探究室分改造提升雙流占比
發(fā)布時(shí)間:2020-10-24 來源: 心得體會 點(diǎn)擊:
探究室分改造提升雙流占比
【摘
要】
近期規(guī)模室分建設(shè)取得成效,但如何改造傳統(tǒng)室分系統(tǒng),利用 MIMO 技術(shù)和載波聚合技術(shù)發(fā)揮 4G 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢,提升用戶感知成為室內(nèi)分布建設(shè)探討的焦點(diǎn)話題。本文在對傳統(tǒng)室分系統(tǒng)改造雙通道無法實(shí)現(xiàn)雙流問題的分析基礎(chǔ)上,提出了傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)改造新方案和 Qcell 載波聚合室分建設(shè)新方案。
【 關(guān)鍵字】雙流
光分布系統(tǒng) 移頻系統(tǒng) Qcell 載波聚合
1 1 、 問題描述
在清流路電信營業(yè)廳進(jìn)行 CA 載波聚合測試時(shí),部分站點(diǎn)速率異常,使用 CA 終端在 15M+20M 的情況下測速 100Mbps 左右。該營業(yè)廳的 CA載波聚合是在原有的一套傳統(tǒng)室分系統(tǒng)基礎(chǔ)上新增一套傳統(tǒng)室分系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)雙通道,并且耦合 1.8G 和 2.1G 兩套 RRU 信號,從而實(shí)現(xiàn) CA 載波聚合。為了尋找原因,現(xiàn)場使用非 CA 終端(MF831)對 1.8G與 2.1G 分別鎖頻進(jìn)行測試。測試發(fā)現(xiàn),問題點(diǎn)電平較好在-80dBm 左右,使用 TM3 模式,但調(diào)度的 RI 為 1。現(xiàn)場無線環(huán)境較好,所以初步懷疑是因?yàn)槭曳窒到y(tǒng)問題。經(jīng)確認(rèn),該室分由單通道新增一路改造成雙通道,而且新舊通道的天線距離在 3 米多,功率嚴(yán)重不平衡且重疊覆蓋區(qū)域小,所以才導(dǎo)致 RI 為 1。
圖 1 前臺測試信號截圖 傳統(tǒng)室分改造成雙通道,需要在原有的室分系統(tǒng)上增加一套室分室分系統(tǒng),從而達(dá)到從 RRU 耦合 2 路信號。傳統(tǒng)室分改造成雙通道組網(wǎng)圖如下:
圖 2 傳統(tǒng)室分改造成雙通道組網(wǎng)圖
營業(yè)廳天花板使用石膏板裝修,為了不影響美觀,天線位于天花板里面。在原有的一套室分系統(tǒng)基礎(chǔ)上,新增一套同樣的室分系統(tǒng),兩天線安裝位置示意圖:
圖 3 天線安裝位置和測試單流區(qū)域示意圖
2 2 、原因分析
一、雙流比、RI 和 CQI 介紹
雙流比是指UE在雙流傳輸狀態(tài)下消耗的流量與UE消耗的總流量(包括單流和雙流)的比例。這里的流指的是數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N形式,而“單”“雙”是指有多少路數(shù)據(jù)在同時(shí)傳輸。在 LTE 中,數(shù)據(jù)傳輸有普通天線傳輸,分集傳輸和 MIMO 空間復(fù)用。
A. 普通的單天線傳輸,數(shù)據(jù)流只有一路,所以是單流; B. 分集傳輸,雖然有多路數(shù)據(jù)在傳輸,但兩路數(shù)據(jù)流傳輸?shù)捻樞虿煌,?nèi)容相同,所以對用戶來講,還是單流,只是提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行裕?C. MIMO 空間復(fù)用利用多個(gè)天線,同時(shí)傳輸不同的內(nèi)容,對于用
戶來說,相當(dāng)一次有多路數(shù)據(jù)流,即稱為雙流。
只有利用了 MIMO 空間復(fù)用技術(shù),單個(gè)用戶才能有 2 路或多路數(shù)據(jù)流。
RI(Rank Indicator),秩指示,用來指示 PDCSH 的有效的數(shù)據(jù)層數(shù)。通知eNodeB UE目前支持的CW (code word碼字)數(shù),RI=1,1CW;RI>1,2CW。秩是一個(gè)客觀存在的東西,即信道矩陣 EBB 分解后特征值不為0 的特征向量的個(gè)數(shù),終端會將測得的 RI 上報(bào)給 eNodeB, eNodeB用 RI 作為選擇 layer 數(shù)即流數(shù)的一個(gè)參考。在 TM3 模式下,可根據(jù)RI 的數(shù)值判斷 UE 的單雙流狀態(tài)。若 RI=1,UE 處于單流的傳輸狀態(tài);若 RI=2,UE 處于雙流的傳輸狀態(tài)。
CQI(Channel Quality Indicator),信道質(zhì)量指示;CQI 用來反映下行 PDSCH 的信道質(zhì)量。用 0-15 來表示質(zhì)量最差,15 表示信道質(zhì)量最好。UE 在 PUCCH/PUSCH 上發(fā)送 CQI 給 eNodeB,eNodeB 得到這個(gè)CQI 值后判斷當(dāng)前的 PDSCH 無線信道條件從而調(diào)度 PDSCH;LTE 下行中的 AMC(自適應(yīng)編碼調(diào)制)就是依據(jù) CQI。
單雙流是否啟動(dòng),是由終端上報(bào)的 CQI 決定的,而終端上報(bào)的 CQI又由SINR指值決定,所以優(yōu)化單雙流最關(guān)鍵的是進(jìn)行SINR值的優(yōu)化。
二、啟動(dòng)雙流的條件 從上的分析,總結(jié)達(dá)到雙流的條件如下:
A. 新舊兩路天饋系統(tǒng)的天線具備合理的天線隔離度(1,隔離度太小,無法得到差異較大的 2 條 path,使得雙流秩矩陣可以良好的解出來,這會導(dǎo)致無法起雙流 2,隔離度太大,因?yàn)閮商炀覆蓋區(qū)域不同,重疊覆蓋區(qū)域很小或功率不平衡,也無法啟雙流。3,通常工程上隔離度在 0.5m-1.5m 之間)
B. 2 個(gè)天線之間功率差值不能太大, 否則也會退出雙流。
C. 無線環(huán)境很好,如果 SINR 值很差,用戶上報(bào)的 CQI 很差,也難以啟雙流。
本例中不能啟雙流的原因?yàn),新舊兩路天饋系統(tǒng)的天線不具備隔離度要求,隔離度太大(3m),需要減小隔離度。
3 3 、解決措施
把新舊兩路的天線位置靠近到 1 米左右,復(fù)測已經(jīng)恢復(fù)穩(wěn)定 RI=2。
整改后單載波測試圖:
圖 4 整改后單載波測試圖
一、傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的問題 首先,傳統(tǒng)室分系統(tǒng)使用銅纜作為信號傳輸介質(zhì),銅纜路損大,
加上器件插損,制約了傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)信號的傳輸范圍,即覆蓋范圍非常有限,信號源(RRU)的利用率低。
其次,傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)為無源系統(tǒng),對于天線口輸出功率的控制完全依賴于理論計(jì)算和設(shè)計(jì),但在實(shí)際工程執(zhí)行中,設(shè)計(jì)的輸出功率和實(shí)際輸出功率往往存在偏差,甚至是較大的偏差,導(dǎo)致覆蓋無法達(dá)不到預(yù)期效果;同時(shí),室分系統(tǒng)的整改工程量巨大,造成工程維護(hù)成本的抬升。
第三,傳統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn) MIMO 雙通道傳輸上工程施工復(fù)雜,這個(gè)問題在舊站點(diǎn)改造中尤顯突出。傳統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn) MIMO2*2 傳輸一般而言有兩種方式:一種方式是在原有分布系統(tǒng)上疊加一套單獨(dú)的 4G分布系統(tǒng),需要新鋪設(shè)兩路饋線,顯然這樣的方案資源利用率低,重復(fù)建設(shè);另一種方式是新鋪設(shè)一路饋線,利舊原有系統(tǒng)的一路饋線來實(shí)現(xiàn)雙通道,但是新舊兩路饋線難以達(dá)到雙路的功率和時(shí)延平衡。
下圖展示新增一路傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案:
圖 5 新增一路傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 從中就不難看出,無論是新建一路還是新建兩路饋線,都意味著繁重的工程量,存在物業(yè)協(xié)調(diào)的困難。同時(shí)LTE雙通道功率差大于5dB時(shí)嚴(yán)重影響用戶高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn),方案設(shè)計(jì)時(shí)需考慮鏈路平衡 。
二、系列創(chuàng)新化解難題
。ㄒ唬┕夥植枷到y(tǒng)(MIOS:Multi-Network Integration Optic Distribution)全稱:多網(wǎng)融合微功率光纖分布系統(tǒng)。
圖 6 光分布系統(tǒng)架構(gòu)圖 從上面的架構(gòu)圖可以看出其具有三個(gè)主要特征:一是采用光纖(光電復(fù)合纜)作為傳輸介質(zhì),替代了傳統(tǒng)的銅纜;二是對各種制式的信源一體化綜合接入;三是天線口微功率均衡輸出,而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)則必須采用有源天線,因此,光分布系統(tǒng)亦可稱為有源光分布系統(tǒng)。
相較于傳統(tǒng)的銅纜無源系統(tǒng),光分布系統(tǒng)有很多突出的優(yōu)勢。在銅纜系統(tǒng)中,受限于線路損耗,信源到天線的極限距離不超過 200 米,而光分布系統(tǒng)的理論傳輸距離可以達(dá)到 5 千米,大大超過傳統(tǒng)以銅纜為傳輸介質(zhì)的分布系統(tǒng)。銅纜系統(tǒng)的各個(gè)天線口基本無法做到等功率輸出,容易造成過覆蓋或弱覆蓋,影響覆蓋效果,而光分布系統(tǒng)是有源系統(tǒng),可對遠(yuǎn)端射頻單元(RU)的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié),從而輕松實(shí)現(xiàn)等功率均衡覆蓋,這樣就大大降低了方案設(shè)計(jì)的難度,減少了網(wǎng)絡(luò)整改的工作量。光分布系統(tǒng)采用光纖作為傳輸介質(zhì),光纖比銅纜易于安裝布放,從而可以降低施工難度,利于靈活組網(wǎng),同時(shí)由于擴(kuò)展單元和遠(yuǎn)端單元都采用盒式設(shè)計(jì),具有美化和隱蔽的特點(diǎn),可以進(jìn)入傳統(tǒng)室分系統(tǒng)難以進(jìn)入的樓宇站點(diǎn)。最后,光分布系統(tǒng)是一套可監(jiān)控的分布系統(tǒng),在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下,可快速地定位故障,為維護(hù)提供了便利,也能有效地減少用戶投訴,提升用戶的滿意度。
光分布系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景為覆蓋面積較大的新建物業(yè),如車站、
機(jī)場等。其次是樓宇和人口密集等業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域,如傳統(tǒng)室內(nèi)分布方案難以進(jìn)入的物業(yè):城中村。
。ǘ┮祁l系統(tǒng)(單饋雙流系統(tǒng))
4G 商用之后,大量 2G/3G 的傳統(tǒng)分布系統(tǒng)為了能夠?qū)崿F(xiàn) MIMO 雙通道傳輸,需要進(jìn)行升級改造,如前文所述,傳統(tǒng)的改造手段,無論是新增兩路饋線還是新增一路饋線,都有著這樣那樣的問題,針對這種情況,采用移頻系統(tǒng)可以盡可能減少對原有系統(tǒng)的改造,不增加饋線,同時(shí)最大程度地實(shí)現(xiàn) MIMO 雙通道的高帶寬優(yōu)勢,為了做到在一路饋線里傳輸兩路 LTE 信號,就需要對一路信號進(jìn)行頻率遷移,因此單饋雙流系統(tǒng)又稱為移頻系統(tǒng)。
1.移頻系統(tǒng)的原理 是對一路 LTE 信號進(jìn)行變頻處理,如此,在饋線中傳輸?shù)木陀兴穆沸盘枺?G、3G、LTE1、LTE2(變頻),信號到達(dá)天線端,變頻 LTE2信號被調(diào)解還原到初始頻段,輸出至雙極化天線發(fā)射;該雙極化天線集成變頻功能,為有源雙極化天線。有源天線的取電則由饋電單元來提供。
2.移頻系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)架 LTE 移頻設(shè)備,分為有源合路器單元、遠(yuǎn)程饋電單元和有源天線三個(gè)主要部分。
LTE 移頻設(shè)備有源合路器單元架構(gòu)如下圖
圖 7 LTE 移頻設(shè)備有源合路器單元架構(gòu)圖 LTE 移頻設(shè)備饋電器架構(gòu)如下:
圖 8 LTE 移頻設(shè)備饋電器架構(gòu)圖 LTE 移頻設(shè)備有源天線架構(gòu)如下:
圖 9 LTE 移頻設(shè)備有源天線架構(gòu)圖 移頻系統(tǒng)在原有天饋系統(tǒng)上,僅需新增了兩種設(shè)備:有源合路器和直流饋電單元,有源合路器完成信號合路與變頻,直流饋電單元功能則是通過饋線給有源天線供電;替換了兩種器件:有源天線和過流耦合器,原來的無源天線需要替換成有源雙極化天線,原來的耦合器
因?yàn)闊o法過直流電,需要替換為過流耦合器;耦合器一般都在距離天線 1 米左右的位置,因此可以在替換天線時(shí)順便完成替換,工程上不存在太大的困難。
有源天線可以對還原后的 LTE2 信號和 LTE1 信號進(jìn)行功率和時(shí)延的均衡處理,將功率不平衡度控制在 0.5dB 的范圍內(nèi),從而最大程度地保證了 MIMO 的效果。(三)基于網(wǎng)線傳輸和供電的 Qcell 產(chǎn)品 業(yè)界的設(shè)備制造商,如中興、華為都推出了各自的基于網(wǎng)線傳輸和供電的微型 RRU。下面介紹中興的 Qcell 解決室分覆蓋的創(chuàng)新方案。
1.Qcell 產(chǎn)品構(gòu)架 中興推出一網(wǎng)線支持 2C+2L 的 QCell 設(shè)備,采用 3 級的架構(gòu),BBU出光纖連接 pBridge 設(shè)備,pBridge 然后出網(wǎng)線連接 Qcell(pRRU)設(shè)備。
圖 10 Qcell 產(chǎn)品構(gòu)架圖 2.Qcell 總體方案 和宏站的 RRU 一樣,PB 和 Pico RRU 都通過 BBU 管理,因此 Qcell的網(wǎng)管總體方案可以參考 FDD LTE 單模宏站網(wǎng)管方案,BBU 與 PB 為星型連接,PB 支持鏈型級聯(lián),最大支持 4 級級聯(lián)。BBU 與最后 1 級級
聯(lián)的 PB 間的光纖拉遠(yuǎn)距離最大為 10km。
PB 與 Pico RRU 之間為星型連接,單個(gè) PB 可以連接 8 個(gè) Pico RRU。PB與所帶Pico RRU之間通過CAT-5及以上級別線纜連接,接口為RJ45接口,兩者間距離不能超過 100 米。
圖 11 Qcell 總體方案示意圖 3.Qcell 方案的優(yōu)點(diǎn) (1) Qcell 支持雙 LTE 載波,可以輕松實(shí)現(xiàn)載波聚合,是傳統(tǒng)室分系統(tǒng)的速率的 4 倍。滿足未來業(yè)務(wù)的需求。
(2) 由于采用了星型組網(wǎng)方案以及網(wǎng)線傳輸和供電,比傳統(tǒng)的組網(wǎng)更加靈活 (3)Qcell 的容量是傳統(tǒng)室分的好幾倍,非常適用于容量需求大的場景,如校園網(wǎng)、大型會展中心等 (4)可以針對單個(gè) QCell 進(jìn)行功率調(diào)整和其他參數(shù)調(diào)整,更加具有可優(yōu)化性 (5)可監(jiān)控,針對單個(gè)的 Qcell 網(wǎng)管可以提供準(zhǔn)確的狀態(tài)監(jiān)控 (6)支持 C 網(wǎng)+L 網(wǎng)融合組網(wǎng),單網(wǎng)線支持雙 LTE 載波,減少一倍的擴(kuò)容雙載波的工程量和物業(yè)協(xié)調(diào),提高擴(kuò)容速度和靈活性; 支持CDMA 的載波,對于新建樓宇,無需新建 CDMA 覆蓋,提高部署速度,節(jié)省 CDMA 投資;后續(xù) CDMA 業(yè)務(wù)退服后可以軟件升級到 800M LTE。
4 4 、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
通過本例中對改造傳統(tǒng)室分系統(tǒng)支持 CA 載波聚合時(shí)出現(xiàn)的雙流占比問題進(jìn)行分析,定位問題為兩天線距離較大時(shí),造成重疊覆蓋面小及兩路功率不平衡,并最終導(dǎo)致終端不能調(diào)度雙流。通過對傳統(tǒng)室分的弊端進(jìn)行思考,介紹了 3 種業(yè)內(nèi)創(chuàng)新的解決方案,光分布系統(tǒng)、移頻系統(tǒng)和 QCell 產(chǎn)品方案。隨著用戶需求對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出更高要求,這些創(chuàng)新型的解決方案將會迎合市場的需求,逐步成為室分建設(shè)的優(yōu)選方案。
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