Labs 摘要

5G 網絡具備室內外同頻組網和室外宏站深度覆蓋能力增強等特點，同時，室內網絡頻段及覆蓋方式的變化，都會對室內覆蓋的性能產生影響。本文從 5G 室內覆蓋性能分析出發(fā)，針對室內覆蓋網絡面臨的室內外同頻干擾和傳統(tǒng)室分升級等問題進行分析，給出了 5G 室內覆蓋網絡規(guī)劃升級時需要重點解決問題的建議。

4G 時代，室內已經成為用戶業(yè)務的主要區(qū)域。進入 5G 時代，智慧家庭、智能工廠和 AR/VR 等超過 70%的 5G 應用發(fā)生于室內，加之用戶業(yè)務需求的增長，室內網絡將成為運營商 5G 網絡具備競爭優(yōu)勢的主戰(zhàn)場。5G 室外宏站采用 64T64R 大規(guī)模天線，宏站深度覆蓋能力較 4G 進一步提升，同時室內外同頻組網，宏站對室內覆蓋系統(tǒng)的同頻干擾問題成為 5G 室內覆蓋面臨的新問題。5G 深度覆蓋采用何種建設方式，已建設大量的室內分布系統(tǒng)能否直接升級，室內外同頻組網是否對室內覆蓋系統(tǒng)性能產生影響等問題，都成為 5G 室內覆蓋需要關注的核心問題。

本文基于對傳統(tǒng)室分系統(tǒng)升級至 5G，以及分布式皮基站等新型室分系統(tǒng)的性能進行分析，發(fā)現并提出了室分系統(tǒng)升級中需要關注的問題，室內外同頻干擾對室內性能的影響，并對 5G 室內分布系統(tǒng)規(guī)劃提出了指導性建議，在 5G 建網初期對室內深度覆蓋網絡的建設提出了指導。

1 5G 室內覆蓋系統(tǒng)性能分析

1.1 傳統(tǒng)室分升級至 5G 性能分析

目前，傳統(tǒng) DAS 系統(tǒng)在室內覆蓋系統(tǒng)中的占比約為 90%以上，傳統(tǒng)室分直接合路 5G 信源，快速實現 5G 覆蓋是 5G 網絡建設的方案之一。

如果采用傳統(tǒng)室分直接升級的方式進行 5G 建設，可直接安裝 5G RRU 和更換支持 5G 全頻段的合路器，即可實現 5G 的升級。傳統(tǒng)室分直接升級，需要室分系統(tǒng)無源器件的工作頻段支持 2.6GHz。據統(tǒng)計，2015 年之后入網的室分系統(tǒng)，器件均可支持 2.6GHz 頻段，具備直接升級的基礎。

本節(jié)選取已建設雙路室分的場景進行 5G 與 LTE 在單路和雙路條件下的性能對比測試。單路室分進行 5G 升級時，LTE 與 5G 的性能對比分析結果如圖 1 所示。從測試結果可以看出，該測試場景下，LTE 單路系統(tǒng)下行峰值速率約 50Mbit/s，邊緣區(qū)域的下行速率約為 25Mbit/s，上行峰值速率約 10Mbit/s，邊緣區(qū)域的上行速率約 3Mbit/s。通過信源饋入的方式直接升級至 5G 后，下行峰值速率可達 400Mbit/s，邊緣區(qū)域的下行速率約為 150Mbit/s，上行峰值速率為 60Mbit/s，邊緣區(qū)域的上行速率約為 5Mbit/s。從測試結果可以看出，單路系統(tǒng)直接升級至 5G 后，性能得到較大幅度的提升，僅在上行邊緣區(qū)域，受信號質量的影響，性能提升并不明顯。

圖 1 5G NR 單路室分性能測試結果分析

在已有測試場景下進行雙路合路，實現 5G 的 2*2MIMO 雙路室分，并進行 LTE 與 5G 在雙路情況下的性能對比測試。采用 SA 模式的 2T4R 終端，5G 雙路系統(tǒng)下行峰值速率約 800Mbit/s，邊緣區(qū)域的下行速率約為 200Mbit/s，上行峰值速率約 120Mbit/s，邊緣區(qū)域的上行速率約 10Mbit/s。

從下圖 2 的測試結果可以看出，對比單路系統(tǒng)，雙路系統(tǒng)升級到 5G 后的性能均有大幅度提升，相比 LTE 終端采用 1T2R，5G 上行邊緣速率也有明顯的提升。

圖 2 5G NR 雙路室分性能測試結果分析

1.2 新型室分與傳統(tǒng)室分性能對比

5G 室內覆蓋系統(tǒng)主要有單路室分、2T2R 和 4T4R 共 3 種不同的方式，本節(jié)主要對比了傳統(tǒng)單路室分、2*2MIMO 的傳統(tǒng)室分和 4T4R 新型室分 3 種類型的室內覆蓋性能。

圖 3 新型室分與傳統(tǒng)室分性能對比分析

圖 3 針對 3 種不同的方式進行對比分析，4T4R 方式上行平均速率約 90Mbit/s，下行平均速率約 750Mbit/s，上行邊緣速率 50Mbit/s，下行邊緣速率約 350Mbit/s，在性能上有較大的提升。

由于運營商在 5G NR 幀結構配置中的差異等因素，雙路 MIMO 系統(tǒng)合路與 4T4R 數字化室分在下行性能的差異相對較小，但 MIMO 合路系統(tǒng)上行與 4T4R 數字化室分的差異明顯，且?guī)Y構配置的差異使競對的 4T4R 上行也有一定的性能提升，上行速率將成為室內覆蓋中的瓶頸。

2 5G 室內覆蓋系統(tǒng)面臨的主要問題

2.1 室內外同頻干擾對室內覆蓋性能影響

5G 室內外均采用 2.6GHz 進行組網，同頻組網引入干擾問題，尤其在室外宏站加載的情況下，對室內性能的影響需要在 5G 室內深度覆蓋網絡建設初期充分考慮。

選擇 4T4R 分布式皮基站部署的室內場景進行室內外同頻干擾測試與分析，在室內覆蓋設備開啟且室外宏站空載的情況下，室內下行速率均值在 609Mbit/s，室外宏站 50%加擾的情況下，室內下行速率均值降至 438Mbit/s，平均容量損失在 28.1%，如表 1 所示。

表 1 室外空擾 / 加擾情況下的室內性能分析

室內與室外不同電平差情況下，駐留室內用戶的速率分布圖如圖 4 所示。根據統(tǒng)計分析，在室內與室外信號電平差在 -5dB 以上時，室外 50%加載情況下速率損失達到 44%，室內與室外信號電平差在 0~5dB 時，室內用戶容量損失在 30%，室內與室外信號電平差在 5~10dB 時，室內用戶性能損失可降低至 20%以下。室內外同頻組網，室外對室內的性能產生較大影響，尤其是室外信號強度高于室內信號時，性能損失在 40%以上。為保證室內用戶性能，室內覆蓋網絡的信號強度要滿足室內電平高于室外電平 6dB，才能保證室內用戶性能損失在 20%以內。

圖 4 室內外電平差對室內性能影響分析

2.2 傳統(tǒng)室分升級可行性分析

5G 室內采用 2.6GHz 頻段，相比 LTE 采用 2.3GHz 頻段，功分器、耦合器的直通端、天線的插損在 2.6G 頻段和 2.3G 頻段基本相當，差值在 0.01dB 左右，影響極小，耦合器的耦合端存在 1.41dB 損耗，1/2 饋線百米損耗 2.6G 相比 2.3G 高 1.4dB。7/8 饋線百米損耗 2.6G 相比 2.3G 高 0.9dB。同時，考慮到墻體損耗和空間損耗等的差異，理論評估 2.6GHz 相比 2.3GHz 的損耗差異約 4.2dB，通過空口覆蓋性能測試對比分析，實際測試的空口差異均值約 4.6dB，分析數據如表 2 所示。

表 2 LTE 與 NR 空口覆蓋效果對比分析

基于分析結果進行 4G/5G 性能對比分析，按照 4G MR 覆蓋要求 RSRP 大于 -110dBm 采樣點比例大于 90%進行估計，針對傳統(tǒng)室分合路場景，要保證 5G 的覆蓋達到 4G 水平，4G MR 覆蓋率必須滿足 RSRP 大于 105dBm 的采樣點比例高于 90%。

2.3 雙通道不平衡對 5G 性能影響

對于已部署 LTE 雙路室分的系統(tǒng)，可進行 5G NR 直接升級，本節(jié)主要分析雙通道不平衡對 5G NR 性能的影響。如圖 5 所示，雙通道差異 5dB 時性能損失速率約 20%，雙通道差異 10dB 時性能平均損失速率約 30%，遠點性能損失更大。因此，為保證 5G 性能，采用雙路 DAS 系統(tǒng)建設時，應至少保證雙路之間的電平差在 5dB 以內。

圖 5 雙通道不平衡對 5G NR 性能影響分析

對于 LTE 網絡，采用 Rank2 占比對雙通道的平衡性進行評估，如表 3 所示。當雙通道差異為 0dB 時，Rank2 占比為 76%，雙通道差異 5dB 時，Rank2 占比為 60%左右，當雙通道差異進一步增大時，Rank2 的占比進一步降低，對網絡性能產生較大影響，因此，可采用 Rank2 的占比對雙通道平衡性進行評估。

表 3 室外空擾 / 加擾情況下的室內性能測試對比分析

經過分析，若已有雙路室分，在進行雙路室分升級時，可對雙路系統(tǒng)中 LTE 的 Rank2 占比進行測試，當 Rank2 的占比低于 60%時，雙路不平衡對 5G NR 性能影響超過 20%。因此，在進行已有雙路室分合路 5G 時，需要先進行雙路平衡性改造。

3 結束語

5G 室內覆蓋性能相比 LTE 提升明顯，采用 4T4R 新型設備下行性能相比競對具備優(yōu)勢，但上行性能成為瓶頸。同時，室外同頻干擾成為影響室內網絡性能的關鍵因素，為保證室內覆蓋性能損失不超過 20%，在進行室內覆蓋規(guī)劃時，應規(guī)劃室內信號高于宏站信號 6dB 以上。目前，90%的室內場景已部署了傳統(tǒng)室分，在進行 5G 升級時，應考慮與 LTE 系統(tǒng)覆蓋性能的差異，以及 MIMO 系統(tǒng)雙通道平衡性對性能的影響。在進行 5G 升級前，首先開展傳統(tǒng)室內分布系統(tǒng)質量評估，只有 LTE 室分系統(tǒng)滿足覆蓋要求且雙通道電平差小于 5dB 要求，直接進行 5G 升級才能保證網絡性能，滿足后續(xù) 5G 業(yè)務等需要。

編輯：hfy