基于規(guī)建優(yōu)一體化的居民小區(qū)場(chǎng)景5G覆蓋方案研究

［樊正茂 趙婧 戴俊 吳正華］

1 引言

隨著5G 建設(shè)的逐步推進(jìn)，深度覆蓋問題逐漸顯現(xiàn)，其中以居民區(qū)最為明顯。以某中部城市為例，4G 室分場(chǎng)景建設(shè)中45%以上為居民小區(qū)場(chǎng)景，建設(shè)方式根據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)情況采用室分/射燈/EM &Book（小微站）等方式，各有優(yōu)劣，成本差異較大。5G 時(shí)代，如何兼顧質(zhì)量效益，精準(zhǔn)推進(jìn)提升居民小區(qū)場(chǎng)景5G 覆蓋水平，是下一步建設(shè)考慮的重點(diǎn)難點(diǎn)問題。

2 現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

（1）居民區(qū)是加強(qiáng)5G 深度覆蓋的主要場(chǎng)景

當(dāng)前，城區(qū)縣城5G 倒流流量中，居民區(qū)場(chǎng)景占比超40%以上，且以2.6 GHz 單模用戶為主。另一方面城區(qū)低駐留柵格主要集中在居民區(qū)、寫字樓等密集區(qū)域。從站距分布情況看，相較其他場(chǎng)景，居民區(qū)場(chǎng)景空間大，站址獲取困難，站間距相對(duì)較大是弱覆蓋的主要原因。

（2）居民區(qū)5G 與4G 解決方案差異

4G 時(shí)代居民區(qū)部署方案主要采用宏微室混合組網(wǎng)實(shí)方式，即優(yōu)先宏站覆蓋，后進(jìn)小區(qū)/樓宇射燈天線對(duì)打兼顧電梯方式。5G 宏站AAU 設(shè)備在天線增益、立體覆蓋、設(shè)備尺寸等維度的能力進(jìn)一步提升，居民區(qū)5G 宏站覆蓋優(yōu)勢(shì)會(huì)進(jìn)一步放大。

（3）居民區(qū)場(chǎng)景室內(nèi)覆蓋評(píng)估缺有效手段

4G 時(shí)代5G 弱覆蓋主要通過MR（覆蓋測(cè)試）、MDT（路測(cè)）分析?？紤]居民區(qū)場(chǎng)景MR 弱覆蓋分析準(zhǔn)確性不高，5G MDT 無法采集，4G 周期性異系統(tǒng)測(cè)量方式技術(shù)效果準(zhǔn)確、操作方便，但當(dāng)前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、廠家支持情況不一。當(dāng)前，城市城區(qū)700 MHz 基站仍在建設(shè)過程中，5G 室外對(duì)于室內(nèi)覆蓋的效果的評(píng)估主要通過仿真，并參考前期縣城測(cè)試情況進(jìn)行估算。即使700 MHz 上線后，現(xiàn)場(chǎng)逐點(diǎn)測(cè)試排查，一方面投入工作量較大，另一方面室分樓宇復(fù)雜多樣，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)論受多因素影響，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以驗(yàn)證。

3 規(guī)建優(yōu)一體化的5G 覆蓋方案

（1）總體思路

基于當(dāng)前居民區(qū)場(chǎng)景5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難點(diǎn)痛點(diǎn)，本文從規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化等多方位提出創(chuàng)新多手段支撐室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃建設(shè)，高效低成本做好室內(nèi)外協(xié)同。

總體思路，優(yōu)先采用700 MHz+2.6 GHz室外覆蓋室內(nèi)，對(duì)于室外無法覆蓋室內(nèi)，確需建設(shè)室分的物業(yè)點(diǎn)，基于室外覆蓋室內(nèi)效果評(píng)估，一是逐樓宇評(píng)估，精準(zhǔn)規(guī)劃建設(shè)；二是居民區(qū)錯(cuò)頻天線對(duì)打、采用AAU/一體化微RRU/RRU+大張角方式進(jìn)行覆蓋等低成本高效建設(shè)方案；三是采用錯(cuò)頻方案，解決室內(nèi)外干擾問題。

（2）規(guī)劃：逐樓宇評(píng)估，精準(zhǔn)確定建設(shè)需求

采用線上基于數(shù)字孿生仿真映射+線下測(cè)試多方式結(jié)合，逐樓宇綜合評(píng)估建設(shè)需求。

①線上：基于數(shù)字孿生的仿真映射和實(shí)時(shí)參數(shù)調(diào)整，樓宇覆蓋評(píng)估可視化。如圖1 所示。

圖1 基于數(shù)字孿生的樓宇覆蓋示意圖

②線下：逐樓宇測(cè)試記錄居民區(qū)高、中、低典型樓層的覆蓋電平、2.6 GHz 及700 MHz 上傳下載速率。

③綜合仿真測(cè)試結(jié)論及周邊宏站分布情況，確定樓宇5G 覆蓋需求。

（3）建設(shè)：多手段組合低成本高效建設(shè)

①優(yōu)先宏站進(jìn)居民區(qū)

優(yōu)先推進(jìn)宏站進(jìn)居民區(qū)，選址多層樓宇選樓頂抱桿方式建設(shè)宏站，利用AAU 立體覆蓋優(yōu)勢(shì)，采用垂直大波寬角和下壓機(jī)械傾角方式，低成本高效解決小區(qū)覆蓋。

典型場(chǎng)景：高層與中低層樓宇混合。多層及高層樓宇從30 m～100 m 高度均可使用樓頂AAU 向下照射覆蓋的方式。通過中低層的樓頂站，利用高度差，AAU 可斜向入射覆蓋300 m 遠(yuǎn)。同理，中高層居民區(qū)，在高層樓頂使用AAU 斜向下入射覆蓋中層區(qū)域，也可以實(shí)現(xiàn)較好的覆蓋效果。

②其次采用AAU 合圍方式

相比宏站進(jìn)居民區(qū)方案可以免入場(chǎng)，相較傳統(tǒng)天線對(duì)打方式，減少饋線、功分器等分布式系統(tǒng)的功率損耗（約50%），把功率全部用于有效覆蓋，能效比最高，節(jié)能低碳。同時(shí)，AAU 大帶寬和多通道能力既滿足了居民區(qū)高容量需求，相比其他方案極大提升了室內(nèi)用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)外體驗(yàn)一致和5G 跨代體驗(yàn)。

典型場(chǎng)景：小型多幢高度相近高層，樓宇大于20 層，樓間距40～50 m，采用64TR AAU設(shè)備，四角外部合圍方式。AAU 近距45 度旁瓣覆蓋40 m，遠(yuǎn)距主瓣斜向覆蓋300 m，約3～4 棟高層，增益24.5 dB。如圖2 所示。

圖2 典型場(chǎng)景AAU 合圍方案示意圖

③AAU 合圍+內(nèi)部微站/天線對(duì)打

中大型居民小區(qū)，不能入場(chǎng)的無法通過外圍的宏站完全解決內(nèi)部覆蓋問題?？扇雸?chǎng)情況下，除了常規(guī)的天線對(duì)打等手段外，在使用AAU 覆蓋時(shí)，可采用多種方式完成聯(lián)合覆蓋。

典型場(chǎng)景：外部已具備部分宏站可覆蓋居民區(qū)外圈時(shí)，居民區(qū)內(nèi)部可采用中間開花（S111）方式，或采用劃分小方格對(duì)打方式，站點(diǎn)選擇優(yōu)先較高樓宇。

④參數(shù)設(shè)置

站點(diǎn)為高層樓頂站時(shí)，建議垂直優(yōu)選波寬25°，兼顧底層覆蓋，中低層樓宇可考慮12°或6°。

當(dāng)站點(diǎn)為地面桿專項(xiàng)覆蓋居民區(qū)樓宇站點(diǎn)時(shí)，覆蓋目標(biāo)為中低層樓宇可優(yōu)先使用垂直6°或12°；覆蓋目標(biāo)為中高層樓宇且距離小于100 m，建議優(yōu)選垂直25°。

樓頂站，向下照射覆蓋時(shí)，需壓低機(jī)械下傾角。具體傾角角度根據(jù)樓高，20～30層樓，建議12～18度機(jī)械下傾角；如果選擇加站的樓宇低于小區(qū)內(nèi)其他樓宇，建議6～12 度（機(jī)械）。

地面桿專項(xiàng)覆蓋高層時(shí)，機(jī)械角安裝件反向安裝，設(shè)置負(fù)傾角斜向上覆蓋高層。例如波寬選擇垂直25°覆蓋高層時(shí)，電下傾默認(rèn)6°且無法調(diào)節(jié)，機(jī)械下傾角建議-6°以下，確保高層覆蓋。

水平向角度設(shè)置默認(rèn)均為105°或110°，在居民區(qū)專項(xiàng)覆蓋的AAU 調(diào)優(yōu)時(shí)，可以通過降低水平波寬角，實(shí)現(xiàn)重疊區(qū)域干擾控制或部分弱覆蓋區(qū)域信號(hào)增強(qiáng)。

⑤試點(diǎn)應(yīng)用情況

某中部城市某小區(qū)，占地面積約0.12 km2，共計(jì)37棟居民樓，平均住宅高度56 m，覆蓋3 222 戶居民，常駐人口約1～2 萬人。小區(qū)范圍內(nèi)共有1 個(gè)5G 宏站，1 個(gè)4G宏站+21 個(gè)4G 天線對(duì)打；小區(qū)中心區(qū)域5G 弱覆蓋，整體4G 倒流現(xiàn)象明顯，5G 分流比為24.02%。采用AAU 合圍方案后，RSRP 提升11.2%，5G 日均流量提升40%，5G 倒流下降38%左右，投資節(jié)省11.1%。

（4）優(yōu)化：降低5G 同頻干擾，提升網(wǎng)絡(luò)性能

中國(guó)移動(dòng)5G 2.6 GHz 采用室內(nèi)外同頻組網(wǎng)，在信號(hào)重疊覆蓋區(qū)易產(chǎn)生同頻干擾，導(dǎo)致SINR 值下降，影響客戶體驗(yàn)。當(dāng)前針對(duì)不同場(chǎng)景，抑制同頻干擾主要方法和手段有：

①場(chǎng)景1：周邊道路覆蓋良好，專項(xiàng)提升居民區(qū)室內(nèi)覆蓋的站點(diǎn)。

建議優(yōu)先邊緣位置選點(diǎn)面向居民區(qū)內(nèi)部覆蓋，可有效降低信號(hào)外泄問題。

②場(chǎng)景2 ：站點(diǎn)在小區(qū)內(nèi)樓頂扇區(qū)，主波瓣視距直視可見范圍內(nèi)。

建議兩扇區(qū)距離不小于250 m；視距不可見，有樓宇遮擋場(chǎng)景主瓣相向扇區(qū)距離不小于150 m；實(shí)際落地部分特殊場(chǎng)景（點(diǎn)式樓、密集樓宇）距離偏小情況下可通過常規(guī)方式（調(diào)整機(jī)械下傾角及功率）及波束優(yōu)化方式，水平窄波束減少主瓣水平交疊區(qū)域，垂直窄波束調(diào)整量扇區(qū)的高度上錯(cuò)位。

③場(chǎng)景3：中低容量場(chǎng)景。采用室內(nèi)外錯(cuò)頻方案，降低同頻干擾。

室外宏站采用2 515～2 575 60 M帶寬，室分采用2 555～2 615 60 M 帶寬，SSB（同步信號(hào)）室分側(cè)配置在高頻，在重疊覆蓋區(qū)減少同頻干擾，提升室內(nèi)用戶感知。根據(jù)中部某城市初步試點(diǎn)，流量提升0.6%，上下行高價(jià)編碼比例大幅度提升（底噪也下降到-110 dBm，每Hz 下載速率提升24%）。

④場(chǎng)景4：高價(jià)值場(chǎng)景。采用CoMP（協(xié)作多點(diǎn)）多小區(qū)聯(lián)合收/發(fā)、基于3D MIMO 波束賦型空域降干擾等手段，降低重疊覆蓋區(qū)干擾，提升性能。

4 總結(jié)

本論文主要提出一種從規(guī)劃、建設(shè)、優(yōu)化等多方位采用創(chuàng)新多手段支撐室內(nèi)深度覆蓋規(guī)劃建設(shè)的方法，為提升居民區(qū)場(chǎng)景5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)精準(zhǔn)性提供思路及參考。本論文的主要思路及成果已完成初步試點(diǎn)應(yīng)用，后續(xù)根據(jù)工程建設(shè)情況，進(jìn)一步驗(yàn)證完善。