TD網(wǎng)絡(luò )建設中特殊場(chǎng)景的綜合解決方案

　　1、引言

　　中國移動(dòng)承擔了在全國八個(gè)城市建設TD-SCDMA試驗網(wǎng)的任務(wù)，目前，試驗網(wǎng)的建設正在緊張進(jìn)行中。在環(huán)境復雜、場(chǎng)景多樣的情況下提供具有針對性的綜合解決方案，同時(shí)保證優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )覆蓋，是網(wǎng)絡(luò )建設中必須面對和解決的問(wèn)題。本文在眾多建網(wǎng)問(wèn)題中選取具有代表性的兩個(gè)問(wèn)題——高速公路/鐵路和大型高檔住宅小區覆蓋，來(lái)進(jìn)行解決方案的探討。

　　2、高速公路/鐵路場(chǎng)景覆蓋

　　隨著(zhù)用戶(hù)移動(dòng)速度的不斷提高，例如“和諧號”列車(chē)時(shí)速已達200km以上，為了確保高速公路/鐵路的沿線(xiàn)覆蓋，提高TD-SCDMA在時(shí)速250km/h左右的覆蓋性能，已成為當務(wù)之急。

　　多普勒效應和快速切換帶來(lái)的影響是高速移動(dòng)環(huán)境下必須解決的兩大難題，速度越快，影響越大，解決難度也越大，對技術(shù)的要求也越高。如果不采取措施，通信質(zhì)量將嚴重惡化，甚至掉線(xiàn)。除了在基帶處理和智能天線(xiàn)等算法上進(jìn)行優(yōu)化以外，在建設中做好網(wǎng)絡(luò )規劃也是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

　　2.1　設備的選擇

　　在設備選型上，采用分布式光纖基站BBU+RRU組網(wǎng)設備。優(yōu)點(diǎn)是在某一區域可以只放置一個(gè)BBU，鏈接多個(gè)RRU進(jìn)行沿路覆蓋，同時(shí)RRU具備級聯(lián)功能，通過(guò)級聯(lián)的方式能夠節省光纖，提供靈活的建網(wǎng)方式。

　　2.2　天線(xiàn)的選擇

　　在天線(xiàn)的選擇上，根據仿真和實(shí)際測試結果，6陣元天線(xiàn)與8陣元天線(xiàn)相比，在上行覆蓋，下行覆蓋和公用信道覆蓋方面均存在一定差異。因此，對于高速路的覆蓋，為保持較好的性能，建議選用8陣元天線(xiàn)。

　　2.3　基站布置

　　基站布置可以分布在鐵路沿線(xiàn)兩側，也可以單側分布，沒(méi)有優(yōu)劣之分，完全根據傳播環(huán)境和地形決定。

　　2.4　與覆蓋沿線(xiàn)距離考慮

　　由于多普勒頻偏和穿透損耗，要考慮到發(fā)射天線(xiàn)到覆蓋對象（高速鐵路和高速公路）的距離。根據多普勒的頻偏特性，同樣的運動(dòng)速度下，基站與道路的垂直距離越長(cháng)，有效的固定Doppler頻偏越小，越有利于基帶解調。

　　由于高速鐵路的平均時(shí)速要高于高速公路的平均時(shí)速，在同樣條件下（距離，偏移角度），高速鐵路的Doppler頻偏要大于高速公路，因此，設計基站距離高速鐵路的垂直距離要稍稍大于基站距離高速公路的垂直距離，以便取得較好的基帶解調性能。

　　研究表明，穿透損耗與電波的入射夾角有對應關(guān)系，在電波垂直于障礙物時(shí)，穿透損耗最小，隨著(zhù)電波逐漸斜向入射障礙物，電波經(jīng)過(guò)該障礙物的損耗也增大。在高速鐵路和公路的場(chǎng)景中，要考慮列車(chē)和汽車(chē)本身的穿透損耗。因此需要基站與覆蓋沿線(xiàn)保持一定距離，以保證天線(xiàn)旁瓣波束射入車(chē)體時(shí)，穿透損耗不會(huì )太大。不失一般性，基站與該基站在高速鐵路覆蓋半徑邊緣的連線(xiàn)與覆蓋對象應至少有30°夾角存在。

　　相對而言，公路運行車(chē)輛的封閉性、車(chē)體構造和厚度等方面決定了在同等條件下公路運行車(chē)輛的穿透損耗要小于鐵路機車(chē)。因此對天線(xiàn)方向性的設計要求要降低。

　　2.5　切換問(wèn)題

　　在超高速移動(dòng)的情況下，當多普勒效應引發(fā)的同頻鄰區相對頻偏大于一定門(mén)限時(shí)，連接狀態(tài)下的用戶(hù)終端測量不到同頻鄰區，無(wú)法觸發(fā)接力切換，導致接力切換無(wú)用武之地。此時(shí)，采用異頻硬切換方案來(lái)對抗多普勒頻偏效應，比接力切換方案更能保證連續覆蓋。

　　此外，切換區域的設計對切換有非常重要的影響。切換區域過(guò)小就會(huì )因為無(wú)法滿(mǎn)足切換時(shí)延的要求而導致切換失敗。過(guò)小的重疊覆蓋區，通常容易使無(wú)線(xiàn)鏈路在目標小區重配置成功之前就已經(jīng)與源小區失步了，導致切換流程在物理信道重配置階段失敗。根據切換啟動(dòng)門(mén)限參數的設計，以及完成切換流程所需時(shí)間的保守統計，估算切換區所需的重疊覆蓋區域大小，兩個(gè)小區覆蓋重疊區域設計得足夠大，才能保證UE將滿(mǎn)足切換條件的測量事件上報之后，UE有足夠的時(shí)間跨越整個(gè)重疊覆蓋區。

　　假定高速用戶(hù)的最高移動(dòng)速度為250km/h，每秒移動(dòng)的距離為69m。而根據設備性能，硬切換所需時(shí)延平均為1000ms（從測量控制消息上發(fā)到物理信道重配完成），那么所需要規劃切換區域應該大于69m的范圍；切換是雙向進(jìn)行的，因此切換帶應該是138m，同時(shí)應該加上從信號場(chǎng)強相同區域（小區邊界）向兩側強場(chǎng)過(guò)渡的區域。這樣切換帶加上過(guò)渡區域構成了道路的重疊覆蓋區。如圖1所示。

　　TD網(wǎng)絡(luò )建設中特殊場(chǎng)景的綜合解決方案

圖1　切換區域示意圖

　　3、大型高檔住宅小區的覆蓋

　　隨著(zhù)中國經(jīng)濟的發(fā)展，各地的居民小區數目迅速增長(cháng)，住宅的密度也不斷增加。對于城市大量的移動(dòng)手機用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于建筑物的遮擋，居民區的部分區域會(huì )出現信號盲區或信號弱的情況，直接影響手機用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )體驗。同時(shí)，一些高檔居民小區的高端用戶(hù)多，單用戶(hù)話(huà)務(wù)量大，這些區域對于網(wǎng)絡(luò )容量也有很高的要求。如何解決居民區的信號覆蓋和網(wǎng)絡(luò )容量問(wèn)題，已經(jīng)成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商日益關(guān)注的課題。