馮建武，羅 京，陳國雄

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

5G網(wǎng)絡能大幅度提升用戶體驗，在用戶體驗速率、連接數(shù)、時延等方面得到了大幅度提升。目前，中國移動、中國電信和中國聯(lián)通的存量室分設備約有100萬套，其中80%為DAS系統(tǒng)，而DAS系統(tǒng)中90%為單路。面臨龐大的存量網(wǎng)絡，如何在5G室分建設中發(fā)揮存量優(yōu)勢，保護已有投資，是5G室分建設需要重點考慮的問題?，F(xiàn)網(wǎng)大部分室內(nèi)分布系統(tǒng)器件支持800 MHz至2.7 GHz。對于擁有2.6 GHz頻段的中國移動，可以利用原有DAS系統(tǒng)快速進行5G覆蓋建設。但是，現(xiàn)網(wǎng)大部分的DAS系統(tǒng)是單流系統(tǒng)，直接進行合路速率低，無法發(fā)揮5G優(yōu)勢。若新增一路天饋，不僅費用高，而且工期長、難度大。從2019年開始，運營商大力實行降本增效。為了降本增效實現(xiàn)MIMO雙流效果，提升體驗速率，在原有單路DAS基礎上，提出5G錯層MIMO的室內(nèi)覆蓋方法。

1 錯層MIMO覆蓋原理

現(xiàn)有DAS系統(tǒng)中的天線主要是全向吸頂天線。在垂直面上，全向吸頂天線的主瓣無線信號通過穿透地板輻射至下一樓層。同時，由于全向吸頂天線前后比較小，全向吸頂天線的無線信號通過穿透天花板輻射至上一樓層。對于原有的單流分布系統(tǒng)，通過改造原有的主干，使之形成兩路平行的主干。其中，主干1與RRU端口1和奇數(shù)層樓層天饋連接，主干2與RRU端口2和偶數(shù)層樓層天饋連接，如圖1所示。改造后，每一樓層的終端用戶可以同時收到本層及上下兩層的無線信號，形成“雙流”效果。

圖1 改造前及改造后的主干圖

2 功率不平衡

從RRU設備發(fā)出功率到終端的總損耗為[1]：

改造后的“雙流系統(tǒng)”由于其中一路需要穿透樓板，加上天線不在同一點位且到達分布系統(tǒng)天線的功率不同，可能存在到達接收端兩路信號強度相差太大的問題。此外，室內(nèi)環(huán)境復雜，到達接收端的差異可能更大，需要實際進行測試，分析兩路功率不平衡的雙流效果。

3 方案實施

為了驗證錯層覆蓋實現(xiàn)5G雙流效果，專門對某市的一個金融中心大樓進行試驗，分別抽取高中低層進行試驗。改造試驗5G前，先對原有4G信號進行測試，且斷開本層天饋支路，分別測試斷開本層支路前后的信號和平均下載速度，數(shù)據(jù)如表1所示?？梢?，分別斷開各層天饋支路前后的信號相差10～20 dB。受裝修等影響，各層信號差存在一定差別。

對該站點進行主干改造并接入5G信號進行覆蓋，首先測試地下車庫單流的平均速度為310 Mb/s，最高速率約為350 Mb/s。然后，進行錯層區(qū)域的測試，測試結果如圖2和表2所示。改造后的5G平均速率約為540 Mb/s，對比原來單流系統(tǒng)有約70%的速率提升。同樣的，4G網(wǎng)絡也有約70%的速率提升。

本次試驗中發(fā)現(xiàn)下層提供的信號要優(yōu)于上層提供的信號。

7層及以下設為1個小區(qū)，7層以上設為1個小區(qū)，這樣8層的第二流信號只能靠9層提供。但是，由于8層用戶加裝了加厚的天花，9層信號在穿透天花板及地板后，信號基本在-100 dBm以下，相當一部分區(qū)域無法使用雙流，平均速率只有332 Mb/s，最好位置速率只有374 Mb/s，與改造前速率相當，如圖3所示。

圖2 改造后5G測試情況

圖3 8層5G測試情況

同時，雖然7層的第二流信號只能靠6層提供，但由于吸頂天線只需穿透樓板（無需穿透裝飾天花吊頂），信號相對要強（如圖4所示），大部分區(qū)域仍能使用雙流，平均速率能達523 Mb/s，最好位置速率能達612 Mb/s。

表1 4G信號情況

表2 改造后4G、5G下載速率

所以，對于存在有天花板的場景，下層提供的第二流信號要優(yōu)于上層。

圖4 7層5G測試情況

另外，在測試中還發(fā)現(xiàn)另外一個問題，雙流信號強度相差太大，無法使用雙流。

由于2層部分區(qū)域隔墻較多，且該區(qū)域是重要客戶，原有信號強度較大，故導致各層穿透至2層的信號與原2層的信號相差較大，部分區(qū)域超過20 dB。圖5所示為關閉2層信號前測試圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)單流區(qū)域平均速率只有約290 Mb/s，在雙流區(qū)域，最好的位置速率只有475 Mb/s。

圖5 關閉2層前5G測試情況

圖6為關閉2層信號，剩下隔層穿透到2層信號的測試圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)隔層是有信號輻射至2層的。

通過在2層支路增加1個6 dB的衰減器，重新測試發(fā)現(xiàn)全區(qū)域均能使用雙流信號，平均速率達455 Mb/s，最好位置速率達523 Mb/s，如圖7所示。

圖6 關閉2層后5G測試情況

圖7 增加衰減器后2層5G測試情況

由于在2層增加衰減器后，縮小了兩流信號強度差，全區(qū)域均能使用雙流，故說明兩流信號強度差太多，無法使用雙流，當信號差超過20 dB，無法啟動雙流。

同樣的原理，如果原來DAS系統(tǒng)是雙流系統(tǒng)，可以通過改造主干使雙流系統(tǒng)變成“四流”系統(tǒng)。

圖8和圖9為對原有雙流系統(tǒng)改造后的測試圖，改造前平均速率約為640 Mb/s，改造后平均速率提升至約880 Mb/s。

綜上所述：（1）受不同裝修影響，各層信號差存在一定差別，可以利用原有4G E頻信號測試結果作為5G錯層改造的評估依據(jù)；（2）對于存在較厚的天花吊頂，下層提供的信號優(yōu)于上層；（3）雙流信號強度相差太多（超過20 dB左右）無法使用雙流，需調(diào)整功率（如增加衰減器）。

圖8 雙流速率

圖9 四流速率

4 投資及工期對比

DAS分布系統(tǒng)投資主要集中在支路平層的天饋部分，本次方案基本只涉及改造主干，改造后的總投資約2.2萬元，對比新建一路天饋系統(tǒng)43萬元只占5.1%。新建一路DAS分布系統(tǒng)和改造原有主干所需的主要物料見表3。

表3 新建及改造DAS主要物料表

工期方面，本方案原新建單路DAS系統(tǒng)約需要7天時間，而本次改造只需1天時間便可以完成。如果是改造新增多一路天饋，周期則遠遠大于原新建的7天時間。

5 結 論

DAS分布系統(tǒng)能實現(xiàn)快速部署2.6 GHz 5G，利用錯層覆蓋方法能實現(xiàn)MIMO覆蓋，具有投資小、建站速度快的優(yōu)點，適合對容量需求不高、重點在覆蓋的場景，可實現(xiàn)用少的投資獲得較大速率的提升，建議在適合改造的場景使用。對于人流密集、價值高、容量需求高、需具備室內(nèi)精準定位能力等要求的場景，建議使用其他新型室分系統(tǒng)。