接收电平快速下降紧急切换算法允许在高铁覆盖上的应用

高铁覆盖为什么这么难

近年来，中国高速铁路的发展速度让世界折服，高铁以其方便、快捷、舒适的特性，逐渐成为人们出行的主流选择之一。如何在高速运动的高铁车厢内为用户提供优质的通信服务，也成为运营商越来越关注的主题。高铁覆盖是检验设备商综合解决方案能力的试金石。为什么高铁覆盖这么难？

首先，高铁车速很快，最高时速可达350km/h。高速运动引起的多普勒频移更加明显，由此将导致基站和手机的相干解调性能降低，直接影响网络性能，用户感知度变差。

第二，频繁的切换会导致切换成功率下降，甚至因切换不及时产生掉话；频繁的小区重选也将影响PS（分组交换）业务速率等指标，用户体验差。

第三，高铁采用新车型，车体密封性强，车体穿透损耗加大，会导致车厢内部接收信号降低。

第四，在现网上采用小区分裂的方式覆盖高铁，高铁小区与其他小区同属一张大网，网规网优策略非常复杂，很难达成最优质量。

高铁覆盖总体解决方案

要解决这一系列难题，必须将高铁覆盖作为一个特殊场景进行研究，提出一体化的网络覆盖解决方案。


多普勒频移解决方案

协议规定，多普勒效应下GSM900可以承受的最大径向时速为250km/h。当列车时速超过250km/h时，必须考虑对多普勒频移进行频偏补偿，否则通话质量和系统性能将明显恶化。

中兴通讯采用先进的频偏补偿算法，能够解决多普勒频移补偿问题。基站根据接收到的手机信号的频偏，调整基站接收频率，抵消多普勒效应导致的上行频率偏移；同时相应对下行发信频率设置相同的偏移量，保证与手机的正常通信，有效地保证了无线链路的稳定链接，从而保证优质的通话质量。


频繁的重选和切换解决方案

高速移动时，小区重选及切换的频率明显加快。假设高速列车时速为350km，约为97m/s。假设现网每小区覆盖铁路1.5km，平均15s将发生一次小区重选；假设平均每次通话时长60s，则每次通话平均要发生4次切换。如此频繁的小区重选和切换，将会降低重选和切换成功率，并可能因为切换不及时而导致掉话。

中兴通讯采用BBU+RRU实现多载波联合（MCUM），将不同RRU设置为同一个逻辑小区，列车穿过同一小区的不同RRU时不发生切换，只有跨小区的RRU之间才发生切换。在实际工程中，若每小区配置4载频，最大可以配置12个RRU为同一个逻辑小区，从而将小区覆盖半径拓宽为传统方式的12倍，大幅减少了逻辑小区数量，降低了小区重选和切换次数。


车厢内覆盖解决方案

高速铁路上采用新型列车运营，如设计时速可达到250km以上的庞巴迪列车以及CRH子弹型列车。由于新车型车体密封性强，车体穿透损耗加大，会导致车厢内部接收信号降低。经过调查，庞巴迪列车的综合损耗高达24dB。如果采用现有GSM网络来覆盖，在高速列车内信号强度可能无法保证良好的通话，引起用户投诉。

中兴通讯采用BBU+RRU组网实现高铁覆盖专网，可以将RRU近天线安装，减小馈线损耗，增强车厢覆盖。BBU建议放置在车站或现有机房，RRU通过级联方式在铁路沿线铺设，可以采用抱杆安装或者沿线铁塔安装。

高铁专网解决方案

对高铁采用专网覆盖解决方案，即采用专用的基站或小区对铁路沿线进行覆盖，只用于列车内用户的通信。高铁专网的网络规划策略相对简单清晰，与大网实现重选和切换上完全的隔离，只在车站、候车室等专网与大网的连接处进行重选和切换。专网小区形成链状接力覆盖，形成铁路沿线超长小区以减少跨区切换；多个专网小区形成连续覆盖，以保证列车高速通过时的网络性能指标。

高铁场景下的网络规划
容量规划

高铁场景一般建议站台小区配置6载频；跨LAC（Location Area Code）区高铁链型小区配置6载频；其他高铁链型小区配置4载频。开启动态HR（半速率）、动态SDCCH（专用控制信道）。

天线选型

由于高速铁路属于狭长地形场景覆盖，且专网小区基站与铁路沿线可能有一定距离，因此根据实际情况需要选择不同的天线。

● 如果专网基站与铁路沿线的垂直距离较大，应该采用65度左右高增益（18dBi）宽波束天线，扩大覆盖范围，同时抑制覆盖边缘天线增益的快速下降。

● 如果专网基站与铁路沿线的垂直距离在100m以内，为避免越区覆盖，优先采用30度左右高增益（20～22dBi）窄波束天线。

● 站台小区建议采用小增益八木天线或者吸顶天线，将覆盖范围仅控制在高铁站台。


交叠区计算

小区重叠覆盖距离应该从小区重选切换两方面考虑。

（1）从小区重选考虑
假设两个小区在交叠的中间点电平相当，根据协议，从此点计时最少5s后触发小区重选，即逻辑小区的重叠覆盖区最少要满足10s的火车运行时间。跨LAC区的小区重选，需要多预留2s。即对于同一LAC内的小区重选，重叠区考虑10s；对于跨LAC的小区重选，重叠区考虑12s。

（2）从小区间切换考虑
接收电平快速下降紧急切换算法允许建议打开。 应用快速电平下降切换算法，两次切换间隔时长设置为0。一般来说，测量报告滤波和切换判决时间小于3s，切换执行时间小于2s，连续切换等待时间为0s，二次切换执行时间小于3s，因此重叠区至少应能保证8s的MS（移动站）移动时间，跨BSC切换，还需要多预留1～2s，切换的重叠覆盖区要求为10s。 （3）综合考虑
综合以上两点，取小区重选和切换中较大的重叠覆盖距离，即10s（同一LAC）或者12s（不同LAC）对应的重叠距离作为高铁专网覆盖小区间的重叠覆盖区域距离。如时速达到350km/h，同LAC小区的重叠覆盖距离为972m，跨LAC小区的重叠覆盖距离为1167m。要注意，逻辑小区内各RRU站点之间无需预留重叠距离；仅在两个逻辑小区之间相邻的RRU站点时考虑重叠覆盖。


站址选择

通常情况下，城市移动通信网络建设时，铁路沿线已经建设好了相当一部分的宏站，可以有效利用这些宏站进行铁路专网的建设。我们建议的原则为垂直于铁路300m之内，且从基站可以目视到铁轨的基站可纳入铁路专网建设。

当在城市铁路沿线没有现成基站可用时，需要考虑新建站来解决专网小区接续问题。同样，沿线新增的宏站与铁路垂直距离务必控制在300m之内，高度控制在20m~30m，以保证覆盖效果。另外，考虑到安全问题，铁塔类型的宏站与铁路垂直距离需大于50m。


LAC规划

覆盖车站候车室与出口处的小区采用与相邻公网一致的LAC；站台微蜂窝采用专网LAC。控制站台专网小区和候车室、出站小区的覆盖范围，保证车站处的位置更新只发生在两处：旅客进站时，从候车室小区到站台专网小区；旅客出站时，从站台专网小区到出站覆盖小区。

高铁沿线的专网小区尽量采用相同的LAC，并独立于公网；若高铁全程距离较远，经停的地市较多，需要考虑位置区的寻呼容量进行LAC规划，不同LAC区的分界建议放在车站处。


频率规划

专网建议使用900M频点，以减少多普勒频移影响，并建议预留专网频点，以确保专网频率的独立性。铁路沿线现网的公网站点可能需要进行频率调整。

若与大网混合使用频点，专网BCCH（广播控制信道） 建议采用公网的TCH（业务信道） 频点。同时建议专网的NCC（网络色码）与大网进行不同设置，从而在规划上确保专网的独立性。采用大网TCH频段内频点作为专网的BCCH，还需要考虑调整部分专网附近的公网TCH频率规划，保证一定的载干比，以确保通话质量。


邻区规划

高铁的专网与公网相对独立，仅在列车停靠车站与公网配置邻区关系，具体为：站台专网小区与候车室及覆盖出口的公网小区相互设置邻区；列车行进中专网小区与公网之间不设置为邻区，只在专网小区之间设置邻区关系，配置与该小区前后相邻的两个小区作为邻区。

参数规划

（1）站台专网小区
调整小区选择及重选参数，让站台上的用户尽量驻留在站台专网小区中。站台专网小区的CRO（小区重选偏移量）高于公网，最小接入电平设置建议比公网略低2dB。开启站台专网小区的上下行质量切换、上下行电平切换、PBGT切换、快速电平下降切换（相关小区为前后链型专网小区），减小公网至专网小区切换PBGT门限，增大专网至公网小区切换PBGT门限。站台专网小区关闭切换预处理，打开SDCCH切换。

（2）高铁链型专网小区
高铁链型专网小区重选不启用C2判断标准。开启上下行质量切换、上下行电平切换、PBGT切换、快速电平下降切换（相关小区为前后链型专网小区），专网小区间的PBGT门限建议设置为27；关闭切换预处理，打开SDCCH切换，调整切换N/P值、平均窗口大小、切换最短间隔、惩罚周期等参数，加快专网小区间切换速度。

采用BBU+RRU分布式基站，使用多载波联合技术实现高速铁路的专网覆盖，有利于减少小区间的重选、切换，提高切换成功率，降低掉话率；频偏补偿算法能够减少多普勒频偏对系统性能造成的影响。通过有针对性的高铁场景网络规划，结合分布式基站的特性，能够帮助运营商打造出优质的高铁覆盖网络。

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