S^2:浅析5G室分前传接口与上行底噪抬升

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5G时代，室内场景占据了越来越重要的地位。在5G的十大应用场景中，70%的应用发生在室内。室内场景流量分布呈现了两极分化的特点，少部分室内场景作为5G高价值室内场景吸取了绝大部分室内流量，大部分室内场景属于覆盖型场景，重点在于低成本覆盖与补盲。面向5G-Advanced室内场景关键技术的演进与增强一方面在于满足高价值场景对极高流量等性能指标的需求；另一方面，由于5G频段普遍更高，如何通过低成本室内覆盖方案为用户提供无处不在的服务体验将是亟需解决的问题。

    5G扩展型有源室内小基站系统由基带单元BBU，汇聚单元HUB，和无线射频单元RRU组成，如下图所示。其中，HUB与BBU通过光纤直连，RRU与HUB通过六类及以上级别的网线或者光电混合线缆直连。RRU与BBU之间的数据交互通过HUB进行中转。

前传接口

    前传接口定义为RRU与HUB间的通信接口、以及BBU与HUB间的通信接口。依据3GPP和O-RAN标准讨论，国内5G扩展型有源室内小站前传接口的划分方式主要考虑Option6，Option7-2和Option8三种划分方式，如下图所示。具体每种划分方式先容如下：

Option6

    在媒体接入控制层MAC和物理层PHY之间划分。RRU承载全部射频和PHY的内容。BBU或DU承载MAC层内容。因此，前传接口上传输未编码的用户数据。

Option7-2

    在High-PHY和Low-PHY之间划分。PHY层划分为High-PHY和Low-PHY。High-PHY承载在BBU或DU上，功能包括编解码、速率匹配、扰码、调制解调和层映射。Low-PHY承载在RRU上，功能包括预编码、数字波束赋形、IFFT和CP添加/去除。前传接口上传输的复数域I/Q采样均为频域数据。

Option8

    在RF和PHY之间划分。全部的PHY层功能承载于BBU或DU上，RRU的功能仅限于射频与基带信号间转化。前传接口上传输的复数域I/Q采样为时域信号。

    由于三种前传接口划分方式不同，将其应用于5G扩展型有源室内小基站的三级架构将存在不同的优缺点，如下表所示，对三种前传接口划分方式应用于5G室内覆盖进行了对比分析。

上行底噪抬升

    基于5G扩展型有源室内小基站的三级架构，HUB可直连多个RRU组成分布式系统，多个RRU通过同时进行广播和接收相同小区的信号对室内小基站的覆盖范围进行扩展。尤其对于室内深度覆盖和补盲场景，该方式一定程度上降低了室内覆盖单位面积的建设成本。

    然而，在三级架构下，多路RRU同时进行该小区的上行信号接收，多路信号在HUB进行直接合并，合并为一路信号后从HUB传输给BBU。由于不同RRU分布在一定的地理范围内，造成该小区在接收用户发送的上行数据时，部分RRU接收到有用信号，部分RRU无法接收到有用信号，从而在HUB进行多路RRU信号合并时存在底噪抬升的问题。对于Option7-2和Option8由于是进行时域和频域信号的直接合并必然会出现底噪抬升的问题。对于Option6由于上行传输的是已经经过物理层处理译码之后的比特流，RRU可根据是否成功解调用户数据向HUB发送信息，HUB可根据信噪比等选择最优一路发送给BBU，因此没有底噪抬升的问题。

    为避免过高的上行底噪抬升，通过HUB汇聚的来自相同小区的信号个数，即单个HUB连接的RRU个数应较小。但是，室分前传接口传输带宽有限。例如：目前室内覆盖常用的为10G/25G带宽，一个BBU内可同时支撑的小区数目常规为4个。传统计算方法5G有源室分设备的采购成本与小区数目相关，为了降低室内覆盖成本，HUB汇聚的来自相同小区的信号个数应尽可能大。不同RRU可能分布在不同室内空间/楼层等，上行底噪抬升将严重影响单个小区可扩展支撑的RRU个数，限制了室分小基站分布式部署的覆盖范围。

    因此，通过不同的技术手段降低上行底噪抬升是一个具有前景的研究方向。例如针对无线空口技术进行增强，在随机接入、无线资源管理和移动性管理方面进行技术增强关联UE与接收上行有用信号的RRU，优化RRU下行广播与上行多路RRU信号合并等，降低RRU功耗和上行底噪抬升的同时，扩大单小区可覆盖的地理范围，提供室内低成本的覆盖补盲方案。