探究室分改造提升双流占比

发布时间:2020-10-24 来源: 心得体会 点击:

 探究室分改造提升双流占比

  【摘

 要】

 近期规模室分建设取得成效,但如何改造传统室分系统,利用 MIMO 技术和载波聚合技术发挥 4G 网络的技术优势,提升用户感知成为室内分布建设探讨的焦点话题。本文在对传统室分系统改造双通道无法实现双流问题的分析基础上,提出了传统室内分布系统改造新方案和 Qcell 载波聚合室分建设新方案。

 【 关键字】双流

 光分布系统 移频系统 Qcell 载波聚合

 1 1 、 问题描述

  在清流路电信营业厅进行 CA 载波聚合测试时,部分站点速率异常,使用 CA 终端在 15M+20M 的情况下测速 100Mbps 左右。该营业厅的 CA载波聚合是在原有的一套传统室分系统基础上新增一套传统室分系统,从而实现双通道,并且耦合 1.8G 和 2.1G 两套 RRU 信号,从而实现 CA 载波聚合。为了寻找原因,现场使用非 CA 终端(MF831)对 1.8G与 2.1G 分别锁频进行测试。测试发现,问题点电平较好在-80dBm 左右,使用 TM3 模式,但调度的 RI 为 1。现场无线环境较好,所以初步怀疑是因为室分系统问题。经确认,该室分由单通道新增一路改造成双通道,而且新旧通道的天线距离在 3 米多,功率严重不平衡且重叠覆盖区域小,所以才导致 RI 为 1。

  图 1 前台测试信号截图 传统室分改造成双通道,需要在原有的室分系统上增加一套室分室分系统,从而达到从 RRU 耦合 2 路信号。传统室分改造成双通道组网图如下:

 图 2 传统室分改造成双通道组网图

 营业厅天花板使用石膏板装修,为了不影响美观,天线位于天花板里面。在原有的一套室分系统基础上,新增一套同样的室分系统,两天线安装位置示意图:

 图 3 天线安装位置和测试单流区域示意图

  2 2 、原因分析

 一、双流比、RI 和 CQI 介绍

 双流比是指UE在双流传输状态下消耗的流量与UE消耗的总流量(包括单流和双流)的比例。这里的流指的是数据流,数据传输的一种形式,而“单”“双”是指有多少路数据在同时传输。在 LTE 中,数据传输有普通天线传输,分集传输和 MIMO 空间复用。

 A. 普通的单天线传输,数据流只有一路,所以是单流; B. 分集传输,虽然有多路数据在传输,但两路数据流传输的顺序不同,内容相同,所以对用户来讲,还是单流,只是提高了数据传输的有效性; C. MIMO 空间复用利用多个天线,同时传输不同的内容,对于用

 户来说,相当一次有多路数据流,即称为双流。

 只有利用了 MIMO 空间复用技术,单个用户才能有 2 路或多路数据流。

 RI(Rank Indicator),秩指示,用来指示 PDCSH 的有效的数据层数。通知eNodeB UE目前支持的CW (code word码字)数,RI=1,1CW;RI>1,2CW。秩是一个客观存在的东西,即信道矩阵 EBB 分解后特征值不为0 的特征向量的个数,终端会将测得的 RI 上报给 eNodeB, eNodeB用 RI 作为选择 layer 数即流数的一个参考。在 TM3 模式下,可根据RI 的数值判断 UE 的单双流状态。若 RI=1,UE 处于单流的传输状态;若 RI=2,UE 处于双流的传输状态。

 CQI(Channel Quality Indicator),信道质量指示;CQI 用来反映下行 PDSCH 的信道质量。用 0-15 来表示质量最差,15 表示信道质量最好。UE 在 PUCCH/PUSCH 上发送 CQI 给 eNodeB,eNodeB 得到这个CQI 值后判断当前的 PDSCH 无线信道条件从而调度 PDSCH;LTE 下行中的 AMC(自适应编码调制)就是依据 CQI。

 单双流是否启动,是由终端上报的 CQI 决定的,而终端上报的 CQI又由SINR指值决定,所以优化单双流最关键的是进行SINR值的优化。

 二、启动双流的条件 从上的分析,总结达到双流的条件如下:

 A. 新旧两路天馈系统的天线具备合理的天线隔离度(1,隔离度太小,无法得到差异较大的 2 条 path,使得双流秩矩阵可以良好的解出来,这会导致无法起双流 2,隔离度太大,因为两天线覆盖区域不同,重叠覆盖区域很小或功率不平衡,也无法启双流。3,通常工程上隔离度在 0.5m-1.5m 之间)

 B. 2 个天线之间功率差值不能太大, 否则也会退出双流。

 C. 无线环境很好,如果 SINR 值很差,用户上报的 CQI 很差,也难以启双流。

 本例中不能启双流的原因为,新旧两路天馈系统的天线不具备隔离度要求,隔离度太大(3m),需要减小隔离度。

 3 3 、解决措施

 把新旧两路的天线位置靠近到 1 米左右,复测已经恢复稳定 RI=2。

 整改后单载波测试图:

 图 4 整改后单载波测试图

 一、传统室分系统的问题 首先,传统室分系统使用铜缆作为信号传输介质,铜缆路损大,

 加上器件插损,制约了传统室内分布系统信号的传输范围,即覆盖范围非常有限,信号源(RRU)的利用率低。

 其次,传统室内分布系统为无源系统,对于天线口输出功率的控制完全依赖于理论计算和设计,但在实际工程执行中,设计的输出功率和实际输出功率往往存在偏差,甚至是较大的偏差,导致覆盖无法达不到预期效果;同时,室分系统的整改工程量巨大,造成工程维护成本的抬升。

 第三,传统室内分布系统在实现 MIMO 双通道传输上工程施工复杂,这个问题在旧站点改造中尤显突出。传统方案实现 MIMO2*2 传输一般而言有两种方式:一种方式是在原有分布系统上叠加一套单独的 4G分布系统,需要新铺设两路馈线,显然这样的方案资源利用率低,重复建设;另一种方式是新铺设一路馈线,利旧原有系统的一路馈线来实现双通道,但是新旧两路馈线难以达到双路的功率和时延平衡。

 下图展示新增一路传统室分系统的设计方案:

 图 5 新增一路传统室分系统的设计方案 从中就不难看出,无论是新建一路还是新建两路馈线,都意味着繁重的工程量,存在物业协调的困难。同时LTE双通道功率差大于5dB时严重影响用户高速数据业务体验,方案设计时需考虑链路平衡 。

 二、系列创新化解难题

 (一)光分布系统(MIOS:Multi-Network Integration Optic Distribution)全称:多网融合微功率光纤分布系统。

 图 6 光分布系统架构图 从上面的架构图可以看出其具有三个主要特征:一是采用光纤(光电复合缆)作为传输介质,替代了传统的铜缆;二是对各种制式的信源一体化综合接入;三是天线口微功率均衡输出,而实现这一点则必须采用有源天线,因此,光分布系统亦可称为有源光分布系统。

 相较于传统的铜缆无源系统,光分布系统有很多突出的优势。在铜缆系统中,受限于线路损耗,信源到天线的极限距离不超过 200 米,而光分布系统的理论传输距离可以达到 5 千米,大大超过传统以铜缆为传输介质的分布系统。铜缆系统的各个天线口基本无法做到等功率输出,容易造成过覆盖或弱覆盖,影响覆盖效果,而光分布系统是有源系统,可对远端射频单元(RU)的输出功率进行调节,从而轻松实现等功率均衡覆盖,这样就大大降低了方案设计的难度,减少了网络整改的工作量。光分布系统采用光纤作为传输介质,光纤比铜缆易于安装布放,从而可以降低施工难度,利于灵活组网,同时由于扩展单元和远端单元都采用盒式设计,具有美化和隐蔽的特点,可以进入传统室分系统难以进入的楼宇站点。最后,光分布系统是一套可监控的分布系统,在设备出现故障的情况下,可快速地定位故障,为维护提供了便利,也能有效地减少用户投诉,提升用户的满意度。

 光分布系统的主要应用场景为覆盖面积较大的新建物业,如车站、

 机场等。其次是楼宇和人口密集等业务热点区域,如传统室内分布方案难以进入的物业:城中村。

 (二)移频系统(单馈双流系统)

 4G 商用之后,大量 2G/3G 的传统分布系统为了能够实现 MIMO 双通道传输,需要进行升级改造,如前文所述,传统的改造手段,无论是新增两路馈线还是新增一路馈线,都有着这样那样的问题,针对这种情况,采用移频系统可以尽可能减少对原有系统的改造,不增加馈线,同时最大程度地实现 MIMO 双通道的高带宽优势,为了做到在一路馈线里传输两路 LTE 信号,就需要对一路信号进行频率迁移,因此单馈双流系统又称为移频系统。

 1.移频系统的原理 是对一路 LTE 信号进行变频处理,如此,在馈线中传输的就有四路信号:2G、3G、LTE1、LTE2(变频),信号到达天线端,变频 LTE2信号被调解还原到初始频段,输出至双极化天线发射;该双极化天线集成变频功能,为有源双极化天线。有源天线的取电则由馈电单元来提供。

 2.移频系统的设备构架 LTE 移频设备,分为有源合路器单元、远程馈电单元和有源天线三个主要部分。

 LTE 移频设备有源合路器单元架构如下图

  图 7 LTE 移频设备有源合路器单元架构图 LTE 移频设备馈电器架构如下:

 图 8 LTE 移频设备馈电器架构图 LTE 移频设备有源天线架构如下:

  图 9 LTE 移频设备有源天线架构图 移频系统在原有天馈系统上,仅需新增了两种设备:有源合路器和直流馈电单元,有源合路器完成信号合路与变频,直流馈电单元功能则是通过馈线给有源天线供电;替换了两种器件:有源天线和过流耦合器,原来的无源天线需要替换成有源双极化天线,原来的耦合器

 因为无法过直流电,需要替换为过流耦合器;耦合器一般都在距离天线 1 米左右的位置,因此可以在替换天线时顺便完成替换,工程上不存在太大的困难。

 有源天线可以对还原后的 LTE2 信号和 LTE1 信号进行功率和时延的均衡处理,将功率不平衡度控制在 0.5dB 的范围内,从而最大程度地保证了 MIMO 的效果。(三)基于网线传输和供电的 Qcell 产品 业界的设备制造商,如中兴、华为都推出了各自的基于网线传输和供电的微型 RRU。下面介绍中兴的 Qcell 解决室分覆盖的创新方案。

 1.Qcell 产品构架 中兴推出一网线支持 2C+2L 的 QCell 设备,采用 3 级的架构,BBU出光纤连接 pBridge 设备,pBridge 然后出网线连接 Qcell(pRRU)设备。

 图 10 Qcell 产品构架图 2.Qcell 总体方案 和宏站的 RRU 一样,PB 和 Pico RRU 都通过 BBU 管理,因此 Qcell的网管总体方案可以参考 FDD LTE 单模宏站网管方案,BBU 与 PB 为星型连接,PB 支持链型级联,最大支持 4 级级联。BBU 与最后 1 级级

 联的 PB 间的光纤拉远距离最大为 10km。

 PB 与 Pico RRU 之间为星型连接,单个 PB 可以连接 8 个 Pico RRU。PB与所带Pico RRU之间通过CAT-5及以上级别线缆连接,接口为RJ45接口,两者间距离不能超过 100 米。

 图 11 Qcell 总体方案示意图 3.Qcell 方案的优点 (1) Qcell 支持双 LTE 载波,可以轻松实现载波聚合,是传统室分系统的速率的 4 倍。满足未来业务的需求。

 (2) 由于采用了星型组网方案以及网线传输和供电,比传统的组网更加灵活 (3)Qcell 的容量是传统室分的好几倍,非常适用于容量需求大的场景,如校园网、大型会展中心等 (4)可以针对单个 QCell 进行功率调整和其他参数调整,更加具有可优化性 (5)可监控,针对单个的 Qcell 网管可以提供准确的状态监控 (6)支持 C 网+L 网融合组网,单网线支持双 LTE 载波,减少一倍的扩容双载波的工程量和物业协调,提高扩容速度和灵活性; 支持CDMA 的载波,对于新建楼宇,无需新建 CDMA 覆盖,提高部署速度,节省 CDMA 投资;后续 CDMA 业务退服后可以软件升级到 800M LTE。

  4 4 、经验总结

 通过本例中对改造传统室分系统支持 CA 载波聚合时出现的双流占比问题进行分析,定位问题为两天线距离较大时,造成重叠覆盖面小及两路功率不平衡,并最终导致终端不能调度双流。通过对传统室分的弊端进行思考,介绍了 3 种业内创新的解决方案,光分布系统、移频系统和 QCell 产品方案。随着用户需求对网络建设提出更高要求,这些创新型的解决方案将会迎合市场的需求,逐步成为室分建设的优选方案。

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