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6g基站硬件架构原理
6G基站硬件架构原理主要包含以下几个方面：
1. 逻辑架构：6G基站按照逻辑功能可分为基带单元和射频单元。
基带单元主要负责处理NR基带协议，包括整个用户面CP及控制面UP协议处理功能，并提供与核心网之间的回传接口（NG接口）以及基站间互连接口（Xn 接口）。
而射频单元则主要完成NR基带信号与射频信号的转换及NR射频信号的收发处理功能。
2. 数据传输：6G基站通过空中接口Uu接收和处理UE的数据，通过NG 接口将数据上行传送给核心网进一步处理，同时通过NG接口接收核心网传送的下行数据，并将这些数据通过Uu接口发送给UE，完成数据的整个传递和处理过程。
3. 服务化架构：在6G阶段，有必要实现用户面的模块化、服务化。
服务化功能层中的控制面基于传统控制面的功能进一步增强，天然支持服务化。
数据面、智能面和安全面是新定义的，这些面以信令处理为主，随着这些面的功能逐步明确，将原生采用模块化、服务化设计。
总的来说，6G基站硬件架构原理是基于逻辑架构、数据传输和服务化架构等多方面因素的考虑，以实现更加高效、灵活和可靠的数据传输和处理。
面向绿色无线通信的基站体系研究发表时间：2018-09-28T12:09:38.107Z 来源：《建筑细部》2018年2月下作者：姚宇[导读] 随着我国科学技术的不断进步，无线通信技术在各个领域中得到了广泛的应用，其服务范围也进一步得到扩大中国铁塔股份有限公司广州市分公司广东广州 511300摘要：随着我国科学技术的不断进步，无线通信技术在各个领域中得到了广泛的应用，其服务范围也进一步得到扩大。
但是，在实际应用中，由于受到通信带宽化的影响，从而产生了较大的能源消耗，难移动业务带来了一定的影响。
因此，为了改变这种现状，需要引入绿色建设理念，降低应用中的能源消耗。
本文结合笔者的工作实践，就绿色无线通信的基站体系结构的构建进行深入地探讨，以供读者借鉴。
关键词：绿色无线通信；基站体系；体系架构；SDR新型基站随着我国无线通信技术的不断发展，其使用范围不断扩大，但受到网络带宽化影响，虽然增加了业务数量，但也加大了无线通信网在使用中的能耗量。
因此，为了满足无线带宽业务的需求，需要构建绿色无线通信体系结构，以合理控制系统运行中的能耗，实现无线通信节能减排的目标。
1 绿色无线通信的基站体系构建的必要性在无线通信技术长期的发展过程中，企业为了获得了较大的竞争优势，不断地扩大了产业规模。
然而，随着移动通信带宽化业务的增加，从而给无线通信系统运行中能耗方面带来了巨大的挑战，增加了系统运行成本，对企业未来战略部署的制定及战略目标的实现影响较大。
同时，由于受到空中接口带宽及基站数量的影响，企业无线通信基站系统运行中的能耗量越来越大，平均能耗增长速度也越来越快。
因此，企业需要构建绿色无线通信的基站体系。
2 绿色无线通信的基站体系架构2.1 软件无线电技术架构软件无线电技术（SDR）作为一种重要的无线通信技术，推动了无线通信的稳定发展。
在实际应用中采用了开放程度高的模块化结构，并在软件模块的支持下，优化了基带处理功能，充分地满足了各种业务的实际需求。
绿色通信基站的组成和功耗分析本章首先对基站的组成、工作原理以及技术发展方向进行简单介绍，再进一步分析基站的功耗的组成和降耗的可能性。
2.1基站的概述为了深入了解基站的节能技术和产业情况，我们首先对基站的基本组成和技术应用做简单的分析和介绍。
2.1.1基站定义基站即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
移动通信基站的建设是移动通信运营商投资内容的重要部分，移动通信基站的建设一般都是围绕着覆盖范围、通话质量、建设难易、维护方便、投资效益等要素进行。
随着移动通信网络业务向数据化、分组化方向发展，移动通信基站的发展趋势也必然是宽带化、IP化及大覆盖面建设。
广义的基站，是基站子系统(Bss,BaseStatio nsubsystem) 的简称。
以GSM网络为例,包括基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)。
一个基站控制器可以控制几个、十几个以至数十个基站收发信机。
而在WCDM等系统中,类似的概念称为NodeB和RNC狭义的基站，即公用移动通信基站是无线电台站的一科，形式,是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。
2.1.2基站的构成一个基站的选择，通常需要从性能、配套、兼容性及使用要求等各方面综合考虑,其中特别要注意的是基站设备必须与移动交换中心相兼容或配套，这样才能取得较好的通信效果。
基站子系统主要包括两类设备：基站收发台(BTS)和基站控制器(BSC)。
基站收发台大家经常看到的房顶上高高的天线，就是基站收发台的一部分。
一个完整的基站收发台包括无线发射/接收设备、天线和所有无线接口特有的信号处理部分。
基站收发台可以被看作一个无线调制解调器，负责移动信号的接收、发送处理。
一般情况下在某个区域内，多个子基站和收发台相互组成一个蜂窝状的网络，通过控制收发台与收发台之间的信号相互传送和接收来达到移动通信信号的传送，这个范围内的地区也就是我们常说的网络覆盖面。
科普解析5G移动通信网络的整体架构移动通信网络主要包括无线接入网、承载网和核心网三部分。
无线接入网负责将终端接入通信网络，对应于终端和基站部分；核心网主要起运营支撑作用，负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及服务管理等，位于基站和因特网之间；承载网主要负责数据传输，介于无线接入网和核心网之间，是为无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络。
无线接入网、承载网和核心网分工协作，共同构成了移动通信的管道。
图1：移动通信网络整体架构无线接入网：BBU拆分，两级架构变三级无线接入网侧，基站作为提供无线覆盖，连接无线终端和核心网的关键设备，是5G网络的核心设备，相比于主要由BBU基带处理单元、RRU射频拉远单元、馈线和天线构成的4G基站，5G基站BBU 功能被重构为CU和DU两个功能实体，RRU与天线合并为AAU实体。
BBU拆分为CU和DU，使得无线接入网网元从4G时代的BBU+RRU两级结构演进到CU+DU+AAU三级结构，相应的无线接入网架构也从包含前传（BBU和RRU之间的网络）和回传（BBU和核心网之间的网络）的两级架构变为5G时代包含前传（DU和RRU/AAU之间的网络）、中传（CU和DU之间的网络）和回传（CU 和核心网之间的网络）的3级架构，DU以星型方式连接多个AAU，CU以星型方式连接多个DU。
图2：4G与5G基站结构变化新的无线接入网架构意味着5G基站将具备多种部署形态，总体看主要有DRAN（分布式部署）和CRAN（集中式部署）两种场景，其中CRAN又细分为CRAN小集中和CRAN大集中两种部署模式。
DRAN是传统模式，CU与DU合一，AAU共站址部署，结构与4G类似，可利旧现有的机房及配套设备，光纤资源需求低，是5G无线接入网在建设初期快速部署时主要采用的部署模式。
CRAN两种模式下，CU和DU均部署在不同站点，AAU按需拉远，需要额外敷设光缆，CU云化部署，两种模式的不同点在于，CRAN小集中模式下，DU按需部署在不同机房，CRAN大集中模式下，DU池化部署在同一机房，在5G规模建设阶段，CRAN模式可以大幅减少基站机房数量，节省机房建设/租赁成本，采用虚拟化技术实现资源共享和动态调度，便于提高跨基站协同效率，将成为5G无线接入的主要部署模式。
移动通信基站的组成移动通信基站的组成一、导言移动通信基站是移动通信系统中的重要设备，用于提供无线通信服务。
本文将详细介绍移动通信基站的组成结构。
二、总体架构移动通信基站主要由以下几个组成部分构成：1、天线系统：用于无线信号的发送和接收。
包括天线阵列和调整机构。
2、射频单元（RF Unit）：负责射频信号的发射和接收。
包括射频收发器、功率放大器等。
3、基带单元（Baseband Unit）：负责数字信号处理。
包括调制解调器、编解码器等。
4、数字处理单元（Digital Signal Processing Unit）：负责信号处理算法的执行。
5、电源系统：提供基站运行所需的电力。
三、天线系统天线系统是移动通信基站的重要组成部分，主要有以下几个部分：1、天线阵列：由多个天线组成的一组阵列，用于控制无线信号的发射和接收方向。
2、调整机构：用于调整天线的方向和角度，以获得最佳的信号覆盖和接收效果。
四、射频单元射频单元负责射频信号的发射和接收，主要包括以下几个部分：1、射频收发器：负责接收和发射射频信号。
2、功率放大器：增加射频信号的功率，提高信号传输的距离和质量。
3、滤波器：用于滤除无关频率的干扰信号。
五、基带单元基带单元负责数字信号的处理，主要包括以下几个部分：1、调制解调器：负责将数字信号转换为模拟信号进行射频传输，并将接收到的模拟信号转换为数字信号进行处理。
2、编码解码器：对数字信号进行编码和解码，提高信号传输的可靠性和效率。
六、数字处理单元数字处理单元负责执行信号处理算法，包括以下几个部分：1、信号处理器：用于执行信号滤波、调制解调、编解码等算法。
2、存储器：用于存储算法所需的数据和程序。
七、电源系统电源系统为移动通信基站提供所需的电力，主要包括以下几个部分：1、电源适配器：将电源输入转换为基站所需的电源输出。
2、电池组：用于提供紧急情况下的备用电力。
附件：本文档不涉及附件内容。
法律名词及注释：1、移动通信基站：在无线通信系统中，用于提供无线通信服务的设备。
绿色无线通信新技术简介论文导读：未来无线通信正朝着低碳、健康、高效的绿色通信方向演进。
即LTE、Femtocell和WiGig。
首先是Femtocell 与宏蜂窝之间的干扰问题。
技术要求支持高达7Gbps的数据传输速率。
关键词：绿色通信，LTE，Femtocell，WiGig 随着人们对无线业务的需求越来越高，无线通信技术的发展也变得更加日新月异。
未来无线通信正朝着低碳、健康、高效的绿色通信方向演进。
在这种背景下，我们介绍了目前三类较为重要的绿色无线新技术，即LTE、Femtocell和WiGig，并从技术层面逐一分析了其相关的特点。
LTE技术LTE (Long Term Evolution)是3GPP长期演进技术，代表着未来移动通信技术的发展方向，通常被看作未来的准4G技术。
在3GPP技术规范中，LTE系统的主要性能目标包括[1-2]：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率，改善小区边缘用户的性能，小区容量的提高以及系统延迟的降低，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，小区从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms，可满足100Km半径的小区覆盖，并为350Km/h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务。
在频谱利用率上，支持成对或非成对频谱，可自适应配置1.25 MHz到20MHz的多种带宽。
硕士论文，Femtocell。
从传输技术上看，LTE系统在空中接口方面采用了正交频分多址（OFDMA）技术，这一技术可将宽带信号转换成多路在平坦信道中传输的窄带信号，有效适应未来的多媒体业务。
为了降低实际系统的复杂程度，LTE在下行链路采用多载波的OFDMA技术，而在上行链路则采用单载波的频分多址（SC-FDMA）接入技术[3]。
此外，多输入多输出（MIMO）技术和自适应技术也被LTE系统广泛采用，以提高数据率和系统性能。
面向绿色无线通信的基站体系结构Architecture of Green Communication-Oriented Base Stations作者:侯延昭,陶小峰2010-12-14基金项目：国家自然科学基金(60902041、61072076、61002017)摘要:无线网络的耗能主要来自于基站系统。
对无线通信系统中的基站系统结构进行有效地规划和部署，能达到降低能源消耗、实现绿色通信的目的。
软件无线电技术的发展为无线基站的绿色演进提供了途径。
基于软件无线电技术，文章提出一种可以有效提高通信系统能效、更为绿色环保的基站体系结构，能够更好地实现无线通信系统的绿色演进。
关键字:绿色通信；软件无线电；云计算；协作式无线电英文摘要:This paper examines green network technologies using cooperative coverage. Energy consumption in wireless networks primarily derives from base station networks. Therefore, to decrease energy consumption in line with green objectives, careful planning and deployment of base station infrastructure is necessary. Radio software has developed rapidly in recent years, and provides a way of evolving networks in a green direction. This paper introduces a high energy efficient solution for base station systems that also facilitates green network evolution. 英文关键字:green communication; software radio; cloud computation; cooperative radio随着无线通信技术的不断演进，新的通信制式的不断出现和升级以及移动通信宽带化的不断发展，无线通信网面临越来越大的能耗挑战。
为了满足不断增长的无线宽带业务及空中流量需求，移动通信运营商不断增加空中接口带宽和基站的数量。
随之而来，无线接入网的能源消耗问题变得日益严重。
如今，中国3G网络设施正大规模建设，2G网络仍将长期存在并继续增长，伴随而来的是持续不断的网络能源消耗。
据统计，无线通信系统中，约80%的能耗来自基站系统。
网络规模的快速膨胀带来了基站耗能的快速上升，年增长为30%～40%[1]。
因此，在提倡绿色通信、建设集约型社会的今天，有必要提出一种新的基站体系架构，在满足不断发展的无线通信业务的基础上，提高基站设备的能效，降低基站的建设和维护成本，实现无线通信能耗的最小化。
1 绿色无线通信的新型基站架构1.1 基于高性能通用处理器的软件无线电技术软件无线电(SDR)技术是目前最新的也是发展较快的无线通信技术之一。
SDR诞生于1992年，由Joe Mitola正式提出[2]。
SDR技术采用了开放的模块化结构，基带处理功能可以通过不同的软件模块来实现。
软件可以随着器件和技术的发展不断更新或扩展。
当前，软件无线电主要通过现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、通用处理器(GPP)实现。
与传统的基于FPGA以及DSP的SDR相比，基于高性能GPP 的SDR系统可以降低通信系统开发和调试的复杂度，具有更好的灵活性和可扩展性。
基于高性能GPP的SDR 系统能极大地节省系统的硬件成本和人力成本[3]。
在倡导绿色节能的今天，基于高性能GPP的SDR技术将在无线通信中占据越来越重要的地位。
1.2 基于软件无线电的新型基站架构基于高性能GPP的SDR技术的发展，为基站的绿色演进提供了一条有效途径。
针对无线系统大发展带来的能耗挑战，我们认为，降低能耗的最有效最直接的方式是降低基站机房的数量和面积。
基于高性能GPP 的SDR技术的发展使得这种方式成为可能。
图1所示为基于高性能通用处理器的新型基站架构。
在无线通信系统的绿色演进过程中，为更好地实现基站处理资源的共享，并提高基站系统的集成度，降低基站的占地面积，我们将整个无线通信网络的接入网系统与基站子系统分离开来。
覆盖一定区域的全部基站设备集中起来，形成一个统一的基带处理池。
这样不仅减小了基站的数量和占地面积，节约建设成本，也方便了动态灵活地进行基站处理资源的调度。
此外，远端无线射频单元(RRU)和天线形成一个高容量广覆盖的分布式无线接入网络。
RRU灵巧轻便，便于安装和维护，可以大范围高密度地使用，能有效地降低接入网成本。
这种基站架构由群小区架构转化而来。
在群小区架构中，地理位置相邻的多个小区，针对一个移动终端采用同一套通信资源(例如频率、时隙或码道)进行通信，而针对其他移动终端分别采用不同套的通信资源进行通信。
采取这种通信方式的多个小区构成一个群小区[4]。
该移动组网策略突破了传统蜂窝组网结构，实现了小区域覆盖向大区域覆盖的飞跃。
将基站集中起来，可以更好地进行处理资源的分配和共享。
基带的处理全部通过可编程软件来实现，从而大大提高了基站系统的灵活性和可扩展性。
2 基于软件无线电架构的基带处理单元2.1 新型基站架构的优势(1)成本低与基于FPGA、DSP的基站基带实现方案相比，基于软件无线电的基带处理单元在成本上具有十分显著的优势。
例如，实现100 Mb/s数据吞吐量，若用TI公司4核的TMS320C6474芯片，需要约20片，所需成本约在5万人民币；而若用一片6核CPU实现，成本约为人民币7 000元。
此外，通用处理器是软件化程度最高的处理方式。
高性能GPP-SDR平台通过C汇编代码来实现。
软件统一的代码书写规范及标准的库函数接口使得代码可以在不同平台之间进行移植，从而非常方便推广和应用[5]。
(2)能耗低图2所示为通用处理器近7年来在处理能力以及功耗方面的技术进展[6]。
可看出每进行10亿次浮点运算(GFLOP)GPP所消耗的功率在不断的降低，而GPP的处理性能(每秒所进行的10亿次浮点运算数GFLOPS)却在不断的提升。
GPP越来越突显出低功耗高性能的优势。
(3)设备利用率高集中式的基带处理单元一个显著特点是处理资源可灵活分配，使得网络能根据不同区域或时段的不均衡负荷(潮汐效应)来分配基带处理资源，从而可以更有效地利用基带处理资源，提高基站设备的利用率。
(4)新技术应用速度加快GPP的开发环境(如Windows/Linux)更为成熟通用。
成熟的操作系统可以提供灵活的线程提取、核间通信和存储器管理，加之直观熟悉的开发和调试环境，使得系统设计时更为灵活，能大大减少开发和调试的工作量，节省人力成本，缩短开发周期。
因此，对于飞速发展的无线通信新技术，如多入多出系统-正交频分复用(MIMO-OFDM)、认知无线电等，可以在较短的时间内应用并部署到系统中，加速其产业化的进程。
2.2 新型基站架构面对的挑战基于软件无线电架构的基带处理单元在具有一系列优点的同时，也存在许多应用方面的挑战和难题。
(1)基于GPP的实时数字信号处理的实现通用处理器曾被认为仅能满足低速数值运算及过程控制等数据处理。
然而，随着通用处理器技术的快速发展，GPP在处理能力和时延等方面能获得良好的表现。
基于GPP的数字信号处理优化增益如图3所示。
在LTE的基带算法实现中[7]，经代码优化后的系统吞吐量有了明显的增益，但像Turbo信道译码(LogMAP 算法)等复杂度较高的算法实现的处理增益仍不是很理想。
随着无线新技术的不断应用，其实现的复杂度也越来越高，因此，利用GPP技术进行高效的数字信号处理仍是该基站架构实现的关键。
(2)高速接口及传输技术的实现协作处理技术是实现更高频谱效率的关键。
为了支持协作式多点处理技术，用户数据和上行/下行信道信息都需要在多个基站之间共享。
基站之间的接口必须支持高带宽低时延的传输以及保证实时的协作处理。
目前，基站间采用X2接口的处理时延在20 ms左右，如此大的共享信息传输时延会影响联合处理的增益，并带来较大的处理开销。
因此，基于软件无线电架构的基站单元必须在保证时延和开销的情况下设计更为有效的信息共享方案，以满足实时协作处理的需求。
(3)多标准、可扩展的公共算法库的开发当前TD-SCDMA、CDMA2000、GSM、WCDMA、LTE等多种通信制式共存，且世界上大多数的主流运营商都同时拥有多个网络。
多频段、多制式网络的并行运营致使设备、机房及配套设施难以共享，不仅严重浪费基础设施资源，也给网络优化和维护带来很大困难，网络运营成本和能源消耗更是居高不下。
因此，网络运营商需要寻找有效的途径来控制整体拥有成本(TCO)和降低能耗，以实现多标准网络的绿色运营。
多模基站成为降低网络建设和维护成本最有效最直接的方式。
在基于高性能GPP的新型基站系统中，需要针对不同的通信协议设计不同的算法库，并能支持不同标准间的灵活切换，支持诸如GSM/TD-SCDMA/LTE等通信协议以及MU-MIMO、CoMP等新型关键技术。
2.3 基于高性能GPP的LTE系统本文依据3GPP 36系列规定的LTE标准[8]，实现了3GPP LTE上下行链路。
链路具体参数如表1所示。
该系统采用含4个处理核、主频为3.2 GHz、支持双线程的商用CPU作为数字信号处理平台的核心。
系统载波频率为2.3 GHz，载波带宽为20 MHz，采用LTE规定的OFDM调制。
基于高性能GPP的LTE演示系统如图4所示。
图右侧PC为发端，中间的PC为收端，左侧PC主要完成信号分析功能。
在该演示系统中，采用的是1发1收的天线，实现的上行峰值速率为43 Mb/s，并进行了高清视频(HDTV)的现场实时传输。
我们认为，随着通用处理器技术的不断发展，基于高性能通用处理器的SDR系统可以满足未来无线通信中对实时数字信号处理的要求以及无线新技术的应用。
在此基础上，本文基于高性能GPP的LTE系统的未来研究将集中于对MIMO、CoMP等新技术的实际系统应用。
3 未来的研究课题3.1 动态资源分配和协作式无线处理蜂窝系统中小区的用户数量以及用户的信道增益都是动态变化的。
蜂窝系统的业务已从单一的语音业务转向多媒体数据业务。
为了支持不同的业务类型，对用户的资源分配必须更为灵活。
基站必须根据当前系统的状态和用户的需求，动态地决定信道分配、数据速率和发送功率[9]。
