高速铁路覆盖解决方案

内容
› 高铁覆盖特点 › 高铁覆盖的链路预算及传播模型 › 高铁覆盖建设原则及容量规划 › 高铁组网方式对比 › 高铁现网的参考 › 高铁优化建议 › 小结
重叠区域的考虑
› 高铁场景下，GSM所需重选和切换时间
– 重选过程需要邻区强于源小区5s，总的重叠区 域不小于10s，如果跨越位置区则需要更长一些 的时间
› 9999模型的4个主要参数
9999传播模型-路径损耗
（1）基于奥村模型的开放空间损耗。其中A0--A3是经过修正的。 （2）由于传播路径中的障碍而产生的衍射。 （3）在收发间距离足够大时的地球曲率引起的损耗。 （4）手机所在地表状况引起的损耗（clutter offset）。
› PathLoss=A0+A1logd+A2logHEBK+A3logdlogHEBK–3.2[log(11.75 hm)]2+g(f)+KnifeEdgeDiffractionLoss+SphericalEarthDiffractionLoss+LandUseCode
› 假定移动速度不变，用户先朝向基站运动 而后远离基站，多普勒频偏先正后负。
− 基站将承受2倍的频移效应
− 终端需要能够处理多普勒频移Δf
入射角度越大，多普勒频移的效应越小
无线产品设计已经考虑了高速移动的场景
› 系列GSM基站产品早在设计之初就已经具 备了高速移动情况下的通信能力，在高达 500km/h的移动速度下仍能正常工作
0 1 0.5 3 0 1.5
多普勒效应造成的SNR下降不超过3dB
车厢穿透损耗
车型 普通列车
CRH1
列车材质 铁质 不锈钢
CRH2 CRH3 CRH5
中空wenku.baidu.com合金车体 铝合金车体 中空铝合金车体
900MHz损耗值(dB) 15 24
16 20 24
2GHz损耗值(dB) 14 22
16 20 22
小区选择
? 小区重选
切换
呼叫过程
高速移动物体的多普勒效应
速度
km/h m/s
50
13.9
100 27.8
200 55.6
350 97.2
500 138.9
最大频偏 900M 1800M
41.7 83.3 83.3 166.7 166.7 333.3 291.7 583.3 416.7 833.3
› 多普勒频移的大小和运动速度成正比，运 动速度越快频偏越大。
上表是不同动车车厢的穿透损耗参考值，但是实际覆盖会受 到入射角、多径效果的影响。
现网穿透损耗测试-掠射角的影响
Penetration loss (dB)
Train Penetration loss vs grazing angle
45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
0
Site at right side of the train Site at left side of the train
› 28dB
› 发射机
– 30m塔高，G天线17dBi – GSM输出功率15w(41.76dBm)
› 接收机
– 按高架桥+人体坐姿，共10m高度（普通铁轨路基条件下，约3m高度）
9999传播模型介绍
› 9999模型是以Okumura-Hata模型为参考，利用在世界范围内的大量实际测量 结果对其进行修正而得到的经验模型。
Logical channel TCH/EFS (FER) TCH/EFS (FER) RACH (FER) RACH (FER) SDCCH (FER) SDCCH (FER)
Speed
250 500 250 500 250 500
SNR degradation
compared to RA 50 [dB]
– 切换过程大约需要10s
› 测量信号强度和BSIC、邻区强度上报（5s） › 切换算法的过滤和判决（3s） › 切换执行（2s）
通过参数优化，可在5~6秒内 完成
– 按380km/h的极限速度考虑，切换区域至少为 SS 1056m，在位置区边界需要更长一些
HO overlap
› 实际上，切换要求的信号强度比重选时的要 求高，可以将切换重叠区域作为设计要求
• HEBK=effective antenna height
▪ 快速运动下，由于信号波动较快，小区
间重选、切换易出现问题
▪ 下行多普勒效应会降低手机的解调能力
▪ 过多过快的小区改变会增加呼叫过程的
时延
› 规划方面的保证
– 保证足够的小区间重叠覆盖区域 – 保证一定的小区间距，同时避免不必要的重选与切换
› 优化及软件功能的辅助-语音
– Enhanced HO Success Rate （FACCH重发和L2信令重建） – 切换/重选算法参数的优化 – AMR覆盖增强
5
10
15
20
25
30
35
Grazing angle (degrees)
› 随着掠射角的减小，列车车厢穿透损耗增加幅度增大
› 当掠射角在10度以内，列车穿透损耗增加幅度明显加快，在网络规划设计的时候， 我们建议实际的掠射角应该控制在10度以上
› 列车车厢内不同位置的穿透损耗相差较大
快速运动对通信过程的影响
高速铁路覆盖 解决方案
廖尚为 （高级网络规划顾问） 2011年6月
内容
› 高铁覆盖特点 › 高铁覆盖的链路预算及传播模型 › 高铁覆盖建设原则及容量规划 › 高铁组网方式对比 › 高铁现网的参考 › 高铁优化建议 › 小结
影响高铁覆盖的主要因素
物理层影响
多普勒频移影响 车厢穿透损耗
通信过程影响
?
Idle
Idle overlap
HO
Distance from serving cell antenna
链路预算的基本参数
› 传播模型：Ericsson 9999，缺省参数 › 传播环境：Open（开阔地）
– 无村庄和植被阻挡，如果考虑30米塔高，基本为视距覆盖
› 车厢内覆盖要求：
– GSM，-85dBm – 穿透损耗，以10度入射角考虑
› 优化及软件功能的辅助-GPRS/EGPRS
– NACC 网络辅助的小区重选 – 跨BSC的网络辅助的小区重选
新高铁的特点
› 设计时速高
– 设计时速350km/h – 列车能力380km/h – 运营时速（京沪）300km/h
› 列车桥上跑
– 70%路段采用高架桥方式 – 有助于无线网络覆盖 – 有助于解决沿线植被对信号的遮挡