数字有源室分pRRU 缩频覆盖技术研究

李超杰

（中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司，郑州 450000）

1 室内覆盖

经过多年大力建设，目前移动、电信、联通各运营商均已建成一张高低频协同的全覆盖4G 网络，但是，4G 网络室内深度覆盖仍有不足，高校、高密度住宅区和高流量商业区，用户感知有差距。网络建设重点已从面覆盖转向点提质的精耕细作阶段。因此，各运营商应立足现网、基于投资效益，运用大数据手段精准建设，重点保障高校、高密度住宅区和高流量商业区等业务场景的需求，解决VoLTE 业务端到端问题，打造一张全新体验的VoLTE 网络，打造优质的4G 网络，确保用户对4G 网络的全新的业务感知。

室内覆盖是网络建设的难点，其场景十分复杂，不同场景的覆盖手段也灵活多变。无线网室内覆盖建设应按照“创新、高效、节约”总体原则的要求，因地制宜灵活采用多种手段开展建设，其中有源室分系统作为一种创新型的解决方案，可以较好的满足超高密度流量热点的市场需求，对于其他采用无源室分系统建设方式存在进场难或施工难的场景也可采用有源室分系统的建设方式，以达到快速实现覆盖，及时支撑市场发展的目的。

2 数字有源室分介绍

有源室分系统也称为毫瓦级分布式小基站，由基带单元（BBU）、扩展单元（RHub）和远端单元（pRRU）组成，基带单元与扩展单元通过光纤连接，扩展单元与远端单元通过网线连接，远端单元通过POE 供电。基带单元可与室外站共用，单个扩展单元可连接8个远端单元，扩展单位最多支持4级级联，远端单元可实现射频信号处理功能，支持内置天线或外接天线。新型有源室分组网架构示意图如图1所示。

图1 有源室分组网架构示意图

目前，有源室分系统产品主要包括中兴的Qcell、华为的LampSite 和爱立信的Radio Dot System 三种。本次研究测试采用华为的LampSite 设备。具体华为的新型有源室分具体设备参数如图2所示。

3 缩频覆盖技术研究

pRRU 缩频是通过减小LTE 小区带宽，提升小区导频信号参考功率，进而提升单pRRU 覆盖能力的一种新型覆盖解决方案。覆盖能力一般是由导频信号功率决定的，导频信号在LTE 协议中规定，仅占LTE 子帧中的1/1200（20M 带宽小区），同时可考虑对于2 通道或者4 通道天线PA/PB={-3，1}，那么一个pRRU发射功率为100mW（20dBm）时，导频信号的功率则为：20-10lg1200+10lg（1+PB）=20-10lg1200+10lg（1+1）=-7.7dBm。减小小区的带宽，如从20MHz 带宽减少到10MHz 时，导频信号则占子帧中的1/600，则导频信号功率变为20-10lg600+10lg（1+1）=-4.7dBm，这样会获得3dB 的导频信号功率提升增益，从而也得到了3dB 的覆盖提升增益，依次类推，如果小区带宽减小到5MHz 的话，还可以再获得3dB 覆盖增益。

图2 有源室分设备介绍

本解缩频覆盖技术中，pRRU 覆盖能力得到一定的提升，同时导致单小区上下行速率的下降。其主要目标是在满足目前业务及市场发展需求的前提下，减少远端pRRU 使用数量，节省投资。此技术是通过减小小区带宽获得了一定的覆盖增益，但小区带宽减少后，小区的容量及吞吐率将有所降低。

3.1 缩频与覆盖半径关系

毫瓦级RRU 的应用场景主要是室内覆盖和视距覆盖，本次覆盖评估采用Keenan-Motley 模型

式中，PL（d0）为距天线d0处的自有空间路径衰减，d0一般取1米；d 为传播距离，单位m；Nwj，NFi分别表示穿过不同类型的墙和地板的数目（本次不考虑穿墙与地板）；Lwj，LFi分别表示穿过不同类型的墙和地板的损耗因子，单位dB（本次不考虑穿墙与地板）；j，i 分别表示墙和地板的类型数目（本次不考虑穿墙与地板）。

边缘覆盖概率95%，衰落储备查表值为13；边缘覆盖概率90%，衰落储备查表值为10。下面对该模型进行简化和校准，本次工程将Keenan-Motley 模型简化为：

根据某车库可视范围CQT 测试数据，RSRP 与距离变化趋势分析如图3所示。

图3 RSRP与距离变化趋势关系

模型校准之后，链路预算模型修正为：

根据链路预算测算，pRRU 覆盖范围与带宽缩减关系分析如表1所示。

备注：表中半阻挡损耗取值10dB，全阻挡损耗取值20dB。

对于全阻挡场景，缩频对于扩大覆盖作用有限；而对于空旷场景，通过缩频可大幅增大覆盖半径，尤其在低频段800M 作用明显。具体各频段缩频对应覆盖半径测算如图4所示。

表1 缩频与覆盖半径关系

3.2 缩频与容量估算

综合LTE 数据业务占比及业务速率需求，平均业务模型为1Mb/s-2Mb/s。本文基于数据业务用户1Mb/s 速率需求推算不同带宽条件下，每小区可以支持的覆盖范围内在线用户数量如表2所示。

表2 每小区支持的在线用户数量

为标准统一，1.8G 和2.1G 用户密度按2.1G 覆盖能力推算，在空旷状态下，测算给出各带宽条件下可以支持的人流分布密度如表3所示。

中点速率Mb/s 15 30 45 60远点速率Mb/s 5 10 15 20平均速率Mb/s（均匀分布） 13.35 26.7 40.05 53.4覆盖范围内数据用户数 13 26 40 53

图4 各场景下频段缩频对应的覆盖半径

表3 各带宽条件下可以支持的人流分布密度

4 测试案例分析

本文测试中，把pRRU 设置频段为2.1G，发射功率为2×100mW 时，pRRU 缩频方案相关案例CQT 测试如表4所示。

表4 pRRU缩频方案相关案例CQT测试指标

根据CQT 测试数据，各个案例测试数据分析如表5所示。

表5 pRRU缩频方案相关测试案例分析

根据CQT 测试数据分析，pRRU 缩频后，覆盖率、RSRP、SINR 等关键指标均有一定的提升；同时，由于带宽缩小、容量减小，上/下行速率也出现了一定下降。

5 应用场景建议

对于采用有源室分系统建设的场景，需要综合考虑业务容量和覆盖需求确定pRUU 缩频解决方案对应带宽及覆盖半径，如对于机场、高铁站、火车站、地铁站厅、客运站厅、会展、电影院侯影区，该区域虽然空旷无遮挡，但容量需求巨大，故需重点考虑容量需求来合理布放远端pRRU。具体各场景覆盖分析如表6所示。

表6 缩频覆盖方案应用场景建议

5M 20dB 19 19宿舍楼、办公楼，存在较多墙体，考虑覆盖全阻挡10M 20dB 13 13宿舍楼、办公楼，存在较多墙体，容量需求相对少县级以下医院私人医院，宾馆酒店住宿区，观光电梯，电影院影厅 政府办公楼及高档写字楼根据实际环境设置20M 20dB 9 9宿舍楼、办公楼，教学楼，门诊，住院部等存在较多墙体，大容量需求三甲医院、县级以上医院、大学校园、工业园区

6 结束语

对于室内深度覆盖，应结合建筑物的面积、用户规模和业务特征等因素，区分场景，进行有针对性的规划。对于高校、大型场馆、交通枢纽等具有高价值、高流量特点的A 类场景，宜发挥有源室分“自带容量、部署灵活”，以及“可管、可控、可演进”的优势，可优先考虑采用有源室分系统。

对于采用有源室分系统建设且业务量需求不高的的场景，如新建写字楼、酒店、医院、商场超市、工业园等初期业务需求无法预测的区域，以及已经有Wi-Fi 接入场景，可以考虑采用pRUU 缩频解决方案；后期根据用户发展情况及价值、高流量特点确定是否进行扩容改造。在方案设计时，需要同时考虑缩频前后的覆盖和容量需求，合理规划设计方案，预留pRRU 及rHUB设备的安装位置，便于后续根据业务发展情况进行扩容改造。

特别是在5G 时代，因为无源器件频段支持和流量密度的原因，有源室分将逐渐取代无源室分而成为室内覆盖的主要组网方式，且5G 频段更高，在中低流量开阔场景，缩频技术将具有广泛的应用价值。