TD网络建设中特殊场景的综合解决方案

　　1、引言

　　中国移动承担了在全国八个城市建设TD-SCDMA试验网的任务，目前，试验网的建设正在紧张进行中。在环境复杂、场景多样的情况下提供具有针对性的综合解决方案，同时保证优质的网络覆盖，是网络建设中必须面对和解决的问题。本文在众多建网问题中选取具有代表性的两个问题——高速公路/铁路和大型高档住宅小区覆盖，来进行解决方案的探讨。

　　2、高速公路/铁路场景覆盖

　　随着用户移动速度的不断提高，例如“和谐号”列车时速已达200km以上，为了确保高速公路/铁路的沿线覆盖，提高TD-SCDMA在时速250km/h左右的覆盖性能，已成为当务之急。

　　多普勒效应和快速切换带来的影响是高速移动环境下必须解决的两大难题，速度越快，影响越大，解决难度也越大，对技术的要求也越高。如果不采取措施，通信质量将严重恶化，甚至掉线。除了在基带处理和智能天线等算法上进行优化以外，在建设中做好网络规划也是解决问题的关键。

　　2.1　设备的选择

　　在设备选型上，采用分布式光纤基站BBU+RRU组网设备。优点是在某一区域可以只放置一个BBU，链接多个RRU进行沿路覆盖，同时RRU具备级联功能，通过级联的方式能够节省光纤，提供灵活的建网方式。

　　2.2　天线的选择

　　在天线的选择上，根据仿真和实际测试结果，6阵元天线与8阵元天线相比，在上行覆盖，下行覆盖和公用信道覆盖方面均存在一定差异。因此，对于高速路的覆盖，为保持较好的性能，建议选用8阵元天线。

　　2.3　基站布置

　　基站布置可以分布在铁路沿线两侧，也可以单侧分布，没有优劣之分，完全根据传播环境和地形决定。

　　2.4　与覆盖沿线距离考虑

　　由于多普勒频偏和穿透损耗，要考虑到发射天线到覆盖对象（高速铁路和高速公路）的距离。根据多普勒的频偏特性，同样的运动速度下，基站与道路的垂直距离越长，有效的固定Doppler频偏越小，越有利于基带解调。

　　由于高速铁路的平均时速要高于高速公路的平均时速，在同样条件下（距离，偏移角度），高速铁路的Doppler频偏要大于高速公路，因此，设计基站距离高速铁路的垂直距离要稍稍大于基站距离高速公路的垂直距离，以便取得较好的基带解调性能。

　　研究表明，穿透损耗与电波的入射夹角有对应关系，在电波垂直于障碍物时，穿透损耗最小，随着电波逐渐斜向入射障碍物，电波经过该障碍物的损耗也增大。在高速铁路和公路的场景中，要考虑列车和汽车本身的穿透损耗。因此需要基站与覆盖沿线保持一定距离，以保证天线旁瓣波束射入车体时，穿透损耗不会太大。不失一般性，基站与该基站在高速铁路覆盖半径边缘的连线与覆盖对象应至少有30°夹角存在。

　　相对而言，公路运行车辆的封闭性、车体构造和厚度等方面决定了在同等条件下公路运行车辆的穿透损耗要小于铁路机车。因此对天线方向性的设计要求要降低。

　　2.5　切换问题

　　在超高速移动的情况下，当多普勒效应引发的同频邻区相对频偏大于一定门限时，连接状态下的用户终端测量不到同频邻区，无法触发接力切换，导致接力切换无用武之地。此时，采用异频硬切换方案来对抗多普勒频偏效应，比接力切换方案更能保证连续覆盖。

　　此外，切换区域的设计对切换有非常重要的影响。切换区域过小就会因为无法满足切换时延的要求而导致切换失败。过小的重叠覆盖区，通常容易使无线链路在目标小区重配置成功之前就已经与源小区失步了，导致切换流程在物理信道重配置阶段失败。根据切换启动门限参数的设计，以及完成切换流程所需时间的保守统计，估算切换区所需的重叠覆盖区域大小，两个小区覆盖重叠区域设计得足够大，才能保证UE将满足切换条件的测量事件上报之后，UE有足够的时间跨越整个重叠覆盖区。

　　假定高速用户的最高移动速度为250km/h，每秒移动的距离为69m。而根据设备性能，硬切换所需时延平均为1000ms（从测量控制消息上发到物理信道重配完成），那么所需要规划切换区域应该大于69m的范围；切换是双向进行的，因此切换带应该是138m，同时应该加上从信号场强相同区域（小区边界）向两侧强场过渡的区域。这样切换带加上过渡区域构成了道路的重叠覆盖区。如图1所示。

　　TD网络建设中特殊场景的综合解决方案

图1　切换区域示意图

　　3、大型高档住宅小区的覆盖

　　随着中国经济的发展，各地的居民小区数目迅速增长，住宅的密度也不断增加。对于城市大量的移动手机用户来说，由于建筑物的遮挡，居民区的部分区域会出现信号盲区或信号弱的情况，直接影响手机用户的网络体验。同时，一些高档居民小区的高端用户多，单用户话务量大，这些区域对于网络容量也有很高的要求。如何解决居民区的信号覆盖和网络容量问题，已经成为移动网络运营商日益关注的课题。