基于Massive MIMO的5G高業(yè)務(wù)量場景組網(wǎng)方案

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)NetworkConstruction基于MassiveMIMO的5G高業(yè)務(wù)量場景組網(wǎng)方案基于MassiveMIMO的5G高業(yè)務(wù)量場景組網(wǎng)方案NetworkingSolutionfor5GHighTrafficScenarioBasedonMassiveMIMOWangJin，TongZhenli，ZhengNian（ChinaUnicomChongqingBranch，Chongqing401121，China）針對5G用戶量大、流量密度大等高密重載特殊場景，引入分布式MassiveMI-MO技術(shù)，給出典型場景的速率和容量提升方案，并對方案進(jìn)行了驗證。最后總結(jié)了典型場景的組網(wǎng)應(yīng)用建議，對提升5G用戶感知，促進(jìn)5G市場發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞：Keywords：0前言隨著5G業(yè)務(wù)的發(fā)展，用戶數(shù)龐大、流量快速增長且單位面積終端連接密度高的高鐵站、機場、大型場館等特殊場景，對上行、下行的業(yè)務(wù)速率和容量要求極高。5G網(wǎng)絡(luò)在這些場景的信道差異大、多徑復(fù)雜，多徑深衰嚴(yán)重，很難滿足5G網(wǎng)絡(luò)256QAM和零誤碼要求。同時，在鄰區(qū)干擾場景下，5G業(yè)務(wù)信道信噪比急劇下降（無CRS干擾優(yōu)勢消失5G高Rank/高調(diào)制優(yōu)勢難以發(fā)揮，導(dǎo)致5G速率下降嚴(yán)重，如何滿足這些高密重載場景的5G業(yè)務(wù)需求，成為當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究的熱點。收稿日期：2023-11-291技術(shù)方案分布式MassiveMIMO技術(shù)把多個連續(xù)覆蓋的4T4R射頻合路組合并為一個包含N個分布式4T4R天線的MassiveMIMO小區(qū)，小區(qū)通過射頻合路組的交疊區(qū)，多個分布式4T4R天線同時為UE服務(wù)，變干擾信號為有用信號，徹底解決各個射頻合路組間的干擾問題，實現(xiàn)用戶一致性體驗，獲得更多天線的聯(lián)合加權(quán)增益，采用高階調(diào)制的比例增加，從而提升UE上下行平均吞吐率。同時把相同光纖/不同光纖上的射頻合通過pRRU互相收發(fā)進(jìn)行互異性校正，實現(xiàn)聯(lián)合波束402024/01/DTPT基于MassiveMIMO的5G高業(yè)務(wù)量場景組網(wǎng)方案網(wǎng)絡(luò)建設(shè)NetworkConstruction建立在同一個物理小區(qū)，不同TRP僅代表不同的射頻合路組。TRP間移動無切換，且單個分布式MassiveTRP，主TRP主要用于配置TRP級參數(shù)配置。RHUBpRRU4T4R4T4R4T4R4T4R4T4R4T4R4T4R4T4R用戶在不同TRP通過MU-MIMO技術(shù)，提升小區(qū)容量用戶在多TRP的交疊區(qū)域通過多個分布式天線聯(lián)合Beamforming提升單用戶體驗圖1分布式MassiveMIMO技術(shù)原理1.2關(guān)鍵技術(shù)分析分布式MassiveMIMO有如下兩大關(guān)鍵技術(shù)（見圖小區(qū)小區(qū)1干擾小區(qū)2分布式Massive圖2分布式MassiveMIMO關(guān)鍵技術(shù)示意成分布式多天線，使能多pRRU，實現(xiàn)聯(lián)合Beamform?ing，聯(lián)合Beamforming技術(shù)可以在抑制干擾的同時保持SINR不惡化，將原小區(qū)邊緣干擾變?yōu)樵鲆?。b）多用戶資源復(fù)用（MU-MIMO多個分布式的4T4RpRRU聯(lián)合Beamforming，在交疊區(qū)域有效天線增加后，更容易選擇出4個性能更好的空間傳輸4流，保證更高的用戶速率和更好的用戶體驗。每個pRRU形成一個4T4R的波束，通過空間隔離實現(xiàn)多波束空分復(fù)用。pRRU間形成正交的傳輸端口，實現(xiàn)空分復(fù)用，通過上下行用戶配對，提升小區(qū)上下行容量。2組網(wǎng)方案規(guī)劃分布式MassiveMIMO典型組網(wǎng)部署方案有2種：速率提升方案和容量提升方案，它們分別面向不同場2.1速率提升方案為了提升速率，可通過將相同TRP下的pRRU覆蓋區(qū)間隔部署，增大各TRP間交疊區(qū)占比，提升單用戶聯(lián)合Beamforming增益；多TRP下pRRU聯(lián)合波束賦型，提升交疊區(qū)用戶體驗速率和單用戶拉網(wǎng)速率，典型組網(wǎng)建議如圖3所示。方案1：RHUB間pRRU連線關(guān)系不交叉部署，后續(xù)無需改動拓?fù)溥B接，支持平滑擴容演進(jìn)至容量提升的pRRU覆蓋區(qū)交錯，單用戶聯(lián)合Beamforming拉網(wǎng)速率增益略小。方案2：同一條CPRI鏈下RHUB間pRRU連線關(guān)系交叉部署，較多個TRP下的pRRU覆蓋區(qū)交錯較為徹底，單用戶聯(lián)合Beamforming拉網(wǎng)速率增益相對更需同時改動拓?fù)溥B接。2.2容量提升方案相同TRP的pRRU覆蓋區(qū)連續(xù)部署，減少TRP間RHUBTRP-6TRP-5TRP-6TRP-3TRP-4TRP-3TRP-4TRP-7pRRU圖例：分布式MassiveTRP-8TRP-7TRP-8分布式MassiveTRP-1TRP-2TRP-1TRP-2TRP-5TRP-1TRP-2TRP-5TRP-6TRP-1TRP-2TRP-5TRP-6TRP-3TRP-4TRP-7TRP-8TRP-3TRP-4TRP-7TRP-8分布式Massive分布式Massive注：圖中pRRU均為4T4R注：圖中pRRU均為4T4R（a）方案1（b）方案2圖3速率提升組網(wǎng)方案41郵電設(shè)計技術(shù)/2024/0141網(wǎng)絡(luò)建設(shè)NetworkConstruction基于MassiveMIMO的5G高業(yè)務(wù)量場景組網(wǎng)方案交疊區(qū)占比；不同TRP內(nèi)（非交疊區(qū)，空間隔離度大）的多個用戶間通過MU-MIMO技術(shù)復(fù)用相同的時頻資源，大幅提升小區(qū)容量。對于高密重載區(qū)域，推薦采用容量提升方案進(jìn)行組網(wǎng)規(guī)劃，獲得多用戶MU-MIMO容量增益，其典型解決方案如圖4所示。方案1：在滿足容量需求前提下，考慮控制干擾，MIMOTRPMIMO小區(qū)TRP-1TRP-2TRP-3TRP-4TRP-5TRP-6TRP-7TRP-8TRP-1TRP-2TRP-3TRP-4TRP-5TRP-6TRP-7TRP-8注：圖中pRRU均為4T4RMIMOTRPMIMO小區(qū)TRP-1TRP-2TRP-5TRP-6TRP-9TRP-10TRP-13TRP-15TRP-3TRP-4TRP-7TRP-8TRP-11TRP-12TRP-14TRP-16注：圖中pRRU均為4T4R（b）方案2圖4容量提升組網(wǎng)方案合并分布式MassiveMIMO小區(qū)，1個TRP內(nèi)有2個及以上的pRRU，相同TRP的pRRU覆蓋區(qū)連續(xù)部署，減少TRP間交疊區(qū)占比；不同TRP內(nèi)（非交疊區(qū)，空間隔離度大）的多個用戶間通過MU-MIMO技術(shù)復(fù)用相同的時頻資源，大幅提升小區(qū)容量。方案2：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高時，需小區(qū)劈裂擴容，單個分布式MassiveMIMO小區(qū)內(nèi)pRRU數(shù)減少到4~8個，相應(yīng)TRP數(shù)也減少到4~8個，每個TRP內(nèi)pRRU減少到1個；不同TRP內(nèi)（非交疊區(qū)，空間隔離度大）的多個用戶間通過MU-MIMO技術(shù)復(fù)用相同的時頻資源，大幅提升小區(qū)容量。3技術(shù)方案驗證3.1場景介紹某火車站占地面積為93.33萬m2，其北廣場建筑總面積為25.55萬m2，站房面積為11萬m2，地面廣場面積為11.9萬m2；南廣場站房面積為個站臺、29條股道，可同時容納25000人候車，屬于典型的高密重載場景，對速率和容量都有極大需求。3.2試點方案該火車站南廣場候車廳涉及1臺BBU、8臺HUB和49個pRRU，設(shè)計1個分布式MIMO小區(qū)（8個TRP小區(qū)pRRU分布如圖5所示。該車站北廣場候車廳涉及1臺BBU、12臺HUB和66個pRRU，設(shè)計1個分布式MIMO小區(qū)（8個TRP小區(qū)pRRU分布如圖6所示。3.3驗證結(jié)果按照3.2節(jié)的方案在該火車站進(jìn)行部署，取開通新增HUB3，帶6臺pRRU新增HUB4，帶4臺pRRU新增HUB5，帶5臺pRRU安裝于南廣場商業(yè)層弱電間新增HUB6，帶6臺pRRU新增HUB7，帶4臺pRRU新增HUB8，帶4臺pRRU安裝于南廣場商業(yè)層弱電間13站臺候車大廳42圖5南廣場候車大廳分布方案2024/01/DTPT基于MassiveMIMO的5G高業(yè)務(wù)量場景組網(wǎng)方案網(wǎng)絡(luò)建設(shè)NetworkConstruction原HUB1，帶6臺pRRU，光電復(fù)合纜260m原HUB2，帶8臺pRRU，光電復(fù)合纜470m原HUB3，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜940m原HUB8，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜940m原HUB4，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜750m原HUB9，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜750m原HUB5，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜570m原HUB10，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜570m原HUB6，帶6臺pRRU，光電復(fù)合纜930m原HUB11，帶6臺pRRU，光電復(fù)合纜930m原HUB7，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜980m原HUB12，帶5臺pRRU，光電復(fù)合纜980m圖6北廣場候車大廳分布方案前后兩周指標(biāo)進(jìn)行對比，速率和容量等主要指標(biāo)都得表1效果對比效果對比天）5G用戶吸納數(shù)/用戶平均感知5G分流比/%開通前7225開通后57增加幅度89.10%126.38%102.59%88%4適用場景分布式MassiveMIMO適用的典型場景主要包括點是單位面積用戶流量密度超大，容量訴求高，主要分公眾用戶場景和行業(yè)用戶場景。4.1公眾用戶場景典型公眾用戶場景如機場、火車站、大型場鐵、大型商超等，其特點是人流密度大，頻繁出現(xiàn)業(yè)務(wù)高峰。此類場景單小區(qū)容量不足，多小區(qū)干擾嚴(yán)重；該類場景多為品牌、口碑場景，如果長期不能夠得到4.2行業(yè)用戶場景下行容量、數(shù)據(jù)速率等有強烈需求。包括圖像傳送、機器視覺檢測等應(yīng)用，上行容量需求為500Mbit/s~2出巨大挑戰(zhàn)。不論是公眾用戶場景還是行業(yè)用戶場景，針對場景特點采取不同組網(wǎng)方案，引入基于分布式MassiveMIMO技術(shù)方案都能夠很好地滿足這些典型場景的業(yè)