| 宽带化GSM基站演进方向
GSM全球用户数有望在2009年底突破历史性的35亿。作为移动通信系统最重要的一部分，GSM 无线侧系统即GERAN（GSM EDGE Radio Access Network）设备也随着标准、技术和社会的变化而不断前进， GSM基站的发展历史就是无线技术发展的缩影。按照对于规范的顺从和关键技术点，当前GSM 基站已经走过了四代历程，如图1。
图1 GSM基站发展历程及关键技术特征
众所周知，GSM是窄带数字通信系统，第一代和第二代GSM基站都是采用单密度STRU（TRX）射频模块。随着射频器件的小型化和DSP（数字信号处理）技术的发展，在第三代和第四代基站中出现了现在普遍使用的双密度载波射频模块DTRU（Dual Density TRX Unit）。双密度模块将两个单密度射频模块封装在一个单元内，成倍提高了基站的容量和集成度。但无论是STRU还是DTRU，其本质上都属于窄带单载波技术，即每一个载波对应一个独立的射频通道。
随着运营商越来越关注降低TCO和平滑演进，经济、绿色、快速、高效的网络建设、扩容和演进成为运营商竞争制胜的关键。这时传统的单密度或双密度载波模块无法满足上述需求，第五代基站应运而生。第五代基站支持3GPP R7/R8和即将冻结的R9版本的增强EDGE及其后续演进，在GSM制式上可以提供高达2~4M的空中接口速率，同时实现了对WCDMA、HSPA甚至LTE的支持。基站集成度进一步提高，接口标准化和模块化进一步成熟，多模基站和全IP的多任务基站控制器成为主流，可以完美支持多无线电融合网络。2002年10月，由多家电信设备制造商、模块供应商和元器件厂商发起建立了OBSAI组织（Open Base Station Architecture Initiative）。OBSAI的最终目标是建立一个开放的BTS设备制造市场，以使更多的模块和元器件厂商参与BTS相关的标准模块的研发和制造，以进一步降低成本和提高性能。这样，电信设备制造商只需集成相应的模块就可完成BTS设备的研发和制造，从而大大缩短开发周期和降低成本。类似的机构组织还有CRPI。因此，模块化IP系统架构和多模将是BSS未来发展的一个重要特征。第五代基站系统还可能支持MIMO（多输入多输出）和OFDM（正交频分复用），并引入软件无线电，配合宽带多载波功放技术的日趋成熟和成本降低，可以实现真正意义上的软件基站。
可见第五代基站的核心是基于宽带多载波技术的开放式架构。宽带多载波技术也就是将宽带多载波功放技术（Multiple Carrier Power Amplifier，MCPA）引入GSM射频模块，来替代传统的窄带模拟功放，从而实现射频的宽带化。
如图2所示，MCPA的核心在于信号首先在数字中频部分进行合路，然后通过宽带功放输出，这就意味着一个物理模块可以根据需求软件配置为多个逻辑无线子载波而无须合路，这无疑有助于基站向更高集成度、更大容量、更低功耗方向前进，将会极大的降低TCO。同时目前广泛用于WCDMA MCPA模块的DPD（Digital Pre-Distortion）等技术均可广泛用于GSM基站，这样将进一步提升GSM基站的业务支撑能力。实际上，采用了MCPA技术的GSM基站相当于GSM基站的3G化甚至4G化，这无疑会极大提升GSM网络的生命周期。
图2 MCPA多载波模块
多载波技术早在2002年就已经在WCDMA基站上得到商用，其后在CDMA和TD-SCDMA广泛应用，但是直到2008年才率先由中兴通讯等国内制造商引入GSM领域。为什么有如此之多优越性的MCPA最后才用于GSM呢？原因有以下几点，首先是技术，WCDMA、CDMA等均为宽带多载波制式，而GSM仅有200k频率带宽，频率越窄，IF（中频）和DAC（数字转换）的设计难度就越大；其次是成本因素，由于MCPA成本在初期较高，因此不适合于大规模部署的GSM制式；第三是标准因素，由于3GPPR8版本以前的GSM标准对于多载波等尚未涉及，因为多载波引入GSM在标准上也是空白。但由于市场潜力、架构更新、降低成本、标准演进等多方面因素，各主要GSM无线设备供应商高度重视GSM的发展，基站产品向着更高密度、更小体积、更低功耗、范围更广的应用灵活度、支持高速数据业务及支持多无线网络的融合方向发展，尤其是无线关键技术之一的射频模块技术的研发更备受重视，以期降低成本，提高性能，以适应新技术和标准演进带来的要求，因此MCPA引入GSM就显得水到渠成了。
多载波GSM基站，降低TCO的利器
快速建网，绿色覆盖
传统GSM基站的典型容量是12TRX，中兴通讯2007年推出的业界最大双密度基站容量也仅为18TRX。采用多载波技术以后，一个MCPA功放支持6个GSM载波，三倍于传统的DTRU，且基站体积更小，单机柜可以支持高达36TRX的配置，叠加后支持72TRX。使用多载波技术后就不用宽带合路器或空腔合路器了，减少了设备的故障点，也减少了插入损耗，因此其覆盖能力优于传统GSM基站。
此外，多载波模块可以灵活实现功率资源共享（功率池），可以灵活地实现覆盖-容量模式之间的动态转换，能进一步提升基站的覆盖范围。
在DPD等技术的帮助下，MCPA的功放效率进一步提高。由于MCPA具备独特的载波池，功率资源可以根据不同载波的话务量和所需功率动态分配，保证了功放输出功率分配的灵活性和有效性，实际上也提高了基站的能源利用率。此外MCPA无需普通合路器之后，功率从载频输出之后的损耗大幅减少，因此在同样覆盖范围下所需要的载频功率大幅度降低。例如中兴通讯采用MCPA的BS8800 SDR基站功耗仅为同样配置下传统GSM基站的70%甚至更低，如图3所示。
图3 MCPA多载波GSM基站降低CAPEX和OPEX
多载波GSM基站高集成度、低功耗、高输出功率的优势，将大幅降低网络建设所需要的基站数目，从而实现快速建网，绿色覆盖。
快乐运维，平滑扩容
多载波模块提高了基站集成度，降低了基站数目，从而也大幅降低了运维成本和运维难度，并可实现平滑扩容。
例如GSM运营商在建网初期配置为S222，后期随着用户数目增长需要扩容到S666，若采用常规双密度载波，那么需要再增加一个机柜和6个DTRU模块，费用昂贵。而采用MCPA技术后，运营商仅在运维中心进行软件配置即可，无需去站点增加硬件或修改连线配置，这样无疑降低了扩容难度，节省了运营商的人力资源和硬件费用。
绿色演进
无线标准的多样化和网络部署的日趋复杂为运营商长期可持续发展带来巨大挑战。传统的GSM基站无法实现平滑扩容，而采用了MCPA技术的GSM基站则为实现SDR基站奠定了基础。SDR（Software Defined Radio，即软件无线电）技术设计和开发的基站系统，与传统基站最大的不同之处在于其射频RU单元具备软件可编程和重新定义的能力，进而实现了智能化的频谱分配和对多标准的支持。基于宽带多载波技术的GSM基站可在连续的20MHz频带范围内通过软件配置同时支持GSM/WCDMA/LTE等多种制式，完成对多制式射频信号的收发处理。实际组网中可将射频模块配置成GSM＋WCDMA双模，也可配置成WCDMA+LTE双模，还可配置成GSM＋WCDMA＋LTE多模，从而实现射频单元在同频段多制式情况下的融合和演进，达到绿色演进的目标。
基于宽带多载波技术的GSM新一代SDR基站解决方案，对运营商的意义在于它不仅能出色满足网络建设中多制式、多频段建网的需求，还能帮助运营商随着市场环境的变化对网络的发展策略和方向进行及时有效的调整，以保证网络的持续竞争力和持续盈利能力。
展望未来
2010年后，基于多载波技术的GSM基站的进一步演进可能是一个符合标准扁平化趋势的I3BSS（智能化、信息化、IP化的接入网），向高级和低级两极分化，将可能把BSC和核心网的功能融入Master BTS内（即整合BTS、BSC和部分核心网元功能的主BTS），而Slave BTS则是一个低成本离散式的接入点。这种架构的调整进一步降低了网络复杂度和建网成本，适应未来高速率数据无缝融合网络的需求。
多载波技术、全IP架构、高速DSP、CPRI等先进技术引入GSM后，实现了GSM的3G化，进一步提升了GSM的盈利能力，更为实现高速率无缝宽带网络奠定了坚实基础。
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