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华为“双频4T4R+扇区劈裂”解决方案

2018-12-29 13:39| 发布者: | 查看: 92| 评论: 0

摘要:   通信世界网消息(CWW)针对运营商网络流量激增但频谱与站点资源不足、新建站点成本高等难题,华为推出容量三级跳解决方案,最大化释放站点潜能,通过4T4R构建体验基础网,热点区域采用4T4R+扇区劈裂扩容,话务超 ...

  通信世界网消息(CWW)针对运营商网络流量激增但频谱与站点资源不足、新建站点成本高等难题,华为推出容量三级跳解决方案,最大化释放站点潜能,通过4T4R构建体验基础网,热点区域采用4T4R+扇区劈裂扩容,话务超热点采用Massive MIMO最大化频谱效率。

  何为双频4T4R+扇区劈裂方案

  华为4T4R+扇区劈裂方案采用双频一体化4T4R模块以及扇区劈裂天线组网,在传统的多频、多天线、多扇区扩容解决方案基础之上,通过扇区劈裂、扇区联合调度等技术,使频谱之间、扇区之间协同更高效,为用户提供更高的体验速率,如图1所示。华为劈裂天线专利技术有效降低覆盖交叠区干扰,并通过算法优化提升用户体验。

  图1 双频4T4R+扇区劈裂站点结构

  双频4T4R+扇区劈裂方案提升了频谱资源、频谱效率、小区密度,三管齐下增强网络容量能力,如图2所示,在不增加站址情况下,释放LTE站点容量潜能。

  图2 双频4T4R+扇区劈裂提升网络容量

  方案主要有五大价值:

  1.劈裂天线采用33°窄波束,提升覆盖2~3dB;

  2.小区数翻倍,容量增益50%~70%;

  3.不需要新增站址;

  4.站点改造周期短;

  5.一个双频模块相当于两个单频模块,节省天面及电费,节省整体TCO。

  为何需要双频4T4R+扇区劈裂

  4G流量持续增长的“幸福烦恼”

  基于业务发展和竞争驱动,运营商发放不限量套餐等业务,当前部分网络的热点区域拥塞严重,平均DOU达到10GB。业内预测网络流量年均增长超过50%,2021年4G DOU将达20G。运营商既“幸福”又“烦恼”,传统站点方案已经不能满足容量增长需求,业界普遍关注LTE容量解决方案的下一跳是什么。

  5G技术提前应用,4T4R成倍提升小区容量

  回顾通信发展史,在2G和3G时代,1T2R是整网普遍覆盖的网络基本配置。在4G时代,网络的基本配置提升到了2T2R。现在5G的标准和产业已将4T4R为5G起步配置作为共识。

  多天线技术是5G的关键技术之一,4T4R实现5G技术在4G网络下提前应用,实现小区上下行容量的成倍提升,可显著降低无线网络容量压力,同时为5G演进做好准备。4T4R很好地契合了5G演进对频谱效率3倍提升的要求,是4.5G/5G网络的基础配置。

  4G存量频谱的持续演进,是5G用户体验的关键组成部分

  现网存量频谱的持续演进,是未来5G用户体验的关键组成部分。5G时代的网络竞争力不等于5G新频段竞争力,5G新频谱(>3GHz)频段高、覆盖差、建网成本高,必须依靠LTE存量频谱兜底。5G终端支持多模多频,存量频谱持续演进可为5G用户提供平滑体验。LTE存量频谱多,可通过CA、4x4 MIMO、256QAM等技术实现与5G新频段相当的体验。

  “4R”终端产业链逐渐成熟,网络发展进入快车道

  从产业维度来看,4x4 MIMO成为终端芯片的基础能力,高通、英特尔、海思等主流芯片全面支持。

  预计在2019年下半年,业界将推出5G商用手机,4天线将是5G终端的起步配置。截至目前,已经有30款以上的商用终端直接支持四天线。如华为P20、Mate20 Pro、苹果iPhone XS、三星Note 9/S9和索尼的XZ等,都支持4x4 MIMO。所以,目前支持4T4R整体解决方案的产业链逐渐成熟了,如图3所示。

  图3 4收终端(支持4x4 MIMO)逐步成熟

  4T4R+扇区劈裂方案价值及应用场景

  4T4R通过阵列、分集、空间复用和干扰抑制带来的增益,是提升4G网络容量、体验和面向5G演进的关键技术。

  4T4R增益原理

  多天线系统共有4种增益:阵列增益、分集增益、空间复用增益和干扰抑制增益,如图4所示。

  图4 多天线系统四种增益及其价值

  1.阵列增益

  阵列增益可以通过使用多天线系统来获得。如图5所示,通过天线1和天线2上的信号合并即可获得阵列增益。由于不同天线上的白噪声是不相关的,合并后噪声功率保持不变,而不同天线上的信号是相关的,相干合并后信号能量成倍提高,因此合并能够提高信号的平均SNR,从而提供阵列增益。

  图5 阵列增益示意图

  2.空间分集增益

  空间分集的思想即在MIMO系统中通过在收发双方多根天线上发射相同的数据,保证接收端能够正确收到该数据。

  分集增益可以通过使用多天线系统来获得,获得分集增益的前提是多个空间信号分支必须有一定的独立性。如图6所示,天线1和天线2的上的同一组数据的两路不同信号在不同时刻发生了深衰落,接收端会对比任意时刻接收到的两个信号,取其中更优的一个,降低或去除深衰落的影响,从而获得分集增益。

  图6 分集增益示意图

  3.干扰抑制增益

  采用nTnR系统时,当空间干扰存在一定的有色性时,通过多个天线可以对干扰的有色性进行估计,利用这个信息对干扰进行抑制。干扰抑制可以在发射端进行也可以在接收端进行,当在发射端进行时,是减少自身对邻区的干扰。当在接收端进行时,是抑制自身接收到的干扰。

  4.空间复用增益

  采用nTnR系统时,当信道的衰落存在一定的独立性时,通过预编码技术将相互干扰的空间信道等效为相互相对独立的多个子信道,子信道之间无干扰或干扰较小,通过同时传输多个数据流提升传输速率带来的增益。每个子信道都对应一个容量,因此MIMO信道的极限容量能够随着发射接收天线数线性增加。针对一个链路系统,子信道的个数取决于信道的相关性以及发送天线和接收天线中最小的天线个数。

  双频4T4R+扇区劈裂方案主要应用场景

  双频4T4R+扇区劈裂方案在有限的站址资源和频谱资源基础上最大限度挖掘LTE站点容量潜力,在容量增强、体验提升、站点简化各场景下可广泛部署,如图7所示。

  1.满足MBB容量演进

  预计国内主要城市热点城区70%以上小区达到2载波需求,容量方案设计一步到位,解决未来1~2年容量需求,避免二次上站,降低整体改造成本。

  l 体验保障区域:1.8GHz单频扩容场景,采用1.8GHz/2.1GHz双频4T4R模块替换现网1.8GHz单频2T2R或2T4R模块,容量由单载波提升至2.4载波;

  l 热点区域:部署1.8GHz/2.1GHz双频4T4R模块,并按照容量预测需求增加4端口或8端口劈裂天线。1个双频4T4R模块结合4端口天线可劈裂成6个2T2R小区,容量提升至3.2载波;2个双频4T4R模块结合8端口天线可劈裂成6个4T4R小区,容量提升至3.8载波;

  l 超热点区域:具备容量仍有需求场景,按需增加杆站或微站分裂小区,滴灌吸收话务。

  图7 双频4T4R+扇区劈裂应用场景

  2.构建4.5G和5G的体验基础网,提升用户体验

  4T4R相比2T2R,在存量2R&TM4为主的终端场景,4T4R可提升边缘用户体验速率至1.6倍。在未来4R为主的终端场景,4T4R可提升频谱效率至1.9倍。

  4T4R结合多载波、256QAM可提升峰值速率接近Gbit/s,打造体验基础网。未来5G时代,eLTE下,5G手机结合4T4R,可使能Gbit/s用户体验,避免初期5G覆盖区域外,4G/5G切换体验落差过大,如图8所示。

  图8 4T4R使能LTE Gbit/s体验

  3.双频4T4R共建,简化天面改造

  华为单个4T4R双频一体化模块同时支持1.8GHz 4T4R和2.1GHz 4T4R,相比传统双拼模式,由改造前4台RRU减少到改造后的1台RRU,显著节省天面空间,节约铁塔租金和电费,如图9所示。

  图9 双频4T4R简化天面,节省投资

  4T4R+扇区劈裂方案应用情况

  德国DT、英国EE、韩国LGU+、泰国TRUE、墨西哥AM、澳大利亚Vodafone、马来西亚Celcom、秘鲁Entel等全球100多张LTE网络验证部署4T4R,推进网络演进,提升4G竞争力。

  国内,三大运营商已将4R终端写入终端白皮书,并在多个省份完成试点验证。试点结果显示,多扇区方案部署后,单小区系统容量可提升50%~70%,用户体验速率提升60%以上,实现了用户体验和流量释放双提升。截至目前,4T4R已在北京、重庆、陕西、江苏、广西、河北、四川、湖北和安徽等20多个省份完成效果验证并开展广泛部署。

  总之,“用户体验,唯快不破”,流量压力不断促进终端与网络的进化。随着4T4R网络部署的快速普及、芯片、终端产业链的不断成熟,4T4R+多天线技术的价值也将逐渐突出。华为将持续技术创新,快速响应市场发展需要,助力运营商打造更高容量、更好体验的优质网络。



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