GSM高速對網(wǎng)絡性能的影響

高速對GSM網(wǎng)絡性能的影響及優(yōu)化經(jīng)驗Page2膠片提綱概述高速對覆蓋的影響高速對信道解調(diào)性能的影響高速對切換的影響高速對特殊場景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗Page3鐵路不斷提速已經(jīng)成為趨勢，網(wǎng)絡的改造和建設需要滿足未來一段時間內(nèi)的高速需求?！笆晃濉逼陂g，我國將建設新線19800公里，其中時速在300公里以上高鐵就超過5457公里伴隨中國鐵路第六次大提速，目前大量鐵路線時速已經(jīng)達到160～200公里高鐵高鐵概述Page4概述

運營商收益和品牌受到影響用戶體驗差KPI變差高速車體封閉性更好，信號穿透損耗超過20dB多普勒效應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)打不通電話語音質(zhì)量差數(shù)據(jù)連接不穩(wěn)定用戶投訴大幅上升，對品牌影響嚴重話務量降低導致收益降低Page5GSM網(wǎng)絡建設面臨新的課題如何解決高速頻偏對信道解調(diào)性能的影響？如何解決高速下的切換問題？如何解決高速覆蓋的問題？Page6膠片提綱概述高速對覆蓋的影響高速對信道解調(diào)性能的影響高速對切換的影響高速對特殊場景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗Page7高速對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)村場景覆蓋的目標電平為-90dBm，一般考慮的建筑物穿透損耗為8dB。對于高速列車內(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高速對覆蓋的影響例：某地“D字頭”提速至200km/h左右，導致原網(wǎng)絡在車內(nèi)的覆蓋率降至80％。網(wǎng)絡調(diào)整建議：加強原網(wǎng)中的弱場覆蓋。Page9高速覆蓋網(wǎng)絡特征主要應用在磁懸浮，鐵路沿線，運行速度在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)目教多話務量比較集中，鐵路沿線話務量較少，但是列車經(jīng)過時話務突發(fā),由于用60W覆蓋規(guī)劃，站點間隔大，因此同頻干擾降低，60W相對于40W規(guī)劃，高速數(shù)據(jù)業(yè)務載干比有微弱提升。一般覆蓋區(qū)域呈線狀，覆蓋場景主要為鐵路或者高速公路Page10高速場景下的覆蓋規(guī)劃直射徑場景針對高鐵的專門覆蓋，一般為直射徑場景。載頻能量主要集中在直射徑上，其他多徑信號的載頻能量很小，可以忽略不計。在鏈路預算中，可以不考慮陰影衰落余量和快衰落余量。相對原網(wǎng)來講，現(xiàn)在的基站覆蓋范圍比原來增加了?？紤]鐵路覆蓋的場景復雜，可以預留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高鐵進行覆蓋。并且，為了保證基站下的兩個小區(qū)間的切換，此天線應當選用較小前后比的天線，增加兩個小區(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的仿真結果，只能滿足200km/h左右的時速，在基站下成功切換。Page13覆蓋規(guī)劃－單小區(qū)雙方向方案相對與上一個方案，增加了3.5dB功分器損耗，降低了基站覆蓋范圍。但是，兩個扇區(qū)為同一個小區(qū)，減少了切換次數(shù)。且不需要考慮天線前后比的問題。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，對于“S”、“）”型覆蓋并不適合，且增益較小，適合一些特殊場景覆蓋（如隧道）。Page15覆蓋增強技術PBT技術發(fā)射分集技術接收分集技術增加基站覆蓋范圍，減少切換次數(shù)。上圖：四接收分集左圖：時延發(fā)射分集Page16膠片提綱概述高速對覆蓋的影響高速對信道解調(diào)性能的影響高速對切換的影響高速對特殊場景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗Page17高速移動產(chǎn)生多普勒效應頻移的大小和運動速度成正比，運動速度越快頻偏越大MS靠近和遠離基站，合成頻率會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頻段進行高鐵覆蓋。考慮到垂直45度的來波角度，實際的多普勒頻移為當時的最大頻移乘以0.707的系數(shù)。Page19多普勒頻移對手機側的影響信令信道編碼的魯棒性和重傳機制，可以降低頻偏對信道解調(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多普勒頻移對手機側的影響多普勒頻移的存在，導致基站和手機的相干解調(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。因為對于手機是一倍的多普勒頻移，而對基站是二倍的頻移。所以，多普勒頻移對手機的影響小于對基站的影響。根據(jù)理論分析和仿真測試，車速為600公里以上時，900MHz手機就無法解出相鄰小區(qū)的信息了。Page21AFC算法功能通過快速測算由于高速所帶來的頻率偏移，補償多普勒效應，改善無線鏈路的穩(wěn)定性，從而提高解調(diào)性能。AFC主要用于高速移動業(yè)務場景，那么高速鐵路是非常典型的一個應用場景，但是高鐵場景下，信號的頻偏不是簡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變區(qū)。12(Dopplerfrequencyoffset)))Page22多普勒頻移對RACH信道解調(diào)性能的影響頻偏會導致無線鏈路極不穩(wěn)定，因此多普勒頻移會嚴重影響信道的解調(diào)性能。以上仿真結果也表明頻率越高，頻偏越大，對信道的解調(diào)能力影響越大華為的AFC算法能有效對抗多普勒頻移，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TCH信道解調(diào)性能的影響Page24高速時變區(qū)內(nèi)的AFC性能頻偏時變區(qū)內(nèi)TCH/FS的解調(diào)性能損失為0.6dB左右。當火車靠近BTS時，頻偏變化速率越快，AFC環(huán)路跟不上頻偏的變化，從而導致較大的殘留頻偏。AFC殘留要控制在基站的頻率誤差內(nèi)，即0.1ppm內(nèi)。

Page25高速時變區(qū)內(nèi)的AFC性能因為基站離鐵路很近的時候，AFC算法會產(chǎn)生一定的頻偏殘留。所以，在站址選擇很困難的時候，可以根據(jù)列車目標時速確定基站位置。避免由于基站離鐵路太近造成AFC頻偏殘留過大，影響基站解調(diào)性能。Page26膠片提綱概述高速對覆蓋的影響高速對信道解調(diào)性能的影響高速對切換的影響高速對特殊場景的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗Page27高速對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)絡短期調(diào)整建議：加強鐵路沿線的弱場覆蓋。Page28高速下切換帶的規(guī)劃車速km/h切換時間2002503003504004505005506008s444m556m667m778m889m1000m1111m1222m1333m10s556m694m833m972m1111m1250m1389m1527m1667m一般切換判決最少要從重疊區(qū)中點開始，考慮切換判決點對切換帶大小的影響，兩個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)時間的估算，完成2次快速切換的時間為8～10秒。Page29膠片提綱概述高速對覆蓋的影響高速對信道解調(diào)性能的影響高速對切換的影響高速對特殊場景和業(yè)務的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗Page30隧道覆蓋方案短隧道解決方案中等長度隧道解決方案長隧道解決方案隧道場景下，由于基站離鐵路很近，考慮AFC頻偏殘留問題，需要在覆蓋規(guī)劃時預留一定的質(zhì)量余量。Page31AFC算法對數(shù)據(jù)業(yè)務的影響如果PCU不能向基帶提供信道的用戶信息，則只能采用單步AFC，即無環(huán)路AFC。當頻偏在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高鐵時變區(qū)600km/h0.61.12.6－360km/h0.30.40.651.0Page32小區(qū)重選對數(shù)據(jù)業(yè)務性能的影響在(E)GPRS系統(tǒng)中，對于移動臺在數(shù)據(jù)傳輸時執(zhí)行的小區(qū)重選，BCCH解碼延遲會對數(shù)據(jù)業(yè)務性能產(chǎn)生影響。如果考慮5次重傳，移動臺將不能在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)務傳輸性能。Page33增強的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)中斷時間，在高速模式下業(yè)務體驗大大提升加快對前一小區(qū)的所占用資源的釋放，有效提升網(wǎng)絡容量小區(qū)A小區(qū)B小區(qū)BSI目標小區(qū)系統(tǒng)信息SI在移動臺切換到目標小區(qū)B之前就提前發(fā)送給移動臺Page34膠片提綱概述高速對覆蓋的影響高速對信道解調(diào)性能的影響高速對切換的影響高速對特殊場景和業(yè)務的影響組網(wǎng)方案及優(yōu)化經(jīng)驗Page35高速頻偏切換頻偏切換是滿足高速運動時快速切換的一種切換算法，當MS快速移動時，如果系統(tǒng)能夠知道MS的移動方向，那么當MS移動到小區(qū)重疊區(qū)域時，就可以立即將其切換到移動前方的小區(qū)，并避免再切換回后方的小區(qū)。

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

通過對原網(wǎng)絡的改造，形成專門對高鐵覆蓋的鏈狀小區(qū)。增加切換帶，應用頻偏切換，減少切換時間，保證高速下的切換成功率。采用了先進的AFC算法，配合網(wǎng)絡規(guī)劃，解決頻偏問題。增加下行覆蓋的目標電平，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KPI。Page37華為高速覆蓋解決思路-加強覆蓋華為高速覆蓋解決思路加強覆蓋特殊算法合理設計

Page38華為高速覆蓋解決思路-加強覆蓋華為高速覆蓋解決思路加強覆蓋

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

2、發(fā)射分集發(fā)射分集技術通過在兩個下行通道上的不同時刻、不同天線上發(fā)送不同相位的同一用戶數(shù)據(jù)，通過冗余發(fā)射，克服多徑傳播帶來的信號電平劇烈變化、業(yè)務質(zhì)量下降，能有效的改進低速移動用戶的業(yè)務質(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-加強覆蓋華為高速覆蓋解決思路加強覆蓋

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

AFC是針對鐵路快速移動的特點設計的基站頻率校正算法。該算法采用先進的自動頻率校正技術，根據(jù)高速移動的特點，通過快速測算基站與終端無線鏈路的比特流，自動校正兩者之間的頻率偏差，從而高效地補償高速移動下產(chǎn)生的多譜勒效應。該算法的成功采用，有效地保證了無線鏈路的穩(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)效應解決兩個問題：判斷是否快速移動；判斷MS的移動方向

2、頻率偏移利用多普勒效應，根據(jù)MS信號計算頻率的偏移根據(jù)頻偏值可以得知MS的運行方向和運行速度當MS遠離服務小區(qū)BTS移動、并且是快速移動，則啟用頻偏切換

3、加快切換速度取消初始切換時間間隔的限制，加快初始接入后的切換引入測量報告加權濾波算法，盡快反映測量報告的變化加快P/N判決的時間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

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

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，形成鏈形鄰區(qū)

2、優(yōu)先切向鏈形鄰區(qū)，保證向運動方向前方切換

Page44華為高速覆蓋解決思路-合理的網(wǎng)絡設計合理的網(wǎng)絡設計

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

2、天饋選擇可以應用中等增益天線；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)絡設計合理的網(wǎng)絡設計3、嚴格控制網(wǎng)絡切換區(qū)域切換帶要合理，需要滿足最少兩次切換時間。列車高速運行時，要保證切換正常進行，相鄰小區(qū)的覆蓋必須要有一定覆蓋重疊區(qū)。假設列車以350KM/h的速度行駛，GSM信號解碼和切換判決大約需要5S時間，重疊覆蓋的鐵路長度應該大于350/3600*5=0.486km4、解決特殊區(qū)域的覆蓋對于有弱場的區(qū)域，需要專門做弱場覆蓋方案*直放站的應用Page46華為高速覆蓋解決思路-合理的網(wǎng)絡設計合理的網(wǎng)絡設計5、基站站型的選擇可以使用功分器對小區(qū)進行分裂為單小區(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)驗華為高速覆蓋優(yōu)化經(jīng)驗1、優(yōu)化切換參數(shù)

要進行判決排序，選出合適的切換候選小區(qū)執(zhí)行切換，為適應高速業(yè)務的特點，就要求在切換判決盡量的短和精確，因此需要減小測量報告判別的個數(shù)，減小P/N數(shù)目，對于電平滿足的區(qū)域，質(zhì)量等級盡量設置到質(zhì)量高的等級2、優(yōu)化鄰區(qū)列表鄰區(qū)列表的多少將影響測試的精度和手機測量時間，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)帶來的另外一個收益是使重選時間變小Page48華為高速覆蓋優(yōu)化經(jīng)驗華為高速覆蓋優(yōu)化經(jīng)驗3、計數(shù)器優(yōu)化加