CDMA高速铁路优化解决方案.ppt

目 录,概述,高铁背景 2007年4月18日起，中国铁道部进行了第6次列车提速。列车时速提升至200公里/小时，而京哈、京沪、广深、胶济等提速干线部分区段最高时速达到250公里/小时。 CRH列车简介 目前中国CRH车箱主要有四种型号：CRH1、CRH2、CRH3和CRH5。其中CRH1、CRH2、CRH5的设计时速在200公里以上，而CRH3的设计时速在300公里以上。根据目前铁路路基、路轨实际情况，第六次大提速后主要采用了前三家主力车型。 高速铁路的特点 全封闭的车厢结构：车箱采用全封闭式车体结构，车体密封性好，部分车型（如庞巴迪列车）采用金属镀膜玻璃，车体损耗较普通列车大。 车速高：高速铁路的试验速度已经超过500公里/小时, 最高运行时速度300公里，今后将更快。 客运量大：以2011年春运为例，全国铁路每天开行的高速动车组列车已经达到了1424列，每天运送的旅客已经达到了100多万人。高速动车组运送旅客的运量已经占到了全国铁路旅客运量的近20% 全天候：高速铁路由计算机控制运行，风雨雪雾等恶劣天气, 对它没有影响。列车按规定时刻到发与运行, 规律性很强。这是飞机、汽车及其他旅客交通工具所不及的。 旅客多为中高层收入者：高速铁路活动空间大，旅客卧、坐、行都比其它运输方式舒适，在价格方面较特快高出约一倍左右，旅客多为中高收入阶层。,高铁给CDMA网络带来的问题,概述,3,高速铁路的优化策略,4,优化经验和案例分析,1,概述,2,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,目 录,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,高速铁路覆盖的四个主要特性,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,高速铁路覆盖的关键技术介绍,多普勒效应的影响。由于信号源或接收者相对于传播介质的运动而使接收者接收到波的频率发生变化的现象称为多普勒效应。,2. 穿透损耗的影响。CRH车体密封性能好，穿透损耗大，列车内场强较普通列车弱。,3. 高速移动对切换的影响。终端移动速度快，覆盖呈线状，小区切换和重选要求小区间重叠覆盖区域增大，现有小区重叠覆盖距离难以满足需求。,4. 在高速环境下，基站间正常切换/重选演变为频繁切换/重选、从而影响语音及数据业务使用，话务量相对集中，列车经过时话务突发。,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,多普勒效应的影响。由于信号源或接收者相对于传播介质的运动而使接收者接收到波的频率发生变化的现象称为多普勒效应。,高速铁路覆盖的关键技术介绍,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,对于CDMA 1X系统，采用高通CSM6700芯片，其工作频率为800MHz时，其频移的最大允许值为1440Hz，理论解调最大速率为972km/h。对于EVDO Rev A系统，采用高通CSM6800芯片，其工作频率为800MHz，其频移的最大允许值为960Hz，理论解调最大速率为648km/h。 对于手机是一倍的多普勒频移，对基站是二倍的频移。多普勒频移对手机的影响小于对基站的影响。 多普勒频移的存在，导致基站和手机的相干解调性能降低。根据仿真结果，假设AWGN信道，多普勒频移小于1440Hz时上行业务信道的解调性能损失小于等于1dB，因此建议上行链路预算时各业务的Eb/No取值比基线高1dB。 铁路设计运营最高时速为350公里，现有芯片的解调容限可以满足要求，可支持高速数据业务。,高速铁路覆盖的关键技术介绍,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,2. 穿透损耗的影响。CRH车体密封性能好，穿透损耗大，列车内场强较普通列车弱。,高速铁路覆盖的关键技术介绍,如果铁路沿线网络不作调整，高铁上C网网络性能不如普通列车。在做网络调整和优化的时候，要将穿透损耗考虑进去，必须以最大车型的穿透损耗作为覆盖优化目标。,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,高速铁路覆盖的关键技术介绍,在高铁覆盖场景下，移动终端和基站间一般存在直射路径，故接收端信号电平主要受路径损耗影响较大，而受由多径效应产生的快衰落影响较小，快衰落不是影响高铁C网性能的主要因素。,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,高速移动对切换的影响。终端移动速度快，覆盖呈线状，小区切换和重选要求小区间重叠覆盖区域增大，现有小区重叠覆盖距离难以满足需求。,高速铁路覆盖的关键技术介绍,在切换区大小不变的前提下，速度越快的终端穿过切换区的时间越小，当终端的移动速度足够快以至于穿过切换区的时间小于系统处理软切换的最小时延，就会产生掉话。,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,高速铁路覆盖的关键技术介绍,CDMA系统根据工程经验及理论分析，完成一次软切换的时间为1s，完成一次跨交换机硬切换时间为5s。,Dd = v * t = 300公里/小时 * 1秒 = 83 米,速度为每小时300公里时，最小切换距离为：,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,高速铁路覆盖的关键技术介绍,下表反映了终端移动速度与切换区域关系：,如果处于切换的两个基站重叠覆盖区域过小，极易导致切换失败，产生掉话。,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,4. 话务量相对集中，列车经过时话务突发。,高速铁路覆盖的关键技术介绍,1. 列车话务量分析： 每辆车乘客（人）800 总用户数(人)(当两辆车相遇时)1600 移动用户渗透率90% CDMA用户占比30% CDMA用户数432 每用户忙时话务量（Erl）0.02 预计话务量（Erl）8.64 DO人均忙时数据话务量（kbps）5 DO业务用户比例50% DO数据总话务量（kbps）1080,2. 话务特点 专网覆盖时：只为列车用户提供服务，容量规划只需要考虑列车上的话务量，列车相遇时的突发话务对专网没有影响。大网覆盖时：基站同时承载列车上及周围区域的话务量，列车相遇带来的突发话务量对大网有一定冲击。,3,高速铁路的优化策略,4,优化经验和案例分析,目 录,1,概述,2,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,高速铁路的优化策略,覆盖优化,切换优化,现网调整与专网覆盖的融合,高铁沿线系统参数优化,高速铁路的优化策略,覆盖优化,针对高速铁路特点，网络必须实现深度覆盖才能保证网络质量。按照前一章的分析结果，网络覆盖应达到以下标准： 小区切换边缘信号强度-95dBm 重叠覆盖区140米 一般情况下要对沿线的覆盖进行较大的调整，包括： 对于较大范围的覆盖空洞需要建设新基站进行补充覆盖； 对于现网铁路覆盖小区需要进行天线、发射功率、开销增益方面的调整，增加铁路的覆盖深度； 控制现网覆盖距离、控制越区，减少铁路覆盖小区数量，形成长距离的主覆盖信号，将覆盖距离短、覆盖衰落快的信号清理出铁路覆盖，避免频繁重选和切换，尽量使高铁沿线导频简洁化。,高速铁路的优化策略,切换优化,采用较大增益天线，增加基站的有效覆盖范围 可以有效提高基站的覆盖范围，使不同基站之间的小区覆盖重叠区域满足高速移动对切换区域大小的要求，另一方面，由于高增益天线水平波瓣角小，从而可以有效控制专网小区信号外泄，降低对大网的影响。,采用功分器，来避免基站内部小区间切换 根据前面分析，影响网络质量的主要原因是切换频繁以及切换区域的设置问题。由于同一基站不同小区间重叠覆盖区无法保证列车高速移动对切换区域大小要求。因此引入功分器，把一个小区的功率用功分器平均分成两部分，然后用两幅天线辐射出去，而两幅天线辐射的信号来自一个小区，他们之间就不存在切换问题，从而解决了同一基站内部不同小区间切换问题。,高速铁路的优化策略,切换优化,采用同PN技术，来避免BBU+RRU小区间切换 不同小区间重叠覆盖区无法保证列车高速移动对切换区域大小要求。因此同PN技术，把BBU下不同小区设置成同PN，非参考小区几乎全部使用参考小区的参数而多个小区之间采取同一个PN、共同信道板资源，他们之间就不存在切换问题，从而解决了同一BBU下很多射频拉远之间的切换。,调整天线方向角，以利于铁路带状覆盖 天线方向角设置保证小区信号完全以覆盖铁路为主。在铁路直道处同一小区两扇区间夹角设为160度。在铁路弯道处，方向角的大小根据铁路的弯道角度具体情况而定。原则是保证小区的两个扇区信号主要覆盖铁路。,合理规划高铁沿线小区所属BSC，减少BSC间切换 尽量减少BSC、MSC间切换，目前BSC间切换机制都是由源侧BSC判决，BSC间切换会深入到另个BSC内部而不触发完全的呼叫迁移，所以尽量减少BSC间切换。,高速铁路的优化策略,现网调整与专网覆盖的融合,高铁专线覆盖只采用单载同频覆盖，高铁线用户也尽量避免进入大网异频，避免发生跨频切换。,保护带小区定义为高铁沿线的大网小区，对于市区内车站附近话务量大的地区，大部分小区为双载频小区，为了均衡双载频的话务负荷，采用的待机与均衡策略各有不同，为了避免高铁动车用户驻留在大网小区后，起呼指配至第二载频，我们应合理的配置均衡策略，应该使用户尽量使用基本载频，或将保护带双载频小区的基本载频设置为语音优先模式，第二载频设置为数据优先模式。,高速铁路的优化策略,高铁沿线系统参数优化,切换对于通信的保持性非常重要，高速列车容易产生切换混乱或切换不及时问题。 1. 简化切换邻区关系 切换相邻关系越多，则需要搜索测量的邻区信号就越多，在一定程度上会影响切换的准确性和及时性。因此应尽量简化切换相邻关系。 2. 合理优化搜索窗口 搜索窗口越大，MS搜索导频时间越长，对于突然增强的导频可能因为搜索速度慢切换慢，导致干扰产生掉话。搜索窗口设置越小，MS搜索导频时间短，但可能导致MS无法正确解调出多径 信号导致掉话。 3. 接入与寻呼参数优化 对于多导频区域，终端速度很快导致原导频可能迅速衰落，产生接入失败，为提高接入与寻呼性能可打开系统接入入口切换。接入参数可适当增加探针功率减少探针次数等手段提高接入性能，尤其是在快速终端信号强度可能发生变化较大，反向开环估计不是很准确的情况下。,3,高速铁路的优化策略,4,优化经验和案例分析,目 录,1,概述,2,高速铁路覆盖的特性和技术关键点,优化经验和案例分析,隧道的覆盖设计和经验,双载频话务均衡策略引起掉话,大网信号和漏缆信号重叠区域过小引起掉话,提高切换成功率的方法,新建基站的覆盖设计,提高切换成功率的方法,优化经验和案例分析,1. 采用BBU+RRU多级拉远技术 根据前面分析，影响网络质量的主要原因是切换频繁以及切换区的设置问题，高铁沿线采用BBU+RRU多级拉远可扩大同一小区的覆盖范围，避免频繁切换,优点：RRU光纤拉远，适合铁路线性覆盖，便于铺设光纤；BBU集中放置，便于集中管理和维护；无需机房建设；单模光纤最远可以单极拉远70Km；噪声小，可靠性高，性能比光纤直放站好 缺点：比直放站成本高,提高切换成功率的方法,优化经验和案例分析,2. 采用功分器双向覆盖 引入功分器，把一个小区的功率用功分器平均分成两部分，然后用两幅天线辐射出去，两幅天线辐射的信号来自一个小区，他们之间就不存在切换问题，从而扩大了同一小区的覆盖范围，解决了同一基站内部不同小区间切换问题。,优点：两个扇区为同一小区，减少了切换次数，不需要考虑天线前后比问题。 缺点：功分器故障率较高；功分器增加3.5dB损耗，减小了覆盖范围；减少了一个小区，降低了容量。,隧道的覆盖设计和经验,优化经验和案例分析,1. 短隧道覆盖设计方案,隧道的覆盖设计和经验,优化经验和案例分析,2. 中长隧道覆盖设计方案,隧道的覆盖设计和经验,优化经验和案例分析,3. 长隧道覆盖设计方案,隧道的覆盖设计和经验,优化经验和案例分析,4. 隧道群覆盖设计方案,双载频话务均衡策略引起掉话,优化经验和案例分析,被叫使用PN189的201频点，前向RXPOWER、FFCHFER都很差产生掉话，PN189载频采用用户均衡策略，呼叫保持门限为9。手机起呼时被均衡策略直接指配至201载频。当火车往前行驶到城关基站覆盖区时，发生切换。因为该站未配置双载，切换失败，导致最终掉话。应尽量保证高铁专线同一载频使用业务，现建议修改PN189呼叫保持门限为15个用户。让用户保持在283频点，尽量减少跨频切换。,大网信号和漏缆信号重叠区域过小引起掉话,优化经验和案例分析,由大顶山隧道至前仕山隧道，在前仕山隧道入口处掉话。掉话前MS检测到新的导频PN57（前仕山隧道漏缆信号）超过T_ADD门限值，于是MS把PN57加入候选集并发送PSMM，要求BSS进行切换指示，但未收到切换指示消息产生掉话。,大网信号和漏缆信号重叠区域过小引起掉话,优化经验和案例分析,前仕山隧道内采取漏缆覆盖，入口采用闽侯祥谦兰圃PN177覆盖，由于漏缆覆盖出隧道后覆盖几乎忽略不计，而闽侯祥谦兰圃PN177距离隧道口1.5Km,难以覆盖进隧道内，覆盖重叠范围为60米，无法保证切换带重叠区域138米，切换区域69米的要求，手机进入隧道时无法完成正常切换，导致掉话。,大网信号和漏缆信号