FDD LTE高鐵覆蓋解決方案 - 全文

　　高鐵覆蓋面臨的挑戰

　　根據未來高鐵的發展趨勢和歐美國家目前運營狀況，高鐵覆蓋方案應該能滿足350km/h以上速度，最快達到450km/h的高速行駛要求。新型全封閉車廂對手機信號的衰耗在24dB之上。根據建成后的京津高鐵GSM-R專用通信網推斷，高鐵覆蓋方案在最短發車間隔(3分鐘)狀態下應該滿足300名左右旅客的話務量需求，網絡接通率超過95%，覆蓋率為99.5%，掉話率不高于5%，切換成功率在90%以上。

　　高速列車場景的網絡覆蓋面臨以下挑戰。

　　車體穿透損耗大

　　高速列車采用密閉式廂體設計，增大了車體損耗。各種類型的CRH列車具有不同的穿透損耗，中興通訊對各種主要客運車型的損耗情況進行了詳細測試，綜合衰減值如表1所示。

　　多普勒頻偏

　　高速覆蓋場景對FDD LTE系統性能影響最大的是多普勒效應。接收到的信號的波長因為信號源和接收機的相對運動而產生變化，稱作多普勒效應。在移動通信系統中，特別是高速場景下，這種效應尤其明顯。

　　高速影響性能

　　? 在UE(用戶設備)高速場景下，對切換的性能會有較大的影響。為保證用戶無縫移動性及QoS，最基本的要求就是用戶通過切換區域的時間要大于切換的處理時間，否則切換流程無法完成，會造成用戶的QoS下降甚至掉話。在高速場景下，由于UE駐留時間小于小區選擇過程，還容易出現脫網、小區選擇失敗等網絡問題。

　　公網和高鐵覆蓋專網相互影響

　　高鐵覆蓋作為FDD LTE公網覆蓋的一部分，必須考慮高鐵覆蓋專網和公網之間的相互影響。專網和公網之間應避免形成空洞和過度重疊覆蓋，特別要避免大網站點越過高鐵軌道進行覆蓋。要做好公網、專網間切換、重選等關系，確保相互之間的正常過渡。

　　FDD LTE高鐵覆蓋解決方案

　　針對高鐵覆蓋所面臨的大頻偏、頻繁切換等技術難點，中興通訊提供專業的LTE高鐵覆蓋方案。

　　自適應頻偏校正算法

　　對于高速移動的用戶，多普勒頻偏往往非常大，基站接收機必須估計和發射機之間的頻率誤差并完成頻率誤差校正，否則將對鏈路性能造成很大影響。另外，基站接收機還需要應對頻偏快速變化的問題，即保證能夠迅速跟上頻偏變化速度并進行有效的補償。對于列車時速高達300km/h的場景而言，如果頻偏跟蹤速度太慢，會在頻偏快速變化時產生巨大的估計誤差，導致性能嚴重惡化。中興通訊自主研發自適應頻偏校正算法，能在基帶層面實時檢測出當前子幀頻率偏移的相關信息，對頻偏造成的基帶信號相位偏移予以校正，提升基帶性能解調。

　　單小區多RRU級聯技術

　　從FDD LTE高鐵覆蓋特點來看，為保證小區間可靠切換，需增加小區的覆蓋范圍，減少小區切換次數。中興通訊推出單小區多RRU級聯方案，此方案基于中興通訊首創的SDR平臺，設備體積小、重量輕，功耗低，環境適應能力強，使運營商高鐵覆蓋網絡部署變得簡單易行。中興通訊應用BBU+RRU技術，可以將多個RRU組網，利用基帶合并技術組合到一個小區內。當屬于同一邏輯小區的多個RRU覆蓋區域部分重疊連環相連之后，構成一個狹長地帶的高信號強度的適合鐵路沿線的小區覆蓋方案，有利于增加覆蓋信號強度。圖1所示。

　　圖1 多RRU級聯技術

　　公網和專網的切換原則

　　?要重點考慮公網和專網的切換原則和對應關系，保證公網用戶順利切入高鐵專網，并保證離開站臺時，避免發生乒乓位置更新。鐵路覆蓋專網專用，在站點和候車室設置專網與公網過渡的隔離，相互設置鄰區，同時列車進行中專網小區和公網小區不設置為鄰區，用戶不允許切換到公網，公網用戶也不能占用專網資源。

　　密集城區高速覆蓋

　　高鐵經過密集城區時，由于站點間距較小，切換帶也較小，而且密集城區沒有明顯的視距環境，多普勒效應明顯，對性能影響嚴重，導致解調SNR降級嚴重;同時對城區多徑衰落的影響比較明顯，容易出現向目標小區切換后回切，造成頻繁掉話。針對密集城區的高鐵覆蓋，可以在傳統三小區的基礎上，新增一個小區(第4小區)用于高鐵覆蓋，如圖2所示。