关于5G 大功率pRRU 设备室内空旷场景覆盖分析

［王渤 许灏 俞彬 李益锋］

1 引言

随着5G 通信网络的加速革新，通信用户在满足其基本使用功能要求的的同时，对更加优质服务质量的需求也在日益提高。通过相关分析，表明绝大部分产生的优质数据多是发生在室内封闭的场景，但是目前以传统分布系统提供的优质服务方面遇了很多的困难。传统室分大多是以同轴电缆为主，这种方式存在着功率不匹配、无源器件多馈线、天线安装和物业协调难度大、无法实现系统端到端监控等技术问题。目前运营商正在推出的有源室内大功率pRRU 设备的覆盖方案，该建设方案将帮助运营商快速建设低成本、高质量的室内覆盖网络。

2 大功率pRRU 设备的优点

传统室分是以同轴电缆室分系统为主，导致传统室分也存在诸多的疑难问题，比方说：不同架构的网络使用一套室内分布系统，因为频段不同的原因，最终导致功率能以匹配的问题；无源器件数量和种类的多样性，导致没有办法实现室内分布系统端到端的控制，最终给运营维护的管理人员带来了极大的困难和相应的成本支出；天馈线的安装，物业协调难度较大，物业费用也较高，建设时间较长及造价较高，需要较大的管道等资源，进入楼宇受到制约的问题等。相较之下，在特定的室内分布系统场景使用大功率pRRU 设备覆盖方案的优点如下：

优势一：在功率调整，结合MEC 新业务等方面有非常强的发展空间；

优势二：支持10 Gbit/s 光电复合缆；

优势三：可以直接从与PBridge 连接的电接口中恢复系统时钟；

优势四：单路最高可发射功率1 000 mW；

优势五：支持灵活的小区合并和分裂，方便后期扩容；

但是大功率pRRU 设备也存在一定的局限性，比如覆盖有死角，同时场景的适应性较为单一。

3 大功率pRRU 设备的工作原理及主要参数指标

3.1 工作原理

第一步：基带单元（Baseband unit）完成基带信号的调整和解调，提供CPRI 接口扩展单元。下行产生基带信号发送到远端汇聚单元，上行将远端汇聚单元过来的信号进行解调。

第二步：PBridge 完成光电转换、数字中频信号合路，以及下行信号功分/上行信号合分路的功能，可通过PoE为远端供电。远端汇聚单元将基带单元传输过来的信号进行处理后，通过网线、光电复合缆传输到远端射频单元，并将所有的远端射频单元传输过来的上行信号进行处理后，传输给基带单元。

第三步：大功率pRRU 主要实现射频信号和数字信号转换以及宽带信号的接入处理。接收通过网线、光电复合缆发送的下行数字信号，按照组帧的格式将各制式数据分解出来，恢复的数据再次进行数字信号处理，并通过滤波、插值等中频算法及数模转换恢复成射频信号，最后通过天线发出；通过天线接收的上行射频信号通过混频单元变换为中频信号，此信号通过模数转换及FPGA 信号处理后，通过网线、光电复合缆传输至远端汇聚单元。

3.2 主要参数指标

根据中兴和华为厂家提供的资料显示，大功率pRRU 工作频段范围为3.3～3.6 GHz，工作带宽为200 MHz@3.5G，发射功率（全内置）为2*1 000 mW，支持5GNR，支持10 Gbit/s 光/电接口。主要性能指标汇总如表1 所示。

表1 大功率pRRU 设备主要性能指标

4 大功率pRRU 设备的场景应用

关于大功率pRRU 单设备功率高、覆盖范围广的特性，接下来主要通过两种场景的介绍来分析。

场景一：商超、厂房等空旷场景

对于空旷场景（如图1、图2）来说，新品单点位高功率pRRU 覆盖面积要优于多点位低功率设备，不功分情况面积超过17 000 m2。

图1 商超

图2 厂房

场景二：酒店、高校宿舍等多隔断场景

对于多隔断场景（如图3、图4），可以采用外置功分器模式，灵活选择功分模式匹配多样化场景，同时保证覆盖能力。

图3 酒店

图4 高校宿舍

5 关于空旷场景的仿真和实测分析

通过选用空旷型厂房作为该设备仿真和实测分析，说明了该场景的建设方案、仿真和实测，最后通过仿真数据和实测数据分析出大功率pRRU 设备的5G 室内分布系统网络的覆盖和价格优势。

场景选在台州路桥的某个厂房，主要拿其中的一层作为测试对象，该厂房单层的覆盖面积为10 000 m2，主要场景为室内空旷场景，同时有一堵隔断墙（未完全封堵）。该站点计划使用4台3.5 GHz 2*1 000 mW的2TR pRRU（设备每载波实际发射功率为1 000 mW）作为信源进行室内信号的覆盖。大功率pRRU 安装图纸如图5 所示。

图5 厂房1 层大功率pRRU 安装示意图

通过该室内分布系统站点的仿真总结出，该空旷厂房单层的RSRP＞=-105 dBm 的比值为96.23%，剩余的3.77%的室内区域的RSRP 数值不能够满足运营商的要求。该空旷厂房单层的SINR 值＞=3 dB 的比值为93.26%，剩余的6.74%的室内区域区域的SINR值不会满足运营商的要求。仿真结果如图6 所示。

图6 某厂房单层RSRP、SINR 仿真效果图

厂房室内分布系统的设备安装开通后，同时将大功率pRRU 设备每载波实际发射功率调至为1 000 mW 后，通过测试该空旷厂房的RSRP＞=-105 dBm 的比值为99.18%；SINR 值＞=3 dB 的比值为94.87%；实际得出的效果优于通过仿真的效果，说明该空旷场景的信号覆盖效果能够满足实际的要求。实际测试的数据如图7所示。

图7 厂房单层的室内分布系统测试数据柱状图

6 成本分析

该室内分布系统的工程项目通过计算空旷场景采用大功率pRRU 覆盖的成本造价，然后再通过和传统室内分布系统和有源室内分布系统两种方式在每平方的面积成本作了比较。得出厂房等空旷场景，使用大功率pRRU 每平米的成本有6.11 元，但是采用传统室内分布系统和有源室内分布方式成本分别是6.52 元和12.22 元。通过实际的成本对比分析得出采用大功率pRRU 设备室内分布系统的覆盖方式，更具有在成本方面的优点，成本对比如表2 所示。

表2 不同室内分布系统的建设方式成本对比表

7 结束语

该工程项目通过介绍大功率pRRU 适用的场景类型，在空旷和多隔断场景中进行5G 网络部署时，使用大功率pRRU的室内分布系统信号覆盖在满足信号质量的前提下，同时也能降低室内分布系统建设的造价成本。随着各运营商5G 网络室分的覆盖的建设，不同的室内分布系统场景不会只单单使用一种的覆盖方式，在投资越来越紧张的基础上，运营商需要统筹分析室内分布系统的覆盖效果、概算造价，通过一点一案的方式进一步提升室内分布系统的性价比，实现室内分布系统网络的绿色发展。综上，采用大功率pRRU 的方式，完全能够为后期5G 室内分布系统网络建设提供新的思路。