多网络室内分布系统信号同等覆盖的研究
2021-01-18陈怀君
陈怀君
（福建省邮电规划设计院有限公司，福建 福州 350000）
1 5G室内覆盖系统性能分析
1.1 传统室分升级至5G性能分析
当下，5G室内网络信号覆盖中大多数使用到的都是DAS系统，其使用比例多到90%，这个系统和5G的信号源比较吻合，在较短的时间内完成5G网络信号覆盖是快速建成5G网络的一种方法。
这个章节主要选取那些已经建成的双路室分的场景进行5G与LTE在单路和双路条件下的性能对比测试。单路室分进行5G升级时，LTE与5G的性能对比分析结果如图1所示。从测试结果可以看出，该测试场景下，LTE单路系统下行峰值速率约50Mbit/s，边缘区域的下行速率约为25Mbit/s，上行峰值速率约10Mbit/s，边缘区域的上行速率约3Mbit/s。通过信源馈入的方式直接升级至5G后，下行峰值速率可达400Mbit/s，边缘区域的下行速率约为150Mbit/s，上行峰值速率为60Mbit/s，边缘区域的上行速率约为5Mbit/s。
图1 5GNR单路室分性能测试结果分析
在已有测试场景下进行双路合路，实现5G的2*2MIMO双路室分，并进行LTE与5G在双路情况下的性能对比测试。采用SA模式的2T4R终端，5G双路系统下行峰值速率约800Mbit/s，边缘区域的下行速率约为200Mbit/s，上行峰值速率约120Mbit/s，边缘区域的上行速率约10Mbit/s。
从下图2的测试结果可以看出，对比单路系统，双路系统升级到5G后的性能均有大幅度提升，相比LTE终端采用1T2R，5G上行边缘速率也有明显的提升。
图2 5GNR双路室分性能测试结果分析
1.2 新型室分与传统室分性能对比
5G室内覆盖系统主要有单路室分、2T2R和4T4R共3种不同的方式，本节主要对比了传统单路室分、2*2MIMO的传统室分和4T4R新型室分3种类型的室内覆盖性能。
图3 新型室分与传统室分性能对比分析
图3针对3种不同的方式进行对比分析，4T4R方式上行平均速率约90Mbit/s，下行平均速率约750Mbit/s，上行边缘速率50Mbit/s，下行边缘速率约350Mbit/s，在性能上有较大的提升。
2 5G室内覆盖系统面临的主要问题
2.1 室内外同频干扰对室内覆盖性能影响
5G室内外均采用2.6GHz进行组网，同频组网引入干扰问题，尤其在室外宏站加载的情况下，对室内性能的影响需要在5G室内深度覆盖网络建设初期充分考虑。
选择4T4R分布式皮基站部署的室内场景进行室内外同频干扰测试与分析，在室内覆盖设备开启且室外宏站空载的情况下，室内下行速率均值在609Mbit/s，室外宏站50%加扰的情况下，室内下行速率均值降至438Mbit/s，平均容量损失在28.1%。
室内与室外不同电平差情况下，驻留室内用户的速率分布。根据统计分析，在室内与室外信号电平差在-5dB以上时，室外50%加载情况下速率损失达到44%，室内与室外信号电平差在0~5dB时，室内用户容量损失在30%，室内与室外信号电平差在5~10dB时，室内用户性能损失可降低至20%以下。室内外同频组网，室外对室内的性能产生较大影响，尤其是室外信号强度高于室内信号时，性能损失在40%以上。为保证室内用户性能，室内覆盖网络的信号强度要满足室内电平高于室外电平6dB，才能保证室内用户性能损失在20%以内。
2.2 传统室分升级可行性分析
5G室内采用2.6GHz频段，相比LTE采用2.3GHz频段，功分器、耦合器的直通端、天线的插损在2.6G频段和2.3G频段基本相当，差值在0.01dB左右，影响极小，耦合器的耦合端存在1.41dB损耗，1/2馈线百米损耗2.6G相比2.3G高1.4dB。7/8馈线百米损耗2.6G相比2.3G高0.9dB。同时，考虑到墙体损耗和空间损耗等的差异，理论评估2.6GHz相比2.3GHz的损耗差异约4.2dB，通过空口覆盖性能测试对比分析，实际测试的空口差异均值约4.6dB。
基于分析结果进行4G/5G性能对比分析，按照4GMR覆盖要求RSRP大于-110dBm采样点比例大于90%进行估计，针对传统室分合路场景，要保证5G的覆盖达到4G水平，4GMR覆盖率必须满足RSRP大于105dBm的采样点比例高于90%。
2.3 双通道不平衡对5G性能影响
双通道差异5dB时性能损失速率约20%，双通道差异10dB时性能平均损失速率约30%，远点性能损失更大。因此，为保证5G性能，采用双路DAS系统建设时，应至少保证双路之间的电平差在5dB以内。
对于LTE网络，采用Rank2占比对双通道的平衡性进行评估。当双通道差异为0dB时，Rank2占比为76%，双通道差异5dB时，Rank2占比为60%左右，当双通道差异进一步增大时，Rank2的占比进一步降低，对网络性能产生较大影响，因此，可采用Rank2的占比对双通道平衡性进行评估。
经过分析，若已有双路室分，在进行双路室分升级时，可对双路系统中LTE的Rank2占比进行测试，当Rank2的占比低于60%时，双路不平衡对5GNR性能影响超过20%。因此，在进行已有双路室分合路5G时，需要先进行双路平衡性改造。
3 结束语
5G室内覆盖性能相比LTE提升明显，采用4T4R新型设备下行性能相比竞对具备优势，但上行性能成为瓶颈。同时，室外同频干扰成为影响室内网络性能的关键因素，为保证室内覆盖性能损失不超过20%，在进行室内覆盖规划时，应规划室内信号高于宏站信号6dB 以上。
