(CWW)随着5G网络的发展,室内用户感知体验要求也越来越高。现网传统室分80%为单路系统,在传统单路室内分布式天线系统(DAS,Distributed Antenna System)中,通过简单合路接入5G信源,只能实现一发一收的MIMO单路性能体验,不能体现5G网络高速率优势。
单路升级到双路需要新增馈缆及远端设备,工程量较大,无法通过改造方式进行大规模升级。如何有效利用存量单路传统室分,高效、低成本地实现5G双路性能,是5G室分建设中需要深入思考的重要方向。
为了提升室内5G网络体验感知,本文提出在传统DAS单路系统上实现双路的移频MIMO室内覆盖新方案,在此基础上开展工程改造分析和试点效果验证,为打造5G精品室分网络提供技术支撑。
(资料图片仅供参考)
技术原理
移频MIMO方案通过移频方式对5G MIMO通道中的一个或多个进行频率搬移,经过信号合路,利用现有单通道室内分布系统的线缆进行传输,远端单元将接收的合路信号进行滤波和移频处理,恢复为对应信源通道的信号。利用频分复用的传输方式,实现在单个物理传输路径(馈缆)中进行两路信号的传输。站点开通后,前后覆盖电平基本一致,在传统单路分布系统上实现了双路MIMO效果,下载速率大幅提升,具有较高的推广价值。
图1 移频MIMO技术实现方案
如图1所示,移频MIMO的具体实现方案以某家厂商的设备为例,室分系统信源采用高集成度移频RRU,近端信源与移频功能二合一,两路通道发射功率100W,支持160MHz低频大带宽。MIMO远端设备采用高增益天线与移频单元一体化高度集成无源设备。移频MIMO技术方案实现传统单路分布系统提供双路系统的速率提升效果,技术优势如下。
(1)利用移频技术实现单路变双路,数据流从单流改造为双流,成倍提升用户速率,提升5G用户感知;信源替换为移频MIMO RRU,替换远端设备,其中近端机可以和多系统合路。通过对5G RRU的1个通道进行移频,实现在单缆天馈系统中传输两路信号,达到5G双流传输的目的,下载速率成倍提升。双路改造工程造价低,快速实现室内双流体验——双流体验相比单路DAS容量提升约80%。
(2)充分发挥存量室分余热,施工便利,快速实现5G双路网络。经过网络的长期发展与建设,现存大量2G、3G、4G室分,其中80%为单路分布系统,大规模单路改造为双路需要新增馈缆、远端设备和天线,工程量大,耗时耗力,而5G通过直接合路单路室分只能呈现单路性能;移频MIMO方案基于原馈缆的5G单缆室分覆盖系统,只需两步即可快速实现双路5G室分建设,在单缆系统上实现双路MIMO效果。改造方案第一步规划使用移频MIMO RRU,合路进原有分布系统;第二步更换移频MIMO远端设备。原有分布系统免改造。
(3)部署灵活,按需提速,满足多场景的高速率需求;受限于5G建设进展及投资预算,部分中低价值场景(例如一般城区、工厂等)只能通过合路呈现单路性能,高速率需求短期内无法得到满足。本方案支持按需改造,对同一站点天馈系统覆盖的重点/热点区域,可先行升级远端机一体化天线实现MIMO多流传输,其他非重点场景维持原单极化天线,在满足5G室分覆盖的同时降低系统建设成本。
测试分析
试点选取
选取某市福晟国际办公楼作为移频MIMO室分系统测试验证试点,楼宇原来部署有传统5G双路室分DAS,且室内覆盖良好。
试点方案
移频MIMO改造方案如下。
新增变频RRU,通道1输出正常2.6GHz信号,通道2经变频输出1400MHz信号;
更换原DAS合路器,新增POI合路器,支持1400MHz信号端口;
更换原室分天线,增加远端机一体化集成天线;
通过改造福晟国际办公楼4楼/5楼DAS系统,部署移频MIMO,安装新增移频MIMO RRU+POI并更换移频MIMO天线。每层走廊安装6个天线,4楼和5楼总共12个天线,天线间距在10~13米。
测试验证:4楼/5楼分布系统分别改造成单路、双路(原方案)和移动MIMO3种组网方案,分别测试验证并进行指标对比。
效果验证
(1)覆盖对比测试:传统单路系统覆盖平均RSRP(参考信号接收功率)=-75.58dBm,传统双路系统覆盖平均RSRP=-76.68dBm,移频MIMO覆盖平均RSRP=-77.18dBm,3种方案的覆盖电平基本相当,并无明显波动。
(2)峰值速率测试:相比原单路DAS,移动MIMO方案上行峰值速率提升53.72%,下行峰值速率提升86.93%。上传测试:在极好点上传测试,传统单路方案峰值速率为91.32Mbit/s;传统双路方案峰值速率为133.07Mbit/s;移频MIMO方案峰值速率达到140.38Mbit/s,相比传统单路增益53.72%。下载测试:在极好点下载测试,传统单路方案峰值速率为434.94Mbit/s;传统双路方案峰值速率为784.44Mbit/s,移频MIMO方案峰值速率达到813.03Mbit/s,相比传统单路增益86.93%,如图2所示。
图2不同室内覆盖方案峰值速率测试对比
(3)上传遍历测试:对改造4楼、5楼做上传遍历测试,4楼上传平均速率增益35.59%,5楼增益36.5%。4楼传统单路平均上传速率为64.1Mbit/s,传统双路平均上传速率为85.62Mbit/s,移频MIMO平均上传速率为86.91Mbit/s;5楼传统单路平均上传速率为64.44Mbit/s,传统双路平均上传速率为71.15Mbit/s,移频MIMO平均速率为87.96Mbit/s,如表1所示。
表1不同室内覆盖方案上传遍历测试平均速率对比
(4)下载遍历测试:针对改造楼层(4楼、5楼)做下载遍历测试,4楼传统单路平均下载速率为303.65Mbit/s,传统双路平均下载速率为639.04Mbit/s,移频MIMO平均下载速率为548.49Mbit/s;5楼传统单路平均下载速率为299.81Mbit/s,传统双路平均下载速率为619.52Mbit/s,移频MIMO平均下载速率为531.88Mbit/s,如表2所示。
表2 不同室内覆盖方案下载遍历测试平均速率对比
(5)测试结论:在福晟国际办公楼进行的试点验证表明,移频MIMO方案在传统单路DAS上实现了双路MIMO效果,相比单路系统而言,上行峰值速率增益达到53.72%,下行峰值速率达到800Mbit/s以上,增益86.93%,平均速率增益符合预期效果,且移频MIMO方案相比双路系统网络性能相当。
应用前景
室内移动MIMO通过简单改造即可实现双路MIMO效果,对5G室内网络质量提升具有重要的实用价值。
(1)利用移频技术实现单路变双路,显著提升5G用户感知;信源替换为移频MIMO RRU,替换远端设备,其中近端机可以和多系统合路。通过对5GNR RRU的一个通道进行移频,实现在单缆天馈系统中传输两路信号,从而达到5G双流传输的目的,下载速率成倍提升。
(2)节约人工成本。在此创新方案未应用之前,需要大量人工对单路分布系统进行改造;部署本方案后,仅需5小时就能对两层楼进行部署完成,实现双路性能;而双路DAS改造至少需要4天,相对双路改造效率提升75%。
(3)部署灵活,按需提速,满足多场景的高速率需求。移频MIMO方案的适用场景如表3所示。针对重点投诉场景,支撑5G用户满意度提升,特别针对重点VIP场景,如高端酒店、大型办公楼等区域,提出了室内网络质量提升的又一创新解决方案,对于树立移动5G品牌具有重大意义。
表3移频MIMO方案应用场景
在推广应用过程中,首先需要梳理物业点5G室分部署情况;其次,针对用户和业务分布情况进行室分画像,开展室分系统价值定位;再次,调查室内原有分布方案的具体情况,最后,综合评估用户对移频MIMO方案的需求,因地制宜推广部署。
小结
在5G时代,完善的室内覆盖对于提升用户体验尤为重要。移频MIMO通过单缆实现双流传输,显著降低室分双路改造难度及工程造价,快速实现室内5G网络高速率体验。试点验证表明,移频MIMO性能接近DAS双路性能,成本远低于双缆系统,可以作为高价值重点场景5G室分双路低成本建设的替换方案。通过移频MIMO快速实现单路变双路,无需大量改造工作,适用于全网存量单路DAS室分系统双路改造的场景,具备广泛的推广应用价值。