5G时代传统室内覆盖方案迎挑战，融合室分系统应运而生

作者：中国移动通信有限公司研究院 邹司晨 张欣旺 曹景阳 徐飞 丁海煜

据统计，截止到2018年底，全球移动通信SIM卡接入数已有79亿，移动通信的覆盖范围越来越广。

由于室内环境相对封闭，宏基站信号衰减严重，而人们80%的时间都是在室内环境中度过，因此无论是运营商还是设备商都早早提出了应用于室内覆盖的解决方案。

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5G时代，传统室内通信方案力不从心

传统的室内通信方案有两种，无源室内分布天线系统（DAS）和分布式皮基站。

DAS从2G时代就开始服役，通过射频馈线、功分器/耦合器和无源室分天线等无源器件将信源RRU的射频信号拉远到室内各个角落，成本低、可靠性高。但是随着部分室内环境流量需求增长，用户对数据的需求量增大，小区容量面临很大挑战，而DAS解决方案提供的室内覆盖容量有限，面对中高容量需求场景开始显得力不从心。

分布式皮基站主要应用于机场、火车站等大容量需求场景。这种方案支持小区分裂，每个分布式皮基站都可以作为一个独立小区，使整个区域的系统容量成倍提升；在写字楼、宾馆、商超等中等容量需求场景，这些分布式皮基站又可以通过小区合并作为一个小区运行，既保证了覆盖质量，又降低了小区间干扰，如图1所示。

图1  纯分布式皮基站组网方式

传统小区软合并方案多应用于中低容量需求场景，多个分布式皮基站合并为一个小区，大量皮基站的硬件资源和容量资源被浪费，因此，融合室分的概念应运而生。

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融合室分系统提供更优质服务

在中低容量需求的场景下，融合室分方案仅保留少量的分布式皮基站作为信源，硬合并为一个小区，再融合无源室分天线作为扩展室内覆盖面积的手段，如图2所示。

图2  中低容量需求场景方案对比

类似的，在中等容量场景，这些少量的分布式皮基站仍然可以分裂成若干个独立小区，每个小区内部仍然使用无源室分天线扩展覆盖范围，如图3所示。

图3  中等容量需求场景方案对比

融合室分方案意在结合分布式皮基站和传统无源室内分布式天线各自的优点，在保证容量和覆盖的同时尽可能节约资源，降低方案部署成本，为客户提供优质的服务。

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融合室分方案可支持多种连接方式

针对用户对速率的不同要求，融合室分方案可以支持多种连接方式，如图4所示。

图4  融合室分连接方案对比（单流方案、双流方案、四流方案）

在商超内产生的文字社交、网页浏览等低速率需求场景，分布式皮基站可以连接1/2射频馈线，经过4个功分器将信号送给16个单极化无源室分天线来覆盖一片区域，这种连接方式可以为终端用户提供单流速率能力。

在如写字楼内产生的普通视频数据业务等中等速率需求场景，上文连接方案中的4个功分器可以两两合并，每个功分器提供一路通道共同接入同一个双极化无源室分天线，为终端用户提供双流速率能力。

在高速率需求场景中，如场馆展台可能产生的超高清视频数据传输或工厂产生的大规模数据传输等业务，内置功分器的分布式皮基站可以通过四合一集束1/6线缆外接4T4R有源室分天线，为终端用户提供4流速率能力。

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融合室分可提高定位服务精度

随着建筑规模的逐渐扩大，在大型商超、医院、工厂、博物馆等许多室内场景中，定位导航功能越来越重要。

由于GPS信号无法进入室内，目前业界常用Wi-Fi、蓝牙、UWB等技术来实现室内定位服务。

纯分布式皮基站方案可以支持室内定位服务，按25米的典型布放间距来看，定位精度在8米左右，同时由于采用移动网络定位，纯分布式皮基站构成的小区只能服务于一家运营商用户。

融合室分方案则是通过在无源室分天线内部集成蓝牙信标来支持室内定位服务，蓝牙定位频段统一，可以服务所有用户，而且无源室分天线布放间距一般为15米，定位精度可以提高到5米左右，如图5所示。

图5  纯分布式皮基站（左）与融合室分方案（右）定位服务精度对比

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融合室分方案的优势

• 安装便利

许多大型建筑对设备安装和施工都有严格的要求，纯分布式皮基站方案天线集成在皮基站里，必须外置安装在天花板上才能正常工作，同时由于分布式皮基站体积相对较大，故安装更为复杂，安装和美化成本较高。

相对而言，融合室分方案的天线为外拉无源室分天线，核心信源皮基站不需要外置，安装位置更加灵活，需要外置的无源室分天线体积小、形状多样，可大大降低安装和美化成本，如图6所示。

图6  纯分布式皮基站与融合室分设备安装

• 演进能灵活性高

当通信制式更迭或者频谱变更时，基于融合室分方案组成的室内分布系统仅需要更换少量的核心信源设备，其它功分器、室分天线、射频馈线均可以复用，迭代和演进的灵活性更高。

作为对比，纯分布式皮基站构成的室内分布系统在面临类似情况时，由于每个皮基站都是基于同一制式特定频谱定制，全部更换的开销非常大，如图7所示。

图7  纯分布式皮基站与融合室分演进方案对比

• 有利于不同运营商共建共享

由于各家运营商的通信制式和运营频段不尽相同，分布式皮基站一般高度定制化，在面对来自多家运营商的用户请求服务时，基于纯分布式皮基站构成的室内分布系统需要在每个站点都安装多个不同制式的皮基站。

融合室分系统则只需要在信源处安装各家设备，通过宽带功分器和室分天线即可实现不同运营商共建共享的目标，如图8所示。

图8  纯分布式皮基站与融合室分共享能力对比

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总结

融合室分系统将无源室分系统和分布式皮基站相结合，用无源室分天线、功分器等无源器件替换分布式皮基站网络中的大部分皮基站，扩展了室内覆盖范围，同时保留了少量分布式皮基站作为信源，既保证了中低容量需求场景下的覆盖质量和网络容量，又平衡了建设成本和资源分配，同时还通过集成蓝牙信标支持室内精准定位和物联信息采集，是5G时代室内通信的全新解决方案。

作者简介

邹司晨，英国曼彻斯特大学硕士，中国移动研究院技术与方案研究员，主要负责新天线方案、天线测试和室内分布式系统技术研究。

张欣旺，清华大学博士，中国移动研究院技术与方案研究员，主要负责4G/5G室内基站架构研究与产品规划、室内定位技术研究及行业应用。

曹景阳，北京航空航天大学博士，中国移动研究院技术与方案研究员，主要负责基站天线产品规划、射频连接器技术研究。

徐飞，北京邮电大学硕士，中国移动研究院技术与方案研究员，主要负责4G/5G室内覆盖方案研究。

丁海煜，中国移动通信研究院无线与终端技术研究所所长，高级工程师，从事4G（TD-LTE）、物联网（NB-IoT）、5G等移动通信系统相关研究。

编辑：陈颖思

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