無錫科技職業(yè)學(xué)院 周燕萍 吳柏寬 常雅

5G超密組網(wǎng)容量解決方案是現(xiàn)在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界大量討論的問題。如大型體育場(chǎng)館、大型綜合體等人群密集場(chǎng)景，用戶密集出現(xiàn)，UE使用較為頻繁，容量壓力巨大，提升超密集網(wǎng)絡(luò)下高用戶密度時(shí)的網(wǎng)絡(luò)容量已成為當(dāng)前急需解決的問題。

隨著時(shí)代和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大型場(chǎng)館的利益率越來越多，如何選取一種有效的覆蓋方式，既能解決超密場(chǎng)景下的容量需求，又能滿足用戶對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求，成為了當(dāng)前面臨的最大難題。引用[1]提出的D-MIMO組網(wǎng)方式可以有效協(xié)調(diào)站點(diǎn)密集化帶來的小區(qū)間干擾問題；通過空口校正和波束賦形技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到多RRU信息聯(lián)發(fā)，排除干擾，提升覆蓋增益，解決多RRU覆蓋交疊區(qū)域；通過多用戶配對(duì)及空分復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非RRU覆蓋交疊區(qū)域系統(tǒng)容量及頻譜效率提升。引用[2]提出了從多波束天線的使用和CRAN技術(shù)使用上研究解決方案，解決超密組網(wǎng)存在的站址協(xié)調(diào)和小區(qū)間干擾的問題，以及多波束天線在同天線點(diǎn)位增加覆蓋扇區(qū)的能力以及CRAN技術(shù)中小區(qū)協(xié)同的特性。《杭州移動(dòng)與華為聯(lián)合創(chuàng)新匯聚站助力5G超密組網(wǎng)》一文中提出采用創(chuàng)新匯聚站方案，通過匯聚柜集中供備電和傳輸，利用小區(qū)自有的電力桿、傳輸桿和燈桿資源，實(shí)現(xiàn)拉遠(yuǎn)支持多個(gè)桿站，部署新型BookRRU基站。

結(jié)合以往大型場(chǎng)館的常規(guī)方案馬道安裝天線方案——距離遠(yuǎn)覆蓋差和重疊覆蓋高；舞臺(tái)邊天線對(duì)打方案——后排覆蓋差和干擾抑制難；應(yīng)急倉對(duì)打方案——精準(zhǔn)覆蓋難和有效容量低的特點(diǎn)，本文提出精準(zhǔn)滴灌式方案解決大型場(chǎng)館超高業(yè)務(wù)密度場(chǎng)景下網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)干擾難點(diǎn)，大幅提升網(wǎng)絡(luò)速率，改善用戶體驗(yàn)。

1 漏泄電纜

漏泄電纜是一種同軸電纜的一個(gè)特殊形態(tài)，通過外導(dǎo)體上開規(guī)則性分布的，是同時(shí)具有饋線和天線雙重功能的同軸電纜的統(tǒng)稱。漏泄電纜通過規(guī)則分布槽孔，使其具有傳輸信號(hào)和收發(fā)信號(hào)的雙重功能[3]。如圖1所示。漏泄電纜可以分為兩類：耦合型和輻射型。

圖1 漏泄電纜Fig.1 Leakage cable

2 漏泄電纜實(shí)施方案

大型場(chǎng)館一般用來舉辦賽事和大型會(huì)議，因此都需要現(xiàn)場(chǎng)直播，通信質(zhì)量有關(guān)重要。在活動(dòng)期間，用戶密集度高，大型場(chǎng)館可容納人數(shù)都是上萬乃至幾十萬觀眾，因此用戶的話務(wù)量比較高，網(wǎng)絡(luò)容量、自適應(yīng)話務(wù)調(diào)度功能和干擾回避都是需要考慮和解決的問題。

在頻譜資源一定的情況下，通過增加小區(qū)數(shù)量是唯一行之有效的提升網(wǎng)絡(luò)容量的方式；在受限頻譜資源的前提下，以頻點(diǎn)維度進(jìn)行小區(qū)分裂，是頻率利用最大化的最佳方式。結(jié)合上述兩個(gè)舉措，進(jìn)行多小區(qū)組網(wǎng)，由此將增大單位面積內(nèi)的小區(qū)數(shù)量，對(duì)于超密重載場(chǎng)景，小區(qū)部署將達(dá)到極限密度。

由于采用賦型天線等技術(shù)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精準(zhǔn)覆蓋的有效方式，但受覆蓋距離影響大；同時(shí)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量影響因子主要體現(xiàn)在抗干擾能力上，需嚴(yán)格控制信號(hào)傳輸過程中的干擾。功率過大會(huì)導(dǎo)致單小區(qū)覆蓋邊界擴(kuò)大，多小區(qū)組網(wǎng)時(shí)小區(qū)間干擾將加?。灰虼瞬扇∫环N抗干擾能力強(qiáng)，且能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域精準(zhǔn)覆蓋的微功率覆蓋方式，方能解決極限密度組網(wǎng)下的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量控制問題。如圖2所示。

析圖Fig.2 Capacity and quality compatibility analysis chart

同時(shí)賦型天線安裝及覆蓋受限，賦型天線無法有效控制覆蓋區(qū)域、小區(qū)間干擾嚴(yán)重、優(yōu)化難度大，覆蓋效果較差。采用漏泄電纜既具有傳輸線的性質(zhì)又具有無線電發(fā)射天線的性質(zhì)。

小區(qū)劃分容易，小區(qū)間干擾好控制，覆蓋效果好。在大型場(chǎng)館內(nèi)，賦型天線受可安裝位置以及與覆蓋目標(biāo)區(qū)域距離的約束，難以達(dá)到精準(zhǔn)覆蓋要求，因此利用漏泄電纜的衰落快、定向性特性及滴灌式覆蓋設(shè)計(jì)方案，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)精準(zhǔn)覆蓋。如圖3所示。

圖3 部署方式Fig.3 Deployment mode

3 滴灌式漏纜組網(wǎng)方案

采用滴灌式漏泄電纜異頻插花組網(wǎng)。場(chǎng)內(nèi)設(shè)置8個(gè)扇區(qū)，異頻組網(wǎng)F1+F2+D4+D5+A或D1+D2+E3+FDD2，共36個(gè)小區(qū)。同時(shí)在內(nèi)場(chǎng)草坪上方搭建木地板平臺(tái)，漏纜部署在平臺(tái)下方?？磁_(tái)區(qū)漏纜部署在看臺(tái)座位下面。如圖4所示。

圖4 部署示意圖Fig.4 Deployment diagram

該組網(wǎng)方案沒有場(chǎng)地限制，可移植到任意大型場(chǎng)館內(nèi)的草坪區(qū)和看臺(tái)區(qū)，通過調(diào)整漏纜位置可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)館草坪區(qū)和看臺(tái)區(qū)切塊精準(zhǔn)覆蓋，組網(wǎng)方案靈活，網(wǎng)絡(luò)頻率復(fù)用度高。同時(shí)該漏纜方案直接鋪設(shè)地面，可依據(jù)活動(dòng)人數(shù)，通過調(diào)整漏纜部署數(shù)量和無線主設(shè)備數(shù)量，實(shí)現(xiàn)容量彈性化快速擴(kuò)容。

4 應(yīng)該效果

4.1 覆蓋控制佳

主覆蓋強(qiáng)：天線正上方電平-71dBm；

覆蓋控制精準(zhǔn)：每對(duì)漏纜覆蓋左右各5m用戶共計(jì)7排用戶，5m外本小區(qū)電平降低至-100dbm以下。

干擾抑制優(yōu)：上行平均干擾在-114dBm，較以往常規(guī)覆蓋方案上行底噪門限-95dBm大大改善。如圖5所示。

圖5 保障期間各時(shí)間段上行平均干擾Fig.5 Average uplink interference during the guarantee period

4.2 容量提升效果好

容量大：現(xiàn)場(chǎng)投入兩組設(shè)備插花組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)容量從16個(gè)小區(qū)提升至64個(gè)小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)容量提升4倍。

速率高：內(nèi)場(chǎng)區(qū)域忙時(shí)上行1.85Mbps，下行3.91Mbps，較前期方案上行速率提升約18倍，下行提升約4倍，如圖6所示。

該創(chuàng)新方案可以有效解決大型場(chǎng)館類高容量4G/5G覆蓋及容量需求，且頻率規(guī)劃具有周期性和可復(fù)制性，為大型場(chǎng)館建設(shè)提供范本，對(duì)實(shí)現(xiàn)類似場(chǎng)景無線信號(hào)覆蓋具有重大意義。能夠提升大型場(chǎng)館網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，提升客戶上網(wǎng)質(zhì)量滿意度；在保證滿足網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的條件下，能為同類場(chǎng)館節(jié)省約5W/場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)保障費(fèi)；漏纜方案具有可移植性，用完可回收重復(fù)利用，節(jié)省了大量的設(shè)備費(fèi)用；提高了大型賽事、演唱會(huì)現(xiàn)場(chǎng)直播質(zhì)量。

引用

[1]鄭亞平,田原,胡曉春,等.5G超密集組網(wǎng)感知提升研究與應(yīng)用[J].電氣工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2022(09):38-43.

[2]仇勇,孫正輝,鄭康,等.前5G時(shí)代超密組網(wǎng)方案研究與實(shí)踐[J].江蘇通信,2018(03):15-21.

[3]肖遠(yuǎn)強(qiáng),張武軍.漏泄電纜的性能分析[J].移動(dòng)通信,2002(6): 40-43.