王 玨

（中國(guó)鐵塔股份有限公司 合肥市分公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

隨著5G 商用牌照的正式發(fā)放，5G 建設(shè)速度逐漸加快。5G 宏覆蓋組網(wǎng)采用多通道有源天線單元（Active Antenna Unit，AAU）形式的產(chǎn)品架構(gòu)，射頻和天線合一，無法利舊現(xiàn)有的天饋器件，需要獨(dú)立新建[1,2]。5G AAU 為全有源架構(gòu)，尺寸大、重量沉，只能與現(xiàn)網(wǎng)2G、3G 以及4G 無源天線獨(dú)立部署，天面空間更加緊張。

在各大運(yùn)營(yíng)商降本增效的建設(shè)環(huán)境下，利用現(xiàn)網(wǎng)天饋資源改造是最有效的方法。由于5G 設(shè)備與4G 設(shè)備在重量上由原來的20 kg 左右增至40 kg 左右，對(duì)天饋資源改造提出了更高的要求[3]。

5G 建設(shè)中，對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)天面資源無法獨(dú)立安裝5G 天線的場(chǎng)景，需考慮現(xiàn)有新增及存量現(xiàn)狀，將原有天線進(jìn)行整合或進(jìn)行天饋改造，以滿足5G 建設(shè)需求。根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)天面建設(shè)具體情況，研究其他通信系統(tǒng)天線距離5G 天線較近時(shí)產(chǎn)生的干擾情況及干擾隔離問題。

1 5G 天線安裝空間隔離度及隔離距離要求

在各大運(yùn)營(yíng)商共建共享的背景下，各運(yùn)營(yíng)商之間的天線出現(xiàn)多頻段，多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple Output，MIMO）多流和多載波的情況也不斷增加。不同信號(hào)系統(tǒng)之間距離較近會(huì)產(chǎn)生互相干擾，主要包括雜散干擾、阻塞干擾、互調(diào)干擾[4,5]。不同系統(tǒng)基站對(duì)5G 基站的雜散干擾隔離度要求如表1所示。

表1 系統(tǒng)基站對(duì)5G 基站的雜散干擾隔離要求

天線垂直隔離距離為

天線水平隔離距離為

式中：c為光速；Iv為垂直隔離度；Ih為水平隔離度；f為被干擾系統(tǒng)中心頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)；GTx為發(fā)射天線增益；GRx為接收天線增益。

經(jīng)過計(jì)算，5G 基站與在運(yùn)營(yíng)的其他無線系統(tǒng)共站布置，只需要達(dá)到35 dB 的天線隔離度，對(duì)應(yīng)空間水平隔離距離大于1 m 或者垂直隔離距離大于0即可。

2 天面整合和改造方案

某市50 個(gè)存量站改造情況如圖1 所示。樓頂站共有物理站點(diǎn)30 個(gè)，其中新增樓面抱桿20 個(gè)，新增樓面方柱6 個(gè)，利舊抱桿4 個(gè)。地面站共有物理站點(diǎn)20 個(gè)，其中利舊抱桿2 個(gè)，新增塔類抱桿15 個(gè)。該市50 個(gè)站點(diǎn)中，3 個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行了天線合路。

圖1 某市50 個(gè)站點(diǎn)改造情況

2.1 地面塔改造方案

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況，地面塔改造方案主要分為天面整合和天面改造。

2.1.1 天面整合

（1）多頻合路。采用多頻率的合路抱桿天線時(shí)，可以集成多個(gè)天面管理資源，空出一個(gè)抱桿供5G 多個(gè)設(shè)備同時(shí)使用[6]。

（2）共模改造。針對(duì)同時(shí)具備C 網(wǎng)（CDMA 網(wǎng)）和長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Time Evolution，LTE）800 MHz 站點(diǎn)的基站，根據(jù)實(shí)際情況完成CL 共模改造，拆除C網(wǎng)設(shè)備，空出抱桿。

以某市近期改造的某學(xué)校站點(diǎn)為例，將單LTE 800 MHz 站點(diǎn)替換為CL 共模站點(diǎn)后，網(wǎng)優(yōu)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)由于L網(wǎng)功率降低，參考信號(hào)接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP）和信號(hào)與干擾加噪聲比（Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR）均有不同程度的下降，測(cè)試結(jié)果如表2 和表3 所示。

表2 替換前后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試指標(biāo)對(duì)比

表3 替換前后網(wǎng)管指標(biāo)對(duì)比

測(cè)試結(jié)果表明，LTE 800 MHz 站點(diǎn)變更為CL 共模站點(diǎn)后，信道質(zhì)量指標(biāo)（Channel Quality Indication，CQI）占比及用戶體驗(yàn)速率有較大下降。單L 800 MHz 替換為CL 共模站后，單射頻拉遠(yuǎn)單元（Remote Radio Unit，RRU）滿配功率會(huì)分配1/3 給C網(wǎng)，進(jìn)而影響用戶感知，因此建議市區(qū)站點(diǎn)慎重使用此方式，替換后要做好優(yōu)化復(fù)測(cè)。

2.1.2 天面改造方式

（1）直接新增支臂或平臺(tái)。依據(jù)承重復(fù)核報(bào)告結(jié)果，可以直接新增天線支臂或平臺(tái)完成改造，如圖2、圖3 所示。

圖2 新增支臂

圖3 新增平臺(tái)

（2）降低RRU、天線掛高。在不影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋的前提下，通過下調(diào)天線和RRU掛高，減小風(fēng)阻系數(shù)，提高鐵塔新增5G 設(shè)備承載能力，如圖4、5 所示。

圖4 降低RRU 掛高

圖5 降低天線掛高

（3）拆除平臺(tái)、美化外罩，更換為抱桿。傳統(tǒng)平臺(tái)或美化天線外罩的體型系數(shù)、風(fēng)阻系數(shù)都較大，必要時(shí)可采取拆除手段提高鐵塔承載能力，如圖6所示。

圖6 拆除傳統(tǒng)平臺(tái)

美化單管塔美化外罩截面尺寸比較大，其承受的風(fēng)荷載遠(yuǎn)大于天饋系統(tǒng)承擔(dān)的風(fēng)荷載，因此拆除美化外罩能有效減少風(fēng)荷載，提高共享能力。拆除侯的效果如圖7 所示。

圖7 拆除美化燈飾及外罩

2.1.3 5G 天線掛高要求

在3.5 GHz 頻段、上行邊緣速率為5 Mb/s、下行邊緣速率為50 Mb/s 的情況下，對(duì)于不同AAU 掛高的5G 站址，利用3GPP TR 38.901 中定義的Uma NLOS 傳播模型預(yù)測(cè)滿足覆蓋要求情況的站間距。以密集城區(qū)為例，假設(shè)其街道寬度為20 m，平均建筑物高度為20 m，終端高度為1.5 m，則5G 鏈路預(yù)算預(yù)測(cè)結(jié)果如表4 所示。

表4 預(yù)測(cè)結(jié)果

以某市現(xiàn)網(wǎng)情況為例，其密集市區(qū)有170 個(gè)LTE 1.8 GHz 站點(diǎn)，平均站間距為375 m。在現(xiàn)網(wǎng)LTE 站點(diǎn)平均站間距為375 m 的基礎(chǔ)上，根據(jù)鏈路預(yù)算計(jì)算結(jié)果，如果想達(dá)到與4G 網(wǎng)絡(luò)同等的覆蓋效果，需要滿足5G 天線最低掛高達(dá)到30 m。

某市火車站廣場(chǎng)南站點(diǎn)，現(xiàn)網(wǎng)LTE 800 MHz 掛高22 m，LTE 1.8 GHz 掛高27 m，鐵塔平臺(tái)緊張無法新增抱桿。LTE 800 MHz 雙模與LTE 1.8 GHz 合路后，掛高27 m，空出抱桿安裝5G AAU 掛高22 m，根據(jù)鏈路預(yù)算不能滿足站間距覆蓋，后期需要新增站點(diǎn)解決。當(dāng)前5G 主要與存量1.8 GHz 站點(diǎn)1 ∶1 建設(shè)，因此建議5G 掛高需根據(jù)不同地市的4G 站間距差異化確定。

2.2 樓頂塔改造方案

樓頂塔改造方案有新增或改造樓頂方柱、樓頂抱桿等。

2.2.1 樓頂方柱新增或改造

（1）方柱新增。樓頂滿足新增抱桿條件，但建筑物對(duì)美化要求較高，可選擇新增方柱。

（2）方柱利舊改造。原方柱不滿足5G 站點(diǎn)建設(shè)需求，同時(shí)樓頂不具備新增方柱的場(chǎng)景，需通過改造原先方柱解決。

2.2.2 樓頂抱桿新增或改造

（1）抱桿新增。如果樓頂滿足新增抱桿要求，根據(jù)實(shí)際需求新增3 m、6 m 抱桿，尺寸等參數(shù)應(yīng)滿足示范站規(guī)范要求。

（1）抱桿利舊改造。如果樓頂不具備新增抱桿條件，需利舊原先抱桿位置進(jìn)行改造，替換后的抱桿不低于6 m，滿足2 層平臺(tái)要求。

3 結(jié) 論

通過對(duì)目前5G 天面整合與改造過程中存在的部分問題進(jìn)行分析總結(jié)，5G 天饋系統(tǒng)的改造整合需要滿足容量需求、覆蓋需求，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況綜合確定解決方案，以此為5G 基站建設(shè)工作提供參考。