文档介绍：高铁高速覆盖规划问题_GSM

于辉
兼小区合并与射频级联的探讨
GSM技术的特点
GSM的切换过程
关于小区合并及问题
射频拉远与射频级联及问题
多普勒频移与应对措施
天线特性与天线选择
高速高铁覆盖规划建议
主要内容
GSM技术的特点
移动通信基本特征
移动通信核心技术-移动性管理,包括切换、功率控制;
具体实现要求见规范133、331,切换包括硬切换、软切换、接力切换等;功控分慢控、快控;
GSM系统切换特点
典型硬切换,硬切换特点:同步、异频、信号有损;
同频信号为干扰,不能实现同频切换;
规划时严格限制同频,甚至邻频都有严重干扰。
GSM技术的特点
GSM功率控制:慢速功控
60ms,每480ms功控8次,不适合快变信号控制。
GSM系统同步要求

900MHz、1800MHz最大频偏为180Hz、360Hz。
GSM终端没有RAKE接收技术
无法消除多径干扰,快衰落影响严重。
不能进行最大合并处理,无切换处理增益。
不能实现同频切换、不能承受同频干扰。
GSM的切换过程
同步小区与非同步小区的概念
同步小区,相互同步,一般指同一个TG的小区。
非同步小区,互不同步,不属于同一个TG或虽然同TG但采用长距拉远、直放等因素。
同步小区的切换
切换过程中,对于同步小区同步过程速度快成功率高,不需要重新结算TA。
非同步小区的切换
由于手机与不同站间的距离不同,而且相互不同步,切换前同步过程复杂,需要重新结算TA,同步失败是切换失败的主要原因。
关于小区合并及问题
小区合并方案解决高铁覆盖(减少切换)问题
高铁高速切换不成功主要是因为多普勒频移导致的同步失败造成的;
同步小区间相互同步,邻区切换同步成功率高,也不需要重新结算TA,只要信号强度达到门限,持续时间满足要求,切换成功率较高;
小区合并仅能对同步小区进行合并,这样带来的好处很小,因为同站切换成功率高(主要因为同步成功率高),而同步不成功才是切换失败的最主要原因;
小区合并后原先两个小区的边界还存在,两个发射源形成的问题无法克服,例如快衰落问题;
小区合并一般情况会带来一些信号衰减,可通过增加功率补偿,然而同时放大了噪声;
关于小区合并及问题
小区合并不能解决容量需求,恰恰相反,解决容量问题用的反倒是小区分裂。
H数量,但是导致同小区频点的增加,增加了频率规划难度,不利于干扰的控制。
对于地下车库等低话务、切换困难区域比较合适。
对于高话务区域,一般的情况是小区制规划,而不是采用合并后的相对大区制来解决。
结论:小区合并不能有效解决GSM目前的一些问题,需要合理的规划去改善目前的情况。
射频拉远与射频级联问题
射频拉远与射频级联用于高铁高速覆盖
射频拉远与射频级联虽然信号来源一致,但是为各自独立的发射单元;
发射单元间距离较远,覆盖区域之间存在交叉覆盖问题,不严格同步;
交叉覆盖区域信号相同,在强度与相位上有差异,会形成严重的快衰落;
由于GSM没有RAKE技术,严重的快衰落导致掉话,等效于不连续覆盖。
结论:GSM网络采用射频拉远或级联方式解决高铁高速覆盖有问题。
总结:小区合并与射频级联很难实现连续移动通信,与GSM系统的基本原理与基本原则有冲突。
多普勒频移与应对措施
多普勒频移:由于接收者与信源之间的相对运动,导致接收信息时间上发生变化,相当于频率发生变化,这个频率的变化就是多普勒频移。
多普勒频移公式:fd=(fc*v*cosα)/c 。
其中,fd多普勒频移,fc为信源中心频率,v为移动速度,α为移动速度与信源之间的夹角,c为光速。
如果α为0或180度时,频移为正负最大值。
多普勒频移与应对措施
GSM规范5110,。
对于900MHz、1800MHz的频偏最大值分别为180Hz、360Hz;
上面的结果也就是最大多普勒频偏值;
将最大偏移值代入公式求得最大速度v=60(m/s)=216(km/h),此结果为移动方向与信源方向在同一直线上,即径向速度的结果。
如果偏角为30度,则得到最大速度为216/=250(km/h);
适当调整基站与铁路距离,可以改善多普勒频移的影响。