广角辐射型泄露电缆在城中村5G室内覆盖的研究与应用

黄海东

【摘要】    随着5G的大规模商用，5G覆盖需求由原来的室外道路覆盖需求逐步转向室内深度覆盖。5G相比于4G，所用的频段更高，同样条件下信号衰减更大，建设成本更高，以城中村为例，城中村由于其楼宇密集、楼间距窄小等原因，常规宏站的信号往往无法达到室内深度覆盖。而采用常规无源分布DAS系统存在造价高、施工难等困难，通过建设常规室分手段并不现实。因此，探索一种可以有效解决城中村等密集居民区场景的低成本5G室内覆盖方案显得尤为迫切和重要。本文以城中村场景为例，研究广角辐射型泄露电缆在城中村5G室内覆盖的建设方式，效果完全符合预期目标，为后续5G室内覆盖大规模建设提供一种方向。

【关键词】    广角辐射型泄漏电缆    城中村    5G室内覆盖    低成本

引言：

现有5G室内覆盖主要通过无源分布DAS系统、数字化有源分布系统两大方式进行解决。而城中村这类密集居民区场景往往存在楼宇密集、楼间距窄小等特点，常规室分建设方式，存在造价高、施工难度大等突出问题，通过建设常规室分手段并不现实;数字化有源分布系统经常遇到进场难、投资大的问题。针对以上遇到的问题，尝试其他低成本的、可实施的创新5G室内覆盖方案很有必要。在4G室内覆盖中，地铁和隧道等狭长的场景难以通过传统DAS覆盖，往往会使用到广角辐射型泄漏电缆。在此思路的启迪下，积极探索广角辐射型泄漏电缆在5G室内场景的应用，根据城中村密集型居民小区具体场景研究讨论了一种新的解决方案，为后续5G室内覆盖大规模建设提供一种方向。

一、泄漏电缆工作原理及分类

（一）泄漏电缆工作原理说明

泄漏电缆也叫做泄漏同轴电缆（Leaky Coaxial Cable），它的基本构成与普通的同轴电缆基本是上相同的，主要组成部分包括内导体和绝缘介质、周期性开孔的外导体以及最外层的电缆护套4部分，如下图1所示。通过外导体纵长方向，以一定的间隔和不同形式开槽的方式，这样做的好处是既可以让电磁波在纵向传输的时候通过槽孔向辐射到外界环境，又能够让外部的电磁场信号通过已开孔的槽位感应到泄漏电缆内部，从而到达电磁波信号的发射和接收的目的。所以，泄漏电缆不但具备传输线的功能，同时也具备收发天线的功能，既是馈线，同时也是天线。

（二）泄漏电缆的分类

按漏泄电缆工作原理的区别，可以将漏泄电缆分为三种基本类型：包括耦合型（CMC）、辐射型（RMC）以及漏泄型（LSC）。

耦合型（CMC）：耦合型有很多不同的结构形式，常见的一种做法是在电缆的外导体上开一串连续的槽或者是开一排规则间距的小孔，这样电磁场就可以通过小孔衍射进行激发电缆外导体外部电磁场。

辐射型（RMC）：辐射型的做法是在外导体上开一排相等间距而且连续的小孔，小孔间距大概跟半个工作波长一致，这样做的好处是只有在特定的槽孔排列方式以及特定的工作频段，在槽孔处才能够实现电磁信号的同相叠加。

漏泄型（LSC）：漏泄型的开槽方式跟辐射型是相似的，不同的地方是漏泄型的外导体间隔着泄漏段和非泄漏段。泄漏段起着天线的作用，只有很小一部分能量转换为辐射能。非泄漏段起着馈线的作用，跟普通的同轴线类似。

二、广角辐射型泄露电缆

（一）广角辐射型泄漏电缆的设计工艺

普通泄漏电缆的辐射角度往往是比较小的，辐射角度大约为70°～80°，这种设计对于隧道等狭长环境是比较合适的，但对于其他覆盖场景来说，就会存在一定的覆盖盲区。而广角泄漏电缆是针对普通漏泄电缆来说的，通过特殊的槽孔设计方式，能够大幅增加信号辐射角度，广角型泄漏电缆的辐射角大约170°。

（二）广角辐射型泄漏电缆在5G室内覆盖方案探索

当前业界常用的1/2"和7/8"型广角泄漏电缆可支持800-3700MHz，可支持2G/3G/4G/5G频段。

根据接收信号强度的计算方式，接收场强的计算公式如下：

接收场强=漏缆对应的信号功率-漏缆的空间损耗-耦合的损耗-其他损耗;

应用在5G室内覆盖的广角辐射型漏缆主要是基于7/8″漏缆的基础上进行研发的，结合漏缆的空间衰耗公式进行计算，得到7/8"广角辐射型漏缆在不同频段下的衰耗对比，具体见表1。

由以上测试数据可知，在7/8″漏缆改造成的广角辐射型泄漏电缆是能够应用在5G室内覆盖中的。

（三）广角辐射型泄露电缆改造双路

泄漏电缆实现密集居民小区4 G室内覆盖的应用在技术上已经非常成熟，具有成本低、施工方便、隐蔽性好、覆盖效果优等特点。但以往4G泄漏电缆均为单流效果，而对于5G，单流无法实现MIMO效果，体验效率将会大打折扣，无法发挥出5G的大带宽优势。因此，本方案为满足城中村5G室内覆盖需求，确保城中村用户具备良好的业务体验，同时兼顾投资效益和建设可行性，结合城中村建筑结构及业务需求，在原有单路泄漏电缆的基础上进行改造，通过改造原有单路泄露电缆，实现双路泄漏电缆的5G室内覆盖方案，完成5G室内深度覆盖的同时实现上下行吞吐量的有效提升，发挥出5G的MIMO效果。

三、广角辐射型泄露电缆在城中村5G室內覆盖实施案例

（一）测试环境

为了验证广角辐射型泄露电缆在城中村密集场居民区场景的实际效果，选择了新塘仔北城中村进行了试点。新塘仔北城中村位于茂名市区高凉南路旁边，为典型的城中村结构。其计划覆盖面积约3万平方米，东西走向，共5排楼，住宅楼约9层高，区域内楼宇之间相隔较近，村内部楼宇之间由于受到上下两侧楼宇的阻挡，整个城中村受周边高楼阻挡，造成城中村内部信号被遮挡，信号覆盖严重不足。

（二）测试方案

1.整体方案设计。测试采用2×160W RRU作为信源，在每一条小巷中布放泄露电缆，泄漏电缆沿小巷呈平行进行布放，使信号通过窗户、阳台均匀渗透进室内，实现室内5G深度覆盖。该方案把传播信号与辐射信号集中一起，可大大减少无源器件和天线的使用数量，易于施工，同时可大幅降低造价。

2.设备配置。茂名新塘仔北城中村5G整体规划1个BBU，1个2×160W RRU。

3.容量配置。茂名新塘仔北城中村采用2.6G频段（100MHz）组网，共配置1个小区，配置1个100M载波。

4.小区规划。茂名新塘仔北城中村总体规划1个小区，频段采用N41，主频点设置为513000，小区带宽100MHz，子帧配比8：2，特殊子帧配比6：4：4。茂名茂南区河东街道新塘仔北D-HRW小区参数表见表2。

5.测试方案。为更加精确、全面地评估广角辐射型泄露电缆对于城中村密集区域的覆盖效果，测试验证内容上分为覆盖测试和吞吐量测试。

覆盖测试进行覆盖遍历DT（Drive Test，路测），从城中村排与排之间按顺序进行遍历测试，并抽取部分楼宇进行室内测试，以便于评估覆盖效果。

吞吐量测试采用近、中、远点单用户吞吐量测试，同时增加改造双路前后的测试对比，以便验证改造成为双路泄露电缆后的MIMO效果以及对于上下行吞吐量的提升情况。

（三）测试结果

采用NR 100MHz带宽组网配置，通过双路泄漏电缆实现MIMO效果，提升上下行吞吐量，并对比单路泄漏电缆及双路泄漏电缆实测效果，为双路泄漏电缆在城中村密集居民区场景5G室内深度覆盖提供参考建议。

覆盖测试情况：根据实测数据，测试终端在漏缆正上方时平均RSRP为-60 dBm，主覆盖信号可靠;终端离漏缆3米时平均RSRP为-86dBm;终端离漏缆6米平均RSRP为-104 dBm，干扰控制较好。本次验证以单优标准RSRP为-105dBm作为覆盖电平要求。

根据遍历测试情况，所测整体平均RSRP从-106.3dBm提升至-84.5dBm，提升幅度达到21.8dB;平均SINR从7.3提升至18.2，提升幅度达到10.9dB;DT遍历测试整体覆盖率可达到99.53%（RSRP≥-105&SINR≥-3），而开通前整个城中村覆盖率只有17.58%，相比于开通前只有周边宏站覆盖的情况下提升效果明显。从遍历测试的情况看，广角辐射型泄露电缆可有效解决狭窄、拥挤的城中村5G室内覆盖问题。主要遍历测试指标及提升幅度情况见表3。

吞吐量测试情况：对于单用户，近点和中点的测试出来的吞吐量性能比较好，具体来看，近点上下行吞吐量测试情况最理想，基本上可以稳定或者接近峰值速率水平，但是远点速率下降较为明显。同时改造成双路泄露电缆后，近、中、远点均实现吞吐量的提升，双路泄漏电缆在近点测试时的下行平均速率基本上可以达到单路泄漏电缆测试时的 2.7倍左右，中点和远点处测试时的下行平均速率基本也可达到单路泄漏电缆的 1.7～2.0倍;双路泄漏电缆在近、中、远点上行平均速率可达到0.6～2.1倍。

从近、中、远点单路泄露电缆及改造成为双路泄露电缆的测试数据对比来看，双路泄漏电缆对于城中村密集区域上下行速率均有明显的提升，整体来看，双路泄露电缆基本可以实现 MIMO 增益效果。单用户双路泄漏电缆定点吞吐量提升幅度见表4。

（四）投资造价及工期对比

广角辐射型泄露电缆采用2通道RRU + 泄漏电缆的方案实现城中村密集居民区5G室内覆盖方案造价约为2通道RRU + 传统DAS覆盖方案造价（传统DAS需增加大量的吸顶天线、功分器、耦合器等无源器件）的 30%，相较于常规室分建设手段，广角辐射型泄露电缆方案的建设成本更低、建设工期更短，可有效降低建设投入成本和建设时间成本。

另外，广角辐射型泄露电缆在保持隔离度的情况下改造成为双路泄露电缆，双路造价高于单缆约10%～20%，但不管上行还是下行，由于增加了MIMO效果，性能提升明显，相比于单路泄漏电缆方案，是具备更高性价比的方案。

通过采用2通道RRU + 广角辐射型泄漏电缆实现城中村密集居民区5G室内覆盖方案，可实现低成本、覆盖优的效果。

工期方面，由于减少天线布放等环节，直接布放泄漏电缆，且由于减少大量吸顶天线、功分器耦合器等无源器件，施工更加简单和方便，更加有利于協调进场，工期可有效提升80%以上。

四、结束语

城中村这类密集居民区场景由于其楼宇密集、楼间距窄小等原因，常规宏站的信号往往无法达到深度覆盖，另一方面，传统室内覆盖技术中使用到大量的耦合器、功分器、接头和天线等器件，存在进场协调难、施工难度大、造价高等问题，急需一种能够解决5G室内深度覆盖难题以及降低建设投资与维护成本的部署方案。

新型双路漏泄电缆可以有效解决类似城中村这类多排一字型较为规整的场景的5G室内覆盖需求，同时也适用于单排一字型、回字形结构场景，尤其可以解决造价成本高、城中村难以施工、协调进场难度大等多个痛点，为后续的5G室内覆盖进行大规模建设提供一种方向。

参  考  文  献

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