探究室分改造提升雙流占比

　 【摘

　要】

　近期規(guī)模室分建設(shè)取得成效，但如何改造傳統(tǒng)室分系統(tǒng)，利用 MIMO 技術(shù)和載波聚合技術(shù)發(fā)揮 4G 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢，提升用戶感知成為室內(nèi)分布建設(shè)探討的焦點話題。本文在對傳統(tǒng)室分系統(tǒng)改造雙通道無法實現(xiàn)雙流問題的分析基礎(chǔ)上，提出了傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)改造新方案和 Qcell 載波聚合室分建設(shè)新方案。

　【 關(guān)鍵字】雙流

　光分布系統(tǒng) 移頻系統(tǒng) Qcell 載波聚合

　1 1 、 問題描述

　 在清流路電信營業(yè)廳進(jìn)行 CA 載波聚合測試時，部分站點速率異常，使用 CA 終端在 15M+20M 的情況下測速 100Mbps 左右。該營業(yè)廳的 CA載波聚合是在原有的一套傳統(tǒng)室分系統(tǒng)基礎(chǔ)上新增一套傳統(tǒng)室分系統(tǒng)，從而實現(xiàn)雙通道，并且耦合 1.8G 和 2.1G 兩套 RRU 信號，從而實現(xiàn) CA 載波聚合。為了尋找原因，現(xiàn)場使用非 CA 終端（MF831）對 1.8G與 2.1G 分別鎖頻進(jìn)行測試。測試發(fā)現(xiàn)，問題點電平較好在-80dBm 左右，使用 TM3 模式，但調(diào)度的 RI 為 1�，F(xiàn)場無線環(huán)境較好，所以初步懷疑是因為室分系統(tǒng)問題。經(jīng)確認(rèn)，該室分由單通道新增一路改造成雙通道，而且新舊通道的天線距離在 3 米多，功率嚴(yán)重不平衡且重疊覆蓋區(qū)域小，所以才導(dǎo)致 RI 為 1。

　 圖 1 前臺測試信號截圖 傳統(tǒng)室分改造成雙通道，需要在原有的室分系統(tǒng)上增加一套室分室分系統(tǒng)，從而達(dá)到從 RRU 耦合 2 路信號。傳統(tǒng)室分改造成雙通道組網(wǎng)圖如下：

　圖 2 傳統(tǒng)室分改造成雙通道組網(wǎng)圖

　營業(yè)廳天花板使用石膏板裝修，為了不影響美觀，天線位于天花板里面。在原有的一套室分系統(tǒng)基礎(chǔ)上，新增一套同樣的室分系統(tǒng)，兩天線安裝位置示意圖：

　圖 3 天線安裝位置和測試單流區(qū)域示意圖

　 2 2 、原因分析

　一、雙流比、RI 和 CQI 介紹

　雙流比是指UE在雙流傳輸狀態(tài)下消耗的流量與UE消耗的總流量（包括單流和雙流）的比例。這里的流指的是數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N形式，而“單”“雙”是指有多少路數(shù)據(jù)在同時傳輸。在 LTE 中，數(shù)據(jù)傳輸有普通天線傳輸，分集傳輸和 MIMO 空間復(fù)用。

　A. 普通的單天線傳輸，數(shù)據(jù)流只有一路，所以是單流; B. 分集傳輸，雖然有多路數(shù)據(jù)在傳輸，但兩路數(shù)據(jù)流傳輸?shù)捻樞虿煌�，�?nèi)容相同，所以對用戶來講，還是單流，只是提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行�性�?C. MIMO 空間復(fù)用利用多個天線，同時傳輸不同的內(nèi)容，對于用

　戶來說，相當(dāng)一次有多路數(shù)據(jù)流，即稱為雙流。

　只有利用了 MIMO 空間復(fù)用技術(shù)，單個用戶才能有 2 路或多路數(shù)據(jù)流。

　RI（Rank Indicator），秩指示，用來指示 PDCSH 的有效的數(shù)據(jù)層數(shù)。通知eNodeB UE目前支持的CW （code word碼字）數(shù)，RI=1，1CW;RI>1，2CW。秩是一個客觀存在的東西，即信道矩陣 EBB 分解后特征值不為0 的特征向量的個數(shù)，終端會將測得的 RI 上報給 eNodeB， eNodeB用 RI 作為選擇 layer 數(shù)即流數(shù)的一個參考。在 TM3 模式下，可根據(jù)RI 的數(shù)值判斷 UE 的單雙流狀態(tài)。若 RI=1，UE 處于單流的傳輸狀態(tài)；若 RI=2，UE 處于雙流的傳輸狀態(tài)。

　CQI（Channel Quality Indicator），信道質(zhì)量指示；CQI 用來反映下行 PDSCH 的信道質(zhì)量。用 0-15 來表示質(zhì)量最差，15 表示信道質(zhì)量最好。UE 在 PUCCH/PUSCH 上發(fā)送 CQI 給 eNodeB，eNodeB 得到這個CQI 值后判斷當(dāng)前的 PDSCH 無線信道條件從而調(diào)度 PDSCH；LTE 下行中的 AMC（自適應(yīng)編碼調(diào)制）就是依據(jù) CQI。

　單雙流是否啟動，是由終端上報的 CQI 決定的，而終端上報的 CQI又由SINR指值決定，所以優(yōu)化單雙流最關(guān)鍵的是進(jìn)行SINR值的優(yōu)化。

　二、啟動雙流的條件 從上的分析，總結(jié)達(dá)到雙流的條件如下：

　A. 新舊兩路天饋系統(tǒng)的天線具備合理的天線隔離度（1，隔離度太小，無法得到差異較大的 2 條 path，使得雙流秩矩陣可以良好的解出來，這會導(dǎo)致無法起雙流 2，隔離度太大，因為兩天線覆蓋區(qū)域不同，重疊覆蓋區(qū)域很小或功率不平衡，也無法啟雙流。3，通常工程上隔離度在 0.5m-1.5m 之間）

　B. 2 個天線之間功率差值不能太大, 否則也會退出雙流。

　C. 無線環(huán)境很好，如果 SINR 值很差，用戶上報的 CQI 很差，也難以啟雙流。

　本例中不能啟雙流的原因為，新舊兩路天饋系統(tǒng)的天線不具備隔離度要求，隔離度太大（3m），需要減小隔離度。

　3 3 、解決措施

　把新舊兩路的天線位置靠近到 1 米左右，復(fù)測已經(jīng)恢復(fù)穩(wěn)定 RI=2。

　整改后單載波測試圖：

　圖 4 整改后單載波測試圖

　一、傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的問題 首先，傳統(tǒng)室分系統(tǒng)使用銅纜作為信號傳輸介質(zhì)，銅纜路損大，

　加上器件插損，制約了傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)信號的傳輸范圍，即覆蓋范圍非常有限，信號源（RRU）的利用率低。

　其次，傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)為無源系統(tǒng)，對于天線口輸出功率的控制完全依賴于理論計算和設(shè)計，但在實際工程執(zhí)行中，設(shè)計的輸出功率和實際輸出功率往往存在偏差，甚至是較大的偏差，導(dǎo)致覆蓋無法達(dá)不到預(yù)期效果；同時，室分系統(tǒng)的整改工程量巨大，造成工程維護(hù)成本的抬升。

　第三，傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)在實現(xiàn) MIMO 雙通道傳輸上工程施工復(fù)雜，這個問題在舊站點改造中尤顯突出。傳統(tǒng)方案實現(xiàn) MIMO2*2 傳輸一般而言有兩種方式：一種方式是在原有分布系統(tǒng)上疊加一套單獨的 4G分布系統(tǒng)，需要新鋪設(shè)兩路饋線，顯然這樣的方案資源利用率低，重復(fù)建設(shè)；另一種方式是新鋪設(shè)一路饋線，利舊原有系統(tǒng)的一路饋線來實現(xiàn)雙通道，但是新舊兩路饋線難以達(dá)到雙路的功率和時延平衡。

　下圖展示新增一路傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的設(shè)計方案：

　圖 5 新增一路傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的設(shè)計方案 從中就不難看出，無論是新建一路還是新建兩路饋線，都意味著繁重的工程量，存在物業(yè)協(xié)調(diào)的困難。同時LTE雙通道功率差大于5dB時嚴(yán)重影響用戶高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗，方案設(shè)計時需考慮鏈路平衡 。

　二、系列創(chuàng)新化解難題

�。ㄒ唬┕夥植枷到y(tǒng)（MIOS:Multi-Network Integration Optic Distribution）全稱:多網(wǎng)融合微功率光纖分布系統(tǒng)。

　圖 6 光分布系統(tǒng)架構(gòu)圖 從上面的架構(gòu)圖可以看出其具有三個主要特征：一是采用光纖（光電復(fù)合纜）作為傳輸介質(zhì)，替代了傳統(tǒng)的銅纜；二是對各種制式的信源一體化綜合接入；三是天線口微功率均衡輸出，而實現(xiàn)這一點則必須采用有源天線，因此，光分布系統(tǒng)亦可稱為有源光分布系統(tǒng)。

　相較于傳統(tǒng)的銅纜無源系統(tǒng)，光分布系統(tǒng)有很多突出的優(yōu)勢。在銅纜系統(tǒng)中，受限于線路損耗，信源到天線的極限距離不超過 200 米，而光分布系統(tǒng)的理論傳輸距離可以達(dá)到 5 千米，大大超過傳統(tǒng)以銅纜為傳輸介質(zhì)的分布系統(tǒng)。銅纜系統(tǒng)的各個天線口基本無法做到等功率輸出，容易造成過覆蓋或弱覆蓋，影響覆蓋效果，而光分布系統(tǒng)是有源系統(tǒng)，可對遠(yuǎn)端射頻單元（RU）的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而輕松實現(xiàn)等功率均衡覆蓋，這樣就大大降低了方案設(shè)計的難度，減少了網(wǎng)絡(luò)整改的工作量。光分布系統(tǒng)采用光纖作為傳輸介質(zhì)，光纖比銅纜易于安裝布放，從而可以降低施工難度，利于靈活組網(wǎng)，同時由于擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元都采用盒式設(shè)計，具有美化和隱蔽的特點，可以進(jìn)入傳統(tǒng)室分系統(tǒng)難以進(jìn)入的樓宇站點。最后，光分布系統(tǒng)是一套可監(jiān)控的分布系統(tǒng)，在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，可快速地定位故障，為維護(hù)提供了便利，也能有效地減少用戶投訴，提升用戶的滿意度。

　光分布系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景為覆蓋面積較大的新建物業(yè)，如車站、

　機(jī)場等。其次是樓宇和人口密集等業(yè)務(wù)熱點區(qū)域，如傳統(tǒng)室內(nèi)分布方案難以進(jìn)入的物業(yè)：城中村。

�。ǘ�）移頻系統(tǒng)（單饋雙流系統(tǒng)）

　4G 商用之后，大量 2G/3G 的傳統(tǒng)分布系統(tǒng)為了能夠?qū)崿F(xiàn) MIMO 雙通道傳輸，需要進(jìn)行升級改造，如前文所述，傳統(tǒng)的改造手段，無論是新增兩路饋線還是新增一路饋線，都有著這樣那樣的問題，針對這種情況，采用移頻系統(tǒng)可以盡可能減少對原有系統(tǒng)的改造，不增加饋線，同時最大程度地實現(xiàn) MIMO 雙通道的高帶寬優(yōu)勢，為了做到在一路饋線里傳輸兩路 LTE 信號，就需要對一路信號進(jìn)行頻率遷移，因此單饋雙流系統(tǒng)又稱為移頻系統(tǒng)。

　1.移頻系統(tǒng)的原理 是對一路 LTE 信號進(jìn)行變頻處理，如此，在饋線中傳輸?shù)木陀兴穆沸盘枺?G、3G、LTE1、LTE2（變頻），信號到達(dá)天線端，變頻 LTE2信號被調(diào)解還原到初始頻段，輸出至雙極化天線發(fā)射；該雙極化天線集成變頻功能，為有源雙極化天線。有源天線的取電則由饋電單元來提供。

　2.移頻系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)架 LTE 移頻設(shè)備，分為有源合路器單元、遠(yuǎn)程饋電單元和有源天線三個主要部分。

　LTE 移頻設(shè)備有源合路器單元架構(gòu)如下圖

　 圖 7 LTE 移頻設(shè)備有源合路器單元架構(gòu)圖 LTE 移頻設(shè)備饋電器架構(gòu)如下：

　圖 8 LTE 移頻設(shè)備饋電器架構(gòu)圖 LTE 移頻設(shè)備有源天線架構(gòu)如下：

　 圖 9 LTE 移頻設(shè)備有源天線架構(gòu)圖 移頻系統(tǒng)在原有天饋系統(tǒng)上，僅需新增了兩種設(shè)備：有源合路器和直流饋電單元，有源合路器完成信號合路與變頻，直流饋電單元功能則是通過饋線給有源天線供電；替換了兩種器件：有源天線和過流耦合器，原來的無源天線需要替換成有源雙極化天線，原來的耦合器

　因為無法過直流電，需要替換為過流耦合器；耦合器一般都在距離天線 1 米左右的位置，因此可以在替換天線時順便完成替換，工程上不存在太大的困難。

　有源天線可以對還原后的 LTE2 信號和 LTE1 信號進(jìn)行功率和時延的均衡處理，將功率不平衡度控制在 0.5dB 的范圍內(nèi)，從而最大程度地保證了 MIMO 的效果。（三）基于網(wǎng)線傳輸和供電的 Qcell 產(chǎn)品 業(yè)界的設(shè)備制造商，如中興、華為都推出了各自的基于網(wǎng)線傳輸和供電的微型 RRU。下面介紹中興的 Qcell 解決室分覆蓋的創(chuàng)新方案。

　1.Qcell 產(chǎn)品構(gòu)架 中興推出一網(wǎng)線支持 2C+2L 的 QCell 設(shè)備，采用 3 級的架構(gòu)，BBU出光纖連接 pBridge 設(shè)備，pBridge 然后出網(wǎng)線連接 Qcell（pRRU）設(shè)備。

　圖 10 Qcell 產(chǎn)品構(gòu)架圖 2.Qcell 總體方案 和宏站的 RRU 一樣，PB 和 Pico RRU 都通過 BBU 管理，因此 Qcell的網(wǎng)管總體方案可以參考 FDD LTE 單模宏站網(wǎng)管方案，BBU 與 PB 為星型連接，PB 支持鏈型級聯(lián)，最大支持 4 級級聯(lián)。BBU 與最后 1 級級

　聯(lián)的 PB 間的光纖拉遠(yuǎn)距離最大為 10km。

　PB 與 Pico RRU 之間為星型連接，單個 PB 可以連接 8 個 Pico RRU。PB與所帶Pico RRU之間通過CAT-5及以上級別線纜連接，接口為RJ45接口，兩者間距離不能超過 100 米。

　圖 11 Qcell 總體方案示意圖 3.Qcell 方案的優(yōu)點 (1) Qcell 支持雙 LTE 載波，可以輕松實現(xiàn)載波聚合，是傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的速率的 4 倍。滿足未來業(yè)務(wù)的需求。

　(2) 由于采用了星型組網(wǎng)方案以及網(wǎng)線傳輸和供電，比傳統(tǒng)的組網(wǎng)更加靈活 (3)Qcell 的容量是傳統(tǒng)室分的好幾倍，非常適用于容量需求大的場景，如校園網(wǎng)、大型會展中心等 (4)可以針對單個 QCell 進(jìn)行功率調(diào)整和其他參數(shù)調(diào)整，更加具有可優(yōu)化性 (5)可監(jiān)控，針對單個的 Qcell 網(wǎng)管可以提供準(zhǔn)確的狀態(tài)監(jiān)控 (6)支持 C 網(wǎng)+L 網(wǎng)融合組網(wǎng)，單網(wǎng)線支持雙 LTE 載波，減少一倍的擴(kuò)容雙載波的工程量和物業(yè)協(xié)調(diào)，提高擴(kuò)容速度和靈活性； 支持CDMA 的載波，對于新建樓宇，無需新建 CDMA 覆蓋，提高部署速度，節(jié)省 CDMA 投資；后續(xù) CDMA 業(yè)務(wù)退服后可以軟件升級到 800M LTE。

　 4 4 、經(jīng)驗總結(jié)

　通過本例中對改造傳統(tǒng)室分系統(tǒng)支持 CA 載波聚合時出現(xiàn)的雙流占比問題進(jìn)行分析，定位問題為兩天線距離較大時，造成重疊覆蓋面小及兩路功率不平衡，并最終導(dǎo)致終端不能調(diào)度雙流。通過對傳統(tǒng)室分的弊端進(jìn)行思考，介紹了 3 種業(yè)內(nèi)創(chuàng)新的解決方案，光分布系統(tǒng)、移頻系統(tǒng)和 QCell 產(chǎn)品方案。隨著用戶需求對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出更高要求，這些創(chuàng)新型的解決方案將會迎合市場的需求，逐步成為室分建設(shè)的優(yōu)選方案。

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