分布式皮基站在地下商业场景下的应用分析

2018-10-16冯延钊

电信工程技术与标准化 2018年10期

冯延钊

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 250101）

随着近几年中国移动对TD-LTE网络的大力建设，无论从基站规模还是客户数量上，中国移动的TDLTE网络相比其他运营商的4G网络都有明显的优势。但是伴随用户数的增长，用户对TD-LTE网络深度覆盖的需求越来越突出，只有良好的网络覆盖，才能促使用户选择应用这些数据及多媒体业务，并达到良好的网络增值效益。因此解决网络深度覆盖不足的问题刻不容缓。

随着经济的发展和城市建设进程的不断加快，建筑越来越高、越来越密集，且建筑物多以钢筋混凝土为骨架，加上全封闭式的外装修，使移动通信的无线电信号受到阻挡而衰减，造成了部分原有良好覆盖区变成了覆盖弱区和盲区。传统的室内分布系统建设广泛应用于各类场景，但是针对地下商业街等协调难度大，实施复杂的场景，需要选择一种新型的分布系统解决室内深度覆盖不足的问题，分布式皮基站应运而生。

1 分布式皮基站技术特点

如图1所示，分布式皮基站系统组成主要包括主设备（BBU）、接入合路单元（DCU）、集线器单元或中间连接单元（RHub）和射频远端单元（pRRU），BBU与DCU、RHub间采用光纤连接，RHub与pRRU之间采用光纤或5类线连接。通过多模块拼装可接入4G及2G。对于4G而言，分布式皮基站属于基带拉远设备；对于2G，其射频信号接入DCU，后续设备直接放大。pRRU输出最大功率4G为2×150 mW以上，2G为50 mW，可实现多制式功率自动匹配同覆盖，并实现对所有设备的监控。

RHub与多个pRRU星型连接，为BBU和pRRU提供数据汇聚和分发功能。下行工作时，RHub接收BBU发送的下行基带数据后，经过分路处理后传给pRRU；上行工作时，RHub将pRRU的上行基带数据汇聚后，发送给BBU。RHub同时为pRRU提供PoE供电。

图1 分布式皮基站示意图

对于分布式皮基站系统，pRRU需具备多模扩展能力，且支持2 320～2 370 MHz，同时支持20 MHz的信号带宽和5 MHz、10 MHz、15 MHz、20 MHz的信道带宽。对于其通道能力要求必须支持两发两收，并且在与WLAN频段（2.4 G、5.3 G和5.8 G）系统共址共存时，RRU共址杂散发射需低于-88 dBm/100 kHz，RRU共址阻塞满足0 dBm的WLAN频段干扰信号（CW波）存在时，接收机灵敏度在任何情况下均不高于-94 dBm。

目前主要厂家的典型设备有中兴的Qcell，华为的Lampsite和爱立信的RDS。各厂家设备参数及形态有所不同，但基本要求都保持一致。BBU与宏站BBU一样并无特殊要求，RHub要求在不给pRRU供电时静态功耗不超过40 W，并可以安装在标准机柜内，高度不超过2U。对于pRRU，要求其输出功率不低于150 mW，满载功耗不超过30 W。pRRU要轻便易于安装，重量小于3 kg，体积小于3 L。pRRU需要有2个RJ45电接口，每个RJ45电接口至少支持1.25 Gbit/s带宽以便用于传输基带IQ及控制管理数据。

通过以上对分布式皮基站的系统分析可以看出，分布式皮基站主要有以下几个特点：主要布放缆线为光缆和网线，便于协调施工降低配套成本，建设周期短；分布式皮基站远端单元可以直接放装也可以外接天线，通过远端设备单机实现双路MIMO，上下行支持CoMP，可以提升小区边缘用户性能，每个远端设备功率都可调整，更容易实现双路功率平衡；功率配置灵活，易于小区分裂和小区合并，可以灵活构建较大规模的分布系统；统一网管实现全程监控，便于运行维护时对故障点进行定位。

鉴于分布式皮基站的系统架构和技术特点，此种新型的室内分布建设方式主要适用于覆盖和容量需求均较大的重要室内大型场景，可以充分发挥分布式皮基站部署灵活快捷、便于容量和覆盖调整、利于监控的优势。比如展览馆、体育馆等大型场馆，机场、火车站等交通枢纽，购物商业中心，写字楼及酒店客房等场景。

2 分布式皮基站应用分析

如今随着城市的发展，旧城改造十分困难，在商业扩容收到上空限制的情况下，地下商业街的开发建设越来越普遍。地下商业街主要在传统核心商圈的核心地段或依托火车站、轨道交通枢纽站点、购物中心发展，消费群体以年轻人为主，具有旺盛的人气，潜在的用户价值非常大。地下行人通道商业街为商铺行人道结合方式，人流较多。一般地下行人通道商业街面积大，隔断少。地上的宏站无法覆盖，多为信号盲区。因此做好地下商业街的TD-LTE深度覆盖非常有必要。下面以某地下商业街为例详细分析分布式皮基站在地下商业街场景下的应用。

2.1 设计方案

在确定覆盖指标和天线口功率的前提下，按照指导原则进行勘察设计完成最终的分布式皮基站设计方案。本方案使用1台BBU，两台RRU作为信源，共计10台RHub和48个pRRU对目标进行覆盖，以达到各项覆盖指标为设计目标。分布式皮基站设计材料示例如表1所示。

TD-LTE和GSM的信源设备接入到合路单元中，然后通过光纤连接到多个中间连接单元，中间连接单元可以通过室内超5类线与远端单元连接，每个中间连接单元所挂接的远端单元可以根据实际的设备布放位置进行调整。

表1 分布式皮基站设计材料示例

2.2 部署原则及注意事项

分布式皮基站不同于传统的分布系统，在建设部署时需要与宏站设备同厂家部署，不应出现异厂家部署的情况。此外在建设分布式皮基站时应明确支持的网络模式，在建成后如需新增其它系统或频段，需要对远端设备进行更新，会产生较大的改造工作量。分布式皮基站的设备都是有源设备，可以独立供电也可以通过5类线供电，因此在取电供电困难、封闭性强无法走线或十分潮湿的场景不适合使用分布式皮基站进行建设。

分布式皮基站的设备成本较高，因此在设计阶段需要权衡覆盖目标和设备数量。例如在空旷的地下场景，分布式皮基站远端单元的间距可控制在30～50 m，若为狭长的地下场景，则须根据建筑走向合理选择远端单元的布放位置，布放间距控制在20～30 m，对于拐角位置可单独增加远端单位。

分布式皮基站的远端单元小巧、轻便且美观，使用网线与中间连接单元相连，易安装易维护，协调难度低，业主容易接受，非常适合应用于地下商业街这种协调难度较大，施工周期较短的特殊场景。

3 测试结果与分析

分布式皮基站开通完成后对站点进行了测试。主要包括基本性能测试和互操作测试。主要测试网络的覆盖性能、下行速率、上行速率、下行峰值速率、上行峰值速率、单pRRU覆盖测试，以及室内分布pRRU的小区到宏站小区的切换测试、CSFB测试。

3.1 覆盖效果测试

针对最基本的覆盖性能测试结果如下，对开通前和开通后地下商业街的RSRP和SINR进行了测试及对比。

RSRP测试结果如图2所示，测试结果可以看出，分布式皮基站开通前，RSRP大部分处于-105 dBm以下，开通后RSRP得到了很好的改善。

图2 分布式皮基站开通前后RSRP测试结果对比

SINR测试结果如图3所示，分布式皮基站开通前，超过60%的区域在5 dB以下，而开通后的SINR全部在10 dB以上。

分布式皮基站开通前后的RSRP和SINR平均值统计如表2所示，分布式皮基站覆盖性能良好，可以完全满足地下商业街的深度覆盖需求。

图3 分布式皮基站开通前后SINR测试结果对比

表2 分布式皮基站开通前后平均RSRP和SINR统计

3.2 业务速率测试

开通后对地下商业街的上下行速率进行了测试与分析，如表3所示。下行速率测试结果看到，SINR大于15 dB时信道条件良好，下行平均BLER为3.608%，FTP平均下载速率达到了102.3 Mbit/s，最大下载速率达到了110 Mbit/s，下载速率稳定无较大的波动，并达到了小区下载的理论峰值速率。上行速率测试结果显示终端接入后统计10 min的FTP上传测试，平均上传速率为8.67 Mbit/s，峰值上传速率9.43 Mbit/s。