面向5G的多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)應(yīng)用探討

汪琰

（中國移動通信集團(tuán)湖北有限公司武漢分公司，湖北武漢，430023）

0 概述

目前室分系統(tǒng)的5G解決方案是傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)和新型室分建設(shè)，新型室分可以輕易實(shí)現(xiàn)多MIMO的效果從而極大的提高5G用戶的感知，但是其需要完全新建且造價高昂，不利于5G的快速推動和應(yīng)用。而通過將5G信號直接饋入傳統(tǒng)4G-DAS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)5G的快速部署且造價低廉，但是傳統(tǒng)4G多是單路和雙路系統(tǒng)，直接饋入只能實(shí)現(xiàn)5G的單流和二流效果，無法滿足5G終端和用戶的要求。而通過多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)可以在利舊傳統(tǒng)4G DAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，快速實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)單路DAS雙流、雙路DAS四流的效果。極大提升了傳統(tǒng)室分的網(wǎng)絡(luò)性能，激發(fā)傳統(tǒng)室分的5G潛能，是全面兼顧了成本與效率的5G創(chuàng)新室分方案。

1 多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)簡介

多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)是利用一個或者多個RRU的不用通道進(jìn)行聯(lián)合接收和發(fā)送，使傳統(tǒng)室分也具備多天線收發(fā)的能力，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)室分支持5G多流，進(jìn)一步提升5G用戶感知的目的。

■1.1 多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢

室分系統(tǒng)的傳統(tǒng)解決方案是RRU+DAS系統(tǒng)，多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)利用了5G網(wǎng)絡(luò)虛擬化的多天線多通道收發(fā)合并技術(shù)，在不改變傳統(tǒng)DAS結(jié)構(gòu)的前提下，快速實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)單路DAS雙流、雙路DAS四流的效果。極大提升了傳統(tǒng)室分的網(wǎng)絡(luò)性能，激發(fā)傳統(tǒng)室分的5G潛能，是全面兼顧了成本與效率的5G創(chuàng)新室分方案。多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)總結(jié)起來有四方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢：低成本、體驗(yàn)優(yōu)、可部署、易推廣。

■1.2 多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)應(yīng)用場景

多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)根據(jù)現(xiàn)場DAS系統(tǒng)的路數(shù)和場景可以分為以下5種場景：

（1）跨樓層單流并柜雙流應(yīng)用場景，主要針對室分系統(tǒng)為單路DAS系統(tǒng)，效果好于單流，弱于5G雙流DAS，無需改變現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，主要針對低容量場景，需要滿足樓層隔離度小于30dB,天線口功率大于15dBm且兩路端口分別覆蓋不同樓層上下樓層相同區(qū)域。

（2）跨樓層雙流并柜四流應(yīng)用場景，主要針對室分系統(tǒng)為雙路DAS系統(tǒng)，5G四流+反開4G雙流，無需改變現(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對于部分中低容量雙路DAS系統(tǒng)，需要滿足樓層隔離度小于30dB，天線口功率大于15dBm，并柜的兩臺RRU分別覆蓋不同樓層上下樓層相同區(qū)域。

（3）同樓層雙流并柜四流應(yīng)用場景，主要針對室分系統(tǒng)為四路DAS系統(tǒng)，2臺RRU覆蓋同一樓層，適用于大話務(wù)場景。

（4）地鐵隧道并柜四流應(yīng)用場景，主要針對泄漏電纜系統(tǒng)，隧道內(nèi)采用四路泄漏電纜覆蓋（2路自建+2路租用），采用2臺雙通道RRU并柜成四流。

（5）體育場并柜四流應(yīng)用場景，賦性天線+雙通道RRU并柜，主要針對主設(shè)備無法上馬道，且RRU安裝地面通過饋線與馬道上天線連接且覆蓋區(qū)域要求達(dá)到四流速率的場館。

2 樓宇場景部署方案及成效

樓宇室分系統(tǒng)的傳統(tǒng)解決方案是DAS系統(tǒng)，多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)利用了5G網(wǎng)絡(luò)虛擬化的多天線多通道收發(fā)合并技術(shù)，可以在不改變傳統(tǒng)DAS結(jié)構(gòu)的前提下，快速實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)單路DAS雙流、雙路DAS四流的效果。

■2.1 跨樓層交叉單路DAS并柜雙流覆蓋辦公樓場景

某辦公樓內(nèi)原DAS系統(tǒng)為單路系統(tǒng)，采用1臺雙通道RRU的兩個通道分別接入相鄰樓層，后將這兩個通道設(shè)置為并柜配置。單路天饋上下層雙流配置實(shí)施后，性能較單流有明顯提升，其中下一樓層的效果更為明顯：

（1）6樓近點(diǎn)CQT下行速率提升56.36%，整體拉下行網(wǎng)速率提升35.79%，上行在近點(diǎn)遠(yuǎn)點(diǎn)提升較好，提升10%左右，整體SSB-RSRP提升約0.5dB；

（2）7樓（上一樓層）的效果提升相對6樓較低，下行近點(diǎn)有55.98%的提升，上傳遠(yuǎn)點(diǎn)有17.12%的提升；

（3）上一樓層的效果較下一樓層效果偏低的原因主要考慮為下樓層背面信號穿透至樓上偏弱。

圖1 交叉單路DAS并柜雙流方案部署前后效果對比圖

圖2 跨樓層雙通道并柜四流方案部署前后效果對比圖

■2.2 跨樓層雙通道并柜四流覆蓋辦公樓場景案例

某大樓采用雙路DAS覆蓋，其中2-9F由3臺5G雙通道RRU饋入傳統(tǒng)DAS系統(tǒng)覆蓋，RRU1覆蓋2、3、4層，RRU2覆蓋5、6層，RRU3覆蓋7、8、9層。將RRU1和RRU2并柜實(shí)現(xiàn)2-6層四流效果，RRU3覆蓋方案不變，RRU1改造成覆蓋4、6層，RRU2改造成覆蓋2、3、5層，3、4、5、6層可以形成最大4流效果。并柜實(shí)施后DT及CQT速率改善明顯：

（1）定點(diǎn)測試下行速率四流較雙流近點(diǎn)提升了32%、中點(diǎn)提升16%、遠(yuǎn)點(diǎn)提升26%；

（2）定點(diǎn)測試上行速率四流較雙流近點(diǎn)提升了3%，中點(diǎn)提升11%、遠(yuǎn)點(diǎn)提升41%；

（3）DT測試下行速率四流較雙流提升幅度約20%，上行提升約11%。

3 地鐵場景部署方案及成效

在目前的民用通信領(lǐng)域，地鐵軌行區(qū)（地鐵隧道內(nèi)）的無線通信方式是2&3&4&5G無線信號承載在泄漏電纜上來進(jìn)行軌行區(qū)內(nèi)無線信號的無縫覆蓋。為了實(shí)現(xiàn)理論上的無線數(shù)據(jù)雙流傳輸（乘客的手機(jī)可以同時接收到兩路承載不同信息內(nèi) 容的無線信號，手機(jī)的下載速率可以翻倍），在軌行區(qū)內(nèi)的每條漏纜上，每家運(yùn)營商把每個頻段的無線信號的下行、上行同時承載在每條漏纜上。目前已建地鐵中主要使用雙纜或者四纜的建設(shè)，能支持4G目前主流終端的2×2MIMO要求（部分高端4G終端已支持4×4MIMO），但無法支持5G主流終端的4×4MIMO要求，通過在地鐵軌行區(qū)區(qū)域采用多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)軌行區(qū)內(nèi)5G的4×4MIMO的效果，從而實(shí)現(xiàn)速率和容量翻倍。

■3.1 地鐵雙纜四流

（1）部署方案

通過利用地鐵漏纜中左右端口可以同時接入同一5G小區(qū)不同相位的信號，且依然可以保留兩組相位信號的獨(dú)立性，通過在一根漏纜內(nèi)不同相位的空間性實(shí)現(xiàn)單獨(dú)一根漏纜的雙流效果，同理雙纜可實(shí)現(xiàn)四流效果，實(shí)現(xiàn)下行速率的翻倍。

即通過將兩個RRU連接基帶板鄰接的前兩個端口或者后兩個端口，然后配置為并柜模式；RRU1的一通道信號由左側(cè)進(jìn)入漏纜1，二通道信號由左側(cè)進(jìn)入漏纜2；RRU2的一通道信號由右側(cè)進(jìn)入漏纜1，二通道信號由右側(cè)進(jìn)入漏纜2；漏纜1中存在兩路獨(dú)立的一通道信號，漏纜2中存在兩路獨(dú)立的二通道信號，漏纜1和2共同覆蓋區(qū)域存在4路獨(dú)立的信號。

備注：兩個port的信號耦合進(jìn)同一根漏纜，兩個port信號相關(guān)性比較強(qiáng)，難實(shí)現(xiàn)4流。漏纜的中間點(diǎn)，port0和port1功率平衡。但漏纜中間段，信號質(zhì)量是相對最差的，所以要求整段漏纜不能過長。按照漏纜2.6G每百米6.4db損耗來計算，漏纜中點(diǎn)左右距離各超過50米，兩個port信號的功率差就會超過8dB，且若場電平值會更弱低于-105dBm，也會影響多流效果。

（2）部署效果

選取某段地鐵軌行區(qū)區(qū)域進(jìn)行部署驗(yàn)證，驗(yàn)證區(qū)域位于兩個地鐵站之間，采用兩根漏纜覆蓋，長度約500m左右，進(jìn)行多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)部署后分別進(jìn)行軌行區(qū)步行測試和軌行區(qū)隨車測試。

軌行區(qū)步行測試：功能部署完成后，現(xiàn)場進(jìn)行功能驗(yàn)證，軟件Rank顯示值4，表示已存在4×4MIMO業(yè)務(wù)。通過測試在漏纜中間區(qū)域，能夠占用三流-四流，60M的5G帶寬下速率在470Mbps左右。常規(guī)單小區(qū)速率360Mbps，單載波實(shí)現(xiàn)4×4MIMIO速率可以達(dá)到482Mbps，速率提升120Mbps。

圖3 方案部署示意圖

圖4 效果展示示意圖

軌行區(qū)隨車測試：功能部署完成后，現(xiàn)場進(jìn)行功能驗(yàn)證，軟件Rank 顯示值4，表示已存在4×4MIMO業(yè)務(wù)。通過測試在漏纜中間區(qū)域，能夠占用三流-四流，速率在427Mbps。常規(guī)單小區(qū)速率370Mbps，速率提升57Mbps。

通過該方案的實(shí)施可在軌行區(qū)內(nèi)20%～25%的區(qū)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)2×2MIMO的效果，實(shí)現(xiàn)容量翻倍和速率提升。

■3.2 地鐵四纜四流

某城市地鐵隧道內(nèi)采用傳統(tǒng)DAS室分雙通道RRU漏纜方式覆蓋。隧道內(nèi)四路天饋系統(tǒng)中2路為自建系統(tǒng)，2路為租用鐵塔系統(tǒng)，對DAS設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)并柜，即將兩個雙通道RRU雙拼，同時雙拼4通道天線，達(dá)到四流RRU的效果，從而實(shí)現(xiàn)支持DAS系統(tǒng)4×4MIMO的目的實(shí)現(xiàn)四流，有效提升上下行速率。

隧道內(nèi)平均電平-75dBm，平均SINR21.3db，平均流數(shù)3.9，下行平均速率1024Mbps。定點(diǎn)速1.2Gbps，穩(wěn)定四流。相比傳統(tǒng)兩路系統(tǒng)下行速率提升70%以上，上行提升90%以上。

4 結(jié)束語

經(jīng)過本文的分析、闡述和驗(yàn)證，可以看到多通道聯(lián)合收發(fā)技術(shù)可以可有效提升上行覆蓋，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，增強(qiáng)下行覆蓋能力，相比于并柜前下行平均場強(qiáng)平均強(qiáng)2～3dB；并柜后可以實(shí)現(xiàn)單路DAS雙流、雙路DAS四流效果，下行相比雙流峰值速率效果提升56%，上行覆蓋在中、遠(yuǎn)點(diǎn)性能提升明顯，最大提升41%。即能夠有效地利舊原有DAS系統(tǒng)，有利于運(yùn)營商減少投資，在不改變傳統(tǒng)室分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不額外增加投資的前提下，實(shí)現(xiàn)單路DAS承載雙流，雙路DAS承載四流NR的效果，極大的提升5G用戶感知。