CDMA高铁覆盖解决方案

1、CDMA高铁覆盖解决方案1. 高铁解决方案1.1 现网覆盖通过现网扇区分裂或者扇区角度调整来完成高铁覆盖，采用高增益窄波束天线来完成，此方案得基于现网基站较多覆盖较好，而且站距在公里左右满足高铁覆盖。1.2 专网覆盖通过新建基站的方式结合窄波束高增益天线专门覆盖高铁沿线，前提是高铁沿线公里内无现网基站且高铁沿线覆盖较差。1.3 覆盖方案论证根据高铁覆盖有三种覆盖实施方式：1)方案一：采用现网基站优化+数字直放站补盲方式2)方案二：采用分布式基站（BBU+RRU）3)方案三：采用现网基站优化+随行直放站2. 基站优化数字直放站2.1 CRRU设备简介数字光纤直放站利用光纤传输信号，相对于其它类型

2、直放站有信号稳定、通信质量好、干扰小、没有隔离度问题等优点。2.1.1. 设备系统框图2.1.2. CRRU与传统直放站的比较类目传统模拟直放站 数字射频拉远系统 噪声叠加 噪声叠加严重，不支持远端级联 抑制噪声叠加，支持远端级联 组网方式 组网方式固定，仅并联方式组网方式灵活，支持星型方式、链型方式、星型链型混合组网光纤资源利用率 低高时延调整无法补偿各个远端站之间的时延，无法抑制多径可以通过自动或手动调整时延，消除各个覆盖区之间的干扰2.1.3. CRRU与基站设备的比较类目微蜂窝 数字射频拉远系统 信号提取 从BSC取基带信号 从基站取出射频信号 传输方式 数字化传输 数字化传输 传输协

3、议 E1 CPRI 信道容量 自身载频板容量 与基站共享载频板容量 输出功率 33dBm/CH（2载波）43dBm/CH（2载波）30dBm/CH（4载波） 40dBm/CH（4载波） 载频扩容 每次载频，都要增加硬件 7载波以内不用增加设备 传输 必须预留传输或传输复用 不需要改动传输，扩容投资较少 投资 扩容投资较多 扩容投资较少 信道容量 提 供 不提供 射频功率 偏 小 满足46dBm2覆盖范围 提 高 提 高 切 换 增加切换 未增加小区，只需优化切换 临区列表 需增加 需优化 话务吸收能力 较 强 很 强 2.2 容量及链路分析2.2.1. 容量计算列车行车“自动闭塞区间”为10公

4、里左右，在20公里范围内，单向仅一列列车，对于复线铁路，最多同时有2列客车通行，以此来进行话务量的预测：1）最大客流量分析根据目前国内的客车情况，普通16节客车，硬座单车满员108人，硬卧满员单节60人，软卧单节满员36人，通常一列火车硬卧不少于2节，软卧不少于1节，基于此，每列普通客车的满员人数约1600人，则总客流量估计不少于3200人。按超员20%计算，则总客流量不少于3840人。2）CDMA手机持有率分析根据目前移动通信的发展状况，我们按手机持有率85%计算，其中CDMA用户占有率按10%。3）人均忙时话务量分析人均忙时话务量按0.02Erl计 4）最大话务量计算计算公式：最大话务量（

5、Erl）=总人数*手机持有率*CDMA用户占有率*人均忙时话务量。预测C网最大突发话务量=3840*85%*10%*0.02=6.53Erl。对应爱尔兰表，按2%呼损率，对于CDMA网，需要提供11个话务信道。2.2.2. 链路预算2.2.2.1. 室外覆盖链路预算针对本次覆盖目标，进行了上行链路预算，其计算过程见下表：具体反向链路预算公式如下：PL_BL=Pout_MSGa_BSGa_MS Lf_BSMfMILpLbS_BSMpc其中 PL_BL 反向链路最大传播损耗 Pout_MS 移动台业务信道最大发射功率 Lf_BS 馈线损耗 Ga_BS 基站天线增益 Ga_MS 移动台天线增益 Mf

6、 阴影衰落余量（与传播环境相关） Mpc功控余量 MI 干扰余量（与系统设计容量相关） Lp 地物损耗 Lb 人体损耗 S_BS 基站接收机的灵敏度下表是CDMA反向覆盖链路计算表800M(Okumura-Hata)VoiceDataDataDataDataSpreading Frequency Rate（MHz）1.22881.22881.22881.22881.2288Traffic Rate（kbps）9.619.238.476.8153.6Target FER（%）1%1%1%1%1%Target Eb/Nt（dB）4.54.54.54.54.5Target Ec/Nt（dB）-16.

7、6-13.6-10.6-7.5-4.5BTS Noise Figure（dB）3.73.73.73.73.7Thermal Noise（dBm/Hz）-174-174-174-174-174Receiver Sensitivity（dBm）-126-123-120-116.9-113.9MS Antenna Gain（dBi）00000MS Cable loss per 100m（dB）00000MS Cable Length（m）00000MS Cable Loss（dB）00000MS Connector Loss（dB）00000BTS Antenna Gain（dBi）17171717

8、17BTS Feeder Loss per 100m（dB）44444BTS Feeder Length（m）55555BTS Feeder Loss（dB）0.20.20.20.20.2Loss of Cable&Connector（dB）1.51.51.51.51.5Antenna&Feeder System Gain（dB）15.315.315.315.315.3Reverse Loading（%）70%70%70%70%70%Interferrence Margin（dB）5.25.25.25.25.2Area Margin Coverage Probability（%）75%75%7

9、5%75%75%Standard Deviation of Shadow Fading（dB）88888Shadow Fading Margin（dB）5.45.45.45.45.4Soft Handoff Gain（dB）33333Integrated Margin（dB）7.67.67.67.67.6Maximum Traffic Channel Transmit Power（dBm）2323232323Body Loss（dB）33333Indoor Penetration Loss（dB）2020202020Maximum Allowable Propagation Loss（dB）1

10、33.7130.6127.6124.6121.6Carrier Central Frequency（MHz）850850850850850BTS Antenna Height（m）3535353535MS Antenna Height（m）1.51.51.51.51.5Slope B36.67836.67836.67836.67836.678City Correction00000MS Antenna Correction0.01360.01360.01360.01360.0136Correction Factor13.263313.263313.263313.263313.26331km L

11、oss A（dB）115.5462115.5462115.5462115.5462115.5462Coverage Radius（km）3.52.82.31.91.6从上表可看出，基于38.4k的语音业务，覆盖半径在2.3Km，考虑到为保证切换而设置的重叠覆盖距离，取定室外基站站距在2.5到3公里左右。2.2.2.2. 隧道内链路预算1)参数说明本次覆盖隧道内采用泄漏电缆的方式进行覆盖。泄露电缆的指标如下：泄漏电缆性能指标序号漏缆厂家漏缆型号频率(MHZ)900MHz1800MHz2200MHz1ADREWRC17-CPUS-2A衰减(dB/km)225550漏缆输入端注入功率：Pin要求覆盖

12、边缘场强：P漏缆耦合损耗：L1 ，漏缆指标人体衰落：L2，宽度因子：L3=20lg(d/2)，d为手机距离漏缆的距离衰落余量：L4,车体损耗：L5,与车体有关每米馈线损耗：S，漏缆指标漏缆的覆盖距离（米）= (Pin (P+L1+L2+L3+L4+L5)/S隧道内采用CRRU+泄露电缆覆盖。CRRU功率可以提供40W。2)CRRU导频功率计算：为了保证CRRU输出的公共信道功率保持不变，即不论何种负载情况直站覆盖范围内导频强度是定值，就需要为直放站设置一定功率裕量。a）BTS分析假设BTS最大输出功率20W（43dBm）,基站最大负载策略值为50，其中机顶输出导频信道功率2W（33dBm），占

13、额定总功率的10%，其他如寻呼、同步等公共信道机顶输出功率共2W（33dBm），占额定总功率的10%。当系统负载达到75时，BTS达到实际输出功率的最大值，此时：业务信道功率约为（2022）7512W（40.8dBm）公共信道功率为224W（36dBm），也是BTS空载情况下机顶输出功率；则BTS的实际最大输出功率（75负载时）为12416W（约42dBm）此时需要注意一点，由于有负载策略的控制，导频功率和公共控制信号实际占到总功率的比率是：4W/16W=25%。b）CRRU分析CRRU不存在负载策略问题，只需要把BTS各个信道输出功率按照比率完成透明放大传输功能即可。以上分析得知，在BTS配

14、置为导频10%、寻呼、同步等公共信道占10%、业务负载策略为75%的情况下，BTS在空载情况下，机顶输出功率占到实际总功率比率为25%，则CRRU设备在开通时，其空载输出功率也为总功率的25%。例如：CRRU输出功率20W（43 dBm）,则空载输出功率为40*0.25=10W（40dBm）,即CRRU需要预留46 dBm -40 dBm=6dB。c）EV-DO分析由于EV-DO信号不存在负载策略对输出总功率的影响，所以CRRU系统不存在处理1X信号时的功率预留问题。d）导频功率：公式1XEVDO备注设备出口功率（dBm）Pcrru4646总功率总功率回退（dB）p1332载波分配损耗导频功率

15、预留（dB）p260功率分配损耗（dB）p333功分器分配连接电缆损耗（dB）p411跳线差损合路器预留（dB）p533预留和联通合路损耗漏缆注入功率(dBm)P=Pcrru-p1-p2-p3-p4-p530362)隧道内覆盖距离计算a）单洞双轨：车 型边缘 场强 要求(DBM)漏缆注入功率(DBM)人体衰落(DB)漏缆耦合损耗(DB)宽度因子(M)衰落余量(DB)车体损耗(DB)每米漏馈衰减(DB/M)覆盖 距离 (米)漏缆 末端 功率(DBM)普通列车-853036812.55140.022485.5 19.32 -903036812.55140.022712.7 14.32 庞巴迪-88

16、3036812.55200.022349.1 22.32 -903036812.55200.022440.0 20.32 -953036812.55200.022667.3 15.32 -983036812.55200.022803.6 12.32 EV-DO-853636812.55200.022485.5 25.32 -903636812.55200.022712.7 20.32 -953636812.55200.022940.0 15.32 b)单洞单轨车 型边缘 场强 要求(DBM)漏缆注入功率(DBM)人体衰落(DB)漏缆耦合损耗(DB)宽度因子(M)衰落余量(DB)车体损耗(DB)

17、每米 漏馈 衰减(DB/M)覆盖 距离 (米)漏缆 末端 功率(DBM)普通列车-85303687.75140.022729.9 13.94 -90303687.75140.022957.1 8.94 庞巴迪-85303687.75200.022457.1 19.94 -90303687.75200.022684.4 14.94 -92303687.75200.022775.3 12.94 -95303687.75200.022911.7 9.94 -98303687.75200.0221048.0 6.94 EV-DO-85363687.75200.022729.9 19.94 -90363

18、687.75200.022957.1 14.94 二 高铁覆盖问题及解决方案1. 多普勒频移的影响当终端在运动中通信，特别是高速情况下，终端和基站都有直视信号，接收端的信号频率会发生变化，称为多普勒效应。多普勒效应所引起的频移称为多普勒频移（Doppler shift），可用下式表示： 多普勒频移计算公式为：。其中：为终端移动方向和信号传播方向的角度；v是终端运动速度；C为电磁波传播速度；f为载波频率。上式中，(f/c*v)与入射角无关。以下为系统通信时的频移产生示意图：多普勒频移示意图这里假设系统工作的下行频率为,上行频率为从上图可知，终端远离基站时候会产生一个的频偏，即手机的工作频率为 ，

19、因此终端上行发射频率为。在上行接收端，由于终端远离基站带来的频偏，可知此时基站接收到的频率为。同理，终端接近基站时候会产生一个的频偏，基站接收到频率为。注：1)上图为一个示意图，由于多普勒频移和频率相关，严格来说上下行也是不一样的。CDMA FDD制式上下行频率差45MHz，300kmh时候上下行相差约13Hz。2)本文所有的多普勒频移计算均以800MHz计算。1.1 对系统的影响CDMA基站采用相干解调的检测方式，接收端的本地解调载波必须与接收信号的载波同频同相，载波频率的抖动对接收机的解调性能无疑会产生影响。CDMA载波频段约为800MHz。 1.2 对CDMA2000 1X系统的影响CDMA2000 1X系统共采用高通CSM5000和CSM6700两种芯片。1）CDMA2000 1X采用高通CSM5000芯片时，工作频率为800MHz，对于CSM5000而言，频移的最大取值为960Hz，CSM5000芯片能容许的最大移动速度为：由于此速度已高于目前所有地面移动工具的速度，可以知道芯片的解调容限完全满足要求。2）CDMA2000 1X采用高通CSM6700芯片，工作频率为800MHz，对于CSM6700而言，频移的最大取值为1440Hz，CSM6700芯片能容许的最大移动速度为：由于此速度已高于目前所有地面移动工具的速度，可以知道芯片的解调容限完全满足要求。1.3 对CD