TD網(wǎng)絡建設中特殊場景的綜合解決方案

　　1、引言

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

　　2、高速公路/鐵路場景覆蓋

　　隨著用戶移動速度的不斷提高，例如“和諧號”列車時速已達200km以上，為了確保高速公路/鐵路的沿線覆蓋，提高TD-SCDMA在時速250km/h左右的覆蓋性能，已成為當務之急。

　　多普勒效應和快速切換帶來的影響是高速移動環(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。除了在基帶處理和智能天線等算法上進行優(yōu)化以外，在建設中做好網(wǎng)絡規(guī)劃也是解決問題的關(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)點是在某一區(qū)域可以只放置一個BBU，鏈接多個RRU進行沿路覆蓋，同時RRU具備級聯(lián)功能，通過級聯(lián)的方式能夠節(jié)省光纖，提供靈活的建網(wǎng)方式。

　　2.2　天線的選擇

　　在天線的選擇上，根據(jù)仿真和實際測試結(jié)果，6陣元天線與8陣元天線相比，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。

　　2.3　基站布置

　　基站布置可以分布在鐵路沿線兩側(cè)，也可以單側(cè)分布，沒有優(yōu)劣之分，完全根據(jù)傳播環(huán)境和地形決定。

　　2.4　與覆蓋沿線距離考慮

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

　　由于高速鐵路的平均時速要高于高速公路的平均時速，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(diào)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，穿透損耗最小，隨著電波逐漸斜向入射障礙物，電波經(jīng)過該障礙物的損耗也增大。在高速鐵路和公路的場景中，要考慮列車和汽車本身的穿透損耗。因此需要基站與覆蓋沿線保持一定距離，以保證天線旁瓣波束射入車體時，穿透損耗不會太大。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與覆蓋對象應至少有30°夾角存在。

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

　　2.5　切換問題

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

　　此外，切換區(qū)域的設計對切換有非常重要的影響。切換區(qū)域過小就會因為無法滿足切換時延的要求而導致切換失敗。過小的重疊覆蓋區(qū)，通常容易使無線鏈路在目標小區(qū)重配置成功之前就已經(jīng)與源小區(qū)失步了，導致切換流程在物理信道重配置階段失敗。根據(jù)切換啟動門限參數(shù)的設計，以及完成切換流程所需時間的保守統(tǒng)計，估算切換區(qū)所需的重疊覆蓋區(qū)域大小，兩個小區(qū)覆蓋重疊區(qū)域設計得足夠大，才能保證UE將滿足切換條件的測量事件上報之后，UE有足夠的時間跨越整個重疊覆蓋區(qū)。

　　假定高速用戶的最高移動速度為250km/h，每秒移動的距離為69m。而根據(jù)設備性能，硬切換所需時延平均為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(guī)劃切換區(qū)域應該大于69m的范圍；切換是雙向進行的，因此切換帶應該是138m，同時應該加上從信號場強相同區(qū)域（小區(qū)邊界）向兩側(cè)強場過渡的區(qū)域。這樣切換帶加上過渡區(qū)域構(gòu)成了道路的重疊覆蓋區(qū)。如圖1所示。

　　TD網(wǎng)絡建設中特殊場景的綜合解決方案

圖1　切換區(qū)域示意圖

　　3、大型高檔住宅小區(qū)的覆蓋

　　隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，各地的居民小區(qū)數(shù)目迅速增長，住宅的密度也不斷增加。對于城市大量的移動手機用戶來說，由于建筑物的遮擋，居民區(qū)的部分區(qū)域會出現(xiàn)信號盲區(qū)或信號弱的情況，直接影響手機用戶的網(wǎng)絡體驗。同時，一些高檔居民小區(qū)的高端用戶多，單用戶話務量大，這些區(qū)域?qū)τ诰W(wǎng)絡容量也有很高的要求。如何解決居民區(qū)的信號覆蓋和網(wǎng)絡容量問題，已經(jīng)成為移動網(wǎng)絡運營商日益關(guān)注的課題。