有源小基站成為5G熱寵 5G由于其高工作頻段、大傳輸帶寬的特點(diǎn),,帶來(lái)了無(wú)線流量的快速增長(zhǎng),,也給運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行5G部署帶來(lái)了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)無(wú)源室分系統(tǒng)的工作頻段在800MHz-2.7GHz,,在5G高頻段下(例如3.5GHz)不能針對(duì)其進(jìn)行平滑升級(jí),,同時(shí)室外覆蓋室內(nèi)也因?yàn)轭l段問題而遇到瓶頸。由此,,尤其是對(duì)于3.5GHz頻段而言,,需要構(gòu)建基于小基站的有源室分系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋,在滿足室內(nèi)的高速上網(wǎng)需求的同時(shí)為未來(lái)升級(jí)提供可能,,而大量部署5G有源小基站將明顯提升網(wǎng)絡(luò)部署成本,,成為運(yùn)營(yíng)商需要面對(duì)的重要問題。 對(duì)于有源室分小基站,,其架構(gòu)通常為分布式的BBU 交換機(jī) RRU三級(jí)架構(gòu),,按部署場(chǎng)景,可以將BBU部署于建筑物中心機(jī)房,,交換設(shè)備置于各層弱電井,遠(yuǎn)端單元負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)用戶覆蓋,。在BBU側(cè)可以通過小區(qū)合并和分裂為動(dòng)態(tài)滿足不同的場(chǎng)景容量需求,。另一方面基于有源小基站有利于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、故障監(jiān)控等無(wú)源室分無(wú)法處理的新功能,。 目前以華為L(zhǎng)ampsite,、中興Qcell、愛立信Dot為代表的有源室分系統(tǒng)成為5G室內(nèi)主流方案,。
4T4R為什么成為3.5GHz標(biāo)配,? 一直以來(lái),在5G室內(nèi)小基站產(chǎn)業(yè)鏈里有個(gè)基本共識(shí),,對(duì)于3.5GHz,,4T4R是RRU多天線的標(biāo)配。首先,,受限于安裝空間,,室內(nèi) 5G 網(wǎng)絡(luò)無(wú)法安裝體積較大的 Massive MIMO(64T64R)天線,, 只能選擇體積較小的 MIMO 天線;而從覆蓋角度看,,3.5GHz的4T4R可以達(dá)到與1.8GHz的LTE同覆蓋,;從系統(tǒng)容量角度看,4T4R可以使系統(tǒng)容量最大化,;而且因?yàn)?G終端為2T4R,,4T4R的小基站也與其能力相匹配。 下圖為截自華為公司的室內(nèi)5G網(wǎng)絡(luò)白皮書的小區(qū)邊緣速率,,結(jié)果能夠佐證4T4R的有效性,。其使用了3GPP38.900協(xié)議定義的室內(nèi)非視距場(chǎng)景傳播模型,考慮一堵室內(nèi)建筑物墻體損耗,、頭端發(fā)射功率與4G相近:
當(dāng)射頻頭端選擇2T2R時(shí),,若考慮頭端發(fā)射功率為250mW,其覆蓋和容量都會(huì)較4T4R有所降低,,但我們?nèi)绻M(jìn)一步分析,,其指標(biāo)的降低并非沒有應(yīng)用場(chǎng)景。首先,,從容量上來(lái)說(shuō),,可以將室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景分為熱點(diǎn)高容量以及較低容量場(chǎng)景,對(duì)于人流密度較大的交通樞紐,、大型酒店可以定義為熱點(diǎn)高容量場(chǎng)景,,需要高吞吐的網(wǎng)絡(luò)解決方案進(jìn)行覆蓋,而對(duì)于較低容量需求的室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景,,2T2R也是有應(yīng)用空間的,,同時(shí)結(jié)合有源小基站的小區(qū)分裂能力,可以通過較4T4R更高的小區(qū)分裂數(shù)達(dá)到相同的系統(tǒng)總體峰值速率,。
從覆蓋的角度,,2T2R的鏈路預(yù)算結(jié)果中可以看到,室內(nèi)覆蓋的瓶頸在于下行數(shù)據(jù)信道,,如下表所示,。那么,如果提升小基站發(fā)射功率,,是可以達(dá)到上下行均衡的目的,,從而提升覆蓋的。
2T2R 500mW的創(chuàng)新性探索 每通道250mW(24dBm)是目前業(yè)界對(duì)小基站發(fā)射功率的共識(shí),,也是3GPP對(duì)室內(nèi)站的功率要求,,但究其來(lái)源無(wú)外乎是室內(nèi)發(fā)射功率對(duì)人體的輻射環(huán)評(píng)影響,如果我們已論證4T4R 250mW沒有環(huán)評(píng)問題,,那么總功率一致的2T2R 500mW也不存在這方面的瓶頸,。 接下來(lái)看當(dāng)發(fā)射功率提升3dB,,鏈路預(yù)算上又發(fā)生了什么變化?此時(shí)上下行可以實(shí)現(xiàn)同覆蓋,!
意義在哪里,? 那么,為什么要將一個(gè)低配的2T2R提出來(lái)還要做產(chǎn)業(yè)界目前沒有的設(shè)備創(chuàng)新呢,?主要在于成本,!5G時(shí)代每頭端覆蓋范圍小,需要部署大量RRU,,所以RRU的成本會(huì)變得很敏感,。 從目前RRU設(shè)計(jì)架構(gòu)來(lái)講,由4T4R降配至2T2R(考慮500mW高功率),,經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)整體成本或可下降30%左右,。首先,因處理計(jì)算量增大,,由2T2R到4T4R將影響FPGA的選型,,成本預(yù)估將下降20%-30%;其次,,在收發(fā)信機(jī)芯片方面,,4T4R需要兩片ADI雙通道芯片或一片ADI 4通道芯片,成本將差至少20%,;RF部分,,4T4R將較2T2R成本翻倍;最后是外圍電路/結(jié)構(gòu)/生產(chǎn)方面,,也會(huì)有少許成本降低,。當(dāng)然以上數(shù)值預(yù)估都是基于芯片非批量采購(gòu)的基礎(chǔ)上的,批量采購(gòu)的數(shù)字會(huì)有所不同,。 另外,,從前傳帶寬來(lái)看,2T2R較4T4R降低一半容量需求,,例如4T4R 100MHz采用Option8切分方式時(shí)前傳速率約18Gbps,,采用1/2壓縮,,對(duì)于10G的POE供電來(lái)說(shuō)已基本到上限了,。 難度在哪里? 那么對(duì)于業(yè)界已經(jīng)有的設(shè)備形態(tài),,例如2T2R 250mW,,能否快速實(shí)現(xiàn)500mW呢?這就涉及幾方面的問題: 首先,,2T2R 250mW在不采用DPD的情況下也可以工作,,但當(dāng)功率推到500mW時(shí)就要求DPD算法達(dá)到一定精度了,; 其次,在設(shè)備初始設(shè)計(jì)時(shí),,需要預(yù)留功率提升空間,,這里不止包括對(duì)PA和濾波器需要更換,對(duì)于系統(tǒng)的電源規(guī)劃設(shè)計(jì)和熱分布設(shè)計(jì)也有變化,,所以會(huì)存在在既定設(shè)計(jì)上不能直接提升功率的問題,。 最后一句 任何的創(chuàng)新嘗試都會(huì)經(jīng)過設(shè)備開發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證等迭代環(huán)節(jié)才能趨于穩(wěn)定,,對(duì)于2T2R 500mW,,需要對(duì)其進(jìn)行完整的射頻測(cè)試及覆蓋性能測(cè)試,來(lái)看是否真正能在產(chǎn)業(yè)界推廣,,讓我們拭目以待,。 |
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