通过天馈整合实现5G天馈快速部署的探讨

1 概述

目前中国移动通信市场竞争呈白热化，中国联通压力重重。自2019年6月6日工信部正式向运营商发放5G商用牌照以来，中国联通快速部署5G网络，力争取得5G网络领先，在竞争高度激烈的通信市场中取得优势。为了降低5G网络建设和运维成本，快速高效实现5G 网络覆盖，2019 年9 月9 日，中国联通携手中国电信开展5G 网络共建共享合作。自2020 年以来，又启动4G 网络的共享工作，进一步扩大共建共享范围，力求快速改善网络覆盖和质量，提升网络竞争力，降低网络整体TCO。此外，中国联通还通过2G退网、3G减容的方式，进一步打造极简网络，降低运营成本。

自铁塔公司成立以来，3 家运营商共站址站点越来越多，每家运营商又同时运营多个制式的网络，因此天面资源非常紧张，大量存量站点新建5G时面临着无处安装AAU 设备的情况。如何通过对现网天馈进行整合腾挪空间安装5G，同时兼顾网络质量和网络成本，是网络规划和优化需要面对和解决的问题。

随着多频段多端口天线的不断成熟，通过对现有网络的天线进行整合腾挪空间可以解决部分5G 安装问题；由于中国联通与中国电信频谱资源相邻，随着双方共建共享工作的深入开展，对双方天线进行整合，也能提供部分站点5G 安装空间；此外，厂家研发的A+P新型天线，同时支持现网设备及5G 设备，也可以解决部分极端条件的5G安装问题。

2 5G天馈系统

为了提升网络性能，5G 引入了Massive MIMO 技术，天馈采用有源天线阵列。5G 主流产品64T64R 天线无法通过馈线连接天线与RRU 设备，所以设备厂家出厂时将RRU 和有源天线阵列封装在一起集成为AAU，省去了馈线物理连接，可以减少馈损和插损。同时AAU 也可以节省安装空间。图1 示出的是传统天馈安装方式与5G天馈安装方式的区别。

图1 传统天馈安装方式与5G天馈安装方式的区别

5G 也可以用传统RRU 通过馈线连接天线结构，如3.5 GHz NR 的8T8R 和2.1 GHz NR 的4T4R 均采用RRU+天线方式。

3 中国联通与中国电信的频段分析

中国联通与中国电信通过5G 共建共享，5G 只需合建一张网；对于现网2G/3G/4G 天馈系统，可通过对双方现网频谱分析，在不影响网络质量的前提下进行整合，减少天线数量，腾挪空间用于5G 建设。同时天线数量的减少也可以降低铁塔租金成本。

目前，中国联通与中国电信用于宏站覆盖的主要频谱及网络制式如表1所示。

目前中国联通与中国电信所使用的频段主要为3个，包括800/900 MHz、1 800/2 100 MHz、3 500 MHz。

3.1 800/900 MHz频段

中国电信800 MHz频段目前包括5 MHz带宽的CDMA系统以及5 MHz带宽的LTE800系统，用来承载2G/3G语音业务及VoLTE语音业务。中国电信L800全部采用与CDMA800共硬件的方式通过SDR开通；中国联通900 MHz目前已重耕用于开通10 MHz LTE系统，用于广覆盖和承载VoLTE业务，GSM900已退网。

表1 中国联通与中国电信频率分配情况（单位：MHz）

前期中国电信和中国联通低频天线产品均为窄频段设计，通过牺牲不用频段的性能，提升应用频段的指标，所以不能够同时支持800M&900M 频段。厂家已经研发生产出支持800/900 多端口天线，满足天线整合时中国电信和中国联通双方对低频段800/900M 的性能要求。

3.2 1 800～2 100 MHz频段

目前中国电信1 800 MHz 和2 100 MHz 频段均用于LTE 系统。中国联通1 800 MHz 包括GSM 和LTE 系统，共30 MHz 带宽，2020 年2G 退网后可开通20+10 MHz 双载波LTE1800 系统；3G 缩频后2 100 MHz 可开通20 MHz带宽L2100和单载波5 MHz的U2100。

1 800 MHz和2 100 MHz频段是双方主用频段，双方现网所使用的1 800/2 100 MHz频段天线绝大部分均支持对方频段，对于少量早期的单频天线可更换淘汰。

后续中国联通和中国电信通过对2 100 MHz频段频率重耕，采用DSS动态频谱共享方式开通50 MHz NR2100系统，可低成本扩大郊区覆盖，保持5G网络领先。

3.3 3 500 MHz频段

中国电信5G 频段为3 400～3 500 MHz，中国联通5G 频段为3 500～3 600 MHz。双方采购的5G 设备，大都支持这200 MHz 带宽。5G 共建共享时承建方一套设备，即可支持双方频段。早期双方可通过共享单载波方式扩大覆盖范围，后期可根据网络需求，通过软件扩容双载波或开通200 MHz载波聚合，保持网络领先。

4 5G建设天馈整合方案

2G/3G/4G/5G 多制式多频段共存，导致铁塔/天面空间、承重受限，因此，5G 建设面临的首要挑战就是网络改造且保障网络性能不下降。考虑成本因素，天馈改造有如下原则。

对于租赁铁塔站点：网络改造方案以成本优先、兼顾网络覆盖和质量的原则，典型天面方案为900&1 800&2 100 +3 500 MHz。按优先顺序选取旧天线腾退、更换多端口天线进行天线整合、新增抱杆/平台方式的优先级顺序为5G AAU 提供安装空间需求。选用更换多端口天线方式或新增抱杆/平台方式，应考虑综合成本最优，若（多端口天线购置费用+天线更换施工费）/（物理单站租金/单站计费单元数量×20%）≥3（等效回收期），则优先考虑新增抱杆/平台方式，否则优先考虑更换多端口天线方式。

当租赁铁塔、杆塔站中中国联通有3 层平台的站点，要同步整合为2层平台（考虑整改成本与铁塔租金对比），保留最高的2层平台。

对于自有站点：网络改造方案以网络覆盖、质量优先，兼顾成本的原则。按次序优先选取利旧抱杆、新建抱杆、更换抱杆、更换多端口天线、现网天线整合的方式为5G AAU提供安装空间需求。

铁塔公司通过对现网站址进行改造，如在杆体增加平台、新增支臂、H 杆改造等，可以增加抱杆新增5G，但可能存在5G 天线挂高不够，租赁成本增加等问题，需综合考虑工程建设、网络质量和成本因素。

天馈整合是将现网2G/3G/4G 主流无源天线按需替换为多频段多端口天线，以快速为5G AAU 腾挪安装空间的有效方法。结合中国联通和中国电信共建共享，可以通过对双方存量天线进行深度整合，腾挪空间用于建设5G。

经过2G、3G 和4G 网络的发展，中国联通和中国电信的网络结构复杂，每小区有1～4个系统（单一频段单一制式定义为一个系统）。随着2G/3G 减频退网及多端口天线替换及SDR 设备的逐步实施，现网天面形成单天线/双天线+单系统/双系统/三系统/四系统的分布格局。

典型的天馈组合形式如表2 所示，其中中国联通12类，中国电信11类。

对天馈整合有如下原则：

a）优先整合运营商内部天线，更换多端口天线减少天线数量腾挪空间。

b）低业务区可进行4G 共享减少天线数量腾挪空间。

表2 中国联通与中国电信现网天馈和系统关系

c）更换多端口天线，与中国电信共用天线不共端口，一般不考虑中国联通与中国电信合路，需合路时内部合路。

假设该存量站点上中国联通单扇区天线数量为m，中国电信单扇区天线数量为n，则

当m≥2时，即中国联通现网存量天线多于2根时，可按照图2所示原则进行整合。

如果m≥2，可考虑对位置最佳的2 根天线进行整合；如果能压缩成本，还可以考虑进一步整合成1根天线。

图2 中国联通现网天线整合方案

当m=1，而n≥2时，即中国联通只有1根天线，而中国电信天线数量多于2 时，则对中国电信天线进行整合，腾挪空间建设5G（见图3）。

图3 中国电信现网天线整合方案

当m=1 且n=1 时，即中国联通和中国电信双方各只有一根天线时，则对双方天线进行整合共用一根天线（见图4）。

图4 中国电信和中国联通天馈整合共用天线方案

当m+n=1 时，即现网中国联通和中国电信只有一方有一根天线时，可采用A+P 天线形式来安装。A+P天线在下文介绍（见图5）。

图5 A+P天馈整合方案

5 多频多端口天线

现在中国电信和中国联通多采用多端口天线来整合现有天馈系统，目前使用最多的是4+4八端口天线、4+6十端口天线和4+8十二端口天线。

5.1 4+4八端口天线

4+4 八端口天线有4 个低频段800～900 MHz 频段端口，4 个1 800～2 100 MHz 频段端口。该天线可以应用于双方低业务场景的天馈整合。

4+4 八端口天线只有4 个2 100 MHz 频段端口，网络扩容时端口容易受限，在天馈整合时需考虑长远规划。

a）对于低频端口，当只有一方有800/900M 网络，最大可以采用4T4R 安装方式；双方均有800/900M 网络，可分别独立2T2R安装，各使用2个低频端口。

b）对于1 800～2 100 MHz频段4个端口，一般用于运营商内部2 个单系统整合，或中国联通和中国电信双方各单系统整合各使用2个端口。当端口需求超过4 个时，建议使用4+6 十端口天线或4+8 十二端口天线。采用4T4R 1800/2100 双频RRU 使用天线端口不变，可进一步精简网络结构，降低设备能耗，也为后期开通NR2100打下基础。

5.2 4+6十端口天线

4+6 十端口天线有4 个低频段800～900 MHz 频段端口，6 个1 800～2 100 MHz 频段端口。该天线可以应用于双方中低业务场景的天馈整合。

4 个低频800/900M 端口使用情况与4+4 八端口天线使用一致。6 个1 800～2 100 MHz 端口，双方可以协商使用。

a）低业务场景当双方高频端口需求合计不超过6个时，按需使用；一般情况下中国联通1 800 MHz 使用2 个端口，2 100 MHz（3G）使用2 个端口，中国电信1 800 MHz使用2个端口。

b）当双方站点高频端口需求各需要4 个时，按照天馈整合优先整合内部天线原则，5G 承建方使用2 个端口，共享方使用4 个端口。当然也可以采用4+8 十二端口解决。

c）双方共享开通4T4R NR2100 后，双方4G 通过全面共享，可以用独立载波方式共用剩余2个端口。

5.3 4+8十二端口天线

4+8 十二端口天线有4 个低频段（800～900 MHz）端口，8 个1 800～2 100 MHz 频段端口。该天线可以应用于双方高业务场景的天馈整合。

4个低频800/900 MHz端口使用情况与4+4八端口天线使用一致。8个1 800～2 100 MHz端口，双方可各使用4个。根据前文中国联通和中国电信现有系统分析，4+8十二端口天线可以满足现在中国联通和中国电信最大配置各4 个系统需求，即中国联通L900、GL1800、UL2100，中国电信CL800、L1800、L2100。采用4T4R双频RRU可以进一步精简网络，降低网络能耗。

5.4 A+P天线

目前某主设备厂家已经发布一款A+P 天线，可同时支持Sub 6 GHz 的所有频段，通过一体化的设计，将5G Massive MIMO AAU 和2G/3G/4G 无源天线模块集成一体，解决5G单天面部署的问题，提升5G网络建设效率，缩短部署周期。

AAU 为32T32R，无源天线为12 端口，其中4 个低频800～900 MHz 端口，8 个1 800～2 100 MHz 端口，与前文4+8 十二端口天线原理一致。A+P 天线除了5G外，最多还支持开通中国电信和中国联通双方低频800/900 MHz，以及双方1 800 MHz 和2 100 MHz，满足高业务场景的需求。A+P集成度高，重量较大，需注意满足安装条件。

6 效果验证

6.1 4+6十端口天线整合

广深港番禺屏山基站共3 个平台，由上至下分别是中国电信4G、中国联通4G 和中国联通3G。通过对中国联通二、三平台的3G/4G天线进行整合，腾出第二平台安装5G。

天馈整合前后对4G 进行测试对比，4G 覆盖RSRP电平分别为-76.43 和-77.21 dBm，质量SINR 分别为16.32和17.11 dB，网络保持稳定。

整合腾出抱杆安装开通5G后进行测试，平均覆盖电平SS-RSRP 为-77.89 dBm，平均下载速率为685.32 Mbit/s，测试结果正常。

6.2 A+P整合

广州坑头百岗基站目前已经有5 个平台，中国联通4G 在最高平台，下面4 个平台已建设中国移动2G/3G/4G/5G。中国联通5G 新建平台的话，只能新增第6平台，天线挂高只有17 m，影响覆盖效果。采用A+P天线可以将5G与4G共平台安装，天线挂高为40 m。

更换A+P 天线前后对4G 进行测试对比，4G 覆盖RSRP 电平分别为-80.88 和-81.35 dBm，质量SINR 分别为14.06和14.51 dB，网络保持稳定。

5G 通过A+P方式开通后进行验证测试，平均覆盖电平SS-RSRP 为-92.89 dBm，平均质量SS-SINR 为9.7 dB，平均下载速率为347.8 Mbit/s，测试结果正常。

7 结束语

5G 已进入快速发展期。中国联通和中国电信基于双方的网络和频率资源，开展5G 网络共建共享，有助于降低5G 网络建设和运维成本，高效实现5G 网络覆盖，快速形成5G服务能力，增强5G网络和服务的市场竞争力，实现互利共赢。

在存量站点建设5G时，根据站点现网的网络频段制式配置和天线数量情况，充分利用与中国电信共建共享的资源，制定天馈整合方案，合理选用多频段多端口天线，或是采用A+P 天线，保证改造后现网性能不受影响，同时兼顾网络成本降低，为5G腾出安装空间，快速部署5G。