GSM高速对网络性能的影响

高速对GSM网络性能的影响及优化经验Page2胶片提纲概述高速对覆盖的影响高速对信道解调性能的影响高速对切换的影响高速对特殊场景的影响组网方案及优化经验Page3铁路不断提速已经成为趋势，网络的改造和建设需要满足未来一段时间内的高速需求。“十一五”期间，我国将建设新线19800公里，其中时速在300公里以上高铁就超过5457公里伴随中国铁路第六次大提速，目前大量铁路线时速已经达到160～200公里高铁高铁概述Page4概述

运营商收益和品牌受到影响用户体验差KPI变差高速车体封闭性更好，信号穿透损耗超过20dB多普勒效应铁路提速接通率下降切换成功率下降掉话率上升掉网或在网打不通电话语音质量差数据连接不稳定用户投诉大幅上升，对品牌影响严重话务量降低导致收益降低Page5GSM网络建设面临新的课题如何解决高速频偏对信道解调性能的影响？如何解决高速下的切换问题？如何解决高速覆盖的问题？Page6胶片提纲概述高速对覆盖的影响高速对信道解调性能的影响高速对切换的影响高速对特殊场景的影响组网方案及优化经验Page7高速对覆盖的影响新型高速列车的车体穿透损耗为20dB左右。原公网农村场景覆盖的目标电平为-90dBm，一般考虑的建筑物穿透损耗为8dB。对于高速列车内的用户，相同条件下增加了12dB左右的穿透损耗。由此降低了车内的覆盖概率。Page8高速对覆盖的影响例：某地“D字头”提速至200km/h左右，导致原网络在车内的覆盖率降至80％。网络调整建议：加强原网中的弱场覆盖。Page9高速覆盖网络特征主要应用在磁悬浮，铁路沿线，运行速度在200km/h以上。用户载体穿透损耗大，屏蔽效果明显，一般穿透损耗在20dB以上，需要的基站数目教多话务量比较集中，铁路沿线话务量较少，但是列车经过时话务突发,由于用60W覆盖规划，站点间隔大，因此同频干扰降低，60W相对于40W规划，高速数据业务载干比有微弱提升。一般覆盖区域呈线状，覆盖场景主要为铁路或者高速公路Page10高速场景下的覆盖规划直射径场景针对高铁的专门覆盖，一般为直射径场景。载频能量主要集中在直射径上，其他多径信号的载频能量很小，可以忽略不计。在链路预算中，可以不考虑阴影衰落余量和快衰落余量。相对原网来讲，现在的基站覆盖范围比原来增加了。考虑铁路覆盖的场景复杂，可以预留5dB的覆盖余量。Page11覆盖规划－单小区单方向方案为了增加单基站的覆盖范围，减少切换次数，一般采用高增益窄波瓣天线对高铁进行覆盖。并且，为了保证基站下的两个小区间的切换，此天线应当选用较小前后比的天线，增加两个小区后瓣的重叠覆盖，保证基站近段高速切换的成功率。Page12覆盖规划－后瓣重叠覆盖仿真举例：前后比为40的仿真结果，只能满足200km/h左右的时速，在基站下成功切换。Page13覆盖规划－单小区双方向方案相对与上一个方案，增加了3.5dB功分器损耗，降低了基站覆盖范围。但是，两个扇区为同一个小区，减少了切换次数。且不需要考虑天线前后比的问题。Page14覆盖规划－8字形天线覆盖方案8字形天线只能覆盖直线铁路或高速公路，对于“S”、“）”型覆盖并不适合，且增益较小，适合一些特殊场景覆盖（如隧道）。Page15覆盖增强技术PBT技术发射分集技术接收分集技术增加基站覆盖范围，减少切换次数。上图：四接收分集左图：时延发射分集Page16胶片提纲概述高速对覆盖的影响高速对信道解调性能的影响高速对切换的影响高速对特殊场景的影响组网方案及优化经验Page17高速移动产生多普勒效应频移的大小和运动速度成正比，运动速度越快频偏越大MS靠近和远离基站，合成频率会在中心频率上下偏移高速载体上的MS频繁改变与基站之间的距离，频移现象非常严重）F0＋fdF1＋2*fdF0－fdF1－2*fd（f0下行频率f1上行频率Page18多普勒频移的影响相同情况下，1800MHz频段的频移是900MHz的2倍。所以，不建议采用1800MHz频段进行高铁覆盖。考虑到垂直45度的来波角度，实际的多普勒频移为当时的最大频移乘以0.707的系数。Page19多普勒频移对手机侧的影响信令信道编码的鲁棒性和重传机制，可以降低频偏对信道解调性能的影响。SCH信息的解码成功率（TU3信道，900MHz频段）BCCH的系统消息的解码成功率（TU3信道，900MHz频段）Page20多普勒频移对手机侧的影响多普勒频移的存在，导致基站和手机的相干解调性能降低。直接影响到小区选择、小区重选、切换等性能。因为对于手机是一倍的多普勒频移，而对基站是二倍的频移。所以，多普勒频移对手机的影响小于对基站的影响。根据理论分析和仿真测试，车速为600公里以上时，900MHz手机就无法解出相邻小区的信息了。Page21AFC算法功能通过快速测算由于高速所带来的频率偏移，补偿多普勒效应，改善无线链路的稳定性，从而提高解调性能。AFC主要用于高速移动业务场景，那么高速铁路是非常典型的一个应用场景，但是高铁场景下，信号的频偏不是简单的固定频偏的方式。AFC性能主要体现在基站近端的高速时变区。12(Dopplerfrequencyoffset)))Page22多普勒频移对RACH信道解调性能的影响频偏会导致无线链路极不稳定，因此多普勒频移会严重影响信道的解调性能。以上仿真结果也表明频率越高，频偏越大，对信道的解调能力影响越大华为的AFC算法能有效对抗多普勒频移，提高高速下的RACH信道解调性能。高速所带来的多普勒频移Page23TCH/FS采用的是环路AFC，频偏纠正性能非常理想。多普勒频移对TCH信道解调性能的影响Page24高速时变区内的AFC性能频偏时变区内TCH/FS的解调性能损失为0.6dB左右。当火车靠近BTS时，频偏变化速率越快，AFC环路跟不上频偏的变化，从而导致较大的残留频偏。AFC残留要控制在基站的频率误差内，即0.1ppm内。

Page25高速时变区内的AFC性能因为基站离铁路很近的时候，AFC算法会产生一定的频偏残留。所以，在站址选择很困难的时候，可以根据列车目标时速确定基站位置。避免由于基站离铁路太近造成AFC频偏残留过大，影响基站解调性能。Page26胶片提纲概述高速对覆盖的影响高速对信道解调性能的影响高速对切换的影响高速对特殊场景的影响组网方案及优化经验Page27高速对切换性能的影响高速列车穿透损耗的增加，造成车内的覆盖率降低，形成小区之间的覆盖空洞，或者重叠覆盖区不能满足高速切换带的要求。例：某地“D字头”提速后，切换成功率降至60～70％。网络短期调整建议：加强铁路沿线的弱场覆盖。Page28高速下切换带的规划车速km/h切换时间2002503003504004505005506008s444m556m667m778m889m1000m1111m1222m1333m10s556m694m833m972m1111m1250m1389m1527m1667m一般切换判决最少要从重叠区中点开始，考虑切换判决点对切换带大小的影响，两个基站间的站间距要减少2倍的切换带。根据快速切换算法触发时间的估算，完成2次快速切换的时间为8～10秒。Page29胶片提纲概述高速对覆盖的影响高速对信道解调性能的影响高速对切换的影响高速对特殊场景和业务的影响组网方案及优化经验Page30隧道覆盖方案短隧道解决方案中等长度隧道解决方案长隧道解决方案隧道场景下，由于基站离铁路很近，考虑AFC频偏残留问题，需要在覆盖规划时预留一定的质量余量。Page31AFC算法对数据业务的影响如果PCU不能向基带提供信道的用户信息，则只能采用单步AFC，即无环路AFC。当频偏在1KHz以内，采用单步AFC，PDCH解调性能损失在3dB左右。如果PCU向基带提供信道的用户信息，则具备采用环路AFC的条件。但调度模式对AFC性能有很大的影响。频偏类型性能损失(dB)SP=1SP=2SP=4SP=6固定频偏（KHz）<0.2高铁时变区600km/h0.61.12.6－360km/h0.30.40.651.0Page32小区重选对数据业务性能的影响在(E)GPRS系统中，对于移动台在数据传输时执行的小区重选，BCCH解码延迟会对数据业务性能产生影响。如果考虑5次重传，移动台将不能在5s之内解码(P)PCH信息。并且增加了数据的传输延迟，降低了数据业务传输性能。Page33增强的NACC提升数据性能有效加快小区重选速度，缩短由于切换所引起的数据中断时间，在高速模式下业务体验大大提升加快对前一小区的所占用资源的释放，有效提升网络容量小区A小区B小区BSI目标小区系统信息SI在移动台切换到目标小区B之前就提前发送给移动台Page34胶片提纲概述高速对覆盖的影响高速对信道解调性能的影响高速对切换的影响高速对特殊场景和业务的影响组网方案及优化经验Page35高速频偏切换频偏切换是满足高速运动时快速切换的一种切换算法，当MS快速移动时，如果系统能够知道MS的移动方向，那么当MS移动到小区重叠区域时，就可以立即将其切换到移动前方的小区，并避免再切换回后方的小区。

该算法应用了线性覆盖的特点（从一个小区只能切换到唯一的另一个小区）。频偏切换算法取消了初始最短切换时间间隔的限制，以加快初始接入后的切换；引入对测量报告加权滤波的算法，以尽快反映出测量报告的变化；加快P/N判决的时间，改为以0.5秒为单位进行。Page36高速组网方案

通过对原网络的改造，形成专门对高铁覆盖的链状小区。增加切换带，应用频偏切换，减少切换时间，保证高速下的切换成功率。采用了先进的AFC算法，配合网络规划，解决频偏问题。增加下行覆盖的目标电平，克服高速列车的高穿透损耗，以及信道解调性能的降低。增加小区的覆盖范围，以减少切换次数，提高网络KPI。Page37华为高速覆盖解决思路-加强覆盖华为高速覆盖解决思路加强覆盖特殊算法合理设计

Page38华为高速覆盖解决思路-加强覆盖华为高速覆盖解决思路加强覆盖

1、华为PBT技术华为双密度系列基站上，一个TRX模块内集成了两个收发信机（TRX）模块，。PBT模式下，两个载频的输出功率在经过同相合成后，可获得3dB（相对于40WTRX输出规格）的增强，从而有效的改进下行覆盖

2、发射分集发射分集技术通过在两个下行通道上的不同时刻、不同天线上发送不同相位的同一用户数据，通过冗余发射，克服多径传播带来的信号电平剧烈变化、业务质量下降，能有效的改进低速移动用户的业务质量，从而获得等效的下行覆盖改善

Page39华为高速覆盖解决思路-加强覆盖华为高速覆盖解决思路加强覆盖

3、四分集接收技术类似于GSM基站中采用的二天线分集技术，标准的GSM基站采用两个接收通道实现基站的分集接收功能，以抵抗多径效应，四个通道也可全部用于同一个用户的接收，从而获得比二分集接收更高的上行链路性能增强。上行增强技术Page40华为高速覆盖解决思路-特殊算法AFC功能

AFC是针对铁路快速移动的特点设计的基站频率校正算法。该算法采用先进的自动频率校正技术，根据高速移动的特点，通过快速测算基站与终端无线链路的比特流，自动校正两者之间的频率偏差，从而高效地补偿高速移动下产生的多谱勒效应。该算法的成功采用，有效地保证了无线链路的稳定链接，从而保证优质的通话质量

Page41华为高速覆盖解决思路-特殊算法AFC(频偏)切换算法

1、多普勒(Doppler)效应解决两个问题：判断是否快速移动；判断MS的移动方向

2、频率偏移利用多普勒效应，根据MS信号计算频率的偏移根据频偏值可以得知MS的运行方向和运行速度当MS远离服务小区BTS移动、并且是快速移动，则启用频偏切换

3、加快切换速度取消初始切换时间间隔的限制，加快初始接入后的切换引入测量报告加权滤波算法，尽快反映测量报告的变化加快P/N判决的时间Page42华为高速覆盖解决思路-特殊算法快速PBGT切换算法

1、基于PBGT切换算法的增强

2、加快切换速度取消初始切换时间间隔的限制，加快初始接入后的切换引入测量报告加权滤波算法，尽快反映测量报告的变化加快P/N判决的时间

Page43华为高速覆盖解决思路-特殊算法链形小区

1、充分利用铁路线型覆盖的特点，形成链形邻区

2、优先切向链形邻区，保证向运动方向前方切换

Page44华为高速覆盖解决思路-合理的网络设计合理的网络设计

1、基站选址合理覆盖范围合理，避免越区产生；基站尽可能不要放置在铁路沿线，与铁路保持一定距离克服多普勒效应

2、天馈选择可以应用中等增益天线；天线方位角尽可能不与铁路平行，使主瓣有一定夹角；

Page45华为高速覆盖解决思路-合理的网络设计合理的网络设计3、严格控制网络切换区域切换带要合理，需要满足最少两次切换时间。列车高速运行时，要保证切换正常进行，相邻小区的覆盖必须要有一定覆盖重叠区。假设列车以350KM/h的速度行驶，GSM信号解码和切换判决大约需要5S时间，重叠覆盖的铁路长度应该大于350/3600*5=0.486km4、解决特殊区域的覆盖对于有弱场的区域，需要专门做弱场覆盖方案*直放站的应用Page46华为高速覆盖解决思路-合理的网络设计合理的网络设计5、基站站型的选择可以使用功分器对小区进行分裂为单小区双方向对于S1/1这种站型需要特殊考虑方向角，避免出现0，180度对于S1/1夹角小的需要考虑天线前后比较小的天线

Page47华为高速覆盖优化经验华为高速覆盖优化经验1、优化切换参数

要进行判决排序，选出合适的切换候选小区执行切换，为适应高速业务的特点，就要求在切换判决尽量的短和精确，因此需要减小测量报告判别的个数，减小P/N数目，对于电平满足的区域，质量等级尽量设置到质量高的等级2、优化邻区列表邻区列表的多少将影响测试的精度和手机测量时间，因此尽可能的优化高速铁路的基站邻区，不需要配置的邻区尽量不要配置。优化邻区带来的另外一个收益是使重选时间变小Page48华为高速覆盖优化经验华为高速覆盖优化经验3、计数器优化加