多網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)分布系統(tǒng)信號(hào)同等覆蓋的研究

陳懷君

（福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福建 福州 350000）

1 5G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)性能分析

1.1 傳統(tǒng)室分升級(jí)至5G性能分析

當(dāng)下，5G室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋中大多數(shù)使用到的都是DAS系統(tǒng)，其使用比例多到90%，這個(gè)系統(tǒng)和5G的信號(hào)源比較吻合，在較短的時(shí)間內(nèi)完成5G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋是快速建成5G網(wǎng)絡(luò)的一種方法。

這個(gè)章節(jié)主要選取那些已經(jīng)建成的雙路室分的場(chǎng)景進(jìn)行5G與LTE在單路和雙路條件下的性能對(duì)比測(cè)試。單路室分進(jìn)行5G升級(jí)時(shí)，LTE與5G的性能對(duì)比分析結(jié)果如圖1所示。從測(cè)試結(jié)果可以看出，該測(cè)試場(chǎng)景下，LTE單路系統(tǒng)下行峰值速率約50Mbit/s，邊緣區(qū)域的下行速率約為25Mbit/s，上行峰值速率約10Mbit/s，邊緣區(qū)域的上行速率約3Mbit/s。通過(guò)信源饋入的方式直接升級(jí)至5G后，下行峰值速率可達(dá)400Mbit/s，邊緣區(qū)域的下行速率約為150Mbit/s，上行峰值速率為60Mbit/s，邊緣區(qū)域的上行速率約為5Mbit/s。

圖1 5GNR單路室分性能測(cè)試結(jié)果分析

在已有測(cè)試場(chǎng)景下進(jìn)行雙路合路，實(shí)現(xiàn)5G的2*2MIMO雙路室分，并進(jìn)行LTE與5G在雙路情況下的性能對(duì)比測(cè)試。采用SA模式的2T4R終端，5G雙路系統(tǒng)下行峰值速率約800Mbit/s，邊緣區(qū)域的下行速率約為200Mbit/s，上行峰值速率約120Mbit/s，邊緣區(qū)域的上行速率約10Mbit/s。

從下圖2的測(cè)試結(jié)果可以看出，對(duì)比單路系統(tǒng)，雙路系統(tǒng)升級(jí)到5G后的性能均有大幅度提升，相比LTE終端采用1T2R，5G上行邊緣速率也有明顯的提升。

圖2 5GNR雙路室分性能測(cè)試結(jié)果分析

1.2 新型室分與傳統(tǒng)室分性能對(duì)比

5G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要有單路室分、2T2R和4T4R共3種不同的方式，本節(jié)主要對(duì)比了傳統(tǒng)單路室分、2*2MIMO的傳統(tǒng)室分和4T4R新型室分3種類(lèi)型的室內(nèi)覆蓋性能。

圖3 新型室分與傳統(tǒng)室分性能對(duì)比分析

圖3針對(duì)3種不同的方式進(jìn)行對(duì)比分析，4T4R方式上行平均速率約90Mbit/s，下行平均速率約750Mbit/s，上行邊緣速率50Mbit/s，下行邊緣速率約350Mbit/s，在性能上有較大的提升。

2 5G室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題

2.1 室內(nèi)外同頻干擾對(duì)室內(nèi)覆蓋性能影響

5G室內(nèi)外均采用2.6GHz進(jìn)行組網(wǎng)，同頻組網(wǎng)引入干擾問(wèn)題，尤其在室外宏站加載的情況下，對(duì)室內(nèi)性能的影響需要在5G室內(nèi)深度覆蓋網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期充分考慮。

選擇4T4R分布式皮基站部署的室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行室內(nèi)外同頻干擾測(cè)試與分析，在室內(nèi)覆蓋設(shè)備開(kāi)啟且室外宏站空載的情況下，室內(nèi)下行速率均值在609Mbit/s，室外宏站50%加擾的情況下，室內(nèi)下行速率均值降至438Mbit/s，平均容量損失在28.1%。

室內(nèi)與室外不同電平差情況下，駐留室內(nèi)用戶的速率分布。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在室內(nèi)與室外信號(hào)電平差在-5dB以上時(shí)，室外50%加載情況下速率損失達(dá)到44%，室內(nèi)與室外信號(hào)電平差在0~5dB時(shí)，室內(nèi)用戶容量損失在30%，室內(nèi)與室外信號(hào)電平差在5~10dB時(shí)，室內(nèi)用戶性能損失可降低至20%以下。室內(nèi)外同頻組網(wǎng)，室外對(duì)室內(nèi)的性能產(chǎn)生較大影響，尤其是室外信號(hào)強(qiáng)度高于室內(nèi)信號(hào)時(shí)，性能損失在40%以上。為保證室內(nèi)用戶性能，室內(nèi)覆蓋網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)度要滿足室內(nèi)電平高于室外電平6dB，才能保證室內(nèi)用戶性能損失在20%以內(nèi)。

2.2 傳統(tǒng)室分升級(jí)可行性分析

5G室內(nèi)采用2.6GHz頻段，相比LTE采用2.3GHz頻段，功分器、耦合器的直通端、天線的插損在2.6G頻段和2.3G頻段基本相當(dāng)，差值在0.01dB左右，影響極小，耦合器的耦合端存在1.41dB損耗，1/2饋線百米損耗2.6G相比2.3G高1.4dB。7/8饋線百米損耗2.6G相比2.3G高0.9dB。同時(shí)，考慮到墻體損耗和空間損耗等的差異，理論評(píng)估2.6GHz相比2.3GHz的損耗差異約4.2dB，通過(guò)空口覆蓋性能測(cè)試對(duì)比分析，實(shí)際測(cè)試的空口差異均值約4.6dB。

基于分析結(jié)果進(jìn)行4G/5G性能對(duì)比分析，按照4GMR覆蓋要求RSRP大于-110dBm采樣點(diǎn)比例大于90%進(jìn)行估計(jì)，針對(duì)傳統(tǒng)室分合路場(chǎng)景，要保證5G的覆蓋達(dá)到4G水平，4GMR覆蓋率必須滿足RSRP大于105dBm的采樣點(diǎn)比例高于90%。

2.3 雙通道不平衡對(duì)5G性能影響

雙通道差異5dB時(shí)性能損失速率約20%，雙通道差異10dB時(shí)性能平均損失速率約30%，遠(yuǎn)點(diǎn)性能損失更大。因此，為保證5G性能，采用雙路DAS系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，應(yīng)至少保證雙路之間的電平差在5dB以內(nèi)。

對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)，采用Rank2占比對(duì)雙通道的平衡性進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)雙通道差異為0dB時(shí)，Rank2占比為76%，雙通道差異5dB時(shí)，Rank2占比為60%左右，當(dāng)雙通道差異進(jìn)一步增大時(shí)，Rank2的占比進(jìn)一步降低，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生較大影響，因此，可采用Rank2的占比對(duì)雙通道平衡性進(jìn)行評(píng)估。

經(jīng)過(guò)分析，若已有雙路室分，在進(jìn)行雙路室分升級(jí)時(shí)，可對(duì)雙路系統(tǒng)中LTE的Rank2占比進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)Rank2的占比低于60%時(shí)，雙路不平衡對(duì)5GNR性能影響超過(guò)20%。因此，在進(jìn)行已有雙路室分合路5G時(shí)，需要先進(jìn)行雙路平衡性改造。

3 結(jié)束語(yǔ)

5G室內(nèi)覆蓋性能相比LTE提升明顯，采用4T4R新型設(shè)備下行性能相比競(jìng)對(duì)具備優(yōu)勢(shì)，但上行性能成為瓶頸。同時(shí)，室外同頻干擾成為影響室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素，為保證室內(nèi)覆蓋性能損失不超過(guò)20%，在進(jìn)行室內(nèi)覆蓋規(guī)劃時(shí)，應(yīng)規(guī)劃室內(nèi)信號(hào)高于宏站信號(hào)6dB 以上。