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高速铁路移动通信解决方案

Micro-cell A
Enter door Train station
cell C
Micro-cell B
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。
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
s
BTS1
BTS2
r ß
b
BTS3
•优势: •降低频率偏移 •提高接收质量等级 •提高运行速度
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ho ho a
•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
如何计算高速铁路的多普勒频偏
多普勒频偏的计算可以用下式表示:
fD
采取有效方式降低干扰。
Small Wavelength High Frequency
BS1
Long wavelength Low Frequency
BS2
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对抗多普勒影响: 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。
高速铁路移动通信解决方案
NPO FJMCC 04/08
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高速铁路移动通信解决方案
高速铁路通信概述 高速造成的多普勒频移及其影响 高速铁路不同场景的覆盖方案 切换带、位置区规划及相关参数设置 高速铁路建设及优化的其它考虑 高速铁路通信解决方案总结
计划建设(2010年前):国内70条铁路
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高速铁路移动通信解决方案
高速铁路通信概述 高速造成的多普勒频移及其影响 高速铁路不同场景的覆盖方案 切换带、位置区规划及相关参数设置 高速铁路建设及优化的其它考虑 高速铁路通信解决方案总结
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Байду номын сангаас
高速铁路移动通信带来问题和特点
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
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
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
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。
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NSN高速铁路项目
GSM-R在中国
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
高性能均衡器:
一个硬件组件, 集成到CU当中 补偿信号强度快速抖动的负面影响 基于每一个突发调整信道参数
软件功能算法:
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,从而达到提高接收性能的目的。 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。
辅助措施。 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。
设计专网 进行覆盖
站台微蜂窝作为专网 和大网间的门小区
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常规小区覆盖
铁高路速线铁覆路盖专设网计切-换市设区计地域
市区区域微专网切换策略:
微专网与大网间不添加相邻关系,因而相互间不切换。 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。 降低切换Margin值设置,根据实测设置电平切换、质量切换门限。
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 250km/h的环境在众多的GSM-R项目及上海磁悬浮项目中得到验证,在仿真 环境下900M可以支持660km/h,1800M可以支持330km/h的终端速度。
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高速铁路移动通信解决方案

v

cos
fD: 多普勒频偏 (Hz)
v : 手机移动速度 (m/s)
: 信号波长(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:
fd1=250HZ
fd2=226HZ
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应对高速铁路多普勒频偏的解决方案
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铁高路速线铁覆路盖专设网计覆-盖市设区计地域
在进入市区地域建设铁路线微专网
由于市区内话务高,频率复用度紧,共用小区难以双方兼顾。 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。 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
高速铁路通信概述 高速造成的多普勒频移及其影响 高速铁路不同场景的覆盖方案 切换带、位置区规划及相关参数设置 高速铁路建设及优化的其它考虑 高速铁路通信解决方案总结
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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:
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