高鐵場景下電信CDMA
2015-05-30 16:15:45吳廣量
中國新通信 2015年18期
吳廣量
高鐵CDMA<E移動通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)有：1.全封閉式車體結(jié)構(gòu)穿透損耗大。車體損耗較普通列車大很多。2.多普勒效果明顯。3.切換成功率降低。車速快，頻繁的小區(qū)切換導(dǎo)致終端信號差、掉話率升高4.小區(qū)重疊區(qū)域較大。5.線狀覆蓋。6.場景復(fù)雜多樣。本文從技術(shù)角度分析高鐵C&L移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)思路。
一、多普勒效果明顯
當(dāng)信號進(jìn)入車廂時(shí)，不同的入射角對應(yīng)的穿透損耗不同，當(dāng)信號垂直入射時(shí)的穿透損耗最小。當(dāng)基站的垂直位置距離鐵道較近時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣信號進(jìn)入車廂的入射角小，穿透損耗大。對于以固定速度v 運(yùn)動的移動臺，所接收的載波會多普勒頻移。在入射角為0°時(shí)，多普勒頻移效應(yīng)最明顯。當(dāng)高鐵設(shè)計(jì)時(shí)速為350km/h時(shí)，f=850MHz時(shí)，對應(yīng)的多普勒偏移大約為275Hz， f=2.1GHz時(shí)，對應(yīng)的多普勒頻移為680Hz。
1.1 CDMA2000系統(tǒng)能抵抗多普勒效應(yīng)
CDMA2000基站使用的是高通的CSM6700/CSM6800芯片，允許的最大頻移為960Hz，能夠容許的最大移動速度為（入射角為0°）：1296km/h。CDMA2000系統(tǒng)完全有能力抵抗多普勒效應(yīng)，滿足高速移動下的通信需求。但多普勒頻移的存在，導(dǎo)致基站和手機(jī)的相干解調(diào)性能降低，鏈路預(yù)算時(shí)需在原有Eb/Nt的取值上增加約2dB。
1.2 LTE多普勒頻移補(bǔ)償算法消除頻偏
2.1GHz頻段，350km/h車速，此時(shí)多普勒頻偏為680Hz，小于子載波間隔15kHz。時(shí)域上行DMRS信號間隔為0.5ms，可以克服±1kHz頻偏。采用增強(qiáng)頻偏估計(jì)算法：可適用于頻偏大于1kHz、小于2.5kHz的超高速場景，支持2.1GHz頻段最大移動速度為 450km/h。
二、切換成功率降低
手機(jī)在服務(wù)小區(qū)的信號強(qiáng)度衰落到一定程度，會觸發(fā)小區(qū)重選或切換過程。必須保證在手機(jī)順利進(jìn)入新小區(qū)之前，當(dāng)前小區(qū)的信號不會進(jìn)一步衰落到門限值以下，否則空閑的手機(jī)可能脫網(wǎng)或切換失敗而掉話。需要控制重疊區(qū)域的大小，來保證重選或者切換的完成。列車速度越高，所需重疊區(qū)域越大。
2.1 采用同小區(qū)（同PN）技術(shù)減少切換次數(shù)
多個RRU設(shè)置為同小區(qū)（同PN） 邏輯小區(qū)，在邏輯小區(qū)內(nèi)部不需要切換。同小區(qū)技術(shù)使得切換次數(shù)大幅度減少，掉話率得到明顯改善。
三、高鐵紅線外CDMA<E無線網(wǎng)設(shè)計(jì)
1、CDMA切換距離設(shè)置 CDMA軟切換時(shí)間在0.3秒鐘左右，虛擬軟切換的時(shí)間在1秒鐘左右。
考慮到今后高鐵可能會重新提速到350公里/小時(shí)，即97米/秒，設(shè)計(jì)時(shí)按350公里/小時(shí)來考慮，則虛擬軟切換距離應(yīng)該為L=2TV=2×1×97=194米。
2、LTE切換距離設(shè)置 LTE切換時(shí)間在0.5秒鐘左右，按350公里/小時(shí)來設(shè)計(jì)，則LTE切換距離應(yīng)該為L=2TV=2×0.5×97=94米。
3、 CDMA基站距鐵軌垂直距離，根據(jù)衰減因子模型在滿足車廂內(nèi)Rx ≥-93dBm前提條件下，建議C網(wǎng)基站距離鐵軌的垂直距離在300m～500m之間。
LTE基站距鐵軌垂直距離，同理在滿足車廂內(nèi)RSRP≥-105dBm前提條下建議L網(wǎng)基站距離鐵軌的垂直距離在200m～350m之間。
4、站間距設(shè)置，經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)實(shí)測：CDMA站間距大于2.5公里時(shí)，覆蓋指標(biāo)惡化比較明顯，因此單個站間距不宜超過2.5公里；站間距小于1公里時(shí)，繼續(xù)縮短站間距所獲得的覆蓋增益變小，但投資將大幅增加，因此單個站間距不宜小于1公里；C網(wǎng)基站的站間距建設(shè)設(shè)置在1.8km～2km左右。LTE站間距設(shè)置，建議設(shè)置在0.9km～1.1km左右。
四、 C&L網(wǎng)站址布局設(shè)計(jì)
高速鐵路一般都為復(fù)線鐵軌，也就是“來”和“往”的鐵軌是不＼在一條鐵軌上，為了能夠很好的兼顧復(fù)線鐵軌“來往”列車的覆蓋要求，建議基站采用“之”字形的分布方式。（圖1）
部分鐵路因各種特殊原因，如需繞過重要的設(shè)施、沿山谷行進(jìn)等，需要采用“）”形彎軌形式，在這種情況下，需要考慮將基站選擇在或者布置在“）”形彎道內(nèi)側(cè)，保證對“）”形彎道的良好覆蓋。（圖2）
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當(dāng)信號進(jìn)入車廂時(shí)，不同的入射角對應(yīng)的穿透損耗不同，當(dāng)信號垂直入射時(shí)的穿透損耗最小。當(dāng)基站的垂直位置距離鐵道較近時(shí)，覆蓋區(qū)邊緣信號進(jìn)入車廂的入射角小，穿透損耗大。對于以固定速度v 運(yùn)動的移動臺，所接收的載波會多普勒頻移。在入射角為0°時(shí)，多普勒頻移效應(yīng)最明顯。當(dāng)高鐵設(shè)計(jì)時(shí)速為350km/h時(shí)，f=850MHz時(shí)，對應(yīng)的多普勒偏移大約為275Hz， f=2.1GHz時(shí)，對應(yīng)的多普勒頻移為680Hz。
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三、高鐵紅線外CDMA<E無線網(wǎng)設(shè)計(jì)
1、CDMA切換距離設(shè)置 CDMA軟切換時(shí)間在0.3秒鐘左右，虛擬軟切換的時(shí)間在1秒鐘左右。
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4、站間距設(shè)置，經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)實(shí)測：CDMA站間距大于2.5公里時(shí)，覆蓋指標(biāo)惡化比較明顯，因此單個站間距不宜超過2.5公里；站間距小于1公里時(shí)，繼續(xù)縮短站間距所獲得的覆蓋增益變小，但投資將大幅增加，因此單個站間距不宜小于1公里；C網(wǎng)基站的站間距建設(shè)設(shè)置在1.8km～2km左右。LTE站間距設(shè)置，建議設(shè)置在0.9km～1.1km左右。
四、 C&L網(wǎng)站址布局設(shè)計(jì)
高速鐵路一般都為復(fù)線鐵軌，也就是“來”和“往”的鐵軌是不＼在一條鐵軌上，為了能夠很好的兼顧復(fù)線鐵軌“來往”列車的覆蓋要求，建議基站采用“之”字形的分布方式。（圖1）
部分鐵路因各種特殊原因，如需繞過重要的設(shè)施、沿山谷行進(jìn)等，需要采用“）”形彎軌形式，在這種情況下，需要考慮將基站選擇在或者布置在“）”形彎道內(nèi)側(cè)，保證對“）”形彎道的良好覆蓋。（圖2）
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