频717信号强的原因。

两个小区的收都通过1小区的天线了，所以导致两个小区的信号电平RxLev以及信号质量RxQual较差，造成TCH指派成功率低。

5总结

无论我司抑或是其他单位的合分路单元CDU主要的功能均是合路、分路以及检测和告警。

CDU是载频与天线之间的高效通道，通过与其他AEM模块的配合，CDU可协助实现各种站型配置。

利用CDU模块的检测和告警，能有效帮助解决诸如驻波比超标、天馈系统故障等网络问题。

在现场实际工程施工和维护中应注意按照站型配置和技术标准规范，依据流程按部就班地操作，避免不必要的人为错误造成的网络故障和问题。

例如CDU天馈跳线的连接错误一直以来都是引起干扰、信号电平和质量差、掉话、无法通话和指派成功率低等网络问题的其中一个罪魁祸首；而拨码错误则是引起CDU“类型错误”、“不在位”等故障的一个元凶（我司V3系列基站的拨码分别为1100：

B8018，1101：

B8112，1110：

M8202，1111：

M8204），仔细核对对应的基站型号并正确设置拨码能避免这些问题。

在总结这些工程施工和网络优化经验的基础上，提高我司设备的网络运行质量，将会有效提升我司的品牌形象，为我司创建世界一流通讯公司添砖加瓦。

6致谢

感谢各位领导的关心和支持，特别要感谢移动网规网优部福建泉州联通网络优化项目组陈蕾、万杨、蒋丰庆以及福建福州办事处陈炳相、范文祥、江荣瑜等各位同仁的帮助和支持。