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摘要：5G技术是目前通信领域发展的主要方向，对5G无线网络覆盖问题进行研究具有现实意义。本文首先分析5G网络覆盖中存在的问题，如信号盲区多、覆盖空洞、频率污染与跨区覆盖差，其次对5G网络覆盖的影响因素进行分析，包括频段影响、帧结构影响与上下行解耦问题，最后重点研究提升网络覆盖率的措施，并对网络覆盖流程进行优化，使5G无线网络覆盖问题得到解决，为5G网络的应用与推广奠定基础。
关键词：5G技术；无线网络；覆盖方案
5G wireless network coverage problem and optimization analysis
Guan Desheng
(Guangzhou Benyi Information Technology Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong,510640)
Abstract:5G technology is the main direction of the current development of the communicationfield,and it is practical to study the problem of 5G wireless network coverage.This articlefirst analyzes the problems of 5G network coverage,for example,there are many signal blind spots,covered cavities,frequency pollution and cross-zone coverage.Secondly,the influencing factors of 5G network coverage are analyzed The problem,finally focusing on the measures to improve the network coverage,and optimize the network coverage process,so that the 5G wireless network coverage problem is solved,laying the foundation for 5G network applications and promotion.
Key words:5G technology;wireless network;coverage scheme
一、引言
随着信息技术的发展，人们对无线网络的需求越发增加。在此背景下，提升网络通信能力，实现网络信号高效传输变得十分重要。目前，5G无线网络覆盖中存在着诸多问题，因此造成了不良影响。在具体研究中，对网络覆盖问题进行准确分析，制订可靠的优化方案，能够提升网络性能，为用户提供更加优质的网络服务。
二、5G无线网络覆盖的问题
(一)信号盲区较多
在5G无线网络覆盖中，存在许多信号盲区，如盆地、山坡面、高原，经常出现信号覆盖不到位的问题。同时，在城市高大建筑物、隧道、地下车库与电梯等封闭空间内，也存在信号较弱或无信号的情况。相关人员应在地理环境复杂的地区增加5G基站，分析信号强度等级，做好覆盖优化，以避免出现信号盲区。
(二)覆盖空洞
现阶段，5G信号传输出现的空洞问题主要表现为无线网提供的导频信号难以满足电子设备的需求。技术人员应增加基站投入数量，并合理使用高增益天线，调整天线下倾斜角度，使信号覆盖强度得到提升。
(三)频率污染
频率污染问题在5G无线网络覆盖中较为常见，主要是因为电子设备在某一频段上接收的导频较多，未能识别信号较强的导频，所以使得信号资源获取相对混乱。这一现象在5G信号传输中较为常见，会对信号获取的准确性与时效性造成不良影响。相关人员应对天线系统进行合理布置，并做好导频功率优化，对基站扇区进行科学划分。
(四)跨区覆盖较差
在无线网络覆盖过程中，技术人员需要确认信号覆盖区域，并计算覆盖面积是否达到最大化。然而，在相关工作开展过程中，经常出现信号跨区覆盖质量较差的情况，使得信号资源连续性严重不足。为解决上述问题，需对信号资源进行合理区分，并做好天线角方位与下倾角分析。在有建筑物阻挡的情况下，控制好网络信号覆盖的连续性，可提升信号资源的跨区覆盖能力。
三、5G无线网络覆盖的影响因素
(一)频段
对5G无线网络覆盖而言，信号在不同频段传播的损耗具有差异化特征。一般情况下，在传播距离不变的前提下，信号频率越高，则信号自身出现的损耗越严重。实际上，以毫秒波为主要传播形式的5G信号通常适用于LOS条件。因此，在不考虑容量、速率等具体要求的情况下，频段对5G无线网络覆盖造成的影响较大，且直接影响信号的传输距离。实践表明，在5G频段信号为3300MHz~3600MHz、4800MHz~5000MHz的覆盖区域内，为不发生信号明显损耗问题，需要将基站的密度提高到3至5倍，这极大地增加了无线网络覆盖成本[1]。
(二)帧结构
帧结构是指对一帧所包含时隙位置的安排，该因素会给5G无线网络覆盖造成影响，不同帧结构中的GP开销具有差异性，因此不同GP的长度对覆盖产生的影响也存在差异。以30Hz子载波间隔为例，根据最大覆盖距离公式，传输时延与光速之间的乘积，即为5G网络的最大覆盖距离。本次传输时延为(GP-20.315-TTPUE)/2，在配置2个GP的情况下，此时5G无线网络覆盖的最大距离可达到4.67km。
实际上，PRACH前导格式对5G网络的覆盖同样会产生影响，分析具体原因是PRACH前导格式中同样有GP配置。因此，GP开销配置越长，则5G无线网络的实际覆盖半径越大。考虑到PRACH前导格式中配置的GP长度明显长于帧结构中的GP长度，因此实际的覆盖半径明显增加。一般情况下，经过计算得出的覆盖半径均在10km以上。
单边带(即SSB)对覆盖的影响较大，为实现Massive MIMO模式，有关人员定义了4个SSB。以sub3G~sub6G为例，系统定义了8个SSB。为支持波束扫描方案，需要在一个无线帧结构中定义SSB，并在5s内发送帧结构。在不同频段、不同μ值下，SSB配置数量存在较为显著的差异性。
(三)上下行解耦
考虑到C-Band传输具有独特性，在传输过程中会受到终端上行发射功率的限制，因此导致5G无线网络的上行覆盖受到严重影响。倘若在5G网络的部署上，与1.8GHzLTE工站部署，则存在较为明显的覆盖短板，此时，只有在5G网络覆盖中心的部分用户才能享受到5G网络服务，导致用户体验度明显下降。而采用上下行解耦频谱配对技术，对上行覆盖进行扩大，则能够将LTE低频空闲频谱共享给NR，实现二者共享同一网络资源的目标，助力空闲频谱的有效利用。目前该方案在NSA与SA网络模式中得到广泛应用，取得了较为理想的成效，有利于解决5G网络覆盖问题。
四、5G无线网络覆盖的优化措施
(一)5G无线网络覆盖的优化流程
为有效提升5G无线网络覆盖能力，相关设计人员在选择网络敷设方案时，需要对周围环境要素进行分析，了解建筑物、地下室等客观环境因素造成的影响，同时做好管理控制，将上述影响降到最低。另外，技术人员也需要考虑无线网络覆盖问题，对经常存在的覆盖风险进行分析，做好技术方案调整，使无线网络敷设具有可靠性。相关人员应提高对基站选址、业务负荷情况与导频覆盖等方面的重视程度，通过上述方式优化网络覆盖方案。相关人员需要合理使用测试工具对可测试工具、ULRTWP等告警系统进行分析，做好数据常规覆盖。
在网络覆盖流程上，应重视对系统参数的配置与调整，部分无线网络方案能够在原有4G通信的系统上对部分结构进行调整，使系统方案的适配性明显提升。为实现5G网络覆盖目标，给相关人员的5G通信提供便利条件，需对系统参数进行调整，如CPICH(即导频信道)与TXpower(即手机发射功率)等，并对覆盖数据进行准确分析。应用上述技术手段，能够确保上行与下行网络的协调一致，通过对比Scanner与UE部分，对信号覆盖差异进行分析，进而构建完善的5G覆盖网络体系[2]。
(二)链路计算
在5G无线网络工程的覆盖施工中，技术人员需对整个链路进行计算，并根据勘测数据对各链路通信质量进行检查，以提高5G网络覆盖能力和各链路信号资源的传播效率。目前使用的链路计算公式如下：
Pr=Pt-Ltl+Gta-Ltm+Gra-Lrl
其中，Ltm=92.5+20logf+20logd，且要求Pr≥Sr。
式中Pr表示接收功率，Pt表示设备发射功率，Gta表示发射天线增益，Gra表示接收天线增益，Ltl表示发射端传输线路损耗，Lrl表示接收端传输线路损耗，Ltm表示传输空间衰耗，f表示设备使用频率，Sr表示设备接收灵敏度，d表示两基站之间距离。
在对无线链路进行计算与控制时，需要明确Pr≥Sr的预留程度。通常来说，在近距离的条件下，需要预留空间3dBm，根据信号传输理论，传输距离越远，则预留增益应越大。
相关人员在对链路进行计算时，应对天线的安装高度进行控制，并做好天线方位角的调整，使5G网络覆盖方案的选择更加合理。在天线的安装中，需要做好实地勘测工作，以及做好地图测量与定位，使天线安装的最佳高度符合设计要求。为避免信号出现衰减，在信号覆盖范围内不得有障碍物，并需做好技术监控，防止在不同链路之间出现断面问题。在避免设备位置与天线角度的过程中，应确保施工方案图与现场具体情况的一致性。
(三)无线AP覆盖
对现场施工情况进行分析后，可选择无线AP布置方案。技术人员将AP布置在建筑物的外墙上，可实现对建筑物的覆盖。通过该种设计方式，能够提高AP的利用效率，并在同一覆盖面积下减少AP使用数量，使项目施工成本明显降低。此外，5G无线电波能够直接透过玻璃到达室内，使衰减能力明显下降，同时使5G无线网络的覆盖效果达到预期[3]。
(四)可重构智能膜
对5G无线网络覆盖而言，可重构智能超表面是一种新型的人工电磁面，能够对数字编程技术进行合理应用，由此实现智能化与动态化控制目标。基于该技术的应用能够实现对电磁波的准确控制，使电磁波环境得以改善，这是5G空域传输的典型范式。目前，将RIS技术应用在无线中继场景中，并对无线信道的环境进行调节，能使不同设备之间的传输性能得到显著提升。
在传统的移动通信网络体系中，受技术条件的限制，相关人员无法对无线环境进行控制。同时，现阶段，随着网络信息技术的发展，技术人员可开展信道探测，并构建合理的信道特征模型，以完成对收发器的精细化设计。同时，可直接在通信系统中使用RIS技术，实现动态化控制电磁信号的目标，改善无线传输环境。
对5G无线网络覆盖的问题进行分析可知，部分区域网络在覆盖时出现空洞，使得用户体验感明显下降。造成上述问题的主要原因是5G的毫米波段容易受到障碍物影响，导致信号质量下降。为解决上述问题，技术人员可使用RIS技术，将可重构智能膜安装在合适的位置，由此完成人为建立链路(LOS)。应用以上RIS技术方案，能够解决覆盖空洞问题，使5G无线网络的覆盖能力得以提升。
(五)分集收发
为有效提升5G无线网络覆盖率，相关人员可科学应用分集收发方式，对上行部分与下行部分进行调整。例如，在四天线收集方案的技术背景下，相关人员需要对Eb/No的有效性进行调节，将天线增益效果控制在2.5~3.5dB之间，使上行操作具有稳定性[4]。同时，做好下行分集收发，注重优化站点分配方案，关注数量增长情况。在具体控制方案的落实中，有关人员需要充分运用STTD、TSTD技术，以全面提高RATE与UE系统的接收质量，提升无线网络信息资源的稳定性，切实满足新时期网络技术发展的具体要求。
(六)运用射频放大器
研究指出，使用远端射频放大器能够提升信号质量与扩大覆盖范围，使信号资源的稳定性更加良好，以满足移动终端快速、精准获取信号的要求。应用射频放大器，能够分离基带模块与射频模块，实现物理分离的目标。上述技术方案落实后，可避免5G无线网络受到影响，有效解决目前存在的信号冗余问题，对提高网络覆盖效率具有深远影响。在5G无线网络覆盖下，使用射频放大器能够起到优化上行链路与下行链路的作用，并增加EIRP全向辐射功率，充分强化信号资源覆盖能力。
五、结语
本文主要研究5G网络覆盖问题与解决方案，以无线网络覆盖问题为出发点，分析频段、帧结构、上下行解耦对5G无线网络覆盖的具体影响。同时，通过做好流程优化、合理计算链路、无线AP覆盖、使用RIS技术、采取分集收发方式、运用射频放大器等方式，助力5G无线网络实现覆盖目标。
【参考文献】
[1]方芳,赵贝贝,任文璋,阮章静,吴泰然.5G无线网络中重叠覆盖问题优化研究[J].网络空间安全,2021(Z6).
[2]陈骏,徐斌.智慧家庭和智能服务的室内无线覆盖[J].广播电视网络,2021(10).
[3]杨峰,李治,符新.地铁5G无线网络覆盖研究[J].中国新通信,2020(21).
[4]李佳宁,蔡晓蕾,郑军.5G网络技术及其在城市轨道交通的无线覆盖[J].现代城市轨道交通,2020(08).
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