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大唐移動(dòng)TD-SCDMA高速鐵路解決方案
為滿足快速增長的旅客運(yùn)輸需求，“十一五”規(guī)劃了“四縱四橫”鐵路快速客運(yùn)通道以及三個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)，時(shí)速高達(dá)380Km/h。
由于高鐵主要的目標(biāo)客戶是商務(wù)出行或者旅游出行，這些人在列車上使用語音或高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求較為明確。因此，快速發(fā)展的高速鐵路已成為移動(dòng)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的新熱點(diǎn)。
大唐移動(dòng)基于對(duì)TD-SCDMA系統(tǒng)的深刻理解和在上海磁懸浮成功的高速覆蓋經(jīng)驗(yàn)，率先提出基于車載直放站設(shè)備為基礎(chǔ)的TD-SCDMA高鐵覆蓋方案。
圖1 BBU ＋ RRU 優(yōu)化專網(wǎng)覆蓋
圖2 基站頻偏補(bǔ)償過程圖
由于車輛技術(shù)的不斷發(fā)展，車廂密閉性越來越好，導(dǎo)致在無線傳輸?shù)能圀w穿透損耗越來越大，當(dāng)損耗為30dB時(shí)，相當(dāng)于信號(hào)在透過車體時(shí)只有原來1/1000的信號(hào)強(qiáng)度，為了克服車體穿透損耗，要求室外的信號(hào)發(fā)射機(jī)功率增強(qiáng)，要求更高的基站接收機(jī)靈敏度，或者要求UE的發(fā)射信號(hào)增強(qiáng)。
大唐移動(dòng)的高鐵解決方案中，鐵路沿線采用BBU+RRU組網(wǎng)，采用小區(qū)分集和高速頻偏補(bǔ)償算法，在高速列車上裝載直放站克服穿透損耗。
BBU+RRU優(yōu)化專網(wǎng)覆蓋
業(yè)內(nèi)最早最成熟的小區(qū)分集算法
考慮到單個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍相對(duì)較小，UE移動(dòng)速度非?？?，造成手機(jī)終端駐留在單個(gè)小區(qū)的時(shí)間很短；另外因多普勒頻偏的影響使用戶讀系統(tǒng)廣播、起呼、切換的時(shí)延會(huì)更長，高速移動(dòng)環(huán)境下，時(shí)延較大的重選、切換和接入等流程很可能無法在單個(gè)站點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)全部完成。因此，需要擴(kuò)大單個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍，如圖1所示。
將小區(qū)分集算法技術(shù)應(yīng)用于高速移動(dòng)覆蓋場(chǎng)景可帶來如下好處：
(1)將同站點(diǎn)的多個(gè)扇區(qū)合并，避免切換，將多個(gè)站址合并為一個(gè)小區(qū)，減少切換；(2)有效增減單個(gè)小區(qū)覆蓋范圍，保證用戶的高接入成功率。
專利的物理層頻偏糾正算法和頻偏預(yù)矯正算法
在TD-SCDMA系統(tǒng)的接收機(jī)中，由多普勒頻移等引起的頻偏會(huì)對(duì)接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生相位偏轉(zhuǎn)，頻偏越大，相位偏轉(zhuǎn)越嚴(yán)重，對(duì)系統(tǒng)的相干解調(diào)性能的影響就越明顯，即車速越高多普勒頻移對(duì)解調(diào)性能的影響越嚴(yán)重。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，終端通過自動(dòng)頻率控制(AFC：AutomaticFrequencyControl)技術(shù)進(jìn)行載波頻率跟蹤，而基站側(cè)采用固定頻點(diǎn)的載波頻率進(jìn)行信號(hào)接收，使得高速鐵路沿線的基站側(cè)最大多普勒頻偏可達(dá)1400Hz。為了保證數(shù)據(jù)的解調(diào)性能，需要對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率校正后再執(zhí)行判決，即接收端需要進(jìn)行頻偏估計(jì)(FOE：FrequencyOffsetEstimation)和頻偏校準(zhǔn)(FOC：FrequencyOffsetCalibration)操作。
在高速移動(dòng)業(yè)務(wù)情況下，基站需要采用兩次頻偏補(bǔ)償過程才能達(dá)到較好的性能。該方案的具體實(shí)施流程見圖2所示。
根據(jù)分析，第一次頻偏估計(jì)方案具有估計(jì)范圍大、估計(jì)精度差的特點(diǎn)，能估計(jì)出2000Hz以上的頻偏；而第二次頻偏估計(jì)方案具有估計(jì)范圍小、估計(jì)精度高的特點(diǎn)，能估計(jì)的頻偏范圍為800Hz左右。因此在高速移動(dòng)環(huán)境下采用這兩種頻偏估計(jì)算法的結(jié)合能夠有效地提高性能。
業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的頻偏預(yù)矯正算法
下行方向，為了使終端平穩(wěn)地進(jìn)行切換，在基站側(cè)估計(jì)頻偏并進(jìn)行預(yù)矯正，使終端接收頻率穩(wěn)定在基站發(fā)射頻點(diǎn)上。
圖3 頻偏預(yù)校正示意
文章作者：李同坡
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