5G各类场景的天线解决方案( 二 ) 随着5G试验网络开展

传统的无源天线分布系统很难实现MIMO ，于是集成了传统RRU+天线的新型数字化室分在5G时代将会得到广泛应用。室内覆盖具有天线功率小、天线体积小、覆盖距离小，信号分布均匀和容量灵活调整等需求，数字化室分系统能够较好地满足5G室内覆盖的需求，但数字化室分系统天线仍是以全向天线为主以达到一定空间的全面覆盖，因此会损失波束赋形的特性，并且体积和功耗也受到限制，天线通道数目前只能做到4～6个TR 。
以华为的5G数字化室分为例，其组成示意图见图10
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图10数字化室分示意图
RHUB为射频远端CPRI数据汇聚单元，其主要功能包括：

RHUB配合BBU、DCU以及pRRU使用，用于支持室内覆盖。
接收BBU/DCU发送的下行数据转发给各pRRU ，并将多个pRRU的上行数据转发给BBU/DCU 。
内置DC供电电路，向pRRU供电。
d支持通过光纤链接pRRU组网方式。

pRRU为射频拉远单元，实现射频信号处理功能，其主要功能包括：

将基带信号调制到发射频段，经滤波放大后，通过天线发射。
从天线接收射频信号，经滤波放大后，将射频信号下变频，经模数转换为数字信号后发送给BBU进行处理。
通过光纤/网线传输CPRI数据。
支持内置天线（4T4R）。
支持通过PoE/DC供电。
支持多频多模灵活配置。

2.2大型场馆立体方波赋形天线
大型场馆作为特殊的室内覆盖，具有空间大、人员密集、用户集中，业务需求量极大的特点。为了保证场馆内的容量需求，传统使用壁挂板状天线+小区分裂的方案来解决覆盖，但是小区分裂对同频组网会产生较严重邻区干扰，影响用户体验。借鉴宏站场景的赋形天线思路，针对大型场馆的室内覆盖，可采用特殊的赋形天线，控制波束的辐射范围，以达到精准覆盖和分区切割的效果。立体方波赋形天线具有优异的波束收敛与旁瓣抑制能力，使得覆盖范围以外迅速衰减，边界清晰，有效避免越区干扰与弱覆盖。

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表1 立体方波赋形天线与其他天线波束增益与波宽对比
立体方波赋形天线波束宽度合理收窄，更利于密集场景下多小区分割，实现容量提升。基于信源功率足够大，根据天线波束宽度及三角函数推算出天线覆盖范围。

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表2 立体方波赋形天线与其他天线覆盖范围对比
03.高铁场景5G天线解决方案
3.1传统33°与65°高增益天线
相比传统高铁信号覆盖， 5G髙铁覆盖面临更大难题，一方面5G特色业务要求更高的网络性能，另一方面， 5G更高的频率，高铁更快的速度会带来更严重的信号衰减和畸变，影响用户体验。传统线覆盖使用33°水平窄波束天线或65°水平宽波束高增益天线，都容易出现塔下黑的现象，水平方向上会出现零点覆盖。
3.2 5G 8TR波束赋形天线
5G高铁天线可考虑波束赋形， 5G技术支持波束时分扫描。波束时分扫描可以有效地提高覆盖范围，即增加了等效的波束宽度。基于波束时分扫描原理，针对高铁应用场景可以在水平和垂直方向赋形，以弥补零陷带来的覆盖空洞，可弥补塔下黑的问题。
5G 高铁赋形天线由4列天线振子组成，在水平有８个通道，可实现±30°的扫描范围。由于天线振子数的增加，天线增益相比Ｆ频段有3 dB 的增益，配合MIMO功能，可以弥补Ｄ频段信号衰减大带来的影响。