| 在歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,高速鐵路如ICE、新干線(xiàn)的時(shí)速均在200-300公里/小時(shí),上海磁懸浮列車(chē)時(shí)速更高達(dá)431公里/小時(shí)。如何在這種高速環(huán)境中提供良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量,是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和移動(dòng)設(shè)備提供商共同面對(duì)的難題。 影響高速移動(dòng)通信的因素 高速移動(dòng)狀態(tài)下的通信相比靜止?fàn)顟B(tài)或低速狀態(tài)下的通信面臨更多的問(wèn)題,多普勒效應(yīng)和快速切換帶來(lái)的影響是高速移動(dòng)環(huán)境下不得不解決的兩大難題,速度越高,影響越大,解決難度也越大,對(duì)技術(shù)的要求也越高。 多普勒頻移 當(dāng)終端在運(yùn)動(dòng)中通信,特別是高速移動(dòng)的情況下,終端和基站都有直視信號(hào),接收端的信號(hào)頻率會(huì)發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為多普勒效應(yīng),由多普勒效應(yīng)引起的頻移稱(chēng)為多普勒頻移。多普勒頻移對(duì)基站和終端均產(chǎn)生影響,如果不采取措施,通信質(zhì)量將嚴(yán)重惡化,甚至掉線(xiàn)。 對(duì)基站的影響：WCDMA基站采用相干解調(diào)檢測(cè)方式工作,接收端的本地解調(diào)載波必須與接收信號(hào)的載波同頻同相,載波頻率的抖動(dòng)會(huì)對(duì)接收機(jī)的解調(diào)性能產(chǎn)生明顯的影響。受多普勒效應(yīng)影響,上行信號(hào)頻移最大可達(dá)750Hz,嚴(yán)重影響上行接入、容量和覆蓋等性能,這對(duì)基站解調(diào)性能來(lái)說(shuō),無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。 對(duì)終端的影響：為了對(duì)抗由多普勒效應(yīng)而產(chǎn)生的頻率抖動(dòng),用戶(hù)終端通過(guò)自動(dòng)頻率補(bǔ)償AFC(Automatic Frequency Correction)技術(shù)來(lái)自動(dòng)鎖定最佳服務(wù)小區(qū)的接收信號(hào)頻率,并將鎖定的頻率作為參考基準(zhǔn)發(fā)送上行信號(hào)。不難看出,AFC算法對(duì)于減小多普勒頻移產(chǎn)生的影響,提高解調(diào)性能,起到至關(guān)重要的作用。 快速切換的影響 假設(shè)切換區(qū)大小不變,那么移動(dòng)速度越高終端穿越切換區(qū)的時(shí)間越短。當(dāng)終端移動(dòng)速度足夠快,以至于穿越切換區(qū)的時(shí)間小于系統(tǒng)處理軟切換的最小時(shí)延,則軟切換流程無(wú)法完成,導(dǎo)致掉話(huà)。 一般情況下,軟切換時(shí)延為200-600ms,假設(shè)終端的測(cè)量時(shí)間為200ms,則軟切換最大時(shí)延為800ms。根據(jù)速度與距離的關(guān)系,很容易算出用戶(hù)終端運(yùn)動(dòng)速度與所需最小切換區(qū)大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 難題不難 2006年1月,來(lái)自全球頂級(jí)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的專(zhuān)家們參加了上海磁懸浮列車(chē)WCDMA業(yè)務(wù)演示活動(dòng)。列車(chē)穿越了0-431公里/小時(shí)的區(qū)域,路線(xiàn)涵蓋到8個(gè)小區(qū),在移動(dòng)視頻電話(huà)一直保持的情況下,承載在分組域的高速流媒體視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的圖像流暢、色彩艷麗,平均下載速率保持在350kbps以上,網(wǎng)頁(yè)瀏覽業(yè)務(wù)同樣非常流暢。在每一個(gè)車(chē)廂,網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性能都很正常,呼叫建立成功率達(dá)到100%,視頻電話(huà)業(yè)務(wù)和流媒體業(yè)務(wù)的軟切換成功率分別達(dá)到99%、100%。在場(chǎng)的專(zhuān)家們享受了一趟愜意的移動(dòng)體驗(yàn)旅程。 西班牙的Sevilla—Cordoba城際鐵路相距150公里,華為在此段鐵路建設(shè)了AVE(高速鐵路)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)包括7個(gè)基站,覆蓋兩個(gè)城市大約50公里的區(qū)域。列車(chē)經(jīng)過(guò)華為試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)時(shí),速度穩(wěn)定在250公里/小時(shí)左右,2005年11月中旬開(kāi)展的測(cè)試活動(dòng)表明,語(yǔ)音業(yè)務(wù)、VP業(yè)務(wù)、PS384K業(yè)務(wù)的呼叫建立成功率、切換成功率均達(dá)到99%以上,旅客感受不到列車(chē)內(nèi)外通信品質(zhì)的差別。 破解之密 為了解決高速覆蓋問(wèn)題,華為在提高基站接收機(jī)性能、提高切換成功率、改善覆蓋效果等方面,提出了諸多行之有效的解決方案。 改善基站接收機(jī)性能 為了對(duì)抗多普勒效應(yīng),基站接收機(jī)必須采用AFC技術(shù)進(jìn)行頻率糾偏。AFC功能對(duì)系統(tǒng)性能影響極大：未采用AFC技術(shù),600Hz頻偏的性能損失達(dá)到4dB,750Hz頻偏的性能損失超過(guò)20dB,更高的頻偏將導(dǎo)致接入信號(hào)無(wú)法正確解調(diào);采用AFC技術(shù),1000Hz頻偏損失僅0.2dB。 華為基站采用專(zhuān)有的接入信道AFC和專(zhuān)用信道AFC算法,使接收機(jī)前導(dǎo)檢測(cè)性能、消息解調(diào)性能和專(zhuān)用信道解調(diào)性能得到極大改善,接收機(jī)支持的最大頻偏達(dá)到1800Hz,在基站信號(hào)傳播方向與終端運(yùn)動(dòng)方向夾角為0或180度的情況下,可以支持488公里/小時(shí)的移動(dòng)速度,完全滿(mǎn)足現(xiàn)有高速鐵路的覆蓋需求。 提供豐富的切換方案 高速移動(dòng)和多普勒效應(yīng)均會(huì)對(duì)切換產(chǎn)生影響,華為針對(duì)不同類(lèi)型的環(huán)境問(wèn)題,分別提出了相應(yīng)的解決方案。 軟切換方案：高速移動(dòng)對(duì)軟切換的影響主要表現(xiàn)在,它對(duì)切換區(qū)大小提出了要求,切換區(qū)過(guò)小就會(huì)導(dǎo)致軟切換流程無(wú)法完成;多普勒效應(yīng)對(duì)軟切換的影響表現(xiàn)在,它會(huì)影響到終端的同頻鄰區(qū)測(cè)量性能,隨著頻偏的增加用戶(hù)終端的測(cè)量性能也隨之下降,當(dāng)頻偏超過(guò)某一門(mén)限后,軟切換流程將無(wú)法觸發(fā)。華為提出的解決措施包括：擴(kuò)大軟切換區(qū),以滿(mǎn)足最小軟切換時(shí)延的要求;提高信號(hào)質(zhì)量,減小頻偏對(duì)終端測(cè)量性能的影響。 小區(qū)分裂方案：對(duì)于同一NodeB的兩個(gè)小區(qū),天線(xiàn)位置比較靠近,甚至在同一個(gè)鐵塔或抱桿上。當(dāng)兩個(gè)小區(qū)分別覆蓋鐵路上兩個(gè)相反方向的時(shí)候,兩個(gè)小區(qū)天線(xiàn)夾角近似180度,小區(qū)間的交迭區(qū)處于兩個(gè)天線(xiàn)的后瓣或旁瓣。由于天線(xiàn)方向圖的前后比較大,天線(xiàn)后瓣或旁瓣方向的信號(hào)衰減很快,導(dǎo)致這兩個(gè)小區(qū)間的軟切換區(qū)域非常小,在這種情況下,即使采用擴(kuò)大軟切換區(qū)的方法,效果也不一定理想。 華為在實(shí)踐中摸索出一套小區(qū)分裂方法,能夠很好地解決這一問(wèn)題。所謂小區(qū)分裂,就是為NodeB僅配置一個(gè)小區(qū),通過(guò)功分器引入兩幅天線(xiàn),分別覆蓋鐵路兩個(gè)相反的方向,將一個(gè)小區(qū)分裂為兩個(gè)扇區(qū)。由于只有一個(gè)小區(qū),因此基站天線(xiàn)下面不存在軟切換,規(guī)避了軟切換區(qū)過(guò)小的問(wèn)題。這種小區(qū)分裂的方法非常適用于基站距離鐵路近,兩個(gè)扇區(qū)交迭區(qū)域小,且位于基站下方的場(chǎng)合。 異頻硬切換方案：在超高速移動(dòng)的情況下,當(dāng)多普勒效應(yīng)引發(fā)的同頻鄰區(qū)相對(duì)頻偏大于一定門(mén)限時(shí),連接態(tài)下的用戶(hù)終端測(cè)量不到同頻鄰區(qū),無(wú)法觸發(fā)軟切換,導(dǎo)致軟切換無(wú)用武之地。此時(shí),采用異頻硬切換方案來(lái)對(duì)抗多普勒頻偏效應(yīng),比軟切換方案更能保證連續(xù)覆蓋。異頻測(cè)量性能取決于終端的AFC算法、壓縮模式配置等環(huán)節(jié),實(shí)測(cè)結(jié)果顯示,華為U626手機(jī)在兩個(gè)異頻鄰區(qū)間相對(duì)頻偏達(dá)到1700Hz時(shí),仍可成功完成切換。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和科技水平的不斷提高,越來(lái)越多的高速交通工具開(kāi)始滲透到人們的日常生活。相應(yīng)地,人們?cè)诟咚僖苿?dòng)環(huán)境下使用通信工具的機(jī)會(huì)也越來(lái)越多,因此對(duì)高速環(huán)境下通信質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。華為提供的高速環(huán)境下的覆蓋解決方案,完全可以滿(mǎn)足這種日益增長(zhǎng)的需求,為人們的旅行生活帶來(lái)更舒適的通信體驗(yàn)。 |
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