GSM高速對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響

高速對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)性能的影響及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)Page2膠片提綱概述高速對(duì)覆蓋的影響高速對(duì)信道解調(diào)性能的影響高速對(duì)切換的影響高速對(duì)特殊場(chǎng)景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)Page3鐵路不斷提速已經(jīng)成為趨勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)的改造和建設(shè)需要滿足未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的高速需求?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)將建設(shè)新線19800公里，其中時(shí)速在300公里以上高鐵就超過(guò)5457公里伴隨中國(guó)鐵路第六次大提速，目前大量鐵路線時(shí)速已經(jīng)達(dá)到160～200公里高鐵高鐵概述Page4概述

運(yùn)營(yíng)商收益和品牌受到影響用戶體驗(yàn)差KPI變差高速車體封閉性更好，信號(hào)穿透損耗超過(guò)20dB多普勒效應(yīng)鐵路提速接通率下降切換成功率下降掉話率上升掉網(wǎng)或在網(wǎng)打不通電話語(yǔ)音質(zhì)量差數(shù)據(jù)連接不穩(wěn)定用戶投訴大幅上升，對(duì)品牌影響嚴(yán)重話務(wù)量降低導(dǎo)致收益降低Page5GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨新的課題如何解決高速頻偏對(duì)信道解調(diào)性能的影響？如何解決高速下的切換問(wèn)題？如何解決高速覆蓋的問(wèn)題？Page6膠片提綱概述高速對(duì)覆蓋的影響高速對(duì)信道解調(diào)性能的影響高速對(duì)切換的影響高速對(duì)特殊場(chǎng)景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)Page7高速對(duì)覆蓋的影響新型高速列車的車體穿透損耗為20dB左右。原公網(wǎng)農(nóng)村場(chǎng)景覆蓋的目標(biāo)電平為-90dBm，一般考慮的建筑物穿透損耗為8dB。對(duì)于高速列車內(nèi)的用戶，相同條件下增加了12dB左右的穿透損耗。由此降低了車內(nèi)的覆蓋概率。Page8高速對(duì)覆蓋的影響例：某地“D字頭”提速至200km/h左右，導(dǎo)致原網(wǎng)絡(luò)在車內(nèi)的覆蓋率降至80％。網(wǎng)絡(luò)調(diào)整建議：加強(qiáng)原網(wǎng)中的弱場(chǎng)覆蓋。Page9高速覆蓋網(wǎng)絡(luò)特征主要應(yīng)用在磁懸浮，鐵路沿線，運(yùn)行速度在200km/h以上。用戶載體穿透損耗大，屏蔽效果明顯，一般穿透損耗在20dB以上，需要的基站數(shù)目教多話務(wù)量比較集中，鐵路沿線話務(wù)量較少，但是列車經(jīng)過(guò)時(shí)話務(wù)突發(fā),由于用60W覆蓋規(guī)劃，站點(diǎn)間隔大，因此同頻干擾降低，60W相對(duì)于40W規(guī)劃，高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)載干比有微弱提升。一般覆蓋區(qū)域呈線狀，覆蓋場(chǎng)景主要為鐵路或者高速公路Page10高速場(chǎng)景下的覆蓋規(guī)劃直射徑場(chǎng)景針對(duì)高鐵的專門覆蓋，一般為直射徑場(chǎng)景。載頻能量主要集中在直射徑上，其他多徑信號(hào)的載頻能量很小，可以忽略不計(jì)。在鏈路預(yù)算中，可以不考慮陰影衰落余量和快衰落余量。相對(duì)原網(wǎng)來(lái)講，現(xiàn)在的基站覆蓋范圍比原來(lái)增加了。考慮鐵路覆蓋的場(chǎng)景復(fù)雜，可以預(yù)留5dB的覆蓋余量。Page11覆蓋規(guī)劃－單小區(qū)單方向方案為了增加單基站的覆蓋范圍，減少切換次數(shù)，一般采用高增益窄波瓣天線對(duì)高鐵進(jìn)行覆蓋。并且，為了保證基站下的兩個(gè)小區(qū)間的切換，此天線應(yīng)當(dāng)選用較小前后比的天線，增加兩個(gè)小區(qū)后瓣的重疊覆蓋，保證基站近段高速切換的成功率。Page12覆蓋規(guī)劃－后瓣重疊覆蓋仿真舉例：前后比為40的仿真結(jié)果，只能滿足200km/h左右的時(shí)速，在基站下成功切換。Page13覆蓋規(guī)劃－單小區(qū)雙方向方案相對(duì)與上一個(gè)方案，增加了3.5dB功分器損耗，降低了基站覆蓋范圍。但是，兩個(gè)扇區(qū)為同一個(gè)小區(qū)，減少了切換次數(shù)。且不需要考慮天線前后比的問(wèn)題。Page14覆蓋規(guī)劃－8字形天線覆蓋方案8字形天線只能覆蓋直線鐵路或高速公路，對(duì)于“S”、“）”型覆蓋并不適合，且增益較小，適合一些特殊場(chǎng)景覆蓋（如隧道）。Page15覆蓋增強(qiáng)技術(shù)PBT技術(shù)發(fā)射分集技術(shù)接收分集技術(shù)增加基站覆蓋范圍，減少切換次數(shù)。上圖：四接收分集左圖：時(shí)延發(fā)射分集Page16膠片提綱概述高速對(duì)覆蓋的影響高速對(duì)信道解調(diào)性能的影響高速對(duì)切換的影響高速對(duì)特殊場(chǎng)景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)Page17高速移動(dòng)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)頻移的大小和運(yùn)動(dòng)速度成正比，運(yùn)動(dòng)速度越快頻偏越大MS靠近和遠(yuǎn)離基站，合成頻率會(huì)在中心頻率上下偏移高速載體上的MS頻繁改變與基站之間的距離，頻移現(xiàn)象非常嚴(yán)重）F0＋fdF1＋2*fdF0－fdF1－2*fd（f0下行頻率f1上行頻率Page18多普勒頻移的影響相同情況下，1800MHz頻段的頻移是900MHz的2倍。所以，不建議采用1800MHz頻段進(jìn)行高鐵覆蓋?？紤]到垂直45度的來(lái)波角度，實(shí)際的多普勒頻移為當(dāng)時(shí)的最大頻移乘以0.707的系數(shù)。Page19多普勒頻移對(duì)手機(jī)側(cè)的影響信令信道編碼的魯棒性和重傳機(jī)制，可以降低頻偏對(duì)信道解調(diào)性能的影響。SCH信息的解碼成功率（TU3信道，900MHz頻段）BCCH的系統(tǒng)消息的解碼成功率（TU3信道，900MHz頻段）Page20多普勒頻移對(duì)手機(jī)側(cè)的影響多普勒頻移的存在，導(dǎo)致基站和手機(jī)的相干解調(diào)性能降低。直接影響到小區(qū)選擇、小區(qū)重選、切換等性能。因?yàn)閷?duì)于手機(jī)是一倍的多普勒頻移，而對(duì)基站是二倍的頻移。所以，多普勒頻移對(duì)手機(jī)的影響小于對(duì)基站的影響。根據(jù)理論分析和仿真測(cè)試，車速為600公里以上時(shí)，900MHz手機(jī)就無(wú)法解出相鄰小區(qū)的信息了。Page21AFC算法功能通過(guò)快速測(cè)算由于高速所帶來(lái)的頻率偏移，補(bǔ)償多普勒效應(yīng)，改善無(wú)線鏈路的穩(wěn)定性，從而提高解調(diào)性能。AFC主要用于高速移動(dòng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，那么高速鐵路是非常典型的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，但是高鐵場(chǎng)景下，信號(hào)的頻偏不是簡(jiǎn)單的固定頻偏的方式。AFC性能主要體現(xiàn)在基站近端的高速時(shí)變區(qū)。12(Dopplerfrequencyoffset)))Page22多普勒頻移對(duì)RACH信道解調(diào)性能的影響頻偏會(huì)導(dǎo)致無(wú)線鏈路極不穩(wěn)定，因此多普勒頻移會(huì)嚴(yán)重影響信道的解調(diào)性能。以上仿真結(jié)果也表明頻率越高，頻偏越大，對(duì)信道的解調(diào)能力影響越大華為的AFC算法能有效對(duì)抗多普勒頻移，提高高速下的RACH信道解調(diào)性能。高速所帶來(lái)的多普勒頻移Page23TCH/FS采用的是環(huán)路AFC，頻偏糾正性能非常理想。多普勒頻移對(duì)TCH信道解調(diào)性能的影響Page24高速時(shí)變區(qū)內(nèi)的AFC性能頻偏時(shí)變區(qū)內(nèi)TCH/FS的解調(diào)性能損失為0.6dB左右。當(dāng)火車靠近BTS時(shí)，頻偏變化速率越快，AFC環(huán)路跟不上頻偏的變化，從而導(dǎo)致較大的殘留頻偏。AFC殘留要控制在基站的頻率誤差內(nèi)，即0.1ppm內(nèi)。

Page25高速時(shí)變區(qū)內(nèi)的AFC性能因?yàn)榛倦x鐵路很近的時(shí)候，AFC算法會(huì)產(chǎn)生一定的頻偏殘留。所以，在站址選擇很困難的時(shí)候，可以根據(jù)列車目標(biāo)時(shí)速確定基站位置。避免由于基站離鐵路太近造成AFC頻偏殘留過(guò)大，影響基站解調(diào)性能。Page26膠片提綱概述高速對(duì)覆蓋的影響高速對(duì)信道解調(diào)性能的影響高速對(duì)切換的影響高速對(duì)特殊場(chǎng)景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)Page27高速對(duì)切換性能的影響高速列車穿透損耗的增加，造成車內(nèi)的覆蓋率降低，形成小區(qū)之間的覆蓋空洞，或者重疊覆蓋區(qū)不能滿足高速切換帶的要求。例：某地“D字頭”提速后，切換成功率降至60～70％。網(wǎng)絡(luò)短期調(diào)整建議：加強(qiáng)鐵路沿線的弱場(chǎng)覆蓋。Page28高速下切換帶的規(guī)劃車速km/h切換時(shí)間2002503003504004505005506008s444m556m667m778m889m1000m1111m1222m1333m10s556m694m833m972m1111m1250m1389m1527m1667m一般切換判決最少要從重疊區(qū)中點(diǎn)開始，考慮切換判決點(diǎn)對(duì)切換帶大小的影響，兩個(gè)基站間的站間距要減少2倍的切換帶。根據(jù)快速切換算法觸發(fā)時(shí)間的估算，完成2次快速切換的時(shí)間為8～10秒。Page29膠片提綱概述高速對(duì)覆蓋的影響高速對(duì)信道解調(diào)性能的影響高速對(duì)切換的影響高速對(duì)特殊場(chǎng)景和業(yè)務(wù)的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)Page30隧道覆蓋方案短隧道解決方案中等長(zhǎng)度隧道解決方案長(zhǎng)隧道解決方案隧道場(chǎng)景下，由于基站離鐵路很近，考慮AFC頻偏殘留問(wèn)題，需要在覆蓋規(guī)劃時(shí)預(yù)留一定的質(zhì)量余量。Page31AFC算法對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的影響如果PCU不能向基帶提供信道的用戶信息，則只能采用單步AFC，即無(wú)環(huán)路AFC。當(dāng)頻偏在1KHz以內(nèi)，采用單步AFC，PDCH解調(diào)性能損失在3dB左右。如果PCU向基帶提供信道的用戶信息，則具備采用環(huán)路AFC的條件。但調(diào)度模式對(duì)AFC性能有很大的影響。頻偏類型性能損失(dB)SP=1SP=2SP=4SP=6固定頻偏（KHz）<0.2高鐵時(shí)變區(qū)600km/h0.61.12.6－360km/h0.30.40.651.0Page32小區(qū)重選對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能的影響在(E)GPRS系統(tǒng)中，對(duì)于移動(dòng)臺(tái)在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)執(zhí)行的小區(qū)重選，BCCH解碼延遲會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能產(chǎn)生影響。如果考慮5次重傳，移動(dòng)臺(tái)將不能在5s之內(nèi)解碼(P)PCH信息。并且增加了數(shù)據(jù)的傳輸延遲，降低了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸性能。Page33增強(qiáng)的NACC提升數(shù)據(jù)性能有效加快小區(qū)重選速度，縮短由于切換所引起的數(shù)據(jù)中斷時(shí)間，在高速模式下業(yè)務(wù)體驗(yàn)大大提升加快對(duì)前一小區(qū)的所占用資源的釋放，有效提升網(wǎng)絡(luò)容量小區(qū)A小區(qū)B小區(qū)BSI目標(biāo)小區(qū)系統(tǒng)信息SI在移動(dòng)臺(tái)切換到目標(biāo)小區(qū)B之前就提前發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)Page34膠片提綱概述高速對(duì)覆蓋的影響高速對(duì)信道解調(diào)性能的影響高速對(duì)切換的影響高速對(duì)特殊場(chǎng)景和業(yè)務(wù)的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)Page35高速頻偏切換頻偏切換是滿足高速運(yùn)動(dòng)時(shí)快速切換的一種切換算法，當(dāng)MS快速移動(dòng)時(shí)，如果系統(tǒng)能夠知道MS的移動(dòng)方向，那么當(dāng)MS移動(dòng)到小區(qū)重疊區(qū)域時(shí)，就可以立即將其切換到移動(dòng)前方的小區(qū)，并避免再切換回后方的小區(qū)。

該算法應(yīng)用了線性覆蓋的特點(diǎn)（從一個(gè)小區(qū)只能切換到唯一的另一個(gè)小區(qū)）。頻偏切換算法取消了初始最短切換時(shí)間間隔的限制，以加快初始接入后的切換；引入對(duì)測(cè)量報(bào)告加權(quán)濾波的算法，以盡快反映出測(cè)量報(bào)告的變化；加快P/N判決的時(shí)間，改為以0.5秒為單位進(jìn)行。Page36高速組網(wǎng)方案

通過(guò)對(duì)原網(wǎng)絡(luò)的改造，形成專門對(duì)高鐵覆蓋的鏈狀小區(qū)。增加切換帶，應(yīng)用頻偏切換，減少切換時(shí)間，保證高速下的切換成功率。采用了先進(jìn)的AFC算法，配合網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，解決頻偏問(wèn)題。增加下行覆蓋的目標(biāo)電平，克服高速列車的高穿透損耗，以及信道解調(diào)性能的降低。增加小區(qū)的覆蓋范圍，以減少切換次數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)KPI。Page37華為高速覆蓋解決思路-加強(qiáng)覆蓋華為高速覆蓋解決思路加強(qiáng)覆蓋特殊算法合理設(shè)計(jì)

Page38華為高速覆蓋解決思路-加強(qiáng)覆蓋華為高速覆蓋解決思路加強(qiáng)覆蓋

1、華為PBT技術(shù)華為雙密度系列基站上，一個(gè)TRX模塊內(nèi)集成了兩個(gè)收發(fā)信機(jī)（TRX）模塊，。PBT模式下，兩個(gè)載頻的輸出功率在經(jīng)過(guò)同相合成后，可獲得3dB（相對(duì)于40WTRX輸出規(guī)格）的增強(qiáng)，從而有效的改進(jìn)下行覆蓋

2、發(fā)射分集發(fā)射分集技術(shù)通過(guò)在兩個(gè)下行通道上的不同時(shí)刻、不同天線上發(fā)送不同相位的同一用戶數(shù)據(jù)，通過(guò)冗余發(fā)射，克服多徑傳播帶來(lái)的信號(hào)電平劇烈變化、業(yè)務(wù)質(zhì)量下降，能有效的改進(jìn)低速移動(dòng)用戶的業(yè)務(wù)質(zhì)量，從而獲得等效的下行覆蓋改善

Page39華為高速覆蓋解決思路-加強(qiáng)覆蓋華為高速覆蓋解決思路加強(qiáng)覆蓋

3、四分集接收技術(shù)類似于GSM基站中采用的二天線分集技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)的GSM基站采用兩個(gè)接收通道實(shí)現(xiàn)基站的分集接收功能，以抵抗多徑效應(yīng)，四個(gè)通道也可全部用于同一個(gè)用戶的接收，從而獲得比二分集接收更高的上行鏈路性能增強(qiáng)。上行增強(qiáng)技術(shù)Page40華為高速覆蓋解決思路-特殊算法AFC功能

AFC是針對(duì)鐵路快速移動(dòng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的基站頻率校正算法。該算法采用先進(jìn)的自動(dòng)頻率校正技術(shù)，根據(jù)高速移動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)快速測(cè)算基站與終端無(wú)線鏈路的比特流，自動(dòng)校正兩者之間的頻率偏差，從而高效地補(bǔ)償高速移動(dòng)下產(chǎn)生的多譜勒效應(yīng)。該算法的成功采用，有效地保證了無(wú)線鏈路的穩(wěn)定鏈接，從而保證優(yōu)質(zhì)的通話質(zhì)量

Page41華為高速覆蓋解決思路-特殊算法AFC(頻偏)切換算法

1、多普勒(Doppler)效應(yīng)解決兩個(gè)問(wèn)題：判斷是否快速移動(dòng)；判斷MS的移動(dòng)方向

2、頻率偏移利用多普勒效應(yīng)，根據(jù)MS信號(hào)計(jì)算頻率的偏移根據(jù)頻偏值可以得知MS的運(yùn)行方向和運(yùn)行速度當(dāng)MS遠(yuǎn)離服務(wù)小區(qū)BTS移動(dòng)、并且是快速移動(dòng)，則啟用頻偏切換

3、加快切換速度取消初始切換時(shí)間間隔的限制，加快初始接入后的切換引入測(cè)量報(bào)告加權(quán)濾波算法，盡快反映測(cè)量報(bào)告的變化加快P/N判決的時(shí)間Page42華為高速覆蓋解決思路-特殊算法快速PBGT切換算法

1、基于PBGT切換算法的增強(qiáng)

2、加快切換速度取消初始切換時(shí)間間隔的限制，加快初始接入后的切換引入測(cè)量報(bào)告加權(quán)濾波算法，盡快反映測(cè)量報(bào)告的變化加快P/N判決的時(shí)間

Page43華為高速覆蓋解決思路-特殊算法鏈形小區(qū)

1、充分利用鐵路線型覆蓋的特點(diǎn)，形成鏈形鄰區(qū)

2、優(yōu)先切向鏈形鄰區(qū)，保證向運(yùn)動(dòng)方向前方切換

Page44華為高速覆蓋解決思路-合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1、基站選址合理覆蓋范圍合理，避免越區(qū)產(chǎn)生；基站盡可能不要放置在鐵路沿線，與鐵路保持一定距離克服多普勒效應(yīng)

2、天饋選擇可以應(yīng)用中等增益天線；天線方位角盡可能不與鐵路平行，使主瓣有一定夾角；

Page45華為高速覆蓋解決思路-合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)3、嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)切換區(qū)域切換帶要合理，需要滿足最少兩次切換時(shí)間。列車高速運(yùn)行時(shí)，要保證切換正常進(jìn)行，相鄰小區(qū)的覆蓋必須要有一定覆蓋重疊區(qū)。假設(shè)列車以350KM/h的速度行駛，GSM信號(hào)解碼和切換判決大約需要5S時(shí)間，重疊覆蓋的鐵路長(zhǎng)度應(yīng)該大于350/3600*5=0.486km4、解決特殊區(qū)域的覆蓋對(duì)于有弱場(chǎng)的區(qū)域，需要專門做弱場(chǎng)覆蓋方案*直放站的應(yīng)用Page46華為高速覆蓋解決思路-合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)5、基站站型的選擇可以使用功分器對(duì)小區(qū)進(jìn)行分裂為單小區(qū)雙方向?qū)τ赟1/1這種站型需要特殊考慮方向角，避免出現(xiàn)0，180度對(duì)于S1/1夾角小的需要考慮天線前后比較小的天線

Page47華為高速覆蓋優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)華為高速覆蓋優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)1、優(yōu)化切換參數(shù)

要進(jìn)行判決排序，選出合適的切換候選小區(qū)執(zhí)行切換，為適應(yīng)高速業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，就要求在切換判決盡量的短和精確，因此需要減小測(cè)量報(bào)告判別的個(gè)數(shù)，減小P/N數(shù)目，對(duì)于電平滿足的區(qū)域，質(zhì)量等級(jí)盡量設(shè)置到質(zhì)量高的等級(jí)2、優(yōu)化鄰區(qū)列表鄰區(qū)列表的多少將影響測(cè)試的精度和手機(jī)測(cè)量時(shí)間，因此盡可能的優(yōu)化高速鐵路的基站鄰區(qū)，不需要配置的鄰區(qū)盡量不要配置。優(yōu)化鄰區(qū)帶來(lái)的另外一個(gè)收益是使重選時(shí)間變小Page48華為高速覆蓋優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)華為高速覆蓋優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)3、計(jì)數(shù)器優(yōu)化加