高速铁路移动通信解决方案ppt课件.ppt
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1、1 Nokia Siemens Networks 高速铁路移动通信解决方案高速铁路移动通信解决方案NPO FJMCC04/082 Nokia Siemens Networks 高速铁路移动通信解决方案高速铁路移动通信解决方案q高速铁路通信概述q高速造成的多普勒频移及其影响q高速铁路不同场景的覆盖方案q切换带、位置区规划及相关参数设置q高速铁路建设及优化的其它考虑q高速铁路通信解决方案总结3 Nokia Siemens Networks 高速铁路移动通信带来问题和特点高速铁路移动通信带来问题和特点 多普勒频移多普勒频移 高速移动的手机产生较大的多普勒频偏,频偏对通信性能有影响。车体穿透损耗车体穿
2、透损耗 由于车体的高损耗,因此在铁路沿线信号覆盖电平设计时要有足够强的信号。对切换要求更高对切换要求更高 快速移动导致信号的快速衰落,需要快速切换到新的小区。覆盖目标区域地形多样覆盖目标区域地形多样 铁路呈线状分布,经过的地域有密集的城区、宽阔的农村地貌、丘陵、隧道、高架铁路桥、凹陷的U形地堑等各类差异很大的地形,对不同地形要选择针对性的方案。4 Nokia Siemens Networks 已开通运行:胶济铁路、青藏铁路、大秦铁路 正在进行:京津高速铁路、郑西线、武广线、合宁线、合武线等 计划建设(2010年前):国内70条铁路GSM-RGSM-R在中国在中国 NSN NSN高速铁路项目高速
3、铁路项目5 Nokia Siemens Networks 高速铁路移动通信解决方案高速铁路移动通信解决方案q高速铁路通信概述q高速造成的多普勒频移及其影响q高速铁路不同场景的覆盖方案q切换带、位置区规划及相关参数设置q高速铁路建设及优化的其它考虑q高速铁路通信解决方案总结6 Nokia Siemens Networks 高速铁路中多普勒效应造成的影响高速铁路中多普勒效应造成的影响运动中的移动台,其实际合成后的工作频率与运动速率相关,运动速度越高影响越大。随着移动台靠近和远离基站,合成频率会在中心频率上下偏移。缩短移动体和基站基站的距离后,产生压缩效应,频率增加,波长变短,频偏增大。增加移动体和
4、基站的距离后会使频率降低,波长变长,频偏减小为负值。高速运动中的列车会频繁改变与基站之间的距离,频移现象非常严重,必须采取有效方式降低干扰。7 Nokia Siemens Networks 对抗多普勒影响对抗多普勒影响:基站的放置地点远离路轨基站的放置地点远离路轨 基站远离路轨放置后,基站和列车之间的相对运动速率会变缓。优势:降低频率偏移提高接收质量等级提高运行速度劣势:覆盖面积缩小,切换区域小基站数量增加,投资增大对大网影响大8 Nokia Siemens Networks 如何计算高速铁路的多普勒频偏如何计算高速铁路的多普勒频偏fD:多普勒频偏(Hz)v:手机移动速度(m/s)l:信号波长
5、(m)900M为0.33m:手机移动速度方向与信号到达方向的夹角如右图中的情况,在900M情况下:f fd1d1250H250HZ Zf fd2d2226HZ226HZ多普勒频偏的计算可以用下式表示:9 Nokia Siemens Networks 应对高速铁路多普勒频偏的解决方案应对高速铁路多普勒频偏的解决方案高性能均衡器高性能均衡器:q一个硬件组件,集成到CU当中q补偿信号强度快速抖动的负面影响q基于每一个突发调整信道参数软件功能算法:软件功能算法:q高速移动频率校正算法高速移动频率校正算法:每个burst都即时估计基站和终端间的频偏,并根据估 计的结果实时地消除基站和终端间的频偏,从而达
6、到提高接收性能的目的。q增强的高速移动频率校正算法增强的高速移动频率校正算法:除了估计即时频偏 f1,该算法还估计一段时间内的长时间频偏f2,将f1+f2作为估计的频偏。由于长时间频偏能更有效地跟踪终端的高速移动,增强型算法将比原算法能够更好的适应高速运动的场景。通过改进的均衡算法以及硬件指标提升,通过改进的均衡算法以及硬件指标提升,目前诺基亚西门子基站设备支持目前诺基亚西门子基站设备支持250km/h250km/h的环境在众多的的环境在众多的GSM-RGSM-R项目及上海磁悬浮项目中得到验证,在仿真项目及上海磁悬浮项目中得到验证,在仿真环境下环境下900M900M可以支持可以支持660km/
7、h660km/h,1800M1800M可以支持可以支持330km/h330km/h的终端速度。的终端速度。10 Nokia Siemens Networks 高速铁路移动通信解决方案高速铁路移动通信解决方案q高速铁路通信概述q高速造成的多普勒频移及其影响q高速铁路不同场景的覆盖方案q切换带、位置区规划及相关参数设置q高速铁路建设及优化的其它考虑q高速铁路通信解决方案总结11 Nokia Siemens Networks 高速铁路出站入站覆盖设计方案高速铁路出站入站覆盖设计方案 专网进出口的站台微蜂窝最为理想的是使用两个微蜂窝,如下图所示:Micro-cell BTrain station Mi
8、cro-cell A cell CEnter door针对微蜂窝A在空闲模式下,开启小区重选惩罚时间,通话模式下开启速度敏感切换,从而保证路过站台的用户在一定时间内不会切入内网入口微蜂窝B,鉴于站台移动用户走路的特性,一旦其通过微蜂窝A到微蜂窝B,必定超过惩罚时间,从而能顺利的从外网重选或者切入微蜂窝A,然后再重选或者切入微蜂窝B,微蜂窝B的覆盖一定要控制好,尽量不要泄漏到站台外的马路上,这样能保证高速列车乘客出站台时不会回切到内网入口微蜂窝B,而能顺利的切出到外网。12 Nokia Siemens Networks 高速铁路专网覆盖设计高速铁路专网覆盖设计在进入市区地域建设铁路线微专网在进入
9、市区地域建设铁路线微专网q由于市区内话务高,频率复用度紧,共用小区难以双方兼顾。q进入市区开始建设铁路线微专网,天线高度低,配置不大,对大网影响小。q可使用微蜂窝频点,干扰小,利用高增益窄波瓣天线、功分器、直放站等 辅助措施。q在微专网与大网之间只允许通过站台/火车站的微蜂窝自由流动。铁路线覆盖设计市区地域铁路线覆盖设计市区地域设计专网设计专网进行覆盖进行覆盖 常规小区覆盖常规小区覆盖 站台微蜂窝作为专网站台微蜂窝作为专网和大网间的门小区和大网间的门小区 13 Nokia Siemens Networks 高速铁路专网切换设计高速铁路专网切换设计市区区域微专网切换策略:市区区域微专网切换策略:
10、q微专网与大网间不添加相邻关系,因而相互间不切换。q切换时间窗口减小,加快切换速度,开启提高切换速度的相应功能。q降低切换Margin值设置,根据实测设置电平切换、质量切换门限。铁路线覆盖设计市区地域铁路线覆盖设计市区地域无切换关系无切换关系允许切换允许切换允许切换允许切换微专网微专网常规覆常规覆盖小区盖小区14 Nokia Siemens Networks 铁路线覆盖设计农村开阔地铁路线覆盖设计农村开阔地q在农村开阔的高速区域,可以采用高增益、窄波瓣天线,结合功分器(Power Splitter)进行铁路沿线覆盖。q在低速区域如站台、市区区域,话务量大,可以保留常规的方法,这样基站容量能做到
11、较大。15 Nokia Siemens Networks 铁路线覆盖设计农村开阔地铁路线覆盖设计农村开阔地q由于对同一基站不同方向的小区而言,彼此的重叠区域只是依靠尾瓣覆盖的小块区域,所以我们并不希望切换发生在基站处。q该概念是每个基站使用两个定向天线,每个天线分别指向沿路轨不同覆盖方向。两个天线由一个功分器连接并且连到基站内同一个发射机上。这样一个基站的两个天线统属同一个小区。该方案能够大大地扩大了单小区的覆盖长度,减少了沿线的切换次数,并且避免了切换在基站位置的切换。q由于功分器有3dB的插入损耗,因此在天线输出等效功率上亦减少3dB。q单小区的覆盖范围大大增加,带来话务量的增大,配置要较
12、高。TX 1TX 2CombinorRX 1Div 1RX 2Div 23dBTX/RXRX-DiversityBase StationPower Splitter3dB双极化天线双极化天线16 Nokia Siemens Networks 高速铁路信号传播特性高速铁路信号传播特性高架高架铁铁路路桥桥 关于沿高速铁路的电波传输模型也很重要,根据欧洲铁路以及诺基亚西门子的经验,沿铁路的传播模型有别于沿线地区的无线传播,关于铁轨及其周边无线特性影响和铁塔高度对电磁波传播的影响需要调整新的传播模型并通过添加偏置来达到更好的适用度。同样铁轨的高架地势应该通过一个补偿来考虑进去。仅仅基于理论公式,我们能
13、有一个+9dB的补偿因子,当进行模型调整仿真或覆盖信号强度设计时,需要考虑进该补偿值,Railway CuttingU形路堑形路堑信号方向与路堑夹角越大衰减越大。路堑越深信号衰减越大。因此在路堑地形基站应靠近路轨沿两边覆盖,适当应用一些直放站,能使信号覆盖效率最大化。17 Nokia Siemens Networks 隧道覆盖注意事项隧道覆盖注意事项影响隧道内信号传播衰减的因素:隧道的几何平面结构(四边形、圆形)隧道的曲率和拓扑结构使用的频段(波导效应)隧道墙体的材料和相应位置列车流量天线特性以及摆放位置.18 Nokia Siemens Networks 隧道覆盖的方案举例隧道覆盖的方案举例
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