鐘萃亮 江西省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司無(wú)線研究院 南昌市 330002

1 引言

室內(nèi)分布系統(tǒng)是將信號(hào)源功率通過線纜傳輸和器件的合理功率分配后，再經(jīng)室內(nèi)天線將無(wú)線信號(hào)發(fā)射給用戶終端。與室外宏站不同的是室內(nèi)分布系統(tǒng)的天饋系統(tǒng)比室外宏基站更復(fù)雜，因此，室內(nèi)覆蓋的鏈路預(yù)算可以分成有線傳播段、無(wú)線傳播段兩個(gè)部分。

有線傳播段是指從信號(hào)源到室分天線口之間的有線傳輸段落，可以是饋線，也可以是光纖；信號(hào)源發(fā)射信號(hào)經(jīng)過各種無(wú)源器件（功分器、耦合器）和線纜傳輸損耗后，到達(dá)天線口。

無(wú)線傳播段是指從室分天線口到終端之間的空間傳播段落，天線口功率經(jīng)過空間傳播損耗（含天線增益、陰影衰落、穿透損耗等），到達(dá)用戶終端。

鏈路預(yù)算是覆蓋預(yù)測(cè)的主要工具，其最終目的是計(jì)算單天線（或單pRRU）的覆蓋半徑，即評(píng)估無(wú)線信號(hào)經(jīng)過上述的有線傳播段、無(wú)線傳播段后到達(dá)終端的接收信號(hào)是否能滿足運(yùn)營(yíng)商對(duì)最低覆蓋邊緣場(chǎng)強(qiáng)的要求。根據(jù)室內(nèi)覆蓋方式的不同，可以將無(wú)線室內(nèi)覆蓋預(yù)測(cè)模型分為傳統(tǒng)DAS無(wú)源室分、新型有源室分兩類，本文重點(diǎn)分析研究有源室分鏈路預(yù)算覆蓋模型。

2 有源室分鏈路預(yù)算覆蓋模型

該模型適用于新型有源室分類，包括有源室分、移頻MIMO、分布型小微站、放裝式小微站等。與傳統(tǒng)無(wú)源室分相比，因?yàn)闆]有分布系統(tǒng)，該模型下的最大允許的路徑損耗MAPL＝發(fā)射端EIRP＋增益－損耗－工程余量－接收端接收靈敏度。上下行路徑損耗的詳細(xì)計(jì)算方法過程如下：

2.1 下行鏈路預(yù)算方法

圖1 無(wú)線室內(nèi)覆蓋預(yù)測(cè)模型圖

式中，MAPLDL下行鏈路最大充許的傳播損耗，PoutBS基站信號(hào)源的發(fā)射功率，LfBS發(fā)射端的饋線損耗，GaBS基站天線增益，GaUE移動(dòng)臺(tái)天線增益，Mf陰影衰落余量（與傳播環(huán)境相關(guān)），MI干擾余量（與系統(tǒng)容量相關(guān)），Lp穿透損耗（室內(nèi)覆蓋考慮），Lb人體損耗，SUE終端的接收機(jī)靈敏度。

室內(nèi)覆蓋的下行鏈路路徑損耗分析計(jì)算示意圖，如下圖所示：

圖2 室內(nèi)覆蓋下行鏈路MAPL分析計(jì)算示意圖

2.2 上行鏈路預(yù)算方法

式中，MAPLUL上行鏈路最大允許傳播損耗，PoutUE移動(dòng)終端發(fā)射功率，SBS基站接收機(jī)的靈敏度。

室內(nèi)覆蓋的上行鏈路路徑損耗分析計(jì)算示意圖，如下圖所示：

圖3 室內(nèi)覆蓋上行鏈路MAPL分析計(jì)算示意圖

2.3 鏈路預(yù)算主要參數(shù)

（1）5G信號(hào)源發(fā)射功率

5G取消了CRS，也沒有了邏輯天線端口的概念，是以RE子載波的功率作為其他信道功率的基準(zhǔn)，所以在鏈路預(yù)算時(shí)，應(yīng)以RE子載波發(fā)射功率作為信號(hào)源的發(fā)射功率。與4G相比，計(jì)算方式比較簡(jiǎn)單，可以直接用信號(hào)源的單通道總功率除以頻率帶寬內(nèi)總的子載波數(shù)得到；比如：pRRU的發(fā)射功率一般為4×250mW，則RE子載波功率＝10log（250mW/（273×12））＝10log（250mW） - 10log （273 × 12） ＝23.98 - 35.15＝-11.17dBm；RE子載波功率與帶寬有關(guān)系，與nTnR通道數(shù)沒有關(guān)系。5G的UE終端在FR1頻段默認(rèn)的單流最大發(fā)射功率為200mW，即23dBm，雙流最大發(fā)射功率為400mW，即26dBm；在FR2 頻段UE 最大發(fā)射功率為23~35dBm。

（2）等效全向輻射功率（EIRP）

上下行EIRP計(jì)算公式如下：

EIRPDL= 基站發(fā)射功率+ 發(fā)射天線增益-發(fā)射系統(tǒng)饋線損耗

EIRPUL= 終端最大發(fā)射功率+ 終端天線增益

對(duì)于有源室分系統(tǒng)，基站發(fā)射端饋線損耗主要是指跳線或饋線損耗，一般認(rèn)為終端的饋線損耗為0dB；pRRU設(shè)備自帶天線的增益一般取為3dBi。

（3）穿透損耗

參考協(xié)議3GPPTS38.901 中的相關(guān)描述，各種物體穿透損耗可以用以下計(jì)算公式進(jìn)行估計(jì)：

建筑材料類別普通玻璃鍍膜玻璃混凝土墻木頭穿透損耗［dB］PL=2+0.2f，注：頻率f單位是GHz PL=23+0.3f PL=5+4f PL=4.85+0.12f

3 結(jié)束語(yǔ)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前約70%的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)場(chǎng)景，5G室內(nèi)覆蓋將更加重要，5G室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)將成為2C/2B等行業(yè)應(yīng)用的重要新型基礎(chǔ)設(shè)施。通過研究有源室分覆蓋鏈路預(yù)算模型，基于室內(nèi)無(wú)線傳播模型就可以更加精確地計(jì)算出天線覆蓋半徑、更科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)pRRU點(diǎn)位，從而有助于制定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)室內(nèi)覆蓋設(shè)計(jì)方案。