精品案例南京创新MASSIVE MIMO容量解决方案及实现重点推荐.docx
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精品案例南京创新MASSIVEMIMO容量解决方案及实现重点推荐
江苏电信MASSIVEMIMO容量解决方案效果评估
1MASSIVEMIMO概述
1.1原理介绍
MASSIVEMIMO是更大规模天线阵列的多天线形态，天线通道数显著提升、并与中射频处理单元一起集成为有源天线处理单元AAU，从传统基站“BBU+RRU+天线”演变为MM基站“BBU+AAU”，更大规模天线阵列可显著提升上行接收合并能力、下行波束成型能力、以及上行空分复用和下行空分复用能力，多用户波束赋形（MUBF）可以实现高达下行16流和上行8流的多用户配对复用能力。
1.2华为AAU5271介绍
1）机械性能，AAU正面和背面外观如下：
2）AAU的天线技术指标如下：
AAU5271
频段
2496~2690MHz
波宽可调范围
广播波束水平波宽可调范围（°）
15~90°
广播波束垂直波宽可调范围（°）
8~35°
业务波束水平方位角扫描范围（°）
-60°~+60°
业务波束垂直下倾角扫描范围（°）
-20°~+20°
宏覆盖场景
（H65V8）
增益（dBi）
atmidTilt：
16.3
overallTilts：
16.1±0.7
水平波宽（°）
65º±5º
垂直波宽（°）
≥8°
垂直倾角范围（°）
-2~8度
上副瓣抑制（dB）
≥16
水平+/-60度增益下降（dB）
12±3dB
前后比（dB）
≥30dB
下倾角精度（°）
+/-1°
业务波束
增益（波束指向：
水平：
0°，垂直3°）
24dBi
水平波宽（波束指向：
水平0°,垂直3）
≤13°
垂直波宽（波束指向：
水平0°垂直3°）
≤9°
3）AAU5271场景参数配置：
支持权值场景13种配置，前期根据新街口的实际覆盖场景，采用权值为优化后的SCENARIO_6，对应的水平波宽65°，垂直波宽17°。
覆盖场景
水平波宽
垂直波宽
SCENARIO_1
90°
8°
SCENARIO_2
65°
8°
SCENARIO_3
45°
8°
SCENARIO_4
25°
8°
SCENARIO_5
90°
17°
SCENARIO_6
65°
17°
SCENARIO_7
45°
17°
SCENARIO_8
25°
17°
SCENARIO_9
15°
17°
SCENARIO_10
65°
35°
SCENARIO_11
45°
35°
SCENARIO_12
25°
35°
SCENARIO_13
15°
35°
2站点选取情况及原则
MASSIVEMIMO试点马钢大酒店站点规划方位角为140°，主要覆盖正洪街广场步行街，站高约28米，原TDD小区资源PRB利用率高，小区用户数多，忙时平均用户100+，最大用户130+，属于典型的商业区用户密集的大话务场景。
原TDD小区负荷
站点周边环境示意图
经现场勘察，确认场景及环境后，使用MASSIVEMIMO设备AAU5271替换原TDD小区RRU。
3试点基础指标效果评估
3.1覆盖效果对比
开通前后RSRP和SINR对比如下：
MASSIVEMIMO开通前
MASSIVEMIMO开通后
整体覆盖指标对比如下：
区域
平均RSRP（dBm）
平均SINR（dB）
RSRP≥-105dbm的比例
SINR≥-3dbm的比例
覆盖率（RSRP≥-105dBm&SINR≥-3dB）
新街口-马钢大酒店
-96.37
7.57
67.16%
95.45%
66.93%
新街口-马钢大酒店
-88.02
14.13
90.55%
99.6%
90.09%
理论覆盖增益分析：
普通宏站和MassiveMIMO小区站高、方位角、总下倾角对齐情况下，根据天线增益、馈线损耗计算平均RSRP增益预期。
站点
天线增益
馈线损耗
多天线增益
RS功率
PA/PB
普通宏站（2T2R）
18
-0.5
3
12.2
0:
0
MassiveMIMO（64T64R）
16
0
18
4.9
-3:
1
增益
-2
0.5
15
-7.1
3
按照前后的参数配置理论计算约为9.4db覆盖增益，与实际测试增益8.35db基本相符。
3.2基础KPI指标对比
开通前后选取小区PRB自忙时指标进行分析，RRC连接建立成功率、重建比、E-RAB掉线率、切换成功率、CQI优良比、PRB利用率指标对比如下，基础KPI指标平稳。
3.3负荷分流对比
3.3.1流量增长分析
选取开通前后最忙时进行流量对比，开通前2T2R小区上行数据总吞吐量0.65GB，下行数据总吞吐量6.18GB，开通后MM小区上行数据总吞吐量1.08GB，下行数据总吞吐量11.91GB，开通MASSIVEMIMO后流量激增，上下行吞吐量分别提升65%和92%。
3.3.2用户数分流效果
选取开通前后最忙时进行用户数对比，开通前2T2R小区最大吸收186个用户，MM开通后最大吸收345个用户，MM小区吸收用户提升85%。
选取开通前后最忙时进行用户数对比，开通前FDD+TDD小区最大吸收355个用户，TDD2T2R小区吸收用户比例52%；MM开通后FDD+MM小区最大吸收440个用户，MM小区吸收用户比例达到78%。
4MASSIVEMIMO性能与普通站点对比
4.1配对层数情况
MASSIVEMIMO开通后，最忙时配对效果较好，上行最多配对8层，平均配对层数2.0；下行最多配对11层，平均配对层数1.72。
4.2感知速率对比
对比2T2R及MASSIVEMIMO小区小时级平均用户数及上下行体验速率，MASSIVEMIMO在单小区用户相同量级的情况下，下行用户感知速率平均可提升10Mpbs；2T2R小区用户数达到150左右时下行感知速率低于10Mbps，上行低于1Mbps，而MASSIVEMIMO小区在用户接近300时下行体验速率仍保持10Mbps左右，上行保持3Mbps以上。
平均用户数达到150时，MASSIVEMIMO小区相对2T2R小区，下行感知速率从9.82Mbps提升到19.75Mbps，提升101%；上行感知速率从0.42Mbps提升到3.08Mbps，提升633%。
4.3PRB资源利用率对比
对比2T2R及MASSIVEMIMO小区小时级RRC连接用户数及上下行PRB资源利用率，2T2R小区RRC连接用户数达到150时，上下行PRB利用率分别达到84%和51%左右；MASSIVEMIMO小区在RRC连接用户数同数量条件下，上下行PRB利用率分别为62%和24%左右，上下行RPB资源利用率分别降低22%和27%，有效提升频谱效率。
4.4上行干扰性能对比
对比2T2R及MASSIVEMIMO小区上行干扰指标，2T2R小区RRC连接用户数达到150时，上行干扰达到-96dbm；MASSIVEMIMO小区在RRC连接用户数同数量条件下，上行干扰为-105dbm，相对2T2R小区上行干扰减小9db。
5MASSIVEMIMOVSFDD覆盖及容量验证测试
5.1测试概述
测试环境：
参数采用商用场景推荐参数进行设置，基于真实商用背景用户条件下开展覆盖和容量测试
测试网络：
FDD1.8G15MHhz，MM2.6G20MHhz
测试方法：
采用T-phone测试手机开展下行FTP业务测试
测试人员：
江苏电信及南京电信开展多用户测试，每个测试人员负责1-2两部测试终端
5.2测试位置选点方法
为确保不同位置的测试用户占用的主波束不一样，以保证实际的配对层数相对比较高。
根据测试点信号质量和波束域冲突的情况，对预备测试点进行二次筛选，确定最终的预备测试点方法如下：
第一步、选出商用场景下RSRP>-85dBm且SINR>20dB的测试区域
第二步、针对单用户在核心网建立Traceid信令跟踪，在信令信息中获取测试用户的S-TMSI信息，利用该用户进行区域选点测试验证，记录点的位置和经纬度
第三步、执行DSPUEONLINEINFOMML命令查询用户的主（辅）波束编号和强度，参数名称为：
MainBeamID、MainBeamMainBeamRSRP（dBm）、SecondaryBeamID、SecondaryMainBeamRSRP（dBm）。
记录所有预选测试点的波束域信息：
第四步、将所有测试点的BeamID进行模32运算后进行对比，具有相同MainBeamID的备选测试点相互冲突，同一时刻只能选择其中一个
5.3测试位置最终选择
通过30个位置信号强度及波束ID选择，最终确认本次性能验证测试共计投入16个测试人员地理位置分布如下：
测试位置对应的主波束ID/辅波束ID详细情况如下：
位置编号
主波束ID/辅波束ID
位置编号
主波束ID/辅波束ID
1
23/22
9
55/23
2
15/47
10
16/8
3
31/23
11
59/23
4
33/1
12
41/9
5
57/23
13
31/63
6
8/40
14
49/18
7
18/8
15
25/27
8
2/9
16
56/48
5.4MMvsFDD覆盖性能
MM小区PCI301，FDD小区PCI277，终端分别锁定band3和band41测试定点位置网络覆盖性能。
单用户定点位置14，测试结果如下：
位置
PCI
RSRP（dbm）
SINR（db）
DLThrouput（Mbps）
14
277
-76
15
75
14
301
-73
22
48
2个用户定点位置分别分布为3和7，测试结果如下
位置
PCI
RSRP（dbm）
SINR（db）
DLThrouput（Mbps）
3
277
-65
17
52
3
301
-60
18
43
7
277
-68
12
41
7
301
-65
26
20
4个用户定点位置分别分布为3、7、12、14，测试结果如下：
位置
PCI
RSRP（dbm）
SINR（db）
DLThrouput（Mbps）
3
277
-65
17
27
3
301
-60
18
12
7
277
-68
12
21
7
301
-65
26
30
12
277
-72
20
30
12
301
-70
25
16
14
277
-76
15
20
14
301
-73
22
15
通过以上4个定点位置的测试，MM小区相对FDD小区覆盖的RSRP存在3db增益，MM小区相对FDD小区的SINR高6.5db（覆盖区域MM和FDD下行干扰情况不一致）。
5.5MMvsFDD下行容量
背景用户：
MM115FDD30
测试8组用户，每个用户两部终端分别锁定band3和band41进行下行FTP业务测试，位置按照位置1至16的奇数位置点分布，实际测试结果如下：
位置1
位置3
位置5
位置7
位置9
位置11
位置13
位置15
总计
Band3
9
11
-
11
14
9
15
12
83
Band41
28
5
7
2
5
3
11
5
66
8组用户同时开展FDD和MM的FTP测试，FDD小区下用户测试速率总和为83Mbps，MM的小区下用户速率总和66Mbps。
背景用户：
MM111
16组测试用户，每个用户一步部终端分别锁定band41进行下行FTP业务测试，位置按照位置1至16的位置点分布，实际测试结果如下：
位置1
位置2
位置3
位置4
位置5
位置6
位置7
位置8
Band41
9
11
12
4
10
11
35
22
位置9
位置10
位置11
位置12
位置13
位置14
位置15
位置16
Band41
13
12
22
25
20
24
21
13
16组测试用户同时在MM小区开展FTP业务测试,MM的小区下用户速率总和为264Mbps。
TDD20Mhz在上下行3:
1，特殊子帧配比10:
2:
2场景下，下行峰值速率97Mbps，FDD15Mhz峰值速率为104Mbps（CFI=2，2T2R）
8组测试用户的情况下，FDD所有用户速率和能够达到峰值速率的82%，MM所有用户速率能够达到峰值速率68%，效率低于FDD小区的效率14pp。
16组测试用户情况下,MM小区所有用户速率能够达到2T2R的TDD小区峰值速率的272%,对比FDD小区峰值速率则为253%。
8组用户测试时刻，后台观测的MM和FDD小区用户数和吞吐量情况如下：
MM的小区用户数：
123
FDD的小区用户数：
38
MM的峰值吞吐量：
168Mbps
FDD的峰值吞吐量:
85Mbps
16组用户测试时刻，后台观测的MM小区的用户数和吞吐量情况如下：
MM的小区总计用户达到127（含16个测试用户）
MM的小区峰值速率到达367Mbps
根据测试时间段的的后台性能指标监控，统计MM的小区速率与MASSIVEMIMO小区平均配对层数的关系如下：
Mbps
6总结
1、实际覆盖提升:
在2T2R和MASSIVEMIMO的功率不对齐情况下,MASSIVEMIMO开通后路面DT测试覆盖提升8.35db；
2、基础性能指标平稳：
RRC连接成功率和切换成功率基本保持平稳，随着小区负荷的提升，重建比有小幅恶化，但小区整体CQI提升4%；
3、流量和用户数提升：
通MASSIVEMIMO后流量激增，上下行吞吐量分别提升65%和92%，吸收用户数提升85%；
4、MIMO性能指标：
最忙时配对层数统计平均值在2左右，最大配对层数为4，相同用户负荷条件时下行感知速率提升101%，上行感知速率提升633%,下行频谱效率提升22%，上行频率效率提升27%，上行干扰降低9db；
5、MMVSFDD覆盖增益验证：
MM小区相对FDD小区覆盖的RSRP存在3db增益，MM小区相对FDD小区的SINR高6.5db（覆盖区域MM和FDD下行干扰情况不一致）；
6、MMVSFDD下行容量验证：
商用环境下8组测试用户的情况下，FDD所有用户速率和能够达到峰值速率的82%，MM所有用户速率能够达到峰值速率68%，效率低于FDD小区的效率14pp；16组测试用户情况下,MM小区所有用户速率能够达到2T2R的TDD小区峰值速率的272%,对比FDD小区峰值速率则为253%。
MASSIVEMIMO平均配对层数达到7以上，MASSIVE小区的下行速率可以达到300Mbps以上，为普通2T2R小区3倍以上的效率。
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