[4G+5G专题-143]: 一体化小基站-硬件架构设计概述

Posted 2022-03-01 文火冰糖的硅基工坊

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目录

第1章 何为一体化小基站

1.1 概述

1.2 外观形态

第2章 一体化小基站的硬件结构（示意图）

2.1 对外接口

2.2 BBU电路

2.3 RRU相关电路

2.4 内部接口

第3章 小基站与宏站的比较

3.1 相同点

3.2 不同点

第4章 4G/5G的比较

4.1 相同点

4.2 不同点

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第1章 何为一体化小基站

1.1 概述

所谓一体化小基站，就是把无线基站的所有硬件单元，放在一个硬件设备里，包括RRU和BBU.

1.2 外观形态

第2章 一体化小基站的硬件结构（示意图）

•  多出一个WIFI接口， WIFI直接通过以太网交换机与后传接口相连

2.1 对外接口

（1）backhual接口

• 两个1G速率以太网接口，可以RF45或SFP
• 同步以太网SYNCE
• PTP1588

（2）无线空口接口

• 2T2R天线：无线空口
• 蓝牙天线：通过蓝牙进行本地管理
• GPS：时钟同步

（3）通用接口

• 电源输入接口
• USB存储：存放启动文件、USB调试

2.2 BBU电路

BBU的硬件实现是通过一个高度集成化的SOC芯片K2实现, 其包括ARM和DSP

（1）K2 ARM

• 4个ARM的核, 用于平台、传输、空口L2/L3协议栈

（2）K2 DSP

• 8个DSP核，用于运行空口L1协议栈

（3）公共电路

• GPS同步,  基站的时钟10m脉冲是通过FPGA实现的。
• 以太网接口: 后传以太网接口

2.3 RRU相关电路

• FPGA（频域数字中频处理：上下变频、削峰处理等）
• RFIC：模数转换、高频调制
• 射频前端
• 天线

2.4 内部接口

（1）L2(ARM)与L3(ARM)接口：Linux操作系统内部的消息接口

（2）L2(ARM)与L1(DSP)接口：同一个SOC之间ARM和DSP共享内存接口

（3）L1(DSP)与RF数字中频接口(FPGA)：内部CPRI接口, 传送IQ数据

（4）数字中频FPGA与RFIC接口：JESD接口

第3章 小基站与宏站的比较

3.1 相同点

• 基站的逻辑架构是相同的
• 功能单元的组成是相同的

3.2 不同点

• 宏站的BBU和RRU是分离在两个设备
• 宏站的L1 DSP和L2系统板分布是两个板子上
• 基带的处理能力远不如宏站由多块基带板组成的设备，小基站相当于宏基站的一个基带单板

第4章 4G/5G的比较

4.1 相同点

• 基站的逻辑架构是相同的
• 功能单元的组成是相同的

4.2 不同点

• 射频载波的频率不同, 5G支持更高的频率
• 单天线带宽不同，4G只有20M, 5G需要支持100M, 甚至未来支持200M.
• 支持的子载波的带宽不同，即时隙周期不同，4G支持0.5ms的调度周期，即硬件中断周期，而5G支持0.125ms的调度周期，即中断周期，对硬件的实时性提出了更高的要求。
• L1支持的编解码算法:  5G物理层编码引入Polar码
• 5G引入波束赋型的支持
• 5G引入跟高阶的MIMO

上述的不同，导致4G和5G在逻辑功能对应的物理芯片不同，但逻辑硬件是一致的。

上述的芯片型号，也仅仅是示意，实际系统，不同的产品，芯片的型号不同。

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