接收電平快速下降緊急切換算法允許在高鐵覆蓋上的應(yīng)用

高鐵覆蓋為什么這么難

近年來，中國高速鐵路的發(fā)展速度讓世界折服，高鐵以其方便、快捷、舒適的特性，逐漸成為人們出行的主流選擇之一。如何在高速運動的高鐵車廂內(nèi)為用戶提供優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)，也成為運營商越來越關(guān)注的主題。高鐵覆蓋是檢驗設(shè)備商綜合解決方案能力的試金石。為什么高鐵覆蓋這么難？

首先，高鐵車速很快，最高時速可達350km/h。高速運動引起的多普勒頻移更加明顯，由此將導(dǎo)致基站和手機的相干解調(diào)性能降低，直接影響網(wǎng)絡(luò)性能，用戶感知度變差。

第二，頻繁的切換會導(dǎo)致切換成功率下降，甚至因切換不及時產(chǎn)生掉話；頻繁的小區(qū)重選也將影響PS（分組交換）業(yè)務(wù)速率等指標(biāo)，用戶體驗差。

第三，高鐵采用新車型，車體密封性強，車體穿透損耗加大，會導(dǎo)致車廂內(nèi)部接收信號降低。

第四，在現(xiàn)網(wǎng)上采用小區(qū)分裂的方式覆蓋高鐵，高鐵小區(qū)與其他小區(qū)同屬一張大網(wǎng)，網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)策略非常復(fù)雜，很難達成最優(yōu)質(zhì)量。

高鐵覆蓋總體解決方案

要解決這一系列難題，必須將高鐵覆蓋作為一個特殊場景進行研究，提出一體化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案。


多普勒頻移解決方案

協(xié)議規(guī)定，多普勒效應(yīng)下GSM900可以承受的最大徑向時速為250km/h。當(dāng)列車時速超過250km/h時，必須考慮對多普勒頻移進行頻偏補償，否則通話質(zhì)量和系統(tǒng)性能將明顯惡化。

中興通訊采用先進的頻偏補償算法，能夠解決多普勒頻移補償問題。基站根據(jù)接收到的手機信號的頻偏，調(diào)整基站接收頻率，抵消多普勒效應(yīng)導(dǎo)致的上行頻率偏移；同時相應(yīng)對下行發(fā)信頻率設(shè)置相同的偏移量，保證與手機的正常通信，有效地保證了無線鏈路的穩(wěn)定鏈接，從而保證優(yōu)質(zhì)的通話質(zhì)量。


頻繁的重選和切換解決方案

高速移動時，小區(qū)重選及切換的頻率明顯加快。假設(shè)高速列車時速為350km，約為97m/s。假設(shè)現(xiàn)網(wǎng)每小區(qū)覆蓋鐵路1.5km，平均15s將發(fā)生一次小區(qū)重選；假設(shè)平均每次通話時長60s，則每次通話平均要發(fā)生4次切換。如此頻繁的小區(qū)重選和切換，將會降低重選和切換成功率，并可能因為切換不及時而導(dǎo)致掉話。

中興通訊采用BBU+RRU實現(xiàn)多載波聯(lián)合（MCUM），將不同RRU設(shè)置為同一個邏輯小區(qū)，列車穿過同一小區(qū)的不同RRU時不發(fā)生切換，只有跨小區(qū)的RRU之間才發(fā)生切換。在實際工程中，若每小區(qū)配置4載頻，最大可以配置12個RRU為同一個邏輯小區(qū)，從而將小區(qū)覆蓋半徑拓寬為傳統(tǒng)方式的12倍，大幅減少了邏輯小區(qū)數(shù)量，降低了小區(qū)重選和切換次數(shù)。


車廂內(nèi)覆蓋解決方案

高速鐵路上采用新型列車運營，如設(shè)計時速可達到250km以上的龐巴迪列車以及CRH子彈型列車。由于新車型車體密封性強，車體穿透損耗加大，會導(dǎo)致車廂內(nèi)部接收信號降低。經(jīng)過調(diào)查，龐巴迪列車的綜合損耗高達24dB。如果采用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)來覆蓋，在高速列車內(nèi)信號強度可能無法保證良好的通話，引起用戶投訴。

中興通訊采用BBU+RRU組網(wǎng)實現(xiàn)高鐵覆蓋專網(wǎng)，可以將RRU近天線安裝，減小饋線損耗，增強車廂覆蓋。BBU建議放置在車站或現(xiàn)有機房，RRU通過級聯(lián)方式在鐵路沿線鋪設(shè)，可以采用抱桿安裝或者沿線鐵塔安裝。

高鐵專網(wǎng)解決方案

對高鐵采用專網(wǎng)覆蓋解決方案，即采用專用的基站或小區(qū)對鐵路沿線進行覆蓋，只用于列車內(nèi)用戶的通信。高鐵專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略相對簡單清晰，與大網(wǎng)實現(xiàn)重選和切換上完全的隔離，只在車站、候車室等專網(wǎng)與大網(wǎng)的連接處進行重選和切換。專網(wǎng)小區(qū)形成鏈狀接力覆蓋，形成鐵路沿線超長小區(qū)以減少跨區(qū)切換；多個專網(wǎng)小區(qū)形成連續(xù)覆蓋，以保證列車高速通過時的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。

高鐵場景下的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
容量規(guī)劃

高鐵場景一般建議站臺小區(qū)配置6載頻；跨LAC（Location Area Code）區(qū)高鐵鏈型小區(qū)配置6載頻；其他高鐵鏈型小區(qū)配置4載頻。開啟動態(tài)HR（半速率）、動態(tài)SDCCH（專用控制信道）。

天線選型

由于高速鐵路屬于狹長地形場景覆蓋，且專網(wǎng)小區(qū)基站與鐵路沿線可能有一定距離，因此根據(jù)實際情況需要選擇不同的天線。

● 如果專網(wǎng)基站與鐵路沿線的垂直距離較大，應(yīng)該采用65度左右高增益（18dBi）寬波束天線，擴大覆蓋范圍，同時抑制覆蓋邊緣天線增益的快速下降。

● 如果專網(wǎng)基站與鐵路沿線的垂直距離在100m以內(nèi)，為避免越區(qū)覆蓋，優(yōu)先采用30度左右高增益（20～22dBi）窄波束天線。

● 站臺小區(qū)建議采用小增益八木天線或者吸頂天線，將覆蓋范圍僅控制在高鐵站臺。


交疊區(qū)計算

小區(qū)重疊覆蓋距離應(yīng)該從小區(qū)重選切換兩方面考慮。

（1）從小區(qū)重選考慮
假設(shè)兩個小區(qū)在交疊的中間點電平相當(dāng)，根據(jù)協(xié)議，從此點計時最少5s后觸發(fā)小區(qū)重選，即邏輯小區(qū)的重疊覆蓋區(qū)最少要滿足10s的火車運行時間�？鏛AC區(qū)的小區(qū)重選，需要多預(yù)留2s。即對于同一LAC內(nèi)的小區(qū)重選，重疊區(qū)考慮10s；對于跨LAC的小區(qū)重選，重疊區(qū)考慮12s。

（2）從小區(qū)間切換考慮
接收電平快速下降緊急切換算法允許建議打開。 應(yīng)用快速電平下降切換算法，兩次切換間隔時長設(shè)置為0。一般來說，測量報告濾波和切換判決時間小于3s，切換執(zhí)行時間小于2s，連續(xù)切換等待時間為0s，二次切換執(zhí)行時間小于3s，因此重疊區(qū)至少應(yīng)能保證8s的MS（移動站）移動時間，跨BSC切換，還需要多預(yù)留1～2s，切換的重疊覆蓋區(qū)要求為10s。 （3）綜合考慮
綜合以上兩點，取小區(qū)重選和切換中較大的重疊覆蓋距離，即10s（同一LAC）或者12s（不同LAC）對應(yīng)的重疊距離作為高鐵專網(wǎng)覆蓋小區(qū)間的重疊覆蓋區(qū)域距離。如時速達到350km/h，同LAC小區(qū)的重疊覆蓋距離為972m，跨LAC小區(qū)的重疊覆蓋距離為1167m。要注意，邏輯小區(qū)內(nèi)各RRU站點之間無需預(yù)留重疊距離；僅在兩個邏輯小區(qū)之間相鄰的RRU站點時考慮重疊覆蓋。


站址選擇

通常情況下，城市移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時，鐵路沿線已經(jīng)建設(shè)好了相當(dāng)一部分的宏站，可以有效利用這些宏站進行鐵路專網(wǎng)的建設(shè)。我們建議的原則為垂直于鐵路300m之內(nèi)，且從基站可以目視到鐵軌的基站可納入鐵路專網(wǎng)建設(shè)。

當(dāng)在城市鐵路沿線沒有現(xiàn)成基站可用時，需要考慮新建站來解決專網(wǎng)小區(qū)接續(xù)問題。同樣，沿線新增的宏站與鐵路垂直距離務(wù)必控制在300m之內(nèi)，高度控制在20m~30m，以保證覆蓋效果。另外，考慮到安全問題，鐵塔類型的宏站與鐵路垂直距離需大于50m。


LAC規(guī)劃

覆蓋車站候車室與出口處的小區(qū)采用與相鄰公網(wǎng)一致的LAC；站臺微蜂窩采用專網(wǎng)LAC。控制站臺專網(wǎng)小區(qū)和候車室、出站小區(qū)的覆蓋范圍，保證車站處的位置更新只發(fā)生在兩處：旅客進站時，從候車室小區(qū)到站臺專網(wǎng)小區(qū)；旅客出站時，從站臺專網(wǎng)小區(qū)到出站覆蓋小區(qū)。

高鐵沿線的專網(wǎng)小區(qū)盡量采用相同的LAC，并獨立于公網(wǎng)；若高鐵全程距離較遠，經(jīng)停的地市較多，需要考慮位置區(qū)的尋呼容量進行LAC規(guī)劃，不同LAC區(qū)的分界建議放在車站處。


頻率規(guī)劃

專網(wǎng)建議使用900M頻點，以減少多普勒頻移影響，并建議預(yù)留專網(wǎng)頻點，以確保專網(wǎng)頻率的獨立性。鐵路沿線現(xiàn)網(wǎng)的公網(wǎng)站點可能需要進行頻率調(diào)整。

若與大網(wǎng)混合使用頻點，專網(wǎng)BCCH（廣播控制信道） 建議采用公網(wǎng)的TCH（業(yè)務(wù)信道） 頻點。同時建議專網(wǎng)的NCC（網(wǎng)絡(luò)色碼）與大網(wǎng)進行不同設(shè)置，從而在規(guī)劃上確保專網(wǎng)的獨立性。采用大網(wǎng)TCH頻段內(nèi)頻點作為專網(wǎng)的BCCH，還需要考慮調(diào)整部分專網(wǎng)附近的公網(wǎng)TCH頻率規(guī)劃，保證一定的載干比，以確保通話質(zhì)量。


鄰區(qū)規(guī)劃

高鐵的專網(wǎng)與公網(wǎng)相對獨立，僅在列車�？寇囌九c公網(wǎng)配置鄰區(qū)關(guān)系，具體為：站臺專網(wǎng)小區(qū)與候車室及覆蓋出口的公網(wǎng)小區(qū)相互設(shè)置鄰區(qū)；列車行進中專網(wǎng)小區(qū)與公網(wǎng)之間不設(shè)置為鄰區(qū)，只在專網(wǎng)小區(qū)之間設(shè)置鄰區(qū)關(guān)系，配置與該小區(qū)前后相鄰的兩個小區(qū)作為鄰區(qū)。

參數(shù)規(guī)劃

（1）站臺專網(wǎng)小區(qū)
調(diào)整小區(qū)選擇及重選參數(shù)，讓站臺上的用戶盡量駐留在站臺專網(wǎng)小區(qū)中。站臺專網(wǎng)小區(qū)的CRO（小區(qū)重選偏移量）高于公網(wǎng)，最小接入電平設(shè)置建議比公網(wǎng)略低2dB。開啟站臺專網(wǎng)小區(qū)的上下行質(zhì)量切換、上下行電平切換、PBGT切換、快速電平下降切換（相關(guān)小區(qū)為前后鏈型專網(wǎng)小區(qū)），減小公網(wǎng)至專網(wǎng)小區(qū)切換PBGT門限，增大專網(wǎng)至公網(wǎng)小區(qū)切換PBGT門限。站臺專網(wǎng)小區(qū)關(guān)閉切換預(yù)處理，打開SDCCH切換。

（2）高鐵鏈型專網(wǎng)小區(qū)
高鐵鏈型專網(wǎng)小區(qū)重選不啟用C2判斷標(biāo)準(zhǔn)。開啟上下行質(zhì)量切換、上下行電平切換、PBGT切換、快速電平下降切換（相關(guān)小區(qū)為前后鏈型專網(wǎng)小區(qū)），專網(wǎng)小區(qū)間的PBGT門限建議設(shè)置為27；關(guān)閉切換預(yù)處理，打開SDCCH切換，調(diào)整切換N/P值、平均窗口大小、切換最短間隔、懲罰周期等參數(shù)，加快專網(wǎng)小區(qū)間切換速度。

采用BBU+RRU分布式基站，使用多載波聯(lián)合技術(shù)實現(xiàn)高速鐵路的專網(wǎng)覆蓋，有利于減少小區(qū)間的重選、切換，提高切換成功率，降低掉話率；頻偏補償算法能夠減少多普勒頻偏對系統(tǒng)性能造成的影響。通過有針對性的高鐵場景網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，結(jié)合分布式基站的特性，能夠幫助運營商打造出優(yōu)質(zhì)的高鐵覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

[ 本帖最后由 lbblbblbb 于 2011-10-16 21:43 編輯 ]